JPH0890773A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットプリントヘッドにおけるイン
ク流路の流体抵抗の減少に伴うスプラッシュの発生を抑
制することにより、印字品質の低下を招くことなく高速
化を可能にしたインクジェットプリントヘッドを提供す
る。 【構成】 本発明に係るインクジェットプリントヘッド
は、表面に発熱抵抗体２を有する基板１と、インクを所
定の方向に吐出させるためのインク吐出口３を有するオ
リフィスプレート４と、基板１とオリフィスプレート４
を接合するとともにインク吐出口３とインク室５とを連
通するインク流路６を形成する流路壁７とを備えてい
る。流路壁７は発熱抵抗体２を三方向より取り囲むよう
に設けられるが、流路壁７は互いに分離独立しており、
この流路壁７によって、インク流路６の他に、隣のイン
ク流路と通じるバイパス路８が形成される。インク滴吐
出後のインク流はバイパス路８に流れ込むので、従来の
ようなスプラッシュは発生しない。

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
タに用いられるインクジェットプリントヘッドに関し、
詳しくは、高速駆動時の印字品質を向上できるインクジ
ェットプリントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のインクジェットプリント
ヘッドとして、図４に示しすようなものがある。図４
（ａ）は従来のインクジェットプリントヘッドの一部を
切り欠いて示した平面図であり、同（ｂ）は（ａ）にお
けるＢ−Ｂ線縦断面図である。このインクジェットプリ
ントヘッドは、表面に発熱抵抗体２を有する基板１と、
基板１の表面に重ねて設けられたオリフィスプレート４
と、このオリフィスプレートに発熱抵抗体２と対向する
位置に設けられたインク吐出口３と、基板１とオリフィ
スプレート４との間にインク吐出口３とインク室５が連
通するように形成されるインク流路６から構成されてい
る（たとえば特開平４−１０９４０号公報参照）。

【０００３】このインクジェットプリントヘッドは、図
５（ａ）〜（ｄ）に示すように、一般にサーマルヘッド
と呼ばれる基板１の発熱抵抗体２に駆動パルス（電気信
号）を印加して、発熱抵抗体２に通電することにより発
生するジュール熱によって、インク流路６内のインク９
を加熱し、発熱抵抗体２上に気泡１０を発生させ、この
気泡１０の圧力によって、インク吐出口３よりインク滴
を吐出し、吐出したインク滴１１を記録紙上に着滴させ
ることによって、印字を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のインクジェットプリントヘッドでは、発熱抵抗体
２上の気泡１０の消滅に伴い、その気泡１０の存在した
空間へ流れ込むインクが、発熱抵抗体２の近傍に位置
し、インク流路６を形成する流路壁７によって跳ね返さ
れ、その結果、図６（ｂ）に示すように、本来のインク
滴とは別のインク滴すなわちスプラッシュ１２が吐出す
る場合がある。このスプラッシュ１２が吐出するメカニ
ズムは図６により以下のように説明される。

【０００５】インクを吐出するために基板１上の発熱抵
抗体２上に発生した気泡１０は、発熱抵抗体２の温度の
低下に伴い小さくなり消滅していくが、その際に気泡８
が存在していた部分（空間）には、気泡１０の周囲にあ
るインク９が流れ込む。このインクの流れ込みは、吐出
過程にあるインク滴（まだ分離していない）の方向とイ
ンク液室方向から発生する（図６（ａ））。

【０００６】流れ込むインクは基板１及び流路壁７によ
り跳ね返され、インク吐出口３の方向へ流れの向きが変
わる。この跳ね返されたインクはノズル内でおさまり切
らなくなり、インク吐出口３からスプラッシュ１２とし
て吐出してしまうのである（図６（ｂ））。

【０００７】このスプラッシュ１２は、上記メカニズム
により発生するため、インク流路６の液体抵抗が小さく
なる程顕著になる。したがって、インク流路６の液体抵
抗を減らしてインクの供給時間を短くし、インクジェッ
トプリントヘッドの高速化をはかる際には特に問題とな
り、以下の問題を招来する。

【０００８】スプラッシュ１２は、本来のインク滴１
１の吐出方向とは異なる方向に吐出するため、図７に示
すように、記録用紙上において記録ドット１４のサテラ
イトドット１５になり、著しい印字品質の低下を招くと
いう直接的な問題がある。

