JPH05104737A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

インクジエツト記録装置

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JPH05104737A
JPH05104737A JP26933591A JP26933591A JPH05104737A JP H05104737 A JPH05104737 A JP H05104737A JP 26933591 A JP26933591 A JP 26933591A JP 26933591 A JP26933591 A JP 26933591A JP H05104737 A JPH05104737 A JP H05104737A
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liquid
recording
viscosity
voltage
electrode
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JP26933591A
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Hideo Yasutomi
英雄 保富
Takamasa Ueda
隆正 上田
Osamu Hiruko
修 蛭子
Hideaki Ueda
秀昭 植田
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Minolta Co Ltd
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    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/36Inkjet printing inks based on non-aqueous solvents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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Abstract

(57)【要約】 【目的】記録速度を向上させることができ、しかも良好
な画像を安定して得られる安価なインクジェット記録装
置を提供する。 【構成】記録液1を噴射しないときは、電圧印加装置7
により個別電極4に電圧を印加しておく。この電圧によ
り個別電極4と共通電極5との間の記録液1中に電界が
発生し、この電界により記録液1中の粘度変化液の粘度
が高くなる。ここで電圧の印加を中断すると、記録液1
中の電界が消失し、記録液1中の粘度変化液の粘度が低
くなって、記録液1が噴出孔3から噴出して記録紙8に
付着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクを記録媒体に向
けて飛翔させることにより、文字や画像の記録を行うイ
ンクジェット記録装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、記録媒体へ向かう方向の力を
インクに作用させてインクを記録媒体に付着させること
により、文字等の記録を行うインクジェット記録装置が
用いられている。上記のような力をインクに作用させる
ための駆動源としては、圧電素子などが用いられている
が、近年、例えば人工筋肉ポリマー等の高分子ゲルを用
いるものが提案されている。
【0003】具体的には、例えば特開平2─99386
号公報に記載されているように、熱または光エネルギー
を加えることにより可逆的に膨潤収縮を繰り返す高分子
ゲルに記録液を吸収させ、高分子ゲルに熱または光エネ
ルギーを加えると共に電界を作用させて記録液を記録紙
に付着させる構成のものが提案されている。また、例え
ば特開平1─277839号公報に記載されているよう
に、透明支持体上に透明電極層と感光層とメカノケミカ
ル層とファインボア層とを順次積層してなる画像形成体
を用い、高分子ゲルからなるメカノケミカル層に通電し
て収縮させることによりインクを絞り出す構成のものも
ある。
【0004】また、例えば特開昭62─60690号公
報に記載されているように、電気的刺激により可逆的に
膨潤収縮する高分子ゲルを用い、この高分子ゲルにイン
クを保持せしめると共に、この高分子ゲルからインクを
吐出せしめて記録紙に付着させる構成のものなども知ら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人工筋
肉ポリマー等の高分子ゲルは応答性が悪いため、これを
用いたインクジェット記録装置は記録速度を充分に高速
化できないという問題があった。また環境によっては乾
燥により高分子ゲルの組成が変化し、制御が困難になる
ことがあるという問題があった。また繰り返し使用する
