JPH05201031A

JPH05201031A - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JPH05201031A
Application number: JP4012486A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、液体噴射記録装置に関し、インク
ジェット記録装置を高い応答周波数で駆動し、微小イン
ク滴を安定して効率良く吐出形成すると共に、その形成
された微小インク滴の飛翔を安定化させ、画像濃度情報
に応じて画素径を変化させながら、記録紙面上でのイン
ク滴の着弾位置を高精度に保ち、階調性豊かな高画質印
字を行うことを目的とする。【構成】吐出口１０に連絡した液路の一部に発熱抵抗
体１が設けられ、該発熱抵抗体１に画像濃度情報に応じ
た１〜複数回の駆動パルスを入力して、入力回数に応じ
た微小インク滴群９を吐出させ、紙５に付着させて階調
記録を行うと共に、ヘッド１１を構成する基板２に沿っ
て空気流８を強制的に流して冷却し、該熱を持った空気
流８をさらにインク滴群９の吐出、飛翔方向である紙５
に向けて流すように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録装置に関
し、特に階調記録を可能にしたインクジェットプリンタ
等の液体噴射記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ノンインパクト記録方法は、記録
時における騒音が無視し得る程度に小さいという点にお
いて関心を集めており、その中でも、高速印字が可能
で、しかもいわゆる普通紙に特別な定着処理を施さずに
記録が行えるインクジェット記録（液体噴射記録）法
は、極めて有力な記録方法であって、これまでにも様々
な方式が提案され、また改良が加えられている。

【０００３】この種の液体噴射記録法は、インクなどの
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り、この記録液体の小滴の発
生方法及び発生された記録液体小滴の飛翔方向を制御す
る方法によって次に述べるいくつかの方式に大別され
る。まず、第１の方式は、例えば米国特許3.060.429 号
公報に開示されているようなもの（Tele type 方式）で
あり、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。

【０００４】この方式では、ノズルと加速電極間に電界
を掛けておき、一様に帯電した記録液体の小滴をノズル
から吐出させ、その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記録液体小滴を選択的に記
録部材上に付着させることにより記録を行うようにして
いる。

【０００５】第２の方式は、例えば米国特許3.596.275
号公報に開示されているようなもの（Sweet 方式）であ
り、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、この小滴を、一様な電界の掛けら
れている偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上へ
記録を行うものである。この方式では、ピエゾ振動素子
の付設されている記録ヘッドの一部であるノズルのオリ
フィス（以下、吐出口という）の前に、記録信号が印加
されるように構成した帯電電極を所定距離だけはなして
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
て、前記吐出口より記録液体の小滴を吐出させるように
している。

【０００６】第３の方式は、例えば米国特許3.416.153
号公報に開示されているようなもの（Hertz 方式）であ
り、ノズルとリンク状の帯電電極間に電界を掛け、連続
振動発生法により記録液体の小滴を発生霧化させて記録
する方式である。この方式では、ノズル及び帯電電極間
に掛ける電界強度を記録信号に応じて変調することで、
前記小滴の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出し
て記録するようにしている。

【０００７】第４の方式は、例えば米国特許3.747.120
号公報に開示されているようなもの（Stemme方式）であ
る。この方式は上述した３方式とは根本的に原理が異な
っており、上述の各方式が何れもノズルにより吐出され
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
させて記録を行うものであるのに対して、このSweet 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。つまり、この方式では、記録
液体の吐出口を有する記録ヘッドにピエゾ振動素子を付
設しておき、このピエゾ振動素子に電気的な記録信号を
印加して、この電気的記録信号をピエゾ振動素子の機械
的な振動に変え、この機械的振動により前記吐出口から
記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部材上に付着させ
ることで、記録を行うようにしている。

【０００８】これら従来の４方式は、各々特長を有する
ものではあるが、問題を残していた。すなわち、第１か
ら第３の方式では、記録液体の小滴を発生させる直接的
エネルギーが電気的エネルギーであり、その小滴の偏向
制御も電界制御であるため、第１の方式にあっては、構
成上はシンプルであるが、小滴の発生に高電圧を要し、
記録ヘッドのマルチノズル化が困難なために、高速記録
には不向きであった。

【０００９】また、第２の記録方式にあっては、記録ヘ
ッドのマルチノズル化が可能で高速記録に向いている
が、構成が複雑であり、記録液体小滴の電気的制御が困
難であること、記録部材上にいわゆるサテライトドット
が生じ易いこと等の問題点があった。第３の記録方式に
あっても、記録液体小滴を霧化することで階調性に優れ
た画像記録ができるが、霧化状態の制御が困難であるこ
と、記録画像いわゆるカブリが生じること、並びに記録
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
あること等の問題点があった。

【００１０】第４の記録方式は、上述の３方式より利点
が多い。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
出して記録を行うので、前記第１〜第３の方式のように
吐出飛翔する小滴の中で画像記録に要さなかった小滴を
回収することが不要であり、第１、第２の方式のように
導電性の記録液体を使用する必要がなく、記録液体の物
質上の自由度が大きい。

【００１１】しかしながら、第４の記録方式にあって
も、記録ヘッドの加工に難点があること、所望の共振周
波数を有するピエゾ振動素子の小型化が困難で記録ヘッ
ドのマルチノズル化が難しいこと、並びに、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ため、高速記録に向かない等
の問題点があった。

【００１２】このように従来の液体噴射記録方式には、
装置の構成、高速記録、マルチノズル化、あるいはサテ
ライトドットや記録画像のカブリ等の発生による画像品
質といった点で一長一短が有り、その長所を利する用途
にしか適用し得ないのが実情であった。その中でも、記
録ヘッドのノズルを高密度化して、例えば16本／mmある
いはそれ以上に集合配列することは、事実上困難であっ
た。その原因は、記録ヘッドの構成が付帯器具を多く必
要として複雑であったり、構成要素の細密加工上の限界
に基づくものであった。

【００１３】しかしながら、このような不都合は、本願
の出願人が先に提案したインクジェット記録方式（特公
昭56-9429 号公報参照) を採用することによって解消す
ることができる。インジェクト記録方式は、要約すれ
ば、液室内のインクを加熱して気泡を発生させ、インク
圧力を上昇させて、微細な毛細管ノズルからインクを飛
び出させて記録するというものであった。

【００１４】また、特公昭56-9429 号公報には、記録ヘ
ッドを冷却する１例として、例えば、ベルチエ効果素子
を使用することが開示されており、安定したインク滴吐
出をするには、どのようにしたらよいかを示している。
この方式は、ヘッド構造が相当に簡略化されており、か
つ、熱的パルスの発生源である発熱体を半導体製造プロ
セスに利用して高度に細密加工することが可能であるこ
とから、その後、この原理を利用した幾多の発明が提案
されている。

