JPH11123828A

JPH11123828A - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JPH11123828A
Application number: JP9309294A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okazaki; 猛史岡崎; Isao Kimura; 勲木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、加熱定着手段という大まかな枠組の
組み合わせだけでは解決しきれなかった従来の課題を解
決し、ノズル詰まりや、吐出特性の低下を招くことな
く、またフェイス面及びノズル先端に固着を起こすこと
のないインクジェット記録ヘッドを提供することを目的
としている。【解決手段】本発明は、被記録体の印画面と、同方向或
いは反対側から加熱方式により、被記録体及び該被記録
体上に印画されたインクを加熱する定着システムを備え
たインクジェット記録装置に装着されるインクジェット
記録ヘッドであって、該記録ヘッドの吐出面であるフェ
イス面上に熱反射フェイス面を有することを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱線を利用して、被
記録体上に打ちこまれたインクを高速に定着させるシス
テムを備えたインクジェット記録装置に装着されるイン
クジェット記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記
録装置は、画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄
板、布等の被記録材上にドットパターンからなる画像を
記録していくように構成されている。前記記録装置は、
記録方式により、インクジェット式、ワイヤドット式、
サーマル式、レーザービーム式等に分けることができ、
そのうちのインクジェット式（インクジェット記録装
置）は、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を
吐出させ、これを被記録材に付着させて記録するように
構成されている。近年、数多くの記録装置が使用される
ようになり、これらの記録装置に対して、高速記録、カ
ラー記録、普通紙化、高解像度、高画像品質、低騒音な
どが要求されている。このような要求に応える記録装置
として、前記インクジェット記録装置を挙げることがで
きる。このインクジェット記録装置では、記録ヘッドか
らインクを吐出させて記録を行うので非接触で印字が可
能であり、このために非常に安定した記録画像を得るこ
とができる。

【０００３】しかし、インクジェット記録方式では、主
として水と染料からなる液体であるインクを普通記録紙
に印字して取り扱うために、その問題点として、（１）フェザリングの発生、及び浸透タイプのＢｋイ
ンクと上乗せタイプのＣｏｌインクが画像形成時に接触
して発生する“白もや”現象（図６参照）。（２）ブリーディングの発生。（３）濃度の低下。（４）発色性の低下。（５）定着性（乾燥性）の低下。（６）コックリング・カールの発生。（７）耐光性の問題。（８）耐水性の問題。等の問題点が挙げられる。従って、如何にして上記問題
点を解決するかが重要な技術ポイントとなる。

【０００４】これら問題点を解決する手段としては、（ａ）被記録材に工夫をする。（ｂ）インクに工夫をする。（ｃ）インク付着に際し前・後処理を行う。（ｄ）定着手段などの補助手段を設ける。等の方式が考
えられる。（ａ）では、被記録材にコーティングを施すことで上記
（１）から（５）、（８）の問題点は解決できるが、
（６）、（７）に対しては効果がなく、逆に長期保存に
おいて黄変したりして画像を乱した。また、製造コスト
が高く、結果としてランニングコストが高まったり、片
面コートなので裏面に印字するとプリンター本体に悪影
響を与えたりする。また、コート紙の入手手段が面倒で
あるなどの問題点を有する。（ｂ）では、インクに浸透
性や乾操性を付与することで（１）から（５）、（８）
の問題点を若干は解決できるが十分ではなく、逆に耐水
性を高めると、カラーインクの場合は色再現性が低下
（吸収スペクトルが広がる）するなどの悪影響が発生す
る。更に（６）、（７）に対しては効果がなく、インク
ジェット記録本来の吐出特性や耐久性に悪影響を及ぼす
という問題点も有する。上記問題を更に詳しく述べる
と、例えばインクに界面活性材などを添加して超浸透性
を付与すると、普通記録紙に対してインクがすぐに浸透
するために、定着性が上がりスミアーが低減され、多色
記録時のインクの境界部で発生するブリーディングを低
減できるが、逆に文字を記録したときにフェザリングが
増大して文字の品位を低減したり、記録部に深く浸透す
るために濃度低下や発色性低下、裏抜けなどが発生す
る。また、揮発成分（アルコール類など）を多量に添加
して乾操性を高めたインクでは、定着性が上がりスミア
ーが低減されるが、蒸発速度が速まることで記録ヘッド
の中でインクの増粘による発一性（１ドット目の吐出信
頼性）や固着性を悪くしたり、インクの成分変化による
発泡安定性の低下も発生させる。（ｃ）は、例えば、特
開昭６１−２４９７５５号公報及び特関昭５７−６９０
５４号公報に記述されているように、前・後処理では、
記録媒体にインクを付着させる前後で処理液を塗布する
ことでインクを固化させる方法であるが、処理液の塗布
方法が複雑であったり、固化が十分に起きないために、
（１）から（５）、（７）、（８）の問題点を若干は解
決できるが十分ではない。更に（６）に対しては悪影響
を及ぼし、インクと反応することから、それらを解決す
るのにインクジェット記録装置に対策を盛り込むため
に、コストアップや信頼性あるいは耐久性等に悪影響を
及ぼすという問題点も有する。そのため、（ｄ）におけ
る定着装置などを工夫することによって、（１）〜
（６）の問題点については解決することができ、
（７）、（８）に対しては、特殊インクと加熱定着シス
テムを組み合わせて構成した印画システムを用いれば、
かなりのところまで解決することができるから、これら
により、上記した（１）〜（８）の全ての問題点への対
応は一応可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特殊イ
ンクと加熱定着手段の組み合わせだけでは、上記八つの
問題点の解決はかなりのところまで進んでも、他の弊害
を生むこともあった。ひとつには、特殊インクの使いこ
なしの点で、インク未使用時、たとえば保存・物流状態
が続いた後など、ノズル詰まりや、吐出特性の低下が発
生しやすい等、該インクの温度管理が難しいために発生
するという問題点があった。また、加熱定着手段にも、
さまざまなアイデアが出されているが、ヒーターをかな
りの温度にまで高温にするため、安全性の問題や、被記
録体との接触不良による温度分布の発生が、画像劣化に
つながる等の問題を有していた。また、以上述べた様な
加熱手段を伴うインクの使用において、実際の使用上の
問題として、記録ヘッドの吐出口面（フェイス面）付近
をとびかう熱線が、フェイス面をも加熱し、ひいては、
吐出口近辺、ノズル内にまで加熱がおよび、吐出口付近
での未使用ノズルの乾燥による先端固着が発生し、問題
となっていた。

