JP2000296614A

JP2000296614A - インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2000296614A
Application number: JP10974799A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Oki; 靖大木; Susumu Hirakata; 進平潟; Yasushi Suwabe; 恭史諏訪部; Hiroaki Sato; 博昭佐藤; Yuji Suemitsu; 裕治末光; Megumi Hasebe; 恵長谷部; Satoru Mori; 哲毛利
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】インクジェット記録ヘッド内の気泡に起因する問題点
を、バキューム吸引方式を用いることなく解決し得るイ
ンクジェット記録ヘッドそれを用いたインクジェット記
録方法及びインクジェット記録装置の提供。【課題】画像記録材料にインク１０２を吐出するインク
吐出口１０６と、インク吐出口１０６に連通するインク
流路１１２と、画像信号に応じてインク１０２を吐出す
るインク吐出手段１０５と、からなるインクジェット記
録ヘッド４００において、インク流路１１２側壁に対向
して配設され、前記インク流路１１２中に気泡流入防止
電界を形成する電圧が印加される少なくとも一対の電極
１１４ａ，１１４ｂを備え、かつ、前記インク流路１１
２側壁及びインク室１２１側壁の少なくとも一個所に、
気泡検知手段１０３を備えることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド４００である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出させ
て画像の記録を行うインクジェット記録ヘッド、該イン
クジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録方法
及びインクジェット記録装置に関し、特にインク中に含
まれる気泡を検知し、インクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口近傍への流入を防止可能なインクジェット記録
ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジ
ェット記録方法及びインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被印字面に液滴、特にインクドロップを
吐出して印字を行うインクジェット記録方式の代表的な
ものとして、従来、オンデマンド型と連続流型とがあ
る。オンデマンド型は、記録情報に対応してノズルから
間欠的にインクを吐出させて印字を行う方式で、代表的
なものとして、圧電素子方式とサーマル方式とがある。
圧電素子方式は、インク室に付設した圧電素子にパルス
電圧を印加して圧電素子を変形させることにより、イン
ク室内のインク液圧を変化させ、ノズルからインクドロ
ップを吐出させて、記録紙上にドットを記録するもので
ある。サーマル方式は、インク室内に設けた加熱素子に
よりインクを加熱し、これにより発生したバブルにより
ノズルからインクドロップを吐出させて、記録紙上にド
ットを記録するものである。一方、連続流型は、インク
に圧力を加えてノズルから連続的にインクを吐出させる
と同時に、ピエゾ振動子等により振動を加えて突出イン
ク柱を液滴化し、更に液滴に対して選択的に帯電、偏向
を行うことによって、記録を行うものである。

【０００３】インクジェット記録ヘッド内のインク中に
は周囲環境の大気が、気体のインクに対する溶解度に依
存して溶解し、溶存気体として存在している。従って、
周囲環境の温度変化や圧力変化により、溶存気体が過飽
和状態になるとインクジェット記録ヘッド内で気泡化す
る。

【０００４】気泡の発生は、インクジェット記録ヘッド
の印字性能に関し以下及びに示す如く、様々な悪影
響を及ぼす。気泡がインク流路に滞留し、気泡のサイズが、インク
ジェット記録ヘッド内に設けられたインク流路のサイズ
と同程度以上になると、インク供給が不十分となり、最
悪の場合印字不能に陥る。圧力室に配された発熱素子や電歪素子等の圧力発生手
段によりインクを加圧して、吐出口からインクドロップ
を吐出させるインクジェット記録方式では、気泡が圧力
室に存在すると、本来インクに作用すべき圧力が気泡の
圧縮により吐出口付近のインクに十分に伝わらずインク
の吐出不良を起こす事がある。

【０００５】インクジェット記録ヘッド内のインク中に
存在する気泡に起因する問題点を解消する手段として、
特開昭６２−１１３５５６号、同６３−２９５２６５号
公報等で提案されている所謂バキューム吸引方式があ
る。これは、インクジェット記録ヘッド本体の各ノズル
（吐出口）面のインクが露出する端面全域をキャップで
覆い、キャップ内部を負圧状態として、インクジェット
記録ヘッド内の気泡をインクごと吸引除去するものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】バキューム吸引方式に
は、以下に示す〜の課題がある。気泡を吸引すると同時に大量のインクを吸引するの
で、廃インクを保持する廃インクタンクが必要になるた
め、装置の小型化の障害となる。廃インクをインクジェット記録ヘッドに戻して、再度
印字に使用する事も可能ではあるが、そのための機構が
複雑になるので通常は廃棄されており、印字コストの上
昇につながっている。キャップで密閉しインクジェット記録ヘッド内の気泡
をインクごと吸引するため、吸引終了後のノズル面には
インクが付着する。ノズル面に付着したインクは、ワイ
パ部材により拭き取られる（ワイピング工程）。しかし
ながら、このワイピング工程が新たな問題を引き起こす
事が知られている。即ち、ノズル面には通常撥液処理薄
層や親液処理薄層の類が設けられるが、これら処理薄層
がワイピングによって摩耗したり、あるいは、剥離する
ことがあるという問題である。また、ノズル面に密着し
て摺動させる結果、不要物（ゴミ、汚れたインク等）を
ノズル内に押し込んでしまうことがあるという問題もあ
る。停止状態、特に長時間（数日以上）停止状態にあった
プリンタを起動して記録動作をさせる場合、気泡除去の
ための上記一連の工程が複雑で時間を要するので、１枚
目のプリントを得るまでの待機時間が長くなるという問
題がある。

