JPS60204374A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents

インクジエツト記録ヘツド

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JPS60204374A
JPS60204374A JP6113784A JP6113784A JPS60204374A JP S60204374 A JPS60204374 A JP S60204374A JP 6113784 A JP6113784 A JP 6113784A JP 6113784 A JP6113784 A JP 6113784A JP S60204374 A JPS60204374 A JP S60204374A
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JP
Japan
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recording head
orifice
inkjet recording
orifices
ink
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Pending
Application number
JP6113784A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sugitani
博志 杉谷
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14137Resistor surrounding the nozzle opening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14056Plural heating elements per ink chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2002/1437Back shooter

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、インク液滴を飛翔させて記録を行うインクジ
ェット記録ヘッドに関するものである。
[従来技術] インクジェット記録ヘッドには、インク液滴を飛翔させ
るための吐出圧発生手段としては、電気機械変換素子を
利用したもの、および電気熱変換素子を利用したものに
大別できる。後者は、いわゆる電気ヒーターを利用して
インクの発泡を利用したものであり、特に高密度の多数
本ノズルを有するヘッドを構成するのに有効であると期
待されている。従来この種のインクジェット記録ヘッド
は、特にマルチノズルヘッドの場合、複数のインク液滴
が飛翔させる吐出口およびノズルに相当するインク流路
と、このインク流路の一部に設けられた吐出圧発生素子
であるヒーターからなっていた。
このような構成のヘッドの場合、一般に次の工程で製作
される。まず、吐出圧発生素子である発熱体を有する基
板に感光性樹脂硬化膜からなる流路壁を形成し、次に吐
出口を有する板、いわゆるオリフィスプレートを接合さ
せる。
これによって、第1図(A)および(B)に示すような
ヘッドが構成される。第1図(A)および(B)におい
て、201は吐出圧発生素子すなわち発熱体202を設
けた基板、203は流路204を形成する流路壁、20
5は、吐出口206を形成したオリフィスプレートであ
る。207はインク流路204に対するインク供給口で
ある。
[目 的] 本発明は、従来の電気−熱変換素子、いわゆる発熱体を
吐出圧発生素子として用いた従来のインクジェット記録
ヘッドの改良を図ることを目的とする。
さらに詳述すると、本発明の目的は、構造が簡単で堅牢
な新規な構造のインクジェット記録へウドを廉価に提供
することにある。
本発明の・他の目的は、オリフィスプレートの周囲に発
熱体を配置し、その発熱体が作り出す泡を流路壁として
機能させるようになし、その結果、発熱体を利用した従
来のインフジエラ;・記録ヘッドでは必要であった流路
壁が不要となり、製造工程および構造が非常に簡略化さ
れるようになしたインクジェット記録ヘッドを1に供す
ることにある。
[実 施 例] 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図に本発明インクジ・エツト記録ヘッドの構成の一
例の断面模式図を示す。本例では、シリコン単結晶によ
る板厚0.3mmの板をオリフィスプレー)1として用
い、これに異方性エツチングによって、インク吐出口と
して直径40ル層のオリフィス2を形成する。このオリ
フィスプレート1のオリフィス2の周辺にこれを取り囲
んで、窒化タンタルによって例えば環状に発熱体3を形
成する。ここでは図示されていないが、発熱体3には電
気信号電極を配置しておくものとする。
次に、適当な間隔gが保持されるように定めたシーリン
