JPH1086378A - インクジェットプリンターの噴射装置及び噴射方法 - Google Patents
インクジェットプリンターの噴射装置及び噴射方法Info
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- JPH1086378A JPH1086378A JP9194999A JP19499997A JPH1086378A JP H1086378 A JPH1086378 A JP H1086378A JP 9194999 A JP9194999 A JP 9194999A JP 19499997 A JP19499997 A JP 19499997A JP H1086378 A JPH1086378 A JP H1086378A
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で耐久性の高いインクジェットプ
リンタの噴射装置及び噴射方法を提供する。 【解決手段】 相互に異なる層として構成された個別電
極１４とノズルプレート２１の一部を成す共通電極２２
との間に低電圧を印加して，導電性インクの発熱を利用
してバブルを発生させ，その蒸気圧を用いてインクを開
口部２０から噴射させて所望の印字を形成する。その際
に，本発明では，ノズルプレート２１のインクと湿着す
る部分を導電層として共通電極２２を構成し，単位面積
当たりの電流密度を集中させることにより，高周波駆動
を容易にし，さらに印刷媒体側の面を絶縁層で構成して
電気的な漏れを防止する。
リンタの噴射装置及び噴射方法を提供する。 【解決手段】 相互に異なる層として構成された個別電
極１４とノズルプレート２１の一部を成す共通電極２２
との間に低電圧を印加して，導電性インクの発熱を利用
してバブルを発生させ，その蒸気圧を用いてインクを開
口部２０から噴射させて所望の印字を形成する。その際
に，本発明では，ノズルプレート２１のインクと湿着す
る部分を導電層として共通電極２２を構成し，単位面積
当たりの電流密度を集中させることにより，高周波駆動
を容易にし，さらに印刷媒体側の面を絶縁層で構成して
電気的な漏れを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタの噴射装置及び噴射方法に係り，特に相異なる層の
二つの電極間に低電圧を印加し，そのジュール熱により
インクチャンバ内の導電性インクにバブルを発生させ，
その蒸気圧でインクを開口部から外部に噴射して印字を
行う装置において，共通電極を構成するノズルプレート
のインクと湿着しない部位を絶縁層で構成することによ
り，エネルギー漏れを防ぐことが可能なインクジェット
プリンタの噴射装置及び噴射方法に関する。
ンタの噴射装置及び噴射方法に係り，特に相異なる層の
二つの電極間に低電圧を印加し，そのジュール熱により
インクチャンバ内の導電性インクにバブルを発生させ，
その蒸気圧でインクを開口部から外部に噴射して印字を
行う装置において，共通電極を構成するノズルプレート
のインクと湿着しない部位を絶縁層で構成することによ
り，エネルギー漏れを防ぐことが可能なインクジェット
プリンタの噴射装置及び噴射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず，一般のインクジェットプリンタの
構成及び動作原理を図６を参照しながら説明する。
構成及び動作原理を図６を参照しながら説明する。
【０００３】図示のように，ＣＰＵ１０は，プリンタイ
ンタフェースを介してコンピュータ（図示せず）から所
定の印刷信号が入力され，印刷動作に必要な初期設定値
及びシステム動作に必要なデータ値を格納するＥＰＲＯ
Ｍ１１内のシステムプログラムを読み出して，解釈，実
行し，そのプログラム内容に応じて，印刷動作に必要な
制御信号を出力する。ＲＯＭ１２には，制御に必要なプ
ログラム及び多数のフォントが格納されており，ＲＡＭ
１３には，システム動作時のデ−タが一時的に格納され
る。ＡＳＩＣ回路部２０には，ＣＰＵ１０の制御に必要
な殆どのロジック回路が具体化され，ＣＰＵ１０と周辺
機能部との間のデ−タ伝送を実行している。ヘッドドラ
イバ３０は，ＡＳＩＣ回路２０から伝送されるＣＰＵ１
０の制御信号に応じて，インクカートリッジ３１の駆動
を制御し，メインモータドライバ４０は，メインモータ
４１を駆動して，インクカートリッジ３１のノズル部分
が空気に露出することを防止するように機能し，キャリ
ッジモータ駆動回路５０は，キャリジリターン駆動モー
タ５１の動作を制御し，さらにラインフィード駆動回路
６０は，ステッピングモータを主として用いて，給紙及
び排紙を行うようにラインフィードモータ６１の駆動を
制御している。
ンタフェースを介してコンピュータ（図示せず）から所
定の印刷信号が入力され，印刷動作に必要な初期設定値
及びシステム動作に必要なデータ値を格納するＥＰＲＯ
Ｍ１１内のシステムプログラムを読み出して，解釈，実
行し，そのプログラム内容に応じて，印刷動作に必要な
制御信号を出力する。ＲＯＭ１２には，制御に必要なプ
ログラム及び多数のフォントが格納されており，ＲＡＭ
１３には，システム動作時のデ−タが一時的に格納され
る。ＡＳＩＣ回路部２０には，ＣＰＵ１０の制御に必要
な殆どのロジック回路が具体化され，ＣＰＵ１０と周辺
機能部との間のデ−タ伝送を実行している。ヘッドドラ
イバ３０は，ＡＳＩＣ回路２０から伝送されるＣＰＵ１
０の制御信号に応じて，インクカートリッジ３１の駆動
を制御し，メインモータドライバ４０は，メインモータ
４１を駆動して，インクカートリッジ３１のノズル部分
が空気に露出することを防止するように機能し，キャリ
ッジモータ駆動回路５０は，キャリジリターン駆動モー
タ５１の動作を制御し，さらにラインフィード駆動回路
６０は，ステッピングモータを主として用いて，給紙及
び排紙を行うようにラインフィードモータ６１の駆動を
制御している。
【０００４】コンピュータからプリンタインタフェース
を通してプリンタに入力された印刷信号は，ＣＰＵ１０
の制御信号に応じて各モータドライバ４０，５０，６０
などを駆動して印字を行う。この際，インクカートリッ
ジ３１は多数個の開口部を有するノズルから微細なイン
ク滴を噴射させドットを形成させる方式が用いられてい
る。
を通してプリンタに入力された印刷信号は，ＣＰＵ１０
の制御信号に応じて各モータドライバ４０，５０，６０
などを駆動して印字を行う。この際，インクカートリッ
ジ３１は多数個の開口部を有するノズルから微細なイン
ク滴を噴射させドットを形成させる方式が用いられてい
る。
【０００５】次に，インク滴を形成するインクカートリ
ッジ３１の構成についてさらに詳しく説明する。
ッジ３１の構成についてさらに詳しく説明する。
【０００６】図７は，インクカートリッジの構造を示し
た断面図であって，容器の外面をなすケ−ス１内には，
スポンジに吸入されているインク２が貯蔵され，そのそ
の下方部にインク噴射部３が形成されている。
た断面図であって，容器の外面をなすケ−ス１内には，
スポンジに吸入されているインク２が貯蔵され，そのそ
の下方部にインク噴射部３が形成されている。
【０００７】図８は，図７に示したインク噴射部の拡大
断面図である。図示のように，インク噴射部には，イン
ク内に混入した不純物を除去するためのフィルタ３２
と，フィルタ３２により濾過されたインクを貯蔵するイ
ンクスタンバイチャンバ３３と，そのインクスタンバイ
チャンバ３３内のインクをインク加熱ヒータ部及びイン
クチャンバが形成されたチップ３５に供給するインクバ
イア３４と，インクバイア３４から伝達された加熱ヒー
タ部（図示せず）のインクをメディアに噴射させるため
の多数個の開口部が設けられたノズルプレート３６より
構成されている。
断面図である。図示のように，インク噴射部には，イン
ク内に混入した不純物を除去するためのフィルタ３２
と，フィルタ３２により濾過されたインクを貯蔵するイ
ンクスタンバイチャンバ３３と，そのインクスタンバイ
チャンバ３３内のインクをインク加熱ヒータ部及びイン
クチャンバが形成されたチップ３５に供給するインクバ
イア３４と，インクバイア３４から伝達された加熱ヒー
タ部（図示せず）のインクをメディアに噴射させるため
の多数個の開口部が設けられたノズルプレート３６より
