JPH0379190B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0379190B2 JPH0379190B2 JP6856779A JP6856779A JPH0379190B2 JP H0379190 B2 JPH0379190 B2 JP H0379190B2 JP 6856779 A JP6856779 A JP 6856779A JP 6856779 A JP6856779 A JP 6856779A JP H0379190 B2 JPH0379190 B2 JP H0379190B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- recording
- heat
- volume
- droplets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 description 1
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04563—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits detecting head temperature; Ink temperature
-
- 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
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/0458—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on heating elements forming bubbles
-
- 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
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D15/00—Component parts of recorders for measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
- G01D15/16—Recording elements transferring recording material, e.g. ink, to the recording surface
- G01D15/18—Nozzles emitting recording material
-
- 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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は、液体を噴射し、飛翔液滴を形成して
記録を行う液体噴射記録方法に関する。 「従来技術」 ノンインパクト記録方法は、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、而も所謂普通紙に定着と
いう特別な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方法（液体噴射記録方法）
は、極めて有力な記録法であつて、これ迄にも
様々な方式の提案とそれを具現化する装置が考案
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。その中で、例えば特開昭54−51837号
公報、ドツツ公開（DOLS）第2843064号公報に
記載されてある液体噴射記録方法は、熱エネルギ
ーを液体に作用させて、液滴吐出の為の原動力を
得るという点に於いて、他の液体噴射記録方法と
は、異なる特徴を有している。 即ち、上記の公報に開示されてある方記録法
は、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻な体
積の増大を伴う状態変化を起し、該状態変化に基
く作用力によつて、記録ヘツド部先端のオリフイ
スより液滴が吐出、飛翔して被記録部材に付着し
記録が行われるという特徴である。 殊に、DOLS2843064に開示されている液体噴
射記録方法は、所謂drop−on demand記録方法
に極めて有効に適用されるばかりではなく、記録
ヘツド部をfull lineタイプで高密度マルチオリフ
イス化として容易に具現化出来るので、高解像
度、高品質の画像を高速で得られるという特徴を
有している。 この様に、上記の液体噴射記録方法は、優れた
特徴を有するものであるが、高解像度、高品質の
画像を更に高速で記録するには、一つのオリフイ
スから吐出される液滴の単位時間当りの個数No.を
増大させる必要がある。 詰り、上記の液体噴射記録方法は、熱作用によ
