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JP4965972B2 - インクジェット吐出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液体に吐出エネルギーを加えることによって液体を吐出するインクジェット吐出方法に関する。
インクジェット記録装置は、近年のデジタルカメラの急成長、パーソナルコンピュータの普及を背景に、写真印刷やはがき印刷を主な用途として、高速記録、高品位、低騒音、多様な媒体に記録できるといった特長を活かしてマーケットが急成長している。また、所定量の液体を粒状に吐出して媒体に付着させることに特長があるインクジェット技術は産業分野においても活用されており、その用途はますます多様に拡大しつつある。それに伴い、インクジェット吐出ヘッドの更なる高性能化と技術革新が加速している。
近年、インクジェット吐出方法は、従来と比較して小さな液滴を安定に吐出し、かつ主滴の後方に発生する主滴より更に小粒径のサテライトを抑えるという課題解決のための技術開発が進んでいる。これは、より高精細な画像と高速記録を求める市場ニーズや産業用途への応用の期待に応えるためである。主滴の後方に発生する主滴より更に小粒径のサテライトは、様々な問題の原因となっている。たとえば、小粒径のインク滴ほど空気抵抗の影響を受けやすいため、主滴が空気中を通過することによって生じる空気流の影響を受け、その後に続くサテライトが予定していない箇所に着弾して画像を乱すという問題が挙げられる。また、サテライトのうち着弾できないほど細かい粒径のものになるとインクミストとなって浮遊し、記録装置内を汚染して故障の原因となる問題が挙げられる。
サテライトを抑制するために、特許文献1には、ノズルの形状を実質的に円環状をなすように形成することが提案されている。特許文献1には、ノズル部の表面張力を大きくすることにより、ノズル孔内のインクをノズル部から良好に分離し、インク滴をほとんど尾を引かない状態で吐出することが開示されている。
また、特許文献2には、吐出口の長軸と短軸とのアスペクト比が2〜5となるように吐出口を形成することが提案されている。特許文献2には、メニスカス力によって大きな復元力が与えられることによって、インク滴の尾がより早く、またオリフィス板により近い位置で切り離され、その結果、インク滴の尾が短くなり、サテライトが大幅に低減されることが開示されている。
特許第2866848号明細書 特開平9−131877号公報
しかしながら、特許文献1の構成は、実質的に円環状の吐出口を形成するためには、円環を形成するための中心となる部分が必要となり、実際の製造が困難であるという課題を有している。
また、特許文献2の構成は、もともとの想定が数十plと液滴サイズが大きい場合となっているもので、特許文献2の構成を微小な液滴のヘッドに用いた場合、液滴分離のメカニズムは基本的に従来と変わらず、尾引き長さが短くなる量は非常に少ない。つまり、特許文献2の構成では、吐出量が大きい場合にはサテライト低減効果がそれなりにあるものの、吐出量が10pl以下と小さい場合にはサテライトの十分な低減効果は見られない。
本発明者は、吐出速度とサテライトとの関係について、本発明者らの研究開発によって以下の知見を得ている。尾引きを含めた液体全体の長さと吐出速度との関係は相関関係があり、吐出速度が大きいほど液体全体の長さが長くなる、すなわちサテライトが多くなることがわかっている。吐出量が10pl以下の小液滴に関していえば、吐出速度が10m/s以上の条件では尾引きが長くなり、この尾引きによって主滴より更に小粒径のサテライトが形成されてしまう。吐出速度が10m/s以下の低速度吐出の場合、尾引きが短く、サテライトの発生が抑制される。更に吐出速度を5m/s以下にすることにより、尾引きは分裂せずに主滴に取り込まれ単一の液滴を形成することがわかっている。
サテライトの抑止だけを考えれば、吐出速度を低下させることが非常に有効な手法である。しかしながら、着弾精度の信頼性を高め、かつ休止時における吐出口内のインクの水分蒸発によるインクの増粘に打ち勝って吐出する運動エネルギーをインクに与えるためには、吐出速度を下げることは課題の有効な解決にはならない。
そこで本発明は、高吐出速度の条件下であっても、インク吐出に伴って発生するサテライトを低減することを可能にするインクジェット吐出方法を提供することを目的とする。
