JPH0717066A - 静電吸引方式のホットメルトインク記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 飛翔するインク量が安定し、定着強度に優れ
ており、しかも、ミスディレクションやドット抜けの問
題が発生することがなく、インクむらや、画像のムラ、
画像の劣化を生じないホットメルト記録装置を供給する
ことにある。 【構成】 室温において固体で、かつ、加熱されると溶
融して体積抵抗率が下がるホットメルトインクが充填さ
れ、それを加熱溶融するための加熱部材を有する記録手
段と、記録手段に対向配置され、前記ホットメルトイン
クが飛翔して付着する中間転写体と、中間転写体上に付
着したホットメルトインクを転写媒体上に転写または転
写定着するための転写手段とを具備する静電吸引方式の
ホットメルト記録装置において、前記中間転写体の表面
に導電層を設けた静電吸引方式のホットメルト記録装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リ等において用いられる記録装置に係り、詳しくは、加
熱されて溶融したホットメルトインクが静電吸引力によ
って記録ヘッドから飛翔してインク画像を形成する静電
吸引方式のホットメルトインク記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホットメルトインク記録装置は、そのイ
ンクを飛翔させる方法の違いから、記録ヘッド内に充填
された溶融状ホットメルトインクに圧力を作用させて飛
翔させる圧力パルス方式や、記録ヘッド内に充填された
溶融状ホットメルトインクに静電吸引力を作用させて飛
翔させる静電吸引方式等に分けられる。

【０００３】そして、後者の静電吸引方式を用いたホッ
トメルトインク記録装置の例としては、例えば特開昭６
０−９０７７５号公報が知られており、一端に配列した
複数個の電極から加熱されて液状になった熱溶融性イン
クを噴射するインク噴射基板と、記録紙を挟んでそれと
対向配置される対向電極と、それらの間に画像信号に応
じた電圧を選択的に印加して静電吸引力を発生するイン
ク噴射制御部とからなり、熱溶融性インクを直接記録紙
に向けて噴射して記録画像を形成する記録装置が開示さ
れている。しかしながら、上記の装置においては、噴射
された熱溶融性インクは、記録紙へ付着するとその際に
急速に冷却されて凝固し、この記録紙内に充分に浸透す
る前に固まって盛り上がった状態で記録紙上に付着す
る。その為、記録紙への定着強度が不足し、剥がれやす
く、インク抜けやインクむらが生じ易い。

【０００４】そこで、特開昭５６−１１３４６２号公報
では、加熱昇温された記録紙に向けて融解状態のインク
を静電吸引力で噴射することにより、記録紙上でのイン
クの急速な冷却を防ぎ、インクに粘度を持たせてインク
の付着性や浸透性を向上させ、これによって十分な定着
強度を得ている。また、特開昭６３−２０５２４１号公
報では、記録紙を巻き付けたプラテンをプリントヘッド
（記録ヘッド）に対向配置し、静電吸引力等でプリント
ヘッドから記録紙に向けて熱溶融性インクを噴射し、次
に、記録紙に付着した熱溶融性インクを加熱又は／及び
加圧することで、記録紙へのインクの十分な定着強度を
得ている。しかしながら、これらの装置においては、熱
溶融性インクを直接記録紙に飛翔させる必要から、静電
吸引力を発生する電圧は記録紙を挟んで印加されること
になる。そして、記録紙の抵抗値は、記録紙の体積抵抗
率や厚さによって異なり、更に、同じ記録紙を用いたと
してもその凹凸や湿度等によってその抵抗値は変化する
ので（湿度が高くなると抵抗値は下がる）、発生する静
電吸引力、ひいては飛翔するインク量が一定せず、その
結果、形成される画像に濃度むらによる劣化が生じるこ
とになる。

