(57)【要約】【課題】インクジェット記録方式で従来問題となっていた(１)フェザリングの発生、(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)定着性の低下、(６)コックリング・カールの発生、(７)耐光性、(８)耐水性などの問題を全て同時に解決するインクジェット記録方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明のインクジェット記録方法は、発色剤を包み込んだカプセル粒子を水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録方法において、該記録媒体の該印字面にインクを着弾させた後に印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にすることを特徴とする。本方法を実施するインクジェット記録装置は、該インクの該記録媒体への着弾後に、該記録媒体の印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にするための加熱定着手段を具備する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　発色剤を包み込んだカプセル粒子を水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録方法において、
該記録媒体の該印字面にインクを着弾させた後に印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にすることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】
　発色剤を包み込んだカプセル粒子を水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置において、
該インクの該記録媒体への着弾後に、該記録媒体の印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にするための加熱定着手段を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、記録ヘッドから被記録材に対し加熱溶融型のインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　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。
【０００３】
　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。
【０００４】
　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な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。
【０００５】
　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為に、問題点として、(１)フェザリングの発生。(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　等があげられる。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。
【０００６】
　そのための具体的手段としては、
(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。
などの方式が考えられる。
【０００７】
　(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。
【０００８】
　(b)では、インクに浸透性や乾燥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燥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。
【０００９】
　(c)例えば、特開昭61-249755号公報(特許文献１)及び特開昭57-69054号公報(特許文献２)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や耐久性に悪影響を及ぼすという問題点も有する。
【００１０】
　(d)定着装置などの工夫によっては(１)から(６)のすべてを解決できるが、(７)、(８)に対しては効果がなく、装置コストの増加、水蒸気の発生による弊害、装置全体の温度上昇に関する問題、安全性等さまざまな問題を抱えており、簡単に導入できるものではなかった。定着技術の分類としては、被記録材の加熱方式として、(i)接触又は被接触式か？(ii)印字前、印字中、印字後の加熱か？、またはその組み合わせか？(iii)印字表面又は印字裏面の加熱か？(iv)必要加熱温度は何度か？等の項目によって、様々なヒーター構成、定着構成、制御方法が考えられて提案されている。
【００１１】
　また、加熱の基本原理として考えられる、(Ａ)熱伝導によるか？(Ｂ)輻射熱によるか？(Ｃ)対流によるか？(Ｄ)上記の組み合わせによるか？　を選択する必要もある。
【００１２】
　従来の定着・ヒーター構成としては、例えば、特開昭55-69464号公報(特許文献３)及び特開昭55-84670号公報(特許文献４)に記述されているように、プラテン加熱による熱伝導を利用したものが主流であったが、温度の立ち上がりが遅く、安全性に問題があり、高温化が難しかったり、被記録材との接触不良による温度分布の発生が画像を劣化させる等の問題を有していた。また、特開昭57-120447号公報(特許文献５)に記述されているように、赤外線等を利用した輻射熱(含む対流熱)を利用したものもあるが、消費電力が多かったり、安全性に問題があったり、環境安定性が不十分であったり、最近の高速印字(短時間に多量のインクが打ち込まれるなど)や高画質化技術(フルカラー化やドット・画像の切れの要求が高いなど)に対しては、その効果が不十分になっているなどの問題点を有していた。更に、高温加熱による水分の蒸発で水蒸気が発生し、この水蒸気を処理するために送風・排気手段を具備する工夫(ＥＰ-0568174Ａ１(特許文献６)及び0568256Ａ１(特許文献７)、ＵＳＰ876924(特許文献８)及び876939(特許文献９)も見られるが、装置の大型化とコストアップにつながっている。
【００１３】
　一方、モノクロ・カラー画像を形成するプリンターにおいては、ドットの再現性、濃度の安定性、階調の再現性、色再現性などの様々な安定性が望まれており、これらに対しても、上記様々な手法で対応している。
【特許文献１】特開昭61-249755号公報
【特許文献２】特開昭57-69054号公報
【特許文献３】特開昭55-69464号公報
【特許文献４】特開昭55-84670号公報
【特許文献５】特開昭57-120447号公報
【特許文献６】ＥＰ-0568174Ａ１
【特許文献７】ＥＰ-0568256Ａ１
【特許文献８】ＵＳＰ876924
【特許文献９】ＵＳＰ876939
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　本発明は、上記の諸問題を解決するためになされたもので、具体的には以下の項目に関してそれぞれ解決方法を提供しようとするのである。
