JPS61220862A

JPS61220862A - インクジエツト式記録装置

Info

Publication number: JPS61220862A
Application number: JP6445885A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Hattori; 俊介服部; Yuji Suzuki; 祐司鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1986-10-01

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〕本発明は、インクジェット式記録装置に係り。

特にフィルム上に塗られたインクの粒子をヒートパワー
で記録媒体に向けて噴射させて記録を行うようにしたイ
ンクジェット式記録装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点３紙類等に印刷記録する記録方式を分類すると。

インパクト方式とノンインパクト方式とに分類される。

ノンインパクト方式を採用した記録装置は。

本質的に、インパクト方式を採用したものに比べて低騒
音で、小形化を図れる等の利点を備えている。

ところで、ノンインパクト方式を採用した記録装置は、
さらに幾つかに分類されるが、この中にインクジェット
記録方式を採用した記録装置がある。このインクジェッ
ト記録装置は、基本的には。

ノズルからインク粒子を噴射して記録媒体に衝突させる
ことにより記録媒体上にドツトを形成させるようにした
もので、カラー記録が容易であると言う格別な利点を備
えている。しかし９反面、ノズルが目詰まりを起こし易
く、記録装置としての安定性に欠ける問題があった。

そこで、最近では目詰まりを大幅に緩和できるようにし
たインクジェット式記録装置が提案されている。第１１
図は、このインクジェット式記録装置の主要部を概略的
に示すものである。このインクジェット式記録装置は１
紙類等の記録媒体１の記録面２に近接して図中実線矢印
３で示す方向に走行するようにフィルム４を配置してい
る。このフィルム４には数１０ｒμｍ］ピッチで直径数
１０［μｍ］の小凹部または小孔５が多数設けられてい
る。そして、前記記録面２と対向する位置には、フィル
ム４の上記記録面２と対向している面とは反対側に位置
している面に接触して各小孔５にインク６を充填するイ
ンク供給機構、たとえばインク供給棒７が配置されてい
る。また、フィルム４の走行方向を基準にしてインク供
給棒７より前方位置には、フィルム４の前記記録面２と
対向している面とは反対側に位置している面に接触する
関係にサーマルヘッド８が配置されている。

このサーマルヘッド８のフィルム４への接触面には、フ
ィルム４の幅方向に多数の発熱素子が所定ピッチで設け
られている。そして、インク供給棒７とサーマルヘッド
８とはフィルム４の走行速度より遅い速度で、たとえば
フィルム４の走行方向と同方向に移動制御される。すな
わち、この記録装置は、インク供給棒７でフィルム４の
各小孔５にインク６を充填しておき、この充填されてい
るインク６にサーマルヘッド８でヒートパワーを与えて
気泡化させ、この気泡化によって形成されたインク粒子
９を記録面２に衝突させるようにしている。サーマルヘ
ッド８のフィルム４との接触面にはフィルム４の幅方向
に複数の発熱素子が装着されているので、これらのうち
の所望の発熱素子を付勢すれば、付勢された発熱素子上
を通過する小孔５に充填されているインク６のみがイン
ク粒子９となって記録面２に衝突することになる。した
がって、フィルム４に設けられた小孔５がらドツトイメ
ージに対応するインクのみを記録に使うことができる。

この記録装置で使用されるサーマルヘッド８は、公知の
熱転写式記録装置におけるサーマルヘッドと同じ動作を
行ない、またフィルム４は同記録装置におけるインクリ
ボンに対応する。

しかしながら、上記のように構成されたインクジェット
記録装置にあっても次のような問題が残されていた。す
なわち、この記録装置の記録密度は、原理上、サーマル
ヘッドに組み込まれる発熱素子の配設ピッチによっても
左右される。現在。

一般に使用されているサーマルヘッドでは、長さ１履の
範囲に６〜８個の発熱素子が配設されている。これは発
熱素子の構成材料のも問題、サーマルヘッドにおける蓄
熱の間９題等の制約からきており、何等かの手段で発熱
素子の配設密度を高めたとしても高々２０個程度が限界
である。したがって、記録密度を向上させることができ
ない問題があった。