本発明のインクジェット吐出方法は、吐出エネルギー発生手段が配置されたインク流路内に充填された液体に、前記吐出エネルギー発生手段によって発生させた吐出エネルギーを与え、前記インク流路に連通した吐出口を介して前記液体を吐出する吐出方法である。前記吐出口の長軸方向の長さをLとし、前記吐出口の短軸方向の幅をDとしたときに、L≧15Dの関係を満たすスリット状に形成された前記吐出口を用いる。前記吐出口の短軸方向の幅を2.5μm以下とし、前記液体の表面張力をγ、前記液体の密度をρ、前記吐出口から吐出される前記液体の吐出方向への速度をVとしたときにWe=ρDV 2 /γと定義されるウェーバー数を10以下として、前記吐出エネルギー発生手段を駆動した後、前記吐出口から吐出された前記液体の先頭部分と前記吐出口内の前記液体とが少なくとも2本の液糸によって繋がれる。前記液体の先頭部分と前記吐出口内の前記液体とは、前記少なくとも2本の液糸が切れることで互いに分離する。
上記本発明によれば、高吐出速度の条件下であっても、インク吐出に伴って発生するサテライトを低減することができる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
以下では、本発明を実施するための最良の形態として、吐出エネルギー発生手段として電気熱変換体を用いたインクジェット吐出ヘッドについて例示的に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るインクジェット吐出ヘッドの構成を示す図である。図1(a)はインクジェット吐出ヘッドのノズル部を示す平面図である。図1(b)は図1(a)のX1−X2線に沿った断面図である。図1(c)は図1(a)のY1−Y2線に沿った断面図である。
図1に示すように、インク流路103上には、矩形からなるスリット状の吐出口102が開口されたオリフィスプレート104が配置されている。吐出口102は、インク流路103の端部に形成された発泡室内に配置された吐出エネルギー発生素子101に対向する位置に開口されている。これらの吐出口102、インク流路103および吐出エネルギー発生手段101によって、インクを吐出するインクジェットノズル部が形成されている。
長軸と短軸とのアスペクト比の大きいスリット開口を吐出口として使用する場合、吐出するインクの吐出口内壁面における粘性抵抗が大きくなることが、本発明者の検討によりわかっている。そのため、吐出エネルギー発生素子101で発生した吐出エネルギーがその粘性抵抗によって消費されてしまい、最悪の場合には吐出口からインク滴が吐出されないことも考えられる。そこで、本実施形態では、長軸と短軸とのアスペクト比が大きい吐出口102に対向する位置に吐出エネルギー発生素子101を配置した。さらに、吐出エネルギー発生素子101の大きさは、図1(a)に示すようにインクジェットノズル部を上方から見たときに吐出口102を包含する大きさとした。これにより、吐出エネルギー発生素子101が発生する吐出エネルギーをインク流路103内のインクに効率的に加えることができ、吐出口102における粘性抵抗に打ち勝ってインク滴を吐出口102から吐出させることが可能になっている。
次に、図2を参照して、本実施形態のインクジェット吐出ヘッドによるインク吐出時のインクの挙動について説明する。図2(a)は、長軸と短軸とのアスペクト比が小さい(アスペクト比:5)吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示している。図2(b)は、長軸と短軸とのアスペクト比が大きい(アスペクト比:15)吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示している。
図2(a)に示すように、吐出口のアスペクト比が小さい場合は、インクの吐出が開始された後(i)、すぐにインクが中心部に集まる(ii)。そして、主滴105の後方に1本だけ尾を引くような吐出形状(尾引き106)となり(iii〜v)、吐出口内のインクから切断される(vi)。その後、表面張力の効果により、時間の経過と共に、尾引き(液
糸)106は主滴105より小さな粒径を有するサテライトを形成する。以下、このような吐出形状をA型の吐出形状と呼ぶこととする。
