JPH0462064A - インクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、被記録材にインクを吐出させて記録を行なう
ためのインクジェット記録ヘッド、並びに前記記録ヘッ
ドを用いるインクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕 プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像
情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上
にドツトパターンから成る画像を記録していくように構
成されている。

前記記録装置は、記録方式により、インクジェット式、
ワイヤト′ソト式、サーマル式、レーザービーム式等に
分けることができ、そのうちのインクジェット式（イン
クジェット記録装置）は、インクジェット記録ヘッドの
吐出口から記録液（インク）滴を吐出飛翔させ、これを
被記録材に付着させて記録するように構成されている。

上記インクジェット記録ヘッドおよびこれを用いるイン
クジェット記録装置においては、インクの吐出に伴ない
、主滴から分離して飛翔するサテライト液滴が発生する
。

特に、被記録材に着弾しないような微小液滴や、主滴イ
ンクが被記録材に着弾した際の跳ね返りにより生じる微
小液滴が空気中に浮遊し、その浮遊液滴が吐出口面に付
着してしまうことがある。

この場合、連続記録が行なわれると、次第に微少液滴が
堆積し、堆積液滴が吐出口を閉塞してしまう状態を生し
ることがある。

また、吐出口面に付着した微少液滴に紙粉やゴミ等が吸
い寄せられることも生し易く、これらは吐出不良の原因
となる場合がある。

そこで、従来のインクジェット記録ヘッドおよび該記録
ヘッドを用いるインクジェット記録装置では、吐出口面
に付着した紙粉、ゴミ、インク液等を除去するために、
これらを払い落とすクリーニングブレードを設け、キャ
リッジとブレードとの相対的な移動を利用して、吐出口
面と前記ブレードとを接触させて拭き払う構成が採用さ
れていた。

〔発明が解決しようとする技術的課題］しかし、前述し
たブレードによるワイピング除去方法では、該ブレード
と吐出口面とを直接摺擦させているため、長期間に渡っ
てブレードによるクリーニングを行なうと、吐出口面に
処理された撥水膜を傷付けたり、磨耗させたりする場合
があった。

このような場合、インク滴の吐出方向の変化やインク滴
の体積の変化を招き、記録画像の品位が低下するという
技術的課題があった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもの
であり、吐出口面への微小液滴の付着を防止してインク
の吐出不良を無くすことができ、しかも、従来のブレー
ドによるワイピング動作の回数を大幅に減少させても画
像品位を維持し得るインクジェット記録ヘッドおよび該
記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題解決のための手段］ 本発明は、被記録材にインクを吐出させて記録を行なう
インクジェット記録ヘッドにおいて、前記インクを吐出
する吐出口近傍に形成された開口と、該開口と連通ずる
空隙と、前記開口外部から該開口内部の空隙へ向かう空
気流れを生じせしめるための空気吸引手段と、を有する
構成とすることにより、吐出口面への微小液滴の付着を
防止してインクの吐出不良を無くすことができ、しかも
、従来のブレードによるワイピング動作の回数を大幅に
減少させても画像品位を維持し得るインクジェット記録
ヘッドを提供するものである。

また、他の本発明は、被記録材にインクを吐出させて記
録を行なうインクシェアド記録装置において、前記イン
クを吐出する吐出口近傍に形成された開口と、該開口と
連通ずる空隙と、前記開口外部から該開口内部の空隙へ
向かう空気流れを生じせしめるための空気吸引手段と、
を有するインクジェット記録ヘッドを装着するためのヘ
ッド装着部と、前記ヘッド装着部に装着された前記イン
クジェット記録ヘッドの記録位置へ前記被記録材を搬送
するための搬送手段と、を有する構成とすることにより
、吐出口面への微小液滴の付着を防止してインクの吐出
不良を無くすことができ、しかも、従来のブレードによ
るワイピング動作の回数を大幅に減少させても画像品位
を維持し得るインクジェット記録装置を提供するもので
ある。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明す第６図は
、本発明によるインクシェアド記録装置の一実施例の要
部構成を示す模式的斜視図である。

