JPH05131621A

JPH05131621A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPH05131621A
Application number: JP29291991A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yasutomi; 英雄保富
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット記録装置に関し、容易にマル
チノズル化を図ることができるとともに、高密度記録が
可能になり、しかも小型化を図る上で有利になるように
したインクジェット記録装置を提供することを目的とす
る。【構成】ノズル孔４を備えるインク保持部３に保持さ
れたインク２にインク２が沸騰しない程度の熱エネルギ
ーを印加する発熱手段５と、該インク２に振動エネルギ
ーを印加する発振手段１０とを設け、発熱手段５と発振
手段１０とが重畳作動することにより、熱エネルギーで
低粘度化された該インク２を振動エネルギーで記録媒体
に飛翔させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子等の振動を利
用して、インクを記録媒体に向けて飛翔させるように構
成されたインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録装置として
は、インクに振動エネルギーを与えることによりインク
を記録媒体に向けて吐出させるものが知られている。よ
り詳しくは、この種の記録装置は、例えば特公昭５３−
１２１３８号公報に開示されているように、インク保持
手段に保持されたインクに圧電振動子（ピエゾ素子）で
振動エネルギーを印加してオリフィスから吐出させるよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインクジェット記録装置では、インクを吐出させ得
るだけの振動エネルギーをインクに与えるために、ピエ
ゾ素子の振動によるインク保持部の容積変化を十分に大
きくとる必要があり、また、隣接するノズル孔への振動
波を波及させないようにするため、高密度なマルチノイ
ズ化を図ることが困難であるという問題を有していた。

【０００４】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、高密度なマルチノイズ化を容易に図ることが
できるインクジェット記録装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係るインクジェット記録装置は、上記の目的を達成す
るため、インク噴射部を備えるインク保持手段に保持さ
れたインクに熱エネルギーを印加する発熱手段と、該イ
ンクに振動エネルギーを印加する発振手段とを設け、発
熱手段と発振手段とが重畳的に作動することにより、該
インクを記録媒体に飛翔させることを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記の構成により、インク保持手段に保持さ
れたインクは発熱手段で加熱されることにより表面張力
及び粘性抵抗が低くなる。そして、表面張力等が低下し
たインクに発振手段が振動を与えることにより、インク
は記録媒体に向かって飛翔する。発熱手段による加熱が
ない部分では、発振手段によってインクに振動が与えら
れても、インクの表面張力、粘性抵抗等の抗力によって
インクの飛翔は生じない。また、発熱手段による加熱が
ある部分でも、発振手段により振動が付与されない限
り、インクが飛翔することはない。

【０００７】

【実施例】図１ないし図３は本発明の一実施例に係るイ
ンクジェット記録装置を示し、図１はその構成を示す斜
視図であり、図２は図１のＡＡ矢視断面図であり、図３
はその発熱手段の平面図である。このインクジェット記
録装置は、印字ヘッド１内に例えば油性顔料分散インク
（以下、単にインクという）２を保持するインク保持部
３を備え、このインク保持部３は図上、上方に向かって
開口する複数のノズル孔４を有している。

【０００８】各ノズル孔４の周囲には、それぞれ円環状
の発熱体５が埋設され、各発熱体５はそれぞれ個別的に
導出されたリード５ａを備え、このリード５ａ及び個別
ドライバ６を介して共通の駆動電源７に接続される一
方、共通リード５ｂを介してアースされ、印字データに
対応して制御部８が個別ドライバ６をオンオフすること
により駆動電源７から個別的に通電させるようにしてあ
る。

【０００９】発熱体５は例えば１００〜２００℃程度ま
で昇温し、インク２を沸騰させない程度に５０℃ないし
１７０℃程度に加熱するようにしてある。インク保持部
３の下部には、各ノズル孔４に対応する位置に凹部９が
形成され、この凹部９の底部に厚み振動型のピエゾ振動
子１０が配置される。各ピエゾ振動子１０の両電極１０
ａ、１０ｂは駆動電源１１に接続され、制御部７によっ
て全ノズル孔４のピエゾ振動子１０が同時に駆動される
ように構成している。

【００１０】上記油性顔料分散インク２は、カーボンブ
ラック、ピグメントブラック、ピグメントレッド、ピグ
メントブルー、バットブルー等の顔料（ここではカーボ
ンブラック）を分散剤とともに分散媒に分散させたもの
であり、必要に応じてマスキング剤、香料等の添加剤、
水等のにじみ防止剤を添加してある。これらの組成の配
合比は、例えば分散媒１０〜９０重量％（ここでは６７
重量％）、顔料３〜１０重量％（ここでは５重量％）、
分散剤３〜２０重量％（ここでは５重量％）、マスキン
グ剤、香料、にじみ防止剤等の添加剤２０重量％以下
（ここでは２０重量％）とされる。

