JPH04357045A - 液体噴射記録ヘッド及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、一般にインクと呼ばれ
る記録液を吐出口（吐出オリフィス）から液滴として吐
出させる液体噴射ヘッド及び該ヘッドを用いて該液滴を
飛翔させ、その被記録面への付着を以って記録を行う液
体噴射記録装置に関し、特にその液滴形成として液体に
気泡の形成を含む状態変化を生じせしめる熱エネルギー
を用いる分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録法、中でも所謂イン
クジェット記録法は記録時の騒音がほとんどないこと、
高速記録が可能なこと、或いは普通紙上に特別な定着処
理を必要とせずに記録が行えること等多大な利点を有し
ているので、最近特に活発な研究・開発が行われている
。

【０００３】このインクジェット記録法を要すれば、イ
ンクと称される記録用液体の液滴（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
行なう方法である。そしてこの記録法は原理とするイン
ク滴の発生法及び生じたインク滴の飛翔方向を制御する
為の制御方法の差異等に基づき、幾つかの方式に大別さ
れる。

【０００４】［背景技術］上記従来技術に対して、１具
体例として、本件出願人が先に出願（特願昭５２−１１
８７９８号）した熱エネルギーを用いる優れたインクジ
ェット記録方式を紹介する。

【０００５】この新規方式は、要するに、作用室中に導
入された記録用インクに対して、情報信号として熱的信
号を与え、前記インクが熱作用により急激な状態変化を
おこすことによってインクに加わる圧力に従って、先の
作用室に付設した吐出口（オリフィス）より、前記イン
クを小滴として吐出・飛翔せしめこれを被記録面に付着
させて記録を行う優れた方式である。この方式には、作
用部を従来になく高密度に配列でき、高速印字に能く適
合し得ると言う長所があり、入力信号（つまり、熱的信
号）に対するインク滴吐出の応答性、及び連続吐出の安
定性が従来に比べて優れている。

【０００６】［技術課題］ところが、ここに紹介した従
来より優れたインクジェット記録方式に就いては、信号
入力に対するインク吐出の応答性、また特に連続液滴吐
出の場合初滴に比べ２滴以下が小さいと言うように液吐
出の安定性が高速記録時には必ずしも満足の行くもので
はないと言う新たな課題が見出された。

【０００７】先に紹介した本発明に係るインクジェット
記録方式に就き、その概説をしておく。

【０００８】インクタンクよりインクジェットヘッド部
に導入される。このヘッド部を構成する作用室には、発
熱部が効率的に接合している。この発熱部は、信号源か
らの信号パルスの入力があると発熱し、そのエネルギー
は、作用室内のインクに伝わる。特にこの発熱部近傍の
インクは、瞬時に温度が上昇し、そこに気泡が発生する
。この気泡の成長に伴って作用室の内圧が高まり、吐出
口側に伝わることによってインクはオリフィスより小滴
となって吐出し、この小滴が紙等の被記録体に付着する
ことにより、インク滴による印字がなされる。

【０００９】ところで、この記録方法に於ては、発熱部
のパルス状の温度上昇によって、生ずる気泡の成長に伴
って生ずる圧力は、吐出口側だけでなくこれと反対方向
である液室側へも伝播する（バック波）。この伝播する
圧力によって、インクのリフィルが妨げられ、インクリ
フィルが不充分となり、インク滴の吐出速度やその大き
さにバラツキを生じたり、液滴の大きさを不安定にした
り、極端な場合には、信号パルスの入力にインク滴の吐
出が全く応答しないと言った不都合が認められた。

【００１０】この不都合は、上記記録方法の利点を従来
よりは優れてはいるものの、記録の高速化等にある限界
をもたらすものとなり、優れた記録方法の展開にとって
解決すべき課題である。

【００１１】特に、小型化を推進するうえで、液滴形成
用の気泡形成による瞬間的なしかも高速に繰り返される
ことによってバック波が高密度化された複数吐出口、作
用室に連通する液室内に複雑に干渉しあって、記録特性
を部分的に低下させることは好ましくない。

