JP2005238679A - 液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットヘッドにおいて、共通液室14の両側にチャンネル列L1,L2が形成され、一方のチャンネル列L1は小インクを吐出する第1加圧液室12aが形成されており、他方のチャンネル列L2には大インクを吐出する第2加圧液室12bが形成され、第1加圧液室12aの幅W1は、第2加圧液室12bの幅W2よりも小さく形成されている。ヒータ13a,13bにパルスを印加して発生する熱により、ヒータ13a,13bの近傍に生じた気泡を膨張させ、気泡を吐出口16a,16bにおいて外気と連通させてインク滴を吐出することにより、吐出口16a,16bの開口面積を変えることなく異なる体積の液滴を吐出することが可能となる。
【選択図】図1
Description
引用文献1に記載されたインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置は、熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、この気泡の生成に伴ってインクを吐出するインクジェット記録装置であって、インク吐出の際に気泡を外気と連通させ安定した吐出制御を可能とすることを目的とし、ヒータにパルスを印加することにより発生する熱によりヒータの近傍に生じた気泡は膨張し吐出口において外気と連通させてインク滴を吐出させることを特徴とする。
前記駆動手段の中でインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させる方法では、インクを加熱する手段として電気熱変換素子を備えている。すなわち、インクジェットヘッドは、電気信号が印加されることにより発熱してインクを加熱することができる発熱抵抗体(以下、ヒータという)と、ヒータに電気信号を印加するための電極とを有する。インクはヒータの発熱により発泡し、その発泡エネルギーによって吐出口からインク滴が吐出される。また、ここで使用されるインクは、一般に顔料や染料等の記録成分と、これを溶解または分散させるための水あるいは水と水溶性有機溶剤とからなる溶媒成分とによって形成されている。
図13は、このような従来のインクジェット記録ヘッドを示す図で、図13(A)はインクジェット記録ヘッドの平面図、図13(B)は図1(A)のA−A′線断面図である。なお、図13(A)では吐出口プレート部材は除いて示している。
図13に示すインクジェット記録ヘッドは、いわゆるサイドシュータ型といわれるもので、共通液室94に連通した複数のインク通路91a,91b、加圧液室92a,92b、エネルギー発生素子93a,93bが設けられた基板90、各エネルギー発生素子93a,93bに対向する位置の吐出口プレート部材95にそれぞれ吐出口96a,96bが形成されている。吐出口96a,96bは2列に配列され、各列毎に吐出口96a,96bの開口面積が異なっている。また、それに応じてエネルギー発生素子93a,93bもエネルギーをインクに作用させる領域の面積が吐出口の列毎に異なっている。図13に示す例では、吐出口96a,96bの開口面積、エネルギー発生素子93a,93bの面積、およびインク通路91a,91bの幅は、図13中左側の列L1よりも右側の列L2の方がそれぞれ大きくなっている。これにより、左側の列L1の吐出口96aから吐出されるインクの体積は小さく、右側の列L2の吐出口96bから吐出されるインクの体積は相対的に大きく、結果的に2種類の大きさのインク滴を吐出することができる。
図14は、引用文献2に示されている従来のインクジェット記録ヘッドを示す図で、図14(A)は平面図、図14(B)は図14(A)のA−A′線断面図である。なお、図14(A)では吐出口プレート部材は除いて示している。
この従来例では、複数のエネルギー発生素子93a,93bが設けられた基板90と、この基板90に接合され各エネルギー発生素子93a,93bに対面する位置に第1吐出口96a、第2吐出口96bが形成された吐出口プレート部材95とを有しており、L1列の第1吐出口96aとL2列の第2吐出口96bは互いに直径が異なっており、第1吐出口96aの開口面積に比べて第2吐出口96bの開口面積の方が大きく、吐出口プレート部材95は基板90との接合面に対して吐出口面が傾斜しており、第1吐出口96aが形成された部分に比べて第2吐出口96bが形成された部分の厚みが厚くなっている。
図1は実施例1のインクジェットヘッドを示す図で、図1(A)は平面図、図1(B)は図1(A)のA−A′線断面図、図1(C)はチャンネル列L1線に沿った断面図、図1(D)はチャンネル列L2線に沿った断面図である。なお、図1(A)では、吐出口プレート部材は除いて示されている。
図2は実施例1のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
実施例1のインクジェットヘッドは、複数のインク流路11a,11b、インクを加圧するための加圧液室12a,12b、基板10上に形成されインクを加熱発泡させるためのヒータ13a,13b、吐出口プレート部材15に1200dpiで形成された吐出口16a,16bで形成されている。複数のインク流路11a,11bは共通液室14と連通し、共通液室14からインクが供給される。加圧液室12a,12bは、小インク滴を吐出させるための第1加圧液室12aと大インク滴を吐出させるための第2加圧液室12bとを備えている。本実施例では、ヒータ13a,13bも小インク用と大インク用で面積の異なるヒータを使用しており、小インク用のヒータ13aの面積よりも大インク用のヒータ13bの面積が大きくなっている。
