JPH07227967A - インク噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はパルス加熱によってインク液滴を記
録媒体に向けて飛翔させる方式のインク噴射記録装置に
関するもので、特にサブドロップ等の発生を抑止して印
字品質を向上させることを目的とする。 【構成】 インク吐出口近傍に設けられた発熱抵抗体に
パルス通電することによってインク液路中のインクの一
部を急速に気化させ、この気泡の膨張力によって前記吐
出口から液滴状インクを吐出させて記録するインク噴射
記録装置において、上記インク液路中のインクを上記気
泡によって吐出口側のインクとインク供給液路側のイン
クとに分断させると共に、該残留側インクが上記発熱抵
抗体上に再流入した時には、該発熱抵抗体が該流入イン
クを再気化させることのない温度にまで冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギを利用して
インク液滴を記録媒体に向けて飛翔させる形式の記録装
置、いわゆるサーマルインクジェットプリンタに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】サーマルインクジェットプリンタに用い
られるインク吐出用ヘッドには２つの方式が実用化され
ている。一つは、インク液路の一つの壁面（基板）上に
形成されている発熱抵抗体とインクの吐出方向が平行と
なっているもの（特開昭５４−１６１９３５号、特開昭
５５−２７２８１号、特開昭５５−２７２８２号）、他
の一つはこれが垂直となっているもの（特開昭５４−５
１８３７号）である。いずれもパルス加熱によってイン
クの一部を急速に気化させ、その急激な膨張と収縮によ
ってインク液滴をオリフィスから吐出させることは同じ
であり、その発熱抵抗体の基本的構成が薄膜抵抗体を多
層の保護層で被覆するという点でも同一である（Ｈｅｗ
ｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ，Ａｕｇ．
１９８８及び日経メカニカル１９９２年１２月２８日号
５８ページ参照）。

【０００３】これに対し本発明者は、実用的には今迄の
発熱抵抗体用の薄膜抵抗体から排除することが不可能で
あったこの多層の保護層を排除できる薄膜抵抗体と導体
材料を見い出し、熱効率の大幅な改善と印字速度（イン
ク吐出周波数）の大幅な向上を達成し、同時にヘッドの
製造工程も大幅に短縮した（特願平５−６８２５７
号）。更にこの保護層の不要な発熱抵抗体の最も効果的
な駆動条件を見い出し、従来技術では達成不可能な優れ
た気泡の発生、収縮特性を実現させ、インク吐出の安定
化とその繰り返し周波数の更なる向上を図ることができ
た（特願平５−２７２４５１号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーマルインク
ジェットプリンタにはサブドロップの発生に伴う印字品
質の低下という問題があった。しかし、上記した保護層
の無い発熱抵抗体によって発生、消滅する気泡と、それ
がインク液体に与える作用力とを詳細に調べている過程
で、サブドロップの発生を完全に抑制できる方法を見出
すことができた。

【０００５】本発明の目的は、サブドロップの発生しな
いサーマルインクジェットプリントヘッドを提供し、高
品質な印字が可能なサーマルインクジェットプリンタを
実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的はインク吐出口
近傍に設けられた保護層のない発熱抵抗体にパルス通電
することによってインク液路中の一部を急速に気化さ
せ、この気泡の膨張力によって前記吐出口から液滴状イ
ンクを吐出させて記録するインク噴射記録装置におい
て、上記インク液路中のインクを上記気泡によって吐出
側インクと残留側インクとに分断させると共に、該残留
側インクが上記発熱抵抗体上に再流入した時には、該発
熱抵抗体が該流入インクを再気化させることのない温度
にまで冷却されている構成とすることにより達成され
る。

【０００７】また、前記発熱抵抗体が保護層のない発熱
抵抗体であり、これに３μｓ以下の一定のパルス幅の電
圧を印加することによって、前記気化をゆらぎ核沸騰に
よる気化とすることによって、より効果的に達成され
る。

【０００８】あるいは、前記インク液路の高さが３０μ
ｍよりも低く、該インク液路の壁の位置がその底面に配
置されている発熱抵抗体の縁より５μｍ以上離れていな
い構成とすることによって達成される。

