JP2601476B2 - マイクロジエツトプリンター - Google Patents
マイクロジエツトプリンターInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/165—Prevention or detection of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、マイクロジェットプリンター、より詳細に
は、オンデマンド型インクジェットプリンターのドロッ
プジェネレータに関する。
は、オンデマンド型インクジェットプリンターのドロッ
プジェネレータに関する。
従来技術 近年、キャビテーション気泡の崩壊の研究から、気泡
崩壊時の液体マイクロジェットの挙動のメカニズムが明
らかにされている。その研究によると、液体マイクロジ
ェットは、気泡径の約1/10の直径を有し、又、固体壁へ
の衝突速度は、条件にもよるが、たとえば、130m/sとな
ることが明らかにされている。又、気泡発生から液体マ
イクロジェットの形成、気泡崩壊までの時間も、数百ns
ecのオーダーであることが明らかになっている。
崩壊時の液体マイクロジェットの挙動のメカニズムが明
らかにされている。その研究によると、液体マイクロジ
ェットは、気泡径の約1/10の直径を有し、又、固体壁へ
の衝突速度は、条件にもよるが、たとえば、130m/sとな
ることが明らかにされている。又、気泡発生から液体マ
イクロジェットの形成、気泡崩壊までの時間も、数百ns
ecのオーダーであることが明らかになっている。
また、本出願人は、先に、液中に発生させた気泡が液
面にて破泡する際に、飛翔する小滴を印字に用いるノン
インパクトドットプリンターについて提案した（特開昭
51−132036号公報）。しかし、上記プリンターの液面の
下にある微小発熱体により気泡の生成位置は、一応は規
定されるものの気泡（球状気泡と判断される）は、液の
表面で破泡するため、気泡の位置が不安定であり、従っ
て、飛翔する小滴の飛翔方向も安定しない。又、破泡す
る際の気泡の膜が分裂、飛散して、記録紙面を汚すため
高画質は期待できない。
面にて破泡する際に、飛翔する小滴を印字に用いるノン
インパクトドットプリンターについて提案した（特開昭
51−132036号公報）。しかし、上記プリンターの液面の
下にある微小発熱体により気泡の生成位置は、一応は規
定されるものの気泡（球状気泡と判断される）は、液の
表面で破泡するため、気泡の位置が不安定であり、従っ
て、飛翔する小滴の飛翔方向も安定しない。又、破泡す
る際の気泡の膜が分裂、飛散して、記録紙面を汚すため
高画質は期待できない。
目的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもの
で、特に、吐出インク滴よりもはるかに大きなノズルを
もち、目づまりのない新規なインクジェットプリンター
の構造を提案することを目的としてなされたものであ
る。
で、特に、吐出インク滴よりもはるかに大きなノズルを
もち、目づまりのない新規なインクジェットプリンター
の構造を提案することを目的としてなされたものであ
る。
構成 本発明は、上記目的を達成するために、記録液体の吐
出口を有する固体壁と、該固体壁を壁の一部とする液室
と、該液室に記録液体を供給するための流入口とを有
し、前記固体壁上に前記吐出口をほぼ中心にして半球状
気泡を生じせしめ、該半球状気泡の圧壊時に発生する液
体マイクロジェットを前記吐出口より吐出させることに
より記録を行なうマイクロジェットプリンターにおい
て、前記半球状気泡を、前記吐出口近傍に配置された一
対の電極による液体放電によって生じせしめることを特
徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づいて
説明する。
出口を有する固体壁と、該固体壁を壁の一部とする液室
と、該液室に記録液体を供給するための流入口とを有
し、前記固体壁上に前記吐出口をほぼ中心にして半球状
気泡を生じせしめ、該半球状気泡の圧壊時に発生する液
体マイクロジェットを前記吐出口より吐出させることに
より記録を行なうマイクロジェットプリンターにおい
て、前記半球状気泡を、前記吐出口近傍に配置された一
対の電極による液体放電によって生じせしめることを特
徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づいて
説明する。
実施例１ 第１図は、本発明によるドロップジェネレータの一実
施例を説明するための構成図で、図中、１はインク吐出
口,2は固体壁,3は液室,4は記録液流入口,5は液体マイク
ロジェット,6は発振器,7は電磁波エネルギー吸収発熱体
で、その動作は、記録液（ここではインク）を充てんし
たドロップジェネレータに対して発振器より、たとえ
ば、電磁波エネルギーを画像情報に応じてパルス的に固
体壁の吐出口近傍に与えることにより１個のインク滴
（液体マイクロジェット）が吐出口より飛び出す。
施例を説明するための構成図で、図中、１はインク吐出
口,2は固体壁,3は液室,4は記録液流入口,5は液体マイク
