JPS6330867B2 - - Google Patents
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- JPS6330867B2 JPS6330867B2 JP56212866A JP21286681A JPS6330867B2 JP S6330867 B2 JPS6330867 B2 JP S6330867B2 JP 56212866 A JP56212866 A JP 56212866A JP 21286681 A JP21286681 A JP 21286681A JP S6330867 B2 JPS6330867 B2 JP S6330867B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- air
- discharge port
- air outlet
- outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
-
- 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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/02—Air-assisted ejection
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
本発明は、同一出願人の出願に係る特願昭56−
8428号記載のインクジエツト記録ヘツドの改良に
関する。 第１図は特願昭56−8428号記載のインクジエツ
ト記録装置の一例を示す。同図において、導電性
のノズル板２には空気吐出口１が穿孔されてお
り、ノズル板２と平行して壁３が配置されてお
り、かつ壁３には空気吐出口１に対向してインク
吐出口４が穿孔されている。ノズル板２と壁３に
より生じる空気層７には周辺から空気流が送ら
れ、空気吐出口１より流出している。空気流の流
れ方向は、空気吐出口１の近傍で急激に変化して
いるため、インク吐出口４より空気吐出口１に至
る空間には、急激な圧力勾配の変化が生じてい
る。 一方、インク吐出口４内のインクには、一定圧
力が印加されており、インクジエツト記録ヘツド
の非駆動時には、インク吐出口４の近傍の空気圧
力と、インク吐出口４内のインク圧力がほぼ等し
くインク吐出口４内のインクのメニスカスが静止
して保たれるように調整されている。 信号源５はノズル板２とインク吐出口４内のイ
ンクとの間に電位差が生じるように、ノズル板２
およびインク吐出口４に連通した導電性のインク
供給管６に電気的に接続されている。信号源５に
より、ノズル板２とインク吐出口４内のインクに
電位差が生じると、この電位差による電界によ
り、インク吐出口４に生じるメニスカスが空気吐
出口１の方向に引き伸ばされる。インク吐出口４
から空気吐出口１に至る空間には、急激な圧力勾
配の変化が生じており、かつ変化の程度は空気吐
出口１に近い程大であるため、前記インク吐出口
４に生じるインクのメニスカスは一定長さ以上引
き伸ばされると圧力勾配の変化により引きちぎら
れ空気吐出口１よりインク液滴となつて飛翔す
る。 以上説明のごとく、第１図に示したインクジエ
ツト記録ヘツドは静電力によつてインク吐出口４
に生じるインクのメニスカスを変化させ、メニス
カス先端に生じる急激な圧力勾配の変化によつ
て、インク液滴を吐出させるものである。 前記急激な圧力勾配の変化を生じさせる構造に
は、種々の構成があり、特願昭56−8428号に詳細
な説明がなされている。それらの中で性能や組立
工程等の点で好適と判断されるものは、第１図に
記載されているごとき構成のものであり、周囲の
環状溝に連通した薄い円形の空気層７を介して、
空気吐出口１の周囲より空気流が送られる構成の
ものである。 インク吐出口４に生じるインクのメニスカス面
には、空気流の曲りによつて一定圧力PNが生じ
る。一定圧力PNは、インク吐出口４近傍に生じ
る圧力勾配の変化と密接な関係があり、同一寸法
構造においては一定圧力PNが大きいほど、圧力
勾配の変化も大きい。 後述するごとき、種々の寸法構造の検討により
得られる比較的圧力勾配の変化が有効に生じるイ
ンクジエツト記録ヘツドにおいても、一定圧力
