JPH0584910A

JPH0584910A - 液体噴射記録ヘツド

Info

Publication number: JPH0584910A
Application number: JP24734591A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Murakami; 圭一村上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】記録ヘッドの頻雑な繰り返し使用、長時間の
連続使用において、保護層の耐久性を増やす。【構成】記録液を吐出させるための液体吐出口と、記
録液に吐出エネルギーを供給するための熱エネルギー発
生手段と、該熱エネルギー発生手段上に設けられた保護
層とを有し、該熱エネルギー発生手段が発熱抵抗層２と
発熱抵抗層２に電気的に接続する少なくとも一対の配線
電極３とからなる液体噴射記録ヘッドにおいて、前記保
護層４が少なくとも２層以上設けられ、最上部の保護層
下の少なくとも一層の保護層４０１に凹部を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録ヘッドに
関し、さらに詳細には、液体噴射記録方式に用いる記録
液を噴射し記録液の飛翔液滴を形成させるための液体噴
射記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録法（液体噴射記録
法）は、記録時における騒音の発生が無視し得る程度に
極めて小さくかつ高速記録が可能であり、しかも普通紙
に特別な定着処理を必要とせずに記録の行える点におい
て最近関心を集めている。

【０００３】その中で、例えば特開昭５４−５１８３７
号公報、ドイツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号公
報に記載されている液体噴射記録法は、熱エネルギーを
液体に作用させて、液滴吐出のための原動力を得るとい
う点において、他の液体噴射記録法とは、異なる特徴を
有している。

【０００４】すなわち、上記の公報に開示されている記
録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻な体積
の増大を伴う状態変化を起こし、該状態変化に基づく作
用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスより液体
が吐出されて、飛翔液滴が形成され、該液滴が被記録部
材に付着し記録が行われるという特徴がある。

【０００５】ことに、ＤＯＬＳ２８４３０６４号公報
に開示されている液体噴射記録法は、いわゆるｄｒｏｐ
−ｏｎｄｅｍａｎｄ記録法に極めて有効に適用され
るばかりではなく、記録ヘッド部をｆｕｌｌｌｉｎｅ
タイプで高密度マルチオリフィス化された記録ヘッドが
容易に具現化できるので、高解像度、高品質の画像を高
速で得られるという特徴を有している。

【０００６】上記の記録法に適用される装置の記録ヘッ
ド部は、液体を吐出するために設けられたオリフィス
と、該オリフィスに連通し、液滴を吐出するための熱エ
ネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の
一部とする液流路と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。

【０００７】そして、この電気熱変換体は、一対の電極
と、これ等電極に接続し、これ等の電極間に発熱する領
域（熱発生部）を有する発熱抵抗層とを具備している。
上記一対の電極は、一般に、選択電極と共通電極とから
なり、これ等電極間に通電することにより上述したオリ
フィスから液適を吐出するための熱エネルギーが前記熱
発生部より発生される。

【０００８】これ等熱発生部上および少なくとも記録ヘ
ッド内の液体が流れるもしくは滞留する領域下に設けら
れた電極上には、通常、保護層が設けられている。この
保護層は、これ等電極および熱発生部を形成している発
熱抵抗層を、それ等の上部にある液体から化学的、物理
的に保護すると共に、その液体を通じて起こる前記電極
間の短絡および同種電極、殊に選択電極間のリークを防
止し、さらに液体と電極とが接触し、これに通電するこ
とによって起こる電極の電蝕を防止するために設けられ
る。

【０００９】上記保護層は、設けられる場所によって要
求される特性が各々異なり、例えば熱発生部上において
は、耐熱性、耐液性、液浸透防止性、熱伝導
性、酸化防止性、絶縁性および耐破傷性に優れて
いることが要求され、熱発生部以外の領域においては熱
的条件では緩和されるが液浸透防止性、耐液性、絶縁性
および耐破傷性には充分優れていることが要求される。

