JP2651198B2

JP2651198B2 - 液体噴射記録ヘッド

Info

Publication number: JP2651198B2
Application number: JP13705788A
Authority: JP
Inventors: 卓朗関谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH01306258A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、液体噴射記録ヘッド、より詳細には、新規
原理による液体噴射記録ヘッドに関する。

従来技術ノンインパクト記録法は、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において、最
近関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
り、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記
録の行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記
録法であって、これまでにも様々な方式が提案され、改
良が加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお
実用化への努力が続けられているものもある。

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称さ
れる記録液体の小滴（droplet）を飛翔させ、記録部材
に付着させて記録を行うものであって、この記録液体の
小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制
御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別され
る。

先ず第１の方式は例えばUSP3060429に開示されている
もの（Tele type方式）であって、記録液体の小滴の発
生を静電吸引的に行い、発生した記録液体小滴を記録信
号に応じて電解制御し、記録部材上に記録液体小滴を選
択的に付着させて記録を行うものである。

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間
に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズ
ルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号
に応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。

第２の方式は、例えばUSP3596275、USP3298030等に開
示されている方式（Sweet方式）であって、連続振動発
生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生
させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様
の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させること
で、記録部材上に記録を行うものである。

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘ
ッドを構成する一部であるノズルのオリフィス（吐出
口）の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記エピゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴
を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記
録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に
応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液
体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電
極間を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受
け、記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る
様にされている。

第３の方式は例えばUSP3416153に開示されている方式
（Hertz方式）であって、ノズルとリング状の帯電電極
間に電界を掛け、連続振動発生法によって、記録液体の
小滴を発生霧化させて記録する方式である。即ちこの方
式ではノズルと帯電電極間に掛ける電界強度を記録信号
に応じて変調することによって小滴の霧化状態を制御
し、記録画像の階調性を出して記録する。

第４の方式は、例えばUSP3747120に開示されている方
式（Stemme方式）で、この方式は前記３つの方式とは根
本的に原理が異なるものである。

即ち、前記３つの方式は、何れもノズルより吐出され
た記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。

つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を
有する記録ヘッドに付設されているエピゾ振動素子に、
電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエ
ゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って
前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部
材に付着させることで記録を行うものである。

これ等、従来の４つの方式は各々に特長を有するもの
であるが、又、他方において解決され得る可き点が存在
する。

即ち、前記第１から第３の方式は記録液体の小滴の発
生の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、
小滴の偏向制御も電界制御である。その為、第１の方式
は、構成上はシンプルであるが、小滴の発生に高電圧を
要し、又、記録ヘッドのマルチノズル化が困難であるの
で高速記録には不向きである。

第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で
高速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴
の電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサ
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。

第３の方式は、記録液体小滴を霧化することによって
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難
で、高速記録には不向きであること等の諸問題点が存す
る。

第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ利点を比較
的多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オン
デマンド（on−demand）で記録液体をノズルの吐出口よ
り吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方式の様に
吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴
を回収することが不要であること及び第１乃至第２の方
式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記
録液体の物質上の自由度が大であること等の大きな利点
を有する。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上
に問題があること、所望の共振動を有するピエゾ振動素
子の小型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘ
ッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の
機械的振動という機械的エネルギーによって記録液体小
滴の吐出飛翔を行うので高速記録には向かないこと、等
の欠点を有する。

更には、特開昭48−9622号公報（前記USP3747120に対
応）には、変形例として、前記のピエゾ振動素子等の手
段による機械的振動エネルギーを利用する変わりに熱エ
ネルギーを利用することが記載されている。

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発
生する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動
素子の代りの圧力上昇手段として使用することが記載さ
れている。

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コ
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室（液室）内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いか
は、何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイル
が設けられている位置は、液体インクの供給路から遥か
に遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド
構造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用に
は、不向きとなっている。

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上
重要である発生する熱では液吐出を行った後に次の液吐
出の準備状態を速やかに形成することは出来ない。

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録
ヘッドのマルチノイズ化上、サテライトドットの発生お
よび記録画像のガブリ発生等の点において一長一短があ
って、その長所を利する用途にしか適用し得ないという
制約が存在していた。

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、新規な原理による液体噴射記録ヘッドを提供
することを目的としてなされたものである。