構成されている。
【０００８】図９には，図８に示したインク噴射部のＥ
−Ｅ軸を断面としてＡ側から見た平断面図が示されてい
る。図中，インクバイア３４から複数のインクチャネル
３７を介して，多数個の開口部を有するノズルプレート
３６とチップ３５との間に形成されるインクチャンバ３
７にインクが供給される。インクチャンバ３７には，電
気的接続手段３８を介して電気的エネルギーが供給され
ており，制御信号に応じて適宜インク滴を噴射する。
−Ｅ軸を断面としてＡ側から見た平断面図が示されてい
る。図中，インクバイア３４から複数のインクチャネル
３７を介して，多数個の開口部を有するノズルプレート
３６とチップ３５との間に形成されるインクチャンバ３
７にインクが供給される。インクチャンバ３７には，電
気的接続手段３８を介して電気的エネルギーが供給され
ており，制御信号に応じて適宜インク滴を噴射する。
【０００９】図１０は，図９に示すインク噴射部のＦ−
Ｆ軸を断面としてＢ側から見た拡大断面図である。図示
のように，シリコン（Ｓｉ）基板１０１上には，酸化膜
処理により酸化膜（ＳｉＯ2）１０２が形成され，その
酸化膜の上部に電気的エネルギーが供給されて発熱する
レジスタ層１０３が形成され，レジスタ層１０３の上部
には第１及び第２電極１０４ａ，１０４ｂが形成されて
いる。さらに，第１及び第２電極１０４ａ，１０４ｂと
レジスタ層１０３を覆うように，多層構造の保護層１０
６が形成されて，第１及び第２電極１０４ａ，１０４ｂ
とレジスタ層１０３がインクと直接接触して，化学変化
により腐食や変形が生じないように保護している。そし
て，保護層１０６の上部にインクチャンバ１０７が形成
され，その内部のインクは，ヒータ部１０５からの伝熱
によりバブルを生じる。また，このインクチャンバ１０
７にはインクバイア３４（図９）からインクを供給する
インクチャネル１０８が連通しており，このインクチャ
ネル１０８の流路は，保護層１０６の上に形成されるイ
ンクバリヤ１０９により規定される。そして，インクチ
ャンバ１０７の上部には多数の開口部１１０を有するノ
ズルプレート１１１が形成されており，この開口部１１
０から，インクチャンバ１０７で発生するバブルによる
体積変化に応じて押し出されたインクが噴射される。
Ｆ軸を断面としてＢ側から見た拡大断面図である。図示
のように，シリコン（Ｓｉ）基板１０１上には，酸化膜
処理により酸化膜（ＳｉＯ2）１０２が形成され，その
酸化膜の上部に電気的エネルギーが供給されて発熱する
レジスタ層１０３が形成され，レジスタ層１０３の上部
には第１及び第２電極１０４ａ，１０４ｂが形成されて
いる。さらに，第１及び第２電極１０４ａ，１０４ｂと
レジスタ層１０３を覆うように，多層構造の保護層１０
６が形成されて，第１及び第２電極１０４ａ，１０４ｂ
とレジスタ層１０３がインクと直接接触して，化学変化
により腐食や変形が生じないように保護している。そし
て，保護層１０６の上部にインクチャンバ１０７が形成
され，その内部のインクは，ヒータ部１０５からの伝熱
によりバブルを生じる。また，このインクチャンバ１０
７にはインクバイア３４（図９）からインクを供給する
インクチャネル１０８が連通しており，このインクチャ
ネル１０８の流路は，保護層１０６の上に形成されるイ
ンクバリヤ１０９により規定される。そして，インクチ
ャンバ１０７の上部には多数の開口部１１０を有するノ
ズルプレート１１１が形成されており，この開口部１１
０から，インクチャンバ１０７で発生するバブルによる
体積変化に応じて押し出されたインクが噴射される。
【００１０】なお，ノズルプレート１１１と加熱ヒータ
１０５は相互に干渉しないように一定距離を開けて配置
されている。また，一対の電極１０４ａ，１０４ｂは，
外部から電気的エネルギーを供給可能なように端子バン
パ（図示せず）と接続されている。この端子バンパに
は，ヘッド制御部から適宜信号が送られ，所望の位置の
ノズル開口部からインクを噴射させることができる。
１０５は相互に干渉しないように一定距離を開けて配置
されている。また，一対の電極１０４ａ，１０４ｂは，
外部から電気的エネルギーを供給可能なように端子バン
パ（図示せず）と接続されている。この端子バンパに
は，ヘッド制御部から適宜信号が送られ，所望の位置の
ノズル開口部からインクを噴射させることができる。
【００１１】次に，上記のような構成を有する従来のイ
ンク噴射装置の噴射方法を，図９を参照しながら説明す
る。まず，不図示のコンピュータからプリンタインタフ
ェースを介して印刷指令を受けると，ＣＰＵ１０は対応
する制御指令をヘッドドライバ３０に送り，印字を形成
したい位置にある一対の電極１０４ａ，１０４ｂに電気
的エネルギーを供給する。その結果，ヒータ部１０５が
電気的な抵抗熱，すなわちＰ＝Ｉ2Ｒにより一定時間の
ジュール熱相当分発熱する。このようにして，例えば，
このヒータ部１０５の表面は，略５００℃〜５５０℃ま
で加熱され，その熱が上部にある複数の保護層１０６に
伝達される。
ンク噴射装置の噴射方法を，図９を参照しながら説明す
る。まず，不図示のコンピュータからプリンタインタフ
ェースを介して印刷指令を受けると，ＣＰＵ１０は対応
する制御指令をヘッドドライバ３０に送り，印字を形成
したい位置にある一対の電極１０４ａ，１０４ｂに電気
的エネルギーを供給する。その結果，ヒータ部１０５が
電気的な抵抗熱，すなわちＰ＝Ｉ2Ｒにより一定時間の
ジュール熱相当分発熱する。このようにして，例えば，
このヒータ部１０５の表面は，略５００℃〜５５０℃ま
で加熱され，その熱が上部にある複数の保護層１０６に
伝達される。
【００１２】すると，熱はさらに保護層１０６と相互湿
着しているインクに伝達されるが，その際に，ヒータ部
１０５における蒸気圧及び蒸気圧バブルの分布Ｃは，図
９に示すように，ヒータ部１０５の中心を対称軸として
中心部が最高に現れる。このように，かかる伝熱により
インクが加熱されて，蒸気圧バブルが形成され，この蒸
気圧バブルによりヒータ部１０５の上部のインクに体積
変化が生ずる。そして，この体積変化によりノズルプレ
ート１１１の開口部１１０からインクが外部に押し出さ
れる。
着しているインクに伝達されるが，その際に，ヒータ部
１０５における蒸気圧及び蒸気圧バブルの分布Ｃは，図
９に示すように，ヒータ部１０５の中心を対称軸として
中心部が最高に現れる。このように，かかる伝熱により
インクが加熱されて，蒸気圧バブルが形成され，この蒸
気圧バブルによりヒータ部１０５の上部のインクに体積
変化が生ずる。そして，この体積変化によりノズルプレ
ート１１１の開口部１１０からインクが外部に押し出さ
れる。
【００１３】この時点で，二つの電極１０４ａ，１０４
ｂへの電気的エネルギーの供給を遮断すると，瞬間的に
ヒータ部１０５が冷却され，膨張した蒸気圧バブルが収
縮し，それに応じてインクが再び正常形態に復元しよう
とする。ところが，膨張してノズルプレートの開口部か
ら外部に押し出されたインクは，表面張力などの作用に
よりインク滴を形成し，紙などの印刷媒体に向けって噴
射され，所望の像を形成する。その結果，噴射されたイ
ンクに相当する体積分だけ内部圧力が降下し，新しいイ
ンクがインク貯蔵筒からインクバイアを介して再充填さ
れる。
ｂへの電気的エネルギーの供給を遮断すると，瞬間的に
ヒータ部１０５が冷却され，膨張した蒸気圧バブルが収
縮し，それに応じてインクが再び正常形態に復元しよう
とする。ところが，膨張してノズルプレートの開口部か
ら外部に押し出されたインクは，表面張力などの作用に
よりインク滴を形成し，紙などの印刷媒体に向けって噴
射され，所望の像を形成する。その結果，噴射されたイ
ンクに相当する体積分だけ内部圧力が降下し，新しいイ
ンクがインク貯蔵筒からインクバイアを介して再充填さ
れる。
【００１４】ここで，上記のような従来のインク噴射装
置を用いた噴射方法には，以下のような問題点があっ
た。
置を用いた噴射方法には，以下のような問題点があっ
た。
【００１５】第１に，インクを噴射させるために高熱を
用いてバブルを形成するので，インク成分に熱的変化が
生じ，また，バブルによる衝撃波で素子の内部寿命が短
縮し，印刷の質が劣化することがあった。これは高品質
の印刷を求めるユーザの不満の原因ともなっていた。