【０００７】また、従来の気泡除去の工程では、気泡除
去後の状態をユーザー自身が実際にプリントすることで
確認している。そのため、インク吐出に影響する気泡が
完全に除去できていない場合、再度気泡除去の一連の工
程を実施し、気泡除去のための多大な時間を要するとと
もに、大量のインクを消費するという問題がある。更
に、従来の気泡除去工程では、インク流路中に存在する
気泡の状態を確認し、気泡除去を行うかどうかを判断す
ることが難しく、毎回気泡除去のための多大な時間を要
するとともに、大量のインクを消費するという問題があ
る。従って、本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、インクジェット記録ヘッド
内の気泡に起因する問題点を、バキューム吸引方式を用
いることなく解決し得るインクジェット記録ヘッド、該
インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録
方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、＜１＞画像記録材料にインクを吐出するインク吐出口
と、インクを収容するインク室と、該インク室と前記イ
ンク吐出口とを連通するインク流路と、画像信号に応じ
てインクを吐出するインク吐出手段と、からなるインク
ジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流路側壁に対
向して配設され、前記インク流路中に気泡流入防止電界
を形成する電圧が印加される少なくとも一対の電極を備
え、かつ、前記インク流路側壁及び前記インク室側壁の
少なくとも一個所に、気泡検知手段を備えることを特徴
とするインクジェット記録ヘッド＜２＞前記気泡検知手段が、前記インク流路中の圧力
変化を検出する前記＜１＞に記載のインクジェット記録
ヘッドである。＜３＞前記気泡検知手段が、前記インク流路中の音波
の振幅減少分を検出する前記＜１＞に記載のインクジェ
ット記録ヘッドである。＜４＞前記一対の電極に印加される電圧が、前記気泡
検知手段が検知した信号に応じた電圧である前記＜１＞
から＜３＞のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ドである。＜５＞前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のイン
クジェット記録ヘッドを用い、該インクジェット記録ヘ
ッドのインク流路にインクを供給し、画像信号に応じて
インク吐出手段によりインク吐出口からインクを吐出さ
せて記録を行うインクジェット記録方法であって、前記
気泡検知手段により気泡を検知した後、前記インクジェ
ット記録ヘッド内の一対の電極間に電圧を印加し、前記
インク流路中に気泡流入防止電界を形成して、前記イン
ク室からインク吐出領域に気泡を流入させないことを特
徴とするインクジェット記録方法である。＜６＞前記一対の電極に印加する電圧が、前記気泡検
知手段が検知した信号に応じた電圧である前記＜５＞に
記載のインクジェット記録方法である。＜７＞画像記録媒体を搬送する搬送手段と、前記搬送
手段により搬送される前記画像記録媒体に対しインクを
吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドと、
前記インクジェット記録ヘッドに画像信号を入力する画
像信号入力手段と、を備えるインクジェット記録装置に
おいて、前記インクジェット記録ヘッドが、前記＜１＞
から＜４＞のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ドであることを特徴とするインクジェット記録装置であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を実施の形態を挙げて詳細
に説明する。［インクジェット記録ヘッド］図１は、本発明のインク
ジェット記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」と称するこ
とがある）の一例として、第１の実施の形態の記録ヘッ
ド１００の動作状態を表す拡大断面図である。

【００１０】（記録ヘッドの構成）記録ヘッド１００の
内部には、インク室１２１からインク吐出口１０６まで
を繋ぐインク流路１１２が形成され、インク吐出口１０
６方向にインクの流れ（矢印Ａ方向）が生じるようにな
っている。インク流路１１２は、対向する一対の電極１
１４ａ，１１４ｂが配設されている共通インク流路１１
２ａと、電極１１４ａ，１１４ｂ右端部からインク吐出
口１０６までの個別インク流路１１２ｂとからなる。個
別インク流路１１２ｂのインク吐出口１０６手前側壁に
は、インク吐出手段１０５が配されている（個別インク
流路１１２ｂ中のインク吐出手段１０５周辺を圧力室１
２０という場合がある）。尚、インク流路１１２の開口
（矢印Ａ方向と垂直な断面）の形状は、円形、矩形、三
角形等、任意の形状とすることができる。

【００１１】前述の通り、共通インク流路１１２ａ側壁
には、対向する一対の電極１１４ａ，１１４ｂが配設さ
れている。電極１１４ａ，１１４ｂが配設される区間の
共通インク流路１１２ａの形状は、矢印Ａ方向へ進むに
したがいインク流路の開口面積が連続的に減少するよう
な形状（開口部の形状が円形である場合には、ラッパ
状）となっている。従って、電極１１４ａ，１１４ｂ間
の間隙は、矢印Ａ方向へ進むにしたがい狭まっている。
そして、電極１１４ａ，１１４ｂのそれぞれの表面に保
護層１１６ａ，１１６ｂが形成されている。

【００１２】図１において、インク吐出口１０６への侵
入が防止され、インク室１２１側に押し戻された気泡１
１８を捕獲して、完全に気泡１１８による問題を解消す
べく、インク室１２１の地面に対向する側面（重力方向
に対向し、気泡１１８を有効に捕獲し得る面）に凹部を
設け、これを気泡溜りとすることも好ましい（不図
示）。さらに該凹部には、捕獲された気泡１１８がある
程度の量溜まってきた場合に、これを抜気すべく、バル
ブ手段を介して前記凹部に連通する抜気管を設けること
も好ましい態様である（不図示）。所定のタイミングで
自動的に、あるいは手動でバルブ手段を開口することに
より前記凹部に溜まった気泡１１８を抜気することがで
き、長期間の使用により前記凹部に溜まった気泡１１８
が溢れ出るといった、不具合を防止することができる。
従って、前記凹部に連通する抜気管を設ければ、半永久
的に、気泡による不具合の生じないインクジェット記録
ヘッドとすることができる。

【００１３】（インク吐出手段）本実施の形態において
は、インク吐出手段として、発熱素子、電歪素子や、静
電気力を利用したもの（特開平５−５０６０１４号公報
等）、静電吸引方式によるもの（特開平１０−１３８４
９４号公報等）、波動集中方式によるもの（特開平６−
１１５０６９号公報等）等従来公知のインクジェット記
録におけるあらゆるインク吐出手段を採用することがで
きる。これらのうち、静電吸引方式や波動集中方式によ
るものは、圧力室を必要としない方式ゆえ、気泡が生じ
ても、気泡が圧力室に混入することによる吐出不良の問
題は生じないが、インク流路に気泡が滞留してインクの
供給を阻害する可能性があり、本発明を適用することに
より、そのような問題が解決される。

【００１４】記録ヘッド１００内のインク流路１１２に
はインク１０２が満たされ、インク吐出手段１０５から
吐出エネルギーを得たインク１０２がインク吐出口１０
６でドロップ化し、インク滴１０８となって、画像記録
材料１１０に着弾することで画像を記録する。

【００１５】（気泡流入防止電界）本実施の形態の記録
ヘッド１００を用いてインクジェット記録を行う際、気
泡検知手段１０３が気泡１１８の存在を検知すると、一
対の電極１１４ａ，１１４ｂ間に所定の電圧が印加さ
れ、その結果、共通インク流路１１２ａ中に不均一電界
である気泡流入防止電界が形成される。本実施の形態に
おける気泡流入防止電界は、インク吐出口１０６側の電
界が強く、インク室１２１側が弱く形成される。

【００１６】気泡流入防止電界の作用について、共通イ
ンク流路１１２ａの電極１１４ａ，１１４ｂ周辺の模式
拡大図である図２を用いて説明する。図２では、上方の
電極１１４ａを正電極とするケースを模式的に示してい
る。電極１１４ａ，１１４ｂ間に印加された電圧により
形成された気泡流入防止電界の影響を受けて、共通イン
ク流路１１２ａに流入した気泡１１８の表面には、誘電
分極による電荷の偏りが生じ、気泡１１８表面の正電極
側（電極１１４ａ側）には正電荷が、負電極側（電極１
１４ｂ側）には負電荷が分布する。これは気泡１１８を
取り囲むインク１０２の誘電率が気泡１１８の誘電率よ
り大きいことに起因する。その結果、気泡１１８は両方
の電極１１４ａ，１１４ｂから斥力を受け、合力として
強電界側から弱電界側へ向かう力（誘電泳動力と呼ばれ
る）を受ける。したがって、気泡流入防止電界は、気泡
１１８に対し常に強電界側から弱電界側に向かう作用力
を発生するものである。このように、気泡流入防止電界
が気泡１１８に作用し、気泡１１８は弱電界側、即ちイ
ンクの流れ方向（矢印Ａ方向）と反対側の力を受け、イ
ンクの流れ方向への進行が妨げられ、インク吐出領域へ
の気泡１１８の侵入が防止される。ここで、インク吐出
領域とは、共通インク流路１１２ａよりインク吐出口１
０６側であって、インク吐出手段１０５よりもインク室
１２１側の領域をいう。即ち、この領域にインク室１２
１から気泡１１８が流入すると、インク吐出時にインク
１０２に対して充分な圧力を伝搬することができず、そ
の結果、インク吐出速度の変化やインク滴の不吐出、イ
ンク吐出方向がばらつく等の問題が発生する。また、イ
ンク室１２１から流入した気泡１１８によって個別イン
ク流路１１２ｂが塞がれた場合には、インク１０２の供
給が充分に行われなくなり、インク不吐出を招くという
懸念がある。

