JPH0698765B2 - Inkjet head - Google Patents
Inkjet headInfo
- Publication number
- JPH0698765B2 JPH0698765B2 JP1056692A JP5669289A JPH0698765B2 JP H0698765 B2 JPH0698765 B2 JP H0698765B2 JP 1056692 A JP1056692 A JP 1056692A JP 5669289 A JP5669289 A JP 5669289A JP H0698765 B2 JPH0698765 B2 JP H0698765B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording
- orifice
- ink
- nozzle plate
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/145—Arrangement thereof
- B41J2/155—Arrangement thereof for line printing
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、インクジェットヘッド,より詳細には、バブ
ルジェット型インクジェットヘッドにおけるオリフィス
部の構造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an inkjet head, and more particularly, to a structure of an orifice portion in a bubble jet type inkjet head.
従来技術 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の
行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録法
であって、これまでにも様々な方式が提案され、改良が
加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお実用
化への努力が続けられているものもある。Prior Art The non-impact recording method has recently attracted interest in that noise generation during recording is negligibly small. Among them, high-speed recording is possible,
The so-called inkjet recording method, which can record on plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method. Various methods have been proposed and commercialized with improvements. Some have been made, while others are still trying to be put into practical use.
この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液体の小滴(droplet)を飛翔させ、記録部材に
付着させて記録を行うものであって、この記録液体の小
滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制御
する為の制御方法によって幾つかの方式に大別される。Such an inkjet recording method is one in which droplets of a recording liquid, so-called ink, are ejected and adhered to a recording member to perform recording. The method is roughly classified into several methods according to a control method for controlling the flight direction of the generated recording liquid droplets.
先ず第1の方式は例えば米国特許第3060429号明細書に
開示されているもの(Tele type方式)であって、記録
液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した記録液
体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部材上に記
録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うものであ
る。First, the first method is disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 30,60429 (Tele type method), in which droplets of a recording liquid are electrostatically attracted to generate a recording liquid droplet. The electric field is controlled according to the recording signal, and the recording liquid droplets are selectively deposited on the recording member to perform recording.
これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間に
電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズル
より吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号に
応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を飛
翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録部
材上に付着させて記録を行うものである。This will be described in more detail. An electric field is applied between the nozzle and the acceleration electrode to eject uniformly charged droplets of the recording liquid from the nozzle, and the ejected droplets of the recording liquid are used as recording signals. Accordingly, recording is performed by flying between xy deflection electrodes configured to be electrically controllable, and selectively depositing small droplets on the recording member according to changes in the strength of the electric field.
第2の方式は、例えば米国特許第3596275号明細書、米
国特許第3298030号明細書等に開示されている方式(Swe
et方式)であって、連続振動発生法によって帯電量の制
御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯
電量の制御された小滴を、一様の電界に掛けられている
偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行
うものである。The second method is the method disclosed in, for example, US Pat. No. 3,596,275, US Pat.
et)), a droplet of a recording liquid with a controlled charge amount is generated by a continuous vibration generation method, and the generated droplet with a controlled charge amount is subjected to a uniform electric field. Recording is performed on the recording member by flying between the deflection electrodes.
具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出口)
の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子に一
定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を
機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記録液
体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電極間
を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受け、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。Specifically, a nozzle orifice (ejection port) which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibration element.
The charging electrodes configured so that the recording signal is applied in front of are arranged a predetermined distance apart, and the piezoelectric vibrating element is mechanically vibrated by applying an electric signal of a constant frequency to the piezoelectric vibrating element, A small droplet of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, electric charges are electrostatically induced in the recording liquid droplets ejected by the charging electrodes, and the droplets are charged with an electric charge amount corresponding to the recording signal. The droplets of the recording liquid of which the charge amount is controlled are deflected according to the added charge amount when flying between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied,
Only the droplets carrying the recording signal can be deposited on the recording member.
第3の方式は例えば米国特許第3416153号明細書に開示
されている方式(Hertz方式)であって、ノズルとリン
グ状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法によっ
て、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式であ
る。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける電界
強度を記録信号に応じて変調することによって小滴の霧
化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録する。The third method is, for example, the method (Hertz method) disclosed in US Pat. No. 3,416,153, in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode, and a small amount of recording liquid is generated by a continuous vibration generation method. It is a method of recording by generating and atomizing drops. That is, in this method, the atomization state of the small droplet is controlled by modulating the electric field strength applied between the nozzle and the charging electrode according to the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced and recording is performed.
