JP2611981B2 - インクジエツト記録ヘツド用基板及びインクジエツト記録ヘツド - Google Patents
インクジエツト記録ヘツド用基板及びインクジエツト記録ヘツドInfo
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- JP2611981B2 JP2611981B2 JP62023994A JP2399487A JP2611981B2 JP 2611981 B2 JP2611981 B2 JP 2611981B2 JP 62023994 A JP62023994 A JP 62023994A JP 2399487 A JP2399487 A JP 2399487A JP 2611981 B2 JP2611981 B2 JP 2611981B2
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- Japan
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- electrodes
- pair
- recording head
- jet recording
- ink jet
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- 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
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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- 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
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- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14379—Edge shooter
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット記録ヘッドとその基板に関す
る。
る。
インクジェット記録法は、記録ヘッドに設けたオリフ
ィスからインク（記録用液体）を吐出させ、これを紙等
の被記録材に付着させて記録を行なう記録方法であり、
騒音の発生が極めて少なく、かつ高速記録が可能であ
り、しかも普通紙など特別な構成の記録用の紙を用いる
必要がないなど、多くの利点を有しており、種々のタイ
プの記録ヘッドが開発されている。
ィスからインク（記録用液体）を吐出させ、これを紙等
の被記録材に付着させて記録を行なう記録方法であり、
騒音の発生が極めて少なく、かつ高速記録が可能であ
り、しかも普通紙など特別な構成の記録用の紙を用いる
必要がないなど、多くの利点を有しており、種々のタイ
プの記録ヘッドが開発されている。
なかでも、熱エネルギーをインクに作用させてオリフ
ィスから吐出させるタイプの記録ヘッドは、記録信号に
対する応答性が良い、オリフィスの高密度マルチ化が容
易であるなどの利点を有する。
ィスから吐出させるタイプの記録ヘッドは、記録信号に
対する応答性が良い、オリフィスの高密度マルチ化が容
易であるなどの利点を有する。
このような、インク吐出エネルギーとして熱エネルギ
ーを利用するタイプの記録ヘッドは、基体上に、電気熱
変換体を配列し、更に電気熱変換体、および必要に応じ
て、最終的に流路と液室の下に位置する電極の上部に保
護膜を設け、これに流路、液室が形成された天板を接合
した構成を有する。
ーを利用するタイプの記録ヘッドは、基体上に、電気熱
変換体を配列し、更に電気熱変換体、および必要に応じ
て、最終的に流路と液室の下に位置する電極の上部に保
護膜を設け、これに流路、液室が形成された天板を接合
した構成を有する。
この記録ヘッドにおけるインクの吐出エネルギーは、
一対の電極とこれら電極間に位置する発熱抵抗体とを有
する電気熱変換体によって付与される。すなわち、電極
に電流を印加して、発熱抵抗体を発熱させると、発熱抵
抗体付近にある流路中のインクが瞬間的に加熱されてそ
こに気泡が発生し、その気泡の発生による瞬間的な体積
膨張と収縮による体積変化によってオリフィスからイン
クの液滴が吐出される。
一対の電極とこれら電極間に位置する発熱抵抗体とを有
する電気熱変換体によって付与される。すなわち、電極
に電流を印加して、発熱抵抗体を発熱させると、発熱抵
抗体付近にある流路中のインクが瞬間的に加熱されてそ
こに気泡が発生し、その気泡の発生による瞬間的な体積
膨張と収縮による体積変化によってオリフィスからイン
クの液滴が吐出される。
上述した様な構成の記録ヘッドにおいて、発熱体以外
の部分で、インクとの電流のリークを防止するために、
一般には、有機樹脂膜で保護している。この時、発熱体
上には、熱電導を悪くする、あるいは、耐熱性の問題か
ら、有機膜は、設けられず、発熱体から離して形成する
必要がある。しかし、発熱体から離すと、発熱体に接続
している電極上を保護する事ができなくなり、信頼性の
低下をまねく。この対策には、発熱体と電極の間に、中
間的な領域を設け、有機保護膜の発熱体側の端を、この
中間領域に形成すれば良い。
の部分で、インクとの電流のリークを防止するために、
一般には、有機樹脂膜で保護している。この時、発熱体