る気泡の発生とその急峻な体積の増大と減衰に基
く急激な状態変化によつて、記録ヘツドのオリフ
イスより液滴を飛翔的に吐出させて記録するが、
この体積の増大と減衰の繰返し時間を短かくして
No.を増大させる（繰返し液滴吐出性の向上）必要
がある。この繰返し液滴吐出性を向上させるに
は、律速段階となつている増大した気泡体積の減
衰速度を向上させることが提案されている。 即ち例えば、具体的にはペルチエ素子等の冷却
装置を使用して、電気熱変換体の熱発生部や液体
を強制的に冷却する（強制冷却）ことにより気泡
体積の減衰カーブを急峻なものとし、結果的にNo.
を増大させ様とする工夫である。 「技術課題」 而乍ら、この様に気泡体積の減衰カーブを急峻
にして行けばある程度までは、前記の問題を解決
し得るが、前記減衰カーブがある程度以上急峻に
なると、オリフイス付近に形成される液体のメニ
スカスの後退し過ぎが起つて、液体中への空気の
抱込み現象や記録ヘツドに設けられてある熱作用
部への液体の補給不安定現象、強いては補給不足
現象を生じて、吐出液滴量の不均一、液滴吐出方
向の乱れ、液滴吐出スピードの不均一、記録信号
に対する応答の忠実性及び確実性の低下等を招来
し、記録画像の品質低下、強いては記録停止の原
因となる。 「発明の目的」 本発明は、この点に鑑み成されたものであつ
て、前記従来法に較べ連続的長時間記録に於いて
も常時安定して一層高速で且つより高解像度、よ
り高品質の画像を記録することが出来る液体噴射
記録法を提供することを目的とする。 「発明の概要」 本発明は、上記の目的を達成する為に、諸々の
角度から検討し、実際に多種多様の記録ヘツドを
設計製造し、種々の角度からの実験を繰返し行つ
ている過程で、発生する気体の体積の変化波形が
ある波形状態をとれば、体積変化波形の減衰カー
ブを急峻にしても前記の諸問題が生じないという
点を見出した事に基いて成されたものである。 本発明の液体噴射記録法は、液滴を吐出するオ
リフイス及び該オリフイスに連通し液滴を吐出す
る為の熱エネルギーが液体に作用する熱作用部を
有する吐出部と、電気信号の入力によつて前記熱
エネルギーを発生する電気熱変換体が設けられた
基体とを具備した記録ヘツドに対して、前記電気
熱変換体に前記電気信号としてのパルス信号を印
加することで前記熱作用部に気泡を発生せしめて
液滴を吐出させて記録を行うオンデマンドの液体
噴射記録方法であつて、 前記パルス信号としてパルス幅τ0が０＜τ0≦
10μsの範囲にあるパルス信号を前記電気熱変換体
に印加した際の前記電気熱変換体と前記基体との
熱特性が、前記パルス幅τ0の前記パルス信号に対
して発生する前記気泡の体積の最大値Vnaxがそ
の半分であるVnax／２まで減少するのに要する
時間τ1/2と前記パルス幅τ0との関係において、 τ0≦τ1/2≦4τ0 である前記記録ヘツドを使用することを特徴とす
る。 本発明は、従来では着目されていなかつた、比
較的短いパルス幅τ0のパルス信号を用いたオンデ
マンドの場合における熱エネルギーの作用に基い
て形成される気泡の体積半減期を解明すること
で、従来の解決すべき各種の要素を総合的に解決
でき、一層の高速記録を効率よくしかも安定して
達成出来るものである。特に、記録ヘツドに対し
て強制冷却手段（以下に示す室温以下の冷却）を
用いずとも上記パルス信号で記録が行えること
は、装置構成の簡略化を達成でき、強制冷却に伴
う液体の温度変化の影響をも解決できるので実用
上極めて好ましいものである。 本発明は、特開昭54−59936号の発明をより一
層有効な技術として発展せしめることができた発
明であつて、特開昭54−51837号に記載されてあ
るインクのボタ落ち解決の技術とは根本的に次元
がことなり、短パルス高速安定記録を達成できる
もので、記録技術の発展に対して貢献度は極めて
高いものである。 この様に、τ1/2がτ0との関係に於いて上記の範
囲となる、発生する気泡の体積変化の波形が得ら
れるべく熱特性が設計された記録ヘツドを使用し
て記録することによつて、吐出液滴量の均一化、
液滴吐出方向の安定化、液滴吐出スピードの均一
化、及び記録信号に対する応答の忠実性と確実性
の向上を図ることが出来、高解像度で高品質の画
像を高速記録することが極めて容易に行える。更
には、前記の様な関係を満足する様な気泡の体積
変化の波形とすることによつて、熱作用部に於い
て電気信号の電気熱変換体への入力によつて発生
される熱エネルギーが、該熱作用部にある液体に
高効率で作用し、その結果生じた液滴吐出の為の
原動力が液滴吐出に有効に消費される様になるの
で、省液滴吐出エネルギー化を実現することが容
易となる。 「実施例」 以下、本発明を図面に従つて、更に具体的に説
明する。 第１図ａは、本発明が適用される液体噴射記録
ヘツドのオリフイス側から見た正面部分図、第１
図ｂは、第１図ａに一点鎖線XYで示す部分で切
