JP2003291350A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JP2003291350A
JP2003291350A JP2002096259A JP2002096259A JP2003291350A JP 2003291350 A JP2003291350 A JP 2003291350A JP 2002096259 A JP2002096259 A JP 2002096259A JP 2002096259 A JP2002096259 A JP 2002096259A JP 2003291350 A JP2003291350 A JP 2003291350A
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JP
Japan
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heating element
temperature
recording head
resistance heating
resistance
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Application number
JP2002096259A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Sugioka
秀行 杉岡
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ink jet recording head for ejecting liquid by bubbling with heat generated from a heat generating means in which the heat generating means is prevented from having an excessively high temperature by controlling unnecessary heat generation of the heat generating means. <P>SOLUTION: The heat generating means comprises a heating resistor, especially a PTC thermistor heater, having a positive temperature coefficient of resistance where the resistance R increases abruptly when a specified temperature T0 is exceeded. The temperature T0 is preferably set substantially equal to the bubbling point Tb of the liquid. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンター、特に、発泡現象を利用したバブルジェット
(登録商標)プリンターなどに応用されるインクジェッ
ト記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet printer, and more particularly, to an inkjet recording head applied to a bubble jet (registered trademark) printer that utilizes a foaming phenomenon.

【0002】[0002]

【従来の技術】バブルジェット記録方式に適用される記
録ヘッドは、一般に、液体を吐出する微細な吐出孔と、
吐出孔へと液体を導く流路と、流路の一部に設けられた
発熱手段を備えている。バブルジェット記録方式とは、
発熱手段を用いて流路内の液体を局所的に高温にするこ
とにより液体を発泡させて気泡を発生させ、発泡時に生
じる高い圧力を利用して、液体を微細な吐出孔より押し
出し、押し出した液体を記録紙などに付着させる記録方
式である。
2. Description of the Related Art A recording head applied to a bubble jet recording system generally has a fine ejection hole for ejecting a liquid,
It is provided with a flow path for guiding the liquid to the discharge hole and a heat generating means provided in a part of the flow path. What is bubble jet recording method?
By locally raising the temperature of the liquid in the flow path using a heat generating means, the liquid is foamed to generate bubbles, and the high pressure generated at the time of foaming is used to extrude the liquid from the minute discharge holes. This is a recording method in which liquid is attached to recording paper or the like.

【0003】この種の記録技術によって記録される画像
を高精彩化するためには、微小な液滴を高密度に配置さ
れた吐出孔から吐出させる技術が要求される。そのた
め、微細な流路と微細な発熱手段を形成することが基本
的に重要となる。そこで、バブルジェット記録方式で
は、構造の単純性を活かし、フォトリソ工程技術を駆使
して、吐出孔、流路、発熱体が高密度に配置された記録
ヘッドを作成する方法が提案されている(例えば、特開
平08−15629号公報参照)。また、微小な液滴を
吐出できるように液滴の吐出量を調整するために、端部
に比べ中央部の発熱量が大きい発熱体を用いることが提
案されている(特開昭62−201254号公報参
照)。
In order to enhance the quality of an image recorded by this type of recording technique, there is required a technique for ejecting minute liquid droplets from ejection holes arranged at high density. Therefore, it is basically important to form fine flow paths and fine heat generating means. Therefore, in the bubble jet recording method, a method of making a recording head in which ejection holes, flow paths, and heating elements are arranged at high density is proposed by taking advantage of the simplicity of the structure and making full use of photolithography process technology ( See, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 08-15629). Further, in order to adjust the discharge amount of droplets so that minute droplets can be discharged, it has been proposed to use a heating element that generates a larger amount of heat in the central portion than in the end portions (Japanese Patent Laid-Open No. 62-201254). (See Japanese Patent Publication).

【0004】発熱手段としては、通常、厚さ0.05μ
m程度の窒化タンタル薄膜からなる抵抗発熱体が用いら
れ、これに通電した時のジュール熱で液体を発泡させ
る。このような抵抗発熱体上には、抵抗発熱体の表面が
キャビテーションによって損傷するのを防止するため
に、通常、0.8μm程度のSiNなどの絶縁体を介し
て、厚さ0.2μm程度のTaなどの金属からなる耐キ
ャビテーション層が配置されている。
The heat generating means usually has a thickness of 0.05 μm.
A resistance heating element composed of a thin film of tantalum nitride having a thickness of about m is used, and the liquid is foamed by Joule heat when energized. On such a resistance heating element, in order to prevent the surface of the resistance heating element from being damaged by cavitation, a thickness of about 0.2 μm is usually provided through an insulator such as SiN of about 0.8 μm. An anti-cavitation layer made of a metal such as Ta is arranged.

【0005】上述のようなバブルジェット記録方式の記
録ヘッドにおいて、インク発泡用の抵抗発熱体は、通
常、それ自身の仕上がり抵抗や接続される配線の抵抗に
ある程度のばらつきが生じる。このため、一定の条件で
電圧を印加しても、抵抗による電圧降下にばらつきが生
じることにより、抵抗発熱体によって構成されるヒータ
の発熱量にばらつきが生じる。そこで、このような発熱
量のばらつきによって画像品位に影響が生じるのを回避
するなどの理由により、複数のヒータからなるヒータア
レイを駆動するための駆動電圧は、通常、個々の抵抗発
熱体の、液体に面する面全体で安定して発泡を生じさせ
るのに必要な電圧値よりも高い電圧値、特に、必要電圧
値の1.2倍程度の電圧値に設定されている。
In the recording head of the bubble jet recording system as described above, the resistance heating element for ink bubbling usually has some variation in the finish resistance of itself and the resistance of the wiring to be connected. Therefore, even if the voltage is applied under a constant condition, the voltage drop due to the resistance varies, and thus the heat generation amount of the heater configured by the resistance heating element varies. Therefore, the drive voltage for driving the heater array composed of a plurality of heaters is normally set to the liquid of the individual resistance heating elements for the reason such as avoiding that the image quality is affected by the variation in the heat generation amount. Is set to a voltage value higher than a voltage value required to stably generate foaming on the entire surface facing the surface, in particular, a voltage value about 1.2 times the required voltage value.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように駆動電圧を高めに設定した場合、仕上がり抵抗や
配線抵抗などのばらつきの影響が小さく、あまり大きな
電圧降下が生じない、平均的なヒータでは、全面発泡に
必要な電圧より過剰な電圧が印加されるため、原理的に
発泡後に不必要な加熱が継続して行われることになる。
However, when the driving voltage is set to a high value as described above, the effect of variations in finish resistance, wiring resistance, etc. is small, and an average heater that does not cause a very large voltage drop is used. In principle, unnecessary heating is continued after foaming because an excessive voltage is applied to the entire surface.

