JPH10119280A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents
液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置Info
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- JPH10119280A JPH10119280A JP28040696A JP28040696A JPH10119280A JP H10119280 A JPH10119280 A JP H10119280A JP 28040696 A JP28040696 A JP 28040696A JP 28040696 A JP28040696 A JP 28040696A JP H10119280 A JPH10119280 A JP H10119280A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クロストーク現象を抑制し、かつ、高周波数
でも安定してインク等の液体の吐出を行い得る液体吐出
ヘッドおよび液体吐出装置を提供すること。 【解決手段】 液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するため
の吐出口2に対向して設けられた少なくとも1つの電気
熱変換体11と、該電気熱変換体に向けて液体を供給す
るための少なくとも2つの液体供給路11a、11bと
を含む。液体供給路11a、11bの流抵抗が互いに異
なる。流抵抗は異なる形状とすることにより異ならしめ
る。
でも安定してインク等の液体の吐出を行い得る液体吐出
ヘッドおよび液体吐出装置を提供すること。 【解決手段】 液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するため
の吐出口2に対向して設けられた少なくとも1つの電気
熱変換体11と、該電気熱変換体に向けて液体を供給す
るための少なくとも2つの液体供給路11a、11bと
を含む。液体供給路11a、11bの流抵抗が互いに異
なる。流抵抗は異なる形状とすることにより異ならしめ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体吐出ヘッドお
よび当該液体吐出ヘッドを用いて液体を吐出する液体吐
出装置に関する。
よび当該液体吐出ヘッドを用いて液体を吐出する液体吐
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液体吐出装置のうち、インクジェット記
録装置は、インクを微小な液滴としてノズルより吐出し
文字・図形等の記録を行ない、高精細な画像の出力、高
速印字の手段としてすぐれた利点を有している。特に、
電気熱変換体(以下、ヒータという)等により生成した
バブル(気泡)圧を用いる方法、いわゆる熱インクジェ
ット記録方法(特公昭61−59911〜4号)は装置
の小型化、画像の高密度化が容易であるなどの特徴を有
している。
録装置は、インクを微小な液滴としてノズルより吐出し
文字・図形等の記録を行ない、高精細な画像の出力、高
速印字の手段としてすぐれた利点を有している。特に、
電気熱変換体(以下、ヒータという)等により生成した
バブル(気泡)圧を用いる方法、いわゆる熱インクジェ
ット記録方法(特公昭61−59911〜4号)は装置
の小型化、画像の高密度化が容易であるなどの特徴を有
している。
【0003】図1は、このような従来の熱インクジェッ
トヘッドの1つの形態を示す分解斜視図である。図1に
示したヘッドは、ヒータ1とオリフィス2とが対向して
設けられた、いわゆるサイドシュータタイプのヘッドで
ある。
トヘッドの1つの形態を示す分解斜視図である。図1に
示したヘッドは、ヒータ1とオリフィス2とが対向して
設けられた、いわゆるサイドシュータタイプのヘッドで
ある。
【0004】図1に示したように、複数のヒータ1は基
板3上に一列状に配され、各ヒータ1の配置部にはイン
クを供給するためのインク供給路としてのノズル4が対
応して形成されている。複数のノズル4は平行に形成さ
れた複数のノズル壁5により構成され、ヒータ1近傍の
一端部においてノズル4は閉じられ、その他端部におい
て共通液室6に開放されている。この共通液室6は、図
示しないインクタンクからのインクを受け入れるための
供給口7に連通している。また、基板3にはヒータ1に
電気信号を送るための電極配線(図示略)が配設されて
いる。このような基板3上に接合されるノズルプレート
部材8には、一列状に配された複数のヒータ1にそれぞ
れ対応する位置にオリフィス2が形成されている。
板3上に一列状に配され、各ヒータ1の配置部にはイン
クを供給するためのインク供給路としてのノズル4が対
応して形成されている。複数のノズル4は平行に形成さ
れた複数のノズル壁5により構成され、ヒータ1近傍の
一端部においてノズル4は閉じられ、その他端部におい
て共通液室6に開放されている。この共通液室6は、図
示しないインクタンクからのインクを受け入れるための
供給口7に連通している。また、基板3にはヒータ1に
電気信号を送るための電極配線(図示略)が配設されて
いる。このような基板3上に接合されるノズルプレート
部材8には、一列状に配された複数のヒータ1にそれぞ
れ対応する位置にオリフィス2が形成されている。
【0005】図2は図1のヒータ近傍を拡大して示す図
であり、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけ
るA−A線に沿う概略断面図である。
であり、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけ
るA−A線に沿う概略断面図である。
【0006】図2(a)に示すように、幅Wのノズル4
は、一方で共通液室6に連通し、他方でヒータ1に連通
している。
は、一方で共通液室6に連通し、他方でヒータ1に連通
