JPS6161985B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体噴射記録ヘツド、殊には記録液体
を飛翔させて記録する記録装置に使用される液体
噴射記録ヘツドに関する。

〔従来の技術〕 ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於いて、最近関心を集めている。その中で、高
速記録が可能であり、而も所謂普通紙に特別の定
着処理を必要とせずに記録の行える所謂インクジ
エツト記録法は、極めて有力な記録法であつて、
これ迄にも様々な方式が考案され、改良が加えら
れて商品化されたものもあれば、現在も尚実用化
への努力が続けられているものもある。

この様なインクジエツト記録法は、所謂インク
と称される記録液体の小滴（droplet）を飛翔さ
せ、記録部材に付着させて記録を行うものであつ
て、この記録液体の小滴の発生法及び発生された
記録液体小滴の飛翔方向を制御する為の制御方法
によつて幾つかの方式に大別される。

先ず第１の方式は例えばUSP3060429に開示さ
れているもの（Tele type方式）であつて、記録
液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した
記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記
録部材上に記録液体小滴を選択的に付着させて記
録を行うものである。

これに就いて、更に詳述すればノズルと加速電
極間に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体小
滴をノズルより吐出させ、該吐出した記録液体小
滴を記録信号に応じて電界制御可能な様に構成さ
れたxy偏向電極間を飛翔させ、電界の強度変化
によつて選択的に小滴を記録部材上に付着させて
記録を行うものである。

第２の方式は、例えばUSP3596275、
USP3298030等に開示されている方式（Sweet方
式）であつて、連続振動発生法によつて帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生
された帯電量の制御された小滴を、一様の電界が
掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、
記録部材上に記録を行うものである。

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている
記録ヘツドを構成する一部であるノズルのオリフ
イス（吐出口）の前に記録信号が印加される様に
構成した帯電電極を所定距離だけ離して配置し、
前記ピエゾ振動素子に一定周波数の電気信号を印
加することでピエゾ振動素子を機械的に振動さ
せ、前記オリフイスより記録液体の小滴を吐出さ
せる。この時前記帯電電極によつて吐出する記録
液体小滴には電荷が静電誘導されて、小滴は記録
信号に応じた電荷量で帯電されてる。帯電量の制
御された記録液体の小滴は、一定の電界が一様に
掛けられている偏向電極間を飛翔する時、付加さ
れた帯電量に応じて偏向を受け、記録信号を担う
小滴のみが記録部材上に付着し得る様にされてい
る。

第３の方式は例えばUSP3416153に開示されて
いる方式（Hertz方式）であつて、ノズルとリン
グ状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法
によつて、記録液体の小滴を発生霧化させて記録
する方式である。即ちこの方式ではノズルと帯電
電極間に掛ける電界強度を記録信号に応じて変調
することによつて小滴の霧化状態を制御し、記録
画像の階調性を出して記録する。

第４の方式は、例えばUSP3747120に開示され
ている方式（Stemme方式）で、この方式は前記
３つの方式とは根本的に原理が異なるものであ
る。

即ち、前記３つの方式は何れもノズルより吐出
された記録液体の小滴を、飛翔している途中で電
気的に制御し、記録信号を担つた小滴を選択的に
記録部材上に付着させて記録を行うのに対して、
該Stemme方式は記録信号に応じてオリフイスよ
り記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録するもの
である。

詰り、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐
出口を有する記録ヘツドに付設されているピエゾ
振動素子に電気的な記録信号を印加し、この電気
的記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変
え、該機械的振動に従つて前記吐出口より記録液
体の小滴を吐出飛翔させて記録部材に付着させる
ことで記録を行うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これ等、従来の４つの方式は各々に特長を有す
るものであるが、又、他方に於いて解決され得る
可き点が存在する。

即ち、第１から、第３の方式は記録液体の小滴
の発生の直接的エネルギーが電気的エネルギーで
あり、又小滴の偏向制御も電界制御である。その
為に第１の方式に於いては構成上はシンプルであ
るが、小滴の発生に高電圧を要し、又記録ヘツド
のマルチノズル化が困難であるので高速記録には
不向きである。

第２の方式は、記録ヘツドのマルチノズル化が
可能で高速記録に向くが、構成上複雑であり、又
記録液体小滴の電気的制御が高速で困難であるこ
と、記録部材上にサテライトドツトが生じ易いこ
と等の問題点がある。

