CN103298618B - 用于驱动液体排出头的方法、液体排出头和液体排出设备 - Google Patents
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Abstract
一种液体排出设备，其包括液体排出头和驱动器单元。所述液体排出头包括用于排出液体的排出口以及基板。所述基板包括：能量产生元件，用于产生热能以将所述液体从所述液体排出口排出；一对电极，其连接至所述能量产生元件以驱动所述能量产生元件；由绝缘材料制成的绝缘层，其被设置成覆盖所述能量产生元件；以及由金属材料制成的金属层，其被设置成与所述能量产生元件相对应以覆盖所述绝缘层。所述驱动器单元用于将所述一对电极中的一个电极的第一电位设置为基本等于所述液体的电位并且将所述一对电极中的另一个电极的第二电位设置为低于所述第一电位，以驱动所述能量产生元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于驱动液体排出头的方法、液体排出头和液体排出设备。
背景技术
以热式喷墨记录装置为代表的液体排出设备中所安装的典型液体排出头具有产生用于排出液体的热能的多个能量产生元件。
如专利文献1所述，以如下方式构成能量产生元件：在由硅构成的基板上设置通过电力供给来产生热量的发热电阻材料层以及用以向该层供给电力的一对电极，并且还设置绝缘性材料的绝缘层以进行覆盖。为了保护该绝缘层免于在排出液体等时产生的气蚀冲击，在该绝缘层的表面上设置由金属材料构成的金属层，由此提高了其耐久性。另外，在绝缘层存在孔(裂纹)的情况下，由于在金属层和液体之间发生电化学反应而使该金属层劣化，因此可能发生耐久性的下降和/或金属层的溶解。因而，在制造阶段，进行在能量产生元件和金属层之间的绝缘性的检查。上述金属层为带状并且被共通地用于保护多个能量产生元件，并且使用连接至金属层的检查用端子和共通地连接至多个能量产生元件的检查用端子来进行绝缘性的检查。根据该方法，可以对多个能量产生元件一起进行绝缘层的绝缘性的检查。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本特开2004-50646
然而，即使在制造过程中检查绝缘层，在由于记录操作中气泡消泡时产生的诸如气蚀等的物理冲击而在绝缘层中形成裂纹等的情况下，能量产生元件和金属层在某些情况下可能发生短路。通常，上述液体排出头是通过向一对电极施加基本为0V的接地电位(GND电位)和高于该接地电位的电源电位(VH电位)来进行驱动。由于在这种情况下用于供给液体的供给口被形成为贯通连接至GND电位的基板，因此液体也处于GND电位。
由于诸如墨等的液体通常包含大量电解质并且具有导电性，因此如果将比GND电位的液体的电位高的VH电位施加至能量产生元件，则金属层为相对于液体的电位的正电位。例如，使用铱或钌作为金属层，图6A或6B中示出了电位和pH之间的关系。
如通过上述关系显而易见，在金属层处于正电位并且还与pH为7～10的液体相接触的情况下，根据金属层的材料在某些情况下该金属层可能被溶出。也就是说，在专利文献1所公开的使用带状金属层来共通地覆盖多个能量产生元件的结构中，当一个能量产生元件发生短路时，覆盖多个能量产生元件的金属层在某些情况下可能被溶出。另外，金属层的厚度减小，导致其耐久性下降。并且，在金属层的溶解期间产生的气泡将覆盖能量产生元件的上表面，导致在某些情况下可能无法进行正常记录操作。
发明内容
根据本发明的方面，一种液体排出设备，包括：一种液体排出设备，包括：液体排出头，其包括：排出口，用于排出液体；以及基板，其包括：能量产生元件，用于产生热能以将所述液体从所述排出口排出；一对电极，其连接至所述能量产生元件以驱动所述能量产生元件；由绝缘材料制成的绝缘层，其被设置成覆盖所述能量产生元件；以及由金属材料制成的金属层，其被设置成与所述能量产生元件相对应以覆盖所述绝缘层；以及驱动器单元，用于将所述一对电极中的一个电极的第一电位设置为基本等于所述液体的电位并且将所述一对电极中的另一个电极的第二电位设置为低于所述第一电位，以驱动所述能量产生元件。
在如上所述设置液体排出头的情况下，即使能量产生元件和金属层由于因物理损坏在绝缘层中形成裂纹等而发生短路，覆盖其它能量产生元件的金属层也不是相对于液体的电位的正电位，因而可以进行可靠的记录操作。
附图说明
图1A是液体排出设备的示意性的立体图。
图1B是头单元的示意性的立体图。
图2A是根据本发明的液体排出头的示意性的立体图。
图2B是根据本发明的液体排出头的示意性的顶视图。
图3A是根据本发明的液体排出头的截面图。
图3B是根据本发明的液体排出头的电路图。
图4A是根据本发明的液体排出头的截面图。
图4B是根据本发明的液体排出头的电路图。
图5A是说明电位和金属层的溶解之间的关系的图。
图5B是液体排出头的电路图。
图5C是液体排出头的电路图。
图6A是铱的电位-pH图。
图6B是钌的电位-pH图。
具体实施方式