第4の方式は、例えば米国特許第3747120号明細書に開
示されている方式(Stemme方式)で、この方式は前記3
つの方式とは根本的に原理が異なるものである。The fourth method is, for example, the method (Stemme method) disclosed in U.S. Pat.
The two methods are fundamentally different in principle.
即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。That is, in all of the three methods, the droplets of the recording liquid ejected from the nozzles are electrically controlled during the flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively deposited on the recording member. On the other hand, the Stemme method is used to perform recording by ejecting and ejecting a small droplet of recording liquid from an ejection port according to a recording signal.
つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を有
する記録ヘッドを付設されているピエゾ振動素子に、電
気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエゾ
振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って前
記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部材
に付着させることで記録を行うものである。In other words, the Stemme method applies an electrical recording signal to a piezo vibrating element provided with a recording head having an ejection port for ejecting a recording liquid, and converts this electrical recording signal into mechanical vibration of the piezo vibrating element. Instead, recording is performed by ejecting and ejecting a small droplet of the recording liquid from the ejection port according to the mechanical vibration and adhering it to the recording member.
これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。These four conventional methods have their respective characteristics, but there are some points that can be solved in the other.
即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。その為、第1の方式
は、構成上はシンプルであるが、小滴の発生に高電圧を
要し、又、記録ヘッドのマルチノズル化が困難であるの
で高速記録には不向きである。That is, in the first to third methods, the direct energy for generating the droplet of the recording liquid is electric energy, and the deflection control of the droplet is electric field control. Therefore, the first method is simple in construction, but it requires high voltage to generate small droplets, and it is difficult to form the recording head with multiple nozzles. Therefore, the first method is not suitable for high-speed recording.
第2の方式は、記録へッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。The second method enables multi-nozzle recording heads and is suitable for high-speed recording, but it is complicated in structure, and the electrical control of recording liquid droplets is highly advanced and difficult. There is a problem that satellite dots are easily generated.
第3の方式は、記録液体小滴を霧化することによって階
調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他方
霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリが
生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難で、
高速記録には不向きであること等の諸問題点が存する。The third method has the feature that an image with excellent gradation can be recorded by atomizing recording liquid droplets, but on the other hand, it is difficult to control the atomized state, and fog occurs in the recorded image. And it is difficult to make the recording head multi-nozzle,
There are various problems such as being unsuitable for high-speed recording.
第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド(on-demand)で記録液体をノズルの吐出口より
吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の方式の様に吐
出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴を
回収することが不要であること及び第1乃至第2の方式
の様に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記録
液体の物質上の自由度が大であること等の大きな利点を
有する。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上に
問題があること、所望の共振数を有するピエゾ振動素子
の小型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘッ
ドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の機
械的振動という機械的エネルギーによって記録液体小滴
の吐出飛翔を行うので高速記録には向かないこと、等の
欠点を有する。The fourth method has relatively many advantages as compared with the first to third methods. That is, the structure is simple, and since the recording liquid is discharged from the discharge port of the nozzle on-demand to perform recording, the droplets ejected and ejected as in the first to third methods are ejected. Medium, there is no need to collect small droplets that were not needed for image recording, and there is no need to use a conductive recording liquid as in the first and second methods, and it is not necessary to use a recording liquid substance. It has great advantages such as a high degree of freedom. On the other hand, on the other hand, it is difficult to form a multi-nozzle recording head because of problems in processing the recording head, miniaturization of a piezoelectric vibrating element having a desired resonance number, and the like. However, since the recording liquid droplets are ejected and ejected by the mechanical energy of mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element, it is not suitable for high-speed recording.
更には、特開昭48−9622号公報(前記米国特許第374712
0号明細書に対応)には、変形例として、前記のピエゾ
振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用す
る代わりに熱エネルギーを利用することが記載されてい
る。Furthermore, JP-A-48-9622 (US Pat. No. 374712
(Corresponding to No. 0 specification), as a modified example, it is described that thermal energy is used instead of using mechanical vibration energy by means such as the piezoelectric vibration element described above.
