JPH0252746A

JPH0252746A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH0252746A
Application number: JP20525588A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Komai; 博道駒井; Toshitaka Hirata; 平田　俊敞; Minoru Ameyama; 飴山　実; Osamu Naruse; 修成瀬; Shuzo Matsumoto; 松本　修三
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-08-17
Filing date: 1988-08-17
Publication date: 1990-02-22

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】旦ｙ蔓ど訊本発明は、各種記録装置、特に、インクジェット記録装
置における記録ヘッドに関する。

従来遺帆従来、電圧パルスを印加してインク滴を噴射するインク
ジェット記′Ｂ装置には種々の構成のものが知られてい
るが、それぞれ種々の問題点を有している。例えば、特
開昭５８−３６４６２号公報に記載されたものは、導電
性インクを使用したものであるが、電圧パルスが３０ｏ
Ｏｖと高電圧であるため邸り１回路が高価となり、特に
、マルチヘッドとする場合に問題がある。

また、特公昭６２−９４３０号公報に記載されたものは
、電極間距離がノズル径と同等（数十μｍ以上）であり
、その間隔の放電破１ｓ電圧以上の電圧パルスを印加す
るという説明からみて、絶縁性のインクを用いねばなら
ず、高電圧が必要であるという欠点を有している。

また、米国特許第３１７９０４２号明細書に記載されて
いるものは、ヘッド近傍に液室タンクを設け、ここにお
いてインクを加熱し、インクを一定の特性となるように
予熱しておき、さらに流路を通じてヘッドにインクが送
られ、ここで、対向する電極に通電することで電極間に
あるインクをイオン化や、気化させることにより、急激
な力を発生させて、インクを噴射させるものである。こ
のものは、プリヒート部を設けるなど付加装置を必要と
し、コスト高となり、上述した従来例と同様に暉動電圧
に高電圧を必要とする欠点がある。

第５図は、本出願人が先に提案したインクジェット記録
装置の一例を説明するための一部を切欠いた斜視図、第
６図は、第５図のＡ−Ａ線断面図、第７図は、第５図の
Ｂ−Ｂ線断面図で１図中、１はマルチノズル記録ヘッド
基体、２は噴射開口、３は第１電極（記録電極）、４は
第２電極（共通電極）、５は第１電極３の接続リード、
６はインク供給流路、７は共通液室で、第１電極３は各
噴射開口２に対応して配置され、各個別に電圧パルスを
印加できるように電気回路（図示せず）と接続されてい
る。第２電極４は、全噴射開口２に対して一本の共通導
体として配置されでおり、前記電気回路の他方に接続さ
れている。インクは、インクタンク等（図示せず）から
共通液室７に供給され各記録インク供給流路６を通って
噴射開口２まで供給される。画電極３，４はタングステ
ン、モリブデン、イリジウム、カーボン、プラチナ、ク
ロム等の化学的に安定で、耐熱性に優れ、高融点および
高熱伝導率の耐摩耗性の良い材料であることが望ましい
。

上述した構成において、インクを供給し、記録電極３と
共通電極４との間に電圧パルスを印加すると１両電極間
に電気エネルギーの放出がなされ、それにより、インク
が気化し、気泡が生長する。

すなわち、ｆｔｉ圧パルスの印加により、気泡の発生、
成長が行なわれ、噴射開口部２で圧力上昇が起り、イン
クが噴射開口２より噴射される。

第８図は、第７図の電極部を拡大して示したもので、図
中、２は噴射開口、３は第１ｆｆ！極、４は第２電極、
８は導電性インク、９は気泡、１ｏは気泡とインクの界
面、１２は例えばシリコンウェハーの下板、１３は５ｉ
ｎ２よりなる撞縁層、１４はＭｕ膜、１５は上板である
。今、第１？ｔ！極３と第２電極４間に、第９図（ａ）
に示すパルス電圧が印加されると、第９図（ｂ）に示す
電流波形が生じる。

第１０図は、第９図（ｂ）にて示した電流波形を気泡の
発生・成長と関連すけて説明するための図で、先ず、第
１電極３に負電圧、第２電極４に正電圧を印加すると、
第１電極３では電気分解による水素の発生と、Ｉ”Ｒ損
による発熱により小気泡９が発生する（第１０図（ａ）
）。水素気泡（条件によっては発熱によるインクの気化
も含まれる）が成長し、第１電極３の表面がＷｉｂれ、
通電が停止される（第１０図（ｂ））、この時、電流は
、第９図（ｂ）の■から■の状態となる。水素気泡９と
インク８との界面１０が第２電極４と同電位になり、界
面１０と第１電極３間の電界強度が高くなり、水素気泡
９内で放電１１が起る（第１０図（Ｃ））。この時の電
流を第９図（ｂ）の■で示す。

