JP2756127B2 - 記録ヘッド - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、記録ヘッドに関し、より詳細には、バブル
ジェット型インクジェットの記録ヘッドの電極部及び発
熱部の構成に関する。また、例えば、サーマルヘッドの
電極部及び発熱部の構成にも適用し得るものである。
ジェット型インクジェットの記録ヘッドの電極部及び発
熱部の構成に関する。また、例えば、サーマルヘッドの
電極部及び発熱部の構成にも適用し得るものである。
従来技術 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生
が無視し得る程度に極めて小さいという点において、最
近関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
り、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記
録の行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記
録法であって、これまでにも様々な方式が提案され、改
良が加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお
実用化への努力が続けられているものもある。
が無視し得る程度に極めて小さいという点において、最
近関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
り、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記
録の行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記
録法であって、これまでにも様々な方式が提案され、改
良が加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお
実用化への努力が続けられているものもある。
この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称さ
れる記録液体の小滴（droplet）を飛翔させ、記録部材
に付着させて記録を行うものであって、この記録液体の
小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制
御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別され
る。
れる記録液体の小滴（droplet）を飛翔させ、記録部材
に付着させて記録を行うものであって、この記録液体の
小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制
御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別され
る。
先ず第１の方式は、例えば米国特許第3060429号明細
書に開示されているもの（Tele type方式）であって、
記録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した記
録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部材上
に記録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うもので
ある。
書に開示されているもの（Tele type方式）であって、
記録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した記
録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部材上
に記録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うもので
ある。
これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間
に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズ
ルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号
に応じて電極制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズ
ルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号
に応じて電極制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
第２の方式は、例えば米国特許第3596275号明細書、
米国特許第3298030号明細書等に開示されている方式（S
weet方式）であって、連続振動発生法によって帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された
帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられてい
る偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を
行うものである。
米国特許第3298030号明細書等に開示されている方式（S
weet方式）であって、連続振動発生法によって帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された
帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられてい
る偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を
行うものである。
具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘ
ッドを構成する一部であるノズルのオリフィス（吐出
口）の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴
を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記
録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に
応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液
体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電
極間を飛翔する時に、付加された帯電量に応じて偏向を
受け、前記信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得
る様にされている。
ッドを構成する一部であるノズルのオリフィス（吐出
口）の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴
を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記
録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に
応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液
体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電
極間を飛翔する時に、付加された帯電量に応じて偏向を
受け、前記信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得
る様にされている。
第３の方式は、例えば米国特許第3416153号明細書に
開示されている方式（Hertz方式）であって、ノズルと
リング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法に
よって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式
である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける
電界強度を記録信号に応じて変調することによって小滴
の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録す
る。
開示されている方式（Hertz方式）であって、ノズルと
リング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法に
よって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式
である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける
電界強度を記録信号に応じて変調することによって小滴
の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録す
る。
第４の方式は、例えば米国特許第3747120号明細書に
開示されている方式（Stemme方式）で、この方式は前記
３つの方式とは根本的に原理が異なるものである。
開示されている方式（Stemme方式）で、この方式は前記
３つの方式とは根本的に原理が異なるものである。
即ち、前記３つの方式は、何れもノズルより吐出され
た記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。
た記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。
つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を
有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、
電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエ
ゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って
前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部
材に付着させることで記録を行うものである。
有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、
電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエ
ゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って
前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部
材に付着させることで記録を行うものである。
これ等、従来の４つの方式は各々に特長を有するもの
であるが、又、他方において解決され得る可き点が存在
する。
であるが、又、他方において解決され得る可き点が存在
する。
即ち、前記第１から第３の方式は記録液体の小滴の発
生の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、
小滴の偏向制御も電界制御である。
生の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、
小滴の偏向制御も電界制御である。
その為、第１の方式は、構成上はシンプルであるが、
小滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノ
ズル化が困難であるので高速記録には不向きである。
小滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノ
ズル化が困難であるので高速記録には不向きである。
第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で
高速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴
の電気的制御が高速で困難であること、記録部材上にサ
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。
