JPS62242555A - 印字記録装置 - 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】 「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方法に関する
。

「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）熱ヘツド
転写方式、（１１）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）熱ヘツド転写方式は、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（　ｉ
ｉｉ　）熱的転写印刷方式では、中抵抗のインク支持体
上に発熱抵抗層と帰路電極を設ける。そしてインク支持
体側に針電極を接触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）熱ヘツド転写方式では、インクドナーフ
ィルムを構成するコンデンサ紙等からなるベース紙を介
してインク層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（ドツト）当
りの印字所要時間が１ｍ５（ミ’Ｊ秒）以上となって印
字速度が遅い。

また、このベース紙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か少ない。このた
め、インク材料はワックス系の材料しか使用することが
できず、その選択余裕度ガ小さい。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実際上
困難となる。

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。更に印字ドツトが
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（ｉｉｒ　）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、ドツ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。更にこの方式ではインク支持体に
ある程度の抵抗層が必要となるので、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２０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、下部層ミ、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。

「発明が解決しようとする問題点」 ところがこの提案された印字記録方法では、電流が第２
０図に破線で示すように下部層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・
リボンと摺接することになる。この結果、接触抵抗が大
きくなり、この分だけエネルギが浪費されるという問題
もある。

そこで本発明の目的は、エネルギ効率がよく、しかも印
字速度を高速化することのできる印字記録方法を提供す
ることにある。

「問題点を解決するための手段」 そこで本発明では、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インク支持体と、このインク支持
体の他方の面に重ね合わされａ７Ｊ１によって発熱する
発熱抵抗層と、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側に形成され発熱抵抗層の発熱に
よって溶融するインク層とから少なくとも構成されるイ
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、少なく
ともこの電圧印加時間だけ帰路電極を所定の電位に保ち
、通電制御によって発熱抵抗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。

この印字記録方法で、帰路電極とインク層との間にイン
ク剥離層を設けておき、剥離を完璧に行えるようにする
ことも有効である。また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、これが時間的に
変動のない一定した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周期的に印加されるようなも
のでもよい。

インク媒体のインク層は、熱エネルギに対する応答性を
高めたり、周囲温度の変動分を補償するために、印字に
先立って予熱されるものであってもよい。

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
加する電圧印加手段は、針状電極を複数個並設した電極
アレイであってもよい。この場合には、画像信号に応じ
てこれらの針状電極に電圧が選択的に印加され、帰路電
極との間に電流が流れることになる。針状電極の各端面
の形状は、電極アレイの長さ方向に細長ければ、この電
極に対する電圧の印加時間を変化させることによって電
極アレイの長さ方向に直角の方向におけるインクの転移
量を制御することができ、例えば面積階調法による階調
表現が可能となる。

電圧印加手段によってインク媒体に印加される電圧は、
パルス伏の電圧であってもよく、この場合にはこの電圧
波形の立ち上がり近傍と立ち下がり近傍の双方にピーク
を有するものであれば、画像の切れがよくなる。

「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

「第１の実施例」 第１図は本発明の第１の実施例の印字記録方法を適用す
る装置を表わしたものである。この装置には、長尺のイ
ンク媒体を巻回したインク媒体ロール１１と、同じく長
尺の記録用紙を巻回した転写材ロール１２が備えられて
いる。

第２図はインク媒体の構造を表わしたものである。イン
ク媒体ロールを構成するインク媒体１３は、インク支持
体１４の一方の面に発熱抵抗層１５を形成し、これに帰
路電極１６と熱溶融性インク層１７を順に層状に形成し
たものである。インク支持体１４は図で上下方向すなわ
ちインク媒体１３の面と垂直の方向に導電性を持った異
方性の支持体である。

このような構造のインク媒体１３はインク媒体ロール１
１から繰り出された後、転写材ロール１２から繰り出さ
れた記録用紙２１と共に１対の搬送ロール２２を通過し
、これらが重ね合わされる。重ね合わされたインク媒体
１３と記録用紙２１は、信号印加電極２４と背面圧接駆
動ロール２５の間を通過する。信号印加電極２４は、イ
ンク媒体１３等の搬送方向く副走査方向）２６と直行す
る方向く主走査方向）に針状電極を一列に配した記録ヘ
ッドである。画像信号に応じてこれらの針状電極へ印加
され電圧が制御され、記録が行われることになる。

第３図はこの記録原理を表わしたものである。

信号印加電極２４はインク媒体の支持体１４に圧接され
るようになっている。インク支持体１４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１
０倍以上良くなっている。

このようなインク支持体１４の一方の面に信号印加電極
２４を摺接させた状態で、帰路電極１６を接地すると、
次のような電流の流れが生じる。

信号印加電極２４←インク支持体１４−発熱抵抗層１５
＋帰路電極１に のとき、発熱抵抗層１５０通電によって発生した熱は次
のように伝達される。

発熱抵抗層１５−帰路電極１６←熱溶融性インク層１７
＋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１７Ａ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１３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
インク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。インク支
持体１４は、直径３５μｍのニッケル線２８を５０μｍ
Ｘ５Ｑμｍの面積に１本の密度で垂直方向に並べてシリ
コンエラストマー２９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摩し、研摩後の厚さがｌ
、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　Ｘ　Ｉ　Ｏ−”Ωｃｍ
となり、表面抵抗は１平方ｃｍ当り１０口Ωとなる。

