JPS6120753A - 液体噴射記録ヘツドユニツト - 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、インク等の液体を噴射して、飛翔液滴を形成
し、この液滴により文字や画像等の記録を記録媒体に行
う液体噴射記録ヘッドユニットに関する。

〔従来技術〕

一般に、この種の液体噴射記録ヘッドユニットによるイ
ンクジェット記録法（液体噴射記録法）は、記録時にお
ける騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという
特性の点（ドツト）高速記録が可能であり、而も所謂普
通紙に定着するに際して特別な処理を必要とせずに記録
の行なえる点において最近関心を集めている。

その中で、例えば特開昭路５４−５１８３７号公報、ド
イツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０ｆｉＡ号公報に記載
されである液体噴射記録法は、熱エネルギーを液体に作
用させて、液滴吐出の為の原動力を得るという点におい
て、他の液体噴射記録法とは、異なる特徴を有している
。

即ち、上述の公報に開基されである記録法は、熱エネル
ギーの作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴う状態
変化を起し、この状態変化に基く作用力によって、記録
ヘッド部先端のオリフィスから液体が吐出されて、飛翔
的液滴が形成され、該液滴が被記録部材に付着し記録が
行われるというのが特徴である。

殊に、上述のＤＯＬＳ第２８４３０８４号公報に開示さ
れている液体噴射記録法は、所謂ドロップオンデマンド
（ｄｒｏｐ−ａｎ　　ｄａｍａｎｄ）記録法に極めて有
効に適用されるばかりではなく、本記録法によれば記録
ヘッド部をフルライン（ｆｕｌｌ　１ｉｎｅ　）タイプ
の高密度のマルチオリフィス化された記録ヘッドが容易
に具現化出来るので、高解像度、高品質の画像を高速で
得られるという特徴を有している。

上述の記録法に適用される装置の記録ヘッド部は、液体
を吐出する為に設けられたオリフィス、およびこのオリ
フィスに連通して液滴を吐出する為の熱エネルギーを液
体に作用する熱作用部が構成の一部となっている液流路
からなる液吐出部を有し、かつ熱エネルギーを発生する
手段としての電気熱変換体を具備している。

そして、この電気熱変換体は、一対の電極と、これ等の
電極に接続してこれ等の電極の間で発熱をする領域（熱
発生部）を有する発熱抵抗層とを具備している。

本発明に係わるこの様な液体噴射記録ヘッドの構造を示
す典型的な一例を第１図（Ａ）、及び第１図（Ｂ）に示
す。

本図に示す記録ヘッド１０１の基板１０３の表面には電
気熱変換体１０２が設けられており、さらにこの同一表
面には所定の線密度で所定の幅と深さの溝を所定数有す
る液流路部１０４とインクを溜めた液室部１０５とが形
成されており、この液流路部１０４と液室部１０５との
表面に固設した所定の厚さの板１０６に複数の吐出口１
０７が所定の径で、所定の密度に、穴明は加工されてい
る。

なお、本図の記録へラド１０１の場合では、オリフィス
（吐出口）１０７を複数個有するものとして図示しであ
るが、本発明においては、これに限定されるものではな
く、単一のオリフィスの場合の記録ヘッドにも適用でき
るのは勿論である。

さらに、液吐出部１０８は、終端に配設した上述の液体
吐出用のオリフィス１０７の他に、上述の電気熱変換体
１０２により発生される熱エネルギーが液体に作用して
、気泡を発生し、その体積の膨張と収縮に依る急激な状
態変化を引き起こす部分である熱作用部１０８を有して
いる。

この熱作用部１０８は、電気熱変換体１０２の熱発生部
１１０の上部に位置し、熱発生部１１０が液体と接触す
る面である熱作用面ｌｉｔをその底面としている。この
熱発生部１１０は、基板１０３上に設けられた発熱抵抗
層１１２）およびこの発熱抵抗層１１２上に積層された
上部層１１３とで構成されている。

