JPH0760963A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通電方式のインクジェットヘッドにおいて沸
騰気泡の発生場所を一定にすることで吐出インク液滴の
安定化を図る。 【構成】 沸騰室４ａに配設されて、導電性インクに電
流を流す互いに対向する２つの電極１５，１６のうち、
一方の電極１５に先細のエッジａを形成して、電極１５
と電極１６の平面形状を非対称とした。これによりそれ
ぞれの電極１５，１６付近の導電性インクに流れる電流
の大きさがアンバランスになり、それによって常に一方
の電極１５のエッジａ付近で沸騰気泡が発生し、安定し
た印字が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電方式により導電性
インクに沸騰気泡を生じさせて印字などを行うインクジ
ェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット記録装置は、各種
事務機器の出力用印刷機器として、高印字品質、高解像
度、低騒音、安価であって、しかもインクの印字媒体へ
の定着工程などが必要でなく、またマルチ化、カラー出
力化が容易に可能である点などから急速に普及が進んで
いる。また通電方式のインクジェットヘッドを用いるイ
ンクジェット記録装置は、ヒーター方式、ピエゾ方式に
比較してインク自体が発熱するため高効率であり消費電
力の低減が図れること、また構成が比較的簡単であるた
めラインヘッド化が容易である等の長所を有しているこ
とから、今後大きな普及が見込まれている。

【０００３】以下に従来の通電方式のインクジェットヘ
ッドについて説明する。図４は従来の通電方式のインク
ジェットヘッドの上面図、図５は従来の通電方式のイン
クジェットヘッドの断面図、図６は従来の通電方式のイ
ンクジェットヘッドのオリフィスプレートを取り外した
状態の上面図である。図５において、１は基板であり、
樹脂、セラミック、ガラス、シリコン等の物質で形成さ
れている。図６において、２ａ〜２ｈは通電用の電極
で、基板１上に形成された流路形成層３上に導電性の物
質をスパッタ、蒸着、エッチング、メッキ等の工法を用
いることによって微細な間隔で形成されている。また電
極２ａ〜２ｈとしてはチタン、白金、またはこれらの金
属の合金等が使用されている。４ａ〜４ｄは沸騰室、５
ａ〜５ｄは流体抵抗部、６は共通インク室で、沸騰室４
ａ〜４ｄ、流体抵抗部５ａ〜５ｄ、および共通インク室
６は流路形成層３に溝を形成して作られている。この溝
形成方法としてはエッチング、成型、機械加工等の工法
が使用されている。また沸騰室４ａ〜４ｄの溝部は基板
１上に配された電極２ａ〜２ｈの電極対向部が露出する
ように形成されている。７はインク供給口で基板１に開
口されている。図４，図５において、８はオリフィスプ
レート、９ａ〜９ｄはオリフィスで、オリフィス９ａ〜
９ｄはオリフィスプレート８に穿孔されており、オリフ
ィスプレート８はオリフィス９ａ〜９ｄをそれぞれ沸騰
室４ａ〜４ｄ上に対応させて接着材等を用いて流路形成
層３上に密着されている。図６において、１０ａ〜１０
ｈは配線パターン、１１はケーブル、１２はヘッド駆動
回路である。また沸騰室４ａ〜４ｄ、流体抵抗部５ａ〜
５ｄ、共通インク室６、インク供給口７、オリフィス９
ａ〜９ｄには高い抵抗値をもつ導電性インクが貯溜され
ている。

【０００４】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。まず、沸騰
室４ａの内部に配設されて、導電性インクに接触し、お
互い対向する形状が対称である電極２ａ，２ｂにそれぞ
れ配線パターン１０ａ，１０ｂおよびケーブル１１を介
して、ヘッド駆動回路１２から駆動電流を流す。この時
電極２ａおよび２ｂの間には導電性インクが満たされて
いるため、駆動電流はヘッド駆動回路１２からケーブル
１１、配線パターン１０ａ、電極２ａ、導電性インク、
電極２ｂ、配線パターン１０ｂ、ケーブル１１、ヘッド
駆動回路１２の順に流れることができ、またその逆方向
に流れることもできる。通常この電流は交流である。

