JP2620230B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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JP2620230B2
JP2620230B2 JP62029712A JP2971287A JP2620230B2 JP 2620230 B2 JP2620230 B2 JP 2620230B2 JP 62029712 A JP62029712 A JP 62029712A JP 2971287 A JP2971287 A JP 2971287A JP 2620230 B2 JP2620230 B2 JP 2620230B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/1404Geometrical characteristics
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • 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、一般にインクと呼ばれている記録液を吐出
させて記録を行なうインクジェット記録ヘッド、中でも
高速応答性と優れた吐出安定性を有するインクジェット
記録ヘッドに関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、種々の液滴吐出原理に基づいてインクを吐
出、飛翔させて記録を行なうインクジェット記録法が知
られている。中でも記録信号に応じて吐出口より上記イ
ンク小液滴を吐出飛翔させ、該液滴を紙などの被記録部
材表面に付着させて記録を行なういわゆるドロップオン
デマンド(DROP−ON−DEMAND)記録法は、記録に必要な
液滴のみしか吐出しないので、記録に不要である吐出イ
ンクの回収やその処理のための特別な手段を設ける必要
がなく、装置自体を簡素化、小型化し得ること、吐出口
より吐出される液滴の飛翔方向を制御する必要がないこ
と、多色記録が容易に行なえること等のために注目を集
めている。また、ドロップオンデマンド記録法は、上記
したように記録に必要な液滴のみを吐出、飛翔させるも
のであるから、インクを貯蔵する液溜もさほど大型化し
なくとも実用的には十分であり、この点でも装置の小型
化に適したものである。
このようなドロップオンデマンド記録法に代表される
インクジェット記録法は、上述のように大変に優れた記
録法であるが、よりいっそうの高速記録を実現するため
には、信号入力に対して液適の吐出応答性が優れていな
くはならない。しかも、吐出される液適は高速で常に安
定した飛翔がなされる必要がある。
そして、このような高速安定記録を行なうためには、
液適吐出のためのエネルギーを発生する吐出エネルギー
発生手段で生じたエネルギーの液路後方へのエネルギー
損失を防止してエネルギーをインクに有効付与すること
が必要である。このため、例えば特開昭59−199256号公
報に示されているようにインクの供給方向、つまり上流
側の液路長さを十分にとるか、もしくは特開昭60−2043
52号公報に示されているように吐出エネルギー発生手段
より上流側に流体抵抗体を付設する等のことが一般に行
なわれている。
しかしながら、液路長さを十分にとったり、あるいは
流体抵抗体を付設したりすると、液路抵抗が増大して吐
出口から液適として吐出された分のインクが液路内に速
やかに補給されなくなると言う問題があった。
このため、信号入力に対応して吐出される液滴が信号
入力の間隔が短くなるにつれて、すなわち単位時間当り
に吐出させようとする液滴の数が多くなるにつれて応答
性が低下してくると言う問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、液滴吐
出のためのエネルギーをインクに有効に付与することが
可能で、かつ速やかなインク補給も可能なインクジェッ
ト記録ヘッド、言いかえれば吐出速度と応答周波数をと
もに向上させ、高速かつ高品位な記録を安定に行うこと
が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成され
る。
吐出口にそれぞれ連通した列状に配された複数の液路
と、それぞれの液路に対応して基板に配されると共に前
記吐出口からインクを吐出させるための気泡を発生させ
る発熱体とを有するインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記液路は、前記発熱体が設けられた第1の流路
と、該第1の流路より上流側に前記基板より離れた位置
であって前記第1の流路の配置位置より前記列方向にず
れた位置に配された第2の流路とが接続されることで構
成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。
〔作 用〕
本発明では、上述のように液路は、吐出口に連通して
吐出エネルギー発生手段が設けられた第1の流路と、該
第1の流路より上流側に基板より離れた位置であって前
記第1の流路の配置位置より前記列方向にずれた位置の
第2の流路とで構成されており、これらを接続した構成
としている。
このため発熱体が配された位置より上流側に吐出エネ
ルギーが逃げることを抑制することで吐出速度の向上と
速やかな補強によって高品位な記録を高速かつ安定に行
うことができる。また、第2の流路から第1の流路への
インクの流れ込み時に発熱体近傍に乱流を生じさせるこ
とで、消泡位置をずらすことができるため、ヘッド自体
