JPH0193366A - 液体噴射記録ヘッド - Google Patents
液体噴射記録ヘッドInfo
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- JPH0193366A JPH0193366A JP25181087A JP25181087A JPH0193366A JP H0193366 A JPH0193366 A JP H0193366A JP 25181087 A JP25181087 A JP 25181087A JP 25181087 A JP25181087 A JP 25181087A JP H0193366 A JPH0193366 A JP H0193366A
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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
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- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
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- B41J2/0458—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on heating elements forming bubbles
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
且」し辷訪
本発明は、液体噴射記録ヘッド、より詳細には、バブル
を利用してインク滴を噴射させるようにしたバブルジェ
ット型液体噴射ヘッドに関する。
を利用してインク滴を噴射させるようにしたバブルジェ
ット型液体噴射ヘッドに関する。
灸末挟片
第６図は、バブルジェット型液体噴射ヘッドの一例を説
明するための分解斜視図で、図中、１０は流路板、２０
は基板で、流路板１０の下面には直線状の流路（溝）１
１が形成されており、基板２０の上面には前記流路１１
に対応した一部に発熱部２１が設けられ、各発熱部２１
に対して独立電極２２及び共通電極２３が設けられてい
る。周知のように、基板２０上に流路板１０を接合した
時に、流路板１ｏの溝１１と基板２０の上面とでインク
流路が形成され、このインク流路のインク吐出側下面の
一部に発熱部２１が配設された構造となり、該発熱部２
１によってインクを加熱して該インク中に気泡（バブル
）を発生せしめ、その気泡の体積変化によってインク流
路の端部よりインク滴を噴射させるものである。
明するための分解斜視図で、図中、１０は流路板、２０
は基板で、流路板１０の下面には直線状の流路（溝）１
１が形成されており、基板２０の上面には前記流路１１
に対応した一部に発熱部２１が設けられ、各発熱部２１
に対して独立電極２２及び共通電極２３が設けられてい
る。周知のように、基板２０上に流路板１０を接合した
時に、流路板１ｏの溝１１と基板２０の上面とでインク
流路が形成され、このインク流路のインク吐出側下面の
一部に発熱部２１が配設された構造となり、該発熱部２
１によってインクを加熱して該インク中に気泡（バブル
）を発生せしめ、その気泡の体積変化によってインク流
路の端部よりインク滴を噴射させるものである。
第７図（ａ）〜（ｇ）は、上述のごときバブルジェット
型液体噴射ヘッドにおけるインク滴生成過程を示す図で
、図中、３０はインδ、４０は気泡、５０は生成された
インク滴で、その他流銘板１０、基板２０、発熱部２１
、独立電極２２．共通電極２３等は第６図に示した通り
であり、周知のように、加熱部２１を一時的に加熱する
ことによってインクｉ５０を噴射させる。バブルインク
ジェットは、上述のようにして、流路内の液体（インク
）を薄膜抵抗体によって通電加熱してインクを急激に沸
騰させ５発生した気泡の圧力作用によって吐出口からイ
ンク液滴を吐出し、吐出した液滴を紙などの被記録物に
着弾して、記録画素を形成する。
型液体噴射ヘッドにおけるインク滴生成過程を示す図で
、図中、３０はインδ、４０は気泡、５０は生成された
インク滴で、その他流銘板１０、基板２０、発熱部２１
、独立電極２２．共通電極２３等は第６図に示した通り
であり、周知のように、加熱部２１を一時的に加熱する
ことによってインクｉ５０を噴射させる。バブルインク
ジェットは、上述のようにして、流路内の液体（インク
