JPH111003A - インク吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 家庭用、オフィス用コンピュータの出力用機
器として使用されるインク吐出装置において、印字周波
数にかかわらず所望量のインク液滴を得る。 【解決手段】 インク滴を吐出するノズル孔２１に連通
する圧力室１２内に一対の電極１３，１４を設けるとと
もに圧力室１２に導電性インク１１を供給するインク流
路１５に一対の予備加熱電極１６，１７を設け、予備加
熱電極１６，１７からインク流路１５中の導電性インク
１１に電流を流して自己発熱させ、インク流路１５内で
の粘性抵抗に沸騰気泡サイズと逆の印字周波数特性を持
たせることにより印字周波数にかかわらず所望量のイン
ク滴を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに用いられ、インクを小滴化させて飛翔させるこ
とによって印字するインク吐出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、記録
時の静粛性と高速性及びカラー化が容易といった点か
ら、家庭用やオフィス用コンピュータの出力用プリンタ
として広く利用されるようになってきた。このようなイ
ンクジェットプリンタは、インクを小滴化して飛翔さ
せ、記録紙に付着させて印字するもので、小滴の発生法
や飛翔方向の制御法によりコンティニアス方式とオンデ
マンド方式に大別される。

【０００３】コンティニアス方式は、例えば米国特許第
３，０６０，４２９号明細書に記載されている方式であ
って、インクの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小
滴を記録信号に応じて電解制御し、記録紙上に小滴を選
択的に付着させて記録するというものである。この記録
法では、記録物のドットの面積を変化させ濃度階調を表
現することで高品質の画像を提供することができる。し
かしながら、小滴の発生に高電圧を必要とするので、マ
ルチノズル化が困難であり、高速記録には不適であると
されている。

【０００４】オンデマンド方式は、例えば米国特許第
３，４４７，１２０号に開示されている方式である。こ
れは小滴を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドにピエ
ゾ振動素子を付帯し、このピエゾ振動素子に電気的な記
録信号を付加してピエゾ振動素子の機械的振動に変え、
この機械的振動に従ってノズル孔から小滴を吐出させて
記録紙に付着させるというものである。この方式では、
オンデマンドでインクをノズル孔より吐出して記録を行
うため、コンティニアス方式のように吐出飛翔する小滴
の中で画像の記録に要さなかった小滴を回収することが
不要となり、シンプルな構成が可能である。しかしなが
ら、記録ヘッドの加工の困難さや、ピエゾ振動素子の小
型化が極めて困難でマルチノズル化が難しく、ピエゾ素
子の機械振動という機械的エネルギーで小滴の飛翔を行
うので高速記録には適切ではないとされている。

【０００５】また、特公昭６１−５９９１１号公報，特
公昭６２−１１０３５号公報及び特公昭６１−５９９１
４号公報には、発熱抵抗体により沸騰を生起させ液滴を
飛翔させる方式が記載されている。

【０００６】オンデマンド方式の他の例として、米国特
許第３，１７９，０４２号明細書に記載されている方式
は、ピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギ
を利用する代わりに、熱エネルギを利用したものであ
る。この方式では、機械的振動エネルギを利用する方式
と比較するとエネルギ変換効率が高く、マルチノズル化
が容易であるとされている。

【０００７】図１０は従来の典型的なオンデマンド方式
のインク吐出装置の要部を示す断面図である。

【０００８】図１０において、導電性インク１が供給さ
れるインク室２を内部に形成したインクタンク３には、
導電性インク１の液面より下側に一対の電極４，５を備
え、これらの電極４，５には電圧印加手段６からの電圧
印加をスイッチ７によって操作可能としている。また、
インク室２の一端側であって電極４，５の下流側の流路
端をノズル８とし、このノズル８から記録媒体としての
用紙９に対してインク滴１０を吐出可能としている。

【０００９】このようなインク吐出装置においては、電
極４，５に電圧を印加すると、導電性インク１に電流が
流れ、そのジュール熱で電極４，５の先端間の導電性イ
ンク１の一部が気化する。この気化された導電性インク
１の蒸気は、ノズル８から用紙９にインク滴１０を吐出
させるのに十分な圧力を発生するまで膨張させ、これに
よって導電性インク１が用紙９に向けて吐出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような電極４，５
を利用して導電性インク１を加熱し、この導電性インク
１の相変化によって吐出させる方式では、印字周波数が
変化すると熱の残留によりインク室２内の温度が変化す
る。

