JPH0613217B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JPH0613217B2
JPH0613217B2 JP59209103A JP20910384A JPH0613217B2 JP H0613217 B2 JPH0613217 B2 JP H0613217B2 JP 59209103 A JP59209103 A JP 59209103A JP 20910384 A JP20910384 A JP 20910384A JP H0613217 B2 JPH0613217 B2 JP H0613217B2
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electrode
port
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眞芳 三浦
研二 赤見
宏之 内藤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は空気流と静電力を利用したインクジェット記録
装置に関する。
従来例の構成とのそ問題点 第1図は、本出願人の先行出願に係る空気流と静電力を
利用したインクジェット記録装置を示す。絶縁性の空気
ノズル板2には空気吐出口1が穿孔されており、ノズル
板2と平行して導電性のインクノズル板3が配置されて
おり、かつ前記インクノズル板3には空気吐出口1に対
向してイク吐出口4が穿孔されている。
空気供給路8には、空気供給源20より空気流が流入
し、環状構造の空気室9において均一化され、前記空気
ノズル板2とインクノズル板3とにより生じる空気層7
の周辺より流入し、空気吐出口1より流出している。こ
の空気流は空気吐出口1の近傍で急激に変化しているた
め、インク吐出口4より空気吐出口1に至る空間には急
激な圧力勾配の変化が生じている。
一方、インク吐出口4に隣接したインク室10はインク
溜り11とインク供給路6を介して連通しており、前記
インク溜り11内のインクは、空気供給源20よりの空
気圧力によって、圧力調整機構21により調整された一
定圧力が印加されている。これは、インクジェット記録
装置の非駆動時に、インク吐出口4の近傍の空気圧力と
インク吐出口4あるいはインク室10のインク圧力がほ
ぼ等しくインク吐出口4内のインクのメニスカスが静止
して保たれるように調整するためである。
信号源5は空気吐出口1の周辺に設けられた電極12と
インクノズル板3に接続されており、電極12とインク
吐出口4の間に電位差が生じさせられる。この電位差に
よる静電力によってインク吐出口4に生じるインクのメ
ニスカスが空気吐出口1の方向に引き伸ばされる。さら
に、インク吐出口4から空気吐出口1に至る空間には急
激な圧力勾配の変化が生じているため、インク吐出口4
に生じるインクのメニスカスは一定長さ以上引き伸ばさ
れると前記圧力勾配の変化により加速され空気吐出口1
より飛翔する。なお、このように静電力と空気流を利用
したインクジェット記録装置において好適に用いられて
いるインクの比抵抗は、特願昭59−8714号、特願
昭59−8718号等で具体的に示されているように、
106から107(Ω・cm)程度の大きさを有しているこ
とが通常である。
第1図に示されたインクジェット記録装置の信号源5よ
り発生される信号形態は、第2図に示すようなものであ
る。第2図において、縦軸には、電極12とインクノズ
ル板3との間の電位差が示されており、横軸には時間が
示されている。電極12とインクノズル板3との間には
常時バイアス電圧Vbが印加されている。このバイアス電
圧Vbの値はインク吐出口4に生じるメニスカスが保持さ
れた状態で飛翔するには至らない範囲の大きさに設定さ
れる。また画像信号が入力された場合には、それに対応
して、信号電圧Vsが前記バイアス電圧Vbに重畳して印加
され、インク吐出口4よりインク液が吐出可能な電位差
Vが生じる。また、信号電圧Vsのパルス幅Pwはインク液
が吐出可能である最小パルス幅Pwm以上の値である必要
がある。
第1図のインクジェット記録装置では、前記バイアス電
圧Vbが約500V、前記信号電圧Vsが約500〜700
Vであり、前記最小パルス幅Pwmが約100μsであ
る。
さらに駆動条件を改良し、バイアス電圧Vb、信号電圧Vs