【００１７】本実施の形態では、電極１１４ａ，１１４
ｂ間の間隙をインクの流れ方向で連続的に変化させるこ
とにより、強電界側と弱電界側とからなる強い気泡流入
防止電界を強制的に形成させているため、インク１０２
中に存在する気泡１１８が電極１１４ａ，１１４ｂから
の電界による斥力をより強く受け、インクの流れ方向
（矢印Ａ方向）への進行が妨げられ、インク吐出領域へ
の気泡１１８の侵入がより有効に防止される。

【００１８】気泡流入防止電界を生じさせるには、図１
に示す電極１１４ａ，１１４ｂの構成には、限られな
い。図３に気泡流入防止電界を生じ得る他の電極の構成
例を示す。図３（ａ）は、曲面に電極３１４ａ，３１４
ｂを形成した例であり、電極３１４ａ，３１４ｂの間隔
が一方向に拡大しており、両電極の間隔の広い側が弱電
界、狭い側が強電界となる電界強度の勾配が形成され
る。即ち、電極３１４ａ，３１４ｂが曲面状に形成され
ていることを除けば、両電極の間隔を不均一にして、強
電界と弱電界とを強制的に形成させている点で、図１に
示す電極１１４ａ，１１４ｂの構成と同様である。

【００１９】図３（ｂ）は、一方をアース電極３３２ａ
とし、他方の電極３３２ｂをその材料として所定の電気
抵抗を有する材料を用いた例である。電源手段を電極３
３２ｂの両端に接続すると、電極材料の体積抵抗率及び
電極の断面積で決まる電気抵抗の効果で電極上に電位勾
配ができる。この構成では電極を平行になるように配し
ても、電極３３２ａ，３３２ｂ間に電界強度の勾配を形
成できるので、構成が簡易であるという利点がある。ま
た、電極をこのような構成とすることで、電極３３２ａ
は、記録ヘッド内のインク吐出手段に接続される配線と
兼用することも可能である。

【００２０】図３（ｃ）は、一方をアース電極３３４ａ
とし、他方の電極３３４ｂを複数の電極３３４ｂ−１，
３３４ｂ−２，３３４ｂ−３，３３４ｂ−４及び３３４
ｂ−５に分割し、それぞれ個別の電源手段Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４及びＶ５を接続した例である。この場合、電
源手段Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４及びＶ５による各電圧の
大きさが、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５となるように
電圧を印加することにより、電極３３４ａ，３３４ｂ間
に電界強度の勾配が形成される。また、電極をこのよう
な構成とすることで、電極３３４ａは、記録ヘッド内の
インク吐出手段に接続される配線と兼用することも可能
である。

【００２１】以上、図３で示した構成の各電極は、共通
インク流路の内側面に配設され、気泡流入防止電界を生
じさせる。尚、本発明に適用可能な電極の構成は、以上
で説明した例に限定されるものではない。例えば、図１
や図３（ａ）で示した一対の電極の一方をインク吐出手
段に接続される配線と兼用することも可能である。

【００２２】（印加電圧）インク１０２中にイオン化し
た成分が存在する場合や帯電した成分が存在する場合、
それら成分は電界の向きに沿ってクーロン力を受けるこ
とになり、正に荷電している成分は負極側に、負に荷電
している成分は正極側に泳動する（この現象は「電気泳
動」と呼ばれる）。その結果、電極１１４ａ，１１４ｂ
表面あるいは電極１１４ａ，１１４ｂを覆う保護層１１
６ａ，１１６ｂ表面に不要の堆積物を生じることとな
り、同時にインク成分を変化させる結果となる。従っ
て、気泡流入防止電界を正負が交互に反転する交流電界
とすることにより、上記電気泳動が生じないようにする
ことが望ましく、電極１１４ａ，１１４ｂに印加する電
圧は、交流電圧であることが望ましい。

【００２３】交流電圧（電界）の周波数は、数Ｈｚから
数ＭＨｚの範囲で適用可能である。しかし、周波数が低
すぎると上記電気泳動現象による問題が回避できず、周
波数が高すぎると電源が高価になり、それぞれ好ましく
ない。従って、好ましい周波数範囲としては１０Ｈｚ〜
１ＭＨｚであり、より好ましくは５０Ｈｚ〜５００ｋＨ
ｚである。交流電圧（電界）の波形は、特に限定され
ず、三角波、ｓｉｎ波、矩形波、鋸波等あらゆる波形が
選択され得る。

【００２４】交流電圧（電界）の振幅は、気泡のサイ
ズ、インクの粘度、インクの比誘電率、インクの流速、
インク流路のサイズ、電極形状等を勘案して決定され
る。気泡に作用する斥力は、電界強度の２乗の変化率
（ｇｒａｄ（Ｅ²））が大きいほど大きくなる。印加電
圧の振幅が大きい方が（ｇｒａｄ（Ｅ²））を大きくす
るヘッド設計、及び、パラメータ設計が容易になるの
で、振幅としては、０Ｖを基準として１０Ｖ以上が好ま
しく、より好ましくは５０Ｖ以上である。一方、あまり
高電圧を印加すると消費電力が増大し、吐出手段を制御
する信号への悪影響が生ずる可能性もあるため、振幅と
しては、０Ｖを基準として１０００Ｖ以下、より好まし
くは３００Ｖ以下である。

【００２５】（保護層）電極１１４ａ，１１４ｂの表面
には、保護層１１６ａ，１１６ｂが形成されているが、
これはインク１０２と電極１１４ａ，１１４ｂとの反応
を防ぐためのものであり、またインク１０２が比較的電
気抵抗が低い場合に、インク１０２中に不要な電流が流
れることを防ぐためのものである。インク１０２の電気
抵抗が十分に高く、かつ電極１１４ａ，１１４ｂとイン
ク１０２とが電界の存在下で接触しても反応を起こさな
いような材料の組み合わせを選択できる場合には、保護
層１１６ａ，１１６ｂは必要ない。

