JPH0825634A

JPH0825634A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH0825634A
Application number: JP6158600A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Hamafuku; 幸典濱福; Koei Matsuda; 光栄松田; Hideaki Horio; 英明堀尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】電極の損耗に影響されず、電極間において常
に一定の大きさのバブルを発生することのできるインク
ジェットヘッドを提供することを目的とする。【構成】導電性のインク２１が満たされた圧力室２７
内部に、基板２４上にパターン形成された一対の信号電
極２５ａ及び２５ｂを備え、この信号電極２５ａ及び２
５ｂの形状は、互いに向かい合った部分に近づくにつれ
て幅広な形状を有する構成となっている。【効果】電極の損耗に影響を受けることなく、常に一
定のインク滴を噴射できるため、電極の損耗からくる印
字品質の低下を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズルから噴射された
インクを、記録紙に当てることによって印字を行うイン
クジェットプリンタのインクジェットヘッドに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノンインパクト型のプリンタであ
り、極めて低騒音で高速印字が可能なほか、安価な普通
紙が使え現像・定着を必要とせず、漢字、図形などの記
録の融通性及び機能の拡張性を備えたインクジェットプ
リンタが注目されている。インクジェットプリンタは、
インク粒子の作り方及びその制御方法によって電荷制御
方式と、オンデマンド方式とに大別され、このオンデマ
ンド方式の一つに熱によってバブル（気泡）を発生さ
せ、その体積変化によってインクを噴射するバブルジェ
ット方式がある。以下に、このバブルジェット方式のイ
ンクジェットヘッドについて説明する。

【０００３】図７は従来のインクジェットヘッドのイン
ク噴射部を示す部分縦断面図であり、図７において、１
は導電性のインク、２はインク１の噴射口であるノズ
ル、３はノズル２を有するノズルプレート、４は絶縁体
である基板、５ａ及び５ｂは基板４上にパターン形成さ
れた信号電極、６はノズルプレート３と基板４との間に
設けられた絶縁部材、７はノズルプレート３、基板４及
び絶縁部材６によって構成された圧力室、８は信号電極
５ａ及び５ｂに電圧を加える信号発生部、９は印字が行
われる用紙である記録紙である。

【０００４】図８は従来のインクジェットヘッドのイン
ク噴射部を示す部分断面図であり、図７に示した切断線
Ａ−Ａ’で切ったものである。図８において、１２は圧
力室７にインク１を補給するインク流路である。

【０００５】図７に示すように、インク１の充満した圧
力室７内部において、基板４上に一対に設けられた信号
電極５ａ及び５ｂに、信号発生部８によって電圧が加え
られると、電導性のインク１を介して、信号電極５ａと
信号電極５ｂ間において、電気力線１０が発生し、この
電気力線１０に沿って電流が流れる。図８に示すよう
に、信号電極５ａ及び５ｂは方形をしており、互いに向
かい合った両端付近に電気力線１０の密な部分である電
流集中部１１が生じる。この電流集中部１１におけるイ
ンク１が、ジュール損失により自己発熱して沸点まで温
度が上昇すると、電流集中部１１におけるインク１の総
量に応じた体積のバブル（図示せず）が発生する。この
バブルによって圧力室７内のインク１の圧力が急激に高
められ、この圧力を解放しようとする力によって、ノズ
ル２からインク１がインク滴として噴射される。噴射さ
れたインク１は、ノズルプレート３の対面に用意された
記録紙９に付着してドットを形成する。

【０００６】信号発生部８は、電流集中部１１において
インク１が沸点に達した時点で、信号電極５ａ及び５ｂ
への電圧印可を停止する。噴射に伴って消費されたイン
ク１は、信号発生部８が次の信号電極５ａ及び５ｂへの
電圧印加を行う前に、インク流路１２から補給が行われ
る。

【０００７】以上の一連の動作を繰り返すことによっ
て、信号発生部８からの信号に応じたインク１がインク
滴として記録紙９に対して噴射され、記録紙９上に連続
的にドット形成を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、信号電極５ａと５ｂ間において、バブルの
発生及び消滅を繰り返し重ねていくと、電気分解やバブ
ルの消滅によるキャビテーション等の影響によって信号
電極５ａ及び５ｂの先端部が損耗してくる。

