JPH02206558A

JPH02206558A - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JPH02206558A
Application number: JP2607789A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆木村; Takuro Sekiya; 卓朗関谷; Tomoaki Nakano; 智昭中野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JP2812975B2

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】皮４分立本発明は、液体噴射記録装置に関し、より詳細には、イ
ンクジェットプリンタの記録装置に関する。

従】」１１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。

先ず第１の方式は、例えば米国特許第３０６０４２９号
明細書に開示されているもの（Ｔｅｌｅｔｙｐｅ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、−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。

第２の方式は１例えば米国特許第３５９６２７５号明細
書、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、−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。

第３の方式は、例えば米国特許第３４１６１５３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。

第４の方式は、例えば米国特許第３７４７１２０号明細
書に開示されている方式（Ｓｔｓｍｍｅ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。

即ち、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Ｓｔａｍａ＋ｓ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、Ｓｔｅａｍｅ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。

これ等、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。

即ち、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。

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
ライトドツ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。

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。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド（ｏｎ−ｄｏ■ａｎｄ）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。丙午ら、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１等の欠点を有する。

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。

即ち、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。

しかし、上記公報には、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。

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ととは出来ない。

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、サテライトドツトの発生およ
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。

特にバブルジェットは、いわゆるｄｒｏｐ　ｏｎｄｅｍ
ａｎｄ記録法に極めて有効に適用され、吐出オリフィス
を高密度に設けることができるばかりでなく、吐出オリ
フィスと同密度で発熱部を設けることができる為、高密
度マルチオリフィス化が容易に具現化できるが、実際に
作製するにあたり、まだ、解決すべき問題点が存在する
。マルチオリフィスとした場合、特開昭５８−１８５２
６８号公報に示されているようにヘッド側にシリアル・
パラレル変換素子を設け、ヘッド部に入力する信号線の
数を減らす方法が知られている。この方法は、感熱記録
ヘッドにおいても用いられている周知の技術であるが、
バブルジェットヘッドは発熱部形成、電極部形成、流路
形成等極めて精度を要する加工が要求されており、さら
にシリアル・パラレル変換素子等の制御素子を設けるこ
とは、歩留り悪化の原因となる。また、シリアル・パラ
レル交換で駆動した場合には、その駆動情報を、シリア
ル・パラレル変換素子に送る為の時間が必要であり、フ
ルラインタイプのような超高集積ヘッドではこの時間が
吐出周波数に限界を与えてしまい、例えば４　Ｋ　Ｈｚ
より上で吐出する場合には極めて高速の処理速度が要求
され、処理の為の素子が高価なものとなる。この問題を
解決しているのが特開昭５８−６３４５７号公報であり
、この公報に記載されているように、液吐出部、即動制
御部を分割して両者をワイヤボンデングにより電気的に
接続することは、上記欠点を解決するものである。

しかし、さらに高密度高マルチオリフィス化する場合に
は、新たな問題が生じてしまう、即ち、上記公報に示さ
れているように、８本／ｙｍｔａの密度で１３２本のオ
リフィスを形成する場合には、オリフィス列の長さは１
６．３７５ｍｍとなり、例えば、隣接ボンデングバット
の間隔を２００μｍとじた場合、ボンデングバット列の
長さは１７．６８５１となる為、オリフィス列長と大き
く違わず電極も略平行に配することができ、よって電極
抵抗の差による各発熱抵抗体に加わる電圧のバラツキが
、吐出液滴の速度や形状、大きさ等に大きく影響するま
でには至らない、また、一般に電極の巾は１０μ−〜５
０ｐｍ５０μあり、電極間隔１２５μｍ〜２００μｍに
比べ十分余裕がある為、上記の微小な電極抵抗の差も許
されない場合には、特開昭６０−２０４３７０号公報に
示されているように、隣接する電極までの範囲内で迂回
させ、電極抵抗の差をなくすことも可能である。ところ
が、１６本／鳳肩以上のような超高密度でフルラインタ
イプのオリフィスを作製しようとする場合１例えばＡ４
巾のフルラインタイプではオリフィス数は３３６０個と
なり、オリフィス列長２１０■に対して２００μｍピッ
チでボンデングパッドを設ける場合には６７１．８ｍ鵬
となり、吐出オリフィス長に対して３倍以上の長さの基
板が必要となり、発熱抵抗体基板そのものが高価になる
。また、接続する相手基板も当然同じ長さ以上必要とな
り、相手基板（制御素子基板または配線基板）も高価な
ものになってしまう。

