JPH0564889A

JPH0564889A - インク飛翔記録方法及び装置及び該装置の製作方法

Info

Publication number: JPH0564889A
Application number: JP3242726A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷; Eiko Suzuki; 栄子鈴木; Mitsuru Shingyouchi; 充新行内; Masafumi Kadonaga; 雅史門永; Takashi Kimura; 隆木村; Takayuki Yamaguchi; 隆行山口; Yoshio Watanabe; 好夫渡辺; Shuji Motomura; 修二本村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 1993-03-19
Also published as: US5389962A; DE4141203A1; DE4141203C2

Abstract

(57)【要約】【目的】オリフィスやスリット状ノズルを用いること
なく、かつ泡の破裂によるインクミストの発生を伴なわ
ない、カブリ等のないドット状の高画質な鮮明画像を得
ることを目的とする。【構成】発熱体基板１の上にフォトレジスト２を塗布
し、発熱体部のパターンンが抜けるようにフォトリソを
行ってピット形成し、その上にチャンネル３ａの交差す
る部分が前記ピットに対応するようにしてインク供給チ
ャンネル部材３を接合する。インクはインク供給溝４及
びチャンネル３ａを通して各ピットに供給される。ピッ
ト内の発熱体に画像情報に応じた信号を入力してインク
５中に気泡を発生させ、その気泡の瞬間的な成長による
作用力によりインク滴５ａを飛翔させて記録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ノンインパクト記録法の一つで
あるインク飛翔記録方法及びその装置、更には、該装置
の製作方法に関する。

【０００２】

【従来技術】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。

【０００３】第１の方式は、例えば米国特許第３０６０
４２９号明細書に開示されているものである。これは、
Ｔｅｌｅｔｙｐｅ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、一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。

【０００４】第２の方式は、例えば米国特許第３５９６
２７５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、Ｓｗｅｅｔ方式
と称され、連続振動発生法により帯電量の制御させた記
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、一様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。

【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ものである。これはＨ
ｅｒｔｚ方式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間
に電界をかけ、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される方式である。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。

【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ものである。これは、
Ｓｔｅｍｍｅ方式と称され、第１〜３の方式とは根本的
に原理が異なるものである。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Ｓｔｅｍｍｅ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、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。

【０００７】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、か
つ、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ットが生じやすい。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
上の自由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
録には不向きのものとなっている。

【０００８】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、サテライトドッ
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５６−９
４２９号公報に開示のインク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。

【０００９】同様な記録方式として、特公昭６１−５９
９１４号公報に開示されたものもある。これは、液体を
所定の方向に吐出させるための吐出口に連通する液路中
の液体の一部を熱して膜沸騰を生起させることにより、
吐出口より吐出される液体の飛翔的液滴を形成し、この
液滴を被記録体に付着させて記録させるものである。具
体的には、同公報中の第１図及び第２図に示されるよう
に、ノズル状の液路部分に設けられた熱作用部分におい
て、記録液体に急激な状態変化を受けることにより、そ
の状態変化に基づく作用力により、記録液体が吐出口よ
り吐出飛翔するようにしたものである。このような吐出
口は、同公報中の説明によれば、内径１００μｍ、肉厚
１０μｍの円筒状ガラスファイバーを熱溶融させること
により、６０μｍ径の吐出口として形成される。また、
吐出口を液路とは別に形成した後、例えばガラスプレー
トに電子ビーム加工やレーザ加工等によって穴を形成
し、液路と合体させる方式も記載されている。何れにし
ても、このような微細な吐出口を工業的に安定して高精
度に形成することは非常に困難である。

【００１０】また、同公報によれば、別の吐出口を有す
る記録ヘッドが同公報中の第３図、第４図及び第５図に
開示されており、その吐出口の形成方法として、ガラス
板に微細カッティング機により幅６０μｍ、深さ６０μ
ｍ、ピッチ２５０μｍの溝を形成した溝板を、電気・熱
変換部の設けられた基板に接着することが記載されてい
る。しかし、この場合も形成すべき吐出口は非常に微細
であり、微細カッティング機で溝を形成する際に、欠け
やクラックが入ることが多々あり、歩留まりの低いもの
である。また、形成された吐出口も、その欠け等によ
り、その端部を高精度にできないものである。さらに、
溝形成後に、溝板を基板上に接着する際に接着剤が吐出
口を詰まらせて、歩留まり低下をきたすものである。

【００１１】ところで、同公報中の第３図、第４図及び
第５図に示される記録ヘッドの、より具体的な製造方法
は、特開昭５５−１２８４７１号公報、特公昭５９−４
３３１４号公報に開示されている。特開昭５５−１２８
４７１号公報のものは、細孔からなる記録液流路を有
し、この細孔に通じている吐出口から記録液流路中にあ
る記録液を小滴にして吐出飛翔させ、被記録体面上に付
着させて記録する記録ヘッドであり、吐出口を所定数並
設させるとともに、これと同数の細孔を吐出口の配列密
度とほぼ同密度で並列に配設させたものである。また、
特公昭５９−４３３１４号公報のものは、記録液流路と
なる細孔と、この細孔に通じている所定口径ｄの開口
と、細孔に沿って設けられた発熱部とを具備した液滴噴
射記録装置において、発熱部がその開口寄りの縁が開口
位置からｄないし５０ｄなる寸法の範囲内に位置するよ
うに配設させたものである。さらには、発熱部が細孔の
長手方向に長尺な面状発熱体よりなることも記載されて
いる。

【００１２】これら特開昭５５−１２８４７１号公報、
特公昭５９−４３３１４号公報に記載された記録ヘッド
の製造方法は、要約すると、感光性ガラスを用いた細溝
を有する部品と、発熱抵抗体パターンを形成した部品と
を、接着することにより吐出オリフィスを形成するもの
である。即ち、前述した特公昭６１−５９９１４号公報
記載のものとは、感光性ガラスのエッチングにより細溝
を形成する点で異なるが、接着剤による吐出オリフィス
の詰まりが発生し歩留まりが低下する点は同様である。
これらの記録ヘッドは、吐出口（オリフィス）を有する
という根本的な構成自体に問題があるからである。

【００１３】さらに、特開昭５５−５９９７４号公報に
よれば、前述した特公昭６１−５９９１４号公報、特開
昭５５−１２８４７１号公報、特公昭５９−４３３１４
号公報中の実施例に示されるようなインク流路溝を有す
る基板を、発熱体を有する基板に接着する際に、三次元
網目構造を形成し得る接着剤により接着するという製造
方法が示されている。しかし、接着により吐出オリフィ
スを形成するという基本構成が、前述した３つの公報記
載のものと同じである限り、同様の問題点、即ち、接着
剤による吐出オリフィスの閉塞という問題がある。

【００１４】一方、特公昭６２−５９６７２号公報によ
れば、前述した特公昭６１−５９９１４号公報、特開昭
５５−１２８４７１号公報、特公昭５９−４３３１４号
公報に記載されているような吐出オリフィスの製法の欠
点をなくす製法が開示されている。即ち、これらの公報
のように、ガラス板の研削加工によるインク流路の形成
法、感光性ガラスのエッチングによるインク流路の形成
法等は、インク流路内壁面が粗く、その内面が液滴吐出
のための急激な圧力変化に対して大きな抵抗となるた
め、液滴吐出のためのエネルギーを多く必要とし、省エ
ネルギー化に反し、また、研削の際にガラスに欠け、割
れが発生し歩留まりが悪く、液滴吐出の安定性・均一性
を損なう大きな要因となり、かつ、感光性ガラスによる
ものは微細加工精度に限界があるとともに、材料コスト
が高いものである。この点、特公昭６２−５９６７２号
公報では、基板上の所定位置にインクに液滴発生のため
のエネルギーを与えるエネルギー源として発熱素子、圧
電素子等の能動素子を複数個固定的に設置した後（電極
は適宜形成される）、基板表面に所定厚さで感光性組成
物層を塗布法等により形成し、通常のフォトリソグラフ
ィー法により、オリフィス部、作用部、インク供給路
部、インク吐出路部等のインク流路を形成するためのイ
ンク流路溝を形成し、この後、上蓋を接合させて記録ヘ
ッドを製造するようにしている。

【００１５】しかし、同公報記載のヘッド製造法によっ
ても、オリフィスが形成される時、即ち、上蓋をインク
流路溝の形成された基板の能動素子側に接合させる際
に、依然として、前述した特公昭６１−５９９１４号公
報、特開昭５５−１２８４７１号公報、特公昭５９−４
３３１４号公報等の場合と同様な問題がある。即ち、オ
リフィスが接着剤により閉塞し、ヘッド製造の歩留まり
が著しく低下する点である。仮に、特公昭６２−５９６
７２号公報方式において、上蓋を接合させる際に接着剤
を用いずに、感光性組成物層の完全硬化前の接着性を利
用し、熱融着又は熱圧着的な接合を行ったとしても、こ
の場合には、インク吐出路部、オリフィス部が変形し、
所望の形状が得られないという問題が発生する。結局、
同公報の場合も、オリフィスを有するという基本構造に
よる問題が残る。

