JPH0661937B2 - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、記
録画像の高密度化及び記録速度の高速化を図る上で有効
なインクジェット記録装置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来のインクジェット記録装置としては、インクを密閉
する多数のインク吐出装置に画素密度に応じた吐出口
（オリフィス）を夫々設け、上記インク吐出装置に圧力
パルスを適宜印加して、吐出口からインクを噴射させる
ようにしたものが知られている。

このタイプにあっては、吐出口からのインクの噴射動作
を保つ上で吐出口とインク吐出装置との容積比を大きく
確保しなければならないため、インク吐出装置を小型化
することが難しく、その分、上記吐出口相互の配設ビッ
チをある程度大きくしなければならず、画像の記録密度
を高く設定することができないばかりか、圧力パルスを
印加するという機械的走査によりインクを吐出させるよ
うにしているため、必然的に記録速度の低下を招くとい
う問題がある。

このような問題を解決する手段として、磁性電極アレイ
近傍に磁性インクを配し、磁界によるインクの盛り上が
りを利用して画像密度に対応したインク吐出状態を形成
し、静電界で磁性インクを記録シート側へ飛翔させるよ
うした所謂磁性インクジェット法を応用したもの（特開
昭55-69469号公報）や、電極アレイと平行なスリット状
のインク溜めにインクを充填し、記録シートを介して対
向する電極と電極アレイとの間に形成される電界パター
ンに応じてインクを記録シート側へ飛翔させる所謂平面
インクジェット法を応用したもの（特開昭56-37163号公
報）、あるいは、インクに熱エネルギを与えることによ
り、インクを急激に加熱して膜面沸騰を生じさせ、吐出
口（オリフィス）内に気泡（バブル）を急激に成長させ
ることによる圧力上昇で吐出口からインクを噴射させる
ようにした所謂熱バブルジェット法を応用したもの（特
開昭55-161664号公報）が案出されている。

上述した従来の各インクジェット記録装置にあっては、
いずれも、記録像の高密度化を図ることができるばかり
か、電子走査が可能になる分高速記録を行うことができ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記磁性インクジェット法を応用したタ
イプにあっては、インクとして磁性粉が混入したものを
用いなければならないので、必然的にインクとして黒色
のものになってしまい、インクを重ね刷りしてカラー像
を得ることが困難になるという問題が生ずる。また、上
記平面インクジェット法を応用したタイプにあっては、
微細なオリフィスが不要になる分インクの目詰まりを改
善することはできるが、インクを飛翔させる上で高い電
圧を印加しなければならないため、隣接、近傍の電極間
で電圧リークを防止するには、電極アレイを時分割駆動
することが必要になり、高速記録を図る上で好ましいも
のとは言えない。更に、上記熱バブルジェット法を応用
したものにあっては、膜面沸騰を生じさせるために発熱
体を急速に加熱昇温させることが必要であり、これに伴
って、インクの熱変質や加熱手段として設けられている
発熱抵抗体保護層の熱劣化が生じ易くなるという問題を
有している。

このような問題を解決するために、本願発明者らは、ス
リット状のインク収容部にインクを充填し、このインク
に画像信号に応じた熱エネルギを印加すると共に、所定
の静電界に基づき加熱されたインク部分を記録シート側
へ飛翔させるようにした所謂熱静電インクジェット法に
よる記録装置を既に提案している。

このタイプによれば、所謂磁性インクジェット法による
磁性インクを使用する必要がなくなり、その分、インク
の重ね刷りに基づくカラー化を容易に実現することがで
きるばかりか、所謂平面インクジェット法のように静電
界だけでインクを飛翔させる必要がなくなり、静電界の
強さを極端に大きくする必要がなくなる分、インクの近
傍間での電圧リークを有効に防止でき、更に、所謂バブ
ルジェット法のように熱エネルギだけでインクを飛翔さ
せる必要がなくなる分、熱エネルギ量をある程度抑える
ことができ、インクの熱劣化等を有効に防止することが
できる。このため、従来の各方式の欠点を有効に防止し
ながら、高速高密度の記録を行うことができるのであ
る。

しかしながら、このような熱静電インクジェット記録装
置にあっては、インク加熱手段として複数の発熱抵抗体
を画素密度に応じて配してなる発熱素子アレイが通常用
いられているため、構造上発熱素子アレイを組付ける基
板等へ発熱抵抗体からの熱が逃げ易くなってしまい、イ
ンクへの熱の伝達効率が悪くなってしまうばかりか、記
録速度の高速化を図る上で発熱素子アレイを急速加熱す
ると、発熱素子アレイに用いられている材料の熱膨脹の
差あるいは蓄熱等により構成部材が熱破壊を起こすとい
う虞れもある。