の耐久性を向上させることができる。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。なお、
以下においては複数の吐出口を有するマルチアレイタイ
プのインクジェット記録ヘッドを主として説明するが、
吐出口が1つのシングルアレイタイプのものについても
本発明は適用し得るものである。
第1図は本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施
例を示す模式的平面図、第2図は第1図のA−A′線断
面図である。
この記録ヘッドは、複数の吐出口12と、該吐出口12に
連通する液路13と、該液路13の一部に吐出エネルギー発
生手段としての発熱体1と、この液路13にインクを補給
するためのインク溜4とを有したものとして構成されて
いる。
ここで、液路13は前述の発熱体が設けられた基板11お
よび天板5間に配した第1の液路構成体2と第2の液路
構成体3によって形成されており、複数の液路が列状に
並んで配されている。この液路は吐出口に直接連通し吐
出エネルギー発生手段が設けられた第1の流路と、該第
1の流路より上流側に基板より離れた位置であって第1
流路の配置位置より列方向にずれた位置に配された第2
の流路とで構成されており、これらを接続することで矢
印方向にて示したようなインクの補給方向を持つ屈曲し
た流路となっている。そして、この液路13は発熱体1よ
り下流側では吐出口12のそれぞれと発熱体1とが互いに
対応するように、第1の液路構成体2によりそれぞれが
特に屈曲することなく隔絶配置されている。
一方、発熱体1より上流側では、この独立した液路12
が第1図示のように共通化され、又、その上流側で第2
の流路は隣り合う第1の流路の間の璧の位置に前記第2
の流路が位置するように配されており、それぞれの液路
13に主に2方向からインクが流入するように第2の液路
構成体3が形成されている。
すなわち、この記録ヘッドでは、インク溜4中に保持
されたインクは、まず第2の液路構成体3によって隔絶
された各液路13のそれぞれに流入し、次いで主として2
方向に分流されながら、発熱体1が設置されている第1
の液路構成体2により隔絶された各液路13に流入してい
くのである。
このような本発明のインクジェット記録ヘッドを用い
ての記録は従来例におけると特に異なることなく実施す
ることができ、例えば所望の電気パルスを吐出エネルギ
ー発生手段であるところの発熱体1に印加することによ
り行なう。すなわち、このような電気パルスを発熱体に
印加すると、この発熱体と接触する部分のインクが加熱
沸騰する。その結果として、この発熱体と接する部分の
インクが発泡し、この発泡によって生じる圧力波により
吐出口からインクが吐出されて記録が行なわれるのであ
る。この際、本発明の記録ヘッドでは発熱体より上流側
の液路が屈曲しているため、この屈曲した液路が障壁と
なってインクの吐出方向とは反対方向に向う圧力波の伝
播が阻止され、吐出エネルギーの有効利用がなされる。
一方、液滴吐出によって失われた分のインクは、この
屈曲した液路を通ってインク溜より補給されるわけであ
るが、液路は単に屈曲しているだけであるので液路抵抗
の増加は小さく、速やかなインクの補給が達成されるの
である。実際、吐出時のインクの流速よりも約1桁遅い
補給時のインク流速においては、液路が屈曲しているこ
とによる抵抗の増加は実質上問題にならない。さらに、
この実施例では、発熱体より上流側で液路が共通化され
ているためインク補給は極めて容易である。又、前述の
ように発熱体が設けられた位置近傍の液路に対して斜め
上方向からインクが供給されるため液路内に乱流を生
じ、消泡位置をずらせることでヘッドの耐久性の向上等
をも図ることができる。
なお、上記においては特に説明しなかったが、図中に
符号6にて示すものは天板と液路構成体とを接合するた
めの接着層である。また、本発明においては、上述した
ような液路の屈曲部およびインク溜は吐出エネルギー発
生手段に近接して設けるのが好ましく、例えば図中に符
号Cにて示す吐出エネルギー発生手段と屈曲部との距離
は、0〜250μm程度とするとよい。また、吐出エネル
ギー発生手段後部からインク溜までの距離は、屈曲部が
形成可能な最低の値から350μm程度までとするとよ
い。そして、このように発熱体近傍に液路の屈曲部を設
けたものでは、発熱体の加熱によってインク中に生じる
泡が複雑な形状、すなわち表面張力を相対的に大きな形
状となるため、泡の消滅速度が向上し、結果的にインク
の補給速度をより向上させることができる。
第3図は関連技術のインクジェット記録ヘッドの一例
を示す模式的平面図、第4図は第3図のA−A′線断面
図である。
この記録ヘッドは上述した第1図の記録ヘッドと同様
に天板5方向に屈曲した複数の液路13を有しているが、
これら液路は個々に独立に配され、共通化による液路内
のインクの相互作用を減じて液滴吐出のさらなる安定化
をはかったものである。
第5図も関連技術のインクジェット記録ヘッドの更に
別の例を示す模式的平面図である。
この記録ヘッドは、上述した第1図および第3図の記
録ヘッドのように天板方向に液路を屈曲させる代りに、
平面的、つまり基板と平行に液路を屈曲させたもので、
液路構成体が一層ですむため製造が容易であるという利
点を有する。
第7図は本発明のインクジェット記録ヘッドの更に別
の例を示す模式的平面図、第8図は第7図のA−A′線
断面図である。
この記録ヘッドは、第3図の記録ヘッドと同様の個々
に独立した液路13を有するが、これら液路のそれぞれは
天板5方向、つまり基板に垂直方向にまず屈曲した後、
基板11と平行方向い更に屈曲するという2度の屈曲を経
てインク溜4に連通しており、吐出方向と反対方向に向