(１)インクの耐水化処理
　染料を用いたインクを普通紙(特殊紙では問題ない)に印字すると、印字面に水が付着した場合染料が溶け出してにじみが生じたり、ユーザーに付着して汚れたりするなどの問題がある。そこで、インクの耐水化処理を行うことが本発明の第１の目的である。
(２)インクの耐光性向上
　染料を用いたインクを記録媒体(耐光処理の施されていない記録紙)に印字して長期保存を行うと、印字濃度の低下や色味の変化が発生する問題がある。そこで、インクの耐光性の向上を行うことが第２の目的である。
(３)記録画像の光沢化処理
　通常のインクでは、普通紙(光沢紙は別)に印字しても画像に光沢感がだせないために画像のコントラストが上がらない。そのため、特に写真画像などで銀塩写真のような品位が出せなかった。そこで、普通紙でも光沢感ある画像を形成可能にすることが第３の目的である。
(４)フェザリングの低減
　通常のインクでは、普通紙(特殊紙は別)に印字すると本来の画像設計(理想は真円でドットが形成される)とは異なったドット形状が形成される。これはインクが紙の繊維に沿って２次元的にひげ状のにじみが発生(以下フェザリングと呼ぶ)して、特に文字の品位や画像の先鋭度の低下を招いていた。そこで、普通紙でもフェザリングを低減して切れのある文字・画像を提供することが第４の目的である。
(５)ライン(文字)濃度向上
　通常のインクでは、普通紙(特殊紙は別)に印字するとインクが紙の繊維に沿って深く浸透して、特に細線・文字のライン濃度の低下を招いていた。そこで、普通紙でもライン濃度の低下を低減して高コントラストな線・文字を提供し、ＬＢＰ並みにすることが第５の目的である。
(６)ブリード防止
　通常のインクでは、普通紙(特殊紙は別)に印字すると異色境界や重ね部において、インクの浸透時間の差(塗れ時間・浸透速度・蒸発速度などによって、インクの種類や打ち込む順序などで浸透が終わるまでの時間差でにじみ方が変化する)や、インクの微視的な高低差(インクの高い部分から低い部分に流れ込む現象など)、及びインクの吸収位置の分布によるインクの微視的移動現象(インクの吸収がされ易い場所とされにくい場所が分布しており、吸収され易い場所にインクが流れ込む現象)が発生して異色インク境界や重ね部での切れがなくなり、見かけ上はにじんだような状態(以下ブリーディングと呼ぶ)になり、画像がぼけたり文字がにじんで読めなくなったりしていた。そこで、普通紙でもブリーディングを低減してカラー画像の切れを特殊紙並にすることが第６の目的である。
(７)高発色
　通常のインクでは、普通紙(特殊紙は別)に印字すると、上記(５)・(６)で述べた問題が主原因となって色再現範囲の低下や濃度の低下が発生し、カラー画像の発色性が損なわれていた。そこで、普通紙でも発色性を改善して特殊紙並の発色性にすることが第７の目的である。
(８)その他
　高速カラー印字を無駄なく行うためには、両方向印字が有効であるが、特に２次色以上(ＲＧＢなど)の異種インクを少なくとも２種類以上用いて色を形成する場合、インクの打ち込み順序に起因する色味の変化が発生して、バンディングむらとなって画像の一様性を乱していた。そこで、両方向印字を実施しても上記色味変化の発生を低減することが第８の目的である。
【００１５】
　(１)〜(８)の項目を全て同時に解決するためには、インク、記録ヘッド、プリンター本体など単独の設計で克服することが困難であり、インクから画像形成までの全過程をシステマチックに構成することが要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
　上記目的を達成するための本発明は、
　発色剤を包み込んだカプセル粒子を水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録方法において、
該記録媒体の該印字面にインクを着弾させた後に印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にすることを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。
【００１７】
　本発明方法において、前記ワックス粒子の融点は、40℃以上250℃以下、好ましくは60℃以上200℃以下であり、平均粒径は、0.05μｍ以上2.0μｍ以下、好ましくは0.1μｍ以上1.0μｍ以下である。
【００１８】
　さらに、上記ワックス粒子を用いる方法において、ワックス粒子の融点以上の所定温度の時に記録を行い、ワックス粒子が固化する前に圧力を加えて平滑化処理をすることが好ましい。
【００１９】
　また本発明では、記録後にカプセル粒子を圧力定着によって破壊して画像形成を行うことが好ましい。
【００２０】
　発色剤を包み込んだカプセル粒子を水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置において、
該インクの該記録媒体への着弾後に、該記録媒体の印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にするための加熱定着手段を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【００２１】
　本発明記録装置において、該カプセル粒子を破壊可能な圧力定着手段と、少なくとも記録媒体の印字面側をカプセル粒子の融点以上の所定温度にする加熱定着手段とを具備することが好ましい。
【００２２】
　本発明においては、第一にインクに特徴をもたせ、それに印字方法と定着装置を組み合わせた画像形成システムを提供することで高速・高画質記録を実現可能とした。
【００２３】
　本発明方法は、加熱によって溶融するカプセル状の粒子、または圧力によって容易に破壊可能なカプセル粒子中に染料や顔料を閉じこめたカプセル粒子などを、水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて、インクジェット記録ヘッドによって記録媒体に画像を形成する方法であって、
　該インクジェット記録装置は、少なくとも加熱定着または熱圧力定着のどちらかを有している。
【発明の効果】
【００２４】
　本発明は、発色剤を包み込んだカプセル粒子を水及び溶剤、添加剤の中に分散させた分散インクを用いて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録方法において、
該記録媒体の該印字面にインクを着弾させた後に印字面側を該カプセル粒子の融点以上の所定温度にすることを特徴としている。
【００２５】
