JPH07156402A

JPH07156402A - 液体噴射記録ヘッド

Info

Publication number: JPH07156402A
Application number: JP20860394A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷; Kyuhachiro Iwasaki; 久八郎岩崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度ヘッドを簡単な構成で製作でき、液滴
の吐出性能の向上を図る。【構成】蓋基板は、記録液室を収納するための液室
と、該液室に連絡して平行に並べられた複数の流路と、
前記液室に形成された記録液体の流入口とを一体的に形
成しており、該蓋基板１２は、（１００）面の単結晶Ｓ
ｉより成り、前記複数の流路は、等価な２つの光沢を有
する平滑な（１１１）面で構成されたＶ字状溝１２ａで
ある。これにより液滴の飛翔が良好になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録ヘッド、
より詳細には、バブルジェット型の液体噴射記録ヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】先ず第１の方式は、例えば米国特許第３０
６０４２９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。

【０００４】第２の方式は、例えば米国特許第３５９６
２７５号明細書や米国特許第３２９８０３０号明細書等
に開示されている方式(Sweet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。

【０００５】第３の方式は、例えば米国特許第３４１６
１５３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。

【０００６】第４の方式は、例えば米国特許第３７４７
１２０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。すなわち、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。

【０００７】更には、特開昭４８−９６２２号公報（前
記米国特許第３７４７１２０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。すなわち、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。また、特開昭５５−５９９７
４号公報には、発熱体基板と流路基板とを三次元網目構
造を形成し得る接着剤により接着することが記載されて
いる。

【０００８】図３１（ａ），（ｂ）は、上記特開昭５５
−５９９７４号公報に開示された記録ヘッドの一例を説
明するための図で、１はその表面に発熱体４が設けられ
ている発熱体基板（例えば、アルミナ基板）である。こ
のような発熱体はサーマルヘッドの様に微細構造のもの
を容易に形成することができるものである。又、基板２
は、流路溝３が形成されている流路基板であり、ガラス
セラミック、或いは耐熱性プラスチック等が用いられ
る。なお、溝の形状は、図の様な矩形のものに限らず、
三角形、半円形等いずれの形状であっても良い。

【０００９】そして、これら２つの基板は、発熱体及び
溝が対応する位置になる様にして接着剤で一体化され
る。なお、図には示されていないが、発熱体４には、外
部から信号を印加する為の電極及び電極リードが接続さ
れているし、保護膜等に包われていてもよい。又、図３
１（ｂ）は、この様にして形成されたヘッドを吐出オリ
フィス方向例えば矢印Ａ方向から見た側面図である。こ
の時、液体は紙面の裏側から装置内に供給される構造と
なっており、発熱体４の近傍には、液体に熱エネルギー
を与える為の熱作用部が形成されている。また、特開昭
６０−１９６３５５号公報には、発熱体基板上にフォト
レジストで流路を形成し、覆い板を接合した後、切削
（及び研摩）により流路部を吐出口として完成させるよ
うにすることが記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の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。すなわち、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。

【００１１】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。

【００１２】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。すなわち、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。しかしながら、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。

【００１３】また、前記特開昭４８−９６２２号公報に
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。

【００１４】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。

【００１５】また、図３１（ａ）,（ｂ）に示したよう
に、上記発熱体基板１と流路基板２とは、接着剤にて接
着されるが、上記特開昭５５−５９９７４号公報の発明
においては、その接着剤として、形成された接着層が三
次元網目構造を有するものを使用している。しかし、上
述のように、両基板を接着剤で接着すると、狭い流路及
び吐出口（通常、３０〜８０μｍ）に接着剤が流入し、
歩留りが著しく悪い。

【００１６】また、上記特開昭６０−１９６３５５号公
報に開示された発明によると、上記特開昭５５−５９９
７４号公報に記載の技術と同様、覆い板を接合する際の
接着剤の流入，あるいは熱融着による流路の閉そく、変
形等が生じ、更には、切削（及びその後の研摩）によ
り、切削面にチッピングが生じたり、あるいは切削粉が
吐出口の一部を形成するレジストにくい込んだりして吐
出口の変形，閉そく等により歩留りが悪いという欠点が
ある。

【００１７】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、インクジェット用ヘッドの流路を光沢を有
する平滑な面で構成されたＶ字状溝を有するようにし
て、液滴の吐出性能の向上を図るようにした液体噴射記
録ヘッドを提供することを目的としてなされたものであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）記録液体を収容するための液室
と、該液室に連絡して平行に並べられた複数の流路と、
前記液室に形成された記録液体流入口とよりなる蓋基板
と、該蓋基板と係合し、前記液室および前記流路を構成
し、該流路に対応して設けられ、前記記録液体に熱によ
って気泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用
力によって、前記流路の先から液体を小滴として吐出さ
せるための熱エネルギー発生手段を有するほぼ平板状の
基板とを積層して成る液体噴射記録ヘッドにおいて、前
記蓋基板は、（１００）面の単結晶Ｓｉよりなり、前記
複数の流路は、等価な二つの光沢を有する平滑な（１１
１）面で構成されたＶ字状溝であること、更には、
（２）前記Ｖ字状溝は、ＳｉＯ₂によってインクから保
護されていることを特徴としたものである。

【００１９】

【作用】蓋基板は、記録液室を収納するための液室と、
該液室に連絡して平行に並べられた複数の流路と、前記
液室に形成された記録液体の流入口とを一体的に形成し
ており、該蓋基板は、（１００）面の単結晶Ｓｉより成
り、前記複数の流路は、等価な２つの光沢を有する平滑
な（１１１）面で構成されたＶ字状溝である。これによ
り液滴の飛翔が良好になる。

