JPH08506536A

JPH08506536A - 液滴の生成方法および装置

Info

Publication number: JPH08506536A
Application number: JP6517456A
Authority: JP
Inventors: マークスルイスリマ
Original assignee: トーンジェットコーポレイションプロプライエタリーリミテッド
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1994-02-11
Publication date: 1996-07-16
Also published as: EP0683731A1; CN1045745C; ATE196447T1; RU2110409C1; CA2155942A1; DE69425958D1; WO1994018011A1; DE69425958T2; CN1119843A; EP0683731A4; EP0683731B1

Abstract

(57)【要約】インク（９）などの溶融性を有し、粉末状で、固体状あるいは高粘度の材料から、材料の粘度（10,14）を液滴を生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下されたインクを放出位置（６）に供給し、一定あるいはパルス状の電気ポテンシャル（４）を放出位置に印加して、その位置に電場を形成し、静電的手段によって、液滴を放出位置から放出することにより、液滴を生成する装置および方法。あるいは、一定の電気ポテンシャルを印加して、放出位置に、一定の静電場を形成し、放出位置をパルス状に加熱してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】液滴の生成方法および装置発明の分野本発明は、固体状、粉末状あるいは高粘性溶融材料から材料の液滴を生成する方法および装置に関するものである。発明の背景本発明が適用される一つの適用例は、高強度発色材料を液滴を、非衝撃的印刷のために、記録面に移送するである。しかしながら、本発明は、非衝撃的印刷のために、発色材料を移送する場合に限定されることなく、一般に、材料の液滴を生成する場合、あるいは、基体上に、確定されたパターンで、他の材料を蒸着させるために用いることもできる。他の適用例には、機密のコーディングのための蛍光体あるいはフッ化物蛍光体の蒸着、ホットメルト接着剤及び非推進性（prop ellantless）エアロゾルの蒸着などがある。本発明はまた、薬学的に受け入れ可能な溶融キャリアにおいて、微粒子薬の非推進的（propellantless）生成および放出に用いることができる。本発明は、印刷につき、説明されるが、その範囲は、これよりも広いものである。一般に、インクジェットシステムと呼ばれる非衝撃的印刷システムに用いられる装置は、数多くの異なったものがある。通常は、インクは、ノズルを通って、供給され、ノズルの外径は、液滴のサイズ、したがって、記録面上のドットのサイズを決定する重要なファクタとなる。液滴は、連続印刷と呼ばれる方法では、ノズルから連続的に生成され、ドロップ・オン・デマンド印刷と呼ばれる方法では、必要に応じて、個々に生成される。連続印刷においては、インクは、ノズルを通って、高圧で、送られ、ノズル部の圧力は、実質的に一定の周波数で、乱され、一定サイズの液滴の流れが生ずる。電荷を液滴に与え、ノズルの外部の電界を利用することにより、選ばれた液滴が、電界を生じさせる信号に応答して、その通路から偏向され、制御信号に応答して、記録面上にパターンを形成する。ドロップ・オン・デマンド印刷は、小さいノズルの近傍の液体内に、局所的な圧力パルスを生成し、ノズルから、選ばれた時間に、液体の液滴を放出させることにより、動作する。いずれのタイプのジェット印刷においても、発色材料は、液状キエリア内において、より永続性のある印刷イメージを与えるバインダに結合された溶解性の色素である。溶解性色素の欠点は、印刷されたイメージ密度が、多くの場合、十分に高くなく、環境に晒されることによって、色素が色あせることにある。溶解性色素を用いる場合の他の欠点は、印刷イメージの品質が記録面の性質に依存するということにある。発色したインクは、溶解性色素に比して、高密度のイメージを生成し、また、より永続性があることが知られている。顔料はまた、キャリア液体とともに、ジェット印刷に用いることができるが、高密度のイメージを生成するためには、キャリア液体中の顔料材料の濃度を高くすることが要求される。顔料材料の濃度が高いと、連続印刷機においては、液滴の破裂を招き、印刷の均一性が低下する。ドロップ・オン・デマンド印刷機は高い連続的圧力を有しておらず、液滴の生成はノズル内の局所的な条件に大きく依存するため、顔料の存在は、局所的なノズルの条件を変化させ、あるいは、ノズルを塞いで、液滴が適切に放出されなくなる静電インクジェット印刷として知られている他のプロセスは、液上の静電的な引張力によって特徴づけられており、たとえば、米国特許第３０６０４２９号に開示されている。これは、荷電された液滴を生成し、液体を含むノズルからプラテン電極に、ノズルとプラテンの間に保持された高電圧により、加速させるステップを有している。このプロセスは、さらに、ジェット流を遮断し、あるいは、制御するのに用いられるバルブ電極および液滴の飛行経路を操作するのに用いられる一対の電極を含むことによって、最適なものとされる。印刷は、プラテン電極の直前に、紙基体を位置させ、インクの導電溶液を用いることによって実行される。米国特許第３６５３９３２号などにより、室温で固体のインクを用い、引き続き、高電圧により、ギャップを横切って、基体へ引き出す前、ノズルに供給するのに先立って、加熱タンクで溶融することが提案されている。このシステムおよび装置は、ノズルとバルブ電極との間の電位差、そして、バルブ電極と印刷がなされる基体と結合しているプラテンとの間の電位差の設定が必要以上に複雑であるという欠点を有している。同様の構成は、刊行された文献である「IS&T's Eig hth International Congress on Advance in Non-Impact Printing Technologie s（1992）」の第334〜339頁に記載されている。本発明の目的は、インクなどの溶融性、粉末状で、固体状の、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する方法および装置であって、ノズルにより液滴が生成されず、したがって、液滴のサイズがノズルのサイズにより影響を受けない液滴を生成する方法および装置を提供することにある。本発明の別の目的は、高濃度の顔料あるいは他の固体材料を含むインクなどの溶融性、粉末状で、固体状の、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する方法および装置であって、高強度イメージを記録面上に生成することができるか、あるいは、比較的多量の固体材料を含む液滴を生成することができる液滴を生成する方法および装置を提供することにある。