JPH0226747A - ホットメルト式インクジェットプリンタ - 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 本発明はホットメルト式インクシェアドプリンタに関す
るものであり、特に、インクの印字用紙への定着に関す
るものである。

従来の技術 インクジェットプリンタは、液状のインクを印字用紙に
噴射して文字１図形等を記録するものであり、その一種
にホットメルト式と称されるものがある。ホットメルト
式インクジェットプリンタは、常温で固形のインクを印
字時に加熱して溶融させ、その溶融インクを噴射して印
字を行うものであり、特開昭６２−１６１５４２号公報
に記載されているように、（ａ）印字用紙を支持するプ
ラテンと、■）常温で固形のインクを収容するとともに
、そのインクを加熱して溶融させるインク加熱器を有す
るインク供給装置と、（Ｃ）そのインク供給装置から供
給される溶融インクを噴射して印字用紙に印字を行うイ
ンク噴射ヘッドとを含むように構成される。このプリン
タによれば、インクのにじみがなく、鮮明な印字を得る
ことができる。

しかし、インクジェットプリンタにおいてインク噴射ヘ
ッドから噴射されるインク滴は橿めて少量であるため熱
容量が小さく、印字用紙に付着すれば直ちに熱を奪われ
て凝固し、印字用紙からの盛り上がりが大きい突起状の
インク塊となる。そのためインク塊が他の印字用紙やオ
ペレータの手等に引っ掛かって削れたり、剥離し易く、
印字が不鮮明になったり、あるいは印字用紙が複数枚重
ねられたとき、上に重ねられた印字用紙の裏面を汚す等
の問題があった。また、オーバヘッドプロジェクタ用の
印字用紙に多色印字を行う場合、インク塊が盛り上がり
の大きい突起状を成し、厚いと光の透過が妨げられ、色
が吸収されて黒くなる問題がある。

上記公報に記載のインクジェットプリンタにおいては、
加圧部材を設け、印字用紙表面の印字が為された印字部
を加圧してインク塊の盛り上がりを緩やかにするように
されている。このようにすればインク塊が平坦になって
引っ掛かったり削れたりし難くなり、印字品質の低下が
回避されるとともに、印字用紙を重ねても印字用紙が汚
れることがなくなる。また、オーバヘッドプロジェクタ
用の印字用紙においては光が透過し易くなって、色が黒
くなることがな（なる。

また、印字用紙を加熱してインク滴を印字用紙に適度に
染み込ませ、インク塊がとがった突起状とならないよう
にすることも考えられる。印字用紙が印字時に加熱され
ていれば印字用紙に付着したインク滴の急速な凝固が阻
止され、印字用紙に染み込みつつ徐々に固まり、平坦な
インク塊となる。また、印字用紙を印字後に加熱すれば
、印字用紙に付着して一旦固まってできたインク塊が溶
け、印字用紙に染み込み、平坦なインク塊となる。

発明が解決しようとする課題 しかし、インク塊を加圧して平坦にするには大きい加圧
力を必要とし、加圧部材や加圧時に印字用紙を支持する
支持部材等、加圧装置の構成部材を剛性の高いものとす
ることが必要であり、プリンタが大型になるとともに重
量が大きくなる問題がある。

また、印字用紙を加熱する場合、インクが狭い温度範囲
で急激に形状変化を起こすため、温度制御が容易ではな
いという問題がある。例えば、天然ワックス製のインク
は４０〜７０°Ｃでは軟化はするが形状変化が生じない
のに対し、７０°Ｃから８０°Ｃの間では急激に形状変
化が生ずる。インクを印字用紙に適度に染み込ませるた
めにはインクを形状変化が生ずる程度に加熱することが
必要なのであるが、形状変化が生ずる範囲ではインクは
僅かな温度の違いで形状が大きく変わるため、均一な印
字を得るためには温度を精度良く制御することが必要で
ある。

本願の第一発明は、インクを小さい加圧力で加圧すると
ともに熔融せず軟化する程度の温度で加熱することがで
きるホットメルト式インクジェットプリンタを提供する
ことを課題として為されたものである。

第二発明は、上記課題に加えて、インク塊の押し潰しが
全印字部において均一に為されるプリンタを提供するこ
とを課題として為されたものである。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、第一発明は、前記（ａ）
プラテン、（ロ）インク供給装置、（Ｃ）インク噴射ヘ
ッドを備えたホットメルト式インクジェットプリンタで
あって、印字用紙のうち少なくとも印字が為された印字
部を加熱する加熱装置と、その加熱装置により加熱され
た印字部を加圧する加圧装置とを設けたものである。

