JPH0468150B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体噴射記録ヘツドに関し、更に詳し
くは記録速度の向上が計れる液体噴射記録ヘツド
に関する。

従来、液吐出口より液体を吐出させて、被記録
材上に文字や図形等を記録する所謂液体噴射記録
方式として開発乃至実用化されているものが種々
報告されている。なかでも、特に最近の動向とし
て液滴を記録に必要な時だけ吐出させるので、不
要な液体を回収する手段や液滴の偏向の為の高圧
電源等の手段が不必要である等の特長をもつオ
ン・デマンド型の液体噴射記録方式が注目されて
いる。

上記の様な大きな利点をもつオン・デマンド型
の液体噴射記録装置であるが高速の記録を行なう
為には液滴の吐出も高い周波数で行なわなければ
ならない。又、液滴の周波数特性を向上させる為
には吐出された液滴分の液体が瞬時に補給されな
ければならない。而乍ら液体の再補給を速やかに
行なう為に各吐出口間の夫々に専用の液流路を設
ける為の側壁を吐出口毎に全く設けない場合は、
隣接する吐出口に不要な液滴吐出エネルギーが伝
播されてしまい液滴を正確に被記録材上に着弾さ
せることが難しくなる場合がある。又、隣接する
吐出口間に夫々専用の液流路を形成する側壁を設
け、各吐出口を分離独立させた場合は隣接する吐
出口に不要な液滴吐出エネルギーは伝播しないも
のの、各吐出口に対応する液流路内への液体のス
ピーデイーな再補給という問題は解決された事に
ならない。

本発明は、これらの点に鑑み成されたもので、
液体の再補充を速やかに行わせることが可能な構
成とされ、液滴吐出の周波数特性が良好な液体噴
射記録ヘツドを提供することを目的とする。

上記した従来の問題点を更に図を用いて説明す
るとともに、本発明による上記問題点の解決手段
の概念を図を用いて説明する。

以降に於いては、例えば独国公開（OLS）第
2843064号公報、同第2944005号公報に記載された
記録法に適用される装置の例に就て説明するが、
本発明の概念には、斯かる記録法に適用される装
置だけでなく、他の、例えば圧電素子を使用する
ドロツプオンデマンド型の液体噴射装置もその範
疇に入るものである。

第１図は液体を吐出して飛翔的液滴を形成する
為の吐出口（オリフイス）と該吐出口に連通して
いる液流路、該液流路の少なくとも一部を構成す
るエネルギー作用部としての熱作用部、該熱作用
部内の液体に与える熱を発生する電気熱変換体と
を有する液体噴射記録装置の液体噴射記録ヘツド
（記録ヘツド）の熱作用部（エネルギー作用部）
付近を示す模式的平面部分図である。１０１は基
板、１０２は側壁、１０３は電気熱変換体であ
る。第１図に示される様に液滴を吐出口（オリフ
イス）から吐出させる為のエネルギーを供給する
吐出エネルギー発生体としての電気熱変換体１０
３が側壁１０２によつて各々独立していることが
わかる。

第２図ａ乃至第２図ｃでは、夫々第１図に示さ
れる一点鎖線Ｘ−X′で切断した場合の模式的切
断面部分図である。第２図ａに示されるのが従来
の液体噴射記録ヘツドを説明する為のもので、第
２図ｂ及び第２図ｃは夫々本発明の液体噴射記録
ヘツドを説明する為のものである。

第２図ａ乃至第２図ｂに於いて、夫々２０１は
基板、２０２は側壁、２０３は電気熱変換体、２
０４はオリフイス、２０５はオリフイス２０４が
設けられている板（以下オリフイス板と称す）で
ある。

第２図ａに示される様に、従来のものは、側壁
２０２が基板２０１からオリフイス板２０５まで
連続して形成されており、側壁２０２と基板２０
１或はオリフイス板２０５の間にはどこにも隙間
等がなく密着されている。

これに対して、第２図ｂに示される本発明のも
のは、液路を形成する側壁２０２とオリフイス板
２０５の間に、又、第２図ｃに示されるものは、
側壁２０２と基板２０１の間に夫々補助液供給口
である間隙が設けられている 本発明では、飛翔的液滴の形成の為のエネルギ
ーの本来のパワーの損失を可能な限り低減させつ
つ、且つ液体の再補給を１つのオリフイスに対応
した液流路のみによらず、第２図ｂ及び第２図ｃ
に夫々示される様な各液路を連通させる間隙から
も行なうことにより液補給をスピイーデイに行な
おうとするものである。

