JPH0339835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液体を、熱エネルギーの作用によつて
吐出口から吐出させて記録を行う液体噴射記録ヘ
ツドに関する。

（従来技術） ノンインパクト記録法、中でも所謂インクジエ
ツト記録法は記録時の騒音がほとんどないこと
と、高速記録が可能なこと或は普通紙上に特別な
定着処理を必要とせずに記録が行えること等種々
の利点を有しているので、最近活発に研究開発が
行われている。

一方この記録方法に用いられる記録ヘツドとし
ては、所謂インクと称される着色した液体を吐出
させ、液滴として飛翔させる為の吐出口（吐出オ
リフイス）と液体が流入する為の流入口とを有す
る記録ヘツドが使用される。そして該記録ヘツド
には、吐出オリフイスから液体を吐出させる方法
によつて種々のタイプのものがある。

例えば、外部に設けられた液体の供給タンクか
ら液室内へ加圧した状態で又は自然供給（毛細管
現象を利用した供給等）の状態で液体を供給し
（但し、前記加圧は圧力のみでは吐出口から吐出
しない程度の加圧である）、液室内の液体と吐出
オリフイス前方に設置されている電極との間に電
圧印加し、静電的に液体を吐出オリフイスから吐
出させるタイプのものがある。

このタイプの記録ヘツドは、構造は単純である
がシステム全体としての構成が複雑で、液滴の発
生及びその飛翔方向の電気的制御に高度な技術及
び精度が要求されるという欠点がある。そして更
に高速記録化には不可欠な記録ヘツドのマルチオ
リフイス化が困難であるという欠点もある。

或は、別のタイプの記録ヘツドとしては、機械
的振動法によつて液体を吐出させ、液滴として飛
翔させるものもある。即ち、このタイプのもの
は、液体が供給される液室の容積をピエゾ振動素
子の機械的振動によつて信号に応じて変化させ、
これにより液体を液滴として吐出させるものであ
る。その具体的構造は、米国特許第3747120号明
細書、IEEE Transactions on Industry
Applications Vo1.IA−13，No.１，January／
February1977等に開示されている。

この様な記録ヘツドは、システム全体の構造は
極めて単純である。しかし、ピエゾ振動素子の機
械的振動で液滴を発生する為に、高速記録に於け
る応答性に難点があること、又液室の形成ピエゾ
振動素子の設置等加工上に問題があること及び小
型化が難しいこと等の理由から、高密度マルチオ
リフイス化が極めて困難であつて高速記録化が難
しいこと等の理由から、高密度マルチオリフイス
化が極めて困難であつて高速記録化が難しい。

この様に従来の記録ヘツドの多くのものは、構
造上、加工上、高速記録上、高密度マルチオリフ
イス化上、更にはシステム全体の構成上等の点に
於いて解決されるべき問題点を有している。

これに対して、最近、熱エネルギーを液体に作
用させることで液体を気化状態にして気泡を発生
させ、該気泡の発生に伴う液内圧の上昇によつて
飛翔的液滴を形成して記録を行う液体噴射記録法
が提案された。この記録法は、精密微細加工によ
つて、高密度マルチオリフイス化された記録ヘツ
ドの作製が他の方法に較べて比較的容易であるこ
と、Ａサイズ以上のフルライン状マルチオリフイ
ス化記録ヘツドを作製することも出来ること、ヘ
ツド自体を著しく小型化出来ること等の為に有望
視されているものの１つに挙げられる。

（発明の技術課題） 而乍ら、この様な優れた点を有する記録法に於
いてもより一層の高速化と高密度化を実現するに
は、２次元マトリツクスマルチオリフイスアレー
状液体噴射記録ヘツドの実現化が急がれている
が、末だ生産ラインにのせられたものはない。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、吐
出効率、吐出応答性或は吐出安定性、長時間連続
記録性に優れた液体噴射記録ヘツドを与えること
を目的とする。

