JPH03297654A - インク飛翔記録方法 - 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、ノンインパクト記録法の一つであるインク飛
翔記録方法に関する。

従来の技術 ノンインパクト記録法は、記録時の騒音発生が無視でき
る程度に小さい点で、オフィス用等として注目されてい
る。その内、高速記録可能で、いわゆる普通紙に特別の
定着処理を要せずに記録できる、いわゆるインクジェッ
ト記録法は極めて有力な方法であり、従来から種々の方
式が提案され、又は既に製品化されて実用されている。

このようなインクジェット記録法は、いわゆるインクと
称される記録液体の小滴を飛翔させ、被記録体に付着さ
せて記録を行うもので、記録液体の小滴の発生法及び小
滴の飛翔方向を制御するための制御方法により、幾つか
の方式に大別される。

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である。これは、Ｔｅ１ｅ　ｔ
ｙｐｅ方式と称され、記録液体の小滴の発生を静電吸引
的に行い、発生した小滴を記録信号に応じて電界制御し
、被記録体上にこの小滴を選択的に付着させて記録を行
うものである。

より詳細には、ノズルと加速電極間に電界をかけて、−
様に帯電した記録液体の小滴をノズルより吐出させ、吐
出した小滴を記録信号に応じて電気制御可能なように構
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被記録体上に付着させるものであ
る。

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
いるものである。これは、５Ｗｅｅｔ方式と称され、連
続振動発生法により帯電量の制御された記録液体の小滴
を発生させ、この帯電量の制御された小滴を、−様電界
がかけられている偏向電極間を飛翔させて、被記録体上
に記録を行わせるものである。

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るようにした帯電電極を所定
距離離間させて配置し、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、オリフィスより記録液体の小滴を吐出させ
る。この時、吐出する小滴には帯電電極により電荷が静
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小滴は、一定電界が一様にかけ
られている偏向電極間を飛翔する時に、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被記
録体上に付着することになる。

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ものである。これは、Ｈｅｒｔｚ方
式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間に電界をか
け、連続振動発生法によって、記録液体の小滴を発生霧
化させて記録させる方式である。即ち、ノズルと帯電電
極間にかける電界強度を記録信号に応じて変調すること
により小滴の３− 霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録させ
るものである。

第４の方式は、例えば米国特許筒３７４７１２０号明細
書に開示されているものである。これは、Ｓ　ｔｅｍｍ
ｅ方式と称され、第１〜３の方式とは根本的に原理が異
なるものである。即ち、第１〜３の方式が、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被
記録体上に付着させて記録を行わせるのに対し、この３
　ｔｅｍｍｅ方式では、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。

つまり、Ｓ　ｔｅｍｍｅ方式は、記録液体を吐出する吐
出口を有する記録ヘッドに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てピエゾ振動素子の機
械的振動に変え、この機械的振動に従い吐出口より記録
液体の小滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させるもの
である。

４− これらの４方式は、各々に特長を有するが、同時に、解
決すべき課題点もある。

まず、第１〜第３の方式は、記録液体の小滴を発生させ
るための直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、
かつ、小滴の偏向制御も電界制御による。よって、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、かつ、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。

第２の方式は、記録ヘ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、かつ、記録液体の
小滴の電気的制御が高度で困難であり、被記録体上にサ
テライトドツトが生じやすい。

第３の方式は、記録液体の小滴を霧化することにより階
調性に優れた記録が可能ではあるが、他方、霧化状態の
制御が困難である。また、記録画像にカブリが生ずると
か、記録ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には
不向きであるといった欠点がある。

