JPH0939246A

JPH0939246A - インク吐出装置

Info

Publication number: JPH0939246A
Application number: JP7193064A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Horio; 英明堀尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】応答性やインク滴の安定性にすぐれたインク
吐出装置を提供することを目的とする。【構成】導電性インク１１を収容する圧力室１２と、
圧力室１２の一部に形成されたノズル１５と、圧力室１
２に設けられた一対の信号電極１３、１４とを備え、一
対の信号電極１３、１４に電圧を印加して導電性インク
１１に電流を流して信号電極１３、１４間内の導電性イ
ンク１１を加熱沸騰させ気泡を発生することによりイン
ク滴を吐出させるインク吐出装置でジュール発熱量とイ
ンク滴量の関係を最適化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズルからインク滴を
発生させて印字を行うインク吐出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、記録
時の静粛性、高速記録が可能、カラー化が容易といった
点から家庭用、オフィス用コンピュータの出力用プリン
タとして広く利用されるようになってきた。このような
インクジェットプリンタはインクを小滴化し飛翔させ、
被印刷物に付着させて記録を行うもので、小滴の発生法
や飛翔方向の制御法によってコンティニアス方式とオン
デマンド方式に大別される。

【０００３】コンティニアス方式は、例えば米国特許第
３０６０４２９号に開示されている方式であって、イン
クの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小滴を記録信
号に応じて電界制御し、被印刷物上に小滴を選択的に付
着させて記録を行うものであり、小滴の発生に高電圧を
要し、マルチノズル化が困難であるので高速記録には不
適である。

【０００４】オンデマンド方式は、例えば米国特許第３
４７４７１２０号に開示されている方式で、小滴を吐出
するノズル孔を有する記録ヘッドに付設されているピエ
ゾ振動素子に電気的な記録信号を付加し、この電気記録
信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、機械的振動
に従って前記ノズル孔より小滴を吐出させて被印刷物に
付着させることで記録を行うものであり、オンデマンド
でインクをノズル孔より吐出して記録を行うため、コン
ティニアス方式のように吐出飛翔する小滴の中、画像の
記録に要さなかった小滴を回収することが不要であるた
め、シンプルな構成が可能である。しかしながら記録ヘ
ッドの加工の困難さや、ピエゾ振動素子の小型化が極め
て困難でマルチノズル化が難しく、ピエゾ素子の機械振
動という機械的エネルギーで小滴の飛翔を行うので高速
記録に向かないこと、等の欠点を有する。

【０００５】また特公昭６１−５９９１１，特公昭６２
−１１０３５，特公昭６１−５９９１４には発熱抵抗体
により沸騰を生起させ液滴を飛翔させる方式の記録法が
開示されている。

【０００６】オンデマンド方式の他の例として米国特許
第３１７９０４２号に開示されている方式はピエゾ振動
素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用する代
わりに熱エネルギーを利用するものである。この方式は
機械的振動エネルギーを利用する方式と比較しエネルギ
ー変換効率が高い、マルチノズル化が容易であるといっ
た特徴がある。

【０００７】次にその吐出原理について説明する。図８
は従来のインク吐出装置の断面図である。図８において
１は導電性インク、２は導電性インク１で満たされたイ
ンク室、３は導電性インク１を収容するインクタンク、
４、５は導電性インク液面以下に配置された一対の電
極、６は電源、７は電源６のスイッチ、８は導電性イン
ク１を吐出するノズル、９は被印刷物、１０はノズル８
から吐出されるインク滴である。

【０００８】一対の電極４、５に電圧を印加すると、導
電性インク１に電流が流れ、そのジュール熱で電極４、
５の先端間の導電性インク１の一部が気化する。更にそ
の気化された導電性インク１の蒸気はノズル８から被印
刷物９の表面にインク滴１０を吐出させるのに十分な圧
力を発生するまで膨張する。スイッチ７により電圧を印
加することで、導電性インク１を吐出するノズル孔を選
び被印刷物９に所望の文字を形成できるようにしてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、最適印字を行うための電極の大きさや電極間距離、
導電性インクの体積抵抗値や電極間の電流値などの具体
的な事項は全く述べられておらず、安定した印字は実現
できないものであった。

