JP2642933B2 - マルチノズルインクジエツトヘツド - Google Patents
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- 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
- B41J2/16—Production of nozzles
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- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1642—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by CVD [chemical vapor deposition]
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、記録媒体液の液滴を飛翔させて記録する、
液体噴射記録装置に用いられるマルチノズルインクジェ
ットヘッドに関する。
液体噴射記録装置に用いられるマルチノズルインクジェ
ットヘッドに関する。
[従来の技術] 液体噴射記録法(インクジェット記録法)は、記録時
における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいと
いう点で高速記録が可能であり、しかも、いわゆる定着
という特別な処理を必要とせず普通紙に記録が行なえる
点において、最近関心を集めている。
における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいと
いう点で高速記録が可能であり、しかも、いわゆる定着
という特別な処理を必要とせず普通紙に記録が行なえる
点において、最近関心を集めている。
その中で例えば特開昭54−51837号公報、ドイツ特許
公開(DOLS)第2843064号に記載されている液体噴射記
録法は熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の為
の原動力を得るという点において、他の液体噴射記録法
とは異なる特徴を有している。
公開(DOLS)第2843064号に記載されている液体噴射記
録法は熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の為
の原動力を得るという点において、他の液体噴射記録法
とは異なる特徴を有している。
即ち、上記の公報に開示されている記録法は、熱エネ
ルギーの作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴なう
状態変化を起し、この状態変化に基づく作用力によっ
て、記録ヘッド部先端のオリフィスより液体(液滴)が
吐出されて飛翔的液滴が形成され、該液滴が被記録部材
に付着し、記録が行なわれるという特徴がある。
ルギーの作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴なう
状態変化を起し、この状態変化に基づく作用力によっ
て、記録ヘッド部先端のオリフィスより液体(液滴)が
吐出されて飛翔的液滴が形成され、該液滴が被記録部材
に付着し、記録が行なわれるという特徴がある。
殊に、DOLS第2843045号公報に開示されている液体噴
射記録法は、所謂オンデマンド記録法に極めて有効に適
用されるばかりでなく、記録ヘッド部をフルラインタイ
プで高密度マルチノズル化された記録ヘッドが容易に具
現化出来るので、高解像度、高品質の画像を高速で得ら
れるという特徴を有している。
射記録法は、所謂オンデマンド記録法に極めて有効に適
用されるばかりでなく、記録ヘッド部をフルラインタイ
プで高密度マルチノズル化された記録ヘッドが容易に具
現化出来るので、高解像度、高品質の画像を高速で得ら
れるという特徴を有している。
[発明が解決しようとする課題] さて、この高密度マルチノズル記録ヘッドの特徴を最
大限に活用するには、例えばA4版紙に記憶ヘッドを走査
することなく記録できるように、いわゆる固定式一体型
フルマルチヘッド化する必要がある。然して、例えばA4
版短手方向、208mm巾に1mm当り16ノズルの記録ヘッドを
同一基板上に作成しようとすると、ノズル数は208×16
=3328本にものぼり、1mm当り16本のノズルを208mmに渡
って無欠陥、しかも均一に製造することはかなりの高度
な製造技術を要する。そして3328本のノズルをオンデマ
ンドで制御する為に、駆動回路の出力段は、同数必要で
あり、例えば64出力の駆動用ICチップであれば合計52個
も必要である。しかも、52個の駆動用ICと各発熱体の取
り出し電極との接続は高密度且つ多数配線となる為この
実装に要するコストも膨大なものである。
大限に活用するには、例えばA4版紙に記憶ヘッドを走査
することなく記録できるように、いわゆる固定式一体型
フルマルチヘッド化する必要がある。然して、例えばA4