【００２０】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図７は、本発明が適用されるインクジェットヘッ
ドの一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をす
るための図、図８は、バブルジェットヘッドの一例を示
す斜視図、図９は、図８に示したヘッドを構成する蓋基
板（図９(ａ)）と発熱体基板（図９(ｂ)）に分解した時
の斜視図、図１０は、図９(ａ)に示した蓋基板を裏側か
ら見た斜視図で、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)、
３０はインク、３１は気泡、３２は飛翔インク滴で、本
発明は、斯様なバブルジェット式の液体噴射記録ヘッド
に適用するものである。

【００２１】最初に、図７を参照しながらバブルジェッ
トによるインク噴射について説明すると、図７（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。図７（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。図７（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。

【００２２】図７（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。図７（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。

【００２３】図７（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。
図７（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。

【００２４】図１は、本発明の基本概念を説明するため
の要部構成図で、図（ａ）は、吐出口側から見た図、図
（ｂ）は流路部断面図で、図中、１１は発熱体基板（熱
エネルギー作用基板）、１２は流路基板（溝付基板）、
１３は流路、１４は熱エネルギー作用部（例えば、発熱
体又は放電電極）、１５は吐出口、１６は吐出口側端面
である。

【００２５】本発明のポイントは、吐出口側端面１６を形成する溝付基板１２及び熱エネ
ルギー作用基板１１の少なくとも１つは、その端面が機
械的除去加工ではないこと（ただし、機械的除去加工と
は、切削加工，研削加工，ラッピング，ポリシング等の
刃物及び刃物作用をするもの（研摩材，砥石等）を利用
した加工法を意味する）。熱エネルギー作用基板１１と溝付基板１２は図のよう
に、カＦで加圧され、対向配置されるような構造をと
り、両者の間は、接着剤のような介在物によって接合さ
れたり、あるいは、両基板材料の熱的変形もしくは互い
の材料の拡散等によって接合されるのではないことにあ
る。

【００２６】次に、前記ポイントについて述べる。前
述のように、従来技術では、吐出口形成にあたって機械
的除去加工（特開昭６０−１９６３５５号公報では、ダ
イヤモンドブレードによる切削、及び研摩）が用いられ
る。この方法は、吐出口のチッピング（欠け）や、切削
粉による吐出口の閉そく、変形等の欠点を有している。
本発明では上記欠点を改善するために吐出口を形成する
部分の端面は、機械的除去加工によらないことを特徴と
している。具体的には、たとえば、溝付基板１２を形成
する方法として、プラスチックの成形加工法、感光性ガ
ラス（たとえば、コーニング社フォトセラム）のエッチ
ングなどが利用できる。他の有力な方法として単結晶Ｓ
ｉの異方性エッチングがある。

【００２７】図２は、Ｖ字形溝と結晶方位軸との関係を
示す図で、基板１２がシリコン単結晶で構成されてい
る。このシリコン単結晶は図におけるＸ軸とＹ軸が互い
に直交する〈１１０〉軸となるように選定され、且つＸ
−Ｙ端面（上下面）が単結晶の（１００）面となるよう
に選定されている。このようにすると、単結晶の（１１
１）面はＹ軸に平行で、且つＸ−Ｙ軸面に対し、約５
４.７°の角度で交わることになる。基板１２に形成さ
れたＶ字形溝１２ａはその２つの傾面がそれぞれ（１１
１）面で構成されている。

【００２８】（１１１）面は他の結晶面に比べ水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、ヒドラジンの如きアルカリ
系溶液によるエッチング速度がきわめて遅く、（１０
０）面をアルカリ系溶液でエッチングすると、（１１
１）面で規制されたＶ字形の溝を得ることができる。こ
のＶ字形路の上部の軸はフォトエッチングの際のフォト
レジストの間隔で定まり、きわめて精度の高いものであ
る。また、Ｖ字形溝の深さは（１００）面と（１１１）
面のなす角度（約５４.７°）と上面の幅とで定まるか
ら、これも精度がきわめて高い。また、エッチングによ
って表われた（１１１）面はきわめて平滑で直線性が高
い。すなわち、（１１１）面は光沢を有する鏡面であ
る。

【００２９】図３は、前記基板１２に溝を形成する方法
の一例を説明するための図で、まず、前述のような結晶
方位のシリコン単結晶からなる基板１２を用意する。こ
の面では、紙面に対し鉛直方向が〈１１０〉軸、この基
板の上下面が（１００）面である。この基板１２を例え
ば８００〜１２００℃程度の水蒸気雰囲気中に置き、表
面に熱酸化膜１７を形成する（（Ａ）の状態）。熱酸化
膜１７の厚さはエッチング深さの０.３％程度あれば充
分である。

【００３０】次に、熱酸化膜１７の上面全面に周知の方
法でフォトレジストを塗布し、それを写真乾板を用いて
露光し、現像を行ないフォトレジストパターン１８を得
る（(Ｂ)の状態)。次に、フォトレジストパターン１８
の間に露出している熱酸化膜１７をフッ酸水溶液等によ
り除去し、シリコンの露出部１７ａを得、その後、フォ
トレジスト１８を取り去る（（Ｃ）の状態）。このよう
な状態にある基板１２を、例えば、５〜４０％、８０℃
の水酸化カリウム溶液中においてエッチングする。

【００３１】これにより、前記露出部１７ａのエッチン
グが進行するが、（１１１）面のエッチング進行速度は
（１００）面のそれの０.３〜０.４％程度であるため、
前記露出部１７ａの各溝部からは基板１２の上面（これ
は前述のように（１００）面である）に対し、tan^-1√2
(約５４.７°)の角度をなす（１１１）面が現われ、結
局、エッチングにより形成される時１７ａの形状は台形
状となる((Ｄ)の状態）。さらにエッチングを進める
と、溝１７ａは２つの（１１１）面によって規制された
Ｖ字形溝１２ａとなる（（Ｅ）の状態）。

