JPH04201345A - 液体噴射記録装置 - 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、液体噴射記録装置、特にマルチノズルタイプ
の液体噴射記録ヘッドを有する液体噴射記録装置に関す
る。

〔従来の技術〕

この種の液体噴射記録装置は、低騒音で高速印字、高密
度記録ができ、しかも普通紙に対して、現像、定着など
の処理が不要であることから、装置自体を小型にするこ
とができかつ大量生産時の生産性が良（製造費用も廉価
にできるものとして特に注目されている。

特にオンデマンド型液体噴射装置は、コンティニアス型
液体噴射配録装置で必要とされる高電圧発生装置及び不
要インク回収装置がいらず、装置を小型化できることか
らその応用が有望視されてきた。

その中でも、特公昭６１−５９９１４号公報に記載され
ている形態のものは、液路中の記録液の一部を熱して膜
沸騰を生起させることにより前記液路中に連通ずる吐出
口から記録液を吐出させ、飛翔液滴となして、前記液滴
を被記録材に付着させて記録する液体噴射記録装置とし
て最も注目されている。しかも上述の液体噴射記録ヘッ
ドは、吐出口の高密度化、マルチ化し易い特徴があるの
で、ヘッドを長尺化することにより記録速度を向上させ
かつ高品位の画像を得ることができる。

ところで上述したようなマルチノズルタイプの記録ヘッ
ドにより高密度記録を行なうと、飛翔液滴が被記録材上
に着弾する時に本来着弾すべき位置からずれそのずれ（
以下で着弾誤差という。）の量が画像品位を左右するこ
とが分かっている。

本来、画像品位を向上させるためには飛翔液滴が着弾誤
差を起こさない様な液体噴射記録ヘッドとしなければな
らないが、このような特性を持つマルチノズル液体噴射
記録ヘッドを、高歩留まりを維持しながら大量生産する
ことが難しく、ために高価な液体噴射記録ヘッド及び装
置となる。

そこで、上述の問題点を解決するために、第５図に示す
ようにマルチノズル液体噴射記録ヘッドを静電気発生手
段と組み合わせた液体噴射記録方式が特開昭６２−２２
５３５３や特開昭６２−２４０５５９で開示されている
。第５図において、ｌＯは液体噴射記録ヘッド本体、１
１はそのマルチ化された液滴吐出口、１２は対向電極１
３によって保持される被記録材である。いま、画像記録
信号が記録ヘッドＩＯに入ると記録ヘッド本体１０と対
向電極１３との間に数千ボルトの高電位差が形成され、
記録ヘッドＩＯの液吐出口１１から液滴が対向電極１３
によって吐出形成され飛翔して被記録材１２上に画像記
録される。かくしてこの方式によれば、マルチノズルの
特徴である高速高密度記録が着弾誤差無く行なえて高品
位の画像を得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来例では、静電気により液体噴射記
録ヘッドＩＯの吐出口１１から吐出形成された液滴が記
録ヘッド１０と被記録材１２との間を最短距離で飛翔し
て被記録材１２上に画像記録がなされるが、液滴を形成
して着弾誤差無（飛翔させ、被記録材１２上に画像記録
するためには、数千ボルトの高電位差を記録ヘッド１０
と被記録材１２との間に形成しなければならず、装置の
消費電力および製造費用が高くつく上、小型化を図るこ
とが難しかった。

本発明は、かかる問題点の解決を図るべく、高歩留りを
維持しつつ大量生産が可能であり、しかも飛翔液滴が着
弾誤差を起すことな（高品位の画像が得られ、廉価で小
型、かつ消費電力の低減化が図られる液体噴射記録装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、記録液を吐出
させるための複数の吐出口と、該吐出口に連通ずる液路
に配設され、前記記録液を吐出させるために利用される
エネルギーを発生するエネルギー発生素子とを有する液
体噴射記録ヘッドと、前記吐出口の個々に対向してアレ
イ状に配設された複数の微細な電極を有し、被記録材を
前記位置に保持する被記録材保持部材とを具え、前記吐
出口から吐出される記録液とその吐出口の対向位置に配
設された前記微細な電極との間に記録信号に応じてバイ
アス電圧を発生させるようにしたことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明によれば、エネルギー発生手段を付勢して吐出口
から記録液を吐出させるときに、その吐出口の対向位置
に配設された微細な電極にも同時通電による付勢がなさ
れて、吐出口から吐出されようとする記録液と微細な電
極との間にバイアス電圧によって例えば僅か数百ボルト
の電位差が生じるようにしたので、吐出された液滴を微
細な電極に向けて飛翔させることができ、これによって
着弾誤差をな（し、少ない消費電力で高品位の画像記録
を得ることができる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す。これら
の図において、１は液体噴射記録ヘッド、２は液路、３
は液路２のそれぞれ設けられた電気熱変換素子（以下で
吐出ヒータという）、４Ａおよび４Ｂは吐出ヒータ３に
記録信号を供給する電極、５は液路２の先端に開口する
液吐出口、６は液路２に不図示の記録液供給部から供給
される導電性の記録液である。このような液体噴射記録
ヘッド１に対し、７は記録ヘッド１の吐出面対向位置に
微細な電極８の配列（以下で微細電極アレイという）を
保持する保持部材（以下で電極アレイヘッドという）で
ある。なおここで、微細電極８の配列間隔は第１図に示
すように液吐出口５の間隔と一致させてあり、被記録材
１２は電極アレイヘッド７により記録ヘッド１の吐出面
との間に所定の距離を保って保持される。