【００１５】また、特開昭55-82663号公報は、先の特公
昭56-9429 号公報と同じ原理に基づいてインク滴の吐出
動作を行うものであるが、発熱体により気泡を発生させ
て、インク滴を吐出させる際に、気泡を発生せるための
熱が、それ以外の記録媒体液中の溶存酸素等の気体を分
離させて発泡を形成することによる不具合に鑑みなされ
たものであった。すなわち、溶存酸素等の気体が分離し
た気泡は、記録媒体液の蒸気ではないので、温度が下が
っても、急激に消滅することなく、いつまでも液室内に
残存する傾向があり、記録媒体液のパルス状の気化によ
る衝撃波を吸収していまうため、小滴吐出の周波数応答
性を悪くするものである。従って、特開昭55-82663号公
報では、そのような不要気泡の発生をおさえるために、
ベルチエ素子あるいは冷凍機を用いて、記録媒体液の温
度を下げるようにしたものであった。

【００１６】しかしながら、本発明者らの検討結果によ
ると、吐出するための気泡を発生させるための高速熱流
束を与える方法を適当に選ぶことによって、そのような
不要な気泡は発生しないことがわかってきた。すなわ
ち、発熱体に加える印加パルスを瞬時的（〜20μsec 以
内) に加えることにより、インク滴を吐出するための気
泡のみが発生して、その後瞬時に消滅し、特開昭55-826
63号公報でいうような、不要な気泡は発生せず、それに
起因する問題は特に生じない。

【００１７】また、特開昭55-82663号公報では、本願の
出願人が特公昭56-9429 号公報で、冷却装置の１つの例
としてあげたベルチエ素子の他に、冷凍機を用いること
を提案しているが、装置そのものが非常に大がかりなも
のとなり、コスト面や操作性等で必ずしも実用的ではな
かった。ところで、上記したように本発明者らの検討結
果では、特開昭55-82663号公報で問題としたような不要
な気泡の問題は発生していないが、発熱体を形成した基
板に熱が蓄積されてくるため、その放熱を待ってから、
次のパルスを印加しなければならず、応答スピードが遅
くなるという別の問題が見い出されている。しかしなが
ら、特開昭55-82663号公報では、基板温度について言及
されているものの、特に不要気泡の発生の方を問題とし
ているので、基板温度の上昇がもたらす本当に解決しな
ければならない問題（つまり、放熱を待ってから次のパ
ルスを与えなければならないことによる応答スピードの
低下）については、何ら解決されていない。

【００１８】一方、特開昭61-211045 号公報が知られて
いる。これは、ヒータと送風機を用いて印字ヘッド部分
の温度を適正インク液滴形成範囲に維持するというもの
である。一般にインクジェット記録方式は、インク物性
（粘度、表面張力等）の変動によりインク滴形成条件が
大きく変化し、特開昭61-211045 号公報に記載されてい
るように、温度コントロールを行なってインク物性をあ
る適当な範囲内に保つことは、不可欠の技術といえる。
その意味では、特開昭61-211045 号公報は、優れた発明
といえる。しかしながら、この特開昭61-211045 号公報
は、その明細書中に述べているように、ヒーター及び送
風機の駆動を制御することにより、印字ヘッド部分の温
度を適正インク液滴形成範囲に維持する発明であって、
上述のような、応答スピードが遅くなることに対して改
良を行うことについては、何ら言及されていない。ま
た、送風機でヘッド部分を冷却することは開示されては
いるものの、それは、応答スピードを上げるためのもの
ではなく、印字ヘッド部分の温度を適正インク液滴形成
範囲に維持するためのものであり、応答スピードを改善
する意図で設けられたものではない。さらに、送風機を
駆動させるとはいうものの、どのような位置に送風機を
配置し、どのような方向に風を送るのかについては明ら
かではない。

【００１９】そこで、再び特開昭61-211045 号公報を見
ると、装置の横側から空気を取り込むかのように見うけ
られるが、これは単に温度制御をするという概念を示し
たにすぎず、より効果的な風の送り方等の具体的な記載
がないことから、このままでは効果的に実施することは
不可能であった。さらに、特公昭62-55990号公報には、
本願の出願人が先に提案した特公昭56-9429 号公報と同
様の原理を用いるインクジェット記録方式において、ヘ
ッドの発生する余熱を被記録部材の乾燥に使用するとい
う方法が提案されている。具体的には、記録ヘッドの上
部にヒートパイプを結合し、そのヒートパイプの他方を
放熱板に結合し、記録ヘッドで発生した余熱をヒートパ
イプによって放熱的に運び、その放熱板によって被記録
部材を乾燥させるというものである。しかしながら、ヒ
ートパイプを使用することによる装置の複雑化、高コス
ト化、及び、放熱板を単に被記録部材と接触させるのみ
で乾燥を行うことによる効率の低さを考えると、装置が
大がかりとなって高コストになる割りには乾燥が効率良
く行えず、それほど優れた方法とはいえなかった。

【００２０】また、特開昭51-37541号、特公昭60-59872
号及び特開昭57-120452 号等の公報には、ピエゾ素子の
機械的な振動、あるいは電界の作用によってインクを吸
引することによって、インク滴を吐出・飛翔させる技術
において、空気流を伴送させて、インク滴吐出の安定
性、あるいは、吐出効率を上げる方法が開示されてい
る。これらは、それぞれ概念的に優れた発明であり、実
際に具体化した場合に記録ヘッドのインク滴吐出の安定
性、あるいは吐出効果も上がり、優れた発明であった。
しかしながら、この記録ヘッドを用いてプリンタ（ある
いはコピアともいう）を構成するには、どのようにした
らよいのかという記載はなく、ヘッドユニットとしては
優れた発明であったが、プリンタとしてみた場合には必
ずしも充分に検討されているとはいえなかった。具体的
には、流す空気の方向や空気が紙に当った後の空気の逃
がし方、あるいは、空気の逆流や渦の発生等に関する検
討が充分にされていなかった。さらに、特開昭51-37541
号、特公昭60-59872号及び特開昭57-120452 号等の公報
は、いずれも本願の出願人が先に提案した特開昭56-942
9 号公報とは、インク滴吐出原理が全く異なっているた
め、特開昭56-9429 号公報記載の吐出原理が持つ長所や
短所、すなわち、熱による瞬時の吐出（長所）や熱の蓄
積がもたらす不具合（短所）に関する記載は一切なかっ
た。

