JPH021318A - 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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- JPH021318A JPH021318A JP5337489A JP5337489A JPH021318A JP H021318 A JPH021318 A JP H021318A JP 5337489 A JP5337489 A JP 5337489A JP 5337489 A JP5337489 A JP 5337489A JP H021318 A JPH021318 A JP H021318A
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Classifications
-
- 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
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- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14104—Laser or electron beam heating the ink
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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】
技術分野
本発明は、液体噴射記録ヘット、より詳細には、バブル
ジエン1〜型マルチノズルインクジェット記録ヘッドの
流路、液室の配置構造に関する。
ジエン1〜型マルチノズルインクジェット記録ヘッドの
流路、液室の配置構造に関する。
従来技術
ノンインバク1へ記録法は、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。
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’tll (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。
る記録液体の小’tll (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USP第3060429号明細
帯に開示されているもの(TCle 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界制御し、記
録部材」二に記録液体小滴を選択的に付、nさせて記録
を行うものである。
帯に開示されているもの(TCle 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界制御し、記
録部材」二に記録液体小滴を選択的に付、n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、−様に帯電した記録液体の小満をノズル
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。
電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小満をノズル
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USP第3596275号明細書
、U S L)第3298030号明細書等に開示され
ている方式(Sweet方式)であって、連続振動発生
法によってぜ(F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41F電量の制御された小滴を
。
、U S L)第3298030号明細書等に開示され
ている方式(Sweet方式)であって、連続振動発生
法によってぜ(F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41F電量の制御された小滴を
。
−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。
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4iF電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
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満
を吐出させる。この時前記帯fi!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′1−Il!荷量で4+F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4F
電丑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。
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4iF電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
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満
を吐出させる。この時前記帯fi!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′1−Il!荷量で4+F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4F
電丑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USP第3416153号明細書に
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4iF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。
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4iF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USP第3747120号明細書
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。
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。
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。
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トに付設されているピエゾ振動素子
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。
口を有する記録ヘットに付設されているピエゾ振動素子
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。
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。
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。
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、記録部材上にサナ
ライ1〜ドツ1−が生じ易いこと等の問題点がある。
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、記録部材上にサナ
ライ1〜ドツ1−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。
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。丙午ら、一方において、記録ヘッドの
加工上に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ
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。
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。丙午ら、一方において、記録ヘッドの
加工上に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ
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USP第3
747120号明細書に対応)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
ーを利用する代わりに熱エネルギーを利用することが記
載されている。
747120号明細書に対応)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
ーを利用する代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。
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。
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−ヒ
yII要である発生する熱で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。
yII要である発生する熱で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。
記録ヘットのマルチノズル化上、サテライトドツトの発
生および記録画像のカ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。
生および記録画像のカ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。
また、記録ヘッドをフルラインタイプとして、長尺化し
た場合には、液滴の吐出によって消費された液体の補充
が即座に行なわれず、特に、液体供給孔から遠い吐出オ
リフィスに対する液補充が充分に行なわれないという問
題がある。即ち、マルチに並んだ各液滴吐出単位(ノズ
ル)内に一様に充分な清の液体を供給することができな
い為、全ノズルが同時に1康動された時は液滴形成周波
数限界が低下するといった問題が生ずる。
た場合には、液滴の吐出によって消費された液体の補充
が即座に行なわれず、特に、液体供給孔から遠い吐出オ
リフィスに対する液補充が充分に行なわれないという問
題がある。即ち、マルチに並んだ各液滴吐出単位(ノズ
ル)内に一様に充分な清の液体を供給することができな
い為、全ノズルが同時に1康動された時は液滴形成周波
数限界が低下するといった問題が生ずる。
第19図は、従来のマルチノズルインクジェット記録ヘ
ットの一例を示す要部平面図で、図中。
ットの一例を示す要部平面図で、図中。
1はインク供給穴、2.2aはインク流路、3はインク
液室で、端以外のインク流路2には、図中に矢印A4.
