JP2690336B2

JP2690336B2 - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JP2690336B2
Application number: JP32511588A
Authority: JP
Inventors: 智昭中野; 卓朗関谷; 隆木村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH02169256A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明には、液体噴射記録装置に関し、より詳細に
は、マルチノズルバブルジェットプリンタの記録ヘッド
に関する。

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。

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。

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。

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。

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（S
weet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、一様の電界が掛けられてい
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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

更には、特開昭48−9622号公報（前記米国特許第3747
120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。

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
素子の代わ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。

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、何等示唆されるところがない。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。

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。

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。

特開昭56−84975号公報は、ノズルの全てが連絡して
いる中継液体室にポリエチレンなどの連続空孔を有する
多孔性物質から成る膜を配し、これによって圧力液を吸
収または伝播を阻止するものであり、また、特開昭56−
84976号公報は、ノズルの全てが連絡している中継液室
の内壁を加工して凹凸をつけるか、樹脂フィルムなどの
凹凸のある薄片を内壁面に貼付して圧力波を乱反射させ
るものである。しかし、上記両公報において、多孔質膜
を配する場合は、ゴミの発生源となりひいては目づまり
の原因にもなり、中継液体室の構造が複雑であり工程数
も増えるのでコストアップとなる。また、圧力波を完全
には吸収しきれない欠点がある。特開昭56−93566号公
報中継液室の内壁面が凹面をなし、圧力波を拡散させる
ものであるが、中継液室の製作工程が多く、流路との一
体形成ができないので構造が複雑となりコストアップに
もなる。また、特開昭55−59977号公報は、供給流路よ
り熱作用部に流入する方向と熱作用部より吐出オリフィ
ス方向に流出する方向とが異なっていることで、吐出効
率、吐出応答性、吐出安定性に優れた記録装置である。
そして本発明と目的が異なるものの、供給液室の壁の形
状は本発明と類似する点がある。しかしながら、本発明
の目的である隣接ノズル間に働くクロストークを防止す
るという発想はなかったものである。複数ノズルを有す
る場合、駆動ノズルに隣接したノズルへ圧力波が共通液
室（中継液室）を介して伝播し、隣接したノズルを駆動
したときその吐出インク液滴の大きさや吐出速度、吐出
タイミングを変化させたり、粒子化状態を不安定にさせ
たりして悪影響を及ぼす。

従来、上記圧力板が隣接ノズルへ伝播しないように共
通液室内壁に多孔質膜を配したり、内壁面を凹凸状に加
工したり、湾曲にするといったことが考案されている。
しかし、これらの方法、手段では共通液室の構成が複雑
になり、製作工程の数が増えてしまう。又、多孔性膜を
用いる場合は、ゴミの発生源になり得ることもあり、目
づまりの原因にもなる。

目的本発明は、上述のごとき欠点を解決するためになされ
たもので、構造及び工程が簡単かつ安価でしかも効率よ
く隣接ノズル間のクロストークを防止することで、吐出
速度、吐出タイミング及び粒子化状態の安定化を図り、
画像印字品質の向上を実現させる液体噴射記録装置を提
供することを目的としてなされたものである。

構成本発明は、上記目的を達成するために、導入される記
録液体を収容するとともに、熱によって該記録液体に気
泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発
生させる発熱抵抗体層を付設した複数の流路と、各流路
に連絡して前記記録液体を前記作用力によって液滴とし
て吐出させるための複数のオリフィスと、前記複数流路
に連絡した前記各流路に前記記録液体を導入するための
共通液室と、該共通液室に記録液体を導入する導入手段
よりなる液体噴射装置において、前記各流路と共通液室
が同一平面上に形成され、かつ、前記共通液室の側壁
が、前記平面に対し垂直でないことを特徴としたもので
ある。

最初に、第３図に基づいてバブルジェットによるイン
ク噴射の原理について説明すると、（ａ）は定常状態であり、オリフィス面でインク30の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。

（ｂ）はヒータ29が加熱されて、ヒータ29の表面温度
が急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱さ
れ、微小気泡31が点在している状態にある。

（ｃ）はヒータ29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、沸騰膜を作り、この気泡31が生長
した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の生
長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラン
スがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める。

（ｄ）は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィ
ス面より気泡の体積に相当する分のインク30が押し出さ
れる。この時、ヒータ29には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ29の表面温度は降下しつつある。気泡31の
体積の最大値は電気パルス印加のタイミングからややお
くれる。