【０００９】図９は従来のインクジェットヘッドのイン
ク噴射部を示す部分断面図であり、図８に示した状態か
ら印字を繰り返し行った状態を示している。図９に示す
ように、信号電極５ａ及び５ｂの先端部が損耗してくる
と、信号電極５ａと信号電極５ｂとの間の距離が広が
り、電流集中部１１の範囲に変化を生じてしまう。電流
集中部１１の範囲が変化すると、自己発熱するインク１
の体積も変化し、発生するバブルの体積も変化してしま
う。このために、信号電極５ａ及び５ｂが損耗すると噴
射するインク滴の量が変化し、印字品質の低下を招くと
いう問題点を有していた。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、電極の損耗に影響されず、電極間において常に
一定の体積のバブルを発生することのできるインクジェ
ットヘッドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するする
ために本発明のインクジェットヘッドは、バブル（気
泡）を発生することによってインクを記録紙に噴射する
インクジェットヘッドであって、導電性のインクが満た
される圧力室と、この圧力室に設けられ、インクの噴射
口となるノズルと、圧力室内部に設けられた一対の電極
とを備え、一対の電極の形状は、互いに向かい合った部
分に近づくにつれて幅広な形状をしたものである構成と
した。

【００１２】

【作用】この構成により、電極の損耗に影響されず、常
に一定の大きさのバブルを発生させることができる。

【００１３】

【実施例】以下に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。

【００１４】図１は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッドのインク噴射部を示す部分縦断面図であ
る。図１において、２１は導電性のインク、２２はイン
ク２１の噴射口であるノズル、２３はノズル２２を有す
るノズルプレート、２４は絶縁体である基板、２５ａ及
び２５ｂは同一の形状を有し、基板２４上にパターン形
成された信号電極、２６はノズルプレート２３と基板２
４との間に設けられた絶縁部材、２７はノズルプレート
２３、基板２４及び絶縁部材２６によって構成された圧
力室、２８は信号電極２５ａ及び２５ｂに電圧を印加す
る信号発生部、２９は印字が行われる用紙である記録紙
である。

【００１５】図２は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッドのインク噴射部を示す部分断面図であり、
図１における切断線Ｂ−Ｂ’で切ったものを示してい
る。図２において、３２は圧力室２７にインク２１を補
給するインク流路である。

【００１６】まず、ノズル２２からのインク滴を噴射す
る動作について説明する。図１及び図２に示すように、
インク２１の充満した圧力室２７内部において、基板２
４に設けられた一対の信号電極２５ａ及び２５ｂに、信
号発生部２８から電圧が印加されると、ある抵抗率（本
実施例では２０〜５０Ω・cm）を有するインク２１を介
して、信号電極２５ａ及び２５ｂ間に電気力線３０が発
生する。この電気力線３０に沿って電流が流れ、Ｉ²×
Ｒ（Ｉ：電流値、Ｒ：インク２１の抵抗値）で表わされ
る電流のジュール損失によって、電気力線３０の電流集
中部３１におけるインク２１が自己発熱し、温度が沸点
に達すると、電流集中部３１においてバブル（図示せ
ず）が発生する。発生したバブルが膨張することによっ
て、圧力室２７内のインク２１の圧力が急激に高まり、
この圧力を開放しようとする力によってインク２１がノ
ズル２２からインク滴として噴射され、記録紙２９に付
着してドットを形成する。

【００１７】信号発生部２８は、インク２１が沸点に達
した時点で、信号電極２５ａ及び２５ｂに対する電圧の
印加を停止する。ノズル２２からのインク２１の噴射に
よって消費されたインク２１は、信号発生部２８が電圧
の印加を開始する前にインク流路３２から圧力室２７に
補給される。

【００１８】以上の一連の動作を繰り返すことによっ
て、信号発生部２８からの信号に応じて、ノズル２２か
らインク滴を記録紙２９に対して噴射し、記録紙２９上
にドット形成を連続的に行うことができる。

【００１９】次に、本実施例における信号電極２５ａ及
び２５ｂについて説明する。図２に示すように、本実施
例では、信号電極２５ａ及び２５ｂが、互いに向かい合
った部分に近づくにつれて幅広となるように基板２４上
にパターン形成されている。また、向かい合った対辺は
曲線を帯びた扇形状となっており、角を持たない形状と
なっている。このために、電流集中部３１は互いに向か
い合った対辺の中点付近に発生する。

【００２０】図３は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッドのインク噴射部を示す部分断面図であり、
図２に示した状態から印字を繰り返し行った状態を示し
ている。図３に示すように、バブルの発生及び消滅を繰
り返すことによって、信号電極２５ａ及び２５ｂは損耗
し、信号電極２５ａ及び２５ｂ間の距離が広がる。しか
し、従来例と異なり本実施例では信号電極２５ａ及び２
５ｂ間の距離が広がるのに従い、信号電極２５ａ及び２
５ｂの幅が狭くなってくるように設計されており、その
変化率は自己発熱するインク２１の量が一定となるよう
に決められている。信号電極２５ａ及び２５ｂ間にバブ
ルが発生し、発生後に膨張するバブルの体積は、電流集
中部３１におけるインク２１の温度が沸点に達するまで
に、電流集中部３１におけるインク２１が自己発熱によ
り発熱した発熱量に比例することから、信号電極２５ａ
及び２５ｂ間の自己発熱するインク２１の量が一定であ
れば、発生するバブルの体積も一定となる。

