JPH0376654A - インク記録装置 - 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（友　液状インクの小滴を記録用紙に向けて吐区
　あるいは突出させて記録を行なうインク記録装置に関
するものであも 従来の技術 従来のインク記録装置は２つの方式に大別されも　その
１つＣ−ｔ　　微小なインク滴を連続して噴詠飛翔させ
ておき、それらの中から記録に必要なインク滴のみを選
択して記録用紙上に誘鳳　付着させて記録を行う、いわ
ゆるコンティニュアス方式であり、他の１つ（上　記録
に必要なときのへ　インク滴を被記録面に向けて噴蝕　
飛翔させて記録を行う、いわゆるオンデマンド方式であ
る。

ところで、後者の方式を実施するためのインク記録装置
に関する１つの提案力交　例えば特開昭５４５１８３７
号公報に示されていも　第４図はこの従来のインク記録
装置の構成を示す図であり、　ｌはイン久　２は発熱体
　３は出Ｕ３，４はインクの供給［１９は気泡　１３は
インク室であも 以上のように構成された従来のインク記録装置において
（よ　供給口４から供給されたインク室１３内の液状の
インク１を発熱体２で加熱してインク室１３内に気泡９
を発生させ、その体積増加による圧力上昇によって出口
３からインク１を吐社飛翔させて記録を行う。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような構成で（上　次のような課題
を有していも　すなわ杖　インク室　発熱微　インク吐
出は　インク供給口等の構成が複雑で、低コス）［高密
度化　ラインヘッド化が困難であっｔも また　気泡発生による圧力増加によってインクが吐出し
た後、インク室内に供給口からインクが供給されてか転
　次の気泡発毛　インク吐出が行なわれるた△　吐出の
繰り返しが遅く、高速記録が困難である。インク供給は
主に供給口やインク室での毛管現象によっていも　供給
側に圧力を加えてインク供給速度を上げる考えもある力
交　圧力が高すぎると出口からインクが漏れるため効果
は薄（１ また　インクを吐出する際に　単一の吐出口からのイン
ク吐出量はインク特性と吐出口形状でほぼ決まるた△　
印加エネルギーに応じてインク量すなわち記録濃度を変
えることは困難であっｔもまた　発熱体がインクに接し
た状態で加熱　冷却のサイクルを繰り返している間に　
発熱体上に堆積物が発生し　初期のインク滴吐出性能が
変化し　プリンタの印字不良を起こす。この堆積物はイ
ンクが発熱体に焦げ付いたものであり、インクに含まれ
る有機物質である染料などの色材、各種添加物などが熱
的に分解したカーボンが主であるバ　焦げの厚みが厚く
なると気泡発生が不均一になり発熱体に熱機械的疲労を
与え　発熱体が切断される。従ってプリンタの印字品質
及び発熱体の寿命を損ねる原因になっていも またインクの性能を考えた場合、加熱により気泡を発生
させ、その圧力を出口の方向に伝えるために（よ　蒸発
し易いインクで、しかも圧力損失が少なく圧力伝達の忠
実な低粘度インクが好ましｌ、％−Ｘ　　インクを出口
から飛翔して記録用紙に定着させるために（表　出口の
目づまりがないように乾燥が遅く、また吐出が安定し　
紙の上でにじみにくいように高粘度のインクが望まし鶏
　特に　安価な記録用紙は表面が粗くインクかにじみ易
いたム　記録用紙を自由に選択するためには高粘度で定
着性の良いインクが必要である。従来は気泡発生　吐弘
　定着の特性をそれぞれ良好にするようなインクの設計
を行っていたたム　各々の特性がすべて最良になる設計
は不可能であり、発熱体青竜　気泡発生惑星　　印字品
質が各々不十分であっｔラ　　また　記録用紙としてに
じみ難い専用紙を使う必要がありｔも 本発明はかかる従来技術の課題に塩ヘ　構成を簡単にし
て低コスト、高密度を可能にし　インク吐出を高速化し
て記録速度を向上させたインク記録装置を提供すること
を目的とすも また　印加エネルギーに応じて記録濃度を変えることの
できるインク記録装置を提供することを目的とすも また　発熱体表面のインクの焦げ付きをなくし気泡発生
　吐社　定着における各種性能を高めることによって、
発熱体青竜　記録感度　印字品質、記録用紙自由選択性
などの特性を向上させたインク記録装置を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための手段 本発明（上　貫通孔を有する発熱体と、前記発熱体に通
電するための電極対とを具備し　前記電極に画像信号に
対応する入力信号を与えて前記孔内のインクを加熱して
前記インクに状態変化を生じさせ、前記孔の片側の開口
部から流入した前記インクを前記孔の反対側の開口部か
ら出すインク記録装置であん　また　一組の電極対に対
応する発熱体が複数の貫通孔を有するも（７）、ｙ−複
数組の電極対に対応する発熱体を同じ材料の連続体で構
成したインク記録装置であａ また本発明（よ　貫通孔を有する発熱体と、前記発熱体
に通電するための電極対とを具備上　前記電極に画像信
号に対応する入力信号を与えて前記孔内のインクを加熱
して前記インクに状態変化を生じさせ、前記孔の片側の
開口部から流入した前記インクを前記孔の反対側の開口
部から出すインク記録装置であって、発熱体の開口部の
幅より電極の幅を狭くし　前記電極対間で前記発熱体の
抵抗値を変化させることにより、前記発熱体の一部に発
熱のピークを設けた　インク記録装置であａまた本発明
ζよ　互いに非混合性であるインクと加圧液をインク室
内に有し　前記インクを出す出口と、複数の貫通孔を有
する発熱体と、前記発熱体に通電するための電極とを前
記インク室内に具（＃シ　　前記電極に画像信号に対応
する入力信号を与えて前記孔の片側の開口部から流入し
た前記孔内の前記加圧液を加熱して状態変化を生じさせ
、前記孔の反対側の開口部近傍の前記インクを前記出口
から出すことを特徴とするインク記録装置であも 作用 本発明は上記した構成により、発熱体に貫通孔を設けて
その発熱体に通電して発熱させることによって、貫通孔
内のインクが加熱され状態変化を生じて、開口部から出
も　そのた△　インク塞発熱体　インク吐出は　インク
供給口などを、貫通孔を設けた発熱体のみで構成するこ
とができ、構成が非常に簡単になり、低コスト化　高密
度化が容易になん まｆ、　　貫通孔を複数もつために　インクの経路が細
くなり、毛管現象によるインクの充填速度が遠くなも　
従って、気泡発生による圧力増加によってインクが吐出
した眞　インク室内に速やかにインクが供給されて、次
の気泡発毛　インク吐出が行なわれるた取　吐出の繰り
返しが速くなり、高速記録が可能になん　また　複数組
の電極対に対応する発熱体を、同じ材料の連続体で構成
したた△　ライン状に高密度に発熱体を並べることが容
易になり、低コスト、高密度のラインヘッド、さらには
面状のヘッドを実現することができもまた本発明（よ　
貫通孔を有する発熱体の開口部の幅より電極の幅を狭く
し　電極対間で前記発熱体の抵抗値を変化させ、発熱体
の一部に発熱のピークを設けたことにより、発熱がイン
クの出る温度に達した孔か板　順次インクが出ていく。

