JPS61219660A - サ−マルインクジエツト記録装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、熱によりインクを選択的に飛和」させ記録を行な
うサーマルインクジェット記録方式として。

次の方式がある。その１つは、ノズル室内に設けられた
圧電素子や発熱抵抗素子の発熱によってバブル（気泡）
を瞬間的に発生させ、その生ずるバブルの圧力によりイ
ンクをオリアイス（あるいはノズル）より押し出す。加
熱を止めるとバブルは収縮しインクを引き戻す。すると
インクの一部は戻れずに外へ飛んでいくことＫよって記
録を行う方式（特開昭５６−９４２９参照）がある。又
これはインクを必要な時だけ噴出させるオンディマント
方式と呼ばれるもので、むだなインク°の消費がなく記
録スピードも比較的速いという特長を有している。しか
しながら、その反面ノズルの穴加工やインク室内への圧
電素子や発熱抵抗素子の配設等記録ヘッドの製作が複雑
でちゃ、かつ装置の休止に伴うインクの凝固が発生しそ
れに共ない目詰シラ起こし動作不良を起こすという最大
の問題を有する為に上述した特長を有するにもかかわら
ｆｔ−マルインクジェット記録方式を用い次プリンター
は普及を見ないのである。

一方このようなノズルを使わずにインクを飛１１ａさせ
て記録を行なおうとし比記録装置（特開昭５１−１３２
０３６参照）が開示されている。

これは、インク液面下に発熱抵抗素子を設けて急激な加
熱を行なってバブルを発生させ、このバブルの破壊にと
もなう衝撃により液面からインク飛沫を飛呻させて記録
を行うものである。この方式ではインクの目詰シという
問題は本質的には発生しないが、インクの蒸発による環
境汚染（悪臭等）や装置として構成上の制約が多い、さ
らには運搬、移動に伴なうインクのこぼれ、及び画質的
にインク面と発熱部の距離を一定に保つ事は困難である
等多数の問題を残したままであり念。

つｔフ、インクジェット記録方式のように記録エネルギ
ーの小さいこと、粗い面への記録が可能であること、さ
らに感熱転写のように取り扱いが容易であると言うそれ
ぞれの長所を有する新規な記録技術の出現を待つもので
あった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の要求に応えるべく々されたものでその目
的とするところは、多数孔を有するインクキャリアを用
いて液状インクを搬送し、この液ト記録装置を提供する
ものである。

〔発明の櫃要〕

本発明はインクを保持し、搬送するインクキャリアと、
このインクキャリアによって保持され次インクに選択的
にジュール熱を与えるジュール熱供給手段とを具備し、
このジュール熱供給手段によってジュール熱を与えられ
九インクを前記インクキャリアより記録媒体に対し吐出
せしめてることにより記録を行なうことを特徴とするサ
ーマルインクジェット記録装置を提供する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ノズルを全く使用しない故。

従来問題となっていたノズルの目詰クラ皆無に等しくシ
、たとえ何らかの原因によって起ったとしても１つの記
録画素に対して複数の孔が対応している故、記録画像の
体勢には全く影響はない。

さらに、インク又はインクを保持するインクキャリアを
直接発熱させるので、高速記録が可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図を用いてこの発明の記録原理を説明する。

インクキャリア（１）は絶縁性の支持体（２）に導電層
（３）が設けられている。支持体（２）としては、ポリ
エステル、フッ素樹脂、ナイロン、ポリプロピレン、ポ
リイシドなどの電気絶縁性を有しインクにより浸されな
いものであれば、いずれも使用できる。

