JPS62256879A - 熱溶融性インク粒の製造方法及びその装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、レオグラフィ一方式の記録装置等において用
いられる熱溶融性インク泣の製造方法及びその装置に関
する。

従来の技術 一般に、熱転写方式による着色媒体としては、フィルム
リボンを基材としてこのフィルム上に熱溶融性のインク
をコーティングしたインクリボンを用いるのが９ｔｆ通
である。しかし、このようなリボン方式による場合には
、転写可能面積に対する実際の利用面積が極端に少なく
て不経済である。

そこで、近年では、リボンレスの形でインク粒を直接熱
転写させる記録手段が研究・開発され始めている。その
−例としてレオグラフィ一方式がある。このレオグラフ
ィ一方式は、電熱抵抗素子や遠赤外レーザー光等の熱エ
ネルギーを固体状で微粒化した熱溶融性インクに接触又
は照射させ、記録用紙に熱転写させるものである。この
ようなレオグラフィ一方式に用いられるものが、本発明
の対象としている固体状の熱溶融性インク粒である。

ところで、リボンレス方式による転写手段としては、電
子写真に用いるカーボン粒と磁性粉との混合物上りなる
トナーを用いるのが最も一般的であるが、このような着
色媒体では用紙上に直接転写し定着させる二とができず
、大掛かりな露光装置、現像転写装置、用紙転写装置及
び定着装置等を要してコスト高となる。しかるに、例え
ばサーマルプリンタ用のサーマルヘッド等を用し旭、上
述した固体状で熱溶融性インク粒を直接用紙に転写させ
るようにすれば、インク粒中のワックスやレジンが直接
接着剤としての機能を示して極めて効率のよいハードコ
ピーが得られることが理解される。

ところが、このような記録方式に用いる熱溶融性インク
粒は新構造のものであるため、既存の設備によっては製
造できない。そこで、このようなインク粒の製造方法に
ついて検討してみる。

まず、約７０℃前後の低温で熱溶解するワックスやレジ
ンをベースとしたインク材を５〜２０μ程度に微粒化す
る方法として、従来から知られているハンマーミルやカ
ッターミル或いはジェットミル等の物理的粉砕方法を用
いた場合には、所望の粒子径に対して１桁も大きな粒子
径のインク粒となってしまうとともに、加工されたイン
ク微粒子が製造装置壁に衝突して付着・積層してしまい
、事実上回収が困難なものでもある。

このように現在の技術段階では物理的な方式によっては
所望のインク粒を造粒できない。そこで、従来から知ら
れている薬品等を用いる噴霧造粒方式の採用が考えられ
る。即ち、原料を溶媒で溶解して液体としてからこれを
噴霧し、乾燥工程により溶剤を除去して固化することに
より造粒するというものである。この場合、インク原料
の組成としてはワックスとカーボンとを５０　：　５０
の比率又は７０　：　３０の比率にして混練して塊状の
ものを作ってなる。この上うな噴霧造粒方式を工程順に
示すと、次の■〜■のようになる。

■原料のミキシング ■熱融解混練 ■型込め冷却 ■型抜き ■粉砕機 ■溶媒溶解 ■噴霧乾燥造粒 発明が解決しようとする問題点 このような噴霧造粒方式によりインク粒の造粒を実行し
たところ、上述した工程中、■で示す工程までは順当に
実行できたものである。しかし、■の工程である噴霧乾
燥に際しては原料中に低温溶融性のワックスやレジンが
含まれており、その引火点の問題から熱風乾燥により乾
燥させることができない。かといって、ハロゲン溶剤に
より溶解する方式とすると、その溶解能力が乏しいもの
であり、工業的に大量処理することは困難である。

一方、微量に溶解できたサンプルを５０’Ｃ前後の低温
熱風により噴霧造粒することを試みた結果によれば、沈
積したミストの粒子は大粒で、かつ、溶媒を多分に含む
ものであり、更には噴霧室内の壁に付着・積層して回収
できないことが実証されたものである。

しかして、本発明は、このような点に鑑みなされたもの
で、熱溶融性のインク粒を適正な大きさに造粒すること
ができる大量生産に適した熱溶融性インク粒の製造方法
及びその装置を得ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、基本的には、顔料や染料等とともに熱溶融性
のバインダを含むインク原料を撹拌混合した後、液体状
としてインク原料な噴霧乾燥させるわけであるが、噴霧
乾燥に先立ち、インク原料を加熱溶解により液体状に流
動化し、かつ、流動化したこのインク原料の熱インク流
を冷却空気流とともに噴出混合させて霧化し冷却乾燥し
てインク粒を造粒する。