従って、印加エネルギーに応じてインクの出る発熱領域
の分布を広１犬　記録インク量すなわち記録濃度を変え
ることができも また　本発明は上記した構成により、使用する液体をイ
ンクと加圧液とに分離し九　インクは記録用紙に向かっ
て突出あるいは吐区　定着することを目的とし　内部に
色材を含ム　出口の目づまりがないように乾燥が遅く、
また吐出が安定し紙の上でにじみにくいように高粘度の
インクを用いも　この結果　表面が粗くインクかにじみ
易い安価な記録用紙を使用することができる。加圧液（
上　圧力供給手段として熱エネルギー供給手段である発
熱体の加熱により気泡を発生させ、その圧力をインクに
伝えることを目的とし　色材を含ま哄　蒸発し易く、　
しかも圧力損失が少なく圧力伝達の忠実な低粘度インク
を用いも 従って、発熱体が加圧液に接した状態で加臥冷却のサイ
クルを繰り返して転　発熱体上に色材や増粘剤などの添
加物の焦げ付きによる堆積物が発生せず、プリンタの印
字品質及び発熱体の寿命を損ねることがな（１インクと
加圧液とは各々の物性の差などによりインク室内で分離
するように構威すも 実施例 以下に　本発明の実施例について図面を参照しながら説
明すも 第１図は本発明の第１の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図（イ）、正面図Ｃ口）を示すものであも　
第１図において、　１はイン久　２は発熱体　３は出口
　４は供給口　５は電極　６は孔であも　孔６は発熱体
２に貫通して設けられその貫通孔６の両側の開口部が出
口３、供給口４となっていも　発熱体２の材料は　通常
感熱記録分野において使用されてい瓜　いわゆるサーマ
ルヘッド材料等が好ましい力交　ここではカーボン粉末
樹脂を押し出し整形によりハニカム形状にし炭化させて
作成しｆ、　　インク１は水性の比較的粘度の低いイン
クであも 以上のように構成されたこの実施例のインク記録装置に
おいて、以下その動作を説明する。第１図において、　
１つのインク滴を吐出記録するために　一対の電極５に
通電すも　すると電極５の幅で発熱体２に通電され　発
熱体２の電気抵抗に応じて発熱し　図（ロ）において電
極５に対応する孔（計９個）の中のインクが加熱され　
気泡を発生して体積　圧力が増加すも　その圧力によっ
て、この９個の孔からインク１が出口３から吐出し記録
紙（図示せず）に付着し　記録が行なわれる。

