JPH077165Y2

JPH077165Y2 - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPH077165Y2
Application number: JP1987046667U
Authority: JP
Inventors: 康博上原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2002-03-31
Also published as: JPS63154232U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、インクジェット記録装置に係り、特に、所
謂バブルジェット方式を採用したインクジェット記録装
置の改良に関する。

［従来の技術］従来のインクジェット記録装置のうち所謂バルルジェッ
ト方式を採用したものとしては例えば特開昭55−161664
号公報記載のものがある。これは、ヘッド本体に形成さ
れたインク室に連通するインク飛翔用の吐出口（オリフ
ィス）を多数設けると共に、上記インク室内にインクを
充填し、このインクに熱エネルギを与えることにより、
インクを急激に加熱して膜面沸騰を生じさせ、吐出口内
に気泡（バルブ）を急激に成長させることによる圧力上
昇で吐出口からインクを噴射させるようにしたものであ
る。

［考案が解決しようとする問題点］ところで、このような従来のインクジェット記録装置に
おいては、インクを急激に加熱する手段として記録画素
に対応した発熱抵抗体が用いられるが、大気圧下におい
て気泡生成手段で気泡を生成するには、上記発熱抵抗体
に短時間で急激な熱エネルギを印加することが必要にな
る。このとき、発熱抵抗体には急激な温度上昇に伴う熱
衝撃及び比較的高いバルブ圧力が画像信号に対応して繰
返し作用することになるため、発熱抵抗体が早期に劣化
して破断し易くなるという問題を生ずる。

［問題点を解決するための手段］この考案は、以上の問題に着目して為されたものであっ
て、気泡生成手段を構成する発熱抵抗体の早期劣化を有
効に防止し、もって、装置自体の耐久性を向上させ、更
には、インクの目詰まりを有効に防止しながら、インク
の飛翔位置のずれを確実に防止できるようにしたインク
ジェット記録装置を提供するものである。

すなわち、この考案は、第１図に示すように、スリット
状インク飛翔用開口が開設されたインク室２を有するヘ
ッド本体１と、インク室２内に充填されるインク３の単
位領域の隣接部位に発熱抵抗体を有し、各発熱抵抗体に
画像情報に応じた熱信号を印加することにより対応イン
ク部位を膜面沸騰させて気泡を生成する気泡生成手段４
とを備え、気泡生成手段４によって生成された気泡でイ
ンク単位領域を分断すると共にインク飛翔用開口に対向
配置される記録シート５側へインク単位領域を飛翔させ
るようにしたインクジェット記録装置を前提とし、上記
ヘッド本体１には、インク室２に充填されるインク３に
対して圧力波が作用する圧力波形成手段６を設け、この
圧力波形成手段６の負の圧力波形成タイミングに同期し
て上記気泡生成手段４の熱信号を印加する一方、上記発
熱抵抗体にはインク飛翔用開口側に向かって開口する凹
部を設けたものである。

このような技術的手段において、上記気泡生成手段４に
ついては、少なくとも飛翔すべきインク単位領域に隣接
した箇所に発熱抵抗体を有し、この発熱抵抗体を画像信
号に応じた信号で通電加熱して膜面沸騰を生じさせるよ
うなものであれば、発熱抵抗体の配列ピッチや形状等に
ついては適宜設計変更して差支えない。

更に、圧力波形成手段６としては、インク３に所定の圧
力波を付与するものであれば、機械的な手段、電気的な
手段を問わず適宜設計変更して差支えないが、支配スペ
ースや加工性の点からすればピエゾ素子が好ましい。ま
た、圧力波形成手段６の配設位置については、インク室
２内のインクに圧力波を作用させることができればヘッ
ド本体１の内外を問わず任意であり、また、圧力波形成
手段６の数についてもインク室２内のインク３に均一な
圧力波を付与できる範囲で適宜選択して差支えない。

［作用］上述したような技術的手段によれば、圧力波形成手段６
からの圧力波がインク室２内のインク３に作用すると、
インク３の圧力分布は上記圧力波の周期に応じて正弦波
状に変化する。このとき、気泡生成手段４は上記圧力波
の負のサイクルに同期してインク３に熱信号を印加する
ことになるが、インク３の圧力そのものが低い状態にあ
るため、インク３の飽和蒸気圧が小さくなり、その分、
少ない熱量で気泡が生成されるのである。

