JPS61149359A - インクジエツト記録装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明はインクジェットヘッドよりインクを選択的に
噴出させて、普通紙上に記＃！を行なうインクジェット
記録装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ インクジェット記録は普通紙記鋒、カラー記碌ができる
有力なノンインパクト記録方法として種々の方式が提案
され、また実用化もなされている。

これらの装置では、インクジェット形成源は異なるが、
微小な孔を有するノズルを通して液体インクが噴出する
ことでは共通している。このため、液体インクの乾燥に
よりノズルの孔が塞がれるあるいは孔の一部にインク乾
燥物が付着することにより記録特性の著るしい劣化、装
置の信頼性低下を生じていた。この対策とし、て、イン
クの遅乾燥化、ノズルのクリーニング機構の付加などが
なされているがいずれもノズル詰りの本質的解決に至っ
ていない。他の対策として固体インクを用いて固体イン
クに電気アークを作用させて、微粒子化し、ノズルより
噴出して記録を行なうドライシステムのインクジェット
記録装置が提案されている（特開昭５４−１０９８４３
号公報参照）。この方式は固体インクを用いているため
、従来、液体インクシステムで問題であったノズル詰り
を解決できるものである。しかしこのシステムにおいて
は第７図に示すように電気アークにより微粒子化した固
体インク粒子がノズルより圧力によりスプレィされるの
で、放射状に広がることがさけられない。このため１画
点の鮮明さに欠ける、画点濃度が低い。

記録媒体への定着性が悪い等の欠点があった。

［発明の目的コ この発明は上述の従来装置の欠点を改良し友もので、ノ
ズル詰りかなく、鮮明で、濃度の高い記録のできるイン
クジェット記録装置を提供することを目的とする。

［発明の概要コ この発明によればノズル先端開口を閉じるように常温で
固形物を含まない無着色の液体膜を形成する液体形成手
段と、放電々極を設けた空間部と導電性固体インクを収
納するインク室を連続して設け、放電制御手段により放
電々極と導電性向体インク間に電圧を印加して電気アー
クを生ぜしめ、この作用により、固体インクの一部を遊
離させ、同時に空間部に発生する圧力により、固体イン
ク粒子群を液体膜に衝突させて、液体インク滴に変換し
、普通紙上に記録するインクジェット記録装置が提供さ
れる。

［＠明の効果コ この発明によれば、固形インクと常温で固形分を含まな
い液体の利用によるノズル詰りの解消と固体インク粒子
−液体インク粒子変換による普通紙、樹脂フィルムなど
の平滑性の良い記録媒体への定着性確保を同時に満足さ
せることができる。

また、電気アーク発生部が外界と隔てられているため、
電気アークに伴って発生するオゾンの装置外への漏洩を
防止することができる。

［発明の実施例コ 以下、図面を以ってこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に係る一実施例のインクジェット記録
装置の説明図である。１は導電性固体インクで、顔料、
染料などの色材、と結着材としてのバインダからなる。

必要に応じて導電性を付与するために導電材が添加でき
る。

色材としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー
、ジスアゾイエロー、ブリリアントカーミン６Ｂなどの
顔料、クリスタルバイオレット。

メチレンブルーなどの染料を挙げることができる。

バインダとしては塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリエステ
ルなどの熱可塑性樹脂、セルロースエステルなどの樹脂
類を用いることができる。導電材としては鉄、銅などの
金属微粉末、導電性樹脂、４級アミンなどの有機を屏質
物質などを用いることができる０２はインク容器でガラ
ス、セラミックス、合成樹脂などの電気絶縁性材料で構
成される。

インク容器２の一端は円錐型に絞られており小さな開口
３をなしている。開口３の孔径はプリンタの仕様により
異なるが０．５　Ｍ以下である。開口径の上限は後述す
る液体膜を介しで、導電性固体インクｌの一部噴出する
に足るだけの圧力の発生を保証する値にあり％また。イ
ンクの噴出が開口３の抵抗によって妨げらねる時の開口
径が下限となる。これらの値はインクの性質、インク容
器構造、インクに与えられるエネルギーなどにより異な
る。インク容器２の他端は導電性キャップ４Ｃ：より閉
じられており導電性キャップ４に設けられているバネ５
Ｈ，導電性固体インクｌを開口３方向に押しつける。