ことにより色材が高分子ゲルに付着し、膨潤度が変化す
るという問題があった。また例えば16ドット/mm程
度の高解像度の記録装置の場合、高分子ゲルの変位量が
小さいことから、高エネルギーを加える必要があり、装
置の製造コストが高価であるという問題があった。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みて成されたもの
であり、記録速度を向上させることができ、しかも良好
な画像を安定して得られる安価なインクジェット記録装
置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、電圧の印加によって粘度が変化する粘度変
化液中に色材を混入した記録液を保持する保持手段と、
この保持手段中の前記記録液に電圧を印加するための電
極とを備え、前記電極に電圧を印加して前記粘度変化液
の粘度を変化させることにより前記記録液を被記録体の
方向に向かわせる構成としたことを特徴としている。
【0008】また本発明の別のインクジェット記録装置
は、電圧の印加によって体積が変化する体積変化液、お
よびこの体積変化液と相分離して接する記録液を保持す
る保持手段と、この保持手段中の前記体積変化液に電圧
を印加するための電極とを備え、前記電極に電圧を印加
して前記体積変化液の体積を変化させることにより前記
記録液を被記録体の方向に向かわせる構成としたことを
特徴としている。
【0009】
【作用】本発明のインクジェット記録装置において、記
録液を噴出しないときは、電極に電圧を印加しておく。
この電圧により記録液中に電界が発生し、この電界によ
り記録液中の粘度変化液の粘度が大きくなる。ここで電
圧の印加を中断すると、記録液中の電界が消失し、記録
液中の粘度変化液の粘度が小さくなって、記録液が被記
録体側へ移動する。
【0010】また本発明の別のインクジェット記録装置
において、記録液を噴射しないときは、電極に電圧を印
加しておく。この電圧により体積変化液中に電界が発生
し、この電界により体積変化液の体積が小さくなる。こ
こで電圧の印加を中断すると、粘度変化液中の電界が消
失し、体積変化液の体積が大きくなって、記録液が被記
録体側へ移動する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。まず、粘度変化液について説明する。粘度変
化液としては、例えば通電粘度制御液(ELV:Ele
ctroviscous Liquids)を用いるこ
とができる。この通電粘度制御液は、例えばシリコーン
オイル(東レシリコーン社製:SH200−2cp ジ
メチルシリコーンオイル)と、水と、シランカップリン
グ剤(チッソ社製:H7300 ヘキサメチル,EG
ジシラザン)と、コロイダルシリカ(日本アエロジル社
製:R972 粒径M〜0.02μm)とをガラスビー
ズ入りポリビンに混入してレッド・デビルで2時間程度
混合したものであり、その組成を図3に示す。なお、図
3においてR1 はメチル基である。
【0012】本発明の発明者の実験によると、通電粘度
制御液は、電界を作用させることにより、粘度が変化す
るばかりでなく、これに伴って体積も変化する。すなわ
ち、図4および図5のように、通電粘度制御液12中に
電極13,14を対向させて配置し、電極14をアース
して、電極13に図外のスイッチング手段を介して正ま
たは負の電源を接続すると、図4のように電極13に電
圧を印加しない場合は、電極13,14間に電界が形成
されず、通電粘度制御液12は低粘度であるが、図5の
ように電極13に正または負の電圧を印加すると、電極
13,14間に電界が形成され、通電粘度制御液12が
高粘度になると共に体積が減少する。この変化は可逆性
を有する。これは図6のように、電圧の印加により、シ
リコーンオイル中に分散したコロイダルシリカのζ電位
がいずれかの極性の電極13あるいは電極14に、シリ
コーンオイルのカウンターチャージ部がその反対方向に
引っ張られ、静電的に均衡がとれたところで高粘度化す
るものと思われる。
【0013】図7のような組成の通電粘度制御液(N
O.1〜3)を試作し、図8のような測定セルを用いて
電気特性を測定したところ、図9〜図12のような結果
が得られた。すなわち測定セルは、円筒状の電極16内
に、丸棒状のアース電極17を同心状に配置し、電極1
6とアース電極17との間にフッ素樹脂からなる円筒体
18を配置して、電極16とアース電極17との間に電
圧を印加するものであり、通電粘度制御液12の液面の
変位量tを測定した。図9は印加電圧と変位量との関
係、図10は電圧の印加時間と粘度との関係、図11は
固形分濃度と変位量との関係、図12はシランカップリ
ング濃度と変位量との関係をそれぞれ示しており、図9
〜図12において、斜線入りの丸印は通電粘度制御液
(NO.1)の測定結果、白丸印は通電粘度制御液(N
O.2)の測定結果、三角印は通電粘度制御液(NO.