用いてバブルを形成するので，インク成分に熱的変化が
生じ，また，バブルによる衝撃波で素子の内部寿命が短
縮し，印刷の質が劣化することがあった。これは高品質
の印刷を求めるユーザの不満の原因ともなっていた。
【００１６】第２に，インクとレジスタ層１０３及び一
対の電極１０４ａ，１０４ｂが保護層１０６を中間媒体
として接合されているので，電気的に相互反応し，ヒー
タ部１０５と二つの電極１０４，１０４’の境界層でイ
オンの相互移動による腐食が発生し，ヘッドの寿命が縮
まることがあった。
対の電極１０４ａ，１０４ｂが保護層１０６を中間媒体
として接合されているので，電気的に相互反応し，ヒー
タ部１０５と二つの電極１０４，１０４’の境界層でイ
オンの相互移動による腐食が発生し，ヘッドの寿命が縮
まることがあった。
【００１７】第３に，インクを含有しているインクバリ
ヤ内でバブルを発生させるので，そのバブルの衝撃によ
りインク再充填のためのサイクルタイムが長くなるとい
う問題もあった。
ヤ内でバブルを発生させるので，そのバブルの衝撃によ
りインク再充填のためのサイクルタイムが長くなるとい
う問題もあった。
【００１８】第４に，インク滴の形状，直進性，円形
性，滴量の均一性などが，不確定に形成されるバブルの
形状に依存しているので，バブルの出来次第に応じて，
プリント品質に影響を与えることがあった。
性，滴量の均一性などが，不確定に形成されるバブルの
形状に依存しているので，バブルの出来次第に応じて，
プリント品質に影響を与えることがあった。
【００１９】第５に，複数の保護層を電極とレジスタの
上部に形成する必要があるため，製造工程が複雑にな
り，また，クリーンルーム内で製造を行う必要も生じ，
したがって製造工程費用の増大を招き問題となってい
た。
上部に形成する必要があるため，製造工程が複雑にな
り，また，クリーンルーム内で製造を行う必要も生じ，
したがって製造工程費用の増大を招き問題となってい
た。
【００２０】上記問題点を解決するために，図１２に示
されるような改善された噴射方式が提案されている。
されるような改善された噴射方式が提案されている。
【００２１】この噴射方式では，ノズルプレート２００
に第１電極層２０１と第２電極層２０２を形成し，エキ
シマレーザなどを用いてノズル２０３を加工している。
そして，このノズル２０３を直接インク貯蔵筒（図示せ
ず）と連結して，導電性インクを毛細管現象を用いてノ
ズル２０３内に流入させるように構成している。
に第１電極層２０１と第２電極層２０２を形成し，エキ
シマレーザなどを用いてノズル２０３を加工している。
そして，このノズル２０３を直接インク貯蔵筒（図示せ
ず）と連結して，導電性インクを毛細管現象を用いてノ
ズル２０３内に流入させるように構成している。
【００２２】そして，この二つの電極２０１，２０２に
高電圧を印加して，ノズル内の導電性インクを加熱及び
蒸発させ，その蒸気圧によりノズル内のインクを所定の
印刷媒体上に噴射させる方法である。
高電圧を印加して，ノズル内の導電性インクを加熱及び
蒸発させ，その蒸気圧によりノズル内のインクを所定の
印刷媒体上に噴射させる方法である。
【００２３】この際，ノズル２０３は印刷媒体に面する
上部の断面積より下部の断面積が小さいテ−パ形状を有
している。そして，各電極に印加される電圧は約１００
０Ｖ〜３０００Ｖから１０ｋＨｚまで駆動できる。
上部の断面積より下部の断面積が小さいテ−パ形状を有
している。そして，各電極に印加される電圧は約１００
０Ｖ〜３０００Ｖから１０ｋＨｚまで駆動できる。
【００２４】ところで，図１２に示すような噴射装置で
は，高電圧によりノズル内のインクを加熱して，ノズル
内のインクを用紙上に噴射させる必要があるため，ノズ
ルを長く構成しなければならない。
は，高電圧によりノズル内のインクを加熱して，ノズル
内のインクを用紙上に噴射させる必要があるため，ノズ
ルを長く構成しなければならない。
【００２５】また，図示のように，下部側の電極部の断
面積，すなわちノズルと連結される第２電極部の開口部
Ｄがノズル下端部の断面積Ｄ１より大きい。従って，各
電極に電圧を印加した時に，電流密度を集中させること
が困難となり，したがってそのロス分も含めた高電圧が
要求される。また，二つの電極とノズル部が構成される
ノズルプレートの厚みが大きいため，加工上の所要工程
時間が延び，製造コストが嵩むという問題点を抱えてい
る。
面積，すなわちノズルと連結される第２電極部の開口部
Ｄがノズル下端部の断面積Ｄ１より大きい。従って，各
電極に電圧を印加した時に，電流密度を集中させること
が困難となり，したがってそのロス分も含めた高電圧が
要求される。また，二つの電極とノズル部が構成される
ノズルプレートの厚みが大きいため，加工上の所要工程
時間が延び，製造コストが嵩むという問題点を抱えてい
る。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記問題点
に鑑みてなされたものであり，その目的は，ノズルプレ
ートを共通電極として用い，その表面全体に絶縁層を均
一に塗布するとともに，その内側であるインクチャンバ
側を導体で構成することにより，簡単な構造で，加工が
容易であり，しかも電流の損失を効果的に防止すること
が可能な，新規かつ改良されたインクジェットプリンタ
の噴射装置及び噴射方法を提供することである。
に鑑みてなされたものであり，その目的は，ノズルプレ
ートを共通電極として用い，その表面全体に絶縁層を均
一に塗布するとともに，その内側であるインクチャンバ
側を導体で構成することにより，簡単な構造で，加工が
容易であり，しかも電流の損失を効果的に防止すること
が可能な，新規かつ改良されたインクジェットプリンタ
の噴射装置及び噴射方法を提供することである。
【００２７】本発明の他の目的は，電流密度の集中化を
図るとともに，電流損失を防止して，低電圧での駆動を
可能にし，さらにバブル生成位置を一定化させて，イン
ク滴の直進性を向上させることが可能な，新規かつ改良
されたインクジェットプリンタの噴射装置及び噴射方法
を提供することである。
図るとともに，電流損失を防止して，低電圧での駆動を
可能にし，さらにバブル生成位置を一定化させて，イン
ク滴の直進性を向上させることが可能な，新規かつ改良
されたインクジェットプリンタの噴射装置及び噴射方法
を提供することである。
【００２８】本発明のさらに他の目的は，一旦バブルが
生成すると，その周囲の電流密度が自然増加して，その
周辺に連鎖的にバブルを生成して全体的な蒸気圧を増や
すことが可能な，新規かつ改良されたインクジェットプ
リンタの噴射装置及び噴射方法を提供することである。
生成すると，その周囲の電流密度が自然増加して，その
周辺に連鎖的にバブルを生成して全体的な蒸気圧を増や
すことが可能な，新規かつ改良されたインクジェットプ
リンタの噴射装置及び噴射方法を提供することである。
【００２９】本発明のさらに他の目的は，インク噴射装
置内のチャンバにおいて，二つの電極に印加される電気
的エネルギーに応じて導電性インク内で発生する電流密
度の流れを安定化させるように，ノズルプレートの開口
部の所定の部位を導体層で囲むことにより，印刷の品質
を向上させることが可能な，新規かつ改良されたインク
ジェットプリンタの噴射装置及び噴射方法を提供するこ
とである。
置内のチャンバにおいて，二つの電極に印加される電気
的エネルギーに応じて導電性インク内で発生する電流密
度の流れを安定化させるように，ノズルプレートの開口
部の所定の部位を導体層で囲むことにより，印刷の品質
を向上させることが可能な，新規かつ改良されたインク
ジェットプリンタの噴射装置及び噴射方法を提供するこ
とである。
【００３０】本発明のさらに別の目的は，ノズルプレー
トのインクチャンバ内のインクと湿着する部分を，Ｎｉ
あるいはＰｔ合金から成る導電層より構成するとともに
他の面を絶縁層で構成する多層構造を採用して，導電性
インクを通して発生するエネルギーを集中させ，電気的
エネルギーの漏洩を効果的に防止することが可能な，新
規かつ改良されたインクジェットプリンタの噴射装置及
び噴射方法を提供することである。
トのインクチャンバ内のインクと湿着する部分を，Ｎｉ
あるいはＰｔ合金から成る導電層より構成するとともに
他の面を絶縁層で構成する多層構造を採用して，導電性
