JPH04307251A - インクジェットヘッド - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性インクに電流を
流し、その流れる電流により導電性インクを沸騰させ、
そのとき生じるバブルにより、インク滴を飛翔させる方
式のインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタへの要求も高速化、低騒
音化、カラー化が益々高まってきており、この意味から
インクジェットプリンタが注目されてきている。

【０００３】インクジェットプリンタの方式は大別して
連続式とオンディマンド方式があり、更にオンディマン
ド方式の中にもピエゾ素子で駆動するカイザー方式、ス
テムメ方式、グールド方式や、熱にてバブルを発生させ
その体積変化にて導電性インクを飛翔させるバブルジェ
ット方式がある。

【０００４】このバブルを発生させる方式もヒータによ
る加熱方式と直接導電性インク自体に電流を流して発熱
させる通電方式があり、本発明は通電方式に関するもの
である。

【０００５】通電方式は米国特許３１７９０４２（１９
６５．４．２０）にて概念が示されているが、応答周波
数、飛翔の安定性、消費電力および効率等で十分でない
点がある。

【０００６】以下、従来のインクジェットヘッドの一実
施例を図３、図４に基づいて説明する。図３は従来の一
実施例におけるインクジェットヘッドのノズルの部分断
面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。図において
１は基盤であって、この基盤１の上面に断熱層２が積層
され、この基盤１と平行に複数（図３では１個）のノズ
ル３が形成されたノズルプレート４が前記基盤１と一定
の間隔を空けて設けられている。

【０００７】さらに、前記断熱層２の上面に信号電極５
Ａとコモン電極５Ｂからなる対向電極５がノズル３に対
応して一定の間隔を開けてパターン形成されている。こ
のコモン電極５Ｂと信号電極５Ａの間に電流を流すため
に電圧印加装置（図示せず）が設けられている。この電
圧印加装置には、電極劣化を抑えるために１ドットを形
成する必要な通電時間内に、少なくとも２パルス以上の
偶数パルスを発し、通電電圧の方向が１パルス毎に切り
換わる通電方向切り換え装置（図示せず）が接続してい
る。

【０００８】断熱層２とノズルプレート４との間に絶縁
材からなる仕切り部６が設けられ、各ノズル３間の干渉
を防いでいる。断熱層２と仕切り部６およびノズルプレ
ート４で仕切られた空間は圧力室７であって、この圧力
室７内には信号電極５Ａ側に設けられたインク流路８か
ら導電性インクが流入するように構成されている。

【０００９】矢印イは信号電極５Ａとコモン電極５Ｂ間
の導電性インク内を通過する電気力線を示し、Ａで示す
部分は、前記信号電極５Ａおよびコモン電極５Ｂ間の距
離ａ、電極幅ｂ、および電極厚さｃで仕切られた導電性
インクの電流通過部を示す。

【００１０】なお、図３に示すようにノズル３からは電
気力線イにより電流通過部Ａの導電性インクが自己発熱
して発生する蒸気バブルによる圧力室７に圧力変化を生
じ、インク滴９が吐出する。

【００１１】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて以下にその動作を説明する。電圧印加装置
（図示せず）により任意の信号電極５Ａに電圧を加える
と、図３および図４に示すように任意の体積抵抗率を有
する導電性インクの電流通過部Ａで電気力線イが発生し
、電流がこの電気力線イに沿って流れる。よって電流通
過部Ａの導電性インクが、Ｉ２　Ｒにより自己発熱し、
ついには沸騰が始まりバブル（図示せず）が発生する。 これにより圧力室７内の導電性インクの圧力が急激に高
まり、ノズル３からインク滴９が飛び出し、記録紙（図
示せず）に飛翔し、付着して、ドットの形成を行なう。 もちろん、消費された導電性インクは常時インク流路８
から補給されるので、前記信号に応じたインク滴９が連
続的に生成され、記録紙に対して任意の連続的なドット
形成が可能となる。

【００１２】なお、断熱層２は導電性インクの自己発熱
を基盤１に逃さず効果的にバブル発生を行なわせるため
のものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、正負の通電電流を用いて電極劣化を抑え
ようとしても、経年変化等により電圧印加装置を形成す
るトランジスタのＯＮ抵抗の変化、および導電性物質の
堆積などによって電極間導電性インク抵抗値が変化し、
正、負の通電電流値が異なってくるため電極の電気分解
が誘発され、電極劣化が発生するために信号電極５Ａ、
コモン電極５Ｂに白金などに代表される高耐食材料を使
用しなければならず、しかも製造工程の複雑化、歩留り
の悪さなどが発生するために対向電極５の厚さを大きく
することができず、導電性インクへ通電エネルギーを効
率よく印加することができないという課題があった。

