JPH06410B2 - 印字記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ノンインパクトタイプの記録を行うことので
きる印字記録方法に係わり、詳細には、電気信号を熱エ
ネルギに変換して、これによって溶融したインクを記録
用紙に転写して画像の形成を行う印字記録装置に関す
る。

「従来の技術」 電気信号を熱エネルギに変換して普通紙に画像情報を記
録する印字記録方法が各種提案され、また実用化されて
いる。これらの印字記録方法としては、（ｉ）熱ヘッド
転写方式、（ii）通電転写方式、（iii）熱的転写印刷
方式が代表的である。

このうち、（ｉ）熱ヘッド転写方式は、サーマルヘッド
を印字ヘッドとして用い、低融点のインクを塗布した熱
記録媒体（インクドナーフィルム）のベース側にこのヘ
ッドを摺接させる。そして画像情報に応じて熱パルスを
インクドナーフィルムに印加し、熱伝導によって該当す
る部位のインクを溶融させる。インクドナーフィルムの
インク層側には普通紙（以下、記録用紙と称する。）が
重ね合わされており、溶融したインクはこの記録用紙に
転写される。

これに対して（ii）通電転写方式では、針電極を用いて
インク層に通電を行い、そのとき発生する熱を利用して
インクを溶融させ記録用紙に転写する。また（iii）熱
熱転写印刷方式では、中抵抗のインク支持体上に発熱層
と帰路電極を設け、インク支持体側に針電極を溶融させ
インク媒体中に電流路を設けてインクを選択的に溶融さ
せ、記録用紙に転写させる。

このうち（ｉ）熱ヘッド転写方式では、インクドナーフ
ィルムのコンデンサ紙等からなるベース紙に熱パルスを
伝達させる。従って長い距離を熱伝導に頼ることとな
り、例えば１画素（ドット）当りの印字所要時間が１ｍ
Ｓ（ミリ秒）以上となって印字速度が遅い。また、この
ベース部分で熱エネルギの損失が生じるために、インク
層に伝達されるエネルギが少ない。このため、インク材
料はワツクス系の材料しか使用することができず、その
選択余裕度が小さい。従って記録用紙に対するインクの
転移制御も難しく、例えば階調表現を行うためにドツト
の大きさを多段階に制御することは困難である。

次に（ii）通電転写方式では、インク層への導電性付与
が色調制御を難しくするためカラー記録が困難となる欠
点がある。また支持体部分の導電的な損失が大きく、こ
の部分の機械的特性も良くない。更に印字ドットが安定
せず、支持体部分の電気異方性が不十分であるためにこ
の部分でのエネルギ損失が大きいという欠点もある。

最後に（iii）熱的転写印刷方式では、インク支持体に
導電異方性がないので、ドットに広がりが生じてしま
う。また、発熱に寄与しないリーク電流が大きく、エネ
ルギ効率が悪い。さらにこの方式ではインク支持体にあ
る程度の抵抗分が必要となるので、電極とインク支持体
間の接触抵抗が大きくなるという問題もある。

そこで、特開昭５６−９３５８５号公報等では、非打撃
型のプリント・リボンを用いた印字記録方法が開示され
ている。

第６図はこの印字記録方法の原理を説明するためのもの
である。この方法では、プリント・リボン１を上部層
２、下部層３、導体層４およびインク層５によって構成
している。そして低抵抗の上部層２にプリント電極６と
接地電極７を接触させておく。上部層２とプリント電極
６は互いに非接触状態に保っておく。画像信号に応じ
て、プリント電極６に電圧を印加すると、電流が上部層
２、下部層３、導体層４と流れ、再び下部層３と上部層
２を流れて接地電極７に到達する。このとき、上部層２
の発熱は少ないが、下部層３の電流通路部分で大部分の
発熱が生じる。発熱箇所の熱エネルギは導体層４を経て
インク層５に到達し、インクの溶融を起こさせる。これ
により、記録用紙に対するインクの転写が行われる。

ところがこの提案された印字記録方法では、電流が第６
図で破線を示すように下部層３を２カ所で横切ることに
なる。従って、熱エネルギの使用効率が低いのみなら
ず、プリント電極６と接地電極７の２カ所でプリント・
リボンを摺接することになるので、接触抵抗が大きくな
り、この分だけエネルギが消費されるという問題もあ
る。