PNは約0.03Kg／cm2以上必要であることが、入念な
実験結果より得られた。一定圧力PNが約0.03Kg／
cm2以下の場合には、空気流の曲りにより生じる圧
力勾配の変化が小さいため、十分なインク液を引
きちぎる力が働かず、静電力によつてインクのメ
ニスカスが引き伸ばされたとしても、インク液滴
として紙面まで飛翔し得ない。 一定圧力PNが0.03Kg／cm2の時には、空気吐出口
１より流出する空気流の流速が約40ｍ／ｓであ
る。空気吐出口１は一般に空気流による圧力損失
がほとんどない構造が設定されるため、一定圧力
PNと空気吐出口１よりの空気流速は、ほぼ１：
１に対応する。したがつて一定圧力PNが0.03Kg／
cm2以上必要であることは、空気吐出口１よりの空
気流速が約40ｍ／ｓ以上必要であることと等価で
ある。 空気吐出口１の直径は、空気流が乱れることな
く、またインク液流の乱れがない形状が選ばれ
る。このような乱れは、空気流速が大きく、空気
吐出口１の直径が大である時に生じる。空気吐出
口１よりの空気流速は約40ｍ／ｓ以上必要である
が、さらに高速であれば、インク吐出口４近傍で
の圧力勾配がさらに急激となる。しかしながら、
約150ｍ／ｓ以上の空気流速となると、インク液
の速度が大きくなり、紙面に到着したインク液が
飛び散る等の欠点が生じたり、前記一定圧力PN
も大となるため、インク吐出口４に生じるインク
のメニスカスを安定に保たせるためになされた圧
力バランスの状態が変動し易く、性能の安定性を
維持することが困難となる。 したがつて、空気吐出口１より流出する空気流
速は、約40〜150ｍ／ｓの範囲にあることが望ま
しい。この範囲では、空気吐出口１の直径は約
250μｍ以下であるのが望ましく、約250μｍ以上
の値になると、空気流に乱れが生じたり、空気流
の収束が悪く拡がりの大きな流れとなる。 空気吐出口１の直径を規制する他の要因は、空
気流の曲りによる圧力勾配の変化を有効に生じさ
せる構造にある。空気流の曲りが生じる個所は、
インク吐出口４の近傍である方が良く、圧力勾配
の変化が、インク液の飛翔方向にのみ大きく、飛
翔方向と直交する方向に小さい方が、インクのメ
ニスカスを引きちぎる力が有効に働く。 空気流の曲りがインク吐出口４の近傍で生じる
ためには、空気吐出口１の直径を、インク吐出口
４の直径、インク吐出口４より流出する液滴の大
きさ、あるいはインク吐出口４に生じるインクの
メニスカスの大きさに近いものとする必要があ
る。但し、当然のことではあるが、インク液が空
気吐出口１に阻止されることなく、空気吐出口１
を通り抜けられるような寸法が考慮される。 インク吐出口４の直径は、被記録物上で、用途
に適合したドツト径が得られるように設定され
る。しかしながら、第１図に示したようなインク
ジエツト記録装置では、インク吐出口４に生じる
インクのメニスカスの保持力が重要な要因とな
る。半径ｒのインク吐出口４、表面張力Ｔのイン
クにおいては、保持力は、Ｔ／ｒに比例する。一
般にインクの表面張力は、上限があり、通常20〜
50dyn／cmのものが多く、少なくとも70dyn／cm
以下である。したがつてこの保持力は、インク吐
出口４が小さい程、大となる。このような理由に
より、インク吐出口４に生じるインクのメニスカ
スが安定に保たれるべき該保持力を得るには、イ
ンク吐出口４の直径は約100μｍ以下が望ましい。 インク吐出口４の直径が約100μｍを越えると
インクのメニスカスの保持力が弱く、空気圧力の
変動や衝撃による圧力変動等に対して、インクの
メニスカスが敏感に応答するため、外乱に弱い不
安定なインクジエツト記録ヘツドとなる。 空気層７は空気流が円滑に流れる寸法であり、
かつ、インク吐出口４近傍に生じる圧力勾配の変
化が大きくなる寸法が選択される。空気層７の厚
みは20〜30μｍ以上ないと空気流の流れが円滑に
ならない。それは、空気層７における流路抵抗が
増大することや異物あるいはインク液等の付着の
影響を受けやすいことに起因している。空気層７
での流路抵抗が増大するとインク吐出口４近傍の
空気圧力が低下し、圧力勾配の変化が小さくなる
という欠点も付随して生じる。また、インク吐出
口４近傍に生じる圧力勾配の変化が大であるため
には、空気流がインク吐出口４の近傍で曲りを生