インクを通して発生するエネルギーを集中させ，電気的
エネルギーの漏洩を効果的に防止することが可能な，新
規かつ改良されたインクジェットプリンタの噴射装置及
び噴射方法を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明の特徴は，バブルの生成が，電極の表面でな
く，インクチャンバ内の導電性インクの内部において電
流密度の流れにより生じる発熱により行われる点にあ
る。そして，本発明の構造的な特徴はノズルプレートを
共通電極として使用し，その表面を絶縁体で塗布した点
にある。
に，本発明の特徴は，バブルの生成が，電極の表面でな
く，インクチャンバ内の導電性インクの内部において電
流密度の流れにより生じる発熱により行われる点にあ
る。そして，本発明の構造的な特徴はノズルプレートを
共通電極として使用し，その表面を絶縁体で塗布した点
にある。
【００３２】すなわち，本発明の第１の観点によれば，
複数のインク噴射用開口部が形成されたノズルプレート
と，その開口部と連通してインクが一時的に貯留される
インクチャンバと，そのインクチャンバの一部を成す複
数の個別電極とを備え，前記インクチャンバに貯留され
たインク内において電気エネルギーを熱エネルギーに変
換することによりバブルを生成し，そのバブルにより体
積変化を利用してインク滴を前記開口部から噴射するよ
うに構成されたインクジェットプリンタの噴射装置は，
請求項１によれば，前記ノズルプレートは，前記インク
チャンバを形成する絶縁バイヤ層により前記個別電極と
電気的に絶縁されており，前記開口部の少なくとも前記
個別電極側の一部は導電層により構成されており，前記
ノズルプレートの前記印刷媒体側の全面に絶縁層が形成
されていることを特徴としている。
複数のインク噴射用開口部が形成されたノズルプレート
と，その開口部と連通してインクが一時的に貯留される
インクチャンバと，そのインクチャンバの一部を成す複
数の個別電極とを備え，前記インクチャンバに貯留され
たインク内において電気エネルギーを熱エネルギーに変
換することによりバブルを生成し，そのバブルにより体
積変化を利用してインク滴を前記開口部から噴射するよ
うに構成されたインクジェットプリンタの噴射装置は，
請求項１によれば，前記ノズルプレートは，前記インク
チャンバを形成する絶縁バイヤ層により前記個別電極と
電気的に絶縁されており，前記開口部の少なくとも前記
個別電極側の一部は導電層により構成されており，前記
ノズルプレートの前記印刷媒体側の全面に絶縁層が形成
されていることを特徴としている。
【００３３】その場合に，前記導電層は，請求項２に記
載のように，前記絶縁バイヤ層のほぼ全面を覆って共通
電極を構成するようにし，さらに請求項３に記載のよう
に，前記導電層の前記印刷媒体側に絶縁層を塗布するよ
うに構成しても良い。
載のように，前記絶縁バイヤ層のほぼ全面を覆って共通
電極を構成するようにし，さらに請求項３に記載のよう
に，前記導電層の前記印刷媒体側に絶縁層を塗布するよ
うに構成しても良い。
【００３４】あるいは，前記導電層は，請求項４に記載
のように，前記各開口部周りを囲繞するとともに，それ
ぞれが共通接続されて共通電極を構成するようにし，さ
らに請求項５に記載のように，前記導電層以外の部分は
絶縁層として構成しても良い。
のように，前記各開口部周りを囲繞するとともに，それ
ぞれが共通接続されて共通電極を構成するようにし，さ
らに請求項５に記載のように，前記導電層以外の部分は
絶縁層として構成しても良い。
【００３５】また，前記インクは，請求項６に記載のよ
うに，導電性インクであり，一定範囲の抵抗値を有する
ことが好ましく，さらに前記インク内には，請求項８に
記載のように，導電性活性化のために塩化ナトリウムが
含有されることが好ましい。
うに，導電性インクであり，一定範囲の抵抗値を有する
ことが好ましく，さらに前記インク内には，請求項８に
記載のように，導電性活性化のために塩化ナトリウムが
含有されることが好ましい。
【００３６】また，前記個別電極及び前記ノズルプレー
トの導電層は，請求項７に記載のように，前記インクと
の腐食を防止するためにＮｉとＰｔの合金より構成され
ることが好ましい。
トの導電層は，請求項７に記載のように，前記インクと
の腐食を防止するためにＮｉとＰｔの合金より構成され
ることが好ましい。
【００３７】さらに，前記個別電極及び前記ノズルプレ
ートの導電層に印加される電圧は，請求項９に記載のよ
うに，ＤＣ１００Ｖ以下であることが好ましく，また，
前記個別電極及び前記ノズルプレートの導電層に印加さ
れる電流は，請求項１０に記載のように，５Ａ以内の範
囲であることが好ましい。
ートの導電層に印加される電圧は，請求項９に記載のよ
うに，ＤＣ１００Ｖ以下であることが好ましく，また，
前記個別電極及び前記ノズルプレートの導電層に印加さ
れる電流は，請求項１０に記載のように，５Ａ以内の範
囲であることが好ましい。
【００３８】また，前記バリヤ絶縁層は，請求項１１に
記載のように，前記ノズルプレートと接着剤で接着して
構成しても良いし，あるいは，請求項１２に記載のよう
に，前記ノズルプレートと熱融着方法によりシ−ルされ
るように構成しても良い。
記載のように，前記ノズルプレートと接着剤で接着して
構成しても良いし，あるいは，請求項１２に記載のよう
に，前記ノズルプレートと熱融着方法によりシ−ルされ
るように構成しても良い。
【００３９】さらに，本発明の第２の観点によれば，請
求項１３に記載のように，バリヤ絶縁層を境界として複
数の個別電極とノズルプレートを相異なる層において相
互に絶縁されるよう形成するとともに，前記ノズルプレ
ートを導電層と絶縁層より構成し，印字を行う際には，
前記個別電極及びノズルプレートの導電層に相異なる極
性の電気エネルギーを供給して，前記個別電極と前記導
電層との間に形成されるインクチャンバ内の導電性イン
クの電流密度流れに前記ノズルプレートの導電層の作用
により直進性を付与し，インクの内部電流及び抵抗成分
により発生される熱エネルギーを用いてバブルを生成
し，そのバブルによる蒸気圧変化によりインクを液滴化
し，液滴化されたインクを前記ノズルプレートの開口部
から噴射することを特徴とする，インクジェットプリン
タの噴射方法が提供される。
求項１３に記載のように，バリヤ絶縁層を境界として複
数の個別電極とノズルプレートを相異なる層において相
互に絶縁されるよう形成するとともに，前記ノズルプレ
ートを導電層と絶縁層より構成し，印字を行う際には，
前記個別電極及びノズルプレートの導電層に相異なる極
性の電気エネルギーを供給して，前記個別電極と前記導
電層との間に形成されるインクチャンバ内の導電性イン
クの電流密度流れに前記ノズルプレートの導電層の作用
により直進性を付与し，インクの内部電流及び抵抗成分
により発生される熱エネルギーを用いてバブルを生成
し，そのバブルによる蒸気圧変化によりインクを液滴化
し，液滴化されたインクを前記ノズルプレートの開口部
から噴射することを特徴とする，インクジェットプリン
タの噴射方法が提供される。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明に基づいて構成されたインクジェットプリンタの
噴射装置及び噴射方法の好適な実施形態について詳細に
説明することにする。
本発明に基づいて構成されたインクジェットプリンタの
噴射装置及び噴射方法の好適な実施形態について詳細に
説明することにする。
【００４１】図１は，本発明の好適な実施形態にかかる
インクジェットプリンタの噴射装置の拡大断面図であ
る。図示のように，シリコン（Ｓｉ）基板１１の支持面
上を酸化処理することにより，表面酸化膜（ＳｉＯ2）
１２を形成し，さらにその上部に個別電極１４が形成さ
れている。この個別電極１４の一部分は，バブル生成用
チャンバ１７の一方壁を成して，インク内にバブルを生
成させるようにインクと湿着しており，その他の部分
は，バリヤ層１９により覆われている。
インクジェットプリンタの噴射装置の拡大断面図であ
る。図示のように，シリコン（Ｓｉ）基板１１の支持面
上を酸化処理することにより，表面酸化膜（ＳｉＯ2）
１２を形成し，さらにその上部に個別電極１４が形成さ
れている。この個別電極１４の一部分は，バブル生成用
