JPS61220856A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、インクジェット記録装置に係わり、特に熱的
にインクの飛翔を行なうインクジェット式の記録装置に
関する。

［発明の技術的背景とその問題点１ 従来、記録方式としてインパクト方式からノンインパク
ト方式まで種々な方式が提案されてきた。

インパクト方式に比べて騒音の少ないノンインパクト方
式には、電子写真方式、静電方式、サーマル方式、イン
クジェット方式等があり、中でも静粛でかつ低パワー、
小型化が容易でカラー化も容易、しかも各構成要素が安
価であるという利点を多数兼備えたインクジェット方式
は非常に優れた記録方式である。

一般にインクジェット方式は微小なインク小滴を毛細管
ノズルから噴出させる事によって記録用紙に印字する方
式であり、インク室内の圧電素子の振動を利用してイン
ク液の圧力を瞬間的に高めてノズルよりインクを噴出さ
せる手段（特開昭４８−９６２２号）、あるいはインク
室内に発熱素子を設けてインク室内に気泡を発生させて
インク液の圧力を上昇させてインクをノズルから噴出さ
せる手段（特公昭５６−９４２９号）等が提案さ′　れ
ている。これらはインクを必要な時だけ噴出させるオン
ティマント方式と呼ばれるもので無駄なインクの消費が
なく記録スピードも比較的速い特徴を有している反面、
ノズルの孔加工やインク室内への圧電素子や発熱素子の
配設等、記録ヘッドの製作が複雑であり更に装置の休止
に伴うインク液の凝固が発生し、目詰りによる動作不良
を起こすという大きな問題がある。かかる問題は記録密
度の高密度化が要求される中で、ノズルの小径化など目
詰り防止の上からは相反する要素も多く、本質的な解決
には至っていない。

一方、このようなノズルを使わずにインクを飛翔させて
記録を行なう手段としては、特開昭５１−１３２０３６
号に開示されているようにインク液面下に発熱素子を設
けて急激な加熱を行なうことにより、気泡を発生させ、
この気泡の破裂に伴う衝撃により液面からインク滴を飛
翔させる方法が提案されている。この方式ではインクの
目詰りという問題は本質的に発生しないが、インクの蒸
発による環境汚染や装置構成上の制約が多く、運搬、移
動に伴うインクこぼれ等の問題があること、および画質
的にはインク面と発熱部の距離を一定に保つのが困難な
為、インク滴の状態が不安定となりやすい等の問題があ
り、不満足なものであった。

また、ノズルを使わない他の手段として、特願昭５８−
１７８２０１号にはフィルム中の孔をノズルとして用い
、サーマルヘッド等の発熱素子をフィルムに当接させ加
熱を行なうことにより、孔に入ったインク中に気泡を発
生させ、インクを噴出させる方法が提案されている。

この方法によれば前述の特開昭４８−９６２２号、特公
昭５．６−９４２９号あるいは特開昭５１−１３２０３
６号に開示された技術の問題点は解決される。

しかしながら、特願昭５８−１７８２０’ｔ＠の方法に
おいては、孔内のインクを加熱して気泡を発生させるの
に必要なエネルギーに比して、フィルム自身に奪われる
熱エネルギーが大きく、熱効率の点で重大な欠点を有し
ており、改善が必要であった。

この放熱原理を第７図を用いて説明する。第７図は特願
昭５８−１７８２０１号の装置の原理を示す一部切欠断
面図である。本装置は、サーマルヘッド７０と記録用紙
７１とが多数の孔７２にインク７３を保持してなるイン
ク保持体にッケル製フィルム）７４を挾んで対向し、サ
ーマルヘッド７０の発熱素子７５を選択的に発熱させる
ことにより、その発熱素子に対向する孔中に保持された
インク７３中に気泡を発生させ噴出させて記録用紙７１
に転写するものである。

本装置において、サーマルヘッド７０の発熱素子７５は
フィルム７４と接触している。そのため、本来はインク
７３を加熱するためのみに使われるべき発熱素子７５の
熱は、インク７３ばかりでなく、フィルム７４の本体へ
も矢印の如く伝導され、かなりの熱が無駄に使われてい
ることが予想される。ちなみにこの条件で短片が１００
μ１．長片が１２０μｍの発熱素子７５一つ当りが消費
するエネルギーは水性インクを用いた場合にフィルム７
４の送り速度が５０１１１／秒の条件下で約２５００〜
４０００エルグが必要であった。

また、印字のために大きな熱エネルギーを要する結果サ
ーマルヘッドは経時的な蓄熱が大きく、温度上昇を来し
、温度メモリーと呼ばれる効率変化による記録濃度の変
化を来たすことも判明した。

