JPH04185447A - 液滴噴射記録装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、インク等を用いたノンインパクト記録方式の
一つである液滴噴射記録装置に関する。

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６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　ｔｙｐｅ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、ｓ　ｍｅｅｔ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、−横電
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１ｉ！極間に電界を
かけ、連続振動発生法によって、記録液体の／ｈ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　ｔｅ＋ａ
＋＋＋ｅ方式と称され、第１〜３の方式とは根本的に原
理が興なるものである。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Ｓ　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。

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、がっ、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白度が大きいと
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。

このように、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号公報に開示のバブルジェット記
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。

その後、この原理を利用した多くの提案がなされている
。ここに、このようなバブルジェット記録法は、大別す
ると、米国特許第４４３８１９１号明細書中に開示され
ているように発熱体面と垂直な方向に吐出させる方式と
、特公昭６１−５９９１２号公報に開示されているよう
に発熱体面に平行な方向に吐出させる方式とがあるが、
各々長所、短所を持つ。特に、後者の平行方向吐出方式
によれば、ノズル基板を用いず、流路がそのままオリフ
ィスを形成するため、ヘッド作製が簡単であるという長
所を持つ。

発明が解決しようとする課題 ところが、このような後者方式によるも、詳細は後述す
るが、気泡の成長方向が等方向であり、ノズル（オリフ
ィス）方向だけでなく、インク供給路方向にも成長する
。このため、エネルギー作用部（ヒータ）で発生した圧
力が効率よく液滴生成に使われないという問題がある。

課題を解決するための手段 記録液を吐出するための吐出オリフィスと、この吐出オ
リフィスに連通した液路と、この液路と連通しこの液路
に前記記録液を供給するための供給口と、前記液路内の
前記記録液に圧力を作用させるための熱エネルギー発生
部とを備えた液滴噴射記録装置において、請求項１記載
の発明では、前記熱エネルギー発生部の上部天井をオリ
フィス方向に向けて順次高くなる状態に傾斜形成し、請
求項２記載の発明では、前記熱エネルギー発生部の上部
天井にオリフィス方向に向けて順次幅広となる溝を形成
した。

作用 熱エネルギー発生部に対応する天井に、勾配を付け、又
は、溝幅に勾配を持つ溝を形成することにより、熱エネ
ルギー発生部で生成した気泡の成長方向をオリフィス方
向に規制制御することができ、熱エネルギー発生部で生
じたエネルギーを効率よくインク飛翔に利用でき、安定
かつ高速印写が可能となる。

実施例 請求項１記載の発明の第一の実施例を第１図ないし第１
０図に基づいて説明する。

、°本実施例は、インクジェットヘッドの一つであるバ
ブルジェットヘッド（特公昭６１−５９９１２号号公報
式）に適用したものであり、その基本構成及び動作原理
を第６図ないし第１０図を参照して説明する。このヘッ
ドチップｌは第７図に示すように発熱体基板２上に液路
形成基板３を介して蓋基板４を重ねてなる。ここに、蓋
基板４には記録液体（インク）の流入口５が形成されて
いる。

また、液路形成基板３には第８図に示すようにオリフィ
ス６を形成するための液路７が複数本形成されている。

前記流入口５は液路７に連なった液室８に連通している
。また、発熱体基板２上には各オリフィス６　（液路７
）に対応させた熱エネルギー発生部となる発熱体（ヒー
タ）９　（第１０図参照）が複数個形成され、各々個別
に制御電極１０に接続されているとともに共通電極１１
　（第１０図参照）に共通接続されている。

このようなヘッドチップ１構成において、バブルジェッ
トによるインク噴射は第６図に示すようなプロセスによ
り行われる。まず、定常状態では同図（ａ）に示すよう
な状態にあり、オリフィス面でインク（記録液）１２の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。ついで、ヒータ９
が加熱され、そ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加熱されると同図（ｂ）に示すよう
に、微小な気泡１３が点在する状態となる。さらに、ヒ
ータ９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、同図（ｃ）に示すように気泡１３
が成長する。この時、ノズル内の圧力は、気泡１３の成
長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラン
スが崩れ、オリフィス６よりインク柱１４が成長し始め
る。同１１１（、：ｌ）は気泡１３が最大に成長した状
態を示し、オリフィス面より気泡１３の体積に相当する
分のインク１２が押出される。この時、ヒータ９には既
に電流が流れていない状態にあり、ヒータ９の表面温度
は降下しつつある。気泡１３の体積の最大値は電気パル
ス印加のタイミングよりやや遅れたものとなる。やがて
、気泡１３はインク１２などにより冷却されて同図（ｅ
）に示すように収縮し始める。