図2(b)に示すように、吐出口のアスペクト比が大きい場合は、インクの吐出が開始しされた後(i)、インクが中央で分離して(iii)、吐出されたインクの先頭部分である主滴105の後方に尾引き(液糸)106を2本形成する(iii,iv)。そして、尾引き106が2本に分かれたまま吐出口内のインクから切断される(v,vi)。その後、表面張力の効果により、時間の経過と共に、尾引き106は主滴105より小さな粒径を有するサテライトを形成する。図2(b)に示す例では、尾引き106が2本に分かれたまま吐出されるため、尾引き106が吐出口102内のインクから切断されやすくなるので、切断される際の尾引き106が短くなり、サテライトの発生が抑制される。本実施形態のインクジェット吐出ヘッドでは、吐出時に2本に分かれて形成される尾引き106が十分に短く、主滴105に吸収されるため、サテライトは発生しない。以下では、このように尾引き106が2本に分かれたまま吐出口102内のインクから切断される吐出形状を、B型の吐出形状と呼ぶこととする。
本発明者の検討の結果、スリット状の吐出口102の長軸と短軸とのアスペクト比と、A型及びB型の吐出形状とに大きな相関関係があることが見出されている。
吐出口のアスペクト比とWe数との関係における吐出形状の分布を図3に示す。ここで、We数は、スリット状に開口された吐出口102の短軸方向の幅をDとし、インクの表面張力をγとし、インクの密度をρとし、インクの吐出方向への速度をVとしたときに、We=ρDV2/γで表されるウエーバー数を意味している。なお、吐出時にインクが中央で分離するものの吐出口102内のインクから切断される前に再度中心にインクが集まってしまい、尾引きが1本となる吐出形状を、A型とB型の中間に位置するものとして、C型の吐出形状と呼ぶこととする。
図3から、吐出形状とWe数とに相関関係は無く、A型,B型,C型の吐出形状はアスペクト比で決まることがわかった。さらに、主滴の後方の尾引きが短くなりサテライトの形成が抑制されるB型の吐出形状となる条件は、吐出口102のアスペクト比が15以上であることがわかった。すなわち、吐出口102の長軸方向の長さをLとし、短軸方向の幅をDとしたとき、L≧15Dの関係を満たすことがその条件となる。
さらに本発明者の検討の結果、We数と尾引きの長さとに大きな相関関係があることが見出された。そこで、2plの極めて少ない吐出量領域に限定した場合にサテライトがあるかないかを判定した結果を、サテライトの発生がない場合を“○”、サテライトの発生がある場合を“×”として図4に示す。
図4に示すように、We数が2以下であると、アスペクト比の値に関わらずサテライトがなくなることがわかった。これは、本発明者の検討により既にわかっている、5m/s以下の低速度領域では尾引き106は分裂せずに主滴105に取り込まれて単一の液滴を形成することを示していると考えられる。ここで注目すべきは、吐出口102のアスペクト比が15以上の場合、We数が10付近であってもサテライトがなくなっていることである。We数が10の場合、密度ρが1.05g/cm3、表面張力γが50mN/m、吐出口102の短軸方向の幅Dが2μmであると、吐出速度Vは15m/s以下となる。すなわち、吐出速度が10m/s以上の高速度吐出領域において、サテライトのない吐出を実現していることを示している。
このことをより詳細に調べるために、図5に、We数が15以下の場合を抜き出して検討した結果を示す。図5より、吐出形状がA型となる吐出口のアスペクト比が15以下の場合、サテライトのなくなる条件はWe数が2以下となり、これまでの知見と大きく変わらないといえる。しかし、吐出形状がB型となり尾引きが短くなる吐出口102のアスペクト比が15以上の場合、サテライトのなくなる条件はWe数が10以下となり、高速度領域においてもサテライトがなくなることが示された。
本発明者の検討の結果、スリット状の吐出口102の短軸方向の幅Dを短くすることにより、尾引き106を吐出口102内のインクから分離しやすくなっていることがわかった。本実施形態において、主滴105の後方におけるサテライトをなくすことができる程度に尾引き106の長さを短くするためには、短軸方向の幅Dが2.5μm以下であることがわかった。
本実施形態では、吐出口102を、インク流路103のインク流れ方向(図1(a)のY1−Y2線に沿う方向)に対して吐出口102の長軸方向が直交する向きに配置した。しかしながら、インク流路103のインク流れ方向に対する吐出口102の長軸方向の向きはこれに限られない。すなわち、吐出口102の長軸方向が、インク流路103のインク流れ方向に対して、0°≦θ<90°の角度を有していてもよい。このことは、以下に示す実施例に関しても同様である。
