JPS63230352A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents
インクジエツト記録ヘツドInfo
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- JPS63230352A JPS63230352A JP6482187A JP6482187A JPS63230352A JP S63230352 A JPS63230352 A JP S63230352A JP 6482187 A JP6482187 A JP 6482187A JP 6482187 A JP6482187 A JP 6482187A JP S63230352 A JPS63230352 A JP S63230352A
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- Japan
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/195—Ink jet characterised by ink handling for monitoring ink quality
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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。
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〕
本発明は記録液に熱エネルギーを加えて状態変化を起こ
させ、該状態変化に伴う圧力変化で記録液吐出口より記
録液を吐出させて該記録液吐出口と対向する記録紙上に
ドツト像を形成するインクジェット（以下、熱インクジ
ェットと呼ぶ）記録に用いるインクジェット記録ヘッド
に関する。
させ、該状態変化に伴う圧力変化で記録液吐出口より記
録液を吐出させて該記録液吐出口と対向する記録紙上に
ドツト像を形成するインクジェット（以下、熱インクジ
ェットと呼ぶ）記録に用いるインクジェット記録ヘッド
に関する。
熱インクジェット記録装置の従来例として、米国ＨＥＷ
ＬＥＴＴ−ＰＡＣ！ＫＡＲＤ社ジャーナル１９８５年５
月号に記録装置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。
ＬＥＴＴ−ＰＡＣ！ＫＡＲＤ社ジャーナル１９８５年５
月号に記録装置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。
上記文献においては、発熱体としてけＴα−ａ合金が使
用され発熱体保護膜としてＢｉＮ／Ｂｉ（：二層薄膜が
使用されている。別の従来技術としては、キャノン株式
会社のインクジェット記録ヘッドでは発熱体としてＨｆ
−Ｂ合金が使用され発熱体保護膜としてＥ３ｉ ０２Ａ
α−〇二層薄膜が使用されている。
用され発熱体保護膜としてＢｉＮ／Ｂｉ（：二層薄膜が
使用されている。別の従来技術としては、キャノン株式
会社のインクジェット記録ヘッドでは発熱体としてＨｆ
−Ｂ合金が使用され発熱体保護膜としてＥ３ｉ ０２Ａ
α−〇二層薄膜が使用されている。
熱インクジェット記録−ノドでは記録液中に気泡を発生
させ気泡発生時の圧力により記録液滴を吐出させる。熱
インクジェット記録ヘッドの寿命けまさにこの気泡によ
りいちぢるしぐ低下してしまう。つまり気泡消滅時に発
生する衝撃波により発熱体表面に破壊力が加わり発熱体
を機械的に切断してしまう。この力をキャビテーション
フォースと呼ぶ。発熱体保護膜は発熱体の腐蝕（熱酸什
等）を防ぐ幼芽も有すｈ；、上記の対キャビテーション
フォース性を向上させるのにも犬きぐ寄４している。し
かしながらキャビテーションフォースは数百気圧にも達
すると言われており、保護膜の存在だけでは耐久性を十
分に確保できない。またＴｉ数の保霞膜形成によるコス
トの上昇も大きな問題である。この結果、高信頼性、低
コストのインクジェットヘッド７１″−まだ実現できて
いない。本発明は上記の問題点を解決するものであり−
その目的は対キャビテーションフォース性を確保する新
規な方法を提供することに高信頼性の熱インクジェット
記録ヘッドを実現することである。
させ気泡発生時の圧力により記録液滴を吐出させる。熱
インクジェット記録ヘッドの寿命けまさにこの気泡によ
