JPH05212859A

JPH05212859A - 噴射記録方法

Info

Publication number: JPH05212859A
Application number: JP4284572A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Takizawa; ▲吉▼久滝沢; Katsuhiro Shirota; 勝浩城田; Hisao Yaegashi; 尚雄八重樫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】常温固体の記録媒体３を加熱溶融する工程と、
加熱溶融した記録媒体３に記録信号に応じた熱エネルギ
ーを付与することにより記録媒体３内に泡６を発生さ
せ、泡６により記録媒体３を記録ヘッド２３の吐出口５
から吐出させて記録を行う工程とを有し、記録媒体３を
第１タンク１０１及び第２タンク２１に収納し、第２タ
ンク２１を前記記録ヘッド２３に連結すると共に、第２
タンク２１内の記録媒体３の量に応じて第１タンク１０
１から第２タンク２１へ記録媒体３を供給し、かつ記録
の際泡６が外気と連通する。【効果】ウォームアップ時間が短縮できて消費電力を少
なくすることができる。また、記録媒体の供給が非常に
容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体の小滴を被記
録材に対して飛翔させて記録を行う噴射記録方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】噴射記録方法は、記録媒体（インク）の
小滴を飛翔させ、紙などの被記録材に付着させて記録を
行うものである。噴射記録方法の中でも特に、本出願人
が特公昭６１−５９９１１号広報、特公昭６１−５９９
１２号広報、特公昭６１−５９９１４号広報において開
示した、熱エネルギーをインクに作用させてインク内に
泡を発生させ、インク内に発生した泡により液滴を吐出
口（オリフィス）から吐出させる方法によれば、記録ヘ
ッドの高密度マルチオリフィス化が容易に実現でき、高
解像度、高品質の画像を高速で記録できる。

【０００３】噴射記録方法には、上記のもの以外に例え
ば以下のものがある。

【０００４】特開昭５４−１６１９３５号公報では、図
１７に示すように発熱体３０によって液室内のインク３
１をガス化させ、該ガス３２をインク滴３３と共に吐出
口より吐出させる方法が開示されている。該方法によれ
ば、ガス３２をノズルより噴出させることによってオリ
フィスの目詰まりを防止できるとしている。尚、３５は
電極である。

【０００５】また特開昭６１−１８５４５５号公報で
は、図１８に示すように小開口４０を有する板状部材４
１と発熱体ヘッド４２との微少間隙部４３に満たされた
液状インク４４を該発熱体ヘッドによって加熱し（図１
８（ａ），（ｂ））、発生した気泡４５によって小開口
４０からインク滴４６を飛翔させると共に、該気泡を形
成していたガスをも該小開口４０より噴出させて（図１
８（ｃ））記録紙上に画像を形成する記録方法に関する
記載がある。

【０００６】特開昭６１−２４９７６８号公報では、図
１９に示すように液状インク５０に熱エネルギーを作用
させて気泡を形成し、気泡の膨張力に基づいてインク小
滴５８を形成飛翔させると同時に該気泡を形成していた
ガスをも大開口５２より大気中に噴出させる記録方法に
ついて記載されている。尚、５１は発熱体である。

【０００７】特開昭６１−１９７２４６号公報には、図
２０に示すようにフィルム６０に設けられた複数の孔６
１に充填されたインク６２を、発熱素子６３を有する記
録ヘッド６４で加熱してインク６２中に泡６７を発生さ
せ、インク滴６５を被記録体６６に飛翔させる記録方法
について記載されている。

【０００８】一方、本出願人は、それまでの噴射記録方
法とは違う噴射記録方法を提案した。この噴射記録方法
は、記録媒体に記録信号に応じた熱エネルギーを付与す
ることにより前記記録媒体内に泡を発生させ、この泡に
より記録媒体を吐出口から吐出させて記録を行う際に、
この泡を外気と連通させるもので（以下、連通噴射記録
方法）、この連通噴射記録方法によると、記録媒体のス
プラッシュやミストを防ぐことができ、被記録材や装置
内を汚すことがない。また、この連通噴射記録方法によ
ると、発生した泡と吐出口との間の記録媒体は全て吐出
するため、飛翔する記録媒体の量は、ノズルの形状とヒ
ーターの位置によって決まり、従って飛翔する小滴量が
常に一定な、安定した記録を行うことができる。

【０００９】以上の噴射記録方法に用いられるインクに
は、被記録材上で速やかに乾燥定着するのに対し、ノズ
ル内では乾燥しにくくノズル詰まりを起こしにくい、と
いう矛盾した特性が要求される。

【００１０】この要求に対し、従来の常温液体のインク
には一般に水を主成分とし、これに乾燥防止、目詰まり
防止などの目的でグリコールなどの水溶性高沸点溶剤を
含有したものが一般的で、このようなインクを用いて普
通紙に記録を行った場合、インクが速やかに乾燥定着せ
ず、印字直後の文字を手で触れるとインクが手についた
り、文字が擦れて印字品位が低下するなどの問題があっ
た。

【００１１】また、記録紙の種類によって、インクの浸
透性が大きく異なるため、従来の水を主成分としたイン
クを使用する場合、特定の記録紙しか使用できないとい
う問題点があった。特に近年は、オフィスで多く使用さ
れているコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋等の
いわゆる普通紙に対しても良好な記録を行えることが要
求されている。

【００１２】この要求に対して、米国特許５，００６，
１７０号、特開昭５８−１０８２７１号公報、特開昭６
１−８３２６８号公報、特開昭６１−１５９４７０号公
報、特開昭６２−４８７７４号公報、あるいは特開昭５
５−５４３６８号公報には、常温で固体状のホットメル
ト型インクを加熱溶融して飛翔される噴射記録方法が開
示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、常温で固体の
インクは加熱溶融して用いるため、電力の消費量が多く
なり、また電源を入れてから固体インクが溶融して使用
可能になるまでの時間（ウォームアップ時間）が長かっ
た。