放電時に発生する熱により、水素気泡９の膨張とインク
８の気化による気泡のために、電界強度が低下して放電
は停止する（第１０図（ｄ））。

この時の電流は第９図（ｂ）の■となる。この時の気泡
の急激な膨張により流路内の圧力が上昇して、開口部２
よりインクが噴射される。

又、図示はしないが、第１電極３を開口２の近傍に設け
、放電によって気泡９を破泡するようにしてインクを噴
射することも可能である。なお、マルチノズルヘッドの
形態は、上述したノズル型式に限らず、第１１図に示す
よう、スリット開口とすることもできる。なお、第１２
図は、第１１図のＡ−Ａ線断面図であり、第１１図、第
１２図において、第５図乃至第８図と同様の作用をする
部分には第５図乃至第８図の場合と同じ参照符号を付し
、その説明は省略する。

また、第２電極４は、必ずしもノズル部に設ける必要は
なく、第１３図に示すように、ノズル部の内部インクタ
ンクよりのインク供給口１６の近傍に設けることもでき
る。

しかし、上記インクジェット記録装置においては、第１
０図で説明したステップにばらつきが生しることがある
。第１４図は、上記のばらつきを説明するための図で、
第１４図（、）に示すように、気泡９の発生は一個所で
はなく、また、発生のタイミングも個々の気泡で異なる
。従って、第１４図（ｂ）に示す気泡成長プロセスでは
、早く発生した気泡は早めに成長すると共に浮力により
独立電極３より分離し、第１４図（Ｃ）に示すように気
泡分離が生じる。気泡分離と共に新たな気泡が発生する
ため、第１４図（ｄ）に示すように新たな気泡膜形成の
ステップへ移ることとなる。

この１５−Ｊ　ｉは電圧印加よりインク噴射までの時間
がばらつくことを示し、画像乱れの原因となるものであ
る。

上述のように、本出願人が先に提案したインクジェット
記録装置においては、気泡浮力の影響により気泡形成過
程がばらつき、インク噴射のタイミングがばらつく欠点
がある。また、電流密度が大きすぎると電極を破損して
しまうため、低電圧化が必要である。

目　　　　　的本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、放電のための電圧パルスを低電圧化すると共に均
一気泡形成を実現し、安定なインク噴射を得ること、紙
に記録を行なうに際してにじみの少ない導電性（水性）
インクを使用して良好な画質を得ること、さらには、独
立電極部の見掛けの表面積を増加させ、より均一な気泡
形成と低電圧化を実現することを目的としてなされたも
のである。

構　　　成本発明は、上記目的を達成するために、液体を吐するた
めの吐出口と、該吐出口に連通ずる液室と、該液室内で
あって少なくとも一方が該液室の上方に設けられた一対
の電極と、該一対の電極間に前記液室内の液体に電気分
解による気泡を発生せしめた後放電により該気泡の体積
を変化させるように電圧を印加する電圧印加手段とを有
すること、あるいは、液体を吐するための吐出口と、該
吐出口に連通ずる液室と、該液室内であって少なくとも
一方の電極が凹凸形状である一対の電極と、該一対の電
極間に前記液室内の液体に電気分解による気泡を発生せ
しめた後放電により該気泡の体積を変化させるように電
圧を印加する電圧印加手段とを有することを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を説明するための電極部を
拡大した断面図で、図中、第５図乃至第８図と同様の作
用をする部分には第５図乃至第８図の場合と同じ参照番
号を付しである。而して、下板１２には例えばシリコン
ウェハーが用いられ、Ｓ　ｉ　Ｏ、、が絶縁ｊ〜１３と
して設けられ、第２電極４としては電気化学的に安定な
白金等がスパッタリングやドライエツチング等により形
成される。上板１５にはインク噴射口２に１対１に対応
して設けられた第１電極３が第２電極４と同じく形成さ
れ、更に所望の面積の第１電極とするため感光性ポリイ
ミド等を用いて絶縁膜１４が形成される。１７は絶縁層
である。而して、本発明においては、前述の本出語人が
先に提案したインクジェット記録装置と異なり、上板１
５側に第１電極３が配置されている。このため、第１電
極３での気泡成長時に、気泡９は浮力の影響を受けにく
く、第１４図（ｃ）で説明した気泡分離が生じない。

