JP3152841B2 - プリントヘッド、プリント装置およびプリントヘッドの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギを利用して
液体を吐出させて飛翔的液滴を形成させてプリントを行
なう液体噴射プリントヘッドおよび、該液体噴射プリン
トヘッドを搭載した液体噴射プリント装置に関する。

【０００２】プリントとしては、インク付与を受ける
布，糸，紙，シート材等の各種のインク支持体（被記録
媒体）すべてへのインク付与を含むもので、各種情報処
理装置すべてあるいはその出力器としてのプリンタを含
むもので、本発明はこれらへの用途が可能なものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】液体噴射プリント方法は、種々の方式に
よりインク等の液体をヘッドから吐出し、これを紙等イ
ンク支持体に付着させてプリントを行う方法である。

【０００４】この種のプリント方法を採用した液体噴射
プリント装置は、低騒音で高速印字、高密度プリントが
できる。しかも普通紙に対して、現像、定着などの処理
が不要であることから、装置自体を小型化することがで
き、かつ、大量生産時の生産性が良く、製造費用も廉価
にできるものとして特に注目されている。

【０００５】特にオンデマンド型液体噴射プリント装置
は、コンティニアス型液体噴射プリント装置で必要とさ
れる高電圧発生装置および不要インク回収装置が不要で
あり、装置を小型化できることからその応用が有望視さ
れている。

【０００６】その中でも、特公昭６１−５９９１４号公
報に記載されている液体が充填されている液流路中の一
部を熱して前記液体に急激な発泡による体積増加に伴う
圧力変位を与えることにより、前記液路中に連通する出
口より吐出される液体の飛翔用液滴を形成し、前記液滴
をインク支持体に付着させてプリントする液体噴射プリ
ントヘッドを使用した液体噴射プリント装置は最も注目
されている。しかも、上述の液体噴射プリントヘッド
は、ノズルを高密度化、マルチ化し易い特徴を持つの
で、ヘッドを長尺化することにより印字速度を向上さ
せ、かつ、高品位の画像を得ることができるという特色
がある。

【０００７】この飛翔的液滴を形成するために熱エネル
ギを利用する液体噴射プリントヘッドにおいて、一般的
にプリント液を加熱する手段は、電気信号を印加するこ
とにより発熱してプリント液を加熱することのできる発
熱抵抗体（以後、ヒータと称する。）と、かかる発熱抵
抗体に電気信号を印加するための電極とを有する熱エネ
ルギ変換体を具えている。

【０００８】一方、液噴射プリント装置においてプリン
トを行う際に使用されるプリント液としては、一般に顔
料や染料などのプリント成分と、これを溶解または分散
させるための水、あるいは水と水溶性有機溶剤とからな
る溶媒成分とによって形成されている水系のプリント液
がある。

【０００９】またこの水系のプリント液において急激な
気化を行うための加熱限界温度、すなわち、電熱面と液
体間を極めて薄く、かつ、安定した蒸気膜を介して、そ
の熱伝導で伝えられる熱量により気液界面に蒸気が生ず
る温度は２５０℃〜３５０℃である。したがって、この
ような温度特性のプリント液を用いて、ヒータに電気信
号を与えることによりプリント液を発泡させ、飛翔的液
滴を形成させて被プリント材にプリントするためには、
ヒータは電気信号が与えられる毎に、雰囲気温度から３
００℃〜８００℃までの温度で繰り返して加熱されるこ
とになる。

【００１０】最近では、液流路のさらなる高密度化、さ
らなる多数配列化を実現するために、上述の発泡による
気泡のエネルギを液体の吐出にいかに効率良く利用する
かが求められている。そのため特開平４−２１１９５０
号公報においては、プリントヘッドの液流路の液流路配
列方向の幅が、熱エネルギ変換体の最も供給口側端から
吐出口の間で最大値を取り、さらにこの最大値近傍で吐
出口および供給口何れの方向に向かっても単調に減少す
る部分を有し、かつ減少率が吐出口側で大である液流路
構造が提案されている。

【００１１】しかし、気泡エネルギをプリント液の吐出
に効率良く利用することができても、ヒータを信号に応
じた電気信号により繰り返し高温に発熱されてプリント
液を加熱し、気泡を生じさせて液滴吐出を行う構成のプ
リントヘッドである限り、プリント液を加熱して生じた
気泡が消滅するときに発生するキャビテーション崩壊圧
によるヒータおよびヒータ周辺への壊食作用により、プ
リントヘッドの寿命性やプリント画像品位を左右するこ
とになる。そのため、いかにして前記壊食作用を低減さ
せるかに着目した設計努力が払われてきた。

【００１２】例えば、特開昭５９−１３８４６０号公報
においては、ヒータとこのヒータ近傍の液流路の液路幅
を一定にしないような形状との位置関係を規定すること
により、気泡の消泡時の位置をヒータ外に移動させ、キ
ャビテーション崩壊圧によるヒータの壊食作用を防ぐこ
とが提案されている。

【００１３】また、特公平３−３４４６７号公報におい
ては、液流路を液流路内に流入するプリント液流れに回
転運動を生じさせる構造にすることにより、キャビテー
ション崩壊圧エネルギを熱運動として消費させ、キャビ
テーション崩壊圧によるヒータの壊食作用を防ぐことが
提案されている。

【００１４】次に、特開平４−２５００５１号公報にお
いては、熱エネルギ変換体より上流のプリント液流路壁
の断面積を極小にする流体抵抗部を設けることにより、
気泡を分断し消泡時のエネルギ自体を低減させ、キャビ
テーション崩壊圧によるヒータの壊食作用を防ぐことが
提案されている。

【００１５】さらに特公平４−２９２９４９号公報にお
いては、熱エネルギ変換体が設けられた基板に対抗する
面の、熱エネルギ変換体より上流部の形状が、上流側か
らプリント液流路の断面積を単調に減少させる第１の面
と、単調に増加させる第２の面とを有する構造にするこ
とにより、気泡の消泡時の位置、つまりキャビテーショ
ン崩壊圧が最も大きくかかる位置をヒータ面上から剥離
させ、キャビテーション崩壊圧によるヒータの壊食作用
を防ぐことが提案されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、ヒータへの壊食作用は防げても、特開昭５９−
１３８４６０号公報においては、ヒータ以外へのキャビ
テーション崩壊圧による壊食作用の集中化に対しての解
決手段を講じていないため、壊食作用の集中による基板
や電極等を破壊してしまうといった課題が生じた。

【００１７】また、特開平４−２５００５１号公報や特
公平３−３４４６７号公報、特公平４−２９２９４９号
公報においては、ヒータへのキャビテーション崩壊圧に
よる壊食作用を低減または無くすことができるが、ヒー
タを繰り返し高温に発熱させることで生じる液からの堆
積物が、ヒータ面から剥離しにくくなってしまう。

【００１８】このようにヒータ面上からの堆積物の除去
が行われず、堆積が進むと、ヒータから液体へのエネル
ギ伝達分不安定となり、これに伴って液体の吐出特性が
不安定化してしまため、画像に乱れが生じてしまう。

【００１９】このため、ヘッドとしての寿命が大幅に低
下してしまう虞があった。そして、このヒータ面上の堆
積物の影響は、液流路を高密度に配列するために、ヒー
タのサイズを小さくすればする程大きくなる。