液体排出头可以安装在诸如打印机、复印机、具有通信系统的传真机和具有打印部的文字处理器等的各种装置中，并且此外还可以安装在由各种处理装置整体形成的工业记录设备中。另外，在使用该液体排出头的情况下，可以在诸如纸、纱、纤维、布、皮革、金属、塑料、玻璃、木材和陶瓷等的各种记录材料上进行记录。
本说明书中使用的“记录”不仅表示在记录介质上赋予诸如字母或图形等的具有特定意义的图像，而且还表示在记录介质上赋予诸如图案等的无意义的图像。
此外，在本说明书中，“液体”应当被理解成具有广泛含义，并且当被施加到记录介质上时，液体是：用于形成图像、设计或图案等的液体，用于对记录介质进行加工的液体；或者用于进行墨或记录介质的处理的液体。在本实施例中，墨或记录介质的处理例如包括如下处理：通过使施加到记录介质上的墨中所包含的着色材料凝固或不可溶解来提高定形性；提高记录质量或显色性；以及提高图像耐久性。此外，本发明的液体排出设备所使用的“液体”通常包含大量电解质，由此具有导电性。
以下将参考附图来说明本发明的实施例。在以下说明中，具有相同功能的元件由附图的相同附图标记来指定。
将说明液体排出设备。
图1A是示出可以安装根据本发明的液体排出头的液体排出设备的示意图。如图1A所示，导螺杆5004经由驱动力传递齿轮5011和5009，与驱动马达5013的往复转动连动地转动。滑架HC可以安装头单元，具有与导螺杆5004的螺旋槽5005啮合的销(未示出)，并且在导螺杆5004转动的情况下在箭头a和箭头b的方向上往复移动。在该滑架HC上安装有头单元400。
将说明头单元。
图1B是可以安装在如图1A所示的液体排出设备中的头单元400的立体图。利用柔性膜配线基板43，液体排出头41(以下还称为“头”)与要连接至液体排出设备的接触焊盘44电连接。另外，头41与储墨器42一体化以形成头单元400。尽管以头单元400由储墨器42和头41一体化形成为例示出了本实施例的头单元400，但还可以使用能够与储墨器分离的分离型头单元。
图2A是根据本实施例的液体排出头41的立体图。液体排出头41具有包括能量产生元件23的液体排出头基板50和设置在该液体排出头基板50上的流路壁构件15，其中该能量产生元件23产生用于排出液体的热能。流路壁构件15可以使用诸如环氧树脂等的热固性树脂的固化材料来形成，并且具有用以排出液体的排出口3以及与各排出口3相连通的流路17的壁17a。在使流路壁构件15接触液体排出头基板50以使得壁17a位于内侧的情况下，形成了流路17。流路壁构件15中所形成的排出口3是按预定间距设置以形成沿着被设置成贯通液体排出头基板50的供给口4而排列的行。从供给口4供给的液体被输送至流路17并且因能量产生元件23所产生的热能而进一步发生膜沸腾，由此产生气泡。由于利用此时产生的压力来从排出口3排出液体，因此进行记录操作。此外，液体排出头41具有多个用于进行电连接的端子22，例如，用于控制驱动元件20的逻辑信号和用于驱动能量产生元件23的VH电位/接地电位(GND电位)从液体排出设备发送至这些端子22。另外，为了驱动能量产生元件23，必须施加电压以使得能量产生元件23的两个端部之间的电位差为10～40V。图2B是金属层11共通地覆盖能量产生元件23的液体排出头41的示意性的顶视图。用于在制造期间进行检查的检查端子40连接至金属层11。当使用检查端子40确认金属层和能量产生元件23之间的电连接时，可以同时确认绝缘层无绝缘缺陷。
图3A是示意性示出沿着图2A的线IIIA-IIIA在垂直于基板50的方向上截取的液体排出头41的状态的截面图。在设置有诸如晶体管等的驱动元件20的由硅制成的基板1上，设置有通过使基板1的一部分热氧化所形成的热氧化层14、第一蓄热层13和第二蓄热层12，其中这两个蓄热层各自由硅化合物构成并使用CVD方法等来形成。特别地，作为第一蓄热层13和第二蓄热层12，例如，可以使用诸如SiO、SiN、SiON、SiOC和SiCN等的绝缘材料。第一蓄热层13和第二蓄热层12各自还用作使电极绝缘的绝缘层。在第二蓄热层12上，设置有由利用电力供给来产生热量的材料制成的发热电阻层10，并且设置有一对与发热电阻层10相接触的电极9，该电极9的材料主要包含电阻比发热电阻层10的电阻小的铝等。特别地，作为用于发热电阻层10的材料，例如可以使用TaSiN或WSiN。向一对电极9施加第一电压和第二电压以使得发热电阻层10的位于该一对电极9之间的部分能够利用电力供给来产生热量，由此发热电阻层10的上述部分用作能量产生元件23。这些发热电阻层10和一对电极9被由诸如硅化合物或SiN等的绝缘材料制成的绝缘层8覆盖，从而与要排出的液体绝缘。为了保护能量产生元件23免于由要排出的液体的发泡和收缩所引起的气蚀冲击等，在绝缘层8上的与能量产生元件23的上侧部分相对应的位置处设置用作耐气蚀层的金属层11。也就是说，金属层11设置在面向能量产生元件23的位置处。
特别地，可以使用诸如铱或钌等的金属材料作为金属层11。此外，在绝缘层8上设置有流路壁构件15。另外，为了提高绝缘层8和流路壁构件15之间的粘合性，还可以在绝缘层8和流路壁构件15之间设置由聚醚酰胺树脂等构成的粘合层。