一方、第４の方式は、比較的多くの利点を持つ。

まず、構成がシンプルである。また、オンデマンドで記
録液体をノズルの吐出口より吐出させて記録を行うため
に、第１〜第３の方式のように吐出飛翔する小滴の内、
画像記録に要しなかった小滴を回収する必要がない。ま
た、第１，２の方式のように、導電性の記録液体を使用
する必要はなく、記録液体の物質上の自由度が大きいと
いった利点を持つ。しかし、反面、記録ヘッドの加工上
に問題がある、所望の共振周波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等の理由から、記録ヘッ
ドのマルチノズル化が難しい。また、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の
小滴の吐出飛翔を行わせるので、上記のマルチノズル化
の困難さと相俟って、高速記録には不向きなものとなっ
ている。

二のように、従来法には、構成上、高速記録上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生及び
記録画像のカブリ発生等の点において、一長一短があり
、その長所が発揮される用途にしか適用し得ないという
制約を受けるものである。

しかし、このような不都合も本出願人により提案された
特公昭５６−９４２９号公報に開示のインクジェット記
録方式によればほぼ解消し得る。

これは、液室内のインクを加熱して気泡を発生させて、
インクに圧力上昇を生じさせ、微細な毛細管ノズルから
インクを飛び出させて記録させるものである。

同様な記録方式として、特公昭６１−５９９１４号公報
に開示されたものもある。これは、液体を所定の方向に
吐出させるための吐出口に連通ずる液路中の液体の一部
を熱して膜沸騰を生起させることにより、吐出口より吐
出される液体の飛翔７− 的液滴を形成し、この液滴を被記録体に付着させて記録
させるものである。具体的には、同公報中の第１図及び
第２図に示されるように、ノズル状の液路部分に設けら
れた熱作用部分において、記録液体に急激な状ｒｍ変化
を受けることにより、その状態変化に基づく作用力によ
り、記録液体が吐出口より吐出飛翔するようにしたもの
である。このような吐出口は、同公報中の説明によれば
、内径１１００ｐ、肉厚１０ｐｍの円筒状ガラスファイ
バーを熱溶融させることにより、６０μｍ径の吐出口と
して形成される。また、吐出口を液路とは別に形成した
後、例えばガラスプレートに電子ビーム加工やレーザ加
工等によって穴を形成し、液路と合体させる方式も記載
されている。何れにしても、このような微細な吐出口を
工業的に安定して高精度に形成することは非常に困難で
ある。また、同公報によれば、別の吐出口を有する記録
ヘッドが同公報中の第３図、第４図及び第５図に開示さ
れ− ており、その吐出口の形成方法として、ガラス板に微細
カッティング機により幅６０μｍ１深さ６０μｍ１　ピ
ッチ２５０μｍの溝を形成した溝板を、電気・熱変換体
部の設けられた基板に接着することが記載されている。

しかし、この場合も形成すべき吐出口は非常に微細であ
り、微細カッティング機で溝を形成する際に、欠けやク
ラックが入ることが多々あり、歩留まりの低いものであ
る。また、形成された吐出口も、その欠は等により、そ
の端部を高精度にできないものでもある。さらに、溝形
成後に、溝板を基板上に接着する際に接着剤が吐出口を
詰まらせて、歩留まり低下をきたすものである。

ところで、特開昭６２−２５３４５６号公報に記載され
たインクジェットヘッドもある。これは、従来のように
発熱体毎にノズル穴を設けずに、複数の発熱体に対して
１つのスリット状のノズルを設けたものである。これに
よれば、微細な独立したノズルを形成する必要がない点
で、シンプルな構成となる。

また、本出願人提案の特願平１−２２５７７７号によれ
ば、従来のようなノズルプレート、更には上記の特開昭
６２−２５３４５６号公報記載のスリット状のノズルを
も必要としない、全く新規なインク飛翔記録方法ないし
はその装置が示されている。これは、インク液面内に配
設させたエネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号
を入力させて、このエネルギー作用部でインク中に気泡
を生じさせ、この気泡の瞬間的な成長による作用力によ
り前記インク液面からインクを飛翔させ、飛翔したイン
クを被記録体に付着させるようにしたものである。構造
的には、インク供給手段と、このインク供給手段により
供給されたインクを保持するインク液面保持手段と、イ
ンク液面内に配設されてインク中に瞬間的に成長する気
泡を生じさせるエネルギー作用部と、このエネルギー作
用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入力手段
と、前記エネルギー作用部の近傍に位置してインク液面
と略平行な方向への圧力の分散を阻止するための障壁と
を設けたものである。

