JPS61189950A - サーマルインクジエツトプリンターに用いるためのインクジエツトプリントヘツド - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明は、要求によって滴状体を放出するようになされ
たドロップ・オン・デマン’ｒ”　（ｄｒｏｐ−ａｎｄ
ｅｍａｎｄ）インクジェット印刷に関し、さらに詳しく
はそれぞれのインクの滴状体が蒸発したインクの破裂さ
れる泡の保存運動量によって放出されるようになされた
サーマルインクジェットプリンターに関する。

従来技術 インクジェットプリンターは通常２つの基本的な型式に
分類され、すなわち連続的な流れ型式のインクジェット
プリンターとドロップ・オン、・デマンド型式のプ・リ
ンターとに分類される。連続的な流れ型式のインクジェ
ットプリンターにおいては、インクが圧力状態で連続的
な流れとして１つまたはそれ以上のオリフィスすなわち
ノズルを通って放出されるようになっている。インクの
流れは撹乱されてノズルから予め定められた一定の距離
にてインクの流れが滴状体の形状に分割されるのである
。このような分割点において、滴状体はデジタル化され
たデータ信号を表すような大きさの変化する電圧によっ
て荷電されるのである。荷電されたインクの滴状体は一
定の静電場を通って推進され、この静電場によってそれ
ぞれの滴状体の軌道が調節され、すなわち偏向されて滴
状体をペーパーのような記録媒体上に印刷するための特
定の位置、またはインクを収集して再循環させるための
収集機に指向させるようになっている。ドロップ・オン
・デマンド型式のインクジェットプリンターにおいては
、インクの滴状体がノズルから記録媒体に対して実質的
に垂直な、実質的に直線状の軌道に沿って直接に記録媒
体に向って推進されるようになっている。このような滴
状体の放出はデジタル化された情報信号に応答して行わ
れ、滴状体は記録媒体上の所望の位置に位置決めされる
までは推進されないようになっている。ドロップ・オン
・デマンド型式のプリンターはインクを収集して再循環
させるためのインク収集機を必要とせず、また滴状体を
記録媒体上に印刷を行うための特定の画素位置に案内す
るための荷電電極すなわち偏向用電極を必要としないの
である。従って、ドロップ・オン・デマンド型式のプリ
ンターは連続的な流れ型式のプリンターよりも遥かに簡
単である。

このようなドロップ・オン・デマンｒインクジェット型
式のプリンターには２つの基本的なインク推進技術があ
る。その１つは滴状体を選択的に推進させる圧力を生じ
させるためのｔニジミ気トランスデユーサ−を使用する
もので、他の技術は通常抵抗による瞬間的な加熱を行う
ようになされた熱エネルギーを利用してインクの蒸気の
泡を発生させるものであって、泡が成長する間に滴状体
を放出させるのである。何れの技術もノズルとインク充
満マニフオルドとを相互連結させるインク充満チャンネ
ルを使用している。圧力パルスをチャンネル内またはマ
ニフオルド内の適当な位置で発生させることができる。

しかし、泡を発生させる抵抗（泡ジェット）がノズルの
近辺でそれぞれのチャンネル内に配置されなければなら
ない。

屡バブルジェットプリンターとも称されるサーマルイン
クジェットプリンターは、高速の滴状体、金作り、記録
媒体上に多数のスポットすなわち単位長さ当りの多数の
画素を印刷できるようにノズルを互いに密接した間隔に
て配置できるようになされているから、甚だ強力である
。単位長さ当りのスポット数が多くなる程印刷の解像力
が向上し、従って良好な品質の印刷が得られるのである
。

サーマルインクジェットプリンターにおいては、２進デ
ジタル情報を表す印刷信号がノズルに近接した位置でそ
れぞれのインクチャンネル内に配置される小さい抵抗に
、予め定められた継続時間の電流パルスを与えて、直接
にその近辺にあるインクを殆ど瞬間的に蒸発させて蒸気
の泡を発生させるのである。オリフィスすなわちノズル
にあるインクはこの泡によって、推進される滴状体とし
て強制的に放出されるのである。電流パルスが終了する
と、泡は破裂し、すなわち潰れて、インクの流体動力学
的運動すなわち撹乱がなくなった時に、直ちに次の作動
の準備が完了するのである。このようなチャンネル内の
インクの撹乱は一般的にミリ秒の何分の−かの極めて短
い時間でおさまり、熱的に推進される滴状体はキロヘル
ツの程度の範囲内で発生されることができるのである。