また、インク収容部にインクを充填しておき、インク飛
翔後速やかにインクを再供給するようにしなければなら
ないため、使用できるインクとしては比較的低粘度の流
動性を有するものに限られてしまい、それだけインクジ
ェット記録装置として汎用性に欠けるという問題を有し
ている。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目して為されたものであ
って、高速高密度の記録を可能とする所謂熱静電インク
ジェット法を前提としたもので、インクへの熱伝達効率
をより向上させながらインクの急速加熱を可能とし、し
かも、使用できるインクの種類を広げて装置自体の汎用
性を高めるようにしたインクジェット記録装置を提供す
るものである。

すなわち、この発明は、輻射線吸収性及び導電性を有す
るベース部材と、このベース部材上に配設されてインク
を保持する絶縁性のインク吸収部材と、上記ベース部材
の所定部位に画像信号に応じた輻射線が照射されてベー
ス部材を介してインク吸収部材の対応するインク部分を
気泡を発生させない程度に加熱する画像制御手段と、上
記インク吸収部材と間に記録シート挿通用の隙間を有し
て対向配置されると共に上記画像制御手段により加熱さ
れて少なくとも導電率の上昇したインク部分のみが静電
誘導飛翔する程度の静電界をインク吸収部材との間に生
じさせる静電誘導用電極とを備え、上記静電誘導用電極
とインク吸収部材との間に記録シートを挿通させるよう
にしたものである。

このような技術的手段において、上記ベース部材として
は、単一層構造のものであってもよいし、あるいは、ガ
ラスや樹脂フィルムの如き輻射線透過性を有する支持層
上に輻射線吸収性及び導電性を有する基体層を積層する
ような構成のものでもよいし、単一層と積層との中間的
なものであってもよい。上記単一層タイプとしては、カ
ーボンブラック等の着色導電性微粒子が分散されている
高分子樹脂フィルムが好適であり、ポリイミド、ポリカ
ーボネート樹脂等比較的耐熱性に優れた材料が使用目的
から見て望ましい。また、積層タイプとしては、支持層
側にある程度の機械的強度を与えておけば、基体層には
機械的強度が要求されない分、薄膜に形成してインク吸
収部材への熱伝導効率を向上させることができる。そし
て、上記支持層として可撓性を必要としない場合にはガ
ラスが好適であり、可撓性が要求される場合にはポリイ
ミド、ポリエステル、ポリカーボネートフィルム等が用
いられる。一方、基体層としては、カーボンブラック分
散の樹脂薄膜層、金属蒸着層、カーボン等の蒸着層が用
いられる。更に、単一層と積層との中間的なタイプとし
ては例えば樹脂フィルムの膜厚方向でカーボンブラック
等の分散分布を偏奇させた片側導電化処理フィルム等が
挙げられる。

また、上記インク吸収部材としては、ナイロン、テフロ
ン等のメッシュ、不織布やアルミニウムシートに対して
方向性エッチング処理を施すことにより得られる多孔性
アルミニウムシート等が用いられる。このとき、上記多
孔性のアルミニウムシートをインク吸収部材として使用
する場合にはアルマイト処理を施して絶縁性を与えるこ
とが設計上必要である。

更に、使用するインクについては、輻射された領域でイ
ンクが飛翔する際の温度、言い換えればインクの動作温
度での抵抗率がインクに静電誘導を生じさせる程度のも
のであることが必要である。具体的に述べると、上記イ
ンクの各部の温度分布はある程度ばらついているので、
インクの動作温度を一義的に特定することはできない
が、80℃で10¹⁴Ωcm程度以下の抵抗率を有するインクで
あれば、静電誘導によるインクの飛翔動作を起こすこと
ができる。但し、インクの抵抗率が10¹¹Ωcmを越える
と、静電界の作用時間をある程度長く設定することが必
要になる。また、インクの粘度についても、室温で流動
性を有する低粘度のものばかりか、室温では通常固体の
ワックスやオフセット印刷インク等の高粘度のものまで
広範囲に亘って選宜選択して差支えない。更にまた、イ
ンク吸収部材に対してインクを供給する手段についても
適宜設計変更することができる。

