JP2777900B2 - 記録装置 - Google Patents

記録装置

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JP2777900B2
JP2777900B2 JP1061051A JP6105189A JP2777900B2 JP 2777900 B2 JP2777900 B2 JP 2777900B2 JP 1061051 A JP1061051 A JP 1061051A JP 6105189 A JP6105189 A JP 6105189A JP 2777900 B2 JP2777900 B2 JP 2777900B2
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S101/00Printing
    • Y10S101/37Printing employing electrostatic force

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 メッシュ状のインク保持体の穴に供給される導電性イ
ンクを、静電力により前記穴を通過させて記録を行う方
式の記録装置に関し、 簡単な構造でライン化も容易な小型、高速の記録装置
を実現することを目的とし、 多数の穴を有し、インク受容体上に配置されたインク
保持体と、導電性インクを含浸し、前記インク保持体に
圧接して前記穴に前記インクを供給するインク供給ロー
ラと、前記インクに静電力を与え前記穴を通させて前記
インク受容体に付着させる手段とを少なくとも備えた構
成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、メッシュ状のインク保持体の穴に供給され
る導電性インクを、静電力により前記穴を通過させて記
録を行う方式の記録装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、デスクトップタイプのノンインパクトプリント
としては、インクジェット熱転写等幾つかの方式が実用
化されている。これらの方式は、構造が簡単で小型化が
容易なのが共通の長所であるが、記録速度、カラー化の
容易さ等においては一長一短がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

記録速度の向上には印字ヘッド部のライン化が不可欠
であるが、インクジェット方式は原理的にノズルのライ
ン化が難しい。このため、改良タイプが幾つか提案され
ているが、まだ実用には到っていない。一方、熱転写方
式は、幅広インクシートのメインテナンスが難しく、充
分普及しているとは言いがたい。

本発明は、簡単な構造でライン化も容易な小型、高速
の記録装置を実現することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明では、略直線状に
配置された多数の電極と、多数の微細な穴を有し、前記
電極上にインク受容体を介し接するように配置されるイ
ンク保持体と、導電性インクを含浸して前記電極に対向
配置され、前記インク保持体に圧接して前記穴に前記イ
ンクを供給するインク供給ローラと、前記インクと前記
電極の間に電圧を印加し、これにより発生する静電力に
より前記インクを前記穴を通過させて前記インク受容体
に付着させる電圧印加手段とを備えるとともに、前記イ
ンクと前記電極の間に電圧が印加されていない状態にお
いて、前記穴にインクが進入しないようにインクの表面
張力とインク保持体に対するインクのぬれ性を調整した
構成(第1の構成)とする。

また、上記目的は、前記導電性インクの代わりに導電
性ワックスインクを用いるとともに、前記インク供給ロ
ーラに、前記導電性ワックスインクを溶融するための熱
源を内蔵させた構成(第2の構成)とすることによって
達成される。

さらに、上記目的は、感光体と、前記感光体の透明電
極側に設けられた露光光学系と、多数の微細な穴を有
し、前記露光光学系と反対側で前記感光体にインク受容
体を介し接するように配置されるインク保持体と、導電
性インクを含浸し、前記露光光学系に対向する位置で前
記インク保持体に圧接して前記穴に前記インクを供給す
るインク供給ローラと、前記インクと前記透明電極との
間に電界を印加する電圧印加手段とを備え、前記露光光
学系からの光照射により前記感光体の表面に誘導される
電荷と、前記電圧印加手段により前記インクと前記透明
電極との間に発生する電界とによって、前記インクを前
記穴を通過させて前記インク受容体上に付着させる構成
(第3の構成)とすることによっても達成される。

〔作 用〕

第1の構成の場合; 電界印加手段による電界がインク,電極間に作用して
いないときは、インクの表面張力とインク保持体に対す
るインクのぬれ性を調節することにより、インク供給ロ
ーラによりインク保持体に供給されるインクは穴に進入
できず、インク受容体にはインクが達しない。

記録時には、電圧印加手段によりインク,電極間に電
圧を印加する。これにより、インク,電極間に電界が作
用し、静電力が働いてインクは穴を通過してインク受容
体に付着する。このように、インクに電界を作用させ穴
を通過させるだけで記録ができるので、構造が簡単であ
り、またライン化も容易である。

