(57)【要約】      （修正有）【課題】高密度でかつ長尺のフルマルチ化に対応可能なインクの発泡圧力と空気流とを用いた記録ヘッドを提供する。【解決手段】液体インクを記録媒体に向かって吐出し記録を行なう記録装置において、表面に少なくとも１列に複数の発熱体を設けたヒータ基板と、ヒータ基板上に発熱体と対向して設けられた複数のインク吐出口５と、インク吐出口に対向して設けられた複数の空気吐出口７を有し、空気吐出口の等価直径を５０μｍ以下とする記録ヘッド。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体インクを記録媒体に向かって吐出し記録を行なう記録装置において、表面に少なくとも１列に複数の発熱体を設けたヒータ基板と、該ヒータ基板上に前記発熱体と対向して設けられた複数のインク吐出口と、該インク吐出口に対向して設けられた複数の空気吐出口を有し、該空気吐出口の等価直径が５０μｍ以下である事を特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記空気吐出口の等価直径が３０μｍ以下であり、前記インク吐出口と前記空気吐出口の間隔が２０μｍ以下である事を特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
液体インクを記録媒体に向かって吐出し記録を行なう記録装置において、表面に少なくとも１列に複数の発熱体を設けたヒータ基板と、該ヒータ基板上に前記発熱体と対向して設けられた複数のインク吐出口と、該インク吐出口に対向して設けられた複数の空気吐出口を有し、空気吐出口の等価直径ｄａと前記発熱体の等価直径ｄｈが
０．５＊ｄｈ≦ｄａ≦２＊ｄｈ
を満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項４】
前記インク吐出口と前記空気吐出口の間隔が１０μｍ以下である事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記空気吐出口の等価直径ｄａと前記発熱体の等価直径ｄｈが
０．８＊ｄｈ≦ｄａ≦１．５＊ｄｈ
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録装置において、記録ヘッドの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録で空気流を補助的に用い、インク滴速度や階調性を上げる提案は、例えば圧電インクジェットとの組み合わせで特開昭５２−８２４２６や特開昭５７−１１５３５４、サーマルインクジェットとの組み合わせで特開平５−２０１０３１、静電インクジェットとの組み合わせで特開平５−１０４７１６などがあり公知である。
【特許文献１】特開昭５２−８２４２６号公報
【特許文献２】特開昭５７−１１５３５４号公報
【特許文献３】特開平５−２０１０３１号公報
【特許文献４】特開平５−１０４７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながらこれらの提案は単独ノズルか、たかだかのマルチノズル化にしか対応できなかった。今後のインクジェットプリンタの高速化に必須な高密度（例えば６００ｄｐｉ以上）で紙幅分（例えば８インチないし１２インチ）のフルマルチヘッドにはとても対応できるものでは無かった。
【０００４】
したがって本発明は高密度でかつ長尺のフルマルチヘッドに対応可能な空気流を用いた新規な記録ヘッドを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
液体インクを記録媒体に向かって吐出し記録を行なう記録装置において、表面に少なくとも１列に複数の発熱体を設けたヒータ基板と、該ヒータ基板上に前記発熱体と対向して設けられた複数のインク吐出口と、該インク吐出口に対向して設けられた複数の空気吐出口を有し、該空気吐出口の等価直径が５０μｍ以下とすることである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高密度でかつフルマルチ化に対応可能なインクの発泡圧力と空気流とを用いた記録ヘッドを提供する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明の実施例のヘッドを示す平面図で、図２はそのＡ−Ａ断面拡大図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図、図４は図２のＣ−Ｃ断面図である。
