JPH02502175A - 高温溶解インクの噴射印字におけるインク滴の拡散の制御 - 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】 この発明は、高温溶解インク噴射印字システムに関し、さらに詳説すると、像の 質を向上させるために、インク滴の拡散および浸透を制御する新規で改良された 高温溶解インク噴射印字システムに関する。

背景技術 水または他の蒸発可能な溶剤と一緒に用意されたインクを使用するインク噴射シ ステムは、プラテンにより支持されている紙のような基層の上に、そのインクが 塗布された後に、そのインクを乾燥させる（すなわち前記溶剤を蒸発させる）必 要がある。溶剤をベースとするインクの乾燥を容易にするために、加熱されるプ ラテンが、インク噴射装置内に予め設けられている。

成るタイプのインク噴射装置は、「高温溶解」インクと呼ばれるインクを使用し 、これらの高温溶解インクは、溶剤を含まず、室温で凝固し、前記基層への噴射 塗布のために加熱することにより液化され、そして塗布後に前記基層上で冷却す ることにより、再度凝固される。また、インク噴射装置により高温溶解インクを 基層へ塗布すると、熱がその基層へ移転される。さらに、高温溶解インクの凝固 の際には、前記基層および支持プラテンへ移送される他の熱エネルギが解放され 、これは溶剤をベースとしたインクの塗布の際には生じないことである。これは 、インクでの高密度の被覆の際、前記紙および前記プラテンの温度を、インクの 浸透の許容限度を設定する温度よりも高い温度まで上昇させることがある。

５ｐｅｒｈｌｅｙ氏等により１９８７年９月９日に出願された共に係属中の米国 出願連続番号第０９４．８８４号であって、現在の特許第４，７５１．．５２８ 号には、高温溶解インク噴射装置が説明されており、これにおいては、印字媒体 を支持するプラテンの温度が制御されている。その出願において説明されている ように、もし基層の温度が低すぎると、インクは、紙のような多孔質の基層の中 へ短い距離だけ浸透した後に凝固し、隆起した飛沫（小滴）および浮出し特性を 有する像を形成することになる。そのようなインクの飛沫もしくは像は、貧弱な 接着性を有することがあり、あるいは折畳みもしくは折目つけ動作により容易に 擦り取られ、もしくは剥ぎ落とされることがあり、あるいは他のシートへにじむ こと、もしくは転写されることがあり得る。さらに、浮出し外観と、約４ミル（ ０，０９１８＋ｎ）を越える高さとを有する隆起した像は、オフィスの印字環境 においては不快なものであることが、しばしば見出されている。しかし、もし、 前記紙の温度が高すぎるならば、そのインク滴点の寸法は、紙の特性に従って各 滴毎に異なることになり、そして成る場合には、そのインクが紙を完全に透過す るように浸透する前には、そのインクが凝固しなくなり、この結果、「貫通印字 」と呼ばれる欠陥状態が生じる。

上記の共に係属中の出願によるこれらの欠点を克服するために、前記支持プラテ ンの温度が制御され、また前記紙製基層の温度は、その支持プラテンに対して熱 的に緊密に接触することにより、望ましいレベルに保持され、これにより、結果 として得られる像は、周囲温度の変化とは関係なく、および紙表面上に堆積され るインクの量のような他の印字条件とは関係なく、一定となる。

上記の共の係属中の出願において提案されていることは、前記高温溶解インクの 融点よりも高い基層温度によると、通常よりも大きい滴点の寸法と、ぼやけた縁 と、細かい線の異常発生等を持つ像が形成される可能性があると言うことである 。まだ、前記基層の温度が一定に保持されたとしても、前記像の特性は、紙の特 性、例えば基礎重量、ギザギザ面積、無効面積、寸法、充填剤および粗さに従っ て変化する可能性がある。なぜなら、そのインクと紙との相互作用の結果、その インクの凝固により、前記基層内へのそのインクの浸透が終了されることがない からである。高温溶解インクが形成する像の特性は、水もしくはグリコールをベ ースとする凝固しないインク・システムが形成するものよりも、遥かに一定とな ることが、この技術分野において知られている。今まで信じられていることは、 もし、基層温度が高温溶解インクの融点を越えることが許されるならば、熱の安 定効果が失われるとともに、種々な紙製基層の上に、高温溶解インクにより均一 で高品質の印字を行なうことが不可能になると言うことである。結果として、他 の点で望ましい特性を有する多くのインクは、これらのインクが適切に浸透しな いので、不快な浮出しがない状態で、あるいは適切なにじみに対する抵抗性がな い状態で、噴射されることはできないと決めつけられてきている。

発明の開示 したがって、本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を克服する効果がある新 規で改良された高温溶解インク噴射印字システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、異なる特性を有する種々な基層材料に対して使用するのに 特に適した高温溶解インク噴射印字システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、前記基層内への高温溶解インクの不充分な、または 過度の浸透を回避するために、基層へ塗布される前記インクの冷却時間を精密に 制御する必要性を排除するとともに、望ましい基層温度を維持するために、連続 的で一定速度の印字を行なう対応する必要性を排除することにある。

本発明の、これらと他の目的および利点を達成するために提供される高温溶解イ ンク噴射印字システムにおいては、前記高温溶解インクを受は取る基層が、前記 高温溶解インクの融点よりも高く、または低く選択された温度に維持され、この 選択された温度は、前記インクの噴射温度およびそのインクの溶解特性に依存す るとともに、特に、そのインクの粘度とそれの温度との間の関係に依存する。驚 くべきことに、それらの特性に従って前記インクの融点よりも高く選択され、か つ制限された温度範囲内にある基層温度の場合、前記インクは、「貫通印字」を 発生させるほどに、大抵の基層を充分に貫通して流れることがないが、充分に拡 散して、隆起もしくは浮出し効果の全てを排除し、しかもギザギザの縁を持たな いように拡大された均一な満点（スポット）を形成させる。現在見出されている ことは、拡散と浸透が、前記インクと前記紙の熱特性を組合わせることにより終 了され、またこれらの熱特性は、広範な種類の紙のタイプに亘って、比較的狭い 限度内でのみ変化すると言うことである。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的および利点は、添付図面に関連する以下の説明を読むことから 明らかになるであろう。図面において、 第１図は、種々なシート印字時間および印字被覆値において、インク噴射により 印字されているシート状基層を支持しているプラテンへの熱入力を示す概略的グ ラフ図である。

第２図は、本発明による代表的な高温溶解インク印字システムを示す概略断面図 である。

第３図は、第２図の■−ｍ線に沿って取られ、かつ矢印の方向に見た概略断面図 である。

第４図は、本発明の他の実施例を示すとともに、前記紙とプラテンのシステムの 内外へのエネルギの流れを示す概略断面図である。

第５図は、本発明により制御された状態に拡散した相互に隣接する複数のインク 滴点（スポット）により形成された基層上の被覆を示す線図である。

第６図は、隣接する複数の滴点が充分に拡散しない場合の、基層上での被覆の欠 落を示す第５図に類似した線図である。

第７図は、基層の方への高温溶解インクの走行と、前記基層への滴の衝突の結果 発生する偏平化効果を示す概略図である。

第８図は、細長いインク滴の衝突を示す第７図のものに類似した図である。

第９図は、インク滴の体積と、この滴が前記基層に対して選択された滴速度およ び粘度で衝突した後に結果として生じたこの滴の直径との間の関係を示すグラフ 図である。

第１０Ａ図〜第１０Ｆ図は、インク噴射ヘッドからの放出に続き、前記基層上に 衝突するまでのインク滴の進展を示すとともに、前記基層上での前記滴の拡散に 関連する連続的過程を示す概略断面図である。

