JPH0437552A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はインクジェット記録装置に関する。さらに詳し
くは、外部環境温度より高温に保持したインクを飛翔さ
せるインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ 従来の高温インク吐出型インクジェット記録装置は製造
時に所定の印字密度が得られるような寸法で製造してい
た。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術では印字安定性を向上させるな
どの目的でインクジェット記録ヘッドを外部環境温度よ
り高温の所定温度に保持して印字を行なう際に主として
熱膨張のために、イン１りを噴出させるための複数の小
孔群の間隔が製造時と異なってしまい、目的とする印字
パターンの間隔が得られないという技術課題があった。

そこで本発明はこのような技術課題を解決するもので、
その目的とするところは高温に保持しても目的とする印
字密度を保ちながら安定な印字パターンを得ることので
きるインクジェット記録装置を提供するところにある。

口課題を解決するための手段］ 本発明のインクジェット記録装置は外部環境温度より高
温に保持したインクと、該インクを噴出させるための複
数の小孔群を形成したインクジェット記録ヘッドとから
主に構成され、該インクジェット記録ヘッドを外部環境
温度より高温度の所定の温度に設定して前記インクを被
印字物に飛翔させて印字を行なうインクジェット記録装
置において、前記記録ヘッドが前記所定の温度に設定さ
れた場合に前記複数の小孔群の各々の穴の間隔のうち、
最小間隔または最大間隔の少（ともいずれか一方と、目
的とする印字パターンの間隔との差のうち大きい値が前
記目的とする印字パターンの間隔の１／２以下とするこ
とを特徴とする。

［作用コ 本発明の上記の構成によれば、インクジェット記録ヘッ
ドを構成している材料の熱膨張による増加分を考慮して
、印字時の高温度で目的とする印字密度となるようにイ
ンクを噴出させるための複数の小孔群の間隔を製造時に
あらかじめ小さく設定しておくことで、安定で目的とす
る印字密度の印字を得ることができる。

［実施例］ （実施例１） 第１図は本発明の一実施例を示す主要構成部の部分断面
図である。第１図（α）を用いて本発明の主要構成とイ
ンクジェットヘッドの動作について以下に説明する。適
度な高温に保持したインク１をインクジェットヘッド２
の中に満たし、所定の粘度を有する液体とした。この時
インク１は加熱装置を用いてインクジェットヘッド２を
介して加熱を行なったが、図には示さなかった。インク
ジェットヘッド２は図に示すように１ヘツドケース５と
インクを噴出させるための複数のノズル４を形成したノ
ズルプレート５で外−を囲ったライン型インクジェット
ヘッドとなっており、その中に振動子６をスペーサ１０
を介してノズルプレート５と一定の間隔を保持させるよ
うに、さらにノズル４と同一のピッチとなるように設置
した。振動子６は電気導電性を有する振動板８および圧
電体７を図に示すようにはり合わせ、圧電体７の他方の
面に薄膜電極９を形成した。圧電体７は振動板８と薄膜
電極９間にあらかじめ直流電圧を長時間印加し、分極を
行なった。振動子６は駆動電源１１を用いて所定のパル
ス電圧を印字し、蓄積された電荷を放電したところ、変
形位置１２の位置まで変形した後にもとの位置にもどっ
た。この時所定の粘度に保たれていたインク１の一部が
ノズル４よりインク滴１４となって噴出万両１５に噴出
した。この後噴出したインク滴１４と同量を図には示し
ていないがイ才り１の供給部より供給方向１５方向に供
給した。複数の振動子６に駆動電源１１より適度に変調
した駆動電圧を与えることにより多数のインク滴１４を
紙等の被印字物上に噴出させ、良好な印字を得た。次に
本発明に用いた主な材料と形状について説明する。イン
ク１はパラフィンワックス、カルナバワックスおよヒヘ
ヘン酸等の脂肪酸を各々１〜６０ｗｔ％の割合で加熱溶
解し、その中にニグロシン黒色染料を１〜８ｗｔ％同様
に溶解したものを用いた。高温に保持した時の粘度は２
〜５０ｍｐａ、・Ｓの範囲の一所の値である。インク１
はこれらの他に高温で前述の粘度となる有機物の中にカ
ーボンブラックや顔料の微粒子ならびに染料や顔料を付
着または結合させた微粒子を混合した非線型流動性液体
を用いてもかまわない。ヘッドケース３は適度な熱伝導
性を与える材料たとえば、アルミニウム、シリコン、ア
ルミナ等のセラミックス類等を用いた。

ノズルプレート５とスペーサ１０は同一材料もしくは、
熱膨張係数の差や比が小さい材料の組合せを用いた。特
にスペーサ１０は振動板８の共通電極とするために、電
気導電性材料もしくは絶縁材料表面に導電性膜を形成し
たものを用いた。本発明に用いたノズルプレート５およ
びスペーサ１０の材料は、たとえば金属ではニッケル、
銅、タンタル、モリブデン、鉄ｔニッケル合金、鉄・ニ
ッケル・コバルト合金、クロムおよびこれらを少なくと
も一種を含む合金である。特に；ツケルを用いた場合、
ノズル４は電気メツキ法を用いて非常に精密に形成する
ことができた。他の材料では、ガラス類、アルミナ、窒
化ケイ素等のセラミックス類、シリコン、サファイア等
を用いた。またポリイミド、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニルサルホン等の
耐熱性プラスチックでも良好な動作を得た。特にこれら
の絶縁物を用いた場合は、ノズル４等の加工にエキシマ
レーザを用いたところ、非常に高精度の加工を行なうこ
とができた。ノズル４は直径２０μｎＬ〜５００μｍ間
でインク滴１４の形状、スピードを考慮して所定の一定
値とした。圧電体７にはチタン酸ジルコン酸鉛系のピエ
ゾエレクトリック効果を示す強誘電体セラミクスを用い
、薄膜電極９を蒸着またはスパッタリングもしくはメツ
キ法によって厚さ０．１μｍ〜２０μｍの間の一定値に
形成した。