【００２０】本発明は、これらの問題に鑑みてなされた
ものであり、気泡の消滅時に起こるキャビテーション崩
壊圧による壊食作用をヒータ面上で散在化することによ
り、熱エネルギ変換体周辺部を破壊することなく、かつ
この壊食作用を利用することでヒータ面上の堆積物を広
範囲に渡ってヒータから剥離することにより、常に良好
で安定したインク吐出状態が得られ、かつ、プリントヘ
ッド間の吐出特性のばらつきの少ない高品位のプリント
画像が、従来より長期に渡って安定して得られるプリン
トヘッドおよびインクジェットプリント装置を提供する
ことを目的とする。

【００２１】さらには、リフィル（プリント液流路内へ
の再充填）時間を短縮するプリント液流路構造にするこ
とにより、高速プリントを可能とするプリントヘッドお
よびインクジェットプリント装置を提供することを目的
とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明のプリントヘッド
は、液体に熱を作用させることで前記液体に気泡を発生
させ、該気泡の生成によって吐出口より液体を吐出する
ための発熱抵抗体と、該発熱抵抗体が複数設けられた基
板と、前記発熱抵抗体に対応して前記基板上に設けら
れ、前記吐出口に連通すると共に、液体を供給するため
の共通液室に開口を介して連通した液流路と、を有し、
前記共通液室から前記発熱抵抗体に向かう方向と交差す
る方向の力であって、かつ前記基板に平行な力を前記気
泡に作用させるように、前記液流路中の液体が流れる領
域の前記基板に垂直な断面積が、前記発熱抵抗体に向か
って前記開口から徐々に拡大され、かつ前記発熱抵抗体
近傍の領域における前記液流路の前記基板に平行な断面
形状が、実質的に翼断面形状とされていることを特徴と
する。本発明のプリントヘッドの駆動方法は、液体に熱
を作用させることで前記液体に気泡を発生させ、該気泡
の生成によって吐出口より液体を吐出するための発熱抵
抗体と、該発熱抵抗体が複数設けられた基板と、前記発
熱抵抗体に対応して前記基板上に設けられ、前記吐出口
に連通すると共に、液体を供給するための共通液室に開
口を介して連通した液流路と、を有し、前記共通液室か
ら前記発熱抵抗体に向かう方向と交差する方向の力であ
って、かつ前記基板に平行な力を前記気泡に作用させる
ように、前記液流路中の液体が流れる領域の前記基板に
垂直な断面積が、前記発熱抵抗体に向かって前記開口か
ら徐々に拡大され、かつ前記発熱抵抗体近傍の領域にお
ける前記液流路の前記基板に並行な断面形状が、実質的
に翼断面形状とされているプリントヘッドの駆動方法で
あって、前記発熱抵抗体に電気信号を加えることで熱を
発生し、該熱によって前記液体に気泡を生じさせ、該気
泡の発生によって前記液流路に連通する吐出口から液体
を吐出し、前記気泡の消泡に伴って、前記流路内に共通
液室から液体が充填される際に、液体の流れによって前
記力を前記気泡に作用させることを特徴とする。

【００２３】

【作用】以上の構成によれば、プリント液流路内で熱エ
ネルギ変換体によって発生した気泡周辺部でのプリント
液の流れが非対称の流れとなり、この気泡周辺部に圧力
の不釣り合いを起こす。これにより、この気泡に対し
て、プリント液流路内に再充填されるプリント液の大略
流れ方向（共通液室側から吐出口側に向う方向）に対し
て交差する方向の力を与えることになり、気泡の消滅時
に起こるキャビテーション崩壊圧による熱エネルギ変換
体への壊食作用の集中化を防ぐプリントヘッドを提供す
ることができる。

【００２４】さらに、上述した気泡周辺部の圧力の不釣
り合い程度により、熱エネルギ変換体に対する壊食作用
が散在化するために、ヒータ上の堆積物を従来のより広
範囲に渡ってヒータから剥離するプリントヘッドを提供
することができる。

【００２５】これらによりプリント液へのエネルギ伝達
の不安定さが低減し、常に良好で安定したインク吐出状
態が得られ、かつ、プリントヘッド間の吐出特性のばら
つきの少ない高品位のプリント画像が、従来より長期に
渡って安定して得られることが可能となった。

【００２６】また、翼断面形の形状空間と隣接の翼断面
形の形状空間とを、共用する壁部に対して軸対象に配置
して一つの対構成とし、かつ、対内のこれらが共用する
壁部の長さをブロック全長より短くした構成にすること
により、プリント液供給液室から（プリント液流路であ
る）翼断面形の形状空間へのプリント液の流入を早くす
ることを可能とするプリントヘッドを提供することがで
きる。

【００２７】これと、対構成内および対構成間でのクロ
ストーク発生を抑える駆動手法をとることにより、高速
プリントを行うことが可能となった。

【００２８】

【実施例】以下に、図面を用いて本発明の実施例を詳細
かつ具体的に説明する。なお、以下の実施例において
は、液体としてインクを用いるが、インクに限らず本発
明のヘッドで吐出できる液体であればいずれの液体でも
よい。

【００２９】図１は、本発明の液体噴射プリントヘッド
の第１の実施例の斜視図である。このプリントヘッド１
は、プリント液供給液室（以下共通流室とする）８と、
これに連通する液流路（以下流路とする）７と、流路７
を構成する液流路壁（以下、流路壁）４と、液体（以下
インクで説明とする）を吐出させる吐出口５と、各イン
ク流路７に対応して設けられた熱エネルギ変換体として
の発熱抵抗体（以下、ヒータと称す。）６と、このヒー
タ６に給電するための電気配線（図示せず）と、この熱
エネルギ変換体と電気配線とが配された基板２とを含
み、さらにその上部に天板３を重ね合わせた形で構成さ
れている。液流路壁４は基板２に対する平行断面形状
が、ヒータ６近傍の領域で実質的に翼断面形の形状空間
を形成している。なお、ここでいう近傍の領域とは共通
液室側から吐出口側に向う流路断面積拡大部から、吐出
口の液室側の開口までの領域のことである、また、翼断
面形の形状とは、液体が共通液室側から流路内に流れ込
む時に、気泡に対して液室が吐出口に向う方向と交差す
る方向に作用させる形状である。つまり、気泡周辺部に
クッタ・ユーコフスキ定理に伴う力を作用させる流路形
状である。なお、交差する方向は、垂直に近い場合が最
も効果が大きい。

【００３０】このヘッド１を用いてプリントを行なうに
は、まず共通インク室８からインク流路７内にインクを
充填する（図２の（ａ）参照）。次に、電気配線を介し
てヒータ６にプリント電気信号を印加する。これによっ
てヒータ６は発熱し、熱エネルギがヒータ６近傍のイン
ク流路７内に存在するインクに付与される。このように
してインクに対してヒータ６から熱エネルギが付与され
ることによりその部分において膜 膜によて瞬間的な体
積増大を伴う気泡発生が起きる（図２の（ｂ）参照）。
これにより、ヒータ６より下流側（吐出口５側）に存在
するインクが吐出口５から吐出されて、インクの飛翔的
インク液滴９が形成される（図２の（ｃ）参照）。この
インク液滴９を、プリントヘッド１の前方に送られてき
た紙等のインク支持体（不図示）に付着させ所望の画像
プリントが行なわれる（図２の（ｄ）参照）。

【００３１】次に、本実施例の一例図である図２の
（ａ）〜（ｄ）および従来例の一例図である図３の
（ａ）〜（ｄ）を比較参照して本実施例と従来例との違
いを説明する。

