JP2002273882A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

インクジェットプリントヘッド

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JP2002273882A
JP2002273882A JP2001079109A JP2001079109A JP2002273882A JP 2002273882 A JP2002273882 A JP 2002273882A JP 2001079109 A JP2001079109 A JP 2001079109A JP 2001079109 A JP2001079109 A JP 2001079109A JP 2002273882 A JP2002273882 A JP 2002273882A
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ink
liquid chamber
common liquid
ink supply
substrate
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JP2001079109A
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Yoshiyuki Azumaya
良行 東家
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Canon Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 泡の内印字に悪影響を与える泡を効率良く取
り除くことによってプリンターのスループットを落とさ
ず、且つ、無駄になるインク量を極力減らすことができ
るインクジェットプリントヘッドを提供すること。 【構成】 複数の吐出エネルギー発生素子と、インク吐
出口13と、インク供給口11を有する基板10と、前
記インク供給口11に連通する共通液室17と、該共通
液室17に連通してインク供給源からインクを供給する
インク供給流路3と、前記インク吐出口13を備える吐
出口プレート12と、前記基板10と前記吐出口プレー
ト12が接合され基板10と吐出口プレート12との間
にインク流路18とを備えたインクジェットプリントヘ
ッド42Yにおいて、前記インク供給流路3を水平若し
くは上向きに前記共通液室17に連通せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク小滴を飛翔
させ、被記録媒体に記録を行なうインクジェット記録方
式に用いられるインクジェットプリントヘッドに関す
る。
【0002】
【従来の技術】今日広く一般的に用いられているインク
ジェット記録方式によるインク吐出方法には、インク滴
を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子と
して電気熱変換素子(ヒーター)を利用する方法と圧電
素子(ピエゾ)を利用する方法があり、何れの方法も電
気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可
能である。例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐
出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えるこ
とによって電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸
騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な
気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるもので
ある。
【0003】一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方
法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより圧
電素子が変位し、この変位時の圧力によってインク滴を
吐出させるものである。
【0004】特に、電気熱変換素子を用いるインク滴吐
出方法では、インク滴の吐出密度を上げることが比較的
容易であり、小液滴高密度印字用プリンターには最適で
ある。現在、これら方法によるインクジェットプリント
ヘッドを用いたプリンターが多く使われるようになって
いる。これらのプリンターでは、印字その他の原因によ
りヘッド内に発生した残留気泡がインク滴吐出特性及び
画像に悪影響を与えるため、定期的にプリンター本体の
吸引操作による泡の除去を行なっている。
【0005】図6にインクジェットプリントヘッドの従
来例を示す。
【0006】図6に示すインクジェットプリントヘッド
