JPH03184850A - 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】 挟襟介圀 本発明は、ワックス等の相変化記録媒体を利用した非接
触型記録装置に関し、例えば、コピア、プリンター、Ｆ
ＡＸ等の記録エンジンに適用されるものである。

曳」りえ轡 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
明細書には、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ー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号公報には、ノ・ズルロ
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２− 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号公報には、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。

Ｌ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キノのでなく
、放置時の目貼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１〜の点において
も問題がある。

また、米国特許第３６５３３９２号明細書及び米国特許
第３７１５２１９号明細書には常温で固体であって、加
熱することにより融解して液体となり、インクジェット
法により吐出が可能となるインクの処方が開示されてい
る。しかしながら、上記の処方のようなインクを用いて
、ヘッド内のインクを加熱することにより融解した状態
でインクジェット法３− によりインクを吐出せしめることにより得られる画像は
、摩擦や引っかきに対する抵抗力がなく容易に脱落する
ものであった。この欠点を解決するための装置として特
開昭６３−２０５２４１号公報には印字した後に被記録
体に熱又は／および圧力を加え定着せしめる装置が開示
されている。

前述の米国特許第３６５３３９２号明細書及び米国特許
第３７１５２１９号明細書に開示されているようなホッ
トメルト・タイプのインクを用いてインクジェット法に
て印字を行なうと、上質紙、中質紙、電子写真用複写紙
、タイプライタ−用紙、ボンド紙等の普通紙上にも滲み
がなく、高濃度で色再現の良い画像が得られるという、
一般に用いられている水性インクや油性インクの液体イ
ンクでは得られない特徴を有する。しかしながら、ホラ
１ヘメルトインクを用いて印写された画像はインクが記
録紙中に浸透する前にその温度が低下してしまい粘度が
高くなったり、固化したりしてしまい十分な定着性が得
られない。特に画像を摩擦したり、引っかいたりするこ
とにより容易に画像が脱落して４− しまうという欠点があった。

この欠点を解決する方法として前述の特開昭６３−２０
５２４１号公報の装置が提案されている。ここには記録
紙が軟化点以上に加熱されている状態において印字され
る例が示されている。また印字後の画像を加熱したり、
圧力を印加する思想が示されている。しかしながら、こ
こには最良の画像を得るためのインクの物性および加熱
のための条件は何ら示されていない。印字後の画像を単
に熱したとしても必ずしも良い結果は得られない。

、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５− 乾燥目詰りという従来の水性インクを利用した各稚方式
の大きい問題を根本的に解決すること、さらに、ソリッ
ドインク特有な問題として、インクの紙面への定着性を
改良し、印字品質の信頼性の向上、質感の向上を目的と
する。

また、適正な温度にコントロールすることで、定着性と
同時に画質低下が発生しないシステムとすること、定着
のための消費エネルギーを小さく押えて、効率向上を目
的とする。

また、上質紙、中質紙、電子写真用複写紙、タイプライ
タ−用紙、ボンド紙等一般に用いられている普通紙上に
鮮明な画像が得られ、かつ該画像の定着性が良好である
インクジェット記録方法を用いた非接触型記録装置を提
供することにある。

構　　　或 本発明は、」二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、記録紙に付着したイ
ンクを定着するため、記録紙のインク付着の反対面に加
熱手段を設け、該加熱６一 手段に対応してインク付着紙面側に紙面温度検出手段を
設け、該紙面温度検出手段により検出されたインク付着
紙面温度を一定に制御する制御手段を設けたこと、更に
は、（２）前記制御する紙面温度が、前記インクの固体
から液体に完全溶解するまでの温度範囲における転移温
度と融点近傍の温度の間に設定されていること、更には
、（３）前記紙面温度制御手段が、ヘッドからのインク
が紙面に付着する位置、又はその近傍に設けられている
ことを特徴としたものである。特に、紙面に付着したイ
ンクを紙面側よりインクを加熱し、接触面のインクのみ
を紙面に浸透させ、定着性能を向上させようとするもの
である。以下５本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明による非接触型記録装置の一実施例を
説明するための構成図で、図中、１は給紙部、２は記録
ヘッド、３は排紙部、４は温度制御部、５は紙面温度検
出部、６は定着ヒータ、７は温度検出素子、８は搬送ベ
ルトである。

給紙部１からの記録紙が記録ヘッド２の位置に７− 搬送ベルト８により搬送され、インクが記録紙に付着さ
れる。このインクを定着するために、定着ヒータ６、紙
面温度検出部５、温度検出素子７、温度制御部４から成
る定着装置が設けられ、記録紙上のインクが定着されて
排紙部３に送られる。

温度検出素子７はバネ力によって定着ヒータ６の方へ圧
接されている。ここで使用する記録ヘッドは従来のあら
ゆる方式のインクジェットが適応可能である。

第２図は、ピエゾオンデマンド方式に用いられる記録ヘ
ッドの構成図で、（、）は平面図、（ｂ）。

（Ｑ）は断面図である。図中、９はプリント面、１０は
ピエゾ素子、１１は共同インク室、１２は記録ヘッド、
１３はインク、１４はオリフィスである。この例は、サ
イクロニクス型と呼ばれるもので、バイモルフ型のピエ
ゾ素子を振動させ、インク室が収縮した時にはオリフィ
ス１４よりインク液を吐出させ（図（ｂ））　、膨張し
た時にはインク１３をインクタンクより補給して次のイ
ンク吐出の準備がなされるものである（図（Ｃ））。