即使在使用检查端子40进行的出厂检查中没有检测到缺陷，在例如由于记录操作中产生的气蚀的影响而在与一个能量产生元件相对应的绝缘层中形成孔的情况下，金属层和能量产生元件在某些情况下也可能发生短路。在这种情况下，在相对于流路内的液体的电位以高电位驱动能量产生元件的情况下，在发生短路时诸如铱或钌等的金属材料具有与能量产生元件的电位相同的电位。因此，如通过图6A或6B所示的电位-pH图显而易见，在用作相对于流路内的液体的阳极的情况下，金属材料被溶出的可能性高。也就是说，在多个能量产生元件被带状金属层共通地覆盖的结构中，一旦一个能量产生元件发生短路，覆盖其它能量产生元件的整个金属层都会被溶出。
另一方面，通过图6A和6B还发现：在相对于流路内的液体的电位以低电位驱动能量产生元件的情况下，即使诸如铱或钌等的金属材料具有与能量产生元件的电位相同的电位，金属材料被溶出的可能性低，而与该液体的pH值无关。因此，在绝缘层8中产生裂纹等的情况下，由于在将液体的电位(第一电位)视为基准电位时金属层11具有低电位(第二电位)，因此可以防止金属层11的溶解。在如上所述来驱动液体排出头的情况下，可以在不会使金属层11的耐久性下降的情况下进行正常记录操作。以下将具体说明金属层11不会被溶出的液体排出头和用于驱动该液体排出头的方法。
在本实施例的液体排出头中，作为驱动元件20，使用p型MOS晶体管(以下还称为“PMOST”)，并且使用n型硅基板作为基板1。图3A示出沿着图2A的线IIIA-IIIA在垂直于基板50的方向上截取的本实施例的液体排出头41的截面图，并且图3B示出示意电路图。
驱动元件20使用一般的IC制造工艺来形成，并且由设置在n型硅基板1上的栅电极5、以及形成在基板1的表面所设置的p型阱区中的漏电极6和源电极7构成，其中在栅电极5和n型硅基板1之间设置有热氧化层14。通过在基板1的表面上设置多晶硅来形成栅电极5，通过在硅基板1的表面中进行硼等的离子注入来形成漏电极6和源电极7。漏电极6和源电极7经由电极18连接至一对电极9，该电极18被设置成贯通第一蓄热层13并由铝等制成。
为了向能量产生元件23施加电压，一对电极9的其中一个电极连接至GND电位并且还经由电极18连接至n型阱区中的连接部19，其中，通过在基板1中进行磷等的离子注入来设置该n型阱区。因此，基板1为GND电位，并且此外，由于流路17内的液体还与基板1的供给口4相接触，因此该液体也为GND电位。另外，在一对电极9中的另一个电极连接至比GND电位低的-40～-10V的电源电位(VH电位)的情况下，GND电位和VH电位之间的电位差被设置为10～40V，因而可以使用比GND电位低的电位来驱动能量产生元件23。因而，即使在上述情况下在能量产生元件23和金属层11之间发生短路，也可以防止覆盖其它能量产生元件的金属层11的溶解，并且可以防止伴随着金属层11的溶解的气泡的产生，由此可以连续进行可靠的记录操作。
如图3B所示，漏电极6经由端子22从液体排出设备连接至电源从而具有-40～-10V的电位作为VH电位，源电极7经由能量产生元件23连接至GND电位。另外，基于从端子22输入的逻辑信号来在逻辑电路(未图示)中生成用于决定是否驱动能量产生元件23的驱动信号。通过根据该驱动信号来将电压施加至PMOST的栅电极，PMOST20被置于ON(接通)状态，电流在能量产生元件23中流动，由此进行记录操作。
图5A是示出图3B所示的电路图的B点处的电位的图。在该图中，举例示出在VH电位和GND电位之间施加-25V的电压的情况。在驱动元件20处于OFF(断开)状态时，B点处的电位是基本为0V的GND电位，在该驱动元件处于ON状态时，B点处的电位为-25V的VH电位。在具有相对于流路17内的液体的电位的负电位的情况下，铱或钌不会被溶出。因而，在如上所述来进行驱动的情况下，即使由于在绝缘层8中产生了裂纹等而发生短路，也可以防止金属层11所使用的金属的溶解，而与驱动元件20的ON/OFF状态无关。
在这之前，已经说明了在VH电位和GND电位之间按照驱动元件20和能量产生元件23的顺序串联设置驱动元件20和能量产生元件23的实施例。接着，将说明在VH电位和GND电位之间按照能量产生元件23和驱动元件20的顺序串联设置能量产生元件23和驱动元件20的实施例。
作为驱动元件20，使用p型MOS晶体管(以下还称为“PMOST”)，并且使用n型硅基板作为基板1。图4A示出沿着图2A的线IVA-IVA在垂直于基板50的方向上截取的本实施例的液体排出头41的截面图，并且图4B示出示意电路图。驱动元件20的结构与上述实施例的结构大致相同。
驱动元件20的漏电极6和源电极7经由被设置成贯通第一蓄热层13的由铝等制成的电极18连接至用于供给VH电位和GND电位的一对电极9。
