JPS6335347A - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、熱エ
ネルギと静電エネル１′とを利用してインクを飛翔させ
るタイプを前提とし、インクの飛翔に要する熱、及び静
電エネルギの低減を企図したインクジェット記録装置の
改良に閏する。

［従来の技術１ 従来のインクジェット記録装置としては、インクを密開
する多数のインク吐出装置に画素密度に応じた吐出口（
オリフィス）を夫々設け、上記インク吐出装置に圧力パ
ルスを適宜印加して、吐出口からインクを噴射させるよ
うにしたものが知られている。

このタイプにあっては、吐出口からのインクの噴射動作
を保つ上で吐出口とインク吐出’ｉｔ＠との容積比を大
きく確保しなければならないため、インク吐出装置を小
型化することが難しく、その分、上記吐出口相互の配設
ピッチをある程度大きくしなければならず、画像の記録
密度を高く設定することができないばかりか、圧力パル
スを印加するという機械的走査によりインクを吐出させ
るようにしているため、必然的に記録速度の低下を招く
という問題がある。

このような問題を解決する手段として、磁性電極アレイ
近傍に磁性インクを配し、磁界によるインクの盛り上が
りを利用して画像密度に対応したインク吐出状態を形成
し、静電界で磁性インクを記録シート側へ飛翔させるよ
うした所謂磁性インクジェット法を応用したもの（特開
昭５５−６９４６９号公報）や、電（（アレイと平行な
スリット状のインク溜めにインクを充填し、記録シート
を介して対向するｆｆｉ極と電極アレイとの間に形成さ
れる電界パターンに応じてインクを記録シート側へ飛翔
させる所謂平面インクジェット法を応用したもの（特開
昭５６−３７１６３号公報）、あるいは、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（オリフィス）内に気泡（バ
ブル）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所謂熱バブルジェッ
ト法を応用したもの（特開昭５５−１６１６６４号公報
）が提供されている。

しかしながら、上記磁性インクジェット法を応用したも
のにあっては、インクとして磁性粉が混入したものを用
いなければならないので、必然的にインクとして黒色の
ものになってしまい、インクを１ね刷りしてカラー像を
得ることが困難になるという問題が生ずる。また、上記
平面インクジェット法を応用したものにあっては、微細
なオリフィスが不要になる分インクの目詰まりを改善す
ることはできるが、インクを飛翔させる上で高い電圧を
印加しなければならないため、隣接、近傍の電極間で電
圧リークを防止するには、電極アレイを時分割駆動する
ことが必要になり、高速記録を図る上で好ましいものと
は言えない。更に、上記熱バブルジェット法を応用した
ものにあっては、膜面沸騰を生じさせるために発熱体を
急速に加熱昇温させることが必要であり、これに伴って
、インクの熱変質や加熱手段として設けられている発熱
抵抗体保護層の熱劣化が生じ易くなるという問題を有し
ている。

このような問題を解決するために本願発明者らは、第６
図〜第７図に示すように対向配置された一対の絶縁基板
（ａ）（ｂ）により形成されてスリット状空間部（Ｃ）
を有するヘッド本体（ｄ）と、このスリット状空間部（
Ｃ）に収容されたインク（ｅ）に対して熱エネルギを印
加する熱エネルギ印加手段（ｆ）と、インク＜８）面と
記録シート（ｇ＞との間に所定の静電界を形成せしめる
静電界形成手段（ｈ）とを備え、記録用のインク（ｅ）
に画像情報に応じた熱エネルギを印加すると共に、所定
の静電界に基づき加熱されたインク（ｅ）部分を記録シ
ート（ｇ）側へ飛翔させるようにした所謂熱静電インク
ジェット記録装置を既に提案している。