前記の問題点の解消を図るために、第３図に示す新規な
インク媒体１１を用いた印字記録装置が提案されてい
る。

インク媒体１１は、インク支持体１２の一方の面に発熱
層１３を形成し、これに帰路電極１４と熱溶融性インク
層１５とを、順に層状に形成したものである。インク支
持体１２は、第３図において上下方向、すなわちインク
媒体１１の面と垂直の方向により高い導電性をもった異
方性の支持体である。

矢印１６方向に摺動するインク媒体１１のインク層１５
には、矢印１８方向に回動するバックローラ１９によ
り、記録用紙２１が重ね合わされる。バックローラ１９
の上方に配設された記録ヘッド２２の下端の記録面２３
は、インク支持体１２に摺接している。この記録ヘッド
２２は、インク媒体１１の搬送方向（副走査方向）１６
と直行する方向（主走査方向）に針状記録電極を一列に
配設したものからなっている。画像信号に応じてこれら
の針状電極へ印加された電圧が制御され、記録が行われ
るようになる。

支持体１２は異方導電性を有し、その面方向の導電度よ
りも厚み方向の導電度が１０倍以上良くなっている。

このような支持体１２の一方の面に記録ヘッド２２を摺
接させた状態で、帰路電極１４を接地すると、次のよう
な電流の流れが生じる。

記録ヘッド２２→支持体１２→発熱層１３→帰路電極１
４ このとき、発熱層１３の通電によって発生した熱は次の
ように伝達される。

発熱層１３→帰路電極１４→熱溶融性インク層１５→記
録用紙２１ ここで記録用紙２１に対する熱の伝達は、熱溶融性イン
ク層中の溶融されたインク１５Ａが記録用紙２１に転移
することによって行われる。

以上の印字記録方法に用いられるインク媒体１１の製造
方法の一例を次に説明する。

第４図および第５図はこのようなインク媒体を構成する
支持体の一例を表わしたものである。このうち第４図は
平面図であり、第５図は断面図である。支持体１２は、
直径３５μｍのニツケル線２４を５０μｍ×５０μｍの
面積に一本の密度で垂直方向に並べてシリコンエラスト
マー２５で固定したもので、面側を凹凸が、０．１μｍ
以下になるように研磨し、研磨後の厚さが１．５ｍｍに
なるように設定している。これにより、支持体１４の厚
さ方向の抵抗値は５×１０^-6Ω・ｃｍとなり、表面抵抗
は１平行ｃｍ当り１０¹⁴Ωとなる。

支持体１２がこのように厚さ方向に導電性を有し、面方
向の抵抗値の少なくとも４分の１以下、好ましくは１０
分の１以下であることは、記録ヘッド２２から選択的に
供給される電流を帰路電極１４に向かって拡散すること
なく効率的に流す上で必要である。

支持体１４が形成されたら、これを有機溶剤で十分に洗
浄する。この後、支持体１２は乾燥され、真空系に接地
される。真空系が２×１０^-6torrの高真空状態にされた
後、アルゴンガスを導入して、これを３×１０^-3に設定
する。そして高周波スパッタリング法によって、５００
Åの厚さで支持体１４の片面にＳｉＣに薄膜を形成し、
これを発熱層１３とする。

このＳｉＣの膜の上には、真空蒸着法によって４×１０
^-6torrでＡｕを着膜し、その厚さを１５００Åとした。
このようにして形成されたＡｕ膜の上には、融点６０゜
Ｃのポリエチレン・ワツクス中にカーボンブラック５ｗ
ｔ％を混入・分散させた７μｍのインク層１７を配置す
る。これによりインク媒体１１が完成する。

前記印字記録装置において、インク媒体に与えられる記
録エネルギは電流の形をとるので、記録ヘッド２２の針
状電極とインク媒体１１との接触は常に良好に保たれて
いる必要がある。

特に記録ヘッド２２がインク媒体１１に連続的に摺動し
て走査するように構成されている印字装置においては、
記録ヘッド２２とインク媒体１１との振動等による接触
不良が、印字不良の原因となる。よって、高品位な印字
記録を行うには、記録ヘッド２２およびインク媒体１１
を安定した状態で接触させる必要がある。

本発明が用いられるインク媒体１１は、前述したように
異方導電性のインク支持体１２を有していて、インク媒
体１１の剛性は、従来の熱転写印字装置に用いられてい
るインクドナーシートに比べて大きくなっている。この
ため、第３図に示す記録ヘッド２２のようにインク媒体
１１を垂直に加圧させると、記録ヘッド２２の記録面２
３およびインク支持体１２の部分的な摩耗、あるいはイ
ンク支持体の微小な凹凸およびうねり等の原因により接
触不良を生じて、記録される画像の印字ムラあるいは画
像の抜けを生じる等の問題点がある。