断した場合の切断面部分図である。 図に示される記録ヘツド１は、その表面に電気
熱変換体２が設けられている基板３の表面に、所
定の線密度で所定の巾と深さの溝が所定数設けら
れている溝付板４で覆う様に接合することによつ
て、オリフイス５と液吐出部６が形成された構造
を有している。図に示す記録ヘツドの場合、オリ
フイス５を複数有するものとして示されてある
が、勿論本発明は、これに限定されるものではな
く単一オリフイスの場合の記録ヘツドへの適用の
場合も本発明の範疇に這入るものである。 液吐出部６は、その終端に液滴を吐出させる為
のオリフイス５と、電気熱変換体２より発生され
る熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生し、
その体積の膨張と収縮に依る急激な状態変化を引
起こす処である熱作用部７とを有する。 熱作用部７は、電気熱変換体２の熱発生部８の
上部に位置し、熱発生部８の液体と接触する熱作
用面９をその底面としている。 熱発生部８は、基板３上に設けられた下部層１
０、該下部層１０上に設けられた発熱抵抗層１
１、該発熱抵抗層１１上に設けられた上部層１２
とで構成される。発熱抵抗層１１には、熱を発生
させる為に外層１１に通電する為の電極１３，１
４がその表面に設けられてある。電極１３は、各
液吐出部の熱発生部に共通の電極であり、電極１
４は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱させ
る為の選択電極であつて、液吐出部の流路に沿つ
て設けられてある。 上部層１２は、発熱抵抗層１１を、使用する液
体から化学的・物理的に保護する為に発熱抵抗層
１１と液吐出部６にある液体とを隔絶すると共
に、液体を通じて電極１３，１４間が短絡するの
を防止する発熱抵抗層１１の保護的機能を有して
いる。 上部層１２は、上記の様な機能を有するもので
あるが、発熱抵抗層１１が、耐液性があり、且つ
液体を通じて電極１３，１４間が電気的に短絡す
る心配が全くない場合には、必ずしも設ける必要
はなく、発熱抵抗層１１の表面に直に液体が接触
する構造の電気熱変換体として設計しても良い。 下部層１０は、主に熱流量制御機能を有する。
即ち、液滴吐出の際には、発熱抵抗層１１で発生
する熱が基板３側の方に伝導するよりも、熱作用
部７側の方に伝導する割合が出来る限り多くな
り、液滴吐出後、詰り発熱抵抗層１１への通電が
OFFされた後には、熱作用部７及び熱発生部８
にある熱が速かに基板３側に放出されて、熱作用
部７にある液体及び発生した気泡が急冷される為
に設けられる。 この様に、液滴吐出の際には、熱作用部７側へ
の熱流量の割合が出来る限り大きく、発熱抵抗層
１１への通電がOFFされた際には、基板３側へ
の熱流量の割合が出来る限り大きくなる様にし
て、液滴吐出エネルギーの高効率化と高熱応答性
及び連続的繰返し液滴吐出性の向上、液滴吐出周
波数の向上、吐出液滴量の均一化、液滴吐出方向
の安定化、液滴吐出スピードの均一化、及び記録
信号に対する応答の忠実性と確実性の向上を実現
させるには、発生する気泡の体積変化カーブに於
いて、前記した関係が成立する様にして記録を実
行すれば良いものである。 この点を更に具体的に説明する。 第２図には、記録ヘツドに設けられた電気熱変
換体２に記号Ｐで示すパルス波形の電気信号を入
力した際の発生する気泡の体積の時間的変化が示
される。 今、電気熱変換体２に時刻t0と時刻tfに於いて
ON−OFFされるパルス状の電気信号Ｐが入力さ
れると、時刻t0よりτdだけ遅れた時点で熱作用部
７に於いて気泡が発生し、時間の経過と共に、そ
の体積Ｖが増大し、時刻tpに於いて最大体積Vnax
に到達する。この後、気泡の体積Ｖは時刻tpから
減少し始める。この減少中に、気泡の体積Ｖは時
刻t1/2で最大体積のVnaxの半分の体積Vnax／２に
なり、その後の気泡の体積Ｖは気泡が消滅するよ
うに減少する。従つて、気泡の体積Ｖの立ち下が
りカーブを検討する上では、この時刻tpから時刻
t1/2までの時間τ1/2は重要なパラメータとなる。 この気泡の体積Ｖの減衰カーブが最大体積
Vnaxから体積Vnax／２に至るのに要する時間τ1/2
と電気信号Ｐのパルス幅τ0との関係が上記のよう
になり、気泡の発生時点より最大体積Vnaxに至
る気泡の体積Ｖの立ち上がりカーブを含めた気泡
の体積Ｖの時間的変化を規定することは、記録の
安定化にとつて重要であることが理解できよう。 この様に、発生する気泡の体積Ｖの時間変化に
於ける立上がりカーブと立下がりカーブとの関係
を保持すれば、前記立下がりカーブを技術的に可
能な限り急峻にすることが出来る為、前記した如
きの本発明の目的は、十二分に達成する事が出来
る。 以下、本発明を具体例に従つて具体的に説明す
る。 具体例 アルミナ基板上にSiO2層（下部層）をスパツ
タリングにより5μｍ厚に形成、続いて発熱抵抗
層としてHfB2を1000Å厚に、アルミニウムを電
