JPH04211950A - 液体噴射記録ヘッドおよび液体噴射記録装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吐出口より吐出される
液体を用いて記録を行う液体噴射記録装置および上記吐
出を行うための液体噴射記録ヘッドに関し、特には熱エ
ネルギーを利用して吐出を行う液体噴射記録ヘッドおよ
び該ヘッドを用いた液体噴射記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱エネルギーを利用して液体を吐出する
液体噴射記録は、液体吐出のエネルギー発生手段として
例えば電気熱変換体を用い、ここで発生する熱エネルギ
ーをその熱作用面で液体に作用させて気化し、気泡を発
生させる。この気泡の生成に伴う液体の圧力変動により
吐出口から液体を吐出して記録を行う。

【０００３】この方式による記録は、記録用の液体を吐
出するための吐出口を高密度に配列することができるた
め記録画像において高解像度が得られることや記録ヘッ
ドを小型化できるなどの利点を有している。

【０００４】しかしながら、吐出口を高密度に配列しよ
うとすると必然的に液流路を細くする必要がある。この
場合、液流路のイナータンスおよびインピーダンスが高
くなり液体を吐出した後、記録液が供給口から充填され
液流路の吐出口近傍にメニスカスが形成されるまでの時
間（リフィル時間）が長くなり、高速度記録を行う上で
障害となるものであった。

【０００５】これに対し、液流路を短くすることによっ
てイナータンスやインピーダンスを低くし、これにより
、リフィル時間を短縮することができるが、その場合、
液流路が短いことによって吐出液滴の速度及び体積が減
少し安定した記録が行えないという問題を生じる場合が
あった。

【０００６】特開昭６０−２０４３５２　には、この問
題を解消し、短い液流路においても安定した吐出が行え
るように、液流路において電気熱変換体より供給口側に
、記録液の供給口側への流出を低減するための抵抗体を
付設したインクジェット記録ヘッドが開示されている。

【０００７】また特開平１−８７３５６　には、上記気
泡の持つエネルギーの吐出に利用する割合を向上させる
ために、熱発生部近傍の液流路の流れに直交する断面積
が吐出口側ほど大きい構造のインクジェット記録ヘッド
が開示されている。さらに、特開平１−１９５０５０に
は、熱エネルギー作用部近傍の液流路の天井をそれ以外
の部分より高くすることにより、特開昭５６−１３９９
７０　の構成要件である液流路を気泡で遮断しないこと
の具体例が公開されている。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記特開昭６０−２０４３５２　のような方法においては
、（１）液流路中に抵抗体を付設することは高密度化、
マルチノズル化するほど難しくなり、限界があること、
（２）抵抗体が電気熱変換体から離れすぎると抵抗体と
しての効果が低減し、逆に近すぎると発生した気泡が抵
抗体と流路壁との間に向って成長し、抵抗体としての効
果が半減する、という問題があった。したがって抵抗体
の形状、寸法、位置等の最適設計が難しく、最適に設計
できてもその効果が十分とは言えなかった。

【０００９】また、上記特開平１−８７３５６　の方法
は、エネルギー効率は良くなるがマルチノズル化に限度
があった。これに記載された発明によれば、液流路の断
面積は吐出側ほど大きくなるので、隣り合う液流路を隔
てる壁は必然的に薄くなることになる。ところが、壁を
薄くしすぎると強度が不足したり、気泡の圧力が隣りの
液流路に伝わり吐出に悪影響を及ぼすため、高密度化、
マルチノズル化には適さない。

【００１０】さらに、上記特開平１−１９５０５０によ
れば液流路を気泡で遮断しないので記録液の補給を充分
に行え、安定した吐出を行える。しかしながらこの公報
には「熱液体噴射記録ヘッドエネルギー作用部近傍の天
井をそれ以外の部分より高くした」と記載されているの
みである。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、高密度で高速記録が安定的に行えるマルチノズル
の液体噴射記録ヘッドおよびこれを用いた液体噴射記録
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
熱エネルギーの利用によって液体を吐出するために設け
られた複数の吐出口と、該吐出口にそれぞれ連通し前記
液滴を形成するための液体が供給される複数の液流路と
、該液流路のそれぞれに前記液体を供給するための複数
の供給口と、前記吐出口のそれぞれに対応して設けられ
た熱エネルギーを発生する手段としての複数の電気熱変
換体を具備し、該電気熱変換体のそれぞれは、発生され
る熱エネルギーが前記液体に作用する面としての熱作用
面を前記液流路の底面に有する液体噴射記録ヘッドにお
いて、前記液流路の当該流路配列方向の幅が前記電気熱
変換体の最も供給口側端から前記吐出口の間で最大値を
とり、当該液流路は、少なくとも該最大値の部分近傍で
、前記吐出口および前記供給口何れの方向に向っても単
調に減少する部分を有し、かつ当該減少率が前記吐出口
側が大であることを特徴とする。