インク受容体としては、記録紙を用いるかまたはイン
ク受容体フィルムを用いる。前者の場合は、記録紙に直
接記録が行われ、後者の場合は、インク受容フィルムに
一旦付着したインク像を、次の工程でインク受容フィル
ムに記録紙を重ねて該記録紙に転写する。

さらに、電圧印加手段により印加する電圧の高さを変
えることによりインク受容体へのインク付着量を変え
て、ドット単位(各電極単位)で記録濃度を制御するよ
うにすれば、階調記録が可能になる。また、印加電圧を
パルス状としパルス幅を制御するようにしても、同様に
階調記録が可能になる。

第2の構成の場合; 記録時には、熱源により導電性ワックスインクを溶解
させ、上述と同様の手順により記録を行う。この場合、
インク受容体に付着したワックスインクはにじみ過ぎ
ず、速かに固化定着する。

第3の構成の場合; 記録時には、インクと感光体の透明電極との間に電圧
印加手段により電圧を印加するとともに、露光光学系に
より透明電極を通して感光体の電荷発生層に光を照射し
て電荷を発生させる。電圧印加手段による電界で電荷は
感光体の電荷輸送層の表面に達し、インクに作用する静
電力は増加する。インクの表面張力とインク保持体に対
するインクのぬれ性とは、光により感光体表面に発生す
る電荷がない低電界ではインクが穴を通過できないよう
に調節しておく。そこで、上記のように光により電荷を
感光体表面に発生させ、インクに作用する電界を強くす
ると、インクは充分な静電力を受けて穴を通過し、イン
ク受容体に付着する。この場合も同様の効果が得られ
る。

〔実施例〕

以下、図面に関連して本発明の実施例を説明する。

第1図(a)及び第1図(b)に第1の実施例を示
す。

まず始めに記録原理を第1図(b)により説明する。

第1図(b)に示すように、電極1,記録紙7,厚み方向
に貫通穴3を多数密に開けたメッシュ(インク保持体)
2,インク(層)8を考える。メッシュ2に対してインク
8が濡れないように(接触角θ≧90゜)にしておくと、
圧力を加えないとインク8は穴3に入ってはいけない。
(これは、メッシュの材料とインクの表面張力で調整で
きる。) 一方、インク8を導電性にして電極1との間に電圧を
印加すると、記録紙7と(穴の中の)空気層を介して電
極1とインク8間に静電力が作用する。静電力がインク
8の表面張力の作用により大きいとインク8は穴3に進
入し、記録紙7に付着する。

ではどのくらいの電圧が必要か、試算してみた。

まずインクの表面張力の作用を考える。

半径rのパイプ状の穴3とインク8との濡れθ=90
゜,インクの表面張力γとする。表面張力がインクの流
入を阻止する方向に作用し、その力(圧力)pは、 p=2πrγ/πr2(dyne/cm2) ……(1) となる。

ここで、r=70μm,γ=60dyne/cmとすると、p=1.7
×104(dyne/cm2)になり、p以上の圧力を加えると液
体は穴に流入する。

次に静電力fを考える。記録紙7の厚さをd1,誘電率
をεとし、穴3(空気層)の厚さをd2,誘電率をε
とすると、 と表せる。

ここで、d1=60μm,εr1(記録紙の比誘電率)=3,d2
=50μm,εr2(空気の比誘電率)=1として、p=fの
時のVPを求めると、VP=1.67×103(V)になる。

すなわち、1.67kVを越える電圧を加えると記録ができ
ることになる。

第1図(a)に示す記録装置はこの原理によるもので
ある。

第1図(a)は本例の記録装置の要部構造を示す斜視
図で、図中、1は多数の電極、2は多数の穴3を有する
金属メッシュ状のインク保持体、4はインク供給ロー
ラ、5は電極(電圧印加手段)である。

電極1は、プラテン6の表面に金属を140μmピッチ
で直線上に埋め込んで形成される。

インク保持体2は、例えば厚さ60μmのステンレス板
に直径100μmの円形の穴を140μmピッチであけて形成
され、電極1上に記録紙(インク受容体)7を介し配置
されている。電極1と穴3とは位置合わせがしてあり、
後述するように電圧を加えた電極の位置に相当する記録
紙上にインクが付着して記録が行われるようになってい
る。