りいちぢるしぐ低下してしまう。つまり気泡消滅時に発
生する衝撃波により発熱体表面に破壊力が加わり発熱体
を機械的に切断してしまう。この力をキャビテーション
フォースと呼ぶ。発熱体保護膜は発熱体の腐蝕（熱酸什
等）を防ぐ幼芽も有すｈ；、上記の対キャビテーション
フォース性を向上させるのにも犬きぐ寄４している。し
かしながらキャビテーションフォースは数百気圧にも達
すると言われており、保護膜の存在だけでは耐久性を十
分に確保できない。またＴｉ数の保霞膜形成によるコス
トの上昇も大きな問題である。この結果、高信頼性、低
コストのインクジェットヘッド７１″−まだ実現できて
いない。本発明は上記の問題点を解決するものであり−
その目的は対キャビテーションフォース性を確保する新
規な方法を提供することに高信頼性の熱インクジェット
記録ヘッドを実現することである。
本発明のインクジェット記録ヘッドけ、水溶性の記録液
（例えば水を主成分とする記録液）に熱エネルギーを加
えて状態変化を起こさせ、該状態変化に伴う圧力変化で
記録液吐出口から記録液滴を吐出させ、該記録液吐出口
と対向する記録紙上にドクト像を記録するインクツニッ
ト記録装置ｌｔＫ搭載するインクジェット記録ヘッドに
おいて、熱エネルギー発生部近傍の記録液の温度を摂氏
７０度以上に維持する手段を有することを特徴とする。
（例えば水を主成分とする記録液）に熱エネルギーを加
えて状態変化を起こさせ、該状態変化に伴う圧力変化で
記録液吐出口から記録液滴を吐出させ、該記録液吐出口
と対向する記録紙上にドクト像を記録するインクツニッ
ト記録装置ｌｔＫ搭載するインクジェット記録ヘッドに
おいて、熱エネルギー発生部近傍の記録液の温度を摂氏
７０度以上に維持する手段を有することを特徴とする。
発熱部近傍の記録液の温度を上昇させることにより生じ
る気泡中に記録液蒸気を多（含むことができるようにな
り気泡内内圧ｈ″−上昇するため、気泡の消滅速度を小
さくできる。したｈ″−ってキャビテーションフォース
を大幅に減少できる。したがって保護膜に性別な工夫を
施さなくても発熱体の耐久性が大幅に上昇する。記録液
が水を主成分とする時は摂氏７０度以上であればキャビ
テーションフォースが十分小さくなり発熱体の寿命の伸
びが大きくなる。
る気泡中に記録液蒸気を多（含むことができるようにな
り気泡内内圧ｈ″−上昇するため、気泡の消滅速度を小
さくできる。したｈ″−ってキャビテーションフォース
を大幅に減少できる。したがって保護膜に性別な工夫を
施さなくても発熱体の耐久性が大幅に上昇する。記録液
が水を主成分とする時は摂氏７０度以上であればキャビ
テーションフォースが十分小さくなり発熱体の寿命の伸
びが大きくなる。
〔実施例１〕
Ｆ３ｉウェハーに５ｉｂ２を２μｍ厚形成した基板上に
、発熱体としてＴｒｚ −ＳＺ’ Ｏｘ系薄膜を０．８
μｍ −’１１ ｔｒｉとしてＴｉ／Ａｕ１Ｔｉ三層
膜を形成して熱インクジェット記録ヘッドを試作した。
、発熱体としてＴｒｚ −ＳＺ’ Ｏｘ系薄膜を０．８
μｍ −’１１ ｔｒｉとしてＴｉ／Ａｕ１Ｔｉ三層
膜を形成して熱インクジェット記録ヘッドを試作した。
本実施例のヘッドは保護膜を形成していない。ヘッド発
熱部抵抗７ｏオームであり、駆動電圧２０ボルト、印加
パルス幅６μｓｅｃである。
熱部抵抗７ｏオームであり、駆動電圧２０ボルト、印加
パルス幅６μｓｅｃである。
インクは水を主成分としたもので、水の成分１け好まし
くけ３０〜７０ｗｔ優であり、より好ましくけ４０〜５
５ｗｔ％である。インクの一例を挙げれば水 ４
５ｗｔ％ トリエチレングリコール ３０ｗｔｃｌｂジエチレング
リコールモノブチルエーテル １５ｗｔ％水溶性染刺
１０ｗｔ％ を成分としたインクである。
くけ３０〜７０ｗｔ優であり、より好ましくけ４０〜５
５ｗｔ％である。インクの一例を挙げれば水 ４
５ｗｔ％ トリエチレングリコール ３０ｗｔｃｌｂジエチレング
リコールモノブチルエーテル １５ｗｔ％水溶性染刺
１０ｗｔ％ を成分としたインクである。
インクを容器に入れ液温を一定にしながら攪拌する。こ
のインク中に試作したヘッドな漬は発熱体の寿命試験を
行なった。この試験でけ液温は所定の液温になっている
と考えて良い。この試験結果を第１図のグラフに示す。
のインク中に試作したヘッドな漬は発熱体の寿命試験を
行なった。この試験でけ液温は所定の液温になっている
と考えて良い。この試験結果を第１図のグラフに示す。
横軸に液温、縦軸に発熱体の平均寿命を印字ドツト数（
