JPH0655512B2 - 熱静電インクジエツト記録装置 - Google Patents

熱静電インクジエツト記録装置

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JPH0655512B2
JPH0655512B2 JP61115777A JP11577786A JPH0655512B2 JP H0655512 B2 JPH0655512 B2 JP H0655512B2 JP 61115777 A JP61115777 A JP 61115777A JP 11577786 A JP11577786 A JP 11577786A JP H0655512 B2 JPH0655512 B2 JP H0655512B2
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孝一 斉藤
義彦 藤村
七穂 井上
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は飛翔電圧を印加される電極間距離の精度出しを
容易にするとともにインク飛翔電界レベルを上げずにイ
ンク飛翔発生面と記録体との間隔を拡げることのできる
ようにした熱静電インクジェット記録装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のインクジェット記録装置として、例えば、インク
室にピエゾ素子等の電歪素子を設け、これに所定の周波
数の電圧を加えることによってインク室内のインク圧を
高めてインク室のオリフィスからインク滴を吐出するよ
うにしたものがある。
このインクジェット記録装置によると、記録紙をインパ
クトすることがないため騒音も少なく、また、インク滴
の付着によって記録を形成するため、定着工程を必要と
しない利点を有する。
しかし、このインクジェット記録装置では、前述した電
歪素子を有したインク室より成るインク吐出機構の小型
化に限界があるため、所定の画素密度に対応することが
難しく、そのため、機械的走査に基いて対応しようとし
ている。このため、印字速度の向上に限界が生じる。ま
た、オリフィスからインク滴を吐出させるため、目詰ま
り等の問題が生じる。
上記の不都合を解決するインクジェット記録装置とし
て、例えば、磁性インクジェット、平面インクジェッ
ト、熱バブルインクジェット、静電吸引インクジェット
等によるインクジェット記録装置がある。
(1)磁性インクジェット 画素密度に応じた間隔で磁性電極アレイを設け、これを
画像信号に応じて駆動して磁界によるインクの盛り上が
りを形成し、これに静電界を作用させてインクを飛翔さ
せる。
(2)平面走査インクジェット 画素密度に応じた間隔で配置された電極アレイと平行に
スリット状のインク溜めを設け、記録紙を介して対向し
て設けられた電極と電極アレイ間に画像信号に応じた電
界パターンを形成し、この電界パターンに基いてインク
溜からインクを飛翔させる。
(3)熱バブルインクジェット 画素密度に応じた間隔で発熱素子アレイを配置し、画像
信号に応じてインクを加熱して膜面沸騰(500〜60
0℃)を生じさせ、これによってオリフィス内の圧力を
上げてインク滴を噴射する。
(4)静電吸引インクジェット 画像情報に応じた電界によってインクを静電的に吸引す
るとともに空気流を作用させてインクを飛翔させる。
以上述べたインクジェット記録装置によれば、 (1)、(3)および(4)のインクジェット記録装置
においては、画像信号に応じて磁界パターンあるいは電
界パターンを形成し、このパターンと静電界あるいは空
気流の作用によってインクを飛翔させるようにしている
ため、記録速度の高速化が可能であり、 (2)のインクジェット記録装置においては、インク吐
出用のオリフィスが不要になるため、目詰まりの問題が
なくなるという利点をも有する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、以上述べたそれぞれのインクジェット記録装置
には次の不都合がある。
(1)磁性インクジェット インクを磁性化する磁性材料を混入するため、カラー化
が難しい。
(2)平面走査インクジェット 信号電圧レベルが高いため、選択されなかったアレイ電
極の部分にも電界が形成されて誤飛翔が生じる恐れがあ
る。また、休止時間が長くなるため、ある程度の高速化
しかできない。
(3)熱バブルインクジェット 気泡の生成および削減によるキャビテーション現象のた
め、発熱体寿命が短くなる恐れがある。
(4)静電吸引インクジェット インク吸引用電圧レベルが高いため、画素密度に応じた
間隔で駆動素子を集積化することが難しい。そのため、
マトリクス駆動方式を採用するとある程度の高速化しか
できない。
本発明者は上記の点に鑑み、耐久性に富み、飛翔精度が
高く、カラー化を可能にしながら記録速度の高速化が図
れる熱静電インクジェット記録装置を提案した。