インク供給ローラ4は、水性の導電性インク8を含浸
するスポンジ状のもので、電極1に対向して配置されて
インク保持体2に圧接している。インクの物性では表面
張力の適性比が特に重要であるが、インク保持体2の厚
さ及び穴3の径に大きく依存し、10〜73dyne/cmの範囲
で調整する必要がある。ここでは61.7dyne/cmのインク
を用いた。

電源5は電極1とインク保持体2に接続され、インク
供給ローラ4により穴3内に供給されるインク8と電極
1の間に電圧を印加して電界を発生させる。この電源5
による印加電圧は記録紙7の厚さと関連する。記録紙7
は特に暑さを規定するものではないが、記録紙が厚くな
るに従って電圧も上げる必要がある。ここでは65μm厚
の記録紙を使用し、電圧は700Vである。

この記録装置の作用は次の通りである。

電源5による電界がインク8,電極1間に作用していな
いときは、インク8の表面張力を上述のように調節する
ことにより、インク供給ローラ4によりインク保持体2
に供給されるインクは穴3に進入できず、記録紙7には
インクが達しない。

記録時には、電源5によりインク8,電極1間に電圧を
印加して電界を発生させる。これにより働く静電力によ
り、インク8は穴3を通過して記録紙7に付着する。な
お、次のラインの印字を行うときは、インク供給ローラ
4を矢印で示す時計方向に所定量回転させるとともに、
インク保持体2,記録紙7をそれぞれ矢印方向に所定量移
動させて印字を行う。

このように、インク8に電界を作用させ穴を通過させ
るだけで記録が行われるので、構造は簡単であり、また
ライン化も可能で、小型,高速プリンタを実現すること
ができる。

上述の説明ではインク保持体2がステンレス板で形成
される例について述べたが、ステンレス以外の金属板を
用いても良い。またインク保持体を、金属以外の材料例
えば高分子フィルムに多数の穴をあけて形成しても良
い。この場合は、インク供給ローラ4を電極として電圧
を加えるようにする。

第2図及び第3図に第2の実施例を示す。

第2図は本例の記録装置を要部構造を示す斜視図で、
図中11はインク受容フィルム(インク受容体)である。
なお、前例と同様の部材には同じ符号を用いている。

記録は前例と同様に行われ、電界を受けて穴3を通過
したインク8はインク受容フィルム11に付着する。この
ようにしてインク受容フィルム11上に形成されたインク
像12は、第3図に示すように、次の工程でインク受容フ
ィルム11と記録紙7を重ねることにより該記録紙7に転
写される。

本例の場合は、前例と同様の効果が得られる外に、広
範囲な種類の記録紙使用が可能になる。

第4図に第3の実施例を示す。

第4図は本例の記録装置の要部構造を示す斜視図で、
図中、21は電源(電圧印加手段)である。それ以外の構
成は第1の実施例と同様である。

電源21は、インク8と電極1の間に電圧を印加できる
ように接続されており、添加電圧の高さを所定範囲内で
調整可能な制御系を備えている。ここでは、電圧調節範
囲は400〜700Vである。

記録は前述と同様の手順で行われるが、インク8,電極
1間に加える電圧が400〜700Vの範囲では、ほぼ電圧に
比例した量だけインク8が記録紙7に付着する。すなわ
ち、電圧を制御系により、プラテン6側の各電極1につ
き個別に制御し、ドット単位で記録の濃度階調を実現す
ることができる。そして、この操作を、イエロー,マゼ
ンタ,シアン,ブラックと4回同一記録紙に行うことに
より、フルカラー記録を実現することができる。このた
めには、図示は省略するが、例えば各色用の第4図と同
様の構成の装置を記録紙搬送路に添って並設し、各装置
による記録を同一記録紙上に重ねて行うようにすれば良
い。

このように、本例の場合は、第1の実施例と同様の効
果が得られる外に、ドット単位で濃度階調を行うことが
可能で、小型,高速フルカラー記録装置を実現すること
ができる。

第5図乃至第7図に第4の実施例を示す。

第5図は本例の記録装置の要部構造を示す斜視図で、
図中、31は電源(電圧印加手段)である。なお、これま
での例と同様の部材には同符号を用いている。

電源31は、インク供給ローラ4と電極1に接続されて
おり、電圧400Vのパルス状電圧をパルス幅0〜8msecで
印加できるようになっている。

記録は前述と同様の手順で第6図に示すように行われ
るが、この場合穴3を通過してインク受容フィルム11に
付着するインク8の量は、印加電圧のパルス幅が広い程
多くなる。第7図はパルス幅を変えたときの記録紙上の
ドット径を示し、パルス幅が大きくなる程ドット径が大
きくなる。従って、パルス幅を制御することにより、ド
ット単位で階調記録ができる。インク受容フィルム11に
付着したインク像は、第2の実施例と同様に記録紙に転
写されて記録が完了する。

