JPS6357247A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、熱エ
ネルギと静電エネルギとを利用してインクを飛翔させる
タイプを前提とし、飛翔インγ′のドラ１ヘサイズの安
定化を企図したインクジェット記録装置の改良に関する
。

［従来の技術］ 従来のインクジェット記録装置としては、インクを密閉
する多数のインク吐出装置に画素密度に応じた吐出口（
オリフィス）を夫々設け、上記インク吐出装置に圧力パ
ルスを適宜印加して、吐出口からインクを噴射させるよ
うにしたものが知られている。

このタイプにあっては、吐出口からのインクの噴射動作
を保つ上で吐出口とインク吐出装置との容積比を大きく
確保しな【プればならないため、インク吐出装置を小型
化することが難しく、その分、上記吐出口相互の配設ピ
ッチをある程度大きくしなければならず、画像の記録密
度を高く設定することができないばかりか、圧力パルス
を印加するという機械的走査によりインクを吐出させる
ようにしているため、必然的に記録速度の低下を招くと
いう問題がある。

このような問題を解決する手段として、磁性電極アレイ
近傍に磁性インクを配し、磁界によるインクの盛り上が
りを利用して画像密度に対応したインク吐出状態を形成
し、静電界で磁性インクを記録シート側へ飛翔させるよ
うした所謂磁性インクジェット法を応用したもの（特開
昭５５−６９４６９号公報）や、電極アレイと平行なス
リブ１〜状のインク溜めにインクを充填し、記録シート
を介して対向する電極と電極アレイとの間に形成される
電界パターンに応じてインクを記録シー１へ側へ飛翔さ
ゼる所謂平面インクジェット法を応用したもの（特開昭
５６−３７１６３号公報）、あるいは、インクに熱エネ
ルギを与えることにより、インクを急激に加熱して膜面
沸騰を生じさせ、吐出口（オリフィス）内に気泡（バブ
ル）を急激に成長さけることによる圧力上昇で吐出口か
らインクを噴射させるようにした所謂熱バブルジェット
法を応用したもの（特開昭５５−１６１６６４号公報）
が提供されている。

しかしながら、上記磁性インクジェット法を応用したも
のにあっては、インクとして磁性粉が混入したものを用
いなければならないので、必然的にインクとして黒色の
ものになってしまい、インクを重ね刷りしてカラー像を
得ることが困難になるという問題が生ずる。また、上記
平面インクジェット法を応用したものにあっては、微細
なオリフィスが不要になる分インクの目詰まりを改善す
ることはできるが、インクを飛翔させる上で高い電圧を
印加しなければならないため、隣接、近傍の電極間で電
圧リークを防止覆るには、電極アレイを時分割駆動する
ことが必要になり、高速記録を図る上で好ましいものと
は言えない。更に、上記熱バブルジェット法を応用した
ものにあっては、膜面沸騰を生じさせるために発熱体を
急速に加熱臂温させることが必要であり、これに伴って
、インクの熱変質や加熱手段として設けられている発熱
抵抗体保ｍＲの熱劣化が生じ易くなるという問題を有し
ている。

このような問題を解決するために本願発明者らは、第５
図に示すように対向配置された一対の絶縁基板（ａ）（
ｂ）により形成されてスリット状空間部（Ｃ）を有する
ヘッド本体（ｄ）と、このスリット状空間部（Ｃ）に収
容されたインク（ｅ）に対して熱エネルギを印加する熱
エネルギ印加手段（ｆ）と、インク（ｅ）面と記録シー
ト（ｇ）との間に所定の静電界を形成せしめる静電界形
成手段（ｈ）とを備え、記録用のインク（ｅ）に画像情
報に応じた熱エネルギを印加すると共に、所定の静電界
に基づき加熱されたインク（ｅ）部分を記録シート（ｑ
）側へ飛翔させるようにした所謂熱静電インクジェット
記録装置を既に提案している。

このタイプによれば、所謂磁性インフジエラ１へ法にＪ
：る磁性インクを使用する必要がなくなり、その分、イ
ンクの重ね刷りに基づくカラー化を容易に実現すること
ができるばかりか、所謂平面インクジェット法のように
静電界だけでインクを飛翔させる必要がなくなり、静電
界の強さを極端に大きくする必要がなくなる分、インク
の近傍間での電圧リークを有効に防止でき、更に、所謂
バブルジェット法のように熱エネルギだけでインクを飛
翔させる必要がなくなる分、熱エネルギ堡をある程度抑
えることができ、インクの熱劣化等を有効に防止するこ
とができる。このため、従来の各方式の欠点を有効に防
止しながら、高速高密度の記録を行うことができるので
ある。