本発明の他の目的は、キャリアを含むか、あるいは、必ずしも導電性でないキャリアを用いたインクなどの溶融性、粉末状で、固体状の、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する方法および装置を提供することにある。発明の要約したがって、ある態様では、本発明は、溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された材料を放出点に供給し、電気ポテンシャルを放出点に印加して、放出点に電場を形成し、粘度が低下された材料に、放出点上に液滴を形成させ、静電手段により、放出点から液滴を放出させる溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する方法である。粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料には、着色剤およびキャリアを有するインクが含まれる。着色剤には、顔料が含まれる。粘度は、加熱あるいは圧力によって、低下させることができる。本発明によれば、インクなどの材料の液滴のサイズは、粘度が低下された材料を放出点に供給するノズルのサイズに依存せず、放出点の形状、電場のレベル、放出点での加熱量ならびにインクなどの粘度が低下された材料の性質および放出時におけるその粘度に依存することがわかるであろう。本発明は、インクなどの粘度が低下された材料が、液滴生成時に、導電性キャリア液を、必ずしも含んでいる必要がない点で、先行技術と異なっていることが理解される。液滴は、インクなどの粘度が低下された材料中の顔料などの固体粒子に作用する静電手段によって生成されるものと思われる。液体部分は、キャリアのみに作用する。発色剤の溶液の代わりに、顔料が移動することは、より強度の高いイメージを形成することができ、より細かく、速やかにセットするドットを生成することができることを意味している。本発明の好ましい実施態様においては、電場を生成する電気ポテンシャルは、液滴が周期的に生成し、放出点から放出されるように、パルス状になっている。電気ポテンシャルは、電場を放出点に生成するもので、ほうしなつ点の曲率半径などの放出点の形状に依存し得る。本発明の好ましい実施態様では、先端部における曲率半径が５〜５０ミクロンの範囲にあるニードルによって提供されている。あるいは、放出点を、細長く鋭いエッジによって提供することもできる。細長いエッジに沿って、多数の放出点が設けられても、マトリックス状に設けられてもよい。本発明の方法によれば、径が１ないし５００ミクロンの範囲のサイズあるいは放出点の形状、粘度、材料に含まれるキャリアのタイプおよび印加される電圧にしたがって、より大きいサイズを有するインクなどの材料の液滴を生成することができる。好ましくは、材料のキャリア部分は、粘度が低下された状態では、非導電液体であり、インク中の顔料などの固体材料は、荷電可能な粒子により構成されている。好ましくは、荷電可能な粒子は、電圧が放出点に印加されるとき、同じ極性に荷電される。５００ないし６０００ボルト以上の範囲の電気ポテンシャルを、放出点に印加することができる。他の態様においては、本発明は、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる手段と、粘度が低下された材料を放出点に供給する手段と、電気ポテンシャルを放出点に印加して、放出点に電場を形成し、液滴を生成させ、放出点から液滴を放出させる手段を備えた溶融性を有し、粉末状で、固体状の、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する装置である。また、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料には、着色剤およびキャリアを有するインクが含まれる。着色剤には、顔料が含まれる。粘度は、加熱あるいは圧力によって、低下させることができる。本発明のかかる態様の装置によれば、溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の液滴を生成することができ、放出点から放出することができる。粘度が低下された材料の流れを放出点に供給する手段としては、材料の性質にしたがって、種々の手段が用いられ得る。固体状で、溶融性の材料の場合には、溶融性材料のペレットあるいはスティックを含むスプリングにより付勢されたチャンバで、放出点に最も近い端部に、溶融性材料を所定の粘度に溶融するのに適した加熱手段を備えたチャンバを設けることができる。あるいは、２つの加熱ステージを備え、第１ステージが、溶融性材料を、スプリング圧力の下で、第２のステージに移動可能な粘度に、軟化させるのに適し、第２ステージにより、溶融性材料の粘度を最終的に要求される粘度に低下するようにしてもよい。あるインクを用いた場合、鉛直方向に閉じた容器内に含まれていると、重力および／または材料の膨張により、２つのステージでの加熱は、粘度低下および放出点への供給を促進することが判明している。このようなヒーターとしては、抵抗型あるいはいわゆる誘導型を用いることができる。抵抗型のヒーターとしては、材料容器に巻回された抵抗巻線を用いることができる。誘導型は、インクを含んだ容器に対して、併置されたフェライトコアのまわりに巻回されたコイルを備えている。あるいは、コイルは、容器のまわりに巻回され、容器が、コアとして作用し、直接に、インクを加熱するようにしてもよい。放出点を加熱し、インクを所定の粘度に保つようにすることもできる。このような放出点の加熱は、常時、おこなっても、パルス状におこなってもよい。放出点の加熱は、赤外線レーザダイオードなどのポイントソースヒーターによりおこなってもよい。粉末状のインクの場合には、粉末を、１または２段階で、放出のための所定粘度に溶融する加熱ステージに供給する粉末フィーダを用いることができる。高粘度のインクの場合には、インクは、一端に、スプリング付勢ピストンを備えたカートリッジ内に供給されてもよい。このスプリング圧力は、ペースト状あるいは糖蜜状インクを、直接に、加熱チャンバに押し込むのに適した値に設定される。インクは、顔料相が結合された低融点ワックスまたは樹脂により構成することができる。これらの材料の例としては、アライドシグナルにより製造されたポリエチレンワックス：ＡＣ６、デュポンにより製造されたエチレンビニルアセテート樹脂：Elvax 210、レバーアンドキッチンにより製造された水素化キエスターオイル：Syntha Wax、エクソンにより製造されたパラフィンワックスおよびこれらの混合物が挙げられる。顔料は、要求される色に応じた顔料の範囲から選択することができる。顔料の例としては、Irgalite Blue LGLD、チバガイギーにより製造されたPigment Blue 15:3、Microlith Black CT、チバガイギーにより製造されたPigment Yellow 7、Monolite Yellow GNA、ICIにより製造されたPi gment Yellow 1などの有機顔料またはシリカ、メタリックスもしくは磁性酸化鉄などの無機顔料が挙げられる。