【０００６】そこで、本発明は、上記の特殊インク、加
熱定着手段という大まかな枠組の組み合わせだけでは解
決しきれなかった従来の課題を解決し、ノズル詰まり
や、吐出特性の低下を招くことなく、またフェイス面及
びノズル先端に固着を起こすことのないインクジェット
記録ヘッドを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、インクジェット記録ヘッドをつぎのように
構成したことを特徴とするものである。すなわち、本発
明のインクジェット記録ヘッドは、被記録体の印画面
と、同方向或いは反対側から加熱方式により、被記録体
及び該被記録体上に印画されたインクを加熱する定着シ
ステムを備えたインクジェット記録装置に装着されるイ
ンクジェット記録ヘッドであって、該記録ヘッドの吐出
面であるフェイス面上に熱反射フェイス面を有すること
を特徴としている。また、本発明のインクジェット記録
ヘッドは、前記熱反射フェイス面が、前記記録ヘッドの
吐出面であるフェイス面側から順に形成された第一層被
膜および第二層被膜からなり、該第一層被膜が該層のフ
ェイス面への密着力アップのために設けられた密着強化
剤を含んだ被膜により形成され、該第二層被膜が前記第
一層被膜の保護膜として設けられた撥水層からなる被膜
により形成されていることを特徴としている。また、本
発明のインクジェット記録ヘッドは、前記第一層被膜
が、シラン系カップリング剤等の密着強化を含んだ、本
質的にＳｎの酸化物からなる被膜であることを特徴とし
ている。また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、
前記第二層被膜が、Ｓｉの酸化物層を含んだ、撥水層か
らなる被膜であることを特徴としている。また、本発明
のインクジェット記録ヘッドは、前記第一層被膜が、２
００Å〜数百μｍの厚さを有することを特徴としてい
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、上記構成により、本発
明の前述した課題を達成するものであるが、それは、つ
ぎのような本発明の熱反射フェイス面の機能に基づくも
のである。非接触印字手段のひとつであるインクジェッ
ト記録においては、ほとんどすべての場合、被記録体と
インクを吐出させるためのインクジェット記録ヘッドの
吐出口（フェイス）面は、０．５〜２ｍｍ程度のギャッ
プをもって相対している。このため、例えば加熱手段が
被記録体のフェイス面と反対側にある場合では、赤外線
或いは遠赤外線等の熱線が、被記録体に吸収されたり、
被記録体上のインク滴の乾燥定着に寄与する以外はフェ
イス面をアタックする。この時、本発明での熱線反射被
膜でおおわれたフェイス面は、上記フェイス面に到達し
た熱線を反射し、ほぼ熱線がとんできた方向にはね返
す。この作用によって、被記録体の印画面側からも被記
録体及びインクは熱線を受け、インクの着弾側からの加
熱による定着が促進される。また、熱線の反射により、
フェイス面の温度も上がらないため、吐出口付近での乾
燥による付着インクミスト、吐出口先端部のインク固着
も防止される。

