JPH02111549A - ホットメルトインクを利用する印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は記録の際高温にて溶融される、インクジェット
プリンタ用ホットメルトインクを用いた印刷装置に関す
るものである。

［従来の技術］ インクジェットプリンタは無騒音、高速印刷、高品位印
刷、カラー印刷など印刷技術において多くの利点を有し
ているが、液滴を噴出して直接、記録紙上へインク滴を
乗せて記録するという原理上、記録紙の種類によって印
字品質や印刷乾燥時間が影響させ、従って質の悪い紙へ
の記録では著しく印字品質が低下するものであった。

この様な欠点を解決する手段として、ホットメルトタイ
プのインクを使用することにより、室温より高い温度に
融点を持つインクが記録紙の種類を選ばずに紙上で均一
なドツト径で固化するため、あらゆる質の紙に印字でき
ることが一般的な事実として知られている。　　またこ
の様なインク組成物としては　Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　
　Ｎｏ、４３９０３６９に示される天然ワックス、特開
昭６２−２９５９７３に示される合成ワックス等がある
。

［発明が解決しようとする課題］ インクジェットプリンタの欠点とされる印字品質は、固
体インクを用いることにより解決される。

しかし、インク滴を飛ばす良い方法がなく普及が遅れて
いた。

従来のピエゾ方式では、気泡による印字不能、インクの
目詰まりによる印字不能等プリンタの保守が容易でない
。　　また、ラインプリンタをインクジェット方式で作
る場合、ピエゾ方式ではインクヘッドのマルチ化に限界
があると考えられている。

また、バブルジェット方式では、ノズル近傍で気泡を発
生させ、その力でインクを噴射するのでインクの目詰ま
り等による印字不能が起こりにくい。　　更にヘッドが
サーマルヘッドとインクノズルを組み合わせた形であり
、薄膜技術が応用できるため、高密度、長尺のノズルが
容易にできる。

しかし、　　ホットメルトインクは通常ワックス系の溶
媒に着色剤として染料または顔料を溶解または分散させ
である。　　溶媒として用いられるワックスの融点は５
０℃〜２００℃が好ましい。

これ以下の融点では、記録紙上に印刷されたインクが室
温で溶けて紙を汚したり、印字品質を低下させたりする
からである。　　こうしたワックスの沸点は非常に高く
、はとんどの場合分解温度を越えてしまっている。　　
つまり、加熱によって組成を変えることなく気泡を発生
させることは不可能である。　　そこで従来ホットメル
トインクをバブルジェット方式で噴出することは不可能
であると考えられてきた。

本発明の目的は、 １）　良好な印字品質を有するホットメルトインクの実
用化、 ２）　１）を満足し、インクの目詰まり、気泡による印
字不能の防止、 ３）　　１）２）を満足し、低コストのラインヘッドを
可能にすること にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の印刷装置は、 室温において固体であるホットメルトインクを加熱溶融
させる機構と、熱発生源を備えた圧力室と、前記圧力室
と薄膜によって区切られたノズルを備えたインク室を有
し、前記熱発生源を備えた圧力室には前記ホットメルト
インク以外の流体を充たしたことを特徴とする。

以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例］ 第１図は本発明によるインクジェットプリンタのヘッド
部の１実施例を示す断面図である。　　図において、１
０１は圧力室で、その壁面に熱発生源としてヒーター（
１０２）を備えており、その内部は水（，１０６）で満
たされている。　　この圧力室は薄いメタルダイヤフラ
ムによってノズルを備えたインク室と隔てられている。

　　このインク室にはインク供給路によってホットメル
トインクが供給されるが、インク室、インク供給路内は
、図示していないヒーターによって加熱されており、常
温では固体のホットメルトインク（１０７）が適度な粘
度の流体状態となっている。　　この時のホットメルト
インクの粘度は１０ｍＰａ以下が望ましい。

このヘッドからインクを噴射させるには、前記ヒーター
（１０２）に電気エネルギーとして電気パルスを印加す
る。　　ヒーターを急激に加熱する事により、あらかじ
め存在する発泡核が活性化する前に、水蒸気の膜気泡が
得られる。　　この液体から気体への状態変化に伴う体
積変化による圧力波がメタルダイヤフラムを通して、イ
ンク室に伝わる。　　この圧力波によってホットメルト
インクはノズルを通して微小粒子となって噴射される。