【0007】具体的には、例えば、1μsのパルス電圧
を印加してヒータを駆動する場合、典型的には、パルス
電圧の印加が開始されてから0.6μs程度で全面発泡
に至る。そして、全面発泡後もヒータに電圧が印加され
ることによって、不必要な加熱(過剰な加熱)が継続さ
れる。この結果、ヒータ表面は、例えば300℃程度の
発泡温度に対して、典型的には、600〜700℃程度
の高温に達し、条件によっては、さらに高温になるおそ
れがあった。
Specifically, for example, when a heater is driven by applying a pulse voltage of 1 μs, typically, the entire surface is foamed in about 0.6 μs after the application of the pulse voltage is started. Then, even after the entire surface is foamed, unnecessary heating (excessive heating) is continued by applying a voltage to the heater. As a result, the heater surface typically reaches a high temperature of about 600 to 700 ° C. with respect to a foaming temperature of about 300 ° C., and there is a possibility that the heater surface may reach a higher temperature depending on conditions.

【0008】すなわち、このように過剰加熱が原理的に
継続されてしまうということには、以下のような不利な
点がある。 全面発泡後もエネルギーが供給されるために、その
分、エネルギーを無駄に消費することになる。 ヒータ温度が原理的に過度に高温になる可能性がある
ため、ヒータ材料の耐熱性を必要以上に高くする必要が
ある。また、場合によっては、ヒータが熱的に破壊され
てしまう危惧がある。さらに、急激な温度変化を繰り返
し生じさせることになるため、耐久性能の悪化の原因と
なるおそれがある。
That is, the fact that the excessive heating is continued in principle in this way has the following disadvantages. Since energy is supplied even after the entire surface is foamed, the energy is wasted accordingly. Since the heater temperature may theoretically become excessively high, it is necessary to increase the heat resistance of the heater material more than necessary. Also, in some cases, there is a danger that the heater will be thermally destroyed. Further, rapid temperature changes are repeatedly generated, which may cause deterioration of durability performance.

【0009】したがって、ヒータの、発泡後の過剰な発
熱を抑制することができれば、省エネ、耐久性向上、熱
的破壊防止、製造コストの低減などの観点から好ましい
インクジェット記録ヘッドを提供できる可能性がある。
Therefore, if it is possible to suppress excessive heat generation of the heater after foaming, it is possible to provide a preferable ink jet recording head from the viewpoints of energy saving, improvement of durability, prevention of thermal destruction, reduction of manufacturing cost and the like. is there.

【0010】本発明の目的は、上述の従来技術における
課題に鑑み、発泡後の過剰な発熱を抑制できるヒータ
(発熱手段)を備えたインクジェット記録ヘッドを提供
することにある。
In view of the above problems in the prior art, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head provided with a heater (heat generating means) capable of suppressing excessive heat generation after foaming.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のインクジェット記録ヘッドは、発熱手段を
有し、発熱手段によって液体を発泡させ、発泡時に生じ
る圧力によって液体を吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、発熱手段は、発熱手段の、液体に接する
面の温度が所定の温度よりも昇温した時に抵抗値が急激
に上昇する正の抵抗温度係数を有する抵抗発熱体から構
成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention has a heat generating means, and the liquid is foamed by the heat generating means, and the liquid is ejected by the pressure generated at the time of foaming. In the head, the heat generating means is composed of a resistance heating element having a positive resistance temperature coefficient in which the resistance value sharply increases when the temperature of the surface of the heat generating means in contact with the liquid rises above a predetermined temperature. Is characterized by.

【0012】上述のような特性を有する抵抗発熱体とし
ては、例えば、特開平5―47457号公報に、正温度
係数(PTC)特性を有する有機面状発熱体が提案され
ている。また、特開平5―258840号公報には複数
のPTC素子を並列接続したPTC発熱装置が提案され
ている。また、特開平4―97927号公報には、圧電
セラミックスを用いて液体を吐出させるインク噴射装置
において、PTCサーミスタ発熱体を用いてノズル内の
インクの温度を所要の温度範囲に保つようにしたインク
噴射装置が開示されている。本発明における抵抗発熱体
は、これらの文献に記載されたような技術を適宜応用し
て形成することができ、すなわち、特に、PTCサーミ
スタ発熱体を用いることができる。
As the resistance heating element having the above-mentioned characteristics, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-47457 proposes an organic sheet heating element having a positive temperature coefficient (PTC) characteristic. Further, JP-A-5-258840 proposes a PTC heating device in which a plurality of PTC elements are connected in parallel. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-97927, an ink ejecting device for ejecting a liquid by using piezoelectric ceramics, an ink in which a temperature of ink in a nozzle is kept within a required temperature range by using a PTC thermistor heating element An injection device is disclosed. The resistance heating element in the present invention can be formed by appropriately applying the techniques described in these documents, that is, in particular, a PTC thermistor heating element can be used.

【0013】本発明の構成によれば、発熱手段の、液体
に接する面の温度が所定の温度以上に昇温した場合、抵
抗発熱体の抵抗値が急激に上昇するため、抵抗発熱体が
実質的に発熱しなくなる。したがって、発熱手段の温度
が必要以上に高くなるのを防止できる。
According to the structure of the present invention, when the temperature of the surface of the heat generating means that is in contact with the liquid rises above a predetermined temperature, the resistance value of the resistance heating element rapidly increases, so that the resistance heating element is substantially formed. No longer fever. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the heat generating means from becoming higher than necessary.

【0014】抵抗発熱体の抵抗値が急激に上昇する温度
は、発熱手段の、液体に接する面の温度が、発泡させる
液体の発泡温度と実質的に同じになる温度にすることが
好ましい。言い換えれば、抵抗発熱体としては、所定の
電圧を印加した時、発熱手段の、液体に接する面の温度
が、発泡させる液体の発泡温度以下の状態では発熱し、
発泡温度を超える温度の状態では、発泡温度以下の状態
である場合に比べて抵抗値が大幅に大きくなって実質的
に発熱しない構成にすることが好ましい。それによっ
て、発熱手段によって液体を良好に発泡させることがで
き、かつ、発泡後は抵抗発熱体がほとんど発熱しないよ
うにして、発熱手段の不必要な発熱を防ぐことができ
る。抵抗発熱体の抵抗値が急激に上昇する温度は、一般
的なインクの発泡温度を鑑みて、特に、250℃以上4
90℃以下であることが好ましい。
It is preferable that the temperature at which the resistance value of the resistance heating element rises sharply is such that the temperature of the surface of the heat generating means in contact with the liquid becomes substantially the same as the foaming temperature of the liquid to be foamed. In other words, as the resistance heating element, when a predetermined voltage is applied, heat is generated in a state where the temperature of the surface of the heat generating means in contact with the liquid is equal to or lower than the foaming temperature of the liquid to be foamed,
In a state where the temperature is higher than the foaming temperature, it is preferable that the resistance value is significantly increased as compared with the case where the temperature is lower than the foaming temperature, and substantially no heat is generated. As a result, the liquid can be satisfactorily foamed by the heat generating means, and the resistance heating element hardly generates heat after the foaming, whereby unnecessary heat generation of the heat generating means can be prevented. The temperature at which the resistance value of the resistance heating element suddenly rises is, in particular, 250 ° C. or higher in consideration of the bubbling temperature of general ink.
It is preferably 90 ° C. or lower.

