JP2000326513A

JP2000326513A - インクジェット記録装置及び記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2000326513A
Application number: JP14197099A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Okano; 守岡野; Yoshinobu Fukano; 善信深野; Seiji Yonekura; 清治米倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】隣接電極間のクロストークによる画像劣化を防
止することができるインクジェット記録装置を提供す
る。【解決手段】記録ヘッド５の絶縁性ヘッド基板１０上に
は、複数のインク吐出部材１２が、その先端を共通電極
６側に向けた状態で、記録媒体搬送路８を横切る方向に
所定のピッチで並べられている。これらのインク吐出部
材１２には、１本おきに、記録媒体７の搬送方向への所
定量ｄの位置ズレが与えられている。そして、偶数番目
のインク吐出部材１２と奇数番目のインク吐出部材１２
とから交互にインクが吐出するように、各インク吐出部
材１２に対応付けられた記録電極への電圧印加タイミン
グがずらされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電方式のインク
ジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微小なインク吐出部からインク液滴を記
録媒体に直接吹きつけることによって記録媒体上にドッ
トを形成するインクジェット記録装置のインク吐出原理
の１つとして、インクを静電気力によって引く静電記録
方式がある。この静電記録方式は、記録電極への印加電
圧のパルス幅変調によるインク吐出量の制御が可能であ
るため、高精細インクジェットプリンタを実現する方式
として注目されている。

【０００３】例えば、特表平７−５０２２１８号公報お
よび特開平１０−５２９１９号公報には、バイアス電圧
の印加中に記録電極先端付近に形成された色剤凝集物
を、画像情報に応じたパルス電圧の重畳的な印加によっ
て記録媒体に向けて吐出させる技術が開示されている。
これらの公報に開示されている技術は、インク目詰りを
起こしやすいノズル孔を必要としない。したがって、こ
の技術によれば、インク吐出安定性に優れたインクジェ
ット記録装置を実現することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特表平
７−５０２２１８号公報および特開平１０−５２９１９
号公報記載の技術をライン型のインクジェット記録装置
に適用すると、隣接記録電極間に電気的相互干渉(クロ
ストーク)が生じ、記録媒体上の画像が乱れることがあ
る。例えば、連続する３本の記録電極Ａ_i-1,Ａ_i,Ａ_i+1
のうち、隣接する２本の記録電極Ａ_i-1,Ａ_iにだけパル
ス電圧が印加された場合、両側の記録電極Ａ_i-1,Ａ_i+1
からのクロストークの影響によって、中央の記録電極Ａ
_iから吐出されるインク液滴の軌道が吐出電極Ａ_i+1側に
曲げられてしまい、記録媒体上の所期の位置にドットが
形成されないことがある。このような問題は、記録ヘッ
ドの記録電極が狭ピッチ化されるほど起こりやすくな
る。

【０００５】ただし、特開平１０−５２９１９号公報記
載の技術においては、インクを吐出させる記録電極Ａ_i
に関する電界分布およびインクメニスカスの左右対称性
を、その記録電極Ａ_iの隣接電極Ａ_i-1を浮遊状態(接地
状態)にすることによって維持して、記録媒体上の画像
の乱れの防止を図っている。しかし、印刷中に高電圧の
印加と切断とが繰り返されることになるため、電圧制御
部にかかる負担が大きくなる。

【０００６】また、上記特表平７−５０２２１８号公報
および特開平１０−５２９１９号公報記載の技術によれ
ば、バイアス電圧の印加中、記録電極の先端付近のイン
クの色剤濃度が高められた状態におかれる。したがっ
て、長時間インク液滴が吐出されない記録電極がある
と、その先端部にインク中の色剤成分が固着する可能性
がある。このような色剤固着による記録電極先端の形状
変化は、電界分布に乱れを生じさせるため、記録媒体上
の画像を乱す原因になりえる。

【０００７】そこで、本発明は、電圧制御部に負担をか
けずに、隣接電極間のクロストークによる画像劣化を防
止することができるインクジェット記録装置を提供する
ことを第１の目的とする。また、インク吐出部にインク
を固着させにくいインクジェット記録装置を提供するこ
とを第２の目的とする。さらに、これらのインクジェッ
ト記録装置用の記録ヘッドの製造方法を提供することを
第３の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、列状に並べられた複数のインク吐出部お
よび当該各インク吐出部に対応付けられた記録電極を有
する記録ヘッドと、前記インク吐出部に対向した対向電
極と、画像情報に応じたパルス電圧を前記対向電極と前
記各記録電極との間にそれぞれ印加する電圧印加手段
と、前記記録ヘッドと前記対向電極との間を通過するよ
うに記録媒体を搬送する搬送手段とを備えたインクジェ
ット記録装置であって、前記隣接インク吐出部間には、
それぞれ、前記記録媒体の搬送方向への位置ズレが設け
られ、前記電圧印加手段は、前記記録媒体の搬送方向へ
の前記各インク吐出部の位置ズレに応じて前記パルス電
圧の印加タイミングをずらすことを特徴とするインクジ
ェット記録装置を提供する。