このような構成により、インク液面内に配設させたエネ
ルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を入力させて
、このエネルギー作用部でインク中に気泡を生じさせ、
この気泡の瞬間的な成長による作用力によりインク液面
からインクを飛翔させ、飛翔したインクを被記録体に付
着させるので、瞬間的に成長し、その後、収縮・消滅す
る気泡による作用力でインクをエネルギー作用部対応位
置から飛翔させることができ、よって、オリフィスやス
リット状ノズルを用いることなく、かつ、泡の破裂によ
るインクミストの発生を伴なわないため、カブリ等のな
いドツト状の高画質な鮮明画像を得ることができる。こ
のための構造としても、インク供給手段と、このインク
供給手段により供　１１− 給されたインクを保持するインク液面保持手段と、イン
ク液面内に配設されてインク中に瞬間的に成長する気泡
を生じさせるエネルギー作用部と、このエネルギー作用
部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入力手段と
、エネルギー作用部の近傍に位置してインク液面と略平
行な方向への圧力の分散を阻止するための障壁とを有す
ればよく、微細なオリフィスやスリット状ノズルがない
ため、目詰まりの問題がなく、仮に、インクの乾燥、紙
粉等の異物の付着・混入等があっても、洗浄液による洗
浄等によって、本来の飛翔機能を容易に回復・維持でき
、また、微細オリフィス等を持たず、かつ、その形成の
ための接合工程も不要なため、低コストで済み、工程的
にも接着剤等による目詰まりの問題や欠は等の問題もな
く、さらには、エネルギー作用部形成等にフォトリソグ
ラフィ法を用いることにより、高密度・高集積化構成も
可能なものである。

２− 発明が解決しようとする課題 ところが、このような本出願人提案によるノズルを有し
ないヘッド（ノズルレス型ヘッド）や、特開昭６２−２
５３４５６号公報記載のスリット状のノズルを有するヘ
ッド（スリット状ノズル型ヘッド）にあっても、より安
定した高品質な印写を行なうためには、改善すべき点が
多々ある。

まず、これらのヘッドは従来よりある独立したノズルを
有するヘッド（独立ノズル型ヘッド）に比較してインク
液面（メニスカス面）が外部に露出している領域が広く
、空気中に浮遊しているごみなどの不純物が堆積する確
率が高く、これらの不純物堆積によりインク飛翔方向が
乱されやすい問題がある。即ち、独立ノズル型ヘッドの
場合、このようなごみの影響はノズル目詰りの問題とな
るが、スリット状ノズル型ヘッドの場合には開口面積が
大きいため目詰りに至ることはないものの、ごみの付着
により噴射方向が乱されるという現象が現れやすい。ま
た、ノズルレス型ヘッドにおいては、文字通り、ノズル
を持たないのでノズル目詰りは発生しないが、同様の理
由により、インク飛翔方向が乱れるという現象として現
れる。これらの問題は、飛翔インク滴が本来飛翔すべき
位置に行かないために、記録画像の乱れとして、問題と
なる。

また、独立ノズル型ヘッドの場合は、インク飛翔エネル
ギーが各ノズル毎に集中しやすいが、スリット状ノズル
型ヘッド或いはノズルレス型ヘッドではインク飛翔エネ
ルギーが分散しやすい傾向にあり、インク飛翔力がやや
弱いという傾向がある。また、これに関連してその飛翔
力の弱さは、インク飛翔の不安定さを時として引き起こ
す。