インクの粘度は、液滴生成のために、最適化あるいは前もって処理することができる。これは、加熱点の温度あるいはとくに放出点の温度を制御することによりおこなうことができる。インクの粘度は、Energol WM2、BPケミカルズにより製造されたパラフィンオイルなどの粘度制御剤を添加することにより、変化させることができる。ある実施態様では、放出点は、５ないし５０ミクロンの曲率半径を有するニードル点により与えられ、あるいは、５ないし５０ミクロンの曲率半径を有する半円筒状表面を備えた細長いエッジによって与えられる。あるいは、放出点は、マトリックス状の放出点から構成されていてもよい。本発明によれば、装置は、要求に応じて、液滴を提供し、あるいは、装置の外部の静電手段により偏向可能な液滴の連続流を提供するのに適している。要求に応じた液滴の供給は、パルス状の電気ポテンシャルあるいはパルス状の加熱を放出点に与えることにより実現することができる。周期的に印加されるポテンシャルは、放出点から、液滴が一貫して放出されることを可能とするいかなる波形を有していてもよい。好ましい波形は、オフセットあるいはしきい値ポテンシャルを有する矩形波およびパルスである。放出点に印加される電気ポテンシャルは、＋５００ないし＋５０００ボルトの範囲内にあってもよい。あるいは、放出点に印加される電気ポテンシャルは、＋５００ないし＋５０００ボルトの範囲内の一定のしきい値と、＋８００ボルトまでのパルス状の電圧を有していてもよい。パルス状加熱は、ソリッドステート赤外線レーザダイオードにより、放出点における加熱のポイントソースを提供して、おこなうことができる。このような加熱装置は、波形、バンド幅および材料を溶解するための加熱源に対して、速やかなスイッチ時間、適当な熱出力ならびに放出点の寸法に対して、適当なスポットサイズなどの特定の性質を備えている。一般に、本発明は、放出点における液滴生成およびかかる液滴の静電放出を提供するものであることが理解される。液滴生成の動作のメカニスムは、完全に理解することはできないが、出願人は必ずしも拘束されるものではない１つの理論は、以下のとおりである。放出点に流れる粘度が低下された材料中の粒子は、放出点と同じ極性に、固有的に荷電され、あるいは、荷電されている。粒子は、ますます、材料のキャリア液の生成している液滴中の放出点上に生成され、斥力の増大にともなって、伴出キャリア液の表面張力が放出点に液滴を保持し得ない程度に、放出点と荷電粒子の生成している液滴との間に、静電的斥力が生成するまで、粒子は、放出点から離れるように動く傾向がある。この段階では、液滴は、静電手段により、はねつけられる。斥力は実質的に静電的であるので、液滴を基体に引きつけるために、アースされていない基体は必要ではなく、実際に、液滴は、基体に衝突する前に、かなりの距離を飛行する。これにより、基体上に、いかなるパターンの液滴が要求されても、偏向装置の適当な静電あるいはその他の形を実現することができる。この構成は、それぞれ、二成分接着剤システムの一成分の液滴を生成する一対の放出点を備えている。これは、接着剤適用ガンを提供することになる。本発明を一般的に説明するが、その理解を助けるために、本発明の好ましい実施態様を示し、本発明の理論的動作を例示した添付図面を参照する。図面の簡単な説明図面において：第１図は、本発明の実施態様にかかる液滴生成装置の断面図である；第２図は、他の実施態様にかかる液滴生成装置の断面図である；第３図は、さらに他の実施態様にかかる液滴生成装置の断面図である。好ましい実施態様の説明第１図は、インクの液滴生成に用いるための本発明の一実施態様を示すものである。固体インクから分離した液滴を生成する装置は、絶縁物質よりなり、テーパー点に合うように形成された本体１を有している。導電性で、熱伝導性を有する材料からなる中空管２が本体から延びており、中空管２は、電源４から延びる電気導体３により荷電されている。管２の先端部に、放出点６が形成されており、放出点６は、選ばれた曲率、この場合には、球状点をなしている。本体は、それを通って管２に延びる孔７を有している。孔７は、固体インクのスティック９を受け入れるのに適した第１の径の第１の部分８を備えている。第１の部分８のまわりの加熱コイル１０によって、スプリング１１が、孔７のテーパー点１２を介して、径の小さい第２の部分１３にインクを押し出すことができるように、インクのスティック９が加熱されて、軟化される。この第２の部分１３内で、別の加熱コイル１４によって、インクはさらに加熱され、スプリング１１により与えられる圧力下で、放出点に流れることができ、液滴が生成可能な粘度になるまで溶融される。放出点において、前述のように、静電荷により液滴が生成される。第２図は、固体インクから分離された液滴を生成する装置の別の実施態様を示している。第１図と同じ部分には、同じ参照番号が付されている。絶縁物質よりなる本体１は、テーパー点に合うように形成されている。導電性で、熱伝導性を有する材料からなる管２が本体から延びており、管２は、電源４から延びる電気導体３により荷電されている。管２の先端部に、放出点６が形成されており、選ばれた曲率の点、この場合には、球状点に向かって、先細りになっている。本体１は、それを通って管２および放出点に延びる中空孔７を有している。孔７は、固体インクのスティック９を受け入れるのに適している。孔７のまわりの加熱コイル１０によって、インク９が軟化され、膨張されて、液滴の生成を可能とする適切な粘度のインクが、圧力下で、放出点６に流れるように、孔７を介して、管２内に、インクが押し出される。放出点において、前述のよう、静電荷により液滴が生成される。プラグ１５により、管２から離れた孔７の端部が閉じられて、溶融に際して、溶融性インクの膨張により生成された圧力によって、インクが放出点６に向けられる。第３図は、固体インクから分離された液滴を生成する装置のさらに他の実施態様を示している。第１図と同じ部分には、同じ参照番号が付されている。絶縁物質よりなる本体１は、テーパー点に合うように形成されている。導電性で、熱伝導性を有する材料からなる中空管２が本体から延びており、中空管２は、電源４から延びる電気導体３により荷電されている。管２の先端部に、放出点６が形成されており、選ばれた曲率の管の一縁上の点、この場合には、球状点に向かって、先細りになっている。本体は、それを通って管２に延びる孔７を有している。孔７は、固体インクのスティック９を受け入れるのに適した第１の径の第１の部分８を備えている。第１の部分８のまわりの加熱コイル１０によって、スプリング１１が、孔７のテーパー点１２を介して、径の小さい第２の部分１３にインクを押し出すことができるように、インクのスティック９が加熱されて、軟化される。赤外線固体レーザダイオード１６および管２に向けられた光ファイバ１７によって、さらに、加熱がされる。これにより、インクは、放出点に流れることができ、液滴が生成可能な粘度になるまで、さらに溶融される。