【０００５】そこで、本発明者らは、先に、十分な定着
強度を得られるのはもちろんのこと、飛翔するインク量
が安定したインクジェット記録装置を開示している。一
つは、加熱溶融状態の熱溶融性インクを静電吸引力等を
利用して記録ヘッドから中間転写体へ飛翔させ、この中
間転写体に付着したインクを軟化温度近傍に維持して記
録媒体へ加圧加熱下に転写するインクジェット記録装置
（特願平４−３８７８９号公報）であり、もう一つは、
加熱溶融状態の熱溶融性インクを静電吸引力等を利用し
て記録ヘッドから中間転写体へ飛翔させ、この中間転写
体に付着したインクを記録媒体へ加圧転写するインクジ
ェット記録方法（特願平４−３１４３９８号公報）であ
る。これらは、インクを一度中間転写体上に飛翔しそれ
を記録紙に転写することで、インク飛翔量を記録紙等に
よらず安定させ、同時に記録紙への定着強度を確保して
いる。しかしながら、このように中間転写体を用いる方
法においては、定着強度が向上すると共に飛翔するイン
ク量が安定するという利点は達成されるが、記録ヘッド
から中間転写体へ飛翔するインクの方向が乱れて所定の
位置からずれた位置に付着したり（ミスディレクション
の現象）、場合によってはインクが付着できない、いわ
ゆるドット抜けの現象が生じる場合がある。そして、こ
のようなミスディレクションやドット抜けの現象は、記
録ヘッドから中間転写体表面に飛翔して形成されたイン
クのドットにおいて、その静電吸引時に熱溶融性インク
に乗せた電荷が逃げにくく、中間転写体上には同極性に
帯電した熱溶融性インクが付着することになり、この結
果、その後に記録ヘッドから飛翔するインクに対して静
電的な反発力が生じ、これが原因となって次のドットの
位置が所定の位置からずれたり、付着できないという問
題を引き起こす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、飛翔するインク量が記録紙等における種々の要因に
依存することなく安定し、記録紙等への十分な定着強度
が得られるだけでなく、上述したミスディレクションや
ドット抜けの問題を生じない静電吸引式のホットメルト
記録装置を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、中間転写
体の表面に導電層を設けることにより、中間転写体上に
先に形成されたドットから静電荷が容易に抜けてミスデ
ィレクションやドット抜けの問題を防止できることを見
出し、本発明を完成した。

【０００７】従って、本発明の目的は、飛翔するイン
ク量が安定し、定着強度に優れており、しかも、ミ
スディレクションやドット抜けの問題が発生することが
なく、インクむらや、画像のムラ、画像の劣化を生じな
い画像を作ることができるホットメルトインク記録装置
を供給することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、室
温において固体で、かつ、加熱されると溶融して体積抵
抗率が下がるホットメルトインクが充填され、それを加
熱溶融するための加熱部材を有する記録手段と、記録手
段に対向配置され、前記ホットメルトインクが飛翔して
付着する中間転写体と、中間転写体上に付着したホット
メルトインクを転写媒体上に転写または転写定着するた
めの転写手段とを具備する静電吸引方式のホットメルト
記録装置において、前記中間転写体の表面に導電層を設
けた静電吸引方式のホットメルト記録装置である。

【０００９】記録手段は、ホットメルトインクが充填さ
れそれを加熱溶融する加熱部材を有する複数又は単数の
記録ヘッドからなる。カラー画像記録装置を構成する場
合には、例えば中間転写体に対向してイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラック等の互いに異なるカラーインクが
吐出される複数の記録ヘッドを並設し、中間転写体上で
異なるカラーインクを重ね合わせるようにすればよい。
ホットメルトインクは、この加熱部材によって融点以上
の温度である飛翔温度まで加熱されて溶融し、静電吸引
力が加えられると中間転写体に向けて曳糸を形成し飛翔
する。

【００１０】静電吸引力により記録ヘッドから飛翔した
ホットメルトインクが付着する中間転写体は、少なくと
もその表面に導電層を有し、その形状は付着したインク
を保持搬送する機能を備えたものであればドラム状、ベ
ルト状等どのような構成であっても差し支えない。