さらに、スリット状ノズル型ヘッド或いはノズルレス型
ヘッドの場合、インク液面保持力が微弱であるため、例
えばヘッドを大きく傾斜させたり、或いは、マルチノズ
ル型のヘッドをノズル配列方向が上下方向となるように
したシリアルプリンタヘッドのように垂直方向に立てた
状態で使用したものでは、水頭差により、上方の発熱体
部と下方の発熱体部とでインク液面高さが異なり、イン
ク飛翔条件が各発熱体毎でバラツキを生じてしまう。

課題を解決するための手段 インク液面内に配設させたエネルギー作用部に画像情報
に応じた駆動信号を入力させて、このエネルギー作用部
でインク中に気泡を生じさせ、この気泡の瞬間的な成長
による作用力により前記インク液面からインクを下方に
向けて飛翔させ、飛翔したインクを前記インク液面より
下方に位置させた被記録体の記録部上に付着させるよう
にした。

作用 上述したノズルレス型ヘッドによるインク飛翔記録方法
において、インク液面からインクを下方に向けて飛翔さ
せ、その下方に位置させた被記録体の記録部上に付着さ
せることにより、空気中に１５− 浮遊するごみなどの不純物や被記録体が発する紙粉など
がインク液面に落ちることはなく、不純物によりインク
飛翔が乱されることなく高品質印写が可能となる。また
、重力作用を受けるため、インク飛翔が安定し、外乱に
強いものともなる。加えて、水頭差によるインク液面高
さの変動が少なく、安定したインク飛翔が得られる。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

まず、本出願人により既に提案されている前述したノズ
ルレス型ヘッド構造の概略を第３図ないし第５図により
説明する。この記録ヘッドｌは、インク供給管２に接続
された中空のインク供給室３を有して台形状に形成され
たマニホールド４をベース材として構成されている。マ
ニホールド４頂部にはインク供給室３に連通ずるスリッ
ト５が形成された発熱体基板６が固定されている。この
発６− 熱体基板６上にはスリット５両側に位置させて互い違い
に櫛歯状の障壁７が形成され、障壁７間に流路８が形成
されている。これらの流路８は障壁７とは逆に互い違い
に櫛歯状となってスリット５に連通されている。また、
前記発熱体基板６上には各流路８毎に最奥部側に位置さ
せて各々ヒータ部（エネルギー作用部）９が形成されて
いる。よって、ヒータ部９の平面的な配列を見ると、第
４図のようにスリット両側で千鳥状配列となる。また、
各流路８の途中に位置させて発熱体基板６上には障壁７
と同等の高さの流体抵抗部１０が形成されている。さら
に、発熱体基板６の周囲を覆い棒状の保持部材１１によ
り押え固定される薄膜状導電性リード１２がマニホール
ド４上に設けられている。

ここに、前記ヒータ部９付近の構造例を第６図に示す。

このヒータ部９は発熱体基板６上に蓄熱層１３を形成し
、その上に発熱体層１４を制御電極１５、アース電極１
６とともに形成し、さらに、インクとの直接的な接触を
避けるために表面を保護層１７、電極保護層１８により
覆ったものである。各発熱体層１４は前記制御電極１５
やアース電極１６を介してワイヤボンディング（図示せ
ず）により薄膜状導電性リード１２に電気的に接続され
ている。この薄膜状導電性リード１２は画像情報信号入
力手段（図示せず）に接続されている。

これにより、まず、インク供給管２よりインク供給室３
に供給されたインク１９（第７図参照）は、毛管現象に
より微細なスリット５を通って障壁７により囲まれた櫛
歯状の流路８全域に満たされることになる。なお、スリ
ット５や流路８の寸法によっては、毛管現象だけではイ
ンク１９を十分に流路８全域に供給・保持させることが
できないが、このような場合には、インク供給管２の元
にあるインクタンク（図示せず）と記録ヘッドｌとの高
さを調整することにより、水頭差を利用すればよい。こ
のように流路８全域にインク１９が満たされ、各ヒータ
部９もインク１９に覆われた状態となるように、インク
液面の高さを調整した定常状態において、画像情報に応
じて各発熱体層１４に対して個別に通電を行うと、発熱
した発熱体層１４上でインク液中に気泡が発生する。こ
の気泡の推進力によりインク１９がヒータ部９の面（基
板面）に略垂直なる方向に飛翔することになる。