じるような構造でなければならない。そのために
は、空気層７の厚みは小さい程良好である。通常
空気層７の厚みと空気吐出口１の比が約2.5以下
が好ましく、３以上になると、圧力勾配の変化が
小さくなり、インク液滴の吐出力が低下してしま
う。 ノズル板２の厚みは、空気吐出口１の穿孔が容
易であること、インク液滴が容易に通過できるこ
と、あるいは、ノズル板２の剛性が十分あること
等から決定され、通常空気吐出口１の直径の1/2
〜５倍程度の寸法が選ばれる。 以上詳細な説明のような理由により作製された
第１図のインクジエツト記録ヘツドの１例をあげ
ると、第１表のようになる。
8428号記載のインクジエツト記録ヘツドの改良に
関する。 第１図は特願昭56−8428号記載のインクジエツ
ト記録装置の一例を示す。同図において、導電性
のノズル板２には空気吐出口１が穿孔されてお
り、ノズル板２と平行して壁３が配置されてお
り、かつ壁３には空気吐出口１に対向してインク
吐出口４が穿孔されている。ノズル板２と壁３に
より生じる空気層７には周辺から空気流が送ら
れ、空気吐出口１より流出している。空気流の流
れ方向は、空気吐出口１の近傍で急激に変化して
いるため、インク吐出口４より空気吐出口１に至
る空間には、急激な圧力勾配の変化が生じてい
る。 一方、インク吐出口４内のインクには、一定圧
力が印加されており、インクジエツト記録ヘツド
の非駆動時には、インク吐出口４の近傍の空気圧
力と、インク吐出口４内のインク圧力がほぼ等し
くインク吐出口４内のインクのメニスカスが静止
して保たれるように調整されている。 信号源５はノズル板２とインク吐出口４内のイ
ンクとの間に電位差が生じるように、ノズル板２
およびインク吐出口４に連通した導電性のインク
供給管６に電気的に接続されている。信号源５に
より、ノズル板２とインク吐出口４内のインクに
電位差が生じると、この電位差による電界によ
り、インク吐出口４に生じるメニスカスが空気吐
出口１の方向に引き伸ばされる。インク吐出口４
から空気吐出口１に至る空間には、急激な圧力勾
配の変化が生じており、かつ変化の程度は空気吐
出口１に近い程大であるため、前記インク吐出口
４に生じるインクのメニスカスは一定長さ以上引
き伸ばされると圧力勾配の変化により引きちぎら
れ空気吐出口１よりインク液滴となつて飛翔す
る。 以上説明のごとく、第１図に示したインクジエ
ツト記録ヘツドは静電力によつてインク吐出口４
に生じるインクのメニスカスを変化させ、メニス
カス先端に生じる急激な圧力勾配の変化によつ
て、インク液滴を吐出させるものである。 前記急激な圧力勾配の変化を生じさせる構造に
は、種々の構成があり、特願昭56−8428号に詳細
な説明がなされている。それらの中で性能や組立
工程等の点で好適と判断されるものは、第１図に
記載されているごとき構成のものであり、周囲の
環状溝に連通した薄い円形の空気層７を介して、
空気吐出口１の周囲より空気流が送られる構成の
ものである。 インク吐出口４に生じるインクのメニスカス面
には、空気流の曲りによつて一定圧力PNが生じ
る。一定圧力PNは、インク吐出口４近傍に生じ
る圧力勾配の変化と密接な関係があり、同一寸法
構造においては一定圧力PNが大きいほど、圧力
勾配の変化も大きい。 後述するごとき、種々の寸法構造の検討により
得られる比較的圧力勾配の変化が有効に生じるイ
ンクジエツト記録ヘツドにおいても、一定圧力
PNは約0.03Kg／cm2以上必要であることが、入念な
実験結果より得られた。一定圧力PNが約0.03Kg／
cm2以下の場合には、空気流の曲りにより生じる圧
力勾配の変化が小さいため、十分なインク液を引
きちぎる力が働かず、静電力によつてインクのメ
ニスカスが引き伸ばされたとしても、インク液滴
として紙面まで飛翔し得ない。 一定圧力PNが0.03Kg／cm2の時には、空気吐出口
１より流出する空気流の流速が約40ｍ／ｓであ
る。空気吐出口１は一般に空気流による圧力損失
がほとんどない構造が設定されるため、一定圧力
PNと空気吐出口１よりの空気流速は、ほぼ１：
１に対応する。したがつて一定圧力PNが0.03Kg／
cm2以上必要であることは、空気吐出口１よりの空
気流速が約40ｍ／ｓ以上必要であることと等価で
ある。 空気吐出口１の直径は、空気流が乱れることな