これはサーマルヘッドの基体は一般にセラミック材料や
ガラスを用いるため、断熱性が高く、蓄熱されやすいこ
とにもよる。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に基づいてなされたもので、熱効率が
良く、しかも熱履歴のない記録装置を提供することを目
的とする。

［発明の概要】 本発明は上記目的を達成するために、インク保持用の複
数の孔または凹部を有する保持体を用いこの保持体にサ
ーマルヘッドの発熱素子を直接接触しないように、その
周囲に当接部を設け、発熱素子の熱が直接保持体に逃げ
るのを防止するほか保持体との当接部を熱伝導性物質で
構成することにより、サーマルヘッド本体の異常温度上
昇を防止した。

し発明の実施例］ 以下、本発明を図示の一実施例を参照しながら説明する
。

第２図は、本発明の一実施例であるインクジェット装置
の主要部の基本構成図である。保持′体としてのフィル
ム１は、後で詳細説明を行なうベルト状のエンドレスフ
ィルムであり、複数種の径の異なる孔２が複数個形成さ
れている。このフィルム１はフィルム保持の為、移動機
構としてのローラ３Ａ、３Ｂによって支えられて矢印Ｙ
方向に回転進行する。フィルム１には孔２が多数設けら
れている。この孔２にはフィルム１がインク供給部４を
通過する時に記録用インク（以下、単にインクと称す）
５が充填される。この充填されたインクはインク！５Ａ
を形成し、フィルム１の回転進行によって、発熱素子６
を配列してなる記録ヘッドとしてのサーマルヘッド７に
対応する記録部８に運ばれ、発熱素子６の発熱により孔
２内のインクが記録用紙（被記録材）９に次々と噴出、
転移して記録が行なわれる。サーマルヘッド７は、内部
に発熱素子６を選択的に発熱させる図示しない駆動回路
（駆動手段）を納めており、これにより回路構造が単純
化される。

記録用紙９は紙送り機構としてのプラテンロー５１０と
紙ズレを防ぐための紙送り機構としてのローラ１１Ａ、
１１Ｂで支えられ、記録部８に対して０．１〜０．５１
−離間して対向され、はぼフィルム１と等速で搬送され
る。またブレード１２はインク供給部４を通過後にフィ
ルム１に付着した不要なインクをかき落すためのもので
ある。カッター１３はロール状の記録用紙９を所望の長
さに切断するためのものである。

この様に構成されたモノクロ・ラインプリンタにおいて
、フィルム１及び記録用紙９をそれぞれローラ３Ａ、３
Ｂ、プラテンロー５１０等によって矢印Ｘ、Ｙ方向に搬
送しつつ、記録はライン方向、すなわちプラテンローラ
１０の回転方向と垂直な方向に形成されたサーマルヘッ
ド７の素子列の選択された発熱素子６に電圧を印加する
ことにより行なわれる。

第１図は、第２図の記録部８を説明するための拡大図で
ある。フィルム１はニッケル板あるいはステンレススチ
ール板から成り、厚さは１０〜２０μＭである。このフ
ィルム１はそのニッケル板あるいはステンレススチール
板に直径１０〜６０μＩの範囲から選ばれる径の異なる
複数種の孔を複数個エツチング処理することにより形成
されている。この実施例では径が１５μ南、２５μｍ。

４０μｍ、５５μｍの４種類の孔が用いられている。こ
れらの孔の中にインク５が充填されて、フィルム１と等
厚のインクｌ！！５Ａが形成される。このインクｌｌ５
Ａがサーマルヘッド７の発熱素子６の発熱部に接触する
と、加熱によりインク層５Ａの内部に気泡が発生し、そ
の圧力で孔２をノズルとしてインク滴５Ｂが第２図に示
す記録用紙９上に噴出されて転移する。

このサーマルヘッド７の発熱素子６側から見た一部拡大
斜視図を第３図に、そのサーマルヘッド７を矢印六方・
向から見た側面図を第４図に記録、原理図を第５図に示
す。

第３図に示すようにサーマルヘッド７の先端部３０には
発熱素子６が１１１１−当たり５〜１６本の等間隔でラ
イン状に一列に並んで構成されている。

先端部３０には一点鎖線で示すフィルム１に当接する当
接部３１が形成され、発熱素子６はこの当接部３１より
も凹んで構成されている。当接部３１は金属等の熱伝導
性材料で構成され、サーマルヘッド７本体に蓄積された
熱を金属製のフィルム１を通して放出する。