噴射されたインク滴（１０８）は記録紙面上に付着し、
そこで熱を失い凝固してホットメルトプリントを形成す
ることになる。　　噴射された分のホットメルトインク
は、後端でつながっている共通のインク室からインク供
給路（１０４）を通して供給される。

膜気泡は断熱膨張して、圧力波を発生するが、気泡が最
大になる前に加熱を停止させ、熱を奪われた蒸気泡が自
然と消滅するようにする。

熱変換エネルギーとして電気エネルギーを使用する場合
には、熱発生源は、ノズルに直接接触して設けても良い
し、又は、間に熱伝導効率の良い物質を介在させて設け
ても良いが、何れの場合にもノズルに設けられた熱発生
源から発生された熱エネルギーを圧力室内の流体に伝達
して作用させる。

従来のバブルジェット方式ではインク自身に気泡を発生
させ、その際の圧力をインクの噴出力としていた。　　
気泡をコントロールされた状態で発生させるためにはイ
ンクを瞬間的に加熱し、過熱状態とし、膜気泡を発生さ
せることが必要である。

このためヒーター面に接した部分のインクは約３００度
に過熱されることとなり、インク自身やインク中の不純
物が熱分解等の化学反応を起こし、ｋｏ　ｇａ　ｔ　ｉ
　Ｏｎと呼ばれる沈澱現象のためインク噴出が不可能と
なることがあった。　　しか１−本発明の圧力室内には
インクを満たす必要はなく、熱的に安定な物質を選んで
用いればよい。　　高温状態でも安定で、安全製の高い
物質として本実施例では水を用いたが、これ以外の物質
も上記条件を満たせば使用可能である。

また、飛翔するインク滴の大きさは、作用させる熱エネ
ルギー量、圧力室内の熱発生源の大きさ、流体の比熱、
熱伝導率、及び熱膨張係数、圧力室とインク室とを区切
る薄膜の力学的性能、オリフィスの位置より薄膜まで距
離、ノズルの内径、インクに加えられる圧力に依存する
。　　従って、これらの要素の何れが−っまたは二つ以
上を変化させることにより、インク滴の大きさを容易に
制御することができ、所望に応じて任意の液滴径、スポ
ット径をもって記録記材上に記録することが可能である
。

以上の実施例では、熱変換エネルギーとして電気エネル
ギーを用いた例を示したが、この他にも熱発生源として
電磁波エネルギー、レーザー光のエネルギー、電子ビー
ムのエネルギー等を挙げることができる。

以上の実施例では、本発明の印刷装置による記録配材と
して紙を用いる例を示したが、配材としてはこれ以外に
も、ＯＨＰ用透明シートや金属部、布等の印刷にも用い
ることができた。

以上述べてきたように、本発明による印刷装置は、イン
クジェットプリンタをはじめとする印刷装置全般、さら
には塗装装置にもに応用が可能であり、もちろんコピー
機の出力としても利用できる。　　また印字のみでなく
、画像形成等にも応用が可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、どの様な記録材にも
印刷でき、印字品質の高いホットメルトインクを実用的
に用いることが可能となったことが最大の効果である。

　更に、インクを飛翔させる駆動力発生機構としてのヒ
ーターを備えた圧力室、圧力室の圧力波をインク室へ伝
えるための薄膜、ノズルと溶融した前記ホットメルトイ
ンクを供給するインク供給路とを備えたインク室とを個
別に具備させたので、圧力を発生する機構の自由度が増
した。特に、微細化、長尺化が容易であると考えられて
いながら、インク自体を過熱しなければならないため信
頼性の面で問題のあったバブルジェット方式をきわめて
信頼性の高い状態で使用できるようにしたことも大きな
効果である。

また、前記圧力室とインク室とを分離したことにより、
圧力発生液とホットメルトインクとが溶は合ったり、反
応したりすることがなくなり、噴射安定性が増した。　
　インクの供給もインク室へ直接行われるので、インク
の供給速度が上がり、印字速度も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の印刷装置の実施例を示す断面構成図
である。 圧力室 ヒーター メタルダイヤフラム インク室 ノズル インク供給路 水 ホットメルトインク 以 上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部他１名 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 室温において固体であるホットメルトインクを加熱溶融
   させる機構と、熱発生源を備えた圧力室と、前記圧力室
   と薄膜によって区切られたノズルを備えたインク室を有
   し、前記熱発生源を備えた圧力室には前記ホットメルト
   インク以外の流体を充たしたことを特徴とするホットメ
   ルトインクを利用する印刷装置。