JPS62290771A - 熱静電インクジエツト記録用インク - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は加熱時と非加熱時において所定の粘度比を有す
ることにより安定した画像記録が行える熱静電インクジ
ェット記録用インクに関する。

〔従来の技術〕

従来のインクジェット記録装置として、例えば、インク
室にピエゾ素子等の電歪素子を設け、これに所定の周波
数の電圧を加えることによってインク室内のインク圧を
高めてインク室のオリフィスからインク滴を吐出するよ
うにしたものがある。

このインクジェット記録装置によると、記録紙をインパ
クトすることがないため騒音も少なく、また、インク滴
の付着によって記録を形成するため、定着工程を必要と
しない利点を有する。

しかし、このインクジェット記録装置では、前述した電
歪素子を有したインク室より成るインク吐出機構は構造
上の理由より小型化には限界があるため、所定の画素密
度に対応することが難しく、そのため、機械的走査に恭
づいて対応しようとしている。このため、印字速度の向
上に限界が生じる。また、オリフィスからインク滴を吐
出させるため、目詰り等の問題が生じる。

上記の不都合を解決するインクジェット記録装置として
、例えば、磁性インクジェット、平面走査インクジェッ
ト、熱バブルインクジェット、静電吸引インクジェット
等によるインクジェット記録装置がある。

（１）磁性インクジェット 画素密度に応じた間隔で磁性電極アレイを設け、これを
画像信号に応じて駆動して磁界によるインクの盛り上が
り形成し、これに静電界を作用させてインクを飛翔させ
る。

（２）平面走査インクジェット 画素密度に応じた間隔で配置された電極アレイと平行に
スリット状のインク溜めを設け、記録紙を介して対向し
て設けられた電極と電極アレイ間に画像信号に応じた電
界パターンを形成し、この電界パターンに基づいてイン
ク溜めからインクを飛翔させる。

（３）熱バブルインク 画素密度に応じた間隔で発熱素子アレイを配置し、画像
信号に応じてインクを加熱して膜面沸謄（５００〜６０
０℃）を生じさせ、これによってオリフィス内の圧力を
上げてインク滴を噴射する。

（４）静電吸引インクジェット 画像情報に応じた電界によってインクを静電的に吸引す
るとともに空気流を作用させてインクを飛翔させる。

以上述べたインクジェット記録装置によれば、 （１）、（３）および（４）のインクジェット記録装置
においては、画像信号に応じて磁界パターンあるいは電
界パターンを形成し、このパターンと静電界あるいは空
気流の作用によってインクを飛翔させるようにしている
ため、記録速度の高速化が可能であり、（２）のインク
ジェット記録装置においては、インク吐出用のオリフィ
スが不要になるため、目詰まりの問題がなくなるという
利点を有する。

しかし、以上述べたそれぞれのインクジェット記録装置
には次の不都合がある。

（１）磁性インクジェット インクを磁性化する磁性材料を混入するため、カラー化
が難しい。

（２）平面走査インクジェット 信号電圧レベルが高いため、選択されなかったアレイ電
極の部分にも電界が形成されて誤飛翔が生じる恐れがあ
る。また、休止時間が長くなるため、ある程度の高速化
しかできない。

（３）熱バブルインクジェット 気泡の生成および消滅によるキャビテーション現象のた
め、発熱体寿命が短くなる恐れがある。

（４）静電吸引インクジェット インク吸引電圧レベルが高いため、画素密度に応じた間
隔で駆動素子を集積化することが難しい。そのため、マ
トリックス駆動方式を採用するとある程度の高速化しか
できない。

本発明者は上記の点に鑑み、耐久性に冨み、飛翔精度が
高く、カラー化を可能にしながら記録速度の高速化が図
れる熱静電インクジェット記録装置を提案した。

この熱静電インクジェット記録は、抵抗性あるいは導電
性のインクを画像信号に応じて加熱して加熱した部分の
インクの表面張力、界面張力、粘度および電気抵抗を低
下させ、これによってインクの盛り上がりを形成し、こ
の盛り上がり部に電界を集中させることによってインク
を飛翔させるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しがし、この熱静電インクジェット記録装置によれば、
インク飛翔条件の設定に適切性を欠くと画像信号に対応
しない非加熱部からもインク飛翔が生じる恐れがあり、
印字品質の劣化を招く不都合がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの不都合を解決するために所定の物性値を有
するインクを使用することを提案した。