【００１０】そこで本発明は、インク吐出の応答性にす
ぐれ、インク滴が安定したインク吐出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、導
電性インクを収容する圧力室と、この圧力室の一部に形
成されたノズルと、この圧力室に設けられた一対の電極
とを備え、この一対の電極に電圧を印加して導電性イン
クに電流を流し前記電極間内の導電性インクを加熱沸騰
させ気泡を発生することによりインク滴を吐出させるイ
ンク吐出装置であって、前記インク滴の体積をｖ（m
m³）、前記電圧をＶ（Ｖ）、電圧印加開始から導電性イ
ンクが沸騰を開始するまでの時間をｔ（ｓｅｃ）、電圧
印加開始から電流の導電性インクが沸騰を開始するまで
の時間ｔ間の前記電流の平均値をＩ（Ａ）、としたとき
に、２×Ｖ×Ｉ×ｔ≦ｖ×１０^-6≦３０×Ｖ×Ｉ×ｔの
関係になるようにした。

【００１２】また前記沸騰を開始するまでの時間ｔが１
×１０^-4ｓｅｃ以下になるようにした。また前記インク
滴の体積が５×１０^-6mm³ないし２×１０^-4mm³になるよ
うにした。

【００１３】

【作用】上記構成において、印加エネルギーを所望のイ
ンク滴に対して最適化できるので吐出応答性が高く、イ
ンク滴が安定した印字を行える。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例におけるインク
吐出装置のインクジェットヘッド部分の横断面図、図２
は同縦断面図である。図１において１１は導電性のイン
ク、１２は導電性インク１１で満たされた圧力室、１
３、１４は圧力室１２内に設けられた一対の信号電極、
１５はインク滴を吐出するノズル、１６は電極が配置さ
れている基板、１７は駆動電圧印加手段、１８はノズル
板、２０はインク流路、２１は導電性インク滴である。

【００１５】図３は本発明の一実施例におけるインク吐
出装置のインクジェットヘッドチップ部分の断面図、図
４は同インク吐出装置のインクジェットヘッドとインク
タンクの接続部断面図、図５は同インクジェットプリン
タの透過斜視図である。図３において、２４は共通イン
ク室、２５はへッドチップ、２６はノズルプレートであ
る。

【００１６】図４において、２７はヘッドチップ２５を
とりつけるインクカートリッジ、２８はインクカートリ
ッジ２７内に設けられたインクタンク、２９はインクタ
ンク２８内の導電性インクに含まれるゴミ、塵などを除
去するインクフィルター、３０は導電性インク１１を図
３に示すヘッドチップ２５の共通インク室２４に導くイ
ンク導入路である。

【００１７】図５において、３２は挿入されたインクカ
ートリッジ２７を固定するキャリッジ、３３はシリアル
に往復するキャリッジ３２を導くガイドシャフト、３４
は被印刷物９を送るプラテンローラである。

【００１８】図６は本発明の一実施例における一対の電
極間に流れる電流値の説明図、図７は同ジュール発熱量
とインク滴量の関係図である。図６は、図１および図２
における一対の信号電極１３、１４間に流れる電流の流
れはじめの値をＩ0、沸騰気泡２２が膨張開始する直前
の電流値の最大値をＩmax、電圧印加開始から沸騰気泡
２２が発生するまでをｔとしたものである。

【００１９】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて以下にその動作を説明する。一対の信号電
極１３、１４間に電圧を印加すると、導電性インク１１
に電流が流れ、Ｉ（ｔ）：電圧印加からの時間経過に伴
い変化する導電性インク１１間に流れる電流値、Ｒ：導
電性インクの抵抗、ｔ：電圧印加開始からの時間とする
とき、Ｉ²×Ｒ×Δｔの０〜ｔまでの積分で表される電
流のジュール損失によって電流が流れた部分の導電性イ
ンク１１が自己発熱し、時間の経過に伴い電流が流れた
導電性インク１１の電流通過部イ（図２）の最も高温の
部分より沸騰が始まり、導電性インク１１が加熱され、
ついに図２に示すように沸騰気泡２２が発生する。

【００２０】この沸騰気泡２２の膨張にともない導電性
インク１１内の電流は沸騰気泡２２が絶縁体でその中を
電流が通過できないため沸騰気泡２２の両側へ曲げられ
電流密度は沸騰気泡２２表面で最も高くなる。よって沸
騰気泡２２表面が最も加熱されて沸騰気泡２２の膨張が
一層加速される。

