JPH09136415A

JPH09136415A - インクジェットプリントヘッド、インクジェットプリンタおよびインクジェットプリントヘッドのメンテナンス方法

Info

Publication number: JPH09136415A
Application number: JP29546795A
Authority: JP
Inventors: Jun Isozaki; 準磯崎; Yoshihiko Fujimura; 義彦藤村; Fumihiko Ogasawara; 文彦小笠原; Ichiro Tomikawa; 伊知朗富川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1997-05-27
Anticipated expiration: 2015-11-14
Also published as: DE69620979T2; DE69620979D1; EP0774356A2; EP0774356A3; EP0774356B1; JP3102324B2

Abstract

(57)【要約】【課題】常に安定したインク噴射が可能なインクジェ
ットプリンタおよびインクジェットプリントヘッドを提
供するとともに、常に安定したインク噴射を可能とする
ためのメンテナンス方法を提供する。【解決手段】共通リザーバ６にインクを供給するため
のインク供給管１２が設けられたインク供給部材１１
に、共通リザーバ６にのみ連通し、気体を内部に保持す
る複数の気体保持部１３を設ける。発熱素子４で発生し
た気泡による圧力は、インクをノズル３から吐出させる
とともに共通リザーバ６にも伝搬し、内圧が変動する。
また、インクのリフィル時にも逆の圧力変動が生じる。
これらの圧力変動を気体保持部１３中の気体の膨張／収
縮によって吸収し、共通リザーバ６内の圧力変動を抑
え、白抜けや濃度ムラ等の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出口か
ら噴射させて、被記録材に画像を形成するオンデマンド
型のインクジェットプリンタ、インクジェットプリント
ヘッド、およびインクジェットプリントヘッドのメンテ
ナンス方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタとして、
代表的なものに、圧電材料により圧力室を機械的に変形
させ、生じた圧力でインクをインク吐出口から噴射させ
る圧電型インクジェットプリントヘッドを用いたもの
や、インク流路に配されたヒータに通電し、インクを気
化させ、その圧力によりインクをインク吐出口から噴射
させるサーマルインクジェットプリントヘッドを用いた
ものなどが知られている。

【０００３】ところで、これらのインクジェットプリン
タにおいては、画質および印字速度を向上させるため、
インクを吐出するノズルの本数を増加させる方向で開発
が進んでいる。ノズルの本数を増加させると、複数のノ
ズルが連通している共通液室へ圧力発生源から伝搬する
圧力が大きくなり、その影響を受け、インク噴射状態が
不安定になったり、インク供給が阻害され噴射不可能と
なるなどの問題が発生する。

【０００４】図１９は、従来のインクジェットプリンタ
における共通液室における圧力変動の一例を示すグラフ
である。例えば、カバレッジの高いパターンの印字を開
始すると、すべてのノズルにおいてインクを吐出するた
めの圧力を発生する。各ノズルにおける圧力が共通液室
に伝搬するため、全体として一時的に大きな圧力がノズ
ルから共通液室に向く方向でかかることになる。その
後、次の印字を行なうために、共通液室からノズルへ向
けてインクを供給する。その際には、インクの流れによ
って共通液室からノズルに向く方向で圧力がかかること
になる。このように、共通液室内の圧力は図１９に示す
ように、インクの慣性によって振動することになる。こ
のような圧力の変動は、最悪条件下では４００ｍｍＨ₂
Ｏにも達する。このような圧力の変化によって、各印字
タイミングにおけるノズル内の圧力や供給されたインク
量等が変化し、インクの噴射状態は不安定となる。

【０００５】図２０は、従来のインクジェットプリンタ
における画質不良時の印字状態の説明図である。上述の
ような不安定な噴射状態で印字を行なうと、例えば共通
液室からノズルへの方向に大きな圧力が加わった場合、
図２０（Ａ）に示すように、正規のインク液滴によるド
ットのほかに、小さなインク液滴が印字タイミングとは
異なるタイミングで飛翔し、部分的に濃度が高くなって
しまうという現象が発生する。特に、共通液室内の負圧
がピークとなる瞬間にインク供給不足が発生し、ノズル
からインクが吐出されず、例えば、図２０（Ｂ）に示す
ように白抜けが発生する。