【００２６】保護層１１６ａ，１１６ｂは、電極とイン
クとの接触を遮断可能な緻密な層形成が可能で、電極と
インクとの電気的絶縁性を確保し得る電気抵抗を有し、
かつ、インクに対して溶け出さない材料で形成されれば
よい。このような性質の材料としては、ポリイミド樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、シリコーン樹脂、含フッ素樹脂等の高分子材
料；酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素及びその化合物；ア
ルミナ、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン等の無機
化合物等の材料が挙げられ、更に、これら材料の化合
物、混合物や、その他従来より公知の絶縁性の材料を挙
げることができる。保護層１１６ａ，１１６ｂは、これ
らの材料を被覆材として、任意の手段で電極１１４ａ，
１１４ｂの表面に被覆することにより形成することがで
きる。

【００２７】保護層１１６ａ，１１６ｂの具体的な被覆
方法としては、上記被覆材を適当な溶剤に溶解して塗布
液を調製し、該塗布液を浸漬塗布、スプレー塗布、ロー
ル塗布、バーコーター塗布等の塗布手段により電極１１
４ａ，１１４ｂ表面に塗布及び乾燥させる方法、あるい
は、上記被覆材をフィルム上に成型し、これを直接電極
１１４ａ，１１４ｂ表面に貼り付ける方法等が挙げられ
る。更にＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法等の
従来公知の薄膜形成方法によっても形成することがで
き、また、電極１１４ａ，１１４ｂの表面に酸化、炭化
あるいは窒化等の反応処理を施すことにより形成するこ
ともできる。

【００２８】（インク）インク１０２としては、水性イ
ンク、油性インク、ＷＡＸ系ホットメルトインク、樹脂
系ホットメルトインク等、様々なものを用いることがで
きる。これは、いずれのインクの誘電率も、印加する電
圧の周波数によって異なるものの、通常真空の誘電率の
数倍〜８０倍であるのに対し、記録ヘッド１００中に発
生する気泡１１８の成分は、空気、酸素、水素、窒素等
であり、いずれの場合も誘電率は真空の誘電率とほぼ等
しくなり、既述の気泡流入防止電界が有効に作用するか
らである。

【００２９】（気泡検知手段）気泡検知手段１０３は、
インク流路１１２側壁及びインク室１２１側壁の少なく
とも一個所に備えられていればよく、二個所以上備えら
れていてもよい。特に、図４に示すように、インク流路
１１２側壁とインク室１２１側壁とのそれぞれに備えら
れている場合には、インク室１２１内の気泡の有無を正
確に判断することができるため、確実に気泡の流入を防
止することができる。気泡検知手段１０３は、信号発信
部の役割を果たす１０３ａと、信号検出部の役割を果た
す１０３ｂとから構成される。また、気泡検知用の信号
によっては、信号発信部１０３ａをインク吐出手段１０
５により代用することも可能であり、その場合、インク
ジェット記録ヘッドの製造のしやすさ、及び低コスト化
を図ることができる。気泡検知手段１０３によって検出
される信号は、気泡１１８の有無により大きく変化する
が、気泡１１８の大きさ、数、位置によってもばらつき
を生じる。そのため、予めインク流路１１２及びインク
室１２１に全く気泡１１８が存在しない時の気泡検知信
号と、様々な状態の気泡が存在するケースにおいてイン
ク吐出不良が発生し始める時の気泡検知信号とを検出し
ておく。そして、定期的に気泡検知を行った時の検出信
号が、インク吐出不良の発生し始める信号に達していれ
ば、電極１１４ａ，１１４ｂ間に電圧を印加する。よっ
て、気泡検知信号に応じて電極１１４ａ，１１４ｂ間に
電圧を印加する構成にすることで、確実に気泡１１８を
インク吐出領域へ流入させないようにすることができ
る。

【００３０】気泡検知手段１０３は、インク流路１１２
中及びインク室１２１内に、気泡１１８が存在するか否
かが検知できればよく、その検知方法等は、特に限定さ
れるものではない。以下に、インク流路１１２側壁及び
インク室１２１側壁に設置可能な気泡検知手段１０３に
ついて、具体的に説明する。

【００３１】気泡検知手段としては、インク流路中及び
インク室内の、インクに圧力変動を生じさせ、その圧
力変化分を検知するもの、インクに音波（例えば、超
音波）を印加し、その振幅減少分（減衰分）を検知する
もの、インクに電圧を印加し、電圧変化分を検知する
もの、インクに光を照射し、光の反射率あるいは透過
率を検知するものが挙げられる。また、インク流路及
びインク室の形状とインクの量によって固有に存在する
共振周波数の変動を検知する方法等が挙げられる。

【００３２】は、インク流路中及びインク室内に、微
少な圧力変動を生じさせ、その変動を検知できる構成で
あればよく、例えば、信号発生部としては電歪素子や発
熱素子の加熱によるバブルによって、単発、あるいは連
続加圧し、圧力変動を圧力センサで検知する。インク流
路中及びインク室内に気泡が存在しない時には、圧力変
動させた分の信号が、ほとんど減衰しない状態でインク
中を伝搬するが、気泡が存在すると、気泡の収縮により
圧力変動が吸収されるため、減衰した圧力変動信号にな
る。よって、この減衰した信号を測定することによっ
て、インク流路中及びインク室内に存在する気泡の有無
を検知することが可能になる。尚、信号発生部として用
いられる電歪素子や発熱素子等は、インク吐出手段が兼
用することも可能であり、その場合、インクジェット記
録ヘッドの製造のしやすさ、及び低コスト化を図ること
ができる。

【００３３】は、インク流路中及びインク室内に、超
音波振動させるための発振部と、その超音波振動の伝搬
を検知する検出部を設置し、発振された超音波振動の減
衰分を検出部で検知する。これにより、インク流路中に
気泡が存在していない場合には、発振された超音波振動
はほとんど減衰しないで検出部で検知されるが、気泡が
存在すると極端に減衰した振動が検知され、この検知信
号の違いにより気泡の有無を検知することができる。発
振部は振動周波数が数ＭＨｚ程度で振動できる電歪素子
が好ましく、また検出部としても前記に記載した同様
の効果から、電歪素子を用いることが好ましい。

【００３４】は、インク流路及びインク室の一部に、
一対の電極、該電極間に電圧検知用の抵抗、及び直流電
圧を印加するための電源を設置することにより、インク
に電圧を印加した時の電流値変化を検知する。これによ
り、インク室からインク流路にかけて気泡が存在してい
る場合には、見かけ上、断面積が小さくなったインク流
路のようになり、電気的な抵抗が増加して、電極間を流
れる電流は小さくなる。よって、この電流変化値を抵抗
の両端で電圧として検出することにより、電圧の大きさ
によって気泡の有無を検知することができる。

【００３５】は、インク流路及びインク室の一部に、
発光素子と受光素子とを設置し、インクに光を照射した
後、その光の反射量又は透過量を検知する。インク流路
中に気泡が存在している場合には、発光素子から発光さ
れた光はインク中を反射又は透過しやすくなり、その結
果、受光素子側で検知する光量により、気泡の有無を検
知することができる。尚、発光素子はインク流路ごとに
設置しなくてもよく、気泡検知部分に均一に光照射でき
る構成であれば特に限定されない。

