JPS61163876A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、多数の微小開口を設けたシート状部材によっ
て液状インクを記録ヘッド部に搬送し、該ヘッド部にお
ける記録信号に基づいて前記開口内に保持された液状イ
ンクを選択的に飛翔させ記録するインクジェット記録装
置に関するものである。

（発明の技術的背景とのそ問題点１ 近年、文字１画像等の各種の情報を記録紙に記録する方
式として種々の記録方式が提案されている。そのなかで
もインクジェット記録方式は、液状のインクを記録紙面
上に飛翔させるもので、鮮明なモノクロないしカラーの
記録像を得ることができる。このインクジェット記録方
式は、細径のノズルから液状インクを飛翔させて記録紙
面に付着させ記録するようになっている。前記インクを
飛翔させる為のエネルギーとしては、圧力、静電気力、
熱によるインク気化成分の気化膨脹力あるいはこれ等を
組合せたものが知られており、各方式によって記録速度
が異っている。記録速度を高める為には、記録素子の配
列をマルチ化したマルチノズル方式が有効であるが、上
記飛翔エネルギーを与える手段が小型化可能でないとマ
ルチノズル化が困難である。

記録ヘッドのマルチ化が容易なインクジェット記録方法
として発熱体素子を加熱して、インクの気化成分を気化
膨脹させてそのエネルギーでインクを飛翔させる方法が
知られている。その例として、第４図に示す電子通信学
会技術研究報告Ｖｏ１８４　Ｎｏ、１４６号２６ページ
に記載のバルブジェット方式のノズル装置が知られてい
る。同図において符号１は底板で、その表面に発熱抵抗
体２を配設してあり、リードｌ１１３によって通電可能
な構成となっている。更に、前記底板１にはまり込む形
で仕切板４と天井板５が一体となった樋状の部材が配置
され、発熱抵抗体２を内設したノズルが形成される。ノ
ズル内に液状インクを満して発熱抵抗体に記録信号を加
えると、インクの気化成分が気化膨脹し、その圧力によ
ってインクをノズルから噴出させる。前記インクジェッ
トノズルにおいて、発熱抵抗体はきわめて小さな面積に
構成することができる為に、マルチノズルヘッドを構成
することが容易で、高速記録を特徴とする特徴があるが
、他方では小径のノズル内を通してインクを送出する為
にノズルの目づまりを生じやすいという欠点がある。

そこで、多数の微小開口を設けたシート状部材の該開口
内に液状インクや熱溶融性インクを充填して、該シート
状部材を移送させることによって前記開口内のインクを
記録ヘッド部に搬送し、該記録ヘッド部の記録信号によ
る作用に基づき、前記開口内のインクを選択的に記録ヘ
ッド部に対峙した記録紙上に転移させ記録を行う一方、
前記転移によって消耗したインクをインクシートの開口
内に補充するインクシート記録装置が提案されている。

例えば、特開昭５５−１６４１７５号公報に記録のイン
クシート記録装置は第５図に示すよう構成されている。

即ち、エンドレス状のインクシート１１に多数の微小開
口１２・・・を設けて、この多数の開口１２．１２・・
・にインク容器１３内に貯溜されたインク１４をローラ
１５によって供給充填し、前記インクシート１１を移送
することでインク１４を記録ヘッド部へ搬送する構成と
なっている。そして、前記エンドレス状シート１１は、
電源１６とスイッチとに接続されている導電層１７を介
してローラ１８ａ、１８ｂにより支持移送され、対極電
極ローラ１９の位置において記録信号により印加される
電圧によって前記開口１２・・・内のインクが選択的に
吸引され記録紙２０に向って飛翔し記録を行うようにな
っている。

ところで、前記インクシートに設けた開口は、従来の一
つのノズルを連続的に使用するものに比較して深さが浅
く、且つ多数の開口を間欠的に使用するようになってい
る為に、目詰まりが生じにくく、且つ目詰まりを生じた
時の影響もはるかに小さい。又、インクの記録ヘッドへ
の搬送は、インクシートの開口内に保持されてデジタル
時に確゛　　実に行なわれ、記録システムを安定して作
動できる。

しかしながら、前記インクシート記録装置において、イ
ンクシートの多数の微小開口内に保持されたインクを選
択的に飛翔させるためのエネルギーの与え方は、種々改
良する必要がある。例えば、前記第５図に示す装置例に
あっては、対極電極ローラ１９の軸方向には同時に電界
が形成され、従って多数の画素を一度に記録することは
不可能である。又、特開昭５７−２４２５６号公報に記
載された記録装置は、多数のノズルから各制御された加
圧気流を噴出させてインクシートの開口内に保持された
インクを記録紙面へ飛翔させるものであるが、高速高精
度で前記加圧気流を制御することは困難である。

