JPS62220345A - 液体噴射記録ヘツド - Google Patents
液体噴射記録ヘツドInfo
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- JPS62220345A JPS62220345A JP6419786A JP6419786A JPS62220345A JP S62220345 A JPS62220345 A JP S62220345A JP 6419786 A JP6419786 A JP 6419786A JP 6419786 A JP6419786 A JP 6419786A JP S62220345 A JPS62220345 A JP S62220345A
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- liquid
- recording
- thermal energy
- recording head
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- 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
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04528—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits aiming at warming up the head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- B41J2/0458—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on heating elements forming bubbles
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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。
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、記録液に熱エネルギーを作用させ、該液体を
飛翔的液滴として吐出噴射させて記録を行う液体噴射記
録ヘッドに関する。
飛翔的液滴として吐出噴射させて記録を行う液体噴射記
録ヘッドに関する。
[従来の技術]
液体噴射記録法(インクジェット記録法)は、記録時に
おける雑音の発生が無視し得る程度に極めて小さいとい
う点、高速記録が可能でありしかも所謂芹通紙に定着と
いう特別な処理を必要とせずに記録の行なえる点におい
て、最近関心を集めている。
おける雑音の発生が無視し得る程度に極めて小さいとい
う点、高速記録が可能でありしかも所謂芹通紙に定着と
いう特別な処理を必要とせずに記録の行なえる点におい
て、最近関心を集めている。
その中で例えば特開昭54−518:17号公報、ドン
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。
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。
即ち、上記の公報に開示された記録法では、熱エネルギ
ーの作用を受けた記録液が急激な体積の増大を伴う状態
変化を起し、該状態変化に基づく作用力によフて、記録
ヘッド先端の液体吐出口(オリフィス)より記録液が吐
出されて、飛翔的液滴が形成され、該液滴が紙などの被
記録部材に付着し記録が行なわれる。
ーの作用を受けた記録液が急激な体積の増大を伴う状態
変化を起し、該状態変化に基づく作用力によフて、記録
ヘッド先端の液体吐出口(オリフィス)より記録液が吐
出されて、飛翔的液滴が形成され、該液滴が紙などの被
記録部材に付着し記録が行なわれる。
殊に、DOLS第284306/I号公報に開示されて
いる液体噴射記録法は、所謂ドロップオンデマンド(d
rop−on demand)記録法に極めて有効に適
用されるばかりではなく、記録ヘッド部をフルライン(
rllll 1ine )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体化できるので、高
群解像度、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。
いる液体噴射記録法は、所謂ドロップオンデマンド(d
rop−on demand)記録法に極めて有効に適
用されるばかりではなく、記録ヘッド部をフルライン(
rllll 1ine )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体化できるので、高
群解像度、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。
上記の記録法に用いる記録装置の特徴的な記録ヘッドは
、一般に、記録液を吐出して飛翔的液滴を形成するため
に設けられたオリフィスと、該オリフィスに連通し、該
液滴を吐出するための熱エネルギーが該記録液に作用す
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ための熱エネ
ルギー発生手段とを具備している。
、一般に、記録液を吐出して飛翔的液滴を形成するため
に設けられたオリフィスと、該オリフィスに連通し、該
液滴を吐出するための熱エネルギーが該記録液に作用す
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ための熱エネ
ルギー発生手段とを具備している。
そして、この熱エネルギー発生手段は、少なくとも一対
の電極と、これ等の電極に接続しこれ等の電極の間に発
熱する領域(熱発生部)を有する発熱抵抗層とを具備し
ているのが1テ通である。
の電極と、これ等の電極に接続しこれ等の電極の間に発
熱する領域(熱発生部)を有する発熱抵抗層とを具備し
ているのが1テ通である。
このような液体噴射記録ヘッドの構造を示す典型的な例
が、第2図(a)および第2図(b)に示される。第2