通電を停止すると発熱体２の温度が低下し　孔６の気泡
が収縮すると同時に供給口４から孔６の毛管現象により
インク１が孔に充填され　通電前の状態に戻も　このよ
うにインク１の流路が非常にシンプルであり、流体抵抗
がほとんどない高効率のインクヘッドを構成できも　孔
６は供給口４から出口３まで同じ径であり、その間の流
体抵抗も少なく、製造も容易であも　また　インク室　
発熱体　インク出口　インク供給口を、貫通孔６を設け
た発熱体２のみで構成することができ、構成が非常に簡
単になり、低シスｔｌＬ　　高密度化が容易であも　ま
た　電極５（よ　発熱体２の供給口側に設けることによ
り、孔内のほとんどのインクを吐出できも　発熱体２の
供給口４側は常にインクが満たされているた取　孔６内
で生じた圧力のほとんどは出口３側へのインク１の吐出
に費やされも　また　複数組の電極対５に対応する発熱
体２を、同じ材料の連続体で構成することにより、第１
図のようにライン状に高密度に発熱体を並べることが容
易になり、低コスト、高密度のラインヘッド、さらには
面状のヘッドを実現することができも ここで孔６は一対の電極に対して１個でもよＬ％しかし
　孔内部へのインクの浸透速度を決定する毛管現象（上
　孔の径の減少に比例して高速化するた△　孔を細分化
することによりインク吐出後のインクの供給速度が速く
なり、記録速度の高速化につながん　またインクの出口
３も細分化されるたム　インクの接する部分の外気の流
動性が低下限　外気へのインク成分の蒸発　すなわちイ
ンクの乾燥が生じ難くなり、出口でのインクの目詰まり
を防ぐことができも　また外部からのゴミの侵入、付着
も減少すも 更に　孔６を細分化することにより発熱体２の表面積が
増し　気泡の発生が多くの箇所から始まるた△　著しい
体積増加が起こり、高圧　高速でのインク吐出が可能に
なって、高速記録が可能になり、まな　インク出口３と
記録紙との距離などに自由度が増す。