高速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴
の電気的制御が高速で困難であること、記録部材上にサ
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。
第３の方式は、記録液体小滴を霧化することによって
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方霧化状態の制御が困難であること、記録画像にガブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノルズ化が困難
で、高速記録には不向きであること等の諸問題点が存す
る。
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方霧化状態の制御が困難であること、記録画像にガブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノルズ化が困難
で、高速記録には不向きであること等の諸問題点が存す
る。
第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ利点を比較
的多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オン
デマンド（on−demand）で記録液体をノズルの吐出口よ
り吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方式の様に
吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴
を回収することが不要であること及び第１乃至第２の方
式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記
録液体の物質上の自由度が大であること等の大きな利点
を有する。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上
に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ振動素
子の小型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘ
ッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の
機械的振動という機械的エネルギーによって記録液体小
滴の吐出飛翔を行うので、高速記録には向かないこと、
等の欠点を有する。
的多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オン
デマンド（on−demand）で記録液体をノズルの吐出口よ
り吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方式の様に
吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴
を回収することが不要であること及び第１乃至第２の方
式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記
録液体の物質上の自由度が大であること等の大きな利点
を有する。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上
に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ振動素
子の小型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘ
ッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の
機械的振動という機械的エネルギーによって記録液体小
滴の吐出飛翔を行うので、高速記録には向かないこと、
等の欠点を有する。
更には、特開昭48−9622号公報（前記米国特許第3747
120号明細書に対応）には、変形例として、前記のピエ
ゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用
する代わりに熱エネルギーを利用することが記載されて
いる。
120号明細書に対応）には、変形例として、前記のピエ
ゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用
する代わりに熱エネルギーを利用することが記載されて
いる。
即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発
生する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動
素子の代りに圧力上昇手段として使用する所謂バブルジ
ェットの液体噴射記録装置が記載されている。
生する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動
素子の代りに圧力上昇手段として使用する所謂バブルジ
ェットの液体噴射記録装置が記載されている。
しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コ
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室（液室）内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いか
は、何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイル
が設けられている位置は、液体インクの供給路から遥か
に遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド
構造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用に
は、不向きとなっている。
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室（液室）内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いか