【０００６】このような問題を解決するために、例え
ば、特開昭６３−１２８９４７号公報では、インク供給
路に空気層を有するダンパー室を設けている。共通液室
に伝搬した圧力はダンパー室へと進み、このダンパー室
内の空気層によって伝搬した圧力が緩和される。そのた
め、共通液室内の圧力変動を減少させ、インク噴射状態
を安定化させることができる。しかし、この文献に記載
されている構造では、インクの流れの激しい位置にダン
パー室の開口が面しているため、ダンパー室内にインク
の流れができやすく、そのためダンパー室内の空気が次
第に液室へ流失し、ダンパー室の機能が低下するという
問題がある。

【０００７】また、例えば、特開平６−３４４５５８号
公報では、共通液室の後方に、共通液室に連通する空気
室を設けている。また、この文献に記載されている構成
では、共通液室と空気室の連通部分は狭く、また、空気
室が広いので、インクの流入による空気の流出が防止で
きる。そのため、圧力の緩衝機能を持続することが可能
である。しかし、この文献に記載されている構成では、
共通液室を形成した第２基板に空気室を設けているた
め、その分だけプリントヘッドが大型化してしまうとい
う問題がある。

【０００８】さらに、特開平１−３０８６４４号公報で
は、圧力体積変換体を液室内に設けている。この構成で
は、空気を用いていないので安定した圧力の緩衝機能を
得ることができる。しかし、圧力体積変換体という新た
な部品を用いるため、製造プロセスの増加や、コストの
上昇といった問題が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、プリントヘッドを大型化せ
ず、また、新たな部品等を用いることなく、常に安定し
たインク噴射が可能なインクジェットプリンタおよびイ
ンクジェットプリントヘッドを提供することを目的とす
るものである。また、このようなインクジェットプリン
トヘッドにおいて、常に安定したインク噴射を可能とす
るためのメンテナンス方法を提供することを目的とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数のノズルからインクを吐出させ画像を形成する
インクジェットプリントヘッドにおいて、前記ノズルか
らインクを吐出させるための複数のエネルギー発生手段
と、該エネルギー発生手段にそれぞれ個別に対応して配
置され前記エネルギー発生手段にインクを供給する複数
のインク流路と、複数の前記インク流路が共通して連通
するインクリザーバが形成されたインクジェットヘッド
と、該インクジェットヘッドの前記インクリザーバにイ
ンクを供給するためのインク供給管が設けられたインク
供給部材を有し、該インク供給部材には前記インクリザ
ーバにのみ連通し気体を内部に保持する複数の気体保持
部が設けられていることを特徴とするものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記気体保
持部の断面が略円形であることを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記気体保
持部が前記インク流路の配列方向に沿って略等間隔に設
けられていることを特徴とするものである。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記気体保
持部の総体積は、前記エネルギー発生手段により吐出さ
せるインク量１ｍｍ³／ｓｅｃ当たり０．０１５ｍｍ³
以上であることを特徴とするものである。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記気体保
持部が前記インクリザーバに直接接合してできた連通部
分の面積が、前記気体保持部の前記インクリザーバに対
向する面の断面積よりも小さいことを特徴とするもので
ある。

【００１５】請求項６に記載の発明は、熱により発生す
るバブルの圧力によってインクをノズルから噴出させて
画像を形成するインクジェットプリントヘッドにおい
て、前記バブルを生じさせるために発熱する複数の発熱
抵抗体を設けた第１の基板と、該第１の基板に対向して
設けられ前記発熱抵抗体上にインクを供給する複数のチ
ャネルおよび該複数のチャネルに共通した共通インクリ
ザーバを設けた第２の基板と、前記共通インクリザーバ
にインクを供給するインク供給路および空気を内部に保
持し前記共通インクリザーバにのみ連通した複数の空気
室を設けたインク供給部材を備えたことを特徴とするも
のである。

【００１６】請求項７に記載の発明は、インクジェット
プリンタにおいて、請求項１ないし６のいずれか１項に
記載のインクジェットプリントヘッドを有することを特
徴とするものである。