【００３２】このＶ字形溝１２ａの精度について説明す
ると、まず、熱酸化膜１７の溝部の下溝における、いわ
ゆるアンダカットはきわめて小さく、純度の高い水酸化
カリウムを使用した場合、（１００）面のエッチング深
さの０.２％程度でしかない。したがって、Ｖ字形溝１
２ａの幅Ｗは、フォトマスク乾板の誤差を考慮に入れて
も±５μｍ程度の精度にできる。また、Ｖ字形溝１２ａ
の庭部がなす角度は、（１１１）面同志がなす角度（約
７２°）で決定される。Ｖ字形溝１２ａの深さｄは１／
√2Ｗとなる。このようにＶ字形溝１２ａの精度はきわ
めて高い。最後にエッチングマスクに使用した熱酸化膜
１７はフッ酸水溶液等により除去され、Ｖ字形溝１２ａ
が形成されたシリコンのみの基板１２となる（(Ｆ)の状
態)。

【００３３】図４は、単結晶Ｓｉ（１００）面を用いた
異方性エッチングを用いて、溝付基板を形成したヘッド
の例を示す図で、ここでは、流路となる部分と、吐出口
部端面もともに、異方性エッチングにより形成される。
吐出口部端面も異方性エッチングによって形成されるた
め、図の角度θは約５４.７°となる。図５は、単結晶
Ｓｉ（１１０）面を用い、（１１０）面から異方性エッ
チングを行なった場合の例を示す図で、図４の場合と違
って、エッチングは（１１０）面から垂直方向に進向す
るため、流路はＶ字形溝ではなく矩形となり、又、吐出
口部端面も傾斜をもたず、垂直形状となる。

【００３４】次に、熱エネルギー作用基板１１について
説明する。熱エネルギー使用基板１１は、熱伝導率の点
を考慮し、好ましくは、Ｓｉ基板が用いられる。図６
は、単結晶Ｓｉの異方性エッチングを利用して吐出口端
面を形成した熱エネルギー作用基板の例を示す図で、図
６（ａ）は、（１００）面の異方性エッチングを利用し
たもので、端面部は傾斜がついている。図６（ｂ）は
（１１０）面の異方性エッチングを利用したもので、端
面部は垂直になっている。なお、図４〜図６のＳｉを用
いた例はいずれも説明を簡略化するため、必要最低限し
か記載していない。実際には、Ｓｉはインクに侵される
ので、ＳｉＯ₂等の保護層を形成して、直接インクに接
触しないようにして使用する。

【００３５】次に、本発明のもう１つのポイントつまり
ポイントについて述べる。本発明では、図１に示した
ように、溝付基板と熱エネルギー使用基板は、両者の間
に接着剤等を介したり、あるいは、互いの材料の熱的変
位あるいは、拡散等によって接合されるのではなく、力
Ｆによってとめられているだけである。具体的には、両
基板の位置決めを、たとえば、基板端面あるいは、位置
決めピン等によって行ない、その後、クリップ作用をは
たす部材で両基板をはさむだけの構造等によって達成さ
れる。このような簡単な構成であっても、本発明では、
Ｓｉ等の平面度の高い部材を用いているので実用上充分
な構造物となる。

【００３６】図１１は、上述のごとき液体噴射記録ヘッ
ドの要部構成を説明するための典型例を示す図で、図１
１（ａ）は、バブルジェット記録ヘッドのオリフィス側
から見た正面詳細部分図、図１１（ｂ）は、図１１
（ａ）に一点鎖線Ｘ−Ｘで示す部分で切断した場合の切
断面部分図である。

【００３７】これらの図に示された記録ヘッド４１は、
その裏面に電気熱変換体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４
５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。

【００３８】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をその低面としている。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。

【００３９】保護層５２は、熱発生部４８においては発
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の液流路を
満たしている液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電
極５３，５４間が短絡するのを防止し、更に隣接する電
極間における電気的リークを防止する役目を有してい
る。各液吐出部に設けられている液流路は、各液吐出部
の上流において、液流路の一部を構成する共通液室（不
図示）を介して連通されている。各液吐出部に設けられ
た電気熱変換体４２に接続されている電極５３，５４は
その設計上の都合により、前記上部層に保護されて熱作
用部の上流側において前記共通液室下を通るように設け
られている。

【００４０】このような液体噴射記録ヘッドにおいて
は、従来、電気熱変換体は、第１１図に示すように、基
板４３の一方の面上に所定の形状に積層された発熱抵抗
体層上に、所定の形状を有する電極層が、一対の電極５
３，５４（共通電極５３，選択電極５４である）間に接
続された前記発熱抵抗体層からなる熱発生部４８が基板
上の所定に位置に配置されるように積層されて形成され
ていた。従って、共通電極５３は折返し形状となり、共
通電極５３と選択電極５４とが交互に配列されるため
に、複数の熱発生部は共通電極を挟んだように配置され
ていた。

【００４１】図１２は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手
段の構造を説明するための詳細図で、図中、６１は発熱
抵抗体、６２は電極、６３は保護層、６４は電源装置を
示し、発熱抵抗体６１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
れらの発熱抵抗体６１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。

【００４２】発熱抵抗体６１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。発熱抵抗体６１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、0.001〜５μｍ、好適には0.01〜１μｍとされる。
電極６２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（アルミニウム），Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ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。

【００４３】保護層６３に要求される特性は、発熱抵抗
体６１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体６１を保護する
ということである。保護層６３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６３の膜厚は、通常は0.01〜１０μｍ、
好適には0.1〜５μｍ、最適には0.1〜３μｍとされるの
が望ましい。

【００４４】以上のようにして作成した記録ヘッドを、
発熱抵抗体が発熱しない状態では記録液体が吐出口から
吐出しない程度の圧力で記録液体を供給しながら画像信
号に従って電気・熱変換体にパルス的に電圧を印加して
記録を実行したところ、鮮明な画像が得られた。

