(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無極性の担持液中に帯電トナー粒子を分散させることによって、該帯電トナー粒子の周囲にトナー極性とは逆極性の荷電材料が取り巻くように構成された電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入し、該記録電極の先端部に対向して設けた対向電極と前記記録電極との間に紙を前記対向電極に接触させて配置し、前記記録電極と前記対向電極との間に高電圧を印加し、前記記録電極先端部から前記湿式トナーを飛翔させて前記紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字記録方法において、記録時、前記記録電極に前記トナー極性と逆極性の電圧を印加し、かつ前記対向電極に前記トナー極性と同極性のバイアス電圧を印加するか、又は接地したことを特徴とする湿式トナー型インクジェット印字記録方法。
【請求項２】
記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷することを特徴とする、請求項１に記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法。
【請求項３】
対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行うことを特徴とする、請求項１に記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法。
【請求項４】
インクタンクを使用し、該タンクから記録電極部へインクを誘導することを特徴とする、請求項１に記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法。
【請求項５】
対向電極に記録電圧の極性とは逆の極性のバイアス電圧を印加するか又は、接地したことを特徴とする、請求項１に記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法。
【請求項６】
無極性の担持液中に帯電トナー粒子を分散させることによって、該帯電トナー粒子の周囲にトナー極性とは逆極性の荷電材料が取り巻くように構成された電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入する手段と、該記録電極の先端部に対向して設けた対向電極と前記記録電極との間に紙を前記対向電極に接触させて配置する手段と、前記記録電極と前記対向電極との間に高電圧を印加して前記記録電極先端部から前記湿式トナーを飛翔させる手段とを有する、前記紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字装置において、記録時にトナー極性と逆の極性の前記高電圧を前記記録電極に印加する手段を有することを特徴とするインクジェット印字装置。
【請求項７】
記録電極が複数からなり、インクの共通のハウジングを有することを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット印字装置。
【請求項８】
記録電極が複数からなり、各電極が各々別個のハウジングで仕切られていることを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット印字装置。
【請求項９】
記録電極が複数からなり、ハウジングを持たず、並設された電極の上又は下にインクが誘導されることを特徴とする、請求項６記載又は請求項７に記載のインクジェット印字装置。
【請求項１０】
インクタンク及び記録電極にインクを誘導する中継部が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする、請求項６記載又は請求項７に記載のインクジェット印字装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電的な可視画像記録方法に関し、特にノンインパクトプリンティング方式と呼ばれているタイプに属する全く新規な湿式トナーインクジェット記録方法及び記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶解染料等を用いた従来のインクジェット記録方式は一般にノズル、スリット或いは多孔質フィルム等から液体あるいは固体インクを吐出し、これを紙、布、フィルム等に付着させて記録を行うものである。インクジェット記録方式のプリンターは、使用時の音が小さく、また小型で安価である等の利点から随所で用いられている。また、プリンターの更なる検討が精力的に行われ、特に黒色の単色プリンターとして、レポート用紙、コピー用紙等のいわゆる普通紙上に良好な印字品質が得られるプリンターも市販されるに至っている。またカラープリンターについても精力的な研究開発が行われている。
【０００３】
従来広く実用化されてきたインクジェット記録方式においては、インクは例えば特開昭６２−３０４５９０号公報、特開昭６０−５６５５７号公報、特開昭５９−２１５８８９号公報記載のように、染料がインクベース中に溶け合った均一特性を有するものが大多数であった。特にカラー像記録方式の場合には、溶解染料を用いる場合が多く、そのためヘッドから飛翔し紙上に着地したとき、紙への浸透が強く付着中心を中心としてドット周辺が外側に不均一に浸透し、もってニジミを発生するという欠点が避けられなかった。また、通常の染料使用インクジェット方式の場合にはドットの印字濃度が低いという欠点もあった。さらに、染料を用いるため、染料の単価が高い上に、顔料を用いた場合と同じドット印字濃度を得るためにはより多くの染料を必要とするため高い材料コストを招きインクのコストが高くなるという欠点もあった。また染料インクの場合印字画像が退色する欠点があった。