版短手方向、208mm巾に1mm当り16ノズルの記録ヘッドを
同一基板上に作成しようとすると、ノズル数は208×16
=3328本にものぼり、1mm当り16本のノズルを208mmに渡
って無欠陥、しかも均一に製造することはかなりの高度
な製造技術を要する。そして3328本のノズルをオンデマ
ンドで制御する為に、駆動回路の出力段は、同数必要で
あり、例えば64出力の駆動用ICチップであれば合計52個
も必要である。しかも、52個の駆動用ICと各発熱体の取
り出し電極との接続は高密度且つ多数配線となる為この
実装に要するコストも膨大なものである。
そこで本発明は上述の如くの問題点に鑑みてなされた
もので、製造工程における歩留りを向上させ、実装の簡
素化と低密度化による大巾な実装コストの削減と、駆動
回路の大巾な削減による至って画期的な低コストの固定
式オンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドを
提供することを目的としている。
もので、製造工程における歩留りを向上させ、実装の簡
素化と低密度化による大巾な実装コストの削減と、駆動
回路の大巾な削減による至って画期的な低コストの固定
式オンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドを
提供することを目的としている。
さらに、製造コストを削減したヘッドを得ること、ま
た、製造コストを削減しても熱的に破壊を生じることな
く寿命の長いヘッドを提供することにある。
た、製造コストを削減しても熱的に破壊を生じることな
く寿命の長いヘッドを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 即ち本発明のマルチノズルインクジェットヘッドは、 第1の配線群と、 第2の配線群と、 2次元的に複数配され、前記第1の配線群の配線と前
記第2の配線群の配線によって選択的に駆動されるよう
電気的に接続されると共に、アモルファスシリコンで構
成され順電流が流れたときのみ発熱する整流素子と、 前記整流素子に対応して2次元的に複数配され、該整
流素子と対向する側に配されたインクを吐出するための
吐出口と、を有し、 前記吐出されるインクと混ざり合わず、前記吐出され
るインクより低沸点の液体に対して前記整流素子が発生
した熱を作用させてインクを吐出する ことを特徴としている。
記第2の配線群の配線によって選択的に駆動されるよう
電気的に接続されると共に、アモルファスシリコンで構
成され順電流が流れたときのみ発熱する整流素子と、 前記整流素子に対応して2次元的に複数配され、該整
流素子と対向する側に配されたインクを吐出するための
吐出口と、を有し、 前記吐出されるインクと混ざり合わず、前記吐出され
るインクより低沸点の液体に対して前記整流素子が発生
した熱を作用させてインクを吐出する ことを特徴としている。
また、前記第1の配線群と前記第2の配線群とが斜め
に交差すること、前記吐出口は斜めに配列されることが
望ましい。
に交差すること、前記吐出口は斜めに配列されることが
望ましい。
[実施例] 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の実施例であり、第2図は実施例の一
部破切した平面図である。第1図および第2図において
1は基板、2はオリフィスプレートである。また、3は
インクタンク、4は横線駆動用IC、5は縦線駆動用ICで
ある。基板1に設けられたS1〜S32は横配線(第2の配
線群)、I1〜I104は縦配線(第1の配線群)で、横配線
S1〜S32と縦配線I1〜I104は直角でない角θ(86.44de
g)で交差し、その交点にオリフィスプレート2に形成
したオリフィスσ1〜σ3328が2次元的に配置されてい
る。いまA4版短手方向の長さ208mmに16本/mmのフルマル
チノズルインクジェットヘッドを作成する場合、例え
ば、第2図のような横配線32本、縦配線104本の配線で
オリフィスが3328穴となる。各オリフィスσ1〜σ3328
は第2図に示す如く、斜めに配置されピッチP1は1/16m
m、ピッチP2は1mm程度がよい。この場合横配線の取り出
し密度は、1本/mmで縦配線の取り出し密度は0.5本/mm
となる。
部破切した平面図である。第1図および第2図において
1は基板、2はオリフィスプレートである。また、3は
インクタンク、4は横線駆動用IC、5は縦線駆動用ICで
ある。基板1に設けられたS1〜S32は横配線(第2の配
線群)、I1〜I104は縦配線(第1の配線群)で、横配線
S1〜S32と縦配線I1〜I104は直角でない角θ(86.44de
g)で交差し、その交点にオリフィスプレート2に形成
したオリフィスσ1〜σ3328が2次元的に配置されてい
る。いまA4版短手方向の長さ208mmに16本/mmのフルマル
チノズルインクジェットヘッドを作成する場合、例え
ば、第2図のような横配線32本、縦配線104本の配線で
オリフィスが3328穴となる。各オリフィスσ1〜σ3328
