JPH11198377A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な濡れ性を示し、気泡の滞留、成長を少
なくし回復操作が容易なインクジェットヘッド及びイン
クジェット記録装置を提供する。 【解決手段】 天板部材２０の共通液室２３内壁から吐
出口２１に至るまでの全インク流路２７内壁に光触媒機
能を有する無機質の親水性物質からなる膜２９が形成さ
れていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吐出口から記録液体
を吐出して記録を行うインクジェットヘッド及びインク
ジェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットヘッドとしては、
特開昭５５−１３２２５３号公報に記載されているもの
が知られている。これは、成膜技術等により電気熱変換
体が形成された基板上に、インク吐出口と、電気熱変換
体による熱作用部となるインク流路と、このインク流路
にインクを供給するための共通液室とを有する天板を接
合することによって構成されている。

【０００３】図３および図４を参照して上述の従来のイ
ンクジェットヘッドにつきさらに説明する。

【０００４】図３は前述の構成がなされたインクジェッ
トヘッドの概略斜視図であり、図４はそのＡ−Ａ’断面
を示す概略断面図である。

【０００５】図４において、１１２は複数の電気熱変換
素子が配列された基板である。１１３は複数のインク吐
出口１０１、インク吐出口１０１に連通したインク流路
となるノズル部１０２、各ノズル部１０２にインクを供
給する共通液室１０４、共通液室１０４の液室上面に開
口する開口部１０５を有するインク供給筒１１６、前記
基板１１２との接合部となる液室枠部１０６が一体化し
て作られた天板である。さらに、１１９は共通液室１０
４の上面平坦部である。また、１１１は各部品を構築し
てインクジェットヘッドを構成するための金属支持部材
である。

【０００６】このような構成において、インク吐出時の
インク供給の流れを説明すると、例えばインクを貯蔵す
るタンク（不図示）から流出したインクは種々の連結管
等を通過し天板１１３のインク供給筒１１６に至り、液
室上面の開口部１０５を経て共通液室１０４に一時的に
蓄えられる。さらに各ノズル部１０２にもインクが流
れ、吐出口１０１の先端で表面張力等によりインクが保
持される。ここで吐出信号を基板１１２の電気熱変換体
に与えると、これに対応したノズル部１０２内のインク
に気泡が発生し、その作用により液滴がそれぞれインク
吐出口１０１より飛翔する。

【０００７】したがって、ノズル部は吐出が開始される
と、これに必要なインクの供給を順次共通液室１０４側
から受ける必要がある。

【０００８】この時何らかの原因で気泡３００が共通液
室１０４内に存在すると、ノズル部へのインクの供給が
一時的に中断され、インク吐出が不安定な状態となり、
印字品位の劣化が発生する。さらにこの状態が断続する
と、インク不吐出となり、印字が不可能となる。

【０００９】前述した気泡３００の発生は、印字中に発
生する場合と、印字開始前の状態で発生している場合と
がある。印字中に発生した場合には、インクジェット記
録装置の使用者等がキャッピング等の手段によって回復
操作を行い、液室内の泡を除去するようにしている。ま
た、印字開始前の状態ですでに気泡が発生している場合
には、インク吐出を始める前に自動的に上記の回復操作
を行い、液室内の気泡３００を除去するようにしてい
る。

【００１０】さらに長期的な保存状態（印字しない状
態）にあるインクジェットヘッドに関しては、上述した
気泡３００が外部からのガス浸透、吐出口からの空気の
侵入等によって成長し、特に共通液室１０４の上面の平
坦部１１９に滞留した状態となる場合がある。この場
合、共通液室上面の平坦部に滞留した気泡２９９は、高
低差が大きすぎ回復操作では除去できないだけでなく、
ノズル内、液室内等のインクの濡れ性を劣化させ、吐出
時の印字品位を低下させる一因となっている。