光ファイバ１７を介して、赤外線固体レーザダイオード１６から伝達される熱により、粘度が低下させられると、放出点において、前述のよう、静電荷により液滴が生成される。この加熱は、選ばれた形で、あるいは、パルス状に、液滴が生成され、放出されるように、パルス状になされてもよい。本発明によれば、液滴生成操作の例が、以下の実施例１ない６により与えられる。これらの実施例において、インクは、９９ｇの加熱された磨砕微粉砕デバイス内に置かれたシンサワックス（Syntha Wax）（水素化キャスタオイル）のブレンデド物および１ｇのピグメントブルー（Pigmant Blue）によって与えられ、１５０℃に加熱され、熱可塑性材料を溶融させた。６時間にわたる微粉砕の後、溶融されたインクが磨砕機から取り出され、冷却によって固化された。操作温度において、液滴生成を可能にするこのインクの粘度は、１０mPa.sであった。実施例１第１図に示された実施態様につき述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から２０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに、インクを置いた。放出点を１３５℃にし、＋１５００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋６００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴サイズは、１０ミクロンで、優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例２第１図に示された装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から２０mm の位置に置かれたボンドペーパーとともに、インクを置いた。放出点を１３５℃ にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴サイズは、２０ミクロンで、優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例３第１図に示された装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mm の位置に置かれたボンドペーパーとともに、インクを置いた。放出点を１３５℃ にし、＋１５００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋６００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴サイズは、７０ミクロンで、優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例４第１図に示された装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mm の位置に置かれたボンドペーパーとともに、インクを置いた。放出点を１３５℃ にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴サイズは、１５０ミクロンで、優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例５第１図に示された装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から５mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに、インクを置いた。放出点を１３５℃にし、＋１５００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋６００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴サイズは、１５０ミクロンで、優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例６第１図に示された装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から５mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに、インクを置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴サイズは、３００ミクロンで、優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例７ないし１３は、本発明の方法および装置にしたがった他のインクを用いた液滴生成を示すものである。これらのインクは、前記した方法により製造された。これらの実施例における粘度の測定は、すべて、ハアアケレオメータ：レオストレスＲＳ１００（Haake Rheometer：Rheostress RS100）によっておこなった。実施例７パラフィンワックス４３ｇＡＣ−６４３ｇイルガライトブルーＬＧＬＤ４ｇ（Irgalite Blue GLD）このインクの操作温度における粘度は、４５mPa.sであった。このインクを、第１図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴は優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例８パラフィンワックス８０ｇエルバックス２１０（Elvax 210）９ｇイルガライトブルーＬＧＬＤ４ｇ（Irgalite Blue LGLD）このインクの操作温度における粘度は、32mPa.sであった。このインクを、第１図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴は優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例９パラフィンワックス８０ｇエルバックス２１０（Elvax 210）９ｇエネルゴルＷＭ２（Energol WM2）２０ｇイルガライトブルーＬＧＬＤ４ｇ（Irgalite Blue LGLD）このインクの操作温度における粘度は、１５mPa.ｓであった。このインクを、第１図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴は優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例１０パラフィンワックス４９ｇＡＣ−６４９ｇイルガライトブルーＬＧＬＤ１ｇ（Irgalite Blue LGLD）このインクの操作温度における粘度は、３１mPa.sであった。このインクを、第１図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加したとき、優れた結果が得られた。プリントされた液滴は優れたカラー密度と結着性を有していた。