JPS6317621B2

JPS6317621B2 -

Info

Publication number: JPS6317621B2
Application number: JP54117503A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kasugayama; Masatsune Kobayashi; Shigeyuki Matsumoto; Yoshifumi Hatsutori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1988-04-14
Also published as: JPS5640565A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シンプルでコンパクト化され、振
動、衝撃、傾斜等の外部力に対して印字に安定性
があり、信頼性の高い液体噴射記録装置に関す
る。

液体噴射記録装置ではその特徴の一つとして第
１図に示すような開放系供給機構が原理的には可
能である。即ち、タンク内部の圧力を常に大気圧
を保つように通気孔１０４を持つタンク（液貯蔵
槽）１０３から供給路１０２を介して記録ヘツド
１０１まで記録（所謂インク）液が満たされてい
る系において、記録ヘツド１０１に加わる電気信
号に応じて、ヘツド部１０１先端（吐出オリフイ
ス）から液滴１０５として吐出した記録液の減量
分は、液体の表面張力により逐次ヘツド１０１先
端まで補充し得る。しかしこの様な系法を各種の
記録装置に適用する場合、各種の問題が生じる。
まず装置本体を傾斜させた場合、タンク１０３か
らヘツド１０１先端まである程度の距離がある
為、タンク１０３と吐出オリフイスとの間に高差
（水位差）が生じ、吐出オリフイスで形成されて
いた記録液のメニスカスが供給路方向に後退した
り、逆に吐出オリフイスより液体が漏れでること
が起きる。従つてメニスカスの後退の場合はタン
ク１０３側から加圧するなどして回復することが
可能であるが、漏れた場合は装置内部を液体で汚
すことになる。先のような傾斜は、装置を運搬移
動する時など良く発生する状態であつて、例えば
卓上型計算機、小型タイプライター等の場合には
頻繁に生ずる。従つて移動の都度、メニスカス後
退の回復操作を行わなければならなかつたり、内
部の液体が漏れたりしていたのでは実用上の製品
とはなり得ない。

また振動や衝撃等が加わつた場合、前記の装置
の傾斜による液体漏れ、メニスカスの後退等の現
象は加速されて起こる。即ち、振動、衝撃等の外
部応力が装置本体、あるいは供給路１０２に加わ
ると、この応力によつて容易に吐出オリフイスに
おけるメニスカスがこわれ、液滴として外部に吐
出したり、或いはメニスカスが後退したりする。
このとき装置が傾斜状態にある、即ち、水位差が
ある場合には、一度こわれたメニスカスは容易に
復元せず外部に連続的に漏れ出たり、平衡状態を
保てる位置まで供給路中を後退したりする。この
振動・衝撃は通常頻繁に発生することであつて、
殊に記録ヘツド１０１を記録媒体に対して往復移
動して記録させる装置の場合には常に生じている
ことである。

更に別の解決すべき重要な問題は、小型プリン
ターの様に上記した記録ヘツドを紙等の記録媒体
に対して往復移動を高速で行つて記録する場合、
供給路１０２は、タンク１０３側のある点を支点
として、ヘツド１０１の動きに追随して振られる
ことになる。このとき供給路１０２中に含まれる
液体は遠心力の影響を受けることになり、供給路
１０２中に含まれる液体の質量が大きい程、ある
いは往復移動の速度が大きい程、加わる遠心力が
増す。この遠心力がメニスカスの保持力に打勝つ
た場合、印字信号を記録ヘツド１０１に与えなく
とも吐出オリフイスより液体を外部に流出させる
ことになる。これはとりもなおさず装置及び記録
媒体を液体で汚すことになり、実用上致命的な欠
陥となる。

この様な記録時における記録ヘツド部の往復移
動に伴う不都合な現象を避ける為に、例えば
usp3953862、usp3967286、usp4095237等に、記
録ヘツド部とタンク部（液体貯蔵槽部）とが一体
的に移動する構造を有する液体噴射装置が記載さ
れてある。これ等に記載されてある液体噴射装置
は、上記の不都合さを解決する為に、記録ヘツド
部と液貯蔵槽部とを一体的に移動する様な構造と
するだけでなく、記録時に装置が往復移動する
際、加速及び減速作用を受けて液貯蔵槽部内の液
体が振動し、その結果、液貯蔵槽部に設けられて
ある通気口より、液体が漏れたり、液体内に空気
が混入するので、その防止をする改良も計られて
いる。