3)の測定結果を示している。
【0014】次に上記通電粘度制御液を利用したインク
ジェット記録装置について説明する。図1は本発明の一
実施例におけるインクジェット記録装置の要部の概略断
面図で、記録液1を保持する保持手段2には、記録液1
を噴出させる多数の噴出孔3が所定間隔おきに形成され
ている。噴出孔3は先細り状に形成されており、噴出孔
3の両側には、記録液1に電界を作用させるための個別
電極4と共通電極5とが相対向するように設置されてい
る。保持手段2には図外のインクタンクからフィルター
6を介して記録液1が供給される。記録液1は、顔料分
散インクと粘度変化液とを混合したものである。
【0015】図2は本発明の一実施例におけるインクジ
ェット記録装置の要部の概略拡大断面図で、各個別電極
4は電圧印加装置7の出力端に個別に接続されており、
各電圧印加装置7は画像信号に応じて例えば80〜30
0V程度の電圧を個別電極4に供給する。各共通電極5
はアースされている。噴出孔3の先端から例えば0.1
〜1mm程度離れた位置には被記録体の一例としての記
録紙8が配置されており、記録紙8には噴出孔3の記録
液1を静電的な引力により吸引するための吸引電極9が
接触している。吸引電極9は吸引バイアス用電源10に
接続されており、吸引バイアス用電源10は例えば90
0〜3000V程度の電圧を吸引電極9に供給する。な
お図示していないが、保持手段2の噴出孔3先端付近に
は、記録液1を吸引電極9と逆の極性に帯電させるため
の電荷注入電極が設置されている。
【0016】次に動作を説明する。記録紙8への記録液
1の噴出が必要ない場合、電圧印加装置7により個別電
極4に所定の電圧を印加する。これにより個別電極4と
共通電極5との間に電界が形成されて、個別電極4と共
通電極5との間の記録液1に含まれている粘度変化液の
体積が減少し、また粘度が高くなる。したがって図1の
ように、記録液1を噴出孔3から押し出そうとする重力
等の力と、それに逆らう記録液1の表面張力等の力とが
釣り合って、記録液1は噴出孔3から噴出しない。画像
信号に応じて電圧印加装置7が個別電極4に供給する電
圧を零にすると、個別電極4と共通電極5との間の電界
が消失し、これにより個別電極4と共通電極5との間の
記録液1に含まれている粘度変化液の体積が増加し、ま
た粘度が低くなる。したがって噴出孔3における記録液
1の先端が記録紙8側に移動し、吸引電極9との距離が
短くなる。このとき、記録液1は電荷注入電極により帯
電せしめられるので、吸引電極9に引き付けられ、記録
液1の移動による慣性力と静電的な引力との相乗効果に
より記録液1が記録紙8に飛翔する。以上の動作が各噴
出孔3毎に繰り返され、記録紙8に画像信号に応じた画
像が形成される。もちろん記録紙8は、図外の駆動装置
により、噴出孔3の並設方向と直交する方向に所定のタ
イミングで送られる。
【0017】このように、記録液1に含まれる粘度変化
液の体積変化を利用して記録液1を噴出孔3から噴出さ
せるので、従来のように高分子ゲルを利用したものと比
較して、記録速度を向上させることができる。また粘度
変化液は高分子ゲルのように組成や膨潤度が変化すると
いうことがないので、良好な画像を安定して得られる。
【0018】なお、粘度変化液と共に記録液1を構成す
る顔料分散インクの有機溶媒としては、例えばメチルア
ルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコー
ル、iso─プロピルアルコール、n−ブチルアルコー
ル、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアル
コール、iso−ブチルアルコール、フルフリルアルコ
ール、テトラヒドロフルフリルアルコール等のアルコー
ル類や、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンア
ルコール等のケトンまたはケトンアルコール類や、モノ
エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン等のアルカノールアミン類や、ジメチルホルム
アミド、ジメチルアセトンアミド等のアミド類や、テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類や、酢酸エ
チル、安息香酸メチル、乳酸エチル、エチレンカーボネ
ート等のエステル類、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリ
コール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、グリセリン、1.2.6─ヘキサントリオー
ル、チオジグリコール等の多価アルコール類や、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチル
エーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、
プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレン
グリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコール
ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエー
テル等のアルキレングリコールから誘導された低級アル
キルモノあるいはジエーテル類や、ヒロリドン等の含窒
素環状化合物等を用いることができる。これらの多くの
溶剤の中でも、顔料分散インクに要求される種々の特性
の改良のためには、好ましくは多価アルコール類あるい
は多価アルコールのアルキルエーテル類、より好ましく
はジエチレングリコール等の多価アルコールを用いるの
がよい。これらの成分の含有量は、顔料分散インクの全
重量に対して、重量パーセントで、一般には10〜90
%、そして物性値の温度依存性を小さくするためには好
ましくは20〜70%の範囲とされる。水の含有量は、
顔料分散インクの全重量に対して、重量パーセントで、
5〜90%、より好ましくは10〜70%、さらに好ま
しくは20〜70%の範囲内とすることが望ましい。
【0019】また顔料分散インクの顔料としては、従来
公知のものを含めて各種の有機あるいは無機顔料を全て
使用できる。例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナ
クリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、イン
ジゴ系、チオインジコ系、ペリノン系、ペリレン系、イ
ソインドレノン系、酸化チタン、カドミウム系、酸化鉄
系、カーボンブラック等の顔料を使用できる。これらの
顔料は、顔料分散インク中での粒径がほぼ数百ミリミク
ロンから数ミクロン程度の微粒子状となり、好ましく
は、製造直後の水性ペーストであるのが使用に適する。
顔料の顔料分散インク中での好適含有量は、その着色力
および顔料分散インクの粘度への影響を考慮すると、顔
料分散インクの全重量に対して、重量%でほぼ3〜30
%の範囲である。
【0020】また顔料分散インクの分散剤としては、例
えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
アルキルフエニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブ
ロック共重合体等のノニオン系界面活性剤や、高級アル
コール硫酸系エステル塩、ポリエキシエチレン付加物の
硫酸化エステル塩、脂肪酸アルキルアミドのアルキル硫
酸化塩等のアニオン系界面活性剤や、ハロゲン化高級ア
ルキルアンモニウム等のカチオン系界面活性剤等を用い
ることができる。これら界面活性剤は、本発明におい
て、通常、顔料分散インクの組成物中、20重量%以
下、好ましくは15重量%以下の範囲で配合される。
【0021】また顔料分散インクには、分散性を高める
と共に、記録面への密着性を高めるために、樹脂が溶解
配合される。このような樹脂としては、用いる溶剤に溶
解すれば特に限定されるものではないが、例えばポリメ
タクリル酸エステル樹脂、アクリル酸エステル─アクリ
ル酸共重合体樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニル
ブチラール樹脂等のビニル系樹脂や、炭化水素樹脂、フ
エノール樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、アルキド樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸系
樹脂、セルロース系樹脂、ロジン系樹脂、水溶性アクリ
ル樹脂、ゼラチン、カゼイン、セラック等、天然および
合成樹脂の1種あるいは2種以上を用いることができ
る。これら樹脂の配合量は、顔料分散インクの組成物に
おいて、通常、0.2〜30重量%、好ましくは0.5
〜10重量%の範囲である。顔料分散インクにおける樹
脂の配合量が0.2重量%よりも少ないときは、顔料分
散インク中での顔料の分散安定性が劣ると共に、記録し
た際に定着性にも劣るからである。
【0022】また顔料分散インクには、その他の添加剤
として、例えば防錆剤や、界面活性剤や、潤滑剤や、香
料等を配合することができる。また顔料分散インクの製
造方法としては、従来公知の方法が採用でき、上記各成
分を、ホモミキサー、ボールミル、ホモジナイザー、サ
ンドミル、ロールミル等の分散機により混練分散するこ
とにより容易に得ることができる。 (具体的実施例)上記実施例のようなインクジェット記
録装置を試作し、図13のような組成の顔料分散インク
(NO.1〜4)を試作して、この顔料分散インク(N
O.1〜4)を図7のような組成の通電粘度制御液(N
O.1〜3)と各々組み合わせて攪拌器で分散させたも
のを記録液として用い、記録実験を行ったところ、良好
な画像を安定して得ることができた。 (別の実施例)前述したように、通電粘度制御液は電界
を作用されると粘度とともに体積も変化する。前述の実
施例においては主としてこの通電粘度制御液の粘度変化
を利用したが、以降に説明する別の実施例においては通
電粘度制御液の体積変化を利用する。したがって、以降
の説明においては、通電粘度制御液を体積変化液と称す
る。
【0023】図14は別の発明の一実施例におけるイン
クジェット記録装置の要部の概略縦断側面図、図15は
同概略縦断正面図で、記録液21を保持する保持手段2
2には、記録液21を噴出させる多数の噴出口23と、