実施例１１パラフィンワックス９９ｇミクロリスブラックＣＴ（Microlith Black CT）１ｇこのインクの操作温度における粘度は、２．５mPa.sであった。このインクを、第１図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加した。プリントされた液滴は劣ったカラー密度と結着性を有していた。実施例１２パラフィンワックス９９ｇモノライトイエロＧＮＡ（Monolite Yellow GNA）１ｇこのインクの操作温度における粘度は、１３mPa.sであった。このインクを、第１図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、＋２０００ボルトのしきい値ポテンシャルに加えて、＋８００ボルトのパルスを５０００ヘルツで印加した。プリントされた液滴は劣ったカラー密度と結着性を有していた。実施例１３パラフィンワックス４３ｇＡＣ−６４３ｇイルガライトブルーＬＧＬＤ１ｇ（Irgalite Blue LGLD）このインクの操作温度における粘度は、４５mPa.sであった。このインクを、第３図に示された実施態様について述べた装置内に、曲率半径２５ミクロンの単一の放出点から１０mmの位置に置かれたボンドペーパーとともに置いた。放出点を１３５℃にし、レーザを５０００ヘルツで変調したとき、優れた結果が得られた。＋２８００ボルトのポテンシャルが放出点に加えられた。プリントされた液滴は優れたカラー密度と結着性を有していた。本発明により、インクなどの固体状、粉末状あるいは高粘性溶融材料の液滴を製造することができる一つの方法および装置が提供されたことがわかる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１２月２３日【補正内容】請求の範囲１．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から、液滴を生成する装置であって、前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる手段と、粘度が低下された材料を放出点に供給する手段と、電気ポテンシャルを放出点に印加して、放出点に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるとともに、前記放出点から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。２．微粒固体および溶融性キャリアを有し、溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から、液滴を生成する装置であって、前記材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる手段と、粘度が低下された前記材料を放出点に供給する手段と、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記放出点に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるととも、静電的斥力によって、前記放出点から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。３．前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を低下させる手段が、粘度を加熱あるいは圧力によって低下させることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。４．前記粘度が低下された材料を放出点に供給する手段が、前記材料のペレットまたはスティックを含むのに適したスプリング付勢チャンバを備え、前記粘度を低下させる手段が、抵抗型あるいは誘導型加熱手段を含み、前記材料の前記ペレットまたはスティックを、所定の粘度に溶融することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。５．前記粘度を低下させる手段が、二つのステージの加熱手段を含み、第一の加熱ステージが、前記材料を、第二のステージヒーターに移動可能な粘度に、軟化させるのに適し、前記第二ステージヒーターが、前記材料の粘度を最終的に要求される粘度に低下させるのに適したことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。６．前記放出点が、前記材料の粘度を、液滴の生成が可能な粘度に保持する加熱手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。７．前記放出点の前記加熱手段が、ソリッドステート赤外線レーザダイオードを備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。８．前記ソリッドステート赤外線レーザダイオードが、前記放出点を間欠的に加熱するように、パルス状に動作することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の装置。９．前記放出点が、曲率半径が５ないし５０ミクロンのニードルポイント、曲率半径が５ないし５０ミクロンの半円筒状表面を有する細長いエッジあるいはマトリックス状の放出点のいずれかから選ばれたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 10．前記放出点に印加される電気ポテンシャルが、＋５００ないし＋５０００ボルトの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 11．前記放出点に電気ポテンシャルを印加する前記手段が、前記電気ポテンシャルをパルス状にし、液滴を周期的に生成させ、前記放出点から周期的に放出させることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 12．前記放出点に印加される電気ポテンシャルが、＋５００ないし＋５０００ボルトの範囲内の一定のしきい値と、＋８００ボルトまでのパルス状の電圧を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 13．前記パルス状の電圧が、矩形波形を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 14．顔料と溶融性キャリアを含む固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置であって、前記固体状インクを受容するチャンバを有する本体と、前記チャンバ内で前記インクを溶融する加熱手段と、前記チャンバから放出点に延び、溶融されたインクを前記放出点に供給するキャピラリーチューブと、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記放出点に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるとともに、静電的斥力によって、前記放出点から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。 