インク支持体１４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、信号印加電極２４から
選択的に供給される電流を帰路電極１６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。

インク支持体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、インク支持体１４は乾燥され、
真空系に設置される。真空系が２　Ｘ　１０−’ｔｏｒ
ｒ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　Ｘ　ｌ　Ｏ−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人の厚
さで支持体１４の片面にＳｉＣの薄膜を形成し、これを
発熱抵抗層１５とする。発熱抵抗層１５を構成する抵抗
材層は一般に１０−２Ω・ｃｍから１０４　Ω・ｃｍの
間の固有抵抗を有する物質であることが必要であり、ま
たそれ自身発熱するので２００°Ｃ以上の熱に耐えら。

れるごとも必要である。

ＳｉＣの膜からなる発熱抵抗層１５の上には、真空蒸着
法によって４　Ｘ　ｌ　Ｏ−”ｔｏｒｒでＡｕの着膜が
行われ、その厚さが１５００人程度７調整される。この
ようにして形成されたＡｕ膜が帰路電極１６を構成する
。帰路電極１６の上には、融点が６０６Ｃのポリエチレ
ン・ワックス中にカーボンブラック５ｗｔ％を混入・分
散させた７μｍのインク層１７が配置される。これによ
りインク媒体が完成する。なお、帰路電極１６は発熱抵
抗層材よりも体積固有抵抗値で０．５倍以下のものが好
ましく、また発熱抵抗層１５に隣接するので、一般に２
００”Ｃ以上の温度に耐えられる材質であることが必要
である。

第１図に戻って、説明を続ける。信号印加電極２４と背
面圧接駆動ロール２５の間を通過した記録用紙２１は、
信号印加電極２４によって後述するようにインク媒体１
３からインクを選択的に転写される。搬送ロール３１，
３２を通過した後、記録用紙２１はインク媒体１３から
分離され、排出トレイ３３に回収される。一方、インク
媒体１３はパルス印加量Ｗロール３４とピンチロール３
５の間を通過し、紙管に順次巻回されて使用済み媒体ロ
ール３６となる。パルス印加電極ロール３４はインク媒
体の帰路電極１６と電気的接触を保つようになっている
。このために、パルス印加電極ロール３４と接触するイ
ンク媒体１３０部分（インク媒体１３の両側部）には熱
溶融性インク層１７が形成されておらず、この部分では
帰路電極１６が露出している。

ところでパルス印加電極ロール３４はパルス発振器３７
に接続されている。パルス発振器３７は、信号印加電極
２４に電圧が印加されるタイミングでそれと逆方向の極
性のパルス電圧を周期的に発生する。もちろん、パルス
電圧を印加する代わりにパルス印加電極ロール３４を単
に接地したり、所定のバイアス電位に設定することも可
能である。

印字を行う画素部分で信号印加電極２４からパルス状の
電圧が印加されると、電流が支持体１４を厚み方向に流
れ、発熱抵抗層１５のその部分を通電によって発熱させ
る。これによってインクの選択的転写が行われる。

実験例１ 実験例１では、この第１の実施例で説明したインク支持
体を用いた。信号印加電極２４には直径９０μｍの針電
極を使用し、これらの針電極の配置を８本／ｍｍの密度
とした。パルス発振器３７から帰路電極１６に一３０Ｖ
のパルス電圧を周期的に印加し、信号印加電極２４から
３種類の電圧（＋５０Ｖ、＋１１０Ｖ、＋２４０Ｖ）を
印加したところ、記録用紙２１に転移したドツトは次の
第１表に示すようなものとなった。

第１表 比較例１−１ 比較のためにインク支持体を３５μｍの直径のものから
直径１８０μｍのニッケル線に変更した。

またその配置密度は、５０μｍｘ５０７ｊｍに１本の割
合から２４０μｍＸ２４０μｍに１本の割合に変更した
。この比較例１−１におけるインク支持体は、厚み方向
の抵抗値が１０−６Ω・ｃｍであり、表面抵抗は１０′
４Ω／　ｃ　ｍ”　となった。これを実験例１と同様に
印字に使用した。その評価は次の第２表に示す通りであ
る。

第２表 更にインク支持体の特性を評価するために、インク支持
体として次のようなものを作成した。すなわち、導電性
カーボンブラックを３　Ｑ　ｗ　ｔ％分散させた熱硬化
型シリコン樹脂を、４０μｍ厚の厚み抵抗値４ＸｌＯΩ
・ｃｍで表面抵抗７×１０Ω／　ｃ　ｍ”　のフィルム
状にした。そしてその上に発熱抵抗層、帰路電極（導電
層）、熱溶融性インク層を先の実験例と同様に形成し、
１ビ較用のインク媒体とした。これによる評価を次の第
３表に示す。

第３表 な右、この比較例１−２では、信号印加電極２４に２４
０Ｖの電圧を印加したところ、インク支持体がかなり発
熱し、印加された支持体の部分に大きな変形が生じた。

実験例２ この第２の実験例では、インク支持体を次のようにして
製造した。まず、０．１μｍ程度の線径を有するカーボ
ン繊維をウレタンエラストマーで互いに垂直方向に並べ
られた状態で固定した。この後、両面を充分研摩し、厚
さ５ｍｍ程度のシートとすると共に、表面の凹凸を数百
人にした。このインク支持体は、厚み方向の抵抗値が５
　：Ｘｌ　０−’Ω・ｃｍであり、表面抵抗値は５Ｘ１
０”Ω／　ｃ　ｍ”　であった。