すなわち、本発明の液体噴射記録ヘツドは、液
体を吐出するための複数の吐出口と、該複数の吐
出口のそれぞれに対して連通した液路と、該液路
の少なくとも一部を構成する吐出エネルギ作用部
と、該吐出エネルギ作用部内の液体に作用させ
る、液体を吐出するためのエネルギを発生する吐
出エネルギ発生体と、を有する液体噴射記録ヘツ
ドにおいて、各前記液路が、該液路を形成する壁
の吐出エネルギ作用部またはその近傍の一部に設
けられた補助液供給口を介して連通していること
を特徴としている。本発明によれば、飛翔的液滴
形成のためのエネルギーの損失を防止し、かつ、
吐出された液滴分の液体の再補給が速やかに行え
るので液滴吐出の周波数特性が良好な高速記録に
も適した液体噴射記録ヘツドを提供することがで
きる。

本発明の液体噴射記録ヘツドを更に詳しく説明
する。

第３図ａ及び第３図ｂは、夫々間隙の設け方を
示す一例を示す図で各々、模式的斜視部分図であ
る。図に於いて、３０１は基板、３０２は側壁、
３０３は電気熱変換体、３０４はオリフイス、３
０５はオリフイス板である。図に於いて側壁３０
２は上部に粗い斜線を施してある部分がオリフイ
ス板３０５と密着する部分であり、斜線を施して
ない部分が間隙部分となる。

第３図ａに示されるのは、側壁３０２の一部分
が低く形成されている例である。第３図ｂに示さ
れるのは側壁３０２が途中から一段低くされてい
る例である。

第３図ａ及び第３図ｂに示されるものは、第２
図ｂのタイプのものであるが、第２図ｃに示され
るタイプとしても全く同様に考えられる。

更に図を用いて本発明の好適な実施態様例の１
つを説明する。

第４図乃至第６図は本実施態様例を説明する為
の図で、第４図は模式的切断面図、第５図は模式
的斜視組立図、第６図は模式的平面部分図であ
る。

第４図乃至第６図に於いて、夫々、４０１は基
板、４０２は側壁、４０３は熱作用部、４０４は
オリフイス、４０５はオリフイス板、４０６は外
壁、４０７は後方壁板、４０８は発熱抵抗層、４
０９は電極層、４１０は配線、４１１は保護層で
ある。

以下、簡単に本実施態様例の作製手順を説明す
る。

表面を熱酸化してSiO₂層を3μｍ厚に形成した
Si基板をエチチングにより100μｍ取り除いた。次
に発熱抵抗層４０８としてTa層を2000Å厚、電
極４０９としてAl層を1μｍ厚積層した後フオト
リソ工程により形状60μｍ×100μｍの熱発生部
（ヒーター）アレーを200μｍピツチで形成した。
又Ta層の酸化防止及びインク液の浸透防止、液
体が熱エネルギーを受けた際発生されるバブルに
よる耐機械衝撃用の膜としてSiO₂層0.5μｍ厚、
SiC層1μｍ厚を順次スパツタにより積層して保護
層４１１を形成した。

次に第６図に示される様なヒーターの側壁４０
２（第３図ａ及び第３図ｂと同様に粗い斜線部分
がオリフイス板と密着する）及び液流路を形成し
た。液流路幅は100μｍ幅、共通液室からヒータ
ーまでの距離は750μｍ、第６図中ａ部分の長さ
は500μｍ（従つてｂ部分の長さは250μｍとな
る）、側壁４０２の高さはオリフイス板４０５と
密着する部分で50μｍに形成した。側壁４０２と
オリフイス板４０５との隙間は20μｍとした。