15．さらに、前記電気ポテンシャルをパルス状にし、液滴を周期的に生成させ、前記放出点から周期的に放出させることを特徴とする請求の範囲第14項に記載の固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置。 16．さらに、前記放出点を間欠的に加熱して、前記放出点における前記インクの粘度を低下させ、液滴を周期的に生成させ、前記放出点から周期的に放出させることを特徴とする請求の範囲第14項に記載の固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置。 17．前記放出点を間欠的に加熱して、前記放出点における前記インクの粘度を低下させる前記手段が、ソリッドステート赤外線レーザダイオードであることを特徴とする請求の範囲第16項に記載の固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置。 18．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料で、荷電可能な粒子を含む微粒固体と溶融性のキャリアを含む材料から、液滴を生成する装置であって、前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる粘度低下手段と、粘度が低下された前記材料を放出点に供給する手段と、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記放出点に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるととも、静電的斥力によって、前記放出点から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。 19．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクで、荷電可能な粒子の微粒顔料と溶融性のキャリアを含むインクから、インクの液滴を生成する装置であって、前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクの粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる粘度低下手段と、粘度が低下された前記材料を放出点に供給する手段と、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記放出点に電場を形成する手段と、前記放出点をポイントソース加熱して、前記インクの粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させ、前記材料の液滴を生成させるととも、静電的斥力によって、前記放出点から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とするインクの液滴を生成する装置。 20．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する方法であって、前記材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された前記材料を放出点に供給し、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記放出点に電場を形成し、粘度が低下された前記材料に、前記放出点上に液滴を生成させ、静電的斥力によって、前記液滴を前記放出点から放出させることを特徴とする液滴を生成する方法。 21．前記粘度がかそつあるいは圧力により低下されることを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 22．前記電場を生成する前記電気ポテンシャルが一定であり、液滴の生成が、粘度の低下の程度に依存することを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 23．粘度を低下させるための加熱がパルス状になされ、液滴が周期的に生成され、液滴が前記放出点から周期的に放出されることを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 24．前記粘度の低下が一定であり、液滴の生成が、前記電場を生成する前記電気ポテンシャルの変化に依存することを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 25．前記電場を生成する前記電気ポテンシャルがパルス状であって、液滴が周期的に生成され、液滴が前記放出点から周期的に放出されることを特徴とする請求の範囲第24項に記載の方法。 26．前記放出点が、先端部の曲率半径が５ないし５０ミクロンのニードルにより提供されたことを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 27．前記放出点が、それに沿って、多数の放出点を提供する細長く鋭いエッジあるいはマトリックス状の放出点によって提供されることを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 28．前記固体状、あるいは、高粘度の材料が、キャリアと顔料とを含むインクであり、前記キャリアが、粘度低下状態で、非導電性で、前記顔料が荷電可能な粒子を含むことを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 29．前記荷電可能な粒子が、前記放出点に印加される電気ポテンシャルと同一の極性に荷電可能であることを特徴とする請求の範囲第28項に記載の方法。 30．前記インクが、顔料が結合された低融点ワックスあるいは樹脂であり、前記ワックスあるいは樹脂が、低分子量ポリエチレン、水素化キャスターオイル、エステルワックス、パラフィンワックス、ロジン、エチレンビニルアセテート共重合体およびこれらの混合物からなる群より選ばれ、前記顔料が、ピグメントブルー１５、ピグメントイエロー１およびピグメントブラック７などの有機顔料またはシリカ、メタリックスもしくは磁性酸化鉄などの無機顔料から選ばれたことを特徴とする請求の範囲第28項に記載の方法。 31．前記放出点に印加される前記電気ポテンシャルが＋５００乃至＋５０００ボルトの範囲内にあることを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 32．前記放出点に印加される電気ポテンシャルが、＋５００ないし＋５０００ボルトの範囲内の一定のしきい値と＋８００ボルトまでのパルス状電圧を含むことを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 33．