JP2000037871A

JP2000037871A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2000037871A
Application number: JP20833198A
Authority: JP
Inventors: Tamon Itaya; 多門板屋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】インク吐出性能と、リフィル時間の短縮の両
方を同時に満足できるインクジェット記録ヘッド等を提
供することを課題とする。【解決手段】インク流路６内にはインク吐出補助装置
３０が設けられている。インク吐出補助装置３０は、イ
ンク流路６の底部であってインク吐出用ヒータ２より液
室側（上流側）に形成された加圧室３１と、この加圧室
３１の底部に形成されたヒータ３２と、このヒータ３２
の加熱により上記加圧室３１内に充填された液体Ｌに急
激に気泡を生じさせ、この気泡の発泡または消泡により
伸縮する伸縮性膜３３とから概略構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク等の液体を
噴射するインクジェット記録ヘッドおよび当該ヘッドを
用いて記録を行うインクジェット記録装置に関する。詳
しくは、紙や布、不織布、ＯＨＰ用紙等の記録媒体に対
して、最適な記録方法および記録装置を提供するもので
ある。具体的な適用機器はプリンタ、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタなどの事務機器等が挙げられる。

【０００２】なお、本発明で、記録とは、布、糸、紙、
シート材等のインク付与を受けるインク支持体全てへの
インク付与等（プリント）を含むもので、記録装置は、
各種情報処理装置全て、あるいはその出力器としてのプ
リンタを含むものであり、本発明はこれらへの用途が可
能なものである。

【０００３】

【従来の技術】熱エネルギを利用してインクを記録媒体
に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法
は、高速記録が可能であり、また比較的記録品位も高
く、低騒音であるという利点を有している。さらに、カ
ラー画像記録が比較的容易であって、普通紙等にも記録
でき、さらに装置を小型化し易いといった多くの優れた
利点を有している。

【０００４】このようなインクジェット記録方法を用い
る記録装置には、一般にインクを吐出させるためのイン
ク吐出部と、これに連通するインク供給路と、このイン
ク供給路内の吐出エネルギー発生手段とを有する記録ヘ
ッドが備えられる。

【０００５】例えば、特公昭６１−５９９１１号、特公
昭６１−５９９１２号、特公昭６１−５９９１３号、特
公昭６１−５９９１４号の各公報には、エネルギー発生
手段として電気熱変換体を用い、電気パルス印加によっ
てこれが発生する熱エネルギをインクに作用させてイン
クを吐出させる方法が開示されている。

【０００６】すなわち、上記各公報に開示されている記
録方法は、熱エネルギの作用を受けたインクが急峻な体
積の増大を伴なう状態変化を起こし、この状態変化に基
づく膜沸騰領域の気泡の主として成長と収縮により、記
録ヘッド部先端の吐出口からインクを吐出し、この吐出
インク滴が記録媒体に付着して画像形成を行なうもので
ある。

【０００７】この方法によれば、記録ヘッドにおける吐
出口を高密度に配設することができるので、高解像度、
高品質の画像を高速で記録することができ、この方法を
用いた記録装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリな
どにおける情報出力手段として用いることができる。

【０００８】このようにインクジェット記録方法が多方
面の製品に利用されるに従って、近年、（１）画像の高
品位化、（２）印字の高速化の要求が一層高まってい
る。

【０００９】例えば、高品位な画像を実現するために
は、発泡条件を一定に保ち、良好なインク吐出を行える
駆動条件が提案されている（例えば、特開平４−１０９
４２号公報）。また、印字の高速化については、インク
吐出後のインク流路内へのリフィルが速いインク流路形
状等も数多く提案されている（例えば、特開平５−１１
６３０２号公報）。リフィルとは、インク吐出直後にお
ける液室側からインク流路へのインクの充填をいう。

【００１０】ところで、印字の高速化には、リフィルを
速くすることが最も重要な課題である。リフィルが遅く
なる要因の一つとして、発泡時に発生するバック波があ
る。バック波とは、インク流路において、インク吐出口
側と逆の方向へ、ここでは液室方向へ向かう圧力波をい
う。

