JP2708519B2 - Inkjet recording head - Google Patents
Inkjet recording headInfo
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はインクジェット記録ヘッドに関し、詳しくは
熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、この
気泡の状態変化によってインクを吐出するインクジェッ
ト記録ヘッドに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head, and more particularly, to an ink jet recording head that generates bubbles in ink by thermal energy and discharges ink by a change in the state of the bubbles.
[従来の技術] この種のインクジェット記録ヘッドでは、熱エネルギ
ーを発生する吐出用ヒーターが設けられたインク液路
と、この後端にインクを供給するための共通液室が隣接
して設けられていた。この構成において、記録のための
インク吐出を繰り返すと、上記気泡の状態変化に伴なっ
て発生するインク中の溶存気体がインク吐出後もインク
中に残り、インクに再溶解できずに微細気泡としてイン
ク液路内に取り残される。これが後方の共通液室に押し
出されて共通液室内に滞溜し、次々と送り出される微細
気泡がしだいに集合して大型化する。その後、共通液室
をふさぐまで気泡が大型化すると、インクの流れに従っ
て気泡がインク液路方向に移動しインク液路内を塞ぐ程
の気泡が進入してインクの流れを止めてしまう。[Prior Art] In an ink jet recording head of this type, an ink liquid path provided with a discharge heater for generating thermal energy is provided adjacent to a common liquid chamber for supplying ink to a rear end thereof. Was. In this configuration, if the ink ejection for recording is repeated, the dissolved gas in the ink generated due to the change in the state of the bubbles remains in the ink even after the ink is ejected, and cannot be redissolved in the ink and becomes fine bubbles. It is left in the ink liquid path. This is pushed out to the rear common liquid chamber and stays in the common liquid chamber, and the fine bubbles that are sent out one after another gather gradually and become large. Thereafter, when the size of the air bubbles increases until the common liquid chamber is closed, the air bubbles move in the direction of the ink liquid path according to the flow of the ink, and the air bubbles that enter the ink liquid path enter and stop the flow of the ink.
この原理の詳細について第11図(A)および(B)を
参照して説明する。第11図(A)に示されるように、上
述した記録ヘッドでは、インクに熱エネルギーを付与
し、このインクの気化/凝縮により吐出用気泡1の膨張
/収縮を行ない、これを吐出エネルギーとする。この際
インクに含まれる溶存気体等も同時に気化するが、これ
ら溶存気体は気泡1の収縮に追随して高速で再溶解する
ことが出来ない為インク液路内に微小気泡2として取り
残される。Details of this principle will be described with reference to FIGS. 11 (A) and (B). As shown in FIG. 11 (A), in the above-described recording head, thermal energy is applied to the ink, and expansion / contraction of the discharge bubble 1 is performed by vaporization / condensation of the ink, and this is used as the discharge energy. . At this time, dissolved gases and the like contained in the ink are also vaporized at the same time, but these dissolved gases cannot be redissolved at a high speed following the shrinkage of the bubbles 1, and thus are left as fine bubbles 2 in the ink liquid path.
この取り残された気泡2のうちヒーター51より後方に
存在する気泡2は次の発泡時に発生する圧縮波により共
通液室7の方向へ移動する。このような場合、気泡2が
インク液路6内にあるときはインク液路内断面積は小さ
いため高速で移動するが、この気泡が共通液室7へ到達
すると、共通液室内断面積はインク液路のそれにくらべ
て大きい為急速に速度が低下する。この為、微細気泡2
は共通液室7の内部で滞溜する。Among the remaining bubbles 2, the bubbles 2 existing behind the heater 51 move toward the common liquid chamber 7 by a compression wave generated at the time of the next bubbling. In such a case, when the bubble 2 is in the ink liquid path 6, it moves at high speed because the cross-sectional area in the ink liquid path is small, but when the bubble reaches the common liquid chamber 7, the cross-sectional area of the common liquid chamber becomes The speed drops rapidly because it is larger than that of the fluid path. Therefore, fine bubbles 2
Stay inside the common liquid chamber 7.
記録のためのインク吐出に伴なって次々に移動して滞
溜する気泡が合体し、共通液室内気泡3として徐々に大
型化する。この合体した気泡3は、大型化すると体積に
対する表面積の割合が減少する為溶解するための時間が
極端に増大する。Bubbles that move and accumulate one after another as ink is ejected for printing coalesce and gradually increase in size as bubbles 3 in the common liquid chamber. When the size of the coalesced bubbles 3 is increased, the ratio of the surface area to the volume is reduced, so that the time required for dissolution increases extremely.
さらに、第11図(B)に示すように大型化が進むと、
共通液室7の断面方向を気泡3が塞ぐ様になり、各イン
ク液路6へのインク供給をさまたげる様になる。すなわ
ち、この程度まで成長すると、気泡3は各インク液路6
へ進入しインク吐出を停止させる様になる。Further, as the size increases as shown in FIG. 11 (B),
The bubble 3 blocks the cross-sectional direction of the common liquid chamber 7, thereby blocking the supply of ink to each ink liquid path 6. That is, when the bubbles 3 grow to this extent, the bubbles 3
To stop the ink ejection.
