JPH05116323A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 如何なる抵抗値のインクも使用可能な小型で
優れたインクジェット記録装置を提供すること。 【構成】 互いに重ねられてそれぞれ絶縁材料からなる
３枚の薄板２０２、２０３、２０４と、第１の薄板２０
２に形成された第１の穿孔部２０５と、第２の薄板２０
３に形成されて第１の穿孔部２０５と同軸でその穿孔径
よりも小さい穿孔径をもつ第２の穿孔部２０６と、第３
の薄板２０４に形成されて第２の穿孔部と同軸でその穿
孔径よりも小さい穿孔径をもつインク吐出口２０７と、
第１の薄板２０２の穿孔部２０５周辺に形成されたバイ
アス電極２０８と、第２の薄板２０３の穿孔部２０６周
辺に形成された制御電極２０９と、第３の薄板２０４の
インク吐出口２０７周辺に形成されたインク電極２１０
と、バイアス電極２０８に接続されたバイアス電源２１
６と、制御電極２０９に接続された信号源２１５とを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小開口からインクを
吐出して被記録物上に文字、図形等を記録するインクジ
ェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電力を利用して、微小開口から
インクを吐出するようにしたインクジェット記録装置と
して、例えば、特開昭５６−８２７０号公報に記載され
ているような構成が知られている。

【０００３】以下、従来のインクジェット記録装置につ
いて、図４を参照しながら説明する。１０１は記録ヘッ
ドであり、絶縁性のボディ部材１０２を備えている。ボ
ディ部材１０２は、内部にインク１０３を充填するため
のインク室１０４を備えており、その前方の絶縁板１０
５には先細になったテーパ状のインク吐出口１０６が形
成され、さらにその前方の絶縁板１０７にはインク吐出
口１０６の先端開口径よりも径が大きい穿孔部１０８が
形成されている。インク室１０４に面する絶縁板１０５
の内側表面のインク吐出口１０６の周囲には裏面電極１
０９が形成され、絶縁板１０５と１０７との間の穿孔部
１０８に面するインク吐出口１０６の周囲には制御電極
１１０が形成され、さらに絶縁板１０７の外側表面の穿
孔部１０８の周囲には加速電極１１１が形成されてい
る。裏面電極１０９は接地され、制御電極１１０は信号
源１１２に接続され、加速電極１１１にはバイアス電源
１１３が接続されている。１０３ａは飛翔するインク
滴、１１４は記録紙である。

【０００４】次に、上記従来例の動作について説明す
る。制御電極１１０に信号源１１２から画像信号が印加
されると、ノズル部に電界が生じ、インク吐出口１０６
内のインク１０３には、次式による力Ｆが働く。 Ｆ＝α・ｇｒａｄ（Ｅ）² ＋ｑＥ ただし、α：インクの分極率による係数、ｑ：インクの
電荷、Ｅ：電界強度である。なお、上式において、第１
項は分極による力であり、第２項はクーロン力による力
である。いま、インク１０３の導電率が低いものと仮定
すれば、裏面電極１０９と制御電極１１０とを接地し、
加速電極１１１に負電圧を加えれば、上式の第１項およ
び第２項に示す力が働くが、実際にはインク１０３の抵
抗が高いので、初期は第１項の力が働き、時間がたつに
つれて第２項の力が支配的になり、制御電極１１０の面
にインク１０３のメニスカスができる。そこで、制御電
極１１０に正のパルスを印加すると、制御電極１１０と
加速電極１１１との間に上式の第１項の力が加わり、イ
ンク滴１０３ａが記録紙１１４に向けて噴射される。こ
こで、制御電極１１０と加速電極１１１とに印加する電
圧の極性を逆にすると、上記第２項の力が大きくなり、
インクジェットの噴出がより容易となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、裏面電極１０９と制御電極１１０とが
インク１０３に接触しており、しかも裏面電極１０９と
制御電極１１０間に電位差が生じるので、インクの抵抗
が高い（１０⁸ Ωｃｍ以上）ものでないとインク１０３
に効率よく電荷を与えることができなくなり、インク１
０３が吐出しにくくなるという問題があった。また、イ
ンク１０３の抵抗が低くなるにつれて、流れる電流値が
大きくなるため、ジュール熱の発生等による電極の破壊
やインクの劣化を招くという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、抵抗値の低いインクでも使用可能なイン
クジェット記録装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、３層電極のうちの一番外側の電極と中間
部の電極とをインク吐出口の径より順次大径に形成した
穿孔部の周辺に形成するようにしたものである。

