JPS62169659A

JPS62169659A - 液滴噴射記録装置

Info

Publication number: JPS62169659A
Application number: JP31269286A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Shirato; 白戸　義章; Yasushi Takatori; 鷹取　靖; Toshitami Hara; 利民原; Yukio Nishimura; 征生西村; Michiko Takahashi; 高橋　美智子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1987-07-25
Also published as: JPH0311903B2

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】本発明は、所謂、インクジェット記録に係るその実施装
置、特に、並設された複数の吐出オリフィスから記録用
インクを小滴として所定方向に吐出飛翔させ、それ等、
小滴の少なくとも一部を被記録面に付着させて記録を行
なう液滴噴射記録装置に関する。

、現在、知られる各種、記録方式の中でも、記録時に、
騒音の発生がほとんどないノンインパクト記録方式であ
って、且つ、高速記録が可能であり、しかも、普通紙に
特別の定着処理を必要とせずに記録の行なえる所謂イン
クジェット記録法は、極めて有用な記録方式であると認
められている。このインクジェット記録法に就いては、
これ迄にも様々に方式が提案され、改良も、なお、実用
化への努力が続けられているものもある。

インクジェット記録法は、要するに、インクと称される
記録液体の液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、それを
紙等の被記録部材に付着させて記録を行うものである。

そして、記録液体の液滴の発生法及び生じた液滴の飛翔
方向を制御する為の制御方法等に基づき、このインクジ
ェット記録法は、幾つかの方式に大別される。

それ等の中で、代表的な方式の一つは、例えば０８Ｐ３
５９６２７５　（Ｓｗｅｅ　を方式）、Ｕ８Ｐ３２９８
０３０（Ｌｅｗｉｓ　ａｎｄ　Ｂｒｏｗｎ方式）等に開
示されている方式であって、連続振動発生法によって帯
電量の制御された液滴流を発生させ、この帯電量の制御
された液滴流を、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、液滴の飛翔軌道を制御しつつ被
記録部材上に記録を行うものである。そして、この方式
は、一般にコンテイニアス方式とも略称されている。

これと対比される代表的力他の方式は、例えばＵＳＰ３
７４７１２０に開示されている方式（Ｓ　ｔ　ｅｍｍ　
ｅ方式）である。この方式は、記録のだめの液体を吐出
するオリフィスを有する記録ヘッ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、その
機械的振動に従って必要時毎に前記オリフィスより液滴
を吐出飛翔させて被記録部材に付着させることで記録を
行なうものである。

これが、所謂、オンディマント方式である。

又別に、これ等の方式とは原理・思想を異にする新規記
録方式も、本件出願人の先１ｉ（つｔり特願昭５２−１
１８７９８号）に於て提案されている。この新規方式は
、要するに、液室中に導入された記録液体に対して、情
報信号として熱的パルスを与え、前記液体が状態変化を
おこすことによって生じる作用力に従って、先の液室に
付設したオリフィスより、前記液体を小液滴として吐出
・飛翔せしめ、これを被記録部材に付着させて記録を行
なう方式である。

ところで、以上に例示した各種インクジェット記録方式
に就いて、何れにも共通する、解決さ、れるべき技術的
課題が今もなお残されている。

■　その１つは、インク滴による記録をより高速化する
目的から、インク滴の吐出オリフィスをマルチアレイに
した記録装置を開発することであり、 ■　又、そのとき、印字品位の向上と、記録画の解像度
を向上させる目的から、均一化されたインク滴を高密度
に安定して吐出させることのできる記録装置を開発する
必要がある。

■　更には、高精度の細密構造を備えた記録装置を完成
させねばならガい。

しかしながら、斯かる記録装置に対し要求されるこれ等
の条件を満足させるのは、特に、その製造上から見て、
容易なことではない。

たとえば、従来法のように、細孔を以て１つのノズル部
を構成し、その複数個を合体してマルチアレイ型式の記
録装置を完成するには、それが極めて微細なものである
だけに、高度の技術力を要する。そして、その各構成要
素が均質であることを要求されるから、それを歩止まり
良く製造することは容易で々い。