本例によれば、第3の実施例と同様の効果が得られ
る。

第8図及び第9図に第5の実施例を示す。

第8図は本例の記録装置の要部構造を示す側面図で、
図中、41は電源(電圧印加手段)、42はクリーニング機
構である。

インク保持体2は、エンドレス状のもので、インク供
給ローラ4とガイドローラ43,44に掛け渡されている。

電源41は、インク供給ローラ4と電極1に接続され、
これらの間に電圧を印加するようになっている。45はス
イッチである。

クリーニング機構42は、第9図に示すように、インク
保持体2に記録部を通過した位置で近接する吸引部46を
有し、該吸引部46に接続する吸引パイプ47は図示しない
吸引源に接続されている。

記録紙7に対する記録は前述と同様に行われ、記録後
に穴3内に残っているインクは、クリーニング機構42に
より吸引,除去される。従って、インク保持体2を繰り
返し使用することができる。

本例の場合は、第1の実施例と同様の効果が得られる
だけでなく、インク保持体を繰り返し使用することが可
能になる。

なお、記録紙の代わりにインクが浸透しない程度の密
度を持つ絶縁性フィルムを用い、該フィルム上にインク
像を形成後これを記録紙に密着させ転写して記録を行う
ようにすることもできる。

また、金属電極を設けたプラテンの代わりに感光ドラ
ムを設けるとともに該感光ドラムの内側に電極を設け、
該電極とインク供給ローラの間に電圧を加えるようにし
ても良い。

第10図は第6の実施例を示す。

第10図は本例の記録装置の要部構造を示す斜視図で、
図中、51はインク保持体2に圧接するインク供給ロー
ラ、52は電源(電圧印加手段)である。

インク供給ローラ51は、前述のインク供給ローラ4と
同様のスポンジローラに導電性ワックスインク53を含浸
して成り、記録時に該ワックスインク53が適正粘度にな
るように温度制御するためのヒータ(熱源)54を内蔵し
ている。

電源52は、電極1とインク供給ローラ51に接続され、
これらの間に記録時に電圧を印加して電界を発生させ
る。

インク保持体2は、インク供給ローラ51から穴3内に
供給されるワックスインクが即固化しないように、該イ
ンク保持体2を搬送する図示しない搬送ローラにより加
熱されるようになっている。

上述の導電性ワックスインク53は染料,ポリエチレン
グリコール,グリセリン,水を混合して作成された融点
60℃のもので、記録時にはヒータ54により80℃程度に加
熱される。加熱溶融したインクの物性では、前述のよう
に表面張力の適性化が特に重要であるが、ここでは51.0
dyne/cmのものを用いた。

記録に際しては、上述のようにインク保持体2を加熱
するとともに、インク供給ローラ51を加熱してワックス
インク53を溶融させ、該ワックスインク53と電極1の間
に電圧を加え電界を発生させる。これにより、ワックス
インク53は静電力により穴3を通過して記録紙7上に付
着して記録が行われる。

本例の場合は、第1の実施例と同様の効果を得る外
に、ワックスインクを用いているために、常温状態の記
録紙7に付着したインクは滲み過ぎることがなく速かに
固化,定着し、記録を鮮明にできるという効果も得られ
る。

第11図に第7の実施例を示す。

第11図は本例の記録装置の要部構造を示す側面図で、
図中、61は感光ドラム(感光体)、62は露光光学系、63
は電源(電圧印加手段)である。

感光ドラム61は、透明電極611上に電荷発生層612及び
電荷輸送層613を順次形成して成り、記録紙7及びイン
ク保持体2を介しインク供給ローラ4に圧接している。

露光光学系62は、感光ドラム61の内側(透明電極611
側)に設けられてインク供給ローラ4に対向している。

電極63は、インク保持体2と透明電極611の間に電圧
を印加するようになっている。電圧は700Vに設定されて
いる。

記録に際しては、露光光学系62により透明電極611
通して電荷発生層612に光を照射して電荷を発生させ
る。この電荷は電源63による電界で電荷輸送層613の表
面に達し、インク8に作用する静電力は増加する。露光
により感光ドラム表面に発生する電荷がない低電界で
は、インク8は穴3を通過できないが、露光により上記
のように電荷を感光ドラム61の表面に発生させてインク
8に作用する電界を強くすると、インク8に充分な静電
力が働き、インク8は穴3を通過して記録紙7に付着す
る。