【００１６】また、特開昭５９−１１８４６９号公報に
よれば、複数個のオリフィスと、これらのオリフィス間
を分離するための分離部と、インク貯蔵部用外枠部とを
一体的に有するオリフィス板を備えた記録ヘッドが示さ
れている。これと目的は異なるが、同様の構成を持つも
のとして、特開平１−１５２０６８号公報に示されるも
のがある。これは、同公報中の第４図等に示されるよう
に、発熱体（抵抗器）を有する基板と、インク送りチャ
ンネル（分離部）と、オリフィス（ノズル）板とよりな
る。また、これらの特開昭５９−１１８４６９号公報、
特開平１−１５２０６８号公報記載のノズル板、ヘッド
製造等に適したものは特開昭５９−２０７２６４号公
報、特開昭６２−２３４９４１号公報に示されている。
さらに、これらの４つの公報記載のヘッドの組立てに適
したものとしては、特開昭６２−２６４９５７号公報に
示されるものがある。これは、基板上にポリマ障壁層を
形成し、この障壁層上にノズル板を整列配置した後、障
壁層が塑性変形するに十分な時間と温度をもって、ノズ
ル板に熱と圧力とを加え、この後、基板、障壁層及びノ
ズル板を固着する工程を経て、インクジェットプリンタ
ヘッドを製造するようにしたものである。

【００１７】しかし、これらの特開昭５９−１１８４６
９号公報、特開平１−１５２０６８号公報、特開昭５９
−２０７２６４号公報、特開昭６２−２３４９４１号公
報に記載されたものも、オリフィス（ノズル）板を有す
ることによる問題点がある。まず、微細なオリフィス
（ノズル、吐出口）を有するオリフィス板を高精度に形
成することは技術的にかなり困難である。また、仮に高
精度にオリフィス板を形成したとしても、その製造コス
トが高く、ヘッドが高価となってしまう。また、前述し
た公報中、特開昭６２−２６４９５７号公報において詳
細に記載されているが、オリフィス板を発熱体を有する
基板とフォトレジスト障壁層（ドライフィルム障壁層、
インク送りチャンネル）を介して接合又は接着させる際
に、フォトレジスト障壁層が変形するという不具合があ
る。これもオリフィス板を有し、それを接合するという
根本的な構成、製法に起因する問題点である。

【００１８】さらに、前述した全ての公報等に共通する
別の問題もある。即ち、前述したインクジェット記録ヘ
ッドは、何れも微細なオリフィス（＝ノズル又は吐出
口）を有し、このようなオリフィスからインクが噴射又
は飛翔して被記録体に付着することにより記録を行う点
で共通する。ここに、微細なオリフィスは、通常３０〜
５０μｍ程度の大きさ（形状的には、必ずしも丸に限ら
ず、角形もある）であるため、インク中に含まれる不純
物、又は、インク供給系、供給路などから発生するごみ
（ヘッド〜インク供給系製造時に混入したり、摺動部な
どから微小片が脱落することによるごみもある）などに
より、オリフィスの孔が詰まってしまう危険性を常に持
つ。

【００１９】ところで、特開昭６２−２５３４５６号公
報、特開昭６３−１８２１５２号公報、特開昭６３−１
９７６５３号公報、特開昭６３−２７２５５７号公報、
特開昭６３−２７２５５８号公報、特開昭６３−２８１
８５３号公報、特開昭６３−２８１８５４号公報、特開
昭６４−６７３５１号公報、特開平１−９７６５４号公
報等に記載された記録ヘッドもある。これらの公報記載
のものは個々に検討すると各々個別の特長を有するが、
基本的な構成としては、従来のオリフィスを有するオリ
フィス板に代えて、スリット状の開口が形成されたスリ
ットノズル板を用いた点で共通する。しかし、これらの
場合もスリット幅を例えば特開昭６２−２５３４５６号
公報中に記載されているように数１０μｍ程度と微小で
あり、従来よりあるインクジェットのオリフィス（ノズ
ル）径と実質的に差がなく、スリット状になったことに
より、目詰まりに対して若干有利になった程度であり、
インクジェットの致命的欠点である目詰まりの問題は解
消されないものである。また、スリット方式といって
も、スリットノズル板を形成し、接合するという製法に
よるため、前述したように従来からあるインクジェット
のオリフィス板を形成して接合するというものと製法的
に何んら変るところがなく、微細加工を伴うスリットノ
ズル板の製造にコストがかかり、アセンブリ接合（接
着）という工程も減るわけではなく、コスト面での優位
性はない。これは、特開昭６２−２５３４５６号公報等
と同様にスリットノズル板を用いる特開昭６１−１８９
９５０号公報記載のものでも同様であり、目詰まりの問
題が残る。一方、特開昭５９−１２３６７０号公報に記
載されたヘッドは、エネルギー発生素子及び途中におい
て曲折されている液流路が形成された基板上に、ドライ
フィルムフォトレジストをラミネートし、その後、切削
加工によって上記ドライフィルムフォトレジストに溝を
切って、上記エネルギ一発生素子を露出せしめてなるイ
ンクジェットヘッドであるが、スリットノズル板とし
て、電気メッキ、ホトエッチング、板金等による金属製
ノズル板、あるいは、ホトエッチング、レーザ加工等に
よるガラスプレートのノズル板を使用する上記特開昭６
２−２５３４５６号公報に記載されているヘッドと実質
的に同様の構成である。製作コストは低くおさえられる
という利点はあるが、スリットノズルを有する上記特開
昭６２−２５３４５６号公報に記載されているヘッドと
同様に目づまりの問題は依然解決できていない。

【００２０】また、上記の特開昭６２−２５３４５６号
公報によれば、インクの蒸気の泡を形成し、各々の泡が
破裂する時に破裂する泡の保存運動量によって生ずる作
用力により、インク層から運動する被記録体に向かって
インクの滴状体が、加熱機素及びインク層に垂直な方向
に放出されるという吐出原理が記載されている。このよ
うな原理で吐出されるインクの滴状体は、キャビテーシ
ョン気泡の崩壊の研究分野でその存在が認められている
液体マイクロジェットと同一のものと考えられている。
これは、気泡の崩壊時に気泡を貫くように柱状のジェッ
トが形成されるというもので、この柱状のジェット（液
体マイクロジェット）をインクジェットに利用したもの
が、特開昭６１−１８９９４９号公報、特開昭６４−３
０７５８号公報に示されている。前述した特開昭６１−
１８９９５０号公報記載のものは、これらの特開昭６１
−１８９９４９号公報、特開昭６４−３０７５８号公報
に示される吐出原理を、スリット状ノズルに適用したも
のと見ることができる。

【００２１】ところで、この特開昭６１−１８９９５０
号公報記載のものは、泡を破裂させるという原理に基づ
いてインクの滴状体を放出させているものであり、イン
クの滴状体による記録は可能であるものの、泡の破裂に
よるインクミストの発生が画質を著しく乱すという欠点
が避けられないものである。つまり、同公報記載のもの
は、前述した特開昭６２−２５３４５６号公報等と同様
に目詰まりの問題を解決していないだけでなく、さらに
は、泡の破裂によるインクミストの飛散によって画質乱
れをも生じてしまうものである。

【００２２】一方、オリフィスやスリットノズルを持た
ず、目詰まりの問題を解消したものとして、特開昭５１
−１３２０３６号公報や特開平１−１０１１５７号公報
に示されるものがある。しかし、その吐出原理を検討す
ると、必ずしも満足し得る画質が得られる吐出原理とは
いい難いものである。即ち、特開昭５１−１３２０３６
号公報の吐出原理は、前述した特開昭６１−１８９９５
０号公報中に記載したものと同様であり、気泡の破裂に
よる画質低下の欠点を持つ。特開平１−１０１１５７号
公報における吐出原理は、微小発熱体に通電して記録液
を瞬時に煮沸させてミスト状にして飛翔させ記録を行う
というものであり、記録液をミスト状にするため鮮明な
記録は困難であり、カブリ、地肌汚れを伴い、必ずしも
良好なる画像が得られないものである。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の種々
のインクジェット方式においては、インクジェット方式
の致命的欠点であるごみ、或いはインクの乾燥によるオ
リフィス（ノズル）又はスリット状ノズルの目詰まりの
問題がある。また、ヘッドアセンブリ上における高精度
オリフィス（ノズル）が形成できない問題がある。さら
にはアセンブリ上のコストの問題がある。またオリフィ
ス（ノズル）が存在することにより信頼性の維持・回復
が困難な問題もある。つまり、従来のインクジェット記
録方式に関しては、目詰まり等の信頼性の点、ヘッドの
コストの点及び画質の点に課題がある。

【００２４】

【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、第１に、インク滴飛翔記録方法におい
て、周囲を圧力分散阻止部材で囲まれ、その上部にイン
ク供給チャンネルを配設したエネルギー作用部に、画像
情報に応じた駆動信号を入力させて、このエネルギー作
用部でインク中に気泡を生じさせ、この気泡の瞬間的な
成長による作用力により、前記インク供給チャンネルの
液面からインクを飛翔させ、飛翔したインクを被記録体
に付着させるようにした記録方法を特徴としたものであ
る。

【００２５】第２に、前記第１に記載のインク滴飛翔記
録方法を実施するための装置として、エネルギー作用部
にインクを供給するインク供給チャンネルと、このイン
ク供給チャンネルの底面より低い位置に配設されて、イ
ンク中に瞬間的に成長する気泡を生じさせるエネルギー
作用部と、このエネルギー作用部に画像情報に応じた駆
動信号を与える信号入力手段とよりなる記録装置を特徴
とするものである。

【００２６】第３に、前記第１に記載のインク飛翔記録
方法において、複数のエネルギー作用部及びその周囲に
わたり、共通のインク液面を形成したことを特徴とした
ものである。

【００２７】第４に、前記第１又は第３に記載のインク
飛翔記録方法において、エネルギー作用部におけるイン
ク液層厚さを発熱体を液面深く沈めた状態での気泡が最
大になる時の高さの０．８倍以上としたことを特徴とし
たものである。

