JPS5995154A - 熱インク・ジエツトプリンタ - Google Patents
熱インク・ジエツトプリンタInfo
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- JPS5995154A JPS5995154A JP18827583A JP18827583A JPS5995154A JP S5995154 A JPS5995154 A JP S5995154A JP 18827583 A JP18827583 A JP 18827583A JP 18827583 A JP18827583 A JP 18827583A JP S5995154 A JPS5995154 A JP S5995154A
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- 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
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- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
- B41J2/1404—Geometrical characteristics
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- B41J2002/14387—Front shooter
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (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】
本発明は長寿命設射になるプリントヘッドを具えた熱イ
ンク・ジェットプリンタに関する。
ンク・ジェットプリンタに関する。
例えば本出願人が昭和５７年 ８月１１日に出願した特
願昭５７−１３９６６７号（＃！ｆ間昭５８−３６４６
５号）明細書に述べているように、熱インク・ジェット
プリンタへ電流パルスを供給すると、インク供給器内に
置かれた抵抗器が加熱され、そしてプリントヘッドのノ
ズルからインク小滴が噴射される。前記の１バ抗加熱に
より抵抗器全体にインク蒸気泡が形成され、その結果イ
ンク供給器内の圧力が増加し、プリントヘッドから所定
のインク小滴が押し出される。ここで、熱インク・ジェ
ットプリンタの寿命は抵抗器の寿命によって左右され、
そして抵抗器破損の大部分は気泡崩壊の間に起こるキャ
ビテーションＪｔ−１傷に起因する。
願昭５７−１３９６６７号（＃！ｆ間昭５８−３６４６
５号）明細書に述べているように、熱インク・ジェット
プリンタへ電流パルスを供給すると、インク供給器内に
置かれた抵抗器が加熱され、そしてプリントヘッドのノ
ズルからインク小滴が噴射される。前記の１バ抗加熱に
より抵抗器全体にインク蒸気泡が形成され、その結果イ
ンク供給器内の圧力が増加し、プリントヘッドから所定
のインク小滴が押し出される。ここで、熱インク・ジェ
ットプリンタの寿命は抵抗器の寿命によって左右され、
そして抵抗器破損の大部分は気泡崩壊の間に起こるキャ
ビテーションＪｔ−１傷に起因する。
例えば記脩紙の横幅全体にわたって多数のノズルアレー
を経済的に製作できるためには、熱インク・ジェットプ
リンタの寿命が少なくともｌｏｍ回以上にわたりインク
小滴を噴射できることが重要である。従来の熱インク・
ジェットプリンタ設旧技術は、寿命とキャビテーション
損傷受容率を最小にすること以外の様々なパラメータの
最適化を試み、そしてプリントヘラ１〜を長寿命にする
ことは追求していなかった。
を経済的に製作できるためには、熱インク・ジェットプ
リンタの寿命が少なくともｌｏｍ回以上にわたりインク
小滴を噴射できることが重要である。従来の熱インク・
ジェットプリンタ設旧技術は、寿命とキャビテーション
損傷受容率を最小にすること以外の様々なパラメータの
最適化を試み、そしてプリントヘラ１〜を長寿命にする
ことは追求していなかった。
１９６５年５月のトランザクションズ オブザ アスメ
（ジャーナル オツ、ヒートトランスファー ＯＦ ＨＥＡＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ） Ｊの第２０９−
２２０頁で、フロスケラ（Ｆ ｌｏ ｒｓ ｃｈ ｕｃ
ｔｚ ）およびチャオｒｃ ｈａ ｏ）の両氏が気泡
崩壊ノＪ学を特徴づける「Ｂ−因子ｊに対する旧作を発
表している。両氏はまた、気泡崩壊の熱４７−送支配が
、Ｂ−因子の０．０５〜１０の範囲内で液体１ｔ１性支
配に変化することも教示している。以ドに開示された本
