JPH02111548A - ホットメルトインクを利用する印刷装置 - 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］ 本発明は記録の際高温にて溶融される、インクジェット
プリンタ用ホットメルトインクを用いた印刷装置に関す
るものである。

［従来の技術］ インクジェットプリンタは無騒音、高速印刷、高品位印
刷、カラー印刷など印刷技術において多くの利点を有し
ているが、液滴を噴出して直接、記録紙上へインク滴を
乗せて記録するという原理上、記録紙の種類によって印
字品質や印刷乾燥時間が影響させ、従って黄の悪い紙へ
の記録では著しく印字品質が低下するものであった。

この様な欠点を解決する手段として、ホットメルトタイ
プのインクを使用することにより、室温より高い温度に
融点を持つインクが記録紙の種類を選ばずに紙上で均一
なドツト径で固化するため、あらゆる質の紙に印字でき
ることが一般的な事実として知られている。　　またこ
の様なインク組成物としては　Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　
　Ｎｏ、４３９０３６９に示される天然ワックス、特開
昭６２−２９５９７３に示される合成ワックス等がある
。

［発明が解決しようとする課題］ インクジェットプリンタの欠点とされる印字品質は、固
体インクを用いることにより解決される。

しかし、インク滴を飛ばす良い方法がなく普及が遅れて
いた。

従来のピエゾ方式では、気泡による印字不能、インクの
目詰まりによる印字不能等プリンタの保守が容易でない
。　　また、ラインプリンタをインクジェット方式で作
る場合、ピエゾ方式ではインクヘッドのマルチ化に限界
があると考えられている。

また、バブルジェット方式では、ノズル近傍で気泡を発
生させ、その力でインクを噴射するのでインクの目詰ま
り等による印字不能が起こりにくい。　　更にヘッドが
サーマルヘッドとインクジェットを組み合わせた形であ
り、薄膜技術が応用できるため、高密度、長尺のノズル
が容易にできる。

しかし、　　ホットメルトインクは通常ワックス系の溶
媒に着色剤として染料または顔料を溶解または分散させ
である。　　溶媒として用いられるワックスの融点は５
０　’Ｃ〜２００°Ｃが好ましい。

これ以下の融点では、記録紙上に印刷されたインクが室
温で溶けて紙を汚したり、印字品質を低下させたりする
からである。　　こうしたワックスの沸点は非常に高く
、はとんどの場合分解温度を越えてしまっている。　　
つまり、加熱によって組成を変えることなく気泡を発生
させることは不可能である。　　そこで従来ホットメル
トインクをバブルジェット方式で噴出することは不可能
であると考えられてきた。

本発明の目的は、 １）　良好な印字品質を有するホットメルトインクの実
用化、 ２）　１）を満足し、インクの目詰まり、気泡による印
字不能の防止、 ３）　　１）２）を満足し、低コストのラインヘッドを
可能にすること にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の印刷装置は、 （１）室温において固体であるホットメルトインクを加
熱溶融させる機構と、ヒーターとオリフィスとを備えた
圧力室と、前記オリフィスへ前記ホットメルトインクを
供給するためのインク供給路を有し、前記ヒーターを備
えた圧力室には前記ホットメルトインク以外の流体を充
たしたことを特徴とする。

（２）前記流体としてホットメルトインクが不溶または
難溶な液体を用いることを特徴とする。

（３）前記流体として水を用いることを特徴とする。

（４）前記流体として水に粘度調整剤、表面張力調整剤
等の特性調整剤を添加したことを特徴とするＯ 以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例］ 第１図は本発明によるインクジェットプリンタのヘッド
部の１実施例を示す断面図である。　　図において、１
０１は圧力室で、その壁面にヒーター（１０２）を備え
ており、その内部は水（１０６）で満たされている。　
　この圧力室はオリフィス（１０３）を通してインク供
給路（１０４）のノズル部（１０５）と連結している。

　　このインク供給路内は、図示していないヒーターに
よって加熱されており、常温では固体のホットメルトイ
ンク（１０７）が適度な粘度の流体状態となっている。

　　この時のホットメルトインクの粘度は１０ｍＰａ以
下が望ましい。

このヘッドからインクを噴射させるには、前記ヒーター
（１０２）に電気パルスを印加する。

ヒーターを急激に加熱する事により、あらかじめ存在す
る発泡核が活性化する前に、水蒸気の膜気泡が得られる
。　　この気泡は断熱膨張して、圧力室内の水をオリフ
ィス（１０３）を通してホットメルトインクの満たさせ
たノズル部（１０５）に押し出し、ノズル内のホットメ
ルトインクをノズル外へ吹き出させる。　　気泡が最大
になる前に加熱を停止させ、熱を奪われた蒸気泡が自然
と消滅するようにする。　　この時圧力室内は減圧状態
になるので、オリフィスを通ってノズル部へ浸入した水
も圧力室へ吸引される。　　噴射されたインク滴（１０
８）は記録紙面上に付着し、そこで熱を失い凝固してホ
ットメルトプリントを形成することになる。　　噴射さ
れた分のホットメルトインクは、後端でつながっている
共通のインク室からインク供給路（１０４）を通して供
給される。

