JPH09207334A

JPH09207334A - 液体噴射記録ヘッド

Info

Publication number: JPH09207334A
Application number: JP1730596A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】２値記録と多値記録とを安定して効率よく行
う。【解決手段】流路５内のオリフィス４に近い方の側に
第１の熱エネルギーを発生する発熱体９ａを、遠い方の
側に第２の熱エネルギーを発生する発熱体９ｂを設け
る。２値記録を行う場合は、発熱体９ａと発熱体９ｂと
を各々の熱エネルギー密度が一定になるようなパルスに
より同時駆動し、多値記録時には、第１の熱エネルギー
発生部である発熱体９ａを、微小なパルス幅の１又は連
続パルスにより、画素の大きさに比例したパルス数で駆
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射記録ヘッ
ドに関し、より詳細には、ほぼ一定の質量のインク滴を
噴射し、被記録体上に１滴で１画素を形成する手段と、
それぞれ分離独立して飛翔する１滴乃至複数滴のインク
滴を、被記録体上における同一箇所へ付着させ、同一箇
所に付着するインク滴の数を変えることにより画素径が
異なる１画素を形成する手段とを有し、２値，多値（多
階調）両方の記録が可能である液体噴射記録ヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録方法は、記録時にお
ける騒音の発生が無視できる程度に極めて小さいという
点で、オフィス用等に好適な記録方法として注目されて
いる。その中で、高速記録が可能であり、しかも、普通
紙に特別の定着処理を必要とせずに記録を行うことがで
きる、所謂、インクジェット記録方法は極めて有力な記
録方法であり、これまでにも様々な方式が提案され、又
は、既に製品化，実用化されている。このようなインク
ジェット記録方法は、所謂インクと称される記録液体の
小液滴（インク滴）を飛翔させ、このインク滴を被記録
体に付着させることによって記録を行うものであり、例
えば、本出願人が特公昭５６−９４２９号公報において
開示している。

【０００３】特公昭５６−９４２９号公報に記載のイン
クジェット記録装置は、液室内のインクを加熱して気泡
を発生させることにより、インクに圧力上昇を生じさ
せ、このインクを微細なノズル先端のインク吐出口から
吐出させて記録を行うものである。この後、この原理を
利用して多くの発明がなされ、その一つとして、例え
ば、特開昭５９−２０７２６５号公報に開示された発明
が知られている。

【０００４】特開昭５９−２０７２６５号公報に記載の
インクジェット記録方法は、階調記録を行うための方法
を示しており、一つのヒータに一群のパルス信号を加え
て一個のインク滴を放出するようにしたものである。つ
まり、この発明では、加えられたパルス信号の数に応じ
て吐出するインク滴の数が変化するが、これらのインク
滴は互いに結合した状態で飛翔し、被記録体上の同一箇
所に付着するものであり、パルス信号の数に応じて画素
径を変えることができる。又、この考えを受け継ぎ、こ
のような画素径を変える方法について具体的、かつ詳細
な条件を明らかにしたものとして、特開平６−２９７７
１７号公報に開示された発明がある。

【０００５】特開平６−２９７７１７号公報に記載のイ
ンクジェット記録方法は、一つの画素を形成するために
吐出されるインク滴の数を画像濃度情報に応じて変える
ことにより、画素の大きさを変えて階調記録を行う記録
方法である。しかしながら、特開昭５９−２０７２６５
号公報，特開平６−２９７７１７号公報に開示された発
明は、複数パルスのパルス数に応じて画素径を変えて階
調記録を行う技術を開示しているだけであり、このよう
な技術では、階調表現を必要とするイメージ記録につい
ては効果を発揮するが、階調表現を必要としない文字な
どの記録を行う際には、記録速度の点で問題がある。

【０００６】このような問題を解決する技術として、例
えば、特開平１−２４２２５８号公報，特開平１−２４
２２５９号公報に開示された技術がある。ここに開示さ
れた技術は、要約すると、上記のような複数パルスによ
って画素径を変えることのできる手段と、画素径を変え
る必要のない通常のインクジェット技術とを２つ組み合
せた液体噴射記録ヘッド（記録ヘッド）を提案し、階調
表現の必要なイメージ記録と、階調表現を必要としない
文字などの記録の両方に適するような記録ヘッドとした
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平１
−２４２２５８号公報，特開平１−２４２２５９号公報
に開示された記録ヘッドは、複数のパルスにより駆動さ
れ、該複数のパルスのパルス数に応じて画素径を変える
ことのできる手段と、画素径を変える必要のない通常の
手段とを有し、階調記録は可能であるが、階調幅を大き
くとることができず、より高画質の記録を行うには充分
でないという課題がある。

