| 【発明の名称】 |
インク記録ヘッドおよびインク記録装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】桑原 誠治
【住所又は居所】千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】記録動作時のインクメニスカス面からのインク噴出効率を向上し印字記録の効率を向上するインク記録ヘッド及びインク記録装置を提供すること。
【解決手段】スリット状の開口部８を有し、かつ開口部に連通してインクを満たす液室７を形成する支持体１と、インクに電荷を供給可能な給電体３と、開口部に対向して配置された対向電極４と、給電体３と対向電極４の間に電圧を印加する駆動電源回路６と記録位置変更手段９を具備し、スリット状開口部８付近の給電体３の形状を変更することにより、その周辺の電場の集中度を増し、インク噴出効率を向上し、印字記録の効率を向上するインク記録ヘッド及びインク記録装置を構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 スリット状の開口部を有し、かつ前記開口部に連通してインクを満たす液室を形成する支持体と、インクに電荷を供給可能な複数の給電体と、前記液室にインクを供給するインク供給路と、前記開口部に対向して配置された対向電極とによって構成されるインク記録ヘッドであって、前記給電体の前記開口部付近の表面で、前記開口部から前記対向電極に至る方向に、略平行な位置に配置された表面の一部に関し、前記表面が属する平面が、前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過することを特徴とするインク記録ヘッド。
【請求項２】 請求項１記載のインク記録ヘッドであって、前記対向電極に対向している、より前記対向電極に近い前記給電体の面の一部が、その法線が前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせか、あるいは曲面で構成されていることを特徴とするインク記録ヘッド。
【請求項３】 請求項１あるいは請求項２記載のインク記録ヘッドであって、前記複数の給電体のそれぞれの前記開口部付近に、前記給電体自身が配置された液室の一部から前記開口部を橋渡して別の液室の一部の方向に突出しており、前記給電体に電気的に接続された電気的導通性を具備する電場形成電極体を配置したことを特徴とするインク記録ヘッド。
【請求項４】 請求項３記載のインク記録ヘッドであって、前記電場形成電極体の表面のうち、前記開口部から前記対向電極に至る方向に略平行な位置に配置された表面の一部に関し、その表面が位置する平面が前記電場形成電極体が配置されている前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過することを特徴とするインク記録ヘッド。
【請求項５】 請求項３あるいは請求項４記載のインク記録ヘッドであって、前記対向電極に対向して、より前記対向電極に近い前記電場形成電極体の面の一部に関し、その法線が前記電場形成電極体が配置されている前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせか、あるいは曲面で構成されていることを特徴とするインク記録ヘッド。
【請求項６】 スリット状の開口部を有し、かつ前記開口部に連通してインクを満たす液室を形成する支持体と、インクに電荷を供給可能な複数の給電体と、前記液室にインクを供給するインク供給路と、前記開口部に対向して配置された対向電極と、前記給電体と前記対向電極の間に電圧を印加する駆動電源回路とを具備し、必要に応じて前記給電体と前記対向電極との間に前記駆動電源回路により電圧を印加することにより、液室内のインクを前記開口部付近のインクメニスカスから前記対向電極の方向に移動させて、前記開口部と前記対向電極の間に配置された記録媒体上に記録を実現し、必要に応じて記録媒体上の記録の位置を変化させる記録位置変更手段とを有するインク記録装置であって、前記給電体の前記開口部付近の表面で、前記開口部から前記対向電極に至る方向に略平行な位置に配置された表面の一部に関し、その表面が属する平面が前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過させ、その上で必要に応じて前記給電体と前記対向電極との間に前記駆動電源回路により電圧を印加することにより、液室内のインクを前記開口部付近のインクメニスカスから前記対向電極の方向に移動させて、前記開口部と前記対向電極の間に配置された記録媒体上に記録を実現することを特徴とするインク記録装置。