【００３６】は、インク流路及びインク室の一部に、
インク流路内を共振させることが可能な振動素子及びそ
の振動を検知する圧力センサを設置し、予め正常にイン
ク吐出が行える時の共振周波数と気泡検知時の共振周波
数との変動分を検知する。インク流路中に気泡が存在す
ると、気泡により共振周波数が変動し、この変動量をイ
ンク吐出が正常に行われる共振周波数と比較することに
より、気泡の程度を検知することができる。尚、このイ
ンク流路内を共振させるための振動素子は、前記と同
様にインク吐出手段が兼用することも可能であり、その
場合、インクジェット記録ヘッドの製造のしやすさ、及
び低コスト化を図ることができる。

【００３７】以下に、気泡検知手段として圧電素子から
なる電歪振動子について、図８及び図９を用いて詳しく
説明する。電歪振動子５は、図８に示すように、駆動回
路６をもって駆動され、気泡検出回路７をもって気泡の
発生を検出するように形成されている。

【００３８】一方の駆動回路６においては、電歪振動子
５の両端の電圧を減少させるためのトランジスタ８と、
電歪振動子５の両端の電圧を上昇させるためのトランジ
スタ９とが駆動電圧Ｖ0 と接地との間に直列に接続され
ている。即ち、両トランジスタ８、９は双方のコレクタ
を直列接続された２個の抵抗１０、１１を介して接続さ
れ、一方のトランジスタ９のエミッタが駆動電圧Ｖ0 に
接続され、他方のトランジスタ８のエミッタが接地され
ている。電歪振動子５の駆動点５ａは両抵抗１０、１１
の間に接続され、他方の接地点５ｂが接地されている。

【００３９】前記トランジスタ８のベースには、入力端
子１２より入力される低電位駆動タイミング信号がバイ
アス抵抗１３、１４を経て入力されるように形成されて
いる。また、前記トランジスタ９のベースには、入力端
子１５より入力される高電位駆動タイミング信号がトラ
ンジスタ１６を経て入力されるように形成されている。
即ち、トランジスタ１６のベースには、バイアス抵抗１
７、１８を経て高電位駆動タイミング信号が入力される
ようになっており、エミッタは接地され、コレクタは抵
抗１９をもってトランジスタ９のベースと接続されてい
る。また、トランジスタ９のエミッタとベースとの間に
は抵抗２０が接続されている。

【００４０】他方の気泡検出回路７においては、電歪振
動子５の駆動点５ａに一端を接続された抵抗２１の他端
と駆動電圧Ｖ0 との間にダイオード２２が接続されてい
る。このダイオード２２のカソードよりコンデンサ２３
と抵抗２４とが直列接続されて接地されている。コンデ
ンサ２３と抵抗２４との接続点は電圧比較器２５の＋入
力端子に接続されている。この電圧比較器２５の−入力
端子には比較電圧用のバッテリ２６が接続されている。

【００４１】インク流路内に気泡が混入すると、駆動回
路６によって生じさせられた電歪振動子５の機械歪みに
よるインク流路内の容積の変化は、気泡の気圧変化に吸
収され、インクの移動を減少させるかまたは発生させな
くなる。この時は適切なインク滴も得ることができな
い。また、インクの移動がないため、電歪振動子５には
駆動回路６により発生されられる歪み以上の歪みは生じ
ないため、その駆動点５ａには駆動回路６から得た電圧
以上の電圧は発生しない。この場合、気泡検出回路７に
より、電歪振動子５の駆動点５ａにおける電圧を監視す
ることにより、インク流路内の気泡の有無を検出するこ
とができる。

【００４２】即ち、気泡がない場合には、適正なインク
の移動が起こり、それに伴って、駆動電圧Ｖ0 以上の電
圧がインクジェット記録ヘッドの構造、インクの物性に
従った時刻に電歪振動子５の駆動点５ａにあらわれ、気
泡が発生した場合には、駆動電圧Ｖ0 以上の過剰電圧は
前記駆動点５ａにはあらわれないことに基づいて、気泡
の有無を検出することができる。

【００４３】気泡検出回路７による気泡検出は、次のよ
うにして行なわれる。電歪振動子５が駆動回路６により
低電圧に電気駆動を受けると、ダイオード２２は順方向
にバイアスされ順方向電流が流れる。このダイオード２
２の両端の電圧がダイオード２２の閾値を超えると順方
向電流は急激に増加し、この結果、電歪振動子５の受け
る駆動電圧の殆どは抵抗２１に分圧され、またこの抵抗
値を充分大きな値とすると駆動回路６への影響を与えな
い。一方、機械歪みによって生じる電圧は駆動電圧Ｖ0
より高い電圧に達するため、ダイオード２２は逆方向に
バイアスされる。この時、ダイオード２２の逆方向電流
は順方向電流に比べ３桁以上少ないため、電歪振動子５
の電圧は殆どダイオード２２に分圧される。

【００４４】従って、図９の（ａ）に示すように、ダイ
オード２２のカソード端子から、殆ど電歪振動子５の機
械歪みに起因するカソード端子電圧がそのまま取出され
る。このカソード端子電圧の電圧振幅は、コンデンサ２
３により交流結合されて図９の（ｂ）に示される交流電
圧として取出され、抵抗２４によるバイアス点に印加さ
れ、電圧比較器２５の＋入力端子へ入力される。この入
力電圧は電圧比較器２５により、バッテリ２６の電圧値
からなる気泡の有無を区別する基準電圧値、例えば１Ｖ
と比較される。

【００４５】インク流路内に気泡がない場合には、図９
の（ｂ）の交流電圧は、前記基準電圧値を超えて変化す
るので、電圧比較器２５の出力端子２７には、気泡のな
い時に機械歪みによって生じた過剰電圧であることを判
別して、図９の（ｃ）に示されるパルスが出力されて、
気泡がないことが検出される。

【００４６】一方、インク流路内に気泡がある場合に
は、インクジェット記録ヘッドを駆動したにも拘らず、
電圧比較器２５への入力電圧は０ボルトであるために、
出力端子２７にパルスが発生されず、インク流路内に気
泡があると判断される。

【００４７】図４は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの他の一例として、第２の実施の形態の記録ヘッド４
００の動作状態を表す拡大断面図である。本実施の形態
は、インク室１２１内に第２の気泡検知手段１０３
ａ’，１０３ｂ’を設置している。これにより、インク
室１２１内の気泡１１８の有無を予め検知でき、検知し
た信号に応じた電圧を一対の電極１１４ａ，１１４ｂに
印加し、気泡流入防止電界を形成することにより、イン
ク供給によってインク吐出領域への気泡１１８の流入を
未然に防ぐことができる。第２の実施の形態を構成する
部材の構造、形状、及び材料や、第２の実施の形態の作
用、効果は、以上説明した第２の実施の形態に固有のも
のを除いては、第１の実施の形態と同様である。

【００４８】図５は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの一例として、第３の実施の形態の記録ヘッド５００
の動作状態を表す拡大断面図である。図５に示す本実施
の形態の如く、インク流路１１２側壁に凹部（気泡溜）
１２４が設けられ、インク流路１１２から凹部１２４に
向けて電界強度が低下する電界を生じ得る一対の電極１
１４ａ，１１４ｂが、凹部１２４内側面に配されてなる
構成とすれば、インク室１２１内に設置された第２の気
泡検知手段１０３ａ’，１０３ｂ’が、インク室１２１
内の気泡１１８を検知し、検知した信号に応じた電圧を
一対の電極１１４ａ，１１４ｂに印加することで生ずる
気泡流入防止電界により、インク１０２中の気泡１１８
が凹部１２４に捕獲され、インク吐出領域への気泡１１
８の流入を防止し得る。