【００１４】本発明は、上記の本出願人の提案した連通
噴射記録方法を改良するもので、ウォームアップ時間を
短縮でき、消費電力が少なく、しかもインク補給が簡単
な噴射記録方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の噴射記録方法
は、常温固体の記録媒体を加熱溶融する工程と、加熱溶
融した前記記録媒体に記録信号に応じた熱エネルギーを
付与することにより前記記録媒体内に泡を発生させ、前
記泡により前記記録媒体を記録ヘッドの吐出口から吐出
させて記録を行う工程とを有し、前記記録媒体を第１タ
ンク及び第２タンクに収納し、前記第２タンクを前記記
録ヘッドに連結すると共に、前記第２タンク内の前記記
録媒体の量に応じて前記第１タンクから前記第２タンク
へ前記記録媒体を供給し、かつ記録の際前記泡が外気と
連通することを特徴とするものである。

【００１６】本発明は、本出願人が先に提案した連通噴
射記録方法を改良したもので、後に記述するように、常
温（５℃〜３５℃）で固体の記録媒体（インク）を加熱
溶融し、溶融した記録媒体に記録信号に応じた熱エネル
ギーを付与することにより吐出口（オリフィス）から吐
出させて記録を行うものである。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本出願人が先に提案し
た連通噴射記録方法について説明する。

【００１８】噴射記録方法において、溶融状態にある記
録媒体に、記録信号に応じた熱エネルギーが付与される
と、記録媒体内に泡が発生し、この泡の発生により記録
媒体を吐出口から吐出させる吐出エネルギーが生ずる。

【００１９】図１に示す装置は、噴射記録方法を実施す
るための装置で、タンク２１に収容された記録媒体は供
給路を通って記録ヘッド２３に供給される。記録ヘッド
２３は、図２に示す記録ヘッドが使用できる。タンク２
１及び記録ヘッド２３には、加熱手段２４の熱により装
置内の記録媒体が液状に保たれる。加熱手段２４は、記
録媒体の融点よりも１０℃〜５０℃、更には２５℃〜３
５℃高い温度に設定すると良い。記録ヘッド２３には駆
動回路２５より記録信号が送られ、記録信号に応じて記
録ヘッド２３の吐出エネルギー発生手段（例えばヒータ
ー）が駆動し、記録媒体の小滴を吐出して紙等の被記録
材２７に記録が行われる。

【００２０】ヘッド２３は、図２に示すように、基板１
上に平行に並べられた壁８と、液室１０を形成する壁１
４とが設けられている。更に、壁８、１４の上には天板
４が配置される。図２（ａ）では、記録ヘッドの内部を
見やすくするため、天板４を壁８、１４から離して示し
てある。天板４にはインク供給口１１が形成され、イン
ク供給口１１より液室１０に溶融した記録媒体が流入す
る。壁８と壁９の間は、溶融した記録媒体が通るノズル
１５となっており、各ノズル１５の途中の基板１上には
記録媒体に記録信号に応じた熱エネルギーを付与するた
めのヒーター２が設けられている。ヒーター２からの熱
エネルギーにより記録媒体に泡が発生し、記録媒体がノ
ズル１５の吐出口５から吐出する。

【００２１】連通噴射記録方法では、熱エネルギーの付
与により記録媒体に発生した泡が膨張して所定の大きさ
になったところで吐出口５を突き抜け外気と連通する。
以下、この点について説明する。

【００２２】図３は記録ヘッド２３に設けられた１本の
ノズル１５の断面で、図３（ａ）は発泡前の状態を示
す。まず加熱手段２４に電流を流し、常温で固体の記録
媒体３を溶解する。記録媒体３を液化した後、ヒーター
２に瞬間的に電流を流しパルス的にヒーター２近傍の記
録媒体３を加熱すると、記録媒体３は急激な沸騰を起こ
し勢い良く泡６が発生し、膨張をはじめる（図３
（ｂ））。泡６は膨張を続け、特にイナータンス（慣
性）の小さい吐出口５側へ成長し、更に吐出口５から突
き抜け外気と連通する（図３（ｃ））。泡６より吐出口
５側の記録媒体３は、この瞬間までに泡６から与えられ
た運動量のために前方へ飛び出し、やがて独立な小滴７
となって紙などの被記録材へ飛翔する（図３（ｄ））。
記録媒体３が飛び出した後、ノズル１５先端部に生じた
空隙には、後方の記録媒体３の表面張力とノズル壁との
濡れによって新たな記録媒体３が満たされ、吐出前の状
態に戻る。

【００２３】記録ヘッド２３は従来の記録ヘッドに比
べ、ヒーター２の位置を吐出口５の方向に近づけた位置
に設けてある。これは泡を外気と連通させるために最も
簡便にとれる構成である。ヒーター２の発生する熱エネ
ルギー量、インク物性、記録ヘッド２３の各部の大きさ
（吐出口５とヒーター２間の距離、吐出口５や、ノズル
１５の幅及び高さ）などを所望に応じて選択することに
より泡を外気と連通させることができる。

【００２４】ヒーター２を吐出口５にどれくらい近づけ
たら泡が外気と連通するかについては一概には言えない
が、ヒーター２の吐出口５側の端から吐出口５までの距
離（図９に示す記録ヘッドの場合は、ヒーター２の表面
から吐出口５までの距離）が５μｍ以上８０μｍ以下、
更には１０μｍ以上６０μｍ以下であることが好まし
い。

【００２５】泡を外気と確実に連通させるために、吐出
口の高さＨ（図２（ａ）参照）を、ヒーターのところで
測定したノズルの幅Ｗと等しいか、より小さくすること
が好ましい。