している。
【0007】このような構成によれば、ヒータ、オリフ
ィス、ノズルのサイズを小さくすることにより、600
〜1,200dpiの画像に適した4〜10pl程度の
液滴を吐出し、高精細画像に記録するインクジェットヘ
ッドを作成できる。特に、特開平4−10940に示す
ようにノズル高さhを低くして、大気に気泡を連通させ
て液体を吐出する方法では、微小な液滴を安定に吐出す
ることが可能である。
ィス、ノズルのサイズを小さくすることにより、600
〜1,200dpiの画像に適した4〜10pl程度の
液滴を吐出し、高精細画像に記録するインクジェットヘ
ッドを作成できる。特に、特開平4−10940に示す
ようにノズル高さhを低くして、大気に気泡を連通させ
て液体を吐出する方法では、微小な液滴を安定に吐出す
ることが可能である。
【0008】ここで、図2(a)および(b)の構成
で、そのままノズルを小さく(特に、ノズル高さhを小
さく)すると、ノズルの開口部分の断面積が小さくなる
ため、流抵抗が増大する。このことは、吐出によって失
なわれたインクを液室より補充する、いわゆるリフィル
の流れを妨げ、ヒータの繰り返し吐出の周波数を下げる
原因となる。特に、微小液滴で画像を形成する場合は、
一枚当りの印字速度を維持するためには、より高周波数
で吐出を行わなければならないので、流抵抗の増大を招
く事態は深刻である。
で、そのままノズルを小さく(特に、ノズル高さhを小
さく)すると、ノズルの開口部分の断面積が小さくなる
ため、流抵抗が増大する。このことは、吐出によって失
なわれたインクを液室より補充する、いわゆるリフィル
の流れを妨げ、ヒータの繰り返し吐出の周波数を下げる
原因となる。特に、微小液滴で画像を形成する場合は、
一枚当りの印字速度を維持するためには、より高周波数
で吐出を行わなければならないので、流抵抗の増大を招
く事態は深刻である。
【0009】そこで、ノズルの幅Wを広げてノズルの断
面積を広げるという方法が考えられる。
面積を広げるという方法が考えられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2
(b)に示すように、ノズル幅Wを広げると、ヒータか
ら生じた吐出パワーのうち、吐出方向Hに比べ直角方向
Vに逃げる量が増大し、液滴の吐出速度や吐出量が下が
り、画質が劣化する。さらに、V方向の成分は、インク
リフィルの流れに逆行する方向であり、リフィルに悪影
響を及ぼす。
(b)に示すように、ノズル幅Wを広げると、ヒータか
ら生じた吐出パワーのうち、吐出方向Hに比べ直角方向
Vに逃げる量が増大し、液滴の吐出速度や吐出量が下が
り、画質が劣化する。さらに、V方向の成分は、インク
リフィルの流れに逆行する方向であり、リフィルに悪影
響を及ぼす。
【0011】また、V方向の成分は、図3に示すよう
に、隣接するノズルにV′成分となって伝搬するため、
インクの吐出に悪影響を及ぼす、いわゆるクロストーク
現象を引き起こす。
に、隣接するノズルにV′成分となって伝搬するため、
インクの吐出に悪影響を及ぼす、いわゆるクロストーク
現象を引き起こす。
【0012】一方、特開平5−116317号には、吐
出の安定性や高周波数駆動について言及されてはいる
が、隣接するノズル間に生じるクロストーク現象による
影響は考慮されていない。
出の安定性や高周波数駆動について言及されてはいる
が、隣接するノズル間に生じるクロストーク現象による
影響は考慮されていない。
【0013】このような構成の流路構造として、1つの
ヒータに対して2方向からインクの補充を行い得る構成
のヘッドも提案されている。
ヒータに対して2方向からインクの補充を行い得る構成
のヘッドも提案されている。
【0014】しかしながら、このような構成のヘッドで
は、インク流路としての複数のノズル内の流抵抗が全て
同一に設定されているため、上記V方向の成分によりイ
ンクリフィルの流れが妨げられることがないものの、依
然として上記クロストーク現象を効果的に抑制するまで
には至っていないのが現状である。
は、インク流路としての複数のノズル内の流抵抗が全て
同一に設定されているため、上記V方向の成分によりイ
ンクリフィルの流れが妨げられることがないものの、依
然として上記クロストーク現象を効果的に抑制するまで
には至っていないのが現状である。
【0015】本発明の目的は、クロストーク現象を抑制
し、かつ、高周波数でも安定してインク等の液体の吐出
を行い得る液体吐出ヘッドを提供することにある。
し、かつ、高周波数でも安定してインク等の液体の吐出
を行い得る液体吐出ヘッドを提供することにある。
【0016】また、本発明の他の目的は、上述の液体吐
出ヘッドを用いた高速印字で、高精細な画像を作成し得
る液体吐出装置を提供することにある。
出ヘッドを用いた高速印字で、高精細な画像を作成し得
る液体吐出装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するための本発明の代表的な要件は、次のようなもので
ある。
するための本発明の代表的な要件は、次のようなもので
ある。
【0018】液滴を吐出するための吐出口に対向して設
けられた少なくとも1つの電気熱変換体と、該電気熱変
換体に向けて液体を供給するための少なくとも2つの液
体供給路と、を含む液体吐出ヘッドにおいて、前記同一
の電気熱変換体に液体を供給すべき関係の前記少なくと
も2つの液体供給路は、各液体供給路の流抵抗が互いに
異なる液体吐出ヘッド。
けられた少なくとも1つの電気熱変換体と、該電気熱変
換体に向けて液体を供給するための少なくとも2つの液
体供給路と、を含む液体吐出ヘッドにおいて、前記同一
の電気熱変換体に液体を供給すべき関係の前記少なくと
も2つの液体供給路は、各液体供給路の流抵抗が互いに
異なる液体吐出ヘッド。
【0019】もしくは、前記各液体供給路は、互いに異
なる形状を有している液体吐出ヘッド。
なる形状を有している液体吐出ヘッド。
【0020】もしくは、前記電気熱変換体は少なくとも
