JPH0557896A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録装置に使用されるヘッド
において、インク吐出特性を安定させ、インクによるノ
ズル板の汚染を極端に少なくする新しい構造のノズル板
を提供することを目的とする。 【構成】 金属の薄板３の片面または、両面にインクに
馴染まない薄板２をラミネートした薄板にインク吐出口
８を設け、それをインクジェットヘッドのノズル板に使
用した構造を有するインクジェット記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体に向けてインク
を吐出せしめることにより、所定の文字，図形を描くイ
ンクジェット記録装置に関するものであり、さらに詳細
に述べるとオンディマンド型インクジェット記録装置の
ヘッド部分の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサー，パーソナル
コンピュータ，ファクシミリや、ワークステーション等
の大型コンピュータ用の出力装置として印字品質の良
さ、操作時の低騒音、メンテナンスのしやすさ、ランニ
ングコストの安さ等の理由で液体を噴射して印字するイ
ンクジェット記録装置が注目を集めており、将来の主要
な印字手段とも言われている。インクジェット記録方式
には各種の方式が提案されているが、小型化が容易で低
価格化に対応できるオンディマンド型が主流を占めてい
る。オンディマンド型にも種々の方式があるが、たとえ
ば、ＵＳＰ３７４７１２０（Steme方式）に開示されて
いる方式は、記録媒体に向けてインクが吐出するインク
吐出口に連通した液路にピエゾ振動子を設け、それに電
気エネルギーを加えそれによる振動子の機械的変位をイ
ンク吐出の手段としたものである。又、別の例では、特
公昭６１−５９９１１に開示されているごとく、インク
が吐出するインク吐出口に連通した液路に抵抗体を設
け、それに、電気エネルギーを与え抵抗体の急激な発熱
によってインクに沸騰を生じせしめ、その気泡発生の変
位によりインクを吐出する、いわゆるバブルジェットと
一般に呼ばれている方式がある。又、別な方式として
は、ＵＳＰ４５５５７１７に開示されている方式があ
る。この方式は、記録媒体と対向し、その記録媒体に向
けて空気流と共にインクを吐出するインク吐出口に、所
定の空隙をもって、対向するように一方がインク室に連
通されたノズルを配置し、空気流を前記空隙を通じて前
記インク吐出口より断続的に流出せしめた状態で、前記
インク吐出口とノズルの周辺にそれぞれ設けられた電極
間に所定の電圧を断続的に印加せしめることにより、前
記インク吐出口よりインクを前記空気流と共に断続的に
吐出せしめる方式、すなわち、静電気力と空気流を用い
たインクジェット記録方式がある。