　上記構成によれば、上記分散インクが記録媒体に付着したときに、溶剤と粒子が機能分離した形で共存しているため、記録媒体上にインクが到達した瞬間に、溶剤系のみ記録媒体に浸透して粒子成分が記録媒体の上部に残り、記録媒体の複雑な繊維形状とは関係なくドット形成が安定して行われるので、フェザリングの少ない文字形成が可能となり、また粒子が繊維の凹凸や隙間を埋めて一種の目止め材の役目をはたし、記録媒体の平滑性を改善する。さらに、該粒子は、(１)予め加熱された記録媒体と記録装置本体からの直接加熱とによって瞬時に溶融して、記録媒体の繊維に定着することで画像を形成したり、(２)記録装置本体からの圧力によって瞬時に破壊して、記録媒体の繊維に定着することで画像を形成したり、(３)上記２つの定着方法を組み合わせて画像を形成したりすることが可能なので、記録媒体上での平滑度の高い画像が提供でき、光沢感や、濃度の向上、発色性の向上、コントラストの高い画像、並びにカラー画像を形成するときのブリードの低減も合わせて行える。また、粒子中のカプセル成分が、熱または圧力によって記録媒体の繊維に強固に付着すると共に、染料や顔料の発色成分を包み込むことによって外部との直接の接触を避けることで、対環境性を高め、耐水性・耐光性・定着性を高め、更に、加熱を利用するときには、溶剤の浸透を可能な限り低減できるので、コックリングの低減にも役立つなどの特徴を有したインクジェット記録方法並びに記録装置を提供できる。このようにして前記目的とした各課題に対して全てを改善可能とすることができる。
【実施例】
【００２６】
　以下、本発明、並びに関連する技術に係る参考発明のインクジェット記録装置ならびに記録方法について、実施例並びに参考例により図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
　参考例１
　本参考例では、ワックス粒子を用いるモノクロ印字の場合に耐水性、高品位文字を得るためのＰＴＣヒーターを含む記録装置と記録方法について説明する。
【００２８】
　(i)本体構成
　図１は、第一の参考例に適用されるインクジェット記録装置の概観図である。図において、駆動モータ5013の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア5011,5009を介して回転するリードスクリュー5005の螺旋溝5004に対して係合するキャリッジＨＣは、ピン(不図示)を有し、矢印a,b方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、インクジェットカートリッジIＪＣが搭載されている。5002は紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテン5000と共用になったヒーターユニット5030に対して押圧して加熱印字可能な構成となっている。5007,5008はフォトカプラで、キャリッジのレバー5006のこの域での存在を確認して、モータ5013の回転方向切換等を行うためのホームポジション検知手段である。5016は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材5022を支持する部材で、5015はこのキャップ内を吸引する吸引手段であり、キャップ内開口5023を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。5017はクリーニングブレードで、5019はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板5018にこれらは支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用できることはいうまでもない。
【００２９】
　又、吸引回復の吸引を開始するためのレバー(不図示)で、キャリッジと係合するカム5020の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。
【００３０】
　これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきたときに、リードスクリュー5005の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれば、本例には何れも適用できる。
【００３１】
　5030はＰＴＣヒーターユニットであり、接触によって記録媒体を加熱するのに用いるユニットで、不図示のカバーについた拍車5040(図５参照)によって記録媒体をユニットに密着させる構成となっている。
【００３２】
　本参考例でのインクジェットカートリッジは、図２の斜視図でわかるように、インクの収納割合が大きくなっているもので、インクタンクの前方面よりもわずかにインクジェットユニットIＪＵの先端部が突出した形状である。このインクジェットカートリッジIＪＣは、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジの前述の位置決め手段、及び電気的接点とによって固定支持されると共に、該キャリッジに対して着脱可能なタイプである。
【００３３】
　(ii)定着ユニット構成(ＰＴＣヒーターユニット)
　本参考例で用いたＰＴＣヒーターユニット5030の概要を図３-(Ａ)に示す。ヒーターユニットに求められるものは、記録装置の組立性を考慮して簡易な構成とすることと、安全性を高めることである。また、装置コストとの関係から、インクの条件と印字速度、最大インク打ち込み量などの記録媒体上でのインクの挙動によって発生する弊害を想定してユニットを選択する必要がある。本例の上記ユニットでは、単色印字の記録装置なので、ワックス粒子の融点を下げてユニットの低温化、小型化と安全性、コストなどを考慮して選択した。また、複数のＰＴＣヒーターを熱伝導の高いアルミ放熱板の上に配置して(図３-Ａ(a))、絶縁板をはさんで上部から配電用の共通の電極板を密着させて電極１、２により各々のＰＴＣヒーターの電極１'、２'(図３-Ａ(b))に給電する構成とした。
【００３４】
　(iii)ヒーター構成
　ヒーターにはＰＴＣ(Ｐositive  Ｔeｍperature　Ｃoefficient　Ｔherｍistor；正温度係数サーミスター)ヒーター5031を利用した。図３-(Ｂ)にヒーター構成を示す。このヒーターは、例えばチタン酸バリウムを主成分とした酸化物半導体セラミック(ＴＤＫ社製など)であり、材料組成によって任意に温度設計がスイッチング温度(抵抗急変温度)を持ち、この温度から電気抵抗が急激に増加する性質がある。従って、ＰＴＣヒーターに一定電圧を印加すると、初期抵抗に応じた電流が流れ、自己発熱により温度上昇を始め、設計したスイッチング温度に達すると急激に抵抗が増して電流が減少し、発熱電力と表面温度が一定に保たれるのである。このヒーターは、セラミック焼結体なので作成できる大きさに制限があり、複数個を組み合わせてプリンター本体にユニットとして組み込んでいる。本参考例では、スイッチング温度200℃の素子を用いてユニット化し、ＰＴＣヒーターの両面に熱伝導率の高い絶縁された金属板を均一に張り付け、その表面温度を約150℃となるように設計した。消費電力は、突入電流が発生する時を除けば平均で約60(Ｗ)である。ヒーターの立ち上がり時間は、不図示の制御手段により約１分で所望の温度に到達するように熱設計、制御条件を決めている。
【００３５】
　(iv)シーケンス(アルゴリズム)
　次に印字方法に関して述べる。印字は、以下のヘッドならびに条件を用いて行う。
-ヘッド構成
　　解像度:360dpi
　　駆動周波数:f＝6.25(kＨz)
　　ノズル総数:Ｎ＝128
　　分割ブロック数:Ｎb＝16(ブロック)
　　駆動条件:シングルパルス駆動　Ｐ＝5.0(μs)
-印字条件
　　ＦＡＳＴ印字:１パス両方向
　　ＮＯＲＭＡＬ印字:２パス両方向及び64ノズルオフセット印字
　　ＨIＧＨ　ＱＵＡＬIＴＹ印字:４パス片方向32ノズルオフセット印字
-定着条件
　　　　　　　　ＰＴＣヒーター表面温度 200℃
　　加熱温度: 
　　　　　　　　記録媒体部との接触部温度 140℃