すなわち通電＠数）で示しである。第１図から判明した
事として、液温が６５ｅ以下では発熱部の寿命は一千万
ドット程度であり、非常に低い。しかじ液温が。
すなわち通電＠数）で示しである。第１図から判明した
事として、液温が６５ｅ以下では発熱部の寿命は一千万
ドット程度であり、非常に低い。しかじ液温が。
６５度を越えると寿命は急激に伸び始め、７０度以上に
なると一億ドット以上の寿命を確保できろことがわかる
。この事より、気泡が発生する位置即ち発熱部近傍の記
録液温度を６５度以上、より好ましくけ７０度以」二に
僅つことによりキャビテーションフォース対策の＠護膜
無しで発熱体の寿命の大幅な向上が可能となる事が明ら
かとなった。
なると一億ドット以上の寿命を確保できろことがわかる
。この事より、気泡が発生する位置即ち発熱部近傍の記
録液温度を６５度以上、より好ましくけ７０度以」二に
僅つことによりキャビテーションフォース対策の＠護膜
無しで発熱体の寿命の大幅な向上が可能となる事が明ら
かとなった。
また９０度を越えると気泡が発熱とけ無関係に発生し、
安定したバブルが得られなかった。
安定したバブルが得られなかった。
〔実施例２．〕
基板をｓｉ ｏ２− ｚｒ ｏ２系ガラス板として、実
施例１゜と同じ熱インクジェット記録ヘッドを試作し印
字試験を行ないながら寿命を調べた。印字試験のために
試作したヘッドを、第２図に斜視図で、第５図に断面図
で示す。第２図及び第３図で各部の動作を簡単に説明す
る。第２図において、基板２ａ及び２ｂけ封止部９を両
端に設は中央に記録液供給溝１０を設けて各基板上の発
熱体６が千鳥配置となるようにベース３に接合され、基
板２α、２ｂの上にはギャップ板４とノズル板５が接合
されている。第３図において、記録液供給バイブ１から
供給される記録液はペース３と底板１１及び基板２ａ、
２ｂに囲ｈｉ″Ｌ′７ｃ記録液溜まり１３に送られ、フ
ィルター１２で濾過された後、記録液供給溝１０を通っ
て基板２α、２ｂとノズル板５０間隙に供給される。第
２図に戻り、発熱体部には電極８を通じてスイッチング
素子ＳＷにより電力が間欠的に供給されてジュール熱が
発生し、発熱体５０衣面に接する記録液が急激な嘆沸騰
を起こすことによって発生する圧力変化で第３図のよう
に記録液吐出ロアより記録液滴を吐出するものである。
施例１゜と同じ熱インクジェット記録ヘッドを試作し印
字試験を行ないながら寿命を調べた。印字試験のために
試作したヘッドを、第２図に斜視図で、第５図に断面図
で示す。第２図及び第３図で各部の動作を簡単に説明す
る。第２図において、基板２ａ及び２ｂけ封止部９を両
端に設は中央に記録液供給溝１０を設けて各基板上の発
熱体６が千鳥配置となるようにベース３に接合され、基
板２α、２ｂの上にはギャップ板４とノズル板５が接合
されている。第３図において、記録液供給バイブ１から
供給される記録液はペース３と底板１１及び基板２ａ、
２ｂに囲ｈｉ″Ｌ′７ｃ記録液溜まり１３に送られ、フ
ィルター１２で濾過された後、記録液供給溝１０を通っ
て基板２α、２ｂとノズル板５０間隙に供給される。第
２図に戻り、発熱体部には電極８を通じてスイッチング
素子ＳＷにより電力が間欠的に供給されてジュール熱が
発生し、発熱体５０衣面に接する記録液が急激な嘆沸騰
を起こすことによって発生する圧力変化で第３図のよう
に記録液吐出ロアより記録液滴を吐出するものである。
この構成の大きな特徴Ｖｉ極めてコンパクトなマルチノ
ズルヘッドが実現できろことであり、更に記録液の供給
がスムーズに行なえるため高周波数駆動が行な七る優れ
た構造と言える。
ズルヘッドが実現できろことであり、更に記録液の供給
がスムーズに行なえるため高周波数駆動が行な七る優れ
た構造と言える。
この印字試験では記録液の温度をコントロールしていな
い。したｈ″−って供給される記録液の温度は常温であ
り２０〜２５囲の範囲内にあった。
い。したｈ″−って供給される記録液の温度は常温であ
り２０〜２５囲の範囲内にあった。
この印字試験においては駆動周波数と寿命に興味深い相
関をみる事ができた。つまり１ｋＨｚの駆動周波数では
一千万ドットの寿命しか得られなかったが、２ｋＨｚの
駆動周波数では五億ドツト以上の寿命が得られた。これ
は記録液の発熱部近傍の温度が上昇したことによるもの
と解釈できる。キャビテーションフォースの減少した証
拠として発熱部に打痕が生じていないことが挙げられる
。ガラスは極めて熱伝導率す−低い材料として知られて
