JPH06122202A

JPH06122202A - バブルジェットプリンタ

Info

Publication number: JPH06122202A
Application number: JP27293592A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Takahashi; 智明高橋; Kazunaga Takahashi; 司長高橋; Yoshihiro Kondo; 宣裕近藤; Yasunari Kanda; 泰成神田; Hirokazu Ono; 裕和大野; Iwao Hirayama; 巌平山
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】安価に構成できてかつ目詰まりの心配がない
バブルジェットプリンタを提供する。【構成】インク７を保持して転写部Ａまで搬送するイ
ンク保持体４は、ベースフィルム４ａ上に、平面的な多
孔構造を有し、転移温度以下で膨潤・吸液状態となり、
転移温度を超えると収縮・排液状態となる感温性液体吸
収樹脂４ｂ、例えばポリビニルメチルエーテルゲルを形
成したもので、転移温度（３７℃）以下でインク７を吸
液させてなるものである。転写部Ａでインク保持体４を
サーマルヘッド１により加熱し、感温性液体吸収樹脂４
ｂを収縮・排液状態にして生じた孔４ｃ内にインク７を
排液し、インク７中にバブル８を発生させ、インク滴７
ａを吐出して記録媒体に印字する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バブルジェットプリン
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりノンインパクトプリンタとし
て、電子写真方式，熱転写方式，インクジェット方式な
どが知られている。しかし、電子写真方式は高価格であ
り、熱転写方式はランニングコストが高く、インクジェ
ット方式はノズルの目詰まりの危険性があるなど、それ
ぞれ問題がある。

【０００３】そこで、このような問題を解決するものと
して、例えば、特開昭６１−２８３５５１号公報、特開
昭６１−２７２１６２号公報、特開昭６１−２１９６５
６号公報などが提案されており、これらはいずれもいわ
ゆるサーマルインクジェット方式と呼ばれるもので、多
数の小孔が配置されているフィルムや繊維状シートと、
サーマルヘッドと、小孔にインクを供給するインクパッ
ドが備わっている。そこで小孔内にインクを保有したフ
ィルムに密着して、サーマルヘッドの発熱素子を記録信
号に応じて発熱させると、小孔内のインク中にバブルを
発生してインク滴が吐出されて記録がなされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のサーマルインク
ジェット方式においては、小孔中のインクは常に空気と
接触しているために乾燥し易く、目詰まりを起しやす
い。通常１つの画素は多数の小孔からのインク滴で形成
されるので、僅かな目詰まりならば問題はないが、長時
間の保存において多数の目詰まりを生じた場合には致命
的な問題となる。

【０００５】また、このようなきわめて小さい小孔を有
するフィルムを形成することも困難で、特に良好な印字
を得るためには、フィルムの厚さと小孔の径との関係を
厳密に設定しなければならず、高度な加工技術が必要で
ある。

【０００６】また、小孔内へのインクの充填は、インク
の表面張力による毛細管現象によるので、充填に時間が
かかり、高速印字の妨げとなっている。

【０００７】また、サーマルヘッドにインクが接触して
いるので、インクが熱変化した堆積物がサーマルヘッド
に付着してヘッドの寿命を短くするという問題があっ
た。

【０００８】そこで本発明の目的は、微細な小孔を有す
るフィルムを必要とせず、安価に構成できかつ目詰まり
の心配がないバブルジェットプリンタを提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のバブルジェットプリンタは、ベースフィル
ム上に形成され、平面的な多孔構造を有し、転移温度以
下で膨潤・吸液状態となり、転移温度を超えると収縮・
排液状態となる感温性液体吸収樹脂に転移温度以下でイ
ンクを吸液させてなるインク保持体と、転写部でインク
保持体を加熱し、感温性液体吸収樹脂からインクを排液
し、インク中にバブルを発生させ、インク滴を射出する
加熱手段とを具備している。

【００１０】上記の多孔構造中の孔は、感温性液体吸収
樹脂の収縮・排液状態において５μｍ以上２００μｍ以
下の等価直径を持ち、１０μｍ以上４００μｍ以下の中
心間隔でシート上に分散していることが望ましい。