ロジェット,6は発振器,7は電磁波エネルギー吸収発熱体
で、その動作は、記録液（ここではインク）を充てんし
たドロップジェネレータに対して発振器より、たとえ
ば、電磁波エネルギーを画像情報に応じてパルス的に固
体壁の吐出口近傍に与えることにより１個のインク滴
（液体マイクロジェット）が吐出口より飛び出す。
第２図は、インク滴形成のメカニズムをより詳細に示
す図で、画像情報に応じて電磁波パルスエネルギーを与
えられることにより瞬間的に半球状気泡８が成長する
（（ａ）〜（ｂ））。次の瞬間、気泡内部は、まわりの
インクのために急激に温度が下がり、それによって急激
な圧力低下を生じ、液体のマイクロジェット５が形成さ
れる（（ｃ）〜（ｆ））。その後、ジェットはインク滴
９に分離し、飛翔し記録紙に衝突する（ｇ）。通常のイ
ンクジェットプリンターのインク滴の大きさは数10μｍ
でるが、本発明では、液体マイクロジェットの原理を利
用してインク滴を形成するので、液体マイクロジェット
径の約10倍ほどの径を有する半球状気泡を安定して発
生、保持するために吐出口は、数100μｍの径とするこ
とが望ましい。
す図で、画像情報に応じて電磁波パルスエネルギーを与
えられることにより瞬間的に半球状気泡８が成長する
（（ａ）〜（ｂ））。次の瞬間、気泡内部は、まわりの
インクのために急激に温度が下がり、それによって急激
な圧力低下を生じ、液体のマイクロジェット５が形成さ
れる（（ｃ）〜（ｆ））。その後、ジェットはインク滴
９に分離し、飛翔し記録紙に衝突する（ｇ）。通常のイ
ンクジェットプリンターのインク滴の大きさは数10μｍ
でるが、本発明では、液体マイクロジェットの原理を利
用してインク滴を形成するので、液体マイクロジェット
径の約10倍ほどの径を有する半球状気泡を安定して発
生、保持するために吐出口は、数100μｍの径とするこ
とが望ましい。
第３図は、電磁波エネルギー吸収発熱体の配置例を示
す図で、（ａ）図は電磁波エネルギー吸収発熱体７が固
体壁２の内側つまり液室内部にある場合、（ｂ）図は、
固体壁２の外側にある場合で、吐出口近傍であれば、液
室内部，固体壁外側どちらに配置してもかまわない。電
磁波エネルギー吸収発熱体７の形成方法は、たとえば、
電磁波エネルギーとして赤外線を用いる場合、以下の吸
収発熱材を以下の結着剤中に混合分散させて、塗布すれ
ばよい。
す図で、（ａ）図は電磁波エネルギー吸収発熱体７が固
体壁２の内側つまり液室内部にある場合、（ｂ）図は、
固体壁２の外側にある場合で、吐出口近傍であれば、液
室内部，固体壁外側どちらに配置してもかまわない。電
磁波エネルギー吸収発熱体７の形成方法は、たとえば、
電磁波エネルギーとして赤外線を用いる場合、以下の吸
収発熱材を以下の結着剤中に混合分散させて、塗布すれ
ばよい。
吸収発熱材： ・染料系…水溶性ニグロシン，変成水溶性ニグロシン，
水溶性にされ得るアルコール可溶性ニグロシン等。
水溶性にされ得るアルコール可溶性ニグロシン等。
・顔料系…カーボンブラック，群青，カドミウムイエロ
ー，ベンガラ，クロムイエロー等の無機顔料，アゾ系，
トリフェニルメタン系，キノリン系，アントラキノン
系，フロシアニン系の有機顔料。
ー，ベンガラ，クロムイエロー等の無機顔料，アゾ系，
トリフェニルメタン系，キノリン系，アントラキノン
系，フロシアニン系の有機顔料。
結着剤： ポリテトラフルオロエチレン，ポリフルオロエチレン
プロピレン，テトラフルオロエチレン，パーフルオロア
ルコキシ置換パーフルオルビニル共重合体等の耐熱性弗
素樹脂又はその他の耐熱性合成樹脂。
プロピレン，テトラフルオロエチレン，パーフルオロア
ルコキシ置換パーフルオルビニル共重合体等の耐熱性弗
素樹脂又はその他の耐熱性合成樹脂。
第４図は、マルチ化したドロップジェネレータを示す
図で、この場合のポイントは、図中のＬをできるだけ長
くとることである。これは、気泡崩壊時に発生する衝撃
波の影響をとなりの液室に与えないようにするためであ
る。而して、上記実施例によると、 1.全く新規な構造の単純なドロップジェネレータである
ため、低コストで製作できる。
図で、この場合のポイントは、図中のＬをできるだけ長
くとることである。これは、気泡崩壊時に発生する衝撃
波の影響をとなりの液室に与えないようにするためであ
る。而して、上記実施例によると、 1.全く新規な構造の単純なドロップジェネレータである
ため、低コストで製作できる。
2.マルチ化が容易である。
3.気泡の圧壊現象を利用しているため、周波数応答性が
高い（圧壊の１サイクルは数100nsecのオーダーであ
る）。
高い（圧壊の１サイクルは数100nsecのオーダーであ
る）。
4.従来のインクジェットプリンターのノズルより一桁大
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
5.吐出口が大きいため、製作が容易で、従来のようなノ
ズル微細加工は不要であるため、低コストである。
ズル微細加工は不要であるため、低コストである。
等の利点がある。
実施例２ 第５図は、本発明の他の実施例を説明するための構成
図で、図中、10は放電電極、11は放電装置で、その他第