次にこのインク支持体を十分洗浄し、乾燥した後、真空
系に設置し、Ｉ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒの高真空とした
。キャリアガスとしてアルゴンガスをこの真空系に導入
し、６　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒとし、次に酸素ガスを導
入して２　Ｘ　Ｉ　Ｑ−’ｔｏｒｒとした。この状態で
ＡＩフタ−ットを高周波でスパッタリングし、Ａｆ、０
３　　とＡｆの混晶体を１５００人の厚さに形成した。

このようにして形成された発熱抵抗層は、抵抗値が厚み
方向に１０２０であった。

この発熱抵抗層には、更に１５００人の厚さのＡｕ膜と
、７μｍ厚の熱溶融性インク層を順に形成し、インク媒
体とした。

なお、このインク媒体製造時における抵抗値の測定は、
第６図に示すような原理で行った。すなわち、測定サン
プル４１の一方の面に第１と第２の２種類の測定電極４
２．４３を所定の間隔で配置し、他方の面には第１の測
定電極４２に対向する位置に第３の測定電極４４を配置
した。そして厚み方向の測定を行う際には第１および第
３の測定電極４２．４４を用い、表面抵抗の測定を行う
際には第１および第２の測定電極４２．４３を用いた。

第７図はこれらの測定のときにおける測定サンプル４１
と電流計４５および電圧計４６の配置を−表わしたもの
である。

この第２の実験例における印字の評価を次の第４表に示
す。

（以下余白） 第４表 このように、この第２の実験例では印加電圧を変化させ
ることによりドツト径を複数の段階に変化させることが
でき、ドツト単位での階調表現が可能となる。

以上説明した第１の実施例では、インク媒体の帰路電極
に熱溶融性インク層を直接形成しているので、後に説明
する他の実施例に比べて構成が簡単であり、熱効率もよ
いという長所がある。

「第２の実施例」 第８図は第２の実施例における印字記録方法を説明する
ために、この方法を適用した装置の概要を表わしたもの
である。この実施例では、先の実施例と異なりインク剥
離層を配置したインク媒体５１を使用する。第１図と同
一部分には同一の符号を付しており、それらの説明は適
宜省略する。

この図に示す装置では、インク媒体ロール５２からイン
ク媒体５１が順次繰り出され、転写材ロール５３に巻き
取られることになる。

第９図は、この実施例で使用されるインク媒体の断面構
造を表わしたものである。インク媒体５１は、インク支
持体１４の一方の面に発熱抵抗層１５を形成し、これに
帰路電極１６とインク剥離層５５および熱溶融性インク
層１７を順に層状に積み重ねたものである。インク支持
体１４は図で上下方向すなわちインク媒体１３の面と垂
直の方向に導電性を持った異方性の支持体である。

第１Ｏ図はこの第２の実施例における発熱抵抗層の通電
制御を説明するためのものである。

信号印加電極２４（第８図）の該当する針状電極には、
第１Ｏ図の上側の部分に示したように印字を行うライン
で＋１００■のパルス電圧が印加される（同図の実線部
分５７）。印字を行わないライン（図で破線部分５８）
にはなんらの電圧も印加されない。

一方、パルス発振器３７は第１０図の下側の部分に実線
５９で示したように各ラインの印字タイミングで一５０
Ｖの電圧を発生する。パルス印加電極ロール３４はこの
負の電圧をインク媒体の帰路電極１６に印加することに
なる。このインク媒体５１における電流の流れは、次に
示すようになる。

信号印加電極２４−インク支持体１４−発熱抵抗層１５
−帰路電極１６ すなわち印字の行われる部分では発熱抵抗層１５の両側
に１５０Ｖ近くの電圧が°印加されることになり、この
部分が通電される。この印字記録方法では、印字の行わ
れない部分でも印字タイミングで５０Ｖ近くの電圧が印
加される。しかしながらこれによる電流は先の電流に比
べて微小である。

発熱抵抗層１５に発生した熱は次のように伝達される。

発熱抵抗層１５→帰路電極１６−インク剥離層５５→熱
溶融性インク層１７←記録用紙２１印字の行われる部分
では、発熱抵抗層１５に大量の電流が流れるのでこの部
分が強く発熱し、この熱はインク剥離層５５を経て熱溶
融性インク層１７に到達し、インクの選択的な溶融が行
われる。

印字の行われない部分では、発熱抵抗層１５に微小電流
しか流れないので、この部分が予熱されることはあって
も熱溶融性インク層１７の対応する部位のインクが溶融
することはない。

さて、この第２の実施例では帰路電極と熱溶融性インク
層との間にインク剥離層を設けている−０これによりイ
ンクの加熱時における記録用紙に対する転移効率が向上
し、インクが完全に記録用紙に転移されることになる。

すなわち、インクの転移の安定性が確保されるので、印
加エネルギを変化させることでドツト径を多段階にかつ
安定して変化させることが可能となる。

またインク剥離層を設けたために、インクの選択が第１
の実施例のそれよりも容易となる。インクに要求される
必要充分な条件は、加熱によって粘度が低下し転移し易
くなる熱可塑性あるいは熱溶融性をもっていることだけ
であり、色材等に対する制約は存在しない。このため、
インク剥離層を設けることで色材の選択がより豊富とな
り、高色調再現が可能となる。