インク柱１４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１３の収縮に伴いノズル内圧の減
少によってオリフィス面からノズル内にインク１２が逆
流し、インク柱１４基部にくびれが生ずる。その後、同
図（ｆ）に示すように気泡１３がさらに収縮し、ヒータ
９面にインク１２が接し、ヒータ９面がさらに冷却され
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く
る。インク柱Ｊ４の先端部は液滴１５となって記録紙（
図示せず）の方向へ数ｍ／ｓｅｅの速度で飛翔する。そ
の後、同図（ｇ）に示すように毛細管現象によりオリフ
ィス６にインク１２が再び供給（リフィル）されて同図
（ａ）の定常状態に戻る過程で、気泡１３は完全に消滅
する。

ここに、第９図及び第１０図はこのような原理による液
体噴射記録ヘッドの要部構成をより具体的に示す典型例
である。第９図はへラドチップ１をオリフィス６側から
見た正面詳細図であり、第１０図はそのＡ−Ａ線断面図
である。このヘッドチップ１は、表面に電気熱変換体２
０が設けられた発熱体基板２上に、所定の線密度で所定
の幅のスリット溝を所定数設けた液路形成基板３を設け
、これを蓋基板４で覆うように接合させることにより、
液体を飛翔させるためのオリフィス６を含む液吐出部２
１を形成した構造とされている。液吐出部２１はその終
端にオリフィス６と、電気熱変換体２０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
ろとなる熱作用部２２とを有する。熱作用部２２は電気
熱変換体２ｏのヒータ９の上部に位置している。ヒータ
部９は、基板２上に順次設けられた下部層２３、発熱抵
抗層２０及び上部層（保護層）２４により構成されてい
る。発熱抵抗層２ｏには熱を発生させるためにこの発熱
抵抗層２０に通電するための電極１０．１１が絶縁層２
５を介して設けられている。電極１ｏは各ヒータ部９を
選択して発熱させるための制御電極であって、液吐出部
２１の液流路に沿って設けられ、電極ＩＯは各液吐出部
２１のヒータ部９に共通の共通電極である。

ここに、発熱体基板２の材料としては、ガラス、セラミ
ックス、金属或いはシリコン等が用いられる。下部層２
３、絶縁層２５の材料としては、Ｓｉ○、が好ましい。

下部層２３の膜厚は通常０゜１〜ｌＯμｍであり、スパ
ッタリング法、ＣＶＤ法、Ｓｉの熱酸化等の周知の薄膜
形成法により形成される。また、絶縁層２５も膜厚は通
常０．１〜１０μｍであり、スパッタリング法、ＣＶＤ
法等により形成される。

また、発熱抵抗体２０を構成する材料として、有用なも
のには、例えばタンタル−３ｉ○、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挙げられる。これら
の発熱抵抗体２０を構成する材料の内、特に金属硼化物
が好ましく、その中でも、特に特性の優れた順に列記す
ると、硼化ハフニウム、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
なる。発熱抵抗体２０はこのような材料を用いて、フォ
トリソグラフィ法や電子ビーム蒸着法、スパッタリング
法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の手法を用いて形成
することができる。発熱抵抗体２０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、さらには、実際面で
の消費電力等に従って決定されるが、通常の場合、０，
００１〜５２ｍ、好ましくは０．０１〜ｌＩＩｍとされ
る。

電極１０．１１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、例えばＡＱ、Ａｇ、Ａｕ。

Ｐｔ、Ｃｕ等が挙げられ、これらを使用して蒸着法、ス
パッタリング法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２４に要求される特性は、発熱抵抗体２０で発生
した熱を記録液体（インク１２）に効果的に伝達するこ
とを妨げず、記録液体や、気泡消滅時の衝撃力より発熱
抵抗体２０を保護することである。このような保護層２
４を構成する材料として有用なものに、例えば酸化シリ
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挙げられる。これらは電子
ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマ
ＣＶＤ法、気相成長法等の薄膜形成手法を用いて形成す
ることができる。保護層２４の膜厚は、通常は０．０１
〜１ｏμｍ、好ましくは０．１〜５１Ｉｍ（最適には、
００１〜３μｍ）とされる。

