JP2850765B2 - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノンインパクトプリン
タに用いられるバブルジェット記録方式のインクジェッ
トプリンタヘッドに関し、特に、インク流路の流体抵抗
の減少にともなうスプラッシュの発生を防止することが
でき、印字品質の向上と印字速度の高速化を図ることが
でき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】以下、従来のインクジェットプリントヘ
ッドについて、図５を参照しつつ説明する。図５は従来
例に係るインクジェットプリンタヘッドを示すものであ
り、同図（ａ）は部分平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）
のＣ−Ｃ断面図である。

【０００３】これら図面において、従来のインクジェッ
トプリンタは、基板１０の表面に、複数の平行な矩形の
切欠きを形成した壁部形成プレート２００を取り付ける
ことによって、該基板１０上にインク室３０と連通する
インク流路４００を複数形成し、また、基板１０上の、
これらインク流路４００の奥端壁２０１に近接した位置
に発熱抵抗体５０を設けるとともに、壁部形成プレート
２００を介して基板１０上にオリフィスプレート６０を
取り付け、さらに、このオリフィスプレート６０の、発
熱抵抗体５０に対応する位置にインク吐出口６１を形成
した構成としてあった。

【０００４】そして、インク室３０には液体状のインク
７０が貯蔵してあり、インク流路４００内には、インク
室３０から供給されるインク７０が充填される構成とな
っていた（図６参照）。

【０００５】また、前記発熱抵抗体５０は駆動パルスを
印加することにより、ジュール熱を発生する構成として
あり、このときのジュール熱をＥ［Ｊ］、発熱抵抗体５
０の電気抵抗をＲ［Ω］、通電電圧をＶ［Ｖ］、通電時
間をｔ［ｓｅｃ］とすると、発熱抵抗体５０が発生する
ジュール熱Ｅ［Ｊ］は、 Ｅ＝Ｖ² ／Ｒ×ｔ という式で表される。

【０００６】なお、図５は従来のインクジェットプリン
タヘッドの一チャネルを示すものであり、実際には、図
５（ａ）上下方向に上記と同じ構成のチャネルが複数連
続して形成してある。

【０００７】次に、このような構成からなる従来のイン
クジェットプリンタヘッドの印字動作について、図６
（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ説明する。同図（ａ）の状
態において、発熱抵抗体５０に駆動パルスを印加して、
発熱抵抗体５０を発熱させると、このときのジュール熱
によって発熱抵抗体５０上方のインク７０が加熱されて
沸騰し、同図（ｂ）に示すように、発熱抵抗体５０上に
気泡７１が発生する。そして、この気泡７１の圧力によ
り、インク吐出口６１からインク滴７２が吐出される。

【０００８】次いで、大きく膨らんだ気泡７１が破裂し
て、同図（ｃ）に示すように、インク滴７２が、テイル
７４を形成した状態でインク吐出口６１から飛び出す。
また、このとき、発熱抵抗体５０上では、残留した一部
の気泡７１が、周囲のインク７０に冷却されて凝縮す
る。この気泡７１の破裂及び凝縮により、インク室３０
側及びインク吐出口６１側から気泡７１が存在していた
奥端壁２０１側に向かって、インク７０が流入する。

【０００９】そして、同図（ｄ）に示すように、飛び出
したインク滴７２が、主滴７３とテイル７４に分離した
状態となり、図示しない記録紙上の同じ位置に付着して
記録ドットを形成する。一方、インク流路４００内の気
泡７１は完全に消滅し、インク流路４００が再びインク
７０で満された状態となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記構成からなる従来
のインクジェットプリンタヘッドでは、インク流路４０
０の奥端壁２０１に近接した位置に発熱抵抗体５０を被
着した構成としてあったため、気泡７１は、インク流路
４００の奥端壁２０１近傍で発生し消滅していた。そし
て、気泡７１の破裂及び凝縮時には、図７（ａ）に示す
ように、インク吐出口６１側及びインク室３０側から気
泡７１に向かってインク７０が流入していた。

【００１１】この場合、気泡７１に向って流れるインク
７０は、図７（ｂ）に示すように、インク流路４００の
奥端壁２０１と衝突して跳ね返されるが、インク流路４
００の形状を矩形としていたため、奥端壁２０１に跳ね
返されたインク７０は、何ら運動エネルギーが減少され
ることなくインク吐出口６１に向かって流れ、インク滴
７２と別のインク滴、いわゆるスプラッシュ７５を発生
させていた。

【００１２】このスプラッシュ７５は、インク滴７２と
異なる方向に吐出されるため、図８に示すように、記録
紙上に記録ドット７６と別のサテライトドット７７を形
成してしまい、これによって、印字品質が低下してしま
うという問題があった。