而乍ら、これ等の先行技術に記載されてある構
造を有するliquid jet deviceは、記録ヘツド部の
液体噴射の原動力を発生する場所である液室と、
液貯蔵槽部内の液面との位置関係がランダムであ
る為に、液貯蔵槽部内にある液体の液面の低下に
伴う液吐出の不安定化、液室への液供給が円滑で
且つスピーデイに成されなくなる、液貯蔵槽部か
ら液室までの液供給路の一部が液貯蔵槽部底面下
にある為に、該供給路に於ける目詰りの発生確率
が高く、又目詰りした場合、その修復が困難であ
る、等の改良される可き点がある。

以上の原理的に可能な開放系供給機構も、実用
上の問題点から、実際の記録装置に適用すること
は非常に難しいことが理解される。

これに対して、所謂密閉系供給機構を有する液
体噴射記録装置がある。即ち、第２図に示すよう
にタンク部２０３に加圧機構２０５を持ち、供給
路２０２中に設けられた弁２０６の開閉によつ
て、ヘツド２０１より吐出させた液体の減少分を
補給するという方法、あるいはタンク２０３は第
１図のタンク１０３と同様で内部の圧力が外気圧
と同等となるような構造とし、特別な加圧機構は
設けずに、代わりに弁２０６に加圧機構を設けた
ものである。弁２０６の開閉はヘツド２０１近傍
あるいは供給路２０２中に設けられた圧力センサ
ー等の液量検出器よりの信号に応じて実行され
る。弁２０６よりヘツド２０１までは密閉系とし
てとらえることができるため、前述の開放系にて
起きる問題はかなり減少されている。しかしこの
密閉系供給機構は第２図における簡単な説明から
も理解される如く、複雑な機構を要し、コスト的
にもかなりかかるものであり、その特徴を生かせ
たものではない。

本発明者等は以上の開放系供給機構における問
題点を解析した結果、非常にシンプルな構造で実
用上充分な印字安定性と信頼性を持つ液体噴射記
録装置を開発することができたものである。

本発明は、従来の液体噴射記録装置の欠点を改
良した液体噴射記録装置を提供する事を主たる目
的とする。

本発明の他の目的は、シンプルでコンパクト化
され、振動、衝撃、傾斜等の外部力に対して印字
安定性があり、信頼性の高い液体噴射記録装置を
提供することである。

本発明の更に別な目的は、高速記録に於いても
常に安定して液供給が成され、記録信号に忠実に
且つ確実に応答して記録を行い得る液体噴射記録
装置を提供することでもある。

上記の目的を達成する本発明の液体噴射記録装
置はキヤリツジの走査方向と異なる方向に配列さ
れた液体を吐出する為の複数のオリフイスと、該
オリフイスに連通し、液体を吐出する為の熱エネ
ルギーが液体に作用する部分である熱作用部と、
該熱作用部に液体を供給する0.3mm〜２mmの内径
を有する供給路と、前記熱作用部にある液体に熱
エネルギーを供給し得る結合関係で前記熱作用部
の少なくとも一部と結合された電気・熱変換体と
を具備する記録ヘツド：前記供給路の終端部の入口よりその内部にある
液体が前記熱作用部に供給される様に前記ヘツド
と連結されている液貯蔵槽部：前記電気・熱変換体を駆動する為の電気信号を
該電気・熱変換体に供給する為の外部電気的接続
手段：とを具備し、これ等が前記キヤリツジによつて一
体的に移動可能な一体化構造体を構成し、前記外
部電気的接続手段は該構造体が前記キヤリツジに
配設される際に本体と電気的に接続され、且つ、
前記熱作用部の夫々が、前記液貯蔵槽部内にある
液体が毛管力で供給され得る高さの位置に配され
るとともに、供給路終端より上方で且つ最上に位
置するオリフイスと前記供給路終端部の入口との
高低差が120mm以下であることを特徴とする。

上記構成要件を備えた本願発明の液体噴射記録
装置は、従来の液体噴射記録装置の有していた問
題点を解消し、非常にシンプルな構成で、且つ、
充分な印字安定性と信頼性を有している。

又、本発明の液体噴射記録装置は、コンパクト
化され、振動衝撃、傾斜等の外部力に対して印字
安定性があり、高い信頼性を有している。

更に、本発明の液体噴射記録装置は、高速記録
に於いても常に安定して液供給が成され、記録信
号に忠実且つ確実に応答して記録を行なうことが
できる。

加えて、本発明の様に、液貯蔵槽部内の液体を
記録ヘツドの熱作用部に供給する供給路の内径を
0.3mm〜２mmとすることで装置を上下回転或いは
傾斜させても、吐出オリフイスより液体が漏れ出
たり、メニスカスが後退して、復元しなかつたり
する不都合が効果的に解消される。