【0015】発熱手段は、より具体的には、基板上に積
層された2つの電極と両電極の間に積層された抵抗発熱
体から構成することができる。あるいは、基板上に形成
された抵抗発熱体と抵抗発熱体の対向する端部にそれぞ
れ接触して形成された2つの電極から構成してもよい。
More specifically, the heat generating means can be composed of two electrodes laminated on the substrate and a resistance heating element laminated between the two electrodes. Alternatively, it may be composed of a resistance heating element formed on the substrate and two electrodes formed respectively in contact with opposing ends of the resistance heating element.

【0016】上述の構成において、発泡させる液体は、
通常、基板上を通って発熱手段上に導かれる。この液体
と接触し、また、液体と接触した状態で電流を流すこと
によって、抵抗発熱体に化学的な変化などの悪影響が生
じるのを防止するため、抵抗発熱体は液体と接触しない
ように構成することが好ましい。
In the above structure, the liquid to be foamed is
Usually, it is guided over the substrate and onto the heating means. The resistance heating element is configured so as not to come into contact with the liquid in order to prevent the resistance heating element from being adversely affected by a chemical change or the like by flowing an electric current in contact with the liquid or in the state of being in contact with the liquid. Preferably.

【0017】具体的には、両電極と抵抗発熱体を積層し
た構成の場合、積層された下側の電極と抵抗発熱体との
上に絶縁体をさらに積層し、この際、絶縁体の層には抵
抗発熱体の上面を露出させるコンタクトホールを設けて
おき、上側の電極はコンタクトホールから露出した抵抗
発熱体上を覆って積層することによって、抵抗発熱体が
液体と接触しないようにできる。この場合、液体と接触
する上側の電極を、例えば白金などの化学的に安定な材
料から形成すれば、この電極が液体と接触することによ
って劣化するのを防ぐことができ、さらに好ましい。
Specifically, in the case of a structure in which both electrodes and a resistance heating element are laminated, an insulator is further laminated on the laminated lower electrode and the resistance heating element. A contact hole for exposing the upper surface of the resistance heating element is provided in the electrode, and the upper electrode is laminated so as to cover the resistance heating element exposed from the contact hole so that the resistance heating element does not come into contact with the liquid. In this case, if the upper electrode that comes into contact with the liquid is made of a chemically stable material such as platinum, it is possible to prevent the electrode from being deteriorated by coming into contact with the liquid, which is more preferable.

【0018】また、抵抗発熱体の対向する端部に接触し
て電極を形成した構成の場合には、抵抗発熱体上に絶縁
体の層を形成することによって、抵抗発熱体が液体に接
触しないようにすることができる。
Further, in the case where the electrodes are formed in contact with the opposite ends of the resistance heating element, the resistance heating element does not come into contact with the liquid by forming an insulating layer on the resistance heating element. You can

【0019】また、抵抗発熱体の対向する端部に接触し
て電極を形成した構成の場合、くし歯状の平面形状を有
する電極を、くし歯をかみ合わせるように配置してもよ
い。この構成によれば、抵抗発熱体の、電流が流れる箇
所が線上の領域に集中しないようにでき、発熱が生じる
領域を分散させて液体を良好に発泡させることができ
る。
Further, in the case of the structure in which the electrodes are formed in contact with the opposite ends of the resistance heating element, the electrodes having a comb-like planar shape may be arranged so that the comb teeth are engaged with each other. According to this configuration, it is possible to prevent the portions of the resistance heating element through which the current flows from concentrating in the areas on the line, and to disperse the areas where heat is generated and to properly foam the liquid.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】(第1の実施形態)図1,2は、第1の実
施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図であり、図
1は断面図、図2は平面図である。図1,2は、1つの
発泡用ヒータ部分を示しており、インクジェット記録ヘ
ッド全体は、図1,2に示す発泡用ヒータ部を複数配置
した構成であってよい。
(First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are schematic views of an ink jet recording head according to the first embodiment. FIG. 1 is a sectional view and FIG. 2 is a plan view. 1 and 2 show one foaming heater portion, and the entire inkjet recording head may have a configuration in which a plurality of foaming heater portions shown in FIGS.

【0022】このインクジェット記録ヘッドは、インク
供給口8が貫通孔として開口された基板6を有してい
る。基板6の上面には蓄熱層4が形成されており、さら
にその上に、金属電極2,3となる2つの金属層と、そ
の間に配置された抵抗発熱体1となる層が積層されてい
る。図2に示す例では、2つの金属電極2,3は互いに
交差するストライプ状の平面形状を有しており、抵抗発
熱体1は2つの金属電極2,3が交差する位置に配置さ
れている。これらの構成によって、2つの金属電極2,
3が交差する領域に発泡用ヒータが形成されている。
This ink jet recording head has a substrate 6 in which an ink supply port 8 is opened as a through hole. A heat storage layer 4 is formed on the upper surface of the substrate 6, and two metal layers to be the metal electrodes 2 and 3 and a layer to be the resistance heating element 1 disposed between them are laminated on the heat storage layer 4. . In the example shown in FIG. 2, the two metal electrodes 2 and 3 have a striped planar shape that intersects each other, and the resistance heating element 1 is arranged at a position where the two metal electrodes 2 and 3 intersect. . With these configurations, the two metal electrodes 2,
A foaming heater is formed in a region where 3 intersects.

【0023】さらに、基板6上には、流路9と吐出孔5
を形成するノズル形成部材7が配置されている。吐出孔
5は、発泡用ヒータに対向する位置に開口している。ま
た、図1,2には詳細には図示していないが、インク流
路9は、供給口8から発泡用ヒータ上へと通じており、
複数の発泡用ヒータ上へそれぞれ通じる複数のインク流
路9が形成されている。
Further, on the substrate 6, the flow path 9 and the discharge hole 5 are provided.
The nozzle forming member 7 that forms the nozzle is arranged. The discharge hole 5 is opened at a position facing the bubbling heater. Although not shown in detail in FIGS. 1 and 2, the ink flow path 9 leads from the supply port 8 to the foaming heater,
A plurality of ink flow paths 9 that communicate with the plurality of foaming heaters are formed.

【0024】このインクジェット記録ヘッドでは、2つ
の金属電極2,3間に駆動用電圧印加源10によって電
圧を印加することによって、抵抗発熱体1に電流が流
れ、ジュール熱が発生する。このジュール熱によって、
流路9内に充填された液体(インク)が発泡して気泡1
1を生じ、発泡時の圧力によって吐出孔5から吐出液滴
12が吐出される。
In this ink jet recording head, when a voltage is applied between the two metal electrodes 2 and 3 by the driving voltage application source 10, a current flows through the resistance heating element 1 and Joule heat is generated. By this Joule heat,
The liquid (ink) filled in the flow path 9 foams to form bubbles 1
1 is generated, and the discharge droplet 12 is discharged from the discharge hole 5 by the pressure at the time of bubbling.

