JPH0611542B2 - 液体噴射記録ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置 - Google Patents

液体噴射記録ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置

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JPH0611542B2
JPH0611542B2 JP58070823A JP7082383A JPH0611542B2 JP H0611542 B2 JPH0611542 B2 JP H0611542B2 JP 58070823 A JP58070823 A JP 58070823A JP 7082383 A JP7082383 A JP 7082383A JP H0611542 B2 JPH0611542 B2 JP H0611542B2
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    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吐出口から飛翔液滴を吐出して記録を行う液
体噴射記録ヘッド及び液体噴射装置に関する。
ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音の発生が
無視できる程度に極めて小さいという点に於いて、最近
特に関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
りしかも普通紙に定着という特別な処理を必要とせずに
フルカラーの記録が行えるインクジェット記録法(液体
噴射記録法)は極めて有力な記録法であって、これまで
にも種々の方式が提案され、既に商品化されたものもあ
るし、現在もなお検討が続けられているものもある。
このような液体噴射記録法は、所謂インクと称される記
録液の液滴(droplet)を飛翔させ、被記録材に付着さ
せて記録を行うものであって、この記録液の滴液の形成
方法及び形成された液滴の飛翔方向の制御方法によっ
て、幾つかの方式に大別される。
その中で、例えばUSP 3683212号、同3747120号、同3946
398号等に開示されている液体噴射記録法は、記録信号
に応じて吐出オリフィスより液滴を吐出飛翔させ、この
液滴を被記録材の表面に付着させて記録を行う、所謂ド
ロップーオンデマンド記録法であり、この記録法に於い
ては、記録に必要な液滴だけを吐出させるので、記録に
不要な吐出液の回収や処理のための特別な手段を設置す
る必要がなく、装置自体を簡略化、小型化することがで
き、吐出オリフィスから吐出される液滴の飛翔方向を制
御する必要がないこと、更には、多色の記録が容易に行
えること等のために、昨今、殊に注目を集めている。
また、上記の液体噴射記録法とは飛翔液滴の形成原理の
全く異る液体噴射記録法が、西独公開公報第2843064号
(液体の状態変化を生じさせる熱エネルギー利用の液滴
形成法)に開示されているが、この液体噴射記録法は、
上記のドロップーオンデマンド記録法に極めて有効に適
用されるばかりでなく、高密度のマルチオリフィス化し
た記録ヘッドを容易に具現化できるので、高解像度、高
品質の記録画像を高速度で得られるという特徴を有して
いる。
これらのドロップーオンデマンド記録法に用いられる液
体噴射記録装置は、通常、液滴を吐出する吐出口(オリ
フィス)と、各オリフィスに連通し、飛翔液滴を形成す
るエネルギー発生素子を有する液流路と、各液流路に連
通し、これら流路に供給する液体を貯える液室とから構
成される記録ヘッドが、被記録材上を相対的に走査する
ことのできるキャリッジ上に固定される構造が一般的で
ある。また、記録ヘッドは一般に小さなものとして形成
されるため、前記液室に貯えることのできる記録液の量
だけでは極く短時間の記録しか行うことができない。し
たがって、通常は、液室はキャリッジとは別の位置に固
定されたインクタンクからインクを輸送するための輸送