【００２１】信号電極１３、１４の表面より発生する電
界気泡は沸騰気泡２２が膨張し信号電極１３、１４表面
まで達するので沸騰気泡２２に取り込まれる。そして沸
騰気泡２２の膨張により、圧力室１２内の導電性インク
１１の圧力が急激に高まる。この高圧になった導電性イ
ンク１１はノズル１５とインク流路２０の方向へ移動し
ようとするが、急激な圧力変化による急な導電性インク
１１の流れには流体的な抵抗がインク流路２０の方がノ
ズル１５より大きいため、圧力変化による急激な導電性
インク１１の流れはノズル１５へ向かい、ノズル１５か
ら導電性インク滴２１が飛び出し（図１）、被印刷物９
に飛翔して付着し、ドットの形成が行われる。

【００２２】沸騰気泡２２の膨張が最大の大きさに達す
ると電流通過部イ（図２）は、かなりの部分を沸騰気泡
２２が占めるようになるので導電性インク１１に流れる
電流が低下し、沸騰気泡２２の熱が導電性インク１１、
信号電極１３、１４へ奪われ、沸騰気泡２２が急激に収
縮する。沸騰気泡２２の消滅にともない圧力室１２内の
導電性インク１１は、消滅時の負圧により攪拌され電流
通過部イから再び沸騰を開始するのには数マイクロ秒以
上の加熱時間を必要とする。この沸騰を開始するまでの
間に、駆動電圧印加手段１７は信号電極１３、１４間へ
の電圧の印加を中止し導電性インク１１の２重沸騰によ
る不必要な導電性インク滴２１の飛翔を防止する。

【００２３】導電性インク滴２１の飛翔により、消費さ
れた導電性インク１１はその表面張力により常時インク
流路２０より圧力室１２へ補給され待機状態に戻る。圧
力室１２内の導電性インク１１の温度分布は熱伝導によ
り待機状態の間に初期状態にもどっている。ノズル板１
８近傍の残留気泡（図示せず）は次の沸騰時に導電性イ
ンク滴２１とともにノズル１５より排出される。

【００２４】以上の動作の繰り返すノズル１５を複数個
並べたヘッドチップ２５をインク導入路を介してインク
タンク２８と接続されインクジェットカートリッジ２７
となる。例えばコンピュータ等から送られて来る印字信
号に応じて、キャリッジ３２へ装着されたインクカート
リッジ２７がガイドシャフト３３に沿って往復運動し、
キャリッジ３２の位置にあわせて駆動電圧印加手段１７
が任意の一対の信号電極１３、１４間に駆動電圧を印加
し、導電性インク滴２１が連続的に生成され、プラテン
ローラ３４によって送られる被印刷物９に付着し、被印
刷物９へのドットによる印字が可能となる。

【００２５】導電性インク１１は、印字動作にともな
い、インクタンク２８よりインクフィルター２９を介し
てインク導入路３０を通り共通インク室２４に入り、共
通インク室２４より圧力室１２へ供給される。そして、
インク滴の体積が５×１０^-6mm ³ないし２×１０^-4mm³の
範囲のとき、以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて以下にその動作を説明する。上述のよう
に、Ｉ²×Ｒ×Δｔの０〜ｔまでの積分で表される電流
のジュール損失によって電流が流れた部分の導電性イン
ク１１が自己発熱し、時間の経過に伴い電流が流れた導
電性インク１１の電流通過部イの最も高温の部分より沸
騰が始まり、導電性インク１１が加熱され、ついに図２
に示すように沸騰気泡２２が発生する。この沸騰気泡２
２の膨張にともない導電性インク１１内の電流は沸騰気
泡２２が絶縁体でその中を電流が通過できないため沸騰
気泡２２の両側へ曲げられ電流密度は沸騰気泡２２表面
で最も高くなる。よって沸騰気泡２２表面が最も加熱さ
れて沸騰気泡２２の膨張が一層加速される。

【００２６】信号電極１３、１４の表面より発生する電
界気泡は沸騰気泡２２が膨張し信号電極１３、１４表面
まで達するので沸騰気泡２２に取り込まれる。そして沸
騰気泡２２の膨張により、圧力室１２内の導電性インク
１１の圧力が急激に高まる。この高圧になった導電性イ
ンク１１はノズル１５とインク流路２０の方向へ移動し
ようとするが、急激な圧力変化による急な導電性インク
１１の流れには流体的な抵抗がインク流路２０の方がノ
ズル１５より大きいため、圧力変化による急激な導電性
インク１１の流れはノズル１５へ向かい、ノズル１５か
ら導電性インク滴２１が飛び出し、被印刷物９に飛翔し
て付着し、ドットの形成が行われる。