を低下させ、最小パルス幅Pwmを小さな値にし、高速記
録が可能で、低電圧駆動による安価で安定したインク滴
吐出特性を得るために、第3図に示すような電極構造の
ヘッドが提案されている。すなわちインク吐出口4が絶
縁性の薄板(インクノズル板)14と導電性の薄板(イ
ンク電極)15の接合体に穿孔されており、かつインク
室10に隣接した導電性の薄板(インク電極)15が信
号源5に接続され電極としての役割を果たしている。そ
してこのような構成にすることにより、インクは、イン
クノズル板14の端部でメニスカスを形成して留まるた
め、第1図に示した構成の場合に比較して、インク電極
15から見れば、空気吐出口1側の電極1に向けてより
突出して、インクが位置されることになる。よって、こ
のように突出されたインクに静電力を作用させ得るた
め、静電力によるインクの引出しがより容易なものとな
り、インク吐出時の駆動条件の改良が可能となる。
しかしこの構成においては絶縁性の薄板(インクノズル
板)14の厚さを極めて薄くしないとその効果は得られ
ない。というのは、強い静電力を実現するには、インク
電極12と空気吐出口1側の電極12との間隔を狭める
ことが望ましいが、実用上、空気ノズル板2や空気層7
の必要な厚さはほぼ決まっており、結果的にインクノズ
ル板14のためのスペースが限られてしまい、その厚さ
が薄くならざるを得ないからである。実際には絶縁性の
薄板(インクノズル板)14の厚さが200μm以下に
する必要があり、ガラス,セラミック等の絶縁物では強
度の点で問題があり、加工も極めて困難となる。
さらに、ヘッドにインクを供給するインク供給管の振
動、圧力バランスの崩れ、ヘッドへの衝撃等によって生
じるインク吐出口4でのインクメニスカスの破れで、空
気層7にインクが留った場合にはインク吐出不安定を生
じる。すなわち、インク吐出量の変動、応答性の低下、
チリ等による画質の低下といった現象をまねく。この現
象は薄板(インクノズル板)14が絶縁物の場合にその
傾向が強く、一度生じてしまうと元の状態に復帰する確
率も小さい。
発明の目的 本発明は前記問題点を解決するもので、インク吐出口を
形成する薄板の厚さを厚くしても、記録特性に影響を与
えず、また空気層にインクが留った場合でもインク吐出
不安定を生じ難くし、さらにヘッドの信号電圧の低下、
応答性の向上といった記録特性,信頼性の向上を図るこ
とを目的とする。
発明の構成 上記目的を達成するために、本発明のインクジェット記
録装置は、絶縁部材に形成されたインク吐出口とほぼ同
軸上に空気吐出口を対向して設置し、前記インク吐出口
から前記空気吐出口に至る方向に空気の圧力が減少する
ような圧力勾配の変化する空間と、前記空気吐出口が形
成されている部材に形成された第一の電極と、前記空気
吐出口と遠い側の絶縁部材の表面において、前記インク
吐出口の周囲に設けられた第二の電極と、前記空気吐出
口に近い側の絶縁部材の表面において、前記インク吐出
口の周囲に前記第二の電極から隔離されて設けられ、そ
の面積が前記第二の電極の面積よりも小さく、その直径
が前記インク吐出口の径の2から3倍であり、インクに
対して濡れ性を有する導電性部材と、前記第一及び第二
の電極間に信号に応じて選択的に電位差を生じさせる手
段とを有し、前記電位差による誘引力により前記インク
吐出口に生じているメニスカスを引き伸ばし、前記メニ
スカスに前記圧力勾配の変化する空間に生じる空気流の
加速力を作用させ、前記インク吐出口内のインクを前記
空気吐出口を経て外方に吐出させることを特徴とするも
のである。
実施例の説明 以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明す
る。第4図は本発明によるインクジェット記録装置を示
す。図中第3図と同一部分には同一符号を付し説明を省
略する。インクノズル板14のインク室10側にインク
電極16を設けその反対の空気層7側のインク吐出口4
の周囲に導電性部分22を設けている。なおインク電極
16と導電性部分22は放電の危険性を避けるため絶縁
性のインクノズル板14を介しており、直接導通されて
はいない。しかし、インクは、前述したように106
ら107(Ω・cm)程度の大きさの比抵抗値を有してい
るが、完全な絶縁体ではないため、インク電極16から
導電性部分22へ、または導電性部分22からインク電
極16へと電荷が移動することは可能である。なお、本