また、気泡3が完全に共通液室7の断面積方向を塞ぐ
程度に至らなくともインク流動は妨げられる。このよう
な場合に吐出デューティーが高くなってインク流路への
大きなインク供給速度を必要とするときには、不吐出を
おこす確率が増大する。Further, even if the bubbles 3 do not completely block the direction of the cross-sectional area of the common liquid chamber 7, the ink flow is prevented. In such a case, when the ejection duty becomes high and a large ink supply speed to the ink flow path is required, the probability of non-ejection increases.
従来、この様な不吐出が発生した場合には、例えばイ
ンクジェットプリンタ本体に備えられた回復ポンプによ
って吐出口からインクを吸い出し、これにより気泡3を
インク流路外へ吸い出して吐出回復を行なう方法がとら
れてきた。Conventionally, when such non-ejection occurs, a method of sucking ink from the ejection port by a recovery pump provided in the ink jet printer body and thereby sucking the bubbles 3 out of the ink flow path to perform ejection recovery has been proposed. Has been taken.
[発明が解決しようとする課題] ところで、昨今、ユーザーのメンテナンス性を高める
為、あるいは記録ヘッドのコストを低下させる為に一定
インク量のタンクを一体としてインクを使い切ると記録
ヘッドも同様に交換する使い捨てタイプのインクジェッ
ト記録ヘッドが注目されつつある。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in recent years, when the ink of a certain amount of ink is integrally used up to increase the maintainability of the user or to reduce the cost of the recording head, the recording head is also replaced. Disposable ink jet recording heads are attracting attention.
このタイプの記録ヘッドの場合、キャリッジのサイ
ズ,本体サイズ,ランニングコスト等の観点から約200c
c以下のインク量を搭載する記録ヘッドとなる。従って
上述した、共通液室内に気泡が滞溜することによる吐出
不良がこのインク量の吐出を終了するまで生じなければ
プリンタの吐出回復系は非常に簡素化される。In the case of this type of print head, about 200c from the viewpoint of carriage size, body size, running cost, etc.
The recording head is equipped with an ink amount of c or less. Therefore, the ejection recovery system of the printer is greatly simplified unless the ejection failure caused by the accumulation of bubbles in the common liquid chamber occurs until the ejection of the ink amount is completed.
また使い捨てタイプのインクジェット記録ヘッドに限
らず、上記吐出不良が生じなければ吐出回復系およびそ
の操作が簡素化される。Further, the present invention is not limited to the disposable type ink jet recording head, and the ejection recovery system and the operation thereof can be simplified if the ejection failure does not occur.
本発明は上述の観点に立ってなされたものであり、そ
の目的とするところは、熱エネルギーによってインク中
の溶存気体が析出することにより生じたインク液路中の
残留気泡が成長することによる液路もしくは液室の閉塞
を防止し、常に良好なインク供給を可能にするインクジ
ェット記録ヘッドを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method in which a residual gas in an ink liquid path generated by deposition of a dissolved gas in an ink by thermal energy grows. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head that can prevent a passage or a liquid chamber from being blocked and always supply good ink.
[課題を解決するための手段] そのために本発明では、インク吐出のための吐出口
と、該吐出口に連通し、インク吐出のために利用される
熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子を配設し
たインク液路と、インク吐出に伴い前記インク液路にイ
ンクを供給するために設けられ、前記インク液路の後方
に配設された共通液室と、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有し、該共通液室はインク液
路の断面積よりも大きく、かつ前記共通液室の断面積よ
りも小さな断面積を有する気泡排除室を介して前記イン
ク液路に連通するインクジェット記録ヘッドであって、
前記気泡排除室、前記共通液室の少なくともいずれか一
方の壁に気泡トラップ部を有することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In the present invention, for this purpose, a discharge port for discharging ink and a thermal energy generating element which communicates with the discharge port and generates heat energy used for discharging ink are arranged. An ink passage provided, a common liquid chamber provided for supplying ink to the ink passage along with ink ejection, and a supply of ink to the common liquid chamber disposed behind the ink passage. The common liquid chamber has a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the ink liquid path, and has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the common liquid chamber. An inkjet recording head communicating with the
A bubble trap is provided on at least one of the walls of the bubble elimination chamber and the common liquid chamber.
[作用] 以上の構成によれば、気泡排除室の断面積が共通液室
の断面積より小さいことに加え、共通液室またはこの共
通液室とインク液路の間に設けられる上記気泡排除室の
いずれかの壁に気泡トラップ部が設けられるので、一度
インク液路から気泡排除室または共通液室側へ排除され
た微小気泡はトラップ部において保持され、インク液路
側への逆流が防止される。これにより、気泡は徐々に共
通液室側へ排除されて、ここで成長し滞留する。[Operation] According to the above configuration, in addition to the cross-sectional area of the bubble elimination chamber being smaller than the cross-sectional area of the common liquid chamber, the bubble elimination chamber provided between the common liquid chamber or the common liquid chamber and the ink liquid path. Since the bubble trap portion is provided on any of the walls, the minute bubbles once removed from the ink liquid path to the bubble elimination chamber or the common liquid chamber side are retained in the trap section, and the backflow to the ink liquid path side is prevented. . As a result, the bubbles are gradually eliminated toward the common liquid chamber, where they grow and stay.
[実施例] 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。Examples Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例を説明する前に本発明の原理について第1図
(A)および(B)を参照して説明する。Before describing the embodiments, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (B).
