JPH02258352A - インクジェット記録ヘッド - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録ヘッドに関し、詳しくは複
数の吐出口およびこれら複数の吐出口から吐出するイン
クを供給するための共通液室を具えたインクジェット記
録ヘッドに関する。

［従来の技術］ 従来より、インクジェット記録ヘッドとしては、例えば
圧電素子の変形により液路内に圧力変化を発生させてイ
ンク液滴を吐出させるもの、あるいは一対の電極を設け
、電極間の電界によって液滴を静電的に吸引して吐出さ
せるもの、さらに、液路内に配設した熱エネルギー発生
素子を急激に発熱させることによりインク中に気泡を発
生させて、インク液滴を吐出させるもの等が種々提案さ
れてきた。

これらの中でも熱エネルギーを利用してインクを吐出す
る方式は、吐出口、熱エネルギー発生素子等を高密度に
実装することが容易であり、かつ高速記録が可能である
ということから特に有効な方式といえる。

また、記録装誼に用いられる記録ヘッドとしては、記録
用紙等の被記録媒体における一定方向に移動しながら記
録を行うシリアルタイプと、この方向の被記録媒体の幅
に対応した吐出口および吐出エネルギー発生素子を配列
させたラインタイプが知られているが、高速記録という
観点からはラインタイプが有利である。

第７図（＾）および（８）はラインタイプのインクジェ
ット記録ヘッドの一従来例を示すそれぞれ模式的な上断
面図および側断面図である。ここで、１は記録ヘッド、
３は記録ヘッド１内の共通液室、２はインク吐出面に配
設されたインク吐出口としてのオリフィスである。これ
らオリフィス２は、記録ヘッドに相対して搬送される被
記録媒体の幅にわたって複数が配列されており、各々の
オリフィス２に連通ずる液路４に設けられた電気熱変換
体からなる発熱素子５を選択的に駆動させることによっ
てインクを吐出して記録を行う。

第８図はインクジェット記録装置に設けられ、第７図に
示した記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給
系を示すブロック図であり、図において、１５はインク
を記録ヘッド１に直接供給するインク供給タンク、１６
は供給タンク１５にインクを補充するためのメインタン
クであり、供給タンク１５から供給管８によりインクを
記録ヘッド１の共通液室３に供給し、また、インク補充
のときにはメインタンク１６から一方向の補充用整流弁
１１を介して回復用ポンプ１４により供給タンク１５に
インクを補充することができる。また、ｌＯは記録ヘッ
ド１の吐出機能回復のためになされる回復動作時に使用
される一方向の回復用整流弁、９は回復整流弁ｌＯが介
装されている循環用管、さらに、１２は上述した第１の
供給管８に介装されている電磁弁、１３は供給タンク用
１５に配設される空気抜弁である。

以上のように構成された記録ヘッド１とそのインク供給
系および回復系においては、記録実施の時、電磁弁１２
は開の状態に保たれており、供給タンク１５からインク
の表面張力によりインクが共通液室３に補給される。ま
た、共通液室３や供給系に残留する気泡の除去と共に記
録ヘッド１を冷却するために実施される回復動作時には
、回復ポンプ１４を駆動し、循環管９により新たなイン
クを共通液室３に送り込み、共通液室３から第１供給管
８を介してインクを供給タンク１５に戻して循自させる
ことができる。さらにインク目詰り除去や液路等にイン
クを充填する初期充填の際には電磁弁１２を閉成した状
態でポンプ１４により循環管９を介してインクを共通液
室３に圧送し、気泡の排出と共にインクをオリフィス２
から吐出させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特に、上述したような従来のラインタイ
プのインクジェット記録ヘッドでは、全ての発熱素子を
駆動するべた記録などの高密度記録や発熱素子の高周波
駆動による高速記録を実施した場合、発熱素子から発生
した余分な熱が、吐出インクや記録ヘッドの各部を介し
た放熱によっては充分に放熱しきれない場合がある。さ
らに発熱素子駆動用のドライバから発生した熱によって
も記録ヘッドやインクが加熱される。これら熱エネルギ
ーによって長時間にわたる記録を行ううちに記録ヘッド
やインクに蓄熱する。この結果、かかる蓄熱によりて共
通液室内のインクに温度勾配を生じる。

このような現象を第９図（＾）〜（Ｃ）によフて説明す
ると、同図（Ｂ）に示すような記録ヘッドにおける共通
液室のインクの場合、記録の進行に伴うインク中の蓄熱
等により記録ヘッドの中央部近傍のインク温度が最も高
くなる。一方供給管８から供給されるインクの温度は装
置の雰囲気温度により影響されるためヘッド内インクの
温度よりは低い、これら２つの主要因によフて共通液室
内インクの温度勾配は同図（Ｃ）で示すようなものとな
る。この結果、共通液室内でインクの粘度に差異が生じ
、高温となる図中右側の吐出口から吐出されるインク液
滴の方が大きくなる。これより同図（Ａ）に示すように
記録される画像はその全記録幅Ｓに対して右の方が左に
比して濃くなり、画像濃度に不均衡を生じるなど記録品
位が損なわれてしまう。