実施例における導電性部分22は、インクに対して濡れ
性を有する材料から形成されている。
このような構成のインクジェット記録装置において、空
気ノズル電極12とインク電極16との間に信号電圧が
印加されていない場合には、インクのメニスカスは、導
電性部分22がインクに対して濡れ性を有する材料から
構成されているために、その端部が導電性部材22の周
縁部で画定されて、導電性部分22及びインク吐出口4
全体を覆うように盛り上がって形成されている。
次に、空気ノズル電極12とインク電極16との間に信
号電圧を印加した場合には、インク電極16から、イン
ク吐出口4内のインクを介して、導電性部分22に電荷
が蓄積される。この蓄積された電荷の影響により、印加
された信号電圧による空気ノズル電極12とインク電極
16間の電界が、導電性部分22の周囲で変化し、導電
性部分22及びインク吐出口4全体を覆うように盛り上
がって形成されているインクのメニスカスに対して静電
力が作用し、導電性部分22の周囲から引っ張られるよ
うに変形して、更に盛り上がる。このように盛り上がっ
たインクのメニスカスに対して、空気流を作用させるこ
とにより、第4図に示されるようにメニスカスの中央先
端部を引きちぎり、空気流に乗せて空気吐出口1からイ
ンク液滴を飛翔させる。
このように導電性部分22を設けることにより、インク
のメニスカスに対して部分的に静電力を集中する効果が
生じ、応答性の向上、信号電圧の低下を図れる。さらに
導電性部分22はインクに対して濡れ性を有しているか
ら、インクのメニスカスは、導電性部分22とインクノ
ズル板14との境界で、常にその裾野の端が止まってい
るため、安定した記録が可能となる。
このインクに対して濡れ性を有する導電性部分22は、
衝撃、圧力バランスの崩れ等の外的物理的要因で生じる
インクメニスカスの破れにより、空気層7内へインクが
留った場合でも、留ったインクが導電性部分に集まり易
く空気吐出口1より空気流とともに排出され、元の状態
に復帰させることができる。
導電性部分22の大きさ(面積)は記録特性を左右す
る。最も効果的なのは、その面積が第4図に示されるよ
うにインク電極16のものより小さく、その直径がイン
ク吐出口4の径の2〜3倍の大きさのものである。10
倍以上になると、インクのもり上がり部分の裾野が広が
りすぎて、インクを引き出すのに大きな力が必要とな
り、信号電圧が増加してくる。
導電性部分22は、絶縁性のインクノズル板14(ガラ
ス,セラミック等)に金属をスパッタリング、蒸着で形
成する。使用する金属は、インクノズル板14がガラ
ス,セラミックのため、接着強度の点を考慮し、かつイ
ンクの耐腐食性からCrまたはNiCrとした。厚さは約30
00Å程であるが、厚さには影響されない。第4図で
は、導電性部分22の厚さを厚くしてインクノズル板1
4の中にはめ込んだ構成になっている。逆に、インクノ
ズル板14の表面に凸状形状になっても効果はほとんど
変らない。
導電性部分22を設けることにより、インクノズル板1
4の板厚も厚くすることができる。これはインクノズル
板14の加工を容易にすると共に、強度の面からも有利
になる。板厚にして、導電性部分を設けない場合と比較
して2〜3倍厚くすることが可能となった。
さらに本発明では、インク電極16の位置によって記録
特性があまり左右されない特徴がある。従ってヘッド製
作時にインク電極16はインクノズル板14の裏である
必要はなく、インク室10内の他の取り出し易い場所に
設けることも可能である。
最後に、インクの吐出が終了し、信号電圧が印加されな
くなった場合について説明する。信号電圧の印加を停止
すると、導電性部分22に蓄積された電荷は、インク吐
出口4内のインクを介してインク電極16に移動する。
よって、このように電荷が移動し終わると、空気ノズル
電極12とインク電極16間の電界が消失し、インクの
メニスカスは初期状態に復帰し、この状態で維持される
ことになる。そして、次の信号電圧が印加されると、前
述した本実施例の動作に従い、再び電荷が導電性部分2
2に蓄積され、インクのメニスカスに効果的に変形が生
じ、空気流に乗って空気吐出口1からインクの液滴が吐
出さることになる。
発明の効果 本発明は、空気流と静電力を利用したインクジェットヘ
ッドで、インクノズル板に形成されたインク吐出口の空
気吐出口側の周囲に導電性部材を設け、この導電性部材
