JPH02305644A - 非接触型記録装置 - 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】 肢ＪＬＬ！Ｌ 本発明は、ワックス等の相変化記録媒体を利用した記録
装置に関し、例えば、コピア、プリンタ＋、ＦＡＸ等の
記録エンジンに適用されるものである。

従」ｑ【１ 従来技術としては、米国特許第３７９０７０３号明細書
、特開昭６３−５７２４８号公報、特開昭６３−１２２
５５３号公報などがある。米国特許第３７９０７０３号
明細書は、オリフィスとオリフィス近傍に設けたスイッ
チング加熱手段と、エアー流により吐出インクを印写面
に運ぶ構成が開示されているが、加熱手段を加熱ＯＮＬ
、ていないときは、オリフィス先端部でインクが固化し
て目詰り状態が発生する様なエア一温度の設定は特に示
されてない、また、加圧ガスがインクを吐出さすための
力として十分作用する構成になっていない、さらに、オ
リフィスから吐出したインクが飛散して解像が上がらな
いばかりでなく、記録媒体の温度や粘度特性と加圧ガス
の温度との関係については何も触れていない。このため
、大きい加熱パワーが必要であり、環境温度条件により
印写特性が大きく変化し、信頼性において問題があった
。また、特開昭６３−５７２４８号公報は、ノズル口近
傍に設けた加熱手段によりインクの表面張力や粘度を低
下させ、静電吸引力により吐出を出やすくしている点は
開示されているが。

相変化インクを利用したものではない、また、特開昭６
３−１２２５５３号公報は、静電気力で吐出させ。

飛翔中にエアーに乗せて印字スピードを上げるもので、
マルチの構成については開示されているが、相変化イン
クを利用したものではない、上記２件の公開公報のもの
は、従来の静電吸引方式の改良であって、相変化を吐出
原理に利用したものでなく、放置時の目詰りや紙面への
付着インクのにじみ、ドツト径の変形等画質低下の問題
を残している。又、高電圧のスイッチングが必要で集積
化やコストの点においても問題がある。

従来技術の記録装置にはインパクト方式とノンインパク
ト方式に大別されるが、インパクト方式は騒音の問題が
大きく、特にパーソナル分野への普及にともない、低騒
音、メンテナンスフリーのノンインパクトプリンターが
要求されている。ノンインパクトプリンターとしては、
インクジェット、サーマル、レーザー電子写真の各方式
があるが、高速、普通紙印写、メンテナンスフリーを満
足するものとして、インクジェット方式が有望視されて
いる。このインクジェット方式は、一般にインクを常に
定量吐出して記録し、しかもインクが、染料性色材であ
るため、特に印刷は鮮明でカラー印刷に有利であり、非
接触であるため非常に低騒音で印刷品質の耐久性がある
ことが特徴となっている。インクジェットにも、圧力パ
ルス方式、荷電制御方式、電界吸引方式等があるが、こ
れらに共通な問題点として長期放置に対する固化、目詰
り、また記録面とノズル面の接触、記録面からの紙粉等
ゴミのノズル面付着等がある。

且−一眞 本発明は、上述のごとき欠点を解決するためになされた
もので、コピア−、プリンター等、記録部エンジンにお
いて、特に、カラー化やディジタル記録を可能にするも
ので、普通紙記録に有利な記録装置を提供することを目
的とする。又、非接触記録で直接像形成が可能であるた
め、装置の耐久性や信頼性が上がり、小型でコンパクト
な記録装置が可能となる。

又、相変化を利用するインクであり、放置時の乾燥目詰
りという従来の水性インクを利用した各種方式の大きい
問題を根本的に解決すること。さらに、紙粉等のノズル
面への付着により、噴射方向変化等１画質低下という信
頼性の問題を原理的に解決することを目的とする。

また、隣接したノズル、又はスリットで構成されるドツ
トについて、熱的インターラクションを無くし、形成ド
ツト、インクの吐出量の安定化を図り１画質の向上を目
的とする。