【０００９】更に、インク吐出方向が発熱抵抗体面と垂
直またはほぼ垂直であるインク噴射記録装置において、
インク供給側の該吐出ノズル底の該発熱抵抗体面への垂
直投影像が該発熱抵抗体のインク供給側の縁より５μｍ
以上外側に出ていない構造とすることにより達成され
る。

【００１０】

【作用】上記のような構成にすることにより、インク通
路中で発生した気泡がインクを吐出側インクと残留側イ
ンクとに分断するよう作用するので、吐出インク滴が尾
を長く引くことがなくなり、サブドロップに起因してい
た印字品質の劣化という問題が解消できる。

【００１１】

【実施例】図３は、厚さ４００μｍのＳｉ基板１上に断
熱作用を有する厚さ２μｍのＳｉＯ₂層２、厚さ０．１
μｍのＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体３及び厚さ１
μｍのＮｉ配線導体５を積層して形成された、保護層を
要しない発熱抵抗体１４を示している。該発熱抵抗体は
水中並びに水性インク中におけるパルス加熱によっても
充分長い寿命を有することが確認されているものである
（特願平０５−６８２５７号参照）。

【００１２】前記発熱抵抗体１４を水中６にてパルス加
熱し、これによって発生、消滅する気泡をストロボ撮影
によって観測した結果を図４に示す。この時の印加パル
ス幅は１μＳ、印加電力は２.５ｗ／ｄｏｔ、パルス繰
り返し周波数は１ＫＨｚ、ストロボ撮影でのパルス照明
時間は約１μＳ、水６の温度は約２５℃である。ここに
見られる気泡の発生は本発明者の特許出願発明（特願平
５−２７２４５１号）に詳しく記載してある通り、ゆら
ぎ核沸騰によるものである。

【００１３】図４を見て分るように、パルス加熱開始後
１μＳで既に５〜１０μｍの高さまで気泡は成長してお
り、沸騰開始点は０.５〜１μＳ以下という非常に早い
時点であることが分る。また、この気泡はほとんど発熱
抵抗体１４と同じ面積のまま上方に成長し、四周への成
長が極くわずかであること（５〜１０μｍ）、最も成長
した段階でもその高さは約３０μｍであることなどが分
る。これらは発熱抵抗体１４の大きさが違っても変わら
ない。すなわち、膨張段階での気泡は水に対して垂直方
向に強く加圧し、水に３０μｍ／２〜２.５μｓ＝１２
〜１５ｍ／ｓという高速上昇流を付与する。この時の気
泡の平均膨張率（ｄｖ／ｄｔ）／ｖも１／２〜２.５μ
ｓ＝４〜５×１０⁵／ｓという非常に大きな値となって
いる。すなわち、ゆらぎ核沸騰の特徴をよく表してい
る。

【００１４】一方、この気泡中の蒸気は膨張過程で周り
のインクによる冷却と膨張による冷却で急速に冷やさ
れ、最大気泡点での気泡はほぼ真空状態となっており、
収縮が始まる。この場合の収縮は等方的な収縮となる筈
であるが、前段で説明した高速上昇水流の慣性力によっ
て高さ方向には収縮せず、気泡の四周からの比較的緩慢
な収縮となっている。図４に記載の矢印は、この気泡の
膨張、収縮の様子から推定した水の流れを示したもので
ある。

【００１５】また、図４では従来技術で必ず見られてい
た気泡収縮に伴うリバウンド現象やヒータの冷却不足に
よる再発泡などは見られない。これらの特性は、本発明
者らが既に明らかにしたように、保護層の不要な薄膜抵
抗体を短パルス駆動することによって得られるゆらぎ核
沸騰に基づくものであり、図５に示すように、これらの
特性が印加パルス幅や印加電力を２〜３倍の範囲で変え
てもほとんど不変であり、また、水性インク中において
も同様の特性を示すことを確認している（特願平５−２
７２４５１号）。

