JPH035151A - 液体噴射記録ヘッド - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野） 本発明は、液体噴射記録ヘッドに関し、詳しくは、熱エ
ネルギーの作用により記録液（インク）を吐出さセて飛
翔的液滴となし記録媒体に記録を行なう液体明ｎ」ヘラ
１〜に関するものである。

〔従来の技術〕

液体唄ａＪ方式の記録装置は、記録時におりる騒音の発
生か無視し得る程度に極めて小さいという点、さらに高
速記録が可能であるという点て極めて優れた特長を有し
、近年種々のものか盛んに研究され、開発されている。

中ても、熱エネルギーを液体に作用させることにより液
体を吐出する噴射方式、すなわち熱エネルギーの作用を
受けた液体か急激な体積の膨張を伴なう状態変化を起こ
し、その状態変化によって発生する作用力により記録ヘ
ッド先端部のインク吐出口（オリフィス）より液体を吐
出させ記録を行なう方式は、オリフィスを整列さゼた記
録ヘツト、所謂マルチオリフィス化された記録ヘラ１〜
を容易に具現化でき、高解像度および高品位の画像を高
速に得ることもできるものとして注目されている。

斯る方式を適用した液体噴射記録装置の記録ヘッドは、
液体を吐出する吐出口（オリフィス）およびオリフィス
に連通し、液体を吐出させるための熱エネルギーを液体
に作用させる熱作用部を構成の一部とする液流路を有す
る液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段としての電
気熱変換体とを具備している。また、この電気熱変換体
は一対の電極と、これらの電極間に接続されて発熱を行
う領域として熱発生部を有する発熱抵抗層とから成り、
この電気熱変換体により発生された熱エネルギーを液体
に作用させることにより気泡を発生させ、その体積の膨
張と縮小による急激な状態変化を利用してインクの吐出
が行われる。

（発明が解決しようとする課題〕 ところて、−船釣に液体噴射記録装置では、特性として
、低温時にインク鏑の径か小さくなることによって記６
Ｍ　濃度が低下したり、インク粘度の上ｙ、に伴い吐出
不良か発生ずるといった問題点を有している。そこで、
低温時に対する対策として、特開昭５５−６７４９３号
や、特開昭５６−１３０３６４号公報等に開示されてい
るように記録ヘッドに関連して加熱手段を設け、ヘッド
温度をコントロールする稲々の提案かなされてぎたか、
これらの加熱手段はいずれも吐出エネルギー発生手段と
は構成も異なり別個に、設けられるものてそれだりコス
トの上Ｒ−を招く。

本発明の目的は、低コストでしかも余分なスペースや組
立工程等を要することなく低温時に温度を制御すること
のてぎる、加熱手段を、具えた液体噴射記録ヘッドを提
供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、記録液の吐出
口から記録液を吐出させて飛翔的液滴となし、記録を行
う液体噴射記録ヘッドにおいて、ｍｍさせる記録液の温
度を制御するために記録ヘッドを加熱する手段と、記録
液を吐出させるために利用される吐出エネルギーを発生
ずる手段とを同一基板上に同一の層構成で形成したこと
を特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれは、同一基板」二に、吐出エネルギー発生
手段と同一の層構成で形成した記録ヘッド加熱手段によ
り、適＠に記録液温度の制御をすることができるように
構成されるのて、記録ヘッド加熱手段を設けるために特
別な工程や作業を要せず、廉価な費用で上記の目的を達
成することがてぎる。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明を詳細かつ具体的に説明
する。

第４図は本発明を適用する記録ヘッドの一形態を示す。

ここで、１はその基板、２は基板１上に配設された吐出
エネルキー発生手段としての発りＪ（抵抗体、３および
４は発熱抵抗体２に接続され、発熱抵抗体２をイ」勢す
るための個別電極および：！（通電棒、５は発熱抵抗体
２に接する液路、６は？Ｉｋ路５の端部に開口するオリ
フィス、７は液路５にインクを供給する液室、８は液路
５間の仕切壁８八および周囲壁８Ｂを形成している仕切
部旧、９は仕切部利８の上部に覆蓋される天板、１０は
天板９に穿設され、液室７にインクを供給するだめのイ
ンク供給口である。