）を薄膜抵抗体によって通電加熱してインクを急激に沸
騰させ５発生した気泡の圧力作用によって吐出口からイ
ンク液滴を吐出し、吐出した液滴を紙などの被記録物に
着弾して、記録画素を形成する。
気泡の発生・消滅過程は、ヒーター・流路の構成、通電
加熱条件によって変化し、インクジェット記録装置とし
て実現的であるためには、次のような条件を満足するこ
とが必要である。
加熱条件によって変化し、インクジェット記録装置とし
て実現的であるためには、次のような条件を満足するこ
とが必要である。
（１）吐出に充分な圧力が得られること。
（２）現象の再現性（気泡安定性）が良いこと。
（３）応答周波数が高いこと。
このような条件は、日常的に見られる沸騰現象から考え
ると、達成困難であるように思われる。
ると、達成困難であるように思われる。
なぜなら、
（１）液滴を吐出させるためには、吐出口の液面の表面
張力に打ち勝って滴形成をさせる必要がある。
張力に打ち勝って滴形成をさせる必要がある。
ところが、通常の沸騰現象では、沸騰開始温度は液体の
沸点＋数℃以下であり、対応する蒸気圧は大気圧に比べ
てそんなに高くない。
沸点＋数℃以下であり、対応する蒸気圧は大気圧に比べ
てそんなに高くない。
（２）沸騰は、相変化と流れを伴なう複雑な伝熱現象で
あり、電気的・機械的現象に比べてはるかにランダムで
ある。また、高周波数で繰り返し駆動するためには、発
泡から消泡までの応答時間が短くなければならない、と
ころが、通常の沸騰条件下で温度上昇・下降の時定数を
減少させるには限界がある。
あり、電気的・機械的現象に比べてはるかにランダムで
ある。また、高周波数で繰り返し駆動するためには、発
泡から消泡までの応答時間が短くなければならない、と
ころが、通常の沸騰条件下で温度上昇・下降の時定数を
減少させるには限界がある。
バブルジェット記録装置においては、熱伝導性の高い基
板の上に熱伝導性の低い薄い層（蓄熱層）および薄い電
気抵抗体層（ヒーター）を形成し、極めて短い加熱パル
ス（〜数μ５ｅｃ）で高熱流束をインクに与えることに
よって、上の条件を満足させている。すなわち、 （１）薄膜技術によって形成された平滑な伝熱面に高熱
流束を与えることによって、非常に高い温度（水系イン
クの場合〜３００℃）までインクを過熱することができ
る。このときの蒸気圧は、大気圧の数１０倍に達し、液
滴を吐出させるのに充分である。
板の上に熱伝導性の低い薄い層（蓄熱層）および薄い電
気抵抗体層（ヒーター）を形成し、極めて短い加熱パル
ス（〜数μ５ｅｃ）で高熱流束をインクに与えることに
よって、上の条件を満足させている。すなわち、 （１）薄膜技術によって形成された平滑な伝熱面に高熱
流束を与えることによって、非常に高い温度（水系イン
クの場合〜３００℃）までインクを過熱することができ
る。このときの蒸気圧は、大気圧の数１０倍に達し、液
滴を吐出させるのに充分である。
（２）バブルジェットにおける発泡は、ヒーター面のく
ぼみなどに捕捉された気体が発泡の核になる通常の沸騰
現象と異なり、伝熱面近くのインクが過熱限界に到達す
ることによって一斉に気化するので、現象の再現性が高
い。
ぼみなどに捕捉された気体が発泡の核になる通常の沸騰
現象と異なり、伝熱面近くのインクが過熱限界に到達す
ることによって一斉に気化するので、現象の再現性が高
い。
（３）加熱時には、蓄熱層の効果によってインクが充分
に加熱される。加熱時間が短いためごく一部のインク（
ヒーター上〜数μｍ）しか加熱されないうえ、気泡形成
後は、蒸気の断熱効果によってヒーターからの伝熱はほ
とんど停止する。従って、気泡の成長とともにインクの
温度および気泡内の圧力は、急激に低下し、キャビテー
ション気泡の状態となる。気泡の消滅速度は極めて大き
く、気泡時に衝撃によるヒーターの破壊が問題となるほ
どである。余分の熱は、蓄熱層を通過して基板に逃げる
。
に加熱される。加熱時間が短いためごく一部のインク（
ヒーター上〜数μｍ）しか加熱されないうえ、気泡形成
後は、蒸気の断熱効果によってヒーターからの伝熱はほ
とんど停止する。従って、気泡の成長とともにインクの
温度および気泡内の圧力は、急激に低下し、キャビテー
ション気泡の状態となる。気泡の消滅速度は極めて大き
く、気泡時に衝撃によるヒーターの破壊が問題となるほ
どである。余分の熱は、蓄熱層を通過して基板に逃げる
。
而して、上述のごときバブルジェット型液体噴射装置に
おいて、特公昭５９−４３３１４号公報に記載された発
明においては１発熱体を、その吐出オリフィス寄りの縁
部が吐出オリフィスから、この吐出オリフィスの口径分