１図に示した実施例と同様の作用をする部分には第１図
の場合と同じ参照番号が付してある。而して、この実施
例の場合、記録液（ここではインク）を充てんしたドロ
ップジェネレータに対して放電装置11より放電電極10に
対して画像情報に応じてパルス電圧を与え、液体放電を
おこすことにより気泡を発生させ、その気泡圧壊時に発
生する液体マイクロジェット５を吐出口１より噴出させ
るようにしたもので、画像情報に応じて液体放電をおこ
すことにより瞬間的に半球状気泡が発生し、以下、第２
図に関して説明したようにして液体マイクロジェットを
噴射する。
図で、図中、10は放電電極、11は放電装置で、その他第
１図に示した実施例と同様の作用をする部分には第１図
の場合と同じ参照番号が付してある。而して、この実施
例の場合、記録液（ここではインク）を充てんしたドロ
ップジェネレータに対して放電装置11より放電電極10に
対して画像情報に応じてパルス電圧を与え、液体放電を
おこすことにより気泡を発生させ、その気泡圧壊時に発
生する液体マイクロジェット５を吐出口１より噴出させ
るようにしたもので、画像情報に応じて液体放電をおこ
すことにより瞬間的に半球状気泡が発生し、以下、第２
図に関して説明したようにして液体マイクロジェットを
噴射する。
第６図は、第５図に示したドロップジェネレータをマ
ルチ化した場合の図であるが、この場合のポイントは、
第４図の場合と同様、図中のＬをできるだけ長くとるこ
とであるが、これは、第４図の場合と同様、気泡崩壊時
に発生する衝撃液の影響をとなりの液室に与えないよう
にするためである。
ルチ化した場合の図であるが、この場合のポイントは、
第４図の場合と同様、図中のＬをできるだけ長くとるこ
とであるが、これは、第４図の場合と同様、気泡崩壊時
に発生する衝撃液の影響をとなりの液室に与えないよう
にするためである。
第７図乃至第15図は、本実施例の電極構造の具体例を
示す図で、 第７図に示した例は、電極を針状にして電界を集中さ
せて効率よく（低エネルギーで）放電をおこすようにし
たものである。
示す図で、 第７図に示した例は、電極を針状にして電界を集中さ
せて効率よく（低エネルギーで）放電をおこすようにし
たものである。
第８図に示した例は、２枚の平板電極にして、電極間
に安定して気泡が発生するようにしたものであり、針状
の電極より、発生気泡の位置が安定している。
に安定して気泡が発生するようにしたものであり、針状
の電極より、発生気泡の位置が安定している。
第９図に示した例は、電極にほぼ同軸の穴をあけたも
のである。２枚の電極の両穴がガイドになって、発生気
泡の位置はさらに安定する。
のである。２枚の電極の両穴がガイドになって、発生気
泡の位置はさらに安定する。
第10図に示した例は、リング状の電極であり、基本的
には第９図に示した例と同じであり、その変形実施例で
ある。
には第９図に示した例と同じであり、その変形実施例で
ある。
第11図に示した例は、固体壁の吐出口の外周に電極を
おいてもので、発生気泡の位置が安定する。
おいてもので、発生気泡の位置が安定する。
第12図に示した例は、第11図に示した例の上部の電極
にも同心円状に穴をあけたもので、このようにすると発
生気泡の位置が更に安定する。
にも同心円状に穴をあけたもので、このようにすると発
生気泡の位置が更に安定する。
第13図に示した例は、第11図及び第12図に示した例に
おいて一方の電極を針状電極にしたもので、これは、発
生気泡の安定性と、針状電極による電界集中（効率がよ
くなる）の両方を狙ったものである。
おいて一方の電極を針状電極にしたもので、これは、発
生気泡の安定性と、針状電極による電界集中（効率がよ
くなる）の両方を狙ったものである。
第14図に示した例は、第13図に示した例の電極をリン
グ状にし、リング状電極形成部を電極の外周にそった形
状で周囲から一段高くしたものである。これもやはり、
発生気泡の安定性を狙ったものであり、第３図に示した
例よりも３次元的なガイドを付け加えた分だけ安定す
る。
グ状にし、リング状電極形成部を電極の外周にそった形
状で周囲から一段高くしたものである。これもやはり、
発生気泡の安定性を狙ったものであり、第３図に示した
例よりも３次元的なガイドを付け加えた分だけ安定す
る。
第15図に示した例は、第14図に示した例とは反対にリ
ング状電極形成部を周囲から下へ落しこんだもので、や
はり、発生気泡は安定して形成される。
ング状電極形成部を周囲から下へ落しこんだもので、や
はり、発生気泡は安定して形成される。
而して、この実施例によると、 1.全く新規な構造の単純なドロップジェネレータである
ため、低コストで製作できる。
ため、低コストで製作できる。
2.マルチ化が容易である。
3.気泡の圧壊現象を利用しているため、周波数応答性が
高い（圧壊の１サイクルは数100nsecのオーダーであ
る）。
高い（圧壊の１サイクルは数100nsecのオーダーであ
る）。
4.従来のインクジェットプリンターのノズルより一桁大
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