【０００９】本インクジェット記録装置によれば、列状
に並べられた複数のインク吐出部のうち、連続する３つ
のインク吐出部が記録ラインに到達するタイミングには
ズレが生じる。したがって、連続する３つのインク吐出
部についは、その中央のインク吐出部とその両側のイン
ク吐出部とからのインク吐出タイミングにズレが生じる
ため、これら３つのインク吐出部に対応する記録電極へ
のパルス電圧の印加タイミングにもズレが生じる。この
ため、中央のインク吐出部からインク液滴が吐出させる
ときに、そのインク吐出部に関する電界の対称性を乱す
クロストークが生じることがなくなる。したがって、い
ずれかのインク吐出部から吐出されたインク液滴の軌道
が、その両側のインク吐出部のいずれか一方の側に曲げ
られることがなくなり、記録媒体上の画像の劣化が防止
される。また、印刷中に高電圧の印加と切断とを頻繁に
繰り返すこともないため、電圧制御部に過度の負担がか
かることもない。

【００１０】このインクジェット記録装置に、前記電圧
印加手段として、画像記録中、前記各記録電極にバイア
ス電圧を印加するバイアス電源と、前記各記録電極に印
加されるバイアス電圧に前記パルス電圧を重畳させるパ
ルス発生手段と、画像記録中、前記バイアス電源を定期
的にオフさせる切替手段とを設ければ、画像記録中に各
記録電極が定期的に接地状態にされことになるため、長
時間インク液滴が吐出されないインク吐出部があって
も、その先端付近のインク濃度が高められた状態のまま
で放置されることはない。したがって、記録媒体上の画
像が乱す原因となる、インク吐出部への色剤成分固着が
生じにくくなる。

【００１１】さらに、本発明は、このようなインクジェ
ット記録装置の記録ヘッドを製造する方法として、イン
クジェット記録装置に取り付けるための記録ヘッドを製
造する、記録ヘッドの製造方法であって、表面にインク
吐出部列が形成された複数のヘッド基板を、少なくとも
隣接上下ヘッド基板間においてインク吐出部の位置を面
内方向にずれるように積層させるステップを有すること
を特徴とする、記録ヘッドの製造方法を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。

【００１３】最初に、本実施の形態に係るインクジェッ
ト記録装置の基本構成について説明する。ただし、ここ
では、モノクロ印刷用のライン型インクジェット記録装
置を一例に挙げる。

【００１４】図５に示すように、本インクジェット記録
装置の筐体１の内部には、接地された共通電極６、共通
電極６にインク吐出口が向くように配置されたヘッドユ
ニット２、共通電極６とインク吐出口との間Ａ(以下、
記録位置Ａと呼ぶ)に記録媒体７を通過させる記録媒体
搬送装置、装置全体を制御するコントローラ(不図示)が
内蔵されている。各部の詳細は以下の通りである。

【００１５】記録媒体搬送装置は、記録媒体挿入口１ａ
から記録位置Ａを経て記録媒体排出口１ｂまで設けられ
た記録媒体搬送路８、記録媒体挿入口１ａから挿入され
た記録媒体７を記録媒体搬送路８の搬送面上に呼び出す
呼出しローラ(不図示)、記録媒体搬送路８の搬送面の両
サイドに所定圧で接触している複数の送りローラ９、コ
ントローラの指示にしたがって各ローラを回転させるモ
ータ(不図示)等から構成されている。

【００１６】そして、ヘッドユニット２には、記録媒体
搬送路(記録媒体の搬送方向)を横切る方向に列状に並べ
られた複数のインク吐出部材を有する記録ヘッド５、イ
ンクを蓄えておくためのインクタンク３、インクタンク
３内のインクを記録ヘッド５に供給するインク循環装置
４、コントローラからの画像信号に応じてパルス幅変調
された記録電圧を発生する複数のパルスジェネレータお
よびバイアス電源(不図示)が収容されている。なお、イ
ンクタンク３内のインクとしては、低粘度の石油系溶剤
(例えば、１〜１０ｍＰａ・ｓ程度のイソパラフィン等)
に帯電顔料と帯電制御剤とを分散させたものを用いれば
よい。

