JPH0613220B2 - インク噴射記録ヘッド - Google Patents
インク噴射記録ヘッドInfo
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- JPH0613220B2 JPH0613220B2 JP1326631A JP32663189A JPH0613220B2 JP H0613220 B2 JPH0613220 B2 JP H0613220B2 JP 1326631 A JP1326631 A JP 1326631A JP 32663189 A JP32663189 A JP 32663189A JP H0613220 B2 JPH0613220 B2 JP H0613220B2
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Description
【発明の詳細な説明】 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（液体噴射）
記録ヘッド、殊に熱エネルギーを利用するインク噴射記
録ヘッドに関する。
飛翔的液滴を用いて記録を行うインク噴射（液体噴射）
記録ヘッド、殊に熱エネルギーを利用するインク噴射記
録ヘッドに関する。
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記録ヘッドは、
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（オリフィス）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、記録ヘッド
として全体的にはコンパクト化が計れ、かつ量産に向く
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、最近富
みに熱い注目を集めている。
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記録ヘッドは、
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（オリフィス）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、記録ヘッド
として全体的にはコンパクト化が計れ、かつ量産に向く
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、最近富
みに熱い注目を集めている。
上記の液体噴射記録装置の特徴的な記録ヘッドの一例に
は、オリフィ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
エネルギーを効率良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用に、オリフィ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。
は、オリフィ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
エネルギーを効率良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用に、オリフィ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。
しかしながら、前記の電気熱変換体は通電されることに
よっ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っ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って液体自体
が電気分解したり、或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或は破壊が
起ったり、更には発熱抵抗体から発生される熱作用によ
る液体の、望ましくは蒸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って、発熱抵抗体の表面
が破損したり或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。
よっ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っ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って液体自体
が電気分解したり、或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或は破壊が
起ったり、更には発熱抵抗体から発生される熱作用によ
る液体の、望ましくは蒸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って、発熱抵抗体の表面
が破損したり或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ＺｒＢ
２、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。
２、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。
しかしながら上記の様な構成の電気熱変換体が設けられ
た記録ヘッドを有する液体噴射記録装置は、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
えば液媒体としての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不十分であった。従って、
使用する記録用液体の選択に制約があって殊に多色或は
天然色のカラー記録を行う場合には障害となっていた。
た記録ヘッドを有する液体噴射記録装置は、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
えば液媒体としての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不十分であった。従って、
使用する記録用液体の選択に制約があって殊に多色或は
天然色のカラー記録を行う場合には障害となっていた。
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。ま
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（ノズル）を設ける。所謂高密度マルチオリフ
ィス化の場合には、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る
不良化の電気熱変換体の製造歩留まりへの影響は、製造
コストの面や含めて大きな問題である。
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。ま
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（ノズル）を設ける。所謂高密度マルチオリフ
ィス化の場合には、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る
不良化の電気熱変換体の製造歩留まりへの影響は、製造
コストの面や含めて大きな問題である。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたものであって、前記
従来における諸問題の総てを解決し得る優れたインク噴
射記録ヘッドを提供することを主たる目的とする。
従来における諸問題の総てを解決し得る優れたインク噴
射記録ヘッ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、耐電気化学反応性に優れたインク噴射記録ヘッ
ドを提供することである。
使用性、耐電気化学反応性に優れたインク噴射記録ヘッ
ドを提供することである。
本発明のインク噴射記録ヘッドは、インクに直接エネル
ギーを与える熱作用面を形成し通電によって該熱作用面