第1図(A)から明らかなようにインク吐出毎に発生
する微細気泡2は吐出毎に共通液室方向へ移動する。そ
の後、微細気泡2は本発明にかかる気泡排除室10へ到達
するが、この気泡排除室10の断面積は前述のようにイン
ク液路6に対して共通液室7程急激に増大しない為気泡
排除室10での気泡移動速度はそれほど低下せず、気泡を
移動させる速度は確保される。As is clear from FIG. 1A, the fine bubbles 2 generated each time ink is ejected move toward the common liquid chamber every time ink is ejected. Thereafter, the fine bubbles 2 reach the bubble elimination chamber 10 according to the present invention, but since the cross-sectional area of the bubble elimination chamber 10 does not increase so rapidly with respect to the ink liquid path 6 as the common liquid chamber 7 does, The bubble moving speed in the exclusion chamber 10 does not decrease so much, and the speed for moving the bubbles is secured.
この結果、微細気泡はわずかながら合体しながら残溜
気泡2Aとし共通液室方向へ移動する。共通液室7では気
泡2Aはさらなる合体をし、蓄積された気泡3Aへと成長し
ていく。As a result, the fine bubbles are slightly merged into residual bubbles 2A and move toward the common liquid chamber. In the common liquid chamber 7, the bubbles 2A further coalesce and grow into accumulated bubbles 3A.
ところが、第1図(B)に示すように、インクの供給
時に蓄積気泡3Aが前へ押しやられても、気泡排除室10の
存在により気泡3Aはインク液路方向への移動が阻止さ
れ、また、従来のような共通液室の断面積とインク液路
断面積における断面積の急激な変化がない為、その境界
部で発生するインク供給時の流速は大きくならずに気泡
3Aは排除室10より前方へ入っていけない。さらにこの場
合、第1図(B)に示すように、気泡排除室10は横方向
において共通液室7と連通を確保しているため排除室10
を介してインク液路6へのインク供給が可能であり、こ
れにより吐出が停止する様な不具合を回避できる。However, as shown in FIG. 1B, even if the accumulated bubbles 3A are pushed forward during ink supply, the bubbles 3A are prevented from moving in the ink liquid path direction due to the presence of the bubble elimination chamber 10. Since there is no sharp change in the cross-sectional area between the cross-sectional area of the common liquid chamber and the cross-sectional area of the ink liquid path as in the related art, the flow rate at the time of ink supply generated at the boundary does not increase and bubbles
3A cannot enter forward from the exclusion chamber 10. Further, in this case, as shown in FIG. 1 (B), the bubble exclusion chamber 10 secures communication with the common liquid chamber 7 in the lateral direction, so that the exclusion chamber 10
The ink can be supplied to the ink liquid path 6 through the above-mentioned configuration, thereby avoiding a problem that the ejection is stopped.
そして、記録ヘッドが使い捨て型のものである場合、
共通液室7が吐出インク量に対して充分大きければ、イ
ンクカートリッジ内のインクを使い切る間は前述した様
な不吐出を発生することはなく、プリンタの回復系の簡
素化を図ることが可能となる。And if the recording head is of a disposable type,
If the common liquid chamber 7 is sufficiently large with respect to the amount of ink to be ejected, the above-described non-ejection does not occur while the ink in the ink cartridge is used up, and the recovery system of the printer can be simplified. Become.
第2図は本発明の一実施例に係るインクジェット記録
ヘッドを示し、インクタンクを一体としたディスポーザ
ブルなものである。FIG. 2 shows an ink jet recording head according to one embodiment of the present invention, which is a disposable one in which an ink tank is integrated.
図に示すインクジェット記録ヘッドは第1図に示した
ように、インク液路,気泡排除室,および共通液室を構
成するための凹部(以下、溝)を一体に形成した天板
と、吐出エネルギーを発生するための電気熱変換体(以
下、吐出ヒータ)およびこれに電気信号を供給するため
のAl配線とが成膜技術によってSi基板上に形成された基
板(以下、ヒータボード)とを接合することによって構
成される記録ヘッド本体(不図示)を具え、同図には吐
出口8のみが示される。As shown in FIG. 1, the ink jet recording head shown in FIG. 1 has a top plate integrally formed with a concave portion (hereinafter, a groove) for forming an ink liquid path, a bubble elimination chamber, and a common liquid chamber, and a discharge energy. (Hereinafter referred to as "heater board") formed by forming an electrothermal transducer (hereinafter referred to as "discharge heater") to generate electric discharge and Al wiring for supplying an electric signal to this substrate on a Si substrate by film forming technology The recording head main body (not shown) is formed by performing the above operation, and only the discharge port 8 is shown in FIG.
また、図中600は記録ヘッド本体に隣接して配設され
るサブインクタンクであり、このサブインクタンク600
および上記本体は蓋300および800によって支持される。
さらに、1000はカートリッジ本体、1100はカートリッジ
本体の蓋部材である。カートリッジ本体内部にはインク
タンクが内蔵され、サブインクタンク600に適宜インク
を供給する。以下、第1図示の構成を用いた実施例につ
いて説明する。In the figure, reference numeral 600 denotes a sub ink tank disposed adjacent to the recording head main body.
And the body is supported by lids 300 and 800.