また、本実施形態では、インク滴の吐出エネルギー発生素子101として電気熱変換体を用いた方式のインクジェット吐出ヘッドの構成を示した。それ以外の方式、例えば、圧電素子を用いた構成のインクジェット吐出ヘッドに対しても、本実施形態の構成は有効である。このことは、以下に示す実施例についても同様である。
以下に、本発明の実施例及び比較例を示す。
(実施例1)
本発明の実施例1−1〜1−5に係る吐出口の構成(アスペクト比、We数、スリットの寸法)およびインク物性を表1に示す。
Figure 0004965972
実施例1−1〜1−5の効果を確かめるためにシミュレーションを行い、尾引き長さ及びサテライトの個数を測定して評価した。実施例1−1〜1−5の代表として、実施例1−1の吐出シミュレーションにおけるインク吐出時のインクの挙動を図6に示す。
実施例1−1は、吐出口のアスペクト比が15で、かつWe数が8.2となっている。吐出されたインクは前述したB型の吐出形状となっており、インク中心部でインクが分離し、スリット状の吐出口の長軸方向に沿った両端付近にインクが集まり、尾引きが2本形成された。尾引きの長さはそれぞれ10μmであり、この後、尾引きは主滴に吸収され、主滴後方におけるサテライトを発生しなかった。
実施例1−2〜1−5に関しても同様に尾引きが2本形成され、尾引きは主滴に吸収されるのに十分なほど短かく、主滴後方におけるサテライトは発生しなかった。
これらの結果から、吐出口から1回の吐出動作で吐出されるインクの量が2pl以下である場合、ウエーバー数が10以下であると、サテライトを発生せずに良好にインク吐出が行われることがわかった。
実施例1−5と、後述する実施例2−2とを比較すると、両者共に、吐出口のアスペクト比が15以上、We数が10以下である。実施例1−5においては、吐出口の短軸方向の長さが2.5μmであり、尾引き長さは10μmとなり、主滴後方におけるサテライトは発生しなかった。それに対して、実施例2−2においては、吐出口の短軸方向の長さが3μmであり、尾引き長さは39μmとなり、主滴後方にサテライトが1個発生した。
両者共に、吐出口のアスペクト比が15以上、We数が10以下であるが、実施例1−5では吐出量が1.2plで吐出口の短軸方向の長さが2.5μmであるのに対し、実施例2−1では吐出量が2pl以上で吐出口の短軸方向の長さが3μmである。これらの相違によって、実施例2−2ではサテライトが発生したものと考えることできる。
(実施例2)
本発明の実施例2−1,2−2に係る吐出口の構成(アスペクト比、We数、スリットの寸法)およびインク物性を表2に示す。また、比較例1〜3に係る吐出口の構成(アスペクト比、We数、スリットの寸法)およびインク物性を表3に示す。
Figure 0004965972
Figure 0004965972
実施例1では、吐出口のアスペクト比15が以上でWe数が10以下である条件を満たし、主滴後方のサテライトが無くなる例を示した。実施例2では、吐出口のアスペクト比15以上であり、わずかながらサテライトは発生するものの、サテライトの発生が格段に抑制される例を示す。
実施例2−1,2−2の効果を確かめるためにシミュレーションを行い、尾引き長さ及びサテライトの個数を測定して評価した。実施例2−1の吐出シミュレーションにおけるインク吐出時のインクの挙動を図7に示す。実施例2−1は、吐出口のアスペクト比が20で、We数が17.3である。
また、比較例1の吐出シミュレーションにおけるインク吐出時のインクの挙動を図8に示す。比較例1は、吐出口が円形であり、吐出口の長軸方向と短軸方向とのアスペクト比は1である。
実施例2−1では、吐出されたインクは図7に示す通り前述したB型の吐出形状となっており、インク中心部でインクがちぎれはじめ、吐出口の長軸方向に沿った両端付近にインクが集まって尾引きが2本形成された。尾引きの長さはそれぞれ16μmであった。これに対して比較例1では、図8に示す通り前述したA型の吐出形状となり、尾引きが1本形成された。尾引きの長さは81μmであった。実施例2−1では、比較例1と比べて尾引きの長さが65μmも短くなっていた。また、発生したサテライトの個数に関しては、実施例2−1では1個であったのに対して、比較例1では4個であった。