【００３２】図２の（ａ）と図３の（ａ）はそれぞれイ
ンクが充填されている状態を示す模式的平面図である。
これらの図で明らかなように、本実施例としてのプリン
トヘッド１のインク流路壁４は、図２の（ａ）中の矢印
イで示すインクの流れ方向の中心（中心線Ｘ）に対して
非対称の大略翼断面形の形状となっている。図２の
（ｂ）と図３の（ｂ）はヒータ６上のインクに熱エネル
ギを瞬間的に与えて気泡１０を生じさせたときの状態を
示す。図２の（ｃ）と図３の（ｃ）は図２および３の
（ｂ）で生じた気泡１０が消泡しているときのインク流
路７内のインクの流れを表した模式的平面図である。こ
のときインク流路７内に生じているインクの流れが図２
の（ｃ）と図３の（ｃ）とでは異なっている点が重要で
ある。つまり、図３の（ｃ）では共通インク室８側から
インク流路７内へ流れ込んだインクの流れが一様な流れ
を示しているのに対して、図２の（ｃ）では共通インク
室８側からインク流路７内へ流れ込んだインクの流れが
インク流路壁４に沿って流れるため、インクの流れ方向
に対して非対称になっているインク流路壁４の影響によ
ってインクの流れも非対称になる。これによって図２の
（ｃ）におけるインク流路７内のインク流路壁４の１１
側と１２側との間に圧力差が生じる。つまり気泡１０の
周辺部にインクの流れによる圧力差を生じさせることに
なる。図２の（ｄ）と図３の（ｄ）は気泡１０が消泡す
る直前のインク流路７内のインクの流れをそれぞれ表し
た模式的平面図である。主としてこの気泡１０が消泡し
たときにヒータ６およびその周辺部等への壊食作用が生
じる。図３の（ｄ）では共通室８側から流路７内へ流れ
込んだインクの流れが一様な流れであり、図３の（ｄ）
における流路７内の流路壁４の１１側と１２側との間に
圧力差が生じないため、ほぼ流路７の中心軸Ｘ上に消泡
直前の気泡１０が存在している。つまり、ここに壊食作
用が集中することになる。図２の（ｄ）ではインク流路
７内のインク流路壁の１１側と１２側との間に圧力差が
生じるためにインクの流れ方向に対して垂直の力が生じ
る。従って、本実施例の場合は、流路７の中心軸Ｘ上か
ら流路壁４の１１側方向に消泡直前の気泡が存在してい
る。ただし流路７内の流れが常に安定した流れではない
ことと、気泡１０が固定したものではないことにより、
流路７内の流路壁４の１１側と１２側との圧力差が常に
一定とはならないために、この位置に常に消泡直前の気
泡１０が存在することはない。そのためにキャビテーシ
ョン崩壊圧による壊食作用も散在化し、集中することが
ない。

【００３３】上記実施例では、ヒータ面に対して平行の
インク吐出方向を持つプリントヘッドについて述べた
が、ヒータ面に対していかなる方向にインク吐出方向を
持つプリントヘッドについても同様のことが言える。

【００３４】上述に用いたプリントヘッドそれぞれを用
いて以下の実験を行なった。

【００３５】実験例１：図２に示したインク流路構造
（以下、Ａタイプと表す）を持つプリントヘッドと図３
に示したインク流路構造（以下、Ｂタイプと表す）を持
つプリントヘッドとをそれぞれ１０ヘッドづつ用いてイ
ンクを吐出させてプリントヘッドのヒータ寿命試験（つ
まり、インクを吐出させるためにヒータにプリント電気
信号を印加して、ヒータが断線した時をそのヒータの寿
命とする試験である。）を行った。

【００３６】図４は、インク流路構造ＡタイプとＢタイ
プの各プリントヘッドについて、プリントヘッドのヒー
タにプリント電気信号を印加した回数に対するプリント
ヘッド内のヒータ断線率（ヘッド内の全ヒータに対する
断線したヒータの割合）を表したグラフである。各タイ
プ１０ヘッドの平均値をプロットした。

【００３７】図４から明らかなように、インク流路構造
ＡとＢとの間にはキャビテーション崩壊圧によるヒータ
への壊食作用の影響の違いが大きいことが分かる。つま
りインク流路構造Ａタイプを持つプリントヘッドの方が
インク流路構造Ｂタイプを持つプリントヘッドよりヒー
タの長寿命性を持つと言える。

【００３８】実験例２：インク流路構造Ａタイプを持つ
プリントヘッドとインク流路構造Ｂタイプを持つプリン
トヘッドとをそれぞれ１０ヘッドつづ用いてインクを吐
出させて吐出特性寿命試験を行った（つまり（吐出特性
である）吐出したインクの吐出速度や、液滴体積、吐出
方向等が、ヒータにプリント電気信号を印加する回数に
対する変化を測定し、性能が大きく変化した時を、その
ヘッドの寿命とする試験である）。本実験では吐出特性
の中でもプリント画像品位に関係あるインク液滴の吐出
速度に着目して行った。

【００３９】図５は、インク流路構造ＡタイプとＢタイ
プの各プリントヘッドそれぞれについて、プリントヘッ
ドのヒータに画像プリント電気信号を印加した回数に対
してインク液滴の吐出速度を表したグラフである。各タ
イプ１０ヘッドの平均値をプロットした。

【００４０】図５から明らかなように、インク流路構造
ＡタイプとＢタイプとの間にはキャビテーション崩壊圧
によるヒータへの壊食作用の影響の違いが大きいことが
分かる。つまりインク流路構造Ａタイプを持つプリント
ヘッドの方がインク流路構造Ｂタイプを持つプリントヘ
ッドより吐出特性に対して寿命がかなりあることがわか
る。

【００４１】実験例３：上述の（実験例２）で用いたイ
ンク流路構造Ａタイプを持つプリントヘッドとインク流
路構造Ｂタイプを持つプリントヘッドをそれぞれ１０ヘ
ッドを用意し、これらのもののヒータ表面上および周辺
部の堆積物状態を観察した。ここで、堆積物とはインク
そのものやインク中の不純物が析出したものと考えられ
ているものである。

【００４２】この堆積物がヒータ表面上および周辺部に
付着すればするほど主として以下の現象を現在のところ
引き起こすと考えられている。一つには付着した堆積物
がヒータ上のインクの発泡現象に悪影響を及ぼすことで
安定した発泡が得られなくなり、それ故インク液滴の安
定吐出特性が得られなくなることである。二つめは付着
した堆積物とヒータ材とが化学的に反応することでヒー
タを侵食破壊することである。つまりヒータ表面上およ
び周辺部には堆積物が生じない方が、もしくは少ない方
がプリントヘッドにとって良いということである。

【００４３】図６および図７は、インク流路構造Ａタイ
プとＢタイプのプリントヘッド１０ヘッドの内それぞれ
各タイプ１ヘッドのプリント電気信号をある回数印加し
た後のヒータ部を観察したスケッチ図である。図６がイ
ンク流路構造Ａタイプのヒータ表面スケッチ図で、図７
がインク流路構造Ｂタイプのヒータ表面スケッチ図であ
る。本明細書にはそれぞれ一スケッチ図しか掲載してい
ないが、他のヒータ表面もそれぞれ似たようなものであ
る。これらの各スケッチ図における黒点はヒータ上の堆
積物を模式的に示したものである。

【００４４】図６および７から明らかなように、インク
流路構造ＡタイプとＢタイプとの間にはキャビテーショ
ン崩壊圧によるヒータへの壊食作用の影響の違いによっ
て、ヒータ表面上および周辺部の堆積物の付着状態に大
きく差があることが分かる。つまりインク流路構造Ａタ
イプを持つプリントヘッドの方がインク流路構造Ｂタイ
プを持つプリントヘッドよりキャビテーション崩壊圧に
よるヒータへの壊食作用が散在化して生じているので、
ヒータ表面および周辺部の堆積物の付着面積が少ないと
言える。従ってインク流路構造Ａタイプを持つプリント
ヘッドが、長寿命性を維持しつつかつ安定して高品位の
画像を得ることのできる液体噴射プリントヘッドを提供
することのできる一例だと言える。

