JPH04173249A - サーマルインクジェットヘッド - 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、サーマルインクジェットヘッド、特に、発熱
部を体積抵抗率の異なる複数の抵抗領域で形成したサー
マルインクジェットヘッドに関するものである。

（従来の技術） サーマルインクジェット記録方式は、インク滴を形成す
るノズルの配列密度を高くとることができ、比較的高い
周波数で印字できる記録方法として注目されている。

特開昭５５−１３２２５８号公報に記載されているサー
マルインクジェットヘッドは、発熱部内に発熱勾配を設
け、印加する駆動電圧や印加する時間を変化させること
により、発生する気泡の大きさを変化させ、吐出するイ
ンクドロップ量を変化させ、階調記録を行なうことがで
きるものである。

ところで、発熱部に発熱勾配を持たせるため、その厚さ
を連続的に変える方法が知られている。

しかし、この方法は、発熱部の形状が複雑となり、多数
のノズルにおける発熱抵抗体の抵抗値にばらつきが生じ
やすく、歩留まりが低下するという欠点を有している。

また、発熱部の形状に凹凸が多い場合には、凹凸による
段差の上部を保護膜で被覆する場合に、段差の被覆が十
分でなく、保護機能が低下し、さらに、キャビテーショ
ン損傷が段差の凸部に集中しやすく、発熱部の故障が早
期に発生して、ヘッドのか命が短くなるという欠点があ
る。

また、上記公報には、発熱勾配を設けるための各種のヘ
ッド構造が開示されている。中でも、その第７図には、
各構成部を均一厚さで作成し、発熱部内の比抵抗に勾配
を持たせるヘッド構造の採用が記載されている。このよ
うに、発熱部の形状に凹凸がない場合は、上述した欠点
がなく、優れたヘッド構造といいうことができる。しか
しながら、発熱部内の比抵抗に勾配を持たせるための具
体的手段についての記載はなく、実際にヘッドを作成す
ることは困難であった。また、比抵抗に勾配を持たせる
場合には、その勾配を正確に設定する必要があるが、そ
の解決はなされていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、発熱部を体積抵抗率の異なる複数の抵抗領域から
形成することにより、発生する気泡の大きさを変化させ
、吐出するインクドロップ量を変化させ、階調記録を行
なうことができるとともに、キャビテーション損傷を低
減できるサーマルインクジェットヘッドを提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するだめの手段） 本発明は、インクを吐出する吐出口と、該吐出口に連通
したインク流路と、該インク流路内部に設けられた熱作
用部を有するサーマルインクジェットヘッドにおいて、
前記熱作用部が、体積抵抗率の異なる複数の抵抗領域を
有することを特徴とするものである。

体積抵抗率の異なる抵抗領域は、多結晶シリコンにイオ
ン注入を行なうことにより作成することができる。イオ
ン注入は、イオン打ち込みによることができる。

（作　用） 本発明は、インクを吐出する吐出口と、該吐出口に連通
したインク流路と、該インク流路内部に設けられた熱作
用部を有するサーマルインクジェットヘッドにおいて、
前記熱作用部が、異なる体積抵抗率の複数の抵抗領域を
有することにより、印字信号の大きさやパルス幅等、印
加エネルギーによって、気泡が発生する面積を変えるこ
とができる。それにより気泡の成長状態が制御さ九、イ
ンクドロップの大きさを変えることができるので、階調
印字を行なうことができる。

また、熱作用部に段差が生じないから、従来のように段
差部にキャビテーションが集中することもなく、さらに
、気泡が発生する領域が変化することにより、キャビテ
ーションが分散されることになり、キャビテーション損
傷を低減することができるものである。

（実施例） 第１図は、本発明のサーマルインクジェットヘッドの一
実施例の発熱部の概略を示す平面図である。図中、１は
導電部材、２は発熱部の高抵抗領域、３は発熱部の中抵
抗領域、４は発熱部の低抵抗領域である。導電部材１に
より発熱部に電圧が印加され、発熱部が発熱する。

高抵抗領域２．中抵抗領域３．低抵抗領域４の作製は、
図示しない基板上に、例えば、５０×１５０μｍ１厚さ
０．５μｍの大きさに形成された多結晶シリコンに、全
面にわたり高抵抗領域２の体積抵抗率となるように所望
のイオン、例えば、ポロン、リン、砒素等を打ち込み、
次に、中抵抗領域３および低抵抗領域４だけが中抵抗領
域３の体積抵抗率となるように、２回目のイオン打ち込
み行なわれ、さらに、低抵抗領域４だけに低抵抗領域４
の体積抵抗率となるように３回目のイオン打ち込みが行
なわれ、最後にアニーリングを行なって熱作用部を作成
する。