Further, reference numeral 1000 denotes a cartridge main body, and 1100 denotes a lid member of the cartridge main body. An ink tank is built in the cartridge body, and supplies ink to the sub ink tank 600 as appropriate. Hereinafter, an embodiment using the configuration shown in FIG. 1 will be described.
第1図において、Si,ガラス,セラミックス等で形成
される基板5上に予め薄膜で形成された発熱素子51(吐
出ヒータ)を設けた。この基板(ヒーターボード)5に
予めインク液路6,共通液室7,気体排除室10を形成するた
めの凹部を設けたモールドの天板4を貼り合せる。天板
4は、PS,PSF,PES,変性PPO,ABS,POM,PPS等の樹脂より成
る。ヒーターボード5はPCB等が設けられたベースプレ
ート(不図示)に設置され、記録ヘッド本体が構成され
る。前記配線とヒーターボード5に設けられた配線とは
Alワイヤーボンディングにより電気的接続が行なわれ
る。このように、構成された記録ヘッド本体は発泡ウレ
タン等の吸収体にインクを保持させたインクタンクに取
りつけられ、吸収体からインクを供給する様タンクとヘ
ッド本体との間の連通口を設けて第2図に示すようなデ
ィスポーザルタイプのインクジェット記録ヘッドとす
る。In FIG. 1, a heating element 51 (discharge heater) formed in advance as a thin film is provided on a substrate 5 formed of Si, glass, ceramics or the like. On this substrate (heater board) 5, a mold top plate 4 having a concave portion for forming an ink liquid path 6, a common liquid chamber 7, and a gas exclusion chamber 10 is bonded in advance. The top plate 4 is made of a resin such as PS, PSF, PES, modified PPO, ABS, POM, PPS, and the like. The heater board 5 is installed on a base plate (not shown) provided with a PCB or the like, and forms a recording head body. The wiring and the wiring provided on the heater board 5
Electrical connection is made by Al wire bonding. The recording head body thus configured is attached to an ink tank in which ink is retained in an absorber such as urethane foam, and a communication port is provided between the tank and the head body to supply ink from the absorber. It is a disposable type ink jet recording head as shown in FIG.
またヒーターボード5は配線の取り出し口を少なくす
るため予めダイオードによる機能素子を設け、マトリク
ス駆動する様にした基板を用いた。As the heater board 5, a substrate provided with a functional element of a diode in advance to reduce the number of wiring outlets and driven in a matrix was used.
インク液路6の設計値は、吐出口を直径32μmの丸穴
とし、インク液路6の高さは40μm,インク液路長は400
μm,気泡排除室10の高さおよび長さは80μmおよび200
μm,共通液室7の高さは500μm,その長さは2mmとした。The design values of the ink liquid path 6 are as follows: the discharge port is a circular hole having a diameter of 32 μm, the height of the ink liquid path 6 is 40 μm, and the ink liquid path length is 400 μm.
μm, the height and length of the bubble elimination chamber 10 are 80 μm and 200 μm.
μm, the height of the common liquid chamber 7 was 500 μm, and its length was 2 mm.
また、記録ヘッドは、64個の吐出口を有し、記録密度
360dpi,駆動周波数4KHzで、キャラクターを記録して実
施例の評価を行なった。The recording head has 64 ejection ports, and has a recording density
Characters were recorded at 360 dpi and a driving frequency of 4 KHz to evaluate the examples.
この結果、気泡排除室10を設けない記録ヘッドでは吐
出量が2×107パルス/ヘッドで不吐出となったが、本
例の気泡排除室付記録ヘッドでは、6×108パルス/ヘ
ッドと約30倍の吐出量で不吐出となり、従来に比してよ
り多くの記録を行なうことが可能となった。As a result, the recording head without the bubble elimination chamber 10 did not discharge at a discharge amount of 2 × 10 7 pulses / head, but the recording head with the bubble elimination chamber of the present example had 6 × 10 8 pulses / head. Non-discharge was performed at about 30 times the discharge amount, and it was possible to perform more printing than before.
一般に、通常の記録では、記録信号によっては吐出す
るインク液路と吐出しないインク液路とが混在する。こ
の様な場合、吐出を連続して行なう部分と吐出しない部
分の間で微細気泡が逆流する現象が発生することがあ
る。この様な現象を防止する為、以下の様な他の実施例
が提案される。In general, in normal printing, an ink liquid path to be ejected and an ink liquid path to not be ejected are mixed depending on a recording signal. In such a case, a phenomenon may occur in which fine bubbles flow backward between a portion where ejection is continuously performed and a portion where ejection is not performed. In order to prevent such a phenomenon, the following other embodiments are proposed.
第3図は本発明の他の実施例を示す記録ヘッド本体の
断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a recording head body showing another embodiment of the present invention.
気泡排除室10は出来るだけ気泡を後方へ押し出し易
く、かつ共通液室7の気泡が入り込みにくい構造が望ま
しい。そこで、本例では気泡排除室10の上壁10Aを波状
構造とし、壁面を伝わる気泡が逆流しにくく、押し出す
には容易となる形状とする。It is desirable that the bubble elimination chamber 10 has a structure in which the bubbles are easily pushed backward as much as possible and the bubbles in the common liquid chamber 7 are hard to enter. Therefore, in this example, the upper wall 10A of the bubble elimination chamber 10 has a wavy structure, and the shape is such that bubbles transmitted on the wall surface do not easily flow backward and are easy to push out.