2つの群から構成されており、第1の群は第1の液室と
前記電気熱変換体とを連絡する第1の液体供給路と、第
2の液室と前記電気熱変換体とを連結しかつ前記第1の
液体供給路よりも流抵抗が大きい第2の液体供給路とを
含み、第2の群は前記第1の液室と前記電気熱変換体と
を連絡する第3の液体供給路と、前記第2の液室と前記
電気熱変換体とを連結しかつ前記第3の液体供給路より
も流抵抗が小さい第4の液体供給路とを含む液体吐出ヘ
ッド。
2つの群から構成されており、第1の群は第1の液室と
前記電気熱変換体とを連絡する第1の液体供給路と、第
2の液室と前記電気熱変換体とを連結しかつ前記第1の
液体供給路よりも流抵抗が大きい第2の液体供給路とを
含み、第2の群は前記第1の液室と前記電気熱変換体と
を連絡する第3の液体供給路と、前記第2の液室と前記
電気熱変換体とを連結しかつ前記第3の液体供給路より
も流抵抗が小さい第4の液体供給路とを含む液体吐出ヘ
ッド。
【0021】もしくは、前記吐出口は複数個から構成さ
れ、かつ、列をなすと共に、前記電気熱変換体の前記第
1の群の前記第1の液体供給路と前記第2の群の前記第
3の液体供給路とが前記吐出口の列に対し一方の側に配
され、前記第1の群の前記第2の液体供給路と前記第2
の群の前記第4の液体供給路とが前記吐出口の列に対し
他方の側に配された液体吐出ヘッド。
れ、かつ、列をなすと共に、前記電気熱変換体の前記第
1の群の前記第1の液体供給路と前記第2の群の前記第
3の液体供給路とが前記吐出口の列に対し一方の側に配
され、前記第1の群の前記第2の液体供給路と前記第2
の群の前記第4の液体供給路とが前記吐出口の列に対し
他方の側に配された液体吐出ヘッド。
【0022】もしくは、前記吐出口の列に沿って、前記
第1の群に属する前記電気熱変換体と前記第2の群に属
する前記電気熱変換体とが交互に配されている液体吐出
ヘッド。
第1の群に属する前記電気熱変換体と前記第2の群に属
する前記電気熱変換体とが交互に配されている液体吐出
ヘッド。
【0023】もしくは、隣接する前記液体供給路の流抵
抗が交互に異なる液体吐出ヘッド。
抗が交互に異なる液体吐出ヘッド。
【0024】もしくは、前記第1の液室と前記第2の液
室とは連通している液体吐出ヘッド。
室とは連通している液体吐出ヘッド。
【0025】もしくは、前記電気熱変換体によって前記
液体内に形成された気泡の圧力を利用して前記液体を前
記吐出口から外部に吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記気泡内の圧力が外気圧より低い状態で、前記気泡と
外気とが前記吐出口近傍で連通する液体吐出ヘッド。
液体内に形成された気泡の圧力を利用して前記液体を前
記吐出口から外部に吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記気泡内の圧力が外気圧より低い状態で、前記気泡と
外気とが前記吐出口近傍で連通する液体吐出ヘッド。
【0026】もしくは、前記液体はインクである液体吐
出ヘッド。
出ヘッド。
【0027】もしくは、上述の液体吐出ヘッドを用いて
前記液体を吐出する液体吐出装置である。
前記液体を吐出する液体吐出装置である。
【0028】本発明の特徴的な構成よれば、1つの電気
熱変換体に複数の液体供給路が対応して設けられている
ので、液体吐出時の発泡圧力の一部の成分が液体補充を
妨げる方向のみに働くことがなく、吐出力の損失を抑え
ることができる。また、同一の電気熱変換体に液体を供
給すべき関係の前記少なくとも2つの液体供給路の流抵
抗が互いに異なるので、相対的に流抵抗の小さい液体供
給路を介して液体の補充を円滑に行うことができると共
に、相対的に流抵抗の大きい液体供給路を通して他の電
気熱変換体からの発泡圧力の影響を受けることが少な
く、効果的にクロストーク現象を抑制することができ
る。
熱変換体に複数の液体供給路が対応して設けられている
ので、液体吐出時の発泡圧力の一部の成分が液体補充を
妨げる方向のみに働くことがなく、吐出力の損失を抑え
ることができる。また、同一の電気熱変換体に液体を供
給すべき関係の前記少なくとも2つの液体供給路の流抵
抗が互いに異なるので、相対的に流抵抗の小さい液体供
給路を介して液体の補充を円滑に行うことができると共
に、相対的に流抵抗の大きい液体供給路を通して他の電
気熱変換体からの発泡圧力の影響を受けることが少な
く、効果的にクロストーク現象を抑制することができ
る。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を実
施例により、具体的に説明する。
施例により、具体的に説明する。
【0030】[第1の実施例]図4は、本発明の液体吐
出ヘッドの第1の実施例を示す分解斜視図であり、図5
は、図4に示すヒータ近傍を拡大して示す概略平面図で
ある。図4および図5に示すヘッドにおける各構成要素
のうち、図1および図2に示した従来のヘッドにおける
各構成要素と共通するものについては、同一の符号を付
し、その部分の説明を省略する。
出ヘッドの第1の実施例を示す分解斜視図であり、図5
は、図4に示すヒータ近傍を拡大して示す概略平面図で
ある。図4および図5に示すヘッドにおける各構成要素
のうち、図1および図2に示した従来のヘッドにおける
各構成要素と共通するものについては、同一の符号を付
し、その部分の説明を省略する。
【0031】本実施例に係る液体吐出ヘッドは、従来の
ヘッドと同様に、いわゆるサイドシュータタイプである
が、互いに平行に延びる千鳥状の2列のオリフィスを有
するものである。これらオリフィスにそれぞれ対応する
ヒータ11、12、13、14も千鳥状に配置され、ヒ
ータ11、13は同一の列に属し、ヒータ12、14は
別の同一の列に属している。
ヘッドと同様に、いわゆるサイドシュータタイプである
が、互いに平行に延びる千鳥状の2列のオリフィスを有
するものである。これらオリフィスにそれぞれ対応する
ヒータ11、12、13、14も千鳥状に配置され、ヒ
ータ11、13は同一の列に属し、ヒータ12、14は