実験例２ インク支持体を次のようにして作成した。

直径１５μｍの銅線を１００μｍｍＸ１００ｕの面積に
９本以上存在する確立で並設し、常温硬化型シリコンエ
ラストマーでこれらを固定した。次にこのシート状部材
の面方向（銅線の長さ方向と直角方向）を精密研摩し、
それらの表面を４００Å以下の凹凸とした。作成された
インク支持体の厚さは１．５ｍｍに調整した。このイン
ク支持体の厚み方向の抵抗値は０．１Ωであり、面方向
のそれは１０１３Ωであった。

インク支持体はこの後、十分に洗浄され、乾燥されて真
空系に設置された。真空系は ２　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒに設定され、アルゴンガスの
導入によって３　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒにされた。この
状態で、ＺｎＯ，にＣｕをドーピングしたターゲットを
用い薄膜状の発熱抵抗層を形成した。この発熱抵抗層は
、体積抵抗値が１０２　Ω・ｃｍであった。

次に真空系は真空度４　、　ＯＸ　１０−’ｔｏｒｒに
設定され、真空蒸着法によってまずＣｒを５０００人の
厚さで形成した。更にその上には、電子ビーム真空蒸着
法を用いてＣｕを２０００人の厚さで着膜させて帰路電
極とした。この帰路電極の上には、ポリエステル樹脂で
１μｍの厚さの膜を形成し、インク剥離層とした。この
インク剥離層は、臨界表面張力が３６ｄｙｎｅ　（ダイ
ン）７ｃｍであった。

このインク剥離層の上にはインク層が形成され、インク
媒体が完成した。このインク媒体はガラス転移点が５５
°Ｃで、着色材５ｗｔ％を含有し、３ｍｍ厚に着膜した
ものである。以上の過程でインク媒体が完成する。

この実験例では、信号印加電極２４に直径７０μｍの銅
の針電極を使用し、これらの針電極の配置を８木／ｍｍ
の密度とした。信号印加電極（ラインヘッド〉２４は、
インク媒体のインク支持体表面に１．０Ｋｇ／ｍ’で圧
接された。信号印加電極２　ｌＩを構成する針状電極の
それぞれの先端部は、楔状に研摩してもよく、また針状
電極はインク媒体５１の移動に逆らうように斜めの角度
でインク支持体表面に圧接されてもよい。このような圧
、接状態によって、インク媒体表面に多少のうねりが生
じていても、針状電極が安定して接触されることになる
。インク支持体はかなりの剛性があるので、針状電極の
接触による力学的な歪に対しても安定である。

信号印加電極２４の印字ドツトに対応する針状電極ニハ
、＋ｌＱＶ、＋５０ｖおよび＋１００Ｖの３種類の電圧
が１８０μｓの矩形パルスとして印加された。このとき
、インク媒体の帰路電極１６には、その側部の露出部分
と接触するパルス印加電極ロール３４によって負の電圧
のパルスが　−印加された。この負の電圧のパルスはパ
ルス幅が３００μｓであり、画像信号の入力されるそれ
ぞれのタイミングよりも２０μｓだけ早い時間から印加
を開始された。もっとも、パルス印加電極ロール３４側
から印加される電圧パルスの時間幅は、通常の場合、信
号印加電極２４の側から印加される電圧パルスの時間幅
と等しいか例えば１．１倍以上の長さであればよく、こ
の実験例に限定されるものではない。

この実験例では、背面圧接駆動ロール２５としてゴム硬
度４５のゴムロールを使用し、インク媒体５１とこの背
面圧接駆動ロール２５との間に複写機用の普通紙（富士
ゼロックス株式会社の販売するＬ紙）を通し、印字を行
った。次の第５表は、これによる評価を表わしたもので
ある。

第５表 比較例２ 実験例２と同様なインク媒体右よび印字装置を使用して
、帰路電極１６を接地した状態で印字を行った。この場
合の印字ドツトの評価を次の第６表に示す。

第６表 以上説明したように、この第２の実施例ではインク支持
体にインク剥離層を設け、また帰路電極側に信号印加電
極側と反対極性の電圧を印加したので、画像信号に対応
させて比較的低い電圧を発生させるだけで、安定した印
字を行うことが可能となる。またこの実施例のように信
号印加電極を構成する針状電極の先端を斜め研摩するこ
とにより、印字のむらを解消することも可能となる。

「第３の実施例」 第１１図は、本発明の第３の実施例を説明するためのも
のである。この印字記録方法では、第２の実施例ですで
に説明したと同様のインク媒体５１を使用する。すなわ
ちインク媒体５１は、インク支持体１４の一方の面に発
熱抵抗層１５を形成し、これに帰路電極１６とインク剥
離層５５および熱溶融性インク層１７を順に層状に積み
重ねたものである。

インク支持体１４は図で上下方向すなわちインク媒体１
３の面と垂直の方向に導電性を持った異方性の支持体で
ある。インク剥離層５５は、転写材としての記録用紙２
１の表面における臨界表面張力？”ｃ　より低い値の表
面特性をもった物質によって構成され、熱エネルギの拡
散等による損失を防ぐためにできるだけその厚さが薄い
ことが望ましい。好ましくは１μｍ以下の厚さで、臨界
表面張力ｒｃが３８ｄｙｎｅ／　ｃ　ｍ以下の物質がイ
ンク剥離ＪＩ５５として用いられる。このようにインク
剥離層５５を設けることで、インク層はガラス転移点以
上に加熱されたときインク剥離層界面から剥離し、常に
一定した厚みのインクが記録用紙２１に転移されること
になる。