・A2にて示すように、流線が対称になるように流入す
るが、端の流路2aには一方の矢印A2のみに”C示す
ように対称に流入しない。すなわち、第19図に示した
ような記録ヘッドは、両端の流路2a(図中には、一方
の流路のみ示しである)の側壁21が、液室3の側壁3
高と一致しており、このようなヘッドでは、両端のオリ
フィスの吐出性能が中央付近のオリフィスの吐出性能と
異なり、両端の流路には、インクが補給されにくいため
、液室3から流路2aへ補給されるインクの流線の対称
性がくずれ、これら流路に対する液補充が充分に行われ
ず、液滴形成周波数限界が低下する。
液室で、端以外のインク流路2には、図中に矢印A4.
・A2にて示すように、流線が対称になるように流入す
るが、端の流路2aには一方の矢印A2のみに”C示す
ように対称に流入しない。すなわち、第19図に示した
ような記録ヘッドは、両端の流路2a(図中には、一方
の流路のみ示しである)の側壁21が、液室3の側壁3
高と一致しており、このようなヘッドでは、両端のオリ
フィスの吐出性能が中央付近のオリフィスの吐出性能と
異なり、両端の流路には、インクが補給されにくいため
、液室3から流路2aへ補給されるインクの流線の対称
性がくずれ、これら流路に対する液補充が充分に行われ
ず、液滴形成周波数限界が低下する。
一1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、バブルジェット型インクジェットのマルチアレイ
において、両端付近のオリフィスと中央付近のオリフィ
スの吐出性能を均一にすることを目的としてなされたも
のである。
特に、バブルジェット型インクジェットのマルチアレイ
において、両端付近のオリフィスと中央付近のオリフィ
スの吐出性能を均一にすることを目的としてなされたも
のである。
構 I又
本発明は、上記目的を達成するために、導入される記録
液体を収容するとともに、該記録液体に熱によって気泡
を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発生
させる熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路に
連絡して前記記録液体を前記作用力によって液滴として
吐出させるためのオリフィスと、1涌記流路に連絡して
、該流路に前記記録液体を導入するための液室と、該液
室に前記記録液体を導入する手段よりなる液体噴射記録
ヘッドにおいて、前記流路は複数列配列されており、端
の流路の流路列と反対側の側壁から、前記液室の流路列
の配列方向の側壁までの距離が、各流路を分前独立させ
るための分離壁の厚さよりも大きい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。
液体を収容するとともに、該記録液体に熱によって気泡
を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発生
させる熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路に
連絡して前記記録液体を前記作用力によって液滴として
吐出させるためのオリフィスと、1涌記流路に連絡して
、該流路に前記記録液体を導入するための液室と、該液
室に前記記録液体を導入する手段よりなる液体噴射記録
ヘッドにおいて、前記流路は複数列配列されており、端
の流路の流路列と反対側の側壁から、前記液室の流路列
の配列方向の側壁までの距離が、各流路を分前独立させ
るための分離壁の厚さよりも大きい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平面
図、つまり、液室部と流路部との関係を示す拡大図で、
本発明においては、端の流路2aの側壁2高、つまり端
の流路2aの流路列2と反対側の側壁2高から、液室3
の流路列の配列方向の側壁3高までの距離をaとし、各
流路の分離壁4の厚さをbとしたとき、a ) bとし
たものであり、こうすることにより、一番端の流路であ
っても1図示のように流線A□HA2がおおむね対称に
なり、従って、端の流路2aに対しても、中央付近の流
路2とほぼ同様にインクが補給され、各オリフィスの吐
出性能が均一になる。なお、第1図には左側の流路のみ
を示したが、右側の流路と液室の側壁の関係も同様であ
る。
図、つまり、液室部と流路部との関係を示す拡大図で、
本発明においては、端の流路2aの側壁2高、つまり端
の流路2aの流路列2と反対側の側壁2高から、液室3
の流路列の配列方向の側壁3高までの距離をaとし、各
流路の分離壁4の厚さをbとしたとき、a ) bとし
たものであり、こうすることにより、一番端の流路であ
っても1図示のように流線A□HA2がおおむね対称に
なり、従って、端の流路2aに対しても、中央付近の流
路2とほぼ同様にインクが補給され、各オリフィスの吐
出性能が均一になる。なお、第1図には左側の流路のみ
を示したが、右側の流路と液室の側壁の関係も同様であ
る。
第2図は、本発明が適用されるインクジェットヘッドの
一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をするた
めの図、第3図は、バブルジェットへソ1くの一例を示
す斜視図、第4図は、第3図に示したヘッドを構成する
蓋基板(第4図(a))と発熱体基板(第4図(b))
