JPS61284451A - 液体噴射記録ヘツド及び液体噴射記録装置 - 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及び該記録ヘッドを搭載し
た液体噴射記録装置に関する。

［従来の技術］ 現在知られている各種の記録法のなかでも、記録時に騒
音の発生がほとんどないノンインパクト記録方式であっ
て且つ高速記録が可俺であり、しかも普通紙に特別の定
着処理を必要とせずに記録の行なえるいわゆるインクジ
ェット記録法は、極めて有用な記録方式であると認めら
れている。このインクジェット記録法については、これ
までにも様々な方式が提案され改良が加えられて商品化
されたものもあれば現在もなお実用化への努力が続けら
れているものもある。

インクジェット記録法は、インクと称される記録液の液
滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を種々の作用原理で飛翔させ、そ
れを紙等の被記録部材に付着させて記録を行なうもので
ある。

そして１本件出願人もかかるインクジェット記録法に係
わる新規方式について既に提案を行なっている。この新
規方式は特開昭５２−１１８７９８号公報において提案
されており、その基本原理は次に概説する通りである。

つまり、このインクジェット記録方式は、記録液を収容
することのできる作用室中に導入された記録液に対して
情報信号として熱的パルスを与え、これにより記録液が
蒸気泡を発生し自己収縮する過程で生ずる作用力に従っ
て前記作用室に連通せる吐出口より前記記録液を吐出し
て小液滴として飛翔せしめ、これを被記録部材に付着さ
せて記録を行なう方式である。

ところで、この方式は高密度マルチアレー構成にして高
速記録、カラー記録に適合させやすく、実施装置の構成
が従来のそれに比べて簡略であるため、記録ヘッドとし
て全体的にはコンパクト化が図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利点があり、適用範
囲の広い方式である。

上記液体噴射記録装この特徴的な記録ヘッドには、吐出
口より液体を吐出して飛翔的液滴を形成する手段として
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０Ｎ−ＯＦＦ応
答速度を高めること等のために、液体に直接接触する様
に吐出口が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た
めの一対の電極とで基本的には構成されているために、
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、ある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１発熱抵抗体自体の
腐食による抵抗値の変化や発熱抵抗体の破損あるいは破
壊が起こったり、更には発熱抵抗体から発生される熱の
作用による熱の作用による液体の蒸気泡の発生から自己
消滅に至る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、ある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った。

そのために、従来においては、ＮｉＣｒ等の合金やＺｒ
Ｂ２．ＨｆＢ２等の金属ホウ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５ｉ０
２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緑返し使用
耐久性の向上を図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
満足のいくものであるが、Ｈａイオン等の含有率が高く
電気伝導度の大きな記録用の液体や電界質の液体を使用
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、ことに多色あるいは天然色のカシ−記
録を行なう場合には障害となっていた。

また、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、例えば層形成時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。いわゆる高密度マル
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。また、前記
保護層の存在により熱応答性が犠牲になるという問題も
ある。更に、保護層の存在により所定の電気信号に対す
る発熱応答性が犠牲になっている。従って、保護層がな
く、記録用の液体に発熱抵抗体が直に接触する状態であ
っても、耐熱性、耐酸化性、耐機械的衝撃性、耐電気化
学反応性、熱応答性に優れた電気熱変換体をＡ＠する液
体噴射記録装置の開発が広く望まれている。

［発明の目的］ 本発明は、上記の諸点に鑑みてなされたものであって、
前記の従来における諸問題を解決した優れた液体噴射記
録ヘッド及び該記録ヘッドを搭載した液体噴射記録装置
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、特に化学的安定性が高く、耐電気
化学反応性、耐酸化性に優れ、且つ耐機械的衝撃性、耐
熱性にも優れ、更に保護層をなくずことにより熱応答性
を向丑させ得る発熱抵抗体を具備した液体噴射記録ヘッ
ド及び該記録ヘッドを搭載した液体噴射記録装置を提供
することである。

［発明の概要］ 本発明によれば、上記の目的は、液体を吐出して飛翔的
液滴を形成するために設けられた吐出口と前記飛翔的液
滴を形成するために利用される熱エネルギーを発生する
電気熱変換体とを具備する液体噴射記録ヘッドにおいて
、前記電気熱変換体を構成する発熱抵抗層が炭素原子を
母体とし水素原子と電気伝導性を支配する物質とを含有
してなる非晶質材料からなることを特徴とする、液体噴
射記録ヘッド、及び該液体噴射記録ヘッドを搭載した液
体噴射記録装置によって達成される。　以下、図面を参
照しながら本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の液体噴射記録ヘッドの一実施態様例の
構成を示す部分平面図であり、第２図はそのｎ−ｎ断面
図である。

図において、１２は電気熱変換体が設けられる支持体で
あり、１４は電気熱変換体を構成する発熱抵抗層であり
、１８．１７は電気熱変換体を構成する対をなす電極で
ある。第１図に示される様に、発熱抵抗層１４と該発熱
抵抗層１４に接続された１対の電極１６．１７との組が
複数個併設されており、これによって有効発熱部１８．
１８’ｔ　ａ　、・・・・が所定の間隔をおいて配列さ
れている。尚、本実施態様例においては、一方の電極１
６は複数の電極がまとめられて共通の電極とされている
。各発熱部１８．１８’、１８″。

