JP2775544B2

JP2775544B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2775544B2
Application number: JP1659892A
Authority: JP
Inventors: 田元小; 浦眞芳三
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH05208499A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小開口からインクを
吐出して被記録物上に文字や図形等を記録するインクジ
ェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、パソコン、ＣＡＤの端末機器とし
てインクジェット記録方式を用いたプリンタが盛んに利
用されるようになってきた。このインクジェット記録方
式の中で、空気流と静電力を利用して微小開口からイン
クを吐出するようにしたインクジェット記録装置とし
て、例えば特開昭５７−１２０４５２号公報や特開昭５
９−１４６８６０号公報に記載されているような構成が
知られている。以下、従来のインクジェット記録装置に
ついて図３を参照しながら説明する。

【０００３】図３はインクジェット記録装置の一部断面
概略図である。図３において、ボディ部材１０１の外壁
の先端面には、絶縁材製の空気ノズル板１０２が取り付
けられ、内壁の先端面には、絶縁材製のインクノズル板
１０３が取り付けられている。ボディ部材１０１の外壁
と内壁の間には、空気室１０４が形成され、空気ノズル
板１０２とインクノズル板１０３の間には、空気室１０
４に連通する空気流路１０５が形成されている。また、
インクノズル板１０３の内側には、インク室１０６が形
成されている。インクノズル板１０３の中央部には、イ
ンク吐出口１０７が形成され、空気ノズル板１０２に
は、インク吐出口１０７に対向して空気吐出口１０８が
形成されている。空気ノズル板１０２の表面には、空気
吐出口１０８の周囲に第１の電極１０９が形成され、イ
ンクノズル板１０３の裏面には、インク吐出口１０７の
周囲に第２の電極１１４が形成されている。空気室１０
４は、空気供給管１１０により空気供給源１１２に連通
され、インク室１０６は、インク供給管１１１によりイ
ンク供給源１１３に連通している。第１の電極１０９お
よび第２の電極１１４は、信号源１１５に接続されてい
る。

【０００４】以上のような構成において次に動作につい
て説明する。空気供給源１１２からの空気は、空気室１
１４に送られ、急激な曲がりを生じながら空気層として
の空気流路１０５に一定流速で流出し、この空気が空気
吐出口１０８およびインク吐出口１０７の近傍で急激な
曲がりを生じながら空気吐出口１０８から流出する。一
方、インク室１０６には、インク供給源１１３からイン
クが供給されており、空気供給源１１２から送られてく
る空気圧力によりインク供給源１１３およびインク室１
０６内のインクには一定の圧力が加えられている。これ
により、インクジェット記録装置の非記録時には、空気
流により生じるインク吐出口１０７近傍の空気圧力とイ
ンク吐出口１０７内のインク圧力がほぼ等しくなり、イ
ンク吐出口１０７に生じるインクのメニスカスが静止し
て保たれることになる。そして、第１の電極１０９と第
２の電極１１４に信号源１１５から印加された電圧によ
り電位差が生じると、この電位差による静電力によって
インク吐出口１０７に生じているインクのメニスカス
が、空気吐出口１０８の方向に引き伸ばされる。インク
吐出口１０７から空気吐出口１０８に至る空気流路１０
５には、空気流によって急激な圧力勾配の変化が生じて
いるため、インク吐出口１０７のインクメニスカスは、
一定長さ以上引き伸ばされると急激に加速され、空気吐
出口１０８から流出して空気流中を飛翔する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような空気流と静
電力を利用したインクジェット記録装置は、静電力を用
いている割には比較的低電圧（５００ｖ以下）で駆動さ
れること、応答性が良い（１０〜２０ｋＨｚ）こと、微
細ドット形成（２０〜３０μｍφ）が可能なこと等、記
録特性的には極めて優れている。

【０００６】しかしながら、記録特性以外にはいくつか
の問題点を有している。まず第１に、空気供給源１１
２、空気供給管１１０を始めとする空気供給系が必要な
点である。このような空気供給系が存在することによっ
て、コストの面では確実にその分だけ上昇する。さら
に、空気供給系の信頼性の問題が発生する。すなわち、
供給空気中に存在するごみの問題、あるいは空気圧一定
化の問題等がこれに相当する。これらに対応するために
は、フィルターを使用したり、空気圧を検出して電気的
なフィードバックをかけて制御する方法が取られている
が、その分装置としては複雑化し、さらにコストを引き
上げることになる。

【０００７】第２に工法上の問題がある。組み立てにお
いて、インク吐出口１０７と空気吐出口１０８を同軸同
心円上に配するときに、空気流路１０５の間隔を精度良
く一定に保つ必要がある。この間隔は１００μｍ弱で、
高精度の平行度が要求され、ばらつきは数μｍ以内に納
めなければならない。なぜなら、この間隔はインク吐出
口１０７近傍の空気圧に大きく影響を与えるからであ
る。すなわち、間隔が広がるほどインク吐出口１０７近
傍の空気圧は上昇し、インク室１０６内の圧力に近づ
き、インク吐出口１０７に形成されるインクメニスカス
が、空気吐出口１０８側に押し出されるような形状で保
持されなくなり、インク吐出量、応答性とも低下してく
る。逆にこの間隔が狭くなってくると、インク吐出量、
応答性とも上昇してくるが、吐出が不安定になってく
る。したがって、これらのバランスが取れる最適な空気
流路の間隔を保持する必要がある。