第３の方式は記録液体小滴を霧化することによ
つて階調性に優れた画像が記録され得る特長を有
するが、他方霧化状態の制御が困難であること、
記録画像にガブリが生ずること及び記録ヘツドの
マルチノズル化が困難で、高速記録には不向きで
あること等の諸問題点が存する。

第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ利点
を比較的多く有する。即ち、構成上シンプルであ
る事、オンデマンド（on―demand）で記録液体
をノズルの吐出口より吐出して記録を行う為に、
第１乃至第３の方式の様に吐出飛翔する小滴の
中、画像の記録に要さなかつた小滴を回収するこ
とが不要である事及び第１乃至第２の方式の様
に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記
録液体の物質上の選択の自由度が大である事等の
大きな利点を有する。而乍ら、一方に於て、記録
ヘツドの加工上に問題であること、所望の共振数
を有するピエゾ振動素子の小型化が極めて困難で
ある事等の理由から記録ヘツドのマルチノズル化
が難しく、又、ピエゾ振動素子の機械的振動とい
う機械的エネルギーによつて記録液体小滴の吐出
飛翔を行うので高速記録に向かない事、等の欠点
を有する。

更には、特開昭48―9622号公報（前記
USP3747120の対応）には、変形例として、前記
のピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネ
ルギーを利用する代わりに熱エネルギーを利用す
ることが記載されている。

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸
気を発生する為に液体を直接加熱する加熱コイル
をピエゾ振動素子の代りの圧力上昇手段として使
用することが記載されている。

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての
加熱コイルに通電して液体インクが出入りし得る
口が一つしかない袋状のインク室内の液体インク
を直接加熱して蒸気化することが記載されている
に過ぎず、連続繰返し液吐出を行う場合に、どの
様に加熱すれば良いかは、何等示唆されるところ
がない。加えて、加熱コイルが設けられている位
置は、液体インクの供給路から遥かに遠い袋状イ
ンク室の最深部に設けられているので、高速での
連続繰返し使用には、不向きとなつている。

しかも、該公報に記載の技術内容からでは、発
生する熱で液吐出を行つた後に次の液吐出の準備
状態を速やかに形成することは出来ない。

この様に従来法には、構成上、高速記録化上、
記録ヘツドのマルチ化上、サテライトドツトの発
生及び記録画像のガブリ発生等の点に於いて一長
一短があつて、その長所を利する用途にしか適用
し得ないという制約が存在していた。

〔目的〕

従つて、本発明は、上記の諸点に鑑み、構造的
にシンプルであつてマルチ化を容易にし、高速記
録が可能であつて、サテライトドツトの発生がな
く、ガブリのない鮮明な記録画像の得られる新規
な液体嘩射記録ヘツド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、記録液体を吐出する吐出
口に連通する液路間に於ける吐出エネルギーのク
ロストークの影響を実用上なくした高密度にマル
チ化される液体噴射記録ヘツドを提供することで
もある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば記録液体を吐出するための吐出
口を有する液路の複数と、該液路に連通し記録液
体を供給するための流入口と、前記液路に供給さ
れた記録液体の一部に熱エネルギーを作用させる
位置に設けられ、該記録液体に熱エネルギーを作
用させて熱よる状態変化を生起させ該状態変化に
基いて前記吐出口より吐出される前記記録液体の
飛翔的液滴を形成するための熱エネルギー付与手
段と、隣接する液路間の熱伝達を阻止する断熱体
と、を有することを特徴とする液体噴射記録ヘツ
ドが提供される。

〔作用〕

上記構成とすることによつて、シンプルなヘツ
ド構造でマルチ化を容易にし、サテライトドツト
の発生やガブリの発生のない鮮明な記録画像を高
速で記録し得、又、吐出口に連通する液路間に於
ける吐出エネルギーのクロストークの影響を実用
上なくして高密度マルチ化される。