発明の一実施例によれば、最小限のキャビテーションＪ
Ｍ傷受容率および長い寿命をもつ熱インク・ジェットプ
リンタを設計するとき、Ｂ−囚−ｊ’ Ｒ１算を用いる
方法が示されている。
（ジャーナル オツ、ヒートトランスファー ＯＦ ＨＥＡＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ） Ｊの第２０９−
２２０頁で、フロスケラ（Ｆ ｌｏ ｒｓ ｃｈ ｕｃ
ｔｚ ）およびチャオｒｃ ｈａ ｏ）の両氏が気泡
崩壊ノＪ学を特徴づける「Ｂ−因子ｊに対する旧作を発
表している。両氏はまた、気泡崩壊の熱４７−送支配が
、Ｂ−因子の０．０５〜１０の範囲内で液体１ｔ１性支
配に変化することも教示している。以ドに開示された本
発明の一実施例によれば、最小限のキャビテーションＪ
Ｍ傷受容率および長い寿命をもつ熱インク・ジェットプ
リンタを設計するとき、Ｂ−囚−ｊ’ Ｒ１算を用いる
方法が示されている。
インクを選＋Ｉ’？、 シ、周囲湯度を設定し、そして
熱インク・シェツトプリンタのＢ−因子が５０以下にな
るようにプリントヘッドを設計する。
熱インク・シェツトプリンタのＢ−因子が５０以下にな
るようにプリントヘッドを設計する。
第１図は本発明の一実施例によるプリントヘッドの断面
宗１視図である。図において、プリントへラド１へのイ
ンクは、供給管３を通って外部から毛細管領域１１に供
給される。電流パルスが導電体〔図示せず〕を通って抵
抗器５に印加されると、該抵抗器が加熱され、そして抵
抗器５の上にあるインク内に気泡が形成され、その結果
インク不適がノズル９から押し出される。多数のノズル
がプリントヘッド１上に配設され、そして障壁７が各ノ
ズル間の漏話を除去するために用いられる。サーミスタ
で制御されたヒータ１３をプリントヘットｌ上に載置し
、そしてプリントヘッド１の周囲温度を予め選択された
動作温度に保つ。なお、上述プリントヘッド１の動作は
ｎｊｌ記の特許出願の明細書に詳述されているが、ここ
では参考のために再述した。
宗１視図である。図において、プリントへラド１へのイ
ンクは、供給管３を通って外部から毛細管領域１１に供
給される。電流パルスが導電体〔図示せず〕を通って抵
抗器５に印加されると、該抵抗器が加熱され、そして抵
抗器５の上にあるインク内に気泡が形成され、その結果
インク不適がノズル９から押し出される。多数のノズル
がプリントヘッド１上に配設され、そして障壁７が各ノ
ズル間の漏話を除去するために用いられる。サーミスタ
で制御されたヒータ１３をプリントヘットｌ上に載置し
、そしてプリントヘッド１の周囲温度を予め選択された
動作温度に保つ。なお、上述プリントヘッド１の動作は
ｎｊｌ記の特許出願の明細書に詳述されているが、ここ
では参考のために再述した。
第２図はＢ−因子を計算してプリントヘッド１を設計す
るときのフローチャートである。なお、ここで用いるＢ
−因子はｎｔＩ記両氏の論文中で次の上記（１）式にお
いて、ｆは使用されるインクの密度、Ｌは該インクの気
化粛然、Ｃはインクの比熱、ｚＴは周囲温度とインクの
訓点との差、Ｋはインクの熱拡融率、ΔＦは周囲圧力と
インクの蒸気圧力との差である。さらに、Ｒ９は４１ｆ
抗器５を加熱することによりインク供給器内に形成され
る気泡の最大半径である。また、ｆ、は積分平均蒸気密
度であり、吹のように定義される。
るときのフローチャートである。なお、ここで用いるＢ
−因子はｎｔＩ記両氏の論文中で次の上記（１）式にお
いて、ｆは使用されるインクの密度、Ｌは該インクの気
化粛然、Ｃはインクの比熱、ｚＴは周囲温度とインクの
訓点との差、Ｋはインクの熱拡融率、ΔＦは周囲圧力と
インクの蒸気圧力との差である。さらに、Ｒ９は４１ｆ
抗器５を加熱することによりインク供給器内に形成され
る気泡の最大半径である。また、ｆ、は積分平均蒸気密
度であり、吹のように定義される。
ここで、！、はインクの蒸気密度であり、ＴｆＡＴはイ
ンクの飽和温度である。また、汐は温度差修正因子であ
り、次のように定義される。
ンクの飽和温度である。また、汐は温度差修正因子であ
り、次のように定義される。
χ
ここで、ｆ、はインクの平１便１薄気圧力、−は最終シ
ステ１＼圧ツノである。
ステ１＼圧ツノである。
第２図のフローチャートにおいて、抵抗器５の大きさは
西通要求された分解能によって決定されるので、典型的
にはステップ２１がまず最初に実行されるが、必要とあ
ればステップの順序を変えることもできる。例えば２５
．４ ｍｍにつき２００偕１のトラ１−の分解能が必要
ならば、障壁７および抵抗（器５の合旧幅は０． ｌ
３ ｍｍ以下でなければならないＣ第１次近似として抵
抗器５の半径（あるいはもし抵抗器５が円筒形以外の形
であれば、長い寸法と短い寸法の平均）は最大気泡半径
