JPH02297449A - 印写装置 - 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１ 本発明は印写装置に関し、詳しくは霧状のインクを選択
的に被記録紙に付着させ記録を得る印写装置に関する。

［従来の技術］ 従来霧状インクを用いた印写装置としては［高速度印刷
装置」　（特開昭５０−９９０４４号）があった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし前述の従来例では、霧状インクの循環経路が長大
で、装置の大型化霧状インクの濃度、粒径の不安定によ
る画質の低下を招いていた。

加えて霧状インクの選択部は記録画素と同数の駆動回路
を必要とするために装置価格の高騰を避けることができ
なかった。

本発明は上記のような問題を解決するもので、その目的
とするところはシンプルかつ安定した印画機構を提示し
、高品質・低価格の印写装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 少なくともインクとインクを霧化するの霧化部と霧化し
たインクを荷電する荷電部と被記録紙の裏側に設置され
た前記荷電された霧化インクと異極の背面電極と前記荷
電部と被記録紙０間に設置された間隙と前記間隙近傍に
設置された複数の電極からなることを特徴とする特 ［実施例］ 本発明を用いたフルカラー印写装置を製作した。

記録密度は４００　ｄｏｔ／１ｎｃｈ、画素数が４０９
６個である。記録画面サイズは約２８０　ｍｍｘ　４０
０　ｎ＋＋ｎである。

第２図に本印写装置の構造の概略を示す。

１は印画ヘッドである。同じ構造の印画ヘッドが４本並
列に設置されており、各々が黒（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ
）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の印画を司っている
。６は各印画ヘッドに設けられた空隙である。記録時に
は各印画ヘッドより各色の荷電されたインク（図示せず
）が選択され前記空隙６より放出される。前記インクは
その電荷と逆極性に設定された背面電極群２に向かって
進み前記空隙６と背面電極２間を矢印入方向に通過する
被記録紙３に付着し記録がなされる。

４は被記録紙に付着したインクを乾燥させるための乾燥
器である。乾燥器４は印画ヘッド１群の直後に設置した
。乾燥器４はおおむね赤外輻射筒７と通電発熱体層８か
ら構成される。赤外輻射筒７は半径５ｍｍの半円筒状の
黒色のジルコニア系セラミクスを用いその外構に厚膜焼
成された金属系通電発熱体層８を形成した。被記録紙３
の経路は赤外輻射筒７と赤外輻射筒７の焦点の間の適当
な位置に設定し被記録紙３面への赤外線の照射強度の分
布に約５ｍｍの幅をもたせた。記録中は前記通電発熱体
層に通電発熱させ、赤外輻射筒７を加熱するとその内縁
部より赤外線が輻射される。赤外線は被記録紙３上に付
着したインクのみに吸収され、インクを加熱し、インク
の乾燥を促す。また被記録紙３の生地から吸収されず反
射された赤外線は再度赤外輻射筒７に戻り、引き録紙３
へ向かって再反射される。

また使用した４色のインクの赤外の吸収特性と赤外輻射
筒７の輻射特性を符合させインクへの赤外線の吸収効率
を高めた。このような構成の乾燥器４により、記録され
たインクを迅速に乾燥させることができ、インクの乾燥
遅れによる紙へのインクのにじみを防ぎ、また定着性が
向上した。

５は被記録紙３上に蓄積された電荷を除去するための除
電器である。除電器５は導電性繊維群９とその基板１０
より構成される。

第１図（ａ）（ｂ）に本発明による印写ヘッドの構造を
示す。第１図（ｂ）は第１図（ａ）の側面図である。

印写ヘッドは霧状のインクであるインクミストの発生部
２０、インクミストに電荷を与える荷電部２１、選択的
に荷電されたインクミストをチャンバ２３から放出する
電界シャッタ２２より構成される。チャンバ２３は印画
ヘッドの外郭である。