【００１１】導電層の材質としては、ステンレス、アル
ミ、銅等の金属や高分子に導電物質や、フィラーを分散
させた導電性樹脂等、導電性が高い物質が使用でき、そ
の厚さは、０．０１μｍ〜１ｍｍのものが好ましい。な
ぜなら、導電層の厚みが０．０１μｍ以下になると中間
転写体を構成する他層の凸凹の影響で均一な厚みに形成
するのが難しい上電気抵抗が高くなるので電荷を逃がす
時間がかかり、１ｍｍ以上になると拡散する熱量が増大
してエネルギー効率が落ちるからである。また、導電層
を金属等で形成した場合は、それだけで中間転写体とし
て使用することができるので、製造コストや信頼性にお
いて優れている。更に、この導電層の表面積が小さいた
め等により導電層に電荷が蓄積され易い場合には、導電
層を低抵抗で接地する導電ブラシ、導電片等からなる導
電路を設ることで、導電層から速やかに電荷が逃げて電
荷の蓄積は生じなくなり、次に飛翔するインクのミスデ
ィレクションやドット抜けを防止できる。

【００１２】そして、上記中間転写体に付着したインク
がその飛翔に使用した電荷を放電する時間は、その誘電
率と体積抵抗率との積で決まる緩和時間に応じて長くな
る。また、インクの誘電率は大きく変わらないが、体積
抵抗率はインクの種類や温度によって大きく変わり、本
発明では、加熱されると体積抵抗率が下がるホットメル
トインクを使用しているので、中間転写体に加熱手段を
設けてインクを加熱することで、先に付着したインクか
らそれだけ早く電荷を放電させることができ、次のイン
クの飛翔を確実に行うことができる。

【００１３】このような加熱手段としては、中間転写体
内部に配設され中間転写体全体を加熱するヒータや、中
間転写体内部に配設され中間転写体の記録手段に相対向
する位置のみを加熱する記録用局所加熱部材や、中間転
写体の導電層の内側に設けた発熱層とそれに接し発熱層
全体を通電して発熱させる加熱部材とからなるものや、
中間転写体の導電層の内側に設けた発熱層とそれに接し
発熱層の記録手段に相対向する位置のみを通電して発熱
させる記録用局所加熱部材とからなるもの等がある。無
駄な発熱を抑えて装置の高温化を防ぐためには、加熱さ
れる範囲が狭くて部材が少ない方が有利なので、最後の
発熱層と記録用局所加熱部材とからなる加熱手段を画情
報に応じて必要なときだけ発熱させるように制御すると
よい。

【００１４】このような発熱層の材料としては、例えば
カーボンブラック、金属粉末、導電性セラミックス粉末
等の導電性フィラーをポリイミド、ポリアラミド、フッ
素系樹脂等の合成樹脂中に分散させた導電性樹脂フィル
ムや導電性セラミックシート等で形成され、その厚さは
通常０．３μｍ〜３００μｍ、体積抵抗率が１０^-4Ω・
ｍ〜１０⁰Ω・ｍのものが好ましい。厚みが０．３μｍ
よりも薄いと抵抗層の強度が弱いため寿命が短く信頼性
にかけ、３００μｍよりも厚いと十分な熱を導電層に伝
えるまでに熱が拡散して不要な部分まで加熱するためエ
ネルギー効率が落ちるという問題が発生し、体積抵抗率
が１０^-4Ω・ｍより低いと抵抗値が低すぎて加熱部材と
発熱層との接触部分等の他の高抵抗部分で発熱が起きて
効率が悪くなり、１０⁰Ω・ｍより高いと発熱させるた
めに瞬時に大きな電力が必要になるという問題が生じ
る。

【００１５】発熱層の記録手段に相対向する位置のみを
通電して発熱させる記録用局所加熱部材は、コンタクト
電極を表面だけを露出させて保護発熱層に埋没し、更
に、支持部材に積層した弾性層上に保護発熱層を接着し
て構成し、導電層のインクが付着する位置に上記コンタ
クト電極を圧接して配設される。そして、コンタクト電
極には銀、金、白金、銅、ニッケルなど接触抵抗が低く
導電性の高い金属を用い、保護発熱層にはポリイミドフ
ィルムを用い、弾性層にはゴム材を用い、支持部材には
強度をもった金属を使用する。また、対向電極として上
記導電層や導電路を利用すると構成が容易になる。発熱
のためのパルス幅及び電圧は、発熱部の構成、印字の駆
動周波数等を考慮して決定される。