【００２１】これに対して、米国特許4.503.444 号公報
には、上記特開昭56-9429 号公報と同じように、熱を利
用して記録媒体液中に気泡を発生させ、その気泡の圧力
で微小なノズルからインクを噴射する技術を用い、画素
径を変化させる方法の開示がある。これは、非常に高い
駆動周波数で微小インク滴を発生させ、画像濃度情報に
応じて１画素を形成する微小インク滴の数を変えて画素
径を変える技術である。この技術を使って非常に小さい
画素径を得るには、非常に小さなインク滴を１個噴射し
て飛翔させ、記録紙上で画素を形成させる。また、大き
い画素径を得るには、上記した非常に小さいインク滴を
複数個独立させて、あるいは、それらがつながった状態
で噴射して飛翔させ、記録紙上で１つの画素として形成
させる。つまり、上記技術は、独立もしくはつながって
飛翔する複数個の微小なインク滴を使って１つの画素を
形成するため、非常に小さい画素から大きい画素まで、
画像濃度情報に応じて所望の画素径が得られるというも
のである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の液体噴射記録装置、特に米国特許4.503.444 号
公報においては、微小な複数個のインク滴の数を変えて
形成される画素の大きさを変えるという概念が提示され
てはいるが、どの位のノズル径の記録ヘッドを使用し、
どのような条件下で記録すれば良いかの点についての具
体的な記述がなかった。そこで、本願の出願人は、この
点について、300 dpi 及び360 dpi の２種類の配列密度
（12本／mm及び14本／mm相当）を持ったプリンタヘッド
を使用して実験を行ったが、プリンタヘッドに入力する
パルスの駆動周波数を４〜８ｋＨｚで駆動した場合は、
インクの吐出動作を行うことができたが、さらに周波数
を高くして微小なインク滴を形成するべく30〜50ｋＨｚ
という非常に高い周波数で駆動させるとインク滴は吐出
されず、単に細かいミスト（霧）が漂うだけという結果
になることがわかった。

【００２３】また、仮に上記米国特許4.503.444 号に記
載されているように、微小インク滴が発生できたとして
も、そのような微小インク滴は質量が小さいため、周囲
の外乱の影響を受け易く、吐出された微小インク滴を安
定して飛翔させることが非常に難しいという問題があ
る。特に、このインク滴の飛翔の安定性は、目標とする
記録紙面上の所望位置にインク滴が適確に到達できるか
どうかにかかり、高画質印字には非常に重要となる。

【００２４】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たものであり、インクジェット記録装置を高い応答周波
数で駆動し、微小インク滴を安定して効率良く吐出形成
すると共に、その形成された微小インク滴の飛翔を安定
化させ、画像濃度情報に応じて画素径を変化させなが
ら、記録紙面上でのインク滴の着弾位置を高精度に保
ち、階調性豊かな高画質印字を行うことができる液体噴
射記録装置を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
吐出口と、該吐出口に連絡した液路と、該液路の一部に
設けられたエネルギー作用部と、前記液路に連絡した液
室と、を有し、前記エネルギー作用部近傍の記録液体の
一部に熱による状態変化を生じせしめ、該状態変化に基
づいて前記記録液体の一部を前記吐出口より吐出、飛翔
させ、被記録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装
置において、前記エネルギー作用部に画像濃度情報に応
じた１〜複数回のエネルギーを入力し、その入力回数に
応じて前記記録液体の吐出量を変えて前記被記録体に付
着させて階調記録を行う記録液体吐出量制御手段と、前
記液路の一部を構成し、前記エネルギー作用部を有する
基板あるいは該基板を保持する支持基板に沿って強制的
に空気流を流し、該基板あるいは支持基板に蓄積された
熱を空気流と共に前記吐出口側に移動させると共に、該
熱を持った空気流を前記記録液体の吐出、飛翔方向に流
す空気流噴出手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２６】請求項２記載の発明は、前記空気流噴出手
段が噴出する空気流を前記被記録体の記録面に当てるよ
うに流すことを特徴とする。請求項３記載の発明は、前
記空気流噴出手段が噴出する空気流を前記記録液体の吐
出、飛翔方向に流し、その空気流の中を吐出した記録液
体が飛翔するようにしたことを特徴とする。

【００２７】請求項４記載の発明は、前記空気流噴出手
段が噴出する空気流の流速を可変としたことを特徴とす
る。請求項５記載の発明は、前記空気流噴出手段が噴出
する空気流の流速を前記画像情報に応じて可変としたこ
とを特徴とする。請求項６記載の発明は、吐出、飛翔さ
せた前記記録液体を付着させて記録する前記被記録体を
前記空気流噴出手段の噴出する空気流が速やかに被記録
面に沿って逃げるように配置したことを特徴とする。

【００２８】請求項７記載の発明は、前記空気流噴出手
段から噴出される空気流が層流であることを特徴とす
る。

【００２９】

【作用】請求項１記載の発明では、記録液体吐出量制御
手段により画像濃度情報に応じてエネルギー作用部に１
〜複数回のエネルギーを一定の条件下で入力することに
より、通常の２値記録に使用するインク滴よりもはるか
に小さい微小インク滴を安定して吐出させ、エネルギー
の入力回数に応じた数のインク滴群により被記録体の同
一箇所に付着する記録液体の量を変え、画素径を変えて
階調記録を行うことができる。そして、その微小インク
滴群を吐出、飛翔させる際には、空気流噴出手段により
基板あるいは支持基板に沿って強制的に空気流を流すこ
とによりインクジェットヘッド周辺の熱を奪い、その熱
を持った空気流を記録液体の吐出、飛翔方向に流すもの
である。これにより、インクジェットヘッド周辺の冷却
が可能となり、ヘッドの蓄熱作用による記録の応答スピ
ードを向上させると共に、ヘッドから吐出される微小な
インク滴群の飛翔が空気流によって安定し、被記録体へ
の着弾位置が高精度となって、高画質な階調記録が行え
る。

【００３０】請求項２記載の発明では、空気流噴出手段
が噴出される空気流は、インクジェットヘッド周辺の熱
を奪い、温度が高くなっているので、その空気流を被記
録体の記録面に当てるように流すことにより、印字面を
効率良く乾燥させることが可能となり、画素のにじみが
無くなって高画質化できる。特に、階調記録を行う際
に、複数の微小インク滴を使って２値記録時の画素より
も大きな画素を得る場合は、通常よりも乾燥時間が長く
かかるが、熱を持った空気流を被記録体の記録面に当て
るため乾燥時間が短くて済み、有効である。

【００３１】請求項３記載の発明では、空気流噴出手段
が噴出する空気流をインク滴の吐出、飛翔方向に流し、
その空気流の中をインク滴が飛翔するようにしたため、
微小なインク滴であっても外乱の影響を受け難く、飛翔
が安定化することから、記録紙面上の着弾位置の精度が
向上し、高画質な階調記録が行える。請求項４記載の発
明では、空気流噴出手段が噴出する空気流の流速を可変
としたことにより、液体噴射記録装置のヘッド構造等が
異なっても、各装置に最適な空気流の流速が選択可能で
ある。また、発熱抵抗体の発生する熱量は、ヘッドの駆
動条件によって異なってくるが、その場合でも空気流速
を変えて最適な冷却を行うことにより、ヘッドを最適な
状態で駆動させることが可能である。