導電性固体インク１の直径はインク容器２の内径よりや
や細くつくられているので、導電性固体インク１はバネ
５の作用により、開口３方向に押しつけられ、絞り込み
部分の壁に当接して保持される。導電性固体インク１と
開口３の藺に形成される空間部６には放電々極７が配置
されており、放電制御手段８に接続している。

一方、導電性固体インク１もバネ５．導電性キャップ４
を介して放電制御手段７に電気的に接続されている。放
電制御手段８は高電圧発生部９と記録信号に従がって高
電圧の発生を制御する高電圧発生制御回路ｌＯよりなっ
ている。高電圧発生部で発生させる電圧値は、導電性固
体インク１．放電々極７材料９両者のギャップなどによ
り異なるが、数１００ｖ以上となる。開口３に接つして
液体層形成手段１１が設けられている。液体層形成手段
１１の２つの壁１２．１３によって液体層１４が形成さ
れており壁１２の開口３と接するところに開口１５が設
けられており、壁１３にも開口３．開口１５と同軸上に
開口１６が設けられている。液体膜１４を形成する液体
は装置の動作温度、一般に０℃〜６０℃の間を通して、
液体であり液体の蒸発により固体を析出しないものが選
ばれる。また、導電性固体インク１を溶解し得るものは
、しないものいずれの液体も用いることができる。固体
インクを溶解し得る液体を用いた場合、普通紙へのまた
は記録媒体が樹脂フィルムの場合、フィルムを溶遺する
液体を用いることによりインクの定着性向上に効果を上
げることができる。ここで用いられる液体の特徴は、特
に不乾性を要求しないことにある。従がって液体の供給
が十分であれば、比較的蒸発しやすい液体を用いること
も可能である。水またはアルコール、グリセリン、パラ
フィン系溶剤などの有機溶剤などを用いることができる
。液体［１４の厚さは０．０１ｍ〜１．ＯＭが適幽であ
る。過度に薄い膜は固体インク粒子の衝突によって膜が
破壊され、開口１５．１６の縁に沿って作用する液体の
表面張力により、開口１５．１６の縁で液体がブリッジ
し、開口１５．１６間に液体が供給されず、この発明の
装置の特徴を維持することができなくなる。１１固体イ
ンク粒子による衝突力を吸収して、この発明の特徴であ
る固体インク粒子−液体イオン滴の変換が不可能となる
ような厚い液体層は避けなければならない。従がって固
体インク粒子−液体インク滴変換過程を維持できない液
体層の厚さはこの発明の装置においては排除されなけれ
ばならない。

１７ｆｌ液体インク滴を受デする記録媒体で、ボンド紙
、ＰＰＣ用紙などの普通紙や、塩ビ、ポリエチレンテレ
フタレートフィルムなどの合成樹脂フィルムを用いるこ
とができる。

次に第２図を用いてこの発明になる記録装置の印字動作
を説明する。第２図において第１図と同じ番号は第１図
と同じものを示す。導電性固体インクｌと放電々極７と
の間に放電制御手段（図示せず）により記録信号に従が
って放電を生ずるに足る高電圧を印加すると、導電性固
体インクｌの放電箇所のインクが微粒子群１８となって
遊離し、同時に開口３に向って飛翔する（第２図（ａ）
）。この飛翔現象につｉ／１ては十分解明されていない
が。

電気アークによる説明がなされている（％開昭５４−１
０９８４３　）。すなわち陰極側に接続された導電性固
体インク１のアーク発生箇所よりインクが、放電々極に
向って叩き出され、同時に急敏な昇温による導電性固体
インク中のガス化成分のガス化膨張によりあるいは空気
の絶縁破壊により生ずる圧力波が空間部６に生じ、この
圧力によってインク微粒子群１１を加速されるものと思
われる。開口３に向って加速されたインク微粒子群１８
は液体膜１６に衝突し、液体を引きずりつつ開口１５．
１６方向に移動する。開口１６においてインク微粒子群
１８とそれを包む液体は凸起１９を形成する（第２図（
ｂ））。

凸起１９ハインク微粒子群１８の持つ運動慣性力にょつ
て成長し、液体インク滴２０となって液体膜１４を離れ
、記録媒体（図示せず）に向って飛翔し、記録媒体上に
画点を形成する（第２図（Ｃ））。消費された開口１５
．１６間の液体σ上下方向の液体膜より動作用、濡れ、
あるいはインク微粒子！１ｆ−１８が高速で通過し次直
後に発生する負圧の作用により供給される。また消費し
た導電性固体インク１について４．導電性固体インク１
を開口３に向って押しつけるバネ（図示せず）の作用に
より導電性固体インク１が開口３に向って移動させられ
ることによってなされる（第２図（ｄ））。

