JPH0524197A - インクジエツトヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッジエミッタ方式の固体発光素子で構成さ
れた発光ユニットを用いることにより、シンプルなイン
クジェットヘッドを実現する。 【構成】 端面方向から光を取り出すＥＬ素子アレイの
複数の固体発光素子５１で構成されたエッジエミッタ方
式の発光ユニットから、光６０をインクジェットヘッド
１に照射し、記録用紙３に印字させる。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノンインパクト記録方
式であるインクジェットプリンタにおいて、記録媒体に
インク滴を噴射し、文字・図形等をドットにより形成す
るインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１はレーザユニット４、インクカート
リッジ２、インクジェットヘッド１の印字要素で構成さ
れた従来技術によるインクジェットプリンタの概要が示
されている。つまり、インクカートリッジ２から供給さ
れるインクは毛管現象によってヘッド１に到達する一
方、レーザユニット４から発するレーザ光６は画像信号
に応じて変調されたのち、反射鏡５で反射しヘッド１に
照射される構成になっている。このレーザユニット４は
レーザ発振器３１、ポリゴンミラー３２、モータ３３、
光学レンズ３４等で構成され、出力が数十ミリワット以
下程度の半導体レーザによるものであり周知のレーザビ
ームプリンタに使用されるものと同等のものである。

【０００３】入力情報に応じて複数のノズルからインク
滴を噴射し、文字・図形等をドットにより形成するイン
クジェットプリンタは、高印字速度、低騒音、低ランニ
ングコストで普通紙上に高印字品質の記録書き込みがで
きる点で他の方式のものに比べて優れており、例えば、
レーザ光を用いてインクあるいは発熱体を発熱させ、気
化して体積膨張をおこした気泡によってインクを噴射さ
せるものが特開昭５５ー１３２２８２、特開昭６２ー１
８４８５９等に開示されている。しかし、これらの場合
においては、レーザユニットとしてレーザ発振器、反射
鏡、ポリゴンミラー、およびモータ等が必要であり大が
かりであった。またレーザエネルギーによる発熱によっ
てインクを気化させインクジェットとして飛翔させるに
は１〜１０ワット程度のエネルギーが必要であり１ミリ
〜１０ミリワット程度の半導体レーザクラスでは実用上
において実現不可能であるため、ガスレーザクラスのレ
ーザが必要であり、かなり高価なものになっていた。

【０００４】さらに、特開平２ー１９６６６１のように
インクに与える噴射力は各ノズル毎に設けたピエゾ素子
による振動で同時に行い、記録紙へ到達させるか否かは
レーザによってインクに電荷をあたえるか否かで制御す
るものがある。この場合には、インクはいずれにせよ噴
射され、ガターで捕獲された後インク層に戻されるが、
インクの劣化、汚れは免れずまた蒸発等によるインクの
無駄な消費も発生するといった問題を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
エッジエミッタ方式の固体発光素子で構成された発光ユ
ニットを用いたシンプルなインクジェットヘッドを実現
することにより、耐久性に優れ、高速で低価格なインク
ジェットプリンタを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はかか
る課題を達成するために、ノズル、圧力室、インク供給
路、インクリザーバ、および発光ユニットにより構成さ
れ、ノズル先端に導かれたインク滴を記録媒体上に噴射
し、文字・図形をドットにより形成するインクジェット
ヘッドにおいて、前記発光ユニットがエッジエミッタ方
式の固体発光素子で構成されていることを特徴とするも
のである。

【０００７】

【実施例】そこで以下に、本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。

【０００８】図２は本発明の一実施例の構成を示した概
要図、図３は発光ユニットの一部を示した図、図４はイ
ンクジェットヘッドの断面を示した図、図５はその一部
分の詳細を示した断面図、図６から図８はその他の実施
例を示した図である。