【０００９】本発明の別の利点は、加熱定着が促進され
るため、加熱用ヒーターの温度をそれほど高くする必要
もなくなり、安全性確保にも寄与できることにある。ヒ
ーターと被記録体との接触不良に対しても、反対側から
の反射幅射熱の補助定着効果で画像劣化の程度を大幅に
改善できる。また本発明によれば、記録ヘッドのフェイ
ス面の熱反射作用による、吐出時の発熱でのインクヘの
蓄熱、或いはヘッド未使用から、使用時にかけて保温ヒ
ーター等で記録ヘッドの加温をする場合の記録ヘッドの
温度上昇の促進等々で、フェイス面よりインク供給側の
インクを保温することが可能となり、顔料等の高粘度イ
ンクを即時高温にして使いこなす場合に有用である。以
上のことは、加熱手段が被記録体のフェイス面と同じ側
にある場合に対しても同様の効果がある。特に、高速軽
印刷の域を狙った長尺記録ヘッドを使って、一度にかな
りの広い領域を、しかも高ｄｕｔｙで印画する場合に
は、本発明の記録ヘッドのフェイス面固着を防止しつつ
加熱定着を促進するシステムは特に有用である。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。［実施例１］図１は、本発明の特徴を最も良くあらわす
実施例１についての概念図であり、図２は図１の中で、
その機能を最も良くあらわすＡ部詳細図である。図１に
おいて、記録ヘッド１００は固定され、被記録媒体１０
１を搬送ローラー１０３で搬送するようにして印画する
長尺ラインヘッドを載せたプリンターの要部概念図であ
り、加熱領域＝印画領域の真下（被記録媒体の真下）に
直下型の加熱定着用ヒーター１０２が被記録媒体１０１
に接触して配されている。本実施例では、該ヒーター材
として印画幅より少し長めのセラミックヒーターを被記
録媒体１０１に接触させて使用しているが、安全上の問
題から非接触に配してもよい。但し、その時は被記録媒
体１０１への熱伝達効率が下がるため、透過率の良い遠
赤外線ヒーター等を使用するのが望ましい。

【００１１】図２のＡ部詳細図で示すように、記録ヘッ
ド１００の吐出口（フェイス）面には本発明の要部であ
る熱線反射膜１０４が構成されている。第一層のシラン
系カップリング剤層は、シランカップリング剤Ａ‐１１
１０（商品名日本ユニカー製）濃度２ｗｅｔ％を４０％
のＥｔＯＨ溶液とし、記録ヘッドを該溶液に数秒間つけ
て塗布している。この上に、ＳｎＯ₂をＣＶＤ法、Ｓｎ
の塩化物水溶液の噴霧後、乾燥、熱分解等により皮膜と
して形成した。第２層のＳｉＯ₂を保護膜としてスパッ
タリング等で形成し、その上に撥液処理剤としてサイト
ップＣＴＸ−８０５（商品名旭硝子製）を塗布した。

【００１２】上記の如く構成した記録装置、記録ヘッド
１００を用いてＦｏｐ：３．８ｋＨｚの駆動周波数で、
図３に示すような４色分の記録ヘッドを搭載した記録装
置で印画したところ、熱線反射膜を施さない記録ヘッド
で印画した場合に比べ、反射輻射熱の好影響でフェザリ
ングやブリーディングのない、色間の白もやも発生しな
いクリアな画像が得られた。この場合、図２でさらに示
すように、被記録媒体１０１の下方からの直接の幅射熱
で、溶剤の浸透を可能な限り低減できるので、画像の裏
抜け、コックリングの低減、濃度・発色性の低下防止に
も役立つなどの特徴を有したインクジェット記録ヘッド
ならびにインクジェット記録装置を提供できた。定着性
に関しても、従来の加熱定着方式のみに頼る印画システ
ムや、特殊インクを使用しての印画、またこれらの双方
を適用した場合いずれに対しても、熱線反射膜付き記録
ヘッドを使用しない場合よりも本発明の熱線反射膜を付
けた記録ヘッドを用いて印画した場合の方が高画質画像
が得られた。画像堅牢性、耐水性の向上も上記の比較例
と同様にかなりの効果が得られ、また、印字中の未使用
ノズルや保存明けヘッドに対してもフェイス面固着はか
なり低減された。記録ヘッドの内部への熱反射効果によ
る特殊インクの使いこなしにも効果が見られ、以上か
ら、前記目的とした各課題に対してすべてを改善可能と
することができた。

