JPH062413B2 - 液体噴射記録ヘッド - Google Patents

液体噴射記録ヘッド

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JPH062413B2
JPH062413B2 JP58013544A JP1354483A JPH062413B2 JP H062413 B2 JPH062413 B2 JP H062413B2 JP 58013544 A JP58013544 A JP 58013544A JP 1354483 A JP1354483 A JP 1354483A JP H062413 B2 JPH062413 B2 JP H062413B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体噴射記録ヘッド、詳しくは、所謂、液体噴
射記録方式に用いる記録用液体の小滴を発生する為の手
段を有する液体噴射記録ヘッドに関する。
液体噴射記録方式に適用される液体噴射記録装置の記録
ヘッドは、一般に微細な液滴吐出口(オリフィス)、液
流路及びこの液流路の一部に設けられるエネルギー作用
部と、該作用部にある液体に作用させる液滴形成エネル
ギーを発生する液吐出の為のエネルギー発生体を具えて
いる。
エネルギー発生体は、たとえばUSP 3683212やUSP 39463
98等に開示された記録法にはピエゾ素子等の電気機械変
換体を用いた記載があり、特開昭54-59936号公報に開示
された記録法の中の1つの記録法には、エネルギー作用
部に電気熱変換体を用いた例が記載されている。又、こ
の特開昭54-59936号公報に開示された別の記録法では、
エネルギー作用部に特別な手段は設けず、該作用部にレ
ーザ等の電磁波を照射して、そこにある液体に吸収させ
て発熱させ、該発熱による作用で液滴を吐出、飛翔させ
て記録する、言ってみれば電磁波が照射される液体がエ
ネルギー発生体となっているものの記載もある。
この様に、以上記した液体噴射記録法は、エネルギー作
用部にある液体に、機械的圧力又は熱エネルギー(又は
電磁エネルギー)を作用させて、液体吐出の為の原動力
を得るものであるが、この記録法に於いて、記録画像の
品質を上げ、高速記録が行える様にするには、適用する
記録ヘッドによって、安定して、長時間、連続的に繰返
し液滴吐出が実行されること、又、記録ヘッドの液滴形
成周波数(単位時間当りに形成される液滴の個数=単位
時間当りの液滴形成頻度)の向上や液滴形成特性の安定
化が計られることが必要である。
而乍ら従来に於いては、これ等の総てが充分に解決され
得たとは云い難かった。
本発明は、上述の技術課題に鑑み成されたものであっ
て、吐出口1つあたりの液滴の総吐出数の向上、つまり
耐久吐出数(耐久パルス数)の向上を図ると共に、長時
間にわたり連続した液滴形成特性が安定化する液体噴射
記録ヘッドを提供することを目的とする。
そして、斯かる本発明の液体噴射記録ヘッドは、液体を
吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液路と、該液路
に対応して設けられ、前記吐出口から液体を吐出するた
めに利用する熱エネルギーを発生する電気熱変換体とを
有し、前記吐出口の中心を通り該吐出口を配された吐出
口面に垂直な直線Aと該直線Aに平行でかつ前記電気熱
変換体の中心を通る直線Bとを含む平面H1に垂直でか
つ前記直線Aを含む平面H2と、前記平面H1に垂直で
かつ前記直線Bを含む平面H3と、前記液路の壁と、で
囲まれた空間領域の、前記平面H1,H2,H3に垂直
な平面H4に平行な切断面の最大面積をS、前記電気
熱変換体の面積をSとするとき、S/Sの値が2
50以下であると共に、前記直線Aと直線Bとの距離a
が、吐出口面から吐出口の中心直下の電気熱変換体が配
された面までの距離bより大きく、a/bが50以下で
あることを特徴とする。
本発明によれば、長時間にわたる連続記録時の液滴吐出
安定性が良好で、且つ液滴吐出の耐久パルス数も向上し
た液体噴射記録ヘッドを提供することが出来る。本発明
の目的をより効果的に達成する為にはSN/SHの値を50
以下にすることが好ましい。
第1図(a)及び第1図(b)は本発明で云うSN及びSHを説明
する為の図で、第1図(a)は模式的平面図、第1図(b)は
模式的斜視図である。両図に於いて、102はエネルギ
