JPS61104858A - 液体噴射記録装置の製造方法 - 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】 本発明は、ノンインパクト記録装置の１つである多色用
液体噴射記録装置の製造方法に関し、特に液体噴射複写
機やファクシミリプリング−の様な装置に用いられる多
色画像用液体噴射装置の製造方法に関する。

ノンインパクト記録法中でも所謂インクジェット記録法
は、高速記録が可能であること、普通紙に特別の定着処
理を必要とせずに記録が行なえること等の利点があり、
極めて有力な記録法である。

この種の記録法に於いては、所謂インクと称される液体
を吐出させ液滴として飛翔する為の吐出口（吐出オリフ
ィス）と、液体が歳入する為の流入口とを有する記録ヘ
ッドが使用されている。

斯かる記録ヘッドには、前記吐出オリフィスから液体を
吐出させる方法によって種々の構造を有するものが知ら
れている。

例えば、圧力、ピエゾ振動子による機械的振動、或いは
静電引力等によって、吐出オリフィスから液滴を吐出さ
せ、８＃液滴に信号に応じた電荷を与え、これを静電的
に偏向させて記録する方法；或いは信号に対応し記録に
必要な液滴のみを静電引力或いはピエゾ振動子の振動等
により発生させる方法等が知られている。

記録画像の多色化に際しては、使用される色調の液体の
それぞれについて上記の様な記録ヘッドを設けている。

ところが従来の装置には、構造上、高速記録化上、解像
度或いは中間調の再現性等に於いて何らかの問題点があ
る。

例えば、ピエゾ振動子の振動によって記録に使用される
液滴のみを発生せしめる装置或いは吐出オリスイスから
吐出した液体を帯電電極で帯電させ偏向電極により偏向
させる装置等では、ピエゾ振動子或いは帯電電極・偏向
電極等を小型化することが困難であって、高密度マルチ
オリフィス化が事実上不可能である。この意味で高速記
録化が難しいこと、殊に解像度を高くして記録速度を上
げることが非常に困難になるという問題がある。

ヌ、従来の装置では、ヘッドの小型化が難しいので通常
は多色液体を吐出させる各々のベットを互いにある距離
だけ分離して設けている。

これらのヘッドは記録部材との相対速度及び吐出オリフ
ィス相互の距離に対応したタイミングだけずらして駆動
され、記録部材上の所定位置に多色液体を付着させる様
になっている。

ヘッドの駆動タイミングをずらさない場合には　各ヘッ
ドからの液滴の飛翔経路が記録部材上でほぼ一点に収束
する様な配置にしてあり、この時には（ヘッドの小型化
が難しいので）。

吐出オリフィスと記録部材との間の距離をかなり大きく
している。

或いは帯電した液滴を偏向するタイプの装置では、液滴
の偏向用信号レベルを多くとり、吐出オリフィス相互の
分離を補う方法等が採用されている。

ところがこれらの方法では、複数のヘッドを分離して設
置しており、ヘッド部全体としてはかなり大きなものに
なること、液滴の飛翔経路を長くするとヘッドの駆動タ
イミングのわずかなズレ、ヘッド或いは記録部材の振動
等が記録部材上で大きな色ズレを生ずること、液滴を偏
向するタイプでは、驕号電圧が高くなったり、信号制御
が複雑になること等の問題がある。

本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであって１本
出願人により既に出願された熱エネルギーの作用によっ
て液体を吐出させる装置を特に多色記録用に改良したも
のである。

即ち本発明の主たる目的は、高密度マルチオリフィス化
が容易で、高速記録に適した多色用液体噴射装置の製造
方法を提供することにある。

本発明の別な目的は、解像度或いは中間調の再現性に優
れた多色画像を与える多色用液体噴射装置の製造方法を
提供することにある。

又、本発明の別な目的は、ヘッドが小型化され且つ信号
制御が容易な多色用液体噴射装置の製造方法を提供する
ことにある。

この様な目的を達成する本発明とは要するに熱エネルギ
ーの作用によって液体を吐出させ液滴として飛翔させる
液体噴射記録装置の製造方法であって、 基板上に熱エネルギー発生手段を設ける工程前記熱エネ
ルギー発生手段に対応して前記熱エネルギーが液体に作
用する部分である熱作用部及び該熱作用部に連通ずるオ
リフィスを設ける工程 前記熱作用部に供給される色の液体に対応して異なった
２色以上の液体を供給する為の液体供給部を設ける工程
を含むことを特徴とする液体噴射記録装置の製造方法に
ある。

