JPH02258263A

JPH02258263A - インク記録装置

Info

Publication number: JPH02258263A
Application number: JP3988189A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Mima; 美間　総一郎; Hiroshi Onishi; 宏大西; Yuji Takashima; 祐二高島; Takahiko Nanko; 孝彦南光
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-10-19

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、液状インクの小滴を記録用紙に向けて吐出、
あるいは突出させて記録を行なう、インク記録装置に関
する。

従来の技術従来のインク記録装置は２つの方式に大別される。その
１つは、微小なインク滴を連続して噴射、飛翔させてお
き、それらの中から記録に必要なインク滴のみを選択し
て記録用紙上に誘導、付着させて記録を行う、いわゆる
コンティニュアス方式であり、他の１つは、記録に必要
なときのみ、インク滴を被記録面に向けて噴射、飛翔さ
せて記録を行う、いわゆるオンデマンド方式である。

ところで、後者の方式を実施するためのインク記録装置
に関わる１つの提案が、例えば特開昭５４−５１８３７
号公報に示されている。第４図はこの従来のインク記録
装置の構成図を示すものであり、１はインク、３は出口
、４はインクの供給口、６は発熱体、１０はインク室で
ある。

供給口４から供給されたインク室１０内の液状のインク
１を発熱体８で加熱してインク室９内に気泡７を発生さ
せ、その体積増加による圧力上昇によって出口３からイ
ンク１を吐出、飛翔させて記録を行う。

発明が解決しようとする課題しかしながら、前記のような構成では、次のような課題
を有している。

すなわち、発熱体がインクに接した状態で加熱、冷却の
サイクルを繰り返している間に、発熱体上に堆積物が発
生し、初期のインク滴吐出性能が変化し、プリンタの印
字不良を起こす。この堆積物はインクが発熱体に焦げ付
いたものであり、インクに含まれる有機物質である染料
などの色材、各種添加物などが熱的に分解したカーボン
が主であるが、焦げの厚みが厚くなると気泡発生が不均
一になり発熱体に熱機械的疲労を与え、発熱体が切断さ
れる。また、発熱体上の堆積物が浮遊してインクの出口
を塞ぎ、インクの吐出を妨げる。従ってプリンタの印字
品質及び発熱体の寿命を損ねる原因になっている。

また、インクの性能を考えた場合、加熱により気泡を発
生させ、その圧力を出口の方向に伝えるためには、蒸発
し易いインクで、しかも圧力損失が少なく圧力伝達の忠
実な低粘度インクが好ましい。一方、インクを出口から
飛翔して記録用紙に定着させるためには、出口の目づま
りがないように乾燥が遅く、また吐出が安定し、紙の上
でにじみにくいように高粘度のインクが望ましい。特に
、安価な記録用紙は表面が粗くインクかにじみ易いため
、記録用紙を自由に選択するためには高粘度で定着性の
良いインクが必要である。

しかし、従来は気泡発生、吐出、定着の特性をそれぞれ
良好にするようなインクの設計を行っていたため、各々
の特性がすべて最良になる設計は不可能であり、発熱体
寿命、気泡発生感度、印字品質が各々不十分であった。

また、記録用紙としてにじみ難い専用紙を使う必要があ
った。

本発明はかかる点に鑑み、発熱体表面のインクの焦げ付
きをなりシ、気泡発生、吐出、定着における各種性能を
高めることによって、発熱体寿命、記録感度、印字品質
、記録用紙自由選択性などの特性を向上させたインク記
録装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、互いに非混合性である組成のインクと加圧液
を有するインク室と、熱エネルギー供給手段を具備し、
前記熱エネルギー供給手段に画像信号に対応する入力信
号を与えて前記加圧液を加熱し、前記インクを、前記イ
ンク室外へ出すことを特徴とするインク記録装置である
。

また、本発明は、互いに非混合性であるインクと加圧液
を有するインク室と、前記加圧液を加圧する圧力供給手
段を具備し、前記圧力供給手段に画像信号に対応する圧
力を発生させて前記インクを前記インク室外へ出すこと
を特徴とするインク記録装置である。

作用本発明は、使用する液体をインクと加圧液とに分離し、
加圧液に画像信号に対応した力を加えてインクを記録用
紙に向かって突出あるいは吐出して接触させ、画像を記
録させるものである。したかって、通常は、インクは分
離状態であり、衝撃などによって分散状態になっても急
速に分離状態に復帰し、高速記録に対応できる。圧力伝
達の悪いインクでも使用することができるので記録用紙
に適合したインクを使用できる。

実施例第１図は本発明の第１の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図である。第１図において、第４図と共通す
る素子には同一番号を付している。

１はインク、２は加圧液、３は出口、４は供給口、５は
インク室、８は熱エネルギー供給手段の発熱体である。

発熱体８は加圧室５の壁面に設けられ、加圧液２に接し
ており、出口３に対向している。

発熱体６は通常感熱記録分野において使用されている、
いわゆるサーマルヘッドが好ましい。インク１は油性の
比較的粘度の高いインクであり、加圧液２は水を主成分
とする低粘度の液体である。