本発明に係わる概要説明 本発明に関わる概要の説明を第１図を以つて説
明する。

第１図は本発明に係わる基本的原理を説明する
為の説明図である。

ノズル状の液路１内には、必要に応じてポンプ
等の適当な加圧手段によつて、それだけでは吐出
口２より吐出されない程度で圧力Ｐが与えられて
いる記録液体３が供給されている。今、吐出口２
よりｌの距離の液路１中にある記録液体３ａが熱
エネルギーの作用を受けると記録液体３ａの急激
な状態変化により、作用させた熱エネルギー量に
応じて液路１の幅ｌ内に存在する記録液体３ｂの
一部分又は略々全部が吐出口２により吐出されて
記録部材４方向に液滴として飛翔して、記録部材
４上の所定位置に付着する。吐出口２により吐出
されて飛翔する記録液体の液滴５の大きさは作用
させる熱エネルギー量、液路２中に存在する記録
液体の熱エネルギーの作用を受ける部分３ａの幅
△ｌの大きさ、液路２の内径ｄ、吐出口２の位置
より熱エネルギーの作用を受ける位置迄の距離
ｌ、記録液体に与えられる圧力Ｐ、記録液体の比
熱、熱伝導率、及び熱膨張係数等に依存する。従
つて、これ等の要素の何れか一つ又は二つ以上を
変化させることにより、液滴５の大きさを容易に
制御することが出来、所望に応じて任意のドロプ
レツト径、スポツト径を以つて記録部材４上に記
録することが可能である。殊に距離を任意に変
化させ得ることは、記録時に熱エネルギーの作用
位置を所望に応じて適宜変更し得ることであつ
て、従つて、作用させる熱エネルギーの単位時間
当りの量を変化させなくとも吐出口２より吐出飛
翔する記録液体の液滴５の大きさを記録時に任意
に制御して記録することが出来、階調性のある記
録画像が容易に得られる。

液路１内にある記録液体３に作用させる熱エネ
ルギーは時間的に連続して作用させても良いし、
又パルス的にON―OFFして不連続に作用させて
も良い。

パルス的に作用させる場合には、振動数、振幅
およびパルス幅を所望に応じて任意に選択し、又
変化させることが容易に出来るので、小滴の大き
さおよび単位時間当りに発生する小滴の個数N₀
を極めて容易に制御することが出来る。

記録液体３に熱エネルギーを時間的に不連続化
して作用させ熱エネルギーに記録情報を担わせる
ことが出来る。

この場合、記録情報信号に従つて、記録液体３
には熱エネルギーが作用されるので、吐出口２よ
り吐出飛翔する小液滴５は何れも記録情報を担つ
ており、従つてそれ等の総てが記録部材４に付着
する。

熱エネルギーに記録情報を担わせないで、不連
続的に記録液体３に作用させる場合には、ある一
定の周波数で不連続化して作用させるのが好まし
い。

この場合の周波数は、使用される記録液体の種
類及びその物性、液路の形態、液路内の記録液体
体積、液路内への記録液体供給速度、吐出口径、
記録速度等を考慮して所望に応じて適宜決定され
るものであるが、通常１〜1000KHz好適には50〜
500KHzとされるのが望ましい。

熱エネルギーを時間的に連続して作用させる場
合には、液滴の大きさ及び単位時間当りに発生す
る液滴の個数N₀は、単位時間当りに作用する熱
エネルギー量、液路１内の記録液体に与えられる
圧力Ｐ、記録液体の比熱、熱膨張係数及び熱伝導
率、小滴が吐出口２から吐出飛翔する為のエネル
ギーに主に依存することが本発明者等によつて確
認されている。従つて、これ等の中、単位時間当
りに作用する熱エネルギー量又は／及び圧力Ｐを
制御することによつて、小滴の大きさ及び小滴の
個数N₀を制御することが出来る。

記録液体３に作用させる熱エネルギーは熱に変
換されるエネルギー（熱変換エネルギー）を熱エ
ネルギー付与手段に供給することによつて発生さ
れる。熱への変換エネルギーとしては、熱エネル
ギーに変換し得るエネルギーであれば総て採用さ
れ得るが、供給、伝達及び制御等の容易さから、
通常、電気エネルギー、電磁波エネルギーが好ま
しいものとして採用される。電磁波エネルギーと
しては、レーザー、メーザー、赤外線、紫外線、
可視光線、高周波、電子ビーム等のエネルギーを
挙げることが出来る。殊に、熱への変換効率が大
きい、伝達、供給及び制御が容易である。装置的
に小型化し得る事等の利点からレーザーエネルギ
ーの採用は好適とされる。