において、基板10には不図示の片側300dpiで2
列に配した吐出エネルギー発生素子とその配列方向に沿
って延在する0.155mm×llmmの貫通口である
インク供給口11が形成されている。基板10の図中上
部に接合したプレート14には直径φ1mmの貫通穴の
インク供給流路15が開いており、インク供給口11と
で形成される共通液室17にインクの供給を行う。
【0007】インク供給流路3の他端には金属メッシュ
フィルター16が溶着されており、そこにはインク供給
源であるインクタンク21が直接接続されている。基板
10の図中下部に接合した吐出口プレート12には各吐
出エネルギー発生素子上に直径φ21μmの吐出口13
と該吐出口13と共通液室17とを連通するインク流路
18が形成されている。
【0008】而して、不図示のエネルギー発生素子に所
望の電気パルスが与えられると、吐出口13よりインク
滴の吐出が行われる。吐出の繰り返しや放置時の空気の
取り込み、インクタンクからの流入等の原因により発生
して共通液室17の上部に溜まった泡Bは、キャップ部
材19を吐出口プレート12に密着させて吸引操作を行
うことによって吐出口13から排出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では、発生した泡の除去のために、吐出口からのポ
ンピングにより行う泡の吸引を頻繁に行っている。当然
ポンピング時には印字を行うことができないため、プリ
ンターのスループットに大きく影響を与える。又、同時
にインクも吸引されて無駄に捨てられてしまう。従っ
て、ポンピング回数は少ない方が好ましい。
【0010】ポンピング回数を少なくする方法として
は、共通液室内上部に溜まる泡の影響を受けにくくする
ために共通液室を大きくする方法が考えられる。
【0011】しかしながら、この場合、共通液室上部に
溜まった泡は吸引時にうまく取り除くことができず、却
って無駄に捨てられるインクが増えることもあって効果
は少ないという問題があった。
【0012】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、比較的大きな共通液室におい
ても印字又は他の原因により発生した泡の内印字に悪影
響を与える泡を効率良く取り除くことによってプリンタ
ーのスループットを落とさず、且つ、無駄になるインク
量を極力減らすことができるインクジェットプリントヘ
ッドを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、インク滴を吐出するために用いられるエ
ネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、
インク滴を吐出するインク吐出口と、前記複数の吐出エ
ネルギー発生素子を列状に配するとともに該吐出エネル
ギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口から成
るインク供給口を有する基板と、前記インク供給口に連
通する共通液室と、該共通液室に連通してインク供給源
からインクを供給するインク供給流路と、前記インク吐
出口を備える吐出口プレートと、前記基板と前記吐出口
プレートが接合され基板と吐出口プレートとの間にイン
ク流路とを備えたインクジェットプリントヘッドにおい
て、前記インク供給流路を水平若しくは上向きに前記共
通液室に連通せしめたことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0015】<実施の形態1>図5は本発明に係るイン
クジェットプリントヘッドを備えるインクジェットプリ
ンターの破断斜視図である。
【0016】図5に示すインクジェットプリンターは、
ケーシング38内に長手方向に沿って設けられた記録媒
体としての用紙28を図示矢印C方向に間欠的に搬送す
る搬送装置30と、該搬送装置30による用紙28の搬
送方向(矢印C方向)に直交する方向に平行に往復動せ
しめられる記録部40と、該記録部40を往復移動させ
る駆動手段としての記録部移動駆動部36とを含んで構
成されている。
【0017】前記搬送装置30は、互いに平行に対向配
置された一対のローラーユニット22a,22bと、一
対のローラーユニット24a,24bと、これらを駆動
する駆動部20とを備えている。これにより、駆動部2
0が作動状態にあるとき、用紙28が図5の矢印C方向
にそれぞれのローラーユニット24a,4bによって挟
持されて間欠送りで搬送される。
【0018】移動駆動部36は、所定の間隔をもって対
向配置された回転軸に配されるプーリー26a,26b
に巻き掛けられたベルト46と、ローラーユニット22
a,22bに平行に配置されて記録部40のキャリッジ
部材40aの移動を平行に案内するガイドシャフト44
と、記録部40におけるキャリッジ部材40aに連結さ
れたベルト46を順方向及び逆方向に駆動するモータ4
8とを含んで構成されている。