【０００８】
図１に示すように、ヘッドには５がピッチｐ＝４２．３μｍ（６００ｄｐｉ）で一列に配置され、ヘッドの有効長Ｌは約６００ｍｍ（１２インチ）で総計７２００個の５が並んでいる。ヘッドの幅Ｗは約２０ｍｍである。図２を元にさらに詳しく構成を説明すると、１はプラスチックの射出成形またはセラミックで作られたヘッド基体、２はシリコンのヒータ基板、３はヒータ基板２の表面に作られた発熱体、４−１、４−２、４−３は２の表面に作られたバンプ、５はインク吐出口、６はインク吐出口部材、７は空気吐出口、８は空気吐出口部材、９は駆動ＩＣチップ、１０はＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）である。ヘッド基体１には液室１１、インク流入口１２、空気室１３、空気流入口１４、ヒータ基板２にはインク流入孔１５、空気流入孔１６、インク吐出孔部材６にはインク分配流路１７、空気吐出孔部材８には空気分配流路１８が設けられている。インク流入口１２、液室１１、インク流入孔１５、インク分配流路１７、インク吐出口５はインク１９で満たされており、空気流入口１４、空気室１３、空気流入孔１６、空気分配流路１８、空気吐出口７には空気流２０が流れている。
【０００９】
図２の構成で、図示されていない本体からの駆動信号がＦＰＣ１０を介してバンプ４−３に与えられ、バンプ４−２から駆動ＩＣチップ９に信号が流れる。駆動ＩＣチップ９からの出力はバンプ４−１を介して発熱体３に負荷され、発熱体３は所定温度に発熱しそれによりインク分配流路１７中のインク１９は沸騰しその圧力でインク１９はインク吐出口５から吐出され、空気吐出孔７を通して流出する空気流２０にのって図示していない記録媒体に向かって飛翔し、記録が行われる。
【００１０】
図５でさらに詳しくその動作を説明する。図５（ａ）は非吐出状態を示し、インク１９はインク吐出口５の表面でメニスカスを形成し、空気流２０は空気吐出口７を通って一定の速度で流れている。図５（ｂ）において、所定の駆動パルスが発熱体３に印加され、発熱体３が発熱するとインク１９は沸騰しバブル２１が発生する。２１の圧力でインク１９はインク滴２２となってインク吐出口５から吐出を始め、空気流２０に押されながら加速される。駆動された後発熱体３は冷却し、２１も収縮を始めるが、２２は慣性と空気流２０により加速されインク吐出口５から飛出していく。ここで注目すべきなのは、本実施例では発熱体３とインク吐出口５の間が極めて狭く、その容積が小さいため、発熱体３に対向するインク１９は殆どすべて２２となって飛んでいくことである。その結果発熱体３の表面はインク吐出孔５を介して大気と連通する。
【００１１】
つぎに本発明の空気吐出口について述べる。図１ないし図５で述べた実施例のヘッドで空気吐出口７の等価直径（正方形など各種形状を面積の等しい等価円として代替して考えた時の直径）を振ったものと、対象例として従来から提案されている空気吐出口をスリットを含め調べたところ図７のような結果となった。したがって高密度、長尺のフルマルチに適した空気吐出口等価直径ｄａは従来提案されていたよりもはるかに小さいｄａ≦５０μｍ、さらに望ましくはｄａ≦３０μｍ、特にインク滴が４ｐｌ以下の場合にはｄａ≦２０μｍであることがわかった。またインク吐出口５と空気吐出口７の距離（空気層厚さ）ｈａもｈａ＜２０μｍ、さらに望ましくはｈａ＜１５μｍ、インク滴が４ｐｌ以下の場合にはｈａ＜１０μｍが望ましいことがわかった。表１でインク滴速度が低速とは空気流でほとんど加速されなかったことを示し、必要空気量膨大とは７０００ノズルもあるフルマルチプリンタで消費空気量が無視できないほど多く、大型で騒音の高いポンプが必要なことを示している。
【００１２】