は第2図に示す如く、斜めに配置されピッチP1は1/16m
m、ピッチP2は1mm程度がよい。この場合横配線の取り出
し密度は、1本/mmで縦配線の取り出し密度は0.5本/mm
となる。
次に第3図に、第2図におけるヘッドの電気的等価回
路を示す。図中S1〜S32、I1〜I104は第2図の横配線、
縦配線それぞれに対応している。第3図中r1〜r3328は
液滴を飛翔させる為の発熱素子で、d1〜d3328は例えばP
N接合をもった整流素子である。本発明の整流素子は発
熱素子を兼ねている。この回路から横配線S1〜S32が縦
配線I1〜I104よりも高電圧になる交点の発熱素子rのみ
が発熱する。すなわち、縦配線に画像情報電圧V
IN(N=1‥‥104)を印加し、横配線の電圧レベルを
順に走査することによって時分割駆動による印字を行な
うことができる。
路を示す。図中S1〜S32、I1〜I104は第2図の横配線、
縦配線それぞれに対応している。第3図中r1〜r3328は
液滴を飛翔させる為の発熱素子で、d1〜d3328は例えばP
N接合をもった整流素子である。本発明の整流素子は発
熱素子を兼ねている。この回路から横配線S1〜S32が縦
配線I1〜I104よりも高電圧になる交点の発熱素子rのみ
が発熱する。すなわち、縦配線に画像情報電圧V
IN(N=1‥‥104)を印加し、横配線の電圧レベルを
順に走査することによって時分割駆動による印字を行な
うことができる。
第4図は飛翔した液滴により、記録される位置を示し
たもので、ある任意のN行の液滴は図の様になり(1)
〜(32)は1つの縦配線Iにより時分割で記録される。
たもので、ある任意のN行の液滴は図の様になり(1)
〜(32)は1つの縦配線Iにより時分割で記録される。
第5図にはこのヘッドを駆動するタイミング図を示し
た。第5図中、S1〜S32は横配線の時間的変化を示し、
図中Fは被記録物(この場合紙)の送り速度のタイミン
グを示している。第5図中I1〜I104は縦配線の画像情報
電圧VIN(N=1‥‥104)を示し、第5図中NはN行
目の情報であることを示している。
た。第5図中、S1〜S32は横配線の時間的変化を示し、
図中Fは被記録物(この場合紙)の送り速度のタイミン
グを示している。第5図中I1〜I104は縦配線の画像情報
電圧VIN(N=1‥‥104)を示し、第5図中NはN行
目の情報であることを示している。
次に第6図(I)、(II)に液滴噴射部の拡大図を示
した。第6図中(I)は基板面を上から見た図で、(I
I)はその断面図である。1はガラス基板、2はオリフ
ィスプレート、I,Sはそれぞれ縦配線、横配線である。
尚、縦配線1および横配線Sは通常アルミニウム(Al)
を使用し、厚さは5000Å程度である。同図中6はP型ア
モルファスシリコン、7はN型アモルファスシリコンで
あり、それぞれプラズマCVD法等により成膜する。6,7に
よりPN接合が構成されるので縦配線Iから横配線Sへの
電流は流れず、横配線Sから縦配線Iへの電流のみが流
れる。このとき整流素子の順方向の抵抗を10Ω程度とす
ると、縦配線Iと横配線S間に10V程度の順電圧を印化
することにより整流素子が発熱し、オリフィスσより液
滴が吐出する。すなわち整流素子が発熱素子としての役
割を兼ねることができる。
した。第6図中(I)は基板面を上から見た図で、(I
I)はその断面図である。1はガラス基板、2はオリフ
ィスプレート、I,Sはそれぞれ縦配線、横配線である。
尚、縦配線1および横配線Sは通常アルミニウム(Al)
を使用し、厚さは5000Å程度である。同図中6はP型ア
モルファスシリコン、7はN型アモルファスシリコンで
あり、それぞれプラズマCVD法等により成膜する。6,7に
よりPN接合が構成されるので縦配線Iから横配線Sへの
電流は流れず、横配線Sから縦配線Iへの電流のみが流
れる。このとき整流素子の順方向の抵抗を10Ω程度とす
ると、縦配線Iと横配線S間に10V程度の順電圧を印化
することにより整流素子が発熱し、オリフィスσより液
滴が吐出する。すなわち整流素子が発熱素子としての役
割を兼ねることができる。
整流素子(この場合アモルファスシリコンのPN接合)
をヒーターとして兼用すると構造が非常に簡単で最も安
価なヘッドが作成できる。しかしa−Siは熱に弱く、自
己発熱により整流機能を失ってしまう。そこで低温度で
沸騰する液体を発泡させ、その泡のエネルギーを用いて
インクを吐出させる方法にすることによりヒーター寿命
が延びた。
をヒーターとして兼用すると構造が非常に簡単で最も安
価なヘッドが作成できる。しかしa−Siは熱に弱く、自
己発熱により整流機能を失ってしまう。そこで低温度で
沸騰する液体を発泡させ、その泡のエネルギーを用いて
インクを吐出させる方法にすることによりヒーター寿命
が延びた。
第7図にインク吐出の様子を示した。図中(I)〜
(III)の1はガラス基板、2はオリフィスプレート、
1,Sはそれぞれ縦配線、横配線である。6はP型a−S
i、7はN型a−Siである。
(III)の1はガラス基板、2はオリフィスプレート、