【0019】上記モータ48が作動状態とされてベルト
46が図5の矢印S方向に回転されると、記録部40の
キャリッジ部材40aが同方向に所定の移動量だけ移動
し、又、モータ48が作動状態とされてベルト46が図
5の矢印S方向とは逆方向に回転すると、記録部40の
キャリッジ部材4Oaが図5の矢印S方向とは反対方向
に所定の移動量だけ移動する。
【0020】更に、移動駆動部36の一端部には、キャ
リッジ部材40aのホームポジションとなる位置に記録
部40の吐出回復処理を行うための回復ユニット26が
記録部40のインク吐出口配列に対向して設けられてい
る。
【0021】記録部40においては、インクジェットプ
リントヘッド42Y,42M,42C,42Bにそれぞ
れ各色のインクを供給するインクタンク21Y,21
M,21C,21Bが記録部40のキャリッジ部材40
aに対して着脱自在に備えられている。ここでは、ヘッ
ドに直接装着するインクタンクを示しているが、別の場
所に置かれたインクタンクからチューブ等によってイン
クを供給するようにしても良い。
【0022】インクジェットプリントヘッド42Y,4
2M,42C,42Bはそれぞれ同一の構造を有してい
るため、以下、インクジェットプリントヘッド42Yに
ついてのみ説明し、他のインクジェットプリントヘッド
42M,42C,42Bについての説明は省略する。
【0023】図1は本発明に係るインクジェットプリン
トヘッド42Yの構成図である。
【0024】図1に示すインクジェットプリントヘッド
42Yの基板10には、不図示の片側300dpiで2
列に配した吐出エネルギー発生素子とその配列方向に沿
って延在する0.155mm×llmmの貫通口である
インク供給口11が形成されている。
【0025】基板10の図中上部に接合したプレート1
4には、1.0mm×12.5mmのスリット状の抜き
が開いており、プレート14の図中上部に接合したサブ
インクタンク1には幅1.8mm×長さ12.5mm×
高さ3.5mmの空間が存在しており、インク供給口1
1とで共通液室17を形成している。
【0026】又、基板10の図中下部に接合した吐出口
プレート12には、不図示の吐出エネルギー発生素子上
に直径φ21μmの吐出口13と該吐出口13と共通液
室17とを連通するインク流路18が形成されている。
吐出口プレート12の表面(図中下部)には撥水層2が
設けられている。サブインクタンク1は、インク供給源
であるインクタンク21Yからのインクを共通液室17
に供給するためのインク供給流路3を有しており、イン
ク供給流路3のインクタンク21Yと接する端部には金
属メッシュのフィルター16が溶着されている。インク
供給流路3と共通液室17の接合部では、インク供給流
路3は仰角θ=約30度で共通液室17の天井15と連
続して接している。ここで、天井15は3次元曲面で構
成されており、共通液室17の側壁と滑らかに繋がって
いる。
【0027】以下、インクの充填方法について説明す
る。
【0028】図3(a)に示すように、初期状態ではイ
ンクジェットプリントヘッド42Y内の共通液室17内
には約0.06ccのインクが満たされており、共通液
室17内上部には約0.02ccの気体Gが存在してい
る。この気体Gは空気、水蒸気、インク中の溶媒成分の
蒸気等により成る。
【0029】プリンターで印字を繰り返すことによって
泡が発生・浮上し(図3(b)及び図4参照)、共通液
室17内上部に溜まる。泡の発生原因はインク中の溶存
空気や水、インク中の溶媒成分が熱により気体となるた
めである。このとき、共通液室17上部の気体Gはイン
ク供給口11からは十分離れているため、バサ不吐等印
字に大きな悪影響を与えるようなことはない。逆に、泡
の存在により共通液室17内部インクの吐出による振動
を吸収する作用があり、印字品位にとっては却って良く
なることもある。
【0030】更に印字を続けることによって共通液室1
7上部の気体Gは増加し、共通液室17の殆どを気体G
が占めるようになる(図3(c)参照)。このときのイ
ンクの流れは、流量が最大である全吐状態でも、インク
供給流路3から共通液室17内へ流出したインクは接合
部から真下に流れてインク供給口11へ供給される。こ
こまで泡が増加すると印字への悪影響が懸念されるた
め、定期的に回復ユニット26で吐出口13から吸引を
行うことによって共通液室17内の泡を減少させる。
【0031】キャリッジ部材40aがホームポジション
位置にあるとき、回復ユニット26がインクジェットプ
リントヘッド42Yの吐出口プレート12に密着して負
圧を発生することによって吐出口13からインクの吸引
を行う。このときのインク流量は吐出時の最大流量より
遥かに大きい(10倍以上)ため、インク供給流路3か
ら共通液室17内へ流出したインクはその運動エネルギ
ーにより共通液室17の天井15の壁に沿って流れる
(図3(d)参照)。共通液室17の天井15の壁に沿
って流れたインクは、共通液室17のインク供給流路3
