JPS61283552A - 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、インフジエラ鼾記録装置に係わり、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〕

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ノ苧ワー、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被記録部材である記録
用紙に印字する方式であり、インク室内の圧電素子の振
動を利用してイン久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役等、
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
動に伴うインクこほ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ち
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。

熱効率の点で重大な欠点を有しており、改善が必要でお
った。

この放熱原理を第４図を用いて説明する。第４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３０と記録用紙
３１とが多数の孔３２にインク３３を保持してなるイン
ク保持体にッケル製フィルム）３４を挾んで対向し、サ
ーマルヘッド３００発熱素子を構成する発熱抵抗体３５
を選択的に発熱させることにより、その発熱抵抗体３５
に対向する孔中に保持されたインク３３中に気泡を発生
させ噴出させて記録用紙３ノに転写するものでるる。

本装置において、サーマルヘッド３０の発熱抵抗体３５
はフィルム３４と接触している。そのため、本来はイン
ク３３を加熱するためのみに使われるべき発熱素子３５
の熱は、インク３３ばかりでなく、フィルム３４０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１０
０μｍ、長片が１２０μｍの発熱素子３５一つ当りが消
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
３４の送り速度が５０■／秒の条件下で約２５００〜４
０００エルグが必要であった。

まえ、印字のために大きな熱エネルギーを要する結果サ
ーマルヘッドの発熱抵抗体３５の加熱温度が高くなり、
発熱抵抗体３５の酸化による劣化が速くなり寿命を短く
する結果をもたらした。さらには、端面に発熱抵抗体列
３５・・・を配置した垂直型サーマルヘッド構造が小形
装置をもたらすことから最近耐勢性有機フィルムを発熱
抵抗体３５の基板として用い、上記垂直型サーマルヘッ
ド構造とする提案がなされているが、発熱抵抗体３５の
ピーク温度が上がり過ぎると有機フィルムが熱的に耐え
られなくなるという問題を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとずきなされたもので、熱効率が
良く、しかも、記録用インクを過熱する発熱素子を構成
する主発熱抵抗体のピーク温度を下げても良好な記録品
質が得られるとともに項記主発熱抵抗体の寿命を長くし
有機樹脂を発熱体の下地基板として使用可能とすること
により、したがって、垂直型サーマルヘッドを安価に提
供し、ひいては小形な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、上記目的を達成すべく、多数の小孔または凹
部を有した記録媒体に記録用インクを充填し、インクの
充填された小孔または凹部がサーマルヘッドの発熱素子
列の表面に達した際に前記発熱素子列の各発熱素子を選
択的に発熱させることによって、発生する気泡の圧力に
より前記小孔または凹部中のインクを被記録部材に向け
て噴出させることにより被記録部材に記録を行なう記録
装置であって、前記発熱素子を構成する主発熱抵抗体の
基板を耐熱性有機フィルムで構成するとともに、この基
板の一方の面に王発抵抗体列、リード、および耐摩耗保
護膜を形成し、もう一方の表面に主発熱抵抗体列の真下
を避けて、その近傍で被記録部材の挿入側に主発熱抵抗
体列と平行にｆ？！ぼ同等の長さに予熱用発熱抵抗体を
設け、それらを熱伝導性の良い放熱板に固定することに
より前記サーマルヘッドを構成し、多数の小孔または凹
部を有した記録媒体の予熱を予熱用発熱抵抗体にて行な
いインク玉発熱抵抗体の過熱を防止したものである。

〔発明の実施例〕　　　　　　　　　　　　　　　　３
以下、本発明を図示の一実施例を参照し々がら説明する
。

第１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。記録媒体としてのフィル
ム１は、後で詳細説明を行ナウ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小孔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
機構としてのローう、？Ａ、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ＪＫは小孔２が多数
設けられている。この小孔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。この充契されたインクはイン
ク層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２１０と
紙ズレを防ぐための紙送り機構としてのローラｌｌｋ、
１１Ｂで支えられ、記録部８に対して０．１〜０．５■
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２３１．３
Ｂ、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、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２図は、第１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
複数種の小孔２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１５μｍ１２５μ
ｍ、４０μｍ、５５μｍの４種類の孔が用いられている
。これらの小孔２・・・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７０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
１図に示す記録用紙９上に噴出されて転移する。

第３図は本発明の記録装置のサーマルヘッド近傍の拡大
図である。

まず、サーマルへノド７の実現方法を説明する。耐熱性
有機フィルム例えばぼりイミドツム特に熱分解開始温度
６００℃というＵＰＩＬＥＸ　−Ｓ（商品名、宇部興産
製）を基板２０に用いる。

基板２０の一方の表面に抵抗膜２１、リード層２２を付
着し、ホトエツチングなどにより所望の解像度に応じた
密度で発熱素子列を構成する主発熱抵抗体列２３・・・
をけいせいする。その上から酸化防止膜２４、耐摩耗膜
２５を付着する。