第６図は、フルカラー記録が可能なライン型のインクジ
ェット記録ヘッドを複数個（図示の例では４個）備えた
インクジェット記録装置の場合を示す。

第６図において、５１および５２は、用紙やプラスチッ
ク薄板等の被記録材５３を挟持し、矢印Ｆで示す副走査
方向（搬送方向）に搬送するためのローラ対である。

５５８ｋ、５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃは、それぞれ、被記
録材５３の略全幅にわたって吐出口が配列されたフルマ
ルチタイプのインクジェット記録ヘッド５５である。

フルカラー記録の場合は、上記４個の記録ヘッド５５か
ら吐出されるインク色として、例えば、ブラック、イエ
ロー、マゼンタ、シアンが用いられ、図示の例では、４
個のインクジェット記録ヘッド５５が被記録材搬送方向
上流側から（下から）この順序で配置されている。

前記インクジェット記録ヘッド５５は、熱エネルギーを
利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、熱エネ
ルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものであ
る。

また、前記インクジェット記録ヘッド５５は、前記電気
熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生しる
膜沸騰による気泡の成長によって、吐出口よりインクを
吐出させ、記録を行なうものである。

５６は回復系であり、不使用時のキャンピングや吐出回
復処理時のキャンピングを行なうに当たって、被記録材
５３に代わって前記各記録ヘッド５５に対面する。

また、前記各インクジェット記録ヘッド５５は、ヘッド
装着部５７に、相互位置関係を規制されて装着されてい
る。

なお、前記各インクジェット記録ヘッド５５は、後述す
るように、本発明を実施した記録ヘッドである。

以上により、他の本発明によるインクジェット記録装置
、すなわち、本発明によるインクジェット記録ヘッド５
５を装着するためのベツド装着部５７と、前記ヘッド装
着部５７に装着された前記インクジェット記録ヘッド５
５の記録位置へ前記被記録材５３を搬送するための搬送
手段５１．５２と、を存するインクジェット記録装置の
一実施例が構成されている。

第１図は、第５図中のインクジェット記録ヘッド５５、
すなわち、本発明によるインクジェット記録ヘッドの要
部構成を示す一部破断斜視図である。

第１図において、記録ヘッド５５は、支持体２１、基板
２２、電気熱変換体２３、電極２４、液路壁２５、天板
２６などを備えている。

前記電気熱変換体２３および電極２４は、例えば、エツ
チング、蒸着またはスパッタリング等の半導体製造プロ
セスを経て前記基板２２上に製膜する方法で形成されて
いる。

前記天板２６は例えばガラス板で形成され、該天板２６
と前記基板２２とを接合することにより、その間に、イ
ンク３１が貯留される共通液室２８、該共通液室２８に
通じる複数の液路３０、および各液路３０の先端の吐出
口３２等が形成されている。

前記支持体２１は、前記基板２２の下面に接合され、前
述の各構成部分を支持している。

インク３１は、不図示のインクタンクからインク供給管
２７を通して、前記共通液室２日内へ供給される。

第１図中の２９は、前記インク供給管２７が接続される
供給口を示す。

共通液室２８内へ供給されたインク３１は、毛管力によ
り各液路３０内へ供給され、それらの先端の吐出口３２
でメニスカスを形成することにより安定状態で保持され
る。

インクジェット記録ヘッド５５の前面３３は、複数の前
記吐出口３２が開口する吐出口面（フェイス面）を形成
している。

電気熱変換体２３にパルス通電することにより、該電気
熱変換体の表面上の液体が急速加熱されて発泡現象が生
し、その発泡の工名ルギーを利用して吐出口３２からイ
ンク滴が吐出される。

以上のような構成により、吐出口密度４００ｄｐｉ（１
６個／ｓ）といった高密度の吐出口配置で１２８ドツト
あるいは２５６ドノトというマルチタイプのインクジェ
ット記録ヘッドも構成することができる。

第２図は第１図のインクジェット記録ヘッド５５を前記
支持体２１側から見た斜視図であり、第３図は第１図の
インクジェット記録ヘッド５５を前記支持体２１と前記
基板２２との間で分離した分解斜視図である。