【0025】駆動用電圧印加源10は、通常、インクジ
ェット記録装置本体に設けられ、電圧は、複数の発泡用
ヒータに所定のタイミングで選択的に印加される。図
1,2では、これらの構成については図示を省略し、模
式的に駆動用電圧印加源10のみを示している。また、
インク供給口8は不図示のインク供給源に接続されてお
り、吐出液滴12が吐出された後、消泡に伴って、液体
がインク供給源からインク供給口8を介して流路9内に
導入され充填される。
The driving voltage application source 10 is usually provided in the main body of the ink jet recording apparatus, and the voltage is selectively applied to a plurality of foaming heaters at a predetermined timing. 1 and 2, these components are not shown, and only the driving voltage application source 10 is schematically shown. Also,
The ink supply port 8 is connected to an ink supply source (not shown), and after the ejection droplets 12 are ejected, liquid is discharged from the ink supply source through the ink supply port 8 into the flow path 9 in accordance with defoaming. Is introduced and filled.

【0026】本実施形態において、基板1としては、例
えば、結晶軸<111>、厚さ0.625mmのSi基
板を用いることができ、この場合、Siの異方性エッチ
ングによりインク供給口8を形成することができる。ま
た、電極2,3としては、例えば、厚さ0.2μmの白
金薄膜を用いることができる。また、ノズル形成材7
は、例えば樹脂から形成することができる。
In the present embodiment, for example, a Si substrate having a crystal axis <111> and a thickness of 0.625 mm can be used as the substrate 1. In this case, the ink supply port 8 is formed by anisotropic etching of Si. Can be formed. Further, as the electrodes 2 and 3, for example, a platinum thin film having a thickness of 0.2 μm can be used. In addition, the nozzle forming material 7
Can be formed of, for example, a resin.

【0027】本実施形態のインクジェット記録装置で
は、抵抗発熱体1としてPTCサーミスタ発熱体を用い
ている。PTCサーミスタ発熱体は、発泡用ヒータの、
液体に接する面の温度が所定の温度よりも高くなった時
に、PTCサーミスタ材料としての特性温度(キュリー
温度、または、キュリー点)Tcに到達し、抵抗値が急
減に上昇する正の抵抗温度係数を有する抵抗発熱体であ
る。
In the ink jet recording apparatus of this embodiment, a PTC thermistor heating element is used as the resistance heating element 1. The PTC thermistor heating element is
A positive temperature coefficient of resistance, which reaches a characteristic temperature (Curie temperature or Curie point) Tc as a PTC thermistor material when the temperature of the surface in contact with the liquid becomes higher than a predetermined temperature and the resistance value sharply increases. Is a resistance heating element.

【0028】図3は、本実施形態における抵抗発熱体1
として好適に用いることができるPTCサーミスタ発熱
体の抵抗値(R)−温度特性を模式的に示すグラフであ
る。同図において、Tbは発泡温度を示している。すな
わち、この例では、液体としては、約300℃で発泡す
るインクを用いている。PTCサーミスタ発熱体の抵抗
値が急激に変化する際における、発泡用ヒータの、液体
に接する面の温度は、一般的なインクの発泡温度とヒー
タ構成材料の耐久性を鑑みて、通常、250〜490℃
とするのが好ましい。
FIG. 3 shows a resistance heating element 1 according to this embodiment.
3 is a graph schematically showing a resistance value (R) -temperature characteristic of a PTC thermistor heating element that can be preferably used as the above. In the figure, Tb represents the foaming temperature. That is, in this example, ink that foams at about 300 ° C. is used as the liquid. When the resistance value of the PTC thermistor heating element changes abruptly, the temperature of the surface of the foaming heater that contacts the liquid is usually 250 to 250 in view of the general foaming temperature of the ink and the durability of the heater constituent material. 490 ° C
Is preferred.

【0029】一方、TcはPTCサーミスタ発熱体のキ
ュリー点を示している。発泡用ヒータの、液体に接する
面の温度は、PTCサーミスタ発熱体の内部温度より少
し低いため、抵抗発熱体1として用いるPTCサーミス
タ発熱体のキュリー温度は、発泡温度Tbよりも少し高
い温度であることが好ましく、図3に示す例では、約3
50℃である。このように、キュリー温度は液体の発泡
温度に応じて適宜設定してよいが、インクジェット記録
ヘッドの発泡用ヒータとして用いるPTCサーミスタの
キュリー温度は、一般的なインクの発泡温度とヒータ構
成材料の耐久性を鑑みて、PTCサーミスタ発熱体の抵
抗値が急激に変化する際における、発泡用ヒータの、液
体に接する面の温度と同じく250〜490℃とするの
が好ましい。
On the other hand, Tc indicates the Curie point of the PTC thermistor heating element. Since the temperature of the surface of the foaming heater that contacts the liquid is slightly lower than the internal temperature of the PTC thermistor heating element, the Curie temperature of the PTC thermistor heating element used as the resistance heating element 1 is slightly higher than the foaming temperature Tb. It is preferable that in the example shown in FIG.
It is 50 ° C. As described above, the Curie temperature may be appropriately set according to the foaming temperature of the liquid, but the Curie temperature of the PTC thermistor used as the foaming heater of the ink jet recording head is generally the foaming temperature of ink and the durability of the heater constituent materials. In consideration of the property, the temperature is preferably 250 to 490 ° C., which is the same as the temperature of the surface of the foaming heater that contacts the liquid when the resistance value of the PTC thermistor heating element suddenly changes.

【0030】このようなPTCサーミスタ発熱体は、例
えば、チタン酸バリウムに鉛をドープした(Ba0.5
0.5)TiO3の厚さ0.8μmの薄膜によって構成す
ることができる。この場合、このPTCサーミスタ発熱
体の室温での比抵抗は約10Ω・cm、キュリー点は約
350℃であり、400℃での比抵抗は約1000Ω・
cmである。このPTCサーミスタを抵抗発熱体1とし
て用いて発泡用ヒータを構成し、その、ヒータとしての
有効サイズを20μm×20μmとした場合、この発泡
用ヒータの常温での素子抵抗は約200Ωであり、40
0℃での素子抵抗は約20KΩである。この発泡用ヒー
タに、例えば、パルス幅約1.0μs、パルス高約10
Vの電圧を印加すると、キュリー点より低温の状態では
0.05Aの電流が流れ、それによって生じるジュール
熱によって液体を加熱発泡させ約15m/sの速度で吐出
液滴12を吐出させることができる。
Such a PTC thermistor heating element is, for example, barium titanate doped with lead (Ba 0.5 P).
It can be constituted by a thin film of b 0.5 TiO 3 having a thickness of 0.8 μm. In this case, the PTC thermistor heating element has a specific resistance at room temperature of about 10 Ω · cm, a Curie point of about 350 ° C., and a specific resistance at 400 ° C. of about 1000 Ω ·
cm. When this PTC thermistor is used as the resistance heating element 1 to form a foaming heater and the effective size of the heater is 20 μm × 20 μm, the element resistance of this foaming heater at room temperature is about 200Ω.
The element resistance at 0 ° C. is about 20 KΩ. This foaming heater has, for example, a pulse width of about 1.0 μs and a pulse height of about 10 μm.
When a voltage of V is applied, a current of 0.05 A flows at a temperature lower than the Curie point, and the Joule heat generated thereby heat-foams the liquid to eject the ejected droplet 12 at a speed of about 15 m / s. .

