JPH0489261A - インクジエットプリンタ用ヘツド - 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〕 本発明はインクを噴射して記録紙に付着させるインクジ
ェットプリンタ用ヘッドに関し、特にヘッド本体の構造
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、インクジェットプリンタ用ヘッドとしては、イン
クを発熱体によって沸騰させてその圧力で噴射するサー
マルインクジェット方式のものや、圧電素子を利用した
ポンプによってインクを噴射する方式のもの等、種々の
ものが使用さ−れている。

特に、熱エネルギーを利用するインクジェットプリンタ
用ヘッドには、インクの絶縁破壊を応用したリキッド・
スパーク方式のものがある。これは、インクが絶縁破壊
する時に生じる熱エネルギーを利用するもので、インク
をこの熱によって加熱して沸騰させ、その圧力によって
ノズルから記録紙に向かって噴射させるように構成され
ていた。このリキッド・スパーク方式のインクジェット
プリンタ用ヘッドは、インクを噴射するノズルとこのノ
ズルに連通されたインク槽とにそれぞれ電極が設置され
ており、画電極に高電圧を印加することによってノズル
内の電極とインクの液面との間で放電させる構造であっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、このように構成されたリキッド・スパーク方
式のインクジェットプリンタ用ヘッドでは、インク液の
絶縁破壊による熱エネルギーを大きくして噴射圧を高め
るためには、通電用電極どうしの間隔を広く設定しなけ
ればならず、高電圧大電流ドライブが必要になるという
問題があった。

このようにすると通電用電極が焼損されやすい。

また、インクは流動性をもっており、しかもインクが電
気分解することに起因して生しる分解物質によって電極
間が導通されやすいため、通電加熱させ難いものであっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るインクシエンドプリンタ用ヘッドは、カソ
ード電極が埋設されかつインク噴射用細孔が前記カソー
ド電極を貫通して穿設された絶縁性基体と、この絶縁性
基体の裏側に前記カソード電極とは間隔をおいて設けら
れて前記細孔に露出するアノード電極とを有し、前記絶
縁性基体の表側を記録紙に対向させて配置されたヘッド
本体と、導電性インクが溜められてこの導電性インクに
前記絶縁性基体を浸すインク槽と、前記カソード電極お
よびアノード電極に給電するパルス通電装置とを備えた
ものである。

〔作　用〕

カソード電極およびアノード電極に通電すると、インク
が熱によって気化することにより細孔内に気泡が生じ、
この気泡を介して両電極間で気体放電が起きてプラズマ
ジェットが発生する。このプラズマジェットによってイ
ンクが噴射される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によって詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係るインクジェットプリンタ用ヘッド
の概略構成を示す断面図である。同図において、１はヘ
ッド本体としてのノズル、２はインク槽で、このインク
槽２内には導電性インク３が溜められている。なお、４
は記録紙を示す。

前記ノズル１は、ポリイミドフィルム等の高誘電率を有
する有機薄膜からなる基体５と、この基体５内に埋設さ
れた板状の７ノード電極６．カソード電極７等とから構
成されており、インク噴射用細孔８が各構成部材を貫通
するように穿設されている。このノズル１は燃焼層１ａ
とインク層１ｂとからなる２層構造とされ、金属基板（
アノード電極６．カソード電極７）にポリイミドフィル
ム等の有機薄膜をコーティングしたものを積層させて形
成されている。そして、この積層物を貫通するようにレ
ーザービーム等によってインク噴射用細孔８が穿設され
ている。また、前記アノード電極６およびカソード電極
７は、アルミニウム等の高温で水素および酸素の吸着が
少ない金属を板状に形成したものが使用されており、パ
ルス通電手段（図示せず）に接続されて給電されるよう
に構成されている。このように構成されたノズル１は、
アノード電極側端部をインク槽２内の導電性インク３内
に浸漬させると共に、他方の端部を記録紙４に対向させ
た状態で固定されている。ノズル１を導電性インク３内
に浸漬させると、導電性インク３は毛管現象によりイン
ク噴射用細孔８内にはい上がる。このため、インク噴射
用細孔８内は導電性インク３で満たされることになる。

次に、このインクジェットプリンタ用ヘッドの動作につ
いて説明する。このノズル１では、アノード電極６およ
びカソード電極７に通電することによってインクが噴射
する。すなわち、アノード電極６とカソード電極７との
間に定電圧を印加すると、燃焼層１ａの部分に滞留する
導電性インク３を通して瞬時に電流が流れる。この通電
に続いて導電性インク３は熱気化し、アノード電極６と
カソード電極７を熱気泡で覆うことになる。燃焼層１ａ
の厚さと通電時間を適切に選定することによりアノード
電極６とカソード電極７の間で気体放電を起こすことが
できる。したがって、インク噴射用細孔８内でプラズマ
ジェットが発生し、インク層１ｂの部分に滞留する導電
性インク３は上記プラズマジェットによって記録紙４に
向かって吐出される。

このようなインクの液相、気相、プラズマという状態変
化の繰返しをパルス通電手段で実現することによって、
インクジェットプリンタ用ヘノドとしての機能が得られ
る。

なお、本実施例では毛管現象によってインク噴射用細孔
８へ導電性インク３を導入させた例を示したが、導電性
インク３の補充速度を高めるために第２図に示すように
ヘッド本体に高圧電極を設けることもできる。

