JPS63189243A

JPS63189243A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPS63189243A
Application number: JP2200887A
Authority: JP
Inventors: Kiyoji Momose; 喜代治百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-02-02
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1988-08-04

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〕本発明は記録液の加熱、状態変化により記録液滴を吐出
させるインクジェット記録装置のヘッド構造に関する。

〔従来の技術〕

記録液の加熱、状態変化により記録液滴を吐出させるイ
ンクジェット記録装置の従来例として、米国Ｈ１！１Ｗ
ＬＫ’ｒＴ−ＰＡＯＫＡＲＤ社ジャーナル１９８５年５
月号に記録装置および記録ヘッドの構造が詳細に紹介さ
れており、簡便な構造で高速・高密度記録が可能なイン
クジェット記録装置を実現するのに有効な手段である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の技術では、記録液吐出のために発生させ
る気泡が消滅する際に近傍の固体表面に対して高速流を
生じ前記固体表面に衝撃による破壊Ｃ以下、キャピテー
シｌン破壊と呼ぶ。）を起こす事により、発熱体中央部
が破壊される。さらに発熱体の一部にキャビテーシ曹ン
破壊によ６　ｔｊｔ出を受けると、該損傷部の周辺部に
発熱の片寄りが生じ急速に酸化等の変質が起こり発熱体
全体が破断し記録ヘッドが機能を失うという問題点を有
する。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは耐久性の高いインクジェット記録
装置を提供するところにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のインクジェット記録装置は、状態変化を起こす
発熱体以外の位置で該状態変化で発生した気泡が消滅す
る事を特徴とする。

〔実施例〕

本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明のインクジェット記録装置の実施例を示
す略全体構成図である。

第１図において記録ヘッド１は記録液タンク５から記録
液供給バイブ１２を通じて記録液の供給を受けながらキ
ャリッジガイド６にガイドされて”□　矢印工の方向に
移動し、プラテン２およびガイドローラー４によって記
録ヘッド１と同期した間欠改行送りされる記録紙３にイ
ンクジェット記録をおこなう。なお、９は紙送りモータ
で、８は紙送リギア、１１はキャリッジモーター、１ｏ
はキャリッジベルト、７は装置のフレームである。

第２図は本発明のインクジェット記録装置の記録ヘッド
１の構造を示す模式的分解図である。

第２図において、発熱体１４を形成した基板１５には、
発熱体１４と吐出口１８が対向する様にギャップ板１６
をはさんで吐出口板１７が接合され、ギャップ板１６に
よる基板１５と吐出口板１７０間隙に記録液が供給され
る様に底板１３と記録液供給パイプ１２が取付けられて
いる。発熱体１４は電極１９を通じてスイッチング素子
ＳＷに接続されている。

第３図は第２図の記録ヘッドの記録液吐出部の構造を示
す断面図である。

第５図において、基板１５上には蓄熱層２０゜発熱抵抗
層２１．電極１層２２．１ｕｍｌ１層２３が積層され、
発熱抵抗層２１と尤極工層２２．電極■層２５は第２図
に示したパターンにエツチングされ、さらに電極■層を
おおう様に電極１層が積層されエツチングされている。

本発明のインクジェット記録装置は１発熱体１４に第２
図に示したスイッチング素子ＳＷにより間欠的に電力を
供給しジュール熱を生じさせ、発熱体１４に接する記録
液が急激な膜沸騰を起こし気泡２５が発生・成長するこ
とによる圧力変化で吐出口１７より記録液滴２６を吐出
するものである。

第４図（α）は本発明の１実施例におけるインクジェッ
ト記録装置の発熱体形状を示す図である。第４図（α）
に示す発熱体形状のインクジェット記録装置を下記の如
く製作した。

８１基板上に蓄熱層２０として５１０２を３μｍ１発熱
抵抗層２１としてＴａ−３ｉｎ２をＱ、７μ扉、電極Ｉ
　ｆ’ｆｚ　２２としてで１をα０５μｍ、電極ｎ１ｖ
Ｊ２ｓとしてＡｕを１．５μｍをスパッタにより積層し
、フォトリソグラフィ一工程により第４図（α）に示す
発熱体形状を形成した。次に電極Ｉ［ＪΔ２５のＡｕの
記録液による電気的腐食を防ぐために、電極ＩＩ層２４
としてＴ１を０５μ島をスパッタにより積層し電極■層
２４と同じ形状にパターニングした。上記による基板１
５と、直径６０μｍの吐出口１７を形成した板厚５０μ
ｍの吐出口板１Ｂと５０μ島厚のギャップ板１６とを用
いて記録ヘッド１を形成した。発熱体の抵抗値は５０Ω
であり２０Ｖで６μθの電圧パルスの印加で安定した記
録液吐出ができ、駆動周波数３ＫＨｚで５千万回の記録
液吐出実験を行なったが、吐出状態に変化は見られなか
った。記録液は水５０％、トリエチレングリコール４７
％、水溶性染料３％のものを用いている。