手段である可動性の液供給チューブにより接続されてい
る。
しかしながら、上記のような液体噴射記録装置を用いて
記録を行うドロップーオンデマンド記録法に於いては、
液流路内に気泡が侵入すると、液滴の噴射が著しく不安
定となりサテライトと呼ばれる不要な液滴が副次的に噴
射されたり、はなはだしくは、液滴の噴射が不能となる
等の不都合が発生する。したがって、インクタンクから
液供給チューブを経て記録ヘッドの液流路に給送される
液体は、液体中に溶存していてその後析出した空気や給
送中に液供給チューブ壁その他から侵入した空気を分離
して液流路に給送される必要がある。このため、液室は
これらの空気が液流路に侵入しないように液体と空気を
分離する役割を果たすように設計され、この分離された
空気を抜いて正常な液滴の噴射を行い得るようにする回
復路としての空気抜き管路が液室には必要である。
しかしながら、従来、この空気抜き管路による空気抜き
操作においては、一旦空気抜き管路の出口を外界に開放
し、不要空気を液体とともに液室から排出し、しかる
後、再び空気抜き管路を密閉する操作が必要とされるた
め、排出された液体によって操作者や装置を汚すことが
あった。この欠点を改善する目的で、前記液室にも毛細
管を有する空気抜き管路を設け、空気抜き操作時の空気
抜き管路の開閉を毛細管内の液体による毛細管作用で行
なわせる方法が例えば特開昭52−49032号に提案されて
いる。しかしこの方法も、液室に毛細管を有する空気抜
き管路を設ける手段として、あらかじめ用意しておいた
ガラス製等の毛細管を液室に接着等の方法で取りつけた
り、液室に精密機械加工で毛細管孔を穿孔したり、ある
いは液室を樹脂成形する場合には成形型に毛細管孔用の
部分を設けておく等の方法によっていたが、いずれの方
法も毛細管の形状、寸法を精度よく、かつ量産的に液室
に設けるのは困難であり、製作コストの上昇や毛細管の
形状、寸法の精度が悪いことにより、所望の毛細管作用
が得られにくい等の欠点を有していた。
さらに、本公報に示される記録ヘッドにおいて原理図
(Fig.1)に示されるごとく、流出導溝の構成にお
いては、分配装置から毛細管を通る溝方向と流出導溝の
先端部の溝方向とが平行であるのに対し、各記録ノズル
においては同一方向である。つまり、記録ノズルに比べ
て流出導溝では、分配装置から先端部にインクが流れる
時にインクの流れが大きく変化しなければ成らず液体抵
抗が異なってしまう。また構成を示しているFig.2
においても、分配装置側から毛細管を通過したインク
は、記録ノズルにおいては吐出口側にスムースに流れる
構成と成っているのに対し、流出導溝においては、拡大
部で流れを大きく変化させなければ成らない構成と成っ
ている。
このように本公報においては、記録ノズルと流出導溝と
の液体抵抗に大きな差を生じており、液体排出のばらつ
きを生じることに依って回復効力の低下を招く虞があっ
た。
本発明の目的は、上記従来例の欠点であった、液室に毛
細管の回復路を設けるための製作上の困難さを除去した
液体噴射記録ヘッド及び液体噴射装置を提供することに
ある。
また本発明の他の目的は、回復路の形状、寸法を改善し
て、回復路内の液体による開閉作用をより確実に行なわ
せるようにし、更に空気抜き操作時に回復路を経て不要
空気と一緒に排出される液体の収容を容易にし、また外
乱等で記録オリフィス内に侵入した気泡の除去操作と空
気抜き操作を確実かつ単純化することのできる液体噴射
記録ヘッド及び液体噴射装置を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、吐出口と回復用出口部の両
方から液体や気泡を排出する場合に、液路と回復路との
液体抵抗が大きく異なることによって生じる回復の困難
さ、不確実さを解消すると共に、両者で異なる回復条件
を設定する煩わしさを無くすことである。そしてこのた
めに、回復路の形状や寸法を更に改善して、回復操作と
液路内に外乱等で侵入した気泡の除去操作が同一の条件
の操作にて行うことができる液体噴射記録ヘッドを提供
すると共に、これにより、空気抜きあるいは回復操作の
