JPH02251461A - インクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッド - 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］ 本発明はインクジェット記録装置および該装置に用いら
れるインクジェット記録ヘッドに関する。

［従来の技術］ 従来のドツトインパクト方式等による記録装置に較べ、
インクジェット記録装置は高密度記録が可能であり、例
えばＤＴＰ対応の解像度の高い画像を記録することがで
きる。

このような装置で用いられる記録紙は、表面にシリカ等
のコーティングを施してインクの吸収性を高めた特殊紙
が大部分であった。ところが、近年、インク等の改良に
よりインク吸収性の低い普通紙でもインクのにじみ（以
下、フェザリングという）が起きにくくなり、普通紙を
用いることが可能な機種が開発されつつある。

ところが、普通紙対応のインクジェット記録装置におい
ては、インク特性としてのフェザリングの生じ難さと、
インクの記録紙への定着時間の長さとは相関的な関係を
有することが多く、インク材料のみの改良では定着時間
の短縮化には限界があった。

こ４を解決するための一方法として、ヒータ加熱等の補
助的乾燥手段を用いることが従来より行われてきた。こ
のような場合の例として、ヒータ加熱を記録ヘッドの吐
出口面に対向した部分に配置する構成をとる装置が提案
されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ヒータをヘッド近傍に配置すると、吐出
口からのインク蒸気や定着加熱時に発生するインクおよ
び記録紙からの水蒸気が、記録ヘッドの吐出口面に結露
を生じ、吐出口を塞ぎ、インク不吐出を引き起すという
ことが知られている。

一方、記録装置における記録紙とヘッドとの距離は、イ
ンク吐出方向のよれによる着弾点のばらつきを小さくす
るため４．１．０ｍｍ以下とするものが大部分である。

そのため、この間の：囲気が過飽和状態に達し易くなり
、ヘッド表面温度が常温以上の場合でも結露を生じるこ
ともある。

本発明は上述の観点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは記録ヘッドの表面に熱伝導率が低い
部材を、ヘッド表面の熱伝導率の高い１分にコーティン
グ、貼付、あるいは被覆等によって接合させることによ
り、結露による不吐出を防止したインクジェット記録装
置およびインクジェット記録ヘッドを提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、吐出口を有し、吐出口からイン
クを吐出して記録を行うためのインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、記録ヘッドの表面の少なくとも一部に、表
面を構成する部材より小さい熱伝導率の部材を接合させ
たことを特徴とする。

［作　用］ 以上の構成によれば、記録ヘッドの表面を熱伝導率の小
さな部材で覆うことにより、ヘッド表面近傍の雰囲気中
の水分が凝結してヘッド表面に結露を生ずるのを防止す
ることが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例にかかるインクジェット記録
装置の主要部を示す概略斜視図である。

同図に示すように、レールＩＯには、これに沿って摺動
可能なキャリッジ９が係合しており、キャリッジ９上に
はインクジェット記録ヘッド２０が搭載されている。ヘ
ッド２０は、ガラス板３とシリコン板２とが樹脂層４を
挟み、樹脂１１！４には吐出口としてのオリフィス１が
形成され、また、シリコン板２が、記録ヘッド２０の構
造部材としてのアルミ板６と貼付けることによって構成
される。ここで、アルミ板６の吐出口面側には結露防止
部材としてガラスまたは樹脂の薄層５を設けている。電
源および記録信号等はフレキシブルケーブル８により、
また、インクはキャピラリー７によりヘッド２０に供給
される。記録紙１３は、記録ヘッド２０の吐出口面との
間に一定の間隙（通常１１以下）が保たれるよう図中矢
印Ｂ方向に搬送される。ヒータ１２により加熱されたヒ
ートプレート１１は、記録紙１３の搬送の間、オリフィ
ス１より吐出されたインク滴の着弾時から着弾したイン
クが定着するまで記録紙１３に密着するよう構成されて
おり、これにより記録紙を強制乾燥をするようにしてい
る。

さて、本発明の要点は前述した如くヘッド表面に結露が
発生し、この結露がキャリッジ振動で表面を移動して吐
出口をふさぎ、インク吐出を妨げる問題点を解決するこ
とにある。第２図（Ａ）およびＣＢ）を参照してこの結
露について説明する。

同図（Ａ）に示すように、オリフィス１からはインク吐
出に伴って矢印で示すようなインクからの水蒸気が発生
する。また、インク滴がオリフィスからちぎれて吐出さ
れる際にイ」随的に発生するサテライトと呼ばれる微小
液滴がインクミスト状となってオリフィス近傍の空間に
浮遊する現象も存在する。