【００３２】空気流の中を微小インク滴が飛翔するよう
にした場合は、空気流の流速を可変としたことにより、
吐出する微小インク滴に適した空気流速を選択すること
ができ、インク滴の飛翔安定性が向上して、高画質な階
調記録が可能となる。請求項５記載の発明では、空気流
噴出手段が噴出する熱を持った空気流の流速を画像濃度
情報に応じて可変としたことにより、画素径が大きくな
るに従って長くかかるインク滴の乾燥時間を空気流速を
変化させて、常に最適な状態で乾燥を行い、画像のにじ
みを極力抑えて高画質化する。

【００３３】請求項６記載の発明では、吐出、飛翔させ
た微小インク滴を付着させて記録する記録用紙を空気流
噴出手段の噴出する空気流を速やかに紙面に沿って逃げ
るように、湾曲させたり、あるいは紙面に対して空気流
の当たる角度を変えて配置することにより、紙面上で空
気流が渦を巻いて逆流することが無くなり、飛翔インク
滴を伴送する空気流に乱れが生じず、飛翔が安定して着
弾位置精度が向上し、高画質な階調記録を行うことがで
きる。

【００３４】請求項７記載の発明では、空気流噴出手段
から噴出される空気流を層流にしたことにより、インク
滴の飛翔安定性を乱すことが無くなり、飛翔が安定して
着弾位置精度が向上し、高画質な階調記録を行うことが
できる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず最初に、バブルジェットによるインク噴射の原理説明
図である図９に基づいてインクの吐出原理を説明する。
図９において、21は蓋基板、22は発熱体基板、23は選択
( 独立）電極、24は共通電極、25は発熱体 (ヒータ) 、
26は隣接インク層 (インク) 、27は気泡、28は飛翔イン
ク滴である。

【００３６】(ａ）は定常状態であり、オリフィス面で
インク26の表面張力と外圧とが平衡状態にある。 (ｂ）はヒータ25が加熱されて、ヒータ25の表面温度が
急上昇し隣接インク層26に沸騰現象が起きるまで加熱さ
れ、微小な気泡27が点在している状態にある。

【００３７】(ｃ）は、ヒータ25の全面で急激に加熱さ
れた隣接インク層26が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、こ
の気泡27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27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26が押し出さ
れる。この時、ヒータ25には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ25の表面温度は降下しつつある。気泡27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遅
れる。

【００３８】（ｅ）は気泡27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27が収縮し、ヒータ25面に隣接イン
ク層26が接し、ヒータ25面がさらに急速に冷却される状
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インク滴28になり
記録紙の方向へ５〜10ｍ／ｓｅｃの速度で飛翔してい
る。

【００３９】（ｇ）はオリフィスにインク26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27は完全に消滅している。このような原理を用いたサーマルインクジェット装置
は、インク滴28を吐出する場合（画素を形成する）と、
吐出しない場合のいわゆる２値記録が可能である。

【００４０】また、上記と同様の原理を用いて画素の大
きさを変える、いわゆる多値記録を行う場合は、以下の
ようにして行うことができる。図10各図は発熱抵抗体に
入力する駆動パルスと吐出されるインク滴および形成さ
れる画素径の関係を示す図である。図10において、29は
駆動パルス、30は飛翔インク滴、31は紙面上の画素を示
している、図10(a) は、図９の場合と同じであり、ほと
んどいつも均一な飛翔インク量であり、２値記録を行う
場合である。

【００４１】ところが、図10(b) 〜(e) は細かい間隔で
１つ以上のパルスエネルギーが加えられ、それに応じて
１つ以上の独立した微小インク滴群30ａ〜30ｄが形成さ
れる。また、条件によっては、これら微小インク滴群30
ａ〜30ｄは、独立しないで入力パルスエネルギー数に応
じたこぶ状のふくらみとなって、連続した１つのインク
柱として飛翔することもある（図１および図３中のイン
ク滴群９参照）。この場合、入力されるパルスエネルギ
ーは図10(a) の場合よりも小さく、従って形成されるイ
ンク滴も小さくなる。そして、この小さいパルスエネル
ギーは、高い周波数（数〜数10ｋＨｚ）で１〜複数のパ
ルスが加えられるため、図10(b) 〜(e)に示されるよう
に、個々の微小インク滴が連続的、あるいはそれらがつ
ながった１つのインク柱となって噴射されて飛翔し、記
録紙側の表面に付着して画素を形成する。これらの微小
インク滴群30ａ〜30ｄは、短い時間内で紙に付着するの
で、複数個のインク滴により１画素を形成する。つま
り、インク滴の数に応じて画素の大きさ（画素径）が変
えられ、階調記録が行えるようにしたものである。

【００４２】具体的には、１つの記録ヘッドにおいて、
文字情報として２値記録情報が入力された場合は、図10
(a) に示すような動作をし、階調表現を行う画像情報と
しての多値記録情報が入力された場合は、画像情報に応
じて図10(b) 〜(e) に示すような動作をするように使い
分けることにより、あらゆる種類の画像情報に対応する
ことができる。

【００４３】ところで、このような高い駆動周波数で１
〜複数のパルスエネルギーを記録ヘッドに印加して記録
する場合は、前述したように必ずしもインク滴が吐出で
きるとは限らない。前述したように、本願発明者らの実
験によれば、300dpi〜360dpiの配列密度とした比較的大
きいノズル径を有する記録ヘッドでは、４〜８ｋＨｚ程
度の駆動周波数でインクの吐出が行えても、10ｋＨｚを
越え、さらに30〜50ｋＨｚという非常に高い周波数での
駆動では、インクの吐出が行われず、ミスト（霧）が漂
うだけという結果が得られている。

【００４４】本願発明者らは、この事実に注目し、駆動
周波数が低い場合にインク滴が吐出でき、高い場合には
吐出できないという理由の１つとしては、インクの慣性
が大きな要因であることに気がついた。つまり、インク
の吐出という、ある一定量の質量を持ったインクのかた
まりが移動する現象のスピードを左右するものは、質量
の大小であり、質量が大きい場合（大きいインク滴）
は、慣性の作用によって吐出し難いが、質量が小さい場
合（小さいインク滴）は、慣性の作用を受け難いため、
容易に吐出することができるわけである。