ための付属設備の簡略化、操作の単純化を可能にするこ
とができる液体噴射装置を提供することをも目的として
いる。
本発明は、回復処理時に液体を排出する回復路を、エネ
ルギ発生素子の駆動に依って液体を吐出させる記録用液
路とは別に備えた記録ヘッドに、回復処理を行い吐出口
と回復用出口部から液体を排出する場合に生ずる回復路
と記録用液路との液体排出のバラツキによる回復力低下
の問題を主たる技術課題とするもので、その課題の解決
を流体抵抗の関係から見いだされた構成によって解決し
たものである。
即ち、本発明の液体噴射記録ヘッドは、液体を吐出する
吐出口、該吐出口に連通した液路、該液路に配され前記
吐出口から前記液体を吐出するためのエネルギを発生す
るエネルギ発生素子、の複数組と、複数の前記液路が連
通する液室と、を備えると共に、前記液室に連通し回復
用出口部を有する回復路を備え、前記吐出口と前記回復
用出口部の両方から液体を排出することで回復がなされ
る液体噴射記録ヘッドであって、前記回復時に前記吐出
口と前記回復用出口部の両方から液体の排出を行い得る
程度に、前記回復路は前記液路の持つ液体抵抗と、実質
的に同等の液体抵抗を有した形状であることを特徴とす
るものである、一方、本発明の液体噴射記録装置は、液
体噴射記録ヘッドと、該記録ヘッドに対して回復を吸引
又は加圧により行う回復手段と、を備え、被記録材に液
滴を付着させて記録を行う液体噴射装置において、該液
体噴射記録ヘッドは、液体を吐出する吐出口、該吐出口
に連通した液路、該液路に配され前記吐出口から前記液
体を吐出するためのエネルギを発生するエネルギ発生素
子、の複数組と、複数の前記液路が連通する液室と、を
備えると共に、前記液室に連通し回復用出口部を有し、
前記回復時に前記吐出口と前記回復用出口部の両方から
液体の排出を行い得る程度に、前記液路の持つ液体抵抗
と、実質的に同等の液体抵抗を有した回復路と、を備え
ており、前記回復手段は、前記吐出口と回復用出口部の
両方から上記液室内の液体を排出させる手段であること
を特徴とするものである。
このように本発明の液体噴射記録ヘッドは、エネルギ発
生素子の駆動に依って液体を吐出させる液路と回復路と
の形状が夫々の流体抵抗を両者の回復を同時に行い得る
程度に、実質的に同一(同等)とするように成されてい
るため、回復時における両者の差がなくなり、全体とし
て均一な作用力や圧力分布を得ることが可能と成る。従
って、回復処理効果を高効率で無駄のないものとできる
と共に、回復路と液路とで回復条件を異ならせる必要が
なく、記録ヘッドの回復処理時間及び回復時の液体の損
失等を従来に比べて大幅に減少することができた。つま
り、無駄なく回復処理を容易にかつ短時間で行え、しか
も良好な記録を可能とした記録ヘッドを提供することが
できる。
また、本発明の液体噴射装置においても、回復時間を短
縮することに依って全体として高速記録を達成すること
ができ、回復路と液路とで回復条件を異ならせる必要が
ないため回復手段の複雑化を招くことなく、確実な回復
を行うことができる液体噴射記録装置を得ることができ
る。
特に第1,第2の発明とも、吐出口及び出口部を同一面
に有することで、回復処理が更に行い易く成り、装置の
小型化、回復処理の高効率化、特には、吸引回復時の吸
引力の分布の均一化を達成することができる。
以下、本発明の液体噴射記録装置の実施態様を図面に従
って具体的に説明する。
第1図は、液路とは別の回復路を有する液体噴射装置の
参考例の概要を示した模式断面図である。
図に於いて、1は液体噴射部であり、吐出口2と、この
吐出口2に連通する液流路3とを備えている。液流路3
には、液体を噴射するために利用されるエネルギーを発
生するエネルギー発生素子4(図示しない配線により駆
動回路に接続されている)により発生したエネルギー
が、液流路3内の液体に作用するエネルギー作用部が設
けられている。なお、この図に於いては簡略化のため
に、液流路3は一つしか図示されていないが、通常は複
数個設置される。また、液流路3は、エネルギー発生素
子4の設置されている部分に於いて、その幅が広くなる