記録液21を供給するためのインク供給孔24とが所定
間隔おきに形成されている。記録液21は、相分離面2
5を介して体積変化液26に接しており、保持手段22
には、記録液1に電荷を注入するための電荷注入電極2
7,28が設置されている。電荷注入電極27,28
は、噴出口23の近傍部分を除いて絶縁性の保護層2
9,30によって覆われており、全ての電荷注入電極2
7は共通のバイアス印加手段(図示せず)に接続され、
全ての電荷注入電極28はアースされている。さらに保
持手段22には、体積変化液26に電界を作用させるた
めの個別電極31と共通電極32とが対向配置されてお
り、各個別電極31は電圧印加装置33の出力端に個別
に接続され、各電圧印加装置33は画像信号に応じて正
あるいは負の電圧を個別電極31に供給する。全ての共
通電極32はアースされている。記録液21は水性イン
クにより構成されている。
【0024】この実施例では、記録液21に体積変化液
26が含まれておらず、体積変化液26の体積変化を利
用して記録液21を噴出口23から噴出させる点に特徴
を有しており、その他の点は図1および図2の実施例と
同様である。なお上記各実施例において、電圧印加装置
7,33として個別ドライバーを用いて、保持手段2,
22に実装すると、数が多いことからワイヤーボンディ
ングやマウンティングにコストが嵩むので、安価な光書
き込みヘッドを用い、この光書き込みヘッドから発せら
れる光を光スイッチング層に照射して個別電極4,31
への電圧をオン・オフするように構成することにより、
製造コストの低減を図ることが可能になる。
【0025】また記録液1として通電粘度制御液に色材
を混入したものを用いる場合、色材として、疎水性のシ
リコーン系溶剤に水系顔料分散インクを乳化分散したも
のを用いるのが好ましい。これは、染料よりも耐光性お
よび耐水性に優れているからである。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粘
度変化液の粘度変化または体積変化液の体積変化を利用
して記録液を噴出させるので、従来のように高分子ゲル
を利用したものと比較して、記録速度を向上させること
ができる。また粘度変化液および体積変化液は高分子ゲ
ルのように組成や膨潤度が変化するということがないの
で、良好な画像を安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の要部の概略断面図である。
【図2】本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の要部の概略拡大断面図である。
【図3】通電粘度制御液の組成の説明図である。
【図4】通電粘度制御液の動作の説明図である。
【図5】通電粘度制御液の動作の説明図である。
【図6】通電粘度制御液の動作の説明図である。
【図7】試作した通電粘度制御液の組成の説明図であ
る。
【図8】通電粘度制御液の電気特性を測定するための測
定セルの概略断面図である。
【図9】印加電圧と通電粘度制御液の変位量との関係の
説明図である。
【図10】電圧の印加時間と通電粘度制御液の粘度との
関係の説明図である。
【図11】通電粘度制御液の固形分濃度と変位量との関
係の説明図である。
【図12】通電粘度制御液のシランカップリングの濃度
と変位量との関係の説明図である。
【図13】試作した顔料インクの組成の説明図である。
【図14】別の発明の一実施例におけるインクジェット
記録装置の要部の概略縦断側面図である。
【図15】別の発明の一実施例におけるインクジェット
記録装置の要部の概略縦断正面図である。
【符号の説明】
1 記録液 2 保持手段 4 個別電極 8 記録紙 21 記録液 22 保持手段 26 体積変化液 31 個別電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛭子 修 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 植田 秀昭 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビルミノルタカメラ株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧の印加によって粘度が変化する粘度
    変化液中に色材を混入した記録液を保持する保持手段
    と、 前記保持手段中の前記記録液に電圧を印加するための電
    極とを備え、 前記電極に電圧を印加して前記粘度変化液の粘度を変化
    させることにより前記記録液を被記録体の方向に向かわ
    せる構成としたことを特徴とするインクジェット記録装
    置。
  2. 【請求項2】 電圧の印加によって体積が変化する体積
    変化液、およびこの体積変化液と相分離して接する記録
    液を保持する保持手段と、 前記保持手段中の前記体積変化液に電圧を印加するため
    の電極とを備え、 前記電極に電圧を印加して前記体積変化液の体積を変化
    させることにより前記記録液を被記録体の方向に向かわ
    せる構成としたことを特徴とするインクジェット記録装
    置。
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