JPS6048363A - 液体噴射記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は液体噴射記録ヘッドに関し、特に液体を吐出す
るオリフィスを含む液射出部と、前記液体を吐出する為
のエネルギーを液体に付与するエネルギー作用部と、該
液射出部及びエネルギー作用部に液１体を供給する為の
流入口を有する液流路と、前記エネルギーを発生するエ
ネルギー発生体と、前記液流路内に設けられたフィルタ
とを備えた液体噴射記録ヘッドに関する。

［従来技術］ この種の液体噴射記録ヘッドは、液射出部に設けられた
オリフィスから記録用インクを吐出させて、被記録体上
に文字や画像等を記録するインクジェット記録方式の中
でも特に最近注目されているオンデマンド型の記録方式
による記録ヘッドとして用いられている。

オンデマンド型のインクジェット記録ヘッドは記録用液
体インクのインク滴吐出口であるオリフィスを有した液
射出部と、圧電素子や磁歪素子等の電気・機械変換素子
あるいは電気・熱変換素子等からなるエネルギー発生体
を利用して上記の吐出エネルギーをインクに与えるエネ
ルギー作用部と、このエネルギー作用部と液噴射山部に
インクを供給するインク流路と、このインク流路に供給
されるインクをろ過するフィルタとから構成されている
。そして電気信号を印加してエネルギー発生体を駆動さ
せることによりエネルギー作用部内のインクに吐出エネ
ルギーを与えて、液射出部のオリフィスからインク滴を
吐出して記録媒体に付着させてドツトを形成し、ドツト
記録を行なっている。

このオンデマンド方式は、その特長であるインク滴を印
字に必要なときだけオリフィスより吐出できるというこ
とで、不要インクの回収手段や偏向の為の高圧電源等の
手段なとが不要となる大きな利点を有している。

他方、欠点として、インク滴をオリフィスより吐出させ
る吐出圧力が比較的小さく、記録ヘッドに対する外部か
らの振動または、電気・機°械変換素子等のエネルギー
発生体からの不必要な共振が存在する場合、またはヘッ
ド内のインク中にチリや気泡が存在する場合等にはイン
クの吐出が微妙に変化し、なかなか安定してインク滴の
吐出を継続する事が困難であるといわれている。特に気
泡の存在の影響は深刻であり吐出オリフィスからフィル
タまでの記録ヘッド内のどこに気泡が存在した場合でも
、エネルギー作用部に電気信号入力に応じて発生された
エネルギーにより前記気泡が膨張収縮運動を起こし、そ
れが吐出状態に影響を与え、サテライトが生じたり、液
滴飛翔方向が二分化されたりして均一な液滴が安定した
状態で形成されない。

この気泡を取り除く方法として従来よりオリフィスを有
する液射出部の先端に吸引ポンプ、吸引ボンベ等の負圧
付与手段をその都度結合してインクを吸引し、記録ヘッ
ド内に存在する気泡をインクとともに記録ヘッド外へ排
出する方法が取られている。

ところが従来のオンデマンド型のインクジェット記録ヘ
ッドでは、記録ヘッド内にインクの滞留部分が生じ、記
録ヘッド内に存在する気泡がこの部分に付着した場合に
は、吸引あるいは押圧によってもその気泡の排出が不可
能であるという欠点があった。

以下に従来のオンデマンド型のインクジェット記録ヘッ
ドの構成の一例が示された第１図を参照してその構成と
欠点をより詳細に説明する。

同図に示されるインクジェット記録ヘッドの構成におい
て、符号２で示されるものは先述の液射出部とエネルギ
ー作用部に相当するノズルであり、細長い真直ぐの円筒
形状に形成され、その図中左側の端部は略円錐台形状に
絞られ、その先端にこれも先述のオリフィスｌが形成さ
れている。

ノズル２のオリフィス１偏に寄った部分の外周面上には
円筒形状をなす先述のエネルギー発生体である電気・機
械変換素子３が周設されている。

記録時には不図示の電極からこの電気・機械変換素子に
記録データに対応した電気信号のパルスが印加されるよ
うに構成されている。

またノズル２の図中右側端部には、上述の液流路に相当
するインク供給管４が連結されている。

このインク供給管４は、内径がノズル２の外形よりわず
かに大きな真直ぐの円筒形状に形成されており、図中左
側の端部にノズル２の右側端部が挿し込まれ、固定され
ている。

またインク供給管４の右側端部には、その内径がインク
供給管４の外径よりわずかに大きな短い円筒形状をなす
フィルタ固定部材５が図中左側の略半分を嵌合され、固
定されている。

