JP3681131B2 - 湿式トナー型インクジェット方式における電圧印加方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は静電的な可視画像記録方法に関し、特にノンインパクトプリンティング方式と呼ばれているタイプに属するが全く新規な湿式トナージェット記録方法及び記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶解染料等を用いた従来のインクジェット記録方式は一般にノズル、スリット或いは多孔質フィルム等から液体あるいは固体インクを吐出し、これを紙、布、フィルム等に付着させて記録を行うものである。インクジェット記録方式のプリンターは、使用時の音が小さく、また小型で安価である等の利点から随所で用いられている。また、プリンターの更なる検討が精力的に行われ、特に黒色の単色プリンターとして、レポート用紙、コピー用紙等のいわゆる普通紙上に良好な印字品質が得られるプリンターも市販されるに至っている。またカラープリンターについても精力的な研究開発が行われている。
従来広く実用化されてきたインクジェット記録方式においては、例えば特開昭６２−３０４５９０号公報、特開昭６０−５６５５７号公報、特開昭５９−２１５８８９号公報記載のように、染料がインクベース中に溶け合った均一特性を有するインクを使用するものが大多数であった。特にカラー像記録方式の場合には、溶解染料を用いる場合が多く、そのためヘッドから飛翔し紙上に着地したとき、紙への浸透が強くドット周辺が外側に不均一に浸透し、もってニジミを発生するという欠点があった。また、染料を使用するためにドットの印字濃度が低いという欠点もあった。さらに、染料を用いるため、染料の単価が高い上に、同じドット印字濃度を得るのにより多くの付着量を必要とするために高い材料コストを招くという欠点もあった。また染料インクの場合印字画像が退色する欠点があった。
インクジェット記録方式のものとして、フルカラー画像の得られるインクジェット記録方式のプリンターも幾つか市販されているが、これらは、普通紙上にプリントすると、ニジミが発生し画質が損なわれるため、通常は、表面処理を施した特殊専用紙を使用することが必要であり、そのため、１枚当りのプリントのコストが高くなり、汎用のプリンターとしての普及は困難になる。
【０００３】
前記荷電制御型インクジェット記録方法として静電力を利用したものとして、例えば、特開昭５７−１２０４５２号公報、特開昭５８−１０１０７０号公報等に示されたものが知られている。この荷電制御型インクジェットヘッドにおいては、複数個のノズルを有した構造のインクジェット記録ヘッドのインク吐出口に保持されているインクが空気吐出口表面に設けられた共通電極と、前記インク吐出口の裏面に設けられた制御電極との間の電位差によって生じる電界力によって引き伸ばされ、さらに前記空気吐出口より流出している空気流によって加速されながら該空気吐出口よりインクが吐出するものであるが、記録ヘッドの非駆動時にはインク吐出口内にインクのメニスカスを静止保持するためインク吐出口内のインク吐出圧力とインク吐出口近傍の空気圧力をほぼ等しくするように調整する必要があり、記録ヘッドの駆動時には前記電界力によって一定長さ以上に引き伸ばされたインクのメニスカスをインクの液滴に引きちぎるため急激な空気圧力勾配変化を形成するに必要がある。高流速の空気流を瞬時に発生させ瞬時に停止させることが必要であり、かつこの空気流は飛翔するインクの液滴の流れを乱さないものでなければならない。かような方式における空気流制御の煩わしさは想像に難くない。
【０００４】
同じくインクに静電力を与える電極を備えたインクジェット記録方法に属する特開平６−８９２８２号公報記載の技術においては、この目詰まり問題解決のため、酸無水物を０．１〜２重量％含有した油性インクより成るインクジェット記録用インクを用いているが、酸無水物の使用はまたインキ組成物の電気抵抗等の別の問題を生じる。
米国特許第３．０６０．４２９号明細書には、インク滴を荷電制御するインクジェット印字方式が記載されている。この方式は、好適にはインク滴のジェット流を遮断又は制御するための開閉電極及びインク滴飛翔経路を調節するための電極対を２対有し、荷電インク滴を発生させる段階、該ノズルと板状電極との間に高電圧を印加しながら、インク液を含んだノズルから該インク液滴を板状電極に向けて加速させる段階、及びインク滴が板状電極に到達する直前に該板状電極の手前に設けられた紙上にインク滴を供給する段階、を含んでいるが、この記録方式における該「同極性の電圧印加」はインク粒子の荷電体を作るためのものであり、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止するという思想を窺知させるものは開示してない。
【０００５】
