JPH04329142A - ホットメルトインク記録装置 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ホットメルトインク記録装置に
関し、より詳細には、被記録体を加熱し、且つ、画像情
報を記憶するようにしたホットメルトインク記録装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】インクジェット記録方法に関しては、従来
から多くの提案がなされている。これらは、いわゆるイ
ンクと称される記録液体の小滴を飛翔させ、被記録体に
付着させて記録を行うもので、記録液体の小滴の発生法
及び小滴の飛翔方向を制御するための制御方法により、
幾つかの方式に大別される。第１の方式は、例えば、米
国特許第３０６０４２９号明細書に開示されているもの
である。これは、Ｔｅｌｅ　ｔｙｐｅ方式と称され、記
録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した小滴
を記録信号に応じて電界制御し、被記録体上にこの小滴
を選択的に付着させて記録を行うものである。すなわち
、ノズルと加速電極間に電界をかけて、一様に帯電した
記録液体の小滴をノズルより吐出させ、吐出した小滴を
記録信号に応じて電気制御可能なように構成されたｘｙ
偏向電極間を飛翔させ、電界の強度変化によって選択的
に小滴を被記録体上に付着させるものである。

【０００３】第２の方式は、例えば、米国特許第３５９
６２７５号明細書や米国特許第３２９８０３０号明細書
等に開示されているものである。これは、Ｓｗｅｅｔ方
式と称され、連続振動発生法により帯電量の制御された
記録液体の小滴を発生させ、この帯電量の制御された小
滴を、一様に電界がかけられている偏向電極間を飛翔さ
せて、被記録体上に記録を行わせるものである。具体的
には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッドを構
成する一部であるノズルのオリフィス（吐出口）の前に
記録信号が印加されるようにした帯電電極を所定距離難
問させて配置し、前記ピエゾ振動素子に一定周波数の電
気信号を印加することでピエゾ振動素子を機械的に振動
させ、オリフィスより記録液体の小滴を吐出させる。こ
の時、吐出する小滴には帯電電極により電荷が静電誘導
され、小滴は記録信号に応じた電荷量で帯電される。帯
電量の制御された小滴は、一定電界が一様にかけられて
いる偏向電極間を飛翔する時に、付加された帯電量に応
じて偏向を受け、記録信号を担う小滴のみが被記録体上
に付着することになる。

【０００４】第３の方式は、例えば、米国特許第３４１
６１５３号明細書に開示されているものである。これは
、Ｈｅｒｔｚ方式と称され、ノズルとリング状の帯電電
極間に電界をかけ、連続振動発生法によって、記録液体
の小滴を発生霧化させて記録させる方式である。即ち、
ノズルと帯電電極間にかける電界強度を記録信号に応じ
て変調することにより小滴の霧化状態を制御し、記録画
像の階調性を出して記録させるものである。第４の方式
は、例えば、米国特許第３７４７１２０号明細書に開示
されているものである。これは、Ｓｔｅｍｍｅ方式と称
され、前記第１〜３の方式とは根本的に原理が異なるも
のである。即ち、前記第１〜３の方式が、何れもノズル
より吐出された記録液体の小滴を、飛翔している途中で
電気的に制御し、記録信号を担った小滴を選択的に被記
録体上に付着させて記録を行わせるのに対し、このＳｔ
ｅｍｍｅ方式では、記録信号に応じて吐出口より記録液
体の小滴を吐出飛翔させて記録するものである。つまり
、Ｓｔｅｍｍｅ方式は、記録液体を吐出する吐出口を有
する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、電
気的な記録信号を印加してピエゾ振動素子の機械的振動
に変え、この機械的振動に従い吐出口より記録液体の小
滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させるものである。 同様な記録方式として、特公昭６１−５９９１４号公報
に開示されたものもある。これは、液体を所定の方向に
吐出させるための吐出口に連通する液路中の液体の一部
を熱して膜沸騰を生起させることにより、吐出口より吐
出される液体の飛翔液滴を形成し、この液滴を被記録体
に付着させて記録させるものである。