即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発生
する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動素
子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジェ
ットの液体噴射記録装置が記載されている。That is, the above-mentioned publication describes a so-called bubble jet liquid jet recording apparatus that uses a heating coil that directly heats a liquid in order to generate vapor that causes a pressure increase, as a pressure increasing means instead of a piezoelectric vibrating element. There is.
しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コイ
ルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしかな
い袋状のインク室(液室)内の液体インクを直接加熱し
て蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰返
し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いかは、
何等示唆させるところがない。加えて、加熱コイルが設
けられている位置は、液体インクの供給路から遥かに遠
い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド構造
上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用には、
不向きとなっている。However, in the above-mentioned publication, the liquid ink in a bag-shaped ink chamber (liquid chamber) having only one opening through which the liquid ink can flow in and out by energizing a heating coil as a pressure increasing means is directly vaporized. It is only described that, when performing continuous repeated liquid discharge, how to heat,
There is nothing to suggest. In addition, since the position where the heating coil is provided is provided at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far away from the liquid ink supply path, the head structure is complicated and continuous at high speed. For repeated use,
It is unsuitable.
しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上重
要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出の
準備状態を速やかに形成することは出来ない。Moreover, from the technical contents described in the above publication, it is not possible to promptly form the preparation state for the next liquid ejection after the liquid ejection is performed by the generated heat which is practically important.
このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドットの発生およ
び記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があっ
て、その長所を利する用途にしか適用し得ないという制
約が存在していた。As described above, the conventional method has advantages and disadvantages in terms of configuration, high-speed recording, multi-nozzle recording head, occurrence of satellite dots and occurrence of fog in recorded images. There was a constraint that it could only be applied.
また、特開昭55−107481号公報には、液室内に導入され
る記録液体を、前記液室に連絡したオリフィスから小滴
として吐出、飛翔させ、この小滴の被記録紙面への付着
を以て記録を行なう液体噴射記録装置に於て、少なくと
も前記オリフィス周縁部が前記液体に対して親和性を持
つように処理されている記録ヘッドが提案されている。
しかし、オリフィス周縁部を親和性にすると、高密度配
列されたヘッドの場合、インク滴が吐出する際に、隣接
オリフィスからのインクもいっしょにひきずって(吐
出)飛翔することになり、ひきずる時の影響で、噴射方
向が曲がったり、あるいは、ひきずった時のインクがサ
テライト滴となって画質を乱す欠点がある。Further, JP-A-55-107481 discloses that a recording liquid introduced into a liquid chamber is discharged and ejected as small droplets from an orifice communicating with the liquid chamber, and the small droplets are attached to a recording paper surface. In a liquid jet recording apparatus for recording, there has been proposed a recording head in which at least the peripheral portion of the orifice is processed to have an affinity for the liquid.
However, if the peripheral edge of the orifice is made compatible, in the case of a head with a high density array, when an ink droplet is ejected, the ink from the adjacent orifice will also be dragged (ejected) and fly. Due to the influence, there is a drawback that the jet direction is bent or the ink when it is dragged becomes satellite droplets and disturbs the image quality.
目 的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、バブルジェット型インクジェットのように高密度
配列(4orifices/mm以上)可能なインクジェットにおい
て、吐出時に隣接オリフィス間の相互干渉が生じないよ
うにすることを目的としてなされたものである。The present invention was made in view of the above-mentioned actual circumstances,
In particular, in an inkjet capable of high-density arrangement (4 orifices / mm or more) such as a bubble jet type inkjet, the purpose is to prevent mutual interference between adjacent orifices during ejection.