5.吐出口が大きいため、製作が容易で、従来のようなノ
ズル微細加工は不要であるため、低コストである。
ズル微細加工は不要であるため、低コストである。
6.放電電極配置により、発生気泡の位置が安定するた
め、液体マイクロジェットの噴射方向が安定する（印字
品質が向上する）。
め、液体マイクロジェットの噴射方向が安定する（印字
品質が向上する）。
等の利点がある。
実施例３ 第16図は、本発明の他の実施例を説明するための構成
図で、図中、20はレーザー発振器、21は被変調器駆動回
路、22は光変調器、23は走査器、24は集光レンズ、25は
パルスレーザー光である。而して、この実施例の場合、
記録液（ここではインク）を充てんしたドロップジェネ
レータに対して、レーザー発振器20より、レーザー光を
画像情報に応じてパルス的に固体壁の吐出口近傍に与え
ることにより１個のインク滴（液体マイクロジェット）
が吐出口より噴出させるようにしたもので、画像情報に
応じてパルスレーザー光を与えられることにより瞬間的
に半球状気泡が発生して、以下、第２図に関して説明し
たようにして液体マイクロジェットを噴射する。レーザ
ー発振器20より発生されたレーザー光は、光変調器22に
おいて、光変調器駆動回路21に入力されて、電気的に処
理されて出力される画像情報信号に従ってパルス変調さ
れる。パルス変調されたレーザー光は、走査器23を通
り、集光レンズ24によって吐出口１近傍の記録液に焦点
が合うように集光され、記録液を加熱して気泡を発生
し、液体マイクロジェット５を吐出する。この場合、ド
ロップジェネレータのレーザー光透過部は、レーザー光
に対して透過性の材料で作られる。あるいは、レーザー
光は集光レンズ24によって固体壁２の吐出口１近傍の外
壁に焦点が合うように集光され，外壁を加熱することに
よって気泡を発生し、液体マイクロジェット５を吐出す
ることも可能である。
図で、図中、20はレーザー発振器、21は被変調器駆動回
路、22は光変調器、23は走査器、24は集光レンズ、25は
パルスレーザー光である。而して、この実施例の場合、
記録液（ここではインク）を充てんしたドロップジェネ
レータに対して、レーザー発振器20より、レーザー光を
画像情報に応じてパルス的に固体壁の吐出口近傍に与え
ることにより１個のインク滴（液体マイクロジェット）
が吐出口より噴出させるようにしたもので、画像情報に
応じてパルスレーザー光を与えられることにより瞬間的
に半球状気泡が発生して、以下、第２図に関して説明し
たようにして液体マイクロジェットを噴射する。レーザ
ー発振器20より発生されたレーザー光は、光変調器22に
おいて、光変調器駆動回路21に入力されて、電気的に処
理されて出力される画像情報信号に従ってパルス変調さ
れる。パルス変調されたレーザー光は、走査器23を通
り、集光レンズ24によって吐出口１近傍の記録液に焦点
が合うように集光され、記録液を加熱して気泡を発生
し、液体マイクロジェット５を吐出する。この場合、ド
ロップジェネレータのレーザー光透過部は、レーザー光
に対して透過性の材料で作られる。あるいは、レーザー
光は集光レンズ24によって固体壁２の吐出口１近傍の外
壁に焦点が合うように集光され，外壁を加熱することに
よって気泡を発生し、液体マイクロジェット５を吐出す
ることも可能である。
第17図は、第16図に示したドロップジェネレータをマ
ルチ化した場合の図であるが、この場合のポイントも、
第４図の場合と同様、図中のＬをできるだけ長くとるこ
とであり、これは、気泡崩壊時に発生する衝撃波の影響
をとなりの液室に与えないようにするためである。
ルチ化した場合の図であるが、この場合のポイントも、
第４図の場合と同様、図中のＬをできるだけ長くとるこ
とであり、これは、気泡崩壊時に発生する衝撃波の影響
をとなりの液室に与えないようにするためである。
第18図は、本実施例の動作原理を説明するための図
で、第17図では、ドロップジェネレータを６ノズルの例
として説明したが、ここでは、たとえば、紙巾（たとえ
ばA4横巾）すべてにわたってカバーされるようにした例
を示してある。レーザー発振器20より発振されたレーザ
ー光は、光変調器22の入口開口に導かれる。光変調器22
においてレーザー光は、光変調器22への画情報入力信号
に従って強弱の変調を受ける。変調を受けたレーザー光
は、反射鏡26によってその光路をビームエキスパンダー
27の方向に曲げられ、ビームエキスパンダー27に入射す
る。ビームエキスパンダー27により平行光のままビーム
径が拡大される。次に、ビーム径の拡大されたレーザー
光は、高速で定速回転する回転多面鏡28に入射される。
回転多面鏡28によって掃引されたレーザー光は、集光レ
ンズ24により、第16図に示したドロップジェネレータの
固体壁２の外壁もしくは、内部の記録液に結像する。そ
れによって、吐出口１近傍に気泡を発生、液体マイクロ
ジェット５を吐出し、記録紙29に記録が行なわれる。
で、第17図では、ドロップジェネレータを６ノズルの例
として説明したが、ここでは、たとえば、紙巾（たとえ
ばA4横巾）すべてにわたってカバーされるようにした例
を示してある。レーザー発振器20より発振されたレーザ