前記パルス状電圧が矩形波形を備えたことを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法。 34．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクで、荷電可能な粒子を含む顔料と非導電性のキャリアを含んだインクから、印刷のために、インクの液滴を生成する方法であって、前記インクの粘度を、加熱手段によって、液滴を生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された前記インクを、放出点に流動させ、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記点に電場を形成し、粘度が低下された前記材料に、前記放出点上に液滴を生成させ、静電的手段によって、前記液滴を前記放出点から放出させることを特徴とするインクの液滴を生成する方法。 35．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクで、荷電可能な粒子を含む顔料と非導電性のキャリアを含んだインクから、印刷のために、インクの液滴を生成する方法であって、前記インクの粘度を、加熱手段によって、溶融したインクが放出点に流動可能な粘度が低下させ、粘度が低下されたインクを前記放出点に流動させ、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記点に電場を形成し、前記放出点を、ポイントソース加熱して、インクの粘度を、液滴が生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された前記材料に、前記放出点上に液滴を生成させ、静電的手段によって、前記液滴を前記放出点から放出させることを特徴とするインクの液滴を生成する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から、液滴を生成する装置であって、前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる手段と、粘度が低下された材料を放出位置に供給する手段と、電気ポテンシャルを放出位置に印加して、放出位置に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるとともに、前記放出位置から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。２．微粒固体および溶融性キャリアを有し、溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から、液滴を生成する装置であって、前記材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる手段と、粘度が低下された前記材料を放出位置に供給する手段と、電気ポテンシャルを前記放出位置に印加して、前記放出位置に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるととも、静電的斥力によって、前記放出位置から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。３．前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を低下させる手段が、粘度を加熱あるいは圧力によって低下させることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。４．前記粘度が低下された材料を放出位置に供給する手段が、前記材料のペレットまたはスティックを含むのに適したスプリング付勢チャンバを備え、前記粘度を低下させる手段が、抵抗型あるいは誘導型加熱手段を含み、前記材料の前記ペレットまたはスティックを、所定の粘度に溶融することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。５．前記粘度を低下させる手段が、二つのステージの加熱手段を含み、第一の加熱ステージが、前記材料を、第二のステージヒーターに移動可能な粘度に、軟化させるのに適し、前記第二ステージヒーターが、前記材料の粘度を最終的に要求される粘度に低下させるのに適したことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。６．前記放出位置が、前記材料の粘度を、液滴の生成が可能な粘度に保持する加熱手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。７．前記放出位置の前記加熱手段が、ソリッドステート赤外線レーザダイオードを備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。８．前記ソリッドステート赤外線レーザダイオードが、前記放出位置を間欠的に加熱するように、パルス状に動作することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の装置。９．前記放出位置が、曲率半径が５ないし５０ミクロンのニードルポイント、曲率半径が５ないし５０ミクロンの半円筒状表面を有する細長いエッジあるいはマトリックス状の放出位置のいずれかから選ばれたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 10．前記放出位置に電気ポテンシャルを印加する前記手段が、前記電気ポテンシャルをパルス状にし、液滴を周期的に生成させ、前記放出位置から周期的に放出させることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 11．顔料と溶融性キャリアを含む固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置であって、前記固体状インクを受容するチャンバを有する本体と、前記チャンバ内で前記インクを溶融する加熱手段と、前記チャンバから放出位置に延び、溶融された前記インクを前記放出位置に供給するキャピラリーチューブと、電気ポテンシャルを前記放出位置に印加して、前記放出位置に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるとともに、静電的斥力によって、前記放出位置から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とするインクの液滴を生成する装置。 12．さらに、前記電気ポテンシャルをパルス状にし、液滴を周期的に生成させ、前記放出位置から周期的に放出させることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置。 13．さらに、前記放出位置を間欠的に加熱して、前記放出位置における前記インクの粘度を低下させ、液滴を周期的に生成させ、前記放出位置から周期的に放出させることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置。 