このように、各構成要素自体が微細、且つ、精密である
記録装置をマルチアレイ構造とする場合には、より一層
の技術的困難さを伴なうものである。斯かるインクジェ
ット記録技術に於ける実情に鑑み、本発明に於ては、上
記０項乃至０項に挙げた課題を満足させる新規構成の液
滴噴射記録装置を提供すること、換言すれば、その製造
が簡略にして精度良く行なわれると共に、高速度で良品
位の記録を可能にする液滴噴射記録装置を提供すること
が主たる目的である又、本発明に於ては、その製造を容
易に、しかも精度良く為すことができるマルチオリフィ
スアレイ型式の液滴噴射記録装置を提供することを他の
目的とする。

更には又、その作用部をマトリクス駆動するのに好適な
リード電極を備えたマルチオリフィスアレイ型式の液滴
噴射記録装置を提供することも本発明の別の目的である
。而して、これ等、本発明の目的は要するに、並設遂れ
た複数の吐出オリフィスから記録用インクを小滴として
吐出飛翔させ、それ等、小滴の少なくとも一部を被記録
面に付着させて記録を行なう液滴噴射記録装置に於て、
基板面に、複数の作用部とそれ等作用部に接続して電気
信号を人力するためのリード電極とを成形して付設する
と共に、前記作用部に夫々、上記オリフィスと連絡し、
且つ上記インクをその吐出前、収容しておくための室を
配設して成ることを特徴とする液滴噴射記録装置によっ
て達成することができる。

ここで、図示実施例に従って本発明の詳細な説明する。

先ず、第１図及び第２図を用いて本発明の一実施例に就
き説明する。

なお、第一１図は、記録ヘッド部のみを説明の便宜上、
分解図で描いたものであって、記録用インクの供給系、
或はこのヘッドの駆動回路等の詳細は図示していない。

又、第１図の記録へラドは、実際には、作用部としての
発熱抵抗体２、．２．・・・・・・、２ｎを設置した基
板１と、インク収容室となる長尺溝３．．３２・・・・
・・、３ｎを設けた溝付とき板４とを互に、発熱抵抗体、長尺溝が対応位置にくる
ようにして接合し一体化されている。

そして、基板１上に形成された発熱抵抗体２１゜２２・
・・・・・、２ｎには、更に、抵抗体２．．２２・曲・
、２ｎに個別のリード電極５．．５．・・・・・・、５
ｎと、数個単位の抵抗体が共有する共通リード電極６１
．６２・・・６ｍとが夫々、接続しである。個別のリー
ド電極５１．５２・・・５ｎは、引出し途中でマトリク
ス配線７が組まれ、そこから、ｎ個より少ない１個の端
子８１，８２・・・８１に引出される。又、共通り−ド
市極６．，６．・・・６ｍ　は第２図に示すように、基
板１の裏面に沿って、夫々の端子６１′・・・、６ｍ′
迄　゛引き出されている。

この図示例に於ては、不図示のインク供給系から各長尺
溝３１，３．・・・、３ｎに記録用インクの導入が為さ
れた後、上記端子Ｓ、、Ｓ、・・・、８／及び６．／・
・・６ｍ’　を介して発熱抵抗体２１，２□・・・、２
ｎに電気パルス信号を入力する。すると、電気パルス信
号の人力に従って、発熱抵抗体２１　＋２１・・・、２
ｎが熱的パルスを発生し、この熱的パルスを受けてイン
クが瞬時に、気化等の状態変化をおこしこカのインク自体に作へか加わる。その結果、図示、太線９
上に並んだ、上記長尺溝の側端縁部で構成されるオリフ
ィスから、インクが小滴１ｏとなって吐出する。これ等
の小滴１ｏが前記作用力の強度に応じた速度で飛翔し、
不図示の被記録材に付着することによってインク滴によ
る記録が為される。なお、この時、オリフィスから吐出
されて飛翔するインク小滴１ｏの大きさく径）は、情報
として発熱抵抗体に入力される電気エネルギー量、そこ
で変換された熱エネルギーのインクへの伝達効率、抵抗
体のエネルギー変換効率、オリフィスの径、溝の内径、
オリフィスの位置より抵抗体までの距離、インクに加え
られる作用力、作用を受けるインクの量、用いるインク
の比熱、熱伝導率、沸点、蒸発潜熱等に依存して決まる
。

