JP2815958B2 - 液体噴射記録ヘッドおよび該液体噴射記録ヘッドを有する液体噴射記録装置 - Google Patents

液体噴射記録ヘッドおよび該液体噴射記録ヘッドを有する液体噴射記録装置

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JP2815958B2 JP2029405A JP2940590A JP2815958B2 JP 2815958 B2 JP2815958 B2 JP 2815958B2 JP 2029405 A JP2029405 A JP 2029405A JP 2940590 A JP2940590 A JP 2940590A JP 2815958 B2 JP2815958 B2 JP 2815958B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液体噴射記録ヘッドおよび該液体噴射記録
ヘッドを有する液体噴射記録装置に関し、詳しくは、複
数の記録液吐出口から記録液を被記録材に向けて吐出さ
せ、飛翔的液滴となして記録を行う液体噴射記録ヘッド
および該液体噴射記録ヘッドを有する液体噴射記録装置
に関する。
[従来の技術] 液体噴射記録装置は被記録材に向けて記録液を吐出さ
せ、飛翔的液滴を着弾、定着させて記録を行う装置とし
て知られており、ノンインパクト型であるために騒音が
少なく、また、記録液に多色のインクを使用することに
よってカラー画像記録が容易である等の特色を有してお
り、近年殊に急速に普及されつつある。
ところで、液体噴射記録装置の記録ヘッドでは、微細
な記録液吐出口から被記録材に記録液を直接吐出させて
記録を行うものであり、常に安定した記録画像が得られ
るようにするには他の方式では見られないような特別の
配慮が必要とされる。
特に、多数の記録液吐出口がそれぞれの液路と共に配
列されて構成される高密度に多数配置された記録ヘッド
では、吐出口と液路および各液路に配置された吐出エネ
ルギーを発生するための吐出エネルギー発生体(例えば
吐出エネルギーとして熱エネルギーを利用する場合は熱
エネルギー発生手段としての電気熱変換体)を有する吐
出素子(以下でノズルという)が約2000といったように
多数設けられており、これらの液路に共通液室からイン
クが供給される。しかして、このような記録ヘッドでは
構成上、上述の約2000ノズルが例えば64のノズル単位を
駆動ブロックとして分割されており、駆動ブロックを順
次に駆動し記録画像を形成するように構成されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の液体噴射記録ヘッド
では、記録ヘッドの共通液室に大きさ上の限界があり、
一方、高速記録を実現するためには各駆動ブロックごと
にその駆動時間の短縮を図ると共に、駆動ブロック間の
駆動時間差を極力短かくして、1ライン分の画像形成に
要する時間を短かくすることが基本的に必要とされる。
そこで、このような条件のもとで記録画像の形成が行
われるが、その場合、駆動ブロックに対応して画像に濃
度むらの生じることが実験的で確認されており、その原
因は、ある駆動ブロックにおいてそのブロックの記録液
吐出口(以下でインク吐出口という)からインクを吐出
させた場合、生じるメニスカスが後退するときに一種の
圧力波が共通液室を介して次の駆動ブロックに属する液
路のインクに伝わり、形成されるメニスカスに振動を与
え、その振動中に次の駆動ブロックが駆動されるために
発生するものであることがつきとめられた。
本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、そ
の解決を図るべく、圧力波の伝播を消滅させ、濃度むら
の発生を防止することのできる高密度画像形成に好適な
液体噴射記録ヘッドおよび該液体噴射記録ヘッドを有す
る液体噴射記録装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明の液体噴射記録
ヘッドは、記録液を吐出させる吐出口の複数と、該吐出
口に連通する液路の各々に設けられた吐出エネルギー発
生手段と、前記液路に前記記録液を供給するための共通
液室とを有し、前記吐出エネルギー発生手段を駆動して
前記吐出口から前記記録液を吐出させ記録を行う液体噴
射記録ヘッドにおいて、吐出口から記録液を吐出させる
動作に関連して発生する圧力波を減衰させる傾斜壁を、
共通液室における液路の一端に対向する後方側であって
記録液と接する部位に設けるとともに、傾斜壁と共通液
室との間隙を通じて設けられた共通液室とは別の空間を
有することを特徴とするものである。
また、本発明の液体噴射記録装置は、記録液を吐出さ
せる吐出口の複数と、該吐出口に連通する液路の各々に
設けられた吐出エネルギー発生手段と、前記液路に前記
記録液を供給するための共通液室とを有し、前記吐出エ
ネルギー発生手段を駆動して前記吐出口から前記記録液
を吐出させ記録を行う液体噴射記録装置において、吐出
口から記録液を吐出させる動作に関連して発生する圧力
波を減衰させる傾斜壁を、共通液室における液路の一端
に対向する後方側であって記録液と接する部位に設ける
とともに、傾斜壁と共通液室との間隙を通じて設けられ
た共通液室とは別の空間を有する液体噴射記録ヘッドを
備えることを特徴とするものである。
[作 用] 本発明によれば、吐出口から記録液を吐出させる動作
に関連して発生する圧力波を減衰させる傾斜壁を、共通
液室における液路の一端に対向する後方側であって記録
液と接する部位に設けることにより記録液吐出動作に関
連して発生する圧力波を減衰させることができるので、
次のブロックの記録液吐出動作に関与する記録液に圧力
波が伝播するのを抑制することができ、記録画像の濃度
むらが防止できる。また、加えて、傾斜壁と共通液室と
の間隙を通じて設けられた共通液室とは別の空間を有す
るので圧力波がその空間内で乱反射され、より一層減衰
されることとなる。
[実施例] 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具
体的に説明する。
第3図は本発明の適用が可能な液体噴射記録ヘッドを
示すもので、特に記録媒体の全幅に対応した範囲にわた
って吐出口を整列させた形態の所謂フルマルチ型のもの
を示している。
ここで、54は通電に応じて発熱し、インクに発泡を生
じさせてインク吐出を行わせるための電気熱変換素子7
を構成する発熱抵抗体であり、配線とともに基板51上に
半導体と同様の製造工程を経て形成されている。52Aは