極として3000Å厚に積層した後、選択エツチング
によつて50μｍ×200μｍの発熱抵抗体パターンを
形成した。次にSiO2層をスパツタリングにより
3500Å厚に保護層（上部層）として積層して基板
上に電気熱変換体を形成した後、幅50μｍ×深さ
50μｍの溝を刻んだガラス板を溝と発熱抵抗体が
合致するように接合した。引続いて発熱抵抗体の
先端とオリフイスの距離が250μｍになるように
オリフイス端を研磨して記録ヘツドを作成した。
この記録ヘツドに黒色染料とエタノールを主成分
とするインクを0.015気圧の背圧で熱作用部に供
給しながら、10μs、45Vの短形電圧パルス印字信
号を200μsの周期で電気熱変換体に10時間連続し
て印加したところ、印字信号に従つて忠実且つ確
実に液滴が吐出した。 この場合、１パルス印字信号当りの熱作用面の
温度変化を初期より1000パルスに就て測定したと
ころ、総て同形の温度変化カーブを示し、τ1/2は
25μsであつた。 これに対して、同じ記録ヘツドを使用し、アル
ミナ基板の裏面に冷媒を接触させてシリコン基板
裏面の表面温度で約−30℃になるように、連続し
て及び印字信号に同期させて強制冷却し乍ら記録
を実行した以外は、上記の場合と全く同様にして
記録試験を行つた。その結果、強制冷却を行う
と、吐出液滴量の不均一化、液滴吐出方向の乱
れ、液滴吐出スピードの不均一化が生じ、品質の
高い画像を記録することが出来なかつた。それば
かりか、印字信号に応じて記録スピードを高める
ことが出来ず且つ液滴吐出に間引き現象が生じ
た。 この場合の熱作用面の温度カーブを上記と同様
に測定して見たところ、印字信号パルス毎に温度
変化カーブの形状が異なり、1000印字信号パルス
平均でτ1/2が、連続強制冷却で7μs、同期的強制冷
却で5μsであつた。 次に、同じ記録ヘツドを使用し、印字信号パル
スのパルス幅τ0を3μsにして、強制冷却なしの場
合、基板裏側表面温で、−30℃で連続強制冷却場
合、印字信号パルスに同期させて−30℃強制冷却
した場合のそれぞれに就いてτ1/2を測定し、その
場合の記録した画像の評価を行つた。その結果が
第１表に示される。 尚、表に於いて画像評価の基準は、○……極め
て高品質、△……実用的に充分通用する品質、×
……実用的に不適切な品質、である。
記録を行う液体噴射記録方法に関する。 「従来技術」 ノンインパクト記録方法は、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、而も所謂普通紙に定着と
いう特別な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方法（液体噴射記録方法）
は、極めて有力な記録法であつて、これ迄にも
様々な方式の提案とそれを具現化する装置が考案
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。その中で、例えば特開昭54−51837号
公報、ドツツ公開（DOLS）第2843064号公報に
記載されてある液体噴射記録方法は、熱エネルギ
ーを液体に作用させて、液滴吐出の為の原動力を
得るという点に於いて、他の液体噴射記録方法と
は、異なる特徴を有している。 即ち、上記の公報に開示されてある方記録法
は、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻な体
積の増大を伴う状態変化を起し、該状態変化に基
く作用力によつて、記録ヘツド部先端のオリフイ
スより液滴が吐出、飛翔して被記録部材に付着し
記録が行われるという特徴である。 殊に、DOLS2843064に開示されている液体噴
射記録方法は、所謂drop−on demand記録方法
に極めて有効に適用されるばかりではなく、記録
ヘツド部をfull lineタイプで高密度マルチオリフ
イス化として容易に具現化出来るので、高解像
度、高品質の画像を高速で得られるという特徴を
有している。 この様に、上記の液体噴射記録方法は、優れた
特徴を有するものであるが、高解像度、高品質の
画像を更に高速で記録するには、一つのオリフイ
スから吐出される液滴の単位時間当りの個数No.を
増大させる必要がある。 詰り、上記の液体噴射記録方法は、熱作用によ
る気泡の発生とその急峻な体積の増大と減衰に基
く急激な状態変化によつて、記録ヘツドのオリフ
イスより液滴を飛翔的に吐出させて記録するが、
この体積の増大と減衰の繰返し時間を短かくして
No.を増大させる（繰返し液滴吐出性の向上）必要
がある。この繰返し液滴吐出性を向上させるに
は、律速段階となつている増大した気泡体積の減
衰速度を向上させることが提案されている。 即ち例えば、具体的にはペルチエ素子等の冷却
装置を使用して、電気熱変換体の熱発生部や液体
を強制的に冷却する（強制冷却）ことにより気泡
体積の減衰カーブを急峻なものとし、結果的にNo.