【０００８】本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなさ
れたもので、第１の目的は、画素径がほぼ一定の２値記
録と、画素径が可変の多値記録（面積階調記録）が可能
な、新規な構成の液体噴射記録ヘッドを提供すること、
第２の目的は、多値記録が安定に行えるような記録ヘッ
ドの構成を明確にすること、第３の目的は、多値記録
が、さらに安定に、かつ効率良く行えるような記録ヘッ
ドの構成を提供すること、第４の目的は、２値記録が安
定に行えるような熱エネルギー作用部へのエネルギー入
力の仕方を提供すること、にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、１つ
の吐出口および該吐出口につらなるインクの流路と、該
流路内に設けられた第１および第２の熱エネルギー作用
部と、該第１および第２の熱エネルギー作用部をともに
作動させ、ほぼ一定質量の第１のインク滴を噴射し、該
第１のインク滴の１滴により被記録体上に１画素を形成
する第１の画素形成手段と、前記第１又は第２の熱エネ
ルギー作用部のみを作動させ、前記第１のインク滴より
小さい質量の第２のインク滴を噴射し、該第２のインク
滴の１乃至複数により被記録体上に１画素を形成する第
２の画素形成手段を有するものである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の液体
噴射記録ヘッドにおいて、前記第２のインク滴を噴射す
る熱エネルギー作用部を、前記吐出口に近い位置に配置
したものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２に記載の液体
噴射記録ヘッドにおいて、前記第１と第２の熱エネルギ
ー作用部が配置された配置位置の境界近傍の流路断面積
を小さくしたものである。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れ
かに記載の液体噴射記録ヘッドにおいて、前記第１と第
２の熱エネルギー作用部の発熱能力を異ならしめ、該発
熱能力の違いに応じて、前記第１と第２の熱エネルギー
作用部への入力エネルギーが異なる記録を可能にしたも
のである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図３は、本発明が適用されるバブ
ルジェットヘッドの動作を説明するための図、図４は、
バブルジェットヘッドの一例を示す斜視図、図５は、図
４に示したバブルジェットヘッドを構成する蓋基板（図
５（Ａ））と、発熱体基板（図５（Ｂ））に分解した時
の斜視図、図６は、図５（Ａ）に示した蓋基板を裏側か
ら見た斜視図で、図中、１は蓋基板、２は発熱体基板、
３は記録液体流入口、４はオリフィス、５は流路、６は
液室を形成するための領域、７は個別（独立）電極、８
は共通電極、９は発熱体（ヒータ）、１０は記録液（イ
ンク）、１１は気泡、１２は飛翔インク滴で、本発明
は、斯様なバブルジェットヘッドに適用するものであ
る。以下、本発明による液体噴射記録ヘッドをバブルジ
ェットヘッドにより説明する。

【００１４】最初に、図３を参照しながらバブルジェッ
トヘッドによるインク噴射について説明すると、（Ａ）
は定常状態であり、オリフィス面でインク１０の表面張
力と外圧とが平衡状態にある。（Ｂ）は、ヒータ９が加
熱されて、ヒータ９の表面温度が急上昇し、隣接インク
層に沸騰現象が起きるまで加熱され、微小気泡１１が点
在している状態にある。（Ｃ）は、ヒータ９の全面で急
激に加熱された隣接インク層が瞬時に気化し、沸騰膜を
作り、この気泡１１が生長した状態である。この時、ノ
ズル内の圧力は、気泡の生長した分だけ上昇し、オリフ
ィス面での外圧とのバランスがくずれ、オリフィスより
インク柱が生長し始める。（Ｄ）は気泡が最大に生長し
た状態であり、オリフィス面より気泡の体積に相当する
分のインク１０が押し出される。この時、ヒータ９には
電流が流れていない状態にあり、ヒータ９の表面温度は
降下しつつある。気泡１１の体積の最大値は、電気パル
ス印加のタイミングからやや遅れる。（Ｅ）は、気泡１
１がインクなどにより冷却されて収縮を開始し始めた状
態を示す。インク柱の先端部では、押し出された速度を
保ちつつ前進し、後端部では、気泡の収縮に伴って、ノ
ズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル内へイン
クが逆流してインク柱にくびれが生じている。（Ｆ）
は、さらに気泡１１が収縮し、ヒータ面にインクが接
し、ヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ため、メニスカスがノズル内に大きく入り込んで来てい
る。インク柱の先端部は液滴になり、記録紙の方向へ５
〜１０ｍ／ｓｅｃの速度で飛翔している。（Ｇ）は、オ
リフィスにインクが毛細管現象により再び供給（リフィ
ル）されて（Ａ）の状態に戻る過程で、気泡は完全に消
滅している。本発明は、上述のごとく作動するバブルジ
ェットヘッドに適用されるものである。