孔６の細分化は本実施例では３イ示　３列の計９個にな
っている爪　別の細分化でももちろんかまわな鶏　孔数
が増えるほど前記の効果は増す。

第２図は本発明の第２の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図（イ）、正面図（ロ）（）＼）（ニ）を示
すものであも　第２図（ロ）、　（）＼）、（ニ）に示
すように　開口部（１グループの孔全体）の幅より電極
５の幅を狭くし　さらに　図（イ）に示す様に　１対の
電極５間で発熱体２の孔貫通方向の厚みを変化させるこ
とにより、発熱体２の抵抗値を変化させ、発熱体２の一
部に発熱のピークを設けた 以上のように構成されたこの実施例のインク記録装置に
おいて、以下その動作を説明する。第２図において、イ
ンク滴を吐出記録するために対の電極５に通電すも　す
ると電極５の幅で発熱体２に通電され　発熱体２の電気
抵抗に応じて発熱し　　発熱がインクの出る温度に達し
た孔か板順次インクが出ていく。第２図において発熱の
ピーク（よ　電極の幅に対応し　なおかつ発熱体２の厚
みが薄〜＼　すなわち抵抗値の高し＼　中央部付近の孔
の位置になるた吹　最初はく口）のように発熱体中央の
１個の孔６　（図面上はインク滴７があるため見えてい
ない〉のみからインクが吐出すもさらに印加エネルギー
を増すと、インクの出る発熱領域が広がり、　（ハ）の
ように中央付近の５個の孔６からインクが吐出し　さら
に印加エネルギーを増すと、　（ニ）のように９個全部
の孔９から吐出すも　このように発熱体への印加エネル
ギーの増加に応じて、インク吐出量は（ロ）、　（ハ）
、（ニ）の順に増加して、記録ドツト径すなわち濃度が
増加すも　各々独立した孔６から吐出したインクＣＬ　
　場合によっては飛翔中に接触　一体化して記録紙に付
着すも　従って、印加エネルギーに応じて記録インク量
すなわち記録濃度を変えることができも な抵　電極５の位置抵　　発熱体の抵抗分布を変えるこ
とにより、印加エネルギーに応じてインク吐出する孔の
位置　順序を変えることは容易であも　また　発熱体の
抵抗変化はこの実施例では発熱体の厚みで行なっている
力文　材料の導電法孔形状など、を変えることで行なっ
てもよす１第３図は本発明の第３の実施例におけるイン
ク記録装置の断面構造図を示すものである。第３図にお
いて、　１はイン久　２は複数の貫通孔を有する発熱体
　８は加圧ａ　９は気ｆｉ　　１０はインク供給は　１
１は発熱体２の孔の片側の開口部である加圧液供給Ｉｌ
：ｌ、１２はインク出Ｉｎ　　１３はインク室である。

発熱体２には第１図の６と同様の貫通孔（図示せず）が
設けられていも　インク１は油性の比較的粘度の高いイ
ンクである。加圧液８はインク１を吐出させる圧力を発
生させるための液であり、水を主成分とする低粘度の液
体である。

ここで、インク１と加圧液８は互いに非混合性の物性を
持１　非混合性とは例えば油性と水性の極性の違１．％
　　各々の比重の違い等により、撹拌しても混合状態に
ならずに分散・分離状態になることを示すものであり、
前記以外の物性の組合せでもより１　　また　インク１
（上　従来の記録法において使用されているインクと同
様に化学的物理的に安定であるは力＼　記録濃度が十分
であること、貯蔵寿命が良好であることなどの特性を与
えるように物性が調整されも 以上のように構成されたこの実施例のインク記録装置に
おいて、以下その動作を説明すも　第３図の（イ）の状
態において、インク滴を吐出記録するために電極に画像
信号に対応する入力信号を与えると、ジュール熱によっ
て、発熱体２の温度が上昇すも　発熱体２の表面に接す
る加圧液８はその熱により沸騰を起こし　蒸気による気
泡９を発熱体２の孔内に生Ｌ（ロ）の状態になる。気泡
９（よ　加圧液供給口１１と反対側の開口部近傍のイン
クｌを押し上＋１　　インク室１３の圧力を上げて、イ
ンク１をインク出口１２から吐阻　飛翔させて記録用紙
（図示せず）に記録を行う。発熱体２への電圧の印加を
停止すると気泡９が急速に冷却され液体に戻ることによ
り収縮すも　このとき吐出したインク１の体積に相当す
るインクｌがインク供給口１０から新たに供給されて（
イ）の状態が組視されも　発熱体２内部は気泡９が収縮
した部分に新たに加圧液８が加圧液供給口１１から供給
されて（イ）の状態に戻も　この２種類の液の供給は共
に毛管現象で行なわれるパ　発熱体２の孔は細分化され
ているため加圧液の供給の方が早く終了すん　インク１
は加圧液と非混合のため加圧液８が充填された後の発熱
体２の孔内部には浸透せず、界面を作って完全に分離し
ている。