に分解した時の斜視図、第5図は、第4図(a)に示し
た蓋基板を裏側から見た斜視図で1図中、11は蓋基板
、12は発熱体基板、13は記録液体流入口、14はオ
リフィス、15は流路、16は液室を形成するための領
域、17は個別(独立)電極、18は共通電極、19は
発熱体(ヒータ)、20は記録液(インク)、21は気
泡、22は飛翔インク滴で、本発明は、斯様なバブルジ
ェット式の液体噴射記録ヘッドに適用するものである。
一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をするた
めの図、第3図は、バブルジェットへソ1くの一例を示
す斜視図、第4図は、第3図に示したヘッドを構成する
蓋基板(第4図(a))と発熱体基板(第4図(b))
に分解した時の斜視図、第5図は、第4図(a)に示し
た蓋基板を裏側から見た斜視図で1図中、11は蓋基板
、12は発熱体基板、13は記録液体流入口、14はオ
リフィス、15は流路、16は液室を形成するための領
域、17は個別(独立)電極、18は共通電極、19は
発熱体(ヒータ)、20は記録液(インク)、21は気
泡、22は飛翔インク滴で、本発明は、斯様なバブルジ
ェット式の液体噴射記録ヘッドに適用するものである。
次に、第2図を参照しながら本発明が適用されるバブル
ジェットによるインク噴射について説明すると、 (a)は定常状態であり、オリフィス面でインク20の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。
ジェットによるインク噴射について説明すると、 (a)は定常状態であり、オリフィス面でインク20の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。
(b)はヒータ19が加熱されて、ヒータ19の表面温
度が急上昇し隣接インク層に沸IlI現像が起きるまで
加熱され、微小気泡21が点在している状態にある。
度が急上昇し隣接インク層に沸IlI現像が起きるまで
加熱され、微小気泡21が点在している状態にある。
(c)はヒータ49の全面で急激に加熱された隣接イン
クJlが瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡21が
生長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、−℃
泡の生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧との
バランスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始
める。
クJlが瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡21が
生長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、−℃
泡の生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧との
バランスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始
める。
(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク20が押し出さ
れる。この時、ヒータ19には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ19の表面温度は降下しつつある。気泡
21の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。
面より気泡の体積に相当する分のインク20が押し出さ
れる。この時、ヒータ19には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ19の表面温度は降下しつつある。気泡
21の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。
(e)は気泡21がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
(f)はさらに気泡21が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜1
0m/seeの速度で飛翔している。
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜1
0m/seeの速度で飛翔している。
(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。
給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。
第6図は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を説
明するための詳却1図で、図中、31は発熱抵抗体、3
2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−3in2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、タングステン、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。