【００１３】また、熱エネルギーの利用によって液体を
吐出するために設けられた複数の吐出口と、該吐出口に
それぞれ連通し前記液滴を形成するための液体が供給さ
れる複数の液流路と、該液流路のそれぞれに前記液体を
供給するための複数の供給口と、前記吐出口のそれぞれ
に対応して設けられた熱エネルギーを発生する手段とし
ての複数の電気熱変換体を具備し、該電気熱変換体のそ
れぞれは、発生される熱エネルギーが前記液体に作用す
る面としての熱作用面を前記液流路の底面に有する液体
噴射記録ヘッドを有して記録を行う液体噴射記録装置に
おいて、前記液流路の当該流路配列方向の幅が前記電気
熱変換体の最も供給口側端から前記吐出口の間で最大値
をとり、当該液流路は、少なくとも該最大値の部分近傍
で、前記吐出口および前記供給口何れの方向に向っても
単調に減少する部分を有し、かつ当該減少率が前記吐出
口側が大であることを特徴とする。

【００１４】

【作用】以上の構成によれば、液体の吐出時には電気熱
変換体の熱によって発生した気泡は、電気熱変換体より
吐出口側に在る最大幅部分で成長し、かつ、この最大幅
部分によって吐出方向のインピーダンスを下げることが
できる。また、記録液のリフィル時には、供給口から吐
出口側に向かって広がり管を構成しているため、リフィ
ル時のインピーダンスを下げることができ、また、これ
は吐出時のインピーダンスを高めることになる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１６】まず、本発明の以下で述べる各実施例に底
流する本発明の原理について説明する。

【００１７】記録ヘッドにおける液流路の構造は、電気
熱変換体のサイズ、位置、発生する熱エネルギー、液流
路の流路抵抗、吐出口の大きさ、形状等の全てを考慮し
、吐出される液滴の量とスピードを目標値に合せて決定
するが、上記したそれぞれの要素は製造プロセス上、あ
るいは幾何学的な制限を有するので任意に設定できない
ことがある。もしこのような制限がないならば、液流路
は流路抵抗（インピーダンス、イナータンス）が小さい
ほど効率が良くなるので大きくかつ短くし、電気熱変換
体のサイズと位置および吐出口の大きさ等を調整し、液
滴の量とスピードを目標値に合せることができる。しか
し、例えばマルチノズル（複数吐出口）の場合には、隣
接液流路との間に隔壁が存在することによって液流路の
幅は制限を受けるし、隔壁を薄くしすぎて強度不足にな
ることを避ける配慮も必要になるなど様々な制限的要素
が存在する。

【００１８】本発明は、流体インピーダンスの方向性お
よび流量依存性を利用したものである。すなわち、液流
路のインピーダンスを流路全体にわたってできるだけ小
さくしたいのは前述の通りだが、液流路のインピーダン
スを、液滴の吐出時と記録液の供給時のそれぞれに異な
らせることによって方向性および流量依存性を持たせ、
結果として吐出やリフィルの効率を良くするものである
。

【００１９】この説明には、液流路のインピーダンスを
電気熱変換体より吐出口側（前方）と供給口側（後方）
に分けて考えるとわかりやすい。液滴吐出時には、記録
液が前方に動きやすく後方に動きにくいと効率良く吐出
を行える。すなわち、インピーダンスは後方にくらべて
前方をより小さくすることが望ましい。一方、記録液の
供給時は、液流路内で後退した記録液を元の位置に戻そ
うとするので、前方でも後方でも記録液が動きやすいこ
とが望ましい。つまりインピーダンスは前方、後方とも
小さくする必要がある。すなわち、前方のインピーダン
スは常に小さく、後方のそれは、記録液の吐出時は大き
く、供給時は小さいと効率良い吐出やリフィルが行える
。このように、後方のインピーダンスには場合によって
相反する特性が求められる。