ところでこの第３の実施例では、インク支持体１４の表
面に信号印加電極６１が圧接されるようになっている。

信号印加電極６１は、多数の針状電極６２を図示しない
エポキシ樹脂によって固定したものである。針状電極６
２の各々は、それぞれ同じく図示しないヘッド本体に搭
載されたドライバの対応する出力端子に接続されている
。針状電極６２は直径１５０μｍのＮｉ被覆線を６本／
ｍｍ密度で１直線状に配置したものである。

これら針状電極６２の先端は、第１２図からも了解され
るように４５度の角度でインク媒体５１の搬送方向と直
交する２つの面６２Ａ、６２Ｂで切断された形状に研摩
されており、針状電極５１の配列方向（主走査方向）に
細長い形状の端面６２Ｃがインク媒体５１と接触するよ
うになっている。

この第３の実施例で用いられる印字装置は、第１図ある
いは第８図に示した装置と実質的に同一であり、インク
媒体５１の熱溶融性インク層１７側に記録用紙２１が重
ね合わされて印字動作が行われることになる。

第１２図と共に印字動作の説明を行う。インク媒体を構
成するインク支持体１４には、針状電極の端面６２Ｃが
約４０ｇｒ／ｃｍの圧力で接触している。この圧力は、
例えば第８図に示した背面圧接駆動ロール２５によって
与えられるものである。記録用紙２１およびインク媒体
５１は、２００ｍｍ／Ｓの速度で搬送方向（副走査方向
）２６に対して移動する。それぞれの針状電極６２の長
方形の端面６２Ｃは、第１図に示すようにその長手方向
における長さＩ２１　がこれと直交する方向の長さＩｌ
ｚの８倍に設定されている。従って第１３図ａ−ｄに原
理的に示すように、これらの針状電極６２に印加する電
圧パルスの時間幅が長くなるほど（同図ａから同図ｄ方
向に進むほど）、副走査方向における印字ドツトの長さ
が長くなることになる。

例えば同図ａで斜線部分は熱の拡散が生じないと仮定し
た上で極めて短時間にパルスの印加が行われた場合を示
し、印字ドツトは理想的には１、　　ｘｌ、の面積とな
る。同図すでは、パルスの印加時間が長くなり副走査方
向に２倍の長さで印字が行われた状態を示している。以
下同様である。

このように針状電極６２に印加するパルス幅を変化させ
ることで印字されるドツトの面積を変化させることがで
き、階調表現が容易となる。

第１２図で実線の矢印は針状電極６２による電流の流れ
を表わしたもので、インク支持体１４の異方性によって
電流がインク媒体５１の厚さ方向に流れることによりこ
のような階調表現が可能なことがわかる。この第１２図
で破線で示した矢印は発熱抵抗層１５によって発生した
熱の伝達経路を表わしたものである。熱エネルギは比較
的薄い帰路電極１６およびインク剥離層５５を通して、
あまり拡散することなく熱溶融性インク層１７に到達し
インクの溶融を行わせることがわかる。

実験例３ 記録用紙２１の搬送速度等を前記した条件に設定した状
態で帰路電極１６を接地し、信号印加電極６１の該当す
る針状電極６２に４０Ｖの直流電圧を印加した。この場
合、印加パルス幅を２００μＳ、、４００μＳ、６００
μｓおよび８００μｓの４段階に変更してみたところ、
記録用紙２１・に印字されたドツトの副走査方向２６の
長さはそれぞれ４０μｍ１８０μｍ、１２０μｍ右よび
１６０μｍとなった。これらのドツトはいずれも第１３
図に例示したように長方形に近い形状となった。

次に印加電圧を６５Ｖに上げ、同様にパルス幅を２００
μＳ、４００μＳ、６００μｓおよび８００μｓの４段
階に変化させた。この場合、印字ドツトの副走査方向２
６の長さはそれぞれ６０μｍ、１００μｍＳ１３０μｍ
および１８０μｍとなった。この場合にもこれらのドツ
トは長方形に近い形状であった。また以上の２つの実験
では、印字ドツトの濃度やそれぞれの印加パルスにおけ
るドツト形状および大きさは十分に安定していた。

以上説明したこの第３の実施例では、針状電極の先端形
状を加工する。従って、例えばサーマルヘッドの発熱体
（発熱要素）を同様に加工するには長方形の縦・横の比
が２倍程度が限度となるが、これと異なり大きな比で長
方形の接触部分（通電部分）を作成することができ、階
調表現を細かくかつ安定して行わせることができる。

「第４の実施例」 第１４図は本発明の第４の実施例を説明するためのもの
である。この第４の実施例の印字記録方法では、印字動
作を高速に行うことができ、しかも良好な印字が長時間
にわたって安定して行われる方法を実現している。

この第１４図に示すように、この印字記録方法を実現す
る装置の機構部分は先の実施例と同一である。すなわち
、この方法では第９図１ご示したインク媒体５１をイン
ク媒体として使用している。

