JPH02137933A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 挟亙分災 本発明は、液体噴射記録装置に関し、より詳細には、イ
ンクジェット・プリンタに関する。

従米技東 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の
行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録法
であって、これまでにも様々な方式が提案され、改良が
加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお実用
化への努力が続けられているものもある。

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液体の小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、記録
部材に付着させて記録を行うものであって、この記録液
体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向
を制御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別さ
れる。

先ず第１の方式は、例えば米国特許筒３０６０４２９号
明細書に開示されているもの（Ｔａｌｅ　ｔｙｐｅ方式
）であって、記録液体の小滴の発生を静電吸収的に行い
、発生した記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し
、記録部材上に記録液体小滴を選択的に付着させて記録
を行うものである。

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間に
電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小満をノズル
より吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号に
応じて電気制御可能な様に構成されたｘｙ偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。

第２の方式は、例えば米国特許第３５９６２７５号明細
書、米国特許第３２９８０３０号明細書等に開示されて
いる方式（Ｓｔｚｅｅｔ方式）であって、連続振動発生
法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生さ
せ、この発生された帯電量の制御された小滴を、−様の
電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、
記録部材上に記録を行うものである。

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス（吐出口）
の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子に一
定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を
機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記録液
体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電極間
を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受け、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。

第３の方式は、例えば米国特許第３４１６１５３号明細
書に開示されている方式（Ｈｅｒｔｚ方式）であって、
ノズルとリング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動
発生法によって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録
する方式である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間
に掛ける電界強度を記録信号に応じて変調することによ
って小滴の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出し
て記録する。

第４の方式は、例えば米国特許第３７４７１２０号明細
書に開示されている方式（Ｓｔｅｍｍｅ方式）で、この
方式は前記３つの方式とは根本的に原理が異なるもので
ある。

即ち、前記３つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し
、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着さ
せて記録を行うのに対して、この５ｔｅｖ＋＋ｅ方式は
、記録信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛
翔させて記録するものである。

つまり、Ｓｔｅａｍｓ方式は、記録液体を吐出する吐出
口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子
に、電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号を
ピエゾ振動素子の機械的振動−一変え、該機械的振動に
従って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて
記録部材に付着させることで記録を行うものである。

これ等、従来の４つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。

即ち、前記第１から第３の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。

その為、第１の方式は、構成上はシンプルであるが、小
滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズ
ル化が困難であるので高速記録には不向きである。

第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。

第３の方式は、記録液体小滴を霧化することによって階
調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他方
霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリが
生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難で、
高速記録には不向きであること等の諸問題点が存する。

第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド（ｏｎ−ｄｅａ＋ａｎｄ）で記録液体をノズルの
吐出口より吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方
式の様に吐出飛翔する小滴の中。

画像の記録に要さなかった小滴を回収することが不要で
あること及び第１乃至第２の方式の様に、導電性の記録
液体を使用する必要性がなく記録液体の物質上の自由度
が大であること等の大きな利点を有する。丙午ら、一方
において、記録ヘッドの加工上に問題があること、所望
の共振数を有するピエゾ振動素子の小型化が極めて困難
であること等の理由から記録ヘッドのマルチノズル化が
難しく、又、ピエゾ振動素子の機械的振動という機械的
エネルギーによって記録液体小滴の吐出飛翔を行うので
高速記録には向かないこと、等の欠点を有する。

更には、特開昭４８−９６２２号公報（前記米国特許第
３７４７１２０号明細書に対応）には、変形例として、
前記のピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネル
ギーを利用する代わりに熱エネルギーを利用することが
記載されている。

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発生
する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動素
子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジェ
ットの液体噴射記録装置が記載されている。

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コイ
ルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしかな
い袋状のインク室（液室）内の液体インクを直接加熱し
て蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰返
し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いかは、
何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイルが設
けられている位置は、液体インクの供給路から遥かに遠
い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド構造
上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用には、
不向きとなっている。

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは。

実用上重要である発生する熱で液吐出を行った後に次の
液吐出の準備状態を速やかに形成することは出来ない。

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生およ
び記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があっ
て、その長所を利する用途にしか適用し得ないという制
約が存在していた。

以上のようなインクジェット記録装置は一般に、インク
液を形成する為のヘッドと、インクを貯蔵する為のイン
ク容器と、インク容器からヘッドにインクを供給する為
のインク供給路より成っている。このインク供給路は従
来硬質のチューブを用いて行なわれているが特開昭５７
−１２３０６７号公報で述べられているようにチューブ
をヘッドやインク容器に接続する際、接続部が抜けたり
損傷したりして、インク漏れを起こしやすい等の不都合
があった。特開昭５７−１２３０６７号公報はこれを解
決する一手段であるが、この方法に至っても接続部損傷
によるインク漏れは完全には解決できず、またチューブ
が可動する場合、チューブ途中に微少な損傷が生じた場
合、そこからインクが漏れるという不都合も解決されな
い。

また、さらに１以上のような従来のインク容器からチュ
ーブにより、インクをヘッドに供給する方法では、イン
ク容器内の圧力変動がヘッドに伝わり、吐出に大きく影
響するという不都合もあった。