Ｒ０に等しい。
西通要求された分解能によって決定されるので、典型的
にはステップ２１がまず最初に実行されるが、必要とあ
ればステップの順序を変えることもできる。例えば２５
．４ ｍｍにつき２００偕１のトラ１−の分解能が必要
ならば、障壁７および抵抗（器５の合旧幅は０． ｌ
３ ｍｍ以下でなければならないＣ第１次近似として抵
抗器５の半径（あるいはもし抵抗器５が円筒形以外の形
であれば、長い寸法と短い寸法の平均）は最大気泡半径
Ｒ０に等しい。
顕微鏡およびストロボライトを使ってＲｏを実際に測定
すればより確実にできる。（１）式においてＢ−因子は
丸の増加につれて中に直線的に減少することに注意すべ
きである。
すればより確実にできる。（１）式においてＢ−因子は
丸の増加につれて中に直線的に減少することに注意すべ
きである。
ステップ２３において、プリントヘッド１に用いられて
いるインクのベースとなる溶剤が上述のＢ−因子計算に
従って選択される。通常溶剤は特性−例えば粘性や押売
性−がふされしい、限られたクループから選択する必要
がある。Ｂ−因子は１／乙の二乗で増加するので、最小
のｆＪｔをもつ溶剤を選択することが重要である。また
、Ｂ−因子はｚＴの二乗に直接比例するので、／Ｉψ小
の沸１１シ温度をもつ溶剤を選ぶことが重要である。最
後に、できるたけ大きいクラへ分子重をもった溶剤を選
びｆＶを最大にし、逆二乗の関係によりＢ−因子を減少
させねばならない。溶剤を選択するために必要なパラメ
ータのすべては、標へ１的な参１に文献で得られる。ス
テップ２５において、ヒータ１３の動作温度が選択され
る。最初の計算で通常の動作１７Ｍ度は便宜上室内温度
とする。それにもかかわらず、Ｂ−因子はＩｊ丁の二乗
で増加するので、動作温度を！１す大にし、そしてＢ−
因子をＪＷ小にしなければならない。
いるインクのベースとなる溶剤が上述のＢ−因子計算に
従って選択される。通常溶剤は特性−例えば粘性や押売
性−がふされしい、限られたクループから選択する必要
がある。Ｂ−因子は１／乙の二乗で増加するので、最小
のｆＪｔをもつ溶剤を選択することが重要である。また
、Ｂ−因子はｚＴの二乗に直接比例するので、／Ｉψ小
の沸１１シ温度をもつ溶剤を選ぶことが重要である。最
後に、できるたけ大きいクラへ分子重をもった溶剤を選
びｆＶを最大にし、逆二乗の関係によりＢ−因子を減少
させねばならない。溶剤を選択するために必要なパラメ
ータのすべては、標へ１的な参１に文献で得られる。ス
テップ２５において、ヒータ１３の動作温度が選択され
る。最初の計算で通常の動作１７Ｍ度は便宜上室内温度
とする。それにもかかわらず、Ｂ−因子はＩｊ丁の二乗
で増加するので、動作温度を！１す大にし、そしてＢ−
因子をＪＷ小にしなければならない。
ステップ２７において、（１）式のＢ−因子が計算され
、そしてステップ２９においてはＢ−因子か決定される
。もし、Ｂ−因子が５０以下であれは°、１０億回以」
−のインク小滴の噴射寿命が達成され、それ以上の最適
化が必要でなければ、この時点て′設８１か終了する。
、そしてステップ２９においてはＢ−因子か決定される
。もし、Ｂ−因子が５０以下であれは°、１０億回以」
−のインク小滴の噴射寿命が達成され、それ以上の最適
化が必要でなければ、この時点て′設８１か終了する。
もし、Ｂ−因子が５０以上であるか、またはさらに最適
化が必要ならば、ステップ３１でヒータ１３の動作温度
を増加する。これはｄＴを減少させ、その結渠Ｂ−因子
をＡＴの二乗だけ減少させる。再ひステップ３３におい
て旧作されたＢ−因子の大きさを決定する。Ｂ−因子が
まだ高すぎれば、Ｂ−因子は の二乗で減少するので、
使用している全インクの密度ｆをステップ３５で減少さ
せればよい。これは溶剤だけの密度より低い密度をもつ
色素あるいは特別な物質を溶剤に加えることにより簡単
に達成できる。ステップ３７において再びＢ−因子のＨ
ＭＪを求め、そして次のステップ２１〜３５を実行して
Ｂ−因子を必要な６ｕに最適化する。
化が必要ならば、ステップ３１でヒータ１３の動作温度
を増加する。これはｄＴを減少させ、その結渠Ｂ−因子
をＡＴの二乗だけ減少させる。再ひステップ３３におい
て旧作されたＢ−因子の大きさを決定する。Ｂ−因子が
まだ高すぎれば、Ｂ−因子は の二乗で減少するので、
使用している全インクの密度ｆをステップ３５で減少さ
せればよい。これは溶剤だけの密度より低い密度をもつ
色素あるいは特別な物質を溶剤に加えることにより簡単
に達成できる。ステップ３７において再びＢ−因子のＨ
ＭＪを求め、そして次のステップ２１〜３５を実行して
Ｂ−因子を必要な６ｕに最適化する。
プリントヘッド１を第２図に示された方法に従って実際
に設計した場合、１６０億回のインク小滴の噴射後にも