チャンバ１７の一方壁を成して，インク内にバブルを生
成させるようにインクと湿着しており，その他の部分
は，バリヤ層１９により覆われている。
【００４２】さらに個別電極１４とバリヤ層１９を介し
て電気的に分離されるようにノズルプレート２１が形成
されている。ノズルプレート２１はバブル生成用チャン
バ１７の対応する位置に複数のインク噴射用開口２０が
設けられている。また，ノズルプレート２１は，インク
噴射用開口２０を囲むように配された導電性の共通電極
２２と，その上部を覆う絶縁層２３から構成されてい
る。
て電気的に分離されるようにノズルプレート２１が形成
されている。ノズルプレート２１はバブル生成用チャン
バ１７の対応する位置に複数のインク噴射用開口２０が
設けられている。また，ノズルプレート２１は，インク
噴射用開口２０を囲むように配された導電性の共通電極
２２と，その上部を覆う絶縁層２３から構成されてい
る。
【００４３】バリヤ層１９は，個別電極１４と共通電極
２２とを電気的に分離するとともに，インク流路を形成
し，インクをノズルプレート２１の開口部２０から噴射
させるための噴射力を増加させるとともに，蒸気圧の直
進性を付加するように作用する。
２２とを電気的に分離するとともに，インク流路を形成
し，インクをノズルプレート２１の開口部２０から噴射
させるための噴射力を増加させるとともに，蒸気圧の直
進性を付加するように作用する。
【００４４】なお，符号２４は電気的連結手段であり，
個別電極１４とノズルプレート２１共通電極２２に電気
的エネルギーを供給することにより，チャンバ１７内の
インクにバブルを生成されるものである。
個別電極１４とノズルプレート２１共通電極２２に電気
的エネルギーを供給することにより，チャンバ１７内の
インクにバブルを生成されるものである。
【００４５】なお，ノズルプレート２１の表面に形成さ
れる絶縁層２３は，導体から構成される，共通電極２３
の表面全体に絶縁材料を均一に塗布することにより形成
することが可能であるので，加工及び構造が簡単であ
り，同時に電流の損失を防げるよう構成されている。
れる絶縁層２３は，導体から構成される，共通電極２３
の表面全体に絶縁材料を均一に塗布することにより形成
することが可能であるので，加工及び構造が簡単であ
り，同時に電流の損失を防げるよう構成されている。
【００４６】また，共通電極を成す導電層２２は，イン
クチャンバ１７の寸法と同一かあるいは若干小さめであ
り，周辺のチャンバに跨がらないよう構成されて，電流
密度の集中化と電流損失の防止を同時に達成し得るよう
になっている。従って，本実施の形態にかかる噴射装置
は，低電圧で駆動が可能であり，また，バブル生成位置
が一定なので，インク滴の直進性を向上することが可能
なように構成されている。
クチャンバ１７の寸法と同一かあるいは若干小さめであ
り，周辺のチャンバに跨がらないよう構成されて，電流
密度の集中化と電流損失の防止を同時に達成し得るよう
になっている。従って，本実施の形態にかかる噴射装置
は，低電圧で駆動が可能であり，また，バブル生成位置
が一定なので，インク滴の直進性を向上することが可能
なように構成されている。
【００４７】なお，個別電極１４及びノズルプレート２
１の共通電極２２の材質は，導電性インクとのイオン作
用による腐食を防止するためにＮｉとＰｔの合金で構成
される。
１の共通電極２２の材質は，導電性インクとのイオン作
用による腐食を防止するためにＮｉとＰｔの合金で構成
される。
【００４８】ノズルプレート２１に形成された開口部２
０は，図２に示したように，印刷媒体側の断面積Ｔ’が
インクチャンバ側の断面積Ｔより小さくなっている。か
かる形状を採用することにより，インク滴の直進性を向
上させることができる。
０は，図２に示したように，印刷媒体側の断面積Ｔ’が
インクチャンバ側の断面積Ｔより小さくなっている。か
かる形状を採用することにより，インク滴の直進性を向
上させることができる。
【００４９】かかる構成になるインクジェットプリンタ
の印刷方法について，実質的に従来の装置と同様であ
り，本発明はインクジェットプリンタの噴射装置に係る
ものなので，以下においては，本発明にかかるインクジ
ェットプリンタの噴射装置に特徴的な動作についてのみ
説明する。
の印刷方法について，実質的に従来の装置と同様であ
り，本発明はインクジェットプリンタの噴射装置に係る
ものなので，以下においては，本発明にかかるインクジ
ェットプリンタの噴射装置に特徴的な動作についてのみ
説明する。
【００５０】まず，所望の位置，すなわち印刷を行うた
めに設定された位置に印字を形成するために，ヘッドド
ライバ（図示せず）から該当する個別電極に電気的信号
エネルギーを供給する。
めに設定された位置に印字を形成するために，ヘッドド
ライバ（図示せず）から該当する個別電極に電気的信号
エネルギーを供給する。
【００５１】この際，電気的連結手段２４を介して該当
する位置にある個別電極１４に電圧が印加されると共
に，共通電極をなすノズルプレート２１の導電層２２に
は逆極性の電圧が印加される。この際，印加される電圧
は，例えば直流電圧（ＤＣ）１００Ｖ以下であり，各電
極に流れる電流は，例えば５Ａ以下であることが好まし
い。
する位置にある個別電極１４に電圧が印加されると共
に，共通電極をなすノズルプレート２１の導電層２２に
は逆極性の電圧が印加される。この際，印加される電圧
は，例えば直流電圧（ＤＣ）１００Ｖ以下であり，各電
極に流れる電流は，例えば５Ａ以下であることが好まし
い。
【００５２】この結果，個別電極１４と共通電極２２と
の間に介在する導電性インクに沿って電流が流れる。
の間に介在する導電性インクに沿って電流が流れる。
【００５３】導電性インクは，例えば塩化ナトリウム
（ＮａＣｌ）を含有しており導電性を有するとともに，
一定の抵抗成分を有しており，内部電流と抵抗により発
熱する。これは，Ｐ＝Ｉ2Ｒ（Ｉ：電流，Ｒ：抵抗）に
示されるようなジュ−ルの法則により電気的エネルギー
が熱エネルギーに変換されるためである。
（ＮａＣｌ）を含有しており導電性を有するとともに，
一定の抵抗成分を有しており，内部電流と抵抗により発
熱する。これは，Ｐ＝Ｉ2Ｒ（Ｉ：電流，Ｒ：抵抗）に
示されるようなジュ−ルの法則により電気的エネルギー
が熱エネルギーに変換されるためである。
【００５４】次に，本発明にかかるインクジェットプリ
ンタの噴射装置の他の実施の形態の構成について，図３
を参照しながら説明する。なお，本明細書において，実
質的に同一の機能構成を有する構成要素について，同一
の符号を付することにより重複説明を省略することにす
る。
ンタの噴射装置の他の実施の形態の構成について，図３
を参照しながら説明する。なお，本明細書において，実
質的に同一の機能構成を有する構成要素について，同一
の符号を付することにより重複説明を省略することにす
る。
【００５５】本実施形態が，図１に示す実施形態と異な
る点は，多数の開口部２０ａを有するノズルプレート２
１ａを構成する絶縁層２３ａ内に，導電層２２ａがドー
ナッツ形状に構成されている点である。
る点は，多数の開口部２０ａを有するノズルプレート２
１ａを構成する絶縁層２３ａ内に，導電層２２ａがドー
ナッツ形状に構成されている点である。
【００５６】この導電層２２ａは，開口部２０ａの周囲
を囲むように構成されており，チャンバ１７内で発生さ
れる電流密度の流れがノズルプレート２１ａにより分散
されることを防止して，バブルの生成をさらに安定的に
することにより印字の品質を向上させるためのものであ
る。
を囲むように構成されており，チャンバ１７内で発生さ
れる電流密度の流れがノズルプレート２１ａにより分散
されることを防止して，バブルの生成をさらに安定的に
することにより印字の品質を向上させるためのものであ
る。
【００５７】図４は，図３に示したような構成を有する
ノズルプレート２１ａを上部，すなわち開口部２０ａ側
から見た水平断面図である。図示のように，開口部２０
ａの周囲が，ドーナッツ形状の導電層２２ａにより囲ま
れていることが分かる。
ノズルプレート２１ａを上部，すなわち開口部２０ａ側
から見た水平断面図である。図示のように，開口部２０
ａの周囲が，ドーナッツ形状の導電層２２ａにより囲ま
れていることが分かる。