明するための詳却1図で、図中、31は発熱抵抗体、3
2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−3in2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、タングステン、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が、硼化ハフニウムであり1
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。
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が、硼化ハフニウムであり1
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。
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、0.001〜5μm、好適には0.0
1〜1μmとされる。
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、0.001〜5μm、好適には0.0
1〜1μm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AQ、Ag、Au、Pt。
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AQ、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。
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)P133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、)変化ジ
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0.1〜5μm、最適には0.1〜3μmとされ
るのが望ましい。
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)P133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、)変化ジ
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0.1〜5μm、最適には0.1〜3μmとされ
るのが望ましい。
以上のようにして作成した記録ヘッドを、発熱抵抗体が
発熱しない状態では記録液体が吐出口から吐出しない程
度の圧力で記録液体を供給し乍ら画像信号に従って電気
・熱変換体にパルス的に電圧を印加して記録を実行した
ところ、鮮明な画像が得られた。
発熱しない状態では記録液体が吐出口から吐出しない程
度の圧力で記録液体を供給し乍ら画像信号に従って電気
・熱変換体にパルス的に電圧を印加して記録を実行した
ところ、鮮明な画像が得られた。
第7図は、その時の発熱体慄動回路の一例を示すブロッ
ク図で、41はフォ1−ダイオード等で構成される公知
の読取り用の光学釣人カフ第1ヘセンサ部で、該光学的
入カフ第1・センサ部41に入力した画像信号はコンパ
レータ等の回路からなる処理回路42で処理されて、ド
ライブ回路43に入力される。ドライブ回路43は、記
録ヘッド44を入力信号に従ってパルス幅、パルス振幅
、繰り返し周波数等を制御してドライブする。
ク図で、41はフォ1−ダイオード等で構成される公知
の読取り用の光学釣人カフ第1ヘセンサ部で、該光学的
入カフ第1・センサ部41に入力した画像信号はコンパ
レータ等の回路からなる処理回路42で処理されて、ド
ライブ回路43に入力される。ドライブ回路43は、記
録ヘッド44を入力信号に従ってパルス幅、パルス振幅
、繰り返し周波数等を制御してドライブする。
例えば、最も簡便な記録では、入力画像信号を処理回路
42において白黒判別してドライブ回路43に入力する
。ドライブ回路43では適当な液滴径を得る為のパルス
幅、パルス振幅及び所望の記録液滴密度を得る為の繰り
返し周波数を制御された信号に変換されて、記録ヘッド
44を駆動する。
42において白黒判別してドライブ回路43に入力する
。ドライブ回路43では適当な液滴径を得る為のパルス
幅、パルス振幅及び所望の記録液滴密度を得る為の繰り
返し周波数を制御された信号に変換されて、記録ヘッド
44を駆動する。
又、階調を考慮した別の記録法としては、1つには液滴
径を変化させた記録、又もう1つには記録液滴数を変化
させた記録を次の様にして行なうことも出来る。
径を変化させた記録、又もう1つには記録液滴数を変化
させた記録を次の様にして行なうことも出来る。
先ず、液滴径を変化させる記録法は、光学釣人カフオド
センサ部41で入力した画像信号は、所望の液滴径を得
る為に定められた各々のレベルのパルスllA11、パ
ルス振幅の駆動信号を出力する回路を複数有したドライ
ブ回路43のいずれのレベルの信号を出力する回路で行
なうべきかを処理回路42で判別され処理される。又、
記録液滴数を変化させる方法では、光学釣人カフオドセ
