JPH0471711B2 - - Google Patents
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- JPH0471711B2 JPH0471711B2 JP57207201A JP20720182A JPH0471711B2 JP H0471711 B2 JPH0471711 B2 JP H0471711B2 JP 57207201 A JP57207201 A JP 57207201A JP 20720182 A JP20720182 A JP 20720182A JP H0471711 B2 JPH0471711 B2 JP H0471711B2
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/03—Specific materials used
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、吐出口より液体を吐出することで形
成された飛翔的液滴を用いて記録を行うインク噴
射記録ヘツド（液体噴射記録ヘツド）、殊に熱エ
ネルギーを利用して液体を吐出するインク噴射記
録ヘツドに関する。 ［従来の技術］ インク噴射記録装置（液体噴射記録装置）には
種々の方式があるが、その中でも例えば独国公開
公報（OLS）2843064号、同2944005号、
USP4335389号公報等に開示された方式の液体噴
射記録装置は、高速カラー記録が容易である。そ
の出力部の主要部であるインク噴射記録ヘツド
は、記録用の液体を吐出して飛翔的液滴を形成す
る為の吐出口（オリフイス）を高密度に配列する
ことが出来る為に、高解像力を得ることが出来る
と同時に、記録ヘツドとして全体的にはコンパク
ト化が計れ、且つ量産に向くこと、半導体分野に
おいて技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技
術やマイクロ加工技術の長所を十二分に利用する
ことで長尺化が容易であること等の為に、最近と
みに熱い注目を集めている。 上記の液体噴射記録装置の代表的な記録ヘツド
には、オリフイスより液体を吐出して飛翔的液滴
を形成する為の熱エネルギーを発生する手段とし
ての電気熱変換体が設けられている。 該電気熱変換体は、発生する熱エネルギーを効
率よく液体に作用させること、液体への熱作用の
ON−OFF応答速度を高めること等の為に、液体
に直接接触する様に、オリフイスに連通している
熱作用部に設けられる構造とするのが望ましいと
されている。 而乍ら、前記の電気熱変換体は、通電されるこ
とによつて発熱する発熱抵抗体と該発熱抵抗体に
通電する為の一対の電極とで基本的には構成され
ている為に、発熱抵抗体が直に液体に接触する状
態であると、記録用の液体の電気抵抗値如何によ
つては該液体を通じて電気が流れたり、液体を通
じての電気の流れによつて液体自体が電気分解し
たり、或いは発熱抵抗体への通電の際に該発熱抵
抗体と液体とが反応して、発熱抵抗体自体の腐食
による抵抗値の変化、強いては発熱抵抗体の破損
あるいは破壊が起こつたり、更には発熱抵抗体か
ら発生される熱の作用による液体の、望ましくは
気泡の発生を含む液体の急激な状態変化に伴う機
械的衝撃によつて、発熱抵抗体の表面が破損した
り或いは発熱抵抗体の一部に亀裂が生ずる等して
破壊されたりする場合がある。 その為に、従来においては、NiCr等の合金や
ZrB2，HfB2等の金属硼化物等の比較的発熱抵抗
体材料としての特性に優れた無機材料で発熱抵抗
体を構成すると共に、該材料で構成された発熱抵
抗体上に、SiO2等の耐酸化性に優れた材料で構
成された保護層（上部層）を設けることで、発熱
抵抗体が液体に直に接触するのを防止して、前記
の諸問題を解決し、信頼性と繰返し使用耐久性の
向上を計ろうとすることが提案されていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 而乍ら上記の様な構成の電気熱変換体が設けら
れたインク噴射記録ヘツドは、記録用の着色され
た液体として、電気伝導度の比較的低い液体（例
えば液媒体として蒸留水やアルコールを用いたも
の）を使用する場合には、耐酸化性に優れ、繰返
し使用耐久性の点でそれなりに満足の行くもので
はあるが、Naイオン等の含有率が高い為に電気
伝導度の大きな記録用の液体や電解質の液体を使
用する場合には、繰返し使用耐久性、耐経時的変
化性の点で必ずしも充分とは言えなかつた。従つ
て、使用する記録用液体の選択に制約があつて、
殊に多色或いは天然色のカラー記録を行う場合に