構 成 本発明は、上記目的を達成するために、互いに近接配置
された複数個の吐出オリフィスを有し、各オリフィスに
連絡している液室内に導入される水を主溶媒としたイン
クに熱エネルギーを付与する発熱体とを有し、該発熱体
の発熱によって瞬時に状態変化を生じせしめ、該状態変
化による作用力によって前記インクを前記各吐出オリフ
ィスから小滴として吐出、飛翔させ、それら小滴の被記
録面への付着をもって記録を行うバブルジェット型イン
クジェットヘッドにおいて、前記各吐出オリフィスが共
通のノズルプレートに形成され、該オリフィス開口が、
各オリフィスのオリフィス端部を形成する縁の線が互い
に分離,独立しているようなノズルプレートであり、該
ノズルプレートの外側表面は、撥水性であるようなノズ
ルプレートであって、前記各オリフィスのオリフィス開
口寸法をdとし、隣接オリフィス縁の間隔をlとしたと
き、0.46l<dを満たし、かつ、1列に16本/mmより上の
密度に吐出オリフィスを形成したノズルプレートである
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。Structure In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of ejection orifices arranged close to each other, and heats an ink containing water as a main solvent introduced into a liquid chamber communicating with each orifice. A heating element for applying energy, the heat generation of the heating element causes a state change instantaneously, and the action force of the state change causes the ink to be ejected and ejected as small droplets from the ejection orifices. In a bubble jet type ink jet head for recording by depositing droplets on a recording surface, each discharge orifice is formed in a common nozzle plate, and the orifice opening is
The nozzle plate is such that the edge lines forming the orifice end of each orifice are separated and independent from each other, and the outer surface of the nozzle plate is a water repellent nozzle plate, Nozzle plate having discharge orifices with a density higher than 16 / mm in one row, where 0.46l <d, where d is the opening size of the orifice and l is the distance between adjacent orifice edges. It is characterized by. Hereinafter, description will be given based on examples of the present invention.
本発明は、マルチオリフィス型インクジェット、とりわ
け、高密度配列(4orifices/mm以上)が可能なバブルジ
ェット型マルチオリフィスヘッドに関するものである。
従来、前述のようなオリフィス周縁部を親和性にするよ
うなインクジェットヘッドが知られている。しかしなが
ら、このようなヘッドにおいては、親和性故に、オリフ
ィス周縁部は、インクによってぬれているため、ある1
つのオリフィスからインク滴を吐出させた場合、その周
囲のインクもいっしょに引きずって、飛翔させ、サテラ
イト滴を形成する原因となっており、あるいは、周縁部
のインクぬれによってインク滴の噴射方向が安定せず、
高密度配列のヘッドの場合に、同時に隣接オリフィスか
ら吐出させたインク滴が、飛翔中あるいは吐出時に、併
合するという欠点を有している。The present invention relates to a multi-orifice type inkjet, and more particularly to a bubble jet type multi-orifice head capable of high density array (4 orifices / mm or more).
Conventionally, there is known an ink jet head that makes the peripheral portion of the orifice compatible with the above. However, in such a head, the peripheral edge of the orifice is wetted by the ink due to the affinity, so
When ink droplets are ejected from two orifices, the ink around them is also dragged, causing the droplets to fly and forming satellite droplets. Or, the ink droplets on the periphery can stabilize the ejection direction of the ink droplets. Without
In the case of a high-density array head, there is a drawback that ink droplets ejected simultaneously from the adjacent orifices merge during flight or ejection.
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、周縁部
のインクのひきずり、噴射方向の不安定、吐出時あるい
は飛翔中の滴の併合等を生じさせないヘッドを提案する
ものである。The present invention has been made in view of the above points, and proposes a head that does not cause dragging of the ink in the peripheral portion, instability of the ejection direction, merging of droplets during ejection or during flight, and the like.
ここで、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
先ず、本発明が適用されるインクジェット記録方式を第
4図によって概説しておく。なお、説明の便宜上、以
下、シングルオリフィスの記録装置を例に採って説明す
る。第4図に於て、導入管1より液室2内に導入され
た、一般に、インクと呼ばれる記録液体3は、前記液室
2に付設された電気・熱変換体4の通電発熱に応じて瞬
時に状態変化をおこす。なお、前記変換体4は、これに
接続した電極51,52を介した通電によって、熱的パルス
信号を発生するものである。このようにして、記録液体
3の状態変化によって、前記記録液体3には、作用力が
加わり、その結果、記録液体3がオリフィス6より小液
滴7として吐出・飛翔し、紙等の被記録部材10上に付着
することによって記録が為される。The present invention will now be described in more detail with reference to examples.