さらに、スリット構成の場合には、吐出インクの物理的
インターラクションを無くし、インク吐出量の安定化を
図ることを目的とする。

さらにインクの熱的応答遅れに対しても、インク吐出量
の安定化を図り画質の向上を目的とする。

碧−一」友 本発明は、上記目的を達成するために、（１）常温で固
体、加熱することによって溶融する高温溶融インクを用
いた非接触型記録装置において、気体流路に対して前記
インクの吐出ノズル、又は、スリット開口を設定し、前
記気体流路を流れる気体流温度を前記インクの融点以下
の温度に設定し、前記インクの供給温度をインク融点温
度近傍、又は融点以上に設定し、前記インクの吐出ノズ
ル、又はスリット部に設定けたライン状加熱手段に対し
て非隣接した加熱手段の即動によって画像を形成するこ
と、更には、（２）ライン状加熱手段に関して隣接した
ドツトの熱的立下がりの後、加熱手段を駆動することに
よって画像を形成することを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。

ここで使用する相変化、高温溶融インクとは、ワックス
等を主成分とするもので、少なくとも常温で固体化し、
常温以上に融点をもつもので、例えば、５０℃以上で溶
解して、粘度低下する特性であれば良い。

例として、温度に対して粘度変化を示す記録媒体の特性
を第８図に示す、５０℃〜６０℃以下の常温では固体化
しくへ領域）、８０℃以上の高温になれば、５００ｃｐ
以下の低粘度液体（Ｃ領域）となり吐出に十分な低抵抗
となる。又、その中間（Ｂ領域）は吐出口まで供給する
に十分な粘度であり、少なくともこのＢ領域以上の温度
のＰｒｅＨｅａｔしてやれば良いことになる。

以上の記録媒体の特性を利用した記録原理について以下
に記載する。エアー等の気体流を例えばＬｏｗ／ｓ以上
のスピードで連続的に流しておく。

これに対し、スリット又はノズル流路の吐出口流体抵抗
を小さくする為の加熱スイッチングを行ない、ワックス
等を主成分とする高温溶融インクを低粘度化する。そし
て、インクタンク側との液面差圧又は加圧によって、さ
らに、気体流壁面に作用する摩擦応力によって吐出飛翔
することになる。

一般に、圧縮性と粘性を考えない理想流体の定常流のも
とての壁面圧力Ｐａは、 Ｐａ＝Ｐ−１／２　・　ｐＶま ただし、Ｐ：その上部気体流の総圧 ρ：気体の密度 ■：気体流の流速 であり、気体流速Ｖが速れけば、総圧Ｐに比べ壁面圧Ｐ
ａは小さな値となる。このＰａが、インクタンク側から
の圧力に対して小さく、さらに、供給管路と気体流中へ
の吐出口壁面での粘性による圧力損失よりも大きい圧力
が供給インクに加わっている場合、インクが吐出するこ
とになる。又、気体流中に吐出しようとするインクに対
し、気体流速度勾配に応じた摩擦応力も吐出力、搬送飛
翔力として作用することになる。

以上の様に、ノズル又はスリット近傍の加熱ヒーターに
通電することにより、例えば１５０〜３００℃の高温と
なり、１００ｃｐ以下の低粘度となったインクはヒータ
ーに通電されている間、連続的に吐出することになる。

そして、気体流中で加速飛翔して紙面に付着後、冷却し
て固化することになる。

第２図は１本発明による非接触型記録装置のシステム構
成図で、図中、１はプレヒーター、２はインクタンク（
Ｃニジアン、Ｍ：マゼンダ、Ｙ：イエロー、Ｂニブラッ
ク）、３は加圧ポンプ、４は加熱ドライブ用端子、５は
印字面に衝突した気体流を回収するためのスクイズ板、
６はフィルター、７は断熱板、８は温度検出用端子、９
は温度制御部、１０はドライバー内蔵ヘッド、１１は記
録紙、１４はインク加圧制御バルブである。特に、カラ
ー化を構成する場合、ラインヘッドを近接して小型化も
必要とする。このとき、１０〜Ｌｏｏｍ／ｓの流速を有
する気体流が相互に合流すると騒音の発生と層流の乱れ
となり、記録媒体の印写面付着が不安定になる。そこで
、ヘッドユニット間及び印写面に気体流回収手段５を設
けている。この印写面からの回収気体流を数μｍ径のフ
ィルター６を介して加圧ポンプ３に接続して吸収する。

又、気体流の回収系及び加圧供給系とも断熱構造を有す
る構成とする。この循環気体流の温度は１００℃以下で
あり、例えば、５０℃程度の設定が可能である記録媒体
が一般的である。このため、断熱材７としては特殊な材
料は必要でなく、多孔室を有する樹脂材料、ゴム材料、
ガラス綿］繊維質材料であれば良い。