この様に、熱エネルギーの作用によって液体を吐出させ
る本発明の多色用液体噴射装置の製造方法は、吐出オリ
フィス近傍の構造、システム全体の構成が簡単であるの
みならず、高密度マルチオリフィス化が容易に精度良く
行なえる。又、吐出オリフィスを高密度マルチオリフィ
スアレーとすることによって、解像度或いは中間調等に
於いて画質？低下させることなく高速記録が行なえ、更
に高密度マルチオリフイスアレーが罪名−に小型化され
て所謂フラットヘッドの形ｙ島で記録を行なうことがで
き　しかも安価に製造することができる等の利点を有し
ている。

以下本発明を図面により説明する。゛ 第１図は熱エネルキーの作用によって液体を吐出させる
装置の液体吐出原理を示す説明図である。＃ち、ノズル
状に形成された液室１内には、貯蔵タンク、供給管、フ
ィルター等の液体供給部から液体３が供給されている。

尚　液体３には、それだけでは吐出オリフィス２から吐
出されない程度で圧力Ｐが加えられることがある。今、
吐出オリフィス２かも文の距離の液体３ａが熱エネルギ
ーの作用を受けると、液体３ａは急激な状態変化（体積
膨張或いは気泡の発生等）を生じる為、エネルギー量に
応じて見向に存在する液体３ｂの一部又は全部が吐出オ
リフィス２から吐出される。液体は記録部材４方向に液
滴５として飛翔して所定位置に付着する。

第２図は、］−記の原理で液体を吐出させる本発明液体
噴射装置全体を示す模式図である。

以下の説明では、典型的な例として３色の液体Ａ、Ｂ、
Ｃを用いる装置を示すが、本発明は何らこれに限るもの
ではなく、２色以上あればすべて本発明に含まれるもの
である。

第２図に示す装置には、異なる色の液体Ａ。

Ｂ、Ｃの各々に対応して、供給部６Ａ　、　６Ｂ　。

６Ｃ，熱作用部７Ａ　、７Ｂ　、７Ｃ，熱エネルギー発
生手段８Ａ　、８Ｂ　、８Ｃ及び吐出オリフィス９Ａ、
９Ｂ、９Ｃ等が設けられている。

但し熱作用部、熱エネルギー発生手段、及び吐出オリフ
ィスを更に複数個設けても良いが。

供給部から吐出オリフィスまでの装置内の液体流路には
、色調の異なる２種以上の液体が混合して収容されるこ
とはない。

熱作用部７Ａ、７Ｂ、７Ｃは第１図の３ａに対応する部
分であって、熱エネルギーを付与された液体が状態変化
を起こす空間である。

熱エネルギー発生手段８Ａ、８Ｂ、８Ｃとしては、サー
マルヘッドに於ける発熱抵抗体、ベルチェ素子、発熱抵
抗線とベルチェ素子との組み合わせ等の電気熱変換体、
或いはレーザー光の様な高エネルギー輻射線等が挙げら
れる。

熱エネルギー発生手段は、熱作用部の内壁又は外壁に、
或いは特にレーザー光の様な輻射線を使用する場合には
、熱作用部内の液体に熱エネルギーを与えうる適当な位
置に設置される。

これらの熱エネルギー発生手段は、入力信号としての多
色情報に従って制御部１０により選択的に駆動される。

但し、本発明の装置を複写機ファクシミリ等の記録装置
として使用する場合には、第２図に示す様にレンズ、フ
ィルター或いは受光素子等から成る光検知手段りが設け
られ、原稿１１から多色情報を得る。一方、電子計算機
等の端末記録装置として使用する場合には、計算機等か
らの出力が多色情報の形態をとっていることが多く、必
ずしも光検知手段りは必要でない。

