JPH09156101A - インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号電極先端の損耗にともなうバブルの体積
の巨大化を抑制することのできるインクジェット記録方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 一対の信号電極に印加する電圧２１ａ，
２１ｂを通電開始からの時間に従って次第に高くするこ
とにより、信号電極の損耗によるバブルの体積の増加を
おさえ、信号電極の損耗によらず印字を安定にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱によりインク中
にバブルを形成させ、その圧力によりインク滴を飛翔さ
せるオンディマンド方式のインクジェット記録方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタは、印字の高速化、カラ
ー化、低騒音化の要求が高まる中、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が注目されている。

【０００３】インクジェットヘッドの方式は大別して連
続式とオンディマンド方式があるが、そのオンディマン
ド方式の１つに、熱にてバブルを発生させ、その体積変
化にてインクを飛翔させるバブルジェット方式がある。
以下に従来のバブルジェット方式について説明する。図
７は従来のインクジェットヘッドの断面図、図８は従来
のインクジェットヘッドを示した図７の線Ａ−Ａ断面図
である。図７、図８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はノズルプレート３に対向する絶
縁体である基板、５ａ，５ｂは基板４のノズルプレート
３側上にパターン形成され、かつ、相互間に間隙をもつ
バブル発生用の信号電極、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および絶縁部材６によって構成された圧力
室、８は圧力室７にインク１を補給するインク流路、９
は信号電極５ａ，５ｂに電圧を加える信号発生部、１０
は印字が行われる用紙である記録紙である。

【０００４】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドにおけるインクジェット記録方法ついて、図９の従
来のインクジェット記録方法を用いたインクジェットヘ
ッドの信号電極５ａ，５ｂへの印加電圧図を用いてその
動作を説明する。

【０００５】まず、待機状態において信号発生部９によ
り信号電極５ａ，５ｂの各々に図９に示すような一定電
圧の交流パルス電圧１１ａ，１１ｂを加えると、所定の
体積抵抗率を有する導電性のインク１中で電気力線イが
信号電極５ａ，５ｂ間で発生し、電流がこの電気力線イ
に沿って流れる。流れた電流は電流集中部ロに集中し、
ジュール損失により電流集中部ロのインク１が自己発熱
して温度が高まり、ついには沸騰が始まりバブル（図示
せず）が発生する。このバブルにより圧力室７内のイン
ク１の圧力が急激に高まり、圧力を解放しようとする力
によりインク１がノズル２からインク滴となって飛び出
し、飛翔して記録紙１０に付着し、ドットの形成を行
う。膨張したバブルからのドット形成に伴い消費された
インク１は次の電圧が信号発生部９から信号電極５ａ，
５ｂに印加される前に、インク流路８から補給され、待
機状態に戻る。一連の状態の繰り返しにより信号発生部
９からの信号に応じたインク１がインク滴として記録紙
１０に対して噴射され、記録紙１０上に連続的にドット
形成が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の方法では、印字を重ねるにつれて信号電極５ａ，５ｂ
に通電を開始してから沸騰が始まるまでの時間が次第に
長くなり、また記録紙１０上に形成されるドットが次第
に大きくなりやがて安定したドット形成が困難になると
いう問題点を有していた。

【０００７】それは、次のような理由によるものであ
る。印字を重ねるにつれて、信号電極５ａ，５ｂの先端
が電気分解やキャビテーションにより損耗し、図１０に
示すように信号電極５ａ，５ｂの先端間の距離が広がる
ことにより電流集中部ロの範囲が広がり、自己発熱する
インク１の体積が増す。発生するバブルの体積はインク
１の自己発熱量に応じて大きくなるため、信号電極５
ａ，５ｂの損耗につれて発生するバブルの体積が大きく
なる。したがって図１１に示すようにインク１の吐出回
数とともにバブルの体積が大きくなっていく。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、信号電極５ａ，５ｂの損耗によらず印字が安定に行
えるインクジェット記録方法を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ノズルを備えた液室に設けられた一対の電
極に１回のインクの吐出のための通電を行う際の、一対
の電極に印加する電圧を、通電開始時をＶ₁，通電終了
時をＶ₂とするとき、Ｖ₁，Ｖ₂の関係をＶ₁＜Ｖ₂とする
もので、この方法により一対の電極の損耗によらず印字
を安定に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ノズルを備えた液室に設けられた一対の電極により
液室内のインクに通電を行い、そのジュール熱によりイ
ンクを沸騰させ、その沸騰気泡の圧力によりインクをノ
ズルより吐出させるインクジェット記録方法において、
１回のインクの吐出のために一対の電極に通電する際
の、一対の電極に印加する電圧を、通電開始時をＶ₁，
通電終了時をＶ₂とするとき、Ｖ₁，Ｖ₂の関係をＶ₁＜Ｖ
₂とするもので、この方法により、一対の電極の損耗に
ともなう沸騰気泡の巨大化を抑制することができる。

