JPS58215355A - インク記録ヘツド - Google Patents

インク記録ヘツド

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JPS58215355A
JPS58215355A JP57097935A JP9793582A JPS58215355A JP S58215355 A JPS58215355 A JP S58215355A JP 57097935 A JP57097935 A JP 57097935A JP 9793582 A JP9793582 A JP 9793582A JP S58215355 A JPS58215355 A JP S58215355A
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JP
Japan
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ink
recording
liquid ink
hole
electrode
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JP57097935A
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JPH0343986B2 (ja
Inventor
Tadao Kobashi
小橋 忠雄
Hiroshi Onishi
宏 大西
Hiroshi Ezaki
江崎 弘
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • 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
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インク記録ヘッドの改良に関するものである
。
液状インクを飛翔させ、紙等の記録媒体へインク記録を
行なう方式の内で、液状インクを、インク供給孔とイン
クを噴射させる孔を持った容器の中に入れ、容器内側ま
たは容器の一部を振動させることにより、インク噴射孔
より液状インクを飛翔させ、紙等へ記録させる方式は、
例えば、容器内側壁面の一部をバイモルフ圧電素子によ
り構成し、この素子にパルス電圧を加える事によって容
器内壁面の一部を変形させ、圧力・ぐルスを容器中の液
状インクに伝える事だより実現されている。
従来、このような圧電素子を使用していた為に、噴射孔
を多数持ち、解像度の高いインク記録ヘッドを作製する
には、圧電素子内の振動子を小さくする必要があるが、
振動子を小さくすると、液状インクに伝わる圧力パルス
は、充分なインク飛翔力を与えるには不充分となる。と
ころで、噴射孔より液状インクを飛ばすには、ある一定
収上の圧力パルスが必要となるので、振動子はある一定
以下の大きさに作れない。さらに、多数の噴射孔を持つ
インク記録ヘッドの作製は、一つの噴射孔に対して少な
くとも一つの圧電素子の取り付けが必要であるので、噴
射孔数が増える程、複雑になり、その改良が現在のイン
クジェット素子の課題となっていることは公知である。
本発明は、このような従来における欠点を改良する為に
、振動子を使わないインク記録ヘッドとして、記録電極
を配列した誘電体基材面上に、多孔質体を介在させて液
状インク透過性電極を設置すると共に、記録電極表面部
と多孔質体表面との間に液状インクが移動可能な間隙部
を形成し、間隙部において、記録電極表面部から誘電体
基材を貫通する孔を形成し、多孔質体及び誘電体基材表
面に対する液状インクの電気浸透を利用して、液状イン
クを貫通孔から飛翔させ、記録媒体へインク記録を行な
うインク記録ヘッドを提案するものである。
上記の改良したインク記録ヘッドの構成例を第1図に示
す。第1図において、1は、酢酸セルローズ、ポリイミ
ド、フェノール樹脂等のプラスチック板、ガラス板、ア
ルミナ等の磁器板などからなる板状の誘電体基材であり
、2は、酢酸セルローズや硝酸セルローズ等のプラスチ
ック材料やガラス材料、アルミナ等の@器材餌なとから
なり、実質的に厚み方向に連続して貫通する平均孔径や
平均間隙が0.1〜10郡程度の孔や微細な間隙部を有
する厚さが20〜200μm程度の膜または板状の多孔