別の同一の列に属している。
【0032】ヒータ11はノズル幅W1の第1のノズル
11aの一端部の底部に設けられており、この第1のノ
ズル11aの一端部には、当該ノズル11aと連通し、
かつ、当該ノズル11aの長さ方向に沿ってノズル11
aのノズル幅よりも狭いノズル幅の第2のノズル11b
が設けられている。第1のノズル11aは、その他端部
において第1の共通液室6Lと連通し、第2のノズル1
1bはヒータ11から離れた側の端部において第2の共
通液室6Rと連通している。このような第1のノズル1
1aと第2のノズル11bは、ノズル幅が異なるため、
流抵抗も異なるように設定されている。
11aの一端部の底部に設けられており、この第1のノ
ズル11aの一端部には、当該ノズル11aと連通し、
かつ、当該ノズル11aの長さ方向に沿ってノズル11
aのノズル幅よりも狭いノズル幅の第2のノズル11b
が設けられている。第1のノズル11aは、その他端部
において第1の共通液室6Lと連通し、第2のノズル1
1bはヒータ11から離れた側の端部において第2の共
通液室6Rと連通している。このような第1のノズル1
1aと第2のノズル11bは、ノズル幅が異なるため、
流抵抗も異なるように設定されている。
【0033】また、上記ヒータ11に隣接するヒータ1
2は、ノズル幅W2の第3のノズル12aの一端部の底
部に設けられており、この第3のノズル12aの一端部
には、第3のノズル12aと連通し、かつ、当該ノズル
12aの長さ方向に沿ってノズル12aのノズル幅より
も狭いノズル幅の第4のノズル12bが設けられてい
る。第3のノズル12aは、その他端部において第1の
共通液室6Lと連通し、第4のノズル12bはヒータ1
2から離れた側の端部において第2の共通液室6Rと連
通している。このような第3のノズル12aと第4のノ
ズル12bは、ノズル幅が異なるため、流抵抗も異なる
ように設定されている。
2は、ノズル幅W2の第3のノズル12aの一端部の底
部に設けられており、この第3のノズル12aの一端部
には、第3のノズル12aと連通し、かつ、当該ノズル
12aの長さ方向に沿ってノズル12aのノズル幅より
も狭いノズル幅の第4のノズル12bが設けられてい
る。第3のノズル12aは、その他端部において第1の
共通液室6Lと連通し、第4のノズル12bはヒータ1
2から離れた側の端部において第2の共通液室6Rと連
通している。このような第3のノズル12aと第4のノ
ズル12bは、ノズル幅が異なるため、流抵抗も異なる
ように設定されている。
【0034】ここで、ヒータ11とこれに隣接するヒー
タ12との間の液体供給路の配置関係を説明する。
タ12との間の液体供給路の配置関係を説明する。
【0035】ヒータ11の第1のノズル11aは、上述
のように、第2のノズル11bよりも相対的にノズル幅
W1が大きく、従って流抵抗の小さいものであり、これ
に隣接するヒータ12の第4のノズル12bは、第3の
ノズル12aよりも相対的にノズル幅が狭く、従って流
抵抗の大きいものである。ヒータ11の発泡圧力の一成
分が図5の矢印V方向に沿って第1の共通液室6Lを通
って隣接するヒータ12の第4のノズル12bへ伝搬し
ても、第4のノズル12bの流抵抗が大きいため、その
影響を受けることが少ない。
のように、第2のノズル11bよりも相対的にノズル幅
W1が大きく、従って流抵抗の小さいものであり、これ
に隣接するヒータ12の第4のノズル12bは、第3の
ノズル12aよりも相対的にノズル幅が狭く、従って流
抵抗の大きいものである。ヒータ11の発泡圧力の一成
分が図5の矢印V方向に沿って第1の共通液室6Lを通
って隣接するヒータ12の第4のノズル12bへ伝搬し
ても、第4のノズル12bの流抵抗が大きいため、その
影響を受けることが少ない。
【0036】ヒータ13とヒータ14との関係も、上述
のヒータ11とヒータ12との関係と同様である。
のヒータ11とヒータ12との関係と同様である。
【0037】なお、上述の2つの共通液室6Lおよび6
Rは、上述の各液体供給路以外で、それぞれ独立でもよ
く、あるいは接続された同一の液室であってもよい。
Rは、上述の各液体供給路以外で、それぞれ独立でもよ
く、あるいは接続された同一の液室であってもよい。
【0038】本実施例では、基本的に1つのヒータに対
し2つの液体供給路を介して共通液室から液体の補充を
効率よく行えるので、高周波数で吐出が可能となる。ま
た、一方の液体供給路の流抵抗が他方の液体供給路の流
抵抗よりも大きいので、流抵抗の大きい液体供給路への
吐出力の逃げが少なくなる。
し2つの液体供給路を介して共通液室から液体の補充を
効率よく行えるので、高周波数で吐出が可能となる。ま
た、一方の液体供給路の流抵抗が他方の液体供給路の流
抵抗よりも大きいので、流抵抗の大きい液体供給路への
吐出力の逃げが少なくなる。
【0039】また、本実施例では、図6に示すように、
ヒータ11,13に同時に吐出パルスを与え、遅延時間
をおいてヒータ12,14に吐出パルスを加えた場合
に、ヒータ11の吐出力のうち、ノズル11aから図5
中の矢印V方向に逃げた成分により、隣接するヒータ1
2のノズル12bや、更に隣接するヒータ13のノズル
13aを通じてヒータ12および13に影響を与える。
しかし、ノズル12bの流抵抗は高く、ノズル13aの
位置はヒータ11から相当遠方であるため、各ヒータ1
2、13に到達する前にその影響は減衰してしまい、問
題にならない。この他に、このような繊細なノズルにお
いてはインク中のゴミによるノズル詰りが懸念される
が、この構成によれば、ヒータへのインク供給が2方向
からなされるため、片方のノズルにゴミが詰っても、吐
出を続けることが可能である。
ヒータ11,13に同時に吐出パルスを与え、遅延時間
をおいてヒータ12,14に吐出パルスを加えた場合
に、ヒータ11の吐出力のうち、ノズル11aから図5
中の矢印V方向に逃げた成分により、隣接するヒータ1
2のノズル12bや、更に隣接するヒータ13のノズル