【０００５】そして導電性インクは高い抵抗値を持つた
め導電性インク自体が発熱し、導電性インクの温度がそ
の沸点を越えたところから導電性インクは沸騰を開始
し、沸騰気泡が発生する。このとき沸騰室４ａおよびオ
リフィス９ａの内部の導電性インクは沸騰気泡の成長に
よる圧力を受ける。この圧力により導電性インクは沸騰
室４ａおよびオリフィス９ａから押し出されようとす
る。この時、流体抵抗部５ａは沸騰室４ａに対して開口
部が狭くなっており、流体の圧力損失が大きい。そのた
めに、導電性インクは圧力損失の小さいオリフィス９ａ
の外部へ押し出されていく。このようにして導電性イン
クの吐出が行われる。また他のオリフィス９ｂ〜９ｄで
も同様にして導電性インクの吐出が行われる。そしてこ
れらの吐出された導電性インクがオリフィス９ａ〜９ｄ
に対向するように配された印刷媒体１４に付着すること
によって、文字や絵が形成される。また沸騰気泡は電流
を止めることで収縮し、沸騰室４ａ〜４ｄおよびオリフ
ィス９ａ〜９ｄにはインク供給口７および共通インク室
６から導電性インクが引き込まれ再充填される。このこ
とにより再び導電性インクの吐出が可能になり高周波数
での印字を行うことが可能となる。

【０００６】

【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、電極２ａと電極２ｂはその形状が互いに対
称になるように配設されているため、導電性インク中に
おける電流の大きさが対向する電極２ａ付近と電極２ｂ
付近とで略等しくなる。このため導電性インクの温度上
昇は電極２ａ付近と電極２ｂ付近とで略等しくなり、そ
のため沸騰気泡の発生が電極２ａ付近で行われたり、電
極２ｂ付近で行われたり、もしくは同時に行われたりす
る。ここで沸騰気泡の発生位置とオリフィス９ａとを結
んだ方向が導電性インクの液滴の略吐出方向となり、沸
騰気泡発生位置が変化すると導電性インクの液滴吐出方
向もそれに応じて変化するので、印刷媒体１４に飛着す
る導電性インクの位置が変化し印字が乱れるという問題
点を有していた。

【０００７】また上記のような沸騰現象が起こるため
に、印字周期を高めた場合は沸騰気泡の発生のサイクル
が乱れるため駆動電流印加開始時間から沸騰気泡発生開
始時間までの時間が変化し、印刷媒体１４が移動してい
る場合、もしくはインクジェットヘッドが移動している
場合には狙い通りの位置に導電性インクを飛着させるこ
とができないという問題点を有していた。

【０００８】さらに沸騰気泡の発生の個数が変化するた
め沸騰気泡の大きさが変化し、吐出される導電性インク
の量が変化するので、安定した大きさのドットを形成で
きないという問題点を有していた。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、インク液滴吐出方向、インク吐出タイミング、およ
び印字ドット径が安定した、印字品質の高い印字が得ら
れる通電方式のインクジェットヘッドを提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、導電性インクが貯溜される液体通路と、液
体通路に連通する液滴吐出口と、液体通路内に露出して
配設され、液体通路内の導電性インクに通電して沸騰気
泡を生じさせる互いに対向する２つの電極とを備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、この２つの電極の平面形
状を非対称としたものである。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、導電性インク中の電流の大
きさは２つの電極の内どちらか一方の付近で他方より大
きくなり、沸騰気泡は常に電流の大きな一定の部位で生
じるために、インク液滴吐出方向、インク吐出タイミン
グ、および印字ドット径が安定した印字品質の高い印字
が得られる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における通
電方式のインクジェットヘッドの沸騰室付近の上面図、
図２は本発明の一実施例における通電方式のインクジェ
ットヘッドの動作説明のための沸騰室付近の上面図、図
３は本発明の一実施例における通電方式のインクジェッ
トヘッドの図１に示すｘ−ｘ断面図である。図１，図
２，図３において、上記従来例と同一構成部品について
は同一符号を付すことにより説明を省略する。図１およ
び図３において、１５，１６は互いに対向する電極で、
基板１上の流路形成層３上に、スパッタ、蒸着、イオン
プレーティング、エッチング、メッキ等の工法を用いる
ことによって導電性の物質で形成されている。図２に示
すように、沸騰室４ａの内部に露呈する一方の電極１５
の平面形状は三角形であり、他方の電極１６に向って先
細の１つのエッジａを有している。また他方の電極１６
の平面形状は台形であり、一方の電極１５に対向するフ
ラットな面ｂと、その両側部のエッジｃ，ｄを有してい
る。また沸騰室４ａ内に露呈する電極１５の面積と電極
１６の面積は等しくしてある。このように沸騰室４ａ内
に露呈する２つの電極１５，１６の平面形状は非対称に
なっている。

