JPH0381154A - インクジェットプリントヘッド - 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、インクジェットプリンタの記録ヘッドに関す
るものである。

（従来の技術） インクジェットプリンタは、小型、低騒音、低ランニン
グコスト、カラー化容易という優れた特徴を有している
。インクジェットプリンタにおいて階調記録を行う方法
には、１画素をマトリクスに分解し、゛記録する階調に
応じてドツト数を変える面積階調法、濃度の違ったイン
ク滴の体積を可変にし、記録ドツト径を変化させる方法
などが知られている。

面積階調法は、階調数を増加すると、記録画素密度が低
下する欠点があり、濃度の違ったインクを噴出するヘッ
ドを組み合わせる方法は、階調数を増加させようとする
とヘッド数を増加させねばならない欠点がある。

これらに対して、インク滴径の変調可能なヘッドを用い
てドツト径を変化させる方法は、記録画素密度を低下さ
せることなく、また、ヘッド数を増加させないで階調記
録が行なえる利点を有している。インク滴径の変調のた
めにはオンデマンドヘッドにおいて圧力発生部を複数個
設ける方法、駆動電圧、駆動パルス幅を可変にして圧力
発生量を変化させ、インク噴出量を変える方法、駆動波
形、位相を変える方法、ノズルと反対方向に移動するイ
ンク量を流路の断面積を可変にして制御し、インク噴出
量を可変にする方法などがある。

圧力発生部を複数個設ける方法は、構造が複雑となり、
階調数を増加させるには、圧力発生部の数を増加させね
ばならない。駆動電圧、駆動パルス幅、駆動波形、位相
を変える方法は、電気回路は容易に実現できても、これ
ら変化させるファクターと駆動手段との関係や直線性な
どの面で問題が多い。ノズルと反対方向に移動するイン
ク量を流路の断面積を可変にして制御する方法は、適当
な断面積の制御手段の採用に困難性がある。

特開昭６３−１３９７４９号公報に記載されたインクジ
ェット記録ヘッドは、前記したインク流路の断面積を可
変にする手段に、磁力発生体と磁性流体とを組み合わせ
たものである。すなわち、インク流路における加熱電極
の後方に凹部を設けると共に、その上下に磁力発生体を
配置し、凹部に磁性流体を配置し、この磁性流体の形状
を磁力によって変化させて流路抵抗を変えるものである
。

磁性流体は、分離膜によりインクとの相溶を避けるか、
あるいは、インクと相溶しない磁性流体を用いて、分離
膜を省略することもできる。しかしながら、長期にわた
って磁性流体を保持するのは困難であり、これらインク
滴径を変化させる方法においても十分満足できるものは
開発されていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、構造が簡単で、インク滴径を効果的に可変にでき
るインクジェットプリントヘッドを提供するものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、液体を噴出するための噴出口と噴出出口に連
通した液流路と、該液流路に設けられ前記液体を噴出さ
せるための圧力を発生する圧力発生手段とを有するイン
クジェットプリントヘッドにおいて、前記液流路の圧力
発生手段より噴出口の反対側に、前記液体を荷電する荷
電手段と、該液流路内に電界を印加する電界印加手段と
を設けたことを特徴とするものである。

（作　用） 液体を噴出するための噴出口と噴出出口に連通した液流
路と、該液流路に設けられ前記液体を噴出させるための
圧力を発生する圧力発生手段とを有するインクジェット
プリントヘッドにおいて、前記液流路の圧力発生手段よ
り噴出口の反対側に、前記液体を荷電する荷電手段と、
電界を印加する電界印加手段とを設け、圧力発生手段と
同期をとった電界によって、インクにノズル方向の力を
与え、ノズルと反対方向に移動するインク量を制御して
、インク噴出量を可変にするものである。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例を説明するための概略図で
ある。図中、１は基板、２は液流路、３はノズル、４は
凹部、５は発熱素子、６はバイアス電源、７は制御電極
、８は制御電圧、９はインク等の液体、１０は気泡であ
る。

ノズル３に連通する液流路２には、インク等の液体９が
導かれている。液流路の一部に設けられた凹部４の底部
の発熱素子５に印字信号が加えられると、その近傍の液
体９が加熱されて急激に気化し、気泡１０となって液体
９をノズル３から液滴９ａ、または９ｂとして噴出させ
、ドツト記録が行われる。

