JPH02145341A - 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番ご磁気的特性を付加し
た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れ、従って質の悪い紙へ
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、室温より高い温度番
ご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
開紹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〜２５０°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、気泡にまる印
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Ｕを解決するための手段］ 本発明の印刷装置は、 （１）室温よりも高温下でインクジェット装置から噴射
されるホットメルトインクを加熱溶融させる機構と、熱
源とオリフィスと磁力源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、前記ホットメルトインクは磁気
的性質をもたせたものを用いることを特徴とする。　　
（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
等の特性調整剤を濠加したことを特徴とする。

（５）前記ホットメルトインクとして少なくとも１Ｖ％
以上の磁性粉を含有しているホットメルトインク組成物
を用いることを特徴とする。

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実施例を示す模式断面図である。

第１図（ａ）はインク滴の飛翔方向に平行な面で切断し
た断面図であり、第１図（ｂ）はインク滴の飛翔方向に
垂直な面で切断した断面図である。

図において、１０１は圧力室で、これを挟む形で磁力源
１０３と熱源１０４とが配置されている。

圧力室の内部にはホットメルトインクが不溶又は難溶な
流体１０５を満たす。　　この流体の一例として水が挙
げられる。　本明細書中では、水を用いる場合について
説明するが、本発明は水のみに限定されるわけではない
。　第１図（ａ）でヘッド部の左側はインク供給路を通
ってインクタンクにつながっており、右側はオリフィス
となっている。　　ホットメルトインクは図示されてい
ない加熱機構によって加熱され適度な粘度の流体となっ
ている。　　この時の粘度は２０ｃＰ以下が望ましい。

　　ホットメルトインクはその磁気的性質により磁力源
１０３から吸引力を受け、磁力源の近傍に固定され、さ
らにその吸引力によりヘッド部先端のオリフィスまで移
動する。　　この磁気力によるインクの移動を効率よく
行うため、磁力源は磁気勾配を作れるものが望ましい。

　具体的には電磁石を用いて、磁気勾配を発生させた。

　水で満たされた圧力室内に磁気力によってホットメル
トインクが吸引され、ホットメルトインクと水とが圧力
室内で共存することとなるが、ホットメルトインクは水
に不溶なので、両者は２層に分離し、熱源１０４の表面
は水で覆われた。

このヘッドからインクを噴射させるには、前記熱源（１
０４）に電気パルスを印加する。　熱源を急激に加熱す
る事により、水中にあらかじめ存在する発泡核が活性化
する前に、水蒸気の膜気泡が熱源表面に発生する。　　
この気泡は断熱膨張して、圧力室内のホットメルトイン
クを水と共にオリフィス（１０７）から噴射させる。　
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。　　噴射されたイン
ク滴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。　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、ｋｏ
ｇａｔｉｏｎ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。　　しかし本発明では、圧力室の
熱源に直接接している流体はインクではなく、ホットメ
ルトインクが不溶叉は難溶な流体、つまり例としては水
または水に若干の特性調整剤を添加したものなのでこう
した現象は起こらず信頼性が高くなった。

噴射された分のインクはインク供給路を通ってインクタ
ンクから補給される。　　ホットメルトインクと共に噴
出した分の水も水供給路を通って補給される。　紙上に
付着した水分は乾燥して失われる。　　一部は紙面に吸
収されるが、もともとホットメルトインクは水に不溶も
しくは難溶であるから、インクのにじみを起こすことは
有りえない。

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１実施例を示す模式断面図である。　第２図（
ａ）はインク滴の飛翔方向に平行な面で切断した断面図
であり、第２図（ｂ）はインク滴の飛翔方向に重直な面
で切断した断面図である。　第２図（ｂ）において、圧
力室２０１の寸法を縦長とし、オリフィス部の開口面積
を第１図の場合より小さくして、ホットメルトインクの
みがオリフィスに達して、メニスカスを形成するように
した。　インクの吐出は第１図の場合同様に熱源に電圧
を印加することにより行った。　　この様な構成にする
ことにより、オリフィスからホットメルトインクのみを
噴射することができた。

前述したようにホットメルトインクを水と共に噴出する
ことは印字品質等に悪影響を示すことはないが、気泡発
生のための液体がただ捨てられることがなくなり、無駄
を省くことができた。　　さらに、ホットメルトインク
のみがメニスカスを形成するようになったので、オリフ
ィスでの毛細管現象によってインク供給速度が向上する
という効果もあった。

本発明−は構造が簡単で、生産性も非常に高いものであ
る。　第１図、第２図に示したヘッド部の構造図では、
説明を簡単にするため単一ノズルの例を示したが、これ
を集積化してマルチ・ノズルとすることも容易であった
。　　この時の工程例としては、まず熱源を集積化した
基板をＮ膜プロセスによって形成する。　別の基板をエ
ツチング等の手段によって加工し、圧力室、オリフィス
部、インク供給路等を集積化したマルチ流路を形成する
。　熱源を集積化した基板上にマルチ流路基板を張り合
わせマルチ・ノズル・ヘッドを完成する（第１図（ｂ）
１０２．第２図（ｂ）２０２）。

マルチ流路基板はエツチング法以外にも、プラスチック
の成型等によっても作ることができる。

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、水以外の
流体でももちろん用いることができる。

また、ホットメルトインクに磁気的性質を与えるため磁
性粉を含有させる場合、磁性粉の組成は、インクに磁気
的性質を与えるという発明の目的から組成、キュリー点
等には限定されない。　　磁性粉の役割は、磁気的なイ
ンクの移動であり、固定である。　　インクの移動速度
、固定力はインクの単位体積中に含まれる磁性粉の磁化
の大きさに比例し、磁性粉の７％が大きいほど大きくな
る。

本実施例では、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。　　−例として電気エネルギーを熱変換エネルギ
ーとして用いた場合を示したが、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、捺染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じても利用できる。　　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熱源を備えた
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、磁性インクを用いたことにより、１）磁気的にイ
ンクの供給ができるので、インク供給の自由度が増し、
毛細管現象によるインク供給と併用することにより、イ
ンク供給速度が向上した。

２）磁気力によってインクを保持できるので、ホットメ
ルトインクとホットメルトインク以外の流体との２層分
離を完全なものとすることができた。つまり両者の表面
張力の均衡化や流路設計による調整といった手段によら
ずとも、容易に２層界面の固定が行えた。

【図面の簡単な説明】

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実施例を示す模式断面図である。 第１図（ａ）はインク滴の飛翔方向に平行な面で切断し
た断面図であり、第１図（ｂ）はインク滴の飛翔方向に
垂直な面で切断した断面図である。 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１実施例を示す模式断面図である。　第２図（
ａ）はインク滴の飛翔方向に平行な面で切断した断面図
であり、第２図（ｂ）はインク滴の飛翔方向に垂直な面
で切断した断面図である。 １０１． １０２． １０３、 ｉ０４． １０５． １０６． １０７、 ・圧力室 ・接着面 ・磁力源 ・熱源 ・水 ・ホットメルトインク ・オリフィス 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　鈴木喜三部（４ｔｈ１名）（ａ） （ｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）室温よりも高温下でインクジェット装置から噴射
   されるホットメルトインクを加熱溶融させる機構と、熱
   源とオリフィスと磁力源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、前記ホットメルトインクは磁気
   的性質をもたせたものを用いることを特徴とする印刷装
   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３記
   載の印刷装置。
5. （５）前記ホットメルトインクとして少なくとも１Ｖ％
   以上の磁性粉を含有しているホットメルトインク組成物
   を用いることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。