キャビテーション損傷の証拠は検出されなかった。０．
３３アンペア、２５マイクロ秒のプレカーソルセクショ
ンと２マイクロ秒、０゜６３アンペアのトリカセクショ
ンをもつ２ｋＨｚの駆動パルスを用いた。シリコン基板
上の金属ガラスでできた４オームの抵抗（ＩＭをもつ０
．０７６ｍｍの方形抵抗器５を直径０．０７６ｍｍのノ
ズル９と共に用いた。イソプロピルアルコールを溶剤と
して用い、動作偏度は２０°Ｃであった。
に設計した場合、１６０億回のインク小滴の噴射後にも
キャビテーション損傷の証拠は検出されなかった。０．
３３アンペア、２５マイクロ秒のプレカーソルセクショ
ンと２マイクロ秒、０゜６３アンペアのトリカセクショ
ンをもつ２ｋＨｚの駆動パルスを用いた。シリコン基板
上の金属ガラスでできた４オームの抵抗（ＩＭをもつ０
．０７６ｍｍの方形抵抗器５を直径０．０７６ｍｍのノ
ズル９と共に用いた。イソプロピルアルコールを溶剤と
して用い、動作偏度は２０°Ｃであった。
第１図は本発明の一実施例によるプリントヘッドの！明
面斜視図、ｖＪｚ図はＢ−因子を計算してプリン１〜ヘ
ツド１を設計するときのフローチャー１・である。 １ プリントヘット、３ インク供給管、５：抵抗器、
７．障壁、９・ノズル、１１−毛πＩＩＩ管、１３：ヒ
ータ。
面斜視図、ｖＪｚ図はＢ−因子を計算してプリン１〜ヘ
ツド１を設計するときのフローチャー１・である。 １ プリントヘット、３ インク供給管、５：抵抗器、
７．障壁、９・ノズル、１１−毛πＩＩＩ管、１３：ヒ
ータ。
Claims (1)
- ブリントヘツＦ ＪＪ（抗器の加熱によりインク供給管
内に気泡を作りそしてノズルからインク小滴を噴射する
熱インク・ジェットプリンタにおいて、インクの密度と
ＩｎＪ記気泡の最大直イおよびプリンタの動（’＋′？
Ｉ５ｉ度の選択により熱インク・ジェットプリンタのＢ
−因子を予め選択された（＋ｔｉ ５０に等しいか、ま
たはそれ以下であるようにして成る熱インク・ジェット
プリンタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US44371282A | 1982-11-22 | 1982-11-22 | |
| US443712 | 1999-11-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5995154A true JPS5995154A (ja) | 1984-06-01 |
Family
ID=23761894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18827583A Pending JPS5995154A (ja) | 1982-11-22 | 1983-10-07 | 熱インク・ジエツトプリンタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0118640A3 (ja) |
| JP (1) | JPS5995154A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59138469A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘッド |
| US5696544A (en) * | 1994-04-14 | 1997-12-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head substrate and ink jet head using same arranged staggeredly |
| US6137506A (en) * | 1994-06-13 | 2000-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head with a plurality of orifice plates |
| US6231165B1 (en) | 1996-05-13 | 2001-05-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Inkjet recording head and inkjet apparatus provided with the same |
| EP1529640A1 (en) | 2003-11-06 | 2005-05-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Printhead substrate, printhead using the substrate, head cartridge including the printhead, method of driving the printhead, and printing apparatus using the printhead |