本発明は上記の点を特徴とするものであり、以
下に一例として記す様な実験を詳細に、種々の観
点から検討を加え乍ら行つた結果、成就されたも
のである。

液体噴射記録装置における傾斜による水位圧及
び装置の記録ヘツド部の往復移動の際の供給路中
の液体の受ける加速度等に対する抵抗力は吐出オ
リフイスにおけるメニスカス保持力及びヘツド部
乃至は供給路中の毛管進行力としてとらえられ
る。

液体噴射記録装置に於いては、メニスカス保持
力の必要性が重要である事については前述した
が、吐出オリフイスに至るまでの液体供給路中の
毛管進行力も重要である。それは装置の傾斜でメ
ニスカス後退等が生じても毛管進行力が大きけれ
ば正常水位に戻つたとき、毛管力で吐出オリフイ
スまで液体を移動させることができ、別な手段に
よる回復操作を要しなくなるからである。

このメニスカス保持力及び毛管進行力は、記録
ヘツド先端に設けてあるオリフイス径、オリフイ
スに到るまでの液体流路絞り度合、オリフイス形
成する材質の臨界表面張力と使用される液体の表
面張力及び、粘度との相関関係によつて決まるも
のである。

メニスカス保持力と毛管進行力に就いては、モ
デル的に界面化学の分野における毛管上昇力と同
様に考えられる。

毛細管現象による、液体が毛細管内を上昇する
高さは一般に次のように表わされる。

Ｈ＝γ2cosθ／rρg Ｈ：上昇高さ γ：液体の表面張力 ρ：液体の密度ｒ：毛細管半径 θ：接触角ｇ：重力加速度この式が実際に適用し得るのは、理想的な系の
みであるが定性的には液体のγ、ρが一定である
場合、θが小（即ち、γよりも壁材の臨界表面張
力γcが大）で、γが小さい程Ｈは大きくなるこ
とがわかる。これは、オリフイス部の材質がガラ
ス、金属のような高臨界表面張力のもので、径が
小さければメニスカス保持力は大きくなるといえ
る。また、オリフイスに到るまでのヘツド内の流
路及び供給路の管径が小さく、液体を内蔵するタ
ンク部までの距離が短かければ、メニスカスの後
退がなんらかの原因で生じたとしてもすぐに自然
復帰するはずである。また逆に、漏れを起こさせ
るような水位圧変化、例えばオリフイス部が下に
なるような状態下で衝撃力が加わつても、その衝
撃力が印加されたときだけ、オリフイスより液は
とび出るが、連続的に流出するようなことはな
い。

本発明は以上の背景から成されたもので、種々
の実験・検討結果、基本的には記録ヘツド部と液
貯蔵槽部の記録液面との高差、及び液供給径路の
長さを以降に詳細に説明する如くに限定すること
で上記の問題点が解決されることを見出した点に
基づいている。また本発明の目的を一層効果的に
達成する為に記録ヘツド部と液貯蔵槽部を一体化
構造として構成し、移動するキヤリツジ上に塔載
し得る構造となしたものである。

以下、本発明を実験例の１つを挙げながら詳細
に説明するが、本発明は、以下に述べられる範囲
に限定されるものではない。

本発明者等は本発明を成就するのに毛管上昇
力、装置傾斜時のメニスカス保持力及び加速度に
対するメニスカス保持力等の基礎的検討を種々行
つた。この検討の為に使用した記録ヘツドのモデ
ルは第５図ａ乃至第５図ｃに模式的組立図として
示す様な構造のものであり、電気・熱変換体が設
けられてある基板５１８と、共通液室５２６を形
成する窪みと液吐出部５０９を形成する溝が設け
られた溝付板５２５とを所定通りに位置合せて貼
合する事に作成される。図に於いては、記録する
文字を９×７ドツトで構成する例として液体を吐
出する為のオリフイス５２２―１〜５２２―９を
９個有する記録ヘツド５０１が示されてあるが、
本発明はこれに限定されるものではなく、１つ以
上の吐出オリフイスを有する記録ヘツドの総てに
適用される。

以下に示される実験に使用された記録ヘツドの
寸法は、オリフイスの大きさが50μ×50μ、溝ピ
ツチ125μ、供給路管５１１の内径は0.6mm、長さ
は18mmである。又、使用した記録液は表面張力
45dyne／cm、粘度3cpsのものである。