【００２６】また、泡を外気と連通させるためには、ヒ
ーター２の幅を、ノズルの幅の５０％〜９５％、更には
７０％〜９０％とするのが好ましい。更には加熱手段２
４によって溶融状態にあるインク粘度が１００ｃｐｓ以
下であることが好ましい。また、泡が外気と連通しない
場合に達するであろう泡の最大体積もしくは泡の最大体
積の７０％以上、より好ましくは８０％以上の体積のと
きに泡が外気と連通するようにすることは好ましいもの
である。

【００２７】連通噴射記録方法では、記録媒体中に生じ
た泡が外気と連通するため、泡と吐出口５との間にある
記録媒体が実質的に全て吐出する。従って、吐出する小
滴の体積は常に一定となる。従来の噴射記録方法では、
通常、記録媒体中に生じた泡は外気と連通せず、最大に
成長した後は収縮して消滅する。従来のように、記録媒
体中に生じた泡が外気と連通しない場合、泡と吐出口５
との間にある記録媒体は全てが吐出せず部分的に吐出す
るにすぎない。

【００２８】また、泡が外気と連通せずに最大に達した
後、収縮する噴射記録方法では、泡が収縮しても完全に
は消滅せずにヒーター上に残る場合があった。このよう
にヒーター上に小泡が残ると、次の小滴吐出の際に、ヒ
ーター上に残った小泡のために泡の発生及び成長が正し
く行われないという問題がある。この点、泡を外気と連
通させる連通噴射記録方法では、泡と吐出口の間にある
記録媒体が全て吐出するためヒーター上に小泡が残るこ
とがない。

【００２９】連通噴射記録方法では、記録ヘッド２３の
ヒーター２から吐出口５までのイナータンスが小さいた
め、生起した泡の運動量が効率良く小滴７に享受され
る。このため、従来の記録方法では吐出しにくかったも
の、即ち常温で固体の記録媒体を融点以上に加熱して液
化したもののように、粘度の高いものでも安定的に吐出
することが可能である。また、連通噴射記録方法では、
記録媒体内に発生した泡が記録媒体の吐出時に外気と連
通するため、記録媒体の吐出スピードが非常に速くな
る。このため、記録媒体の小滴は被記録材上の目的のポ
イントに正確に付着すると共に、固体の記録媒体でも被
記録材上でも盛り上がることがなく薄く付着する。固体
の記録媒体が、被記録材上で薄く付着するという利点
は、多色のカラー画像を形成するために記録媒体を被記
録材上で重ねて付着させる場合に特に有効である。

【００３０】連通噴射記録方法では、ヒーター２より生
起された泡が吐出口５より外気と連通するときに、泡の
内圧が外気圧以下の条件で連通させるのが好ましい。

【００３１】図４は、泡の内圧（グラフａ）と泡の体積
（グラフｂ）の関係を示したグラフである。但し、図４
は泡が外気と連通しない場合のグラフである。図４にお
いて、時刻Ｔ＝ｔ₀ で、ヒーター２にパルス電流を流す
と記録媒体中に泡が発生して泡の内圧が急激に上昇す
る。泡は発生と同時に膨張を開始する。

【００３２】泡の膨張は、ヒーター２への電流印加が終
了してもすぐには終らず、しばらくの間続く。その結果
泡の内圧は急激に低下して時刻Ｔ＝ｔ₁ で外気圧以下に
なる。泡はある程度膨張を続けた後、収縮して消滅す
る。

【００３３】従って、図５に示すように、時刻Ｔ＝ｔ₁
以降の時間、例えば時刻ｔａで泡を外気と連通させれ
ば、連通する直前の泡の内圧は外気圧以下となる。

【００３４】泡の内圧が外気圧以下の条件で泡を外気と
連通させて小滴を吐出させると、記録に不要なミスト状
の記録媒体が飛散するのを防ぐことができ、被記録材や
装置内を汚すことがない。

【００３５】従来から、噴射記録方法では記録を行う小
滴以外に、スプラッシュしたミスト状の記録媒体（以
下、スプラッシュあるいはミストという）がしばしば吐
出し問題となっていた。連通噴射記録方法によれば、泡
を外気と連通する際に泡の内圧を外気圧よりも低くする
ことでスプラッシュやミストを防ぐことができる。

【００３６】泡の内圧と外気圧との大小関係は、泡の内
圧を直接測定するのは難しいため、以下のようにして判
定するとよい。

【００３７】即ち、記録媒体が発泡を開始してから泡が
外気と連通するまでの時間における泡の体積Ｖｂを測定
し、Ｖｂの二次微分ｄ² Ｖｂ／ｄｔ² を求めることによ
って泡の内圧と外気圧との大小関係を知ることができ
る。ｄ² Ｖｂ／ｄｔ² ＞０であれば泡の内圧は外気圧よ
りも高く、ｄ² Ｖｂ／ｄｔ² ≦０であれば泡の内圧は外
気圧以下である。図６で説明すると、発泡開始Ｔ＝ｔ₀
よりＴ＝ｔ₁ までは泡の内圧は外気圧よりも高くｄ² Ｖ
ｂ／ｄｔ² ＞０となり、Ｔ＝ｔ₁ より泡が外気と連通す
るまでの時間Ｔ＝ｔａまでは泡の内圧は外気圧以下であ
り、ｄ² Ｖｂ／ｄｔ² ≦０となる。以上のようにＶｂの
二次微分ｄ² Ｖｂ／ｄｔ² を求めることで泡の内圧と外
気圧との大小関係を知ることができる。