さらに、超高密度マルチオリフィスヘッドの場合、発熱
抵抗体基板上の発熱抵抗体、電極、保護層等の各層は、
フォトリソグラフィ技術により形成するのが最適であり
１発熱抵抗体基板が大きくなるとフォトマスクも大きな
ものを使用しなければならず、コストアップとなってし
まうという欠点もあった。

さらに、オリフィス列長とボンデングバット列長の差が
大きい為、最も短い電極と最も長い電極の差が著しくな
ってしまう０例えば、第４図のようにオリフィス列を基
板の中央部に配置し、基板の巾を１０ａ＋＋ｍとした場
合、最も中央に位置する電極２０１の長さと最も端にあ
る電極２０２の長さの差は約４５２ｍ＋ａとなり、この
差による電極抵抗の差は無視することができないもので
ある。このような不具合は超高密度でオリフィスを形成
した場合、オリフィス数２５６本以上になると無視でき
ず、特に５１２本以上になると吐出速度のバラツキが大
きく著しい印字品質の悪化となってしまった・、この不
具合は高密度になるにつれ電極が細くなる為益々顕著に
表われてくる。

また、さらに前述したように、発熱抵抗体基板の長さお
よび相手基板の長さが、吐出オリフィス長、即ち、印字
領域の３倍以上の長さになる為、印字領域に比べ機械本
体の大きさが極めて大きくなってしまい１機械本体のカ
バー等が高価なものになってしまうという不具合も生じ
た。これらの不具合は高密度になればなるほど、また、
高集積化されればされる程大きな問題となるにもかかわ
らず、前述したような公開公報においては何ら記載がな
されていない０本発明者らは数多くのヘッドを作製し、
実験することで８本／朧１の密度で１３２本程度のヘッ
ドでは殆ど問題とならなかった上記欠点が、超高密度マ
ルチオリフィスヘッドでは極めて大きな問題であり、し
かも、発熱抵抗体の配列間隔と電極端子の配列間隔に大
きくかかわっていることを見出し本発明に至った。

ｍ−枚本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
吐出速度の安定した高印字品質の超高密度マルチオリフ
ィスヘッドを提供することを主たる目的とする。また、
別の目的は、安価な超高密度マルチオリフィス・インク
ジェットプリンターを提供することである。また、別の
目的は高周波数で吐出可能な超高密度マルチオリフィス
ヘッドを提供することである。本発明は、特に、１６本
／ｍ＋ａ以上の高密度オリフィスのヘッドに好適に効果
を上げ、また、高集積化されたヘッド、特に、２５６本
以上に集積されたヘッドにおいて、さらには、４　Ｋ　
Ｈｚより上の高周波数吐出において、最も効果を上げる
ように構成した液体噴射記録装置を提供することを目的
としてなされたものである。

週−一一戊本発明は、上記目的を達成するために、基板上に設けら
れて少なくとも一対の電極と電気的に接続された複数の
発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の夫々に対応して設けられ
た吐出オリフィスと、該吐出オリフィスに連通し、前記
吐出オリフィスから吐出される記録液に熱エネルギーを
作用させる熱エネルギー作用部を少なくともその一部に
設けた液路と、前記電極と電気的に接続された電極端子
とを有し、前記発熱抵抗体が超高密度で設けられた液体
噴射記録装置において、前記発熱抵抗体の配列間隔ｒと
前記電極端子の配列間隔Ｒとが。

ｒ≦Ｒ≦２．５ｒの関係を満たすことを特徴としたもの
である。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

最初に、第３図に基づいてバブルジェットによるインク
噴射の原理について説明する。図中、２１は蓋基板、２
２は発熱抵抗体基板、２７は選択（独立）電極、２８は
共通電極、２９は発熱抵抗体、３０はインク、３１は気
泡、３２は飛翔インク滴である。

