JPH054337A - ホツトメルトインクジエツト記録装置 - Google Patents

ホツトメルトインクジエツト記録装置

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JPH054337A
JPH054337A JP18170591A JP18170591A JPH054337A JP H054337 A JPH054337 A JP H054337A JP 18170591 A JP18170591 A JP 18170591A JP 18170591 A JP18170591 A JP 18170591A JP H054337 A JPH054337 A JP H054337A
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JP
Japan
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recording
hot melt
ink
nozzle
heat transfer
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Pending
Application number
JP18170591A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kimura
隆 木村
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH054337A publication Critical patent/JPH054337A/ja
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着性の良い高画像品質を実現する。 【構成】 流路板3上には、伝熱部材18を介してヒー
ター16がそれぞれ接着されている。伝熱部材18はノ
ズル面にまわり込んで設けられている。伝熱部材18は
ヒーター16からの熱を効率良く流路板3に伝え、流路
のホットメルトインクを溶融させ、かつ、ヒーター16
からの熱をノズル面の近傍に運び、ノズル面近傍の空気
を温める。そのために伝熱部材としては熱伝導率の良い
材料が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、ホットメルトインクジェット記
録装置に関し、より詳細には、被記録体を加熱して画像
情報を記憶するようにしたホットメルトインクジェット
記録装置に関する。
【0002】
【従来技術】インクジェット記録方法に関しては、従来
から多くの提案がなされている。これらは、いわゆるイ
ンクと称される記録液体の小滴を飛翔させ、被記録体に
付着させて記録を行うもので、記録液体の小滴の発生法
及び小滴の飛翔方向を制御するための制御方法により、
幾つかの方式に大別される。第1の方式は、例えば、米
国特許第3060429号明細書に開示されているもの
である。これは、Tele type方式と称され、記録液体の
小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した小滴を記録信
号に応じて電界制御し、被記録体上にこの小滴を選択的
に付着させて記録を行うものである。すなわち、ノズル
と加速電極間に電界をかけて、一様に帯電した記録液体
の小滴をノズルより吐出させ、吐出した小滴を記録信号
に応じて電気制御可能なように構成されたxy偏向電極
間を飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を
被記録体上に付着させるものである。
【0003】第2の方式は、例えば、米国特許第359
6275号明細書や米国特許第3298030号明細書
等に開示されているものである。これは、Sweet方式と
称され、連続振動発生法により帯電量の制御された記録
液体の小滴を発生させ、この帯電量の制御された小滴
を、一様に電界がかけられている偏向電極間を飛翔させ
て、被記録体上に記録を行わせるものである。具体的に
は、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッドを構成
する一部であるノズルのオリフィス(吐出口)の前に記
録信号が印加されるようにした帯電電極を所定距離はな
させて配置し、前記ピエゾ振動素子に一定周波数の電気
信号を印加することでピエゾ振動素子を機械的に振動さ
せ、オリフィスより記録液体の小滴を吐出させる。この
時、吐出する小滴には帯電電極により電荷が静電誘導さ
れ、小滴は記録信号に応じた電荷量で帯電される。帯電
量の制御された小滴は、一定電界が一様にかけられてい
る偏向電極間を飛翔する時に、付加された帯電量に応じ
て偏向を受け、記録信号を担う小滴のみが被記録体上に
付着することになる。
【0004】第3の方式は、例えば、米国特許第341
6153号明細書に開示されているものである。これ
は、Hertz方式と称され、ノズルとリング状の帯電電極