【００２０】液流路の長さと幅の調整は、液流路のイン
ピーダンスを効果的に変える方法である。本発明は幅に
注目しなされた。液流路幅とインピーダンスの間には、
一般に、幅を大きくするとインピーダンスが小さくなり
、幅を小さくするとインピーダンスが大きくなるという
関係がある。上述したことから、液滴吐出時は前方の幅
を大きくし後方の幅は小さくすることが望ましいが、記
録液の供給時には後方の幅は大きくするのが良く、矛盾
した特性が求められる。しかし、吐出時と供給時の記録
液の動き方の違いを加味するとこの矛盾をほぼ解消する
ことができる。

【００２１】すなわち、本発明者らは吐出と供給に必要
な時間の差に注目した。吐出は供給に比べて短時間で行
われるので流速が速く、供給はそれより遅い流れである
。この流速差と液流路構造の工夫でインピーダンスに方
向性及び流速依存性を持たせることができる。

【００２２】まず、液流路の後方について説明する。本
発明の液流路構造によれば、吐出時の記録液は電気熱変
換体から供給口に向って幅の小さくなる管（狭まり管）
を速く流れることになるので流れにくい。つまり、幅が
一定のときに比べると吐出方向と反対方向の流れに対し
てインピーダンスは大きくなり、効率良く吐出が行える
。一方、供給時は流れの向きが逆になり供給口から電気
熱変換体に向い幅の大きくなる管（広がり管）をゆっく
りと流れることになるのでこの流れに対するインピーダ
ンスは低くなり記録液供給が速やかに行われる。次に、
液流路の前方について説明する。前方では吐出時、供給
時ともに記録液の流れは電気熱変換体から吐出口側に向
っている。従って効率を良くするには吐出口に向い広が
り管の構造であれば良い。

【００２３】以上から、流路全体としては供給口から吐
出口にむかって広がり管の構造にすると効率が良いこと
になる。しかし、液流路の前方構造には吐出液滴の量、
吐出速度の制御という重要な役割があるので、上述のよ
うに吐出等の効率を優先させる要因だけによってその構
造を決定することはできない。また、上述のような単な
る広がり管の構造では液流路の高密度化、マルチノズル
化に限界がある。そこで本発明の前方構造が生れた。す
なわち、液滴の量，吐出速度の制御のため電気熱変換体
部分から吐出口に向かって、液流路の幅が減少する構造
とした。このとき、液流路の最大幅部はより前方（吐出
口側）にあることが望ましいが、吐出圧力発生の作用中
心となる電気熱変換体より吐出口側にあれば本発明の効
果は実現できる。この構造によれば、吐出等の効率を向
上させるから液滴を所望の量、吐出速度に制御すること
が比較的容易であり、かつ高密度化、マルチノズル化が
可能となる。

【００２４】すなわち、本発明によれば、供給口側から
電気熱変換体部に向い広がり管となる液流路構造は、電
気熱変換体部中央部より前方で最大の液流路幅となり、
この最大幅の部分を極めて小さな部分としたのでこの幅
は液流路のピッチを考慮した最大限にとることができる
。これにより、液流路全体の流路インピーダンスを下げ
ることができる。これに対して、従来の液流路は、最大
液流路幅部の延長が比較的長いので、隔壁の強度や気泡
圧力の隣接液流路への影響を考慮すると隔壁を薄くする
ことはできず、液流路のピッチに対してこの幅は、小さ
なものであった。従って、本発明によりマルチノズル化
を小型に実現できる。本発明において、最大流路幅を構
成する部分の長さは液流路の隔壁を構成する材料の特性
、また、吐出口および供給口に向い単調に減少する割合
などから決定するが、点（長さ０）にしたときが最も広
い幅を実現できる。また電気熱変換体と液流路壁との距
離を大きくとれるので、気泡が壁におさえられずに無理
なく成長するようになり、気泡のエネルギーを吐出エネ
ルギーに変換する効率も向上する。

【００２５】 実施例１および比較例 図１に示すように、基板４上に隔壁７を一定の間隔をお
いて形成し、その間に電気熱変換体５を設け、天板６を
かぶせて液体噴射記録ヘッドを得た。隔壁、基板および
天板で囲まれた空間が液流路１となり、吐出される液体
は供給口３から供給され、吐出口２から吐出される。