構成本発明による液体噴射記録ヘッドは、一端が開口をな
す記録液流路と、前記開口近傍の記録液に気泡を発生さ
せる手段と、該気泡を破壊する手段とを有し、前記気泡
が破壊する時に飛翔する微小記録液滴を被記録体に付着
させることによって記録すること、或いは、一端が開口
をなす記録液流路と、前記開口近傍の記録液に気泡を発
生させる手段と、該気泡を破壊する手段とを各々独立に
有し、前記気泡が破壊する時に飛翔する微小記録液滴を
被記録体に付着させることによって記録することを特徴
とする液体噴射記録ヘッドであって、前記気泡を発生さ
せる手段は、前記流路内の開口近傍に設けられた一対の
電極に通電することによって行なわれる前記記録液の電
気分解による手段、もしくは、前記流路内の開口近傍に
設けられた発熱抵抗体に通電することによる手段であ
り、前記気泡を破壊する手段は、パルスレーザを照射す
ることによる手段であり、前記気泡が破壊する時に飛翔
する微小記録液滴を被記録体に付着させることによって
記録することを特徴としたものである。以下、本発明の
実施例に基いて説明する。

第１図は、本発明の動作原理を説明するための図で、
図中、１はヘッド基板、２は気泡発生手段、３はインク
流路、４はインク、５はインク吐出口、６は気泡、７は
メニスカス、８は飛翔する微小インク滴、９は気泡破壊
手段で、（ａ）図は本発明ヘッドの停止状態における吐
出口〜流路断面図を示している。吐出口５の近傍には、
気泡発生手段２が設けられている。気泡発生手段２につ
いては、後述する。なお、気泡発生手段へのたとえば通
電手段であるリード線等は、図では省略している。
（ｂ）図は、気泡発生手段２によって流路３の吐出口５
の近傍に気泡６が発生し、それによりインクのメニスカ
ス７が吐出口からせり出した状態になっているところで
ある。（ｃ）図は、気泡成長にともなう気泡内圧が高く
なり、その内圧と、メニスカスの表面張力のバランスが
くずれて気泡が破壊され、微小インク滴８が飛翔する状
態を示している。なお、（ｃ）図のように気泡発生手段
で気泡を大きく成長させていき、それをバランスが崩れ
るまで成長させて、気泡を破壊してもよいし、又、
（ｄ）図のように、別の何らかの手段９によって気泡を
破壊してやってもよい。（ｅ）図は、インク滴の飛翔が
終わり、流路後部（図の右の方）からインクが保給さ
れ、（ａ）図と同様の状態にもどったところである。

次に気泡発生手段について説明する。気泡発生手段と
してはたとえば、吐出口近傍に設けられた一対の電極に
よるインクの電気分解が好適な例としてあげられる。

第２図、第３図及び第４図は本発明の一実施例を示す
ものであり、コの字状に形成された一対のノズル基板11
と、ノズル基板11の先端部に設けられた電極12と、電極
12と電気回路を形成するリード線の機能を有する金属膜
13と、金属膜13にコーティングされる感光性樹脂14と、
電極12及び金属膜13が敷設される溝部15とより構成さ
れ、両基板は接着剤等により１体化され、この完成され
たヘッドの溝内部にインク16をポンプ等により圧入す
る。ノズル基板11としては、ガラス、セラミックス、プ
ラスチックその他の適当な材料を用いることができる。
このノズル基板11上に該基板11に対し密着性に優れるク
ロム等の導電性金属を真空蒸着等の薄膜形成技術によっ
て幅50μｍ〜200μｍ、厚さ１〜２μｍにパターンニン
グし金属膜13を形成する。さらに、金属膜13の上に感光
性樹脂をコーティングし絶縁膜を形成する。この感光性
樹脂14としては、耐インク性及び絶縁性に優れ、基板11
及び金属膜13に対する密着性に優れた材料、例えば、ポ
リイミド樹脂（P.I.Q）等を用いる。また、電極12は感
光性樹脂14をエッチングによって除去した部分に耐イン
ク性に優れ、かつ、電気分解電極として適当な水素過電
圧及び酸素過電圧を持ち耐腐食性に優れる金（Au）、白
金（Pt）、ニッケル（Ni）、鉄（Fe）、パラジウム（P
d）、銀（Ag）等の金属をメッキ、蒸着等によって形成
する。その形成に最しては、厚さを５〜20μｍでインク
と接する部分の面積が2.5×10^-3〜4.0×10^-2mm²程度と
なるように設ける。ノズル内での電極２は第４図に示す
ように対向配置され、その電極間距離は30μｍ〜100μ
ｍ程度である。