【００１２】［発明の概要］そこで本発明に於いては、
叙上の記録方式に見いられた新たなる課題を解消するた
めの改良を加えた、実施装置の一つを提案するものであ
る。

【００１３】つまり、本発明の主目的は、熱エネルギー
を利用した液体吐出方式の利点を有効に生かすことがで
き、連続した吐出動作に能く適合すると共に、その際複
雑な構成を用いることなく、記録特性を落とすことがな
く長期にわたって安定した液体吐出を達成できる液体噴
射ヘッドを提供することである。

【００１４】又、本発明の他の目的は、信号入力に対す
る出力の応答性が充分に良好で、連続した吐出高速記録
動作に能く適合すると共に、その際、印字欠損や乱れの
ない良品位の記録が達成できる液体噴射記録装置を提供
することである。

【００１５】上記目的を達成する本発明液体噴射ヘッド
は、吐出口と、吐出口に連通し液体を吐出するための気
泡を形成する熱エネルギーを熱作用領域で生じせしめる
エネルギ−供給手段と、該液路と液体供給口で連通し該
液路に供給すべき液体を保持するための液室と、を備え
る液体噴射ヘッドにおいて、作用領域と前記液体供給口
との間に、前記液路の断面積が増加している領域を有し
ていることを特徴とする液体噴射ヘッドである。

【００１６】更に上記目的を達成する記録装置は、液体
を吐出する吐出口と、吐出口に連通し液体を吐出するた
めの気泡を形成する熱エネルギ−を作用領域で生じせし
めるエネルギ−供給手段を備えた液路と、この液路と液
体供給口で連通し液路に供給すべき液体を保持するため
の液室とを備え、作用領域と液体供給口との間に、液路
の断面積が増加している領域を備えている液体噴射ヘッ
ドと、前記電気熱変換体を作動せしめるために駆動電気
信号を記録信号に応じて供給する駆動手段と、前記吐出
された液体に依って記録が行われる被記録部材と上記液
体噴射ヘッドとの相対移動を行う手段と、を有すること
を特徴とする液体噴射記録装置である。

【００１７】この様な構成に依って、本発明は上記目的
を達成し、信頼性の高い、しかも、優れた熱エネルギー
吐出方式及び記録方式をより発展させることができる。

【００１８】

【実施例】以下、図示例に従って、本発明を詳細に説明
する。

【００１９】本発明の基本原理を図１によって説明する
。この図１で示される例において、インクＩＫの供給源
１１に連絡した管状体（その断面形状は問わない）から
なる作用室（液路）１２内には、ポンプ等、任意の加圧
手段Ｐによって最低限吐出口１３より漏れることがない
程度の圧力が加えられているインクＩＫが導入される。 そして、この液路１２には作用部のインクに熱エネルギ
−を与えるエネルギ−供給手段としての電気熱変換体１
４が付設してあって、この変換体１４によって前記イン
クＩＫに対して記録信号が入力される。

【００２０】この電気・熱変換体１４に於ては、駆動回
路部１５から入力された電気（パルス的）信号が熱（パ
ルス的）信号に変換されて出力される。ここに発生した
信号としての熱エネルギーは、前記変換体１４近傍のイ
ンクＩＫに伝達され、そこで、このインクＩＫ中に急激
な状態変化（主として、液体の蒸気化）をもたらす。こ
の状態変化に基づいて生じた気泡１６は、作用室１２内
に在るインクＩＫに衝撃波を与える。この圧力が吐出オ
リフィス１３方向に伝わり、インクＩＫを小滴１７とし
てオリフィス１３から吐出させる。このようにして吐出
したインク小滴１７は第１図示例と同様に、紙等の被記
録体１８に向かって飛翔し、この被記録体１８上に前記
小滴１７が付着することによって記録が行われる。

【００２１】ところで、先述のとおり、熱エネルギ−作
用部で生じた気泡に依る圧力の衝撃波は、吐出口方向だ
けでなく、逆方向にも直接伝わるため前述したようにイ
ンク室からのインクの再充填を妨げてしまうという不都
合がある。

【００２２】そこで、本図示側に於て、下記の改善を施
こしたものである。

【００２３】つまり、図２に示した液路（インク路）２
は、電気熱変換体１４の発した熱がインクに伝わる熱エ
ネルギ−作用領域と、液体供給口との間にインク路の断
面積を増加させる領域と断面積を減少させる領域を備え
ており、これに依ってつまりインク路はその断面積が局
部的に広い部位（断面積拡大部）２０を有している。