上述の結果から明らかなように、実施例2−1の構成は比較例1と比べて、サテライトが格段に低減していることがわかる。しかし、わずかではあるが、実施例2−1においてもサテライトが発生している。これは、吐出口のアスペクト比が15以上であることを満たしているが、We数が10であることを満たしていないために、少量ながらサテライトが発生しているものと考えることができる。
また、実施例2−2および比較例1について吐出シミュレーションを行った。実施例2−2は吐出口のアスペクト比が20で、We数が7.9である。比較例2は吐出口が円形であり、吐出口の長軸方向と短軸方向とのアスペクト比は1である。
実施例2−2では、吐出されたインクは前述したB型の吐出形状となり、インク中心部でインクがちぎれはじめ、吐出口の長軸方向に沿った両端付近にインクが集まって尾引きが2本形成された、尾引きの長さはそれぞれ39μmであった。これに対して比較例2では、吐出されたインクは前述したA型の吐出形状となり、尾引きが1本形成された。尾引きの長さは86μmであった。実施例2−2では、比較例2と比べて尾引きの長さが47μmも短くなっていた。
上述の結果からも明らかなように実施例2−2の構成は比較例2と比べて、サテライトが格段に低減していることがわかる。しかし、わずかではあるが、実施例2−1の場合と同様にサテライトが発生している。これは、吐出口のアスペクト比が15以上であることを満たしているが、2pl以上の吐出量であり、吐出口の短軸方向の幅が3μmと長くなっているためにサテライトが発生しているものと考えることできる。
また、実施例2−2を比較例3と比較する。両者は吐出口の短軸方向の幅は同じく3μmであるが、吐出口のアスペクト比は、実施例2−2では20であるのに対して比較例3では10であり、異なっている。
実施例2−2では、尾引きが2本に分かれており、それらの長さが39μmであったのに対して、比較例3では尾引きは1本で、その長さは52μmであった。実施例2−2では吐出量が比較例3の約2倍であるにもかかわらず、実施例2−2では比較例3と比べて尾引きの長さが13μmも短くなっていた。また、発生したサテライトの個数に関しては、実施例2−2では1個であったのに対して、比較例3では3個であった。
上述の結果から明らかなように、吐出口のアスペクト比を15以上にすることにより、サテライトが格段に低減することがわかる。
(実施例3)
実施例3では、サテライトの無い吐出を達成した実施例1−1の吐出口(アスペクト比15)を2つ並べて配置した。なお、それらの2つの吐出口は1つのインク流路に連通している。
実施例3に係る吐出口の構成(アスペクト比、We数、スリットの寸法)およびインク物性を表4に示す。
Figure 0004965972
実施例3の効果を確かめるためにシミュレーションを行い、尾引き長さ及びサテライトの個数を測定して評価した。また、本実施例における2つの吐出口の平面図を図9(a)に示す。また、図9(b)は、本実施例の吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示す平面図である。図9(c)は、図9(a)のX方向から見たときの吐出インクの挙動のシミュレーション結果を示す図である。図9(d)は、図9(a)のY方向から見たときの吐出インクの挙動のシミュレーション結果を示す図である。
実施例3において、1つの吐出口から吐出されたインクは実施例1−1の場合と同様に前述したB型の吐出形状となり、インクの中心部でインクがちぎれはじめ、吐出口の長軸方向に沿った両端付近にインクが集まり、尾引きを2本形成した。実施例3の構成では、各吐出口から吐出されたインク滴に尾引きが2本形成された後に、各々のインク滴の主滴同士が合体する。形成された尾引きの長さは9μmであり、尾引きは主滴に吸収されてサテライトの無い吐出を達成した。さらに、2つの吐出口からの吐出インクが合体することで、実施例1−1の場合と比較して、2倍以上の吐出量のインク液滴を得ることができた。インクジェットノズル部の大きさに限りがある場合、ノズル部の大きさに合わせて吐出口を配置することで、ノズル部の高密度化を保ちながら、所望の量のインク液滴を得ることが可能となる。