また、この考案に係るインク飛翔用開口はスリット状で
あるが、上記発熱抵抗体はインク飛翔用開口側に向かっ
て開口する凹部を有しているので、凹部で囲まれたイン
ク単位領域は飛翔時において両側への移動を拘束されな
がら記録シート側へ向かって真直ぐに飛翔する。

［実施例］以下、添付図面に示す実施例に基づいての考案を詳細に
説明する。

第２図ないし第４図において、インクジェット記録装置
の基本的構成は、インク室２が形成されるヘッド本体１
と、このヘッド本体１のインク室２に充填されるインク
３の単位領域に隣接した箇所に気泡を生成する気泡生成
手段４と、上記インク室２内に充填されたインク３に対
し所定の圧力波を作用させる圧力波形成手段６とを備え
ている。

この上記において、上記ヘッド本体１は、上下一対のプ
レート部材11、12間にスペーサ部材13を介してスリット
状のインク室２を確保するようにしたものである。そし
て、上側プレート部材11は、例えば40×40mmの大きさで
1.5mm厚のステンレス板で構成されており、上記スペー
サ部材13は例えば50μｍ厚の耐熱性ポリイミドフィルム
で構成されている。一方、下側プレート部材12は上記上
側プレート部材11と同等な大きさ及び厚みの絶縁性アル
ミナ基板からなり、上記一対のプレート部材11、12はス
ペーサ部材13を介してエボキシ系接着材等で接着固定さ
れ、両プレート部材11、12間にスリット状のインク室２
が確保されるようになっている。尚、符号14は上記イン
ク室２にインクを供給するためにヘッド本体１に連通接
続されるインク導入管である。

また、この実施例において、上記下側プレート部材12の
内面側にはSiO₂等からなる蓄熱層15が積層されており、
この蓄熱層15上には気泡生成手段６として例えばTa₂Nか
らなる発熱抵抗体20が所定の画素密度（この実施例では
20ビット/mm）に応じてスパッタリングにより積層さ
れ、更に、各発熱抵抗体20にはアルミニウム等の電極層
が蒸着され、この電極層は適宜エッチング処理されて所
定パターンの通電用電極21群として形成されると共に、
各通電用電極21には画像情報に応じた電流が供給される
画像制御器22が接続されている。そしてまた、この実施
例では、上記発熱抵抗体20は上記インク室２のインク飛
翔用開口2a側に開口した凹部23を具備したものになって
いる。尚、上記下側プレート部材12の発熱抵抗体20及び
通電用電極21上にはSiO₂やダイヤモンドの薄膜からなる
保護層24が積層されると共に、この保護層24上にはTe₂O
₃からなる防水層（図示せず）が積層されている。

更に、この実施例においては、上記圧力波形成手段６は
例えばピエゾ素子30で構成されており、このピエゾ素子
30は上側プレート部材11の外側面に接着固定されると共
に、このピエゾ素子30は駆動回路31により10KHzの周波
数にて駆動され、インク３中に生ずる音の強さは1W/cm²
程度に調整されている。

更にまた、この実施例で用いられるインク３は水を主体
とし、その中にエタノールと界面活性剤、湿潤剤、染料
を溶解させた水性インクであり、その性質は、粘度が5c
ps（20℃）、表面張力が50dyne/cm（20℃）である。そ
して、上記インク３の温度に対する蒸気圧特性は第５図
に示すように比例関係になっている。

尚、この実施例においては、上記インク飛翔用開口2aか
ら記録シート５までの距離は1.5mm程度離貫通孔され、
上記記録シート５はプレテンロール40に支持されると共
に、プラテンロール40の回転速度（例えば150mm/秒）搬
送されるようになっている。

従って、この実施例に係るインクジェット記録装置によ
れば、気泡生成手段６の発熱抵抗体20に画像制御器22か
ら画像情報に基づく制御信号が与えられると、上記発熱
抵抗体20が発熱して周囲のインク部分を膜面沸騰させ、
気泡Ａを生成する。すると、この気泡Ａが成長してイン
ク単位領域が分断されると共に、記録シート５側へと飛
翔し、隆起したインク柱3aの先端が記録シート５に付着
してドットＤを形成するのである。

