JPH02305646A - 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】 薮亙立互 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、プリンター、ＦＡＸ等の
記録エンジンに適用されるものである。

従１１罠 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同化、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。

目　　　　　的 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、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、吐出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、吐出インクの飛翔速度の加速が速く達成でき、
印写面での定着性能の向上を目的とする。

さらに、搬送気体流の確実な層流を得、気体流路スリッ
トのインクミスト汚れの無い構成を目的とする。

さらに、飛翔中のインクの冷却を少なくし、印写面到達
後の定着性の向上を目的とする。

Ｉ−一威 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、第１の気体流の直進流
路に対して前記インクの吐出ノズル、又はスリット開口
方向を９ｏ°、又はそれ以下の角度に設定し、その下流
に前記第１の気体流と合流する第２の気体流を設けた構
成とし。

前記第１の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構成としたこと、更に
は、（２）前記第２の気体流は第１の気体流の両側から
合流する対称な構成とすること、更には、（３）前記第
１の気体流温度より第２の気体流温度が高い設定とする
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５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ＰｒａＨｅａｔ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” ただし、Ｐ：その上部気体流の総圧 ρ：気体の密度 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、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１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、１ｏ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℃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Ｐ　ｒｅ　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ｍ　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。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
化による画質乱れの問題点を解決することができる。

第１図は１本発明による非接触型記録装置のヘッド部の
一実施例を示す断面図で、図中、２１は共通液室、２２
は気体流路構成部材、２３−１は第１の気体流路、２３
二２は第２の気体流路、２４はスイッチング用ヒータ、
２５は樹脂等の断熱材、２６は表面部材、２７は断熱材
、２８はアルミ材、２９はアルミナ基板である。

第１の気体流として、印写面に垂直方向の層流を流し、
先ず、この第１の気体流中にスイッチングヒータによっ
て制御吐出したインクを飛翔さす。

そして、この主流となる気体流に対し、その下流におい
て、第２の気体流を合流し、インクを含む気体流の飛散
を押えたビーム流とする。この合流した気体流幅は１０
０μｍ以下とし、その幅を印写面衝突時まで保持するた
め、気体流速度は５０ｍ／ｓ以上の高速流とする。この
例では第２気体流を両側より供給しているが、第２気体
流に比べ。

第１気体流のスリット幅を広く、エアー流量を多く設定
しておき、第２気体流はインク吐出側の下流側のみでも
本目的を達成することが可能である。

第２図は、本発明の他の実施例を示す図で、第１図のイ
ンク吐出スリットを両側対称に配置した構成であり、１
６ｄｏｔ／ｍｍ以上の高集積化を達成する場合、スイッ
チングヒータ、リード電極、ドライバー等が有利になる
。左右のヒータは、相互にドツト間を補う位置関係に設
定することになる。

なお１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。例えば、Ａｌ１．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２
７には、温度伝導率の小さい材料が用いられる。例えば
１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８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６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ＡＱ、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。

紘−一来 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）スイッチングヒータＯＦＦ時のインク表面同化を
確実に行ないスイッチング応答を確保して、しかも気体
流中心にインクを流して高解像度達成が可能となる。

（２）安定な層流確保によって高画質化、気体流路への
インクの蓄積をなし、信頼性が確保できる。

（３）第１気体流温度を表面固化のため、環境温度の上
限近傍に設定してスイッチングを安定化し、第２気体流
は、前記温度よ′り高い、例えば６０〜７０℃に設定す
ることで、インクの飛翔中固化を遅く印写面付着後の定
着性の向上が可能となる。

【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
実施例を示す図、第２図は、本発明の他の実施例を示す
図、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、第４図は、スリット状へッドユニツ１〜を複
数個配置した構成図、第５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・・・気体流路構成部材、２
３−１・・・第１の気体流路、２３−２・・・第２の気
体流路、２４・・・スイッチング用ヒータ、２５・・・
樹脂等の断熱材、２６・・・表面部材、２７・・・断熱
材、２８・・・アルミ材、２９・・・アルミナ基板。 特許出願人　　　株式会社リコー 第１図 第２区 第３２ 第４図

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、第１の気
   体流の直進流路に対して前記インクの吐出ノズル、又は
   スリット開口方向を９０°、又はそれ以下の角度に設定
   し、その下流に前記第１の気体流と合流する第２の気体
   流を設けた構成とし、前記第１の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
   構成としたことを特徴とする非接触型記録装置。