そして、インクを完全溶解の状態で、オリフィスへ供給
するためのヘッド基板に密着した加熱ヒータを有する構
成となっている。

第３図は、定着装置と記録ヘッドの関係を示す図で、図
中、１５は記録ヘッド、１６は記録紙、１７は回収エア
ー、その他第１図と同じ作用をする部分は同一の参照番
号を付しである。記録紙１６を水平方向に搬送し、記録
ヘッド１５は下向きに構成して下向きにインクを吐出す
るものである。ここではエアー流を用いたインクの冷却
、スイッチングヒータにより吐出させるものである。

一般に、ここで使用する様な高温溶融インクは、低表面
張力の化合物より成り、その値は２０〜３　Ｑ　ｄｙｎ
ｅ　／　ｃｍ程度である。従って、紙面上のインクを融
点以上の高い温度に加熱するとただちに紙中への浸透が
発生し、画像は滲んでしまうことになる。したがって、
紙表面温度を検出し１紙の種類、環境温度の変化にもか
かわらず、適正値にコントロールすることにより、定着
性の良い高画質が得られることになる。又、インク付着
位置に温９− 度制御手段が設定されているため付着インクは室温レベ
ルまで冷却されることなく紙面側インクを溶融させるこ
とが出来、加熱電力の省エネ化が可能である。

第４図は、ヘッド部の具体例を示す。図中、２１は共通
液室、２３は気体流路、２４はスイッチングヒータ、２
６は表面部材、２７は断熱材、２８はアルミ材、２９は
アルミナ基板、３１は保持部材、３２は気体流路構成部
材である。

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、ＡＱ。

ＡＱ金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。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。

まず、０　、１　ｋｇ／ａ！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、１０
− その後、印字面に向けて流出さすにのエアー流出口から
、印字面までは、ｌ〜２ｍ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、６０ｍ／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ー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１本発明のインクジェット記録法に用いるイン
クの示差熱分析結果の一例を示す。このインクは、固体
から液体に相転移する際に常温から、完全に溶解するま
での温度範囲で、一つ又は二つ以上の転移温度を有する
常温で固体のインクである。常温とは、５〜３５℃の範
囲であり、この温度から溶融点までに一つ又は二つ以上
の転移温度を有するか否かは示差熱分析（Ｄ　Ｓ　Ｇ）
を行なうことにより容易に判別できる。すなわち、示差
熱分析において現われる吸熱のピークに相当する温度が
転移温度である。第５図においては、２つの吸熱のピー
クを示している。この例に示す様な複数の転移温度を有
するのは、単一化合物によりビークルを構成する場合に
おいては、部分的に微細な結晶構造を有する常温で固体
であって、５０〜２００℃の範囲で融点を有し、常温か
ら融点までの範囲でガラス転移点を有する化合物である
場合である。この様な特性を示す化合物の例としては、
ポリアクリス酸エステル類、ポリエチレンオキサイド、
エチレン酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。また、複
数の化合物でインクのビークルを構成する場合で、融点
が異なる２種以上の化合物を混合すると、複数の転移温
度が現われる。

以上のインクに用いられる化合物は他に、カルナバワッ
クス、キャンデリラワックス、鯨ろう、密ろう、木ろう
、ホホバろう等の天然ワックス、テトラフサノール、ヘ
キサコサノール、等の高級アルコール類、およびそれら
のエステル類がある。

そして、インク全体が流動性となるための完全溶解温度
は最も高温にある転移温度以上の値であることになる。

この第５図の特性インクを用いた場合、５５．１’Ｃが
転移温度、６６．６℃が融点であるため、記録ヘッドの
方式又はインク１ドツトの質量、インク熱伝導率、イン
ク比重によって適正値を選ぶ必要があるが、約５５〜７
０℃の範囲に紙面制御温度を設定すれば良い。

募−一果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、イン
ク定着性能の向上による画像の耐久性、質感の向上と、
滲みの無い高画質化が可能となる。

また、加熱電力の省エネ化が可能である。

【図面の簡単な説明】

】３− 第１図は、本発明による非接触記録装置の一実施例を説
明するための構成図、第２図（ａ）〜（ｃ）は、ピエゾ
オンデマンド方式に用いられる記録ヘッドの構成図、第
３図は、定着装置と記録ヘッドの関係を示す図、第４図
は、ヘッド部の具体例を示す図、第５図は、インクの示
差熱分析結果の一例を示す図である。 ４・・・温度制御部、５・・・紙面温度検出部、６・・
・定着ヒータ、７・・・温度検出素子。

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、記録紙に
   付着したインクを定着するため、記録紙のインク付着の
   反対面に加熱手段を設け、該加熱手段に対応してインク
   付着紙面側に紙面温度検出手段を設け、該紙面温度検出
   手段により検出されたインク付着紙面温度を一定に制御
   する制御手段を設けたことを特徴とする非接触型記録装
   置。