［発明が解決しようとする問題点コ ところでその後の詳細な検討によると、この熱静電記録
装置においては、上記ヘッド本体（ｄ）を形成する一対
の絶縁基板（ａ）（ｂ）の隙間寸法及びこれ等基板（ａ
）（ｂ）のエツジ端部の直線性が、ヘッド本体（ｄ）か
ら飛翔するインクのドッｌ〜サイズ並びに飛翔方向の安
定性に大きく影響を及ぼしていることが判明した。従っ
て、この装置のヘッドの製造に当っては、第６図に示ザ
Ｊ、うに各絶縁基板（ａ）＜ｂ＞をスペーり部＋、ｆｌ
　（ｌ　）を介して接着処理する際に、これ？；′基板
（ａ）（ｂ）の両側から押圧して所定の隙間寸法に設定
する必要があり、かつ接着後、各基板（ａ）（ｂ）のエ
ツジ端部を研磨処理してその直線性を出す必要があった
。

しかしながら、従来の熱静電記録装置において、上記絶
縁基板（ａ）（ｂ）の熱エネルギ印加手段（ｆ）が形成
される一方については、スリット状空間部（Ｃ）内のイ
ンク（ｅ）の蓄熱を防止する観点から良熱伝導性のセラ
ミックス材料が用いられ、他方についてはその良加工性
の観点力曹ろガラスが用いられてｄ３す、ぞの硬度、剛
性の各々異なる材料が使用されていた。

このため、ヘッド製造時において各基板（ａ）（ｂ）を
押圧して接着させる際、その剛性の違いより高圧の抑圧
処理ができないため、所定の隙間寸法精度が出しにくい
といった問題点があり、かつ研磨処理してエツジ端部の
直線性を出す際においても、硬度の高いセラミックス＋
Ａ　Ｉ＋の削りかすく粒子）により他方側のガラス端部
がかえって荒されてしまう場合があり、飛翔するインク
の飛翔方向が不安定となる問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目して為されたものであ
って、所謂熱静電インクジエツｉ−法の利点を生かしな
がら、更に飛翔インクのドラ１へリーイズ並びに飛翔方
向の安定化を図るようにしたインクジェット記録装置を
提供するものである。

すなわち、本発明は、対向配置された一対の絶縁基板に
より形成されてインクが収容されるスリット状空間部を
有するヘッド本体と、画素密度に応じた各インク単位領
域に対して画像情報に対応した熱エネルギを適宜印加す
る熱エネルギ印加手段と、インク面と記録シートとの間
に所定の静電界を形成する静電界形成手段とを備え、−
上記静電界に基づき、熱エネルギが印加されたインク単
位領域を記録シート側へ飛翔させるようにしたインクジ
ェット記録装置であって、上記各絶縁基板を、同等の硬
度を有する高剛性の材料により構成するようにしたもの
である。

このような技術的手段において、ヘッド本体としては少
なくともスリット状空間部を有するものであれば適宜設
計変更して差支えないが、熱エネルギ印加手段の配設作
業性を考慮すると、熱エネルギ印加手段を予め施した一
対の絶縁基板をスペーサ部材を介して離間配置するよう
にしたものが望ましい。そして、上記スリット状空間部
の長手方向寸法については画像形成範囲を考慮して、ス
リット幅については画素密度を考慮して適宜設定される
。

また、熱エネルギ印加手段としては、画素密度に応じて
複数の発熱抵抗体を配してなる発熱体アレイを用いて間
接的にインクを加熱するようにしたものでもよいし、所
定の抵抗率を持つインク自体に直接通電して加熱するＪ
：うにしたもの等適宜選択できることは勿論である。そ
して更に、発熱体アレイを用いるタイプにおいて上記発
熱抵抗体の配設位置についても、インクを所定の領域で
加熱できる位置であれば、インク飛翔面に隣接する壁部
でもよいし、インク飛翔面に対向する壁部でもよい。