第１図の装置を用いて、インク容器の内径２．５調、導
電性固体インクの直径２．０　ｍ＝　、開口３の孔径０
．２　Ｍ　、開口１５．１６の孔径０．２５ｍ、液体膜
の厚さ０．５藺とし、導電性固体インクとしてカルナバ
ワックス１０％を含むカーボンロッ液体酸体層用液体と
して水を用いて導電性固体インクと放電々極の間に電圧
３０００Ｖ、印加時間５μｓ、パルス周期２５０μｓの
パルス電圧を印加し、てＰＰＣ用紙への記録を行なつ友
ところ鮮明で、濃度の高い画点が得られた。

［発明の他の実施例］ 第３図はこの発明になるインクジェット記優装置の他の
実施例である。第３図中、第１図と同番号のものは第１
図と同じものを示すので説明を省略する。この装置の第
１図の装置をさらに改良したもので、空間部６に外気へ
通ずる微小孔２１を設けたものでおる。放電制御手段８
により導電性固体インク１と放電々極７の間に高電圧が
印加され、スパークが発生し、インク微粒子群が液体膜
１４を介することにより固体インク微粒子群−液体イン
ク滴変換して、記録媒体１７に向って噴出されるとき、
空間ｓ６の圧力を高めたガスも排出され、空間部６は再
び常圧に戻る。しかし、場合により、ガスが過剰に排出
され、かつ、空間部温度が常温に戻ることにより、空間
部６が大気圧に対して負圧となり、液体層形成手段１１
の液体が空間部６に引き込まれ、放電々極７と、導電性
固体インク１あるいは放電々極７と液体層１４を短絡し
、アークの発生を妨ける。この装置では空間部６を大気
に開放する微小孔２１を設けることにより、上記問題を
解決している。勿論、微小孔２１を介して、アークによ
る圧力発生時、圧力の損失とならないようにその孔径は
決められなければならないＣ微小孔の細管では、そこを
通過する気体の速度により実効的な流路抵抗が異なり、
一般に、速度の大きいほど実効流路抵抗（細管入口、出
口での乱流の大きさも含む）は大きくなる０従がって圧
力発生時。

気体速度の大きい時はその大きな流路抵抗のため、圧力
損失はあまり生ぜず、大気から空間部６への空気の流入
の時は圧力差が圧力発生時よりも小さい几め、気体速度
は小さくなり、液体形成手段１１の液体が空間部６に流
入するより早く、微小孔２１を堰じて、空気の流入が行
なわれ、放電々極７と導電性固体インク１あるいは、液
体膜１４との短絡を防止することができる。

第４図もこの発明になる他の実施例でシリアルプリンタ
の構成になしたものである。２２は第２図で示した構成
の印字ヘッドで、水溶性の直接染料であるダイレクトブ
ラック４と、カーボンブラックと結着剤からなる導電性
固体インク（図示せず）と導電性固体インクを付勢する
バネ（図示せず）を収納するインク容器幻と水を供給さ
れた液体層形成手段２４と放電々極５と導電性固体イン
クと電気的に接続している金属キャップ２６とからなり
。

キャリッジ２７に搭載されている。キャリッジ２７はワ
イヤ２８によってステップモータ２９の回動部と接続さ
れており、モータ２９の駆動によって記碌紙であるＰＰ
Ｃ用紙３０を保持するプラテンローラ３１の軸方向に移
動できる。プラテンローラ３１に、ステップモータ３２
によって駆動され、ｒｐｃ用紙３ｏを搬送する。放電々
極５と金属キャップ２６に接続する放電制御手段（図示
せず）により電圧４０００Ｖ。

印加時間４μｓ、繰り返し周波数３ＫＨｚのパルス電圧
を記録信号に従がって印加し、印字と同期してパルスモ
ータ２９．３２を駆動して、往復印字で文字印刷を行な
つ７ｔ０５Ｘ７ドツト構成の英数字が５０字／秒の印字
速度で鮮明に記録できた。