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
する発熱抵抗層を具備する電気熱変換体を備え、インク
を吐出して記録を行うインク噴射記録ヘッドにおいて、
前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱作用
面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との
間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されており、
前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ
−Ｎｉ、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌのいずれかの合金で構成さ
れ、該合金のＴａの含有量が２０ｍｏｌ％以上であるこ
とを特徴とする。
ギーを与える熱作用面を形成し通電によって該熱作用面
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
する発熱抵抗層を具備する電気熱変換体を備え、インク
を吐出して記録を行うインク噴射記録ヘッドにおいて、
前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱作用
面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との
間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されており、
前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ
−Ｎｉ、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌのいずれかの合金で構成さ
れ、該合金のＴａの含有量が２０ｍｏｌ％以上であるこ
とを特徴とする。
本発明の別のインク噴射記録ヘッドは、インクに直接エ
ネルギーを与える熱作用面を形成し通電によって該熱作
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具備する電気熱変換体を備え、イ
ンクを吐出して記録を行うインク噴射記録ヘッドにおい
て、前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱
作用面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層
との間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されてお
り、前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｍｏ−Ｎｉ
合金で構成され、該合金のＴａの含有量が４０ｍｏｌ％
以上であることを特徴とする。
ネルギーを与える熱作用面を形成し通電によって該熱作
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具備する電気熱変換体を備え、イ
ンクを吐出して記録を行うインク噴射記録ヘッドにおい
て、前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱
作用面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層
との間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されてお
り、前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｍｏ−Ｎｉ
合金で構成され、該合金のＴａの含有量が４０ｍｏｌ％
以上であることを特徴とする。
本発明の更に別のインク噴射記録ヘッドは、インクに直
接エネルギーを与える熱作用面を形成し通電によって該
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具備する電気熱変換体を備
え、インクを吐出して記録を行うインク噴射記録ヘッド
において、前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、
前記熱作用面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱
抵抗層との間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成さ
れており、前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｗ合
金で構成され、該合金のＴａの含有量が５０ｍｏｌ％以
上であることを特徴とする。
接エネルギーを与える熱作用面を形成し通電によって該
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具備する電気熱変換体を備
え、インクを吐出して記録を行うインク噴射記録ヘッド
において、前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、
前記熱作用面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱
抵抗層との間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成さ
れており、前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｗ合
金で構成され、該合金のＴａの含有量が５０ｍｏｌ％以
上であることを特徴とする。
上記の様な構成とされる本発明のインク噴射記録ヘッド
は、耐繰返し使用性、耐液性、記録信号に対する応答の
忠実性と確実性に優れ、高解像度で高品質の画像を高速
で記録することが出来る。又、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
録を容易に行う事が出来る。
は、耐繰返し使用性、耐液性、記録信号に対する応答の
忠実性と確実性に優れ、高解像度で高品質の画像を高速
で記録することが出来る。又、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
録を容易に行う事が出来る。
特に、保護層として、前記熱作用面を形成するＴａ層
と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との間に介在するＳｉ絶
縁層とを有することで、全体としての前記した各効果の
安定性をより一層向上させることが出来る。
と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との間に介在するＳｉ絶
縁層とを有することで、全体としての前記した各効果の
安定性をより一層向上させることが出来る。
尚、発熱抵抗体を記録用の液体に直に接触する様に電気
熱変換体を構成する場合には、発熱抵抗体より発生され
る熱エネルギーが記録用の液体に有効に作用するので、
電気熱変換体を駆動する為の駆動電圧の閾値が低く、且
つ飛翔液滴の形成を安定的に行うための実際の駆動電圧
も低く省エネルギー化を容易に実現することが出来る。
熱変換体を構成する場合には、発熱抵抗体より発生され
る熱エネルギーが記録用の液体に有効に作用するので、
電気熱変換体を駆動する為の駆動電圧の閾値が低く、且
つ飛翔液滴の形成を安定的に行うための実際の駆動電圧
も低く省エネルギー化を容易に実現することが出来る。
以下、本発明を図面に従って、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ッドの主要
部のオリフィス側から見た正面部分図、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。
部のオリフィス側から見た正面部分図、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。