【０００８】

【作用】本発明は、上記構成により、中間部の制御電極
がインクから隔離されるため、制御電極に制御電圧を印
加してもインク吐出口内のインクに電流が流れることは
なく、如何なる抵抗値をもつインクであっても、インク
吐出口からインクを吐出させることができる。また、一
番外側のバイアス電極により、インクを加速させ、安定
吐出させることができる。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実
施例におけるインクジェット記録装置の概略部分断面図
である。図１において、２０１は箱状のボディ部材であ
り、２０２、２０３、２０４はボディ部材２０１の開口
端面を塞ぐそれぞれ絶縁材料からなる互いに重ねられた
３枚の薄板である。一番外側の第１の薄板２０２には、
第１の穿孔部２０５が形成され、第２の薄板２０３に
は、第１の薄板２０２の穿孔部２０５と同軸でその穿孔
径よりも小さい穿孔径をもつ第２の穿孔部２０６が形成
されている。また、第３の薄板２０４には、第２の薄板
２０３の穿孔部２０６と同軸でその穿孔径よりも小さい
穿孔径を有するインク吐出口２０７が形成されている。
第１の薄板２０２の外側表面の穿孔部２０５の周囲には
バイアス電極２０８が形成され、第２の薄板２０３の外
側表面の穿孔部２０６の周囲には制御電極２０９が形成
され、第３の薄板２０４の内側表面のインク吐出口２０
７の周囲にはインク電極２１０が形成されている。この
インク電極２１０は、インク吐出口２０７の周囲に連続
して設けられていてもよく、分割されて設けられていて
もよい。バイアス電極２０８にはバイアス電源２１６が
接続され、制御電極２０９には信号源２１５が接続さ
れ、インク電極２１０はアースに接続されている。イン
ク吐出口２０７は第３の薄板２０４とボディ部材２０１
とで形成されたインク室２１１に連通し、インク供給管
２１２を介してインクタンク２１３に連結されている。
インクタンク２１３の上部には空気抜き穴２１４が設け
られている。２１７は第１の薄板２０２の前面の比較的
近い位置に配された記録紙である。インク吐出口２０７
の径は３０〜３００μm 、第２の穿孔部２０６の径は、
インク吐出口２０７から吐出したインクが付着しないよ
うに、インク吐出口２０７の径よりも５倍程度まで大き
めに設定され、第１の穿孔部２０５の径は、第２の穿孔
部２０６の径よりも５倍程度まで大き目に設定されてい
る。また、各薄板２０２、２０３、２０４は接着剤等に
より互いに密着接合されている。なお、制御電極２０９
は第１の薄板２０２の内側表面に形成してもよい。

【００１０】次に、上記実施例の動作について説明す
る。上記実施例において、信号源２１５から制御電極２
０９に制御電圧を印加すると、インク吐出口２０７に形
成されたインクメニスカスに静電力が作用し、インク吐
出口２０７からインクが引き出され吐出する。吐出した
インクは、各穿孔部２０５、２０６の内面に当たること
なくバイアス電極２０８により加速され、記録紙２１７
へ向けて飛翔し、記録紙２１７に付着して記録が行なわ
れる。記録ヘッドから飛翔したインクは帯電しているた
め、バイアス電極２０８に引き付けられて逆戻りし、第
１の薄板２０２およびバイアス電極２０８の表面に付着
することがある。このため、第１の穿孔部２０５の径を
ある程度大きくすることにより、インクの逆戻りを防ぐ
ことができる。なお、上記実施例では、インク電極２１
０をアースに、バイアス電極２０８をプラスにとった
が、アースにする電極バイアスの極性はどのように設定
してもよい。

【００１１】記録特性を左右する要素は、インク吐出口
２０７の形状、穴径、第１および第２の穿孔部２０５、
２０６の形状、穴径、深さ、各薄板２０２、２０３、２
０４の誘電率、およびインクの物性等が挙げられる。記
録ヘッドの使用目的に応じて、これらの条件を最適化す
る。

【００１２】一番外側のバイアス電極２０８を含めた薄
板２０２の表面、各穿孔部２０５、２０６の内面および
インク吐出口２０７の外側周辺に余分なインクが付着す
るとインク内を電流が流れ、インクの物性を変化させた
り、インクに十分なチャージが与えられずインクが吐出
しにくくなる。また、電界分布が変化してインクの飛翔
状態を不安定にしてしまう。このためこれらの面には、
図２に示すように、インクをはじく撥インク性物質２１
８をコーティングするとよい。但し、各薄板２０２、２
０３、２０４の材質がテフロンの様な撥インク性をすで
に保有している場合には、コーティングは不要となる。

