JPS62240559A

JPS62240559A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPS62240559A
Application number: JP8423386A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Ono; 大野　忠義; Yasuo Hosaka; 保坂　靖夫; Shunsuke Hattori; 俊介服部; Yuji Suzuki; 祐司鈴木; Akio Kurihara; 栗原　映男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1987-10-21

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】像、定着等の処理が不良であるなどの利点を有する。こ
のインクジェット記録装ｇｌｖｃはインクジェットを静
ｍｉｈに形成する電界制御方式（特公昭３６−１３７６
８号公報）、王＠素子にょ轢インク室の体積を急激に変
化させて、インクジェットを形成する圧力パルス方式（
特公昭５３−１２１３８号公ＩＩ　）などがある。

また、両者の方式を組合せて、静電界下で圧力パルス方
式でインクジェットを形成し、効率化する方式（特開昭
５５−１４０５７０）、また、１つの圧電素子で複数の
ノイズにインクプラグを形成し、それらのプラグに選択
的に高電圧を印加して、インクジェットを形成する方式
（特開昭５８−１６８５２号公報）がある。

静電力と圧力パルスを組合せた方式はインクジェット形
成の効率化を図ることが出来、高速記録が可能となる。

し、５１ｔ、、特開昭５８−１６８５２号公報ＶＣ開示
された方式では各ノイズに個別に６００ｖ〜数ＫＶの高
電圧パルス１駆動を必要とするため、回路の小型化が困
難、ノズル間に電圧干渉が生ずるなどの問題があった。

また、特開昭５５−１４０５７０号公報に開示されたイ
ンク噴出式装置ではインクジェット形成を一定周波数で
確実に行ない不要ドツトの発生による印字品質の劣化は
防止されるが、高解像度化については何ら示唆されてい
ない。７また、従来の電界制御方式、あるいは王カパル
ス方式と比較して高速記録が可能となるが、より一層の
高速化が可能となるマルチノズル化についても何ら示唆
されていない。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の圧力と静電力とを利用したインクジェ
ット記録装置では、装置の小型化が困難で、高解像度化
が充分ではなかった。

そこで、この発明は小型で、かつ、高解像度であるイン
クジェット記録装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題を解決するだめの手段）この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、電気機
械変換素子の作用により、急激な体積変化を生ずる圧力
発生室と、インク通路からなる圧力発生ユニットの複数
を、一端をインクを供給するインク供給室に連結し、他
端を導電性基板に形成した複数のインク噴出口に各々連
結して、インク噴出の方向の一様性、間隔の均一性にす
ぐれたマルチノズル記録ヘッドを４成し、このヘッドの
導電性基板に対向して設けられた対向電極と導電性基板
の間に高圧静電界を形成し、電気機械変換素子を記録信
号に応じて選択的に駆動して、圧力発生室に急激な体積
変化を生じせしめて、インク噴出口よりインク滴を発生
させ、インク噴出口に対向して設けられた記録紙に記録
を行なうマルチノズル記録ヘッドを用いたインクジェッ
ト記録装稜により上記問題点を解決するものである。ま
た、！！＃にインクとして比抵抗１０３Ω・α以下ノ水
性インク、あるいは比抵抗１０５〜１ｏ１１Ω・αの油
性インクである導電性インクを用いることにより、記録
ヘッドのインク噴出口径よりも小径のインク滴を発生さ
せて、高解像度記録が行なえる。

（作　用）複数のインク噴出口を同一の導電性基板に形成するので
、インク噴出口の間隔の均一性、インク噴出口開口軸の
同方向性が容易に得られ、画点−ピッチの乱れのない記
録を行なうことが出来る。

また、インク噴出口近傍での電界条件が各インク噴出口
毎に異なることがなくなるので、画点サイズの均一化が
図られ、良好な記録を行なうことができる。また、マル
チノズル化により、格段に記録速度の向上したインクジ
ェット記録装置を提供することができる。また、インク
噴出口と圧力発生ユニットよりなる個別のインクジェッ
ト発生ユニット毎に電極を形成する必要がなくなるので
、装置の簡素化を図ることができる。