発熱抵抗層１１２の表面には、さらにこの層に熱を発生
させるための通電用電極１１４および１１５が設けられ
ている。一方の電極１１４は、各液吐出部１０８の熱発
生部１１０に共通の電極であり、他方の電極１１５は各
液吐出部１０８の熱発生部１１０を選択して発熱させる
ための選択電極であって、両電極とも液流路部１０４、
および液室部１０５の下に設けられている。

発熱抵抗層１１２の上部層１１３は、熱発生部１１０の
位置に於いて、液吐出部１０８の液流路部１０４内を満
たしている吐出に使用する液体と、発熱抵抗層１１２と
を隔絶して、その液体から発熱抵抗層１１２を化学的・
物理的に保護すると共に、この液体を通じて電極１１４
、および１１５間とが短絡するのを防止する保護的機能
もはたしている。

又、その上部層１１３は、隣接する電極間に於ける電気
的リークを防止する役目も荷っている。殊に、各選択電
極１１５間に於ける電気的リークの防止、或いは各液流
路１０４下にある電極が何等かの理由で電極と液体とが
接触し、これに通電することによって起る電蝕の防止は
、重要であって、この為にこの様な保護層的機能を有す
る上部層１１３が少なくとも液流路１０４下に於ける電
極１１４゜１１５上に設けられている。

更に、各液吐出部１０Ｂに設けられである液流路１０４
は、各液吐出部１０８の上流に於いて、液流路１０４の
一部を構成する共通液室部１０５を介して連通されてい
るが、各液吐出部１０８に設けられた電気熱変換体１０
２に接続されている電極１１４　、１１５は、その設計
上の都合により、熱作用部１０８の上流側に於いて上述
の共通液室１０５の下を通る様に設けられている。従っ
て、この部分に於いても電極１１４　、１１５が液体と
接触するのを防止すべく上述のような上部層１１３を設
けているのが一般的である。

ところが、上部層１１３に要求される特性は、耐インク
性や耐破傷性などであるが、耐インク性に半永久的に優
れている材料は少ないのが事実である。

第２図は上述のような液体噴射記録ヘッド１０１を有す
る従来のヘッドユニットの構成を示す。ここで、２０２
は記録液としてのインクを溜めたインクタンクであり、
インク供給管２０３を通じてこのインクタンク２０２か
らヘッド１０１にインクが供給される。このようなイン
クタンクを内蔵したタイプのヘッドユニットは出荷時に
すでにヘット内にインクが充填されており、このような
ヘッドユニットを搭載したインクジェットプリンターが
使用者に届けられて使用されるまでには、早くて３ケ月
、長い場合には１年以上になるときもあり、この間はヘ
ッド１０１内にインクが充填された状態になっている。

従って、この不使用期間にもヘッド１０１とインクとが
接しているので、これにより使用時のヘッド１０１のイ
ンク保存耐久性を低下させることとなる。また、ヘッド
１０１内にインクが充填されている状態が、長期間放置
されることにより、ヘッド１０１のノズル（オリフィス
１０７）内のインクが固着するという現象も起きる可能
性がある。殊に、前述の上部層１１３の材料、および液
流路部１０４と液室部１０５とを形成する材料、さらに
吐出口付板１０６の材料などのインクに直接液するイン
ク接液部の材料には耐インク性に優れているものが少な
く、インクに接するとインク保存耐久性がかなりの程度
低下する。

このように、ヘッドユニットが使用者に届けられるまで
の間、つまり、インクが不必要な時期にヘッド１０１内
にインクが充填されることによってヘッド１０１のイン
ク保存性の低下を招くという問題点があった。さらにま
た、上述のインク接液部の材料には耐インク性にできる
だけ優れているものを用いなければならないので、製造
コストの上昇の原因となった。例えば、使用者が容易に
交換が可能な廉価なヘッドユニットの提案が種々されて
いるが、インク吐出部の製造コストを低下させなければ
このような廉価なヘッドユニットを実際に提供すること
はできない。