ンサ部41への入力信号は、処理回路42においてA/
D変換されて出力され、該出力信号に従ってドライブ回
路43は1つの入力信号当りの噴出液滴の数を変えて記
録が行なわれる様に記録ヘッド44を駆動する信号を出
力する。
センサ部41で入力した画像信号は、所望の液滴径を得
る為に定められた各々のレベルのパルスllA11、パ
ルス振幅の駆動信号を出力する回路を複数有したドライ
ブ回路43のいずれのレベルの信号を出力する回路で行
なうべきかを処理回路42で判別され処理される。又、
記録液滴数を変化させる方法では、光学釣人カフオドセ
ンサ部41への入力信号は、処理回路42においてA/
D変換されて出力され、該出力信号に従ってドライブ回
路43は1つの入力信号当りの噴出液滴の数を変えて記
録が行なわれる様に記録ヘッド44を駆動する信号を出
力する。
又、別の実施法として同様な装置を使用して発熱抵抗体
が発熱しない状態で記録液体が吐出口からあふれ出る程
度以上の圧力で記録液体を記録ヘッド44に供給し乍ら
、電気熱変換体に連続繰り返しパルスで電圧を印加して
記録を実行したところ、印加周波数に応じた個数の液滴
が安定に且つ均一径で吐出噴射することが確認された。
が発熱しない状態で記録液体が吐出口からあふれ出る程
度以上の圧力で記録液体を記録ヘッド44に供給し乍ら
、電気熱変換体に連続繰り返しパルスで電圧を印加して
記録を実行したところ、印加周波数に応じた個数の液滴
が安定に且つ均一径で吐出噴射することが確認された。
この点から、記録ヘソ1−44は高周波での連続吐出に
極めて有効に適用されることが判明した。
極めて有効に適用されることが判明した。
又、記録装置の主要部となる記録ヘッドは微小であるか
ら容易に複数個並べることが出来、高密度マルチオリフ
ィス化記録ヘッドが可能である。
ら容易に複数個並べることが出来、高密度マルチオリフ
ィス化記録ヘッドが可能である。
第8図は、記録液体に気泡を発生させる別の手段を説明
するための図で、図中、51はレーザ発振H;(,52
は光変調1康動回路、53は光変調器、54は走査器、
55は集光レンズで、レーザ発振器51より発生された
レーザ光は、光変調器53において、光変調1康動回路
52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54を通り、集光レンズ55によって熱
エネルギー作用部の外壁に焦点が合うように集光され、
記録ヘッドの外壁56を加熱し、内部の記録液体57内
で気泡を発生させる。あるいは熱エネルギー作用部の壁
56は、レーザ光に対して透過性の材料で作られ、集光
レンズ55によって内部の記録液体57に焦点が合うよ
うに集光され、記録液体を直接加熱することによって気
泡を発生させてもよい。
するための図で、図中、51はレーザ発振H;(,52
は光変調1康動回路、53は光変調器、54は走査器、
55は集光レンズで、レーザ発振器51より発生された
レーザ光は、光変調器53において、光変調1康動回路
52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54を通り、集光レンズ55によって熱
エネルギー作用部の外壁に焦点が合うように集光され、
記録ヘッドの外壁56を加熱し、内部の記録液体57内
で気泡を発生させる。あるいは熱エネルギー作用部の壁
56は、レーザ光に対して透過性の材料で作られ、集光
レンズ55によって内部の記録液体57に焦点が合うよ
うに集光され、記録液体を直接加熱することによって気
泡を発生させてもよい。
第9図は、上述のごときレーザ光を用いたプリンターの
一例を説明するための図で、ノズル部61は、高密度に
(たとえば8ノズル/mm)、又、紙61の紙中(たと
えばA4横巾)すべてにわたってカバーされるように集
積されている例を示している。
一例を説明するための図で、ノズル部61は、高密度に
(たとえば8ノズル/mm)、又、紙61の紙中(たと
えばA4横巾)すべてにわたってカバーされるように集
積されている例を示している。
レーザ発振器51より発振されたレーザ光は、光変調器
53の入口開口に導かれる。光変調器53において、レ
ーザ光は、光変調器53への画情報人力信号に従って強
弱の変調を受ける。変調を受けたレーザ光は、反射鏡5
8によってその光路をビームエキスパンダー59の方向
に曲げられ。
53の入口開口に導かれる。光変調器53において、レ
ーザ光は、光変調器53への画情報人力信号に従って強
弱の変調を受ける。変調を受けたレーザ光は、反射鏡5
8によってその光路をビームエキスパンダー59の方向
に曲げられ。
ビームエキスパンダー59に入射する。ビームエキスパ
ンダー59により平行光のままビーム径が拡大される。
ンダー59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60に入射される。回転多面鏡60に
よって掃引されたレーザ光は、集光レンズ55により、
ドロップジェネレータの熱エネルギー作用部外壁56も
しくは内部の記録液体に結像する。それによって、各熱
エネルギー作用部には、気泡が発生し、記録液滴を吐出
し、記録紙62に記録に行なわれる。
転する回転多面鏡60に入射される。回転多面鏡60に
よって掃引されたレーザ光は、集光レンズ55により、
ドロップジェネレータの熱エネルギー作用部外壁56も
しくは内部の記録液体に結像する。それによって、各熱