【００１１】一方、インク流路中の導電性インク１の温
度は印字周波数と無関係であり、印字周波数の大小は導
電性インク１の温度には何ら影響を及ぼさない。ところ
が、先に述べた従来構造のインク吐出装置の場合、印字
周波数が最大になるときに導電性インク１の充填が時間
的に遅延しないように設計されたインク流路の容量であ
れば、印字周波数が低いときには圧力室の熱の残留度も
小さい。したがって、印字周波数が低い期間では、導電
性インク１の沸騰圧力は弱くなり、その結果ノズル８か
らの吐出インク量が減ってしまう。

【００１２】逆に、印字周波数が低いときに合わせてイ
ンク流路の容量を設計したものでは、インクの充填完了
までに時間がかかることになり、印字に対する遅延が生
じてしまう。このため、印字周波数の最大値が低下し、
印字速度や画像の良好な形成の障害となっている。

【００１３】更に、ノズル８からのインクの吐出量が変
えられるように制御するにしても、インク流路とノズル
の流体抵抗が一定であるため、インク流路から圧力室へ
入る流体抵抗と圧力室からノズルへの流体抵抗の最適バ
ランスが常に得られず、安定したインクの吐出ができな
いという問題もある。

【００１４】本発明において解決すべき課題は、いかな
る印字周波数の範囲でも吐出するインク滴を所望の大き
さに形成でき、且つ最高印字周波数を高めることのでき
るインク吐出装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを吐出
する複数のノズル孔と、これらのノズル孔のそれぞれに
対応して設けられた圧力室と、これらの各圧力室に導電
性インクを供給するためにそれぞれ連通させたインク流
路と、各圧力室に配置されて導電性インクを加熱する少
なくとも一対の電極と、これらの電極に電圧を印加する
ための駆動電圧印加手段とを備えたインク吐出装置にお
いて、インク流路のそれぞれに、供給源側から圧力室に
向かう導電性インクを予備加熱するための予備加熱手段
を備えてなるものである。

【００１６】この構成によれば、予備加熱手段によって
インク流路中の導電性インクを加熱し、加熱量に応じて
導電性インクの粘度を変化させることができ、インク流
路における流体抵抗を変化させることができる。したが
って、インク流路から圧力室に入る流体抵抗とノズルへ
の流体抵抗の最適バランスを常に設定できるという作用
により、いかなる印字周波数においても吐出するインク
滴の大きさを所望の大きさに設定することが可能とな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、インク
を吐出する複数のノズル孔と、これらのノズル孔のそれ
ぞれに対応して設けられた圧力室と、これらの各圧力室
に導電性インクを供給するためにそれぞれ連通させたイ
ンク流路と、各圧力室に配置されて導電性インクを加熱
する少なくとも一対の電極と、これらの電極に電圧を印
加するための駆動電圧印加手段とを備えたインク吐出装
置において、インク流路のそれぞれに、供給源側から圧
力室に向かう導電性インクを予備加熱するための予備加
熱手段を備えてなるものであり、予備加熱手段によって
インク流路中の導電性インクを加熱し、加熱量に応じて
導電性インクの粘度を変化させることができ、インク流
路における流体抵抗を変化させることができる。したが
って、インク流路から圧力室に入る流体抵抗とノズルへ
の流体抵抗の最適バランスを常に設定することができる
ので、所望のインク滴の大きさを印字周波数にかかわら
ず得られると言う作用を有する。

【００１８】請求項２に記載の発明は、予備加熱手段
は、インク流路内に含まれた少なくとも一対の予備加熱
電極としてなるものであり、電極を利用することでその
通電量を変更するだけでインク流路内の導電性インクに
対する加熱量を自在に設定できるという作用を有する。

