JPH0584941A

JPH0584941A - 印字記録用ヘツド

Info

Publication number: JPH0584941A
Application number: JP27180891A
Authority: JP
Inventors: Shigehito Andou; 滋仁安東; Hidekazu Akutsu; 英一圷; Hiroo Soga; 洋雄曽我
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-04-06
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JP2939844B2

Abstract

(57)【要約】【目的】記録電極の形状を工夫することにより、記録電
極と印字記録媒体との接触面積が十分得られ、画像に濃
度むらが生じることのない印字記録用ヘッドを提供する
ことを目的とする。【構成】基板上に印字ドットに対応した複数の記録電極
を並列状に設け、各記録電極を介して導電性インク保持
媒体に対するドット通電を行う印字記録用ヘッドにおい
て、上記記録電極を、基板の表面から凸状に突出した状
態に形成するとともに、当該記録電極の上端面を平面状
に形成し、しかも、上記記録電極の上端面の面積を、下
端面との面積の比率が０．３以上となるように設定して
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像信号を印字記録
媒体に印加するための印字記録用ヘッドに係り、特に、
印字記録媒体に画像信号を印加することによって印字記
録媒体自体を発熱させ、この印字記録媒体に設けられた
インク層を溶融転写させることにより画像の印字を行な
うための印字記録用ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の印字記録用ヘッドとして
は、次に示すようなものがある。すなわち、印字記録用
ヘッド１００の先端面に、図９に示すように、記録電極
１０１、１０１…を所定の間隔で直線状に配列すると共
に、この記録電極１０１、１０１…の両側に、記録電極
１０１、１０１…に比べて大きな接触面積を有する帰路
電極１０２、１０２…を配置したもの（特開昭５９−１
７１６６６号公報）がある。これは、図１０に示すよう
に、印字記録用ヘッド１０１の記録電極１０１、１０１
…及び帰路電極１０２、１０２…を、印字記録媒体１０
３の表面に設けられた発熱抵抗体層１０４に接触させ、
画像電気信号に応じて記録電極１０１から発熱抵抗体層
１０４を介して導電層１０５、発熱抵抗体層１０４、帰
路電極１０２へと通電し、通電された記録電極１０１に
対応した位置の発熱抵抗体層１０４を発熱させる。この
熱によって印字記録媒体１０３の表面に設けられたイン
ク層１０６を溶融させて、溶融したインクを転写用紙１
０７上に転写して画像の印字を行なうように構成されて
いる。

【０００３】また、上記印字記録用ヘッド１００として
は、図１１に示すように、セラミック等の板状剛体１１
０上に、パターン化した金属層よりなる記録電極１１
１、１１１…及び絶縁フィルム１１２を積層してなるも
の（例えば、特開昭６０−１２４２６５号公報）が提案
されている。これは、図１２に示すように、記録電極１
１１から上記と同様に印字記録媒体１０３に通電し、発
熱抵抗体層１０４を発熱させるが、導電層１０５から電
流を外部に流す帰路電極１０２を設けずに、導電層１０
５から直接外部に電流を流すようにしたものである。

【０００４】しかし、前者の場合には、印字記録媒体１
０３との接触面に記録電極１０１と帰路電極１０２とが
存在するため、印字記録ヘッド１００の圧接面積が大き
くなり、総圧接圧力を大きくとる必要があり、均一な圧
接が行なわれ難く、また、転写用紙１０７の背面に設け
られる駆動ロール１０８のトルクが大きくなるなどの問
題があり、印字記録の信頼性を損う結果となっている。

【０００５】また、後者の印字記録用ヘッド１００は、
画像記録に際して、ヘッド端面を印字記録媒体１０３に
面接触させる必要がある。したがって、印字記録ヘッド
１００が印字記録媒体１０３に対して傾いてしまうと接
触率が端的に悪くなるので常に垂直に保持されなければ
ならず、高精度のヘッド保持機構が必要であるという問
題点がある。

【０００６】そこで、本出願人は、上記の問題点を解決
するため、特開昭６３−２８６３６０号公報に示すよう
なものを既に提案した。これは、図１３に示すように、
電気絶縁性基板１２０上に複数の記録電極線１２２、１
２２…を並列状に設けてなる印字記録ヘッド１００にお
いて、複数の記録電極線１２２、１２２…が、それぞれ
一部を除いて絶縁被膜１２３によって被覆されており、
記録電極線１２２、１２２…上の絶縁被膜１２３で被覆
されていない部分に、導電性物質よりなる凸状の記録電
極１２４が形成されてなるものである。