【０００９】図２は本発明によるインクジェットプリン
タの概要を示したものであり、エッジエミッタ方式の固
体発光素子で構成された発光ユニット５０、インクカー
トリッジ２、インクジェットヘッド１の印字要素で構成
され、シンプルな構造になっている。発光ユニット５０
はエッジエミッタ方式の固体発光素子５１をライン状に
２４００から９６００程度の数を１列あるいはそれ以上
の列に並べたものであり、それと対応して２４００から
９６００程度のノズルをライン状に構成したインクジェ
ットヘッド１と隣接して組立てられている。発光ユニッ
ト５０は具体的にはＥＬ素子アレイと呼ばれる複数の固
体発光素子で構成されている。ここでいうＥＬ素子アレ
イとはガラス基盤上に薄膜状の発光素子をライン状に一
列に並べ、硫化亜鉛の薄膜の端面方向から光を取り出す
もので、平面方向の百倍以上の明るさの光を発するもの
である。また用紙３は図示しない給紙方法により矢印ｆ
の方向に給送され、印字された後、排紙される。

【００１０】図３は図２におけるＣ部を拡大したもので
あり、固体発光素子５１は発光層５２を誘電体５３、電
極５４で挟み込む構造であり、図のように光６０が垂直
下方向に発するように配置されている。固体発光素子５
１から発した光６０はレンズ５５で集光されてヘッド１
のノズル毎に照射される構成となっている。

【００１１】次に図４において、インクカートリッジ２
からフィルタ１２を通過したインクはインクリザーバ２
２に溜められる。インクが消費されてなくなった場合に
は新たなインクカートリッジが装填されるが、その際に
気泡が混入したり保存中の温度変化等の何らかの原因で
気泡２３が発生してもエアートラップ２４によって外部
に放出される。光６０は透明部材７を透過して図４のよ
うに照射される。

【００１２】図４におけるＢ部を拡大したものが図５で
あり、インクリザーバ２２から毛管現象によってインク
流路８に導かれたインクは光６０が照射される近傍のノ
ズル１１まで到達する構造になっている。透明部材７は
光６０が絞り部１４に照射されるための通り道であり保
護も兼ねている。ノズルプレート１０はニッケル電鋳等
でつくられたものであり、吐出側の表面には共析メッキ
等の処理を施してあり、インクの噴射が安定して行われ
るように、インクとの接触角が所定の値になっている。
以上のような断面構造のものがノズル数２４００から９
６００程度のラインヘッドとして１列あるいはそれ以上
の列により構成されている。図５の構成はまた図６ある
いは図７のような構成でも可能である。

【００１３】かかる構成において、インクカートリッジ
２から導かれたインクは図４、図５に示すようにフィル
タ１２、インクリザーバ２２、インク供給路８を通って
ノズル１１の先端まで毛管現象によって導かれる。一
方、発光ユニット５０から画像信号に応じて変調されて
発射された光６０はヘッド１内のノズル部と対向する側
に照射される。光６０が照射されたインクは加熱される
ことにより気化し体積膨張をおこし気泡２０を発生す
る。気泡２０がインクを移動させることによりノズル１
１からインクを噴射させる。インクが噴射した後はあら
たなインクがインクリザーバより供給される。インク噴
射においては、発光ユニット５０の出力を適当に変化さ
せることにより、インクの噴射速度や重量をコントロー
ルすることが可能である。

【００１４】図８は第２の実施例を示したものであり、
インクリザーバ２２から毛管現象によってインク流路８
に導かれたインクは絞り部１４、圧力室１３を通りノズ
ル１１まで到達する構造になっている。また圧力発生路
９を通り図示しない圧力発生手段までインクが導かれ、
圧力発生手段で発生した圧力が圧力室１３に伝播する構
造になっている。絞り部１４の流路抵抗はノズル１１の
流路抵抗よりも小さくつくられており、光６０により発
生した気泡２０が流路を十分満してインクの移動を妨げ
られる程度の断面積になっている。

【００１５】透明部材７は光６０が絞り部１４に照射さ
れるための通り道であり保護も兼ねている。ノズルプレ
ート１０はニッケル電鋳等でつくられたものであり、吐
出側の表面には共析メッキ等の処理を施してありインク
の噴射が安定して行われるようにインクとの接触角が所
定の値になっている。以上のような断面構造のものがノ
ズル数２４００から９６００程度のラインヘッドとして
１列あるいはそれ以上の列により構成されている。