［発明の目的］ 本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、イン
ク搬送性に勝れて目詰まりが生じにくく、且つ生じても
その目詰まりの影響を受けにくい一方、記録ヘッドのマ
ルチ化が容易であって高速高精細な記録を可能とするイ
ンクジェット記録装置を提供することを目的としている
。

し発明の概要］ 前記目的を達成するため本発明によるインクジェット記
録装置は、シート状部材に形成した多数の微小開口内に
液状インクを充填保持して記録ヘッド部に搬送し、該記
録ヘッド部に離間対向配置した記録紙面へ記録ヘッドの
作用に基づき前記開口内のインクを選択的に飛翔させる
ものにおいて、前記シート状部材と液状インクとを導電
性材料で構成する一方、前記記録ヘッドを画素単位の作
用部面積を有するスタイラス電極にて構成すると共に、
前記記録ヘッドに移送されたインクシートと該記録ヘッ
ドとの間に、インクシートにて搬送された前記液状イン
クを満し、記録ヘッド及びインクシート間に記録信号電
圧を印加して前記導電性インクに生じるジュール熱によ
って該インクの気化成分を気化膨脹させ、その膨脹力に
よって前記記録ヘッドに対応した開口内のインクを飛翔
させるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例を模式的に示す概略断面図
である。

この図において、符号３１は記録紙支持部材、３２は記
録紙、３３は導電性インクシート、３４はインクシート
に設けた多数の微小開口、３５（ａ−Ｃ）は画素単位の
断面積即ち画素一つに一つの電極が対応する面積を有す
る記録ヘッドとしてのスタイラス電極、３６（ａ−Ｃ）
は各スタイラス電極へ信号を印加するための記録信号源
で、この記録信号はスタイラス電極３５（ａ−ｃ）と導
電性インクシート３３間に印加されるようになっている
。

前記導電性インクシート３３は、１０〜１００μＩ程の
厚さのステンレススチール、ニッケル等の導電性シート
部材に、エツチング、エレクトロフォーミング等の手段
によって例えば１０〜１０　　　　１０μｍ程度の多数
の微小開口を形成したものが良好に適用される。又、前
記スタイラス電極３５は、２０〜２００μＩ程度の金属
ワイヤ間にバインダ樹脂３７をうめ込んでサンドインチ
状に支持し、その端面を研磨して構成される。マルチス
タイラス電極は、静電記録用のヘッドとして知られてい
るが、このヘッドを本発明に適用することができる。

そして、前記多数の微小開口３４・・・内に導電性イン
クが充填保持されたインクシート３３が、スタイラス電
極３５部に重合するよう搬送されるようになっている。

このインクシート３３は張力を与える等の対策を施して
もスタイラス電極３５との間に１０μ履以上のギャップ
が通常形成され、したがってインクシート３３の下面に
付着していたインク及び開口３４内から洩出したインク
によって前記インクシート３３とスタイラス電極３５と
のギャップ内が満された状態となる。この状態でスタイ
ラス電極３５とインクシート３３との間に記録信号電圧
が印加されると、両者の間に導電性インクによる電流路
が形成される。導電性インクは、スタイラス電極３５や
インクシート３３を構成する金属等に比べて高い抵抗値
を有している為に、前記電流によって専らインクの部分
にジュール熱を発生させる。該ジュール熱によってイン
ク溶剤等のインク気化成分が気化膨脹し、該膨脹力によ
って信号が印加されたスタイラス電極３５に対応したイ
ンクシート３３部分の開口３４内のインクが記録紙３２
方向に飛翔し記録が行なわれる。

前記作用を微視的にみれば、記録電流はインクシート３
３の非開口部とスタイラス電極３５間に流れ、この部分
のインク気化成分が気化し、気化ガスはスタイラス電極
３５面に沿う方向に拡散するが、開口３４部には周囲か
らこのガスが押寄せる為に、その合成力は、開口３４内
のインクを記録紙３２方向に押出す力となってインクを
飛翔させる。

インクシート３３とスタイラス電極３５とが直接接触し
て過大電流が流れて、スタイラス電極３５やインクシー
ト３３を損傷する可能性はきわめて少いが、万が−の損
傷を防止する為に第１図に示す如く電流制限抵抗３８Ｃ
ａ−Ｃ）を介装しておくことが好ましい。

第２図は本発明装置におけるスタイラス電極部の第２実
施例が示されている。この実施例は、インクシートとス
タイラス電極との直接接触を防止するようスタイラス電
極３９　（ａ−Ｃ）の端面を凹面状に形成したものであ
る。スタイラス電極３９をこの様な形状に形成するには
、スタイラス電極３９面をフラットな支持体上に散布し
た研磨砂やサンドベーパーを用いて平坦状に研磨し、し
かる後にパフ研磨に見られる様にフレキシブルな素材に
酸化セリウム、酸化クロム等の仕上げ研磨剤を含ませて
仕上げ研磨を行うことによって得られる。