13aを通じてヒータ12および13に影響を与える。
しかし、ノズル12bの流抵抗は高く、ノズル13aの
位置はヒータ11から相当遠方であるため、各ヒータ1
2、13に到達する前にその影響は減衰してしまい、問
題にならない。この他に、このような繊細なノズルにお
いてはインク中のゴミによるノズル詰りが懸念される
が、この構成によれば、ヒータへのインク供給が2方向
からなされるため、片方のノズルにゴミが詰っても、吐
出を続けることが可能である。
【0040】なお、本実施例では、1つのヒータに接続
するノズルの幅と長さを相違させることで流路抵抗を相
違させたが、ノズル高さや断面積あるいは流体抵抗素子
を設けることで流体抵抗を相違させてもよい。また、ヒ
ータを千鳥状でなく、直線上に配置してもよい。
するノズルの幅と長さを相違させることで流路抵抗を相
違させたが、ノズル高さや断面積あるいは流体抵抗素子
を設けることで流体抵抗を相違させてもよい。また、ヒ
ータを千鳥状でなく、直線上に配置してもよい。
【0041】さらに、供給口の位置も、図4ではヒータ
列の延長線上にあるが、ノズルと対向して、ヒータ列と
平行に細長い供給口を配してもよい。
列の延長線上にあるが、ノズルと対向して、ヒータ列と
平行に細長い供給口を配してもよい。
【0042】次に、本実施例に係る液体吐出ヘッドの製
造方法を説明する。液体吐出ヘッドの作製には基板上に
流路としてのノズルとなる固体層を形成し、この固体層
の周囲および上部に樹脂層を形成し、固体層を除去して
ノズルを形成した後、樹脂層のうち基板上のヒータに対
向する位置にインク吐出口としてのオリフィスを形成す
る方法を用いることができる。ここでは、ノズルおよび
オリフィスは、光硬化性樹脂を型としてパターンを形成
した。ヒータのサイズを26μm×26μmとし、42
μmピッチで64個配置した。オリフィス部の厚みt1
は10μm、オリフィス径は18μmとした。ノズル部
の厚みt2 は10μm、ノズル11aの長さL1 =20
μm、幅W1 =18μm、ノズル12aの長さL2 =4
0μm、幅W2 =10μmとした。このヘッドを周波数
10kHzで駆動したが、正常に吐出することができ
た。
造方法を説明する。液体吐出ヘッドの作製には基板上に
流路としてのノズルとなる固体層を形成し、この固体層
の周囲および上部に樹脂層を形成し、固体層を除去して
ノズルを形成した後、樹脂層のうち基板上のヒータに対
向する位置にインク吐出口としてのオリフィスを形成す
る方法を用いることができる。ここでは、ノズルおよび
オリフィスは、光硬化性樹脂を型としてパターンを形成
した。ヒータのサイズを26μm×26μmとし、42
μmピッチで64個配置した。オリフィス部の厚みt1
は10μm、オリフィス径は18μmとした。ノズル部
の厚みt2 は10μm、ノズル11aの長さL1 =20
μm、幅W1 =18μm、ノズル12aの長さL2 =4
0μm、幅W2 =10μmとした。このヘッドを周波数
10kHzで駆動したが、正常に吐出することができ
た。
【0043】[第2の実施例]図7は、本発明の液体吐
出ヘッドの第2の実施例を示す概略平面図である。
出ヘッドの第2の実施例を示す概略平面図である。
【0044】本実施例の特徴は、2つのノズルのうち、
一方のノズルの一部に狭窄部11c、12c...を設
けている点である。この構成によれば、ヒータにおける
発泡初期のパワーがノズル方向に逃げようとしても、狭
窄部において、その流れの速さにより激しい渦を形成し
てエネルギーを失う。一方、インクの補充の流れは、よ
りゆるやかであるため、狭窄部に於いてもエネルギーを
失なわず、狭窄部の長さが充分短ければ流抵抗も小さい
ため、影響が少ない。結果として、高周波数で駆動可能
であり、クロストークの少ない液体吐出ヘッドを提供で
きる。
一方のノズルの一部に狭窄部11c、12c...を設
けている点である。この構成によれば、ヒータにおける
発泡初期のパワーがノズル方向に逃げようとしても、狭
窄部において、その流れの速さにより激しい渦を形成し
てエネルギーを失う。一方、インクの補充の流れは、よ
りゆるやかであるため、狭窄部に於いてもエネルギーを
失なわず、狭窄部の長さが充分短ければ流抵抗も小さい
ため、影響が少ない。結果として、高周波数で駆動可能
であり、クロストークの少ない液体吐出ヘッドを提供で
きる。
【0045】なお、本実施例では、先の第1の実施例と
異なり、ヒータ11、12...が一列に配列されてい
るが、ノズルの一部に狭窄部を設ける構成を有するもの
であれば、先の第1の実施例と同様に、ヒータを千鳥状
に2列に配列した構成を採用してもよい。
異なり、ヒータ11、12...が一列に配列されてい
るが、ノズルの一部に狭窄部を設ける構成を有するもの
であれば、先の第1の実施例と同様に、ヒータを千鳥状
に2列に配列した構成を採用してもよい。
【0046】[第3の実施例]図8は、本発明の液体吐
出ヘッドの第3の実施例を示す概略平面図であり、図9
は、図8に示したヘッドの駆動を説明するためのグラフ
である。
出ヘッドの第3の実施例を示す概略平面図であり、図9
は、図8に示したヘッドの駆動を説明するためのグラフ
である。
【0047】本実施例では、ヒータが千鳥状に配列され
た先の第1の実施例と異なり、同一のノズルを有する複
数個のヒータが連続して配置され、形状は同一である
が、向きの異なるノズルを有する複数個のヒータが連続
して配置され、前者の一群(ブロック1)のヒータ11
〜13と後者の一群(ブロック2)のヒータ14〜16
とは別のノズル列に属している点に特徴がある。この構
成は、連続する一群のヒータ、すなわちブロック1また
は2に属するヒータを同時に駆動したい場合に有効であ
る。
た先の第1の実施例と異なり、同一のノズルを有する複
数個のヒータが連続して配置され、形状は同一である
が、向きの異なるノズルを有する複数個のヒータが連続
して配置され、前者の一群(ブロック1)のヒータ11
〜13と後者の一群(ブロック2)のヒータ14〜16
とは別のノズル列に属している点に特徴がある。この構
