JP3138854B2

JP3138854B2 - 印刷装置

Info

Publication number: JP3138854B2
Application number: JP3360596A
Authority: JP
Inventors: 浩司久保田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2001-02-26
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: JPH09226104A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク押し出し圧
力の伝達制御手段として電気粘性流体を用いた印刷装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、印刷装置の印刷ヘッドにおいて、
インク押し出し圧力の伝達制御手段として電気粘性流体
を用いたものがある(たとえば、特開平２−１７２７４
６号公報参照)。ここに、電気粘性流体とは、外部電界
の印加によって粘性が増加する液体の総称であって、溶
液のみで構成される純粋単一系のものと、溶液に分散質
を添加した粒子分散系のものとがある。

【０００３】図５ないし図７には、このような電気粘性
流体を用いた従来の印刷装置の印刷ヘッドの部分の構造
の一例を示す。

【０００４】この印刷ヘッドは、内部が中空のキャビテ
ィaの外側から内側に貫通する状態でピエゾ振動子bが設
けられ、また、キャビティa内には、絶縁性溶媒に色材
を分散または溶解させた電気粘性流体からなるインクc
が貯留されている。また、キャビティaの下部には、多
数のオリフィス(小孔)dが形成されており、各々のオリ
フィスdに対しては、一対の電極e₁，e₂が個別に配置さ
れている。

【０００５】この構成において、ピエゾ振動子bを電気
的に駆動すると、このピエゾ振動子bの振動によって発
生した圧力がインクcに伝わる。このとき、ある一つの
オリフィスdについて、これに近接する一対の電極e₁，e
₂に電圧を印加しなければ、そのオリフィスdを通じてイ
ンクcが吐出し、大気中を飛翔して用紙などの記録媒体
に吹き付けられる。一方、ある一つのオリフィスdにつ
いて、これに近接する一対の電極e₁，e₂に電圧を印加し
た場合には、その電極e₁，e₂近傍のインクcの粘性が増
加して吐出が抑制される。したがって、所要の電極e₁，
e₂への電圧の印加、非印加によって、オリフィスdから
のインクcの吐出を制御することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の説明
のように、図５ないし図７に示した構成の印刷ヘッド
は、一種のインクジェット方式のものであって、インク
cを滴状にして大気中に飛ばすために、インクcの飛翔す
る方向がオリフィスdのわずかな形状の違いや、オリフ
ィスdの出口付近に付着するインク滴の表面張力などに
よって大きな影響を受け、記録媒体側への飛び散り方が
安定しないために、良好な印刷品位を確保するのが難し
い。

【０００７】また、この構成のものでは、インクc自体
を電気粘性流体とする必要があるため、インクcとして
使用する材料も制約を受ける。

【０００８】インクジェット方式のこのような不都合を
回避するものとして、たとえば、転写式のいわゆる孔版
印刷装置も従来より提供されている。

【０００９】しかし、このような孔版印刷装置では、版
の内容が頻繁に変更される印刷では、版の作り替えに手
間とコストがかかるという不都合がある。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、常に良好な印刷品位を確保できるとと
もに、インクの材料の制約も少なく、しかも、記録情報
に応じて印刷内容を比較的自由に変更できる印刷装置を
提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、次の構成を採用している。

【００１２】すなわち、請求項１記載の発明の印刷装置
は、インク吐出孔に個別に対応して、電気粘性流体が封
入された圧伝達セルを配置し、この圧伝達セルの対向す
る壁面に近接して一対の電極を設け、また、前記圧伝達
セルとインク吐出孔との間にインク貯留室を形成する一
方、圧伝達セルを挟むインク貯留室とは反対側の位置に
圧伝達セルを押圧する加圧ローラを配置したことを特徴
としている。

【００１３】請求項２記載の発明の印刷装置は、請求項
１記載の構成において、インク吐出孔と、それに対応す
る圧伝達セルとを二次元マトリックス状に配置するとと
もに、各々の圧伝達セルに設けられた電極ごとに各電極
への印加電圧を制御する薄膜トランジスタを形成したこ
とを特徴としている。