具体的には、ケイ酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウ
ム、カポサイト、吹付は石綿、あわガラス、硬質ポリウ
レタン等を主成分とする管路を構成する。なお、記録ヘ
ッドの全体を覆うプレヒーターの両端部は開放されてい
るが、実際には両側とも密閉構造となっている。

第２図のシステムにおいて、インク吐出口へ供給するた
めのＰｒｅ　Ｈｅａｔによる供給インク温度は、流動性
となる溶解温度、又は供給インクのタンク側より加圧す
る構成とすれば、完全溶解する必要はなく、いくつかあ
るうちの１つのインクの融点温度近傍であれば良い。Ｐ
ｒｅ　Ｈａａｔ温度は低い温度であるが、エネルギー損
失が小さく、構成上。

又、材料上選定に当っても自由度が大きく低コスト化で
きる。

第１図は、本発明による非接触型記録装置のヘッド部の
構成図で、図中、２１は共通液室、２２は上板、２３は
気体流路、２４はスイッチング用ヒータ、２５はペース
プリヒート用ヒータである。

記録体吐出用スリットが気体流路２３に対して９０度の
角度に設定されている。スイッチングヒーターＯＦＦ時
にインク吐出口よりインクが吐出しない構成にするため
に、気体流の供給温度はインク融点温度以下に設定し、
インク吐出口上を流れる気体流によって、吐出口インク
のみが冷却され、Ｐｒｅ　Ｈｅａｔ温度より低下し、イ
ンク粘度が高く吐出のための流体抵抗が増加することを
狙っている。

第３図及び第４図は、本発明の他の実施例を示す図で、
第３図はヘッド断面図、第４図は吐出口に拡大図である
。図中、２８はアルミ材、２９はアルミナ基板、３０は
ドライバー搭載基板、３１は保持部材、３２は気体流路
構成部材、その他第１図と同じ作用をする部分は同一の
参照番号が付しである。

０　、１　ｋｇ／ａ＋ｆ以上に加圧したエアーを供給し
、スリット状の２つのエアー流路を合流させ、その後、
印字面に向けて流出さす。このエアー流出口から、印字
面までは、１〜２ｏｎの距離に設定する。この間を層流
を保ちながら、エアーを流すには吐出口のエアー流速は
、５０ｍ／ｓ以上が必要である。

この様な高速エアー流中に、安定にインクを供給、搬送
することを実現するのが、本発明の実施例の構成である
。この例では、２つのエアー流路は、９０”の角度で合
流している例を示している。そして、この合流点に、イ
ンクの吐出スリット部先端を設定し、加圧供給されたイ
ンクがスイッチングヒータＯＮによって、低粘度に溶融
したインクを吐出し、合流エアーの内側セータ一部に飛
翔するものである。

これにより、搬送気体流がスリットから吐出し。

紙面に到達する間、インクを搬送気体流の中心付近に保
ちながら確実な搬送が可能であり、流路へのインクの蓄
積が無く、信頼性が確保できることになる。

第５図は、ライン状加熱手段の駆動回路を示す図である
。

ライン状加熱手段Ｒ，〜（Ｒ□６まで図示）に対し、ド
ライバーブロックＤ、〜（Ｉ）ａまで図示）で駆動する
構成であり、この例では、非隣接した加熱手段の駆動と
して、２個間隔で駆動する構成を示す。すなわち、２個
間隔の加熱手段の同時駆動はあっても、隣接、又は１個
間隔の加熱手段の同時駆動は無い構成である。これによ
って、隣接したノズル、又はその近傍の加熱手段、及び
加熱されたインクからの熱的インターラクションを無く
し、１個の加熱手段の駆動によって吐出するインク量の
安定化を図り１画質の向上が可能になる。

特に、第２図〜第４図に示す加熱手段端部より吐出する
インクのノズルが共通のスリットで構成されている場合
、隣接した加熱手段を同時に駆動した場合の１個当りの
インク吐出量と、加熱手段１個を単独に駆動した場合の
インク吐出量には差があり１画質の濃度むらが発生する
。そこで、加熱手段に対応したインク吐出ノズルを１個
１個作ることなく、高精度低コストのスリット構造でも
画質低下の無い記録が可能となる。

