JPH01130951A - マルチノズルインクジェット記録ヘッド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液滴な飛翔させて記録媒体に記録するインク
ジェット記録装置に用いられる記録ヘッドに関し、特に
固定式オンデマンド型のマルチノズルインクジェット記
録ヘッドに関する。

（従来の技術〕 一般にインクジェット記録法（液体噴射記録法）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
いので高速記録が可能であり、しかも、定着という特別
な処理を必要とせずに、いわゆる普通紙上に記録を行う
ことができるという点において、最近、関心を集めてい
る。

その中で例えば特開昭５４−５１８３７号公報およびド
イツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号公報に記載さ
れているインクジェット記録法は、熱エネルギーをイン
クに作用させることによって、インク摘吐出のための原
動力を得るという点において、他のインクジェット記録
法とは異なる特徴を有している。

すなわち、上記の公報に開示されている記録法は次のよ
うな特徴を有する。熱エネルギーの作用を受けたインク
が、急峻な体積の増大を伴なう状態変化を起こし、この
状態変化に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端の
オリフィスよりインクが吐出されて、飛翔的インク滴が
形成される。

そして、インク滴が被記録部材に付着することにより記
録が行なわれる。

殊に、ＤＯＬＳ第２８４３０４５号公報に開示されてい
る液体噴射記録法は、いわゆるオンデマンド型インクジ
ェット記録法に極めて有効に適用されるばかりではなく
、記録ヘッド部のインク吐出部がフルラインタイプであ
り、高密度マルチノズル化されたインクジェット記録ヘ
ッドが容易に具現化できるので、高解像度、高品質の画
像を高速で得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、この高密度マルチノズルインクジェット記録ヘッ
ドの特徴を最大限に活用するためには、例えばＡ４版紙
に対して記録ヘッドを走査することなく記録することが
できる、いわゆる固定式一体型フルマルチヘッドとする
ことが必要である。いまＡ４版紙の短手方向である２０
８ｍｍ巾に１ｍｍ当り１６ノズル、すなわち１６ドツト
の密度で記録を行なうインクジェット記録ヘッドを同一
基板上に作製しようとするとノズル数は２０８ｘ　１６
＝　３，３２８木にものぼる。１ｍｍ当りに１６木とい
う密度を有するノズルを２０８＋ｎｍに渡って無欠陥で
、しかも均一に製造することはかなりの高度な製造技術
を要するという問題点があった。さらに、３，３２８木
のノズルをオンデマンド方式によって、制御するために
は、駆動回路の出力段はノズルと同数が必要となる。

例えば６４出力の駆動用ＩＣチップを用いるのであれば
合計５２個が必要である。しかも、５２個の駆動用ＩＣ
と各ノズルからインクを吐出させるための各発熱体の取
り出し電極との接続は高密度かつ多数配線となるため、
この実装に要するコストも膨大なものになるという問題
点があった。

そこで、本発明の目的は、製造工程における歩留りを向
上させると共に、実装コストと、駆動回路とを削減する
ことによって低コストで作製することのできる固定式オ
ンデマンド型マルチノズルインクジェット記録ヘッドを
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は、所定の間
隔で互いに平行に配置された複数の第１電極と、所定の
間隔で互いに平行に配置され、かつ第１電極と直角でな
い角度で交差する複数の第２電極と、第１および第２電
極のすべての交点に設けた、インク吐出に関与する発熱
素子と、第１および第２電極が配置され、かつ第１およ
び第２電極のほぼ交点に対応する位置にオリフィスが設
られた基板と、基板のオリフィスから該基板面法線方向
にインクを吐出させる駆動部とを具える。

〔作　用〕

本発明においては、直角でない角度で交差するマトリク
ス電極配線の交点に発熱素子を設けて、被記録部材の送
り速度に同期した時分割駆動を行なうことにより、駆動
用ＩＣを減少することができる。

〔実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明一実施例の全体を示す斜視図である。こ
こで、１は基板、２は走査電極、３は情報電極、４はオ
リフィス、５はオリフィスプレート、６はインクタンク
、７は走査駆動Ｉ［：、　８は情報駆動ＩＣである。イ
ンク滴は矢印Ａの方向へ飛翔する。