第１図〜第３図において、支持体２１の基板２２との接
合面（上面）の前寄りの領域には、堀り込み部１が形成
され、該堀り込み部１は記録ヘッド５５の吐出口面３３
側に開口部２有して形成されている。

また、前記掘り込み部１の一部には、支持体２１の表面
（図示の例では下面）へ通しる貫通孔３が形成されてい
る。

前記貫通孔３の表面開口部には、吸引ポンプ等の空気吸
引手段（不図示）により前記掘り込み部１内から空気を
吸引するための吸引管４が接続されている。

こうして、本発明によるインクジェット記録ヘッド５５
、すなわち、被記録材５３にインク３１を吐出させて記
録を行なうインクジェット記録ヘッドにおいて、前記イ
ンクを吐出する吐出口３２近傍に形成された開口２と、
該開口２と連通ずる空隙１と、前記開口２の外部から該
開口２の内部の空隙１へ向かう空気流れを生じせしめる
ための空気吸引手段と、を有することを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド５５が構成されている。

記録ヘッド５５による記録が開始されると同時に、吸引
管４に接続された吸引ポンプ（不図示）が作動され、前
記貫通孔３を通して、開口部２から前記掘り込み部１を
介して記録ヘッド５５方向に外部の空気を吸引し、所定
の空気流れを形成すすると、記録ヘット５５と被記録材
５３との間の空気は、吐出口面３３の吐出口３２近傍に
設けられた前記開口２から吸い込まれることになり、記
録時に記録ヘッド５５と被記録材５３との間に発生する
微小なインクの浮遊液滴は、吐出口面３３に付着するこ
とな（、前記開口２から前記空隙１内へ吸引される。

なお、吸引に当たっては、吐出されたインク主滴の飛翔
状態に悪影響を与えずに、主滴とは別に発生するサテラ
イト滴やそれより小さな微小′ｔ１滴、さらには主滴が
被記録材に当たって発生する微小液滴を良好に吸引する
ような力で駆動させることが好ましい。

また、前記空隙１の開口２は、吐出口３２にできるだけ
近づけて配置させることが好ましい。

さらに、空隙１と開口２は吐出口が形成される全域に対
応して形成されることで一層その効果を発揮するもので
あるが、その形成に限定されず、本発明の目的を達成し
得る範囲で各種の変形が可能である。

なお、第１図から第３図の実施例では、前記掘り込み部
ｌを矩形状にし、前記間口２を連続した孔としたが、こ
れらの形状および分布状態は適宜選定することができる
。

第４図および第５図は、それぞれ、本発明によるインク
ジェット記録ヘッド５５の他の実施例の堀り込み部１を
示す斜視図である。

第４図の実施例では、堀り込み部１は室部ＩＡと複数の
溝部ＩＢとで形成され、各溝部ＩＢの先端に開口２が形
成されている。

本実施例によれば、放熱板としての支持体２１と基板２
２との接着面積を大きく取ることができ、空隙（堀り込
み部）１を設けることによる放熱効果の低下を防止する
ことができる。

第５図の実施例では、掘り込み部１の内部に所望数（図
示の例では２箇所）の非堀り込み部５が設けられ、吐出
口面３３への開口は第１図〜第３図の場合と同様の連続
孔２で形成されている。

本実施例によっても、第１図〜第３図の実施例どこ比べ
、放熱板としての支持体２Ｉと基板２２との接着面積を
大きく取ることができ、空隙（堀り込み部）ｌを設ける
ことによる放熱効果の低下を防止することができる。

以上説明した各実施例によれば、インクジェット記録ヘ
ッド５５の吐出口３２の近傍に空気吸弓のための開口（
吸引口）２を設け、記録時に発生するインクの微小ｉｎ
（インクミストンを吸引回収することにより、吐出口面
３３に微小液滴が付着することを防止でき、付着′ａ、
′ａが吐出口３２を閉塞することに起因する記録時のイ
ンク吐出不良を防止することができた。

