(57)【要約】【課題】構造を複雑化することなく、低い投入エネルギで高い吐出エネルギを得て、高粘度の液体吐出を可能とする。【解決手段】液体供給路から供給された吐出液を、吐出口から吐出する液体吐出方法であって、前記吐出口付近において、起爆剤を爆発させることにより、前記吐出口から前記吐出液を吐出することを特徴とする液体吐出方法を提供することにより前記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給路から供給された吐出液を、吐出口から吐出する液体吐出方法であって、
前記吐出口付近において、起爆剤を爆発させることにより、前記吐出口から前記吐出液を吐出することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２】
前記起爆剤となる物質を、予め前記吐出液中に混入しておくようにした請求項１に記載の液体吐出方法。
【請求項３】
前記起爆剤となる物質を、前記吐出口付近において、あるいは、前記液体供給路において、前記吐出液中に混入するようにした請求項１または２に記載の液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出方法に係り、特に、ノズルからインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録ヘッド等の液体吐出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体吐出方法を利用した例として、熱エネルギあるいは電気エネルギ等を利用して、ノズルからインクを吐出させて、紙等の記録媒体に対し画像等を記録するインクジェットプリンタが知られている。
【０００３】
例えば、従来の液体吐出方法を利用したインクジェットプリンタとして、電気分解で水素及び酸素を発生させ、この気体を燃焼爆発させて、その爆発のエネルギを利用してインクをノズルから吐出させるようにしたインクジェットプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このインクジェットプリンタのノズル付近の概略を図３に示す。
図３に示すように、このインクジェットプリンタは、インク供給路１１０ａからインク室１１０に供給されたインク１１２を、ノズル１１４から吐出するものである。インク室１１０の下には、圧力室１１６が設けられており、インク室１１０と圧力室１１６は、振動板１１８で仕切られ、圧力室１１６の中には電解液１２０が密封されている。また、圧力室１１６には、電極１２２ａ、１２２ｂ及びヒータ１２４が設けられている。
【０００５】
インク吐出時には、電極１２２ａ、１２２ｂにより電解液１２０を電気分解し、水素及び酸素を発生させ、この発生した気体をヒータ１２４で加熱して、燃焼爆発させる。そして、この爆発の衝撃により振動板１１８を振動させることにより、インク室１１０内のインク１１２をノズル１１４から吐出させる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２７６６３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載されたものでは、燃焼用の気体（ガス）を電気分解によって発生させる液と、実際に吐出させる液とが異なっており、さらに発生した気体を燃焼爆発させるために加熱するヒータも必要であり、ヘッドの構造が複雑であるという問題がある。
また、気体を燃焼爆発させることにより振動板を振動させ、振動板を介して圧力をインクに伝達してインクを吐出させる構造としているためエネルギ効率が低いため高粘度のインクを吐出させるのは困難であるという問題もある。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、構造を複雑化することなく、低い投入エネルギで高い吐出エネルギを得ることができ、高粘度の液体の吐出を可能とする液体吐出方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、液体供給路から供給された吐出液を、吐出口から吐出する液体吐出方法であって、前記吐出口付近において、起爆剤を爆発させることにより、前記吐出口から前記吐出液を吐出することを特徴とする液体吐出方法を提供する。
【００１０】
また、前記起爆剤となる物質を、予め前記吐出液中に混入しておくようにしたことが好ましい。
【００１１】
さらに、前記起爆剤となる物質を、前記吐出口付近において、あるいは、前記液体供給路において、前記吐出液中に混入するようにしたことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体吐出方法について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、本発明の液体吐出方法を実施する液体吐出装置（液体吐出ヘッド）の液体吐出部付近の概略を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、Ｓｉ基板１０上に発熱抵抗体１２及びこの発熱抵抗体１２に電流を流して発熱させるための電極１４が設けられている。