図(a)は、液体噴射記録ヘッドのオリフィス側から見
た正面部分図であり、第2図(b)は、第2図(a)に
一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の切断部分図で
ある。
が、第2図(a)および第2図(b)に示される。第2
図(a)は、液体噴射記録ヘッドのオリフィス側から見
た正面部分図であり、第2図(b)は、第2図(a)に
一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の切断部分図で
ある。
記録ヘッド100は、その表面に熱エネルギー発生手段
+01か設けられている基板102の表面を、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103で覆うように接合することによって、オリフィ
ス+04と液吐出部105が形成された構造を有してい
る。図に示す記録ヘッドの場合には、オリフィス104
を複数有するものとして示されているが、勿論本発明に
おいては、このようなもの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も本発明の範囲にはいるも
のである。
+01か設けられている基板102の表面を、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103で覆うように接合することによって、オリフィ
ス+04と液吐出部105が形成された構造を有してい
る。図に示す記録ヘッドの場合には、オリフィス104
を複数有するものとして示されているが、勿論本発明に
おいては、このようなもの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も本発明の範囲にはいるも
のである。
液吐出1% 105は、その終端に液体を吐出させるた
めのオリフィス104と、熱エネルギー発生手段+01
より発生される熱エネギーが記録液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
き起す箇所である熱作用部106とを有する。
めのオリフィス104と、熱エネルギー発生手段+01
より発生される熱エネギーが記録液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
き起す箇所である熱作用部106とを有する。
熱作用部106は、熱エネルギー発生手段101の熱発
生部107の上部に位置し、熱発生部107の記録液と
接触する面としての熱作用面108をその底面としてい
る。
生部107の上部に位置し、熱発生部107の記録液と
接触する面としての熱作用面108をその底面としてい
る。
熱発生部107は、基板102上に設けられた下部層1
09、該下部層+09上に設けられた発熱抵抗層110
、該発熱抵抗層110上に設けられた第1の保護層11
1 、第2の保護層+12とで構成される。
09、該下部層+09上に設けられた発熱抵抗層110
、該発熱抵抗層110上に設けられた第1の保護層11
1 、第2の保護層+12とで構成される。
発熱抵抗層+10には、熱を発生させるために該層11
0に通電するための電極11:l、+14がその表面に
設けられている。電極113は、各液吐出部の熱発生部
に共通の電極であり、電極114は、各液吐出部の熱発
生部を選択して発熱させるための選択電極であって、液
吐出部の液流路に沿って設けられている。
0に通電するための電極11:l、+14がその表面に
設けられている。電極113は、各液吐出部の熱発生部
に共通の電極であり、電極114は、各液吐出部の熱発
生部を選択して発熱させるための選択電極であって、液
吐出部の液流路に沿って設けられている。
第1の保護WIIllおよび第2の保護層112は、熱
発生部107に於いては発熱抵抗層110を、使用する
記録液から化学的、物理的に保護1−るために発熱抵抗
層+10と液吐出部105の液流路を満たしている記録
液とを隔絶すると共に、記録液を通じて電極113,1
14間が短絡するのを防止する、発熱抵抗層+10の保
護的機能を有している。また、第1の保護層Illは、
隣接する電極間に於ける電気的リークを防止する役目を
荷っている。殊に、各選択電極間に於ける電気的リーク
の防止、或いは各液流路下にある電極が何等かの理由で
電極と記録液が接触し、これに通電することによって起
る電極の電蝕の防止は重要であって、このためにこのよ
うな保護層的機能を有する第1の保護層I11が少なく
とも液流路下に存在する電極上には設けられている。
発生部107に於いては発熱抵抗層110を、使用する
記録液から化学的、物理的に保護1−るために発熱抵抗
層+10と液吐出部105の液流路を満たしている記録
液とを隔絶すると共に、記録液を通じて電極113,1
14間が短絡するのを防止する、発熱抵抗層+10の保
護的機能を有している。また、第1の保護層Illは、
隣接する電極間に於ける電気的リークを防止する役目を
荷っている。殊に、各選択電極間に於ける電気的リーク
の防止、或いは各液流路下にある電極が何等かの理由で
電極と記録液が接触し、これに通電することによって起
る電極の電蝕の防止は重要であって、このためにこのよ
うな保護層的機能を有する第1の保護層I11が少なく
とも液流路下に存在する電極上には設けられている。
第1の保護層をはじめとする上部層は、設けられる場所
によりて要求される特性が各々異なる。
によりて要求される特性が各々異なる。
即ち、例えば熱発生部107に於いては、■耐熱性、■
耐液性、■液浸透防止性、■熱伝導性、■酸化防止性、
■絶縁性及び■耐破傷性に優れていることが要求され、
熱発生部107以外の領域に於いては熱的条件で緩和さ
れるが液浸透防止性、耐液性及び耐破傷性には充分慢れ
ていることが要求される。
耐液性、■液浸透防止性、■熱伝導性、■酸化防止性、
■絶縁性及び■耐破傷性に優れていることが要求され、
熱発生部107以外の領域に於いては熱的条件で緩和さ
れるが液浸透防止性、耐液性及び耐破傷性には充分慢れ
ていることが要求される。
ところが、上記■〜■の特性の全てを所望通りに充分満
足する上部層を構成する材料は、今のところなく■〜■