【００４５】本願発明者らは、この点に気づき、上記し
たように10ｋＨｚを越える非常に高い駆動周波数で駆動
してインクの吐出動作を行うためには、ノズル径を小さ
くし、吐出するインク滴の質量を小さくすることによっ
て慣性の作用を受け難くすることが重要であると考え、
本実施例では記録ヘッドのノズル径を24μｍ×24μｍと
し、その配列密度を600dpi（24本／mm相当) としたもの
と、ノズル径を20μｍ×20μｍとし、その配列密度を80
0dpi（31本／mm相当）としたものとを製作し、インクの
吐出動作を高い頻度で高速に行えるかどうかの実験を行
った。その結果、600 dpi のものは最大駆動周波数が30
ｋＨｚまでインク滴の吐出動作を行うことができ、800
dpi のものは最大駆動周波数が42ｋＨｚまでインク滴の
吐出動作を行うことができた。

【００４６】もちろん、これらの記録ヘッドは、従来行
われていた10ｋＨｚ以下の低い周波数であっても安定し
たインクのと吐出動作を行うことができるものである。
図11は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を説明
するための図で、図中32は発熱抵抗体、33は電極、34は
保護層、35は電源装置を示し、発熱抵抗体32を構成する
材料として、有用なものには、例えば、タンタル−Ｓｉ
Ｏ₂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硫
化物があげられる。

【００４７】これらの発熱抵抗体32を構成する材料の
中、殊に金属硫化物が優れたものとして挙げることがで
き、その中でも最も特性の優れているのが、硫化ハフニ
ウムであり、次いで、硫化ジルコニウム、硫化ランタ
ン、硫化タンタル、硫化バナジウム、硫化ニオブの順と
なっている。発熱抵抗体32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32の膜厚は、単位時間当た
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。

【００４８】電極33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34に要
求される特性は、発熱抵抗体32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32を保護するということである。保護層34を構
成する材料として有用なものには、例えば酸化シリコ
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34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。

【００４９】次に、上記原理を用いるバブルジェットヘ
ッドの製作工程を示す図12(a) 〜(e) の製作工程図に従
って説明する。ここで示す実施例は、感光性樹脂の硬化
膜から成る吐出口、流路、共通液室に関するものであ
る。図中、36は基板、37はインク吐出圧発生素子、38は
薄膜、39は接着剤層、40はドライフィルムフォトレジス
ト、41はフォトマスク、42は接着剤、43は平板、44は溝
である。

【００５０】図12(a) の工程では、シリコン、ガラス、
セラミック、プラスチック、あるいは金属等の基板36上
に発熱素子やピエゾ素子等のインク吐出圧発生素子37を
所望の個数配設し、更に必要に応じて耐インク性、電気
絶縁性を付与する目的で、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅ガラス
等の薄膜38を被覆する。なお、インク吐出圧発生素子37
には、図示されていないが信号入力用電極が接続してあ
る。

【００５１】図12(b) に示す工程では、上記インク吐出
圧発生素子37を有する基板36の表面に接着剤層39を約１
μｍ〜５μｍ程度の厚さに形成する。このとき、所望の
液状接着剤を周知の手法、例えば、スピンナーコート
法、ディップコート法、ローラーコート法によって、基
板表面に塗工した後、半硬化させておく。

【００５２】なお、具体的には、スピンナーコート法の
場合、粘度２〜15CPの接着剤を1000〜5000rpm で塗布す
る。また、ディップコート法の場合は、粘度20〜30CPの
接着剤中に基板１を浸漬した後、20〜50cm／分の一定速
度で引き揚げる。更に、ローラーコート法の場合には、
粘度100 〜300CP の接着剤をローラー間速60〜200cm ／
分で塗布する。

【００５３】ここで使用する接着剤の種類は所定の接着
力が示されれば特に限定されないが、本発明において
は、とりわけ、光硬化性樹脂接着剤が製造上の便宜から
勧奨されるものである。このように、本発明において好
適な光硬化性樹脂接着剤としては、例えば不飽和ポリエ
ステル樹脂と、分子中に少なくとも１つの不飽和二重結
合を有するモノマー、ダイマーあるいはオリゴマー化合
物（メチルメタアクリレート，スチレン，ジアリルフタ
レート等）または不飽和ポリエステルと少なくとも１つ
の不飽和二重結合を末鎖基あるいは主鎖中に持つように
変性したシリコン、ウレタン、エポキシ等の樹脂単数あ
るいはこれと、前記モノマー、ダイマー、オリゴマー等
の組み合わせ等からなるものである。また、本発明にお
いて、これらの接着剤の被接着剤界面がＳｉを基本とす
る化合物で形成されている場合は、上記接着剤にシラン
カップリング剤を混合するか、前もって基板36の表面を
シランカップリング剤で処理することも有効である。

【００５４】続く図12(c) に示す工程では、図12(b) に
示す工程を経て得られた基板36の接着剤層39の表面を清
浄化すると共に乾燥させた後、接着剤層39に重ねて、80
℃〜100℃程度に加温されたドライフィルムフォトレジ
スト40（膜厚約25μｍ〜 100μｍ）を0.3 〜0.4 ｆ／分
の速度、１〜３Kg／cm²の加圧条件下でラミネートす
る。このとき、ドライフィルムフォトレジスト40は、接
着剤層39に融着する。この後、使用した接着剤の性状に
合わせて、接着剤層39を紫外線を照射して本硬化させ
る。以後、ドライフィルムフォトレジスト40に相当の外
圧が加わった場合にも基板36から剥離することはない。
続いて、図12(c) に示すように、基板面に設けたドライ
フィルムフォトレジスト40上に所定のパターンを有する
フォトマスク41を重ね合わせた後、このフォトマスク41
の上部から露光を行う。このとき、インク吐出圧発生素
子37の設置位置と上記パターンの位置合わせを周知の手
段で行っておく必要がある。

【００５５】図12(d) は、上記露光済みのドライフィル
ムフォトレジスト40の未露光部分を所定の有機溶剤から
なる現像液にて溶解除去した工程を示す説明図である。
次に、基板36に残されたドライフィルムフォトレジスト
40の露光された部分40Ｐの耐インク性向上のため、熱硬
化処理（例えば、150 〜250 ℃で30分〜６時間加熱）ま
たは、紫外線照射（例えば、50〜200 mW／tm²、または
それ以上の紫外線強度）を行い、充分に重合硬化反応を
強める。

【００５６】上記熱硬化と紫外線による硬化の両方を兼
用するのも効果的である。ところで、使用した接着剤層
39が溝44内に残存すると、インク中に溶出してインクを
変質させたり、インク通路を目詰らせたり、あるいは、
インク吐出圧発生素子37の機能を損なう恐れがあるの
で、本発明においては、ドライフィルムフォトレジスト
40に対するパターン露光時（図12(c) ）に接着剤層39も
同時に光硬化させ、続く有機溶剤による現像段階で未硬
化の接着剤層39をドライフィルムフォトレジスト40と共
に溶解除去する（図12(d) ）。