（穿弊卆実施例）次にこの発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明になるシリアルインクジェット記録装
置の構成を示した図で、一部切欠断面図で示してるる。

１はインクジェット記録ヘッドである。インクジェット
記録ヘッド１は２枚の熱圧着性感光性ガラスの基材２に
エツチング加工によシ溝形成し、これを熱接着すること
により、インク噴出口３、インク通路４、圧力発生室５
．インク供給室６が形成されている。この記録ヘッド１
では、７つのインク噴出口と、これに連絡するインク通
路と圧力発生室よりなる７つの圧力発生ユニットが独立
に設けられており、各圧力発生ユニットは１つのインク
供給室６を共有している。インク供給室６には外部イン
ク槽（図示せず）よりインクが供給される。圧力発生室
の一部は圧電素子７で形成されている。圧電素子７は圧
電素子駆動回路８に接続しており、圧電素子駆動回路に
接続する外部記録信号源（図示せず）の記録信号に応じ
て駆動される。他の６つの圧電菓子も各々。

圧電素子１駆動回路８に接続しており、これらの圧電素
子は田を素子駆動回路８により、選択的に駆動される。

インク噴出口３の形成されている端面は、蒸着により金
属薄膜が設けられており導電性基板９を形成している。

導電性基板９は高電圧印加回路１０を介して対向′電極
１１に接続されている。また、導電性基板は接地されて
いる。１２は記録紙である。

次にこの装置におけるインク粒子化機構について第２図
を用いて説明する。

第２図−（ａ）は第１図の対向電極１１に印加される高
電圧のタイミングチャート、第２図−（ｂ）は第１図の
圧電素子７に印加される駆動電圧のタイミングチャート
、第２図−（ｅ）は各時間におけるインクメニスカスの
変化と、インク滴形成が過程を示している。第１図の導
′亀性基板９と対向電唯１１の間に爾゛世界が発生しな
い前はインク噴出口でのインクメニスカスはインクの供
給圧でわずかに凸起している状態である（第２図−（ｃ
）−ｉｌｌ）。第２図−（ａ）に示されるように高電圧
が印加されると、静電力によりインクメニスカスは隆起
する（第２図−（ｃ）　−Ｌ２＋　）。しかし、印加さ
れる高電圧はインクがインク滴を発生しない範囲に制限
されている。

次に第１図の圧電素子７が駆動されると、圧力発生室５
内の体積の減少が急激に起こり、インクはインク噴出口
に急速に流出し、メニスカスを一１ｍ隆起させる（第２
図−（ｃ）　−（３）　）。メニスカスの隆起過程にお
いて、この発明になる装置に使用される導電性インクの
効果によりメニスカスは円錐状あるいはその先端より小
凸起を生ずる形状となる（第２図−（ｃ）　−（４）　
）。第２図−（ｂ）に示されるように第１図の圧電素子
７への電圧印加が終了すると、第１図の圧力圧主室５内
の体積は元に戻るため、負圧となり、インクはインク噴
出口内に吸引される方向に流れる。しかし、メニスカス
先端部は、静′亀力と、パルス圧力による慣性力により
、先の流れとは逆方向に動き、その根元にくびれを生ず
る（第２図−（ｃ）　−ｉ５）　）。くびれより先端部
は小滴となり、パルス圧力による慣性力と静電力により
小滴は記録紙（図示せず）方向に飛翔する（第２図−（
ｃ）　　＋ｔｉ）　）。先端より小滴を分離したインク
メニスカスはインク噴出口に引き込まれるが従来の同方
式のインクジェット記録装置と比べて、引き込み方向と
逆方向に作用している静電力の作用により、引き込まれ
る割合が少なくなり、第２図−（Ｃ）−（１）のインク
メニスカスの状態に復帰するのが早い。このようにこの
発明になるインクジェット記録装置では、従来装置と比
較して、印字速度が速く出来、また、インク噴出口径よ
抄も小さい小−滴をつくることができる点に特徴がある
。