上には、熱電導を悪くする、あるいは、耐熱性の問題か
ら、有機膜は、設けられず、発熱体から離して形成する
必要がある。しかし、発熱体から離すと、発熱体に接続
している電極上を保護する事ができなくなり、信頼性の
低下をまねく。この対策には、発熱体と電極の間に、中
間的な領域を設け、有機保護膜の発熱体側の端を、この
中間領域に形成すれば良い。
この方法としては、例えば、特開昭58−033471にある
様に、発熱抵抗体のパターン巾を広くする方法がある
が、この方法では、発熱体パターンが細くなる角部に、
電流密度が高い、いわゆるヒートスポットが発生し、発
泡に悪影響を与える場合がある。また、特開昭60−1164
52では、電極の発熱体近傍の厚みを薄くする構造が提案
されているが、電極１層で１部の厚みを薄くする方法
は、制御が難かしく、また、２層にして、それぞれを選
択エッチングする方法では、発熱体と２種類の電極それ
ぞれが選択エッチングできなければならず、使用できる
材質やエッチング液またはエッチング方法の制約が厳し
い。
様に、発熱抵抗体のパターン巾を広くする方法がある
が、この方法では、発熱体パターンが細くなる角部に、
電流密度が高い、いわゆるヒートスポットが発生し、発
泡に悪影響を与える場合がある。また、特開昭60−1164
52では、電極の発熱体近傍の厚みを薄くする構造が提案
されているが、電極１層で１部の厚みを薄くする方法
は、制御が難かしく、また、２層にして、それぞれを選
択エッチングする方法では、発熱体と２種類の電極それ
ぞれが選択エッチングできなければならず、使用できる
材質やエッチング液またはエッチング方法の制約が厳し
い。
本発明は以上の問題点を解決することを主たる目的と
する。
する。
本発明は、インクを吐出するためのオリフィスと、該
オリフィスに連通する流路と、前記インクを吐出するた
めに利用される熱エネルギーを発生するため前記流路内
に配される電気熱変換体とを有するインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記電気熱変換体は、基体上に第１の
間隙を隔てて設けられた一対の第１の電極と、前記一対
の第１の電極間に位置するとともに前記一対の第１の電
極上に延在する発熱抵抗層と、前記一対の第１の電極の
端部より前記第１の間隙から遠ざかる方向にそれぞれ離
れた端部間で形成される第２の間隙を隔てて設けられた
一対の第２の電極とを有するとともに、前記一対の第１
の電極と一対の第２電極とは前記発熱抵抗層を少なくと
も一部で挟んでおり、前記発熱抵抗層にそれぞれ電気的
に接続していることを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド、及びかかる記録ヘッドに用いる基板に関する。
オリフィスに連通する流路と、前記インクを吐出するた
めに利用される熱エネルギーを発生するため前記流路内
に配される電気熱変換体とを有するインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記電気熱変換体は、基体上に第１の
間隙を隔てて設けられた一対の第１の電極と、前記一対
の第１の電極間に位置するとともに前記一対の第１の電
極上に延在する発熱抵抗層と、前記一対の第１の電極の
端部より前記第１の間隙から遠ざかる方向にそれぞれ離
れた端部間で形成される第２の間隙を隔てて設けられた
一対の第２の電極とを有するとともに、前記一対の第１
の電極と一対の第２電極とは前記発熱抵抗層を少なくと
も一部で挟んでおり、前記発熱抵抗層にそれぞれ電気的
に接続していることを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド、及びかかる記録ヘッドに用いる基板に関する。
本発明は、基体に近い側の第１の電極より、基体に遠
い第２の電極を発熱抵抗体から離して構成するわけであ
る。第１の電極の間とその近傍部が発熱抵抗体となる。
第１の電極は、最初に形成する事ができるため、作成上
の制約が少なく、材料も広く選択できる。例えば、発熱
抵抗体を構成する発熱抵抗体層と同じ材質で作成する事
も容易である。
い第２の電極を発熱抵抗体から離して構成するわけであ
る。第１の電極の間とその近傍部が発熱抵抗体となる。
第１の電極は、最初に形成する事ができるため、作成上
の制約が少なく、材料も広く選択できる。例えば、発熱
抵抗体を構成する発熱抵抗体層と同じ材質で作成する事
も容易である。
この事は、発熱抵抗体上に無機絶縁膜を設けない形態
の時、特に重要になり、電池効果による腐食を防止する
ためには、発熱抵抗体と第１の電極が同様の酸化還元電
位を持つ材料を選択する必要があり、本発明では、この
様な事も容易になる。
の時、特に重要になり、電池効果による腐食を防止する
ためには、発熱抵抗体と第１の電極が同様の酸化還元電
位を持つ材料を選択する必要があり、本発明では、この
様な事も容易になる。
すなわち、インクに接する部分には、同様な材料のみ
使用できるので電池作用による腐蝕の発生が防止でき
る。
使用できるので電池作用による腐蝕の発生が防止でき
る。
第１の電極のある部分は、電流密度が低下し、発熱温
度は、発熱抵抗体部より低くなる。このため、この低温
部に、有機樹脂膜の端がくる様、表面を保護すれば、有
機膜が熱によって耐久性が劣化する事がされられる（第
２図参照）。
度は、発熱抵抗体部より低くなる。このため、この低温
部に、有機樹脂膜の端がくる様、表面を保護すれば、有