図８に本発明の空気吐出孔の等価直径ｄａと発熱体の等価直径ｄｈとの関係を示す。この結果から空気吐出孔の等価直径ｄａと発熱体の等価直径ｄｈが０．５＊ｄｈ≦ｄａ≦２＊ｄｈであればインク滴が安定して加速され空気流の効果があることが判る。さらに０．８＊ｄｈ≦ｄａ≦１．５＊ｄｈであればより安定した吐出が可能である。空気吐出孔の等価直径ｄａが小さすぎるとインク滴が空気吐出口を通過する時に空気流で粉砕されスプラッシュとして飛び散り、空気吐出口の等価直径ｄａが大きすぎると空気流の効果が出ず、インク滴の加速が行われない。前述したように本発明のヘッドは発熱体３前面のほとんどのインクがインク吐出口５から吐出されるから、インク吐出孔５の大きさに関わらず、吐出インク滴２２の量は決まるから、発熱体の等価直径ｄｈと空気吐出口の等価直径ｄａの密接な最適関係を持つことが理解されよう。
【００１３】
図６に本発明の記録ヘッドの製造方法を示す。
ステップ（ａ）
ヒータ基板２の表面に所定の絶縁膜などを構成し、発熱体３、バンプ４−１、バンプ４−２、バンプ４−３等を作る。必要に応じ発熱体３表面に保護膜を構成する。
ステップ（ｂ）
インク分配流路１７などの流路を構成すべき部分の型材としてポジ型感光樹脂３１を塗布、露光、パターニングする。
ステップ（ｃ）
インク吐出孔部材６となるべきネガ型感光性樹脂３２を塗布、露光する。
ステップ（ｄ）
空気分配流路１８などの流路を構成すべき部分の型材としてポジ型感光樹脂３３を塗布、露光、パターニングする。
ステップ（ｅ）
空気吐出孔部材８となるべきネガ型感光性樹脂３４を塗布、露光する。
ステップ（ｆ）
ネガ型感光性樹脂３２、ネガ型感光性樹脂３４をエッチングしパターニングする。この時空気吐出孔７も形成される。
ステップ（ｇ）
ヒータ基板２に異方性エッチングによりインク流入孔１５、空気流入孔１６が形成される。
ステップ（ｈ）
ポジ型感光樹脂３３、ポジ型感光樹脂３１がエッチング液で除去されインク分配流路１７、空気分配流路１８が形成される。
ステップ（ｉ）
ネガ型感光性樹脂３２のインク吐出孔５および空気流路３５がエッチングされる。
ステップ（ｊ）
駆動ＩＣチップ９およびＦＰＣ１０がＡＣＦによって電気的接続される。さらにアルミナ、またはノリル製のヘッド基体１が接着されヘッド体が完成する。
【００１４】
以上の実施例で判るように本実施例ではフォトプロセスでヘッドの重要部分を製造するから空気吐出孔の等価直径ｄａ、インク吐出孔等価直径ｄｉ、発熱体の等価直径ｄｈ、空気層厚さｈａやインク吐出孔高さｈＩが極めて精度よく作られ、空気流を用いた高密度な、長尺フルマルチヘッドを提供する事が出来る。
【００１５】
フルマルチを使ったラインプリンタは１パスで画像形成しなければならず、シリアルプリンタのようにマルチパスで高画質を得る手法が使えない。したがって各ノズルの濃度むらや着弾精度に厳しい要求があるが、空気流を使うことと、発熱体の前面のインクを全て吐出するサーマルヘッドの組み合わせで十分な品質を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例のヘッドを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の動作を示す模式断面図である。
【図６】本発明の記録ヘッドの製造プロセスを示す模式図である。
【図７】本発明の空気吐出口の等価直径ｄａと空気吐出口のスリット等の構成との関係を示す表である。
【図８】本発明の空気吐出口の等価直径ｄａと発熱体の等価直径ｄｈとの関係を示す表である。
【符号の説明】
【００１７】
１  ヘッド基体
２  ヒータ基板
３  発熱体
４−１、４−２、４−３  バンプ
５  インク吐出口
６  インク吐出口部材
７  空気吐出口
８  空気吐出口部材
９  駆動ＩＣチップ
１０  ＦＰＣ
１１  液室
１２  インク流入口
１３  空気室
１４  空気流入口
１５  インク流入孔
１６  空気流入孔
１７  インク分配流路
１８  空気分配流路
１９  インク
２０  空気流
２１  バブル
２２  インク滴
【図１】
2008149673.tif 000003
【図２】
2008149673.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008149673.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008149673.tif 000008
【図７】
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【図８】
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