【００１６】転写手段は、中間転写体上に付着したホッ
トメルトインクによる画像を十分な定着強度をもって記
録媒体上に転写又は転写定着するために設けられ、加圧
部材及び／又は転写用加熱部材で構成される。

【００１７】加圧部材は、記録媒体を介して中間転写体
に対向配置されたシリコンゴム製（ご教示下さい）の背
面ロール等が使用でき、また、この加圧部材のみで確実
な転写又は転写定着を行おうとすると加圧圧力が高くな
ってしまい加圧部材の大型化、重量増大化を招くので、
転写用加熱部材を併用して加圧圧力を下げて小型化、軽
量化を図る方がよい。

【００１８】転写用加熱部材は、上記加熱手段の全て又
は一部を利用できる場合はそれをなるべく兼用して構成
した方が構成が簡易になる。つまり、加熱手段におい
て、中間転写体全体を加熱するヒータや発熱層全体を通
電して発熱させる加熱部材等を加熱手段に使用する場合
には、それらの部材によって加圧部材に相対向する位置
のホットメルトインクは暖められるので、転写用加熱部
材は加熱手段を兼用し、発熱層を通電して発熱させる記
録用局所加熱部材等を加熱手段に使用する場合には、発
熱層を通電して発熱させる転写用局所加熱部材のみを新
たに設ければよい。また、無駄な発熱を抑えて装置の高
温化を防ぐためには、発熱層とそれを通電する転写用局
所加熱部材とを使用し、通電は画情報に応じて行うとよ
い。更に、確実に転写又は転写定着するためには、転写
時のインク温度をインク融点以下で軟化する温度に設定
するとよく、そのために温度検出装置を設けて温度制御
を行ってもよい。

【００１９】本発明に使用されるホットメルトインク
は、加熱されると体積抵抗率を下げる特性をもつものを
使用する。そして、好ましくは融点以下の温度において
体積抵抗率が少なくとも１０⁹Ωｍ以下、できれば１０⁷
Ωｍ以下になるものがよい。その他にもインクには、飛
翔温度において、スパークが生じないように体積抵抗率
が１０¹⁰Ωｍ以下で、記録手段から曳糸が伸びるように
体積抵抗率が１０³Ωｍ以上で、適切な一本の曳糸が伸
びるように粘度が５０ｃｐ以下で表面張力が５０ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ以下であり、記録媒体上で外力による擦りや折
り曲げに耐えて割れを生じない塑性流動を示す適当な固
さの固体である特性が要求される。そのような、ホット
メルトインクとしては直鎖ポリエチレンに着色剤として
各色染料や、酸化防止剤、粘度調整剤等を添加したもの
がある。

【００２０】本発明に使用される記録媒体は、中間転写
体上に形成した画像が転写手段によって転写又は転写定
着されるため、その厚みや材質等に特別の制限は無く、
普通紙はもちろんのこと厚紙やフィルムシート等も使用
できる。

【００２１】

【作用】この発明においては、中間転写体にホットメル
トインクを飛翔して中間転写体上に画像を形成しそれを
記録媒体に転写又は転写定着を行うので、記録媒体の種
類や環境条件等によらず安定したインクの飛翔が行え、
インクが記録媒体に安定して転写又は転写定着され、ま
た、中間転写体の表面に導電層を設けてインクから電荷
を抜くことができるので、ドット間の静電的な反発によ
る画質の劣化を防げる。

【００２２】また、中間転写体にホットメルトインクを
加熱するための加熱手段を設けることで、記録手段から
飛翔したインクを温めてその緩和時間をより短縮し電荷
をより早く放電できるので、先に付着したインクの電荷
を早く除電でき、ミスディレクションやドット抜けの問
題を引き起こすことなく、次のインクをより確実に飛翔
させることができる。