図で示される記録ヘッド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の表面に、所定の線密度で所
定の幅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って、オリフィス５と液吐出部
６が形成される構造を有している。図に示すインク噴射
記録ヘッドの場合、オリフィス５を複数有するものとし
て示されてあるが、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ィスの記録ヘッドへの適用の場合
も本発明の範疇に入るものである。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
フィス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蒸気泡を発生し、その体積の膨張と
収縮による急激な状態変化を引き起す処である熱作用部
７とを有する。
２が設けられている基板３の表面に、所定の線密度で所
定の幅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って、オリフィス５と液吐出部
６が形成される構造を有している。図に示すインク噴射
記録ヘッドの場合、オリフィス５を複数有するものとし
て示されてあるが、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ィスの記録ヘッドへの適用の場合
も本発明の範疇に入るものである。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
フィス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蒸気泡を発生し、その体積の膨張と
収縮による急激な状態変化を引き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。
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１０、該下
部層１０上に設けられた発熱抵抗層（発熱抵抗体）１
１、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って、液吐
出部の流路に沿って設けられてある。
部層１０上に設けられた発熱抵抗層（発熱抵抗体）１
１、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って、液吐
出部の流路に沿って設けられてある。
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１
３、１４間が短絡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。上部層１２は、蒸気の様な機能
を有するものであるが、インク噴射記録ヘッドにおける
発熱抵抗層１１は、前記した特性を有するものであるか
ら、液体を通じて電極１３、１４間が電気的に短絡する
心配が全くない場合には、必ずしも設ける必要はなく、
又、上記の心配がある場合であっても発熱抵抗層１１上
には設ける必要はなく、電極１３、１４の表面を覆って
やるだけで前記の心配が全面的に解消される。
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１
３、１４間が短絡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。上部層１２は、蒸気の様な機能
を有するものであるが、インク噴射記録ヘッドにおける
発熱抵抗層１１は、前記した特性を有するものであるか
ら、液体を通じて電極１３、１４間が電気的に短絡する
心配が全くない場合には、必ずしも設ける必要はなく、
又、上記の心配がある場合であっても発熱抵抗層１１上
には設ける必要はなく、電極１３、１４の表面を覆って
やるだけで前記の心配が全面的に解消される。
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にある熱が速やかに基板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。
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にある熱が速やかに基板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
機能が十分発揮出来る様な下部層１０を設計することに
よって、本発明のインク噴射記録ヘッドはより優れたも
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。
機能が十分発揮出来る様な下部層１０を設計することに
よって、本発明のインク噴射記録ヘッドはより優れたも
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ッドにおける発熱抵抗層１１
は、前記した様に、Ｔａと遷移金属から選択される少な
くとも１つの元素とを含む合金の薄層として設けられ
る。即ち本発明において、Ｔａ含有合金を形成するＴａ
の相手材料として有効なのは遷移金属である。Ａｌ（ア
ルミニウム）を更に含有していても良い。遷移金属の中
でも、特に周期律第４周期に属する金属では、Ｎｉ（ニ
ッケル）、周期律表第５周期に属する金属では、Ｍｏ
（モリブデン）、周期律表第６周期に属する金属では、
Ｗ（タングステン）を好ましい金属としてあげることが
出来る。
は、前記した様に、Ｔａと遷移金属から選択される少な
くとも１つの元素とを含む合金の薄層として設けられ
る。即ち本発明において、Ｔａ含有合金を形成するＴａ
の相手材料として有効なのは遷移金属である。Ａｌ（ア
ルミニウム）を更に含有していても良い。遷移金属の中
でも、特に周期律第４周期に属する金属では、Ｎｉ（ニ
ッケル）、周期律表第５周期に属する金属では、Ｍｏ
（モリブデン）、周期律表第６周期に属する金属では、
Ｗ（タングステン）を好ましい金属としてあげることが
出来る。
Ｔａ含有合金を構成するこれ等のＴａの相手材料となる
金属は、一種類に限ることなく、所望の特性を最大限に
得る為に二種類以上用いても良い。即ち本発明において
は、Ｔａ含有合金は、２元系、３元系、更には４元系或
はそれ以上の多元系とされても良いものである。Ｔａ含
有合金として３元系以上の多元系とする場合には、周期
律表の同族に属する金属を選択するよりは、異種族の金
属を目的に合わせて選択する方が、種々の物性を有する
金属が得られるので好ましいものである。
金属は、一種類に限ることなく、所望の特性を最大限に
得る為に二種類以上用いても良い。即ち本発明において
は、Ｔａ含有合金は、２元系、３元系、更には４元系或
はそれ以上の多元系とされても良いものである。Ｔａ含
有合金として３元系以上の多元系とする場合には、周期
律表の同族に属する金属を選択するよりは、異種族の金
属を目的に合わせて選択する方が、種々の物性を有する
金属が得られるので好ましいものである。
本発明においてＴａ含有合金として特に好ましく用いら
れる組合せとしては、Ｔａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ、等の２元
系合金、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ、Ｔａ−
Ｗ−Ｎｉ等の３元系合金があげられる。
れる組合せとしては、Ｔａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ、等の２元
系合金、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ、Ｔａ−
Ｗ−Ｎｉ等の３元系合金があげられる。
本発明において、Ｔａ含有合金中に含有されるＴａの含
有率は、相手金属の種類、相手金属が複数の場合はに、
相手金属同志の含有割合等によって本発明の目的に適う
発熱抵抗層１１が得られる様に適宜所望に従って決定さ
