JP2816910B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小開口からインクを
吐出して被記録物上に文字や図形等を記録するマルチノ
ズルタイプのインクジェット記録装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、パソコン、ＣＡＤの端末機器とし
てインクジェット記録方式を用いたプリンタが盛んに利
用されるようになってきた。このインクジェット記録方
式の中で、空気流と静電力を利用して微小開口からイン
クを吐出するようにしたインクジェット記録装置とし
て、例えば特開昭５７−１２０４５２号公報や特開昭５
９−１４６８６０号公報に記載されているような構成が
知られている。以下、従来のインクジェット記録装置に
ついて図４を参照しながら説明する。

【０００３】図４はインクジェット記録装置の部分断面
概略構成図である。図４において、ボディ部材１０１の
外壁の先端面には、絶縁材製の空気ノズル板１０２が取
り付けられ、内壁の先端面には、絶縁材製のインクノズ
ル板１０３が取り付けられている。ボディ部材１０１の
外壁と内壁の間には、空気室１０４が形成され、空気ノ
ズル板１０２とインクノズル板１０３の間には、空気室
１０４に連通する空気流路１０５が形成されている。ま
た、インクノズル板１０３の内側には、インク室１０６
が形成されている。インクノズル板１０３の中央部に
は、インク吐出口１０７が形成され、空気ノズル板１０
２には、インク吐出口１０７に対向して空気吐出口１０
８が形成されている。空気ノズル板１０２の表面には、
空気吐出口１０８の周囲に第１の電極１０９が形成さ
れ、インクノズル板１０３の裏面には、インク吐出口１
０７の周囲に第２の電極１１４が形成されている。空気
室１０４は、空気供給管１１０により空気供給源１１２
に連通され、インク室１０６は、インク供給管１１１に
よりインク供給源１１３に連通している。第１の電極１
０９および第２の電極１１４は、信号源１１５に接続さ
れている。

【０００４】以上のような構成において次に動作につい
て説明する。空気供給源１１２からの空気は、空気室１
１４に送られ、急激な曲がりを生じながら空気流路１０
５に空気層として一定流速で流入し、この空気が空気吐
出口１０８およびインク吐出口１０７の近傍で急激な曲
がりを生じながら空気吐出口１０８から流出する。一
方、インク室１０６には、インク供給源１１３からイン
クが供給されており、空気供給源１１２から送られてく
る空気圧力によりインク供給源１１３およびインク室１
０６内のインクには一定の圧力が加えられている。これ
により、インクジェット記録装置の非記録時には、空気
流により生じるインク吐出口１０７近傍の空気圧力とイ
ンク吐出口１０７内のインク圧力がほぼ等しくなり、イ
ンク吐出口１０７に生じるインクのメニスカスが静止し
て保たれることになる。そして、第１の電極１０９と第
２の電極１１４に信号源１１５から印加された電圧によ
り電位差が生じると、この電位差による静電力によって
インク吐出口１０７に生じているインクのメニスカス
が、空気吐出口１０８の方向に引き伸ばされる。インク
吐出口１０７から空気吐出口１０８に至る空気流路１０
５には、空気流によって急激な圧力勾配の変化が生じて
いるため、インク吐出口１０７のインクメニスカスは、
一定長さ以上引き伸ばされると急激に加速され、空気吐
出口１０８から流出して空気流中を飛翔する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような空気流と静
電力を利用したインクジェット記録装置は、静電力を用
いている割には比較的低電圧（５００ｖ以下）で駆動さ
れること、応答性が良い（１０〜２０ｋＨｚ）こと、微
細ドット形成（２０〜３０μｍφ）が可能なこと等、記
録特性的には極めて優れている。

【０００６】しかしながら、記録特性以外にはいくつか
の問題点を有している。まず第１に、空気供給源１１
２、空気供給管１１０を始めとする空気供給系が必要な
点である。このような空気供給系が存在することによっ
て、コストの面では確実にその分だけ上昇する。さら
に、空気供給系の信頼性の問題が発生する。すなわち、
供給空気中に存在するごみの問題、あるいは空気圧一定
化の問題等がこれに相当する。これらに対応するために
は、フィルターを使用したり、空気圧を検出して電気的
なフィードバックをかけて制御する方法が取られている
が、その分だけ装置としては複雑化し、さらにコストを
引き上げることになる。