【００１５】図１は、本発明が適用されたバブルジェッ
トヘッドの要部（発熱体，電極部）の実施の形態例を説
明するための構成図で、図１（Ａ）は、発熱体，電極パ
ターンの一例を示すオリフィス部平面図、図１（Ｂ）
は、オリフィス部断面図（ただし、電極及び保護層等は
省略してある）であり、図中、９ａはオリフィスに近い
発熱体、（第１の熱エネルギー作用部）９ｂはオリフィ
スから遠い発熱体（第２の熱エネルギー作用部）、７ａ
は発熱体９ａの制御電極、７ｂは発熱体９ｂの制御電
極、８は共通電極である。図１に示したバブルジェット
ヘッドは、基板１と、該基板１と対向離間して設けられ
た発熱体基板２とにより、インク１０の流路５を構成
し、流路５の一方端部が開口してオリフィス４を形成し
ている。発熱体基板２には、オリフィス４に近い発熱体
９ａと、オリフィス４から遠い発熱体９ｂを有し、共に
共通電極８に接続され、各々は単独に制御電極７ａ，７
ｂに接続され、１つのオリフィス４に対し発熱体が２つ
あり、それらは独立に駆動できるようになっている。

【００１６】図２は、図１に示したバブルジェットヘッ
ドの動作原理を説明するための図で、図２（Ａ）は、発
熱体９ａ，９ｂを略同時に駆動したときの動作、図２
（Ｂ）は、図１（Ａ）においてオリフィス４から近い発
熱体９ａを駆動した時の動作を示す図で、図中、１２，
１２₁〜１２₄はインク滴、１３，１３₁〜１３₄はインク
滴による画素、１４ａ，１４ｂ，１４ａ₁〜１４ａ₄は駆
動パルスである。

【００１７】まず、図２（Ａ）に示す、発熱体９ａ，９
ｂを略同時に駆動するときの動作について説明する。オ
リフィス４に近い側の発熱体９ａにはパルス１４ａを、
オリフィス４から遠い側の発熱体９ｂには前記パルス１
４ａと略同期した等しいパルス幅で所定の一定波高値の
パルス１４ｂを印加する。このとき、発熱体９ａと９ｂ
とは、発熱体９ａと発熱体９ｂとを加えた１つの大きな
発熱体９として動作するようになっている。すなわち、
発熱体９ａにパルス１４ａ，発熱体９ｂにパルス１４ｂ
を同時に加えたとき、各々のパルスエネルギーにより、
別々の気泡が発生するのではなく、１つの大きな気泡１
１として発生する。

【００１８】１つの大きな気泡により、オリフィス４か
ら噴射される１つのインク滴１２は、気泡の大きさに応
じて質量も大きく、このインク滴１２により被記録体上
に形成される画素１３も大面積となる。又、インク滴１
２の質量はほぼ一定であり、従って、インク滴１２によ
り形成される円形の画素１３の径も殆ど同じ大きさであ
る。なお、パルス１４ａ，１４ｂのパルス周波数は、５
〜１５ｋＨｚ程度に選ばれる。画素１３は面積が大き
く、しかも、面積が略一定であるから階調表現を必要と
しない、例えば、文字等の印写や全面をぬりつぶすよう
な場合の印写に使用される。