質体、3は、外部から供給される油性または水性の液状
インク4を透過する電極で、例えば厚さが20〜200
μm程度の燐青銅やステンレス板等に、1インチ当り1
00〜400個の密度(すなわち100〜400メツシ
ユ)程度に穿孔してメツシュ電極を形成する。
多孔質体2は、溝6の部を除いて封着剤8で、誘電体基
板表面1′に接着される。
らは、例えばCrやNi−Cr合金を0 、1〜0 、
31t m程度に薄く蒸着し、その上にAu等を蒸着に
より厚さか1〜3μm程度に被着配列されたピッチが、
Pなる記録電極である。
この記録電極5は、この電極表面5′と多孔質体表面2
′との間に液状インク4が移動可能な間隙部を形成する
ために、フォトエツチングや切削加工。
成形加工で誘電体基板1の表面1′ に設けられ、例え
ば深さ62幅αP(但しα〈1)の溝6内に被着され、
電極表面5′から誘電体基材1を貫通する孔7を形成す
る。
例えは、dは10−100 pm 、 Pは250〜1
25μm(すなわち4本/覇〜8本/配)、aは0.2
−0.8 。
貫通孔7は、例えは長径αβP(但し、βく1)の円形
になるよう選ぶ。
多孔質体2は、封着剤8または流出止め9を併用するこ
とによって、多孔質体表面2′ を誘電体基材表面1′
及び更に多孔質体表面2a、2b側では溝6内の記録電
極5表面と封着し、液状インク4の流出を防止する。
外部からの液状インク4の記録ヘッド100への供給は
図に例示したように、液状インク透過性電極3にインク
を滴下し、多孔質体2の平管現象による浸透拡散によっ
て行なう。
紙等の記録媒体1oへのインク記録11は、例えは記録
媒体10を貫通孔7に対して記録電極5と反対側の誘電
体基材表面1“から平行に離し、図の矢印12のように
、記録媒体10を移動させて行なう。
インク記録ヘッド100の駆動は、図示のように、液状
インク透過性電極3と記録電極5に、インク記録用入力
信号で変調された記録電圧Vs をを加え、−ラインを
一度に記録する。
液状インク4は、水、アルコール類等の水性溶媒にイオ
ン性染料や直接染料などを溶解して水性インクを形成し
たり、あるいはキシレンやγ−メタクリロギシプロピル
トリメトキシシテン等の非水性溶媒に油溶性染料等を溶
解して油性インクを形成し、必要に応じてこれらには、
表面活性剤。
電荷制御剤、ビヒタル材料を溶解せしめて多孔質体2に
対して電気浸透性に繊成される。
これらのインク4は好しくは、1o 9cm  以上の
固有抵抗と、粘度が10cp以下、表面張力が15〜4
0dyrxe/cm程度の値をもたせる。
絶縁耐力の観点からは固有抵抗か10Ωcm以上の油性
インクの使用が好しい。
液状インク4の電気浸透極性は、負電位方向。
正電位方向の何れにも材料的に選択し得るが、図では、
負電位方向に電気浸透する場合が例示されている。
記録電圧vsは、液状インクを飛翔させないだめのオフ
電圧V。ffと液状インクを飛翔させるオン電圧■。ユ
を含んでいる。
オフ電圧■。ffは、多孔質体2の厚み方向電気浸透に
よって、図の矢印13のように、記録電極面5′の液状
インク4が多孔質体2を介して液状インク透過性電極3
側に吸い上げる極性に選ばれ、本例では、■。ffは正
電圧が印加される。
オン電圧■。。は、多孔質体2の厚み方向電気浸透によ
って、インク透過性電甑3側から多孔質体2を介して記
録電極面5′側に図の矢印14のように、浸透圧送する
極性に選はれ、本例では■。nは負電圧か印加される。
図において、オフ電圧V。■か印加された部分では、矢
印13のような吸引作用により液状インク4は、多孔質
体2を介して電極3側に吸い上けられるために、貫通孔
γ中の液状インク4は飛翔せず、記録媒体10にはイン
ク付着11は生じ得ない。逆に、オン電圧■。ユか印加
された部分では、その電圧振幅またはパルス幅に応じて
矢印14のような浸透圧送により実線または破線矢印1
Sのように、溝6内の記録電画表面5′を伝わり、貫通
孔7に集中し、中の液状インク4を押し出し、インク飛
翔16を生じさせ、記録媒体10上にインク付着11を
おこす。
この場合、記録電圧vsに応して貫通孔7中の液状イン
ク4の粘性抵抗の効果を減少させ、その動きを速(する
ために、貫通孔7の長さhは短い方が良く、例えば10
0μm〜2cmに選ぶ。
従って、記録媒体1oを矢印12のように送る事により
、−線を夫々−回の記録電圧VSの印’1日て記録する