湿式トナージェット記録方式の例としては、国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９２−６６５号（ＷＯ９３／１１８６号）明細書に、粒子状物質を含有する液体を尖った形状の吐出域に供給し、該吐出域に電圧を印加してこの吐出域に電場を生じさせ、この吐出域で前記粒子の濃い凝集物を前記液体中に形成し、前記濃縮された凝集物を含む前記液体を被印字表面に飛翔させる、インクジェット印字方式が記載されているが、この印字方式も、記録ヘッドへの印加電圧は、同極性のものであるがトナー粒子飛翔を目的としており、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止するための手段は別段示していない。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における前記欠点を改良することにあり、具体的には前記ＷＯ９３／１１８６号明細書記載の記録方式を改良することにある。すなわち、この記録方式を鋭意検討した結果、非印字又は保存時にトナー極性と同極性の電圧を印加することにより、記録部近傍のトナー濃度がほとんど担持液のみからなる程に著しく低下し、そのため、電極部でのインクの目詰まりが防止されることを見い出したが、この発見を実施に応用することが本発明の目的である。更に本発明の他の目的は、従来技術における前記欠点を改善し、インク吐出ヘッドに目詰りを生じることなく実用できるインクジェット記録方法及び記録装置を提供することにある。本発明の他の目的は、全く新規な湿式トナー型インクジエット記録方法（印字方法）を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような本発明の目的は、（１）「担持液中にトナー粒子を分散させた電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入し、該電極の先端部に対向して設置された対向電極と記録電極の間に対向電極と接触して紙を配置し、記録電極と対向電極との間に高電圧を印加し、電極先端部からインク滴を飛翔させて紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット方式における電圧印加方法において、非印字時、トナー極性と同極性の電圧を前記記録電極への導通によって一定時間印加し、該記録電極内の電極先端付近の担体液中でのトナー粒子を該記録電極内方に偏在させ、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止することを特徴とする湿式トナー型インクジェット方式における電圧印加方法」、（２）「記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷することを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」、（３）「対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行うことを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」、（４）「インクタンクを使用し、該タンクから記録電極部へインクを誘導することを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」及び（５）「対向電極に記録電圧の極性とは逆の極性のバイアス電圧を印加するか又は接地したことを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」によって達成され、また、（６）「担持液中にトナー粒子を分散させた電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入する手段と、該電極の先端部に対向して設置された対向電極と記録電極の間に対向電極と接触して紙を配置する手段と、記録電極と対向電極との間に高電圧を印加する手段と、電極先端部からインク滴を飛翔させる手段とを有する、紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字装置において、非印字時、トナー極性と同極性の電圧を前記記録電極への導通によって一定時間印加し、該記録電極内の電極先端付近の担体液中でのトナー粒子を該記録電極内方に偏在させ、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止する手段と、記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷する手段と、対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行う手段と、インクタンクと該タンクから記録電極部へインクを誘導する手段とを有することを特徴とする湿式トナー型インクジェット印字装置」、（７）「記録電極が複数からなり、共通のインクのハウジングを有することを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」、（８）「記録電極が複数からなり、各電極が各々別個のハウジングで仕切られていることを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」、（９）「記録電極が複数からなり、ハウジングを持たず、並設された電極の上または下にインクを誘導することを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」及び（１０）「インクタンク及び記録電極にインクを誘導する中継部が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」によって達成される。