インク媒体５１のインク支持体１４側の面には信号印加
電極７１が圧接されるようになっている。

信号印加電極７１は、多数の針状電極７２を図示しない
エポキシ樹脂によって固定したものである。

針状電極７２の各々は、それぞれ同じく図示しないヘッ
ド本体に搭載されたドライバの対応する出力端子に接続
されている。インク媒体５１の他方の面（熱溶融性イン
ク層１７）には、記録用紙２１が背面圧接駆動ロール２
５によって圧接されている。背面圧接駆動ロール２５が
矢印７３方向に回転すると、インク媒体５１と記録用紙
２１は副走査方向２６に車送されることになる。

さて、針状電極７２に電圧が印加されると、電流はイン
ク支持体１４から帰路電極１６へとインク媒体５．１の
厚さ方向に流れ、発熱抵抗層１５の通電された部分を発
熱させる。この発熱部分の発生する熱エネルギは、流し
た電流の積分値とほぼ等しくなる。すなわち、この熱エ
ネルギによって生ずる温度分布に従った印字が記録用紙
２１上に行われることになる。

従来から信号印加電極７１には第１５図Ａに示すような
電圧または電流波形のパルス信号が印加されていた。記
録用紙２１とインク媒体５１はこのパルス信号が印加さ
れているとき所定の速度で副走査される。従って、それ
らの移動方向に対する熱溶融性インク層１７の温度変化
は同図已に示すような頂上の平坦な山形の波形となった
。

ところで第１６図は、熱溶融性インク層１７を構成する
インクの通電による温度上昇と記録用紙２１に対する転
移との関係を表わしたものである。

インクがある温度（ガラス転移点）まで上昇すると、急
激にインクの転移が行われることがわかる。

これは、インク剥離層５５の効果によるところが大きい
。

このようにいわば“Ｏ”、１”の２値で画像の記録が行
われるので、ガラス転移点に到達するタイミングが印字
ドツトによって異なると、ドツト径がばらつき、印字濃
度が均一とならない。従来では第１５図Ｂにも示したよ
うにインクの温度の上昇程度が必ずしも急激には行われ
ないので、ガラス転移点に到達するタイミングがばらつ
き、このため印字濃度に多少の変動を生じることが避け
られなかった。もちろん、全体として印加パルスの電圧
を上昇させて短時間の通電で大電流を流すようにすれば
温度の立ち上がりはよくなるが、電源が大型化し、印字
装置の価格上昇を招くという問題があった。また、大電
圧のパルスを使用すると、インク媒体５１に与える損傷
が大きく、インクの再塗布によってこれを再使用するこ
とのできる印字装置では再使用の寿命を短くするといっ
た問題もあった。

そこでこの第４の実施例では、熱溶融性インク層１７の
インクの分散のばらつきや表面（界面）物性の局所的ば
らつき、あるいは記録用紙２１の表面特性や記録用紙２
１と熱溶融性インク層１７の押圧力のばらつきといった
他の条件は別にして、ガラス転移点の変動に基づく印字
ドツトの径のばらつきを無くすものである。

これを第１７図を基にして説明する。本実施例では、同
図Ａに示すように信号印加電極７１に電圧の立ち上がり
時と立ち下がり時の双方でピークを有するようなパルス
電圧を印加し、通電特性もほぼこれと同様に設定する。

これにより、熱溶融性インク層１７の温度特性は同図Ｂ
のようになり、温度の立ち上がりが急速に行われる。こ
の結果、インクの転移するタイミングが揃うことになり
、印字ドツトの径も安定する。

この実施例では印加パルスの立ち上がり部分と立ち下が
り部分の双方で電圧を通常よりも高く設定し、中央部分
で通常よりも低く設定したが、これ以外の変形が可能で
ある。例えば、第１８図に示すように立ち上がり部分に
ついてのみ電圧を高く設定してもよい。また印字動作の
行われる時間帯や、少なくとも印字動作の前半部分で記
録用紙２１等の搬送を停止することによっても、同様に
印字のタイミングを揃えることができ、印字濃度の均一
化を図ることができる。

本実施例では、印加パルスの両ピークの電圧を４０Ｖに
設定し、中央の電圧を２０Ｖに設定した。

ここで印加パルスの全パルス幅は４００μｓであり、各
ピーク部の時間幅は１００μｓであった。

印字ドツトの平均の直径が１００μｍのとき、この場合
の径の変動幅の平均値は７μｍであった。

これをパルス電圧が均一に３０Ｖで印加パルスの時間幅
が４００μｍのものと比較すると、この従来タイプのも
のは印字ドツトの平均の直径が１００μｍのとき、径の
変動幅の平均値は１５μｍであり、本実施例の方が格段
に印字濃度の安定化が達成されていることがわかる。

以上説明したようにこの第４の実施例によれば、熱溶融
性インク層の温度上昇がより急速に行われるので、切れ
のよい印字を行うことができる。また温度上昇が急速に
行われるので、環境温度の変動に対しても記録が安定す
る。

「第５の実施例」 第１９図は本発明の第５の実施例を説明するためのもの
である。

この第５の実施例では、より高速で記録を実現するため
１とインク媒体の予熱を行うこととしている。すなわち
インク媒体５１を構成する熱溶融性インク層１７を予熱
するための加熱手段８１を設け、印字の際に印加するエ
ネルギを相対的に少なくし、印加パルスの時間幅を短く
することで高速化を実現する。従って、加熱手段８１は
熱溶融性インク層１７が触性しない程度の加熱（予熱）
を行う必要がある。