用于向能量产生元件23供给VH电位和GND电位的一对电极9中的连接至GND电位的一个电极，还经由电极18和驱动元件20与通过在基板1中进行磷等的离子注入而形成的n型阱区域中设置的连接部19相连接。因此，基板1为GND电位，并且流路17内的液体由于与基板1的供给口4相接触因而也为GND电位；因而，在使用比GND电位低的电位来驱动能量产生元件23的情况下，可以防止金属层11的溶解。也就是说，在将GND电位视为基准电位的情况下，施加作为电源电位(VH电位)的比GND电位低的-40V～-10V的电位，由此GND电位和VH电位之间的电位差被设置为10～40V。因而，即使在这种情况下在能量产生元件23和金属层11之间发生短路，也可以防止覆盖其它能量产生元件的金属层11的溶解，并且还可以防止伴随着金属层11的溶解的气泡的产生，由此可以连续进行可靠的记录操作。
如图4B所示，连接至能量产生元件的一对电极9的其中一个电极经由端子20从液体排出设备连接至电源从而具有作为VH电位的-40～-10V的电位，这一对电极9中的另一个电极连接至驱动元件20的漏电极6。另外，驱动元件20的源电极7连接至GND电位。基于经由端子22输入的逻辑信号来在逻辑电路(未示出)中生成用于决定是否驱动能量产生元件23的驱动信号。通过根据该驱动信号将电压施加至PMOST的栅电极，PMOST20被置于ON状态，电源电压被施加至能量产生元件23，并且电流流动，由此进行记录操作。
图5A是示出图4B所示的电路图的B点处的电位的图。在本实施例中，举例示出在VH电位和GND电位之间施加-25V的电压的情况。在驱动元件20处于OFF状态的情况下，由于没有电流流动，因此B点处的电位为-25V。另外，在驱动元件处于ON状态的情况下，由于在能量产生元件23中电流流动，因此发生电压下降，从而B点处的电位变为基本上0V的GND电位。在具有相对于流路17内的液体的电位的负电位的情况下，铱或钌不会被溶出。因而，在如上所述来进行驱动的情况下，即使由于在绝缘层8中产生了裂纹等而发生短路，也可以防止金属层11所使用的金属的溶解，而与驱动元件20的ON/OFF状态无关。
比较例1
作为比较例1，将说明在p型硅基板中设置n型MOS晶体管(以下还称为“NMOST”)、并且施加使得VH电位为+10V～+40V的电压的情况。如图5B的电路图所示，连接至能量产生元件23的其中一个电极为+10V～+40V的VH电位，另一电极被设置成连接至NMOST的漏电极。此外，NMOST的源电极连接至GND电位。同样在比较例1中，流路17内的液体被设置成与供给口相接触，因而为GND电位。在将电压施加至NMOST的栅电极的情况下，NMOST被置于ON状态，并且电流在能量产生元件23中流动。
图5A示出图5B所示的电路图的B点处的电位。在该比较例中，将说明施加使得VH电位为25V的电压的情况。由于在驱动元件20处于OFF状态的情况下没有电流流动，因此B点处的电位为25V。在驱动元件20处于ON状态的情况下，由于在能量产生元件23中电流流动，因此发生电压下降，B点处的电位是基本为0V的GND电位。因此，即使在覆盖能量产生元件的绝缘层8中仅产生一个裂纹，在驱动元件20处于OFF状态、并且由铱或钌构成的金属层11接触pH约为7～10的液体时，整个金属层11也用作阳极。结果，覆盖其它能量产生元件的部分金属层也在液体中被溶解。此外，由于在金属层被溶解时产生的气泡覆盖其它能量产生元件23的表面，因此无法进行液体的膜沸腾，从而无法进行正常记录操作。
比较例2
作为比较例2，将说明与比较例1相同地设置有NMOST的情况。如图5C的电路图所示，连接至能量产生元件的一对电极的其中一个电极经由NMOST连接至端子22以施加作为VH电位的+10～+40V的电位，并且另一个电极连接至GND电位。同样在比较例2中，流路17内的液体被设置成与供给口相接触，因而为GND电位。
图5A示出图5C的电路图的B点处的电位。在该比较例中，举例示出施加作为VH电位的+25V的电压的情况。在驱动元件20处于OFF状态的情况下，B点处的电位为0V。在驱动元件20处于ON状态的情况下，B点处的电位为+25V的VH电位。
因此，即使在覆盖能量产生元件的绝缘层8中仅产生一个裂纹等，在驱动元件20处于ON状态、并且由铱或钌构成的金属层11接触pH约为7～10的液体的情况下，整个金属层11也用作阳极。结果，覆盖其它能量产生元件的部分金属层在液体中也被溶解。此外，由于在金属层被溶解时产生的气泡覆盖其它能量产生元件23的表面，因此无法进行液体的膜沸腾，因而无法进行正常记录操作。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
本申请要求2010年12月9日提交的日本专利申请2010-275138的优先权，在此通过引用将其全部内容合并于此。
Claims (10)
1.一种液体排出设备，包括：
液体排出头，其包括：
排出口，用于排出液体；以及
基板，其包括：
能量产生元件，用于产生热能以将所述液体从所述排出口排出；
一对电极，其连接至所述能量产生元件以驱动所述能量产生元件；
由绝缘材料制成的绝缘层，其被设置成覆盖所述能量产生元件；以及
由金属材料制成的金属层，其被设置成与所述能量产生元件相对应以覆盖所述绝缘层；
所述液体排出设备的特征在于，还包括：
驱动器单元，用于将所述一对电极中的一个电极的第一电位设置为基本等于所述液体的电位并且将所述一对电极中的另一个电极的第二电位设置为低于所述第一电位，以驱动所述能量产生元件。