【０００７】
本発明者らは、従来のインクジェット記録方式の常識に捉われることなく種々の角度から鋭意検討を進めた結果、全く新規なインクジエット記録方式又は湿式トナ−ジエット記録方式について新たな知見を得た。すなわち適切なモードの電圧印加下では、トナー粒子とこれを分散した比抵抗の高い分散媒を用いた湿式トナーを用い、これを吐出ノズル先端に導きかつ画像形成面に飛翔させることができ、また、画像形成面への飛翔を制御可能であること、しかも高画像濃度高解像力の印字が可能であることを確認した。更にトナー極性と逆特性の電圧を印加すると、図３（ｂ）に示されるように先端部インクが濃縮され（コンクトナーとなり）、溶剤に占める固形分の割合が著しく向上することを見出し、また逆に、トナー極性と同特性の電圧を印加すると、図３（ａ）に示されるように電極先端付近のトナー粒子がなくなり、ほぼ担持液のみからなる液になることを見出し本発明に到達した。以下実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明で使用する湿式トナーの分散媒としては、比抵抗の高いもの、即ち１０10Ωｃｍ以上である分散媒が好ましく用いられる。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明において使用される湿式トナーを説明する概念図である。無極性の絶縁性担持液中に、主にメイン樹脂、顔料、帯電制御剤からなり、通常、径は０．０１〜１．０μｍを有するトナー粒子は、担持液（分散媒）（キャリア液）中で帯電して分散存在している。トナーの周りは逆極性荷電材料が取り巻き、この電荷を含めたネットチャージを基にトナーは電界下で泳動する。本発明において用いられる湿式トナーは、通常は取り巻き荷電量の方が少ないのでネットチャージはトナーの極性により支配されている。
【００１０】
この湿式トナーを用いて図２に示すように細いノズル（ヘッド）に湿式トナー（以下インクとも言う）を導き、対向電極と対抗する記録電極との間に＋２，０００〜１０，０００Ｖの電圧を印加すると電界によってインクは吸引され、曳糸（エイシ）状となり結果として図に概念的に示すように液滴を形成し、対向電極の表に配置してある紙に飛翔付着つまり記録される。この事実は前記国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９２−６６５号明細書中でも指摘されている。印加する電圧はパルス電圧の方が好ましいが、数ｓｅｃの連続印加でもヘッド先端のトナー液自ら曳糸状態を経て切れ液滴を作る過程を繰り返す性質がある。前記国際出願中にはこの原理を利用して印字を行う技術が開示されている。
【００１１】
我々は、各種の形状、構造；材質、及びサイズのノズル及び考えうる各種の湿式トナーについて、各種の電位、周波数、波形の電界印加との関係を、鋭意研究した結果、今般新たにトナー極性の逆極性の電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように先端部インクが濃縮され（コンクトナーとなり）、溶剤に占める固形分（トナー）の割合が著しく向上することを見い出した。
【００１２】
液滴はこのコンクトナーにより形成されるため、この液滴が飛翔して紙に到達した時、付着溶剤の比率がインク母液より少なくなり、したがって従来の湿式電子写真複写技術等に比べ付着溶剤量が低く抑えられることも判った。逆にトナー極性と同極性の電圧を印加した場合同図３（ａ）に示されるようにトナー粒子がなくなり、ほぼ担持液のみからなる液になった。この時のヘッドとインク供給部は図２と同様のものであった。
このような態様で画像が形成される理由は未だ不明であり、かつそのような理由の解明は本発明の目的とするところではない。
【００１３】
この事実を基に、図４に示すような単一電極（シングルヘッド）による装置を製作し、ドットの記録や印字を行った。この装置に使用された駆動回路（ドライバー）は図５に示される。印字条件は以下のとおりであった。
アルミプラテンローラを接地し記録（印字）を行ったが、シングルヘッド側に＋５００〜＋１，０００Ｖ、プラテンローラ側に残り（例えば合計２，０００Ｖの場合−１，５００〜−１，０００Ｖ）のバイアス電圧を印加した印字も行った。結果は合計電圧が同じであれば接地の場合と同一の印字結果となった。
周波数；１０〜５００Ｈｚ。パルス電圧。デューティー５０％
紙とヘッドのＧａｐ；０．１〜１．０ｍｍ。
印字の結果は管径の約倍の径の均一でニジミのないドットが得られた。
【００１４】
印加するパルス電圧はＤＣが重量されていてもよいし、波形は矩形でも正弦波でもよい。
以上の結果を基に次に複数電極を用いて図６に示されるような装置を製造し、印字テストを行った。インクタンクと複数電極（マルチヘッド）が搭載されたテーブルが軸方向に移動し、一行印字した後紙送り（駆動部省略）を行い、次の行を印字する。これを繰り返し全行印字した。