First, an inkjet recording system to which the present invention is applied will be outlined with reference to FIG. For convenience of explanation, a single-orifice recording apparatus will be described below as an example. In FIG. 4, the recording liquid 3, which is generally called ink, is introduced into the liquid chamber 2 through the introduction pipe 1 in accordance with the heat generation of the electricity / heat converter 4 attached to the liquid chamber 2. Instantly change state. The converter 4 is for generating a thermal pulse signal by energizing it through the electrodes 5 1 , 5 2 connected thereto. In this way, due to the change in the state of the recording liquid 3, an acting force is applied to the recording liquid 3, and as a result, the recording liquid 3 is ejected and flies as small droplets 7 from the orifice 6 and recording on paper or the like. Recording is made by depositing on the member 10.
変換体4は基板8上に設けられており記録入力に従って
電源9の電圧が印加され、入力信号に従った変換体4の
発熱がなされ、入力信号に対応する記録が被記録部材上
10上に飛来付着した小液滴7によって形成される。The converter 4 is provided on the substrate 8, the voltage of the power source 9 is applied according to the recording input, the converter 4 generates heat according to the input signal, and the recording corresponding to the input signal is recorded on the recording target member.
It is formed by the small droplets 7 flying and adhering on the surface 10.
なお、オリフィス6より吐出されて飛翔する液滴7の大
きさ(径)は、情報として電気・熱変換体4に入力され
る電気エネルギー量、そこで変換された熱エネルギーの
記録液体3への伝達効率、電気・熱変換体の変換効率、
オリフィス6の径、液室2の内径、オリフィス6の位置
より変換体4までの距離、記録液体3に加えられる作用
力、作用を受ける記録液体3の量、記録液体3の比熱、
熱伝導率、沸点、蒸発潜熱等に依存して決まる。The size (diameter) of the droplet 7 ejected from the orifice 6 and flying is the amount of electric energy input to the electric / thermal converter 4 as information, and the thermal energy converted therein is transmitted to the recording liquid 3. Efficiency, conversion efficiency of electricity / heat converter,
The diameter of the orifice 6, the inner diameter of the liquid chamber 2, the distance from the position of the orifice 6 to the converter 4, the acting force applied to the recording liquid 3, the amount of the recording liquid 3 to be acted on, the specific heat of the recording liquid 3,
It depends on thermal conductivity, boiling point, latent heat of vaporization, etc.
従って、これ等の要素の何れか1つ又は2つ以上を変化
させることにより、液滴7の大きさを容易に制御するこ
とができ、任意のドロップレット径、スポット径を以て
被記録部材10上に記録を為すことができる。Therefore, the size of the droplet 7 can be easily controlled by changing any one or two or more of these elements, and on the recording member 10 with an arbitrary droplet diameter and spot diameter. You can make a record.
因に、第4図に示した電気・熱変換体4としては、従
来、広く、感熱記録の分野に於て用いられる感熱印字ヘ
ッド(つまり、サーマル・ヘッド)を適用する。それら
は、作成方法、発熱抵抗体等の差異により、厚膜ヘッ
ド、薄膜ヘッド、半導体ヘッドに分類されるが、本発明
においてはそれらの全てが使用可能である。但し、特に
高速、高解像力を記録を行うときは、薄膜ヘッドを利用
するのが今のところ望ましい。Incidentally, as the electric / heat converting body 4 shown in FIG. 4, a thermal print head (that is, a thermal head) which is widely used in the field of thermal recording in the past is applied. They are classified into thick film heads, thin film heads, and semiconductor heads, depending on the manufacturing method, heating resistor, etc., but all of them can be used in the present invention. However, it is currently desirable to utilize a thin film head, especially when recording at high speed and high resolution.
又、本発明に於て用いる記録液体は、水、エタノール、
トルエン等を例とする主溶媒に、エチレングリコール等
を例とする湿潤剤、界面活性剤、及び各種染料等を溶解
或は分散させて作成される。なお、オリフィスを詰らさ
ないために、作成後フィルターで炉過したり、液室中に
フィルタを設けたりする工夫は既存のインクジェット記
録法の場合と同様に有効なことである。The recording liquid used in the present invention is water, ethanol,
It is prepared by dissolving or dispersing a wetting agent such as ethylene glycol or the like, a surfactant, and various dyes in a main solvent such as toluene. It should be noted that, in order to prevent the orifice from being clogged, it is effective to use a filter after preparation to pass through the filter or to provide a filter in the liquid chamber as in the case of the existing inkjet recording method.