れるものであるが、ｍｏｌ％でＴａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ−
Ｎｉ、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌ合金は好ましくは２０ｍｏｌ％
以上、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ合金は好ましくは４０ｍｏｌ％
以上、Ｔａ−Ｗ合金は好ましくは５０ｍｏｌ％以上とさ
れるのが望ましく、上限としては１００ｍｏｌ％未満と
される。
有率は、相手金属の種類、相手金属が複数の場合はに、
相手金属同志の含有割合等によって本発明の目的に適う
発熱抵抗層１１が得られる様に適宜所望に従って決定さ
れるものであるが、ｍｏｌ％でＴａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ−
Ｎｉ、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌ合金は好ましくは２０ｍｏｌ％
以上、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ合金は好ましくは４０ｍｏｌ％
以上、Ｔａ−Ｗ合金は好ましくは５０ｍｏｌ％以上とさ
れるのが望ましく、上限としては１００ｍｏｌ％未満と
される。
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〜５
μ、より好ましくは１００Å〜２μ、最適には３００Å
〜１μとされるのが望ましい。
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〜５
μ、より好ましくは１００Å〜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含有合金から成る発熱抵抗層１１
は、所望面積を有する所望のＴａの相手金属片をＴａタ
ーゲット上に置いて、Ｃｏ−Ｓｕｐｔｔｅｒ（共スパッ
タ）することによって形成されるのが望ましい。
は、所望面積を有する所望のＴａの相手金属片をＴａタ
ーゲット上に置いて、Ｃｏ−Ｓｕｐｔｔｅｒ（共スパッ
タ）することによって形成されるのが望ましい。
次に、以降において説明される本発明の実施例、参考例
或は比較例において製造されたインク噴射記録ヘッドの
製造法及び形態の概要について説明する。
或は比較例において製造されたインク噴射記録ヘッドの
製造法及び形態の概要について説明する。
先ず、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１０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
エッ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、エッ
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。
部層１０を兼ねたアルミナ基板３の下部層１０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
エッ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、エッ
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ッターを用いて切削形成してなる
溝付き板４も作成した。
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ッターを用いて切削形成してなる
溝付き板４も作成した。
この様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
録ヘッドを一体的に完成した。更にこの記録ヘッドに
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。
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
録ヘッドを一体的に完成した。更にこの記録ヘッドに
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ッドにおいて、上部層１
２として、１．０μｍ層厚のＳｉＯ２、０．５μｍ層厚
のＴａ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培の駆動電圧
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較べて上部層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。
２として、１．０μｍ層厚のＳｉＯ２、０．５μｍ層厚
のＴａ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培の駆動電圧
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較べて上部層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培の駆動電圧マージンが得られ、従来に比べて優
れていることが示される。
１．３培の駆動電圧マージンが得られ、従来に比べて優
れていることが示される。
基板３としては上記の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２〜５μｍのＳｉＯ２層を用
いて同様の評価を行ったが、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、セラミックス、耐熱プラスチック等も用い
ることが出来る。
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２〜５μｍのＳｉＯ２層を用
いて同様の評価を行ったが、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、セラミックス、耐熱プラスチック等も用い
ることが出来る。
電極材料としては、Ａｌの他に、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓ
ｉ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。
ｉ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。
実施例 前記に説明した構成のインク噴射記録ヘッド（サンプル
NO.１−１〜１４−４）（液流路数１００、一流路当り
一電気熱変換体）について、一電気熱変換体当たり５×
１０８回パルス駆動を行った際の故障発熱抵抗体数を計
数して信頼性の測定を行った。その結果を以下の表に示
す。尚、表において、サンプルNO.４−１〜３、５−１
〜２、６−１〜３、７−１〜３、８−１〜３が本発明の
実施例、サンプルNO.１−１、２−１、５−３が本発明
の比較例、それ以外が参考例である。
NO.１−１〜１４−４）（液流路数１００、一流路当り
一電気熱変換体）について、一電気熱変換体当たり５×
１０８回パルス駆動を行った際の故障発熱抵抗体数を計
数して信頼性の測定を行った。その結果を以下の表に示
す。尚、表において、サンプルNO.４−１〜３、５−１
〜２、６−１〜３、７−１〜３、８−１〜３が本発明の
実施例、サンプルNO.１−１、２−１、５−３が本発明
の比較例、それ以外が参考例である。
第１図（ａ）は本発明の適用されるインク噴射記録ヘッ
ドの好適な実施態様の１つのオリフィス側からの正面部
分図、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の一点鎖線ＸＹ示
す部分で切断した場合の切断部分図である。 １……インク噴射記録ヘッド、 ２……電気熱変換体、 ３……基板、 ４……溝付き板、 ５……オリフィス、 ６……液吐出部、 ７……熱作用部、 ８……熱発生部、 ９……熱作用面、 １０……下部層、 １１……発熱抵抗層、 １２……上部層、 １３……共通電極、 １４……選択電極。