いる。したがって高速でヘッドを駆動すると発熱部周辺
に熱が溜まり、発熱部近傍の温度が上昇する事が予想さ
れる。熱伝導シュミレーションの計算結果からも発熱部
近傍の温度がかなり上昇し２ｋＨｚ駆動では瞬間的には
摂氏９０度以上になっているものと推測される。このよ
うに駆動周波数に合わせて基板の熱伝導率を変えること
により発熱部近傍の記録液温度を７０度以上にする事が
できヘッド寿命の向上を達成できる。
関をみる事ができた。つまり１ｋＨｚの駆動周波数では
一千万ドットの寿命しか得られなかったが、２ｋＨｚの
駆動周波数では五億ドツト以上の寿命が得られた。これ
は記録液の発熱部近傍の温度が上昇したことによるもの
と解釈できる。キャビテーションフォースの減少した証
拠として発熱部に打痕が生じていないことが挙げられる
。ガラスは極めて熱伝導率す−低い材料として知られて
いる。したがって高速でヘッドを駆動すると発熱部周辺
に熱が溜まり、発熱部近傍の温度が上昇する事が予想さ
れる。熱伝導シュミレーションの計算結果からも発熱部
近傍の温度がかなり上昇し２ｋＨｚ駆動では瞬間的には
摂氏９０度以上になっているものと推測される。このよ
うに駆動周波数に合わせて基板の熱伝導率を変えること
により発熱部近傍の記録液温度を７０度以上にする事が
できヘッド寿命の向上を達成できる。
１、５ ｋＨ２〜３ ｋＨｚで駆動するとき基板２ａ、
２ｂとしてＥＪｉＯｔガラスあるいはＲｉｏｔ−ＺｒＯ
２ガラスあるいはＳＺ ０２−１３２Ｑガラス上にＦ３
ｉ ０２薄膜を１〜５μｍ形成したものなどを選ぶと１
億ドツト以上のヘッド寿命が達成でき、インクは摂氏７
０度以上に保たれていると判助できる。
２ｂとしてＥＪｉＯｔガラスあるいはＲｉｏｔ−ＺｒＯ
２ガラスあるいはＳＺ ０２−１３２Ｑガラス上にＦ３
ｉ ０２薄膜を１〜５μｍ形成したものなどを選ぶと１
億ドツト以上のヘッド寿命が達成でき、インクは摂氏７
０度以上に保たれていると判助できる。
〔実施例３．〕
実施例１で作ったヘッドのＳｉ基板の裏面にヒータと温
度センサを埋めこむ、あるいは張りけまる。
度センサを埋めこむ、あるいは張りけまる。
このヒータによりＳｉ基板の温度をコントロールするこ
とにより発熱体部近傍の記録液の温度を７０度以上に保
つ。もちろん発熱体部の温間は実測できない。しため；
って寿命の試験をして適正温度を決定する。
とにより発熱体部近傍の記録液の温度を７０度以上に保
つ。もちろん発熱体部の温間は実測できない。しため；
って寿命の試験をして適正温度を決定する。
本例では温度センサが摂氏４５度以上に保たれるように
ヒータに電流を流すとヘッド寿命は１億ドツト以上を達
成できた。ヒータ電流は一般的なＰより Ｉｌｌ Ｎで
行なった。この例では、熱伝導率の良い、したがって熱
の逃げに優れた基板を使っているため高速駆動に適して
いる。何故なら実施例２でＦ１３〜４ ｋ Ｈｚの高速
駆動をすると記録液全体の温度が上がり過ぎてしまうた
め安定した印字品質を得る事ができなくなる（ドツト抜
けなどが発生）。その点本例では熱の逃げが良いので記
録液の温度の上がり過ぎを防ぐ事ができるからであり高
速駆動に特に適している。
ヒータに電流を流すとヘッド寿命は１億ドツト以上を達
成できた。ヒータ電流は一般的なＰより Ｉｌｌ Ｎで
行なった。この例では、熱伝導率の良い、したがって熱
の逃げに優れた基板を使っているため高速駆動に適して
いる。何故なら実施例２でＦ１３〜４ ｋ Ｈｚの高速
駆動をすると記録液全体の温度が上がり過ぎてしまうた
め安定した印字品質を得る事ができなくなる（ドツト抜
けなどが発生）。その点本例では熱の逃げが良いので記
録液の温度の上がり過ぎを防ぐ事ができるからであり高
速駆動に特に適している。
本発明の適用される範囲が実施例でのべた内容に限定さ
れるものではないのけ明らかである。
れるものではないのけ明らかである。
ヤビテーションフォースを減少させる為に記録液の温度
を上昇させるすべての手段が本発明に含まれる。
を上昇させるすべての手段が本発明に含まれる。
以上述べたように、本発明のインクシェツト記録ヘッド
によれば低価格高耐久性の熱インクジエシト記録が可能
となる。＠に熱インクジェット記録ヘッドが本来有して
いるコンパクト性と本発明の高耐久性を結合させると、
多ノズルヘッドによるメンテナンスフリーの高速プリン
ターが実現でき従来に無い応用が期待できる。
によれば低価格高耐久性の熱インクジエシト記録が可能
となる。＠に熱インクジェット記録ヘッドが本来有して