インクミスト発生部２０はインク溜２４、超音波振動子
２５より構成される。

液体インク３０の液面高さが一定に保持されたインク溜
２４の底部には圧電セラミックを用いた超音波振動子２
５が設置されている。

前記超音波振動子が駆動されると液柱２７が発生する。

２６はこの液柱２７自体あるいは液柱２７が落下する際
に発生する飛沫（図示せず）による荷電部２トシャッタ
部２２の汚損を防ぎ、かつ荷電部へ拡散するインクミス
トの粒径を均一化するための隔膜である。隔膜２６には
ポアサイズ８μｍのメンブランフィルタを用いた。また
超音波振動子２５は２個設置され、各々仰角１０°はど
に傾けられ、互いに対峠する形で底面に固定されている
。このように複数の超音波振動子２５を複数互いにその
波面を対峠させる形で配置することにより、液中での損
失が低減し、またインクミストの発生効率が向上した。

また前記飛沫も少なくすることができた。

前記超音波振動子２５が駆動されると液面より液柱とと
もに直径数μｍのインクミストが発生する。インクミス
トの粒径はインクの表面張力、密度と駆動周波数に依存
する。本例では周波数を８ＭＨｚで駆動したところ平均
粒径は約２μｍであった。

２８は液体インク温度検出素子である。本例では安価な
サーミスタを用いた。２９は発熱素子である。発生する
インクミスト粒径と量は液体インクの温度に依存する。

本印写装置では液体インクの温度を温度検出素子で監視
し発熱素子への電力と、駆動周波数へフィードバックを
かけた。発熱素子へは比較的時間周期の長い変動に対応
させ常に液温を約６０°Ｃに保持させた。また液温調整
は反応時間が遅いのでさらに細密なインクミスト粒径の
調整は駆動周波数の調整により行った。このような構成
をとることにより気温０°Ｃにおける電源投入時にも約
３０秒で印画が可能となった。また常にインク温度を比
較的高温に保つことによりインクミスト発生効率が向上
し、超音波振動子並びにその駆動回路の寿命が向上した
。

インク溜２４はカートリッジ化されており、インクが消
耗した際には３１の部分のみが容易に交換できる構造と
した。

本例に使用したインク３０は常温かつ外力のかからない
状態では粘度は５０センチポアズであるが、超音波振動
子２５が駆動されると粘度は２センチポアズまで落ちる
ものを使用した。これにより非稼動時には蒸発によるイ
ンクの減少、濃度変化がきわめて少なくなった。また印
写装置の輸送時に振動によりインクが外部に漏れ汚損す
る事は皆無となった。

４０はフィルタ（図示せず）を介した電磁ポンプであり
チャンバ２３内の空気を微量外部へ排出し、チャンバ２
３内を大気圧に対しわずかに負圧を発生させている。こ
れにより発生したインクミストは矢印Ｂ方向へチャンバ
内に一様に拡散し荷電部２１にさらされる。さらに加え
て荷電部で同極に荷電されたインクミストは各々の電気
的斥力によりさらに均一に拡散される。

本例では超音波振動子の駆動開始からチャンバ内へのイ
ンクミストの一様拡散までの時間は約０゜５秒であった
。

２１はミスト荷電部である。本実施例ではコロナチャー
ジャを用いた。コロナチャージャはチャンバ内に直径５
０μｍのタングステンワイヤ５０を複数本平行に架設し
、対向電極５２を第１図（ｂ）のごとき湾曲形状にしチ
ャンバ内に配設した。

対向電極５２の材質にはアルミニウム、を用いた。

またコロナワイヤ５０、対向電極５２の露出部には腐食
を防ぐために、すべて５μｍ厚の弗素樹脂の被覆（図示
せず）を施した。

多数本のワイヤを用いるとある程度までイオン生成率を
向上させることができる。しかし過度にワイヤ同志が近
接すると互いの電界が相殺されイオン生成率を低下させ
てしまう。本例では約２０ｍｍＸ　２０　ｍｍのチャン
バ断面内に４本のワイヤを図に示すごときに配置した。