このタイプによれば、所謂磁性インクジェット法による
磁性インクを使用する必要がなくなり、その分、インク
の重ね劉りに基づくカラー化を容易に実現することがで
きるばかりか、所謂平面インクジェット法のように静電
界だけでインクを飛翔させる必要がなくなり、静電界の
強さを極端に大きくする必要がなくなる分、インクの近
傍間て゛の電圧リークを有効に防止でき、更に、所謂バ
ブルジェット法のように熱エネルギだけでインクを飛翔
さ仕る必要がなくなる分、熱エネルギｊをある程度抑え
ることができ、インクの熱劣化等を有効に防止すること
ができる。このため、従来の各方式の欠点を有効に防止
しながら、高速高密度の記録を行うことができるのであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ ところでこの熱静電インクジェット記録装置ににおいて
、上記静電形成手段（ｈ）は第７図に示すように、スリ
ット状空間部（Ｃ）の開口縁に沿って上記絶縁基板（ｂ
）上に一様に形成された薄膜状のヘッド側電極（ｉ）と
、これに対向配置されたロール状の静電誘導用電極（ｊ
）とで形成されており、上記インク（ｅ）面と記録シー
ト（Ｑ）との間に均一な静電界を一様に形成させる構成
となっていた。

このため熱エネルギ印加手段（ｆ）が設けられていない
部位のインク領域（ｍ）、すなわち飛翔させることを前
提としていないインク領域（ｍ）にも静電界が均一に形
成され、本来飛翔させるべきインク領域（ｎ）に静電界
を集中させることができなくなるためインク（ｅ）の飛
翔効率が悪く、インク（ｅ）を確実に飛翔させるために
は静電エネルギが長歯に必要になるといった問題点があ
った。

また上記薄膜状のヘッド側電極（ｉ）は、通常良熱伝導
性のＣｒ、Ｃｕ等の金属で形成されており、熱エネルギ
印加手段（ｆ）から供給される熱エネルギが上記ヘッド
側電極（ｉ）により拡散されて、このエネルギを飛翔さ
せるべきインク領域＜ｎ）に集中させることができない
ため、上記インク領域（ｎ）を飛翔に必要な温度に加熱
するためには、多ｍの熱エネルギを要するといった問題
点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、以上の問題点に着目して為されたものであっ
て、所謂熱静電インクジェット法の利点を生かしながら
、更にインクの飛翔に要する熱、及び静電エネルギの低
減を図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、本発明はインクが収容されるスリット状空間
部を有する絶縁性のヘッド本体と、画素密度に応じた各
インク単位領域に対して画像情報に対応した熱エネルギ
ーを適宜印加する熱エネルギー印加手段と、インク面と
記録シートとの間に所定の静電界を形成する静電界形成
手段とを備え、上記静電界に基づき、熱エネルギーが印
加されたインク単位領域を記録シート側へ飛翔させるよ
うにしたインクジェット記録装置であって、上記静電界
形成手段をスリット状空間部の一側面開口縁寄りに画素
密度に対応して分割配置された複数のヘッド側電極と、
上記スリット状空間部の開口面に対向配置された静電誘
導用電極とで構成するようにしたものである。

このような技術的手段において、ヘッド本体としては少
なくともスリット状空間部を有するものであれば適宜設
計変更して差支えないが、熱エネルギ印加手段の配設作
業性を考慮すると、熱エネルギ印加手段を予め施した一
対の絶縁基板をスペーサ部材を介してａｈａ配置するよ
うにしたものが望ましい。そして、上記スリット状空ｍ
部の長手方向寸法については画像形成範囲を考慮して、
スリット幅については画素密度を考慮して適宜設定され
る。

また、熱エネルギ印加手段としては、画素密度に応じて
複数の発熱抵抗体を配してなる発熱体アレイを用いて間
接的にインクを加熱するようにしたものでもよいし、所
定の抵抗率を持つインク自体に直接通電して加熱するよ
うにしたもの等適宜選択できることは勿論である。そし
て更に、発熱体アレイを用いるタイプにおいて上記発熱
抵抗体の配設位置についても、インクを所定の領域で加
熱できる位δであれば、インク飛翔面に隣接する壁部で
もよいし、インク飛翔面に対向する壁部でもよい。