う圧力波への障壁としての作用を優れたものとすること
により、吐出エネルギーのよりいっそう有効利用をはか
ったものである。また本実施例においても、先に第1図
で説明したように発熱体が設けられた位置の流路に対し
て斜め上方向からインクが供給されるために、流路内に
乱流を生じることができる。
次に、上述した第1図および第7図に示した各実施例
の記録ヘッドの吐出特性、および第3図、第5図に示し
た関連技術の特性を第1表に基づいて述べる。
なお、以下においては第1図の記録ヘッドを実施例
1、第3図の記録ヘッドを関連技術1、第5図の記録ヘ
ッドを関連技術21、第7図の記録ヘッドを実施例2と呼
び、実施例1、2および関連技術1の記録ヘッドについ
ては、吐出口と発熱体との距離Bと、吐出口と屈曲部と
の距離Cとを種々に変化させたa、b、cの3種の記録
ヘッドを作成し、それぞれの吐出特性を評価した。ま
た、この第1表には、これら実施例との比較のために第
6図に例示したようなインクの供給方向側に十分な液路
長さをとった従来例の記録ヘッドの吐出特性も合せて示
す(ただし、発熱体形状および液路高さは、実施例およ
び比較例とも全て同一とした)。また、表中に示す応答
周波数はインクの表面張力によって吐出口に形成される
メニスカスの動きからリフィル曲線(デレイタイム対メ
ニスカス後退長さ)を作成し、リフィル完了時間(イン
ク補給の完了時間)を外挿して求め、その逆数を応答周
波数とした。液滴吐出速度は発熱体への電気パルス印加
から100μsec後の液滴位置をスケールで測定し、換算し
て求めた。
この第1表から明らかなように、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドでは、応答周波数とインクの吐出速度が
ともに向上し、このような吐出特性の改善によって高速
かつ高品位な記録を安定に行なうことが可能となる。
〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明のインクジェット記録
ヘッドでは、従来例の記録ヘッドと比較して、応答周波
数とインクの吐出速度がともに向上する。そのため、本
発明のインクジェット記録ヘッドを装着した印字装置で
は印字スピードを飛躍的に向上させることができる。ま
た、インクの吐出速度が速いため、吐出口付近がインク
で濡れることによる吐出方向の乱れの影響を受け難く、
印字品位が向上する。また、インクが被記録部材に高速
で衝突するため、インクが被記録部材上に大きく広が
り、インクの蒸発が促進されるので、利用し得る被記録
部材の種類が飛躍的に増加するという効果がある。さら
に、発熱体が設けられた位置の液路に対して斜め上方か
らインクの供給がなされるため、液流に乱流を生じさせ
消泡位置をずらすことができ、ヘッドの耐久性を向上さ
せることもできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施例
を示す模式的平面図、第2図は第1図のA−A′線断面
図、第3図は関連技術のインクジェット記憶ヘッドの一
例を示す模式的平面図、第4図は第3図のA−A′線断
面図、第5図は関連技術のインクジェット記録ヘッドの
更に別の例を示す模式的平面図、第6図は従来例のイン
クジェット記録ヘッドの一例を示す模式的平面図、第7
図は本発明のインクジェット記録ヘッドの更に別の例を
示す模式的平面図、第8図は第7図のA−A′線断面図
である。 1……発熱体、2……第1の液路構成体 3……第2の液路構成体 4……インク溜、5……天板 6……接着層、11……基板 12……吐出口、13……液路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吐出口にそれぞれ連通し列状に配された複
    数の液路と、それぞれの液路に対応して基板に配される
    と共に前記吐出口からインクを吐出させるための気泡を
    発生させる発熱体とを有するインクジェット記録ヘッド
    において、 前記液路は、前記発熱体が設けられた第1の流路と、該
    第1の流路より上流側に前記基板より離れた位置であっ
    て前記第1の流路の配置位置より前記列方向にずれた位
    置に配された第2の流路とが接続されることで構成され
    ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項2】前記第2の流路の前記列方向へのずれは、
    隣り合う第1の流路の間の璧の位置に前記第2の液流路
    が位置するずれである特許請求の範囲第1項に記載のイ
    ンクジェット記録ヘッド。
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JPH02283453A (ja) * 1989-04-25 1990-11-20 Ricoh Co Ltd 液体噴射記録装置
ATE167434T1 (de) * 1993-07-26 1998-07-15 Canon Kk Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und damit versehene flüssigkeitsstrahldruckvorrichtung

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JPS6137438A (ja) * 1984-07-31 1986-02-22 Canon Inc インクジエツト記録ヘツド

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