【００５８】次に図５を参照しながら，図１及び図３に
示した本発明の第１及び第２の実施の形態にかかる噴射
装置によるバブル生成及び印字形成過程について説明す
る。
示した本発明の第１及び第２の実施の形態にかかる噴射
装置によるバブル生成及び印字形成過程について説明す
る。
【００５９】まず，個別電極１４とノズルプレート２１
（２１ａ）の導電層２２（２２ａ）に相異なる極性の電
源を供給する。すなわち，両電極間に直流電圧（ＤＣ）
を印加すれば，個別電極１４側からノズルプレート２１
（２１ａ）方向に電流密度の差が発生し，この電流密度
差によりチャンバ１７内のインクは内部電流及び抵抗に
より発熱する。
（２１ａ）の導電層２２（２２ａ）に相異なる極性の電
源を供給する。すなわち，両電極間に直流電圧（ＤＣ）
を印加すれば，個別電極１４側からノズルプレート２１
（２１ａ）方向に電流密度の差が発生し，この電流密度
差によりチャンバ１７内のインクは内部電流及び抵抗に
より発熱する。
【００６０】そして，個別電極１４及びノズルプレート
２１（２１ａ）の間に形成されたインクチャンバ１７で
バブルが発生すると，電流密度はこのバブルの周囲に沿
って流れ，バブルを突き抜けられなくなる。そして，バ
ブルの周囲で電流密度が集中し，さらに，電流が高まる
につれ，初期バブルが発生した周囲に連鎖的にＰ＝Ｉ2
Ｒの増加により熱が発生し，バブルが発生する。
２１（２１ａ）の間に形成されたインクチャンバ１７で
バブルが発生すると，電流密度はこのバブルの周囲に沿
って流れ，バブルを突き抜けられなくなる。そして，バ
ブルの周囲で電流密度が集中し，さらに，電流が高まる
につれ，初期バブルが発生した周囲に連鎖的にＰ＝Ｉ2
Ｒの増加により熱が発生し，バブルが発生する。
【００６１】言い換えれば，初期バブルが発生すると，
そのバブル周辺の電流密度が増加し，これにより連鎖的
にバブルとバブル間の連結及び変形などば作用し，局所
的に大きい形態のバブルが形成され蒸気圧を増加させ
る。
そのバブル周辺の電流密度が増加し，これにより連鎖的
にバブルとバブル間の連結及び変形などば作用し，局所
的に大きい形態のバブルが形成され蒸気圧を増加させ
る。
【００６２】このようにして，ある一定時間にわたり印
加される電気エネルギーにより，二つの電極間のインク
チャンバ１７内の一定空間で，バブルの連鎖的な発生が
起きる。そして，このように生成されたバブルにより，
大きな蒸気圧が発生し，それによりインク内の体積変形
が発生し，インクチャンバ１７のインクがノズルプレー
ト２１（２１ａ）の開口部２０（２０ａ）から外部に押
し出される。
加される電気エネルギーにより，二つの電極間のインク
チャンバ１７内の一定空間で，バブルの連鎖的な発生が
起きる。そして，このように生成されたバブルにより，
大きな蒸気圧が発生し，それによりインク内の体積変形
が発生し，インクチャンバ１７のインクがノズルプレー
ト２１（２１ａ）の開口部２０（２０ａ）から外部に押
し出される。
【００６３】開口部２０（２０ａ）の外へ押し出された
インクは，インク滴を形成するが，ノズル部でその粘性
により次第に体積を増加しながら留まっている。そし
て，適当なタイミングで，電極に印加される電気的エネ
ルギーを遮断すると，インクチャンバ１７内のバブルが
消滅し，インクチャンバ１７内の内部圧力降下により，
ノズル部に留まっていた噴射直前のインク滴は相互分離
して，紙などの印刷媒体に向けて噴射される。
インクは，インク滴を形成するが，ノズル部でその粘性
により次第に体積を増加しながら留まっている。そし
て，適当なタイミングで，電極に印加される電気的エネ
ルギーを遮断すると，インクチャンバ１７内のバブルが
消滅し，インクチャンバ１７内の内部圧力降下により，
ノズル部に留まっていた噴射直前のインク滴は相互分離
して，紙などの印刷媒体に向けて噴射される。
【００６４】同時に，インクチャンバ１７内の圧力降下
により，新しいインクがインク貯蔵筒（図示せず）から
インクバイアを経て，さらにインクチャンネルを通して
インクチャンバ１７に再充填される。
により，新しいインクがインク貯蔵筒（図示せず）から
インクバイアを経て，さらにインクチャンネルを通して
インクチャンバ１７に再充填される。
【００６５】本実施の形態によれば，以上のような動作
を反復することにより，インク噴射と再充填を行い，所
望の像を印刷媒体上に具現化することができる。
を反復することにより，インク噴射と再充填を行い，所
望の像を印刷媒体上に具現化することができる。
【００６６】言い換えれば，インクチャンバ１７内のイ
ンクと湿着した個別電極１４と，ノズルプレート２１
（２１ａ）の導電層２２（２２ａ）との間に印加された
電気的エネルギーが，中間媒体である導電性インクを通
して内部のいずれの部分で熱が発生し，その熱によりイ
ンクが加熱及び蒸発して，バブルを発生させ，インクを
開口部２０（２０ａ）から噴射させる。
ンクと湿着した個別電極１４と，ノズルプレート２１
（２１ａ）の導電層２２（２２ａ）との間に印加された
電気的エネルギーが，中間媒体である導電性インクを通
して内部のいずれの部分で熱が発生し，その熱によりイ
ンクが加熱及び蒸発して，バブルを発生させ，インクを
開口部２０（２０ａ）から噴射させる。
【００６７】また，ノズルプレート２１（２１ａ）の導
電層２２（２２ａ）は，インクチャンバ１７内のインク
と湿着した個別電極１４に対応する部分のみが電気的に
通電するので，単位面積あたり電流密度を集中すること
が可能であり，高周波駆動が容易になる。
電層２２（２２ａ）は，インクチャンバ１７内のインク
と湿着した個別電極１４に対応する部分のみが電気的に
通電するので，単位面積あたり電流密度を集中すること
が可能であり，高周波駆動が容易になる。
【００６８】一方，ノズルプレート２１（２１ａ）の絶
縁層２３（２３ａ）は，高温，高湿及び低抵抗のメディ
アが移送する場合や，不規則な移動により発生する電気
的漏れを防止して，その効率を向上させるように機能す
る。
縁層２３（２３ａ）は，高温，高湿及び低抵抗のメディ
アが移送する場合や，不規則な移動により発生する電気
的漏れを防止して，その効率を向上させるように機能す
る。
【００６９】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かるインクジェットプリンタの噴射装置の好適な実施形
態について説明したが，本発明はかかる例に限定されな
い。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術
的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想
到し得ることは明らかであり，それらについても当然に
本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
かるインクジェットプリンタの噴射装置の好適な実施形
態について説明したが，本発明はかかる例に限定されな
い。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術
的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想
到し得ることは明らかであり，それらについても当然に
本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
【発明の効果】以上述べたように，本発明によれば，バ
ブル生成の構造に関して，従来のヘッド構造が電極と抵
抗で形成されたヒ−タ部でインクを加熱する構造を採用
していたのに対して，個別電極と共通電極として作用す
るノズルプレートを絶縁層を用いて電気的に分離させ，
二つの電極に相異なる極性の電圧を印加して，電流密度
差による電流の流れを用いてインク内の内部電流と抵抗
成分により発生する熱を用いてバブルを生成するように
構成している。かかる構成により，内部電極保護用の保
護層が不要となり，またヒータ部からの伝熱により電極
表面が損傷されるような問題も生じない。
ブル生成の構造に関して，従来のヘッド構造が電極と抵
抗で形成されたヒ−タ部でインクを加熱する構造を採用
していたのに対して，個別電極と共通電極として作用す
るノズルプレートを絶縁層を用いて電気的に分離させ，