【0031】次に、このインクジェット記録ヘッドによ
る液体発泡工程について、図4を参照して説明する。図
4は、上から順に、抵抗発熱体1の抵抗値R、消費電
力、発泡用ヒータの表面温度の、同一期間での時間変化
を示す3つのグラフを示している。図4の消費電力、ヒ
ータ表面温度のグラフにおいて、破線は、使用温度範囲
内で温度が変化しても抵抗値があまり変化しない一般的
な抵抗発熱体を用いた場合の変化を示している。
Next, the liquid bubbling process using this ink jet recording head will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows, in order from the top, three graphs showing temporal changes in the resistance value R of the resistance heating element 1, the power consumption, and the surface temperature of the foaming heater in the same period. In the graph of the power consumption and the heater surface temperature of FIG. 4, the broken line shows the change in the case of using a general resistance heating element whose resistance value does not change much even if the temperature changes within the operating temperature range.

【0032】従来技術として前述したように、インクジ
ェット記録ヘッドにおいては、発泡用ヒータを構成する
抵抗発熱体の仕上がり抵抗や配線抵抗に多少のばらつき
があったとしても、確実に十分に液体を発泡させて安定
して液体を吐出させるために、ヒータの駆動電圧は、通
常、抵抗のばらつきによる影響があまり大きくない、平
均的なヒータによって全面発泡を生じさせることができ
る電圧よりも高い電圧に設定されている。本実施形態に
おいても、これは同様であり、具体的には、全面発泡を
生じさせるのに必要な電圧の約1.2倍の電圧を駆動電
圧としている。そして、図4に示すグラフは、抵抗のば
らつきによる影響があまり大きくない、平均的な抵抗発
熱体における変化を示している。
As described above as the prior art, in the ink jet recording head, even if there is some variation in the finishing resistance and the wiring resistance of the resistance heating element forming the foaming heater, the liquid is surely foamed sufficiently. In order to stably and stably discharge the liquid, the drive voltage of the heater is usually set to a voltage higher than the voltage that can cause the entire surface bubbling by the average heater, which is not significantly affected by the resistance variation. ing. In the present embodiment as well, this is the same, and specifically, the drive voltage is set to about 1.2 times the voltage required to cause the entire surface foaming. The graph shown in FIG. 4 shows the change in the average resistance heating element, which is not significantly affected by the resistance variation.

【0033】電圧パルスの印加を開始すると、ヒータ表
面温度は、最初、液体の発泡温度へと上昇し、液体は発
泡し始める。この際、ヒータの熱エネルギーが液体の相
変化のために消費されるので、発泡が完了するまで、す
なわち全面発泡するまで、ヒータの表面温度は一定の発
泡温度のまま推移する。上述のように高めの電圧を所定
の印加パルス幅で印加した場合、ヒータ表面の液体は、
電圧パルスの印加を開始してから、ある程度の時間が経
過した時点で、電圧パルスの印加が終了する前に全面発
泡する。本実施形態では、全面発泡を生じさせるのに必
要な電圧の約1.2倍の電圧を駆動電圧としており、す
なわち40%程度多めのエネルギーを投入しているの
で、所定の印加パルス幅、例えば1μsに対して、その
60%程度、すなわち0.6μs程度で液体は全面発泡
する。
When the application of the voltage pulse is started, the heater surface temperature first rises to the foaming temperature of the liquid, and the liquid begins to foam. At this time, since the heat energy of the heater is consumed due to the phase change of the liquid, the surface temperature of the heater remains at a constant foaming temperature until the foaming is completed, that is, until the entire surface is foamed. When a high voltage is applied with a predetermined applied pulse width as described above, the liquid on the heater surface is
After a certain amount of time has passed since the application of the voltage pulse was started, the entire surface is foamed before the application of the voltage pulse is completed. In the present embodiment, the drive voltage is about 1.2 times the voltage required to cause the foaming on the entire surface, that is, 40% more energy is input, so that a predetermined applied pulse width, for example, With respect to 1 μs, about 60% thereof, that is, about 0.6 μs, the liquid foams on the entire surface.

【0034】全面発泡後、温度が変化しても抵抗値があ
まり変化しない一般的な抵抗発熱体を用いた場合には、
ヒータ表面温度は、破線で示すように発泡温度からさら
に上昇する。具体的には、例えば、300℃程度の発泡
温度に対してヒータ表面温度は、典型的には、600〜
700℃程度の高温に達する。この際、このような不必
要な加熱(過剰な加熱)にエネルギーが消費される。す
なわち、上述のように、1.2倍程度高めの電圧を駆動
電圧とした場合、原理的に40%程度のエネルギーが無
駄に消費される。
When a general resistance heating element whose resistance value does not change much even when the temperature changes after the entire surface is foamed,
The heater surface temperature further rises from the foaming temperature as shown by the broken line. Specifically, for example, the heater surface temperature is typically 600 to about 300 ° C. for the foaming temperature.
A high temperature of about 700 ° C. is reached. At this time, energy is consumed for such unnecessary heating (excessive heating). That is, as described above, when a drive voltage that is 1.2 times higher is used, in principle, about 40% of energy is wasted.