熱への変換エネルギーとして電気エネルギーを
採用する場合には、熱エネルギー付与手段は、液
路１に直接接触して設けても良いし、又は、間に
熱電導効率の良い物質を介在させて設けても良い
が、何れの場合にも液路１に設けられた熱エネル
ギー付与手段から発生された熱エネルギーを記録
液体３に伝達して作用させる。

又、更には、この電気エネルギーを採用する場
合に於いては、液路１の少なくとも熱エネルギー
の記録液体に作用する部分自体を熱エネルギー付
与手段で構成しても良い。

熱への変換エネルギーとして電磁波エネルギー
を採用する場合には、熱エネルギー付与手段は、
液路１に付設した構成とされる。

例えば、液路１の外周表面に熱エネルギー付与
手段として電磁波エネルギー吸収発熱体層を設け
て置けば、該層が電磁波エネルギーを吸収して発
熱し該発生した熱エネルギーが液路１中の記録液
体３に伝達され、それによつて記録液体３が熱に
よる状態変化を起し、液滴が液路１の外に吐出口
２より吐出飛翔され得る。

使用される記録部材４として、本発明の技術分
野に於いて通常使用されているものは総て有効で
ある。

その様な記録部材としては、例えば、紙、プラ
スチツクシート、金属シート、或いはこれ等をラ
ミネートしたシートものが例示されるが、これ等
の中記録性、コスト上、取扱い上等の点から紙が
好適とされる。この様な紙としては、普通紙、上
質紙、軽量コート紙、コート紙、アート紙等が挙
げられる。

〔実施態様例〕

第２図には、本発明のマルチ化液体噴射記録ヘ
ツドの好適な実施態様の一例が示される。

第２図ａは記録ヘツド８９の記録液体の吐出す
る側（吐出口側）の模式的正面図であり、第２図
ｂは記録ヘツド８９の模式的側面図、第２図ｃは
記録ヘツド８９のXY部に於ける模式的断面図で
ある。

記録ヘツド８９は、第２図ａに示される様に記
録液体の吐出部が15本のノズル状の液路が３行５
列に配列されている一方、XY部に於いては第２
図ｃに示される様に各液路が一列に配列されてい
る。この様な構造の記録ヘツドは、記録時に記録
ヘツドそのものをそれ程移動させることなく、或
いは液路数を更に殖すことによつて全く移動させ
ることなく記録を行うことが出来、高速記録に極
めて向くものである。

更に、この記録ヘツドの特長はXY部に於いて
各液路を一列に配することによつて熱エネルギー
付与手段９１の角形状液路への付設を容易にして
あることである。

即ち、各液路に熱エネルギー付与手段を付設す
る場合、記録ヘツド８９の熱エネルギー付与手段
を付設する部分が第２図ａの様な構造となつてい
ると、その付設が困難であるばかりか、付設され
たとしても構造上複雑となつて加工上に問題が生
ずるが、記録ヘツド８９のXY部を第２図ｃに示
す様に各液路を一列に配列した構造とすれば、各
液路へ付設するエネルギー付与手段（A₁，A₂，
……B₁……C₁，……D₁……E₁……）は、シング
ルオリフイス記録ヘツドを作成するのと同様な技
術的程度を以つて各液路に付設することが出来る
ので甚だ有利である。

又、熱エネルギー付与手段９１が電気熱変換体
の場合の電気配線的考慮もシングルオリフイス記
録ヘツドとそれ程の差違がない等の利点も有す
る。

第２図に示される記録ヘツド８９の各液路の配
列は、記録液体吐出部側が第２図ａの様になつて
いるとした時に、エネルギー付与手段９１の付設
されるXY部に於いては、各液路の配列順は
（a₁，a₂，a₃，b₁，b₂，b₃，c₁，c₂，c₃，d₁，d₂，
d₃，e₁，e₂，e₃）となつているものであるが、更
には、又別に（a₁，b₁，c₁，d₁，e₁，a₂，b₂，
c₂，d₂，e₂，a₃，b₃，c₃，d₃，e₃）といつた配列順
とすることも出来る。この様な各液路の配列順
は、各記録走査法に従つて適宜設定変更され得る
ものである。