従って、これ等の要素の何れか１つ又は、２つ以上を変
化させることにより、インク小滴１゜の大きさは容易に
制御することができ、任意のドロップレット径、スポッ
ト径を以て被記録材上に記録を為すことができる。

因に、発熱抵抗体２．．２．・・・２ｎはその形態等か
ら、原模型、薄膜型、半導体型に分類できるが、本実施
例では、それ等測れであっても良い。但し、特に高速、
高解像度の記録を希望するときには、薄膜型にするのが
現在のところ望ましい。

又、本発明装置に適用するインクは、水、エタノール等
のアルコール、或はトルエン等を例とする主溶媒に、エ
チレングリコール等を例とする湿潤剤、界面活性剤、及
び各種染料等を溶解或は分散させて作成される。なお、
吐出オリフィスを詰らさないために、作成後それをフィ
ルターで口過したり、インク流路中にフィルタを設けた
りする工夫は既存のインクジェット記録法の場合と同様
に有効なことである。

ところで、上記図示側装置では、下記２点の理由から、
図示のようなリード電極の構成及び引出し方式が工夫さ
れた。

つまり、１．一般に５〜２５０μｍφ程度の微細である
オリフィスを塞いではならないので、リード電極の取出
し用端子をオリフィス列９側に設けることが事実上、不
可能であることと、２、　リード電極のうち、特に共通
リード電極の設置スペースを基板上の狭領域中で確保す
る意図からである。なお、図示例に於けるオリフィス列
９と発熱抵抗体２１．２２・・・、２ｎの設置列との間
隔はインク小滴の吐出状態に大きな影響を与える（つま
り、この間隔が大きくなるに従ってインク小滴の不安定
吐出が多発する傾向が強く　４々る）ので、その間隔は
、必然的に微小となって、そこにリード電極の有効設置
スペースを確保し難くガるのである。

以上に詳述したとおり、図示の如き、リード電極の取出
し方式は同一基板面にインクを吐出させるだめの作用部
が多数、高密度に配列される場合に特に有効である。

次に第３図によって、別の実施例に就き説明する。この
第３図示例では、発熱抵抗体設置基板１のみが図示され
ているが、不図示の記録ヘッド部の構成或はインク滴の
吐出原理は、先の第１図示例とはソ同等であるので、そ
の説、明け省略する。

基板１上に設けたｎ個の発熱抵抗体２．．２！・・・。

２ｎから夫々、個別のリード電極５．．５．・・・、５
ｎが各個別の端子５１　’　＊５２’・・・、５ｎ′に
引出される。

他方、抵抗体２．．２．・・・、２ｎに共通するリード
電極１１は、オリフィス列９と抵抗体列との間隔が極め
て短く、そこに端子を設けることが困難であるため、オ
リフィス列９と平行な向きに引出した後、抵抗体列から
離間した基板１の端部に設定した端子１２迄引出される
。次いでインク、滴を吐出させる上で必要な不図示の溝
付き板（・・・抵抗体２．．２．・・・、２ｎに対応す
るｎ個の長尺溝を有する）が図示基板１上に取付けられ
るのは勿論である。

以上の図示例に共通する工夫は、インク滴の吐出安定性
を得ろ目的から、オリフィス列と発ツタ法によって薄く
成膜させたリード電極部の熱抵抗体で代表される作用部
の設置列との間隔を短くとるために、前記作用部に係る
リード電極の取出し端子を作用部列を挾んでオリフィス
列とは対向する側に集中配置したことである。

ところで、本発明に於ける他の１つの工夫は作用部に印
加される電圧を記録情報にかかわらず全ての作用部に於
て、はソ一定に保つ為の配慮である。このことは、電極
の抵抗が無視できない薄膜電極を用い、多数の作用部に
同時に電気パルス信号を印加する場合には特に重要にな
る。