【００１５】
この例においてはプラテンローラは接地して印字を行った。マルチヘッドはプラテンローラの底面にて軸に垂直にプラテンローラに対置された。吐出ヘッドと被記録面との間隙を０．５〜１．０ｍｍとした。（駆動回路、電源は図６中では省略）。
【００１６】
マルチヘッドの先端部を図７に示す。
このマルチヘッドにおける電極密度は８本／ｍｍ、全３２本である。
図７は本発明で使用する共通のハウジングを有するマルチヘッドを示すものであり、ハウジングの高さは内側で１００μｍである。以下全例で高さは同じであった。図８にこのマルチヘッドの端面を示す。
図９は本発明における電極１個づつに対してハウジングを仕切ったマルチヘッドの例を示す。このようなマルチヘッドにおいては隣の電極のＯＮ，ＯＦＦの影響を受け難いという利点がある。
図１０は本発明で用いるハウジングを有しないマルチヘッドの例を示す。並設された電極の上にインクが誘導される。このようなマルチヘッドの場合は目詰まりが発生しないという利点がある。
そして、これらいずれの実施例に於いても濃度が均一でニジミのないドットが得られ、結果として濃度が均一な文字が得られた。
【００１７】
これらシングルヘッド及びマルチヘッドを用いた装置に於いて、図１１に示したシステムで調節されるタイミングで同極性電圧を印加して、電源をＯＦＦにし、一ケ月放置した後、再び電源をＯＮにし、印刷を行ったところ、保存前と変わらないドット、文字品質が印刷の始めの部分から得られ、前記効果が確かめられた。また、ヘッドの先端部を観察したところ目詰まり、トナーの固着がなかった。また、電源をＯＮにして数頁印刷した後約８時間そのままの状態で保存し、再び印刷したところ保存前と同じであった。
【００１８】
【発明の効果】
以上、極めて具体的に示したように、本発明の湿式トナー型インクジェット記録方法によれば、非印字又は保存時に記録部近傍のトナー濃度を著しく低下させ、そのため、電極部でのインク吐出ヘッドに目詰りを生じることなく実用でき、ニジミのないドット品質が得られ、染料系に比べてドット濃度高く、従来の電子写真湿式現像方法より溶剤の付着量が少なく、かつ、染料系インクにくらべてコスト安な方式が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法において使用する湿式トナーの状態を概念的に示す図である。
【図２】本発明の方法における湿式トナーの液滴の飛翔をモデル的に示す図である。
【図３】本発明の方法における湿式トナーに電圧印加した場合の状態を示す図である。
【図４】本発明の装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の装置に使用する駆動回路の一例を示す図である。
【図６】本発明の装置の他の一例を示す図である。
【図７】本発明の装置に使用するマルチヘッドの一例を示す図である。
【図８】本発明の装置に使用する１マルチヘッドの端面を示す図である。
【図９】本発明の装置に使用するマルチヘッドの他の一例の端面を示す図である。
【図１０】本発明の装置に使用するマルチヘッドのさらに他の一例の端面を示す図である。
【図１１】本発明の装置の作動を調節するシステムを示す図である。
【符号の説明】
（イ）ガラス管
（ロ）ガラス管
（ハ）絶縁性フレキシブルチューブ
【産業上の利用分野】
本発明は静電的な可視画像記録方法に関し、特にノンインパクトプリンティング方式と呼ばれているタイプに属するが全く新規な湿式トナージェット記録方法及び記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶解染料等を用いた従来のインクジェット記録方式は一般にノズル、スリット或いは多孔質フィルム等から液体あるいは固体インクを吐出し、これを紙、布、フィルム等に付着させて記録を行うものである。インクジェット記録方式のプリンターは、使用時の音が小さく、また小型で安価である等の利点から随所で用いられている。また、プリンターの更なる検討が精力的に行われ、特に黒色の単色プリンターとして、レポート用紙、コピー用紙等のいわゆる普通紙上に良好な印字品質が得られるプリンターも市販されるに至っている。またカラープリンターについても精力的な研究開発が行われている。
従来広く実用化されてきたインクジェット記録方式においては、例えば特開昭６２−３０４５９０号公報、特開昭６０−５６５５７号公報、特開昭５９−２１５８８９号公報記載のように、染料がインクベース中に溶け合った均一特性を有するインクを使用するものが大多数であった。特にカラー像記録方式の場合には、溶解染料を用いる場合が多く、そのためヘッドから飛翔し紙上に着地したとき、紙への浸透が強くドット周辺が外側に不均一に浸透し、もってニジミを発生するという欠点があった。また、染料を使用するためにドットの印字濃度が低いという欠点もあった。さらに、染料を用いるため、染料の単価が高い上に、同じドット印字濃度を得るのにより多くの付着量を必要とするために高い材料コストを招くという欠点もあった。また染料インクの場合印字画像が退色する欠点があった。