第７図により詳細に説明する。なお、第７図ではヒータ
部９及びその周辺部を拡大して示すが、簡単のため、電
極等は省略しである。

第７図（ａ）は定常状態を示し、流路８全域にインク１
９が満たされ、ヒータ部９上もインク１９により覆われ
ている。ヒータ部９を加熱させると、ヒータ部９の表面
温度が急上昇し、隣接インク層に沸騰現象が起きるまで
熱せられ、同図（ｂ）に示すように微小な気泡２０が点
在した状態となる。

１９− ヒータ部９の全面で急激に加熱された隣接インク層が瞬
時に気化して同図（ｃ）に示すように沸騰膜を作る。こ
のように気泡２０が成長した状態において、表面温度は
３００〜３５０℃になり、いわゆる膜沸騰状態にある。

また、ヒータ部９の上部にあるインク１９層は、気泡成
長の推進力により、図示の如く、インク液面が盛り上が
った状態となる。同図（ｄ）は気泡２０が最大に成長し
た状態を示し、インク液面からインク柱２１がさらに成
長した状態となる。このような最大気泡となるまでに要
する時間は、ヘッド（発熱体基板６）構造、印加パルス
条件等にもよるが、通常、パルス印加後、５〜３０μＳ
ｅＣ程度要する。最大気泡となった時点では、ヒータ部
９は既に通電されていない状態にあり、ヒータ部９の表
面温度は降下しつつある。気泡２０が最大となる時のタ
イミングは、電気パルス印加のタイミングから若干遅れ
たものとなる。同図（ｅ）は気泡２０がインク１９等に
より２０− 冷却され収縮を開始した状態を示す。インク柱２１の先
端部では押出された速度を保ちつつ前進し、後端部では
気泡２０の収縮に伴ってインク液面にインク１９が逆流
することにより、図示の如く、インク柱２１にくびれが
生ずる。気泡２０がさらに収縮すると、同図（ｆ）に示
すように、ヒータ部９面にインク１９が接し、ヒータ部
９面がさらに急激に冷却される状態となる。インク柱２
１はインク液面から切断され、被記録体（図示せず）の
方向へ２〜１ＯＩｌｌ／ｓの速度で飛翔する。なお、こ
の時の飛翔速度はヘッド（発熱体基板６）構造、インク
物性、印加パルス条件等に依存するが、飛翔速度が比較
的遅い場合（２〜３ｍ／ｓ）にはインク１９は滴状とな
って飛翔し、比較的速い場合（７〜１０ｎ／ｓ　）には
インク１９は細長い柱状となって飛翔する。この後、同
図（ｇ）に示すように同図（ａ）と同様な定常状態に戻
り、流路８全域にインク１９が満たされ、気泡２０も完
全に消滅した状態となる。

このような本発明の飛翔原理によれば、インク１９を飛
翔させるための気泡２０は破裂せずに収縮・消滅するた
め、泡の破裂によるインクミストの発生が防止され、イ
ンクミストによる画質低下がない。また、インクをミス
ト状にして記録するものと異なり、インク１９を滴状又
は細長柱状として（何れにしても、あるインク塊まりと
して）飛翔させ記録するので、被記録体上では１つのド
ツトとして付着して記録され、鮮明な画像が得られる。

なお、このようなノズルレス型の記録ヘッド１において
、発熱体基板６は重要なパーツの一つである。まず、発
熱体基板６自体は例えばガラス、アルミナ（ＡＱ、Ｏ，
）　、シリコン等の材質によるものが用いられる。基板
６上に形成される蓄熱層１３は例えばＳｊＯ，層よりな
り、ガラス又はアルミナ基板の場合であればスパッタリ
ング法等の薄膜形成法により形成され、シリコン基板の
場合には熱酸化法によって形成される。蓄熱層１３の膜
厚としては１〜５μｍ程度がよい。

