JPH05138883A - インクジエツトヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通電インクジェットヘッドにおいて導電性イ
ンクの沸騰箇所を基盤上の対向電極面表面にすることで
安定したインク流れを発生させ、かつ電気分解気泡や、
残留気泡を沸騰気泡成長により除去し、吐出特性の安定
を達成するインクジェットヘッドを提供する。 【構成】 信号電極１０ａとコモン電極１０ｂとの間に
正負の通電電流を流すことにより、インクの飛翔を行わ
せる通電インクジェットヘッドにおいて、電極面の対向
する面と基盤１の圧力室８側の面とのなす傾斜角が９０
度以上であり、電極端のインク吐出口３側のエッジ部に
曲面を持たせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクに電流を流し、
その流れる電流によりインクを沸騰させ、その時生じる
バブルにより、インク滴を飛翔させる方式のインクジェ
ットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタは高速化、低騒音化、カ
ラー化の要求が高まってきており、インクジェットプリ
ンタが注目されてきている。インクジェットプリンタの
方式は大別して連続式とオンディマンド方式があり、更
にオンディマンド方式の中にもピエゾ素子で駆動するカ
イザー方式、ステムメ方式、グールド方式や、熱にてバ
ブルを発生させ、その体積変化にてインクを飛翔させる
バブルジェット方式がある。このバブルを発生させる方
式にもヒータによる加熱方式と直接インク自体に電流を
流して発熱させる通電方式があり、通電方式は米国特許
３，１７９，０４２号にて概念が説明されている。

【０００３】以下に従来の通電方式を用いたインクジェ
ットヘッドについて説明する。図４は従来のインクジェ
ットヘッドの断面図、図５は図４の従来のインクジェッ
トヘッドを線Ａ−Ａで切断した断面図である。

【０００４】図４，図５において１は基盤、２は基盤１
上に積層された断熱層、３はインク吐出口、４ａ及び４
ｂは断熱層２の上にインク吐出口３に対応してパターン
形成された信号電極及びコモン電極、５は各インク吐出
口３間の干渉を防ぐ絶縁材からなる仕切り部、６はイン
ク流路、７はインク吐出口３を有するノズルプレートで
ある。８は圧力室で基盤１、仕切り部５及びノズルプレ
ート７から構成されている。矢印イは信号電極４ａとコ
モン電極４ｂとの間の導電性インク内を通過する電気力
線、ロは信号電極４ａとコモン電極４ｂとの両電極間の
距離ｇ、電極幅ｈ及び電極厚さｉにより体積が決定され
る導電性インクの電流通過部を示す。

【０００５】９は電気力線イに沿って流れる電流により
電流通過部ロの導電性インクが自己発熱して発生する蒸
気バブルにより、圧力室８に圧力変化を生じ、それによ
り吐出する導電性インク滴である。

【０００６】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて、以下にその動作を説明する。電圧印加装
置（図示せず）により信号電極４ａに電圧を加えると、
所定の体積抵抗率を有する導電性インクの電流通過部ロ
で電気力線イがコモン電極４ｂに対して発生し、電流が
この電気力線イに沿って流れる。この電流により電流通
過部ロの導電性インクが、自己発熱し、ついには沸騰が
始まりバブル（図示せず）が発生する。これにより圧力
室８内の導電性インクの圧力が急激に高まり、インク吐
出口３から導電性インク滴９が飛び出し、記録紙（図示
せず）に飛翔し、付着して、ドットの形成を行う。ここ
で、消費された導電性インクは常時インク流路６から補
給されるので、電圧印加装置（図示せず）により印加さ
れる電圧に応じて導電性インク滴９が連続的に生成さ
れ、記録紙に対して連続的なドット形成が可能となる。
断熱層２は導電性インクの自己発熱を基盤１に逃がさず
効果的にバブル発生を行わす為のものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、信号電極４ａとコモン電極４ｂとの間に存
在する導電性インクを加熱すると電気力線イが信号電極
４ａとコモン電極４ｂとの電極間上方にまで広がるため
に、電流密度の最も大きい部分が電極間の上部になり沸
騰気泡の成長も電極間の上部で始まることが多く、電極
間の上部で沸騰が始まると沸騰気泡の成長に伴い圧力室
８が上下に２分割され、信号電極４ａとコモン電極４ｂ
と沸騰気泡とに囲まれた圧力室８の一部のインクが圧力
室８の壁と気泡との隙間より、ノズル側の圧力室８に吹
き出し圧力室８内のインクの運動が不規則になり吐出の
安定性が悪く、さらに電極間の上部の電流密度のみが著
しく大きくなるために他の部分が十分加熱される前に沸
騰を開始するため、沸騰気泡の成長が少なくインク吐出
力も小さかった。また、沸騰気泡と信号電極４ａとコモ
ン電極４ｂとに囲まれた圧力室８の一部のインクの入れ
替わりがほとんどなく、気泡収縮の際に生じた微小な気
泡や電気分解気泡が底に溜り、電流値の低下を招いた
り、吐出不良を招くという問題点を有していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため導電性を有するインクを吐出するノズルの近
傍に設けられた一対の電極の対向する各々の面をノズル
側へ広がるよう形成するとともに、電極の対向する面の
ノズル側の端部に曲面を設けた。