2.根据权利要求1所述的液体排出设备，其中，
所述金属材料包含铱或钌作为主要成分。
3.根据权利要求1所述的液体排出设备，其中，
所述液体排出头用来向所述排出口供给液体，并且具有被设置成贯通所述基板的供给口。
4.根据权利要求1所述的液体排出设备，其中，
所述第一电位是接地电位，并且所述第二电位是以所述接地电位为基准的-40～-10V的电位。
5.根据权利要求1所述的液体排出设备，其中，
所述液体排出头具有驱动元件，所述驱动元件用于对决定是否向所述能量产生元件供给电力的ON/OFF状态进行控制。
6.根据权利要求5所述的液体排出设备，其中，
所述基板是n型硅基板，并且所述驱动元件包括p型MOS晶体管。
7.一种液体排出头，包括：
排出口，用于排出液体；以及
基板，其包括：
能量产生元件，用于产生热能以将所述液体从所述排出口排出；
一对电极，其连接至所述能量产生元件以驱动所述能量产生元件；
由绝缘材料制成的绝缘层，其被设置成覆盖所述能量产生元件；以及
由金属材料制成的金属层，其被设置成与所述能量产生元件相对应以覆盖所述绝缘层，
所述液体排出头的特征在于，所述一对电极分别处于基本等于所述液体的电位的第一电位和低于所述第一电位的第二电位。
8.根据权利要求7所述的液体排出头，其中，还包括：
驱动元件，用于对决定是否向所述能量产生元件供给电力的ON/OFF状态进行控制。
9.根据权利要求8所述的液体排出头，其中，
所述基板是n型硅基板，以及
所述驱动元件包括p型MOS晶体管。
10.一种用于驱动液体排出头的方法，所述液体排出头具有：
排出口，用于排出液体；以及
基板，其包括：
能量产生元件，用于产生热能以将所述液体从所述排出口排出；
一对电极，其连接至所述能量产生元件以驱动所述能量产生元件；
由绝缘材料制成的绝缘层，其被设置成覆盖所述能量产生元件；以及
由金属材料制成的金属层，其被设置成与所述能量产生元件相对应以覆盖所述绝缘层；
所述方法的特征在于，包括：
将所述一对电极中的一个电极的第一电位设置为基本等于所述液体的电位并且将所述一对电极中的另一个电极的第二电位设置为低于所述第一电位，以驱动所述能量产生元件。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4626875A (en) * | 1983-09-26 | 1986-12-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for liquid-jet recording wherein a potential is applied to the liquid |
| EP0995600A2 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head, ink jet apparatus provided with the same, and ink jet recording method |
| US6361150B1 (en) * | 1999-08-30 | 2002-03-26 | Hewlett-Packard Company | Electrostatic discharge protection of electrically-inactive components in a thermal ink jet printing system |
| EP1312477A1 (en) * | 2001-11-15 | 2003-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Base plate for use of recording head, recording head, recording apparatus, and method for manufacturing recording head |
| EP1661706A1 (en) * | 2003-08-28 | 2006-05-31 | Sony Corporation | Liquid ejection head, liquid ejector and process for manufacturing liquid ejection head |
| EP2186641A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for an ink jet head, ink jet head, ink jet printing apparatus and method of cleaning ink jet head |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61255866A (ja) * | 1985-05-09 | 1986-11-13 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘツド |
| JPH066377B2 (ja) * | 1986-06-27 | 1994-01-26 | 株式会社リコー | インクジェットヘッド |
| JPH0252746A (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-22 | Ricoh Co Ltd | インクジェット記録装置 |
| JP2662446B2 (ja) * | 1989-12-11 | 1997-10-15 | キヤノン株式会社 | 記録ヘッド及び記録ヘッド用素子基板 |
| EP0490668B1 (en) * | 1990-12-12 | 1996-10-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording |
| RU2060899C1 (ru) * | 1994-06-20 | 1996-05-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Микро-ТЕП" | Термоструйная печатающая головка |
| JP3197438B2 (ja) * | 1994-11-04 | 2001-08-13 | シャープ株式会社 | カラー画像形成装置 |
| US5850242A (en) * | 1995-03-07 | 1998-12-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording head and recording apparatus and method of manufacturing same |
| AUPP653998A0 (en) * | 1998-10-16 | 1998-11-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Micromechanical device and method (ij46B) |
| JP2000343702A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド及び該液体吐出ヘッドを用いた液体吐出装置 |
| EP1057634B1 (en) * | 1999-06-04 | 2004-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head, liquid discharge apparatus and method for manufacturing liquid discharge head |
| JP2002067325A (ja) * | 2000-08-24 | 2002-03-05 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 |
| JP4604337B2 (ja) * | 2000-11-07 | 2011-01-05 | ソニー株式会社 | プリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製造方法 |
| JP2003019799A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-21 | Sony Corp | プリンタヘッド、プリンタ及びプリンタヘッドの製造方法 |
| JP3812485B2 (ja) * | 2002-04-10 | 2006-08-23 | ソニー株式会社 | 液体吐出装置及びプリンタ |
| JP3970119B2 (ja) | 2002-07-19 | 2007-09-05 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録ヘッドを用いた記録装置 |
| JP4136513B2 (ja) * | 2002-07-19 | 2008-08-20 | キヤノン株式会社 | 半導体装置及びこれを用いたインクジェットヘッド用基板 |
| JP4194313B2 (ja) * | 2002-07-23 | 2008-12-10 | キヤノン株式会社 | 記録ヘッド |
| JP2004188768A (ja) * | 2002-12-11 | 2004-07-08 | Konica Minolta Holdings Inc | 画像形成方法、印刷物及び画像記録装置 |
| US7311385B2 (en) * | 2003-11-12 | 2007-12-25 | Lexmark International, Inc. | Micro-fluid ejecting device having embedded memory device |