【００２８】第５に、前記第１又は第３に記載のインク
飛翔記録方法において、駆動信号の入力周期の最小値
を、（ｔ＋３０）μｓｅｃ以上（ただし、ｔは駆動信号
のピークエネルギーの半値幅）としたことを特徴とした
ものである。

【００２９】第６に、前記第１又は第３に記載のインク
飛翔記録方法において、エネルギー作用部におけるイン
ク液層厚さを、所望する駆動条件時に盛り上がるインク
柱の長さより短くしたことを特徴としたものである。

【００３０】第７に、前記第２に記載のインク飛翔記録
装置において、エネルギー作用部におけるインク液層の
厚さを、エネルギー作用部の周囲に形成された圧力分散
阻止部材の高さとインク供給チャンネルの深さの和によ
って規定し、発熱体を液面深く沈めた状態での気泡が最
大になる時の高さの０．８倍以上としたことを特徴とし
たものである。

【００３１】第８に、前記第２に記載のインク飛翔記録
装置において、エネルギー作用部におけるインク液層の
厚さを、エネルギー作用部の周囲に形成された圧力分散
阻止部材の高さとインク供給チャンネルの深さの和によ
って規定し、所望する駆動条件時に盛り上がるインク柱
の長さより短くしたことを特徴としたものである。

【００３２】第９に、インク供給容器を有するインク供
給手段と、周囲を圧力分散阻止部材で囲まれたエネルギ
ー作用部と、このエネルギー作用部に画像情報に応じた
駆動信号を与える信号入力手段と、前記インク供給容器
とＵ字管原理により連通されて、このインク供給容器の
液面高さにより、エネルギー作用部及びその周囲にわた
り共通のインク液面を形成し、エネルギー作用部におけ
るインク液層の厚さを発熱体を液面深く沈めた状態での
気泡が最大になる時の高さの０．８倍以上となるように
設定するインク液層厚さ設定手段とよりなるインク飛翔
記録装置を特徴とするものである。

【００３３】第１０に、インク供給容器を有するインク
供給手段と、周囲を圧力分散阻止部材で囲まれたエネル
ギー作用部と、このエネルギー作用部に画像情報に応じ
た駆動信号を与える信号入力手段と、前記インク供給容
器とＵ字管原理により連通されて、このインク供給容器
の液面高さにより、エネルギー作用部及びその周囲にわ
たり共通のインク液面を形成し、エネルギー作用部にお
けるインク液層の厚さを、所望する駆動条件時に盛り上
がるインク柱の長さより短くなるように設定するインク
液層設定手段とよりなるインク飛翔記録装置を特徴とす
るものである。

【００３４】第１１は、前記第２に記載のインク飛翔記
録装置において、エネルギー作用部の面積をＳｈとし、
このエネルギー作用部の周囲に形成された圧力分散阻止
部材の空洞領域をエネルギー作用部と平行な平面で切断
した場合の断面積をＳｐとするとき、Ｓｈ≦Ｓｐ＜２．
５Ｓｈとなるようにしたことを特徴としたものである。

【００３５】第１２に、エネルギー作用部にインクを供
給する供給チャネルと、このインク供給チャネルの底面
より低い位置に配設されて、インク中に瞬間的に成長す
る気泡を生じさせるエネルギー作用部と、このエネルギ
ー作用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入力
手段とよりなることを特徴とするインク飛翔記録装置の
製作方法であって、１．基板上のエネルギー作用部以外にフォトレジストを
付与する工程、２．該フォトレジスト上に金属膜を形成する工程、３．前記金属膜上に２回目のフォトレジストを付与し、
フォトリソグラフィによってインク供給チャネルパター
ンを形成する工程、とから成ることを特徴とするインク飛翔記録装置の製作
方法を特徴とするものである。

【００３６】第１３に、２層以上のフォトレジストを積
層してなる３次元構造物であって、２層目以降のフォト
レジストパターンが、フォトリソグラフィーによるパタ
ーンで形成される構造物において、下層に形成されたフ
ォトレジスト上に金属膜を形成した後、それ以降のフォ
トレジストパターンが形成されることを特徴とするフォ
トレジストによる３次元構造物の形成方法を特徴とする
ものである。

【００３７】

【作用】周囲が圧力分散阻止部材で囲まれ、その上部に
インク供給チャンネルが配設されたエネルギー作用部
に、画像情報に応じた駆動信号を入力させ、このエネル
ギー作用部を駆動させると、インク中に気泡が生じる。
この気泡は瞬間的に成長し、インク供給チャンネルの液
面上にドーム状に盛り上がるまで成長する。ついで、エ
ネルギー作用部の駆動をオフさせると、成長した気泡
は、収縮を開始し、遂には消滅する。この気泡の成長〜
消滅の過程において、気泡の頭部には、インク柱が形成
され、そのインク柱の根本はやがてくびれ、液面から分
離し、柱状形状のまま、空気中に飛翔し、被記録体に付
着することにより記録が行われる。つまり、オリフィス
やスリット状ノズルを用いることなく、ドット状の鮮明
画像が得られる。この際、泡の破裂によるインクミスト
の発生を伴なわないため、画質の低下もない。

【００３８】よって、構造的にみればオリフィスやスリ
ット状ノズルがないため、目詰まりの問題はない。仮
に、インクの乾燥、紙粉等の異物の付着・混入等があっ
ても、洗浄液による洗浄等によって、本来の飛翔機能を
容易に回復・維持できる。また、オリフィス等を持た
ず、かつ、その形成のための接合工程も不要なため、低
コストで済み、工程的にも接合部材が流路を詰まらせた
り、あるいは、流路を変形させたりつぶしたりすること
もない。

【００３９】さらに、上記のインク飛翔記録方法ないし
は装置を基本として、前記第３ないし第１１に記載のよ
うに、インク液層の形成構造、インク液層の厚さ、入力
信号の駆動周期、圧力分散阻止部材の大きさなどを適正
化することにより、より一層安定したインク飛翔特性、
高速印字特性が得られるものとなる。また、前記第１２
及び第１３に記載のように、インク供給部材としてもフ
ォトレジストを使用する場合、フォトリソグラフィーに
よって正しく加工でき、さらにはフォトレジストを複数
層利用することにより３次元構造物を精度よく形成でき
る。

【００４０】

【実施例】前記第１及び第２に記載の発明の一実施例を
図１ないし図６に基づいて説明する。

【基本原理及び構造】図１は、本発明のインク飛翔記録
装置によるインク飛翔の例を示す。なお、説明を簡略す
るために、この例では、エネルギー作用部は３個とし、
又、インク供給チャンネルへのインク供給手段、あるい
は、エネルギー作用部への駆動信号入力手段などは、省
略している。図２は、図１を断面ＡＡで切断した場合の
図で、（ａ）は定常状態時（発熱体非駆動時）、（ｂ）
は発熱体駆動時を示している。図３は、このような記録
ヘッドを製作する一方法を示したもので、（ａ）は発熱
体基板、（ｂ）は気泡発生部及びインク供給チャンネル
と発熱体基板との分解斜視図、（ｃ）は完成図である。
以下、順を追って説明する。

【００４１】（１）、発熱体基板１は、たとえば、Ｓｉ
ウエハ、ガラスあるいはアルミナ基板等に周知の成膜、
フォトリソ、エッチング等をほどこす、いわゆるウエハ
プロセス技術によって形成される。ここでは説明を簡略
化するために、発熱体基板上の発熱体６のみを示した
が、具体的な材料、あるいは電極、保護膜などの層構造
については、後で詳述する。

【００４２】（２）、発熱体基板１上に、フォトレジス
ト２を塗布し、発熱体部のパターンが抜けるように、フ
ォトリソを行い、ピット２ａを形成する。この場合、後
述するようにピットの深さは数〜数１０μｍとするの
で、通常のＩＣ等の製造で使用されるような１μｍ前後
の厚さとなるようなフォトレジストは使用できない。こ
こでは、液状のフォトレジストを、スピンコーティング
によって塗布する場合、高粘度のたとえば、１０００〜
２０００ｃｐのものを利用し、５００〜１０００ｒｐｍ
の回転数で１０〜４０μｍの厚さにすることができる。
このようなフォトレジストとして、たとえば、東京応化
工業製のＢＭＲＳ１０００などが好適に使用できる。他
の手段として、ドライフィルムフォトレジストをラミネ
ートし、露光、現像によりピットを形成することもでき
る。たとえば、東京応化工業製のオーディルＳＹ３２５
を利用して２５μｍ深さのピットを容易に形成できる。
次に、このピットを形成した発熱体基板上に、インク供
給チャンネルを形成するために、図示したような形状の
インク供給チャンネル部材３を接合する。このようなイ
ンク供給チャンネル部材３は、たとえば、感光性ガラス
のエッチングによって容易に形成できる。インク供給チ
ャンネル部材３のチャンネル３ａの交差する部分は、下
のピット２ａに対応するように整合して接合される。こ
の場合、エポキシ接着剤の毛管現象を利用して接着剤を
浸とうさせて接着するのがよい。

【００４３】（３）、フォトレジスト及び接着剤の硬化
後、各チャンネルに両側からインクを供給するための溝
４をダイシングソーによって形成して完了する。

【００４４】以上の説明は、一実施例の製造方法であっ
て、必ずしもこの方法に限定される必要はない。たとえ
ば、図３の（３′）に示すように、各チャンネルに両側
からインクを供給する溝４を、（２）の工程でピット２
ａを作る時に同じフォトリソで作って、その上にインク
供給チャンネル部材を接合して、その溝の上部をインク
供給チャンネル部材３でおおうような構造にしてもよ
い。