【００１０】しかしながら、上記の〜の特性の総て
を所望通りに満足する保護層を一層のみで、しかも熱発
生部上および電極上のすべてを覆うことのできる単一の
保護層用材料は、今のところなく、実際の記録ヘッドに
おいては、その設けられる場所によって要求される特性
を互いに補い合う種々の材料を選択し、それ等の材料か
らなる複数の層で保護層を形成させている。このような
多層から成る保護層では、新たに、積層された各重なり
合う層の間の接着力が十分に強く、記録ヘッドの製造過
程および実際の使用期間にわたって、層間での剥離や浮
き上がりなどの接着力の低下による故障が生じないこと
が要求される。

【００１１】他方、これ等とは別に、マルチオリフィス
化タイプの液体噴射記録ヘッドの場合には、基板上に多
数の微細な電気熱変換体を同時に形成するために、製造
過程において、基板上では各層の形成と、形成された層
の一部除去の繰返しが行われ、保護層が形成される段階
では、保護層の形成されるその表面はステップエッジ部
（段差部）のある微細な凹凸状となっているので、この
段差部における保護層の被覆性（Ｓｔｅｐｃｏｖｅｒ
ａｇｅ性）が重要となっている。つまり、この段差部の
被覆性が悪いと、その部分での液体の浸透が起こり、電
蝕あるいは電気的絶縁破壊を起こす誘因となる。また、
形成される保護層がその製造法上において欠陥部の生ず
る確率が少なくない場合には、その欠陥部を通じて、液
体の浸透が起こり、電気熱変換体の寿命を著しく低下さ
せる要因となっている。

【００１２】これ等の理由から、保護層は、段差部にお
ける被覆性が良好であること、形成される層にピンホー
ル等の欠陥の発生する確率が低く、発生しても実用上無
視し得る程度あるいはそれ以上に少ないことがさらに要
求される。

【００１３】特に熱作用面においては、一秒間に数千回
の高温と低温の間の激しい温度変化のサイクルが繰り返
される過酷な条件下にあると共に、熱作用面上の液体
は、高温時には気化し液体中に気泡を生じさせ、液流路
内の圧力を高め、また温度の低下に伴って気化した液体
が凝縮して気泡が消滅するに従って液流路内の圧力が低
下するという圧力変化が繰り返され、これ等によって生
じる機械的ストレスが常に加えられている。このため、
少なくとも熱発生部上面を覆うように設けられる保護層
には、特に機械的ストレスに対する耐衝撃性と保護層を
構成する複数の層間の接着性に優れていることが要求さ
れる。

【００１４】しかしながら、従来の液体噴射記録ヘッド
においては、上記の諸要求を充分に満たすことができ
ず、特に熱発生部上面に設けられた多層からなる保護層
の多層間での剥離を長時間の液体噴射記録装置の使用に
際し防ぐことができず、そのような剥離を起こすことが
しばしばであった。また、記録ヘッドの製造工程、例え
ば保護層に保護された電気熱変換体の設けられた基板上
に液流路を形成する工程、記録ヘッドを分離するために
あるいはオリフィスを形成するために記録ヘッドを切断
する工程等において、保護層を形成する複数の層間での
接着性が低下したり、その層間での剥離が生じ易かっ
た。一方、保護層の設けられる場所によって要求される
前述した特性を充分満足させるように保護層を設計する
ことを優先させたり、保護層を積層する際の微妙な条件
のばらつき等によって形成された保護層の各層の厚さの
バランスがくずれ、各層間の接着性が十分でなくなるこ
とも多かった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みなされたものであって、記録ヘッドの頻繁な繰
返し使用、長時間の連続使用において、耐久性に優れ、
長期に亘って安定的に良好な液滴を形成することのでき
る液体噴射記録ヘッドを提供することを主たる目的とす
る。