【００４５】次に、図８を参照して本発明の第２の実施
例を説明する。この実施例においては、流路壁４と独立
した液流れ変更体（以下、インク流れ変更体という）１
３を設けることで、先の実施例と同様に流路構造を翼断
面形状にし、インク流路内のインクの流れを非対称化さ
せている一例である。この構造の利点は小さな構造体を
用いることで流路内のインクの流れを気泡の周辺部プリ
ント非対称な流れをより効果的に実現することができる
ので気泡周辺部の圧力差をより大きくコントロールする
ことができる。よってインク安定吐出寿命を高レベルで
維持しつつ、高品位、高画質の画像を得ることのできる
液体噴射プリントヘッドを提供することができる。

【００４６】次に、図９を参照して本発明の第３の実施
例を説明する。この実施例においてはインク流路壁と独
立したインク流れ変更体１３とを用いて翼断面形状の効
果を大きくし、インク流路内の非対称化したインクの流
れの中でさらにインクの流れを非対称化させている一例
である。この構造の利点はインク流路内の非対称化した
インクの流れをさらに変化させることで、流れによる圧
力差をさらに大きくすることができるためインク安定吐
出寿命を高維持しつつ、高品位、高画質のプリント画像
を得ることのできる液体噴射プリントヘッドを提供する
ことができる。

【００４７】次に、図１０および図１１を参照して本発
明の第４の実施例を説明する。

【００４８】図１０は本発明のプリントヘッドの第４の
実施例を示す斜視図であり、図１１は図１０に示したプ
リントヘッドのインク吐出メカニズムを説明するための
平面図である。

【００４９】図１０に示す本実施例と図１に示した第１
の実施例との相違点は、翼断面形状を持つインク流路７
を構成する流路壁４のうち１１側の形状にある。すなわ
ち、図１においては、ヒータ６近傍の壁１１側は壁１２
側のヒータ６を部分的に囲む形状となっているが、図１
０においては、ヒータ６近傍の一方の壁１２側はストレ
ートな平面で壁１１側のみではヒータ６を部分的に囲む
形状となっている。

【００５０】このように、流路を構成する壁の内一方を
平面形状にし、供給口と吐出口の配置軸を一致させた場
合、インクの流れは最も大きく非対称な形状となるた
め、図１の場合よりさらに効果は大きい。

【００５１】このヘッド１を用いてプリントを行なうに
は、まず共通インク室８からインク流路７内にインクを
充填する（図１１の（ａ）参照）。次に、電気配線を介
してヒータ６にプリント電気信号を印加する。これによ
ってヒータ６は発熱し、熱エネルギがヒータ６近傍のイ
ンク流路７内に存在するインクに付与される。このよう
にしてインクに対してヒータ６から熱エネルギが付与さ
れることによりその部分において瞬間的なインクの体積
増大を伴うインク流路７内での気泡発生が起きる（図１
１の（ｂ）参照）。これにより、ヒータ６より下流側
（吐出口５側）に存在するインクが吐出口５から吐出さ
れて、インクの飛翔的液滴９が形成される（図１１の
（ｃ）参照）。このインクの液滴９を、プリントヘッド
１の前方に送られてきた紙等のインク支持体に付着させ
所望の画像プリントが行なわれる（図１１の（ｄ）参
照）。

【００５２】次に、図１１の（ａ）〜（ｄ）および先の
図３の（ａ）〜（ｄ）を比較参照して本実施例と従来例
との違いを説明する。

【００５３】図１１の（ａ）と図３の（ａ）はそれぞれ
インクが充填されている状態を示す（模式的平面図であ
る）。これらの図で明らかなように、本実施例のプリン
トヘッド１のインク流路壁４は、ヒータ６の周囲を部分
的に囲んで翼断面形の形状空間を形成している。図１１
の（ｂ）と図３の（ｂ）と同様にヒータ６上のインクに
熱エネルギを瞬間的に与えて気泡１０を生じさせたとき
の状態を示す。図１１の（ｃ）と図３の（ｃ）と同じく
各図（ｂ）で生じた気泡１０が消泡しているときの流路
７内のインクの流れを表した模式的平面図である。この
ときインク流路７内に生じているインクの流れが図１１
の（ｃ）と図３の（ｃ）とでは異なっていることが分か
る。つまり、図３の（ｃ）では流路７内の気泡１０周辺
部のインク流れが一様な流れを示しているのに対して、
図１１の（ｃ）ではインク流路７内のインクが翼形状空
間を形成する流路壁４に沿って流れるために、気泡１０
周辺部のインクの流れがＸ軸に対して非対称になってい
る。この非対称流れによって気泡１０の周辺部にインク
の流れによる圧力差を生じさせることになる。図１１の
（ｄ）と図３の（ｄ）は各図（ｂ）で生じた気泡１０が
消泡する直前のインク流路７内のインクの流れを表した
模式的平面図である。主としてこの気泡１０が消泡した
ときにヒータ６およびその周辺部等へのキャビテーショ
ン崩壊圧による壊食作用が生じる。図３の（ｄ）ではイ
ンク流路７内のインクの流れが一様な流れのため、気泡
１０周辺部に圧力差が生じないので、ほぼインク流路７
の中心軸Ｘ上に消泡直前の気泡１０が存在している。つ
まりここに壊食作用が集中することになる。図１１の
（ｄ）ではインク流路７内の気泡１０周辺部に圧力差が
生じるためにインクの流れ方向に対して垂直の力が生じ
るので、本実施例の場合インク流路７の中心軸Ｘ上から
上部壁１１への方向に消泡直前の気泡が存在している。
ただしインク流路７内の流れが常に安定した流れではな
いために、気泡１０周辺部の圧力差が常に一定とはなら
ないので、この位置に常に消泡直前の気泡１０が存在す
ることはない。よって、そのために生じる壊食作用も集
中することがない。

【００５４】本実施例では、先の実施例と同様に、ヒー
タ面に対して平行のインク吐出方向を持つプリントヘッ
ドについて述べたが、ヒータ面に対していかなる方向に
インク吐出方向を持つプリントヘッドについても同様の
ことが言える。

【００５５】上述に用いたプリントヘッドそれぞれを用
いて以下の実験を行った。

【００５６】実験例４：実験例１と同様に、図１１のイ
ンク流路構造Ｃタイプを持つプリントヘッドと図３のイ
ンク流路構造Ｂタイプを持つプリントヘッドとをそれぞ
れ１０ヘッドづつ用いてインクを吐出させて各プリント
ヘッドのヒータ寿命試験を行った。

【００５７】図１２は、インク流路構造ＣタイプとＢタ
イプのプリントヘッドそれぞれについて、プリントヘッ
ドのヒータに画像プリント電気信号を印加した回数に対
してプリントヘッド内のヒータ断線率を表したグラフで
ある。各タイプ１０ヘッドの平均値をプロットした。

【００５８】図１２から明らかなように、インク流路構
造ＣタイプとＢタイプとの間にはキャビテーション崩壊
圧によるヒータへの壊食作用の影響の違いが大きいこと
が分かる。つまりインク流路構造Ｃタイプを持つプリン
トヘッドの方がインク流路構造Ｂタイプを持つプリント
ヘッドよりもヒータ寿命に優れていることがわかる。