【０００７】また、印字記録用ヘッドの基板に弾性を有
する金属板を用い、この金属板の表面に絶縁層を介して
複数の記録電極を並列状に形成したものも既に提案して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記の如く印字記録用ヘッド１００の記録電極線１
２２、１２２…の凸状記録電極１２４を、図１３に示す
ように、印字記録媒体の表面に設けられた発熱抵抗体層
１０４に接触させ、画像信号に応じて記録電極線１２
２、１２２…の凸状記録電極１２４から発熱抵抗体層１
０４に通電してこの発熱抵抗体層１０４を発熱させるこ
とにより、転写用紙上にインク１０６を転写して画像の
印字を行なう装置においては、記録電極と印字記録媒体
との接触面積や接触圧力を一定にして、発熱量を安定さ
せることが重要である。

【０００９】ところが、上記本出願人の提案に係る印字
記録用ヘッド１００の場合には、突出した記録電極線１
２２の凸状記録電極１２４がヘッドの先端部に形成され
ているので、記録電極線１２２の凸状記録電極１２４を
印字記録媒体に選択的に圧接させることができ、小さな
圧接圧力でも良好な接触が得られるものであったが、突
出した記録電極１２４の形状について考慮されていない
ため、記録電極１２４と印字記録媒体との接触面積が十
分得られず、画像に濃度むらが生じるという問題点を有
していた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、記録電極の形状を工夫するこ
とにより、記録電極と印字記録媒体との接触面積が十分
得られ、画像に濃度むらが生じることのない印字記録用
ヘッドを提供することにある。

【００１１】すなわち、この発明は、基板上に印字ドッ
トに対応した複数の記録電極を並列状に設け、各記録電
極を介して導電性インク保持媒体に対するドット通電を
行う印字記録用ヘッドにおいて、上記記録電極を、基板
の表面から凸状に突出した状態に形成するとともに、当
該記録電極の上端面を平面状に形成し、しかも、上記記
録電極の上端面の面積を、下端面との面積の比率が０．
３以上となるように設定されている。

【００１２】

【作用】この発明においては、記録電極を、基板の表面
から凸状に突出した状態に形成するとともに、当該記録
電極の上端面を平面状に形成した装置において、上記記
録電極の上端面の面積と下端面の面積との比率を種々変
化させたものを試作し、印字記録特性を測定したとこ
ろ、記録電極の上端面の面積を、下端面との面積の比率
が０．３以上となるように設定することにより、記録電
極と印字記録媒体との接触面積が十分得られ、画像に濃
度むらが生じることがないことを明らかにした。

【００１３】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００１４】図４はこの発明に係る印字記録用ヘッドを
適用し得る画像記録装置を示すものである。図におい
て、１は印字記録用ヘッドであり、この印字記録用ヘッ
ド１は、所定の間隔で配列された多数の記録電極２、２
…を有している。上記印字記録用ヘッド１は、当該印字
記録用ヘッド１と対向ロール３との間を記録用紙４と互
いに重なった状態で、搬送ロール５、５によって搬送さ
れる印字記録媒体６に、印字記録用ヘッド１によって通
電することにより、記録用紙４上に画像の記録を行うも
のである。すなわち、上記印字記録用ヘッド１は、図５
に示すように、記録電極２、２…から印字記録媒体６の
表面に設けられた発熱抵抗体層７を介して、アースに接
続された導電層８に通電し、発熱抵抗体層７を画像に従
って発熱させる。そして、この発熱抵抗体層７の熱によ
って導電層８の裏面に設けられたインク層９を加熱溶融
させ、溶融したインクを印字記録用ヘッド１と対向ロー
ル３によって印字記録媒体６に圧接搬送される記録用紙
４上に転写することにより、記録用紙４上に画像を印字
記録するようになっている。

【００１５】図１乃至図３はこの実施例に係る印字記録
用ヘッドを示すものである。この印字記録ヘッド１は、
金属やプラスチック等の剛性材料からなる基板１３を備
えており、この基板１３は、印字記録媒体６の幅に略等
しい幅を有し、所定の長さに切断された矩形状に形成さ
れている。上記基板１３を構成する金属材としては、ス
テンレス材、銅材、リン青銅、鉄材、タングステン材な
どが用いられる。また、上記基板１３を構成するプラス
チック材料としては、例えば、エポキシ樹脂などが用い
られる。