【０００５】しかし、これらインクジェット記録層とし
て用いられるインク組成物としては、水等を基剤とした
液体のインク組成物が使われている。しかし、該インク
組成物は、紙にしみこむことによって記録されることか
ら、インクのしみこみ易い紙への記録ではにじみを生じ
てしまい、記録ドットの周辺が不鮮明で印字品質が低下
するという欠点を有している。これに対し、紙質に関係
無く良好な印字品質を得る手段として、常温で固体のワ
ックス等を基剤としたホットメルト型インク組成物を用
い高温下で固体状インクを加熱溶融させて飛翔させ、記
録紙上で冷却固化し記録ドットを形成するホットメルト
インク記録装置が知られている。しかしながら、ホット
メルトインクを用いて記録を行う場合、被記録体上にお
いて、液体から固体へと相変化をする。被記録体に到達
したインクは急激に冷やされ、被記録体中に充分浸透す
る前に固化するため、被記録体上に盛り上がった状態で
付着する。図３は、被記録体中に充分浸透する前に固化
した様子を示す図で、このような状態ではインクの被記
録体への定着強度が弱く、外部からの力によりはがれ落
ちたり、傷が入ったりする。

【０００６】この欠点を解決する手段として、米国特許
４７５１５２８号明細書「ＰＬＡＴＥＮ　ＡＲＲＡＮＧ
ＭＥＮＴ　ＦＯＲ　ＨＯＴ　ＭＥＬＴ　ＩＮＫＪＥＴ　
ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」には、被記録体にインクを定着さ
せるために被記録体の温度を一定とする記録計が開示さ
れている。具体的には、被記録体をプラテンに真空吸引
して吸着して、被記録体の温度を検出し、該検出信号に
基づいてヒータおよび熱電素子を用いたヒートポンプに
より加熱冷却し、被記録体の温度を一定に制御する手段
を有している。

【０００７】また、特開平１−２７８３６１号公報「ホ
ットメルト式インクジェットプリンタ」では、被記録体
（記録紙）の送り方向において、前記被記録体に対する
インク噴射ヘッドによる印字位置の直前の位置から下流
側の領域中のいずれかの位置に、該被記録体を加熱する
加熱手段を設けて、被記録体へのインク定着を確実にす
ることが提案されている。

【０００８】更に、特開昭６３−２０５２４１号公報「
定着機構付ホットメルトインクジェット記録装置」にお
いては、インク噴射ヘッドと被記録体との間の距離を一
定に保ち乍ら被記録体を送るためのプラテン内に、加熱
手段を配設して、印字されたホットメルトインクを液化
させ、被記録体に定着させる定着手段と、被記録体上に
盛り上ったインクをローラで押圧して、インクを機械的
に浸透させて定着させる定着手段とを有する記録装置が
開示されている。

【０００９】上述のホットメルトインクジェット記録装
置は、ホットメルトインクの定着性を向上させるという
点においては優れているが、解決すべき問題点を有して
いる。すなわち、記録ヘッドを被記録体の副走査方向に
移動させながら印写を行う、いわゆる、シリアル型の記
録装置の印字手順は、一般的には、１行分の画像情報を
印写してから改行して、次の行を印字する。しかしなが
ら、もし、１ページの途中で画像情報がホストコンピュ
ータから送られて来なかったり、１行の途中で画像情報
が送られて来なかったりした場合、記録装置は、画像情
報が停止した１ページの途中で画像情報が送られて来る
のを待って、止まった状態（待期状態）になる。ここで
、前記の公報において提案されたような、被記録体を加
熱し押圧する手段（加熱手段）を有していると、被記録
体は、加熱部で停帯し、その停帯した被記録体の部分及
びその近傍のインクが固化する速度が遅くなり、被記録
体（紙）にインク浸透する量に違いを生じ、ドットの大
きさが大きくなる等、画像が変化してしまう。その結果
、画像品質が悪くなるという不具合を生ずる。また、被
記録体が加熱部に停帯した時に、加熱手段を動作しない
ようにする等の処置をほどこしたとしても、加熱部の熱
は急速に下がることはないため、同様の不具合は避けら
れない。