ー光は、光変調器22の入口開口に導かれる。光変調器22
においてレーザー光は、光変調器22への画情報入力信号
に従って強弱の変調を受ける。変調を受けたレーザー光
は、反射鏡26によってその光路をビームエキスパンダー
27の方向に曲げられ、ビームエキスパンダー27に入射す
る。ビームエキスパンダー27により平行光のままビーム
径が拡大される。次に、ビーム径の拡大されたレーザー
光は、高速で定速回転する回転多面鏡28に入射される。
回転多面鏡28によって掃引されたレーザー光は、集光レ
ンズ24により、第16図に示したドロップジェネレータの
固体壁２の外壁もしくは、内部の記録液に結像する。そ
れによって、吐出口１近傍に気泡を発生、液体マイクロ
ジェット５を吐出し、記録紙29に記録が行なわれる。
なお、液体マイクロジェットの形成、吐出のくりかえ
し応答周波数は、これは与えるパルスレーザー光の強度
にも依存するが、数〜数10KHzであり、オンデマンド型
インジェットプリンターとしては、充分なスピードであ
る。
し応答周波数は、これは与えるパルスレーザー光の強度
にも依存するが、数〜数10KHzであり、オンデマンド型
インジェットプリンターとしては、充分なスピードであ
る。
而して、上記実施例によると、 1.従来のインクジェットプリンターにくらべ、１桁の大
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
2.吐出口が大きいため、製作が容易で、従来のようなノ
ズル微細加工は不要となり、低コストでドロップジェネ
レータが製作できる。
ズル微細加工は不要となり、低コストでドロップジェネ
レータが製作できる。
3.気泡の圧壊現象（液体マイクロジェットの生成現像）
を利用しているため、周波数応答性が高く、高速プリン
ターに適している。
を利用しているため、周波数応答性が高く、高速プリン
ターに適している。
4.レーザープリンターの技術，光学系等が供用でき開発
コスト，生産コストを大巾に下げることができる。
コスト，生産コストを大巾に下げることができる。
等の利点がある。
実施例４ 第19図は、本発明の他の実施例を説明するための構成
図で、図中、30は発熱抵抗体、31は電極、32は保護層、
33は電流電圧源で、発熱抵抗体30、電極31、保護層32
は、吐出口１のまわりに同心円状に配置されている。而
して、この実施例の場合、記録液（ここではインク）を
充てんしたドロップジェネレータの発熱抵抗体30に対し
て、電流電圧源33より画像情報に応じてパルス的に電気
エネルギーを与え、ジュール熱によって気泡を発生させ
て液体マイクロジェト５を吐出させるようにしたもの
で、画像情報に応じて、パルス的に電気エネルギーを与
えらることにより瞬間的に半球状気泡が発生し、以下、
第２図に説明したようにして液体マイクロジェットを噴
射する。発熱抵抗体30を構成する材料として、有用なも
のには、例えば、窒化タンタル，ニクロム，銀−パラジ
ウム合金，シリコン半導体，あるいは、ハフニウム，ラ
ンタン，ジルコニウム，チタン，タンタル，タングステ
ン，モリブデン，ニオブ，クロム，バナジウム等の金属
の硼化物があげられる。
図で、図中、30は発熱抵抗体、31は電極、32は保護層、
33は電流電圧源で、発熱抵抗体30、電極31、保護層32
は、吐出口１のまわりに同心円状に配置されている。而
して、この実施例の場合、記録液（ここではインク）を
充てんしたドロップジェネレータの発熱抵抗体30に対し
て、電流電圧源33より画像情報に応じてパルス的に電気
エネルギーを与え、ジュール熱によって気泡を発生させ
て液体マイクロジェト５を吐出させるようにしたもの
で、画像情報に応じて、パルス的に電気エネルギーを与
えらることにより瞬間的に半球状気泡が発生し、以下、
第２図に説明したようにして液体マイクロジェットを噴
射する。発熱抵抗体30を構成する材料として、有用なも
のには、例えば、窒化タンタル，ニクロム，銀−パラジ
ウム合金，シリコン半導体，あるいは、ハフニウム，ラ
ンタン，ジルコニウム，チタン，タンタル，タングステ
ン，モリブデン，ニオブ，クロム，バナジウム等の金属
の硼化物があげられる。
これらの発熱抵抗体30を構成する材料の中、特に金属
硼化物が優れたものとしてあげることができ、その中で
最も特性の優れているのが、硼化ハフニウム，硼化ニオ
ブの順となっている。
硼化物が優れたものとしてあげることができ、その中で
最も特性の優れているのが、硼化ハフニウム，硼化ニオ
ブの順となっている。
発熱抵抗体30は、上記の材料を用いて電子ビーム蒸着
やスパッタリング等の手法を用いて形成することができ
る。発熱抵抗体30の膜厚は、単位時間当りの発熱量が所
望通りとなるように、その面積，材質及び熱作用部分の
形状及び大きさ、更には、実際面での消費電力等に従っ
て決定されるものであるが、通常の場合、0.001〜５μ
ｍ、好適には0.01〜１μｍとされる。
やスパッタリング等の手法を用いて形成することができ
る。発熱抵抗体30の膜厚は、単位時間当りの発熱量が所
望通りとなるように、その面積，材質及び熱作用部分の