【０００９】

【作用】本発明は上記の構成により、電極の対向面を通
過する電流の電流密度がほぼ均等で、かつ、電極間のノ
ズルとは反対側の部分で最大となり、沸騰が電極間のノ
ズルとは反対側の部分で始まるため沸騰気泡の成長がノ
ズルに向かって十分に行われる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットヘッドの断面図、図２は図１のインクジェットヘッ
ドを線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。図１，図２にお
いて従来例と同一部分には同一番号を付して説明を省略
する。１０ａはインク吐出口３に対応して断熱層２の上
に設けられた信号電極、１０ｂはコモン電極である。矢
印ハは信号電極１０ａとコモン電極１０ｂとの間の導電
性インク内を通過する電気力線である。

【００１１】以上の様に構成されたインクジェットヘッ
ドについてその動作を以下に説明する。電圧印加装置
（図示せず）により信号電極１０ａに電圧を加え信号電
極１０ａとコモン電極１０ｂとの間に電位差が発生する
と、所定の体積抵抗率を有する導電性インク内の信号電
極１０ａとコモン電極１０ｂとの間に電気力線ハが発生
し、電流がこの電気力線ハに沿って流れる。このとき信
号電極１０ａとコモン電極１０ｂとの対向面はインク吐
出口３の方向へ広がるよう基盤１に対して１１０度傾斜
しているので電極間距離は信号電極１０ａとコモン電極
１０ｂの基盤１に接する部分で最も近くなり、この部分
で電極間の抵抗値が小さくなり電流密度が大きくなる。
また、信号電極１０ａとコモン電極１０ｂとの対向面の
インク吐出口３側のエッジ部に曲面を持たせるように構
成しているので、圧力室８内を流れる電流が信号電極１
０ａとコモン電極１０ｂとの対向面のインク吐出口３側
のエッジ部分に集中せず、電極表面での電流密度が基盤
１に接する部分で最大となる。この電流の流れた導電性
インクが自己発熱し、ついには沸騰が始まりバブル（図
示せず）が発生する。これにより圧力室８内の導電性イ
ンクの圧力が急激に高まり、インク吐出口３から導電性
インク滴９が飛び出し、記録紙（図示せず）に飛翔し、
付着して、ドットの形成を行う。この時の信号電極１０
ａとコモン電極１０ｂの電極表面の対向面電流密度分布
を従来例と比較して図３に示す。図３は基盤１からのあ
る高さでの電極の対向面上の電流密度を示したもので、
横軸は基盤１からの高さを電極の厚みｉで除した数値で
あり０のときは基盤１上であることを、１のときは対向
電極面上であることを示している。縦軸は電流密度であ
る。従来の電極形状では対向面のインク吐出口３側エッ
ジ部での電流密度が著しく高いが、本発明の電極形状で
は電流密度ははぼ均一であるとともに、基盤１上におい
て最も電流密度が高くなっている。なお本実施例では、
信号電極１０ａとコモン電極１０ｂの対向面と基盤１と
のなす角度が１１０度傾斜しているが、この電極の対向
面と基盤１とのなす角度が９０度未満になると電極端上
部より沸騰を開始したり、外部圧力によるインク流れが
発生した時に電極間においてインク流れの剥離が生じ易
いのでインク流れに淀み点が存在し易く、かつ、気泡が
基盤１と信号電極１０ａもしくは基盤１とコモン電極１
０ｂとに接触する面積が広くなるので気泡が動きにくく
なる。従って電極間に落ち込んだ微小気泡の排除が困難
になる。以上より電極の対向する各々の面も基盤１との
なす傾斜角は９０度以上が好適である。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、導電性を有するインクを吐出
するノズルの近傍に設けられた一対の電極の対向する各
々の面をノズル側へ広がるよう形成するとともに、電極
の対向する面のノズル側の端部に曲面を設けることによ
り、電極表面の電流密度がノズルとは反対側の部分にお
いて最も大きくなり、沸騰気泡成長が電極間のノズルと
は反対側の部分において始まり、沸騰気泡がノズル方向
へと成長するので、沸騰気泡膨張に伴い対向電極間より
排除されるインクは、ノズル方向へ移動し、電極を含む
圧力室内のインクが乱れることなくノズルに向かうた
め、吐出安定性が大幅に向上するとともに、沸騰気泡が
電極間のノズルとは反対側の部分から発生するので、電
気分解等の気泡が電極間に溜らずに電流値が安定し、吐
出不良も大幅に低減することができ、さらに、パージ等
による外部圧力によるインクの流れが発生した時も、電
極間のインクの流れが安定的であるので電極間の気泡排
除を容易に達成することができる。

【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ヘッ
ドの断面図

【図２】図１のインクジェットヘッドを線Ｂ−Ｂで切断
した断面図

【図３】本発明と従来例のインクジェットヘッドの電極
表面の対向面電流密度分布図

【図４】従来のインクジェットヘッドの断面図

【図５】図４のインクジェットヘッドを線Ａ−Ａで切断
した断面図

【符号の説明】

１ 基盤 ２ 断熱層 ３ インク吐出口 ５ 仕切り部 ６ インク流路 ７ ノズルプレート ８ 圧力室 ９ 導電性インク滴 １０ａ 信号電極 １０ｂ コモン電極

フロントページの続き (72)発明者 井上 卓見 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 酒井 博章 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性を有するインクを吐出するノズル
   と、前記ノズルの近傍に設けられた一対の電極と、前記
   電極の間にインクを導くインク流路と、前記電極に電圧
   を印加する電圧印加手段とを備え、前記電極の対向する
   各々の面を前記ノズル側へ広がるよう形成するととも
   に、前記電極の対向する面のノズル側の端部に曲面を設
   けたことを特徴とするインクジェットヘッド。