1,Sはそれぞれ縦配線、横配線である。6はP型a−S
i、7はN型a−Siである。
Xはフッ素系不活性液体で沸点は56℃、比重は1.68で
ある。Yは記録用インクで水系のものを用いる。非加熱
時(I)に示した様に比重の違いによりX.Y液は互いに
混ざり合う事はない(吐出芳香は重力に反する方向に限
る。)。
ある。Yは記録用インクで水系のものを用いる。非加熱
時(I)に示した様に比重の違いによりX.Y液は互いに
混ざり合う事はない(吐出芳香は重力に反する方向に限
る。)。
次にPN接合に対し順方向のパルス状電圧を印加すると
整流素子が急激に発熱し、図中(II)の様にフッ素系不
活性液体の泡Aが発生し、その泡の力によりインクYが
液滴Bとなってオリフィスより吐出する。次に整流素子
が冷却するにつれ泡Aは消滅し、通常状態にもどる(図
中(III))。
整流素子が急激に発熱し、図中(II)の様にフッ素系不
活性液体の泡Aが発生し、その泡の力によりインクYが
液滴Bとなってオリフィスより吐出する。次に整流素子
が冷却するにつれ泡Aは消滅し、通常状態にもどる(図
中(III))。
これは泡発生液体の沸点が低いのでa−Siが熱で破壊
されることはない。本実施例では基板にガラスを用い、
整流素子にアモルファスシリコンを用いたが、これは長
尺低コスト化に対して最も有効な材料と言える。しかし
さらに高密度化、高効率化に対しては、基板に石英ガラ
ス、整流素子にポリシリコンあるいは基板にSiウェハ、
整流素子にクリスタルシリコンを用いることも可能であ
る。
されることはない。本実施例では基板にガラスを用い、
整流素子にアモルファスシリコンを用いたが、これは長
尺低コスト化に対して最も有効な材料と言える。しかし
さらに高密度化、高効率化に対しては、基板に石英ガラ
ス、整流素子にポリシリコンあるいは基板にSiウェハ、
整流素子にクリスタルシリコンを用いることも可能であ
る。
[発明の効果] 以上に説明した通り、本発明によれば複数の縦配線と
複数の横配線を設け、これらの配線間に、順電流導通に
より発熱する整流素子を設けたので、欠陥の無いヘッド
を容易に製造できる効果がある。また、発熱素子と整流
素子とを兼ねさせることで、発熱素子を容易に2次元配
置することができ、高速記録を達成することが可能なイ
ンクジェットヘッドを提供することができる。また、被
記録部分の送り速度に同期した時分割駆動ができるの
で、駆動用ICおよび実装のコストを大幅に低減できる効
果がある。実施例においては横配線を32本、縦配線を10
4本としているので、実装は合計136ヶ所で駆動用ICは13
6bit分でよく実装コストも低い。また同じ総ノズル数
(3328本)で横配線、縦配線の本数を、それぞれ64本、
52本とすれば駆動用ICは116bit分でよく、さらに低コス
ト化も可能である。
複数の横配線を設け、これらの配線間に、順電流導通に
より発熱する整流素子を設けたので、欠陥の無いヘッド
を容易に製造できる効果がある。また、発熱素子と整流
素子とを兼ねさせることで、発熱素子を容易に2次元配
置することができ、高速記録を達成することが可能なイ
ンクジェットヘッドを提供することができる。また、被
記録部分の送り速度に同期した時分割駆動ができるの
で、駆動用ICおよび実装のコストを大幅に低減できる効
果がある。実施例においては横配線を32本、縦配線を10
4本としているので、実装は合計136ヶ所で駆動用ICは13
6bit分でよく実装コストも低い。また同じ総ノズル数
(3328本)で横配線、縦配線の本数を、それぞれ64本、
52本とすれば駆動用ICは116bit分でよく、さらに低コス
ト化も可能である。
特に本発明においては整流素子にアモルファスシリコ
ンを用い、この整流素子自体が順電流によって発熱する
発熱体を兼ねているので構造が非常に簡略化されると共
に、ガラス基板上等に低温プロセスで作成できるため安
価なヘッドを提供することができる。さらに、整流素子
が発熱した熱が与えられる液体は吐出することができ、
上述のような安価な構成のヘッドであっても寿命の長い
ヘッドを提供することができる。
ンを用い、この整流素子自体が順電流によって発熱する
発熱体を兼ねているので構造が非常に簡略化されると共
に、ガラス基板上等に低温プロセスで作成できるため安
価なヘッドを提供することができる。さらに、整流素子
が発熱した熱が与えられる液体は吐出することができ、
上述のような安価な構成のヘッドであっても寿命の長い
ヘッドを提供することができる。
第1図は本発明の実施例であり、第2図は第1図の一部
を破切した平面図、第3図は同じく実施例の一部を電気
的等価回路で示した図、第4図は実施例で飛翔した液滴
の位置を示す図、第5図は実施例の時分割駆動のタイミ
ング図、第6図は実施例の縦配線と横配線の交点部分を
示す図である。また、第7図(I)乃至(III)はイン
ク吐出の様子を示す断面図である。 1……基板、2……オリフィスプレート、d……整流素
子、r……発熱素子、I……縦配線、S……横配線、3
……インクタンク、4……横線駆動用IC、5……縦線駆