第１１図は、広い溶融範囲を有する１つのタイプの高温溶解インクのための温度 に対する、比熱および粘度の変化を示す概略グラフ図である。

第１２図は、狭い溶融範囲を有する他のタイプの高温溶解インクのための温度に 対する、比熱および粘度の変化を示す概略グラフ図である。

第１３図は、第１１図に示された特性を有する高温溶解インクを使用する特定の 噴射温度のための、適切なプラテン温度の選択を示す概略グラフ図である。

第１４図は、第１２図に示された特性を有する高温溶解インクのための、適切な プラテン温度の選択を示す第１３図のものに類似した概略グラフ図である。およ び、第１５図は、さらに他のタイプの高温溶解インクのための、適切なプラテン 温度の選択を示す概略グラフ図である。

発明を実施する最良の態様 インク噴射式印字において、インク滴を受は取る基層上のインク滴点（スポット ）の寸法は、その滴の最初の体積と、その液内のインクが前記基層と反応する度 合いとに依存し、この度合いは拡散の程度に影響する。紙に対して塗布される水 をベースとしたインクの噴射システムにおいては、そのインクが紙の繊維を濡ら し、そしてそのインクの滴が、前記繊維により完全に吸収されるまで、表面張力 の影響を受けながら拡散する。これは一般に欠点と考えられている。なぜなら、 種々な無地の紙の一定範囲での吸収特性の変化が非常に大きいために、異なる紙 の上での印字特性を広範に変化させることになるからである。

高温溶解インクを用いた印字システムにおいては、そのインクが同様に紙の繊維 を濡らし、インクの拡散と浸透は表面張力により推進される。しかし、高温溶解 インクを用いると、滴の拡散はそのインクを冷却することにより制限され、この インクは、凝固するまで、もしくは拡散運動を制限するようにその粘性が充分に 大きくなるまで、その熱エネルギを前記紙の繊維と分担する。前記基層の温度が 前記インクの融点よりも低いとき、そのインクの滴は、紙の中の不特定のかなり の範囲までにじむ（拡散する）前に、急速に凝固する傾向があり、また大抵の紙 は、道理上、同様の特定の熱を有するので、滴の拡散は、そのインクの滴の初期 の温度と、このインクの凝固特性に関連する紙製基層の初期の温度とにより、大 きく決定される。そのような急速な凝固は、紙の異なる特性を不明瞭にし、この 結果、前記基層の温度を適切に制御するならば、異なる紙の上に類似の像を得る ことが可能であるけれども、紙の中へのインクの充分な吸収も妨害され、この結 果、最小のインク滴点の寸法を有する浮出し像が形成されることになる。

高温溶解インク噴射式印字機において、紙のような基層の単位面積に加えられる 熱エネルギは、その基層へ到達するときのその高温溶解インクの温度と、その高 温溶解インクの凝固のエネルギと、印字時のインクによる基層の被覆とに依存す る。印字の直後の基層の温度は、印字の間に加えられる熱エネルギと、前記基層 の初期温度と、その基層に熱を移送する関係にあるプラテン（圧盤）のような、 熱伝導要素の温度とに依存する。

したがって、前記基層へ塗布されるときの温度よりも低い融点で凝固する高温溶 解インクは、前記基層およびその支持プラテンの温度が低くて、実質的に前記イ ンクの融点よりも低ければ、殆ど瞬間的に凝固することができ、このようなこと は、前記システムの作動開始時に起こり得るものである。そのような瞬間的な凝 固は、前記高温溶解インクが凝固する荊に基層の中へ充分に浸透するのを妨げる 。

他方、前記基層およびその支持プラテンの温度が、前記高温溶解インクの融点よ りもかなり高ければ、基層がプラテンから取り外されてしまった後で、凝固する までに数秒のような比較的長い時間がかかり、この結果、滴の拡散の制御、また は印字像の透過印字の制御が不可能となる。そのように基層の温度が高いと、加 熱されたプラテン上で前記像と基層が費やす時間を正確に制御する必要があり、 この結果、印字は一定の速度で行なわれる必要があり、このことは、印字データ の連続的な供給を必要とするようなことになる。

例えば、新しい高速高温溶解印字機であって、９６個の噴射ヘッドを有し、これ らの噴射ヘッドが、異なる色のインク滴を１３０℃で、１回の噴射につき、１秒 当たり１２．０００滴の速度で、基層に対し２層に塗布し、その際の１インチ（ ２，５４ｃｍ）当たりの線密度を３００ドツト（滴点）にし、これによりインク の合計厚さを０．９ミル（０，０２３１■）とする高速高温溶解印字機は、印字 作用の間に、４ミル（０，１■ｌ）の紙製基層の全温度を約２１”Ｃ上昇させる 。固定されたプラテン上でそのように移動する基層の印字を続けると、そのプラ テンの温度は、拡散および浸透の制御のために望ましい温度よりも高いレベルに すぐに到達する。

添付図面の第１図は、支持プラテンを横切って移動する８、５インチＸｌ１イン チ（２１６ｍｍ　Ｘ　２７９　ｍｍ）の紙シートが、高温溶解インクで印字され るときに、前記支持プラテンへ加えられる熱エネルギを概略的なグラフの形で示 している。

第４図に関連１．て後述するように、前記紙／プラテンのシステムへ印加される 正味の熱があるか否か、すなわち、この場合は温度が」二昇する傾向があるかど うかを決定し、あるいは前記紙／プラテンのシステムから流出する正味の熱があ るか否か、すなわち、この場合は印字領域内での温度の低下があるかどうかを決 定するために、複数のエネルギ流束がこの第４図に示されている。熱エネルギを 前記システムへ印加する手段は、加熱された印字ヘッドから、伝導、対流および 輻射により空隙を横断する熱移送と、前記・インク滴内のエンタルピと、ヒータ 制御装置により選択的に与えられる任意の電力と、前記システムに入る前記紙の 熱容量である。前記システムからの流出エネルギが含むものは、前記紙およびイ ンク内の熱エネルギ（インク内の熱エネルギは、前記紙の流入温度よりも高い温 度で流出する）と、前記プラテンから、および前記印字ヘッドで被覆されていな い紙から対流により周囲空気へ伝達される熱と、前記プラテンから伝導により周 囲構造へ、および伝導により任意の空気へ伝達される熱であり、この周囲構造お よび任意の空気へ伝達される熱は、取付は体を介しておよび／または選択により 熱電式クーラのヒートポンプ作用を介して、前記プラテンの全体へ流される。

第１図に示されているように、グラフの座標で表されている熱入力は、シートの 印字時間の増加と、基層の被覆率の増加に伴って増加する。この図において、一 般的なシートの印字時間は、約１０秒の最小値から約３３秒の最大値まで変化す る。これらの印字時間は、第１図に示されているとともに、そのグラフに示され ているように、正味の熱入力の最高値は、最も遅いシートの印字時間で生じる。

なぜなら、ゆっくり移動するシートが前記紙／プラテンのシステムから奪う熱エ ネルギは、前記高温インク滴内のエンタルピにより、および熱移転により、前記 印字ヘッドから前記紙／プラテンのシステムへ配送される熱エネルギよりも小さ いからである。

同様に、シートの任意の所定印字時間において、前記プラテンへの熱の入力は、 インクにより被覆されるシート面積の百分率である印字被覆の増加に伴って増加 する。２つまたはそれ以上の異なる色のインクが塗布される場合、これらの色付 きインクは、普通、少なくとも成る範囲に亘って互いに重なり合う。したがって 、第１図のグラフ図は、５０％および１００％のシート被覆のときだけでなく、 １５０％および２００％のような、１００％を越えるシート被覆の際の、プラテ ンに対する熱の入力を示し、この１００％を越えるシート被覆は、２層のインク による全シートの被覆に対応している。一般に、被覆の平均値が小さいシートは 、空白の飛ばし、論理探索等の処理量向上特性により、必要とする印字時間が短 い。