【００１３】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について図３を参照しながら説明する。本実施例におい
て、上記第１の実施例と異なるのは、第３の薄板が省略
されて、第２の薄板２０３に第２の穿孔部２０６とイン
ク吐出口２０７とが同軸的に連続して形成されているこ
とである。その他の構成は、上記第１実施例の構成と同
じなので、同一要素には同一符号を付して重複した説明
を省略する。本実施例においては、第３の薄板が省略さ
れたことにより、第２の薄板と第３の薄板とを接合する
必要がなくなり、構造が簡単になる利点がある。

【００１４】上記各実施例では、第１および第２の穿孔
部２０５，２０６が階段状に形成されているが、第１の
薄板２０２の方向に向けて次第に径を大きくした連続す
るテーパ状に形成してもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、３層電
極のうちの一番外側の電極と中間部の電極とをインク吐
出口の径よりも順次大径に形成した穿孔部の周辺に形成
するようにしたものであり、これにより中間部の制御電
極がインクから隔離されるため、制御電極に制御電圧を
印加してもインク吐出口内のインクに電流が流れること
がなく、如何なる抵抗値をもつインクであっても、イン
ク吐出口からインクを吐出させることができ、また一番
外側のバイアス電極によりインクを加速させ、安定吐出
させることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるインクジェット
記録装置の概略部分断面図

【図２】第１の実施例における部分拡大図

【図３】本発明の第２の実施例における部分拡大図

【図４】従来のインクジェット記録装置の概略部分断面
図

【符号の説明】

２０１ ボディ部材 ２０２ 第１の薄板 ２０３ 第２の薄板 ２０４ 第３の薄板 ２０５ 第１の穿孔部 ２０６ 第２の穿孔部 ２０７ インク吐出口 ２０８ バイアス電極 ２０９ 制御電極 ２１０ インク電極 ２１１ インク室 ２１２ インク供給管 ２１３ インクタンク ２１４ 空気抜き穴 ２１５ 信号源 ２１６ バイアス電源 ２１７ 記録紙 ２１８ 撥インク性物質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼 松 修 子 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに重ねられてそれぞれ絶縁材料から
   なる第１、第２および第３の薄板と、前記第１の薄板に
   形成された第１の穿孔部と、前記第２の薄板に形成され
   て前記第１の穿孔部と同軸でその穿孔径よりも小さい穿
   孔径をもつ第２の穿孔部と、前記第３の薄板に形成され
   て前記第２の穿孔部と同軸でその穿孔径よりも小さい穿
   孔径をもつインク吐出口と、前記第１の薄板の外側表面
   の第１の穿孔部周辺に形成されたバイアス電極と、前記
   第１および第２の薄板の間の穿孔部周辺に形成された制
   御電極と、前記第３の薄板の内側表面のインク吐出口周
   辺に形成されたインク電極と、前記バイアス電極に接続
   されたバイアス電源と、前記制御電極に接続された信号
   源と、前記インク吐出口に連通したインク室と、前記イ
   ンク室にインク供給管を介して連結されたインクタンク
   とを備えたインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 互いに重ねられてそれぞれ絶縁材料から
   なる第１および第２の薄板と、前記第１の薄板に形成さ
   れた第１の穿孔部と、前記第２の薄板に形成されて前記
   第１の穿孔部と同軸でその穿孔径よりも小さい穿孔径を
   もつ第２の穿孔部およびこれに連続して同軸的に形成さ
   れて第２の穿孔径よりも小さい穿孔径をもつインク吐出
   口と、前記第１の薄板の外側表面の第１の穿孔部周辺に
   形成されたバイアス電極と、前記第１および第２の薄板
   の間の穿孔部周辺に形成された制御電極と、前記第２の
   薄板の内側表面のインク吐出口周辺に形成されたインク
   電極と、前記バイアス電極に接続されたバイアス電源
   と、前記制御電極に接続された信号源と、前記インク吐
   出口に連通したインク室と、前記インク室にインク供給
   管を介して連結されたインクタンクとを備えたインクジ
   ェット記録装置。
3. 【請求項３】 第１の薄板のバイアス電極を含む外側表
   面、第１および第２の穿孔部の内面およびインク吐出口
   の外側周辺に撥インク性物資をコーティングした請求項
   １または２記載のインクジェット記録装置。