形状及び大きさ、更には、実際面での消費電力等に従っ
て決定されるものであるが、通常の場合、0.001〜５μ
ｍ、好適には0.01〜１μｍとされる。
電極31を構成する材料としては、通常使用されている
電極材料の多くのものが有効に使用され，具体的には、
たとえば、Al,Ag,Au,Pt,Cu等があげられ、これらを使用
して蒸着等の手法で所定位置に、所定の大きさ、形状、
厚さで望けられる。
電極材料の多くのものが有効に使用され，具体的には、
たとえば、Al,Ag,Au,Pt,Cu等があげられ、これらを使用
して蒸着等の手法で所定位置に、所定の大きさ、形状、
厚さで望けられる。
保護層32に要求される特性は、発熱抵抗体30で発生さ
れた熱を記録液に効果的に伝達することを妨げずに記録
液より発熱抵抗体30を保護するということである。保護
層32を構成する材料として有用なものには、たとえば酸
化シリコン，窒化シリコン，酸化マグネシウム，酸化ア
ルミニウム，酸化タンタル，酸化ジルコニウム等があげ
られ、これらは、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の
手法を用いて形成することができる。保護層32の膜厚
は、通常は0.01〜10μｍ、好適には0.1〜５μｍ、最適
には0.1〜３μｍとされるのが望ましい。
れた熱を記録液に効果的に伝達することを妨げずに記録
液より発熱抵抗体30を保護するということである。保護
層32を構成する材料として有用なものには、たとえば酸
化シリコン，窒化シリコン，酸化マグネシウム，酸化ア
ルミニウム，酸化タンタル，酸化ジルコニウム等があげ
られ、これらは、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の
手法を用いて形成することができる。保護層32の膜厚
は、通常は0.01〜10μｍ、好適には0.1〜５μｍ、最適
には0.1〜３μｍとされるのが望ましい。
なお、発熱抵抗体30等は、第３図の場合と同様、固体
壁２の内部に配置してもよいし、又、外部に配置して固
体壁２を加熱し、その熱によって気泡発生〜液体マイク
ロジェット吐出を行なってもよい。
壁２の内部に配置してもよいし、又、外部に配置して固
体壁２を加熱し、その熱によって気泡発生〜液体マイク
ロジェット吐出を行なってもよい。
第20図は、マルチ化したドロップジェネレータを示
し、発熱抵抗体30等は、省略してあるが、各吐出口１の
近傍には、第19図に示したように発熱抵抗体30,31,32が
配置してある。ここでのポイントも、第４図の場合と同
様、図中のＬをできるだけ長くとることであり、これは
気泡崩壊時に発生する衝撃波の影響をとなりの液室に与
えないようにするためである（相互干渉防止）。
し、発熱抵抗体30等は、省略してあるが、各吐出口１の
近傍には、第19図に示したように発熱抵抗体30,31,32が
配置してある。ここでのポイントも、第４図の場合と同
様、図中のＬをできるだけ長くとることであり、これは
気泡崩壊時に発生する衝撃波の影響をとなりの液室に与
えないようにするためである（相互干渉防止）。
而して、この実施例によると、 1.従来のインクジェットプリンターにくらべ、１桁の大
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
2.吐出口が大きいため、製作が容易で、従来のようなノ
ズル微細加工は不要となり、低コストでドロップジェネ
レータが製作できる。
ズル微細加工は不要となり、低コストでドロップジェネ
レータが製作できる。
3.気泡の圧壊現象（液体マイクロジェットの生成現像）
を利用しているため、周波数応答性が高く、高速プリン
ターに適している。
を利用しているため、周波数応答性が高く、高速プリン
ターに適している。
4.発熱抵抗体部を製作するうえで、従来より行なわれて
いるフォトリソ技術によるサーマルヘッドの加工法がそ
のまま利用できるため、低コストで製作できる。又、同
技術を用いることにより、高密度、マルチアレイ化が容
易である。
いるフォトリソ技術によるサーマルヘッドの加工法がそ
のまま利用できるため、低コストで製作できる。又、同
技術を用いることにより、高密度、マルチアレイ化が容
易である。
等の利点がある。
効果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、 1.全く新規な構造の単純なドロップジェネレータである
ため、低コストで製作できる。
ため、低コストで製作できる。
2.マルチ化が容易でる。
3.気泡の圧壊現象を利用しているため、周波数応答性が
高い（圧壊の１サイクルは数100nsecのオーダーであ
る）。
高い（圧壊の１サイクルは数100nsecのオーダーであ
る）。
4.従来のインクジェットプリンターのノズルより一桁大
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
きい吐出口でよいため、目づまりの心配が全くない。
5.吐出口が大きいため、製作が容易で、従来のようなノ
ズル微細加工は不要であるため、低コストである。
ズル微細加工は不要であるため、低コストである。