【００１４】
また、Ｓｉ基板１０に平行に設けられたノズルプレート１６と、Ｓｉ基板１０との間には、発熱抵抗体１２上の部分に、吐出液室１８が設けられ、さらに吐出液室１８に吐出液２０を供給する吐出液供給路２２が設けられている。
また、ノズルプレート１６には、吐出液室１８の吐出液２０を発熱抵抗体１２に対し略垂直に吐出する吐出口（ノズル）２４が設けられている。
さらに、本実施形態の液体吐出方法における吐出液２０中には、起爆剤となる物質が混入されており、これを吐出液室１８において爆発させるために、吐出液室１８に酸素を供給する酸素供給路２６が、Ｓｉ基板１０に設けられている。
【００１５】
本実施形態において、吐出液２０に混入される起爆剤としては、気体、液体、固体等、特に限定はされず、なるべく低沸点の物質であればよく、例えば、トルエン、アセトン等が好適に例示される。
起爆剤としてこれらの低沸点の物質（例えば、トルエン）の混入された吐出液２０は吐出液室１８に導かれる。吐出液室１８において、トルエン等の低沸点の液体の起爆剤は、発熱抵抗体１２により加熱されて気化し、これに別途酸素供給路２６から供給される酸素が混合される。このとき、起爆剤と酸素とをよく混合させるために吐出液２０をここで攪拌するようにしてもよい。加熱抵抗体１２は、この混合気をさらに加熱することにより、燃焼爆発させ、その爆発のエネルギにより吐出口２４から吐出液２０を吐出させる。
【００１６】
また、起爆剤の爆発のさせ方も、上述したように、発熱抵抗体１２のような加熱手段で加熱する方法に限定されるものではなく、これ以外にも、起爆剤の種類に応じて、さまざまな方法が考えられ、例えば、起爆剤に直接電圧を印加してもよいし、あるいは起爆剤にレーザービームをあてて爆発のエネルギを付与するようにしてもよい。
【００１７】
以下、本実施形態の作用を説明する。
図１（ａ）に示すように、初期状態においては、吐出液供給路２２内の、例えばトルエン等の低沸点の液体の起爆剤が混入された吐出液２０が、例えば毛細管力等によって吐出液室１８及び吐出口２４付近まで、引き込まれている。
この状態で、酸素供給路２６から酸素を吐出液室１８へ供給するとともに、電極１４により発熱抵抗体１２に電流を流して発熱させ吐出液２０中の低沸点の液体の起爆剤を気化させる。このとき、前述したように、場合によっては、吐出液２０中の起爆剤と酸素とがよく混合されるように、吐出液２０を攪拌してもよい。
【００１８】
さらに、発熱抵抗体１２を加熱して、混合気を急激に加熱して、燃焼爆発させる。そして、図１（ｂ）に示すように、この混合気の爆発力によって吐出液室１８及び吐出口２４付近の吐出液２０を吐出口２４から外へ向かって吐出させる。
このように本実施形態では、従来のように発泡という、液体から気体への相変化によるのではなく、起爆剤と酸素との混合気を急激に加熱して燃焼爆発させることにより、その爆発のエネルギにより吐出液２０を吐出させるようにしているため、小さなエネルギを付与するだけで大きな吐出エネルギを得ることができ、高粘度の吐出液を効率よく吐出させることができる。
【００１９】
なお、上に述べた例では、吐出液２０中に予め起爆剤となる物質を混入しておいたが、必ずしもこれに限定はされず、吐出液供給路２２中において起爆剤となる物質を吐出液２０に混入するようにしてもよいし、酸素と同様に起爆剤も直接吐出液室１８に導いて吐出液室１８においてこれらの混合気が作られるようにしてもよい。
また、上述した例では、酸素を酸素供給路２６から供給しているが、吐出液２０中に含まれている酸素で十分足りる場合には、これを用いればよく、特に酸素を上述した例のように積極的に供給する必要はない。例えば、吐出液２０を供給中によく攪拌して、吐出液２０中に酸素がよく混ざるようにしてもよい。
【００２０】
このように、本実施形態では、予め燃焼爆発用の物質が存在しており、吐出前にこれを吐出液中に混入して爆発させることにより吐出液を吐出するようにしているため、燃焼用の物質を生成するためのエネルギやそのための装置を必要としない。また、燃焼によるエネルギを利用するため、低投入エネルギで高吐出エネルギを得ることができる。
その結果、同時間内により多くのノズルから高粘度の液滴吐出が可能となり、印字速度を向上させることが可能となる。さらに、発熱抵抗体に電圧を印加する電極の印加パルス幅を短かくすることにより高周波の吐出が可能となる。
【００２１】
