JPH0551462B2 - - Google Patents

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JPH0551462B2
JPH0551462B2 JP58012443A JP1244383A JPH0551462B2 JP H0551462 B2 JPH0551462 B2 JP H0551462B2 JP 58012443 A JP58012443 A JP 58012443A JP 1244383 A JP1244383 A JP 1244383A JP H0551462 B2 JPH0551462 B2 JP H0551462B2
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wall
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  • Geometry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吐出口より液体を吐出することで形
成された飛翔的液滴を用いて記録を行う液体噴射
記録装置、殊に熱エネルギーを利用する液体噴射
記録装置に関する。
液体噴射記録装置には、種々の方式があるが、
その中でも、例えば独国公開公報(OLS)
2944005号公報に開示された液体噴射記録装置は、
高速カラー記録が容易であつて、その出力部の主
要部である記録ヘツドは、記録用の液体を吐出し
て、飛翔的液滴を形成するための吐出口(オリフ
イス)を高密度に配列することができるために、
高解像力を得ることができると同時に、記録ヘツ
ドとして全体的にはコンパクト化が計れ、且つ量
産に向くこと、更には半導体分野において技術の
進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマイクロ
加工技術の長所を十二分に利用することで長尺化
及び面状化(2次元化)が容易であること等のた
めに、最近富みに熱い注目を集めている。
しかしながら、この記録方式に於いては、飛翔
的液体を形成する手段としての電気熱変換体が設
けられ、ここで発生する熱エネルギーを熱作用面
に於いて液体に作用させ液体中にバブルを発生さ
せ、その圧力エネルギーによりオリフイスから液
体を飛翔的液的として吐出して記録を行うが、そ
の際のキヤビテーシヨン(バルブ消滅による機械
的、化学的衝撃)により、熱作用面、ひいては電
気熱変換体の破壊をきたしやすいことが問題点と
して指摘されている。このため、電気熱変換体の
耐久性を向上させるめに、電気熱変換体上に種々
の材料からなる保護相を積層することが検討され
ているが、これら保護層の設置だけによつては、
特に高速記録を行う場合にはその耐久性の向上に
限界があるのが実状である。
本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであ
つて、高密度で高速記録が容易に行える液体噴射
記録装置を提供することを主たる目的とする。
本発明の別の目的は、高品質の画像記録に適
し、耐久性に優れた液体噴射記録装置を提供する
ことである。
本発明の液体噴射記録装置は、熱エネルギーの
利用によつて液体を吐出し飛翔的液滴を形成する
ために設けられた複数の吐出口と、これらの吐出
口に連通し、前記飛翔的液滴を形成するための液
体が供給される液室と、前記吐出口のそれぞれに
対応して設けられた前記熱エネルギーを発生する
手段として複数の電気熱変換体とを具備し、前記
電気熱変換体のそれぞれは発生される熱エネルギ
ーが前記液体に作用する部分としての熱作用部を
前記液室の底面に有し、前記吐出口のそれぞれ
は、該底面に向かい合つて設けられ、それぞれ隣
接する熱作用部間を隔離する隔離壁が前記液室内
に設けられ、前記隔離壁はそれぞれの吐出口ごと
に前記液体の液流路を形成し、前記熱作用部の液
流路下流側に前記隔離壁と接する前壁が前記熱作
用部と接しない位置に設けられた液体噴射記録装
置であつて、前記隔離壁は前記熱作用部の近傍で
前記液流路の一部の幅を狭くするくびれ部分を持
つことを特徴とする。
上記のような構成を有する本発明の液体噴射記
録装置は、記録信号に対する応答の忠実性と確実
性に優れ、かつその使用耐久性に於いて特に優れ
た性能を発揮する。
以下、本発明を図面に従つて、更に具体的に説
明する。
第1図乃至第3図は、本発明に係る液体噴射記
録装置の概要を示した図であり、第1図は模式的
斜視図、第2図は第1図の一点鎖線ABで切断し
た場合の模式的切断図、第3図は内部構造を説明
するための模式的分解図である。
第1図乃至第3図に示される液体噴射記録装置
100は、基板101と、基板101上に設けら
れたn個の電気変換体102(図においては、第
一番目、第二番目及び第n番目の電気変換体が示
されている)と、液室110を形成するための、
前壁板103、後壁板105及びこれ等の壁板1
03,105にその両端で挾持されている二つの
側壁板104−1,104−2(第1図では一方
の側壁板は見えないが、第3図にその一部が見え