【００５９】実験例：５ 実験例２と同様に、図１１のインク流路構造Ｃタイプを
持つプリントヘッドと図３のインク流路構造Ｂタイプを
持つプリントヘッドとをそれぞれ１０ヘッドづつ用いて
インクを吐出させて吐出特性寿命試験を行った。

【００６０】図１３は、インク流路構造ＣタイプとＢタ
イプのプリントヘッドそれぞれについて、プリントヘッ
ドのヒータに画像プリント電気信号を印加した回数に対
してインク液滴の吐出速度を表したグラフである。各タ
イプ１０ヘッドの平均値をプロットした。

【００６１】図１３から明らかなように、インク流路構
造Ｃタイプを持つプリントヘッドの方がインク流路構造
Ｂタイプを持つプリントヘッドより吐出特性（吐出速
度）に対して特性寿命がかなりあると言える。このこと
から、インク流路構造ＣタイプとＢタイプとの間にはヒ
ータへの壊食作用の影響の違いが大きくあることが理解
できる。

【００６２】実験例６：実験例３と同様に、上述の（実
験例５）で用いた図１１のインク流路構造Ｃタイプを持
つプリントヘッドと図３のインク流路構造Ｂを持つプリ
ントヘッドそれぞれ１０ヘッドのヒータ表面上および周
辺部の堆積物状態を観察した。

【００６３】図１４および１５は、インク流路構造Ｃタ
イプとＢタイプのプリントヘッド１０ヘッドの内それぞ
れ１ヘッドのヒータ部を観察したスケッチ図である。図
１４がインク流路構造Ｃタイプのヒータ表面スケッチ図
で、図１５がインク流路構造Ｂタイプのヒータ表面スケ
ッチ図である。各図において、上方がプリントヘッドの
吐出口５側で、下方が共通インク室８側である。本明細
書にはそれぞれ一図しか掲載していないが、インク流路
構造Ｃタイプ，Ｂタイプそれぞれ残りのヒータ表面もそ
れぞれ似たようなものである。

【００６４】図１４および１５から明らかなように、イ
ンク流路構造ＣタイプとＢタイプとの間にはヒータへの
壊食作用の影響の違いによって、ヒータ表面上および周
辺部の堆積物の付着状態に大きく差があることが分か
る。これは、インク流路構造Ｃタイプを持つプリントヘ
ッドの方がインク流路構造Ｂを持つプリントヘッドよ
り、壊食作用を生じている面積が広いために、結果とし
てヒータ表面および周辺部の堆積物の付着面積および付
着量を少なくしていると言える。よってインク流路構造
Ｃタイプを持つプリントヘッドが、プリント液安定吐出
寿命を高レベルで維持しつつ、高品位高画質のプリント
画像を維持することのできる液体噴射プリントヘッドを
提供することのできる一例だと言える。

【００６５】図１６には本発明の第５の実施例を示す。
この実施例においては、流路壁４と独立したインク流れ
変更体１３を設けることにより、流路の断面形状を翼断
面形状とすることができ、流路７内の共通インク液室８
側からヒータ６へのインクの流れを非対称化させている
一例である。この構造の利点は、小さな構造体を用いる
ことでインク流路７内のインクの流れを気泡の周辺部の
非対称な流れをより効果的に実現することができるの
で、気泡周辺部の圧力差をより大きくコントロールする
ことができる。よって安定吐出寿命を高レベルで維持し
つつ、高品位高画質のプリント画像を維持することので
きる液体噴射プリントヘッドを提供することができる。

【００６６】図１７には本発明の第６の実施例を示す。
この実施例においては、流路壁４と独立したインク流れ
変更体１３との組み合わせを用いて翼断面形状を構成し
流路７内の非対称化したインクの流れの中で、さらにイ
ンクの流れを非対称化させている一例である。この構造
の利点は、流路７内の非対称化したインクの流れをさら
に変化させることで、流れによる気泡１０周辺部の圧力
差を更に大きくすることができるためインク安定吐出寿
命を高維持しつつ、高品位高画質のプリント画像を維持
することのできる液体噴射プリントヘッドを提供するこ
とができる。

【００６７】図１８には本発明の第７の実施例を示す。
この実施例においては、図１１のインク流路構造Ｃタイ
プを用いて、ヒータ６の面と吐出口５の面とを平行に配
置したプリントヘッド構造の一例である。

【００６８】図１９には本発明の第８の実施例を示す。
この実施例においては、ヒータ６の周囲を流路壁４で翼
断面形の形状空間を形成し、かつヒータ６の面と吐出口
５の面とを平行に配置したプリントヘッド構造の一例で
ある。

【００６９】図１８および図１９に示したプリントヘッ
ドはともに、その効果が第１の実施例としてのプリント
ヘッドと同様でインク安定吐出寿命を高レベルで維持し
つつ、高品位高画質のプリント画像を維持することので
きる液体噴射プリントヘッドを提供することができる。

【００７０】次に図２０および２１を参照して本発明の
プリントヘッドの第９の実施例を説明する。

【００７１】図２０は、本発明の第９の実施例を示す斜
視図であり、図２１は、図２０に示したプリントヘッド
を示す平面図である。これらの図で明らかなように、本
実施例では、プリントヘッド１の流路７を、流路壁４が
ヒータ６の周囲を部分的に囲むことで翼形状空間として
形成しており、かつ、隣接の流路７はその間にある流路
壁４Ｙ（またはＺ断面）に対して面対称であり、またこ
の流路壁４Ｙに関する２つの流路は対をなしている。ま
た該流路壁４は隣接する流路壁４とは異なる構成をとっ
ている。

【００７２】さらに、この対をなす流路の間の壁の直線
長さは、もう一方向の壁の直線長さより短く構成されて
いるため、共通液室側の開口幅（ｄ）を大きくでき、リ
フィルの向上を図ることができる。

【００７３】図２２は、高速プリントを実現した背景技
術としてのプリントヘッドを示す平面図である。この図
で明らかなように、高速プリントを実現するためにヒー
タ６から共通インク室８までの距離が短い構成をとって
いる。

【００７４】上述に用いたプリントヘッドそれぞれを、
図２１で示した構造のプリントヘッドをプリントヘッド
Ｄタイプ、図２２で示した構造のプリントヘッドをプリ
ントヘッドＥタイプとして以下の実験を行なった（ただ
し、それぞれのプリントヘッドの熱エネルギ変換体の大
きさは同一とし、吐出時の液滴の体積および速度はほぼ
同じとした）。

【００７５】実験例７：安定した高速プリントを実現さ
せるためには、プリントヘッド駆動時にクロストークが
起きないことが望ましい。クロストークの発生状況を以
下の実験で観察した。

【００７６】プリントヘッドＤタイプとプリントヘッド
Ｅタイプとを用いてそれぞれ同じ駆動周波数で高速駆動
してインクを吐出させ、その時のそれぞれのプリントヘ
ッド内における隣接した４本の流路（以下、ノズルとす
る。）７内の吐出口５からのメニスカス後退量（外気と
インク液面との境界面の移動量）を、前記隣接した４本
のノズル内のヒータ６を隣接順に駆動し測定した。

【００７７】図２３は、プリントヘッドＥタイプの吐出
口５からのメニスカス後退量と時間の関係を示したグラ
フである。隣接した４本のノズル内のヒータ６を隣接順
に駆動開始する時間が遅れるほど、メニスカスの後退量
が大きくなることが分かる。これは、ヒータ６を駆動し
ているノズル内における共通インク室８からのインク流
れが隣接ノズル内に影響しているためである。

【００７８】図２４は、プリントヘッドＤタイプの吐出
口５からのメニスカス後退量と時間の関係を示したグラ
フである。隣接した４本のノズル内のヒータ６を隣接順
に駆動開始する時間が遅れても、メニスカスの後退量の
ばらつきが少ないことが分かる。

