JPS61141573A - インクシ−ト式インクジエツト記録方法及びその装置 - 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】 ［発明の技術分野１ 本発明は、多数の微小開口（孔、凹部、隙間等、以下同
じ）を設けたインクシートの該開口内に液状インクを充
填してインクシートを移送することで前記液状インクを
記録ヘッドに搬送し、該記録ヘッドの記録信号による作
動に基づき前記開口内のインクを選択的に記録紙面へ飛
翔させ記録するようにしたインクシート式インクジェッ
ト記録方法及びその装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、文字０画像等の各種の情報を記録紙に記録する方
式として種々の記録方式が提案されている。そのなかで
もインクジェット記録方式は、液状のインクを記録紙面
上に飛翔させるもので、鮮明なモノクロないしカラーの
記録像を得ることができる反面、従来のインクジェット
記録方式は、微小口径のノズルから液状インクを噴出さ
せる構成なので、ノズルの目詰りが発生しやすいと共に
、液°状インク中に気泡が混入するとペーパーロック現
象を起こしてインクが良好にノズル側に供給されない等
の問題がある。

そこで、多数の微小開口を設けたシート状部材の該開口
内に液状インクを充填して、該シート状部材を移送させ
ることによって前記開口内のインクを記録ヘッド部に搬
送し、該記録ヘッド部の記録信号による作用に基づき、
前記開口内のインクを選択的に記録ヘッド部に対峙した
記録紙上に飛翔させ記録を行う一方、前記飛翔によって
消耗したインクをインクシートの開口内に補充するイン
クシート記録装置が提案されている。

例えば、特開昭５５−１６４１７５号公報に記載のイン
クシート記録装置は第４図に示すよう構成されている。

即ち、エンドレス状のインクシート１に多数の開口２・
・・を設けて、この多数の関口２・・・にインク容１３
内に貯溜されたインク４をローラ５によって供給充填し
、前記インクシート１を移送することでインク４を記録
ヘッド部へ搬送する構成となっている。そして、前記エ
ンドレス状シート１は、電１［６と記録信号スイッチ６
ａとに接続されている導電層７を介してローラ８ａ。

８ｂにより支持移送され、対極電極ローラ９の位置にお
いて記録信号に基づくスイッチ６ａのオンにより印加さ
れる電圧によって前記開口２・・・内のインクが選択的
に吸引され記録紙１０に向って飛翔し記録を行うように
なっている。

このように、前記記録信号スイッチ６ａがオンすると、
導電層７を経由してインクシート１の開口２・・・内に
保持された液状インク４に高電圧が印加される。−力対
極電極ローラ９に対向する部位において、該ローラ９と
前記液状インク４との間に強い静電気力が作用して該イ
ンク４が記録紙１０に向けて飛翔するものである。前記
スイッチ６ａがオフすると、静電気力が作用しなくなる
為、インクは飛翔しなくなる。

前記先行技術例の記録装置は、液状インクの搬送性に優
れ、前述したインク目づまりや気ａｒｆ１人などによる
動作不良等従来装置の欠点を除去するものではあるが、
対極電極Ｏ−ラ９と対応させる開口２を静電的に独立し
た単位として作動させる為には、開口と開口との間隔を
十分に広くとっておかなければならず、又記録の高速化
の為に同時に複数のドツトを形成する構成がとれない等
の問題がある。

又、電子通信学会技術報告１Ｅ８４〜５６第２３ページ
に記載のインクシート記録装置は第５図に示すよう構成
されている。これは、多数の電極を並列に配列すると共
に、液状インクの供給をスリット状ｎ口によって行い高
速高密度の記録を可能にし、インク目詰まりの防止を図
った構成である。第５図において、符号１１．１２は先
端に向うにしたがって先細状に形成された板体で、この
板体１１，１２問にスリット状の開口１３が形成されて
液状インク１４を供給保持するようになっていると共に
、該液状インク１４は開口１３先端で盛り上がりメニカ
ス１４ａを形成している。又、前記板体１１又は１２の
内壁には多数の記録電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃｍ・・
が並列に配列されており、これら電極１５ａ・・・の夫
々に記録信号電圧が印加される。尚、記録紙は、図示さ
れていない背面電極上に保持され、前記スリット状開口
１３の先端から０．５〜１ミリメートル離間した位置に
配置される。背面電極と電極１５ａ・・・の間には高圧
の直流電圧が印加されるが、インクが飛翔する為には３
０００Ｖ程度の電圧が必要であって２０００■以下の電
圧では飛翔が開始しない。その結果、記録信号は高圧信
号となり、電極間の耐圧の維持が容易でなく、又隣接電
極間の静電界の干渉による影響を除去するために、隣接
電極にはタイミングをずらせて信号電圧を印加する等の
配慮が必要となり、更には高画素密度で記録を行う為の
記録ヘッドの構成が回能な状況にある。加えて、スリッ
ト状の開口はパイプ状のノズルに比べて目詰まりは生じ
にくくはあるが、十分に満足なレベルではなく、スリッ
ト開口の幅を正確に維持する事も容易ではないといった
問題がある。

