JPH04197642A - インクジェット記録装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、微小開口よりインクを吐出して被記録物上に
文字、図形等を記録するインクジェット記録装置に関す
るものである。

従来の技術 従来、空気流と静電力を利用して、微小開口よりインク
を吐出して記録するインクジェット記録装置としては、
例えば、特開昭５７−１２０４５２号、特開昭５９−１
４６８６０号の公報に記載の構成が知られている。

即ち、第２図は従来のインクジェット記録ヘッドの断面
図であり、記録ヘッド１００におけるボディ部材１０１
の外壁の先端に絶縁性の空気ノズル板１０２が取付けら
れ、内壁の先端に絶縁性のインクノズル板１０３が取付
けられる。また、ボディ部材１０１の外壁と内壁の間に
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の間に空気室１０４に連通ずる空気流路
１．０５が形成され、インクノズル板１０３の内側にイ
ンク室１０６が形成されている。

インクノズル板１０３にはインク吐出口１０７が形成さ
れ、空気ノズル板１０２に対してはインク吐出口１０７
に対向して空気吐出口１０８が形成されている。空気ノ
ズル板１０２の外面において仝気吐出口１０８の周囲に
は、電極１０９が設けられている。

また、インク室１０６内のインク吐出口１０７の周囲に
も電極用４が設けられる。空気室１０４は空気供給管１
１０により空気供給源１１２に連通され、インク室１０
６はインク供給管１１１によりインク供給源１１３に連
通されている。そして、電極１０９と１１４は、信号源
１１５に接続して構成される。

したがって、このような従来の構成によると、空気供給
源１１２がら空気が空気室１０４に送られる場合、この
空気が空気流路１０５に全気層として一定流速で流れ、
空気吐出口１０８及びインク吐出口１０７の近傍で急激
な曲がりを生じながら空気吐出口１０８よυ流出する。

−力、インク室１．０６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から送られる空
気の圧力によりインク供給源１１３とインク室１０６の
インクには一定の圧力が加えられている。

この結果、インクジェット非記録時は、空気流によるイ
ンク吐出口１０７近傍の空気圧力と、インク吐出口１０
７内部のインク圧力が略等しくなり、インク吐出口１０
７に生じるインクのメニスカスが静止保持されている。

そして、信号弾１１５により信号電圧を印加して、電極
１．０９と１１４に電位差を生じると、この電位差によ
る静電気によってインク吐出口１０７のインクのメニス
カスが、空気吐出口１０８の方向に引伸ばされる。この
場合、インク吐出口１０７から空気吐出口１０８に至る
空気流路１０５には、空気流により急激な圧力勾配の変
化を生じているため、インク吐出口１０７のインクのメ
ニスカスが一定長さ以上引伸ばされると、急激に加速さ
れる。そして、このインクのメニスカスが空気吐出口１
０８から吐出して、記録紙に記録が行われる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述した従来のインクジェット記録装置
にあっては、最初にインク室１０６にインクを充填する
際の作業では、完全にそのインク室１０６にインクを充
填することは困難であり、現実にはインク室１０６の上
部に多少逃げ残った空気が存在する。このインク室１０
６内の空気は、ピエゾ素子を用いた他の方式のインクジ
ェット記録装置では、ピエゾ素子で発生した圧力波が空
気に吸収されるため、吐出不能の事態を招いて大問題と
なる０ 一力、第２図に示した空気流と静電気を用いたインクジ
ェット記録装置では、インクを吸引吐出して記録するた
め、前述のインク室１０６の空気は殆ど問題にならない
。逆に、この空気によシ、インク供給管１１１を介して
伝播される圧力変動が吸収されるため、吐出不安定状態
が緩和されるけれども、長時間インクジェット記録装置
を使用しない場合に、インク供給管１１１の接続部から
徐々に内部に空気が侵入することがある。また、インク
に溶は込んでいる空気が外部に出てきたり、記録ヘッド
１００に衝撃が加わってインク吐出口１０７に形成され
ているインクのメニスカスが破れること等により、イン
ク室１０６内に更に空気が蓄積されることがある。この
インク室１０６の空気の増力口：□″ｉ、成る量までは
比較的容易に達成される。

しかし、インク室１０６のインク供給管１１】はインク
吐出口１０７と節回−レベルの中間に接続されているた
め、インクの量が低下すると、前述のようにインク室１
０６に多く蓄積されている空気は容易にインク供給管１
１１に入ムインク供給’ｔ　１１１にインク室１０６の
空気圧力が作用する。−力、インク吐出口１０７はイン
クのメニスカスが形成され、インク室１０６内と空気室
内の圧力バランスが略保たれている。このため、空気供
給源にょシインク供給源を加圧してインクを供給する際
に、インク供給管１１１の出口でインク室１０６の空気
圧力が空気供給のの空気圧力と対向して作用することに
なる。したがって、この両者の圧力関係にょシインク供
給管１１１によるインクの供給が極度に悪化して、第３
図に示すようにインク室１０６にインクが充分供給され
なくなる事態が発生する。そして、このインク供給不良
により、記録が途中で力・すれたり、途絶える等の記録
不良を招くという課題カーある。