第1図は、本発明を適用したマルチオリフィスアレイ装
置の構成を説明する要部分解図で、図中、11は発熱体基
板、12は発熱体(ヒーター層)、13は電極、14は蓋基
板、15は流路、16はオリフィスである。微細粒子から成
るAl2O3基板11上に蓄熱層であるSiO2、ヒーター層12で
あるHfB2、電極層13になるAlを順次、薄膜形成技術によ
り積層した後、選択エッチングにより図示の様なパター
ンを作った。FIG. 1 is an exploded view of a main part for explaining the configuration of a multi-orifice array device to which the present invention is applied. In the figure, 11 is a heating element substrate, 12 is a heating element (heater layer), 13 is an electrode, and 14 is a lid. A substrate, 15 is a flow path, and 16 is an orifice. On the Al 2 O 3 substrate 11 composed of fine particles, SiO 2 which is the heat storage layer, HfB 2 which is the heater layer 12 and Al which is the electrode layer 13 are sequentially laminated by the thin film forming technique and then selectively etched as shown in the figure. Made a different pattern.
本発明は、高密度配列の場合にその効果を発揮するもの
で、今、オリフィス16の開口寸法をd(オリフィスが円
の場合は、直径をさす)、隣接オリフィス縁の間隔をl
としたとき、4d>lを満足する、つまり、高密度に配列
されたヘッドに適用される。上記のようなヘッドにおい
て、本発明では、第2図に示すように、オリフィスの外
側表面(斜線部)を撥水又は撥油処理してなる。前記の
撥水あるいは撥油処理はあらかじめ製作されたヘッドを
処理液(たとえば撥水処理の場合はシリコーン樹脂のト
ルエン溶液、撥油処理の場合はアラビアゴム−リン酸水
溶液等)に浸せきするか、テフロン分散液でスプレー処
理するか等の方法によって容易になされる。The present invention exerts its effect in the case of a high-density arrangement. Now, the opening size of the orifice 16 is d (when the orifice is a circle, it means the diameter), and the interval between adjacent orifice edges is l.
Then, 4d> l is satisfied, that is, it is applied to heads arranged in high density. In the present invention, in the head as described above, the outer surface (hatched portion) of the orifice is water-repellent or oil-repellent treated as shown in FIG. The water-repellent or oil-repellent treatment is performed by immersing a prefabricated head in a treatment liquid (for example, a toluene solution of a silicone resin in the case of water-repellent treatment, gum arabic-phosphoric acid aqueous solution in the case of oil-repellent treatment), or This can be easily performed by a method such as spraying with a Teflon dispersion.
以下の第1表に実験結果を示す。第1表は、第3図に場
合のようなオリフィスプレートを用いた場合のものであ
る。なお、インクは水性インクであり、表面処理は撥水
処理である。又、ノズル形状は丸である。The experimental results are shown in Table 1 below. Table 1 shows the case where the orifice plate as in the case of FIG. 3 is used. The ink is a water-based ink and the surface treatment is a water repellent treatment. The nozzle shape is round.
これより、4d−l<0の場合は、すべての場合におい
て、ジェットがつながることなく良好な結果が得られる
が、4d−l>0の時は、必ずしもいつも良好な結果が得
られるわけではないことがわかる。しかし、4d−l>0
の時であっても撥水処理を施してやれば、すべて良好な
結果が得られことがわかる。又、 程度にしておくのが歩留りよくヘッドを製作するうえで
実用的である。最適には、0.46l<dを満たし、1列に1
6本/mmより上の密度に吐出オリフィスを形成したノズル
プレートを用いるのがよい。 From this, in the case of 4d-l <0, in all cases, good results can be obtained without connecting jets, but in the case of 4d-l> 0, good results are not always obtained. I understand. However, 4d-l> 0
It can be seen that even in the case of, even if the water repellent treatment is performed, good results are obtained. or, It is practical to set the degree to a good yield in order to manufacture the head. Optimally, 0.46l <d is satisfied and 1 per row
It is better to use a nozzle plate with discharge orifices formed at a density above 6 lines / mm.