【００４５】図１３は、その時の発熱体駆動回路の一例
を示すブロック図で、７１はフォトダイオード等で構成
される公知の読取り用の光学的入力フォトセンサ部で、
該光学的入力フォトセンサ部７１に入力した画像信号は
コンパレータ等の回路からなる処理回路７２で処理され
て、ドライブ回路７３に入力される。ドライブ回路７３
は、記録ヘッド７４を入力信号に従ってパルス幅、パル
ス振幅、繰り返し周波数等を制御してドライブする。

【００４６】例えば、最も簡便な記録では、入力画像信
号を処理回路７２において白黒判別してドライブ回路７
３に入力する。ドライブ回路７３では適当な液滴径を得
る為のパルス幅、パルス振幅及び所望の記録液滴密度を
得る為の繰り返し周波数を制御された信号に変換され
て、記録ヘッド７４を駆動する。又、階調を考慮した別
の記録法としては、１つには液滴径を変化させた記録、
又もう１つには記録液滴数を変化させた記録を次の様に
して行なうことも出来る。

【００４７】先ず、液滴径を変化させる記録法は、光学
的入力フォトセンサ部７１で入力した画像信号は、所望
の液滴径を得る為に定められた各々のレベルのパルス
幅、パルス振幅の駆動信号を出力する回路を複数有した
ドライブ回路７３のいずれのレベルの信号を出力する回
路で行なうべきかを処理回路７２で判別され処理され
る。又、記録液滴数を変化させる方法では、光学的入力
フォトセンサ部７１への入力信号は、処理回路７２にお
いてＡ／Ｄ変換されて出力され、該出力信号に従ってド
ライブ回路７３は１つの入力信号当りの噴出液滴の数を
変えて記録が行なわれる様に記録ヘッド７４を駆動する
信号を出力する。

【００４８】又、別の実施法として同様な装置を使用し
て発熱抵抗体が発熱しない状態で記録液体が吐出口から
あふれ出る程度以上の圧力で記録液体を記録ヘッド７４
に供給し乍ら、電気熱変換体に連続繰り返しパルスで電
圧を印加して記録を実行したところ、印加周波数に応じ
た個数の液滴が安定に且つ均一径で吐出噴射することが
確認された。この点から、記録ヘッド７４は高周波での
連続吐出に極めて有効に適用されることが判明した。
又、記録装置の主要部となる記録ヘッドは微小であるか
ら容易に複数個並べることが出来、高密度マルチオリフ
ィス化記録ヘッドが可能である。

【００４９】図１４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８０が、放電装置８１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。図１５乃至図２２は、それぞれ図１４に
示した放電電極の具体例を示す図で、図１５に示した例
は、電極８０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。

【００５０】図１６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。図１７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。図１８に示した例は、リ
ング状の電極にしたものであり、基本的には図１７に示
した例と同じであり、その変形実施例である。

【００５１】図１９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。図２０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、図１９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。

【００５２】図２１に示した例は、図２０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、図１９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。図２２に示し
た例は、図２１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。

【００５３】図２３乃至図３０は、上記記録ヘッドを記
録装置に組込んで実際に記録を行なう場合の制御機構を
説明するための図で、最初に、図２３乃至図２６を参照
しながら外部信号に従って各電気・熱変換体１１０₁，
１１０₂，……１１０₇を同時に制御して各吐出口１１１
₁，１１１₂，………１１１₇から同時に外部信号に応じ
た液吐出を行なう場合の例について説明する。

【００５４】まず、図２３は全体ブロック図で、コンピ
ュータのキーボード操作による入力信号１２０はインタ
ーフェース回路１２１からデータジェネレーター１２２
に入力される。次にキャラクタージェネレーター１２３
内の所望のキャラクターを選択し、プリントしやすい形
態にデータジェネレーター１２２にてデータ信号を配列
する。データジェネレーター１２２において配列された
データはバッファ回路１２４で一度記憶され、順次、ド
ライブ回路１２５₁−１２５₇に送られて各変換体１１０
₁，１１０₂，……１１０₇をドライブし、液滴を吐出す
る。制御回路１２６は各回路の入出力のタイミングを制
御したり、各回路の動作を指令する信号を出力する回路
である。

【００５５】図２４は図２３に示されるバッファ回路１
２４の動作を説明するタイミングチャートで、バッファ
回路１２４は図２４に示す様にデータジェネレーター１
２２で配列されたデータ信号Ｓ１０２をキャラクタージ
ェネレーターで発生されるキャラクタークロックＳ１０
１とタイミングされて入力し、もう一方のタイミングで
は順次ドライブ回路１２５₁〜１２５₇へ出力信号を与え
ている。図２３の例では、１つのバッファ回路で入出力
を行なったが複数のバッファ回路による制御、所謂ダブ
ルバッファリングを行なってもよい。即ち、一方のバッ
ファ回路が入力している時に他方のバッファ回路から出
力し次のタイミングでは逆の動作を各々のバッファ回路
で行なうやり方を採用しても良い。ダブルバッファで行
う場合には、液滴を連続して吐出させることも出来る。

【００５６】この様にして７個の変換体１１０₁，１１
０₂，……１１０₇は、例えば図２５に示す様な液滴吐出
タイミングチャートに従って同時に制御され、結果とし
て図２６に〇印にて示す様な印字を７個の吐出口から液
滴吐出をもって行なうことが出来る。なお、信号Ｓ１１
１〜Ｓ１１７の各々は、７個の変換体１１０₁，１１
０₂，……１１０₇の各々に印加される信号である。