【００１９】次に、図２（Ｂ）に示した発熱体９ａを駆
動したときの動作について説明する。オリフィス４に近
い側の発熱体９ａに細かい間隔で、パルス１４ａに比べ
て、同じか短かいパルス幅で波高値一定の１つ以上のパ
ルス１４ａ_n（ｎ：整数、ただし、以下ｎ＝４として説
明する）が入力される。ここで、パルス１４ａ₁はパル
スが１個、１４ａ_nはｎ個のパルス列を意味する。１つ
のパルス１４ａ₁のパルスエネルギーにより１個の微小
インク滴１２₁が形成され、パルス１４ａ₄の４個のパル
スエネルギーにより４個のインク滴１２₁〜１２₄が形成
される。

【００２０】この場合のインク滴の形成も原理的には、
図３で説明したように、入力パルスエネルギーに応じて
気泡が発生し、それに応じてインク滴が飛翔するわけで
あるが、この場合、入力するパルスのエネルギーは図２
（Ａ）のパルス１４ａと同等あるいはそれ以下とされ
る。又、気泡発生からインク滴噴射に関わる発熱体は、
発熱体９ａのみであり、図２（Ａ）の場合のように発熱
体９ａプラス発熱体９ｂに比べて、発熱能力，発熱面
積，入力エネルギー等が小さいので、必然的に発生する
気泡は小さくなる。このため、噴射されるインク滴（１
２₁〜１２₄）の質量も小さい。従って、１滴のインク滴
１２₁だけで形成される画素１３₁は、いうまでもなく、
図２（Ａ）に示した画素１３よりはるかに小さくなる。

【００２１】また、図２（Ｂ）に示したパルス１４ａ₁
〜１４ａ₄は、図２（Ａ）に示したパルス１４ａより高
い周波数、例えば、１０〜５０ｋＨｚで、発熱体９ａに
１乃至複数のパルスが加えられるため、図２（Ｂ）に示
したように、１個の微小インク滴１２₁又は微小インク
滴１２₁〜１２₄が連続的に吐出飛翔し、記録用紙に付着
し画素１３₁〜１３₄を形成する。これらの微小インク滴
は、短い時間に紙に付着するので、複数個のインク滴で
１画素形成する。又、飛翔中に複数のインク滴１２₁〜
１２₄が合体して大きい質量の１個のインク滴として紙
に付着することもある。つまり、インク滴の数ｎに応じ
て画素径が変えられ、階調表現を必要とするようなイメ
ージの印写に使用される。

【００２２】以上の説明より明らかなように、本発明に
よる液体噴射記録ヘッドでは、微小インク滴（１２₁〜
１２₄）の複数滴印写による階調記録（図２（Ｂ））を
オリフィスに近い側の発熱体９ａで行い、画素径がほぼ
一定で大きい２値記録（図２（Ａ））を発熱体９ａと９
ｂの協同作業によって行っている。一方、図１に示すよ
うな構成の記録ヘッドで、例えば、特開平１−４２２５
８号公報に記載された液体噴射記録ヘッドのように、上
記の階調記録を発熱体９ａで行い、２値記録を９ｂで行
うという技術もあるが、本発明の方が、２値記録を行う
場合の発熱体が、発熱体９ａプラス発熱体９ｂであるた
め、その発熱能力，発熱体面積が大きく、大きな気泡，
大きなインク滴を発生，噴射することができる。従っ
て、画素１５₁だけで印写される非常に淡い画素から、
画素１３で印写される最も濃い画素までの変化幅が大き
くとれる。特開平１−４２２５８号公報に記載されたバ
ブルジェットヘッドの技術と比較した場合、本発明によ
るバブルジェットヘッドは、階調の変化レベルを大きく
とれるという利点がある。

【００２３】上述のように、パルス１４ａ₁〜１４ａ₄を
発熱体９ａに入力して駆動することにより、オリフィス
４から１個のインク滴１２₁又はパルス数に比例しイン
ク滴１２₁と等しい微小質量のインク滴１２₁〜１２₄が
噴射されるが、このインク滴１２₁〜１２₄は、通常の２
値記録に使用される図２（Ａ）に示した大きなインク滴
１２に比べて噴射および噴射後の飛翔安定性を確保する
ことが難しいという課題がある。これは、発熱体９ａの
面積が小さく、従って滴噴射能力がやや弱いということ
に起因してインク滴を噴射しにくいという問題と、イン
ク滴が非常に微小であるために、外乱、例えば、周囲の
空気流等の影響を受けてインク滴の飛翔が不安定とな
り、紙面上へのインク滴の着紙位置の位置精度が悪くな
り、画像品質が悪くなるという問題を起こす。この問題
を解決するために飛翔する微小なインク滴１２₁〜１２₄
を充分な初速度で噴射してやればよい。これを解決する
ためのヘッドの構造を以下に説明する。