次に、第2表に第2図の場合のような流路の先端がその
ままオリフィスとなったいわゆるエッジシューター型の
場合のヘッドを用いて行なった実験結果を示す。第1表
の時との大きな違いは、ヘッド、とりわけオリフィス部
(ノズル部)がその製作方法によるのであるが、隣り合
うオリフィス同志が端部のふちの線によって互いに連絡
している点である。その他は第1表の場合と同じように
水性インクを使用し、撥水処理も同じである。Next, Table 2 shows the result of an experiment conducted using a head in the case of a so-called edge shooter type in which the tip of the flow path as it is in FIG. A major difference from the case of Table 1 is that the head, especially the orifice portion (nozzle portion) depends on the manufacturing method thereof, but the adjacent orifices are connected to each other by the edge line. Other than that, the water-based ink is used as in the case of Table 1, and the water repellent treatment is also the same.
これより、第2図の場合のようなヘッドでは、4d−lの
正負にかかわらず、必ず撥水処理を行なわないと良好な
結果が得られないことがわかる。これは、となり合うオ
リフィス同志の端部のふちの線によって互いに連絡して
いるため、ジェットがとなりにつながりやすいためであ
る。従って、本発明は、第3図のようなオリフィスにも
効果を発揮するのはいうまでもなく、第2図のようなオ
リフィスには特に効果を発揮する。 From this, it is understood that in the case of the head as shown in FIG. 2, good results cannot be obtained unless the water repellent treatment is carried out regardless of the positive or negative of 4d-1. This is because the jets are easily connected to each other because they are connected to each other by the edge line of the ends of the adjacent orifices. Therefore, it goes without saying that the present invention is particularly effective for the orifice shown in FIG. 2 as well as for the orifice shown in FIG.
本発明は、第3図に示すようなオリフィスプレート17を
第1図に示したようなヘッドの前面に取付けたような構
造のものにも適用できる。第2図の場合は、角形のオリ
フィスが、流路の溝15を有する蓋基板14と、発熱体基板
11をはりあわせて形成される。従って、オリフィス縁を
形成する輪郭の一部は、発熱体基板11の端部のふちの線
によって互いに連絡しており(つながっており)、オリ
フィス外側面において、その線をつたってインクが各オ
リフィスすべてにぬれる状態になり、第3図のようなオ
リフィスプレートより好ましくない。従って、本発明
は、第3図の場合に効果的であることはいうまでもない
が、第2図のように、物理的に(=発熱体基板の端部の
ふちの線18によって)、インクが連絡しやすくなってい
るような場合に、特に効果的である。The present invention can also be applied to a structure in which the orifice plate 17 as shown in FIG. 3 is attached to the front surface of the head as shown in FIG. In the case of FIG. 2, the rectangular orifice has a lid substrate 14 having a channel groove 15 and a heating element substrate.
It is formed by laminating 11 pieces. Therefore, a part of the contour forming the edge of the orifice is connected (connected) to each other by the edge line of the end portion of the heating element substrate 11, and the ink is connected to each orifice by connecting the line on the outer side surface of the orifice. It becomes wet to all and is not preferable to the orifice plate as shown in FIG. Therefore, needless to say, the present invention is effective in the case of FIG. 3, but as shown in FIG. 2, physically (= by the edge line 18 at the end of the heating element substrate), This is especially effective when the ink is easy to contact.
効 果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、高密
度配列されたバブルジェットにおいて、隣接オリフィス
間から吐出、飛翔されるインク滴がオリフィス面のイン
クぬれによって、吐出するときの噴射方向のまがりによ
って、併合したり、あるいは、ぬれによってインクをひ
きずってサテライト滴を発生するというようなことがな
く、高画質が得られる。Effect As is apparent from the above description, according to the present invention, in a high-density arrayed bubble jet, the ink jetting direction when ejecting ink droplets ejected from between adjacent orifices is caused by ink wetting on the orifice surface. It is possible to obtain a high image quality without causing merging due to curling, or dragging of ink due to wetting to generate satellite droplets.