の長さをｄ（・・・・・・但し、吐出オリフィスの形状
は、円形、角形等、任意の形状であり得るので、一般に
はその最大径を以て、その口径分の長さと見なす。）と
するとき。
おいて、特公昭５９−４３３１４号公報に記載された発
明においては１発熱体を、その吐出オリフィス寄りの縁
部が吐出オリフィスから、この吐出オリフィスの口径分
の長さをｄ（・・・・・・但し、吐出オリフィスの形状
は、円形、角形等、任意の形状であり得るので、一般に
はその最大径を以て、その口径分の長さと見なす。）と
するとき。
ｄ乃至５０ｄの範囲で離間するように作用室内に設定す
るのが良いとしている。換言すれば、該公報に記載され
た発明においては、発熱部の位置を単に幾何学的寸法面
から規定しているが、実際には、使用するインクの物性
値、発熱体の仕様値、その他もろもろの条件の違いによ
って、最適寸法が決定されるものであり、上記公報に記
載された発明は非常に狭い範囲に限定されたインク或い
はヘッドにおいてのみ成立し得、−量的とはいいがたい
。
るのが良いとしている。換言すれば、該公報に記載され
た発明においては、発熱部の位置を単に幾何学的寸法面
から規定しているが、実際には、使用するインクの物性
値、発熱体の仕様値、その他もろもろの条件の違いによ
って、最適寸法が決定されるものであり、上記公報に記
載された発明は非常に狭い範囲に限定されたインク或い
はヘッドにおいてのみ成立し得、−量的とはいいがたい
。
旦−一」在
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、バブルジェット型液体噴射ヘッドの吐出性能を向
上させることを目的としてなされたものである。
特に、バブルジェット型液体噴射ヘッドの吐出性能を向
上させ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液体を所定の方向
に吐出するための吐出口に連通ずる液路中の液体の一部
にエネルギー（例えば熱エネルギーもしくは電磁波エネ
ルギーもしくは放電エネルギー）を作用させることによ
り気泡を生じせしめ、その気泡の体積変化にともなう作
用力によって液体を吐出させる液体噴射記録ヘッドにお
いて、前記エネルギーを作用させてから気泡が最大にな
るまでの時間をｔｂ、前記エネルギーを作用させてから
前記作用によって吐出口における圧力が最大になるまで
の時間をｔＰ、エネルギー作用部の吐出口側端部から吐
出口までの距離をｌ、最大気泡半径をｒ ｍａｘとする
とき、 なる関係式を満足するような構造を有することを特徴と
したものである。以下、本発明の実施例に基いて説明す
る。
に吐出するための吐出口に連通ずる液路中の液体の一部
にエネルギー（例えば熱エネルギーもしくは電磁波エネ
ルギーもしくは放電エネルギー）を作用させることによ
り気泡を生じせしめ、その気泡の体積変化にともなう作
用力によって液体を吐出させる液体噴射記録ヘッドにお
いて、前記エネルギーを作用させてから気泡が最大にな
るまでの時間をｔｂ、前記エネルギーを作用させてから
前記作用によって吐出口における圧力が最大になるまで
の時間をｔＰ、エネルギー作用部の吐出口側端部から吐
出口までの距離をｌ、最大気泡半径をｒ ｍａｘとする
とき、 なる関係式を満足するような構造を有することを特徴と
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、本発明の一実施例を説明するための要部（？
＆噴射口、エネルギー作用部）拡大図で、図中、２１は
エネルギー（例えば、熱エネルギー、電磁波エネルギー
、或いは放電エネルギー）作用部、２５はインク吐出口
、３０はインク、４０は気泡で、今、エネルギー作用部
２１の吐出口側端部Ａから吐出口２５の端面Ｂまでの距
離をｌ、発生気泡の半径をｒとし、最大気泡半径をｒ
ｗａｘで表わす。なお、気泡の半径ｒは、気泡が第２図
に示すように球状の場合にはその半径をもって表わすが
、第３図に示すように長円形の場合には、長手方向の半
径とする。
＆噴射口、エネルギー作用部）拡大図で、図中、２１は
エネルギー（例えば、熱エネルギー、電磁波エネルギー
、或いは放電エネルギー）作用部、２５はインク吐出口
、３０はインク、４０は気泡で、今、エネルギー作用部
２１の吐出口側端部Ａから吐出口２５の端面Ｂまでの距
離をｌ、発生気泡の半径をｒとし、最大気泡半径をｒ
ｗａｘで表わす。なお、気泡の半径ｒは、気泡が第２図
に示すように球状の場合にはその半径をもって表わすが
、第３図に示すように長円形の場合には、長手方向の半