次にこの装Ｗｔにおける記録動作を第３図を用いて説明
する。

第３図の（ａ）は第１図の高電圧印加回路１０ｉｃよっ
て発生される１００ＯＶの高電圧印加のタイミングチャ
ート、第３図の（ｂ−１）　、　（ｂ−２）　。

（ｂ−３）は第１図の７つの圧電素子に印加される３５
Ｖ駆動電圧のタイミングチャートで、ここでは３つの圧
電素子、圧電素子１．圧電素子２．圧電素子３のタイミ
ングチャートを代表して用いる。

第３図の（ｃ−１）　、（ｃ−２）　、（ｃ−３）は各
々（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）のタイミングで
駆動される圧電素子に対応するインク噴出口、インク噴
出口１．インク噴出口２．インク噴出口３でのインクメ
ニスカスおよび、インクジェット形成の状態を示したも
のである。第３図の（ＩＬ）のＬｔ＋Ｌｚは印字期間を
、Ｒ１＋　Ｒ２は１行分の印字が終了した後のインクジ
ェット記録ヘッドが元の位置に戻る期間を示している。

印字開始と同時、あるいはそれ以前に第１図の導電性基
板９と対向電極１１の間に高電圧が印加される。記録信
号ＶＣ従がって圧電素子駆動回路より各々の圧電素子に
駆動電圧が印加される。周期Ｔ１では３つの圧電素子全
てが駆動され、同時に３ケのインク滴が噴出され、第１
図の記録紙１１に受容される。これにより第１列の記録
が終了する。

次に第１図のインクジェット記録ヘッドｌは所定ピッチ
矢印Ａ方向ＶＣ移動し、周期Ｔ２で第２列の記録を行な
う。周期Ｔ２では圧電素子１と圧電素子２のみが駆動さ
れ、インク噴出口１および２よりインク滴が噴出する。

インク噴出口２では印加されている高電圧の作用で、イ
ンクメニスカスは静電力により、隆起はするが、インク
滴は生じない。

第２列の記録終了後、第１図のインクジェット記録ヘッ
ド１は所定ピッチ矢印Ａ方向に移動し、周期Ｔ３で第３
列の記録を行なう。周期Ｔ３では、圧電素子１および３
が駆動され、インク噴出口１および３よりインク滴が噴
出する。このような動作をＬｌの期間繰り返し、１行分
の記録が終了すると、高電圧の印加がＲ２の期間停止さ
れる。この間に第１図のインクジェット記録ヘッド１は
矢印入方向と逆方向に復動し、初めの位置に戻る。この
期間各インク噴出口のインクメニスカスは、静電力の作
用もないため、インク供給圧力とインク表面張力のつり
合いで決まるインクメニスカス形状を保つ。このような
一連の動作を繰り返すことによ）、所定の記録を終了す
る。

以上、第２図および第３図を用いた説明から明らかなよ
うに、この発明の装置により、従来のインクジェット記
録装置より、高速でかつ印字品質の高い文字を安定して
記録することができるものである。

特にインクとして、比抵抗ｌＯ３Ω・α以下の水性イン
ク、あるいは比抵抗１０〜１０　Ω・儂の油性インクを
用いると、インクの安定した粒子化を損なわず、静電力
の作用を最大限に発揮することができる。このようなイ
ンクを用いると、インク噴出口径より小さなインク滴を
形成することが可能となり、同サイズのインク滴を形成
する従来装置と比較して、インク噴出口径を大きくでき
るので、インクジェット記録装置の弱点であるインク噴
出口の目詰りによる寿命低下を大幅に改善することがで
きる。

次に、この発明の変形例について説明する。

この変形例は、マルチノズルという点で、前述の実施例
と共通であるが、その具体的実現手法が若干具なるもの
である。

すなわち、この変形例のインクジェット記録装置は、そ
の周囲、に電気機械変換素子を装置した円筒型の圧力発
生室とこれに連続して形成されたインク噴出ノズルとイ
ンク供給路からなる複数のインクシェツト発生ユニット
の前記複数のインクジェット噴出ノズルを支持体により
一体的にかつ均一に突出した構造に支持したマルチノズ
ルインクジェット記録ヘッドを構成し、このヘッドに対
向し、て設けられた対向°ｉ極と、記録ヘッドとの間に
高圧静電界を形成し、電気機械変換素子を記録信号に応
じて％選択的に、駆動し、圧力発生室に急激な体積変化
を生じせしめて、インク噴出ノズルより複数のインク滴
を同時に発生させてインク噴出−ノズルに対向して設け
られた記録紙に記録を行なうマルチノズルインクジェッ
ト記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置により上
記問題点を解決するものである。また、特にインクとし
て、比抵抗１０Ω・α以下の水性インクあるいは比抵抗
１０〜１０Ω・儂の油性インクである導電性インクを用
いることにより、記録エネルギーを低減することができ
、また、記録ヘッドのインク噴出ノズル径よしも小径の
インク滴を発生させて、高解像度記録が行なえる。