第５図は本発明の他の実施例を示すものであり、マル
チノズル化（６ノズル）を図った例である。基本的に
は、第２図乃至第４図に示したシングルノズル（電極12
を有する）を所定の間隔をおいて一対のノズル基板21に
並列配置したものである。なお、図においては、一方の
ノズル基板21を平板状にし、他方のノズル基板21にのみ
溝を設けた例を示しているが、前記実施例と同様に両基
板に溝を設けるようにしてもよい。ノズルの間隔として
は５μｍ〜200μｍ程度であり、プリントヘッドの幅は
必要に応じ紙幅と同一にすることができる。

第６図は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を
説明するための詳細図で、図中、31は発熱抵抗体、32は
電極、33は保護層、34は電源装置を示し、発熱抵抗体31
を構成する材料として、有用なものには、たとえば、タ
ンタル−SiO₂の混合物、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
エン、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31を構成する材料の中、殊に金属
硼化物が優れたものとしてあげることができ、その中で
も最も特性の優れているのでが、硼化ハフニウムであ
り、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タ
ンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順となってい
る。

発熱抵抗体31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31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32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
さで設けられる。

保護層33に要求される特性は、発熱抵抗体31で発生さ
れた熱を記録液体に効果的に伝達することを妨げずに、
記録液体より発熱抵抗体31を保護するということであ
る。保護層33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
33の膜厚は、通常は0.01〜10μｍ、好適には0.1〜５μ
ｍ、最適には0.1〜３μｍとされるのが望ましい。気泡
を破壊する手段は、前述のように、気泡を発生する手段
がその破壊手段を兼ね、気泡内圧とメニスカスの張力の
バランスがくずれるようにして破壊してもよいし、又、
気泡を発生する手段とは独立に、別の手段を設け、その
手段によって破壊してもよい。ここでは、破壊する手段
としてパルスレーザを照射する方法を好適な例としてあ
げておく。

第７図は、パルスレーザを用いて気泡を破壊させる例
を説明するための構成図で、レーザ発振器41より発生さ
れたレーザ光は光変調器43において光変調器駆動回路42
に入力されて電気的に処理されて出力される画情報信号
に従ってパルス変調される。パルス変調されたレーザ光
は走査器44を通り集光レンズ45によって、吐出口部に形
成された気泡に焦点が合うように集光され、パルスレー
ザエネルギー46によって気泡を破壊する。

次に第８図を参照しながら本発明のプリンターの一例
を説明する。第５図において本発明のヘッドの例として
６ノズルの例をあげたが、第８図に示した例は、ノズル
は高密度（例えば８〜16ノズル/mm）に、又、紙巾（例
えばA4横巾）すべてにわたってカバーされるように集積
した例である。

レーザー発振器41より発振されたレーザー光は、光変
調器43の入口開口に導かれる。光変調器43においてレー
ザー光は、光変調器43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51
によって、この光路をビームエキスパンダー52の方向に
曲げられ、ビームエキスパンダー52に入射する。ビーム
エキスパンダー52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光は、高速で定速
回転する回転多面鏡53に入射される。回転多面鏡53によ
って掃引されたレーザ光は、集光レンズ45によりヘッド
50の吐出口近傍に発生している気泡に結像する。それに
よって気泡は破壊され、微小インク滴が飛翔し、記録紙
60に記録が行なわれる。

次に本発明のインクについて説明する。

本発明による記録装置に使用される記録液体は、後述
する熱物性値及びその他の物性値を有する様に材料の選
択と組成成分の比が調合される他に従来の記録法におい
て使用されている記録液体と同様化学的物理的に安定で
ある他、応答性、忠実性、曳糸化能に優れている事、液
路殊に吐出口において固まらない事、流路中を記録速度
に応じた速度で流通し得る事、記録後、記録部材への定
着が速やかである事、記録濃度が充分である事、貯蔵寿
命が良好である事、等々の特性を与える様に物性が調整
される。

本発明による記録装置に使用される記録液体は、液媒
体と記録像を形成する記録剤及び所望の特性を得る為に
添加される添加剤より構成され、前記の物性値を得る範
囲において液媒体及び添加剤の種類及び組成比の選択に
よって、水性、非水性、溶解性、導電性、絶縁性のいず
れも得ることが出来る。