先ず毛管上昇力を種々のものに就て測定したと
ころ0.6mmのガラス管で45mm、ポリエチレンチユ
ーブで16mm、テフロンチユーブの場合は０mmであ
つた。又、純水とガラス管との組合せの場合58mm
であつた。また第５図ａ乃至第５図ｃに示すのと
同様の記録ヘツドの供給路管７０６の端部に同径
のポリエチレン管を接続し、メニスカス保持力を
測定すると、液貯蔵槽部内の液面との水位差が上
下100位までは、メニスカスの後退及び液漏れは
生じなかつた。しかし、この装置に軽い振動を与
えると60mmの水位差で液漏れ及びメニスカスの後
退が生じた。更に加速度に対するメニスカスの保
持力を測定する為に第３図に示すように回転型加
速度発生機に前記のポリエチレン管付記録ヘツド
を図示する配置で載せ、記録液含量と接線方向加
速度に対するメニスカス保持力を測定した。第３
図において３０１は回転型加速度発生機であり、
矢印Ａの方向に回転する。３０２は記録ヘツド、
３０４はポリエチレン管、３０５はその径路中全
てに満たされている液体である。吐出オリフイス
３０３の中心軸を回転方向に対する接線方向と
し、遠心力の働く方向に沿つている供給路内に満
たされている液体の長さをｌとしてある。

上記したようにして、測定した場合の結果を第
４図に示す。図において領域は安定して吐出し
得る部分、領域は液漏れ、またはメニスカス後
退がひどく起こつて、安定吐出がなされない部分
である。記録ヘツド部分（l′の部分））での重力
加速度Ｇに対する保持力は140Gと非常に大きい
が、供給路（ｌの部分分）中に液体があると、こ
の質量分の加速度が加わり、ｌが80mmでは1.5G
程度で液漏れが生じた。これは供給路ｌを記録ヘ
ツド３０２の移動に応じて高速で動かすとき記録
ヘツド３０２に記録信号が印加されなくても吐出
オリフイス３０３より液体が漏れ出す結果を招
く。

以上の検討事実より、0.6mm程度の内径を有す
る供給路管を使用する場合、吐出オリフイスと液
体の液面の高差、換言すれば吐出オリフイスと供
給系端部の吸込み口との高低差を50mm以下に保て
ばどのような状態で傾斜放置されても、また振
動・衝撃が加わつても液体が漏れたり、メニスカ
スの後退することは殆んどなかつた。また記録ヘ
ツド部と液貯蔵槽部を結ぶ供給路を記録ヘツドと
共に移動するような構造としたところ非常に大き
な加速度が加わつても、記録中に吐出オリフイス
より液体が漏れ出るようなことはなかつた。これ
は原理的に開放系供給機構を実質的に可能にする
ものである。これらの基本的事項を実際の記録シ
ステムに応用するためには記録ヘツド部と液貯蔵
槽部を一体化構成とすれば良い。

第５図に本発明の目的を達成する為の基本的事
項を満たした記録ヘツド部液貯蔵槽部一体化構造
を有する液体噴射記録装置の好適な実施態様例の
一つを示す。

第５図ａは記録装置の模式的斜視図、第５図ｂ
は一点鎖線OPで切断した場合の模式的切断面図、
第５図ｃは記録ヘツド部の模式的組立、第５図ｄ
は一点鎖線XYで切断した場合の模式的接断面部
分図である。

尚第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄに於いて示される液体
噴射記録装置５００は各部分の寸法及び大きさは
見やすくする為に一部誇張してあり、殊に記録ヘ
ツド５０１は意識的に拡大して図示されてあるも
のであつて、実際は、液貯蔵槽部５０２に較べて
もつと小さいものである。

第５図に示される装置５００は液貯蔵槽部５０
２の上端部の所定位置に記録ヘツド部５０１が電
気的及び液供給的に接続されて収容されて一体化
されてキヤリツジ５０３に塔載され記録ヘツド部
５０１と液貯蔵槽部５０２とが一体的に走査軸５
０４上を往復移動し得る様になつている。