を増大させ様とする工夫である。 「技術課題」 而乍ら、この様に気泡体積の減衰カーブを急峻
にして行けばある程度までは、前記の問題を解決
し得るが、前記減衰カーブがある程度以上急峻に
なると、オリフイス付近に形成される液体のメニ
スカスの後退し過ぎが起つて、液体中への空気の
抱込み現象や記録ヘツドに設けられてある熱作用
部への液体の補給不安定現象、強いては補給不足
現象を生じて、吐出液滴量の不均一、液滴吐出方
向の乱れ、液滴吐出スピードの不均一、記録信号
に対する応答の忠実性及び確実性の低下等を招来
し、記録画像の品質低下、強いては記録停止の原
因となる。 「発明の目的」 本発明は、この点に鑑み成されたものであつ
て、前記従来法に較べ連続的長時間記録に於いて
も常時安定して一層高速で且つより高解像度、よ
り高品質の画像を記録することが出来る液体噴射
記録法を提供することを目的とする。 「発明の概要」 本発明は、上記の目的を達成する為に、諸々の
角度から検討し、実際に多種多様の記録ヘツドを
設計製造し、種々の角度からの実験を繰返し行つ
ている過程で、発生する気体の体積の変化波形が
ある波形状態をとれば、体積変化波形の減衰カー
ブを急峻にしても前記の諸問題が生じないという
点を見出した事に基いて成されたものである。 本発明の液体噴射記録法は、液滴を吐出するオ
リフイス及び該オリフイスに連通し液滴を吐出す
る為の熱エネルギーが液体に作用する熱作用部を
有する吐出部と、電気信号の入力によつて前記熱
エネルギーを発生する電気熱変換体が設けられた
基体とを具備した記録ヘツドに対して、前記電気
熱変換体に前記電気信号としてのパルス信号を印
加することで前記熱作用部に気泡を発生せしめて
液滴を吐出させて記録を行うオンデマンドの液体
噴射記録方法であつて、 前記パルス信号としてパルス幅τ0が０＜τ0≦
10μsの範囲にあるパルス信号を前記電気熱変換体
に印加した際の前記電気熱変換体と前記基体との
熱特性が、前記パルス幅τ0の前記パルス信号に対
して発生する前記気泡の体積の最大値Vnaxがそ
の半分であるVnax／２まで減少するのに要する
時間τ1/2と前記パルス幅τ0との関係において、 τ0≦τ1/2≦4τ0 である前記記録ヘツドを使用することを特徴とす
る。 本発明は、従来では着目されていなかつた、比
較的短いパルス幅τ0のパルス信号を用いたオンデ
マンドの場合における熱エネルギーの作用に基い
て形成される気泡の体積半減期を解明すること
で、従来の解決すべき各種の要素を総合的に解決
でき、一層の高速記録を効率よくしかも安定して
達成出来るものである。特に、記録ヘツドに対し
て強制冷却手段（以下に示す室温以下の冷却）を
用いずとも上記パルス信号で記録が行えること
は、装置構成の簡略化を達成でき、強制冷却に伴
う液体の温度変化の影響をも解決できるので実用
上極めて好ましいものである。 本発明は、特開昭54−59936号の発明をより一
層有効な技術として発展せしめることができた発
明であつて、特開昭54−51837号に記載されてあ
るインクのボタ落ち解決の技術とは根本的に次元
がことなり、短パルス高速安定記録を達成できる
もので、記録技術の発展に対して貢献度は極めて
高いものである。 この様に、τ1/2がτ0との関係に於いて上記の範
囲となる、発生する気泡の体積変化の波形が得ら
れるべく熱特性が設計された記録ヘツドを使用し
て記録することによつて、吐出液滴量の均一化、
液滴吐出方向の安定化、液滴吐出スピードの均一
化、及び記録信号に対する応答の忠実性と確実性
の向上を図ることが出来、高解像度で高品質の画
像を高速記録することが極めて容易に行える。更
には、前記の様な関係を満足する様な気泡の体積
変化の波形とすることによつて、熱作用部に於い
て電気信号の電気熱変換体への入力によつて発生
される熱エネルギーが、該熱作用部にある液体に
高効率で作用し、その結果生じた液滴吐出の為の
原動力が液滴吐出に有効に消費される様になるの
で、省液滴吐出エネルギー化を実現することが容
易となる。 「実施例」 以下、本発明を図面に従つて、更に具体的に説
明する。 第１図ａは、本発明が適用される液体噴射記録
ヘツドのオリフイス側から見た正面部分図、第１
図ｂは、第１図ａに一点鎖線XYで示す部分で切
断した場合の切断面部分図である。 図に示される記録ヘツド１は、その表面に電気
熱変換体２が設けられている基板３の表面に、所
定の線密度で所定の巾と深さの溝が所定数設けら
れている溝付板４で覆う様に接合することによつ
て、オリフイス５と液吐出部６が形成された構造
を有している。図に示す記録ヘツドの場合、オリ
フイス５を複数有するものとして示されてある
が、勿論本発明は、これに限定されるものではな
く単一オリフイスの場合の記録ヘツドへの適用の
場合も本発明の範疇に這入るものである。 液吐出部６は、その終端に液滴を吐出させる為
のオリフイス５と、電気熱変換体２より発生され
る熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生し、
その体積の膨張と収縮に依る急激な状態変化を引
起こす処である熱作用部７とを有する。 熱作用部７は、電気熱変換体２の熱発生部８の
上部に位置し、熱発生部８の液体と接触する熱作
用面９をその底面としている。 熱発生部８は、基板３上に設けられた下部層１
０、該下部層１０上に設けられた発熱抵抗層１
１、該発熱抵抗層１１上に設けられた上部層１２
とで構成される。発熱抵抗層１１には、熱を発生
させる為に外層１１に通電する為の電極１３，１
４がその表面に設けられてある。電極１３は、各