14．前記放出位置を間欠的に加熱して、前記放出位置における前記インクの粘度を低下させる前記手段が、ソリッドステート赤外線レーザダイオードであることを特徴とする請求の範囲第13項に記載の固体状の溶融性インクからインクの液滴を生成する装置。 15．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料で、荷電可能な粒子を含む微粒固体と溶融性のキャリアを含む材料から、液滴を生成する装置であって、前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる粘度低下手段と、粘度が低下された前記材料を放出位置に供給する手段と、電気ポテンシャルを前記放出位置に印加して、前記放出位置に電場を形成し、前記材料の液滴を生成させるととも、静電的斥力によって、前記放出位置から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とする液滴を生成する装置。 16．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクで、荷電可能な粒子の微粒顔料と溶融性のキャリアを含むインクから、インクの液滴を生成する装置であって、前記粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクの粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させる粘度低下手段と、粘度が低下された前記材料を放出点に供給する手段と、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記放出点に電場を形成する手段と、前記放出点をポイントソース加熱して、前記インクの粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させ、前記材料の液滴を生成させるととも、静電的斥力によって、前記放出位置から液滴を放出させる手段を備えたことを特徴とするインクの液滴を生成する装置。 17．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度の材料から液滴を生成する方法であって、前記材料の粘度を、液滴を生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された前記材料を放出位置に供給し、電気ポテンシャルを前記放出位置に印加して、前記放出位置に電場を形成し、粘度が低下された前記材料に、前記放出位置上に液滴を生成させ、静電的斥力によって、前記液滴を前記放出位置から放出させることを特徴とする液滴を生成する方法。 18．前記粘度がかそつあるいは圧力により低下されることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 19．前記電場を生成する前記電気ポテンシャルが一定であり、液滴の生成が、粘度の低下の程度に依存することを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 20．粘度を低下させるための加熱がパルス状になされ、液滴が周期的に生成され、液滴が前記放出位置から周期的に放出されることを特徴とする請求の範囲第17 項に記載の方法。 21．前記粘度の低下が一定であり、液滴の生成が、前記電場を生成する前記電気ポテンシャルの変化に依存することを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 22．前記電場を生成する前記電気ポテンシャルがパルス状であって、液滴が周期的に生成され、液滴が前記放出位置から周期的に放出されることを特徴とする請求の範囲第21項に記載の方法。 23．前記放出位置が、先端部の曲率半径が５ないし５０ミクロンのニードルにより提供されたことを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 24．前記放出位置が、それに沿って、多数の放出位置を提供する細長く鋭いエッジあるいはマトリックス状の放出位置によって提供されることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 25．前記固体状、あるいは、高粘度の材料が、キャリアと顔料とを含むインクであり、前記キャリアが、粘度低下状態で、非導電性で、前記顔料が荷電可能な粒子を含むことを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 26．前記荷電可能な粒子が、前記放出位置に印加される電気ポテンシャルと同一の極性に荷電可能であることを特徴とする請求の範囲第25項に記載の方法。 27．前記インクが、顔料が結合された低融点ワックスあるいは樹脂であり、前記ワックスあるいは樹脂が、低分子量ポリエチレン、水素化キャスターオイル、エステルワックス、パラフィンワックス、ロジン、エチレンビニルアセテート共重合体およびこれらの混合物からなる群より選ばれ、前記顔料が、ピグメントブルー１５、ピグメントイエロー１およびピグメントブラック７などの有機顔料またはシリカ、メタリックスもしくは磁性酸化鉄などの無機顔料から選ばれたことを特徴とする請求の範囲第25項に記載の方法。 28．前記放出位置に印加される前記電気ポテンシャルが＋５００乃至＋５０００ボルトの範囲内にあることを特徴とする請求の範囲第17項に記載の方法。 29．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクで、荷電可能な粒子を含む顔料と非導電性のキャリアを含んだインクから、印刷のために、インクの液滴を生成する方法であって、前記インクの粘度を、加熱手段によって、液滴を生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された前記インクを、放出点に流動させ、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記位置に電場を形成し、粘度が低下された前記材料に、前記放出位置上に液滴を生成させ、静電的手段によって、前記液滴を前記放出点から放出させることを特徴とするインクの液滴を生成する方法。 30．溶融性を有し、粉末状で、固体状、あるいは、高粘度のインクで、荷電可能な粒子を含む顔料と非導電性のキャリアを含んだインクから、印刷のために、インクの液滴を生成する方法であって、前記インクの粘度を、加熱手段によって、溶融したインクが放出点に流動可能な粘度が低下させ、粘度が低下されたインクを前記放出点に流動させ、電気ポテンシャルを前記放出点に印加して、前記位置に電場を形成し、前記放出点を、ポイントソース加熱して、インクの粘度を、液滴が生成し得る粘度に低下させ、粘度が低下された前記材料に、前記放出点上に液滴を生成させ、静電的手段によって、前記液滴を前記放出点から放出させることを特徴とするインクの液滴を生成する方法。