【０００３】以下に従来の静電気力と空気流を用いたも
のと、ピエゾ振動子を用いたインクジェット記録装置に
ついて、より詳細に説明する。

【０００４】図３は静電気力と空気流を用いたインクジ
ェット記録装置の断面図を示したものである。図３にお
いて１２はガラス材料より作られたインクノズル板であ
り、それにはエッチング法等でインク吐出ノズル１１が
形成されている。１０はガラス板よりなるエアノズル板
であり、それには空気流と共にインクが吐出するインク
吐出口８がエッチング法等で形成されている。１４は空
気が通過する空隙であり、空気２１は空気流入口１９よ
り入り、空気室１５および、前記空隙１４を経由してイ
ンク吐出口８より常時流出している。１７はセラミック
または、樹脂製のボディであり、インクノズル板１２，
エアノズル板１０を固定しインク室１６および、前記空
気室１５を形成している。インク２２はインク流入口１
８より入る。１３は前記ノズル１１の周辺に形成される
インクに電位を与える信号電極であり、信号源２０によ
りＯＮ−ＯＦＦされる。９は共通電極であり、エアノズ
ル板１０の上に真空蒸着法等で形成されている。インク
吐出原理は、インク室１６と空気室１５には同一の空気
圧力が印加されており、インクはノズル１１の先端まで
供給されている。空気は薄い空隙１４を通過しインク吐
出口８より常時出ている。この時空隙１４内の空気はわ
ずかな圧力損失を受けるため、インク室１６側がわずか
に高い圧力となり、その結果、インクはノズル１１の先
端で凸状のメニスカスを形成する。この状態で信号電極
１３と共通電極９の間に電位差を与えると、その力でイ
ンクが糸状に吐出し空気流に乗って安定にインク吐出口
８から記録媒体（図示せず）に向けて吐出する。次にピ
エゾ振動子を用いたダイヤフラム方式のインクジェット
記録装置のヘッド構造について、図４を用いて説明す
る。図４において、２３はインクノズル板であり、それ
にはインク吐出口２５が形成されている。２４は薄板の
振動板（ダイヤフラム）であり、これが振動してインク
２６をインク吐出口２５より押しだしている。ダイヤフ
ラム２４は液体３０が充填された室に密着されており、
その対面にはピエゾ素子２９が振動し、その振動が液体
３０を振動させ、その力でダイヤフラム２４が振動す
る。２８はピエゾ素子に電位を与える電極、３２はイン
クの流入口、３３は流入するインクをそれぞれ示してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヘッド構成においてインクノズル板，エアノズル板共に
ガラスや樹脂の薄板を用いているためインクに濡れやす
い欠陥を有していた。すなわち、インクノズル板がイン
クに濡れると、インク吐出時インクに圧力が働き吐出す
るとき、濡れた方向にインク吐出方向が引っ張られ印字
ムラが発生するという重大な問題をかかえていた。ま
た、インクノズル板の表面がインクで濡れるため、ゴミ
などが付着しやすく、かつ、ヘッド前面のクリーニング
がやりにくいという問題がある。

【０００６】本発明のインクジェット記録装置では、従
来問題となっていた上記インクによる濡れの問題を解決
し、常に安定したインク吐出を行える新規な構造を提供
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来の問題を解決するた
めに本発明のインクジェット記録装置では、記録媒体と
対向し、その記録媒体に向けてインクを吐出するインク
吐出口の少なくとも周辺に、前記インクをはじく樹脂層
を形成したことを特徴とするインクジェット記録装置で
ある。

【０００８】

【作用】本発明のインクジェット記録装置では、インク
吐出口の少なくとも周辺にインクをはじく樹脂層、例え
ばふっ素系樹脂の薄板をラミネートすることにより形成
しているため、使用するインクによる濡れが全くおこら
なくなる。すなわち、静電気力と空気流を用いたインク
ジェットヘッドのエアノズル板に適用すれば、吐出時の
インクミストが付着しても濡れず、インク玉となりゴミ
の付着が極端に少なくなり、ヘッドクリーニングが容易
に行える。また、ピエゾ方式等のインクノズル板に適用
すると、インク吐出オリフィスの部分でインクが濡れ広
がることがなくなり、安定した記録が望める。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１０】図１は、前記従来例で説明した静電気力と
空気流を用いたインクジェット記録装置のエアノズル板
に適用したエアノズル板の断面図である。図１におい
て、３は４０〜５０μｍ厚のステンレススチール（ＳＵ
Ｓ３０４）板であり、その一方の面（空気流出面）に１
２．５μｍ厚の４ふっ化エチレン６ふっ化プロピレン共
重合体（ＦＥＰ）フィルム２を、他面には５０μｍ厚の
ＦＥＰフィルム４を熱と圧力で融着させたものであり、
その薄板には貫通したインク吐出口８がＮＣパンチング
法等で形成されている。ＳＵＳ３０４板３は、インクを
誘引するための共通電極９の役目とラミネート板の剛性
をうるための役目をしている。このエアノズル板を用い
たヘッドは、インクの濡れが全くおこらず、印字特性が
安定し、長期的安定性が確保される。インクをはじく膜
材料の選択幅は、使用するインクが水性インクあるい
は、油性インクかにより異なってくる。インクの材質に
関係なく、はじく材料の選択は、インクとはじく膜材料
間での接触角により決定できる。すなわち、本発明のは
じく材料をエアノズル板に適用する場合は、インクの種
類（水性インク，油性インク等）により材料選択幅が異
なり、ＦＥＰ樹脂以外の材料も使用できる。その判定
は、インクと材料との接触角が４５度以上あれば本発明
の効果は期待できる。しかし、完全にその効果を発揮さ
せるためには、前記接触角が６０度以上あることが望ま
しい。本実施例では、ＳＵＳの金属薄板を用いたが、剛
性があり、電気伝導体であれば、いかなる材料の薄板で
も問題はない。また、インクをはじくフィルムにＦＥＰ
材料を用いた例を示したが、ふっ素系樹脂であればいか
なる樹脂でも適用でき、また、使用するインクに対し濡
れ性が確保されるならば、ふっ素系樹脂に限定されるも
のではない。