また、保護層２４形成後、発熱部を除く電極部分に電極
保護層を設けてもよい。このような電極保護層に要求さ
れる特性は、耐インク性、耐熱性に優れ、電気絶縁性が
よいことである。よって成膜性がよく、ピンホールが少
なく、使用インクに対して膨潤、溶解しないことが要求
される。電極保護層を形成する材料としては、このよう
な条件を満たす多くのものを用いることができる。例え
ば、シリコン樹脂、フッ素樹脂、芳香族ポリアミド、付
加重合型ポリイミド、金属キレート重合体、チタン酸エ
ステル、エポキシ樹脂、フタル酸樹脂、熱硬化性フェノ
ール樹脂、ｐ−ビニルフェノール樹脂、ザイロツク樹脂
、トリアジン樹脂等の樹脂、さらには、高密度マルチオ
リフィスタイプの記録ヘッドを作製する場合であれば、
上述した有機材料とは別に、微細フォトリソグラフィ加
工が極めて容易な有機質材料を用いるのがよい。

このような工程を経て得られた発熱体基板２上に感光性
樹脂による液路形成基板３で液路７を形成する。まず、
発熱体基板２表面を清浄化するとともに、乾燥させた後
、８０〜１００℃程度に加温されたドライフィルムフォ
トレジスト（膜厚としては、約２５〜１０１００ｐを０
．３〜’０．４ｆ／分の速度で、１〜３　ｋｇ／ｃｌｌ
ｌの加圧条件下でラミネートする。続いて、所定のパタ
ーンを有するフォトマスクを重ね合わせ後、このフォト
マスクの上部から露光を行う。この時、発熱部の所定位
置とこのフォトマスクのパターンとの位置合わせを周知
の手段により正確に行っておく。

露光工程後に、ドライフィルムフォトレジストの未露光
部分をトリクロルエタン等の所定の有機溶剤からなる現
像液により溶解除去すると、第８図に示すようにヒータ
９に対応した液路７が存在するようなパターンが形成さ
れる。残存したドライフィルムフォトレジストのパター
ンと発熱体基板２との密着力向上のため、熱酸化処理（
例えば、１５０〜２５０℃で３０〜６０時間の加熱処理
）、又は、紫外線照射処理（例えば、５０〜２００ｍＷ
／−或いはそれ以上の紫外線強度の紫外線照射）を行う
。熱酸化処理と紫外線照射処理との両方を行ってもよい
。

なお、このような波路パターン形成については、フォト
レジストとしてドライフィルム型、即ち、固体のものを
利用したが、これに限らず、例えば液状の感光性組成物
を用いてもよい。液体の感光性組成物の場合、レリーフ
画像の製造時に用いられるスキージによる方法、即ち、
所望の感光性組成物の膜厚に相当する高さの壁を基板周
囲に置き、スキージによって余分な組成物を除去する方
法を利用できる。この場合、感光性組成物の粘度は１０
０〜３００ｃｐの範囲が好ましく、壁の高さは感光性組
成物の溶剤分の蒸発による減量を見込んで決定する必要
がある。