【００１１】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。ここでインクジェットヘッドの構成については図
７，図８に示す従来例の構成と同様なので説明を省略す
る。図１は本発明の一実施の形態におけるインクジェッ
ト記録方法を用いたインクジェットヘッドの一対の信号
電極５ａ，５ｂへの印加電圧図で、２１ａは一方の信号
電極５ａに印加する電圧、２１ｂは他方の信号電極５ｂ
に印加する電圧である。図１に示すように、本発明の一
実施の形態では、信号発生部９から信号電極５ａ，５ｂ
に加える電圧を、信号電極５ａ，５ｂへの通電開始時Ｖ
₁、通電終了時Ｖ₂とし、信号電極５ａ，５ｂへの通電開
始から通電終了までの時間をＴｏｎとして、信号電極５
ａ，５ｂへの通電開始から時間ｔ後の電圧が（Ｖ₂−
Ｖ₁）／Ｔｏｎ×ｔ＋Ｖ₁である交流パルス電圧となるよ
うに設定しておく。ここで、Ｖ₁＜Ｖ₂である。

【００１２】図２は本発明の一実施の形態におけるイン
クジェット記録方法の効果説明図である。図２において
２２ａ〜２２ｃはインク吐出回数にともなうバブル体積
の変化を示した図で、２２ａは一対の信号電極に印加す
る電圧を一定電圧Ｖ₁の交流パルス電圧としたとき、２
２ｂは一定電圧Ｖ₂の交流パルス電圧としたとき、２２
ｃは本発明の一実施の形態の電圧を印加したときのもの
である。信号電極５ａ，５ｂ間の電圧とバブルの体積と
は図３に示すように、印加電圧が高くなるにつれてバブ
ルの体積は小さくなることが実験により確かめられてい
る。そのため、Ｖ₁＜Ｖ₂より２２ａは２２ｂに比べバブ
ルの体積は常に大きくなる。本発明の一実施の形態では
信号電極５ａ，５ｂに印加する電圧が、信号電極５ａ，
５ｂの損耗にともなう、信号電極５ａ，５ｂへの通電を
開始してから沸騰が始まるまでの時間の伸びに従って、
沸騰開始時の印加電圧が高くなるように設定されている
ため、２２ｃは図２に示すようになる。すなわち、本発
明の一実施の形態では信号電極５ａ，５ｂの損耗の前後
でのバブルの体積の差が、従来の一定電圧の交流パルス
電圧を印加する方法に比べて小さくなる。

【００１３】図４は本発明の一実施の形態におけるイン
クジェット記録方法を用いたインクジェットヘッドの部
分断面図、図５は本発明の一実施の形態におけるインク
ジェット記録方法を用いたインクジェットヘッドを組み
込むインクカートリッジの部分断面図である。図４およ
び図５において、１は導電性のインク、２はノズル、３
はノズルプレート、４は基板、５ａ，５ｂは信号電極、
６は絶縁部材、７は圧力室、８はインク流路、１０は印
字が行われる用紙である記録紙である。

【００１４】４１はインク流路８を通じて圧力室７にイ
ンク１を供給する共通インク室、４２は複数のインク噴
射部を有するインクジェットヘッド、４３はインクジェ
ットヘッド４２を取り付けるインクカートリッジ、４４
はインクカートリッジ４３内部に設けられたインクタン
ク、４５はインク１に含まれる塵埃を除去するためのイ
ンクフィルタ、４６はインク１をインクタンク４４から
共通インク室４１に導くインク導入溝である。

【００１５】図４および図５に示すように、本発明の方
法を用いたインクジェットヘッド４２は、インクカート
リッジ４３にとりつけられる。このインクカートリッジ
４３内部に設けられたインクタンク４４にはインク１が
貯蔵されており、インクタンク４４に貯蔵されているイ
ンク１は、インクフィルタ４５通過時に塵埃を除去さ
れ、インク導入溝４６を通り、インクジェットヘッド４
２内部の共通インク室４１に流入する。

