JPS62156962A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は目詰りのないインクジェット記録装置に関す
る。

（発明の技術的背景とその問題点〕 従来よりインクジェット法は、普通紙に記録する種々の
記録技術の中で、多くの研究開発がなされてきた。それ
は、消耗品がインクのみでよいこと、インクが液体であ
るため記録ヘッド部へのインクの搬送が容易なこと、記
録エネルギーがインクを移動させるエネルギーのみでよ
く熱転写記録のように固体インクの相変化を利用した記
録方法でなく記録エネルギーが小さいこと等の多くの利
点を有し、かつまた高速記録、即時記録が可能でおるこ
とから、高速ラインプリンター等にも適用できるためで
ある。

しかし、これらの優れた特長をもつ記録技術でおるにも
かかわらず未だ普及を見ないのは、装置を長期間休止し
たときインクを噴出させるノズル（オリフィス）先端部
にインクの溶媒の蒸発に伴うインク凝固が生じ、ノズル
の目詰りが発生して、常に安定した記録ができないため
である。

そこでこの欠点を解決しようとしたものに、静電加速型
スリットジェット方式（電子通信学会論文誌Ｖｏｌ　、
Ｊ−６８−ＣＮ（１２１９８５Ｐ９３）　、手動ポンフ
ヲ用いた方法（日経エレクトロニクス１９８５２−１１
　Ｐ２Ｓ５）などがある。

前者は、多数のノズルを一つのスリットにまとめ、スリ
ット長を大きくすることにより目詰りを従来と比較して
少なくしようとしたものである。

しかし、スリット幅は、従来のノズルと同程度の８０ミ
クロン幅が必要なため、完全にノズルの目詰りをなくす
ことはできていない。

後者は、目詰りが生じたときに目詰りの原因となってい
る凝固インクを手動ポンプにより強制的に吐出させ、イ
ンク噴出不良を除いて機能を回復させるものでおる。と
ころが、マルチヘッドのような多数のノズルの一部に目
詰りが生じていると、手動ポンプによる圧力は目詰りの
生じていないノズルから扱けてしまい、目詰りの生じて
いるノズルの凝固インクを吐出させることはできない。

このようにインクを用いた記録方法で、原理的にインク
ノズルでの目詰りのない方法は今までなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記欠点に鑑みてなされたものでおり、長期
間装置を休止しても、ノズル中に目詰りが発生せずに良
好な印字が常にできるインクジェット記録装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、染料または顔料を含まない液体を飛翔前また
は飛翔中に着色し、着色した液体を記録紙に付着させて
記録することを特徴とするものである。この液体を飛翔
させる方法には従来のインクジェット法で用いられてい
る全ての方法が利用できる。またノズル部は、不純物を
含まない液体のみが通過するため、目詰りが発生するこ
とは全くない。飛翔前または飛翔中の液体を着色するに
は染料または顔料の微粒体あるいは染料または顔料を含
む液体ないしは固体の微粒体をノズル外部から搬送し、
飛翔前必るいは飛翔中の液体にノズル外で着色させる。

〔発明の実施例〕

つぎに図面によりこの発明の概念を示すに適した一実施
例を詳細に説明する。第１図はこの実施例での記録プロ
セスの概念を示す図である。液体飛翔用ヘッド■のノズ
ル中には染料等を全く含まない液体、たとえば、水■が
入っている。このようにノズル中の液体には長期間放置
したとき液体が蒸発しても凝固してしまう物質が全く含
まれていない。そのため、ノズルを長期間放置しても目
詰りは生じない。ここでの説明ではノズル中に熱素子■
が設けられ、熱素子に信号が加えられるとノズル中の液
体が急激に熱せられて突沸状態となり、液体をノズルか
ら放出する方法を示したが、吐出原理は公知の方法が全
て適用できる。また記録紙←）とノズルとの間には隔壁
■が設けられ、記録中に矢印六方向に移動している霧状
の着色微粒子■と記録紙とを隔てている。第１図（２）
は、熱素子に信号が加えられた状態を示す。熱素子が急
激に熱せられて、熱素子上の液体中に気泡■が生ず−Δ
　　− る。この気泡は第１図（ハ）に示すように急激に成長す
る。加えられた熱により矢印（ハ）方向に急激に成長し
た気泡０はノズル中の液体を押し出し、ノズルの先端に
液柱０のを形成する。この液柱に霧状の着色粒子■が付
着する。