所定の物性値とは、インクの密度、粘度、および表面張
力をそれぞれρ（ｋｇ／ｍ’）、μ（Ｎ・ｓｅｃ　／　
ｍ　）　、およびα（Ｎ７ｍ）、静電吸引用電界が印加
される間隙距離をａｏ（ｍ）空気密度をρ′（ｋｇ／ｎ
（）としたとき、で定義される無次元量ｌが、２０℃に
おいて１００以下の値を有し、７０℃〜２００℃の範囲
で２０℃の値の３倍以上の値を有するものである。

本発明者は更に検討を進めたところ、特に粘度が前述し
た所定の物性値に支配的な影響を与えることを確認した その検討結果によれば、２０℃における粘度をμ、とし
、７０℃〜２００°Ｃの粘度をμ、とじたときμＲ／μ
ｍ〉１０の粘度比を有するインクを使用すると、熱静電
インクジェット記録において、適切なインク飛翔条件を
容易に設定することができる。

以下、本発明の熱静電インクジェット記録用インクを詳
細に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明のインクが使用される熱静、電インクジ
ェット記録装置を示し、矢印（副主査）方向に記録紙１
がステップ移動するように配置されており、その主走査
方向に伸びる一対の壁部材２ａ、２ｂ（約１００μｍの
対句間隔）によってインク室３が形成されている。壁゛
部材２ａの内壁には、主走査方向にアレイ状に配置され
た発熱素子４と、発熱素子４に接続された共通電極５お
よび駆動電極６と、これらの表面に形成された保護層７
が設けられている。壁部材２ｂの内壁には、インク液面
より所定の位置に先端が配置される誘導電極８が設けら
れており、記録紙１の背面には対向電極９　（ヘッド端
部と２００〜４００μｍの間隔を有する）が設けられて
いる。共１ｍ電極５と駆動電極６の間には画像信号がｒ
ｌＪのとき所定の電圧を印加して発熱素子６を所定のレ
ベルで駆動する駆動回路１０が設けられ、誘導電極８と
対向電極９の間にはインク飛翔用電界を形成する電源１
１　（２０００ｖ）が設けられている。

第２図は駆動回路１０を示し、画像メモリ１２からシリ
アルの画像信号を入力するシフトレジスタ１３と、シフ
トレジスタ１３の信号状態をラッチするラッチ回路１４
と、制御部１５のエネーブル信号を入力してランチ回路
１４の各ビットの状態「「１」、「０」に基づいて「１
」、「０」を出力するアンド回路１６と、アンド回路１
６の「１」によってオンして発熱素子４に電圧Ｖを印加
して発熱させるトランジスタ１７を有する。

以上の構成においで、画像メモリ１２よりシリアルの画
像信号がシフトレジスタ１３に入力すると、ランチ回路
１４がそれをラッチし、制’＜、ｉｎ部１５からエネー
ブル信号が出力されるとそれに同期して画像信号に応じ
た駆動信号がアンドゲート１６より出力される。これに
よって画像部ではトランジスタ１７がオンして対応する
発熱素子４に電圧■が加わり、インクが加熱されて盛り
上がると同時に静電吸引用電界（電源１１によるパルス
印加）によって飛翔し、記録紙１に付着する。

以上の記録操作において、各種のインクを使用して行っ
た実験結果を次表に示す。

この表において、インク１．２．３．５および７は流動
パラフィンをベースとするものであり、インク４および
６は多価アルコールをベースとするものである。また、
■は優、○は良、Δは可、×は不可を表す。