（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。

（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。

（、）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
。

（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。

（ａ）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。

（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５〜１
０　ｍ　／　ｓｅｃの速度で飛翔している。

（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。

第５図は１発熱部を上から見た図であり、３０１．３０
２，３０３は発熱抵抗体、３０４゜３０５．３０６は各
発熱抵抗体の選択電極、３０７は共通電極である。第６
図は、発熱部の構造図である。基板４０１上に蓄熱層４
０２、発熱抵抗体Ｍ４０３、選択電極層４０４、共通電
極層４０５、発熱部・抗体保護層４０６、電極保護層４
０７をフォトリソグラフィなどの半導体プロセス技術に
より形成して作られる。基板の材料としてはシリコン、
セラミックス、ガラス等が用いられる。基板上に蓄熱層
としてＳｉｎ、膜を形成する。蓄熱層は、発熱抵抗体Ｏ
Ｎ時には基板へ熱が逃げるのを押え、発熱抵抗体ＯＦＦ
時には基板へ適度に熱を伝えるという相反する特性が要
求される。この為、蓄熱層の厚みが気泡の発生と消滅に
大きく影響する為、適正な厚みを選択しなければならな
い１通常０．１〜１０μｍ厚が好ましい。

また、蓄熱７１の形成方法としては、スパッタ、拮、Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等、既存の薄膜形成方法が好
適に使用できる。

次に、蓄熱層上に発熱抵抗体層を設ける。発熱抵抗体層
を構成する材料としては、例えば、窒化タンタル、ニク
ロム、銀−パラジウム合金及びシリコン半導体、メタリ
ックガラス、酸化スズ、更にハフニウム、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及びその合金、並びにそれらの硼
化物等があげられる。中でも特に。

金属硼化物が発熱抵抗体として優れている。その中でも
最も優れているのは、硼化ハフニウム、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
ウムである０発熱抵抗体の抵抗値は急激に高温にしなけ
ればならないことや電流波形がいわゆるなまっていない
波形、即ち、入力駆動信号に即やかに従かわなければな
らないことから、高抵抗にはできず、また、消費電力の
低減化より小さ過ぎても不都合である。よって、通常１
０〜５００Ωである０発熱抵抗体層の膜厚は上記抵抗値
や耐久性等を考慮して、一般には２００人〜３μｍ、好
適には、１０００人〜１μｍとするのが良い。

発熱抵抗体の形成方法はフォトリングラフィ技術と、ス
パッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の薄膜形成法により
形成する。この為、発熱抵抗体は極めて微細に精度良く
形成することができ、超高密度、高集積化された発熱抵
抗体列を形成することができる。

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するための構成図で、上述の方法で作られた発熱抵
抗体を示すものである。

第１図において、５０１は蓄熱層５０２上に設けられた
発熱抵抗体、５０３はオリフィス側端面。

５０４は電極端子側端面である。第１図では説明上、オ
リフィス端面より電極端子側端面までの長さＱ２を縮め
て書いているが、１６本／１１腸のような超高密度の場
合には発熱抵抗体間隔Ｑ１は０．０６２５ａ＋鳳となり
、発熱抵抗体中は０．０６２５ｍｍより小さくなる。よ
ってΩ２は、この第１１図によって表わされている長さ
とは異なり、実際には、後述の流路及び共通液室等を設
ける為、約５＋ｓ＋ｍ以上になる。

しかし、オリフィス端面と電極端子側端面の距離が長す
ぎると、当然基板コストが上がってしまう為、通常は５
躍層以上で１００ｍ１１以下の範囲で用いるのが望まし
い。

この基板に電極及び電極端子部をフォトリングラフィ技
術及びスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の薄
膜形成法でパターニングする。第２図は、電極及び電極
端子部を形成する為のフォトマスクである。このフォト
マスクには共通電極部となる６０１、選択電極部となる
６０２〜６０５、電極端子部となる６０６〜６０９がパ
タニングされている。また、電極端子間隔Ｑ３は、Ｑ１
≦Ｑ３≦２．５　Ｑｌとなるようにパターニングされて
いる。