〃Ｉ御郡部１０しては、熱エネルギー発生手段８Ａ〜８
Ｃを多色情報に応じて選択的に駆動する為の手段：例え
ば熱エネルギー発生手段として電気熱変換体を用いパル
ス状の信号で駆動する場合には、クロック発生器、シフ
トレジスター、メモリー、駆動回路、記録部材とヘット
との相対移動速度を設定する同期手段等、又。

更にエネルギー輻射線が利用される場合には。

特に音響光学変調器、光偏光器等の光学系が挙げられる
。

記録用の液体は、上記の制御部と関連して得ようとする
記録の種類；例えばグラフィック記録（所謂ｒｆａｌｓ
ｅ　　Ｃ０ＩＯｒＪ記録）、天然色記録（所謂ｔｒｕｅ
　　ｃｏｌｏｒ記録）或いは特別な例として書類、校正
原稿の様な黒・赤２色の記録等に従って選定される。

例えばグラフィック記録では、一般に多色情報の形態に
ある電子計算機の出力が記録されるものであり、液体と
しては任意の色のものが使用される。

又、天然色記録では、原稿の情報を赤、緑。

／ｉ°のそれぞれのフィルターを介して３個の受光素子
で受け、分光信号とする。液体には、前記フィルターの
補色に相当するシアン、マゼンタ、イエローの液体が使
用される。これら３原色の各液体を収容するヘッドの熱
作用部では、前記分光信号に従って制御部により、電気
熱変換体が駆動される。

そして本発明の装置を次に述べる様な発熱体基板、溝つ
きプレート、液体供給用ブロック等から成る構造にした
場合には、特に好ましい結果が得られる。

第３図（Ｌ）は本発明の１つの実施態様を表わす斜視図
である。即ちカラー画像を得るための装置には１発熱抵
抗体を有する発熱体基板１２、液体供給溝が形成されて
いる溝つきプレート１３．多色記録用の液体Ａ、Ｂ、Ｃ
を供給する為のブロック１４Ａ、１４Ｂ、１４ｃ及び供
給管１５Ａ、１５Ｅ、１５Ｃ１或いは画像信号印加用の
プリント基板１６等が設置され、ヘッドが構成される。

尚、ヒートシンクとして熱伝導性が良い基板１７或いは
所望の吐出オリフィス１８を形成する為に吐出オリフィ
ス板１９が貼付されることもある。

第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示すヘッド部を形成する
各ブロックの説明図である０発熱体基板１２は、アルミ
ナ等の基板２０．蓄熱層２１等の上にＺ　ｒＢ２又はＨ
ｆＢ２等の薄膜による発熱抵抗体２２・アルミ層の選択
電極２３及び共通電極２４等から成る電気熱変換体が形
成された構造を有する。又、図には示されていないが、
酸化シリコンの保護層で基板１２の全面がおおわれてい
る。溝つきプレート１３には、第３図（ａ）かられかる
様に、ガラス、プラスチック等の基板に多色液体を通す
溝２５（ダイアモンド製マイクロカッターで切削）と液
体供給穴２６とが形成される。液体供給穴２６は１例え
ば３色の液体を用いるならば溝２５の３本おきというよ
うに使用される液体の色と同じ数の溝２５毎に、電子ビ
ーム等で加工される。一方液体供給ブロック１４Ｃにも
、この穴２Ｇと一致する位置に穴２７が形成される０図
には、１つのブ凸ツク１４ｃのみが示されているが他の
色Ａ、Ｈの液体用のブロック１４Ａ及び１４Ｂも同様に
して溝つきプレート１３土に設置される。この様に準備
された発熱体基板溝つきプレート、供給ブロック等は。

