JPS62152860A - 液体噴射記録ヘツド - Google Patents

液体噴射記録ヘツド

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JPS62152860A
JPS62152860A JP60293320A JP29332085A JPS62152860A JP S62152860 A JPS62152860 A JP S62152860A JP 60293320 A JP60293320 A JP 60293320A JP 29332085 A JP29332085 A JP 29332085A JP S62152860 A JPS62152860 A JP S62152860A
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liquid
orifice
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recording head
jet recording
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Shinichi Hirasawa
平澤　伸一
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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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体噴射記録ヘッドに関し、詳しくはオンデ
マンド型液体噴射記録装置に使用され、記録液を吐出し
て飛翔的液滴を形成する液体噴射記録ヘッドに関する。
［従来の技術］ オンディマント型液体噴射記録ヘッドとしては、電気機
械変換素子である圧電素子や磁歪素子などを利用して圧
力発生部内にある液体に急激な加圧力を与え液滴吐出を
行う方式のものが代表的なものとして知られている。こ
の方式の記録ヘッドは、インク滴を印字に必要なときだ
けオリフィスから吐出できるというがその特色であり、
不要インクの回収手段や偏向のための高圧電源等を必要
としない大きな利点を有している。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この種の液体噴射記録ヘッドには、その
反面、吐出の繰り返し周波数が比較的低いために印字ス
ピードが遅いという欠点があり、また、繰り返し周波数
を高めて行くと均一な液滴が安定した状態で形成され難
くなる傾向のために液滴吐出速度の不規則性が生じて安
定した記録が得難くなるという問題点があった。
本発明は、上述した問題点に鑑みて成されたものであり
、繰り返し周波数を高めても、均一でしかも安定した液
滴吐出がなされ、高品位の記録が得られる信頼性の高い
液体噴射記録ヘッドを提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、液体を吐出して飛翔的液滴を形成
するオリフィスを有し、オリフィスに液室から液体を導
く流路に液滴を形成するためのエネルギを発生するエネ
ルギ発生体を設けた液体噴射記録ヘッドにおいて、流路
をその断面積が液室からオリフィスに向けて漸減するよ
うに形成したことを特徴とするものである。
更に本発明は、液体を吐出して飛翔的液滴を形成するオ
リフィスを有し、オリフィスに液室から液体を導く流路
に液滴を形成するためのエネルギを発生するエネルギ発
生体が具備された液体噴射記録ヘッドにおいて、流路の
断面積を液室からオリフィスに向けて漸減させ、エネル
ギ発生体より液室側の流路または液室内にエネルギ発生
体からの液体の流れを抑制する小壁を配設したことを特
徴とするものである。
［作　用］ このように構成した液体噴射記ヘッドにおいては、飛翔
的液滴形成のためのエネルギ発生部が配設される流路の
断面をオリフィスに向けて先細りに狭めたことによって
、液滴が吐出されると、その吐出された直後の流路に大
きい弯曲面をもって形成されるメニスカスの強力な表面
張力により記録液室から記録液が急速に再充填されるの
で、従来より液滴吐出の繰返し周波数を高めても安定し
た吐出を継続することができる。
［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示し、ここで、１は基板で
あり、基板１はガラス、セラミック、ブラスッチクまた
は金属等を用いて形成することができる。２は基板１上
に所定の間隔を保って配置されたエネルギ発生体であり
、一方、この基板１に重ねた状態で一体化される流路形
成部材３にはエネルギ発生体２に対応する位置に流路４
を設ける。しかして、個々の流路４を記録液室５からオ
リフィス６に向けて先細りとなるようにその断面を漸減
させるようにする。第２図は一体化して構成したこのよ
うな液体噴射記録ヘッドにおける１つの流路４でのエネ
ルギ発生体２とオリフィス６との相対位置を示すもので
ある。
なお、エネルギ発生体２は付勢信号を供給するための図
示しない電極と電気的に接続されており、付勢信号によ
って液体をオリフィス６から吐出させることができる。
このような液体噴射記録ヘッドの構成にあたっては、ま
ず上述したような材料の基板６上に感光性材料、例えば
感光性樹脂硬化膜をラミネート法等の適切な方法で形成
し、しかる後、通常行われているようにフォトリングラ
フィの手法等によって記録液の流路壁部３八および液室
壁部３Ｂを形成する。