は障害となつていた。 又、上記の様に発熱抵抗体上に保護層を設ける
場合においても、例えば層形成に生ずる保護層自
体の欠陥に基づく発熱抵抗体側方向への液体の侵
入を実質上完全に防止することは、再現性、量産
性の点で非常に困難である。況してや、高密度に
多数の熱作用部をその構成の一部とする液流路を
設ける、所謂高密度マルチオリフイス化の場合に
は、少なくとも液流路数だけ電気熱変換体を一度
に設ける必要性から、先の保護層の欠陥によつて
不良となつた電気熱変換体の製造歩留りへの影響
は、製造コストの面も含めて大きな問題である。
従つて、耐液性、使用繰返し性、耐機械的衝撃
性、耐電気化学反応性等に総合的に優れた電気熱
変換体を具備するインク噴射記録ヘツドの開発が
強く望まれている。 本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであ
つて、前記の従来における諸問題の総てを解決し
た優れたインク噴射記録ヘツドを提供することを
主たる目的とする。 本発明の別の目的は、耐液性、耐機械的衝撃
性、繰返し使用性、耐電気化学反応性等に総合的
に優れたインク噴射記録ヘツドを提供することで
ある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明のインク噴射記録ヘツドは、 インクに熱エネルギーを与える熱作用室の複数
と、該複数の熱作用室の夫々に具備されインクに
直接熱エネルギーを与える熱作用面を形成し通電
によつて該熱作用面上のインクに気泡を形成する
ための熱エネルギーを発生する発熱抵抗層を有す
る電気熱変換体と、該複数の熱作用室に連通しイ
ンクを供給するための共通のインク室と、を備
え、インクを吐出して飛翔的液滴を形成するイン
ク噴射記録ヘツドにおいて、 上記電気熱変換体の発熱抵抗層は、Ta又はTa
を35mol％以上含有するTa−Al合金からなり、
上記発熱抵抗層上には、上記熱作用面を形成する
Ta層と、該Ta層と上記発熱抵抗層との間のSi絶
縁層と、を備えた保護層が設けられていることを
特徴とする。 ［作用］ 発熱抵抗層を形成するTa又はTa−Al合金
（Ta：35mol％以上含有）の層は、インク中のイ
オンに対する反応性が比較的低く安定している。
しかもこの安定性は、高温のインク中であつても
維持される。従つて、本発明の発熱抵抗層は、耐
電気化学反応性に特に優れている。熱作用面を形
成する保護層（上側保護層）を形成するTa層は、
靭性も大きいことから機械的強度も大きく、それ
故耐機械的衝撃性（耐キヤビテーシヨン性）及び
燥返し使用性にも優れている。下側保護層を形成
するSi絶縁層は、発熱抵抗層と上側保護層との間
の絶縁性を保つている。この様な本発明のインク
噴射記録ヘツドは、主として電気化学的強度をも
たせるためにTa又はTa−Al合金（Ta：35mol
％以上含有）から形成した発熱抵抗層と、主とし
て物理的強度をもたせるためにTaから形成した
上側保護層と、の相乗効果から、特に熱エネルギ
ーを利用してインクを吐出する場合に極めて優れ
た耐久性を示す。 ［実施態様例］ 以下、本発明を図面に従つて、更に具体的に説
明する。 第１図ａは、本発明のインク噴射記録ヘツドの
主要部のオリフイス側から見た正面部分図、第１
図ｂは、第１図ａを一点鎖線XYで示す部分で切
断した場合の切断面部分図である。 図に示される記録ヘツド１は、その表面に電気
熱変換体２が設けられている基板３を、所定の線
密度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられてい
る溝付板４で覆う様に接合することによつて、オ
リフイス５と液吐出部６が形成された構造を有し
ている。図に示すインク噴射記録ヘツドの場合、
オリフイス５を複数有するものとして示されてい
るが、勿論本発明はこれに限定されるものではな
く、単一オリフイスのヘツドに適用した場合も本
発明の範疇に這入るものである。 液吐出部６は、その終端に液体を吐出して飛翔
する液滴を形成する為のオリフイス５と、電気熱
変換体２より発生される熱エネルギーが液体に作
用して気泡を発生し、その体積の膨張と収縮に依
る急激な状態変化を引起す処である熱作用部７と
を有する。 熱作用部７は、電気熱変換体２の熱発生部８の
上部に位置し、熱発生部８の液体と接触する熱作
用面９をその底面としている。 熱発生部８は、基板３上に設けられた下部層１
０、該下部層１０上に設けられた発熱抵抗層（発
熱抵抗体）１１、該発熱抵抗層１１上に必要に応
じて設けられる上部層１２とで構成される。発熱
抵抗層１１には、熱を発生させる為に該層１１に
通電する為の電極１３，１４がその表面に設けら