【００１９】請求項３に記載の発明は、圧力室内の一対
の電極どうしの間の距離を、インク流路内に配置する一
対の予備加熱電極どうしの間の距離よりも短くしてなる
ものであり、圧力室内の一対の電極から加熱される導電
性インクの加熱量より一対の予備加熱電極から加熱され
る導電性インクの加熱量が少なくできるので、圧力室内
の導電性インクが常に先に沸騰しインクの吐出及び再充
填が行われ、冷たい導電性インクが予備加熱電極付近に
流れこみ、予備加熱電極付近で導電性インクが沸騰する
ことを防止するという作用を有する。

【００２０】請求項４に記載の発明は、圧力室内の一対
の電極どうしの間の印加電圧を、インク流路内の一対の
予備加熱電極どうしの間の印加電圧より高くしてなるも
のであり、圧力室内の一対の電極から加熱される導電性
インクの加熱量より一対の予備加熱電極から加熱される
導電性インクの加熱量が少なくできるので、圧力室内の
導電性インクが常に先に沸騰しインクの吐出及び再充填
が行われ、冷たい導電性インクが予備加熱電極付近に流
れこみ、予備加熱電極付近で導電性インクが沸騰するこ
とを防止するという作用を有する。

【００２１】請求項５に記載の発明は、圧力室内の電極
及びインク流路内の予備加熱電極を、共通の駆動電圧印
加手段に接続してなるものであり、圧力室及びインク流
路内のそれぞれの導電性インクに対する加熱を簡単な構
成で実行させ得るという作用を有する。

【００２２】請求項６に記載の発明は、予備加熱電極に
よるインク流路内の導電性インクの加熱を、圧力室内の
電極による加熱とは独立して操作可能とし、圧力室内へ
供給される直前の導電性インクの温度を任意に設定可能
としてなるものであり、印字周波数に関わらず、インク
流路から圧力室へ入る流体抵抗と圧力室からノズルへの
流体抵抗のバランスを任意に設定することができるの
で、広範囲の吐出量変化を可能にするという作用を有す
る。

【００２３】請求項７に記載の発明は、ノズル孔から吐
出されるインク量と、インク流路中の予備加熱電極から
導電性インクへ印加されるエネルギ量との間に正の相関
関係を持たせてなるものであり、吐出量の増加に伴い、
インク流路の抵抗を減らすことができるので、導電性イ
ンクの再充填速度を上げることができ、印字周波数を高
めることができるという作用を有する。

【００２４】なお、本発明のインク吐出装置を適用する
記録装置は、１個または複数の記録ヘッドをキャリッジ
に搭載し、印字用紙の前面を主走査方向に往復移動しな
がら記録ヘッドよりインクを吐出し、印字用紙は副走査
方向に所定の量だけ送られることで記録を行う所謂シリ
アル型記録装置でも、記録ヘッドが印字用紙の主走査方
向全幅に亘って設けられ、印字用紙が副走査方向に所定
の量だけ送られることで記録を行う所謂ライン型記録装
置でもどちらでもよい。また、１個または複数の記録ヘ
ッドをキャリッジに搭載し、印字用紙の前面を主走査方
向、および副走査方向に移動しながら記録ヘッドよりイ
ンクを吐出し、記録する所謂プロッタ型記録装置でもよ
い。

【００２５】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態にお
けるインク吐出装置の横断面図、図２はインク吐出装置
の縦断面図、図３はインク吐出装置の分解斜視図であ
る。

【００２６】図１，図２及び図３において、共通インク
室２４を形成したヘッドベース２５の中に基板１８が収
納され、ノズル孔２１を開けたノズル板２０によってこ
の基板１８が封止されている。基板１８の上面には、共
通インク室２４に連通する複数のインク流路１５を一定
の間隔をおいて溝状に形成し、これらのインク流路１５
の終端を圧力室１２とするともに、これらの圧力室１２
のそれぞれをノズル孔２１に連通させている。そして、
図１に示すように、インク流路１５内には流路断面の幅
方向の両端部分にそれぞれ予備加熱電極１６，１７を備
えるとともに、基板１８の圧力室１２の内部には電源と
して備える駆動電圧印加手段１９に接続した一対の電極
１３，１４が組み込まれている。