ー発生体、104は液流路、106は吐出口、107は
エネルギー作用部である。第1図(b)に於いて、直線A
は吐出口106の中心を通り、且つ、その吐出口面(吐
出口106の大気側面)に垂直な直線である。直線B
は、前記直線Aに平行で且つエネルギー発生体102の
中心を通る直線である。なお、本発明においては、図に
示されているように上述の直線Aと直線Bの距離aが、
吐出口面から吐出口の中心直下までの距離bより大きい
ヘッドを考慮している。そして、これら2本の直線(直
線A及び直線B)を含む平面が平面H1である。平面H
2は、平面H1に垂直で、且つ直線Aを含む平面、平面
3は、平面H1に垂直で、且つ直線Bを含む平面であ
る。
平面H4は平面H2と平面H3、及び液流路104を形
成する液流路壁で囲まれた空間領域に於いて、前記平面
H1,H2及びH3に垂直な平面である。
本発明で云うSNは上記の平面H4のうちの最大面積のも
のをいう。又、エネルギー発生体の中心とは、直線Aに
垂直で且つ平面H1に平行な直線方向に対するエネルギ
ー発生体の長さ方向の中点であり、又、平面H1に垂直
な直線方向に対するエネルギー発生体の長さ方向の中点
である。
本発明で云うエネルギー発生体の面積SHは、エネルギー
を発生する部材、例えば電気熱変換体である発熱抵抗
体、に接続される電極の間の部分、即ち電極間の間隙部
分の面積を指す。又、エネルギー発生体上に保護層等が
ある場合でもエネルギー発生体の面積SHは、エネルギー
を発生する部材へ接続する電極間の間隙部分の面積を指
す。エネルギーが電磁エネルギーで液体に直接エネルギ
ーを照射する場合は該エネルギーを吸収する液流路内の
液体に於いて、平面H4に平行な平面でその液体を切っ
た時の最大面積である。
本発明を好適な実施態様例を用いて更に説明する。
第2図は本発明の実施態様例を説明する為の模式的斜視
部分図(一部切断面図)である。図に於いて、101は
基板、103は流路壁、105は吐出口106有する吐
出口プレートである。図中102,104,107は、
夫々第1図(a)及び第1図(b)に於ける各々の番号と同じ
ものを指す。尚、本実施態様例に於いてはエネルギー発
生体102を電気熱変換体102と称す。
本発明の実施態様例は、液流路104内にある電気熱変
換体102によって液体に熱エネルギーが与えられ、こ
れによって、吐出口106から液滴が吐出されるもの
で、吐出される液体は液流路104のエネルギー作用部
107より吐出口106に至る途中に於いて曲折された
構造となっている。
詰り、本発明の実施態様例では所謂L型吐出(side sho
oter)の形状をしている。
本実施態様例の簡単な作製手順を説明する。
本実施態様例は、先ず基板101上にエネルギー発生体
として、たとえばOLS 2843064に記載された構造の電気
熱変換体102が設けられた後、流路壁103を形成す
る為の感光性樹脂フィルム(ドライフィルムフォトレジ
スト;膜厚25〜100μ)を用いて前記基板101と
電気熱変換体102がラミネートされ、更に前記感光性
樹脂フィルムが露光現像されて液流路104が形成され
た。次に、吐出口プレート105となる別の感光性樹脂
フィルムを更にラミネートして露光現像し、吐出口10
6が形成されて本実施態様例の試料ヘッドが作製された
(尚、電気熱変換体102には電極を設け、それに通ず
る配線も施された)。
以上の様に作製される実施態様例で先ず、SNの値を1250
00μm2に固定し、SHの値を変化させたものを作製し、吐
出口から安定した液滴が吐出される電圧(その下限電圧
をV1,上限電圧をV2とする)と1つの吐出口から吐
出される液滴の総数(耐久パルス数として表現する)を
測定した。
その結果を第1表に示す。
第1表に示される様に、SN/SHが250以下となるこれ
等No.1乃至No.4の実施態様例に於いては、電圧マージ
ン幅(V2−V1)も大きく、又、耐久パルス数も充分
に大きな値となった。
次に、SHの値を1000μm2に固定し、SNの値を変化させた
ものを作製して、同様にV1,V2,耐久パルス数を測
定した。
その結果を第2表に示す。
第2表に示されるとおり、SN/SHが250以下である実
施態様例(SN=250000以下のもの)については、電圧マ
ージン幅も大きく、耐久パルス数も充分な値となった。
が、SN/SHが250を越える製作No.9(SN=500000)に
ついては電圧マージン幅は比較的良好ではあるが、耐久