従来のサーマルインクジェットプリンターは通常歩進的
に送りを与えられる記録媒体の幅を横切って前後に往復
運動されるキャリジ上に耶付けられたプリントヘツｙｔ
−有する。このようなプリントヘッドは一般的に記録媒
体に対面する多数のノズルのキャリジの往復運動方向に
垂直な配列体を含んでいる。インク充満チャンネルがイ
ンク供給容器に連結され、ノズルの近辺のインクが消耗
すると、容器からインクが補充されるようになっている
。個々にデジタル化された情報を表す電流パルスすなわ
ちビデオ信号が、チャンネル内にてノズルの近辺に配置
される小さい抵抗に与えられて、これによってそれぞれ
の滴状体が記録媒体に対して放出されて推進され、記録
媒体上に画素を印刷するのである。

米国特第４，４６３，３５９号には、毛細管作用によっ
てインクを補充するようになっている１つまたはそれ以
上のインク充満チャンネルを有するサーマルインクジェ
ットプリンターが記載されている。メニスカスがそれぞ
れのノズルに形成されてインクがノズルから漏洩するの
を阻止するようになっている。抵抗すなわちヒーターが
それぞれのチャンネル内にてノズルから予め定められた
距離の位置に配置されている。データ信号を表す電流パ
ルスが抵抗に与えられてこの抵抗に接触しているインク
を瞬間的に蒸発させ、それぞれの電流パルスに対してイ
ンクの泡を形成させる。インクの滴状体は、泡が成長す
ることによってそれぞれのノズルから放出され、この泡
が或る量のインクをノズルから外方忙膨張させて泡の破
裂が開始される瞬間に滴状体の形状に分割させるのであ
る。泡の破裂が開始すると、チャンネル内にノズルと泡
との中間にあるインクが破裂した泡に向って動き始めて
、ノズルにおけるインクの容積を収縮させ、膨張するイ
ンクを滴状体として分割させるのである。泡が成長して
いる間のノズルから外方へのインクの加速は、ペーパー
のような記録媒体に向う実質的に直線の滴状体の運動量
および速度を与える。電流パルスは、それぞれの滴状体
が放出された後で、ノズルにおけるメニスカスが破壊し
てインクがチャンネルの内方に向って後退する距離が過
大になるのを阻止するような形状釦なされている。吸熱
基層の頂部および底部に取付けられた互い違いの直線的
な配列体および多色印刷用の種々の色のインクを有する
サーマルインクジェットプリンターの直線的な配列体の
種々の実施例が示されている。１つの実施例においては
、抵抗が両端にノズルを有する比較的短いチャンネルの
中心に配置されている。他の通路は端部が開放されたチ
ャンネルに連結され、このチャンネルに対して垂直にな
されてＴ形の構造を形成するようになっている。インク
は端部が開放されたチャンネルに対して毛細管作用で通
路から補充される。このようにして端部が開放されたチ
ャンネル内に泡が形成されると、２つの別個の記録媒体
が同時に印刷されることができるのである。

フィッシャーその他によるＩＢＭテクニカル・ディスク
ロージャー・♂ニレティン第１８巻、第４号、１９７５
年９月号は、インクジェットの形成が超音波によって開
始され、インク容器が超音波キャビティーとなされて、
この超音波キャビティーがオリフィスにおけるメニスカ
スに対する超音波作用を向上させるようになっているイ
ンク・オン・デマンド型式のインクジェットシリ／ター
を記載している。オリフィスを内部に有する高圧電極お
よび加速電極が記録媒体を挾持するようになっている。

２〜４キロざルト程度の電圧がオリフィスを有する電極
に与えられ、約７キロざルトの電圧が加速電極に与えら
れる。オリフィスを有する電極からの電圧はメニスカス
がインク容器のオリフィスに形成されるようになす。滴
状体を放出することが望まれる時に、共振周波数がイン
ク容器の一部分を形成するぎニジミ気結晶に与えられる
。共振状態でない時には、インクに対する組合された静
電的および流体動力学的作用力はインクの漏洩を生じさ
せたり、またはインクが電極のオリフィスを通って移動
して記録媒体上に衝突する滴状体を形成するのに充分な
程強力な力にはならないのである。

ハラその他に附与された米国時第４，２５１，８２４号
はプリントヘッドの、インク滴状体を放出させるインク
充満チャンネル内にインクの蒸気の泡を発生させる１つ
または１群のヒーターを附勢することを含む熱的作動の
液体インクジェット記録方法を記載している。この特許
の第７Ａ図および第７Ｂ図において、単一の抵抗がそれ
ぞれのチャンネルに配置されて、チャンネルのノズルか
ら滴状体を放出するようになっている。それぞれのチャ
ンネル内に多数の抵抗を有するものが第１２図に示され
ていて、これらの抵抗が順次附勢されて滴状体を放出す
るようＫなっている。第２Ｃ図においては、それぞれの
チャンネル内の容量の異なる抵抗を同時に附勢して直径
の異なる滴状体を放出するようになすものが示されてい
る。