第３図はこの表をグラフ化したものである。

この実験において評価基準としたものは、表中の右２列
に示す記録動作の安定性と高速性である。この実験結果
から次のことが言える。

（１）加熱部で吸引開始する電圧印加時間ＬＨと背景部
（非加熱部）でも吸引開始する電圧印加時間ｔ、の比率
ｊ　１　／　ｔＨは大きいほど良い。

（２）比１．／１Ｈが３．３あるいは６．７においても
ある程度の安定性および高速性が期待されるが、裕度を
考慮するとインク粘度が１桁以上変化する１０以上が望
ましい。

この結論に達するまでに本発明者が検討した結果を述べ
ると次の通りである。

加熱条件はヘッド端部よりインクのピーク温度を測定す
る事により決定した。測定は、日本バーンズ社製　赤外
線顕微鏡ＲＭ−２Ａによって実施した。インクは、前述
した通り、流動パラフィンベースの顔料分散型インクと
、多価アルコールベースの染料溶解型インクの２種をそ
れぞれの溶剤で希釈し、粘度と体積抵抗率を調整しなが
ら行った。希釈しても体積抵抗率を１０’Ω−Ｑ乃至１
０１°Ω−ｅｌｆｉ　（２０℃）に納まるように導電度
の調整を行った。体積抵抗率の調整は顔料分散型インク
の場合用いた導電性カーボンブランクの量を調整するこ
とにより又染料溶解型インクの場合は硫酸カリウムの添
加量を調整して行った。粘度は、回転式ビスメトロン粘
度計（東京計器製）と、油浴を組み合わせて測定した。

第４図は使用したインク粘度の温度依存性を示すもので
ある。曲線１〜６は前述したインク１〜６にそれぞれ対
応するものである。

前述した通り、安定性と高速性を評価基準にしたが、高
速動作の必要性は、安定動作の必要性に較べて、第２義
的なものである。

熱静電インクジェット記録装置が実用化されると、プリ
ンタが設置される環境温度の変動、横内湯度の変動に応
じ０℃乃至５０”Ｃ程度まで変動する。従って、安定性
を最重点に考えると、加熱素子の発熱によってインクに
与える温度差としては、５０℃以上である必要がある。

表の結果より明らかなように、安定性は増すが、加熱素
子の破壊防止、消費電力の低減化、インクの沸騰、気化
防止の点で上限値が求まる。一般に、この最裔温度は２
００℃程度である。即ち、室温を２０℃と規定するなら
ば７０℃〜２００°Ｃの範囲に於いて粘度が１７１０に
減少するインクであれば、熱静電インクジェット用のイ
ンクに供しうろことになる。

尚、以上の実施例とは別に、インク溶剤としては、パラ
フィン系あるいはオレフィン系の炭化水素、鉱物油の油
系溶剤、多価アルコール等から適当に選択することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明の熱静電インクジェット記録
用インクによれば、２０゛Ｃにおける粘度をμ、とし、
７０℃〜２００°Ｃにおける粘度をμＲとしたとき、μ
、Ｉ／μＲ〉１０になるようにしたため、記録動作の安
定化および高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明のインクが使用される熱静
電インクジェット記録装置の構成説明図および駆動回路
のブロック図。第３図はインク粘度と静電吸引する電圧
印加時間の関係を示す説明図。第４図は温度とインク粘
度の関係を示す説明図。 符号の説明 １−−−一記録祇　　　２ａ、２　ｂ　、−−−−−−
〜対向壁３−−−−インク室　　　　　４−−−−−−
−一発熱素子５−−−−−−−・−・共通電極　　　　
　６−−−−−−一駆動電極７−−−−−、−保護層　
　　　　　８−・・・−・−・−誘導電極９−−−−−
一対向電極 第３図 整層〔ｃｐｓ］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インクを画像信号に応じて加熱するとともにそれと同期
   して、あるいはそれに引き続いて静電吸引用の電界を記
   録体とインクの間に印加してインクジェット記録を行う
   熱静電インクジェット記録に使用されるインクにおいて
   、 ２０℃おける粘度をμ＿Ｒとし、７０℃〜２００℃にお
   ける粘度をμ＿Ｍとしたとき、μ＿Ｒ／μ＿Ｈ＞１０の
   粘度比を有することを特徴とする熱静電インクジェット
   記録用インク。