【００１６】また、上記基板１３上には、図２に示すよ
うに、ゴム等の弾性材料からなる弾性体層１４が積層さ
れているとともに、この弾性体層１４の上には、絶縁支
持層１５が積層されている。この絶縁支持層１５は、絶
縁性セラミック等のスパッタ膜、蒸着膜、焼結膜、ＰＶ
Ｄ膜、ＣＶＤ膜によって形成されたり、絶縁性有機物質
膜の塗布、プラズマ着膜、真空蒸着等あるいは可撓性の
ある絶縁性フィルム等を接着することによって形成され
る。上記絶縁支持層１５を形成する材料としては、Ｓｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＯ₂、ＴａＮ
等の絶縁性セラミックス材や、ポリイミド、ポリイミド
アミド、ポリエステル、エポキシレジン等の絶縁性樹脂
が適している。

【００１７】この絶縁支持層１５の表面には、図６に示
すように、帯状の通電用電極１６、１６…が複数設けら
れており、これらの通電用電極１６、１６…は、所定の
間隔をおいて互いに平行に配列されている。また、上記
通電用電極１６、１６…は、その先端１６ａ、１６ａ…
が基板１３の先端よりわずか手前に位置するように配置
されている。上記通電用電極１６、１６…は、絶縁支持
層１５上に銅などの金属箔を接着するかあるいは金属を
真空蒸着やスパッタリングやメッキ法などにより、全面
に金属層を形成し、フォトリソグラフィーとウエットエ
ッチングやドライエッチングあるいはレーザ描画や放電
描画等により、金属層をパターニングして帯状の通電用
電極１６、１６…が複数形成される。

【００１８】上記通電用電極１６、１６…が形成された
絶縁支持層１５の表面には、基板１３の全体に亘って絶
縁被膜１７が設けられている。この絶縁被膜１７の一部
には、通電用電極１６、１６…の先端部を露出させるた
め、矩形状の開口部１８、１８…が設けられている。上
記絶縁被膜１７の一部を除去して矩形状の開口部１８、
１８…を形成する方法としては、絶縁被膜１７を全面に
形成した後、感光性樹脂を塗布するとともに所望のパタ
ーン状に露光し、現像して先端部の感光性樹脂を除去す
る。その後、下層の絶縁被膜１７のみを溶融するウエッ
トエッチングやプラズマによるドライエッチングで絶縁
被膜１７を除去し、その後、残りの感光性樹脂を全て除
去する方法などがある。

【００１９】そして、この露出した通電用電極１６、１
６…には、記録電極２、２…が設けられている。

【００２０】ところで、この実施例では、上記記録電極
を、基板の表面から凸状に突出した状態に形成するとと
もに、当該記録電極の上端面を平面状に形成し、しか
も、上記記録電極の上端面の面積を、下端面との面積比
が０．３以上となるように設定するように構成されてい
る。

【００２１】すなわち、上記記録電極２、２…は、上述
したように、絶縁被膜１７に設けられた矩形状の開口部
１８、１８…を介して露出する通電用電極１６、１６…
に、蒸着や電解メッキあるいは無電解メッキ等の手段に
よって金属材料を積層することにより形成されており、
これらの記録電極２、２…は、絶縁被膜１７の表面から
凸状に突出した状態に形成されている。

【００２２】また、上記記録電極２、２…は、図２及び
図３に示すように、断面台形状に形成されており、その
上端面が基板１３の表面と平行な平面状となっている。
さらに、これらの記録電極２、２…は、その下端面２ａ
の幅Ｌ１が、絶縁被膜１７に設けられた矩形状の開口部
１８、１８…の幅より広く設定されているとともに、そ
の上端面２ｂの幅Ｌ２が下端面２ａの幅Ｌ１よりも狭く
設定されている。

【００２３】ここで、上記記録電極２、２…の上端面２
ｂは、平面状となっており、その幅はＬ２となっている
が、ここで、記録電極２、２…の上端面２ｂの幅Ｌ２
は、表面の凹凸が１μｍ以内で平面状に連続する幅を測
定することによって求めた。すなわち、記録電極２、２
…の上端面２ｂの高さを表面粗さ計で測定し、このとき
の高さの最大値をＨｍａｘとすると、ＨｍａｘからＨｍ
ａｘ−１μｍの範囲に入る部分の幅を測定して求めた。