第１図は、種々の印字条件下での前記プラテンへの熱の入力を、１．　　ｆｆ、 　Ｉｆｆおよび■で表示された４つの区域内に示している。区域ｌが示す前記プ ラテンへの熱の入力は、８．５インチＸｌ１インチ（２１６鰭Ｘ２７９龍）のシ ートのうちの、フインチ×９インチ（１７８龍Ｘ２２９關）の普通の記入領域に 、高温溶解インクの単一層で全密度まで印字するときのものである。カラー印字 の際に、２つの完全な層になるまで高温溶解インクが、シートに対して重なる状 態に塗布されるとき、プラテンへ移転される熱エネルギが、■で表示された区域 内に示されている。その場合、第１図に示されているように、２倍までの熱エネ ルギが、プラテンへ移動される。

第１図の■で表示された区域が示しているプラテンへの熱の入力は、８．５イン チＸｌ１インチ（２１６ｎ＋Ｘ２７９　ｍｍ）のシートの「全ページ」領域、す なわち、そのシートの上部、左エツジおよび底部エツジから０．３８インチ（９ ，７＋ｎ）の内側、ならびに０．１０インチ（２，５ｍｍ）の右エツジからの内 側までの領域上に、インクの単一層を完全密度まで印字するときのものであり、 ■で表示された区域は、全ページ領域に高温溶解インクを二重の層まで印字する ときの熱の入力を示している。パイ図表のような、領域の連続した複数のパター ンにカラー印字を行なうときには、しばしば、■および■で表示された区域内の 操作が行なわれ、これにより、非常に高い熱エネルギが前記プラテンへ入力され る。

前記プラテンの温度は、熱入力の速度だけでなく、このプラテンからの熱エネル ギの除去速度にも依存する。したがって、選択されたプラテンの温度を維持して 、高温溶解インク噴射装置の適切な作用を確保し、特に、区域ｍおよび■に示さ れたような条件下でのそれの作用を確保するためには、熱エネルギが、プラテン に対して、急速および効率的に印加され、あるいは除去される必要がある。既に 見出されていることは、伝導もしくは対流によりプラテンがら移動している空気 流へ熱エネルギを除去することが、不充分になる可能性があることであり、特に 、局所的な周囲空気の温度が、作用設定点の５℃または１０”Ｃの範囲内まで上 昇するときに、不充分になる可能性があることである。

これらの時間と他の時間において、前記システムは、最適な作用を得るために、 前記プラテンの温度を所望の限度内に維持するよう、充分に精密な制御を行なう ことはできない。

例えば、初期の作動開始時に、伝導もしくは対流により冷却されるプラテンは、 室温（すなわち２１’Ｃ）を有することになるとともに、高温溶解インクを凝固 する前に、紙のような繊維質基層内へ充分に浸透させるのを可能にするために、 前記基層を高温に維持するのが望ましい。したがって、プラテンへ熱を追加する ことが必要である。他方、上記したタイプの連続印字が、例えば１３０”ｃの高 温溶解インクを使用して行なわれるとき、前記プラテンの温度は、その高温溶解 インクの融点に急速に到達するとともに、実質的にその融点を越え、この結果、 前記プラテンから熱を除去することが必要となる。さらに、間欠的な単一色の記 載を有するパイ図表のように、一様な色の付いたイラストを再現する際に発生す るように、印字速度に頻繁かつ極端な変化があると、それに対応して、プラテン 、および印字されている基層の温度に極端な動揺を発生させることになり、この 結果、印字中の条件を変化させるとともに、基層内へのインクの浸透を不充分に させることになる。

第２およびｊ＠３図に示された本発明の代表的な実施例において、高温溶解イン ク噴射装置のプラテン温度は、最適な印字条件を連続させるために、所望のレベ ルに維持される。第２図に示されているように、紙のような基層材料からなるシ ートもしくはウェブ１０が、１組の駆動ロール１１および１２を含む駆動システ ムにより推進され、駆動ロール１１および１２は、矢印により支持された方向に 回転して、前記基層材料を、インク噴射ヘッド１３およびプラテン組立体１４間 の間隙へ通すように移動させる。前記インク噴射ヘッドは、第２図の平面に対し て垂直に往復移動され、これにより、インクの噴射滴１５の列を従来の要領で、 前記ウェブ】０の移動方向に対して横断する方向に延在する連続的な複数の経路 内で、前記基層の表面上へ噴射するようにしている。

前記プラテン組立体１４は、ハウジング１７内に取り付けられたプラテン１Ｂを 具備し、ハウジング１７は、前記プラテン１６の上部および下部のエツジにスリ ット状開口１８および１９を有するとともに、このハウジングの後部に排気出口 ２０を有し、この排気出口は真空ポンプ２１もしくは送風機に連通している。前 記ハウジング１７は、実質的に気密なものであってもよく、あるいは、紙が前記 正面の各開口を被覆しているときでも、熱を空気へ実質的に連続して除去するた めに、追加の通気孔が設けられていてもよいものである。第３図に最も良く示さ れているように、前記プラテン１Ｂと、前記隣接した真空スリット１８および１ ９は、前記基層材料からなるウェブ１０の幅を横切るように延在し、このウェブ は３つの駆動ロール１１により推進され、駆動ロール１１は、隣接する挟みロー ル１２と一緒に挟み付は構造を形成し、駆動ロール１１の１つが第２図に示され ている。

前記基層１０の温度を所望のレベルに維持して、高温溶解インクの滴１５の充分 な浸透を可能にし、これにより、満点（スポット）の寸法を均一にするとともに 、貫通印字を許すことなく浮出し外観を回避することを確実にするため、温度制 御ユニット２２が、ライン２３を介して前記プラテン１Ｂの温度を検知する。例 えば、前記噴射装置の始動時に、または低被覆率で印字するとき、またはシート 印字時間が短いときに、所望のプラテン温度を維持するために、プラテンを加熱 する必要があるならば、前記制御ユニット２２は、ライン２４を介して、従来の 抵抗器タイプのヒータもしくはサーミスタ２５へ電力を供給して、前記プラテン が所望の作動温度に達するまで、そのプラテンを加熱する。

さらに、電気ヒートポンプ２６が、例えばＭｅｔｅｏｒから入手可能な、ＣＰ　 １．０７８３−０８Ｌと表示されているタイプの熱電式クーラ２８へ、ライン２ ７により接続され、クーラ２８は前記プラテン１Ｂと熱的に接触する。前記温度 制御ユニット２２が、例えば高い被覆率での印字、または時間の長いシート印字 の結果から、所望のレベルを越えたプラテン温度を検知したとき、ライン２９を 介して前記ヒートポンプを作動させ、これにより、ライン２７を介して前記熱電 式クーラ２８からの熱エネルギを前記ポンプへ移送し、つぎにこのポンプは熱エ ネルギをヒートシンク３０へ送る。このヒートシンク３０は、例えば、プラテン 組立体全体のための構造支持部材であってもよいもので、輻射および対流により 熱を消散させるためのフィン３１を有するとともに、強制的エアー冷却装置３２ を設けられ、これにより、充分に効率の高い排熱を確保して、前記ヒートポンプ ２６が所望のプラテン温度を維持することができるようにしている。もし、前記 所望温度を維持するための熱電式クーラ２８およびヒートポンプ２６の能力を越 える速度で、インク噴射ヘッド１３により、熱エネルギがウェブ１０およびプラ テン１６へ供給されるような極端な条件が発生すると、前記制御ユニット２２は 、ライン３３を介してインク噴射システム制御装置３４へ命令信号を送ることが でき、このインク噴射システム制御装置３４は、前記ヒートポンプ２６が再び一 定のプラテン温度を維持することができるまで、インク噴射ヘッド１３によりウ ェブｌＯへ塗布されるインク滴の速度を減少させることになる。

したがって、前記プラテン温度および前記基層の移動は制御されて、前記列１５ から基層１０内へのインク滴の適切な浸透液に凝固を確保するけれども、凝固し たインク滴の温度は、前記基層が駆動ロール１１および挟みロール１２間の挟み 構造に到達したときに、充分に低くならない可能性があり、この結果、第３図に 示されている中央の駆動ロール１１の反対側の挟みロール１２上にインクが転写 されるのを防止できなくなることがある。そのような可能性を回避するために、 もう１つの熱電式クーラ３５により小さい冷却地帯が設けられ、そのクーラ３５ はライン３６により前記ヒートポンプ２６へ接続され、ヒートポンプ２６は、前 記地帯の温度を例えば１０〜２０℃のように、前記プラテン１６の温度よりもか なり低く維持するように調整され、これにより、前記地帯でのインクの完全な凝 固を確保する。