【００２４】図７は、本発明による液体噴射記録ヘッド
の、他の実施の形態を説明するための流路平断面図であ
り、図中、５ａは流路絞り込み部である。

【００２５】図７に示した液体噴射記録ヘッドは、発熱
体９ａによって発生する気泡によるインク噴射の作用力
が、効率よくオリフィス４の方向に向くようにしたもの
で、発熱体９ａの近傍、より厳密には、発熱体９ａのや
や後方の流路５をストレートにしないで流路絞り込み部
５ａにより絞り、この部分の流路５の断面積を小さくな
る構造にした。このような流路構造は、特開昭５６−１
２３８６９号公報に開示されているような感光性樹脂を
利用した流路作製法によって実現することができる。

【００２６】図８は、図７に示した液体噴射記録ヘッド
の、更に他の実施の形態を説明するための流路側断面図
であり、図中、１ａは突起部である。

【００２７】図８に示した流路断面の絞り部は、流路５
の天井に突起部１ａを流路５内に突起するように形成し
てこの部分の流路５の流路断面を小さくしたもので、突
起１ａは流路５を構成する蓋基板１の発熱体９ａの位置
からやや後方の位置に設けてある。このような構造は、
図６に示した流路の蓋基板１を、例えば、プラスチック
成形等で製作する際に、蓋基板１の流路５の天井部分に
所定の突部形状となるような金型を用いて容易に製作す
ることができる。

【００２８】このように、発熱体９ａの後方近傍の流路
断面が小さくなるような流路構造とすることにより、流
路絞り部の部分が適度な流体抵抗を発生するようになる
ため、発熱体９ａで発生した気泡１２が、通常の２値記
録を行うときの気泡に比べて微小であっても、噴射作用
力を後方に逃がしにくくするので効率よくインク滴噴射
を行うことができる。このため、噴射される微小なイン
ク滴（１２₁〜１２₄）も、充分大きな初速度、例えば、
８〜１５（ｍ／ｓ）の速度で噴射することができる。こ
の結果、インク滴（１２₁〜１２₄）は飛翔中も外乱に強
く、紙面上の目的とする噴射位置に画素を形成して高画
質の画像を確保することができる。

【００２９】また、図２（Ａ）に示すように、２値記録
を行う場合は、発熱体９ａにパルス１４ａを、発熱体９
ｂにパルス１４ｂを同時に入力して入力エネルギーを加
える。入力するパルス１４ａと１４ｂの波高値が違って
いるのは、発熱体９ａと発熱体９ｂの発熱能力が異なっ
ているためで、入力エネルギーの相違は各々の発熱体９
ａ，９ｂの発熱能力の違いにより定められたものであ
る。このように、発熱体９ａと発熱体９ｂに入力する入
力エネルギー量を発熱能力に応じて入力する理由は、発
熱体９ａと発熱体９ｂとは、独立に駆動可能に構成され
た発熱体であり、各々独立に気泡を発生し、２つの気泡
となるためである。

【００３０】もし、２つの気泡の発生タイミングのずれ
や、気泡の成長力のずれ等があると、インク滴の噴射が
不安定になる。本願発明においては、発熱体９ａと発熱
体９ｂとが各々独立したものであるが、発熱体９ａと発
熱体９ｂとは、あたかも１つの発熱体９＝（９ａ＋９
ｂ）として作動し１つの共通した気泡１２が発生するよ
うにしたものである。このため、発熱体９ａと発熱体９
ｂとは、それぞれの発熱能力に応じた入力エネルギーを
もったパルス１４ａ，１４ｂで駆動して、上述のような
気泡発生タイミングのずれにより不安定なインク滴を発
生しないようにしたものである。以下、具体的な例をあ
げて、これを説明する。