【００２４】上記記録電極２、２…を形成する材料とし
ては、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒ
ｈ、Ｎｉ及びそれらの成分を含有する合金材料等からな
る耐磨耗性に優れた硬質金属や、硬質で直径０．１μｍ
〜５μｍの微粒子であるＡｌ₂Ｏ₃、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｂ
₄Ｃ、ＮｉＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｏ₂、ＷＣ、ＷＳｉ₂、ＺｒＯ₂、ＺｒＢ₂、ＺｒＣ、
Ｃｒ₃Ｃ₂、ＴａＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｈＯ₂等の合
金材料を混入させた金属あるいは導電性セラミックス材
の１つまたは２種以上の混合体等が好ましい。

【００２５】また、上記記録電極２、２…は、金属メッ
キ等によって形成した後、耐磨耗性材料として上記材料
を上層に積層あるいは表面に被覆するようにしても良
い。

【００２６】さらに、形成された記録電極２、２…は、
その上端面２ａを紙やすり等で研磨し、当該上端面２ａ
表面の凹凸が１μｍ以内で、記録電極２、２…の上端面
２ａの幅Ｌ２が所定の幅を有するように設定される。

【００２７】なお、上記記録電極２、２…の上端面２ａ
は、生産性を向上させるため、金属メッキのメッキ条件
を調整することにより、研磨等の処理なしに所定の形状
に形成することが可能となる。

【００２８】また、上記記録電極２、２…の絶縁被膜１
７表面からの突出量Ｔは、１μｍ〜２００μｍが好まし
く、更には５μｍ〜６０μｍが好ましいが、特に１０μ
ｍ〜３０μｍであることが望ましい。この理由は、次の
通りである。すなわち、記録電極２、２…の突出量Ｔ
は、できるだけ大きい方が選択的に記憶電極をインク媒
体に圧接させることができるので好ましい。しかし、上
記記録電極２、２…の作製方法がメッキ成長法などであ
ることを考慮すると、突出量Ｔを余りに大きくすると隣
りの電極との接触が問題となるとともに、記録電極２、
２…自体の強度も低下するため、あまり大きくすること
ができない。また、記録電極２、２…の露出部が６００
μ程度であることを考慮すると、記録電極２、２…の突
出量Ｔも、これと同程度であることが好ましいためであ
る。

【００２９】一方、上記印字記録用ヘッド１によって記
録を行うための印字記録媒体６としては、図７に示すよ
うに、ポリイミド、ポリアラミド、ポリスルホン、ポリ
イミドアミド、ポリエステルイミド、ポリフェニレノキ
シド、ポリ−Ｐ−キシレン、ポリベンズイミダゾールな
どの合成樹脂、またはこれらの誘導体を含む結着樹脂
に、例えばカーボン粒子、金属粉末、導電性セラミック
ス粉末、電荷移動錯体等の導電性フィラーにイオン導電
剤を分散または溶解し、体積抵抗率を１０⁰〜１０³Ω
ｃｍに制御した発熱抵抗体層７と、例えばＡｌ、Ｎｉ、
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等の金属や、例えばＲｕＯ₂、
ＴｉＮ、ＴａＢ₂、ＣｒＢ₂、Ｂ₄Ｃ、ＴｉＣ等の導電
性セラミックス材などからなり、アースに接続された導
電層８と、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂からなる
表面エネルギーを制御されたインク剥離層を介在して積
層されたインク層９とからフィルム状に形成されたもの
が用いられる。

【００３０】次に、本発明者らは、記録電極２、２…
を、基板１３の表面から凸状に突出した状態に形成する
とともに、当該記録電極２、２…の上端面２ｂを平面状
に形成した装置において、上記記録電極２、２…の上端
面２ａの面積と下端面２ｂの面積との比率を種々変化さ
せたものを試作し、記録電極２、２…と印字記録媒体６
との接触面積が十分得られ、画像に濃度むらが生じるこ
とがない条件を明らかにするため、印字記録特性を測定
した。

【００３１】実験例１まず、本発明者らは、図２に示すごとく構成される印字
記録用ヘッド１を実際に製造し、印字記録特性を試験す
る実験を行なった。この印字記録用ヘッド１としては、
２０μｍ厚のポリイミドフィルムからなる絶縁支持層１
５上に、厚さ１０μｍの銅箔を接着し、フォトリソグラ
フィーとウエットエッチングにより、ピッチ１２５μｍ
で幅８０μｍの並列電極線からなる通電用電極１６、１
６…を複数設ける。そして、これらの通電用電極１６、
１６…上に絶縁被膜１７として感光性ポリイミドを厚さ
１０μｍに塗布し、通電用電極１６、１６…の先端部が
６０μｍ四方に露出するように、感光性ポリイミドを現
像・露光・エッチングすることにより矩形状の開口部１
８、１８…を形成する。