【０００８】さらに別の静電吸引型インクジェット記録
方式、例えば特開昭５８−２０８０６２号公報に示され
るような構造においては、インク吐出開口と電極開口と
の間が、それぞれの開口より広い断面積の空間領域で構
成されているため、マルチノズル化において高密度にノ
ズルを配する場合には極めて不利となる。加えてこの空
間領域に微細なごみ、インク等の侵入があった場合、電
界の状態が変化してその結果吐出状態が不安定となり、
信頼性の点で問題となりやすい。また、記録特性の安定
性の観点からも、インク吐出開口と電極開口との位置合
わせや平行度の確保といった組み立て上の困難性もあっ
た。

【０００９】本発明は、このような従来のインクジェッ
ト記録装置における空気供給系が存在することによる問
題を解決するものであり、構造が簡単で組み立てが容易
な低コストのインクジェット記録装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、薄板からなる前面板にインク吐出口を有
し、内部空間にインクが収容される第１ヘッド部材と、
この第１ヘッド部材を着脱可能に収容する凹部を有し、
前面板に第１ヘッド部材のインク吐出口に対向しかつこ
れよりも大きいインク吐出開口を有する第２ヘッド部材
とを備え、第１ヘッド部材の前面板裏面のインク吐出口
周辺に形成された制御電極と、第２ヘッド部材の前面板
表面のインク吐出開口周辺に形成された共通電極とを信
号源に接続するようにしたものである。

【００１１】

【作用】本発明は、上記構成により、電極間に信号電圧
を印加することにより、インク吐出口に形成されたイン
クメニスカスを引き伸ばし、インク吐出開口部を通過し
てインクを外部に飛翔させて記録することができ、あわ
せてヘッド部を二つに分割し、それぞれの構造を単純化
することにより低コスト化を実現することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例におけるインクジ
ェット記録装置の部分断面概略分解斜視図であり、図２
は図１の要部組立拡大断面図である。図１および図２に
おいて、２０１は第１ヘッド部材、２０２は第２ヘッド
部材であり、それぞれ絶縁材料で構成されている。第１
ヘッド部材２０１は、絶縁性の薄板からなる前面板２０
３を備えた箱形に形成され、内部空間はインクが収容さ
れるインク室２０４になっている。前面板２０３には、
複数のインク吐出口２０５が水平方向に直列に形成さ
れ、その裏面周囲にはインク吐出口２０５毎に独立した
複数の制御電極２０６が形成されている。各制御電極２
０６は、それぞれ第１ヘッド部材２０１上面に設けられ
た複数の端子２０７に接続されるとともに、インク室２
０４内では、そこに充填されたインクに接している。ま
た、第１ヘッド部材２０１の前面上部は、第２ヘッド部
材２０２に装着しやすいように斜面になっている。

【００１３】一方、第２ヘッド部材２０２は、第１ヘッ
ド部材２０１を収容して精度よく固定できるように、内
部形状が、後部を除いて第１ヘッド部材２０１と同形状
の凹部２０８に形成されている。また、第２ヘッド部材
２０２の前面板２０９には、第１ヘッド部材２０１を装
着した時に、その列状に並んだインク吐出口２０５とそ
の中心が合うようにスリット状のインク吐出開口２１０
が形成されている。このインク吐出開口２１０は、その
上下方向の寸法がインク吐出口２０５の径より大きく、
インク吐出口２０５の径を数十μｍとすると、インク吐
出開口２１０の大きさはその２〜１０倍程度に設定され
ている。インク吐出開口２１０の周囲表面には、単一の
共通電極２１１が形成されており、凹部２０８の上面に
は、装着時に第１ヘッド部材２０１上面の端子２０７に
それぞれ接触する複数の端子２１２が設けられている。
そして、この端子２１２と共通電極２１１との間には、
各制御電極２０６に対応した複数の信号源２１３が接続
されている。なお、インク吐出開口２１０の前面には、
比較的近い距離（２ｍｍ以下）に記録紙２１４が配置さ
れる（図２参照）。