液吐出部の熱発生部に共通の電極であり、電極１
４は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱させ
る為の選択電極であつて、液吐出部の流路に沿つ
て設けられてある。 上部層１２は、発熱抵抗層１１を、使用する液
体から化学的・物理的に保護する為に発熱抵抗層
１１と液吐出部６にある液体とを隔絶すると共
に、液体を通じて電極１３，１４間が短絡するの
を防止する発熱抵抗層１１の保護的機能を有して
いる。 上部層１２は、上記の様な機能を有するもので
あるが、発熱抵抗層１１が、耐液性があり、且つ
液体を通じて電極１３，１４間が電気的に短絡す
る心配が全くない場合には、必ずしも設ける必要
はなく、発熱抵抗層１１の表面に直に液体が接触
する構造の電気熱変換体として設計しても良い。 下部層１０は、主に熱流量制御機能を有する。
即ち、液滴吐出の際には、発熱抵抗層１１で発生
する熱が基板３側の方に伝導するよりも、熱作用
部７側の方に伝導する割合が出来る限り多くな
り、液滴吐出後、詰り発熱抵抗層１１への通電が
OFFされた後には、熱作用部７及び熱発生部８
にある熱が速かに基板３側に放出されて、熱作用
部７にある液体及び発生した気泡が急冷される為
に設けられる。 この様に、液滴吐出の際には、熱作用部７側へ
の熱流量の割合が出来る限り大きく、発熱抵抗層
１１への通電がOFFされた際には、基板３側へ
の熱流量の割合が出来る限り大きくなる様にし
て、液滴吐出エネルギーの高効率化と高熱応答性
及び連続的繰返し液滴吐出性の向上、液滴吐出周
波数の向上、吐出液滴量の均一化、液滴吐出方向
の安定化、液滴吐出スピードの均一化、及び記録
信号に対する応答の忠実性と確実性の向上を実現
させるには、発生する気泡の体積変化カーブに於
いて、前記した関係が成立する様にして記録を実
行すれば良いものである。 この点を更に具体的に説明する。 第２図には、記録ヘツドに設けられた電気熱変
換体２に記号Ｐで示すパルス波形の電気信号を入
力した際の発生する気泡の体積の時間的変化が示
される。 今、電気熱変換体２に時刻t0と時刻tfに於いて
ON−OFFされるパルス状の電気信号Ｐが入力さ
れると、時刻t0よりτdだけ遅れた時点で熱作用部
７に於いて気泡が発生し、時間の経過と共に、そ
の体積Ｖが増大し、時刻tpに於いて最大体積Vnax
に到達する。この後、気泡の体積Ｖは時刻tpから
減少し始める。この減少中に、気泡の体積Ｖは時
刻t1/2で最大体積のVnaxの半分の体積Vnax／２に
なり、その後の気泡の体積Ｖは気泡が消滅するよ
うに減少する。従つて、気泡の体積Ｖの立ち下が
りカーブを検討する上では、この時刻tpから時刻
t1/2までの時間τ1/2は重要なパラメータとなる。 この気泡の体積Ｖの減衰カーブが最大体積
Vnaxから体積Vnax／２に至るのに要する時間τ1/2
と電気信号Ｐのパルス幅τ0との関係が上記のよう
になり、気泡の発生時点より最大体積Vnaxに至
る気泡の体積Ｖの立ち上がりカーブを含めた気泡
の体積Ｖの時間的変化を規定することは、記録の
安定化にとつて重要であることが理解できよう。 この様に、発生する気泡の体積Ｖの時間変化に
於ける立上がりカーブと立下がりカーブとの関係
を保持すれば、前記立下がりカーブを技術的に可
能な限り急峻にすることが出来る為、前記した如
きの本発明の目的は、十二分に達成する事が出来
る。 以下、本発明を具体例に従つて具体的に説明す
る。 具体例 アルミナ基板上にSiO2層（下部層）をスパツ
タリングにより5μｍ厚に形成、続いて発熱抵抗
層としてHfB2を1000Å厚に、アルミニウムを電
極として3000Å厚に積層した後、選択エツチング
によつて50μｍ×200μｍの発熱抵抗体パターンを
形成した。次にSiO2層をスパツタリングにより
3500Å厚に保護層（上部層）として積層して基板
上に電気熱変換体を形成した後、幅50μｍ×深さ
50μｍの溝を刻んだガラス板を溝と発熱抵抗体が
合致するように接合した。引続いて発熱抵抗体の
先端とオリフイスの距離が250μｍになるように
オリフイス端を研磨して記録ヘツドを作成した。
この記録ヘツドに黒色染料とエタノールを主成分
とするインクを0.015気圧の背圧で熱作用部に供
給しながら、10μs、45Vの短形電圧パルス印字信
号を200μsの周期で電気熱変換体に10時間連続し
て印加したところ、印字信号に従つて忠実且つ確
実に液滴が吐出した。 この場合、１パルス印字信号当りの熱作用面の
温度変化を初期より1000パルスに就て測定したと
ころ、総て同形の温度変化カーブを示し、τ1/2は
25μsであつた。 これに対して、同じ記録ヘツドを使用し、アル
ミナ基板の裏面に冷媒を接触させてシリコン基板
裏面の表面温度で約−30℃になるように、連続し
て及び印字信号に同期させて強制冷却し乍ら記録
を実行した以外は、上記の場合と全く同様にして
記録試験を行つた。その結果、強制冷却を行う
と、吐出液滴量の不均一化、液滴吐出方向の乱
れ、液滴吐出スピードの不均一化が生じ、品質の
高い画像を記録することが出来なかつた。それば
かりか、印字信号に応じて記録スピードを高める
ことが出来ず且つ液滴吐出に間引き現象が生じ
た。 この場合の熱作用面の温度カーブを上記と同様
に測定して見たところ、印字信号パルス毎に温度
変化カーブの形状が異なり、1000印字信号パルス
平均でτ1/2が、連続強制冷却で7μs、同期的強制冷
却で5μsであつた。 次に、同じ記録ヘツドを使用し、印字信号パル
スのパルス幅τ0を3μsにして、強制冷却なしの場