〔目的〕

本発明は、上述の問題点に鑑み、ヘッドのインク保存耐
久の信頼性の向上を図った液体噴射記録ヘッドユニット
を提供することを目的とする。

又、本発明の別の目的は、記録ヘッドの構成材料の選択
範囲を広げることにより、例えば廉価な材料を用いるこ
とによって液体噴射記録ヘッドユニットの製造コストの
低減化をも可能とすることを目的とする。

〔本発明の概要〕

本発明は、上述の目的の達成のため、使用開始前にはイ
ンクが記録ヘッド内に充填されてなく、使用に際して充
填用開閉弁を開くことによりインクを記録ヘッドに充填
するように構成したものである。

すなわち本発明は、記録信号の入力に応じて飛翔的液滴
を吐出することにより記録を行うオンデマンド型の記録
ヘッドと、インクを貯溜するインクタンクと、インクタ
ンク内のインクを記録ヘッドに供給するインク供給路を
有する液体噴射記録ヘッドユニットにおいて、記録ヘッ
ドの使用開始以前にはインク供給路を閉じてインクの供
給を阻止し、記録ヘッドの使用開始に伴ってインク供給
路を開けてインクの供給を許容する管路開閉手段が設け
られていることを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の概念的構成を模式的に示したものであ
る。ここで、３０１は第１図で示したと同様の液体噴射
ヘッドであり、３０２はこのヘッド３０１から吐出する
インクを出荷時の初めから貯溜しているインクタンクで
ある。３０３はタンク３０２とヘッド３０１　とを連通
ずるインク供給管であり、３０４はこのインク供給管３
０３に介装したバルブまたはコックなどの液体を止めた
り、流したりする管路開閉弁である。３０５はヘッド３
０１の電気実装部である。

使用開始後は液体噴射ヘッド３０１と一体のインクタン
ク３０２からインク供給管３０３を通ってヘッド３０１
にインクが供給される。しかし、出荷時前の初期時には
、あらかじめバルブ又はコック等の弁３０４を閉止して
ヘッド３０１側へインクを流さないようにし、その状態
でインクタンク３０２内にインクを充填している。従っ
て、ヘッド３０１内にはインクがまったく充填されてい
ない。そして、この状態で出荷され、使用者に届けられ
る。

その後、この液体噴射記録ヘッドユニットを使用するに
際して、使用者が使用説明書にしたがってバルブ又はコ
ック等の弁３０４を開くと、インクタンク３０２からイ
ンク供給管３０３を通って毛細管現象によってヘッド３
０１内にインクが供給される。従って、この時に初めて
ヘッド３０１内にインクが充填され、ヘッド内の接液部
に初めてインクが接するようになる。それ故、この使用
開始時からのインク保存耐久性だけを考えればよいこと
になるので、ヘッドのインク保存耐久の信頼性を高める
ことになる。また、使用者に廉価で容易に交換できるカ
ートリッジタイプのにラドユニットの場合には、使用開
始時からの保証期間を設けることにより、ヘッド３０１
内の接液部（前述した上部層、液流路部、液室部等）の
材料の耐インク性がこの保証期間だけでよくなり、接液
部の材料の製造コストの低減化を図ることが、できる。

このように、本発明では使用開始前にはヘッド内にイン
クが充填されてなく、使用時にヘッド内にインクがはじ
めて充填されるので、ヘッドのインク保存耐久の信頼性
が向上することになる。また、ヘッドの製造コストの低
減も図れる。

第４図（Ａ）および（Ｂ）は本発明噴射記録ヘッドユニ
ットの一実施例の詳細な構成を示す。ここで、３０６は
インクタンク３０２内のインク３０７を吐出するヘッド
３０１の吐出口（ノズル）である。