複数のインク噴出ノズルを同一の支持体で支持すること
により、各ノズルを一様な突出構造とすることができ、
故に、均一な静電界が確保される。

従がって、ノズル間でインクジェット形成特性の差のな
い、安定したマルチインクジェット、駆動が実現できる
。また、支持体より突出した構造にノズル噴出口を支持
することにより、インクメニスカスへの電界集中が効果
的に得られ、従がって従来より低い電気機械変換素子駆
動電圧、インク噴出ノズル／対向電極間電圧でインクジ
ェット形成が可能となる。また、同一の支持体に複数の
インク噴出ノズルを支持することにより、各ノズル間の
ピッチを正確に設定することができるので、画点ピッチ
の乱れのない、記録を行なうことができる。

次にこの変形例に係わる装置を図面に基づいて詳細に説
明する。

第３図はこの発明になるシリアルインクジェット記録装
置の構成を示した図である。１０１はインクジェット記
録ヘッドである。１０２はインクジェット発生ユニット
である。インクジェット発生ユニッ）　１０２はインク
噴出ノズル１０３、圧力発生室１０４とインク供給路１
０５を持つ円筒型ガラス容器１０６と圧力発生室１０４
の外壁に装着された円筒型の電気機械変換素子である圧
電素子１０７よりなっている。このインクジェット記録
ヘッドでｉｊ　１０７のインクジェット発生ユニットが
独立に設けられており、各インクジェット発生ユニット
は１つのインク供給室１０８を共有している。第５図で
は、４つのインクジェット発生ユニットのみを示しであ
る。インク供給室１０８には外部インク槽（図示せず）
より導電性インクが供給されている。圧電素子７は圧電
素子駆動回路（図示せず）に各々、接続されており、圧
電素子駆動回路（図示せず）に接続する外部記録信号源
（図示せず）の記録信号に応じて１嘔動される。インク
Ｉ！α出ノズルの端面Ｖこは導電層１０９が設けられて
いる。各インクジェット形成ユニットは導電性薄膜１１
０を形成した支持体１１１によって支持されており、各
インク噴出ノズル３の４電性薄膜１１０よりの突出量と
各ノズル−１のピッチが一様になるように調整されてい
る。

各インク噴出ノズルの導電層１０９は導電性薄膜１１０
ｖｃ接続ぎｉｔており、導電性薄膜１１０は高電圧印加
回路１１２を介して対向電極１１３に接続されている。

１１４は記録紙である。

このように構成されたインクジェット記録装置でのイン
ク粒子化機構は、前述の実施例と同様であるが、静電力
の印加のためｖｃ、導電性基板１１０と導電層１０９と
を組み合わせている点である。

又、記録動作も前述の実施例と全く同様である。

第６図はこの発明の他の変形例になるインクジェット記
録装置の構成を模式的に示したものである。インクジェ
ット記録ヘッド１１５は７つのインクジェット発生ユニ
ット１１６よりなっている。ただしこの図では便宜上４
つの圧力発生ユニットのみを示しである。インクジェッ
ト発生ユニット１１６はインク噴出ノズル１１７％圧力
発生室１１８とインク供給路１１９を持つ円筒型ガラス
容器１２０と圧力発生室１１８の外壁に装着された円筒
型の電気機械変換素子である圧電素子１２１よりなって
いる。