【0035】一方、本実施形態の構成では、抵抗発熱体
1として、発泡温度よりも少し高い温度をキュリー点と
するPTCサーミスタ発熱体を用いている。この場合、
発泡完了後、抵抗発熱体1の温度がさらに上昇すると、
抵抗発熱体1の抵抗Rは、常温における抵抗R1に比べ
て通常10倍以上大きい抵抗R2へと、急激に大きくな
り、抵抗発熱体1にはほとんど電流が流れなくなる。こ
のため、本実施形態によれば、ヒータ表面温度は、発泡
が完了してもほとんど上昇しない。具体的には、本実施
形態の例では、ヒータ表面温度が、約300℃程度とな
り、PTCサーミスタ発熱体の内部温度が350℃程度
のキュリー点に近づくにつれて、発泡用ヒータの素子抵
抗は、常温における抵抗200Ωから400℃における
約20KΩへと急激に高くなる。これによって、一般的
な抵抗発熱体を用いた場合、ヒータ表面温度が600〜
700℃程度の高温に達するのに対して、本実施形態に
よれば、ヒータ表面温度を発泡温度とほぼ同じ約300
℃程度と、劇的に低い温度に抑えることができる。
On the other hand, in the structure of this embodiment, as the resistance heating element 1, a PTC thermistor heating element having a Curie point slightly higher than the foaming temperature is used. in this case,
After the foaming is completed, if the temperature of the resistance heating element 1 further rises,
The resistance R of the resistance heating element 1 rapidly increases to a resistance R2 which is usually 10 times or more larger than the resistance R1 at room temperature, and almost no current flows through the resistance heating element 1. Therefore, according to the present embodiment, the heater surface temperature hardly rises even after the bubbling is completed. Specifically, in the example of the present embodiment, the heater surface temperature becomes about 300 ° C., and as the internal temperature of the PTC thermistor heating element approaches the Curie point of about 350 ° C., the element resistance of the foaming heater becomes room temperature. The resistance at 200 ° C. rapidly increases to about 20 KΩ at 400 ° C. As a result, when a general resistance heating element is used, the heater surface temperature is 600 to
In contrast to the high temperature of about 700 ° C., according to the present embodiment, the heater surface temperature is about the same as the foaming temperature of about 300
It can be suppressed to a dramatically low temperature of about ℃.

【0036】また、発泡完了後は、電流がほとんど流れ
なくなるので、電圧が引き続き印加されたとしても電力
はほとんど消費されない。すなわち、図4の消費電力の
グラフにおいて斜線で示す分の電力、本実施形態の例で
は約40%の電力を節約することができる。
Further, after the completion of foaming, almost no current flows, so even if a voltage is continuously applied, almost no power is consumed. That is, it is possible to save the amount of power indicated by diagonal lines in the power consumption graph of FIG. 4, that is, about 40% in the example of the present embodiment.

【0037】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、抵抗発熱体1としてPTCサーミスタ発熱体を用い
ることによって、発泡用ヒータの発泡後の不必要な発熱
を抑制できる。それによって発泡用ヒータが必要以上に
高温になるのを防止でき、ヒータの耐久性を高めること
ができる。また、発泡後は抵抗発熱体1で実質的に電力
が消費されないようにでき、省エネルギー化を図ること
ができる。
As described above, according to the present embodiment, by using the PTC thermistor heating element as the resistance heating element 1, it is possible to suppress unnecessary heat generation after foaming of the foaming heater. As a result, the foaming heater can be prevented from having an excessively high temperature, and the durability of the heater can be improved. Further, after the foaming, the resistance heating element 1 can be prevented from substantially consuming electric power, and energy can be saved.

【0038】なお、本実施形態における抵抗発熱体1の
構成は、例示したものに限られることはない。すなわ
ち、一般に、温度が所定の温度よりも高くなった時に抵
抗値が急激に上昇する正の抵抗温度係数を有する抵抗発
熱体1を用いることによって、本実施形態の上述のよう
な効果を得ることができる。
The structure of the resistance heating element 1 in this embodiment is not limited to the illustrated one. That is, generally, by using the resistance heating element 1 having a positive resistance temperature coefficient in which the resistance value rapidly increases when the temperature becomes higher than a predetermined temperature, the above-described effects of the present embodiment can be obtained. You can

【0039】(第2の実施形態)図5に、本発明の第2
の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式的断面図
を示す。図5は、1つの発泡用ヒータ部分を示してお
り、インクジェット記録ヘッド全体は、図5に示す発泡
用ヒータ部を複数配置した構成にすることができる。同
図において、第1の実施形態と同様の部分については同
一の符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment) FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the inkjet recording head of the embodiment. FIG. 5 shows one bubbling heater portion, and the entire inkjet recording head can be configured by arranging a plurality of bubbling heater portions shown in FIG. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0040】本実施形態のインクジェット記録ヘッドで
は、下側の電極3bは、蓄熱層4との間に密着層51を
介して積層されている.下側の電極3bと、その上に積
層された抵抗発熱体1の層との上には、絶縁体52の層
が形成されている。この絶縁体52の層には、抵抗発熱
体1の上面を部分的に露出させるコンタクトホールが形
成されている。そして、上側の電極2bは、この絶縁体
52上に、コンタクトホールの部分を通るように形成さ
れている。すなわち、電極2bはコンタクトホールの部
分で抵抗発熱体1に接触している。
In the ink jet recording head of this embodiment, the lower electrode 3b is laminated between the heat storage layer 4 and the adhesion layer 51. A layer of an insulator 52 is formed on the lower electrode 3b and the layer of the resistance heating element 1 laminated thereon. A contact hole that partially exposes the upper surface of the resistance heating element 1 is formed in the layer of the insulator 52. The upper electrode 2b is formed on the insulator 52 so as to pass through the contact hole. That is, the electrode 2b is in contact with the resistance heating element 1 at the contact hole portion.

【0041】絶縁体52の層は、例えば、厚さ1μmの
SiN薄膜であり、電極2b,3bは厚さ0.2μmの
白金電極であり、密着層51は厚さ0.05μmのTi
密着層である。また、抵抗発熱体1は、第1の実施形態
と同様の構成にすることができ、それによって、第1の
実施形態におけるのと同様に、ヒータ温度が過剰に高温
になるのを防止でき、消費電力を低減できる。
The layer of the insulator 52 is, for example, a SiN thin film having a thickness of 1 μm, the electrodes 2b and 3b are platinum electrodes having a thickness of 0.2 μm, and the adhesion layer 51 is made of Ti having a thickness of 0.05 μm.
It is an adhesion layer. Further, the resistance heating element 1 can have the same configuration as that of the first embodiment, which can prevent the heater temperature from becoming excessively high, as in the first embodiment. Power consumption can be reduced.

【0042】本実施形態では、抵抗発熱体1は、絶縁体
52によって覆われ、また絶縁体52のコンタクトホー
ルから露出した部分は電極2bによって覆われており、
液体とは接触していない。そして、液体と接触する電極
2bは化学的に安定な材料、上述の例では白金から構成
されている。このため、発泡用ヒータが化学的に損傷す
るのを防止することができ、発泡用ヒータの耐久性を高
めることができる。
In the present embodiment, the resistance heating element 1 is covered with the insulator 52, and the portion of the insulator 52 exposed from the contact hole is covered with the electrode 2b.
No contact with liquid. The electrode 2b that contacts the liquid is made of a chemically stable material, platinum in the above example. Therefore, the foaming heater can be prevented from being chemically damaged, and the durability of the foaming heater can be improved.