【００１６】かかる構成において、インクカートリッジ
２から導かれたインクはインクリザーバ２２、インク供
給路８を通って圧力室１３に毛管現象によって到達し、
さらにノズル１１の先端まで導かれる。また図示しない
圧力発生手段にまでもインクは到達している。圧力発生
手段は一定の駆動周波数でパルス状の圧力を発生し、そ
れぞれの圧力室に圧力発生路９を通して同時に圧力Ｐを
伝播しインク噴射のエネルギーを供給している。圧力発
生手段はノズル毎に設ける必要はなく一括して圧力の発
生を行うものであり、ピエゾ素子等によるものであるが
これに限定されるものではない。かかる圧力Ｐはノズル
１１の方向への圧力Ｐfと絞り部１４の方向への圧力Ｐb
として作用する。しかし、ノズル１１の流路抵抗と絞り
部１４の流路抵抗ではノズル１１の流路抵抗のほうが大
きいためインクはインク供給路８の方向へしか移動せ
ず、ノズル１１からインクが噴射するにはいたらない。

【００１７】一方、発光ユニット５０から画像信号に応
じて変調されて発射された光６０はヘッド１内の絞り部
１４に照射される。光６０が照射された絞り部１４のイ
ンクは加熱されることにより気化し体積膨張をおこし気
泡２０を発生する。この気泡２０はインクを噴射させる
程の大きなものではなく、絞り部１４の内部を満たすこ
とができ、絞り部１４の流路抵抗をノズル１１の流路抵
抗よりも十分に大きくする程度のものである。かくし
て、圧力発生手段で発生した圧力と同期して光６０がト
リガー的に照射された場合には、発生した気泡によって
流路抵抗がノズル部よりも大きくなりインク供給路８の
方向へはインクは移動せず、ノズル方向のみに移動し噴
射される。インクが噴射した後はあらたなインクがイン
クリザーバより供給される。インク噴射においては、発
光ユニット５０の出力を適当に変化させることにより、
インクの噴射速度や重量をコントロールすることが可能
である。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
クの気化によってインクを噴射させるオンデマンド型イ
ンクジェットヘッドにおいて、熱源の発光ユニットがエ
ッジエミッタ方式の固体発光素子で構成されていること
により、レーザ発振器、反射鏡、ポリゴンミラー、およ
びモータ等で構成された大がかりなレーザユニットと比
較してシンプルなインクジェットヘッドを実現できる。
また光を発熱体等に照射して加熱することによりインク
を噴射するわけではないため耐久性に優れている。さら
に、第２の実施例のようにトリガー的に使用する場合は
低エネルギー化が図れる。以上の他にも、ガター等でイ
ンクを捕獲する必要がないため、インクの劣化、汚れ等
が発生せず、インクの節約にもなるといった利点を有し
ている。

【００１９】よって、本発明によるインクジェットヘッ
ドにより高速で耐久性のあるインクジェットプリンタを
低価格で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザを用いたインクジェットプリンタの従来
例を示した図である。

【図２】本発明のインクジェットプリンタの構成を示し
た概要図である。

【図３】発光ユニットの一部を示した図である。

【図４】インクジェットヘッドを示した断面図である。

【図５】インクジェットヘッドの一部の詳細を示した断
面図である。

【図６】その他の実施例を示した図である。

【図７】その他の実施例を示した図である。

【図８】その他の実施例を示した図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ インクカートリッジ ８ インク供給路 ９ 圧力発生路 １０ ノズルプレート １１ ノズル １３ 圧力室 ２０ 気泡 ２１ インク粒 ２２ インクリザーバ ５０ 発光ユニット ５１ 固体発光素子 ６０ 光

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ノズル、圧力室、インク供給路、インク
   リザーバ、および発光ユニットにより構成され、ノズル
   先端に導かれたインク滴を記録媒体上に噴射し、文字・
   図形をドットにより形成するインクジェットヘッドにお
   いて、前記発光ユニットがエッジエミッタ方式の固体発
   光素子で構成されていることを特徴とするインクジェッ
   トヘッド。