ことができ、いわゆる線順次でパターンや文字または画
像の記録が行える。
一般に、液状インク4の電気浸透度Uは、材料を適当ニ
選ぶト、10−6〜10 ” /v”sec程度の1直
をもたせられる。
今、多孔質体2の厚み方向の電界強度E1を例えは2 
X 104V 7cmに選ひ、P=2.5X10 ”C
rn。
α−〇、5.β−0,5(孔は円形) 、 d = 2
X 10  cm。
1=5x10−2cm、液状インク4が移動可能な間隙
部の長さL = 4 Crn、電気浸透度を10〜10
cm/V−secとして、貫通孔7を飛ひ出る移動長4
=10−2L:mを得るのに必要な時間tを近似的に求
めると、多孔質体2内における液状インク4ので高速記
録が可能であることを示している。なお、液状インク4
の飛ひ出す速度V=z/lは、8 X 102tyn/
5ec−8X 10cm /secとなり、インク飛翔
記録するに充分な速度か誹られることか判る。
第2甲は、本発明におけるインク言己絣ヘッドの他の実
施例の横断面部分構造図であり、第1ハlの貫通孔7配
設位置での切断面に対応している。“貫通孔7の内壁7
′の一部または全てに記録電極5を被着させている事を
示している。記録電極5を例えば蒸着により付けると1
貫通孔γ内の一部にも回りこむ。この結果、貫通孔内壁
γ′とインク透過性電極3との電界によってより効果的
に多孔質体2を介してインク4を電気浸透させ、t(イ
)孔T内に液状インク4が供給できるため、貫通孔内壁
γ′に紀鏝電極5がないときよりも強くインクが圧送で
きる。
第3菌は、本発明におけるインク記録ヘッドの更に他の
実施例の横断面部分構造図であり、131図の貫通孔7
の配設位置での切断図に対応しており、誘電体基材1に
おいて、記録電極5に対して反対側表面1“に、補助電
極17を配置し、かつ貫通孔内壁子lを液状インク4か
電気1浸透する関係に選び、貫通孔7内て膚気浸透制佃
か可能であることを示している。
この実施例では、液状インク4の電気侵透価斗(図の例
は負電位方向)か同じ極性になるように、多孔質体2と
貫通孔内壁7′の材質を選ぶ。例えは、多孔質体2と誘
電体基材1を同じ材質にする。
補助’IF 1> 17に補助雪圧v、 (但しlv、
 l>IV。nl)を印加すると、図では、負電位方向
に電気浸透する場合か例示されており、矢印18のよう
に貫通孔7において電気浸透を生じ、液状インク4が加
速され、インク飛翔力が強まることか判る。
第4図は、液状インク4の電気浸透極性が互いに逆極性
になるように、多孔質体2と貫通孔内壁7′のifを選
ぶ場合を示してあり、例えは、多孔質体2として液状イ
ンク4を負電位方向に電気浸透させる酢酸セルローズ、
誘電体基材1に例えは液状インク4よりも誘電率が大き
く、正電位方向に電気浸透させるPbTiO2等の強誘
電体附器を運ぶ。
本例では、補助電極17の電位をVt=o、すなわちア
ースにしてあり、液状インク4は、多孔質2内では負電
位方向に、貫通孔γ内では示電位方向に電気浸透する場
合か例示されている。
記録電極5にオン電圧V。nが付加される電極5に対し
て補助電極17は正電位となり矢印19のように貫通孔
T内において電気浸透を生じ、液状インク4が加速され
、インク飛翔力が強まる。
記録電極5にオフ電圧■。ffが付加されると、電極1
7に対して記録電極S側が正電位となるので矢印20の
ように貫通孔7内において電気浸透を生じ、液状インク
4が溝6内の間隙部にもどされ、vOn、voffに基
く貫通孔7における液状インク4の動きが常に助長され
る関係にあり、高性能のインク記録動作が行える利点が
ある。
このような助長関係にある好しい動作は、■。
がV と同極性(すなわち本例では負極性)であn る場合にはその振幅がlv、1<IVOn+の場合及び
、更には反対極性で(すなわち本例では正極性)且つそ
の振幅1■、1がO<IV、l < IV。fflで得
られる。
一方、第3図、第4図において、vonに関連したイン
ク飛翔16を減速夏には停止させる■tを以下のように
選んで達成される。
上部の振幅関係で電位差1■。。−■tIが犬なる程、
インク飛翔16は困難となり遂には停止する。
従って、記録電極5の複数本を単位としてグループ分け
し、これらグループ内の順序に従って夫々のグループの
記録電極5を並列接続し、これら夫々のブルーフ賃対応