の特性の幾つかを緩和して使用しているのが現状である
。即ち、熱発生部107に於いては、■、■及び■に優
先が置かれて材料の選択か成され、他方熱発生部107
以外の、例えば電極部に於いては、■、■及び■に優先
が置かれて材料の選択が成されて、夫々の該当する領域
面上に各相当する材料を以って上部層が形成されている
。
足する上部層を構成する材料は、今のところなく■〜■
の特性の幾つかを緩和して使用しているのが現状である
。即ち、熱発生部107に於いては、■、■及び■に優
先が置かれて材料の選択か成され、他方熱発生部107
以外の、例えば電極部に於いては、■、■及び■に優先
が置かれて材料の選択が成されて、夫々の該当する領域
面上に各相当する材料を以って上部層が形成されている
。
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熱
エネルギー発生手段を同時に形成する為に、製造過程に
於いて、基板上では各層の形成と、形成された層の一部
除去の繰返しが行なわれ、上部層が形成される段階では
、」二部層の形成されるその表面はステップウエッヂ部
(段差部)のある微細な凹凸状となっているので、この
段差部に於ける上部層の被覆性(すなわち、ステップカ
バレージ(St、cp coverage)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、
その部分で記録液の浸透が起り、電触或いは電気的絶縁
破壊を起こす誘引となる。また、形成される上部層がそ
の製造法上に於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、記録液の浸透が起り、熱
エネルギー発生手段の寿命を著しく低下させる要因とな
っている。
体噴射記録ヘッドの場合には、基板上に多数の微細な熱
エネルギー発生手段を同時に形成する為に、製造過程に
於いて、基板上では各層の形成と、形成された層の一部
除去の繰返しが行なわれ、上部層が形成される段階では
、」二部層の形成されるその表面はステップウエッヂ部
(段差部)のある微細な凹凸状となっているので、この
段差部に於ける上部層の被覆性(すなわち、ステップカ
バレージ(St、cp coverage)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、
その部分で記録液の浸透が起り、電触或いは電気的絶縁
破壊を起こす誘引となる。また、形成される上部層がそ
の製造法上に於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、記録液の浸透が起り、熱
エネルギー発生手段の寿命を著しく低下させる要因とな
っている。
これ等の理由から、上部層は、段差部に於ける被覆性が
良好であること、形成される層にピンホール等の欠陥が
発生する確率が低く、発生しても実用上無視し得る程度
或いはそれ以上に少ないことが要求される。
良好であること、形成される層にピンホール等の欠陥が
発生する確率が低く、発生しても実用上無視し得る程度
或いはそれ以上に少ないことが要求される。
一方、熱作用部106では、記録液が加熱により気化さ
れるが、これが、サブクール沸騰である為と、加熱時間
が短い為にすぐ冷却されて凝縮する。従って熱作用面近
傍では毎秒数千回の高頻度で発泡−凝縮が繰返されてお
り、この時の圧力変化(キャビテーションコロ−ジョン
)は、基板を破壊することも少なくない。
れるが、これが、サブクール沸騰である為と、加熱時間
が短い為にすぐ冷却されて凝縮する。従って熱作用面近
傍では毎秒数千回の高頻度で発泡−凝縮が繰返されてお
り、この時の圧力変化(キャビテーションコロ−ジョン
)は、基板を破壊することも少なくない。
このように、液体噴射記録ヘッドにあっては、熱エネル
ギー発生手段の保護を目的として種々の保護層が設けら
れるのが普通であり、例えば第2図に例示した如くに発
熱抵抗層を液流路内の記録液と隔絶するための機能を有
する第1の保護層や、耐キヤビテーシヨン機能を有する
第2の保護層等を設けて記録ヘッドの耐久性の向上がは
かられるのである。このような保護層は保護機能を達成
し得る所望の部位に設ければよく、例えば上記第1およ
び第2の保護層と言ったように機能分離して設けてもよ
いし、特には機能分離せずに設けてもよいものである。
ギー発生手段の保護を目的として種々の保護層が設けら
れるのが普通であり、例えば第2図に例示した如くに発
熱抵抗層を液流路内の記録液と隔絶するための機能を有
する第1の保護層や、耐キヤビテーシヨン機能を有する
第2の保護層等を設けて記録ヘッドの耐久性の向上がは
かられるのである。このような保護層は保護機能を達成
し得る所望の部位に設ければよく、例えば上記第1およ
び第2の保護層と言ったように機能分離して設けてもよ
いし、特には機能分離せずに設けてもよいものである。
また、上記第1および第2の保護層に加えて更に別の保
311層を設けることももちろん可能であり、例えば第
2図に例示の記録ヘッドであれば、第1の保護層111
のみによって殆ど覆われている電極113,114の液
流路下部分の保護層III上に、被覆性に優れた有機材
料等で構成された第3の保護層を熱作用面を除いて設け
る等のことが行なわれるのである。
311層を設けることももちろん可能であり、例えば第
2図に例示の記録ヘッドであれば、第1の保護層111
のみによって殆ど覆われている電極113,114の液
流路下部分の保護層III上に、被覆性に優れた有機材
料等で構成された第3の保護層を熱作用面を除いて設け
る等のことが行なわれるのである。
このような保護層を構成する材料は、その保護機能など
によって所望のものが用いられるのであるが、例えば記
録液との隔絶を主とした第1の保護層II+であれば、
5i02等の無機酸化物やSi3N4等の無機窒化物等
の無機絶縁材料等が用いられ、耐キャビテーション性を
主とした第2の保護層+12には粘りがあって、比較的
機械的強度に優れ、かつ第1の保護層に対して密着性と
接着性のある、例えば第1の保護層が5i02で形成さ
れている場合にはTa等の金属材料で構成されるのが普
通である。このように第2の保護層を金属等の比較的粘
りがあって機械的強度のある無機材料で構成することは