また、発熱素子６はフィルム１とは当接部３１のために
間隙９だけ隔てて対向する。従って発熱素子６はフィル
ム１とは直接は接触せず、間隙９には第５図に示すよう
にインク１１３３が形成される。

第６図は間隙Ｏを変化させた場合の消費エネルギーの変
化を示すグラフである。本図に示すように間ｌＩＯは検
討した２〜２００μ−の全範囲にわたってインクの吐出
に必要なエネルギーＷは３００〜６００エルグに軽減さ
れ、記録像も良好であった。ｔｉ＋隙Ｑが２μ−付近に
なると、インクの吐出に必要なエネルギーＷは６００〜
７００エルグと大きくなる傾向を示し、発熱素子６から
金属フィルムベースへの熱の逃げを防止するにはインク
層の形成される凹部の深さは２ミクロン程度以上は必要
と判断される。

また、発熱素子６を凹部に設けたことにより、発熱素子
６がフィルム１と接触して摩耗するおそれがなくなり、
従来のサーマルヘッドよりも寿命が長くなるという効果
もある。

一方、フィルム１とサーマルヘッド７との当接部３１は
、第４図に示すように適度の耐摩耗性と熱伝導性をもた
せるために、銅、アルミニウム。

ニッケルなどの熱良導体材料からなる熱伝導１３１−ａ
と、耐摩擦性の高いセラミック材料（例えばＳｉ　０２
　、Ｓｉ　Ｃ，Ｓｉ　Ｎ、アモルファスシリコン等）の
化学蒸着による保護層３１−ｂとから構成されている。

このうち熱伝導層３１−８は２〜２０μｍ、保１１１１
３１−ｂは０．０２〜１μ−の厚さにそれぞれ形成され
ている。

このような構造をもつサーマルヘッドを用いた結果、ヘ
ッド自身の温度上昇が防止され連続的に印字を行なって
も記録濃度が変動することがなくなった。これは発熱素
子６からサーマルヘッド７に蓄積された熱が熱伝導体か
らなる熱伝導１１３１−ａを介して伝導し、熱伝導率は
それより低いが極めて薄い保護層３１−ｂを容易に通過
して、フィルム１に伝導されて効率よく放熱するためで
あり、インク吐出効率を改善し、なおかつ印字品質の安
定性が向上するという効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明し、たように本発明によれば、サーマルヘッド
の発熱素子の熱がインク保持体に逃げることなく、イン
クに有効に伝わるため、インク内での気泡の生成効率が
格段に向上し、消費エネルギーを大幅に減少させること
ができる。また、サーマルヘッドの蓄熱による記録濃度
の変化が防止でき、安定な印字品質を得ることができる
。さらに、インクの保持体とサーマルヘッドの発熱素子
が直接ＭＦ！Ａされなくなるため、サーマルヘッドの寿
命゛も格段に長くなる等積々の作用効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための斜射図、第２
図は本発明の一実施例である記録装置の基本構成の説明
図、第３図は同側に使用するサーマルヘッドの一部拡大
斜視図、第４図は第３図に示すサーマルヘッドを矢印へ
方向から見た断面図、第５図は本願発明の一実施例を示
す装置の原理図、第６図は第３図に示すサーマルヘッド
の発熱素子の間隙を変化させた場合のエネルギー消費量
の変化を示すグラフ、第７図は従来装置の原理図である
。 １・・・保持体、５・・・インク、６・・・発熱素子、
７・・・記録ヘッド、９・・・被記録材、３１・・・当
接部。 代理人　弁理士　則近　憲佑（ほか１名）第１図 第２図 ９　を己争―用詞−３Ｂロ一ラ 第８図 第４図 第５図 第６図 ９（、ｕｍ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の孔を有する保持体の上記孔にインクを保持
   し、この保持体を複数の発熱素子を有する記録ヘッドに
   当接し、発熱素子の発熱によって上記保持体の孔を選択
   的に加熱し、その孔に保持されたインクに気泡を発生さ
   せることにより、その孔からインクを吐出させて被記録
   材に転写することによりパターンを形成する記録装置に
   おいて、上記記録ヘッドの発熱素子周囲の上記保持体と
   の当接部を発熱素子よりも保持体側に突出して形成した
   ことを特徴とする記録装置。
2. （２）記録ヘッドの保持体との当接部は熱伝導性物質で
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   記録装置。
3. （３）発熱素子は保持体の複数の孔に対応して設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の記
   録装置。
4. （４）保持体の孔の断面形状は、平行状またはテーパ状
   に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の記録装置。