【００１１】上記の感温性液体吸収樹脂の厚みは、収縮
・排液状態において５μｍ以上４００μｍ以下であるこ
とが望ましい。

【００１２】また、上記の転写部の上流側に、インク保
持体を予備加熱する予備加熱手段を設けると、印字速度
の向上に有効である。

【００１３】

【作用】インク保持体として感温性液体吸収樹脂を用い
ており、これは所定の転移温度以下の動作環境では、液
体をポリマー（重合体）の網目構造の中に閉じ込めて外
部へ出し難くするが、転移温度を超えた動作環境では、
逆に、ポリマーが収縮して網目構造の中に閉じ込められ
た液体を外部へ吐き出すようになる樹脂である。の樹脂
は、スポンジ，フェルト等のように物理的な内部空間に
液体を吸い込むものとは異なり、分子レベルで吸液・排
液が行われている。このため、吸液状態で樹脂体積が減
少し、排液状態で樹脂体積が増加するというように、状
態によって可逆的に体積が変化する。感温性液体吸収樹
脂としては、ポリビニルメチルエーテル，メチルセルロ
ース，ポリエチレンオキサイド等があり、例えば、ポリ
ビニルメチルエーテルゲルの場合、状態が変化する転移
温度が３７℃であることが知られており、３７℃以下で
膨潤・吸液状態となり、３７℃を超えると収縮・排液状
態となる。また、このポリビニルメチルエーテルのモノ
マーを架橋してゲルを得る際に、相分離速度をコントロ
ールすることにより所望の太さのゲルよりなる多孔構造
となる。また、吸液状態ではインクを分子レベルで内部
に取り込んでいるために、インクは外部変化に対して非
常に安定な状態となり、乾燥し難くなっている。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて
詳細に説明する。図１は第１実施例を示しており、転写
部Ａにおいて、転写のための加熱手段としてサーマルヘ
ッド１が配設してあり、このサーマルヘッドに対向的に
プラテン２が配置してある。両者の間隙を、一方（左
方）から他方（右方）へ記録媒体３が通過して搬送され
る。また、両者の間隙を、エンドレスのインク保持体４
が記録媒体３と所定の間隙、例えば０．１ｍｍ〜２ｍｍ
の間隙をもって同方向に通過して搬送される。

【００１５】インク保持体４は、図２及び図３に示すよ
うに、ポリエステル，ポリイミド，コンデンサ紙，アル
ミニウムなどの材料で作られたベースフィルム４ａ上
に、感温性液体吸収樹脂の原料ポリマーと架橋剤の混合
物を塗布し、温度制御しながらγ線を照射することによ
って、所望の太さのゲルの平面的な多孔構造を持つ感温
性液体吸収樹脂４ｂの層としたものである。図２，図３
に示すものは、収縮・排液状態であり、多数の微細な孔
４ｃ…が存在している。

【００１６】この孔４ｃは、通常のインクジェットにお
けるノズルの役割を果たすものであるので、その大きさ
は希望する記録密度に対応して決定される。例えば１８
０ｄｐｉの記録密度で印字する場合には、紙面上におけ
る画素径は約２００μｍであり、３００ｄｐｉの記録密
度では画素径は１２０μｍとなる。したがって、１滴の
インク滴で１画素を形成する場合には、孔４ｃの等価直
径は紙面上での画素径２００μｍ以下でなければならな
い。また、複数滴のインク滴で１画素を形成すると、仮
に１つの孔４ｃが詰まって射出不能の状態であっても印
字が可能であるので、印字の信頼性が高くなり、一層望
ましいことは言うまでもない。その場合に、１画素を形
成するインク滴数によって各孔４ｃの径が決まるので、
画素径の１／２〜１／１００程度となる。しかし、孔径
が小さすぎるとインクの表面張力が相対的に大きくなり
射出困難となるので、孔４ｃの等価直径は５μｍ以上で
なければならない。

【００１７】また、各孔４ｃと感温性液体吸収樹脂４ｂ
の体積比は１対１程度が最適であるので、孔４ｃの中心
間隔は、孔径の２倍程度、具体的には１０μｍ以上４０
０μｍ以下が望ましい。

【００１８】さらに、インク滴を方向性良く安定して吐
出させるためには、孔４ｃの深さは孔径以上２倍以下が
望ましい。したがって、感温性液体吸収樹脂４ｂの厚み
は、５μｍ以上４００μｍ以下が望ましい。

【００１９】このようにして孔４ｃの径を設定して形成
した感温性液体吸収樹脂４ｂを、転移温度以下にしてイ
ンクと接触させると、インクを吸収して図４に示すよう
に膨潤・吸液状態となり、孔４ｃ…は消え多孔構造は消
滅する。上に述べたように、ポリビニルメチルエーテル
ゲルの場合、転移温度は３７℃であるので、室温ではこ
の図４の状態を保っており、インクは分子レベルで閉じ
込められて乾燥や変質等の起き難い非常に安定した状態
になっている。

【００２０】このようなインク保持体４を、所定の長さ
でエンドレスのベルトとし、感温性液体吸収樹脂４ｂの
層を外側にしてサーマルヘッド１とガイドロール５，６
の外周を張設状態で巻回させてあり、図示しないモータ
などの回転手段により長さ方向に回転する。

【００２１】したがって、転写部Ａでは、インク保持体
４のベースフィルム４ａがサーマルヘッド１の発熱素子
１ａ…に対接する。サーマルヘッド１は、記録媒体３の
幅方向を一度に印字するライン型のヘッドである。

【００２２】そこで、サーマルヘッド１に記録信号を印
加すると、図５に示すように、その位置に対応した発熱
素子１ａが発熱し、その位置に対応した感温性液体吸収
樹脂４ｂを転移温度を超えた温度に上昇させ、収縮・排
液状態にするので、孔４ｃ…内にインク７を排液した多
孔構造となる。さらに熱が加えられてインクの沸点以上
に加熱されると、このインク７は沸騰してインク内に気
泡８が発生し、インク滴７ａが記録媒体３に向って吐出
され、印字が行われる。