本例の場合も、第1の実施例と同様の効果が得られ
る。

尚、電極の配列は一直線状のものについて説明したが
千鳥状配列であっても良いことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、簡単な構造でラ
イン化も容易なので、小型で高速なプリンタ装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第1図(a)は本発明の第1の実施例の記録装置の要部
構造を示す斜視図、 第1図(b)は同記録原理説明図、 第2図は本発明の第2の実施例の記録装置の要部構造を
示す斜視図、 第3図は同、記録紙へのインク像転写要領説明図、 第4図は本発明の第3の実施例の記録装置の要部構造を
示す斜視図、 第5図は本発明の第4の実施例の、記録装置の要部構造
を示す斜視図、 第6図は同、記録装置の作用説明図、 第7図は同、記録装置の効果を示すグラフ、 第8図は本発明の第5の実施例の、記録装置の要部構造
を示す側面図、 第9図は同、クリーニング機構の構成,作用を示す斜視
図、 第10図は本発明の第6の実施例の記録装置の要部構造を
示す斜視図、 第11図は本発明の第7の実施例の記録装置の要部構造を
示す側面図で、 図中、 1は電極、 2はインク保持体、 3は穴、 4,51はインク供給ローラ、 5,21,31,41,52,63は電源(電圧印加手段) 7は記録紙(インク受容体)、 8は導電性インク、 11はインク受容フィルム(インク受容体)、 53は導電性ワックスインク、 54はヒータ、 61は感光ドラム(感光体)、 611は透明電極、 612は電荷発生層、 613は電荷輸送層、 62は露光光学系である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 光男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 清田 航平 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−63726(JP,A) 特開 昭62−3958(JP,A) 特開 昭55−164175(JP,A) 特開 平1−114460(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/05 B41J 2/385 G03G 15/05

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略直線状に配置された多数の電極(1)
    と、 多数の微細な穴(3)を有し、前記電極(1)上にイン
    ク受容体(7)を介し接するように配置されるインク保
    持体(2)と、 導電性インク(8)を含浸して前記電極(1)に対向配
    置され、前記インク保持体(2)に圧接して前記穴
    (3)に前記インク(8)を供給するインク供給ローラ
    (4)と、 前記インク(8)と前記電極(1)の間に電圧を印加
    し、これにより発生する静電力により前記インク(8)
    を前記穴(3)を通過させて前記インク受容体(7)に
    付着させる電圧印加手段(5)とを備えるとともに、 前記インク(8)と前記電極(1)の間に電圧が印加さ
    れていない状態において、前記穴(3)にインク(8)
    が進入しないようにインク(8)の表面張力とインク保
    持体(2)に対するインク(8)のぬれ性を調整したこ
    とを特徴とする記録装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の記録装置において、 前記導電性インク(8)の代わりに導電性ワックスイン
    ク(53)を用いるとともに、 前記インクローラ(4)に、前記導電性ワックスインク
    (53)を溶融するための熱源(54)を内蔵させたことを
    特徴とする記録装置。
  3. 【請求項3】感光体(61)と、 前記感光体(61)の透明電極(611)側に設けられた露
    光光学系(62)と、 多数の微細な穴(3)を有し、前記露光光学系(62)と
    反対側で前記感光体(61)にインク受容体(7)を介し
    接するように配置されるインク保持体(2)と、 導電性インク(8)を含浸し、前記露光光学系(62)に
    対向する位置で前記インク保持体(2)に圧接して前記
    穴(3)に前記インク(8)を供給するインク供給ロー
    ラ(4)と、 前記インク(8)と前記透明電極(611)との間に電圧
    を印加する電圧印加手段(63)とを備え、 前記露光光学系(62)からの光照射により前記感光体
    (61)の表面に誘導される電荷と、前記電圧印加手段
    (63)により前記インク(8)と前記透明電極(611
    の間に発生する電界とによって、前記インク(8)を前
    記穴(3)を通過させて前記インク受容体(7)上に付
    着させるようにしたことを特徴とする記録装置。
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