【００４５】さらに、別の例として、インク供給チャン
ネル部材のような部品を使用しないで、ピットを形成し
た発熱体基板上に、再度フォトリソを行ない、インク供
給チャンネルを形成し、図３（ｃ）に示したような構造
のものを形成することも可能である。この場合も、チャ
ンネル深さ、つまり、２回目のフォトリソに使用するレ
ジストの厚さは厚いので、高粘度の液状レジストあるい
はドライフィルムレジストが使用される。

【００４６】このようにして形成された記録ヘッドチッ
プ１０は、たとえば、図４に示したような方法でインク
飛翔記録ヘッドユニット２０として完成する。このイン
ク飛翔記録ヘッドユニット２０は、インク供給管（イン
ク供給手段）２１に接続された中空のインク供給室２２
ａを有して台形状に形成されたマニホールド２２をベー
ス材として構成されている。マニホールド２２の頂部に
は、記録ヘッドチップ１０が固定され、インク供給管２
１から供給されたインクは、インク供給室２２ａをとお
って、マニホールド２２の頂部に導かれ、記録ヘッドチ
ップ１０の両側と、マニホールド２２の頂部のすきま
（図４のａ部）から記録ヘッドチップ１０のインク供給
溝４に供給され、その後は、各インク供給チャンネル３
ａの毛管現象により、各エネルギー作用部（ピット）ま
で運ばれる。

【００４７】さらに、記録ヘッドチップ１０は周囲をお
おい、枠状の保持部材２３により押え固定される薄膜状
導電性リード（信号入力手段）２４がマニホールド２２
上に設けられている。薄膜状導電性リード２４と記録ヘ
ッドチップ１０は両者のボンディングパット部をワイヤ
ーボンディングにより結合され、さらに、その部分は、
インクに接触しないように樹脂封止されている（ワイヤ
ー及び樹脂は図示せず）。また、この薄膜状導電性リー
ド２４は、画像情報信号入力手段（図示せず）に接続さ
れている。図４の（４′）は、インク飛翔記録ヘッドユ
ニットとして完成させた他の例で、インク供給口２１か
ら供給されたインクは、ヘッドチップ１０の両側からイ
ンク供給溝をとおってピット部に運ばれる。ヘッドチッ
プ１０と、ＰＣＢ基板２５は、ヘッドホルダー２６上に
固定され、両者はワイヤーボンディング２７によって結
線される。

【００４８】

【インク飛翔原理の概要】まず、インク供給管２１より
インク供給室２２ａに供給されたインクは、インク供給
溝４をとおって、インク供給チャンネル３ａ全域に満た
されることになる。この場合、インク供給管２１の元に
あるインクタンク（図示せず）と記録ヘッドチップ１０
との高さを調整することにより、Ｕ字管の原理で水頭差
を利用して、容易にチャンネル全域にインクを満たすこ
とができる。エネルギー作用部のインク液層高さは、ピ
ット部の深さと、インク供給チャンネルの深さの和でほ
ぼ決定されるが、Ｕ字管の原理で水頭差を利用してイン
ク供給チャンネルのメニスカスを調整することによって
も微妙に変化させることが可能である。このようにチャ
ンネル全域にインクが満たされ、エネルギー作用部のイ
ンク液層の高さを調整した定常状態（図２（ａ））にお
いて、画像情報に応じて各エネルギー作用部６（発熱
体）に対して個別に通電を行うと、発熱体上でインク中
に気泡７が発生する（図２（ｂ））。この気泡の進推力
によりインク５がインク供給チャンネルの発熱体と対応
する位置の液面からほぼ垂直方向にインク滴５ａとして
飛翔することになる。

【００４９】

【インク飛翔原理の詳細】図５により詳細に説明する。
なお、図５では、発熱体部及びその周辺を拡大して示す
が、簡単のため、電極等は省略してある。図５（ａ）
は、定常状態を示し、インク供給チャンネル３ａによっ
て供給されたインク５がインク供給チャンネル３ａ及び
ピット部２ａに満たされた状態を示している。この状態
で発熱体部６に通電し、加熱させると、発熱体部の表面
温度が急上昇し、隣接インク層に沸騰現象が起きるまで
熱せられ、同図（ｂ）に示すように、微小気泡７ａが点
在した状態となる。発熱体部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て、同図（ｃ）に示すよう
に沸騰膜を作る。このように気泡が成長した状態におい
て、表面温度は３００〜３５０℃になり、いわゆる膜沸
騰状態にある。また、発熱体部の上部にあるインク層
は、気泡成長の推進力により、同図（ｃ）に示す如く、
インク液面が盛り上がった状態となる。同図（ｄ）は気
泡７が成長した状態を示し、それに応じてインク液面の
盛り上がりも大きくなる。同図（ｅ）は、さらに気泡７
が成長した状態を示しており、液面より上まで気泡７が
せり出した形となり、液面の盛り上がりがインク柱５ｂ
のように柱状となる。同図（ｆ）はさらに気泡７が成長
し、ほぼ最大の大きさになった状態を示している。この
ような最大気泡となるまでに要する時間はヘッド（発熱
体基板）構造、印加パルス条件等にもよるが、通常、パ
ルス印加後、５〜３０μｓｅｃ程度要する。最大気泡と
なった時点では、発熱体はすでに通電されていない状態
にあり、発熱体部の表面温度は降下しつつある。気泡が
最大となる時のタイミングは、電気パルス印加のタイミ
ングから若干遅れたものとなる。

【００５０】同図（ｇ）は、気泡７がインク等により冷
却され、収縮を開始した状態を示す。インク柱５ｂ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
気泡の収縮に伴ってインク液面にインクが逆流すること
により、図示の如く、インク柱５ｂにくびれが生じる。
気泡がさらに収縮すると、同図（ｈ）に示すように、く
びれはさらに大きくなる。その後インク柱はインク液面
から切断され（同図（ｉ））、インク滴５ａとなって被
記録体（図示せず）の方向へ２〜１２ｍ／ｓの速度で飛
翔する。なお。この時の飛翔速度は、ヘッド（発熱体基
板）構造、インク物性、印加パルス条件等に依存する
が、飛翔速度が比較的遅い場合（２〜３ｍ／ｓ）には、
インクは滴状となって飛翔し、速度があがるにつれて
（６〜８ｍ／ｓ）、細長い柱状、さらに、高速な場合
（１５〜２０ｍ／ｓ）には、細長い柱状のインクに微小
な無数の高速なインク滴をともなって飛翔する。実際に
記録ヘッドとして使用する場合には、５ｍ／ｓ以上の飛
翔速度の領域が望ましい。この後、同図（ｊ）に示すよ
うに、同図（ａ）と同様な定常状態にもどり、ピット部
２ａにインクが満たされ、気泡も完全に消滅した状態と
なる。

【００５１】

【本発明の飛翔原理と従来の飛翔原理の違い】前述した
各種従来方式中、たとえば、特開昭５１−１３２０３６
号公報に示されるものは、特開昭６１−１８９９５０号
公報と同一原理のものであり、気泡を破裂させることに
よりインクの滴状体を放出させるものである。よって、
前述したように泡の破裂によるインクミストの発生が画
質低下をもたらす。また、例えば特開平１−１０１１５
７号公報に示されるものは、記録液を瞬時に煮沸させて
ミスト状にして飛翔させ記録を行うもので、これもイン
クミストによるカブリ、画像乱れが避けられない。一
方、本発明の飛翔原理によれば、インク５を飛翔させる
ための気泡７は破裂せずに収縮・消滅するため、泡の破
裂によるインクミストの発生が防止され、インクミスト
による画質低下がない。また、インクをミスト状にして
記録するものと異なり、インク５を滴状又は細長柱状と
して（何れにしても、あるインク塊まりとして）飛翔さ
せ記録するので、被記録体上では１つのドットとして付
着して記録され、鮮明な画像が得られる。

【００５２】

【発熱体基板構造及びその製造方法の詳細】本実施例に
おいて、発熱体基板１は重要なパーツの一つである。図
６によって説明する。まず、発熱体基板１自体は例えば
ガラス、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリコン等の材質によ
るものが用いられる。基板１上に形成される蓄熱層１１
は例えばＳｉＯ₂層よりなり、ガラス又はアルミナ基板
の場合であればスパッタリング法等の薄膜形成法により
形成され、シリコン基板の場合には熱酸化法によって形
成される。蓄熱層１１の膜厚としては１〜５μｍ程度が
よい。発熱体層６を構成する材料としては、例えば、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、或いは、ハフニ
ウム、ランタン、ジルコニウム、チタン、タンタム、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使用可能である。これらの内、金属
の硼化物が特に好ましく、その中でも、硼化ハフニウム
が最も特性的に好ましく、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
オブの順に好ましいものとなる。発熱体層６はこのよう
な材料を用い、電子ビーム法、蒸着法、スパッタリング
法等により形成される。膜厚は単位時間当たりの発熱量
が所望値となるように、その面積、材質、熱作用部分の
形状及び大きさ、実際面での消費電力等に応じて適宜設
定されるが、通常は０．００１〜５μｍ程度、好ましく
は０．０１〜１μｍ程度の膜厚とされる。制御電極１２
やアース電極１３の材料としては、通常の電極材料と同
じでよく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等が
用いられる。これらは蒸着法等により、所定位置に所定
の大きさ、形状、膜厚で形成される。