オリフイス４０４はヒーター真上に形成し、オ
リフイス径は直径40μｍとし、30μｍ厚のNiCr板
をエツチングすることによつて形成した。

後方壁板４０７及び２つの外壁４０６を形成
し、一方の外壁４０６には貫孔を設けてインク供
給の為の供給管を付設した。

以上の様に作製した本発明の実施態様例に5μs
の矩形電圧を加えて駆動したところ、液滴が吐出
する最高周波数は8.5KHzとなつた。

第６図に示される側壁のａ部がオリフイス板に
密着しているものを作製し、各部の寸法を本実施
態様例と同様にして、同じく液滴が吐出する最高
周波数を測定したところ3KHzであつた。

以上の様に、本実施態様例では、側壁に設けた
間隙は、最高周波数限界を従来のものに比べて大
幅に向上させることが出来た。

尚、多くの変形例を作製した結果、間隙の位置
は熱発生部近傍にある方が良好であり、一般には
１mm以内、より好ましくは500μｍ以内に設けら
れるのが良い。又、液流路内に設ける場合、間隙
はオリフイスの逆側に設ける方がより好ましかつ
た。

間隙を設ける位置は、上記した様に、オリフイ
ス板と側壁、側壁と基板の間に設ける以外に、側
壁中に隙間を設けても良い。又、補助液供給口は
主となる液供給側でなく、液流路の終端側にあつ
ても良い。

尚、間隙の大きさは、吐出される液滴の大き
さ、液流路等のサイズ、吐出口の密度、使用する
液体（インク）の種類等に応じて適宜決定される
べきものであるが、隣接する吐出口の液滴吐出エ
ネルギーの影響を受けない程度の大きさに設定す
るのはいうまでもない事である。

又、本発明に於いて、吐出口が設けられている
部材をオリフイス板と称しているが、これは別に
板状であらずとも全くかまわない。

第３図ａ及び第３図ｂは、夫々間隙の設け方の
一例を模式的に示した図であるのは上記した通り
である。従つて、第３図ａ及び第３図ｂに示され
る一つの単位が隣接し、又繰り返されるものであ
つても良いのはいうまでもない。又、両面に於い
て、液流路の終端側でない方は、図に示される位
置までで切れておらずとも液流路に液体を供給す
る流路や液室等が形成されていても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録ヘツドの模式的平面部分図、第２
図ａ乃至第２図ｃは夫々模式的切断面部分図で、
第２図ａは従来例、第２図ｂ及び第２図ｃは夫々
本発明の記録ヘツドの一例を示す。第３図ａ及び
第３図ｂは夫々本発明の記録ヘツド部の模式的斜
視部分図、第４図乃至第６図は本発明の実施態様
例を説明する為の図で、第４図は模式的切断面
図、第５図は模式的斜視組立図、第６図は模式的
平面部分図である。 １０１，２０１，３０１，４０１……基板、１
０２，２０２，３０２，４０２……側壁、１０
３，２０３，３０３，４０３……熱作用部、２０
４，３０４，４０４……オリフイス、２０５，３
０５，４０５……オリフイス板、４０６……外
壁、４０７……後方壁板、４０８……発熱抵抗
層、４０９……電極層、４１０……配線、４１１
……保護層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体を吐出するための複数の吐出口と、該複
   数の吐出口のそれぞれに対して連通した液路と、
   該液路の少なくとも一部を構成する吐出エネルギ
   作用部と、該吐出エネルギ作用部内の液体に作用
   させる、液体を吐出するためのエネルギを発生す
   る吐出エネルギ発生体と、を有する液体噴射記録
   ヘツドにおいて、各前記液路が、該液路を形成す
   る壁の吐出エネルギ作用部またはその近傍の一部
   に設けられた補助液供給口を介して連通している
   ことを特徴とする液体噴射記録ヘツド。 ２ 前記吐出エネルギ作用部は、熱を発生する電
   気熱変換体を有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の液体噴射記録ヘツド。 ３ 前記補助液供給口は、前記吐出エネルギ作用
   部に対する液体流れの上流側であつて、前記吐出
   エネルギ作用部の端部から１mm以内の前記液路の
   壁に設けられた段差によつて形成されている特許
   請求の範囲第１項記載の液体噴射記録ヘツド。 ４ 前記液路の方向と前記吐出口の面方向とが異
   なつている特許請求の範囲第１項記載の液体噴射
   記録ヘツド。 ５ 前記液体は、記録に用いるインクであり、前
   記各液路が該インクで満たされている特許請求の
   範囲第１項に記載の液体噴射記録ヘツド。