機膜が熱によって耐久性が劣化する事がされられる（第
２図参照）。
本発明の代表的インクジェット記録ヘッドの特徴部分
を、第１図に模式的に示す。かかる特徴部分では、発熱
抵抗体層の上方と下方とに、それぞれ電極を具備する。
即ち、第１、第２の電極とが発熱抵抗層を部分的に挟む
ような構造となっている。そして、第２の電極の方が第
１の電極の方よりも間隔が大きくなっている。
を、第１図に模式的に示す。かかる特徴部分では、発熱
抵抗体層の上方と下方とに、それぞれ電極を具備する。
即ち、第１、第２の電極とが発熱抵抗層を部分的に挟む
ような構造となっている。そして、第２の電極の方が第
１の電極の方よりも間隔が大きくなっている。
電極の各々に少なくとも一部電気的に接続する発熱抵
抗体がインクをオリフィスから吐き出し飛翔させるため
のエネルギー源となる。即ち、電極の端部と発熱抵抗体
が、電気熱変換体を構成する。
抗体がインクをオリフィスから吐き出し飛翔させるため
のエネルギー源となる。即ち、電極の端部と発熱抵抗体
が、電気熱変換体を構成する。
前記したような利点を得るためには、第３図に示すよ
うに、第１の電極は発熱抵抗体の近傍のみに設けたもの
であってもよい。
うに、第１の電極は発熱抵抗体の近傍のみに設けたもの
であってもよい。
本発明のインクジェット記録ヘッドの特徴部分は、代
表的には次のようにして作製できる。
表的には次のようにして作製できる。
基体（Si等）に第１の電極（Ta等）層をスパッタリン
グ法などにより積層し、フォトリソプロセスなどを用い
て、対極する形状にする。次に、発熱抵抗層（Ta合金
等）、第２の電極（Al等）層をスパッタリングなどによ
り積層し、第２の電極を第１番目の電極より発熱抵抗体
部分から離してパターニングする。また、発熱抵抗層
を、第１番目の電極の間で、発熱抵抗体となる様に、フ
ォトリソ等によりパターン形成する。
グ法などにより積層し、フォトリソプロセスなどを用い
て、対極する形状にする。次に、発熱抵抗層（Ta合金
等）、第２の電極（Al等）層をスパッタリングなどによ
り積層し、第２の電極を第１番目の電極より発熱抵抗体
部分から離してパターニングする。また、発熱抵抗層
を、第１番目の電極の間で、発熱抵抗体となる様に、フ
ォトリソ等によりパターン形成する。
この後、感光性樹脂等（ポリミド等）の有機保護材を
スピンコートなどで積層、パターニングし、発熱体と、
第１番の電極の１部以外を有機保護膜で保護する。
スピンコートなどで積層、パターニングし、発熱体と、
第１番の電極の１部以外を有機保護膜で保護する。
有機保護膜の材料としては化学的に安定で、下地との
密着性も良いものが利用でき、例えば、日立化成、PIQ
やデュポン製PYRALIN、日本合成ゴム製JSR−CBR、東
レ、フォトニースなどの感光性ポリイミド樹脂が使用で
きる。パターンの巾は同一でなくてもよいし、一様であ
る必要もない。
密着性も良いものが利用でき、例えば、日立化成、PIQ
やデュポン製PYRALIN、日本合成ゴム製JSR−CBR、東
レ、フォトニースなどの感光性ポリイミド樹脂が使用で
きる。パターンの巾は同一でなくてもよいし、一様であ
る必要もない。
なお、本発明において、第４図に示すような構造とし
てもよい。この場合には無機保護膜はスパッタリング法
等によりSiO2を１μｍ程度付ければよい。
てもよい。この場合には無機保護膜はスパッタリング法
等によりSiO2を１μｍ程度付ければよい。
最後に、本発明のインクジェット記録ヘッドの本体を
第５図に示しておく。
第５図に示しておく。
以上説明したように本発明では、下層の第１の電極形
成が容易であり、使用できる材料の自由度が大きい、電
極部を保護する有機膜を設けた場合、保護膜が、高温部
に接触しないため、その耐久性が向上する、等の効果が
ある。
成が容易であり、使用できる材料の自由度が大きい、電
極部を保護する有機膜を設けた場合、保護膜が、高温部
に接触しないため、その耐久性が向上する、等の効果が
ある。
第１図〜第４図の各々は本発明のインクジェット記録ヘ
ッドの実施態様の特徴部分と示す図、第５図は、本発明
のインクジェット記録ヘッドの模式図である。
ッドの実施態様の特徴部分と示す図、第５図は、本発明
のインクジェット記録ヘッドの模式図である。
Claims (6)
- 【請求項１】基体と、 該基体上に第１の間隙を隔てて設けられた一対の第１の
電極と、前記一対の第１の電極間に位置するとともに前
記一対の第１の電極上に延在する発熱抵抗層と、前記一
対の第１の電極の端部より前記第１の間隙から遠ざかる
方向にそれぞれ離れた端部間で形成される第２の間隙を
隔てて設けられた一対の第２の電極とを有するととも
に、前記一対の第１の電極と一対の第２の電極とは前記
発熱抵抗層を少なくとも一部で挟んでおり、前記発熱抵
抗層にそれぞれ電気的に接続している電気熱変換体と、 を備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用
基板。 - 【請求項２】前記インクジェット記録ヘッド用基板は更
に電気熱変換体を保護する無機保護膜を有する特許請求
の範囲第１項記載のインクジェット記録ヘッド用基板。 - 【請求項３】前記インクジェット記録ヘッド用基板は更
に一対の第２の電極を保護する有機保護膜を有するとと
もに、前記一対の第２の電極間の両端部においてそれぞ
れ有機保護膜の端部が前記第１の電極端部と第２の電極
端部との間に設けられている特許請求の範囲第１項又は
