JPS59138460A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吐出口より液体を吐出することで形成された
飛翔的液滴を用いて記録を行う液体噴射記録装置、殊に
熱エネルギーを利用する液体噴射記録装置に関する。

液体噴射記録装置には、種々の方式があるが、その中で
も、例えば秒間公開公報（ＯＬＳ）２９４４００５号公
報に開示された液体噴射記録装置は、高速カラー記録が
容易であって、その出力部の主要部である記録ヘッドは
、記録用の液体を吐出して、飛翔的液滴を形成するため
の吐出口（オリフィス）を高密度に配列することができ
るために、高解像力を得ることができると同時に、記録
ヘッドとして全体的にはコンパクト化が計れ、且つ量産
に向くこと、更には半導体分野において技術の進歩と信
頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所
を十二分に利用することで長尺化及び面軟化（２次元化
）が容易であること等のために、最近富みに熱い注目を
集めている。

しかしながら、この記録方式に於いては、飛翔的液体を
形成する手段としての電気熱変換体が設けられ、ここで
発生する熱エネルギーを熱作用面に於いて液体に作用さ
せ液体中にバブルを発生させ、その圧力エネルギーによ
りオリフィスから液体を飛翔的液内として吐出して記録
を行うが、その際のキャビテーション（バルブ消滅によ
る機械的、化学的衝撃）により、熱作用面、ひいては電
気熱変換体の破壊をきたしやすいことが問題点として指
摘されている。このため、電気熱変換体の耐久性を向」
ニさせるために、電気熱変換体−ヒに種々の材料からな
る保護層を積層することが検討されているが、これら保
護層の設置だけによっては、特に高速記録を行う場合に
はその耐久性の向上に限界があるのが実状である。

本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであって、高
密度で高速記録が容易に行える液体噴射記録装置を提供
することを主たる目的とする。

本発明の別の目的は、高品質の画像記録に適し、＃久性
に優れた液体噴射記録装置を提供することである。

本発明の液体噴射記録装置は、熱エネルギーの利用によ
って液体を吐出し飛翔的液滴を形成するために設けられ
た複数の吐出口と、これ等の吐出口に連通し、前記飛翔
的液滴を形成するための液体が供給される液室と、該液
室に前記液体を供給するための供給口と、前記吐出口の
それぞれに対応して設けられた、前記熱エネルギーを発
生する手段としての複数の電気熱変換体とを具備し、該
電気熱変換体のそれぞれは、発生される熱エネルギーが
前記液体に作用する面としての熱作用面を前記液室の底
面に有し、前記吐出口のそれぞれは、該底面に相い向か
いあって設けられ、それぞれ隣接する熱作用面間及び／
又は吐出口間を隔離する隔離壁が前記液室内に設けられ
、それぞれの吐出口毎に前記液体の液流路を有する液体
噴射記録装置に於いて、前記隔離壁が、前記熱作用面の
近傍の前記液流路の流路幅を一定にしないような形状で
設置されることを特徴とする。

上記のような構成を有する本発明の液体噴射記録装置は
、記録信号に対する応答の忠実性と確実性に優れ、かつ
その使用耐久性に於いて特に優れた性能を発揮する。

以下、本発明を図面に従って、更に具体的に説明する。

第１図乃至第３図は、本発明に係る液体噴射記録装置の
概要を示した図であり、第１図は模式的斜視図、第２図
は第１図の一点鎖線ＡＢで切断した場合の模式的切断図
、第３図は内部構造を説明するための模式的分解図であ
る。

第１図乃至第３図に示される液体噴射記録装置１００は
、基板１０１と、基板１０１上に設けられたｎ個の電気
変換体１０２（図においては、第一番目、第二番目及び
第ｎ番目の電気変換体が示されている）と、液室１１０
を形成するための、前壁板１０３、後壁板１０５及びこ
れ等の壁板１０３　、１０５にその両端で挾持されてい
る二つの側壁板１０４−１゜１０４−２　　（第１図で
は一方の側壁板は見えないが、第３図にその一部が見え
る）と、各電気変換体に対応して設けられるオリフィス
１０８を構成する貫孔１０８が設けられたオリフィス板
１０７と、側壁板１０４−１の後方側面に付設された液
室１１０に液体を供給するために設けられる供給管１０
Ｂとで主に構成される。

電気変換体１０２は、基板１０１上に基板側から順に発
熱抵抗層ｌ１１、発熱抵抗層１１１の一部を除いて発熱
抵抗層ｌｌｌ上に並列的に設けられた、選択電極１１２
　、共通電極１１４　、液室１１０内の液体に直接接触
する部分には少なくとも設けられている保護層１１３と
で構成される。