、特に熱作用面108に於いて、液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、熱エネルギー発生手段101の寿命を格段に延
ばす効果がある。
によって所望のものが用いられるのであるが、例えば記
録液との隔絶を主とした第1の保護層II+であれば、
5i02等の無機酸化物やSi3N4等の無機窒化物等
の無機絶縁材料等が用いられ、耐キャビテーション性を
主とした第2の保護層+12には粘りがあって、比較的
機械的強度に優れ、かつ第1の保護層に対して密着性と
接着性のある、例えば第1の保護層が5i02で形成さ
れている場合にはTa等の金属材料で構成されるのが普
通である。このように第2の保護層を金属等の比較的粘
りがあって機械的強度のある無機材料で構成することは
、特に熱作用面108に於いて、液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、熱エネルギー発生手段101の寿命を格段に延
ばす効果がある。
尚、溝付板103並びに熱作用部106の上流側に設け
られる共通液室の構成部材を構成する材料としては、微
細精密加工が容易に適用され得ると共に、面精度を所望
通りに容易に出すことができ、更には、それ等によって
形成される流路中を記録液がスムーズに流れ得るように
加工し得る材質のものが一般には用いられ、代表的なも
のを例示すれば、セラミックス、ガラス、金属、プラス
チック或いはシリコンウェハー等が挙げられる。中でも
、ガラス、シリコンウェハーは加工」二容易であること
、適度の耐熱性、熱膨張係数、熱伝導性を有しているの
で汎用される材料の1つである。また、オリフィス10
4の周りの外表面には、該オリフィス104が記録液で
濡れて、記録液がオリフィス+04の外側に回り込むの
を防止するため、記録液が水系の場合には撥水処理を、
記録液が非水系の場合には撥油処理を施す等の工夫が一
般にはなされる。
られる共通液室の構成部材を構成する材料としては、微
細精密加工が容易に適用され得ると共に、面精度を所望
通りに容易に出すことができ、更には、それ等によって
形成される流路中を記録液がスムーズに流れ得るように
加工し得る材質のものが一般には用いられ、代表的なも
のを例示すれば、セラミックス、ガラス、金属、プラス
チック或いはシリコンウェハー等が挙げられる。中でも
、ガラス、シリコンウェハーは加工」二容易であること
、適度の耐熱性、熱膨張係数、熱伝導性を有しているの
で汎用される材料の1つである。また、オリフィス10
4の周りの外表面には、該オリフィス104が記録液で
濡れて、記録液がオリフィス+04の外側に回り込むの
を防止するため、記録液が水系の場合には撥水処理を、
記録液が非水系の場合には撥油処理を施す等の工夫が一
般にはなされる。
従来、このようにして液体噴射記録ヘッドか構成される
訳であるが、このような液体噴射記録ヘッドにも、まだ
まだ改善すべき種々の問題がある。
訳であるが、このような液体噴射記録ヘッドにも、まだ
まだ改善すべき種々の問題がある。
その1つは、液体噴射記録ヘッドの温度特性に起因する
ものである。第3図に、記録液が被記録材に付着して形
成される記録ドツトの大きさ、すなわち記録ドツト径と
記録ヘッドの温度の関係な示す。この図から明らかなよ
うにドツト径はヘッド温度に大きく依存する。これは、
ヘッド温度の変化によって飛翔的液滴を形成する記録液
の粘性が大きく変化することに起因しており、特に低温
では記録液の粘性が大きいために安定な飛翔的液滴を形
成することができず、良好な画質を得ることが出来なか
った。この為、従来一般にはポジスタ−などの外部加熱
方式のヒーターを用いて、記録ヘッド外部から該ヒータ
ーにより記録ヘッド全体を加熱することで、このような
画質低下の問題に対応していた。しかしながら、この方
法では記録ヘッド全体を加熱する為、消費電力が大きく
なり、かつ温度上昇の応答速度も遅いという欠点があっ
た。
ものである。第3図に、記録液が被記録材に付着して形
成される記録ドツトの大きさ、すなわち記録ドツト径と
記録ヘッドの温度の関係な示す。この図から明らかなよ
うにドツト径はヘッド温度に大きく依存する。これは、
ヘッド温度の変化によって飛翔的液滴を形成する記録液
の粘性が大きく変化することに起因しており、特に低温
では記録液の粘性が大きいために安定な飛翔的液滴を形
成することができず、良好な画質を得ることが出来なか
った。この為、従来一般にはポジスタ−などの外部加熱
方式のヒーターを用いて、記録ヘッド外部から該ヒータ
ーにより記録ヘッド全体を加熱することで、このような
画質低下の問題に対応していた。しかしながら、この方
法では記録ヘッド全体を加熱する為、消費電力が大きく
なり、かつ温度上昇の応答速度も遅いという欠点があっ
た。
また、熱エネルギーを利用した液体噴射記録ヘッドは原
理上、自己発熱を伴なうことと、基板自身を記録の為の
記録液が流れていること(基板自身記録液が冷却してい
る)により、複雑な温度分布を示す。従ってマルチノズ
ルを有する液体噴射記録ヘッドでは、温度分布の均−化
及び低温時の特性改善が良好な画質を得る為の必要条件
となフている。
理上、自己発熱を伴なうことと、基板自身を記録の為の
記録液が流れていること(基板自身記録液が冷却してい
る)により、複雑な温度分布を示す。従ってマルチノズ
ルを有する液体噴射記録ヘッドでは、温度分布の均−化
及び低温時の特性改善が良好な画質を得る為の必要条件
となフている。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明は係る点に鑑みて為されたものであって、消費電
力が少なく、しかも低温時でも即座に良好な画質を得る
ことが出来、しかも安価な液体噴射記録ヘッドを提供す
ることを目的とする。
力が少なく、しかも低温時でも即座に良好な画質を得る
ことが出来、しかも安価な液体噴射記録ヘッドを提供す
ることを目的とする。
[問題点を解決するだめの手段]
本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成される
。
。
記録液を吐出し飛翔的液滴を形成するための液体吐出口