【００５７】図２７乃至図３０は外部信号に従って各電
気・熱変換体を順次制御して、液滴吐出を各吐出口から
順次行なう制御機構の例を説明するための図で、図２７
には装置全体のブロック図が示されている。図２７にお
いて、外部信号Ｓ１３０はインターフェース回路１３１
を通って、データジェネレータ１３２でプリントしやす
い順序に配列される。図２７に示す例の様に、コラムご
とにプリントする例では、コラムごとにキャラクタージ
ェネレーター１３３からデータを読み出し、コラムバッ
ファ回路１３４に一旦蓄える。そしてコラムデータをキ
ャラクタージェネレーター１３３から読んでコラムバッ
ファ回路１３４₂に入力しているタイミングで、コラム
バッファ回路１３４₁からは別のデータが出力され、ド
ライブ回路１３５が動作される。

【００５８】図２８にはバッファ回路１３４の動作を説
明するタイミングチャートが示される。ドライブ回路１
３５から出力されたコラムデータ信号はゲート回路１３
７によって制御される各変換体１１０₁，１１０₂，……
１１０₇が順次駆動される。その時のタイミングチャー
トを図２８に示す。図において、Ｓ１４１はキャラクタ
ークロック、Ｓ１４２はコラムバッファ回路１３４₁へ
の入力信号、Ｓ１４３はコラムバッファ回路１３４₂へ
の入力信号、Ｓ１４４はコラムバッファ回路１３４₁か
ら出力される信号、Ｓ１４５はコラムバッファ回路１３
４₂から出力される信号を示す。結果として、例えば、
図２９に示すような液滴吐出タイミングに従って、７個
の吐出口から順次液滴が吐出されて、図３０に〇印にて
示す様な文字が印字される。なお、信号Ｓ１５１〜Ｓ１
５７の各々は、７個の変換体１１０₁，１１０₂，……１
１０₇の各々に印加される信号を示したものである。

【００５９】なお、制御機構をキャラクターの印字の例
で説明したが、複写画像等を得る場合にも同様の手法で
行なわれる。又、本例では７個の吐出口を有する記録ヘ
ッドを使用した例で説明したが、フルラインマルチオリ
フィスタイプの記録ヘッドを使用した場合にも同様の手
法で記録を行なうことが可能である。

【００６０】本発明による記録装置に使用される記録液
体は、後述する熱物性値及びその他の物性値を有する様
に材料の選択と組成成分の比が調合される他に従来の記
録法において使用されている記録液体と同様化学的物理
的に安定である他、応答性、忠実性、曳糸化能に優れて
いる事、液路殊に吐出口において固まらない事、流路中
を記録速度に応じた速度で流通し得る事、記録後、記録
部材への定着が速やかである事、記録濃度が充分である
事、貯蔵寿命が良好である事、等々の特性を与える様に
物性が調整される。

【００６１】本発明による記録装置に使用される記録液
体は、液媒体と記録像を形成する記録剤及び所望の特性
を得る為に添加される添加剤より構成され、前記の物性
値を得る範囲において液媒体及び添加剤の種類及び組成
比の選択によって、水性、非水性、溶解性、導電性、絶
縁性のいずれも得ることが出来る。液媒体としては、水
性媒体と非水性媒体とに大別されるが、使用される液媒
体は、前記の物性値を調合される記録液体が有する様に
他の選択される構成成分との組み合せを考慮して下記の
ものより選択される。

【００６２】その様な非水性媒体としては、例えばメチ
ルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコ
ール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコー
ル、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、
イソブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシル
アルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコー
ル、ノニルアルコール、デシルアルコール等の炭素数１
〜１０のアルキルアルコール；例えば、ヘキサン、オク
タン、シクロペンタン、ベンゼン、トルエン、キシロー
ル等の炭化水素系溶剤；例えば、四塩化炭素、トリクロ
ロエチレン、テトラクロロエタン、ジクロロベンゼン等
のハロゲン化炭化水素系溶剤；例えば、エチルエーテ
ル、ブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエー
テル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエー
テル系溶剤；例えば、アセトン、メチルエチルケトン、
メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘ
キサノン等のケトン系溶剤；ギ酸エチル、メチルアセテ
ート、プロピルアセテート、フェニルアセテート、エチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエス
テル系溶剤；例えばジアセトンアルコール等のアルコー
ル系溶剤；石油系炭化水素溶剤等が挙げられる。

【００６３】これ等の列挙した液媒体は使用される記録
剤や添加剤との親和性及び記録液体としての後述の諸特
性を満足し得る様に適宜選択して使用されるものである
が更に、後記の特性を有する記録液体が調合され得る範
囲内において、必要に応じて適宜二種以上を混合して使
用しても良い。又、上記の条件内においてこれ等非水性
媒体と水とを混合して使用しても良い。

【００６４】上記の液媒体の中、公害性、入手の容易
さ、調合のし易さ等の点を考慮すれば、水又は水・アル
コール系の液媒体が好適とされる。記録剤としては、調
合される記録液体が前記の諸物性値を有するようにされ
る他、長時間放置による液路内や記録液体供給タンク内
での沈降や凝集、更には、輸送管や液路の目詰りを起こ
さない様に、前記液媒体や添加剤との関係において材料
の選択がなされて使用される必要がある。この様な点か
らして、液媒体に溶解性の記録剤を使用するのが好まし
いが、液媒体に分散性又は難溶性の記録剤であっても、
液媒体に分散させる時の記録剤の粒径を充分小さくして
やれば使用され得る。

【００６５】使用され得る記録剤は、記録部材によっ
て、その記録条件に充分適合する様に適宜選択される。
記録剤としては染料及び顔料を挙げることが出来る。有
効に使用される染料は、調合された記録液体の後述の諸
特性を満足し得る様なものであり、好適に使用されるの
は、例えば水溶性染料としての直接染料、塩基性染料、
酸性染料、可溶性建染メ染料、酸性媒染染料、媒染染
料、非水溶性染料としての硫化染料、建染メ染料、酒精
溶染料、油溶染料、分散染料等の他、スレン染料、ナフ
トール染料、反応染料、クロム染料、１：２型錯塩染
料、１：１型錯塩染料、アゾイック染料、カチオン染料
等の中より選択されるものである。