インクジェット記録方式のものとして、フルカラー画像の得られるインクジェット記録方式のプリンターも幾つか市販されているが、これらは、普通紙上にプリントすると、ニジミが発生し画質が損なわれるため、通常は、表面処理を施した特殊専用紙を使用することが必要であり、そのため、１枚当りのプリントのコストが高くなり、汎用のプリンターとしての普及は困難になる。
【０００３】
前記荷電制御型インクジェット記録方法として静電力を利用したものとして、例えば、特開昭５７−１２０４５２号公報、特開昭５８−１０１０７０号公報等に示されたものが知られている。この荷電制御型インクジェットヘッドにおいては、複数個のノズルを有した構造のインクジェット記録ヘッドのインク吐出口に保持されているインクが空気吐出口表面に設けられた共通電極と、前記インク吐出口の裏面に設けられた制御電極との間の電位差によって生じる電界力によって引き伸ばされ、さらに前記空気吐出口より流出している空気流によって加速されながら該空気吐出口よりインクが吐出するものであるが、記録ヘッドの非駆動時にはインク吐出口内にインクのメニスカスを静止保持するためインク吐出口内のインク吐出圧力とインク吐出口近傍の空気圧力をほぼ等しくするように調整する必要があり、記録ヘッドの駆動時には前記電界力によって一定長さ以上に引き伸ばされたインクのメニスカスをインクの液滴に引きちぎるため急激な空気圧力勾配変化を形成するに必要がある。高流速の空気流を瞬時に発生させ瞬時に停止させることが必要であり、かつこの空気流は飛翔するインクの液滴の流れを乱さないものでなければならない。かような方式における空気流制御の煩わしさは想像に難くない。
【０００４】
同じくインクに静電力を与える電極を備えたインクジェット記録方法に属する特開平６−８９２８２号公報記載の技術においては、この目詰まり問題解決のため、酸無水物を０．１〜２重量％含有した油性インクより成るインクジェット記録用インクを用いているが、酸無水物の使用はまたインキ組成物の電気抵抗等の別の問題を生じる。
米国特許第３．０６０．４２９号明細書には、インク滴を荷電制御するインクジェット印字方式が記載されている。この方式は、好適にはインク滴のジェット流を遮断又は制御するための開閉電極及びインク滴飛翔経路を調節するための電極対を２対有し、荷電インク滴を発生させる段階、該ノズルと板状電極との間に高電圧を印加しながら、インク液を含んだノズルから該インク液滴を板状電極に向けて加速させる段階、及びインク滴が板状電極に到達する直前に該板状電極の手前に設けられた紙上にインク滴を供給する段階、を含んでいるが、この記録方式における該「同極性の電圧印加」はインク粒子の荷電体を作るためのものであり、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止するという思想を窺知させるものは開示してない。
【０００５】
湿式トナージェット記録方式の例としては、国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９２−６６５号（ＷＯ９３／１１８６号）明細書に、粒子状物質を含有する液体を尖った形状の吐出域に供給し、該吐出域に電圧を印加してこの吐出域に電場を生じさせ、この吐出域で前記粒子の濃い凝集物を前記液体中に形成し、前記濃縮された凝集物を含む前記液体を被印字表面に飛翔させる、インクジェット印字方式が記載されているが、この印字方式も、記録ヘッドへの印加電圧は、同極性のものであるがトナー粒子飛翔を目的としており、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止するための手段は別段示していない。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における前記欠点を改良することにあり、具体的には前記ＷＯ９３／１１８６号明細書記載の記録方式を改良することにある。すなわち、この記録方式を鋭意検討した結果、非印字又は保存時にトナー極性と同極性の電圧を印加することにより、記録部近傍のトナー濃度がほとんど担持液のみからなる程に著しく低下し、そのため、電極部でのインクの目詰まりが防止されることを見い出したが、この発見を実施に応用することが本発明の目的である。更に本発明の他の目的は、従来技術における前記欠点を改善し、インク吐出ヘッドに目詰りを生じることなく実用できるインクジェット記録方法及び記録装置を提供することにある。本発明の他の目的は、全く新規な湿式トナー型インクジエット記録方法（印字方法）を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような本発明の目的は、（１）「担持液中にトナー粒子を分散させた電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入し、該電極の先端部に対向して設置された対向電極と記録電極の間に対向電極と接触して紙を配置し、記録電極と対向電極との間に高電圧を印加し、電極先端部からインク滴を飛翔させて紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット方式における電圧印加方法において、非印字時、トナー極性と同極性の