【００３２】次に、この開口部１８、１８…を介して露
出した通電用電極１６、１６…の先端部上に、電解メッ
キによりＮｉを感光性ポリイミド１７の表面から２０μ
ｍだけ突出した状態に形成することにより、記録電極
２、２…を形成する。

【００３３】上記の如く形成した配線板を記録電極２、
２…の先端部から２０μｍの位置で切断し、厚さ２ｍｍ
のシリコンゴムからなる弾性体層１４を介してＡｌから
なる基板１３上に接着する。

【００３４】次に、上記記録電極２、２…の表面を４０
００番の紙やすりで研磨し、記録電極２、２…表面の平
面と下部面の面積比を変えた種々の印字記録用ヘッド１
を作製した。

【００３５】そして、このようにして作製された印字記
録用ヘッド１を、図４に示すような記録装置に装着し、
印字を行った。このとき、印字記録用ヘッド１の接触圧
力は３００ｇｆ／ｃｍ、印加パルス電圧は１２Ｖ、パル
ス幅は１．０ｍｓ、印字速度は５０ｍｍ／ｓとした。

【００３６】また、印字記録媒体６としては、図７に示
すようなものと、図８に示すような発熱抵抗体層７の表
面に各々が電気的に孤立した微小電極３０、３０…を多
数配置したものとを用いた。

【００３７】その結果を表１及び表２に示す。表１は図
７に示す印字記録媒体６を用いた結果を、表２は図８に
示す印字記録媒体６を用いた結果をそれぞれ示してい
る。

【００３８】この表１から明らかなように、記録電極表
面と下部面との面積比が０．３以上のとき、良好な印字
が得られた。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】実験例２次に、記録電極２、２…のヘッド先端側の端部とヘッド
基板１３の先端部との距離を変えた種々の印字記録ヘッ
ド１を作製し、印字を行った。このとき、印字記録用ヘ
ッド１の接触圧力は３００ｇｆ／ｃｍ、印加パルス電圧
は１２Ｖ、パルス幅は１．０ｍｓ、印字速度は５０ｍｍ
／ｓとした。

【００４２】その結果を表３に示す。この表３から明ら
かなように、記録電極２、２…のヘッド先端側の端部と
ヘッド基板１３の先端部との距離が１〜１００μｍのと
き、良好な印字が得られた。

【表３】

【００４３】

【発明の効果】この発明は以上の構成及び作用よりなる
もので、記録電極を、基板の表面から凸状に突出した状
態に形成するとともに、当該記録電極の上端面を平面状
に形成した装置において、記録電極の上端面の面積を、
下端面との面積の比率が０．３以上となるように設定す
ることにより、記録電極と印字記録媒体との接触面積が
十分得られ、画像に濃度むらが生じることがない印字記
録用ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る印字記録用ヘッドの一
実施例を示す斜視図である。

【図２】図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図３は記録電極をそれぞれ示す拡大斜視図で
ある。

【図４】図４はこの発明の印字記録用ヘッドを適用し
た画像記録装置を示す概略図である。

【図５】図５は同装置の印字部の断面図である。

【図６】図６は本実施例の印字記録用ヘッドの作製過
程の斜視図である。

【図７】図７は本実施例の印字記録用ヘッドの印字に
使用した印字記録媒体を示す断面図である。

【図８】図８は本実施例の印字記録用ヘッドの印字に
使用した印字記録媒体を示す断面図である。

【図９】図９は従来の印字記録ヘッドを示す斜視図で
ある。

【図１０】図１０は図９に示す従来の印字記録ヘッド
の印字部分を示す断面図である。

【図１１】図１１は従来の他の印字記録ヘッドを示す
斜視図である。

【図１２】図１２は図１１に示す従来の他の印字記録
ヘッドの印字部分を示す断面図である。

【図１３】図１３は従来の印字記録ヘッドの印字部分
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…印字記録用ヘッド、２…記録電極、２ａ…下端面、
２ｂ…上端面、６…印字記録媒体、１３…基板、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に印字ドットに対応した複数の記
録電極を並列状に設け、各記録電極を介して導電性イン
ク保持媒体に対するドット通電を行う印字記録用ヘッド
において、上記記録電極を、基板の表面から凸状に突出
した状態に形成するとともに、当該記録電極の上端面を
平面状に形成し、しかも、上記記録電極の上端面の面積
を、下端面との面積の比率が０．３以上となるように設
定したことを特徴とする印字記録用ヘッド。