【００１６】また、本発明の別の目的は、製造加工上に
おける信頼性の高い液体噴射記録ヘッドを提供すること
にある。

【００１７】さらに、本発明の目的は、マルチオリフィ
ス化した場合にも製造歩留まりの高い液体噴射記録ヘッ
ドを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の液体噴射記録ヘッドは、記録液を吐
出させるための液体吐出口と、前記記録液に吐出エネル
ギーを供給するための熱エネルギー発生手段と、該熱エ
ネルギー発生手段上に設けられた保護層とを有し、前記
熱エネルギー発生手段が発熱抵抗層と該発熱抵抗層に電
気的に接続する少なくとも一対の配線電極とからなる液
体噴射記録ヘッドにおいて、前記保護層が少なくとも２
層以上設けられ、最上部の保護層下の少なくとも一層の
保護層に凹部が設けられていることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明によれば、少なくとも２層以上の保護層
が設けられ、最上部の保護層下の少なくとも一層の保護
層に凹部を設けたことにより、保護層間の接合面積を増
大させ、くい込みによる接合力を強化し、機械的ストレ
スに対する耐衝撃性を増加させることができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説
明する。

【００２１】図１（ａ）は、液体噴射記録ヘッドの熱発
生部付近の平面部分図、図１（ｂ）は図１（ａ）に一点
鎖線Ｘ−Ｙで示す部分で切断した場合の切断部分図であ
る。

【００２２】図１において、基板１はシリコン、ガラ
ス、セラミックス等で形成される支持体１０１と、該支
持体１０１上にＳｉＯ₂ 等よりなる下部層１０２とを具
備している。

【００２３】下部層１０２は、主に熱発生部６より発生
する熱の支持体１０１側への流れを制御する層として設
けられるもので、熱作用面５において液体に熱エネルギ
ーを作用させる場合には、熱発生部６より発生する熱が
熱作用面５側により多く流れるようにし、電気熱変換体
７への通電がＯＦＦされた際には、熱発生部６に残存し
ている熱が、支持体１０１側に速やかに流れるように構
成材料の選択と、その層厚の設計が成される。下部層１
０２を構成する材料としては、先に挙げたＳｉＯ₂ の他
に酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウム等の金属酸化物に代表される無機
質材料が挙げられる。

【００２４】基板の上部には、発熱抵抗層２が積層さ
れ、さらにその上部に電極層３が積層される。これ等発
熱抵抗層２および電極層３は、フォトエッチング法等に
より所望する形状を残して基板１上から選択的に除去さ
れる。熱発生部６においては、図１に示すように、電極
層３は、その端部が所定の距離を持って対向するように
発熱抵抗層２上より除去されてパターニングされる。こ
の電極層３の除去された発熱抵抗層２の部分が電極層３
に通電することによって熱を発生する領域（熱発生部
６）となる。

【００２５】発熱抵抗層２を構成する材料は、通電され
ることによって、所望通りの熱が発生するものであれば
大概のものが採用され得る。

【００２６】そのような材料の中では、殊に金属硼化物
を優れたものとして挙げることができるが、その中でも
最も特性の優れているのが硼化ハフニウムであり、次い
で硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化バナジウム、
硼化ニオブの順となっている。

【００２７】発熱抵抗層２の層厚は、単位時間当りの発
熱量が所望通りとなるように、その面積、材質および熱
作用部の形状および大きさ、さらには実際面での消費電
力等に従って決定されるものであるが、好ましくは０．
００１〜５μｍ、より好ましくは０．０１〜１μｍとさ
れる。

【００２８】電極層３を構成する材料としては、通常使
用されている電極材料の多くのものが有効に使用され、
具体的には例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等の
金属が挙げられる。

【００２９】発熱抵抗層２および電極３が形成された基
板１の表面にはさらに、上部として保護層４が積層され
る。

【００３０】この保護層４は、図１に示した本発明の保
護層では、第１の保護層（以下、単に第１層と略記す
る）４０１、第２の保護層（以下、単に第２層と略記す
る）４０１からなる２層構造より構成されている。

【００３１】保護層４は、熱発生部６上に設けられる保
護層として前述した特性を有し、かつ基板１との接着性
および保護層４を形成する各層間の接着性を考慮し、各
層の材料が選択され構成される。