【００１３】ここで、スプラッシュ７５は、インク流路
４００の流体抵抗の減少にともなって顕著化するので、
すなわち、インク流路４００の全体の幅を狭くすること
によりインク供給時間を短縮し、インクジェットプリン
タヘッドの記録速度の高速化を図ろうとすると、インク
流路４００の流体抵抗が減少し、印字品質が著しく低下
してしまう。したがって、従来のインクジェットプリン
タヘッドでは、スプラッシュ７５の発生を防止するため
に、インク流路４００全体の幅をある程度広くして、イ
ンク流路４００の流体抵抗を大きくしなければならず、
インクジェットプリンタヘッドの記録速度の高速化に限
界があるという問題があった。

【００１４】さらに、図９に示すように、スプラッシュ
７５によるインク滴が、インク吐出口６１の周辺に付着
すると、このインク滴が核となってインク漏れ７８が誘
発され、このインク漏れ７８によってインク滴７２の方
向性不良を生じてしまい、これによっても印字品質が低
下してしまうという問題があった。

【００１５】なお、特開昭６３−２８１８５３号及び２
８１８５４号には、奥端壁のない連続したインク流路
に、所定の間隔をあけて複数の発熱抵抗体を配置した構
成のインクジェットプリンタヘッドが提案されている。
このような構成によれば、気泡の破裂及び凝縮時におけ
るインクの跳ね返りが起きず、スプラッシュの発生を防
止できる。しかし、このような構成のインクジェットプ
リンタヘッドでは、隣合うチャネルをほぼ同時に駆動さ
せた場合、一方のチャネルで生じたインクの流れが、他
方のチャネルのインクの流れに影響を及ぼし、一方のチ
ャネルで生じたインクの流れの運動エネルギーが大きい
場合は、他方のチャネルのインク滴の方向性不良を生じ
てしまい印字品質が低下してしまうという問題がある。

【００１６】そこで、種々研究を重ねた結果、インク流
路４００の奥端部２０１付近を、該奥端壁２０１によっ
て跳ね返されるインク７０の運動エネルギーを緩和する
ような構成とすることによって、スプラッシュ７５の発
生を防止できることを知見するに至った。そして、イン
ク流路４００の奥端壁２０１側の幅を、インク室３０側
の幅より広くすること、及び／又は、奥端壁２０１と発
熱抵抗体５０の間に所定の距離をあけることによって、
インク流路４００の流体抵抗を大きくすることなく、奥
端壁２０１に跳ね返されるインク７０の運動エネルギー
を緩和できることを見出した。

【００１７】本発明は、上記事情にかんがみてなされた
ものであり、インク流路の流体抵抗を大きくすることな
くスプラッシュの発生を防止することができ、これによ
って、印字品質の向上と記録速度の高速化を図ることが
できるインクジェットプリンタヘッドの提供を目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドは、
一端が液体のインクを貯蔵するインク室と連通するとと
もに、他端が奥端壁によって塞がれたインク流路を有
し、このインク流路内に充填されたインクを、前記イン
ク流路内の奥端壁側に取り付けた発熱抵抗体によって加
熱し、前記発熱抵抗体上に気泡を発生させて、インク吐
出口からインク滴を吐出するインクジェットプリンタヘ
ッドにおいて、前記インク流路の奥端壁側の幅を、前記
インク室側の幅より広くした構成としてある。

【００１９】また、請求項２記載のインクジェットプリ
ンタヘッドは、前記インク流路の奥端壁から発熱抵抗体
端部までの距離Ｌａと、前記発熱抵抗体の全長Ｌｂの比
をＬａ／Ｌｂ≧０．５とした構成としてある。

【００２０】

【作用】上記構成からなる本発明のインクジェットプリ
ンタヘッドによれば、インク流路の奥端壁側の幅を、イ
ンク室側の幅より広くすることによって、気泡の破裂及
び収縮時に、インク室から流入して前記奥端壁に跳ね返
されたインクの一部が、インク吐出口に向かって流れ
ず、前記インク流路の側壁に沿ってターンして流れる。
これによって、前記奥端壁に跳ね返されるインクの運動
エネルギーが減少し、スプラッシュの発生が防止され
る。

【００２１】また、前記奥端壁側の幅のみを広くした構
成としてあるので、前記インク流路の流体抵抗を大きく
することなく、スプラッシュの発生を防止することがで
きる。