またこのようなワイヤの配置は下から上への矢印Ｂ方向
のインクミストの流れのなかでインクミストがイオンに
さらされる機会が増え荷電の効率も向上する。

本例では各々のワイヤに５ｋＶ程度の電圧を印加した。

５１゜は圧電型の振動子であり、チャンバ２３しこ固定
され上記ワイヤ５０端を保持している。印画中は上記ワ
イヤ５０を適当な張力で保持し前記振動子によりワイヤ
を固有振動させることによりワイヤに付着するインクを
離散させることが可能となった。これによりコロナワイ
ヤ５０へのインクの付着による荷電効率の低下を防ぐと
共にコロナワイヤ５０の寿命を高めることができた。

第１図（ｂ）に示す如くチャンバ２３内壁は努めて曲面
を用い、弗素樹脂（図示せず）で被膜形成させ、内壁に
付着したインクが側面を経て再びインク溜２４に復帰す
る構造とした。

第３図（ａ）に電界シャッタ部の拡大・断面構造を、第
３図（ｂ）に各電極の制御電位を示す。

第３図（ａ）において６７は背面電極、３は被記録紙、
５２は対向電極、５０はコロナワイヤである。

電界シャッタ２２は絶縁性基板６．０１に形成された記
録電極６１と前記基板６０の反対面に絶縁層６６を介し
た４層の制御電極６２，６３，６４゜６５から構成され
る。６８は空隙である。制御電極は空隙６８をはさんで
各々対峠している。

インクミストはコロナワイヤ５０近傍で発生した陽イオ
ンにより荷電される。荷電されたインクミスト６９ば背
面電極６７とコロナワイヤ５０との間に生じる静電界に
より静電気力をうけ被記録紙３に向かって進み被記録紙
３に付着し画像が形成される。

荷電されたミスト６９の選択は記録電極６１と制御電極
群６２．６３．６４．６５の間に印加する電圧の極性を
変え空隙６８に生じる局部電界の方向を制御することに
より可能となる。

記録電極６１はピッチ６４μｍ、電極幅２４μｍとし、
４０９６本を配した。制御電極群のピッチは２５４μｍ
、電極幅は、制御電極６２が６８μｍ、制御電極６３が
６０μｍ、制御電極６４が５０μｍ、制御電極６５が４
２μｍとした。また空隙６８の幅は１００μｍ、基板６
０の厚みは２０μｍ、絶縁層６６の厚みは１０μｍ、各
電極の厚みは２μｍとした。また背面電極６７の幅は５
０μｍ、背面電極６７と記録電極との距離は５００μｍ
に保持した。

第３図（ｂ）に前記記録電極６１、制御電極群の制御電
位を示す。

ＥＯはコロナワイヤ５０の電位を、Ｅｌ、Ｅ２、Ｅ部、
Ｅ部は、それぞれ制御電極６２．６３．６４．６５の電
位を、Ｅ部は記録電極６１の電位をＥ６は背面電極６７
の電位を示す。

今例えばＥｌとＥ部に注目したとき、Ｅ　］＞　Ｅ　５
の状態Ｃ部では制御電極６２から記録電極６１方向への
静電界が空隙６８に加わりインクミスト６９は空隙６８
を通過し被転写紙３の方向へ加速される。逆にＥ　１＜
　Ｅ　５の状態り部では空隙６８にコロナワイヤ５０と
背面電極６７間の静電界と逆の相殺する電界が発生し荷
電されたインクミスト６９は空隙６８を通過することが
できず記録はなされない。

制御電圧Ｅｌ、Ｅ２、Ｅ部、Ｅ部は０部の選択時に記録
電極６１との間に生じる電界が各々同等となるように設
定した。

また記録電極の制御電圧Ｅ５のｏｎ／○ｆｆの電位差は
約３０Ｖであった。

第４図（ａ）（ｂ）に本発明による電界シャッタの構造
を示す。

第４図（ａ）において記録電極６１は基板６０上に形成
されている。電界シャッタは空隙６８をはさんでＥ部と
Ｆ部に構造的に分かれており、制＝１２− 御電極６２．６３．６４．６５は各々絶縁層６６を介し
空隙６８をはさんで対になっている。これらの電極群の
露出部は膜厚μｍの弗素樹脂により皮膜され（図示せず
）電極の腐食損傷を防いでいる。