上述した微細電極８は液吐出口５と被記録材１２との間
に所定の静電界を形成するためのもので、本例の場合、
液吐出口５に導かれた記録液６と微細電極８との間に約
５００ボルトの電位差が得られるように設定した。なお
、このような液体噴射記録ヘッド１と電極アレイヘッド
７との配置に対し、被記録材１２は例えば不図示の被記
録材送り手段により吐出口５の配列方向とは直角の方向
にシート送りされるもので、そのシート送りのタイミン
グに合わせて、その間に液吐出口５から選択的に記録液
が吐出され、被記録材１２上に記録画像が形成されるも
のである。

しかして、本例においては、液路２に設けた吐出ヒータ
３に画像形成に対応した記録信号パルスが送給されると
同時にその対向位置にある微細電極８に信号パルスが供
給されるもので、これによって、吐出ヒータに接する記
録液６中には第２図に示すように気泡６Ａが発生して、
液吐出口５から液６が吐出されようとすると同時にその
吐出液が対向する位置の微細電極８に引き付けられて飛
翔的液滴となり、被記録材１２上に正しく着弾する。

本発明者等は本発明による微細電極アレイを具えた液体
噴射記録装置と、従来のかかる電極を有しない液体噴射
記録装置とにより着弾誤差を調べる比較実験を行い、第
３図に示すような結果を得た。なおここで破線の交叉点
は被記録材上の決められた正しい着弾位置を示す。

第３図に示すように、微細電極アレイヘッド７を用いる
ことにより着弾誤差をほとんど無くし高品位な高画質記
録を得ることができた。また、液体噴射記録ヘッド１の
液路２と微細電極アレイヘッド７の微細電極８との間の
電位差は、数百ボルトで上述の様な効果を得ることがで
きるので消費電力の低減化を行なうことができ、かつ、
それに伴う装置の小型化が可能となる。

第４図は本発明の他の実施例を示す。本例は液吐出口５
が吐出ヒータ３の対向位置に穿設される形態の記録ヘッ
ド１００に適用した例で、その吐出動作および効果等に
ついては先に述べた例とかわらないのでその説明を省略
する。

本発明の他の実施例として、吐出口に対する電極の配設
位置を、上記実施例で示した吐出口に対向する位置から
所定量ずらす例を以下に示す。

これは、通常の記録動作においては、記録ヘッドからイ
ンクが吐出される間に、被記録材は連続的に搬送される
ものであり、この場合に着弾精度を高める上でより好適
なものとなる。すなわち、吐８時に被記録材上でインク
滴を着弾させようと想定されている位置は、インクが吐
出されてからこのインクが着弾するまでに所定の時間を
要しこの間に被記録材が搬送されるために、吐出口に対
向した位置から所定量ずれたものとなる。このため、上
記実施例で示した微細電極を上記所定量ずらした位置に
対応して設ければ、上記想定した着弾位置に着弾させる
ことができる。このとき、インク滴の吐出速度をＶ、被
記録材の記録ヘッドに対する搬送速度をＶ、吐出口と被
記録材とのギャップをｄとすれば、上記ずれ量は一×ｄ
によ■ って表わすことができる。

また、多様な厚さの被記録材を用いる場合、上記ギャッ
プｄが変化する。このため、これに対応した電極位置を
考慮することもできる。すなわち、例えば用いられる被
記録材が厚い程、ギャップｄは小さ（なるため、ずれ量
は小さ（なる。

従って、被記録材の厚さに応じて吐出口に対する電極の
位置をずらすような構成を設けることもできる。

以上示したような、電極位置を吐出口と対向する位置か
らずらす構成を用いない場合、例えば、記録紙上に新た
に記録を行う場合は、その記録される画像が全体として
所望位置からずれるために支障はない。しかし、予め罫
線等が記録されたフォーマット紙や予め画像が記録され
たものに後から記録する場合には、上述の構成により画
像の重なり等を防止できる。

さらに、着弾精度を上げるためには、形成される電界等
を考慮して微細電極の大きさをより好適なものとするこ
とができる。すなわち、微細電極の大きさとしては、吐
出口の大きさとほぼ同等であることが好ましい。例えば
、吐出口のサイズが５０μｍ×５０μｍの場合、電極の
サイズは６０μｍ×６０μｍ〜３０μｍ×３０μｍの範
囲であることが好ましい。さらに、吐出されたインク滴
の形状はいわゆる涙滴形状であるため、その断面積は吐
出口の断面積より小さい。従って、より好適には上記微
細電極の面積は、吐出口面積より小さく、具体的に５０
％程度がよい。さらに加えて、電極形状は、インク滴の
断面形状に類似させて円あるいは正多角形とすることが
好ましい。