・・・φを構成する発熱抵抗層１４に対してはそれぞれ
電極１６．１７を通じて電気信号が印加さ、　　れ、こ
れに基づき各発熱部が発熱する。

第２図に示される様に、支持体１２と発熱抵抗層１４と
電極１６．１７とを有する基板には支持体１２の発熱部
側に溝が形成された天板２０が接合されている。第２図
の■−■断面図を第３図に示す、第２図及び第３図に示
される様に、天板２０には各発熱部１８．１８’、１８
＃、―傘・・に対応する位Ｈｖそれぞれ第１図の■−■
方向に沿う溝２２．２２’、２２”・・拳φが形成され
ている。これらの溝はそれぞれ支持体１２との間に記録
液を収容する空間を形成する。これらの空間は記録液に
対し熟エネルギーを作用せしめる熱作用部２４を有する
。

第２図における左方において前記空間は外部に対し開口
しており、該開口が液体の吐出口２６となる。空間は第
２図における右方において記録液供給源と接続されてい
る。そして、空間において記録信号に基づき発熱部から
熱エネルギーが発生され空間内の記録液に作用すると該
記録液中において蒸気泡が発生し、その際の圧力で吐出
口２６付近の記録液が矢Ｉｘの向きに吐出する。

尚、以上の説明から分る様に、第１図においては天板２
０の図示が省略されている。

本発明において、支持体１２の材料としてば特に制限は
ないが、実際上はその表面上に形成される発熱抵抗層１
４を形成する際の熱及び使用時において該発熱抵抗層１
４により発生される熱に対する耐久性の良好なものが好
適に使用される。また、支持体１２としてはその表面上
に形成される発熱抵抗層１４よりも大きな電気抵抗を有
するのが好ましいが、支持体１２と発熱抵抗層１４との
間に絶縁層を介在せしめである場合には支持体１２が発
熱抵抗層１４よりも小さな電気抵抗を有する材料からな
るものであってもよい、更に、本発明においては、液体
噴射記録ヘッドの使用状況等に応じて、熱伝導性の小さ
な或いは大きな支持体１２を用いることができる。

本発明において使用される支持体１２としてはガラス、
セラミックス、シリコン、金属等の無機物からなるもの
やポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の有機物からなる
ものが例示できる。

本発明においては、発熱抵抗層１４は炭素原子を母体と
し水素原子と電気伝導性を支配する物質とを含有してな
る非晶質材料からなる。電気伝導性を支配する物質とし
ては、いわゆる半導体分野においていうところの不純物
即ちＰ型伝導特性を与えるｐ型不純物及びｎ型伝導特性
を与えるｎ型不純物が利用できる。ｐ型不純物としては
元素周期律表第■族に属する原子、たとえばＢ、ＡＩ、
Ｇａ、Ｉｎ、ＴＩ等があり、特にＢ、Ｇａが好ましい、
ｎ型不純物としては元素周期律表第Ｖ族に属する原子、
たとえばＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等があり、特にＰ、Ａｓ
が好ましい、これらは単独でもよいし複数の組合せでも
よい。

発熱抵抗層１４中における水素原子の含有率は、使用目
的の応じ所望の特性が得られる様に適宜選択されるが、
好ましくはｏ、ｏｏｏｉ〜３０原子％であり、更に好ま
しくはｏ、ｏｏｏｓ〜２０Ｍ子％であり、好適には０．
００１〜１０原子％である。

発熱抵抗ｆｉ１４中における電気伝導性支配物質の含有
率は、所望の特性が得られる様に適宜選択されるが、好
ましくは０．０１〜５００００原子ｐｐｍであり、更に
好ましくは０．５〜１００００原子ｐｐｍであり、最適
には１〜５０００５子ｐｐｍである。

また、発熱抵抗層１４の厚さには特に制限がない。

本発明記録ヘッドにおける炭素を母体とし水素原子と電
気伝導性支配物質とを含有してなる非晶質材料（以下、
ｒａ−Ｃ：Ｈ（ｐ、ｎ）Ｊと略記することがある。ここ
で（ｐ、ｎ）は電気伝導性支配物質を表わす、）からな
る発熱抵抗層１４は、たとえばグロー放電法の様なプラ
ズマＣＶＤ法あるいはスパッタリング法等の真空堆積法
によって形成される。

たとえば、グロー放電法によってａ−Ｃ：Ｈ（ｐ　、　
ｎ）からなる抵抗Ｎ１４を形成するには、基本的には支
持体１２を減圧下の堆積室内に配置し、１該ＪＩＥ積室
内に炭素原子（Ｃ）を供給し得るＣ供給用の原料ガスと
水素原子（Ｈ）を供給し得る゛Ｈ供給用の原料ガスと電
気伝導性支配物質供給用の原料ガスとを導入して、該堆
積室内にて高周波またはマイクロ波を用いてグロー放電
を生起させ支持体２の表面上にａ−Ｃ：Ｈ（ｐ、ｎ）か
らなる層を形成させればよい。

また、スパッタリング法によってａ−Ｃ：Ｈ（ｐ’、ｎ
）からなる抵抗層１４を形成するには、基本的には支持
体１２を減圧下の堆積室内に配置し、該堆積室内にてた
とえばＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスまたはこれらのガスを
ベースとした混合ガスの雰囲気中でＣで構成されたター
ゲットをスパッタリングする際、堆積室内にＨ供給用の
原料ガス及び電気伝導性支配物質供給用の原料ガスを導
入すればよい。

上記方法において、Ｃ供給用の原料ガス、Ｈ供　　・船
用の原料ガス及び電気伝導性支配物質供給用の原料ガス
としては常温常圧においてガス状態のもののほかに減圧
下においてガス化し得る物質を使用することができる。

Ｃ供給用の原料としては、たとえば炭素数１〜５の飽和
炭化水素、炭素数２〜５のエチレン系炭化水素、炭素数
２〜４のアセチレン系炭化水素。

芳香族炭化水素等、具体的には、飽和炭化水素としては
メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈａ　）、プロパｙ（
Ｃ３Ｈａ）、ｎ−ブタ７（ｎ−Ｃ４ＨＩＱ）、ペンタン
（Ｃ５Ｈｌ２）　、エチレン系炭化水素としてはエチレ
ン（Ｃ２Ｈ４）　、プロピレン（Ｃ３Ｈｅ　）　、ブテ
ン−１（Ｃ４Ｈ１１）、ブテン−２（Ｃ４Ｈ８）　、　
　インブチレン（Ｃ４Ｈａ）。

ペンテン（Ｃｓ　Ｈｌｏ）　、アセチレン系炭化水素と
してはアセチレン（Ｃ２Ｂ２　）　、メチルアセチレン
（Ｃ３Ｈ４）　、ブチン（Ｃ４Ｈａ　）　、芳香族炭化
水素としてはベンゼン（Ｃ６Ｈｅ　）等があげられる。

Ｈ供給用の原料としては、たとえば水素ガス、及び上記
Ｃ供給用原料でもある飽和炭化水素、エチレン系炭化水
素、アセチレン系炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水
素があげられる。

電気伝導性支配物質供給用の原料としては次の様なもの
が例示される。

第■族原子供給用原料としては、たとえばホウ素原子供
給用にＢ２　Ｂｒ３　、　Ｂ４　Ｈｌ（１，Ｂ５　Ｂ９
、Ｂ５　Ｈｌｌ、　ＢＱ　）（ｔｏ、　ＢＧ　Ｈ１２４
ＥＯＢ１４等の水素化ホウ素やＢＦ３　、ＢＣ１３、Ｂ
Ｂ　ｒ３等のハロゲン化ホウ素等が用いられ、更にその
他の原子供給用にＡｌＣｌ２　、ＧａＣｌ３．Ｇａ（Ｃ
Ｈ３）　３　、　　Ｉ　ｎＣＨ３、Ｔ’ＩＣ１３等が用
いられる。

第Ｖ族原子供給用原料としては、たとえばリン原子供給
用にＰＨ３、Ｐ２　Ｈ４等の水素化リンやＰＨ４Ｉ、Ｐ
Ｆ３　、ＰＦｓ　、ＰＣ１３。

ＰＣｌ５　、ＰＢｒ３　、ＰＢｒ３　、ＰＩ３等ノハロ
ゲン化リン等が用いられ、更にその他の原子供給用にＡ
ｓＨ３、Ａ、ｓＦ３　、ＡｓＣ１３、ＡｓＢｒ３　、Ａ
ｓＦ５　、ＳｂＨ３、ＳｂＦ３　、ＳｂＦ５．５ｂＣ１
３，５ｂＣ１５，ＢｉＩ３．ＢｉＣｌ３．Ｂ１Ｂｒ３等
が用いられる。

これらの原料は単独で用いてもよいし、複数組合せて用
いてもよい。

以上の様な発熱抵抗層形成法において、形成される抵抗
層１４中に含まれる水素原子の量及び電気伝導性支配物
質の量や抵抗層１４の特性を制御するには、支持体温度
、原料ガスの供給量、放電電力、堆積室内の圧力等を適
宜設定する。

支持体温度は好ましくは２０〜１５００℃、更に好まし
くは３０〜１２００℃、最適には５０〜１１００℃のう
ちから選ばれる。

原料ガスの供給量は目的とする発熱抵抗層性能や目標と
する成膜速度に応じ適宜法められる。

放電電力は好ましくはｏ、ｏｏｔ〜２０Ｗ／ｃｒｎ’、
より好ましくは０．０１〜１５Ｗ／ｃゴ、最適には０．
０５〜ｌｏｇ／ｃｒｎ”のうちから選ばれる。

堆積室内の圧力は、好ましくはｔｏ−４〜１０Ｔｏｒｒ
、より好ましくはには１０−２〜５ＴＯｒｒとされる。

以上の様な発熱抵抗層形成法を用いて得られる本発明記
録ヘッドの抵抗層はダイヤモンドに近い特性を有する。

即ち、たとえばビッカース硬度１８００〜５０００のも
のが得られる。また、水素原子及び電気伝導性支配物質
を含有するので特に抵抗値制御性が極めて良好である。

本発明における発熱抵抗層は、機械的衝撃に対し高い耐
久性を有し且つ化学的安定性に優れているので、特別に
保護層を必要としない、したがって、本発明における発
熱抵抗層を用いた液体噴射記録へ一２ドは信号入力にと
もなって発生される熱エネルギーが極めて効率よく液体
に付与されるので熱応答性が良好となる。このことは、
液体噴射記録ヘッドに入力される信号に対応して形成さ
れる飛翔液滴の吐出応答性の向上にもつながる。

但し、所望の応答性が発揮されるのであれば。

上記した様な発熱抵抗層上に保護層を形成しても一層に
かまわない。

また、記録液が導電性の場合には電極間のショートを防
止する上で保護層が必要である。

上記実施態様例においては支持体上に発熱抵抗層及び電
極をこの順に設けた例が示されているが、本発明記録ヘ
ッドにおいては支持体上に電極及び発熱抵抗層をこの順
に設けてもよい、第４図はこの様な記録ヘッドの電気熱
変換体を有する基板の部分断面図である。

尚、以上の実施態様例において、支持体１２は単一のも
のであるとされているが、本発明における支持体１２は
複合体であってもよい、その様な一実施態様例の構成を
第５図に示す、即ち、支持体１２は基部１２ａと表面層
１２ｂとの複合体からなり、基部１２ａとしてはたとえ
ば上記第１〜３、図に関し説明した支持体材料を使用す
ることができまた表面層１２ｂとしてはその上に形成さ
れる抵抗層１４との密着性のより良好な材料を使用する
ことができる０表面層１２ｂはたとえば炭素原子を母体
とする非晶質材料や従来より知られている酸化物等から
構成される。この様な表面層１２ｂは基部１２ａ上に上
記発熱抵抗層形成法と類似の方法により適宜の原料を用
いて堆積させることにより得られる。また、表面層１２
ｂは通常のガラス賀のグレーズ層であってもよく、ある
いは基部１２ａが金属であればその表面を酸化させ形成
させた酸化物層であってもよい。

本発明記録ヘッドにおける電極１６．１７は所定の導電
性を有しているものであればよく、たとえばＡｕ、Ｃｕ
、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属からなる。

次に、本発明の記録ヘッドの製造方法の概略について説
明する。

第６図は支持体表面上に発熱抵抗層を形成する際に用い
られる堆積装置の一例を示す模式的説明図である。１ｉ
ｏｔは堆積室であり、１１０２〜ｔｉｏａはガスボンベ
であり、１１０７〜１１１１はマスフローコントローラ
であ！Ｊ、１１１２〜１１１６は流入バルブであり、１
１１７〜１１２１は流出バルブであり、１１２２〜１１
２６はガスボンベのバルブであり、１１２７〜１１３１
は出口圧ゲージであり、１１３２は補助バルブであり、
１１３３はレバーであり、１１３４はメインバルブであ
り、１１３５はリークバルブであり、１１３６は真空計
であり、１１３７は製造すべき電気熱変換体を有する基
板を形成するための支持体材料であり、１１３８はヒー
タであり、■１３９は支持体支持手段であり、１１４０
は高電圧電源であり、１１４１は電極であり、１１４２
はシャッタである。尚、１１４２−１はスパッタリング
法を行なう際に電極１１４１に取付けられるターゲット
である。

たとえば、１１０２にはＡｒガスで希釈されたＣＨ４ガ
ス（純度９９．９％以上）が密封されており、１１０３
にはＡｒガスで希釈されたＰＨ３ガス（純度９９．９％
以上）が密封されており。

１１０４にはＡｒガスで希釈されたＢ２　Ｈ，ガス（純
度９９．９％以上）が密封されている。これらボンベ中
のガスを堆積室１１０１に流入させるに先立ち、各ガス
ボンベ１１０２〜１１０６のバルブ１１２２〜１１２６
及びリークバルブ１１３５が閉じられていることを確認
し、また流入バルブ１１１２〜１１１６、流出バルブ１
．１１７〜１１２１及び補助バルブ１１３２が開かれて
いることを確認して、先ずメインバルブ１１３４を開い
て堆積室１１０１及びガス配管内を排気する０次に真空
計１１３６の読みが約ｔ、５ｘｔｏ−ａＴｏｒｒになっ
た時点で、補助バルブ１１３２、流入バルブ１１１２〜
１１１６及び流出バルブ１１１７〜１１２１を閉じる。

その後、堆積室１１０１内に導入すべきガスのボンベに
接続されているガス配管のバルブを開いて所望のガスを
堆積室１１０１内に導入する。

次に、以上の装置を用いてグロー放電法によって本発明
記録ヘッドの抵抗層を形成する場合の手順の一例につい
て説明する。バルブ１１２２を開いてガスボンベ１１０
２からＣＨ４／　Ａ　ｒガスを流出させ、バルブ１１２
３を開いてガスボンベ１１０３からＰＨ３／Ａｒガスを
流出させ、出口圧ゲージ１１２７．１１２８の圧力を１
ｋｇ／ｃｒｎ’に調整し、次に流入バルブ１１１’２．
１１１３を徐々に開いてマスフローコントローラ１１０
７．１１０８内に流入させておく、続いて、流出バルブ
１１１７．１１１８、補助バルブ１１３２を徐々に開い
てｃＨ４／ＡｒガスとＰＨ３／Ａｒガスとを堆積室ｔ　
ｔｏｉ内に導入する。この時、ＣＨ４／Ａｒガスの流量
とＰＨ３／Ａｒガスの流量との比が所望の値になる様に
マスフローコントローラ１１０７．１１０８を調整し、
また堆積室１１０１内の圧力が所望の値になる様に真空
計１１３６の読みを見ながらメインバルブ１１３４の開
度を調整する。そして、堆積室１１０１内の支持手段１
１３９により支持されている支持体１１３７の温度が所
望の温度になる様にヒータ１１３８により加熱した上で
、シャッタ１１４２を開き堆積室１１０１内にてグロー
放電を生起させる。

次に、以上の装置を用いてスパッタリング法によって本
発明記録ヘッドの抵抗層を形成する場合の手順の一例に
ついて説明する。高圧電源１１４０により高電圧が印加
される電極１１４１上には予め高純度グラフアイ）１１
４２−１をターゲットとして設置しておく、グロー放電
法の場合と同様にして、ガスポンベ１１０２からＣＨ４
／Ａｒガスをガスボンベ１１０３からＰＨ３／Ａｒガス
をそれぞれ所望の流量にて堆積室１ｔｏｉ内に導入させ
る。シャッタ１１４２を開いて、高圧電源１１４０を投
入することによりターゲット１１４°２−１をスパッタ
リングする。尚、この際ヒータ１１３８により支持体１
１３７を所望の温度に加熱し、メインバルブ１１３４の
開度を調整することにより堆積室１１０１内を所望の圧
力とすることはグロー放電法の場合と同様である。

第１〜３図に示される様な液体噴射記録ヘッドの電気熱
変換体を有する基板の場合には、上記の様にして支持体
上に発熱抵抗層を形成した後に、該発熱抵抗層上に電極
形成のための導電層（たとえばＡｕ層、Ａ１層）を形成
し、その後フォトリソグラフィー技術を利用して導電層
及び発熱抵抗層のパターニングを行なう、そして、更に
必要ならば絶縁性材料等からなる保護層を積層してもよ
い。

また、第４図に示される様な液体噴射記録ヘッドの電気
熱変換体を有する基板の場合には、予め支持体上に導電
層を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて該導電
層のバター゛ニングを行なった後に、以上の様なグロー
放電法またはスパッタリング法による発熱抵抗層の形成
が行なわれる。

溝付の天板としては、たとえば上記支持体と同様な材質
からなり、適宜の手段たとえばマイクロカッターによる
機械的切削や化学的エツチング等により、また天板が感
光性ガラス等の場合には所望のパターンの露光、現像に
より溝を形成したものを利用することができる。

電気熱変換体を有する基板と天板との接合は位置合せを
十分に行なった上でたとえば接着剤によるｔｉや天板の
材質によっては熱融着によって行なうことができる。

以上の実施態様例においては、第７図に部分斜視図を示
す様なタイプの液体噴射記録ヘッド即ち記録液吐出口２
６が天板２０に形成された溝２２の方向に開口している
ヘッドについて説明したが、本発明においては第８図に
示される様に液体吐出口２６が天板２０に直接設けられ
ていてもよい、第８図のタイプのヘッドにおいては天板
２０に形成されたｒＩｌｔ２２の端部の開口は記録液導
入口として利用され、記録液は吐出口２６から矢印Ｙの
方向に吐出する。もちろん、溝２２の端部は一方が閉じ
られた形状となっていてもよく、記録液の導入も少なく
とも一方の開口から行なわればよい。

次に、本発明液体噴射記録ヘッドの変形例を示す・ 第９図は上記第８図における■−区区部面図ある。この
場合には天板２０の溝２２の部分以外は電気熱変換体を
有する基板と密着している。従って、天板２０の谷溝２
２に対応して形成される各熱作用部２４は支持体１２と
の密着部分よりなるバリヤ部３０により瓦いに遮断され
ている。尚、第９図において各発熱部１８は各吐出口２
６に対応して設けられている。

第１０〜１２図はその他の例を示す第９図に対応する断
面図である。

第１０図の場合にはバリヤ部３０が支持体１２とは完全
には密着しておらず、各発熱部１８に対応する熱作用部
２４は互いに連通している。

第１１図の場合にはバリヤ部３０が天板２０ではなく基
板に形成されており、上記第１Ｏ図の場合と同様６発熱
部１８に対応する熱作用部２４は互いに連通している。

第１２図の場合には第９〜１１図の場合の様なバリヤ部
は形成されていない。

以上の第９〜１２図はｉ８図に示されるタイプの液体噴
射記録ヘッドについてのものであるが、第７図に示され
るタイプのものについても同！である。

バリヤ部（壁）３０は上記した様に必ず設けなければな
らないというものではない、隣接する吐出口から吐出さ
れる液体の吐出方向や吐出速度、または吐出量等に影響
を与えても飛翔液滴の被記録部材への着弾点に許容範囲
を越える誤差がでなければバリヤ部は必ずしも設ける必
要はない。しかし、吐出口間相互の影響を一層少なくす
るためやエネルギー効率（液体の吐出効率）を向上させ
るためにはバリヤ部を設け゛ることは好ましい。また、
バリヤ部は天板に一体的に形成されてもよいしバリヤ部
のみが別部椙とされていてもよいのはもちろんである。

平板な天板としては前記溝付き天板と同様の材質を用い
ることができる。また、バリヤ部及び天板としては感光
性樹脂を用いることもできる。

以下に、本発明液体噴射記録ヘッドの具体的実施例を示
す。

［実施例］ 先ず、以下の実施例及び比較例において使用される電気
熱変換体を有する基板を次の要領で作成した。

支持体としては、コーニング社製の＃７０５９ガラス、
表面層として熱酸化５ｉ０２蓄熱層（厚さ５ＪＬｍ）を
設けたＳｉ板を用いた。

支持体上に発熱抵抗層及び電極、ならびに場合により更
に保護層を形成する。これら発熱抵抗層、電極及び保Ｉ
Ｉ層の層構成は以下のＡ、Ｂ、Ｃの３種類のタイプとし
た。

タイプＡ 支持体上に第６図に示される堆ａ装置を用いて発熱抵抗
層を形成した。堆積の際の条件は第１表及び第２表にそ
れぞれ示される通りである。尚。

第１表記載の実施例はグロー放電法で行なわれ、また第
２表記載の実施例及び比較例はスパッタリング法により
行なわれた。スパッタリングの際のターゲットとしては
比較例を除いてグラファイト（９９，９９％）が用いら
れ、比較例はＨｆＢ２が用いられた。

堆積中において各ガスの流量及びその他の条件は第１表
及び第２表にそれぞれ示されるとおりに保たれ、第３表
に示される厚さの発熱抵抗層が形成された０次に、その
発熱抵抗層上に電子ビーム法によりＡ１層を形成しフォ
トリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成し
、Ａ１層を所望の形状にエツチングして複数対の電極を
形成した。Ｉ＆いて、フォトリングラフイー技術により
レジストパターンを形成してＨＦ系エツチング液を用い
て所定の部分の発熱抵抗層を除去した。その−例として
、４０ｊＬｍＸ２００＃Ｌｍの発熱抵抗層の部分からな
る発熱部に上記電極が付されている発熱抵抗素子を形成
した。この発熱部は８個／ｍｍピッチで配列した。

次に、感光性ポリイミド（商品名フォトニース）をスピ
ンコードする。そして、８０℃で１時間プリベークし、
アライナ−で露光後、現像し。

発熱部を窓あけ構造とした構成にする。そして、１４０
℃で３０分更に４００℃で１時間ポストベークをして電
気熱変換体を有する基板が完成する。

尚、かくして得られた電気熱変換体の各発熱部の抵抗は
第３表に示される通りであった。

尚、感光性ポリイミドはＡＩ主電極インク中における電
解を防ぐためのものである。

完成した電気熱変換体を有する基板の模式的斜視図を第
１３図に、模式的断面図を第１４図に示す１図において
、２８はポリイミド層である。

タイプＢ タイプＡの場合と同様にして支持体上に発熱抵抗層を形
成した。堆積の条件は第１表及び第２表にそれぞれ示さ
れる通りである。なお、堆積中において各ガスの流量及
びその他の条件は第１表及び第２表にそれぞれ示される
とおりに保たれ、第３表に示される厚さの発熱抵抗層を
か形成された０次に、その発熱抵抗層上に電子ビーム法
によりＡｕ層を形成しフォトリソグラフィー技術により
レジストパターンを形成しＡｕ層を所望の形状にエツチ
ングして複数対の電極を形成した。続いて、フォトリソ
グラフィー技術によりレジストパターンを形成してＨＦ
系エツチング液を用いて所定の部分の発熱抵抗層を除去
した。その−例として４０　ｇｍＸ　２００ルｍの発熱
抵抗層の部分からなる発熱部に上記電極が付されている
発熱抵抗素子を形成した。この発熱部は８個／　ｍ　ｍ
ピッチで配列した。かくして、電気熱変換体を有する基
板が完成する。

尚、かくして得られた電気熱変換体の各発熱部の抵抗は
第３表に示される通りであった。

完成した電気熱変換体を有する基板の模式的斜視図を第
１５図に、模式的断面図を第１６図に示す。

タイプＣ 支持体上に電子ビーム法によりＡｔ層を形成しフォトリ
ソグラフィー技術によりレジストパターンを形成しＡ１
層を所望の形状にエツチングして複数対の電極を形成し
た０次に、パターンが形成されたＡＩＨの上に発熱抵抗
層を形成した。