（ｅ）は気泡31がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。

（ｆ）はさらに気泡31が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来てい
る。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ５〜
10m/secの速度で飛翔している。

（ｇ）はオリフィスにインクが毛細管現象により再び
供給（リフィル）されて（ａ）の状態にもどる過程で、
気泡は完全に消滅している。32は飛翔インク滴である。

第４図は、バブルジェット記録ヘッドの斜視図、第５
図は、記録ヘッドの分解構成図で（ａ）は蓋基板、
（ｂ）は蒸発体基板を示す図、第６図は、第５図（ａ）
に示した蓋基板の裏面図である。図中、21は蓋基板、22
は発熱体基板、23は記録液体流入口、24はオリフィス、
25は流路、26は液室を形成するための領域、27は個別
（独立）電極、28は共通電極、29は発熱体（ヒータ）で
ある。

第７図は、バブルジェット液体噴射記録ヘッドの部分
図で、（ａ）はオリフィス側から見た正面部分図、
（ｂ）は、（ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘの切断部分図であ
る。

第７図に示された記録ヘッド41は、その表面に電気熱
変換体42が設けられている基板43上に、所定の線密度で
所定の巾と深さの溝が所定数設けられている溝付板44を
該基板43を覆うように接合することによって、液体を飛
翔させるためのオリフィス45を含む液吐出部46が形成さ
れた構造を有している。

液吐出部46は、オリフィス45と電気熱変換体42より発
生される熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生さ
せ、その体積の膨張と収縮による急激な状態変化を引き
起こすところである熱作用部47とを有する。

熱作用部47は、電気熱変換体42の熱発生部48の上部に
位置し、熱発生部48の液体と接触する面としての熱作用
面49をその底面としている。熱発生部48は、基体43上に
設けられた下部層50、該下部層50上に設けられた発熱抵
抗層51、該発熱抵抗層51上に設けられた上部層52とで構
成される。

発熱抵抗層51には、熱を発生させるために該層51に通
電するための電極53,54がその表面に設けられており、
これらの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部48が形成
されている。

電極53は、各液吐出部の熱発生部に共通の電極であ
り、電極54は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱さ
せるための選択電極であって、液吐出部の液流路に沿っ
て設けられている。

上部層52は、発熱抵抗層51を使用する液体から化学
的、物理的に保護するために発熱抵抗層51と液吐出部46
にある液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電極53,5
4間が短絡するのを防止する発熱抵抗層51の保護的機能
を有している。

上部層52は、上記の様な機能を有するものであるが、
発熱抵抗層51が耐液性であり、且つ液体を通じて電極5
3,54間が電気的に短絡する必要が全くない場合には、必
ずしも設ける必要はなく、発熱抵抗層51の表面に直ちに
液体が接触する構造の電気熱変換体として設計しても良
い。

下部層50は、次に熱流量制御機能を有する即ち、液滴
吐出の際には、発熱抵抗層51で発生する熱が基板43側の
方に伝導するよりも、熱作用部47側の方に伝導する割合
が出来る限り多くなり、液滴吐出後、つまり発熱抵抗層
51への通電がOFFされた後には、熱作用部47及び熱発生
部48にある熱が速やかに基板43側に放出されて、熱作用
部47にある液体及び発生した気泡が急冷される為に設け
られる。

第７図において、発熱抵抗層51を構成する材料とし
て、有用なものには、たとえば、タンタル−SiO₂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、あるいはハフニウム、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あ
げられる。

これらの発熱抵抗層51を構成する材料の中、殊に金属
硼化物が優れたものとしてあげることができ、その中で
も最も特性の優れているのが、硼化ハフニウムであり、
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、硼化ニオブの順となっている。

発熱抵抗層51は、上記の材料を用いて、電子ビーム蒸
着やスパッタリング等の手法を用いて形成することがで
きる。発熱抵抗層51の膜厚は、単位時間当りの発熱量が
所望通りとなるように、その面積、材質及び熱作用部分
の形状及び大きさ、更には実際面での消費電力等に従っ
て決定されるものであるが、通常の場合、0.001〜５μ
ｍ、好適には0.01〜１μｍとされる。