【００２７】このようなインク吐出装置においては、共
通インク室２４から圧力室１２に供給された導電性イン
ク１１は、従来例と同様に一対の電極１３，１４への電
圧印加によって、沸騰気泡となった後にノズル孔２１か
らインク滴２２として吐出される。

【００２８】なお、図４はインク吐出装置のキャリッジ
への取付け構造を示す概略図であり、インクタンク２８
をキャリッジ２７に連結するとともに、インクタンク２
８の底部に開口したインクフィルター２９付きの供給口
に連通連結したインク導入路３０に、ヘッドベース２５
を装着可能としている。そして、図５に示すように、キ
ャリッジ２７はプリンターのガイドシャフト３３に移動
可能に取付けられ、プラテンローラ３４によって給紙さ
れる用紙９に対して印字可能としている。

【００２９】以上の構成において、駆動電圧印加手段１
９によって一対の電極１３，１４間に電圧を印加する
と、圧力室１２内の導電性インク１１に電流が流れる。
このとき、Ｉ（ｔ）：電圧印加からの時間経過に伴い変
化する導電性インク１１間に流れる電流値、Ｒ：導電性
インク１１の電気抵抗、ｔ：電圧印加開始からの時間と
すると、Ｉ（ｔ）₂×Ｒ×Δｔの０〜ｔまでの積分で表
される電流のジュール損失が発生し、これによって電流
が流れた部分の導電性インクが自己発熱する。そして、
導電性インク１１の電流通過部の最も高温の部分より沸
騰が始まり、最終的には図６に示すように小沸騰気泡３
６が発生する。

【００３０】この小沸騰気泡３６の膨張にともない、導
電性インク１１内の電流は、小沸騰気泡３６が絶縁体で
その中を電流が通過できないため電流値が小さくなる。
そして、小沸騰気泡３６の膨張により、圧力室１２内の
導電性インク１１の圧力が急激に高まり、この高圧にな
った導電性インク１１はノズル孔２１とインク流路１５
の方向へ移動しようとする。しかし、急激な圧力変化に
よる急な導電性インク１１の流れには、流体的な抵抗が
インク流路１５の方がノズル孔２１より大きいため、圧
力変化による急激な導電性インク１１の流れはノズル孔
２１へ向かう。したがって、ノズル孔２１からインク液
滴２２が吐出され、用紙９にドットが形成される。

【００３１】ここで、圧力室１２内で導電性インク１１
が沸騰した後には、小沸騰気泡３６の熱が導電性インク
１１自身及び電極１３，１４に奪われ、小沸騰気泡３６
が急激に収縮する。この小沸騰気泡３６の消滅にともな
い、圧力室１２内の導電性インク１１は消滅時の負圧に
より攪拌され電流通過部から再び沸騰を開始するのには
数マイクロ秒以上の加熱時間を必要とする。この沸騰を
開始するまでの間に、駆動電圧印加手段１９は電極１
３，１４間への電圧の印加を中止し、導電性インクの二
重沸騰による不必要なインク滴の飛翔を防止する。

【００３２】ここで、液滴形成により消費された導電性
インクは、導電性インク１１の表面張力により常時イン
ク流路１５より圧力室１２へ補給され待機状態に戻る。
このときインク流路１５内の予備加熱電極１６，１７に
通電するように制御することによって、これらの予備加
熱電極１６，１７によりインク流路１５内の導電性イン
ク１１を加熱する。これにより、導電性インク１１の温
度が上昇してその粘度が低下していく。

【００３３】また、圧力室１２内の小沸騰気泡３６の大
きさは、圧力室１２内の導電性インク１１の温度に依存
し、この圧力室１２内の導電性インク１１の温度は蓄熱
により周波数特性があるので、印字周波数と沸騰気泡サ
イズどの間には図７に示す関係がある。