る)と、各電気変換体に対応して設けられるオリ
フイス108を構成する貫孔109が設けられた
オリフイス板107と、側壁板104−1の後方
側面に付設された液室110に液体を供給するた
めに設けられる供給管106とで主に構成され
る。
電気変換体102は、基板101上に基板側か
ら順に発熱抵抗層111、発熱抵抗層111の一
部を除いて発熱抵抗層111上に並列的に設けら
れた、選択電極112、共通電極114、液室1
10内の液体に直接接触する部分には少なくとも
設けられている保護層113とで構成される。
発熱抵抗層111は選択電極112と共通電極
114とを通じて通電されることによつて、これ
等の電極の間の熱発生部116で主に熱エネルギ
ーを発生する。熱作用面115は、発生した熱が
液体に作用するところであり、熱発生部116と
密接な関係がある。この熱作用面115での熱作
用により液体中にバブルが発生し、その圧力エネ
ルギーにより液体がオリフイス108から飛翔的
液滴となつて吐出され記録が実施される。
電気変換体102のそれぞれの記録信号に従つ
て駆動させて所定のオリフイス108から液滴を
吐出させるには、選択される選択電極112と共
通電極114とを通じて信号電圧を供給すること
によつて実施される。
以上説明した従前の液体噴射記録装置の構成に
加え、本発明の液体噴射記録装置に於いては、そ
れぞれ隣接する熱作用面間115及び/又はオリ
フイス108間を隔離する特定された形状を有す
る隔離壁117が設けられる。
すなわち、液室110内に設けられる隔離壁1
17によつて夫々の熱作用面間及び吐出口ごとに
液体の通る液流路が形成されるが、熱作用面の近
傍で液流路の一部の幅を狭くするくびれ部分を持
つような形状の隔離壁が設置される必要がある。
本発明の上記記述の意味するところをより明確
にするために、本発明の実施態様例に於ける熱作
用面と隔離壁が設けられた部分の部分拡大平面図
である第4図及び第5図を用いてこれらをより具
体的に説明する。
まず、本発明に於いては、熱作用面115とは
熱発生部116を液室底面に垂直上方に投影した
部分を指し、熱作用面の近傍とは、熱作用面11
5の端部から100μm程度以内の距離にある部分
を指し、液流路の液路幅とは、隔離壁117を液
室底面に垂直下方に投影して測定されるものを言
う。従つて、第4図のように熱作用面の近傍で液
流路の一部の幅を狭くするくびれ部分を持つよう
に隔離壁117が配置されることが必須要件とさ
れる。液流路の一部の幅を狭くするくびれ部分
は、前述のように熱作用面115の端部から
100μm程度以内の距離にあることが必要とされ
るが、好ましくは50μm程度以内、最適には20μ
m程度以内の位置にあることが望ましい。
第6a乃至第6c図は、第4図の一点鎖線XY
で切断した切断図であり、本発明に於ける隔離壁
117の断面構造を示すものである。隔離壁11
7は第6a図の場合のように液室110の底面と
オリフイス板107の両方に固定されるものであ
つてもよいし、第6b図の場合のように液室の底
面にだけ固定され、オリフイス板との間には隙間
があるようなものであつてもよいし、あるいはそ
の逆に第6c図の場合のようにオリフイス板によ
つてのみ固定されるものであつてもよい。しか
し、好ましくは、第6a図及び第6b図のように
少なくとも液室の底面によつて固定されているこ
とが本発明の効果をより発揮させる上で望まし
い。隔離壁117の高さHwは、少なくとも2μm
以上、好適には10μm以上とされる。
このような隔離壁117を設けることによつ
て、どのような作用により熱作用面115の耐久
性が向上するのかを説明するための模式図が第7
a図及び第7b図である。この図のように熱作用
面の近傍で液流路の一部の幅を狭くするくびれ部
分を持つ場合には、インクの吐出及びバブルの消
滅に起因するインクの補充時の液流の抵抗が熱作
用面の近傍でアンバランスになるため、例えば第
6a及び6b図の場合には、インクは矢印の方向
に再補充される。そのため熱作用面上で発生する
衝撃の源であるバルブB1は、熱作用面上からは
ずれた位置でバルブB2として消滅するため熱作
用面ひいては電気熱交換体の破壊を回避させるこ
とができるものと推定される。従つて、抽象的な
表現ではあるが、バルブB2が隔離壁に接して消
滅するような形状の隔離壁が設置されることが好
ましく、またこのような理由から、前述したよう
に、隔離壁は必ずしも液室110の底面からオリ
フイス板107へ至る迄の高さを有していなくと
もよい。
隔離壁は、通常は一辺の長さが10〜100μmの
矩形形状のものが好適に用いられるが、他の形状
の場合にほ前記の隔離壁を設置することによつて
同様に耐久性の向上が計れる。
第8乃至10図は本発明の液体噴射記録装置に
於ける隔離壁117の設置様式の好適な変形例を
示した模式図であり、矢印はインクの再補充され
る方向を示す。
以下、本発明を実施例に従つてより具体的に説
明する。
実施例 1 表面を熱酸化してSiO2層を3μm厚に形成した
Si基板をエツチングにより共通液室部分として