【００７９】これらのことから、本発明によるノズル構
造を持つプリントヘッドＤタイプは、高品位のプリント
画像を得るために必要な安定駆動をすることができるこ
とが分かる。

【００８０】実験例８：安定した高速プリントを実現さ
せ、かつ高品位のプリント画像を維持するためには、プ
リントヘッド駆動時にクロストークを起こさせないこと
が望ましい。つまり、クロストークによるインク吐出体
積の変化を抑えることである。プリントヘッドＤタイプ
とプリントヘッドＥタイプとを用いてそれぞれ同じ駆動
周波数で高速駆動してインクを吐出させ、それぞれのプ
リントヘッドのインク吐出体積を測定比較した。

【００８１】図２５は、実験例７で使用したプリントヘ
ッドＤタイプとプリントヘッドＥタイプを用い、かつ、
ヒータ６の駆動順序と時間を実験例７と同じにして、各
々のノズルから吐出したインク液滴の体積（インク吐出
体積）とノズル順との関係を示したグラフである。プリ
ントヘッドＥタイプはクロストーク発生の影響で駆動順
序に従って吐出体積が減少しているが、ヘッドＤタイプ
はクロストークが発生しにくいために、吐出体積の量変
化は少ない。

【００８２】これらのことから、本発明によるノズル構
造をもつプリントヘッドＤタイプは、高品位画像を維持
するのに必要な安定したインク吐出体積を得ることがで
きることが分かる。

【００８３】実験例９：安定した高速プリントを実現さ
せ、かつ高品位のプリント画像を維持するためには、プ
リントヘッド駆動時にクロストークを起こさせないこと
が望ましい。つまり、次にはクロストークによるインク
吐出速度変化を無くすことである。プリントヘッドＤタ
イプとプリントヘッドＥタイプとを用いてそれぞれ同じ
駆動周波数で高速駆動してインクを吐出させ、それぞれ
のプリントヘッドによるインクの吐出速度を測定比較し
た。

【００８４】図２６は、実験例７で使用したプリントヘ
ッドＤタイプとプリントヘッドＥタイプを用い、かつ、
ヒータ６の駆動順序と時間を実験例７と同じにして、各
々のノズルから吐出したインク液滴の速度（インク吐出
速度）とノズル順（ノズル順は、実験例８と同じであ
る。）との関係を示したグラフである。プリントヘッド
Ｅタイプはクロストーク発生の影響で駆動順序に従って
吐出速度が増加しているが、プリントヘッドＤタイプは
クロストークが発生しにくいために、吐出速度の量変化
は少ない。

【００８５】これらのことから、本発明によるノズル構
造をもつプリントヘッドＤタイプは、高品位画像を維持
するのに必要な安定したインク吐出速度を得ることがで
きることが分かる。

【００８６】以上、Ｄタイプのヘッドにおける特徴をＥ
タイプのヘッドとの比較によって説明したが、Ｄタイプ
のヘッドにおいても次のような駆動のさせ方によって、
さらにクロストークの発生を抑えることができ、高速記
録を達成することができる。

【００８７】このような駆動方法としては、図２１のよ
うな構成のヘッドで共通液室への連通口を共にする２つ
の流路を対とした場合、この対をなす２つの流路のヒー
タを実質的に同時に駆動し、対をなす２つづつの流路を
順次駆動する方法か、若しくは対をなす２つの流路の
内、１つ流路のヒータを駆動し、この対と異なる他の対
の一方の流路のヒータを駆動するようにし、対をなす２
つの流路のヒータを続けて駆動しない方法を行うとよ
い。

【００８８】図２７には本発明の第１０の実施例を示
す。この実施例においては、流路壁４と独立した流れ変
更体１３を設けることで、液流路７内のヒータ６周辺に
おけるインクの流れを非対称化させている一例である。
この構造の利点は、小さな構造体を用いることで液流路
７内のインクの流れを気泡の周辺部の非対称な流れをよ
り効果的に実現することができるので、気泡周辺部の圧
力差をより大きくコントロールすることができる。よっ
てインク安定吐出寿命を高維持しつつ、高品位高画質の
プリント画像を維持し、高速プリントを実現することの
できる液体噴射プリントヘッドを提供することができ
る。

【００８９】図２８には本発明の第１１の実施例を示
す。この実施例においては、流路壁４と独立したインク
流れ変更体１３とを用いて流路７内の非対称化したイン
クの流れの中で、更にインクの流れを非対称化させてい
る一例である。この構造における利点は、流路７内の非
対称化したインクの流れを更に変化させることで、流れ
による気泡１０周辺部の圧力差を更に大きくすることが
できるためインク安定吐出寿命を高維持しつつ、高品位
高画質のプリント画像を維持し、高速プリントを実現す
ることのできる液体噴射プリントヘッドを提供すること
ができる。

【００９０】図２９には本発明の第１２の実施例を示
す。この実施例においては、図２１の流路構造を用い
て、ヒータ６の面と吐出口５の面とを平行に配置したプ
リントヘッド構造の一例である。

【００９１】図３０には本発明の第１３の実施例を示
す。この実施例においては、ヒータ６の周囲を流路壁４
で翼形状空間を形成し、かつヒータ６の面と吐出口５の
面とを平行に配置したプリントヘッド構造の一例であ
る。

【００９２】上述の図２９と図３０にそれぞれ示したプ
リントヘッドは、ともに、その効果が、図２０の構成を
持つプリントヘッドと同様でインク安定吐出寿命を高レ
ベルで維持しつつ、高品位高画質のプリント画像を維持
し、高速プリントを実現することのできる液体噴射プリ
ントヘッドを提供することができる。

【００９３】以上実施例で説明に用いたインク流路周辺
の構造はそれのみに限定されるものではなく、本発明の
主旨に則ったものであれば、他のインク流路壁構造でも
よく、流れ変更体の形状や位置および数の限定はない。

【００９４】図３１は本例にかかるインクジェット記録
装置（プリント装置）の構成を示す。ここで、５００３
はキャリッジＨＣを矢印ａおよびｂ方向に案内する案内
軸、５００４はリードスクリュー５００５に形成されて
いる螺旋溝であり、キャリッジＨＣはリードスクリュー
５００５の正逆回転に従って案内軸５００３に沿い矢印
ａまたはｂ方向に移動する。そして、移動しながらキャ
リッジＨＣに搭載されたインクジェットヘッドカートリ
ッジＩＪＣのインクジェットヘッド（プリントヘッド）
ＩＪＨにより紙、布、ＯＨＰシート等の被記録媒体Ｐに
向けて吐出が行われる。

【００９５】５０００は被記録媒体を搬送する被記録体
搬送手段を構成するプラテンである。５０１３はキャリ
ッジ駆動モータ、５００９，５０１１は駆動モータ５０
１３の駆動力をリードスクリュー５００５に伝達するた
めのギア、５００２は被記録媒体をプラテン５０００に
向けて押付け被記録媒体搬送手段を構成しているシート
押え板である。また、本実施例の装置は、開口部５０２
３を有しインクジェットヘッドの吐出面形成部材４００
（図３参照）を覆蓋するキャップ部材５０２２、これに
連結され回復動作時にキャップ部材５０２２を介してヘ
ッドＩＪＨからインクを吸収する吸引手段５０１５、さ
らに回復動作の前後等に使用されるクリーニングブレー
ド５０１７、キャップ部材５０２２を支持する支持部材
５０１６を備えている。クリーニングブレード５０１７
は部材５０１９を介して矢印方向に移動させられ、ヘッ
ドの吐出面を掃拭する。