【００１７】インク循環装置４は、図６に示すように、
インクタンク３から補給されたインクを蓄えておくため
のインクたまり２１、記録ヘッド５へのインク流量を調
整するためのインク流量調整室２４、これら各部の間を
つなぐ配管２３ａ,２３ｂ,２３ｃ,２３ｄ,２３ｅ、コン
トローラの制御によって駆動される２台のポンプ２２
ａ,２２ｂを備えている。

【００１８】これらによって構成されるインク循環系
は、以下に示す２つの系、すなわち、記録ヘッド５にイ
ンクを供給するためのインク供給系、記録ヘッド５から
インクを回収するためのインク回収系に分けられる。

【００１９】インク供給系においては、インクたまり２
１からインクがポンプ２２ａで吸い上げられ、インク流
量調整室２４に送り込まれる。インク流量調整室２４に
蓄えられたインクは、そのインク液面Ｃと記録ヘッド部
におけるインク液面との位置エネルギーの差に応じた圧
力で、配管２３ｂから記録ヘッド５へと自然に流れ出る
ようになっている。インク流量調整室２４内のインク液
面Ｃの位置変動を防止するため、インク流量調整室２４
内部には、図７に示すように、インクの液面Ｃを検知す
るインク液面検出器３２が取り付けられており、その検
出値がコントローラにフィードバックされるようになっ
ている。このため、インク液面検出器３２の検出値と目
標値との偏差が小さくなるようにポンプ２２ａが駆動さ
れ、インク流量調整室２４内のインク量はほぼ一定に保
たれる。

【００２０】一方、インク回収系においては、記録ヘッ
ド５内を通過したインクがポンプ２２ｂで吸引され、イ
ンクたまり２１に回収される。

【００２１】本インクジェット記録装置による印刷は、
このインク循環系におけるインクの循環が安定したあと
に実行される。

【００２２】なお、本実施の形態に係るインクジェット
記録装置に用いるインク循環装置は、一定の流量でイン
クを循環させることができるものであればよく、必ずし
も、ここで示した構成のものである必要はない。

【００２３】記録ヘッド５のカバー１９内部の絶縁性ヘ
ッド基板１０上には、図１に示すように、複数(１ライ
ンのドット数)のインク吐出部材１２(先端径約１０〜３
０μｍ、幅約３０〜５０μｍ)が、その先端を共通電極
６側に向けた状態で、記録媒体搬送路８を横切る方向に
所定のピッチで並べられている。これらのインク吐出部
材１２には、１本おきに、記録媒体７の搬送方向への所
定量ｄの位置ズレが与えられている。また、これらのイ
ンク吐出部材１２は、その先端がヘッド基板１０の縁か
ら共通電極６側に突出している。

【００２４】これらのインク吐出部材１２は、それぞ
れ、そのボディを囲むように設けられた隔壁１３(幅約
８０〜１５０μｍ)と上下絶縁基板１０,１４とによって
形成されたインク室の内部(幅１００μｍ以上)に収容さ
れている。これにより、チャネルごとにインク流路が個
別化されるため、各チャネルの記録電極の電位がインク
を通じて他のチャネルに伝わるのが防止され、各チャネ
ルの電界分布の安定化が図られる。

【００２５】そして、インク供給系からのインクを各イ
ンク室の内部へと供給するために、上側絶縁基板１４に
は、図２に示すように、インク供給口１４ａが開けられ
ている。このインク供給口１４ａからインク室２０内部
に供給されたインクは、各インク室２０の内部をインク
吐出部材１２の根元側から先端側へと流れてゆき、その
表面張力によってインク吐出部材１２の表面をその先端
へ向かって這い上がり、インク吐出部材１２と隔壁１３
とにつながるインクメニスカスを形成する。そして、イ
ンク回収系のポンプ２２ｂの吸引によって各インク吐出
部材１３の先端のやや後方でその流れを反転させて、上
側絶縁基板１４の上面側へと回り込んで、インク回収系
へと回収される。インク飛翔直後のインク吐出部材２の
先端付近に高濃度に残存している顔料成分は、インク吐
出部材１２の先端から根元側にインクがひける際に、こ
のようなインクの流れにのって、インク回収系へと強制
的に回収される。これにより、各インク吐出部材の先端
付近における顔料固着が防止され、記録媒体上の画像の
乱れが防止される。

【００２６】このような顔料固着防止効果をさらに向上
させるには、各インク吐出部材１２の先端部分の位置に
対応させて、上側絶縁基板１４にＶ字形の切欠き１４ｂ
を形成すればよい。各インク吐出部材１２の先端付近か
ら流出するインクは、切欠き１４ｂを通過する際、特
に、切欠き幅の狭い部分において、その流速が増大す
る。したがって、各インク吐出部材２の先端付近から顔
料成分がより強力に回収される。