【００４９】また、凹部１２４には、凹部１２４に捕獲
された気泡１１８がある程度の量溜まってきた場合に、
これを抜気すべく、バルブ手段を介して凹部に連通する
抜気管（気泡抜き）を設けることも好ましい態様である
（不図示）。所定のタイミングで自動的に、あるいは手
動でバルブ手段を開口することにより凹部１２４に溜ま
った気泡１１８を抜気することができ、長期間の使用に
より凹部１２４に溜まった気泡１１８が溢れ出るといっ
た、不具合を防止することができる。従って、凹部１２
４に連通する抜気管を設ければ、半永久的に、気泡によ
る不具合の生じないインクジェット記録ヘッドとするこ
とができる。

【００５０】本実施の形態におけるその他の構成は、第
１の実施の形態と同様であり、作用および効果も同様で
あるため、その説明は省略する。

【００５１】以上、本発明を実施の形態を挙げて説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に挙げたものに限定
されるものではなく、例えば電極の形状や配置する位
置、電圧の印加方法等は上記実施の形態で挙げられたも
の以外のものも適用しうる。また、本発明は、上記実施
の形態に挙げられたインク吐出手段によって限定される
ものではない。更に、上記実施の形態においては、すべ
てインク吐出口、及びインクの吐出方向が右向きである
が、下向き、上向き、左向き、あるいはこれら相互の中
間等、如何なる方向に本発明のインクジェット記録ヘッ
ドが向いていても構わない。

【００５２】［インクジェット記録装置］以上の如き構
成の本発明のインクジェット記録ヘッドは、従来よりあ
るいわゆるインクジェット記録装置、即ち、画像記録媒
体を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送され
る前記画像記録媒体に対しインクを吐出して画像を記録
するインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット
記録ヘッドに画像信号に入力する画像信号入力手段と、
を備えるインクジェット記録装置において、好適に用い
られる。本発明のインクジェット記録ヘッドを用いたイ
ンクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドの
インク吐出領域への気泡の侵入が防止され、気泡による
インク吐出不良の不具合が生じない。

【００５３】また、本発明のインクジェット記録装置
は、前記本発明のインクジェット記録ヘッドを組み込ん
でいるため、従来必須であったバキューム等のメンテナ
ンス工程を軽減あるいは省略することができる。よっ
て、廃インクを保持するための廃インクタンクを小さ
くできるので装置の小型化が可能となり、更に、廃イ
ンク量を低減することにより、印字コストを抑えること
ができる。また、キャップで密閉し気泡をインクごと吸
引しなくてよいので、ノズル面にインクが付着するこ
とがなくなり、ワイピングによるノズル表面の処理薄層
を摩耗、あるいは剥離するという問題を防ぐことができ
る。また、ノズル面上の不要物（ゴミ、汚れたインク
等）をノズル内に押し込んでしまうという問題を防ぐこ
とができる。更に、気泡除去のための工程を軽減でき
るので、停止状態、特に長時間（数日以上）停止であっ
たプリンタを起動して記録動作させる場合、１枚目のプ
リントを得るまでの待機時間を短くすることができる。

【００５４】［インクジェット記録方法］次に、本発明
のインクジェット記録方法について、図４を用いて説明
する。本発明のインクジェット記録方法は、従来インク
流路１１２中に気泡１１８が存在した場合に、インク供
給が不十分となって印字不能に陥ったり、インク１０２
に作用すべき圧力が十分に伝搬せずに吐出不良が発生す
るという問題に対し、予めインク流路１１２中に存在す
る気泡１１８を検知し（「気泡検知工程」と呼ぶ）、イ
ンク吐出やインク供給に影響しない場所に気泡１１８を
移動（「気泡除去工程」と呼ぶ）させてから、印字する
ものである。

【００５５】この気泡検知工程及び気泡除去工程は、例
えば、インク吐出が正常な時にインク流路１１２中に設
置した気泡検知手段１０３ａ，１０３ｂにより、気泡検
知信号を印加、検出する。次に、予め実験により、印字
不良が発生する気泡検知信号を検知しておいて、その信
号に近づいたときに、気泡流入防止電界を形成し、イン
ク吐出領域への気泡の流入を確実に防止することができ
る。

【００５６】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。（実施例１）本発明のインクジェット記録ヘッドを実験
機のインクジェット記録装置に組み込み、印字テストを
実施した。本実施例に用いたインクジェット記録ヘッド
は図６に示した記録ヘッド６００の如き構造であって、
基板１（インク流路１１２の側壁を構成する部材であっ
て、インク吐出手段１０５が形成されている側の部材）
と、基板２（インク流路１１２の側壁を構成する部材で
あって、圧力室１２０内に気泡検知手段１０３ｂが形成
されている側の部材）とノズル板１３０と、からなる。

【００５７】インク吐出手段１０５はサーマル方式であ
り、圧力室１２０壁面に発熱素子１０４を設けて構成さ
れている。尚、発熱素子１０４は多結晶シリコンからな
る発熱体層の上にタンタルからなる保護層を積層して構
成されている。発熱素子１０４には図示しない信号印加
手段により画像信号に応じたタイミングで所定の信号が
印加されるように配線され、信号が印加されると加熱に
よりバブルを発生し、その圧力変化でインク滴を吐出す
る。ノズル板１３０は、厚さ５０μｍのニッケル板から
なり、レーザー加工で直径３０μｍのインク吐出口１０
６が形成されている。インク吐出口１０６の紙面垂直方
向の配列密度は、１インチ当たり４００ノズルであり、
インク吐出口１０６の総数は１６０ノズルである。

【００５８】基板１及び基板２は、結晶Ｓｉからなる。
基板１の表面には、個別インク流路１１２ｂ毎に発熱素
子１０４と、発熱素子１０４を駆動させるための電気配
線等が成膜され、共通インク流路１１２ａに面する部分
には、保護層１１６ｂで表面を被覆した電極１１４ｂが
形成されている。基板２には、基板１に形成される発熱
素子１０４に対応して、共通インク流路１１２ａと連通
する個別インク流路１１２ｂ及び圧力室１２０となる
溝、更に気泡１１８を検知するための気泡検知手段１０
３ｂが形成されている。尚、気泡検知手段１０３として
は、探索信号の発生を発熱素子１０４が兼用し、信号検
出部１０３ｂはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電部
材を固着することで構成した。

【００５９】基板１と基板２とは、インク流路１１２が
閉塞されないように各部が接着され、インク１０２がイ
ンク吐出口１０６以外からの箇所から外部に漏れ出さな
いように封止される。電極１１４ａ，１１４ｂは、アル
ミニウムの薄膜からなり、記録ヘッド６００のインクの
流れ方向（矢印Ａ方向）にわたって単一に形成される。
また、電極１１４ａと電極１１４ｂとの最近接距離は２
５μｍであり、両電極のなす角は３０°である。保護層
１１６ａ，１１６ｂは、ポリイミド樹脂を被覆すること
により形成した。