【０００９】スプラッシュ１２により、インク吐出口
３の近傍のオリフィスプレート４の表面にインクが付着
すると、図８に示すように、この付着したインクを核と
してインク吐出口３の周囲にインク溢れ１６が誘発さ
れ、このインク溢れ１６により本来のインク滴１１の方
向性不良が発生し、結果的には印字品質の低下を招くと
いう間接的な問題がある。

【０００９】上記、の問題を解決するためには、イ
ンク流路６の断面積を小さくすること、あるいは流路長
さを大きくすることにより、インク流路６の流体抵抗を
大きくすれば良いが、インク流路６をそのような構造に
してしまうと、確かにスプラッシュ１２の発生は抑制す
ることができるが、インク流路６の流体抵抗の増加に伴
いインク供給時間が長くなり、今度は所望の駆動周波数
を満足できなくなる（高速化に限界がある）という問題
が発生するようになる。

【００１０】そこで、本発明の目的は、インクジェット
プリントヘッドにおけるインク流路の流体抵抗の減少に
伴うスプラッシュの発生を抑制することにより、印字品
質の低下を招くことなく高速化を可能にしたインクジェ
ットプリントヘッドを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットプリントヘッドは、上記目的を達成するためになさ
れたものであり、表面に発熱抵抗体を有する基板と、イ
ンクを所定の方向に吐出させるためのインク吐出口を有
するオリフィスプレートと、前記基板と前記オリフィス
プレートを接合するとともにインク吐出口とインク室と
を連通するインク流路を形成する流路壁とを備えたイン
クジェットプリントヘッドを改良したものである。

【００１２】その改良した点とは、前記インク流路とは
別に、前記インク吐出口と前記インク室とを結ぶバイパ
ス路を設けたことにある。

【００１３】

【作用】上記のようにすると、インク滴吐出後のインク
流はバイパス路８に流れ込むので、従来のようにスプラ
ッシュとなって跳ね上がることはなくなる。

【００１４】

【実施例】図１及び図２は本発明に係るインクジェット
プリントヘッドの一実施例であり、図１において（ａ）
はインクジェットプリントヘッドの一部を切り欠いて示
した平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線縦
断面図である。また、図２はインクジェットプリントヘ
ッドの一部を切り欠いて示した斜視図である。以下、本
発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１５】本発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドは、表面に発熱抵抗体２を有する基板１と、インクを
所定の方向に吐出させるためのインク吐出口３を有する
オリフィスプレート４と、基板１とオリフィスプレート
４を接合するために設けられるとともにインク吐出口３
とインク室５とを連通するインク流路６を形成する流路
壁７とを備えている。

【００１６】流路壁７は発熱抵抗体２を三方向より取り
囲むように設けられるが、流路壁７は互いに分離独立し
ており、この流路壁７によって、インク吐出口３とイン
ク室５とを連通するインク流路６が形成される他に、隣
のインク流路に通じるバイパス路８が形成される。

【００１７】表面に発熱抵抗体２を有する基板１は、一
般にサーマルヘッドと呼ばれるものであり、発熱抵抗体
２は通電することによりジュール熱を発生する。この基
板１上に感光性樹脂等により流路壁７を形成し、この流
路壁７上にインク吐出口３を有するオリフィスプレート
４が接合されることにより、インクジェットプリントヘ
ッドが構成されている。インク流路６は、基板１、イン
ク室５、流路壁７、及びオリフィスプレート４によって
囲まれた領域（空間）である。

【００１８】図１においては２個のノズル、図２におい
ては１個のノズルのみを図示しているが、実際のインク
ジェットプリントヘッドはそれ以上の複数個のノズルが
並ぶマルチノズルヘッドである。

【００１９】このインクジェットプリントヘッドは、従
来例と同様に図５に示すように基板１の発熱抵抗体２に
通電することにより発生するジュール熱によって、イン
ク流路６内のインク９を加熱し、発熱抵抗体２上に気泡
１０を発生させ、この気泡１０の圧力によって、インク
吐出口３よりインク滴を吐出し、吐出したインク滴１１
によって、記録紙上に印字を行うものである。