、前記飛翔的液滴を形成するために用いられる熱エネル
ギーを発生するための熱エネルギー発生手段、及び該熱
エネルギー発生手段上に設けられ、+1rr記飛翔的液
滴を形成しない熱エネルギーを発生する加熱手段とを有
する液体噴射記録ヘッド。
、前記飛翔的液滴を形成するために用いられる熱エネル
ギーを発生するための熱エネルギー発生手段、及び該熱
エネルギー発生手段上に設けられ、+1rr記飛翔的液
滴を形成しない熱エネルギーを発生する加熱手段とを有
する液体噴射記録ヘッド。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の詳細な
説明するが、本発明が以下の例に限定されるものでない
ことは言うまでもない。
説明するが、本発明が以下の例に限定されるものでない
ことは言うまでもない。
第1図に本発明の液体噴射記録ヘッドの一例を示す。尚
、第1図には、特に該ヘッドの加熱手段付近の模式図が
示されている。
、第1図には、特に該ヘッドの加熱手段付近の模式図が
示されている。
本例の液体噴射記録ヘッドは、基本的には第2図に例示
した従来例の記録ヘッドの保護層上に、飛翔的液滴を形
成するために用いられる熱エネルギーを発生するための
熱エネルギー発生手段2とは別に、該飛翔的液滴を形成
しない熱エネルギーを発生する加熱手段1を設けたもの
である。第1図においては説明を簡略化するため、熱エ
ネルギー発生手段2および加熱手段1以外のヘッド各部
の構成を省略して示しであるが、熱エネルギー発生手段
2上には、前述した第2図におけると同様の第1の保護
層が積層され、加熱手段1は該第19保護層上に第2の
保護層を兼ねるものとして第1図に例示の如くにバー状
に設けられている。尚、第1図中、2−2は熱エネルギ
ー発生手段2に記録18号を印加1−るための電極であ
り、2−1は該手段2の熱発生部となる発熱抵抗体であ
る。また、4は記録液(インク)の電位を制御するだめ
に必要に応じて設けられるインク電位制御電極であり、
3は加熱手段1の通電制御およびインク電位制御ための
制御ドライバーである。
した従来例の記録ヘッドの保護層上に、飛翔的液滴を形
成するために用いられる熱エネルギーを発生するための
熱エネルギー発生手段2とは別に、該飛翔的液滴を形成
しない熱エネルギーを発生する加熱手段1を設けたもの
である。第1図においては説明を簡略化するため、熱エ
ネルギー発生手段2および加熱手段1以外のヘッド各部
の構成を省略して示しであるが、熱エネルギー発生手段
2上には、前述した第2図におけると同様の第1の保護
層が積層され、加熱手段1は該第19保護層上に第2の
保護層を兼ねるものとして第1図に例示の如くにバー状
に設けられている。尚、第1図中、2−2は熱エネルギ
ー発生手段2に記録18号を印加1−るための電極であ
り、2−1は該手段2の熱発生部となる発熱抵抗体であ
る。また、4は記録液(インク)の電位を制御するだめ
に必要に応じて設けられるインク電位制御電極であり、
3は加熱手段1の通電制御およびインク電位制御ための
制御ドライバーである。
本発明における液体噴射記録ヘッドは、例えば上記第1
図に例示の如くに、飛翔的液滴を形成するために用いら
れる熱エネルギーを発生ずる熱エネルギー発生手段2と
、該熱エネルギー発生手段子上に設けられ、上記飛翔的
液滴を形成しない熱エネルギーを発生する加熱手段1と
を有するものとして構成される。本発明においては、こ
のような加熱手段1を設ける以外の記録ヘッドの各種構
成については特に限定されるものではなく、従来例の液
体噴射記録ヘッドにおけると同様の種々の工夫がなされ
てよい。
図に例示の如くに、飛翔的液滴を形成するために用いら
れる熱エネルギーを発生ずる熱エネルギー発生手段2と
、該熱エネルギー発生手段子上に設けられ、上記飛翔的
液滴を形成しない熱エネルギーを発生する加熱手段1と
を有するものとして構成される。本発明においては、こ
のような加熱手段1を設ける以外の記録ヘッドの各種構
成については特に限定されるものではなく、従来例の液
体噴射記録ヘッドにおけると同様の種々の工夫がなされ
てよい。
加熱手段1としては、記録液を加熱し得るものであれば
、その材質や形状等、特に限定されるものではない。例
えば材質であれば、熱エネルギー発生手段に用いられる
各種の発熱抵抗体、あるいは第2の保護層として用いら
れるTaなとの金属材料やその他の導電性を有するもの
などが具体的なものとして挙げられる。その形状として
も、例えば第1図に例示の如くにバー状として熱エネル
ギー発生手段2の熱発生部の発熱抵抗体2−1の全面を
覆うように設けてもよいし、各熱エネルギー発生手段2
の発熱抵抗体2−1の個々に対応してそれぞれを個別に
覆うように設けてもよいものである。また、その設置部
位は、熱エネルギー発生手段上の所望の部位に設ければ
よいのであるが、好ましくは上記熱エネルギー発生手段
の熱発生部近傍に、最適には上記熱エネルギー発生手段
の熱発生部に対応する部位に設けるとよい。
、その材質や形状等、特に限定されるものではない。例
えば材質であれば、熱エネルギー発生手段に用いられる
各種の発熱抵抗体、あるいは第2の保護層として用いら
れるTaなとの金属材料やその他の導電性を有するもの
などが具体的なものとして挙げられる。その形状として
も、例えば第1図に例示の如くにバー状として熱エネル
ギー発生手段2の熱発生部の発熱抵抗体2−1の全面を
覆うように設けてもよいし、各熱エネルギー発生手段2
の発熱抵抗体2−1の個々に対応してそれぞれを個別に
覆うように設けてもよいものである。また、その設置部
位は、熱エネルギー発生手段上の所望の部位に設ければ
よいのであるが、好ましくは上記熱エネルギー発生手段
の熱発生部近傍に、最適には上記熱エネルギー発生手段
の熱発生部に対応する部位に設けるとよい。
また、本例では、第2の保護層に用いられるTa等の金
属材料が電気抵抗体としても機能することに着目して、
加熱手段lを第2の保護層をも兼ねるものとして該加熱
手段1を形成しであるが、このように、加熱手段lは保
護層とは別に設けることは必ずしも必要ではなく、第1
および第2と言フたように保護層を機能分離して設ける
場合には、加熱手段1を保護層の機能を兼ねるものとし
て設けてもよいものである。このようにすることで、簡