このように、隣接する抵抗領域の抵抗値が段階的に変化
するように形成されるから、領域ごとの抵抗値を制御す
ることにより、抵抗領域の分布を正確に設定できる。

得られたヘッドは、各部の比抵抗に段階的な変化を持た
せることにより、発熱部内に発熱勾配が生じ、印加する
駆動電圧や印加する時間を変化させることにより、発生
する気泡の大きさを変化させることが可能となった。

第２図は、第１図のＩＩ−ＩＩ断面において、印加電圧
を変化した場合の発生気泡の大きさの変化を模式的に描
いた説明図である。

第２図（Ａ）は、印加電圧が低い場合を表しており、熱
作用部のうち、高抵抗領域２だけに気泡５が発生した。

次に同図（Ａ）から印加電圧を増加した場合は、同図（
Ｂ）に示すように、高抵抗領域２８よび中抵抗領域３に
気泡５が発生した。

さらに、同図（Ｂ）から印加電圧を増加した場合は、同
図（Ｃ）に示すように、高抵抗領域２および中抵抗領域
３および低抵抗領域４、つまり熱作用部全面に気泡５が
発生した。

結果として、印加電圧を変化することにより、発生ずる
気泡の大きさを変化させ、階調記録を行なうことができ
た。

また、発熱部上面は、凹凸がないため、上部を保護膜で
被覆する場合にも、段差なく、十分に被覆されており、
保護機能も十分であり、また、バブルの消滅位置が印加
電圧によって変化するため、キャビテーション損傷が一
点に集中することもなく、発熱部の故障が早期に発生す
る欠点もなかった。

第３図は、本発明のサーマルインクジェットヘッドの他
の実施例の発熱部の概略を示す平面図である。第１図と
同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。この
実施例では、発熱部の高抵抗領域２．中抵抗領域３が楕
円形状となっている。

したがって、第１図では、１次元的に形成された領域が
、２次元的に形成されている。その結果、発生する気泡
の大きさをより大きく変化させることができ、したがっ
て、吐出するインク滴の大きさも大きく変化させること
が可能となり、階調変化範囲も拡大することができた。

第４図は、本発明のサーマルインクジェットヘッドのさ
らに他の実施例の発熱部の概略を示す平面図である。第
１図と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する
。この実施例では、第３図において楕円形状であった、
発熱部の高抵抗領域２、中抵抗領域３が、折れ線で形作
られた略楕円形状となっている。この場合には、高抵抗
領域２および中抵抗領域３を形成するためのマスクを製
作するＣＡＤの処理時間が低減される。このように、発
熱部の高抵抗領域２および中抵抗領域３が折れ線で形作
られた略楕円形状の場合でも、気泡の形状は、第３図で
説明した楕円形状の場合とほぼ同様であり、第３図で説
明した実施例と同様の効果が得られた。

なお、上述した実施例では、高抵抗領域、中抵抗領域、
低抵抗領域は、順次低くなるよう、あるいは、順次高く
なるように各領域が位置するよう段階的な勾配を持つよ
うに形成することに限られるものではない。高抵抗領域
、低抵抗領域、中抵抗領域の順、あるいは、低抵抗領域
、高抵抗領域。

中抵抗領域の順に位置するよう形成するようにしてもよ
い。領域が３種類に限られるものでないことも勿論であ
る。一部の領域が点在するように形成されてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、印字
信号の電圧や時間幅を変化させることにより、広い範囲
にわたって階調記録を行なうことができるとともに、発
熱部の抵抗値の精度を挙げることができ、ばらつきがな
く、キャビテーション損傷も低減できるサーマルインク
ジェットヘッドを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のサーマルインクジェットヘッドの一
実施例の発熱部の概略を示す平面図、第２図は、第１図
のサーマルインクジェットヘッドの動作の説明図、第３
図、第４図は、それぞれ本発明のサーマルインクジェッ
トヘッドの他の実施例の発熱部の概略を示す平面図であ
る。 １・・・導電部材、２・・・発熱部の高抵抗領域、３・
・・発熱部の中抵抗領域、４・・・発熱部の低抵抗領域
、５・・・気泡。 特許出願人　富士ゼロックス株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インクを吐出する吐出口と、該吐出口に連通したインク
   流路と、該インク流路内部に設けられた熱作用部を有す
   るサーマルインクジェットヘッドにおいて、前記熱作用
   部が、体積抵抗率の異なる複数の抵抗領域を有すること
   を特徴とするサーマルインクジェットヘッド。