また、記録ヘッドとインク媒体の接触を良好にするため
に、記録ヘッドを傾けた記録装置が特開昭６０−８５９
７１号公報に開示されている。この装置においては、記
録ヘッドは、インク媒体の搬送方向に対して、その下端
部が前方に位置するように傾けて配置されている。この
装置において用いているインク媒体は、電導度の異方性
を持たないものであるため、このような配置でも、記録
ヘッドとインク媒体の間に適度な電気的接触を得ること
ができるが、電導度に異方性を有するインク媒体を用い
た場合には、この様な配置では、十分な電気的接触が得
られないといった問題があった。

「問題点を解決するための手段」 そこで本発明では、その厚さ方向に導電性を有する層状
の支持体と、この支持体の他方の面に重ね合わされ通電
によって発熱する発熱層と、前記した支持体と重ね合わ
されていない方の面と電気的に接触する帰路電極と、こ
の帰路電極の前記した面と反対の面に形成されたインク
剥離層と、このインク剥離層上に形成され発熱層の発熱
によって溶融するインク層とから構成されるインク媒体
を用いる。そして、このインク媒体の支持体側の面に画
像信号に応じて電圧を印加すると共に、通電制御によっ
て発熱層を選択的に加熱させる。これによって溶融した
インクは、インク媒体に重ね合わされた記録用紙に転写
され、画像の形成が行われる。

この印字記録装置で、帰路電極は接地されていてもよ
く、また所定の電圧にバイアスされていてもよい。帰路
電極に所定の電圧を印加する場合には、定電圧であって
もよく、画像信号の印加に同期して所定の電圧が印加さ
れるようなものでもよい。

インク媒体のインク支持体に摺動する記録ヘッドは、複
数の針状電極を、絶縁性基板上に並設した電極アレイよ
りなっている。この記録ヘッドは側方視において、イン
ク支持体に対し傾斜し、かっ、インク支持体面と基板面
のなす角が鋭角である側がインク媒体の進行方向を向く
状態で配設されている。記録ヘッドの下端の記録面は、
インク支持体の主走査方向に沿って当接していてインク
媒体の移動により記録ヘッドはインク支持体を摺動す
る。

記録ヘッドの下面の記録面に位置する針状電極の端面が
インク支持体と安定して接触するように、記録ヘッドの
記録面は、記録ヘッドの端面に対し適宜傾斜するように
形成されている。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を、第１図に基づいて説明す
る。

なお、第１図に示す部材と同一の機能を有するものは同
じ符号で表わして、その説明は省略する。

針状電極３１は、直径５０μｍのニツケル等の電線を、
インク媒体１１の主走査方向に沿って、１ｍｍ当り１２
〜１６本の密度で並べたものからなっている。この針状
電極３１は、エポキシ樹脂またはポリエチレン・テレフ
タレート（ＰＥＴ）等からなる絶縁性基板３２、３３に
対し、その前後を付着されている。

前部の絶縁性基板３２の上部は、取り付け部材３４の後
面に固着されている。そして、後部の絶縁性基板３３
は、上部を取り付け部材３５の前面に固着されている弾
性板３６の前面上部に固着されている。弾性板３６は、
厚さが２００μｍ程度のステンレス材からなっていて、
針状電極３１に適宜の弾力を付与するように、絶縁性基
板３３を裏打ちしている。

このようにして、針状電極３１、絶縁性基板３２、３３
および弾性板３６等により記録ヘッド３７が構成されて
いる。

記録ヘッド３７は、上端が前方（副走査方向１６）側に
位置するように傾斜した状態て下端の記録面３８をイン
ク支持体１２の適宜の押圧力をもって圧接している。

記録ヘッド３７は、上記の圧接作用により、前方へ凸状
をなすように湾曲した状態にある。記録ヘッド３７の下
端とインク支持体１２とのなす角度θは、約１５°〜６
０°の範囲が適している。

記録ヘッド３７の記録面３８は、インク支持体１２との
接触を安定にするために、記録ヘッド３７の下端面３７
ａに対し、適宜の角度αだけ傾斜した状態に形成されて
いる。