く、またインク液流の乱れがない形状が選ばれ
る。このような乱れは、空気流速が大きく、空気
吐出口１の直径が大である時に生じる。空気吐出
口１よりの空気流速は約40ｍ／ｓ以上必要である
が、さらに高速であれば、インク吐出口４近傍で
の圧力勾配がさらに急激となる。しかしながら、
約150ｍ／ｓ以上の空気流速となると、インク液
の速度が大きくなり、紙面に到着したインク液が
飛び散る等の欠点が生じたり、前記一定圧力PN
も大となるため、インク吐出口４に生じるインク
のメニスカスを安定に保たせるためになされた圧
力バランスの状態が変動し易く、性能の安定性を
維持することが困難となる。 したがつて、空気吐出口１より流出する空気流
速は、約40〜150ｍ／ｓの範囲にあることが望ま
しい。この範囲では、空気吐出口１の直径は約
250μｍ以下であるのが望ましく、約250μｍ以上
の値になると、空気流に乱れが生じたり、空気流
の収束が悪く拡がりの大きな流れとなる。 空気吐出口１の直径を規制する他の要因は、空
気流の曲りによる圧力勾配の変化を有効に生じさ
せる構造にある。空気流の曲りが生じる個所は、
インク吐出口４の近傍である方が良く、圧力勾配
の変化が、インク液の飛翔方向にのみ大きく、飛
翔方向と直交する方向に小さい方が、インクのメ
ニスカスを引きちぎる力が有効に働く。 空気流の曲りがインク吐出口４の近傍で生じる
ためには、空気吐出口１の直径を、インク吐出口
４の直径、インク吐出口４より流出する液滴の大
きさ、あるいはインク吐出口４に生じるインクの
メニスカスの大きさに近いものとする必要があ
る。但し、当然のことではあるが、インク液が空
気吐出口１に阻止されることなく、空気吐出口１
を通り抜けられるような寸法が考慮される。 インク吐出口４の直径は、被記録物上で、用途
に適合したドツト径が得られるように設定され
る。しかしながら、第１図に示したようなインク
ジエツト記録装置では、インク吐出口４に生じる
インクのメニスカスの保持力が重要な要因とな
る。半径ｒのインク吐出口４、表面張力Ｔのイン
クにおいては、保持力は、Ｔ／ｒに比例する。一
般にインクの表面張力は、上限があり、通常20〜
50dyn／cmのものが多く、少なくとも70dyn／cm
以下である。したがつてこの保持力は、インク吐
出口４が小さい程、大となる。このような理由に
より、インク吐出口４に生じるインクのメニスカ
スが安定に保たれるべき該保持力を得るには、イ
ンク吐出口４の直径は約100μｍ以下が望ましい。 インク吐出口４の直径が約100μｍを越えると
インクのメニスカスの保持力が弱く、空気圧力の
変動や衝撃による圧力変動等に対して、インクの
メニスカスが敏感に応答するため、外乱に弱い不
安定なインクジエツト記録ヘツドとなる。 空気層７は空気流が円滑に流れる寸法であり、
かつ、インク吐出口４近傍に生じる圧力勾配の変
化が大きくなる寸法が選択される。空気層７の厚
みは20〜30μｍ以上ないと空気流の流れが円滑に
ならない。それは、空気層７における流路抵抗が
増大することや異物あるいはインク液等の付着の
影響を受けやすいことに起因している。空気層７
での流路抵抗が増大するとインク吐出口４近傍の
空気圧力が低下し、圧力勾配の変化が小さくなる
という欠点も付随して生じる。また、インク吐出
口４近傍に生じる圧力勾配の変化が大であるため
には、空気流がインク吐出口４の近傍で曲りを生
じるような構造でなければならない。そのために
は、空気層７の厚みは小さい程良好である。通常
空気層７の厚みと空気吐出口１の比が約2.5以下
が好ましく、３以上になると、圧力勾配の変化が
小さくなり、インク液滴の吐出力が低下してしま
う。 ノズル板２の厚みは、空気吐出口１の穿孔が容
易であること、インク液滴が容易に通過できるこ
と、あるいは、ノズル板２の剛性が十分あること
等から決定され、通常空気吐出口１の直径の1/2
〜５倍程度の寸法が選ばれる。 以上詳細な説明のような理由により作製された
第１図のインクジエツト記録ヘツドの１例をあげ
ると、第１表のようになる。
【表】
第１表で示されたインクジエツト記録ヘツドで
は、信号源５による電位差が約200V〜1kVの範
囲でインク液を飛翔させることができるものであ
り、静電力を利用した他の方式のインクジエツト
記録装置に比較して非常に低電圧で駆動が可能な