【００１１】このバック波は、インク液を液室に押し戻
すことになるため、迅速なリフィルを妨げるばかりでな
く、インク吐出方向のインク流と反対へ向かう流れであ
るため、吐出エネルギを損失させることにもなる。

【００１２】このため、従来、一般的に用いられてきた
バック波を抑制する方法として、図８に示すようなイン
ク流路の形状を改良したものが知られている。図８にお
いて、符号１は基板であり、この基板１上にはインクＩ
ｋを吐出するのに十分な熱エネルギを発生する電気熱変
換体としてのインク吐出用ヒータ２が形成されている。
このような基板１の上には、インク吐出口３を有するオ
リフィスプレート４を備えた天板５が固定され、この天
板５と上記基板１との間には、上記インク吐出口３に連
通するインク流路６が形成されている。そして、インク
流路６の上流側（図８に向かって右側）には複数のイン
ク流路６に供給するインクを貯留する液室（不図示）が
形成されている。

【００１３】このような構成の記録ヘッドにおいて、液
室側のインク流路６の天井７を下げることで、インク吐
出用ヒータ２により急激に加熱されたインク中に発生す
る気泡Ｂの液室方向への成長を妨げ、吐出エネルギの損
失を低減し、インク吐出方向へ成長を促すというもので
ある。

【００１４】しかしながら、液室からのインク流路６が
狭まるほど、そのインク流路６を流れる単位時間当たり
のインク流量が少なくなるため、リフィルの高速化の効
果が得られなくなる。

【００１５】他にも、気泡の液室方向へ成長を妨げるよ
うにインク流路の形状を改良したものとして、特開昭６
３−１９９９７２号公報等に記載されているものがあ
る。これは、図９に示すように、インク吐出用ヒータ２
よりも液室側の天井に設けられた弁１０によってバック
波を抑制しようとするものである。すなわち、この弁１
０は板材等を利用して製造され、インク流路６の天井に
貼り付く初期位置を持ち、気泡Ｂの発生に伴なってイン
ク流路６の一部を塞ぐように垂れ下がることで、バック
波を抑制するものとして開示されている。

【００１６】しかしながら、図９に示した構成でも、発
泡の際に弁１０によってバック波を完全に抑制するには
不十分であり、弁１０が吐出の周波数に併せて安定的に
動作するのは非常に困難で、インク吐出を却って不安定
にする可能性がある。

【００１７】また、他の例としては、特開平５−１１６
４４６号公報に記載されているものが知られている。す
なわち、図１０に示すように、インク流路６内に吐出口
側のヒータ２および液室側のヒータ２２の２箇所設ける
ことで、インク吐出口３に近い側のインク吐出用ヒータ
２上に生成される気泡Ｂ１の吐出方向とは逆方向への成
長を、もう一方の液室側のヒータ２２の気泡Ｂ２によっ
て妨げることができ、吐出方向への成長を促す構成であ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示した構成では、インクの吐出性能は向上しても、液
室側のヒータ２２による気泡Ｂ２によるバック波が新た
に発生してしまうのため、根本的な解決にはならない。

【００１９】また、ヒータ２２による発泡Ｂ２は常に安
定しているとは言い難く、２種類の気泡Ｂ１とＢ２を相
互作用させる方式では、双方の気泡（Ｂ１とＢ２）の成
長速度が異なったり、また気泡の大小の差も生じたり、
気泡同士が連通して挙動が不安定になるため、発泡条件
が変動し、安定したインク吐出が行うことが困難であっ
た。

【００２０】以上の方式はいずれも完全なものではな
く、インク吐出性能と、リフィル時間の短縮の両方を同
時に満足する方式が求められていた。

【００２１】本発明は、インク吐出性能と、リフィル時
間の短縮の両方を同時に満足することで、良好な印字を
高速で行うことが可能なインクジェット記録ヘッドおよ
びインクジェット記録装置を提供することを課題とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、インク滴を吐出するためのインク吐出部
と、該インク吐出部に連通するインク流路と、該インク
流路に設けられ該インク流路内のインクを前記インク吐
出部から吐出するのに十分な熱エネルギを発生する熱エ
ネルギ発生手段と、前記インク流路を介して前記インク
吐出部に供給するインクを貯留する液室を含むインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記インク流路内の前記熱
エネルギ発生手段よりも前記液室側にインク吐出補助装
置を設け、該インク吐出補助装置は、前記インク流路の
内壁部に形成された凹部と、該凹部内に設けられた圧力
発生手段と、該圧力発生手段による圧力の変動を前記イ
ンク流路内のインクに伝える可動部材とを含むことを特
徴とする。