れてある。電極１３は、各液吐出部の熱発生部に
共通の電極であり、電極１４は、各液吐出部の熱
発生部を選択して発熱させる為の選択電極であつ
て、液吐出部の流路に沿つて設けられてある。 上部層１２は、発熱抵抗層１１を、使用する液
体から化学的・物理的に保護する為に発熱抵抗層
１１と液吐出部６にある液体とを隔絶すると共
に、液体を通じて電極１３，１４間が短縮するの
を防止する発熱抵抗層１１の保護的機能を有して
いる。 下部層１０は、主に熱流量制御機能を有する。
即ち、飛翔液滴の形成の際には、発熱抵抗層１１
で発生する熱が基板３側の方に伝導するよりも、
熱作用部７側の方に伝導する割合が出来る限り多
くなり、飛翔液滴形成後、詰り発熱抵抗層１１へ
の通電がOFFされた後には、熱作用部７及び熱
発生部８になる熱が速かに基板３側に放出され
て、熱作用部７にある液体及び発生した気泡が急
冷される為に設けられる。 発熱抵抗層１１、基板３との関係において、上
記の様な機能が充分発揮できる様な下部層１０を
設計することによつて、本発明のインク噴射記録
ヘツドはより優れたものとなる。 即ち、飛翔的液滴の形成の際には、熱作用部７
側への熱流量の割合が出来る限り大きく、発熱抵
抗層１１への通電がOFFされた際には、基板３
側への熱流量の割合が出来る限り大きくなる様に
して、液滴吐出エネルギーの高効率化と高熱応答
性及び連続的繰返し液滴吐出性の向上、液滴形成
周波数の向上、液滴の量の均一化、液滴の飛翔方
向の安定化、液滴の初期飛翔スピードの均一化、
及び記録信号に対する応答の忠実性と確実性の向
上を一層効果的に実現させ得る。 本発明のインク噴射記録ヘツドにおける発熱抵
抗層１１は、前記した様に、Ta（タンタル）又は
Taを35mol％以上含有するTa−Al合金の薄層と
して設けられる。 本発明において、発熱抵抗層１１の層厚は、適
切な熱エネルギーが効果的に発生される様に、構
成材料の特性、種類、含有率及び装置自体に要求
される飛翔液滴形成特性等に応じて適宜決められ
るが、好ましくは50Å〜5μ、より好ましくは100
Å〜2μ、最適には300Å〜1μとされるのが望まし
い。 本発明において、Ta−Al合金から発熱抵抗層
１１を形成する場合には、Taの相手金属、即層
１１を形成する場合には、Taの相手金属、即ち
Alの所望面積の片をTaターゲツト上に置いて、
Co−Sputter（共スパツタ）することによつて形
成するのが望ましい。 次に、以降において説明される本発明の実施例
及び比較例において製造されたインク噴射記録ヘ
ツドの製造法及び形態の概要に就て説明する。 先ず、以下の実施例及び比較例に相当する発熱
抵抗体設置基板を以下の要領で作成した。 下部層１０を兼ねたアルミナ基板３の下部層１
０上に発熱抵抗層１１及びアルミニウム電極層を
形成した後、選択エツチングにより例えば幅
40μm、長さ200μmの発熱抵抗体１１−１〜１１
−３…を形成した。又、エツチングにより選択電
極１４及び共通電極１３を形成した。更に、各電
極及び各発熱抵抗体の表面に、必要に応じて保護
層（上部層）１２を積層した。 又、これ等とは別に、ガラス板に複数本の溝
（例えば幅40μm、深さ40μm）と共通インク室
（不図示）となる溝とをマイクロカツターを用い
て切削形成してなる溝付き板４も作成した。 このようにして作成した、発熱抵抗体設置基板
と溝付き板とを、発熱抵抗体と溝との位置合せを
した上で接合し、更に不図示のインク供給部から
共通インク室に液体インクを導入するためのイン
ク導入管（不図示）も接続して記録ヘツドを一体
的に完成した。 更に、この記録ヘツドには前述の選択電極及び
共通電極に接続されているリード電極（共通リー
ド電極、及び選択リード電極）を有するリード基
板が付設された。 上記の構成のインク噴射記録ヘツドに於て、上
部層１２として、SiO21.0μ厚層、Ta0.5μ層厚の
薄層を各発熱抵抗層１１上に積層したものでは、
発泡閾値電圧に対して1.5〜1.9倍の駆動電圧マー
ジンが得られた。このことは、発熱抵抗層１１を
液体に露出させる系の場合に比べて上部層１２を
設けることで一層耐熱性が向上することが示され
る。 この際、上記の上部層１２のない系は発泡閾値
電圧の約1.3倍の駆動電圧マージンが得られ、従
来に較べて優れていることが示される。 基板３としては、上記アルミナ基板の外に、シ
リコンウエハを用い、下部層１０としては、シリ
コンウエハの表面を熱酸化して形成された２〜
5μのSiO2層を用いて同様の評価を行つたが、同
様の良好な結果が得られた。 又、基板３としては、実施例で使用されたもの
の他、ガラス、セラミツクス、耐熱性プラスチツ