第２図は第１図に示した矢印Ｂ方向から見た正面図であ
る。ここで、１は基板、５はオリフィスプレートである
。８１〜Ｓ３２は、第１図に符号２で示した走査電極、
■、〜Ｉ＋０４は第１図に符号３で示した情報電極であ
る。走査電極８１〜Ｓ３２は互いに平行に配置されてお
り、情報電極１１〜１１０４もまた、互いに平行に配置
されている。走査電極８１〜Ｓ３２と情報電極１１〜ｌ
１０４とは角θ（θ≠９０度）で交差し、その交点ある
いは交点近傍に第１図に符号４で示したオリフィス０１
〜０３３２ａが配置されている。走査電極と情報電極と
のなす角θを９０度とはしない理由は、後述する時分割
駆動がθ＝９０度ではできないからである。

いま、Ａ４版紙短手方向の長さである２０８＋ｎｍに１
６木／＋ｎｍのノズルを有するフルマルチノズルインク
ジェット記録ヘッドを作製する場合、例えば第２図に示
すように、走査電極を３２木、情報電極を１０４本とす
るとオリフィスは３３２８穴となる。走査電極と情報電
極とのなす角θを８６．４度とすると、各オリフィスの
ピッチＰ１が１／１６＋ｎ＋＋＋のときに、ピッチＰ２
は１＋ｎ＋ｎとなる。このとき、走査電極の取り出し密
度は１本／ｍｍとなり、情報電極の取り出し密度は０．
５木／ｍｍとなる。

第３図は第１図および第２図の電気的等価回路を示す図
である。ここで、符号Ｓ、〜Ｓ３２および符号１１〜ｌ
１０４で示すものは第２図と同様である。第３図におい
てｒ１〜ｒ　３３２Ｂはインク滴を飛翔させるための発
熱素子であり、それぞれオリフィス０１〜０３３□８に
対応している。

第４図は飛翔したインク滴によって紙等の被記録部材に
記録された任意のＮ行目のインク鏑付着位置を示す図で
ある。ここで、（１）〜（３２）で示すドツトは１木の
情報電極と、３２木の走査電極により時分割で記録され
たものである。

第５図は本実施例における発熱素子部の拡大図である。

第５図（Ａ）は基板面方向から見た図である。第５図（
Ｂ）は第５図（Ａ）図におけるＡｌ−Ａ２断面図、第５
図（Ｃ）は第５図（Ａ）におけるＢ１−Ｂ２断面図であ
る。第５図においてはＩは情報電極であり、Ｓは走査電
極である。９は発熱素子であり、ｌＯは絶縁素子である
。情報電極■および走査電極Ｓの作製にはＡｔを用い膜
厚は５０００人である。発熱素子の作製にはＴａを用い
膜厚は１５００人である。

絶縁素子の作製には５ｉ０２を用い膜厚は１．５μｍ〜
２．０μｍ程度である。

次に本発明におけるマルチノズルインクジェット記録ヘ
ッドの駆動方法について説明する。第６図は本発明を説
明するための簡略図である。第６図は情報電極１１〜Ｉ
３および走査電極３１〜Ｓ３のそれぞれ３木のマトリク
スを示している。

いま印のついた発熱素子ｒ２１、ｒ３１、ｒ１２、ｒ２
３のみをＳｌ、Ｂ２、Ｂ３の順の時分割で駆動する場合
について説明する。それぞれの発熱素子の抵抗値は約１
００Ωであり、インクが発泡して吐出するしきい値電圧
はパルス巾１０μＳｅＣでＩＱＶである。

第７図は第６図に示した例のタイミング図である。ここ
で、横軸は時間、縦軸は電圧である。

Ｖ　Ｓｌ”’　Ｖ　Ｂ３およびＶｌｌ−Ｖｌ３はそれぞ
れ走査電極８１〜Ｓ３および情報電極１皿〜Ｉ３に印加
する電圧を示す。Ｖｒｌｌ〜Ｖｒ３３は発熱素子ｒ１１
〜ｒ３３間に印加する電圧を示すものである。