【００１１】このため、長期的な保存時には、装置内に
この時間を記憶させ、一定間隔で回復操作を自動的に行
い、液室内の気泡２９９の除去、および成長の阻止を行
う処理を講じている。ＥＰ公開４１９１８１号、特開平
８−２６７７５１には液室内の気泡を一層容易に除去で
きるインクジェットヘッドが開示されている。

【００１２】図５に特開平８−２６７７５１によって開
示されたインクジェットヘッドを示す。

【００１３】この液室内を傾斜面形状にした構造では、
液室内に、図４にあるような液室平坦部１１９がなく、
発生した泡は開口部へ逃がすように作用する。

【００１４】また、液室上面の開口部から吐出口（ノズ
ル）の方へインクを円滑に流すように作用する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、共通液室上面に平坦部１１９があるため、イン
クタンクから吐出口までのインクの流れの経路が長い構
造や、連結する部品が多い構造等の場合、外部からのガ
スの浸透を受ける部位が多く、液室平坦部１１９の気泡
２９９が成長する速度が速く、濡れ性の劣化が大きくな
る。

【００１６】また、構造的にも液室平坦部１１９は、イ
ンクの流れのよどみ部となるため、回復作業による気泡
２９９の除去は困難である。

【００１７】また、図４に示すように、インクの流れの
よどみや泡の滞りにくい構造を除去した構造の液室であ
っても、液室１０４内に有機物等の異物が混入し、液室
内壁等に付着すると、異物に気泡が発生、成長し、濡れ
性を劣化させる。

【００１８】このため、特に長期保存の場合、装置の回
復の間隔を短くし、気泡２９９の滞留や成長を防ぐには
回復操作の頻度を多くしなければならず、インク消費量
が増し、ランニングコストが増すという問題点があっ
た。

【００１９】本発明は従来技術の前記の問題点を解決し
た新規のインクジェットヘッド及び該インクジェットヘ
ッドを具備したインクジェット記録装置を提供すること
を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。

【００２１】すなわち、本発明は、インクに吐出エネル
ギーを与える複数の吐出エネルギー発生素子がインク流
路に対応して設けられた基板と、前記インク流路に対応
する溝と上流側に当該全溝に連通する共通液室と当該溝
の一端に連通してインクが吐出される吐出口が配列して
設けられるオリフィスプレートを一体のものとして形成
された天板部材とを有し、前記基板と前記天板部材とを
接合させることによって前記インク流路が形成されるイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記天板部材の共通液室
内壁から吐出口に至るまでの全インク流路内壁に光触媒
機能を有する無機質の親水性物質からなる膜が形成され
ていることを特徴とするインクジェットヘッドを提案す
るものであり、前記光触媒機能を有する物質は、前記層
中にわたって０．３μｍを越える厚さで存在すること、
前記オリフィスプレートの表面は全域にわたって撥水層
が存在すること、前記インク吐出エネルギー発生素子
は、インクに作用させる熱エネルギーを発生する電気熱
変換体であること、前記天板部材は、透明なものである
ことを含む。

【００２２】また本発明は、インクジェットヘッドを具
備したことを特徴とするインクジェット記録装置を提案
するものである。

【００２３】本発明によれば、溝付天板によって形成さ
れる、インク流路、共通液室、ノズルのインク流路全域
の内壁に光触媒機能をもった親水性物質の層を形成する
ことにより、親水性を高め、光触媒作用によって、疎水
性の有機物等を分解しインク流路内を清浄に保ち、気泡
の滞留、成長を少なくすることを特徴とし、回復操作を
非常に容易なものとし、回復操作の頻度を減少でき、イ
ンク消費量（ランニングコスト）を抑えることができ
る。また、インク流路内に泡が存在しない状態を作り出
せるため、印字品位を向上させることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を添付図
面を用いて詳細に説明する。