【００２２】さらに、前記インク流路の奥端壁から発熱
抵抗体端部までの距離Ｌａと、前記発熱抵抗体の全長Ｌ
ｂの比をＬａ／Ｌｂ≧０．５とする構成とし、前記奥端
壁と発熱抵抗体端部の間に、このような条件の距離Ｌａ
をあけたことにより、気泡の破裂及び凝縮時に、前記奥
端壁に向かって流れるインクは、この距離Ｌａを経て前
記奥端壁に衝突する。この距離Ｌａを経ることによっ
て、前記奥端壁に向かって流れるインクの運動エネルギ
ーが緩和され、これにより、前記奥端壁に跳ね返される
インクの運動エネルギーが減少し、スプラッシュの発生
が防止される。また、インク流路の幅を広くしない構成
としてあるので、インク流路の流体抵抗を大きくするこ
となく、スプラッシュの発生を防止することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明のインクジェットプリンタヘッ
ドの実施例について、図面を参照しつつ説明する。図１
は本発明の一実施例に係るインクジェットプリンタヘッ
ドを示す部分断面斜視図である。また、図２（ａ）は本
インクジェットプリンタヘッドを示す部分平面図であ
り、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００２４】本実施例のインクジェットプリンタヘッド
は、インク流路の奥端壁側の幅を、インク室側の幅より
広くするとともに、前記奥端壁から発熱抵抗体端部まで
の距離Ｌａと、前記発熱抵抗体の全長Ｌｂの比をＬａ／
Ｌｂ≧０．５とした構成としてある。また、本実施例に
おいて、従来と同様の部分については、同一の番号を付
して詳細な説明を省略する。

【００２５】図１及び図２において、２０は壁部形成プ
レートであり、複数のインク流路４０が形成してある。
このインク流路４０は、奥端壁２１側の幅を、発熱抵抗
体５０の端部から奥端壁２１に向かって直線的に広げ
て、インク室３０側の幅より広くした形状としてある。
ここで、奥端壁２１側とは、少なくとも、奥端壁２１か
ら発熱抵抗体５０のインク室３０側の端部までの範囲内
を指す。

【００２６】この奥端壁２１側の幅は、隣に位置するチ
ャネルと干渉しない程度の寸法であれば、特に問題はな
いが、好ましくは、スプラッシュの発生原因となる奥端
壁２１に跳ね返されるインク７０の運動エネルギーを減
少させ、かつ、気泡７１が破裂したときの吐出力を確保
できる程度の寸法とする。

【００２７】また、本実施例のインクジェットプリンタ
ヘッドでは、図２（ａ）に示すように、奥端壁２１から
発熱抵抗体５０の端部までの距離Ｌａと、発熱抵抗体５
０の全長Ｌｂの比をＬａ／Ｌｂ≧０．５とした構成とし
てある。ここで、奥端壁２１から発熱抵抗体５０の端部
までの距離Ｌａと、発熱抵抗体５０の全長Ｌｂの比であ
るＬａ／Ｌｂ≧０．５の上限は、特に限定されるもので
はない。しかし、奥端壁２１から発熱抵抗体５０の端部
までの距離Ｌａをあまり長くすると、気泡７１が破裂し
たときの吐出力が減少し、記録速度が低下してしまうの
で、１≧Ｌａ／Ｌｂ≧０．５程度とすることが好まし
い。

【００２８】また、図１及び図２は本インクジェットプ
リンタヘッドの一チャネルを示すものであり、実際に
は、図２（ａ）上下方向に上記と同じ構成のチャネルが
複数連続して形成してある。

【００２９】次に、上記構成からなる本実施例のインク
ジェットプリンタヘッドの動作について、図３を参照し
つつ説明する。図３は本インクジェットプリンタヘッド
の動作を示すものであり、同図（ａ）は図２（ｂ）のＢ
−Ｂ断面図、同図（ｂ）は部分断面側面図である。

【００３０】同図（ａ）に示すように、奥端壁２１側の
幅を、インク室３０側の幅より広い形状としたことによ
り、気泡７１の破裂及び凝縮時おいて、インク吐出口６
１側及びインク室３０側から気泡７１に向かって流れる
インク７０の一部は、図中矢印Ｐに示すように、奥端壁
２１に跳ね返されて大きく弧を描き、インク流路４０の
側壁に沿ってターンして流れる。これによって、奥端壁
２１に跳ね返されてインク吐出孔６１側に流れるインク
７０の運動エネルギーが減少し、スプラッシュの発生が
防止される。

【００３１】一方、同図（ｂ）に示すように、奥端壁２
１から発熱抵抗体５０の端部までの距離Ｌａと、発熱抵
抗体５０の全長Ｌｂの比をＬａ／Ｌｂ≧０．５とし、奥
端壁２１と発熱抵抗体５０端部の間に、このような条件
の距離Ｌａをあけたことにより、気泡７１の破裂及び凝
縮時に、奥端壁２１に向かって流れるインク７０は、図
中矢印Ｑに示すように、距離Ｌａを経て奥端壁２１に衝
突する。この距離Ｌａを経ることにより、奥端壁２１に
向かって流れるインク７０の運動エネルギーが緩和さ
れ、これによって、奥端壁２１に跳ね返されてインク吐
出孔６１側に流れるインク７０の運動エネルギーが減少
し、スプラッシュの発生が防止される。