【００１１】このインク２は、例えば常温（２５℃）に
おける粘度が４〜１００ｃｐ、表面張力が２０〜５５dy
ne／cmであり、５０〜１７０℃における粘度が１〜３０
ｃｐ、表面張力が１５〜３２dyne／cmであるものなどが
用いられる。この実施例において、インク２に発熱体５
によって熱エネルギーだけを印加すると、インク２が５
０〜１７０℃程度まで昇温し、その表面張力、粘性抵抗
等が低下する。しかしながら、この状態ではインク２は
その表面張力によってノズル孔４に保持され、記録媒体
に向かう方向の飛翔力は作用しない。

【００１２】また、インク２にピエゾ振動子１０によっ
て振動エネルギーだけを印加すると、インク２は振動し
てノズル孔４から記録媒体に向かう方向の飛翔力が作用
するが、常温ではこの飛翔力に対する抗力、すなわち、
インク２の表面張力、粘性抵抗等が大きいためにインク
２は飛翔しない。一方、インク２に発熱体５によって熱
エネルギーが印加されると同時にピエゾ振動子１０によ
って振動エネルギーが印加されると、表面張力、粘性抵
抗等が低下すると共に飛翔力が作用するので、上記の均
衡を破ってインク２が記録媒体に向かって飛翔すること
になる。

【００１３】このように、粘度等が低下している状態の
インク２に対して振動エネルギーを印加するので、その
大きさは比較的小さくてよく、したがってピエゾ振動子
１０を小型化して、例えば３００ｄｐｉや４００ｄｐｉ
など、高密度なマルチノズル化を図ることが容易にな
る。ここで、発熱体５のウォームアップ時間及び発熱体
５からインク２への熱伝播時間を見込んで、発熱体５の
動作開始タイミングをピエゾ振動子１０の動作開始タイ
ミングよりも若干早くすると、インク２が充分に昇温し
て抗力が最小になった状態でピエゾ振動子１０を動作さ
せることができ、ピエゾ振動子１０の駆動エネルギーを
最小にすることができ、消費電力を低減できることにな
る。

【００１４】また、インク２に与える熱エネルギーは、
インク２の粘度等を低下させる程度でよいので、やはり
消費電力の低減が可能である。また、インクを例えば沸
騰する程高温にしないので、インクの焦げつき、変色等
の劣化を防止できるとともに、印字ヘッド１が酸化劣化
し難くなり、印字ヘッド１にバブルが弾ける時に発生す
る衝撃波が作用するおそれが無くなるとともに、印字ヘ
ッド１が受ける熱付加も軽減されので、印字ヘッド１が
破損し難くなる。

【００１５】なお、上記のように、油性顔料分散インク
２を用れば、印字濃度、定着速度、耐光性、耐水性等を
高めるとともに、にじみを減少させることが容易である
が、これに限らず、水性染料を水等の溶媒に溶かしたイ
ンクなどを用いてもよい。図４は本発明の他の実施例の
構成を示す断面図であり、この実施例では、印字ヘッド
２１のベース２２がピエゾ体で構成される。そして、ベ
ース２２におけるノズル孔２３に対応する部分の図上左
右両側部に例えばダイシングソーを用いて導波溝２４を
形成し、両導波溝２４の間の凸部２５にノズル孔２３の
配列方向と平行に配置され、ともにアースされる１対の
電極２６ａ、２６ｂが埋設される。また、発熱体２７が
ピエゾ振動子２６内に埋設され、これと１対の電極２６
ａ、２６ｂと、ベース２２におけるこれらの間の部分と
によりピエゾ振動子２６が形成される。

【００１６】なお、印字ヘッド２１のノズルプレート２
８の記録媒体側の面（外表面）とノズル孔２３は撥イン
ク性のオーバーコート２９でコーティングしてあり、凸
部２５の頂上面は、インク３０と発熱体２７との距離を
小さくするため、凹部２５ａが形成されている。その他
の構成は上記の一実施例と同様に構成され、符号３１は
個別ドライバ、３２は駆動電源、３３は制御部である。

【００１７】この実施例においては、発熱体２６とピエ
ゾ振動子２６とが１個の個別ドライバ３１で同期してオ
ンオフされることになる。ピエゾ振動子２６は発熱体２
７を中心にして図上、左右方向に拡縮振動し、その振動
波が導波溝２４の両側面に案内されてノズル孔２３の方
向に向かって送り出される。その結果、インク３０の飛
翔方向が正確に制御されるので、ドットの間隔を狭めて
も正確な記録ができるようになり、印字ヘッド２１を小
型化できるとともに、解像度を高めることができる。