電圧を前記記録電極への導通によって一定時間印加し、該記録電極内の電極先端付近の担体液中でのトナー粒子を該記録電極内方に偏在させ、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止することを特徴とする湿式トナー型インクジェット方式における電圧印加方法」、（２）「記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷することを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」、（３）「対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行うことを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」、（４）「インクタンクを使用し、該タンクから記録電極部へインクを誘導することを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」及び（５）「対向電極に記録電圧の極性とは逆の極性のバイアス電圧を印加するか又は接地したことを特徴とする、前記（１）に記載のインクジェット方式における電圧印加方法」によって達成され、また、（６）「担持液中にトナー粒子を分散させた電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入する手段と、該電極の先端部に対向して設置された対向電極と記録電極の間に対向電極と接触して紙を配置する手段と、記録電極と対向電極との間に高電圧を印加する手段と、電極先端部からインク滴を飛翔させる手段とを有する、紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字装置において、非印字時、トナー極性と同極性の電圧を前記記録電極への導通によって一定時間印加し、該記録電極内の電極先端付近の担体液中でのトナー粒子を該記録電極内方に偏在させ、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止する手段と、記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷する手段と、対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行う手段と、インクタンクと該タンクから記録電極部へインクを誘導する手段とを有することを特徴とする湿式トナー型インクジェット印字装置」、（７）「記録電極が複数からなり、共通のインクのハウジングを有することを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」、（８）「記録電極が複数からなり、各電極が各々別個のハウジングで仕切られていることを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」、（９）「記録電極が複数からなり、ハウジングを持たず、並設された電極の上または下にインクを誘導することを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」及び（１０）「インクタンク及び記録電極にインクを誘導する中継部が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする、前記（６）に記載の湿式トナー型インクジェット印字装置」によって達成される。
【０００７】
本発明者らは、従来のインクジェット記録方式の常識に捉われることなく種々の角度から鋭意検討を進めた結果、全く新規なインクジエット記録方式又は湿式トナ−ジエット記録方式について新たな知見を得た。すなわち適切なモードの電圧印加下では、トナー粒子とこれを分散した比抵抗の高い分散媒を用いた湿式トナーを用い、これを吐出ノズル先端に導きかつ画像形成面に飛翔させることができ、また、画像形成面への飛翔を制御可能であること、しかも高画像濃度高解像力の印字が可能であることを確認した。更にトナー極性と逆特性の電圧を印加すると、図３（ｂ）に示されるように先端部インクが濃縮され（コンクトナーとなり）、溶剤に占める固形分の割合が著しく向上することを見出し、また逆に、トナー極性と同特性の電圧を印加すると、図３（ａ）に示されるように電極先端付近のトナー粒子がなくなり、ほぼ担持液のみからなる液になることを見出し本発明に到達した。以下実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明で使用する湿式トナーの分散媒としては、比抵抗の高いもの、即ち１０10Ωｃｍ以上である分散媒が好ましく用いられる。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明において使用される湿式トナーを説明する概念図である。無極性の絶縁性担持液中に、主にメイン樹脂、顔料、帯電制御剤からなり、通常、径は０．０１〜１．０μｍを有するトナー粒子は、担持液（分散媒）（キャリア液）中で帯電して分散存在している。トナーの周りは逆極性荷電材料が取り巻き、この電荷を含めたネットチャージを基にトナーは電界下で泳動する。本発明において用いられる湿式トナーは、通常は取り巻き荷電量の方が少ないのでネットチャージはトナーの極性により支配されている。