電極層の構成材料としては、通常使用されている電極材
料の多くのものが使用できる０例えば。

ＡＱ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ等、及びこれら金属の合
金が用いられる。また、電極層の膜厚は通常５００人〜
２μｍが好ましい、超高密度（１６本／ｍｍ）バブルジ
ェットでは、発熱抵抗体のピッチは６２．５μｍで設け
られており、各発熱抵抗体の選択電極３０４，３０５，
３０６の電極巾は、隣接電極との絶縁性や高周波数で駆
動する為に特に問題となる隣接電極間に生じる電磁的な
りロストーク、さらに、通常１０ｍＡ〜５００ｍＡの電
流で駆動する為、この駆動電流が十分に流せること等を
考慮して１５μｍ〜５０μｍ、好適には、１０μｍ〜３
０μｍとするのがよい。

電極端子部の配列方法としては、第８図に示すようなも
のが例として上げられ、それらすべてにおいて、本発明
は好適に適用される。第８図（ａ）は電極８０４の電極
端子部８０６を一列に並べた例であり、第８図（ｂ）は
前後２段にいわゆる千鳥配列した例であり、第８図（ｃ
）は３段に配列した例である。これらの例中、電極端子
部の巾Ｑｗを同一にした場合には、単位長さ当りの配列
個数は第８図（ａ）が最も少なく、第８図（ｃ）が最も
多くなり、さらに、段数を増やしても良いが、その場合
、ボンデングワイヤー間の接触等が生じ易くなる為、５
段までにとどめておくのが好ましい。本発明においては
、上記を含むあらゆる配列方法に効果を有し、即ち、配
列方法にかかわらず隣接する電極の端子との関係が本発
明の関係式をみたせばその効果を有するものである。

電極形成後、少なくとも発熱抵抗体を覆うように保護層
を設ける。保護層に要求される特性は、発熱抵抗体で発
生した熱を記録液に効果的に伝達すること、また記録液
より発熱抵抗体を保護すると共に、気泡の消滅時のダメ
ージから発熱抵抗体を保護することである。保護層を構
成する材料としては、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、酸化ハフニウム、酸化ランタ
ン、酸化イツトリウム、酸化マンガン、酸化カルシウム
、窒化アルミニウム、窒化ボロン、窒化タンタル等の酸
化物、窒化物およびこれらの複合体、更には、アモルフ
ァスシリコン、アモルファスセレン等の半導体薄膜が使
用できる。これら材料を用いて、蒸着法、スパッタ法、
ＣＶＤ法。

プラズマＣＶＤ法、気相反応法、液体コーティング法等
の膜形成手法により保護層を形成する。その後、電極保
護層４０７を形成する。電極保護層に要求される特性と
しては、耐液性や耐熱性に優れ、電気絶縁性が良いこと
等である。したがって、成膜性がよくピンホールが少な
く、使用インクに対し膨潤や溶解しないことが要求され
る。電極保護層を構成する材料としては、上記条件を満
たす多くの材料が使用できる０例えば、シリコン樹脂、
フッ素樹脂、芳香族ポリアミド、付加重合型ポリイミド
、金属キレート重合体、チタン酸エステル、エポキシ樹
脂、フタル酸樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、Ｐ−ビニ
ルフェノール樹脂、ザイロック樹脂、トリアジン樹脂等
の樹脂がある。

更に、種々の有機化合物モノマー、例えばチオウレア、
チオアセトアミド、ビニルフェロセン、１．３．５−ト
リクロロベンゼン、クロロベンゼン、スチレン、フェロ
セン、ピロリン、ナフタレン、ペンタメチルベンゼン、
ニトロトルエン、アクリロニトリル、ジフェニルセレナ
イド、Ｐ−トルイジン、Ｐ−キシレン、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ル−Ｐ−トルイジン、トルエン、アニリン、ジフェニル
マーキュリ−、ヘキサメチルベンゼン、マロノニトリル
、テトラシアノエチレン、チオフェン、ベンゼンセレノ
ール、テトラフルオロエチレン、エチレン、Ｎ−ニトロ
ソジフェニルアミン、アセチレン、１．２．４−　トリ
クロロベンゼン、プロパン等を使用してプラズマ重合法
によって成膜させて形成することもできる。