間に電界をかけ、連続振動発生法によって、記録液体の
小滴を発生霧化させて記録させる方式である。すなわ
ち、ノズルと帯電電極間にかける電界強度を記録信号に
応じて変調することにより小滴の霧化状態を制御し、記
録画像の階調性を出して記録させるものである。
【0005】第4の方式は、例えば、米国特許第374
7120号明細書に開示されているものである。これ
は、Stemme方式と称され、前記第1〜3の方式とは根本
的に原理が異なるものである。すなわち、前記第1〜3
の方式が、何れもノズルより吐出された記録液体の小滴
を、飛翔している途中で電気的に制御し、記録信号を担
った小滴を選択的に被記録体上に付着させて記録を行わ
せるのに対し、このStemme方式では、記録信号に
応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録
するものである。
【0006】つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出す
る吐出口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振
動素子に、電気的な記録信号を印加してピエゾ振動素子
の機械的振動に変え、この機械的振動に従って吐出口よ
り記録液体の小滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させ
るものである。同様な記録方式として、特公昭61−5
9914号公報に開示されたものもある。これは、液体
を所定の方向に吐出させるための吐出口に連通する液路
中の液体の一部を熱して膜沸騰を生起させることによ
り、吐出口より吐出される液体の飛翔液滴を形成し、こ
の液滴を被記録体に付着させて記録させるものである。
【0007】しかし、これらインクジェット記録層とし
て用いられるインク組成物としては、水等を基剤とした
液体のインク組成物が使われている。しかし、該インク
組成物は、紙にしみこむことによって記録されることか
ら、インクのしみこみ易い紙への記録ではにじみを生じ
てしまい、記録ドットの周辺が不鮮明で印字品質が低下
するという欠点を有している。これに対し、紙質に関係
無く良好な印字品質を得る手段として、常温で固体のワ
ックス等を基剤としたホットメルト型インク組成物を用
い高温下で固体状インクを加熱溶融させて飛翔させ、記
録紙上で冷却固化し記録ドットを形成するホットメルト
インク記録装置が知られている。
【0008】しかしながら、ホットメルトインクを用い
て記録を行う場合、被記録体上において、液体から固体
へと相変化をする。すなわち、被記録体に到達したイン
クは急激に冷やされ、被記録体中に充分浸透する前に固
化してしまう。そのため、図4に示すように被記録体上
に盛り上がった状態で付着する。このような状態ではイ
ンクの被記録体への定着強度が弱く、外部からの力によ
り容易にはがれ落ちたり、傷が入ったりするため、著し
く画像品質が劣化してしまうという欠点がある。
【0009】上記欠点を解決する手段として、米国特許
4751528号明細書の「PLATENARRANGMENT FOR HOT
MELT INKJET APPARATUS」には、被記録体にインクを定
着させるために被記録体の温度を一定とする記録装置が
開示されている。具体的には、被記録体をプラテンに真
空吸引して吸着して、被記録体の温度を検出し、該検出
信号に基づいてヒータおよび熱電素子を用いたヒートポ
ンプにより加熱冷却し、被記録体の温度を一定に制御す
る手段を有している。
【0010】また、特開平1−278361号公報の
「ホットメルト式インクジェットプリンタ」では、被記
録体(記録紙)の送り方向において、前記被記録体に対
するインク噴射ヘッドによる印字位置の直前の位置から
下流側の領域中のいずれかの位置に、該被記録体を加熱
する加熱手段を設けて、被記録体へのインク定着を確実
にすることが提案されている。
【0011】更に、特開昭63−205241号公報の
「定着機構付ホットメルトインクジェット記録装置」に
おいては、インク噴射ヘッドと被記録体との間の距離を
一定に保ちながら被記録体を送るためのプラテン内に、
加熱手段を配設して、印字されたホットメルトインクを
液化させ、被記録体に定着させる定着手段と、被記録体
上に盛り上ったインクをローラで押圧して、インクを機
械的に浸透させて定着させる定着手段とを有する記録装
置が開示されている。
【0012】上述のホットメルトインクジェット記録装
置は、ホットメルトインクの定着性を向上させるという
点においては優れているが、まだまだ解決すべき問題点
を有している。すなわち、従来、ホットメルトインクの
定着画像品質(以後、定着性)を向上させる方式として
は、紙面を加熱、あるいは加圧することにより達成しよ
うとするものであり、この場合、プラテンあるいはロー
ラーを加熱するために大パワーのヒーターが必要とな
り、そのため消費される電力も大きくなるという欠点が
ある。また、プラテンあるいはローラーの体積は大き
く、熱容量を大きいため、加熱しても所望の温度に上昇