易な構成で、熱エネルギー発生手段2の保護を行なうこ
とができるとともに、11「北本発明の目的を達成する
ことができるものである。このような加熱手段1が保護
層の機能を兼ねる場合に好適な材料を具体的に例示すれ
ば、上記Taの他、八U、 Ild、 Pt、、
^ム Ta% Ti、 Zr、 Iff、 V、
Nb% Mg。
属材料が電気抵抗体としても機能することに着目して、
加熱手段lを第2の保護層をも兼ねるものとして該加熱
手段1を形成しであるが、このように、加熱手段lは保
護層とは別に設けることは必ずしも必要ではなく、第1
および第2と言フたように保護層を機能分離して設ける
場合には、加熱手段1を保護層の機能を兼ねるものとし
て設けてもよいものである。このようにすることで、簡
易な構成で、熱エネルギー発生手段2の保護を行なうこ
とができるとともに、11「北本発明の目的を達成する
ことができるものである。このような加熱手段1が保護
層の機能を兼ねる場合に好適な材料を具体的に例示すれ
ば、上記Taの他、八U、 Ild、 Pt、、
^ム Ta% Ti、 Zr、 Iff、 V、
Nb% Mg。
Si、 Mo%W、Y、La等の各種金属、あるいはこ
れらの炭化物、窒化物、硼化物、ケイ化物などが挙げら
れる。もちろん、加熱手段1上には、該手段の酸化を防
止する等の目的で、熱エネルギー発生手段上に積層する
保護層と同様の各種の層を設けてもよいものである。
れらの炭化物、窒化物、硼化物、ケイ化物などが挙げら
れる。もちろん、加熱手段1上には、該手段の酸化を防
止する等の目的で、熱エネルギー発生手段上に積層する
保護層と同様の各種の層を設けてもよいものである。
尚、第1図中のインク電位制御電極4は、例えば加熱手
段lが陽極酸化されやすい金属材料で形成される場合な
ど、該酸化によって加熱手段1に酸化被膜が形成され、
この硬い酸化被膜によって第2の保護層としての耐キャ
ビチーシミ1ン性が劣化するのを防止する等のために、
記録液の電位を加熱手段1の電位よりも高く保持するく
例えば、第1図中に記号Aで示される加熱手段1の電位
が9vであれば、記号Bで示されるインク電位制御電極
4の電位をIOVにすると言ったように)”ために設け
たもので、加熱手段1上にも保護層が設置されるような
場合には、特に設ける必要はない。
段lが陽極酸化されやすい金属材料で形成される場合な
ど、該酸化によって加熱手段1に酸化被膜が形成され、
この硬い酸化被膜によって第2の保護層としての耐キャ
ビチーシミ1ン性が劣化するのを防止する等のために、
記録液の電位を加熱手段1の電位よりも高く保持するく
例えば、第1図中に記号Aで示される加熱手段1の電位
が9vであれば、記号Bで示されるインク電位制御電極
4の電位をIOVにすると言ったように)”ために設け
たもので、加熱手段1上にも保護層が設置されるような
場合には、特に設ける必要はない。
もちろん、^u、 Pd、 PL等の陽極酸化を受けに
くい金属材料を用いる場合などにもインク電位制御型V
iA4を特に設ける必要はない。但し、このような陽極
酸化を受けにくい金属材料を用いる場合にはMo、 W
等の密着力向上層を加熱手段1の下引き層として設ける
ことが望ましい。このようなインク電位制御電極4は、
記録ヘッド中の記録液と接する所望の部位に設ければよ
いのであるが、本例では熱エネルギー発生手段2のそれ
ぞれに対応した液流路に記録液を供給するための共通液
室に該電Vi4を記録液と接するように設けである。
くい金属材料を用いる場合などにもインク電位制御型V
iA4を特に設ける必要はない。但し、このような陽極
酸化を受けにくい金属材料を用いる場合にはMo、 W
等の密着力向上層を加熱手段1の下引き層として設ける
ことが望ましい。このようなインク電位制御電極4は、
記録ヘッド中の記録液と接する所望の部位に設ければよ
いのであるが、本例では熱エネルギー発生手段2のそれ
ぞれに対応した液流路に記録液を供給するための共通液
室に該電Vi4を記録液と接するように設けである。
[作用]
本発明では、上記の如き加熱手段により飛翔的液滴とな
る記録液を直接加熱できるので、消費電力が小さく、か
つ記録ヘッド内の温度分布をほぼ均一にすることが可能
であり、特に低温時においても即座に良好な画質を得る
ことのできる新規な液体噴射記録ヘッドを提供し得るの
である。
る記録液を直接加熱できるので、消費電力が小さく、か
つ記録ヘッド内の温度分布をほぼ均一にすることが可能
であり、特に低温時においても即座に良好な画質を得る
ことのできる新規な液体噴射記録ヘッドを提供し得るの
である。
[実施例]
以下に本発明の実施例を示す。
実施例1
第1図に例示の本発明の液体噴射記録ヘッドを以下のよ
うに作成した。
うに作成した。
まず、第4図の如きバー状の加熱手段+12を有する基
板を以下のように作成した。すなわち、5μ厚の熱酸化
5i02層を表面に有するSiウェハーを基板として、
該基板上に、RFマグネトロンスパッタリングを用いて
II f B2からなる発熱抵抗体110を1500人
の厚みに成膜し、引き続き^lからなる電極層113
、114をDCスパッタリングを用いて5000人の厚
みに成膜した。そのt&フォトリソグラフィ技術を用い
て該電極層113 、114および発熱抵抗体+10の
バタニーングを施し、基板上に所望のパターンに形成さ
れた発熱抵抗体110および電極113 、114から
なる熱エネルギー発生手段を得た。この熱エネルギー発
生手段上に、保護層としてのS i0211!2をnt
+スパッタリングにより 1.5μmの厚みに成膜した
。その後、加熱手段112としてのTa1lQをDCス
パッタリングによりバー状に 1.Opの厚みに成膜し
、加熱手段+12がバー状に形成された第4図の如き基
板を得た。
板を以下のように作成した。すなわち、5μ厚の熱酸化
5i02層を表面に有するSiウェハーを基板として、
該基板上に、RFマグネトロンスパッタリングを用いて
II f B2からなる発熱抵抗体110を1500人
の厚みに成膜し、引き続き^lからなる電極層113
、114をDCスパッタリングを用いて5000人の厚
みに成膜した。そのt&フォトリソグラフィ技術を用い
て該電極層113 、114および発熱抵抗体+10の