ここで、インク１と加圧液２は互いに非混合性の物性を
持つ。非混合性とは例えば油性と水性の極性の違い、各
々の比重の違い等により、撹拌しても混合状態にならず
に分散・分離状態になることを示す。

また、インク１は、従来の記録法においても使用されて
いるインクと同様に化学的物理的に安定であるほか、記
録濃度が十分であること、貯蔵寿命が良好であることな
どの特性を与えるように物性が調整される。インク１の
組成物は色材と溶剤と添加剤である。溶剤は水または水
・アルコール系が好適である。加圧液２は例えばトルエ
ン、ベンゼン、ヘキサン等の低粘度、低沸点の油性材料
である。

以上のように構成されたこの実施例のインク記録装置に
おいて、以下その動作を説明する。第１図（イ）の状態
において、１つのインク滴を吐出記録するために発熱体
６に所定値の電圧を印加すると、ジュール熱によって、
発熱体８の表面温度が上昇する。発熱体６表面に接する
加圧液２はその熱により加熱され膜沸騰を起こし、蒸気
による気泡７を発熱体６表面に生じ、（ロ）の状態にな
る。

気泡７はインク室５の内部圧力を高める結果となって加
圧液２を出口３の近傍まで押し出し、その位置にあった
インク１を出口３から吐出あるいは飛翔させて記録用紙
（図示せず）に記録を行う。

発熱体６への電圧の印加を停止すると気泡７が急速に冷
却され液体に戻ることにより収縮し、インク室５の圧力
が低下する。

そこで出口３の近傍まで出ていた加圧液は発熱体６の方
に戻る。このとき吐出したインク１の体積に相当するイ
ンク１が供給口４から出口側へ新たに供給されて（イ）
の状態が復元される。ここで出口３から吐出するのは出
口３近傍にあるインク１であり、加圧液は吐出しない様
に設計する。

インク１と加圧液２とは非混合性であるため通常は界面
を作って完全に分離している。インク１を出口３側に位
置させるためには、例えばインク１と加圧液２の比重の
差を利用してインク１の比重が低ければ出口３を上側に
持ってくればよい。

インク１と加圧液２の界面張力を高くするようにインク
１と加圧液２の物性を選べば、界面の面積を最小にする
ため、完全分離の状態から分散状態にはなり難く、逆に
分散状態からでも急速に完全分離の状態に戻る。従って
通常は分離状態であり、衝撃などによって分散状態にな
っても急速に分離状態に復帰し、高速記録に対応できる
。

以上のようにこの実施例によれば、簡単な構成により、
使用する液体をインク１と加圧液２とに分離し、発熱体
寿命、記録感度、印字品質などの特性を向上させたイン
ク記録装置を得ることができる。

本実施例の記録装置の発熱体６にパルス状の記録電圧を
印加して、インク１を記録用紙に記録することができた
。記録に要するエネルギーは約０゜ＩＪ／ｃｍ”であり
、インク１の記録紙上でのインクにじみもなく、また繰
り返し記録を行なっても発熱体７表面に堆積物を生じさ
せることがない。

第２図は本発明の第２の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図を示すものである。図において８は補助イ
ンク室である。

この実施例において、動作は第１の実施例とほぼ同じで
あるが、インクの吐出は（ロ）のように補助インク室８
のインク１を押し出す構成になる。

インク１の吐出後、周囲の補助インク室８のインク１が
出口３近傍に流れ込み、補助インク室８のインクは供給
口４から補給され（イ）の状態に戻る。

従って第１の実施例に比べて、出口３近傍のインク１が
短時間で初期状態に復帰するため、高速記録が可能にな
る。また、第２図の構成では、気泡７の圧力波が供給口
４の側に伝搬しに＜＜、出口３のインク１のみに伝わる
ため、印加エネルギーがを効に利用されて記録感度が向
上する。さらに、第１図の実施例と比較して、インク１
と加圧液２との接触面積が少ないため、衝撃などにより
インク１と加圧液２とが分散状態になることもない。

第３図は本発明の他の実施例におけるインク記録装置の
断面構造図を示すものである。図において第１図と共通
する素子には同一番号を付し、部説明を省略する。イン
ク隔壁９は例えばポリエチレンテレフタレート系の繊維
による超極細繊維膜であり油性材料は通過させるが水性
材料は通過させない性質を持つ。また、インク１の組成
物は色材と溶剤と添加剤であり、溶剤は水または水９ア
ルコール系である。加圧液２は例えばトルエン、ベンゼ
ン、ヘキサン等の低粘度、低沸点の有機溶剤である。