は、何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイル
が設けられている位置は、液体インクの供給路から遥か
に遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド
構造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用に
は、不向きとなっている。
しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上
重要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出
の準備状態を速やかに形成することは出来ない。
重要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出
の準備状態を速やかに形成することは出来ない。
このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録
ヘッドのマルチノズル化上、サテライトドットの発生お
よび記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があ
って、その長所を利する用途にしか適用し得ないという
制約が存在していた。
ヘッドのマルチノズル化上、サテライトドットの発生お
よび記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があ
って、その長所を利する用途にしか適用し得ないという
制約が存在していた。
また、特開昭60−208248号公報に示されているよう
な、同一基板上で電極を折り返す構造のものが知られて
いる。この方法は、最もオーソドックスな構成ではある
が、高密度化が困難である。そのため、特開昭60−2082
48号公報のように、折り返す電極（第２電極）を第１電
極が形成されている面以外に形成する方法が提案されて
いる。この方法は、高密度配列を可能にするが、基板に
スルーホールを設けたり、基板と電極をコンタクトさせ
て、基板を電極としたりして製作するうえで大変困難な
構造となっている。
な、同一基板上で電極を折り返す構造のものが知られて
いる。この方法は、最もオーソドックスな構成ではある
が、高密度化が困難である。そのため、特開昭60−2082
48号公報のように、折り返す電極（第２電極）を第１電
極が形成されている面以外に形成する方法が提案されて
いる。この方法は、高密度配列を可能にするが、基板に
スルーホールを設けたり、基板と電極をコンタクトさせ
て、基板を電極としたりして製作するうえで大変困難な
構造となっている。
このような欠点に鑑み、本出願人より特願昭62−2749
10号としてすでに出願されている。これは、高密度配列
を達成するために簡単なプロセスで、電極部を積層した
もので、電極の熱膨張については記載されていない。
10号としてすでに出願されている。これは、高密度配列
を達成するために簡単なプロセスで、電極部を積層した
もので、電極の熱膨張については記載されていない。
以下にその内容を説明する。
第３図は、液体噴射記録ヘッドの典型列を説明するた
めの図で、第３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、第３図（ｂ）図は、第３
図（ａ）の一転鎖線Ｘ−Ｙで示す部分で切断した場合の
切断面部分図である。図中、21は記録ヘッド、23は基
板、24は溝付板、25はオリフィス、26は液吐出部、27は
熱作用部、28は熱発生部、29は熱作用面、30は下部層、
31は発熱抵抗層、32は保護層、33,34は電極である。記
録ヘッド21は、その表面に電気熱変換体22が設けられて
いる基板23上に、所定の線密度での所定の巾と深さの溝
が所定数設けられている溝付板24を覆うように接合する
ことによって、液体を飛翔させるためのオリフィス25を
含む液吐出部26が形成された構造を有している。液吐出
部26は、オリフィス25と電気熱変換体22より発生される
熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生させ、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ところ
である熱作用部27とを有する。熱作用部27は、電気熱変
換体22の熱発生部28の上部に位置し、熱発生部28の液体
と接触する面としての熱作用面29をその底面としてい
る。
めの図で、第３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、第３図（ｂ）図は、第３
図（ａ）の一転鎖線Ｘ−Ｙで示す部分で切断した場合の
切断面部分図である。図中、21は記録ヘッド、23は基
板、24は溝付板、25はオリフィス、26は液吐出部、27は
熱作用部、28は熱発生部、29は熱作用面、30は下部層、
31は発熱抵抗層、32は保護層、33,34は電極である。記
録ヘッド21は、その表面に電気熱変換体22が設けられて
いる基板23上に、所定の線密度での所定の巾と深さの溝
が所定数設けられている溝付板24を覆うように接合する
ことによって、液体を飛翔させるためのオリフィス25を
含む液吐出部26が形成された構造を有している。液吐出
部26は、オリフィス25と電気熱変換体22より発生される
熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生させ、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ところ
である熱作用部27とを有する。熱作用部27は、電気熱変
換体22の熱発生部28の上部に位置し、熱発生部28の液体
と接触する面としての熱作用面29をその底面としてい
る。
発熱抵抗層31には、熱を発生させるために該層31に通
電するための電極33,34がその表面に設けられており、
これらの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部28が形成
されている。電極33は、各液吐出部の熱発生部の共通の