【００１１】（実施例２）図２には、ピエゾ振動子等を
用いた別のインクジェットヘッドに用いる、インクノズ
ル板の断面図を示した。図２において、７は４０〜５０
μｍ厚のＳＵＳ３０４の薄板であり、そのインクが吐出
する面には１２．５μｍ厚のＦＥＰ薄板６が熱と圧力で
接合されている。そのラミネート薄板６にはＮＣパンチ
ング法等でインク吐出口２５が形成されている。このイ
ンクノズル板を用いたインクジェットヘッドでは、イン
クメニスカスがＦＥＰ薄板の外面端部で正確に形成さ
れ、その周囲にインクが広がることがないため（吐出時
の非常に短い時間ではわずわに広がるが、瞬時に元にも
どる）安定した吐出特性を示した。また、インク充填状
態で長期間放置してもインクは開孔部以外に広がらない
ため、最初の印字から正確な吐出特性を示した。かつ、
インク吐出口２５の周辺部にインクが広がらないため、
ヘッド前面の汚染が極端に少なくなり、そのためヘッド
クリーニングの頻度が極端に少なくできる。このインク
ノズル板７としては、ＳＵＳ薄板以外でもインクに対し
て耐蝕性があり、剛性であれば如何なる材料でも問題は
ない。さらに、この実施例の構造は、静電気力と空気流
を用いた図３に示した方式のインクノズル板にも適用で
きる。また、ＦＥＰ以外のふっ素系樹脂も問題なく適用
できることは言うまでもない。すなわち、はじく材料と
使用するインクとの接触角が４５度以上であればインク
吐出口とインクとの接触部が一定となり、連続吐出して
もインクが吐出口より広がることは少ない。しかし、完
全に本発明の目的を達成するためには、接触角が６０度
以上あることが理想的である。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インク
吐出口の周辺が、インクの濡れがないため、インクの吐
出特性が安定し、ヘッドの汚染がおきにくいという大き
な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置に使用される
エアノズル板の断面図

【図２】本発明のインクジェット記録装置に使用される
インクノズル板の断面図

【図３】静電気力と空気流を用いた従来のインクジェッ
ト記録装置の要部断面図

【図４】ピエゾ振動子を用いた従来のインクジェット記
録装置の要部断面図

【符号の説明】

１，８ 空気吐出口 ２，４，６ ＦＥＰ薄板 ３，７ ＳＵＳ薄板 ５，１１，２５ インク吐出開孔 ９ 共通電極 １０ エアノズル板 １２ インクノズル板 １３ 信号電極 １４ 空気層 １５ 空気室 １６，２６ インク室 １７，２７ ボディ １８，３２ インク流入口 １９ 空気流入口 ２０，３１ 電気信号源 ２１ 空気 ２２，３３ インク ２４ ダイヤフラム ２８ 電極 ２９ ピエゾ振動子 ３０ 液体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体と対向し、その記録媒体に向け
   てインクを吐出するインク吐出口の少なくとも周辺に前
   記インクをはじく樹脂層を形成したことを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 記録媒体と対向し、その記録媒体に向け
   て空気と共にインクを吐出するインク吐出口に所定の空
   隙をもって、対向するように一方がインク室に連通され
   たノズルを配置し、空気流を前記空隙を通じて前記イン
   ク吐出口より継続的に流出せしめた状態で、前記インク
   吐出口とノズルの周辺にそれぞれ設けられた電極間に所
   定の電圧を断続的に印加せしめることにより、前記イン
   ク吐出口よりインクを前記空気流と共に断続的に吐出せ
   しめるインクジェット記録装置において、前記インク吐
   出口は、両面がそれぞれ前記インクをはじく樹脂層で覆
   われた電気電導板で形成されており、その電気電導板を
   前記インク吐出口側の電極として使用することを特徴と
   するインクジェット記録装置。