接合部の反対側に至り、そこから共通液室17内をイン
クで満たしていく。このとき、インクは、この流れの大
きさでは表面張力によって飛散することなく一塊となっ
て移動する。又、共通液室17内の泡の一部が同時に吐
出口13より吸引されて排出される(図3(e)参
照)。
【0032】一定時間吸引後は共通液室17内のインク
の流れは定常状態となるため(図3(f)参照)、吸引
回復操作を終了して図3(a)に示す初期状態となる。
インクが共通液室17の天井15に沿って流れるため、
共通液室17内に残る気体Gの量を少なくすることが可
能である。
【0033】何らかの原因でインクジェットプリントヘ
ッド42Yの共通液室17内がインクが無い状態になっ
たとしても、前述の回復吸引操作によって図3(a)の
初期状態に移行させることができる。
【0034】以上説明した実施の形態において、共通液
室17の天井15部を側壁部よりも親水状態にすること
によって、更に安定した天井15に沿ったインク流れが
可能となる。
【0035】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形
態2について説明する。
【0036】図2は本発明の実施の形態2に係るインク
ジェットプリントヘッド42Yの構成図であり、本実施
の形態に係るインクジェットプリントヘッド42Yの前
記実施の形態1のそれとの違いは、インク供給流路3が
水平方向で共通液室17の天井15と接合している点で
あり、この点以外は基本的に実施の形態1と同一であ
る。
【0037】尚、以上説明した実施の形態1,2におい
ては、インク供給流路3が共通液室17の天井15に接
するように接続されているいるが、必ずしも接している
必要はない。但し、この場合、共通液室15の上部に向
かうインク流れを形成するには、より速いインク流れを
形成するための強い吸引回復力が必要となる。
【0038】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、複雑な操作を要することなく、印字等により発
生し共通液室に溜まった印字に悪影響を与える泡を効率
良く取り除くことができ、プリンターのスループットを
落とさず、且つ、無駄なインク量を極力減らすことがで
きるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るインクジェットプ
リントヘッドの構成図である。
【図2】本発明の実施の形態2に係るインクジェットプ
リントヘッドの構成図である。
【図3】インク充填方法を示す断面図である。
【図4】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
部分断面図である。
【図5】本発明に係るインクジェットプリントヘッドを
備えるインクジェットプリンターの破断斜視図である。
【図6】従来のインクジェットプリントヘッドの構成図
である。
【符号の説明】
1 サブインクタンク 2 撥水層 3 インク供絵心路 16 フィルター 10 基板 11 インク供給口 12 吐出口プレート 13 吐出口 14 プレート 17 共通液室 18 インク流路 19 キャップ部材 21Y インクタンク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク滴を吐出するために用いられるエ
    ネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、
    インク滴を吐出するインク吐出口と、前記複数の吐出エ
    ネルギー発生素子を列状に配するとともに該吐出エネル
    ギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口から成
    るインク供給口を有する基板と、前記インク供給口に連
    通する共通液室と、該共通液室に連通してインク供給源
    からインクを供給するインク供給流路と、前記インク吐
    出口を備える吐出口プレートと、前記基板と前記吐出口
    プレートが接合され基板と吐出口プレートとの間にイン
    ク流路とを備えたインクジェットプリントヘッドにおい
    て、 前記インク供給流路を水平若しくは上向きに前記共通液
    室に連通せしめたことを特徴とするインクジェットプリ
    ントヘッド。
  2. 【請求項2】 前記インク供給流路が前記共通液室天井
    に接する方向に連通することを特徴とする請求項1記載
    のインクジェットプリントヘッド。
JP2001079109A 2001-03-19 2001-03-19 インクジェットプリントヘッド Withdrawn JP2002273882A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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