【００２３】ここで、前記可動部材は、前記凹部と前記
インク流路とを遮断し、かつ、前記圧力発生手段により
発生した圧力の変動により伸縮可能な可動膜であっても
よい。

【００２４】また、前記可動部材は、前記圧力発生手段
により発生した圧力の変動により前記インク流路に対し
て出没可能な壁部を有してもよい。この可動部材は前記
壁部を有するピストン状構造体であり、かつ、前記イン
ク流路内には前記ピストン状構造体が突出したときに衝
撃を吸収する緩衝部が設けられてもよい。この緩衝部は
弾性材料で形成されてもよい。

【００２５】前記凹部内には、前記圧力発生手段により
発生した圧力の変動を前記可動部材に伝える圧力伝達媒
体が充填されてもよい。この圧力伝達媒体は低粘度でか
つ低沸点の液体であってもよい。

【００２６】前記インク流路は複数設けられ、該インク
流路ごとに前記インク吐出補助装置を設けてもよい。

【００２７】前記圧力発生手段は、前記圧力伝達媒体中
に気泡を生じさせるのに十分な熱エネルギを発生する手
段であってもよく、前記熱エネルギ発生手段は、前記イ
ンクに膜沸騰を生じさせるのに十分な熱エネルギを発生
する手段であってもよい。

【００２８】また、本発明のインクジェット記録装置は
インクジェット記録ヘッドを用いたことを特徴とする。

【００２９】上記構成によれば、インク吐出補助装置を
用いて、バック波を抑制し、かつ、気泡の成長方向を制
御することで、インク吐出性能の安定とリフィルの高速
化とを図り、高品質の画像を高速印字で得ることができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１（ａ）〜図１
（ｅ）を参照して本発明のインクジェット記録ヘッドの
実施形態１を説明する。

【００３１】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッ
ド（以下、ヘッドという）の構成要素のうち、図８〜図
９に示した従来のヘッドの構成要素と共通する部分につ
いては、同一符号を付し、その部分の説明を省略する。

【００３２】本実施形態の特徴は、図１（ａ）に示すよ
うに、インク流路６内にインク吐出補助装置３０が設け
られている点に特徴がある。

【００３３】本実施形態のインク吐出補助装置３０は、
インク流路６の底部であってインク吐出用ヒータ２より
液室側（上流側）に形成された凹部としての加圧室３１
と、この加圧室３１の底部に形成された圧力発生手段と
してのヒータ３２と、このヒータ３２の加熱により上記
加圧室３１内に充填された圧力伝達媒体としての液体Ｌ
に急激に気泡を生じさせ、この気泡の発泡または消泡に
より伸縮する可動部材としての伸縮性膜３３とから概略
構成されている。

【００３４】上記加圧室３１内に充填された液体Ｌとし
ては、上記ヒータ３２の加熱により良好に膜沸騰現象を
発生させる液体、すなわち、低粘度（１〜２ｃｐ程
度）、低沸点の液体等が好適に挙げられる。具体的に
は、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソ
プロパノール、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、
水等、およびこれらの混合液が好適に使用可能である
が、これらに限定されない。

【００３５】ここで、上記インク吐出補助装置３０の動
作を順序を追って説明する。

【００３６】まず、インク吐出用ヒータ２の加熱による
インク吐出動作の開始に先立ち、図１（ｂ）に示すよう
に、加圧室３１内のヒータ３２に通電し、加圧室３１内
の液体を加熱し、膜沸騰現象により気泡Ａを成長させ
る。その気泡Ａの成長に伴って伸縮性膜３３を変形、膨
脹させる。