【００１７】請求項８に記載の発明は、圧力発生源によ
り圧力を発生させ、その圧力によりインクを吐出口から
噴出させて画像を形成し、前記圧力発生源から伝搬する
圧力振動を空気室で吸収するインクジェットプリントヘ
ッドのメンテナンス方法において、初期インク充填後、
またはインク交換後、またはインク吸引動作後に、イン
クジェットプリントヘッドの温度を上げ、前記吐出口か
らインクを吸引することを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は、本発明のイン
クジェットプリントヘッドの実施の一形態を示すもので
あり、図１は斜視図、図２はＡ−Ａ’断面図、図３はＢ
−Ｂ’断面図、図４はＤ−Ｄ’断面図、図５はＣ−Ｃ’
断面図である。図中、１はヒータ基板、２はチャネル基
板、３はノズル、４は発熱素子、５はインク流路、６は
共通リザーバ、７は凹部、１１はインク供給部材、１２
はインク供給路、１３は気体保持部である。

【００１９】チャネル基板２には、各ノズル３に対応し
てインク流路５が形成されているとともに、複数のイン
ク流路５に共通して設けられた共通リザーバ６が形成さ
れている。共通リザーバ６は、チャネル基板２を貫通す
るように形成される。ここではすべてのインク流路５に
共通して１つの共通リザーバ６を形成しているが、複数
の共通リザーバに分割して形成することもできる。

【００２０】一方、ヒータ基板１には、各インク流路５
に対応して発熱素子４が設けられ、図２、図３に示すよ
うに、各発熱素子４の上部から、インク流路５と共通リ
ザーバ６を連通させるように、それぞれ凹部７が設けら
れている。この凹部７は、図５に示すように、一部がく
びれた形状とし、また、共通リザーバ６側の壁面を弧状
に形成することができる。このような形状によって、発
熱素子４上で発生する圧力を共通リザーバ６へ伝えにく
くしている。

【００２１】このヒータ基板１とチャネル基板２とを貼
り合わせることにより、共通リザーバ６から凹部７を介
してインク流路５へと通じるインクの流路が形成され
る。実際には、ヒータ基板１とチャネル基板２は、それ
ぞれウェハ上に多数形成され、貼り合わせ後、ダイシン
グなどによって切り離される。貼り合わされた状態で
は、インク流路５の端部と共通リザーバ６の貫通口が露
出している。このとき、インク流路５の端部がノズル３
となる。

【００２２】共通リザーバ６の貫通口には、インク供給
部材１１が取り付けられる。インク供給部材１１には、
図示しないインクタンクから共通リザーバ６へインクを
供給するためのインク供給路１２と、内部に気体を保持
する気体保持部１３が形成されている。気体保持部１３
は、この実施の一形態では図３に示すように共通リザー
バ６にのみ連通した貫通しない略円形の孔として形成さ
れている。インク充填後は、気体保持部１３内に残留す
る気体によって共通リザーバ６内の圧力変動を緩和す
る。この気体保持部１３は、図４に示すように、インク
供給路１２とともに、略等間隔に複数配置されている。
気体保持部１３は、インク供給路１２とともにインク供
給部材１１の成型時に形成することができるので、気体
保持部１３を形成するために製造プロセスが複雑化する
ことはない。

【００２３】インクは、図示しないインクタンクからイ
ンク供給部材１１中のインク供給路１２を介して、共通
リザーバ６へと導かれる。共通リザーバ６へ導かれたイ
ンクは、共通リザーバ６内に充填されるとともに、各イ
ンク流路５を満たす。このとき、インクタンク内で発生
する負圧と、各インク流路５におけるインクの界面にお
ける表面張力によって引き合い、印字しない状態ではノ
ズル３からインクが漏れることはない。また、共通リザ
ーバ６内にインクが充填されたとき、気体保持部１３内
に気体が残留する。