ク等も用いることが出来る。 電極材料としては、Alの他に、Al−Cu、Al−
Si等を用いることが出来るが、これ等の材料を用
いる際には電極と液体との間を隔絶する為に、例
えば感光性の耐熱樹脂を硬化させた被膜で熱作用
面の部分を除いて電極及び電極の回りを覆うのが
好ましい。 尚、本発明のインク噴射記録ヘツドは記録用の
液体の選択範囲が広範である為に、所望の色の多
色及び天然色のカラー記録を容易に行うことが出
来る。 実施例及び比較例 前記に説明した構成のインク噴射記録ヘツド
（サンプルNo.１−１〜３−５）（液流路数100、一
液流路当り−電気熱変換体）に就て、一電気熱変
換体当り５×108回のパルス駆動を行つた際の故
障発熱抵抗体数を計数して信頼性の測定を行つ
た。その結果を以下の表に示す。 尚、表において「故障発熱抵抗体数」の「イン
ク」の欄では主として電気化学的強度（耐イオン
性）が示されており、同「蒸留水」の欄では主と
して物理的強度（耐キヤビテーシヨン性）が示さ
れていると考えられる。また、「故障発熱抵抗体
数」の「インク」の欄の「μυ／cm」は、電導度
（比伝導度）の単位である。
成された飛翔的液滴を用いて記録を行うインク噴
射記録ヘツド（液体噴射記録ヘツド）、殊に熱エ
ネルギーを利用して液体を吐出するインク噴射記
録ヘツドに関する。 ［従来の技術］ インク噴射記録装置（液体噴射記録装置）には
種々の方式があるが、その中でも例えば独国公開
公報（OLS）2843064号、同2944005号、
USP4335389号公報等に開示された方式の液体噴
射記録装置は、高速カラー記録が容易である。そ
の出力部の主要部であるインク噴射記録ヘツド
は、記録用の液体を吐出して飛翔的液滴を形成す
る為の吐出口（オリフイス）を高密度に配列する
ことが出来る為に、高解像力を得ることが出来る
と同時に、記録ヘツドとして全体的にはコンパク
ト化が計れ、且つ量産に向くこと、半導体分野に
おいて技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技
術やマイクロ加工技術の長所を十二分に利用する
ことで長尺化が容易であること等の為に、最近と
みに熱い注目を集めている。 上記の液体噴射記録装置の代表的な記録ヘツド
には、オリフイスより液体を吐出して飛翔的液滴
を形成する為の熱エネルギーを発生する手段とし
ての電気熱変換体が設けられている。 該電気熱変換体は、発生する熱エネルギーを効
率よく液体に作用させること、液体への熱作用の
ON−OFF応答速度を高めること等の為に、液体
に直接接触する様に、オリフイスに連通している
熱作用部に設けられる構造とするのが望ましいと
されている。 而乍ら、前記の電気熱変換体は、通電されるこ
とによつて発熱する発熱抵抗体と該発熱抵抗体に
通電する為の一対の電極とで基本的には構成され
ている為に、発熱抵抗体が直に液体に接触する状
態であると、記録用の液体の電気抵抗値如何によ
つては該液体を通じて電気が流れたり、液体を通
じての電気の流れによつて液体自体が電気分解し
たり、或いは発熱抵抗体への通電の際に該発熱抵
抗体と液体とが反応して、発熱抵抗体自体の腐食
による抵抗値の変化、強いては発熱抵抗体の破損
あるいは破壊が起こつたり、更には発熱抵抗体か
ら発生される熱の作用による液体の、望ましくは
気泡の発生を含む液体の急激な状態変化に伴う機
械的衝撃によつて、発熱抵抗体の表面が破損した
り或いは発熱抵抗体の一部に亀裂が生ずる等して
破壊されたりする場合がある。 その為に、従来においては、NiCr等の合金や
ZrB2，HfB2等の金属硼化物等の比較的発熱抵抗
体材料としての特性に優れた無機材料で発熱抵抗
体を構成すると共に、該材料で構成された発熱抵
抗体上に、SiO2等の耐酸化性に優れた材料で構
成された保護層（上部層）を設けることで、発熱
抵抗体が液体に直に接触するのを防止して、前記
の諸問題を解決し、信頼性と繰返し使用耐久性の
向上を計ろうとすることが提案されていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 而乍ら上記の様な構成の電気熱変換体が設けら
れたインク噴射記録ヘツドは、記録用の着色され
た液体として、電気伝導度の比較的低い液体（例
えば液媒体として蒸留水やアルコールを用いたも
の）を使用する場合には、耐酸化性に優れ、繰返
し使用耐久性の点でそれなりに満足の行くもので
はあるが、Naイオン等の含有率が高い為に電気
伝導度の大きな記録用の液体や電解質の液体を使
用する場合には、繰返し使用耐久性、耐経時的変
化性の点で必ずしも充分とは言えなかつた。従つ
て、使用する記録用液体の選択に制約があつて、