【００２１】図４は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッドの部分断面図、図５は本発明の一実施例に
おけるインクジェットヘッドが組み込まれたインクカー
トリッジの部分断面図である。図４及び図５において、
３３はインク流路３２を通じて圧力室２７にインク２１
を供給する共通インク室、３４は複数のインク噴射部を
有するインクジェットヘッド、３５はインクジェットヘ
ッド３４を取り付けるインクカートリッジ、３６はイン
クカートリッジ３５内部に設けられたインクタンク、３
７はインク２１に含まれる塵埃を除去するためのインク
フィルター、３８はインク２１をインクタンク３６から
共通インク室３３に導くインク導入溝である。

【００２２】図４及び図５に示すように、図１から図３
において説明したインク噴射部を複数有するインクジェ
ットヘッド３４は、インクカートリッジ３５に取り付け
られる。このインクカートリッジ３５内部に設けられた
インクタンク３６にはインク２１が貯蔵されており、イ
ンクタンク３６に貯蔵されているインク２１は、インク
フィルター３７通過時に塵埃を除去され、インク導入溝
３８を通り、インクジェットヘッド３４内部の共通イン
ク室３３に流入する。

【００２３】図６は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッドを用いたインクジェットプリンタの部分断
面図であり、図６において、３９はインクカートリッジ
３５をプリンタに挿入するためのカートリッジ挿入口、
４０はインクカートリッジ３５を固定するためのキャリ
ッジ、４１はキャリッジ４０を誘導するガイドシャフ
ト、４２は記録紙２９を搬送するプラテンローラであ
る。

【００２４】図６に示すように、カートリッジ挿入口３
９から挿入されたインクカートリッジ３５は、キャリッ
ジ４０に固定される。キャリッジ４０に固定されたイン
クカートリッジ３５は、コンピュータ機器等の端末機器
から送られてくる信号に応じてガイドシャフト４１に沿
ってシリアルに往復動作を行う。このとき、インクジェ
ットヘッド３４（図５参照）は、インクカートリッジ３
５の下面に設けられており、プラテンローラ４２によっ
て搬送される記録紙２９に印字を行う。

【００２５】なお、本実施例において信号電極２５ａ及
び２５ｂは、その向かい合った対辺が扇形状となってい
るが、信号電極２５ａ及び２５ｂが損耗する前後におい
て、信号電極２５ａ及び２５ｂ間におけて自己発熱する
インク２１の量が変化しなければ、他の形状をしていて
も良い。

【００２６】以上のように本実施例によれば、バブルを
発生させるための一対の信号電極２５ａ及び２５ｂが、
バブルを繰り返し発生させる過程で損耗しても、信号電
極２５ａ及び２５ｂの互いに向かい合った先端部分に近
づくにつれて幅広な形状となっていることから、信号電
極２５ａ及び２５ｂ間の距離が広がっても、その幅がせ
まくなることによって、電流集中部３１において自己発
熱するインク２１の量が変化せず、常に一定の大きさの
バブルを発生させることができる。すなわち、常に一定
のインク滴の噴射量によって印字を行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、印字を繰り返す
過程で電極の損耗が生じたとしても、一対に設けられた
電極間において、自己発熱するインクの量が常に一定と
なることから、常に一定の大きさのバブルを発生させ、
常に一定量のインク滴を記録紙に対して噴射することが
でき、電極の損耗からくる印字品質の低下を防ぐことが
できる優れたインクジェットヘッドを実現できるもので
ある。

【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
ドのインク噴射部を示す部分縦断面図

【図２】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドのインク噴射部を示す部分断面図

【図３】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドのインク噴射部を示す部分断面図

【図４】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの部分断面図

【図５】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドが組み込まれたインクカートリッジの部分断面図

【図６】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドを用いたインクジェットプリンタの部分断面図

【図７】従来のインクジェットヘッドのインク噴射部を
示す部分縦断面図

【図８】従来のインクジェットヘッドのインク噴射部を
示す部分断面図

【図９】従来のインクジェットヘッドのインク噴射部を
示す部分断面図

【符号の説明】

２１インク２２ノズル２５ａ、２５ｂ信号電極（電極）２７圧力室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バブル（気泡）を発生することによってイ
ンクを記録紙に噴射するインクジェットヘッドであっ
て、導電性のインクが満たされる圧力室と、前記圧力室
に設けられ、インクの噴射口となるノズルと、前記圧力
室内部に設けられた一対の電極とを備え、前記一対の電
極の形状は、互いに向かい合った部分に近づくにつれて
幅広な形状をしたものであることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
【請求項２】前記一対の電極の形状は、互いに向かい合
った対辺が扇形状をしており、角を持たない形状である
ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
ド。