以上のように構成されたこの実施例のインク記録装置に
おいて、以下その動作を説明する。

第３図（イ）の状態において、１つのインク滴を吐出記
録するために発熱体６に所定値の電圧を印加すると、ジ
ュール熱によって、発熱体６の表面温度が上昇する。発
熱体８表面に接する加圧液２はその熱により加熱され膜
沸騰を起こし、蒸気による気泡７を発熱体６表面に生じ
、　（ロ）のように加圧液２の一部がインク隔壁９を通
過してインク１の中に進入する。従ってインク１の圧力
が高まり、その結果、インク１を出口３から吐出、飛翔
させて記録用紙（図示せず）に記録を行う。

発熱体６への電圧の印加を停止すると気泡７が急速に冷
却され液体に戻ることにより収縮し、インク１に侵入し
た加圧液２は発熱体６側に戻る。このとき吐出したイン
ク１の体積に相当するインク１が供給口４から出口側へ
新たに供給されて（イ）の状態が復元される。

インク隔壁９は油性材料を通過させ、水性材料を通過さ
せないため、油性の加圧液２は発熱体θ側に戻るが水性
のインク１は発熱体６側には入らない。

従って以上の動作を繰り返してもインク１と加圧液２と
は完全に分離されている。ここで、インク隔壁９は例え
ば超微細繊維膜であり、透過時の抵抗の少ない構成が可
能であるため、効率の高い圧力伝達が可能になる。

また、非混合性のインク１と加圧液２をインク隔壁９で
更に分離することにより、２液の分離の信頼性が更に高
まる。

従って本実施例によれば発熱体寿命、印字品質などが更
に向上する。本実施例の構成を用いて、第１図の実施例
と同様の記録条件で連続記録実験を行なった結果、加圧
液側にインクの混合は見られず、完全な２液分離が行な
われた。

以上のようにこれらの実施例によれば、発熱体寿命、記
録感度、印字品質などの特性を向上させたインク記録装
置を得ることができる。

なお、本実施例において熱エネルギー供給手段としてヒ
ーターである発熱体を用いた場合を例にとって説明した
が、レーザー光や発光ダイオードアレイの光などにより
加圧液に熱エネルギーを供給してもよい。

また、本実施例では、熱エネルギー供給手段によって加
圧液を加熱し、インクをインク室外へ出す手段として、
膜沸騰による気泡発生を用いた場合を示したが、核沸騰
による気泡発生を用いてもよく、加圧液中にとけ込んだ
気体の熱膨張や、加圧液の熱膨張など、他の状態変化を
用いてもよい。

この場合の加圧液は、例えば、熱膨張係数の高い低粘度
の液体を用いることにより記録感度が向上する。中でも
、気泡発生を用いた場合は、圧力発生の効率が良く、高
速応答性にもすぐれている。

また、本実施例では圧力供給手段として、熱エネルギー
供給手段により気泡を発生させているが、圧電素子など
のように印加電圧に応じて変形する素子を用いてもよい
。この場合はインクの性能を考えると、素子の圧力を出
口の方向に伝えるためには、圧力損失が少なく圧力伝達
の忠実な低粘度インクが好ましい。一方、インクを出口
から飛翔して記録用紙に定着させるためには、出口の目
づまりがないように乾燥が遅く、また吐出が安定し、紙
の上でにじみにくいように高粘度のインクが望ましい。

従ってインクの組成物と加圧液の組成物とが異なること
により記録感度、印字品質などが向上する。

また、本実施例ではインクを出口から吐出させて記録用
紙に飛翔、付着させる方式を述べたが、出口からインク
をわずかに突出した状態で出口のインクを記録用紙に接
触させて記録させる方式でも良い。その場合は、インク
を粒子状に分離、飛翔させるエネルギーは必要なく、イ
ンクを出口から所定の寸法だけ隆起、突出させるエネル
ギーだけでよい。従ってさらに高感度で記録ができる。

発明の効果以上のように本発明を実施することにより、インク記録
装置において、発熱体表面のインクの焦げ付きを無＜シ
、圧力発生、吐出または突出、定着における各種性能を
高めることによって、発熱体寿命、記録感度、印字品質
、記録用紙自由選択性などの特性を向上させたインク記
録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図、第２図および第３図は本発明の他の実施
例におけるインク記録装置の断面構造図、第４図は従来
のインク記録装置の断面構造図である。１・・・インク、２・・・加圧液、３・・・出口、４・
・・供給口、　５・・・インク室、　６・・・発熱体、
　７・・・気泡。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名（ロラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに非混合性である組成のインクと加圧液を有
するインク室と、熱エネルギー供給手段を具備し、前記
熱エネルギー供給手段に画像信号に対応する入力信号を
与えて前記加圧液を加熱し、前記インクを前記インク室
外へ出すことを特徴とするインク記録装置。
（２）互いに非混合性であるインクと加圧液を有するイ
ンク室と、前記加圧液を加圧する圧力供給手段を具備し
、前記圧力供給手段に画像信号に対応する圧力を発生さ
せて前記インクを前記インク室外へ出すことを特徴とす
るインク記録装置。
（３）インクと加圧液とを分離する隔壁をインク室内に
設けたことを特徴とする請求項１または２記載のインク
記録装置。