［発明の目的］ 本発明はこれらの事情に鑑みてなされたもので、インク
の目詰まりや気泡混入による動作不良の発生を防止でき
る一方、インク飛翔開始のきっかけを発熱体による液状
インクの気化膨脹力によって得、且つインク飛翔力を静
電気力によって得て隣”接ドツトの形成につき相互の干
渉を防止し、さらにインク滴を分裂拡散させることなく
飛翔させて高速、高画素密度で記録できるようにしたイ
ンクシート式インクジェット記録装置を提供することを
目的としている。

［発明の概要］ 前記目的を達成するため、本発明によるインクシート式
インクジェット記録方法及びその装置は、多数の微小開
口を設けたフラット状インクシートの該開口部内にＳ電
性液状インクを充填し、このインクシートを画素単位の
発熱面積を有する発熱体記録ヘッド部に移送するよう構
成する一方、前記発熱体記録ヘッドと記録紙を保持する
背面電極とを離間対向配置して、インクシートと背面電
極間に直流バイアス電源を接続し、前記発熱体記録ヘッ
ドに記録信号を印加するよう構成している。

この構成で、本発明では前記インクシートの開口内の液
状インクを該開口内からメニスカス状に盛上らせる一方
、前記発熱体記録ヘッドの記録信号に基づく発熱により
該発熱体記録ヘッド表面側の液状インクの溶剤の一部が
気化して膨脹力が生じ該液状インクを前記開口内から突
出させ、この液状インクの突出によって該インク部分に
集中的に生ずる静電気力によりインク滴を拡散させるこ
となく記録紙面へ向けて飛翔させ記録するよう作用する
。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明す
る。

第１図及び第２図は本発明の第一実施例に係り、第１図
は概略断面図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はインク飛翔の作
用を説明する説明図である。

これらの図において、符号２１は発熱体記録ヘッド、２
２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・は該記録ヘッド２１の発熱
体で、この発熱体２２　ａ−・・は画素単位の発熱面積
を有しており、これは単一画素であっても、又複数個の
素子をマトリックス状又はライン状等に配置したもので
もよく、発熱体記録ヘッドとして公知のものの適用が可
能である。そして、前記各発熱体２２ａ・・・には、こ
れらを選択的に加熱９発熱させるための記録信号回路２
３ａ、２３ｂ、２３ｃ・・・が接続されている。前記発
熱体記録ヘッド２１部位には、インクシート２４が該ヘ
ッド２１に重合するよう移送されるようになっている。

このインクシート２４は、１０〜１００μｍ程の厚さの
導電性フラットシートで、例えば金属シート等をエツチ
ング、レーザビーム加工、ニレクロトフォーミング等の
手段によって、或はワイヤを網目状に加工する等により
５〜２００μｌ程度の微小な多数の開口（孔、凹部、隙
間）２５・・・を形成している。このインクシート２４
は、前記開口２５内に導電性液状インク２６を充填した
状態で前記発熱体記録ヘッド２１へ移送されて該ヘッド
２１の表面に重合されるもので、液状インク２６を一粒
子単位でこの発熱体記録ヘッド２１へ搬送するようにな
っている。

前記発熱体記録ヘッド２１に離間対向して背面電極２７
が配置されている。この背面電極２７は、記録紙２８を
支持すると同時に、インク飛翔のための電界を形成する
機能を有している。したがうて、記録ヘッド２１表面の
前記インクシート２４表面と、記録紙２８表面とは若干
のギャップ、例えば０．２〜１−一程度に設定される。

そして、前記背面電極２７とインクシート２４とには、
直流バイアス電源２９が接続され、背面電極２７とイン
クシート２４間に直流高電圧が印加されるようになって
いる。

ところで、静電界によるインクの飛翔は、電極からイン
クに電荷が注入されて帯電し、その帯電電荷と背面電極
との間に生ずる静電吸引力に基く。

本発明実施例において前記電荷は、インクシート２４か
ら注入され、帯電したインク２６は背面電極２７に引寄
せられる。−力筒５図に示したようなインクに接する電
極に選択的に記録信号を印加する方式においてはインク
の導電性が高すぎると、電極間がインクを通してショー
トしてしまうから、あまり低い抵抗値のインクを適用す
ることができない。これに対して、本発明においては、
各開口２５内のインク２６はインクシート２４によって
等しい電位に保たれており、インク２６が帯電する為に
必要な導電度の下限が制限されるのみである。体積固有
抵抗Ｉ　Ｘ　１０１０Ω−Ｃ１以下の抵抗値のインクは
、一般的に良好に本発明に適用することができる。