6.放電電極配置により、発生気泡の位置が安定するた
め、液体マイクロジェットの噴射方向が安定する（印字
品質が向上する）。
め、液体マイクロジェットの噴射方向が安定する（印字
品質が向上する）。
7.気泡の圧壊現象（液体マイクロジェットの生成現像）
を利用しているため、周波数応答性が高く、高速プリン
ターに適している。
を利用しているため、周波数応答性が高く、高速プリン
ターに適している。
8.レーザープリンターの技術，光学系等が供用でき、開
発コスト，生産コストを大巾に下げることができる。
発コスト，生産コストを大巾に下げることができる。
9.発熱抵抗体部を製作するうえで、従来より行なわれて
いるフォトリソ技術によるサーマルヘッドの加工法がそ
のまま利用できるため、低コストで製作できる。又、同
技術を用いることにより、高密度、マルチアレイ化が容
易である。
いるフォトリソ技術によるサーマルヘッドの加工法がそ
のまま利用できるため、低コストで製作できる。又、同
技術を用いることにより、高密度、マルチアレイ化が容
易である。
等の利点がある。
第１図は、本発明によるドロップジェネレータの一実施
例を説明するための構成図、第２図は、インク滴形成の
メカニズムを説明するための図、第３図は、電磁波エネ
ルギー吸収発熱体の配置例を示す図、第４図は、第１図
に示したドロップジェネレータをマルチ化した場合の構
成図、第５図は、本発明の他の実施例を説明するための
構成図、第６図は、第５図に示したドロップジェネレー
タをマルチ化した場合の構成図、第７図乃至第15図は、
それぞれ第５図に示した実施例の電極構造の具体例を示
す図、第16図は、本発明の他の実施例を説明するための
構成図、第17図は、第16図に示したドロップジェネレー
タをマルチ化した場合の構成図、第18図は、第16図に示
した実施例の動作原理を説明するための図、第19図は、
本発明の他の実施例を説明するための構成図、第20図
は、第19図に示したドロップジェネレータをマルチ化し
た場合の構成図である。 １……マイクロジェット吐出口,2……固体壁,3……液
室,4……記録液流入口,5……マイクロジェット,6……発
振器,7……電磁波エネルギー吸収発熱体,10……放電電
極,11……放電装置,20……レーザー発振器,21……光変
調器駆動回路,22……光変調器,23……走査器,24……集
光レンズ,25……パルスレーザー光,26……反射鏡,27…
…ビームエキスパンダー,28……回転多面鏡,29……記録
紙,30……発熱抵抗体,31……電極,32……保護層,33……
電流電圧源。
例を説明するための構成図、第２図は、インク滴形成の
メカニズムを説明するための図、第３図は、電磁波エネ
ルギー吸収発熱体の配置例を示す図、第４図は、第１図
に示したドロップジェネレータをマルチ化した場合の構
成図、第５図は、本発明の他の実施例を説明するための
構成図、第６図は、第５図に示したドロップジェネレー
タをマルチ化した場合の構成図、第７図乃至第15図は、
それぞれ第５図に示した実施例の電極構造の具体例を示
す図、第16図は、本発明の他の実施例を説明するための
構成図、第17図は、第16図に示したドロップジェネレー
タをマルチ化した場合の構成図、第18図は、第16図に示
した実施例の動作原理を説明するための図、第19図は、
本発明の他の実施例を説明するための構成図、第20図
は、第19図に示したドロップジェネレータをマルチ化し
た場合の構成図である。 １……マイクロジェット吐出口,2……固体壁,3……液
室,4……記録液流入口,5……マイクロジェット,6……発
振器,7……電磁波エネルギー吸収発熱体,10……放電電
極,11……放電装置,20……レーザー発振器,21……光変
調器駆動回路,22……光変調器,23……走査器,24……集
光レンズ,25……パルスレーザー光,26……反射鏡,27…
…ビームエキスパンダー,28……回転多面鏡,29……記録
紙,30……発熱抵抗体,31……電極,32……保護層,33……
電流電圧源。
Claims (10)
- 【請求項１】記録液体の吐出口を有する固体壁と、該固
体壁を壁の一部とする液室と、該液室に記録液体を供給
するための流入口とを有し、前記固体壁上に前記吐出口
をほぼ中心にして半球状気泡を生じせしめ、該半球状気
泡の圧壊時に発生する液体マイクロジェットを前記吐出
口より吐出させることにより記録を行なうことを特徴と
するマイクロジェットプリンター。 - 【請求項２】前記半球状気泡を、前記吐出口近傍に配置
された一対の電極による液体放電によって生じせしめる
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のマ
イクロジェットプリンター。 - 【請求項３】前記一対の電極が２本の針状電極であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載のマイ
クロジェットプリンター。 - 【請求項４】前記一対の電極が２枚の平板状電極である
ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載のマ