【００６０】＜実験＞インク１０２は、富士ゼロックス
社製インクジェットプリンターＪｅｔＷｉｎｄ３０
０Ｃ用黒インクを用い、予めインク吐出不良が発生して
いない状態で、インク吐出手段１０５である発熱素子１
０４を加熱させ、その時に気泡検知手段１０３ｂである
ＰＺＴ圧電部材が検出する信号を検知した。また、図６
の記録ヘッド６００に徐々に気泡を混入し、インク吐出
不良が発生し始める気泡検知信号を測定した。この信号
は、気泡の大きさ、量、位置によって多少のばらつきを
生じるが、本実施例で使用した記録ヘッド６００では、
インク吐出不良が発生していない時の信号の約８０％以
下になると、気泡の大きさ、量、位置によらず、インク
吐出不良が発生し始めることを確認した。その後、室温
２２℃の環境で印字状態に異常が無いことを確認した
後、環境温度を４０℃に上げて一晩放置し、溶存気体が
析出しやすい状態とした後、環境条件を戻さずに画像印
字を実施し、印字状態を確認した。このとき、装置の電
源投入と同時に、気泡検知手段１０３ｂが気泡１１８の
存在を検知し、気泡流入防止電界形成用の電極１１４
ａ，１１４ｂに周波数２００Ｈｚ、０Ｖを基準として振
幅５０Ｖのｓｉｎ波交流電圧を印加した。気泡１１８が
全く存在しない時に、気泡検知手段１０３ｂが検出した
信号値をＶ_Lとすると、一晩放置後、装置の電源投入と
同時に、気泡検知手段１０３ｂが検出した信号値は、Ｖ
_Lの５０％程度であった。

【００６１】その結果、連続２０枚の印字テスト中、印
字不良は発生しなかった。その後、定期的に気泡検知工
程を行いながらＰＺＴ圧電部材で検出した信号とインク
吐出不良が発生していない状態の信号とを比較し、イン
ク吐出に影響を及ぼす気泡検知信号（気泡１１８が存在
しない時の信号値より約２０％以上減少した値）に近づ
いたときに、電極１１４ａ，１１４ｂに電圧を印加して
気泡流入防止電界を形成し、気泡除去工程を実施した。
その結果、長期間にわたり印字が安定し、ドット抜けや
ドット不良等の印字不良は発生しなかった。

【００６２】（比較例１）比較のために従来のインクジ
ェット記録ヘッドを組み込んだ市販のインクジェット記
録装置を用いて、実施例１と同様の条件で印字テストを
行ったところ、１枚目からドット抜けとドット不良が発
生した。ドット抜けはヘッド内部に発生した気泡がイン
ク流路を塞いでインク供給を阻害した結果であることが
確認され、ドット不良は圧力室（発熱素子近傍）に入り
込んだ気泡が原因であることが確認された。

【００６３】（実施例２）本発明の他の形態のインクジ
ェット記録ヘッドを実験機のインクジェット記録装置に
組み込み、印字テストを実施した。本実施例に用いたイ
ンクジェット記録ヘッドは、図６のインク吐出手段１０
５にＰＺＴ圧電部材を用いた以外は、実施例１のインク
ジェット記録ヘッドと同様の構成にした。

【００６４】＜実験＞インク１０２は、富士ゼロックス
社製インクジェットプリンターＪｅｔＷｉｎｄ３０
０Ｃ用黒インクを用い、予めインク吐出不良が発生して
いない状態で、インク吐出手段１０５である圧電部材を
超音波振動（駆動周波数２ＭＨｚ）させ、その時に気泡
検知手段１０３ｂであるＰＺＴ圧電部材が検出する信号
を検知した。また、図６の記録ヘッド６００に徐々に気
泡を混入し、インク吐出不良が発生し始める気泡検知信
号を測定した。この信号は、気泡の大きさ、量、位置に
よって多少のばらつきを生じるが、本実施例で使用した
記録ヘッド６００では、インク吐出不良が発生していな
い時の信号の約８０％以下になると、気泡の大きさ、
量、位置によらず、インク吐出不良が発生し始めること
を確認した。その後、室温２２℃の環境で印字状態に異
常が無いことを確認した後、環境温度を４０℃に上げて
一晩放置し、溶存気体が析出しやすい状態とした後、環
境条件を戻さずに画像印字を実施し、印字状態を確認し
た。このとき、装置の電源投入と同時に、気泡検知手段
１０３ｂが気泡１１８の存在を検知し、気泡流入防止電
界形成用の電極１１４ａ，１１４ｂに周波数３００Ｈ
ｚ、０Ｖを基準として振幅６０Ｖのｓｉｎ波交流電圧を
印加した。気泡１１８が全く存在しない時に、気泡検知
手段１０３ｂが検出した信号値をＶ_Lとすると、一晩放
置後、装置の電源投入と同時に、気泡検知手段１０３ｂ
が検出した信号値は、Ｖ_Lの５０％程度であった。

【００６５】その結果、連続２０枚の印字テスト中、印
字不良は発生しなかった。その後、定期的に気泡検知工
程を行いながらＰＺＴ圧電部材で検出した信号とインク
吐出不良が発生していない状態の信号とを比較し、イン
ク吐出に影響を及ぼす気泡検知信号（気泡１１８が全く
存在しない時の信号値より約２０％以上減少した値）に
近づいた時に、電極１１４ａ，１１４ｂに電圧を印加し
て気泡流入防止電界を形成し、気泡除去工程を実施し
た。その結果、長期間にわたり印字が安定し、ドット抜
けやドット不良等の印字不良は発生しなかった。

【００６６】（実施例３）本発明の他の形態のインクジ
ェット記録ヘッドを実験機のインクジェット記録装置に
組み込み、印字テストを実施した。本実施例に用いたイ
ンクジェット記録ヘッドは、図７に示した記録ヘッド７
００の如き構造であって、基板１（インク流路１１２の
側壁を構成する部材であって、インク吐出手段１０５が
形成されている側の部材）と、基板２（インク流路１１
２の側壁を構成する部材であって、圧力室１２０内に気
泡検知手段１０３ｂ、インク室１２１内に第２の気泡検
知手段１０３ｂが形成されている側の部材）とノズル板
１３０と、からなる。尚、本実施例ではインク室１２１
内に第２の気泡検知手段１０３ｂ’を設けた以外は、実
施例２のインクジェット記録ヘッドと同様の構成であ
る。