発熱抵抗層１１１は選択電極１１２と共通電極１１４と
を通じて通電されることによって、これ等の電極の間の
熱発生部ｔｔｅで主に熱エネルギーを発生する。熱作用
面１１５は、発生した熱が液体に作用するところであり
、熱発生部ｔｔｅと密接な関係がある。この熱作用面１
１５での熱作用により液体中にバブルが発生し、その圧
力エネルギーにより液体がオリフィス１０８がら飛翔的
液滴となって吐出され記録が実施される。

電気変換体１０２のそれぞれを記録信号に従って駆動さ
せて所定のオリフィス１０８から液滴を吐出させるには
、選択される選択電極１１２　と共通電極１１４　とを
通じて信号電圧を供給することによって実施例 以ト説明した従前の液体噴射記録装置の構成に加え、本
発明の液体噴射記録装置に於いては、それぞれ隣接する
熱作用面間１１５及び／又はオリフィス１０８間を隔離
する特定された形状を有する隔離壁１１７が設けられる
。

すなわち、液室１１０内に設けられる隔離壁１１？によ
ってそれぞれの熱作用面間及び吐出口毎に液体の通る液
流路が形成されるが、この液流路が、熱作用面の近傍で
その波路幅が一定にならないような形状の隔離壁が設置
される必要がある。

本発明のト記記述の意味するところをより明確にするた
めに、本発明の実施態様例に於ける熱作用面と隔離壁が
設けられた部分の部分拡大平面図である第４図及び第５
図を用いてこれらをより具体的に説明する。

まず、本発明に於いては、熱作用面１１５とは熱発生部
１１Ｂを液室底面に垂直上方に投影した部分を指し、熱
作用面の近傍とは、熱作用面１１５の端部から　１００
μ程度以内の距離にある部分を指し、液流路の流路幅Ｗ
とは、隔離壁１１７を液室底面に垂直下方に投影して測
定されるものをいう。また、液流路の流路幅Ｗが一定で
はないとは、流路幅が広くなるような部分を有する場合
及び波路幅が狭くなるような部分を有する場合の両方を
指す。従って、第４図のように流路幅が狭くなる部分が
熱作用面１１５の近傍に位置するような場合、あるいは
第５図のように流路幅が広くなる部分の中央に熱作用面
１１５が位置するような場合等が例示され、このような
液流路形状が得られるような隔離壁１１７が設置される
ことが必須要件とされる。液流路の流路幅Ｗが一定とな
らない部分は、前述のように熱作用面１１５の端部から
　ｔｏｏｕ程度以内の距離にあることが必要とされるが
、好ましくは５０牌程度以内、最適には２ｏｕ程度以内
の位置にあることが望ましい。

第６８乃至第６ｃ図は、第４図の一点鎖線ＸＹで切断し
た切断図であり、本発明に於ける隔離壁１１？の断面構
造を示すものである。隔離壁１１？は第６ａ図の場合の
ように液室１１０の底面とオリフィス板１０？の両方に
固定されるものであってもよいし。

第６ｂ図の場合のように液室の底面にだけ固定され、オ
リフィス板との間には隙間があるようなものであっても
よいし、あるいはその逆に第６Ｃ図の場合のようにオリ
フィス板によってのみ固定されるものであってもよい。

しかし、好ましくは、第６８及び６ｂ図のように少なく
とも液室の底面によって固定されていることが本発明の
効果をより発揮させる上で望ましい。隔離壁１１７の高
さＨｗは、少なくとも２−以上、好適にはＩＯＪ以−Ｌ
とされる。

このような隔離壁１１７を設けることによって、どのよ
うな作用により熱作用面１１５の耐久性が向上するのか
を説明す名ための模式図が第７ａ及び？ｂ図である。こ
の図のように熱作用面の近傍で流路幅が一定でない場合
には、インクの吐出及びバブルの消滅に起因するインク
の補充時の液流の抵抗が熱作用面の近傍でアンバランス
になるため、例えば第６８及び６ｂ図の場合には、イン
クは矢印の方向に再補充される。そのため熱作用面上で
発生する衝撃の源であるバルブＢｌは、熱作用面上から
はずれた位置でバルブＢ２として消滅するため熱作用面
ひいては電気熱変換体の破壊を回避させることができる
ものと推定される。従って、抽象的な表現ではあるが、
バルブＢ２が隔離壁に接して消滅するような形状の隔離
壁が設置されることが好ましく、またこのような理由か
ら、前述したように、隔離壁は必ずしも液室１１０の底
面からオリフィス板１０７へ至る迄の高さを有していな
くともよい。

隔離壁は、通常は一辺の長さがｌＯ〜　１００ｇの矩形
形状のものが好適に用いられるが、他の形状の場合にも
前記の隔離壁を設置することによって同様に耐久性の向
−Ｆが計れる。