【００１６】さて、このゆらぎ核沸騰に基づく気泡のこ
のような膨張、収縮特性を最も効果的にサーマルインク
ジェットプリントヘッドに適用できる構成は、発熱抵抗
体面がインクの吐出方向と垂直になっている場合である
ことは容易に理解できよう。その一つの具体的な構成例
を図１に示す。図１の（Ａ）は、例えばｈ＝４０μｍ□
の発熱抵抗体１４と、これに対向する位置にｒ（＝Ｒ）
＝約４０μｍφのインク吐出ノズル８がｔ＝約２５μｍ
の距離だけ離れて組み立てられており、このスペースが
インク供給液路９として利用される場合を示している。
図１に示されているヘッド（Ａ）とヘッド（Ｂ）の違い
は、オリフィスプレート７にあけられているインク吐出
ノズル８の形状が発熱抵抗体１４側に向かって広がって
いるか否かの違いだけである。オリフィスプレート７の
厚さＴは約５０μｍ、ヘッド（Ｂ）のＲ＝約８０μｍφ
とした。

【００１７】さて、図１に示すヘッドに水を注入し、発
熱抵抗体１４にパルス幅１μＳ、印加電力１．６Ｗ、パ
ルス周波数１ＫＨｚのパルス印加を行い、それぞれのノ
ズル８から吐出される水滴の様子をストロボ撮影で観察
した。その結果と図４に示す観察結果とを重ね合わせて
ヘッド内の水の流れを推定した結果を図２に示す。図２
（Ａ）は図１（Ａ）のヘッド、（Ｂ）は図１の（Ｂ）の
ヘッドに相当する。また、各々、左からパルス印加前、
パルス印加開始から３、６、９、１２μＳ後のノズル内
の様子を示す。

【００１８】まず、図２（Ａ）の場合、３μＳ時点で吐
出側の液体とインク供給液路９側の液体とは気泡によっ
て完全に分断される。この時点の気泡は既にほぼ真空状
態であるので、吐出側の液体とインク供給液路９側の液
体は共に約１気圧の圧力で吸引されており、インク供給
液路９側の基板１に近い下層の液体は既に気泡を押しつ
ぶす方向に動き始めている。しかし、吐出側の液体はこ
の時点で約１２〜１５ｍ／Ｓの流速を得ており、１気圧
の圧力と５０μｍ程度の長さのノズルではこの速さをい
ささかも減ずることができないことは簡単な運動方程式
を解くまでもなく分かることである。すなわち、吐出側
液体はこの初速度のまま、８〜９μＳ時点でノズルから
飛び出す。

【００１９】一方、インク供給液路９側液体は１気圧の
圧力差で気泡を縮小させる方向に流入するが、吐出側液
体がノズルから飛び出す約８μＳ時点でこの圧力差が解
消するため、これ以後の液体の流れは急速に減速され
る。そしてパルス印加前のメニスカス位置まで復帰する
のは６０〜７０μＳ後となる。このヘッドでは、印字品
質低下の原因となるサブドロップの発生は認められな
い。

【００２０】一方、図２（Ｂ）の場合は上記（Ａ）の場
合と大幅に異なる動きとなる。すなわち、図２（Ｂ）の
最大気泡到達時の約３μＳ時点においても吐出側の液体
とインク供給液路９側の液体とは繋がっており、吐出側
液体に引きずり出されるために長い尾を形成することに
なる。この尾の長さはノズル形状にも依存するが、最大
５００μｍにも達する場合があり、これが飛翔中にいく
つかの液滴いわゆるサブドロップとなって印字品質低下
の原因となるのである。

【００２１】ここに示した実験事実とそれから推定した
ヘッド内の液体の動きから分かるように、サブドロップ
の発生を抑止させるには、吐出液体と残留液体をできる
だけ早期に分断させることが不可欠となる。勿論、図２
（Ｂ）のヘッドの場合においても、３〜４μＳ時点で繋
がる薄層の液体が切れる場合もあり、その液体の粘弾性
特性にも依存することは明らかである。更に製造技術的
に考えても、ノズルの中心と発熱抵抗体の中心は或る範
囲の誤差内にばらついている。従って、図２（Ａ）のタ
イプのヘッドの場合においてもノズル中心と発熱抵抗体
中心が１０〜１５μｍもずれていると吐出液体は尾を引
くことになり、サブドロップを発生してしまう。