これらの電極は各々Ｅ部、Ｆ部別々に基板６０上にスパ
ッタにより薄膜形成・エツチングによりバタン形成をし
た後、スペーサを介して固定した。

電極材質はクロムを用いた。基板材質はアルミナセラミ
ックを用いた。勿論フォルステライト、ステアタイト等
のマグネシア系セラミクス、窒化珪素、炭化珪素などの
珪素系セラミクス、マイカ系セラミクス、ガラスセラミ
クス、ガラス、グラスファイバにエポキシ系樹脂、弗素
系樹脂、イミド系樹脂などを含浸させた基板、イミド系
樹脂フィルムなどを基板材質に用いても本発明の本質に
何等差障りはない。　　またクロムのばかタングステン
、モリブデンなどの高融点金属、また他の導電性金属、
あるいは導電性セラミクス、導電性樹脂を電極材質とし
ても本発明の本質に何等問題はない。

第４図（ｂ）に各電極の配線図を示す。制御電極は第４
図（ａ）のごとき多層配線とすることにより層間にビヤ
ホール、スルーホールを用いることのない単純な構造と
することができた。

また第１表に第４図（ｂ）に対応して選択する画素と電
極の制御の方法を記す。

尚本例では制御電極数を４本としたが任意の本数で本発
明は有効である。

表　　１ Ｈ：高電位 Ｌ：低電位 以上の構成によりフルカラー印写装置を製作し印画を試
みたところ、Ａ３の普通紙の精緻なカラ一画像の印写が
得られた。また表面の粗いボンド紙に８ポイントの文字
とフルカラー画像の印画を行ったところ、滲み、かぶり
のないオフセット印刷と同等品質の記録を得ることがで
きた。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば霧状インクの循環経
路が短縮でき装置の小型化、画質の安定化に効果がある
。また電界シャッタの時分割駆動が可能になり駆動ＩＣ
の必要数を減らし、製造原価の低減、実装等の歩留まり
の向上に効果がある。

さらに電界シャッタの開口をスリット状の空隙とするこ
とができ、インクの詰まりなどによる信頼性の低下を回
避できる。

なお本発明は通電熱転写型印写装置にとどまらず、放電
プリンタ、静電プリンタ、ＬＥＤプリンタ、液晶プｌ／
ンタ等複数個の駆動ＩＣを登載した記録ヘッドを有する
全ての印写装置に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明による印写装置の印写ヘッ
ドの構造を示す図。 第２図は本発明による印写装置の構造の概略を示す図。 第３図（ａ）（ｂ）は本発明による印写装置の電界シャ
ッタの構造と制御電位をを示す図。 第４図（ａ）（ｂ）は本発明による印写装置の電界シャ
ッタの断面構造と配線を示す図。 １・・・印画ヘッド ２・・・背面電極群 ３・・・被記録紙 ４・・・乾燥器 ５・・・除電器 ６・・・空隙 ７・・・赤外輻射筒 ８・・・通電発熱体層 ２０・・・インクミスト発生部 ２１・・・荷電部 ２２・・・電界シャッタ ２３・・・チャンバ ２４・・・インク溜 ２５・・・超音波振動子 ２６　　・　　・　　・　隔月矢 ２７・・・液柱 ３０・・・液体インク ４０・・・電磁ポンプ ５０・・・コロナワイヤ ５２・・・対向電極 ６１・・・記録電極 ６２・・・制御電極ａ ６３・・・制御電極ｂ ６４・・・制御電極Ｃ ６５・・・制御電極ｄ ６７・・・背面電極 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） ＝１８−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくともインクとインクを霧化する霧化部と霧化した
   インクを荷電する荷電部と被記録紙の裏側に設置された
   前記荷電された霧化インクと異極の背面電極と前記荷電
   部と被記録紙の間に設置された間隙と前記間隙近傍に設
   置された複数の電極からなることを特徴とする印写装置
   。