【００５３】保護層１４は発熱体層６で発生した熱を効
果的にインク５側に伝達させることを妨げずに発熱体層
６を保護するためのものであり、材料としては、酸化シ
リコン（ＳｉＯ₂）、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
ム等が用いられる。製法は、電子ビーム法、蒸着法、ス
パッタリング法等による。膜厚は、通常０．０１〜１０
μｍ、好ましくは０．１〜５μｍ（中でも、０．１〜３
μｍが最適）とされる。保護層１４はこれらの材料を用
いて１層又は複数層構造で形成されるが、これらの層の
他に、気泡７が収縮・消滅する際に発生するキャビテー
ション作用からヒータ部１６を保護するためにＴａ等の
金属層を表面に形成するのが望ましい。具体的には、Ｔ
ａなどの金属層を膜厚０．０５〜１μｍ程度で形成すれ
ばよい。電極保護層１５の材料としては、例えばポリイ
ミドイソインドロキナゾリンジオン（商品名：ＰＩＱ，
日立化成社製）、ポリイミト樹脂（商品名：ＰＹＲＡＬ
ＩＮ，デュポン社製）、環化ポリブタジエン（商品名：
ＪＳＲ−ＣＢＲ，日本合成ゴム社製）、フォトニース
（商品名：東レ社製）、その他の感光性ポリイミド樹脂
等が用いられる。

【００５４】

【変形例】エネルギー作用部について。インク５中で気
泡７を発生させるエネルギー作用部としては、発熱体層
６を持つヒータ部１６によるジュール熱加熱法に限ら
ず、例えば、パルスレーザ又は放電を利用したエネルギ
ー作用方式であってもよい。例えば、パルスレーザ方式
は、特開平１−１８４１４８号公報中の第８図方式等に
準じたものでよい。即ち、レーザ発振器より発生させた
レーザ光を、光変調器駆動回路に入力されて電気的に処
理され出力される画情報信号に従って、光変調器におい
てパルス変調させる。パルス変調されたレーザ光を走査
器を通し集光レンズにより熱エネルギー作用部の外壁に
焦点が合うように集光させ、記録ヘッドの外壁を加熱
し、内部のインク内で気泡を発生させる。或いは、熱エ
ネルギー作用部の外壁を、レーザ光に対して透過性材料
により形成し、集光レンズによって内部のインクに焦点
が合うように集光させてインクを直接熱して気泡を発生
させるようにしてもよい。実際的なレーザ光を利用する
構成としては、同公報中の第９図に準じて構成すればよ
い。また、放電方式も、同公報中の第１０図の方式に準
じたものでよい。即ち、熱エネルギー作用部の内壁側に
配置させた一対の放電電極に放電装置から高電圧パルス
を印加することにより、インク中で放電を生じさせ、こ
の放電により発生する熱で瞬時に気泡を発生させるもの
である。放電電極の形状は、同公報中の第１１図ないし
第１８図に例示されるような各種形状を適宜用いればよ
い。

【００５５】インク組成等について。本発明で使用され
るインク５は、所定の熱物性値及びその他の物性値を有
するように、材料の選択と組成成分の比が調合されるこ
と、従来から使用されているインクと同様に化学的・物
理的に安定であること、応答性、忠実性、曳糸化能に優
れていること、液路において固まらないこと、液路中を
記録速度に応じた速度で流通し得ること、記録後に被記
録体への定着が速やかであること、記録濃度が十分であ
ること、貯蔵寿命が良好であること、等の特性を満足し
得るように物性が調整される。具体的には、上記特開平
１−１８４１４８号公報の明細書第３４頁ないし第４９
頁に例示されるような特性のインクを、本発明でも使用
すればよい。

【００５６】

【具体的実験例】実際に印字記録を行った時の条件ない
しは噴射実験結果を示す。具体例１条件発熱体層６のサイズ：８０μｍ×８０μｍヒータ部１１の配列密度：２００ｄｐｉヒータ部１６の数：１２８個抵抗値：１２１Ω ピット部２ａの深さ：３０μｍ，ＢＭＲＳ１０００
のフォトリソで形成インク供給チャンネル：幅５０μｍ，深さ３０μｍの
ものを感光性ガラスで形成駆動電圧：３０Ｖパルス幅：６μｓｅｃ連続駆動周波数：３ｋＨｚ（ベタ印写時）使用インク：キャノン社製のＢＪ１３０用
インク

【００５７】上記条件で印写記録実験を行ったところ、
良好なる記録画像が得られたものである。記録された画
素の平均径は、被記録体としてＮＭマットコート紙（三
菱製紙社製）上で、平均値が１１５μｍとなったもので
ある。また、３ｋＨｚ連続駆動時のインク飛翔速度は８
ｍ／ｓと高速性が確保されたものである。

【００５８】具体例２条件発熱体層６のサイズ：４０μｍ×４０μｍヒータ部１６の配列密度：４００ｄｐｉヒータ部１６の数：１２８個抵抗値：１２２Ω ピット部２ａの深さ：２５μｍ，ＢＭＲＳ１０００
のフォトリソで形成インク供給チャンネル：幅３０μｍ，深さ１８μｍＢＭＲＳ１０００のフォトリソで形成駆動電圧：２３Ｖパルス幅：７．２μｓｅｃ連続駆動周波数：４．５ｋＨｚ（ベタ印写時）使用インク：キャノン社製のＢＪ１３０用
インク

【００５９】上記条件で印写記録実験を行った場合も、
良好なる記録画像が得られたものである。記録された画
素の平均径は、被記録体としてＮＭマットコート紙（三
菱製紙社）上で、８６μｍとなったものである。また、
４．５ｋＨｚ連続駆動時のインク飛翔速度は９．３ｍ／
ｓと高速性が確保されたものである。

【００６０】具体例３前記第３に記載の特徴を有する発明の一実施例を具体例
３として説明する。具体例１で使用したものと同じ発熱
体基板を使用し、ＢＭＲＳ１０００のフォトリソによっ
てピットを形成した後、具体例１の場合と異なり、イン
ク供給チャンネルは形成しなかった。ピットを形成した
発熱体基板をそのまま図４に示したインク飛翔記録ヘッ
ドユニットに組み込み完成させた。その後、図示しない
インク供給管に接続されたインク供給容器によりＵ字管
の原理で、発熱体基板高さとの水頭差を利用して、発熱
体基板上にインクを供給し、発熱体基板上全面にインク
の層が形成されるようにして発熱体に駆動信号を入力し
た。この時のインクの層の厚さは３０μｍとした（発熱
体部では、ピットの深さ３０μｍがプラスされ、インク
液の高さは６０μｍとなる）。このようなヘッドで、具
体例１と同一の駆動条件で動作させ、印字記録を行った
結果、ＮＭマットコート紙（三菱製紙社製）上で、平均
値が１１０μｍの画素径を得ることができた。また、３
ｋＨｚ連続駆動時にインク飛翔速度は７．７ｍ／ｓであ
った。

【００６１】具体例４次に、前記第４及び第７に記載の特徴を有する本発明の
実施例について説明する。基本的には、前記実施例に準
ずるものであるが、特に、発熱体部上におけるインク液
層の厚さと、その部分に形成させる気泡の高さとの関係
についての最適条件を見出したものである。図７に示し
たヘッド構成において、（ａ）は定常状態時、（ｂ）は
発熱体駆動時を示し、図７の構成において、発熱体６上
のインク液層厚さｈ₁を種々変えてインク飛翔実験を行
った。発熱体上のインク液層厚さｈ₁は、ピット部２ａ
の深さｈｐとインク供給チャンネル３ａの深さｈｃの和
であらわされる（今、ここではチャンネル部のメニスカ
スのわずかなへこみ量は無視している）。一方、上記発
熱体を液面深く（１ｍｍ以上）沈めて同一駆動条件で発
熱体を駆動すると、気泡７は、図５で説明したような挙
動、つまり液面より高く盛り上がるということはなく、
最大高さになる時の値ｈ₂はいつも同じ値になる。ここ
では、具体例１で使用したものと同じ発熱体基板を使用
し、ピット及びインク供給チャンネルをその高さ（厚
さ）を種々変えて、インク飛翔実験を行った。なお。前
述のメニスカスのへこみは、水頭差を利用してへこみが
できるだけ小さくなるようにインク液面を維持して実験
を行っているため、最大でもそのへこみ量は３μｍ位で
あり、無視してもよい値である。

【００６２】具体例４の発熱体基板及び駆動条件は、具
体例１と同じで、条件発熱体層６のサイズ：８０μｍ×８０μｍヒータ部１６の配列密度：２００ｄｐｉヒータ部１６の数：１２８個抵抗値：１２１Ω 駆動電圧：３０Ｖパルス幅：６μｓｅｃ連続駆動周波数：３ｋＨｚ（ベタ印写時）使用インク：キャノン社製のＢＪ１３０用
インク記録紙：ＮＭマットコート（三菱製紙
社製）である。