【００１４】本発明は、前記従来の課題を解決するため
になされたもので、信号電極の電極溶解が発生せず劣化
が生じないインクジェットヘッドを提供することを目的
としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、導電性インクを吐出する複数のノズルが形成
されたノズルプレートと、ノズルに対応して設けられた
複数の対向電極と、前記対向電極間に設けられた圧力室
と、前記対向電極に通電電圧を印加する電圧印加装置と
、１ドットを形成するために必要な通電時間内で少なく
とも２パルス以上の偶数パルスを発し通電電圧の方向が
１パルス毎に切り換わるよう電圧印加装置を制御する通
電方向切り換え装置と、導電性インクに与える通電エネ
ルギー量が通電電圧の印加方向で異なるように電圧印加
装置を制御するエネルギー制御回路とから構成されてい
る。

【００１６】

【作用】本発明は、前記の構成によりコモン電極の電位
が高いときの導電性インクの通電エネルギーを、前記コ
モン電極の電位が低いときの導電性インクへの通電エネ
ルギーよりも大きくすることによって、信号電極の劣化
を防止することが可能になり、導電性インクに通電エネ
ルギーを効率良く印加できるようになる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のインクジェットヘッドの一実
施例を図１および図２を参照しながら説明する。図１は
、本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示す断面
図、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【００１８】図において、基盤１、断熱層２、ノズル３
、ノズルプレート４、仕切り部６、圧力室７、インク流
路８などは、前記従来のインクジェットヘッドと同じも
のであるから図番を同じくして詳細は省略する。

【００１９】また、対向電極１０に通電電圧を印加すり
電圧印加装置（図示せず）や、１ドットを形成するため
に必要な通電時間内で少なくとも２パルス以上の偶数パ
ルスを発し通電電圧の方向が１パルス毎に切り換わるよ
う電圧印加装置を制御する通電方向切り換え装置も従来
例の装置と同様である。

【００２０】本実施例が従来の実施例と相違する点は、
信号電極１０Ａ　が銅、金等の加工技術が確立され容易
に所望の形状にできる材料でできていること、および、
コモン電極１０Ｂ　が、高耐食材料、例えば白金や炭素
繊維などでできている点である。なお、この実施例のコ
モン電極１０Ｂ　は他のノズル側（図示せず）のコモン
電極１０Ｂ　と共通して用いられている。ただし、コモ
ン電極１０Ｂ　は共通して用いられるものに限定される
ものではない。

【００２１】さらに、本発明では、導電性インクに与え
る通電エネルギー量が通電電圧の印加方向で異なるよう
に電圧印加装置を制御するエネルギー制御回路を通電方
向切り換え装置内に有している。すなわち、このエネル
ギー制御回路は、コモン電極１０Ｂ　の電位が他方の信
号電極１０Ａ　より高いときの導電性インクに与えるエ
ネルギー量を、逆のコモン電極１０Ｂ　の電位が信号電
極１０Ａ　の電位より低いときに導電性インクに与える
エネルギー量よりも大きくなるよう電圧印加装置を制御
する。

【００２２】前記のように導電性インクに与えるエネル
ギー量を変えるには、コモン電極１０Ｂ　の電位が信号
電極１０Ａ　の電位より高いときの通電電圧の絶対値を
、逆にコモン電極１０Ｂ　の電位が信号電極１０Ａ　の
電位より低いときの通電電圧の絶対値より大きくしたり
、コモン電極１０Ｂ　の電位が信号電極１０Ａ　の電位
より高いときの通電時間を、逆にコモン電極１０Ｂ　の
電位が信号電極１０Ａ　の電位より低いときの通電時間
より長くしている。

【００２３】このように導電性インクに与えるエネルギ
ー量を変えるために、エネルギー制御回路内に抵抗や、
通電時間を延ばしたり縮めたりするための回路（共に図
示せず）が設けている。