成は、連続する一群のヒータ、すなわちブロック1また
は2に属するヒータを同時に駆動したい場合に有効であ
る。
【0048】すなわち、図9に示すように、ブロック1
に属するヒータに対して吐出パルスを加えた後、所定の
遅延時間をおいて、ブロック2に属するヒータに対して
吐出パルスを加える。
に属するヒータに対して吐出パルスを加えた後、所定の
遅延時間をおいて、ブロック2に属するヒータに対して
吐出パルスを加える。
【0049】一般に、このような方法で駆動を行うと、
ブロック1に属するヒータの吐出パワーのうち、図8に
示す矢印V方向の成分が、ノズル数の分だけ増大し、ク
ロストークも増大することになる。
ブロック1に属するヒータの吐出パワーのうち、図8に
示す矢印V方向の成分が、ノズル数の分だけ増大し、ク
ロストークも増大することになる。
【0050】しかし、図8に示す構成によると、ブロッ
ク1から逃げる上述の矢印V方向の成分がブロック2に
属するヒータに影響を与えるには、幅の狭い流抵抗の大
きいノズルを通過しなければならないため、実際にはブ
ロック1からブロック2へのクロストークを効率的に抑
制することができ、良好な液体吐出を行うことが可能と
なる。
ク1から逃げる上述の矢印V方向の成分がブロック2に
属するヒータに影響を与えるには、幅の狭い流抵抗の大
きいノズルを通過しなければならないため、実際にはブ
ロック1からブロック2へのクロストークを効率的に抑
制することができ、良好な液体吐出を行うことが可能と
なる。
【0051】なお、本実施例では、ブロック1または2
に属するヒータとしてそれぞれ3つのみ示したが、各ブ
ロックに属するヒータを例えば16個とし、この16個
のヒータを1単位として同時に駆動するようにしてもよ
い。
に属するヒータとしてそれぞれ3つのみ示したが、各ブ
ロックに属するヒータを例えば16個とし、この16個
のヒータを1単位として同時に駆動するようにしてもよ
い。
【0052】また、本発明が適用できるヘッドの構成
は、前述の実施例の範囲にはとどまらない。例えば、オ
リフィスを形成する材料としては、光感光性の樹脂や、
電鋳法でオリフィスを形成したメッキ基板や、ポリイミ
ドなどの薄い樹脂テープや成形可能な樹脂(例えばPS
F)などが使用可能である。オリフィスの形成方法も光
によるパターニングや、UVO3 によるアッシング、エ
キシマレーザーによるパターニングモールドによる形成
などが可能である。
は、前述の実施例の範囲にはとどまらない。例えば、オ
リフィスを形成する材料としては、光感光性の樹脂や、
電鋳法でオリフィスを形成したメッキ基板や、ポリイミ
ドなどの薄い樹脂テープや成形可能な樹脂(例えばPS
F)などが使用可能である。オリフィスの形成方法も光
によるパターニングや、UVO3 によるアッシング、エ
キシマレーザーによるパターニングモールドによる形成
などが可能である。
【0053】このような液体吐出ヘッドの全体の構成を
図10(a)および(b)を参照しつつ説明する。
図10(a)および(b)を参照しつつ説明する。
【0054】図10(a)および(b)は、本発明の液
体吐出ヘッドの一例の概略構成を示す図であって、図1
0(a)は外観を示す斜視図であり、図10(b)は図
10(a)のA−A線に沿う断面図である。
体吐出ヘッドの一例の概略構成を示す図であって、図1
0(a)は外観を示す斜視図であり、図10(b)は図
10(a)のA−A線に沿う断面図である。
【0055】図10において、符号3は電気熱変換素子
としてのヒータおよび吐出口が薄膜技術により形成され
たSi素子基板である。この素子基板3には、図10
(a)に示すように2列に配列された複数の吐出口2が
千鳥状に設けられている。素子基板3はL字状に加工さ
れた支持部材102の一部に接着固定されている。同じ
く支持部材102上には、配線基板104が固定され、
この配線基板104の配線部分と素子基板3の配線部分
とはボンディングにより電気的に接続されている。支持
部材102は、コスト、加工性等の観点からアルミニウ
ム材で形成される。モールド部材103は、その内部に
支持部材102の一部を挿入させ、支持部材102を支
持すると共に、その内部に形成された液体供給路107
を介して液体貯留部(図示略)から前述の素子基板3に
設けられた吐出口に液体(例えば、インク)を供給する
ための部材である。また、モールド部材103は、本実
施形態の液体吐出ヘッド全体を後述の液体吐出装置に着
脱自在に固定するための装着、位置決め部材としての役
割を果たす。
としてのヒータおよび吐出口が薄膜技術により形成され
たSi素子基板である。この素子基板3には、図10
(a)に示すように2列に配列された複数の吐出口2が
千鳥状に設けられている。素子基板3はL字状に加工さ
れた支持部材102の一部に接着固定されている。同じ
く支持部材102上には、配線基板104が固定され、
この配線基板104の配線部分と素子基板3の配線部分
とはボンディングにより電気的に接続されている。支持
部材102は、コスト、加工性等の観点からアルミニウ
ム材で形成される。モールド部材103は、その内部に
支持部材102の一部を挿入させ、支持部材102を支
持すると共に、その内部に形成された液体供給路107
を介して液体貯留部(図示略)から前述の素子基板3に
設けられた吐出口に液体(例えば、インク)を供給する
ための部材である。また、モールド部材103は、本実
施形態の液体吐出ヘッド全体を後述の液体吐出装置に着
脱自在に固定するための装着、位置決め部材としての役
割を果たす。
【0056】素子基板3の内部には、モールド部材10
3の液体供給路107を介して供給される液体を、吐出
口までさらに供給するための連通路105が素子基板3
を貫通して設けられている。この連通路105は、各吐
出口に連通する液流路と連通しており、共通液室として
の役割を担っている。
3の液体供給路107を介して供給される液体を、吐出
口までさらに供給するための連通路105が素子基板3
を貫通して設けられている。この連通路105は、各吐