第4図は同様に本発明の他の実施例を示す記録ヘッド
本体の断面図であり、第3図の実施例と同様に気泡を移
動させるインク流速を確保出来る範囲で、共通液室方向
にむかって順次気泡排除室の高さを高くなるよう上壁10
Bを形成する。これにより、壁面をつたう気泡が一度後
方へ押しやられると、逆流しづらくなり、気泡を容易に
後方へ排除することが可能となる。FIG. 4 is a cross-sectional view of a recording head body according to another embodiment of the present invention. As in the embodiment of FIG. Toward the height of the bubble elimination chamber, the upper wall 10
Form B This makes it difficult for the air bubbles flowing on the wall surface to flow backward once the air bubbles are pushed rearward, so that the air bubbles can be easily eliminated rearward.
第5図は本発明の他の実施例を示す記録ヘッド本体の
断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a recording head body showing another embodiment of the present invention.
同図に示すように、共通液室7の気泡が気泡排除室10
へ逆流するのを出来るだけ防止する為に共通液室10の上
壁に気泡のトラップ部7Aを設けることにより気泡を保持
し、インク液路方向へ気泡が引っぱられるのを防止す
る。As shown in FIG.
By providing a bubble trap 7A on the upper wall of the common liquid chamber 10 in order to prevent the backflow as much as possible, the bubbles are retained, and the bubbles are prevented from being pulled in the ink liquid path direction.
このトラップ部7Aを形成する方法としては、共通液室
7の上壁の一部に溌水剤を塗布したり、化学的エッチン
グにより表面を粗らすことにより、気泡をトラップしや
すい面を形成する。As a method of forming the trap portion 7A, a water repellent is applied to a part of the upper wall of the common liquid chamber 7 or the surface is roughened by chemical etching to form a surface where air bubbles can be easily trapped. I do.
ところで、上述した様な気泡排除室を形成する上で、
樹脂フィルムを積層して、インク液路が形成されたイン
ク液路上に、気泡排除室を形成する為のスペース板20を
設けた構造とすると(第7図参照)、形成する上では非
常に容易ではあっても、長期間の使用に亘った場合、気
泡排除室を形成するスペース板20の天板4に対する密着
力低下を生じ同図に示す様に、最悪の場合はインク液路
を塞ぐ障害物となってしまい、いちぢるしく記録品位を
損なう結果となる。By the way, in forming the bubble elimination chamber as described above,
When a resin film is laminated and a space plate 20 for forming a bubble elimination chamber is provided on the ink liquid path where the ink liquid path is formed (see FIG. 7), it is very easy to form. However, over a long period of use, the adhesion force of the space plate 20 forming the bubble elimination chamber to the top plate 4 is reduced, and as shown in FIG. The recording quality is impaired.
従って、本発明の実施例では、例えば第1図に示す様
にモールド成形によって気泡排除室とインク液路とを一
体で形成する。Therefore, in the embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the bubble elimination chamber and the ink liquid path are integrally formed by molding.
第7図(A)および(B)は本発明の他の実施例を示
す記録ヘッド本体のそれぞれ側断面図および下断面図で
ある。7A and 7B are a side sectional view and a lower sectional view, respectively, of a recording head main body showing another embodiment of the present invention.
本例は吐出口を複数配置した所謂マルチノズル型の記
録ヘッドに本発明を適用した場合を示し、気泡排除室10
の一部に溝部21を設け、インクの流路を数か所において
確保するようにしたものである。この溝21によりどのイ
ンク液路にも均等にインクの流れが確保され、特に気泡
が大きく成長した際にも、吐出に必要なインクは各イン
ク液路へ十分に供給される。This example shows a case where the present invention is applied to a so-called multi-nozzle type recording head in which a plurality of discharge ports are arranged,
Is provided with a groove 21 at a part thereof to secure ink flow paths at several places. The grooves 21 ensure the flow of ink evenly in all ink liquid paths, and even when bubbles grow large, ink required for ejection is sufficiently supplied to each ink liquid path.
さらに、数千のオリフィス等の吐出口を有する様なフ
ルマルチ型記録ヘッドに本例を適用すれば、局部的に不
吐出となることなく、吐出を長時間持続できる。Furthermore, if this embodiment is applied to a full multi-type recording head having ejection openings such as thousands of orifices, ejection can be continued for a long time without locally causing ejection failure.
第8図(A)および(B)は本発明の他の実施例を示
す記録ヘッド本体のそれぞれ側断面図および下断面図で
ある。8A and 8B are a side sectional view and a lower sectional view, respectively, of a recording head body showing another embodiment of the present invention.
上述してきたように、気泡排除室10は各インク液路6
の配列に対応して長手方向に設けられており、インク吐
出の際にインク液路で発生する微細気泡を後方へ押しや
る構造となっているが、インクのリフィル時にはインク
の供給源ともなる。このため、第8図に示す様に、少な
くともインク注入口41から気泡排除室10に連なるよう、
共通液室7の側壁部に気泡排除室10と同じ高さのインク
供給の為の溝101を設け、さらなる本例の効果を得るこ
とが可能となる。As described above, the bubble elimination chamber 10 is provided in each ink liquid passage 6.