【０００４】
インクジェット記録方式のものとして、フルカラー画像の得られるインクジェット記録方式のプリンターも幾つか市販されているが、これらは、普通紙上にプリントすると、上記のようにニジミが発生し画質が損なわれるため、通常は、表面処理を施した特殊専用紙を使用することが必要であり、そのため、１枚当りのプリントのコストが高くなり、汎用のプリンターとしての普及は困難になる。
【０００５】
湿式トナージェット記録方式の例としては、記録ヘッドの先端にトナー粒子の極性と同極性の電圧を印加してトナー粒子の荷電体をつくり、この荷電体を吐出させる印字方式（例えば、国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９２−６６５号（ＷＯ９３／１１８６６号）明細書）や、飛翔ではないが、現像ローラと電子写真感光体との間の現像ギャップを隔てて近接配備され現像ローラ表面の湿式トナーを感光体の潜像電荷に隆起させる手段を有する印字方式などが提案（例えば、我々の提案に係る特開平５−３４６６９２号公報、特願平６−１５９２０５号明細書）されている。
【０００６】
米国特許第３．０６０．４２９号明細書には、インク滴を荷電制御する静電的なインクジェット印字方式が記載されている。この方式は、好適にはインク滴のジェット流を遮断又は制御するための開閉電極及びインク滴飛翔経路を調節するための電極対を２対有し、荷電インク滴を発生させる段階、該ノズルと板状電極との間に高電圧を印加しながら、インクを含んだノズルから該インク滴を板状電極に向けて加速させる段階、及びインク滴が板状電極に到達する直前に該板状電極の手前に設けられた紙上にインク滴を供給する段階、を含んでいるが、インク滴中の着色料の濃度を印字の際制御するという思想を窺知させるものは開示してない。
【０００７】
また、国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９２−６６５号（ＷＯ９３／１１８６６号）明細書には、薄い粒子濃度の液体を尖った形状の吐出域に供給し、該吐出域に電圧印加してこの吐出域に電場を生じさせ、この吐出域で前記粒子の濃い凝集物を前記液体中に形成し、前記濃縮された凝集物を含む前記液体を被印字表面に飛翔させるインクジェット印字方式が記載されているが、この印字方式も印字濃度等の点でまだ改善すべき余地が多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における前記欠点を改良することにあり、具体的には前記ＷＯ９３／１１８６６号明細書記載の記録方式を改良することにある。すなわち、この記録方式を鋭意検討した結果、トナー極性の逆極性の記録電圧を印加することにより、記録部近傍のトナー濃度が母液のトナー濃度より上がり、もって紙に着地する液滴のトナー濃度も上がることを見い出したが、本発明の目的はこの発見を実施に応用することにある。なお、本明細書中では”インク”と”トナー”の両方の用語を用いているが、これら語は前後の関係から説明を円滑にするためにのみ使い分けたものであって、異なるものを意味する訳ではない。同じものを示す。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、（１）「無極性の担持液中に帯電トナー粒子を分散させることによって、該帯電トナー粒子の周囲にトナー極性とは逆極性の荷電材料が取り巻くように構成された電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入し、該記録電極の先端部に対向して設けた対向電極と前記記録電極との間に紙を前記対向電極に接触させて配置し、前記記録電極と前記対向電極との間に高電圧を印加し、前記記録電極先端部から前記湿式トナーを飛翔させて前記紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字記録方法において、記録時、前記記録電極に前記トナー極性と逆極性の電圧を印加し、かつ前記対向電極に前記トナー極性と同極性のバイアス電圧を印加するか、又は接地したことを特徴とする湿式トナー型インクジェット印字記録方法」、（２）「記録電極と紙を相対的に移動させて、文字、画像を印刷することを特徴とする、前記（１）記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法」、（３）「対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行うことを特徴とする、前記（１）記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法」、（４）「インクタンクを使用し、該タンクから記録電極部へインクを誘導することを特徴とする、前記（１）記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法」、（５）「対向電極に記録電圧の極性とは逆の極性のバイアス電圧を印加するか又は、接地したことを特徴とする、前記（１）記載の湿式トナー型インクジェット印字記録方法」により達成され、また、（６）「無極性の担持液中に帯電トナー粒子を分散させることによって、該帯電トナー粒子の周囲にトナー極性とは逆極性の荷電材料が取り巻くように構成された電子写真用湿式トナーを導電性記録電極を含むインク導入部へ導入する手段と、該記録電極の先端部に対向して設けた対向電極と前記記録電極との間に紙を前記対向電極に接触させて配置する手段と、前記記録電極と前記対向電極との間に高電圧を印加して前記記録電極先端部から前記湿式トナーを飛翔させる手段とを有する、前記紙にドットを記録する湿式トナーを用いたインクジェット印字装置において、記録時にトナー極性と逆の極性の前記高電圧を前記記録電極に印加する手段を有することを特徴とするインクジェット印字装置」、（７）「対向電極に記録電圧の極性とは逆の極性のバイアス電圧を印加する手段を有するか又は対向電極を接地する手段を有することを特徴とする、前記（６）に記載のインクジェット印字装置」、（８）「対向電極がローラで形成されており、回転して紙送りを行う手段と、インクタンクを使用し、該タンクから記録電極部へインクを誘導する手段とをさらに有すること特徴とする、前記（６）または前記（７）の何れかに記載のインクジェット印字装置」、（９）「記録電極が複数からなり、インクの共通のハウジングを有することを特徴とする、前記（６）、前記（７）または前記（８）の何れかに記載のインクジェット印字装置」、（１０）「記録電極が複数からなり、各電極が各々別個のハウジングで仕切られていることを特徴とする、前記（６）、前記（７）または前記（８）の何れかに記載のインクジェット印字装置」、（１１）「記録電極が複数からなり、ハウジングを持たず、並設された電極の上または下にインクが誘導されることを特徴とする、前記（６）、前記（７）または前記（８）の何れかに記載のインクジェット印字装置」および（１２）「インクタンク及び記録電極にインクを誘導する中継部が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする、前記（６）、前記（７）または前記（８）の何れかのインクジェット印字装置」により達成される。
【００１０】
本発明者らは、従来のインクジェット記録方式の常識に捉われることなく種々の角度から鋭意検討を進めた結果、全く新規なインクジエット記録方式又は湿式トナ−ジエット記録方式について新たな知見を得た。すなわち適切なモードの電圧印加下では、トナー粒子とこれを分散した比抵抗の高い分散媒を用いた湿式トナーを用い、これを吐出ノズル先端に導きかつ画像形成面に飛翔させることができ、また、画像形成面への飛翔を制御可能であること、しかも高画像濃度高解像力の印字が可能であることを確認した。更にトナー極性と逆特性の電圧を印加すると、図３（ｂ）に示されるように先端部インクが濃縮され（コンクトナーとなり）、溶剤に占める固形分（トナー）の割合が著しく向上することを見出し本発明に到達した。
【００１１】
本発明で使用する湿式トナーの分散媒としては、比抵抗の高いもの、即ち比抵抗が１０10Ωｃｍ以上のものが好ましく用いられる。
印加する電圧は±１，０００〜±１０，０００Ｖの範囲を取り得る。周波数は１０〜１，０００ＨＺの範囲を取り得る。紙とヘッドのＧａｐは０．１〜５．０ｍｍの範囲を取り得る。ヘッド電極の材質としては金属が用いられ、特に酸化しない金属、例えば金、銀、タングステン、Ｎｉ、Ｃｒ、ステンレスが好ましい。
上記材質をバルクとして用いてもよいし、表面処理層として用いてもよい。
プラテンは導電体で構成されている。プラテンは接地されていてもよいし、バイアス電圧が印加されていてもよい。バイアス電圧印加時も、ヘッドの印加電圧とそれとのトータルの電圧が等しければ、接地と同じ結果となる。
（以下に述べる）ハウジング端面へのインクの濡れ、ひいては液漏れや固化を防ぐため端面がインク反撥性の材質でコートされていてもよい。
以下実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明において使用される湿式トナーを説明する概念図である。無極性の絶縁性担持液中に、主にメイン樹脂、顔料、帯電制御剤からなり、通常、径は０．０１〜１．０μｍを有するトナー粒子は、担持液（分散媒）（キャリア液）中で帯電して分散存在している。トナーの周りは逆極性荷電材料が取り巻き、この電荷を含めたネットチャージを基にトナーは電界下で泳動する。本発明において用いられる湿式トナーは、通常は取り巻き荷電量の方が少ないのでネットチャージはトナーの極性により支配されている。
【００１３】
この湿式トナーであって例えば（−）極性を示すトナーを用いて図２に示すように細いノズル（ヘッド）に湿式トナー（以下インクとも言う）を導き、対向電極に対向する記録電極に（＋）２，０００〜（＋）１０，０００Ｖの電圧を印加すると電界によってインクは吸引され、曳糸（エイシ）状となり結果として図に概念的に示すように液滴を形成し、対向電極の表に配置してある紙に飛翔付着つまり記録される。（（＋）極性トナーについては（−）２，０００〜（−）１０，０００Ｖ印加。）印加する電圧はパルス電圧の方が好ましいが、数ｓｅｃの連続印加でもヘッド先端のトナー液自ら曳糸状態を経て切れ液滴を作る過程を繰り返す性質がある。前記国際出願中にはこの原理を利用して印字を行う技術が開示されている。
【００１４】