第1図乃至第3図は、それぞれ本発明の実施例を説明す
るための要部構成図、第4図は、本発明が適用されるイ
ンクジェット記録装置の一例を説明するための構成図で
ある。 11……発熱体基板、12……発熱体、13……電極、14……
蓋基板、15……流路、16……オリフィス。FIG. 1 to FIG. 3 are configuration diagrams of main parts for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram for explaining an example of an inkjet recording apparatus to which the present invention is applied. . 11 …… Heating element substrate, 12 …… Heating element, 13 …… Electrode, 14 ……
Lid substrate, 15 ... flow path, 16 ... Orifice.
Claims (1)
ィスを有し、各オリフィスに連絡している液室内に導入
される水を主溶媒としたインクに熱エネルギーを付与す
る発熱体とを有し、該発熱体の発熱によって瞬時に状態
変化を生じせしめ、該状態変化による作用力によって前
記インクを前記各吐出オリフィスから小滴として吐出、
飛翔させ、それら小滴の被記録面への付着をもって記録
を行うバブルジェット型インクジェットヘッドにおい
て、前記各吐出オリフィスが共通のノズルプレートに形
成され、該オリフィス開口が、各オリフィスのオリフィ
ス端部を形成する縁が線が互いに分離,独立しているよ
うなノズルプレートであり、該ノズルプレートの外側表
面は、撥水性であるようなノズルプレートであって、前
記各オリフィスのオリフィス開口寸法をdとし、隣接オ
リフィス縁の間隔をlとしたとき、0.46l<dを満た
し、かつ、1列に16本/mmより上の密度に吐出オリフィ
スを形成したノズルプレートであることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。1. A heating element having a plurality of ejection orifices arranged close to each other, and providing heat energy to ink containing water as a main solvent introduced into a liquid chamber communicating with each orifice. Then, a state change is caused instantaneously by the heat generation of the heating element, and the ink is ejected as a small droplet from each of the ejection orifices by the acting force of the state change.
In a bubble jet type ink jet head for flying and performing recording by adhering these small droplets to a recording surface, each discharge orifice is formed in a common nozzle plate, and the orifice opening forms an orifice end portion of each orifice. Is a nozzle plate whose edges are separated from each other and independent of each other, and the outer surface of the nozzle plate is a water repellent nozzle plate, and the orifice opening dimension of each of the orifices is d, An ink jet head characterized in that it is a nozzle plate satisfying 0.46l <d when the distance between adjacent orifice edges is 1, and forming discharge orifices at a density higher than 16 lines / mm in one row.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056692A JPH0698765B2 (en) | 1988-03-29 | 1989-03-09 | Inkjet head |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-75249 | 1988-03-29 | ||
| JP7524988 | 1988-03-29 | ||
| JP1056692A JPH0698765B2 (en) | 1988-03-29 | 1989-03-09 | Inkjet head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021320A JPH021320A (en) | 1990-01-05 |
| JPH0698765B2 true JPH0698765B2 (en) | 1994-12-07 |
Family
ID=26397672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1056692A Expired - Lifetime JPH0698765B2 (en) | 1988-03-29 | 1989-03-09 | Inkjet head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0698765B2 (en) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5931940B2 (en) * | 1979-02-19 | 1984-08-06 | キヤノン株式会社 | Droplet jet recording device |
| JPS55118876A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-12 | Canon Inc | Method of fabricating multinozzle recording head |
| JPS57113076A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-14 | Fujitsu Ltd | Ink jet head |
| JPS58124661A (en) * | 1982-01-20 | 1983-07-25 | Ricoh Co Ltd | Ink jet recorder |
| US4542389A (en) * | 1982-11-24 | 1985-09-17 | Hewlett-Packard Company | Self cleaning ink jet drop generator having crosstalk reduction features |
| JPS60184852A (en) * | 1984-02-29 | 1985-09-20 | Fujitsu Ltd | Print head for ink jet printer |
| JPH0643133B2 (en) * | 1985-06-19 | 1994-06-08 | 株式会社リコー | Inkjet head antistatic treatment method |
| JPS63122550A (en) * | 1986-11-13 | 1988-05-26 | Canon Inc | inkjet recording head |
| JP2831368B2 (en) * | 1989-01-13 | 1998-12-02 | キヤノン株式会社 | Method of manufacturing ejection port forming member for ink jet recording head |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1056692A patent/JPH0698765B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH021320A (en) | 1990-01-05 |
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