殊に多色或いは天然色のカラー記録を行う場合に
は障害となつていた。 又、上記の様に発熱抵抗体上に保護層を設ける
場合においても、例えば層形成に生ずる保護層自
体の欠陥に基づく発熱抵抗体側方向への液体の侵
入を実質上完全に防止することは、再現性、量産
性の点で非常に困難である。況してや、高密度に
多数の熱作用部をその構成の一部とする液流路を
設ける、所謂高密度マルチオリフイス化の場合に
は、少なくとも液流路数だけ電気熱変換体を一度
に設ける必要性から、先の保護層の欠陥によつて
不良となつた電気熱変換体の製造歩留りへの影響
は、製造コストの面も含めて大きな問題である。
従つて、耐液性、使用繰返し性、耐機械的衝撃
性、耐電気化学反応性等に総合的に優れた電気熱
変換体を具備するインク噴射記録ヘツドの開発が
強く望まれている。 本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであ
つて、前記の従来における諸問題の総てを解決し
た優れたインク噴射記録ヘツドを提供することを
主たる目的とする。 本発明の別の目的は、耐液性、耐機械的衝撃
性、繰返し使用性、耐電気化学反応性等に総合的
に優れたインク噴射記録ヘツドを提供することで
ある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明のインク噴射記録ヘツドは、 インクに熱エネルギーを与える熱作用室の複数
と、該複数の熱作用室の夫々に具備されインクに
直接熱エネルギーを与える熱作用面を形成し通電
によつて該熱作用面上のインクに気泡を形成する
ための熱エネルギーを発生する発熱抵抗層を有す
る電気熱変換体と、該複数の熱作用室に連通しイ
ンクを供給するための共通のインク室と、を備
え、インクを吐出して飛翔的液滴を形成するイン
ク噴射記録ヘツドにおいて、 上記電気熱変換体の発熱抵抗層は、Ta又はTa
を35mol％以上含有するTa−Al合金からなり、
上記発熱抵抗層上には、上記熱作用面を形成する
Ta層と、該Ta層と上記発熱抵抗層との間のSi絶
縁層と、を備えた保護層が設けられていることを
特徴とする。 ［作用］ 発熱抵抗層を形成するTa又はTa−Al合金
（Ta：35mol％以上含有）の層は、インク中のイ
オンに対する反応性が比較的低く安定している。
しかもこの安定性は、高温のインク中であつても
維持される。従つて、本発明の発熱抵抗層は、耐
電気化学反応性に特に優れている。熱作用面を形
成する保護層（上側保護層）を形成するTa層は、
靭性も大きいことから機械的強度も大きく、それ
故耐機械的衝撃性（耐キヤビテーシヨン性）及び
燥返し使用性にも優れている。下側保護層を形成
するSi絶縁層は、発熱抵抗層と上側保護層との間
の絶縁性を保つている。この様な本発明のインク
噴射記録ヘツドは、主として電気化学的強度をも
たせるためにTa又はTa−Al合金（Ta：35mol
％以上含有）から形成した発熱抵抗層と、主とし
て物理的強度をもたせるためにTaから形成した
上側保護層と、の相乗効果から、特に熱エネルギ
ーを利用してインクを吐出する場合に極めて優れ
た耐久性を示す。 ［実施態様例］ 以下、本発明を図面に従つて、更に具体的に説
明する。 第１図ａは、本発明のインク噴射記録ヘツドの
主要部のオリフイス側から見た正面部分図、第１
図ｂは、第１図ａを一点鎖線XYで示す部分で切
断した場合の切断面部分図である。 図に示される記録ヘツド１は、その表面に電気
熱変換体２が設けられている基板３を、所定の線
密度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられてい
る溝付板４で覆う様に接合することによつて、オ
リフイス５と液吐出部６が形成された構造を有し
ている。図に示すインク噴射記録ヘツドの場合、
オリフイス５を複数有するものとして示されてい
るが、勿論本発明はこれに限定されるものではな
く、単一オリフイスのヘツドに適用した場合も本
発明の範疇に這入るものである。 液吐出部６は、その終端に液体を吐出して飛翔
する液滴を形成する為のオリフイス５と、電気熱
変換体２より発生される熱エネルギーが液体に作
用して気泡を発生し、その体積の膨張と収縮に依
る急激な状態変化を引起す処である熱作用部７と
を有する。 熱作用部７は、電気熱変換体２の熱発生部８の
上部に位置し、熱発生部８の液体と接触する熱作
用面９をその底面としている。 熱発生部８は、基板３上に設けられた下部層１
０、該下部層１０上に設けられた発熱抵抗層（発
熱抵抗体）１１、該発熱抵抗層１１上に必要に応
じて設けられる上部層１２とで構成される。発熱
抵抗層１１には、熱を発生させる為に該層１１に