電極53,54を構成する材料としては、通常使用されて
いる電極材料の多くのものが有効に使用され、具体的に
は、たとえばAl,Ag,Au,Pt,Cu等があげられ、これらを使
用して蒸着等の手法で所定位置に、所定の大きさ、形
状、厚さで設けられる。

保護層52に要求される特性は、発熱抵抗層51で発生さ
れた熱を記録液体に効果的に伝達することを妨げずに、
記録液体より発熱抵抗層51を保護するということであ
る。保護層52を構成する材料として有用なものには、た
とえば酸化シリコン、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
ム等があげられ、これらは、電子ビーム蒸着やスパッタ
リング等の手法を用いて形成することができる。保護層
52の膜厚は、通常は0.01〜10μｍ、好適には0.1〜５μ
ｍ、最適には0.1〜３μｍとされるのが望ましい。

ところで、複数ノズルを有するヘッドにおいては、ノ
ズル内のインクに生じた圧力波のインク供給系側に伝播
する成分が共通液室の側壁面で反射され、隣接する他の
ノズル内のインクに伝播し、そのノズルから吐出される
べきインク液滴の大きさや吐出速度、吐出タイミングを
変化させたり、粒子化状態を不定にさせたりして不都合
をもたらすことが認められる。

本発明は、上記不都合を解決するために、共通液室の
側壁を発熱体基板に対し、垂直でないことを特徴とする
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例
を説明するための構成図、第２図は第１図のＸ−Ｘ′断
面図である。図中、103−１〜103−６は流路を形成する
壁で、109−１〜109−５はインク液滴を吐出させるため
の流路である。106は該流路に連通している共通液室で
あり、共通液室の壁104によって形成されている。この
共通液室の壁104の少なくとも一部の側壁105（図中の斜
線部）は、該流路109の方向に対し鋭角をなしている。
発熱体基板102として、Si基板上にSiO₂の蓄熱層110を５
μｍの厚さでスパッタリングした後、フォトリソ技術、
エッチング技術、スパッタング技術を利用して発熱抵抗
層111としてTa・SiO₂を400Å、さらに共通電極112及び
選択電極113としてAlを5000Åの厚さで所望の形状に積
属した。（熱作用面115は流路方向に対し幅が30μｍ、
長が132μｍ）次に保護層114としてSiO₂を5000Åの厚さ
でスパッタリングした。第２の保護層としてポリイミド
樹脂を熱作用面115以外の部分にパターニング（図示せ
ず）してヒーターボードを形成した。このヒーターボー
ド上に厚さ33μｍの感光性ドライフィルムをラミネート
し、所望のパターンマスクにより露光、現象、を行っ
て、流路の壁103、及び共通液室の壁104を形成し、イン
ク供給口108を配したガラス天板107を接着層（図示せ
ず）を介して接合し、これをスライサーで切断して吐出
口を形成した。いま、流路109−３に隣接する流路109−
２の熱作用面115に駆動のための電気エネルギーが与え
られると、第３図で説明したように熱作用面115上のイ
ンクに気泡が発生する。この発生した気泡による体積変
化によって、流路内のインクに圧力波が生じてオリフィ
ス116−２よりインク滴を吐出させる。それと同時に発
生した圧力波は共通液室側に伝播し、従来この圧力波が
共通液室の壁104で反射され、隣接する流路109−１や10
9−３中のインクに伝播してしまう。従ってその流路か
らのインク液滴吐出に悪影響を及ぼす。すなわち、隣接
流路間のクロストークが生じ、吐出液滴の大きさや吐出
速度、吐出タイミングを変化させたり粒子状態を不安定
にさせる。

本発明は、共通液室の壁104の側壁105が発熱体基板10
2に対し直角（第２図中の角度θ）でないように形成す
ることを特徴としている。角度θが直角でないこと（図
中では鋭角）によって、上記圧力波は共通液室の側壁10
5に反射後、直流路方向へは、向かわず、共通液室106内
で乱反射するので十分に減衰される。

従って、隣接流路109−１や109−３中のインクには流
路109−２で発生した圧力波の影響は及ばない。

また、本発明の実施例は必ずしも第１図の斜線部全域
に施こさなくても、最も圧力波の反射が多い液滴吐出方
向に対向する側壁面、あるいはその一部に実施しても十
分効果がある。