【００６３】ピット部と、インク供給チャンネルは、後
述の表１に示すように、ｈ₁が１０〜７５μｍになるよ
うに厚さ（高さ）を変えて製作した。表中ｈｃの右上に
＊印をつけたものは感光性ガラスによって形成したイン
ク供給チャンネルであり、他はすべてＢＭＲＳ１０００
のフォトリソによって形成したものである。ピットはす
べてＢＭＲＳ１０００のフォトリソによって形成した。具体例４の印写記録によると、インク液層厚さｈ₁が３
２，４０，４８，６０，７５μｍの時には、記録紙上の
画素形状がほぼ円形となる良好なる画像品質が得られた
が、厚さｈ₁が１０，２０，２６μｍの時には、記録紙
上の画素形状が円形にはならず、細かいドットが四方に
飛散した品質の悪いものであった。印写実験では、気泡
の挙動がみえないので、インクをビークル（インクから
染料成分を除去した透明液体、物性はインクとほぼ同
じ）にかえて、駆動信号に同期したストロボを発光させ
て、ビークルの飛翔形状及び気泡の状態を観察した。発
熱体を液面深く（１ｍｍ以上）沈めた状態での気泡の最
大高さｈ₂は、４０μｍであった。一方、ｈ₁をいろいろ
かえて観察したところ、ｈ₁が１０，２０，２６μｍの
場合には、気泡が破裂してビークルがミスト状に飛散し
ているのがわかった。表１にその観察結果を示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】表１の結果によれば、ｈ₁／ｈ₂≧０．８の
時には飛翔形状が柱状又は滴状となって飛翔するのに対
し、ｈ₁／ｈ₂＜０．８となるとミスト状に飛散してしま
うことが判る。よって、発熱体上のインク液層厚さｈ₁
を、発熱体を液面深く沈めた状態での気泡７の最大高さ
ｈ₂に対してｈ₁≧０．８ｈ₂、より好ましくは、ｈ₁≧ｈ
₂となるように設定するのがよい。また、柱状又は滴状
飛翔にあっては飛翔速度及び飛翔方向が極めて安定して
バラツキのないものとなるが、ミスト状飛翔の場合には
ストロボに対して同期がとれず極めて不安定となったも
のである。

【００６６】ところで、飛翔形状が柱状又は滴状となっ
て飛翔する場合、詳細に観察したところ、図５のよう
に、気泡７の生成〜成長〜収縮〜消滅という沸騰の過程
に応じて、液表面の盛り上がり（図５（ｃ））〜液柱の
成長（同図（ｅ））〜液柱のくびれ（同図（ｇ））〜液
柱の切断（同図（ｉ））〜定常状態への復帰（同図
（ｊ））というように、液面が破裂されることなく飛翔
が行われたものである。ちなみに、ミスト状の飛翔の場
合には、液層が薄いため、発熱体の発熱により瞬時に煮
沸してミスト状となって飛散してしまい、結局、特開平
１−１０１１５７号公報中の第２図のような現象が生じ
たものである。

【００６７】具体例５ついで、前記第５に記載の特徴を有する本発明の一実施
例を図８及び図９を参照して説明する。この図は、図１
の断面図ＡＡで切った図と同じてある。本実施例は、特
に、高速記録を可能とする駆動信号の入力周期について
の最適条件を見出したものである。まず、図８に示した
ヘッド構造において、１７は側壁で、このヘッド構造に
おいて、ピークエネルギーの半値幅ｔを各々６，１０，
２０μｓｅｃとしたパルス幅を持つ矩形状の駆動信号
を、繰返し周期２０，３０，４０，６０，１００，５０
０μｓｅｃ，１ｍｓｅｃ（周波数で示せば、各々５０，
３３．３，２５，１６．７，１０，２，１ｋＨｚ）で印
加してインク飛翔実験を行った。印加電圧はヒータ部１
６の耐久内となるようにした。具体例５のヘッド条件
は、具体例１と同様で、発熱体層６のサイズ：８０μｍ×８０μｍ抵抗値：２００Ω 使用インク：キャノン社製のＢＪ１３０用
インク記録紙：ＮＭマットコート（三菱製紙
社製）とした。この具体例５において、記録紙上の画像品質を
評価したところ、表２に示すような結果が得られたもの
である。

【００６８】具体例６図８構成でヘッド条件を具体例２と同様にした、発熱体層１６のサイズ：４０μｍ×４０μｍ抵抗値：１２２Ω 使用インク：キャノン社製のＢＪ１３０用
インク記録紙：ＮＭマットコート（三菱製紙
社製）とした具体例６として、半値幅ｔを各々３，８，２０μ
ｓｅｃとしたパルス幅を持つ矩形状の駆動信号を、繰返
し周期１０，３０，４０，５０，１００，５００μｓｅ
ｃ，１ｍｓｅｃ（周波数で示せず各々１００，３３．
３，２０，１０，２，１ｋＨｚ）で印加してインク飛翔
実験を行った。印加電圧はヒータ部９の耐久以内となる
ようにした。この具体例６において、記録紙上の画像品
質を評価したところ、表３に示すような結果が得られた
ものである。

【００６９】

【表２】

【００７０】

【表３】

【００７１】表２及び表３に示す結果によれば、駆動信
号の組返し周期Ｔをパルスの半値幅ｔ〔μｓｅｃ〕＋３
０〔μｓｅｃ〕以上、より好ましくは、ｔ＋５０〔μｓ
ｅｃ〕以上とした時に、安定した画像が得られることが
判る。

【００７２】図９は具体例５，６に示すようなヘッドを
用い、使用インクを上記のキャノン社製のＢＪ１３０用
インクとほぼ同じ物性を持つ透明なビークルに代えて、
インク飛翔状態をストロボ観察した結果を示す。まず、
同図（ａ）は気泡７が最大となり液面よりインク柱５ｂ
が成長した状態を示し、同図（ｂ）は気泡７が収縮した
状態、同図（ｃ）は気泡７が完全に消滅した状態を示
す。同図（ｃ）の状態の時、ヒータ部１６上の液面は定
常状態における液層厚さｈ（図８参照）よりも下がり、
ヒータ部１６を中心にインク供給チャンネル液面に波１
８が生じ、かつ、この波１８がヒータ部１６を中心に矢
印で示す方向（インク供給チャンネル方向）に広がって
いる。同図（ｄ）は波１８がさらに広がった状態を示
し、その後、ヒータ部１６の液面は上昇し、同図（ｅ）
に示すように定常状態に復帰する。本実施例は、このよ
うに観察された現象に着目したものである。また、ヒー
タ部１６上の液面は、定常状態の液層厚さｈに対して２
０〜８０％程度となる厚さまで下降することも判明し
た。さらには、駆動信号パルスがオフしてから１０μｓ
ｅｃ経過後には気泡が完全に消滅することも判明した。
さらに、表２及び表３で示した条件でインク飛翔状態を
ストロボ観察したところ、繰返し周期Ｔが（ｔ＋３０）
μｓｅｃ以上の時には波１８がヒータ部１６より十分に
離れた所まで広がり、ヒータ部１６上の液層はほぼ定常
状態における液層厚さｈにまで復帰しており（０．８ｈ
以上）、気泡７の生成〜成長〜収縮〜消滅という沸騰の
過程に応じて、液面の盛り上がり〜インク柱５ｂの成長
〜インク柱５ｂのくびれ〜インク柱５ｂの切断〜液面の
定常状態への復帰という一連の飛翔プロセスが駆動信号
に応じて安定して繰返されることが判明した。

【００７３】ところが、繰返し周期Ｔが（ｔ＋３０）μ
ｓｅｃより小さい時には、波１８がヒータ部１６近傍に
あり、液面が復帰しない状態、即ちヒータ部１６上の液
面が定常状態の厚さｈより未だ相当に低い状態で、次の
駆動信号が入力されるためヒータ部１６の発熱により瞬
時に煮沸してミスト状となって飛散してしまい、結局、
特開平１−１０１１５７号公報の第２図のような現象が
生じたものである。

【００７４】ちなみに、従来のようなノズルタイプ又は
スリットタイプの場合であれば、飛翔による波の発生が
なく、又はあってもスリット方向にしか発生せずに、ス
リットと直交する方向から容易に液供給が行えること、
また、液面は微細なノズル孔又は非常に狭いスリット内
に形成されるため表面張力によりノズル内又はスリット
内に確実に保持される。このため、メニスカスの復帰が
比較的速く気泡の消滅後、直ちに次の駆動信号が入力さ
れても十分追従可能であり、画質としてもせいぜいドッ
ト径が多少バラツく程度で、前述したような煮沸による
ミスト化が発生することはない。即ち、従来タイプでは
問題にならないが、本実施例の前提とするヘッド構造で
は液層厚さの低下、或いは波１８の発生が、インク飛翔
の有無に影響を及ぼすものであり、本実施例は駆動信号
の周期の最適化によりこの点を解決したものである。

【００７５】具体例７さらに、前記第６及び第８に記載の発明の一実施例を図
１０を参照して説明する。本実施例は、ヒータ部１６に
おけるインク液層厚さにつき、インク柱５ｂの長さとの
関係で最適条件を見出したものである。まず、図１０は
前述した実施例方式に準じてインクを飛翔させた時の様
子を示すもので、ｈ₁はヒータ部１６付近でのインク液
層厚さを示し（図７（ａ）参照）、ｈ₃は所望する駆動
条件に従いインク液面より盛り上がったインク柱５ｂの
長さ（切断される直前の長さ）を示す。今、ここでは図
１０に示したヘッド構成において、ピット部の深さｈｐ
とインク供給チャンネルの深さｈｃを種々変えることに
より、厚さｈ₁を種々変えてインク飛翔実験を行った。
この具体例７の条件は具体例４と同じとした。ただし、
使用インクはキャノン社製のＢＪ１３０用インクと同等
の物性を持つビークルとした。これらの具体例７による
結果を表４に示す。

【００７６】

【表４】

【００７７】表４に示す結果によれば、ヒータ部１６で
の液層厚さｈ₁を、インク柱５ｂの長さｈ₃よりも短くす
ることによりインク飛翔が良好に行われることが判る。
特に、ｈ₃＞５ｈ₁に設定すれば、インク飛翔速度が速い
状態で安定した飛翔が得られたものである。

【００７８】具体例８ついで、この具体例７に対し具体例３のようにインク供
給チャンネルを形成しないで、ピットのみを形成し、イ
ンク供給容器とヘッドとの水頭差を利用してピット部に
おけるインク液層厚さを変えて飛翔実験を行った結果を
表５に示す。