【００３７】次に、図１（ｃ）に示すように、膨脹した
伸縮性膜３３が、インク流路６の内部をほぼ塞ぐ程度に
成長した後に、インク吐出用ヒータ２に通電し、インク
吐出用ヒータ２上のインクＩｋ中に気泡Ｂを急激に成長
させ、インクＩｋをインク吐出口３から吐出させる。

【００３８】つまり、インク吐出用ヒータ２の通電に先
行して加圧室用ヒータ３２に通電し、液室方向の遮断壁
となるよう伸縮性膜３３を膨脹させ、その直後に上記イ
ンク吐出用ヒータ２に通電してインク吐出のための気泡
Ｂをインク吐出用ヒータ２上に成長させる。伸縮性膜３
３がインク流路６の内部をほぼ塞ぐには約５μｓｅｃ程
度必要であるため、インク吐出用ヒータ２と加圧室用ヒ
ータ３２の駆動タイミングは、例えば図１（ｅ）に示す
ように加圧室用ヒータ３２への通電後、２〜５μｓｅｃ
以内にインク吐出用ヒータ２を通電することが望まし
い。なお、図１（ｅ）中の矢印は各ヒータの駆動時を示
す。

【００３９】その結果、図１（ｄ）に示すように、イン
ク吐出用ヒータ２上で成長する気泡Ｂは、成長開始時か
ら液室側に壁があるのと同じ状態でインク吐出が行われ
る。そのため、バック波が抑制され、気泡Ｂがインク吐
出方向に成長し易くなる。

【００４０】ところで、インクを吐出させることを考え
た場合、インク吐出用ヒータ２による気泡Ｂの成長と、
伸縮性膜３３の膨脹は、周囲のインク液を流動させる現
象としては同一であるといえる。つまり、どちらも単独
でインクの吐出を行うことが可能である。

【００４１】例えば、伸縮性膜３３の膨脹に関するもの
として、熱により気泡を発生させる液体（発泡液）と吐
出する液体（吐出液）とを別液体とし、発泡による圧力
をインク液に伝達することで吐出する方法が、特開昭５
５−８１１７２号公報、特開昭６１−６９４６７号公
報、米国特許第４，４８０，２５９号明細書等の公報に
開示されている。

【００４２】これらの公報では、吐出液であるインクと
発泡液とをシリコンゴムなどの伸縮性膜で完全分離し、
発熱体に吐出液が直接接しないようにすると共に、発泡
液の発泡による圧力を伸縮性膜の変形によって吐出液に
伝える構成をとっている。このような構成によって、発
熱体表面の堆積物の防止や、吐出液体の選択自由度の向
上等を達成している。

【００４３】しかしながら、吐出液と発泡液とを完全分
離する構成のヘッドにおいては、発泡時の圧力を伸縮性
膜の伸縮変形によって吐出液に伝える構成であるため、
伸縮性膜が発泡による圧力をかなり吸収してしまう。吐
出液と発泡液とを分離することによる効果を得ることは
できるものの、エネルギ効率や吐出力が低下していた。
また、伸縮性膜の物性が径時的に変化するため、インク
吐出を安定的に行うには適していなかった。

【００４４】しかし、本実施形態では、伸縮性膜３３の
膨脹によって、直接吐出は行わず、あくまでインク吐出
の補助として用いている。

【００４５】つまり、インク吐出が可能な程度に伸縮性
膜３３を膨脹させると、結局バック波を生じてしまい、
問題の本質的な解決にはならないからである。本実施形
態では、あくまでも、インク流路６を一時的に遮断する
ようにするためだけに伸縮性膜３３を動作させ、かつバ
ック波を発生させない程度の小規模の膨脹に止めておく
ことが重要である。

【００４６】例えば、図６に示すように、インク吐出用
ヒータ２、加圧室用ヒータ３３の長さの関係が、幅が一
定ならばＬ１＞＞Ｌ２となるようなヒータサイズに設定
する。加圧室用ヒータ３３のサイズは、伸縮性膜３３の
膨脹によってインク流路６を塞ぐことが可能な範囲で、
できるだけ小さくすることが望ましい。