【００１８】図５は本発明のまた他の実施例の構成を示
す断面図であり、図５の（ａ）は静止時の断面図であ
り、図５（ｂ）は吐出時の断面図である。この実施例で
は、印字ヘッド４１のベース４２におけるノズル孔４３
に対応する部分に２条の凸部４４が突設され、各凸部４
４の図上、左右両外側と両内側とに電極４５ａ、４５
ｂ、４５ｃを設けることにより、１対のピエゾ振動子４
５が設けられ、両ピエゾ振動子４５の間に導波溝４６が
形成される。

【００１９】また、加熱手段４８の発熱体４８ａはノズ
ルプレートを兼ねている。上記電極４５ａは個別ドライ
バ４９を介して駆動電源５０に接続され、電極４５ｃは
アースされる。そして、制御部５１で個別ドライバ４９
をオンにすることにより両ピエゾ振動子４５が作動する
ように構成される。その他の構成は図４に示す実施例と
同様に構成される。

【００２０】この実施例においては、印字ヘッド４１の
発熱体４８ａの駆動によってインク４７を吐出するノズ
ル孔４３が選択されるのではなく、ピエゾ振動子４５の
駆動によってインク４７を吐出するノズル孔４３が選択
される。すなわち、ピエゾ振動子４５が振動する箇所に
対応するノズル孔４３のみからインク４７が飛翔し、そ
の他のノズル孔４６からはインク４７が飛翔しない。し
たがって、容易にマルチノルズ化することができる。

【００２１】また、この実施例においては、ピエゾ振動
子４５は、図４（ｂ）の破線で示すように、互いに導波
溝４６を開閉するように振動し、これによって生じた振
動波は、図４（ｂ）の１点鎖線で示す圧力分布線のよう
に、導波溝４６の両側面に案内されてノズル孔４３の中
心に向かって送り出される。その結果、インク４７の飛
翔方向が正確に制御されるので、ドットの間隔を狭めて
も正確な記録ができるようになり、印字ヘッド４１を小
型に、かつ、コンパクトに形成できるとともに、解像度
を高めることができる。

【００２２】更に、この実施例では、特に、ノズル孔４
３に対応して導波溝４６を形成してあるので、各ピエゾ
振動子４５の振動によって発生する振動波が導波溝４６
によってノズル孔４３の方向に向けられ、インク４７を
ノズル孔４３の方向に吐出させる力が大きく作用する。
図６は本発明の更に他の実施例の構成を示す断面図であ
り、この実施例では、導波溝６７ｃを有するピエゾ体で
構成された印字ヘッド６１のベース６７の上下両面に電
極６８ａ、６８ｂが設けられ、上側の各電極６８ａ、下
側の電極６８ｂ及びベース本体６７とで各ノズル孔６６
に対応するピエゾ振動子６８が構成される。各ピエゾ振
動子６８の上側の電極（個別電極）４８ａは個別ドライ
バ６９を介して共通の駆動電源７０に接続され、印字デ
ータに対応して図示しない制御部が個別ドライバ６９を
オンオフすることにより駆動電源７０から個別的に通電
させるようにしてある。

【００２３】その他の構成は図５に示す実施例と同様に
構成され、同様の効果を得ることができる。図７及び図
８は本発明のまた更に他の実施例を示し、図７の（ａ）
はその断面図であり、図７の（ｂ）はその正面図であ
り、図８はその斜視図である。図８に示すように、この
印字ヘッド７１は、アルミナ製の基板７２の前部上側に
固定され、ガラスで作られたベース７３を備え、ベース
７３内の前部に形成されたインク保持部は多数のノズル
孔に代わって形成されたスリット７４を介して前面に開
口している。

【００２４】図７に示すように、このスリット７４内に
は円管状のピエゾローラ７６が回転可能に設けられる。
このピエゾローラ７６と、基板７３の前部に設けられ、
インク７９への電荷注入電極を兼ねる駆動電極８１およ
びコモンアース電極８２とでピエゾ振動子７５が構成さ
れている。各駆動電極８１には、個別電極８３によって
選択自由に電圧が印加されるようになっている。また、
ピエゾローラ７６は回転駆動されることにより、インク
７９をスリット７４の開口部に送るインク送りに兼用さ
れる。