通電する為の電極１３，１４がその表面に設けら
れてある。電極１３は、各液吐出部の熱発生部に
共通の電極であり、電極１４は、各液吐出部の熱
発生部を選択して発熱させる為の選択電極であつ
て、液吐出部の流路に沿つて設けられてある。 上部層１２は、発熱抵抗層１１を、使用する液
体から化学的・物理的に保護する為に発熱抵抗層
１１と液吐出部６にある液体とを隔絶すると共
に、液体を通じて電極１３，１４間が短縮するの
を防止する発熱抵抗層１１の保護的機能を有して
いる。 下部層１０は、主に熱流量制御機能を有する。
即ち、飛翔液滴の形成の際には、発熱抵抗層１１
で発生する熱が基板３側の方に伝導するよりも、
熱作用部７側の方に伝導する割合が出来る限り多
くなり、飛翔液滴形成後、詰り発熱抵抗層１１へ
の通電がOFFされた後には、熱作用部７及び熱
発生部８になる熱が速かに基板３側に放出され
て、熱作用部７にある液体及び発生した気泡が急
冷される為に設けられる。 発熱抵抗層１１、基板３との関係において、上
記の様な機能が充分発揮できる様な下部層１０を
設計することによつて、本発明のインク噴射記録
ヘツドはより優れたものとなる。 即ち、飛翔的液滴の形成の際には、熱作用部７
側への熱流量の割合が出来る限り大きく、発熱抵
抗層１１への通電がOFFされた際には、基板３
側への熱流量の割合が出来る限り大きくなる様に
して、液滴吐出エネルギーの高効率化と高熱応答
性及び連続的繰返し液滴吐出性の向上、液滴形成
周波数の向上、液滴の量の均一化、液滴の飛翔方
向の安定化、液滴の初期飛翔スピードの均一化、
及び記録信号に対する応答の忠実性と確実性の向
上を一層効果的に実現させ得る。 本発明のインク噴射記録ヘツドにおける発熱抵
抗層１１は、前記した様に、Ta（タンタル）又は
Taを35mol％以上含有するTa−Al合金の薄層と
して設けられる。 本発明において、発熱抵抗層１１の層厚は、適
切な熱エネルギーが効果的に発生される様に、構
成材料の特性、種類、含有率及び装置自体に要求
される飛翔液滴形成特性等に応じて適宜決められ
るが、好ましくは50Å〜5μ、より好ましくは100
Å〜2μ、最適には300Å〜1μとされるのが望まし
い。 本発明において、Ta−Al合金から発熱抵抗層
１１を形成する場合には、Taの相手金属、即層
１１を形成する場合には、Taの相手金属、即ち
Alの所望面積の片をTaターゲツト上に置いて、
Co−Sputter（共スパツタ）することによつて形
成するのが望ましい。 次に、以降において説明される本発明の実施例
及び比較例において製造されたインク噴射記録ヘ
ツドの製造法及び形態の概要に就て説明する。 先ず、以下の実施例及び比較例に相当する発熱
抵抗体設置基板を以下の要領で作成した。 下部層１０を兼ねたアルミナ基板３の下部層１
０上に発熱抵抗層１１及びアルミニウム電極層を
形成した後、選択エツチングにより例えば幅
40μm、長さ200μmの発熱抵抗体１１−１〜１１
−３…を形成した。又、エツチングにより選択電
極１４及び共通電極１３を形成した。更に、各電
極及び各発熱抵抗体の表面に、必要に応じて保護
層（上部層）１２を積層した。 又、これ等とは別に、ガラス板に複数本の溝
（例えば幅40μm、深さ40μm）と共通インク室
（不図示）となる溝とをマイクロカツターを用い
て切削形成してなる溝付き板４も作成した。 このようにして作成した、発熱抵抗体設置基板
と溝付き板とを、発熱抵抗体と溝との位置合せを
した上で接合し、更に不図示のインク供給部から
共通インク室に液体インクを導入するためのイン
ク導入管（不図示）も接続して記録ヘツドを一体
的に完成した。 更に、この記録ヘツドには前述の選択電極及び
共通電極に接続されているリード電極（共通リー
ド電極、及び選択リード電極）を有するリード基
板が付設された。 上記の構成のインク噴射記録ヘツドに於て、上
部層１２として、SiO21.0μ厚層、Ta0.5μ層厚の
薄層を各発熱抵抗層１１上に積層したものでは、
発泡閾値電圧に対して1.5〜1.9倍の駆動電圧マー
ジンが得られた。このことは、発熱抵抗層１１を
液体に露出させる系の場合に比べて上部層１２を
設けることで一層耐熱性が向上することが示され
る。 この際、上記の上部層１２のない系は発泡閾値
電圧の約1.3倍の駆動電圧マージンが得られ、従
来に較べて優れていることが示される。 基板３としては、上記アルミナ基板の外に、シ
リコンウエハを用い、下部層１０としては、シリ
コンウエハの表面を熱酸化して形成された２〜
5μのSiO2層を用いて同様の評価を行つたが、同
様の良好な結果が得られた。 又、基板３としては、実施例で使用されたもの
の他、ガラス、セラミツクス、耐熱性プラスチツ