-シーケンス
　図４に本参考例で用いた印字方法の具体的なシーケンスを示す。
ステップ１では波線で囲まれた、例えばホストからの信号または記録装置の設定を読みとって印字条件と定着条件を判定する。((１:Ｈigh  speed・２:Ｎorｍal　speed・３:Ｈigh  quality・４:その他)/(記録媒体の種類設定)/画像情報など)
ステップ２では、ステップ１で判定された印字条件に従って、駆動条件(駆動周波数/駆動信号など)・印字方法(マルチパス数/印字マスク/印字データ展開/紙送り条件など)・定着条件(加熱開始タイミング/加熱温度/ウエイト時間など)を決定し、記録装置の各部を上記条件に設定する。
ステップ３では、記録媒体の給紙動作を行うためのシーケンスである。
ステップ４では、記録条件に最適な画像データに画像を展開するプロセスで、上記マスクパターンや、パス数などによって決まる。
ステップ５では、定着ユニットを駆動し、印字前にＰＴＣヒーターが必要な温度に到達するように設定する。
また、図には示さないが記録装置を適切に動作させるための条件を判定し、ステップ６へその情報を送る。
ステップ６では、ステップ３から５、その他の状況に応じて印字を開始するか否かを判定する。
yesの場合は、ステップ７で記録ヘッドの駆動を開始し、記録動作を始める。noの場合は、ステップ８で記録装置その他に異常がないかどうかをチェックし、異常の場合はステップ９で異常表示する。
また、異常でないときは、その他の異常解除判定動作によって再度印字動作を繰り返す。
以下、上記１から７の繰り返しで連続印字などを行う。
【００３６】
　(v)紙搬送
　本参考発明のように、接触型の加熱部で記録媒体を加熱する場合には紙搬送にも工夫が必要である。図５のように、印字領域の前後を含めた直下でＰＴＣヒーターユニット5030による加熱を行う場合には、記録媒体をユニットに密着させる必要がある。従って、例えば加熱部の前後で記録媒体を押え板5002及び拍車5040でしっかりとユニットに押さえつけて印字する。更に好ましくは、ユニットの所々に穴が開いた状態で下部から吸引を行って密着度を高めたり、ヒーターユニット自身を工夫して加熱と静電吸着を同時に行って密着を高めたりすることが望ましい。この様な加熱分布が発生しないような工夫をしないと、密着不良による温度の分布が発生して、定着不良やワックスの溶融が起きずに本発明の効果が得られなくなる。
【００３７】
　(vi)吐出から定着現象まで
　次に本参考発明の特徴であるインク記録時の記録媒体上でのメカニズムについて詳細に述べる。
【００３８】
　記録メカニズムの概略が説明されている図６を参考のために示す。
(１)インクジェットヘッドから吐出されたインク滴が記録媒体に着弾する。この時、記録ヘッドの温度(Ｔh)は、ワックス粒子の溶融温度(Ｔｗax)以下に設定する必要がある。従って、飛翔インク滴の温度:ＴIＮＫ(t)(℃)は、ヘッド温度:Ｔh(℃)以下である。この時のインク滴温度(ＴＩＮＫ)は環境温度:ＴＲ(℃)、飛翔距離(ヘッド紙間距離):Ｇ(ｍｍ)、吐出体積:Ｖd(pl)、吐出速度:v(ｍ/s)などによって変化する。
(２)インク滴が記録媒体に着弾すると同時に、インク滴自身の運動エネルギー:(Ｖd・ρ・v・v)/２によって、球状のインク滴(球の直径:d１(μｍ))がひしゃげて円盤状(円盤の直径:d２(μｍ))になり、広がる。この時のインク滴の温度をＴＩＮＫ(t０)とする。
(３)着弾したときの記録媒体の温度をＴp(Ｔp＞Ｔｗax)とする。
(４)インク滴が着弾してしばらく時間がたつ(時間にして数百(μs)から数(ｍs)程度:インクの溶剤組成で異なる)と、インク滴の記録媒体とインクとの接触角:θが時間と共に低下し濡れ始める。
この時には、インク滴の温度は記録媒体からの熱を熱伝導によって受け上昇し始める。
(５)インク中の溶剤成分とワックス粒子成分は、それぞれ挙動の異なった動きを始める(時間にして数(ｍs)から数(s)程度:インクの溶剤組成で異なる)。まず、溶剤成分の記録媒体に対する浸透が始まり、ワックス粒子は記録媒体の上部の繊維間に留まろうとする。この時の、溶剤の温度:ＴＩＮＫ(溶剤)は急激に上昇し始め、浸透と蒸発が加速される。また、ワックス粒子の温度:ＴＩＮＫ(粒子)はやや遅れて温度上昇が始まる。
(６)前記(５)の時の浸透現象は、記録媒体の平面方向と深さ方向で異なった浸透挙動が発生している。平面方向の浸透速度:vpと深さ方向の浸透速度vdは、vp＜vdの関係が存在する。従って、インクは記録媒体上で平面方向の浸透によるにじみが発生して更にドットの直径が広がる。ワックス粒子は深さ方向よりも平面方向に対する移動が顕著に起きる。
(７)ワックス粒子成分が記録媒体からの熱を受け取って急激に上昇してゆき、ついにはワックスの溶融温度を越えてワックス粒子溶融が始まる(この時の溶融時間はワックスの粒度分布でほぼ決まる)。
(８)ワックスの溶融が始まると、記録媒体の繊維に対して溶融したワックスが繊維を包み込むようにして変形してゆく(但し、溶剤のような速度の速い浸透現象とは異なる)。
(９)主に深さ方向に浸透していた溶剤成分(主に水などの揮発成分)も、蒸発が盛んに起こり記録媒体が乾燥してゆく。
(10)加熱領域から印字部がはずれると、急激に記録媒体の温度低下が始まり、溶融温度以下になると同時にワックスの固化が起きる。この時、ワックスが染料を包んだ状態で記録媒体の繊維に確実に付着し、定着が完了する。
【００３９】
　(vii)定着効果(高品位文字・耐水性付与)
　このように、分散インクが記録媒体に付着したときに、溶剤と粒子が機能分離した形で共存しているので、記録媒体上にインクが到達した瞬間に溶剤系のみ記録媒体に浸透して、粒子成分が記録媒体の上部に残り、記録媒体の複雑な繊維形状に影響されない(発明者らの実験の結果からは、記録媒体の繊維間で発生するフェザリングは、繊維間の0.1から１(μｍ)程度の隙間を液体が移動する問題が関係していそうであり、これよりも大きな空間に関しては移動速度は遅いのと、どちらかというとインクの表面張力や粘度、重力の影響が主体であると考えられている)。従って、本発明のインクを用いると繊維の影響とは関係なくドット形成が安定して行われるので、フェザリングの少ない文字形成が可能となり、また粒子が繊維の凹凸や隙間を埋めて一種の目止め材の役目をはたし、記録媒体の平滑性を改善すると共に、該粒子は予め加熱された記録媒体と記録装置本体からの直接加熱とによって瞬時に溶融して、記録媒体の繊維に定着することで画像を形成し、記録媒体上での平滑度の高い画像が提供できる。さらに、光沢感や、濃度の向上、コントラストの高い画像、また、粒子中のワックス成分が記録媒体の繊維に強固に付着すると共に、染料を包み込むことによって外部との直接の接触を避けることができ、対環境性を高め、耐水性・耐光性の向上が可能となる。
【００４０】
　(viii)インク組成・ワックス組成(染料:黒インク)
　本参考例で用いたインクは、図７-(３)に示すようにワックス粒子に染料など混練・付着させたものを水を主成分とした溶媒の中に分散したものを用いている。インクの製造方法などに関する詳細は後で述べる。ワックス粒子の溶融温度を約60(℃)、ワックス粒子の平均粒径は約0.5(μｍ)とした。また、ワックス粒子中に含有する染料の重量％は、通常Ｂkインクでは３から５％であるが、本参考発明を用いれば、溶剤中に直接染料を溶かさないので染料固着の心配がなく、染料濃度を高めてより濃度の高い切れのある画像を提供できる。本参考例では、染料濃度を７％としてワックス粒子の中に混合した。溶剤組成に関しては、通常の分散インクで用いている組成を参考にすれば良い。但し、本参考例のようにモノクロで文字主体の印字の時には、記録剤に対して浸透の遅いタイプの組成が好ましい。