本図には弁３０４としてコックを示した。その他の構成
と作用は第３図で説明したと同様である。

前述したように、本例によれば弁３０４を使用時に初め
て開けるようにしたので、ヘッド３０１は使用し始めて
からの保存耐久性があればよいので、接液部の材料の選
定の範囲が広がる。例えば、接液部の１つである液室に
現在は高価なポリプロピレン樹脂を用いているが、本例
を用いれば、ポリスチレン、ＡＢＳ　　（アクリロニト
リル嗜ブタジェン・スチレン樹脂）、アクリル樹脂など
の比較的廉価な材料を用いることができる。また、従来
例で上述した上部保護層（第１図（Ｂ）の１１３を参照
）に現在はポリイミドと５ｉ０２　　（二酸化シリコン
）の二層構造が好ましく用いられている。ここでポリイ
ミドは長期（５年以上）の耐インク性を持っているが、
本例によれば、耐インク性のあまりない（２年以下の）
樹脂たとえばゴム系の樹脂（環化ポリイソプレン、環化
ポリブタジェン）を用いることもできる。

また、吐出口３０Ｂを形成するプレートとボディとの接
着部で特にインクに接する部分の接着剤として耐インク
性のよくないアクリル系、塩ビ系。

ゴム系、接着剤を用いることができる。

なお、本発明の詳細な説明では、必要時にインクを供給
する手段として、バルブ、コックなどの手動弁を使用者
が機械的に動かして弁の開閉をするとしていたが、電気
的に弁を動かすことも考えられる。さらにまた、ヘッド
ユニットをキャリッジ（キャリア）またはヘッドユニッ
ト台に装着すると同時に、例えば万年筆のカセットイン
クの装着部と同様な構造により、自動的に弁部が開かれ
て、インクがヘッド部に充填されるようにしてもよい。

或いは必要な時に閉路が破壊されてその後は常に開路を
形成するようなものも開閉手段として使用し得る。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば使用前の初期時に
は記録ヘッドにインクを充填せず、インクの必要な使用
時にのみ、はじめてインクを記録ヘッドに充填する弁手
段を設けているので、■記録ヘッドの接液部の耐インク
の信頼性が向上する。

■記録ヘッドの接液部の材料の選定範囲が広がり、記録
ヘッドのコストの低減が図れる。

これにより、使用者が廉価で容易に交換できる液体噴射
記録ヘッドユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係わる液体噴射記録ヘッドの正
面の分解斜視図、 第１図（Ｂ）は第１図の液体噴射記録ヘッドのＸＹ切断
線に沿う部分の断面図、 第２図は従来の液体噴射記録ヘッドユニットを示す模式
図、 第３図は本発明の概念を示す模式図、 第４図（Ａ）は本発明の一実施例の構成を示す斜視図、 第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）の実施例のＸＹ切断線に沿
う部分の断面図である。 １０１　．３０１・・・記録ヘッド、 １０２・・・電気熱変換体、 １０４・・・液流路部、 １０５・・・液室部、 １０７．３０６・・・オリフィス（ノズル）、１０８・
・・液吐出部、 １０９・・・熱作用部、 １１０・・・熱発生部、 １１１・・・熱作用面、 １１３・・・上部層、 １１４．１１５・・・電極、 ２０２．３０２・・・インクタンク、 ２０３　．３０３・・・インク供給管、３０４・・・コ
ック、バルブなどのインクを流したり止めたりする管路
開閉弁、 ３０５・・・電気実装部、 ３０７・・・インク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録信号の入力に応じて飛翔的液滴を吐出すること
   により記録を行うオンデマンド型の記録ヘッドと、イン
   クを貯溜するインクタンクと、該インクタンク内のイン
   クを前記記録ヘッドに供給するインク供給路を有する液
   体噴射記録ヘッドユニットにおいて、 前記記録ヘッドの使用開始以前には前記インク供給路を
   閉じて前記インクの供給を阻止し、前記記録ヘッドの使
   用開始に伴って前記インク供給路を開けて前記インクの
   供給を許容する管路開閉手段が設けられていることを特
   徴とする液体噴射記録ヘッドユニット。 ２）特許請求の範囲第１項記載のヘッドユニットにおい
   て、前記管路開閉手段は手動または自動のコックまたは
   バルブであることを特徴とする液体噴射記録ヘッドユニ
   ット。