第３図に示されているように、前記熱電式クーラ３５は、前記駆動ロール１１お よびそれに連係する挟みロールに整列されており、この結果、それらのロール間 を通過する前記ウェブｌＯからなる帯状材料が、前記要素３５により冷却される 。他方、前記ウェブ１０の各エツジにおいて、他の駆動ロール１１とこれに連係 する挟みロールが、印字の行なわれない狭い余白内に位置されている。したがっ て、それらの領域では冷却が必要でない。

他のプラテンの実施例において、温度を制御されたプラテンの下流の冷却地帯は 、前記紙の幅を完全に横切るように設けられることも可能である。そのような冷 却地帯は、例えば、隣接するプラテンの温度を所望のレベルまで低下させること ができる適切なヒートシンクを有するプラテン支持部材の一部であってもよいも のである。

作用を説明すると、前記プラテン１６は、前記ヒータ２５により所望の動作温度 まで上昇される必要があるときに加熱される。前記真空ポンプ２１は、前記ハウ ジング１７がら空気を排出させるとともに、第２図の矢印により指示されている ように、前記開口１８および１９を通して空気を抜き、これにより、前記ウェブ １０が前記駆動ロール１１および連係する挾みロール１２により前進される際、 このウェブ１０を前記プラテン１６に熱的に接触する状態に保持する。前記イン ク噴射ヘッド１３は、高温溶解インク１５を前記ウェブｌＯ上に散布し、この結 果上昇したプラテンの温度が、前記制御ユニット２２により検知され、これによ り前記ヒータを停止させるとともに、前記ヒートポンプを作動させて、前記熱電 式クーラ２８からの熱エネルギを前記ヒートシンク３０および前記フィン３１へ 移送させ、フィン３１からは、前記強制エアー冷却システム３２により熱エネル ギが除去される。

例えば、第１５図に示されている特性を有する１つのタイプの高温溶解インクの ために、前記インク噴射ヘッド１３は、そのインクを例えば１３０℃の噴射温度 に維持するが、そのインクの融点は例えば約５８℃であり、また前記インクの適 切な浸透を確保し、これにより所望の滴点寸法を得るとともに、浮出し外観を防 止しかつ貫通印字を回避するために、前記プラテン１６は約４５℃に維持されね ばならない。しかし、前記インク噴射装置の通常の動作の間に、前記プラテン組 立体＋４およびその周囲の構成要素の周囲温度は、４５℃に接近し、あるいはこ れを越えることがある。したがって、前記ヒートポンプ２６は、前記熱電式クー ラ２８および３２から前記ヒートシンク３０へ熱を連続的に移動させるように構 成されるのがよく、あるいは、前記基層１０が、前記システムの動作時の静止期 間中に、前記プラテンから遠ざけられてもよい。さらに、インク噴射作業時、特 に第１図の領域■および■内の作業時に、大幅に多量の熱が前記プラテンから抜 き取られて、前記ヒートシンク３０へ移送され、したがって、このヒートシンク ３０は、例えば７０〜７５℃の比較的高い温度まで加熱されることがあり、そし て前記熱エネルギは、前記ヒートシンク３０およびフィン３１から前記強制エア ーシステム３２により除去される。同時に、前記冷却地帯の熱電式クーラ３２は 、例えば４５℃である前記インクの融点よりも約１０℃低温に維持され、これに より、挟みロールにより係印字像の寸法および性質は広範に変わり得るので、温 度を制御されるプラテンであって、−側から他側までの温度勾配を最小にするた めに、高い横方向熱伝導性を有するプラテンを使用する必要がある。アルミニウ ムおよび銅が適切なプラテン材料であるが、そのプラテンの断面の面積は、当然 重要であって、０．５平方インチ（３２３平方龍）程度の値であり、あるいはア ルミニウムの場合には、それよりも大きくなる必要がある。そのようなプラテン は、嵩張ってかなりのスペースを取る可能性があり、かつ作動温度に上昇するま で、大電力もしくは長時間を必要とする。これらの理由のため、エネルギを伝達 するために液体の気化および凝縮を行なうヒートバイブの特性を実施する構造を 採用してもよい。

前記ウェブが前記印字地帯内で前記プラテンを横切って移動する際に、そのウェ ブの制御に関して他の問題が生じることもある。そのような問題の１つは、フィ ルム状媒体（すなわちＭｙｌａｒ）の熱膨張率の差異に関連し、他の問題は、紙 が前記プラテンにより加熱および乾燥される際の、その紙の収縮の差異に関連す る。これらの場合、前記ウェブは歪曲し、あるいはしわになることがあって、プ ラテン表面から０．００５インチ以上（０，１３ｍ＋ｓ以上）離れることがあり 、これは、紙とプラテンの間の熱的接続を劣化させるとともに、噴射の衝突点を 変えることにより、特に２方向中字の際に、滴点の配置を劣化させることにもな る。

これらの問題を回避するため、第４図に示されたプラテンの形態を使用するのが よい。この構成において、インク噴射ヘッド４１は、湾曲したプラテン４４によ り支持された紙４３からなるウェブの方へインク滴４２を噴出させ、プラテン４ ４は前記紙４３が湾曲状態に保持されるようにし、この結果、歪曲およびしわが 生じないように剛性を持たせることになる。約５〜ｌＯインチ（１２，７〜２５ ．４ｃｎ）の曲率半径を有する適切に湾曲されたプラテン４４は、第２図に関連 して説明したタイプの温度を制御される部分４５を前記印字地帯内に有するとと もに、湾曲した入口部分４６と、湾曲した出口部分４７とを有している。これら の入口および出口部分４６および４７は、前記温度を制御される部分４５から、 前方へ少なくとも１０°の角度に、および後方へ少なくとも１０°の角度に延在 している。

したがって、前記温度を制御される部分は、前記湾曲した紙の経路の全長に亘っ て延在する必要がなく、紙の長さの約半分のインチだけ占めればよく、前記湾曲 した紙の経路の入口部分４Ｂおよび出口部分４７は、紙の取扱にもっと適した温 度になり、あるいは第２図に示されたタイプの紙供給ロール内へ入る前に冷却す るのに適した温度になる。ハウジング４８が、前記プラテン４５のための温度制 御領域を包囲し、また、第２図に関連して説明したタイプの熱電式クーラを具備 することができる温度制御用構成要素４９が、前記温度制御領域内で、前記プラ テン４５に接触するように取り付けられている。電力ライン５０が、前記プラテ ンへ熱を加える必要があるときに、前記部分４５におけるヒータを稼働させる。

第４図に示す構成において、前記紙／プラテンのシステムの内外へのエネルギ流 動は、次のように示される。

紙／プラテンのシステム内へのエネルギの流入ｑ１−インク噴射ヘッド４１から の輻射による熱移動。

ｑ２−空気を通る伝導。

ｑ３−インク噴射へラド４１からプラテンへの対流。

Ｅ　−前記インク滴内のエンタルピ。

ｑ→一温度Ｔ２．で紙に入る熱エネルギ。

ｐ　−ヒータによりプラテン内に移転される熱。

紙／プラテンのシステム外へのエネルギの流出ｑ５一温度Ｔ　ａ　ｗ　ｌで前記 紙およびインクを出る熱エネルギ。

ｑ６一対流での熱移送によりプラテンから空気へ除去される熱エネルギ。

ｑ７−取付は体を通る伝導および／またはヒートポンプ作用によりプラテンから 除去される熱。

上記したように、前記基層の温度を制御するのが有利であり、特別な状況におい ては、前記基層の温度が、インクの特性および噴射パラメータに基づいて、その インクの融点以上もしくは以下でもよい選択されたレベルに制御されてもよい。