よう図示されているか、液流路3はずんどう(流路の幅
が変化しないもの)であってももちろんよい。5は液室
であり、各液流路3と連通し、液流路3に供給するため
の液体6を貯えており、その上部(鉛直上方)には残留
空気7がたまっている。この残留空気7を排出し、液体
の噴射を正常な状態に保つ回復路としての空気抜き管路
8は、液体噴射部1を形成する部材内に設けられ、その
入口9を液室5内に有し、その出口10は液体噴射部1に
設けられており、液体噴射部1内に毛細管部11を有して
いる。したがって、空気抜き管路の出口10は、液室5内
の比較的上方部、少なくとも各液流路3よりも上方に設
置されるのが望ましい。なお、残留空気7は、吐出口2
から液滴を吐出する際に先に指摘した種々の不都合が生
じない範囲内であれば、液室5内に残ることは一向にさ
しつかえない。液貯蔵タンク12内に貯えられた液体(イ
ンク)は、通常可撓性のある部分を有する液供給管13を
介して液室5へ供給される。
第2図は、第1図に示した液体噴射記録装置の液体噴射
部1及び液室5の構造並びにその製造法を更に詳細に説
明するための分解斜視図である。
14は、フォトセラム(商品名、コーニング社製)をエッ
チング法にて、吐出口2、液流路3及び空気抜き管路8
用の溝を形成した液体噴射部基板であり、15は、厚さ
0.2mmのステンレス製の液体噴射部天板であり、エネ
ルギー発生素子4の取付け部にはエッチング法にて孔が
削孔してある。これら液体噴射部基板14、液体噴射部天
板15及びエネルギー発生素子4は、例えば接着によって
一体化して液体噴射部1が形成される。一方、16は液室
の本体であり、17は液室の蓋であり、例えば熱可塑性の
樹脂の射出成型により製作され、接着等の手段により一
体化される。その後、液体噴射部1と、液室5とを一体
化することによって液体噴射記録装置の記録ヘッド部が
完成される。
なお、ここでは、吐出口2、液流路3及び空気抜き管路
8用の溝を液体噴射部基板14上に直接形成したが、必ず
しもこの凹状溝は基板上に直接的に形成する方法に限定
されるものではなく、例えば基板上に感光性樹脂を塗布
した後に該感光性樹脂をパターン状に選択除去する方法
や、エッチングにより溝部に相当する部分をスリット状
に除去した金属等のプレートを基板上に積層する方法に
よって形成してもよい。
このような参考例及び後述する本発明の液体噴射記録ヘ
ッド及び液体噴射装置に於いては、液貯蔵タンク12内に
貯えられた液体を図示しない加圧装置により加圧する
か、あるいは回復路としての空気抜き管路の出口10を図
示しない吸引装置により吸引する操作を実施することに
よって、液室5内の残留空気7が液室5内の液体6とと
もに排出され、その後加圧又は吸引を停止することによ
り、空気抜き管路8は、毛細管部11の内部の液体の毛細
管作用により、自動的に密閉状態が得られる。
参考例及び後述する本発明の液体噴射記録ヘッド及び液
体噴射装置に於いては、この空気抜き管路8が、液体噴
射部1を形成する部材中に設けられるため、液体噴射部
1を製造する工程に於いて、副次的に、かつ液流路と同
等な高精度でその製造が可能となり、極めて経済的かつ
量産的に製造が可能であり、更にその経常、寸法が高精
度で得られることから、毛細管作用による液体の保持の
信頼性を著しく向上させることができる。
第3図は、そのほかの参考例を示したものであり、この
例では空気抜き管路8中に、毛細管部11を設けず、回復
路としての空気抜き管路の出口10部をオリフィス状の形
状にし、このオリフィス部18によって液体を保持するよ
うにしたものである。
空気抜き管路8には、空気抜き操作時に液室5内の残留
空気7と液室5内の液体6とが一緒になって通過するた
めに、空気抜き操作時に空気抜き管路8内には液体と空
気とが交互に断続的に残留することがあり、この液体と
空気の断続的な残留が、空気抜き管路8中の毛細管部11
に発生すると、毛細管部11に於ける液体の保持力の著し
い増加を招くため、空気抜き操作時に液貯蔵タンク12内
に加える加圧力あるいは空気抜き管路の出口10に加える
吸引力は、予め十分に高く設定しておく必要がある。し