発熱抵抗体54に対応して吐出口52およびこれに連通した
液路53を形成するための液路形成部材、56は天板であ
る。また、55は各液路53に共通に連通した液室であり、
不図示のインク供給源から供給されたインクを貯留す
る。
第1図は本発明の好適な一実施例を説明するための模
式的切断面図である。ここで、1は液体噴射記録ヘッ
ド、2はその基板、3は基板2上に形成された電気熱変
換体、4は電気熱変換体3に電気信号を供給するための
電極である。また、電気熱変換体3は各液路5に形成さ
れていて、本例の記録ヘッド1ではこのような電気熱変
換体3が400dpiの密度で4736ノズル分配置されており、
37個の駆動ブロックに分割されることにより各ブロック
はそれぞれ128個の電気熱変換体3,液路5およびインク
吐出口6を有する。更にまた、7はこれらの液路5に共
通する共通液室、8は共通液室7にインクを供給するた
めに天板9に設けたインク供給口である。
そして、本実施例では共通液室7と共通液室7の液路
の一端に対向する後方側であって、液路5に対して傾斜
を持たせた液路5の配列方向にのびる傾斜壁10を形成
し、この傾斜壁10により先に述べた圧力波が矢印a方向
から伝播してくるのを天板9の壁面との間で繰返し反射
させ減衰させることができる。なお、電気熱変換体5を
各ブロックごとに駆動する回路は周知のもので、基本的
には1ライン分、すなわち4736ビットの記録信号が送給
されると、その記録信号がいったんラッチされ、順次ブ
ロックごとに駆動されていくもので、各ブロックへの駆
動信号の“オン”時間は10μsec,ブロック間の信号間隔
時間は12μsecである。
このようにして実際に各ブロックごとに電気熱変換体
5を駆動した結果、各インク吐出口6におけるメニスカ
スの後退に起因して共通液室7に伝播される圧力波を圧
力減衰手段として設けた傾斜壁10で減衰させ、濃度むら
のない均一な画像を得ることができた。なお、液路5の
長さや吐出口6に対する傾斜壁10の形成される相対位
置、更には傾斜壁10の液路5に対する傾斜角度などは互
いに関連し合って減衰効果に影響を及ぼすものであり、
また、ブロックの駆動時間および駆動間隔とも関係する
が、一般には、形成可能な範囲で傾斜させた傾斜壁を設
けるだけで十分な効果が期待できる。
第2図は本発明の他の実施例を示す。本例は傾斜壁10
の外に傾斜壁10の奥の端部と連通するポケット室11を設
け天板9と傾斜壁10との間で相互反射させた圧力波を更
に共通液室とは別の空間を形成するポケット室11に導
き、ここで乱反射させて圧力波の減衰をはかったもの
で、より一層減衰効果を高めることができる。
なお、図示はしないが、液路5や共通液室7まわりの
少なくとも一部に音波に相当する圧力波を吸収するため
に音波吸収体、例えば多孔質高分子の吸収体やゴムの吸
収体を貼設するとか、先に述べた傾斜壁10やポケット室
にこのような吸収体を貼設ないし添設するようにしても
よい。
以上のような記録ヘッドおよびその駆動系を用いて、
例えば第4図に示すようなフルカラー記録が可能な液体
噴射記録装置を構成することができる。
第4図において、201Aおよび201Bは、記録媒体Rを副
走査方向Vsに挟持搬送するために設けたローラ対であ
る。202BK,202Y,202Mおよび202Cは、それぞれ、記録媒
体Rの全幅にわたってノズルを配列したブラック,イエ
ロー,マゼンタおよびシアンの記録を行うフルマルチタ
イプの記録ヘッドであり、その順に記録媒体搬送方向上
流側より配置してある。
200は回復系であり、吐出回復処理にあたっては記録
媒体Rに代って記録ヘッド202BK〜202Cに対向する。
なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中で
もバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において
優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば
記録の高密度化,高精細化が達成できるからである。
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特
許第4723129号明細書,同第4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この
方式は所謂オンデマンド型,コンティニュアス型のいず
れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合
には、液体(インク)が保持されているシートや液路に
対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対
応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
くとも1つの駆動信号を印加することによって、電気熱
変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用
面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対
一で対応した液体(インク)内の気泡を形成できるので
有効である。この気泡の成長,収縮により吐出用開口を
介して液体(インク)を吐出させて、少なくとも1つの
滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即
時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に
優れた液体(インク)の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第44
63359号明細書,同第4345262号明細書に記載されている
ようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上
昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細書に記載
されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行う
ことができる。
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示さ
れているような吐出口,液路,電気熱変換体の組合せ構
成(直線状液流路または直角液流路)の他に熱作用部が
屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許