【００２７】沸騰気泡２２の膨張が最大の大きさに達す
ると電流通過部イは、かなりの部分を沸騰気泡２２が占
めるようになるので導電性インク１１に流れる電流が低
下し、沸騰気泡２２の熱が導電性インク１１、信号電極
１３、１４へ奪われ、沸騰気泡２２が急激に収縮する。
沸騰気泡２２の消滅にともない圧力室１２内の導電性イ
ンク１１は、消滅時の負圧により攪拌され電流通過部イ
から再び沸騰を開始するのには数マイクロ秒以上の加熱
時間を必要とする。この沸騰を開始するまでの間に、駆
動電圧印加手段１７は信号電極１３、１４間への電圧の
印加を中止し導電性インク１１の２重沸騰による不必要
な導電性インク滴２１の飛翔を防止する。

【００２８】導電性インク滴２１の飛翔により、消費さ
れた導電性インク１１はその表面張力により常時インク
流路２０より圧力室１２へ補給され待機状態に戻る。圧
力室１２内の導電性インク１１の温度分布は熱伝導によ
り待機状態の間に初期状態にもどっている。ノズル板１
８近傍の残留気泡（図示せず）は次の沸騰時に導電性イ
ンク滴２１とともにノズル１５より排出される。

【００２９】導電性インク１１は、印字動作にともな
い、インクタンク２８よりインクフィルター２９を介し
てインク導入路３０を通り共通インク室２４に入り、共
通インク室２４より圧力室１２へ供給される。このとき
Ｖ×Ｉ×ｔで示されるジュール発熱量：Ｅ（Ｊ）と吐出
された導電性インク滴２１の体積の間には図７に示す関
係があり、インク滴を吐出してから前記待機状態になり
次のインク滴を吐出できるまでの時間の逆数で現される
応答周波数が高く、消費電力が少ない範囲はインク滴の
体積が５×１０^-6mm³ないし２×１０^-4mm³である。

【００３０】式に示すと、前記インク滴体積をｖ（m
m³）、前記電圧をＶ（Ｖ）、前記電圧印加開始から導電
性インク１１が沸騰を開始するまでの時間をｔ（ｓｅ
ｃ）、電圧印加開始から電流の導電性インク１１が沸騰
を開始するまでの時間ｔ間の電流の平均値をＩ（Ａ）、
としたときに、２×Ｖ×Ｉ×ｔ≦ｖ×１０^-6≦３０×Ｖ
×Ｉ×ｔの関係が成立する場合において、吐出応答性が
高くなるヘッドを得る事ができることがわかった。

【００３１】すなわちジュール発熱量に対して導電性イ
ンク滴２１が少なすぎると、沸騰気泡２２の膨張力の大
部分はインク流路２０を通り共通インク室２４に戻るの
で、他のノズルのメニスカスを振動させ、吐出が不安定
になる。また、ジュール発熱量に対して導電性インク滴
２１の量が多すぎると、沸騰気泡２２の体積に対して導
電性インク滴２１の量を増やさなくてはならないのでイ
ンク流路２０の流体抵抗値の増加が必要になり、吐出後
のインク再充填時間が長くなり、応答性が悪化し、時間
当たりのインク滴吐出回数が減少し、同じ印字物を得る
ための時間が長くなり好ましくない。また、前記沸騰を
開始するまでの時間ｔが１×１０^-6ｓｅｃ以上になる
と、加熱途中の導電性インク１１から基板１６、ノズル
板１８への熱伝達量が大きくなり全体の蓄熱による沸騰
気泡２２の量のばらつきをまねき印字品質の劣化を招
く。さらには、前記沸騰を開始するまでの時間ｔが非常
に長いと、前記応答性の低下につながるのは言うまでも
ない。