【００３８】また、上記のＶｂを測定するかわりに、泡
が発生してから記録媒体の小滴が飛翔するまでの間（図
３の（ａ）から（ｃ）の間）において、吐出口５から突
出した記録媒体３ａ（図３（ｂ）参照。以下、記録媒体
吐出部３ａ）のＶｄを測定して、Ｖｄの二次微分ｄ² Ｖ
ｄ／ｄｔ² を求めることによっても泡の内圧と外気圧の
大小関係を知ることができる。即ち、ｄ² Ｖｄ／ｄｔ²
＞０であれば泡の内圧は外気圧よりも高く、ｄ² Ｖｄ／
ｄｔ² ≦０であれば泡の内圧は外気圧以下である。

【００３９】各時刻における記録媒体突出部３ａの体積
は、図７のようにストロボやＬＥＤ、レーザーなどの光
源２００を用いて、パルス光で記録媒体突出部３ａを照
明しながら顕微鏡２０１で観察することによって測定す
ることができる。即ち、一定周波数で連続して小滴を吐
出している記録ヘッドに対して、その駆動パルスに同期
してかつ所定のディレイ時間をおいてパルス光を発光さ
せることにより、所定時刻における記録媒体突出部３ａ
の投影形状を測定できる。このときパルス光のパルス幅
は測定に十分な光量が確保できる範囲でできるだけ小さ
いほうがより正確に測定を行うことができる。記録媒体
突出部３ａの体積は、一方向からの測定からでも換算す
ることができるが、さらに正確に求めるために、図７に
示すように、小滴の吐出方向をｘとしｘ軸と直交し、し
かも互いに直交する２方向ｙ、ｚ方向から同時に記録媒
体突出部３ａの投影形状を測定することが望ましい。こ
のとき顕微鏡２０１での測定方向ｙまたはｚの何れか一
方は、吐出口５の並び方向に平行な方向が望ましい。

【００４０】このように測定した２方向からの画像につ
いて、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すようにｘ座標値
に対する記録媒体突出部３ａの幅ａ（ｘ）、ｂ（ｘ）を
測定する。これらの値から次式に従って計算することに
よって所定時刻の記録媒体突出部３ａの体積Ｖｄを求め
ることができるのである。なお、下記の式は記録媒体突
出部３ａのｙ−ｚ断面を楕円で近似したもので、記録媒
体突出部３ａや泡６の体積計算には十分な精度で求める
ことができる。

【００４１】Ｖｄ＝（π／４）∫ａ（ｘ）・ｂ（ｘ）ｄｘ

【００４２】こうして、光源２００からのパルス光の点
灯ディレイ時間を０から順に変えていくことによって、
泡が発生してから記録媒体の小滴が飛翔するまでの間に
おけるＶｄの変化を求めることができる。

【００４３】ノズル１５内の泡体積Ｖｂの測定も図７に
示した方法を応用して行うことができる。但し、泡の体
積Ｖｂを測定するためには、記録ヘッドの外側から泡が
観察できるように、記録ヘッドの一部を透明な部材で構
成する必要がある。

【００４４】記録媒体突出部３ａや泡６の挙動を観察す
るためには、約０．１μｓｅｃ程度の時間分解能が必要
なため、パルス光源２００としては赤外ＬＥＤが好まし
く、また光源のパルス幅は５０ｎｓｅｃが好ましい。顕
微鏡２０１には赤外線カメラを接続し画像を撮影するの
が好ましい。

【００４５】また、泡の吐出口５方向先端の移動速度の
一次微分値が負の条件で泡を該吐出口５より外気と連通
させることにより、更にインクミストやスプラッシュを
防止できる。

【００４６】更に、図３（ｂ）を参照して吐出エネルギ
ー発生手段であるヒーター２の吐出口５側端部から泡６
の吐出口５側端部までの距離１ａを、ヒーター２の吐出
口５とは反対側の端部から気泡の吐出口とは反対側の端
部までの距離１ｂに対して泡が外気と連通する直前にお
いて１ａ／１ｂ≧１、好ましくは１ａ／１ｂ≧２、より
好ましくは１ａ／１ｂ≧４とすることにより、記録媒体
吐出後に吐出口近傍に生じた空隙部に新たな記録媒体が
満たされるまでの時間を短縮することができ、より一層
の高速記録が可能になる。１ａ／１ｂは例えばヒーター
２の位置を吐出口５に近付ければ大きくなる。

【００４７】図９は記録ヘッドの他の例をしめすもの
で、吐出口５がノズル１５の横方向に設けられている。
図９の記録ヘッドを使用した場合も、図３の記録ヘッド
と同様に泡６は外気と連通する。即ち、図９（ａ）に示
す発泡前の状態から、加熱手段２４により記録媒体３を
溶融した後、ヒーター２に通電するとヒーター２上に泡
６が発生する（図９（ｂ））。その後、泡６は膨張を続
け（図９（ｃ））、泡６と外気とが連通して小滴７が吐
出口５から飛び出す（図９（ｄ））。

【００４８】本発明は、上記の連通噴射記録方法におい
て、記録媒体を第１タンク及び第２タンクに収納し、前
記第２タンクを記録ヘッドに連結すると共に、第２タン
ク内の記録媒体の量に応じて前記第１タンクから前記第
２タンクへ記録媒体を供給するものである。

【００４９】本発明の噴射記録方法は、図１０に示すよ
うに、記録媒体を収納するタンクとして、少なくとも第
１タンク１０１と第２タンク２１とを用いる。

【００５０】第２タンク２１は、記録ヘッド２３と連結
し、記録ヘッド２３に溶融した記録媒体を供給する。図
１０に示す例では、第２タンク２１と記録ヘッド２３と
は一体的に構成され、一体的に構成された第２タンク２
１と記録ヘッド２３に加熱手段２４が設けられている。
加熱手段２４により、第２タンク２１及び記録ヘッド２
３内の記録媒体は溶融状態に保持される。