【００３４】したがって、インク流路１５の予備加熱電
極１６，１７から電流を流して導電性インク１１を自己
発熱させ、その温度を上げることでインク流路１５内の
導電性インク１１の粘度に蓄熱による周波数特性を持た
せることができる。同時に、インク流路１５部分での導
電性インク１１の粘性抵抗を減らすことで、図６の場合
の低印字周波数のときであれば、インク流路１５の粘性
抵抗を高くして、小さいサイズの小沸騰気泡３６でも所
望量のインク液滴を吐出させることができる。そして、
印字周波数が高い場合には、図８に示すように、インク
流路１５内の導電性インク１１の粘性抵抗を低くして、
大きなサイズの大沸騰気泡３７をインク流路１５側に大
きく膨張させることで吐出し難くする。これにより、導
電性インク１１の沸騰気泡サイズの周波数特性と逆特性
を与えることで、吐出されたインク滴は印字周波数にか
かわらず安定した所望の量を得ることができる。

【００３５】また、図９に示すように、電極１３，１４
から圧力室１２中の導電性インク１１へ印加されるエネ
ルギとインク滴２２の量には正の相関がある。そして、
予備加熱電極１６，１７と電極１３，１４は、同一の駆
動電圧印加装置１９から電圧印加されているので、図６
及び図８におけるインク滴２２の量とインク流路１５中
の加熱された導電性インク１１の量とは正の相関があ
る。したがって、インク吐出量を増加させようとする
と、電極１３，１４からの加熱量が大きくなり、同一の
駆動電圧印加装置から電圧を印加されている予備加熱電
極１６，１７からの加熱量も増加するが、再充填される
導電性インク１１も増加しているために温度バランスが
保たれる。

【００３６】ここで、本発明のインク吐出装置及び方法
に適用可能な記録液すなわちインクは、水溶性または油
溶性のどちらでもよいが、匂いや安全性を考慮すると水
溶性の方が好ましい。インクには、染料、湿潤材として
のアルコール類、グリコール類等の水可溶性有機溶媒、
界面活性剤、あるいはこれらの混合物を添加するように
すると、にじみ，乾燥速度，沸騰状態の調節，電極寿命
及びノズル孔２１の目詰まり防止等にとって好ましい。

【００３７】更に、防腐剤もインクに添加することが好
ましい。この防腐剤としては、具体的には、トリケップ
ス社「インクジェット記録技術」の第１７７頁に記載の
ものや、太田徳也著・日経エレクトロニクス・Ｎｏ．３
０３，１９８２．１１．８号、同・電子写真学会誌・ｖ
ｏｌ１２４，３５４（１９８５）、大渡章夫著・「第４
回ノンインパクトプリンティング技術シンポジウム論文
集」・電子写真学会・９３（１９８７）、平沢伸一著・
「同」８９（１９８７）、沢木健二著・繊維と工業・ｖ
ｏｌ４７，２１２，（１９９１）及び特開昭６３−１５
７９号公報等に記載の素材を使用することができる。

【００３８】本発明のインク吐出装置に使用できる記録
液すなわちインクの組成の具体例は次のとおりである。

【００３９】すなわち、インクの組成は、色材（これ
は、染料；アゾ染料、酸性染料、塩基性染料、直接染
料、顔料；カーボンブラック、アゾレーキ顔料、不溶性
アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシ
アニン顔料、ベリレン顔料、ベリノン顔料、アトラキノ
ン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオイ
ンジコ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔
料、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ、ニトロ顔
料、アニリンブラック、蛍光顔料、酸化チタン、酸化鉄
等を含む）と、水等の溶媒とと、溶剤（エチルアルコー
ル、メチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソ
プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−
ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソ
ブチルアルコール、ｎ−ペンタノール、ジエチレングリ
コール等の多価アルコールの低級ジアルキルエーテル類
等）と、乾燥防止剤（グリセリン、尿素、ソルビタン、
ソルビトール、イノシトール、キレート剤等）と、粘度
調整剤（グリセリン等）と、表面張力調整剤（ジエアノ
ールアミン、トリエタノールアミン、アニオン系界面活
性剤、ノニオン系界面活性剤）と、ｐＨ調整剤（水酸化
カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、
ジエアノールアミン等）と、分散剤（蛋白質類、天然ゴ
ム類、セルロース誘導体、天然高分子、非イオン性高分
子、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤等）と、
発泡剤（イソプロピルアルコール、多価アルコール）
と、酸化防止剤（ビタミンＣ、亜硫酸ナトリウム、ハイ
ドロキノン、ピラゾリドン、ヒドラジン等）と、防腐剤
（アルコール、ホルマリン、オマシンナトリウム等）等
を含むものである。