所望の温度レベルの選択については後述する。

前記インクが前記印字ヘッドから噴射される温度は、そのインクの粘度を適切に すると同時に、そのインクおよび前記インク噴射ヘッドの熱の低落を回避するよ うに選択される。適切な温度は、１１０℃から１４０℃の範囲に入ることができ 、好ましいのは、１２０℃から１３０℃の範囲である。

（ｃｐ）から３５ｃｐの範囲にあるべきであり、好ましいのは、１５ｃｐから２ ５ｃｐまでの範囲である。第１１図に示された特性を有し、約１２０℃の温度で 噴射され、そして約１５ｅｐの粘度を呈する特別なインクが、特別のインク噴射 ヘッド構造に適する。インク滴が、前記インク噴射ヘッドのオリフィスから放出 された後、このインク滴は、約０．５〜３ｍｍの空隙を、毎秒少なくとも１ｍの 平均速度、好ましくは２〜１２ｍ／ｓｅｃの範囲の平均速度で通過し、したがっ て、その飛翔時間はミリ秒の分数であり、この時間内に、前記滴は僅かに冷却さ れるだけであり、紙の表面に到達したときには、約１〜２℃の噴射温度の範囲内 で冷却されるのみである。

好ましいのは、インク噴射システムにより基層上に形成された複数の互いに隣接 するインク滴点が、約１０〜１５％の重なりを有するようになることである。１ インチ当たり約３００個の点（１１，８点／關）の間隔を有する満点でこれを達 成するためには、その満点の寸法が、約５〜５．３ミル（０゜１２７〜０．１３ ５　ｍｍ）の直径を持つべきである。この目的のため、約７５〜８５ピコリツタ （ｐＮ　）の体積を有するインク滴が好ましいけれども、５０〜１００ｐｊ２の 範囲の体積を有する滴も適切となり得る。８５ｐＮの体積を有する球形層は、僅 か２．１４ミル（０，０５ｊｍｍ）の直径を有し、この直径は、基層内でインク をかなり拡散させずに、所望寸法の滴点を得るには、余りにも小さいと言える。

望ましい滴点の重なり条件が第５図に示され、第５図は、４個のインクの滴点５ １．５２．５３および５４を示し、これらの滴点は、両方向に３．３３　ミル（ ０，０８ｍｍ）だけ離間された中心を有するとともに、５．２ミル（０，１３＋ ＊＋ｅ）の直径を有し、これにより充分に重なって、これらの４つの満点の中心 点５５を完全に被覆するようになっている。反対に、第６図は、４つの滴点５Ｂ 、　５７．５８および５９が、中心間に同一の間隔を有しているが、３．５ミル （０，０９ｍ＋ｅ）の直径を有し、これらの中心に被覆のない領域６０を残して いる。

今まで、高温溶解インクの噴射からのインク滴は、基層に衝突した際にすぐに拡 散して、そのインク滴よりも直径が大きく、かつ望ましい滴点の寸法に近い「パ ンケーキ（薄く平たいもの）」を形成するのが事実と信じられてきており、そし て一般に、前記インク滴の運動量が前記拡散を生じさせるのに充分であると想定 されている。しかし、約ＩＯ〜３５ｃｐの範囲の粘度と、約ｌＯ〜４０ダイン／ ■の範囲の表面張力と、約２〜１０ｍ／秒の衝突速度とを有する高温溶解インク の場合、その滴の直径は、衝突時のその滴の運動量に主として依存することはな い。これらの条件の場合、前記衝突が発生させるのは非常に僅かな量の拡散のみ であり、この拡散は、望ましい直径を持つ滴点を形成するには不充分である。一 般に、前記滴の衝突は、僅かに数マイクロ秒持続するのみである。すなわち、こ の衝突の期間中に、滴の尾部が毎秒数メートルの速度で移動して、その尾部の長 さ分を飛翔するまでに要する時間の間だけ、持続するのみである。この時間の間 に、前記滴と前記基層の間では、実質的に熱の移動が発生せず、そして部分的に 漬れた滴が、前記紙の繊維の上部に軽く着座する変形した長球を形成する。

これは第７図に示され、第７図において、直径ｄおよび噴射速度Ｖを有する滴６ １が、僅かに偏平になった長球６２を生じさせ、長球６２は、基層６３との衝突 時に長軸直径りを有する。第８図は、細長い滴６４と同等の滴直径を示している 。

細長い滴６４に対応する同等の球形滴の直径ｄと、衝突直後に部分的に漬れた長 球の直径りの間の関係が、第９図のグラフに示されている。この拡散比率は、前 記層内のインクの運動量が、その滴の偏平化の際に、内部の粘性による減衰によ って消失することにより決定され、そしてその運動量は、前記滴の質量とそれの 平均速度とに関連するのみであるので、前記滴の初期の形状は多大な重要性を持 たない。

したがって、第７および８図の滴６４により示されたような尾部を有していても よい滴、または細長い円筒状の噴出体であってもよい滴は、第７図のｆｉ［ｉｌ のように球形となっているインクの等価質量とはほぼ同一に挙動し、かつ同一の 平均速度Ｖで移動する。運動量および粘度の全ての決定要素は、滴のためのレイ ノルズ数（Ｒｅｖ）に含まれるでいるので、前記滴の拡散比率は、等式Ｄ／　ｄ 　−１，３（Ｒｅｙ）”　１２’により近似されると示すことができる。４ｍ／ 秒の衝突速度で、粘度３０センチストーク（ｃｅｎｔｉｓｔｏｋｅ）を有するｌ １５ｐｐの滴の場合、衝突の完了時の直径は、僅かに３．５ミル（０，０９關） であり、これは第６図に示されているように、完全な被覆のために望まれるもの もかなり小さい。

第１０Ａ−１０Ｂ図は、滴の放出に続いて起こる事象の過程を示している。第１ ０Ａ図が示すインクの滴６５は、温度ＴＪのインク噴射ヘッドＢ６から、Ｔ、を 有する基層６７の方へ放出されている。基層６７に対する前記滴６５の衝突の開 始時には、第１０Ｂ図に示されているように、その滴がＴ、−２℃の温度を有す る。約ｌＯマイクロ秒後の衝突の終了時には、前記滴６５が僅かに偏平化してい るが、第１０Ｃ図に示すように依然として同一の温度を有している。

第１０Ｄ図に示されているように滴が拡散する次の相の間に、この拡散は約１０ ミリ秒持続し、この間に前記滴６５内の高温インクは、前記基層の繊維を加熱す るとともにそれらを濡らし、そのインク滴の温度をＴだけ低下させ、かつそれに 隣接する基層の温度を対応する量だけ上昇させる。前記基層内へのインクの浸透 は、表面張力に推進され、この表面張力は、高温溶解インクの場合、約ｌＯ〜４ ０ダイン／ｃｍであって、全ての所定インクの場合に、基層の広い範囲に亘って ほぼ一定となり、また前記噴射温度からインクの融点以下までの全温度の間でも 、はぼ一定である。前記滴の浸透相の開始時において、変形した長球の窩内のイ ンクの温度は、前記印字ヘッドの温度の数度の範囲内にあり、その滴は、基層へ 走行する間に、約１℃または２℃以上失ってはいない。インク滴６５が前記基層 ６７の上および中へ流れる際に、その浸透には、インク滴６５内の感知可能な潜 熱の対流が伴うとともに、前記インクに先立って繊維に伝わる熱の伝導が伴い、 第１０Ｅ図に示すような熱波６８を発生させる。

前記基層内への前記インクの浸透は、約５０ミリ秒間続き、この際、そのインク の前進している部分が、前記繊維内に熱エネルギを失い、この結果、第１０Ｆ図 に示すように、そのインク満点の周囲において、その温度が低下し、これに対応 して、その粘度が臨界レベルに達するまで充分に増加し、これにより、その滴点 がさらに拡張するのを阻止するようになる。

