JPH02305645A - 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】 戎夏分夏 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ｍ 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ＯＮしていないと
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、オリフィスがら
吐出したインクが飛散して解像が上がらないばがりでな
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６３−１２２５５３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。

■−−煎 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１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、搬送気体流がスリットから吐出し１紙面に到達す
る過程において、インクを搬送気体流の中心付近に保ち
ながら搬送することが可能であり、高解像度の画質を得
ることを目的とする。

さらに、簡単な構成によって搬送気体流の層流を形成す
ることを目的とする。

さらに、搬送気体流の合流による流れの乱れ、エネルギ
ー損失を低く押えることを目的とする。

璽−一戒 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。

二方向からの気体流の合流部、又は合流前の気体流に対
して前記インクの吐出ノズル、又はスリットの開口部を
設けた構成とし、前記気体流の供給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
クの融点温度近傍、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けた加熱手段を記録
信号に応じて制御してインクの吐出を行なうこと、更に
は。

（２）前記気体流路は平行平板から成ること、更には、
（３）二方向から合流する気体流路は。

１２０°以下の角度で合流する機略を構成することを特
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７図に示す、５０℃〜６０℃以下の常温では固体化
しくＡ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ＰｒｅＨａａｔ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１０ＩＩＩ／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” ただし、Ｐ：その上部気体流の総圧 ρ：低気体密度 Ｖ：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、Ｗｉ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３図は、本発明による非接触型記録装置のシステム構
成図で１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、１０〜１００　ｍ　／　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’Ｃ以下
であり１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３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　Ｈａａｔ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＃　
Ｐｒｅ　Ｈｅａｔ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４図は、スリット状ヘッドユニットを複数個配置した
構成図で、吐出インクを印写面まで運んだ気体流を回収
する構成となっている８図中、１２は印写面（記録紙）
１１に近接したスクイズ板５による気体流の回収路、１
３はヘッドである。

これは、印写面からのはね返すミストの回収又は印写ペ
ーパーに付着している紙粉を回収することになり、従来
のインクジェットにおいて大きな問題になっていた紙粉
等のゴミのノズル面の付着による目詰りや噴射方向の変
化による画質部れの問題点を解決することができる。

第１図及び第２図は１本発明による非接触型記録装置の
ヘッド部の構成を示す図で、第１図は、断面図、第２図
は、吐出口の拡大図である０図中、２１は共通液室、２
３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、２６は表面部材、２７は断熱
材、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
部材である。

０　、１　ｋｇ／ｄ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、１〜２■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、５０
ｍ／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１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、本発明の他の実施例を示す図である。

２つのエアー流路は、１８０°の角度で合流している例
を示す、この例では、合流点のインク吐出スリット側は
、エアー流速が遅いため、インクタンク側からのインク
加圧は、０．３ｋｇ／ｃｓ”以上を印加することにより
、安定な印刷が確認された。

第６図は１本発明のさらに他の実施例を示す図である。

スイッチング用ヒータをアルミナ基板の端部に設けたも
ので、加熱ヒータが対称構造で応答が速く、安定な吐出
が可能である。

なお、表面部材２６には、温度伝導率が大きく。

耐熱性に優れている材料が用いられる０例えば、ＡＱ、
ＡＱ合金、緻密質アルミナ、サファイア、スピネル、炭
化珪素、窒化珪素、サーメットなどである。また、断熱
材２７には、温度伝導率の小さい材料が用いられる０例
えば、石英ガラス、ソーダガラス等のガラス類、多孔質
アルミナ、フォルステライト、ステアタイト、ジルコン
、コージライト、ムライト、ジルコニア等のセラミック
ス類である０以上の構成において、スイッチング用ヒー
タオフ時、吐出口近傍のインクから気体流への放熱が表
面部材を介して広い面積で行なえる。

また、プリヒート温度による表面部材および気体流の温
度上昇を抑えることができる。そのために。

吐出口近傍インクは液室内部インクより低温であり、プ
リヒート状態でのインク吐出防止、および吐出口近傍へ
の過不足のないスムーズなインク供給を同時に実現でき
る。したがって、高画質化、高速化が可能で、安定な吐
出特性が得られる０例えば、インク吐出ロスリット幅３
０μｍ、気体流の流速Ｌｏｏｍ／ｓ、気体流供給温度３
５℃〜４０℃のとき１表面部材をＡｍ断熱材を石英ガラ
スとした構造では吐出口インクの表面温度は液室内イン
ク温度に比較して１０℃以上低下する。

効　　　果 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）気体流中の中心にインクを流すことで、高解像度
化が可能インクの飛散が無くなり、気体流路のインクに
よる汚れが無く、安定な気体流が確保できる。

（２）低コストな装置構成〜層流確保による高画質化が
可能となる。

（３）合流した気体流の乱れを少なく、気体流源の加圧
を低い値で必要な流速が確保できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２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３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４図は、スリット状ヘッド
ユニットを複数個配置した構成図、第５図及び第６図は
、本発明の他の実施例を示す図、第７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、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、２６・・・表面部材、２７・・・断熱材、２８
・・・アルミ材、２９・・・アルミナ基板、３０・・・
ドライバー搭載基板、３１・・・保持部材、３２・・・
気体流路構成部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、二方向か
   らの気体流の合流部、又は合流前の気体流に対して前記
   インクの吐出ノズル、又はスリットの開口部を設けた構
   成とし、前記気体流の供給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の融点
   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けた加熱手段を記録信号に応
   じて制御してインクの吐出を行なうことを特徴とする非
   接触型記録装置。