実施例3では、1つのインク流路に対して同じ大きさの2つのスリット状の吐出口を連通させて配置した。1つのインク流路に対して連通して配置する吐出口の数は2つに限られず、可能な限り配置してもよい。また、1つのインク流路に対して同じ大きさの複数の吐出口を配置する必要はなく、異なる大きさの吐出口を必要に応じて配置してもよい。
(実施例4)
図10(a)は本発明の実施例4における吐出口を示す平面図である。図10(a)に示すように、本実施例における吐出口はS字形のスリット状の形状を有している。実施例4に係る吐出口の構成(アスペクト比、We数、スリットの寸法)およびインク物性を表5に示す。
Figure 0004965972
実施例4の効果を確かめるためにシミュレーションを行い、尾引き長さ及びサテライトの個数を測定して評価した。図10(b)は、本実施例の吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示す平面図である。図10(c)は、本実施例の吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示す正面図である。
実施例4において、吐出口から吐出されたインクは、直線のスリット状の吐出口の場合と同様に前述したB型の吐出形状となり、インク中心部でインクがちぎれはじめ、吐出口の長軸方向に沿った両端付近にインクが集まり、尾引きが2本形成された。尾引きの長さはそれぞれ9μmであった。さらにこの後、尾引きは主滴に吸収され、主滴後方におけるサテライトを発生しなかった。
吐出口のアスペクト比が15以上であれば、吐出口は直線状のスリット形状である必要性はなく、実施例4のように曲線を有する形状、例えばS字形やC字形等であっても、サテライトの抑制効果が得られる。また、実施例4のようにWe数が10以下であれば、サテライトの無い吐出を達成することができる。さらに、吐出口が曲線を有する形状であれば、吐出口の大きさに制限がある場合でも吐出口を効率よく配置することができる。
本発明の一実施形態に係るインクジェット吐出ヘッドの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェット吐出ヘッドのインク吐出シミュレーションによるインク吐出時のインクの挙動を示す図である。 吐出口のアスペクト比とWe数との関係における吐出形状の分布を示す図である。 We数と尾引きの長さとの相関関係におけるサテライトの発生分布を示す図である。 We数が15以下の場合におけるサテライトの発生分布を示す図である。 本発明の実施例1のインク吐出シミュレーションによるインク吐出時のインクの挙動を示す図である。 本発明の実施例2のインク吐出シミュレーションによるインク吐出時のインクの挙動を示す図である。 比較例1のインク吐出シミュレーションによるインク吐出時のインクの挙動を示す図である。 図(a)は実施例3における2つの吐出口の平面図であり、図(b)〜(d)は実施例3の吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示す図である。 図(a)は実施例4における吐出口を示す平面図であり、図(b)及び図(c)は実施例4の吐出口からインクを吐出させたときのインクの挙動のシミュレーション結果を示す図である。
符号の説明
101 吐出エネルギー発生素子
102 吐出口
103 インク流路
104 オリフィスプレート
105 主滴
106 尾引き(液糸)

Claims (2)

  1. 吐出エネルギー発生手段が配置されたインク流路内に充填された液体に、前記吐出エネルギー発生手段によって発生させた吐出エネルギーを与え、前記インク流路に連通した吐出口から前記液体を吐出するインクジェット吐出方法において、
    前記吐出口の長軸方向の長さをLとし、前記吐出口の短軸方向の幅をDとしたときに、L≧15Dの関係を満たすスリット状に形成された前記吐出口を用いて、
    前記吐出口の短軸方向の幅Dを2.5μm以下とし、
    前記液体の表面張力をγ、前記液体の密度をρ、前記吐出口から吐出される前記液体の吐出方向への速度をVとしたときにWe=ρDV 2 /γと定義されるウェーバー数を10以下として、
    前記吐出エネルギー発生手段を駆動した後、前記吐出口から吐出された前記液体の先頭部分と前記吐出口内の前記液体とが少なくとも2本の液糸によって繋がれ、
    前記液体の先頭部分と前記吐出口内の前記液体とが、前記少なくとも2本の液糸が切れることで互いに分離することを特徴とするインクジェット吐出方法。