【００２５】

【実施例】第１の実施例 図１は本発明を適用したインクジェットヘッドの一部を
概略的に示す斜視図である。

【００２６】図１において、１０はセラミック等の基板
であり、周知の如く、成膜技術等により吐出エネルギー
発生素子としての電気熱変換体１１（図３参照）が複数
個配列されている。基板１０にはさらに電気熱変換体１
１を駆動するための駆動回路が同時に形成されており、
基板後端部にはこの回路の接続のためのパッド１２が配
置されている。２０は、後述するが、この基板に接合さ
れた天板部材である。３０は基板１０の駆動回路に配線
するための配線基板であり、基板１０のパッド１２に対
応してパッド３２が配置されている。基板１０と配線基
板３０とはアルミニウム等の良伝導性金属材料からなる
放熱用の支持板４０上に配置され、両者のパッド１２と
３２がそれぞれボンディングワイヤ４２によって接続さ
れている。

【００２７】次に、図２をも参照してさらに本発明の実
施例につき詳細に説明する。

【００２８】天板部材２０には、紙面と垂直方向に並列
に複数個配列されたインク吐出口２１が形成され、か
つ、基板１０に接合された時、このインク吐出口２１に
連通するインク流路となるノズル部２２が複数個の溝と
して形成されている。そして、２３はノズル部２２に連
通する共通液室となるべく、液室枠部２６に形成された
凹部であり、該液室２３には液室枠体２６と一体のイン
ク供給筒２４内のインク通路２７が開口部２５を介して
連通している。

【００２９】この天板２０において、インク通路２７、
共通液室２３、ノズル部２２の内壁は、光触媒機能をも
った親水性膜２９で全面をおおわれている。

【００３０】ここで、光触媒機能を有する物質とは、一
定波長以下の光の照射により電子と正孔を生成し、その
結果として活性酸素を生じる物質を言う。このような物
質のうち、親水性を有する物質とは、特開平８−２６７
６４６にあるように、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸
ストロンチウム、三酸化タングステン、酸化第二鉄、三
酸化二ビスマス、酸化スズ等が挙げられる。これらの光
触媒機能を有する物質は、複数並用しても構わない。ま
た、十分な防汚性を得るためには、光触媒膜２９の厚さ
は０．３μｍ以上が好ましい。また、この光触媒膜２９
の成膜法はいかなるものでも構わない。

【００３１】本実施例によれば、共通液室２３、インク
通路２７、ノズル部２２の内面に光触媒機能を有する親
水性膜２９が存在するため、濡れ性が向上し、また、何
らかの原因でインク中に気泡付着の原因となる疎水性の
有機物が混入しても、天板２０を透過した光によって、
光触媒膜２９の表面において、インク中の水や酸素から
生成された活性酸素により、前記疎水性有機物を分解す
るため、常時清浄に保たれ、気泡の滞留、成長を少なく
する。よって回復操作の頻度を少なくすることができ、
インク消費量（ランニングコスト）を抑えることができ
る。

【００３２】＜他の実施例＞以下に本発明を用いたイン
クジェット記録ヘッドについて説明する。

【００３３】図６はこの様なインクジェット記録ヘッド
の概略構成図であり、エッチング・蒸着・スパッタリン
グ等の半導体製造プロセス構成を経て、基板１１０２上
に成膜形成された電気熱変換体１１０３、配線１１０
４、液路壁１１０５、天板１１０６から構成されている
インクジェット記録ヘッドが示されている。記録用液体
１１１２は図示していない液体貯蔵室から液体供給管１
１０７を通して記録ヘッド１１０１の共通液室１１０８
内に供給される。図中１１０９は液体供給管用コネクタ
である。共通液室１１０８内に供給された液体１１１２
は所謂毛管現象により液路１１１０内に供給され、液路
先端の吐出口面（オリフィス面）でメニスカスを形成す
ることにより安定に保持される。ここで電気熱変換体１
１０３に通電することにより、電気熱変換体面上の液体
が急峻に加熱され、液路中に気泡が生起され、その気泡
の膨張・収縮により吐出口１１１１から液体を吐出し液
滴が形成される。