ハルタその他に附与された米国特第４，４１０，８９９
号は、インク滴状体を放出する泡を形成するけれども、
泡がチャンネルを充満しないで、たとえ泡が最大限の寸
法に達してもインクが完全にはノズルから離脱されない
ようになす熱発生装置によるインク滴状体形成方法を記
載している。

マツモトに附与された米国特第４，３３６，５４８号は
、熱発生部の表面が日本国実業規格ＪＩＳ−Ｂ−０６０
１によって測定されたｏ、ｏ　ｓ　ｓないし２Ｓの表面
粗さを有するようになされたサーマルインクジェットプ
リンターを記載している。

シラトその他に附与された米国時第４，３３９，７６２
号は、発生される熱の温度が熱発生機素の加熱表面に沿
う種々の位置で異なるようになされ、熱発生機素に対す
る入力信号の強度が制御されて、記録される像の濃淡度
を得るように加熱表面におけるインクに供給される熱量
分布を制御するようになされたサーマルインクジェット
記録方法を記載している。

１９８６年のＩ　ＢＥＫのイテノセその他による陣導体
走査インクジェット記録」と題する論文は、個々に附勢
され得る記録電極の直線的配列体のそれぞれの電極に対
して１つのインクジェット流を与えるようになす多数の
インクジェット流を放失させる１つのスリット状の開口
を有するインクジェット記録ヘッドを記載している。イ
ンクジェット流は電気的に附勢された記録電極および記
録媒体の後方に配置された対向電極によってスリット状
の開口から放出される。インクジェット流れは記録媒体
を打撃して印刷されるスポットすなわち画素を記録媒体
上に形成する。

ＩＥｇＥ　）　ランデクションズ・オン・エレクトロン
・デパイセズの１９７７年３月の第ｇＤ−２４巻、第６
号、第２６２〜２６６頁のアグイその他による「水を基
体とするインクを使用した静電的インクジェットの滴状
体形成特性」と題する論文は、水を基体とするインクを
使用した静電的インクジェットの滴状体形成特性を記載
している。インク滴状体は、加速電極によって生ずるノ
ズルの先端におけるインクの表面張力および静電的吸着
力の間の平衡状態によって発生されるのである。

加速電極に対する附与電圧およびノズルを支持する毛細
管内のインクの圧力を変化させることによって得られた
試験の結果が報告されている。

発明の目的 本発明の目的は、要求される時に、運動するインクの滴
状体を作るために、予め定められた厚みを有する液体イ
ンクの層内の破壊されるインクの蒸気の泡の保存運動量
を利用することである。

本発明の他の目的は、予め定められた厚入ヲ有する液体
インクの層の下にある個々に附勢され得る加熱機素にデ
ジタル化されたデータ信号を表す電流パルスを選択的に
与えることによって瞬間的に加熱機素に接触するインク
の蒸気の泡を形成し、これによってそれぞれの泡が破裂
する時に、破裂する泡の保存運動量によって生ずる作用
力によってインクの層から運動する記録媒体に向ってイ
ンクの滴状体が加熱機素およびインクの層に垂直な方向
に放出されるようになすことである。

本発明のさらに他の目的は、個々のノズルの代りにイン
クが内部を通されてインクの滴状体が放出されるように
なす細長い開口を使用することである。

本発明のなおさらに他の目的は、静電的作用力を、破裂
するインクの泡の保存運動量によって生ずる熱的に発生
される滴状体の流体運動と組合せて、記録媒体に向って
飛翔する間に放出される滴状体に対する案内および方向
的な安定性を与えることである。

発明の概要 本発明によるサーマルインクジェットプリントヘッドは
予め定められた圧力状態で予め定められた厚みを有する
液体インクの層を含む内部室を有するハウジングを含ん
でいる。このノ・ウジングは１つの細長い開口すなわち
スリットｅ有する１つの壁部を有する。この壁部は運動
可能の記録媒体に平行にこれから間隔をおかれて配置さ
れている。