【請求項７】 請求項６記載のインク記録装置であって、前記対向電極に対向している、より前記対向電極に近い前記給電体の面の一部が、その法線が当該の給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせか、あるいは曲面で構成されていることを特徴とするインク記録装置。
【請求項８】 請求項６あるいは請求項７記載のインク記録装置であって、前記複数の給電体のそれぞれの前記開口部付近に、前記給電体自身が配置された液室の一部から前記開口部を橋渡して別の液室の一部の方向に突出しており、前記給電体に電気的に接続された電気的導通性を具備する電場形成電極体を配置したことを特徴とするインク記録装置。
【請求項９】 請求項８記載のインク記録装置であって、前記電場形成電極体の表面のうち、前記開口部から前記対向電極に至る方向に略平行な位置に配置された表面の一部に関し、その表面が位置する平面が前記電場形成電極体が配置されている前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいは、その近傍を通過することを特徴とするインク記録装置。
【請求項１０】 請求項８あるいは請求項９記載のインク記録装置であって、前記対向電極に対向して、より前記対向電極に近い前記電場形成電極体の面の一部に関し、その法線が前記電場形成電極体が配置されている前記給電体から前記対向電極に至る方向と前記インクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせか、あるいは曲面で構成されていることを特徴とするインク記録装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方式のプリンタ?に使用されて、液室にある帯電させたインクを静電場の作用により開口部から静電気力を利用して移動させ、記録対象となる媒体上に記録を行うインク記録ヘッド及びインク記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８及び図９は、従来のインクにより記録を行うインク記録ヘッド及びインク記録装置を示す説明図である。この図８、図９において、１０１は支持体、１０２はスリット状開口部、１０３は給電体、１０４は対向電極、１０５は記録媒体、１０６は駆動電源回路、１０７は液室及びその内部に供給されたインク、１０８は記録位置変更手段、１０９はインク供給路、１１０はインク表面である。
【０００３】一般に、従来のインク記録装置においては特開昭５６?４４６７号公報あるいは特開昭５６?４２６６４号公報に示されている様に、支持体１０１の一方に給電体１０３が配置され、また一方の支持体１０１を加工し、支持体１０１で液室１０７及びスリット状開口部１０２が構成されている。
【０００４】図９はスリット状開口部１０２の近傍の様子を示したもので、給電体の並びが含まれる平面と平行な平面での一断面の拡大図である。
【０００５】また、液室１０７を構成する支持体１０１により、液室１０７内が区画に分けられることなく構成され、さらに支持体１０１は図８にある様に給電体１０３の配置個数及び配置領域の大きさに関わらず、全ての給電体１０３を包含する様に配置されている。その上で、支持体１０１で構成された液室１０７にインク供給路１０９からインクを供給し、液室１０７の一方の末端から他方の末端までインクで満たす。
【０００６】スリット状開口部１０２に供給されたインクを、スリット状開口部１０２に対向して対向電極１０４を配置し、スリット状開口部１０２と対向電極１０４との間に記録媒体１０５を配置し、給電体１０３と対向電極１０４間を駆動電源回路１０６を介して電気的配線を施し、当該の駆動電源回路１０６で選択的に、給電体１０３と対向電極１０４との間に電圧を印加し、スリット状開口部１０２付近に形成されたインクメニスカスからインクが対向電極１０４方向の記録媒体１０５の方向へ移動し、適切な時間のみインクの移動に必要な電圧を印加することによりインク１０７が記録媒体１０５に付着し、記録を実現するものである。その上で記録位置変更手段１０８により記録位置を変更することにより印字及び画像出力の記録が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この様な構成要素を持つ従来のインク記録ヘッド及びインク記録装置においては、インク供給路１０９から液室１０７に供給されたインクがスリット状開口部１０２の一方の末端から他方の末端まで行き渡りインク供給路１０９側からの背圧とインクの液体としての表面張力などの物性により、スリット状開口部１０２の形状に従ったインクメニスカスが形成される。適切な電力投入により当該のインクメニスカスからインクが対向電極１０４方向に曳き糸状に移動し記録媒体１０５上に記録が行われる際に、曳き糸状のインクの移動の対向電極１０４の先頭は小さい先端となる。