(1)顔料 6wt%以上
(2)湿潤剤1
(3)湿潤剤2
(4)水溶性有機溶剤
(5)アニオンまたはノニオン系界面活性剤
(6)炭素数8以上のポリオールまたはグリコールエーテル
(7)エマルジョン
(8)防腐剤
(9)pH調製剤
(10)純水
図3は実施例2のインクジェットヘッドを示す図で、図3(A)は平面図、図3(B)は図3(A)のA−A′線断面図である。なお、図3(A)では、吐出口プレート部材は除いて示されている。
図4は実施例2のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
実施例2のインクジェットヘッドは、複数のインク流路21a,21b、インクを加圧するための加圧液室22a,22b、基板20上に形成されインクを加熱発泡させるためのヒータ23a,23b、インクを吐出する吐出口26a,26bが1200dpiで吐出口プレート部材25に形成されている。加圧液室22a,22bは小インク滴を吐出させるための第一加圧液室22aと大インク滴を吐出させるための第二加圧液室22bとを備えている。また、ヒータ23aとヒータ23bは同一面積を有している。吐出口26a,26bも同じ加工面積を有している。インクタンク(図示略)から供給されたインクは、各チャンネル共通の共通液室24に一時的に保持され、さらに毛細管現象により各インク流路21a,21bに侵入し、吐出口26a,26bにてメニスカスを形成する。
図5は実施例3のインクジェットヘッドを示す図で、図5(A)は平面図、図5(B)は図5(A)のA−A′線断面図である。なお、図5(A)では、吐出口プレート部材は除いて示されている。
図6は実施例3のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
実施例3のインクジェットヘッドは、複数のインク流路31a,31b、インクを加圧するための加圧液室32a,32b、基板30上に形成されインクを加熱発泡させるためのヒータ33a,33b、インクを吐出する吐出口36a,36bが吐出口プレート部材35に1200dpiで形成されている。加圧液室32a,32bは、小インク滴を吐出させるための第一加圧液室32aと、大インク滴を吐出させるための第二加圧液室32bとを備えている。また、ヒータ33aとヒータ33bは同一面積を有している。吐出口36a、吐出口36bも同じ加工面積を有している。インクタンク(図示略)から供給されたインクは各チャンネル共通の共通液室34に一時的に保持され、さらに毛細管現象により各インク流路31a,31bに侵入し、吐出口36a,36bにてメニスカスを形成する。
図7は実施例4のインクジェットヘッドが被記録媒体上を走査する方式で使用された例を示す図で、図7(A)は平面図、図7(B)は図7(A)のA−A′線断面図、図8は実施例4のインクジェットヘッドがラインプリンタ方式で使用された例を示す図で、図8(A)は平面図、図8(B)は図8(A)のA−A′線断面図である。なお、図7、図8に示すインクジェットヘッドそれ自体は、図5、図6に示す実施例3のインクジェットヘッドを用いている。
図7に示すインクジェットヘッドでは、共通液室34の両側に形成されているチャンネル列L1、L2は、被記録媒体(不図示)の走査方向に沿って形成されている。一方、図8に記載のインクジェットヘッドでは共通液室34の両側に形成されているチャンネル列L1、L2は被記録媒体の走査方向に交差する方向に沿って形成されている。図8に記載されているようにチャンネル列L1、L2が被記録媒体の走査方向に交差する方向に沿って形成されている場合には、ヘッドの長さ(被記録媒体の走査方向と交差する方向の長さ)を被記録媒体の幅よりも長くすることでフルラインヘッドとして適用が可能となる。
図9は実施例5のインクカートリッジを示す斜視図である。
実施例5のインクカートリッジは、吐出口40等を有する実施例1〜4のいずれかのインクジェットヘッド41と、このインクジェットヘッド41に対してインクを供給するインクタンク42とを一体化したものである。
このようなインクタンク一体型のインクジェットヘッドの場合、ヘッドの信頼性不良は直ちにインクカートリッジ全体の信頼性不良につながるので、本実施例のように信頼性の高いインクジェットヘッドを使用することで、インクカートリッジの信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの信頼性向上が図れる。
図10は実施例6のインクジェット記録装置を示す斜視図、図11は同じくインクジェット記録装置の機構部を示す側面図である。
実施例6のインクジェット記録装置は、記録装置本体50の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ58、キャリッジ58に搭載され本発明の実施例1〜4のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド59、記録ヘッド59へインクを供給するインクカートリッジ60等で構成される印字機構部51等を収納し、装置本体50の下方部には前方側から多数枚の用紙52を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)53を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙52を手差しで給紙するための手差しトレイ54を開倒することができ、給紙カセット53或いは手差しトレイ54から給送される用紙52を取り込み、印字機構部51によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ55に排紙する。