【００５１】記録が行われるに従い、第２タンク２１内
の記録媒体は消費されるが、第２タンク２１内の記録媒
体の残量が所定量以下になると、後に詳しく説明するよ
うに、第１タンク１０１から第２タンク２１に記録媒体
が供給される。第１タンク１０１は、記録ヘッド２３が
移動しながら記録を行う際、邪魔にならない位置に配置
されている。第２タンク２１に記録媒体を供給する場合
には、第２タンク２１を載置しているキャリッジ１０４
が第１タンク１０１のところまで移動し、あるいは第１
タンク１０１が第２タンク２１のところまで移動して供
給が行われる。図１０に示す例では、第１タンク１０１
は被記録材２７から離れた位置に固定され、キャリッジ
１０４が第１タンク１０１のところまで移動して第２タ
ンク２１に記録媒体の供給が行われる。

【００５２】キャリッジ１０４は、ガイドレール１０６
及び１０７にスライド自在に支持されている。キャリッ
ジ１０４には、モータープーリー１０８とテンションプ
ーリー１０９とに掛けられたエンドレスベルト１１０が
固定されている。モータープーリー１０８の回転中心に
はキャリッジモーター１１１が取り付けられていて、走
査信号でキャリッジモーター１１１が駆動することによ
りモータープーリー１０８が回転する。その結果、エン
ドレスベルト１１０の回転に伴ってキャリッジ１０４が
ガイドレール１０６及び１０７に沿って走査する。つま
り、キャリッジ１０４は走査信号に応じて走査する。

【００５３】被記録材２７は、紙送りローラ１１２及び
紙送りピンチローラ１１３、さらにはテンションローラ
１１４及びテンションピンチローラ１１５にそれぞれ挟
持されて保持される。紙送りローラ１１２とテンション
ローラ１１４には、ギア１１６、１１７及び１１８を介
してモーター１１９の回転に応じて被記録材２７が矢印
Ｐの方向に送られる。

【００５４】被記録材２７を介して、記録ヘッド２３と
対向する位置には、プラテン１２０が設けられている。
記録ヘッド２３の吐出口と被記録材１０５との間隔は、
例えば、０．５ｍｍに保たれる。

【００５５】第１タンク１０１から第２タンク２１への
記録媒体の供給は、第２タンク２１が第１タンク１０１
のところまで移動し、図１１に示すように、第１タンク
１０１の底部と第２タンク２１の上部とが結合して行わ
れる。第１タンク１０１と第２タンク２１とが結合する
と、それぞれの蓋１０１ａ及び２１ａがスライドして開
き、第１タンク１０１の第２室１０１ｃ内の記録媒体３
が第２タンク２１内に供給される。

【００５６】図１１では、固体状の記録媒体３として顆
粒状のものが示されているが、固体状であればスティッ
ク状、ペレット状、粉末状等どのような形状のものでも
かまわない。

【００５７】第１タンク１０１内は、開閉扉１０１ｄで
第１室１０１ｂと第２室１０１ｃの２室に分けられてい
る。第２タンク２１へは、第２室１０１ｃ内の記録媒体
３が供給される。第２タンク２１へ記録媒体３の供給が
行われているときは、開閉扉１０１ｄは閉じられていて
第２室１０１ｃに、第１室１０１ｂ内の記録媒体３が入
らないようになっている。こうして、第２タンク２１に
は常に一定量の記録媒体３が供給される。

【００５８】記録媒体３の供給が終了すると、蓋１０１
ａ及び２１ａが閉じ、第２タンク２１は第１タンク１０
１から離れる。蓋１０１ａが閉じると、開閉扉１０１ｄ
が開き、次の供給のために、第１室１０１ｂ内の記録媒
体３が第２室１０１ｃに補給される。

【００５９】第１タンク１０１への記録媒体３の補給
は、第１タンク１０１に設けられた供給口１０２（図１
０）より行う。あるいは第１タンク１０１をカートリッ
ジにして、第１タンク１０１全体を取りかえるようにし
てもよい。

【００６０】第１タンク１０１の第２室１０１ｃには、
図１２に示すように、加熱手段１４０を設けて第２室１
０１ｃ内の記録媒体３を溶融状態に保持するようにして
もよい。

【００６１】また、第１タンク１０１全体を加熱するよ
うな加熱手段を設けて、第１タンク１０１内の記録媒体
３全部を溶融状態に保持するようにしてもよい。

【００６２】第２タンク２１に供給された記録媒体３
は、加熱手段２４により溶かされる。溶融した記録媒体
３はインク供給管２２により液室１０に供給されて、吐
出口５より記録信号に応じて吐出される。

【００６３】第２タンク２１には、図１３に示すよう
に、インク量センサー１４１を設けて、このインク量セ
ンサー１４１により記録媒体３の残量を検知するように
するとよい。インク量センサー１４１により、第２タン
ク２１内の記録媒体３が所定量以下になったことが検知
されると、第１タンク１０１から第２タンク２１に記録
媒体３が自動的に供給されるように制御する。

【００６４】インク量センサー１４１は、例えば図１４
に示すように、発熱体１４１ａの表面温度を温度センサ
ー１４１ｂで検知するように構成されている。発熱体１
４１ａは、電源８６による電圧印加で発熱するが、発熱
体１４１ａの表面温度は記録媒体中と、空気中とで異な
る。そこで、この表面温度の差を温度センサー１４１ｂ
及び温度検知回路８７で検知することにより、発熱体１
４１ａが記録媒体中にあるか、空気中にあるかがわか
る。つまり、図１４に示すインク量センサーを第２タン
ク２１内の所定位置に設けることにより記録媒体３が所
定量以下になったかどうかがわかる。