パルス数が少なく、実用としては用い難い値となった。
SN/SHが250を越える製作No.9は電圧マージン幅と耐
久パルス数のどちらもが製作No.5乃至製作No.8に比較
して減少しているが、これは、SHの値に対してSNの値が
大きくなる程液滴を吐出するエネルギー損失が大きくな
る為と考えられている。つまり、つまりSHの値に対し
て、SNの値が大きくなると、エネルギー発生体が液体に
作用させるエネルギーに対して、吐出させるのに必要な
エネルギー量が増すためである。従って、SN/SHが25
0を越える製作No.9では、安定した液滴の吐出が始ま
る電圧V1も他のものと比較して高い値となった。
以上の説明は1つの吐出口に対して1つのエネルギー発
生体が対応している場合について述べているが、SN/SH
の関係は1つの吐出口に対して複数個のエネルギー発生
体がある場合にも同様なことがいえる。
例えば、2つ以上のエネルギー発生体がある場合は、主
として液滴吐出を行なっている方のエネルギー発生体に
ついてSN/SHの関係を設定すれば良い。又、同等に液滴
吐出に関与していてどのエネルギー発生体が主であり副
であるか決定することが困難な場合は吐出口に最も近い
エネルギー発生体についてSN/SHの関係を設定すれば良
い。
更に、SNとSHの関係は、本実施態様例の様に液体が液流
路104より曲折されて吐出口106より液滴として吐
出される所謂L型吐出のもの以外に、液流路の終端に吐
出口が設けられているものに対しても適用できる。但
し、この時のSHは先の説明と同じであるが、SNは、エネ
ルギー発生体の中心を通る直線を含む且つ吐出口面に平
行な平面と、吐出口面、及び流路壁に囲まれた空間領域
に於いて、吐出口面に垂直に交わる平面の最大面積とな
る。又、この場合に於けるエネルギー発生体の中心も前
述のものと同じ部分を指す。
又、エネルギー発生体は、電磁エネルギーを使用したも
のでも適用できることは先に述べた通りである。更に、
エネルギー発生体の形は、第1図及び第2図に示される
がこの様な矩形に限らず液滴が吐出され得るのであれば
変形していてもかまわない。この場合も先に述べたとお
りにエネルギー発生体の中心を決定する。
エネルギー発生体の上に保護層等があって、液体に直接
エネルギー発生体の電極間が触れていない場合であって
もエネルギー発生体の電極のギャップ間について面積や
中心線を決定すれば良い。詰り、この場合は保護層がな
いものと考えて良い。
更に、本実施態様例の様なL型吐出の液体噴射記録装置
の場合、第3図の模式的切断面部分図に示される様に、
エネルギー発生体102の中心から吐出口106の中心
線AA′までの長さaと、吐出口106の大気側面から
吐出口中心直下の液流路104の底面までの長さbとの
間が次の様な関係にあることが望ましい。
即ち、a/bの値が好ましくは50以下、より好ましくは
10以下となる様に吐出口とエネルギー発生体の位置関
係を設定することが望ましい。より具体的に説明すれ
ば、本実施態様例と同じ構造の液体噴射記録装置に於い
て、a/bが50のものは、電圧マージン幅が17V、耐
久パルス数が約5×10コであり、a/bが10のもの
は夫々、10V以上、約6×10コであった。
このように、SNとSHの比の値を前述のような範囲に
するのに加え、aとbとの比をこのような値にすること
によって、さらに耐久性を向上させることができる。
以下の第3表に代表的なSN/SHの値のもとでのa/
bの値に対する耐久パルス数を示す。
通常、電気熱変換体によって発生した気泡が消泡する際
に電気熱変換体に与えるダメージは、電気熱変換体より
吐出口側の影響を大きく受ける。
そしてa/bの値が小さいほど消泡時に吐出口側のイン
クの移動が小さいため、上述のダメージが小さくなる
が、第3表からわかるようにSN/SHが250以下で
あって、さらにa/bが50以下である場合には、消泡
時のダメージの低減をも図ることができさらに耐久性が
向上することになる。
又、この場合もaを決定する為にはエネルギー発生体の
中心を定めなくてはならないが、上記したSNを定めた場
合のエネルギー発生体の中心線と全く同様な決め方でよ
い。従って、エネルギー発生体は電磁エネルギーの照射
によるものであっても同様に決定される。
以上の様に、本発明によれば電圧マージン幅が増加する
ことによる液滴吐出の信頼性向上、エネルギー作用部の
エネルギー発生体或いはエネルギー付与手段のドライブ