インク２６に作用する飛翔力を打消す力として、インク
シート２４の開口２５壁や発熱体記録ヘッド２１面への
インク２６の付着力がある。インク２６の粘度が高くな
るとこの付着力は当然増加する。該付着力に前記静電吸
引力が打勝りた時にインク２６は飛翔する。従って、イ
ンク飛翔開始の為のバイアス電圧値はスレッショールド
を持ち、例えばインクシート２４と背面電極２７とのギ
ャップがＱ、５ｍｍの時、静電気力のみでインク２６が
飛翔する為には、１０００〜２０００Ｖ又はこれ以上の
電圧を必要とする。本発明実施例は、静電気力のみでは
インク２６が飛翔しない電圧であって、且つインク２６
が飛翔をはじめた後には、なるべく強い静電吸引力がイ
ンク（滴）２６に作用するようにバイアス電圧が選定さ
れる。この値は、インク粘度、インクシート開口２５の
形状。

インクシート２４の材質、インクシート２４と背面電極
２７間の距離等のパラメーターの影響を受けるが、１０
００〜２０００Ｖのバイアス電圧は目安となる値である
。

本発明においては、インク飛翔の為のきっかけを、発熱
体記録ヘッド２１の発熱によって与える点に特徴がある
。そこで、第２図を参照して本発明のインク飛翔の作用
を説明する。

第２図（Ａ）は開口２５内のインク（粒子）２６に対し
バイアス電圧による静電力のみが作用している状態を示
している。符号ｆ１〜で４は等電位線を示している。イ
ンク（粒子）２６はインクシート２４から電荷の注入を
受けて帯電した結果、静電吸引力を受けてメニスカス状
の盛上り２６ａを形成するが、インクシート２４の開口
２５壁への付着力に阻まれて飛翔は生じない。第２図（
Ｂ）は発熱体２２ａに記録信号を加えた瞬間を示し、発
熱体２２ａ表面に接している液状インク２６の溶剤の一
部が気化してその膨脹力でインク（粒子）２６を開口２
５から少し押上げた状態を示している。等電位線ｆ１〜
ｆ４はやや歪曲の度を増して、静電吸引力が増加するが
、まだインク２６は飛翔するに到らない。第２図（Ｃ）
は前記第２図（Ｂ）の状態から若干の時間、例えば数百
マイクロセカンド、経過後において発熱体２２ａ表面の
気化した溶剤ガスが更に膨張した結果、気泡がインク（
滴）２６を開口２５から突出させた状態を示している。

その結果、インク２６と開口２５壁の付着力は著しく減
少すると共に、等電位線ｆ１〜ｆ牛が大きく歪曲されて
、突出したインク２６先端に作用する静電吸引力も大幅
に増大する。この両者の作用力の変化に基いて、インク
（滴）２６は飛翔を開始する。この第２図（Ｃ）の時点
か、又は若干の時間経過の後に気化した溶剤ガスは急速
に収縮するか、大気中に放散してインク２６の推進力と
してはもはや役立たないが、第２図（Ｄ）に示すように
帯電したインク（滴）２６は、飛翔するにしたがってよ
り強い静電吸引力を受けて記録紙２８面に到達する。

発熱体記録ヘッド２１の加熱エネルギーを増大させると
、インク溶剤の気化膨脹力は一層強大になってインク飛
翔はより確実なものとなるが、強すぎる膨脹力でインク
粒子が分裂して広い角度で飛放し、更に、記録紙２８面
に高速度で衝突してインクの拡散を生じてしまい、記録
画質を劣化させてしまう。したがって、本発明の一実施
例において、発熱体２２に印加するエネルギーの好まし
いレベルは、バイアス電圧を印加しない状態においては
、インク２６が飛翔を開始しないレベルか、又は記録紙
２８面上に不完全な記録、すなわち部分向なドツト抜け
が生じているような記録が得られ、且つバイアス電圧を
印加した時に良好な記録が得られる範囲内に選択される
。

上記エネルギーレベルよりも高いレベルのエネルギーを
発熱体記録ヘッド２１に印加した場合においても当然記
録は行われ、且つバイアス電圧を印加した効果は得られ
る。すなわちバイアス電圧を印加しない場合に比べて、
電気力線の作用によってインク粒子の拡散が防止され記
録画質向上に役立つ。