【００１０】

【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので
、ホットメルトインクを被記録体に対して定着させるた
めの加熱定着手段を有するシリアル型記録装置の画像品
質を向上させること、また、１ページの中で記録された
記録ドットの大きさのバラツキが小さく、安定して画像
品質が得られるホットメルトインク記録装置を提供する
ことを目的としてなされたものである。

【００１１】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、常温で
は固体で、常温より高い温度では液体に相変化する記録
体を、記録ヘッドより噴射させることにより記録を行な
うホットメルトインク記録装置において、被記録体を加
熱する加熱手段と、少なくとも１ページの画像情報を記
憶する画像情報記憶手段とを有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。

【００１２】図１（ａ），（ｂ）は、本発明によるホッ
トメルトインク記録装置の一実施例である記録ヘッドの
構成図で、オンデマンド型シリアルインクジェット記録
ヘッドを示している。図（ａ）は断面図、図（ｂ）は図
（ａ）のＡ−Ａ線矢視拡大図である。図中、１は基板、
２は圧電素子、３は流路板、３ａはインク流路、３ｂは
壁部、４は共通液室構成部材、４ａは共通液室、５はイ
ンク供給パイプ、６はノズルプレート、６ａはノズル、
７は駆動用回路プリント板（ＰＣＢ）、８はリード線、
９は駆動電極、１０は充填剤、１１は保護板、１２は流
体抵抗、１３，１４は電極、１５は上部隔壁、１６はヒ
ータ、１７はヒータ電源、２０はヘッドである。

【００１３】集積化されたヘッドにおいて、電極１３，
１４を有する積層された圧電素子２は、流路３ａに対応
して、該流路３ａ方向に溝加工が施され、溝１０、駆動
圧電素子２ｂ、非駆動圧電素子２ａに区分される。溝１
０には充填剤が封入されている。溝加工が施された圧電
素子２には上部隔壁１５を介して流路板３が接合される
。すなわち前記上部隔壁１５は、非駆動圧電素子２ａと
隣接する流路を隔てる壁部３ｂとで支持される。駆動圧
電素子２ａの幅は流路３ａの幅よりも僅かに狭く、駆動
用回路プリント板（ＰＣＢ）上の駆動回路により選択さ
れた駆動圧電素子２ｂはパルス状信号電圧を印加すると
、該駆動圧電素子２ｂは厚み方向に変化し、上部隔壁１
５を介して流路３ａの容積が変化し、その結果ノズル板
６のノズル６ａよりインク液滴を吐出する。流路板３の
上面には、ヘッド２０を加熱し、ホットメルトインクを
溶融させるためのヒータ１６が配設されている。

【００１４】図２は、本発明のホットメルトインク記録
装置の動作原理を説明するための図で、図中、２１はホ
ットメルトインク、２１ａはインク滴、２２は被記録体
（記録紙）、２３はプラテンで、図１と同じ作用する部
分には等しい符号を付している。

【００１５】図示において、流路板３の上面に配設され
たヒータ１６を電源１７により加熱すると、流路３ａ内
のホットメルトインク２１は溶融した状態となる。この
ときのホットメルトインク２１の粘度は２０ｃｐ（セン
チ・ポアーズ）以下、好適には１０ｃｐ（センチ・ポア
ーズ）以下となるのが望ましい。ホットメルトインク２
１が液状となった状態で、圧電素子２を駆動すると、そ
の変化により、ノズル６ａよりインク滴２１ａとなって
、吐出する。吐出後のインク液滴２１ａは被記録体２２
方向に飛翔し、被記録体２２に到達する。