液媒体としては、水性媒体と非水性媒体とに大別され
るが、使用される液媒体は、前記の物性値を調合される
記録記録液体が有する様に他の選択される構成成分との
組み合せを考慮して下記のものより選択される。

その様な非水性媒体としては、例えばメチルアルコー
ル、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソ
プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、sec−ブ
チルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチル
アルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコー
ル、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニル
アルコール、デシルアルコール等の炭素数１〜10のアル
キルアルコール；例えば、ヘキサン、オクタン、シクロ
ペンタン、ベンゼン、トルエン、キシロール等の炭化水
素系溶剤；例えば、四塩化炭素、トリクロロエチレン、
テトラクロロエタ、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭
化水素系溶剤；例えば、エチルエーテル、ブチルエーテ
ル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレング
リコールモノエチルエーテル等のエーテル系溶剤；例え
ば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケ
トン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケト
ン系溶剤；ギ酸エチル、メチルアセテート、プロピルア
セテート、フェニルアセテート、エチレングリコールモ
ノエチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤；例え
ばジアセトンアルコール等のアルコール系溶剤；石油系
炭化水素溶剤等が挙げられる。

これ等の列挙した液媒体は使用される記録剤や添加剤
との親和性及び記録液体としての後述の諸特性を満足し
得る様に適宜選択して使用されるものであるが更に、後
記の特性を有する記録液体が調合され得る範囲内におい
て、必要に応じて適宜二種以上を混合して使用しても良
い。又、上記の条件内においてこれ等非水性媒体と水と
を混合して使用しても良い。

上記の液媒体の中、公害性、入手の容易さ、調合のし
易さ等の点を考慮すれば、水又は水・アルコール系の液
媒体が好適とされる。

記録剤としては、調合される記録液体が前記の諸物性
値を有するようにされる他、長時間放置による液路内や
記録液体供給タンク内での沈降、凝集、更には輸送管や
液路の目詰りを起こさない様に前記液媒体や添加剤との
関係において材料の選択がなされて使用される必要があ
る。この様な点からして、液媒体に溶解性の記録剤を使
用するのが好ましいが、液媒体に分散性又は難溶性の記
録剤であっても液媒体に分散させる時の記録剤の粒径を
充分小さくしてやれば使用され得る。

使用され得る記録剤は記録部材によって、その記録条
件に充分適合する様に適宜選択される。記録剤としては
染料及び顔料を挙げることが出来る。有効に使用される
染料は、調合された記録液体の後述の諸特性を満足し得
る様なものであり、好適に使用されるのは、例えば水溶
性染料としての直接染料、塩基性染料、酸性染料、可溶
性建染メ染料、酸性媒染染料、媒染染料、非水溶性染料
としての硫化染料、建染メ染料、酒精溶染料、油溶染
料、分散染料等の他、スレン染料、ナフトール染料、反
応染料、クロム染料、1:2型錯塩染料、1:1型錯塩染料、
アゾイック染料、カチオン染料等の中より選択されるも
のである。