このように本発明によれば、インク飛翔のきっかけは発
熱体記録ヘッドの発熱によるインク溶剤の気化膨脹力に
よって得、インクの飛翔力は静電気力によって得るもの
であるから、マルチ画素ヘッドによる記録画素密度は主
として発熱体記録ヘッドの画素密度できまり、例えば１
６ｄｏｔ／ｎ＋ｉの記録ヘッド等への適用が可能である
。又本発明においては、隣接画素間の記録時の相互干渉
に関しては、インクを突出させる力が静電力ではなく気
体の膨脹力であることから、相互の影響を受けにくく、
多素子型の記録ヘッドのドライブに関し、隣接効果によ
る制約を受けずに高速のドライブが可能となる。

第３図は、本発明配録装置をさらに具体化した第２実施
例に係る概略図である。この実施例は、シリアルドツト
プリンタとして構成したものである。この図において符
号２７は背面電極、２８は記録紙、２４は開口を設けた
インクシート、３０はインクシート供給ロール、３１は
インクシート巻取ロール、３２は液状インク容器、２６
は液状インク、２１は発熱体記録ヘッド、２９は直流バ
イアス電源を示し、前記インクシート２４、インク容器
３２．記録ヘッド２１等は一体に保持されて記録へラド
アッセンブル３３を形成している。

第３図（Ａ）は記録時の状況を示し、記録紙２８に対し
て、アッセンブル３３を矢印Ｘ方向に相対移動させなが
ら、インクシート２４を矢印χ方向に移動させて記録を
行う。１行分の記録が終了した時点で記録を停止してア
ッセンブル３３を記録紙２４左端部まで戻す。この行程
は第３図（Ｂ）に示され、矢印Ｙで送り方向が示されて
おり、同時にインクシート２４もｙ方向に巻きもどされ
る。

この間に記録紙２８をアッセンブル３３の移動方向と直
交する方向に１行分送り、かくして１行分の記録に関す
る全ての行程を終了する。

第３図は本発明装置をシリアルプリンターとして、記録
へラドアッセンブルが移動する構成例を示したが、記録
紙を回転ドラム上に保持して回転走査を行う構成とする
ことも可能である。更に、記録ヘッド及びインクシート
の幅を記録紙幅と等しくして、１行分の記録に関しては
記録紙のみを行方向と直角方向に送るページプリンター
の構成も可能である。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、インクの目詰まり
や気泡混入による動作不良の発生を防止できる一方、イ
ンク飛翔開始のきっかけを発熱体による液状インクの気
化膨脹力によって得、且つインク飛翔力を静電気力によ
って得ることが可能で隣接ドツトの形成につき相互の干
渉を防止し、さらにインク滴を分裂拡散させることなく
飛翔させて高速、高画素密度で記録できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第一実施例に係り、第１図
は概略断面図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）は作用説明図、第
３図（Ａ）（Ｂ）は本発明装置をシリンアルプリンタに
適用した第二実施例を示す概略断面図、第４図及び第５
図は従来例を示す説明図である。 ２１・・・発熱体記録ヘッド ２３・・・記録信号回路　　２４・・・インクシート２
５・・・開口　　　　　　２６・・・液状インク２７・
・・背面電極　　　　２８・・・記録紙２９・・・直流
バイアス電源 ７、−４−゛ 代理人　　弁理士　　伊　藤　　進（（）第２図 （Ａ）　　　　（Ｂ）　　　　　（Ｃ）　　　　（Ｄ）
第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の微小開口を設けたインクシートの該開口内
   に導電性の液状インクを充填してこのインクシートを移
   送することでインクを一粒子単位で発熱体記録ヘッドに
   搬送する一方、この発熱体記録ヘッドに離間対向させて
   記録紙を保持する背面電極を配置し、前記開口内の導電
   性液状インクと背面電極間に電界を印加した状態で、前
   記発熱体記録ヘッドを記録信号によって選択的に発熱さ
   せ、この発熱により発熱記録ヘッドに対応した開口内の
   液状インクの気化成分を気化させてその膨脹力によって
   液状インクを開口内から突出させると共に、この液状イ
   ンクの突出によって該インクに集中的に静電気力を生じ
   させてインク滴を拡散させることなく記録紙面へ向けて
   飛翔させ記録することを特徴とするインクシート式イン
   クジェット記録方法。
2. （２）記録信号電圧を印加する発熱体記録ヘッドと記録
   紙を保持する背面電極とを離間対向させる一方、前記発
   熱体記録ヘッド上に、導電性液状インクが充填される多
   数の微小開口を設けたインクシートを移送すると共に、
   前記インクシートと背面電極とに電界を印加するよう構
   成したことを特徴とするインクシート式インクジェット
   記録装置。