【００６６】具体的には、例えば、レゾリングリルブル
ーＰＲＬ、レゾリンイエローＰＣＧ、レゾリンピンクＰ
ＲＲ、レゾリングリーンＰＢ（以上バイヤー製）、スミ
カロンブルーＳ−ＢＧ、スミカロンレッドＥ−ＥＢＬ、
スミカロンイエローＥ−４ＧＬ、スミカロンブリリアン
トブルーＳ−ＢＬ（以上住友化学製）、ダイヤニックス
イエロー−ＨＧ−ＳＥ、ダイヤニックスレッドＢＮ−Ｓ
Ｅ（以上三菱化成製）、カヤロンポリエステルライトフ
ラビン４ＧＬ、カヤロンポリエステルブルー３Ｒ−Ｓ
Ｆ、カヤロンポリエステルイエローＹＬ−ＳＥ、カヤセ
ットターキスブルー７７６、カヤセットイエロー９０
２、カヤセットレッド０２６、プロシオンレッドＨ−２
Ｂ、プロシオンブルーＨ−３Ｒ（以上日本化薬製）、レ
バフィックスゴールデンイエローＰ−Ｒ、レバフィック
スブリルレッドＰ−Ｂ、レバフィックスブリルオレンジ
Ｐ−ＧＲ（以上バイヤー製）、

【００６７】スミフィックスイエローＧＲＳ、スミフィ
ックスＢ、スミフィックスブリルレッドＢＳ、スミフィ
ックスブリルブルーＰＢ、ダイレクトブラック４０（以
上住友化学製）、ダイヤミラーブラウン３Ｇ、ダイヤミ
ラーイエローＧ、ダイヤミラーブルー３Ｒ、ダイヤミラ
ーブリルブルーＢ、ダイヤミラーブリルレッドＢＢ（以
上三菱化成製）、レマゾールレッドＢ、レマゾールブル
ー３Ｒ、レマゾールイエローＧＮＬ、レマゾールブリル
グリーン６Ｂ（以上ヘキスト社製）、チバクロンブリル
イエロー、チバクロンブリルレッド４ＧＥ（以上チバガ
イギー社製）、インジコ、ダイレクトテープブラックＥ
・Ｅｘ、ダイアミンブラックＢＨ、コンゴーレッド、シ
リアスブラックＢＨ、オレンジII、アミドブラック１０
Ｂ、オレンジＲＯ、メタニールイエロー、ビクトリアス
カーレット、ニグロシン、ダイアモンドブラックＰＢＢ
（以上イーゲー社製）、

【００６８】ダイアシドブルー３Ｇ、ダイアシドファス
ト・グリーンＧＷ、ダイアシド・ミーリングネービーブ
ルーＲ、インダンスレン（以上三菱化成製)、ザボン−
染料(ＢＡＳＦ製）、オラゾール染料(ＣＩＢＡ製）、ラ
ナシン−染料（三菱化成製）、ダイアクリルオレンジＲ
Ｌ−Ｅ、ダイアクリルブリリアントブルー２Ｂ−Ｅ、ダ
イアクリルターキスブルーＢＧ−Ｅ（三菱化成製）など
の中より前記の諸物性値が調合される記録液体に与えら
れるものが好ましく使用できる。これ等の染料は、所望
に応じて適宜選択されて使用される液媒体中に溶解又は
分散されて使用される。

【００６９】有効に使用される顔料としては、無機顔
料、有機顔料の中の多くのものが好適に使用される。そ
のような顔料として具体的に例示すれば無機顔料として
は、硫化カドミウム、硫黄、セレン、硫化亜鉛、スルホ
セレン化カドミウム、黄鉛、ジンククロメート、モリブ
デン赤、ギネー・グリーン、チタン白、亜鉛華、弁柄、
酸化クロムグリーン、鉛丹、酸個コバルト、チタン酸バ
リウム、チタニウムイエロー、鉄黒、紺青、リサージ、
カドミウムレッド、硫化銀、硫酸鉛、硫酸バリウム、群
青、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、鉛白、コバル
トバイオレット、コバルトブルー、エメラルドグリー
ン、カーボンブラック等が挙げられる。有機顔料として
は、その多くが染料に分類されているもので染料と重複
する場合が多いが、具体的には次のようなものが好適に
使用される。

【００７０】（ａ）不溶性アゾ系（ナフトール系）ブリリアントカーミンＢＳ、レーキカーミンＦＢ、ブリ
リアントファストスカーレッド、レーキレッド４Ｒ、パ
ラレッド、パーマネントレッドＲ、ファストレッドＦＧ
Ｒ、レーキボルドー５Ｂ、バーミリオンNO.1、バーミリ
オンNO.2、トルイジンマルーン。（ｂ）不溶性アゾ系（アニライド系）ジアゾイエロー、ファストイエローＧ、ファストイエロ
ー１０Ｇ、ジアゾオレンジ、バルカンオレンジ、パラゾ
ロンレッド。

【００７１】（ｃ）溶性アゾ系レーキオレンジ、ブリリアントカーミン３Ｂ、ブリリア
ントカーミン６Ｂ、ブリリアントスカーレットＧ、レー
キレッドＣ、レーキレッドＤ、レーキレッドＲ、ウォッ
チングレッド、レーキボルドー１０Ｂ、ボンマルーン
Ｌ、ボンマルーンＭ。（ｄ）フタロシアニン系フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、フタロ
シアニングリーン。（ｅ）染色レーキ系イエローレーキ、エオシンレーキ、ローズレーキ、バイ
オレッドレーキ、ブルーレーキ、グリーンレーキ、セピ
アレーキ。