動用IC、A……泡、B……液滴、X……不活性液体、Y
……記録用インク、6……P型アモルファスシリコン、
7……N型アルモファスシリコン。
を破切した平面図、第3図は同じく実施例の一部を電気
的等価回路で示した図、第4図は実施例で飛翔した液滴
の位置を示す図、第5図は実施例の時分割駆動のタイミ
ング図、第6図は実施例の縦配線と横配線の交点部分を
示す図である。また、第7図(I)乃至(III)はイン
ク吐出の様子を示す断面図である。 1……基板、2……オリフィスプレート、d……整流素
子、r……発熱素子、I……縦配線、S……横配線、3
……インクタンク、4……横線駆動用IC、5……縦線駆
動用IC、A……泡、B……液滴、X……不活性液体、Y
……記録用インク、6……P型アモルファスシリコン、
7……N型アルモファスシリコン。
フロントページの続き (72)発明者 川瀬 俊光 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 春日山 幸夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−266253(JP,A) 特開 昭58−153662(JP,A) 特開 昭57−36679(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】第1の配線群と、 第2の配線群と、 2次元的に複数配され、前記第1の配線群の配線と前記
第2の配線群の配線によって選択的に駆動されるよう電
気的に接続されると共に、アモルファスシリコンで構成
され順電流が流れたときのみ発熱する整流素子と、 前記整流素子に対応して2次元的に複数配され、該整流
素子と対向する側に配されたインクを吐出するための吐
出口と、を有し、 前記吐出されるインクと混ざり合わず、前記吐出される
インクより低沸点の液体に対して前記整流素子が発生し
た熱を作用させてインクを吐出する ことを特徴とするマルチノズルインクジェットヘッド。 - 【請求項2】前記第1の配線群と、前記第2の配線群と
が斜めに交差している特許請求の範囲第1項に記載のマ
ルチノズルインクジェットヘッド。 - 【請求項3】前記吐出口は斜めに配列されている特許請
求の範囲第1項に記載のマルチノズルインクジェットヘ
ッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62176589A JP2642933B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | マルチノズルインクジエツトヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62176589A JP2642933B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | マルチノズルインクジエツトヘツド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6420151A JPS6420151A (en) | 1989-01-24 |
JP2642933B2 true JP2642933B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=16016206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62176589A Expired - Fee Related JP2642933B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | マルチノズルインクジエツトヘツド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2642933B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
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---|---|---|---|---|
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JPS58153662A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-12 | Ricoh Co Ltd | インクジエツト記録装置 |
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-
1987
- 1987-07-15 JP JP62176589A patent/JP2642933B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6420151A (en) | 1989-01-24 |
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