さらにこのフィルタ固定部材５の右側の半分には円柱形
状をなすフィルタ６がその左側端面をインク供給管４の
右側端面゛に接して嵌合固定されている。このフィルタ
６は外径がフィルタ固定部材５の内径よりわずかに小さ
く形成されており、その全体には微小な径を有する多数
の細孔６ａが軸方向に貫通して形成されている。この多
数の細孔６ａによりフィルタ機能が果される。

以上の構成においてフィルタ６は不図示のインク貯蔵手
段内のインク中に浸漬されており、フィルタ６の細孔６
ａを介してインク貯蔵手段中のインクがインク供給管４
に流入する。ここで流入するインク中に気泡やゴミ等の
異物が存在した場合には、その流入は細孔６ａを介して
阻止される。

またインク供給管４内に流入したインクはノズル２へ供
斥合される。

記録時には電気・機械変換素子３が電気信号を印加され
て駆動させられ、それと対向したノズル２の外周面を押
圧することにより、ノズル２の壁面が変形し、それによ
りノズル２内のインクに加圧力が与えられ、その加圧力
によりオリフィスｌからインク滴が吐出される。このイ
ンク滴がオリフィス１に対向配置された不図示の記録媒
体に付着することにより１ドツトが形成され、この繰り
返しによりドツトパターンで記録が行なわれる。

ここでインク滴が逐次吐出される毎に、それと同量ずつ
のインクがインク貯蔵手段からフィルタ６を介してイン
ク供給管４内に逐次供給され、そこからノズル２へ供給
される。

ところが以上の構成においては、ノズル２とインク供給
管４の連結部分に段差が存在し、また特にインク供給管
４の右端面とフィルタ６の左端面との間にはフィルタ６
の固定方法にもよるが、両者が別部材であるので密着せ
ず多くの場合隙間が存在するため、記録時にフィルタ６
からオリフィス１に向かって流れるインクの一次的な流
れに対して、この段差、隙間部分にその流れから別れる
二次的な流れが発生し、インクの一部がそこに滞留して
しまう。

従ってフィルタ６の作用にも拘らず気泡がインクととも
にインク供給管４内に流入したり、インク中の溶存気体
の放出によりへ、ンド内部に気泡が発生したりして、そ
の気泡がインクの滞留部分に付着した場合には、先述の
負圧付与手段等の作動によりオリフィス１からインクを
吸い出して気泡を除去する際に、いくら流速を上げて吸
引あるいは押圧を行なっても滞留部分のインクは動かな
いため、そこに付着した気泡の除去は不可能である。

このように気泡の除去が行なわれない場合には先述した
ようにインク滴の正常な吐出が得られず、適正な記録が
行なえなくなる。

また従来の構成では、インクジェット記録ヘッドはノズ
ル２．電気・機械発生素子３、インク供給管４、フィル
タ固定部材５、フィルタ６の多数の部品から構成されて
おり、またその分だけ製造工程における組め立て工数が
多いため、製造コストが高くつくという欠点がある。

し目　的］ 本発明は以上のような従来の欠点を解消するために成さ
れたもので、上述の種類の液体噴射記録ヘッドにおいて
、記録ヘッド内の液体中に気泡が存在した場合に吸引あ
るいは抑圧により容易に気泡の除去が行なえ、正常な吐
出が回復されるとともに、構成が簡単で安価に製造でき
る液体噴射記録ヘッドを提供することを目的としている
。

［実施例］ 以下、第２図に示された実施例に基づいて本発明の詳細
な説明する。

第２図に示されるインクジェット記録ヘッドの構成にお
いて、符号８で示されるものはノズルで、比較的硬度の
高い材料、例えばガラス、石英ガラス、ステンレス等の
金属あるいはセラミックス等の材料から、一体の真直ぐ
な細長い円筒形状に形成され、その図中左側の端部は略
円錐台形状に絞られ、その先端に先述と同じオリフィス
７が形成されている。

本発明においてはノズル８の全内側面は図に示されるよ
うに段差部等を有さす流体力学的に滑らかな形状に形成
した。

また本発明にあってはノズル８は第１図の従来のインク
ジェット記録ヘッドの全長に相当する長さに形成されて
おり、そのオリフィス７側に寄った図中左端部の外周面
上に先述と同じ電気・機械変換素子３が周設されている
。

またノズル８の右端部にはフィルタ９が嵌合固定されて
いる。このフィルタ９はセラミックス等の融点がノズル
８の材料より高い材料からなり、外径がノズル８の内径
よりわずかに小さい円柱ブロック状に形成されており、
微小な径を有する多数の細孔９ａが軸方向に貫通して形
成されている。この多数の細孔９ａによりフィルタ機能
が果される。フィルタ９はその全長の略全部がノズル８
の右端部の内側に嵌合され固定されている。