【００２２】従って、図１に示すノズルの方向が発熱抵
抗体面に垂直またはほぼ垂直であるヘッドの場合、確実
にサブドロップを発生させない条件は、インク供給液路
９の高さが気泡の最大成長高さの３０μｍより低く、ノ
ズル８の下端面の垂直投影像が発熱抵抗体１４の縁より
５μｍ以上外側に出ないように配置することである。こ
のような構成とすることによって、約１２〜１５ｍ／Ｓ
という初速度を付与された吐出液体は確実に残留側液体
と分断され、サブドロップが発生することがない。

【００２３】一方、液体の吐出方向が発熱抵抗体面と平
行なタイプのヘッドでサブドロップが発生しない条件は
もう少し簡単である。この場合は、発熱抵抗体が形成さ
れている部分でのインク液路の高さが３０μｍ以下で、
且つ、インク液路を形成している壁と発熱抵抗体の縁と
の距離が５μｍ以下となっていればインク液路中のイン
クを確実に分断させることが可能である。この場合、吐
出インクの吐出速度は発熱抵抗体の面積とその部分のイ
ンク液路の体積の比に依存している。但し、吐出速度を
大きくすることはその反作用も大きくなることを意味
し、インクの復帰時間を長くするという欠点が目立つこ
とになる。

【００２４】なお、本発明に近い先願発明として「前記
気泡の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を外気と連通
させることを特徴とする液体噴射方法」（特開平４−１
０９４０号、他）が出願されている。この先願発明は
「気泡の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を外気と連
通させたとき、インク供給通路９側の液体と吐出口側の
液体がインク通路の一部で繋げられた状態となるように
した」というものであるが、これでは吐出インクが長く
尾を引くことになり、本発明のサブドロップの発生防止
方法とは根本的に相違している。また、上記連通方式は
既に過去において実質的には実施されていた方法なので
ある。すなわち、特開昭５４−１６１９３５号には、
「発熱体によって液室内のインクをガス化させ、このガ
スをインク滴と共にインク吐出口より吐出させる」とい
うことが述べられているが、「吐出すべきインク液滴の
量に相当する距離を隔てたその後方内面に抵抗体等より
なる筒状の発熱体」をパルス加熱してインク液滴を吐出
口から吐出させると、既に詳しく述べたように、インク
滴がインク吐出口より吐出される時点の気泡はほぼ真空
状態となる。すなわち、特開昭５４−１６１９３５号の
発明者は、自身達のヘッドの吐出口からインク滴が吐出
する瞬間の現象を見誤っただけであり、その実体は特開
平４−１０９４０号、他に記載されているように「前記
気泡の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を外気と連通
させ」ていたと思われる。

【００２５】いずれにしても、「外気圧以下となった気
泡を外気と連通させる」だけでは吐出インクと残留イン
クを分断させることができない場合も多く、サブドロッ
プの発生を必ずしも防止することができない。例えば図
８に示すように、インク供給液路１６の高さが４０〜５
０μｍの場合、発熱抵抗体１５の幅がインク供給液路１
６とほとんど同一の場合でも吐出インクは長く尾を引く
ことになり、サブドロップの発生が認められるのであ
る。勿論、図８に示す３μＳ以降の気泡はほぼ真空状態
であることは既に述べた通りである。また図２（Ａ）に
示すヘッドの場合、あるいは図７に示すヘッドでそのイ
ンク液路の高さが３０μｍ以下の場合においても、発熱
抵抗体上にインクが流入した時に再発泡する場合は明ら
かにサブドロップまたは多くのスプラッシュが発生す
る。すなわち、再発泡させない温度にまで発熱抵抗体を
急冷させることは、サブドロップの発生抑止に不可欠な
条件となるのである。