インク１と加圧液８の界面張力を高くするようにインク
１と加圧液８の物性を選べば　界面の面積を最小にする
たム　完全分離の状態から分散状態にはなりにく鶏 以上のようにこの実施例によれば　第Ｌｉ２の実施例と
同様に、高速記録ａ　ライン状に高密度に発熱体を並べ
ることが容易になり、また　印加エネルギーに応じて記
録濃度を変えることができることに加えて、発熱体２が
２液分離の機能を持った△　簡単な構成により使用する
液体をインク１と加圧液８とに分離し　発熱体青竜　記
録惑星　印字品質などの特性を向上させたインク記録装
置を得ることができも 本実施例の記録装置の発熱体２にパルス状の記線電圧を
印加して、インク１を記録用紙に記録することができ九
　記録密度は８ドツト／　ｍ　ｍ、　　記録に要するエ
ネルギーは約０．　　ＩＪ／ｃｍ”であり、記録周波数
は８　ＫＨｚ、　　インク１の記録紙上でのインクにじ
みもなく、また繰り返し記録を行なっても発熱体２の孔
に堆積物を生じさせることがな（１な抵　本実施例では
インクを出口から吐出させて記録用紙に飛現　付着させ
る方式を述べため支出口からインクをわずかに突出した
状態で出口のインクを記録用紙に接触させて記録させる
方式でも要式　その場合（よ　インクを粒子状に分能　
飛翔させるエネルギーは必要な（、インクを出口から所
定の寸法だけ隆区　突出させるエネルギーだけでよ（ち
　従ってさらに高感度で記録ができもまた　イン久　加
圧液の加熱による状態変化としてここでは気泡発生を用
いた戟　熱膨張などの現象を用いてもかまわな（１ 発明の効果 以上のように本発明により、インク記録装置において、
構成が非常に簡単になり、低コスト４Ｌ高密度化　ライ
ンヘッド化が容易になん　また高速記録が可能になり、
印加エネルギーに応じて記録濃度を変えることができも
　さらに　発熱体表面のインクの焦げ付きをなくし　圧
力発生　吐出または失敗　定着における各種性能を高め
ることによって、発熱体青電　記録感度　印字品質、記
録用紙自由選択性などの特性を向上させたインク記録装
置を提供することができ、その実用的効果は太きＩＩＸ
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるインク記録装置
の断面図と正面は　第２図は本発明の他の実施例におけ
るインク記録装置の断面図と正面は　第３図は本発明の
他の実施例におけるインク記録装置の断面は　第４図は
従来のインク記録装置の断面図であも １・・・イン久　２・・・発熱体　３・・・出は　４・
・・供給ｎ　５・・・電板　６・・・几

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）貫通孔を有する発熱体と、前記発熱体に通電する
   ための電極対とを具備し、前記電極に画像信号に対応す
   る入力信号を与えて前記孔内のインクを加熱して前記イ
   ンクに状態変化を生じさせ、前記孔の片側の開口部から
   流入した前記インクを前記孔の反対側の開口部から出す
   ことを特徴とするインク記録装置。
2. （２）一組の電極対に対応する発熱体が、複数の貫通孔
   を有することを特徴とする請求項１記載のインク記録装
   置。
3. （３）複数組の電極対に対応する発熱体を、同じ材料の
   連続体で構成したことを特徴とする請求項１記載のイン
   ク記録装置。
4. （４）発熱体の開口部の幅より電極の幅を狭くし、前記
   電極対間での前記発熱体の抵抗値を変化させることによ
   り、前記発熱体の一部に発熱のピークを設けたことを特
   徴とする請求項１記載のインク記録装置。
5. （５）互いに非混合性であるインクと加圧液をインク室
   内に有し、前記インクを出す出口と、複数の貫通孔を有
   する発熱体と、前記発熱体に通電するための電極とを前
   記インク室内に具備し、前記電極に画像信号に対応する
   入力信号を与えて前記孔の片側の開口部から流入した前
   記孔内の前記加圧液を加熱して状態変化を生じさせ、前
   記孔の反対側の開口部近傍の前記インクを前記出口から
   出すことを特徴とするインク記録装置。