個々に附勢され得る加熱機素の直線的な配列体がハウジ
ングの室の、前述の細長い開口を有する壁部と平行な別
の壁部の内面に形成されている。このような加熱機素の
直線的な配列体は細長い開口に対面してこれと整合され
ている。それぞれ加熱機素および細長い開口を有するこ
れらの互いに平行な壁部は所望のインクの層の厚みに等
しい距離７’ｆけ離隔されてプリントヘッドの作動の間
にこのようなインクの層の厚みを保持できるようになっ
ている。ハウジングの室は予め定められた圧力のインク
を充満され、インクが消耗すると、ノ１ウジングの室と
一体的なインク供給カートリッジまたは可撓性ホースを
経て別個のインク供給部からインクが補充されるように
なつ℃いる。プリントヘッドは、往復運動可能のキャリ
ジ上に取付けられて一度に１つの印刷幅を印刷するよう
にして情報の連続した幅部分を作り、情報を印刷された
完全な頁を作るようになされるか、または固定のプリン
トヘッドから一度に１つの線の画素を作るようにして情
報を完全に印刷された頁を作るために運動する記録媒体
の全幅を横切って画素の列を印刷するようになすことが
できる。キャリジを有する構造においては、記録媒体は
キャリジが１方向に移動する間は固定して保持され、キ
ャリジが移動方向を逆転されて反対方向に移動する前に
ステッパーモーターによって１つの印刷幅だけ歩進され
るようになっている。

それぞれの加熱機素はデジタル化されたデータ信号を表
す電流パルスを選択的に供給されて加熱機素に接触して
いるインクの蒸気の泡を形成するようになされている。

泡が破裂すると、加熱機素に向う方向で加熱機素に垂直
な力のベクトルを生ずる。運動量を保存することによっ
て、等しく且つ反対方向の力が細長い開口に形成された
メニスカスの表面張力に打勝って運動する滴状体の形状
となつ箕だ或る量のインクを細長い開口から放出するの
である。放出されるそれぞれの滴状体はメニスカスにお
けるインクの層の僅かな局部的な薄層化を生ずるが、こ
れは直ちに再充満される。

異なる実施例においては、支持電極が滴状体を受取る記
録媒体の面とは反対側の記録媒体の面に接触してプリン
トヘッドの細長い開口および加熱機素と整合されて平行
に保持されて静電的作用力を発生させ、この静電的作用
力によって放出される滴状体が記録媒体に向って飛翔す
る間放出される滴状体を案内してこれば方向的な安定性
を与えるようになっている。

発明の実施例 第１図を参照すれば、多色サーマルインクジェットプリ
ンター１０が示されている。本発明の主題をなす一体的
に取付けられたサーマルプリントヘッド１１をそれぞれ
有する若干数の廃棄可能のインクカートリッジ１２が往
復運動可能のキャリジ１４上に取外し可能に取付けられ
ている。印刷モードの間、キャリジは矢印１３によって
示されるように記録媒体１６に平行ながイドレール１５
上を前後に往復運動を行う。例えばペーパーのような記
録媒体はキャリジが１方向に運動する間は固定して保持
され、キャリジが逆方向に動く除に記録媒体１６は記録
媒体を横切る１方向のキャリジの移動の間にサーマルプ
リントヘッド１１によって記録媒体上に印刷されたデー
タの１つの印刷幅の高さに等しい距離だけ歩進されるの
である。

後述にて詳述するように、それぞれのプリントヘッドは
矢印１７によって示される記録媒体の歩進方向に平行で
、往復運動するキャリジの運動方向１３に垂直な、イン
ク滴状体１８を放出させて記録媒体に向って推進させる
だめの１つの細長い開口すなわちスリットを有する。第
２図に示される細長い開口１９は記録媒体に対面してこ
れから０．２５４〜２．５４ｍ　（０，０１〜０．１　
ｉｎ　）の距離だけ間隔をおかれている。望ましい実施
例においては、この距離は約０．５１朋（０，０２ｉｎ
　）になされている。サーマルプリントヘラＰは、キャ
リジ１４が情報を印刷する移動を行っている間にインク
滴状体を放出することが要求される時は何時でもインク
滴状体１８を記録媒体１６に向って推進させるようにな
っている。後述されるように、′滴状体の直線的な系列
は、標準的なタイプライタ−のアルファベット文字がキ
ャリジの１回の移動の間に完全に印刷できるように開口
から放出されることができるのである。しかし、記録媒
体の歩進量の公差およびプリントヘッドの直線運動から
の偏倚量が許容限界内に保持されて、連続した情報の印
刷幅が僅かでないような間隙や重なり合いを生じないで
印刷されて図面または絵画の情報やアルファベット数字
の正しい印刷を可能になしているのである。

それぞれのカートリッジ１２は異なる色のインクを含ん
でいて、１つのカートリッジは黒インクで、別の１つか
ら６つの附加的なカートリッジは選択された異なる色の
インクを含むことができる。