共通液室の壁104は以下に述べるように、非常に簡単
で安価に形成することができる。

第８図（ａ）〜（ｃ）は、液室の壁の形成工程を示す
図である。清浄後に乾燥させたヒーターボード102′上
に感光性ドライフィルム120−ａ（膜厚33μｍ）を加圧
条件下にて熱圧着する。ラミネートされたドライフィル
ム120−ａは、融着固定されている状態であるから、外
圧が相当加わったとしてもヒーターボード102′上から
はく離されることはない。次にドライフィルム120−ａ
上から所望の流路の壁103及び共通液室の壁104が得られ
るようにパターニングされたマスク121上から露光Ａ
（マスク面に対し垂直な光線で露光）を行ない、次に露
光Ｂ（マスクに対し角度θの入射角をもつ光線で露光）
を行う。マスク121の121p部分は、光線を通さないの
で、これで覆われる領域は露光されない。したがって、
マスク121によって露光される領域と露光されない領域
の境界は、第８図（ａ）の破線のようになる。このとき
露光された部分は、光重合反応を起こして硬化し溶剤に
対して不溶になる（第８図（ｂ）の斜線部）。一方、露
光されなかった部分は溶剤に対し、可溶性のまま残る。

次に露光後のドライフィルム120−ｂを溶剤中に浸漬
させて、未硬化の部分を除去すれば所望の共通液室の壁
104と流路の壁103を形成することができる（第８図
（ｃ））。

本発明の実施例では角度θが鋭角であるので、圧力波
は共通液室106上方へ乱反射されることになる。

通常は、硬化部分の耐溶剤性を向上させるために加熱
して熱重合をさせるか、紫外線照射を行うが、実用上は
両者を併用するのが好ましい。

第９図において他の形成法を述べる。第８図で述べた
ように、ヒーターボード102′上に感光性ドライフィル
ム120−ａをラミネートする。露光Ａを行なった後、露
光Ｂ（マスク面対し角度θの補角θ′の入射角をもつ光
線で露光）を行ない光のハレーションを利用する。すな
わち図中の破線で示した入射角θ′の光線はヒーターボ
ード上で反射角θ′で反射する。従って図の斜線部のみ
が硬化されるので、同様に現像すれば、第８図（ｃ）と
同様にドライフィルムがパターニングされる。但し、側
壁105は角度θ′をなす。従って角度θ′が鈍角である
ので圧力波は共通液室106下方へ乱反射されることにな
る。

第10図は光のイラジェーションを利用する方法であ
る。これは、ヒーターボード102′上にポジ型ドライフ
ィルム120−ａ′をラミネートし、その上からマスク12
1′を通して露光Ａを行うと、露光されなかった部分図
中の斜線部のみ溶剤に対し不溶性を示し、露光された部
分は溶剤に可溶性となる。ついで、露光Ｂ（露光Ａより
も強い散乱光）を行うと、マスクを通して入射してきた
光線は、ポジ型ドライフィルム120−ａ′の中に進入し
ていくが、散乱により光線の進路が変えられて周囲の部
分も感光してしまう。すなわち図中で破線で示された入
射光によって感光された部分の境界は破線のように円弧
状になる。したがって上記と同様に現像すると、第11図
に示す流路の壁103と共通液室の壁104が得られる。

以上、第８図〜第11図において３つの方法を述たが、
これは、ヒーターボードの材質、ドライフィルムの特性
及びマスクの材質、精度を考慮した上で最良な方法を利
用すればよい。

また、説明では露光Ａによって流路の壁103を露光Ｂ
によって共通液室の壁104を形成するというように露光
を２種類に分けて行なっている。しかし、露光Ａを行な
わずに露光Ｂのみで両者を形成しても、流路の壁103の
共通液室側の端面が、共通液室の壁104の側壁に応じた
形状でエッチングされるだけで何ら問題はない。

尚、上記感光性ドライフィルムは、例えばデュポン社
パーマネントフォトポリマーコーティングRISTON、ソル
ダーマスク730S、740S、730FR、740FR、SM1、や日立化
成フォテック860A−25、860AFT等の市販されているもの
を用いることができる。