ク等も用いることが出来る。 電極材料としては、Alの他に、Al−Cu、Al−
Si等を用いることが出来るが、これ等の材料を用
いる際には電極と液体との間を隔絶する為に、例
えば感光性の耐熱樹脂を硬化させた被膜で熱作用
面の部分を除いて電極及び電極の回りを覆うのが
好ましい。 尚、本発明のインク噴射記録ヘツドは記録用の
液体の選択範囲が広範である為に、所望の色の多
色及び天然色のカラー記録を容易に行うことが出
来る。 実施例及び比較例 前記に説明した構成のインク噴射記録ヘツド
（サンプルNo.１−１〜３−５）（液流路数100、一
液流路当り−電気熱変換体）に就て、一電気熱変
換体当り５×108回のパルス駆動を行つた際の故
障発熱抵抗体数を計数して信頼性の測定を行つ
た。その結果を以下の表に示す。 尚、表において「故障発熱抵抗体数」の「イン
ク」の欄では主として電気化学的強度（耐イオン
性）が示されており、同「蒸留水」の欄では主と
して物理的強度（耐キヤビテーシヨン性）が示さ
れていると考えられる。また、「故障発熱抵抗体
数」の「インク」の欄の「μυ／cm」は、電導度
（比伝導度）の単位である。
【表】
【表】
実施例：サンプルナンバー２−１、３−１、
３−２、３−３
比較例：サンプルナンバー１−１、１−２、
２−２、３−４、３−５
［発明の効果］ 発熱抵抗層を形成するTa又はTa−Al合金
（Ta：35mol％以上含有）の層は、インク中のイ
オンに対する反応性が比較的低く安定している。
しかもこの安定性は、高温のインク中であつても
維持される。従つて、本発明の発熱抵抗層は、耐
電気化学反応性に特に優れている。熱作用面を形
成する保護層（上側保護層）を形成するTa層は、
靭性も大きいことから機械的強度も大きく、それ
故耐機械的衝撃性（耐キヤビテーシヨン性）及び
繰返し使用性にも優れている。下側保護層を形成
するSi絶縁層は、発熱抵抗層と上側保護層との間
の絶縁性を保つている。この様な本発明のインク
噴射記録ヘツドは、主として電気化学的強度をも
たせるためにTa又はTa−Al合金（Ta：35mol
％以上含有）から形成した発熱抵抗層と、主とし
て物理的強度をもたせるためにTaから形成した
上側保護層と、の相乗効果から、特に熱エネルギ
ーを利用してインクを吐出する場合に極めて優れ
た耐久性を示す。 従つて本発明によれば、耐液性、耐機械的衝撃
性、繰返し使用性、耐電気化学反応性等に総合的
に優れたインク噴射記録ヘツドを提供することが
できる。このインク噴射記録ヘツドは、記録信号
に対する応答の忠実性と確実性にも優れ、高解像
度で高品質の画像を高速で記録することができる
ものである。
３−２、３−３
比較例：サンプルナンバー１−１、１−２、
２−２、３−４、３−５
［発明の効果］ 発熱抵抗層を形成するTa又はTa−Al合金
（Ta：35mol％以上含有）の層は、インク中のイ
オンに対する反応性が比較的低く安定している。
しかもこの安定性は、高温のインク中であつても
維持される。従つて、本発明の発熱抵抗層は、耐
電気化学反応性に特に優れている。熱作用面を形
成する保護層（上側保護層）を形成するTa層は、
靭性も大きいことから機械的強度も大きく、それ
故耐機械的衝撃性（耐キヤビテーシヨン性）及び
繰返し使用性にも優れている。下側保護層を形成
するSi絶縁層は、発熱抵抗層と上側保護層との間
の絶縁性を保つている。この様な本発明のインク
噴射記録ヘツドは、主として電気化学的強度をも
たせるためにTa又はTa−Al合金（Ta：35mol
％以上含有）から形成した発熱抵抗層と、主とし
て物理的強度をもたせるためにTaから形成した
上側保護層と、の相乗効果から、特に熱エネルギ
ーを利用してインクを吐出する場合に極めて優れ
た耐久性を示す。 従つて本発明によれば、耐液性、耐機械的衝撃
性、繰返し使用性、耐電気化学反応性等に総合的
に優れたインク噴射記録ヘツドを提供することが
できる。このインク噴射記録ヘツドは、記録信号
に対する応答の忠実性と確実性にも優れ、高解像
度で高品質の画像を高速で記録することができる
ものである。
第１図ａは、本発明の適用されるインク噴射記
録ヘツドの好適な実施態様の１つのオリフイス側
からの正面部分図である。第１図ｂは、第１図ａ
の一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の切断
面部分図である。 １……インク噴射記録ヘツド、２……電気熱変
換体、３……基板、４……溝付板、５……オリフ
イス、６……液吐出部、７……熱作用部、８……
熱発生部、９……熱作用面、１０……下部層、１
１……発熱抵抗層、１２……上部層、１３……共