【００５７】図12(e) は、上記の充分な重合を終えて硬
化したドライフィルムフォトレジスト40Ｐによりインク
通路となる溝44の形成された基板36に、天井を構成する
ため平板43を接着するか単に圧着して固定したところを
示す図である。図12(e) に示す工程において、天井を構
成するための具体的方法としては、１）ガラス、セラミックス、金属、プラスチック等の平
板43にエポキシ系接着剤を厚さ３〜４μｍにスピンナー
コートした後、予備加熱して接着剤42をいわゆるＢステ
ージ化させ、これを硬化したフォトレジスト膜40Ｐ上に
貼り合わせて前記接着剤を本硬化させる。あるいは、２）アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン等の熱
可塑性樹脂の平板43を硬化したフォトレジスト膜40Ｐ上
に、直接熱融着させる方法がある。

【００５８】ちなみに、上記工程において、接着剤層39
が１μｍの厚さに塗布したアクリル樹脂系光硬化型接着
剤である場合、また２μｍの厚さに塗布したアクリル樹
脂系光硬化型接着剤である場合の各々について、フォト
レジスト硬化膜40Ｐの基板36からの剥離強度（試験Ａ）
と、基板36に形成したフォトレジスト硬化膜40Ｐ（１mm
×１mm）を80℃の水中に１週間浸漬したときの基板36の
面における残存率（試験Ｂ）を測定したところ、表１に
記載したとおりの結果であった。

【００５９】

【表１】

【００６０】ここで、図12(e) の工程終了後の記録ヘッ
ドの外観を図13に模式的斜視図として示す。図中、45は
インク供給室、46はインク液流路、47はインク供給室45
にインク供給管（図示せず）を連結させるための貫通孔
を示している。上記した実施例においては、溝作成用の
感光性組成物（フォトレジスト）としてドライフィルム
タイプ、つまり固体のものを利用したが、本発明では、
これのみに限るものではなく、液状の感光性組成物もも
ちろん利用することができる。

【００６１】そして、基板上へのこの感光性組成物塗膜
の形成方法として、液体の場合にはレリーフ画像の製作
時に用いられるスキージによる方法、すなわち所望の感
光性組成物膜厚と同じ高さの壁を基板の周囲におき、ス
キージによって余分の組成物を除去する方法である。こ
の場合、感光性組成物の粘度は100 CP〜300CP が適当で
ある。また、基板の周囲におく壁の高さは、感光性組成
物の溶剤分の蒸発の減量を見込んで決定する必要があ
る。

【００６２】他方、固定の場合は、感光性組成物シート
を基板上に加熱圧着して粘着する。なお、その取扱い
上、及び厚さの制御が容易かつ正確にできる点で、固定
のフィルムタイプのものを利用する方が有利ではある。
このような固体のものとしては、例えば、デュポン社
製、パーマネントフォトポリマーコーティングＲＩＳＴ
ＯＮ、ソルダーマスク７３０Ｓ、同７４０Ｓ、同７５０
ＦＲ、同７４０ＦＲ、同ＳＭＩ等の商品名で市販されて
いる感光性樹脂がある。この他、使用される感光性組成
物としては感光性樹脂、フォトレジスト等の通常のフォ
トリソグラフィーの分野において使用されている感光性
組成物の多くのものが挙げられる。これらの感光性組成
物としては、例えば、ジアゾレジン、Ｐ−ジアゾキノ
ン、更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
合物、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ＡＰＲ（旭化
成）、テビスタ（帝人）、ゾンネ（関西プイント）
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し
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、ポリケイ度酸ビニル系フォ
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。

【００６３】図１は、本発明の一実施例に係る液体噴射
記録装置の構成を示す図で、インク滴の吐出、飛翔方向
に平行な面で切った断面図であり、図２は図１のカバー
の外観斜視図であり、図３は本発明の他の実施例に係る
液体噴射記録装置の構成を示す断面図であり、図４は図
３のヘッドの外観斜視図である。これらの図において、
１は発熱抵抗体、２は基板、３は開口、４はカバー、５
は被記録体（紙）、６は気泡、７は発熱体から基板に逃
げる熱、８は空気流、９はインク液群、10は吐出口、11
はサーマルインクジェットヘッド（単にヘッドともい
う）、12は支持基板、13はインク (記録液体) である。

【００６４】この液体噴射記録装置の原理を図１〜図４
に基づいて簡単に説明すると、前述した図９、あるいは
図13に示されるサーマルインクジェットヘッド（図１の
11に相当) の外側には、オリフィス部に対応するように
開口３が形成されたカバー４が設けられている。オリフ
ィス部に対応する開口３は、オリフィス１個１個に対応
した独立した開口である必要はなく、複数個の高密度
（例えば、16本／mmあるいはそれ以上）に配列されたオ
リフィス列に共通の１つのオリフィス配列方向に長く伸
びた開口であってもよい（図２参照）。

【００６５】そして、サーマルインクジェットヘッド11
とカバー４の間には、図１に示すように、隙間があり、
そこを空気流８が流れるようになっている。空気流８
は、インク滴吐出方向に向かってヘッド11の後方（図１
の右）から前方（図１の左）の方へ流される。空気流８
を上述のように流すことの目的は、１つには発熱抵抗体
１が形成されている基板２、および図３の場合は基板２
を保持する支持基板13を冷却することにある。サーマル
インクジェットヘッド11では、発熱抵抗体１で発生した
熱は、一部は気泡発生に使用され、残りは周囲のインク
13あるいは発熱抵抗体１が形成されている基板２あるい
は支持基板13に逃げる。図１および図３には、基板２お
よび支持基板13に逃げる熱７を矢印で概念的に示してい
る。

【００６６】このような熱７は印字を続けていくうち
に、次第に蓄積されていき、インク13の温度上昇および
それに伴うインク物性（粘度、表面張力等）の変化によ
り気泡の生成条件およびインク滴吐出条件が変化するた
め、好ましいものではない。自然放熱によってこのよう
な条件の変化が実用上問題とならない程度に冷えるのを
待ってから次の印字を行うことも考えられるが、印写ス
ピードが遅くなるため好ましくない。