更に、上記ヘッド側電極としては、スリット状空間部の
一側面開口縁よりに画素密度に対応させて分割配置し、
静Ｎ誘導用電極との間で加熱されたインクを記録シート
側へ飛翔させる程度の静電界を形成するものであれば適
宜設計変更可能である。例えば、矩形状に形成した電極
を四々別々に複数配列してこれを構成するが、あるいは
個々の電極の基端側を共通にした櫛型状の電極でもって
これを形成する構成であっても良い。また各電極の先端
形状、すなわちその静電誘導用電極側端部形状を鋭利に
形成し、静電界が飛翔させるべきインク領域により集中
し易くなるような構成を採っても良い。また熱エネルギ
印加手段としての発熱抵抗体との関係においては、この
発熱抵抗体の全域を絶縁層を介して上記ヘッド側電極で
もって被覆配置し、この電極でもって発熱抵抗体からの
熱エネルギをインク領域側へ効率良く伝導させ、もって
発熱抵抗体の過熱現象を防止する構成を採っても良い。

更にまた、使用するインクについても、所定の熱エネル
ギを印加した際に飛翔可能な状態に達するものであれば
適宜選択して差支えない。この場合において、具体的な
インクの飛翔条件としては、作用している静電界によっ
てインクが飛翔し得る程廉まで、インクの粘度及び表面
張力が低下し、しかも、インクの導電率が向上すること
が必要である。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、静電界形成手段が
スリット状空間部の一側面開口縁寄りに画素密度に対応
して分割配置された複数のヘッド側電極と、これに対向
配置された静電誘導用電極とで構成されているため、上
記スリット状空間部内の飛翔させるべきインク単位領域
毎に静電界を集中させることができると共に、熱エネル
ギ印加手段からの熱エネルギを上記インク単位領域毎に
集中的に供給させることができる。

［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。

◎第−実施例 第１図〜第２図において、インクジェット記録装置は、
スリット状空間部（１）を有するヘッド本体（２）と、
スリット状空間部（１）に収容されるインク（３）に対
して熱エネルギを印加する熱エネルギ印加手段（４）と
、インク（３）面と記録シート（５）との間に所定の静
電界を形成せしめる静電界形成手段（６）とを備えてい
る。

そしてこの実施例において、上記ヘッド本体（２）は約
６０μｍ厚のガラス層を形成した一対のアルミナセラミ
ックスからなる厚さ１ｍ＋の絶縁基板（７）（８）でも
って構成されており、この基板（７）（８）の一方側に
熱融着させた図示外のガラス製スペーナ部材を介し、か
つ熱融着ペーストを使用して加熱加圧により熱接着させ
て隙間寸法１００μｍのスリット状空間部（１）を確保
すると共に、各絶縁基板（７）（８）のエツジ端部は研
磨処理されて第１図に示すように直線状となっている。

また、上記熱エネルギ印加手段（４）は、第１図及び第
２図に示すように、反応性スパッタリング法により着膜
クシ、フォトリソエツチング法により形成して画素密度
（例えば８ドツト／　ｍ　）毎に約３００オングストロ
ーム厚のＴ　ａ　２　Ｎ　ｉｉ［ＩＩＪよりなる発熱抵
抗体（個々の大きさ　１１０μｍ×７０μｍ）（９）を
配列してなる発熱体アレイで構成され、各発熱抵抗体（
９）はスリット状空間部（１）の−側面開口縁に而して
配設されており、各発熱抵抗体（９）には夫々、Ｎｉ、
Ｃｒ約５００オングストローム、Ａｕ約１μｍを順次連
続的に一様蒸着し、これをフォトリソエツチング法によ
り形成した一対の通電用電機（１０）が接続されている
。そして、上記各通電用電極（１０）間には画像制御信
号に応じて開開動作するスイッチング素子（１１）が接
続されている。尚、符号（１２）は高周波スパッタリン
グ法により形成されて上記発熱抵抗体（９）及び各通電
用電極（１０）を絶縁被覆する２μｍ厚み程度のＳ　ｉ
　０２等の絶縁層、（１３）は各発熱抵抗体（９）への
通電用電源である。