電極であり、電極34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。
電するための電極33,34がその表面に設けられており、
これらの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部28が形成
されている。電極33は、各液吐出部の熱発生部の共通の
電極であり、電極34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。
保護層32は、熱発生部28に於いては発熱抵抗層31を、
使用する液体から化学的、物理的に保護するために発熱
抵抗層31と液吐出部26の液流路を満たしている液体とを
隔絶すると共に、液体を通じて電極33,34間を短絡する
のを防止し、更に接続する電極間に於ける電気的リーク
を防止する役目を有している。
使用する液体から化学的、物理的に保護するために発熱
抵抗層31と液吐出部26の液流路を満たしている液体とを
隔絶すると共に、液体を通じて電極33,34間を短絡する
のを防止し、更に接続する電極間に於ける電気的リーク
を防止する役目を有している。
各液吐出部に設けられている液流路は、各液吐出部の
上流に於いて、液流路の一部を構成する共通液室（不図
示）を介して連通されている。各液吐出部に設けられた
電気熱変換体22に接続されている電極33,34をその設計
上の都合により、前記上部層を保護されて熱作用部の上
流側に於いて前記共通液室下を通るように設けられてい
る。
上流に於いて、液流路の一部を構成する共通液室（不図
示）を介して連通されている。各液吐出部に設けられた
電気熱変換体22に接続されている電極33,34をその設計
上の都合により、前記上部層を保護されて熱作用部の上
流側に於いて前記共通液室下を通るように設けられてい
る。
このような液体噴射記録ヘッドに於いては、従来、電
気熱変換は、第４図に示すように、基板23の一方の面上
に所定の形状に積層された発熱抵抗体層上に、所定の形
状を有する電極層が、一対の電極33,34（選択電極33、
共通電極34である）間に接続された前記発熱抵抗体層か
らなる熱発生部28が基板上の所定に位置に配置されるよ
うに積層されて形成されていた。従って、共通電極34は
折返し形状となり、共通電極34と選択電極33とが交互に
配列されるために、複数の熱発生部は共通電極を挟んだ
ように配置されていた。
気熱変換は、第４図に示すように、基板23の一方の面上
に所定の形状に積層された発熱抵抗体層上に、所定の形
状を有する電極層が、一対の電極33,34（選択電極33、
共通電極34である）間に接続された前記発熱抵抗体層か
らなる熱発生部28が基板上の所定に位置に配置されるよ
うに積層されて形成されていた。従って、共通電極34は
折返し形状となり、共通電極34と選択電極33とが交互に
配列されるために、複数の熱発生部は共通電極を挟んだ
ように配置されていた。
而して、上記記録ベッドにおいては、電極33と34を同
一基板上に折り返すようにしており、そのため、幅方向
のスペースを大きくとり、高密度化が困難であった。
一基板上に折り返すようにしており、そのため、幅方向
のスペースを大きくとり、高密度化が困難であった。
目的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもの
で、高密度配列を従来例のように、３次元構造とするこ
となくほぼ２次元的に（厳密にいえば３次元構造ではあ
るが、フォトリソ技術で平面的に形成されるので、２次
元という表現を用いた）形成された構造から成る記録ヘ
ッドを提供するものであり、高密度配列を達成するのに
有利な電極構成に係るもので、とりけ、従来の方法では
困難であった16本/mm以上の高密度配列の記録ヘッドに
好適で、しかも容易に適用できる記録ヘッドを提供する
ことを目的としてなされたものである。
で、高密度配列を従来例のように、３次元構造とするこ
となくほぼ２次元的に（厳密にいえば３次元構造ではあ
るが、フォトリソ技術で平面的に形成されるので、２次
元という表現を用いた）形成された構造から成る記録ヘ
ッドを提供するものであり、高密度配列を達成するのに
有利な電極構成に係るもので、とりけ、従来の方法では
困難であった16本/mm以上の高密度配列の記録ヘッドに
好適で、しかも容易に適用できる記録ヘッドを提供する
ことを目的としてなされたものである。
構成 本発明は、上記目的を達成するために、画像情報に応
じて発熱する熱エネルギー作用部を有する記録ヘッドに
おいて、前記熱エネルギー作用部に通電するための電極
が、発熱抵抗層と接続される部分とリード線と接続され
る部分とを有し、両部分を除いた表面に絶縁層が形成さ
れる基板上の第１電極と、該第１電極及び前記絶縁層上
に形成され、該第１電極と接続される発熱抵抗層と、前
記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される第
２電極とから成り、前記第１電極が、前記発熱抵抗層と
第２電極の複数に対応して共通電極であり、該共通電極
のパターンには、少なくとも１カ所に電極材料が抜けて
いる箇所、もしくは切欠き状に抜けている箇所を有する
こと、或いは、前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２
電極と１対１に対応し、前記第１電極の巾は、前記熱エ
ネルギー作用部近傍において、前記発熱抵抗層もしくは
第２電極の巾より広いこと、或いは、前記第２電極が、
前記発熱抵抗層と第１電極の複数に対応した共通電極で
あり、該共通電極のパターンには、少なくとも１カ所に
電極量が抜けている箇所、もしくは、切欠き状に抜けて
いる箇所を有すること、或いは、前記第１電極が、前記
発熱抵抗層と第２電極と１対１に対応し、前記第２電極
の巾は、前記熱エネルギー作用部近傍において、前記発
熱抵抗層もしくは、第１電極の巾より広いこと、或い
は、前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２電極の複数
に対応した共通電極であり、該共通電極のパターンに
は、少なくとも１カ所に電極材料の厚さが他より薄い箇
所であること、或いは、前記第２電極が、前記発熱抵抗
層と第１電極の複数に対応した共通電極であり、該共通