【００１４】すなわち、請求項３記載の発明の印刷装置
は、請求項１または請求項２のいずれかの構成におい
て、加圧ローラと圧伝達セルとの間に、受圧板を配置す
るとともに、この受圧板には、圧伝達セル側に向けてこ
の圧伝達セルのセル幅よりも小径の突起を形成したこと
を特徴としている。

【００１５】

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示す印
刷装置の全体を示す斜視図、図２は図１の印刷装置の平
面図である。

【００１７】この実施形態における印刷装置１は、平板
状の印刷ヘッド２を備え、この印刷ヘッド２の対向位置
には、用紙などの記録媒体４を平行に挟む状態でリアプ
レート６が配置されている。

【００１８】印刷ヘッド２の記録媒体４と接触する側と
反対側の位置には、キャリッジ８が配置され、このキャ
リッジ８が記録媒体４の送り方向(図１では上下方向)に
直交して配置された一対のガイドバー１０に摺動可能に
取り付けられている。

【００１９】このキャリッジ８は、印刷ヘッド２に対面
する側の端部が開口したカバー１２内に移動台１４、お
よび圧力発生手段としての加圧ローラ１６が収納されて
おり、移動台１４には上記の一対のガイドバー１０が貫
通し、また、複数のガイドピン１８が印刷ヘッド２側に
向けて突出して設けられ、このガイドピン１８に支持フ
レーム２０が摺動自在に取り付けられ、この支持フレー
ム２０に上記の加圧ローラ１６の軸１６aの両端が支持
されている。また、支持フレーム２０と移動台１４との
間には圧縮ばね２２が介在され、これによって、加圧ロ
ーラ１６がケース１２の開口を通じて印刷ヘッド２に当
接状態で付勢されている。そして、この加圧ローラ１６
の送り方向の幅は、印刷ヘッド２の幅と略同じになるよ
うに予め設定されている。よって、キャリッジ８をガイ
ドバー１０に沿って一回走査することで、記録媒体４に
は、印刷ヘッド２の略幅分の印刷が行われ、次に、記録
媒体４を印刷ヘッド２の略幅分だけ送った後、次の印刷
が実行される。

【００２０】なお、２４は印刷ヘッド２にインクを供給
するためのインクタンクである。

【００２１】図３はこの実施形態における印刷装置１を
構成する印刷ヘッド２の部分の詳細を示す断面図、図４
はこの印刷ヘッド２の部分を分解して示す斜視図であ
る。

【００２２】この印刷ヘッド２は、インク吐出シート３
０と電極シート３２とを備える。

【００２３】インク吐出シート３０は、たとえばポリイ
ミド樹脂シートからなるもので、これにエキシマレーザ
等を照射することにより、直径が１００μm程度のイン
ク吐出孔３０aが格子状に形成されている。

【００２４】また、電極シート３２は、たとえばポリイ
ミド樹脂シートからなるもので、その上には、後述の電
気粘性流体４８の粘性を変化させるための電極３６と、
これらの各電極３６への印加電圧を制御する薄膜トラン
ジスタ(たとえばＦＥＴトランジスタ)３８とが２つを１
組として二次元マトリックス状に配置されるとともに、
各々の薄膜トランジスタ３８は配線リード４０で互いに
電気的に接続されている。

【００２５】インク吐出シート３０と電極シート３２と
の間には下スペーサ４２が、また、電極シート３２の上
部には上スペーサ４４がそれぞれ設けられており、下ス
ペーサ４２には、方形のインク溜穴４２aとこれに連通
するインク供給路４２bとが、また、上スペーサ４４に
は、方形の電気粘性流体溜穴４４aがそれぞれ形成され
ている。

【００２６】そして、図４中、一点鎖線で示すように、
各々のインク溜穴４２aと電気粘性流体溜穴４４aとは、
いずれも前述の一対の電極３６間に位置し、かつ、イン
ク吐出孔３０aを臨むように設けられている。