発熱抵抗体及び溝が一対一で対応する位置になる様にし
て一体化される。尚、２８Ｃは液体を装置内に充填する
際のアワ抜きパイプである。

第３図（Ｃ）は第３図（ｂ）に示す構成ブロックをＸ−
Ｙに沿って切断した断面図である。

図に於いて、２９はプリント基板に形成された電気熱変
換体駆動用の電極、３０は発熱体基板の全面に形成され
ている保護層、及び破線で囲まれた部分３１は熱作用部
である。又共通電極２４は、この図に示されている様に
発熱体基板１２の上面に形成されていると、電極の取り
出しが容易になることがある。

この様な構成にすることにより、多色液体用の吐出オリ
フィスが高密度で配列したマルチオリフィスアレーが容
易に得られる。一般に数多くのドツトから構成される多
色画像に於いてはドツトの位置ずれが１５０．〜１７０
ｐ程度を越えると中間調の再現性の低下或いは色ズレ等
が顕著になると言われているが１本発明の液体噴射装置
では、吐出オリフィス密度ｌＯ本／　ｍ　ｍ以上で吐出
オリフィスを配置することもでき、上記の限界値範囲内
で吐出オリフィスを形成できる為、解像度、中間調の再
現性等に於いて極めて好ましい結果が得られる。更にオ
リフィスアレーとして厚みが小さく非常にコンパクトな
構造となっている。

尚、吐出オリフィス密度と光検知手段の受光素子密度と
は、一画素分について対応していれば良く１例えば３Ｉ
Ｋ色の液体で天然色記録を行なう場合には、吐出オリフ
ィス密度１２本／ｍｍとすると、受光素子密度は、４木
／　ｍ　ｍ程度フ良いことになる。

次に第４図（ａ）は、本発明の別の実施態様を示す斜視
図である。即ち上記第２図及び第３図に示すものとは若
干異なり、液体の流路が装置内で屈折して設けられてい
るものである。この装置では、吐出オリフィス１８は、
溝つきプレート１３及び吐出流路プレート３２によって
形成される構造となっている。但し、発熱体基板１２、
溝つきプレー）１３、Ａ、Ｂ及びＣの多色液体を供給す
るブロック１４Ａ、１４Ｂ。

１４ｃ及び供給管１５Ａ、１５Ｂ、１５ｃ。

信号印加用の電極を有する基板１６．　　ヒートシンク
用の基板１７、或いは吐出オリアイス板１９等について
は、第２図及び第３図に示すものと同様にして形成され
る。

第４図（ｂ）は上記の装置の構成ブロックを示す説明図
である（信号印加用の電極を有する基板１６は図示され
ていない）、吐出オリフィスは溝つきプレート１３の端
面と、該プレートと同様に１ｌＩ３３が形成されている
吐出流路プレート３２とで溝つきプレートの上面に形成
される様になっている。

第４図（Ｃ）は、＠４図（ｂ）をＷ−Ｚに沿って切断し
た断面図であり、１つの供給ブロックについて示しであ
る。この図から明らかな様に、液体の流路は破線で囲ま
れる熱作用部３１で屈折する構造となる。その為発熱抵
抗体の面が吐出オリフィス方向に対向し、吐出効率、吐
出応答性等の点で良好な結果が得られる。尚、液体の流
路の屈折角は、図に示される様に、はぼ直角にする場合
に限らず、いろいろな角度をとることができる。

第５図（５Ｌ）には多色フルチオリフイスアレーの全体
斜視図が示されている。即ちこの図は３色の液体を吐出
させる為の３個のフルチオリフイスアレー１８Ａ、１８
Ｂ及び１８Ｃが重なり合っている例であり、３色の液体
Ａ、Ｂ及びＣは任意の色であって良く、第２因の説明で
述べた様にグラフィック記録、天然色記録液或いは書類
校正原稿等の記録などの様に所望される記録に合わせて
選択される。