また、このような傾向は例えば吐出口の配列数が１２８
個、２５６個と多くなればなるほど顕著となり、特に熱
エネルギーによって発生する気泡によって吐出する方式
のラインタイプ記録ヘッドの場合は吐出口の数が数十個
におよびその傾向はさらに顕著になる。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、共通液室のインクに生ず
る温度勾配が常に許容される範囲内におさまるように制
御されるインクジェット記録ヘッドを提供することにあ
る。

［ｆｉ題を解決するための手段］ そのために本発明では、インクを吐出するための複数の
吐出部と、吐出部の各々のインク吐出に応じて吐出部に
インクを供給するために設けられた共通液室と、共通液
室に連通し、共通液室にインクを供給するためのインク
供給口とを具えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
共通液室は、複数の吐出部が配列する方向のインク供給
口が連通ずる部位からの距離に応じて方向における断面
積が変化する形状を有したことを特徴とする。

［作　用］ 以上の構成によれば、共通液室のインク中に生じ得る温
度勾配に応じて共通液室の形状を変化させることができ
、すなわち、記録に伴フてインク吐出部等から発せられ
る熱が共通液室において集中しやすい部位の容積を大き
くすることができ、これ釘よりインク中への放熱を促進
し、インク中に生じる温度勾配を抑制することが可能と
なる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すインクジェット記録ヘ
ッドの模式的斜視図である。第１図において１は複数の
吐出口（以下、オリフィスという）２を被記録媒体の幅
に対応して配列したラインタイプの記録ヘッドであり、
記録ヘッド１に対して不図示の被記録媒体を移動させ、
この移動に褌って被記録媒体に対向するオリフィス２か
らインクを吐出させることにより記録を行う。

３は、オリフィス２に連通するインク液路４の各々にイ
ンクを供給するために配設される共通液室であり、また
、液路４にはインクを吐出するための熱エネルギーを発
生する不図示の発熱素子が配設されている。これら発熱
素子、インク液路４およびオリフィス２によってインク
吐出部が構成される。６＾は共通液室３の一端に配設さ
れ、記録に伴って共通液室３にインクを供給するための
供給口、■は共通液室３の他端に配設され吐出回復処理
の際などに共通液室３にインクを循環させるときに、後
述の供給タンクからインクを送り込むための第２の送給
口である。

同図に示すように、共通液室３は供給口６＾から供給口
６Ｂにかけてその断面積が増大する形状をなし、本例の
場合インク吐出方向でその形状が拡がることによって断
面積を増大させている。

第２図は上述のような構成の記録ヘッド１に対するイン
クの供給系ならびに循環系を示すブロック図である。第
８図に示したのと同様の要素には同一の符号を付してそ
の説明は省略する。ここで８はタンク１５から記録ヘッ
ド１にインクを供給する供給管、また、９はインク循環
時にヘッド１の共通液室３にインクを送給する第２の供
給管であり、供給管８には開閉弁９例えば電磁弁１４が
設けられる。

上記構成において、インクを吐出するための発熱素子の
発熱によフて記録ヘッド１の温度は記録の進行とともに
上昇する。特に、全吐出口からインクを吐出させて記録
を行う場合や高周波数駆動による高速記録を行う場合、
前述したように多数の発熱素子から発生した熱が吐出イ
ンクや記録ヘッド各部を介した放熱によっては放熱し切
れず、記録ヘッド内に蓄熱され、共通液室内のインクに
温度勾配を生じさせる。

これに対して、第３図（Ｉｔ）にも示すように共通液室
３の液室形状は供給口６＾から吐出口配列方向に遠ざか
るに従って徐々に断面積が増大する形状であり、すなわ
ちインク液路の各々に対応する共通液室３の容積が供給
口６＾から遠ざかるに従って大きくなっている。これに
より、インク中に温度勾配を生じさせようとする熱はこ
の勾配に応じたインク容積によって放熱され、第３図（
Ｃ）に示すようなほぼ均一な温度分布となる。この結果
、同図（Ａ）に示すように記録幅Ｓ方向で濃度が均一な
記録を行うことが可能となる。

第４図は本発明の他の実施例を示す記録ヘッドの模式的
斜視図であり、同図に示すように本例の共通液室３の形
状は吐出方向と垂直な方向の寸法を供給口６＾から遠ざ
かるに従フて大きくすることによって断面積を増大させ
ている。

上記各実施例では、インク供給口が１箇所の場合を説明
したが、第５図に示すように供給口が２箇所の場合も同
様に共通液室３の吐出方向の寸法を変化させることによ
りてそれぞれの供給口６ｃおよび６Ｄから遠ざかるに従
って断面積を大きくする。これにより吐出口列の中央部
に対応する共通液室容積が最大になる。