第６図は第５図のタイミングチャートである。

加熱手段Ｒは、インク吐出口端部に設けた発熱体であり
、高比抵抗材料である。Ｔａ−８ｉＯ１をスパッタリン
グにより形成した薄膜、又はＴａ−Ｎ系薄膜も一般的で
ある。この上に絶縁性保護膜を形成する。

Ｒ１〜Ｒ０とＤ　ｔ　”’　Ｄ　ａで１ブロツクの構成
であり、ドライバーＤは１画像信号を入力とするシリア
ルシフトレジスタ、ストローブ信号ＳＴＢによって作動
するラッチ回路、イネーブル信号ＥＮＢによって作動す
る出力ドライバー回路より成っている。

すなわち１画像信号ＳＩＧをシリアルシフトレジスタに
入力しＣＬＫにより、１ライン分のＳＩＧを入力し、Ｓ
ＴＢ信号によって、それをラッチする０次に２時間的に
ずれた３つのイネーブル信号ＥＮＢＩ〜３によってり、
、Ｄ□Ｄ２に接続した加熱手段を順次５画信号に応じて
ドライブすることになる。

第７図は、加熱手段の抵抗体への電流工とスリット内イ
ンクの平均的温度Ｔｉの時間変化を示す。

高温溶融インクは、主成分がワックスであり熱伝導率が
小さい、そのため、一度加熱されたインクは冷却するの
に時間がかかり、温度の立下がり特性が悪い、したがっ
て、本願発明の効果をより狙うには、隣接するドツトの
熱的立下がりの後、そのドツトの通電加熱を行なう構成
が良い、第７図の例においては、加熱手段への通電は０
．５Ｗ。

０　、８　ｍ５ｅｃの電力を１２ｄａｔ／ａｍ集積のラ
イン状加熱手段の１個に印加したとき、１５μｍ幅スリ
ット内のインクが吐出し、残留インクの温度が十分立下
がるのに、１　、６　ｍ５ｅｃあれば、動作上問題無い
。１　、６　ｍ５ｅｃ後に、隣接したドツトに対応した
加熱手段に通電する構成の例が第６図、第７図である。

助−ｍ＝【 以上の説明から明らかなように、本発明によると以下の
ような効果がある。

（１）スリット構成においても、画像信号パターンの変
化に対して、１ドツト当りのインク吐出量が変化するこ
と無く、高画質化が可能となり、ヘッド構造も簡単なた
め低コスト化できる。

（２）インクの温度立下がり変化も考慮することにより
、前記効果を環境温度変化等に対しても。

より確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による非接触型記録装置のヘッド部の
構成図、第２図は１本発明による非接触型記録装置のシ
ステム構成図、第３図及び第４図は、本発明の他の実施
例を示す図、第５図は、ライン状加熱手段の駆動回路を
示す図、第６図は。 第５図のタイミングチャート、第７図は、抵抗体への電
流とインクの平均温度の時間変化を示す図。 第８図は、記録媒体の温度に対する粘度変化の特性を示
す図である。 ２１・・・共通液室、２２・・・上板、２３・・・気体
流路、２４・・・スイッチング用ヒータ、２５・・・ペ
ースプリヒート用ヒータ。 第２図 第３図 第４図 第５図 Ｓ、ｏ　ｆｆ−−−−−−−−−−Ｔ−−ゴーーーーー
ヒーーゴー−−−−ｃＬＫ−Ｊ′１ＩＩＩＩｒ−−−−
−−１０二二■−−−−−−ｖｃ＝二二■−ｍ−ＮＢ３ 第７図 時間 第８図 １濱（；対）る粘度亥化侍法

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、常温で固体、加熱することによって溶融する高温溶
   融インクを用いた非接触型記録装置において、気体流路
   に対して前記インクの吐出ノズル、又は、スリット開口
   を設定し、前記気体流路を流れる気体流温度を前記イン
   クの融点以下の温度に設定し、前記インクの供給温度を
   インク融点温度近傍、又は融点以上に設定し、前記イン
   クの吐出ノズル、又はスリット部に設定けたライン状加
   熱手段に対して非隣接した加熱手段の駆動によって画像
   を形成することを特徴とする非接触型記録装置。 ２、ライン状加熱手段に関して隣接したドットの熱的立
   下がりの後、加熱手段を駆動することによって画像を形
   成することを特徴とする請求項１記載の非接触型記録装
   置。