１−一一昨 本発明は、上記のごとき欠点を解決するためになされた
もので、インク供給路の構成に起因する不都合を解決し
、安定したインク供給を行なう液体噴射記録装置の提供
を目的とし、さらには、インク供給路の損傷や接続部の
抜けからくるインク漏れを防ぎ信頼性の高いインク供給
を行なうこと、また、別の目的としては、インク容器内
の圧力変動等の状態変化に影響されず、安定したインク
吐出を可能にするインク供給系を有する液体噴射記録装
置を提供することを目的としてなされたものである。

碧−−−處 本発明は、上記の目的を達成するために、記録液を貯留
する記録液容器と、該記録液容器から供給された前記記
録液を吐出して、被記録面上に印字を行なう記録ヘッド
とを有する液体噴射記録装置において、前記記録液容器
から前記記録ヘッドへの前記記録液の供給路が、網状体
で構成されていること、また、記録液を貯留する記録液
容器としてのメインタンクと、該メインタンクから供給
路を介して、前記記録液が供給されるサブタンクと、該
サブタンクから供給路を介して、前記記録液が供給され
る記録ヘッドとを有する液体噴射記録装置において、前
記メインタンクと前記サブタンクの間の供給路および／
または前記サブタンクと前記記録ヘッドの間の供給路が
、網状体で構成されていること、また、前記供給路が５
多孔質体で構成されていることを特徴としたものである
。

最初に、ｉＷ求項第１項の発明について説明する。

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例で
あるインクジェットの記録ヘッドの構成図で、図中、１
は蓋基板、２は発熱体基板、３はインク供給口、４はノ
ズルである。

第２図は、第１図の記録ヘッドの分解構成図で、（、）
は蓋基板、（ｂ）は発熱体基板で１発熱体基板２には１
発熱体９、共通電極８、選択電極７が設けられている。

第３図は、蓋基板２の裏面図で、３２はインク流路、３
１は共通液室である。蓋基板１と発熱体基板２は接着材
で接着され、第１図に示すような記録ヘッドが形成され
る。

第４図は、第１図のヘッドを支持板４３上にプリント基
板４２とともにアセンブリーしたヘッドユニットで、記
録ヘッド４１およびプリント基板４２は支持板４３に接
着あるいは嵌合され、その後、記録ヘッド４３とプリン
ト基板４２の各電極は、金線又はアルミ線４４でワイヤ
ーボンドされ、電気的接続が成され、その後、ワイヤー
ボンド部は封止材４５で封止され保護されている。封止
材４５の材料としてはエポキシ樹脂、シリコン樹脂など
で、本発明の実施例では、コスト、耐水性、耐薬品性な
どの点から、エポキシ系樹脂にて封止を行なった。

第５図は、このようにして作られたヘッドユニット５１
を示し、該ヘッドユニット５１は、接続材５２を介して
インク供給路５６．５７と接続されている。接続材５２
のインク供給口５４の中には、インク中の不純物を除去
する為に、フィルター５３が挿入されている。フィルタ
ーとしては、市販されている多くのフィルター材が使用
可能であり１例えば、スペイシーケミカル社のスペイン
−Ｇ、Ｅ、Ｙ、ＢＸ、住人電気工業社製フロロボアＦＰ
２００．化研社製ブイルタレンＳ等がある。

また接合材５２はインク供給口３と、インク供給路側チ
ューブ５７との密閉状態を保てるように弾性体で構成さ
れていることが望ましい０例えば、天然ゴム、イソプレ
ンゴム、ブタジェンゴム、エチレン・プロピレンゴム、
クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン・
ニトリルゴム。

アクリルゴム、多硫化ゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム
等のゴムや、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン
・酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン等の弾性を有する
合成樹脂などがあげられる。

また供給路５６を覆うチューブとしては、例えば。

ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、シリコンゴム。

ポリテトラフロロエチレン等のプラスチックチューブが
適している。インク流路となる網状体５６の材料として
は、耐インク性のある繊維として動物性繊維と、植物性
繊維と、合成繊維があり、該合成繊維としてはポリエス
テル系繊維と、アクリル系繊維とがある。これらの材料
により、網状に形成されている。

第６図は、記録ヘッド側の接頭部の断面図で、６１はヘ
ッドインク供給口、６２は蓋基板、６３は接続材、６４
はフィルター、６５はチューブ。

６６は網状体である。蓋基板６２と接続材６３゜フィル
ター６４と接続材６３．接続材６３とチュ−ブ６５は、
それぞれ接着剤で接続されている。

接着材としては、耐インク性を有したものが好ましく、
例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、メラミン樹
脂系、ポリエステル樹脂系、シリコン樹脂系、エポキシ
樹脂系等の紫外線硬化型接着材やホルムアルデヒド系樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン
シリコン樹脂ポリジアリルフタレート、または、これら
の共縮合体等の熱硬化性樹脂接着剤があげられる。