【００２５】また、印字ヘッド７１のベース７３には棒
状のサーマルヘッド８０が埋設され、サーマルヘッド８
０は図示しない駆動電源に接続される。印字ヘッド７１
のスリット７４に対向して記録媒体（ここでは、記録
紙）８６を案内するバイアスプラテンローラ８７が配置
され、バイアスプラテンローラ８７と駆動電極８１との
間には例えばマイナス１ＫＶ程度の電圧に一定の周波数
及び振幅を有する交流を重畳された電圧が電源８５によ
って印加される。

【００２６】なお、基板７２上には、ベース７３の後側
に隣接してインクケース８８が設けられる。この実施例
においては、インク７９がサーマルヘッド８０によって
加熱されるとともに駆動電極８１とバイアスプラテンロ
ーラ８７との間に電界が形成された状態で、そして、駆
動電極８１とコメンアース電極８２との間に電圧が印加
され、これにより発生する電気力線がピエゾローラ７６
の内部を軸心方向に通るとピエゾローラ７６はその電気
力線の通過部付近が径方向に伸縮し、これによってイン
ク７９は部分的に振動エネルギーを与えられ。その箇所
のインク７９が記録紙に向かって飛翔する。このとき、
インク７９には電界による力がバイアスプラテンローラ
８７に向かう電気力線の方向に作用するので、インク７
９の飛翔の方向性が高くなり、解像度の向上が容易にな
る。

【００２７】また、スリット７４を用いることにより、
製造コストを低減できるとともに、インク７９の目詰ま
りが発生し難くなり、また、ピエゾローラー７６からな
るフィードローラを設けることにより、インク７９の補
給能力が高められ、記録周波数を高めて記録速度を高め
ることができる。また、電荷注入電極８１とバイアスプ
ラテンローラ８７との間には一定の周波数及び振幅を有
する交流が重畳された電圧を印加することにより、イン
ク７９に振動が与えられ、これによりインク７９の切れ
が良くなって、いわゆる、尾引きの確実な防止が容易に
なる。

【００２８】なお、この実施例において、上記スリット
７４を多数のノズル孔を有するノズルプレートで覆うこ
とも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インク
に発熱手段で熱エネルギーを印加するとともに、発振手
段で振動エネルギーを印加することによりインクを飛翔
させるよう構成しているので、圧電振動子の振動による
インク保持部の容積変化は少なくでき、隣接するノズル
孔に振動波が波及し難くなり、ノズル孔の間隔を狭くで
き、したがって、高密度なマルチノズル化が容易になる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の斜視図である。

【図２】本発明の一実施例の断面図である。

【図３】本発明の一実施例の発熱手段の平面図である。

【図４】本発明の他の実施例の断面図である。

【図５】本発明のまた他の実施例の断面図である。

【図６】本発明の更に他の実施例の断面図である。

【図７】本発明のまた更に他の実施例の２面図である。

【図８】本発明のまた更に他の実施例の斜視図である。

【符合の説明】

１印字ヘッド２インク３インク保持部４ノズル孔５発熱体７個別ドライバ８制御部９駆動電源１０ピエゾ振動子１１駆動電源２１印字ヘッド２２ベース（ピエゾ体）２３ノズル孔２４導波溝２６ピエゾ振動子２７発熱体３０インク３１個別ドライバ３２駆動電源３３制御部４１印字ヘッド４２ベース４３ノズル孔４５ピエゾ振動子４６導波溝４７インク４９個別ドライバ５０駆動電源５１制御部６１印字ヘッド６２ノズルプレート（発熱体）６３共通ドライバ６４駆動電源６５制御部６６ノズル孔６８ピエゾ振動子６８ｃ導波溝６９個別ドライバ６０駆動電源７１印字ヘッド７２ベース７４スリット７５ピエゾ振動子７６ピエゾローラ８０サーマルヘッド８１駆動電極８７バイアスプラテンローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク噴射部を備えるインク保持手段に
保持されたインクに熱エネルギーを印加する発熱手段
と、該インクに振動エネルギーを印加する発振手段とを
設け、発熱手段と発振手段とが重畳的に作動することに
より、該インクを記録媒体に飛翔させることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項２】インク保持手段が複数のインク噴射部を
備え、各発熱手段が各インク噴出部に対応して設けら
れ、個別的に駆動される請求項１に記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項３】インク保持手段が複数のインク噴射部を
備え、各発振手段が各インク噴出部に対応して設けら
れ、個別的に駆動される請求項１または２に記載のイン
クジェット記録装置。
【請求項４】インク噴出部に対向する記録媒体の背後
に対向電極を設け、インクと対向電極との間に所定の電
圧を印加する電圧印加手段を設けた請求項１ないし３の
何れかに記載のインクジェット記録装置。