【００２４】その後、メンテナンス動作によって、各部
の圧力を安定させる。メンテナンス動作は、インクの初
期充填後、あるいは、インク交換後、あるいは、トラブ
ル発生時のインク吸引メンテナンス後に行なわれる。具
体的なメンテナンス動作としては、例えば、インクジェ
ットプリントヘッドを例えば６０度程度まで昇温した
後、さらにノズル３側からインクを吸引する。このよう
にすると、気体保持部１３に保持されていた気体は温度
の上昇によって膨張する。そして、温度上昇で膨張した
分の気体が共通リザーバ６内に放出されるので、この放
出された気体をインクの吸引によって外部へ排出する。
このようなメンテナンス動作後は、実使用状態でヘッド
温度が上がっても、気体保持部１３に保持されている気
体が共通リザーバ６へ放出されることはなく、印字は常
に安定したものとなる。このようなメンテナンス動作に
よって、より確実な圧力変動を抑制する効果を維持する
ことが可能となる。

【００２５】印字時には、インクを吐出すべきノズル３
に対応するインク流路５に配された発熱素子４に通電
し、発熱させる。これによりインク中に発生した気泡の
圧力により、インクがノズル３から噴射し、被記録媒体
に飛翔して記録が行なわれる。その際、気泡の圧力は、
凹部７の後部にも伝搬し、さらに共通リザーバ６へと伝
搬する。このときの圧力は、インク流路５から共通リザ
ーバ６へ向かう方向の力である。その後、気泡の消滅と
ともに発熱素子４上でインクの不足した状態となり、共
通リザーバ６からインク流路５へ向かう方向に力が働
き、共通リザーバ６からインクがインク流路５へと供給
される。

【００２６】このように、気泡の成長から消滅までの短
時間に、共通リザーバ６内では相反する力が作用する。
そのため、気泡保持部１３が存在しない従来のインクジ
ェットヘッドにおいては、上述したように図１３に示す
ような圧力変動を起こし、吐出不良などを引き起こして
いた。本発明では、気泡成長時に共通リザーバ６へと伝
わる圧力は、気体保持部１３にも伝搬し、気体保持部１
３内の気体を圧縮して伝播した圧力が緩和される。ま
た、気泡消滅時には、気体保持部１３内の気体が膨張す
ることによって急激なインク不足による負圧の増大を軽
減する。このようにして、気体保持部１３は、共通リザ
ーバ６内の圧力変動を少なくするように働く。

【００２７】また、インク供給時におけるインクの流れ
は、インク供給路１２から各インク流路５に対応した凹
部７へ向く方向である。そのため、気体保持部１３が共
通リザーバ６に連通している位置はインクの流れの少な
い部分であり、従来のようなインクの流れによる気体保
持部１３内の気体の流出を抑えることができ、安定して
圧力変動を抑制することができる。

【００２８】図６は、本発明のインクジェットプリント
ヘッドの実施の一形態において共通リザーバで発生する
圧力変動の一例を示すグラフである。上述のように、こ
の実施の形態によれば、気体保持部１３によって共通リ
ザーバ６内の圧力変動が抑制されるので、図１３に示し
た場合と同様な条件下での印字を行なう場合でも、図６
に示すように大きな圧力変動は見られなくなり、印字も
正常に行われた。

【００２９】図７、図８は、本発明のインクジェットプ
リントヘッドの実施の一形態における第１の変形例を示
すものであり、図７は図１におけるＢ−Ｂ’断面図、図
８は図１におけるＤ−Ｄ’断面図である。この例では、
気体保持部１３の断面積を大きくした例を示している。
このように気体保持部１３の断面積を大きくすることに
よって、気体保持部１３の容積を大きくし、内部に保持
される気体の量を多くすることができる。そのため、圧
力変動を抑制する機能を増大させることができる。ま
た、気体保持部１３の長さが取れない場合に、この例の
ように断面積を大きくして気体の量を確保することもで
きる。

【００３０】図９、図１０は、本発明のインクジェット
プリントヘッドの実施の一形態における第２の変形例を
示すものであり、図９は図１におけるＢ−Ｂ’断面図、
図１０は図１におけるＤ−Ｄ’断面図である。この例で
は、気体保持部１３の位置をずらして配置した例であ
る。この構成では、気体保持部１３と共通リザーバ６と
の連通部の断面積が小さくなるので、気体保持部１３内
へのインクの流入および気体の流出をさらに抑え、圧力
変動の抑制を安定して行なうことができる。また、この
例では、気体保持部１３の位置をノズル３とは反対側に
ずらしているので、例えばノズル３を下向きにして、下
方へインク滴を飛翔させるようなインクジェットプリン
タにおいても、気体保持部１３内の気体は流出せずに良
好に圧力変動を抑えることができる。