【００３２】保護層４の最下部層として積層される第１
層４０１は、主に発熱抵抗層２上に一対に対置して設け
られた電極３間の絶縁性を保つために設けられる。

【００３３】この第１層４０１を構成する材料として
は、絶縁性に優れかつ比較的熱伝導性および耐熱性にも
優れ、また基板１との接着性のある例えば、ＳｉＯ₂ 等
の無機酸化物やＳｉ₃ Ｎ₄ 等の無機窒化物等の無機質絶
縁材料が挙げられる。

【００３４】第１層４０１を構成する材料としては、上
記した無機質材料の他に酸化チタン、酸化バナジウム、
酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化タン
グステン、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニ
ウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化マンガン
等の遷移金属酸化物、さらに酸化アルミニウム、酸化カ
ルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化シ
リコン、等の金属酸化物およびそれらの複合体、窒化シ
リコン、窒化アルミニウム、窒化ボロン、窒化タンタル
等高抵抗窒化物およびこれら酸化物、窒化物の複合体、
さらにアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の
半導体などバルクでは、低抵抗であってもスパッタリン
グ法、ＣＶＤ法、蒸着法、気相反応法、液体コーティン
グ法等の製造過程で高抵抗化し得る薄膜材料を挙げるこ
とができ、その層厚としては、好ましくは０．１〜５μ
ｍ、より好ましくは０．２〜３μｍ、特に好ましくは
０．５〜３μｍとされるのが望ましい。

【００３５】保護層４の上部層として積層される第２層
４０２は、熱発生部６に対応してその上部に設けられる
液流路の液体と直接接触する部位にあり、熱作用面５を
形成しており、その主な役割は、主に保護層４に液浸透
防止性、耐液性および機械的強度の補強を付与すること
にある。

【００３６】この第２層４０２を構成する材料は、粘り
があって比較的機械的強度に優れ、熱伝導性、耐液性及
び液浸透防止性にも優れた材料であり、このような材料
としては、例えばＳｃ，Ｙ等の周期律表第III _a 族の元
素、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆなどの第IV_a 族の元素、Ｔａ，
Ｖ，Ｎｂ等の第Ｖ_a 族の元素、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ等の第VI
_a 族の元素、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の第VIII族の元素等か
らなる金属；Ｔｉ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｗ，Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ
ｉ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｗ，Ｆｅ−Ｔｉ，
Ｆｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒなどの上記
金属の合金；Ｔｉ−Ｂ，Ｔａ−Ｂ，Ｈｆ−Ｂ，Ｗ−Ｂな
どの上記金属の硼化物；Ｔｉ−Ｃ，Ｚｒ−Ｃ，Ｖ−Ｃ，
Ｔａ−Ｃ，Ｍｏ−Ｃ，Ｎｉ−Ｃなどの上記金属の炭化
物；Ｍｏ−Ｓｉ，Ｗ−Ｓｉ，Ｔａ−Ｓｉなどの上記金属
のケイ化物；Ｔｉ−Ｎ，Ｎｂ−Ｎ，Ｔａ−Ｎなどの上記
金属の窒化物が挙げられる。第２層は、これらの材料を
用いて蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の手法に
より形成することができ、その膜厚としては、好ましく
は０．０１〜５μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ、
特に好ましくは０．２〜３μｍとされるのが望ましい。

【００３７】このような材料で構成された第２層４０２
を保護層４の表面に設けることによって熱作用面５にお
いて、液体吐出の際に生ずるキャビテーション作用から
のショックを充分吸収することができ、熱発生部の寿命
を格段に延ばす効果がある。

【００３８】保護層の第１層４０１には、凹部が熱作用
面を除く領域に設けられている。

【００３９】本実施例の第１層の凹部の役割りは、第１
層４０１と第２層４０２との接合面積を増大させ、第２
層４０２の第１層４０１のくい込みによる接合力を強化
することにより、第１層４０１と第２層４０２との接着
性を強固にすることにある。

【００４０】凹部の形成は、フォトエッチング法により
行われる。

【００４１】凹部のへこみ量であるエッチング深さは、
接着性の観点からは深い方が望ましいが、保護層に要求
される耐液性、絶縁性、耐破損性等の特性を劣化させる
ことのない範囲内に設定される。