【００９６】５０２１はギヤ５０１０、カム５０２０を
介して吸引手段５０１５を駆動するためのレバーであ
り、吸引動作時には駆動モータ５０１３により不図示の
クラッチ切換手段および上述の伝達手段を介してその駆
動力が伝達される。また、５００７および５００８はキ
ャリッジＨＣのホームポジションを検知するためのフォ
トカプラであり、キャリッジＨＣに設けられたレバー５
００６の光路遮断により、ホームポジションが検知さ
れ、駆動モータ５０１３の正逆回転方向の切換えが行わ
れる。

【００９７】なお、本実施例ではこれらのキャッピン
グ、クリーニング、吸引回復は、キャリッジＨＣがホー
ムポジション側領域にきたときにリードスクリュー５０
０５の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行
えるように構成されているが、周知のタイミングで所望
の作動を行うように構成されるものであれば、どのよう
な構成であってもよい。ただ、本実施例は本発明にとっ
て好ましい構成例を示したものである。

【００９８】また、このプリント装置は、プリントヘッ
ドを駆動するための電気信号をプリントヘッドに与える
電気信号供給手段を有している。

【００９９】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェットプリント方式の中でも、インク吐出を行わせるた
めに利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手
段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱
エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式のプ
リントヘッド、プリント装置において優れた効果をもた
らすものである。かかる方式によればプリントの高密度
化，高精細化が達成できるからである。

【０１００】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、プリント情報に対応していて核沸騰を越え
る急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発
生せしめ、プリントヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（イン
ク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イン
ク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状
の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細
書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているよう
なものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率
に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記
載されている条件を採用すると、さらに優れたプリント
を行うことができる。

【０１０１】さらに、プリント装置がプリントできるプ
リント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルライン
タイプのプリントヘッドに対しても本発明は有効に適用
できる。そのようなプリントヘッドとしては、複数プリ
ントヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、
一体的に形成された１個のプリントヘッドとしての構成
のいずれでもよい。

【０１０２】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定されたプリントヘッド、あるい
は装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接
続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在
のチップタイプのプリントヘッド、あるいはプリントヘ
ッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリ
ッジタイプのプリントヘッドを用いた場合にも本発明は
有効である。

【０１０３】また、本発明のプリント装置の構成とし
て、プリントヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段
等を付加することは本発明の効果を一層安定できるの
で、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
プリントヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニ
ング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれと
は別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を
行う予備加熱手段、プリントとは別の吐出を行なう予備
吐出手段を挙げることができる。

【０１０４】また、搭載されるプリントヘッドの種類な
いし個数についても、例えば単色のインクに対応して１
個のみが設けられたものの他、プリント色や濃度を異に
する複数のインクに対応して複数個数設けられるもので
あってもよい。すなわち、例えばプリント装置のプリン
トモードとしては黒色等の主流色のみのプリントモード
だけではなく、プリントヘッドを一体的に構成するか複
数個の組み合わせによるかいずれでもよいが、異なる色
の複色カラー、または混色によるフルカラーの各プリン
トモードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。

【０１０５】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用プ
リント信号付与時にインクが液状をなすものを用いても
よい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形
状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せ
しめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸
発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化
するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギ
のプリント信号に応じた付与によってインクが液化し、
液状インクが吐出されるものや、プリント媒体に到達す
る時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネ
ルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用
する場合も本発明は適用可能である。本発明において
は、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述
した膜沸騰方式を実行するものである。

【０１０６】さらに加えて、本発明液体噴射プリント装
置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画
像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合
せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミ
リ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射プリントヘッドのプリント液流路の前記基板に
対する平行断面形状が、前記熱エネルギ変換体の近傍で
大略翼断面形の形状空間を形成することにより、プリン
ト液流路内で熱エネルギ変換体によって発生した気泡周
辺部に、プリント液流路内にプリント液が再充填される
時に生じる流れによってクッタ・ユーコフスキー定理に
伴う力を生じさせることにより、気泡周辺部でのプリン
ト液の流れを非対称の流れにし、これにより気泡周辺部
に圧力の不釣り合いを起こす。これにより、この気泡に
対して、プリント液流路内に再充填される際の共通液室
からの吐出口へ向うプリント液の大略流れ方向に対し
て、交差する方向への力を与えることになり、気泡の消
滅時に起こるキャビテーション崩壊圧による熱エネルギ
変換体への壊食作用の集中化を防ぐことができる。

【０１０８】その上、熱エネルギ変換体に対して壊食作
用が散在化するために、熱エネルギ変換体上の堆積物を
広範囲に渡って熱エネルギ変換体から剥離することがで
きる。これによりプリント液へのエネルギ伝達の不安定
さが低減し、高品位のプリント画像が長期に渡って安定
して得ることができる。

【０１０９】また、本発明によれば、液体噴射プリント
ヘッドのプリント液流路内における熱エネルギ変換体か
らプリント液を吐出させるための吐出口までの形状と、
熱エネルギ変換体の上流側（プリント液を保持している
プリント液室側）にあるプリント液流れ変更体との組み
合わせによっても、プリント液流路内の熱エネルギ変換
体によって発生した気泡周辺部に圧力の不釣り合いを起
こすことができる。これにより、この気泡に対して、プ
リント液流路内に再充填される際の共通液室から吐出口
へ向うプリント液の大略流れ方向に対して交差する方向
への力を与えることになり、気泡の消滅時に起こるキャ
ビテーション崩壊圧による熱エネルギ変換体への壊食作
用の集中化を防ぐことができる。

【０１１０】さらに、本発明によれば、プリント液流路
とこのプリント液流路に隣接する他のプリント流路と
は、一方の液流路壁部を共有する対を構成し、かつこの
共有された一方の液流路壁部は量プリント液流路の他方
の液流路壁部より短く設定することにより、リフィル時
間を短縮するプリント液流路構造になり、駆動方法と組
み合わせることで高速プリントを行うことができる。

【０１１１】したがって、本発明によれば、長寿命性を
維持しつつかつ安定して高品位の画像を高速に得ること
のできる液体噴射プリントヘッド、およびこの液体噴射
プリントヘッドを装着した液体噴射プリント装置を提供
することができる。

【０１１２】また、本発明のプリントヘッドの駆動方法
においては、クロストークを抑えることができ安定的に
高速記録を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリントヘッドの第１の実施例を示す
斜視図である。

