JPS62199451A

JPS62199451A - インクジエツト式記録装置

Info

Publication number: JPS62199451A
Application number: JP4029086A
Authority: JP
Inventors: Yuji Suzuki; 祐司鈴木; Shunsuke Hattori; 俊介服部; Akio Kurihara; 栗原　映男; Tadayoshi Ono; 大野　忠義; Yasuo Hosaka; 保坂　靖夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1987-09-03

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、微小開口より液状インクを吐出させて、記録
を行なうインクジェット式記録装置に関する。

（従来の技術）近年、ノズルからインク粒子を吐出させて記録媒体に衝
突させることによってドツトを形成し、記録を行なうイ
ンクジェット記録方式が注目されている。この゛インク
ジェット記録方式の代表的なものとして、圧力パルス方
式と静電加速方式がよく知られている。

圧力パルス方式は、インク吐出しを行なう瞬間に圧電素
子等によりインクを急激に加圧し、ノズルの先端からイ
ンクを噴射させるものである。この方式では、ノズル径
と同径若しくはノズル径よりも大きなインク滴しか形成
することができず、解像度がノズル径で決定されてしま
うという問題点があった。

また、静電加速方式は、ノズル内に設けられた電極と対
向電極の間に電圧を加え、静電引力によってインク粒子
を吐出させるものである。この方式では、ノズル径の半
分程度の小さなインク滴しか形成できない。さらに、イ
ンクに電荷をかけて静電的に誘引しなければならず、表
面ポカの大きな水性インクは、たとえ界面活性剤等を添
加しても使用は困難であった。

これに対して、特開昭５５−１４０５７０号公報には圧
力パルス方式と、静電加速方式の併用タイプのインクジ
ェット式記録装置が記載されている。この装置は、第７
図に示すように、背面開口部にダイヤフラム２１が装着
されて導電部材から成るケース本体２０に漏斗状のイン
ク室２２が形でいる。そして、ダイヤスラム２１の外側
面にはピエゾ振動子２４が装着されている。また、ケー
給されている。さらに加速電極２５の前方には崗向電極
２６が所定間隔を保って設けられている。

この装置においては、ピエゾ振動子２４に駆動信号を与
えてノズル２３の先端面にメニスカスを形成し、このメ
タスカスを加速電極２５で吸引してインク粒子を形成し
、飛ばしている。

しかしこの°ような装置においても、使用インクによっ
ては、ノズル２３の先端のイン≦籠カス表面からの放電
又は、吐出するインク粒子の蛇行、さらには巨大インク
滴の形成又は静電誘引不可能となることがあった。

静電加速方式においては、ノズル径の半分以下程度の小
さなインク滴しか形成できず、さらに両方式を併用した
タイプのインクジェット式記録装置においても使用イン
クによって、インクメニスカス表面からの放電、インク
粒子の蛇行、又は巨大インク滴の形成、静電誘引不可能
となることが生じていた。

そこで本発明は、以上の欠点を除去するものでノズル径
と同形、又はノズル径より小さなインク滴も形成でき、
しかもインク粒子を適確に吐出して記録媒体に高品質な
記録を行なうことのできるインクジェット式記録装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明のインクジェット式記録装置においては、ノズル
内に設けた電極と、これに対応する電極に電圧を印加し
て、静電吸引力によってノズル先端にインクメニスカス
を形成し、ノズルに連結している圧力室に装着した電気
一機械変換素子に駆動信号を与えることによって、メニ
スカスからインク粒子を噴出させるインクジェット式記
録装置に、比抵抗が１０３Ω・ｃｌ以下の導電性の水性
インク又は、比抵抗が１０　Ω・０１以上１０１１Ω・
ｃｓ以下の導電性の油性インクを使用するようにしてい
る。

（作用）比抵抗が１０３Ω・ａｍ以下の導電性の水性インク又は
、比抵抗が１０　Ω・ＣＯ以上ｔｏｌｌΩ・Ｃ１１１以
下の油性インクを使用することによって、゛ノズル径よ
りも小さなインク滴が形成され、記録媒体に向かって加
速されながら正確に飛翔するものである。