エネルギー作用部には、気泡が発生し、記録液滴を吐出
し、記録紙62に記録に行なわれる。
第10図は、さらに別の気泡発生手段を示す図で、この
例は、熱エネルギー作用部の内壁側に配置された1対の
放゛市電極70が、放電装置71から高電圧のパルスを
受け、記録液体中で放電をおこし、その放電によって発
生する熱により瞬時に気泡を形成するようにしたもので
ある。
例は、熱エネルギー作用部の内壁側に配置された1対の
放゛市電極70が、放電装置71から高電圧のパルスを
受け、記録液体中で放電をおこし、その放電によって発
生する熱により瞬時に気泡を形成するようにしたもので
ある。
第11図乃至第18図は、それぞれ第10図に示した放
゛工電極の具体例を示す図で、第11図に示した例は、 電極70を針状にして、電界を集中させ、効率よく(低
エネルギーで)放電をおこさせるようにしたものである
。
゛工電極の具体例を示す図で、第11図に示した例は、 電極70を針状にして、電界を集中させ、効率よく(低
エネルギーで)放電をおこさせるようにしたものである
。
第12図に示した例は、
2枚の平板電極にして、電極間に安定して気泡が発生す
るようにしたものである。針状の電橋より、発生気泡の
位置が安定している。
るようにしたものである。針状の電橋より、発生気泡の
位置が安定している。
第13図に示した例は、
電極にほぼ同軸の穴をあけたものである。2枚の電極の
両穴がガイドになって、発生気泡の位置はさらに安定す
る。
両穴がガイドになって、発生気泡の位置はさらに安定す
る。
第14図に示した例は、
リング状の電極にしたものであり、基本的には第13図
に示した例と同じであり、その変形実施例である。
に示した例と同じであり、その変形実施例である。
第15図に示した例は、
一方をリング状電極とし、もう一方を針状mhとしたも
のである。リング状電極により、発生気泡の安定性を狙
い、針状電極により電界の集中により効率を狙ったもの
である。
のである。リング状電極により、発生気泡の安定性を狙
い、針状電極により電界の集中により効率を狙ったもの
である。
第16図に示した例は、
一方のリング状電極を熱エネルギー作用部の壁面に形成
したものである。これは、第15図に示した例の効果に
加えて、基板上に平面的に電極を形成するという製造上
の容易さを狙ったものである。このような平面的な電極
は、蒸着(あるいはスパッタリング)や、フォトエツチ
ングの技術によって容易に高密度な複数個のものが製作
され得る。マルチアレイに特に威力を発揮する。
したものである。これは、第15図に示した例の効果に
加えて、基板上に平面的に電極を形成するという製造上
の容易さを狙ったものである。このような平面的な電極
は、蒸着(あるいはスパッタリング)や、フォトエツチ
ングの技術によって容易に高密度な複数個のものが製作
され得る。マルチアレイに特に威力を発揮する。
第17図に示した例は、
第16図に示した例のリング状電極形成部を電極の外周
にそった形状で周囲から一段高くしたものである。やは
り、発生気泡の安定性を狙ったものであり、第15図に
示したものよりも3次元的なガイドを付は加えた分だけ
安定する。
にそった形状で周囲から一段高くしたものである。やは
り、発生気泡の安定性を狙ったものであり、第15図に
示したものよりも3次元的なガイドを付は加えた分だけ
安定する。
第18図に示した例は、
第17図に示した例とは反対に、リング状電極形成部を
、周囲から下へ落しこんだ構造としたもので、やはり、
発生気泡は安定して形成される。
、周囲から下へ落しこんだ構造としたもので、やはり、
発生気泡は安定して形成される。
勉−一二機
以上の説明から明らかなように、本発明によると、マル
チアレイ型のバブルジェット記録ヘッドの全ての流路に
ほぼ同様にインクが補給され、各オリフィスの吐出性能
が均一になる。
チアレイ型のバブルジェット記録ヘッドの全ての流路に
ほぼ同様にインクが補給され、各オリフィスの吐出性能
が均一になる。
本発明は、比較的オリフィス数の多いヘッド、つまり高
密度で多数アレイのヘッドに特に威力を発揮する。これ
は、たとえば、従来より感光性ガラス等を用いて平面上
に5〜12個のオリフィス(流路〜吐出エレメント)を
形成するヘッドが知られているが(たとえば特公昭57
−20904号公報、特公昭59−3150号公報等)
、このような小アレイでは本発明の解決しようとする問
題はそれほど大きな問題とはなっていない。これは消費
するインク量が少ないことが1つの理由にあげられよう
。本発明は平面上に24才リフイス以上、より効果を発
揮するのは32才リフイス以上が形成される場合である
。
密度で多数アレイのヘッドに特に威力を発揮する。これ
は、たとえば、従来より感光性ガラス等を用いて平面上
に5〜12個のオリフィス(流路〜吐出エレメント)を
形成するヘッドが知られているが(たとえば特公昭57
−20904号公報、特公昭59−3150号公報等)
、このような小アレイでは本発明の解決しようとする問
題はそれほど大きな問題とはなっていない。これは消費
するインク量が少ないことが1つの理由にあげられよう
。本発明は平面上に24才リフイス以上、より効果を発
揮するのは32才リフイス以上が形成される場合である
。
第1図は、本発明の一実施例を説明するための要部構成
図、第2図は1本発明が適用されるインクジェットヘッ