出口に連通する液流路と連通しており、共通液室として
の役割を担っている。
【0057】次に、上述の液体吐出ヘッドの装着が可能
な液体吐出装置の一例を説明する。
な液体吐出装置の一例を説明する。
【0058】図11において符号200は上述の液体吐
出ヘッドを着脱自在に装着するためのキャリッジであ
る。本例では、液体吐出ヘッドは液体としてのインクの
色の種類に応じて4種類装着され、各ヘッドは、イエロ
ーインクのタンク201Y,マゼンタインクのタンク2
01M,シアンインクのタンク201C,ブラックイン
クのタンク201Bと共にキャリッジ200上に搭載さ
れている。
出ヘッドを着脱自在に装着するためのキャリッジであ
る。本例では、液体吐出ヘッドは液体としてのインクの
色の種類に応じて4種類装着され、各ヘッドは、イエロ
ーインクのタンク201Y,マゼンタインクのタンク2
01M,シアンインクのタンク201C,ブラックイン
クのタンク201Bと共にキャリッジ200上に搭載さ
れている。
【0059】キャリッジ200は、ガイドシャフト20
2に支持され、モータ203により順方向または逆方向
に駆動される無端ベルト204によりガイドシャフト2
02上を矢印A方向に往復移動可能とされる。無端ベル
ト204はプーリ205および206間に巻回されてい
る。
2に支持され、モータ203により順方向または逆方向
に駆動される無端ベルト204によりガイドシャフト2
02上を矢印A方向に往復移動可能とされる。無端ベル
ト204はプーリ205および206間に巻回されてい
る。
【0060】被記録媒体としての記録紙Pは、矢印A方
向に直交する矢印B方向に間欠的に搬送される。記録紙
Pは上流側の一対のローラユニット207、208と、
下流側の一対のローラユニット209、210とによ
り、挟持され、一定の張力を印加され、ヘッドに対する
平面性を確保しながら搬送される。各ローラユニットに
対する駆動力の付与は駆動部211により行われるが、
前述の駆動モータを利用して上記ローラユニットを駆動
する構成としてもよい。
向に直交する矢印B方向に間欠的に搬送される。記録紙
Pは上流側の一対のローラユニット207、208と、
下流側の一対のローラユニット209、210とによ
り、挟持され、一定の張力を印加され、ヘッドに対する
平面性を確保しながら搬送される。各ローラユニットに
対する駆動力の付与は駆動部211により行われるが、
前述の駆動モータを利用して上記ローラユニットを駆動
する構成としてもよい。
【0061】キャリッジ200は、記録開始時または記
録中に必要に応じてホームポジションに停止する。この
ポジションには、各ヘッドの吐出口面をキャップするキ
ャップ部材212が設けられ、このキャップ部材212
には、吐出口面の吐出口に対して強制的に吸引して吐出
口内の目詰まりを防止するための吸引回復手段(図示
略)が接続されている。
録中に必要に応じてホームポジションに停止する。この
ポジションには、各ヘッドの吐出口面をキャップするキ
ャップ部材212が設けられ、このキャップ部材212
には、吐出口面の吐出口に対して強制的に吸引して吐出
口内の目詰まりを防止するための吸引回復手段(図示
略)が接続されている。
【0062】
【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、1つのヒータに形状の異なる複数のノズルに
よってインクを供給する構造を用い、各ヒータ群の境界
では形状の異なるノズルが隣接する構成とすることで、
高周波数での吐出と、クロストークの少ない安定吐出が
可能となる。また、吐出パワーのロスや、ゴミづまりに
よる不良も低減できる。
によれば、1つのヒータに形状の異なる複数のノズルに
よってインクを供給する構造を用い、各ヒータ群の境界
では形状の異なるノズルが隣接する構成とすることで、
高周波数での吐出と、クロストークの少ない安定吐出が
可能となる。また、吐出パワーのロスや、ゴミづまりに
よる不良も低減できる。
【図1】従来知られているインクジェットヘッドの分解
斜視図である。
斜視図である。
【図2】図1の部分拡大図である。
【図3】図2のインクの流れを説明する図である。
【図4】本発明の第1の実施例の全体を表す図である。
【図5】本発明の第1の実施例を表す概念図である。
【図6】図5のヒータの駆動を説明する図である。
【図7】本発明の第2の実施例を表す図である。
【図8】本発明の第3の実施例を表す図である。
【図9】図8のヒータの駆動を説明する図である。
【図10】(a)および(b)は、本発明の液体吐出ヘ
ッドの概略構成を示す図であって、(a)は外観を示す
斜視図であり、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図
である。
ッドの概略構成を示す図であって、(a)は外観を示す
斜視図であり、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図
である。
【図11】本発明の液体吐出ヘッドを装着することがで
きる液体吐出装置の一例を示す概略斜視図である。
きる液体吐出装置の一例を示す概略斜視図である。
1、11、12、13、14、15、16 ヒータ 2 オリフィス(吐出口) 3 基板 4 ノズル 5 ノズル壁 6 共通液室 7 供給口 8 ノズルプレート 11a、11b、12a、12b ノズル
Claims (10)
- 【請求項1】 液滴を吐出するための吐出口に対向して
設けられた少なくとも1つの電気熱変換体と、該電気熱
変換体に向けて液体を供給するための少なくとも2つの
液体供給路と、を含む液体吐出ヘッドにおいて、 前記同一の電気熱変換体に液体を供給すべき関係の前記
少なくとも2つの液体供給路は、各液体供給路の流抵抗
が互いに異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 【請求項2】 前記各液体供給路は、互いに異なる形状
を有していることを特徴とする請求項1記載の液体吐出