【００２４】この部位２０に依って、気泡形成時にイン
クの供給口側に向かう圧力波のを液室に伝える前に減衰
させることができるので、前述した様なインクリフィル
の不良を防止することができる。

【００２５】従って、本図示例の記録装置によれば、下
記列挙の如き、種々の効果が得られる。

【００２６】１．インクの作用室内へのリフィルが円滑
に行われ、高速印字にも能く対応できる。

【００２７】又、特に連続液滴吐出の場合、初滴に比べ
２滴以下が小さいという如き、オンデマンド記録特有の
欠点が除かれる。

【００２８】２．作用室がマルチアレイ配置された場合
にもインク供給源の方向に向う、所謂、バック波が液路
内の断面積増加域で拡散されるので、インク供給側であ
る液室（共通液室）への影響は大幅に減少出来る、また
複数の液路の場合作用室同志の相互影響（所謂・クロス
トーク）が皆無となり、各液路も含めてインク滴の大き
さ、吐出速度を安定させることができる。

【００２９】３．導入されるインクＩＫのオリフィス１
３方向への流れがスムーズとなり、入力信号に対して迅
速な応答をして、インク滴吐出が行われる。

【００３０】４．作用室内でインクに加わる作用力の総
量が増大して、吐出インク滴１７の初速度が高まると言
った効果も認められる。

【００３１】図２及び図３を用いて本発明の液体噴射記
録ヘッドの実施例を更に説明する。

【００３２】これ等図示例中、図１と同一の構成要素に
は同一の符号を付して示した。

【００３３】本例は、複数作用室（複数液路）それぞれ
に備えられている電気熱変換体に対して、該複数の電気
熱変換体それぞれに１対１対応して上記開口を備えてい
るもので、個々の液路で生じる前述のバック波の拡散効
果をより効果的にした実施例である。図２はその記録ヘ
ッドの外観を描いた斜視図であって、図３は図２で示さ
れる記録ヘッドのＸーＸ´線、ＹーＹ´線で切断した場
合の断面図である。

【００３４】図２にはマルチオリフィスタイプの記録ヘ
ッドが描かれており、大別して、作用室部（液路部）２
２、断面積拡大部２３及び、共通インク室部２４から成
っている。図３中、２５，２５´はインク供給用導管を
示している。

【００３５】各吐出口１３には、作用室と断面積が増加
している部位である断面積拡大部２３が夫々対応配置し
てあり、共通インク室部２４に至る液路（インク路）は
互いに分離されている（図３参照）。そして、その一列
に就いて見ると、図３の如くであり、電気熱変換体の加
熱に依る気泡形成時のインク供給口側に向かう圧力を共
通液室に伝える前に夫々の液路内の断面積拡大部２３で
減衰させることができるため、共通液室を介して起こる
複数液路のクロスト−クやインクリフィルの応答不良を
防止することができ、安定した記録を行うことができる
。なお、２１は残留消泡を放出する開孔である。

【００３６】因に、以上の図示例に挙げた電気・熱変換
体１４は、従来、広く、感熱記録の分野に於て用いられ
る感熱印字ヘッドと同様のものであり、それらは、作成
方法、発熱抵抗体の差異等により、厚膜ヘッド、薄膜ヘ
ッド、半導体ヘッドに分類されるが、本発明に於て、そ
れらは全て使用可能である。但し特に高速高解像力の記
録を行うときは、薄膜ヘッドを利用するのが有利である
。

【００３７】なお、本発明ヘッドに於ては、情報信号入
力手段を上記図示例の電気熱変換体１４に限るものでは
なく、これを、作用室１２内のインクＩＫに熱エネルギ
ーによる信号を入力できる他の手段に代えることができ
る。例えば、不図示の幅射線照射手段を、前記電気熱変
換体１４に代えて採用することができる。その中でも、
特に、熱変換効率が大きく、その伝達、供給及び制御が
容易であり、且つ装置的に小型化し得る事等の利点から
（半導体）レーザー照射手段の採用は好適とされる。

