JP2002273881A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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JP2002273881A
JP2002273881A JP2001079108A JP2001079108A JP2002273881A JP 2002273881 A JP2002273881 A JP 2002273881A JP 2001079108 A JP2001079108 A JP 2001079108A JP 2001079108 A JP2001079108 A JP 2001079108A JP 2002273881 A JP2002273881 A JP 2002273881A
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JP
Japan
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ink
liquid flow
sectional area
cross
flow path
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JP2001079108A
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Kazuhiko Okifuji
和彦 沖藤
Toshiaki Hirozawa
稔明 広沢
Shuichi Murakami
修一 村上
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクのゴミによる吐出不良を大幅に減らす
ことができるインクジェット記録ヘッドを提供するこ
と。 【構成】 インクを吐出する吐出口と、該吐出口からイ
ンクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する
電気熱交換素子と、該電気熱交換素子に対応して設けら
た前記吐出口に連通する液流路とを有するインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記電気熱交換素子が設けられ
た基板に前記液流路と、前記液流路の前記電気熱交換素
子が設けられた部位より反吐出口側の一部の断面に形成
される、前記吐出口の断面積より小さい断面積を有する
開口部を形成するフィルター部と、前記液流路にインク
を供給するために設けられたインク供給口と、各前記液
流路とを連通する共通液流路の、前記インク供給口側に
形成される、前記吐出口の断面積より小さい断面積を有
する開口部を形成する、前記インク供給口に対向する位
置に設けたフィルター部の2種類のフィルターを設け
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、インクを吐出させ
て被記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドに
関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録方式は、所謂ノンイ
ンパクト記録方式の1つである。この記録方式の特徴と
しては、記録時における騒音の発生が無視し得る程度に
小さく、高速記録と様々な記録媒体に対する記録が可能
であり、所謂普通紙に対しても特別な処理を必要とする
ことなく定着し、しかも、高精細な画像が廉価に得られ
ることが挙げられる。
【0003】このような利点から、インクジェット記録
方式はコンピュータの周辺機器としてのプリンタばかり
でなく、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の
プリンティングシステムでここ数年急速に普及してい
る。
【0004】今日、広く一般的に用いられているインク
ジェット記録方式のインク吐出方法には、電気熱変換素
子(ヒーター)を利用する方法と、圧電素子(ピエゾ素
子)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可能である。電気熱変換
素子を利用する方法の原理は、電気信号を電気熱変換素
子に与えることにより、その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。従って、電気熱変換素子を利用する方法は、イ
ンクジェット記録ヘッドの構造が単純で、ノズルの集積
化が容易である等の利点がある。
【0005】しかし、従来のインクジェット記録ヘッド
は、インクを吐出口ヘ安定して供給するために液流路の
断面積は吐出口の断面積より大きなものとなっている。
このため、インク中に不純物粒子等のゴミが存在する場
合には、記録に際してインクが液流路に供給されたとき
に前記ゴミが吐出口近傍に達することがあった。このよ
うにゴミが吐出口近傍に達すると、インク吐出の際にイ
ンクの吐出方向がずれたり、インクの吐出量が変化して
むらが生じる等、正常な吐出が行われなくなるという問
題があった。又、場合によってはゴミが吐出口を塞いで
しまい、インクが吐出されなくなってしまうという問題
があった。
【0006】インクジェット記録ヘッドにおいて、吐出
口近傍に達するゴミによる吐出不良を改善するために特
開平5−124206号公報又は特開平10−8637
7号公報には、ノズル近傍にフィルターを形成する方法
が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、インク
ジェット記録装置においては写真調の高画質な印画が求
められている。そのためには、記録を実行した際に記録
信号に応じて吐出されるインク滴を微小なものにし、粒
状感のない印画にしていく必要があり、インクジェット
記録ヘッドの吐出口の面積もインク滴の細粒化に合わせ
て小さくしていく必要がある。吐出口面積が小さくなれ