フィルタ９の構成は図示のものに限るものではなく、例
えば細孔９ａの形状はこれに限るものではない。

ここでフィルタ９を固定する場合、フィルタ９の略全長
をノズル８の右端部内側に挿し込んだ後、ノズル８のそ
の嵌合部分の外周面をヒータ等で均一に加熱する。これ
によりノズル８の加熱部分が溶融され、フィルタ９の外
周に沿った形状で固化することでフィルタ９が固着され
る・ここでフィルタ９の略全長でなく一部タケヲノズル
８に嵌合させてノズル８の熱融着により固定してもよい
。

以上の固定方法により、ノズル８の内周面がフィルタ９
の外周面に均一に密着され、両者の間に間隙のない状態
でフィルタ９が固定される。

以上の構成においてノズル８の右側端部は不図示のイン
ク貯蔵手段内のインク中に浸漬されており、フィルタ９
の細孔９ａを介してインク貯蔵手段中のインクがノズル
８の右側端部に流入し、そこからノズル８の左側端部に
供給される。

記録時には電気・機械変換素子３が駆動されて、先述と
同様にしてオリフィス７からインク滴が吐出され、オリ
フィス７に対向配置された不図示の記録媒体に付着して
ドツト記録が行なわれる。またインク滴の吐出毎にそれ
と同量ずつのインクがインク貯蔵手段からフィルタ９を
介してノズル８の右端部へ逐次供給され、そこからノズ
ル８の左端部へ供給される。

以上の構成によれば、ノズル８は第１図の従来構成のノ
ズル２とインク供給管４とフィルタ固定部材５の機能を
果たす一体の部品として構成されているので、インクジ
ェット記録ヘッドの構成として、従来より部品点数が２
個減少する。またこの部品点数の減少によって製造時の
組み立て工数も減少する。

またノズル８の内側面は段差部や継目がない流体力学的
に滑らかな形状に形成されている。さらにフィルタ９は
ノズル８の端部内に直接に嵌合され熱融着により固定さ
れているので、従来の特にインク供給管４とフィルタ６
の連結部分の端面間の隙間に相当する間隙は存在しない
。

従って記録時、ノズル８内においてインクはスムーズに
流れ、従来のようにその一次的な流れから別れる二次的
な流れは生じずインクの滞留部分が生じないので、ノズ
ル８内に気泡が存在した場合に従来のようにインクの滞
留部分に気泡が刺着することはなく、吸引あるいは抑圧
によって容易にそれを除去でき、正常な吐出状態を回復
できる。

なお、上記の実施例ではノズル８を真直ぐな円筒形状に
形成し、従ってノズル８の内側面は真直ぐな円柱形状と
なったが、ノズル８及びその内側面の形状はこれに限ら
ず、要はノズル８の内側面の形状が流体力学的に滑らか
な形状をなしていればよく、他の形状、例えば全体が湾
曲した形状であってもよい。

［効　果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば冒頭に述
べた種類の液体噴射記録ヘッドにおいて、オリフィスか
ら液流路の流入口までの内側面を流体力学的に滑らかな
形状に形成し、液流路中フィルタを熱融着により固定し
たので、記録ヘッド内に気泡が存在した場合に容易にこ
れを除去でき、正常な噴射状態を回復できるとともに、
内側面が滑らかにされたことで液体の供給も滑らかにな
りより安定した吐出を得ることかできる。また簡単な構
成で安価に製造できる。さらにフィルタをノズルに直伺
けすることで従来生じる場合があも ったフィルタの外れ等吟生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインクジェット記録ヘッドの構成を示す
断面図、第２図は本発明によるインクジェット記録ヘッ
ドの断面図である。 ３・・・電気・機械変換素子 ７・・・オリフィス　８・・・ノズル ９・・・フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体を吐出するオリフィスを含む液射出部と、前記液体
   を吐出する為のエネルギーを液体に付与するエネルギー
   作用部と、該液射出部及びエネルギー作用部に液体を供
   給する為の流入口を有する液流路と、前記エネルギーを
   発生するエネルギー発生体と、前記液流路内に設けられ
   たフィルタとを備えた液体噴射記録へラドにおいて、前
   記オリフィスから前記流入口までの内側面が流体力学的
   に滑らかな形状にされ、かつ、前記フィルタが熱融着に
   よって固定されてなることを特徴とする液体噴射記録ヘ
   ッド。