【００１３】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、図２，図３を用いてその動作を説明す
る。図２において矢印は導電性インクに流れる電流の方
向、矢印の大きさは導電性インクに流れる電流の大きさ
を示している。まずヘッド駆動回路から電極１５，１６
を介して導電性インクへヘッド駆動電流が流される。導
電性インク中の電流の大きさの分布は図２のようになる
が、電極１５の１つのエッジａ付近に大きな電流が流れ
ている。これは導電性インクの比抵抗が電極１５，１６
の比抵抗よりも大きく、また電流は抵抗が小さくなるよ
うに流れる経路を選ぶためである。

【００１４】以上のことにより電極１５のエッジａ付近
の温度上昇速度が他の部位の温度上昇速度よりも常に大
きくなり、沸騰気泡１７（図３）の発生および成長は常
にこのエッジａ付近において安定して行われることとな
る。導電性インクの吐出は安定した沸騰気泡１７の成長
する力によって行われるために、導電性インクのオリフ
ィス９ａからの吐出方向、吐出時間、および吐出液滴量
は単発印字から高周波数印字まで常に安定することとな
り、オリフィス９ａに対向するように配された印刷媒体
１４に安定した高品質の印字を行える。なおこの実施例
では単一オリフィスの説明をしたが、上記構成を多数配
置することにより多数のオリフィスからの吐出を行うこ
とができることは勿論である。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、導電性イ
ンク中の電流の大きさは２つの電極の内どちらか一方の
電極の一定の部位で他の部位より大きくなり、沸騰気泡
の発生は常に電流の大きな部位で行われるために、イン
ク液滴吐出方向、インク吐出タイミング、および印字ド
ット径が常に安定した印字品質の高い印字が得られる優
れた通電方式のインクジェットヘッドを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における通電方式のインクジ
ェットヘッドの沸騰室付近の上面図

【図２】本発明の一実施例における通電方式のインクジ
ェットヘッドの動作説明のための沸騰室付近の上面図

【図３】本発明の一実施例における通電方式のインクジ
ェットヘッドの部分断面図

【図４】従来の通電方式のインクジェットヘッドの上面
図

【図５】従来の通電方式のインクジェットヘッドの断面
図

【図６】従来の通電方式のインクジェットヘッドのオリ
フィスプレートを取り外した状態の上面図

【符号の説明】 ４ａ 沸騰室 ９ａ オリフィス １５ 電極 １６ 電極 １７ 沸騰気泡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀尾 英明 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性インクが貯溜される液体通路と、
   前記液体通路に連通する液滴吐出口と、前記液体通路内
   に露出して配設され、前記液体通路内の導電性インクに
   通電して沸騰気泡を生じさせる互いに対向する２つの電
   極とを備え、前記２つの電極の平面形状を非対称とした
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記２つの電極のうち、一方の電極が他
   方の電極に向って先細の１つのエッジを有することを特
   徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。