これにより、従来のブレードによる吐出回復動作、すな
わち、該ブレードによる吐出口面３３のワイピング動作
の回数を大幅に減少させることが可能となり、ブレード
摺擦による該ブレードおよび吐出口面３３の磨耗、並び
に記録画像品位の低下を大幅に改善することができた。

特に、記録ヘッド５５に形成した開口２と空隙ｌを介し
て行なう吸引動作を、記録時だけでなく、ブレードを用
いた記録へ、ドの吐出口面のクリーニング時−二も行な
う構成とすると、吐出口近傍をり’Ｊ−ニングしてプレ
ートと吐出口面との間で運ばれるインクやゴミ等を開口
２から吸引することができる。

これにより、記録ヘッド５５上のインクやゴミを確実に
除去できるだけでなく、ブレード上に付着したインクや
ゴミも吸引除去することが可能となる。

このようなブレードの清浄化は、ブレード移動方向（ワ
イピング方向）が逆の場合でも同様に得られた。

なお、以上の実施例では、本発明を、被記録材５３０紙
幅方向記録領域をカバーするライン型記録ヘッド５５お
よび該ライン型記録ヘッドを用いるインクジェット記録
装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は
、記録ヘッドがキャリッジに搭載されたシリアルスキャ
ン型のインクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを
用いるシリアルスキャン型のインクジェット記録装置な
ど、他の記録方式のインクジェット記録装置に対しても
適用でき、同様の作用効果を達成し得るものである。

また、本発明は、記録ヘッドの個数にも関係無く適用で
きるものである。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブル
ジェット方式のインクジェット記録ヘッドおよび該記録
ヘッドを用いるインクジェット記録装置において、優れ
た効果をもたらすものである。

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なうのが好
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−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ーを発生せしめ、記録ヘッドの
熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対
一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので有効
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、少なくとも一つの滴を形成する
。

この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の
成長収縮が行なわれるので、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４４６３３５９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。

尚、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、更に優れた記録を行なうことができる。

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、電気熱変換体の組み合わせ
構成（直線状、ｐＬｆＬ路又は直角液流路）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４４５９
６００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、共通するスリシ
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年第１２３６７０号公報や熱エスルギーの圧力波を
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年第１３８４６１号公報に基づいた構成としても
本発明はを効である。

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応し
た長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては
、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッ
ドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮
することができる。

加えて、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へ・ラド、あるいは記録
ヘッド自体に一体的りこ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。

又、本発明の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、記録へ・７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。

更に、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色の
みの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構
成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異な
る色の複色カラー又は、混色によるフルカラーの少なく
とも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。

以上説明した本発明実施例においては、インクを液体と
して説明しているが、室温やそれ以下で固化するインク
であって、室温で軟化もしくは液体、あるいｉ；上述の
インクジェットではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ
以下の範囲で温度調整を行なってインクの粘性を安定吐
出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるか
ら、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであ
ればよい。

加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固
形状態から液体状態への態度化のエネルギーとして使用
することで防止するか、または、インクの暴発防止を目
的として放置状態で固化するインクを用いるかして、い
ずれにしても、熱エネルギーの記録信号に応じた付与に
よってインクが液化してインク液状として吐出するもの
や、被記録材に到達する時点で既に固化し始めるもの等
のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質の
インク使用も本発明には通用可能である。

このような場合、インクは、特開昭５４−５６８４７号
公報のように、多孔質シートの凹部または貫通孔に液状
または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に
対して対向するような形態としてもよい。

本発明においては、上述したインク２こ対して最も有効
なものは、上述した膜沸瞠方式を実行するものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごと（、本発明によれば、被記
録材にインクを吐出させて記録を行なうインクジェット
記録ヘッドにおいて、前記インクを吐出する吐出口近傍
に形成された開口と、該開口と連通ずる空隙と、前記開
口外部から該開口内部の空隙へ向かう空気流れを生じせ
しめるための空気吸引手段と、を有する構成としたので
、吐出口面への微小液滴の付着を防止してインクの吐出
不良を無くすことができ、しかも、従来のブレードによ
るワイピング動作の回数を大幅に減少させても画像品位
を維持し得るインクジェット記録ヘッドが提供される。