【００２３】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発
明を具体的に説明する。図１〜３において、この発明方
法が適用された静電吸引式のカラーインクジェット記録
装置が示されており、この記録装置は、室温において固
体で、かつ、加熱されると溶融して体積抵抗率が下がる
ホットメルトインクが充填され、それを加熱溶融するた
めの加熱部材を有する記録手段１〜４と、記録手段１〜
４に相対向するように配置され、前記ホットメルトイン
クが静電吸引力で飛翔して付着する中間転写体５と、中
間転写体５上に付着したホットメルトインクを記録媒体
９上に転写または転写定着するための転写手段６，８と
からなる構成となっている。

【００２４】上記記録手段１〜４は、図１に示すよう
に、記録密度３００ｓｐｉの四つの記録ヘッド１〜４か
らなり、それぞれの記録ヘッド１〜４には、カラー印字
用の４色ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのイン
クが充填され、例えば図２に示す記録ヘッド１のよう
に、充填されたホットメルトインクを溶融するための加
熱部材１ａが設けられている。そして、それぞれの記録
ヘッド１〜４は図示しないホストコンピュータからの画
像信号に応じてパルス波高電圧１ＫＶ、パルス幅１．０
ｍｓのパルスが印加され、夫々のインクを相対向配置さ
れた中間転写体５上に飛翔させる。

【００２５】中間転写体５は、図２及び図３に示すよう
に、導電層５ａと発熱層５ｂと有するドラム状に形成さ
れており、その発熱層５ｂは体積抵抗率１０Ω・ｍの導
電性ポリイミドで厚さ５０μｍに形成され、また、導電
層５ａはこの発熱層５ｂの表面に真空蒸着により厚さ３
０００Åのアルミを積層して形成されている。また、記
録ヘッド１〜４と導電層５ａとの間の距離は２００μｍ
に設定した。

【００２６】更に、通電して上記発熱層５ｂを発熱させ
るための局所加熱部材として、記録ヘッド１〜４に対向
配置される記録用局所加熱部材７を発熱層５ｂに接触配
置した。この記録用局所加熱部材７は、図２及び図４に
示すとおり、金属の支持部材７ｇに形成したゴム材の弾
性層７ｆ上に、ポリイミドフィルムからなる保護発熱層
７ｅから一部表面が露出するように、四つの記録ヘッド
１〜４に対向する位置の発熱層５ｂに接する１ｍｍφの
銅材からなる四つのコンタクト電極７ａ〜７ｄを接着し
ている。そして、中間転写体５上に付着したホットメル
トインクの体積抵抗率を１０⁰Ω・ｍ以下にするため
に、記録ヘッド１〜４に印加されるパルスに同期した電
圧３Ｖ、パルス幅１．５ｍｓの電圧パルスがコンタクト
電極７ａ〜７ｄに印加されてインクを７０°Ｃまで加熱
する。

【００２７】転写手段は、図３に示すように、圧接部材
である背面ロール６と、それに対向配置される転写用局
所加熱部材８とからなり、記録媒体９に中間転写体５上
に形成されたインク像を転写定着する。転写用局所加熱
部材８は、金属の支持部材８ｄに形成したゴム材の弾性
層８ｃ上に、ポリイミドフィルムからなる保護発熱層８
ｂから一部表面が露出するように、圧接部材６に対向す
る位置の発熱層５ｂに接する１ｍｍφの銅材からなるコ
ンタクト電極８ａを接着している。

【００２８】また、中間転写体５表面の残留インクや紙
紛、異物、ごみを除去するクリーナ１０を転写手段と記
録手段との間に配設した。

【００２９】この実施例で使用したホットメルトインク
は直鎖ポリエチレンを主成分とし、着色剤として各色染
料、酸化防止剤、粘度調整剤等を添加して作成され、示
差熱分析の結果、このインクの融点は１０２°Ｃであ
り、インク飛翔温度において表面張力は２６ｄｙｎｅ／
ｃｍ（１２０°Ｃ）であった。またこのインクの体積抵
抗率を測定したところ、第５図に示すように、温度が上
昇すると急激にその抵抗率をさげる温度依存性を示し
た。