【０００８】さらに、従来のインク記録装置においてはインク供給路１０９側からのインクの供給が一様に行われるために、さらにはインクの液体としての物性を一つの主要な要因として、引き出されインクメニスカス面は裾野状に連続的に移動変形し図９にあるインク表面１１０の様に記録媒体１０５にまでインクが繋がる。この時、給電体１０３と対向電極１０４の間に印加した電圧によりこの間に発生した電場に則して給電体１０３から供給された電荷がインクメニスカスに到着し、インクメニスカス表面で移動が制限された電荷がさらに電場の作用を受けインクメニスカス表面を隆起させる。この際に従来のインク記録ヘッド及びインク記録装置においては給電体１０３から発生した電場の電気力線は対向電極１０４方向に向かうに従って広がる様に構成されており、必ずしも給電体１０３と対向電極１０４との間のインクメニスカス表面において電荷が効率良く集中して分布するとは限らない。それ故にインクをインクメニスカスから裾野状に連続的に移動変形させて記録媒体１０５に記録を行う為にはより多くのエネルギーを必要とし、エネルギー効率の悪い方法で印字を行っているという問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明では、開口部から対向電極に至る方向に略平行な位置に配置された給電体の表面の一部に関し、その表面が属する平面が給電体から対向電極に至る方向とインクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に構成し、ないしは対向電極に対向してより対向電極に近い給電体の面の一部に関し、その法線が電場形成電極体が配置されている給電体から対向電極に至る方向とインクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせか、あるいは曲面で構成する。
【００１０】さらには、複数の給電体の個々の開口部付近に、給電体自身が配置された液室の一部から開口部を橋渡して別の液室の一部の方向に突出しており、給電体に電気的に接続された電気的導通性を具備する電場形成電極体を配置し、さらに開口部から対向電極に至る方向に略平行な位置に配置された電場形成電極体の表面の一部に関し、その表面が属する平面が電場形成電極体が配置されている給電体から対向電極に至る方向とインクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に構成し、ないしは対向電極に対向してより対向電極に近い電場形成電極体の面の一部に関し、その法線が電場形成電極体が配置されている給電体から対向電極に至る方向とインクメニスカスとが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせかあるいは曲面で構成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
【００１２】図１、図２、図３は本発明のインク記録装置の発明の実施の形態１を示す説明図である。図１は本発明のインク記録装置の全体外観図であり、図２、図３は本発明のインク記録ヘッドの要部拡大図である。図１、図２、図３において、１（１ａ、１ｂ、１ｃ）は支持体、３は給電体、４は対向電極、５は記録媒体、６は駆動電源回路、７は液室及びその内部に供給されたインク、８はスリット状開口部、９は記録位置変更手段、１０はインク供給路、１１はインク表面である。
【００１３】本発明のインク記録ヘッド及びインク記録装置においては、平板状の板材の支持体１ｂ上にフォトファブリケーション等の手段によりあらかじめ複数の給電体３が形成され、平板状の板材１ｂ上に凸部として形成した支持体１ｃを構成して、その上で平板状の板材の支持体１ａを配置しスリット状開口部８を形成している。その上でインク供給路１０から液室７にインクが供給され、スリット状開口部８付近に図３のインク表面１１の様にインクメニスカスが形成される。