【００１６】インクフィルタ４５は１０ミクロン程度の
ろ過粒度を有するようにステンレス等の金属を立体的に
編んだものが信頼性面で有利である。

【００１７】印字品質を向上させるための条件として、
ノズル２に静的な負圧をかけておくことの重要性がかね
てから知られている。負圧をかけることによってノズル
２の部分の液面が負メニスカスとなり、インク１を内部
に引き込み、着弾精度の向上、余分液滴（エキストラド
ット）の減少等を防ぐことができる。ノズル２の負圧を
発生させるために、インクタンク４４内にポリウレタン
フォームで構成されたスポンジを充填させたり、インク
タンク４４内外にバネ部材を設ける等の負圧発生手段を
配設することが望ましい。

【００１８】図６は本発明の一実施の形態におけるイン
クジェット記録方法を用いたインクジェットヘッドを組
み込んだインクカートリッジ４３を取り付けたインクジ
ェットプリンタの部分断面図であり、図中、４７はイン
クジェットヘッド４２を備えたインクカートリッジ４３
を固定するためのキャリッジ、４８はこのキャリッジ４
７を水平方向にガイドするガイドシャフト、４９は記録
紙１０を搬送するプラテンローラである。その動作とし
ては、キャリッジ４７に固定されたインクカートリッジ
４３は、例えば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４８に沿って連続
的に往復運動を行い、インクカートリッジ４３の下面に
取り付けられているインクジェットヘッド４２は、信号
電極５ａ，５ｂへの印加電圧を制御しながら、プラテン
ローラ４９によって搬送されている記録紙１０にドット
の大きさを制御された形での印字を行うものである。

【００１９】このように本発明の一実施の形態における
インクジェット記録方法によれば、信号電極５ａ，５ｂ
の損耗によるバブルの急激な巨大化を抑え、安定したド
ット形成が実現できる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、一対の電極に印加する電圧を通電開始からの時間
に従って次第に高くする方法をとることにより、電極の
損耗による沸騰気泡の体積の増大を抑制することができ
るので、電極の損耗によらず印字が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
記録方法を用いたインクジェットヘッドの一対の信号電
極への印加電圧図

【図２】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
記録方法の効果説明図

【図３】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
記録方法を用いたインクジェットヘッドの一対の信号電
極への印加電圧とバブル体積との関係図

【図４】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
記録方法を用いたインクジェットヘッドの部分断面図

【図５】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
記録方法を用いたインクジェットヘッドを組み込むイン
クカートリッジの部分断面図

【図６】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
記録方法を用いたインクジェットヘッドを組み込んだイ
ンクカートリッジを取り付け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断面図

【図８】従来のインクジェットヘッドを示した図７の線
Ａ−Ａ断面図

【図９】従来のインクジェット記録方法を用いたインク
ジェットヘッドの信号電極への印加電圧図

【図１０】従来のインクジェットヘッドの信号電極が損
耗した状態のインクジェットヘッドの断面図

【図１１】従来のインクジェット記録方法の問題点説明
図

【符号の説明】

１ インク ２ ノズル ３ ノズルプレート ４ 基板 ５ａ，５ｂ 信号電極 ６ 絶縁部材 ７ 圧力室 ８ インク流路 ９ 信号発生部 １０ 記録紙 ４１ 共通インク室 ４２ インクジェットヘッド ４３ インクカートリッジ ４４ インクタンク ４５ インクフィルタ ４６ インク導入溝 ４７ キャリッジ ４８ ガイドシャフト ４９ プラテンローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルを備えた液室に設けられた一対の電
   極により前記液室内のインクに通電を行い、そのジュー
   ル熱によりインクを沸騰させ、その沸騰気泡の圧力によ
   りインクを前記ノズルより吐出させるインクジェット記
   録方法において、１回のインクの吐出のために前記一対
   の電極に通電する際の、前記一対の電極に印加する電圧
   を、通電開始時をＶ₁，通電終了時をＶ₂とするとき、Ｖ
   ₁，Ｖ₂の関係をＶ₁＜Ｖ₂とすることを特徴とするインク
   ジェット記録方法