【００２６】なお、図１に示すヘッドに例えば５０μｍ
幅のインク液路を形成しても、吐出インク滴の振る舞い
が図２と基本的には変わらないことは改めて説明するま
でもないであろう。また、これについては以下の実施例
で多くの実例を示す。

【００２７】〔実施例１〕図６はここで評価したサーマ
ルインクジェットプリントヘッドのうち、インク吐出方
向が発熱抵抗体面と垂直またはほぼ垂直であるヘッドを
示している。ここで、発熱抵抗体１４は図３に示す構成
であって、且つｈ＝４０μｍ□、インク供給液路９の幅
Ｈ＝５０μｍ、オリフィスプレート７の厚さＴ＝５０μ
ｍ、ノズルの吐出径ｒ＝４０μｍφは共通とし、ノズル
底の口径Ｒ、インク供給液路９の高さ（隔壁高さ）ｔを
変えたヘッドをいくつか試作し、これらに水性インクを
満たしてインクの吐出実験を行った。サブドロップの発
生要因だけを評価するために、発熱抵抗体１４にはパル
ス幅１μＳ、印加電力１．５Ｗのパルスエネルギを１Ｋ
Ｈｚの周期で印加し、一つの吐出口から吐出するインク
滴を用いて評価した。勿論、この場合の気泡の発生はゆ
らぎ核沸騰によるものである。また、ヘッドの１ｍｍ前
方を３００ｍｍ／Ｓの速さで記録紙に走行させてこれに
印字し、印字ドットにサブドロップが付随するかどうか
を評価した。これらの実験に使用したノズルは、その中
心と発熱抵抗体の中心が±３μｍ以内で一致しているこ
とを確認している。

【００２８】これら一連の実験結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】この結果は先に述べた結果と良く一致して
おり、水性インクの場合においても吐出口側のインクと
インク供給液路側のインクとに分断させることがサブド
ロップの発生防止に不可欠な条件となることが分かる。
また、表１のサブドロップが発生しないヘッドにおいて
も、パルス幅５μＳ、印加電力０．６Ｗのパルスエネル
ギを１ＫＨｚの周期で印加すると、ゆらぎ核沸騰による
インクの吐出ではあるが、印字ドットの周辺をわずかに
汚染することが分かった。これは明らかに再発泡による
再吐出がその原因であり、通常の印字をさせた場合は印
字周辺をかなり汚す原因となる。

【００３１】〔実施例２〕実施例１のヘッドで、吐出ノ
ズルの中心を発熱抵抗体の中心よりインク供給側に５μ
ｍだけずらせたヘッドを作り、実施例１と同一条件でサ
ブドロップの出現の有無を評価した。

【００３２】

【表２】

【００３３】その結果を表２に示すが、表１の結果とも
合わせてまとめると、インク液路の高さは約３０μｍ以
下であり、且つ、インク供給側の吐出ノズル底の発熱抵
抗体面への垂直投影像がこの発熱抵抗体のインク供給側
の縁より１０μｍ以上、望ましくは５μｍ以上、外側
（インク供給側）に出ていない構造とすることがサブド
ロップ抑制に不可欠な条件と言える。勿論、これに再発
泡しないという条件が必要であることは実施例１で述べ
た通りである。

【００３４】〔実施例３〕ここでは発熱抵抗体とインク
吐出方向が平行となる図７のヘッドについての評価結果
を述べる。ここで、インク供給液路９の幅Ｈ＝５０μ
ｍ、図３に示す構造の発熱抵抗体１４の長さｌ＝１２０
μｍ、発熱抵抗体１４の吐出口側の縁から吐出口までの
長さＬ＝８０μｍは一定とし、インク供給液路９の高さ
ｔと発熱抵抗体１４の幅ｈを変えたヘッドを製作して実
施例１と同様の評価実験を行った。発熱抵抗体１４への
パルス通電は、パルス幅１μＳ、印加電力は０．１２×
ｈ（μｍ）Ｗ／ｄｏｔで図５に示す“ゆらぎ核生成条
件”を満足するエネルギを与えた（特願平５−２７２４
５１号参照）。