また、上述した固体のものしては、具体的には、例えば
パーマネントフォトポリマーコーティングＲＩ　５ＴＯ
Ｎ　Ｃ’））Ｉｉダーマスク）７３０Ｓ　（デュポン社
製）、同７４０Ｓ、同７３０ＦＲ１同７４０ＦＲ１同Ｓ
Ｍ／等の商品名で市販されている感光性樹脂を用いるこ
とができる。この他、感光性樹脂、フォトレジスト等の
通常のフォトリソグラフィの分野で使用される大半の感
光性組成物を用いることができる。例えば、ジアゾレジ
ン、ｐ−ジアゾキノン、さらには、例えばビニルモノマ
ーと重合開始剤を使用する光重合型フォトポリマー、ポ
リビニルシンナメート等と増感剤を使用する二量化型フ
ォトポリマー、オルソナフトキノンジアジドとノボラッ
クタイプのフェノール樹脂との混合物、ポリビニルアル
コールとジアゾ樹脂の混合柳、４−グリシジルエチレン
オキシドとベンゾフェノンやグリシジルカルココンとを
共重合させたポリエーテル型フォトポリマー、Ｎ、Ｎ−
ジメチルメタクリルアミドと例えばアクリルアミドベン
ゾフェノンとの共重合体、不飽和ポリエステル系感光性
樹脂（例えば、旭化成社製のＡＰＲ１帝人社製のテビス
タ、関西ペイント社製のゾンネ等）、不飽和ウレタンオ
リゴマー系感光性樹脂、二官能アクリルモノマーに光重
合開始剤とポリマーとを混合させた感光性組成物、重ク
ロム酸系フォトレジスト、非クロム系水溶性フォトレジ
スト、ポリケイ皮酸ビニル系フォトレジスト、環化ゴム
−アジド系フォトレジスト等が挙げられる。

このような基本構成をベースとする本実施例にあっては
、ヒータ９の上部に位置する蓋基板４による天井面３１
を、第１図ないし第３図に示すようにオリフィス６方向
に向かうに従い順次高くなるようにテーバ面状に傾斜形
成したものである。

第２図及び第３図は蓋基板４を裏返して示すものである
。このような天井面３１は蓋基板４下面に形成された光
硬化性樹脂によるレジスト膜３２を利用して、液路７に
対応させて幅Ｗ、長さＬに形成されている。

このような蓋基板４ないしはヘッドの作製方法を第４図
及び第５図により説明する。まず、ガラス製の蓋基板４
面上の油分及び水分除去のための表面処理を行い、スピ
ナーコート法、デイツプコート法、ローラコート法等に
よりレジスト膜３２をこの蓋基板４上に膜厚５〜１１０
０１Ｉ程度にコートする。この後、第４図に示すような
遮光部３３ａが形成されたフォトマスク３３を用いて、
第Ｓ図（ａ）に示すようにレジスト膜３２の上部を覆い
、斜め方向から露光する。ここに、フォトマスク３３の
遮光部３３ａの長さはしよりも長い。このような露光に
よると、遮光部３３ａ対応部分は光を通さないため、レ
ジスト膜３２の対応部分は露光されない。従って、フォ
トマスク３３によって露光される領域３２ａと露光され
ない領域３２ｂとの境界３４は第５図（ａ）に示すよう
に斜めになる。

露光領域３２ａは光重合反応を起して硬化し、現像液に
対して不溶となる。不露光領域３２ｂは現像液に対して
可溶のまま残る。そこで、このような露光工程後に、光
硬化性樹脂によるレジスト膜３２を現像液中に浸漬させ
て未硬化の部分３２ａを除去すれば、第２図及び第４図
（ｂ）に示すように蓋基板４上に厚さに違いのある溝パ
ターンが形成される。即ち、液路７対応部分の天井面３
１がテーバ状となる。

このように作製された蓋基板４を、発熱体基板２及び液
路形成基板３上に接着固定することにより、第５図（Ｃ
）に示すようにバブルジェットの液路７が形成される。

即ち、液路７の床板から天井面までの高さが、オリフィ
ス６に近いほど高くなり、第１図に示すように、気泡１
３の成長途中で液路７内の圧力分布がオリフィス６に近
いほど低くなり、よって、矢印で示すようにオリフィス
６方向に気泡１３が成長しやすくなる。この結果、ヒー
タ９で生じたエネルギーはノズル方向に集中し効率よく
液滴生成に使われ、高速な飛翔滴が得られる。

なお、ガラス板製の蓋基板４とレジスト膜３２との組合
せによる作製法に代えて、第１１図ないし第１４図に示
すように感光性ガラスによる蓋基板３５を用い、基板そ
のものに露光現像加工を施してテーバ状の天井面３１を
形成するようにしてもよい。

これは、樹脂成形を利用して第１１図に示すような形状
に一体成形してもよい。

ちなみに、これらの方式によりバブルジェット用ヘッド
を試作し、従来ヘッドと比較してみた。

ここに、天井面３１の幅ｗ＝３２μｍ、長さＬ＝１５０
ｐｍで、深さはオリフィス６部分で１０μｍとなるよう
にした。また、液路７の幅は３２．５μｍ、液路７間幅
は３０ｐｍであり、１６本／ｒｍのヘッドとした。