この実施態様例に於いては、記録ヘツド部５０
１が、液貯蔵槽部５０２から取外し可能な構造と
し、記録ヘツド部５０１の交換が出来る様にして
あるが、記録ヘツド部５０１と液貯蔵槽部５０２
とを固設した構造としても良いものである。５０
５は押圧手段であつて、ゴム等の弾性体で構成さ
れ、中央に通気孔５０６を有し液貯蔵槽部５０２
内を加圧することにより、オリフイス部５０７よ
り液体を手動的に吐出させる機能を有する。この
様な押圧手段５０５は、例えば、オリフイス部５
０７や記録ヘツド部５０１内の供給路に、ゴミの
混入や使用する液体の乾燥等によつて目詰りを起
した際に、押圧手段５０５を通気孔５０６を覆い
で押圧して液貯蔵槽部５０２内を加圧することで
目詰りを除去することができる。第５図ｂに、第
５図ａに一点鎖線OPで切断した場合の模式的切
断面図を示す。記録ヘツド部５０１は液体を吐出
する為にその先端に設けられた９ケのオリフイス
から成るオリフイス部５０７、該オリフイス部５
０７より液体を吐出する為の原動力である熱エネ
ルギーを発生する手段である電気熱変換体がオリ
フイス数に相当して設けられてある流路に機械的
に結合して設けられてある液吐出部５０９、該液
吐出部５０９の各流路に液体を供給すると共に、
各流路からの所謂バツク波を防止する為に設けら
れた共通液室５１０、該共通液室５１０に、液貯
蔵槽部５０２内にある液体を供給路管６１１とで
構成されている。

液吐出部５０９は、図に於いては、９本の流路
を有し、各流路はその先端にオリフイスが設けて
あり、又電気熱変換体が発生する熱エネルギーが
液体に作用するところである熱作用部を有する。
熱作用部の中の最高位にある熱作用部、即ち図に
おいて９つの流路の中、供給路終端より上方で且
つ最上に位置する熱作用部に連通するオリフイス
と供給路終端部の入口との高低差が120mm以下と
なる様に記録ヘツド部５０１と液貯蔵槽部５０２
とは設計製造される。共通液室５１０の上部に
は、該共通液室５１０中にエアーが混入した場合
に外部へ除去する為のエアー除去孔が設けられて
あり、通常はエアー除去孔栓で塞がれてある。
又、記録ヘツド部５０１に設けられた９つの電
気・熱変換体を駆動する為の電気信号は、記録ヘ
ツド部５０１と液貯蔵槽部５０２とを接続するコ
ネクター５１２と外部に設けられた駆動回路と電
気的に接続される電気的接続手段であるコネクタ
ー５１３を介して各電気・熱変換体に入力され
る。

記録ヘツド部５０１の一部である供給路管５１
１は、記録ヘツド本体から液貯蔵槽部５０２に導
入されており、液貯蔵槽部５０２内の液体が記録
ヘツド本体内に導かれる様になつていると共に液
体貯蔵槽部５０２の壁５１４で固定され、振動・
衝撃で動くことのないようになつている。尚この
実施系では供給路管５１１は内径0.6mmとした。
５１５，５１６は各々、液貯蔵槽部５０２の通気
孔であり、液貯蔵槽部５０２内の圧力を常に外気
圧と同等に保つ働きをする。

５１６―１は通気孔５１５の真下に配された液
補充部であつて薄いゴム等の弾性体で形成されて
おり、通気孔５１５を介して中空の針等を有する
液補充チユーブ等で針の先端を通気孔５１５を介
して液補充部５１６―１に刺入れることで、液補
充を行うことが出来る。

第５図に示す液貯蔵槽部５０２は、開口してい
る通気孔５１５，５１６が配置的に摩れていると
共に、それ等の間に空間部分がある為に、液貯蔵
槽部５０２が、他からの力によつて機械的シヨツ
クを受けたり、或いは、高速往復移動記録の際の
リターン時のシヨツク等があつても通気孔５１５
より装置外に液漏れがあることはない。

液吐出部５０９の各熱作用部及び共通液室５１
０に、液貯蔵槽部５０２内の液体が毛管力のみで
円滑且つスピーデイに供給され得る様にするには
液吐出部５０９の最上部位のオリフイスと供給路
管５１１の終端部の液導入口５１７との高低差Ｌ
が、以下に定義する長さに設定される様に記録ヘ
ツド部５０１と液貯蔵槽部５０２とが設計され、
一体的に製造されれば良い。

即ち、Ｌは、液貯蔵槽部５０２内の液体の自由
表面に対して平行で、供給路管５１１の終端部の
先端面の中心点を通る直線と、前記自由表面に対
して平行で最上部位のオリフイスの中心点を通る
直線との距離L₁として定義される。装置５００
が図に示すような状態でキヤリツジ５０３に塔載
されて記録が実行されるのではなく、例えば、コ
ネクター５１３の設けられたキヤリツジ面に接地
し、オリフイスより吐出される液体の初期吐出方
向を重力方向とは正反対方向にした場合、詰り、
コネクター５１３の設けられた装置５００の壁面
に液貯蔵槽部５０２内の液体の自由表面が平行と
なる様にキヤリツジ５０３に塔載されて記録を行
う場合には、前記距離Ｌは図中のL₂とされる。