（発明の目的〕本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、多数の小孔または多数の小凹部
を有したフィルムと、このフィルムにインクを供給する
機構と、サーマルヘッドとを組み合わせたものにおいて
、簡単な構成であるにも拘らず記録密度を大幅に向上さ
せることができるインクジェット式記録装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、サーマルヘッドを、このサーマルヘッ
ドに組み込まれている発熱素子の配列方向に上記配列ピ
ッチの範囲だけ揺動させるヘッド揺動機構を備えたイン
クジェット式記録装置が提供される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヘッド揺動機構の存在によって、サー
マルヘッドが発熱素子の配列方向に上記発熱素子の配列
ピッチだけ揺動するので、実質的に、サーマルヘッドに
実際に組み込まれている発熱素子数の数倍から数十倍の
発熱素子を組み込んだ場合と等価な記録を行なわせるこ
とができる。

したがって、簡単な構成であるにも拘わらず記録密度を
大幅に向上させることができる。また、サーマルヘッド
に実際に組み込まれる発熱素子の数を増す必要はないの
で、サーマルヘッドの製作の容易化も図ることができる
。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１因は１本発明の一実施例に係るインクジェット式記
録装置の外観を示すものである。

同図において、１１は四角板状に形成されたベースであ
り、このベース１１の一辺に沿った位置には図示しない
軸受がそれぞれ同軸的に装着されており、これら軸受に
よって軸１２が回転自在に支持されている。軸１２の外
周には記録紙１３を送り出すためのゴムローラ１４が装
着されている。

ゴムローラ１４の下方には、上記ゴムローラ１４に記録
紙１３を選択的に押し付ける図示しないピンチローラが
設けである。そして、前記軸１２は。

プーリ１５．ゴムベルト１６を介してベース１１上に固
定された紙送り用モータ１７に連結されている。

しかして、ゴムローラ１４の周面に対向する位置には、
ゴムローラ１４と平行する関係にサーマルヘッド１８が
配置してあり、このサーマルヘッド１８は揺動機構１９
によって支持されている。

サーマルヘッド１８は、ゴムローラ１４と対向する面に
２図示しない複数の発熱素子をゴムローラ１４の軸心線
方向に所定ピッチで組み込んだ構成となっている。一方
、揺動機構１９は、サーマルヘッド１８を支持するキャ
リッジ２０と、このキャリッジ２０の両端部、つまり前
記ゴムローラ１４の軸心線方向両端部をベース１１の上
面に固定する弾力性に冨んだ支柱２１ａ、２１ｂと、ベ
ース１１上に固定されたモータ２２と、このモータ２２
の回転軸に装着された偏心カム２３と、一端側が上記偏
心カム２３に連結され、他端側が軸受を介してキャリッ
ジ２０に連結されたクランク２４とで構成されており、
モータ２２の回転運動を偏心カム２３とクランク２４と
で揺動運動に変換し、これによってサーマルヘッド１８
を第１図中実線矢印Ｘで示す方向に発熱素子の配設ピッ
チだけの範囲で揺動させるようにしている。

しかして、ベース１１の上面には、無端状に形成された
フィルム２５をサーマルヘッド１８と記録紙１４との間
に通し、かつ上記サーマルヘッド１８に接触させながら
走行させるためのフィルムガイドローラ２６，２７．２
８．２９が設けられており、上記フィルムガイドローラ
２８はフイ゛ル、ム駆動用のモータ３ｏの回転軸に連結
されている。

フィルム２５としては、第１１図に示した従来のものと
同様に多数の小孔を有した帯状ものが用いられている。

また、フィルムガイドローラ２６゜２７は、第２図に概
略的に示すように、サーマルヘッド１８に組み込まれた
発熱素子Ｐの配列方向線３１に対してフィルム２５の走
行方向線３２がある小さい角度θだけ傾くように上記フ
ィルム２５を案内するように配置されている。また、前
記ベース１１の上面には、フィルム２５にインクを供給
するためのインク供給機構３３が配置されている。