【００４７】実際のインク滴の吐出では、あらかじめ伸
縮性膜３３の膨脹によるインク流動も加味して、インク
吐出用ヒータ２に付与するパルス信号を調節できるた
め、伸縮性膜３３の膨脹によるインク吐出性能への影響
はさらに少なくなる。

【００４８】伸縮性膜３３の材質は、インク流路６をあ
る程度遮断する程度に膨脹するものであれば、シリコン
ゴム等、何れのものでもよい。

【００４９】また、インク吐出補助装置３０の位置は、
インク吐出用ヒータ２の熱に影響されない範囲で極力イ
ンク吐出用ヒータ２に近い位置の方が効果が高いので望
ましい。

【００５０】インク吐出補助装置３０は、１箇所に限ら
ず、複数箇所置くことで、より遮断の効果が高まる。

【００５１】本実施形態では、伸縮性膜３３を変形、膨
脹させるのに、加圧室３１内の加圧室用ヒータ３３を用
いたが、同一の現象を発生させるものであれば、ヒータ
の代わりに圧電素子等により加圧室３１内を加圧し、伸
縮性膜３３を変形、膨脹させてもよい。

【００５２】従来は、インク流路自体の形状を工夫する
ことで、気泡の成長を吐出方向に助長し、インク吐出性
能を向上させることはできていたものの、インク流路の
形状の工夫によってインク流路が狭まり、リフィルは遅
くなってしまっていた。

【００５３】つまり、気泡を吐出方向に成長させるとい
うことは、インク吐出用ヒータの周りを吐出方向以外は
壁などで囲い込み、遮断してしまうことになる。壁で囲
い込むほど、気泡は吐出方向に成長するようになるから
である。しかし、その反面、壁でインク吐出用ヒータの
周りを囲い込むほど、当然吐出口付近へのインク流路を
ますます塞いでしまうことになるので、リフィルが遅く
なってしまうのである。

【００５４】しかし、本実施形態におけるインク吐出補
助装置によれば、インク吐出時にはインク吐出用ヒータ
２の近傍に壁を形成することができ、リフィル時にはそ
の壁を凹部内に収納してインク流路を狭くなるのを防止
できるので、インク吐出性能と、リフィルの両方を同時
に満足することができる。

【００５５】以上説明したように、本実施形態ではイン
クの吐出が安定し、リフィルが速くなり、良好な印字を
高速で行うことが可能である。

【００５６】（実施形態２）以下、図２（ａ）および
（ｂ）を参照して本発明のインクジェット記録ヘッドの
実施形態２を説明する。

【００５７】先の実施形態１では、伸縮性膜３３を変
形、膨脹させることでインク流路６を遮断するようにし
たが、本実施形態では、伸縮性膜の膨脹の代わりにピス
トン状構造体を採用している点に特徴がある。なお、本
実施形態の構成要素のうち、先の実施形態の構成要素と
共通する要素については同一符号を付し、その部分の説
明を省略する。

【００５８】本実施形態におけるインク吐出補助装置３
０は、図２（ａ）に示すように、ピストン状構造体４０
を有している。このピストン状構造体４０は、シリンダ
としての加圧室３１内に上下方向に移動可能な状態で収
容されており、加圧室３１の底部に設けられた加圧室用
ヒータ３３に通電して液体Ｌに膜沸騰現象を生じさせる
ことにより得られる圧力を利用してインク流路６に対し
て出没可能となっている。

【００５９】上記ピストン状構造体４０は弾性材料から
形成されており、上記加圧室３１と弾性ピストン状構造
体４０との隙間には加圧室３１内の液体Ｌがインク流路
６内に流れ込まないようにシーリング（不図示）がなさ
れている。

【００６０】図２（ａ）に示すように、初期状態では、
図中矢印で示すように液室（不図示）からスムーズにイ
ンクが流れ込み、リフィルされる。

【００６１】リフィル後に、加圧室３１内の加圧室用ヒ
ータ３３に熱を付与する。

【００６２】図２（ｂ）に示すように、加圧室３１内
で、液体Ｌに対して膜沸騰現象を発生させ、気泡が加圧
室用ヒータ３３上で成長する。気泡の成長によってピス
トン状構造体４０が押し上げられ、インク流路６をピス
トン状構造体４０で遮断する。