【００６７】＜実験＞インク１０２は、富士ゼロックス
社製インクジェットプリンターＪｅｔＷｉｎｄ３０
０Ｃ用黒インクを用い、予めインク吐出不良が発生して
いない状態で、インク吐出手段１０５である圧電部材を
超音波振動（駆動周波数２ＭＨｚ）させ、その時に気泡
検知手段１０３ｂ、第２の気泡検知手段１０３ｂ’であ
るＰＺＴ圧電部材が検出する信号を検知した。また、図
７の記録ヘッド７００に徐々に気泡を混入し、インク吐
出不良が発生し始める気泡検知信号を測定した。この信
号は、気泡の大きさ、量、位置、また、気泡検知手段１
０３ｂ，１０３ｂ’の位置によって多少のばらつきを生
じるが、本実施例で使用した記録ヘッド７００では、気
泡検知手段１０３ｂ，１０３ｂ’のどちらか一方が、イ
ンク吐出不良が発生していない時の気泡検知信号の約８
０％以下になると、インク吐出不良が発生し始めること
を確認した。その後、室温２２℃の環境で印字状態に異
常が無いことを確認した後、環境温度を４０℃に上げて
一晩放置し、溶存気体が析出しやすい状態とした後、環
境条件を戻さずに画像印字を実施し、印字状態を確認し
た。このとき、装置の電源投入と同時に、第２の気泡検
知手段１０３ｂ’が気泡１１８の存在を検知し、気泡流
入防止電界形成用の電極１１４ａ，１１４ｂに周波数３
００Ｈｚ、０Ｖを基準として振幅６０Ｖのｓｉｎ波交流
電圧を印加した。気泡１１８が全く存在しない時に、第
２の気泡検知手段１０３ｂ’が検出した信号値をＶ_L’
とすると、一晩放置後、装置の電源投入と同時に、第２
の気泡検知手段１０３ｂ’が検出した信号値は、Ｖ_L’
の６０％程度であった。

【００６８】その結果、連続２０枚の印字テスト中、印
字不良は発生しなかった。その後、定期的に気泡検知工
程を行いながら気泡検知手段１０３ｂ、第２の気泡検知
手段１０３ｂ’で検出した信号とインク吐出不良が発生
していない状態での信号とを比較し、どちらか一方が、
インク吐出に影響を及ぼす気泡検知信号（気泡１１８が
全く存在しない時の信号値より約２０％以上減少した
値）に近づいた時に、電極１１４ａ，１１４ｂに電圧を
印加して気泡流入防止電界を形成し、気泡除去工程を実
施した。よって、気泡検知手段を２個所に設置すること
により、気泡の有無を更に明確に検知することが可能に
なり、長期間にわたって印字が安定し、ドット抜けやド
ット不良等の印字不良は発生しなかった。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェット記録ヘ
ッド内に発生する気泡に起因する問題点を、バキューム
吸引方式を用いることなく解決することができる。従っ
て本発明によれば、従来気泡を除去するために実施され
ていたバキューム吸引等の工程が不要となるため、従来
かかっていた印字開始までの時間を大幅に短縮でき、ま
た、廃棄されるインクの量を大幅に低減できる等、バキ
ューム吸引方式を用いる場合の弊害を解消することがで
きる。

【００７０】更に、本発明によれば、気泡検知手段によ
り気泡除去後の状態を確認することができるため、確実
な気泡除去を行うことができ、ユーザー自身がプリント
上で確認する必要がなくなる。よって、テストプリント
用の記録紙が不要になり、また再度バキューム吸引方式
によるメンテナンスを行わなくてよいため、廃インク量
を低減することができ、装置を小型化できる。また、定
期的に気泡検知手段によりインク流路中に存在する気泡
の状態を監視し、インク吐出に影響のあるときのみ気泡
除去工程を実施することで、常に印字不良の発生しない
状態を保ち、停止状態、特に長時間（数日以上）停止で
あったプリンタを起動して記録動作させる場合において
も、１枚目のプリントを得るのに待ち時間の短いインク
ジェット記録装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッ
ドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図２】気泡流入防止電界の作用について説明するた
めの、図１のインクジェット記録ヘッドの電極周辺の模
式拡大図である。

【図３】気泡流入防止電界を生じ得る電極の構成例を
示す模式断面図である。

【図４】第２の実施の形態のインクジェット記録ヘッ
ドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図５】第３の実施の形態のインクジェット記録ヘッ
ドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図６】実施例１、２における本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図７】実施例３における本発明のインクジェット記
録ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図８】過剰電圧を検出する気泡検出回路図である。

【図９】電圧波形状態を示す線図である。

【符号の説明】

５電歪振動子６駆動回路７気泡検出回路２５電圧比較器１００，４００，５００，６００，７００インクジェ
ット記録ヘッド１０２インク１０３ａ，１０３ｂ気泡検知手段１０４発熱素子１０５インク吐出手段１０６インク吐出口１０７ＰＺＴ圧電部材１０８インク滴１１０画像記録材料１１２インク流路１１２ａ共通インク流路１１２ｂ個別インク流路１１４ａ，１１４ｂ電極１１６ａ，１１６ｂ保護層１１８気泡１２０圧力室１２１インク室１２４凹部（気泡溜）１３０ノズル板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者諏訪部恭史神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者佐藤博昭神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者末光裕治神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者長谷部恵神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者毛利哲神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA01 EA04 EA15 EA23 EA25 EB03 EB08 EB33 EB34 EC03 EC08 EC38 EC49 FA02 2C057 AF05 AF34 AF78 AF80 AL03 AL15 AL18 AM03 AM16 BA03 2H086 BA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像記録材料にインクを吐出するインク
吐出口と、インクを収容するインク室と、該インク室と
前記インク吐出口とを連通するインク流路と、画像信号
に応じてインクを吐出するインク吐出手段と、からなる
インクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流路側
壁に対向して配設され、前記インク流路中に気泡流入防
止電界を形成する電圧が印加される少なくとも一対の電
極を備え、かつ、前記インク流路側壁及び前記インク室
側壁の少なくとも一個所に、気泡検知手段を備えること
を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記気泡検知手段が、前記インク流路中
の圧力変化を検出する請求項１に記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項３】前記気泡検知手段が、前記インク流路中
の音波の振幅減少分を検出する請求項１に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記一対の電極に印加される電圧が、前
記気泡検知手段が検知した信号に応じた電圧である請求
項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載のイン
クジェット記録ヘッドを用い、該インクジェット記録ヘ
ッドのインク流路にインクを供給し、画像信号に応じて
インク吐出手段によりインク吐出口からインクを吐出さ
せて記録を行うインクジェット記録方法であって、前記
気泡検知手段により気泡を検知した後、前記インクジェ
ット記録ヘッド内の一対の電極間に電圧を印加し、前記
インク流路中に気泡流入防止電界を形成して、前記イン
ク室からインク吐出領域に気泡を流入させないことを特
徴とするインクジェット記録方法。
【請求項６】前記一対の電極に印加する電圧が、前記
気泡検知手段が検知した信号に応じた電圧である請求項
５に記載のインクジェット記録方法。
【請求項７】画像記録媒体を搬送する搬送手段と、前
記搬送手段により搬送される前記画像記録媒体に対しイ
ンクを吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッ
ドと、前記インクジェット記録ヘッドに画像信号を入力
する画像信号入力手段と、を備えるインクジェット記録
装置において、前記インクジェット記録ヘッドが、請求
項１から４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ドであることを特徴とするインクジェット記録装置。