【００４１】
　本参考発明の中で検討した結果、以下の条件が好ましいことがわかっている。
ワックス粒子の融点は、40℃以上250℃以下、好ましくは60℃以上200℃以下であり、前記ワックス粒子の平均粒径が0.05(μｍ)以上2.0(μｍ)以下、好ましくは0.1(μｍ)以上1.0(μｍ)以下である。
ワックス粒子の融点が40℃以下の時は、周囲の環境温度や記録ヘッドの温度が容易にこの温度に到達し、保存中や印字中にインク中で再結合による粒径の肥大化が発生して、ノズルづまりや吐出特性の低下が発生して好ましくない。また、250℃以上の時は、記録媒体をこの温度以上に高めなければならず、記録媒体の変形や記録媒体中の例えばセルロースなどの黄変が発生したり、ヒーターユニットの安全性や立ち上がり時間や消費電力増大など、高温対策が複雑となり好ましくない。さらに製品化を考慮した上では、好ましくは60℃以上200℃以下であることが上記弊害に対してもよい。
ワックス粒子の平均粒径が0.05(μｍ)以下の時は、まず安定した粒径が製造不可能なことや、インク中に分散させるときの安定性が悪いこと、更に、記録媒体中の繊維の隙間がこれ以下の粒径では目止めとしての効果がなく、溶剤成分と一緒に浸透してしまって本参考発明の効果が得られないので好ましくない。また、2.0(μｍ)以上の時は、粒径が大きいのでノズルづまりや吐出特性の低下が発生して好ましくない。さらに製品化を考慮した上では、好ましくは0.1(μｍ)以上1.0(μｍ)以下であることが上記弊害に対してもよい。
【００４２】
　参考例２
　本参考例では、カラー印字の場合に、耐水性、耐光性、高発色(染料)を得るためのプレヒーター及びハロゲンヒーターを含む記録装置と記録方法について説明する。
【００４３】
　(i)本体構成
　図８に、本参考発明の駆動方法を採用したカラーインクジェット記録装置を示す。この装置は、交換可能な記録ヘッドを黒(Ｂk)、シアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、イエロー(Ｙ)の４色の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360dpi、駆動周波数10.8(kＨz)で、128個の吐出口を有している。
【００４４】
　図８において、Ｃは、Ｂk、Ｃ、Ｍ、Ｙの各インクに対応したタンク・ヘッド一体型の記録ヘッドカートリッジであり、記録ヘッドとこれにインクを供給するインクを貯蔵したインクタンクとが一体に形成されている。記録ヘッドカートリッジＣはキャリッジに対して不図示の構成によって着脱自在に装着される。キャリッジ３は、ガイド軸11に沿って摺動可能に係合し、また、不図示の主走査モータによって移動する駆動ベルト52の一部と接続する。これにより、記録ヘッドカートリッジＣは、ガイド軸11に沿った走査のための移動が可能となる。15、16及び17、18は記録ヘッドカートリッジＣの走査による記録領域の図中奥側及び手前側においてガイド軸11とほぼ平行に延在する搬送ローラである。プレヒート加熱を兼ねた搬送ローラ15、16および搬送ローラ17、18は不図示の制御回路と副走査モータによって駆動され、記録媒体Ｐを加熱、搬送する。この搬送される記録媒体Ｐは、記録ヘッドカートリッジＣの吐出口面が配設された面に対向し記録面を構成する。次に、搬送されてきた記録媒体Ｐは、プラテン部において印字下面側から赤外線加熱ヒーターユニット500によってメインヒート加熱が行われ、急速に記録媒体を所望の温度まで高める。赤外線ヒーターユニット500は、ハロゲンヒーター501と、記録媒体の進入防止と効率的加熱を可能にした網目状のプラテン502と、赤外線を記録媒体側に集光するための反射板503と、不図示の温度センサー(サーミスター)504(図９)及びそれを制御する回路870(図９)で構成している。
【００４５】
　記録ヘッドカートリッジＣによる記録領域に隣接するカートリッジＣの移動可能な領域に臨んで、回復系ユニットが設けられる。回復系ユニットにおいて、300は記録ヘッドを有する複数のカートリッジＣにそれぞれ対応して設けたキャップユニットであり、キャリッジ３の移動にともなって図中左右方向にスライド可能であると共に、上下方向に昇降可能である。そしてキャリッジ３がホームポジションにあるときは、記録ヘッド部と接合してこれをキャッピングする。また、回復系ユニットにおいて、401及び402は、それぞれワイピング部材としての第１及び第２のブレード、403は第１ブレード401をクリーニングするために、例えば吸収体でなるブレードクリーナーである。
【００４６】
　さらに、500はキャップユニット300を介して記録ヘッドの吐出口及びその近傍からインクなどを吸収するためのポンプユニットである。
【００４７】
　図９は、上記カラーインクジェット記録装置における制御系の構成例を示すブロック図である。
【００４８】
　ここで、800は主制御部をなすコントローラであり、様々なシーケンスを実行する、例えば、マイクロコンピュータ形態のＣＰＵ801、その手順に対応したプログラムやテーブル、その他の設定値などを格納したＲＯＭ803、及び画像データの供給源をなすホスト装置(画像読み取りのリーダー部であっても良い)である。画像データその他のコマンド、ステータス信号等は、インターフェース(I/Ｆ)812を介してコントローラと送受信される。820は電源スイッチ822、記録開始を指令するためのスイッチ824、及び回復の起動を指示するための回復スイッチ826など、操作者による指令入力を受容するスイッチ群である。830はホームポジションセンサやスタートポジションなどキャリッジ３の位置を検出するためのセンサ832、及びリーフスイッチを含みポンプ位置検出のために用いるセンサ834など、装置の状態を検出するためのセンサ群である。
【００４９】
　840は記録データなどに応じて記録ヘッドの電気熱変換体を駆動するためのヘッドドライバーである。また、ヘッドドライバーの一部は、ヒーター30Ａ,30Ｂを駆動することにも用いられる。さらに、温度センサ20Ａ,20Ｂからの温度検出値は、コントローラ800に入力する。850はキャリッジ３を主走査方向に移動させるための主走査モータ、852はそのドライバーである。860は副走査モータであり、記録媒体を搬送するために用いられる。
【００５０】
　870は記録データなどに応じて定着ユニットのハロゲンヒーターを駆動するためのヒーター制御回路である。さらに、温度センサ504からの温度検出値はコントローラ800に入力され所望の安定した温度を達成するようにしている。
【００５１】
　(ii)定着ユニット構成
　本参考例で用いたハロゲンヒーターユニットの概要を図10に示す。また、ハロゲンヒーターの構成を図11に示す。本例のユニットでは、４色(ＣＭＹＫ)を用いたカラー印字の記録装置なので、ワックス粒子の融点をやや高めてユニットの高温化、高速対応と安全性、などを考慮して選択した。
【００５２】
　(iii)ヒーター構成