第２図は、第１図の第１電極３の周囲の絶縁膜１４上に
インクに対して疎な疎水膜１８を施した実施例を示す図
で、疎水膜１８としては、フッ素系シリコンコーティン
グ剤が用いられる。而して、この実施例は上板１５に第
１電極を設け、さらに、疎水膜１８を設けたものであり
、これにより気泡成長時の気泡の挙動は、第１電極露出
部に制限され、更に均一な気泡膜形成ができる。

第３図は、第１電極３の見掛けの表面積を大きくするた
めに、電極３の表面に凹凸を設けた場合の実施例を、ま
た、第４図は、平滑な面を有する第１電極を説明するた
めの図で、第３図、第４図において、第１図と同じ作用
をする部分には同じ参照番号を付しである。而して、通
常の白金よりなる第１電極３の表面は平滑であり、気泡
発生時には模式的に第４図に示したように、第１電極３
の複数点から気泡が発生し、第１４図（ｃ）にて説明し
た気泡分離の原因となる。而して、第３図に示した実施
例の場合、第１電極３が白金の場合。

白金黒の名称でよく知られているように、白金上にさら
に白金をメツキして凹凸の多い白金層を形成し１表面積
を増加しである。従って、第４図に示した平滑な電極面
に比して約１０００倍面積を増加させることができる。

すなわち、第１電極３の気泡発生状況は、第３図に模式
的に示すように、見掛けの表面積の増加により気泡発生
が密となり均一な気泡膜が形成できる。さらに、電流密
度での比較では表面積の増加により電流密度が小さくな
るため長期期間の使用に対して電極の電気化学的損傷や
摩耗が大幅に低減される。さらに、電流密度を従来より
小さくしても均一な気泡形成が確実にできる０通常のオ
ンデマンド型インクジェット用インクのインク組成では
電気分解には高電圧を必要とするが、本発明によれば、
数１０ボルトでも記録が可能となり、低電圧化の際のイ
ンク組成として必要な塩類も見掛けの表面積の増加によ
り、添加量を少なくでき、安定なインクを用いることが
できる。

効　　　果以上の説明から明らかなように、本発明によると、電気
分解による気泡により電極間をＭＡＲすることにより導
電性インクでも放電させることができる。また、小気泡
で第１電極を覆うため低電圧でも高電界強度が得られ、
印加電圧の低電圧化がはかれる。また第１電極の電位を
負電位（第２電極より低電位）とすることにより、第１
電極で生ずる気泡を水素にしてさらに低電圧化が可能と
なる。

また、上板に独立電極（破泡部）を設けることにより気
泡成長時のインクの浮力の影響をなくすことができるの
で均一な気泡膜を形成でき、また、独立電極露出部周囲
の絶縁膜上に疎水膜を設けることにより独立電極露・小
部における気泡成長の挙動を制限することができるので
均一な気泡膜を形成することもできる。さらに、電極の
見掛けの表面積を増加することにより気泡発生が密とな
り均一な気泡膜を形成することができる。また、電流密
度が低下するので電極の損傷が大幅に改善され。

さらに、低電圧化が実現できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、それぞれ本発明の詳細な説明する
ための要部断面図、第４図は、第３図に示した実施例と
の対応において平滑面を有する第１電極の例を示す図、
第５図は、本出願人が先に提案したインクジェット記録
装置の一例を説明するためのインクジェットヘッドの一
部を切欠いた斜視図、第６図は、第５図のＡ−Ａ線断面
図。第７図は、第５図のＢ−Ｂｌｉ断面図、第８図は、第７
図の一部拡大図、第９図は、電圧、電流波形図、第１０
図は、気泡の生成過程の説明図、第１１図は、他の例を
示す一部切欠斜視図、第１２図は、第１１図のＡ−Ａ線
断面図、第１３図は、電極部の変形例を示す図、第１４
図は、気泡生成における問題点を説明するための図であ
る。１・・・マルチノズル記録ヘッド基体、２・・・噴射肩
口、３１．・第１電極、４・・・第２電極、１４・・・
絶縁膜、１８・・・疎水膜。第図第区第図第図第図第図第図第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】１、液体を吐するための吐出口と、該吐出口に連通する
液室と、該液室内であって少なくとも一方が該液室の上
方に設けられた一対の電極と、該一対の電極間に前記液
室内の液体に電気分解による気泡を発生せしめた後放電
により該気泡の体積を変化させるように電圧を印加する
電圧印加手段とを有することを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。２、液体を吐するための吐出口と、該吐出口に連通する
液室と、該液室内であって少なくとも一方の電極が凹凸
形状である一対の電極と、該一対の電極間に前記液室内
の液体に電気分解による気泡を発生せしめた後放電によ
り該気泡の体積を変化させるように電圧を印加する電圧
印加手段とを有することを特徴とするインクジェット記
録装置。