第４図（ｂ）は記録液吐出実験後の発熱体１４の状態を
示す平面図であり、第５図（α）は比較例として同時に
製作し同じ実験を行なった従来の発熱体形状を示す図で
あり、第５図（ｂ）は第５図（α）の発熱体形状のイン
クジェット記録装置の記録液吐出実験後の発熱体１４の
状態を示す平面図である。また、第６図（α）〜（ｆ）
及び、８ｇ７図（α）〜（１）は第４図（α）、第５図
（α）におけるｘ−ｘ断面についての気泡２５０発生お
よび消滅の状態を示す模式図である。第６図および第７
図は、基板１５を水５０％、トリエチレングリコール５
０％の溶液中に入れて駆動し、発熱体１４に印加する電
圧パルスに同期してストロボの発光を行ない、５方向か
ら顕微鏡で観察し作成した。第６図および第７図の図中
の矢印は溶液と気泡２５の境界面の移動した方向を表わ
している。

第５図（ｂ）に示すように従来の発熱体形状のものでは
、発熱体中央付近にキャビテーション破壊による損傷部
２７があり、該損傷部を含んで破断しており、第４図（
ｂ）に示すように本発明の発熱体形状では、同様の位置
に損四部２７が確認されたが、損傷部２７が発熱体１４
上でないため発熱体１４には破断等の現象は全く見られ
がい。

キャビテーション破壊による損ｌは、第４図、第５図の
どちらの発熱体形状であっても発熱体中央７　　部に集
中しており、損ｔＭ部２７は中央から直径５〜２０μｍ
以内に収まっている。第４図に示した本発明の発熱体形
状では、発熱体１４の中央に幅が６０μｍの穴があるた
め損傷の影響がない。

第６図、第７図に示した気泡２５０発生・消滅において
、（α）〜（Ｃ）は気泡２５の発生゛成長過程であるが
、従来の形状である第７図の場合と本発明の形状である
第６図の場合では、本発明の形状では中央から気泡２５
０発生がないため状況が異なるが、（＞）から（ｃ）に
進む過程で左右の気泡２５が合体し、（ｄ）〜（ｆ）の
消滅過闘では、従来の形状との差は全く見られない。気
泡２５は記録液との界面から一様に収縮し、発熱体中央
に消滅して損傷を与える。気泡２５の消滅位置は、体積
が岐大となった時の重心に当たる位置とほぼ一致し、第
６図に示すように発熱体中央に穴があっても気泡２５の
成長過程で１つに合体する事により消滅位置が発熱体１
４のない中央となり、発熱体１４はキャビテーション破
壊から解放される。第５図および第６図は発熱体１４が
水平に置かれている場合を示すものであるが、発熱体１
４が垂直あるいは傾きを持つて置かｈた場合には気泡２
５に浮力が勧くために消滅する位置、即ち損傷部２７は
上方へ移動する。このため移動した損傷部２７の位置に
発熱体１４がないように発熱体形状を変える事が心安で
ある。あるいはまた気泡２５の収縮する際に起こる記録
液の流れを変化させる壁などがある場合にも気泡２５の
消滅する位置が変化するが、その消滅位置に発熱体１４
がないように発熱体形状を変える事により、キャビテー
ラ１ン破壊の影響をなくす小ができる。しかしながら気
泡２５の収縮、消滅過程が急激であるため浮力や記録液
の流れによる消滅位置の移動は小さく、第４図（α）に
示した実施例のように中央に穴のあいた形状でも穴が十
分に大きければ浮力や記録液の流れの影響があってもキ
ャビテーション破壊の影響が発熱体１４に及ぶのを防ぐ
事ができる。前述のように気泡２５が成長過程で１つに
合体する小が心安である事から、発熱体１４の中央の直
径５〜２００μｍの範囲に発熱体１４がない事が望まし
く、さらには直径１０〜１００μｍの範囲に発熱体１４
がない事が好適である。