導電層（３）にはＡｔ、Ｎｉ、Ｃｒ々どの金属蒸着膜、
金属スパータ膜、あるいはＡｔ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属
箔などである。導電層（３）はこの層が発熱源とならな
い程度に導電層（３）の抵抗値を制御されなければなら
ず１０２Ω・ｍ以下の比抵抗が望ましい。このような特
性は例えば、Ａｔを１μの厚みに設けることにより容易
に実現できる。インクキャリア（１）には多数の貫通孔
（４）が設けられている６貫通孔（４）の大きさ及び孔
密度はインクキャリア（１）の厚み、必要とする解像度
、１画点を何個のインク滴で形成するかなどＫより決め
られる。例えばインクキャリアの厚みを１５μを必要と
する解像度８本／　ｍｌ１ｌ　１１画点を平均２５個の
インク滴で形成するものとすると直径２０μの孔を約１
０００個／−の密度で形成すれば良い、インク供給手段
（５）はインクを含浸させたフェルト、スポンジなどの
多孔質体あるいはインクキャリア（１）ヲインクに浸漬
させる構成などをとる。記録電極（６）は、単針あるい
はマルチスタイ２スである。記録電極駆動回路＋７）　
、　１！源（８）は、記録電極（６）と接続しており、
記録信号に応じて記録電極（６）への通？！を制御する
ものである。帰路電極（９）はインクキャリア（１）の
導電層（３）に接しておシ接地されている。帰路電極（
９）は記録電極（６）と１対１に対応して設けられても
、あるいは複数の記録電極（６）に対して１つの帰路電
極（９）が設けられても良いがここでは前者（１対１）
について説明する。この帰路電極（９）の形状は板状、
ブラシ状。

あるいは回動可能なドラム状など帰環電流を制限し力け
ればいかなる材料形状でも良い。記録紙ａ〔は上質紙、
中質紙、ＰＰＣ用紙などの紙類はもとよりＯＨＰ用紙な
どのプラスチックシートあるいは合成紙などを用いるこ
とができる。

印字に先だってインクキャリア（１）の矢印Ａ方向への
移動によってインク供給手段（５）よＭＬ（４）にイン
クが供給され孔（４）はインクαｌ）全保持する。電源
（８）及び記録電極駆動回路（７）の働きにより記録電
極（６）に通電されると、記録電流が記録電極（６ン、
インクαυ、導電層（３）及び帰路電極９の径路でもっ
て流れる。この時、インクαυにジヱール熱が発生し。

インクαυは急速に昇温する。この急速な昇温によりイ
ンクα９は突沸状態あるいは急激な気泡の発生と成長に
よりインク住υは開放面、即ち記録紙αＩＫ吐出する。

インクキャリア（１）の孔（４）より吐出したインク滴
αのは記録紙α１に飛　し、記録紙α１にインク像を形
成する。なお、理解を助けるために第１図では記録電極
（６）に接りする左側のインクでは記録電流径路を、右
側のインクでは飛　した状態を示している。上記の説明
から予想されるようにインクの比抵抗は限定され１０Ω
の以下であることが望ましく、特に１０Ωの以下であれ
ば、より効果的な結果が得られる。

第２図は、第１図に示した構成の記録部を持つシリアル
プリンタの基本構成図である。前記インクキャリア（１
）は２０μのポリイミドに４μの銅箔ｔ−積層し次支持
体に直径４０μの孔を約１５０個／−の密度で形成した
幅５１Ｍのリボンである。インクキャリアカセット（１
４）は２つのリールを持ち一方のリールよりインクキャ
リア（１）全供給し、他方のリールに巻き取られる。ま
た、インクキャリアカセラ）　（１４は着脱可能となっ
ておシ、裏返すことにより繰シ返し使用できる。記録ヘ
ッド（１！９は１００μ０の上述した記録電極が１２５
μピツチで２４素子。

インクキャリア（１）全横切る方向に配貨されている。

この記録電極は上述した様に記録電極駆動回路電源に接
続している。インク供給手段であるインクタンク住ｅは
、インクを貯えているインク槽１ηよルフエルト舖にイ
／りが浸出する構造となっている。

帰路電極／ｌｌは金α片からなり電源の接地側端子に接
続している。記録紙α０はＡ４サイズのＰＰＣ用紙を用
いている。Ｑｌ）はプラテンロー２でゴムローラである
。キャリッヂ＠は、記録ヘッド（１Ｓ、インクタンク（
［ｅ、帰路電極α■、インクキャリアカセットａｅｔ載
せて、記録紙αＩを横切りて移動可能となっている。備
はプラテンロー２駆動用のステップモータ、　＋２４）
はキャリッジ駆動用のステップモータである。次にこの
プリンタの動作について説明する。