バタニーングを施し、基板上に所望のパターンに形成さ
れた発熱抵抗体110および電極113 、114から
なる熱エネルギー発生手段を得た。この熱エネルギー発
生手段上に、保護層としてのS i0211!2をnt
+スパッタリングにより 1.5μmの厚みに成膜した
。その後、加熱手段112としてのTa1lQをDCス
パッタリングによりバー状に 1.Opの厚みに成膜し
、加熱手段+12がバー状に形成された第4図の如き基
板を得た。
この基板に、液流路および共通液室となる所要の溝を有
する溝付板(本例ではガラス)を位置合わせの後に接着
して、第1図に例示の如き本発明の液体噴射記録ヘッド
を得た。
する溝付板(本例ではガラス)を位置合わせの後に接着
して、第1図に例示の如き本発明の液体噴射記録ヘッド
を得た。
この記録ヘッドを用いて記録試験を実施したところ、印
写物の反射濃度が均一な良質の画像を、低温時において
も即座に得ることができた。尚、記録試験は、加熱手段
の酸化を防止するためにインク電位(B点)をIOV、
加熱手段(A点)の電位を9Vとした上で、第7図に例
示の如きパルス電圧を加熱手段に印加して記録液を予熱
した後、ただちに発熱抵抗体+10に記録パターンに応
じた記録信号を印加することによって行なった。記録ヘ
ッドの環境温度が0℃という低温度においても、第7図
に示したような100μs程度の短い予熱時間で良質の
画像が得られた。
写物の反射濃度が均一な良質の画像を、低温時において
も即座に得ることができた。尚、記録試験は、加熱手段
の酸化を防止するためにインク電位(B点)をIOV、
加熱手段(A点)の電位を9Vとした上で、第7図に例
示の如きパルス電圧を加熱手段に印加して記録液を予熱
した後、ただちに発熱抵抗体+10に記録パターンに応
じた記録信号を印加することによって行なった。記録ヘ
ッドの環境温度が0℃という低温度においても、第7図
に示したような100μs程度の短い予熱時間で良質の
画像が得られた。
実施例2
インク電位制御電極を設けず、加熱手段+12上に5i
02からなる保護層を設ける以外は実施例1と同様にし
て本発明の液体噴射記録ヘッドを得た。
02からなる保護層を設ける以外は実施例1と同様にし
て本発明の液体噴射記録ヘッドを得た。
この記録ヘッドを用い、インク電位の制御を行なわない
以外は実施例1と同様にして記録を行なったところ、実
施例1と同様に印写物の反射濃度が均一な良質の画像を
、低温時においても即座に得ることができた。
以外は実施例1と同様にして記録を行なったところ、実
施例1と同様に印写物の反射濃度が均一な良質の画像を
、低温時においても即座に得ることができた。
ところで、上記のような加熱手段を有しない従来例の液
体噴射記録ヘッドでは、このような良質の画像を形成す
ることができないのは前述の通りである。これは、記録
液(インク)の粘性が温度によって変化することに起因
していた。第5図は、このような記録液の温度に対する
粘性変化の一例である。第5図から明らかなように、低
温時には急激にインク粘度が増加するのである。例えば
0℃におけるインク粘度は、25℃のそれに比べて2倍
強高く、このような増粘によって、低温時における飛翔
的液滴の吐出速度が低下し、このため従来例の液体噴射
記録ヘッドでは安定な飛翔的液滴を形成することができ
ず、良質の画像を得ることが困難であったのである。こ
のため従来は、ポジスタ−などの外部加熱方式のヒータ
ーを用いて記録ヘッドの加熱を行なっていた。
体噴射記録ヘッドでは、このような良質の画像を形成す
ることができないのは前述の通りである。これは、記録
液(インク)の粘性が温度によって変化することに起因
していた。第5図は、このような記録液の温度に対する
粘性変化の一例である。第5図から明らかなように、低
温時には急激にインク粘度が増加するのである。例えば
0℃におけるインク粘度は、25℃のそれに比べて2倍
強高く、このような増粘によって、低温時における飛翔
的液滴の吐出速度が低下し、このため従来例の液体噴射
記録ヘッドでは安定な飛翔的液滴を形成することができ
ず、良質の画像を得ることが困難であったのである。こ
のため従来は、ポジスタ−などの外部加熱方式のヒータ
ーを用いて記録ヘッドの加熱を行なっていた。
第6図に、ポジスタ−を用いて第2図に例示の如き従来
例の液体噴射ヘッドを加熱した時の昇温状態の一例を示
す(但し、加熱時の記録ヘッドの環境温度は26℃)。
例の液体噴射ヘッドを加熱した時の昇温状態の一例を示
す(但し、加熱時の記録ヘッドの環境温度は26℃)。
これによると、ヘッド温度を10℃上げるの約30秒程
度の時間を要することが分る。例えば環境温度0℃の時
に、インクの粘性増加による飛翔的液滴の吐出速度の低
下がそれほど問題とはならないインク温度10℃で記録
を行なうとすると、記録を開始するためには約30秒程
度のウェイティングタイムを要することになる。しかも
、外部加熱方式では記録ヘッドの温度分布が必ずしも均
一とはならず、このような温度分布の不均一も画質低下
の一因になフていたのである。
度の時間を要することが分る。例えば環境温度0℃の時
に、インクの粘性増加による飛翔的液滴の吐出速度の低
下がそれほど問題とはならないインク温度10℃で記録
を行なうとすると、記録を開始するためには約30秒程
度のウェイティングタイムを要することになる。しかも
、外部加熱方式では記録ヘッドの温度分布が必ずしも均
一とはならず、このような温度分布の不均一も画質低下
の一因になフていたのである。
しかしながら、本発明は熱エネルギー発生手段上に設け
た加熱手段による記録液の直接加熱であるので、L記の
ような長時間のウェイティングタイムを要することなく
、前述の如き 100μs程度の短時間の予熱で記録液
を均一に加熱することができ、しかも低消費電力で安定
した飛翔的液滴を形成することができるのである。この
ため、本発明では低温の環境下においても即座に良質の
画像を得ることが出来、またベタ印字の際の印字物の濃
度差も、従来±3.5%程度であったものを、本発明で
は± 1.5%程度に減少することができた。
た加熱手段による記録液の直接加熱であるので、L記の
ような長時間のウェイティングタイムを要することなく
、前述の如き 100μs程度の短時間の予熱で記録液