本発明の目的は、このような従来の課題に鑑み、インク
室の空気量の増力口に対してもインクを円滑に供給して
、常に安定した記録状態を確保することができるインク
ジェット記録装置を得るにある。

課題を解決するだめの手段 この目的を達成するため、本発明は、記録ヘッドで空気
吐出口に空気流路を介し対向して開口設置されるインク
吐出口と、空気流路に空気を供給する空気供給源と、イ
ンク吐出口を有しかつ空気供給源に連通して加圧される
インク供給源からのインクがインク供給管を介して供給
されるインク室と、このインク室内部に収容されてイン
クを高いレベルに保つと共に走査時のインクの揺れを防
ぐ多数の小径部材と、空気吐出口及びインク吐出口の近
傍に配置されかつ静電力によりインク吐出口のインクの
メニスカスを引伸ばして空気吐出口から流出する空気流
で吐出させる電極とを備えるインクジェット記録装置を
提案するものである。

作　　　　用 前述した本発明の構成によると、インク室に多数の小径
部材が収容されているので、初期のインク充填時やその
後のインク供給時に毛細管現象により、空気が内部に溜
まる量を減じてインクが常に高いレベルに保持されるこ
とになり、これによりインク供給管への空気の侵入が防
止され、インク供給源からインク室に円滑にインクを供
給することが可能になる。また、インク室のインクは、
小径部材で細分化連通して収納されるため、記録ヘッド
を高速で走査する際に、インクの揺れとそれに伴う圧力
変動が抑制される効果も生じて、安定した記録特性を得
ることが可能になる。

実施例 以下、第１図を用いて本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明によるインクジェット記録装置の断面図
であり、記録〜ット１００は第３図と同様にボディ部材
１０１に、空気吐出口１０８を有する空気ノズル板１０
２と、インク吐出口】０７を有するインクノズル板１０
３が取付けられる。空気ノズル板１０２の内側には空気
流路１０５を介して空気室１０４が、インクノズル板１
０３の内側にはインク室１０６がそれぞれ形成されてい
る。そして、空気吐出口１０８とインク吐出口１０７の
近傍には電極１．０９．１１４がそれぞれ設置され、こ
れらの電極１０９　、１１４が信号源１１５に接続して
、インクのメニスカスを吸引吐出するようになっている
。また、空気供給源１１２からの空気供給管１１０が空
気室１０４と、インク供給源１１３に連通され、インク
供給源１１３がインク供給管１１１を介してインク室１
０６に連通されている。

一力、インク室１０６においてインク吐出口１０７とイ
ンク供給管１１１は、中間の節回−レベル連通されてい
る。そしてこのインク室１０６の内部には、多数の小球
体１１６が略−杯に収容されて、インクに対し毛細管現
象を生じかつインクを細分化連通して収納するようにな
っている。この小球体１１６はインク吐出口１０７から
吐出したりそれを閉じるおそれが無いように、インク吐
出口１０７の数倍程度の径を有し、更にインクと反応す
ることの無いセラミック等の材質で作られている。

図示実施例は、以上のような構成であるから、非記録時
には、記録ヘッド１００のインク吐出口１０７近傍の空
気圧力とインク圧力が略等しくなって、そのインク吐出
口１０７に生じるインク■のメニスカスＩＯが静止した
状態に保持されている。

そして、記録時に信号源１１５により電極１０９．１１
４に信号電圧を印カ目すると、この信号電圧の電位差に
基づく静電力でインク吐出口１０７からメニスカスＩｏ
が吸引され、空気吐出口１０８から流出する空気流中を
飛翔して吐出し、前方の被記録物に付着して記録が行わ
れる。

一力、このようなインクジェット記録作用時においては
、初期のインク充填時には、インク室１０６内に多数の
小球体１１６が収容されているので、インク■がインク
室１０６に入ってくると、小球体１１６相互の毛細管現
象により比較的短時間でインり■が上部に達する。これ
は、インク吐出口１０７にまでインク■が達し、そこで
メニスカス■０を形成して圧力バランスが保持されるま
で行われる。

したがって、この初期においてインク室１０６内の上部
に閉じ込められて溜まる空気Ａの量は、第２図の従来の
ものに比べて少なくなる。また、インク室１０６内の空
気量が多少減少しても、インク供給管１１１を介してそ
の上流から伝播される圧力変動は、適確に吸収して緩和
される。