我々は、各種の形状、構造；材質、及びサイズのノズル及び考えうる各種の湿式トナーについて、各種の電位、周波数、波形の電界印加との関係を、鋭意研究した結果、今般新たにトナー極性の逆極性の電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように先端部インクが濃縮され（コンクトナーとなり）、溶剤に占める固形分（トナー）の割合が著しく向上することを見い出した。
【００１５】
液滴はこのコンクトナーにより形成されるため、この液滴が飛翔して紙に到達した時、付着溶剤の比率がインク母液より少なくなる、したがって付着溶剤量が従来の湿式電子写真複写技術等に比べ低く抑えられることも判った。逆にトナー極性と同極性の電圧を印加した場合同図３（ａ）に示されるようにトナー粒子がなくなり、ほぼ担持液のみからなる液になった。この時のヘッドとインク供給部は図２と同様のものであった。
このような態様で画像が形成される理由は未だ不明であり、かつそのような理由の解明は本発明の目的とするところではない。
【００１６】
この事実を基に、図４に示すような単一電極（シングルヘッド）による装置を製作し、ドットの記録や印字を行った。この装置に使用された駆動回路（ドライバー）は図５に示される。印字条件は以下のとおりであった。
0003635300.tif 000002
アルミローラ電極；外径４０ｍｍ    周速５５ｍｍ／ｓ
シングルヘッド；内径１５０μｍの金属管
インクタンク、誘導部；（イ）、（ロ）ガラス管。（ハ）樹脂チューブ。
印加電圧；＋２，５００Ｖ
バイアス電圧；接地
アルミプラテンローラを接地し記録（印字）を行ったが、他にシングルヘッド側に＋５００Ｖ、＋１，０００Ｖ、プラテンローラ側に残り、−２，０００Ｖ、−１，５００Ｖのバイアス電圧を印加した印字も行った。結果は合計電圧が同じであれば接地の場合と同一の印字結果となった。
周波数；５００ＨＺ。パルス電圧。デューティー５０％
紙とヘッドのＧａｐ；０．５ｍｍ。
印字の結果は管径の約倍の径の均一でニジミのないドットが得られた。
【００１７】
印加するパルス電圧はＤＣが重畳されていてもよいし、波形は矩形でもＡＣが重畳されていてもよい。
以上の結果を基に次に複数電極を用いて図６に示されるような装置を製造し、印字テストを行った。インクタンクと複数電極（マルチヘッド）が搭載されたテーブルが軸方向に移動し、一行印字した後紙送り（駆動部省略）を行い、次の行を印字する。これを繰り返し全行印字した。
【００１８】
この例においてはプラテンローラは接地して印字を行った。マルチヘッドはプラテンローラの底面にて軸に垂直にプラテンローラに対置された。吐出ヘッドと被記録面との間隙を０．５ｍｍとした。（駆動回路、電源は図６中では省略）。
【００１９】
マルチヘッドの先端部を図７に示す。
このマルチヘッドにおける電極密度は５本／ｍｍ、全１６本である。
図７は本発明で使用する共通のハウジングを有するマルチヘッドを示すものであり、ハウジングの高さは内側で１００μｍである。以下全例で高さは同じであった。図８にこのマルチヘッドの端面を示す。
図９は本発明における電極１個づつに対してハウジングを仕切ったマルチヘッドの例を示す。このようなマルチヘッドにおいては隣の電極のＯＮ，ＯＦＦの影響を受け難いという利点がある。
図１０は本発明で用いるハウジングを有しないマルチヘッドの例を示す。並設された電極の上にインクが誘導される。このようなマルチヘッドの場合は目詰まりが発生しないという利点がある。
そして、これらいずれの実施例に於いても濃度が均一でニジミのないドットが得られ、結果として濃度が均一な文字が得られた。
【００２０】
【発明の効果】
以上、極めて具体的に示したように、本発明の湿式トナー型インクジェット記録方法によれば、ニジミのないドット品質が達成され、また、染料系インクに比べてドット濃度が高く、コンクトナーとなるので、従来の電子写真湿式現像方法より溶剤の付着量が少く乾燥性に優れ、染料系インクにくらべてコスト安な方式が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法において使用する湿式トナーの状態を概念的に示す図である。
【図２】本発明の方法における湿式トナーの液滴の飛翔をモデル的に示す図である。
【図３】本発明の方法における湿式トナーに電圧印加した場合の状態を示す図である。
【図４】本発明の装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の装置に使用する駆動回路の一例を示す図である。
【図６】本発明の装置の他の一例を示す図である。
【図７】本発明の装置に使用するマルチヘッドの一例を示す図である。
【図８】本発明の装置に使用する１マルチヘッドの端面を示す図である。
【図９】本発明の装置に使用するマルチヘッドの他の一例の端面を示す図である。
【図１０】本発明の装置に使用するマルチヘッドのさらに他の一例の端面を示す図である。
【符号の説明】
（イ）ガラス管
（ロ）ガラス管
（ハ）絶縁性フレキシブルチューブ
【図１】
0003635300.tif 000003
【図２】
0003635300.tif 000004
【図３】
0003635300.tif 000005
【図４】
0003635300.tif 000006
【図５】
0003635300.tif 000007
【図６】
0003635300.tif 000008
【図７】
0003635300.tif 000009
【図８】
0003635300.tif 000010
【図９】
0003635300.tif 000011
【図１０】
0003635300.tif 000012