熱素子に加えられていた信号がなくなると、第１図０に
示すように熱素子が急冷されるため、気泡０は矢印（８
）で０２）で示すように急激に縮小した気泡０Φとなる
。この急激な気泡の縮小によりノズル内の液体に負圧が
生じ、ノズル先端部の液体をノズル内に吸収ＱＯＬ、、
かつ液柱は切断されて液滴（１０となり矢印Ｂ方向に飛
翔する。この間液滴に矢印六方向に移動している着色微
粒子が付着しつづけ液滴内の着色微粒子Ｑｌｌｔｌの濃
度を増加する。

その後第１図１に示すように液滴０７）は液滴内の着色
微粒子（ト）の濃度を増加させつつ隔壁■に設けられた
穴（イ）を通り記録紙に）に付着ＣΦする。一方、ノズ
ル内の液体■はノズル先端部の液体の表面張力によりノ
ズル内部から吸引され、定常状態Ｑ０に復帰する。この
ような一連の動作を繰り返し、所定の記録が終了すると
、霧状の着色粒子を発生していた超音波振動子等の動作
が中止されて、霧状着色微粒子０の流れはなくなる。

つぎに第１図（ｅ）で示すようにホームポジションに戻
ったノズルからノズル内の着色微粒子で汚れた液体（２
２）を熱素子の再度にわたる電圧印加により吐出する。

この吐出した液滴０００■はガター（２３）に捕獲され
（２４）、矢印Ｃで示すように収集される。

このように記録終了後にノズル内には清浄な液体が満た
される。そのため装置が長期間放置されてノズル内の液
体が蒸発しても目詰りは生じない。

〔発明の他の実施例〕

次に、この発明の他の実施例を第２図を用いて説明する
。この実施例は、液体と着色微粒子にそれぞれ逆極性の
電荷をのせ、飛翔液滴に効果的に着色微粒子が付着する
ようにしたものである。第２図■は熱素子■に信号電圧
を印加した直後の状態である。ノズル中の液体■にはノ
ズル内の電極（図示しない）を通して正の電荷（２５）
が与えられ、また霧状の着色微粒子０に帯電器（図に示
していない）等により負の電荷（２Ｇ）が与えられてい
る。

そのため液体の正の電荷により負に帯電した着色微粒子
は矢印（２７）の方向に強制的に吸収され、ノズル中の
液体に付着（２８）Ｌ着色する。熱素子に電圧が印加さ
れ急激に熱せられた液体中では、第２図（ハ）に示ずよ
うに気泡０が急速に膨張し、ノズル先端から着色粒子を
含んだ液柱０Φが噴出する。この正の電荷を有する液柱
には、矢印（２９）で示すようにさらに周辺の着色微粒
子が静電気力により付着■し、液体の着色濃度を増加す
る。

つぎに、熱素子の印加電圧がオフとなり、液体中の気泡
が急速に縮小すると、第２図（Ｃ）に示すようにノズル
先端部の液体をノズル側に吸引し、液柱から液滴ＯΦを
分離する。この液滴は矢印Ｂの方向に移動しつつ、周辺
の着色微粒子を矢印（３０）の液滴方向に静電気力で引
きよせ液滴の着色濃度を増大させていく。さらに周辺の
着色微粒子を第２図ゆで示すように矢印（３１）方向に
集めた液滴は飛翔しつづけ、第２図（ｅ）に示すように
記録紙に）に付着（３２）する。

一方、液滴噴出後のノズル中の液体は正の電荷により矢
印（３３）のノズル方向に着色微粒子を集め新たに着色
する。そのため記録終了後には、第１図で示したと同様
に霧状着色微粒子の発生を中止し、ノズル中の着色した
液体を強制的に噴出し、ノズル内を清浄な液体で満たす
。

第３図は、この発明の他の実施例の記録部を模式的に示
したものでノズルの先端から着色液体を供給して飛翔さ
せる方法である。第３図に）は熱素子■に信号電圧を印
加した直後の状態を示す。ノズル先端部には着色液体（
３４）が供給されている。