【００２４】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについてその動作を以下、説明する。電圧印加装置
により任意の信号電極１０Ａ　とコモン電極１０Ｂ　に
電位差を発生させると、図１および図２に示すように任
意の体積抵抗率を有する導電性インクの電流通過部Ａで
電気力線イが信号電極１０Ａ　とコモン電極１０Ｂ　の
間に発生し、電流がこの電気力線イに沿って流れる。こ
の時、前記のようにコモン電極１０Ｂ　の電位が信号電
極１０Ａ　の電位よりも高いときに導電性インクに印加
するエネルギーを、コモン電極１０Ｂ　の電位が信号電
極１０Ａ　の電位より低いときに導電性インクに印加す
るエネルギーより大きすることによって、信号電極１０
Ａ　側は金属溶解が起きずに劣化が生じない。

【００２５】他方、コモン電極１０Ｂ　は面積が大きい
ために電流密度が低くなり、且つ高耐食材料でできてい
るためにほとんど劣化は生じない。そして、電流通過部
Ａの導電性インクが、Ｉ２　Ｒにより自己発熱し、つい
には沸騰が始まりバブル（図示せず）が発生する。これ
により圧力室７内の導電性インクの圧力が急激に高まり
、ノズル３からインク滴９が飛び出し、記録紙に飛翔し
、付着してドットの形成を行なう。もちろん、消費され
た導電性インクは常時インク流路８から補給されるので
信号に応じたインク滴９が連続的に生成され、記録紙に
対して任意の連続的なドット形成が可能となる。

【００２６】なお、通電方法の違いにより印加エネルギ
ー量の比率は０．９５ないしは０．９９９が適当である
。印加エネルギー比率が０．９５より小さくなるとコモ
ン電極１０Ｂ　の消耗が大きく寿命が短くなり好ましく
ない。また、印加エネルギー比率が０．９９９より大き
くなると径年変化による両振りスイッチング用素子のＯ
Ｎ抵抗の変化を吸収しきれなくなり、信号電極１０Ａ　
の損耗を引き起こし、好ましくない。

【００２７】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドは、上記
構成によりコモン電極の電位が信号電極の電位より高い
ときに導電性インクに与える通電エネルギー量を、逆の
コモン電極の電位が信号電極の電位より低いときに導電
性インクに与える通電エネルギ量より大きくすることに
より、信号電極の電極溶解が発生せず劣化が生じない。 よって、信号電極にコストの低い加工容易な金属が使用
でき、さらに電極厚みも大きくできるため、導電性イン
クに効率よくエネルギが印加できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの断面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】従来のインクジェットヘッドの断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

３　　　　　　ノズル ４　　　　　　ノズルプレート ７　　　　　　圧力室 ９　　　　　　インク滴 １０　　　　対向電極 １０Ａ　　信号電極 １０Ｂ　　コモン電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性インクを吐出する複数のノズル
   が形成されたノズルプレートと、ノズルに対応して設け
   られた複数の対向電極と、前記対向電極間に設けられた
   圧力室と、前記対向電極に通電電圧を印加する電圧印加
   装置と、１ドットを形成するために必要な通電時間内で
   少なくとも２パルス以上の偶数パルスを発し通電電圧の
   方向が１パルス毎に切り換わるよう電圧印加装置を制御
   する通電方向切り換え装置と、導電性インクに与える通
   電エネルギー量が通電電圧の印加方向で異なるように電
   圧印加装置を制御するエネルギー制御回路とから構成さ
   れたことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】　　印加方向で異なる通電エネルギー量の
   比が０．９５ないし０．９９９であるエネルギー制御回
   路を有する請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】　　対向電極の一方のコモン電極の電位が
   他方の信号電極より高いときの導電性インクに与えるエ
   ネルギー量を、逆のコモン電極の電位が信号電極の電位
   より低いときに導電性インクに与えるエネルギー量より
   も大きいように電圧印加装置を制御するエネルギー制御
   回路を有する請求項１記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】　　コモン電極の電位が信号電極の電位よ
   り高いときの通電電圧の絶対値を、逆のコモン電極の電
   位が信号電極の電位より低いときの通電電圧の絶対値よ
   り大きくすることで導電性インクに与えるエネルギー量
   を制御するエネルギー制御回路を有する請求項３記載の
   インクジェットヘッド。
5. 【請求項５】　　コモン電極の電位が信号電極の電位よ
   り高いときの通電時間を、逆のコモン電極の電位が信号
   電極の電位より低いときの通電時間より長くすることで
   導電性インクに与えるエネルギー量を制御するエネルギ
   ー制御回路を有する請求項３記載のインクジェットヘッ
   ド。