又、１２，１３，１４．１５等の数字は第３図〜第４図
中のものと同じものを示す。

この様にマルチオリフィスアレーを正ね合わせる場合に
は、各アレ」の吐出オリフィスからの液滴の飛翔経路が
記録部材上で一点に集中する配置が解像度中間色調の再
現性の点で好ましく、第６図には、各所のマルチオリフ
ィスアレー（３４Ａ、３４Ｅ及び３４Ｃ）を互いに角度
θで配置する例の断面図が示されている。この角度θは
、各７レーの厚ミ、吐出オリフィスから記録部材までの
距離等によって決定される。

この様なマルチオリフィスアレーを有する装置を複写機
・ファクシミリの様な記録装置に用いる場合には、光検
知手段にライン状の受光素子を利用すると、１回の走査
により高速且つ高解像度の記録が行なえるという利点が
発揮される。更に制御部には駆動タイミングをずらす為
の特別な遅延回路、メモリー等を設ける必要もなく、制
御部を簡略化できること、オリフィスアレーの作成が容
易であること等の点で特に好ましい。

本発明によれば高密度マルチオリフィスアレーが小型化
され、各アレー１ｉ距離を接近させることができる為、
第７図の様な配置（第６図に於いてθ→０とした場合に
相当する）にしても良い、この場合には、各アレーの設
置順序に従って駆動タイミングをずらす必要があるが、
従来の装置に比べればオリフィス数の肩のヘッド全体が
小さくできること、信号制御がしやすいこと、色ズレを
生ずる原因が少なくなること等の利点が充分に発揮され
る。

ｗ４８図（Ｌ）は、第３図に示す装置の変形例として、
吐出オリフィスから吐出される多色の液滴の飛翔方向が
、記録部材上で一点に収束する様に、１Ｊ２５及び発熱
抵抗体２２が形成されたマルチオリフィスアレーを示す
、但し、第６図に示した多色液体のマルチオリフィスア
レーを互いに角度θで配置するものとは異なり、一つの
マルチオリフィスアレ一平面上において液滴の飛翔経路
が一点して収束する吐出オリフィス配置となっている６
図では３色の液体が使用される例として、各溝２５の３
本毎に同一の液体か収容される例が示しである。液体供
給ブロックＬ４Ｃは３色Ａ、Ｂ、Ｃの液体のうちＣの液
体を供給する為のものであり、溝つきプレート１３上の
穴２６とともに溝３本に対応する間隔毎に穴２７があけ
られている０図には示されていないが、Ａ及びＢの液体
の為の供給ブロック１４Ａ及び１４Ｂが設けられること
は第３図（＆）に示すものと同様である。

この様なオリフィス配置にすれば、多色用の高密度マル
チオリフィスアレーが一つの基板で得られる。しかも、
吐出オリフィスと記録部材との距離を小さくすることが
でき、記録部材上での色ズレを少なくすることができる
。

第８図（ｂ）はこの場合の発熱体基板１２′の平面図を
示す６発熱抵抗体２２は、液滴を収束する為に、溝、２
５を吐出オリフィス先端の近傍で曲折させるのに対応し
たパターンで形成されている。

第８図（Ｃ）は第８図（ａ）の吐出オリフィス７レーの
一部をヘッドとする例であって、Ａ、Ｂ及びＣの各色の
液体用に一部ずつの吐出オリフィスが設けである。１２
″は発熱体基板、１４′は各色の液体供給ブロックであ
り。

その他の番号は第３図中と同じものを示す。

この様な構成のヘッドは、多色液体用の吐出オリフィス
を備えた超小型ヘッドであり、記録部材上での色ズレを
抑えることができる為。

中間色調の再現性の点で良好な結果が得られる。又、超
小型のヘッドであるから、高速記録化を目的として複数
個設けてもヘッド全体として構成をコンパクトにするこ
とができる。

第９図はｉ３図に示す液体噴射装置全体の模式図であり
、複写機或いはファクシミリの様な記録装置を例にして
作動状況を述べる。つまりカラー原−稿（図には示され
ていない）の情報は、レンズ・色フイルタ−・ＣＣＤの
様な受光素子等の光検知手段（図には示されていない〕
により分光信号Ｓとなって制御部１０へ搬送される。電
気熱変換体は、制御部１０により分光信号Ｓに従って選
択的に駆動される。