更に上記静電界形成手段（６）は、第１図〜第３図に示
すように絶縁ＷＪ（１２）上に、Ｃｒを約５００オング
ストローム、Ｃｕを約１０００オングストローム、及び
Ｃｒを約５００オングストローム順次然着し、かつフォ
トリンエツチング法により個々の電極が上記各発熱抵抗
体（９）に重なり合うように分割形成された櫛型状のヘ
ッド側電極（個々の電極寸法二輪８０μ７７１、長さ１
ａ＋＋）（１４）と、上記インク（３）面から約３００
μＴｒＬ離聞配置され且つ記録シート（５）の支持面と
しても機能するロール状の静′：Ｉｉ誘導用電橘（１５
）と、ヘッド側電極（１４）及び静電誘導用電ｌ１ｉ（
１５）間に介装されてインク（３）面から静電誘導用電
極（１５）側に向かう静電界を形成する静電誘導用電２
ｍ！（１Ｂ）とで構成されている。尚、上記ヘッド側電
極（１４）はアースされている。

また上記スリット状空間部（１）に収容されるインク（
３）としては、例えば、１０７Ω１以下の体積抵抗値を
有する導電性インクが用いられ、その粘度特性としては
、常１（２０℃）で大体３０〜４０ｃｐｓ程度に設定さ
れ、加熱＆ｉ　（例えば２００℃）に１桁以上粘度が低
下するようなものになっている。

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、記録すべき画像情報に応じた駆動パルス（０，３
６ｗ、１．５ｍ５ｅｃ）が熱エネルギ印加手段（４）の
発熱抵抗体（９）に印加されると、発熱抵抗体（９）が
発熱し、これに対応したインク（３）単位ｆＩＡ域が然
エネルギを受けて加熱される。すると、この加熱された
インク（３）単位領域においては、インク（３）の粘度
及び表面張力が低下すると共にその導電率が向上する。

一方、上記熱エネルギ印加手段（４）の駆動タイミング
に同期Ｌ／Ｔ　１．２ＫＶ、　　０．７１ＳｅＣ（７）
静電ｉＩＩＩｗＪハルスカ静電界形成手段（６）の静電
誘導用電極（１５）に印加されると、インク（３）面と
静電誘導用電極（１５）との間に静電界が形成され、こ
の静電界に基づいて加熱されたインク（３）単位領域が
静電誘導用電極（１５）の手前側を通過する記録シート
（５）に向かって飛翔動作し、記録シート（５）上にイ
ンクドツトが形成されることになる。

このとさ、この装置においては上記ヘッド側電極（１４
）が、各発熱抵抗体（９）に重なり合うにうに分割配置
されているため、発熱抵抗体（９）の設けられたインク
単位領域毎に静電界を集中さけることができると共に、
各発熱抵抗体（９）からの熱エネルギを分割配置された
ヘッド側電極（１４）を介して上記インク単位領域毎に
集中的に供給することができる。

従って、エネルギ効率が向上すると共に、インク（３）
も飛翔し易くなるためにその印加エネルギの低減が図れ
、熱エネルギについては従来駆動パルスが０．４５ｗ、
　　２．Ｏｎ＋ｓｃｃであったものを、上記したように
０．３６　ｗ　、　　１．５ｍ５ｅｃに、また静電エネ
ルギについては、従来その駆動パルスが２．０Ｋｖ１１
．２ｍ５ｅｃであったものを、上記したように１．２Ｋ
Ｖ。

０、７ｍ５ｅｃに低減することができる。

◎第二実施例 この実施例に係るインクジェット記録装置の基本構成は
第一実施例の装置と同一であり、第一実施例におけ・る
角部を２箇所有する矩形状のヘッド側電極（１４）を、
第４図に示すように角部が１箇所の鋭角状のヘッド側電
極（１４）に変更したものである。

そしてこの装とは、ヘッド側電極（１４）と静電誘導用
電極（１５）との間において生ずる静電界をヘッド側電
極（１４）の各先端側角部に確実に集中させることが可
能になるため、静電界が分散された際に起こり易い各イ
ンク単位領域から２以上のインク粒子が分割して同時に
飛翔する現象を防止することができる。