しかしながら、高密度マルチオリフィスタイプの記録ヘ
ッドを作製するのであれば、上記した有機質材料とは別
に微細フォトリソグラフィー加工が極めて容易とされる
有機質材料を電極保護層の形成材料として使用するのが
望ましい。

スピンナーあるいはロールコータ−等の塗工手段などを
用いて、感光性ポリアミドワニスあるいは感光性ポリイ
ミドワニス等の本発明に言う耐キャビテーションエロー
ジヨン性を有する樹脂を成分とする感光性樹脂を積層す
る。感光性樹脂の積層厚さとしては特に制限されるもの
ではないが、インクジェット記録ヘッドとしての実用性
を考慮するならば、少なくとも２〜１００μｍ程度の比
較的厚い層とするのが好ましい。従って、感光性樹脂と
しても、このような厚さに積層し得るものであることが
好ましく、市販の感光性樹脂としては、前述の感光性ポ
リアミドワニス、すなわちプリンタイトＥＦ９５、ドブ
ロン（Ｔｏρ１ｏｎ）、ナイロンプリント（Ｎｙｌｏｎ
ｐｒｉｎｔ）、あるいは感光性ポリイミドワニス、すな
わちフォトニースＶＲ−３１４０、セレクティラックス
ＶＴＲ−２が好ましく用いられる。

このようにして感光性樹脂が積層された基板に、以下に
示すような露光あるいは現像などの処理を施し、感光性
樹脂かる成るインク流路を形成する。

尚、以下上として感光性樹脂をフォトニースＶＲ−３１
４０とした場合を例として、これの処理操作について説
明するが、インク流路壁の形成方法は、用いる感光性樹
脂の種類等に応じた任意のものとし得ることは言うまで
もない。

すなわち、感光性樹脂たるフォトニースＶＲ−３１４０
を積層した基板に必要に応じてプリベータを施す、プリ
ベータの条件は特に限定されるものではないが１本例で
は８０℃、８０分とした。

プリベータ終了後、所望のパターンを有するフォトマス
クをフォトニースＶＲ−３１４０上に重ね１次いでこの
フォトマスクを介して露光を行なう。

露光終了後、フォトニースＶＲ−３１４０の未露光部分
をフォトニースＶＲ−３１４０用の現像液ＤＶ−５０５
を用いて現像し、未露光部分を溶解除去することによっ
て、インク流路とする予定の溝を形成する。

こうして未露光部分を溶解除去した後、ボストベークを
施して基板上に残存するフォトニースＶＲ−３１４０の
露光部分を硬化させ、基板上に所望のパターンを有する
インク流路壁にもフォトニースＶＲ−３１４０の硬化膜
を形成する。ポストベーク条件は特に限定されるもので
はないが、本例では、１００℃、３０分→３００℃、３
０分→４００℃、３０分の３段階で行なった。

このようにして感光性樹脂の硬化膜から成るインク流路
壁を形成した基板上に、インク流路の覆となる平板を積
層する。

以上のようにして形成したバブルジェットのヘッド部は
第７図に示されており、ヘッド７０１と配線基板７０５
をＡＱ支持板７０２の上に接着あるいは嵌合し、両者を
アルミ線等７０３でワイヤーボンデングして電気的に接
続する。アルミ線の径としては超高密度配線となること
、電極端子の大きさが限られていること（巾約１２０μ
ｍ以下）等により、１５μｍ〜１００μｍのものを使用
するのが好ましく、この実施例では２５μｍ径の１％Ｓ
ｉ、ＡＱ線を用いた。さらに、ワイヤーボンデングした
後には封止剤により封止してワイヤーの接触やワイヤー
の損傷から保護する。

本発明者らは、シリコン基板上に、前述したような構造
や作成方法により、１６本／ｌ１ｌＩの密度で５１２本
の発熱抵抗体のヘッドを作製した。この時、電極端子の
間隔を６５μｍ、８０μｍ、１３５μｍ、１６０μｍと
して、吐出速度の安定性を比較した。また、２４本／ｌ
ｌ１１の密度で５１２本の発熱抵抗体のヘッドを作り、
４５μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍ、１３５μ
ｍの端子間隔で比較実験を行なった。その結果を第１表
に示す。