二つの電極に相異なる極性の電圧を印加して，電流密度
差による電流の流れを用いてインク内の内部電流と抵抗
成分により発生する熱を用いてバブルを生成するように
構成している。かかる構成により，内部電極保護用の保
護層が不要となり，またヒータ部からの伝熱により電極
表面が損傷されるような問題も生じない。
【００７１】また，本発明によれば，バブルがインク内
部おいて生成されるので，従来装置のように，バブルが
直接に電極表面で発生し消滅する際の衝撃波により電極
表面が破壊され寿命が縮まる問題が生じない。さらに，
内部の構造が簡単なので，工程が簡略化され，製作コス
トの節減を図ることができる。
部おいて生成されるので，従来装置のように，バブルが
直接に電極表面で発生し消滅する際の衝撃波により電極
表面が破壊され寿命が縮まる問題が生じない。さらに，
内部の構造が簡単なので，工程が簡略化され，製作コス
トの節減を図ることができる。
【００７２】以上のように，本発明は，バブルがインク
の内部において，ジュ−ルの法則により連鎖的に生成さ
れる点において，従来装置と比べて大きく改善されてい
る。また，個別電極とノズルプレートを電気的に絶縁し
て分離することにより，バブル生成のための電流密度を
向上させることが可能であり，常に均一な蒸気圧が保て
る。その結果，インクの直進性及び均一の噴射速度を保
持することができる。
の内部において，ジュ−ルの法則により連鎖的に生成さ
れる点において，従来装置と比べて大きく改善されてい
る。また，個別電極とノズルプレートを電気的に絶縁し
て分離することにより，バブル生成のための電流密度を
向上させることが可能であり，常に均一な蒸気圧が保て
る。その結果，インクの直進性及び均一の噴射速度を保
持することができる。
【００７３】さらに，インクチャンバ内のインクと湿着
する部分を導体で構成することにより個別電極を形成
し，その個別電極の断面積に応ずるよう導電層を構成す
ることにより共通電極を形成しているので，電流密度を
増加させることが可能となり，低電圧でもバブル生成を
容易に行える。さらに，インクの噴射を高周波駆動する
ことが容易に行え，しかもその構造及び製造工程が簡単
であり，量産性を向上することができる。
する部分を導体で構成することにより個別電極を形成
し，その個別電極の断面積に応ずるよう導電層を構成す
ることにより共通電極を形成しているので，電流密度を
増加させることが可能となり，低電圧でもバブル生成を
容易に行える。さらに，インクの噴射を高周波駆動する
ことが容易に行え，しかもその構造及び製造工程が簡単
であり，量産性を向上することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるインクジェッ
トプリンタの噴射装置の略拡大断面図である。
トプリンタの噴射装置の略拡大断面図である。
【図２】図１に示すインクジェットプリンタの噴射装置
のノズルプレート部の説明図である。
のノズルプレート部の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかるインクジェッ
トプリンタの噴射装置の略拡大断面図である。
トプリンタの噴射装置の略拡大断面図である。
【図４】図３に示すインクジェットプリンタの噴射装置
のプレートノズル部分の水平方向断面図である。
のプレートノズル部分の水平方向断面図である。
【図５】本発明にかかるインクジェットプリンタの噴射
装置の動作状態を示す説明図である。
装置の動作状態を示す説明図である。
【図６】一般のインクジェットプリンタの構成を示す概
略的なブロック図である。
略的なブロック図である。
【図７】インクカートリッジの概略的な断面図である。
【図８】従来のインクカートリッジのヘッド部の拡大断
面図である。
面図である。
【図９】図３に示すヘッド部をＥ−Ｅ軸を基準として断
裁し，Ａ側から見た略拡大断面図である。
裁し，Ａ側から見た略拡大断面図である。
【図１０】図４に示すヘッド部をＦ−Ｆ軸を基準として
断裁し，Ｂ側から見た略拡大断面図である。
断裁し，Ｂ側から見た略拡大断面図である。
【図１１】従来技術にかかるインク噴射方式を示す説明
図である。
図である。
【図１２】別の従来技術にかかる噴射装置のノズルプレ
ート部の説明図である。
ート部の説明図である。
１１ 基板 １２ 酸化膜 １４ 個別電極 １７ インクチャンバ １９ バリヤ層 ２０ 開口部 ２１ ノズルプレート ２２ 共通電極 ２３ 絶縁層 ２４ 電気的接続手段
Claims (13)
- 【請求項１】 複数のインク噴射用開口部が形成された
ノズルプレートと，その開口部と連通してインクが一時
的に貯留されるインクチャンバと，そのインクチャンバ
の一部を成す複数の個別電極とを備え，前記インクチャ
ンバに貯留されたインク内において電気エネルギーを熱
エネルギーに変換することによりバブルを生成し，その
バブルにより体積変化を利用してインク滴を前記開口部
から噴射するように構成されたインクジェットプリンタ
の噴射装置において：前記ノズルプレートは，前記イン
クチャンバを形成する絶縁バイヤ層により前記個別電極
と電気的に絶縁されており，前記開口部の少なくとも前
記個別電極側の一部は導電層により構成されており，前
記ノズルプレートの前記印刷媒体側の全面に絶縁層が形
成されていることを特徴とする，インクジェットプリン
タの噴射装置。 - 【請求項２】 前記導電層は，前記絶縁バイヤ層のほぼ
全面を覆って共通電極を構成することを特徴とする，請
求項１に記載のインクジェットプリンタの噴射装置。 - 【請求項３】 前記導電層の前記印刷媒体側に絶縁層が
塗布されることを特徴とする，請求項２に記載のインク
ジェットプリンタの噴射装置。 - 【請求項４】 前記導電層は，前記各開口部周りを囲繞
するとともに，それぞれが共通接続されて共通電極を構
成することを特徴とする，請求項１に記載のインクジェ
ットプリンタの噴射装置。 - 【請求項５】 前記導電層以外の部分は絶縁層として構
成されることを特徴とする，請求項４に記載のインクジ
ェットプリンタの噴射装置。 - 【請求項６】 前記インクは，導電性インクであり，一
定範囲の抵抗値を有することを特徴とする，請求項１，
２，３，４または５のいずれかに記載のインクジェット
プリンタの噴射装置。 - 【請求項７】 前記個別電極及び前記ノズルプレートの
導電層は，前記インクとの腐食を防止するためにＮｉと
Ｐｔの合金より構成されることを特徴とする，請求項
１，２，３，４，５または６のいずれかに記載のインク
ジェットプリンタの噴射装置。 - 【請求項８】 前記インク内には導電性活性化のために
塩化ナトリウムが含有されることを特徴とする，請求項
１，２，３，４，５，６または７のいずれかに記載のイ
ンクジェットプリンタの噴射装置。 - 【請求項９】 前記個別電極及び前記ノズルプレートの
導電層に印加される電圧は，ＤＣ１００Ｖ以下であるこ
とを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７ま
たは８のいずれかに記載のインクジェットプリンタの噴
射装置。 - 【請求項１０】 前記個別電極及び前記ノズルプレート
の導電層に印加される電流は，５Ａ以内の範囲であるこ
とを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８
または９のいずれかに記載のインクジェットプリンタの
噴射装置。 - 【請求項１１】 前記バリヤ絶縁層は，前記ノズルプレ
ートと接着剤で接着されることを特徴とする，請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０のいず
れかに記載のインクジェットプリンタの噴射装置。 - 【請求項１２】 前記バリヤ絶縁層は，前記ノズルプレ
ートと熱融着方法によりシ−ルされていることを特徴と
する，請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１
０または１１のいずれかに記載のインクジェットプリン
タの噴射装置。 - 【請求項１３】 バリヤ絶縁層を境界として複数の個別
電極とノズルプレートを相異なる層において相互に絶縁
されるよう形成するとともに，前記ノズルプレートを導
電層と絶縁層より構成し，印字を行う際には，前記個別