Are arranged in the longitudinal direction corresponding to the arrangement, and have a structure in which fine bubbles generated in the ink liquid path at the time of ink ejection are pushed backward, but also serve as an ink supply source at the time of ink refilling. Therefore, as shown in FIG. 8, at least the ink injection port 41 is connected to the bubble elimination chamber 10.
A groove 101 for supplying ink at the same height as the bubble elimination chamber 10 is provided on the side wall of the common liquid chamber 7, and the effect of the present embodiment can be further obtained.
すなわち、気泡排除室10から排除される気泡は共通液
室7内の気泡室で徐々に成長するが、このインク供給溝
101へは液室7と高さが異なる為に入っていけず、常に
インクの供給の為の供給路が確保される。これにより、
不吐出に至るまでの時間が長くなる。That is, the bubbles removed from the bubble removing chamber 10 gradually grow in the bubble chamber in the common liquid chamber 7.
Since the height of the liquid chamber 7 is different from that of the liquid chamber 7, the liquid cannot enter the space 101, and a supply path for supplying ink is always secured. This allows
The time required for non-ejection becomes longer.
また、例えば回復の為のポンピングの際は、液室7に
おける流体抵抗が低いため、容易に気泡を取りだすこと
が可能である。Also, for example, at the time of pumping for recovery, since the fluid resistance in the liquid chamber 7 is low, bubbles can be easily taken out.
さらに、第8図に示す様に、インク供給溝101は液室
7の全周囲に設けても同様の効果が得られる。Further, as shown in FIG. 8, the same effect can be obtained even if the ink supply groove 101 is provided all around the liquid chamber 7.
第9図は以上で説明してきた記録ヘッド本体各部の寸
法関係を説明するための側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view for explaining the dimensional relationship of each part of the recording head main body described above.
気泡排除室10は、インク液路6で発生した微細気泡
を、吐出が行なわれるごとに後方の共通液室7へ排除す
るために最適な形状設定が必要とされる。The bubble elimination chamber 10 needs to be set to an optimal shape so as to eliminate the fine bubbles generated in the ink liquid path 6 to the rear common liquid chamber 7 every time ejection is performed.
まず、インク液路内において、インク吐出の為の気泡
の膨張が始まると、吐出ヒータ51の配設部位を中心とし
て吐出方向と共通液室方向へ、急激な気泡の体積変化に
よる速度V1での流体の移動が発生する。このV1は気泡排
除室に至ると、断面積の増加により減速され速度V2に変
化する。このV1とV2は、インク液路断面積をS1、気泡排
除室断面積をS2すると連続の式より、 V1×S1=V2×S2 (1) となり、ここで、マルチノズルの場合、S1とS2との比は
ほぼインク液路高さh1と気泡排除室高さh2とに比例する
ため、 V1×h1≒V2×h2 (2) となる。First, the ink liquid passage, the expansion of the bubble for ink discharge begins, to the common liquid chamber direction and the discharge direction about the disposed position of the ejection heater 51, at a speed V 1 by volume rapid change in bubble Fluid movement occurs. The V 1 was reaches the bubble elimination chamber, changes in the speed V 2 is reduced by an increase in cross-sectional area. The V 1 and V 2 is, S 1 the ink passage cross-sectional area, the bubble elimination chamber cross-sectional area than the S 2 Then successive formula, V 1 × S 1 = V 2 × S 2 (1) , and the where for multi-nozzle, S 1 and for the ratio of S 2 that is proportional to approximately the ink liquid passage and the height h 1 and the bubble elimination chamber height h 2, V 1 × h 1 ≒ V 2 × h 2 (2) Becomes
この速度V2により、微細気泡は気泡排除室10を移動し
て共通液室7に到達する。このV2が有効に作用する時間
t2は、吐出用気泡が発生して消滅するまでの時間であ
り、その後は徐々にインク液路方向へのリフィルを開始
する。この間に、気泡は速度V2により気泡排除室10の長
さl2以上の移動をしなければならない。従って、 l2<V2×t2 (3) が成たたなければならない。(2)式より(3)式は さらに、本例の吐出方式の場合、t2は約50μs、イン
ク液路内速度V1が約10m/sであることから、 が満足される構造が望ましい。At this speed V 2 , the fine bubbles move through the bubble elimination chamber 10 and reach the common liquid chamber 7. Time when this V 2 works effectively
t 2 is the time to discharge air bubbles disappear occurs, then gradually starts refilling the ink path direction. During this time, the air bubbles must move by the speed V 2 for a length l 2 or more of the air bubble elimination chamber 10. Therefore, l 2 <V 2 × t 2 (3) must be satisfied. From equation (2), equation (3) is Furthermore, since the case of the ejection system of the present example, t 2 is about 50 [mu] s, the ink liquid path velocity V 1 of about 10 m / s, Is desirable.
また、仮りに微細気泡が排除室10の途中にとどまって
も、リフィルする液路内速度V1′は約0.4m/sとかなり遅
く、2回もしくは数回の発泡の繰り返しのうちに後方の
液室へと排除される。Also, even if the fine bubbles stay in the middle of the exclusion chamber 10, the refilling liquid passage speed V 1 ′ is considerably slow at about 0.4 m / s, and the rearward flow is repeated in two or several times of repeated foaming. Rejected into the liquid chamber.