ところで、サーマルヘッドを印字ヘッドとじて用いる熱
転写記録方式の装置では、熱記録媒体としてのインクド
ナーフィルムを非常に薄く作成する必要がある。また、
通電熱転写記録方式の装置では、インク自体が発熱機能
を兼ね備え、制御電極がインク媒体と分離しているため
にそのインクドナーフィルムはやはり非常に薄いものと
なる。

このように、従来の熱転写記録方式では、印字動作の前
に予熱を行って印字時の印加エネルギを低下させて高速
印字を実現しようとしても、インクドナーフィルムが薄
いために、機械的強度が弱く、また熱容量が小さいため
に変形や破断が生じるおそれがあった。またインクドナ
ーフィルム自体の耐熱性が十分でない場合もあり、この
場合にはその変質や熱膨張あるいは熱収縮が生じ、画像
の再生に悪影響を与える場合もあった。

本発明の印字記録方法では、インク支持体１４が強靭で
あり、また耐熱性に優れ、熱容量も大きいので、変形、
変質、破断等の不都合を解消することができる。

本実施例で用いるインク媒体５１の特性を次に簡単に説
明する。インク支持体１４は、その電気伝導率が厚さ方
向と面方向で１０：１以上、好ましくは１０００：１以
上の特性を持つ異方導電体である２゜インク支持体１４
の厚さ方向の抵抗値は１０００以下、好ましくは１０Ω
以下である。インク支持体１４の厚さは１μｍ以上であ
る。

発熱抵抗層１５は、その体積固有抵抗率が１０−１Ω’
ｃｍ以上１０４Ω−ｃｍ以下、好マシくは１０Ω・ｃｍ
以上１０３　Ω・ｃｍ以下の物質であり、厚みが１００
ＯＡ以上２０μｍ以下、好ましくは４００ＯＡ以上１μ
ｍ以下であることが望まれる。

発熱抵抗層１５０体積抵抗値は、この層の着膜基体表面
等Ｊ：りも信頼性の高い安定した抵抗膜条件として１０
００Å以上、好ましくは４０００Å以上の膜厚を必要と
する。膜厚が１μｍ以下のときに発熱および熱伝導率が
良好となるために、その膜厚でパルスを印加し印字動作
を行うには、しかる範囲の体積固有抵抗値すなわち１０
Ω・ｃｍ以上１０３Ω・ｃｍ以下が望まれる。

帰路電極１６は、発熱抵抗層１５よりも体積抵抗率で１
０分の１以下の値を有する物質で構成され、２００°Ｃ
以上の耐熱性を有するものでなければならない。

インク剥離層５５は、転写体としての記録用紙２１の表
面の臨界表面張力ｒｃ　よりも低い値を有する表面特性
を持ち、できるかぎり薄膜がよい。

厚みは１０μｍ以下がよく、１μｍ以下であれば十分で
ある。臨界表面張力γ。の値は、３８ｄｙｎｅ／　ｃ　
ｍ以下がよい。熱溶融性インク層１７は熱可塑性物質が
よく、融点が２００６Ｃ以下でガラス転移点が１２０°
Ｃ以下の高分子物質を基本材料とし、これに着色材料を
混合あるいは溶解着色させたものがより良好である。

実験例４ この実験例では、インク支持体１４を次のように作成し
た。すなわち、直径１５μｍの金蒸着によって被覆した
Ｎｌ線を４０μｍＸ４０μｍの面積に１本以上存在する
ように、これらを垂直方向に並べて室温硬化型シリコン
エラストマーで固定し、両面を３００Å以上の表面精度
で精密仕上げ研摩を行った。インク支持体１４の厚さ方
向における抵抗値は０．７Ωであり、面方向の抵抗値は
１０１４Ω以上となった。

次にこのインク支持体１４を十分に洗浄および乾燥し、
真空の室内において真空度を ２　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒに設定した。次にアルゴンガ
ス導入後３　Ｘ　１０−３ｔｏｒｒとし、高周波スパッ
タリングによりＳｉＯ２を２０ｗｔ％含むＴａＮターゲ
ットをスパッタリングし、抵抗値 ８０Ω／１０−”ｍｍ”の抵抗で６５００Ａの発熱抵抗
層１５を設けた。この発熱抵抗層１５の上には、真空蒸
着によって到達真空度 １　、　５　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒでＣｒ５００人、−
Ｃｕ２０００人を電子ビーム蒸着によって蒸着し、帰路
電極１６とした。

次にテフロン樹脂で３μｍの厚さの膜を作り、臨界表面
張力２Ｑｄｙｎｅ　／　ｃ　ｍのインク剥離ｔｉ５５を
帰路電極１６上に設けた。

信号制御のための信号印加電極２４としては、直径９０
μｍの針状電極を８本／ｍｍの密度で一列に配置した。

この実験例では、加熱手段８１として電子複写機に通常
用いられる熱定着用のヒートロールフユーザを使用した
。そしてヒートロールフユーザの表面を４０６Ｃ以上１
１０６Ｃ以下にし、インク媒体５１を熱溶融性インク層
１７の側から予熱した。予熱された熱溶融性インク層１
７に、ｌＯ■の印加電圧で１００μｓの時間幅で電圧を
印加したところ、直径１００μｍの良好な印字ドツトが
得られた。

比較のためにヒートロールフユーザを使用しないでそれ
以外は同一の条件で印字を行ってみた。

この結果、直径１００μｍの印字ドツトを得るためには
信号印加電極２４に４０Ｖの電圧を１００μｓの間印加
する必要があることがわかった。印加電圧を等しくすれ
ば、本実施例ではその、分だけ印加パルスの時間幅を短
縮することができ、印字速度をあげることができる。