【００３２】本発明で使用できる記録液は水溶性、油溶
性どちらでも良いが、臭いや安全性を考慮すると水溶性
の方が好ましい。導電性インクには、染料、湿潤材とし
てのアルコール類、グリコール類等の水可溶性有機溶
媒、界面活性剤、あるいはこれらの混合物を添加するの
がにじみ、乾燥速度、沸騰状態の調節、電極寿命、ノズ
ル目詰まり等にとって好ましい。さらに防腐剤も使用さ
れる。具体的にはトリケップス社「インクジェット記録
技術」、ｐ１７７に記載のもの、太田徳也、日経エレク
トロニクス、Ｎｏ．３０３，１９８２．１１．８号、
同、電子写真学会誌、ｖｏｌ２４、３５４（１９８
５），大渡章夫、「第４回ノンインパクトプリンティン
グ技術シンポジウム論文集」、電子写真学会、９３（１
９８７）、平沢伸一、「同」８９（１９８７）、沢木健
二，繊維と工業，ｖｏｌ．４７，２１２，（１９９
１）、特開昭６３−１５７９等に記載の素材を使用する
ことができる。

【００３３】次に本発明に使用できる記録液の構成の具
体例を述べる。色材（染料；アゾ染料、酸性染料、塩基
性染料、直接染料、顔料；カーボンブラック、アゾレー
キ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ
顔料、フタロシアニン顔料、ベリレン顔料、ベリノン顔
料、アトラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジ
ン顔料、チオインジコ顔料、イソインドリノン顔料、キ
ノフタロン顔料、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レー
キ、ニトロ顔料、アニリンブラック、蛍光顔料、酸化チ
タン、酸化鉄等）、溶媒（水等）、溶剤（エチルアルコ
ール、メチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イ
ソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ
−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イ
ソブチルアルコール、ｎ−ペンタノール、ジエチレング
リコール等の多価アルコールの低級ジアルキルエーテル
類等）、乾燥防止剤（グリセリン、尿素、ソルビタン、
ソルビトール、イノシトール、キレート剤等）、粘度調
整剤（グリセリン等）、表面張力調整剤（ジエアノール
アミン、トリエタノールアミン、アニオン系界面活性
剤、ノニオン系界面活性剤）、ｐＨ調整剤（水酸化カリ
ウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、ジエ
アノールアミン等）、分散剤（蛋白質類、天然ゴム類、
セルロース誘導体、天然高分子、非イオン性高分子、陰
イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤等）、発泡剤
（イソプロピルアルコール、多価アルコール）、酸化防
止剤（ビタミンＣ、亜硫酸ナトリウム、ハイドロキノ
ン、ピラゾリドン、ヒドラジン等）、防腐剤（アルコー
ル、ホルマリン、オマシンナトリウム等）等がある。

【００３４】導電性インクについてはＵＳ４，５３６，
７７６（特開昭５９−１２９２７４号公報）に「染料の
水性混合物から成る選択的なインクジェット印刷機のた
めのインクにおいて、この混合物が、１ｃｍ当り１５な
いし５０オームの比抵抗をインクに与えるような量の加
水分解塩から成ることを特徴とするインク」が開示され
ている。特開平５−１７９１８２（ＤＩＣ）に「水と着
色剤を含有するインクジェット記録用水性インク組成物
において、アルカノールアミンまたはエチレンオキシド
付加物及びまたはプロピレンオキシド付加物と、ハロゲ
ン化水素からなる塩を含有することを特徴とするイン
ク」が開示されている。また特公平２−５７８５には無
機塩類について具体的な記載がある。

【００３５】本発明にて用いられる導電性付与剤として
はリチウム（Ｌｉ）等からなるアルカリ金属化合物塩、
硫酸アンモニウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩
化カリウム等の無機塩類、及び有機塩類どちらでも良い
が４級有機アンモニウム塩の誘導体が好ましく使用でき
る。化合物の具体的な例としては、モノエタノールアミ
ン硫酸塩、ジエタノールアミン硫酸塩、トリエタノール
アミン硫酸塩、モノエタノールアミン硝酸塩、ジエタノ
ールアミン硝酸塩、トリエタノールアミン硝酸塩、モノ
エタノールアミンリン酸塩、ジエタノールアミンリン酸
塩、トリエタノールアミンリン酸塩、ジメタノールアミ
ン硫酸塩、トリメタノールアミン硫酸塩、ジエチルアミ
ン硫酸塩、トリエチルアミン硫酸塩、ジメチルアミン硫
酸塩、トリメチルアミン硫酸塩、モノプロピルアミン硫
酸塩、ジプロピルアミン硫酸塩、トリプロピルアミン硫
酸塩、フェニルアミン硫酸塩、ジフェニルアミン硫酸
塩、ジメチレンアミン硫酸塩、トリメチレンアミン硫酸
塩、ジエチレンアミン硫酸塩、トリエチレンアミン硫酸
塩、ジプロピレンアミン硫酸塩、トリプロピレンアミン
硫酸塩、ピリジン硫酸塩、ピロール硫酸塩等を挙げるこ
とができる。