【００３１】図１１、図１２は、本発明のインクジェッ
トプリントヘッドの実施の一形態における第３の変形例
を示すものであり、図１１は図１におけるＢ−Ｂ’断面
図、図１２は図１におけるＤ−Ｄ’断面図である。この
例では、気体保持部１３を斜め後方に延在させた例であ
る。この例では、気体は気体保持部１３の最深部から保
持されるため、インク滴の噴射方向が水平方向の場合で
も、また、下方へインク滴を噴射する場合でも適用で
き、気体保持部１３内の気体がインクと置換されること
が防止できる。

【００３２】図１３は、本発明のインクジェットプリン
トヘッドの実施の一形態における第４の変形例を示す図
１におけるＢ−Ｂ’断面図である。この例では、インク
供給部材１１の表面に気体保持部１３となる溝を形成
し、チャネル基板２に貼着した例である。この場合、気
体保持部１３の１つの面は、チャネル基板２の表面とな
る。この例は特に下方へインク滴を噴射する場合に有効
である。この例では、チャネル基板２の表面を気体保持
部１３の一部として用いているため、共通リザーバ６よ
り後方の部分の長さが必要となり、また、貼着部分の気
密性が必要となる。この第４の変形例の更なる変形例と
して、形成が可能であれば、インク供給部材１１中で折
れ曲がる気体保持部１３を形成することも考えられる。

【００３３】図１４は、本発明のインクジェットプリン
トヘッドの実施の一形態における第５の変形例を示す図
１におけるＤ−Ｄ’断面である。この例は、共通リザー
バ６の開口に沿った断面形状を有する気体保持部１３を
形成した例である。このように共通リザーバ６との連通
部の面積を広くすることで、共通リザーバ６内に伝搬し
た圧力を広い範囲で受けとめ、これを減衰させることが
できる。また、気体保持部１３の容量を増加させること
ができるので、圧力変動を抑える効果を高めることがで
きる。ただし、あまり広くすると、インクの流れを誘発
し、気体保持部１３内の気泡が共通リザーバ６内に流出
することも考えられるので、適度な広さに設定すること
が必要である。

【００３４】上述の各変形例の他にも、種々の変形を行
なうことができる。例えば気体保持部１３の断面形状
は、上述の実施の形態および各変形例では円形や楕円形
としたが、これ以外でもよく、例えば矩形や三角形など
であってもよい。また、気体保持部１３の形状および配
置は、共通リザーバ６の開口に沿っていれば、様々な構
成が可能であり、上述の実施の形態および各変形例のい
くつかを組み合わせた構成でもよい。

【００３５】また、上述の実施の形態および各変形例で
は、インク流路５と共通リザーバ６を凹部７で連通させ
た流路構造を有するインクジェットプリントヘッドを示
したが、本発明はこの流路構造に限らず、例えば、イン
ク流路５と共通リザーバ６を直接結ぶ構成や、発熱素子
４上の凹部と、インク流路５と共通リザーバ６を連通す
る凹部が別に設けられた構成、一部に共通スリットを有
する構成など、種々の流路構造について、共通リザーバ
６を有するインクジェットプリントヘッドであれば適用
可能である。

【００３６】さらに、上述のようなインクジェットプリ
ントヘッドをプリンタに搭載することにより、白抜けや
濃度ムラなどのない、高画質の印字画像を得ることので
きるインクジェットプリンタを構成することができる。

【００３７】

【実施例】図１５は、本発明のインクジェットプリント
ヘッドの実施の一形態における具体的な実験例の説明図
である。また、図１６ないし図１８は、実験例において
設けた気体保持部の位置および形状の説明図である。具
体例として、ノズルが１２５本配列され、１つのノズル
から噴射されるインク滴の容量が８０ｐｌであるインク
ジェットプリントヘッドを印字周波数７ＫＨｚで駆動す
る。ベタ印字時のインクの最大流量は、１２５本×８０
ｐｌ×７ＫＨｚ＝０．０７ｃｃ／ｓｅｃ＝７０ｍｍ³／
ｓｅｃである。また、共通リザーバ６の貫通口の大きさ
は、幅０．５ｍｍ、長さ１０．４ｍｍである。なお、図
１５では、複数の気体保持部１３内の総気体量をインク
の最大流量で除算したインク噴射量当たりの気体量を示
している。また、ヘッド番号は、実験で用いたヘッドを
識別するための番号である。