【0043】(第3の実施形態)図6に、本発明の第3
の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式的断面図
を示す。図6は、1つの発泡用ヒータ部分を示してお
り、インクジェット記録ヘッド全体は、図6に示す発泡
用ヒータ部を複数配置した構成にすることができる。同
図において、第1、第2の実施形態と同様の部分につい
ては同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the inkjet recording head of the embodiment. FIG. 6 shows one bubbling heater portion, and the entire inkjet recording head can be configured by arranging a plurality of bubbling heater portions shown in FIG. In the figure, the same parts as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0044】本実施系形態では、抵抗発熱体61が、電
極上にではなく、基板6上に直接形成されている。そし
て、2つの電極62,63が、抵抗発熱体61の対向す
る端部にそれぞれ接触し、そこから延びるように基板6
上に形成されている。各電極62,63は蓄熱層4上に
それぞれ密着層64,65を介して形成されている。抵
抗発熱体61上には、絶縁体66の層が形成され、さら
にその上に、キャビテーションに対して強い耐性を有す
る材料からなる耐キャビテーション用保護膜67が形成
されている。
In the present embodiment, the resistance heating element 61 is formed directly on the substrate 6, not on the electrodes. The two electrodes 62, 63 are in contact with the opposite ends of the resistance heating element 61, and extend from the ends of the substrate 6
Formed on. Each of the electrodes 62 and 63 is formed on the heat storage layer 4 via adhesion layers 64 and 65, respectively. A layer of an insulator 66 is formed on the resistance heating element 61, and a cavitation-resistant protective film 67 made of a material having strong resistance to cavitation is further formed thereon.

【0045】密着層64,65は、例えば、Ti密着層
であり、電極62,63は白金電極であり、絶縁体66
の層は厚さ0.3μmのSiN膜であり、耐キャビテー
ション用保護膜67は厚さ0.2μmのTa膜である。
また、電極62,63間のギャップは、例えば1μmで
あり、電極62,63の幅は100μmである。この場
合、発泡用ヒータのサイズは、1μm×100μmであ
る。抵抗発熱体1としては、第1の実施形態において示
したのと同様の構成のPTCサーミスタを用いることが
でき、この場合、その素子抵抗は常温で約200Ωであ
り、400℃で約20KΩである。
The adhesion layers 64 and 65 are, for example, Ti adhesion layers, the electrodes 62 and 63 are platinum electrodes, and the insulator 66.
Is a SiN film having a thickness of 0.3 μm, and the cavitation-resistant protective film 67 is a Ta film having a thickness of 0.2 μm.
The gap between the electrodes 62 and 63 is, for example, 1 μm, and the width of the electrodes 62 and 63 is 100 μm. In this case, the size of the foaming heater is 1 μm × 100 μm. As the resistance heating element 1, a PTC thermistor having the same structure as that shown in the first embodiment can be used, and in this case, the element resistance is about 200Ω at room temperature and about 20KΩ at 400 ° C. .

【0046】本実施形態においても、正の抵抗温度係数
を有する抵抗発熱体61を用いることによって、発泡用
ヒータが必要以上に高温になるのを防止でき、また消費
電力を低減することができる。また、抵抗発熱体1を覆
う絶縁体66の層を設けることによって、ヒータが化学
的に損傷するのを防止することができ、さらに、耐キャ
ビテーション用保護膜67を設けることによって、キャ
ビテーションによる損傷を防止することができる。そし
て、これらの相乗効果によって、極めて耐久性の高い発
泡用ヒータを構成することができる。
Also in this embodiment, by using the resistance heating element 61 having a positive temperature coefficient of resistance, it is possible to prevent the foaming heater from reaching an unnecessarily high temperature and to reduce power consumption. Further, by providing a layer of the insulator 66 that covers the resistance heating element 1, it is possible to prevent the heater from being chemically damaged, and by providing the cavitation-resistant protective film 67, damage due to cavitation can be prevented. Can be prevented. The synergistic effect of these makes it possible to construct a foaming heater having extremely high durability.

【0047】(第4の実施形態)図7に、本発明の第4
の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式的平面図
を示す。図7は、1つの発泡用ヒータ部分を示してお
り、インクジェット記録ヘッド全体は、図7に示す発泡
用ヒータ部を複数配置した構成にすることができる。同
図において、第1〜3の実施形態と同様の部分について
は同一の符号を付し、説明を省略する。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of the ink jet recording head of the embodiment. FIG. 7 shows one foaming heater portion, and the entire ink jet recording head can be configured by arranging a plurality of foaming heater portions shown in FIG. 7. In the figure, the same parts as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0048】本実施形態では、基板6上に抵抗発熱体7
3と、これに接触しており、対向して配置されている電
極71,72が形成されている。本実施形態において
も、抵抗発熱体73としては、第1〜3の実施形態と同
様の構成の、正の抵抗温度係数を有するPCTサーミス
タを用いることができ、それによって、ヒータが過剰に
高温になるのを防止でき、また省エネルギー化を図るこ
とができる。
In this embodiment, the resistance heating element 7 is provided on the substrate 6.
3 and electrodes 71, 72 which are in contact with and are arranged facing each other. Also in this embodiment, as the resistance heating element 73, a PCT thermistor having a positive resistance temperature coefficient and having the same configuration as that of the first to third embodiments can be used, whereby the heater becomes excessively high in temperature. Can be prevented, and energy can be saved.

【0049】電極71,72の、対向する端部は、くし
歯状の形状を有しており、電極71,72はくし歯を噛
み合わせるように配置されている。一般的に、対向する
電極間に電圧を印加した場合、両電極間では、線状の領
域に電流が流れて線状の領域で発熱が生じることになり
やすい。これに対して、本実施液体の構成では、電極7
1,72間で電流が流れる領域を分散させることがで
き、より分散された領域で発熱が生じるようにすること
ができる。それによって、より良好に液体を発泡させ
て、吐出させることができる効果がある。
The opposite ends of the electrodes 71 and 72 have a comb-like shape, and the electrodes 71 and 72 are arranged so as to mesh with the comb teeth. Generally, when a voltage is applied between the opposing electrodes, a current flows between the two electrodes in a linear region, and heat is likely to be generated in the linear region. On the other hand, in the configuration of the present embodiment liquid, the electrode 7
It is possible to disperse the region in which the current flows between 1 and 72 and generate heat in the more dispersed region. Thereby, there is an effect that the liquid can be more favorably foamed and ejected.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液滴を発泡させ吐出させるために利用される熱エネルギ
ーを発生する発泡用ヒータに、正の抵抗温度係数を有す
るPTCサーミスタ発熱体を用いることによって、発泡
用ヒータが発泡後に不必要に発熱するのを抑制でき、過
剰に高温になるのを防止できる。したがって、本発明に
よれば、耐久性の高いインクジェット記録ヘッドを提供
でき、またその消費電力を低減することができる。
As described above, according to the present invention,
By using a PTC thermistor heating element having a positive temperature coefficient of resistance for the foaming heater that generates thermal energy used for foaming and discharging the droplets, the foaming heater generates unnecessary heat after foaming. Can be suppressed, and an excessively high temperature can be prevented. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an inkjet recording head with high durability and reduce the power consumption thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの
模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head according to a first embodiment.