方式のインクジエツト記録ヘツドである。低電圧
駆動が可能な理由としては、空気流の曲りによ
る急激な圧力勾配の変化がインク液滴の飛翔エネ
ルギー源となつていること。ノズル板２とイン
ク吐出口４との距離が非常に狭く、低い電位差
で、大きな静電力が働くこと、等が考えられる。 今、第１図のインクジエツト記録ヘツドにおい
て空気流が空気吐出口１より流出していない場合
を想定すると、ノズル板２とインク吐出口４内に
電位差を印加した場合、インク吐出口４内のイン
クのメニスカスは、空気吐出口１近傍までは引き
伸ばされるが、それ以上引き伸ばされ、空気吐出
口１より飛翔することはない。それは、空気吐出
口１とインク吐出口４の距離が非常に短いため、
インク吐出口４内から引き伸ばされたインク液が
空気吐出口１を通過できる程度の速度を与えられ
ないことに加えて、空気吐出口１をもし通過でき
たとしてもインク液が帯電することによつて生じ
る、逆方向の引き戻す力が働きインク液が飛翔す
るには至らないためである。さらに、空気流によ
り急激な圧力勾配の変化を生じさせるための構造
は、非常に小さな寸法構造によつて達成されるも
のであるため、空気層７や空気吐出口１にはイン
クの表面張力による毛細管現象のため、容易にイ
ンク吐出口４内のインクによつて充満されてしま
う。この充満されたインクは空気流の流れなくし
ては容易に解消できるものではなく、すなわち、
ノズル板２とインク吐出口４内のインクに印加さ
れる電位差のみではインク液の飛翔が当然困難で
ある。 ノズル板２は、空気吐出口１を有するとともに
電位差を生じさせ、インク液を引き伸ばす、電極
の役割を兼ね添えている。特願昭56−35711号あ
るいは、特願昭56−35713号には、ノズル板２の
構成に関する発明が記載されており、電気的な絶
縁体と導電体によりノズル板２を作成する方法が
提示されている。 第２図は、特願昭56−35711号に記載されたイ
ンクジエツト記録ヘツドの空気吐出口１およびイ
ンク吐出口４部分の拡大図である。 第２図の構成は、絶縁基板８として約150μｍ
の厚みのガラスエポキシ積層板を使用し、約30μ
ｍの厚みの銅により電極９を形成した。これはい
わゆるフレキシブルプリント基板と呼ばれるもの
を応用したものであり、絶縁基板として、テフロ
ン、ポリエステル、ポリイミド等の樹脂を使用し
たものもすでに市販されている。本例では、ガラ
スエポキシ積層板を用いたが他の樹脂類を用いる
ことも当然可能である。このようなフレキシブル
プリント基板を用いた場合には、空気吐出口１の
穿孔も簡単であり、エツチング等の技術により
種々の形状の電極９が容易に形成できるので、マ
ルチノズル構造も簡単に実現できる。 ところが、このようなフレキシブルプリント基
板を利用したインクジエツト記録ヘツドでは、イ
ンク液の吐出量や適切な駆動電圧値に変動が生じ
る場合がある。これは、空気吐出口１より常時空
気流が流出しており、空気層７では0.03〜0.2
Kg／cm2の空気圧力となつており、絶縁基板８が変
位するためである。空気層７の厚みは、およそ30
〜400μｍが可能であるが、この厚みの変動は、
許容範囲が大なる設計において約80μｍ、許容範
囲が小なる設計において、約5μｍあると、イン
ク液の吐出状態に影響を及ぼす。一般には、空気
層７の厚みの変動が約10〜30μｍ以上であると、
空気層７、とくにインク吐出口４近傍の空気圧力
の変動が生じ、インク吐出口４に生じるインクの
メニスカスの形状変化が生じ、インク液の吐出状
態が大きく変化する。 本発明はこのような欠点を解消するもので、以
下その一実施例について詳細に説明する。 第３図は本発明の一実施例を示すもので、オリ
フイスが簡単に形成できる導電性基板１３を使用
し、上記のような困難を解決する実施例を示して
いる。 導電性基板１３には、オリフイスの穿孔が容易
な鉄、銅、アルミニウム、ニツケル、金、銀、白
金等の金属や、ステンレス、ジユラルミン等の合
金あるいはシリコン、ゲルマニウム等の半導体単
結晶が使用可能である。金属、合金は、ドリル加
工、放電加工、その他の手段によりオリフイスが
容易に形成でき、半導体単結晶においては、エツ
チングにより簡単にオリフイスを形成できる。 あらかじめ、空気吐出口１用のオリフイスが穿
孔されている導電性基板１３を、絶縁被膜１２で