また、発熱体層１４を構成する材料としては、例えばタ
ンタル−３ｉｎ、の混合物、窒化タンタル、ニクロム、
銀−パラジウム合金、シリコン半導体、或いは、ハフニ
ウム、ランタン、ジルコニウム、チタン、タンタル、タ
ングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、バナジウム
等の金属の硼化物が使用可能である。これらの内、金属
の硼化物が特に好ましく、その中でも、硼化ハフニウム
が最も特性的に好ましく、次いで、硼化ジルコニウム、
硼化ランタン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニ
オブの順に好ましいものとなる。発熱体層１４はこのよ
うな材料を用い、電子ビーム法、蒸着法、スパッタリン
グ法等により形成される。膜厚は単位時間当たりの発熱
量が所望値となるように、その面積、材質、熱作用部分
の形状及２３− び大きさ、実際面での消費電力等に応じて適宜設定され
るが、通常は０．００１〜５μｍ程度、好ましくは０．
０１〜１μｍ程度の膜厚とされる。

制御電極１５やアース電極１６の材料としては、通常の
電極材料と同じでよく、例えば、ＡＱ、Ａｇ　＊　Ａ　
ｕ　ｒ　Ｐ　ｔ　＋　Ｃｕ等が用いられる。これらは蒸
着法等により、所定位置に所定の大きさ、形状、膜厚で
形成される。

保護層１７は発熱体層１４で発生した熱を効果的にイン
ク１９側に伝達させることを妨げずに発熱体層１４を保
護するためのものであり、材料としては、酸化シリコン
（Ｓｉｎ、）、窒化シリコン、酸化マグネシウム、酸化
アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等が用
いられる。製法は、電子ビーム法、蒸着法、スパッタリ
ング法等による。膜厚は、通常０．０１〜１０μｍ、好
ましくは０．１〜５μｍ（中でも、０．１〜３μｍが最
適）とされる。保護層１７はこれらの材料を用い２４− て１層又は複数層構造で形成されるが、これらの層の他
に、気泡２０が収縮・消滅する際に発生するキャビテー
ション作用からヒータ部９を保護するだめにＴａ等の金
属層を表面に形成するのが望ましい。具体的には、Ｔａ
などの金属層を膜厚０．０５〜１μｍ程度で形成すれば
よい。

電極保護層１８の材料としては、例えばポリイミドイソ
インドロキナゾリンジオン（商品名：ＰＩＱ、日立化成
社製）、ポリイミド樹脂（商品名：　ＰＹＲＡＬＩＮ、
デュポン社製）、環化ポリブタジェン（商品名：ＪＳＲ
−ＣＢＲ，日本合成ゴム社製）、フォトニース（商品名
二東し社製）、その他の感光性ポリイミド樹脂等が用い
られる。

このような構造ないしは飛翔原理を持つ記録ヘッド１の
場合、前述したように独立ノズル型ヘッドに比べ、ノズ
ルがない故に、インク液面の露出領域が広く、空気中に
浮遊しているごみなどの不純物が堆積したり、被記録体
の紙粉が堆積し、インク飛翔方向を乱したり、インク飛
翔力の弱さによるインク飛翔の不安定さを引き起こす。

しかして、本実施例では前述した構造を持つ記録ヘッド
１を第１図及び第２図に示すように、被記録体としての
記録紙２２の上部にインク飛翔方向が下向きとなる配置
関係で使用するようにしたものである。即ち、第５図等
に示した構造の記録ヘッド１を逆さにして使用するもの
であり、記録時における記録紙２２の記録部２３がイン
ク液面より下方に位置するようにしてなる。なお、記録
紙２２はロール紙とされ、一対の搬送ローラ２４により
左右方向に搬送されるものである。