次に感光性ガラスを用いた本発明の他の実施例を示
す。第12図（ａ）において、天板130は感光ガラスから
なり、これをエッチングすることで所望の流路の溝13
1、共通液室132、及びインク供給口134が容易に得られ
る。第12図（ｂ）は同図（ａ）を流路の側面から見た図
であり、共通液室の少なくとも一部の側壁133は、発熱
体基板102に対して角度θ（θ≠90度）をなしている。
上記のような天板130を得るには、所望のパターンマス
クを通して感光性ガラスに紫外線を適切に露光すること
により、ガラス内に潜像を形成する。その後、熱処理を
して潜像部を結晶化させ、さらに酸処理をすることによ
って結晶部分だけを溶解する。このプロセスをそれぞれ
二段階に分け、第８図及び第９図で利用して露光Ａ、Ｂ
を組合せて使用すれば容易に作ることができる。

このように製作した天板130をヒーターボード102′と
接合しこれをスライサーで切断し吐出口を形成すれば、
本発明を実施したヘッドユニットを作ることができる。
尚、本実施では、共通液室の側壁105及び133のなす角θ
は、鋭角になっているが、その補角（鈍角）でも同様に
形成でき、この場合、圧力波は共通液室下方へ乱反射さ
れ、同様な効果が得られる。しかし、共通液室106の体
積が流路109に対して上方に占める割合が大きいとき、
（第２図では、共通液室106は流路109の上方に位置して
いる）は、角度θを鋭角にして上方へ乱反射させる方が
好ましい。

本発明者らは、第８図に示した方法によって流路の壁
及び共通液室（θ＝62度）を形成し、第２図に示すヘッ
ドユニットを試作してインク液滴吐出実験を行ったとこ
ろ、流路間のクロストークの影響がみられず、安定した
吐出特性（吐出滴形状、滴吐出速度、吐出タイミング、
吐出方向）が得られることを見い出した。

以上のように、本発明は、非常に構造が簡単で流路及
び共通液室が一体形成でき、かつ工程数も少なく安易に
実施することができ、しかも効率よくクロストークを防
止することができる。

第13図は、記録液体に気泡を発生させる別の手段を説
明するための図で、図中、81はレーザ発振器、82は光変
調駆動回路、83は光変調器、84は走査器、85は集光レン
ズで、レーザ発振器81より発生されたレーザ光は、光変
調器82において、光変調器駆動回路82に入力されて電気
的に処理されて出力される画情報信号に従ってパルス変
調される。パルス変調されたレーザ光は、走査器84を通
り、集光レンズ85によって熱エネルギー作用部の外壁に
焦点が合うように集光され、記録ヘッドの外壁86を加熱
し、内部の記録液体87内で気泡を発生させる。あるいは
熱エネルギー作用部の壁86は、レーザ光に対して透過性
の材料で作られ、集光レンズ85によって内部の記録液体
87に焦点が合うように集光され、記録液体を直接加熱す
ることによって気泡を発生させてもよい。

第14図は、上述のごときレーザ光を用いたプリンター
の一例を説明するための図で、ノズル部91は、高密度に
（たとえば８ノズル/mm以上）、又、紙91の紙巾（たと
えばA4横巾）すべてにわたってカバーされるように集積
されている例を示している。

レーザ発振器81より発振されたレーザ光は、光変調器
83の入口開口に導かれる。光変調器83において、レーザ
光は、光変調器83への画情報入力信号に従って強弱の変
調を受ける。変調を受けたレーザ光は、反射鏡88によっ
てその光路をビームエキスパンダー89の方向に曲げら
れ、ビームエキスパンダー89に入射する。ビームエキス
パンダー89により平行光のままビーム径が拡大される。
次に、ビーム径の拡大されたレーザ光は、高速で定速回
転する回転多面鏡90に入射される。回転多面鏡90によっ
て掃引されたレーザ光は、集光レンズ85により、ドロッ
プジェネレータの熱エネルギー作用部外壁86もしくは内
部の記録液体に結像する。それによって、各熱エネルギ
ー作用部には、気泡が発生し、記録液滴を吐出し、記録
紙92に記録に行なわれる。

第15図は、さらに別の気泡発生手段を示す図で、この
例は、熱エネルギー作用部の内壁側に配置された１対の
放電電極200が、放電装置201から高電圧のパルスを受
け、記録液体中で放電をおこし、その放電によって発生
する熱により瞬時に気泡を形成するようにしたものであ
る。

第16図乃至第23図は、それぞれ第15図に示した放電電
極の具体例を示す図で、第16図に示した例は、電極200を針状にして、電界を集中させ、効率よく
（低エネルギーで）放電をおこさせるようにしたもので
ある。