| US7344218B2 (en) | 2003-11-06 | 2008-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Printhead driving method, printhead substrate, printhead, head cartridge and printing apparatus |
| US8075102B2 (en) | 2008-06-19 | 2011-12-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for ink jet head and ink jet head |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2806562B2 (ja) * | 1988-07-26 | 1998-09-30 | キヤノン株式会社 | 液体噴射記録ヘッド，該記録ヘッドを有する記録装置および液体噴射記録ヘッドの駆動方法 |
| US6234599B1 (en) | 1988-07-26 | 2001-05-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate having a built-in temperature detecting element, and ink jet apparatus having the same |
| JPH0412859A (ja) * | 1990-04-28 | 1992-01-17 | Canon Inc | 液体噴射方法、該方法を用いた記録ヘッド及び該方法を用いた記録装置 |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP18827583A patent/JPS5995154A/ja active Pending
- 1983-11-09 EP EP83306808A patent/EP0118640A3/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59138469A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘッド |
| JPH0530629B2 (ja) * | 1983-01-28 | 1993-05-10 | Canon Kk | |
| US5696544A (en) * | 1994-04-14 | 1997-12-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head substrate and ink jet head using same arranged staggeredly |
| US6137506A (en) * | 1994-06-13 | 2000-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head with a plurality of orifice plates |
| US6231165B1 (en) | 1996-05-13 | 2001-05-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Inkjet recording head and inkjet apparatus provided with the same |
| EP1529640A1 (en) | 2003-11-06 | 2005-05-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Printhead substrate, printhead using the substrate, head cartridge including the printhead, method of driving the printhead, and printing apparatus using the printhead |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0118640A2 (en) | 1984-09-19 |
| EP0118640A3 (en) | 1986-01-22 |
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