【０００７】第２に工法上の問題がある。組み立てにお
いて、インク吐出口１０７と空気吐出口１０８を同軸同
心円上に配するときに、空気流路１０５の間隔を精度良
く一定に保つ必要がある。この間隔は１００μｍ弱で、
高精度の平行度が要求され、ばらつきは数μｍ以内に納
めなければならない。なぜなら、この間隔はインク吐出
口１０７近傍の空気圧に大きく影響を与えるからであ
る。すなわち、間隔が広がるほどインク吐出口１０７近
傍の空気圧は上昇し、インク室１０６内の圧力に近づ
き、インク吐出口１０７に形成されるインクメニスカス
が、空気吐出口１０８側に押し出されるような形状で保
持されなくなり、インク吐出量、応答性とも低下してく
る。逆にこの間隔が狭くなってくると、インク吐出量、
応答性とも上昇してくるが、吐出が不安定になってく
る。したがって、これらのバランスが取れる最適な空気
流路の間隔を保持する必要がある。さらに、マルチノズ
ル化においては、各ノズル間でこの空気流路の間隔をば
らつきなく、しかもインク吐出口と空気吐出口の位置合
わせを精度よく保って組み立てる必要があり、困難度が
さらに増加する。

【０００８】さらに別の静電吸引型インクジェット記録
方式、例えば特開昭５８−２０８０６２号公報に示され
るような構造においては、インク吐出開口と電極開口と
の間が、それぞれの開口より広い断面積の空間領域で構
成されているため、マルチノズル化において高密度にノ
ズルを配する場合には極めて不利となる。加えてこの空
間領域に微細なごみ、インク等の侵入があった場合、電
界の状態が変化してその結果吐出状態が不安定となり、
信頼性の点で問題となりやすい。また、記録特性の安定
性の観点からも、インク吐出開口と電極開口との位置合
わせや平行度の確保といった組み立て上の困難性もあっ
た。

【０００９】本発明は、このような従来のインクジェッ
ト記録装置における空気供給系が存在することによる問
題を解決するものであり、構造が簡単で組み立てが容易
な低コストのインクジェット記録装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、複数個のインク吐出口が直線状に配列さ
れてその両側に溝を形成した第１の薄板と、各インク吐
出口より大きな幅を有してその配列方向に沿って延びる
スリット開口を有する第２の薄板と、このスリット開口
の中心にインク吐出口が位置するように第１と第２の薄
板を接合し、各インク吐出口の周辺に独立して設けられ
た制御電極とスリット開口の周辺に設けられた共通電極
との間に信号源を接続するとともに、各インク吐出口を
インク室に連通させたものである。

【００１１】

【作用】本発明は、上記構成により、両電極間に信号電
圧を印加することにより、各インク吐出口に形成された
インクメニスカスを引き伸ばし、スリット開口部を通過
してインクを外部に飛翔させて記録することができ、各
インク吐出口の両側に形成した２本の溝により電界強度
を高めることができるので、構造が簡単で組み立てが容
易な、かつ特性の安定した低コストのマルチノズルタイ
プのインクジェット記録装置を実現することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例におけるインクジ
ェット記録装置の部分断面概略斜視図であり、図２は図
１の断面端面図である。図１および図２において、２０
１は箱状のボディ部材、２０２はボディ部材２０１の開
口面に接合された第１の薄板、２０３は第１の薄板２０
２の前面に接合された第２の薄板であり、これらは絶縁
材料で形成されている。第１の薄板２０２には、複数個
のインク吐出口２０４が直線状に配列されて、その裏側
の各インク吐出口２０４の周辺には、それぞれ独立した
複数の制御電極２０５が形成されている。また第１の薄
板２０２の表側の各インク吐出口２０４の両側には、そ
の配列方向に沿って２本の溝２０６が形成されている。
一方、第２の薄板２０３には、第１の薄板２０２の２本
の溝２０６間の外側寸法とほぼ同じ幅を有して各インク
吐出口２０４の配列方向に沿って延びるスリット開口２
０７が形成されており、このスリット開口２０７の中心
に各インク吐出口２０４が位置するように、第１の薄板
２０２の表側に接合されている。また、第２の薄板２０
３の表面には、その全面に共通電極２０８が形成されて
おり、第１の薄板２０２の各制御電極２０５と第２の薄
板２０３の共通電極２０８との間に信号源２０９が接続
されている。この信号源２０９は、各制御電極２０５に
対応して複数個が両電極２０５，２０８の間に接続され
ている。ボディ部材２０１と第１の薄板２０２とによっ
て形成されたインク室２１０にはインクが充填されてお
り、第２の薄板２０３の前方には、比較的近い距離（２
ｍｍ以下）に記録紙２１１が配されている。

【００１３】各インク吐出口２０４の径は数十μｍ、ス
リット開口２０７の大きさは、その幅がインク吐出口２
０４の径の２〜１０倍程度に設定されている。溝２０６
の深さＬは、インク吐出口２０４の径φに対するＬ／φ
が０．２以上になるように設定されている。これは、図
３に示すように、この比Ｌ／φが０．２以上の場合に、
応答周波数が一定になるからであり、溝２０６を形成す
ることにより、各インク吐出口２４の前端が突出して電
界強度が集中するようになるからである。なお、このよ
うなインク吐出口２４の突出による特性の安定化は、各
インク吐出口２４のそれぞれに対して周囲を環状に囲む
ようにしても形成できるが、本実施例のように溝２０６
を形成する方が加工が容易である。