本発明の液体噴射記録ヘツドはXY部に於いて
各液路間が極めて狭く、隣接する液路に付設され
た熱エネルギー付与手段の発生する熱エネルギー
の影響（クロストーク）を実用上なくす為に、各
液路間または各液路間及び熱エネルギー付与手段
間に断熱体９２が設けられる。この様にすると、
各液路には、各液路に付設された熱エネルギー付
与手段の発生する熱エネルギーのみが作用し得る
様になつて、所謂、カブリのない良好な記録画像
が高解像度で得られる様になる。

第２図に示した記録ヘツド８９の記録液体吐出
部側の各液路の配列は、第２図ａに示す様に各液
路が行列ともに揃つた配列とされているが、これ
に限定されることはなく、例えば、千鳥格子状に
配列する、各行、各列の液路の数を変えて配列す
る等、各々所望に応じて適宜構造設計すれば良
い。

次に本発明の液体噴射記録ヘツドが適用される
記録装置の典型的な例の幾つかを図面を以つて説
明する。以後に於いて説明される記録装置に於い
ては、説明の煩雑さを避けるために液体噴射記録
ヘツドの吐出口及び該吐出口に連通する液路は１
つの場合で説明される。

第３図には、本発明の記録ヘツドを使用し熱に
変換されるエネルギーに電気エネルギーを利用
し、オンデマンド（on―demand）で記録する場
合の好適な記録装置の一列を模式的に説明する為
の説明図が示される。尚、説明の煩雑さを避ける
ために、記録ヘツド６は、単一ノズルで示してあ
るが、第２図に示す記録ヘツドを使用するのは云
うまでもない。

第３図に於いて、記録ヘツド６はノズル状の液
路７の所定位置に例えば所謂サーマルヘツドの如
き電気熱変換体８が付設された構成とされてい
る。液路７内には記録液体供給部９より、ポンプ
１０によつて、所定の圧力が与えられた記録液体
１１が供給されている。

バルブ１２は、記録液体１１の流量を調整した
り、或いは記録液体１１の液路７側への流れを遮
断する為に設けられている。

第３図の例に於いては電気熱変換体８は液路７
の先端より所定の距離を隔てて液路７の外壁に密
着して設けられるが、この密着の度合を一層効果
的に成す為には、熱伝導性の良い媒体を介在させ
て液路７に付設させても良い。

第３図の記録装置に於いては、電気熱変換体８
は、液路７に固設させたものとして示してある
が、液路７上を位置移動可能な状態で液路７に付
設させて置くか或いは別の位置に別の電気熱変換
体を設置するかしておけば、その発熱位置を適宜
所望に応じて移動させることによつて、液路７よ
り吐出する記録液体１１の小滴の大きさを適当に
制御することが可能となる。

第３図に示される構成の記録装置の記録法を具
体的に説明すれば、記録情報信号を信号処理手段
（signal proussing means）１４に入力し、該信
号処理手段１４によつて記録情報信号をON―
OFFのパルス信号に変換して、該パルス信号を
電気熱変換体８に印加することによつて成され
る。

電気熱変換体７に記録情報信号に応じて変換さ
れた前記パルス信号が印加されると電気熱変換体
８は瞬時に発熱し、この発生した熱エネルギーが
電気熱変換体８の付近にある記録液体１１に作用
する。熱エネルギーの作用を受けた記録液体１１
は瞬間的に熱的状態変化を起し、該状態変化によ
つて、液路７の吐出口１５より記録液体１１が液
滴１３となつて吐出飛翔し、記録部材１６に付着
する。

この時の吐出口１５より吐出される液滴１３の
大きさは、吐出口１５の径、電気熱変換体８の付
設位置から液路７に存在している記録液体の量、
記録液体の物性、パルス信号の大きさに依存す
る。

記録液体の液滴１３げ液路７の吐出口１５より
吐出すると、液路７内には吐出した液滴に相当す
る量の記録液体が記録液体供給部９より供給され
る。この時の、この記録液体の供給時間は、印加
されるパルス信号のON―OFFの間の時間よりも
短い時間であることが必要である。

電気熱変換体８より発生された熱エネルギーが
記録液体１１に伝達されて、電気熱変換体８の付
近にある記録液体が熱的状態変化を起し、電気熱
変換体８の位置より液路７の先端側にある記録液
体の一部又は略々全部が吐出されると、記録液体
が記録液体供給部９より瞬時に補給されると共
に、電気熱変換体８付近の熱的状態は、電気熱変
換体８に次のパルス信号が印加される迄、再び元
の熱的定常状態に戻る方向に進む。