更にまた、輻射線として最も好ましい例は画像情報に応
じて偏向、変調されたレーザビームが挙げられ、光源パ
ワー等は印字速度や偏向変調損失を考慮して適宜選定さ
れる。例えば、１μsec程度の照射時間を与える時光源
パワーとしては１Ｗ以上程度必要であり、100μsec程度
の照射時間を与える時10mW以上程度必要であるが、ビー
ムの照射時間を長く設定する際には記録速度を落さない
ようにマルチビーム方式を採用することが望ましい。

また、上記静電誘導用電極としては、少なくともインク
面との間に所定の静電界を形成せしめるものであれば適
宜設計変更して差支えないが、上記静電誘導用電極への
印加電圧としては、ベース部材の電位を基準電位として
任意に正又は負の極性に設定されるものである。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、画像制御手段から
画像信号に応じた輻射線がベース部材上に照射される
と、その照射部が昇温加熱されると共に、上記照射部に
対応したインク吸収部材のインク部分が熱伝導により気
泡を発生させない程度に加熱され、インク面と静電誘導
用電極との間の静電界に基づき、上記加熱されたインク
部分が記録シート側へ飛翔するのである。

このとき、ベース部材が同時に発熱部材として機能する
ようになっているので、発生した熱エネルギは効率よく
インク側へと伝達されるほか、上記輻射線の照射位置及
びベース部材の少なくとも一方を適宜移動させるように
しておけば、上記輻射線の照射部が固定的に設定される
ことなく適宜移動することになるため、輻射線の照射部
は加熱された直後自然に冷却されることになり、輻射線
の照射部に対して熱エネルギが不必要に蓄積されること
はなくなる。

また、輻射線の照射部を適宜移動させることによりイン
ク吸収部材の加熱箇所を相対的に移動させることが可能
になるので、インクジェット動作を起こす場所以外でイ
ンク吸収部材にインクを適宜充填するようにしておけ
ば、インク飛翔後直ちにインクを再供給する必要はなく
なる。

［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細
に説明する。

◎実施例１ 第１図及び第２図において、インクジェット記録装置
は、輻射線吸収性及び導電性を有するベース部材１と、
このベース部材１上に配設されてインク３を保持するイ
ンク吸収部材２と、このインク吸収部材２との間に所定
の隙間を有して対向配設され且つインク吸収部材２面と
の間に静電界を生じさせる静電誘導用電極４と、ベース
部材１の所定部位に画像信号に応じた輻射線としてのレ
ーザビームｓを照射する画像制御ユニット５とを備えて
いる。

この実施例において、上記ベース部材１としては、ポリ
イミドフィルム1aの片面側にカーボンブラック分散層を
有する導電処理ポリイミドフィルム1b（北辰工業（株）
製ポリイミドＥＣベルト70mm厚）を積層したものが用い
られ、このベース部材１は所定の速度で移動するように
なっている。また、上記インク吸収部材２としてはナイ
ロンメッシュ（ＮＢＣ工業（株）製ＮＯ３８０Ｔ、380
メッシュ、厚さ75μｍ、オープニング32μｍ）が用いら
れ、このインク吸収部材２は上記ベース部材１の導電処
理ポリイミドフィルム1b面上に貼着されている。

また、上記インク吸収部材２に保持されるインク３とし
ては、室温で粘度が約1000cps、体積抵抗率が約10⁹Ωcm
の鉱物油ベースで且つカーボンブラック分散の油性イン
クが用いられている。そして、このインク３の供給方法
としては、例えばインク３が収容されているインク溜め
７にスポンジ等のインク供給ロール８を浸漬させ、この
インク供給ロール８とインク吸収部材２とを適宜場所で
接触させてインク吸収部材２側へインク３を浸透させる
と共に、インク吸収部材２を弾性ブレード９で押圧しな
がら余分なインクを絞り出すようにしたものが用いられ
る。

更に、上記インク吸収部材２面から200μｍだけ離間し
た位置に記録シート６が対向位置されており、ベース部
材１の導電面と記録シート６背面部の静電誘導用電極４
との間には通電用電源10により1500(v)の電位差が与え
られるようになっている。また、上記画像制御ユニット
５としては、約１Ｗの連続発振ＹＡＧ（イットリウム、
アルミニウム、ガーネット）レーザが用いられており、
そのレーザビーム径がベース部材１の導電面で直径約80
μｍに絞られると共に、その照射時間は１ドット当り約
１μsecに設定されている。