また、第二発明は、加熱装置の発熱量を印字用紙の幅方
向の中央部において両端部より多くしたものである。

作用および発明の効果 インクは加熱により形状変化は起こさないが軟化が生ず
る状態とされれば、加熱されずに凝固したままの状態に
比較して小さい加圧力で潰すことができる。このように
インクを軟化のみ生ずる状態にするには、形状変化を生
じさせる場合に比較して低い温度で加熱すればよく、ま
た、インクは比較的広い温度範囲でほぼ同じ軟化状態を
呈する。

したがって、第一発明に従って印字用紙の印字部を加熱
装置により加熱するとともに加圧装置により加圧すれば
、加圧力が小さくて済むためプリンタを小型かつ軽量に
構成することができる。さらに、インクを軟化する程度
の低い温度で加熱し、温度制御を容易に行うことができ
る上、プリンタの加熱装置周辺部材に伝えられる熱が少
なくなり、それら部材への熱による悪影響が軽減される
。

また、第二発明によれば、全印字部にわたって印字が均
一に為される効果が得られる。印字用紙を幅方向におい
て同時に加圧する場合、加圧部材等の弾性変形により幅
方向の両端部の加圧力が中央部の加圧力より大きくなっ
て、インクの潰れ方に違いが生じて印字が不均一となる
ことがある。

しかし、加熱装置の印字用紙幅方向における中央部の発
熱量を両端部より多くすれば、印字用紙の幅方向におけ
る中央部の温度が両端部の温度より高くなり、印字用紙
中央部のインクは両端部のインクより潰れ易い状態とな
るため、中央部を加圧する加圧力は小さくてよく、加圧
力の幅方向における違いに基づく印字むらが修正され、
均一な印字が得られるのである。

実施例 第１図は本発明の一実施例であるホットメルト式インク
ジェットプリンタの要部を示す図であり、図において１
０はプラテンである。このプラテン１０はステンレスに
より作られた中空の円柱状を成し、軸１２によりフレー
ム１３に回転可能に取り付けられており、モータ１４に
よって駆動される。プラテンｌＯに対向してインク噴射
ヘッド１５が設けられている。インク噴射ヘッド１５は
、インク供給装置１６と共にキャリッジ１８上に載置さ
れている。キャリッジ１８はプラテン１０の中心線に平
行に配設された２本のガイドロッド２０に摺動可能に支
持されるとともに、一対のブーＩＪ２２に巻き掛けられ
たタイミングベルト２４が結合させられており、一方の
プーリ２２がモータ２３によって回転させられ、タイミ
ングベルト２４が送られることによりキャリッジ１８は
プラテンｌＯに沿って移動させられる。

第３図に示されるように、インク噴射ヘッド１５の本体
２８には、複数の噴射孔３０が縦１列に形成されている
。これら噴射孔３０はそれぞれ本体２日に形成されたイ
ンク室３２により、ヘッド後部に設けられたインク溜り
３４に連通させられている。各インク室３２のヘッド移
動方向において一方の側には短冊形の振動板（図示省略
）が配設されており、この振動板が電気的に変形させら
れるとき、それに伴って生ずる圧力変化によりインク室
３２内のインクが噴射孔３０から噴射されるのであり、
プラテン１０とインク噴射ヘッド１５との間に供給され
る印字用＠３６に印字が為される。

インク供給装置１６は、第４図に示されるように、有底
円筒状のインクケース４０を備えている。

インクケース４０内には常温で固形を成す天然ワックス
製のインクブロック４２が軸方向に摺動可能に嵌合され
るとともに、インクケース４０の底壁４４との間に配設
された圧縮コイルスプリング４６によってインクケース
４０の開口側に付勢されている。インクケース４０の開
口端には、インク加熱器４８が取り付けられている。イ
ンク加熱器４８は、加熱板５０とその加熱板５０を加熱
する発熱抵抗体５２とを備えており、インクブロック４
２の一端部は加熱板５０に接触させられている。インク
ブロック４２の加熱板５０に接触する部分は加熱板５０
からの熱により溶かされ、加熱板５０内に設けられた通
路５４を通ってインク溜り５６に溜められる。インク溜
り５６には抵抗加熱板５８が取り付けられてインクが固
まらないようにされており、インク溜り５６内の液状の
溶融インクは導管６０によりインク噴射ヘッド１５のイ
ンク溜り３４に導かれる。なお、インク溜り５６には、
その中に溜められた溶融インク量を測定するインク量セ
ンサ（図示省略）が設けられており、インク溜り５６内
に溜められるインク量が一定とされ、余分に加熱される
ことがないようにされるとともに、インクブロック４２
が必要なときにのみ加熱溶融されるようになっている。