【００６３】このようにしてインク吐出用ヒータ２の液
室側の近傍をピストン状構造体４０で遮断した後に、イ
ンク吐出用ヒータ２を発泡させる。先の実施形態１と比
較しても、より確実に吐出方向以外への気泡の成長が抑
制される。バック波も抑制され、発泡のエネルギ損失も
ほとんどなくなる。

【００６４】次に、インク吐出後、インク流路６内の圧
力より加圧室３１内の圧力の方が低いため、速やかにピ
ストン状構造体４０がインク液に押されて、加圧室３１
内に戻されて収容される。

【００６５】そして、インク液が液室からインク吐出口
３に向けてインク流路６を流れはじめるが、ピストン状
構造体４０が加圧室３１内に収納されているためインク
流に対して障害物にならず、リフィルがスムーズに行わ
れる。

【００６６】ピストン状構造体４０の形状は、加圧室３
１に収納され、かつインク流路６の形状にあわせて十分
に遮断するものであれば何れの形状でもよい。

【００６７】例えば、図５に示すように、余分なインク
流動を発生させないようにピストン状構造体４０の先端
形状を改良することも効果的である。

【００６８】ピストン状構造体４０の材質としては、イ
ンク流路６の天井に接触する可能性が高いので、インク
流路６の壁部の破損を防止するために、シリコンゴムな
どの弾性体が望ましい。

【００６９】ピストン状構造体４０が接触するインク流
路６の天井に、弾性体を緩衝材として設けることも、イ
ンク流路６の耐久性の面から鑑みて有効である。

【００７０】このピストン状構造体４０を用いたインク
吐出補助装置３０を一つのインク流路６内に複数箇所設
けることは、よりインク流路を遮断する効果が高まる。

【００７１】また、ピストン状構造体４０を移動させる
ために、加圧室用ヒータ３３を用いているが、圧電素子
等の他の圧力発生手段を用いてピストン状構造体４０を
移動させることも可能である。

【００７２】本実施形態２では、先の実施形態１より
も、インク流路６をより確実に遮断することができるの
で、より安定してインク吐出が行える。それによって、
より高精細な印字が可能である。

【００７３】（実施形態３）以下、図３および図４を参
照して本発明の実施形態３を説明する。

【００７４】インク流路内に遮断壁を固定的に設ける方
式では、リフィルが遅くなることは図８等に示した従来
例から明らかである。

【００７５】そこで、先の実施形態１、２では、インク
吐出補助装置３０により、遮断壁を動的に操作すること
で、安定したインク吐出性能と、リフィルの高速化の本
来相反する問題を解決した。

【００７６】これらを踏まえ、本実施形態３では、さら
にリフィルの高速化が可能な構成を説明する。なお、図
３および図４に示すヘッドは、先の実施形態１、２に係
るエッジシュータ型のヘッドとは異なり、サイドシュー
タ型のものである。ここで、エッジシュータ型はインク
吐出方向がヒータの面に沿う方向に設定されているのに
対し、サイドシュータ型はインク吐出方向がヒータの面
に交差する方向に設定されている。

【００７７】例えば、図４に示すようなサイドシュータ
型のヘッドでは、インク流路６内にリフィルがなされる
とき、液室からインク液が供給されるインク流路６の数
が多いほど、一般的にはリフィルが速くなる。

【００７８】すなわち、図４では、インク吐出用ヒータ
２の左右の両方にインク流路６があり、各々からインク
吐出口３に向けてインク液が流入してくるので、その
分、インク流路が１箇所の場合よりもリフィルは速くな
る。

【００７９】しかし、インク流路が増えると、それだけ
気泡の成長が左右の流路に分散してしまうため、インク
吐出方向への気泡の成長が弱まり、インク吐出エネルギ
が大きく損失してしまい、インク吐出性能に影響する。

【００８０】そこで、本実施形態３では、図３に示すよ
うに、複数のインク流路を設け、各流路ごとに、先の実
施形態１、２で示したようなインク吐出補助装置３０を
設けている。インク吐出補助装置３０の方式は、先の実
施形態１、２の何れのものでもよい。