【００１４】次に、上記実施例の動作について説明す
る。信号源２０９から両電極２０５，２０８間に信号電
圧を印加すると、インク吐出口２０４の前端エッジに形
成されているインクメニスカス表面に電界が集中し、静
電力によりインク室２１０内のインクが引き出され、曳
糸状になってスリット開口２０７の中心を外部に向かっ
て飛翔し、記録紙２１１に付着する。このとき、各イン
ク吐出口２０４の両側に設けた２本の溝２０６が電界強
度の集中を図り、特性を安定させることができる。ま
た、この２本の溝２０６により、駆動電圧を５０〜１０
０Ｖ低下させることができる。記録紙２１１とスリット
開口２０７の距離を取りすぎると、飛翔したインクが戻
ってきて共通電極２０８に引き付けられて付着するた
め、この距離は前記の如く狭くしなければならない。

【００１５】本実施例において記録特性を決定する要素
は、インク吐出口２０４およびスリット開口２０７の形
状、薄板２０２および２０３の厚さあるいは比誘電率、
インクの物性値等が挙げられる。薄板２０２および２０
３の比誘電率は、１〜８程度が有効範囲で、値が小さい
ほど応答性向上、駆動電圧低下の特性を示す。インクの
物性値は、比抵抗が重要で１０⁴ 〜１０⁸ Ωｃｍの範囲
で安定した曳糸状態になる。

【００１６】スリット開口２０７の内壁および周辺、イ
ンク吐出口２０４の表面周辺に撥インク性のコーティン
グ処理を行なうことによって、インク吐出口２０４の前
端エッジでのインクメニスカス保持以外に、この部分を
余分なインクで汚さない効果も合わせ持つことになり、
安定吐出には有効な手段となる。ただし、薄板２０２，
２０３の材質がテフロンのような撥インク性を既に保有
している場合には、撥インク性のコーティング処理が不
用なことは言うまでもない。

【００１７】本実施例における実際の記録特性は、図４
に示した従来例と比較して、応答性でやや劣るが、構造
は単純でしかもマルチノズル化が容易になり、組み立て
工法においては簡素化が図れ、コスト面で極めて有利と
なる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、複数個のイン
ク吐出口が直線状に配列されてその両側に溝を形成した
第１の薄板と、各インク吐出口より大きな幅を有してそ
の配列方向に沿って延びるスリット開口を有する第２の
薄板と、このスリット開口の中心にインク吐出口が位置
するように第１と第２の薄板を接合し、各インク吐出口
の周辺に独立して設けられた制御電極とスリット開口の
周辺に設けられた共通電極との間に信号源を接続すると
ともに、各インク吐出口をインク室に連通させたもので
あり、両電極間に信号電圧を印加することにより、各イ
ンク吐出口に形成されたインクメニスカスを引き伸ば
し、スリット開口部を通過してインクを外部に飛翔させ
て記録することができ、各インク吐出口の両側に形成し
た２本の溝により電界強度を高めることができるので、
構造が簡単で組み立てが容易な、かつ特性の安定した低
コストのマルチノズルタイプのインクジェット記録装置
を実現することができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の部分断面概略斜視図

【図２】図１における断面端面図

【図３】本発明の一実施例における特性図

【図４】従来のインクジェット記録装置の部分断面概略
構成図

【符号の説明】

２０１ ボディ部材 ２０２ 第１の薄板 ２０３ 第２の薄板 ２０４ インク吐出口 ２０５ 制御電極 ２０６ 溝 ２０７ スリット開口 ２０８ 共通電極 ２０９ 信号源 ２１０ インク室 ２１１ 記録紙

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のインク吐出口が直線状に配列さ
   れて、その裏側の各インク吐出口の周辺にそれぞれ独立
   して形成された複数の制御電極を有し、かつ表側の各イ
   ンク吐出口の両側にその配列方向に沿って形成された２
   本の溝を有する第１の薄板と、前記２本の溝間の外側寸
   法とほぼ同じ幅を有して各インク吐出口の配列方向に沿
   って延びるスリット開口を有し、かつそのスリット開口
   の中心に各インク吐出口が位置するように第１の薄板の
   表側に接合された第２の薄板と、前記第２の薄板の表面
   に形成された共通電極と、前記第１の薄板の各制御電極
   と第２の薄板の共通電極とに接続された複数の信号源
   と、前記第１の薄板の各インク吐出口の裏側に連通して
   設けられたインク室とを備えたインクジェット記録装
   置。