ノズル中の液体（３５）は着色液体によって着色してい
る。第３図（ハ）に示すように、熱素子の発熱により熱
素子上に急激に発生した気泡０は、ノズルから液体（３
７）を噴出する。このときノズル先端部の着色液体（３
６）もともに噴出して液柱に吐出する。

ついで熱素子に加えられた電圧がオフとなり、熱素子が
急冷し液体中の気泡（１３）が急激に縮小すると、ノズ
ル先端部の液体がノズル内に吸引され、柱状の着色液体
から液滴が分離して飛翔する。この液滴（４０）は第３
図Ｕ　（ｅ）に示すように飛翔し記録紙に付着（４２）
Ｌ、、記録が行われる。液滴飛翔後、ノズル内に吸引さ
れた液面はその表面張力またはノズル開口部に供給され
た着色液体（４１）により満たされ、つぎの記録を可能
にする。

着色液体をノズル先端部から供給する方法では、ノズル
開口部に供給される着色液体の厚みは、ノズル開口径の
それより小さいことが望ましい。厚すぎると、ノズル開
口部を出た直後で吐出圧力が分散し、液滴形成に支障を
生ずる場合がある。またこの記録方法は第１，２図に示
した霧状微粒子を供給する方法に比較し、濃度の高い記
録が可能となる。

第５図は、ノズル開口部に効率良く、着色液体の薄膜を
形成できるこの発明の記録装置の記録ヘッドの１例を示
したもので必る。記録ヘッド（７３）は液体吐出口（７
４）を１端に設けた液体供給路（７５）を形成する液体
供給路形成基板（７６）と液体供給路形成基板（７６）
の外側に設けられ、液体吐出口（７４）周辺に着色液体
（７７）を供給する着色液体供給路（７８）を形成する
外壁（７９）からなっている。外壁（７９）には液体吐
出口（７４）に対向して着色液体吐出口（８１）が設け
られている。液体供給路（７５）の液体吐出口（７４）
の近傍には熱素子（８０）が設けられており、導体（図
示せず）により外部の駆動回路（図示せず）と接続され
ている。着色液体供給路（７８）は、液体吐出口（７４
）および着色液体吐出口（８１）に向かって狭くなって
いる。このように着色液体吐出口（８１）に向って着色
液体供給路（７８）を狭くすることにより毛細管力が着
色液体吐出口に向けて働き、液体吐出口（７４）および
着色液体吐出口（８１）近傍で消費された着色液体を効
率良く、迅速に補給できるものである。また、記録終了
後、ポンプ等（図示せず）の手段により着色液体供給路
（７８）内の着色液体（７７）を排出する場合も、排出
残余は液体吐出口（７４）と着色液体吐出口（８１）の
間に集中するため、液体吐出口（７４）より液体を吐出
させることにより容易に、着色液体（７７）を液体吐出
口（７４）、着色液体吐出口（８１）周辺より除去する
ことができる。この実施例では、着色液体供給路（７８
）は着色液体吐出口（８１）に向かってテーパ状に狭く
なっているが、熱論階段状に狭くなっても良い。また、
液体吐出の駆動源も圧電素子など他の手段を用いること
もできる。

第４図は、着色した液体を霧状にし、ノズル先端に吹き
付けて着色液体の被膜をつくり、この着色被膜の液体を
飛翔させ記録する方法である。第４図（０は、第３図に
）と同様、熱素子■に信号電圧を印加した直後の状態を
示す。液体からなる霧状の着色微粒子（８）が矢印Ａの
方向からノズル■に吹き付けられ着色液体の被膜（４３
）がノズル先端部（４４）に一様に生ずる。この被膜は
たえず矢印ＢがらＣの方向に移動している。

一方、ノズル中の熱素子は印加された信号電圧により急
激に熱せられ、ノズル中の液体に突沸的に気泡■が生ず
る。ついで第４図（ハ）に示すように、液体中に生じた
気泡０のが急激に成長し、ノズル中の液体（４５）およ
びノズル上の着色液体（４６）に加速度を与えノズルか
ら柱状に吐出する。熱素子に加えられている電圧がオフ
となると、熱素子は急冷され、それと同時に液体中の気
泡Ｏ■が収縮し、加速されていた柱状の着色液体（４７
）を分離し、液滴を生成する。