第３図は本発明記録装置の第３実施例を示している。こ
の実施例は前記第１実施例に対してインクシート３３に
バイアス電源４０を接続し、且つ記録紙支持部材を背面
電極４１とした点に特徴がある。したがってこの実施例
では、インクシート３３と記録紙支持背面電極４１間に
形成された静電界の作用で、インクシート３３の開口３
４内の導電性インクにはインクシート３３から電荷が注
入されて帯電した状態となると共に、該帯電電荷に対し
て記録紙３２方向への静電吸引力が発生する。該吸引力
は、開口３４内のインクが、開口壁への付着力に打勝っ
て飛翔を開始する程には大きくない範囲内で極力大きな
力か得られる様に予めバイアス電圧値を設定しておく。

前記スタイラス電極３５への信号電圧の印加によって、
インクの気化成分が気化膨脹し、その力でインク滴が飛
翔する時に前記の静電界による飛翔力が加わって、より
飛翔速度が増大してインク滴が拡散する前に記録紙３２
面に到達するようにしてドツトの拡大を防止することが
できる。

尚、インクが開口３４を脱出する時に、インク気化ガス
の強い噴出力を受けてインク滴が分裂し、飛翔中に拡散
する現象が生じやすいので、インク成分の気化噴出力を
弱めてインク滴の分裂を防止してインク滴の拡散を防止
することも有効である。

例えば、バイアス電圧の印加なしでスタイラス電極３５
への印加エネルギーを小さくすると、記録ドツトの拡散
は小さくなる方向に変化するが、やがて不完全飛翔状態
となって記録が不安定化する。

この状態で、インクシート３３にバイアス電源４０を接
続すると再び記録が安定化すると共に、ドツト拡散のな
い記録が得られる。この状態においては、スタイラス電
極３５の役割は、インク滴の開口壁に対する付着力に打
勝ってインク滴を開口３４から押出すにとどまり、主と
してバイアス電源４０によって形成された静電界がイン
ク飛翔に役立った状態となる。この場合には、インク気
化成分の気化膨脹力は最小限までおさえ込まれているの
で、一つの開口３４に蓄えられていたインクが分裂する
ことなく押出され、その後インク滴は静電気力によって
飛翔するから、飛翔工程においてもインク滴が拡散する
ことがない。従って、インクドツトの拡大を有効に防止
でき、又インクシートと記録紙との間の距離をより広げ
ることをも可能で、良好な画像が得られると共に記録装
置の構成を簡単にできる。

本発明に適用する導電性インクは、インクシートとスタ
イラス電極間の狭いギャップを満して導電路を形成する
ものであるから、必ずしも高い導電性が必要ではなく、
体積固有抵抗でｌＸｌ０ＩＯΩ−Ｃ１１以下の抵抗値の
ものはきわめて良好に適用される。

尚、スタイラス電極は静電記録装置において一般的であ
る様にマルチスタイラス電極とすることがきわめて容易
であり、且つスタイラス線径の選択によって、高画素密
度の記録ヘッドを構成することも容易であり、従って高
速、高画素密度のインクシート型インクジェット記録装
置が実現できる。

又、本発明において、スタイラス電極という概念は、静
電記録装置において一般的に使われている様に、必ずし
も針状素材で形成した電極のみを意味するものではなく
、プリント基板をエツチングして作成した板状電極等も
含む広い概念である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、インク搬送性に勝
れて目詰まりが生じにくく、且つ生じてもその目詰まり
の影響を受けにくい一方、記録ヘッドのマルチ化が容易
であって高速高精細な記録を可能にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略断面図、第２図
は本発明の第２実施例のスタイラス電極を示す概略断面
図、第３図は本発明の第３実施例を示す概略断面図、第
４図及び第５図は従来の装置を示す分解斜視図及び断面
図である。 ３２・・・記録紙　　　　　３３・・・インクシート３
４・・・インクシートの開口 ３５・・・スタイラス１糧　３９・・・スタイラス電極
第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シート状部材に形成した多数の微小開口内に液状インク
   を充填保持して記録ヘッド部に搬送し、該記録ヘッド部
   に離間対向配置した記録紙面へ記録ヘッドの作用に基づ
   き前記開口内のインクを選択的に飛翔させるものにおい
   て、前記シート状部材と液状インクとを導電性材料で構
   成する一方、前記記録ヘッドを画素単位の作用部面積を
   有するスタイラス電極にて構成すると共に、前記記録ヘ
   ッドに移送されたインクシートと該記録ヘッドとの間に
   、インクシートにて搬送された前記液状インクを満し、
   記録ヘッド及びインクシート間に記録信号電圧を印加し
   て前記導電性インクに生じるジュール熱によって該イン
   クの気化成分を気化膨脹させ、その膨脹力によって前記
   記録ヘッドに対応した開口内のインクを飛翔させ記録紙
   に記録することを特徴とするインクジェット記録装置。