具体的には、例えばレゾリングリルブルーPRL、レゾ
リンイエローPCG、レゾリンピンクPRR、レゾリングリー
ンPB（以下バイヤー製）、スミカロンブルーＳ−BG、ス
ミカロンレッドＥ−EBL、スミカロンイエローＥ−4GL、
スミカロンブリリアントブルーＳ−BL（以下住友化学
製）、ダイヤニックスイエロー−HG−SE、ダイヤニック
スレッドBN−SE（以下三菱化成製）、カヤロンポリエス
テルライトフラビン4GL、カヤロンポリエステルブルー3
R−SF、カヤロンポリエステルイエローYL−SE、カヤセ
ットターキスブルー776、カヤセットイエロー902、カヤ
セットレッド026、プロシオンレッドＨ−2B、プロシオ
ンブルーＨ−3R（以上日本火薬製）、レバフィックスゴ
ールデンイエローＰ−Ｒ、レバフィックスブリルレッド
Ｐ−Ｂ、レバフィックスブリルオレンジＰ−GR（以上バ
イヤー製）、スミフィックスイエローGRS、スミフィッ
クスＢ、スミフィックスブリルレッドBS、スミフィック
スブリルブルーPB、ダイレクトブラック40（以上住友化
学製）、ダイヤミラーブラウン3G、ダイヤミラーイエロ
ーＧ、ダイヤミラーブルー3R、ダイヤミラーブリルブル
ーＢ、ダイヤミラーブリルレッドBB（以上三菱化成
製）、レマゾールレッドＢ、レマゾールブルー3R、レマ
ゾールイエローGNL、レマゾールブリルグリーン6B（以
上ヘキスト社製）、チバクロンブリルイエロー、チバク
ロンブリルレッド4GE（以上チバガイギー社製）、イン
ジコ、ダイレクトテープブラックＥ・Ex、ダイアミンブ
ラックBH、コンゴーレッド、シリアスブラックBH、オレ
ンジII、アミドブラック10B、オレンジRO、メタニール
イエロー、ビクトリアスカーレット、ニグロシン、ダイ
アモンドブラックPBB（以上イーゲー社製）、ダイアシ
ドブルー3G、ダイアシドファスト・グリーンGW、ダイア
シド・ミーリングネービーブルーＲ、インダンスレン
（以上三菱化成製）、ザボン−染料（BASF製）、オラゾ
ール染料（CIBA製）、ラナシン−染料（三菱化成製）、
ダイアクリルオレンジRL−Ｅ、ダイアクリルブリリアン
トブルー2B−Ｅ、ダイアクリルターキスブルーBG−Ｅ
（三菱化成製）などの中より前記の諸物性値が調合され
る記録液体に与えられるものが好ましく使用できる。

これ等の染料は、所望に応じて適宜選択されて使用さ
れる液媒体中に溶解又は分散されて使用される。

有効に使用される顔料としては、無機顔料、有機顔料
の中の多くのものが好適に使用される。そのような顔料
として具体的に例示すれば無機顔料としては、硫化カド
ミウム、硫黄、セレン、硫化亜鉛、スルホセレン化カド
ミウム、黄鉛、ジンクロメート、モリブデン赤、ネギー
・グリーン、チタン白、亜鉛華、弁柄、酸化クロムグリ
ーン、鉛丹、酸個コバルト、チタン酸バリウム、チタニ
ウムイエロー、鉄黒、紺青、リサージ、カドミウムレッ
ド、硫化銀、硝酸沿、硫酸バリウム、群青、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、鉛白、コバルトバイオレッ
ト、コバルトブルー、エメラルドグリーン、カーボンボ
ラック等が挙げられる。

有機顔料としては、その多くが染料に分類されている
もので染料と重複する場合が多いが、具体的には次のよ
うなものが好適に使用される。

（ａ）不溶性アゾ系（ナフトール系）ブリリアントカーミンBS、レーキカーミンFB、ブリリ
アントファストスカーレッド、レーキレッド4R、パラレ
ッド、パーマネントレッドＲ、ファストレッドFGR、レ
ーキボルドー5B、バーミリオンNO.1、バーリミオンNO.
2、トルイジンマルーン。

（ｂ）不溶性アゾ系（アニライド系）ジアゾイエロー、ファストイエローＧ、ファストイエ
ロー10G、ジアゾオレンジ、バルカンオレンジ、パラゾ
レロンレッド。

（ｃ）溶性アゾ系レーキオレンジ、ブリリアントカーミン3B、ブリリア
ントカーミン6B、ブリリアントスカーレットＧ、レーキ
レッドＣ、レーキレッドＤ、レーキレードＲ、ウォッチ
ングレッド、レーキボルドー10B、ボンマルーンＬ、ボ
ンマルーンＭ。

（ｄ）フタロシアニン系フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、フタ
ロシアニングリーン。

（ｅ）染色レーキ系イエローレーキ、エオシンレーキ、ローズレーキ、バ
イオレッドレーキ、ブルーレーキ、グリーンレーキ、セ
ピアレーキ。

（ｆ）媒染系アリザリンレーキ、マダカーミン。

（ｇ）建染系インダスレン系、ファストブルーレーキ（GGS）。

（ｈ）塩基性染料レーキ系ローダミンレーキ、マラカイトグリーンレーキ。

（ｉ）酸性染料レーキ系ファストスカイブルー、キノリンイエローレーキ、キ
ナクリドン系、ジオキサジン系。

液媒体と記録剤との量的関係は、調合される他に液路
の目詰り、液路内での記録液体の乾燥、記録部材へ付与
された時の滲みや乾燥速度等の条件から、重量部で液媒
体100部に対して記録剤が通常１〜50部、好適には３〜3
0部、最適には５〜10部とされるのが望ましい。

