JPS62249747A - インクジエツト記録ヘツド - 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、熱エネルギーによってインクを吐出させ記録
を行うインクジェット記録ヘッドに関する。

［従来の技術］ 熱エネルギーによってインクを吐出させ記録を行う、従
来のインクジェット記録ヘッドの構造は、特開昭５５−
１５４１７１の様に、気泡を生成するためにインクを急
熱する発熱体および電極を、第５図の如く、保護膜で被
覆した構造であった。

また、特開昭５５−１２６４．６２のように、気泡を生
成するためにインクを急熱する発熱体への電極の付着部
に保護膜がなく、第４図に示したように、前記発熱体へ
の電極の付着部がインクに直接触れ゛る構造であった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述の、気泡を生成するためにインクを急熱す
る発熱体および電極を保護膜で被覆した構造のインクジ
ェット記録ヘッドでは、保護膜の熱容量のために、応答
性が劣る。さらに、気泡を生成するのに必要な印加電圧
が高電圧となり、耐久性が劣る、という問題点を有する
。

また、前述の、気泡を生成するためにインクを急熱する
発熱体への電極の付着部に保護膜がない構造のインクジ
ェット記録ヘッドでは、前記発熱体への電極の付着部が
インクに直接触れるため、インクによる電極の腐食、電
気分解による電極の侵食や剥離が生じる、という問題点
を有する。

さらに、気泡を生成するためにインクを急熱する発熱体
の一部分が、インクに直接触れる構造のインクジェット
記録ヘッドにおいて、気泡を生成するためには、前記発
熱体とインク境界面の温度を高温にする必要がある。こ
の時、前記発熱体の厚さがある厚さより薄いと、前記発
熱体の温度勾配が大きくなり、発熱体が破断し、耐久性
が低下する、という問題点を有する。

本発明は、上記の諸問題を解決するもので、その目的と
するところは、インクによる電極の腐食および電気分解
による電極の侵食や剥離がなく、低い印加電圧で駆動す
ることが可能な、高速で長寿命のインクジェット記録ヘ
ッドを提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーに
よってインクを吐出させ記録を行うインクジェット記録
ヘッドであって、気泡を生成するためにインクを急熱す
る発熱体の一部又は全部がインクに直接触れ、前記発熱
体の厚さｄが、ｄ≧０．１　λ・Δｔ／（ρ・Ｃ） である構造を特徴とする。

ただし、上式において、 λ………前記発熱体の熱伝導率Δｔ……前記発熱体への
印加パルス幅ρ………前記発熱体の密度Ｃ………前記発
熱体の比熱である。

である。

［実施例］ 第１図は、本発明のインクジェット記録ヘッドの、１実
施例の全体の構造を示す斜視図であり、第２図は、概観
斜視図である。インクは、インク供給孔３より供給され
、インク室２を経、ノズルより吐出される。

第３図は、本発明のインクジェット記録ヘッドの、［実
施例の主要断面図である。発熱体７を急熱すると、発熱
体７近傍のインクが急熱され、急激に気化し、気泡１１
が形成され膨張する。発熱体の加熱を終了すると、イン
クが冷却され、気泡１１が収縮、消滅し、液滴が吐出さ
れる。

上記の記録ヘッドは、下記の如く製作した。

Ｓｉ基板１上に、下部層８として！９　ｉ　０２を１．
３μｍの厚さにスパッターし、発熱体７としてＴａ５ｉ
０２を１．６μｍの厚さにスパッターした。次いで、中
間層９としてＮｉＣｒを２０００Ａの厚さに蒸着し、電
極６としてＡｕを１μｍの厚さに蒸着した０次に、保護
膜１０として感光性樹脂をスピンナーを用いて塗布し、
露光、現象し、発熱体７への中間層９、電極６の付着部
および電極を厚さ２μｍの保護膜で被覆し、かつ、発熱
体の一部分がインクに直接触れるようにした。

一方、ノズル板４としてＮｉ板を用い、エレクトロフォ
ーミングでノズル５を作製した。このノズル板を、上記
の、バターニング終了後の基板に、３０μｍのスペーサ
ーを介し、熱硬化性接着剤で接着した。

本実施例では、Ｔａ５ｉ０２発熱体へのＡｕ電極の付着
力が非常に弱いためＮｉＣｒ中間層を設けたが、発熱体
への電極の付着力が十分強い発熱体材質と電極材質であ
れば、中間層を設けなくても良い。

本発明のインクジェット記録ヘッドの他に、主要断面図
が第４図または第５図の様な従来のインクジェット記録
ヘッドも作製した。これらのインクジェット記録ヘッド
を有する記録装置を用いて、インク吐出実験を行い、寿
命を測定した。実験結果を第１表に示した。

いずれの場合も、印加パルス幅は６μｓ、駆動周波数は
３ｋＨｚである。インクとしては、水性インクを用いた
。つまり水７０％、グリセリン２８％、水溶性染料２％
である。

第１表 主要断面図が第３図であるインクジェット記録ヘッドが
、オ発明のインクジェット記録ヘッドであり、３億ドツ
トの寿命があう、た。

主要断面図が第４図であるインクジェット記録ヘッドは
、従来のインクジェット記録ヘッドであり、１千万ドツ
トの寿命しかなかった。これは、気泡を生成するために
インクを急熱する発熱体への電極の付着部に保護層がな
く、前記発熱体への電極の付着部がインクに直接触れる
構造であるため、インクによる電極の剥離、電気分解に
よる中間層の侵食がみられたためである。

主要断面図が第５図であるインクジェット記録ヘッドも
、従来のインクジェット記録ヘッドであり、５百万ドツ
トの寿命しかなかった。これは、気泡を生成するために
インクを急熱する発熱体を保護膜で被覆した構造である
ことに起因する。つまり、保護膜の熱容量のために、気
泡を生成するために必要な印加電圧が高電圧となるため
である。

実際、この記録ヘッドにおいては、印加電圧が２３ボル
ト以上の時に限り、気泡を生成させインクを吐出するこ
とができた。

次に、主要断面図が第３図であるインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、インクを急熱する発熱体の厚さを、０．
１μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ。

１．６μｍと変化させ、インク吐出実験を行い、寿命を
測定した。実験結果を第２表に示した。

発熱体厚さが１．６μｍおよび１．０μｍであるインク
ジェット記録ヘッドは、特許請求の範囲（１）式を満た
す記録ヘッドであり、どちらの記録ヘッドも１億ドツト
以上の寿命があった。

第２表 発熱体厚さが０．５μｍおよび０．１μｍであるインク
ジェット記録ヘッドは、特許請求の範囲（１）式を満足
しない記録ヘッ・ドであり、どちらの記録ヘッドも、３
百万ドツト以下の寿命しかなかった。これは発熱体厚さ
が特許請求の範囲（１）式を満たさないため、発熱体の
温度勾配が大祭くなり、発熱体が破断したためである。

ここで、発熱体厚さによって印加電圧が異なるのは、発
熱体の抵抗値が発熱体厚さによって変化するためであり
、実験は、気泡を生成しインクを吐出するために必要な
最低の印加電圧で行った。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、気泡を生成するためにインクを急熱する発熱
体の一部又は全部がインクに直接触れ、前記発熱体の厚
さｄが、 ｄ≧０．１・　λ・Δｔ／（ρ・Ｃ） である構造をとることにより、インクによる電極の腐食
および電気分解による電極の侵食や剥離がなく、低い印
加電圧で、高速に駆動、印字でき、長寿命である、とい
う効果を有する。

ただし、上式において、 λ………前記発熱体の熱伝導率Δｔ……前記発熱体への
印加パルス幅ρ………前記発熱体の密度Ｃ………前記発
熱体の比熱である。

である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録ヘッドの１実施例
の全体の構造を示す斜視図、第２図は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの、１実施例の概観斜視図。第３図は
本発明のインクシェッド記録ヘッドの、１実施例の主要
断面図。第４図および第５図は、従来のインクジェット
記録ヘッドの主要断面図。 図において、 １…………基板２…………インク 室３…………インク供給孔４………… ノズル板５…………ノズル６…………電極７…………発
熱体８…………下部層９ …………中間層１０………保護膜 ６・・・・・・・・・・・・電極 ７・・・・・・・・・・・・発熱体 ８・・・・・・・・・・・・下部層 ９・・・・・・・・・・・・中間層 １０・・・・・・・・・保護膜 １１………気泡 １２………インク である。 第１図 手続補正書（自発） 昭■１　年８　廖７　日 ｉ、　＊件の表示 昭和６１年特許願第９５２７１　号 ２、発明の名称 インクジェット記録ヘッド ３、補正をする者 Ｃ２５６＞　　セイコーエプソン株式会社〒１０４　　
東京都中央区京橋２丁目６番２１号５、　補正により増
加する発明の飲 手続補正書（自発） １、　特許請求の範囲？別紙の妬く訂正する。 ２　明細書千４ページ上から１２行目の「ｄ≧１１λ・
Δｔ／（ρ・Ｃ）」　とあるのをｒａ≧（Ｌ１５７ｔ／
（１）−Ｃコ」ト訂正ｆる。 五　間中５ページ下から４行目の「２０００Ａ」とめる
のをｒ２０００ＡＪと訂正する。 ４、　間中１０ページ上から８行目の 「ｄ≧α１・λ・Δｔ／（ρ・り）」　とめるのを「ｄ
≧α１・Ｖ乙；；／（ｊ）；５Ｊ　と訂正する。 以上 代理人　最　上　　　務″　　、 他１名　パ 特許請求の範囲 熱エネルギーに二ってインクを吐出させ記録を行ウィン
クジエツト記録ヘッドであって、気泡を生成する定めに
インクを急熱する発熱体の一部又は全部がインクに直接
触れ、前記発熱体の４嘔ｄが である構造を特徴とする、インクジェット記録ヘッド 友だし、（１）式において、 λ……・・前記発熱体の熱伝導率Δ℃……前記発熱体へ
の印加パルス幅ρ………前記発熱体の密度Ｃ………前記
発熱体の比熱である。 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱エネルギーによってインクを吐出させ記録を行うイン
   クジェット記録ヘッドであって、気泡を生成するために
   インクを急熱する発熱体の一部又は全部がインクに直接
   触れ、前記発熱体の厚さｄが、 ｄ≧０．１・λ・Δｔ／（ρ・ｃ）…（１）である構造
   を特徴とする、インクジェット記録ヘッド ただし、（１）式において、 λ………前記発熱体の熱伝導率 Δｔ……前記発熱体への印加パルス幅 ρ………前記発熱体の密度 ｃ………前記発熱体の比熱 である。