発熱抵抗層はタイプＡの場合と同様にして形成された。

堆積の条件は第１表及び第２表にそれぞれ示される通り
に保たれ、第３表に示される厚さの発熱抵抗層が形成さ
れた。続いて、フォトリソグラフィー技術によりレジス
トパターンを形成してＩ（Ｆ系エツチング液を用いて所
定の部分の発熱抵抗層を除去した。その−例として４０
　ｇｍＸ　２００ルｍの発熱抵抗層の部分からなる発熱
部に上記電極が付されている発熱抵抗素子を形成した。

この発熱部は８個／　ｍ　ｍピッチで配列した。尚、Ａ
Ｉ主電極この発熱抵抗層によって保護されているので保
護膜を形成する必要はない、かくして。

電気熱変換体を有する基板が完成する。

尚、かくして得られた電気熱変換体の各発熱部の抵抗は
第３表に示される通りであった。

完成した電気熱変換体を有する基板の模式的凝視図を第
１７因に、模式的断面図を第１８図に示す。

以１−の様にして完成した電気熱変換体を有する基板を
用いて液体噴射記録ヘッドを作成する０作成されるヘッ
ドには上記第７図に示されるタイプ（以下、タイプｌと
いう）及び上記第８図に示されるタイプ（以下、タイプ
２という）がある。

タイプエについては２種類の作成方法により、またタイ
プ２については１種類の作成方法により作成が行なわ′
れた。以下、それらの作成方法について述べる・ タイプ１−１ 先ず、第１９図の模式的斜視図に示す様に、ガラス板４
０に複数本の溝２２（幅４０ｐＬｍ、深さ４０ＪＬｍ）
と共通インク室となる１１ｔ４２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の天板２０を作成する
。

次に、上記で完成した基板と天板２０とを発熱部と溝２
２どの位置合せをした上で接合し、更に第２０図の模式
的斜視図に示す様に不図示のインク供給部から共通イン
ク室にインクを導入するためのインク導入管４４を接続
して記録へラド４６を一体的に完成した。

タイプ１−２ 上記で完成した基板上に感光性フィルム５０（商品名オ
ーディール、東京応化）をラミネートする。そして、ア
ライナ−で露光し、現像し、所望のパターン形状に作成
する０次に、感光性樹脂フィルム５２（商品名オーディ
ール、東京応化）をラミネートしたガラス板５４を上記
のパターン形成したフィルム上にはりあわせ接合する。

そして、この接合体をたとえばダイシング切断等の機械
加工により整形して吐出口２６を形成し、更に不図示の
インク供給部から共通インク室にインク導入管４４を接
続して、第２１図の模式的斜視図に示す様な記録ヘッド
５６が一体的に完成した。

タイプ２ 先ず、吐出口２６が形成された天板２０を作成する。天
板２０はエツチングなどで溝をつけたステンレス板りに
感光性フィルム（商品名ＰＨＴ−１４５ＦＴ−５０、日
立化成）のパターンを形成し、そしてその上にＮｉメッ
キで電鋳をして作成する。吐出口２６として穴があく部
分は感光性フィルムのパターンがあるところである。こ
の様にして作成した天板２０と上記で完成した基板とを
発熱部とこれに対応した吐出口２６とで位置合せをして
接着剤で接合する。尚、基板は天板２０内にインクが供
給できる様に、機械加工で穴をあけである０次に、接合
した基板の背面に不図示のインク供給部から共通インク
室にインクを導入するための導入管６０を接合して第２
２図の模式的斜視図に示す様な記録ヘッド６２を一体的
に完成した。尚、６４は天板２０の凹部であリバリャ部
を構成する。

電気熱変換体を有する基板の層構成のタイプＡ、タイプ
Ｂ、タイプＣとヘッド作成方法のタイプ１−１．タイプ
ｌ−２，タイプ２との組合せがあるが、以下の耐久性実
験においてはタイプＡとタイプ１−１との組合せが用い
られた。

以下、作成された記録ヘッドの耐久性についての実験に
ついて述べる。

以上において作成された記録ヘッドには各発熱部に関す
る個別の電極１７と各発熱部に共通の電極１６とにそれ
ぞれ接続されている電極リード（個別電極リード及び共
通電極リード：不図示）を有するリード基板が付設され
、記録ヘッドユニットが完成した。

これら記録ヘッドユニットを用いて、第２３図に概略斜
視図の示される様な液体噴射記録装置を構成した。

第２３図において、７０は記録ヘッドユニットであり、
７２は該記録ヘッドユニット７０のＨ，置されているキ
ャリッジであり、７４は該キャリッジ７２の往復移動の
ためのガイド部材である。また、７６はプラテンであり
、７８は該プラテン７６上に保持されている被記録部材
たとえば紙である。

記録ヘッドユニット７０の記録液吐出口は矢印Ｚの方向
を向いており、記録液は該矢印方向に液滴となって吐出
せしめられ、プラテン７６上の被記録部材７８上にドツ
ト状に付着する。適宜の駆動手段により記録ヘッドユニ
ット７０をガイド部材７４に沿って移動させることによ
り主走査が行”なわれ、一方適宜の駆動手段によりプラ
テン７６を回転軸７７のまわりに回転させることにより
副走査が行なわれ、これにより被記録部材７８上に記録
が行なわれる。