  2. 1つの前記吐出口から1回の吐出動作で吐出される液体の体積2pl以下にする、請求項に記載のインクジェット吐出方法
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019171580A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 三菱重工業株式会社 インクジェット吐出方法、部材の製造方法、およびインクジェット吐出装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8303082B2 (en) * 2009-02-27 2012-11-06 Fujifilm Corporation Nozzle shape for fluid droplet ejection
WO2011123120A1 (en) 2010-03-31 2011-10-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Noncircular inkjet nozzle
US10717278B2 (en) 2010-03-31 2020-07-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Noncircular inkjet nozzle
US8955954B2 (en) * 2010-12-24 2015-02-17 Seiko Epson Corporation Pigment ink, ink jet recording apparatus, and ink jet recording method
EP3000602B1 (en) * 2014-09-26 2020-07-22 Agfa Nv High viscosity jetting method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63272557A (ja) * 1987-04-30 1988-11-10 Nec Corp インクジエツトヘツド
JPH022004A (ja) * 1988-06-10 1990-01-08 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
JPH03132352A (ja) * 1989-10-18 1991-06-05 Mitsubishi Pencil Co Ltd インクジエツト記録装置
JP3179834B2 (ja) * 1991-07-19 2001-06-25 株式会社リコー 液体飛翔記録装置
JP3044863B2 (ja) * 1991-09-27 2000-05-22 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッド
JP2866848B2 (ja) 1994-06-15 1999-03-08 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッド
DE69534271T2 (de) * 1994-07-11 2006-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Tintenstrahlaufzeichnungsgerät
US6557974B1 (en) * 1995-10-25 2003-05-06 Hewlett-Packard Company Non-circular printhead orifice
JP3488639B2 (ja) * 1998-09-24 2004-01-19 株式会社東芝 インクジェット記録装置
JP2006110977A (ja) * 2004-09-14 2006-04-27 Fuji Photo Film Co Ltd インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019171580A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 三菱重工業株式会社 インクジェット吐出方法、部材の製造方法、およびインクジェット吐出装置

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