第８乃至１０図は本発明の液体噴射記録装置に於ける隔
離壁１１？の設置様式の好適な変形例を示した模式図で
あり、矢印はインクの再補充される方向を示す。

以下、本発明を実施例に従ってより具体的に説明する。

実施例１ 表面を熱酸化して５ｉＣｈ層を３ｐｍ厚に形成したＳｉ
基板をエツチングにより共通液室部分として　１００μ
取り除いた。次に発熱抵抗層としてＴａ層を２００ＯＡ
厚、電極としてＡ１層を　１μ厚積層した後、フォトリ
ソ工程により形状６０μ×１００ｕの熱発生部（ヒータ
ー）アレーを１２５ｕピツチで形成した。

また、Ｔａ層の酸化防止及びインク液の浸透防１１二、
液体が熱エネルギーを受けた際に発生されるバブルによ
る耐機械的衝撃用の膜として、５ｉ０２層０．５μ厚、
ＳｉＣ層ＩＪＬ１１厚を順次スパッタリングにより積層
して保護層を形成した。

次にこの基板上に第１〜４図で示されるような、高さが
３０鱗の隔離壁、前壁板、後壁板、二つの側壁板、オリ
フィス板及び供給管を設置し液体噴射記録装置を作製し
た。隔離壁で仕切られる液１ 流路の高さは隔離壁と同様３０％であり、幅は、広い部
分で８０μ、狭い部分で２０μであり、共通液室（ここ
では隔離壁で仕切られている液流路部分は含まない）と
熱作用面間の距離は８００　ｕ、熱作用面と液流路幅が
２０ＪＩ１１になる部分までの距離は５゜目φ １００　）Ｌａｌであった。オリフィス板は３０ｐ厚の
ニクロム板からなり、エツチングにより４０μｓ径のオ
リフィスがそれぞれの熱作用面の中央の真上から５０μ
ｓ共通液室側に位置し、２０牌径の脱気孔がそれぞれの
液流路の奥から２５鱗のところに位置するよう形成され
ている。

この液体噴射記録装置に対して５　ｐ、　ｓｅｅの矩形
電圧を与えて駆動させたところ、３Ｘ　１０８回のイン
ク吐出繰り返し後においても熱作用面はダメージを受け
ていないことが判明した。

他に、第５図、第７乃至１ｃ図に示したような形状の隔
Ｉ１１壁を設けたものについても同様な吐出試験を実施
したが同様にダメージは認められなかっｌま た。

比較例１ 実施例１の液体噴射記録装置に於いて隔離壁を設けなか
ったことを除いては全く同様な液体噴射記録装置を製作
し、実施例１と同様な吐出試験を実施したところ、　２
Ｘ　１０’回のインク吐出で破損するものが認められ、
本発明の効果が明瞭に認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明に係る液体噴射記録装置の
概要を示した図であり、第１図は模式的斜視図、第２図
は第１図の一点鎖線ＡＢで切断した場合の模式的切断図
、第３図は内部構造を説明するための模式的分解図、第
４図は液流路部分の部分拡大平面図である。第５図は隔
ＩＩ壁の好適な変形例を示した部分拡大平面図であり、
第８８乃至第６ｃ図は、第４図の一点鎖線ＸＹで切断し
た隔離壁の断面構造を示す、切断図である。第７８及び
？ｂ図は隔離壁の作用を説明するための模式図である。 第８乃至１０図は本発明の液体噴射記録装置に於ける隔
離壁の設置様式の好適な変形例を示した模式図である。 １００：液体噴射記録装置 １０１：基板　　　　　１０２：電気変換体１０３：前
壁板　　　　１０４：側壁板１０５：後壁板　　　　　
１０６：供給管１０７：オリフィス板　ｌＯ８ニオリフ
イス１０θ：貫孔　　　　　１１０：液室 １１１　：発熱抵抗層　　１１２：選択電極１１３：保
護層　　　　１１４　：共通電極１１５：熱作用面　　
　１１８：熱発生部１１７：隔離壁　　　　１１８：液
流路１１８：脱気孔 第６ａ図　第６ｂ図　第６Ｃ図 第７ａ図　　　　第７ｂ図 第８図　　　第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱エネルギーの利用によって液体を吐出し飛翔的液
   滴を形成するために設けられた複数の吐出口と、これ等
   の吐出口に連通し、前記飛翔的液滴を形成するための液
   体が供給される液室と、該液室に前記液体を供給するた
   めの供給口と、前記吐出口のそれぞれに対応して設けら
   れた、前記熱エネルギーを発生する手段としての複数の
   電気熱変換体とを具備し、該電気熱変換体のそれぞれは
   、発生される熱エネルギーが前記液体に作用する面とし
   ての熱作用面を前記液室の底面に有し、゛前記吐出口の
   それぞれは、該底面に相い向かいあって設けられ、それ
   ぞれ隣接する熱作用面間及び／又は吐出口間を隔離する
   隔離壁が前記液室内に設けられ、それぞれの吐出口毎に
   前記液体の液流路を有する液体噴射記録装置に於いて、
   前記隔離壁が、前記熱作用面の近傍の前記液流路の流路
   幅を一定にしないような形状で設置されることを特徴と
   する液体噴射記録装置。