記録ヘッド３７の下端は、インク媒体１１の進行方向と
反対側に向いてインク支持体１２に圧接した形状（ドク
ター形状）をしているので、インク媒体１１が矢印１６
方向に移動して記録ヘッド３７と摺動を行うとき、イン
ク支持体１２が記録ヘッドより受ける圧接力は拡大する
向きに作用する。これにより、記録ヘッド３７の記録面
３８と、インク支持体１２との接触状態は常に確実とな
って、安定した画像の印字が行われる。

第２図は、本発明の別の実施例を示す記録ヘッド４１の
斜視図である。

シリコン層からなる絶縁性基板４２上には、ポリイミド
シート４３が付着されている。このポリイミドシート４
３上に、フォトエッチングにより複数本の銅電極４４
が、１ｍｍ当り８本の密度で設けられた後、その表面に
ポリイミドの薄層（図示せず）が約２０μｍの厚さで被
覆されている。絶縁性基板４２は、厚さが２００μｍの
ステンレス材または、シリコンゴム等よりなる弾性板４
５に設けられている。

銅電極４４の記録面４４ａは、記録ヘッド４１ａに対し
適宜の角度αで傾斜した状態に形成されている。前記記
録面４４ａは、研磨して製面された後、クロームメツキ
して仕上げられている。この記録面４４ａに対するクロ
ームメツキは、インク支持体１２との摺動時における機
械的強度の向上と、記録面４４ａにおいて放電が生じた
場合の記録面４４ａの損傷防止等の機能を備えている。

このようにして構成された記録ヘッド４１は、第１図に
おける記録ヘッド３７と同様に、インク媒体１１の進行
方向に上端傾斜した状態のドクター形状をなしてインク
媒体１１に接触される。

「発明の効果」 本発明によれば、絶縁性基板上に針状電極を並設してな
る記録ヘツドをインク媒体のインク支持体に対し傾斜さ
せ、その鋭角側をインク媒体の搬送方向に向けて配置し
て摺動させているため、記録ヘッドの記録面とインク支
持体間の摩擦が増加する。記録ヘッドに加わるこの摩擦
力の増加により、圧接力は拡大する向きに作用する。こ
のため、記録ヘッドの記録面がインク支持体に強く圧接
されることになり、インク支持体の凹凸やうねり等に影
響されることなく、常に良好な電気的接触が得られ、印
字記録を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は本発
明の別の実施例を示す斜視図、第３図は本発明で用いら
れるインク媒体の構成を示す縦断断面図、第４図はイン
ク支持体の平面図、第５図は、同じく縦断面図、第６図
は従来の印字記録方法の原理を示す縦断断面図である。 １……プリント・リボン、２……上部層、 ３……下部層、４……導体層、 ５……インク層、６……プリント電極、 ７……接地電極、１１……インク媒体、 １２……インク支持体、１３……発熱層、 １４……帰路電極、１５……インク層、 １６、１８……矢印、 １９……バックローラ、２１……記録紙、 ２２……記録ヘッド、２３……記録面、 ３１……針状電極、 ３２、３３……絶縁性基板、 ３４、３５……取り付け部材、 ３６……弾性板、３７……記録ヘッド、 ３８……記録面、４１……記録ヘッド、 ４２……絶縁性基板、 ４３……ポリイミドシート、 ４４……銅電極、４４ａ……記録面、 ４５……薄層

───────────────────────────────────────────────────── 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 ツ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 ツクス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−227491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−2437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−9067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−85971（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】面方向に比べて厚さ方向により高い導電性
   を有する層状の支持体と、この支持体の他方の面に重ね
   合わされ通電によって発熱する発熱層と、この発熱層に
   おける前記支持体と重ね合わされていない方の面と電気
   的に接触する帰路電極と、この帰路電極の前記面と反対
   の面に形成されたインク剥離層と、このインク剥離層上
   に形成され前記発熱層の発熱によって溶融するインク層
   とから構成されるインク媒体を用い、 そのインク媒体の搬送方向と直交する方向に複数の針状
   電極を所定間隔で配置した記録ヘッドで前記インク媒体
   の前記支持体側の面に画像信号に応じた電圧を印加して
   前記発熱層の選択的加熱を行い、これにより溶融した部
   分のインクを前記インク層に重ね合わせた記録用紙に転
   写する印字記録装置において、 前記記録ヘッド先端をインク媒体に対し傾斜して接触さ
   せ、かつ、その鋭角側が前記インク媒体の搬送方向下流
   側になるように配置することを特徴とする印字記録装
   置。
2. 【請求項２】前記記録ヘッドに弾力付与部材を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印字記録装
   置。