　ヒーターには反射板503付きのハロゲンヒーター501を利用した。このヒーターは例えばウシオ社製で、設計によって任意に温度がユニットとして組み込んでいる。本参考例では、記録媒体の表面温度が200℃となるようにユニット化し、波長として約３(μｍ)と約６(μｍ)の付近での遠赤外線の放量が多くなるように工夫している。この波長を選択した理由は、インクの主成分である水の吸収波長に合わせたためである。消費電力は、平均で約200(Ｗ)である。ヒーターの立ち上がり時間は不図示の制御手段により約数秒で所望の温度に到達するように熱設計、制御条件を決めている。記録媒体の加熱は、輻射熱と対流熱の両者、および周囲の金属板からの熱伝導も合わせて利用して用いることで効率を高めている。
【００５３】
　(iv)シーケンス(アルゴリズム)
　次に印字方法に関して述べる。印字は、以下のヘッドを用いて行う。
ヘッド構成
　解像度:360dpi
　駆動周波数:f＝10.0(kＨz)
　ノズル総数:Ｎ＝128
　分割ブロック数:Ｎb＝16(ブロック)
　駆動条件:ダブルパルス駆動(Ｐ１/Ｐ２/Ｐ３)＝(１/４/３)(μs)印字条件
　　ＦＡＳＴ印字:１パス両方向
　　ＮＯＲＭＡＬ印字:２パス両方向及び641ズルオフセット印字
　　ＨＩＧＨ　ＱＵＡＬＩＴＹ印字:４パス片方向32ノズルオフセット印字　シーケンス
　図12に本参考例で用いた印字方法の具体的なシーケンスを示す。
ステップ１では、波線で囲まれた、例えばホストからの信号または記録装置の設定を読みとって印字条件と定着条件を判定する((１:Ｈigh  speed・２:Ｎorｍal　speed・３:Ｈigh  quality・４:その他)/(記録媒体の種類設定)/画像情報など)。
ステップ２では、ステップ１で判定された印字条件に従って、駆動条件(駆動周波数/駆動信号など)・印字方法(マルチパス数/印字マスク/印字データ展開/紙送り条件など)・定着条件(周囲環境(温度、湿度)/加熱開始タイミング/加熱温度/ウエイト時間など)を決定し、記録装置の各部を上記条件に設定する。
ステップ３では、記録媒体の給紙動作を行うためのシーケンスである。
ステップ４では、記録条件に最適な画像データに画像を展開するプロセスで、上記マスクパターンや、パス数などによって決まる。
ステップ５では、プレヒートローラとハロゲンヒーターとからなる定着ユニットを駆動し、印字前に記録媒体が必要な温度に到達するように設定する。また、印字中は記録媒体の温度が一定になるようにセンサーによるフィードバック制御も行っている。その他、図には示さないが記録装置を適切に動作させるための条件を判定し、ステップ６へその情報を送る。
ステップ６では、ステップ３から５、その他の状況に応じて印字を開始するか否かを判定する。
yesの場合は、ステップ７で、記録ヘッドの駆動を開始し、記録動作を始める。
noの場合は、ステップ８で、記録装置その他に異常がないかどうかをチェックし、異常の場合はステップ９で異常表示する。
また、異常でないときは、その他の異常解除判定動作によって再度印字動作を繰り返す。
【００５４】
　以下、上記１から７の繰り返しで連続印字などを行う。
【００５５】
　(v)紙搬送
　本参考発明のように、接触型の加熱部で記録媒体を加熱する場合には紙搬送に工夫が必要である。図13のように、印字領域の前後を含めたプレヒートローラ16とハロゲンヒーター501による加熱を行う場合には、記録媒体をプレヒートローラなどで予備加熱し、ハロゲンヒーターによる加熱効率を高める必要がある。これは、ハロゲンヒーターによる記録媒体の温度の上昇速度がおよそ10から20℃/秒程度であるので、印字領域前に予備加熱または網目構造で赤外線を早めに当てる必要がある。また、ハロゲンヒーターからの赤外線を効率よく記録媒体に吸収させるには、実質的投影面積を稼ぐ必要があるのと記録媒体のヒーターユニットへの進入を防ぐ必要から、網目構造が最適である。また、インクから発生する水蒸気を記録ヘッド部へ付着させないためには、空気の流れを発生させ水蒸気を機外へ排出する機構をもうけることが望ましい。
【００５６】
　(vi)吐出から定着現象まで
　次に本参考発明の特徴であるインク記録時の記録媒体上での記録メカニズムについて詳細に述べる。概要は参考例１とほぼ同様なので、カラー記録時のブリードの低減効果と発色向上、コックリングの低減について説明する。
上記主要な記録メカニズムの概略が説明されている図14を参考のために示す。(１)着弾したときの記録媒体の温度をＴp(Ｔp＞Ｔｗax)とする。
(２)インク滴が着弾して瞬時(時間にして数百(μs)から数(ｍs)程度:インクの溶剤組成で異なる)に、インク滴の記録媒体とインクとの接触角:θが時間と共に低下し濡れ始める。この時には、インク滴の温度は、記録媒体からの熱伝導と水の赤外線吸収による輻射加熱とによって効率的に加熱され、急速に上昇し始める。本実施例のようにヘッドを横並びにしてカラー記録を行う構成の場合は、例えば、Ｒ/Ｇ/Ｂなどの２次色を形成する場合は、Ｃ/Ｍ/Ｙを用いた減法混色で発色させるので、Ｒは(Ｍ＋Ｙ)、Ｇは(Ｃ＋Ｙ)、Ｂは(Ｃ＋Ｍ)の各組合わせとなり、１次色に比べて単位画素当たりインクの打ち込み量が２倍になる。また、上記２次色は、ヘッド間隔の移動時間をおいて次々にインクが打ち込まれる。
(３)インク中には記録媒体に急速に浸透するタイプの溶剤成分と、記録媒体のほぼ上面に残らせるためのワックス粒子成分とが入っており、それぞれ挙動の異なった動きが始まる(時間にして数(ｍs)から数(s)程度:インクの溶剤組成で異なる)。まず、溶剤成分の記録媒体に対する急速な浸透と、加熱による急速な水分などの蒸発が起きる。この時、浸透速度よりも蒸発量が多くなるように加熱条件を制御すると、記録媒体に水分などが染み込んで発生する繊維の収縮が発生しないので、記録媒体のコックリング(波うち現象)を低減することが可能となる。従って、ワックス粒子は浸透と蒸発の狭間で記録媒体の上部の繊維間に留まろうとする。この時の、溶剤の温度:ＴＩＮＫ(溶剤)はさらに上昇し蒸発が加速される。また、ワックス粒子の温度:ＴＩＮＫ(粒子)はやや遅れて温度上昇が始まる。
(４)上記(３)の浸透現象は、記録媒体の平面方向と深さ方向で異なった浸透挙動が発生している。平面方向の浸透速度:vpと深さ方向の浸透速度:vdは、vp＜vdの関係が存在する。また、２次色同志の境界部を形成するときは、例えばＢとＲの境界部では、Ｃ/Ｍ/なしと、なし/Ｍ/Ｙと連続して隣接した画素にほぼ同時(時間にしてヘッド間隔や記録速度によるが、他色が打ち込まれる時間間隔はおおよそ数十から数百(ｍs)である)に打ち込まれる。この時、加熱を行わないとインクの吸収が終わらないうちに異色境界が形成され、前に述べたさまざまな要因により、インクの混ざり合いが起きてブリード(インクのにじみ現象)が発生する。従って、本参考発明のように急速加熱を用いるとインクは記録媒体上で平面方向の浸透によるにじみを低減し、更に蒸発による深さ方向の浸透を低減するので、インク成分全体を記録媒体の上部に残そうと作用し、ワックスインクの効果と相まって濃度の向上と、発色性も改良される。
【００５７】
　(vii)定着効果
　ワックス粒子は、記録媒体の熱とヒーターユニットからの直接加熱とによって瞬時に溶融して、記録媒体の繊維に定着することで画像を形成できるので、参考例１の効果に加えて、発色性の向上、並びにカラー画像を形成するときのブリードの低減も合わせて行え、高温加熱により、溶剤の浸透を可能な限り低減できるので打ち込み量の多いカラー記録時でもコックリングの低減が可能である。