【００３６】湿潤剤は、水より沸点の高いものであり、
ノズル先端の乾燥を防止するために用いられる。湿潤剤
としては、具体的には、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレ
ングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を
含むアルキレングリコール、例えばエチレングリコール
エチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールエチルエーテル等のジエチレ
ングリコールの低級アルキルエーテル、グリセリン等が
挙げられる。多価アルコールは０．１〜１０重量％、好
ましくは０．５〜３．０重量％含有される。多価アルコ
ールが０．５重量％未満になるにつれ、インク乾燥によ
るノズル先端が目詰まり傾向となるのが認められ、多価
アルコールが３．０重量％を越えるにつれ、インク比抵
抗が上昇する傾向となるのが認められ、それぞれ好まし
くないことがわかった。

【００３７】溶剤は、水、及び、水と混合しうる有機溶
剤が挙げられる。有機溶剤としては、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソ
プロピルアルコール、等のアルキルアルコール、アセト
ン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトアルコー
ル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の
アミド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテ
ル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレ
ンブリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコー
ル類、水溶性高分子化合物等が挙げられる。溶剤として
用いられている水は、３０〜８０重量％、好ましくは５
０〜７０重量％含有される。水が５０重量％未満になる
につれ、紙への浸透性が向上する傾向が認められ、水が
７０重量％を越えるにつれ、紙への浸透性が低下する傾
向が認められ、それぞれ好ましくないことがわかった。

【００３８】インクジェット用インクには、さらに、液
物性を調整するため、界面活性剤、ｐＨ調整剤、粘度調
整剤等を添加する場合がある。

【００３９】表面張力調整剤はインクジェット用インク
の速乾性を上げるために添加すると同時にインクジェッ
ト用インクの蒸発も防止し、調整剤としては、水溶性有
機溶媒、界面活性剤を用いるのが好ましい。水溶性有機
溶媒は、上記溶剤の中より選択されも良い。界面活性剤
は界面活性剤として具体的には、脂肪酸塩類、高級アル
コール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩
類、脂肪アルコールリン酸エステル塩類、二塩基性脂肪
酸エステルのスルホン塩類、脂肪酸アミドスルホン酸塩
類、アルキルアリルスルホン酸塩類、ホルマリン縮合の
ナフタリンスルホン酸塩類、アルキルピリジウム塩、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチ
レンアルキルフェニールエーテル類、ポリオキシエチレ
ンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル
類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類
を挙げることができる。

【００４０】ｐＨ調整剤としては、調合されるインクジ
ェット用インクに悪影響を及ぼさずに、所望のｐＨ値に
調整できるものであればよいが、具体的には、低級アル
カノールアミン、アルカリ金属水酸化物の１価の水酸化
物、水酸化アンモニウム等が挙げられる。

【００４１】粘度調整剤は、インクジェット用インクの
粘度を調整するものであり、具体的には、ポリビニルア
ルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチ
ルセルロース、水溶性アクリル樹脂、ポリビニルピロリ
ドン、アラビアゴムスターチ等が挙げられる。

【００４２】更に、印刷用紙に付着する場合のインクの
被膜の強度を補強するために、アルキッド樹脂、アクリ
ル樹脂、アクリルアミド樹脂、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドン等の樹脂重合体が添加されても良
い。また、カビ防止剤を添加するのが長期保存時の信頼
性確保の点で有利である。

【００４３】基板の材料としては、ガラス、セラミック
等の絶縁材料、半導体、表面を高抵抗材料で被覆した金
属、金属合金、絶縁物、半導体が使用できる。ガラス基
板としては、カリ石灰ガラス、ソーダ石灰ガラス、硼珪
酸ガラス、クラウンガラス、亜鉛クラウンガラス、ソー
ダカリガラス、バリウム硼珪酸ガラス、９６％珪酸ガラ
ス、９９．５％珪酸ガラス、燐酸ガラス、低融点ガラ
ス、リチウム珪酸ガラス、亜鉛アルミ珪酸ガラス、珪酸
ジルコニウムガラス等が使用できる。セラミック基板と
しては、酸化アルミニュウム（アルミナ）、酸化チタン
（チタニア）、ＭｇＯ・ＳｉＯ₂（ステアタイト）２Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ₂（ホルステライト）、ＢｅＯ（ベリリ
ア）、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃（スピネル）等が使用できる。
半導体基板としては、シリコン、炭化シリコン、ダイア
モンド、ゲルマニウム等が使用できる。