この問題点を解決する有効な手段は共通リード電極の抵
抗を下げることである。その具体的方策の一つは、第４
図に示される。

この第４図示′例に就いては萌述第３図示例の一変形例
として説明する。

第４図示例では、基板１上に蒸着法或はスバができ、そ
の結果、インク滴の吐出状態が安定うち、特に共通リー
ド電極１１のオリフィス列９と発熱抵抗体２．．２．・
・・、２ｎの列との間に位置する部分１１ａを、メッキ
等により厚膜にするか或は、金属棒を埋込む等して変形
し、狭領領内に規制される共通リード電極１１の電気抵
抗を下げる工夫が為されている。

そして、この図示装置を定電圧電源で駆動する場合、端
子５１／　、５．／・・・、５ｒ／と共通リード電極端
子１２間に定電圧Ｖが印加される。

この時、複数佃の抵抗体を同時駆動すると、ゆその数が多い程、抵抗体側々の伎加電圧のバラツキが大
きくなるのであるが、この第４図示例の如く共通リード
電極１１の抵抗を下げるようにしておけば、個々の発熱
抵抗体２１　ｍ２ｔ・・・、２ｎに印加される電圧のバ
ラツキを低く押えること化されると言う効果がある。

但し、マトリクス駆動する場合には、この第４図示例装
置に較べて、第１図及び第２図による図示側装置の方が
有利である。

第５図に、発熱抵抗体設置基板１の更に別の構成例を示
す。

この第５図は、基板１の上面図であるが、ｎ個の発熱抵
抗体１３．．１３２・・・、１３ｎに接続しているリー
ド電極の片方１４．．１４．・・・、１４ｎを夫々、図
示のとおり、同一面上で折り返し、それ等を絶縁層１５
上で低抵抗の共通電極１６！、・・・、１６ｍの形にし
てその端子１６１’、・・・、１６ばから基板１外に取
り出している。一方、個別リード電極１７、．１７．・
・・、１７ｎはマトリクス配線部１８を経てｎ個より少
ない端子１９．．１９．・・・、１９ノから基板１外に
取出される。又、太線２０はオリフィスの設置列を示し
ている。

この第５図示例に於ける第１の利点はオリフィス列２０
と発熱抵抗体１３１，１３．・・・、１３ｎの設置列と
の距離を任意に短くとることができ、且つ、リード電極
を全て相当広い面積でゆとりをもって設定できることで
ある。

第２の利点杜第１図及び第２図による図示例と異カリ同
一基板面上に全ての構成要素のパターンを形成するので
フォトリングラフィ等での取扱いが容易になること、第
３の利点は得られた基板１に不図示の溝付き板を接合し
た後、オリフィス列表面を研磨・整形する場合にも、リ
ード電極を破損する恐れが全く永い事である。

第６図は、第５図の変形例であって、発熱抵抗体を不図
示の作用室１個に対し、夫々、２個対応させる構成例で
ある。第６図示例では、不図示のｎ個の作用室に夫々２
個の発熱抵抗体（１３，，１３１’）、（１３２，１３
，’）・・・、（１：３ｎ、１３ｒ？）が配設される。

なお、その他第５図示例と同等の要素は同一符号により
示しである。この第６図示例では、第５図示例に較べて
、その製造段階に於けるマスク合せが容易であると言う
利点がある。

リード電極の構成例は、上記、第５図或は第６図の図示
例に限らない。

例えば、第７図、及び第８図に略示する如く、１つの作
用室当り、３〜４本の折返しリード電極を対応させる構
成にすることもできる。

ここで更に、第５図に基づ〈実施例に就いて詳説する。

（実施例）６０鶴Ｘ９０ｍのアルミナ基板１に８ｉ０２を４μｍＲ
Ｆスパッタリングし、更に発熱抵抗体としてＨｆＢ、　
、電極としてＡ／を連続スパッタリングした後選択エツ
チングによって第５図と同様のバター／を形成した。リ
ード電揮部１３１．１４．　。