【００２７】これらの上下の各スペーサ４２，４４に形
成されているインク溜穴４２a、インク供給路４２b、お
よび電気粘性流体溜穴４４aは、たとえば、電極３６や
薄膜トランジスタ３８等を形成した後の電極シート３２
の上下両面に、感光性接着用のドライフィルムをラミネ
ートし、このドライフィルムをパターン露光、現像する
ことより得られる。

【００２８】そして、下スペーサ４２を上下に挟んでイ
ンク吐出シート３０と電極シート３２とが固定されるこ
とにより、下スペーサ４２のインク溜穴４２aの周壁と
上下の両シート３０，３２とで囲まれた部分が、インク
貯留室４６として構成されており、これらの各インク貯
留室４６は、インク供給路４２bを介してインクタンク
２４に連通されている。

【００２９】一方、上スペーサ４４の各々の電気粘性流
体溜穴４４a内には電気粘性流体４８が充填されてお
り、また、上スペーサ４４の上面には、この電気粘性流
体溜穴４４aを封止する状態でポリイミド樹脂等からな
る可撓板５０が接着されている。

【００３０】そして、上スペーサ４４を上下に挟んだ状
態で電極シート３２と可撓板５０とが固定されることに
より、上スペーサ４４の電気粘性流体溜穴４４aの周
壁、電極シート３２、および可撓板５０で囲まれた部分
が、電気粘性流体４８が封止された圧伝達セル５２とし
て構成される。なお、圧伝達セル５２としては、電気粘
性流体４８を封止する構造であれば、本例に限定される
ものではない。

【００３１】したがって、この印刷ヘッド２において
は、各々の圧伝達セル５２がインク貯留室４６の上部に
個別的に対応して配置され、また、各圧伝達セル５２に
は一対の電極３６が配置された構成となる。

【００３２】なお、上記の電気粘性流体４６としては、
たとえば、(株)日本触媒製ＴＸ−ＥＲ６等を使用するこ
とができる。

【００３３】さらに、この実施形態では、可撓板５０の
上側にプラスチック板あるいは金属板でできた受圧板５
４が接合されており、この受圧板５４には、各々の圧伝
達セル５２側に向けて圧伝達セル５２の受圧方向と直交
する方向のセル幅(本例では、電気粘性流体溜穴４４aの
穴径に相当)よりも小径の突起５４aが形成されている。
そして、この受圧板５４の上面に加圧ローラ１６が接触
するようになっている。

【００３４】上記構成の印刷装置１において、印刷のた
めのインクは、インクタンク２４から毛細管現象によっ
て吸い上げられてインク供給路４２bを経由してインク
貯留室４６内に貯留される。

【００３５】次に、キャリッジ８を走査して加圧ローラ
１６を印刷ヘッド２の長手方向に沿って回転移動させる
と、この加圧ローラ１６からの加圧力によって、加圧ロ
ーラ１６に接触している受圧板５４の部分の突起５４a
が可撓板５０側に押し付けられ、この押し付け力が圧伝
達セル５２に伝わる。

【００３６】このとき、ある一つの圧伝達セル５２に対
して、これを挟む一対の電極３６間に電圧を何ら印加し
ない場合には、電気粘性流体４８の粘性が低いので、加
圧ローラ１６による押し付け力が圧伝達セル５２および
電極シート３２を介してインク貯留室４６内に貯留され
ているインク５６に伝わり、インク５６がインク吐出孔
３０aから吐出して、記録媒体４への印刷が行われる。

【００３７】なお、この印刷時には、加圧ローラ１６か
らの押し付け力によってインク供給路４２bが圧迫され
て細くなるので、インクタンク２４側への逆流が防止さ
れる。

【００３８】一方、ある一つの圧伝達セル５２に対し
て、これを挟む位置にある薄膜トランジスタ３８をオン
にして、一対の電極３６間に電圧を印加した場合には、
圧伝達セル５２に封止されている電気粘性流体４８の粘
性が増加する。このため、加圧ローラ１６からの押し付
け力は、インク貯留室４６内に貯留されているインク５
６に十分に伝わらなくなり、インク５６がインク吐出孔
３０aから吐出するのが抑制される。このため、記録媒
体４への印刷は行われない。