【００４４】電極材料としては、Ｔｉ族金属（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ）、白金族金属（Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ）、高融点金属（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）、その他
Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ
等の単金属又はこれらの合金（Ｎｉ−Ｆｅ、ＮｉＣｒ、
ＴｉＣｒ等）が使用できる。またこれらの酸化物（酸化
チタン、酸化ハフニウム、酸化錫、酸化インジウム
等）、窒化物（窒化チタン、窒化クロム等）、炭化物
（炭化チタン、炭化タングステン等）、硼化物も使用で
きる。

【００４５】なお本発明が使用される記録装置は、１個
または複数の記録ヘッドをキャリッジに搭載し、被記録
材の前面を主走査方向に往復移動しながら記録ヘッドよ
りインクを吐出し、被記録材は副走査方向に所定の量だ
け送られることで記録を行う所謂、シリアル型記録装置
でも、記録ヘッドが被記録材の主走査方向全幅にわたっ
て設けられ、被記録材が副走査方向に所定の量だけ送ら
れることで記録を行う所謂、ライン型記録装置でもどち
らでも良い。また、１個または複数の記録ヘッドをキャ
リッジに搭載し、被記録材の前面を主走査方向、および
副走査方向に移動しながら記録ヘッドよりインクを吐出
し、記録する所謂プロッタ型記録装置でも良い。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
対の電極に電圧を印加して導電性インクに電流を流し電
極間内の導電性インクを加熱沸騰させ気泡を発生するこ
とによりインク滴を吐出させるインク吐出装置でジュー
ル発熱量とインク滴量の関係を最適化し、応答性やイン
ク滴の安定性にすぐれたインク吐出装置を実現できる。

【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吐出装置のイ
ンクジェットヘッド部分の横断面図

【図２】本発明の一実施例におけるインク吐出装置のイ
ンクジェットヘッド部分の縦断面図

【図３】本発明の一実施例におけるインク吐出装置のイ
ンクジェットヘッドチップ部分の断面図

【図４】本発明の一実施例におけるインク吐出装置のイ
ンクジェットヘッドとインクタンクの接続部断面図

【図５】本発明の一実施例におけるインクジェットプリ
ンタの透過斜視図

【図６】本発明の一実施例における一対の電極間に流れ
る電流値の説明図

【図７】本発明の一実施例におけるジュール発熱量とイ
ンク滴量の関係図

【図８】従来のインク吐出装置の断面図

【符号の説明】

１１導電性インク１２圧力室１３信号電極１４信号電極１５ノズル１６基板１７駆動電圧印加手段１８ノズル板２０インク流路２１導電性インク滴２４共通インク室２５ヘッドチップ２７インクカートリッジ２８インクタンク２９インクフィルター３０インク導入路３２キャリッジ３３ガイドシャフト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性インクを収容する圧力室と、この圧
力室の一部に形成されたノズルと、この圧力室に設けら
れた一対の電極とを備え、この一対の電極に電圧を印加
して導電性インクに電流を流し前記電極間内の導電性イ
ンクを加熱沸騰させ気泡を発生することによりインク滴
を吐出させるインク吐出装置であって、前記インク滴の
体積をｖ（mm³）、前記電圧をＶ（Ｖ）、電圧印加開始
から導電性インクが沸騰を開始するまでの時間をｔ（ｓ
ｅｃ）、電圧印加開始から電流の導電性インクが沸騰を
開始するまでの時間ｔ間の前記電流の平均値をＩ
（Ａ）、としたときに、２×Ｖ×Ｉ×ｔ≦ｖ×１０^-6≦３０×Ｖ×Ｉ×ｔの関係
になるようにしたことを特徴とするインク吐出装置。
【請求項２】前記沸騰を開始するまでの時間ｔが１×１
０^-4ｓｅｃ以下になるようにしたことを特徴とする請求
項１記載のインク吐出装置。
【請求項３】前記インク滴の体積が５×１０^-6mm³ない
し２×１０^-4mm³になるようにしたことを特徴とする請
求項１記載のインク吐出装置。