このＬは、本発明に於いては、多種多様の記録
ヘツドを設計し、製造して、前記した様な実験を
行ない、その結果得られた毛管上昇力、メニスカ
スの保持力と液滴吐出特性との関係に関するデー
タの詳細なる解析と検討から、以下に記す範囲に
ある様に装置５００が設計製造される。

即ち表面張力が40〜60dyne／cmの記録液を使
用する場合は、供給路管５１１の内径が0.3〜2.0
mmとして、Ｌが120mm以下とされる。

更には、好適には、供給路管５１１の内径を
0.5〜1.2mmとしてＬを65mm以下、最適には、供給
路管５１１の内径を0.5〜0.8mmとしてＬを50mm以
下とされる。Ｌをこの様な範囲をすることによつ
て、装置５００を上下回転或いは傾斜させても、
吐出オリフイスより液体が漏れ出たり、或いはメ
ニスカスが後退して、復元しなかつたりすること
はない。Ｌの下限としては、液貯蔵槽部５０２に
収容される液体の容量及び液体噴射記録装置本体
に組み込む場合の実装上の問題、更には往復移動
のスピード上の問題から、通常は約20mmとされ
る。例えば、供給路管５１１の内径が0.6mm前後
の場合、Ｌを50mm以下、殊に40mm以下とすること
によつて液滴露出特性の著しく良好な結果が得ら
れる。

第６図に示すのと同様な構造を有する液体噴射
記録装置を、オリフイス部５０７が上又は下向き
になる様に放置したがオリフイスより液体が漏れ
たり、メニスカスの後退するようなことはなかつ
た。尚、この装置の供給路管の内径は0.6mm、Ｌ
は50mmであり、使用した記録液の表面張力は
48dyne／cmであつた。また、接線方向の加速度
による漏れの確認では140Gまで漏れることはな
く、実用的に非常に安定していることが証明され
た。

以上のように本発明の装置は、開放系供給機構
を実際の記録システムに有効に応用し得る。即
ち、振動・衝撃・傾斜等の各種の条件下において
も、液の不吐出、メニスカスの後退あるいは液漏
れ等のトラブルを防止し得、安定な吐出と、記録
の信頼性が格段に向上するものである。

次に記録ヘツド部５０１に就て、第５図ｃ，ｄ
に従つて、詳細に説明する。

記録ヘツド部５０１は所定の大きさと、ピツチ
で９つの電気熱変換体５１９―１〜５１９―９が
それの表面に設けられてある基板５１８と、電気
熱変換体５１９の対応位置に相当して設けられた
９つの溝５２２―１〜５２２―９と該溝に通じ
た、共通液室５１０を形成する共通液室凹部５２
６、エアー除去孔５２３、供給路管５１１と共通
液室５１０とを連結する液導入孔５２４とが所定
の寸法で加工されて設けられた溝付板５２５と
を、所望に従つて位置決めして貼合することによ
つて組立てられる。液導入孔５２４には所定の内
径を有する供給路管５１１が嵌合される。

エアー除去孔５２３には、エアー除去時以外の
通常の時にはエアー除去孔栓５０８で塞がれてい
る。

基板５１８の表面上には、外部よりの駆動信号
を電気・熱変換体に供給する為の共通電極５２０
と、９本の選択電極５２１―１〜５２１―９が設
けてある。

第５図ｄは、第５図ａに示す１点鎖線XYで切
断した場合の模式的切断面部分図である。

記録ヘツド部５０１は、前記したようにその表
面に電気熱変換体５１９が設けられてある基板５
１８の表面に、所定の線密度で所定の巾と深さの
溝が所定数設けられている溝付板５２５で覆う様
に接合することによつて、オリフイス５２７と液
吐出部５２８が形成された構造を有している。図
に示す記録ヘツド部５０１の場合、オリフイス５
２７を複数有するものとして示されてあるが、勿
論本発明は、これに限定されるものではなく単一
オリフイスの記録ヘツド部の場合も本発明の範疇
に這入るものである。