【００１０】
この湿式トナーを用いて図２に示すように細いノズル（ヘッド）に湿式トナー（以下インクとも言う）を導き、対向電極と対抗する記録電極との間に＋２，０００〜１０，０００Ｖの電圧を印加すると電界によってインクは吸引され、曳糸（エイシ）状となり結果として図に概念的に示すように液滴を形成し、対向電極の表に配置してある紙に飛翔付着つまり記録される。この事実は前記国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９２−６６５号明細書中でも指摘されている。印加する電圧はパルス電圧の方が好ましいが、数ｓｅｃの連続印加でもヘッド先端のトナー液自ら曳糸状態を経て切れ液滴を作る過程を繰り返す性質がある。前記国際出願中にはこの原理を利用して印字を行う技術が開示されている。
【００１１】
我々は、各種の形状、構造；材質、及びサイズのノズル及び考えうる各種の湿式トナーについて、各種の電位、周波数、波形の電界印加との関係を、鋭意研究した結果、今般新たにトナー極性の逆極性の電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように先端部インクが濃縮され（コンクトナーとなり）、溶剤に占める固形分（トナー）の割合が著しく向上することを見い出した。
【００１２】
液滴はこのコンクトナーにより形成されるため、この液滴が飛翔して紙に到達した時、付着溶剤の比率がインク母液より少なくなり、したがって従来の湿式電子写真複写技術等に比べ付着溶剤量が低く抑えられることも判った。逆にトナー極性と同極性の電圧を印加した場合同図３（ａ）に示されるようにトナー粒子がなくなり、ほぼ担持液のみからなる液になった。この時のヘッドとインク供給部は図２と同様のものであった。
このような態様で画像が形成される理由は未だ不明であり、かつそのような理由の解明は本発明の目的とするところではない。
【００１３】
この事実を基に、図４に示すような単一電極（シングルヘッド）による装置を製作し、ドットの記録や印字を行った。この装置に使用された駆動回路（ドライバー）は図５に示される。印字条件は以下のとおりであった。
周波数；１０〜５００Ｈｚ。パルス電圧。デューティー５０％
紙とヘッドのＧａｐ；０．１〜１．０ｍｍ。
印字の結果は管径の約倍の径の均一でニジミのないドットが得られた。
【００１４】
印加するパルス電圧はＤＣが重量されていてもよいし、波形は矩形でも正弦波でもよい。
以上の結果を基に次に複数電極を用いて図６に示されるような装置を製造し、印字テストを行った。インクタンクと複数電極（マルチヘッド）が搭載されたテーブルが軸方向に移動し、一行印字した後紙送り（駆動部省略）を行い、次の行を印字する。これを繰り返し全行印字した。
【００１５】
この例においてはプラテンローラは接地して印字を行った。マルチヘッドはプラテンローラの底面にて軸に垂直にプラテンローラに対置された。吐出ヘッドと被記録面との間隙を０．５〜１．０ｍｍとした。（駆動回路、電源は図６中では省略）。
【００１６】
マルチヘッドの先端部を図７に示す。
このマルチヘッドにおける電極密度は８本／ｍｍ、全３２本である。
図７は本発明で使用する共通のハウジングを有するマルチヘッドを示すものであり、ハウジングの高さは内側で１００μｍである。以下全例で高さは同じであった。図８にこのマルチヘッドの端面を示す。
図９は本発明における電極１個づつに対してハウジングを仕切ったマルチヘッドの例を示す。このようなマルチヘッドにおいては隣の電極のＯＮ，ＯＦＦの影響を受け難いという利点がある。
図１０は本発明で用いるハウジングを有しないマルチヘッドの例を示す。並設された電極の上にインクが誘導される。このようなマルチヘッドの場合は目詰まりが発生しないという利点がある。
そして、これらいずれの実施例に於いても濃度が均一でニジミのないドットが得られ、結果として濃度が均一な文字が得られた。
【００１７】
これらシングルヘッド及びマルチヘッドを用いた装置に於いて、図１１に示したシステムで調節されるタイミングで同極性電圧を印加して、電源をＯＦＦにし、一ケ月放置した後、再び電源をＯＮにし、印刷を行ったところ、保存前と変わらないドット、文字品質が印刷の始めの部分から得られ、前記効果が確かめられた。また、ヘッドの先端部を観察したところ目詰まり、トナーの固着がなかった。また、電源をＯＮにして数頁印刷した後約８時間そのままの状態で保存し、再び印刷したところ保存前と同じであった。
【００１８】
【発明の効果】
以上、極めて具体的に示したように、本発明の湿式トナー型インクジェット記録方法によれば、非印字又は保存時に記録部近傍のトナー濃度を著しく低下させ、そのため、電極部でのインク吐出ヘッドに目詰りを生じることなく実用でき、ニジミのないドット品質が得られ、染料系に比べてドット濃度高く、従来の電子写真湿式現像方法より溶剤の付着量が少なく、かつ、染料系インクにくらべてコスト安な方式が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法において使用する湿式トナーの状態を概念的に示す図である。