なお、フィルム２５の走行速度はサーマルヘッド１８の
揺動速度より大きく設定されている。また０紙送り用の
モータ１７は記録紙１３を所定の速度で連続的に移動さ
せるように制御され、さらにサーマルへ、ラド１８の各
発熱素子は図示しないヘッドドライバーによって付勢さ
れる。

このような構成であると、記録原理そのものは従来のも
のと変わらないが１発熱素子Ｐの配列ピッチの比較的広
いサーマルヘッドの場合でも記録密度を大幅に向上させ
ることができる。すなわち。

記録時に、モータ２２を回転開始させると、サーマルヘ
ッド１８が第１図中実線矢印Ｘで示す方向に揺動を開始
する。揺動範囲は、サーマルヘッド１８に組み込まれた
発熱素子Ｐのピッチ１と等しい範囲である。このため、
各発熱素子Ｐもピッチ１と等しい範囲を揺動する。した
がって、上述したピッチ１内に、さらに多数の発熱素子
Ｐを設けた場合と等価な記録を行なえることになり、こ
れによって実際の記録密度を高めるこ、とができるので
、結局、前述した効果が発揮されることになる。

また、この実施例の場合には、サーマルヘッド１８に組
み込まれた発熱素子Ｐの配列方向線３１に対してフィル
ム２５の走行方向線３２をある小さい角度θだけ傾ける
ようにしているので、装置全体の高さを増すことなく前
述した機能を発揮させることができる。すなわち、第２
図に示すように、各発熱素子Ｐはピッチ１の関係に設け
られており、しかも各発熱素子Ｐは上記１の範囲を図中
実線矢印Ｘで示す方向に揺動する。したがって。

各発熱素子Ｐは、フィルム２５上に引かれた各発熱素子
専用のトラック３４だけに接触することになり、他のト
ラックと接触するようなことはなく。

常にインクの十分に存在している部分を摺動することに
なる。この場合、θを９０度に設定しても上述した機能
は発揮されるが、この実施例のようにθを小さく設定す
るとフィルム２５を走行させるのに必要な高さを抑える
ことができ、装置全体の高さが増すのを防止することが
できる。

なお１本発明は、上述した実施例に限走されるものでは
なく種々変形することができる。たとえば、フィルム２
５にインクを供給する手段としては、第３図に示すよう
に、一部がインク容器４１内に収容されているインク４
２に接触し、一部がフィルム２５に接触しながら図中実
線矢印４３で示す方向に回転する塗布用ローラ４４でフ
ィルム２５にインクを塗布するようにしてもよい。この
場合、塗布用ローラ４４の局面に押え板４５゜４６を押
し付けることによって塗布用ロー５４４の表面にインク
４２をむらなく分布させるようにすれば、フィルム２５
に塗布されたインク！！４７の厚みを均一にすることが
でき、これによって印字品質のバラツキを解消させるこ
とができる。

また、記録後にフィルム２５の小孔内にインクが残って
いるとフィルム２５に塵埃が付着したり。

あるいは装置を汚す原因となる。このような問題を解決
するために、第４図に示すように構成されたインク除去
装置５１を設けるようにしてもよい。

すなわち、フィルム２５を境にして上側と下側とに電極
５２．５３を対向配置し、これら電極５２゜５３闇に電
源５４から電圧を印加して雨雪１ｆｉｆｉｌにフィルム
面と垂直な勾配をもつ電界を形成し、この電界によるク
ーロン力でフィルム２５の小孔ＡからインクＢを落下さ
せる。そして、この落下したインク滴５５をインク吸収
部材５６で受は止め。