【００２７】そして、隔壁１３と上側絶縁基板１４との
間には、図３に示すように、各インク吐出部材１２から
インクを吐出させる電界を形成するための複数の記録電
極１１、具体的には、各インク吐出部材１２の両側に配
置されるように先端が２股に分岐した複数の記録電極１
１(片足の幅約１０〜３０μｍ)が埋め込まれている。こ
こでは、記録電極１１への顔料固着を防止するために、
各記録電極１２は、図２に示したように、隔壁１３の内
側壁面から適当な距離(ｔ≒１０〜２０μｍ)だけ内側に
埋め込まれている。そして、これら各記録電極１２に
は、それぞれ、１つずつ、パルスジェネレータ３０が接
続されている。各パルスジェネレータ３０は、コントロ
ーラからの画像信号に応じて２種類の大きさのパルス電
圧(第一パルス電圧ｖｓ：０.２ｋＶ程度、第二パルス電
圧ｖｐ：０.５ｋＶ程度)を、バイアス電源からのバイア
ス電圧(Ｖｂ：１.５〜２ｋＶ程度)に重畳する。記録電
極１２に第一パルス電圧ｖｓが印加されると、インク室
内のインクに分散していた顔料成分が静電気力でインク
吐出部材１２の先端付近へと引き寄せられ、さらに、画
像信号に応じてパルス変調された第二パルス電圧ｖｐが
印加されると、高濃度に顔料を含有したインク液滴がイ
ンク吐出部材１２の先端から共通電極６側に向けて飛翔
する。詳細には、パルス電圧印加中における記録電極１
１の電位が絶縁性のインクを伝わって、インク吐出部材
１２の電位が記録電極１１とほぼ等しくなり、共通電極
６に近い部材先端付近に電界が集中するため、そこから
インクが静電力に引かれて共通電極６側に飛翔する。こ
れにより、記録位置Ａを通過する記録媒体７上にドット
が形成される。

【００２８】なお、本実施の形態に係るヘッド構造にお
いては、隔壁１３が、ヘッド基板１０の縁から共通電極
６側に５０〜２５０μｍ程度突出していることが望まし
い。ヘッド基板１０の縁から２５０μｍを超えて隔壁１
３が突出していると、ヘッド基板１０の縁からのインク
漏れによって装置内が汚れる可能性あり、その反対に、
ヘッド基板１０の縁からの隔壁１３の突出量が５０μｍ
よりも小さいと、ヘッド基板１０の縁にインク吐出点が
形成される可能性があるからである。

【００２９】また、インク吐出部材１２は、その先端
が、隔壁１３から２０〜１００μｍ程度共通電極６側に
突出していることが望ましい。隔壁１３から１００μｍ
を超えてインク吐出部材１２が突出していると、図４
(ａ)に示すように、バイアス電圧印加中におけるインク
吐出部材１２の先端へのインク供給量が少なすぎて、記
録媒体７上の画像の画質が不安定となり、その反対に、
隔壁１３からの先端突出量は２０μｍよりも小さいと、
今度は、図４(ｂ)に示すように、バイアス電圧印加中に
おけるインク吐出部材１２の先端へのインク供給量が不
足して、記録媒体７上の画像の画質が不安定となるため
である。

【００３０】次に、記録ヘッド５の記録電極１１への電
圧印加タイミングについて説明する。ここでは、説明の
簡単のため、連続する４本のインク吐出部材１２
Ａ_2i-1,１２Ａ_2i,１２Ａ_2i+1,１２Ａ_2(i+1)だけからイ
ンクを吐出させる場合を例に挙げる。

【００３１】前述したように、記録ヘッド５のインク吐
出部材１２の並びには、１本おきに、記録媒体７の搬送
方向への位置ズレｄが与えられているため(図１(ｂ)参
照)、搬送中の記録媒体７の記録ラインがインク吐出部
材１２の先端位置に到達するタイミングにはズレが生じ
る。すなわち、列状に並べられた複数のインク吐出部材
１２のうち、記録媒体７の搬送方向に位置ズレｄが与え
られているインク吐出部材(ここでは、偶数番目のイン
ク吐出部材１２Ａ_2i,１２Ａ_2(i+1))の先端には、その位
置ズレの分だけ記録媒体７が遅く到達する。

【００３２】そこで、連続する４本のインク吐出部材１
２Ａ_2i-1,１２Ａ_2i,１２Ａ_2i+1,１２Ａ_2(i+1)に対応付
けられた記録電極１１Ａ_2i-1,１１Ａ_2i,１１Ａ_2i+1,１
１Ａ_2(i+1)には、図８に示したタイミングで電圧が印加
される。