いるコンパクト性と本発明の高耐久性を結合させると、
多ノズルヘッドによるメンテナンスフリーの高速プリン
ターが実現でき従来に無い応用が期待できる。
〜１０−
第１図は記録液ｔＡ度と発熱部の寿命の関係を示した図
。 第２図は本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例２
の構造を示す斜視図。 第３図は第２図の実施例の肋面図。 １・・・・・・記録液供給パイプ ２α、２ｂ・・・・・・基板 ３・・・・・・ベース ４・・・・・・ギャップ板 ５・・・・・・ノズル板 ６・・・・・・発熱体 ７・・・・・・記録液吐出口 ８・・・・・・電甑 ９・・・・・・封１Ｅ部 １０・・・・・・記録液供給溝 １１・・・・・・底板 １２・・・・・・フィルター 以上
出願人 セイコーエプソン株式会社 第１図 １．１ｉシ！鎌ε才ぐイ共ｊ（？八・イフ０２、靭 １２、 ７４ｎ−９− 第２図 １、ｉＦＪ＆未侶齢ｌずＡプ 第３図
。 第２図は本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例２
の構造を示す斜視図。 第３図は第２図の実施例の肋面図。 １・・・・・・記録液供給パイプ ２α、２ｂ・・・・・・基板 ３・・・・・・ベース ４・・・・・・ギャップ板 ５・・・・・・ノズル板 ６・・・・・・発熱体 ７・・・・・・記録液吐出口 ８・・・・・・電甑 ９・・・・・・封１Ｅ部 １０・・・・・・記録液供給溝 １１・・・・・・底板 １２・・・・・・フィルター 以上
出願人 セイコーエプソン株式会社 第１図 １．１ｉシ！鎌ε才ぐイ共ｊ（？八・イフ０２、靭 １２、 ７４ｎ−９− 第２図 １、ｉＦＪ＆未侶齢ｌずＡプ 第３図
Claims (1)
- 水溶性の記録液に熱エネルギーを加えて状態変化を起こ
させ、該状態変化に伴う圧力変化で記録液吐出口から記
録液滴を吐出させ、該記録液吐出口と対向する記録紙上
にドット像を記録するインクジェット記録装置に搭載す
るインクジェット記録ヘッドにおいて、熱エネルギー発
生部近傍の記録液の温度を摂氏７０度以上に維持する手
段を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6482187A JPS63230352A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | インクジエツト記録ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6482187A JPS63230352A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | インクジエツト記録ヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63230352A true JPS63230352A (ja) | 1988-09-26 |
Family
ID=13269299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6482187A Pending JPS63230352A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | インクジエツト記録ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63230352A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0477872A2 (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Facsimile apparatus |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP6482187A patent/JPS63230352A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0477872A2 (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Facsimile apparatus |
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