記録終了信号または、用紙52の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙52を排紙する。
また、キャリッジ58の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド59の吐出不良を回復するための回復装置74を配置している。回復装置74はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ58は印字待機中にはこの回復装置74側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド59をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
図12は実施例7のフルライン型インクジェット記録装置の概略構成を示す図で、図12(A)は側面図、図12(B)は平面図である。
フルライン型インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドを被記録媒体の走査方向に対し図8に記載されたように配置するもので、印字時には記録ヘッド81は走査せずに記録装置本体に固定されており、被記録媒体82のみ走査する。被記録媒体82は搬送ベルト83によって図中右側より記録ヘッド81の下方へ搬送される。記録ヘッド81はイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)のインクジェットヘッドが各色等間隔で配置されており、記録ヘッド81の長さLは被記録媒体82の幅Wよりも長くなっており、被記録媒体82を一度走査するだけで被記録媒体82の全域に印字することが可能となる。被記録媒体82は搬送ベルト83により図中左側へと排出される。このように、このインクジェット記録装置は本発明の実施例1〜4のインクジェットヘッドを搭載しているので、高階調、高解像度の画像を高速に形成することが可能となる。
Claims (9)
- 共通液室から分岐している複数の液体流路に液体に圧力を加えるための加圧液室がそれぞれ接続され、該加圧液室に液滴を吐出するための吐出口がそれぞれ連通し、前記加圧液室内には電気熱変換素子がそれぞれ配設されており、該電気熱変換素子の発熱により前記加圧液室内に気泡を発生させることにより前記吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記加圧液室は、所定の体積の液滴を吐出する複数の第一加圧液室と、該第一加圧液室とは異なる体積の液滴を吐出する複数の第二加圧液室とからなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 全ての前記吐出口の開口面積は同一であることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第一加圧液室及び前記第二加圧液室の体積は、異なることを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記電気熱変換素子と前記加圧液室と前記液体流路と前記吐出口とを含む複数のチャンネル及び該複数のチャンネルに共通の共通液室が形成されており、該共通液室の一方側または両側にはチャンネル列が形成されており、該チャンネル列に沿った方向の幅が異なる複数の前記加圧液室を具備することを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第一加圧液室及び前記第二加圧液室に配設されている前記電気熱変換素子は、面積が等しいことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記電気熱変換素子と前記加圧液室と前記液体流路と前記吐出口とを含む複数のチャンネル及び該複数のチャンネルに共通の共通液室が形成されており、該共通液室の両側にはチャンネル列が形成され、一方側の前記チャンネル列を第一チャンネル列、他方側の前記チャンネル列を第二チャンネル列としたときに、前記第一チャンネル列あるいは第二チャンネル列のn番目のチャンネルの加圧液室が第一加圧液室である場合に、n−1番目及びn+1番目のチャンネルは第二加圧液室であることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記電気熱変換素子と前記加圧液室と前記液体流路と前記吐出口とを含む複数のチャンネルが、被記録媒体が走査する方向と交差する方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
- 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと該液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドは請求項1乃至6のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドまたは請求項8に記載の液体カートリッジを使用したことを特徴とする液滴吐出装置。
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JP2003127383A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-05-08 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェット記録方法 |
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