するのに時間を要し、ウォームアップタイムが長いとい
う欠点も有している。
【0013】
【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもの
で、高画像品質を実現すること、また、低消費電力の定
着手段を得ること、さらには、ウォームアップタイムの
短いホットメルトインクジェット記録装置を提供するこ
とを目的としてなされたものである。
【0014】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
常温では固体であり、常温より高い温度では液体である
ホットメルトインクを加熱手段により加熱し、ホットメ
ルトインクを液状にして記録ヘッドのノズルより噴射
し、被記録体上に画像を形成するホットメルトインクジ
ェツト記録装置において、前記ノズルプレートに、ノズ
ル部近傍の空気を加熱する加熱手段を設けたこと、更に
は、(2)前記記録ヘッドは、流路板上に伝熱部材を介
してヒーターを配置してなり、前記伝熱部材がノズルプ
レート上にも延長して設けられていることを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明す
る。
【0015】図1(a),(b)は、本発明によるホッ
トメルトインク記録装置の一実施例である記録ヘッドの
構成図で、図(a)は断面図、図(b)は図(a)のA
−A線矢視拡大図である。図中、1は基板、2は圧電素
子、3は流路板、3aはインク流路、3bは壁部、4は
共通液室構成部材、4aは共通液室、5はインク供給パ
イプ、6はノズルプレート、6aはノズル、7は駆動用
回路プリント板(PCB)、8はリード線、9は駆動電
極、10は充填剤、11は保護板、12は流体抵抗、1
3,14は電極、15は上部隔壁、16はヒータ、17
はヒータ電源、18は伝熱部材、19は記録ヘッドであ
る。なお、図2は記録ヘッドの分解構成図である。
【0016】集積化されたヘッドにおいて、電極13,
14を有する積層された圧電素子2は、流路3aに対応
して、該流路3a方向に溝加工が施され、溝10と駆動
圧電素子2bと非駆動圧電素子2aに区分される。溝1
0には充填剤が封入されている。溝加工が施された圧電
素子2には上部隔壁15を介して流路板3が接合され
る。すなわち、前記上部隔壁15は、非駆動圧電素子2
aと隣接する流路を隔てる壁部3bとで支持される。駆
動圧電素子2bの幅は流路3aの幅よりも僅かに狭く、
駆動用回路プリント板(PCB)上の駆動回路により選
択された駆動圧電素子2bはパルス状信号電圧を印加す
ると、該駆動圧電素子2bは厚み方向に変化し、上部隔
壁15を介して流路3aの容積が変化し、その結果ノズ
ルプレート6のノズル6aよりインク液滴を吐出する。
【0017】流路板3上には伝熱部材18を介してヒー
ター16がそれぞれ接着されている。伝熱部材18はノ
ズル面にまわり込んで設けられている。伝熱部材18は
ヒーター16からの熱を効率良く流路板3に伝え、流路
のホットメルトインクを溶融させ、かつ、ヒーター16
からの熱をノズル面近傍に運びノズル面近傍の空気を温
めることを目的としており、したがって、熱伝導率の良
い材料が用いられる。例えば、アルミニウム,鉄,ニッ
ケル,銅,ステンレス等の金属、あるいは、SiC,B
eO,AlN等のセラミックス等が好ましい材料として
あげられる。
【0018】ヒーター16によりヘッドは所定の温度に
加熱され、ホットメルトインクが溶融した状態となる。
この時の加熱温度は、ホットメルトインクの融点、ヘッ
ド及びホットメルトインクの熱容量等によって決まる
が、通常融点より5〜20℃高い温度に設定する。ノズ
ルからホットメルトインクをインク液滴として噴射する
には、溶融した状態での粘度ができるだけ低い方が良
く、通常20cp以下、好適には10cp以下であることが
望ましい。
【0019】ホットメルトインクが液状になった状態で
圧電素子を駆動すると、流路の長手方向に垂直な方向に
変位し、流路の容積が変化し、その容積変化によりノズ
ルからホットメルトインクがインク液滴となって噴射す
る。圧電素子には常時流路容積が縮小するように保持す
る信号を与え、選択された流路に対して流路容積を増大
する向きに変位させた後、再び流路の容積が縮小する変
位を与えるパルス信号を印加することにより、流路と対
応するノズルよりホットメルトインクがインク液滴とな
って噴射する。
【0020】図3(a),(b)は、ホットメルトイン
クがインク液滴となって噴射する様子を説明するための
図で、図(a)はヘッド部の断面図、図(b)はノズル
プレートの平面図である。図中、20は被記録体(記録
紙)、21はホットメルトインク滴、22a〜22jは
ノズル、23はプラテンである。ノズル22より噴射し
たホットメルトインク滴21は記録紙20方向に飛翔し
て付着する。飛翔中のインク滴は周囲の空気により冷却
されるが、伝熱部材18によりノズル22と記録紙20
間の空気が温められるため、急激な温度低下はなくな
り、記録紙に到達したときにはまだ記録紙20に浸透す