そこで、次に上蓋部３Ｃを接合し、以て流路４および記
録液室５等を具え一体化された記録ヘッドとすることが
できる。なお、第１図においては、上蓋部３Ｃとの接合
部は図示されていない。このように感光性材料の使用に
より、高密度微細加工が容易で簡単となり、優れた性能
を有する高密度マルチオリフィス記録ヘッドを低コスト
で歩留り良く量産することができる。
ついで、このように構成した液体噴射記録ヘッドによる
記録動作について述べる。図示されていない供給手段に
より記録ヘッド内に導かれた記録液は、記録液室５およ
び流路４を満たしておりオリフィス６のところで法自体
の有する表面張力によりメニスカスを形成している。そ
こでいま、基板１上に設けたエネルギ発生体２に付勢信
号が供給されると、記録液に急激な加圧力が加わること
によって、オリフィス６から液滴が吐出されるが、この
記録液吐出によってオリフィス６のところでは大きく凹
んだ状態に後退したメニスカスが形成されその表面張力
によって直ちにこの部分の流路４に記録液室５から導か
れた記録液が再充填される。すなわち、このような液の
再充填動作には、オリフィス６への流路４を先細りとし
たことによって、この状態で形成されたメニスカスの物
理的な現象が大きく作用しており、オリフィス６の面積
および流路４の長さを一定とした場合は流路４の断面積
をオリフィス６から記録液室へ向うにつれて大きくする
ことにより、記録液の再充填がより容易となり短時間で
完了する。
この再充填に要する時間Ｔによって、液滴吐出の繰り返
し最高周波数が律速されるが、最高周波数をより高くす
るには時間Ｔを短縮することが有効である。再充填時間
Ｔを短くするには流路４における液体抵抗を小さくすれ
ばよい。具体的には、流路４の長さしを短くするかまた
は流路４の断面積を大きくする等の方法が考えられる。
しかし、流路４の長さしを短くした場合加圧力の液室５
側への損失が増加するので、液滴の飛翔速度が低下し不
安定になる。また、流路４の断面積を大きくした場合に
も、加圧力の液滴吐出に利用される割合が小さくなるた
めに液滴の飛翔速度が低下し不安定になる。そこで、効
果的に時間Ｔを短縮するには、流路４のエネルギ発生体
２から液室５までの間の流路抵抗を下げればよいので、
オリフィス６とエネルギ発生体２との間で断面積を大き
くする必要はない。また、エネルギ発生体２と液室５と
の間で流路断面積を大きくすることが考えらえるが、記
録液の流れによどみが発生し、再充填時に流れの乱れが
生じて好ましくない。そこで本実施例に示すように、流
路４の断面積を液室５側からオリフィス６へ向って一定
の逓減率で逓減させることにより、再充填時の記録液の
流れに乱れを生じず、かつ再充填時間Ｔを短縮すること
ができ、ざらに加圧力の損失を小さくすることができる
。いま、第１図において、オリフィス６における断面積
を８１．エネルギ発生体２の液室５側端部における流路
４の断面積をＳ２．その比Ｓ２／Ｓ工＝ｒとし、また、
流路の長をＬ１、オリフィス６からエネルギ発生体後端
までの流路の長さをＬ２とする。
本願人はこのような流路４を絞り形状とすることについ
て実験を行った。その結果１≦ｒ≦１０における再充填
時間ｔ「の変化について第３図に示すような実験結果を
得た。再充填時間Ｔはｒ＝１のときの時間ｔｒの値で規
格化して示しである。木口に示すような比ｒを１．０よ
り大きくすることにより、時間ｔ「の短縮に大きな効果
の得られることが明らかとなった。なお、比ｒが大きく
なる程時間ｔｒは短縮されるが、効果の割合は徐々に小
さくなる。また、比ｒを大きくするほど液滴の飛翔速度
が低下し、不安定になる傾向があり、繰り返し実験の結
果１≦ｒ≦５の範囲のときに実用上支障が生じないこと
を確認した。
第４図は本発明の他の実施例を示す。本実施例は流路４
の断面積の逓減率をオリフィス６の近傍で増大させて絞
るようにしたことが特色である。
この場合断面積比ｒにかかわるオリフィス部の断面積Ｓ
工は第４図において６′で示された位置での断面積で定
義する。このように逓減率を部分的に増加させることに
より記録液滴の飛翔方向がより安定し、飛翔速度も大き
くなり、より均一な印字を実現することができる。
第５図、第６図は本発明のさらに別形態の実施例である
。これらの実施例は第２図および第４図に示した例に対
してその流路４の記録液室５側に小壁ｌＯを設けたもの
である。
小壁１０の設置により、エネルギ発生体２から記録液に
加えられる加圧力が液室５側に逃げる損失を逓減し、吐
出をさらに安定化させることができる。なお、小壁ｌＯ
は加圧力の有効利用が目的であり、その大きさや形状等
についてはこのような目的に適合するものであればどの
ようなものであってもよい。また、これらの実施例にお
いては小壁ｌＯを記録液室５に設けたが、液流路４内に
設けてもかまわない。また、このような小壁１０は例え
ば感光性材料を使用することにより、液流路壁および記
録液室壁の形成時に同時に形成することが可能であるの
はいうまでもない。
更にまた、流路４における長さしよとＬ２との関係につ
いては、流路全体の長さＬｌを相対的に短縮すればする
ほど第７図に示すように規格化充填時間Ｔ（この時間Ｔ
は１，１＝１．２のときの充填時間を１としてＬ２≦Ｌ
１のときの充填時間ｔ「を規格化したものである）を短
縮することができるが、特にＬ２≦Ｌ１≦５Ｌ２の範囲
のときにその効果が大きい。一方、Ｌｌを短くするに伴
い、エネルギ発生体の加圧力の液室側への損失が増加す
るので液滴の飛翔速度が低下し不安定になり、実用上問
題となる印字の乱れを発生する。そこで小壁ｌＯをエネ