【００４０】導電性インク１１については、特開昭５９
−１２９２７４号公報に記載のような、「染料の水性混
合物から成る選択的なインクジェット印刷機のためのイ
ンクにおいて、この混合物が、１ｃｍ当り１５ないし５
０オームの比抵抗をインクに与えるような量の加水分解
塩から成る」インクが使用できる。また、特開平５−１
７９１８２号公報に記載の「水と着色剤を含有するイン
クジェット記録用水性インク組成物において、アルカノ
ールアミンまたはエチレンオキシド付加物及びまたはプ
ロピレンオキシド付加物と、ハロゲン化水素からなる塩
を含有する」ものであってもよい。

【００４１】本発明のインク吐出相違に使用できる導電
性付与剤としては、リチウム（Ｌｉ）等からなるアルカ
リ金属化合物塩、硫酸アンモニウム、塩化リチウム、塩
化ナトリウム、塩化カリウム等の無機塩類及び有機塩類
のいずれかでもよいが、４級有機アンモニウム塩の誘導
体が好ましく使用できる。化合物の具体的な例として
は、モノエタノールアミン硫酸塩、ジエタノールアミン
硫酸塩、トリエタノールアミン硫酸塩、モノエタノール
アミン硝酸塩、ジエタノールアミン硝酸塩、トリエタノ
ールアミン硝酸塩、モノエタノールアミンリン酸塩、ジ
エタノールアミンリン酸塩、トリエタノールアミンリン
酸塩、ジメタノールアミン硫酸塩、トリメタノールアミ
ン硫酸塩、ジエチルアミン硫酸塩、トリエチルアミン硫
酸塩、ジメチルアミン硫酸塩、トリメチルアミン硫酸
塩、モノプロピルアミン硫酸塩、ジプロピルアミン硫酸
塩、トリプロピルアミン硫酸塩、フェニルアミン硫酸
塩、ジフェニルアミン硫酸塩、ジメチレンアミン硫酸
塩、トリメチレンアミン硫酸塩、ジエチレンアミン硫酸
塩、トリエチレンアミン硫酸塩、ジプロピレンアミン硫
酸塩、トリプロピレンアミン硫酸塩、ピリジン硫酸塩、
ピロール硫酸塩等を挙げることができる。

【００４２】湿潤剤は、水より沸点の高いものであり、
ノズル先端の乾燥を防止するために用いられる。湿潤剤
としては、具体的には、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレ
ングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を
含むアルキレングリコール、例えばエチレングリコール
エチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールエチルエーテル等のジエチレ
ングリコールの低級アルキルエーテル、グリセリン等が
挙げられる。多価アルコールは０．１〜１０重量％、好
ましくは０．５〜３．０重量％含有される。多価アルコ
ールが０．５重量％未満になるにつれ、インク乾燥によ
るノズル先端が目詰まり傾向となるのが認められ、多価
アルコールが３．０重量％を越えるにつれ、インク比抵
抗が上昇する傾向となるのが認められ、それぞれ好まし
くないことが確認された。

【００４３】溶剤として、水、及び、水と混合しうる有
機溶剤が使用できる。この有機溶剤としては、メチルア
ルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、等のアルキルアルコー
ル、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケ
トアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド等のアミド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン
等のエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレンブリコールモノエチルエーテル等のエーテ
ルアルコール類、水溶性高分子化合物等が挙げられる。
溶剤として用いられている水は、３０〜８０重量％、好
ましくは５０〜７０重量％含有される。水が５０重量％
未満になるにつれ、紙への浸透性が向上する傾向が認め
られ、水が７０重量％を越えるにつれ、紙への浸透性が
低下する傾向が認められ、それぞれ好ましくないことが
確認された。