毛細管現象を利用して回収容器５７内に収容する。

このようなインク除去装置５１を設けることによってフ
ィルム２５に残留したインクＢによって起こる種々の弊
害発生を防止することができる。

また、第５図に示すように、フィルムガイドローラ２６
の外周面複数箇所に温度センサ６１を設け、これら温度
センサ６１の出力に基づいてフィルム２５の温度が規定
値を越えないように制御してもよい。すなわち、一般に
、高温面に液滴を落下させると、液滴は高温面の温度に
よって異なった挙動を示す。第６図は、高温面に液滴を
落下させたとき、高温面の温度と液滴が完全に蒸発して
消滅するまでの時間との関係を示している。液滴の寿命
は９面の温度が高くなるにしたがって短くなるが、ある
濃度を越えると液滴の寿命が逆に長くなり、ピーク値を
過ぎた後再び短くなる特性を示す。これは１面の温度が
十分に高い場合には第７図（ｂ）に示すように液滴６２
と高温面６３との間に蒸気ＪＩＩ６４が形成され、液滴
６２への供給熱量が減少して蒸発し難くなるからである
。これに対し９面の温度が十分に高温でない場合、特に
。

第６図中Ｅ点付近では第７図（ａ）に示すように液１６
２内に気泡６５が形成され、爆発的に飛沫６６を発生さ
せながら、瞬時に蒸発して消滅する。

第６図における蒸発曲線における極大点、すなわち９図
中Ｇ点はライデンフロスト点と呼ばれておリ、このライ
デンフロスト点における面濃度はライデンフロスト温度
と呼ばれている。このライデンフロスト温度は、液滴の
種類によって異なる。

上述した説明から分るように、第７図（ａ）で示した温
度領域で記録を行なうと、現象そのものが本質的に非定
常性であるため記録媒体上に形成されるドツトの大きさ
や濃度にバラツキが生じ易い。

特に印字を行なう場合にはあまり望ましくはない。

したがって、高品位記録を行なうには、第７図（ｂ）に
示すような状態でインク粒子を飛行させることが最良と
言える。第７図（ｂ）に示すように液滴６２を蒸気膜６
４上に安定に浮上させるには、高温面６３をライデンフ
ロスト温度以上にする必要がある。すなわち、この記録
方式で記録を行なうにはサーマルヘッド１８に組み込ま
れた発熱素子の表面温度をライデンフロスト温度以上に
しなければならないことになる。しかし、このように発
熱素子の表面温度を高くすると、フィルム２５の蓄熱温
度も上昇し、これが原因してサーマルヘッドで熱を加え
ていないにも拘わらずフィルムの小孔内に充填されてい
るインクが沸騰、蒸発を開始する虞れがある。これに加
えて、サーマルヘッド１８の発熱素子表面温度が変動す
る虞れがある。したがって、第５図に示すようにフィル
ムガイドローラ２６に温度センサ６１を組み込んでフィ
ルム２５の温度を監視し、フィルム２５の温度が過度に
上昇したとき装置の運転を停止させることによって、フ
ィルム２５の温度が上昇し過ぎたときに起こる不具合を
未然に防止することができる。

また、サーマルヘッド１８に組み込まれた発熱素子の表
面温度を制御することによって階調記録を行なえるよう
にしてもよい。すなわち、液体の沸騰現象には、大きく
分けて、核沸騰と膜沸騰との２つの形態がある。核沸騰
は伝熱表面から気泡の発生、離脱が次々と起こっている
状態の場合で。

膜沸騰は伝熱面全域が蒸気膜で覆われ蒸気膜を介して伝
熱面の熱が液体へ伝わる状態である。ざらに、核沸騰に
は、伝熱面上に発生した気泡が単独で離脱していく独立
気泡領域と、伝熱面上で発生した複数の気泡が合体して
大きな気泡となって成長、離脱する気泡合体域との２つ
の領域がある。

第８図は独立気泡領域において、第９図は気泡合体域に
おいて、第１０図は膜沸騰域においてそれぞれ図中（ａ
）から（ｅ）に至る時間の経過にしたがってフィルム２
５の小孔Ａ内に充填されたインクＢからインク粒子が発
生する様子を示している。第８図に示す独立気泡域の場
合には、サーマルヘッド１８の発熱素子表面、つまり伝
熱面上に発生した気泡７１が、それぞれ単独に離脱し、
気泡が破裂して無数のインク粒子７２が飛散する。