【００２６】電気熱変換体５の中央付近では、隔壁の幅
をほぼゼロとし、液流路１の幅を最大とした（図におい
ては説明のためにある程度の幅をとってある）。

【００２７】各部の寸法は、吐出口面積４０×３０μｍ
２　、液流路長さ５００μｍ、液流路高さ４０μｍ、電
気熱変換体の大きさ３２×１５０μｍ２　、液流路ピッ
チ１０５．８μｍとした。液流路幅は、最大９５μｍ（
電気熱変換体のほぼ中央部分）、最小３０μｍ（供給口
部分）とした。

【００２８】図２は、本実施例の液流路１の部分を示し
た平面図である。

【００２９】従来の液体噴射記録ヘッドを比較例とし、
第２図と対応する図を図１３に示した。比較例において
は、液流路１は供給口３方向には狭くなっていない。

【００３０】比較例においては、液流路幅を、最大７０
μｍ（液流路主要部）、最小３５μｍ（吐出口部分）と
した以外は、各部の寸法は実施例１と同じである。

【００３１】本実施例の動作を、比較例と対比しながら
説明する。

【００３２】電気熱変換体５に電気パルスを加えると、
図２、図１３のように気泡８が発生し、成長する。本実
施例では、液流路１の幅が電気熱変換体のほぼ中央部分
で最大値となるので気泡８は隔壁の影響を受けにくく楕
円状に自由な成長をする。一方比較例の流路最大幅は構
造的に本実施例より狭くなるので気泡８の成長に壁の存
在が影響し、気泡８は電気熱変換体よりもかなり長くな
り図１３に示すひょうたん状になる。このため気泡のエ
ネルギーを利用する効率は本実施例のほうが良くなる。

【００３３】また、記録液の供給時は、本実施例では記
録液が供給口３から広がり管状の液流路１を比較的ゆっ
くりと流れるため、供給時のインピーダンスは吐出時よ
り小さくなるが、比較例にこの効果はない。比較例の構
造は吐出時、供給時それぞれのインピーダンスの差が小
さいので、前述した吐出時と供給時のそれぞれで液流路
に求められる特性を満足することが困難である。このた
め、双方の、バランスでインピーダンスを決定していた
。これに対して、本実施例によれば両者に要求される特
性を共にほぼ満足させることができる。

【００３４】 実施例２ 図３に示す実施例２の液体噴射記録ヘッドは、液流路１
の長さ２００μｍ、電気熱変換体５の大きさ４５×３５
μｍ２　とした以外は実施例１と同様である。この例で
は、本発明の特色である広い液流路幅の効果を最大限利
用しており、最大液流路幅および電気熱変換体５を吐出
口２側に近づけ、電気熱変換体５の幅を広げ、液流路１
の長さを短くした。

【００３５】電気熱変換体５を吐出口２に近づけること
のできた理由は、気泡が自由に成長でき、比較例のよう
に記録液の流れ方向に伸びることがないためである。す
なわち、図１３に示す比較例では、電気熱変換体５を吐
出口２に近づけすぎると気泡８が外気と連通し液流路１
内に空気が入り吐出不良の原因となる場合があるが、本
実施例ではこの心配がなくなった。さらに電気熱変換体
５が吐出口２に近いので小さな電気熱変換体５で吐出を
行えるようになり、効率が良くかつ省エネルギーも実現
した。また、流路長も短くできたので液流路１全体のイ
ンピーダンスを小さくする効果もあり、従来に比べてか
なりの効率アップとなった。

【００３６】 実施例３ 図４に示すように、基板４上に電気熱変換体５を一定の
間隔をおいて形成した（図４は分かり易さを優先させた
ため省略がある）。また天板６の、上記電気熱変換体５
に対応する位置に溝を設けて液流路１を形成した。天板
６と基板４を合せて液体噴射記録ヘッドを得た。各液流
路１は隔壁７により隔てられる。吐出される液体は供給
口３から供給され、吐出口２から吐出される。

【００３７】電気熱変換体５のほぼ中央付近では、隔壁
７の幅をほぼゼロとして（図においては説明のためにあ
る程度の幅をとってある）液流路幅を最大にするととも
に、液流路高さを最大にして、液流路１の断面積をこの
部分において最大とした。