インクが発泡吐出するしきい値電圧を７丁、走査電極に
印加する電圧を０あるいは■１とするとき、情報電極Ｉ
＋〜工３に印加する電圧はＶｌあるいは■２とする。そ
して、これらの電圧は、式ＩＶＩＩ≧ＩＶＴＩ＞　　１
Ｖ２１かつ　ＩＶｌ−ｖ２１〈１ｖＴｌを満たさなけれ
ばならない。いま、しきい値電圧なＶ、＝１０Ｖとする
と、例えばＶ１＝１２Ｖ、ｖ２＝ａｖに設定することが
できる。

第６図に示した発熱素子の時分割駆動を第７図によって
説明する。走査電極に印加する電圧■８は０あるいは■
１であり、情報電極Ｖ１に印加する電圧はｖｌあるいは
Ｖ２であるので、この場合はｖＳ＝０かつＶ１＝Ｖ、の
ときにインクの発泡吐出が行なわれる。

第７図において、初めの時分割で印加電圧がしきい値電
圧ｖ１を越えている発熱素子はｒ２＋とｒ３１であるの
で符号にで示す期間、具体的には１０μｓｅｃ間インク
の発泡吐出が行なわれる。走査電極Ｓ２による次の時分
割でも同様に、発熱素子ｒ１２によるインクの発泡吐出
が行なわれる。なお、時分割駆動は被記録部材の送り速
度に同期して行なわれる。走査電極および情報電極は、
記録装置全体を制御する制御部により、走査駆動ＩＣ７
および情報駆動ＩＣＢの制御を行なうことにより駆動さ
れる。

上述の実施例においては、走査電極への印加電圧を０あ
るいは■１、情報電極への印加電圧をｖｌあるいはｖ２
としたがこれに限るものではなく、インク発泡吐出の条
件を満たすような電圧設定であればよい。本実施例にお
いては走査電極を３２本、情報電極を１０４木としてい
るので、実装は合計１３６木であり、従って駆動用ＩＣ
は１３６ビツト分でよく実装コストも低い。また同じ総
ノズル数（３３２８本）で走査電極、情報電極の本数を
それぞれ６４木、５２木とすれば駆動用ＩＣは１１６ビ
ツト分でよくさらに低コスト化も可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては基板上に直角で
ない角度で交差するマトリクス電極配線を設け、その各
交点近傍に発熱素子を設けて、被記録部材の送り速度に
同期した時分割駆動を行なうようにしたので、駆動用Ｉ
Ｃと実装のコストが大幅に減少するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体斜視図、第２図は第１図
の矢印Ｂから見た正面図、第３図は本発明一実施例の電
気的等価回路図、 第４図は飛翔したインク滴の付着位置を示す図、 第５図は発熱素子部の拡大図、 第６図は本発明を適用した駆動方法を説明するための模
式図、 第７図は本発明を適用した駆動方法を説明するタイミン
グ図である。 １・・・基板、 ２、　　Ｉ、　　Ｉ　ｒ　〜Ｉ　１０４−走査電極、３
、ｓ、ｓ、〜Ｓ３２　　・・・情報電極、４．０１〜０
３３２８・・・オリフィス、５・・・オリフィスプレー
ト、 ６・・・インクタンク、 ７・・・走査駆動ＩＣｌ ３・・・情報駆動ＩＣ。 ９＋　ｒ　Ｉ　”’　ｒ　３３２８・・’発熱素子、１
０・・・絶縁素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の間隔で互いに平行に配置された複数の第１電極と
   、 所定の間隔で互いに平行に配置され、かつ前記第１電極
   と直角でない角度で交差する複数の第２電極と、 前記第１および第２電極のすべての交点に設けた、イン
   ク吐出に関与する発熱素子と、 前記第１および第２電極が配置され、かつ前記第１およ
   び第２電極のほぼ交点に対応する位置にオリフィスが設
   けられた基板と、 該基板のオリフィスから該基板面法線方向にインクを吐
   出させる駆動部と を具えたことを特徴とするマルチノズルインクジェット
   記録ヘッド。