記録ヘツド６が走査型の場合、記録走査法とし
ては、記録ヘツド６の移動方向と記録部材１６の
移動方向を記録部材１６の平面内に於いて垂直と
なる様にすることによつて成され、これによつて
記録部材１６の全領域に記録を行うことが出来
る。又、後述する様に記録ヘツド６の有する液路
をより一層マルチ化すれば記録スピードは一段と
向上し、又、或いは、記録ヘツド６の液路を記録
部材１６の記録に要する幅の分だけ一連に並べた
構成（バー構成）とすれば、記録ヘツド６を移動
させながら記録する必要はなくなる。

電気熱変換体８としては、電気エネルギーを熱
エネルギーに変換するものであれば大概の変換体
が有効に使用され、殊に通常感熱記録分野に於い
て使用されている所謂サーマルヘツドが好適に使
用される。

この様な電気熱変換体は、通電すると発熱する
だけのタイプのものであるが、記録情報信号に応
じた記録液体への熱エネルギーの作用のON―
OFFを一層効果的に行うには、ある方向に通電
すると発熱し、該方向とは逆方向に通電すると吸
熱する、所謂ペルチイエー効果（Peltier
effect）を示すタイプの電気熱変換体を使用する
と良い。

その様な電気熱変換体としては、例えばBiと
Sbの接合素子、（Bi・Sb）₂Te₃とBi₂（Te・Se）₃の
接合素子等が挙げられる。更には又、電気熱変換
体としてサーマルヘツドとペルチイエ素子を組合
せて用いたものも有効である。

第４図には本発明の記録ヘツドが適用される別
の好適な記録装置の模式的説明図が示されてい
る。

第４図の場合、第３図の場合と同様の意味で記
録ヘツドは、単一ノズルの場合で示してある。

第４図に示されている記録ヘツド１７も、第２
図で示した場合と同様、ノズル状の液路１８に電
気熱変換体１９が付設された構成とされており、
液路１８は記録液体２１が吐出する為に所定の径
の吐出口２０を有している。

記録ヘツド１７と記録液体供給部２２とはポン
プ２３を介在させて記録液体輸送管で連結されて
おり、液路１８内にはポン２３によつて所望の圧
力が与えられた記録液体２１が供給されている。
電気熱変換体１９には、記録液体の液滴２４が所
定の時間間隔を於いて吐出口２０より定常的に吐
出する様に電気熱変換体１９が発熱するために、
電流電圧源２５が接続されている。

記録ヘツド１７と氾記録部材２６との間には、
液路１８の前面から微小間隔を設けて、吐出口２
０より吐出する記録液体の小液滴２７を帯電する
為の帯電電極２８、帯電された液滴２７の飛翔方
向を、その帯電量に応じて偏向する為の偏向電極
３０が液路１８の中心を通る軸にその中心が一致
する様に配置されており、更に記録に不要な記録
液体の液滴２９が回収する為のガター３１が偏向
電極３０と記録部材２６との間の所定位置に設置
されている。ガター３１で回収された記録液体は
再使用される為に濾過器３２を通つて再び記録液
体供給部２２に戻される。

濾過器３２は、ガター３１によつて回収された
記録液体中に混在している記録に悪影響（液路１
８の目詰り等）を及ぼす不純物を除去する為に設
けられている。

帯電電極２８には、入力される記録情報信号を
処理して、その出力信号を帯電電極２８に印加す
る為の信号処理手段３３が接続されている。

今、ノズル状の液路１８内にある記録液体２１
と帯電電極２８間に、記録情報信号に応じた信号
電圧を印加し、電気熱変換体１９に連続的に又
は、一定時間間隔で不連続的に電流を流して熱エ
ネルギーを発生させると、記録情報信号に応じた
帯電量を有する記録液体小滴が吐出口２０より吐
出して帯電電極２８間を記録部材２６方向に飛翔
して行き偏向電極３０間を通過る時に、その帯電
量に応じて、高圧電源３４によつて偏向電極３０
間につくられている電界によつて偏向を受け、記
録に要する記録液体の小滴のみが記録部材２６に
付着して記録が行われる。