プリンタ起動の電源投入に応じて、キャリッジりはホー
ムポジシロンより印字開始位置にまでキャリッジ駆動用
のステップモータ（ハ）の働きにより。

移動する。このキャリッジ＠の動きに連動してインクキ
ャリア（１）はインクタンクαｅから記録ヘッドＱ９の
方向に移動し同時にこの動きによってインクキャリア（
１）の孔（図示せず）にフェルトＱ８よりインクが充填
され、新しくインクを充填されたインクキャリア（１）
が記録ヘッド＋１９に当接する。記録電極駆動回路（図
示せず）の働きＫより記録信号に応じて記録電極は選択
的に駆動され、第１図を用いて説明した記録原理のよう
にインクが吐出される。この吐出により文字の最初の縦
１列が記録される３次にキャリッジ物は右方向にキャリ
ッジ駆動用のステップモーターの働きにより１２５μ移
動させる。この動きに連動してインクキャリア（１）は
左方向に１２５μ移動し、インクの充填されているイン
クキャリア（１）が再び記録ヘッド（［５に当接する。

再び先の動作を繰シ返し、次の縦１列が記録される。以
下この動作を繰り返してキャリッジ物は記録紙ｅｌｌの
右端や印字終点位置に達し１行分の記録が終了する。こ
の後、キャリッジＱ３はキャリッジ駆動用のステップモ
ータ（至）の働きにより、印字用開始位置まで復動する
、この間に記録紙（１１はプラテンローラ駆動用のステ
ップ（至）モータの鋤きによル１回動するプラテンロー
ラＺｌ）に従がって１行分送られる。以下、この動作を
操り返し、１ペ一ジ分の全印字を終了する。得られた印
字品質は画点の欠落のない高品位なものであり之、また
、１ケ月の放置後の印字も始めから画点の欠落のない放
置前と変わらないものであった。これは１画点が複数の
インク滴（この場合、平均４〜９個）によつて構成され
る念め、１つの孔が万が一目詰りし念としても画点の欠
落が至らない念めと考えられる。また％１画点を形成す
る記録エネルギーも。

間接的にインクを加熱するサーマルヘッドを記録ヘッド
として用い念場合と比べて％以下であつ九。

〔発明の他の実施例〕

以上、上記実施例ではインクキャリアを絶縁性の支持体
とその上に導電層を設は喪ものからなっていたが、その
構成に限定されるわけではない。

第１の他の実施例について述べる。

第３図はシリアルプリンタの記録部の構成を示す図であ
る。インクキャリア（至）は抵抗性支持体（至）に導電
層＠が設けられている。抵抗性支持体（ハ）としては、
例えばポリエステル、ポリカーボネイトなどにカーボン
パウダー、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属微粒子を混入したもの
を用いる。導電層（５）にはＡｔ。

Ｎｓ、Ｏｒなどの金属蒸着膜、スパッタ膜％あるいはＡ
４．Ｎｉ、Ｃｕなどの金属箔などを使用する。抵抗体、
支持体（ハ）と導電層−の比抵抗の関係は重要である。

電流を流した時にジュール熱が支持体（１）で大部分発
生するようにしなければならない。両者の望ましい比抵
抗は支持体（イ）、導電層（社）の厚みなどにより適当
な値をとることができるが、支持体としては％　１０’
〜１０８Ω・国、導電層（５）として１０２Ω・副以下
が望ましい、インクキャリア（ハ）には多数の買通孔（
至）が設けられている１貫通孔（至）の大きさ及び孔密
度はインクキャリア（ハ）の厚み、必要とする解像度−
１画点を何個のインク滴で形成するかなどにより決めら
れる５例えば、インクキャリアの厚み２０μ、必要とす
る解像度６本／■１画点を平均９〜１６個のインク滴で
表現するものとすると直径５０μ径を＃１００個／−の
密度で形成すれば良い、第３図中、第２図と同番号のも
のは第２図と同じものを表わすので説明を省略する０次
にこのプリンタの記録動作について説明する。