また、吐出液室の吐出液に対して、電極で直接電圧を印加して爆発させるようにした場合には、電極に印加する電圧値とパルス幅等のパルス形状を制御することで、初期に電極付近に爆発用の気体（気化した起爆剤）を生成し、その後、高電圧を印加してこれを爆発させて吐出液を吐出させることができる。
これにより、従来のように、燃焼用の気体を発生される物質とその装置や発生した気体を爆発させる装置等を別途設ける必要がないため、吐出ヘッド自体の構造を比較的簡単化することが可能となる。
【００２２】
また、図２に本発明の実施形態の他の例を示す。
これも、吐出液中に起爆剤を混入しておいて、何らかの方法により、これを爆発（急激に何らかの反応を発生）させて、その衝撃（発熱等の爆発により生じるエネルギ）を利用して吐出液を吐出させるという点において、上述した例と同様である。
図２に示すように、吐出液２０を吐出する装置構成は前述の例と同様であり、同じ符号を付して、装置についての細かい説明は省略することとする。
この例が前述した例と違う点は、吐出液２０中に混入する起爆剤として、例えばＮａ（金属ナトリウム）等の金属を所定の物質で覆い、カプセル状としたものを用いている点である。
【００２３】
そして、吐出液室１８において、電極１４により発熱抵抗体１２を発熱させ、これによりＮａカプセルを破壊して、Ｎａがむき出しになると、吐出液２０中に含まれる水分とＮａとが激しく反応して発熱し、それにより吐出液２０の成分が気化して膨張し、その圧力によって、吐出液２０が吐出口２４から吐出する。
このとき、吐出液２０中の水分だけでは不足する場合には、例えば、前述した例の酸素供給路２６のような供給路から水を供給してＮａと反応させるようにしてもよい。
【００２４】
また、Ｎａと水との反応では、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）という強アルカリが発生し、これが吐出液２０とともに吐出して不都合を生じる虞があるため、例えば酸素供給路２６から塩素Ｃｌ２　を供給して、Ｎａと塩素を反応させるようにしてもよい。これによっても、激しい反応が起こり、その発熱により吐出液２０中の成分を気化させ、吐出液２０を吐出させることができる。
この場合には、反応前の塩素の供給にのみ意を用いれば、反応後は食塩（ＮａＣｌ）が生成されるのみであり、水とＮａを反応させる場合より好ましい。
【００２５】
また、この例において、Ｎａを覆いカプセルを作る物質については、特に限定はされず、さまざまなものが適用可能である。また、カプセルを破壊する方法も、カプセルを形成する物質に応じて、さまざまな方法が考えられ、カプセルに電圧を印加してカプセルを破壊するようにしてもよいし、カプセルを狙ってレーザビームをあてて、選択的に高エネルギを与えるようにしてもよい。これにより、吐出エネルギを制御することも可能である。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、吐出液中に液体や固体（あるいはさらに気体でも可）の起爆剤を混入して、これを吐出口付近で爆発させることにより、吐出液を吐出させるようにしているため、低投入エネルギで高吐出エネルギを得ることができ、高粘度の吐出液であっても効率よく吐出させることができる。そのため、本発明は、通常の紙にインクで記録するものだけでなく、ダイレクト刷版等にも好適に適用可能である。さらに、プリンタ等の印刷関係の装置に限定されることなく、何か高粘度の液体を吐出させる必要のある装置にも適用することができる。
【００２７】
以上、本発明の液体吐出方法について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、吐出液中に液体や固体等の起爆剤を混入して、これを吐出口付近で爆発させることにより、吐出液を吐出させるようにしているため、起爆剤を爆発させるだけの低投入エネルギを付与するのみで、高吐出エネルギを得ることができ、高粘度の吐出液であっても効率よく吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出方法を実施する液体吐出装置の液体吐出部付近の概略を示す断面図であり、（ａ）は、初期状態、（ｂ）は液体吐出時を示す。
【図２】本発明の液体吐出方法を実施する液体吐出装置の他の例の吐出部付近の概略を示す断面図である。
【図３】従来の液体吐出ヘッドの例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　液体吐出ヘッド
１０　Ｓｉ基板
１２　発熱抵抗体
１４　電極
１６　ノズルプレート
１８　吐出液室
２０　吐出液
２０ａ　カプセル
２２　吐出液供給路
２４　吐出口（ノズル）
２６　酸素供給路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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