| US7175248B2 (en) * | 2004-02-27 | 2007-02-13 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid ejection device with feedback circuit |
| JP4678825B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2011-04-27 | キヤノン株式会社 | ヘッド基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及びその記録ヘッド或いはヘッドカートリッジを用いた記録装置 |
| JP2006205572A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Canon Inc | 三次元中空構造体及び液体吐出ヘッドの各製造方法 |
| US7744195B2 (en) * | 2005-10-11 | 2010-06-29 | Silverbrook Research Pty Ltd | Low loss electrode connection for inkjet printhead |
| JP4926669B2 (ja) * | 2005-12-09 | 2012-05-09 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッドのクリーニング方法、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置 |
| JP2007245405A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Canon Inc | 記録ヘッド用基体 |
| US20080122896A1 (en) * | 2006-11-03 | 2008-05-29 | Stephenson Iii Stanley W | Inkjet printhead with backside power return conductor |
| KR20090007139A (ko) * | 2007-07-13 | 2009-01-16 | 삼성전자주식회사 | 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4626875A (en) * | 1983-09-26 | 1986-12-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for liquid-jet recording wherein a potential is applied to the liquid |
| EP0995600A2 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head, ink jet apparatus provided with the same, and ink jet recording method |
| US6361150B1 (en) * | 1999-08-30 | 2002-03-26 | Hewlett-Packard Company | Electrostatic discharge protection of electrically-inactive components in a thermal ink jet printing system |
| EP1312477A1 (en) * | 2001-11-15 | 2003-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Base plate for use of recording head, recording head, recording apparatus, and method for manufacturing recording head |
| EP1661706A1 (en) * | 2003-08-28 | 2006-05-31 | Sony Corporation | Liquid ejection head, liquid ejector and process for manufacturing liquid ejection head |
| EP2186641A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for an ink jet head, ink jet head, ink jet printing apparatus and method of cleaning ink jet head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151125 Termination date: 20181118 |