【図2】図1のインクジェット記録ヘッドのヒータ部の
平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a heater unit of the inkjet recording head of FIG.

【図3】図1のインクジェット記録ヘッドに用いられる
抵抗発熱体における、抵抗値の温度依存性を示すグラフ
である。
3 is a graph showing the temperature dependence of the resistance value in the resistance heating element used in the inkjet recording head of FIG.

【図4】図1のインクジェット記録ヘッドを用いた液体
発泡工程における、抵抗発熱体の抵抗、消費電力、ヒー
タ表面温度の時間変化を示すグラフである。
4 is a graph showing changes with time of resistance of a resistance heating element, power consumption, and heater surface temperature in a liquid foaming process using the inkjet recording head of FIG.

【図5】第2の実施形態のインクジェット記録ヘッドの
模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head according to a second embodiment.

【図6】第3の実施形態のインクジェット記録ヘッドの
模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head of a third embodiment.

【図7】第4の実施形態のインクジェット記録ヘッドの
ヒータ部の模式的平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view of a heater unit of an inkjet recording head according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,61,73 抵抗発熱体 2,2b,3,3b,62,63,71,72 電極 4 蓄熱層 5 吐出孔 6 基板 7 ノズル形成部材 8 インク供給口 9 流路 10 駆動用電圧印加源 11 気泡 12 吐出液滴 51,64,65 密着層 52,66 絶縁体 67 耐キャビテーション用保護膜 1,61,73 Resistance heating element 2,2b, 3,3b, 62,63,71,72 electrodes 4 Heat storage layer 5 discharge holes 6 substrate 7 Nozzle forming member 8 ink supply port 9 channels 10 Driving voltage application source 11 bubbles 12 ejected droplets 51, 64, 65 Adhesion layer 52,66 insulator 67 Anti-cavitation protective film

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発熱手段を有し、該発熱手段によって液
体を発泡させ、発泡時に生じる圧力によって液体を吐出
させるインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記発熱手段は、前記発熱手段の、前記液体に接する面
の温度が所定の温度よりも昇温した時に抵抗値が急激に
上昇する正の抵抗温度係数を有する抵抗発熱体から構成
されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。
1. An ink jet recording head having a heat generating means for bubbling a liquid by the heat generating means and ejecting the liquid by a pressure generated at the time of bubbling, wherein the heat generating means is provided on a surface of the heat generating means in contact with the liquid. An ink jet recording head, comprising a resistance heating element having a positive resistance temperature coefficient in which a resistance value rapidly rises when the temperature rises above a predetermined temperature.
【請求項2】 前記抵抗発熱体はPTCサーミスタ発熱
体である、請求項1に記載のインクジェト記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the resistance heating element is a PTC thermistor heating element.
【請求項3】 前記抵抗発熱体の抵抗値が急激に上昇す
る前記所定の温度は、発泡させる前記液体の発泡温度と
実質的に同じ温度である、請求項1または2に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the predetermined temperature at which the resistance value of the resistance heating element rapidly rises is substantially the same as the foaming temperature of the liquid to be foamed. .
【請求項4】 前記抵抗発熱体は、所定の電圧を印加し
た時、前記発熱手段の、前記液体に接する面の温度が、
発泡させる前記液体の発泡温度以下の状態では発熱し、
該発泡温度を超える温度の状態では、該発泡温度以下の
状態である場合に比べて抵抗値が大幅に大きくなって実
質的に発熱しない、請求項1から3のいずれか1項に記
載のインクジェット記録ヘッド。
4. The resistance heating element is such that, when a predetermined voltage is applied, the temperature of the surface of the heating means in contact with the liquid is
In the state below the foaming temperature of the liquid to be foamed, heat is generated,
The inkjet according to any one of claims 1 to 3, wherein, in a state of a temperature higher than the foaming temperature, a resistance value is significantly larger than that in a state of being lower than the foaming temperature and substantially no heat is generated. Recording head.
【請求項5】 前記抵抗発熱体の抵抗値が急激に上昇す
る前記所定の温度は250℃以上490℃以下である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット
記録ヘッド。
5. The predetermined temperature at which the resistance value of the resistance heating element rapidly rises is 250 ° C. or higher and 490 ° C. or lower,
The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記抵抗発熱体のキュリ−温度が、25
0℃以上490℃以下である、請求項1から4のいずれ
か1項に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. The Curie temperature of the resistance heating element is 25.
The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 4, which has a temperature of 0 ° C or higher and 490 ° C or lower.
【請求項7】 前記発熱手段は、基板上に積層された2
つの電極と該両電極の間に積層された前記抵抗発熱体か
ら構成されている、請求項1から6のいずれか1項に記
載のインクジェット記録ヘッド。
7. The heat generating means is laminated on a substrate.
7. The ink jet recording head according to claim 1, comprising one electrode and the resistance heating element laminated between the two electrodes.
【請求項8】 積層された下側の前記電極と前記抵抗発
熱体との上に絶縁体がさらに積層されており、該絶縁体
の層は前記抵抗発熱体の上面を露出させるコンタクトホ
ールを有し、上側の前記電極は前記コンタクトホールか
ら露出した前記抵抗発熱体上を覆って積層されている、
請求項7に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. An insulator is further laminated on the laminated lower electrode and the resistance heating element, and the insulation layer has a contact hole exposing the upper surface of the resistance heating element. The upper electrode is laminated to cover the resistance heating element exposed from the contact hole,
The inkjet recording head according to claim 7.
【請求項9】 上側の前記電極は化学的に安定な材料か
ら形成されている、請求項8に記載のインクジェット記
録ヘッド。
9. The ink jet recording head according to claim 8, wherein the upper electrode is made of a chemically stable material.
【請求項10】 上側の前記電極は白金から形成されて
いる、請求項9に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. The ink jet recording head according to claim 9, wherein the upper electrode is made of platinum.
【請求項11】 前記発熱手段は、基板上に形成された
前記抵抗発熱体と該抵抗発熱体の対向する端部にそれぞ
れ接触して形成された2つの電極から構成されている、
請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェット
記録ヘッド。
11. The heat generating means is composed of the resistance heating element formed on a substrate and two electrodes formed in contact with opposite ends of the resistance heating element, respectively.
The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 6.
【請求項12】 前記抵抗発熱体を覆って絶縁体の層が
形成されている、請求項11に記載のインクジェット記
録ヘッド。
12. The ink jet recording head according to claim 11, wherein an insulating layer is formed to cover the resistance heating element.
【請求項13】 前記各電極はくし歯状の平面形状を有
し、前記両電極はくし歯をかみ合わせるように配置され
ている、請求項11または12に記載のインクジェット
記録ヘッド。
13. The ink jet recording head according to claim 11, wherein each of the electrodes has a comb-like planar shape, and the electrodes are arranged so that the comb teeth are engaged with each other.
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