第７図は、インク容器側の接頭部の断面図で、ある。７
２はインク容器、７１はインク、７３は通気口、７４は
チューブ、７５は網状体である。

網状体７５は、インクに浸されており５毛管力によって
吸い上げられる。また、インク容器底部まで持ってくる
ことにより、インクを余すことなく有効に使用すること
ができる。

以上の実施例では、網状体をチューブの中に入れて使用
した。これは、インクの蒸発を防ぐこと。

また、網状体との接解による汚れを防ぐことを目的とし
ている。しかし、蒸発の心配がない場合、あるいは、汚
れの心配がない場合にはチューブは不要である。また、
チューブのかわりにプラスチックや金属の部材で覆って
も良い、また、第８図のように、ヘッドユニットと、イ
ンク容器を一体化した構成例でもかまわない、第８図に
おいて、１１０はインク、１１１は通気口、１１２は記
録ヘッド、１１３は網状体、１１４はインクタンク及び
ヘッドユニットである。

第９図〜第１１図は、請求項第２項の発明に対応してお
り、８１，９１，１０１は印字面、８２゜９２．１０２
はヘッドユニット、８３，９３゜１０３はサブタンクか
らヘッドユニットへのインク供給路、８４，９４，１０
４はサブタンク、８５．９５，１０５はメインタンク、
８６，９６゜１０６はメインタンクからサブタンクへの
インク供給路、８７，９７，１０７はキャリッジ、８８
゜９８．１０８はインクである。第９図は、サブタンク
からヘッドユニットへのインク供給路を網状体で構成し
た実施例、第１０図は、メインタンクからサブタンクへ
のインク供給路を網状体で構成した他の実施例、第１１
図は、両方のインク供給路を網状体で構成した他の実施
例で、いずれの場合も、網状体を介している為、メイン
タンクとヘッドユニットの間にメインタンクのインクの
量等がヘッドユニットに影響されない、また、インク内
のゴミ等がヘッドユニットに流れ込むことがなく、きれ
いなインクが供給される。

上記請求項第２項の構成の他の実施例として、第１２図
に示すように、ヘッドユニットとサブタンクとを一体化
した構成のものに使用してもよい。

第１２図において、１２１はメインタンクからのインク
供給路である。

以上、請求項第１項及び第２項の構成について説明した
が、いずれも網状体を使用した実施例を示したものであ
る。しかし、多孔質材を使用しても同様の効果が得られ
るものである。

多孔質材としては、連泡組織のウレタンが考えられ、そ
の他の多孔質材としては、セルローズナイトレート、セ
ルローズアセテート、ポリアミドｐｖｃ、　　トリフル
オロエチレン、チトラフルオロエチレン等があり、フロ
ロボア（登録商標）（株。

住人電工）、ザートリウス、メニブランフィルター（登
録商標）（株、和光純薬）、ミリポア（登録商標）（株
０日本ミリポア）等の製品を使用できるものである。

勿−一二農 以上の説明から明らかなように、本発明によると、イン
ク供給路の損傷や接続部の抜けからくるインク漏れを防
ぎ、信頼性の高いインク供給を行なうことができる。ま
た、インクを有効に使用することができる。また、さら
に、インクタンク内の変動がヘッドに伝わらず、安定し
たインク吐出ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例で
ある記録ヘッドを説明するための構成図、第２図は、記
録ヘッドの分解構成図で（ａ）は蓋基板、（ｂ）は発熱
体基板を示す図、第３図は、記録ヘッドの蓋基板の裏面
図、第４図は、ヘッドユニットの構成図、第５図は、ヘ
ッドユニットとインク供給路との接続図、第６図は、記
録ヘッド側の接頭部の断面図、第７図は、インク容器側
の接頭部の断面図、第８図は、請求項第１項の他の実施
例を示す構成図、第９図〜第１１図は、網状体の配置装
置を変えた実施例の構成図、第１２図は、請求項第２項
の他の実施例を示す構成図である。 ５６．６６．７５，８３，１１３・・・網状体、７２゜
８５．９５，１０５・・・メインタンク、８１，９１゜
１０１・・・印字面、８２，９２，１０２，１１２・・
・ヘッドユニット、８３，８６，９３，９６゜１０３．
１０６・・・インク供給路、８４，９４゜１０４・・・
サブタンク、８８，９８，１０８゜１１０・・・インク
。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録液を貯留する記録液容器と、該記録液容器から
   供給された前記記録液を吐出して、被記録面上に印字を
   行なう記録ヘッドとを有する液体噴射記録装置において
   、前記記録液容器から前記記録ヘッドへの前記記録液の
   供給路が、網状体で構成されていることを特徴とする液
   体噴射記録装置。 ２、記録液を貯留する記録液容器としてのメインタンク
   と、該メインタンクから供給路を介して、前記記録液が
   供給されるサブタンクと、該サブタンクから供給路を介
   して、前記記録液が供給される記録ヘッドとを有する液
   体噴射記録装置において、前記メインタンクと前記サブ
   タンクの間の供給路および／または前記サブタンクと前
   記記録ヘッドの間の供給路が、網状体で構成されている
   ことを特徴とする液体噴射記録装置。 ３、前記供給路が、多孔質体で構成されていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の液体噴射記録装置。