【００３３】４本のインク吐出部材１２Ａ_2i-1,１２Ａ
_2i,１２Ａ_2i+1,１２Ａ_2(i+1)には、まず、バイアス電圧
Ｖｐが印加される。

【００３４】そして、奇数番目のインク吐出部材１２Ａ
_2i-1,１２Ａ_2i+1に対応付けられた記録電極１１Ａ₂ _i-1,
１１Ａ_2i+1に接続されたパルスジェネレータ３０は、所
定幅の第一パルス電圧ｖｓをバイアス電圧Ｖｂに重畳す
る(〜ｔ₁)。これにより、奇数番目のインク吐出部材１
２Ａ_2i-1,１２Ａ_2i+1の先端付近へと顔料成分が引き寄
せられる。

【００３５】さらに、奇数番目のインク吐出部材１２Ａ
_2i-1,１２Ａ_2i+1に対応付けられた記録電極１１Ａ_2i-1,
１１Ａ_2i+1に接続された各パルスジェネレータ３０は、
画像信号に応じてパルス幅変調した第二パルス電圧ｖｐ
をバイアス電圧Ｖｂに重畳する(ｔ₁〜ｔ₂)。これによ
り、奇数番目のインク吐出部材１２Ａ_2i-1,１２Ａ_2i+1
の先端から、高濃度に顔料成分を含有したインク液滴が
飛翔し、記録媒体７の記録ライン上にドットが形成され
る(図９(ａ)参照)。

【００３６】この間(ｔ₁〜ｔ₂)、休止中の偶数番目のイ
ンク吐出部材１２Ａ_2i,１２Ａ_2(i+1)に対応付けられた
記録電極１１Ａ_2i,１１Ａ_2(i+1)に接続された各パルス
ジェネレータ３０は、所定幅の第一パルス電圧ｖｓをバ
イアス電圧Ｖｂに重畳する。これにより、次にインクを
吐出する偶数番目のインク吐出部材１２Ａ_2i,１２Ａ
_2(i+1)の先端付近へと顔料成分が引き寄せられる。

【００３７】また、この間(ｔ₁〜ｔ₂)、記録媒体搬送装
置によって記録媒体７が所定の距離(≒ｄ)だけ搬送さ
れ、記録媒体７の記録ラインが、休止中の偶数番目のイ
ンク吐出部材１２Ａ_2i,１２Ａ_2(i+1)の先端前方に位置
付けられる。

【００３８】そして、今度は、偶数番目のインク吐出部
材１２Ａ_2i,１２Ａ_2(i+1)に対応付けられた記録電極１
２Ａ_2i,１２Ａ_2(i+1)に接続された各パルスジェネレー
タ３０が、画像信号に応じてパルス幅変調した第二パル
ス電圧ｖｐをバイアス電圧Ｖｂに重畳する(ｔ₂〜ｔ₃)。
これにより、偶数番目のインク吐出部材１２Ａ_2i,１２
Ａ_2(i+1)の先端から、高濃度に顔料成分を含有したイン
ク液滴が飛翔し、記録媒体７の記録ライン上に形成済み
のドットの間に新たなドットが形成される(図９(ｂ)参
照)。そして、記録媒体７上に１ライン分の画像の記録
が完了する。

【００３９】この間(ｔ₂〜ｔ₃)、休止中の奇数番目のイ
ンク吐出部材１２Ａ_2i-1,１２Ａ_2i+1に対応付けられた
記録電極１１Ａ_2i-1,１１Ａ_2i+1に接続された各パルス
ジェネレータ３０は、所定幅の第一パルス電圧ｖｓをバ
イアス電圧Ｖｂに重畳する。これにより、次にインクを
吐出する奇数番目のインク吐出部材１２Ａ_2i-1,１２Ａ
_2i+1の先端付近へと顔料成分が引き寄せられる。

【００４０】そして、この間(ｔ₂〜ｔ₃)の記録媒体７の
搬送によって、記録媒体７上の次の記録ラインが、休止
中の奇数番目のインク吐出部材１２Ａ_2i-1,１２Ａ_2i+1
の先端前方に位置付けられると、以上と同様な処理によ
り、記録媒体７上に次の１ライン分の画像が記録され
る。なお、記録ライン上にドットを形成すべきでない領
域が存在している場合には、その領域に位置付けられる
インク吐出部材に対応付けられた記録電極(ここでは、
記録電極１１Ａ_2(i+1))には第一パルス電圧の印加後に
バイアス電圧が印加される。これにより、インクを吐出
しなかったインク吐出部材の先端付近に残留している顔
料成分が前述のインク流れにのって回収され、インクを
吐出しなかったインク吐出部材の先端付近への色剤成分
の固着が防止されるため、記録媒体上の画像の劣化を防
止することができる。