更に、上記静電界形成手段としては、インク面と記録シ
ートとの間で加熱されたインクを記録シート側へ飛翔さ
せる程度の静電界を形成するものであれば、適宜設計変
更して差支えない。

更にまた、使用するインクについても、所定の熱エネル
ギを印加した際に飛翔可能な状態に達するものであれば
適宜選択して差支えない。この場合において、具体的な
インクの飛翔条件としては、作用している静電界によっ
てインクが飛翔し得る程度まで、インクの粘度及び表面
張力が低下し、しかも、インクの導電率が向上すること
が必要である。

また、上記一対の絶縁基板としては、同等の硬度を有す
る高剛性の材料、例えば硬質ガラス、耐熱ガラス、セラ
ミックス、及びシリコンウェハー等より適宜選択可能で
あるが、絶縁基板の一方に複数の発熱抵抗体を配するタ
イプにあっては、両基板を熱伝導性に優れたセラミック
ス月利で構成することが望ましい。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、上記各絶縁基板が
同等の硬度を有する高剛性の材料により構成されている
ため、ヘッド製造に当って各絶縁基板間の所定の隙間寸
法、並びにそのエツジ端部の直線性を高精度でもって設
定することかできる。

［実施例］ 以下、添附図面に示で実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。

第１図〜第２図において、インクジェット記録装置は、
スリット状空間部（１）を有するヘッド本体（２）と、
スリット状空間部（１）に収容されるインク（３）に対
して熱エネルギを印加する熱エネルギ印加手段（／Ｉ）
と、インク（３）面と記録シート（５）との間に所定の
静電界を形成せしめる静電界形成手段（６）とを備えて
いる。

そしてこの実施例において、上記ヘッド本体（２）は、
高剛性で良伝熱性の一対のアルミナセラミックスからな
る厚さ１　ｍｍの絶縁基板（７）（８）でもって構成さ
れており、この基板（７）（８）の一方側に熱融着させ
た図示外のガラス製スペーサ部材を介し、かつ熱融着ペ
ーストを使用して加熱加圧により熱接着さけて隙間寸法
　１００μｍのスリン［〜状空間部（１）を確保すると
共に、各絶縁基板＜７）（８）のエツジ端部は研磨処理
されて第２図に示すように直線状となっている。

また、上記熱エネルギ印加手段（４）は、第１図及び第
２図に示すように、画素密度（例えば８ドツ１〜／　ｍ
ｍ　）毎にＴａ２Ｎ薄膜からなる発熱抵抗体（９）を配
列してなる発熱体アレイで構成され、各発熱抵抗体（９
）はスリン１へ状空間部（１）の−側面開口縁に面して
配設されており、各発熱抵抗体（９）には夫々一対の通
電用電極（１０）が接続されている。そして、上記各通
電用電極（１０）間には画像制御信号に応じて開閉動作
するスイッチング素子（１１）が接続されている。尚、
符号（１２）は上記発熱抵抗体（９）及び各通電用電極
（１０）を絶縁被覆する２μｍ厚み程疫の５ｉ０２等の
絶縁層、（１３）は各発熱抵抗体（９）への通電用電源
である。

更に、上記静電界形成手段（６）は、第１図及び第２図
に示すように、上記絶縁層（１２）上に積層された厚み
１０００オンゲス］〜ローム稈度のＣｒ／　Ａｕからな
る導電層（１４）と、上記インク（３）面から所定距離
だ（）離間配置され且つ記録シート（５）の支持面とし
ても機能するロール状の静電誘導用電極（１５）と、導
電層（１４）及び静電誘導用電極（１５）間に介装され
てインク（３）面から静電誘導用電極（１５）側に向か
う静電界を形成覆る静電誘導用電源（１６）とで構成さ
れている。

また上記スリット状空間部（１）に収容されるインク（
３）としては、例えば、１０７Ωｃｍ以下の体積抵抗値
を有する導電性インクが用いられ、その粘度特性として
は常温（２０℃）で大体３０〜１００ｃｐｓ程度に設定
され、加熱時〈例えば２００℃）に１桁以上粘度が低下
するようなものになっている。