合、基板裏側表面温で、−30℃で連続強制冷却場
合、印字信号パルスに同期させて−30℃強制冷却
した場合のそれぞれに就いてτ1/2を測定し、その
場合の記録した画像の評価を行つた。その結果が
第１表に示される。 尚、表に於いて画像評価の基準は、○……極め
て高品質、△……実用的に充分通用する品質、×
……実用的に不適切な品質、である。
【表】
「効果」
本発明によれば、上記に具体的に述べたように
前記従来法に較べ連続的長時間記録に於いても常
時安定して一層高速で且つより高解像度、より高
品質の画像を記録することが出来る。 又、吐出液滴量の均一化、液滴吐出方向の安定
化、液滴吐出スピードの均一化、及び記録信号に
対する応答の忠実性と確実性の向上を図ることが
出来、高解像度で高品質の画像を高速記録するこ
とが極めて容易に行える。更には、熱作用部に於
いて電気信号の電気熱変換体への入力によつて発
生される熱エネルギーが、該熱作用部にある液体
に高効率で作用し、その結果生じた液滴吐出の為
の原動力が液滴吐出に有効に消費される様になる
ので、省液滴吐出エネルギー化を実現することが
容易となる。
前記従来法に較べ連続的長時間記録に於いても常
時安定して一層高速で且つより高解像度、より高
品質の画像を記録することが出来る。 又、吐出液滴量の均一化、液滴吐出方向の安定
化、液滴吐出スピードの均一化、及び記録信号に
対する応答の忠実性と確実性の向上を図ることが
出来、高解像度で高品質の画像を高速記録するこ
とが極めて容易に行える。更には、熱作用部に於
いて電気信号の電気熱変換体への入力によつて発
生される熱エネルギーが、該熱作用部にある液体
に高効率で作用し、その結果生じた液滴吐出の為
の原動力が液滴吐出に有効に消費される様になる
ので、省液滴吐出エネルギー化を実現することが
容易となる。
第１図ａは、本発明の適用される液体噴射記録
ヘツドの好適な実施態様の１つのオリフイス側か
らの正面部分図、第１図ｂは、第１図ａの一点鎖
線XYで示す部分で切断した場合の切断面部分
図、第２図は、記録ヘツドに入力される電気信号
Ｐと発生する気泡の体積Ｖの時間的変化を示すタ
イミングチヤートである。 １……液体噴射記録ヘツド、２……電気熱変換
体、３……基板、４……溝付板、５……オリフイ
ス、６……液吐出部、７……熱作用部、８……熱
発生部、９……熱作用面、１０……下部層、１１
……発熱抵抗層、１２……上部層、１３……共通
電極、１４……選択電極。
ヘツドの好適な実施態様の１つのオリフイス側か
らの正面部分図、第１図ｂは、第１図ａの一点鎖
線XYで示す部分で切断した場合の切断面部分
図、第２図は、記録ヘツドに入力される電気信号
Ｐと発生する気泡の体積Ｖの時間的変化を示すタ
イミングチヤートである。 １……液体噴射記録ヘツド、２……電気熱変換
体、３……基板、４……溝付板、５……オリフイ
ス、６……液吐出部、７……熱作用部、８……熱
発生部、９……熱作用面、１０……下部層、１１
……発熱抵抗層、１２……上部層、１３……共通
電極、１４……選択電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液滴を吐出するオリフイス及び該オリフイス
に連通し液滴を吐出する為の熱エネルギーが液体
に作用する熱作用部を有する吐出部と、電気信号
の入力によつて前記熱エネルギーを発生する電気
熱変換体が設けられた基体とを具備した記録ヘツ
ドに対して、前記電気熱変換体に前記電気信号と
してのパルス信号を印加することで前記熱作用部
に気泡を発生せしめて液滴を吐出させて記録を行
うオンデマンドの液体噴射記録方法であつて、 前記パルス信号としてパルス幅τ0が０＜τ0≦
10μsの範囲にあるパルス信号を前記電気熱変換体
に印加した際の前記電気熱変換体と前記基体との
熱特性が、前記パルス幅τ0の前記パルス信号に対
して発生する前記気泡の体積の最大値Vnaxがそ
の半分であるVnax／２まで減少するのに要する
時間τ1/2と前記パルス幅τ0との関係において、 τ0≦τ1/2≦4τ0 である前記記録ヘツドを使用することを特徴とす
る液体噴射記録方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6856779A JPS55161663A (en) | 1979-06-01 | 1979-06-01 | Liquid injection recording method |
| US06/149,429 US4313124A (en) | 1979-05-18 | 1980-05-13 | Liquid jet recording process and liquid jet recording head |
| DE3051241A DE3051241C2 (de) | 1979-05-18 | 1980-05-16 | Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen auf einen Aufzeichnungsträger |
| DE3051238A DE3051238C2 (de) | 1979-05-18 | 1980-05-16 | Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung |
| DE3051239A DE3051239C2 (de) | 1979-05-18 | 1980-05-16 | Schreibkopf für einen Tintenstrahldrucker |