実験条件は次の通りであった。

発熱部に１０１７−５ｅｃのパルス幅、２００ＡＬｓｅ
ｃのパルス入力周期で最低発泡電圧（インク中で発泡し
はじめる電圧）の１．２倍の電圧（たとえば最低発泡電
圧が２０Ｖであれば２４Ｖ）の矩形パルスを印加した。

用いたインクの組成は以下の通りであった。

水　　　　　　　　　　６８重量部 ＤＥＣ３０重量部 黒色染料　　　　　　　　２重量部 上記実験条件及びインクを用いてインク滴吐出実験を行
なったところ、第３表に示す様な耐久性評価が得られた
。

なお、このらの実施例及び比較例における耐久性の評価
は次の通り電気的パルスの繰返し印加可能回数により行
なった。即ち、第３表中の耐久性の欄に示されている「
Ｏ」、「×」は、以下の通り電気的パルスの繰返し印加
回数が何回であったかを示している。

０　　　　１０９回以上 ×　　　　　１００回以下 以上の結果から、本発明の実施例においては比較例に比
べて著しく優れた耐久性を有する記録ヘッドが得られた
ことが分る。また、本発明実施例においては記録性も優
れていいるものであった。

上記耐久性実験においては上記タイプＡとタイプ１−１
との組合せが用いられたが、他の組合せにおいても同様
の結果が得られた。

第　　　　　３　　　　　表 次に１本発明液体噴射記録装２の一実施態様例の一部切
欠斜視図を第２４図に示す。

本実施態様例においては、２個の記録ヘッドユニット７
０がそれぞれ押え部材７１により並列にキャリッジ７２
に固定されてａ、置されている。記録ヘッドユニット７
０はいわゆる使い捨てタイプのものであり、記録液を内
蔵している。午ヤリッジ７２のガイド部材７４に沿って
の移動は、プーリ８０，８１間に巻回されたワイヤ８２
の一部を上記キャリッジ７２に固定しておき、モータ８
４によりプーリ８１を駆動回転させることにより行なわ
れる。

一方、プラテン７６の回転軸７７はモータ８６及びギヤ
機構８８により駆動回転せしめられ、これにより被記録
部材７８が送られる。

９０はキャリッジ７２を介して記録ヘッドユニット７０
に対しＺ方向への記録液の吐出の電気信号を供給するた
め、キャリッジ７２に接続されているフレキシブル配線
板である。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、発熱抵抗層として炭素原子
を母体とし水素原子と電気伝導性支配物質とを含有して
なる非晶質材料を用いていることにより、化学的安定性
が高く、耐電気化学反応性、＋Ｍｍ化性に優れ、且つ耐
機械的衝撃性、耐熱性に優れた電気熱変換体を有し、従
って熱応答性及び繰返し使用耐久性が極めて良好な液体
噴射記録ヘッド及び液体噴射記録装置が提供される６本
発明によれば特に発熱抵抗層の抵抗値制御性が良好であ
る。

よって、本発明により高周波数応答でしかも信頼性の高
い液体噴射記録を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明記録ヘッドの部分平面図であり、第２図
はその■−■断面図であり、第３図は第２図のｍ−ｍ断
面図である。 第４図及び第５図は本発明記録ヘッドの電気熱変換体を
有する基板の部分断面図である。 第６図は堆積装置の模式的説明図である。 第７図及び第８図は本発明記録ヘッドの部分斜視図であ
る。 第９図〜ｔ５１２図は本発明記録ヘッドの部分断面図で
ある。 第１３図、第１５図及び第１７図は未発明記録・＼ラド
の電気熱変換体を有する基板の斜視図であり、第１４図
、第１６図及び第１８図はそれぞれそれらの断面図であ
る。 第１９図は本発明記録ヘッドの天板の斜視図である。 第２０図、第２１図及び第２２図は本発明記録ヘッドの
斜視図である。 第２３図は本発明記録装置の斜視図である。 第２４図は本発明記録装置の一部切欠斜視図である。 １２：支持体　　　　２４：発熱抵抗層１６．１７：電
極　　１８：発熱部 ２０：天板　　　　　２４：熱作用部 ２６：吐出口 、３エト 第７図 第８ＵＡ 第　９　図 第１０閃 第１５図 第１６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体を吐出して飛翔的液滴を形成するために設け
   られた吐出口と前記飛翔的液滴を形成するために利用さ
   れる熱エネルギーを発生する電気熱変換体とを具備する
   液体噴射記録ヘッドにおいて、前記電気熱変換体を構成
   する発熱抵抗層が炭素原子を母体とし水素原子と電気伝
   導性を支配する物質とを含有してなる非晶質材料からな
   ることを特徴とする、液体噴射記録ヘッド。
2. （２）液体を吐出して飛翔的液滴を形成するために設け
   られた吐出口と前記飛翔的液滴を形成するために利用さ
   れる熱エネルギーを発生する電気熱変換体とを具備する
   液体噴射記録ヘッドを搭載してなる液体噴射記録装置に
   おいて、前記電気熱変換体を構成する発熱抵抗層が炭素
   原子を母体とし水素原子と電気伝導性を支配する物質と
   を含有してなる非晶質材料からなることを特徴とする、
   液体噴射記録装置。