ドの一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をす
るための図、第3図は、バブルジェットヘッドの一例を
示す斜視図、第4図は、分解斜視図、第5図は、蓋基板
を裏側から見た図、第6図は、発熱抵抗体を用いた気泡
発生手段の構造を説明するための図、第7図は、発熱体
駆動回路の一例を説明するためのブロック図、第8図は
、レーザ光を用いた気泡発生手段の一例を説明するため
の図、第9図は、プリンターの一例を説明するための図
、第10図は、放電を利用した気泡発生手段の一例を説
明するための図、第11図乃至第18図は、それぞれ第
10図に示した放電電極の具体例を示す図、第19図は
、従来技術の一例を説明するための要部平面図である。 1・・・液体供給穴、2,2a・・・流路、3・・・イ
ンク液室、4・・・各流路の分離壁。
図、第2図は1本発明が適用されるインクジェットヘッ
ドの一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をす
るための図、第3図は、バブルジェットヘッドの一例を
示す斜視図、第4図は、分解斜視図、第5図は、蓋基板
を裏側から見た図、第6図は、発熱抵抗体を用いた気泡
発生手段の構造を説明するための図、第7図は、発熱体
駆動回路の一例を説明するためのブロック図、第8図は
、レーザ光を用いた気泡発生手段の一例を説明するため
の図、第9図は、プリンターの一例を説明するための図
、第10図は、放電を利用した気泡発生手段の一例を説
明するための図、第11図乃至第18図は、それぞれ第
10図に示した放電電極の具体例を示す図、第19図は
、従来技術の一例を説明するための要部平面図である。 1・・・液体供給穴、2,2a・・・流路、3・・・イ
ンク液室、4・・・各流路の分離壁。
Claims (1)
- 1、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
体に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積増加にと
もなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部を付設し
た流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前記作用力
によって液滴として吐出させるためのオリフィスと、前
記流路に連絡して該流路に前記記録液体を導入するため
の液室と、該液室に前記記録液体を導入する手段よりな
る液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流路は複数列配列
されており、端の流路の流路列と反対側の側壁から、前
記液室の流路列の配列方向の側壁までの距離が、各流路
を分離独立させるための分離壁の厚さよりも大きいこと
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 |
---|---|---|---|
JP5337489A JPH021318A (ja) | 1988-03-12 | 1989-03-06 | 液体噴射記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63-58719 | 1988-03-12 | ||
JP5871988 | 1988-03-12 | ||
JP5337489A JPH021318A (ja) | 1988-03-12 | 1989-03-06 | 液体噴射記録ヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH021318A true JPH021318A (ja) | 1990-01-05 |
Family
ID=26394084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5337489A Pending JPH021318A (ja) | 1988-03-12 | 1989-03-06 | 液体噴射記録ヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH021318A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60206657A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-18 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘツド |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP5337489A patent/JPH021318A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60206657A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-18 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘツド |
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