液吐出部５２８は、その終端に液滴を吐出させ
る為のオリフイス５２７と、電気熱変換体５１９
より発生される熱エネルギーが液体に作用して気
泡を発生し、その体積の膨張と収縮に依る急激な
状態変化を引起す処である熱作用部５２９とを有
する。

熱作用部５２９は、電気熱変換体５１９の熱発
生部５３０の上部に位置し、熱発生部５３０の液
体と接触する熱作用面５３１をその底面としてい
る。

熱発生部５３０は、基板５１８上に設けられた
下部層５３２、該下部層５３２上に設けられた発
熱抵抗層５３３、該発熱抵抗層５３３上に設けら
れた上部層５３４とで構成される。発熱抵抗層５
３３には、熱を発生させる為に該層５３３に通電
する為の電極５２０，５２１がその表面に設けら
れてある。電極５２０は、液吐出部の各熱発生部
に共通の電極であり、電極５２１は、液吐出部の
各熱発生部を選択して発熱させる為の選択電極で
あつて、液吐出部の流路に沿つて設けられてあ
る。

上部層５３４は、発熱抵抗層５３３を、使用す
る液体から化学的・物理的に保護する為に発熱抵
抗層５３３と液吐出部５２８にある液体とを隔絶
すると共に、液体を通じて電極５２０，５２１間
が短絡するのを防止する、発熱抵抗層５３３の保
護的機能を有している。

上部層５３４は、上記の様な機能を有するもの
であるが、発熱抵抗層５３３が、耐液性があり、
且つ液体を通じて電極５２０，５２１間が電気的
に短絡する心配が全くない場合には、必ずしも設
ける必要はなく、発熱抵抗層５３３の表面に直に
液体が接触する構造の電気熱変換体として設計し
ても良い。

下部層５３２は、主に熱流量制御機能を有す
る。即ち、液滴吐出の際には、発熱抵抗層５３３
で発生する熱が基板５１８側の方に伝導するより
も、熱作用部５２９側の方に伝導する割合が出来
る限り多くなり、液滴吐出後、詰り発熱抵抗層５
３３への通電がOFFされた後には、熱作用部５
２９及び熱発生部５３０にある熱が速かに基板５
１８側に放出されて、熱作用部５２９にある液体
及び発生した気泡が急冷される為に設けられる。

第５図に示す装置は本発明の要件を示す基本的
構造を示すものであり、実用上各種の機構を付け
加えることが有利である。その重要なものは供給
路管端部近傍に連続微孔を持つ可液体包含部材を
設けることである。そのような例の実施態様とし
ては第７図に示すように、供給路管６０１の終端
部６０２の液導入口６０３に可液体包含部材６０
４を挿入する方法或いは第７図に示す様に液貯蔵
槽部７０１の底面７０２部分に可液体包含部材７
０３を配設する方法等を挙げることが出来る。

第７図の場合には、記録ヘツド部を構成する供
給路管７０４の終端部７０５の液導入口７０６
は、可液体包含部材７０３の内部に挿入されてお
り、供給路管７０４の固定が計られてある。

第７図に示す装置に於いては、可液体包含部材
７０３は液体貯蔵槽部７０１の底面７０２にだけ
配設されてあるが、この他、液貯蔵槽部７０１内
全部に可液体包含部材７０３を収容しても良いも
のである。

この様に、供給路管の液導入口に、可液体包含
部材を設けて効果の１つとしては、次の点が挙げ
られる。

即ち、液貯蔵槽部内に収容されている液体の量
が少ない状態である傾斜状態にdeviceを放置する
と、供給路管の液導入口と液体とが接触しない状
態下に成り得るが、このような場合でも前記可液
体包含部材内部にとり込まれた液体が充分保持さ
れているため短時間の印字には問題なく、長時間
上記状態に放置されても次に正常位置に復帰した
ときに気泡を混入することが無く、次の印字動作
に支障をきたすことがないというメリツトを持
つ。

またこの可液体包含部材は内部の空孔径を適当
に設定することにより、気泡やゴミの混入防止用
のフイルターとしての機能をも併有させる事が出
来る。該可液体包含部材は、取扱い操作上あるい
は各種の形状、空孔径及び空孔率等任意に選択で
きる点において高分子材質のものが好ましく使用
出来る。そのような材料としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルメタアクリレー
ト、メチルメタアクリレートとアクリロニトリル
の共重合体、ポリビニルアルコール、ポリウレタ
ン、合成ゴム等各種のものがあるが、可液体包含
部材内部での液体の保持力及び気泡混入防止の為
には記録に使用される液体と親和性が高い材質が
望ましい。