さらに、後方の共通液室7の高さh3を、h1およびh2に
たいして十分に大きくとっておけば、液室7での流速は
極端に小さくなり、排除された気泡はその周辺で後から
くる気泡と合体し、吐出には影響のない状態で徐々に増
大する。Furthermore, if the height h 3 of the rear common liquid chamber 7 is set to be sufficiently large with respect to h 1 and h 2 , the flow velocity in the liquid chamber 7 will be extremely small, and the eliminated bubbles will become Combined with the air bubbles coming from, it gradually increases without affecting the ejection.
以上説明した記録ヘッド本体は、第2図に示すような
カートリッジ形態で得ることができ、さらにこれを用い
て第10図のようなインクジェットプリンタ、すなわち、
ディスポーザブルのカートリッジを用いるインクジェッ
トプリンタを構成することができる。The recording head body described above can be obtained in the form of a cartridge as shown in FIG. 2, and further, using this, an ink jet printer as shown in FIG.
An ink jet printer using a disposable cartridge can be configured.
なお、第10図において80は第2図に示したカートリッ
ジであり、このカートリッジ80は、押え部材81によりキ
ャリッジ15の上に固定されており、これらはシャフト21
に沿って長手方向に往復動可能となっている。また、キ
ャリッジ15に対する位置決めは、例えば蓋300に設けた
穴と、キャリッジ15側に設けたダボ等により行うことが
できる。さらに、電気的接続は配線基板に設けた接続パ
ッドに、キャリッジ15上のコネクタを結合させればよ
い。In FIG. 10, reference numeral 80 denotes the cartridge shown in FIG. 2. The cartridge 80 is fixed on the carriage 15 by a pressing member 81.
Can be reciprocated in the longitudinal direction along. The positioning with respect to the carriage 15 can be performed by, for example, a hole provided in the lid 300, a dowel provided on the carriage 15 side, or the like. Further, for electrical connection, a connector on the carriage 15 may be connected to a connection pad provided on the wiring board.
記録ヘッドにより吐出されたインクは、記録ヘッドと
微少間隔をおいて、プラテン19に記録面を規制された記
録媒体18に到達し、記録媒体18上に画像を形成する。The ink discharged by the recording head reaches the recording medium 18 whose recording surface is regulated by the platen 19 at a minute interval from the recording head, and forms an image on the recording medium 18.
記録ヘッドには、ケーブル16およびこれに結合する端
子を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じた
吐出信号が供給される。カートリッジ80は、用いるイン
ク色等に応じて、1ないし複数個(図では2個)を設け
ることができる。An ejection signal corresponding to image data is supplied to the recording head from a suitable data supply source via a cable 16 and a terminal connected thereto. One or more (two in the figure) cartridges 80 can be provided depending on the ink color and the like to be used.
また、第10図において、17はキャリッジ15をシャフト
21に沿って走査させるためのキャリッジモータ、22はモ
ータ17の駆動力をキャリッジ15に伝達するワイヤであ
る。また、20はプラテンローラ19に結合して記録媒体18
を搬送させるためのフィードモータである。In FIG. 10, reference numeral 17 denotes a carriage 15
A carriage motor for scanning along 21 and a wire 22 for transmitting the driving force of the motor 17 to the carriage 15. Reference numeral 20 denotes a recording medium connected to a platen roller 19.
Is a feed motor for transporting the paper.
[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、気
泡排除室の断面積が共通液室の断面積より小さいことに
加え、共通液室またはこの共通液室とインク液路の間に
設けられる上記気泡排除室のいずれかの壁に気泡トラッ
プ部が設けられるので、一度インク液路から気泡排除室
または共通液室側へ排除された微小気泡はトラップ部に
おいて保持され、インク液路側への逆流が防止される。
これにより、気泡は徐々に共通液室側へ排除されて、こ
こで成長し滞留する。[Effects of the Invention] As is apparent from the above description, according to the present invention, in addition to the cross-sectional area of the bubble elimination chamber being smaller than the cross-sectional area of the common liquid chamber, the common liquid chamber or the common liquid chamber and the ink liquid Since the bubble trap portion is provided on any wall of the bubble elimination chamber provided between the paths, the microbubbles once removed from the ink liquid path to the bubble elimination chamber or the common liquid chamber side are held in the trap portion, Backflow to the ink liquid path side is prevented.
As a result, the bubbles are gradually eliminated toward the common liquid chamber, where they grow and stay.
この結果、微細気泡が合体して形成される蓄積気泡は
共通液室に溜まり、インク液路へのインク供給路を塞ぐ
ことを防止できる。As a result, the accumulated bubbles formed by the coalescence of the fine bubbles accumulate in the common liquid chamber and can prevent the ink supply path to the ink liquid path from being blocked.
また、連続吐出により、蓄積気泡が増大しこれによっ
て不吐出に至る時間を従来に比較して長くすることがで
き、吐出回復系を簡素化できる等の利点が得られる。In addition, continuous discharge increases the amount of accumulated bubbles, thereby increasing the time required for non-discharge, as compared with the related art, and has advantages such as simplification of the discharge recovery system.
さらに、所定のインク量、例えば使い捨て記録ヘッド
と一体のインクタンクが貯溜するインク量を使い切る間
上記不吐出を生じないようにした記録ヘッドを得ること
もできる。Further, it is possible to obtain a recording head in which the above-mentioned non-ejection is prevented while a predetermined amount of ink, for example, the amount of ink stored in an ink tank integrated with the disposable recording head is used up.