第１表バラツキの程度は、Ｏが２％以下、０が２〜５％、×が
５％以上である。

この時、発熱抵抗体列の長さＬｌと、端子列の長さＬ２
の比（Ｌ□／Ｌよ）と必要な基板長さＬをとると、以下
の第２表のような結果となる。

第２表以上より、発熱抵抗体列の長さＬｌと端子列の長さり、
の比（Ｌ工／Ｌ２）が０．４以上のとき、吐出安定性が
良い、即ち、高印字品質のヘッドが得られることがわか
った。また、これは言いかえれば隣接する電極の端子間
のピッチＲと、隣接する発熱抵抗体間ピッチｒとの関係
が、Ｒ≦２．５ｒのとき、高印字品質が得られることに
なる。ここで、電極端子間ピッチＲを発熱抵抗体間ピッ
チｒより小さくすることは、ボンデング精度を落とす方
向であるとともに２発熱抵抗体列長の基板長は最低必要
であり、端子列長をそれ以下にしても技術的困難を有す
るだけであることより、ｒ≦Ｒ≦２．５ｒの関係を満た
すことで十分な効果が得られる。

本発明において、インクジェットヘッドと配線基板間は
ワイヤーボンデングで電気的接続を行なったが、接続方
法はこれだけにとどまらずＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏ
ｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）等の半導体素子実装技術
も好適に使用できる。また、インクジェットヘッドと電
気的接続を行なう相手は、ガラス、工ポキシ基板等のボ
ードや、ＦＰＣ，バターニングされたセラミック基板、
あるいは、支持板上に設けられた金属端子等であり、ま
た、それらには制御素子等が搭載されていていわゆる中
継ボードや中継ケーブルのようなものでも良い。

僧ニーー逮− 以上の説明から明らかなように１本発明によると、発熱
抵抗体の配列ピッチｒと電極端子のピッチＲをｒ≦Ｒ≦
２．５ｒとすることにより高印字品質の超高密度マルチ
オリフィスヘッドを実現でき、さらに、上記関係をみた
すことにより、必要以上に基板の大きさを要することが
なく、基板コスト、フォトマスクコストの安価な超高密
度マルチオリフィスヘッドを実現できた。またさらに、
発熱抵抗体を駆動索゛子を１対１に対応して設けること
が可能となり、シリアル・パラレル変換することなく、
高速で吐出が可能となる超高密度マルチオリフィスヘク
トを実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するための構成図で、発熱抵抗体を示す図、第２図
は、電極及び電極端子部を形成する為のフォト・マスク
を示す図、第３図は、ヘッドのインクの吐出と気泡発生
・消滅を説明するための原理図、第４図は、オリフィス
列とボンデングバッド列を示す図、第５＠は、発熱部の
上面図。第６図は、発熱部の構成図、第７図は、バブルジェット
ヘッドの斜視図、第８図（ａ）〜（ｃ）は、電極端子の
配列構成図である。５０１・・・発熱抵抗体、５０２・・・蓄熱層、５０３
・・・オリフィス側端面、５０４・・・電極端子側端面
。６０１・・・共通電極部、６０２〜６０５・・・選択電
極部、６０６〜６０９・・・電極端子部。特許出願人　　株式会社　リコー第１図第２図第４図第５図第６図（ａ）第８図（ｂ）（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

１、基板上に設けられて少なくとも一対の電極と電気的
に接続された複数の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の夫々
に対応して設けられた吐出オリフィスと、該吐出オリフ
ィスに連通し、前記吐出オリフィスから吐出される記録
液に熱エネルギーを作用させる熱エネルギー作用部を少
なくともその一部に設けた液路と、前記電極と電気的に
接続された電極端子とを有し、前記発熱抵抗体が超高密
度で設けられた液体噴射記録装置において、前記発熱抵
抗体の配列間隔ｒと前記電極端子の配列間隔Ｒとが、ｒ
≦Ｒ≦２．５ｒの関係を満たす関係にあることを特徴と
する液体噴射記録装置。