100μm取り除いた。次に発熱抵抗層としてTa層
を2000Å厚、電極としてAl層を1μm厚積層した
後、フオトリソ工程により形状60μm×100μmの
熱発生部(ヒーター)アレーを125μmピツチで
形成した。また、Ta層の酸化防止及びインク液
の浸透防止、液体が熱エネルギーを受けた際に発
生されるバブルによる耐機械的衝撃用の膜とし
て、SiO2層0.5μm厚、SiC層1μm厚を順次スパツ
タリングにより積層して保護層を形成した。
次にこの基板上に第1〜4図で示されるよう
な、高さが30μmの隔離壁、前壁板、後壁板、二
つの側壁板、オリフイス板及び供給管を設置し液
体噴射記録装置を作製した。隔離壁で仕切られる
液流路の高さは隔離壁と同様30μmであり、幅
は、広い部分で80μm、狭い部分で20μmであり、
共通液室(ここでは隔離壁で仕切られている液流
路部分は含まない)と熱作用面間の距離は800μ
m、熱作用面と液流幅が20μmになる部分までの
距離は50μm、流路幅が20μmの部分の長さは50μ
m、第2の脱気孔が設けられる第4図右奥の部分
は幅80μm、長さ100μm、であつた。オリフイス
板は30μm厚のニクロム板からなり、エツチング
により40μm径のオリフイスがそれぞれの熱作用
面の中央の真上から50μm共通液室側に位置し、
20μm径の脱気孔がそれぞれの液流路の奥から
25μmのところに位置するよう形成されている。
この液体噴射記録装置に対して5μsecの矩形電
圧を与えて駆動させたところ、3×108回のイン
ク吐出繰り返し後においても熱作用面はダメージ
を受けていないことが判明した。
他に、第5図、第7乃至10図に示したような
形状の隔離壁を設けたものについても同様な吐出
試験を実施したが同様にダメージは認められなか
つた。
比較例 1 実施例1の液体噴射記録装置に於いて隔離壁を
設けなかつたことを除いては全く同様な液体噴射
記録装置を製作し、実施例1と同様な吐出試験を
実施したところ、2×107回のインク吐出で破損
するものが認められ、本発明の効果が明瞭に認め
られた。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は、本発明に係る液体噴射記
録装置の概要を示した図であり、第1図は模式的
斜視図、第2図は第1図の一点鎖線ABで切断し
た場合の模式的切断図、第3図は内部構造を説明
するための模式的分解図、第4図は液流路部分の
部分拡大平面図である。第5図は隔離壁の好適な
変形例を示した部分拡大平面図であり、第6a乃
至第6c図は、第4図の一点鎖線XYで切断した
隔離壁の断面構造を示す切断図である。第7a及
び7b図は隔離壁の作用を説明するための模式図
である。第8乃至10図は本発明の液体噴射記録
装置に於ける隔離壁の設置様式の好適な変形例を
示した模式図である。 100:液体噴射記録装置、101:基板、1
02:電気変換体、103:前壁板、104:側
壁板、105:後壁板、106:供給管、10
7:オリフイス板、108:オリフイス、10
9:貫孔、110:液室、111:発熱抵抗層、
112:選択電極、113:保護層、114:共
通電極、115:熱作用面、116:熱発生部、
117:隔離壁、118:液流路、119:脱気
孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱エネルギーの利用によつて液体を吐出し飛
    翔的液滴を形成するために設けられた複数の吐出
    口と、これらの吐出口に連通し、前記飛翔的液滴
    を形成するための液体が供給される液室と、前記
    吐出口のそれぞれに対応して設けられた前記熱エ
    ネルギーを発生する手段としての複数の電気熱変
    換体とを具備し、前記電気熱変換体のそれぞれは
    発生される熱エネルギーが前記液体に作用する部
    分としての熱作用部を前記液室の底面に有し、前
    記吐出口のそれぞれは、該底面に向かい合つて設
    けられ、それぞれ隣接する熱作用部間を隔離する
    隔離壁が前記液室内に設けられ、前記隔離壁はそ
    れぞれの吐出口ごとに前記液体の液流路を形成
    し、前記熱作用部の液流路下流側に前記隔離壁と
    接する前壁が前記熱作用部と接しない位置に設け
    られた液体噴射記録装置であつて、 前記隔離壁は前記熱作用部の近傍で前記液流路
    の一部の幅を狭くするくびれ部分を持つことを特
    徴とする液体噴射記録装置。 2 前記隔離壁は前記吐出口を構成している部材
    と非接触状態である特許請求の範囲第1項に記載
    の液体噴射記録装置。
JP1244383A 1983-01-28 1983-01-28 液体噴射記録装置 Granted JPS59138460A (ja)

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JPS59138460A JPS59138460A (ja) 1984-08-08
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