【００５８】
　(viii)インク組成・ワックス組成
　本実施例で用いたインクは、ワックス粒子に顔料を混練付着させたもの(図７-(３)のもの)を水を主成分とした溶媒の中に分散したものを用いている。ワックス粒子の溶融温度を約100(℃)、ワックス粒子の平均粒径は約0.8(μｍ)とした。また、ワックス粒子中に含有する顔料の重量％は通常Ｂkインクでは３から５％であるが、本参考発明を用いれば、溶剤中に直接顔料を溶かさないので顔料固着の心配がなく、顔料濃度を高めてより濃度の高い切れのある画像を提供できる。本実施例では、顔料濃度を７％としてワックス粒子の中に混合した。溶剤組成に関しては、通常の分散インクで用いている組成を参考にすれば良い。但し、本実施例のようにカラーで画像文字混在の印字の時には、記録剤に対して浸透の速いタイプの組成が好ましい。
【００５９】
　実施例１
　本実施例では、カプセルワックス粒子を用いたカラー印字の場合に光沢化処理、サーフ定着(サンドイッチ)を達成する、デジタルカラー複写機を含む記録装置と記録方法について説明する。
【００６０】
　(i)本体構成
　図15に本体装置構成の処理フローのブロック図を示す。ここで、1001は複写機の記録部の記録ヘッドであり、記録ヘッドはマルチノズルからなるものである。本実施例では、シリアル記録方式によるＣ/Ｍ/Ｙ/Ｋの４つの記録ヘッドを用い、カラー記録を可能としている。1003は記録媒体(被記録材)1002に対して記録ヘッドを走査するための手段、1040は記録媒体1002を搬送する。1014は原稿読み取り手段であり、1020は読み取った画像を処理する手段である。ここでは、原稿(印刷物や記録媒体に印字したパターンなど)に光を照射する光源(ハロゲンランプ)と、その反射光を読みとる読み取り部(レンズとＣＣＤセンサーおよびＲ/Ｇ/Ｂフィルター)とを有する。1015は印字制御手段であり、ＣＰＵ(マイコン)やＧＡ(ゲートアレイ)によって記録ヘッドの制御やその他の印字に関する制御を行っている。
【００６１】
　(ii)定着ユニット及びヒーター構成
　本実施例で用いた加圧定着ユニットの概要を図16-(b)に示す。ユニットは、ヒーターにはセラミックヒーターを内蔵した加熱ローラとそれを駆動する加圧ローラで構成されている。本実施例では、記録媒体の表面温度が150℃となるようにユニット化した。消費電力は平均で約100(Ｗ)である。
ヒーターの立ち上がり時間は、不図示の制御手段により約数秒で所望の温度に到達するように熱設計、制御条件を決めている。記録媒体の加熱は、上面と下面の両側から熱伝導を用いることで効率を高めている。
ローラ型加熱ユニットはハロゲンヒーターを搭載した図16-(a)のような構成でも良い。
【００６２】
　(iii)シーケンス(アルゴリズム)
　図17に本実施例で用いた具体的なシーケンスを示す。
ステップ１では波線で囲まれた、複写装置の設定を読みとって印字条件と定着条件を判定する((光沢化処理条件)/(記録媒体の種類設定)/画像情報など)。
ステップ２では、ステップ１で判定された印字条件に従って、駆動条件(吐出量など)・画像処理条件・定着条件(環境条件/加熱開始タイミング/加熱温度/ウエイト時間など)を決定し、記録装置の各部を上記条件に設定する。
ステップ３では、記録媒体の給紙動作を行うためのシーケンスである。
ステップ４では、記録条件に最適な画像データに画像を展開するプロセスで、上記マスクパターンや、パス数などによって決まる。
ステップ５では、加圧型加熱定着ユニットを駆動し、印字前に予備加熱をして保温して置き、印字後に記録媒体にインクを定着・光沢処理可能なように設定する。また、図には示さないが記録装置を適切に動作させるための条件を判定し、ステップ６へその情報を送る。
ステップ６では、ステップ３から５、その他の状況に応じて印字を開始するか否かを判定する。
yesの場合は、ステップ７で、記録ヘッドの駆動を開始し、記録動作を始める。
noの場合は、ステップ８で、記録装置その他に異常がないかどうかをチェックし、異常の場合はステップ９で異常表示する。
また、異常でないときは、その他の異常解除判定動作によって再度印字動作を繰り返す。
以下、上記１から７の繰り返しで連続印字などを行う。
【００６３】
　(iv)紙搬送
　本発明のように、加圧接触型の加熱部で記録媒体を加熱する場合にも紙搬送に工夫が必要である。本発明で用いた定着ユニットは電子写真方式で使われているものを改良したものを用いた。図18(a)のように、加圧ローラと加熱ローラに挟まれて記録媒体が搬送する過程においては、まず、突入時に先端が折れ曲がらないようにして、さらに画像が変化しないように、振動を与えないことが重要である。また、加圧加熱で注意すべき点は、片側加熱だと記録媒体を挟み込むニップ幅と圧力と搬送速度と温度の関係によって記録媒体の変形(カール)が発生するので、条件の最適化が必要となる。さらに、加圧部から記録媒体が抜けるときにも記録媒体がローラからはがれずに巻き付く現象も発生するので、ローラの曲率と分離爪などを考慮する必要もある。また図18-(b)に示すように、記録媒体から発生する水蒸気を機外へ排出する機構をもうけることが望ましい。
【００６４】
　(v)吐出から定着現象まで
　次に本発明の特徴であるインク記録時の記録媒体上でのメカニズムについて詳細に述べる。概要は実施例１とほぼ同様なのでカラー記録時の光沢化処理について説明する。
上記主要な記録メカニズムの概略を説明する。
(１)インクが吐出されて記録媒体に付着し、記録媒体に浸透する現象までは通常のインクジェット記録と同様である。
(２)インクが打ち込まれた記録媒体が搬送されてきて加圧型熱定着機を通過する際には、表面に残ったワックス粒子が加熱ローラからの熱とローラ間の圧力に凹凸面がならされることによって平滑化され、熱定着によって記録媒体の繊維との強固な付着によって耐候性と光沢感を発生させる。これは、記録媒体の表面が平滑化されることで光の全反射が発生し易くなり、光沢感が生まれるのである。この時は、通常のワックスインクよりもワックス成分比を多くしておくことで上記平滑化処理が安定して行われる。ただし、この時は、圧力によるインクのシミ出しと熱による蒸発と溶融が、記録画像を乱さないように制御されることが重要である。
【００６５】
　(vi)定着効果
　カプセルワックス粒子は、面状発熱体からの熱を半透質膜のフィルムを介して熱ローラの熱と加圧ローラからの圧力の両者によって瞬時に破壊・溶融して、記録媒体の繊維に定着する過程で、加圧ローラによる平滑化処理によって、元々の記録媒体の凹凸をカプセルワックス粒子が変形して平滑化されることで表面状態が改善され、光の反射が容易に起こるようになり光沢感が発生する。またこの時の水分蒸発を助けるために、フィルム面からも水蒸気が逃げられるように工夫している。従って、参考例１及び２の効果に加えて、カラー画像のコントラストを高め、普通紙におけるインクジェット記録でなしえなかったカラー記録時の光沢処理が可能となった。
【００６６】
　(vii)インク組成・ワックス組成