【００４１】そして、図８に示したタイミングによる電
圧印加が終了すると、記録媒体７上には、図９(ｃ)に示
すようなドットが記録される。

【００４２】このように、列状に並べられた複数のイン
ク吐出部材のなかの、あるインク吐出部材からインク液
滴が吐出しているときには、その両側のインク吐出部材
は必ず休止している。このため、インク吐出中のインク
吐出部材に関する電界の対称性を乱すクロストークが生
じることがなくなる。したがって、いずれかのインク吐
出部材から吐出されたインク液滴の軌道が、その両側の
インク吐出部材のいずれか一方の側に曲げられることが
なくなり、記録媒体上の画像の劣化が防止される。

【００４３】ところで、本実施の形態では、インク吐出
部材の先端付近に残留している顔料成分をインク流れに
のせて回収することにより、インク吐出部材の先端付近
への顔料固着の防止を図っているが、それでも、印刷時
間が長くなってくると、インク吐出部材の先端付近に顔
料成分が付着しやすくなる。このような場合における、
インク吐出部材の先端付近への顔料固着を防止するに
は、印刷中に定期的に記録電極への電圧の印加を中断す
ればよい。定期的に記録電極が接地状態にすることによ
って、インク吐出部材の先端付近に残留している色剤成
分が、再度インクに分散し、前述のインク流れにのって
インク回収系へと回収されるためである。

【００４４】また、本実施の形態では、列状に並べられ
た複数のインク吐出部材を有する記録ヘッドを１つだけ
用いているが、より高精細な記録を実現するためには、
図１０に示すように、この記録ヘッドと同様な構成を有
するヘッド部品３０の積層体を、記録ヘッド１５として
用いることが望ましい。ただし、上層のヘッド部品３０
のインク吐出部材１２が、下層のヘッド部品３０のイン
ク吐出部材１２の間に配されるようにする必要がある。
なお、ヘッド部品３０の積層数ｎは、次式(１)によって
与えられる。

【００４５】ｎ＝ｄ₂／ｄ₁…(１) ここで、ｄ₁は、記録媒体上に形成されるドットの間隔
であり、ｄ₂は、ヘッド部品のインク吐出部材の間隔で
ある。

【００４６】また、本実施の形態では、記録媒体に対し
て斜め上方からインクを吐出しているが、必ずしも、こ
のようにする必要はない。ヘッド基板からの隔壁の突出
量、および、隔壁からのインク吐出部材の突出量が前述
の範囲内におさまっていれば、記録媒体に対するインク
吐出方向をいずれの方向に設定しても不都合を生じるこ
とはない。

【００４７】また、以上においては、モノクロ印刷用の
インクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、カラ
ー印刷用のインクジェット記録装置を実現する場合に
は、各色(シアン、マゼエンダ、イエロー、黒)ごとに上
記と同様な記録ヘッドを搭載すればよい。

【００４８】最後に、図１１、図１２および図１３によ
り、記録ヘッド５の製造方法について説明する。

【００４９】(ａ)まず、低誘電率の絶縁材料(ガラス等)
で形成された板厚１ｍｍ程度のヘッド基板１０に、ダイ
シングソー等によって溝１００を形成する。この溝１０
０は、幅Ｌ₂０.２ｍｍ〜０.５ｍｍ程度、深さＬ₁０.２
ｍｍ程度であればよい。ただし、その長さＬ₃は、少な
くとも、ラインヘッドの横幅よりも長くされている必要
がある。

【００５０】(ｂ)つぎに、ヘッド基板１０上に厚さ２０
μｍ程度のポリイミドシート１０１を熱圧着し、さら
に、その上に、スパッタ法等によって、膜厚０.５μｍ
程度のＮｉ−Ｃｒ膜１０２を成膜する。

【００５１】(ｃ)つぎに、Ｎｉ−Ｃｒ膜１０２にフォト
レジストを塗布し、Ｎｉ−Ｃｒ膜１０２上にフォトレジ
スト膜を形成する。このフォトレジスト膜を、所定の電
極パターンが形成されたフォトマスクを介して露光す
る。そして、現像により、Ｎｉ−Ｃｒ膜１０２上にフォ
トレジストパターンを形成する。このフォトレジストパ
ターンをマスクとしてＮｉ−Ｃｒ膜１０２をエッチング
する。これにより、記録電極を形成する電鋳処理(ｌ)の
さいに用いられる下地用金属パターン１０３がポリイミ
ド層１０１上に形成される。