また、第１図および第５Ｂ図は上述した記録ヘッドの基
板１上に設けられる発熱抵抗体２および個別電極３、芸
道電極４の配線パターンを示す。なお、第ｉ図で、１１
は絶縁保護層である。これらは積層によって形成される
もので、基板１は例えはガラス、セラミックスあるいは
Ｓｉ等で形成されており、その基板１上に発熱抵抗層２
八１個別電極３、共通電極４が積層された上に絶縁保護
層１１が形成される。

更にこのような積層形態の構成手順について、以下にそ
の一例を述へると、まず、基板ｌの表面上に２〜５Ｉ１
ｍの厚さの熱酸化層５１０２を有するシリコン基板上に
、発熱抵抗層２Ａを形成する。なお、発熱抵抗体層２Δ
を形成する材料としては、通電されることによって、所
望通りの熱か発生ずるものであれはよく、そのような羽
村として、具体的には例えは窒化タンタル、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
の金属の硼化物等を好ましいものとして挙げることがで
きる。

また、これ等の発熱抵抗体層構成材料の中、殊に金属硼
化物か優れたものど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は硼化ハフニウムてあり、次い
て硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタル、硼
化バナジウム、硼化ニオブの順であげることかてきる。

かくして発熱抵抗体層２八を上述したような月料を使用
して、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用い
て形成したならば、その後、フオｌ−リングラフィやエ
ツチングなどの周知のバターニング手法を用いて、これ
らの不要部分を取り除いて、ＴＬ極となる層を形成し、
更に−Ｊ二足同様のパターニング手法を用いて不要部分
を取り除き、所望とするパターンの電極層を作成する。

更に、必要に応し、絶縁保護層１１を形成する。木実層
側では絶縁保護層１１として、スパッタリングにより５
ｉ０２を２μｍ成服した。

更に気泡の消滅時に発生する機械的衝繋力に対する耐久
性能をより高性能にする目的で、　Ａ℃Ｔａ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、ｖ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｏ、　Ｗ、　Ｙ、
　Ｌａなどの金属及びそれらの合金、あるいはそれら金
属及び合金の酸化物、炭化物、窒化物、硼化物等を使用
して保護層１１を設けてもよい。

以上のようにして発熱抵抗体２および配線パターン等を
形成した記録へツ１〜用基板Ｉ」二に、液牟 路５、液室７および、供給口１１等を設け、第２図に例
示の如きインクシェツト記録ヘッドを完成する。なお、
液路５や液室７の形成にあたフては仕切部材８用として
、例えば感光性樹脂膜、感光性カラス等の感光性月料を
利用して形成してもよいし、ガラスなどの適当な平板に
ｍ械的方法、エツチング等で講を形成し、これを前記イ
ングシエツ１−記録ヘツト用基板に貼り付ける等の方法
で製造することもてきる。

第１図は本発明の一実施例としてその記録ヘッド基板の
構成の一例を示す。ここで、１００て示す領域の発熱抵
抗体２は、インク滴を吐出するための熱エネルギー発生
手段として用いられる。

方、２００で示す領域ての発熱抵抗体１２は領域１００
におけるそれと全く同一に形成されているか、発熱抵抗
体１２の方は、記録ヘラＦ　？ＦＩｎ度を制御するため
のヒータとして形成したものである。すなわち、領域１
００における発熱抵抗体２と領域２００におりる発熱抵
抗体１２とは、全く同一の工程により作られ、同一の構
成を成すものであるか、それぞれに供給される電気信号
によって、発熱抵抗体２の方は記録のためのインク滴を
吐出させる吐出エネルギーを発生させる手段として駆動
され、発熱抵抗体１２の方は、記録ヘッド温度を制御す
るための加熱手段どして駆動される。

なおここては図示されていないが、領域２００において
も領域１００と同様に液路５や仕切壁り等を形成してお
いてもよい。ただし、あくまで一方の発熱抵抗体１２の
方は加熱手段として機能するたりてインク吐出は行われ
７Ｚい。