ば、従来の吐出口面積では問題にならなかった大きさの
ゴミの中にも最適な吐出に影響を与えるゴミも増えてく
る。
【0008】更に、ゴミの中にはフィルターに補集され
る大きさのゴミでも非常に薄いものであったり、柔らか
い材質のものは、ヘッドを長期間使用し、吸引や吐出を
膨大な回数繰り返す際にフィルターを通過する可能性が
あるという問題があった。
【0009】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とする処は、インクのゴミによる吐出不
良を大幅に減らすことができるインクジェット記録ヘッ
ドを提供することにある。
【0010】
【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、インクを吐出する吐出口と、該吐出口か
らインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生
する電気熱交換素子と、該電気熱交換素子に対応して設
けらた前記吐出口に連通する液流路とを有するインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記電気熱交換素子が設け
られた基板に前記液流路と、前記液流路の前記電気熱交
換素子が設けられた部位より反吐出口側の一部の断面に
形成される、前記吐出口の断面積より小さい断面積を有
する開口部を形成するフィルター部と、前記液流路にイ
ンクを供給するために設けられたインク供給口と、各前
記液流路とを連通する共通液流路の、前記インク供給口
側に形成される、前記吐出口の断面積より小さい断面積
を有する開口部を形成する、前記インク供給口に対向す
る位置に設けたフィルター部の2種類のフィルターを設
けたことを特徴とする。
【0011】従って、本発明によれば、液流路中に2種
類のフィルターを設けたため、インクの吐出の際、イン
ク中に存在する吐出口の断面積より大きいゴミは2種類
のフィルターで遮られて吐出口近傍に達することがなく
なり、インクのゴミによる吐出不良を大幅に減らすこと
ができる。
【0012】
【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。
【0013】図1は本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一部を破断した斜視図、図2は同インクジェット
記録ヘッド要部の一部を破断した斜視図であり、図示の
インクジェット記録ヘッドは、電気信号に応じて膜沸騰
をインクに生じせしめるための熱エネルギーを生成する
電気熱交換体を用いて記録を行うサイドシュータ型と称
されるものである。
【0014】図1に示すように、例えば厚さ0.5〜l
mmのSi基板からなる基板1の一面にはエネルギー発
生素子としての電気熱交換素子2がそれぞれ1列ずつ千
鳥状に配列されており、各電気熱交換素子2には、それ
ぞれ各電気熱交換素子2を動作させるための制御信号入
力用電極(不図示)が接続されており、該電気熱交換素
子2と、電気熱交換素子2に電力を供給するAl等の電
気配線は成膜技術によって形成されている。そして、各
電極からの信号入力によって各電気熱交換素子2がその
近傍のインクを加熱することで吐出エネルギーを発生す
る。
【0015】又、前記基板1には、長溝状の貫通口から
成るインク供給口3が形成されている。このインク供給
口3は、Si基板から成る基板1の結晶方位を利用して
異方性エッチングを行うことによって所望の深さに形成
されている。
【0016】更に、基板1上には、フォトリソ技術によ
り形成された構造部材10a,10bが積層されてい
る。構造部材10aの基板1に対向する面には、各電気
熱交換素子2に対応する複数個の個別溝部が形成され、
各個別溝部と基板1とで囲まれた空間がそれぞれ個別液
流路11を構成する。前記個別溝部の一端は三方を前記
構造部材10aにより電気熱交換素子2を囲むように構
成されている。前記各個別溝部の他端の基板1に対向す
る面には、各個別溝部の二方の前記構造部材10aの中
心に所定の間隔をおいて第1の柱部13が形成されてお
り、構造部材10aと前記第1の柱部13の間は第1の
開口部15となっている。
【0017】又、前記各個別溝部に連通する共通溝部が
形成され、この共通溝部と基板1とで囲まれる空間が共
通液流路12を構成している。これら各個別流路11と
共通液流路12で液流路が構成されている。
【0018】更に、基板1上の前記インク供給口3に対
向する位置には、前記電気熱交換素子2が配列されてい
る方向と同方向に構造部材10bが形成され、前記構造
部材10bから前記電気熱交換素子2に向かって電気熱
交換素子2が配列されている方向と垂直方向に、長方形
状の第2の柱部14が前記インク供給口3より記電気熱
交換素子2方向に長く形成されており、前記構造部材1
0bと前記第2の柱部14の間は第2の開口部16とな
っている。
【0019】一方、オリフイスプレート4は構造部材1
0a,10bを介して固着され、前記電気熱交換素子2
に対向する位置に吐出口5が開口している。
【0020】そして、インク吐出時、インク中に吐出口
5の断面積より大きいゴミが存在すると、第1の開口部
15及び第2の開口部16がフィルターとして作用し、
前記ゴミは第1の開口郁15及び第2の開口部16に遮
られるため、前記ゴミが吐出口5の近傍に詰まって吐出
不良となることがなくなる。
【0021】次に、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの実験例について説明する。
【0022】本実験に先立ち、表1に示す柱部(以下、
「フィルター」と称する)を有する5種類のインクジェ
ット記録ヘッドを各10個ずつ作製した。尚、5種類
(実施例1、実施例2、比較例1、比較例2及び従来
例)のインクジェット記録ヘッドの平面図を図3〜図7
にそれぞれ示す。
【0023】表1 表1に示す各試料の吐出口の断面積は188μm2 であ