このように記録ヘッド１のインク液面を下向きに配置さ
せることにより、空気中に浮遊するごみなどの不純物が
インク液面に付着することが防止され、インク飛翔方向
が記録部２３に対して安定したものとなる。これは、記
録紙２２が記録ヘッド１下方において搬送されるので記
録紙２２の紙粉がインク液面に付着することもない。

ちなみに、記録ヘッド１のインク液面が前述したように
下向きでない場合、ごみなどの不純物２５の付着がなけ
れば第１３図（ａ）に示すように正常にインク飛翔がな
されるが、不純物２５が付着した場合には同図（ｂ）に
示すようにインク飛翔方向が乱されてしまうものである
。

ところで、本実施例のようなノズルレス型の記録ヘッド
１の場合、前述したように独立ノズル型ヘッドに比較し
て、インク飛翔時の飛翔エネルギーが分散しやすい特性
を持つ。このためには、何んらかの補助手段によりイン
ク飛翔を助けることにより、より安定したインク飛翔を
行なわせることができ、外乱にも強いものとなり、よっ
て、高品質印写を可能とすることができる。この点につ
いて、本実施例では、補助手段として特別に機械的、熱
的或いは電気的な作用を働かせることなく、地球−ヒの
重力を利用している簡単なものである。

２７− 即ち、記録ヘッド１のインク液面を下向き配置としてい
るので、重力によりインク飛翔を補助でき、安定したイ
ンク飛翔が可能であり、かつ、全く余分なエネルギー源
を記録ヘッドｌに入力させる必要がなく、経済的なもの
となる。

また、本実施例のようなマルチヘッドを仮に第１４図に
示すようにほぼ垂直にした状態で使用すると、インク液
面の高さが水頭差の影響により、記録ヘッド１の上部で
の高さり、が低く、下部での高さｈ２が高くなり、上下
位置でインク液面高さが異なるため、各ヒータ部９毎に
インク飛翔条件がバラツキ、高画質印写が望めない。こ
のような水頭差の影響は、独立ノズル型ヘッドであれば
各ノズル毎にインク液面を保持できるので、比較的影響
を受けにくい。しかし、ノズルレス型のマルチ記録ヘッ
ドＩの場合、インク液面での自由度が高いため大きな影
響を受ける。この点に関しても、第１図及び第２図に示
すようにほぼ下向き状２８− 態で使用するので、マルチ型構造であっても水頭差によ
る液面高さの変動が少なく、非常に安定したものとなる
。

なお、記録ヘッド１の配設について、プリンタ設計時の
制約条件などにより、第１図及び第２図に示すように、
記録ヘッド１を水平状態で下向きに設置できない場合も
あるが、実験によれば、第８図（ａ）（ｂ）に示すよう
に記録ヘッドｌを水平面に対して角度θが４５°以下程
度に傾けて下向きに設置しても同様の効果が得られたも
のである。

なお、前述した実施例は本出願人による既提案のノズル
レス型の記録ヘッド１に限らず、特開昭６２−２５３４
５６号公報に示されるような、複数のヒータ部（エネル
ギー作用部）に対応した共通のスリット状液滴飛翔用開
口（ノズル）を持つスリット状ノズル型の記録ヘッド３
０の場合にも同様に適用できる。即ち、第９図ないし第
１２図は特開昭６２−２５３４５６号公報記載のものを
改良してなる特開平１−９７６５４号公報に示されるス
リット状ノズル型の記録ヘッド３０の例を示し、この記
録ヘッド３ｏの場合も、記録紙２２に対して上部に下向
きに配設させるのがよい。