を非導通状態としたことを特徴とし、次のような効果が
ある。
(1)信号電圧の低下、応答性の向上が図れ、記録特性の
向上が可能となった。
(2)空気層にインクが留った場合でも元の状態に復帰し
易く、従ってその場合に生じるインク吐出不安定状態が
生じなくなった。
(3)インクノズル板の厚さを2〜3倍にしても記録特性
が変化せず、板の強度が増加され、加工も容易になっ
た。
(4)インク電極の場所によって、記録特性が大きく左右
されないため、電極作製が容易になった。
【図面の簡単な説明】
第1図および第3図は本出願人の先行出願に係るインク
ジェット記録装置の構成を示す一部断面図、第2図は第
1図および第3図のインクジェット記録装置の駆動信号
を示すグラフ、第4図は本発明によるインクジェット記
録装置の実施例を示す断面側面図である。 1……空気吐出口、2……空気ノズル板、3……インク
ノズル板、4……インク吐出口、5……信号源、6……
インク供給路、7……空気層、8……空気供給路、9…
…空気室、10……インク室、11……インク溜り、1
2……電極、13……ボディ部材、14……絶縁性の薄
板、15……導電性の薄板、16……インク電極、20
……空気供給源、21……圧力調整機構、22……導電
性部分、23……インク液滴。
フロントページの続き (72)発明者 赤見 研二 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 内藤 宏之 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−114961(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁部材に形成されたインク吐出口とほぼ
    同軸上に空気吐出口を対向して設置し、前記インク吐出
    口から前記空気吐出口に至る方向に空気の圧力が減少す
    るような圧力勾配の変化する空間と、前記空気吐出口が
    形成されている部材に形成された第一の電極と、前記空
    気吐出口と遠い側の絶縁部材の表面において、前記イン
    ク吐出口の周囲に設けられた第二の電極と、前記空気吐
    出口に近い側の絶縁部材の表面において、前記インク吐
    出口の周囲に前記第二の電極から隔離されて設けられ、
    その面積が前記第二の電極の面積よりも小さく、その直
    径が前記インク吐出口の径の2から3倍であり、インク
    に対して濡れ性を有する導電性部材と、前記第一及び第
    二の電極間に信号に応じて選択的に電位差を生じさせる
    手段とを有し、前記電位差による誘引力により前記イン
    ク吐出口に生じているメニスカスを引き伸ばし、前記メ
    ニスカスに前記圧力勾配の変化する空間に生じる空気流
    の加速力を作用させ、前記インク吐出口内のインクを前
    記空気吐出口を経て外方に吐出させることを特徴とする
    インクジェット記録装置。
JP59209103A 1984-10-05 1984-10-05 インクジェット記録装置 Expired - Lifetime JPH0613217B2 (ja)

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JPS6186266A JPS6186266A (ja) 1986-05-01
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5640562A (en) * 1979-09-10 1981-04-16 Ricoh Co Ltd Ink jet recording device
JPS58114961A (ja) * 1981-12-28 1983-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジエツト記録ヘツド
JPS594310A (ja) * 1982-06-30 1984-01-11 Toshiba Corp 弾性表面波装置

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JPS6186266A (ja) 1986-05-01

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