【００３５】これら一連の実験結果を表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】またこの構造のヘッドで、発熱抵抗体１４
がインク隔壁１１の一方側に５μｍ偏ったヘッドを製作
して評価した結果を表４に示す。

【００３８】

【表４】

【００３９】これらの結果から明らかなように、発泡し
た気泡がインク供給液路９をほぼ完全にふさぐことがで
きるという条件がサブドロップの発生防止に不可欠であ
ることが分かる。また、インク隔壁１１の高さｔが２０
μｍ以下と非常に低い場合は、発熱抵抗体１４の幅が充
分広ければ、隔壁から５μｍ以上離れていても気泡の膨
張がインク通路をふさぐことができ、サブドロップの発
生を防ぐことも可能となる。但し、この場合はインク吐
出口の形状が偏平となるためドロップ形状が悪くなり易
く、吐出口の幅を少し絞る等の工夫が必要となる。ま
た、このタイプのヘッドの場合においても再発砲は記録
紙を汚し易くなることは実施例１、２の場合と同様であ
った。

【００４０】尚、実施例１、２におけるオリフィスプレ
ートの厚さＴを８０μｍと厚くしてもサブドロップに関
する結果は不変であり、同様に実施例３におけるＬの長
さを１２０μｍと長くしても若干サブドロップが発生し
易くなる傾向が認められるが傾向は変わらなかった。

【００４１】〔実施例４〕本実施例では、サブドロップ
の発生抑止にゆらぎ核沸騰が必ずしも不可欠な条件では
なく、重要なのは気泡によってインクを吐出口側のイン
クとインク供給液路側のインクとに分断させることであ
ることを示す。勿論、ゆらぎ核沸騰によって発生する気
泡を用いることで吐出が安定するのは確かであるが、そ
の差は実施例１のような発熱抵抗体面とインク吐出方向
が垂直の場合にはそれほど顕著ではなく、むしろ実施例
３のように発熱抵抗体面とインク吐出方向が平行となる
ヘッドの場合に顕著な差となって現われる。それは、ゆ
らぎ核沸騰によって現われる微小気泡核の発生がヒータ
面全域で均一となっているのに対し、それ以外の均質核
沸騰や不均質核沸騰の場合に現われる微小気泡核はヒー
タ面で不均一に発生するため、その後の気泡の成長に方
向性が現われ、これがインク吐出力として作用する方向
に大きな影響を与えるからである。但し、気泡としての
成長、消滅についてはあまり差は認められない。

【００４２】そこで実施例１のヘッドを用い、均質核沸
騰または不均質核沸騰ではあるがゆらぎ核沸騰とはなら
ない条件（パルス幅５μＳ、印加電力０．４５Ｗ）を与
えたときのインク吐出状況を観察したところ、吐出のタ
イミングが遅くなること以外はほとんど表１と同じ結果
が得られた。なお、この評価試験でパルス幅を５μＳと
長くしたのは、保護層のないヒータの場合、短パルス加
熱でゆらぎ核沸騰ではない均質核沸騰または不均質核沸
騰を起こさせることが逆に難しいためである。

【００４３】このように、本実施例では気泡の発生がゆ
らぎ核沸騰に起因するものでないとしても、気泡でイン
クを吐出口側のインクとインク供給液路側のインクとに
分断させることによって、インクの吐出の際に発生する
尾引き現象やスプラッシュといった不具合を解消できる
ことが実証された。但し、マルチノズルのヘッドを駆動
する場合、ノズル間で発熱抵抗体の抵抗値や駆動電源の
内部抵抗に差があり、これらを比較的長いパルス幅で駆
動すると発熱抵抗体間で昇温速度に差が現われ、沸騰開
始時刻にバラツキが現われる。更に、ゆらぎ核沸騰と均
質核沸騰、更には不均質核沸騰の間で気泡の成長に若干
の差が現われ、初期段階における微少気泡核の発生状態
も異なっている。これらは全て僅かながらとはいえ、吐
出の安定には不都合な影響を与え、印字品質劣化の原因
ともなる。従って、若干の投入エネルギーの増加は必要
とはいえ、ゆらぎ核沸騰条件でインクを吐出させるのが
最善策となる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、発生した気泡によって
吐出側インクが残留側インクと分断させられるため、吐
出インク滴が尾を長く引くことがなくなり、サブドロッ
プに起因していた印字品質の劣化という問題が解消でき
る。また、発熱抵抗体の温度を急速に冷却させて再発泡
を抑えたことにより、追加吐出またはスプラッシュによ
る記録紙の汚染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実験に用いたヘッドの断面図。