また液体（４８）はノズル内にノズル周辺の着色液体と
ともに吸引される。このように分離した着色液滴（４９
）は記録紙（へ）と霧状着色微粒子との隔壁に設けられ
たスリット（ト）を通して、第４図１に示すように記録
紙の方向へ飛翔する。また第４図（ｅ）に示すように吸
引されたノズル内の液体は周辺の着色液体被膜と霧状着
色微粒子の供給により、すばやくもとの飛翔前の状態（
５１）に復帰する。一方、飛翔した着色液滴は記録紙に
付着（５１）Ｌ／記録の１サイクルが終了する。全記録
終了後は着色液体の供給が止められ、ノズル内の汚れた
液体が噴出され除去されて全工程を終了する。

第６図は本発明による液体ジェット記録装置の構成を示
している。液体の入った液体槽（５５）からパイプ（５
６）を通し、熱素子を有するヘッド■に液体が供給され
、信号に応じた液滴（ロ）となり、霧状の着色微粒子０
中を飛行して記録紙（へ）に付着し、記録を行う。一方
インク槽（５７）中のインク液はパイプ（５８）を通り
インクの霧化槽（６０）中で霧状の微粒子となりパイプ
（５９）を通り、飛行中の液滴（ロ）を着色する。余分
な霧状のインクは吸引パイプ（６２）を通り、ポンプ（
６１）によって吸引され再び霧化槽（６０）に回収され
る。第７図は第５図に示した構成を持つ本発明になる記
録装置の模式図である。記録ヘッドωには液体槽（５５
）から液体が供給され、入力信号に応じ飛翔する。この
飛翔している液体に、インク槽（５７）から供給された
インクがインクの霧化槽（６０）中で超音波素子（７１
）により霧状になりスリット（５９）から吹き出し、飛
翔している液滴を着色し記録を行う。記録紙に）はプラ
テン（７２）により順次矢印六方向に送られ連続した画
像を記録する。

以上説明したようにこの発明により従来一般に用いられ
ていた圧力パルス式、加圧振動型、バブルジェット式等
のインクジェット方式のインクのかわりに、液体のみを
用い、ノズルの目詰りをなくしたインクジェット記録装
置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ノズル前面に霧状着色用微粒子層を設けた本
発明の一実施例での記録工程を説明するための図、第２
図は、ノズル中の液体と霧状着色微粒子に逆電荷を与え
、ノズルからの噴出液体を有効に着色させる記録工程を
説明するための図、第３図は、ノズル前面に着色液体を
流したときの記録工程を説明するための図、第４図は、
ノズル前面から霧状の着色液体を吹き付け、ノズル前面
に着色被膜を形成したときの記録工程を説明するための
図、第５図は、本発明になる記録装置に用いられる記録
ヘッドの要部拡大図、第６図は、ノズル前面に霧状着色
微粒子層を設けた実施例の機構部を概念的に示す図、第
７図は、本発明をラインプリンタに応用したときの記録
装置内部の構成図である。 １・・・ノズルヘッド　２・・・ノズル内の液体３・・
・熱素子　　　　４・・・記録紙５・・・隔壁　　　　
　６・・・着色微粒子１５、１７・・・飛翔液体　２０
・・・記録紙に付着したインク２３・・・ガター　　　
　３４．４３・・・着色液体５５・・・液体槽　　　　
５７・・・肴色液体槽６０・・・着色液体の霧化槽 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 ぶムＮ辻　　心公公公　　畳交 め ０　　　　　　　　　　　Φ ℃　　　　　　　　　　　　Φ 第ａ図 第５図 特開昭６２−１５６９Ｇ２（７） 第６図 、＼　に−一≦ぞ〉慢

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固型物を含まない液体を吐出口より吐出させ、液
   滴を形成する手段と、前記吐出口または液滴吐出経路に
   前記液体を着色する着色材を供給する手段と、記録終了
   後、前記吐出口または液滴吐出経路の前記着色材を除去
   する手段と、着色液体を受容する記録媒体からなること
   を特徴とするインクジェット記録装置。
2. （２）固型物を含まない液体に電荷を与える手段と、着
   色材に逆極性の電荷を与える手段を有する特許請求の範
   囲第１項記載のインクジェット記録装置。
3. （３）記録終了後吐出口は液滴吐出口経路の前記着色材
   を除去する手段を備え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。