【００４２】エッチング深さは、好ましくは、凹部を形
成する保護層、本実施例においては第１層４０１の膜厚
の１／２以下、上層の保護層、本実施例においては第２
層４０２の膜厚の１／２以下とすることが望ましい。

【００４３】熱作用面に凹部を形成した場合、吐出特
性、耐久性等に影響を与えるので好ましくなく、また、
配線の段差部付近に凹部を形成した場合、絶縁性、耐久
性等に影響を与えるので好ましくない。

【００４４】従って、熱作用面、配線の段差部付近以外
に凹部を設けるのが良い。凹部の形状、寸法等について
は、保護膜に要求される特性を劣化させることのない範
囲内で設定することができる。

【００４５】接着性の観点からは、微細で高密度に凹部
を形成するのが有利である。さらに、上層の保護層の被
覆性の観点からは凹部の形状は円形で、大きさは１μｍ
以上とするのが好ましい。

【００４６】保護層は、２層である必要はなく、３層以
上の保護層についても、接着性の強化が要求される保護
層間について下層の保護層に凹部を形成すれば良い。

【００４７】従って、保護層が多層の場合、凹部を形成
する保護層は１層である必要はなく、必要に応じ選択で
きる。

【００４８】さらに、図１に示したような保護層４によ
って保護された電気熱変換体により形成される熱発生部
の設けられた基板上に、その熱発生部に対応した液流路
とオリフィスを形成することにより本発明の液体噴射記
録ヘッドが完成される。

【００４９】図２は、完成された液体噴射記録ヘッドの
一実施例態様例の模式的分解斜視図である。

【００５０】この記録ヘッドは、基板２０１上に、感光
性樹脂ドライフィルムを積層し、所定のパターンマスク
による露光、現像を行い基板上の熱発生部に対応した流
路壁２０３、共通液室２０５を設け、さらに、ガラス
板、プラスチック板等からなるオリフィス２０８を有す
る天板２０７をエポキシ系接着剤を使用して、流路壁上
に積層接着して完成されたものである。この記録ヘッド
では、熱作用面を有する液流路２０２の天井部分に、熱
作用面に相対してオリフィスが設けられている。

【００５１】同様の方法で作製された他の一実施例態様
例の液体噴射記録ヘッドの模式的透視図を図３に示す。
この記録ヘッドでは、液流路３０４の方向上にオリフィ
ス３０２が設けられ、インク供給口３０６より供給され
共通液室３０５で貯蔵されたインクが、熱発生部３０３
より発生される熱エネルギーによってオリフィス３０２
から吐出され、記録紙上等に付着して記録が行われるも
のである。

【００５２】実施例Ｓｉウェハを熱酸化法により、５μｍの厚さのＳｉＯ₂
膜を形成し基板１とした。基板１にスパッタリング法に
より発熱抵抗層２として１５００Å膜厚のＨ_fＢ₂ を形
成し、続いて電子ビーム蒸着法により５０Å膜厚のＴｉ
層，５０００Å膜厚の電極としてのＡｌ層３を連続的に
堆積した。

【００５３】フォトリソグラフィー工程により所定のパ
ターンのＡｌ層３を形成し、熱作用面の大きさは幅３０
μｍ，長さ１５０μｍとした。発熱抵抗層とＡｌ電極と
の抵抗は合計で１５０Ωであった。

【００５４】次に、基板１の全面上にＳｉＯ₂ をハイレ
ートスパッタリング法により２．５μｍの厚さに積層し
た。ＳｉＯ₂ 層４０１をフォトリソグラフィー工程によ
り所定のパターンを形成した。凹部のパターンは、円径
で２μｍφ，深さ０．３μｍのものを、熱作用面，配線
段差部を除いた領域に、１０μｍピッチで配置した。