（実施例）以下図面を参照して１１本発明の詳細な説明する。

第１図において、インクタンク１の中の導電性の水性又
は、油性インクはインク供給路２を介してノズル５の先
端まで供給される。圧力室１０には電ｉ械変換素子、例
えば円筒形の圧電素子４が装着されている。また、イン
ク供給路２の内部に記録電極３を設けて設置し、ノズル
５の前方に例えば細い銅線でよく導電性インクの任意の
装置に直接接触させである。また、記録電極３に対応す
る対向電極８は、例えば金属板を設けておけばよい。

このような構成において、記録電極３と対向電極の°間
に直流の高電圧を常時印加して静電吸引力によりノズル
５の先端にインク吐出部を形成しておく。この高電圧に
よる静電吸引力だけではノズル５からインク粒子を引き
出さない程度の電圧である。そして、インク粒子の発生
には信号源９から印字情報を圧７１！素子４に与え、圧
電索子４を駆動させて行なう。信号源９からの印字情報
によって圧電素子４が駆動されると、圧力室１０内の圧
力が高まりノズル５先端のインク吐出部の先のインクが
インク粒子６として噴射される。このノズル５から噴射
されたインク粒子６は、静電吸引力によって加速され記
録紙７上に記録される。

次に、ノズル５からイ゛ンク粒子６が噴射される際の詳
細について第２図を参照して説明する。インク供給路２
内の記録電極３と対向電極８との間には、直流電源１１
によって第２図（ａ）に示すように、常時一定の負の高
電圧−Ｈ，Ｖり！Ｊ３００〜１００ＯＶ）が印加されて
いる。しかし、この状態ではノズル５からイ入り粒子は
噴射されない。

そして、圧電素子４には記録を行なう際に信号源９から
第２図（ｂ）に示す駆動信号が与えられる。

圧電素子４に駆動信号が与えられると圧力室１０内の圧
力変化によって、ノズル５の先端に形成されたインク突
出部の先端からインク粒子６が噴射されるが、その噴射
される過程を第３図に示す。

第３図は、１つのインク粒子６の噴射動作の過程を示し
である。（ア）は、高電圧の直流電圧のみの場合を示し
ており、ノズル５の先端には高電圧による静電吸引力に
より、インク突出部が形成される。（イ）、（つ）、（
１）は、圧電素子４に駆動信号が与えられたときの状態
を示している。（ア）の高電圧のみの場合に圧電素子４
に駆動信号を与えると、（イ）、（つ）、（１）に示す
ように、圧電素子４の変形によってインクに与えられた
圧力がノズル５のインク吐出部に伝わり、このとき、こ
のインク吐出部の先端には高電圧により１１　？’、ｉ
ｆが集中しているためインク吐出部先端のインクが成長
していく。（１）の状態のときに圧電索子４に与える駆
動信号が終了し、（オ）の段階のときには圧電素子４が
元の状態に戻るため、圧力室１０内が負になりノズル５
内のインクも引き戻され、ノズル５のインク吐出部先端
でインクがノズル５に引き戻される力が働く。このとき
、ノズル５のインク吐出部先端では、高電圧による静電
吸引力と圧電素子４の変形による慣性力との両方の力が
対向電極８の方向、すなわち記録紙７の方向に働いてい
るため、インク吐出部先端で成長した部分からインクが
ちぎれインク粒子６となる。このインク粒子６がノズル
５から噴射すると、（力）に示すように、高電圧が与え
られているためノズル５先端部のインクは、ノズル５内
へのインクの引き込まれ状態を形成することなく、ある
いはわずかカに負のメニスヂスを形成するだけで、すみやかに（ア）
と同じインク吐出部形状に戻る。以上の動作が繰り返さ
れることによってノズル５からインク粒子６が順次噴射
される。

また、上述してきたインクには導電性のインクを用いて
おり、油性インクにおいては、その比抵抗が１０　Ω・
ｃｍ以上ｔｏｌｌΩ・ｃ！１以下の範囲のものであり、
水性インクにおいては、その比抵抗比抵抗が、油性イン
クにおいて１０１１Ω・Ｃａｔより大きい場合、又水性
インクにおいて１０３Ω・ｃＩＩより大きい場合には、
高電圧を印加したときに一第４図（ａ）の矢印で示すよ
うにノズル５の先端のインク吐出部表面の広い範囲にわ
たって電荷の集中が起こり、インク吐出部表面の曲率半
径が大きくなる。この状態で圧電素子４を駆動させると
第４図（ｂ）のごとく、インク吐出部が成長し、くびれ
が生じはじめる。このとき、電荷が広い範囲に集中して
いるために成長するインクの量が多くなり、第４図（Ｃ
）のように、インク粒子６が噴射するときに大きな粒子
になってしまった。また、比抵抗がかなり大きい場合に
は、電荷の集中が広範囲すぎて、インクが吐出しなくな
ってしまった。