【００７９】

【表５】

【００８０】この場合も、具体例７と同じく、ヒータ部
１６での液層厚さｈ₁を、インク柱５ｂの長さｈ₃よりも
短くすることによりインク飛翔が良好に行われ、特に、
ｈ₃＞５ｈ₁に設定すれば、インク飛翔速度が速い状態で
安定した飛翔が得られることが判る。

【００８１】具体例９ついで、前記第９及び第１０に記載の発明の一実施例を
図１１及び図１２により説明する。まず、図１１に示し
た例は、インク供給容器３１に連通されたインク供給管
２１をＵ字管の原理により図４に示したヘッド１０中に
連通させたインク液層厚さ設定手段３０とし、インク供
給容器３１の液面高さがヒータ部１６での液層厚さを設
定保持するようにしたものである。即ち、図１１中に破
線で示すように、ヒータ部１６での液層厚さはインク供
給容器３１中の液面高さと同じとなっており、インク供
給容器３１を上下方向に微動させることにより、ヒータ
部１６での液厚層さを容易に可変又は維持できる。この
場合の液層厚さｈ₁も前述した具体例４のように発熱体
を液面深く（１ｍｍ以上）沈めた状態での気泡が最大高
さになる時の０．８倍以上に設定されている。また、具
体例７及び８のように液層厚さｈ₁は、インク柱５ｂの
長さｈ₃よりも短くなるように設定されている。なお、
通常の印写において使用されるインクは量的にそれほど
多くないので、インク供給容器３１を位置固定的に設け
ても、印写で消費されるインク減量によりインク液層厚
さはそれほど変らない。しかし、必要に応じて（インク
の消費に応じて）、インク供給容器３１を移動させれば
よい。

【００８２】また、図１２に示す例は、基本的には図１
１の場合と同じであるが、大量にインクが消費されるよ
うなへッドを想定し、このような場合にインク液層厚さ
を一定（ｈ₁／ｈ₂≧０．８あるいはｈ₁＜ｈ₃）に維持さ
せるように、インク液層厚さ設定手段３０を改良したも
のである。即ち、本実施例のインク供給容器３１はオー
バーフロー型とし、固定容器３３、ポンプ３４、供給管
３５によるインク循環路中に配置させたものである。そ
して、インク供給容器３１にインクをオーバフローさ
せ、そのオーバーフロー位置（高さ）が液層厚さとなる
ようにＵ字管原理が作用するように配置されている。イ
ンク供給容器３１をオーバーフローしたインクは容器３
３に回収され、ポンプ３４によって再び汲み上げられて
インク供給容器３１に供給される。このようにインク供
給容器３１では常にオーバフローしており、そのオーバ
ーフロー位置がインク液層厚さを規制するため、印写に
伴うインク消費に関係なく、ヒータ部１６での液層厚さ
は常に一定に維持される。図１１ないし図１２に示した
これらの実施例によれば、ヒータ部１６でのインク液層
厚さｈ₁を、ｈ₁／ｈ₂≧０．８、あるいは、ｈ₁＜ｈ₃な
る状態に維持することが簡単に達成できる。

【００８３】具体例１０ついで、前記第１１に記載した発明の一実施例に関し
て、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）は、発熱
体のすぐ近くまで、ピットの壁がきている状態を示し、
図１３（ｂ）は、ピットの壁がやや離れた位置に形成さ
れている状態を示している。つまり（ａ）と（ｂ）とで
は、発生した気泡の圧力がインク柱成長〜飛翔に作用す
る効率が異っているわけである。本発明者らは、この効
率の違いがどの程度までならば実用上許されるのかを調
べるために具体例１で使用した発熱体基板と同じものを
用い、ピットの大きさを変えて、飛翔実験を行った。表
６にその結果を示す。この時、発熱体の大きさは、８０
μｍ×８０μｍで固定であり、その面積Ｓｈは１６００
μｍ²である。図１３（ｃ）にはインク供給チャンネル
がない状態の図でありピット部面積Ｓｐ（水平線）と発
熱体部面積Ｓｈ（垂直線部）の定義を示した。また、ピ
ット及びインク供給チャンネルは、液状レジストＢＭＲ
Ｓ１０００のフォトリソで形成し、ともにその深さは３
０μｍとした。また、飛翔実験にはビークルを使用して
いる。なお、この時使用した発熱体基板の発熱体の配列
密度は２００ｄｐｉであるが、ピットの寸法を大きくし
た場合には２００ｄｐｉの配列密度にはできないので、
発熱体は１個おきに駆動して使用した（１００ｄｐｉ相
当）。

【００８４】

【表６】ただし、飛翔安定性についての評価は、◎は極めて安
定、○は安定、△はやや不安定を示す。

【００８５】表６より、安定した飛翔を行うには、発熱
体の面積をＳｈとし、ピット部の面積をＳｐとした時、
Ｓｈ≦Ｓｐ＜２．５Ｓｈとする必要があることがわか
る。

【００８６】具体例１１次に、前記第１２に記載した発明の実施例に関して、図
１４を参照して説明する。図１４のＡ列は、図１のＡ−
Ａ線断面図、Ｂ列は、図１のＢ−Ｂ線断面図で、ここで
は、インク供給チャネル部材である２，３はフォトレジ
ストで形成されている。而して、この発明は、インク供
給チャネル部材としてもフォトレジストを使用する場合
に、フォトリソグラフィーによって正しく加工できるよ
うにしたもので、以下の工程によって製作する。工程発熱体基板１上にフォトレジスト２を約３０μｍ
の厚さに塗布し、フォトマスク８を重ねて露光する。発
熱体基板１は、ガラス、アルミナ、シリコン等の上に、
金属の硼化物等からなる発熱体６が形成され、上面全体
が、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等の保護膜と、さ
らにＴａ等の金属層の保護膜とで覆われている。フォト
レジスト２としては、ネガ型レジストである東京応化
（製）ＢＭＲＳ1000を用い、２０℃、５００ｒｐｍ、３
０秒のスピンコートを行うことにより、３０μｍの厚さ
を得た。工程現像後、Ａｕをスパッタにより５００Å堆積して
金属膜９を形成する。工程フォトレジスト３を３０μｍ程度塗布し、フォト
マスク８を重ねて露光する。フォトレジスト３は２と同
じものを用いて同様にスピンコートで塗布した。工程現像する。以上の工程により、フォトレジストを２段重ねにしてヘ
ッドチップのインク供給チャネル部を形成することがで
きた。

【００８７】なお、図１４に関する以上の説明は、特定
のインク飛翔記録装置を作る例として説明したが、本発
明の構成、つまり、２層以上のフォトレジストを積層し
た構造物を製作する際に、下地のフォトレジスト上に金
属層を設けるという構成は、上記インク飛翔記録装置の
みに限定されるのではなく、フォトレジストを利用した
各種の構造物を製作するのに有効である。たとえば、流
体論理素子の製作、インクジェットプリンターのノズル
プレートの製作、あるいは、エレクトロフォーミングに
よってＮｉ等の析出によって形成される各種の３次元的
な構造をとる構造物の型として、フォトレジストの積層
構造体を利用する際に用いられる。

【００８８】図１５は、前記金属層９を設けない場合の
例を説明するための図で、図１５において、（Ａ）は図
１のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図
で、同図は、フォトレジスト２と３の間に金属層を設け
ずに、フォトレジスト３を露光して現像したときの断面
図である。断面（Ａ）の中央部のように、第１層目のフ
ォトレジスト２が除去されている部分は第２層めのレジ
スト３も現像により除去されたが、レジスト２が存在し
ている部分ではレジスト３はわずかに１〜５μｍ程度の
深さのくぼみができただけであった。これは、レジスト
３を露光するときに、レジスト２により光が散乱され
て、マスクの下部にも光が入り込み、マスク下部にも架
橋体が形成されてしまったためか、あるいは、レジスト
同志を直接密着させているために何らかの化学変化を起
こして、レジスト３が現像しても除去されにくい状態に
なっているため等と考えられる。いずれにしろ、レジス
ト間に金属層を設けることにより図１４に示したよう
に、第２層めのレジストも現像することができた。

【００８９】従って、図１４に示した実施例によると、
多層のフォトレジストを用いた３次元構造物を形成する
際に、金属膜を下層に配することによって、それ以降の
フォトレジストパターンが精度良く形成できるようにな
った。そのため、機械化工等によっていた高コストの３
次元構造物、あるいは、従来の方法では実現できなかっ
たような３次元構造物もフォトリソグラフィーの技術に
よって、容易に、精度良く、低コストでできるようにな
った。

【００９０】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成したの
で、請求項１に記載の発明によれば、周囲を圧力分散阻
止部材で囲まれ、その上部にインク供給チャンネルを配
設したエネルギー作用部に、画像情報に応じた駆動信号
を入力させて、このエネルギー作用部でインク中に気泡
を生じさせ、この気泡の瞬間的な成長による作用力によ
り、前記インク供給チャンネルの液面からインクを飛翔
させ、飛翔したインクを被記録体に付着させるようにし
たので、瞬間的に成長し、その後、収縮・消滅する気泡
による作用力でインクをエネルギー作用部対応位置から
飛翔させることができ、よって、オリフィスやスリット
状ノズルを用いることなく、かつ泡の破裂によるインク
ミストの発生を伴なわないため、カブリ等のないドット
状の高画質な鮮明画像を得ることができる。