【００６５】図１４では、発熱体１４１ａと温度センサ
ー１４１ｂとを組合せたインク量センサーを示したが、
自己発熱する温度センサーを用いてもよい。

【００６６】また、インク量センサー１４１として、図
１５に示すように、発熱抵抗体を用いたものを使用して
もよい。図１５に示すインク量センサーは、発熱抵抗体
である導線９１を２つの電極９２間に張り、電極９２を
介して導線９１に電源８８により電圧を印加するもので
ある。こうして導線９１の抵抗値変化を電流計９０で電
流値変化として検知するものである。つまり、導線９１
が記録媒体中にある場合と、空気中にある場合とで導線
９１の温度が異なり、その結果導線９１の抵抗値が変化
することを利用するものである。導線９１としては大き
な温度抵抗係数を持つもの、例えば白金、アルミニウム
あるいは銅等を使用することができる。

【００６７】本発明の噴射記録方法に使用する記録媒体
は、常温（５℃〜３５℃）で固体状のものである。

【００６８】常温固体の記録媒体は、熱溶融性固体物質
と着色剤とを少なくとも含有し、更に必要に応じて物性
を調整するための添加剤あるいはアルコール等の常温で
液体の有機溶剤等を含有するものである。

【００６９】常温固体の記録媒体は、その融点が３６℃
〜２００℃の範囲にあるものが望ましい。３６℃を下回
る場合には、室温の変化によっては記録媒体が溶けて手
などを汚すおそれがあり、２００℃を越える場合には、
記録媒体を液化するために大きなエネルギーが必要とな
る。より好ましくは、その融点が３６℃〜１５０℃の範
囲が望ましい。

【００７０】常温固体の記録媒体に含有する熱溶融性固
体物質としては、例えばアセトアミド、ｐ−バニリン、
ｏ−バニリン、ジベンジル、ｍ−アセトトルイジン、安
息香酸フェニル、２，６−ジメチルキノリン、２，６−
ジメトキシフェノール、ｐ−メチルベンジルアルコー
ル、ｐ−ブロモアセトフェノン、ホモカテコール、２，
３−ジメトキシベンズアルデヒド、２，４−ジクロルア
ニリン、ジクロロキシリレン、３，４−ジクロロアニリ
ン、４−クロロ−ｍ−クレゾール、ｐ−ブロモフェノー
ル、シュウ酸ジメチル、１−ナフトール、ジブチルヒド
ロキシトルエン、１，３，５−トリクロロベンゼン、ｐ
−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール、デュレン、ジメチル
ｐフェニレンジアミン、トラン、スチレングリコール、
プロピオンアミド、炭酸ジフェニル、２−クロロナフタ
レン、アセナフテン、２−ブロモナフタレン、インドー
ル、２−アセチルピロール、ジベンゾフラン、ｐ−クロ
ロベンジルアルコール、２−メトキシナフタレン、チグ
リン酸、ｐ−ジブロモベンゼン、９−ヘプタデカノン、
１−テトラデカナミン、１，８−オクタンジアミン、グ
ルタル酸、２，３−ジメチルナフタレン、イミダゾー
ル、２−メチル−８−ヒドロキシキノリン、２−メチル
インドール、４−メチルビフェニル、３，６−ジメチル
−４−オクチン−ジオール、２，５−ジメチル−３−ヘ
キシン−２，５−ジオール、２，５−ジメチル−２，５
−ヘキサンジオール、エチレンカーボネート、１，８−
オクタンジオール、１，１−ジエチル尿素、ｐ−ヒドロ
キシ安息香酸ブチル、２−ヒドロキシ−ナフトエ酸メチ
ル、８−キノリノール、ステアリルアミンアセテート、
１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、ｍ−ニ
トロ安息香酸メチル、しゅう酸ジメチル、フタライド、
２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、８−キ
ノリノール、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルエタノールアミン、
グリコール酸、ジアセチルモノオキシムおよびアセトキ
シム等の一種又は二種以上を混合して用いることができ
る。

【００７１】上記の熱溶融性固体物質は、種類によって
吐出特性に特に優れたものや、保存性に特に優れたも
の、あるいは被記録材上でのにじみが極端に少ないもの
など色々と特徴がある。従って、使用目的に応じて上記
熱溶融性固体物質の中から適宜選択して記録媒体に使用
するとよい。

【００７２】熱溶融性固体物質の融点をＴｍ、沸点（１
気圧における沸点。以下同様）Ｔｂとしたとき、前述の
熱溶融性固体物質のうち下記の式（Ａ）および（Ｂ）を
いずれも満たす熱溶融性固体物質を用いると、記録像の
定着性に優れると共に熱エネルギーを吐出エネルギーへ
と効率よく変換できる常温固体の記録媒体が得られる。

【００７３】３６℃≦Ｔｍ≦１５０℃…（Ａ）１５０℃≦Ｔｂ≦３７０℃…（Ｂ）沸点Ｔｂは更に２００℃≦Ｔｂ≦３４０℃であることが
好ましい。

【００７４】常温固体の記録媒体に含有する着色剤とし
ては、従来公知の直接染料、酸性染料、塩基性染料、分
散染料、建染染料、硫化染料、油溶性染料等の各種染料
及び顔料が有効である。特に好ましくは使用しうる染料
としては、次に示すカラーインデックス記載の油溶性染
料が挙げられる。