６２は、インクブロック４２の残りが少なくなったこと
を検出するインクブロックセンサである。

第１図および第２図において、前記プラテン１０の上方
には、加圧加熱ローラ７０が配設されている。このロー
ラ７０は、テフロン（ポリテトラフルオルエチレンの商
品名）により作られた円筒部材７４と、その円筒部材７
４に内蔵されたヒータ７６とを備えており、円筒部材７
４の外周面が印字用紙３６に接触する接触面７８を構成
している。この加圧加熱ローラ７０は、軸８０によりフ
レームにプラテンｌＯの回転中心線と平行な中心線まわ
りに回転可能に取り付けられており、左右一対の板ばね
８２により付勢され、プラテン１０に圧接させられると
ともに、軸８０にはモータ１４の回転がギヤ列８４を介
して伝達され、加圧加熱ローラ７０がプラテン１０と同
周速で回転するようにされている。印字後の印字用紙３
６はプラテン１０と加圧加熱ローラ７０との間に送られ
、加圧加熱ローラ７０によって加熱されるとともに加圧
される。本実施例においては、加圧加熱ローラ７０が加
圧装置を構成するとともに、加熱装置を構成しているの
である。

円筒部材７４を形成するテフロンは、凝着性が低く、か
つ、硬度が低い軟質性の合成樹脂であり、次のような性
質を有する９ 引張弾性率：　４０．８ｋｇｆ　／ｍｒｄ硬さ（ショア
硬さ）：Ｄ５０〜Ｄ５５ 臨界表面張カニ　１　Ｂ、　５　ｄｙｎ　７ｃｍ接触角
（室温）：１１０〜１２０度 静摩擦係数（鋼に対する）：０．０５ また、ヒータ７６はシーズヒータであり、その発熱量は
、印字用紙３６が加圧加熱ローラ７ｏとプラテン１０と
の間を通るとき、印字用紙３６に付着したインク塩を４
０〜７０°Ｃに加熱する大きさとされている。インク塩
の状態は温度に応じて異なり、加圧加熱ローラ７０に対
する接触角についてみれば第５図のグラフに示されるよ
うに変化する。また、インク塩の形状は温度に応じて次
のように変化する。

４０°Ｃ以下：軟化、形状変化共になし４０〜７０°Ｃ
：軟化しているが形状変化はなし７０〜８０°Ｃ：形状
変化が生ずる ８０°Ｃ以上：印字用紙３６にインクが染み込み、裏写
りが生ずる 本プリンタにおいてインク塩は、内部が軟化しているが
形状は変化しない状態に加熱されるのである。

以上のように構成されたインクジェットプリンタにおい
て、印字用紙３６のインク噴射へラド１５により印字が
為された印字部は、印字後、プラテン１０と加圧加熱ロ
ーラ７０との間に送られる。

インク噴射ヘッド１５から噴射されるインク滴は直径が
３０μｍ程度の球状を成し、熱容量が小さいため印字用
紙３６に付着すると同時に冷やされて直ちに固まり、第
２図に示されるように球冠状のインク塩８６となる。こ
のインク塩８６はプラテン１０と加圧加熱ローラ７０と
の間を通るとき、加圧加熱ローラ７０により加熱される
とともに加圧される。インク塩８６は、軟化はしている
が形状が変化するには至らない状態で加圧されるため、
それほど大きい圧力を加えなくても潰されて平坦なイン
ク塩８６′となる。

このように本実施例のプリンタにおいては、印字用紙３
６の印字部を軟化のみ生ずる温度範囲で加熱し、小さい
圧力で加圧することができ、温度制御が容易であって小
型かつ軽量なプリンタを得ることができる。