吐出口２０より液滴２７の吐出する時間と帯電
電極２８に印加する信号電圧の印加時とのタイミ
ングを調整することによつて記録部材２６に付着
する記録液体の液滴としては、電荷を担た液滴と
することも出来るし、又電荷を担つていない液滴
とすることも出来る。

記録に使用する液滴としては、電荷を担つてい
ない液滴を使用する場合には、液滴の吐出方向
は、重力方向とし、各記録に要する手段は、その
為に都合の良い様に配置するのが好ましい。

次に本発明の液体噴射記録ヘツドを構成する記
録ヘツド要素（１つの吐出口と１つの液路とを有
する）の最も基本的な構成を第５図と第６図に示
す。

第５図は、熱に変換されるエネルギーとして電
気エネルギーを採用する場合に使用される最も基
本的な記録ヘツド要素の一実施態様を説明する為
の模式的構成図である。

第５図に示されている記録ヘツド要素６５は、
記録液体の小滴が吐出する為のオリフイス（吐出
口）６６を有するノズル状の液路６７と、その外
表面上に設けられた電気熱変換体６８を有してい
る。

電気熱変換体６８の最も一般的な構成は、次の
様である。液路壁６９の外表面上に発熱抵抗体７
０を設け、該発熱抵抗体７０の両側に各々、通電
する為の電極７１，７２を付設する。電極７１，
７２の付設された発熱抵抗体７０表面上には通常
発熱抵抗体７０の酸化を防止する為の耐酸化層７
３、機械的摺擦などによる殺傷を防止する為の耐
摩耗層７４が設けられる。発熱抵抗体７０は、列
えばZrB₂等の硼素含有化合物、Ta₂N，Ｗ，Ni―
Cr，SnO₂、或いはPd―Agを主成分にしたものや
Ruを主成分としたもの、更にはSi拡散抵抗体、
半導体のPN結合体等から成り、これ等の発熱抵
抗体は例えば蒸着、スパツタリング等の方法で形
成される。

耐酸化層７３としては、例えばSiO₂等とされ
スパツタリング等の方法で形成される。耐摩耗層
７４としては例えばTa₂O₅等とされ、これも又、
スパツタリング等の方法で形成される。

第５図に示す記録ヘツド要素６５の様に電気熱
変換体６８を液路６７に固設した構成とする場合
には、熱エネルギーの作用部を変更出来る様に、
液路６７に複数個の電気熱変換体を設けても良
い。更には発熱抵抗体７０に多数のリード電極を
設ける構成とすることにより、これ等リード電極
の中から必要なリード電極を選択してこれより発
熱抵抗体７０に通電することで、適当な発熱容量
に分割出来、熱エネルギーの作用部を変更するこ
とが出来るばかりか発熱容量も変化させることが
出来る。

又、更には、第５図に於いては、電気熱変換体
６８を液路６７の片側だけに設けてあるが、両側
に設けても良く、或いは液路６７の外周に沿つて
全域に設けても良い。

液路６７を構成する材料としては、電気熱変換
体６８から発生される熱エネルギーによつて非可
逆的な変形を受けずに効率良く液路６７内にある
記録液体に伝達し得るものであれば、大概のもの
が好ましく採用される。その様な材料として代表
的なものを挙げれば、セラミツクス、ガラス、金
属、耐熱プラスチツク等が好適なものとして例示
される。殊に、ガラスは加工上容易である事、適
度の耐熱性、熱膨張係数熱伝導性を有しているの
で好適な材料の１つである。

液路６７を構成する材料の熱膨張係数は比較的
小さい方が吐出口６６より記録液体の小滴を効果
的に吐出することが出来る。

液路６７の吐出口６６の周り、殊に吐出口６６
の周りの外表面は記録液体で濡れて、記録液体が
液路６７の外側に回り込まない様に、記録液体が
水系の場合には撥水処理を、記録液体が非水系の
場合には撥油処理を施した方が良い。

その様な処理を施す為の処理剤としては、液路
を構成する材料の材質及び記録液体の種類によつ
て種々選択して使用する必要はあるが、通常その
様な処理剤として市販されているものの多くが有
効である。具体的には例えば3M社製のFC―
721，FC―706等が挙げられる。