【００３８】又、本発明に於て用いる記録用インクＩＫ
は、水、エタノール、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まらさないように、予め、不溶性粒
子等をフィルターでロ過しておくのが望ましい。

【００３９】ところで、先に詳説した図１に於ては、被
記録体１８が図示矢印の方向に移動して記録が行われる
様な態様に限って図示されているが、本発明のヘッドを
用いた記録態様は、この態様にのみ限らない。即ち、被
記録体１８がオリフィス１３と相対移動すれば良いので
、この被記録体１８が図示矢印の逆方向に移動する場合
、図面を基準にしてその前後方向に移動する場合、又は
、被記録体１８を固定しておいてオリフィス１３を任意
方向に移動させる場合等、種々の変更が可能である。

【００４０】更に、本発明の技術思想を以ってマルチア
レイの記録ヘッドに応用することは、任意であり、極め
て容易なことと言える。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳説したとおり、本発明によれば
、熱エネルギーを用いて気泡を形成して液滴を吐出する
方式の利点を十分に生かすことができ、またバック波を
減衰させることができるため、インクのリフィル性の向
上によるインク滴吐出の応答性の向上、複数液路間のク
ロスト−ク防止に依る吐出インク滴の安定化を図った液
体噴射ヘッドを提供することができる。また、本発明記
録装置では、リフィルの向上に依って高速の記録ができ
る、また、良質の記録画を安定して形成できる液体噴射
記録を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する記録ヘッドの略断
面図。

【図２】本発明の他の実施例を説明する目的で記録ヘッ
ドの主要部のみを描いた略図。

【図３】本発明の他の実施例を説明する目的で記録ヘッ
ドの主要部のみを描いた略図。

【符号の説明】

１２作用室、 １４電気・熱変換体、 １６気泡 １３吐出オリフィス、 １７インク滴、 ２２作用室部、 ２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ脱気室部、２８隔壁、 ＩＫインク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
   連通し液体を吐出するための気泡を形成するための熱エ
   ネルギ−を熱作用領域で生じせしめるエネルギ−供給手
   段を備えた液路と、該液路と液体供給口で連通し該液路
   に供給すべき液体を保持するための液室と、を備える液
   体噴射ヘッドにおいて、前記作用領域と前記液体供給口
   との間に、前記液路の断面積が増加している領域を有し
   ていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 【請求項２】　　液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
   連通し液体を吐出するための気泡を形成するための熱エ
   ネルギ−を熱作用領域で生じせしめるエネルギ−供給手
   段を備えた液路と、該液路と液体供給口で連通し該液路
   に供給すべき液体を保持するための液室と、を備える液
   体噴射ヘッドにおいて、前記作用領域と前記液体供給口
   との間に、前記液路の断面積を増加させる領域と減少さ
   せる領域とを有していることを特徴とする液体噴射ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】　　液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
   連通し液体を吐出するための気泡を形成する熱エネルギ
   ーを熱作用領域で生じせしめるエネルギ−供給手段を備
   えた液路と、該液路と液体供給口で連通し該液路に供給
   すべき液体を保持するための液室と、を備え、前記作用
   領域と前記液体供給口との間に、前記液路の断面積が増
   加している領域を備えている液体噴射ヘッドと、前記電
   気熱変換体を作動せしめるために駆動電気信号を記録信
   号に応じて供給する駆動手段と、前記吐出された液体に
   依って記録が行われる被記録部材と上記液体噴射ヘッド
   との相対移動を行う手段と、を有することを特徴とする
   液体噴射記録装置。
4. 【請求項４】　　液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
   連通し液体を吐出するための気泡を形成する熱エネルギ
   ーを熱作用領域で生じせしめるエネルギ−供給手段を備
   えた液路と、該液路と液体供給口で連通し該液路に供給
   すべき液体を保持するための液室と、を備え、前記作用
   領域と前記液体供給口との間に、前記液路の断面積を増
   加させる領域と減少させる領域とを備えている液体噴射
   ヘッドと、前記電気熱変換体を作動せしめるために駆動
   電気信号を記録信号に応じて供給する駆動手段と、前記
   吐出された液体に依って記録が行われる被記録部材と上
   記液体噴射ヘッドとの相対移動を行う手段と、を有する
   ことを特徴とする液体噴射記録装置。