グ材7を介してヘッド支持体4をオリフィスプレート1
に接合して流路5を形成する。
ヘッド支持体4には、流路5および外部に連通ずるイン
ク供給口6を設ける。なお、上述の間隔gとしては、1
0ILm〜500 gmが好適である。
以」−のようにして構成した本発明ヘッドの構造の作用
を第3図(A) 、 (B)〜第7図(A) 、 (B
)を参照して順を追って説明する。
オリフィスプレートlとしてオリフィス径40ルのオリ
フィス2を有する板厚0.3Hのシリコン単結晶板を用
い、オリフィス2の周囲に幅0.2mmで内径0.1m
+w 、および厚さ0.51LmのNiCrによる発熱
体3を形成し、その保護のために発熱体3を覆って5i
02膜を厚さ2ル旙形成した。また、オリフィスプレー
ト1の下面とヘッド支持板4の上面との間隔は50IL
Ilに設定した。
発熱体3に対する印加電圧40v、印加パルス幅20p
、s、周波数lKH2として、このヘッドを駆動してイ
ンク滴の吐出実験を行なった。その実験の観察の模式図
を第3図(A) 、 (B)〜第7図(A)、(B)に
示す。第3図(A)、第4図(A)、第5図(A)、第
6図(A)、第7図(A)は印加パレス生起後の経過時
間を示す。
第3図(B)は、印加パレス生起後20g5経過後の泡
lOとメニスカス20の状態を承す。
第4図(B)は、印加パレス生起後30ILs経過後の
810の成長と、メニスカス20の状態を示し、メニス
カス20はオリフィス2の前面にふくみが発生している
第5図(B)は同様に401Ls紅過後であるが、この
間に発泡した泡10はヘッド支持板4との間に形成され
た間隙5を通過して支持板4に到達してから矢印で示す
ように横方向に成長を開始し、それとともにオリフィス
2よりインク30が吐出し11しめる。
次に、第6図(B)は50g5経過後の状態であり、泡
10は削減しはじめ、それと同時に、吐出したインク滴
40はメニスカスからちぎれかかり飛翔状態に移行しつ
つある。
第7図(B)は、発熱体3上の泡は完全に削減し、イン
ク滴50はメニスカス10から分離されて、完全に飛翔
状態に入いる。この時のインク滴50の飛翔速度は4m
/secであり、液滴のゆらぎもなく、非常に安定して
いた。
第8図は本発明の他の実施例を示し、本例では、オリフ
ィスプレート1のオリフィス2の周囲に上側と同様に環
状の第1のヒーター3を配設すると共に、ヘッド支持体
4のうち、2を包含して対向する位置に例えば50#L
11の間隔をもって例えば円形の第2のヒーター8を配
置する。第1 ヒーター3の寸法は内径0.1mII+
で環の幅0.2mm トL、第2ヒーターの寸法は0.
3 Xo、3mmとした。
このような構造をもつインクジェット記録ヘッドの動作
を第8図に模式的に示す。
第9図はヒーター3および8の各表面に発生する泡の成
長と消滅の過程を表したものである。その場合、第1の
ヒーター3に印加したパレスのパレス幅は10gmであ
り、その泡6oは、第10に曲線■で示すように、パル
ス印加後3 gsより成長をはじめ、1BILs後に最
大となり、約30ILS後に消滅した。他方、第2のヒ
ーター8に印加したパルスのパルス幅は、20g5であ
り、第10図に曲線■で示すように、パルス印加後5 
p、sで泡70の成長がはじまり、25pLs後に泡は
最大となり、約50ILs後に消滅した。
なお、第10図において、曲線■および■は矩形状パル
スを印加した場合を示すが、第2のヒーター8に三角波
の駆動信号・を印加時間30ILSでしたときの泡70
の状態の経過は曲線Iのようになった。
ここで第1のヒーター3だけのときの吐出インク滴の重
量は2507hgであった。第2のヒーター8だけのと
きの吐出インク滴の重量は350 延gであった。さら
に、第1および第2のヒーター3および8を同時に発泡
させたときの吐出インク滴の重量は450#Lgであっ
た。
次に、第2のヒーター8に印加する駆動信号の形状を三
角形にし、その信号幅を30g5とした。
この場合の印加電圧は、オリフィス2からインク滴が吐
出しないで、メニスカスが微小に変化する程度とした。
次に、第2のヒーター8の駆動後に遅延時間を与えて第
1のヒーター3を駆動した場合に、その遅延時間を種々
変えて吐出インク滴の重量変化を計測すると、第11図
の如く、アナログ的に変化していることがわかる。また
1本発明では第2のヒーター8の泡の成長消滅の制御を
電気信号により行うようにしたが、この例だけではなく
、ヒーター8の上下面へ適当な熱抵抗層を設けることに
より泡の成長消滅を制御することもできる。
以上から明らかなように、本発明によれば、発熱体によ
って吐出圧を発生させる形態の従来のインクジェット記
録ヘッドの構造物として必須であった吐出圧発生素子の
まわりの流路の壁が不要、になり、このことから次のよ
うな種々の効果を発揮することができる。
(1)流路壁が不要となり、ヘッドの構造を単純化でき
る。
(2)その結果、従来必要であった吐出圧発生素子と流
路との位置合せおよびその流路の製造工程が不要となり
、工程が短縮され、大幅なコストダウンが可能となる。