第２図はヘッド本体にインク補充用電極を設けた他の実
施例を示す側断面図である。これらの図において前記第
１図で説明したものと同一もしくは同等部材については
、同一符号を付し詳細な説明は省略する。第２図におい
て、１１は高圧電極を示す。この高圧電極１１は一対の
平行平面板電極構造とされ、ノズル１における噴射孔並
設方向両側部に、ノズル１を介して対向するように取付
けられている。そして、この高圧電極１１は、アノード
電極６．カソード電極７へ通電される通電パルスと逆位
相で高電圧が印加されるように構成されている。この高
電圧電極１１へ通電すると、インク吐出方向に対して直
交する方向に高電圧が印加され、静電誘導によりインク
噴射用細孔８に導電性インク３が導かれ易くなる。すな
わち、この構造とすると、導電性インク３の誘電率に応
じてノズルｌ内へのヘンク補充を高速に行なうことがで
きるようになり、高速印字可能なインクジェットプリン
タ用ヘッドが得られる。

また、上述した各実施例ではノズルを固定式とした例を
示したが、第３図に示すようにノズルの絶縁性基体およ
びカソード電極を可動式とすることもできる。

第３図は移動式絶縁性基体を備えたインクジェットプリ
ンタ用ヘッドの他の実施例を示す断面図である。同図に
おいて前記第１図で説明したものと同一もしくは同等部
材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

第３図において、２１は絶縁性基体としての有孔フィル
ム、２２はアノード電極で、これらによってヘッド本体
が構成されている。

前記有孔フィルム２１は、アルミニウム等の金属基板の
両面に絶縁膜をコーティングしたものに対して印字ドツ
トに較べて数倍の分布密度で微細貫通孔２３を開けて形
成されている。すなわち、この有孔フィルム２１は絶縁
性を有するフィルムにカソード電極７を埋設させた構造
で、微細貫通孔２３がこの有孔フィルム２１の長手方向
に沿って複数並設されている。また、この有孔フィルム
２１および有孔フィルム２１に埋設されたカソード電極
７は、それぞれ可撓性を有する材料によって形成されて
いる。そして、この有孔フィルム２１は、フィルム送り
装置（図示せず）によってアノード電極２２やインク槽
２に対して図中矢印方向へ相対的に移動するように構成
されている。なお、２１ａは有孔フィルム２１の燃焼層
、２１ｂはインク層を示す。

前記アノード電極２２は前記有孔フィルム２１が密着摺
動する電極面２２ａが前面に形成されており、装置本体
（図示せず）に固定されている。

また、この実施例では前記インク槽２もアノード電極２
２と同様に固定されている。

このように構成されたインクジェットプリンタ用ヘッド
では、有孔フィルム２１はインク槽２を通過する時に毛
管現象によりインク液３が微細貫通孔２３内に導かれ、
導電性インク３を担持する。

そして、微細貫通孔２３の下部開口部がアノード電極２
２の電極面２２ａと対応する位置に達すると、導電性イ
ンク３を通ってアノード電極２２゜カソード電極７間に
電流が流れる。この通電に続いて、有孔フィルム２１の
燃焼層２１ａ内に滞留する導電性インク３は熱気化し、
微細貫通孔２３内で気体放電が起きる。したがって、微
細貫通孔２３内でプラズマジェットが発生し、インク層
２１ｂの部分に滞留する導電性インク３は上記プラズマ
ジェットによって記録紙４に向かって吐出される。

このようなインクの液相、気相、プラズマという状態変
化の繰返しをパルス通電手段で実現することによって、
インクジェットプリンタ用ヘッドとしての機能が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るインクジェットプリン
タ用ヘッドは、カソード電極が埋設されかつインク噴射
用細孔が前記カソード電極を貫通して穿設された絶縁性
基体と、この絶縁性基体の裏側に前記カソード電極とは
間陽をおいて設けられて前記細孔に露出するアノード電
極とを有し、前記絶縁性基体の表側を記録紙に対向させ
て配置されたヘッド本体と、導電性インクが溜められて
この導電性インクに前記絶縁性基体を浸すインク槽と、
前記カソード電極およびアノード電極に給電するパルス
通電装置とを備えたため、カソード電極およびアノード
電極に通電すると、インクが熱によって気化することに
より細孔内に気泡が生じ、この気泡を介して両電極間で
気体放電が起きてプラズマジェットが発生する。このプ
ラズマジェットによってインクが噴射される。したがっ
て、導電性インクに通電することにより液相、気相。

プラズマの順にインクの状態を変化させるため、通電電
極が焼損するのを抑えつつインク噴射圧を高めることが
できる。また、電気分解により発生する水素がインク噴
射用細孔内で爆破することによってインク噴射圧は倍加
するので、他の分解物はインクと共にヘッド本体外へ吐
出される。このため、電気分解や熱分解による分解物が
炭化して電極間が導通されるのを可及的抑えることがで
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインクジェットプリンタ用ヘッド
の概略構成を示す断面図、第２図はヘッド本体にインク
補充用電極を設けた他の実施例を示す側断面図、第３図
は移動式絶縁性基体を備えたインクジェットプリンタ用
ヘッドの他の実施例を示す断面図である。 ■・・・・ノズル、２・・・・インク槽、３・・・・導
電性インク、４・・・・記録紙、５０．・・基体、６，
２２・・・・アノード電極、７・・・・カソード電極、
８・・・・インク噴射用細孔、２１・・・・有孔フィル
ム、２３・・・・微細貫通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カソード電極が埋設されかつインク噴射用細孔が前記カ
   ソード電極を貫通して穿設された絶縁性基体と、この絶
   縁性基体の裏側に前記カソード電極とは間隔をおいて設
   けられて前記細孔に露出するアノード電極とを有し、前
   記絶縁性基体の表側を記録紙に対向させて配置されたヘ
   ッド本体と、導電性インクが溜められてこの導電性イン
   クに前記絶縁性基体を浸すインク槽と、前記カソード電
   極およびアノード電極に給電するパルス通電装置とを備
   えたことを特徴とするインクジェットプリンタ用ヘッド
   。