１３、．１４２・・・、１３ｎ、１４ｎの幅は４０μｍ
、ピッチは５０／ｊｍである。又、各発熱抵抗体の大き
さは幅４０μｍ、長さ３００μｍ、ピッチは１００μｍ
である。各発熱抵抗体の抵抗値は２００オーム、リード
！、４１の抵抗値は、夫々、２０オームであった。リー
ド電極１４１．１４２　・＝、１４ｎは５０本づつまと
めて図示の−如く端子１６１′・・・、１６ｍ’から取
出した、なお、この時ｎ＝５００　、　ｍ＝１０である
。絶縁層１５は５μｍ　厚の５ｉＯｚスパツタ膜を用い
た。そして、１８部ではマ）　ＩＪクス配線された。

この基板１上に幅４０μｍ深さ４０５ｍピッチ１００μ
ｍの溝を刻んだガラス板を各節と、発熱抵抗体が対応す
るようにして接着した後、オリフィス面を研磨してオリ
フィス列２０と発熱抵抗体の設置列との距離をｌ　＊＊
に規整した。このようにして得られた装置にインクを供
給しつつ、各抵抗体に４０ボルト、１０μｓｅｃの短形
波を、５００μｓｅＣ周期で印加したところ、その電気
信号に応じて安定したインク滴の吐出が為された。５０
本まとまったリード電極の全てに通電した場合と、１本
のみに通電した場合とで印字品質の変化はみられなかっ
た。

以上、本発明の実施例を熱エネルギーを利用したインク
吐出方法に例をとって説明したが、本発明は、圧電素子
その他の電気信号を入力するためのリード電極を有する
作用部をもつインり吐出方式に対しても同様に有効な技
術を示唆している。

本発明は、多数の作用部が高密度（例えば８本／鶴〜１
６本／　Ｉｍ！程度）に並んだインクジェット記録方式
に対して能く適合することができる。又、折返したリー
ド電極は必ずしも一本にまとめる必要はなくそれぞれボ
ンディング等によって基板外に取り出すことも可能であ
る。

そして、本発明に於ては、基板上に成形された発熱抵抗
体やリード電極が漏電したり、記録インクと直接、接触
することがないように、それ等に絶縁材や保護材を熱伝
導を損なわない程度に被覆するのも望ましいことである
。

以上に詳説したとおり、本発明に於ては、インク滴の吐
出を行なう作用室が精度良く、多数高密度に集合配置さ
れだ液滴噴射記録装置が提供される。

なお、その製造は容易であり、又、その印字品質も極め
て良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明するための
略画斜視図であり、第３図乃至第８図は、夫々、本発明
の他の実施例を説明するために装置の主要部のみを描い
た略図である。図に於て、１は基板、２１，２．・・・、２ｎ、１３ｔ
　、１：ｈ・＝、’１３ｎ　、　１３１’　、１３２’
−，１３ｎ’は発熱ｌ抵抗体、３Ｉ。３鵞・・・、３ｎは溝、４は溝付き板、Ｓｔ　、Ｓｔ・
・・、５ｎ。６１　　．６２　　・・・　、６ｍ、１１，１４１　　
．１４２−・・　、１４ｎ、１７１　　．１７１・・−
１１７ｎ　は富ノード電極、５重′、５２′・・・、５
ｎ’　、６重′・・・６ｍ’　、８１．８ｔ　−，８１
，１２，１６ｔ’−，１６ｍ’　１９１．１９２・・・
、１９１！　は端子、７．１８はマトリクス配線部、９
．２０はオリフィス列である。

Claims

【特許請求の範囲】

基板上に設けられた発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電気的
に接続された一対の電極とで形成された作用部の複数と
該作用部の複数に夫々対応して設けられた吐出オリフィ
スの複数と該吐出オリフィスの複数に連絡され前記吐出
オリフィスから吐出されるインクを収容し得る室とを有
する液滴噴射記録装置において、前記電極の一方が同一
面内で折り返されているとともに、前記電極の少なくと
も一方が共通電極とされていることを特徴とする液滴噴
射記録装置。