記録液体が分散系（記録剤が液媒体中に分散されてい
る系）の場合、分散される記録剤の粒径は、記録剤の種
類、記録条件、液路の内径、吐出口径、記録部材の種類
等によって、適宜所望に従って決定されるが、粒系が余
り大きいと、貯蔵中に記録剤粒子の沈降が起って、濃度
の不均一化が生じたり、液路の目詰りが起ったり或いは
記録された画像に濃度班が生じたり等して好ましくな
い。

このようなことを考慮すると、分散系記録液体とされ
る場合の記録剤の粒径は、通常0.01〜30μ、好適には0.
01〜20μ、最適には0.01〜８μとされるのが望ましい。
更に分散されている記録剤の粒径分布は、出来る限り狭
い方が好適であって、通常は±３μ、好適にはＤ±1.5
μとされるのが望ましい（但しＤは平均粒径を表わ
す）。

使用される添加剤としては、粘度調整剤、表面張力調
整剤、pH調整剤、比抵抗調整剤、湿潤剤及び赤外線吸収
発熱剤等が挙げられる。

粘度調整剤や表面張力調整剤は、前記の物性値を得る
為の他に、記録速度に応じて充分なる流速で液路中を流
通し得ること、液路の吐出口において記録液体の回り込
みを防止し得ること、記録部材へ付与された時の滲み
（スポット径の広がり）を防止し得ること等の為に添加
される。

粘度調整剤及び表面張力調整剤としては、使用される
液媒体及び記録剤に悪影響を及ぼさないで効果的なもの
であれば通常知られているものの中より適宜所望特性を
満足するように選択されて使用される。

具体的には、粘度調整剤としては、ポリビニルアルコ
ール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセ
ルロース、水溶性アクリル樹脂、ポリビニルピロリド
ン、アラビアゴムスターチ等が好適なものとして例示出
来る。

所望に応じて適宜選択されて好適に使用される、表面
張力調整剤としては、アニオン系、カチオン系及びノニ
オン系の界面活性剤が挙げられ、具体的には、アニオン
系としてポリエチレングリコールエーテル硫酸、エステ
ル塩等、カチオン系としてポリ２−ビニルピリジン誘導
体、ポリ４−ビニルピリジン誘導体等、ノニオン系とし
てポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
アルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノ
アルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン
等が挙げられる。

これ等の界面活性剤の他、ジエタノールアミン、プロ
パノールアミン、モルホリン酸等のアミン酸、水酸化ア
ンモニウム、水酸化ナトリウム等の塩基性物質、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン等の置換ピロリドン等も有効に使
用される。

これ等の表面張力調整剤は、所望の値の表面張力を有
する記録液体が調合されるように、互いに又は他の構成
成分に悪影響を及ぼさず且つ前記の物性値が調合される
記録液体に与えられる範囲内において必要に応じて二種
以上混合して使用しても良い。

これ等表面張力調整剤の添加量は種類、調合される記
録液体の他の構成成分種及び所望される記録特性に応じ
て適宜決定されるものであるが、記録液体１重量部に対
して、通常は0.0001〜0.1重量部、好適には0.001〜0.01
重量部とされるのが望ましい。

pH調整剤は、調合された記録液体の化学的安定性、例
えば、長時間の保存による物性の変化や記録剤その他の
成分の沈降や凝集を防止する為に所定のpH値となるよう
に前記の諸特性値を逸脱しない範囲で適時適当量添加さ
れる。

本発明において好適に使用されるpH調整剤としては、
調合される記録液体に悪影響を及ぼさずに所望のpH値に
制御出来るものであれば大概のものを挙げることが出来
る。