被覆する。絶縁被膜１２は、酸化アルミ、シリコ
ン酸化膜等の酸化物の被膜や、高分子樹脂の被膜
により形成可能である。電極９は、絶縁被膜１２
上の空気吐出口１周辺近傍に設けられる。 良好な実施例によると、約250μｍの厚さのア
ルミニウムに、オリフイスを形成し、陽極酸化に
より約20〜30μｍの酸化被膜を形成し、表面研磨
した後銅の蒸着により電極９を形成した構成にお
いて、安定した特性のインクジエツト記録ヘツド
が得られた。 最近では、集積回路の分野で加熱硬化型の高分
子樹脂による絶縁法が進歩しており、このような
材料を絶縁被膜１２に適用することによつても当
然良好な結果が得られる。 なお第２図、第３図の構成において、マルチノ
ズル化がなされた場合には、インク吐出口４、あ
るいは空気吐出口１に対応して複数の電極９が微
細な構成に配置される。このような場合には、電
極９の保護や、電極相互間の放電防止のため、少
なくとも電極９を被覆する絶縁物の保護膜を形成
する必要がある。この保護膜は、前述の酸化物の
被膜、あるいは高分子樹脂等によつて形成され
る。 以上の説明のごとく、本発明は、空気吐出口を
穿孔した導電性基板を絶縁被膜で被膜し、この絶
縁被膜上に電極を形成するものであり、オリフイ
スの形成が容易で、かつ安定した性能を有するイ
ンクジエツト記録ヘツドが提供できるものであ
る。
は、信号源５による電位差が約200V〜1kVの範
囲でインク液を飛翔させることができるものであ
り、静電力を利用した他の方式のインクジエツト
記録装置に比較して非常に低電圧で駆動が可能な
方式のインクジエツト記録ヘツドである。低電圧
駆動が可能な理由としては、空気流の曲りによ
る急激な圧力勾配の変化がインク液滴の飛翔エネ
ルギー源となつていること。ノズル板２とイン
ク吐出口４との距離が非常に狭く、低い電位差
で、大きな静電力が働くこと、等が考えられる。 今、第１図のインクジエツト記録ヘツドにおい
て空気流が空気吐出口１より流出していない場合
を想定すると、ノズル板２とインク吐出口４内に
電位差を印加した場合、インク吐出口４内のイン
クのメニスカスは、空気吐出口１近傍までは引き
伸ばされるが、それ以上引き伸ばされ、空気吐出
口１より飛翔することはない。それは、空気吐出
口１とインク吐出口４の距離が非常に短いため、
インク吐出口４内から引き伸ばされたインク液が
空気吐出口１を通過できる程度の速度を与えられ
ないことに加えて、空気吐出口１をもし通過でき
たとしてもインク液が帯電することによつて生じ
る、逆方向の引き戻す力が働きインク液が飛翔す
るには至らないためである。さらに、空気流によ
り急激な圧力勾配の変化を生じさせるための構造
は、非常に小さな寸法構造によつて達成されるも
のであるため、空気層７や空気吐出口１にはイン
クの表面張力による毛細管現象のため、容易にイ
ンク吐出口４内のインクによつて充満されてしま
う。この充満されたインクは空気流の流れなくし
ては容易に解消できるものではなく、すなわち、
ノズル板２とインク吐出口４内のインクに印加さ
れる電位差のみではインク液の飛翔が当然困難で
ある。 ノズル板２は、空気吐出口１を有するとともに
電位差を生じさせ、インク液を引き伸ばす、電極
の役割を兼ね添えている。特願昭56−35711号あ
るいは、特願昭56−35713号には、ノズル板２の
構成に関する発明が記載されており、電気的な絶
縁体と導電体によりノズル板２を作成する方法が
提示されている。 第２図は、特願昭56−35711号に記載されたイ
ンクジエツト記録ヘツドの空気吐出口１およびイ
ンク吐出口４部分の拡大図である。 第２図の構成は、絶縁基板８として約150μｍ
の厚みのガラスエポキシ積層板を使用し、約30μ
ｍの厚みの銅により電極９を形成した。これはい
わゆるフレキシブルプリント基板と呼ばれるもの
を応用したものであり、絶縁基板として、テフロ
ン、ポリエステル、ポリイミド等の樹脂を使用し
たものもすでに市販されている。本例では、ガラ
スエポキシ積層板を用いたが他の樹脂類を用いる
ことも当然可能である。このようなフレキシブル
プリント基板を用いた場合には、空気吐出口１の
穿孔も簡単であり、エツチング等の技術により
種々の形状の電極９が容易に形成できるので、マ
ルチノズル構造も簡単に実現できる。 ところが、このようなフレキシブルプリント基