【００５５】この円形の凹部は以下のようにして形成す
ることができる。まず、ＳｉＯ₂ 上にフォトレジスト
（商品名：ＯＦＰＲ−８００、東京応化社製）に膜厚が
２μｍとなるように塗布しプリベークして、このプリベ
ークされた塗布膜に対して常法により、マスクを介して
露光、現像、およびポストベーキングを実施した。プリ
ベークの条件は９０℃において３０分間かけて行った、
露光はマスクを介して１０ｍＪ／ｃｍ² の紫外線を照射
した。現像は２５℃において１分間かけて実施した。ポ
ストベーキングは１４０℃において３０分間の条件のも
とで行った。

【００５６】次いで、リアクティブエッチングを行い、
フォトレジストを除去してパターニングを完了した。こ
のリアクティブの条件は、高周波電力：５００Ｗ、エッ
チング時間：１０分、ベース圧力：１×１０^-3Ｐａ以
下、エッチングガス：ＣＦ₄ 、エッチングガス圧：３Ｐ
ａであった。このようにして円形の凹部を形成した。

【００５７】次に、ＳｉＯ₂ 層からなる第１層４０１上
に第２層４０２であるＴａ層を厚さ６０００Åにスパッ
タリング法により堆積し、保護層を完成させた。

【００５８】このようにして形成された基板上に厚さ５
０μｍの感光性樹脂ドラムを積層し、所定のパターンマ
スクによる露光、現像を行い基板上の熱発生部に対応し
た液流路と共通液室とを設け、さらに、エポキシ系接着
剤に使用して、ガラス製天板を積層し、図３に示される
ような液体噴射記録ヘッドを作製した。

【００５９】比較例ＳｉＯ₂ に凹部のパターンを形成させることを除いて、
前述した実施例と同様にして、液体噴射記録ヘッドを製
造した。

【００６０】比較実験実施例と比較例で夫々１００個ずつの液体噴射記録ヘッ
ドを製造し、実際に液体の吐出を行い吐出耐久試験を実
施し耐久性を比較した。

【００６１】なお、発熱抵抗体に印加する電圧は、液体
噴射を行うのに必要最小限の電圧を測定し、その電圧に
１．１５を乗じたものとした。また、パルス幅は８μｓ
ｅｃ，パルス周波数は１ＫＨｚであった。その結果、実
施例に係る液体噴射記録ヘッドの保護膜を構成する各層
間の剥離による故障は発生しなかった。

【００６２】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００６３】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００６４】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００６５】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００６６】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００６７】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００６８】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００６９】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００７０】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも２層以上の保護層が設けられ、最上部の保護
層下の少なくとも一層の保護層に凹部を設けたことによ
り、保護層間の接合面積を増大させ、くい込みによる接
合力を強化し、機械的ストレスに対する耐衝撃性を増加
させることができる。

【００７２】また、本発明によれば、複数の保護層が強
い接着力で積層されているので、記録ヘッドを繰り返し
使用や長時間の連続使用に際し、保護層の各層間の剥離
等の故障は発生せず、良好な液滴を安定的に吐出するこ
とができ、信頼性が高まり歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドの基板上に設けら
れた熱発生部付近の平面図および切断面図である。

【図２】本発明の液体噴射記録ヘッドの一実施態様例の
模式的分解斜視図である。

【図３】本発明の液体噴射記録ヘッドの一実施態様例の
模式的透視図である。

【符号の説明】

１基板２発熱抵抗層３電極層４保護層５熱作用面６熱発生部７電気熱変換体１０１基板支持体１０２下部層２０１，３０１基板２０２，３０４液流路２０３流路壁２０４連通孔２０５，３０５共通液室２０６第２の共通液室２０７，３０７天板２０８，３０２オリフィス３０３熱発生部３０６インク供給口４０１第１層４０２第２層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録液を吐出させるための液体吐出口
と、前記記録液に吐出エネルギーを供給するための熱エ
ネルギー発生手段と、該熱エネルギー発生手段上に設け
られた保護層とを有し、前記熱エネルギー発生手段が発
熱抵抗層と該発熱抵抗層と電気的に接続する少なくとも
一対の配線電極とからなる液体噴射記録ヘッドにおい
て、前記保護層が少なくとも２層以上設けられ、最上部
の保護層下の少なくとも一層の保護層に凹部が設けられ
ていることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。