【００７５】Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＹｅｌｌｏｗ
１，２，３，４，６，７，８，１０，１２，１３，１
４，１６，１８，１９，２１，２５：１，２８，２９等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＯｒｅｎｇｅ１，２，３，
４，４：１，５，６，７，１１，１６，１７，１９，２
０，２３，２５，３１，３２，３７，３７：１等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＲｅｄ１，２，３，４，
７，８，１３，１４，１７，１８，１９，２３，２４，
２５，２６，２７，２９，３０，３３，３５等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２，３，８，
９，１０，１１，１３，１４，２１，２１：１，２４，
３１，３２，３３，３４，３６，３７，３８等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＢｌｕｅ２，４，５，７，
１０，１１，１２，２２，２５，２６，３５，３６，３
７，３８，４３，４４，４５，４８，４９等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＧｒｅｅｎ１，３，４，
５，７，８，９，２０，２６，２８，２９，３０，３
２，３３等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＢｒｏｗｎ１，１：１，
２，３，４，５，６，１２，１９，２０，２２，２５，
２８，２９，３１，３７，３８，４２，４３等Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＢｌａｃｋ３，５，６，
７，８，１３，２２，２２：１，２３，２６，２７，２
８，２９，３３，３４，３５，３９，４０，４１等

【００７６】更に、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸
化亜鉛、リトポン、酸化チタン、クロムエロー、カドミ
ウムエロー、ニッケルチタンエロー、ネーブルスエロ
ー、黄色酸化鉄、ベンガラ、カドミウムレッド、硫化水
銀カドミウム、紺青、群青等の無機顔料やカーボンブラ
ック、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニ
ルメタン系顔料、バッド系顔料等の有機顔料も好ましく
用いられる。

【００７７】また、常温固体の記録媒体には、必要に応
じて常温で液体の有機溶剤、例えば１−ヘキサノール、
１−ヘプタノール、１−オクタノール等のアルコール
類、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリ
エチレングリコール等のアルキレングリコール類、その
他ケトン類、ケトアルコール類、アミド類、エーテル類
等のものを含有しても構わない。これら有機溶剤は、記
録媒体中に発生する泡を大きく成長させる。

【００７８】上記有機溶剤の沸点は１５０℃以上のもの
が好ましい。

【００７９】常温固体の記録媒体は、使用する熱溶融性
固体物質によっては、記録紙上での固化速度が速すぎて
記録像が盛り上がり擦過性が悪くなる場合がある。この
ように、記録像が盛り上がる場合は、記録媒体中に低蒸
気圧（２５℃における蒸気圧が３ｍｍＨｇ以下）の液体
を含有させて記録媒体の固化時間を適度に遅らせるとよ
い。このような液体の蒸気圧の下限は２５℃において
０．００１ｍｍＨｇ程度である。

【００８０】このような低蒸気圧の液体としては、例え
ばγブチロラクトン、２−ピロリドン、プロピレンカー
ボネート、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルプ
ロピオンアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、２−ブトキ
シエタノール、ジプロピレングリコールモノメチルエー
テル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ト
リプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジアセト
ンアルコール、２−エトキシエチルアセテート、ブトキ
シエチルアセテート、ジエチレングリコールモノエチル
エーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチル
エーテルアセテート等を挙げることが出来る。

【００８１】以上のほか、常温固体の記録媒体には、酸
化防止剤、分散剤、防錆剤等の各種添加剤を含有しても
よい。

【００８２】常温固体の記録媒体において、熱溶融性固
体物質の含有量は、記録媒体に対して５０〜９９重量
％、さらには６０〜９５重量％、着色剤の含有量は、記
録媒体に対して１〜２０重量％、さらには３〜１５重量
％、必要に応じて含有する有機溶剤は記録媒体に対して
０〜１０重量％含有するのが好ましい。

【００８３】低蒸気圧液体を必要に応じ含有する場合に
は、低蒸気圧液体の含有量は、記録媒体に対して３０〜
７０重量％、更には３５〜６０重量％が好ましい。

【００８４】以下に、本発明の好ましい実施例の１つを
示す。

【００８５】Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔｂｌａｃｋ３５．０重量部エチレンカーボネート（融点３９℃）４２．５重量部１、１２−ドデカンジオール（融点８２℃）４２．５
重量部

【００８６】上記成分を１００℃で容器中で撹拌し、均
一に混合溶解させ、加熱したまま孔径０．４５μｍのテ
フロン製フィルタで濾過した後、冷却した。冷却後、粉
砕して顆粒状の固体インクを得た。こうして得た固体イ
ンクを用いて、図１０に示す装置で記録を行った。この
装置には図１１に示した第１タンク１０１が設けてあ
る。

【００８７】使用した記録ヘッドのノズル１５のサイズ
は、高さＨが２７μｍ、幅Ｗが４０μｍであった。ヒー
ター２のサイズは、幅が３２μｍ、長さが４０μｍであ
った。ヒーター２の位置は、ヒーター２のオリフィス５
側の端からオリフィス５までの距離が２０μｍであっ
た。ノズル１５は、１インチ当たり４００本の密度で、
４４本配置してある。

【００８８】第１タンク１０１内の固体インク量は４０
ｇであった。このうち、第２室１０１ｃ内の固体インク
量は３ｇであった。また、第２タンク２１内の固体イン
ク量は５ｇであった。

【００８９】こうして、電源を入れたところ、２分で第
２タンク２１内の固体インクが溶融し吐出可能状態とな
り、Ａ４サイズのコピー用紙に１画素毎の市松模様とな
るように、１６本のノズルを用いて記録を行った。

【００９０】記録ヘッド２３のヒーター２への通電条件
は印加電圧１６．０Ｖ、パルス幅２．５μｓｅｃ、駆動
周波数１ＫＨｚとした。また、加熱手段２４による加熱
温度は１００℃であった。

【００９１】上記条件で記録を続けたところ、２４枚目
のコピー用紙に記録し終ったところで、第２タンク２１
内のインク量が半分以下となったことが検知され、第１
タンク１０１から第２タンク２１ヘ３ｇの固体インクの
供給が行われた。インクの供給後、記録が再び続けられ
た。得られた画像は定着が速く、記録した後５秒後に画
像を手でこすっても画像は乱れず、また手も汚れなかっ
た。