ドの好適な実施態様の１つのオリフィス側からの正面部
分図、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の一点鎖線ＸＹ示
す部分で切断した場合の切断部分図である。 １……インク噴射記録ヘッド、 ２……電気熱変換体、 ３……基板、 ４……溝付き板、 ５……オリフィス、 ６……液吐出部、 ７……熱作用部、 ８……熱発生部、 ９……熱作用面、 １０……下部層、 １１……発熱抵抗層、 １２……上部層、 １３……共通電極、 １４……選択電極。
Claims (15)
- 【請求項１】インクに直接エネルギーを与える熱作用面
を形成し通電によっ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具備
する電気熱変換体を備え、インクを吐出して記録を行う
インク噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱作用
面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との
間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されており、 前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｍｏ、Ｔａ−Ｗ
−Ｎｉ、Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌのいずれかの合金で構成さ
れ、該合金のＴａの含有量が２０ｍｏｌ％以上であるこ
とを特徴とするインク噴射記録ヘッド。 - 【請求項２】前記発熱抵抗層は、共スパッタにより形成
されている特許請求の範囲第１項に記載のインク噴射記
録ヘッド。 - 【請求項３】前記発熱抵抗層の厚みは５０Å〜５μであ
る特許請求の範囲第１項に記載のインク噴射記録ヘッ
ド。 - 【請求項４】前記発熱抵抗層の厚みは１００Å〜２μで
ある特許請求の範囲第３項に記載のインク噴射記録ヘッ
ド。 - 【請求項５】前記発熱抵抗層の厚みは３００Å〜１μで
ある特許請求の範囲第４項に記載のインク噴射記録ヘッ
ド。 - 【請求項６】インクに直接エネルギーを与える熱作用面
を形成し通電によっ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具備
する電気熱変換体を備え、インクを吐出して記録を行う
インク噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱作用
面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との
間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されており、 前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｍｏ−Ｎｉ合金
で構成され、該合金のＴａの含有量が４０ｍｏｌ％以上
であることを特徴とするインク噴射記録ヘッド。 - 【請求項７】前記発熱抵抗層は、共スパッタにより形成
されている特許請求の範囲第６項に記載のインク噴射記
録ヘッド。 - 【請求項８】前記発熱抵抗層の厚みは５０Å〜５μであ
る特許請求の範囲第６項に記載のインク噴射記録ヘッ
ド。 - 【請求項９】前記発熱抵抗層の厚みは１００Å〜２μで
ある特許請求の範囲第８項に記載のインク噴射記録ヘッ
ド。 - 【請求項１０】前記発熱抵抗層の厚みは３００Å〜１μ
である特許請求の範囲第９項に記載のインク噴射記録ヘ
ッド。 - 【請求項１１】インクに直接エネルギーを与える熱作用
面を形成し通電によっ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具
備する電気熱変換体を備え、インクを吐出して記録を行
うインク噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換体の前記発熱抵抗層上には、前記熱作用
面を形成するＴａ層と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗層との
間のＳｉ絶縁層と、を備えた保護層が形成されており、 前記電気熱変換体の発熱抵抗層はＴａ−Ｗ合金で構成さ
れ、該合金のＴａの含有量が５０ｍｏｌ％以上であるこ
とを特徴とするインク噴射記録ヘッド。 - 【請求項１２】前記発熱抵抗層は、共スパッタにより形
成されている特許請求の範囲第１１項に記載のインク噴
射記録ヘッド。 - 【請求項１３】前記発熱抵抗層の厚みは５０Å〜５μで
ある特許請求の範囲第１１項に記載のインク噴射記録ヘ
ッド。 - 【請求項１４】前記発熱抵抗層の厚みは１００Å〜２μ
である特許請求の範囲第１３項に記載のインク噴射記録
ヘッド。 - 【請求項１５】前記発熱抵抗層の厚みは３００Å〜１μ
である特許請求の範囲第１４項に記載のインク噴射記録
ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326631A JPH0613220B2 (ja) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | インク噴射記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326631A JPH0613220B2 (ja) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | インク噴射記録ヘッド |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20720182A Division 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 |
|---|---|---|---|
| JP2006879A Division JP2505900B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | インク噴射記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192950A JPH02192950A (ja) | 1990-07-30 |
| JPH0613220B2 true JPH0613220B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=18189953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326631A Expired - Lifetime JPH0613220B2 (ja) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | インク噴射記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613220B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5727768A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-15 | Hitachi Ltd | Heat-sensitive recording head |
| JPS57169364A (en) * | 1981-04-14 | 1982-10-19 | Canon Inc | Liquid drop injecting device |
-
1989
- 1989-12-16 JP JP1326631A patent/JPH0613220B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02192950A (ja) | 1990-07-30 |
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