さらに、インクの記録紙への定着を促進するための加熱
プレート１１が、６０℃前後の温度で記録紙を加熱する
ためインク１４および記録紙１３に含まれる水分が水蒸
気となフて発生し、ヘッドと記録紙との間に閉じ込めら
れた状態となる。従って、記録ヘッド近傍の雰囲気はオ
リフィスからの蒸気。

インクミストさらにはインクと記録紙からの発生蒸気が
加算されて容易に過飽和状態に達する。

このような状態では、熱伝導率の高いヘッド表面に飽和
蒸気が凝結して結露を生じ、同図（Ｂ）に示すようにし
て結露がオリフィス（吐出口）を塞いでしまうという現
象が発生する。結露は、ヘッド表面の温度が低いほど発
生しやすいのは勿論であるが、表面温度が５０℃程度で
あっても発生する場合がある。これは、結露の発生が、
ヘッド表面温度よりもヘッド表面の熱伝導率に影響され
るものであり、このことは本発明者等によって確かめら
れている。

実験に用いた記録ヘッドは熱エネルギーによる気泡発生
によってインクを吐出する方式であって第１図に示すよ
うな形状であるが、結露が最も発生しやすかったのがア
ルミ板６の部分であり、次いでシリコン基板２、最も少
ないのが樹脂部４、ガラス部３であった。最初、発明者
は表面の濡れ性が結露の発生を左右するものと考え、界
面活性剤やシリコン樹脂等のコーティングを吐出口面に
行ったがアルミ板の結露を防止することについては十分
な効果が得られなかった。すなわち、一般に記録ヘッド
の吐出口面には吐出口からもれ出したインクによる濡れ
（結露と同様に吐出口を塞ぐ。）を防止するためシリコ
ン樹脂やフッ素樹脂等の撥水剤を約５μｍ以下の厚さで
コーティングすることもあるが、この程度の厚みのコー
ティングでは結露を防止できないことが確かめられた。

これに対し、本例では、第３図のようにアルミ基板の部
分を結露防止部材５として示す０．１ｍｍ厚のガラスプ
レート、あるいはアクリルプレートで覆った状態とし、
これにより結露はほとんどなく−なフた。また、シリコ
ン樹脂やフッ素樹脂でも現在行われているコーティング
よりはるかに厚い、１０μｍ以上のコーティングをすれ
ば結露の防止効果は十分にあることがわかった。コーテ
ィングが薄い場合に結露防止効果がほとんどみられない
のはコーテイング膜の熱容量が小さすぎるため熱伝導防
止の効果が表われないためである。

以上のような検討の結果、記録ヘッドの吐出口面の熱伝
導率が１　ｘ　１０４Ｗ／ｌｌ：以上の部分に特に結露
が発生しやすいため、そのような部分には熱伝導率１０
４Ｗ／’ｅ以下の熱伝導率の小さな部材を接合すること
、すなわち例えばシリコン、フッ素樹脂等を１０μｍ以
上の厚さでコーティングするか、ガラス、樹脂等の部材
そのものを貼り付けることが結露の防止対策として効果
的である。また、シリコン、フッ素樹脂は撥水性が高く
、インクの濡れによる不吐出を防止する効果もある。

本発明はインクジェット方式の装置であれば通用可能で
あるが、特に本例のように熱エネルギーを利用した吐出
を行う方式では、放熱しやすく、また、応答時間を短く
するためにも熱伝導性の高い材質を用いてヘッドを構成
することは避けられず、このような方式の装置に本発明
は非常に効果がある。

また、本発明の適用は上述の実施例に限られるものでは
なく、例えば記録ヘッド頭部の部材にも本発明を適用す
れば、吐出口面への水滴のたれを防止できる。。

さらに記録ヘッドとしてはシリアルタイプのものに限ら
れず、ラインタイプのものでも本発明は適用可能である
。

以上の説明からも理解されるように、記録ヘッド近傍の
過飽和蒸気が吐出口面に凝結するには、吐出口面上に潜
熱放出がなされることが必要であり、そのためには吐出
口面の熱伝導率がある程度高くなければならない０本発
明はこの潜熱放出を妨げて結露を防止することをその要
点とするものである。第４図は本発明の他の実施例を示
し、吐出口面にガラス、アクリル等の熱伝導率の低い薄
板を貼りつけ、その薄板の表面にさらにフッ素樹脂５′
等で撥水処理を施して同時にインクの濡れを防止するよ
うな２層に機能を分割した構成を示している。この場合
は薄板で潜熱放出は妨げられるので、撥水用皮膜の厚さ
は５μｍ程度でもよい。先に述べたように、シリコン樹
脂あるいはフッ素樹脂のような熱伝導率の低いものであ
れば、１層でも１０μｍ以上の厚膜で結露防止と濡れ防
止の２つの機能を具えるためコスト的にはより安価なも
のとなる。