また、液路および液吐出口の配列と、これに対応して設
けられる微細電極の配列は上述のような直線的に限らず
千鳥型の配列であってもよいことはいうまでもない。更
にまた、記録液吐出エネルギー発生手段としては電気熱
変換素子等に限られるものではな（、圧電素子あるいは
機械的手段、またはこれらを併用したものであってもよ
い。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとし
て熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレ
ーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態
変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において
優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば
記録の高密度化、高精細化が達成できるからである。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許
第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細
書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好
ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュ
アス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマ
ンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシ
ートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、
記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇
を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによ
って、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘ
ッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆
動信号に一対−で対応した液体（インク）内の気泡を形
成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により
吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少な
（とも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状
とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、
特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、
より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米
国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２
号明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示され
ているような吐出口、液路、電気熱変換体の組合せ構成
（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈
曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第
４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号
明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加
えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリット
を電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効
果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのよ
うなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率
よく行うことができるようになるからである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。

そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成され
た１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

加えて、上側のようなシリアルタイプのものでも、装置
本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着
されることで装置本体との電気的な接続や装置本体から
のインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの
記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインク
タンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを
用いた場合にも本発明は有効である。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加
することは本発明の効果を一層安定できるので、好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧
或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子
或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわ
ち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流
色のみの記録モードだけではな（、記録ヘッドを一体的
に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよ
いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカ
ラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて
有効である。

さらに加えて、以上説明しな本発明実施例においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化する
もの、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３
０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインク
の粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが
一般的であるから、使、用記録信号付与時にインクが液
状をなすものであればよい。加えて、積極的に熱エネル
ギによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態
変化のエネルギとして使用せしめることで防止するか、
またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化す
るインクを用いるがして、いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギによっ
て初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明
は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭
５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６
０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または
貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気
熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本
発明においては、上述した各インクに対して最も有効な
ものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態と
しては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末
として用いられるものの他、り一ダ等と組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形
態を採るもの等であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、記録液を吐
出させるための複数の吐８０と、吐出口に連通する液路
に配設され、記録液を吐出させるために利用されるエネ
ルギーを発生するエネルギー発生素子とを有する記録ヘ
ッドに対してその対向位置に前記吐出口の個々に対向し
てアレイ状に配設された複数の微細な電極を有する被記
録材保持部材を設け、エネルギー発生素子とこれに対向
する微細な電極との間にバイアス電圧を発生させるよう
にしたので、吐出口から被記録材保持部材上の被記録材
に向けての吐出される飛翔的液滴を正確に被記録材上に
着弾させることができ、高品位高画質の記録が得られる
。

また、本発明によれば、吐出される液滴の飛翔方向が従
来ならば多少正規な方向からずれるような場合でも、吐
出されようとする記録液と微細電極との間に発生させる
電位差により、飛翔軌道を修正させて着弾誤差なく被記
録材上に着弾させて高品位の記録画像が得られるので、
量産に対して歩留りを高めることができ、廉価で小型の
液体噴射記録装置を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明液体噴射記録装置の一例を模式％式％ 第２図は第１図の断面図、 第３図は本発明にかかる着弾位置の比較実験結果を示す
図、 第４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図は従
来例の構成を示す断面図である。 １．１００・・・液体噴射記録ヘッド、２・・・液路、 ３・・・吐出ヒータ、 ５・・・吐出口、 ６・・・記録液、 ７・・・電極アレイヘッド、 ８・・・微細電極、 １２・・・被記録材。 鯖１図の構成１１面ｒホを図 第２図 本発明ＪＳガガ５着弾泊ｈＩの比較実験結果を示木図第
３図 ６ｗ蛛歳 本発明のイセの実施性１１をホす断面図第４図 手続補正書（Ｂ１ 平成３年３月２５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録液を吐出させるための複数の吐出口と、該吐出
   口に連通する液路に配設され、前記記録液を吐出させる
   ために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生
   素子とを有する液体噴射記録ヘッドと、 前記吐出口の個々に対向してアレイ状に配設された複数
   の微細な電極を有し、被記録材を前記位置に保持する被
   記録材保持部材と を具え、前記吐出口から吐出される記録液とその吐出口
   の対向位置に配設された前記微細な電極との間に記録信
   号に応じてバイアス電圧を発生させるようにしたことを
   特徴とする液体噴射記録装置。 ２）前記液体噴射記録ヘッドのエネルギー発生素子と該
   エネルギー発生素子が配設された液路の吐出口の対向位
   置に配設された微細な電極とは前記記録信号によって同
   時に付勢されることを特徴とする請求項１に記載の液体
   噴射記録装置。 ３）前記エネルギー発生素子は付勢によって熱を発生す
   る電気熱変換体であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の液体噴射記録装置。