して分割された補助電極17を形成せしめたインク記録
ヘッドにおいては、インク記録すべき記録電圧■5を各
グループ毎に時分割で印加し、このグループに対応した
補助電極17にはインク飛翔16を助長する補助電圧■
、を、またその池の電極17にはインク飛翔16を停止
させる補助電圧を選択的に印加することにより、いわめ
る−線を複数回に分割して記録するいわゆるマルチプレ
ックスインク記録動作が実現できる。
なお、本説明における各構成は、適宜、組合せて実施で
きるものとする。
以上、述べたように、本発明は、現在のインクジェット
記録素子の課題におけるマルチノズル化の難しさを、振
動子を使わずに、多孔質体及び貫通孔内壁(て対する液
状インクの電気浸透を利用する事により克服し、インク
飛翔記録を効果的に実現したもので、その工業的効果は
犬なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例におけるインク記録ヘッド
とこれを利用したインク記録装置の斜視図である。第2
図は、本発明の他の実施例におけるインク記録ヘッドの
横断面図、第3図は本発明の更に他の実施例におけるイ
ンク記録ヘッドの横断面図、第4図は、本発明のさらに
他の実施例におけるインク記録ヘッドの横断面図である
。 1・・・・・・誘電体基材、2・・・・・・多孔質体、
3・・−・・・液状インク透過性電極、4・・・・・・
液状インク、5・・−・・記録電極、6・・・・・・間
隙部を形成する溝、7・・・・・・貫通孔、8・・・・
・・封着剤、9・・・・・・封着剤、流出止め、10・
・・・・・記録媒体、11・・・・・・インク付着、1
00・・・・・・インク記録ヘッド、von、■。ff
、■1・・・・・・電圧。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)記録電極を配列した誘電体基材面上に、多孔質体
    を介在せしめて液状インク透過性電極を設置すると共に
    、前記記録電極表面部と前記多孔質体表面との間に液状
    インクが移動可能な間隙部を形成し1.前記間隙部にお
    いて、前記記録電極表面部から前記誘電体基材を貫通す
    る孔を形成したことを特徴とするインク記録ヘッドっ
  2. (2)記録1%に対する反対側表面に、補助電画を配置
    すると共に、貫通孔表面を液状インクが電気浸透する関
    係に選び、前記記録電極と前記補助電極との間に電圧を
    印加し、前記貫通孔を通過する前記液状インクを電気浸
    透制御する関係(であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のインク記録λノド。
  3. (3)液状インクの電気浸透極性が互に反対極性である
    ごとく、多孔質体と貫通孔表面部の材質を選定したこと
    を特徴とする特許請求の範囲°2項六市戒のインク記録
    ヘッド。
JP57097935A 1982-06-07 1982-06-07 インク記録ヘツド Granted JPS58215355A (ja)

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JP57097935A JPS58215355A (ja) 1982-06-07 1982-06-07 インク記録ヘツド

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JPH0343986B2 JPH0343986B2 (ja) 1991-07-04

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5756266A (en) * 1980-09-18 1982-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Recorder

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5756266A (en) * 1980-09-18 1982-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Recorder

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