印字に先立ってインクキャリア（ハ）の矢印入方向への
移動によってインク供給手段（５）よフ孔（至）にイン
クが供給され孔（至）はインク（１１）を保持する。記
録電極駆動回路（７）の働きにより、記録電極（６）に
通電されると、記録電流が、記録電極（６）に接する抵
抗性支持体領域＠（矢印の記入されている領域）、導電
層勾帰路電極（９）の径路を流れる。この時抵抗性支持
体（至）の電流通過領域にジュール熱が発生し、この熱
によりこの領域のインク（１１）が急速に加熱され、イ
ンクは突沸状態、あるいは急激な気泡の発生と成長によ
り、インクＱｌ）は開放面、即ち記録紙ａ〔に対向する
インク面より吐出し、インク滴（至）となって記録紙（
１Ｇに飛ｌハし、記録紙α〔にインク像を形成する。こ
のプリンタに用いるインクは絶縁性でも良いし、又は抵
抗性であっても良い。

第２図に示し念シリアルプリンタのうち、インクキャリ
アをポリカーボネイトにカーボンパウダー１混入し九体
積抵抗１０６Ω／ａｎ、厚さ２０μの抵抗性支持体に４
μの鋼箔全積層し、５０μ径の孔を密度約１００個／−
で形成しホ幅５鱈のリボンとして、記録ヘッドを１４０
μ口の記録電極を１６７μピツチで２４素子が縦一列に
配設したものに変えて。

シリアルプリンタを構成し九。このプリンタで得られた
印字品質は第２図に示したプリンタで得られたものと同
等で高品位なものでありな。また。

−画点形成の記録エネルギーは第２図に示したプリンタ
には劣るもののサーマルヘッドを記録ヘッドとし念プリ
ンタの％以下であった。

次に、第２のその他の実施例について述べる。

第４図は記録部の構成を示す図である。インクキャリア
ｃ３１）は絶縁性又は抵抗性支持体（至）に抵抗性導体
層（ロ）が形成されている。絶縁性支持体（至）として
はポリエステル、ポリカーボネイト、ナイロン、ポリイ
シド、フッ素樹脂のフィルムを用いることができる。抵
抗性支持体（至）としてはポリエステル。

ポリカーボネイトなどにカーボンパウダ％Ｎｉ。

Ｃｕ、Ａｔなどの金属微粒子を混入し念ものを用いるこ
とができる。抵抗性導体層（ロ）にはポリエステル、ポ
リカーボネイトにカーボンパウダ、　Ｎｉ　、Ｃｕ、Ａ
ｔなどの金属微粒子を混入したもの、蒸着、スパークな
どで得られる金属薄膜などを用いることができる。この
インクキャリア０υでは抵抗性導電層（至）の比抵抗が
支持体（至）のそれより小さいことが肝要である。抵抗
性導電層（ロ）の比抵抗としては１０’Ω。

傷以上、支持体（至）の比抵抗としては１０６０．３以
下が望ましい、但し、金属薄膜を抵抗性導電層として用
いる時はその厚みに注意が必要である。すなわち厚すぎ
ると、熱の拡散が大きくな汐、インク゛を十分に加熱す
る仁とができなくなったり％またその低抵抗のために低
電圧、大電流の記録素子駆動が必要とな夛電源容量の増
加ある込は０Ｎ−ＯＦＦ・電圧の８／Ｎ比が低下するな
どの不都合が生ずる。

Ｎｉ、Ａｔなどの金Ｗ４薄膜は１μ以下の厚みで用いる
ことが望ましい。記録ヘッド（至）は記録電極（至）と
帰路電極（至）が一体で設けられている。記録電極（至
）と帰路電極（至）は１対１の関係で設けられても良−
し、ま念、複数の記録電極を１つの帰路電極の関係で設
けられても良い。記録電極（至）は記録信号に応じて通
電を制御する記録電極駆動回路（７）を介して電源（８
）に接続されている。ｉ九帰路電極（至）は電源（８）
の他方の極に接続され、接地されている。次に記録動作
について説明する。印字に先立ってインクキャリアｌ３
１）の矢印Ａ方向への移動によってインク供給手段（５
）より孔ｃ３？）にインクが供給され孔（ロ）はインク
＠ｔ−保持する。記録電極駆動回路け）の働きにより記
録電極（至）に通電されると、記録電流が記録電極（至
）と帰路電極（至）の間に流れ、この領域はジュール熱
によ夕発熱する。この発熱によ夕記録極（至）と帰路電
極（至）の間にあるインク（至）はその急激な加熱によ
り突沸状態あるいは急激な気泡の発生と成長が生じてい
る状態となフインクは孔Ｇηの開放面である記録紙α〔
に向りて吐出する。吐出したインク（至）は記録紙０Ｑ
にインク像を形成する。