【００３９】したがって、図示しないコントローラなど
によって、記録情報に応じて薄膜トランジスタ３８をオ
ン・オフ制御して、各圧伝達セル５２に近接した一対の
電極３６間へ電圧を印加したり、非印加とすることで、
記録媒体４に対して記録情報に応じた印刷を任意に行う
ことができる。

【００４０】なお、この実施形態では、圧力発生手段と
して加圧ローラ１６を使用したが、印刷ヘッド２の全面
を一度に加圧するプレス装置等を使用することもでき
る。また、この印刷ヘッド２では、圧伝達セル５２およ
びこれに近接した一対の電極３６を二次元マトリックス
状に配置しているが、ライン状に配置した構成とするこ
とも可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。

【００４２】（１）請求項１記載の発明に係る印刷装置
は、加圧ローラからの圧力を一旦圧伝達セルに伝えると
ともに、この圧伝達セルの電極への電圧印加の有無によ
って、圧伝達セルによるインク押し出し圧力を加減して
インク吐出孔からのインク吐出量を制御する、いわゆる
接触転写方式のものであるから、記録媒体側への印刷を
安定して行え、良好な印刷品位を確保できる。特に、加
圧ローラを用いているので、圧伝達セルに対して均一な
インク押し出し圧力を発生させることができ、印刷品位
の向上に貢献する。

【００４３】しかも、電気粘性流体は圧伝達セル内に封
止されていてインクと完全に分離されているから、従来
のようにインクの材料も比較的自由に選択使用すること
ができる。

【００４４】(２) 請求項２記載の発明に係る印刷装置
は、特定の圧伝達セルを駆動するいわゆるマトリックス
駆動方式となるため、記録情報に応じて印刷内容を比較
的自由に変更することができる。

【００４５】しかも、薄膜トランジスタのオン・オフ制
御によりインクの吐出の有無を選択するため、クロスト
ークがなく、良好な印刷品位を保つことができる。

【００４６】（３）請求項３記載の発明に係る印刷装置
は、加圧ローラからの全体的な圧力が、圧伝達セルの中
央付近に集中的に加わるので、各セルごとにインク押し
出し圧力を効率的に伝達でき、印刷の濃淡が生じること
がなくなり、印刷品位がさらに向上する。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す印刷装置の全体を示す
斜視図である。

【図２】図１の印刷装置の平面図である。

【図３】図１の印刷装置を構成する印刷ヘッドの部分の
断面図である。

【図４】図３の印刷ヘッドの部分を分解して示す斜視図
である。

【図５】従来の印刷装置の印刷ヘッドの構成を示す断面
図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図７】図５の記録ヘッドをオリフィス形成側から見た
平面図である。

【符号の説明】

１…印刷装置、２…印刷ヘッド、３０…インク吐出シー
ト、３０a…インク吐出孔、３２…電極シート、３６…
電極、３８…薄膜トランジスタ、４６…インク貯留室、
４８…電気粘性流体、５２…圧伝達セル、５４…受圧
板、５４a…突起、５６…インク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/01 B41J 2/385

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吐出孔に個別に対応して、電気粘
性流体が封入された圧伝達セルを配置し、この圧伝達セ
ルの対向する壁面に近接して一対の電極を設け、また、
前記圧伝達セルとインク吐出孔との間にインク貯留室を
形成する一方、圧伝達セルを挟むインク貯留室とは反対
側の位置に圧伝達セルを押圧する加圧ローラを配置した
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】請求項１記載の印刷装置において、インク吐出孔と、それに対応する圧伝達セルとを二次元
マトリックス状に配置するとともに、各々の圧伝達セル
に設けられた電極ごとに各電極への印加電圧を制御する
薄膜トランジスタを形成したことを特徴とする印刷装
置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の印刷装置
において、加圧ローラと圧伝達セルとの間に、受圧板を配置すると
ともに、この受圧板には、圧伝達セル側に向けてこの圧
伝達セルのセル幅よりも小径の突起を形成したことを特
徴とする印刷装置。