板を利用したインクジエツト記録ヘツドでは、イ
ンク液の吐出量や適切な駆動電圧値に変動が生じ
る場合がある。これは、空気吐出口１より常時空
気流が流出しており、空気層７では0.03〜0.2
Kg／cm2の空気圧力となつており、絶縁基板８が変
位するためである。空気層７の厚みは、およそ30
〜400μｍが可能であるが、この厚みの変動は、
許容範囲が大なる設計において約80μｍ、許容範
囲が小なる設計において、約5μｍあると、イン
ク液の吐出状態に影響を及ぼす。一般には、空気
層７の厚みの変動が約10〜30μｍ以上であると、
空気層７、とくにインク吐出口４近傍の空気圧力
の変動が生じ、インク吐出口４に生じるインクの
メニスカスの形状変化が生じ、インク液の吐出状
態が大きく変化する。 本発明はこのような欠点を解消するもので、以
下その一実施例について詳細に説明する。 第３図は本発明の一実施例を示すもので、オリ
フイスが簡単に形成できる導電性基板１３を使用
し、上記のような困難を解決する実施例を示して
いる。 導電性基板１３には、オリフイスの穿孔が容易
な鉄、銅、アルミニウム、ニツケル、金、銀、白
金等の金属や、ステンレス、ジユラルミン等の合
金あるいはシリコン、ゲルマニウム等の半導体単
結晶が使用可能である。金属、合金は、ドリル加
工、放電加工、その他の手段によりオリフイスが
容易に形成でき、半導体単結晶においては、エツ
チングにより簡単にオリフイスを形成できる。 あらかじめ、空気吐出口１用のオリフイスが穿
孔されている導電性基板１３を、絶縁被膜１２で
被覆する。絶縁被膜１２は、酸化アルミ、シリコ
ン酸化膜等の酸化物の被膜や、高分子樹脂の被膜
により形成可能である。電極９は、絶縁被膜１２
上の空気吐出口１周辺近傍に設けられる。 良好な実施例によると、約250μｍの厚さのア
ルミニウムに、オリフイスを形成し、陽極酸化に
より約20〜30μｍの酸化被膜を形成し、表面研磨
した後銅の蒸着により電極９を形成した構成にお
いて、安定した特性のインクジエツト記録ヘツド
が得られた。 最近では、集積回路の分野で加熱硬化型の高分
子樹脂による絶縁法が進歩しており、このような
材料を絶縁被膜１２に適用することによつても当
然良好な結果が得られる。 なお第２図、第３図の構成において、マルチノ
ズル化がなされた場合には、インク吐出口４、あ
るいは空気吐出口１に対応して複数の電極９が微
細な構成に配置される。このような場合には、電
極９の保護や、電極相互間の放電防止のため、少
なくとも電極９を被覆する絶縁物の保護膜を形成
する必要がある。この保護膜は、前述の酸化物の
被膜、あるいは高分子樹脂等によつて形成され
る。 以上の説明のごとく、本発明は、空気吐出口を
穿孔した導電性基板を絶縁被膜で被膜し、この絶
縁被膜上に電極を形成するものであり、オリフイ
スの形成が容易で、かつ安定した性能を有するイ
ンクジエツト記録ヘツドが提供できるものであ
る。
第１図は本発明の先行出願に係るインクジエツ
ト記録ヘツドの断面図、第２図ａ，ｂは第１図の
インクジエツト記録ヘツドの空気ノズル部の他の
実施例を示す断面図および平面図、第３図ａ，ｂ
は本発明によるインクジエツト記録ヘツドの実施
例の空気ノズル部の断面図および平面図である。 １……空気吐出口、２……ノズル板、３……
壁、４……インク吐出口、５……信号源、６……
インク供給管、７……空気層、８……絶縁基板、
９……電極、１０……ボデイ、１１……治具、１
２……絶縁被膜、１３……導電性被膜。
ト記録ヘツドの断面図、第２図ａ，ｂは第１図の
インクジエツト記録ヘツドの空気ノズル部の他の
実施例を示す断面図および平面図、第３図ａ，ｂ
は本発明によるインクジエツト記録ヘツドの実施
例の空気ノズル部の断面図および平面図である。 １……空気吐出口、２……ノズル板、３……
壁、４……インク吐出口、５……信号源、６……
インク供給管、７……空気層、８……絶縁基板、
９……電極、１０……ボデイ、１１……治具、１
２……絶縁被膜、１３……導電性被膜。
Claims (1)
- １ インク吐出口と同軸上に空気吐出口を対向し
て設置しインク吐出口と空気吐出口の間隙部分に
おいて急激な曲りを生じさせながら空気吐出口よ
り空気流を送出させ、インク吐出口から空気吐出
口に至る方向に空気の圧力の減少するような圧力