通電極、１４……選択電極。
録ヘツドの好適な実施態様の１つのオリフイス側
からの正面部分図である。第１図ｂは、第１図ａ
の一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の切断
面部分図である。 １……インク噴射記録ヘツド、２……電気熱変
換体、３……基板、４……溝付板、５……オリフ
イス、６……液吐出部、７……熱作用部、８……
熱発生部、９……熱作用面、１０……下部層、１
１……発熱抵抗層、１２……上部層、１３……共
通電極、１４……選択電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ インクに熱エネルギーを与える熱作用室の複
数と、該複数の熱作用室の夫々に具備されインク
に直接熱エネルギーを与える熱作用面を形成し通
電によつて該熱作用面上のインクに気泡を形成す
るための熱エネルギーを発生する発熱抵抗層を有
する電気熱変換体と、該複数の熱作用室に連通し
インクを供給するための共通のインク室と、を備
え、インクを吐出して飛翔的液滴を形成するイン
ク噴射記録ヘツドにおいて、 上記電気熱変換体の発熱抵抗層は、Ta又はTa
を35mol％以上含有するTa−Al合金からなり、
上記発熱抵抗層上には、上記熱作用面を形成する
Ta層と、該Ta層と上記発熱抵抗層との間のSi絶
縁層と、を備えた保護層が設けられていることを
特徴とするインク噴射記録ヘツド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20720182A JPS5996971A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 液体噴射記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20720182A JPS5996971A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 液体噴射記録装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326631A Division JPH0613220B2 (ja) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | インク噴射記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996971A JPS5996971A (ja) | 1984-06-04 |
| JPH0471711B2 true JPH0471711B2 (ja) | 1992-11-16 |
Family
ID=16535909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20720182A Granted JPS5996971A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 液体噴射記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996971A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990010089A1 (en) * | 1989-02-28 | 1990-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | New non-monocrystalline substance containing iridium, tantalum and aluminum |
| JPH05331394A (ja) | 1992-05-29 | 1993-12-14 | Canon Inc | インクジェット記録方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2106039A (en) * | 1981-08-14 | 1983-04-07 | Hewlett Packard Co | Thermal ink jet printer |
-
1982
- 1982-11-26 JP JP20720182A patent/JPS5996971A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5996971A (ja) | 1984-06-04 |
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