【００３８】各部の寸法は、吐出口面積３５×３５μｍ
２、液流路最大高さ６０μｍとした以外は実施例１と同
じである。

【００３９】図５（ａ）は、本実施例の液流路の部分を
示した平面図であり、図５（ｂ）はそのａ−ａ′断面図
、図５（ｃ）はそのｂ−ｂ′断面図である。

【００４０】本実施例の作用効果については実施例１と
同様である。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１に本実施例１、２、３および比較例の
液体噴射記録ヘッド特性を示す。表からわかるように実
施例の液体噴射記録ヘッドは優れた特性を有する。

【００４３】 実施例４ 図６，図７はそれぞれ図１，図２と同様の図を示し、実
施例１の変形例を示すものである。すなわち、液流路１
の最大幅部分を、実施例１に示した電気熱変換体５の中
央部から、さらに吐出口側へ配置した実施例を示す。こ
れにより、気泡８の成長を吐出口２側へ促し、より吐出
効率を高めることができる。

【００４４】なお、以下に記す各実施例も、同様に最大
幅位置をより吐出口側へ配置したものである。

【００４５】また、本例に示す構成において、図５に示
した実施例と同様に、液流路の最大幅の位置でその高さ
も最大とする構成としてもよい。

【００４６】さらに、図７中に破線ａ，ｂおよびｃとで
それぞれ示すように、液流路１の構造を、これら破線の
いずれかあるいはこれらの組合せで示される構造として
もよい。すなわち、本発明による効果は、液流路の最大
幅部分が点または極めて短い線で構成され、少なくとも
その前方および後方に向かってその幅が減少する構造で
あって、しかも、前方における減少率が後方におけるそ
れよりも大きいことによって得られる。このことは、本
発明の各実施例に共通の原理である。

【００４７】 実施例５ 図８は図３と同様の図を示し、実施例２の変形例を示す
ものである。本例は、液流路１の最大幅位置を実施例２
の場合よりも吐出口２側へ移した構造を示す。

【００４８】なお図３，図８の構成において、電気熱変
換体５のインク流れ方向に関した幅は、図２，図７の実
施例の幅に比べて大きく、図３，図８の電気熱変換体５
のインク流れ方向に関した長さよりも大きい。この構成
は、気泡の幅方向への成長を確実にし、電気熱変換体５
よりも吐出口側にあるインクを確実にしかも早急に吐出
せしめることが可能であると共に、リフィル特性をより
向上できるので好ましいものである。

【００４９】加えて、図３，図８の実施例の吐出口の幅
は、この電気熱変換体５の幅よりも小さいため、流路内
の急激かつ早急なインク吐出力をより集中させて良好な
記録を可能にしている。

【００５０】さらに、図８の構成は、電気熱変換体５の
吐出口２側の端部が、流路幅が単調減少する領域ではな
く、ほぼ同等の流路幅の部分（或は、単調増加する領域
でも良い）にある。また、図８の構成は、図２，図７の
実施例と比較して上述した幅構成を有している。

【００５１】これらによれば、成長した気泡は、最大幅
よりも小さい幅の上流側で両側壁へ向って成長し易いの
で、電気熱変換体以降の下流側域のインクを急激に吐出
口側へ指向せしめることができる。しかも本例では気泡
の成長は、上流側へは相対的に小さくすることができる
のでリフィル効果も優れたものとなる。

【００５２】 実施例６ 図９，図（ａ），（ｂ）は、それぞれ図４，図５（ａ）
，（ｂ）と同様の図であり、実施例３の変形例を示す。

【００５３】図９，図１０（ａ），（ｂ）において、電
気熱変換体５の中央部より吐出口２側で、基板４の表面
において、隔壁７の幅をほぼゼロとしかつ液流路幅を最
大にする。さらに、液流路高さを液流路幅最大部よりさ
らに吐出口２側で最大とし、電気熱変換体５の中央部よ
り吐出口２側に液流路の断面積最大部を設けた。

【００５４】なお、各部の寸法は、吐出口面積３５×３
５μｍ２　，液流路最大幅９５μｍ，液流路最大高さ６
０μｍ，液流路最大高さ部の液流路天井の幅４５μｍと
した意外は実施例１と同じである。