この熱静電インクジェット記録装置は、抵抗性あるいは
導電性のインクを画像信号に応じて加熱して加熱した部
分のインクの表面張力、界面張力、粘度および電気抵抗
を低下させ、これによってインクの盛り上がりを形成
し、この盛り上がり部に電界を集中させることによって
インクを飛翔させるものである。
しかし、この熱静電インクジェット記録装置によれば、
インク飛翔発生面と記録体との間に106V/m〜107V/m(1V/
μm〜10V/μm)の電界を形成してインクを飛翔させて
いるため、電界形成用電圧を高耐圧トランジスタに適用
できる数1,000V(1,000V〜3,000V)にすると、インク飛翔
面と記録体との間の距離を数100μm(100μm〜300μ
m)にしなければならない。通常、記録体として使用さ
れる記録紙は60〜100μmの厚さを有しているため、前
記の微小な間隙へ記録紙を通すためには非常に高い精度
の記録紙保持機構が必要になり、記録紙を回転するロー
ル状の対向電極によって支持すると、ロール径の変動等
があって前記微小の間隙を精度良く維持することが困難
になってコストアップの要因となる。特に、記録紙を保
持するロール状対向電極としてインク付着位置精度の高
い曲率つ半径の小さいものを使用すると記録紙もそれに
応じて曲面を呈するため、更にこの傾向が大になる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、飛翔電圧が
印加される電極間距離の精度出しを容易にし、かつ、イ
ンク飛翔面と記録体との間の距離を拡大できるようにす
るため、インク室のインクを画像信号に同期して加熱
し、前記インクの表面張力、界面張力及び粘度を低下さ
せる加熱手段と、 インク飛翔通路上の所定の点と前記インク室の間に前記
画像信号に同期したパルス電圧を印加して第1の電界を
形成し、前記加熱手段によって加熱されたインクを前記
所定の点まで飛翔させる第1の電界手段と、 前記所定の点と前記記録紙の間に第2の電界を形成して
インクを前記記録紙まで飛翔させて前記記録紙に付着さ
せる第2の電界手段とを有することを特徴とする熱静電
インクジェット記録装置を提供するものである。
本発明においては、インク飛翔面からインクを飛翔させ
るにあたって、インクを画像信号に応じて加熱してその
表面張力、界面張力、粘度および電気抵抗を低下させる
とともにインク飛翔通路に飛翔電界を形成する。以下の
実施例では、前記加熱はサーマルヘッドによって行われ
るが、これに限定するものではなく、例えば、レーザー
光によって加熱するようにしても良い。
〔実施例〕
以下、図面に従って本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示し、サーマルヘッド
基板1に発熱抵抗体2がアレイ状に並べられて通電用電
源3に接続されている。サーマルヘッド基板1の上面に
は耐熱性電気絶縁保護層4を介して誘導電極5が設けら
れている。サーマルヘッド基板1の上面を囲むように開
口6aを有したインク供給用枠体6が設けられ、その開
口6aに開口7aを有したインク厚設定用壁部材7が設
けられている。インク供給用枠体6によって形成される
空間にインク8が供給される。
インク厚設定用壁部材7に対向するようにスリット状開
口11を有した電極保持体9が設けられ、それに飛翔電
極10が設けられている。飛翔電極10は紙面垂直方向
に連続する長い帯状の電極であるが、アレイ状に形成さ
れても良い。記録体12の背面にはロール状の加速電極
13が設けられており、誘導電極5と飛翔電極10の間
にパルス電源14が接続され、飛翔電極10と加速電極
13の間に直流電源15が接続されている。ここで、誘
導電極5と飛翔電極10の距離は、例えば、200μmに
設定され、飛翔電極10と加速電極13の距離は、例え
ば、200μmに設定される。
以上の構成において、本発明の動作を説明する。画像信
号に応じて通電用電源3から発熱抵抗体2に通電して発
熱させるとともにそれとほぼ同時に誘導電極5と飛翔電
極10の間にパルス電源14から、例えば、2000V、2
msecの飛翔用の高電圧パルスを印加する。インクは導
電性乃至抵抗性であり、インクに静電誘電を生じ、イン
ク自由表面に生ずる誘導電荷と電界の積で与えられるク
ーロン力によってインクは高電圧パルスで形成される飛
翔電界に応じて飛翔しようとする。このとき、インクは
表面張力、界面張力、重力による抗力が働き、かつ、運
動を始めると粘性抵抗も生ずる。発熱抵抗体2で加熱さ
れた領域のインクは表面張力、界面張力および粘度の低
下を生じ、インクの応答が高速になる。その結果、発熱
部飛翔電界分布に応じてインクが飛翔し、スリット状開
口11を抜けると、例えば、300Vの直流電源15に基く
加速電極13と飛翔電極10の間の電界によって飛翔を
続けて記録紙12に付着する。
以上の実施例では、飛翔電極は加速電極のように回転す