【００５２】(ｄ)つぎに、電極パターン１０３のうえか
ら板厚２０〜３０μｍ程度のポリイミドシート１０４を
かぶせて、これをポリイミドシート１０１等に熱圧着す
る。さらに、その上に、膜厚２μｍ程度の金属膜１０５
(Ａｌ、Ｃｕ等)を成膜する。

【００５３】(ｅ)つぎに、金属膜１０５にフォトレジス
トを塗布し、前述の(ｃ)と同様なフォトリソグラフィに
よって、金属膜１０５上にフォトレジストパターンを形
成する。このフォトレジストパターンをマスクとして金
属膜１０５をエッチングする。これにより、インク吐出
部材を形成するためのマスクパターン１０６と、インク
吐出部材に位置ズレを与える段部を形成するためのマス
クパターン１０７とがポリイミド層１０４上に形成され
る。

【００５４】(ｆ)つぎに、マスクパターン１０６,１０
７のうえから板厚２０〜３０μｍ程度のポリイミドシー
ト１０８をかぶせて、これをポリイミドシート１０４等
に熱圧着する。さらに、その上に、膜厚２μｍ程度の金
属膜１０９(Ａｌ、Ｃｕ等)を成膜する。

【００５５】(ｇ)つぎに、前述の(ｅ)と同様なフォトロ
ソグラフィおよびエッチングによって、ポリイミド層１
０８上にマスクパターン１１０を形成する。このマスク
パターン１１０をマスクとした後述のドライエッチング
(ｊ)により、ポリイミド層１０８がインク吐出部材の形
状にかたどられる。

【００５６】(ｈ)つぎに、マスクパターン１１０のうえ
から板厚４０〜５０μｍ程度のポリイミドシート１１１
をかぶせ、これをポリイミドシート１０８等に熱圧着す
る。さらに、その上に膜厚２μｍ程度の金属膜１１２
(Ａｌ、Ｃｕ等)を成膜する。

【００５７】(ｉ)つぎに、前述の(ｅ)と同様なフォトロ
ソグラフィおよびエッチングにより、ポリイミド層１１
１上にマスクパターン１１３を形成する。このマスクパ
ターン１１３をマスクとした次述のドライエッチング
(ｊ)により、ポリイミド層１１１がインク吐出部材の形
状にかたどられる。

【００５８】(ｊ)つぎに、マスクパターン１１３,１０
６,１０７,１１０をマスクとしてポリイミド層１１１,
１０８,１０１をドライエッチングする。

【００５９】(ｋ)つぎに、ポリイミド層１１１,１０８,
１０１のドライエッチングにより露出したマスクパター
ン１１３,１０６,１０７,１１０を除去する。これによ
り、隔壁１３およびインク吐出部材１２が形成される。

【００６０】(ｌ)つぎに、下地用金属パターン１０３上
に電鋳によってＮｉを積層させる。これにより、隔壁１
３の内部に記録電極１１が形成される。

【００６１】(ｍ)つぎに、隔壁１３の上面に板厚２０μ
ｍ程度のポリイミドシート１１４を圧着し、さらに、そ
の上に膜厚さ２μｍ程度の金属膜１１５(Ａｌ、Ｃｕ等)
を成膜する。そして、前述の(ｅ)と同様なフォトロソグ
ラフィおよびエッチングにより、マスクパターンをポリ
イミドシート１１４上に形成する。

【００６２】(ｎ)つぎに、このマスクパターン１１５を
マスクとしてポリイミドシート１１４をドライエッチン
グする。これにより、Ｖ字型の切欠きおよびインク供給
口付きの上側絶縁基板１４が形成される。

【００６３】(ｏ)つぎに、ヘッド基板１０の表面の溝１
００にあわせて、その裏面側にもダイシングソー等で溝
を形成する。そして、２本の溝の溝底でヘッド基板１０
を折り割り、その折り割った面を斜めに研磨する。これ
により、インク吐出部材の先端および隔壁がヘッド基板
１０の縁から適当量突出する。最後に、インク回収路が
形成されたカバー１９をヘッド基板１０に装着する。こ
れにより、図１の記録ヘッド５が完成する。図１０の記
録ヘッドを製造する場合には、カバー１９付きのヘッド
基板１０を、少なくとも隣接上下ヘッド基板間において
インク吐出部材の位置が面内方向にずれるように積層す
ればよい。これにより、図１０の記録ヘッドが完成す
る。

【００６４】

【発明の効果】本発明に係るインクジェット記録装置に
よれば、電圧制御部に負担をかけずに、隣接電極間のク
ロストークによる画像劣化を防止することができる。ま
た、インク吐出部材の先端付近のインク固着が防止され
る。従って、より高精細な記録が実現される。