従って、第一実施例における装置の長所に加えて、常に
安定した画像ドツトを形成できる長所を有している。

Ｏ第三実施例 この実施例に係るインクジェット記録装置の基本構成は
第一実施例の装置と同一であり、第一実施例におけるヘ
ッド側電極（１４）を第５図に示すように、矩形状頭部
（１７）と細幅状の胴部（１８）とからなる櫛型状のヘ
ッド側電極（１４）に変更したものである。

この装置において上記ヘッド側電極（１４）の矩形状頭
部（１７）は、幅８０μｍ、長さ７０μｍでもって形成
されており、その下層側に位置する発熱抵抗体（９）の
通電用電極（１０）を除いた全面を被覆するように設け
られている。一方用部（１８）は２０μｍ幅でもって形
成されており、上記頭部（１７）とヘッド側電極（１４
）の基端側共通部との間に連通して配設されている。

そしてこの装置は、各発熱抵抗体（９）の全面が絶縁層
（１２）を介してヘッド側電極（１４）の頭部（１７）
にて被覆されているため、各発熱抵抗体（９）からの熱
エネルギが上記良熱伝導性の頭部（１７）を介してイン
ク（３）側へ効率良く供給されることとなる。従って、
各発熱抵抗体（９）内に蓄熱が起こり難くなるため、発
熱抵抗体（９）の過熱現象を阻止することができ、発熱
抵抗体（９）の寿命を延ばすことが可能となる。

一方、胴部（１８）は細幅状に形成されているため、こ
の胴部（１８）を伝わってヘッド側電極（１４）の基端
側へ逃げる熱エネルギの損失を減らすことが可能となり
、エネルギ効率を更に向上できる効果がある。

従って、第一実施例における装置の長所に加えて、エネ
ルギ効率を更に良好とし、かつ装置の寿命も延ばせる長
所を有している。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明に係るインクジェット
記録装置によれば、スリット状空間部内のインク単位領
域毎に静電界を集中させることができると共に、熱エネ
ルギをも集中的に供給できるため、インクの飛翔に要す
る熱、及び静電エネルギの低減が図れる効果を有してい
る。

４、図面（７）　ｍ　ｔｏ　す説明 第１図〜第２図は、本発明に係るインクジェット記録装
置の第一実施例を示す概略斜視図及びその断面図、第３
図はそのヘッド側電極の形状を示す平面図を示し、また
第４図及び第５図は第二実施例及び第三実施例に係る装
置のヘッド側電極の形状を示す平面図をそれぞれ示し、
第６図及び第７図は従来のインクジェット記録装置を示
しており、第６図はその断面図、第７図はその概略斜視
図を示している。

［符合説明］ （１）・・・スリット状空間部 （２）・・・ヘッド本体 （３）・・・インク （４）・・・熱エネルギ印加手段 （５）・・・記録シート （６）・・・静電界形成手段 （７）（８）・・・絶縁基板 （９）・・・発熱抵抗体 （１４）・・・ヘッド側電極 （１５）・・・静Ｗ１誘導用電極 １：スソットｌ荒空藺舒 １５　　静電！８導用電楊 ３：インク 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクが収容されるスリット状空間部を有する絶
   縁性のヘッド本体と、画素密度に応じた各インク単位領
   域に対して画像情報に対応した熱エネルギーを適宜印加
   する熱エネルギー印加手段と、インク面と記録シートと
   の間に所定の静電界を形成する静電界形成手段とを備え
   、上記静電界に基づき、熱エネルギーが印加されたイン
   ク単位領域を記録シート側へ飛翔させるようにしたイン
   クジェット記録装置であつて、上記静電界形成手段がス
   リット状空間部の一側面開口縁寄りに画素密度に対応し
   て分割配置された複数のヘッド側電極と、上記スリット
   状空間部の開口面に対向配置された静電誘導用電極とで
   構成されていることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
2. （２）上記ヘッド側電極は、その静電誘導用電極側端部
   を鋭利に形成されて設けられて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。
3. （３）上記熱エネルギー印加手段が、スリット状空間部
   の一側面に画素密度に応じて設けられた複数の発熱抵抗
   体で構成され、かつ上記ヘッド側電極が絶縁層を介しこ
   の発熱抵抗体のほぼ全域を被覆して形成されていること
   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。