ホットメルトインクは一般に水に不溶であり、−旦ノズ
ル部へ浸入した水は一塊になって、ノズル部内のインク
中に分散することはない。　　従って、圧力室が減圧状
態となったときは全ての水が再び圧力室内は回収される
。　　この様に圧力室内の水は、膜気泡の生成、消滅が
うまく行けば、はとんと失われることもないが、信頼性
を高めるため、後端でつながっている水タンクから水供
給路（１０９）を通して供給されるようにした。

従来のバブルジェット方式ではインク自身に気泡を発生
させ、その際の圧力をインクの噴出力としていた。　　
気泡をコントロールされた状態で発生させるためにはイ
ンクを瞬間的に加熱し、過熱状態とし、膜気泡を発生さ
せることが必要である。

このためヒーター面に接した部分のインクは約３００度
に過熱されることとなり、インク自身やインク中の不純
物が熱分解等の化学反応を起こし、ｋｏｇａｔｉｏｎと
呼ばれる現象のためインク噴出が不可能となることがあ
った。　　しかし本発明の圧力室内には水または水に若
干の特性調整剤を添加したものしか存在しないのでこう
した現象は起こらず信頼性が高い。

第２図は本発明によるインクジェットプリンタのヘッド
部の他の実施例を示す断面図であり、インク供給路の形
状が異なるものである。　　図において、２０１は圧力
室で、その壁面にヒーター（２ｏ２）を備え、その内部
には水（２０６）が満たさせている。　　２０４は図示
していないヒーターによって加熱溶融され適度な粘度と
表面張力状態となっているホットメルトインクを供給す
る流路であり、その先端は圧力室２０１とつながったオ
リフィス２０３の正面で溝状（２０５）になっている。

　　この溝の幅は２００μ以下、特に１゜Ｏμ以下が望
ましい。　　インクはこの細い溝を毛管現象で上昇して
、オリフィス２０３を覆う。

圧力室内のヒーターにより、圧力室内の水を瞬間的に加
熱し、気泡を発生させる。　　この時の圧力変化が水を
仲介してホットメルトインクに伝えられ、ホットメルト
インクを溝から噴射させる。

この実施例の場合は、第１図のヘッドと比べて、圧力室
と実際に噴射されるインク部分との距離を短くすること
ができるので、圧力室内での気泡発生による圧力がより
効率よくインク部分に伝えられることとなる。　　その
結果インク滴の噴射速度が増し、印字品質が向上する。

以上の実施例では、本発明の印刷装置の圧力室内の流体
として、水を用いた場合について説明したが、木繊外の
流体でももちろん用いることができる。

また、インクを噴射する機構としては熱エネルギーを用
いた例を示した。　　この熱エネルギーは熱変換エネル
ギーを熱変換体に供給することによって発生される。　
　本実施例では電気エネルギーを熱変換エネルギーとし
て用いた例を示したが、この他にも電磁波エネルギー　
レーザー光のエネルギー　電子ビームのエネルギー等を
挙げることができる。

以上の実施例では、本発明の印刷装置による記録配材と
して紙を用いる例を示したが、配材としてはこれ以外に
も、ＯＨＰ用透明シートや金属面、布等の印刷にも用い
ることができた。

以上述べてきたように、本発明による印刷装置は、イン
クジェットプリンタをはじめとする印刷装置全般、さら
には塗装装置にもに応用が可能であり、もちろんコピー
機の出力としても利用できる。　　また印字のみでなく
、画像形成等にも応用が可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、どの様な記録材にも
印刷でき、印字品質の高いホットメルトインクを実用的
に用いることが可能となったことが最大の効果である。

　　更に、インクを飛翔させる機構としてのヒーターを
備えた圧力室、溶融した前記ホットメルトインクを前記
圧力室のオリフィスへ供給するインク供給路とを個別に
具備させたので、圧力を発生する機構の自由度が増した
。

特に、微細化、長尺化が容易であると考えられていなが
ら、インク自体を過熱しなければならないため信頼性の
面で問題のあったバブルジェット方式をきわめて信頼性
の高い状態で使用できるようにしたことも大きな効果で
ある。　　また、前記圧力室とインク供給路とを分離し
たことにより、インクのオリフィスへの供給速度が上が
り、印字速度も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の印刷装置の実施例を示す断面構成図
である。 第２図は、本発明の印刷装置の他の実施例を示す断面構
成図である。 １０１゜ １０２゜ １０３゜ １０４゜ １０６゜ １０７゜ １０８゜ １０９゜ ・圧力室 ・ヒーター ・オリフィス ・インク供給路 ・ノズル ・溝 ・水 ・ホットメルトインク ・インク粒子 ・水供給路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）室温において固体であるホットメルトインクを加
   熱溶融させる機構と、ヒーターとオリフィスとを備えた
   圧力室と、前記オリフィスへ前記ホットメルトインクを
   供給するためのインク供給路を有し、前記ヒーターを備
   えた圧力室には前記ホットメルトインク以外の流体を充
   たしたことを特徴とするホットメルトインクを利用する
   印刷装置。
2. （２）前記流体としてホットメルトインクが不溶または
   難溶な液体を用いることを特徴とする請求項１記載のホ
   ットメルトインクを利用する印刷装置。
3. （３）前記流体として水を用いることを特徴とする請求
   項１記載のホットメルトインクを利用する印刷装置。
4. （４）前記流体として水に粘度調整剤、表面張力調整剤
   等の特性調整剤を添加したことを特徴とする請求項１記
   載のホットメルトインクを利用する印刷装置。