【００６７】なお、本発明で流す空気流８の流速（また
は流量）は、可変であることが望ましい。これは印写条
件の違い、ヘッド駆動頻度の違い、あるいは使用環境の
気温の違い等によりヘッド11に蓄積される熱量が異なっ
てくるからである。図３は、ヘッド11が支持基板12に保
持された実施例であり、この支持基板12の材料として
は、アルミのように熱伝導率の高いものが用いられる。
図３に示すように、単にヘッド11を保持する平板状のよ
うなものであってもよいが、例えば、図４に示すよう
に、支持基板12をフィン状に形成して表面積を多くし、
放熱特性を向上させるとより一層良い。この場合は、空
気流８の流れる方向を乱さないようにするため、フィン
の溝はインク滴の吐出方向に形成されているのが望まし
い。なお、図４は、ヘッド11だけを示しており、図２に
示したカバー４は省略してあるが、実際には、図４のヘ
ッド11に図２のようなカバー４が取り付けられ空気が流
れるようになっている。

【００６８】本発明では、上記のような作用の他に、さ
らに別の作用がある。以下にそれを説明する。図１、図
３に示したように本発明では、発熱抵抗体１で発生した
不要な熱を空気流８を流すことによって、被記録体
（紙）５の方向に運び、そして、熱をもった空気流８が
前記紙５に当たるような構成をとっている。こうするこ
との大きな目的は、印写面の乾燥を促進することであ
る。印写後の濡れた（または湿気を帯びた）紙に単に風
を送るだけでもその乾燥は促進されるが、本発明のよう
に、熱をもった空気流を送るとその効果は倍加する。し
かも本発明では、熱を空気流に付与するための特別な手
段を設けることなく、単に、不要となった排熱を利用し
ているので、構成も非常に簡単なものになっている。な
お、この場合にも、印写状態に応じて熱をもった空気流
を紙に当てる強さを可変にすることが最適な乾燥を行う
上で望ましい。

【００６９】本発明のさらに別の作用は、インク滴吐
出、および飛翔の安定化、低エネルギー化である。本発
明では、空気流をインク滴飛翔方向に流すことにより、
インク滴の吐出および飛翔を補助することが可能とな
る。つまり、無風状態で吐出・飛翔させる場合にくらべ
て、飛翔方向に空気流８を伴送させることにより、吐出
・飛翔方向への空気抵抗が小さくなり、小さいエネルギ
ーで吐出・飛翔させることができる。あるいは、同じエ
ネルギーであれば伴送空気流８に助けられて、インク滴
の飛翔スピードが速くなり、安定した飛翔が可能とな
る。

【００７０】とりわけ、本発明では、図１０（ｂ）〜
（ｅ）で説明したように画像情報に応じて通常の２値記
録よりもはるかに小さい微小インク滴を１〜複数個飛翔
させるため、記録ヘッドから記録用紙まで飛翔する間に
受ける外乱により、２値記録時に吐出していた大きいイ
ンク滴の場合と比較してその飛翔の安定性が妨げられ易
く、その飛翔方向に伴送空気流８を流すことによって、
安定した飛翔を得ることが不可欠となる。

【００７１】本発明では、伴送空気流８の補助により、
このような効果が得られるわけであるが、単に空気を流
せばよいということではなく、いくつかの注意すべき点
がある。それを以下に述べる。一般に空気は、粘性流体
であり、その流れには層流と乱流とがある。いま、円管
内の流れを考えた場合、管内の各層の流体粒子が管軸に
平行して流れるような流れを層流といい、また、各層の
流体粒子が互いに入り乱れて不規則に混合しながら進ん
でいく流れを乱流という。より定量的には、流体の動粘
性係数をγ、平均流速をｕ、管の内径をｄとした場合
に、次式のＲ＝ｕｄ／γ によって表される無次元数（これをレイノルズ（Reynol
ds) 数という) が、ある一定の値以下の場合を層流とい
い、それ以上の場合を乱流という。また、乱流から層
流、層流から乱流へと遷移する時のレイノルズ数を臨界
レイノルズ（Ｒｃ）といい、多くの学者の研究によりＲｃ＝２３１０とされている（普通臨界レイノルズ数という場合、下限
臨界レイノルズ数を指すので、ここでもＲｃの値は下限
臨界レイノルズ数である）。

【００７２】具体的に層液を流すにはどうすればよいか
というと、例えば、管の内径ｄが２mmとすると、空気の
動粘性係数γは１気圧、35℃の時、約0.165cm³／ｓであ
るから上式を変形し、これらの数値を代入すると、ｕ＝Ｒｃ×γ／ｄ＝２３１０×０．１６５（cm³／ｓ）／２（mm） ≒１９．１（ｍ／ｓ）となり、空気流速を約19ｍ／ｓ以下で流せば層流が得ら
れることになる。

【００７３】上述のように、乱流は各層の流体粒子が互
いに入り乱れて不規則に混合しながら進んでいくため、
本発明のインク滴飛翔時に伴送させることは好ましくな
い。本発明では、インク滴飛翔を安定化することが目的
の１つでもあるため、層流を流すことが好ましい。ただ
し、空気流速は可変としておき、インク滴を飛翔させな
いで、単にヘッドを冷却したり、あるいは印写面を乾燥
させるためだけであれば、乱流を流しても構わない。

【００７４】他に注意すべき点としては、流れる空気流
が紙に当たった後、速やかに紙面に沿って流れるように
することである。図５は好ましくない空気流の流れを生
じさせる被記録体とヘッドとの配置関係を示す図であ
る。図５に示すように、ヘッド11の前面から吐出される
空気流８は、紙面５に沿って速やかに流れないため、渦
を形成していることがわかる。

【００７５】図６は被記録体の記録面を湾曲させた状態
を示す図であり、図７は被記録体に対してヘッドを傾斜
させた状態を示す図である。図６に示すように、紙面５
にややカーブをもたせたり、あるいは図７に示すよう
に、ヘッド11と紙５の位置関係を、例えば角度をもたせ
るなどの工夫を行うことにより、空気流８が速やかに紙
面５に沿って流れるようになり、渦が発生しないように
することができる。また、仮に渦が発生したとしても飛
翔インク滴に影響を与えない程度の小さな渦に止めるこ
とができるようにした例である。

【００７６】このような紙５とヘッド11との関係以外に
も、例えば、図８に示すように、空気流８が滑らかに流
れるように、カバー４やヘッド11などの各パーツのコー
ナー部を面取りし、あるいは曲面形状となるように加工
することが望ましい（図８の実線部分を破線で示したよ
うなコーナー部形状に加工する）。以上述べたような構
成に基づき、各実施例における具体的な実施条件、およ
びこれに対する具体的な効果について以下説明する。