【００３０】そして、中間転写体上に形成された画像中
の任意の１００ドットを調べたところ、記録用局所加熱
手段を動作させなかった場合には、ミスディレクション
の最大量は７０μｍとなり、記録用局所加熱手段を動作
させた場合には、ミスディレクションの最大量は２μｍ
となり、画像を目視しても判別できるものではなかっ
た。また、湿度を変化させても中間転写体上に形成され
た画像にムラやインクぬけは生じなかった。

【００３１】更に、背面ロール６の圧接力を３ｋｇｆ／
ｃｍに設定し、コンタクト電極８ａには画情報に応じた
電圧３Ｖ、パルス幅０．５ｍｓの電圧パルスを印加し、
転写時のインクの温度を５０°Ｃまで上昇させて、中間
転写体上に形成された画像をラフ紙に転写定着させたと
ころ、表面性の均一な画像が得られ、ラフ紙を折っても
定着したインクが剥がれ落ちるようなことはなかった。

【００３２】

【比較例１】実施例とは、中間転写体表面を絶縁層で構
成した点が異なる装置を用いて中間転写体上に画像を形
成し、その飛翔状況を調べたところ、インクのミスディ
レクションの最大値は１５０μｍとなり、その他にも、
インクが付着していない点があったり、付着したインク
の直径が極端に小さいものが頻繁にみられた。

【００３３】

【比較例２】転写用局所加熱部材を動作させずに記録媒
体上に転写定着を行った。実施例の画像と比較すると、
中間転写体上では実施例と同等の画像が得られているの
に、転写後の記録媒体上ではインクの盛り上がりがあっ
て表面性はよくなく、折り曲げるとはがれ落ちる箇所が
多くあった。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、表面に導電層を設けた
中間転写体へインクを飛翔しそれを記録紙に転写又は転
写定着することで、後から飛翔するインクの静電的な反
発を防いで、飛翔するインク量が安定し、定着強度
に優れており、しかも、ミスディレクションやドット
抜けの問題が発生することがなく、インクむらや、画像
のムラ、画像の劣化を生じない画像を作ることができる
ホットメルトインク記録装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例で使用したホットメルトイン
ク記録装置。

【図２】 本発明の実施例で使用したホットメルトイン
ク記録装置のインク飛翔部分拡大図。

【図３】 本発明の実施例で使用したホットメルトイン
ク記録装置のインク転写定着部分拡大図。

【図４】 本発明の実施例で使用したホットメルトイン
ク記録装置の記録用局所加熱部材。

【図５】 本発明の実施例で使用したホットメルトイン
クの体積抵抗率の温度依存特性図。

【符号の説明】 １〜４：記録ヘッド（記録手段）、５：中間転写体、５
ａ：導電層、５ｂ：発熱層（加熱手段）、６：背面ロー
ル（転写手段）、７：記録用局所加熱部材（加熱手
段）、８：転写用局所加熱部材（転写手段）。

フロントページの続き (72)発明者 丸山 和雄 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温において固体で、かつ、加熱される
   と溶融して体積抵抗率が下がるホットメルトインクが充
   填され、それを加熱溶融するための加熱部材を有する記
   録手段と、記録手段に相対向するように配置され、前記
   ホットメルトインクが飛翔して付着する中間転写体と、
   中間転写体上に付着したホットメルトインクを記録媒体
   上に転写または転写定着するための転写手段とを具備す
   る静電吸引方式のホットメルトインク記録装置におい
   て、前記中間転写体の表面に導電層を設けたことを特徴
   とする静電吸引方式のホットメルトインク記録装置。
2. 【請求項２】 導電層はその厚さが１０ｎｍ〜１ｍｍで
   ある請求項１記載の静電吸引方式のホットメルトインク
   記録装置。
3. 【請求項３】 中間転写体が、その導電層に付着したホ
   ットメルトインクを加熱するための加熱手段を備えてい
   る請求項１及び２記載の静電吸引方式のホットメルトイ
   ンク記録装置。
4. 【請求項４】 加熱手段が、中間転写体の導電層の内側
   に配設された発熱層と、記録手段及び／又は転写手段に
   相対向する位置の発熱層に局所的に通電して発熱させる
   局所加熱部材とからなる請求項３記載の静電吸引方式の
   ホットメルトインク記録装置。