【００４４】なお、インクジェット用のインクには、液
物性を調整するために、界面活性剤、ｐＨ調整剤、粘度
調整剤、等を添加する場合がある。

【００４５】表面張力調整剤はインクジェット用インク
の速乾性を上げるために添加すると同時にインクジェッ
ト用インクの蒸発も防止し、調整剤としては、水溶性有
機溶媒、界面活性剤を用いるのが好ましい。水溶性有機
溶媒は、上記溶剤の中より選択してもよい。界面活性剤
として具体的には、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エ
ステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、脂肪アルコ
ールリン酸エステル塩類、二塩基性脂肪酸エステルのス
ルホン塩類、脂肪酸アミドスルホン酸塩類、アルキルア
リルスルホン酸塩類、ホルマリン縮合のナフタリンスル
ホン酸塩類、アルキルピリジウム塩、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエス
テル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシエ
チレンソルビタンアルキルエステル類を挙げることがで
きる。

【００４６】ｐＨ調整剤としては、調合されるインクジ
ェット用インクに悪影響を及ぼさずに、所望のｐＨ値に
調整できるものであればよいが、具体的には、低級アル
カノールアミン、アルカリ金属水酸化物の１価の水酸化
物、水酸化アンモニウム等が挙げられる。

【００４７】粘度調整剤は、インクジェット用インクの
粘度を調整するものであり、具体的には、ポリビニルア
ルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチ
ルセルロース、水溶性アクリル樹脂、ポリビニルピロリ
ドン、アラビアゴムスターチ等が挙げられる。

【００４８】更に、印刷用紙に付着する場合のインクの
被膜の強度を補強するために、アルキッド樹脂、アクリ
ル樹脂、アクリルアミド樹脂、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドン等の樹脂重合体が添加されても良
い。また、カビ防止剤を添加するのが長期保存時の信頼
性確保の点で有利である。

【００４９】基板１８の材料としては、ガラス、セラミ
ック等の絶縁材料、半導体、表面を高抵抗材料で被覆し
た金属、金属合金、絶縁物、半導体が使用できる。ガラ
ス基板としては、カリ石灰ガラス、ソーダ石灰ガラス、
硼珪酸ガラス、クラウンガラス、亜鉛クラウンガラス、
ソーダカリガラス、バリウム硼珪酸ガラス、９６％珪酸
ガラス、９９．５％珪酸ガラス、燐酸ガラス、低融点ガ
ラス、リチウム珪酸ガラス、亜鉛アルミ珪酸ガラス、珪
酸ジルコニウムガラス等が使用できる。セラミック基板
としては、酸化アルミニュウム（アルミナ）、酸化チタ
ン（チタニア）、ＭｇＯ・ＳｉＯ₂（ステアタイト）２
ＭｇＯ・ＳｉＯ₂（ホルステライト）、ＢｅＯ（ベリリ
ア）、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃（スピネル）等が使用できる。
半導体基板としては、シリコン、炭化シリコン、ダイア
モンド、ゲルマニウム等が使用できる。

【００５０】電極１３，１４の材料としては、Ｔｉ族金
属（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、白金族金属（Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ）、高融点金属（Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ）、その他Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ等の単金属又はこれらの合金（Ｎｉ−Ｆ
ｅ、ＮｉＣｒ、ＴｉＣｒ等）が使用できる。またこれら
の酸化物（酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化錫、酸化
インジウム等）、窒化物（窒化チタン、窒化クロム
等）、炭化物（炭化チタン、炭化タングステン等）、硼
化物も使用できる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明では、インク吐出装置に
おいて、所望のインク滴の大きさを印字周波数の大きさ
に全く関係なく自在に設定できるという作用により、印
字周波数の変化による吐出インク量の変動を抑えること
ができ、記録媒体上への良好な印字が可能となる。

【００５２】請求項２の発明では、電極への通電量を変
更するだけでインク流路内の導電性インクに対する加熱
量を自在に設定できるという作用により、加熱量の制御
がしやすくなり装置構成も簡単になる。

【００５３】請求項３及び４の発明では、圧力室内の一
対の電極から加熱される導電性インクの加熱量より一対
の予備加熱電極から加熱される導電性インクの加熱量が
少なくできるので、圧力室内の導電性インクが常に先に
沸騰しインクの吐出及び再充填が行われ、冷たい導電性
インクが加熱電極付近に流れこみ、予備加熱電極付近で
導電性インクが沸騰することを防止できる。