る。又、第1のフィルターの開口部の断面積は130μ
2 であり、第2のフィルターの開口部の断面積は14
3μm2 である。
【0024】又、表1に示す各試料は6色一体のヘッド
であり、各色は256ノズルで構成されている。
【0025】そして、これらのインクジェット記録ヘッ
ドにインクタンクを装着し、インクジェット記録装置に
取り付け、吸引を5回行った後に吐出試験を行った。吐
出試験の結果を表2に示す。
【0026】表2 表2において「ノズル詰まり」とは、個別液流路にゴミ
が詰まっているのが顕微鏡で観察される場合を言い、ノ
ズル詰まり発生ノズル数とは、ノズル詰まりが発生して
いる個別液流路の数の10ヘッドの合計数である。又、
「不吐」とは、個別液流路に詰まったゴミが個別液流路
を狭くしてインクが吐出されなかった回数であり、又、
「ヨレ」は個別液流路に詰まったゴミにより吐出力が低
下してインクが真っ直ぐに吐出されなかった回数、「シ
ョボ」は個別液流路に詰まったゴミ若しくは第1のフィ
ルターに詰まったゴミによりインクが個別液流路に到達
しづらくなってインクが連続的に吐出されなかった回数
を示す。
【0027】表2より、液流路中に2種類のフィルター
を設けることによってノズル詰まりが大幅に減少し、印
字における不吐やヨレ及びショボの発生も少なくなるこ
とが分かる。
【0028】このように、液流路中に2種類のフィルタ
ーを設けることによってゴミの捕捉効果が高く、安定し
た吐出を行うことが可能なインクジェット記録ヘッドを
得ることができた。
【0029】
【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、液流路中に2種類のフィルターを設けたため、
インクの吐出の際、インク中に存在する吐出口の断面積
より大きいゴミは2種類のフィルターで遮られて吐出口
近傍に達することがなくなり、インクのゴミによる吐出
不良を大幅に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】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一部
を破断した斜視図である。
【図2】本発明に係るインクジェット記録ヘッド要部の
一部を破断した斜視図である。
【図3】本発明の実施例1に係るインクジェット記録ヘ
ッドの平面図である。
【図4】本発明の実施例2に係るインクジェット記録ヘ
ッドの平面図である。
【図5】本発明の比較例1に係るインクジェット記録ヘ
ッドの平面図である。
【図6】本発明の実施例2に係るインクジェット記録ヘ
ッドの平面図である。
【図7】従来例に係るインクジェット記録ヘッドの平面
図である。
【符号の説明】
1 基板 2 電気熱交換素子 3 インク供給口 4 オリフィスプレート 5 吐出口 10a,10b 構造部材 11 個別液流路 12 共通液流路 13 第1の柱部 14 第2の柱部 15 第1の開口部 16 第2の開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 修一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF72 AG30 AG46 AG77 BA04 BA13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを吐出する吐出口と、該吐出口か
    らインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生
    する電気熱交換素子と、該電気熱交換素子に対応して設
    けらた前記吐出口に連通する液流路とを有するインクジ
    ェット記録ヘッドにおいて、 前記電気熱交換素子が設けられた基板に前記液流路と、
    前記液流路の前記電気熱交換素子が設けられた部位より
    反吐出口側の一部の断面に形成される、前記吐出口の断
    面積より小さい断面積を有する開口部を形成するフィル
    ター部と、前記液流路にインクを供給するために設けら
    れたインク供給口と、各前記液流路とを連通する共通液
    流路の、前記インク供給口側に形成される、前記吐出口
    の断面積より小さい断面積を有する開口部を形成する、
    前記インク供給口に対向する位置に設けたフィルター部
    の2種類のフィルターを設けたことを特徴とするインク
    ジェット記録へッド。
  2. 【請求項2】 前記液流路の電気熱交換素子が設けられ
    た部位より反吐出口側の一部の断面に形成される開口部
    の断面積を、 前記液流路にインクを供給するために設け
    られたインク供給口と、各前記液流路とを連通する共通
    液流路の、前記インク供給口側に形成される開口部の断
    面積以下に設定した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。
  3. 【請求項3】 前記液流路の電気熱交換素子が設けられ
    た部位より反吐出口側の一部の断面に形成される、前記
    吐出口の断面積より小さい断面積を有する開口部を形成
    するフィルターを、各前記液流路の前記吐出口が配列さ
    れている方向の中心に形成した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。
JP2001079108A 2001-03-19 2001-03-19 インクジェット記録ヘッド Withdrawn JP2002273881A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100391740C (zh) * 2003-12-26 2008-06-04 佳能株式会社 喷墨记录头和用于制造喷墨记录头的方法
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