各インクジェット発生ユニットは一つのインク供給室１
２２を共有している。インク供給室１２２　Ｋは外部イ
ンク槽（図示せず）より導電性インクが供給されている
。圧電素子１２１は圧電素子駆動回路（図示せず）に各
々、接続されており、圧電素子駆動回路（図示せず）に
接続する外部記録信号源、（図示せず）の記録信号に応
じて駆動される。イパンク供給室１２２　ｖｃは、イン
ク供給室１２２内のインクに接りするように導電性端子
１２３が設けられており、高電圧印加回路１２４を介し
て対向電極１２５−　に接続されている。また、導電性
端子１２３は接地されている。各インクジェット発生ユ
ニット１１６は支持体１２６で支持されており、各イン
ク噴出ノズル１１７の支持体１２６よりの突出量と各ノ
ズル間のピッチが一様になるように調整されている。

１２７は記録紙である。この装置においては、高電圧が
インク供給室１２２およびインクジェット発生ユニット
１１６内のインクと対向電極１２５間に印加されている
。このような装置構成の場合でも、この発明の装置では
、導電性インクを用いているので、各インク噴出ノズル
１１７での電界集中が効果的に得られる。この記録にお
ける記録動作は第５図の記録装置と同様なので省略する
。この装置においても、第５図の装置と同様の効果が得
られるのは勿論である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、従来の静電力だけによるインクジェ
ット方式より高速化を図ることができ、カッ、従来の圧
力パルス式インクジェット方式では実現できない。イン
ク噴出口径より、小さなインク滴を得ることができるイ
ンクジェット方式のマルチ化が容易に実現できるインク
ジェット記録装置を提供することができる。またこの発
明によれば、インク滴の大きさの揃った、また飛翔方向
にバラツキのない高品位の記録の得られるインクジェッ
ト記録装置を提供することができる。

またマルチ化により、インク滴形成ユニットのインク滴
形成周波数を上げることなく、従来にない高速記録のイ
ンクジェット記録装置を提供することができる。また、
インクジェットが移動しながら記録することによって生
ずる。インク滴飛翔力向の乱れのないインク滴形成ユニ
ットが固定されて記録できるライン記録ヘッドを持つ、
インクジェット記録ヘットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明になるインクジェット記録装置の一実
施例である装置の概略を示す図、第２図はこの発明にな
るインクジェット記録装置の粒子化機構を説明するため
の図、第３図はこの発明になるインクジェット記録装置
の記録動作を説明するだめの図、第４図は、この発明に
なるインクジェット記録装置の他の実施例である装置の
概略を示す図、第５図及び第６図は、この発明の変形例
である装はの概略を示す図である。１．１５・・・インクジェット記録ヘッド２．１６・・
インクジェット発生ユニット３．１７・・・インク−ば
出ノズル、７．２１・・・圧電素子、９・・−導４性薄瞑８．２２
・・・インク供給室、２３・・・導′４性・端子１３．
２５・・・対向′４極、１４．２７・・・記録紙。代理人　升埋士　則　近　憲　佑同　　　　、竹　花　喜久男第１図 →Ｌ（ｆ）　　（２）　　（３）　（４）　（５）　（６）
→を第２図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静電界下において、機械電気変換素子の作用によ
り記録信号に応じてインク噴出口におけるインクプラグ
形成を制御し、インクプラグが形成されたインク噴出口
よりインク滴を静電力によって飛翔させるインクジェッ
ト記録装置において、導電性基板に形成した複数のイン
ク噴出口とこれらに連結するインク通路と電気機械変換
素子の作用により、急激な体積変化を生ずる圧力発生室
とからなる複数の圧力発生ユニットと、前記複数の圧力
発生ユニットに連結するインク供給室からなるインクジ
ェット記録ヘッドと、前記導電性基板に対向して設けら
れた対向電極と噴出されたインクを受容する記録紙と、
前記導電性基板と前記対向電極間に高電界を生じさせる
高電圧印加手段と、複数の前記電気機械変換素子を記録
信号に応じて選択的に駆動する電気機械変換素子駆動手
段とからなることを特徴とするインクジェット記録装置
。
（２）インクとして、比抵抗１０＾３Ω・ｃｍ以下の水
性インクあるいは比抵抗１０＾５〜１０＾１＾１Ω・ｃ
ｍの油性インクである導電性インクを用いることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録
装置。