【図２】図１に示したプリントヘッドのインク流路構造
を示す平面図であって、インク吐出メカニズムを説明す
るための図である。

【図３】従来のプリントヘッドのインク流路構造を示す
平面図であって、インク吐出メカニズムを説明するため
の図である。

【図４】プリントヘッドのヒータに画像プリント電気信
号を印加した回数とプリントヘッド内のヒータ断線率と
の関係を示すグラフである。

【図５】プリントヘッドのヒータにプリント電気信号を
印加した回数とインク液滴の吐出速度との関係を示すグ
ラフである。

【図６】図１に示したプリントヘッドのヒータ部へのキ
ャビテーション気泡消滅による壊食作用を影響を観察し
たスケッチ図である。

【図７】従来のプリントヘッドにおけるヒータ部を観察
したスケッチ図である。

【図８】本発明のプリントヘッドの第２の実施例におけ
るインク流路構造を示す平面図である。

【図９】本発明のプリントヘッドの第３の実施例におけ
るインク流路構造を示す平面図である。

【図１０】本発明のプリントヘッドの第４の実施例を示
す斜視図である。

【図１１】図１０に示したプリントヘッドのインク流路
構造である平面図であって、インク吐出メカニズムを説
明するための図である。

【図１２】プリントヘッドのヒータに画像プリント電気
信号を印加した回数とプリントヘッド内のヒータ断線率
との関係を示すグラフである。

【図１３】プリントヘッドのヒータに画像プリント電気
信号を印加した回数とインク液滴の吐出速度との関係を
示すグラフである。

【図１４】図１０に示したプリントヘッドのヒータ部へ
のキャビテーション気泡消滅による壊食作用を影響を観
察したスケッチ図である。

【図１５】従来のプリントヘッドにおけるヒータ部を観
察したスケッチ図である。

【図１６】本発明のプリントヘッドの第５の実施例にお
けるインク流路構造を示す平面図である。

【図１７】本発明のプリントヘッドの第６の実施例にお
けるインク流路構造を示す平面図である。

【図１８】本発明のプリントヘッドの第７の実施例にお
けるインク流路構造を示す斜視図である。

【図１９】本発明のプリントヘッドの第８の実施例にお
けるインク流路構造を示す斜視図である。

【図２０】本発明のプリントヘッドの第９の実施例を示
す斜視図である。

【図２１】図２０に示したプリントヘッドにおけるイン
ク流路構造を示す平面図である。

【図２２】背景技術のプリントヘッドにおけるインク流
路構造を示す平面図である。

【図２３】背景技術のプリントヘッドにおける高周波駆
動時のメニスカス後退量と時間との関係を示すグラフで
ある。

【図２４】本発明のプリントヘッドにおける高周波駆動
時のメニスカス後退量と時間との関係を示すグラフであ
る。

【図２５】高周波数駆動時のインク液滴の吐出体積につ
いて本発明に係るプリントヘッドと従来のプリントヘッ
ドとの比較結果を示すグラフである。

【図２６】高周波駆動時のインク液滴の吐出速度につい
て本発明に係るプリントヘッドと従来のプリントヘッド
との比較結果を示すグラフである。

【図２７】本発明の液体噴射プリントヘッドの第１０の
実施例のインク流路構造を示す平面図である。

【図２８】本発明の液体噴射プリントヘッドの第１１の
実施例のインク流路構造を示す平面図である。

【図２９】本発明の液体噴射プリントヘッドの第１２の
実施例を示す斜視図である。

【図３０】本発明の液体噴射プリントヘッドの第１３の
実施例を示す斜視図である。

【図３１】本発明のプリント装置を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 液体噴射プリントヘッド ２ ヘッド基板 ３ 天板部 ４ プリント液流路壁（インク流路壁） ５ 吐出口 ６ ヒータ（電気熱変換体） ７ 液流路（インク流路） ８ 液供給液室（共通インク室） ９ 液滴 １０ 気泡 １１ 液流路壁 １２ 液流路壁 １３ 液流れ変更体 Ｘ 流路の中心軸 Ｙ 流路壁の中心軸 Ｚ 流路壁の中心軸

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体に熱を作用させることで前記液体に
   気泡を発生させ、該気泡の生成によって吐出口より液体
   を吐出するための発熱抵抗体と、 該発熱抵抗体が複数設けられた基板と、 前記発熱抵抗体に対応して前記基板上に設けられ、前記
   吐出口に連通すると共に、液体を供給するための共通液
   室に開口を介して連通した液流路と、を有し、 前記共通液室から前記発熱抵抗体に向かう方向と交差す
   る方向の力であって、かつ前記基板に平行な力を前記気
   泡に作用させるように、前記液流路中の液体が流れる領
   域の前記基板に垂直な断面積が、前記発熱抵抗体に向か
   って前記開口から徐々に拡大され、かつ前記発熱抵抗体
   近傍の領域における前記液流路の前記基板に平行な断面
   形状が、実質的に翼断面形状とされていることを特徴と
   するプリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記翼断面形状の液流路は、液流路を構
   成する一対の液流路壁の内一方の長さが他方の長さに比
   べて長いことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘ
   ッド。
3. 【請求項３】 前記翼断面形状の液流路は、流路の前記
   基板に平行な断面形状が非対称な形状であることを特徴
   とする請求項１に記載のプリントヘッド。
4. 【請求項４】 前記液流路は一対の液流路壁で構成さ
   れ、隣り合う２つの液流路は前記液流路壁の一方を共有
   する対を成しており、前記隣り合う液流路は前記共有さ
   れる液流路壁に対して対称な形状であることを特徴とす
   る請求項１に記載のプリントヘッド。
5. 【請求項５】 複数の前記液流路は、該複数の液流路を
   構成する液流路壁の直線長さが異なる２つの液流路壁が
   交互に配置されることで構成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載のプリントヘッド。
6. 【請求項６】 前記液流路は、前記基板に沿う方向に配
   された２つの流路壁で構成されており、この流路壁の内
   一方は、平面形状でありもう一方の流路壁は前記流路断
   面形状を翼断面形にする形状であることを特徴とする請
   求項１に記載のプリントヘッド。
7. 【請求項７】 前記翼断面形の形状は、流路内に設けら
   れた液流れ変更体によって形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載のプリントヘッド。
8. 【請求項８】 前記気泡は、発熱抵抗体の熱に伴う液体
   の膜沸騰によって生じた気泡であることを特徴とする請
   求項１に記載のプリントヘッド。
9. 【請求項９】 前記液体はインクであることを特徴とす
   る請求項１に記載のプリントヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    プリントヘッドと、前記発熱抵抗体を駆動するための電
    気信号を供給するための電気信号供給手段と、を有する
    ことを特徴とするプリント装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    プリントヘッドと、被記録媒体を搬送するための搬送手
    段とを有することを特徴とするプリント装置。
12. 【請求項１２】 液体に熱を作用させることで前記液体
    に気泡を発生させ、該気泡の生成によって吐出口より液
    体を吐出するための発熱抵抗体と、該発熱抵抗体が複数
    設けられた基板と、前記発熱抵抗体に対応して前記基板
    上に設けられ、前記吐出口に連通すると共に、液体を供
    給するための共通液室に開口を介して連通した液流路
    と、を有し、前記共通液室から前記発熱抵抗体に向かう
    方向と交差する方向の力であって、かつ前記基板に平行
    な力を前記気泡に作用させるように、前記液流路中の液
    体が流れる領域の前記基板に垂直な断面積が、前記発熱
    抵抗体に向かって前記開口から徐々に拡大され、かつ前
    記発熱抵抗体近傍の領域における前記液流路の前記基板
    に平行な断面形状が、実質的に翼断面形状とされている
    プリントヘッドの駆動方法であって、 前記発熱抵抗体に電気信号を加えることで熱を発生し、 該熱によって前記液体に気泡を生じさせ、該気泡の発生
    によって前記液流路に連通する吐出口から液体を吐出
    し、 前記気泡の消泡に伴って、前記流路内に共通液室から液
    体が充填される際に、液体の流れによって前記力を前記
    気泡に作用させることを特徴とするプリントヘッドの駆
    動方法。
13. 【請求項１３】 請求項４のプリントヘッドを用いるプ
    リントヘッドの駆動方法であって、 前記対をなす液流路に対応したそれぞれの発熱抵抗体
    は、ほぼ同時に駆動されることを特徴とするプリントヘ
    ッドの駆動方法。
14. 【請求項１４】 請求項４のプリントヘッドを用いるプ
    リントヘッドの駆動方法であって、 前記対をなす液流路に対応した発熱抵抗体の駆動は、隣
    接する他の液流路対からの液体の吐出が行われた後に行
    われることを特徴とするプリントヘッドの駆動方法。