【００９２】上記の記録とは別に、図１６に示す装置を
用いてインクの吐出状況を観察した。用いた固体インク
は、Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＢｌａｃｋ３を含有し
ない以外は上記の記録に用いた固体インクと同様であ
る。着色剤を含有しなかったのは、泡を観察し易くする
ためである。

【００９３】図１６の装置で用いた記録ヘッド２３は、
上記の記録で用いたものと同様であるが、記録ヘッド２
３の内部が観察できるように天板４（図２（ａ））を透
明なものにしてある。記録ヘッド２３の上方には、ノズ
ル１５の内部を透明な天板を通して観察できるように、
顕微鏡１６が配置されている。顕微鏡１６にはストロボ
１７が取り付けられ、ストロボ１７が発光したときのみ
インクの発泡、吐出状態が観察できるように成ってい
る。ストロボ１７はストロボ駆動回路１８及び遅延回路
１９によって、ヒーター２が熱印加を開始してから任意
に設定できる遅延時間経過後に発光するようになってい
る。記録ヘッド２３には加熱手段２４が設けられてい
て、記録ヘッド２３を１００℃に加熱してインクを溶融
状態に保つ。２８はヘッド駆動回路、２９は外部電源で
ある。こうして、記録ヘッド２３の液室１０内に溶融し
たインクを満たし、ヒーター２にパルス通電することに
より、ヒーター２上に発生する泡をストロボ発光の遅延
時間を変化させて観察した。

【００９４】その結果、発泡開始より約３μｓｅｃ後に
気泡が外気と連通して、安定して吐出している様子が確
認された。

【００９５】以上のように、本発明によれば、ウォーム
アップ時間が短縮できて消費電力を少なくすることがで
き、また記録媒体の供給が非常に容易となる。更に、本
発明によると、定着の速い高品位の画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】噴射記録方法に使用する記録装置の一例を示す
概略図である。

【図２】図１に示す記録装置で使用する記録ヘッドの一
例を示す概略図である。

【図３】本発明の記録方法の原理を示すために、記録媒
体を供給した記録ヘッドの一例を示す断面図である。

【図４】泡が外気と連通しない場合の、泡の内圧変化と
泡の体積変化の例を示したグラフである。

【図５】泡が外気と連通する場合の、泡の内圧変化と泡
の体積変化の例を示したグラフである。

【図６】泡が外気と連通する場合の、泡の内圧変化、泡
の体積変化、更に泡の体積変化率の例を示したグラフで
ある。

【図７】吐出口から突出した記録媒体の体積を測定する
方法の一例を示す斜視図である。

【図８】図７に示した測定方法による測定結果の一例を
示す図である。

【図９】本発明の記録方法の原理を示すために、記録媒
体を供給した記録ヘッドの他の例を示す断面図である。

【図１０】本発明の記録方法に実施するための装置の一
例を示す斜視図である。

【図１１】第１タンク、第２タンク及び記録ヘッドの一
例を示す断面図である。

【図１２】第１タンク、第２タンク及び記録ヘッドの他
の例を示す断面図である。

【図１３】インク量センサーを設けた第２タンクの一例
を示す断面図である。

【図１４】インク量センサーの一例を示す斜視図であ
る。

【図１５】インク量センサーの他の例を示す正面図であ
る。

【図１６】記録媒体の発泡状態、吐出状態を観察できる
ようにした記録装置の一例を示す概略図である。

【図１７】従来の記録方法の一例を示す断面図である。

【図１８】従来の記録方法の他例を示す断面図である。

【図１９】従来の記録方法の他例を示す断面図である。

【図２０】従来の記録方法の他例を示す断面図である。

【符号の説明】

１基板２ヒーター３インク４天板５オリフィス６泡７小滴８壁１０液室１１インク供給口１４壁１５ノズル１６、２０１顕微鏡１７ストロボ１８ストロボ駆動回路１９遅延回路２１第２タンク２３記録ヘッド２４加熱手段２５駆動回路２６温度制御手段８７温度検知回路９１導線９２電極１０１第１タンク１４１インク量センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｍ 5/00 Ａ 8305−2Ｈ 9012−2ＣＢ４１Ｊ 3/04 １０３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常温固体の記録媒体を加熱溶融する工程
と、加熱溶融した前記記録媒体に記録信号に応じた熱エ
ネルギーを付与することにより前記記録媒体内に泡を発
生させ、前記泡により前記記録媒体を記録ヘッドの吐出
口から吐出させて記録を行う工程とを有し、前記記録媒
体を第１タンク及び第２タンクに収納し、前記第２タン
クを前記記録ヘッドに連結すると共に、前記第２タンク
内の前記記録媒体の量に応じて前記第１タンクから前記
第２タンクへ前記記録媒体を供給し、かつ記録の際前記
泡が外気と連通することを特徴とする噴射記録方法。
【請求項２】前記泡の内圧が外気圧以下であるとき、
前記泡が外気と連通する請求項１記載の噴射記録方法。
【請求項３】前記第１タンク内の記録媒体を固体状態
に保持し、固体状態の前記記録媒体を前記第２タンクに
供給する請求項１記載の噴射記録方法。
【請求項４】前記第１タンク内の記録媒体の全部又は
一部を溶融し、溶融状態の前記記録媒体を前記第２タン
クに供給する請求項１記載の噴射記録方法。
【請求項５】前記第２タンク内の記録媒体の量をイン
ク量センサーにより検知する請求項１記載の噴射記録方
法。
【請求項６】前記第１タンクがカートリッジとなって
いる請求項１記載の噴射記録方法。