第２項記載のインクジェット記録ヘッド用基板。 - 【請求項４】インクを吐出するためのオリフィスと、該
オリフィスに連通する流路と、前記インクを吐出するた
めに利用される熱エネルギーを発生するため前記流路内
に配される電気熱変換体とを有するインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記電気熱変換体は、基体上に第１の
間隙を隔てて設けられた一対の第１の電極と、前記一対
の第１の電極間に位置するとともに前記一対の第１の電
極上に延在する発熱抵抗層と、前記一対の第１の電極の
端部より前記第１の間隙から遠ざかる方向にそれぞれ離
れた端部間で形成される第２の間隙を隔てて設けられた
一対の第２の電極とを有するとともに、前記一対の第１
の電極と一対の第２電極とは前記発熱抵抗層を少なくと
も一部で挟んでおり、前記発熱抵抗層にそれぞれ電気的
に接続していることを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド。 - 【請求項５】電気熱変換体を保護する無機保護膜を有す
る特許請求の範囲第４項記載のインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項６】前記一対の第２の電極を保護する有機保護
膜を有するとともに、前記一対の第２の電極間の両端部
においてそれぞれ有機保護膜の端部が前記第１の電極端
部と第２の電極端部との間に設けられている特許請求の
範囲第４項又は第５項記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62023994A JP2611981B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | インクジエツト記録ヘツド用基板及びインクジエツト記録ヘツド |
| EP88300661A EP0277756B1 (en) | 1987-02-04 | 1988-01-27 | Ink jet recording head and base plate therefor |
| US07/149,089 US4866460A (en) | 1987-02-04 | 1988-01-27 | Ink jet recording head and base plate therefor |
| DE8888300661T DE3875745T2 (de) | 1987-02-04 | 1988-01-27 | Grundplatte fuer einen tintenstrahlaufzeichnungskopf. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62023994A JP2611981B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | インクジエツト記録ヘツド用基板及びインクジエツト記録ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63191645A JPS63191645A (ja) | 1988-08-09 |
| JP2611981B2 true JP2611981B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=12126130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62023994A Expired - Lifetime JP2611981B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | インクジエツト記録ヘツド用基板及びインクジエツト記録ヘツド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4866460A (ja) |
| EP (1) | EP0277756B1 (ja) |
| JP (1) | JP2611981B2 (ja) |
| DE (1) | DE3875745T2 (ja) |
Cited By (1)
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| JP3071869B2 (ja) * | 1991-05-13 | 2000-07-31 | 株式会社リコー | 液体噴射記録装置及び記録方法 |
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| US5334415A (en) * | 1992-09-21 | 1994-08-02 | Compaq Computer Corporation | Method and apparatus for film coated passivation of ink channels in ink jet printhead |
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- 1988-01-27 EP EP88300661A patent/EP0277756B1/en not_active Expired
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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