このような配列は黒白印刷、基本的な黒白印刷の着色ハ
イライト印刷、または多色印刷を可能になす。多色印刷
に対しては、シアン、マゼンタおよびイエローの色イン
クが通常使用される。例えば黒インクのカートリッジお
よび１つまたは２つの赤インクを含むカートリッジのよ
うな２つまたは３つの他の色インクのカートリッジの組
合せも使用者の要求によって使用できる。勿論単一の廃
棄可能のカートリッジ１２も、単一色の印刷が望まれる
時にはサーマルインクジェットプリンターに組込まれて
使用されることができる。

それぞれのカートリッジ１２およびプリントヘッド１１
の組合せは、カートリッジ内のインク供給量が消耗した
後で取外されて廃棄される。このことはカートリッジに
インクを再充填し、またはプリントヘッドの加熱機素当
り約１０７の滴状体全形成できる寿命を有するプリント
ヘラｒを交換する手間を省くことができる。それぞれの
廃棄可能のカートリッジおよびプリントヘラｒは１つの
カートリッジ当りデータを約５０〜１００頁印刷できる
のである。

第２図において、平らな絶縁基層２０がカートリッジ１
２に取付けられていて、凹部を有する絶縁構造体２１内
のスリット１９に整合された直線的な系列をなす加熱機
素すなわち抵抗２４（第６図および第４図参照）ｆｔ含
んでいる。例えばシリコンのような何れの絶縁材料も基
層２０または構造体２１に使用できる。電極２５のパタ
ーンおよび共通の戻り導線２６は１つの縁部２３で終端
している。キャリジ１４の容器（図示せず）が取外し可
能にカートリッジを受入れて保持している。

電極２５のそれぞれのターミナル端部および共通の戻り
導線のターミナル端部は自動的にカートリッジおよびプ
リンターの回路に接触するように位置決めされ、それぞ
れの加熱機素にデジタル化されたデータ信号を表す電流
パルスを選択的に供給できるようになっている。

第６図のカートリッジ１２およびプリントヘッド１１の
一部分断面とされた端面図は凹部を有する構造体２１が
平らな基層２０に封止状態で取付けられ、スリット１９
が加熱機素２４と整合されていることを示している。ス
リットおよび加熱機素の配列体は記録媒体１６に平行で
ある。カートリッジは通路２７を有し、この通路が主イ
ンク供給部からの　　　　　　　　　　インクの供給流
量を制限するような、開口２２と同心的に整合された開
口２８′（ｃ−有する。これらの開口の間の界面は接着
剤等のような何等かの公知の装置によって封止されて開
口からのインクの漏洩を阻止している。第３図にてｒ４
−４Ｊで示された線に沿う断面は第４図に拡大されて示
されている。スリット１９の長手方向の両方の縁部２９
が液体インク３０から外方に傾斜されてインクの層の厚
みおよび加熱機素の寸法に関係して互いに０．５〜１．
０ｍの間隔をおかれた対面するナイフ縁部を形成してい
ることが注目される。望ましい実施例では、ナイフ縁部
の間隔が０．８ｇで、加熱機素の寸法が１６０マイクロ
メーター×１６０マイクロメーターで、層の厚みが７５
マイクロメーターである。

プリントへッドマニフオルド３１が平らな基層２０上に
凹部を有する構造体２１を永久的に取付けることによっ
て形成され、スリット１９が加熱機素２４の直線的な配
列体と整合されている。プリントヘッドマニフォルＶお
よびカートリッジ内のインクは水柱２．５４〜２５．４
ｃＩｒＬ（１〜１０１ｎ）の僅かに負の圧力にて保持さ
れ、スリット１９に形成されたメニスカス３２がスリッ
トからインクの漏洩するのを阻止するようになっている
。スリット１９を含む凹部を有する構造体２１の壁部は
平らな基層の対面する表面に実質的に平行でこれらの間
の距離はスリットを通って空気を取入れることなく、ま
たは引続（インク滴状体の放出を遅延させる流体動力学
的作用を生ずることなく能率の良好な滴状体の放出を可
能になすように選択されている。このようなナイフ縁部
含有するスリットの１つの目的は滴状体が放出された後
の撹乱されたインクの撹乱の減衰を助け、均一なインク
の層の厚みを保持させることである。

利用される滴状体の放出の機構は第９図を参照して説明
されるが、この図面には、電流パルスが加熱機素に与え
られた後の若干の瞬間的な時点における泡の成長、泡の
破裂および滴状体の放出の種々の段階が示されている。