【００３２】このような構成からなる本実施例のインク
ジェットプリンタヘッドによれば、インク供給路４０の
インク室３０側の幅を広くせずに、奥端壁２１側の幅の
みを広くして、奥端壁２１に跳ね返されてインク吐出孔
６１側に流れるインク７０の運動エネルギーを減少させ
る構成としてあるので、インク流路４０の流体抵抗を大
きくすることなく、スプラッシュの発生を防止すること
ができ、これによって、印字品質の向上と記録速度の高
速化を図ることができる。

【００３３】なお、本発明のインクジェットプリンタヘ
ッドは、上記実施例に限定されるものではない。上記実
施例では、奥端壁２１側の幅を、発熱抵抗体５０の端部
から奥端壁２１に向かって直線的に広げた構成とした
が、これは特に限定されるものではなく、例えば、図４
（ａ）に示すように、奥端壁２１側をインク流路４０と
直交する方向に湾曲させ、又は、図４（ｂ）に示すよう
に、奥端壁２１側をインク流路４０と直交する方向に段
状にして、奥端壁２１側の幅を広げることとしてもよ
い。

【００３４】また、上記実施例では、インク流路４０の
奥端壁２１側の幅を、インク室３０側の幅より広くする
とともに、奥端壁２１から発熱抵抗体５０端部までの距
離Ｌａと、発熱抵抗体５０の全長Ｌｂの比をＬａ／Ｌｂ
≧０．５とする構成としたが、これに限定されるもので
はない。例えば、気泡７１の凝縮時に、インク吐出口６
１側及びインク室３０側から気泡７１に向かって流れる
インク７０の運動エネルギーが小さいときには、インク
流路４０の奥端壁２１側の幅を、インク室３０側の幅よ
り広くする構成、又は、奥端壁２１から発熱抵抗体５０
端部までの距離Ｌａと、発熱抵抗体５０の全長Ｌｂの比
をＬａ／Ｌｂ≧０．５とする構成のいずれか一方のみに
よっても、奥端壁２１に跳ね返されたインク７０の運動
エネルギーを減少させることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のインク
ジェットプリンタヘッドによれば、インク流路の流体抵
抗を大きくすることなくスプラッシュの発生を防止する
ことができ、これによって、印字品質の向上と記録速度
の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タヘッドを示す部分断面斜視図である。

【図２】同図（ａ）は本インクジェットプリンタヘッド
を示す部分平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ
−Ａ断面図である。

【図３】本インクジェットプリンタヘッドの動作を示す
ものであり、同図（ａ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、
同図（ｂ）は部分断面側面図である。

【図４】同図（ａ），（ｂ）は本インクジェットプリン
タヘッドの他の実施例を示す部分平面図である。

【図５】従来例に係るインクジェットプリンタヘッドを
示すものであり、同図（ａ）は部分平面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】同図（ａ）〜（ｄ）は従来例に係るインクジェ
ットプリンタの動作を示す部分断面側面図である。

【図７】同図（ａ），（ｂ）は従来例に係るインクジェ
ットプリンタの気泡の破裂及び凝縮時におけるインクの
流れを示す部分断面側面図である。

【図８】従来例に係るインクジェットプリンタの記録ド
ットとサテライトドットを示す平面図である。

【図９】従来例に係るインクジェットプリンタの、イン
ク漏れが発生したときにおけるインク滴の吐出状態を示
す平面図である。

【符号の説明】

１０ 基板 ２０ 壁部形成プレート ２１ 奥端壁 ３０ インク室 ４０ インク供給路 ５０ 発熱抵抗体 ６０ オリフィスプレート ７０ インク ７１ 気泡 ７２ インク滴 ７３ 主滴 ７４ テイル ７５ スプラッシュ ７６ 記録ドッド ７７ サテライトドッド ７８ インク漏れ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が液体のインクを貯蔵するインク室
   と連通するとともに、他端が奥端壁によって塞がれたイ
   ンク流路を有し、このインク流路内に充填されたインク
   を、前記インク流路内の奥端壁側に取り付けた発熱抵抗
   体によって加熱し、前記発熱抵抗体上に気泡を発生させ
   て、インク吐出口からインク滴を吐出するインクジェッ
   トプリンタヘッドにおいて、 前記インク流路の奥端壁側の幅を、前記インク室側の幅
   より広くしたことを特徴とするインクジェットプリンタ
   ヘッド。
2. 【請求項２】 前記インク流路の奥端壁から発熱抵抗体
   端部までの距離Ｌａと、前記発熱抵抗体の全長Ｌｂの比
   をＬａ／Ｌｂ≧０．５とした構成の請求項１記載のイン
   クジェットプリンタヘッド。