回路設計の容易化および小型化など大きな利点がある。
更に、長時間に亘って安定した液滴吐出を行なうことの
できる液体噴射記録ヘッドを得ることが出来る。
又、第2図に示される実施態様例の様に記録装置のヘッ
ドを構成した場合は、同一ヘッド内に多数の吐出口を形
成してマルチヘッド化する場合に20本/mm程度の高密
度化が行なえ、又、液滴吐出の信頼性の向上からより優
れた画像記録を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)及び第1図(b)は本発明を説明する為の図で、
第1図(a)は模式的平面部分図、第1図(b)は模式的斜視
図、第2図は本実施態様例を示す模式的斜視部分図(一
部切断面図)、第3図は本発明の実施態様例を説明する
為の模式的切断面部分図である。 101…基体 102…エネルギー発生体 103…流路壁 104…液流路 105…吐出口プレート 106…吐出口 107…エネルギー作用部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 克幸 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 池田 雅実 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−128465(JP,A) 特公 昭59−31945(JP,B2)

Claims (2)

    【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
    する液路と、該液路に対応して設けられ、前記吐出口か
    ら液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生
    する電気熱変換体とを有し、 前記吐出口の中心を通り該吐出口が配された吐出口面に
    垂直な直線Aと該直線Aに平行でかつ前記エネルギー発
    生体の中心を通る直線Bとを含む平面H1に垂直でかつ
    前記直線Aを含む平面H2と、前記平面H1に垂直でか
    つ前記直線Bを含む平面H3と、前記液路の壁と、で囲
    まれた空間領域の、前記平面H1,H2,H3に垂直な
    平面H4に平行な切断面の最大面積をS、前記電気熱
    変換体の面積をSとするとき、S/Sの値が25
    0以下であると共に、前記直線Aと直線Bとの距離a
    が、吐出口面から吐出口の中心直下の電気熱変換体が配
    された面までの距離bより大きく、a/bが50以下で
    あることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
  2. 【請求項2】S/Sの値が50以下である特許請求
    の範囲第1項に記載の液体噴射記録ヘッド。
JP58013544A 1983-01-28 1983-01-28 液体噴射記録ヘッド Expired - Lifetime JPH062413B2 (ja)

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GB08402367A GB2134852B (en) 1983-01-28 1984-01-30 Liquid jet recording apparatus
GB08525895A GB2166087B (en) 1983-01-28 1985-10-21 Liquid jet recording apparatus
GB08525894A GB2166086B (en) 1983-01-28 1985-10-21 Liquid jet recording apparatus
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HK686/91A HK68691A (en) 1983-01-28 1991-08-29 Liquid injection recording apparatus
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JPS5931945B2 (ja) * 1979-04-02 1984-08-06 キヤノン株式会社 液体噴射記録ヘツド

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