それぞれの概略的な説明図は平らな基層２０の断面で示
され、凹部を有する構造体２１は明瞭化のために省略さ
れている。平らな基層の表面上に形成された加熱機素２
４はインクの層３０によって覆われている。電流パルス
は時間ｔ１にて加熱機素に通され、複数の小さい泡３５
が発生されて、これらの泡が後で１つの大きい平らな泡
３６に成長するのである。

時間ｔ２にて電流パルスが通されて了って泡は最大限の
成長に達する。時間ｔ３は泡３６の完全な破裂および加
熱機素に垂直な方向の加熱機素の直接上方のインクの層
に働く泡の運動量により生ずる加熱機素からの反動力を
示している。時間ｔ４にて或る量のインクのジェット状
形成物３７が形成されて加熱機素から離隔する方向に加
速されるのである。ジェット状形成物３７の加速された
インクの量はインクの表面張力に打勝ち、時間ｔ５にて
滴状体１８としてインクの層から放出されるのである。

インクの適正な厚みが加熱機素上に確立されると、加熱
機素に与えられる適正な附勢レベルおよび継続時間の電
流パルスによって加熱機素の表面に比較的平らな泡が作
られる。この泡は成長して電流パルスの終了後短時間に
て最大限の寸法に達し、その後で泡が破裂する。凝結に
よって蒸気の池内に作られた大気圧以下の圧力が泡の破
裂およびインクの層の流体速度を生じさせ、これが破裂
する泡の半径方向の内方に加熱機素に向う運動を生じさ
せる。半径方向に内方の流体の流れの保存運動量は固体
の加熱機素の表面に垂直な方向のジェットの形成を行わ
せる。適正なエネルギーの入力および液体インクの層の
厚みによって、ジェット状形成物の速度は表面張力に打
勝つのに充分な大きさになされて、要求される時インク
の層から単一の滴状体が放出される。それぞれの滴状体
の放出はインクの層の局部的な薄層化を生じさせるが、
この薄層化されたインクの層は迅速に再充満されるので
ある。幸いなことに、発生される小さい迅速に減衰する
表面の撹乱は隣接する加熱機素／滴状体形成位置に悪影
響を与えることはないのである。

１つの試験的な展示において、商品名ＫＨ６５３Ａにて
ローム・コーポレーションから販売されている商業的に
入手可能のサーマルプリントヘッドが、水を基体にした
顔料のないインクの層によって覆われてインクの滴状体
をインクの層から放出するために使用された。使用され
た構造はナイフ縁部により制御される毛細管インク層を
使用し、適正な液体インクのフィルムの厚λを得るよう
になされた。典型的に得られた滴状体の寸法は、加熱機
素が２００ヘルツまでのパルス速度にて１７ボルトの電
圧パルスを供給される時に１５０マイクロメータ−であ
った。加熱機素の寸法は１３０マイクロメーター×１６
０マイクロメーターで、その抵抗は約７６．５オームで
あった。電圧パルスの継続時間は２７．５マイクロ秒で
あった。インクの層の厚みは７５マイクロメーターで、
ナイフ縁部の間隔は０．８ｆｉであった。卓越した結果
が得られ、滴状体の軌道は均一に直線であった。

第１図から第４図までに示された形態の変形実施例が第
５図に示されていて、これにおいては、支持電極３３が
記録媒体１６の後方にこれに接触して配置されている。

２００から５００ｆルトまでの範囲の直流偏倚電圧が支
持電極に与えられて、液体インクは接地された。インク
の表面またはスリット１９のメニスカスに発生された電
荷に働く静電的作用力は滴状体の形成を助け、また放出
される滴状体１８の案内および方向的な安定性を与える
。凹部を有する構造体２１のスリットからのインクの静
電的な吸着作用の丁度しきい値以下に設定された大きい
電圧振幅を有する交流の偏倚電圧もまた使用できる。滴
状体は加熱機素にデジタル化されたデータ信号を表す電
流パルスを選択的に供給することによって熱的に放出さ
れる。しかし、滴状体の放出のだめの低い熱エネルギー
の要求量が与えられて、加熱機素の大なる寿命を与え、
従ってプリントヘラＰのさらに長い作動寿命を与えるの
である。

本発明の他の実施例が第６図に示されていて、これにお
いては固定された頁の幅のプリントヘッド４０が使用さ
れ、このプリントヘッドは廃棄可能のインク供給カー）
　ＩＪッジ４１に取付けられるか、または永久的に固定
されたカートリッジに取外し可能に取付けられることが
できるようになっている。何れの場合にも、プリントヘ
ッドおよびカートリッジの間の通路４２は漏洩を生じな
いように封止されなければならない。カートリッジがプ
リンター１０に固定される場合には、インク供給部（図
示せず）からインクのレベルを保持するようにインクを
補充するためにプリンターの何れかの適当な位置に配置
できるインク補充ホース４３が使用されることができる
。

第６図の変形実施例の作動および構造は実質的には第１
図から第４図に示された実施例と同じであるが、異なる
ことは、スリット４４（第７図参照）が第１図に矢印１
７によって示されたように記録媒体の運動方向に平行で
なく、第６図の矢印３９によって示されるように記録媒
体の全幅にわたって、記録媒体の運動方向に垂直に伸長
していることである。

印刷モードの間に、記録媒体１６は連続的に一定の速度
で動かされ、固定のプリントヘッドを通って記録媒体が
動かされる時に絵素すなわち画素の完全な列が印刷され
るようになっている。放出されて記録媒体に向って推進
されるそれぞれの滴状体は印刷される画素を示す。この
ようにして情報の完全な頁が第６図の実施例によって一
度に１行の画素ずつ印刷されるのである。

前述の実施例においては、プリントヘッド４０は平らな
絶縁部材４７を含み、これの上に多数の加熱機素５０の
単一の列が形成されて、個々に電極４５および共通の戻
り導線４６を経て電流パルスを供給されるようになって
いる。凹部を有する絶縁性の矩形本体４８がプリントヘ
ラｒに封止されて永久的に固定されている。この矩形本
体の１つの壁部５１はスリット４４を有し、このスリッ
トは加熱機素５０（第８図参照）から間隔をおかれて、
これに整合されている。絶縁性部材４７および絶縁性矩
形本体４８はセラミックまたはシリコンのような何れか
の電気的絶縁性材料となし得る。予め定められたインク
の層３０が矩形本体の壁部５１および平らな部材４７の
間に保持される。

インクの層は、印刷モードの間にインクが消耗するとカ
ートリッジ４１内の小さい寸法の開口（図示せず）と同
心的忙整合される通路４２を経て補充される。回転可能
の円筒形プラテン５２が記録媒体の後方にこれに接触し
て取付けられている。

このプラテンはプリントヘッドのスリット４４と平行で
、滴状体の衝突時に定位置に記録媒体を支持する固体の
支持体を与えるのである。

第８図において、第６図および第７図に示された実施例
の変形実施例が示され、これにおいてはプラテン５２が
偏向電極３３に置換えられていて、インクの層３０が接
地されている。スリット４４の対面する細長い縁部は傾
斜されてナイフ縁部４９を形成し、インクの層の表面に
メニスカス３２を保持するようになっている。第５図の
実施例におけるように、偏向電極は静電場を作り、この
静電場が放出される滴状体１８を案内して方向的な安定
性を与える。勿論偏向電極は直流または交流電圧の何れ
かを供給されることができる。

多くの修正形態および変形形態が前述の本発明の説明か
ら容易になし得るが、このような修正および変形は総て
本発明の範囲内にあることが企図されているのである。

発明の効果 以上を要約すると、本発明のテーマルインクジェットプ
リントヘッドはデジタル化されたデータ信号を弄す電流
パルスを個々に供給され得る電極の直線的な配列体上に
保持される予め定められたインクの層を含む。ナイフ縁
部状のスリットが電極と整合されてインクの層の表面に
メニスカスを保持し、電極の表面にわたってインクの層
の所望の厚みを保持するようになっている。泡が選択的
に附勢された電極に接触するインクの層内に発生される
。電流パルスが通された後で泡が破裂し、保存運動量に
よって加熱機素から離隔する方向にこれに垂直な作用力
を発生して、この作用力がスリット内のインクの表面張
力に打勝って或る量のインクをスリットから記録媒体に
向って指向される滴状体として放出するようになされる
のである。

記録媒体に衝突するそれぞれの滴状体は印刷される画素
を示す。スリットおよび整合された加熱機素はキャリジ
型式のプリンターにて往復運動を行うようになされたプ
リントヘッドに取付けられることができ、この場合プリ
ントヘッドは固定された記録媒体を横切って移動して印
刷される情報の幅部分を印刷するようになされる。記録
媒体はキャリジが運動方向を逆伝する時に１つの印刷さ
れた幅部分の距離だけ歩進される。これと異なり、プリ
ントヘッドがプリンターに対して固定されることができ
る。このようなプリントヘッドが固定された実施例にお
いては、スリットおよび直線的な加熱機素の配列体は記
録媒体の全幅にわたって伸長し、記録媒体が一定の速度
で動かされるのである。往復運動するプリントヘッドは
印刷される情報の幅部分を固定の記録媒体上ｆ印刷し、
記録媒体はそれぞれの印刷幅部分の印刷の間に歩進され
るが、固定のプリントヘッドは常に動いている記録媒体
上に１つの完全な画素の列を一度に印刷するのである。