るのに十分な低粘度を維持している。一方、印写部近傍
の記録紙20はヘッドの伝熱部材18からの熱により温
められ、したがって、記録紙20に付着したインクは十
分記録紙20に浸透し、紙面への盛り上がりのない画像
を得ることができる。以上から、伝熱部材18と記録紙
20間の距離は遠すぎると、十分にノズル付近の空気や
印写部の記録紙20を加熱することはできないため、通
常は2mm以下、好適には1mm以下、最適には0.8mm以下
とする。
【0021】次に、上述の本発明によるホットメルトイ
ンクジェット記録装置を用いて印写を行った画像品質の
試験結果について以下に説明する。試験条件は以下のと
おりである。 記録密度 300dpi 圧電素子駆動電圧 25V 駆動周波数 最大4KHZ 記録紙 PPC用紙Xerox社4024(A4) インク Dataproducts社製 SI480用インク ヘッド加熱温度 110℃ 伝熱部材と記録紙との距離 0.5mm,2mm 比較例1 : 上記記録ヘッドで、伝熱部材を設けない構
造の記録ヘッド。比較例2 : 具体例の記録ヘッドで、伝熱部材と記録紙
との距離を3mmとしたもの。 これらで印写した画像を、 砂消しゴムで500g/cm
2の荷重をかけて、20回擦ったときの汚れの有無を観
察、 印写ドットの高さを測定、したところ、具体例
の記録ヘッドでは、0.5mm,2mmの両者とも砂消しゴ
ムによる汚れはなく、印写ドットの高さは10μm以下
であったのに対し、比較例1,比較例2の記録ヘッドで
は、10回以下で汚れが発生し、また、印写ドットの高
さも20μm以上であった。
【0022】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、ノズルプレートにノズル部近傍の空気を加熱する手
段を設けたので、記録紙に到達したときに低粘度状態を
維持したインク飛翔を行なうことができ、定着性の良
い、高画質を得ることできた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるホットメルトインクジェット記
録装置の一実施例を説明するための構成図である。
【図2】 記録ヘッドの分解構成図である。
【図3】 ホットメルトインクがインク液滴となって噴
射する様子を説明するための図である。
【図4】 被記録体中に充分浸透する前に固化した様子
を示す図である。
【符号の説明】
1…基板、2…圧電素子、3…流路板、3a…インク流
路、3b…壁部、4…共通液室構成部材、4a…共通液
室、5…インク供給パイプ、6…ノズルプレート、6a
…ノズル、7…駆動用回路プリント板(PCB)、8…
リード線、9…駆動電極、10…充填剤、11…保護
板、12…流体抵抗、13,14…電極、15…上部隔
壁、16…ヒータ、17…ヒータ電源、18…伝熱部
材、19…記録ヘッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8804−2C B41J 29/00 H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常温では固体であり、常温より高い温度
    では液体であるホットメルトインクを加熱手段により加
    熱し、ホットメルトインクを液状にして記録ヘッドのノ
    ズルより噴射し、被記録体上に画像を形成するホットメ
    ルトインクジェツト記録装置において、前記ノズルプレ
    ートに、ノズル部近傍の空気を加熱する加熱手段を設け
    たことを特徴とするホットメルトインクジェット記録装
    置。
  2. 【請求項2】 前記記録ヘッドは、流路板上に伝熱部材
    を介してヒーターを配置してなり、前記伝熱部材がノズ
    ルプレート上にも延長して設けられていることを特徴と
    する請求項1記載のホットメルトインクジェット記録装
    置。
JP18170591A 1991-06-25 1991-06-25 ホツトメルトインクジエツト記録装置 Pending JPH054337A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18170591A JPH054337A (ja) 1991-06-25 1991-06-25 ホツトメルトインクジエツト記録装置

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JP18170591A JPH054337A (ja) 1991-06-25 1991-06-25 ホツトメルトインクジエツト記録装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0825928A1 (en) * 1995-05-16 1998-03-04 Dataproducts Corporation Hot melt ink printer and method for printing
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