そして、原才斗タンクからインクノズルまでを接続する
配管には加熱手段を設ける。

更には、噴霧乾燥させる気化部分においては、インクノ
ズルとエアーノズルとを独立して設け、インク粒の泡粒
時のみこれらのインクノズルの噴出口とエアーノズルと
の噴出口を密接させる変位機構を設ける。

作用 撹拌混合したインク原料を加熱により加熱溶解してから
噴霧し、かつ、噴霧乾燥工程での乾燥を冷却空気流によ
る冷風乾燥とすることで、インク原料中に含まれるバイ
ンダの引火の問題を生ずることなく、効率のよい状態で
適正な大きさのインク粒の造粒がなされる。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第１図に本実施例のインク粒製造装置の概略を示
す。最初にインク原料が収納される原料タンク１が設け
られている。ここで、インク原料としてはモノクロム（
黒色）或いはＹ（イエロー）。

Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の３原色の顔料や染料に
熱溶融性のワックスやレジン等をバインダとして、各々
が゛粒状及び片鱗状の原料とされたものである。より具
体的には、インク原料の組成としては、例えば顕色剤と
してのカーボンブラック２０部、結合剤としてのカルナ
バワックス２０部、エステルワックス４０部、オイル１
０部からなり、融点は７０°Ｃ前後の低温とされたもの
である。そして、このようなインク原料は撹拌混合され
た状態で原料タンク１内に収納される。このような原料
タンク１に対してはこのインク原料を加熱溶解させる加
熱手段、例えば電気ヒータ２（もつとも、任意の加熱方
式、例えば蒸気により加熱するものでもよい）が設けら
れている。この際、原料タンク１に対しては適当な温度
、例えば７０″Ｃ前後に保持させる自動温度制御装置３
が装備され、かつ、原料タンク１は断熱材４により全面
的に覆われている。又、原料タンク１の横にはサブタン
ク５が設けられている。これらのタンク１，５間は原料
タンク１内の液体状に流動化したインク原料を汲み上げ
てサブタンク５内に供給する配管６により接続されてい
る。ここに、前記原料タンク１からこのサブタンク５に
至るまでの配管６の全配管分に渡って加熱して一定温度
に維持する断熱処理を含む加熱手段７が施されている。

この加熱手段７は便宜上、第１図においては配管６に沿
わせた一点鎖線により示しである。又、前記サブタンク
５内にはこのサブタンク５内に供給された流動状態のイ
ンク原料をポンプアップさせるためのポンプアップ装置
８が設けられている。このサブタンク５においてもこの
ポンプアップ装置８を含めて加熱する加熱手段、例えば
電気ヒータ９が設けられている。又、このサブタンク５
内を適当な温度、例えば７０’Ｃ前後に保持させるため
に前記自動温度制御装置３に接続されており、かつ、こ
のサブタンク５回りも断熱材１０により覆われている。

そして、このサブタンク５は配管１１により気化装置１
２に接続されている。この配管１［の全長に渡っても加
熱手段７と同様の加熱手段１３が設けられている。つま
り、原料タンク１から気化装置１２までを接続する配管
６，１１の全長に渡って加熱手段７．［３が設けられて
いる。

次に、前記気化装置１２は噴霧室１４内の上部に設けら
れたもので、前記配管１１に直接接続されたインクノズ
ル１５と、このインクノズル１５とは別個のエアーノズ
ル１６とを備えたものである。二のエアーノズル１６は
エアーフィルタ１７、エアー冷却器１８及び配管１９を
介して流入される冷却空気流を前記噴霧室１４内に噴出
させるためのものである。又、前記噴霧室１４内の底部
側は漏斗状とされて底部には大粒受器２ｏが設けられて
いる。更に、この噴霧室１４の下部側途中からサイクロ
ン２１に分吸引して凡そに分粒した分を捕集する小粒受
器２２が設けられている。なお、サイクロン２１には排
風機２３が接続されている。

このような製造装置を用い、本実施例では次のようにイ
ンク粒が製造される。まず、撹拌混合されたインク原料
を原料タンク１内において電気ヒータ２により加熱する
ことにより加熱溶解し、液体状に流動化する。次に、流
動化したこのインク原料を配管６．により汲み上げてサ
ブタンク５内に供給する。そして、このサブタンク５か
らはインク原料をポンプアップ装置８によりポンプアッ
プして気化装置１２のインクノズル１５に供給させる。

このような流動化したインク原料のインクノズル１５ま
での供給に際して配管６，１１にはその全長に渡って自
動温度調整及び断熱加熱機能を持つ加熱手段７，１３が
設けられているので、このインクノズル１５の噴出口か
らの噴出に際して霧化できる温度状態に加熱・断熱維持
される。つまり、インク原料はインクノズル１５から噴
出される際には熱インク液の状態となる。

二こで、このようなインクノズル１５からの熱インク液
の噴出に際してエアーノズル１６の噴出口からは冷却空
気流がこの熱インク液に混合する状態で噴出される。こ
れらの熱インク液と冷却空気流とはともに増速された状
態で混合される。これにより、エアーノズル１６から増
速しで噴出された冷却空気流にインクノズル１５から噴
出された融解状態の熱インク流が迎合して、その急冷に
より霧化すると同時に、噴霧室１４内を飛翔する。

このような過程を経て、融解状態のインク流は霧化した
後冷却乾燥されて造粒され、その径の違いにより大粒受
器２０又は小粒受器２２に捕集される。このように加熱
溶融したインクを溶融状態のまま噴霧乾燥させ、かつ１
．二の乾燥方式としても熱風によらず冷却空気流による
冷風乾燥としたので、溶剤の乾燥除去の間厘や低温溶融
性のワックス等の引火の問題もなく、効率よくインク粒
を造粒することができ、その熱溶融性のインク粒の粒径
も適正な大きさとして造粒できる。このようにして、熱
溶融性インク粒の製法が確立できたことにより、この種
のレオグラフィ一方式によるプリンタ、タイプライタ等
の開発を促進できる。

このようにして大粒受器２０及び小粒受器２２に回収さ
れたインク粒は、複数の分級機により、５μ以下のグル
ープ、６〜１０μのグループ、１１〜２０μのグループ
及び２１μ以上のグループの４段階の粒径に分級、又は
１０μ以下のグループ、１１〜２０μのグループ及び２
１μ以上のグループの３段階の粒径に分級され、各グル
ープ毎に粒サイズが揃えられる。

ところで、前記配管６，１１に対する加熱手段７．１３
としての実施例を第２図に示す。この第２図は、まず、
内径がＤの配管６，１１を高温中圧用のテフロンパイプ
により構成し、これらの配管６，１１内の全長に渡って
通電加熱し得ろ電熱抵抗線にクロム線）２４を迂回させ
るとともに、配管６，１２の外周を全長に渡って断熱材
２５で覆うことにより断熱機能を有する加熱手段７，１
３を構成したものである。このような加熱手段７゜１３
においても、インク流を溶融状態と同等の粘度に保持す
る温度に自動胴側する手段が講じられている。

又、第３図は加熱手段７．１３の他の実施例を示すもの
である。第２図の場合には配管６，１１の内部で直接的
に加熱するものであるが、この第３図では、配管６，１
１の外側から間接的に加熱するものである。このため、
テフロンパイプによる配管６，１１の外周部を高分子の
半導電性のフィルムリボン２６により全長に渡って被覆
した後、このフィルムリボン２６上に断熱材２５を設け
て加熱手段７，１４としたものである。そして、前記フ
ィルムリボン２６に対して外部から通電することにより
加熱するものである。この場合にも自動温度調整機能を
持たせである。

又、気化装置１２の構造の詳細について第４図及び第５
図により説明する。まず、インクノズル１５は配管１１
及び加圧ポンプ（図示せず）に連結される供給口２７が
水平方向に形成され、発熱体２８によるパイプ状部によ
りこの供給口２７に曲がった状態で連通してニュートン
の原理でインク流を増速し得る噴出口２９が噴霧室１・
１内で斜め下方に向けて形成されている。そして、この
ようなインクノズル１５の近傍に設けられたエアーノズ
ル１６は前記インクノズル１５に対してピボット３０を
中心に回動自在に取付けられている。

そして、このエアーノズル１６もエアー冷却器１８側の
配管１９に接続される供給口３１が形成され、かつ、Ｌ
字状のパイプ部で連通させた噴出口３２が形成されてい
る。ここで、このようなエアーノズル１６は未稼動状態
においては第４図に示すように前記インクノズル１５、
特にその発熱体２８及び噴出口２９部分から離れた状態
に維持するためにばね３３により時計方向に付勢されて
いる。又、このエアーノズル１６に対しては前記はね３
３に抗してこのエアーノズル１６を反時計方向に回動変
位させてその噴出口３２をインクノズル１５の噴出口２
９に隣接する状態に密接させる変位機構としてのエアー
駆動又は伝導駆動のストロークシリンダ３４の連桿３５
が連結されている。

このようなストロークシリンダ３４はインク粒の造粒時
にのみ駆動されるように制御される。

このような気化装置１２において、溶融状態でインクノ
ズル１５内に矢印Ｕ方向から加圧供給された熱インク流
はこのインクノズル１５内においても発熱体２８により
そのままの状態に維持され、かつ、噴出口２９からニュ
ートンの原理により増速されて矢印Ｖ方向に噴出される
。しかして、このようなインク流によるインク粒の造粒
時にはストロークシリンダ３４に空圧又は電力が供給さ
れ、連桿３５によりエアーノズル１６が第５図に示すよ
うな状態に回動変位され、各々の噴出口２９゜３２が密
接して一体化した状態となる。同時に、エアーノズル１
６内にＸ方向から冷却空気を吸入させることによりこの
冷却空気はｙ方向に増速されて噴出口２９から噴出され
る。この時、噴出口２９は真下に向き、噴出口２９は斜
め下方に向いて噴出口３２からの冷却空気流が噴出口２
９からの熱インク流中に交叉する状態となり、両者が混
合して冷却され熱インク流は霧化して噴霧室１４内を飛
翔する。そして、冷却造粒することになる。

ここに、未稼動時にはエアーノズル１６が第４図に示す
ようにインクノズル１５側から離れた状態に維持されて
いるので、インクノズル１５側の熱的影響を受けること
がなく、造粒時に確実に冷却空気流を噴出させ、良好に
冷却乾燥させることができる。

なお、この第４図及び第５図ではエアーノズル１Ｇ側か
回動変位するようにしたが、インクノズル１５側を変位
させ、又は双方を変位させるようにしてもよい。

発明の効果 本発明は、上述したように噴霧造粒方式において加熱に
よりインク原料を溶解してから噴Ｂ乾燥させ、かつ、こ
の乾燥を冷却空気流による冷風乾燥により行なうように
したので、溶剤の乾燥除去やバインダの引火といった間
型を伴うことがなく、熱溶融性のインク粒を適正な粒径
のものとして造粒することができ、その造粒の効率もよ
く工業的に大量生産化することもでき、又、溶解されて
噴霧されるまでのインク原料もその配管全長に渡る加熱
手段を設けることで簡単に溶解状態に維持することがで
き、更に、インクノズル部分では冷却空気流噴出用のエ
アーノズルを別個に設けるとともに造粒時にのみ変位機
構により両ノズルの噴出口を密接状態に変位させるよう
にしたので、未稼動時にはエアーノズルがインクノズル
側の熱的影響を受けることがなく、稼動時には確実に冷
却空気流を噴出させることができ、冷却乾燥を効率よく
行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は製造装
置の概略を示す正面図、第２図は配管加熱手段を示す断
面図、第３図は配管加熱手段の異なる実施例を示す断面
図、第４図は気化装置の未稼動時の断面図、第５図は気
化装置の稼動時の断面図である。 １・・・原料タンク、２・・・電気と一タ（加熱手段）
、６・・配管、７・・加熱手段、９・・・電気ヒータ（
加熱手段）、１１・・配管、１３・・・加熱手段、１５
・・・インクノズル、１６・・エアーノズル、２９・・
・噴出口、３２・・・噴出口、３４・・・ストロークシ
リンダ（変位機構） ！　、Ｉ　　図 、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、顔料や染料等とともに熱溶融性のバインダを含むイ
   ンク原料を撹拌混合した後、このインク原料を加熱溶解
   して液体状に流動化し、流動化したこのインク原料を溶
   解状態に維持したまま冷却空気流とともに噴出混合させ
   て霧化し冷却乾燥によりインク粒を造粒することを特徴
   とする熱溶融性インク粒の製造方法。 ２、撹拌混合したインク原料を供給する原料タンクに前
   記インク原料を液体状に流動化させる加熱手段を設け、
   前記原料タンクから前記インク原料を噴出させるインク
   ノズルまでを配管により接続し、この配管の全長に渡つ
   て前記インク原料を溶解状態に維持する加熱手段を設け
   たことを特徴とする熱溶融性インク粒の製造装置。 ３、流動化したインク原料を噴出させるインクノズルと
   このインクノズル近傍に配置されて冷却空気流を噴出さ
   せるエアーノズルとを独立して設け、インク粒の造粒時
   にのみ前記インクノズルとエアーノズルとの少なくとも
   一方を変位させてこれらのインクノズルの噴出口とエア
   ーノズルとの噴出口を一体状態に密接させる変位機構を
   設けたことを特徴とする熱溶融性インク粒の製造装置。