第６図は第５図に示した実施例の変形例を示し、共通液
室３のインク吐出方向と垂直な方向の寸法をそれぞれの
供給口６Ｃおよび６Ｄから遠ざかるに従って大きくして
いる。

以上、全ての実施例における共通液室形状の断面積の増
加割合は、発熱素子の配列のピッチ。

数、駆動周波数等によって異なり、各々のヘッド形態に
最適なものが実験等により予め定められる。従って、最
適に形状が定められた共通液室３によれば、共通液室の
インクで熱が集中しゃすい部分程インク容量が大きいた
め、インクへの放熱カ効率よく行われ、共通液室のイン
ク中に生じ得る温度勾配を抑制することが可能となる。

なお、上記各実施例では、インク供給口が共通液室の端
部に配設される構成を示したが、その配設位置は必要に
応じていずれの部位でもよく、この場合は、インク供給
口が配設される部位の共通液室の断面積を最小とし、他
の部位に行くに従って断面積を増大させるようにすれば
良い。

また、上記各実施例ではラインタイプの記録ヘッドにつ
いて説明してきたが、本発明の適用は必ずしもこれに限
られるわけではなく、シリアルタイプの記録ヘッドであ
っても配列される吐出口の数が多くなれば本発明の適用
は有効となる。

さらに、インクを吐出するための吐出エネルギー発生素
子は発熱素子を用いた場合には特に効果的ではあるが、
これに限定されず、例えば圧電素子等を用いた歪エネル
ギーによフてインクを吐出する方式の記録ヘッドにも本
発明は適用可能である。

［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、共通
液室のインク中に生じ得る温度勾配に応じて共通液室の
形状を変化させることができ、すなわち、記録に伴って
インク吐出部等から発せられる熱が共通液室において集
中しやすい部位の容積を大きくすることができ、これに
よりインク中への放熱を促進し、インク中に生じる温度
勾配を抑制することが可能となる。

この結果、形成されるインク液滴の大きさの変化が抑制
され、被記録媒体上の記録濃度の差をなくすことができ
る。しかも、構造が簡単で、かつ廉価で、また、特にラ
インタイプに好適なインクジェット記録ヘッドとして提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すインクジェット記録ヘ
ッドの模式的斜視図、 第２図は第１図に示した記録ヘッドにインクを供給する
ためのインク供給系を示すブロック図、第３図（＾）、
（Ｂ）および（Ｃ）は第１図に示した記録ヘッドの共通
液室のインク温度分布と記録濃度との関係を説明するた
めのそれぞれ被記録媒体の模式的上面図、記録ヘッドの
模式的上面図、および温度分布の線図、 第４図〜第６図はそれぞれ本発明の他の実施例を示すイ
ンクジェット記録ヘッドの模式的斜視図、 第７図（＾）および（Ｂ）はインクジェット記録ヘッド
の一従来例を示すそれぞれ模式的上断面図および模式的
側断面図、 第８図は第７図に示した記録ヘッドにインクを供給する
ためのインク供給系を示すブロック図、第９図（Ａ）　
、　（Ｂ）および（Ｃ）は第７図に示した記録ヘッドの
共通液室のインク温度分布と記録濃度との関係を説明す
るためのそれぞれ被記録媒体の模式的上面図、記録ヘッ
ドの模式的上面図、および温度分布の線図である。 １・・・記録ヘッド、 ２・・・オリフィス、 ３・・・共通液室、 ４・・・インク液路、 ６＾、６Ｃ，６Ｄ・・・インク供給口。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出するための複数の吐出部と、該吐出部
   の各々のインク吐出に応じて該吐出部にインクを供給す
   るために設けられた共通液室と、該共通液室に連通し、
   該共通液室にインクを供給するためのインク供給口とを
   具えたインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記共通液室は、前記複数の吐出部が配列する方向の前
   記インク供給口が連通する部位からの距離に応じて前記
   方向における断面積が変化する形状を有したことを特徴
   とするインクジェット記録ヘッド。 ２）前記断面積が変化する形状は、前記断面積が増加す
   る形状であることを特徴とする請求項１に３）前記断面
   積が変化する形状は、複数の前記インク供給口の各々が
   連通する部位からの前記距離に応じて前記断面積が増加
   し、前記インク供給口の各々の間で前記断面積が極大と
   なる形状であることを特徴とする請求項１に記載のイン
   クジェット記録ヘッド。 ４）前記吐出部は、インク吐出口と、該インク吐出口お
   よび前記共通液室に連通するインク液路と、該インク液
   路に配設された発熱素子を有することを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれかの項に記載のインクジェット記
   録ヘッド。 ５）前記複数の吐出部は、該吐出部に相対して搬送され
   る被記録媒体の幅に対応して配列されたことを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかの項に記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。