【００１４】次に、上記実施例の動作について説明す
る。インク室２０４内部にインクを満たされた第１ヘッ
ド部材２０１は、第２ヘッド部材２０２の凹部２０８内
に挿入され、第１ヘッド部材２０１の前面板２０３の表
面が、第２ヘッド部材２０２の前面板２０９の裏面に密
着固定される。この状態では、図２に示すように、第１
ヘッド部材２０１のインク吐出口２０５が、第２ヘッド
部材２０２のインク吐出開口２１０に対向しており、第
１ヘッド部材２０１の端子２０７と第２ヘッド部材２０
２の端子２１２とが接触している。信号源２１３から両
電極２０６，２１１間に信号電圧を印加すると、インク
吐出口２０５の前端側エッジに形成されているインクメ
ニスカス表面に電界が集中し、静電力によりインクが前
方に引き出され、曳糸状になってインク吐出開口２１０
の中心を前方に向かって飛翔し、記録紙２１４に付着す
る。記録紙２１４とインク吐出開口２１０の距離を取り
すぎると、飛翔したインクが戻ってきて共通電極２１１
に引き付けられて付着するため、この距離は前記の如く
狭くしなければならない。

【００１５】本実施例における記録特性を決定する要素
は、インク吐出口２０５およびインク吐出開口２１０の
形状、前面板２０３および２０９の厚さあるいは比誘電
率、さらにインクの物性値等があげられる。前面板２０
３および２０９の比誘電率は、１〜８程度が有効範囲
で、値が小さいほど応答性向上、駆動電圧低下の特性を
示す。インクの物性値は、比抵抗が重要で１０⁴〜１０
⁸Ωｃｍの範囲で安定した曳糸状態になる。

【００１６】また、インク吐出開口２１０の内壁および
周辺、インク吐出口２０５の表面周辺に撥インク性のコ
ーティング処理を行なうことによって、インク吐出口２
０５の前端側エッジでのインクメニスカス保持以外に、
この部分を余分なインクで汚さない効果も合わせ持つこ
とになり、安定吐出には有効な手段となる。ただし、前
面板２０３，２０９を形成している材質がテフロンのよ
うな撥インク性を既に保有している場合には、撥インク
性のコーティング処理が不用なことは言うまでもない。

【００１７】本実施例による実際の記録特性は、図３に
示した従来例と比較して、応答性でやや劣るが、構造が
単純で、しかもヘッド部が二つに分割された構成となっ
ているため、組み立て工法において簡素化が図れ、コス
ト面で極めて有利となる。

【００１８】なお、本実施例では示していないが、前面
板２０３表面の各インク吐出口２０５の周囲に溝を設け
その出口部分を突出させると電界の集中が効率的に行な
え、記録特性が増加する。また実施例ではインク吐出開
口２１０はスリット状であるが、インク吐出口２０５の
配列密度をそれほど考慮しなくてもよい場合には、イン
ク吐出開口を複数のインク吐出口２０５のそれぞれ対応
させて独立して設けてもよい。さらにインク吐出口２０
５がマトリックス状に配されている場合にも、本発明は
有効である。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明は、薄板からなる
前面板にインク吐出口を有し、内部空間にインクが収容
される第１ヘッド部材と、この第１ヘッド部材を着脱可
能に収容する凹部を有し、前面板に第１ヘッド部材のイ
ンク吐出口に対向しかつこれよりも大きいインク吐出開
口を有する第２ヘッド部材とを備え、第１ヘッド部材の
前面板裏面のインク吐出口周辺に形成された制御電極
と、第２ヘッド部材の前面板表面のインク吐出開口周辺
に形成された共通電極とを信号源に接続するようにした
ので、構造が簡単で組み立ての容易な低コストのインク
ジェット記録装置を実現することができ、その効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の部分断面概略分解斜視図

【図２】図１の要部組立拡大断面図

【図３】従来のインクジェット記録装置の部分断面概略
構成図

【符号の説明】

２０１第１ヘッド部材２０２第２ヘッド部材２０３前面板２０４インク室２０５インク吐出口２０６制御電極２０７端子２０８凹部２０９前面板２１０インク吐出開口２１１共通電極２１２端子２１３信号源２１４記録紙

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】薄板からなる前面板にインク吐出口を有
し、内部空間にインクが収容される第１ヘッド部材と、
前記第１ヘッド部材を着脱可能に収容する凹部を有し、
前面板に前記第１ヘッド部材のインク吐出口に対向しか
つこれよりも大きいインク吐出開口を有する第２ヘッド
部材と、前記第１ヘッド部材の前面板裏面のインク吐出
口周辺に形成された制御電極と、前記第２ヘッド部材の
前面板表面のインク吐出開口周辺に形成された共通電極
と、前記制御電極および共通電極に接続された信号源と
を備えたインクジェット記録装置。
【請求項２】第１ヘッド部材のインク吐出口が列状に
複数個形成され、その周囲の制御電極がそれぞれインク
吐出口に対応して複数個形成され、第２ヘッド部材のイ
ンク吐出開口が前記複数個のインク吐出口を収容する大
きさに形成されている請求項１記載のインクジェット記
録装置。
【請求項３】第１ヘッド部材の表面に制御電極に接続
された端子を備え、第２ヘッド部材の裏面に前記端子に
接触可能な端子を備えた請求項２または３記載のインク
ジェット記録装置。