次に、比抵抗が油性インクにおいて、１０５ΩφｃＩｌ
よりも小さい場合には、高電圧を印加した時にノズル５
先端のインク吐出部全体に静電気力が作用し、曳数のイ
ンク引き出し点が同時に形成されてしまい、インクが微
小液滴に分散して吐出してしまった。また、インクメニ
スカス表面からの放電、インク粒子６の蛇行も観察され
た。

以上の理由から比抵抗が１０３Ω・ｃ１１以下の水性イ
ンク若しくは比抵抗１０５Ω・ｃｈｉ以上１０１１Ω・
ＣＳ以下の油性インクを使用したときには、高電圧を印
加すると第５図（ａ）のごとくノズル５の先端のインク
吐出部表面の狭い範囲にｔＨ荷が集中するため、インク
吐出部の曲率半径が小さくなった。この状態で圧電素子
４を駆動させると第５図（ｂ）に示すようにインク吐出
部先端で成長するインク量が少なくなるため、第５図（
Ｃ）のごとくノズル５径よりも小さなインク粒子６を噴
射させることができた。しかも吐出したインク粒子６は
蛇行することもなく飛翔方向が安定し、良好な飛行状態
が観察された。

また、インク供給路２内に設けた記録電極３側を設置し
ているので、接近した位置にある圧電素子４との間に高
電圧が加わる恐れがなく、圧電素子４の破壊を防ぐこと
ができる。

さらに、実施例の構成によるインクジェット式記録装置
においては、インク吐出の全過程は静電吸引力によって
インク吐出部を形成してから電気一機械変換素子により
インクを吐出させて行なうものである。そのため電気一
機械変換素子の印加電圧を圧力パルス方式の場合はど高
くする必要がなく騒音が少なく、静電加速方式はど電極
間に高電圧を印加する必要がない。

次に第６図は、本発明の他の実施例を示すもので第１図
と同一部分あるいは相当する部分には同一符号を付し、
その説明は省略する。

第６図においては、第１図の円筒形の圧電素子４の変り
に板状の圧電素子４を圧力室１０の側面に装置した、い
わゆるガイザ一式ヘッドにおいて、電性の油性インクを
使用したものであるが、前述の実施例と同様の作用・効
果が得られるものである。

［発明の効果］以上詳述してきたように本発明によれば、ノズル径と同
形若しくは、ノズル径よりも小さなインク滴を形成でき
、しかもインク粒子を記録媒体に向けて良好に噴射、飛
翔できるため高品質な記録を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るインクジェット式記
録装置の構成断面図、第２図は、電極及び圧電素子に印
加する電気信号を示す線図、第３図は、ノズルとインク
粒子の関係を時系列的に示す模式図、第４図と第５図は
、インクの比抵抗の違いによるインク吐出の様子を示す
模式図、第６図は、本発明の他の実施例を示す構成断・
面図、第７図は、従来のインクジェット式記録装置を示
す構成断面図である。２・・・インク供給路　　　３・・・記録電極４・・・
圧電素子（電気一機械変換素子）５・・・ノズル（イン
ク噴射口）８・・・対向電極　　　　　９・・・信号源ＩＯ・・・
圧力室代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　　　竹　　花　　喜久男第　　ｔ　図第　　２　　図（（Ｌ）（ｂ）（ｃ）第　　４　図（ｂ）（ｃＬ］（Ｃ）第　　５　図

Claims

【特許請求の範囲】インク噴射口に連通する圧力室と、この圧力室に導電性
インクを供給するインク供給路と、このインク供給路内
に設けた記録電極と、この記録電極に対応して前記イン
ク噴射口の前方に配置された対向電極と、前記圧力室を
変形させる電気一機械変換素子とを備えたインクジェッ
ト式記録装置において、前記導電性インクに比抵抗１０＾３Ω・ｃｍ以下の水性
インク若しくは、比抵抗１０＾５Ω・ｃｍ以上１０＾１
＾１Ω・ｃｍ以下の油性インクを用いたことを特徴とす
るインクジェット式記録装置。