【００３１】（実施例１）製作したバブルジェットヘッ
ドは、図１に示した構成のもので、発熱体９ａ，発熱体
９ｂおよび相対位置関係は下記の通りである。

【００３２】

【表１】

【００３３】まず、最初に発熱体９ａのみを以下の条件
で駆動させた。駆動電圧Ｖ_o＝２０Ｖ駆動パルス幅Ｐ_w＝３μｓ駆動周波数Ｆ_o＝３０ｋＨｚこの条件で得られたインク滴は非常に微小で、上記イン
クを使用して、紙面上（三菱製紙製マットコート紙Ｎ
Ｍ）に１画素形成したところ、約φ５０μｍの画素径が
得られた。次に、２滴，３滴，４滴と重ね打ち（図２
（Ｂ）参照）したところ、得られた画素径は、それぞ
れ、φ７２μｍ，φ８１μｍ，φ８８μｍとなった。な
お、この時のインク滴の飛翔速度は約７．５ｍ／ｓであ
った。

【００３４】次に、発熱体９ａ，発熱体９ｂそれぞれを
以下の条件で駆動させた。駆動パルスは、それぞれ駆動
電圧，パルス幅とも上記の場合と同じであるが、別々の
駆動回路から独立に入力した。駆動電圧Ｖ_o＝１７Ｖ（発熱体９ａ，９ｂとも）駆動パルス幅Ｐ_w＝５μｓ（〃）駆動周波数Ｆ_o＝１２ｋＨＺ（〃）この条件で上記の透明液体を使用し、発生する気泡を観
察したところ、図９に示すように、発熱体９ａ，発熱体
９ｂは、あたかも１つの発熱体であるかのように大きな
１つの安定した気泡１１ａが発生していた。

【００３５】この条件で上記のインクを使用し、紙面上
で画素を形成したところ、φ８５μｍの画素径であっ
た。又、インク滴飛翔速度は９ｍ／ｓで安定していた。
なお、この時、発熱体９ａ，発熱体９ｂには、それぞ
れ、（１７Ｖ²／９８Ω）×５μｓ（≒１４.７μＪ）（１７Ｖ²／５１Ω）×５μｓ（≒２８.３μＪ）の入力エネルギーが入力されており、発熱体の単体面積
あたりのエネルギーは、ほぼ等しくなっている。

【００３６】（比較例）上記実施例１のヘッドを用い、
発熱体９ａ，９ｂをそれぞれ以下の条件で駆動した。発熱体９ａ発熱体９ｂ駆動電圧Ｖ_o＝２３.６Ｖ駆動電圧Ｖ_o＝１７Ｖ駆動パルス幅Ｐ_w＝５μｓ駆動パルス幅Ｐ_w＝５μｓ駆動周波数Ｆ_o＝１２ｋＨｚ駆動周波数Ｆ_o＝１２ｋＨｚこの条件では、発熱体９ａ，９ｂへの入力エネルギー
は、ほぼ同じ（約２８.３〜２８.４μＪ）となるが、発
熱体９ａ，９ｂの単位面積あたりのエネルギーは、発熱
体９ａの方が、発熱体９ｂの約２倍となっている。

【００３７】この条件で、透明液体を使用して、気泡発
生の様子を観察したところ、図１０に示す気泡のよう
に、発熱体９ａと発熱体９ｂとは、独立の気泡挙動が見
られ、発熱体９ａの領域の気泡が、図９に示す場合と比
べてかなり大きく、一応、発熱体９ａ，発熱体９ｂの領
域の２つの気泡は合体して１つにはなっているものの、
その形状は、図９の場合に比べていびつであった。又、
発熱体９ａ，発熱体９ｂでは、気泡発生〜消滅のタイミ
ングが一致せず、３〜５μｓの時間ずれが生じていた。
この条件による液滴の噴射飛翔条件を観察したところ、
飛翔速度が５〜１０ｍ／ｓの間で変動し、安定して同じ
速度で飛翔するということがなかった。