【図２】 図１のヘッドからインクを吐出させた場合の
ヘッド内部のインクの動きを推定した模式断面図。

【図３】 本発明の実験に用いた薄膜発熱抵抗体の構造
図。

【図４】 図３の発熱抵抗体を水中にてパルス加熱した
時の気泡の発生、消滅とそれから推定した水の流れの様
子を示す模式断面図。

【図５】 図３のヒータを水中にてパルス加熱させたと
きのゆらぎ核沸騰生成域（実線）と単発泡域（点線）を
示すグラフ。

【図６】 本発明の実験に用いた集積化ヘッドの断面
図。

【図７】 本発明の実験に用いた他の集積化ヘッドの断
面図。

【図８】 従来のヘッドからインクを吐出させた時のイ
ンクの動きを示す断面図。

【符号の説明】

１はＳｉ基板、２はＳｉＯ₂層、３はＣｒ−Ｓｉ−Ｓｉ
Ｏ合金薄膜抵抗体、４、５はＮｉ配線導体、６は水、７
はオリフィスプレート、８はノズル、９、１６はインク
供給液路、１０は共通インク溝、１１はインク隔壁、１
２はノズル底垂直投影像、１３は天板、１４、１５は発
熱抵抗体である。

フロントページの続き (72)発明者 町田 治 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株式 会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口近傍に設けられた発熱抵抗
   体にパルス通電することによってインク液路中のインク
   の一部を急速に気化させ、この気泡の膨張力によって前
   記吐出口から液滴状インクを吐出させて記録するインク
   噴射記録装置において、上記インク液路中のインクを上
   記気泡によって吐出側インクと残留側インクとに分断さ
   せると共に、該残留側インクが上記発熱抵抗体上に再流
   入した時には、該発熱抵抗体が該流入インクを再気化さ
   せることのない温度にまで冷却されていることを特徴と
   するインク噴射記録装置。
2. 【請求項２】 インク吐出口近傍に設けられた保護層の
   ない発熱抵抗体に３μＳ以下のパルス幅の電圧を印加す
   ることによって、インク液路中のインクの一部にゆらぎ
   核沸騰を起させ、この気泡の膨張力によって前記吐出口
   から液滴状インクを吐出させて記録するインク噴射記録
   装置において、上記インク液路中のインクを上記気泡に
   よって吐出側インクと残留側インクとに分断させると共
   に、該残留側インクが上記発熱抵抗体上に再流入した時
   には、該発熱抵抗体が該流入インクを再気化させること
   のない温度にまで冷却されていることを特徴とするイン
   ク噴射記録装置。
3. 【請求項３】 前記インク液路の高さが３０μｍよりも
   低く、該インク液路の壁の位置がその底面に配置されて
   いる発熱抵抗体の縁より５μｍ以上離れていないことを
   特徴とする請求項１及び２記載のインク噴射記録装置。
4. 【請求項４】 インク吐出方向が発熱抵抗体面と垂直ま
   たはほぼ垂直であるインク噴射記録装置において、イン
   ク供給側の該吐出ノズル底の該発熱抵抗体面への垂直投
   影像が該発熱抵抗体のインク供給側の縁より５μｍ以上
   外側に出ていない構造となっていることを特徴とする請
   求項１、２及び３記載のインク噴射記録装置。