ヘッド。 - 【請求項3】 前記電気熱変換体は少なくとも2つの群
から構成されており、第1の群は第1の液室と前記電気
熱変換体とを連絡する第1の液体供給路と、第2の液室
と前記電気熱変換体とを連結しかつ前記第1の液体供給
路よりも流抵抗が大きい第2の液体供給路とを含み、第
2の群は前記第1の液室と前記電気熱変換体とを連絡す
る第3の液体供給路と、前記第2の液室と前記電気熱変
換体とを連結しかつ前記第3の液体供給路よりも流抵抗
が小さい第4の液体供給路とを含むことを特徴とする請
求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項4】 前記吐出口は複数個から構成され、か
つ、列をなすと共に、前記電気熱変換体の前記第1の群
の前記第1の液体供給路と前記第2の群の前記第3の液
体供給路とが前記吐出口の列に対し一方の側に配され、
前記第1の群の前記第2の液体供給路と前記第2の群の
前記第4の液体供給路とが前記吐出口の列に対し他方の
側に配されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか
の項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項5】 前記吐出口の列に沿って、前記第1の群
に属する前記電気熱変換体と前記第2の群に属する前記
電気熱変換体とが交互に配されていることを特徴とする
請求項4記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項6】 隣接する前記液体供給路の流抵抗が交互
に異なることを特徴とする請求項5記載の液体吐出ヘッ
ド。 - 【請求項7】 前記第1の液室と前記第2の液室とは連
通していることを特徴とする請求項3記載の液体吐出ヘ
ッド。 - 【請求項8】 前記電気熱変換体によって前記液体内に
形成された気泡の圧力を利用して前記液体を前記吐出口
から外部に吐出する液体吐出ヘッドであって、 前記気泡内の圧力が外気圧より低い状態で、前記気泡と
外気とが前記吐出口近傍で連通することを特徴とする請
求項1〜7のいずれかの項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項9】 前記液体はインクであることを特徴とす
る請求項1〜8のいずれかの項に記載の液体吐出ヘッ
ド。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれかの項に記載の
液体吐出ヘッドを用いて前記液体を吐出することを特徴
とする液体吐出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28040696A JPH10119280A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28040696A JPH10119280A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10119280A true JPH10119280A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17624599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28040696A Pending JPH10119280A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10119280A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10235855A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Minolta Co Ltd | インクジェットヘッド |
| JP2001232822A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-08-28 | Kyocera Corp | インクジェットヘッド |
| JP2008120039A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
| JP2018502734A (ja) * | 2014-12-22 | 2018-02-01 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド |
| JP2019147287A (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP28040696A patent/JPH10119280A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10235855A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Minolta Co Ltd | インクジェットヘッド |
| JP2001232822A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-08-28 | Kyocera Corp | インクジェットヘッド |
| JP2008120039A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
| JP2018502734A (ja) * | 2014-12-22 | 2018-02-01 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド |
| JP2019147287A (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
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