第4558333号明細書,米国特許第4459600号明細書を用い
た構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の
電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換
体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号公
報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応
させる構成を開示する特開昭59−138461号公報に基いた
構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記
録ヘッドの形態がどのようなものであっても、記録を確
実に効率よく行いうるからである。
さらに、上例のような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。
加えて、シリアルタイプのものでも、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。
また、本発明に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。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
圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素
子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定
した記録を行なうために有効である。
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個にのみが設け
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。
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
形態を採るものであってもよい。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、吐出口か
ら記録液を吐出させる動作に関連して発生する圧力波を
減衰させる傾斜壁が、共通液室における液路の一端に対
向する後方側であって記録液と接する部位に設けられる
ので吐出口からの記録吐出動作にともなって発生する圧
力波の伝播を圧力波減衰手段により減衰させて、あとの
記録液吐出動作に影響を与えないようにすることがで
き、それによって記録画像上に濃度むらが発生するのを
防止することができる。また、加えて、傾斜壁と共通液
室との間隙を通じて設けられた共通液室とは別の空間を
有するので圧力波がその空間内で乱反射され、より一層
減衰効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明液体噴射記録ヘッドの構成の一例を示す
模式的切断面図、 第2図は本発明の他の実施例の構成を示す断面図、 第3図は本発明の適用可能な液体噴射記録ヘッドの斜視
図、 第4図は本発明の適用可能な液体噴射記録装置の斜視図
である。 1……液体噴射記録ヘッド、 3……電気熱変換体、 5……液路、 6……インク吐出口、 7……共通液室、 9……天板、 10……傾斜壁、 11……ポケット室。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−242261(JP,A) 特開 昭61−169254(JP,A) 特開 平2−169256(JP,A) 特開 昭64−56556(JP,A) 特開 昭58−136451(JP,A) 特開 昭61−193859(JP,A) 特開 平1−204748(JP,A) 特公 昭63−36951(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/05

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記録液を吐出させる吐出口の複数と、該吐
    出口に連通する液路の各々に設けられた吐出エネルギー
    発生手段と、前記液路に前記記録液を供給するための共
    通液室とを有し、前記吐出エネルギー発生手段を駆動し
    て前記吐出口から前記記録液を吐出させ記録を行う液体
    噴射記録ヘッドにおいて、 前記吐出口から前記記録液を吐出させる動作に関連して
    発生する圧力波を減衰させる傾斜壁を、前記共通液室に
    おける前記液路の一端に対向する後方側であって前記記
    録液と接する部位に設けるとともに、該傾斜壁と該共通
    液室との間隙を通じて設けられた該共通液室とは別の空
    間を有することを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
  2. 【請求項2】前記吐出エネルギー発生手段は、前記エネ
    ルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換体であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射記録ヘッ
    ド。
  3. 【請求項3】記録液を吐出させる吐出口の複数と、該吐
    出口に連通する液路の各々に設けられた吐出エネルギー
    発生手段と、前記液路に前記記録液を供給するための共
    通液室とを有し、前記吐出エネルギー発生手段を駆動し
    て前記吐出口から前記記録液を吐出させ記録を行う液体
    噴射記録装置において、 前記吐出口から前記記録液を吐出させる動作に関連して
    発生する圧力波を減衰させる傾斜壁を、前記共通液室に
    おける前記液路の一端に対向する後方側であって前記記
    録液と接する部位に設けるとともに、該傾斜壁と該共通
    液室との間隙を通じて設けられた該共通液室とは別の空
    間を有する液体噴射記録ヘッドを備えることを特徴とす
    る液体噴射記録装置。
  4. 【請求項4】前記吐出エネルギー発生手段は、前記エネ
    ルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換体であ
    ることを特徴とする請求項3に記載の液体噴射記録装
    置。
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