【００５５】図１１は上述した液体噴射記録ヘッドを示
し、インクタンクを一体とした交換自在な形態のもので
ある。

【００５６】図に示す記録ヘッド１０は、上述したよう
に液流路および共通液室を構成するための凹部（溝）を
形成した天板と、吐出エネルギーを発生するための電気
熱変換体およびこれに電気信号を供給するためのＡｌ配
線等が成膜技術によってＳｉ基板上に形成された基板と
を接合することによって構成される。

【００５７】また、図中６００は記録ヘッド本体１０に
隣接して配設されるサブインクタンクであり、このサブ
インクタンク６００および上記本体は蓋３００および８
００によって支持される。さらに、１０００はカートリ
ッジ本体、１１００はカートリッジ本体の蓋部材である
。カートリッジ本体内部にはインクタンクが内蔵され、
サブインクタンク６００に適宜インクを供給する。 以上の記録ヘッド本体１０とカートリッジ本体１０００
とによってこれらが一体の記録ヘッドカートリッジ８０
を得ることができる。

【００５８】本発明の記録ヘッドは、図１１に示すよう
にカートリッジ８０の形態で得ることもでき、さらにこ
れを用いて図１２のような液体噴射記録装置を構成する
ことができる。

【００５９】なお、図１２において８０は図１１に示し
たカートリッジであり、このカートリッジ８０は、押え
部材８１によりキャリッジ５１の上に固定されており、
これらはシャフト２１に沿って長手方向に往復動可能と
なっている。また、キャリッジ５１に対する位置決めは
、例えば蓋３００に設けた穴と、キャリッジ１５側に設
けたダボ等により行うことができる。さらに、電気的接
続は配線基板に設けた接続パッドに、キャリッジ５１上
のコネクタを結合させればよい。

【００６０】記録ヘッドにより吐出されたインクは、記
録ヘッドと微少間隔をおいて、プラテン１９に記録面を
規制された記録媒体１８に到達し、記録媒体１８上に画
像を形成する。

【００６１】記録ヘッドには、ケーブル１６およびこれ
に結合する端子を介して適宜のデータ供給源より画像デ
ータに応じた吐出信号が供給される。カートリッジ８０
は、用いるインク色等に応じて、１ないし複数個（図で
は２個）を設けることができる。

【００６２】また、図１２において、１７はキャリッジ
５１をシャフト２１に沿って走査させるためのキャリッ
ジモータ、２２はモータ１７の駆動力をキャリッジ５１
に伝達するワイヤである。また、２０はプラテンローラ
１９に結合して記録媒体１８を搬送させるためのフィー
ドモータである。

【００６３】本実施例の吐出口部は、単調に減少した端
部として図示してあるが、吐出口部を単調減少した部分
端よりもさらに小面積の吐出口部としても良く、吐出口
部に厚み（流れ方向に関しての長さ）を持たせた吐出部
としても良い。

【００６４】 （その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとし
て熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレ
ーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態
変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において
優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば
記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。

【００６５】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長
，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出
させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号
をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行
われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４
３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適
している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発
明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されてい
る条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことがで
きる。

【００６６】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００６７】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００６８】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００６９】また、本発明に記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば
、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニン
グ手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは
別の加熱素子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
ことも安定した記録を行なうために有効である。

【００７０】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本
発明は極めて有効である。

【００７１】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいはインクジェット方式ではイ
ンク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を
行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制
御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時に
インクが液状をなすものであればよい。加えて、積極的
に熱エネルギによる昇温をインクの固形状態から液体状
態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで防
止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱
エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化
し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達す
る時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネ
ルギによって初めて液化する性質のインクを使用する場
合も本発明は適用可能である。このような場合のインク
は、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０
−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート
凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状
態で、電気熱変換体に対して対向するような形態として
もよい。本発明においては、上述した各インクに対して
最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもの
である。

【００７２】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば液体の吐出時には電気熱変換体の熱によって発生
した気泡は、電気熱変換体より吐出口側に在る最大幅部
分で成長し、かつ、この最大幅部分によって吐出方向の
インピーダンスを下げることができる。また、記録液の
リフィル時には、供給口から吐出口側に向かって広がり
管を構成するため、リフィル時のインピーダンスを下げ
ることができ、また、これは吐出時のインピーダンスを
高めることになる。