【図２】本発明の方法における湿式トナーの液滴の飛翔をモデル的に示す図である。
【図３】本発明の方法における湿式トナーに電圧印加した場合の状態を示す図である。
【図４】本発明の装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の装置に使用する駆動回路の一例を示す図である。
【図６】本発明の装置の他の一例を示す図である。
【図７】本発明の装置に使用するマルチヘッドの一例を示す図である。
【図８】本発明の装置に使用する１マルチヘッドの端面を示す図である。
【図９】本発明の装置に使用するマルチヘッドの他の一例の端面を示す図である。
【図１０】本発明の装置に使用するマルチヘッドのさらに他の一例の端面を示す図である。
【図１１】本発明の装置の作動を調節するシステムを示す図である。
【符号の説明】
（イ）ガラス管
（ロ）ガラス管
（ハ）絶縁性フレキシブルチューブ
Claims (10)
- 担持液中にトナー粒子を分散させた電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入し、該電極の先端部に対向して設置された対向電極と記録電極の間に対向電極と接触して紙を配置し、記録電極と対向電極との間に高電圧を印加し、電極先端部からインク滴を飛翔させて紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット方式における電圧印加方法において、非印字時、トナー極性と同極性の電圧を前記記録電極への導通によって一定時間印加し、該記録電極内の電極先端付近の担体液中でのトナー粒子を該記録電極内方に偏在させ、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止することを特徴とする湿式トナー型インクジェット方式における電圧印加方法。
- 記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット方式における電圧印加方法。
- 対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行うことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット方式における電圧印加方法。
- インクタンクを使用し、該タンクから記録電極部へインクを誘導することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット方式における電圧印加方法。
- 対向電極に印字時の記録電圧の極性とは逆の極性のバイアス電圧を印加するか又は接地したことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット方式における電圧印加方法。
- 担持液中にトナー粒子を分散させた電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入する手段と、該電極の先端部に対向して設置された対向電極と記録電極の間に対向電極と接触して紙を配置する手段と、記録電極と対向電極との間に高電圧を印加する手段と、電極先端部からインク滴を飛翔させる手段とを有する、紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字装置において、非印字時、トナー極性と同極性の電圧を前記記録電極への導通によって一定時間印加し、該記録電極内の電極先端付近の担体液中でのトナー粒子を該記録電極内方に偏在させ、非印字又は保存時に電極部でのインクの目詰まりを防止する手段と、記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷する手段と、対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行う手段と、インクタンクと該タンクから記録電極部へインクを誘導する手段とを有することを特徴とする湿式トナー型インクジェット印字装置。
- 記録電極が複数からなり、共通のインクのハウジングを有することを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット印字装置。
- 記録電極が複数からなり、各電極が各々別個のハウジングで仕切られていることを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット印字装置。
- 記録電極が複数からなり、ハウジングを持たず、並設された電極の上または下にインクを誘導することを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット印字装置。
- インクタンク及び記録電極にインクを誘導する中継部が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット印字装置。
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