【００２３】吐出後にインク保持体４がサーマルヘッド
１から離れると、温度が転移温度以下に低下し、再び感
温性液体吸収樹脂４ｂは膨潤・吸液状態となるので、余
分なインクを吸液して図４のように多孔構造が消滅した
状態に戻る。

【００２４】インク保持体４は、感温性液体吸収樹脂４
ｂに吸液させたインク７が消費されるまで繰り返し使用
される。

【００２５】図６は他の実施例を示しており、印字速度
を速くしようとするものである。すなわち、感温性液体
吸収樹脂４が常温下で転写部Ａまで搬送された後で、サ
ーマルヘッド１により加熱されて転移温度を超えるのに
要する時間は、数百ミリ秒以上かかり、印字速度が遅く
なってしまう。そこで、この例では、転写部Ａの上流側
に、インク保持体４に向けて予備加熱手段９を設けてい
る。その他の構造は、図１に説明したものと実質的に同
一である。

【００２６】予備加熱手段９は、一例として加熱ランプ
が示されており、インク保持体４を転移温度以上に暖め
るものである。このため、インク保持体４は、転写部Ａ
に近づいたとき加熱ランプ９により加熱されて収縮・排
液状態となり、孔内にインクを排液する。インク保持体
４が予備加熱領域を通過するには数秒かかるので、感温
性液体吸収樹脂４ｂの状態を吸液状態から排液状態に変
化させる時間は十分にある。そこで、孔４ｃ内にインク
７が分離した状態で転写部Ａに至るので、サーマルヘッ
ド１により加熱されると、十分に昇温しているインクは
直ちに沸点以上になり、図５のように内部に気泡８を生
じてインク滴７ａが吐出され、印字速度の速い印字が実
現する。

【００２７】なお、予備加熱手段は上記の例に限られる
ものでなく、ヒートローラ，ヒートプレート，レーザー
光等を用いることができ、またはインク保持体の裏面に
薄膜抵抗を形成しておけば、この薄膜抵抗により通電加
熱するなど種々の手段が適用できる。

【００２８】また、転写のための加熱手段は、サーマル
ヘッドに限られるものでなく、例えばレーザー光を照射
するものであっても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明は転移温度
以下で膨潤・吸液状態となり、転移温度を超えると収縮
・排液状態となる感温性液体吸収樹脂からなるインク保
持体を用いているので、複雑で微細な孔を有するフィル
ムを形成する必要がなく、製造が容易であり、繰り返し
使用できるのでランニングコストがかからない。また、
吸液状態ではインクはポリマーの網目構造の中に閉じ込
められているので、目詰まりの心配がなく、インクの変
質を生じることがなく、安価で信頼性が高く、印字品質
が向上する。また、予備加熱により印字速度を高めるこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】本発明に使用されるインク保持体の感温性液体
吸収樹脂の収縮・排液状態の平面図である。

【図３】図２の断面図である。

【図４】感温性液体吸収樹脂の膨潤・吸液状態の断面図
である。

【図５】インク滴の吐出の原理を説明する断面図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

Ａ転写部１加熱手段（サーマルヘッド）４インク保持体４ａベースフィルム４ｂ感温性液体吸収樹脂４ｃ孔７インク７ａインク滴８バブル９予備加熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神田泰成東京都墨田区太平四丁目１番１号株式会社精工舎内 (72)発明者大野裕和東京都墨田区太平四丁目１番１号株式会社精工舎内 (72)発明者平山巌東京都墨田区太平四丁目１番１号株式会社精工舎内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースフィルム上に形成され、平面的な
多孔構造を有し、転移温度以下で膨潤・吸液状態とな
り、上記転移温度を超えると収縮・排液状態となる感温
性液体吸収樹脂に上記転移温度以下でインクを吸液させ
てなるインク保持体と、転写部で上記インク保持体を加熱し、上記感温性液体吸
収樹脂から上記インクを排液し、インク中にバブルを発
生させ、インク滴を射出する加熱手段とを具備するバブ
ルジェットプリンタ。
【請求項２】請求項１において、上記多孔構造中の孔
は、上記感温性液体吸収樹脂の収縮・排液状態において
５μｍ以上２００μｍ以下の等価直径を持ち、１０μｍ
以上４００μｍ以下の中心間隔でシート上に分散してい
ることを特徴とするバブルジェットプリンタ。
【請求項３】請求項１または２において、上記感温性
液体吸収樹脂の厚みは、収縮・排液状態において５μｍ
以上４００μｍ以下であることを特徴とするバブルジェ
ットプリンタ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
上記転写部の上流側に、上記インク保持体を予備加熱す
る予備加熱手段が設けてあることを特徴とするバブルジ
ェットプリンタ。