JPS61258759A - 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シ、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〕

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表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
式であシ、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ジインクを噴出さ
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
環、記録ヘッドの製作が複雑であシ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
至りていない。

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シ、気泡を発生させ、
乙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
目詰シ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
ｐ５不満足なものであっ念。

まな、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５６−９４２９号あるいは特開昭５１−１３２０３６
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５８−１７８２０１号の方法にお
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、熱効率め点で重大な欠点を
有しておシ、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７３ｆ、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Ｋよう、その発熱素子に対向する孔中に保持され
たインク７３中に気泡全発生させ噴出させて記録用紙７
１に転写するものである。

本装置において、サーマルへラド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
μｍ１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念場合にフィルム７
４の送シ速度が５０■／秒の条件下で約２５００〜４０
００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念。

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
ガラスを用いる念め、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、シ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
数の孔または凹部含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、発熱素子表面金親インク性の材
料で形成するので、常に発熱素子表面はインクでぬれて
いるので、サーマルヘッド本体の異常温度上昇を防止で
き、また素子表面の凸起によジインクに気泡が出来やす
くし念。

〔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１本発明の一実施例であるインクジェット装置
の主要部の基本簿成図である。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
ルムであシ、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ｌ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４ｔ−
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層５Ａ
ｔ−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１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）を納めておシ、これによシ回路構造が単
純化される。

記録用紙９は紙送シ機構としてのプラテンロー２１０と
紙ズレを防ぐための紙送り機構としてのローラＩＩＡ、
ＩＩＢで支えられ、記録部８に対して０．１〜０．５ｆ
ｉ離間して対向され、はぼフィルム１と等速で搬送され
る。ｔたブレード１２はイー１３はロール状の記録用紙
９″ｆ：所望の長さに切ｔＦ１６＊ａ６０４ｏｆ６Ｂ・
　　　　　　　　　　１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、３Ｂ、プラテンローラ１０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、
ス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１０〜６０μｍ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１５μｍ、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
層５Ａが形成される。このインク層５Ａ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を矢印入方向
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１ｍ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ｌに当接する当
接部３１が形成され１発熱素子６はこの当接部３１よジ
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
熱を金属環のフィルム１全通して放出する。

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？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１間隙？には第５図に示すよう
にインク層３３が形成される。

第６図は間１霞？全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２本図に示すように間隙？は検
討した２〜２００μｍ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。間隙？が２μｍ付近になる
と、インクの吐出に必要なエネルギーＷは６００〜７０
０エルグと大きくなる傾向を示し１発熱素子６から金！
ｉ４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１発熱素子６を凹部に設は念ことによジ。

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之
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層３１−ａと、耐摩擦性の高いセ
ラミック材料（例えば５ｉ０２．ＳｉＣ，ＳｉＮ、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−ａは２
〜２０１１ｍ、保護層３１−ｂは０．０２〜１μｍの厚
さにそれぞれ形成されている。

このような゛構造全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
からなる熱伝導層３ｌ−ａｆ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ｌに伝導されて効率よく放熱するためで
あり、また発熱素子６の表面は親インク性材料なので、
常に発熱素子６はインク５に満たされており、そして発
熱素子６表面に設けられた突起６Ａによシインク５内に
気泡ができやすくなっている。このことから、インク吐
出効率は改善され、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摺擦
されなくなることと、発熱素子の表面が常にインクで満
たされているため、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】

＠１図は、本発明の詳細な説明するための斜視図、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
入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、
６Ａ・・・突起、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 第３図 第４図 第５図 ｑ　　（μｍ） 第６図

Claims (2)

【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、
   上記発熱素子の表面を親インク性の材料で形成したこと
   を特徴とする記録装置。
2. （２）発熱素子の表面が突起を有し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。