つぎに、基板２０のもう一方の表面（裏面）に予熱発熱
体列２６・・・を形成する。これは、主発熱抵抗体列２
３・・・の真下を避け、その近傍で記録媒体としてのフ
ィルム１の挿入側に、主発熱抵抗体列２３・・・と平行
にほぼ同等の長さに形成される。たとえば、薄膜抵抗膜
、リード層付着およびホトエツチングなどの手段によれ
ば容易に形成できる。リード取出部を除き絶縁を施す。

このように薄膜工程を終了した後、熱伝導性の良い金属
からなる放熱板２２に接着固定してサーマルヘッド７を
得る・　　　　　　　　　　　　　）また、使用に当た
っては第３図において、多数の小孔２・・・を有したフ
ィルム１を予め予熱用発熱体列２６・・・により加熱し
、小孔２・・・の中に詰められたインク５を主発熱抵抗
体列２３・・・により加熱し小孔２により吐出させ記録
用紙９ＶＣ付着させる。インク５が串ていった後は空の
小孔２となる。

プラテンロー２１０は記録用紙９とフィルム１のギャッ
プを例えば０．１謔程度に保つ役目をする。

このような構造を持つサーマルヘッド１を用いた結果こ
れまでフィルム１に逃げていた熱を予熱用発熱体列２６
・・・によって与えることができ、インク吐出の為に加
熱する主発熱抵抗体列２３・・・の温度はしくくて澄む
ようになった。そのため、サーマルヘッド７の寿命がな
がくなり、有機樹脂を基板２０として使用することは可
能となり、垂直型のサーマルヘッド７が安価に供給でき
るようになった。このことは記録装置全体から見ても小
型になり安価になることは期待される。

なお、上述の一実施例の説明において、記録媒体として
のフィルムに小孔を設けたものに付いて説明したが、本
発明はこれに限らず、凹部であっても同様の目的を達成
できることは勿論である。

その他、本発明は、本発明の要旨を変えない範囲で種々
変形実施可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、多数の小孔または凹部を
有した記録媒体に記録用インクを充填し、インクの充填
された小孔または凹部がサーマルヘッドの発熱素子列の
表面に達した際に前記発熱素子列の各発熱素子を選択的
に発熱させることによって、発生する気泡の圧力により
前記小孔または凹部中のインクを被記録部材に向けて噴
出させることにより被記録部材に記録を行なう記録装置
であって、前記発熱素子を構成する主発熱抵抗体の基板
を耐熱性有機フィルムで構成するとともに、この基板の
一方の面に主発熱抵抗体列、リード、および耐摩耗保護
膜を形成し、もう一方の表面に主発熱抵抗体列の真下を
避けて、その近傍で被記録部材の挿入側に主発熱抵抗体
列と平行にほぼ同等の長さに予熱用発熱抵抗体を設け、
それらを熱伝導性の良い放熱板に固定することにより前
記サーマルヘッドを構成し、多数の小孔または凹部を有
した記録媒体の予熱を予熱用発熱抵抗体にて行ないイン
ク主発熱抵抗体の過熱を防止したものである。したがっ
て、熱効率が良く、しかも主発熱抵抗体ピーク温度を下
げても良好な記録品質が得られ主発熱抵抗体の寿命を長
くし有機樹脂を発熱体の下地基板として使用可能とし、
したがって、垂直型サーマルヘッドを安価に提供し、ひ
いては小形な記録装置を提供できるといった効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の＝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、第２図は記録部を説明するための
拡大図、第３図は要部であるサーマルヘッドの一部拡大
断面図、第４図は従来装置の欠点を示す原理説明図であ
る。 １・・・記録媒体（フィルム）、２・・・小孔、５・・
・記録用インク、７・・・サーマルヘッド、９・・・被
記録部材（記録用紙）、２０・・・基板、２ノ・・・抵
抗膜、２２・・・リード層、２３・・・主発熱抵抗体列
（発熱素子）、２４・・・酸化防止膜、２５・・・耐摩
耗膜、２６・・・予熱用発熱体列、２７・・・放熱板。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の小孔または凹部を有した記録媒体に記録用
   インクを充填し、インクの充填された小孔または凹部が
   サーマルヘッドの発熱素子列の表面に達した際に前記発
   熱素子列の各発熱素子を選択的に発熱させることによっ
   て、発生する気泡の圧力により前記小孔または凹部中の
   インクを被記録部材に向けて噴出させることにより被記
   録部材に記録を行なう記録装置であって、前記発熱素子
   を構成する主熱抵抗体の基板を耐熱性有機フィルムで構
   成するとともに、この基板の一方の面に主発熱抵抗体列
   、リード、および耐摩耗保護膜を形成し、もう一方の表
   面に主発熱抵抗体列の真下を避けて、その近傍で被記録
   部材の挿入側に主発熱抵抗体列と平行にほぼ同等の長さ
   に予熱用発熱抵抗体を設け、それらを熱伝導性の良い放
   熱板に固定することにより前記サーマルヘッドを構成と
   したことを特徴とする記録装置。
2. （２）放熱板が、金属製部材からな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。