るものではなく、従って、誘導電極との間の距離を高い
精度で設定することができる。また、誘導電極と飛翔電
極の間隔を100〜300μmにしたとき、1,000〜3,000Vの
電圧をかければ良いので高耐圧トランジスタの使用が可
能になる。一方、飛翔電極と加速電極の間では、高耐圧
トランジスタによる電圧の制限がなくなるので、その間
隔に応じた電圧を加えれば良く、その間隔は必要に応じ
て拡げることができる。
第2図は本発明の第2の実施例を示し、第1図と同一の
部分は同一の引用数字で示したので重複する説明は省略
するが、誘導電極5がインク厚設定用壁部材7のインク
と接触する内面側に設けられている変形例である。この
場合、サーマルヘッドには、誘導電極を設ける必要がな
くなるため、感熱記録装置で用いられている通常のサー
マルヘッドがそのまま用いることができる。尚第1およ
び第2の実施例において、インクが抵抗性である場合、
耐熱性電気絶縁保護層4を省略することができ、熱応答
速度を早くすることができる。
第3図は本発明の第3の実施例を示し、第1図と同一の
部分は同一の引用数字で示したので重複する説明は省略
するが、インク層厚設定用壁部材7を導体で構成するこ
とにより誘導電極5と兼用させた変形例である。この場
合、インク圧等によりスリット5の部分でインクが上に
凸状になるようにメニスカスを形成させると、その部分
に電界が集中して飛翔を確実にする。
第4図は本発明の第4の実施例を示し、第1図と同一の
部分は同一の引用数字で示したので重複する説明は省略
するが、インク厚設定用壁部材7と飛翔電極10の電極
保持体9とを同一の板部材19で構成し、その両面に飛
翔電極5および誘導電極10を設け、更に、スリット1
1を設けた変形例である。
第5図は本発明の第5の実施例を示し、第1図と同一の
部分は同一の引用数字で示したので重複する説明は省略
するが、発熱抵抗体2をサーマルヘッド基板1の端部に
設けたエッジ型サーマルヘッドに適用したものであり、
誘導電極5を有する壁部材18を対向させてスリットギ
ャップ17へインクを供給し、サーマルヘッド基板1と
壁部材18とで構成されるスリットギャップ17の直上
部に飛翔電極10を設けた変形例である。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明の熱静電インクジェット記録
装置によれば、インクの飛翔通路上の所定の点にインク
に飛翔電界を与える飛翔電極を設けてインク飛翔面から
飛翔電極までインクを飛翔させた後、記録体の背面に設
けられた加速電極によって記録体に付着させるようにし
たため、従来の各種のインクジェット記録装置の不都合
を解消しながら飛翔電圧が印加される電極間距離の精度
出しを容易にし、かつ、インク飛翔面と記録体との間の
距離を拡大することができる。また、第1の電界手段に
画像信号に同期したパルス電圧を印加しなければインク
が飛翔することがないため、周囲の気温の変化等によ
り、誤ってインクが飛翔するというような誤動作を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図より第5図は本発明の第1より第5の実施例をそ
れぞれ示す説明図。 符号の説明 1……サーマルヘッド基板、2……発熱抵抗体 3、14、15……電源 4……耐熱性電気絶縁保護層、5……誘導電極 6……インク供給用枠体 7……インク厚設定部材、8……インク室 9……電極保持体、10……飛翔電極 11……スリット状開口、12……記録体 13……加速電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号に応じてインクを飛翔させて記録
    紙に付着させるインク記録装置において、 インク室のインクを画像信号に同期して加熱し、前記イ
    ンクの表面張力、界面張力及び粘度を低下させる加熱手
    段と、 インク飛翔通路上の所定の点と前記インク室の間に前記
    画像信号に同期したパルス電圧を印加して第1の電界を
    形成し、前記加熱手段によって加熱されたインクを前記
    所定の点まで飛翔させる第1の電界手段と、 前記所定の点と前記記録紙の間に所定の電圧を印加し
    て、前記第1の電界が形成されない場合には前記インク
    室の前記インクを飛翔させることができない強さを有す
    る第2の電界を形成し、前記第1の電界が形成されて前
    記所定の点までインクが飛翔したときその飛翔したイン
    クを前記記録紙まで飛翔させて前記記録紙に付着させる
    第2の電界手段を有することを特徴とする熱静電インク
    ジェット記録装置。
JP61115777A 1986-05-20 1986-05-20 熱静電インクジエツト記録装置 Expired - Lifetime JPH0655512B2 (ja)

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