試作品１としてはレジスト膜３２に液状光硬化性樹脂を
使用し、蓋基板４上にスピナーコート法によって膜厚１
０ｐｍにレジスト膜３２を形成した後、プリベーキング
を行い、フォトマスク３３を用いて露光、現像を行い、
上記の条件を満たす蓋基板４を作製した。また、試作品
２としてはコーニング社製の感光性ガラス（フオトセラ
ム）を用いて上記条件を満たす蓋基板３５を作製した。

さらに、試作品３としては樹脂成形法としてポリプロピ
レンの成形で上記条件を満たす蓋基板を作製した。比較
のための従来品としては、試作品２と同様にコーニング
社製の感光性ガラス（フォトセラム）を用いて傾斜した
天井面を持たない形状（後述する第１８図のような形状
）の蓋基板を作製してヘッドを作製した。液路７形状等
は試作品と同様である。これらのヘッドを、駆動電圧２
５Ｖ、駆動パルス幅６μｓｅｃ、駆動周波数４　ｋＨｚ
。

インク粘度１，９ｃｐの条件で駆動したところ、試作品
１〜３にあっては１０〜１３ｍ／ｓｅａのインク飛翔速
度が得られたのに対し、従来品では６ｍ／ｓｅｅと低速
になったものである。

つづいて、請求項１記載の発明の第二の実施例を第１５
図ないし第１８図により説明する。本実施例は、第１５
図に示すように発熱体基板２側には液路７を形成せず（
液路形成基板３なし）、例えば感光性ガラス板による蓋
基板４０側に液路７及び所定の天井面３１を一体的に形
成するようにしたものである。このような蓋基板４０を
第１７図に示すように発熱体基板２上に接合させれば前
述した実施例と同様となる。

なお、蓋基板４ｏについては液路７用の加工と天井面３
１用の加工とを要するが、その露光工程について、１回
目では第１８図に示すように液路７と液室８とを形成す
るための通常の露光を行い。

つづいて２回目には第５図（ａ）の場合と同様に天井面
３１形成用の斜め露光を行うようにすればよい。もっと
も、現像は１回でよい。

本実施例の場合も、感光性ガラス板に代えて、樹脂成形
法により第１５図のような形状に形成してもよい。

さらに、請求項２記載の発明の一実施例を第１９図ない
し第２３図により説明する。本実施例は、蓋基板４の、
ヒータ９からオリフィス６方向に向かって液路７の天井
に当たる部分に第１９ｅに示すように（第１９図は蓋基
板４を裏返して示す）溝４１を形成し、かつ、この溝４
１をオリフィス６側に向けて徐々に拡開して幅広となる
ようにしたものである。ここに、溝４１はレジスト膜３
２を利用した露光現像工程で形成されるが、前述した実
施例と異なり高さ方向の変化はない。このように蓋基板
４の形成は、前述した実施例の場合と同様でよいが、例
えばレジスト膜３２利用の場合、フォトマスク３３が第
２０図に示すような形状のものとなり、露光工程では第
２１図に示すように垂直方向の露光となる。

このように形成された蓋基板４を第２２図に示すように
発熱体基板２上に接合させることによりバブルジェット
の岐路が形成される。

これによれば、溝４１の幅がオリフィス６に近づくにつ
れて広くなっているため、第２３図に示すように気泡１
３の成長途中で液路７内の圧力分布がオリフィス６に近
いほど低くなり、よって、オリフィス６方向に気泡１３
が成長しやすくなる。

この結果、ヒータ９で生じたエネルギーはオリフィス方
向に集中し効率よく液滴生成に使われ、高速な飛翔溝が
得られる。

ちなみに、これらの請求項２記載の発明方式によりバブ
ルジェット用ヘッドを試作し、従来ヘッドと比較してみ
た。ここに、溝４１のオリフィス６側での幅ｗ、＝３２
μｍ、ヒータ９側での幅Ｗ。

＝　２０ＩＩｍ、　＠４１の長さＬ＝１５０ａｍで、深
さは０’ｐ＋ａとなるようにした。また、液路７の幅は
３２．５２ｍ１液路７間幅は３０μｍであり、１６本／
鴫のヘッドとした。