また、加圧加熱ローラ７０の接触面７８は低凝着性軟質
合成樹脂であるテフロンにより構成されているため、イ
ンクが加圧加熱ローラ７０に付着することがない上、加
圧加熱ローラ７０の接触面がインク塩に沿って適度に弾
性変形しながらインク塊全体をまんべんなく加圧するた
め、インク塩は常温の金属製加圧ローラで加圧された場
合のように周縁部に亀裂が生ずることもなく、また、周
辺部が印字用紙３６から浮き上がることもなく加圧され
、インク塩８６′の印字用紙３６への密着性が良好に保
たれる。接触面を軟質合成樹脂で構成すれば加圧部材の
剛性が低くなるが、加圧力が小さくてよいため支障はな
く、接触面を軟質合成樹脂で構成することが容易となる
。

さらに、加圧加熱ローラ７０は印字用紙３６を印字が為
された印字面側から加熱するため・熱が直接インク塊に
伝達され、印字用紙３６の厚さや質ならびに周囲の温度
に影響され難く、この点でも温度制御が容易となる効果
が得られる。

本発明の別の実施例を第６図に示す。本実施例は、加圧
加熱ローラ９０の円筒部材９２に内蔵されるヒータをシ
ーズヒータの表面にジルコニア等をコーティングした遠
赤外線ヒータ９４とするとともに、円筒部材９２を遠赤
外線の透過を許容し、凝着性の低い合成樹脂、例えばポ
リエチレン樹脂により形成したものである。また、加圧
加熱ローラ９０の上方には半環状を成すステンレス鋼製
の反射板９６が配設されており、円筒部材９２を上方に
透過した遠赤外線が反射され、加圧加熱ローラ９０とプ
ラテン１０との接触部に放射されるようになっている。

本実施例においては、前記実施例の場合と同様に加圧加
熱ローラ９０が印字用紙３６の印字部を加熱すると同時
に加圧するのであるが、加圧加熱ローラ９０の印字用紙
３６への接触による熱伝導と、反射板９６による遠赤外
線の反射に基づく放射熱とによって印字部が加熱される
。したがって、ヒータ９４の発熱量を小さくすることが
でき、効率良く加熱することができる。

本発明のさらに別の実施例を第７図に示す。本実施例は
、プラテン１００内にヒータ１０２を設けて加熱装置と
するとともに、プラテン１００に対向して加圧ローラ１
０４を設けて加圧装置を構成したものである。ヒータ１
０２は、前記ヒータ７６と同様にインク塊を４０〜７０
°Ｃに加熱する発熱量を有するものとされている。また
、加圧ローラ１０４は、プラテン１００の長さとほぼ同
じ長さを有する金属製の基材１０６の表面にテフロンが
コーティングされて合成樹脂層ｌＯ８が形成されたもの
であり、プラテン１００のインク噴射ヘッド１５に対向
する部分より用紙送り方向において下流側の部分に対向
する位置に設けられ、プラテン１００に圧接しつつ回転
させられる。さらに、プラテン１０の用紙送り方向にお
いて上流側と下流側とにはそれぞれ一対ずつの送りロー
ラ１１２．１１４が設けられ、印字用紙３６がプラテン
１００のインク噴射ヘッド１５の噴射孔３０に対向する
位置から正逆両方向にほぼ６０度ずつ振り分けた面に密
着した状態となるようにされている。

したがって、印字用紙３６はインクが噴射される前にプ
ラテン１００の範囲Ａの部分において予め加熱された状
態でインクが噴射され、インクは凝固することなく印字
用紙３６にある程度染み込むとともに軟化状態のインク
塊８６となる。印字後、インク塊８６は加圧ローラ１０
６によって加圧されるまでプラテン１００の範囲Ｂの部
分において加熱され続け、軟化状態で加圧される。加圧
後のインク塊８６′は更にプラテン１００の範囲Ｃの部
分において加熱され、加圧により生じた内部歪が除去さ
れる。特に、オーバヘッドプロジェクタ用の印字用紙に
多色印字を行う場合、インク塊に内部歪があると光が透
過し難（、画像の色が黒くなることがあるのに対し、内
部歪が解消されることにより画像の色がそのまま出るこ
ととなる。

このようにインク塊の内部歪が解消される利点があるが
、オーバヘッドプロジェクタ用の印字用紙に印字を行わ
ない場合にはインク塊の加圧後の加熱は不可欠ではなく
、省略してもよい。

また、印字用紙３６は加圧前に予め加熱されるようにな
っており、加熱時間が長いため印字用紙３６の送り速度
を高（することができ、さらに、加圧時のみにインク塊
を加熱して所定の温度とする場合に比較して加熱温度は
低くてよ（、ヒータ１０２の発熱量を少な（することが
できる。しかし、加圧前の加熱は不可欠ではなく、省略
してもよい。