を均一に加熱することができ、しかも低消費電力で安定
した飛翔的液滴を形成することができるのである。この
ため、本発明では低温の環境下においても即座に良質の
画像を得ることが出来、またベタ印字の際の印字物の濃
度差も、従来±3.5%程度であったものを、本発明で
は± 1.5%程度に減少することができた。
[発明の効果]
以上に説明した如く、本発明によって、消費電力が小さ
く、かつ記録ヘッド内の温度分布をほぼ均一にすること
が可能であり、特に低温時においても即座に良好な画質
を得ることのできる新規な液体噴射記録ヘッドを提供し
得るようになった。
く、かつ記録ヘッド内の温度分布をほぼ均一にすること
が可能であり、特に低温時においても即座に良好な画質
を得ることのできる新規な液体噴射記録ヘッドを提供し
得るようになった。
第1図は、本発明の液体噴射記録ヘッドの一例の概略説
明図、第2図(a)は従来例の液体噴射記録ヘッドの一
例の概略説明図、第2図(b)は第2図(a)のX−Y
断面の切断部分図、第3図は従来例の液体噴射記録ヘッ
ドによる記録の際のドツト径とヘッド温度の関係の一例
を示す図、第4図は本発明の液体噴射記録ヘッドに係わ
る基板構成の一例を示す図、第5図はインク粘度とイン
ク温度との関係の一例を説明する図、第6図は従来例の
液体噴射記録ヘッドの加熱時間とヘッド温度の関係の一
例を示す図、第7図は本発明の液体噴射記録ヘッドの加
熱手段に印加するパルス電圧の一例を示す図である。 1−m−加熱手段 2−一一熱エネルギー発生手段
明図、第2図(a)は従来例の液体噴射記録ヘッドの一
例の概略説明図、第2図(b)は第2図(a)のX−Y
断面の切断部分図、第3図は従来例の液体噴射記録ヘッ
ドによる記録の際のドツト径とヘッド温度の関係の一例
を示す図、第4図は本発明の液体噴射記録ヘッドに係わ
る基板構成の一例を示す図、第5図はインク粘度とイン
ク温度との関係の一例を説明する図、第6図は従来例の
液体噴射記録ヘッドの加熱時間とヘッド温度の関係の一
例を示す図、第7図は本発明の液体噴射記録ヘッドの加
熱手段に印加するパルス電圧の一例を示す図である。 1−m−加熱手段 2−一一熱エネルギー発生手段
Claims (1)
- (1)記録液を吐出し飛翔的液滴を形成するための液体
吐出口、前記飛翔的液滴を形成するために用いられる熱
エネルギーを発生するための熱エネルギー発生手段、及
び該熱エネルギー発生手段上に設けられ、前記飛翔的液
滴を形成しない熱エネルギーを発生する加熱手段とを有
する液体噴射記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6419786A JPH0729436B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 液体噴射記録ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6419786A JPH0729436B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 液体噴射記録ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62220345A true JPS62220345A (ja) | 1987-09-28 |
| JPH0729436B2 JPH0729436B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=13251099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6419786A Expired - Fee Related JPH0729436B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 液体噴射記録ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729436B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798772A (en) * | 1990-06-15 | 1998-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method ink jet head |
| US5992963A (en) * | 1994-09-09 | 1999-11-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Printing apparatus and method for controlling the temperature of a printing head with heating and cooling devices |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP6419786A patent/JPH0729436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798772A (en) * | 1990-06-15 | 1998-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method ink jet head |
| US5992963A (en) * | 1994-09-09 | 1999-11-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Printing apparatus and method for controlling the temperature of a printing head with heating and cooling devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0729436B2 (ja) | 1995-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |