JPS63246255A - インク飛翔型プリンタ - 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 この発明は、紙などの記録媒体上へインクを飛翔させ情
報を記録する直接記録型のプリンタ、より詳しくは、イ
ンクの飛翔に高電界に基づく静電気力を利用するものに
関する。

Ａ乳へ皮艦 液体インクを細かな粒子にして飛ばし普通紙に当てるイ
ンクジェット方式のプリンタは、保守性の点（ノズルの
目詰り）で不利なことから、ノズルを用いない新しい普
通紙直接記録方式、第１回ノンインパクトプリンティン
グ技術シンポノウム（主催：電子写真学会）の論文集９
頁１１３〜１１８に記載された「磁性流体高速プリンタ
」が提案されている。

この技術は、磁場中での磁性流体の隆起現象と高電界中
での飛翔現象とを応用したマグネト・フルイドグラフィ
ーと呼ばれるもので、磁性粒子を含むインク（磁性イン
ク）を磁化したマルチスタイラスに付着させると、磁力
によって波状の磁性インクの隆起が形成され、この隆起
の先端形状はインクジェット方式におけるメニスカスに
相当し、その先端部に静電気力を作用させると隆起の再
先端部から約１０μｍの径で磁性インクが洩糸状に飛翔
する原理を用い、マルチスタイラス上の隆起の各々に対
し情報に応じて静電気力を作用させ磁性インクを記録媒
体上に飛翔させることにより、記録画像を形成するもの
である。

発明が解　しようとする問題へ ところが、上記従来技術では、マルチスタイラスとイン
ク注入部でなる記録ヘッドの構成ｔ　ｖｔａが大変に複
雑である問題があり、またマルチスタイラス上の隆起イ
ンクの形状はマルチスタイラス先端からタンク収容の磁
性インクの液面までの落差により変化するため（なお、
インクはポンプで供給される）、記録特性に安定性を欠
く難点がある。さらに、マルチスタイラス近傍部では磁
性粒子に強力な磁力が働き、磁性粒子は沈降１１縮して
高粘度高磁化層が形成され、この結果、マルチスタイラ
スへの磁性インクの供給が阻害され、長時間記録を行な
うと記ｉｎ度が低下し、最終的には全く記録不能の状態
になるといった問題もある。

λ匪α１眞 この発明は上記の問題点を解決するものであり、ヘッド
の構造が簡単で、かつ安定な記録特性を実現できるとと
もに、長時間の連続記録においても濃度低下等のないイ
ンク飛翔型プリンタを提供することを目的とする。

肌苅巡ヱ１τＨｔｓｒ優〜竪Ｅ戊 この発明に係るインク飛翔型プリンタは、母線に沿って
一定ピッチで配列された導電性のドツト表面と、このド
ツト表面を囲い当該ドツト表面とは濡れ性の相反する絶
縁性の表面とをイｎえる回転体と、この回転体の表面に
インクを接触させるインク接触手段と、前記回転体に対
向して設置され前記導電性のドツト表面の配列方向と平
行に配列されドツト表面と対面し合う個別電極と、前記
ドツト表面と前記個別電極間に情報に応じて選択的に高
電圧を印加する電圧駆動回路手段とを備え、表面張力に
よってドツト表面上にのみ形成される隆起インクを静電
引力により飛翔させるようにしたことを特徴とする。

尺五鮭 以下、本発明を添付図面に示す実施例によって具体的に
工期する。

一実施例を示す第１図においで、基体が円柱状の導電性
部材（１）でなる隆起インク形成ローラ（２）を回転可
能に設け、その回転軸線を挾む一側に、インク（３）を
収容する断回路り字形のインクタンク（４）を設置し、
他側には隆起インク形成ローラ（２）と平行に離間して
プラテン（５）を設け、隆起インク形成ローラ（２）の
下方には、インクを回収するための回収インクタンク（
６）を設けている。

隆起インク形成ローラ（２）は、親液性を有する導電性
部材（１）の篩状表面上に、撥液性を有する一定厚さの
絶縁性部材（７）を備え、ローラ表面には導電性部材（
１）の凸部（１ａ）の頂面が露出している。この露出部
は、導電性でかつ親液性のドツト表面（１ｄ）を形成し
、隆起インク形成ローラ（２）の母線方向に沿って定ピ
ツチで配列するとともに、周方向にも所定ピッチで整列
している。このドツト表面（１ｄ）に対し、絶縁性部材
（７）は、ドツト表面（１ｄ）を囲う絶縁性かつ撥液性
の表面（７８）（以下、撥液性表面という）を形成する
。

プラテン（５）には、個別電極（８）を形成したフィル
ムリード（９）が貼り着けられている。個別電極（８）
は、隆起インク形成ローラ（２）のドツト表面（１ｄ）
の配列方向と平行に一定ピッチで配列し、ドツト表面（
１ｄ）のそれぞれと対面し合う位置関係にある。

この個別電極（８）から引出されている電極リード部（
８１）には、それぞれ個別にスイッチ（１０）を接続し
、スイッチ（１０）の他側は共通に接続して、書込みの
パルス状電圧信号Ｖｓを与乏るパルス駆動回路（１１）
に接続しでいる。直流の固定バイアス電源（１２）は、
負極側を上記パルス駆動回路（１１）に接続し、正極側
は隆起インク形成ローラ（２）の導電性部材（１）に電
気的に接続して、この導電性部材（１）に常時、１００
ＯＶを超える高電圧ｖｂを印加する。

インクタンク（４）は、一方の壁が開放されていてその
底を形成する開放端部に、隆起インク形成ローラ（２）
の表面と弾接するインク濡れ防止部材（４ｐ）を備え、
これを底の一部とするとともに隆起インク形成ローラ（
２）の表面の一部をインク収容壁としてインク（３）を
保持する。隆起インク形成ローラ（２）を回転させると
、このローラの全表面にインク（３）を接触させること
ができる。他方、回収インクタンク（６）は、ローラ回
転方向の終端側収容壁に固定され、隆起インク形成ロー
ラ（２）の表面と弾接するインク掻き取り部材（６ｂ）
を備え、これにより隆起インク形成ローラ（２）上に付
着しているインクを掻き取り、回収して収容する。

記録紙（２０）は、記録時、隆起インク形成ローラ（２
）と個別電極（８）間を走行させる。具体的には、ｆ５
２図に示すように、プラテン（５）上のフィルムリード
（９）に押圧するようにして走行させる。

１２図において、隆起インク形成ローラ（２）を反時針
方向に回転すると、インクタンク（４）中のインク（３
）は、ローラとの接触部でこのローラ（２）の表面を均
一に濡らす。ローラ（２）のインク濡れ表面がインク（
３）の液面から離脱しようとすると、ドツト表面（１ｄ
）はａｅ、性のためインクを吸着保持しようとする一方
、撥液性表面（７ｄ）は撥液性のためにインクを排脱疎
外しようとし、さらにインクの表面張力によりインク（
３）の液面とローラ（２）との接触点（ＩＱ状）におい
てドツト表面（１ｄ）に付着したインクは液面の方へ引
っばられる。この相互作用の結果、ドツト表面（１ｄ）
の上には、この筒所においてのみ、表面張力により湾曲
状に盛り上る隆起インク（１３）が形成される。

隆起インク（１３）は、このままの状態で記録部の方へ
運ばれ、個別？ｒｉ極（８）と対面する位置にくると、
パルス駆動回路（１１）が付勢されて書込みパルス電圧
信号Ｖｓを生じかつ記録情報に応じて個別スイッチ（１
０）が選択的にオンされ、オンされた個別電極（８）に
対面する隆起インク（１３）はこの高電界中を個別電極
（８）に向って飛翔する。飛翔インク（１４）は個別電
極（８）上方の記録紙（２０）上にドツト状に定着し、
記録ドラ）　（１５）となる。

記録に供されなかった隆起インク（１３ｒ）は、インク
ブレード（６ｂ）によりローラ（２）表面から掻き落さ
れ、インクタンク（６）に回収される。

第３図には、上記インク１用の様子を詳しく（ａ）〜（
ｅ）順の時系列・拡大して示している。同図（ａ）のＶ
ｓ＝Ｏの状態において隆起インク（１３）の表面は、バ
イアス電圧ｖｂによって液体分子の分極等に基づき正に
帯電している。ここで、同図（ｂ）のように、個別電極
画信号電圧Ｖｓを印加すると、印加された個別電極（８
）とドツト表面（１ｄ）間には高電界が形成され、荷電
粒子としての隆起インク（１３）はクーロン力により負
側すなわち個別電極（８）側に引き寄せられる。ドツト
表面（１ｄ）は親液性でインクはなおこの表面に吸着し
ようとするから（ｂ）、（ｅ）、（ｄ）のように渡糸状
に飛翔することになる。

そしてこのインクの飛翔状態は約１０μｍ程度の渡糸状
であるから、同図（ｅ）に示すように、記録ドツト（１
５）はドツト表面（１ｄ）の面積とほぼ同じかもしくは
それより小さいものとなり、インク粒子を衝突させるイ
ンクジェット方式よりはるかに高解像力を実現する。ま
た、パルス幅を変えることにより容易に階調記録が可能
である。そして、インク旭川時の電流は数ｎＡ程度にし
かすぎないから、記録エネルギーは極めて小さくてよい
。

尚、第１図〜ｍ３図に示されるように、隆起インク形成
ローラ（２）表面のドツト表面（１ｄ）の列と個別電極
（８）の列とが対向しようとするときに、これらが８！
械的にも電気的にも好特性を実現するように対面させる
ように、インク１用のためのパルス電圧Ｖｓを印加する
タイミングを与える手段を設けるとよい。第４図にこの
手段の一例を示す。

隆起インク形成ローラ（２）と同軸に、位置検出孔（３
１）を設けた円板（３２）を設け、例えば、位置検出孔
（３１）をドツト表面（１ｄ）の軸線方向の配列中心に
位置させる。この位置検出孔（３１）を７オトカブラ（
３３）で検出し、検出出力をパルス電圧Ｖｓ発生のタイ
ミング信号とするものである。

また、上記の実施例では、ドツト表面（１ｄ）と撥液性
表面（７ｄ）とは同一平面上にあるものとしたが、必ず
しもこのように同一表面にしなくてもよい。

ただ、実施例のように同一平面にすると、隆起インク形
成ローラ（２）の表面が平管であるから、非記録インク
（１３ｒ）の回収を１本のブレード（６１ｔ）で行なえ
る利点とともに、このローラの回転、特に高速回転時に
、インク供給部においてインク（３）の跳ね上げがない
といった利点がある。

坦臀例− 円柱のステンレスの表面をフォトリングラフイー技術を
用いてエツチングし、格子状の溝を形成して導電性部材
（１）とした。溝の幅は３０μｍ、溝中心から溝中心ま
での距離を１００μｍにして、凸部（１ａ）の頂面な７
０Ｘ７０μｍとした。この円柱状の導電性部材（１）に
対し、表面に一様にＩｌｌ量体のスチレンを塗布し、加
熱（又は光照射でもよい）によりこれを重合させ、硬化
後この表面を軽く研磨して、前記凸部（１ａ）の７０Ｘ
７０μｍの頂面を露出させかつ溝にスチレン重合物が残
存している状態とし、ドツト表面（１ｄ）の密度が１０
ドツ）／ｒｏｍの隆起インク形成ローラ（２）を作製し
た。

隆起インク形成ローラ（２）とプラテン（５）上に設け
た個別電極（８）間の即離、すなわちインク飛翔ギャッ
プは、１３０μｍに設定した。

インク（３）は、赤外吸収性の黒色インクで、溶剤、湿
潤剤、′）ｔ１色剤、添加剤からなりそれぞれの比率（
％）が８７．３，５．６．５，０，２．１のものである
。６剤の成分を以下に示す。

（溶剤） 脱イオン蒸留水　　　　　　　・・・・・８４．２プチ
ルカービトール　　　　　・・・・・３．１（湿潤剤） Ｎ−メチル−２−ピロリドン　・・・・・０．１トリエ
チレングリコール　　　・・・・・５．５（着色剤） ＣＩ可溶化サすファブラックト・・・・５．０（添加剤
） ポリエチレンイミン ＰＥｌ−６（耐水化剤）・・・・・１．５Ｓｕｒｆｉｎ
ｏｌ　１０４　（界面活性剤）・・・・・０．１８−キ
ノリ／−ルクエン酸塩 （抗菌剤）・・・・・０．２ 炭酸ナトリウム　（ｐＨｆｆｔ衝剤）・・・・・０．３
印加電圧は、固定バイアス電圧Ｖｂ＝１１００（Ｖ）、
書込みパルス信号電圧Ｖｓ＝　　６００（Ｖ）に設定し
た。

上記の構成、設定による本プリンタを用い１ライン１０
ＩＩｌｓの速度で記録を行ったところ１０ドツト／１の
解像力をもち鮮明な画像を得ることができた。

この具体例では、隆起インク形成ローラ（２）の絶縁性
・撥液性表面（）ｄ）を溝にスチレンを塗布して熱によ
り重合硬化させたが、これに替えて、炭化水素ないし炭
化水素化合物のプラズマ重合により形成されるプラズマ
重合炭素膜としてもよい。

好ましくは、このプラズマ重合炭素膜に水素お上り／ま
たはハロゲンを含有させるものとする。これによれば、
ｍ液性をより高いものとできる。また、膜をプラズマ重
合で作成すると、溝の四部にも均一かつ密着性良好で強
固な絶縁性部材を形成できるので好ましい。

λ肌グ漿果 以上の説明で明らかなように、本発明においては、濡れ
性の相違と表面張力を利用してドツト状の隆起インクを
形成するので、従来の如き磁性インクなどの特殊なイン
クを使泪する必要がなく、従ってインク選択の幅が広が
るとともに、ヘッドにマルチスタイラスのような特殊な
構成を必要とせず、従ってヘッド構造がきわめて簡単化
され製作が簡易で低コストなものとなる。また、本発明
では、従来のようにインクタンク中のインク量やインク
供給圧等を調整したりする必要がなく、インクは回献体
の単なる回転により安定して供給されるので、良好な記
録特性を実現、！を持するとともに、連続記録時におい
ても濃度低下、インク切れ等を生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す部分断面斜視図、第２
図はインク供給と記録の様子を示す説明的断面図、ｔｊ
Ｓ３図（ａ）〜（ｅ）は静電引力によるインク飛翔・記
録の説明図、ＰＩＳ４図はタイミング制御手段の要部斜
視図である。 １・・・導電性部材、２・・・隆起インク形成ローラ、
１ｄ・・・ドツト表面、７ｄ・・・撥液性表面、３・・
・インク、４・・・インクタンク、８・・・個別電極、
１０・・・個別スイッチ、１１・・・書込みパルス信号
電圧回路、１２・・・固定バイアス電源、２０・・・記
録紙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）母線に沿って一定ピッチで配列された導電性のド
   ット表面と、このドット表面を囲い当該ドット表面とは
   濡れ性の相反する絶縁性の表面とを備える回転体と、 この回転体の表面にインクを接触させるインク接触手段
   と、 前記回転体に対向して設置され前記導電性のドット表面
   の配列方向と平行に配列されドット表面と対面し合う個
   別電極と、 前記ドット表面と前記個別電極間に情報に応じて選択的
   に高電圧を印加する電圧駆動回路手段とを備え、表面張
   力によってドット表面上にのみ形成される隆起インクを
   静電引力により飛翔させるようにしたことを特徴とする
   インク飛翔型プリンタ。