電極及びノズルプレートの導電層に相異なる極性の電気
エネルギーを供給して，前記個別電極と前記導電層との
間に形成されるインクチャンバ内の導電性インクの電流
密度流れに前記ノズルプレートの導電層の作用により直
進性を付与し，インクの内部電流及び抵抗成分により発
生される熱エネルギーを用いてバブルを生成し，そのバ
ブルによる蒸気圧変化によりインクを液滴化し，液滴化
されたインクを前記ノズルプレートの開口部から噴射す
ることを特徴とする，インクジェットプリンタの噴射方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1996P27127 | 1996-07-04 | ||
| KR1019960027127A KR100205747B1 (ko) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 잉크젯프린터의 분사장치 및 분사방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1086378A true JPH1086378A (ja) | 1998-04-07 |
| JP2880146B2 JP2880146B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=19465526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9194999A Expired - Lifetime JP2880146B2 (ja) | 1996-07-04 | 1997-07-04 | インクジェットプリンターの噴射装置及び噴射方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6364464B1 (ja) |
| EP (1) | EP0816093A3 (ja) |
| JP (1) | JP2880146B2 (ja) |
| KR (1) | KR100205747B1 (ja) |
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| TWI265095B (en) * | 2005-08-16 | 2006-11-01 | Ind Tech Res Inst | Nozzle plate |
| TWI322085B (en) * | 2007-03-07 | 2010-03-21 | Nat Univ Tsing Hua | Micro-droplet injector apparatus having nozzle arrays without individual chambers and ejection method of droplets thereof |
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|---|---|---|---|---|
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| US4275290A (en) * | 1978-05-08 | 1981-06-23 | Northern Telecom Limited | Thermally activated liquid ink printing |
| US4164745A (en) * | 1978-05-08 | 1979-08-14 | Northern Telecom Limited | Printing by modulation of ink viscosity |
| FR2448979B1 (fr) | 1979-02-16 | 1986-05-23 | Havas Machines | Dispositif destine a deposer sur un support des gouttes d'encre |
| IT1144294B (it) * | 1981-07-10 | 1986-10-29 | Olivetti & Co Spa | Dispositivo di stampa getto selettivo d inchiostro |
| US4893191A (en) * | 1986-09-19 | 1990-01-09 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Gradation control device for thermal ink-transfer type printing apparatus |
| CH677755A5 (ja) * | 1988-10-05 | 1991-06-28 | Battelle Memorial Institute | |
| JPH02185446A (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-19 | Nec Corp | インクジェットプリンタ |
| JPH02270556A (ja) * | 1989-04-13 | 1990-11-05 | Nec Corp | インクジェットプリンタ |
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| US5434607A (en) * | 1992-04-02 | 1995-07-18 | Hewlett-Packard Company | Attachment of nozzle plate to flexible circuit for facilitating assembly of printhead |
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| US5378137A (en) * | 1993-05-10 | 1995-01-03 | Hewlett-Packard Company | Mask design for forming tapered inkjet nozzles |
| US5368683A (en) * | 1993-11-02 | 1994-11-29 | Xerox Corporation | Method of fabricating ink jet printheads |
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| JPH08192530A (ja) * | 1995-01-18 | 1996-07-30 | Olympus Optical Co Ltd | 静電記録ヘッド及びその製造方法 |
| JPH0971003A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-03-18 | Minolta Co Ltd | 画像形成装置用の帯電装置 |
-
1996
- 1996-07-04 KR KR1019960027127A patent/KR100205747B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-04 JP JP9194999A patent/JP2880146B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-04 EP EP97304902A patent/EP0816093A3/en not_active Ceased
- 1997-07-07 US US08/888,650 patent/US6364464B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| US6364464B1 (en) | 2002-04-02 |
| JP2880146B2 (ja) | 1999-04-05 |
| KR100205747B1 (ko) | 1999-07-01 |
| EP0816093A3 (en) | 1998-11-04 |
| EP0816093A2 (en) | 1998-01-07 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990105 |