【００３８】ヘッド番号０のインクジェットプリントヘ
ッドは、気体保持部１３を設けていない従来のヘッドを
示している。この場合には、上述のように図２０で示し
たような濃度ムラや白抜けなどが発生した。

【００３９】ヘッド番号１のインクジェットプリントヘ
ッドは、直径０．４ｍｍ×深さ２ｍｍの気体保持部１３
を４本設けた例である。このインクジェットプリントヘ
ッドでは、図１６に示すように、共通リザーバ６の貫通
口の両端に寄せて２本ずつの気体保持部１３を設けた。
この場合には、ヘッド番号０で見られたような白抜けや
濃度ムラは見られなかったが、気体保持部１３を設けて
いないヘッドの中央部付近で若干の濃度ムラが発生し
た。

【００４０】ヘッド番号２のインクジェットプリントヘ
ッドは、直径０．４ｍｍ×深さ２ｍｍの気体保持部１３
を８本設けた例である。このインクジェットプリントヘ
ッドでは、図１７に示すように、気体保持部１３を共通
リザーバ６の貫通口にほぼ均等に配置した。この場合に
は、白抜けや濃度ムラは発生せず、良好な画質を得るこ
とができた。

【００４１】ヘッド番号０〜２のインクジェットプリン
トヘッドの印字結果を比較すればわかるように、気体保
持部１３を設けることによって、従来発生していた白抜
けや濃度ムラを減少させることができる。また、ヘッド
番号１とヘッド番号２の比較から、気体保持部１３は、
共通リザーバ６の貫通口にほぼ均等に配置することによ
って、ヘッド幅全体にわたり白抜けや濃度ムラを防止
し、良好な画質を得ることができることがわかる。

【００４２】ヘッド番号３のインクジェットプリントヘ
ッドは、直径０．７ｍｍ×深さ２ｍｍの気体保持部１３
を６本設けた例である。このインクジェットプリントヘ
ッドは、上述の第１の変形例に相当するもので、図１８
に示すように、共通リザーバ６の幅よりも大きな径の気
体保持部１３を共通リザーバ６の貫通口にほぼ均等に配
置した。この場合にも、白抜けや濃度ムラは発生せず、
良好な画質を得ることができた。

【００４３】ヘッド番号４のインクジェットプリントヘ
ッドは、直径０．５ｍｍ×深さ２ｍｍの気体保持部１３
を３０゜傾けて８本設けた例である。このインクジェッ
トプリントヘッドは、上述の第３の変形例に相当するも
のである。各気体保持部１３は、共通リザーバ６の貫通
口にほぼ均等に配置した。この場合にも、白抜けや濃度
ムラは発生せず、良好な画質を得ることができた。

【００４４】このように、上述の各種の変形例によって
も、白抜けや濃度ムラを防止し、良好な画質が得られる
ことがわかる。

【００４５】ヘッド番号５〜７は、ヘッド番号３のイン
クジェットプリントヘッドにおいて、気体保持部１３内
に残存する気体の量を調節して変化を調べたものであ
る。ヘッド番号５では、ヘッド内を真空にしてインクを
充填したものであり、各気体保持部１３内に残存する気
体の総量は０．４１５ｍｍ³である。ヘッド番号６で
は、ヘッド内の気体を多少吸引してインクを充填したも
のであり、各気体保持部１３内に残存する気体の総量は
２．０５ｍｍ³である。ヘッド番号７では、少しだけ吸
引してインクを充填したものであり、各気体保持部１３
内に残存する気体の総量は３．３９ｍｍ³である。この
結果、ヘッド番号５では若干の濃度ムラが発生したが、
ヘッド番号６，７では白抜け、濃度ムラは発生せず、良
好な画質を得ることができた。このように、気体保持部
１３内に気体がほとんど存在しない場合は従来の気体保
持部１３のない構造のものと同様であり、濃度ムラなど
が発生するが、気体保持部１３内に気体がある程度保持
されていれば、濃度ムラなどは発生しないことがわか
る。