かし、このように加圧力あるいは吸引力を高く設定する
ことは、回復操作に伴なう無駄な液体の消費を多くし、
また排出された液体を収容するための容器も大型化する
ために好ましくない。また、空気抜き管路8中に於ける
オリフィス状部分を、空気抜き管路の入口部あるいは入
口と出口の中間部分に設けた場合には、オリフィス状部
分の両側に液体が充満されることがあり、この場合、通
常は空気抜き管路内の液体が液室5方向へ後退し、液体
の空気との界面がオリフィス状部分に達すると液体の後
退は毛細管作用で阻止されるが、装置が傾斜状態に置か
れたときには、空気抜き管路内を液室内の液体が前進
し、空気抜き管路の出口から液体が漏出することがあっ
た。しかしながら、このような解決すべき課題は、この
態様の場合のように空気抜き管路8中に於けるオリフィ
ス状部分を、空気抜き管路の出口部に設けることによっ
て除去することができるため、第3図は、参考例の好ま
しい態様である。
第4図は、本発明を示したものであり、この例では回復
路の出口(回復用出口部)を、液体噴射部1の吐出口2
の設けられている面と同一の面に設けたものである。
通常、ドロップーオンデマンド記録法による液体噴射記
録装置では、外乱等により液流路内に気泡が侵入する
と、液滴の噴射が不安定となったり、はなはだしくは、
液滴の噴射が不能となることがある。このような場合、
液貯蔵タンク12内の液体を加圧したり、あるいは吐出口
2を外部から吸引して、液流路内の気泡を排出する操作
が必要となる。この所謂、噴射回復操作として、例えば
液貯蔵タンク12内の液体を加圧する場合に発生し得る回
復路からの液体漏出対策、あるいは吐出口2を外部から
吸引する場合に発生し得る空気抜き管路からの空気逆流
対策、あるいは逆に空気抜き操作時に液体噴射部に対し
て必要な全く同様の対策についても、空気抜き管路の出
口10を、液体噴射部1の吐出口2の設けられている面と
同一の面に設けることによって極めて容易に操作を実施
することが可能である。すなわち、例えば液貯蔵タンク
12内の液体を加圧することによる、噴射回復操作あるい
は空気抜き操作を実施する場合に発生する吐出口及び空
気抜き管路からの液体の漏出は、兼用の液体収容手段に
よって収容することが可能である。
更には、吐出口及び空気抜き管路の出口を外部から吸引
して、噴射回復操作あるいは空気抜き操作を実施する場
合にも、吐出口及び空気抜き管路の出口を同時に吸引す
ることができるので、いずれからの空気の逆流を防止す
ることができ、加えて吸引手段を兼用することが可能で
ある。
更にまた、例えば空気抜き管路の形状、寸法を液流路の
形状、寸法とほぼ同一にすることにより、両者に於ける
液体の保持力及び液体の粘性による管抵抗(液体抵抗)
がほぼ同一となるため、空気抜き操作あるいは噴射回復
操作時に、例えば液貯蔵タンク12内の液体を加圧する場
合にはその加圧力、あるいは吐出口又は空気抜き管路の
出口を外部から吸引する場合にはその吸引力を、噴射回
復操作及び空気抜き操作のいずれの操作に於いても共通
の条件に設定するだけで吐出口と回復用出口部の両方か
ら液体の排出を行わせることができるため、加圧手段ま
たは吸引手段の能力を吐出口と回復用吐出部の個々に対
応して選択する必要がない。
このように、この第4図の態様に於いては、空気抜き操
作あるいは噴射回復操作のための付属設備の簡略化、操
作の単純化を可能にすることができ、液体噴射記録装置
の小型化、製造コストの低減に対して極めて有効であ
る。
上記のような構成を有する本発明第1,2発明共通の実
施例における構成によれば、回復路としての空気抜き管
路を極めて経済的かつ量産的に製造することが可能であ
り、更にその形状、寸法が高精度で得られることから、
液体の保持の信頼性を著しく向上させることが可能とな
った。また、空気抜き管路の出口を、液体噴射部の吐出
口の設けられている面と同一の面に設けることによっ
て、噴射回復操作あるいは空気抜き操作のための排出液
体収容手段や空気逆流防止手段等の付加手段の共通化、
単純化することもできる。更に、回復路としての空気抜
き管路の形状、寸法を液流路の形状、寸法とほぼ同一に