イクロジェットプリンター。 - 【請求項５】前記２枚の平板状電極のうちの１つは、固
体壁面にそって設置され、吐出口と同心円状になってい
る開口を有することを特徴とする特許請求の範囲第
（４）項に記載のマイクロジェットプリンター。 - 【請求項６】前記一対の電極は１本の針状電極と該針状
電極とほぼ同軸の開口を有する１枚の平板状電極もしく
はほぼ同軸のリング状電極より組合せられ、該平板状電
極もしくはリング状電極は固体壁面にそって設置され、
その開口が吐出口と同心円状の位置になるように設置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に
記載のマイクロジェットプリンター。 - 【請求項７】前記半球状気泡は、前記吐出口近傍にパル
スレーザー光を照射することによって生じせしめること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のマイク
ロジェットプリンター。 - 【請求項８】前記半球状気泡は、前記吐出口近傍に配置
されたジュール熱による電気・熱変換体により生じせし
められることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に
記載のマイクロジェットプリンター。 - 【請求項９】前記電気・熱変換体は、窒化タンタル，ニ
クロム，銀−パラジウム合金及びシリコン半導体の中か
ら選択される材料よりなる発熱抵抗体であり、該発熱抵
抗体が前記記録液体と接する部分においては、酸化シリ
コン，窒化シリコン，酸化マグネシウム，酸化アルミニ
ウム，酸化タンタル，酸化ジルコニウムの中から選択さ
れる材料よりなる保護層で被覆されていることを特徴と
する特許請求の範囲第（８）項に記載のマイクロジェッ
トプリンター。 - 【請求項１０】前記電気・熱変換体は、ハフニウム，ラ
ンタン，ジルコニウム，チタン，タンタル，タングステ
ン，ニオブ，クロム及びバナジウムの中より選択される
金属の硼化物で構成される材料よりなる発熱抵抗体であ
り、該発熱抵抗体が、前記記録液体と接する部分におい
ては、酸化シリコン，窒化シリコン，酸化マグネシウ
ム，酸化アルミニウム，酸化タンタル，酸化ジルコニウ
ムの中から選択される材料よりなる保護層で被覆されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第（８）項に記載
のマイクロジェットプリンター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18627887A JP2601476B2 (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | マイクロジエツトプリンター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18627887A JP2601476B2 (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | マイクロジエツトプリンター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6430758A JPS6430758A (en) | 1989-02-01 |
| JP2601476B2 true JP2601476B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=16185499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18627887A Expired - Lifetime JP2601476B2 (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | マイクロジエツトプリンター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601476B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5412413A (en) * | 1989-12-22 | 1995-05-02 | Ricoh Co., Ltd. | Method and apparatus for making liquid drop fly to form image by generating bubble in liquid |
| FI117433B (fi) * | 2000-12-08 | 2006-10-13 | Kone Corp | Hissi ja hissin vetopyörä |
-
1987
- 1987-07-24 JP JP18627887A patent/JP2601476B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6430758A (en) | 1989-02-01 |
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