径とする。
第４図はエネルギー作用部（たとえば発熱体部２１）に
発生する気泡の半径ｒの時間変化（発生〜成長〜収縮〜
消滅）を、エネルギー作用開始時間をＯとしてプロット
した一例で、最大気泡半径ｒｍａｘになる時の時間を１
．とする。
発生する気泡の半径ｒの時間変化（発生〜成長〜収縮〜
消滅）を、エネルギー作用開始時間をＯとしてプロット
した一例で、最大気泡半径ｒｍａｘになる時の時間を１
．とする。
第５図は、エネルギー作用開始時間を０として、吐出口
部２５におけるインク圧力の時間変化を実測してプロッ
トした場合の一例で、吐出口部最大圧力Ｐ ｍａｘにな
る時の時間をｔＰとする。
部２５におけるインク圧力の時間変化を実測してプロッ
トした場合の一例で、吐出口部最大圧力Ｐ ｍａｘにな
る時の時間をｔＰとする。
而して、気泡の成長スピード、吐出口部圧力の立上り、
又、エネルギー作用部の吐出口側端部から吐出口までの
距離はインク吐出性能（吐出スピード、切れのよい吐出
、サテライト滴のない吐出等）に多大な影響を与える。
又、エネルギー作用部の吐出口側端部から吐出口までの
距離はインク吐出性能（吐出スピード、切れのよい吐出
、サテライト滴のない吐出等）に多大な影響を与える。
本発明は上記パラメータが、次式
を満足するような値をとれば、最適のインク吐出性能が
得られることを多数の記録ヘッドを設計、製作して種々
実験検討を繰り返し行なうことにより見いだしたもので
ある。
得られることを多数の記録ヘッドを設計、製作して種々
実験検討を繰り返し行なうことにより見いだしたもので
ある。
表１に検討結果の一例を示す。
表１
なお、従来、たとえば作用エネルギー（入力パルス電圧
、パルス巾等）をパラメータとした場合に、使用するイ
ンクの物性の違い、或いは使用するヘッド材質の違い等
のために、−膜化した式が別のヘッド（又はインク）を
用いた場合にあてはまらないということがあったが、本
発明では発生した気泡半径をパラメータにとっているの
で、たとえヘッドの材質、インクの物性等、本発明者等
が実験に使用したものと異なるものを使用しても。
、パルス巾等）をパラメータとした場合に、使用するイ
ンクの物性の違い、或いは使用するヘッド材質の違い等
のために、−膜化した式が別のヘッド（又はインク）を
用いた場合にあてはまらないということがあったが、本
発明では発生した気泡半径をパラメータにとっているの
で、たとえヘッドの材質、インクの物性等、本発明者等
が実験に使用したものと異なるものを使用しても。
本発明は普遍的に成り立つ。
効 果
以上の説明から明らかなように、本発明による（１）式
を満足するような構造をとることにより、切れのよいサ
テライト滴のない、又、応答周波数の高いインク吐出性
能を有するバブルジェット型液体噴射ヘッドを得ること
ができる。
を満足するような構造をとることにより、切れのよいサ
テライト滴のない、又、応答周波数の高いインク吐出性
能を有するバブルジェット型液体噴射ヘッドを得ること
ができる。
第１図は、本発明の一実施例を説明するための要部拡大
図、第２図及び第３図は、気泡の半径を定義するための
図、第４図は、気泡半径の時間変化を示す図、第５図は
、インク吐出口部の圧力波形を示す図、第６図は、バブ
ルジェット型液体噴射ヘッドの一例を説明するための分
解斜視図、第７図は、その動作説明をするための図であ
る。 ２１・・・エネルギー作用部、２５・・・吐出口、３０
・・・インク、４０・・・気泡。 第 １ 図 第２図 第３２ ｎ 第４図 第５図
図、第２図及び第３図は、気泡の半径を定義するための
図、第４図は、気泡半径の時間変化を示す図、第５図は
、インク吐出口部の圧力波形を示す図、第６図は、バブ
ルジェット型液体噴射ヘッドの一例を説明するための分
解斜視図、第７図は、その動作説明をするための図であ
る。 ２１・・・エネルギー作用部、２５・・・吐出口、３０
・・・インク、４０・・・気泡。 第 １ 図 第２図 第３２ ｎ 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 液体を所定の方向に吐出するための吐出口に連通する液
路中の液体の一部にエネルギーを作用させることにより
気泡を生じせしめ、その気泡の体積変化にともなう作用
力によって液体を吐出させる液体噴射記録ヘッドにおい
て、前記エネルギーを作用させてから気泡が最大になる
までの時間をｔ＿ｂ、前記エネルギーを作用させてから
前記作用によって吐出口における圧力が最大になるまで
の時間をｔ＿Ｐ、エネルギー作用部の吐出口側端部から
吐出口までの距離をｌ、最大気泡半径をｒｍａｘとする
とき、 （ｔ＿ｂ／ｔ＿Ｐ）−（２ｒｍａｘ／ｌ）＞０なる関係
式を満足するような構造を有することを特徴とする液体
噴射記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251810A JP2693455B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 液体噴射記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251810A JP2693455B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 液体噴射記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0193366A true JPH0193366A (ja) | 1989-04-12 |
| JP2693455B2 JP2693455B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=17228260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251810A Expired - Fee Related JP2693455B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 液体噴射記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2693455B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2385085A1 (en) | 2010-05-07 | 2011-11-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Primer silicone composition and treated paper or film for release paper or film |
| EP2385084A1 (en) | 2010-05-07 | 2011-11-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicone composition, release paper or film, and making method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943314A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Tokyo Keiki Co Ltd | 超音波流速測定装置 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP62251810A patent/JP2693455B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943314A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Tokyo Keiki Co Ltd | 超音波流速測定装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2385085A1 (en) | 2010-05-07 | 2011-11-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Primer silicone composition and treated paper or film for release paper or film |
| EP2385084A1 (en) | 2010-05-07 | 2011-11-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicone composition, release paper or film, and making method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2693455B2 (ja) | 1997-12-24 |
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