【００７７】実施例１図３のような記録ヘッド（ノズル径は24μｍ×24μｍで
600 dpi の配列密度）で（カバー形状は、図２のような
もの）で、開口の短手方向の長さを２mmとし、空気流速
を10ｍ／ｓとして使用したところ、空気流を流さないも
のよりも、インク滴の飛翔速度が向上し（５ｍ／ｓ→7.
1 ｍ／ｓになった）、紙面上におけるヘッド位置精度も
±10μｍ以内であった。また、ヘッドのパルス群として
の応答周波数は、２ｋＨｚから3.8 ｋＨｚに向上し、こ
の時のパルス群のパルス発生頻度は30ｋＨｚとし、パル
ス幅は３μｓパルス、パルス電圧は30Ｖとした。さら
に、紙面の乾燥状態についても印写終了後25秒（従来は
45秒）で、手でこすっても画像のにじみはなかった。

【００７８】実施例２実施例１の場合で、開口の短手方向の長さを1.4mm と
し、空気流速を13ｍ／ｓとした。インク滴飛翔速度は、
５ｍ／ｓ→8.5 ｍ／ｓとなり、その他の特性は実施例１
と同様に向上した。実施例３実施例１の場合で、開口の短手方向の長さを３mmとし、
空気流速を25ｍ／ｓとしたら印写ドットの位置精度が悪
くなり（±100 μｍ以内）、画像の乱れが認められた。

【００７９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、微小イン
ク滴を安定して吐出させ、エネルギーの入力回数に応じ
た数のインク滴群により画素径を変えて階調記録を行う
ことができる。そして、基板あるいは支持基板に沿って
流される空気流は、インクジェットヘッド周辺を冷却し
て記録の応答スピードが向上すると共に、その空気流に
伴って飛翔する微小インク滴は、飛翔が安定して被記録
体への着弾位置が高精度となり、高画質な階調記録が行
える。

【００８０】請求項２記載の発明によれば、熱を持った
空気流により印字面の乾燥を効率良く行って、画素のに
じみを無くし、階調記録を行う場合であっても高画質化
することができる。請求項３記載の発明によれば、微小
なインク滴であっても外乱の影響を受け難く、飛翔が安
定して、記録紙面上の着弾位置精度が向上し、高画質な
階調記録が行える。

【００８１】請求項４記載の発明によれば、液体噴射記
録装置のヘッド構造あるいはヘッド駆動条件等が異なっ
ていても、各条件に適した空気流速を選択して、最適な
状態でヘッドを駆動させることができる。また、空気流
の中を微小インク滴が飛翔するようにした場合であって
も、吐出する微小インク滴に適した空気流速を選ぶこと
により、インク滴の飛翔安定性が向上し、高画質な階調
記録が行える。

【００８２】請求項５記載の発明によれば、画像濃度情
報に応じて空気流速を可変として、インク滴の画素径に
応じた乾燥時間のばらつきを少なくして、階調記録であ
っても画像のにじみを最小限に抑えて高画質化すること
ができる。請求項６記載の発明によれば、空気流が記録
紙面に沿って速やかに逃げるため、紙面上で空気流が渦
を巻くことが無くなって、伴送空気流に乱れが生ぜず、
インク滴の飛翔が安定し、着弾位置精度が向上して、高
画質な階調記録が行える。

【００８３】請求項７記載の発明によれば、空気流が層
流になったことにより、インク滴の飛翔が安定し、着弾
位置精度が向上して、高画質な階調記録が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液体噴射記録装置の構
成を示す断面図である。

【図２】図１のカバーの外観斜視図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る液体噴射記録装置の
構成を示す断面図である。

【図４】図３のヘッドの外観斜視図である。

【図５】好ましくない空気流の流れを生じさせる被記録
体とヘッドとの配置関係を示す図である。

【図６】被記録体の記録面を湾曲させた状態を示す図で
ある。

【図７】被記録体に対してヘッドを傾斜させた状態を示
す図である。

【図８】好ましい空気流の流れを生じさせるカバーとヘ
ッドの形状を示す断面図である。

【図９】バブルジェットによるインク噴射の原理説明図
である。

【図10】発熱抵抗体に入力する駆動パルスと吐出される
インク滴および形成される画素径の関係を示す図であ
る。

【図11】発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を説明
するための図である。

【図12】本発明の一実施例に係るバブルジェットヘッド
の製作工程図である。

【図13】図12の記録ヘッドの外観斜視図である。

【符号の説明】

１発熱抵抗体２基板３開口４カバー５被記録体（紙）６気泡７熱８空気流９インク滴群 10 吐出口 11 サーマルインクジェットヘッド (ヘッド) 12 支持基板 13 インク (記録液体)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口と、該吐出口に連絡した液路と、該
液路の一部に設けられたエネルギー作用部と、前記液路
に連絡した液室と、を有し、前記エネルギー作用部近傍
の記録液体の一部に熱による状態変化を生じせしめ、該
状態変化に基づいて前記記録液体の一部を前記吐出口よ
り吐出、飛翔させ、被記録体に付着させて記録を行う液
体噴射記録装置において、前記エネルギー作用部に画像濃度情報に応じた１〜複数
回のエネルギーを入力し、その入力回数に応じて前記記
録液体の吐出量を変えて前記被記録体に付着させて階調
記録を行う記録液体吐出量制御手段と、前記液路の一部を構成し、前記エネルギー作用部を有す
る基板あるいは該基板を保持する支持基板に沿って強制
的に空気流を流し、該基板あるいは支持基板に蓄積され
た熱を空気流と共に前記吐出口側に移動させると共に、
該熱を持った空気流を前記記録液体の吐出、飛翔方向に
流す空気流噴出手段と、を備えたことを特徴とする液体噴射記録装置。
【請求項２】請求項１記載の液体噴射記録装置におい
て、前記空気流噴出手段が噴出する空気流を前記被記録体の
記録面に当てるように流すことを特徴とする液体噴射記
録装置。
【請求項３】請求項１記載の液体噴射記録装置におい
て、前記空気流噴出手段が噴出する空気流を前記記録液体の
吐出、飛翔方向に流し、その空気流の中を吐出した記録
液体が飛翔するようにしたことを特徴とする液体噴射記
録装置。
【請求項４】請求項１または３記載の液体噴射記録装置
において、前記空気流噴出手段が噴出する空気流の流速を可変とし
たことを特徴とする液体噴射記録装置。
【請求項５】請求項２記載の液体噴射記録装置におい
て、前記空気流噴出手段が噴出する空気流の流速を前記画像
情報に応じて可変としたことを特徴とする液体噴射記録
装置。
【請求項６】請求項３記載の液体噴射記録装置におい
て、吐出、飛翔させた前記記録液体を付着させて記録する前
記被記録体を前記空気流噴出手段の噴出する空気流が速
やかに被記録面に沿って逃げるように配置したことを特
徴とする液体噴射記録装置。
【請求項７】請求項１または３記載の液体噴射記録装置
において、前記空気流噴出手段から噴出される空気流が層流である
ことを特徴とする液体噴射記録装置。