シリコン樹脂とフッ素樹脂についての実験結果を第５図
（Ａ）および（Ｂ）に示す。三者の熱伝導率は溶剤を調
整して１０４〜ｌＯ’Ｗ／を以下となるようにした。結
露は１０μｍ以上の膜厚では発生してもごく小さいもの
であり、ヘッドの振動で移動して吐出口を塞ぐ恐れはな
く、不吐出が発生する場合も少なくなフた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれは、記録
ヘッドの表面を熱伝導率の小さな部材で覆うことにより
、ヘッド表面近傍の雰囲気中の水分が凝結してヘッド表
面に結露を生ずるのを防止することが可能となる。

この結果、記録ヘッド表面の結露を原因とするインク不
吐出を防止することができ、さらにこの表面を被覆する
部材を撥水性の高いシリコン樹脂やフッ素樹脂とするこ
とにより、吐出口近傍のインク濡れによる不吐出をも防
止することが可能どなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるインクジェット記録
装置の斜視図、 第２図（八）および（Ｂ）は結露発生を説明するための
模式的側面図、 第３図は本発明の一実施例を示す模式的側面図、 第４図は本発明の他の実施例を示す模式的側面図、 第５図（＾）および（Ｂ）は本発明の実施例にかかる実
験結果のプロット図である。 １・・・オリフィス、 ２・・・シリコン基板、 ３・・・パイレックスガラス、 ４・・・樹脂、 ５・・・結露防止部材、 ５′・・・撥水樹脂被膜、 ６・・・アルミ基板、 ７・・・インク供給用キャピラリー ８・・・フレキシブルケーブル、 ９・・・キャリッジ、 ｌＯ・・・レール、 １１・・・加熱プレート、 １２・・・ヒータ、 １３・・・記録紙。 第１図 第 図 ８灸　４Ｌ （ｐｍ） 榎１ （Ｐｍ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吐出口を有し、該吐出口からインクを吐出して記録
   を行うためのインクジェット記録ヘッドにおいて、 該記録ヘッドの表面の少なくとも一部に、該表面を構成
   する部材より小さい熱伝導率の部材を接合させたことを
   特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ２）吐出口を有し、該吐出口からインクを吐出して記録
   を行うためのインクジェット記録ヘッドと、該記録ヘッ
   ドによって吐出されたインクを被記録媒体に定着させる
   ための熱を発生するヒータとを具えたインクジェット記
   録装置において、前記記録ヘッドの表面の少なくとも一
   部に、該表面を構成する部材より小さい熱伝導率の部材
   を接合させたことを特徴とするインクジェット記録装置
   。 ３）前記表面を構成する部材の熱伝導率は１０＾４Ｗ／
   ℃以上であり、前記接合させる部材の熱伝導率は１０＾
   ３Ｗ／℃以下であることを特徴とする請求項１または２
   に記載のインクジェット記録ヘッドまたはインクジェッ
   ト記録装置。 ４）前記表面は、前記吐出口が配設された面であること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のイン
   クジェット記録ヘッドまたはインクジェット記録装置。 ５）前記接合させる部材は、前記表面の少なくとも一部
   にコーティングされる部材であることを特徴とする請求
   項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘ
   ッドまたはインクジェット記録装置。 ６）前記コーティングされる部材は撥水性を有すること
   を特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッ
   ドまたはインクジェット記録装置。 ７）前記コーティングの厚さは１０μｍ以上であること
   を特徴とする請求項５または６に記載のインクジェット
   記録ヘッドまたはインクジェット記録装置。 ８）前記接合させる部材の表面に撥水材がコーティング
   されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
   記載のインクジェット記録ヘッドまたはインクジェット
   記録装置。 ９）前記記録ヘッドは熱エネルギーによって、発生する
   気泡の変化に伴うインクの状態変化によってインクを吐
   出することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに
   記載のインクジェット記録ヘッドまたはインクジェット
   記録装置。