次に同じ装置を用いて、カーボンブラックと結着剤から
なる導電性固体インクと液体膜形成材料としてシクロヘ
キサノン、記録媒体としてセルロイドフィルムを用いて
同様な記鍔を行なった。

５０字／秒の印字速度で、定着性の格段にすぐれた印字
ができた。液体膜形成材料を水にして同様な記録を行な
ったものでは印字された文字が、指でこすると容易に消
えたが、先に記録した文字は消しゴムでこすっても文字
が消えることがなかった。

第５図はこの発明になる装置の他の実施例で、７本のノ
ズルを一体化し次印字ヘッドを持つシリアル７’リンク
の構成を示したものである。３３Ｈ７本のノズルを一体
化し次印字ヘッドである。第６図に第５図のシリアルプ
リンタの印字ユニットの断面を示したものである。第６
図で第１図と同番号のものけ第１図と同じものを示す。

アクリル製の絶縁性基板あに導電性固体インク１とバネ
５を収納するインク容器２と放電々極７を設けた空間部
６と放電々極７と一対の！極をなす導電性固体インク１
と電気的に接続する金属キャップ４からなるノズルを７
組設け、各空間部６に共通に接続する液体膜形成手段３
５が一体に設けられている。対をなす放電々極７と金属
キャップ４は記録信号に従がって、両極間に高電圧を印
加する放電制御手段（図示せず）に接続しており、各々
個別に駆動される。印字ユニット羽はキャリッジ３６に
搭載されており、キャリッジ３６ハ支持棒３７とキャリ
ッジ３６に設けられたネジと噛み合ってキャリッジ３６
を移動する駆動棒羽によって保持移動させられる０駆動
棒３８は駆動手段（図示せず）により回転させられ１回
転方向を切換えることにより、記録媒体であるＰＰＣ用
紙３９を保持するプラテンローラ４０の軸方向にそって
、左右方向に移動可能であるＯプラテンローラ４０は、
ステップモータ４１により回動し、ＰＰＣ用紙３９の搬
送を行なう。印字ユニットあのノズル間ピッチは、記録
する画点ピッチより広いため、印字二二ツ）３３は、走
査方向に対して斜めに保持することにより、必要な画点
ピッチを確保している。アシッドファーストブラック。

塩ビー酸と共重合体と銅微粉末からなる導電性固体イン
クと、液体膜形成材料として水を用いて、電圧ａｏｏｏ
ｖ　、パルス印加時間５μｓ、パルス繰り返し周波数３
ＫＨｚのパルス電圧を記録信号によって駆動される放電
制御手段の制御（二よって各々のノズルの放電々極７と
金属キャップ４間に印加して液体インク滴を噴出させ、
この噴出と同期してキャリッジ３６とＰＰＣ用紙３９を
搬送することにより５×７ドツト構成の文字記録を行な
った。片道印字により、１２０字／秒の印字速度で鮮明
な画点で定着性にすぐれた文字印刷をすることができた
０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明になるインクジェット記録装曾の一実
施例を示す図、第２図にこの発明になるインクジェット
記録装置におけるインク滴形成を説明するための図、第
３図はこの発明になるインクジェット記録装置の他の実
施例を示す図、第４図はこの発明になる一実施例のシリ
アルプリンタを示す図、第５図はこの発明になる一実施
例のマルチノズルインクジェットプリンタを示す図、第
６図は第５図の装置に使用するマルチノズル印字ユニッ
トを示す図、第７図は従来例の固体インクジェット記録
装置を示す図である。 １・・・導電性固体インク　　６・・・空間部７・・・
放電々極　　　　８・・・放電制御手段１１・・・液体
層形成手段　１７・・・記碌媒体代理人　弁理士　則　
近　憲　佑（ほか１名）第　　１　　図 第２図 第　　６　　図　　　　　　　− ＪＳ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルよりインクを選択的に噴出して記録媒体に
   記録を行なうインクジェット記録装置において ノズル先端開口を閉じるように液体層を形成する液体層
   形成手段と、 該液体層形成手段に隣接する放電々極を設けた空間部と
   、 該空間部に隣接する導電性固体インクを収納するインク
   室と、 記録信号に従がって該固体インクの一部を遊離せしめ、
   該液体膜を介して液体インク滴としてノズル外に噴出さ
   せるに足る電位差を該固体インクと該放電々極間に生ぜ
   しめる放電制御手段とを備え、噴出した液体インク滴を
   前記記録媒体に受容せしめることを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。