従って、この実施例に係るインクジェット記録装置によ
れば、記録すべぎ画像情報に応じた駆動パルスが然エネ
ルギ印加手段（４）の発熱抵抗体（９）に印加されると
、発熱抵抗体（９）が発熱し、これに対応したインク（
３）単位領域が熱エネルギを受けて加熱される。すると
、この加熱されたインク（３）単位領域においては、イ
ンク（３）の粘度及び表面張力が低下覆ると共にその導
電率が向上する。一方、上記熱エネルギ印加手段（４）
の駆動タイミングに同期して静電制御パルスが静電界形
成手段（６〉の静電誘導用電極（１５）に印加されると
、インク（３）面と静電誘導用ｆｆ１ｉ（１５）との間
に静電界が形成され、この静電界に基づいて加熱された
インク（３）単位領域が静電誘導用電極（１５）の手前
側を通過する記録シート（５）に向かって飛翔動作し、
記録シート（５）上にインクドツトが形成されることに
なる。

このとき、この装置においては上記ヘッド本体（２）の
絶縁基板（７）（８）間の隙間寸法、並びにそのエツジ
端部の直線性が高精度で設定されているため、飛翔イン
クのドラ１へサイズ及びその飛翔方向の安定性が優れて
おり、上記記録シート（５）の適正位置に所定サイズの
インクドツトを形成でき、その記録画像を著しく向上さ
せることができる。

また、この装置においては上記ヘッド本体（２）が良伝
熱性のアルミナセラミックスににり構成されているため
、この装置を連続的に操作して長時間駆動させた場合に
おいても、スリット状空間部〈１）内のインク（３）の
蓄熱が起こらない。従って、所定のインク〈３）単位領
域のみの加熱が可能となって、連続印字においても飛翔
するインクのドツトサイズを安定させることができる。

尚、この実施例においては、上記スペーサ部材として上
記絶縁基板（７）（−８）の一方何に熱融着させたガラ
スが使用されているが、このスペーサ部材の形成に当っ
ては、第３図に示づように上記一方の絶縁基板（８）の
両端部にスクリーン印刷法等により溶融ガラス（１７）
を帯状に形成し、これでもってスペーサ部材を構成して
も良く、あるいは第４図に示すようにアルミナセラミッ
クスでもって絶縁基板（８）を形成する際、予め基板（
８）の両端部に段差部（１８）　　（１８）を設け、こ
の段差部（１８）　　（１ｇ）をスペーサ部材として利
用しても良い。また板状の絶縁基板（８）が反っている
場合には、この基板（８）がアルミナセラミックスで形
成されていることから、研磨処理でもって上記反りを強
制することができ、その基板（７）（８）間の隙間寸法
を寄り高精度でもって設定することができる。

［発明の効果］ 以上説明してぎたように、本発明に係るインクジェット
記録装置によれば、ヘッド本体の隙間寸法並びにエツジ
端部の直線性を高精度でもって設定できるため、飛翔イ
ンクのドラ１〜サイズ及び飛翔方向安定性を向上させる
効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は本発明に係るインクジェット記録装置
の一実施例を示す概略断面図及びその−部切欠斜視図、
第３図及び第４図は伯の実施例に係る装置の絶縁基板の
部分斜視図をそれぞれ示し、第５図及び第６図は従来の
インクジェット記録装置を示しており、第５図はその概
略断面図、第６図はそのヘッド本体の断面図を示してい
る。 ［符合説明］ （１）・・・スリット状空間部 （２）・・・ヘッド本体 （３）・・・インク （４）・・・熱エネルギ印加手段 （５）・・・記録シート （６）・・・静電界形成手段 （７）（８）・・・絶縁基板 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　埋　人　　
弁理士　中村　智廣（外２名）＝　１７− 第３図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向配置された一対の絶縁基板により形成されて
   インクが収容されるスリット状空間部を有するヘッド本
   体と、画素密度に応じた各インク単位領域に対して画像
   情報に対応した熱エネルギを適宜印加する熱エネルギ印
   加手段と、インク面と記録シートとの間に所定の静電界
   を形成する静電界形成手段とを備え、上記静電界に基づ
   き、熱エネルギが印加されたインク単位領域を記録シー
   ト側へ飛翔させるようにしたインクジェット記録装置で
   あって、上記各絶縁基板が同等の硬度を有する高剛性の
   材料により構成されていることを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
2. （２）上記材料が、セラミックスであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装置
   。
3. （３）上記材料が、硬質ガラスであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装置。