第1図(A)および(B)は本発明の一実施例を示し、
本発明の原理を説明するためのインクジェット記録ヘッ
ド本体のそれぞれ側断面図および下断面図、 第2図は本発明の一実施例に係る記録ヘッドカートリッ
ジの斜視図、 第3図〜第5図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す記
録ヘッド本体の側断面図、 第6図(A)および(B)は本実施例の気泡排除室をイ
ンク液路と別体に構成した場合の問題点を説明するため
の側断面および正面図、 第7図(A)および(B)は本発明の他の実施例を示す
記録ヘッド本体のそれぞれ側断面図および下断面図、 第8図(A)および(B)は本発明のさらに他の実施例
を示す記録ヘッド本体のそれぞれ側断面図および下断面
図、 第9図は本発明の実施例を示す記録ヘッド本体各部の寸
法関係を説明するための側断面図、 第10図は本発明の実施例による記録ヘッドを搭載可能な
インクジェット記録装置の一例を示す斜視図、 第11図(A)および(B)はそれぞれインクジェット記
録ヘッドの一従来例を示す側断面図である。 1…吐出用気泡、2…微細気泡、2A…残溜気泡、3A…蓄
積気泡、4…天板、5…基板(ヒーターボード)、6…
インク液路、7…共通液室、7A…気泡トラップ部、8…
吐出口(オリフィス)、10…気泡排除室、10A…波状上
壁、10B…多段状上壁、21…溝部、51…電気熱変換体
(吐出ヒータ)、101…インク供給溝。FIGS. 1A and 1B show an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a side sectional view and a lower sectional view of an ink jet recording head body for explaining the principle of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a recording head cartridge according to an embodiment of the present invention. 6 (A) and 6 (B) are side sectional views of a recording head body showing another embodiment of the present invention. FIGS. 6 (A) and 6 (B) show problems when the bubble elimination chamber of this embodiment is formed separately from the ink liquid passage. FIGS. 7A and 7B are side and bottom sectional views, respectively, of a recording head body showing another embodiment of the present invention, and FIG. 8A. And (B) are a side sectional view and a lower sectional view of a recording head body showing still another embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 9 is a view for explaining a dimensional relationship of each part of the recording head body showing an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a side sectional view of an embodiment of the present invention. Perspective view showing an example of mounting an ink jet recording apparatus head, FIG. 11 (A) and (B) is a side sectional view showing a conventional example of the respective ink jet recording heads. 1 ... discharge bubbles, 2 ... fine bubbles, 2A ... residual bubbles, 3A ... accumulated bubbles, 4 ... top plate, 5 ... substrate (heater board), 6 ...
Ink liquid path, 7: common liquid chamber, 7A: bubble trap section, 8 ...
Discharge port (orifice), 10: bubble elimination chamber, 10A: corrugated upper wall, 10B: multi-stage upper wall, 21: groove, 51: electrothermal converter (discharge heater), 101: ink supply groove.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−87962(JP,A) 特開 昭58−187368(JP,A) 特開 平1−308645(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-57-87962 (JP, A) JP-A-58-187368 (JP, A) JP-A-1-308645 (JP, A)
Claims (6)
連通し、インク吐出のために利用される熱エネルギーを
発生する熱エネルギー発生素子を配設したインク液路
と、インク吐出に伴い前記インク液路にインクを供給す
るために設けられ、前記インク液路の後方に配設された
共通液室と、該共通液室にインクを供給するためのイン
ク供給口とを有し、該共通液室はインク液路の断面積よ
りも大きく、かつ前記共通液室の断面積よりも小さな断
面積を有する気泡排除室を介して前記インク液路に連通
するインクジェット記録ヘッドであって、 前記気泡排除室、前記共通液室の少なくともいずれか一
方の壁に気泡トラップ部を有することを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。An ink discharge passage provided with a discharge port for ink discharge, a thermal energy generating element communicating with the discharge port and generating thermal energy used for ink discharge, and A common liquid chamber provided for supplying ink to the ink liquid path with the ink liquid path, and an ink supply port for supplying ink to the common liquid chamber, The common liquid chamber is an ink jet recording head that is larger than a cross-sectional area of the ink liquid path, and communicates with the ink liquid path through a bubble elimination chamber having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the common liquid chamber, An ink jet recording head having a bubble trap portion on at least one of the walls of the bubble elimination chamber and the common liquid chamber.
布した部分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。2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said bubble trap portion is a portion where a water repellent is applied to said wall.
チングにより表面を粗くした部分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。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said bubble trap portion is a portion whose surface is roughened by chemical etching of said wall.
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. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said bubble trap portion has a wavy structure.
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。5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said bubble trap portion is a plurality of grooves.
液室は1つの部材に一体に形成されていることを特徴と
する請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink liquid path, the bubble elimination chamber, and the common liquid chamber are integrally formed in one member.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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JPH02187353A JPH02187353A (en) | 1990-07-23 |
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JP1007405A Expired - Lifetime JP2708519B2 (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Inkjet recording head |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58187368A (en) * | 1982-04-28 | 1983-11-01 | Nec Corp | Multi-nozzle printing head |
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