【００３８】（実施例２）実施例１のバブルジェットヘ
ッドで、流路５を、図７に示すように、発熱体９ａと発
熱体９ｂの近傍で絞り込んだ形状とした絞り込み部５ａ
のおおよその寸法は、オリフィス部で２２μｍ幅、発熱
体９ａ部で２５μｍ幅、発熱体９ａ，発熱体９ｂの絞り
込んだ領域で２０μｍ幅、発熱体９ｂ後方では２５μｍ
幅とし、流路高さは２２μｍとした。この記録ヘッドを
使用し、実施例１との場合と同様に、発熱体９ａのみを
駆動したところ（条件は実施例１の場合と同じ）、微少
インク滴の飛翔速度は、約１０ｍ／ｓとなり、実施例１
の場合よりも速い速度となり、又、飛翔も非常に安定し
ていた。なお、得られた画素径は、実施例１の場合とほ
ぼ同じであり、１滴で１画素形成した場合、約φ５２μ
ｍの画素径であった。次に、実施例１の場合と同様に、
発熱体９ａ，発熱体９ｂを駆動させたとしたところ（条
件は実施例１と同じ）、飛翔インク滴（２値記録用の大
きいインク滴）の飛翔速度は、約９ｍ／ｓで、又、画素
径もφ８６μｍとなり、実施例１とほとんど同じ２値記
録ができることがわかった。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：１つの吐出口
および該吐出口につらなるインクの流路と、該流路内に
設けられた第１および第２の熱エネルギー作用部と、該
第１および第２の熱エネルギー作用部をともに作動さ
せ、ほぼ一定質量の第１のインク滴を噴射し、該第１の
インク滴の１滴により被記録体上に１画素を形成する第
１の画素形成手段と、前記第１又は第２の熱エネルギー
作用部のみを作動させ、前記第１のインク滴より小さい
質量の第２のインク滴を噴射し、該第２のインク滴の１
乃至複数により被記録体上に１画素を形成する第２の画
素形成手段を有するので、画素径がほぼ一定の２値記録
と、微小インク滴を１乃至複数滴ほぼ同一箇所に打ち込
み、その滴数を変えることにより画素径を変えて多値記
録（面積階調記録）が可能な、新規な構成の液体噴射記
録ヘッドを提供することができる。また、画素径を変え
る多値記録を行う場合は、第１又は第２の１つの熱エネ
ルギー作用部を使用し、画素径がほぼ一定の２値記録を
行う場合は、第１と第２の２つの熱エネルギー作用部を
ともに作動させるようにしているので、例えば、多値記
録を行う場合は、単一の熱エネルギー作用部を使用し、
画素径がほぼ一定の２値記録を行う場合は、異なる単一
の熱エネルギー作用部を使用するというようなもの（特
開平１−２４２２５８号公報に開示されている液体噴射
記録ヘッド）に較べて、最も小さい画素径（画素径を変
える多値記録手段で１滴だけで記録した場合）から、最
も大きい画素径（画素径がほぼ一定の２値記録手段で記
録した場合）までの違いを大きくとることが可能であ
り、階調幅が大きく、より高画質の記録が行えるように
なった。

【００４０】請求項２に対応する効果：請求項１に記載
の液体噴射記録ヘッドにおいて、前記第２のインク滴を
噴射する熱エネルギー作用部（第１の熱エネルギー作用
部）を、前記吐出口に近い位置に配置するようにしたの
で、多値記録を行うための第１の熱エネルギー作用部
は、２値記録を行うための第１，第２の熱エネルギー作
用部の熱エネルギーの和より発熱能力が小さく（第１の
熱エネルギー作用部単独で作動させるから）、インク滴
吐出の作用力も弱いため、第１の熱エネルギー作用部を
第２の熱エネルギー作用部よりも吐出口に近い位置に配
置することにより、安定して微小インク滴吐出（多値記
録を行うためのインク滴吐出）を行うことができるよう
になった。

【００４１】請求項３に対応する効果：請求項２に記載
の液体噴射記録ヘッドにおいて、前記第１と第２の熱エ
ネルギー作用部が配置された配置位置の境界近傍の流路
断面積を小さくしたので、インク滴吐出の作用力を、吐
出口側に効率良く作用させ、安定かつ効率良く微小イン
ク滴吐出（多値記録を行うためのインク滴吐出）を行う
ことができるようになった。