第６図は、熱に変換されるエネルギーとして電
磁波エネルギーを採用する場合に使用される最も
基本的な記録ヘツド要素の一例を説明する為の模
式的構成図である。

第６図に示される記録ヘツド要素７５には、液
路７６の外周壁には電磁波エネルギーを吸収して
発熱し、その熱エネルギーを液路７６の記録液体
に供給する為の発熱体７７が設けられている。

発熱体７７は、例えば電磁波エネルギーとして
赤外線エネルギーを採用する場合には、赤外線吸
収発熱剤を、それ自体に被膜性、接着性がある場
合には、そのまま液路７６の外壁の所定分に塗膜
形成すれば良いし、又赤外線吸収発熱剤だけでは
被膜性、接着性がないか又は弱い場合には、被膜
性、接着性があつて且つ耐熱性のある適当な結着
剤中に混合分散させて塗膜形成すれば良い。この
時に使用される赤外線吸収発熱剤としては赤外線
吸収度の高い染料や顔料が好適なものとして挙げ
られ、具体的には染料として例えば水溶性ニグロ
シン、変性水溶性ニグロシン、水溶性にされ得る
アルコール可溶性ニグロシン、等が、顔料として
はカーボンブラツク、群青、カドミウムイエロ
ー、ベンガラ、クコムイエロー等の無機顔料、及
びアゾ系、トリフエニルメタン系、キノリン系、
アントラキノン系、フタロシアニン系等の有機顔
料等が好適なものとして示される。又上記結着剤
としては、ポリテトラフルオルエチレン、ポリフ
ルオルエチレンプロピレン、テトラフルオルエチ
レン、パーフルオルアルコキシ置換パーフルオル
ビニル共重合体等の耐熱性弗素樹脂又はその他の
耐熱性合成樹脂が好適なものとして挙げられる。

発熱体７７の厚さは、採用される電磁波エネル
ギーの強度、形成される発熱体の発熱効率及び使
用される記録液体の種類等によつて適宜決定され
るが、通常の場合１〜10³μ、好適には10〜500μ
とされるのが望ましい。

液路構成材料としては、第５図の実施態様の場
合に記したのと同様に適度の熱伝導性及び熱膨張
係数を有するものが使用され、液路の構成部材の
厚みも電磁波エネルギーが作用した部分の直下に
ある記録液体に発生した熱エネルギーの殆んど総
ての熱エネルギーが伝達される様に、例えば薄く
加工する等の工夫をするのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上詳述した様に、本発明によれば吐出口に連
通する液路間於ける吐出エネルギーのクロストー
クの影響を実用上なくして高感度化出来るのでシ
ンプルなヘツド構造であつてマルチ化が容易とな
り、サテライトドツトの発生やガブリの発生のな
に鮮明で高解像度の高品位記録画像を高速記録出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる概要を説明する為の模
式的説明図、第２図は、本発明の液体噴射記録ヘ
ツドの好適な実施態様例を示す模式図で、第２図
ａは正面図、第２図ｂは側面図、第２図ｃは第２
図ｂに於けるXYで切断した場合の切断面図、第
３図及び第４図は、夫々本発明の液体噴射記録ヘ
ツドを使用する記録装置を各々説明する為の模式
的説明図、第５図、第６図は夫々本発明の液体噴
射記録ヘツドを構成する記録ヘツド要素の典型的
な例を示す模式的構成図である。 １……ノズル状液路、２……オリフイス（吐出
口）、３……記録液体、４……記録部材、５……
小液滴、６，１７……記録ヘツド、８，１９，６
８……電気熱変換体、７７……発熱体、９１……
熱エネルギー付与手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録液体を吐出するための吐出口を有する液
   路の複数と、該液路に連通し記録液体を供給する
   ための流入口と、前記液路に供給された記録液体
   の一部に熱エネルギーを作用させる位置に設けら
   れ、該記録液体に熱エネルギーを作用させて熱に
   よる状態変化を生起させ該状態変化に基いて前記
   吐出口より吐出される前記記録液体の飛翔的液滴
   を形成するための熱エネルギー付与手段と、隣接
   する液路間の熱伝達を阻止する断熱体と、を有す
   ることを特徴とする液体噴射記録ヘツド。 ２ 前記熱エネルギー付与手段は電気熱変換体で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の液体噴射記録
   ヘツド。 ３ 前記熱エネルギー付与手段は、電磁波エネル
   ギー吸収発熱体である特許請求の範囲第１項に記
   載の液体噴射記録ヘツド。