【００１４】また、図２はスリット状開口部８近傍の液室の壁面に形成されている給電体の並びが含まれる平面と平行な平面での一断面の拡大図である。（支持体１ａから支持体１ｂの方向を見ている図）
さらに、駆動電源回路６から対向電極４及び給電体３に所望の電圧を与え、所望の選択された位置の給電体３付近のインクメニスカスから静電力によりインクが対向電極４方向に曳き糸状に噴出し、記録媒体５上にインクが到達することにより記録が実現する。その上で記録位置変更手段９で、記録位置を変更することにより印字及び画像出力を実現する。
【００１５】本実施の形態で形成された給電体３は、その形状が当該の給電体３の開口部８付近の表面で、開口部８から対向電極４に至る方向におおむね平行な位置に配置された表面の一部に関し、その表面が属する平面が給電体３から対向電極４に至る方向とインクメニスカス１１とが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に形成されており、かつ対向電極４に対向しているより対向電極４に近い給電体３の面が、その法線が給電体３から対向電極４に至る方向とインクメニスカス１１とが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせか、あるいは曲面で構成される様に形成されている。
【００１６】もとより、複数の給電体３と対向電極４の間に所定の電圧を印加すると、この間に形成される電場の様子は対向電極４に最も近い給電体３の面とそれに隣接する角の部分から電気力線が対向電極４の方向に伸び、対向電極４に入る際にはそれらの電気力線は対向電極４の表面に垂直と成っている。本実施の形態１の様に開口部８付近の給電体３の形状を対向電極４に向かって先鋭化させ、かつ、対向電極４にもっとも近い面では複数の面かあるいは曲面で形成することにより、開口部８付近の対向電極４方向にあるインクメニスカス１１の近傍の部分により多くの電気力線を集中させることは容易に可能である。
【００１７】しかるに、従来の単純な矩形（長方形）の給電体３の形状の場合、その角から出る電気力線は広がる様に発生し、かつ、その間の電気力線も給電体３の矩形（長方形）の対象中心から広がる様に発生している。これらの電気力線の影響のもと電荷が移動し当該の給電体３の部位のインクメニスカス１１付近での電荷集中の様子と、そこの電場の様子によりインクメニスカス１１を移動変形させて記録媒体５に到達させて記録を行う本方式の印字記録方式の場合、この両者の差による本実施の形態１の給電体３の形状による記録の高効率化は明白である。即ち、こうして形成した給電体３で電気力線を集中化させることにより当該の部分の電荷分布の様子をより集中させることが可能となり、より効率良くインクメニスカス１１の移動変形を実現可能とし、記録媒体５への記録がより効率よく実現する。
【００１８】結果として、本発明の実施の形態１においては、インク記録装置としての印字の高効率化が可能であるインク記録ヘッド及びインク記録装置を提供している。
（実施の形態２）以下に、この発明の実施の形態２を図に基づいて説明する。
【００１９】図４、図５、図６、図７は本発明のインク記録ヘッド及びインク記録装置の発明の実施の形態２を示す説明図である。図４は本発明のインク記録装置の全体外観図であり、図５は本発明のインク記録ヘッドの要部分解図の説明図であり、図６、図７はインク記録ヘッドの要部拡大図である。図４、図５、図６、図７において、１（１ａ、１ｂ、１ｃ）は支持体、２は電場形成電極体、３は給電体、４は対向電極、５は記録媒体、６は駆動電源回路、７は液室及びその内部に供給されたインク、８はスリット状開口部、９は記録位置変更手段、１０はインク供給路、１１はインク表面である。
【００２０】本発明のインク記録ヘッド及びインク記録装置においては、平板状の板材の支持体１ｂ上にあらかじめ複数の給電体３を形成し電場形成電極体２を給電体３の一部に電気的に接続される様に電鋳等の手段により形成する、平板状の板材１ｂ上に、凸部として形成した支持体１ｃを構成して、その上で平板状の板材の支持体１ａを配置しスリット状開口部８を形成している（図５参照）。その上でインク供給路１０から液室７にインクが供給され、スリット状開口部８付近に図６のインク表面１１の様にインクメニスカスが形成される。
【００２１】また、図７はスリット状開口部８近傍の液室に形成されている電場形成電極体２の様子と給電体の並びが含まれる部分拡大図である（支持体１ａから支持体１ｂの方向を見ている図）。さらに、駆動電源回路６から対向電極４及び給電体３に所望の電圧を与え、所望の選択された位置の給電体３付近のインクメニスカスから静電力によりインクが対向電極４方向に曳き糸状に噴出し、記録媒体５上にインクが到達することにより記録が実現する。その上で記録位置変更手段９で、記録位置を変更することにより印字及び画像出力を実現する。