【００４２】請求項４に対応する効果：請求項１乃至３
に記載の液体噴射記録ヘッドは、２値記録を行うための
第１と第２の熱エネルギー作用部の発熱能力が違うた
め、ともに作動させた場合、気泡発生のタイミング等が
微妙に異なり、第１と第２の熱エネルギー作用部を同時
駆動した１つの熱エネルギー作用部として、１滴のイン
ク滴を吐出させるための安定した気泡発生ができなくな
ることがある。そのため、請求項４の発明においては、
前記第１と第２の熱エネルギー作用部の発熱能力を異な
らしめ、該発熱能力の違いに応じて、前記第１と第２の
熱エネルギー作用部への入力エネルギーが異なる記録を
可能にし、もって、発熱能力の違いに応じて、第１と第
２の２つの熱エネルギー作用部への入力エネルギーを変
えて、第１と第２の２つの熱エネルギー作用部が、あた
かも１つの熱エネルギー作用部として作用し、１滴のイ
ンク滴を吐出させるようにしたので、大きな気泡発生を
安定してうることができる。これによって、発生する気
泡は、第１と第２の２つの熱エネルギー作用部によるバ
ラバラの気泡ではなく、安定した１つの気泡となり、イ
ンク滴吐出も安定化でき、安定した画質が得られるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたバブルジェット型インク
ジェットヘッドの要部（発熱体，電極部）の実施の形態
例を説明するための構成図である。

【図２】図１に示したバブルジェットヘッドの動作原
理を説明するための図である。

【図３】図１に示したバブルジェットヘッドの動作を
説明するための図である。

【図４】本発明が適用されたバブルジェットヘッドの
一例を示す斜視図である。

【図５】図４に示したバブルジェットヘッドを構成す
る蓋基板（図５（Ａ））と、発熱体基板（図５（Ｂ））
分解した時の斜視図である。

【図６】図５（Ａ）に示した蓋基板を裏側から見た斜
視図である。

【図７】本発明による液体噴射記録ヘッドの、他の実
施の形態を説明するための流路平断面図である。

【図８】図７に示した液体噴射記録ヘッドの、更に他
の実施の形態を説明するための流路側断面図である。

【図９】第１の発熱体と第２の発熱体のエネルギー密
度を等しくした場合の発生気泡の形状を示す図である。

【図１０】第１の発熱体のエネルギー密度を第２の発
熱体のエネルギー密度の２倍とした場合の発生気泡の形
状を示す図である。

【符号の説明】

１…蓋基板、１ａ…突起部、２…発熱体基板、３…記録
液体流入口、４…オリフィス、５…流路、５ａ…流路絞
りこみ部、６…液室を形成するための領域、７…個別
（独立）電極、７ａ…発熱体９ａの制御電極、７ｂ…発
熱体９ｂの制御電極、８…共通電極、９…発熱体（ヒー
タ）、９ａ…オリフィスに近い発熱体、９ｂ…オリフィ
スから遠い発熱体、１０…記録液（インク）、１１…気
泡、１２…飛翔インク滴、１３…インク滴１２による画
素、１４…駆動パルス、１５…インク滴１２₁〜１２₄に
よる画素。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの吐出口および該吐出口につらなる
インクの流路と、該流路内に設けられた第１および第２
の熱エネルギー作用部と、該第１および第２の熱エネル
ギー作用部をともに作動させ、ほぼ一定質量の第１のイ
ンク滴を噴射し、該第１のインク滴の１滴により被記録
体上に１画素を形成する第１の画素形成手段と、前記第
１又は第２の熱エネルギー作用部のみを作動させ、前記
第１のインク滴より小さい質量の第２のインク滴を噴射
し、該第２のインク滴の１乃至複数により被記録体上に
１画素を形成する第２の画素形成手段を有することを特
徴とする液体噴射記録ヘッド。
【請求項２】前記第２のインク滴を噴射する熱エネル
ギー作用部が、前記吐出口に近い位置に配置されている
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。
【請求項３】前記第１と第２の熱エネルギー作用部が
配置された配置位置の境界近傍の流路断面積を小さくし
たことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射記録ヘッ
ド。
【請求項４】前記第１と第２の熱エネルギー作用部は
各々発熱能力が異なり、該発熱能力の違いに応じて、前
記第１と第２の熱エネルギー作用部への入力エネルギー
が異なることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記
載の液体噴射記録ヘッド。