ここに、この記録ヘッド３０の構造及びインク飛翔原理
の概要を説明する。第９図はスリットノズル板３１の平
面図、第１０図はスリットノズル板１に形成されたスリ
ットノズル３２の詳細を示す断面図である。ノズル板３
１は厚さ数１０μ程度のものであり、ノズル板３１を貫
通するように幅Ｗのスリットノズル３２が形成されてい
る。このノズル３２の長さＵは印字幅を考慮して決定さ
れる。このようなスリットノズル板３１が記録ヘッド３
０において、第１１図及び第１２図に示すように、表面
に取付けられるものである。第１１図において、まず、
インク１９と保護層１８とを介して接したアレイ状の発
熱体層１４（発熱体基板６等については第６図等の場合
と同様に構成されるため、同一符号を用いる）に電気パ
ルスを印加することにより、保護層表面に蒸気バブル（
気泡）３３を発生させる。この蒸気バブル３３によって
発生させた圧力波は等方向に伝達される。ここに、ノズ
ル板３１と保護層１８とのギャップｇが大きい場合には
流体抵抗が等方向になるため、蒸気バブル３３によって
生じた体積変化によるインク１９の流動は等方向に分散
される。そこで、上記のギャップｇを発熱体１４のアレ
イ方向配列ピッチと同程度又はそれ以下とすることによ
り、保護層１８と水平な方向への流体抵抗に比べ、発熱
体１４上のスリットノズル３２への流体抵抗が下がり、
スリットノズル３２からインクが噴射されるというもの
である。

このようなスリット状ノズル型の記録ヘッド３０にあっ
ても、第１０図（Ｃ）に示すようにスリットノズル３２
側を上向きとして配設し使用すると、不純物２５の付着
によりインク飛翔方向が乱され＝３１− てしまうことがある。しかし、記録ヘッド１の場合のよ
うに、記録ヘッド３０もスリットノズル３２側を下向き
とすることにより、不純物の付着を防止してインク飛翔
の乱れをなくすことができる。

また、インク飛翔に重力が補助的に作用するため、外乱
にも強い状態で安定したインク飛翔が確保される。さら
には、水頭差によるインクのメニスカス位置の変動も少
なく、全ての発熱体１４位置で安定したインク飛翔が得
られる。

３２− 着させるようにしたので、空気中に浮遊するごみなどの
不純物や被記録体が発する紙粉などがインク液面に落ち
ることがないため、不純物によりインク飛翔が乱される
ことなく高品質印写が可能となり、また、インク飛翔に
際して補助的に重力作用も受けるため、インク飛翔が安
定し、外乱に強いものともなり、加えて、水頭差による
インク液面高さの変動も少なく、マルチヘッド化構造に
おいても安定したインク飛翔を得ることができる。

発明の効果 本発明は、上述したように、インク液面内に配設させた
エネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を入力さ
せて、このエネルギー作用部でインク中に気泡を生じさ
せ、この気泡の瞬間的な成長による作用力によりインク
液面からインクを下方に向けて飛翔させ、飛翔したイン
クをインク液面より下方に位置させた被記録体の記録部
上に付

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はインク
飛翔状況を示す概略断面図、第２図はその全体構成を示
す概略斜視図、第３図はヘッドの概略分解斜視図、第４
図はその一部の拡大平面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線
断面図、第６図はヒータ部付近を拡大して示す断面図、
第７図は飛翔原理を順に示す概略断面図、第８図は配置
状態の変形例を示す概略断面図、第９図は記録ヘッドの
変形例を示す平面図、第１０図はその一部の断面図、第
１１図はヘッド全体を示す概略断面図、第１２図はその
発熱体の配列状態を示す平面図、第１３図及び第１４図
は従来設置例を示す概略断面図である。 ９・・・エネルギー作用部、１９・・・インク、２０・
・・気泡、２２・・・被記録体、２３・・・記録部３５
− 図 何

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インク液面内に配設させたエネルギー作用部に画像情報
   に応じた駆動信号を入力させて、このエネルギー作用部
   でインク中に気泡を生じさせ、この気泡の瞬間的な成長
   による作用力により前記インク液面からインクを下方に
   向けて飛翔させ、飛翔したインクを前記インク液面より
   下方に位置させた被記録体の記録部上に付着させるよう
   にしたことを特徴とするインク飛翔記録方法。