【００２２】こうして形成された電場形成電極体２は複数の給電体３の個々の開口部８付近に、給電体３自身が配置された液室の一部から開口部８を橋渡して別の液室の方向に突出しており、給電体３に電気的に接続され、電気的導通性を具備する。さらに当該の電場形成電極体２の表面のうち、開口部８から対向電極４に至る方向におおむね平行な位置に配置された表面の一部に関し、その表面が位置する平面が当該の電場形成電極体２が配置されている給電体３から対向電極４に至る方向とインクメニスカス１１とが交わる部分の一部あるいは、その近傍を通過している。
【００２３】また、対向電極４に対向してより対向電極４に近い電場形成電極体２の面の一部に関し、その法線が電場形成電極体２が配置されている給電体３から対向電極４に至る方向とインクメニスカス１１とが交わる部分の一部あるいはその近傍を通過する様に配置された、多面の組み合わせかあるいは曲面で構成されている。もとより、複数の給電体３と対向電極４の間に所定の電圧を印加すると、この間に形成される電場の様子は対向電極４に最も近い給電体３の面とそれに隣接する角の部分から電気力線が対向電極４の方向に伸び、対向電極４に入る際には電気力線は対向電極４の表面に垂直と成っている。
【００２４】本実施の形態２の様に開口部８付近の給電体３及び電場形成電極体２の形状を対向電極４に向かって先鋭化させ、かつ、対向電極４にもっとも近い面では複数の面かあるいは曲面で形成することにより、開口部８付近の対向電極４方向にあるインクメニスカス１１の近傍の部分により多くの電気力線を集中させることは容易に可能である。これらの電気力線の影響のもと電荷が移動し給電体３の部位のインクメニスカス１１付近での電荷集中の様子と、そこの電場の様子によりインクメニスカス１１を移動変形させて記録媒体５に到達させて記録を行う本方式の印字記録方式の場合、本実施の形態２の給電体３及び電場形成電極体２の形状による記録の高効率化は明白である。即ち、こうして形成された給電体３及び電場形成電極体２が電気力線を集中化させることにより当該の部分の電荷分布の様子をより集中させることが可能となり、より効率良くインクメニスカス１１の移動変形を実現可能とし、記録媒体５への記録がより効率よく実現する。
【００２５】結果として、本発明の実施の形態２においては、インク記録装置としての印字の高効率化が可能であるインク記録ヘッド及びインク記録装置を提供している。
【００２６】
【発明の効果】以上の様に、本発明では、給電体及び電場形成電極体の形状を対向電極方向に先鋭化した形状にすると伴に、給電体及び電場形成電極体のうち最も対向電極に近い面を多面かあるいは曲面で構成することにより、対向電極方向にあるインクメニスカス面の近傍に集中的に電気力線が配置される形状を実現することで、より効率よくインクメニスカスの移動変形を実現可能とし、その結果として印字の高効率化が可能なインク記録ヘッド及びインク記録装置を実現するという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２３２５
【氏名又は名称】セイコーインスツルメンツ株式会社
【住所又は居所】千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地
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| 【出願日】 |
平成１４年５月２８日（２００２．５．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６３７８
【弁理士】
【氏名又は名称】坂上 正明
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３４１０６７（Ｐ２００３−３４１０６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１２月３日（２００３．１２．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１５３７０５（Ｐ２００２−１５３７０５） |
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