液体９には、バイアス電源６により、例えば、正の電荷
が含まれるようにしておく。そして、発熱素子を中心に
見て、ノズル３と反対側に設けられた制御電極７に、正
の制御電圧８を印加する。

制御電圧８による電界によって、液中の電荷が、液体を
ノズルと反対方向に移動するのを阻止する。

電荷は液分子のイオンであるので、電荷の移動を阻止す
る強さに応じて液の後退量を阻止できる。

したがって、印字信号に同期してこの電界の強さを変え
ることにより、液の後退量を制御でき、その結果、液の
噴出量を変えることができる。第１図（Ａ）は、制御電
圧が犬で噴出量が多い状態を示すもので、液滴９ａは大
きい。第１図ＣＢ）は、制御電圧が小さく液滴９ｂが小
さい様子を示したものである。

第２図は、本発明の他の実施例を説明するための概略図
である。第１図と同様な部分は同一の符号を付した。

この実施例では、液中への荷電ならびに電荷の移動を阻
止する手段として電気二重層を利用したものである。

電気二重層は、印加した電界により個体と液体の界面に
電気二重層が生じ、移動し易い荷電部分が液中に多く存
在するから、第１図におけるバイアス電源はなくてもよ
い。液流路の壁に平行な電界を発生するための制御電極
７１、アース電極７２が設けられる。

電気二重層の発生原因としては、イオン吸着、固体分子
の解離等の説があり、ヘルムホルツモデル、コニ−・チ
ャツプマン（Ｃｏｎｙ　　Ｃｈａｐｍａｎ）モデル、ス
ターン（Ｓｔｅｒｎ）の吸着モデル等によって説明され
ている。

界面に負の電荷が集まって電気二重層を形成する場合、
界面から離れた液体中には正の電荷が多く存在している
。制御電圧８は、この正の電荷の動きを制御するための
もので、アース電極７２は、制御電極７１で発生する電
界の向きを効果的にするためのもので、発熱素子５と制
御電極７１との間に設けられる。これにより電界の向き
は、液中の電荷にノズル方向への力を与える。第１図で
説明した実施例と同様、気泡の発生と同時に制ａ電圧を
印加することにより、インクの後退を阻止することがで
き、印加電圧のレベルを可変にすればインクの噴出量を
可変にすることができる。

第１図で説明した液の後退量を阻止する手段を第２図の
ものに組み合わせて用いることもできる。

電気二重層を発生しやすくする誘電体層を、制御電極の
近くに設けると、より効果的である。制御電圧は、数１
０〜数１００Ｖ程度とやや高いが、液の組成や電極形状
の配慮等により、より低電圧で制御することができる。

また、制御電圧の大きさを変える代わりに、制御電圧の
印加のタイミングを気泡発生とずらすことによっても、
液の噴出量を可変にできる。液の後退量を阻止する電荷
と電界による手段は、この他、電気泳動、電気浸透の現
象も同様に用いることができる。

なお、上述した実施例では、いずれも発熱素子を用いた
サーマルインクジェットヘッドを用いて説明したが、圧
電振動子によるオンデマンドインクジェットヘッドや、
圧力発生による他の原理のインクジェット方式にも、同
様に適用できることは勿論である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、簡単
な構成で効果的にインク滴の噴出量を制御でき、階調表
現に有効なインクジェットヘッドを提供できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第を図および第２図は、本発明のインクジェットプリン
トヘッドの異なる実施例の概略図である。 １・・・基板、２・・・液流路、３・・・ノズル、４・
・・凹部、５・・・発熱素子、６・・・バイアス電源、
７，７１・・・制御電極、９・・・インク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体を噴出するための噴出口と噴出出口に連通した液流
   路と、該液流路に設けられ前記液体を噴出させるための
   圧力を発生する圧力発生手段とを有するインクジェット
   プリントヘッドにおいて、前記液流路の圧力発生手段よ
   り噴出口の反対側に、前記液体を荷電する荷電手段と、
   該液流路内に電界を印加する電界印加手段とを設けたこ
   とを特徴とするインクジェットプリントヘッド。