この場合１個々のインク粒子７２は小さく、飛行する距
離も長くないので記録媒体に達するインク粒子の数は少
ない。したがって、形成されるドツトも低濃度となる。

第９図に示す気泡合体域の場合には、伝熱面で発生した
気泡７１が合体して大きな気ａ７３を形成する。その後
、気泡７３がざらに成長し、この結果、小孔Ａの径程の
液１１７４が形成する。そして、これが破裂して第８図
に示した独立気泡領域の場合より多少大きめのインク粒
子７５を形成する。このインク粒子７５は、第８図の場
合より飛行距離が長い。このため、記録媒体に達する量
も多い。したがって、形成されるドツトの濃度は第８図
の場合より濃くなる。また。

第１０図に示す膜沸騰の場合には、伝熱面に形成され蒸
気膜７６が急激に膨張して上部の液体を押し上げるため
、大きなインク粒子７７が形成される。この場合のイン
ク粒子の飛行距離が最も長く。

多量のインクが記録媒体に達する。したがって。

形成されるドツトの濃度は最も濃（なる。水の場合、伝
熱面温度が１１０℃付近で独立気泡域となり、同じく１
１０〜１２０℃付記で気泡合体域となり、同じく２ｏＯ
℃以上で膜沸騰域となる。水溶性のインクは水とほぼ同
じ熱的性質を有している。したがって、Ｔａ−１１０℃
、ｖｂ−ｉｉ。

〜１２０℃、Ｔｃ−２００℃〜と３段階の温度を規定し
、サーマルヘッド１８に組み込まれた発熱素子の温度を
選択的に上記温度に設定することによって良好な階調記
録を実現で、高品位記録を可能化できる。

また、ヘッド揺動機構を電磁駆動機構で構成するように
してもよい。また、上述した実施例は本発明をラインプ
リンタ方式のものに適用した例であるが２本発明はシリ
アルプリンタ方式のものにも適用できる。その他２本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェット式記録
装置の外観図、第２図は同記録装置におけるサーマルヘ
ッドとフィルムとの関係を説明するための図、第３図は
インク供給機構の変形例を示す縦断面図、第４図はイン
ク除去装置の構成説明図、第５図はフィルム瀉度検出手
段を説明するための図、第６図から第７図はフィルム温
度を検出する理由を説明するための図、第８図から第１
０図は階調記録の原理を説明するための図、第１１図は
本発明が対象としているインクジェット式記録装置の基
本構成を示す概略図である。１１・・・フレーム、１３・・・記録紙、１８・・・サ
ーマルヘッド、１９・・・ヘッド揺動機構、２５・・・
フィルム、２６．２７．２８．２９・・・フィルムガイ
ドローラ、３３・・・インク供給機構、Ａ・・・小孔、
Ｂ・・・インク。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第４図第５図第６図面／１侵Ｌ（Ｃ〕第７図（ａ）　　　　　　　　　　（ｂ）第８図（ａ）　　　（ｂ）　　　（Ｃ）第１０ｙＪ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の小孔または多数の小凹部を有し、記録媒体
に近接して走行するように設けられたフィルムと、この
フィルムの上記小孔または小凹部にインクを供給するイ
ンク供給機構と、複数の発熱素子を有するとともに前記
フィルムの前記インクの供給されている部分に接触して
ヒートパワーで上記フィルム上のインク粒子を前記記録
媒体に向けて噴射させるサーマルヘッドとを備えたイン
クジェット式記録装置において、前記サーマルヘッドを
前記発熱素子の配列方向へ上記発熱素子の配列ピッチの
範囲だけ揺動させるヘッド揺動機構を具備してなること
を特徴とするインクジェット式記録装置。
（２）前記フィルムの走行方向と前記サーマルヘッドの
前記発熱素子の配列方向とは非平行状態に設定されてな
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
ジェット式記録装置。
（３）前記ヘッド揺動機構は、カム・クランク機構を主
体にして構成されてな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式記録装置。
（４）前記ヘッド揺動機構は、電磁駆動機構で構成され
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイ
ンクジェット式記録装置。