勾配の変化する空間を形成する第１の手段と、前
記空気吐出口を導電性基板に穿孔し、その表面を
絶縁性被膜で被覆しこの絶縁性被膜上の前記空気
吐出口周辺に設けた電極とインク吐出口内のイン
クとの間に信号に応じて選択的に電位差を生じさ
せる第２の手段とを有し、第２の手段の電位差に
よる誘引力によりインク吐出口に生じているイン
クのメニスカスを引き伸ばし、前記第１の手段に
より圧力勾配の変化する空間に生じる空気流の加
速力を作用させ、インク吐出口内のインクを空気
吐出口を経て外方に吐出させることを特徴とする
インクジエツト記録ヘツド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212866A JPS58116160A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | インクジエツト記録ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212866A JPS58116160A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | インクジエツト記録ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58116160A JPS58116160A (ja) | 1983-07-11 |
| JPS6330867B2 true JPS6330867B2 (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=16629579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56212866A Granted JPS58116160A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | インクジエツト記録ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58116160A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6179668A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インクジエツト記録ヘツド |
| JPS60259457A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インクジエツト記録ヘツド |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5080041A (ja) * | 1973-11-12 | 1975-06-28 | ||
| JPS51109738A (en) * | 1975-03-20 | 1976-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Inkujetsutokirokusochi |
| US4047184A (en) * | 1976-01-28 | 1977-09-06 | International Business Machines Corporation | Charge electrode array and combination for ink jet printing and method of manufacture |
| JPS5634462A (en) * | 1979-08-31 | 1981-04-06 | Ricoh Co Ltd | Multiple charging electrode plate structure for liquid ejector |
-
1981
- 1981-12-29 JP JP56212866A patent/JPS58116160A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58116160A (ja) | 1983-07-11 |
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