そのようなpH調整剤としては具体的に例示すれば低級
アルカノールアミン、例えばアルカリ金属水酸化物等の
一価の水酸化物、水酸化アンモニウム等が挙げられる。

これ等のpH調整剤は、照合される記録液体が前記の物
性値をはずれない範囲で所望のpH値を有するように必要
量添加される。

使用される潤滑剤としては、調合される記録液体が後
記の諸物性値を逸脱しない範囲で本発明に係わる技術分
野において通常知られているものの中より有効であるも
の、殊に熱的に安定なものが好適に使用される。こよう
な潤滑剤として具体的に示せば、例えばポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレ
ングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコ
ール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を含むアル
キレングリコール；例えばエチレングリコールメチルエ
ーテルジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチエ
ングリコールエチルエーテル等のジエチレングリコール
の低級アルキルエーテル；グリセリン；例えばメトオキ
シトリグリコール、エトオキシトリグリコール等の低級
アルコールオキシトリグリコール;N−ビニル−２−ピロ
リドンオリゴマー；等が挙げられる。

これ等の潤滑剤は、記録液体に所望される特性を満足
するように所望に応じて必要量添加されるものである
が、その添加量は記録液体全重量に対して、通常0.1〜1
0wt％、好適には0.1〜8wt％、最適には0.2〜7wt％とさ
れるのが望ましい。

又、上記の潤滑剤は、単独で使用される他、互いに悪
影響を及ぼさない条件において二種以上混用しても良
い。

本発明において使用される記録液体には、上記のよう
な添加剤が所望に応じて必要量添加されるが、更に記録
部材に付着する場合の記録液体被膜の形成性、被膜強度
に優れたものを得るために、例えばアルキッド樹脂、ア
クリル樹脂、アクリルアミド樹脂、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン等の樹脂重合体が添加されて
も良い。

本発明に使用される記録液体は、前述した諸記録特性
を具備するように、比熱、熱膨張係数、熱伝導率、粘
性、表面張力、pH及び帯電された記録液滴を使用して記
録する場合には比抵抗等の特性値が特性の条件範囲にあ
るように調合されるのが望ましい。

即ち、これ等の諸特性は、洩糸現象の安定性、熱エネ
ルギー作用に対する応答性及び忠実性、画像濃度、化学
的安定性、液路内での流動性等に重要な関連性を有して
いるので、本発明においては、記録液体の調合の際、こ
れ等に充分注意を払う必要がある。

本発明において有効に使用され得る記録液体の上記諸
特性としては下記の第１表に示されるごときの値とされ
るのが望ましてが、列挙された物性の総てが第１表に示
されるごとき数値条件を満足する必要はなく、要求され
る記録特性に応じて、これ等の物性の幾つかが第１表の
条件を満足する値を取れば良いものである。而乍ら比
熱、熱膨張係数、熱伝導率、粘性、表面張力に関して
は、第１表の値に規定されるのが望ましい。勿論、調合
された記録液体の上記諸特性の中で第１表に示される値
を満足するものが多い程良好な記録が行われることは言
うまでも無い。

効果以上の説明から明らかなように、本発明によると、高
密度で高速、巾広のインクジェットプリントヘッドを得
ることができる。又、発生気泡の大きさをコントロール
することによりメニスカスの大きさもコントロールで
き、微妙な階調記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の動作原理を説明するための図、第２
図乃至第４図は、本発明による記録ヘッドの一実施例を
説明するための構成図、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、気泡発生手段の一
例を説明するための構成図、第７図及び第８図は、気泡
発生手段の他の例を説明するための構成図である。１……ヘッド基板、２……気泡発生手段、３……インク
流路、４……インク、５……インク吐出口、６……気
泡、７……メニスカス、８……飛翔する微小インク滴、
９……気泡破壊手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一端が開口をなす記録液流路と、前記開口
近傍の記録液に気泡を発生させる手段と、該気泡を破壊
する手段とを有し、前記気泡が破壊する時に飛翔する微
小記録液滴を被記録体に付着させることによって記録す
ることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
【請求項２】一端が開口をなす記録液流路と、前記開口
近傍の記録液に気泡を発生させる手段と、該気泡を破壊
する手段とを各々独立に有し、前記気泡が破壊する時に
飛翔する微小記録液滴を被記録体に付着させることによ
って記録することを特徴とする液体噴射記録ヘッドであ
って、前記気泡を発生させる手段は、前記流路内の開口
近傍に設けられた一対の電極に通電することによって行
なわれる前記記録液の電気分解による手段、もしくは、
前記流路内の開口近傍に設けられた発熱抵抗体に通電す
ることによる手段であり、前記気泡を破壊する手段は、
パルスレーザを照射することによる手段であることを特
徴とする液体噴射記録ヘッド。