【００９１】そのための構造としても、請求項２に記載
の発明のように、エネルギー作用部にインクを供給する
インク供給チャンネルと、このインク供給チャンネルの
底面より低い位置に配設されて、インク中に瞬間的に成
長する気泡を生じさせるエネルギー作用部と、このエネ
ルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号
入力手段とを有すればよく、微細なオリフィスやスリッ
ト状ノズルがないため、目詰まりの問題がなく、仮に、
インクの乾燥、紙粉等の異物の付着・混入等があって
も、洗浄液による洗浄等によって、本来の飛翔機能を容
易に回復・維持でき、また、高精度を要する微細オリフ
ィスを必要としないため、その加工費用も不要となるた
め、低コストですみ、さらには、エネルギー作用部形成
等にウエハプロセス（成膜及びフォトリソグラフィー、
エッチング技術）を利用することにより、高密度・高集
積化構成も可能なものである。

【００９２】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明において、複数のエネルギー作用部
及びその周囲にわたり、共通のインク液面を形成するよ
うにしたので、エネルギー作用部毎にインク供給チャン
ネルを形成する必要がなく、低コストのヘッド構成が可
能となった。

【００９３】さらに、請求項４又は７に記載の発明によ
れば、エネルギー作用部におけるインク液層厚さを発熱
体を液面深く（１ｍｍ以上）沈めた状態での気泡が最大
になる時の高さの０．８倍以上としたので、請求項１又
は２又は３に記載の発明において、安定した膜沸騰を生
じさせ、ミスト状となることのない安定した高品質印写
が高速駆動で可能となる。

【００９４】同様に、請求項５に記載の発明によれば、
駆動信号の入力周期の最小値を（ｔ＋３０）μｓｅｃ以
上としたので、請求項１又は３に記載の発明において、
ミスト状に飛散することのない高速応答性が得られ、安
定したインク飛翔により印写させることができる。

【００９５】また、請求項６又は８に記載の発明によれ
ば、エネルギー作用部におけるインク液層厚さを、所望
する駆動条件時に盛り上がるインク柱の長さより短くし
たので、請求項１又は２又は３に記載の発明において、
飛翔速度の速い状態で安定したインク飛翔特性を得るこ
とができる。

【００９６】ところで、請求項４又は７、あるいは、６
又は８に記載の発明において、そのようなインク液層の
厚さは、請求項９及び１０に記載の発明によって容易に
設定・維持できるものである。

【００９７】一方、請求項１１に記載の発明によれば、
エネルギー作用部の面積をＳｈとし、このエネルギー作
用部の周囲に形成された圧力分散阻止部材の空洞領域を
エネルギー作用部と平行な平面で切断した場合の断面積
をＳｐとするとき、Ｓｈ≦Ｓｐ＜２．５Ｓｈとなるよう
にしたので、請求項２に記載の発明において、飛翔速度
の速い安定した飛翔が得られる。

【００９８】更に、請求項１２に記載の発明によれば、
インク供給チャネル部材のフォトレジストを、フォトリ
ソグラフィーで加工する際に、下層のフォトレジストと
の間に金属層を設けているので、下層のレジストからの
光の散乱や、レジスト間の反応を避けられるので、正し
く加工することが出来、さらには、フォトレジストを複
数層利用して３次元構造物を精度良く形成することがで
きる。而して、前記金属層を設けなかった場合には、厚
さ３０μｍのレジストに対して、１〜５μｍの深さしか
レジストパターンが抜けなかったために、インク供給チ
ャネル部材としての役割がはたせなかった（インク供給
能力がゼロ）のに対して、本発明のように、金属層を設
けた場合には、３０μｍの深さのレジストパターンが抜
けて、インク供給能力が十分発揮でき、したがって良好
なインク飛翔、高画質記録ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘッドチップのインク飛翔状況を示す斜視図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図における定常状態
（ａ）と発熱体駆動時（ｂ）の様子を示す図である。

【図３】ヘッドチップの分解斜視図である。

【図４】ヘッドユニットの概略分解斜視図である。

【図５】インク滴の飛翔原理を順に示す概略断面図で
ある。

【図６】発熱体部付近を示す断面図である。

【図７】本発明の一実施例を説明するための図であ
る。

【図８】本発明の他の実施例を説明するための概略断
面図である。

【図９】本発明の他の実施例を説明するための概略断
面図である。

【図１０】本発明の他の実施例を説明するための概略
断面図である。

【図１１】本発明の他の実施例を説明するための概略
断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例を説明するための概略
断面図である。

【図１３】本発明の他の実施例を説明するための概略
断面図である。

【図１４】本発明によるインク飛翔記録装置の製作方
法の一実施例を説明するための工程図である。

【図１５】図１４における金属層を設けない場合の例
を説明するための図である。

【符号の説明】

１…発熱体基板、２…フォトレジスト、３…インク供給
チャンネル部材、４…インク供給溝、５…インク、６…
発熱体、７…気泡、８…マスク、９…金属層、１０…ヘ
ッドチップ、２０…ヘッドユニット、３０…インク液層
厚さ設定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｍ 5/00 Ａ 8305−2Ｈ 9012−2ＣＢ４１Ｊ 3/04 １０３Ｈ (72)発明者門永雅史東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者木村隆東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者山口隆行東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者渡辺好夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者本村修二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周囲が圧力分散阻止部材で囲まれ、上部
にインク供給チャンネルが配設されたエネルギー作用部
に、画像情報に応じた駆動信号を入力させ、このエネル
ギー作用部においてインク中に気泡を生じさせ、この気
泡の瞬間的な成長による作用力により、前記インク供給
チャンネルの液面からインクを飛翔させ、飛翔したイン
クを被記録体に付着させるようにしたことを特徴とする
インク飛翔記録方法。
【請求項２】エネルギー作用部にインクを供給するイ
ンク供給チャンネルと、このインク供給チャンネルの底
面より低い位置に配設されて、インク中に瞬間的に成長
する気泡を生じさせるエネルギー作用部と、このエネル
ギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入
力手段とよりなることを特徴とするインク飛翔記録装
置。
【請求項３】複数のエネルギー作用部及びその周囲に
わたり、共通のインク液面を形成したことを特徴とする
請求項１記載のインク飛翔記録方法。
【請求項４】エネルギー作用部におけるインク液層の
厚さを発熱体を液面深く沈めた状態での気泡が最大にな
る時の高さの０．８倍以上としたことを特徴とする請求
項１又は３に記載のインク飛翔記録方法。
【請求項５】駆動信号の入力周期の最小値を、（ｔ＋
３０）μｓｅｃ以上（ただし、ｔは駆動信号のピークエ
ネルギーの半値幅）としたことを特徴とする請求項１又
は３に記載のインク飛翔記録方法。
【請求項６】エネルギー作用部におけるインク液層の
厚さを、所望する駆動条件時に盛り上がるインク柱の長
さより短くしたことを特徴とする請求項１又は３に記載
のインク飛翔記録方法。
【請求項７】エネルギー作用部におけるインク液層の
厚さを、エネルギー作用部の周囲に形成された圧力分散
阻止部材の高さとインク供給チャンネルの深さの和によ
って規定し、発熱体を液面深く沈めた状態での気泡が最
大になる時の高さの０．８倍以上としたことを特徴とす
る請求項２に記載のインク飛翔記録装置。
【請求項８】エネルギー作用部におけるインク液層の
厚さを、エネルギー作用部の周囲に形成された圧力分散
阻止部材の高さとインク供給チャンネルの深さの和によ
って規定し、所望する駆動条件時に盛り上がるインク柱
の長さより短くしたことを特徴とする請求項２に記載の
インク飛翔記録装置。
【請求項９】インク供給容器を有するインク供給手段
と、周囲が圧力分散阻止部材で囲まれたエネルギー作用
部と、このエネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信
号を与える信号入力手段と、前記インク供給容器とＵ字
管原理により連通され、該インク供給容器の液面高さに
より、前記エネルギー作用部及びその周囲にわたり共通
のインク液面を形成し、前記エネルギー作用部における
インク液層厚さを発熱体を液面深く沈めた状態での気泡
が最大になる時の高さの０．８倍以上となるように設定
するインク液層厚さ設定手段とよりなることを特徴とす
るインク飛翔記録装置。
【請求項１０】インク供給容器を有するインク供給手
段と、周囲が圧力分散阻止部材で囲まれたエネルギー作
用部と、このエネルギー作用部に画像情報に応じた駆動
信号を与える信号入力手段と、前記インク供給容器とＵ
字管原理により連通され、該インク供給容器の液面高さ
により、前記エネルギー作用部及びその周囲にわたり共
通のインク液面を形成し、前記エネルギー作用部におけ
るインク液層厚さを、所望する駆動条件時に盛り上がる
インク柱の長さより短くなるように設定するインク液層
設定手段とよりなることを特徴とするインク飛翔記録装
置。
【請求項１１】エネルギー作用部の面積をＳｈとし、
このエネルギー作用部の周囲に形成された圧力分散阻止
部材の空洞領域をエネルギー作用部と平行な平面で切断
した場合の断面積をＳｐとするとき、Ｓｈ≦Ｓｐ＜２．
５Ｓｈとなるようにしたことを特徴とする請求項２に記
載のインク飛翔記録装置。
【請求項１２】エネルギー作用部にインクを供給する
供給チャネルと、このインク供給チャネルの底面より低
い位置に配設されて、インク中に瞬間的に成長する気泡
を生じさせるエネルギー作用部と、このエネルギー作用
部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入力手段と
よりなることを特徴とするインク飛翔記録装置の製作方
法であって、基板上のエネルギー作用部以外にフォトレジストを付与
する工程、該フォトレジスト上に金属膜を形成する工程、前記金属膜上に２回目のフォトレジストを付与し、フォ
トリソグラフィによってインク供給チャネルパターンを
形成する工程、とから成ることを特徴とするインク飛翔
記録装置の製作方法。