【００８１】図３では、先の実施形態１で示した伸縮性
膜の膨脹による方式が例示されている。インク吐出補助
装置３０の動作も同一である。つまり、先に膜を膨脹さ
せ、インク流路６を塞ぐことでバック波を抑制し、イン
ク吐出用ヒータ２での気泡の成長を吐出方向にのみ助長
することで、良好なインク吐出を行う。

【００８２】以上述べてきたように、インク流路を複数
設け、各流路にインク吐出補助装置を設けることで、安
定したインク吐出が行えるだけでなく、よりリフィルが
速くなる。

【００８３】以上、本発明によるインクジェット記録ヘ
ッドが使用されるインクジェット記録装置について、単
色のインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを１個
のみ搭載する場合について説明したが、本発明はこれに
限られるものではない。

【００８４】すなわち、複数色のインクのそれぞれに対
応した複数個のインクジェット記録ヘッドを搭載するカ
ラー記録装置に対して、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドを使用することは当然である。

【００８５】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。

【００８６】これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対しての、キャッピング手段、クリーニング手段、加圧
あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれらとは別
の加熱素子あるいはこれらの組み合せによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うこと
も安定した記録を行うために有功である。

【００８７】以上のような良好な諸特性を有するインク
ジェット記録ヘッドおよびインクジェット装置は、イン
ク吐出ヘッドの長尺化に伴う記録の高速化や高画質化に
非常に適したものとなる。

【００８８】以上説明した本発明実施形態においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固定するインクであって、室温で軟化もしくは液体或い
は、上述のインクジェットではインク自体を３０℃以上
７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を
安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的で
あるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすも
のであればよい。

【００８９】加えて、積極的に熱エネルギによる昇温を
インクの固形状態から液体状態への変化エネルギとして
使用せしめることで防止するか、またはインクの蒸発防
止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかし
て、いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与
によってインクが液化してインク液状として吐出するも
のや記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるも
の等のような、熱エネルギによって初めて液化する性質
のインク使用も本発明には適用可能である。

【００９０】図７は上述した本発明のインクジェット記
録ヘッドを搭載し得るインクジェット記録装置の一例を
示す概略斜視図である。

【００９１】図７において、符号１３０は上記インクジ
ェット記録ヘッドとこれに供給すべきインクを貯留する
インクカートリッジをそれぞれ２個ずつ搭載することの
できるキャリッジである。キャリッジ１３０はシャーシ
１３１にその両端部が支持されてて延在するガイドレー
ル１３２および１３３により摺動可能に支持されてい
る。このキャリッジ１３０には、不図示の駆動モータか
らの駆動を伝達するための駆動ベルト１３４と、搭載す
るヘッドＨに画像信号を伝達するためのフレキシブルケ
ーブル１３５とがそれぞれ接続されている。これによ
り、各ヘッドＨから記録媒体としての例えば記録用紙に
インクを吐出してプリントを行うことができる。

【００９２】キャリッジ１３０の移動範囲の一端側に設
けられたホームポジションＨＰには、キャリッジ１３０
上に搭載されるヘッドＨに対する吐出回復を目的とする
吸引または保護キャップ（キャッピング手段）１３６が
設けられており、不図示のポンプ（ポンプ手段）により
キャップ１３６とヘッド部との間の空間を負圧とするこ
とにより、あるいは空吐出させることによりヘッド部の
吐出口またはこれに連通するインク流路（ノズル）の目
詰まり等を積極的に解消することができる。なお、図示
しないが、上記キャップ１３６には、その内部に連通
し、ヘッド部から排出されたインクを所定の部位に導く
インクチューブが取り付けられている。

【００９３】なお、本発明のインクジェット記録装置が
記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフ
ルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に
適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録
ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体
的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でもよい。

【００９４】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００９５】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００９６】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドは、インク流路内に吐出補助装置を設
けることで、インク吐出性能の安定と、リフィルの高速
化の相反する問題を解決し、良好な印字を高速で行うこ
とが可能である。