【００５４】請求項５の発明では、圧力室及びインク流
路内のそれぞれの導電性インクに対する加熱を簡単な構
成で実行させ得るという作用により、装置構成をより一
層簡単にすることができる。

【００５５】請求項６の発明では、印字周波数にかかわ
らず、インク流路から圧力室へ入る流体抵抗と圧力室か
らノズルへの流体抵抗のバランスを任意に設定すること
ができるので、広範囲の吐出量変化を可能にすることが
できる。

【００５６】請求項７の発明では、吐出量の増加に伴
い、インク流路の抵抗を減らすことができるので、導電
性インクの再充填速度を上げることができ、印字周波数
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるインク吐出装置の
横断面図

【図２】インク吐出装置の縦断面図

【図３】インク吐出装置の分解斜視図

【図４】インク吐出装置のキャリッジへの取付け構造を
示す概略図

【図５】本発明の実施の形態におけるインク吐出装置の
透過斜視図

【図６】小沸騰気泡時にドットを得るときの動作説明図

【図７】印字周波数と沸騰気泡サイズの関係図

【図８】大沸騰気泡時にドットを得るときの動作説明図

【図９】印加エネルギとインク吐出量の関係図

【図１０】従来の典型的なオンデマンド方式のインク吐
出装置の要部を示す断面図

【符号の説明】

１ 導電性インク ２ インク室 ３ インクタンク ４，５ 電極 ６ 電圧印加手段 ７ スイッチ ８ ノズル ９ 用紙 １０ インク滴 １１ 導電性インク １２ 圧力室 １３，１４ 電極 １５ インク流路 １６，１７ 予備加熱電極 １８ 基板 １９ 駆動電圧印加手段 ２０ ノズル板 ２１ ノズル孔 ２２ インク滴 ２４ 共通インク室 ２５ ヘッドベース ２７ キャリッジ ２８ インクタンク ２９ インクフィルター ３０ インク導入路 ３３ ガイドシャフト ３４ プラテンローラ ３６ 小沸騰気泡 ３７ 大沸騰気泡

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出する複数のノズル孔と、これ
   らのノズル孔のそれぞれに対応して設けられた圧力室
   と、これらの各圧力室に導電性インクを供給するために
   それぞれ連通させたインク流路と、各圧力室に配置され
   て導電性インクを加熱する少なくとも一対の電極と、こ
   れらの電極に電圧を印加するための駆動電圧印加手段と
   を備えたインク吐出装置において、インク流路のそれぞ
   れに、供給源側から圧力室に向かう導電性インクを予備
   加熱するための予備加熱手段を備えてなることを特徴と
   するインク吐出装置。
2. 【請求項２】予備加熱手段は、インク流路内に含まれた
   少なくとも一対の予備加熱電極としてなることを特徴と
   する請求項１記載のインク吐出装置。
3. 【請求項３】圧力室内の一対の電極どうしの間の距離
   を、インク流路内に配置する一対の予備加熱電極どうし
   の間の距離よりも短くしてなることを特徴とする請求項
   ２記載のインク吐出装置。
4. 【請求項４】圧力室内の一対の電極どうしの間の印加電
   圧を、インク流路内の一対の予備加熱電極どうしの間の
   印加電圧より高くしてなることを特徴とする請求項２ま
   たは３記載のインク吐出装置。
5. 【請求項５】圧力室内の電極及びインク流路内の予備加
   熱電極を、共通の駆動電圧印加手段に接続してなること
   を特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のインク
   吐出装置。
6. 【請求項６】予備加熱電極によるインク流路内の導電性
   インクの加熱を、圧力室内の電極による加熱とは独立し
   て操作可能とし、圧力室内へ供給される直前の導電性イ
   ンクの温度を任意に設定可能としてなることを特徴とす
   る請求項２から５のいずれかに記載のインク吐出装置。
7. 【請求項７】ノズル孔から吐出されるインク量と、イン
   ク流路中の予備加熱電極から導電性インクへ印加される
   エネルギ量との間に正の相関関係を持たせてなることを
   特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のインク吐出
   装置。