【００２０】次に、図１（ａ），（ｂ）に示した本発明
に係るインクジェットプリントヘッドがどのようにスプ
ラッシュの発生を抑制しているかについて以下に説明す
る。

【００２１】図１のような流路壁７により形成されるイ
ンク流路形状にすると、気泡１０の消滅過程時における
インク流路６内のインクの流れは図３のようになる。気
泡１０の存在していた領域から流れ込むインクは主にイ
ンク室５方向から流れ込むが、インク流路６にはバイパ
ス路８が設けてあるため、インクの流れは図３のインク
の流れ１３のようになり、主にバイパス路８へ向けて流
れる。したがって、図６（ｂ）におけるスプラッシュ１
２は、気泡１０の消滅過程時に流れ込むインクが、流路
壁７により跳ね返されることにより生じる跳ね返された
インクの流れにより発生するので、本発明のインクジェ
ットプリントヘッドでは、この跳ね返されたインクの流
れがほとんど発生しないため、図６（ｂ）のようなスプ
ラッシュ１２は発生しない。

【００２２】また、本発明のインク流路６は、発熱抵抗
体２とインク室５の間のインク供給側のインク流路６の
形状は変えていないので、インク滴吐出後のインク供給
の際の流体抵抗を増加させることなくスプラッシュ１２
の発生を抑制できている。したがって、インク供給側の
インク流路の流体抵抗を減らして高速化（インク滴吐出
の繰り返し周波数を高める）を図ることが可能となる。

【００２３】上記実施例においては、バイパス路８を隣
のインク流路に通じるようにしたが、本発明はそれに限
定されず、隣のインク流路を経由することなく直接イン
ク室５へ通じるような通路を形成するようにしてもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンク流路の他に、バイパス路を設けたことにより、イン
ク流路のインク供給側の流体抵抗を増大させることな
く、インク滴吐出時のスプラッシュの発生を抑制でき
る。それにより、インクジェットプリントヘッドの印字
において、印字品質の低下を招くことなく高速化を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例であり、（ａ）はインクジェットプリントヘッ
ドの一部を切り欠いて示した平面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるＡ−Ａ線縦断面図である。

【図２】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例であり、インクジェットプリントヘッドの一部
を切り欠いて示した斜視図である。

【図３】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例における気泡消滅時のインクの流れを説明する
模式図である。

【図４】従来のインクジェットプリントヘッドの一例で
あり、（ａ）はインクジェットプリントヘッドの一部を
切り欠いて示した平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−
Ｂ線縦断面図である。

【図５】本発明及び従来例のインクジェットプリントヘ
ッドにおいてインク滴を吐出させる原理についての説明
図である。

【図６】スプラッシュが発生する様子を説明する模式図
である。

【図７】記録紙上でスプラッシュが記録ドットに対して
どのようなドットを形成するかについて説明する模式図
である。

【図８】インク吐出口の周囲にインク溢れが発生した場
合のインク滴の吐出方向不良を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 発熱抵抗体 ３ インク吐出口 ４ オリフィスプレート ５ インク室 ６ インク流路 ７ 流路壁 ８ バイパス路 ９ インク １０ 気泡 １１ インク滴 １２ スプラッシュ １３ インクの流れ １４ 記録ドット １５ サテライトドット １６ インク溢れ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に発熱抵抗体を有する基板と、イン
   クを所定の方向に吐出させるための複数のインク吐出口
   を有するオリフィスプレートと、前記基板と前記オリフ
   ィスプレートを接合するとともに前記インク吐出口とイ
   ンク室とを連通するインク流路を形成する流路壁とを備
   えたインクジェットプリントヘッドにおいて、前記イン
   ク流路とは別に前記インク吐出口と前記インク室とを結
   ぶバイパス路を設けたことを特徴とするインクジェット
   プリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記バイパス路が、隣り合うインク流路
   を結ぶ通路である請求項１に記載のインクジェットプリ
   ントヘッド。
3. 【請求項３】 インクを加熱して吐出させるインク吐出
   口を有し、この吐出口にインク室からインク流路を介し
   てインクを供給するインクプリントヘッドにおいて、前
   記インク流路とは別に前記インク吐出口と前記インク室
   とを結ぶバイパス路を設けたことを特徴とするインクジ
   ェットプリントヘッド。