尚、制御部１０には必要に応じてカラ１−信号の補正、
遅延等の機能をもたせることもある。

マルチオリフィスアレーには、液体供給部６Ａ、６Ｂ、
６Ｃから供給プごツク１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃを通じ
て３原色の液体が供給されており１選択的に駆動される
電気熱変換体により所定位置の吐出オリフィスから所定
の色の液体が吐出される（この図では吐出オリフィスの
密度を実際より粗かく示しである）。

実施例１ 第３図に示す装置を以下の要領で作成した。

０．６　ｍｍノＡ　ｌ　２０３製の基板２０上に蓄熱層
２１として、５ｉ０２を３用の厚さになるようにスパッ
タリングし発熱抵抗体２２としてＺｒＢ２をａＯＯ人、
電極として人文を５０００人の層厚に積層した後、選択
ホトエツチングで幅５０浜長さ３００ルの２００Ωの発
熱抵抗体１１１用のピッチで１０００個形成した。続い
て、５ｉ０２を１ルの厚さにスパッタリングして絶縁保
護層３０を形成し電気・熱変換体部を完成した。

次に、ガラス板に微細カッティング機により＠６０ル深
さ６０ル、ピッチＩｌｌ島（つまり吐出オリフィス密度
９木／ｍｍ）の溝を形成した溝つきプレート１３、及び
ガラス製の供給ブロック１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを上記
の様にして電気・熱変換体部の設けられた基板ｌｚ上に
接着し、続いて斯かる接着面とは反対側の面にＡｎのヒ
ートシンク１７を接着した。

本例では、吐出オリフィス１８は充分小さいので形成さ
れたオリフィスの先端に吐出オリフィス板を設は所望径
のオリフィスを形成する様な特別な処置は行わなかった
が、形成される吐出オリフィスの内径が大きいか又は、
吐出特性を更に良好にしたい場合或いは吐出液滴形状寸
法を所望のものにしたい場合等では、オリフィス先端部
に新たに所望の形状寸法の吐出オリフィス板をつけても
よい。

以上の様にして作成した記録ヘッド（吐出オリフィス密
度９木／　ｍ　ｍ　、総オリフィス数１０００本）を制
御回路、光検知手段等と組み合わせ１発熱抵抗体２２が
発熱しない状態では液体が吐出オリフィス１８から吐出
しない程度の圧力で液体を供給し乍ら画像信号に従って
１ｏｏｏ個の電気・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、解像度。

中間調に優れたカラー画像が得られた。又、記録速度も
非常に大きかった。

この時の記録条件を下記の第１表に示す。

第１表 尚、液体として下記の組成のものと用いたがほぼ同様に
良好な結果を得た。

第５図（ａ）はマルチオリフィスアレーの配置を示す模
式図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）に示すマルチオリフ
ィスアレーの一つの断面図、第６図及び第７図はマルチ
オリフィスアレーの配置を水装置の全体の構成を示す説
明図である。

ただし囚に於いて。

１−ｍ−液室、 ２．９Ａ、９Ｂ、９Ｃ−−一吐出オリフイス。

３−ｍ−液体、 ４−ｍ−記録部材、 ５−−一液滴、 ６Ａ　、６Ｂ　、６Ｃ−−一液体供給部７Ａ　、７Ｂ　
、７Ｃ−−一熱作用部、８Ａ、８Ｂ、８Ｇ−−一熱エネ
ルギー発生手段、１０−−一制御部、 １１−ｍ−原稿、　　である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱エネルギーの作用によって液体を吐出させ液滴として
   飛翔させる液体噴射記録装置の製造方法であって、 基板上に熱エネルギー発生手段を設ける工程前記熱エネ
   ルギー発生手段に対応して前記熱エネルギーが液体に作
   用する部分である熱作用部及び該熱作用部に連通するオ
   リフィスを設ける工程 前記熱作用部に供給される色の液体に対応して異なった
   ２色以上の液体を供給する為の液体供給部を設ける工程
   を含むことを特徴とする液体噴射記録装置の製造方法。