【００７２】（ｆ）媒染系アリザリンレーキ、マダカーミン。（ｇ）建染系インダスレン系、ファストブルーレーキ（ＧＧＳ）。（ｈ）塩基性染料レーキ系ローダミンレーキ、マラカイトグリーンレーキ。（ｉ）酸性染料レーキ系ファストスカイブルー、キノリンイエローレーキ、キナ
クリドン系、ジオキサジン系。

【００７３】液媒体と記録剤との量的関係は、調合され
る他に液路の目詰り、液路内での記録液体の乾燥、記録
部材へ付与された時の滲みや乾燥速度等の条件から、重
量部で液媒体１００部に対して記録剤が通常１〜５０
部、好適には３〜３０部、最適には５〜１０部とされる
のが望ましい。記録液体が分散系（記録剤が液媒体中に
分散されている系）の場合、分散される記録剤の粒径
は、記録剤の種類、記録条件、液路の内径、吐出口径、
記録部材の種類等によって、適宜所望に従って決定され
るが、粒径が余り大きいと、貯蔵中に記録剤粒子の沈降
が起って、濃度の不均一化が生じたり、液路の目詰りが
起ったり或いは記録された画像に濃度班が生じたり等し
て好ましくない。

【００７４】このようなことを考慮すると、分散系記録
液体とされる場合の記録剤の粒径は、通常0.01〜８μと
されるのが望ましい。更に分散されている記録剤の粒径
分布は、出来る限り狭い方が好適であって、通常はＤ±
３μ、好適にはＤ±1.5μとされるのが望ましい（但し
Ｄは平均粒径を表わす）。使用される添加剤としては、
粘度調整剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤、比抵抗調整
剤、湿潤剤及び赤外線吸収発熱剤等が挙げられる。

【００７５】粘度調整剤や表面張力調整剤は、前記の物
性値を得る為の他に、記録速度に応じて充分なる流速で
液路中を流通し得ること、液路の吐出口において記録液
体の回り込みを防止し得ること、記録部材へ付与された
時の滲み（スポット径の広がり）を防止し得ること等の
為に添加される。粘度調整剤及び表面張力調整剤として
は、使用される液媒体及び記録剤に悪影響を及ぼさない
で効果的なものであれば通常知られているものの中より
適宜所望特性を満足するように選択されて使用される。

【００７６】具体的には、粘度調整剤としては、ポリビ
ニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カル
ボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、メチルセルロース、水溶性アクリル樹脂、ポリビニ
ルピロリドン、アラビアゴムスターチ等が好適なものと
して例示出来る。

【００７７】所望に応じて適宜選択されて好適に使用さ
れる、表面張力調整剤としては、アニオン系、カチオン
系及びノニオン系の界面活性剤が挙げられ、具体的に
は、アニオン系としてポリエチレングリコールエーテル
硫酸、エステル塩等、カチオン系としてポリ２−ビニル
ピリジン誘導体、ポリ４−ビニルピリジン誘導体等、ノ
ニオン系としてポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソ
ルビタンモノアルキルエステル、ポリオキシエチレンア
ルキルアミン等が挙げられる。

【００７８】これ等の界面活性剤の他、ジエタノールア
ミン、プロパノールアミン、モルホリン酸等のアミン
酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム等の塩基性
物質、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の置換ピロリドン
等も有効に使用される。これ等の表面張力調整剤は、所
望の値の表面張力を有する記録液体が調合されるよう
に、互いに又は他の構成成分に悪影響を及ぼさず且つ前
記の物性値が調合される記録液体に与えられる範囲内に
おいて必要に応じて二種以上混合して使用しても良い。

【００７９】これ等表面張力調整剤の添加量は種類、調
合される記録液体の他の構成成分種及び所望される記録
特性に応じて適宜決定されるものであるが、記録液体１
重量部に対して、通常は0.0001〜0.1重量部、好適には
0.001〜0.01重量部とされるのが望ましい。ｐＨ調整剤
は、調合された記録液体の化学的安定性、例えば、長時
間の保存による物性の変化や記録剤その他の成分の沈降
や凝集を防止する為に所定のｐＨ値となるように前記の
諸特性値を逸脱しない範囲で適時適当量添加される。

【００８０】本発明において好適に使用されるｐＨ調整
剤としては、調合される記録液体に悪影響を及ぼさずに
所望のｐＨ値に制御出来るものであれば大概のものを挙
げることが出来る。そのようなｐＨ調整剤としては具体
的に例示すれば低級アルカノールアミン、例えばアルカ
リ金属水酸化物等の一価の水酸化物、水酸化アンモニウ
ム等が挙げられる。これ等のｐＨ調整剤は、調合される
記録液体が前記の物性値をはずれない範囲で所望のｐＨ
値を有するように必要量添加される。

【００８１】使用される潤滑剤としては、調合される記
録液体が後記の諸物性値を逸脱しない範囲で本発明に係
わる技術分野において通常知られているものの中より有
効であるもの、殊に熱的に安定なものが好適に使用され
る。このような潤滑剤として具体的に示せば、例えばポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の
ポリアルキレングリコール、ブチレングリコール、ヘキ
シレングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原
子を含むアルキレングリコール；例えばエチレングリコ
ールメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエー
テル、ジエチレングリコールエチルエーテル等のジエチ
レングリコールの低級アルキルエーテル；グリセリン；
例えばメトオキシトリグリコール、エトオキシトリグリ
コール等の低級アルコールオキシトリグリコール；Ｎ−
ビニル−２−ピロリドンオリゴマー；等が挙げられる。