以上説明した実験例では加熱手段としてヒートロールフ
ユーザを使用したが、これに限るものではない。例えば
赤外線ランプによってインク媒体５１の予熱を行っても
よいし、レーザ光による一様加熱等も有効である。

このようにこの第５の実施例ではインク媒体の予熱手段
を設けたので、信号印加電極２４を駆動するための駆動
回路を小型化することができる。

また寒冷地等や冬期であっても、環境に左右されること
なく常に良好な印字動作を確保することが可能となる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば信号印加電極と帰路
電極をインク媒体を挟むようにして配置する等の工夫を
行ったので、次のような効果がある。

■低エネルギで印字が可能となる。

電流が発熱抵抗層を片方向のみ流れるので、効率がよい
。従って、この点でも印字の高速化を図ることが可能と
なる。

■カラーの再現性がよい。

熱溶融性インク層は電流路としての機能を持つことを必
要とせず、インクの選択の幅が広がるのでインクの色調
制御が簡単となり、またカラー特性も安定する。

■インク媒体が機械的に強度である。

インク媒体の破損が生ぜず、従って熱溶融性インクを再
塗布すること等によってその繰り返し使用が可能となる
。また信号印加電極をかなりの圧力で接触させることが
できるので、記録にむらが発生しない。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第７図は本発明の第１の実施例を説明するため
のもので、このうち第１図は本実施例の印字記録方法を
適用した印字装置の概略構成図、第２図はインク媒体の
構成を示す断面図、第３図は印字記録の原理を示す原理
図、第４図はインク支持体の平面図、第５図はインク支
持体の断面図、第６図は抵抗値の測定原理を示す原理図
、第７図はこのための測定回路の構成を示す測定回路図
、第８図〜第１０図は本発明の第２の実施例を説明する
ためのもので、このうち第８図は本実施例の印字記録方
法を適用した印字装置の概略構成図、第９図はインク媒
体の構成を示す断面図、第１０図は発熱抵抗層の通電制
御を行うための印加パルスを表わした各種波形図、第１
１図〜第１３図は本発明の第３の実施例を説明するため
のもので、このうち第１１図は本実施例の印字記録方法
を適用した印字装置の要部を示す説明図、第１２図は通
電制御と熱エネルギの伝達状況を説明するための説明図
、第１３図は階調表現の原理を示す原理図、第１４図〜
第１８図は本発明の第４の実施例を説明するためのもの
で、このうち第１４図は本実施例の印字記録方法を適用
した印字装置の要部を示す説明図、第１５図Ａは従来の
印加パルスの波形図、同図Ｂはインクの温度変化を示す
特性図、第１６図はインクの温度とその転移の状態を示
す特性図、第１７図Ａは本実施例における印加パルスの
波形図、同図Ｂはインクの温度変化を示す特性図、第１
８図は印加パルスの他の例を示す波形図、第１９図は本
発明の第５の実施例における印字記録方法を適用した印
字装置の原理図、第２０図は従来の印字記録方法の原理
図である。 １３．５１・・・・・・インク媒体、 １４・・・・・・インク支持体、１５・・・・・・発熱
抵抗層、１６・・・・・・帰路電極、１７・・・・・・
熱溶融性インク層、２１・・・・・・記録用紙、 ２４．６１．７１・・・・・・信号印加電極、３７・・
・・・・パルス発振器、 ５５・・・・・・インク剥離層、 ６２．７２・・・・・・針状電極、 ８１・・・・・・加熱手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、面方向に比べて厚さ方向により高い導電性を有する
   層状のインク支持体と、このインク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抵抗層と、この
   発熱抵抗層における前記インク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側に形成され前記発熱抵抗層の
   発熱によって溶融するインク層とから少なくとも構成さ
   れるインク媒体を用い、このインク媒体の前記支持体側
   の面に画像信号に応じて電圧を印加すると共に、少なく
   ともこの電圧印加時間だけ前記帰路電極を所定の電位に
   保ち、前記インク層に重ね合わされた記録用紙に前記発
   熱抵抗層の選択的加熱によって溶融した部分のインクを
   転写させ画像情報に応じた画像形成を行うことを特徴と
   する印字記録方法。 ２、帰路電極とインク層の間にこのインク層を剥離する
   ためのインク剥離層が形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の印字記録方法。 ３、帰路電極が接地されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の印字記録方法。 ４、インク支持体への画像信号の印加に同期して帰路電
   極に所定の電圧を印加することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の印字記録方法。 ５、インク層が画像信号の印加に先立ってその溶融に至
   らない温度にまで加熱されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の印字記録方法。 ６、インク媒体の支持体側の面に画像信号に応じて電圧
   を印加する電圧印加手段が、針状電極を複数個並設した
   電極アレイであり、画像信号に応じてこれらの針状電極
   に電圧が選択的に印加されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の印字記録方法。 ７、インク媒体の支持体側の面に画像信号に応じて印加
   される電圧がパルス状の電圧であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の印字記録方法。 ８、インク媒体の支持体層と摺接する針状電極の各端面
   の形状が電極アレイの長さ方向に細長いことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の印字記録方法。 ９、パルス状の電圧がその立ち上がり近傍と立ち下がり
   近傍の双方にピークを有する電圧波形であることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載の印字記録方法。