ルギ発生体２の後方Ｌ２〜３Ｌ２の領域内に設置するこ
とによりＬ１＝Ｌ２でも問題となる印字の乱れのないこ
とが実験により観察された。
なお、Ｌｌ〈Ｌ２とすることはエネルギ発生体２の加圧
力が液室５に逃げる損失を大幅に増大させるので望まし
くない。
さらにまた、ｒ＞１とすることで規格化充填時間Ｔをよ
り一層短縮することができる。第８図は１≦ｒ≦ｌＯの
範囲での時間Ｔとの関係を示したもので、ｒ＞１とする
ことで時間Ｔが大幅に短縮されている。なお、比ｒを大
きくしていくに伴いエネルギ発生体２の部分での流路断
面積が大きくなるので、加圧力の液滴飛翔に利用される
割合が減少し、飛翔速度の低下、不安定を招く傾向があ
る。これに対し、小壁１０を設置すること番１効果があ
る。
本願人は実験によって慎重に繰り返し測定の結果、流路
４の長さＬｌがＬ２≦Ｌ１≦５．ＯＬ、　、またその断
面積の比ｒが１．０＜ｒ≦５．０の範囲内にあって、小
壁１０がエネルギ発生体２の後方の流路４内または液室
５内のし２〜３Ｌ２の距雛の領域内にあれば実用上問題
となる印字の乱れが発生したり飛翔が不安定になったり
しないことを確認した。なお、第８図からも明らかなよ
うにｒ＞５では時間Ｔの短縮効果が小さいことがわかる
。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、流路の断面積を
オリフィスに向けて漸減させるという簡車な構造で記録
液の供給効率を向上させ、液滴吐出の繰り返し周波数を
高くすることができるという効果がある。さらにエネル
ギ発生体後方に液の吐出時に液の逆戻りを防止する小壁
を設置することにより、より一層安定した液の吐出を行
わせることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明液体噴射記録ヘッドの構成の一例を分解
して示す斜視図、 第２図はその部分断面図、 第３図は本発明液体噴射記録ヘッドの実験によって確認
された液滴吐出繰返しのための再充填時間と流路断面積
比との関係を示す特性曲線図、 第４図、第５図および第６図は本発明のそれぞれ他の実
施例による流路の部分断面図、第７図および第８図は本
発明液体噴射記録ヘッドの実験によって確認された流路
長さと規格化充填時間との関係および流路断面積比と規
格化充填時間との関係を示す特性曲線図である。 １・・・基板、 ２・・・エネルギ発生体、 ３・・・流路形成部材、 ３八、３Ｂ・・・壁部、 ３Ｃ・・・上蓋部、 ４・・・流路、 ５・・・記録液室、 ６・・・オリフィス、 ６′・・・位置、 １０・・・小壁。 第２図　　　第４図 ボ５１ 第５図　　　第６図 第３図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）液体を吐出して飛翔的液滴を形成するオリフィスを
    有し、該オリフィスに液室から前記液体を導く流路に前
    記液滴を形成するためのエネルギを発生するエネルギ発
    生体を設けた液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流路を
    その断面積が前記液室から前記オリフィスに向けて漸減
    するように形成したことを特徴とする液体噴射記録ヘッ
    ド。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の液体噴射記録ヘッド
    において、前記流路の断面積の最大値Ｓ＿１と最小値Ｓ
    ＿２との比をｒとしたときに、１．０＜ｒ≦５．０の範
    囲内にあることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の液体噴
    射記録ヘッドにおいて、前記流路は感光性材料を用いて
    形成されていることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。 ４）液体を吐出して飛翔的液滴を形成するオリフィスを
    有し、該オリフィスに液室から前記液体を導く流路に前
    記液滴を形成するためのエネルギを発生するエネルギ発
    生体が具備された液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流
    路の断面積を前記液室から前記オリフィスに向けて漸減
    させ、前記エネルギ発生体より前記液室側の流路または
    前記液室内に前記エネルギ発生体からの液体の流れを抑
    制する小壁を配設したことを特徴とする液体噴射記録ヘ
    ッド。 ５）特許請求の範囲第４項に記載の液体噴射記録ヘッド
    において、前記流路の断面積の最大値Ｓ＿１と最小値Ｓ
    ＿２との比をｒとしたときに、１．０＜ｒ≦５．０の範
    囲内にあり、前記流路の長さをＬ＿１、該流路の前記オ
    リフィスから前記エネルギ発生体の前記液室側の端部ま
    での長さをＬ＿２としたときに、Ｌ＿２≦Ｌ＿１≦５．
    ０Ｌ＿２の関係が保たれることを特徴とする液体噴射記
    録ヘッド。 ６）特許請求の範囲第４項または第５項に記載の液体噴
    射記録ヘッドにおいて、前記流路および小壁は感光性材
    料を用いて形成されていることを特徴とする液体噴射記
    録ヘッド。
JP60293320A 1985-12-27 1985-12-27 液体噴射記録ヘツド Pending JPS62152860A (ja)

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