【００９８】また、本発明のインクジェット記録装置
は、上述した本発明のインクジェット記録ヘッドを備え
ることにより、印字品位の高い良好な記録を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明のインクジェット記録
ヘッドの実施形態１におけるインク吐出補助装置を駆動
したときのインク流路内の様子を説明するための断面図
であり、（ｅ）は熱エネルギ発生手段とインク吐出補助
装置の駆動タイミングを示す模式図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明のインクジェット
記録ヘッドの実施形態２におけるインク吐出補助装置を
駆動したときのインク流路内の様子を説明するための断
面図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッド（サイドシ
ュータタイプ）の実施形態２におけるインク吐出補助装
置を駆動したときのインク流路内の様子を説明するため
の断面図である。

【図４】図３に示したインクジェット記録ヘッド（サイ
ドシュータ）と同型のヘッドにおけるインク流路内の様
子を説明するための断面図である。

【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
３におけるインク吐出補助装置を駆動したときのインク
流路内の様子を説明するための断面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）はインク吐出用ヒータおよ
びインク吐出補助用ヒータを説明するための平面図であ
る。

【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドを搭載し得
るインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図であ
る。

【図８】従来のインクジェット記録ヘッドにおけるイン
ク流路形状の一例を説明するための断面図である。

【図９】従来のインクジェット記録ヘッドにおけるイン
ク流路形状の他の例を説明するための断面図である。

【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドにおけるイ
ンク流路形状のさらに他の例を説明するための断面図で
ある。

【符号の説明】

１基板２ヒータ（熱エネルギ発生手段）３インク吐出口４オリフィスプレート５天板６インク流路９天井１０弁２２液室側発熱素子３０インク吐出補助装置３１加圧室（凹部）３２加圧室用ヒータ（圧力発生手段）３３伸縮性膜（可動部材）Ａ，Ｂ，Ｂ１，Ｂ２気泡Ｌ加圧室充填用液体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するためのインク吐出部
と、該インク吐出部に連通するインク流路と、該インク
流路に設けられ該インク流路内のインクを前記インク吐
出部から吐出するのに十分な熱エネルギを発生する熱エ
ネルギ発生手段と、前記インク流路を介して前記インク
吐出部に供給するインクを貯留する液室を含むインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記インク流路内の前記熱エネルギ発生手段よりも前記
液室側にインク吐出補助装置を設け、該インク吐出補助
装置は、前記インク流路の内壁部に形成された凹部と、
該凹部内に設けられた圧力発生手段と、該圧力発生手段
による圧力の変動を前記インク流路内のインクに伝える
可動部材とを含むことを特徴とするインクジェット記録
ヘッド。
【請求項２】前記可動部材は、前記凹部と前記インク
流路とを遮断し、かつ、前記圧力発生手段により発生し
た圧力の変動により伸縮可能な可動膜であることを特徴
とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】前記可動部材は、前記圧力発生手段によ
り発生した圧力の変動により前記インク流路に対して出
没可能な壁部を有することを特徴とする請求項１記載の
インクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記可動部材は前記壁部を有するピスト
ン状構造体であり、かつ、前記インク流路内には前記ピ
ストン状構造体が突出したときに衝撃を吸収する緩衝部
が設けられていることを特徴とする請求項３記載のイン
クジェット記録ヘッド。
【請求項５】前記緩衝部は弾性材料で形成されている
ことを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
【請求項６】前記凹部内には、前記圧力発生手段によ
り発生した圧力の変動を前記可動部材に伝える圧力伝達
媒体が充填されていることを特徴とする請求項１〜５の
いずれかの項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】前記圧力伝達媒体は低粘度でかつ低沸点
の液体であることを特徴とする請求項６記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項８】前記インク流路は複数設けられ、該イン
ク流路ごとに前記インク吐出補助装置を設けたことを特
徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項９】前記圧力発生手段は、前記圧力伝達媒体
中に気泡を生じさせるのに十分な熱エネルギを発生する
手段であることを特徴とする請求項６または７に記載の
インクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】前記熱エネルギ発生手段は、前記イン
クに膜沸騰を生じさせるのに十分な熱エネルギを発生す
る手段であることを特徴とする請求項１記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかの項に記載
のインクジェット記録ヘッドを用いたことを特徴とする
インクジェット記録装置。