第17図に示した例は、２枚の平板電極にして、電極間に安定して気泡が発生
するようにしたものである。針状の電極より、発生気泡
の位置が安定している。

第18図に示した例は、電極にほぼ同軸の穴をあけたものである。２枚の電極
の両穴がガイドになって、発生気泡の位置はさらに安定
する。

第19図に示した例は、リング状の電極にしたものであり、基本的には第18図
に示した例と同じであり、その変形実施例である。

第20図に示した例は、一方をリング状電極とし、もう一方を針状電極とした
ものである。リング状電極により、発生気泡の安定性を
狙い、針状電極により電界の集中により効率を狙ったも
のである。

第21図に示した例は、一方のリング状電極を熱エネルギー作用部の壁面に形
成したものである。これは、第20図に示した例の効果に
加えて、基板上に平面的に電極を形成するという製造上
の容易さを狙ったものである。このような平面的な電極
は、蒸着（あるいはスパッタリング）や、フォトエッチ
ングの技術によって容易に高密度な複数個のものが製作
され得る。マルチアレイに特に威力を発揮する。

第22図に示した例は、第21図に示した例のリング状電極形成部を電極の外周
にそった形状で周囲から一段高くしたものである。やは
り、発生気泡の安定性を狙ったものであり、第20図に示
したものよりも３次元的なガイドを付け加えた分だけ安
定する。

第23図に示した例は、第22図に示した例とは反対に、リング状電極形成部
を、周囲から下へ落しこんだ構造としたもので、やは
り、発生気泡は安定して形成される。

効果以上の説明から明らかなように、本発明によると、共
通液室の側壁が発熱体基板に対して直角でないことで、
熱作用面上で気泡が発生した際に起こる圧力波の共通液
室側へ進行する成分が共通液室側壁に反射しても隣接流
路へ影響が及ばす、クロストークを防止することができ
るので、安定した粒子化特性（滴吐出速度、吐出タイミ
ング、吐出滴形状、吐出方向）を得ることができる。従
って本発明は、構造及び製作工程が簡単、かつ安価で効
率よくクローストークを防止でき、高画像品質を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するための構成図、第２図は、第１図のＸ−Ｘ′断
面図、第３図は、記録ヘッドのバブルジェットインク吐
出と気泡発生・消滅の原理図、第４図は、記録ヘッドの
斜視図、第５図は、記録ヘッドの分解構成図で、（ａ）
は蓋基板、（ｂ）は発熱体基板を示す図、第６図は、記
録ヘッドの蓋基板の裏面図、第７図は、記録ヘッドの部
分図で、（ａ）はヘッドのオリフィス側より見た正面部
分図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線切断分図、第８図
（ａ）〜（ｃ）は、液室の壁の形成工程を示す図、第９
図は、液室の壁を形成する他の実施例を示す図、第10図
は液室の壁を形成する他の実施例を示す図、第11図は、
第10図の形成方法で得られた液室の壁を示す図、第12図
は、感光性ガラスを用いた本発明の他の実施例を示す図
で、第12図（ａ）は、蓋基板の斜視図、第12図（ｂ）
は、（ａ）図を流路の側面から見た図、第13図は、レー
ザ光を用いた気泡発生手段の一例を説明するための図、
第14図は、プリンターの一例を説明するための図、第15
図は、放電を利用した気泡発生手段の一例を説明するた
めの図、第16図及至第23図は、それぞれ第15図に示した
放電電極の具体例を示す図である。 102……発熱体基板、103……流路を形成する壁、104…
…液室の壁、105……側壁、106……液室、107……ガラ
ス天板、108……インク供給口、109……流路、110……
蓄熱層、111……発熱抵抗層、112……共通電極、113…
…選択電極、114……保護層、115……熱作用面、116…
…オリフィス。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導入される記録液体を収容するとともに、
熱によって該記録液体に気泡を発生させ、該気泡の体積
増加にともなう作用力を発生させる発熱抵抗体層を付設
した複数の流路と、各流路に連絡して前記記録液体を前
記作用力によって液滴として吐出させるための複数のオ
リフィスと、前記複数流路に連絡した前記各流路に前記
記録液体を導入するための共通液室と、該共通液室に記
録液体を導入する導入手段よりなる液体噴射装置におい
て、前記各流路と共通液室が同一平面上に形成され、か
つ、前記共通液室の側壁が、前記平面に対し垂直でない
ことを特徴とする液体噴射記装置。