次に第１図Ｃｂ）および第２図を用いて本発明の詳細な
説明する。第１図Ｃｂ）は同図（α）中のノズル４の中
心を通る断面Ａで切断した場合の断面図である。第２図
および第６図は第１図（ｂ）と同等の断面図である。第
１図（ｂ）はインクジェットヘッド２を動作させない場
合、たとえば製造時または保管時の外部環境温度におけ
る状態である。ノズル４のピッチＢは６５〜５００μｍ
間の所定の値に形成したが、その値は目的とする印字間
隔ではない。第２図（α）も第１図Ｃｂ）と同様の状態
を示している図である。次にインクジェットへラド２の
温度を所定の高温度まで上昇させたところ、第２図（ｂ
）に示すように、ノズルプレート５およびインクジェッ
トヘッド２が熱膨張のために伸びノズル４のピッチ間隔
もＢ′に拡大した。この時、Ｂ′はほぼ目的とする印字
間隔となり、この状態で前述のようにして印字を行なっ
たところ、寸法の正しい非常に字体の美しい印字を得た
。またノズルプレート５に形成した複数のノズル４間の
間隔は製造上一定の公差内で必ずばらついていた。それ
らの間隔のうち前記所定の高温度に保持した場合の最小
値または最大値と目的とする印字密度における印字ドツ
ト間隔との差の大きい値が、該目的とするドツト間隔の
１７２以下であれば印字品質は良好となり、美しい印字
が得られた。またこれより大きければ印字品質は見劣り
のするものとなった。この現象はノズル４の個数が多（
なる高密度印字のラインヘッドになる程著じく現われた
。

（実施例２） 第５図は本発明の他の実施例の一例である。本実施例は
大型ラインヘッド等インクジェットヘッド２の温度を全
体に渡って均一にすることが困難なｔ合に用いた。イン
クジェットヘッド２の加熱を行なうためのヒータブロッ
ク１６を複数個ヘッドケース５に設置した。あらかじめ
所定の温度に上昇させた場合のノズルプレート５付近の
温度分布を実験またはシミュレーションで測定モしくは
予測を行なっておき、その分布に応じてノズル４間の間
隔を異なった寸法（同図で０１＊Ｃ２ｅＣ８、Ｃ４と表
示）となるように、かつ前記所定の温度に上昇させた時
に各々はぼ等間隔となるように複数のノズル４を形成し
た。ヒータブロック１６で加熱を行ない所定の温度に上
昇させた所、ノズルプレート５は熱膨張により不均一に
膨張したがノズル４は各々目的の印字間隔Ｂ／にほぼ近
（なり、振動子６も高温時の位置６′に移動しその間隔
もほぼ等間隔となった。さら−に実施例１と同様に高温
に保持した場合の複数のノズル４の各ピッチ間隔の最小
値または最大値と、目的とする印字密度における印字ド
ツト間隔との差の大きい値が、該目的とするドツト間隔
の１／２以下であれば印字品質の良好な美しい印字が得
られた。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、外部環境の温度が
変化しても、それ以上の所定の高温にインクジみット記
録装置を保持することによりインりの粘度が一定となり
安定な印字を得られるばかりでな（、高温時の熱膨張に
対応した間隔のノズルを形成できるためさらに印字パタ
ーンの整った高品位印字が可能であるという効果が得ら
れた。

また大型高密度ヘッドを形成する場合にも、多数個の加
熱ヒータを設置したことによる温度ムラが大きくてもこ
れらに確実に対処し高印字品質の印字が得られるという
効果も判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２０ならびに第３図は各々本発明の実施
例を示す主要構成部分断面図。 １・・・・−・−インク ２・・・・・・・・・インクジェットヘッド４−−・・
−・ノズル ５　・・−・−−・ノズルグレート 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部（他１名）１、イ）フ ２：　イシクン、７トヘ１．ド （Ｑ） （ｂ） 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部環境温度より高温に保持したインクと、該インクを
   噴出させるための複数の小孔群を形成したインクジェッ
   ト記録ヘッドとから主に構成され、該インクジェット記
   録ヘッドを外部環境温度より高温度の所定の温度に設定
   して前記インクを被印字物に飛翔させて印字を行なうイ
   ンクジェット記録装置において、前記インクジェット記
   録ヘッドが前記所定の温度に設定された場合に前記複数
   の小孔群の各々の穴の間隔と、目的とする印字パターン
   の間隔との差のうち大きい値が前記目的とする印字パタ
   ーンの間隔の１／２以下とすることを特徴とするインク
   ジェット記録装置。