なお、木用願人は先に吐出エネルギー発生手段としての
発熱抵抗体の両側に、同形態のダミーを形成するという
提案（特開昭６２−１９１１５６号）をしたが、この提
案は、発熱抵抗層の幅を均一に形成することを目的とし
たものであり、電気的接続もなく、ダミーは発熱体とし
て作用するものてはない。従って、このダミーは、吐出
エネルギー発生手段として設けた発熱抵抗体の両側に設
けられるべきものであり、その位置か限定されており、
木実層側の構成および作用目的、効果の点で全く異なる
ものである。

すなわち、上記の提案に対して本発明にかかる記録ヘッ
ドは加熱するための発熱抵抗体と、吐出エネルギー発生
手段としての発熱抵抗体とを同の基板上番ご同一の手順
と構成て形成するものて、その位置も限定されるものて
はなく、記録ヘッド基板１上の余裕のある場所に、任怠
の大きさで設りることか可能である。

第２図は、本発明の他の実施例を示す。本例は、記録ヘ
ッド加熱用発熱抵抗体１２の設置領域（以下で加熱領域
という）２００を基板１の中央部に設置した例である。

なお他の実施例として、吐出エネルギーを発生さける領
域１００と記録ヘッド温度制御用の加熱領域２００とを
交互に設置してもよく、更にはその他の種々な組合−口
とすることｂ可能である。なお、吐出エネルギー発生領
域１００と加熱領域２００とは、互いに電気的に独立し
て制御することが可能であるために、加熱領域２００に
刻する加熱方法として種々の方式の使用が可能であり例
えは、図に示さないか、温度検出器の指示により、記録
ヘッド温度が一定になる様にＤＣ電圧を印加する方法、
また領域１００の発熱抵抗体２が駆動されないすきまに
加熱領域２００の発熱抵抗体２を駆動させることち可能
である。また同様に、領域＋００への印加パルス幅に対
して領域２００へのそれを短くしたり、長くしたり、あ
るいは印加電圧を低くしたり高くしたり、ざらには、駆
動周波哉を高くしたり低くしたりすることも可能である
。

第３図は、本発明の更に他の実施例を示す。本例の場合
、記録ヘツＩ〜加熱領域２００におりる発熱抵抗体１２
の面積か、吐出エネルギー発生領域１００におりる発熱
抵抗体２とは膜構成か同しであるか、面積か大きくなっ
ている。そこで、例えは、発熱抵抗体２の抵抗値か１０
０Ωであるのに対し°Ｃ発熱抵抗体１２の抵抗値を１に
Ωにし、更に電圧を２６Ｖに設定したとすると、双方の
領域２００ては合わせ約１．３ｗの記録ヘッド加熱用ヒ
ータか構成されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、吐出させる
記録液の温度を制御するために、記録１ ヘラ１〜を加熱する手段と、記ｆ２液を吐出させるため
のエネルギー発生手段とを同−基板上に同一の層構成で
形成したことにより、記録ヘッドの小型化を可能にし、
特別な工程を必要とすることなく低コストてしかもが一
産に好適な液体噴ＱＪ記録ヘッドを提供することか１］
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４．′ｌ徴を最も良くあられず実施例
におりる基板の部分的平面図、 第２図および第３図は本発明のそれぞれ実施例として示
す基板の部分的平面図、 第４図は、本発明の適用か可能な液体噴田記録ヘツ］−
の構成を分解して示す斜視図、第５八図は、本発明にか
かる基板の基本的平面図、 第５Ｂ図は第５八図のＡ−Ａ線断面図である。 ＋　２ 抗体、 ３・・・個別電極、 ４・・・共通電極 ５・・・ＱＪｌ路 ６・・・オリフィス、 ７・・・液室、 ８・・・仕切部材、 ９・・・天板、 １２・・・（記録ヘッド加熱用）発熱抵抗体。 １・・・基板、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録液の吐出口から記録液を吐出させて飛翔的液滴
   となし、記録を行う液体噴射記録ヘッドにおいて、 吐出させる前記記録液の温度を制御するために前記記録
   ヘッドを加熱する手段と、前記記録液を吐出させるため
   に利用される吐出エネルギーを発生する手段とを同一基
   板上に同一の層構成で形成したことを特徴とする液体噴
   射記録ヘッド。 ２）前記吐出エネルギーを発生する手段は、該エネルギ
   ーとして熱エネルギーを発生するものである請求項１に
   記載の液体噴射記録ヘッド。