JPH0733090B2 - インク記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液状インクの小滴を記録用紙に向けて吐出、
飛翔させて記録を行なうインク記録装置に関するもので
ある。

従来の技術 従来のインク記録装置は２つの方式に大別される。その
１つは、微小なインク滴を連続して噴射、飛翔させてお
き、それらの中から記録に必要なインク滴のみを選択し
て記録用紙上に誘導、付着させて記録を行う、いわゆる
コンティニュアス方式であり、他の１つは、記録に必要
なときのみ、インク滴を被記録面に向けて噴射、飛翔さ
せて記録を行う、いわゆるオンデマンド方式である。

ところで、後者の方式を実施するためのインク記録装置
の１つが、例えば特開昭54−51837号公報に示されてい
る。第４図はこの従来のインクジェット記録装置の構成
を示すものであり、21はインク、22はインク21を吐出す
るインク吐出口、23はインク21を供給するインク供給
口、24はインク液室、25はインク液室24上に設けられた
発熱体、26は発熱体25によってインク21を加熱されて発
生した気泡である。

以上のように構成された従来のインク記録装置において
は、インク供給口23から供給されたインク液室24内の液
状のインク21を発熱体25で加熱してインク液室24内に気
泡26を発生させ、その体積増加による圧力上昇によって
インク吐出口22からインク21を吐出、飛翔させて記録を
行う。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような構成では、次のような課題を
有している。すなわち、インクが膜状あるいは塊状か
ら、吐出、すなわち微細な小滴に分断されて飛翔すると
きに、飛翔のためのエネルギーの他に剪断エネルギーを
インクに与える必要があり、記録感度の上昇を妨げてい
る。また、インクが分断されて出来る小滴の大きさは、
分断時の加圧条件、インク物性に大きく影響され、記録
ドット径が不均一になり、記録印字品質の不安定要因に
なっている。また、インクが常に吐出口の近傍に存在す
るため、記録を行なわない時のインクの乾燥などによる
吐出口の目詰まりが記録印字品質を低下させている。

本発明はかかる点に鑑み、インクを吐出直前に粒子状に
形成することによって、記録感度、印字品質などの記録
特性を向上させたインク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 本発明は、インクを内部に有し、インク供給口と、イン
ク供給口から供給されるインクを吐出するインク吐出口
を備えたインク室を備え、かつ、インク室の内壁面とイ
ンクとの接触角が90度以上であることを特徴とするイン
ク記録装置である。

作用 本発明は上記した構成により、インクが吐出前に粒子状
に形成される。即ちインクに圧力を加える前にインク室
内に供給されたインクは、インクとインク室との界面の
接触角が90度以上であるために、自然に粒子状になる。
その段階でインクに圧力を加えるとインクは粒子状のま
ま吐出する。そのためインクがインク室から離れるとき
はインクとインク室との接触面積は微小であり他のイン
クとの接触もないため分断に要するエネルギーはほとん
ど不要で、飛翔のためのエネルギーのみを与えればよ
い。

また粒状のインクの大きさはインク供給とインク室の条
件で決定され、記録時の加圧条件や、インクの分断条件
のように環境や経時変化に影響され易い特性には無関係
なため、安定した記録特性が得られる。インクは記録直
前にインク吐出口近傍に供給されるため、記録を行なわ
ないときはインクが外気にさらされることなく、乾燥に
よる目詰まりは生じない。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図を示すものである。第１図において、１は
インク、２は加圧液、３はインク吐出口、４はインク供
給口、５はインク室、６は加圧室、７はインク室５と加
圧室６とを隔てる加圧板、８は振動板である。加圧板７
はインク室５と加圧室６との境に設けられ、加圧液２に
接しており、インク吐出口３と対向している。インク１
は色材を含む比較的粘度の高いインクである。振動板８
は加圧板７に対向して加圧室６の壁に設けられている。
振動板８は例えば圧電セラミックであり、加圧板７は例
えばメタルダイヤフラムである。インク室５の内壁面と
インク１との接触角が90度より大きくなるようにインク
室５の内壁とインク１の材料、表面形状を構成している
ため、インク１はインク室６内で粒子状に形成される。

尚、接触角とは、第３図に示すようにインク１と壁面11
との接点Ａにおけるインク１の接線と壁面11とのなす角
θをいう。

インク１は、従来の記録法においても使用されているイ
ンクと同様に化学的物理的に安定であるほか、記録濃度
が十分であること、貯蔵寿命が良好であることなどの特
性を与えるように物性が調整される。インク１の組成物
は色材と溶剤と添加剤である。インク１に水性のインク
を用いる場合は、溶剤が水または水・アルコール系にな
る。溶剤が水の場合は、例えば、水に対する接触角が10
8度の固形パラフィン、101度のポリプロピレン、108度
のポリテトラフロオロエチレン等の層をインク室５の内
壁に設ける。

以上のように構成されたこの実施例のインク記録装置に
おいて、以下その動作を説明する。第１図（ａ）は振動
板８に電圧が印加されていない状態を示すもので、この
状態において、１つのインク滴を吐出記録するために振
動板８に所定値の電圧を印加すると、圧電効果によっ
て、振動板８が所定の周波数で変形する。振動板８の表
面に接する加圧液２はその振動を増幅して加圧板７に伝
える。加圧室６の容積を減少させる方向に振動板８が変
形した場合は第１図（ｂ）の状態になる。加圧板７はイ
ンク室５の容積を減少させる方向に変形しインク１に圧
力を与える。その結果、インク１をインク吐出口３から
吐出、飛翔させて記録用紙（図示せず）に記録を行う。
振動板８への電圧の印加を停止すると振動板８の変形が
なくなり、加圧室６の圧力が低下する。そこで加圧板７
は元に戻る。その後インク１がインク室５へ供給されて
同図（ａ）の状態が復現される。