何れの実施例も、さらに記録媒体の後方に支持電極を組
込むことができ、この支持電極が放出される滴状体を案
内して方向の安定性を与える静電場を形成するようにな
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は運動可能のキャリジ上に取付けられた多数の廃
棄可能のインクカートリッジを有し、それぞれのカート
リッジが本発明を形成する一体的なプリントヘッド金有
するような多色サーマルインクジェットプリンターの概
略的全体斜視図。 第２図は滴状体が放出される細長い開口を有する一体的
なプリントヘッドを示す廃棄可能のインクカートリッジ
の概略的斜視図。 第３図は記録媒体に対する滴状体の放出軌道を示す第２
図のカートリッジおよび一体的なプリントヘッドの一部
分断面となした側面図。 第４図は第３図に示されたｒ４−４ｊ断面に沿って見た
プリントヘッドの断面図。 第５図は偏向電極が記録媒体の後方に配置されている第
６図のカートリッジおよび一体的なプリントヘッドの変
形実施例の部分的側面図。 第６図は一度に１つの画素の線を印刷するようにして漬
樽の頁を印刷するだめの動く記録媒体の全幅を横切って
横方向に伸長する本発明を組込んだ固定プリントヘッド
を有するサーマルインクジェットプリンターの他の実施
例の概略的斜視図。 第７図は記録媒体の運動方向に垂直に配置されたプリン
トヘッド内の開口を有する第６図の一体的な頁の幅にわ
たって印刷を行うプリントヘッドを示すインクカー）　
ＩＪッジの概略的斜視図。 第８図はさらに記録媒体の後方に偏向電極を組込んだ第
６図のプリントヘッドの拡大側面断面図。 第９図はインクの泡の成長、泡の破裂および滴状体の形
成および引続く滴状体の放出の種々の時点における状態
を示す本発明を組込んだプリントヘッドの加熱機素の１
つを示す断面で示した説明図。 １０・・・多色サーマルインクジェットプリンター１１
・・・サーマルプリントヘッド １２・・・インク供給カートリッジ １４・・・キャリジ １６・・・記録媒体 １８・・・インクの滴状体 １９．４４・・・細長い開口すなわちスリット２０・・
・平らな絶縁性基層 ２１・・・凹部を有する絶縁性構造体 ２２．２８・・・開口 ２４．５０・・・加熱機素すなわち抵抗２５・・・電極 ２６．４６・・・戻り導線 ２７・・・通路 ３０・・・液体インク ３１・・・プリントへッドマニフオルド３２・・・メニ
スカス ３３・・・支持電極 ３５・・・小さい泡 ３６・・・大きい平らな泡 ３７・・・ジェット状形成物 ４０・・・固定の頁の幅のプリントヘッド４１・・・供
給カートリッジ ４７・・・平らな絶縁性部材 ４８・・・矩形本体 ４９・・・ナイフ縁部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 要求によつてインクの滴状体を、動いている記録媒体に
   向つて指向させるためにサーマルインクジエツトプリン
   ターに使用するインクジエツトプリントヘツドにおいて
   、 前記記録媒体に対面してこれから予め定められた距離だ
   け間隔をおかれた細長い開口を有し、この開口がインク
   によつてメニスカスを生ずるような幅を有し、これによ
   つてインクが開口から漏洩するのを阻止するようになさ
   れている予め定められた厚みを有するインクの層を保持
   するためのインクマニフオルドと、 前記マニフオルドの開口とは反対のマニフオルドの内面
   に形成されて前記マニフオルドの開口に平行でこれと整
   合されている加熱機素の直線的配列体と、 電流パルスをそれぞれ個々の加熱機素に与えるための電
   極装置と、 前記電極装置にデジタル化されたデータ信号を表す予め
   定められた継続時間の電流パルスを与えることによつて
   それぞれの前記加熱機素を選択的に附勢し、これによつ
   て前記加熱機素に接触しているインクを瞬間的に蒸発さ
   せて蒸気の泡を形成する装置と、 を含み、 それぞれの前記泡が破裂した時に、前記インクの層の流
   動速度が前記加熱機素に向うようになされて、その保存
   運動量によつて、前記マニフオルドの開口に形成された
   メニスカスの表面張力に打勝つて或る量のインクがマニ
   フオルドの開口を通つて滴状体として前記記録媒体に向
   つて推進されるのに充分な大きさの速度で前記量のイン
   クが加熱機素から離隔する方向にこれに実質的に垂直に
   指向されるようになされている、 ことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。