　本実施例で用いたインクは、図19に示すような構造を有している。構成は、カプセルワックス粒子に顔料インクを封入したものを、水を主成分とした溶媒の中に分散したものを用いている。カプセルは圧力で破壊するタイプ、熱で溶融するタイプのいずれでもよい。カプセルワックス粒子の溶融粘度を約80(℃)、ワックス粒子の平均粒径は約1.0(μｍ)とした。さらに、記録材に光沢感をもたらす平滑化処理が効率よく行えるように、ワックス粒子中のワックス成分比も増量している。また、ワックス粒子中に含有する顔料の重量％は通常Ｂkインクでは３から５％であるが、本発明を用いれば、溶剤中に直接顔料を溶かさないので顔料固着の心配がなく、顔料濃度とインク粘度を高めてより濃度の高い切れのある画像を提供できる。本実施例では、顔料濃度を６％としたインクをカプセルワックス粒子の中に封入した。溶剤組成に関しては、通常の分散インクで用いている組成を参考にすれば良い。但し、本実施例のようにカラーで画像文字混在の印字の時には、記録剤に対して浸透の速いタイプの組成が好ましい。
【００６７】
　以上、実施例によって本発明並びに参考発明を詳細に説明したが、以下にインクの組成、ワックスの種類、インクの製造法ならびに定着器について補足説明する。
【００６８】
　本発明並びに参考発明に使用されるインクの製造方法としては、p-トルエンスルホンアミド90gを140℃で融解液化し、この中にＣ.Iソルベントブラック３(オリエント化学製)10gを混合溶解した。一方、温度80℃の水300gに非イオン界面活性剤ＢＬ-９ＥＸ(日光ケミカルズ製)４gと炭酸ナトリウム５gを溶解し、これに上記の着色液を140℃で徐々に加え、ブランソン社製超音波分散機を用いて出力200Ｗ・10分間の条件で乳化分散し、20℃に冷却した。これに20％エチレングリコール水溶液100gを加え、３時間攪拌した。この着色含有粒子液を80g取り、ジエチレングリコール20gを加えて、更に３時間攪拌し本実施例で使用したインクとした。インクは必要に応じて別の水溶性有機溶剤、pＨ調整剤、界面活性剤、防腐剤などを加えて、所望の物性値を持つインクとすることが可能である。
【００６９】
　このようにしてつくられたインク中の低溶融点化合物分散インク(ワックスインク)は粒度分布としては約0.3(μｍ)中心であった。粘度は、4.2(cps)、表面張力は40(dyn/cｍ)、化合物の融点は約120℃で急峻な融解現象を示した。
【００７０】
　他のインクの形態としては、例えばカルナバロウワックス100gを100℃で融解させ、この中にＣ.Iソルベントレッド24(オリエント化学製)20gを溶解させたり、エチレンビスステアリルアミド100gとＣ.Iソルベントブルー14(オリエント化学製)10gを用いたり、紫外線吸収剤2.4-ジヒドロキシベンゾフェノイン10gを染料に併用したり、酸化防止剤Irganox565　10gを染料に併用したり、いずれも可能である。染料種は、市販されている染料ならほとんど使用可能である。この方式は、耐水性、耐光性の全くない染料でも使用可能となり、色再現範囲の拡大や安全性(食用染料などが使用可能)が高まる。染料のほかに顔料を用いても良い。顔料を用いた場合は、カラー記録時に屋外での使用が可能なほど耐光性、耐水性が増す。
【００７１】
　定着器の構成
　本発明並びに参考発明では、既存の加熱定着システムを用いたが、マイクロ波を用いた加熱や半導体レーザーを用いた局所加熱など、画像形成装置として安全性と所望の性能が満たされればどのような加熱装置を用いても良い。但し、加熱条件としては、記録媒体の温度が50℃から250℃、好ましくは70℃から200℃の範囲、インク温度としては60℃以上になることが好ましい。上記温度範囲以下であると、選択されるワックス成分の溶融点を下げなくてはならず、インク保存中に溶解・析出を繰り返して成長した塊が発生し、ノズル詰まりの原因になる。また、上記温度範囲以上だと記録媒体が黄変したり、急激な加熱による歪が発生して逆にコックリングを誘発してしまい、理想着弾位置からのずれが画像を乱す。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】参考例１のインクジェット記録装置を説明する概観斜視図である。
【図２】インクカートリッジを説明する斜視図である。
【図３】ＰＴＣヒーターユニット及びＰＴＣの構成を説明する模式図である。
【図４】印字方法のシーケンスを説明するチャートである。
【図５】加熱記録部を説明する模式的拡大図である。
【図６】記録メカニズムを説明する模式図である。
【図７】インクの構成を説明する模式図である。
【図８】参考例２のカラーインクジェット記録装置を説明する斜視図である。
【図９】記録装置の制御回路構成を説明するブロックダイヤグラムである。
【図１０】ハロゲンヒーターユニットの構成を説明する模式図である。
【図１１】ハロゲンヒーターの構成を説明する模式図である。
【図１２】印字方法のシーケンスを説明するチャートである。
【図１３】加熱記録部を説明する模式的拡大図である。
【図１４】記録メカニズムを説明する模式図である。
【図１５】実施例１のデジタルカラー複写記録装置を説明するブロックダイヤグラムである。
【図１６】定着ユニットの構成を説明する模式図である。
【図１７】印字方法のシーケンスを説明するチャートである。
【図１８】加圧熱定着ユニットによる光沢化処理部を説明する模式的拡大図である。
【図１９】カプセルワックス粒子の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７３】
　１,１',２,２'    電極
　３　　　キャリッジ
　11　　ガイド軸
　15,16,17,18    搬送ローラ
　20Ａ,20Ｂ　　温度センサ
　30Ａ,30Ｂ　　ヒーター
　52　　　駆動ベルト
　300    キャップユニット
　401    第１のブレード
　402    第２のブレード
　403    ブレードクリーナー
　500    ヒーターユニット
　501    ハロゲンヒーター
　502    プラテン
　503    反射板
　504    温度センサ
　505    プレヒーター
　506    押えコロ
　800    コントローラ
　801    ＣＰＵ
　803    ＲＯＭ
　812    インターフェース
　820    スイッチ群
　822  電源スイッチ
　824  (開始)スイッチ
　826  回復スイッチ
　830    センサ群
　832、834    センサ
　840    ヘッドドライバー
　850    主走査モータ
　852    モータドライバー
　860    副走査モータ
　870    ヒーター制御回路
　1001　　記録ヘッド
　1002　　記録媒体
　1003　　ヘッド走査手段
　1014　　読み取り手段
　1015　　印字制御手段
　1020　　画像処理手段
　1040　　搬送手段
　5000　　プラテン
　5002　　紙押え板
　5004　　螺旋溝
　5005　　リードスクリュー
　5006　　レバー
　5007,5008    フォトカプラ
　5011,5009    駆動力伝達ギア
　5013　　駆動モーター
　5015　　吸引手段
　5016　　支持部材
　5017　　クリーニングブレード
　5018　　本体支持板
　5019　　部材
　5020　　カム
　5022　　キャップ部材
　5023　　キャップ内開口
　5030　　ＰＴＣヒーターユニット
　5031　　ＰＴＣヒーター
　5040　　拍車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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