【００４６】ヘッド番号８では、ヘッド番号５〜７と同
様に、ヘッド番号２のインクジェットプリントヘッドに
ついて、ヘッド内を真空にしてインクを充填したもので
あり、各気体保持部１３内に残存する気体の総量は０．
００２５ｍｍ³である。このように気体保持部１３内に
ほとんど気体の存在しない状態では、従来の気体保持部
１３を設けない構造のヘッドと同様、濃度ムラが発生し
た。

【００４７】これらの実験結果から、気体保持部１３を
設け、内部に気体を保持させることによって、白抜けや
濃度ムラなどの発生を抑え、良好な画質が得られること
がわかる。また、気体保持部１３に保持させる気体の量
は、単位時間当たりのインク噴射量１ｍｍ³／ｓｅｃあ
たり０．０１４ｍｍ³では若干の濃度ムラが発生したこ
とから、０．０１５ｍｍ³以上の気体が保持されていれ
ば、良好な画質を得ることができるであろう。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の気体保持部に保持される気体の圧縮／
膨張によって、印字に伴うインクの流れによるイナータ
ンスや共通リザーバ内の圧力伝搬を抑制することがで
き、常に安定したインクの噴射を行ない、白抜けや濃度
ムラなどのない高画質を実現することができる。また、
気体保持部は共通リザーバのインクの流れの少ない部分
に連通しているため、インクの流れによって気体保持部
内の気体が流失せず、常に安定した圧力調整機能を実現
することができる。さらに、インク供給部材に気体保持
部を形成する構成であるので、新たな部品は必要なく、
ヘッドのサイズもそのままで、特別の工程を経ることな
く製造することができるなどの効果がある。

【００４９】気体保持部は、請求項３に記載の発明のよ
うに、インク流路の配列方向に沿って略等間隔に設ける
ことによって、ヘッド全体にわたり、白抜けや濃度ムラ
などを防止することができる。また、気体保持部の総体
積は、請求項４に記載の発明のように、吐出させるイン
ク量１ｍｍ³／ｓｅｃ当たり０．０１５ｍｍ³以上とす
れば、白抜けや濃度ムラなどを防ぐことができる。さら
に、請求項５に記載の発明のように、気体保持部よりも
連通部分の面積を小さくすることによって、気体保持部
内に保持されている気体の流出を防止することができ、
長期間にわたり、安定した画質を維持することができ
る。

【００５０】さらに、請求項７に記載の発明のように、
上述のようなインクジェットプリントヘッドをプリンタ
に搭載することにより、白抜けや濃度ムラなどのない、
高画質の印字画像を得ることのできるインクジェットプ
リンタを得ることができる。

【００５１】さらに、請求項８に記載のメンテナンス方
法によってインクジェットプリントヘッドのメンテナン
スを行なうことにより、気体保持部に保持される気体の
量を適正にすることができ、例えば、ヘッドの昇温等に
よる気体保持部内の気体の放出を防止し、確実に安定し
た圧力変動の調整機能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示す斜視図である。

【図２】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示すＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示すＢ−Ｂ’断面図である。

【図４】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示すＤ−Ｄ’断面図である。

【図５】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示すＣ−Ｃ’断面図である。

【図６】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態において共通リザーバで発生する圧力変動の
一例を示すグラフである。

【図７】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態における第１の変形例を示す図１におけるＢ
−Ｂ’断面図である。

【図８】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態における第１の変形例を示す図１におけるＤ
−Ｄ’断面図である。

【図９】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態における第２の変形例を示す図１におけるＢ
−Ｂ’断面図である。