このような記録動作過程において、上記画像制御器22か
らの画像情報に基づく制御信号の印加パルス幅を20μ
ｓ、パルス周波数を800Hzとし、しかも、上記ピエゾ素
子30からの圧力波のうち負のサイクルに同期させて上記
画像制御器22からの画像情報に基づく制御信号を印加さ
せたところ、制御信号のパルス電圧として15〜2V程度で
インク３の飛翔動作がスムーズに行なわれた。これに対
して、上記ピエゾ素子30を駆動させずに上述したので同
様な条件下で記録動作を行なったところ、制御信号のパ
ルス電圧として20〜30V必要であり、この実施例に係る
ものの方が従来のものに比べて発熱抵抗体20への印加エ
ネルギが少なくなることが確認される。このことは、ピ
エジ素子30からの圧力波の負のサイクルがインク３に作
用すると、インク３の絶対圧が低下する分、第５図の特
性からして、インク３の低い温度で飽和蒸気圧に達し、
少ない熱エネルギで気泡Ａが発生することを裏付けてい
ると言える。

また、この実施例において、上記ピエゾ素子30の周波数
を適当に選定すれば、ピエゾ素子30からの圧力波の負の
サイクルで発生した気泡Ａは次の正のサイクルで上昇し
た圧力により効率的に消滅するので、発生した気泡Ａの
存在によってインク３内での圧力伝達が損われることは
なく、高速記録が可能になる。

更に、この実施例にあっては、上記発熱抵抗体20はイン
ク飛翔用開口2a側に向かって開口した凹部23を有してい
るので、凹部23で囲まれたインク単位領域は飛翔時にお
いて両側への移動を拘束されながら記録シート５側へ向
かって真直ぐに飛翔することになる。

尚、この実施例においては、気泡生成手段６の発熱抵抗
体20への印加熱エネルギを小さくできることに対し、気
泡Ａの圧力によるインク単位領域の飛翔力が弱まるとい
う懸念があるが、例えば、第６図に示すように、上記プ
ラテンロール40として金属コア41の周囲を絶縁層42で被
覆したものを用い、一方、上記ヘッド本体１の一方のプ
レート部材12上に導電層43を積層し、上記金属コア40と
上記導電層43を積層し、上記金属コア40と上記導電層43
との間に静電界形成器44を介装し、記録シート５側へ向
かう静電界Ｓを形成するようにすれば、上記インク単位
領域の飛翔力の不足分が有効に補われる。

［考案の効果］以上説明してきたように、この考案に係るインクジェッ
ト記録装置によれば、インクに所定の圧力波を作用さ
せ、圧力波の負のサイクルで気泡生成手段の要素である
発熱抵抗体に熱エネルギを印加するようにしたので、少
ない熱エネルギで気泡を生成することが可能となり、そ
の分、発熱抵抗体に作用する熱衝撃及び気泡圧力による
外力を低減することができ、装置自体の耐久性を向上さ
せることができる。

また、インク飛翔用開口がノズル状ではなくスリット状
であるが、発熱抵抗体の形状を工夫することにより、イ
ンクの飛翔方向を規制するようにしたので、インクの目
詰まりを有効に防止しながら、インクの飛翔位置のずれ
を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るインクジェット記録装置の基本
的構成を示す説明図、第２図はこの考案に係るインクジ
ェット記録装置の一実施例を示す斜視図、第３図は第２
図中III−III線断面図、第４図は第３図中IV−IV線断面
図、第５図は実施例で用いられるインクの蒸気圧特性を
示すグラフ図、第６図はこの考案に係るインクジェット
記録装置の変形例を示す説明図である。［符号の説明］（１）……ヘッド本体（２）……インク室（2a）……インク飛翔用開口（４）……気泡生成手段（５）……記録シート（６）……圧力波形成手段（20）……発熱抵抗体（30）……ピエゾ素子

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】スリット状インク飛翔用開口が開設された
インク室を有するヘッド本体と、インク室内に充填され
るインクの単位領域の隣接部位に発熱抵抗体を有し、各
発熱抵抗体に画像情報に応じた熱信号を印加することに
より対応インク部位を膜面沸騰させて気泡を生成する気
泡生成手段とを備え、気泡生成手段によって生成された
気泡でインク単位領域を分断すると共にインク飛翔用開
口に対向配置される記録シート側へインク単位領域を飛
翔させるようにしたインクジェット記録装置において、
上記ヘッド本体には、インク室に充填されるインクに対
して圧力波が作用する圧力波形成手段を設け、この圧力
波形成手段の負の圧力波形成タイミングに同期して上記
気泡生成手段の熱信号を印加する一方、上記発熱抵抗体
にはインク飛翔用開口側に向かって開口する凹部を設け
たことを特徴とするインクジェット記録装置。