又、本発明の別な目的は、高速記録が可能な装
置を与えることにある。

更に、本発明の別な目的は製作が容易で極めて
実用的な高密度２次元マトリツクスマルチオリフ
イスアレー化タイプの記録ヘツドを与えることに
ある。

（発明の概要） 本発明は、飛翔液滴を形成するための熱エネル
ギーを発生する発熱体を備える基板と、該発熱体
に対向したオリフイス孔を備えたオリフイスプレ
ートと、該基板と該オリフイスプレートとこれら
の間に配される周囲壁形成部材とにより形成され
る液室と、該液室の内部に液体を供給する液体供
給口と、を有する液体噴射記録ヘツドにおいて、 前記液室は、前記周囲壁形成部材から前記液室
の内部側に向けて設けられた複数の小単位区分部
材により２次元状に略々平行に配された複数の小
単位熱作用部に区分されており、該小単位熱作用
部には前記発熱体が配されているとともに各小単
位熱作用部は互いに連通していることを特徴とす
る液体噴射記録ヘツドである。

この様にして構成される本発明記録ヘツドで
は、液体を液滴の形で吐出飛翔させる為に熱エネ
ルギーが有効に使われ、吐出効率、吐出応答性、
長時間連続記録性が著しく改善される。又、マル
チオリフイス化において、各オリフイスより吐出
する液滴間に相互影響が実質的になく吐出安定性
に優れている。

又、本発明の記録ヘツドは、構造上極めてシン
プルであつて、微細加工が容易に出来る為に記録
ヘツド自体を従来に較べて格段に小型化し得る。
又その構造上のシンプルさと加工上の容易さから
高速記録には不可欠な高密度２次元マトリツクス
マルチオリフイス化が極めて容易に実現し得る
事、発熱体を駆動する為の電極取り出しが極めて
容易になし得る事、更に加うればマルチオリフイ
ス化に於いて、その記録ヘツドの吐出オリフイス
のアレー（array）構造を所望に従つて任意に設
計し得、従つて、記録ヘツドの吐出オリフイス配
列を２次元マトリツクスとすることも極めて容易
に成し得る事、等々顕著な特徴を有する。

（実施例） 以下本発明の実施例を、図面を用いて説明す
る。第１図に示すようにガラス、プラスチツクセ
ラミツク、Si基板あるいは金属等の適当な基板１
に電気熱変換体等の発熱体としての発熱素子２が
図のように３×３の２次元マトリツクス状に配列
されている。この素子２はその近傍のインクを加
熱することによりインク吐出圧を発生させる。こ
れら発熱素子２には図示されていないが信号入力
用電極が接続されている。この場合の接続方法と
しては近年半導体工業でもちいられているSiO₂、
Si₃N₄、ポリイミド等の電気絶縁膜とAl、Au等
の導電膜を交互に配設する際に導電膜をフオトリ
ソグラフイすることによつて所望の配線パターン
として構成する多層配線技術が利用される。

次に第２図において、前記基板１にインク液室
８を形成するための周囲壁形成部材５を設置す
る。一方、周囲壁形成部材５からインク液室８の
内部側に向けて複数の小単位区分部材３を配設す
ることでインク液室８は複数の小単位熱作用部８
−１〜８−９に区分される。

これらの小単位区分部材３及び周囲壁形成部材
５を基板１に設置する方法としてはガラス、プラ
スチツク、金属を切削加工したものを接着剤で接
合する方法、又プラスチツクが熱可塑性樹脂の場
合には、熱熔着法も採用出来る。

小単位区分部材３は発熱素子２より発生される
熱エレルギーが液体に作用してインク液を吐出オ
リフイス７より吐出させる際に発生する衝撃波
が、他のセグメント（小単位熱作用部）に影響を
及ぼさないための防波壁の役目をするものであ
り、次の工程で接合されるオリフイスプレートの
支柱ともなるものである。小単位区分部材３を設
けることで各発熱素子２と対応するオリフイス孔
との間の距離を均一にすることが、容易に出来
る。又、図中には図示されていないが、インク液
供給口４にはインク供給パイプが接続される。液
室８は、小単位区分部材３によつて小単位に区分
された小単位熱作用部８−１〜８−９を備えてい
る。

