JPH0530630B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液体噴射記録ヘツドに関する。 ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於いて、最近関心を集めている。その中で、高
速記録が可能であり、而も所謂普通紙に定着とい
う特別な処理を必要とせずに記録の行える所謂イ
ンクジエツト記録法（液体噴射記録法）は、極め
て有力な記録法であつて、これ迄にも様々な方式
が考案され、改良が加えられて商品化されたもの
もあれば、現在も尚実用化への努力が続けられて
いるものもある。 この様な液体噴射記録法は、所謂インクと称さ
れる記録液体の液滴（droplet）を飛翔させ、被
記録部材に付着させて記録を行うものであつて、
この記録液体の液滴の発生法及び発生される液滴
の飛翔方向を制御する為の制御方法によつて幾つ
かの方式に大別される。 その中でも記録信号に応じて、吐出オリフイス
より液滴を吐出飛翔させ、該液滴を被記録部材表
面に付着させて記録を行う、所謂drop−
ondemand記録法は、記録に必要な液滴のみしか
吐出しないので、記録に不要である吐出液体の回
収又は処理の為の特別な手段を設ける必要がなく
装置自体を簡素化，小型化し得る事、吐出オリフ
イスより吐出される液滴の飛翔方向を制御する必
要がない事、多色記録が容易に行える事等の為に
昨今、殊に注目を集めている。 又、近年に於いては、drop−on−demand記録
法を用いたfull lineタイプの高密度マルチオリフ
イス化した記録ヘツド（液体噴射記録ヘツド）の
開発も著しく、より高解像度で高品質な画像を高
速で得る液体噴射記録装置の開発も数多く成され
ている。 上記した様なdrop−ondemand記録法を用いた
液体噴射記録法は、エネルギー作用部にある液体
に、圧力エネルギー（機械的エネルギー）又は熱
エネルギーを作用させて、液滴吐出の為の原動力
を得ている。従つて、これ等のエネルギーが、液
滴吐出の為に効率良く消費される様に液体に作用
することが必要である。 又、連続的に記録を実行する場合には、記録信
号に確実に応答して、前記エネルギーの発生が繰
返し起る必要がある。殊に高速記録の場合には、
この繰返しがエネルギー作用部に与えられる記録
信号に忠実に行われる必要がある。 或いは、又、記録画像の品質を上げ、高速記録
が行える様にするには、液滴の吐出方向の安定
化、及びサテライトの発生防止がなされること、
安定して、長時間、連続的に繰返し液滴吐出が実
行されること、液滴形成周波数（単位時間当りに
形成される液滴の個数）の向上が計られる必要が
ある。 而乍ら、記録ヘツドをfull lineタイプとして、
長尺化した場合には、液滴の吐出によつて消費さ
れた液体の補充が即座に行なわれず、特に液体供
給口から遠い吐出オリフイ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つた。 即ち、マルチに並んだ各液滴吐出単位（ノズ
ル）内に一様に充分な量の液体を供給することが
出来ない為、全ノズルが同時に駆動された時は液
滴形成周波数限界が低下するといつた問題が生ず
る。 この事実は、画像記録を高速で行なえるという
液体噴射記録法の利点を損うものであつて、記録
ヘツドをマルチ化した場合の問題点である。 本発明は上記の問題点に鑑み成されたもので、
マルチに並んだ各ノズル内に充分な量の液体を供
給することが可能で且つ全ノズルの同時駆動を行
なつても液滴形成周波数限界が低下しない高密
度、高速記録が達成可能な液体噴射記録ヘツドを
提供することを目的とする。 本願発明者等は、上記の目的を達成する為、誠
意検討した結果、吐出オリフイスの中心から液流
路の共通液室側の端面までの長さln、液流路の幅
方向の中心で且つ共通液室側の端面から共通液室
に液体を供給する為の液供給孔（液体供給口）の
中心までの長さｌ、液流路の高さhn、共通液室
の高さheの間に重要な関係を見い出した。 本発明は、飛翔液滴を吐出する複数の吐出口
と、該複数の吐出口の夫々に対応した液路と、複
数の液路が連通する共通液室と、該共通液室内に
液体を供給する液体供給口と、を備えた液体噴射
記録ヘツドにおいて、上記液路の上記供給液室側
の端部から上記液体供給口の中心までの長さｌ
と、上記吐出口の中心位置からこれに対応する液
路の上記供給室側の端部までの長さlnと、上記液
路の高さhnと、上記共通液室の高さhcとが、ｌ
≦100×（hc／hn）³×lnを満足する位置に上記液体
供給口が設けられていることを特徴とする液体噴