なお、プラテン１００内にヒータ１０２を設ける場合、
第８図に示されるように加圧ローラ１２０内に熱電対あ
るいはサーミスタのような温度センサ１２２を設け、印
字用紙３６およびインク塊の温度を検出してヒータの温
度を制御するようにしてもよい。このようにすれば、印
字用紙３６の厚さ、質、外気の温度等により左右される
ことなく、インク塊を精度良く加熱することができる。

本発明の更に別の実施例を第９図ないし第１１図に示す
。本実施例は、第１図ないし第５図に示される実施例と
同様に加圧加熱ローラ１３０を設けて加圧装置、加熱装
置として機能するようにしたものであるが、低凝着性軟
質合成樹脂製の円筒部材１３２に内蔵されたヒータ１３
４の発熱量がその長手方向、すなわち印字用紙３６の幅
方向の中央部において両端部より大きくなるようにされ
ている。この場合、コイル１３６の巻き数が中央部にお
いて両端部より多くされているのであり、それにより第
１１図のグラフに示されるように加圧加熱ローラ１３０
の表面温度はその長手方向の中央部において両端部より
高くなる。加圧加熱ローラ１３０が印字用紙３６をプラ
テン１０に押し付けて加圧するとき、その長さ方向にお
いて同時に加圧するため、第１１図のグラフに示される
ように中央部の加圧力が両端部の加圧力より小さくなり
、印字用紙３６の幅方向の中央部のインク塊の潰れが不
足する恐れがあるのであるが、加圧加熱ローラ１３０の
表面温度が長手方向の中央部において高いため、印字用
紙３６の幅方向の中央部におけるインク塊は両端部のイ
ンク塊より高温に加熱されて形状変化し易く、加圧力が
小さくても両端のインク塊と同様に潰され、均一な印字
が得られることとなる。

なお、上記各実施例において加圧加熱ローラ７０．１３
０．加圧ローラ１０４，１２０の接触面は低凝着性軟質
合成樹脂により構成されていたが、金属により構成して
もよい。

また、上記各実施例において印字用紙３６はプラテン１
０により支持されて加圧されるようになっていたが、プ
ラテン１０とは別に印字用紙３６を支持する部材を設け
てもよい。

さらに、加圧装置はローラによって構成する以外にも、
印字用紙を支持する支持部材に対して接近・離間するブ
ロック等、種々の態様のものが採用可能である。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の知
識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるホットメルト式インク
ジェットプリンタの要部を示す斜視図であり、第２図は
側面図である。第３図は上記プリンタのインク噴射ヘッ
ドを示す側面図（一部断面）であり、第４図はインク供
給装置を示す側面断面図である。第５図はインク塊の接
触角と温度との関係を示すグラフである。第６図、第７
図および第８図はそれぞれ、本発明の別の実施例である
インクジェットプリンタの要部を示す側面図である。第
９図は本発明の更に別の実施例であるインクジェットプ
リンタの要部を示す斜視図であり、第１Ｏ図は側面図で
ある。第１１図は加圧加熱ローラと加圧力、温度との関
係を示すグラフである。 １０ニブラテン　　　　１５：インク噴射ヘッド１６：
インク供給装置　３６：印字用紙７０：加圧加熱ローラ
　７６：ヒータ ９０：加圧加熱ローラ　９４：ヒータ １００　： １０４゜ １２２　： １３４　ニ プラテン　　　　１０２：ヒータ １２０：加圧ローラ 温度センサ　　１３０：加圧加熱ローラヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）印字用紙を支持するプラテンと、 常温で固形のインクを収容するとともに、そのインクを
   加熱して溶融させるインク加熱器を有するインク供給装
   置と、 そのインク供給装置から供給される溶融インクを噴射し
   て前記印字用紙に印字を行うインク噴射ヘッドと を備えたホットメルト式インクジェットプリンタにおい
   て、 前記印字用紙のうち少なくとも印字が為された印字部を
   加熱する加熱装置と、その加熱装置により加熱された印
   字部を加圧する加圧装置とを設けたことを特徴とするプ
   リンタ。
2. （２）前記加熱装置の発熱量が印字用紙の幅方向の中央
   部において両端部より多くされている請求項１記載のプ
   リンタ。