【００１６】図４，図５は、本発明のホットメルトイン
ク記録装置の適用例を説明するための図で、図４はプリ
ンターの斜視外観図、図５は図４に示したプリンターの
印字部の断面図であり、図中、２４は記録ヘッド、２４
ａはインク液滴、２４ｂはドット、２５はプラテン、２
６はヒータ、２７はキャリッジ、２７ａはキャリッジガ
イドロッド、２８は被記録体（記録紙）、２９は入力ポ
ートである。

【００１７】図示に基づいて印字の概略を説明する。被
記録体２８は、ＬＦ（紙送り）モータ（図示せず）の回
転駆動により矢印Ａで示した主走査方向に移動できるよ
うに、プラテン２５に圧接している。プラテン２５の被
記録体２８の圧接しない反対面にはヒータ２６が配設さ
れている。接合に基づきヒータ電源Ｖが印加されると、
プラテン２５は加熱され、伝熱により被記録体２８を加
熱する。

【００１８】一方、記録ヘッド２４には、ホットメルト
インクの加熱手段と、該加熱手段により加熱され、好ま
しくは１０ｃｐ以下の粘度の液相となったインクを噴射
する圧電素子の駆動手段とが内装されている。記録ヘッ
ド２４は、スペースモータ（図示せず）によりプラテン
２５と平行した方向に、キャリッジガイドロッド２７ａ
に案内され、副走査方向（矢印Ｂ方向）に移動する。記
録ヘッド２４より最適な粘度のインク液滴として噴射さ
れたインク滴２４ａは、被記録体２８上にドット２４ｂ
を記録し、更にプラテン２５により加熱され安定して定
着される。

【００１９】図６は、図４に示したプリンターの動作を
説明するためのブロック図で図中、３０は入力ポート、
３１はＣＰＵ（中央演算処理装置）、３２はＲＡＭ、３
３はスペース・モータドライバ、３４は圧電素子ドライ
バ、３５はプラテンヒータドライバ、３６はスペースモ
ータ、３７は圧電素子、３８はプラテンヒータ、３９は
ＬＦモータドライバ、４０はＬＦモータである。

【００２０】図示において、ホストコンピュータから伝
送された画像情報は、入力ポート３０を経て、ＣＰＵ３
１に入る。ＣＰＵ３１は画像情報が改ページを指示する
命令でなければＲＡＭ３２に記憶する。このようにして
、ホストコンピュータからの画像情報をつぎつぎにＲＡ
Ｍ３２に記憶していき、その画像情報が１ページ分の画
像情報になったときには、スペース・モータドライバ３
３に駆動信号を送りスペースモータ３６を駆動し、キャ
リッジ２７は副走査方向に移動する。キャリッジ２７が
所定の場所に来たら、圧電素子ドライバー３４を駆動し
、記録ヘッド２４から液状のホットメルトインク滴２４
ａを吐出し、被記録体２８上に画像を形成していく。 このようにして、１行分の画像を形成したらＬＦモータ
ドライバ３９に駆動信号を送り、ＬＦモータ４０を駆動
し、次の行を印字する。上述の操作を繰返して１ページ
分の画像を途中で待機時間を設けることなく、一度に形
成する。画像情報が改ページを指示する命令であればそ
れまで、記憶していた画像情報を印写し、印写が完了し
てから被記録体２１を排出する。