射記録ヘツドである。 そして、本発明をより効果的にする為により好
ましくはｌ≦20・Ａ・ln（Ａ＝（he／hn）³）、最適
にはｌ≦４・Ａ・lnとされることが望ましい。 以下、本発明を図を用いて説明する。 前記したｌ，ln，he，hnがどの部分の長さを
示すかを第１図ａに示される模式的平面図及び第
１図ｂに示される模式的切断面図を用いて具体的
に説明する。第１図ｂは、第１図ａに示される一
点鎖線Ｘ−X′で切断した場合の図である。 両図に於いて、夫々１０１は吐出オリフイス、
１０２は液供給孔、１０３は側壁である。 図に示される様に、ｌはある１つの液供給孔１
０２の中心より液流路までの最長距離（液流路の
共通液室端面に於ける幅方向への中心線までの最
長距離）である。隣接する液供給孔１０２が他に
ある場合（液供給孔１０２が複数個ある場合）
は、他の液供給孔の中心から液流路までの距離以
下となる液流路までの距離の中で最長となるもの
である。液流路は各吐出オリフイスに通ずる、側
壁１０３（又は側壁１０３と外壁）に挾まれた部
分を示す。lnは液流路の共通液室側の端面から吐
出オリフイス１０１の中心線までの長さ、hcは
共通液室の高さ、hnは液流路の高さを指す。 尚、第１図ａ及び第１図ｂに示されるものは、
夫々好適な一つの記録ヘツドを示したものであつ
て、実際の記録ヘツドが全く同様な形態をとるも
のでないのはいうまでもないが、ｌ，ln，hc，
hn等の示す部分は上記したとおりの部分の長さ
を示す。 第２図乃至第４図は夫々本発明の好適な第１の
実施態様例を説明する為の図で第２図は模式的斜
視組立図、第３図は模式的平面図、第４図は第３
図に示される一点鎖線Ｙ−Y′で切断した場合の
模式的切断面図である。第２図乃至第４図に於い
て夫々２０１は吐出オリフイス、２０２は液供給
孔、２０３は側壁、２０４は吐出オリフイス２０
１が設けられているオリフイス板、２０５は第２
の共通液室、２０６は保護層、２０７は電極層、
２０８は発熱抵抗層、２０９は基板、２１０は外
部配線である。（尚、第３図に於ける吐出オリフ
イス２０１は想像上の吐出オリフイスの位置を示
す。） 本実施態様例では、図に示される様に、第２の
共通液室に供給された液体が液供給孔２０２より
共通液室に供給され、その液体は液流路より吐出
オリフイス２０１から入力信号に応じて熱エネル
ギーによつて吐出される。 ここで、hn＝hc＝50μｍ，ln＝１mmとされ、１
mmあたり８個（以下８個／１mmと記す）の密度で
32個の吐出オリフイス２０１が配される様に記録
ヘツドは作製された。又、吐出オリフイス２０１
の孔径が40μｍ，液供給孔２０２の孔径が200μ
ｍ，ｌ＝４mmとなる様記録ヘツドは作製された。 この様な記録ヘツドを有する液体噴射記録装置
を、印加電圧25V（液体に熱エネルギーを与える
為のヒーターサイズ30μｍ×50μｍ），パルス幅
10μsec，周波数0.5〜10KHz（可変）の駆動条件
で液滴を吐出させた。 その結果、１つの吐出オリフイスからのみ液滴
を吐出させた場合でも、32個全ての吐出オリフイ
スから同時に液滴を吐出させた場合でも液滴形成
周波数限界は変わらず7KHzであつた。又、記録
ヘツドのどの部分の吐出オリフイスから吐出され
る液滴も吐出特性には差がなかつた。 詰り、本発明の条件を満足する本実施態様例に
於いては記録ヘツドの位置にかかわらず（液供給
孔からの距離の違いにかかわらず）液滴の吐出状
態の差は全く見られなかつた。 本発明の第２の実施態様例として、第５図に示
される模式的切断面図の記録ヘツドを用いた液体
噴射記録装置について説明する。図に示される引
出し線の番号は第２図乃至第３図に示される夫々
の番号と同じものを示す。本実施態様例は第１の
実施態様例と異なりhcとhnが等しくなく作製さ
れている。液滴の吐出手段や液の供給については
第１のものと全く同様に行なわれた。本実施態様
例は各部の寸法を、hn＝50μｍ，hc＝100μｍ，ln
＝１mm，吐出オリフイス２０１の孔径30μｍ，液
供給孔の孔径200μｍ，ｌ＝10mmとなる様に作製
された。又、吐出オリフイス２０１は12個／mmの
密度で64個配された。 上記の様に作製した記録ヘツドを有する液体噴
射記録装置を第１の実施態様例と同様な駆動条件
で駆動した。その結果、本実施態様例に於いても
同様に、良好な液滴の吐出が行なわれた。 叙上した様な第１及び第２の実施態様例のヘツ
ドで、夫々液供給孔の位置を変化させた場合、即
ちｌを変化させた場合の液滴形成周波数限界、吐
出オリフイスの液供給孔からの距離の違いによる
液滴の吐出特性差及び総合評価を第１表に示す。

【表】 ◎：優良、○：良好、△：普通、×：不良