第８図、第９図、第１０図、第１１図は本発明のインク
ジェット記録装置の他の実施例における発熱体形状を示
す平面図である。

第８図に示すようにキャビテーション破壊を受ける発熱
体中央部分には補強部材２８があってもよく、これによ
り蓄熱層２０が損勃な受ける事を防ぐ事ができる。補強
部材２８としては発熱抵抗層２１や、あるいはさらに電
極を構成する層の一部または全部を発熱体１４と切り離
して残す事が簡単であり、フォトリソグラフィ一工程で
のマスクのパターンを変えるだけで可能であり製造上有
効な手段である。また第８図、８ｇ９図に示すように発
熱体中央に穴があるのではなく、発熱体１４を蛇行させ
るかまたは円状に曲げた形状でもよい、また、第１１図
に示すように、発熱体１４をｔ極１９で円形に凹む小に
より、安定して中央に気泡２５の消滅を行なわせる事が
できる。即ち、電極１９を形成する事により段差ができ
、さらに電極１９の熱伝導率が高く気泡２５から急速に
熱を奪うために気泡２５の平面的な広がりの限界が発熱
体１４を囲んだ電極１９の内側に制限されて安定した円
形となり、気泡２５の消滅位置は正確に発熱体中央とな
るため、気泡２５の消滅位置がずれて発熱体１４に損傷
な与える事がない。

第１２図（α）は本発明のインクジェット記録装置の他
の実施例の発熱体の断面図であり、第１２図Ｃｂ’）は
第１２図（α）の発熱体の平面図である。

発熱抵抗層２１および電極を構成する層の一部または全
部について記録液による電気的腐食を防ぐために電゛気
絶縁物の保護層２９で発熱体１４および電極１９をおお
う場合においても、保護層２９がキャビテーション破壊
による損傷を受は該損膓は保護層２９の下地の層にまで
達し、そこに発熱体１４がある場合には発熱体１４はキ
ャビテーション破壊の損傷と記録液による電気的腐食を
受は破断する。第１２図（α）および第１２図（・、ｂ
）に示すように保護層２９を設けた場合でも気泡２５の
消滅位置に発熱体１４がない事により、発熱体１４をキ
ャビテーション破壊の損傷から防ぐ事ができ、発熱体が
破断するのを防止する事ができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、状態変化を起こす発
熱体以外の位置で該状態変化で発生した気泡が消滅する
事により、気泡の消滅時に起こるキャビテーション破壊
の影響が発熱体に及ぶのを防ぐ事ができ、これにより記
録液吐出が安定で信頼性の高いインクジェット記録装置
が製造できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の略全体構成
を示す斜視図。第２図は本発明のインクジェット記録装
置の記録ヘッドの構造を示す模式的分解図、第３図は第
２図の記録ヘッドの記録液吐出部の構造を示す断面図、
第４図（α）は本発明の、第５図（α）は従来のインク
ジェット記録装置の発熱体形状を示す平面図。第４図（
α）は本発明の、第５図（ｂ）は従来のインクジェット
第８図、第９図、第１０図、第１１図は本発明のインク
ジェット記録装置の他の実施例における発熱体形状を示
す平面図。第１２図（α）は本発明のインクジェット記
録装置の他の実施例における発熱体の断面図、第１２図
Ｃｂ）は第１２図（α）の平面図。以　　上出願人　セイコーエプソン株式会社第２図第３図（（］）　　　　　　　　　　　　（ｂ）第４図第５図第８図　　　第９図第１０図　　　第１１図２９へ：、１層第１２図手続補正ｍｌ（方式）％式％１、　賽件の表示昭和６２年　特許願　第　２２００８　　号２、発明の
名称インクジェット記録装置３、補正する者水性との関係　　出願人東京都新宿区西新宿２丁目４番１号（２３６）セイコーエプソン株式会社代表取締役　　　服　部　−部４、代理人〒１０４　　東京都中央区京橋２丁目６番２１号株式会
社服部セイコー内　最上特許本務所（４６６４）　　弁
理士　　　最　上　　　務（他１名）　一連絡先　５６
３−２１１１　　内線６３１〜６４０　　担当　林５、
補正命令の日付手　　続　　補　　正　　書ｌ、明細書中温１２頁下がら２〜１行目「第４図（ａ）
は本発明の、」とあるのを「第４図（ｂ）は本発明のイ
ンクジェット記録装置の発熱体の駆動後の状態を示す平
面図で、」と訂正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

記録液を発熱体により加熱し、該加熱による記録液の状
態変化により前記発熱体に対応する吐出口より記録液滴
を吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置にお
いて、状態変化を起こす前記発熱体以外の位置で該状態
変化で発生した気泡が消滅する事を特徴とするインクジ
ェット記録装置。