はぼ透明なベースのシステムを有する高温溶解インクの場合、そのインクは特別 の温度で凝固すると見なすのが適切であるとすることができ（極度に単純化され ているけれども）、シたがって、この温度以上では、前記粘度が、噴射された際 のものと同様に、あるいはそれよりも僅かに大きい状態にとどまり、またそれが 融点まで冷える際、その粘度は、実用上固体に相当する極端に高い値まで上昇す る。

しかし、殆どの有機インクに対して過剰の単純化を行なっていることに加えて、 これらの狭い溶解範囲を有するインクは、共通の欠点として、透明性のために固 体化したときには実質的に不透明になると言う事実を有する可能性があり、この 結果、それらのインクは、紙の上に積層されたときに、広い全範゛囲に亘る減法 混色の原色としての有用性が低く、かつ、それらの不透明性は、それらがカラー のオーバーへッドブロジェクタ用スライドに使用されるのを妨げる。

不透明構造を有するインクは、広い融解範囲を有する傾向があり、この範囲に亘 る物理的および熱的特性は、第１１図に示された特性を有する一般的なインクの ために示された特性のように変化する傾向がある。このインクの温度が上昇され る際、このインクは、３２℃の点Ｔ、で軟化が始まるまで、最初にほぼ一定の速 度でエネルギを吸収する。この後、その見かけの比熱は、＄１１７２により示さ れているように、増大して、５５℃の融点Ｔ、で頂点特性まで上昇し、この後、 そのエネルギ吸収特性は、線７３により示されているように減少して、そのイン クは８８℃の温度ＴＬで完全に液化し、この後は、１度当たりのエネルギ吸収率 が、線７４により示されているように、温度の上昇に伴ってゆっくり上昇するだ けである。この関係のプロット図は、差動走査カロリーメータ（ＤｌｆＴｅｒｅ ｎｔｌａｌ　Ｓｃａｎｎｌｎｇ　Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ　：略称ＤＳＣ）装置 から得られる実際の曲線を概略的に単純化したものである。この簡略表示と実際 の曲線との間には、微妙な差異があるが、そのような差異はこれの説明の目的に は意味がないことが、当業者には理解されよう。

この特別のインクの場合、その粘度はその温度が第１１図の点線部分７５により 示されているようにその融点８１２℃以上になるまで、非ニユートン的であって 極めて高い。この後、その温度が液化温度ＴＬの方へ上昇されるに従い、前記粘 度は線分７Ｂにより示された温度との関係に追従し、このとき対数粘度はに＋　 ／Ｔに比例し、この場合Ｔは絶対零度に関連する目盛で測定されている。前記温 度がＴＬ以上になると、前記関係は、線７７により示された別の下方の傾斜に追 従し、かつに２　／Ｔに比例する対数粘度に密接に近似し、この後、その温度は 、１２０℃でもよい噴射温度をほぼ越え、粘度を１５ｃｐにする。その粘度対温 度の説明も、概略的に簡略化しであるけれども、実際の特性からの差異は、ここ で考察中のポイントに対しては意味を持たないことが、当業者には認められよう 。

比較のため、第１２図は、はぼ透明なベースのシステムを有するインクの特性を 示し、このインクは「理想液体」にさらに近い狭い融解範囲を有し、理想液体は 、単一点で溶解すると殆どの人が概念的に説明している。この場合、約９５℃軟 化点Ｔ、よりも低い比熱は、線８ｏにより示されているように、上昇する温度に 伴ってゆっくり上昇する。この後、その比熱は、線８１により示されているよう に温度に伴って、１００℃の融点Ｔ、まで急速に上昇する。

融点以上において、前記比熱は、第１２図の線８２により示されているように、 上昇する温度に伴って、１１０”Ｃの液化温度ＴＬまで急速に低下し、この後、 その比熱は線８４により示されてるように、温度に伴ってゆっくり上昇する。こ のインクの場合、その粘度は、第１２図の点線部分８５により示されているよう に、その融点よりも数置高くなるまで非常に大きく、そして線８６により示され ているように、温度に伴って急激に低下して、液化温度Ｔ、における約２５ｃｐ のレベルに達する。その温度よりも上において、その粘度は、線８７により示さ れているように、温度に伴ってさらに低い速度で減少する。

大抵の多孔質もしくは繊維質基層の場合、２００ｃｐを越える粘度が、滴点の拡 散速度を減速させるのに適切であり、これにより、拡散するインクの流れは、伝 導によりインクに先行する前進中の熱波に追従することができない。本発明によ る適切な浸透を確保しながら満点の拡散の制御を行なうために、熱エネルギの第 １の半分が前記インク滴を介して供給され、そして熱エネルギの第２の半分が、 初期の基層温度を制御することにより供給される。この目的のため、約２００〜 ３００ｃｐの範囲の粘度が選択される臨界インク温度Ｔ、が決定される。この温 度は、所望のインク噴射温度から減算される。この結果は、前記基層温度を前記 臨界温度Ｔ１まで加熱するために得られる前記インク内の等分されたエネルギに 関係する。この温度差の半分が、前記基層の適切な初期温度を決定するために、 Ｔ１から減算される。前記基層は、上記したように、前記支持プラテンをこの温 度に制御することにより、この温度に維持されることが可能である。

１例として、第１１図に示されている特性を有するインクは、１２０℃および１ ５ｃｐの粘度で噴射されることが可能である。２００ｃｐの粘度の値を使用する ことにより、このインクのための臨界温度Ｔ３は８２℃となり、かつその点を越 える３８℃の有用なエンタルピが存在する。したがって、３８℃の半分をＴ６か ら減することにより、前記適切なプラテン温度は６３℃となる。これは第１３図 に示されている。このインクを用いてこれらの条件下で印字することにより、完 全な浸透が生じるとともに、浮出し特性が発生せず、かつ広範な種類の事務所用 紙において貫通印字が発生しなくなる。

他方、６７〜７０℃の基層温度を使用すると、ぼやけた線および貫通印字が生じ るとともに、基層温度が約５５℃となり、浮出し像が認められることがあり、一 方、４５℃の基層温度では、前記像がかなり浮き出し、そしてそのインクの接着 性およびにじみに対する抵抗性は貧弱となる。

第１２図に示す特性を有するインクの場合、このインクはその融点よりも僅かに 高い温度、すなわち１３０℃で、およびｔｓｃｐの粘度で噴射され、２００ｃｐ の粘度のための１０４℃であるＴ、と、前記噴射温度との間の差は２６℃である 。これの半分を１０４℃から引くと、予期した最適なプラテン温度９１℃になる 。これは第１４図に示されている。前記基層温度をこの高い温度まで制御するこ とは、使用されている特定の試験装置では不可能であったが、そのインクを用い て低い温度で生じた像は、非常に浮き出たものとなる。

第１５図は、異なる特性を有するさらに他のインクへの本発明の適用を示してい る。このインクは、５８℃の融点Ｔ。

を有するとともに、約７３℃で２００ｅｐの見かけの温度を有する。もし、その 噴射温度が１３０℃、すなわちその臨界温度よりも５７℃高ければ、プラテンは ７３℃よりも２８℃低い温度、もしくは約４５℃に維持されるべきである。した がって、この場合、第１４図に示した例のように、プラテン温度は、インクの融 点よりも低く維持されるべきであり、一方第１３図においては、プラテンが前記 融点よりも高く維持される。

第１３図から明らかになることは、もし２００ｃｐの粘度に対応して、前記臨界 温度が８２℃であるならば、１１０℃、１２０℃および１３０℃の噴射温度のそ れぞれは、そのインクの５５℃の融点よりも高い、６８℃、６３℃および５８℃ 、または１３℃。

８℃および３℃の対応するプラテン温度のそれぞれを必要とする。もし、３０Ｑ ｃｐの粘度に対応してその臨界温度が７９℃であるならば、１１０℃、１２０℃ および１３０℃の噴射温度のそれぞれは、そのインクの５５℃の融点よりも、そ れぞれ６３℃、５８℃および５３℃、または８℃高い、３℃高い、および２℃低 い対応するプラテン温度を必要とする。