一方、記録へノド１００の衝撃によりインク吐出口１０
７やインク供給管１１１の接続部からインク室１０６に
空気Ａが入り、更にはインク■中に含まれている空気Ａ
がインク室１０６で分離して、インク室１０６の空気量
が増加する。この場合に、一定量の空気Ａが増加しても
、前述のように初期にインク室１０６に閉じ込められる
空気量が少ないため、全体の空気量が減じた状態になる
。捷た、インク室１０６内では小球体１１６の毛細管現
象でインク■が上昇傾向に指向されるため、インク■の
液面が常に高く保持され、空気Ａが下刃の奥まで入るこ
とが阻止される。このため、インク室１０６の略中間の
インク吐出口１０７の位置には常時充分にインク■があ
って、正常にインク供給される。

また、インク吐出口１０７と節回−レベルのインク供給
管１１１は常にインク■中に没して空気Ａの侵入が防止
されることになり、この結果インク供給管１１１は正常
なインク供給状態に保持される。

そこで、インク供給源１１３の空気圧力は全てがインク
■の吐出に作用し、インクＩの消費に応じて順次円滑に
インク■が供給される。

−力、記録ヘッド１００が高速で左右に走査されると、
インク室１０６　、１０６内のインクエが左右に揺れて
インク圧力が変動する。そして、この圧力変動によりイ
ンク■のメニスカス■０の吐出状態が不安定になって、
ドツトの揺らぎ、かすれ等の不具合を招くことがある。

しかし、インク室１０６内のインク■は、多数の小球体
１１６により細分化連通して収納されているので、この
高速走査時にはインク■のこの収納状態でインク■自体
の揺れ、それに伴う圧力変動が吸収して抑制される。し
たかって、インク室１０６内のインク■は一定のインク
圧力に保持され、インク■のメニスカス■Ｏの吐出が安
定した状態に確保される。

この結果、インク室１０６内の空気量が増加しても円滑
にインク供給され、記録−ノド１００が高速走査しても
インク室１０６内のインク圧力が一定化することで、安
定した記録状態が継続して行われることになる。

尚、前記実施例の小球体１１６は、セラミック以外に、
ガラス、樹脂等の材質でも良い。また、小径部材として
、小球体１１６の延長的なものとしてスポンジ部材が考
えられ、この部材でもインクを高レベルに保持する効果
はあるが、スポンジ部材内部にはごみ等が多く発生する
ため、好ましく無　７い。従って、小径部材は完全な球
の必要は無いが小球体１１６、またはそれに類似の球状
部材であることが望ましい。

発明の効果 以上に説明したように、本発明によるインクジェット記
録装置は、記録ヘッドのインク室の空気の増加に対して
も円滑にインク供給することが可能になり、同時に高速
走査時にインク室のインクの揺れに伴う圧力変動を抑制
することができるので、安定した記録特性を長期間両る
ことができ、その効果は太きい。本発明によるインクジ
ェット記録装置は、インク室に多数の小径部材を収容す
る構成であるから、初期及びその後のインク供給時に、
毛細管現象により空気の混入を減じてインクを高いレベ
ルに保持する効果が太きい。また、本発明によるインク
ジェット記録装置では、高速走査時のインクの圧力変動
抑制の効果も大きく、インク室の空気を厳密に管理をす
ることが不要になるので、組立作業性等が向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の断面図、第２図は従来のインクジェット記録装置
の断面図、第３図は同インクジェット記録装置のインク
室の空気増加状態を示す断面図である。 １００゛記録ヘツト、１０５・・・空気流路、１０６・
インり室１０６．１０７　　インク吐出口、１０８　　
空気吐出口、１１１　　インク供給管、１１２・・・空
気供給源、１１３・・・インク供給源、１０９　、１１
４−・・電極、１１６・・・小球体。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　　明　ほか２名第１
図 第２図 ゝ／／２ヱ館博、 第３図 にＯ Ｒ？細り・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドで空気吐出口に空気流路を介し対向し
   て開口設置されるインク吐出口と、空気流路に空気を供
   給する空気供給源と、インク吐出口を有しかつ空気供給
   源に連通して加圧されるインク供給源からのインクがイ
   ンク供給管を介して供給されるインク室と、このインク
   室内部に収容されてインクを高いレベルに保つと共に走
   査時のインクの揺れを防ぐ多数の小径部材と、空気吐出
   口及びインク吐出口の近傍に配置されかつ静電力により
   インク吐出口のインクのメニスカスを引伸ばして空気吐
   出口から流出する空気流で吐出させる電極とを備えるこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
2. （２）前記小径部材は、インク吐出口と同等またはこれ
   より大きい径を有する小球体、またはこれに類似する球
   状部材であることを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェット記録装置。