各小単位熱作用部８−１〜８−９には発熱素子
２の各々が１個づつ配設されこれ等発熱素子２は
独立的に駆動される。

次に第３図に示す様に前記の小単位区分部材
３、周囲壁形成部材５を接合した基板１に、オリ
フイスプレート６を接合する。このオリフイスプ
レート６は、ガラス、金属シリコンを切削加工し
フオトエツチングしてオリフイス孔７を設けたも
の、又は金属の場合には、エレクトロフオーミン
グによつて、オリフイス孔７を設けたものであ
る。

接合の方法として最も簡便なのは接着剤による
接着やビスによる圧着が挙げられる。但し、オリ
フイス孔７と前記発熱素子２は、図示されるが如
く、対向するよう周知の方法で、位置合せされ
る。

以上が、本発明実施例のヘツドの製造プロセス
の概略であるが、他に第２図第３図に示した様に
小単位区分部材３、周囲壁形成部材５、オリフイ
スプレート６が別部材として分離される分離形で
なくこれ等を一体成形された部材を使用するもの
でより生産効率のよいヘツドの製造方である。そ
の方法としては、ガラス、金属、シリコンウエー
ハー等の板をフオトエツチングによつて所望の凹
凸を設けて液室空間を形成し液室空間を区分され
て設けられ各小単位熱作用部に発熱素子を設けか
つオリフイス孔を開けたオリフイスプレートを、
該基板に貼りつける方法が挙げられる。

以上詳述した本発明実施例の液体噴射記録ヘツ
ドの具体的な効果としては、 部品数が少なく構造が簡単で量産性が高い 微細加工が容易に出来るためヘツド自体従来
ヘツドに比較し小型化が可能 インク液室や熱作用部を構成する壁の厚さを
調整するのが容易で吐出特性の高いヘツドが作
成可能 ドツトマトリクスで構成される文字を印字す
る際必要なドツト位置に対応した吐出オリフイ
スの配列が可能で、着弾点誤差の少ない品位の
高い文字が与えられる。

等を挙げることが出来る。

（発明の効果） 本発明によれば、上記小単位区分部材によつて
上記液室を発熱体が備えられている小単位の熱作
用部に区分した構成により、液室内部で不動状態
になりがちな液体の存在を防止でき、上記液室内
部の液体を即座にしかも確実に各発熱体に供給で
きる。したがつて各熱作用部と対応する各オリフ
イス孔との対向配置による高熱エネルギー効率の
液滴形成を高速化しても部分蓄熱される熱エネル
ギーをも上記液室内全体に早急に分散できるの
で、液体特性を長期的に安定化でき、吐出安定、
吐出応答性を一層向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の液体噴射記録ヘツ
ドの製造工程を説明する為の模式図であつて、第
１図は第１工程を、第２図は第２工程を、第３図
ａは第３工程とヘツド完成品の構成を、各々説明
する為の模式的斜視図、第３図ｂは、第３図ａに
一点鎖線XX′で示す位置で切断した場合の切断画
部分図である。 １……基板、２……発熱素子、３……小単位区
分部材、５……周囲壁形成部材、６……オリフイ
スプレート、７……オリフイス孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 飛翔液滴を形成するための熱エネルギーを発
   生する発熱体を備える基板と、該発熱体に対向し
   たオリフイス孔を備えたオリフイスプレートと、
   該基板と該オリフイスプレートとこれらの間に配
   される周囲壁形成部材とにより形成される液室
   と、該液室の内部に液体を供給する液体供給口
   と、を有する液体噴射記録ヘツドにおいて、 前記液室は、前記周囲壁形成部材から前記液室
   の内部側に向けて設けられた複数の小単位区分部
   材により２次元状に略々平行に配された複数の小
   単位熱作用部に区分されており、該小単位熱作用
   部には前記発熱体が配されているとともに各小単
   位熱作用部は互いに連通していることを特徴とす
   る液体噴射記録ヘツド。 ２ 前記オリフイスプレートと前記周囲壁形成部
   材と前記小単位区分部材とが一体形成されている
   特許請求の範囲第１項に記載の液体噴射記録ヘツ
   ド。