この記録部をシリアルプリンタに用い念図を第４図に示
す。

第４図のシリアルプリンタではインクキャリア（３１）
は幅５　ｍ　、厚さ２５μのポリエステルフィルムにＡ
ｔをα２μ蒸着により設けた支持体に５０μ径の孔を密
度約１００個／−の割合で設けたものである。

ま比記録ヘッド（至）は１４００の素子を１６７μピツ
チで２４素子縦１列に配列した記録電極と記録電極に平
行して、記録電極より１６７μ離れた位置（記録電位の
端と帰路！極の端との間の距離）Ｋ２４素子の記録電極
列と同じ長さの１つの帰路電極を設は一体に成形し次も
のである。このシリアルプリンタにより文字記録を行な
い得られた文字品質は第２図に示したプリンタのそれと
同等で高品位なものであった。また−画点形成のエネル
ギーは第２図に示したプリンタには劣るものの、サーマ
ルヘッド記録ヘッドに用い九プリンタのそれと比べると
％以下であった。

以上実施例ではインクキャリアとして、いずれも支持体
に貫通孔を設けたものを挙げたが第６図に示すように支
持体に凹部を形成した構成でも良い。第６図［ａ）は抵
抗性支持体４０に凹部４１ｔ−設は凹部の開放面側に導
電層４２を設けたものである。凹部の底部の支持体の厚
みは横方向に比較して十分薄くなるため底部は低抵抗と
なり記録電流は底部を横切りて流れることができる。こ
のようなインクキャリアは第１図１．第３図で示したこ
の発明になる記録方式のインクキャリアとして用いるこ
とができる。簿６図ｒｂ）は絶縁性あるいは抵抗性支持
体４３に凹部４４ｆ！：設は凹部の閉鎖面に抵抗性導電
＃４５ｔ−設は九もので、第５図に示した仁の発明にな
るインクキャリアとして用いることができる。＃￥６図
に示し念インクキャリアを使用する場合、インク供給手
段によるインク供給が凹部の開放面側からなされるのは
勿論である。

以上、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変変形でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る記録方式の記録原理上説明する
ための図、第２図はこの発明の一実施例であるシリアル
プリンタの構成図、第３図はこの発明に係る記録方式の
他の構成例とその記録原理を説明する念めの図、第４図
はこの発明に係る記録方式の他の構成例とその記録原理
を説明する念めの図、第５図はこの発明の他の実施例で
あるシリアルプリンタの構成図、第６図はこの発明の記
録装置に使用するインクキャリアの変形例を示す図であ
る。 １・・・インクキャリア、５・・・インク供給手段６・
・・記録電極、　　　　７・・・記録電極駆動回路８・
・・電源、　　　　　　９・・・帰路電極１０・・・記
録紙、 代理人　弁理士　則近憲佑（ほか１名）ｌθ 第　　１　図 第　　３　図 （ｃＬ） 第　　６　図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを保持し、搬送するインクキャリアと、こ
   のインクキャリアによって保持されたインクに選択的に
   ジュール熱を与えるジュール熱供給手段とを具備し、こ
   のジュール熱供給手段によってジュール熱を与えられた
   インクを前記インクキャリアより記録媒体に対し吐出せ
   しめてることにより記録を行なうことを特徴とするサー
   マルインクジェット記録装置。
2. （２）ジュール熱供給手段が、記録電極と帰路電極から
   なる特許請求の範囲第１項記載のサーマルインクジェッ
   ト記録装置。