第１の実施態様例で256個の吐出オリフイスを
８個／mmの密度で配し、hc＝hn＝50μｍ，ln＝１
mm，ｌ＝２mmとし、吐出オリフイスの孔径40μ
ｍ，液供給孔の孔径200μｍとし、又、液供給孔
を６mm間隔で４個配した記録ヘツドを作製した。 上記の記録ヘツドを有する液体噴射記録装置を
第１の実施態様例と同様な条件で駆動したとこ
ろ、液滴の吐出特性は第１の実施態様例と同様大
変良好な結果が得られた。 以上の実施態様例では液滴の吐出エネルギーを
電気熱変換体である発熱抵抗層により熱エネルギ
ー付与によつて行なつている例が示されている
が、吐出エネルギーは、熱エネルギー以外でも例
えば電気機械変換体であるピエゾ素子等による機
械的エネルギーであつても全くかまわない。詰
り、吐出オリフイスから入力信号に応じて液滴を
吐出させる手段であれば、液滴の吐出手段はどの
様な方法によつても良い。 更に、本発明では液流路の終端にオリフイスを
設けておらず、液流路から曲折されて液滴が吐出
される構造のものが示してあるが、これについて
も、別に液流路の終端にオリフイスが設けられて
いるものでも良い。 尚、いうまでもないことであるが本発明では吐
出オリフイスを板状の部材に設けているが、吐出
オリフイスは板状の部材に設ける必要は全くなく
作製のし易さ、その他諸事情に応じて最適に設計
されれば良い。 又、液供給孔は、基板側でなくとも、前述の条
件を満足する範囲内に設けることが出来る。 第２の共通液室は別に必ずしも設ける必要はな
いが、液供給孔の配置密度を上げた場合に、液供
給孔に接続する液供給管等が数多く必要となり液
体噴射記録装置の作製が難しくなる場合もあるの
で液供給孔の配置密度を上げた場合は第２の共通
液室を設け、そこに液供給管等を接続するという
構成にするのは好ましいことである。 以上説明した様に本発明の条件を満足する液体
噴射記録ヘツドは、液滴形成周波数限界が高く、
又、各吐出オリフイスから吐出される液滴の吐出
特性に差が生じない記録ヘツドとなる。吐出特性
に差が生じないということは、各吐出オリフイス
から吐出される液滴の被記録部材上への着弾精度
も向上させることが出来る。 従つて、本発明によれば、より優れた画像記録
をより高速度で記録出来る大変有用な液体噴射記
録装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及び第１図ｂは夫々ｌ，ln，hn，hc
を説明する為の図で、第１図ａは模式的平面図、
第１図ｂは第１図ａに示される一点鎖線で切断し
た場合の模式的切断面図である。第２図乃至第５
図は夫々本発明の実施態様例を説明する為の図
で、第２図は模式的斜視組立図、第３図は模式的
平面図、第４図は第３図に示される一点鎖線で切
断した場合の模式的切断面図、第５図は共通液室
を変形した場合の模式的切断面図である。 １０１，２０１…吐出オリフイス、１０２，２
０２…液供給孔、１０３，２０３…側壁、２０４
…オリフイス板、２０５…第２の共通液室、２０
６…保護層、２０７…電極層、２０８…発熱抵抗
層、２０９…基板、２１０…外部配線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 飛翔液滴を吐出する複数の吐出口と、該複数
   の吐出口の夫々に対応した液路と、複数の液路が
   連通する共通液室と、該共通液室内に液体を供給
   する液体供給口と、を備えた液体噴射記録ヘツド
   において、 上記液路の上記供給液室側の端部から上記液体
   供給口の中心までの長さｌと、上記吐出口の中心
   位置からこれに対応する液路の上記供給室側の端
   部までの長さlnと、上記液路の高さhnと、上記共
   通液室の高さhcとが、 ｌ≦100×（hc／hn）³×ln を満足する位置に上記液体供給口が設けられてい
   ることを特徴とする液体噴射記録ヘツド。 ２ 上記液体供給口は、上記吐出口から液滴を吐
   出するためのエネルギーを発生するエネルギー発
   生素子を上記液路の夫々に対応して有する基板に
   設けられ、前記液体は該液体供給口を通して前記
   基板の裏面側から供給される特許請求の範囲第１
   項記載の液体噴射記録ヘツド。 ３ 上記エネルギー発生素子は、熱エネルギーを
   発生する発熱抵抗素子である特許請求の範囲第２
   項記載の液体噴射記録ヘツド。 ４ 前記液路に対応して、熱エネルギーを発生す
   る発熱抵抗素子が配されており、該発熱抵抗素子
   は、周波数が0.5〜7KHzの範囲内の駆動パルスが
   供給されることによつて駆動される特許請求の範
   囲第１項記載の液体噴射記録ヘツド。