【００１３】［実施例２］実施例２では、シリアルプリ
ンターを使って、本発明の熱線反射膜を付けた記録ヘッ
ドでカラー印宇を行なった場合に、ブリーディング良化
を得るための望ましい範囲の熱線反射膜の厚みについて
説明する。図４に、本実施例に用いたシリアルプリンタ
ーの概念図を示す。この記録装置は、交換可能な記録ヘ
ッドを黒色（顔料系）、シアン（染料系）、マゼンタ
（染料系）、イエロー（染料系）の４色の異種インクに
対応して備えたフルカラーシリアルタイプのプリンター
である。本プリンターに使用したヘッドは、解像度３６
０ｄｐｉ、駆動周波数６．２ｋＨｚで、６４個の吐出口
を有している。このヘッドに構成した熱線反射膜の第一
層被膜の厚みは４００オングストロームであり、ＣＶＤ
での成長温度は６００℃、成長雰囲気は常圧であった。
この条件で構成されたヘッドを用いて印画を行なったと
ころ、図７に示すようなブリーディングに対する効果が
確認され、本発明の従来の課題に対する改善の一端が証
明された。本実施例での熱線反射膜第一層の厚みは上記
であったが、本質的に記録に支障を来たさない厚みであ
れば良く、被膜形成の常識的な、工程コストアップに繋
がらない程度の条件で構成できる被膜の厚みであればよ
い。上記を満たす厚みとしては、２００オングストロー
ム〜数百ミクロンのオーダーであれば良く、望ましくは
３００オングストローム〜１０ミクロン程度である。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり、記録ヘ
ッドの吐出面であるフェイス面上に熱反射フェイス面を
構成することにより、特殊インクと加熱定着手段との組
み合わせだけでは解決しきれなかった問題点を解決し、
ノズル詰まりや、吐出特性の低下を招くことなく、また
フェイス面及びノズル先端に固着を起こすことのないイ
ンクジェット記録ヘッドを実現することができる。ま
た、本発明のインクジェット記録ヘッドによると、フェ
イス面及びノズル先端の固着を起こさないで、インクが
被記録媒体に着弾してからの定着時間をかなり短縮で
き、浸透タイプ、上乗せタイプどちらのインクを使用し
てもフェザリングの少ない画像、文字形成が可能とな
る。また、本発明のインクジェット記録ヘッドによる
と、超高速定着が可能なため、普通紙での裏抜けも起こ
りにくく、濃度（Ｏ．Ｄ．）や発色性の低下も防止する
ことができる。また、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドによると、コントラストの高い画像、並びにカラー画
像を形成する時のブリードの低減も合わせて行なえ、特
殊インクを併用すれば、対環境性の高い、即ち耐水性、
耐光性、定着性のさらに高い画像を得ることができる。
さらに、本発明のインクジェット記録ヘッドによると、
溶剤の浸透を可能な限り低減でき、コックリングの低減
を図ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を最も良くあらわす実施例１につ
いての概念図。

【図２】図１の中で、本発明の機能を最もよく表すＡ部
詳細図。

【図３】本発明の記録ヘッドを載せた本体の概念図（長
尺ラインヘッドの場合）。

【図４】実施例２に使用した記録ヘッドを載せた本体の
概念図（ヘッド・インクタンク一体型シリアルヘッドの
場合）。

【図５】図３の上面図で一実施形態を説明するための
図。

【図６】従来の画質上の課題を示す、被記録媒体の断面
と、Ｏ．Ｄの関係を表す図。

【図７】実施例２のブリーディング良化を示す図。

【符号の説明】

１００：記録ヘッド１０１：被記録媒体１０２：加熱用ヒーター１０３：搬送ローラー１０４：熱線反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被記録体の印画面と、同方向或いは反対側
から加熱方式により、被記録体及び該被記録体上に印画
されたインクを加熱する定着システムを備えたインクジ
ェット記録装置に装着されるインクジェット記録ヘッド
であって、該記録ヘッドの吐出面であるフェイス面上に
熱反射フェイス面を有することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。
【請求項２】前記熱反射フェイス面は、前記記録ヘッド
の吐出面であるフェイス面側から順に形成された第一層
被膜および第二層被膜からなり、該第一層被膜が該層の
フェイス面への密着力アップのために設けられた密着強
化剤を含んだ被膜により形成され、該第二層被膜が前記
第一層被膜の保護膜として設けられた撥水層からなる被
膜により形成されていることを特徴とする請求項１に記
載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】前記第一層被膜が、シラン系カップリング
剤等の密着強化を含んだ、本質的にＳｎの酸化物からな
る被膜であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記第二層被膜が、Ｓｉの酸化物層を含ん
だ、撥水層からなる被膜であることを特徴とする請求項
１〜請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記
録ヘッド。
【請求項５】前記第一層被膜が、２００Å〜数百μｍの
厚さを有することを特徴とする請求項１〜請求項４のい
ずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。