第１４図および第１５図に関連して同様の分析を行なうと、第１４図の場合、融 点よりも１２℃低い温度から、その融点よりも１℃高い温度までのプラテン温度 の範囲が示され、第１５図の場合は、融点よりも１７℃低０温度から４℃低い温 度までのプラテン温度の範囲が示されている。

したがって、一般的規則として、インクの特性および噴射温度に従い、前記プラ テン温度は、そのインクの融点よりも約２０℃低い温度から、約２０℃高い温度 までの範囲に維持されるべきであり、好ましいのは、そのインクの融点よりも約 １５℃低い温度から、約１５℃高い温度までの範囲の温度に維持されることであ る。

上記の各側は、高温溶解インクの特性の全範囲を示すことを意図したものではな く、インクの浸透を制御するための適切な基層温度が、広い範囲に亘っていかに 変化し得るか、ならびに前記融点よりも低く、あるいは高くなり得ることを示す ために選択されたものである。

また、前記基層が加熱済みプラテン上に維持される時間は、この時間が、妨害の ない印字の場合に費やされる約０．５〜１秒を越えない限り、最終的なインク滴 のサイズを決定する主たる要因とはならない。インク滴の浸透と、そのインクの 拡散の際には、前記最終的な滴サイズのほぼ９０％の直径を有する滴を形成する ために、約３０〜５０ミリ秒を必要とする。前記滴の最後の拡張の間に、その拡 散の速度は、その滴の衝突の直後よりもかなり小さく、そして第２図に示されて いる前記装置の事実１全ての動作のｇ様において、紙の各領域は、冷却地帯へ移 送される前に、加熱済みプラテン１４上で少なくとも約３０〜５０ミリ秒費やす ことになる。したがって、説明済みの構成を用いることにより、全ての動作態様 に亘って、滴の充分な拡散が確保される。

例えば、インクの噴射を制御するデータ・コントローラが、約１秒以上に亘って 次の情報を持っているときのように、前記基層の印字部がプラテンに対して静止 状態に保持されている場合、その基層は、前記コントローラが印字を続ける用意 ができるまで、前記プラテンの加熱済み部分にその基層の印字部が最早接触しな いように、前進されてもよく、この後、その基層は、同じ位置へ戻される。それ の代わりに、そのような待機期間中に、紙をインク噴射ヘッドの方へ移動させる ことにより、あるいはプラテンを紙から遠ざける方へ移動させることにより、そ の紙をプラテンから離してもよく、これにより、貫通印字の原因となる印字像の 加熱を回避することができる。

所望の結果を得るため、前記基層の温度を選択された温度に維持するには、前記 プラテン温度が、好ましくは選択点の約２〜３℃の範囲内で制御可能であるべき であり、また前記クーラ２８およびヒータ２５は、前記プラテンに対して急速に 熱の付加または除去を行ない得る必要がある。もし、前記プラテン温度の選択作 業の結果、プラテン温度が過度に高くなったらなら、インクの噴射温度を上昇さ せることにより、望ましい浸透を達成することも可能である。これに対応して、 もし、必要な印字ヘッド温度が高すぎるならば、インクの特性の変更をなし得る 必要があり、これにより、臨界温度が、獲得可能なプラテンの制御温度と望まし い噴射温度との間で、適切な比率に降下できるようにすべきである。

留意すべきことは、適切なプラテン作用温度を決定するためにここに記載された 手法が、正確な比率を与えるものではなく、システムのパラメータの変化に応じ て変更されてもよいと言うことである。例えば、インク拡散の臨界温度Ｔ、は、 インクの表面張力が１０〜４０ダイン／ｃＩＤの場合、約２００〜３００ｃｐと なるように設定されている。もし、インクの表面張力が増大または減少すると、 インクの拡散を制限する臨界粘度は、それに比例して増大もしくは減少されるべ きである。

同様に、前記噴射温度および前記臨界温度間の差異と、前記臨界温度および前記 プラテン温度間の差異の２＝１の比率は、精密であることを意図したものではな く、これを設定した例においては、紙の比熱が約１．３〜１．７ジユ一ル／ｇｒ ａｍ”ｃで、Ｔ、と噴射温度の間のインクの平均の有用な比熱が、２．０〜２． ５ジユ一ル／ｇｒａ−℃の範囲にある。もし、前記基層とインクの特性がこれの 範囲外に出るならば、前記温度の差異の比率を比例するように調節する必要があ ることになる。

留意すべきことは、前記滴の拡散の制御法が、浮き出さない像を形成するために 、前記噴射温度および前記臨界温度の差異に対する、前記プラテン温度および前 記臨界温度間の差異の比率のために約半分の値を使用することのみに限定される べきでないと言うことである。なぜなら、ここに記載した手法は、もしユーザー の要件が浮出し効果を要求するならば、滴の拡散を小さくすることにより、目的 に合うように浮出しを発生させるように適用されても良いからである。完全に浮 き出させる場合、前記温度差異間の正しい比率は、約１＝１および２：１の間に あると予想される。例えばスライドを作るためにポリエステルのような、紙でな い基層上に印字をするときは、上記のガイドライン（指針）は、滴の拡散のため に確保可能なエネルギの量を約２５〜５０％だＩｆ増大させるように変更される べきである。

その場合、前記比率は、例えば約４分の１と約半分との間にある可能性がある。

そのような場合のエンタルピ要件を満足させるために、前記プラテンの温度は、 例えば、インクの融点の約２５℃高い温度から、そのインクの融点の約２５℃低 い温度までの範囲にあることができる。

本発明は、ここでは特別な実施例に関連して説明されてきたけれども、それらに おいての多くの変更および変形が、当業者には用意に思い付くであろう。したが って、全てのそのような変形および変更は、本発明の意図する範囲内に含まれる 。

ＦＩＧ、　５　　　　　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　６ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、１１ ＦＩＧ、　１３ ＦＩＧ、　１５ 同時に出願審査請求書あり 手続補正書 平成２年３月１５日ｌ昂