電極のパターンには、少なくとも１カ所に電極材料の厚
さが他より薄い箇所があること、更には、前記記録ヘッ
ドは、前記熱エネルギー作用部を記録液体がとおる流路
の一部とし、前記熱エネルギー作用部で、熱によって気
泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力で、
前記流路に通じるオリフィスから前記流体を液滴として
噴射する液体噴射記録ヘッドであることを特徴としたも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
じて発熱する熱エネルギー作用部を有する記録ヘッドに
おいて、前記熱エネルギー作用部に通電するための電極
が、発熱抵抗層と接続される部分とリード線と接続され
る部分とを有し、両部分を除いた表面に絶縁層が形成さ
れる基板上の第１電極と、該第１電極及び前記絶縁層上
に形成され、該第１電極と接続される発熱抵抗層と、前
記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される第
２電極とから成り、前記第１電極が、前記発熱抵抗層と
第２電極の複数に対応して共通電極であり、該共通電極
のパターンには、少なくとも１カ所に電極材料が抜けて
いる箇所、もしくは切欠き状に抜けている箇所を有する
こと、或いは、前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２
電極と１対１に対応し、前記第１電極の巾は、前記熱エ
ネルギー作用部近傍において、前記発熱抵抗層もしくは
第２電極の巾より広いこと、或いは、前記第２電極が、
前記発熱抵抗層と第１電極の複数に対応した共通電極で
あり、該共通電極のパターンには、少なくとも１カ所に
電極量が抜けている箇所、もしくは、切欠き状に抜けて
いる箇所を有すること、或いは、前記第１電極が、前記
発熱抵抗層と第２電極と１対１に対応し、前記第２電極
の巾は、前記熱エネルギー作用部近傍において、前記発
熱抵抗層もしくは、第１電極の巾より広いこと、或い
は、前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２電極の複数
に対応した共通電極であり、該共通電極のパターンに
は、少なくとも１カ所に電極材料の厚さが他より薄い箇
所であること、或いは、前記第２電極が、前記発熱抵抗
層と第１電極の複数に対応した共通電極であり、該共通
電極のパターンには、少なくとも１カ所に電極材料の厚
さが他より薄い箇所があること、更には、前記記録ヘッ
ドは、前記熱エネルギー作用部を記録液体がとおる流路
の一部とし、前記熱エネルギー作用部で、熱によって気
泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力で、
前記流路に通じるオリフィスから前記流体を液滴として
噴射する液体噴射記録ヘッドであることを特徴としたも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
第１図は、本発明を液体噴射記録ヘッドに適用した場
合の一実施例を説明するための要部断面図で、図中、10
は基板、11は第１の電極、12は絶縁層、13は発熱抵抗体
層、14は第２の電極、15は保護層（耐インク）で、第１
電極11のＡ部はリード線を取り出す部分、Ｂは発熱抵抗
体が接続される部分である。
合の一実施例を説明するための要部断面図で、図中、10
は基板、11は第１の電極、12は絶縁層、13は発熱抵抗体
層、14は第２の電極、15は保護層（耐インク）で、第１
電極11のＡ部はリード線を取り出す部分、Ｂは発熱抵抗
体が接続される部分である。
第２図（ａ）〜（ｄ）は、第１図に示した構成を得る
ための手順を示す図で、はじめに、第１の電極11が基板
上10に形成されるが（第２図（ａ））、この電極11上に
は少なくともリード線をとり出す部分Ａと、後述の発熱
抵抗体層13が接続する部分Ｂを除いて、絶縁層12が設け
られる（第２図（ｂ））。次に、発熱抵抗体層13が設け
られ（第２図（ｃ））、そして、最後に第２の電極14
が、発熱抵抗体層13の第１の電極11と接続されている部
分Ｂと対向する位置で接続されて形成される（第２図
（ｄ））。
ための手順を示す図で、はじめに、第１の電極11が基板
上10に形成されるが（第２図（ａ））、この電極11上に
は少なくともリード線をとり出す部分Ａと、後述の発熱
抵抗体層13が接続する部分Ｂを除いて、絶縁層12が設け
られる（第２図（ｂ））。次に、発熱抵抗体層13が設け
られ（第２図（ｃ））、そして、最後に第２の電極14
が、発熱抵抗体層13の第１の電極11と接続されている部
分Ｂと対向する位置で接続されて形成される（第２図
（ｄ））。
本発明に使用される材料は、例えば、電極材料として
は、Al,Au等があげられ、蒸着スパッタリング、或いは
メッキ等の技術を用いて付与され、よく知られているよ
うに、フォトリソグラフィー技術によってパターンが形
成される。絶縁層の材料としては、SiO2、Si3N4等がや
はり同様な手法で付与、パターン形成される。発熱抵抗
体層も形成手段は同様で、材料としては、窒化タンタ
ル、ニクロム、或いは、フッ化ハフニウム等があげられ
る。
は、Al,Au等があげられ、蒸着スパッタリング、或いは
メッキ等の技術を用いて付与され、よく知られているよ
うに、フォトリソグラフィー技術によってパターンが形
成される。絶縁層の材料としては、SiO2、Si3N4等がや
はり同様な手法で付与、パターン形成される。発熱抵抗
体層も形成手段は同様で、材料としては、窒化タンタ
ル、ニクロム、或いは、フッ化ハフニウム等があげられ
る。
尚、本発明では、説明を簡略化するために、必要最小
限の構成のみについて説明したが、例えば、電極の形成
方法として、Au或いはAlをうすく蒸着した後、Auメッキ
によって厚く形成してなる２層構造とすることも考えら
れるし、絶縁層も多層構造であってもよい。更に、発熱
抵抗層及び第２の電極形成後に、それらをインクから保
護するための保護膜を形成することも必要であろう。
又、基板には、発熱抵抗層の熱を逃がさないような蒸着
層を設けることも必要であろう。なお、図示の実施例
は、本発明の技術的思想を説明するための概略図であ
り、必要最小限の構成を示したものである。
限の構成のみについて説明したが、例えば、電極の形成