試作品４としてはレジスト膜３２に液状光硬化性樹脂を
使用し、蓋基板４上にスピナーコート法によって膜厚１
０＃ｍにレジスト膜３２を形成した後、プリベーキング
を行い、フォトマスク３３を用いて露光、現像を行い、
上記の条件を満たす蓋基板４を作製した。また、試作品
５としてはコーニング社製の感光性ガラス（フオトセラ
ム）を用いて上記条件を満たす蓋基板を作製した。さら
に、試作品６としては樹脂成形法としてポリプロピレン
の成形で上記条件を満たす蓋基板を作製した。

比較のための従来品は、前述した場合と同様とした。こ
れらのヘッドを、駆動電圧２５ｖ、駆動パルス幅６μｓ
ｅｃ、駆動周波数４ｋＨｚ、インク粘度り、９ｃｐの条
件で駆動したところ、従来品では６ｍ／ＳｅＣと低速で
あるのに対して、試作品４〜６にあっては１１〜１３ｍ
／ＳｅＣのインク飛翔速度が得られたものである。

発明の効果 本発明は、上述したように熱エネルギー発生部に対応す
る天井に、オリフィス方向に向けて高くなる勾配を付け
、又は、オリフィス方向に向けて広くなるように溝幅に
勾配を持つ溝を形成したので、熱エネルギー発生部で生
成した気泡の成長方向をオリフィス方向に規制制御する
ことができ、熱エネルギー発生部で生じたエネルギーを
効率よくインク飛翔に利用でき、安定かつ高速印写を可
能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は請求項１記載の発明の第一の実
施例を示すもので、第１図は気泡成長の様子を示す概略
断面図、第２図は蓋基板を裏返して示す斜視図、第３図
はその底面図、第４図はフォトマスク形状を示す平面図
、第５図は作製プロセスを示す概略断面図、第６（！Ｉ
は基本とするインク噴射原理をプロセス類に示す概略断
面図、第７図はヘッド構造の外観斜視図、第８図はその
蓋基板を取外して示す外観斜視図、第９図はヘッド構造
を示す正面図、第１０図はヘッド内部構造を示す第９図
のＡ−Ａ線断面図、第１１図ないし第１４図は変形例を
示すもので、第１１図は蓋基板の斜視図、第１２図はそ
の断面図、第１３図はヘッド構造の断面図、第１４図は
気泡成長の様子を示す概略断面図、第１Ｓ図ないし第１
８図は請求項１記載の発明の第二の実施例を示すもので
、第１５図は発熱体基板の外観斜視図、第１６図は蓋基
板を裏返して示す斜視図、第１７図は接合状態の外観斜
視図、第１８図は作製途中の蓋基板を裏返して示す斜視
図、第１９図ないし第２３図は請求項２記載の発明の一
実施例を示すもので、第１９図は蓋基板の底面図、第２
０図はフォトマスク形状を示す平面図、第２１図は露光
工程を示す断面図、第２２図はヘッド構造の断面図、第
２３図は気泡成長の様子を示す概略断面図である。　　
　。 ５・・・インク供給口、６・・・オリフィス、７・・・
液路、９・・・熱エネルギー作用部、１２・・・記録液
、３１・・・天井、４１・・・溝 ３」　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録液を吐出するための吐出オリフィスと、この吐
   出オリフィスに連通した液路と、この液路と連通しこの
   液路に前記記録液を供給するための供給口と、前記液路
   内の前記記録液に圧力を作用させるための熱エネルギー
   発生部とを備えた液滴噴射記録装置において、前記熱エ
   ネルギー発生部の上部天井をオリフィス方向に向けて順
   次高くなる状態に傾斜形成したことを特徴とする液滴噴
   射記録装置。 ２、記録液を吐出するための吐出オリフィスと、この吐
   出オリフィスに連通した液路と、この液路と連通しこの
   液路に前記記録液を供給するための供給口と、前記液路
   内の前記記録液に圧力を作用させるための熱エネルギー
   発生部とを備えた液滴噴射記録装置において、前記熱エ
   ネルギー発生部の上部天井にオリフィス方向に向けて順
   次幅広となる溝を形成したことを特徴とする液滴噴射記
   録装置。