また、他の本発明によれば、被記録材にインクを吐出さ
せて記録を行なうインクジェット記録装置において、前
記インクを吐出する吐出口近傍に形成された開口と、該
開口と連通する空隙と、前記開口外部から該間口内部の
空隙へ向かう空気流れを生しせしめるｆ二めの空気吸引
手段と、を有するインクジェット記録ヘッドを装着する
ためのヘッド装着部と、前記ヘッド装着部に装着された
前記インクジェット記録ヘッドの記録位置へ前記被記録
材を搬送するための搬送手段と、を有する構成としたの
で、吐出口面への微小液滴の付着を防止してインクの吐
出不良を無くすことができ、しかも、従来のブレードに
よるワイピング動作の回数を大幅に減少させても画像品
位を維持し得るインクジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジェット記録ヘットの一実
施例の一部破断斜視図、第２図は第１図の記録ヘッドを
他の方向から見た斜視図、第３図は第１図の記録ヘッド
の支持体を分離した時の斜視図、第４図は本発明による
インクツエツト記録ヘッドの他の実施例の掘り込み部を
示す斜視図、第５図は本発明によるインクジェット記録
ヘッドのさるに他の実施例の掘り込み部を示す斜視図、
第６図１よ本発明によるインクジェット記録装置の斜視
図である。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙する
。 １−一一一−−空隙（掘り込み部）、２．−・−開口、
３・・−・・貫通口、４−−−−−一吸引管、２１・−
・−支持体、２２・・−・・基板、２３−−−−−一電
気熱変換体、２６−・−曲天板、２８−・・−共通液室
、３０・・・・−・液路、３１−面インク、３２・−−
−−−一吐出口、３３−一−−−−−吐出口面、５３・
−・−被記録材、５５−・・−インクジェット記録ヘッ
ド。 第３ 図 第４ 図 第５ 図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）被記録材にインクを吐出させて記録を行なうイン
   クジェット記録ヘッドにおいて、前記インクを吐出する
   吐出口近傍に形成された開口と、該開口と連通する空隙
   と、前記開口外部から該開口内部の空隙へ向かう空気流
   れを生じせしめるための空気吸引手段と、を有すること
   を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. （２）前記空気吸引手段は、インクの吐出に関連して駆
   動され、主滴の飛翔経路に変更を与えない範囲の力で外
   部から空隙へ向かう空気流れを生じさせることを特徴と
   する請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. （３）前記インクジェット記録ヘッドが、熱エネルギー
   を利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、熱エ
   ネルギーを発生するための電気熱変換体を備えているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘ
   ッド。
4. （４）前記電気熱変換体によって印加される熱エネルギ
   ーにより生じる膜沸騰による気泡の成長によって、吐出
   口よりインクを吐出させることを特徴とする請求項３に
   記載のインクジェット記録ヘッド。
5. （５）被記録材にインクを吐出させて記録を行なうイン
   クジェット記録装置において、前記インクを吐出する吐
   出口近傍に形成された開口と、該開口と連通する空隙と
   、前記開口外部から該開口内部の空隙へ向かう空気流れ
   を生じせしめるための空気吸引手段と、を有するインク
   ジェット記録ヘッドを装着するためのヘッド装着部と、
   前記ヘッド装着部に装着された前記インクジェット記録
   ヘッドの記録位置へ前記被記録材を搬送するための搬送
   手段と、を有することを特徴とするインクジェット記録
   装置。
6. （６）前記空気吸引手段は、インクの吐出に関連して駆
   動され、主滴の飛翔経路に変更を与えない範囲の力で外
   部から空隙へ向かう空気流れを生じさせることを特徴と
   する請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. （７）前記インクジェット記録ヘッドが、熱エネルギー
   を利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、熱エ
   ネルギーを発生するための電気熱変換体を備えているこ
   とを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装
   置。
8. （８）前記インクジェット記録ヘッドが、電気熱変換体
   によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰に
   よる気泡の成長によって、吐出口よりインクを吐出させ
   ることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記
   録装置。