【図１０】本発明のインクジェットプリントヘッドの
実施の一形態における第２の変形例を示す図１における
Ｄ−Ｄ’断面図である。

【図１１】本発明のインクジェットプリントヘッドの
実施の一形態における第３の変形例を示す図１における
Ｂ−Ｂ’断面図である。

【図１２】本発明のインクジェットプリントヘッドの
実施の一形態における第３の変形例を示す図１における
Ｄ−Ｄ’断面図である。

【図１３】本発明のインクジェットプリントヘッドの
実施の一形態における第４の変形例を示す図１における
Ｂ−Ｂ’断面図である。

【図１４】本発明のインクジェットプリントヘッドの
実施の一形態における第５の変形例を示す図１における
Ｄ−Ｄ’断面である。

【図１５】本発明のインクジェットプリントヘッドの
実施の一形態における具体的な実験例の説明図である。

【図１６】実験例において設けた気体保持部の位置お
よび形状のヘッド番号１のインクジェットプリントヘッ
ドの例の説明図である。

【図１７】実験例において設けた気体保持部の位置お
よび形状のヘッド番号２のインクジェットプリントヘッ
ドの例の説明図である。

【図１８】実験例において設けた気体保持部の位置お
よび形状のヘッド番号３のインクジェットプリントヘッ
ドの例の説明図である。

【図１９】従来のインクジェットプリンタにおける共
通液室における圧力変動の一例を示すグラフである。

【図２０】従来のインクジェットプリンタにおける画
質不良時の印字状態の説明図である。

【符号の説明】

１…ヒータ基板、２…チャネル基板、３…ノズル、４…
発熱素子、５…インク流路、６…共通リザーバ、７…凹
部、１１…インク供給部材、１２…インク供給路、１３
…気体保持部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富川伊知朗神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズルからインクを吐出させ画像
を形成するインクジェットプリントヘッドにおいて、前
記ノズルからインクを吐出させるための複数のエネルギ
ー発生手段と、該エネルギー発生手段にそれぞれ個別に
対応して配置され前記エネルギー発生手段にインクを供
給する複数のインク流路と、複数の前記インク流路が共
通して連通するインクリザーバが形成されたインクジェ
ットヘッドと、該インクジェットヘッドの前記インクリ
ザーバにインクを供給するためのインク供給管が設けら
れたインク供給部材を有し、該インク供給部材には前記
インクリザーバにのみ連通し気体を内部に保持する複数
の気体保持部が設けられていることを特徴とするインク
ジェットプリントヘッド。
【請求項２】前記気体保持部は、断面が略円形である
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリ
ントヘッド。
【請求項３】前記気体保持部は、前記インク流路の配
列方向に沿って略等間隔に設けられ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プリントヘッド。
【請求項４】前記気体保持部の総体積は、前記エネル
ギー発生手段により吐出させるインク量１ｍｍ³／ｓｅ
ｃ当たり０．０１５ｍｍ³以上であることを特徴とする
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項５】前記気体保持部が前記インクリザーバに
直接接合してできた連通部分の面積が、前記気体保持部
の前記インクリザーバに対向する面の断面積よりも小さ
いことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプ
リントヘッド。
【請求項６】熱により発生するバブルの圧力によって
インクをノズルから噴出させて画像を形成するインクジ
ェットプリントヘッドにおいて、前記バブルを生じさせ
るために発熱する複数の発熱抵抗体を設けた第１の基板
と、該第１の基板に対向して設けられ前記発熱抵抗体上
にインクを供給する複数のチャネルおよび該複数のチャ
ネルに共通した共通インクリザーバを設けた第２の基板
と、前記共通インクリザーバにインクを供給するインク
供給路および空気を内部に保持し前記共通インクリザー
バにのみ連通した複数の空気室を設けたインク供給部材
を備えたことを特徴とするインクジェットプリントヘッ
ド。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載
のインクジェットプリントヘッドを有することを特徴と
するインクジェットプリンタ。
【請求項８】圧力発生源により圧力を発生させ、その
圧力によりインクを吐出口から噴出させて画像を形成
し、前記圧力発生源から伝搬する圧力振動を空気室で吸
収するインクジェットプリントヘッドのメンテナンス方
法において、初期インク充填後、またはインク交換後、
またはインク吸引動作後に、インクジェットプリントヘ
ッドの温度を上げ、前記吐出口からインクを吸引するこ
とを特徴とするインクジェットプリントヘッドのメンテ
ナンス方法。