| DE19803018852 DE3018852A1 (de) | 1979-05-18 | 1980-05-16 | Verfahren zum tintenstrahldrucken sowie schreibkopf fuer einen tintenstrahldrucker |
| DE3051240A DE3051240C2 (de) | 1979-05-18 | 1980-05-16 | Tintenstrahl-Schreibkopf |
| DE3051237A DE3051237C2 (de) | 1979-05-18 | 1980-05-16 | Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6856779A JPS55161663A (en) | 1979-06-01 | 1979-06-01 | Liquid injection recording method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55161663A JPS55161663A (en) | 1980-12-16 |
| JPH0379190B2 true JPH0379190B2 (ja) | 1991-12-18 |
Family
ID=13377463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6856779A Granted JPS55161663A (en) | 1979-05-18 | 1979-06-01 | Liquid injection recording method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55161663A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3637493C2 (de) * | 1986-11-04 | 1996-02-29 | Passavant Werke | Schachtabdeckung mit Dämpfungseinlage |
| JPH02510A (ja) * | 1987-10-06 | 1990-01-05 | Ricoh Co Ltd | 液体噴射記録ヘッド |
| JP2907338B2 (ja) * | 1987-10-12 | 1999-06-21 | 株式会社リコー | 液体噴射記録方法 |
| JPH021312A (ja) * | 1988-02-23 | 1990-01-05 | Ricoh Co Ltd | 液体噴射記録ヘッド |
| US5980024A (en) * | 1993-10-29 | 1999-11-09 | Hitachi Koki Co, Ltd. | Ink jet print head and a method of driving ink therefrom |
-
1979
- 1979-06-01 JP JP6856779A patent/JPS55161663A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55161663A (en) | 1980-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4313124A (en) | Liquid jet recording process and liquid jet recording head | |
| US4410899A (en) | Method for forming liquid droplets | |
| JPH0117862B2 (ja) | ||
| JP3320825B2 (ja) | 記録装置 | |
| GB2044680A (en) | Ink jet recording method | |
| JPH0344912B2 (ja) | ||
| JPS6345308B2 (ja) | ||
| JPH0379190B2 (ja) | ||
| JPS5849188B2 (ja) | 液体噴射記録法 | |
| JPH0237301B2 (ja) | Ekitaifunshakirokuho | |
| JPS647871B2 (ja) | ||
| JPH0237302B2 (ja) | Ekitaifunshakirokuho | |
| JP3249735B2 (ja) | インク噴射装置およびその駆動方法 | |
| JPS5842466A (ja) | 液体噴射記録法 | |
| JPS587361A (ja) | 液体噴射記録ヘツド | |
| JPS59124863A (ja) | 液体噴射記録ヘッド | |
| JPH0530630B2 (ja) | ||
| JP2000153612A (ja) | インクジェット記録法 | |
| JPS63197653A (ja) | インクジエツトヘツド | |
| US5980024A (en) | Ink jet print head and a method of driving ink therefrom | |
| JPS5934506B2 (ja) | 液体噴射記録ヘツド | |
| JP2001088305A (ja) | 記録装置 | |
| JPS587360A (ja) | 液体噴射記録ヘツドの製造法 | |
| JPS6342578B2 (ja) | ||
| JPH0583374B2 (ja) |