【００２１】次に、上述の本発明によるホットメルトイ
ンク記録装置を用いて行った画像品質の試験結果を以下
に述べる。 １．インクジェットヘッド構造　　…図１２．記録装置
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…図５，図６３
．試験条件 記録密度　　　　　　　　：３００ｄｐｉ（ドット／イ
ンチ）圧電素子駆動電圧：２５Ｖ 駆動周波数　　　　　　：４ｋＨｚ（ベタ印字時）被記
録体　　　　　　　　：Ａ４サイズＰＰＣ用紙（Ｘｅｒ
ｏｘ−４０２４） インク　　　　　　　　　　：Ｄａｔａｐｒｏｄｕｃｔ
ｓ社製ＳＩ４８０用インク ヘッド加熱温度　　：１１０℃ 被記録体面温度　　：６０°（アルミニウム製プラテン
後面のヒータを紙面が６０℃になるように調整）４．評
価試験内容 （ａ）ページの先頭から１０行分印写したところで、３
０秒待機し、最後まで印写する。　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　…（従来技術） （ｂ）途中で待機することなく、１ページ分印写する。 …（本発明） ５．結果 上記評価試験内容の（ａ），（ｂ）で各々主走査方向（
矢印Ａ方向）において印字ドットの大きさの変化を測定
する。 （ａ）の結果：９行目と１０行目のドットが、それ以外
のドットより著しく大きく、かつ、にじみが多い。とく
に、１０行目はドットの大きさは、１１行目の１，２倍
以上もあり、１０行目と１１行目で、極端にドットの大
きさが変化している。 （ｂ）の結果：ページ全体にわたって良好な画像品質で
あった。 上述の如く、本発明による印字結果は、従来技術の印字
結果と比べ画像品質は格段に優れていることが実証され
た。

【００２２】本発明のホットメルトインク記録装置の如
く、１ページの途中で待機することなく１度に印写する
には、少なくとも１ページの画像情報を記憶する記憶手
段を有していなければならない。また、本発明の実施例
においては、定着方式として、加熱手段を有した場合に
ついて述べたが、従来技術であげたローラーの押圧によ
って定着する方式では、待機により、印写部に過剰な圧
力がかかり、印写ドットの大きさがかわるという不具合
は生じる。この場合についても本発明を適用することに
より前記の不具合は解決できる。更に、ライン型記録装
置に対しても、途中で待機するような印写方式であれば
、同様に本発明は適用される。

【００２３】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、加熱定着手段と、少なくとも１ページ分の画像情報
記憶手段とを有し、１ページ分の画像情報を連続して印
字することが可能となり、１ページ分の画像を途中で待
機することなく形成できるようにしたので、従来技術に
おいて、待機したときに生ずる加熱手段により生じるド
ットの大きさの変化、にじみの発生がなくなり、１ペー
ジ全体にわたって極めて良好な画像品質を得ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明のホットメルトインク記録装置の一
実施例である記録ヘッドの構成図である。

【図２】　　本発明のホットメルトインク記録装置の動
作原理を説明するための図である。

【図３】　　被記録体中に充分浸透する前に固化した様
子を示す図である。

【図４】　　本発明のホットメルトインク記録装置の適
用例であるプリンターを説明するための斜視外観図であ
る。

【図５】　　図４に示したプリンターの印字部の断面図
である。

【図６】　　図４に示したプリンターの動作を説明する
ためのブロック図である。

【符号の説明】

１…基板、２…圧電素子、３…流路板、３ａ…インク流
路、６…ノズルプレート、１６…ヒータ、２４…記録ヘ
ッド、２４ａ…インク液滴、２４ｂ…ドット、２５…プ
ラテン、２６…ヒータ、２７…キャリッジ、２７ａ…キ
ャリッジガイドロッド、２８…被記録体（記録用紙）、
３０…入力ポート、３１…ＣＰＵ（中央演算処理装置）
、３２…ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、３３…ス
ペース・モータドライバ、３４…圧電素子ドライバ、３
５…プラテンヒータドライバ、３６…スペースモータ、
３７…圧電素子、３８…プラテンヒータ、３９…ＬＦモ
ータドライバ、４０…ＬＦモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　常温では固体で、常温より高い温度で
   は液体に相変化する記録体を、記録ヘッドより噴射させ
   ることにより記録を行なうホットメルトインク記録装置
   において、被記録体を加熱する加熱手段と、少なくとも
   １ページの画像情報を記憶する画像情報記憶手段とを有
   することを特徴とするホットメルトインク記録装置。