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. １．インク噴射装置であって、高温溶解インクの融点よりも高い噴射温度で、こ の高温溶解インクを基層上へ噴出するためのインク噴射手段と、このインク噴射 手段の作動中に前記基層を支持するプラテン手段と、前記基層を、前記高温溶解 インクの融点よりも約２５℃低い温度から、約２５°Ｃ高い温度までの範囲の温 度に維持するために、作動中の前記プラテン手段の温度を制御する温度制御手段 とを具備するインク噴射装置。
2. ２．前記温度制御手段が、前記基層の温度を、前記高温溶解インクの融点よりも 約１５℃低い温度から、約１５℃高い温度までの範囲に維持することを特徴とす る請求項１記載の装置。
3. ３．前記プラテン手段に関連して基層を移動させるための基層推進手段を具備し 、この基層推進手段は、基層の一部が高温溶解インクを受け取った後に、この基 層の一部を少なくとも約１０ミリ秒間、前記プラテン手段に接触させた状態に保 持するものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. ４．前記基層推進手段が、高温溶解インクを受け取った後の基層の一部を、約３ ０〜５０ミリ秒間、前記プラテン手段に接触させた状態に保持することを特徴と する請求項３記載の装置。
5. ５．前記インク噴射手段が、高温溶解インクを前記基層の方へ、少なくとも１ｍ ／秒の速度で噴出することを特徴とする請求項１記載の装置。
6. ６．前記インク噴射装置が、高温溶解インクを前記基層の方へ、約２〜１２ｍ／ 秒の範囲の速度で噴出することを特徴とする請求項５記載の装置。
7. ７．前記噴射温度が、約１１０°Ｃから約１４０℃までの範囲にあることを特徴 とする請求項１記載の装置。
8. ８．前記噴射温度が、約１２０℃から約１３０℃までの範囲にあることを特徴と する請求項７記載の装置。
9. ９．インク噴射装置であって、選択された温度において所定の粘度を有する高温 溶解インクを上昇済み温度で噴出するインク噴射手段と、このインク噴射手段の 作動中に、前記高温溶解インクを受け取るための基層を支持するプラテン手段と 、作動中のこのプラテン手段の温度を制御し、これにより、前記上昇済み温度お よび選択された温度間の差異に対して選択された比率を有する温度差だけ、前記 選択された温度よりも低い温度に前記基層を維持する温度制御手段とを具備する インク噴射装置。
10. １０．前記温度制御手段が、前記上昇済み温度および前記選択された温度間の差 のほぼ半分だけ、前記選択された温度よりも低い温度に前記基層の温度を維持す ることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. １１．前記温度制御手段が、浮出し像を形成するために、前記上昇済み温度およ び前記選択された温度間の差の約１および約２倍の間の温度差だけ、前記選択さ れた温度よりも低い温度に前記基層の温度を維持することを特徴とする請求項９ 記載の装置。
12. １２．前記基層がフィルム材料であり、前記温度制御手段が、前記上昇済み温度 および前記選択された温度間の差の約４分の１および約半分の間の温度差だけ、 前記選択された温度よりも低い温度に前記基層の温度を維持することを特徴とす る請求項９記載の装置。
13. １３．前記温度制御手段が、前記基層を前記インクの融点よりも高い温度に維持 することを特徴とする請求項９記載の装置。
14. １４．前記温度制御手段が、前記基層を前記インクの融点よりも低い温度に維持 することを特徴とする請求項９記載の装置。
15. １５．前記所定の粘度が、約２００ｃｐ〜３００ｃｐの範囲にあることを特徴と する請求項９記載の装置。
16. １６．前記所定の粘度が、約２００ｃｐであることを特徴とする請求項１５記載 の装置。
17. １７．前記所定の粘度が、約３００ｃｐであることを特徴とする請求項１５記載 の装置。
18. １８．前記上昇済み温度が、約１１０℃から約１４０℃までの範囲にあることを 特徴とする請求項９記載の装置。
19. １９．前記上昇済み温度が、約１２０°Ｃから１３０℃までの範囲にあることを 特徴とする請求項１８記載の装置。
20. ２０．前記インク噴射装置が、高温溶解インクを前記基層の方へ、少なくとも１ ｍ／秒の速度で噴出することを特徴とする請求項９記載の装置。
21. ２１．前記インク噴射装置が、高温溶解インクを前記基層の方へ、約２〜１２ｍ ／秒の範囲の速度で噴出することを特徴とする請求項９記載の装置。
22. ２２．高温溶解インク・システムであって、融点を有する高温溶解インクと、基 層上にインクの滴点を形成するために、前記高温溶解インクを上昇済み温度で前 記基層の方へ噴出するインク噴射手段と、前記基層を支持するプラテン手段と、 前記インク噴射手段から前記高温溶解インクを受け取る基層の部分を、前記高温 溶解インクの融点よりも、約２５℃低い温度から約２５℃高い温度までの範囲の 温度に維持するために、前記プラテン手段の温度を制御する温度制御手段とを具 備する高温溶解インク・システム。
23. ２３．前記インクが、選択された温度において、約２００ｃｐから約３００ｃｐ までの範囲の粘度を有し、また前記温度制御手段が、前記上昇済み温度および前 記選択された温度間の差に対して選択された比率を有する量だけ、前記選択され た温度よりも低い温度に前記基層を維持するために、前記プラテン手段の温度を 制御することを特徴とする請求項２２記載の高温溶解インク噴射システム。
24. ２４．前記選択された比率が、ほぼ２分の１であることを特徴とする請求項２３ 記載の高温溶解インク噴射システム。
25. ２５．前記選択された比率が、約１：１から約２：１までの範囲内にあることを 特徴とする請求項２３記載の高温溶解インク噴射システム。
26. ２６．前記選択された比率が、約４分の１から約２分の１までの範囲内にあるこ とを特徴とする請求項２３記載の高温溶解インク噴射システム。
27. ２７．前記高温溶解インクが、前記上昇済み温度において、約１０ｃｐから約３ ５ｃｐまでの範囲の粘度を有することを特徴とする請求項２２記載の高温溶解イ ンク噴射システム。
28. ２８．前記高温溶解インクが、前記上昇済み温度において、約１５ｃｐから約２ ５ｃｐまでの範囲の粘度を有することを特徴とする請求項２２記載の高温溶解イ ンク噴射システム。
29. ２９．前記高温溶解インクが、前記上昇済み温度において、約１０〜４０ダイン ／ｃｍの範囲内の表面張力を有することを特徴とする請求項２２記載の高温溶解 インク噴射システム。
30. ３０．前記高温溶解インクが、約５０〜１００ピコリットルの範囲内の体積を有 する滴として、前記インク噴射手段から噴出されることを特徴とする請求項２２ 記載の高温溶解インク噴射システム。
31. ３１．前記プラテン手段上に支持される繊維質の基層と、この基層の第１領域内 の方へ前記インク噴射手段から噴出される選択された直径を有する複数の第１イ ンク滴と、前記第１領域に直接隣接する前記基層の第２領域の表面上で、前記選 択された直径の約５０％増し以下の直径を有する複数の第２インク滴と、前記第 ２領域よりも前記第１領域から遠い第３領域における前記基層上の複数の第３イ ンク滴とを具備し、前記第３領域内のインク滴は、前記繊維質の基層により吸収 済みであるとともに、前記選択された直径の少なくとも２倍の直径を有している ことを特徴とする請求項２２記載の高温溶解インク噴射システム。
32. ３２．繊維質の基層上に像を形成する方法であって、インク噴射手段からの選択 された融点を有する高温溶解インクを受け取るために繊維質の基層をプラテン手 段上に支持することと、前記高温溶解インクの融点よりも、約２５℃低い温度お よび約２５℃高い温度の範囲内の温度に前記基層を維持するために、前記プラテ ン手段の温度を制御することと、前記インク噴射手段から前記基層手段へ高温溶 解インクを噴出させることを具備する繊維質の基層上に像を形成する方法。
33. ３３．前記高温溶解インクの融点よりも、約１０℃低い温度および約１０℃高い 温度の範囲内に前記基層の温度を維持するように、前記プラテン手段の温度を制 御することを具備することを特徴とする請求項３２記載の方法。
34. ３４．前記高温溶解インクが、上昇済み温度で噴出され、また前記高温溶解イン クが、選択された温度において所定の粘度を有し、前記基層が、前記上昇済み温 度および前記選択された温度間の差の選択された比率である差だけ、前記選択さ れた温度よりも低い温度に維持されることを特徴とする請求項３２記載の方法。
35. ３５．前記選択された比率が、約２分の１であることを特徴とする請求項３４記 載の方法。
36. ３６．前記選択された比率が、約４分の１および約２分の１の間にあることを特 徴とする請求項３４記載の方法。
37. ３７．前記選択された比率が、約１と約２の間にあることを特徴とする請求項３ ４記載の方法。
38. ３８．前記所定の粘度が、約２００〜３００ｃｐであることを特徴とする請求項 ３４記載の方法。
39. ３９．前記基層上への高温溶解インクの噴出に続いて、少なくとも１０ミリ秒間 、前記繊維質の基層を前記プラテン手段に接触させた状態に維持することを具備 することを特徴とする請求項３２記載の方法。
40. ４０．前記基層上への高温溶解インクの噴出に続いて、約３０〜５０ミリ秒間、 前記繊維質の基層を前記プラテン手段に接触させた状態に維持することを具備す ることを特徴とする請求項３９記載の方法。
41. ４１．前記基層の方へ、インクを２〜１２ｍ／秒の範囲内の速度で噴出させるこ とを特徴とする請求項３２記載の方法。
42. ４２．前記インク噴射手段からの前記高温溶解インクの受け取りに続いて、約１ 秒以下の後、前記インク噴射手段から高温溶解インクを受け取った前記基層の部 分を、前記プラテン手段から離すことを具備することを特徴とする請求項３２記 載の方法。