【００７４】この結果、気泡のエネルギーを記録液の吐
出に利用する効率を良くするとともに、高密度化、マル
チノズル化に好適な液体噴射記録ヘッドおよびその装置
が得られる。さらに液流路幅の広さを最大限利用すれば
一層高効率になり、従来に比べて格段の省エネルギーが
実現できる。

【００７５】さらに、吐出速度も従来のものと同等以上
の液体噴射記録ヘッドおよびその装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。

【図２】その液流路部分の平面図である。

【図３】実施例２の液流路部分の平面図である。

【図４】実施例３の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。

【図５】（ａ）および（ｂ），（ｃ）は、それぞれその
液流路部分の平面図および断面図である。

【図６】実施例４の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。

【図７】その液流路部分の平面図である。

【図８】実施例５の液流路部分の平面図である。

【図９】実施例６の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。

【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれその液流路
部分の平面図および断面図である。

【図１１】本発明の実施例にかかる液体噴射記録ヘッド
を用いて構成されるヘッドカートリッジの外観斜視図で
ある。

【図１２】上記カートリッジを用いることが可能な液体
噴射記録ヘッドの外観斜視図である。

【図１３】従来の液体噴射記録ヘッドの液流路部分の平
面図である。

【符号の説明】

１　　液流路 ２　　吐出口 ３　　供給口 ４　　基板 ５　　電気熱変換体 ６　　天板 ７　　隔壁 ８　　バブル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱エネルギーの利用によって液体を吐
   出するために設けられた複数の吐出口と、該吐出口にそ
   れぞれ連通し前記液滴を形成するための液体が供給され
   る複数の液流路と、該液流路のそれぞれに前記液体を供
   給するための複数の供給口と、前記吐出口のそれぞれに
   対応して設けられた熱エネルギーを発生する手段として
   の複数の電気熱変換体を具備し、該電気熱変換体のそれ
   ぞれは、発生される熱エネルギーが前記液体に作用する
   面としての熱作用面を前記液流路の底面に有する液体噴
   射記録ヘッドにおいて、前記液流路の当該流路配列方向
   の幅が前記電気熱変換体の最も供給口側端から前記吐出
   口の間で最大値をとり、当該液流路は、少なくとも該最
   大値の部分近傍で、前記吐出口および前記供給口何れの
   方向に向っても単調に減少する部分を有し、かつ当該減
   少率が前記吐出口側が大であることを特徴とする液体噴
   射記録ヘッド。
2. 【請求項２】　　前記液流路の幅は、前記電気熱変換体
   の中央部から前記吐出口の間で最大値をとることを特徴
   とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
3. 【請求項３】　　前記熱エネルギーによって前記液体に
   膜沸騰を生じさせ、該膜沸騰による気泡の生成に基づい
   て液体を吐出することを特徴とする請求項１または２に
   記載の液体噴射記録ヘッド。
4. 【請求項４】　　熱エネルギーの利用によって液体を吐
   出するために設けられた複数の吐出口と、該吐出口にそ
   れぞれ連通し前記液滴を形成するための液体が供給され
   る複数の液流路と、該液流路のそれぞれに前記液体を供
   給するための複数の供給口と、前記吐出口のそれぞれに
   対応して設けられた熱エネルギーを発生する手段として
   の複数の電気熱変換体を具備し、該電気熱変換体のそれ
   ぞれは、発生される熱エネルギーが前記液体に作用する
   面としての熱作用面を前記液流路の底面に有する液体噴
   射記録ヘッドを有して記録を行う液体噴射記録装置にお
   いて、前記液流路の当該流路配列方向の幅が前記電気熱
   変換体の最も供給口側端から前記吐出口の間で最大値を
   とり、当該液流路は、少なくとも該最大値の部分近傍で
   、前記吐出口および前記供給口何れの方向に向っても単
   調に減少する部分を有し、かつ当該減少率が前記吐出口
   側が大であることを特徴とする液体噴射記録装置。
5. 【請求項５】　　前記液流路の幅は、前記電気熱変換体
   の中央部から前記吐出口の間で最大値をとることを特徴
   とする請求項４に記載の液体噴射記録装置。
6. 【請求項６】　　前記熱エネルギーによって前記液体に
   膜沸騰を生じさせ、該膜沸騰による気泡の生成に基づい
   て液体を吐出することを特徴とする請求項４または５に
   記載の液体噴射記録装置。