また空孔率は液体の包含保持力を高めるため
に、高いものが望ましいが本発明に於いては通常
30〜90％、好適には30〜70％のものが有効に利用
できる。平均空孔径としては通常５〜600μのも
のが使用され、更に気泡、ゴミの混入防止として
も利用するならばオリフイス径よりも小さい径の
ものの方が望ましい。

本発明によれば、非常にシンプルな構造で実用
上充分な印字安定性と信頼性を有する、より具体
的には、シンプルでコンパクト化され、振動、衝
撃、傾斜等の外部力に対して印字安定性があり、
信頼性の高い液体噴射記録装置を提供することが
できる。又、本願発明によれば高速記録において
も常に安定して液供給が成され、記録信号に忠実
に且つ確実に応答して記録を行なうことのできる
液体噴射記録装置が提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は各々液体噴射記録装置の開放
系及び密閉系供給機構の原理的な説明図であり、
第３図は本発明に係わる測定系を説明する為の模
式的説明図、第４図はその測定の結果を示す図で
ある。第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明記録装置の
好適な実施態様の一例を示すもので、ａは模式的
斜視図、ｂは一点鎖線OPでの切断面図、ｃは、
記録ヘツド部５０１の模式的組立図、ｄは一点鎖
線XYでの切断面部分図、第６図、第７図は各々
本発明の別の実施態様を示す為の部分図である。１０１，２０１…記録ヘツド、１０２，２０２
…供給路、１０３，２０３…タンク、１０４…通
気孔、１０５，２０４…液滴、２０５…加圧機
構、２０６…弁、３０１…回転型加速度発生機、
３０２…記録ヘツド、３０３…オリフイス、３０
４…ポリエチレン管、３０５…液体、５００…液
体噴射記録装置、５０１…記録ヘツド部、５０２
…液貯蔵槽部、５０３…キヤリツジ、５０４…走
査軸、５０５…押圧手段、５０６…通気孔、５０
７…オリフイス部、５０８，５１５，５１６…エ
アー除去栓、５０９…液吐出部、５１０…共通液
室、５１１…供給路管、５１２，５１３…コネク
ター、５１４…壁、５１７…液導入口、５１８…
基板、５１９…電気・熱変換体、５２０…共通電
極、５２１…選択電極、５２２…溝、５２３…エ
アー除去孔、５２４…液導入口、５２５…溝付
板、５２６…共通液室凹部、５２７…オリフイ
ス、５２８…液吐出部、５２９…熱作用部、５３
０…熱発生部、５３１…熱作用面、５３２…下部
層、５３３…発熱抵抗層、５３４…上部層、６０
１，７０４…供給路管、６０２，７０５…終端
部、６０３，７０６…液導入口、６０４，７０３
…可液体包含部材、７０２…底面。

Claims

【特許請求の範囲】１キヤリツジの走査方向と異なる方向に配列さ
れた液体を吐出する為の複数のオリフイスと、該
オリフイスに連通し、液体を吐出する為の熱エネ
ルギーが液体に作用する部分である熱作用部と、
該熱作用部に液体を供給する0.3mm〜２mmの内径
を有する供給路と、前記熱作用部にある液体に熱
エネルギーを供給し得る結合関係で前記熱作用部
の少なくとも一部と結合された電気・熱変換体と
を具備する記録ヘツド：前記供給路の終端部の入口よりその内部にある
液体が前記熱作用部に供給される様に前記ヘツド
と連結されている液貯蔵槽部：前記電気・熱変換体を駆動する為の電気信号を
該電気・熱変換体に供給する為の外部電気的接続
手段：とを具備し、これ等が前記キヤリツジによつて一
体的に移動可能な一体化構造体を構成し、前記外
部電気的接続手段は該構造体が前記キヤリツジに
配設される際に本体と電気的に接続され、且つ、
前記熱作用部の夫々が、前記液貯蔵槽部内にある
液体が毛管力で供給され得る高さの位置に配され
るとともに、供給路終端より上方で且つ最上に位
置するオリフイスと前記供給路終端部の入口との
高低差が120mm以下であることを特徴とする液体
噴射記録装置。２前記供給路終端部の入口が可液体包含部材で
封じられている特許請求の範囲第１項の液体噴射
記録装置。３前記可液体包含部材は、平均孔径５〜600μ
の微細孔を空孔率30〜90％の割合で有する特許請
求の範囲第２項の液体噴射記録装置。４前記液貯蔵槽部の底面が傾斜している特許請
求の範囲第１項の液体噴射記録装置。