従って、この実施例に係るインクジェット記録装置によ
れば、上記ベース部材１に画像信号に対応した所定のレ
ーザビームｓが照射されると、第２図に示すように、ベ
ース部材１のビーム照射部Ａが加熱されて昇温し、この
ビーム照射部Ａに対応したインク吸収部材２のインク領
域Ｂが間接的に加熱される。すると、加熱されたインク
領域Ｂについては粘度や表面張力が低下すると共に導電
率が上昇する。このとき、ベース部材１と静電誘導用電
極４との間には図中矢印ａで示すような静電界が形成さ
れているため、加熱されたインク領域Ｂは、第２図に仮
想線で示すように、記録シート６側へ静電吸引されて隆
起し、そのインク柱3a端部が記録シート６に接触してイ
ンクドットＤが形成されるのである。尚、本願発明者ら
が上述した条件下で実際に実験したところ、ビーム照射
位置に対応した記録シート６部分に直径約100μｍのイ
ンクドットＤが形成されることが確認された。

◎実施例２ 第３図においては、高粘度のインクを使用したインクジ
ェット記録装置が示されている。同図において、ベース
部材１としては筒状のガラス基板上にＴａ_２Ｎ層を反応
性スパッタリングにより約1000Å着膜したものが用いら
れ、インク吸収部材２としては上記ベース部材１上に厚
さ約50μｍのポリエステル不織布を積層接着したものが
用いられる。また、インク３としては、約70℃の溶融温
度を有するワックス中にカーボンブラックを分散させて
なるワックスインクが用いられ、このインク３はスポン
ジ等の多孔性のインク供給ロール11に予め充填される。
そして、上記インク供給ロール11は上記インク吸収部材
２に接触配置され、接触部近傍には加熱用の石英ランプ
12が配設されると共に、この石英ランプ12からの照射熱
によりインク供給ロール11に充填されたインクがインク
吸収部材２に適宜供給されるようになっている。

そして、実施例１と同様な条件下で、画像制御手段５の
一部を構成する20mWの半導体レーザを用いて直径20μｍ
にビームｓを絞って80μsecだけ照射したところ、記録
シート６には直径約50μｍのインクドットが形成される
ことが確認された。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るインクジェッ
ト記録装置によれば、所謂熱静電インクジェット方式の
利点を損うことなく、以下のような効果を奏する。

第一に、輻射線吸収性のベース部材に対して画像信号に
対応した輻射線を適宜照射し、ベース部材の熱エネルギ
をインク吸収部材内のインクに伝導させて加熱するよう
にしているため、所定の基板上に発熱素子アレイを配し
たタイプに比べて熱エネルギの損失量が少なくなる分、
インクへの熱伝導効率を向上させることができるほか、
輻射線の照射位置若しくはベース部材を適宜移動させる
ことにより輻射線の照射部位置を適宜変化させることが
可能になり、仮に、輻射線の照射タイミングをある程度
速めたとしても、ベース部材の輻射線照射部において不
必要に熱エネルギが蓄積して熱破壊を生ずるような虞れ
はなくなり、その分、記録速度をより速くすることがで
きる。

第二に、インク吸収部材に予めインクを充填しておき、
インク吸収部材の各部のインクを用いて記録動作を連続
的に行うことができるので、インク飛翔後直ちにインク
を再供給しなければならないという制限がなくなり、そ
の分、インクの適用範囲を低粘度のものから高粘度のも
のまで拡大することができ、インクジェット記録装置の
汎用性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るインクジェット記録装置の実施
例１を示す概略説明図、第２図はその動作原理の説明
図、第３図はこの発明に係るインクジェット記録装置の
実施例２を示す概略説明図である。 ［符号の説明］ （Ｓ）……レーザビーム（輻射線） （１）……ベース部材 （２）……インク吸収部材 （３）……インク （４）……静電誘導用電極 （５）……画像制御ユニット（画像制御手段） （６）……記録シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 七穂 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 堀江 潔 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−118273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−184860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−124953（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】輻射線吸収性及び導電性を有するベース部
   材と、このベース部材上に配設されてインクを保持する
   インク吸収部材と、上記ベース部材の所定部位に画像信
   号に応じた輻射線が照射されてベース部材を介してイン
   ク吸収部材の対応するインク部分を気泡を発生させない
   程度に加熱する画像制御手段と、上記インク吸収部材と
   間に記録シート挿通用の隙間を有して対向配置されると
   共に上記画像制御手段により加熱されて少なくとも導電
   率の上昇したインク部分のみが静電誘導飛翔する程度の
   静電界をインク吸収部材との間に生じさせる静電誘導用
   電極とを備え、上記静電誘導用電極とインク吸収部材と
   の間に記録シートを挿通させるようにしたことを特徴と
   するインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】上記画像制御手段は輻射線としてレーザビ
   ームを用いたものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のインクジェット記録装置。