【００６５】さらに、本発明によれば、このようなイン
クジェット記録装置用の記録ヘッドの製造方法が提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)は、本発明の実施の一形態に係る記録ヘッ
ドの断面図であり、(ｂ)は、そのインク吐出口の拡大図
である。

【図２】図１(ａ)のｃ−ｃ断面図である。

【図３】図１(ａ)のｂ−ｂ断面図である。

【図４】(ａ)は、隔壁からの突出量が大き過ぎるインク
吐出部材の先端付近に形成されるインクメニスカスを示
した図であり、(ｂ)は、隔壁からの突出量が小さ過ぎる
インク吐出部材の先端付近に形成されるインクメニスカ
スを示した図である。

【図５】本発明の実施の一形態に係るインクジェット記
録装置の断面図である。

【図６】本発明の実施の一形態に係るインク循環装置の
概略構成を示した図である。

【図７】図６のインク流量調整室の断面図である。

【図８】各記録電極への電圧印加タイミングを示したタ
イミングチャート図である。

【図９】図８のタイムチャートにしたがって各記録電極
に電圧を印加した場合に記録媒体上に形成されるドット
の配列を示した図である。

【図１０】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの積
層構造を説明するための、インク吐出部材の先端側から
見た記録ヘッドの部分図である。

【図１１】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの製
造方法を説明するための図である。

【図１２】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの製
造方法を説明するための図である。

【図１３】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの製
造方法を説明するための図である。

【図１４】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの製
造方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１…筺体２…ヘッドユニット３…インクタンク４…インク循環装置５…記録ヘッド６…共通電極７…記録媒体８…記録媒体搬送路９…ローラ１０…ヘッド基板１１…記録電極１２…吐出部材１３…隔壁１４…絶縁基板

フロントページの続き (72)発明者米倉清治茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 2C057 AF21 AF40 AF99 AG99 AM16 AM17 AM22 AN05 AP02 AP32 AP38 BD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】列状に並べられた複数のインク吐出部およ
び当該各インク吐出部に対応付けられた記録電極を有す
る記録ヘッドと、前記インク吐出部に対向した対向電極
とを備えたインクジェット記録装置であって、前記インク吐出部の並びの少なくとも１つおきのインク
吐出部に対応付けられた記録電極を印加単位として、当
該記録電極に前記対向電極との間に、画像情報に応じた
パルス電圧を印加する電圧印加手段を備えることを特徴
とするインクジェット記録装置。
【請求項２】列状に並べられた複数のインク吐出部およ
び当該各インク吐出部に対応付けられた記録電極を有す
る記録ヘッドと、前記インク吐出部に対向した対向電極
と、画像情報に応じたパルス電圧を前記対向電極と前記
各記録電極との間にそれぞれ印加する電圧印加手段と、
前記記録ヘッドと前記対向電極との間を通過するように
記録媒体を搬送する搬送手段とを備えたインクジェット
記録装置であって、前記隣接インク吐出部間には、それぞれ、前記記録媒体
の搬送方向への位置ズレが設けられ、前記電圧印加手段は、前記記録媒体の搬送方向への前記
各インク吐出部の位置ズレに応じて前記パルス電圧の印
加タイミングをずらすことを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項３】請求項１または２記載のインクジェット記
録装置であって、前記電圧印加手段は、前記パルス電圧印加中の記録電極
以外の記録電極には、前記パルス電圧よりも小さなパル
ス電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項４】請求項１、２および３のうちの何れか１項
記載のインクジェット記録装置であって、前記電圧印加手段は、画像記録中、前記各記録電極にバイアス電圧を印加する
バイアス電源と、前記各記録電極に印加されるバイアス電圧に前記パルス
電圧を重畳させるパルス発生手段と、画像記録中、前記バイアス電源を定期的にオフさせる切
替手段とを備えることを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項５】請求項１、２、３および４のうちのいずれ
か１項記載のインクジェット記録装置であって、前記記
録ヘッドは、前記インク吐出部の並びが形成された基板
の積層体を有し、当該積層体の隣接基板間において、前
記インク吐出部の並びに沿った方向に、前記インク吐出
部の位置がずれていることを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項６】インクジェット記録装置に取り付けるため
の記録ヘッドを製造する、記録ヘッドの製造方法であっ
て、表面にインク吐出部列が形成された複数のヘッド基板
を、少なくとも隣接上下ヘッド基板間においてインク吐
出部の位置を面内方向にずらして積層させるステップを
有することを特徴とする、記録ヘッドの製造方法。