【００８２】これ等の潤滑剤は、記録液体に所望される
特性を満足するように所望に応じて必要量添加されるも
のであるが、その添加量は記録液体全重量に対して、通
常0.1〜１０wt％、好適には0.1〜８wt％、最適には0.2
〜７wt％とされるのが望ましい。又、上記の潤滑剤は、
単独で使用される他、互いに悪影響を及ぼさない条件に
おいて二種以上混用しても良い。

【００８３】本発明の記録装置に使用される記録液体に
は、上記のような添加剤が所望に応じて必要量添加され
るが、更に記録部材に付着する場合の記録液体被膜の形
成性、被膜強度に優れたものを得るために、例えばアル
キッド樹脂、アクリル樹脂、アクリルアミド樹脂、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の樹脂重合
体が添加されても良い。本発明の記録装置に使用される
記録液体は、前述した諸記録特性を具備するように、比
熱、熱膨張係数、熱伝導率、粘性、表面張力、ｐＨ及び
帯電された記録液滴を使用して記録する場合には比抵抗
等の特性値が特性の条件範囲にあるように調合されるの
が望ましい。すなわち、これ等の諸特性は、曳糸現象の
安定性、熱エネルギー作用に対する応答性及び忠実性、
画像濃度、化学的安定性、液路内での流動性等に重要な
関連性を有しているので、本発明においては記録液体の
調合の際、これ等に充分注意を払う必要がある。

【００８４】本発明の記録装置に有効に使用され得る記
録液体の上記諸特性としては、下記の第１表に示される
ごときの値とされるのが望ましてが、列挙された物性の
総てが表１に示されるごとき数値条件を満足する必要は
なく、要求される記録特性に応じて、これ等の物性の幾
つかが表１の条件を満足する値を取れば良いものであ
る。しかしながら、比熱、熱膨張係数、熱伝導率、粘
性、表面張力に関しては、表１の値に規定されるのが望
ましい。勿論、調合された記録液体の上記諸特性の中で
表１に示される値を満足するものが多い程良好な記録が
行われることは言うまでも無い。

【００８５】

【表１】

【００８６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、吐出口部の変形、閉そく（切削粉あるいは接
着剤の流入による）がなく、高精度の吐出口が得られ、
粒子化特性のバラツキがない優れたヘッドとなる。ま
た、接着等を行なわないため、製造組立コストが安い等
の利点がある。さらに、流路が光沢を有する平滑な面で
構成されたＶ字状溝を有しているので、液滴の吐出性能
の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体噴射記録ヘッドの一実施例
を説明するための要部構成図である。

【図２】本発明の実施に使用されるインクジェットヘ
ッドの溝付基板の一例を説明するための要部斜視図であ
る。

【図３】本発明の実施に使用される溝付基板の製作方
法の一例を説明するための工程図である。

【図４】本発明による記録ヘッドの要部構成図（その
１）である。

【図５】本発明による記録ヘッドの要部構成図（その
２）である。

【図６】本発明による記録ヘッドの要部構成図（その
３）である。

【図７】本発明が適用されるインクジェットヘッドの
一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をするた
めの図である。

【図８】バブルジェットヘッドの一例を示す斜視図で
ある。

【図９】図８に示したバルブジェットヘッドの分解斜
視図である。

【図１０】図９に示した蓋基板を裏側から見た図であ
る。

【図１１】バブルジェット記録ヘッドの詳細を説明す
るための図である。

【図１２】発熱抵抗体を用いた気泡発生手段の構造を
説明するための図である。

【図１３】発熱体駆動回路の一例を説明するためのブ
ロック図である。

【図１４】放電を利用した気泡発生手段の一例を説明
するための図である。

【図１５】図１４に示した放電電極の具体例（その
１）を示す図である。

【図１６】図１４に示した放電電極の具体例（その
２）を示す図である。

【図１７】図１４に示した放電電極の具体例（その
３）を示す図である。

【図１８】図１４に示した放電電極の具体例（その
４）を示す図である。

【図１９】図１４に示した放電電極の具体例（その
５）を示す図である。

【図２０】図１４に示した放電電極の具体例（その
６）を示す図である。

【図２１】図１４に示した放電電極の具体例（その
７）を示す図である。

【図２２】図１４に示した放電電極の具体例（その
８）を示す図である。

【図２３】記録ヘッドを記録装置に組み込んで記録を
行なう場合の制御例を説明するための図である。

【図２４】図２３に示したバッファ回路の動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図２５】図２３における液滴吐出タイミングチャー
トである。

【図２６】図２５における印字例を示す図である。

【図２７】記録ヘッドを記録装置に組み込んで記録を
行なう場合の制御例を説明するための図である。

【図２８】図２７に示したバッファ回路の動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図２９】図２７における液滴吐出タイミングチャー
トである。

【図３０】図２９における印字例を示す図である。

【図３１】従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…発熱体基板、１２…溝付基板、１２ａ…Ｖ字状
溝、１３…流路、１４…発熱体、１５…吐出口、１６…
吐出口側端面、１７…熱酸化膜、１７ａ…露出部、１８
…フォトレジストパターン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録液体を収容するための液室と、該液
室に連絡して平行に並べられた複数の流路と、前記液室
に形成された記録液体流入口とよりなる蓋基板と、該蓋
基板と係合し、前記液室および前記流路を構成し、該流
路に対応して設けられ、前記記録液体に熱によって気泡
を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力によっ
て、前記流路の先から液体を小滴として吐出させるため
の熱エネルギー発生手段を有するほぼ平板状の基板とを
積層して成る液体噴射記録ヘッドにおいて、前記蓋基板
は、（１００）面の単結晶Ｓｉよりなり、前記複数の流
路は、等価な二つの光沢を有する平滑な（１１１）面で
構成されたＶ字状溝であることを特徴とする液体噴射記
録ヘッド。
【請求項２】前記Ｖ字状溝は、ＳｉＯ₂によってイン
クから保護されていることを特徴とする請求項１記載の
液体噴射記録ヘッド。