【００３４】また図７は本発明が適用されるインクジェ
ット記録装置の概観図で、駆動モータ５０１３の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギア５０１１、５００９を介し
て回転するリードスクリュー５００５のら線溝５００４
に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有
し、矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。５００２は紙押
え板であり、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテ
ン５０００に対して押圧する。５００７、５００８はフ
ォトカプラでキャリッジのレバー５００６のこの域での
存在を確認してモータ５０１３の回転方向切換等を行う
ためのホームポジション検知手段である。５０１６は記
録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材５０２２を
支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸引する
吸引手段でキャップ内開口５０２３を介して記録ヘッド
の吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレード
で、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能にす
る部材であり、本体支持板５０１８にこれらは支持され
ている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニン
グブレードが本例に適用できることはいうまでもない。
又、５０１２は、吸引回復の吸引を開始するためのレバ
ーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に伴っ
て移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切換等の
公知の伝達手段で移動制御される。

【００３５】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例には何れも適用できる。上述における各構成は
単独でも複合的に見ても優れた発明であり、本発明にと
って好ましい構成例を示している。

【００３６】尚、本装置にはインク吐出圧発生素子を駆
動するための駆動信号供給手段を有している。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクジェットヘッドにおける天板部材において、イン
ク供給管、共通液室、ノズルのそれぞれの内壁が光触媒
機能を有する親水性物質からなる層でおおわれているた
め、良好な濡れ性を示し、かつインク流路内壁が常に清
浄に保たれるため、気泡の滞留、成長を少なくし、回復
操作が容易なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるインクジェットヘッドの実施例
を示す斜視図である。

【図２】本発明のインクジェットヘッドの実施例を示す
図１のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図３】従来のインクジェットヘッドの構成を示す斜視
図である。

【図４】従来のインクジェットヘッドの構成を示す図３
のＡ−Ａ’線断面図である。

【図５】別の従来のインクジェットヘッドの構成を示す
断面図である。

【図６】本発明を用いたインクジェット記録ヘッドの概
略構成図である。

【図７】本発明が適用されるインクジェット記録装置の
概観図である。

【符号の説明】 １０ 基板 １１ 電気熱変換体 １２ パッド ２０ 天板部材 ２１ インク吐出口 ２２ ノズル部 ２３ 共通液室 ２４ インク供給筒 ２５ 開口部 ２６ 液室枠部 ２７ インク通路 ２９ 親水性膜（光触媒膜） ３０ 配線基板 ３２ パッド ４０ 支持板 ４２ ボンディングワイヤ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクに吐出エネルギーを与える複数の
   吐出エネルギー発生素子がインク流路に対応して設けら
   れた基板と、前記インク流路に対応する溝と上流側に当
   該全溝に連通する共通液室と当該溝の一端に連通してイ
   ンクが吐出される吐出口が配列して設けられるオリフィ
   スプレートを一体のものとして形成された天板部材とを
   有し、前記基板と前記天板部材とを接合させることによ
   って前記インク流路が形成されるインクジェットヘッド
   において、 前記天板部材の共通液室内壁から吐出口に至るまでの全
   インク流路内壁に光触媒機能を有する無機質の親水性物
   質からなる膜が形成されていることを特徴とするインク
   ジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記光触媒機能を有する物質は、前記層
   中にわたって０．３μｍを越える厚さで存在する請求項
   １に記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記オリフィスプレートの表面は全域に
   わたって撥水層が存在する請求項１に記載のインクジェ
   ットヘッド。
4. 【請求項４】 前記インク吐出エネルギー発生素子は、
   インクに作用させる熱エネルギーを発生する電気熱変換
   体である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記天板部材は、透明なものである請求
   項１に記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のうちいずれか１項に記
   載のインクジェットヘッドを具備したことを特徴とする
   インクジェット記録装置。