(3)従来、高密度の多数本ノズルを有するインクジェ
ット記録ヘッドの製造にあたっては、−ヒ述したように
流路壁の製造の際に問題があったが、本発明ではかかる
流路壁が不要となったため、ノズルの一層の高密度化が
可能である。
(4)オリフィスに対向した部位に第2のヒーターを設
け、その駆動電気信号系の処理により吐出するインク滴
のサイズを適切に制御することが可能となり、印刷物へ
の階調表現の自由度を高めるのに有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は従来のインクジェット記録ヘッドの一例
を示す斜視図、 第1図(B)はそのY−Y ’線断面図、第2図は本発
明インクジェット記録ヘッドの一実施例を示す断面図、 1 第3図(A)、第4図(A)、第5図(A)、第8図(
A)、第7図(A)は印加パルスと時間経過の説明図、 第3図(B)、第4図(B)、第5図(B)、第6図(
B)、第7図(B)は本発明におけるインク滴の吐出状
態を順を追って示す模式図、 第8図は本発明の他の実施例を示す断面図、第8図はそ
の第1および第2ヒーターによる発泡状態を示す模式図
、 第1θ図は第2ヒーターの泡の成長と消滅の様子を時間
の経過と共に示す線図、 第11図は第2ヒーターを駆動してから第1ヒーターを
駆動するまでに遅延を与える場合に、その遅延量を変化
させたときの吐出量の変化を示す特性曲線図である。 1・・・オリフィスプレート、 2・・・インク吐出口としてのオリフィス、3・・・吐
出圧発生素子としての発熱体(ヒーター)、 2 4・・・ヘッド支持体、 5・・・流路、 6・・・インク供給口、 7・・・シーリング材、 8・・・第2ヒーター、 10・・・泡、 20・・・メニスカス、 30・・・インク、 40・・・インク滴、 50・・・インク滴、 80・・・泡、 70・・・泡。 特許出願人 キャノン株式会社 代 理 人 弁理士 谷 義 − 昧 派 y旭イl)びO潟〈 \ &0 ¥ N〜 代)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)飛翔的液滴を形成するためのオリフィスと、該オリ
    フィスより前記液滴を吐出するために利用されるエネル
    ギーを発生するエネルギー発生体とを有するインクジェ
    ット記録ヘッドにおいて、 前記エネルギー発生体が前記オリフィス側に形成されて
    いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 2)前記エネルギー発生体は前記オリフィスを包囲して
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のイン
    クジェット記録ヘッド・ 3)前記エネルギー発生体は環状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載または第2項に記載のイン
    クジェット記録ヘラ4)前記エネルギー発生体は電気熱
    変換体であることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第3項のいずれかの項に記載のインクジェット記録
    ヘッド。 5)前記第2のエネルギー発生体が前記オリフィスに対
    向する側に設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第4項のいずれかの項に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。 (以下、余白)
JP6113784A 1984-03-30 1984-03-30 インクジエツト記録ヘツド Pending JPS60204374A (ja)

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JP6113784A JPS60204374A (ja) 1984-03-30 1984-03-30 インクジエツト記録ヘツド

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JPS60204374A true JPS60204374A (ja) 1985-10-15

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102254A (ja) * 1984-10-25 1986-05-20 Seiko Epson Corp インクジエツト記録装置
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KR100552662B1 (ko) * 2001-10-29 2006-02-20 삼성전자주식회사 다중 배열 구조를 가진 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드

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