以上のようにこの実施例によれば、インクを吐出前に粒
子状に形成するため、インクの分断に要するエネルギー
が不要で、また粒状インクの大きさが安定し、感度、印
字品質を向上させたインク記録装置を得ることができ
る。

第２図は本発明の第２の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図を示すものである。９は加圧室12の底面に
固着された発熱体である。ここで、インク１と加圧液２
は例えば水性と油性のように互いに非混合性の物性を持
つ。非混合性とは極性、比重等の違いにより、撹拌して
も混合状態にならずに分散状態になることを示す。ここ
では例えば、インク１は溶剤として水または水・アルコ
ール系を用いるとする。加圧液２はトルエン、ベンゼ
ン、ヘキサンなどのように低沸点、低粘度の油性材料で
ある。

この実施例において、動作は第１の実施例とほぼ同じで
あるが、第２図（ａ）の状態から熱エネルギー供給手段
である発熱体９の加熱によって生じた気泡10は、加圧室
12の内部圧力を高め、第２図（ｂ）に示すように加圧液
２がインク１をインク吐出口３から吐出、飛翔させて記
録用紙（図示せず）に記録を行う。

発熱体９への電圧の印加を停止すると気泡10が急速に冷
却され液体に戻ることにより収縮し、加圧液２は発熱体
10側へ戻り第２図（ｃ）に示す状態になる。インク１と
加圧液２とは非混合性であるためインク１と加圧液２の
界面では互いに完全に分離している。インク１はインク
供給部材（図示せず）によってインク供給口４からイン
ク室５へ押し出されるが、この実施例では記録のために
発熱体９に電圧が印加される直前にインク供給部材が駆
動してインクの供給を行なう。従ってインク１の供給に
応じてインク１に対する加圧が行なわれることになる。

記録を行わないときは、インク１をインク室５に押し出
さない。インク１はインク室５の内壁面にはじかれるた
め、インク供給部材によってインク１に押し出す力が加
えられない間は、毛管現象などでインク室５にインク１
が侵入することがない。従って、第２図（ｃ）の状態で
あり第２図（ａ）の状態はインク１の吐出の直前のみで
ある。従って色材を含むインク１の乾燥などによるイン
ク吐出口３の目詰まりの発生を防ぐことが出来る。

この実施例では、加圧液２の圧力変化がそのままインク
１に伝わるため、エネルギーのロスがなく、第１の実施
例よりもさらに高感度記録が可能になる。従って、この
実施例によれば、さらに高感度、高印字品質記録の可能
なインク記録装置を得ることができる。本実施例の記録
装置の発熱体９にパルス状の記録電圧を印加して、イン
ク１を記録用紙に記録することができた。記録に要する
エネルギーは約0.06J/cm²であり、インク１のインク吐
出口での目詰まりもなく、また繰り返し記録を行なって
も発熱体９表面に堆積物を生じさせることがない。な
お、この実施例ではインクを水性にしているが油性でも
構わない。その場合はインク室内壁及び加圧液の材料構
成を油性インクに対して最適に設定する必要がある。

また、これらの実施例においては、インク室と加圧室を
分離した構成であるが、加圧室を特に設けなくても良
い。その場合は、なんらかの加圧手段でインクに直接圧
力を印加する。

以上のようにこれらの実施例によれば、記録感度、印字
品質などの特性を向上させたインク記録装置を得ること
ができる。

なお、第２の実施例において熱エネルギー供給手段とし
て発熱体を用いた場合を例に取り説明したが、レーザー
光や発光ダイオードアレイの光などにより加圧液を加熱
してもよい。また、本実施例では、熱エネルギー供給手
段によって加圧液に圧力を発生させる手段として、気泡
発生を用いた場合を示したが、加圧液の熱膨張など、他
の状態変化を用いてもよい。また、加圧液を用いない場
合は、インクの熱膨張などを用いてもよい。この場合の
加圧液、またはインクは、例えば熱膨張係数の高い低粘
度の液体を用いることにより記録感度が向上する。

また、発熱体９は加圧室に固着されずに加圧液２中に保
持されていても良い。

発明の効果 以上のように本発明によれば、インクを吐出記録直前に
インク吐出口近傍に粒子状に形成することによって、記
録感度、印字品質などの特性を向上させたインク記録装
置を提供することができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるインク記録装置
の断面構造図、第２図は本発明の他の実施例におけるイ
ンク記録装置の断面構造図、第３図は接触角を説明する
ための略断面図、第４図は従来のインク記録装置の断面
構造図である。 １……インク、２……加圧液、３……インク吐出口、４
……インク供給口、５……インク室、6,12……加圧室、
７……加圧板、８……振動板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２ Ｚ (72)発明者 南光 孝彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−26270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−22660（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−17622（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−30834（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを内部に有し、インク供給口と、前
   記インク供給口から供給されるインクを吐出するインク
   吐出口とを有するインク室を備え、前記インク室の内壁
   面と前記インクとの接触角が90度以上であることを特徴
   とするインク記録装置。
2. 【請求項２】インクに圧力を印加する直前に、インク供
   給口から前記インクを前記インク室内に充填する請求項
   １記載のインク記録装置。