することにより、噴射回復操作あるいは空気抜き操作の
ための加圧手段又は吸引手段等の付加手段を共通化、単
純化することも可能であり、装置の小型化、製造コスト
の低減が図れる。
本発明は、第1の発明である液体噴射記録ヘッド及び第
2の発明である液体噴射装置に共通する構成として、記
録液体を吐出する液路の共通液室と吐出口間の液体抵抗
と、回復用に設けられた回復路の共通液室から出口部ま
での液体抵抗とを吐出口と出口部の両者から液体の排出
を行う得る程度に実質的に等しくしているため、確実な
回復処理効果を簡単な構成で得ることができる。
従って、本発明に依れば、良好な液体噴射を長期的に達
成でき、産業上の数々の利益をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の液体噴射記録装置の一実施態様の概
要を示した模式断面図であり、第2図は、その液体噴射
記録ヘッド部分の分解斜視図であり、第3,4図は、本
発明の他の実施態様を示した液体噴射記録ヘッド部分の
模式断面図である。 1:液体噴射部、2:吐出口 3:液流路、4:エネルギー発生素子 5:液室、6:液体 7:残留空気、8:空気抜き管路 9:空気抜き管路入口、10:空気抜き管路出口 11:毛細管部、12:液貯蔵タンク 13:液供給管、14:液体噴射部基板 15:液体噴射部天板、16:液室本体液 17:液室の蓋、18:オリフィス部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体を吐出する吐出口、該吐出口に連通し
    た液路、該液路に配され前記吐出口から前記液体を吐出
    するためのエネルギを発生するエネルギ発生素子、の複
    数組と、複数の前記液路が連通する液室と、を備えると
    共に、前記液室に連通し回復用出口部を有する回復路を
    備え、前記吐出口と前記回復用出口部の両方から液体を
    排出することで回復がなされる液体噴射記録ヘッドであ
    って、 前記回復時に前記吐出口と前記回復用出口部の両方から
    液体の排出を行い得る程度に、前記回復路は前記液路の
    持つ液体抵抗と、実質的に同等の液体抵抗を有した形状
    であることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
  2. 【請求項2】上記回復用出口部と上記液路の吐出部は、
    同一面に設けられている特許請求の範囲第1項記載の液
    体噴射記録ヘッド。
  3. 【請求項3】上記回復用出口部を有する回復路は、上記
    複数の液路より上部に位置している特許請求の範囲第1
    項若しくは第2項に記載の液体噴射記録ヘッド。
  4. 【請求項4】液体噴射記録ヘッドと、該記録ヘッドに対
    して回復を吸引又は加圧により行う回復手段と、を備
    え、被記録材に液滴を付着させて記録を行う液体噴射装
    置において、 前記液体噴射記録ヘッドは、液体を吐出する吐出口、該
    吐出口に連通した液路、該液路に配され前記吐出口から
    前記液体を吐出するためのエネルギを発生するエネルギ
    発生素子、の複数組と、複数の前記液路が連通する液室
    と、を備えると共に、前記液室に連通し回復用出口部を
    有し、前記回復時に前記吐出口と前記回復用出口部の両
    方から液体の排出を行い得る程度に、前記液路の持つ液
    体抵抗と、実質的に同等の液体抵抗を有した回復路と、
    を備えており、 前記回復手段は、前記吐出口と回復用出口部の両方から
    上記液室内の液体を排出させる手段であることを特徴と
    する液体噴射装置。
JP58070823A 1983-04-21 1983-04-21 液体噴射記録ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置 Expired - Lifetime JPH0611542B2 (ja)

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