方法として、Au或いはAlをうすく蒸着した後、Auメッキ
によって厚く形成してなる２層構造とすることも考えら
れるし、絶縁層も多層構造であってもよい。更に、発熱
抵抗層及び第２の電極形成後に、それらをインクから保
護するための保護膜を形成することも必要であろう。
又、基板には、発熱抵抗層の熱を逃がさないような蒸着
層を設けることも必要であろう。なお、図示の実施例
は、本発明の技術的思想を説明するための概略図であ
り、必要最小限の構成を示したものである。
以下に、本発明による記録ヘッドの電極部及び発熱部
の構成について述べる。
の構成について述べる。
第５図は、第２図に示される第１電極11が、複数の第
２電極14及び発熱体13に対して、共通電極となるように
構成された実施例を示す図である。
２電極14及び発熱体13に対して、共通電極となるように
構成された実施例を示す図である。
第６図は、本発明による電極部の第１電極11が、切り
込みパターンの構造であることを示す図である。ここで
は説明を簡単にするために、第１電極11（第５図の斜線
部）に切り込みパターンを入れたものである。第５図と
の違いは、切り込みパターンの有無である。第７図、第
８図は、それぞれ別の実施例である。なお、このような
パターンは、フォトリソ技術によって容易に形成できる
ので、ここでは説明は省略する。
込みパターンの構造であることを示す図である。ここで
は説明を簡単にするために、第１電極11（第５図の斜線
部）に切り込みパターンを入れたものである。第５図と
の違いは、切り込みパターンの有無である。第７図、第
８図は、それぞれ別の実施例である。なお、このような
パターンは、フォトリソ技術によって容易に形成できる
ので、ここでは説明は省略する。
第９図は、第６図の切り込みパターンが途中でとまっ
ている状態ではなく、完全に上下の切り込み部がつなが
った場合、つまり、第１電極11が、共通電極ではなく、
それぞれ独立になっている場合を示している。これは、
第２図に示した電極を、複数個配列したものと類似して
いるが、第１電極11の巾が第２電極14の巾よりも広い点
が異なっている。電極材料は、通常、アルミニウムのよ
うな金属材料が用いられるが電極の巾を広くすることに
より、金属の熱伝導率の良さとあいまって発生した熱の
放熱、冷却特性が向上する。
ている状態ではなく、完全に上下の切り込み部がつなが
った場合、つまり、第１電極11が、共通電極ではなく、
それぞれ独立になっている場合を示している。これは、
第２図に示した電極を、複数個配列したものと類似して
いるが、第１電極11の巾が第２電極14の巾よりも広い点
が異なっている。電極材料は、通常、アルミニウムのよ
うな金属材料が用いられるが電極の巾を広くすることに
より、金属の熱伝導率の良さとあいまって発生した熱の
放熱、冷却特性が向上する。
以上、第５図に示したような構造の発熱体基板に適用
される本発明の実施例を第６図〜第９図で説明したが、
次に、第10図に示したような構造の発熱体基板の場合に
も本発明が適用されることを説明する。
される本発明の実施例を第６図〜第９図で説明したが、
次に、第10図に示したような構造の発熱体基板の場合に
も本発明が適用されることを説明する。
第10図は、第５図に示されている第１電極11（一番下
の層）が共通電極とはなっておらず、それぞれ独立であ
る。それに対して、第２電極14が基板上をほぼ全面にお
おうような形で形成され、共通電極となっている。第５
図の第１電極11と第２電極14がいれかわっているもので
ある。平面図で見ると、第５図と第10図は異なっている
が、第10図の断面形状（断面BB）は第５図の断面形状
（断面AA）と実質上同じであり、第１図のようになる
（ただし、第１電極11と、第２電極14は入れかわる）。
第10図のような構造の発熱体基板においても、第５図の
ような共通電極が、こんどは第２電極として作用する。
なお、第５図に対応した第９図の場合とは異なり、第10
図においては、第２電極の巾が第１電極の巾より広いと
いう形になって適用される。
の層）が共通電極とはなっておらず、それぞれ独立であ
る。それに対して、第２電極14が基板上をほぼ全面にお
おうような形で形成され、共通電極となっている。第５
図の第１電極11と第２電極14がいれかわっているもので
ある。平面図で見ると、第５図と第10図は異なっている
が、第10図の断面形状（断面BB）は第５図の断面形状
（断面AA）と実質上同じであり、第１図のようになる
（ただし、第１電極11と、第２電極14は入れかわる）。
第10図のような構造の発熱体基板においても、第５図の
ような共通電極が、こんどは第２電極として作用する。
なお、第５図に対応した第９図の場合とは異なり、第10
図においては、第２電極の巾が第１電極の巾より広いと
いう形になって適用される。
次に更に他の実施例について説明する。今までの説明
は、切り込みパターンが全抜けの場合であったが、第11
図に示すように、パターンが全部抜けていないで、途中
までの場合（第11図（ｂ））にも本発明は適用される。
なお、第11図（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。ま
た、電極厚さを誇張して書いてあるが、実際にはパター
ン厚さ及び段差部もミクロンあるいはサブミクロンオー
ダーである。
は、切り込みパターンが全抜けの場合であったが、第11
図に示すように、パターンが全部抜けていないで、途中
までの場合（第11図（ｂ））にも本発明は適用される。
なお、第11図（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。ま
た、電極厚さを誇張して書いてあるが、実際にはパター
ン厚さ及び段差部もミクロンあるいはサブミクロンオー
ダーである。
効果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、高
密度配列を達成するのに有利な電極の構成であり、とり
わけ、従来の方法では困難であった16本/mm以上の高密
度配列の記録ヘッドに好適で、しかも容易に適用できる
液体噴射記録ヘッドが実現される。
密度配列を達成するのに有利な電極の構成であり、とり
わけ、従来の方法では困難であった16本/mm以上の高密
度配列の記録ヘッドに好適で、しかも容易に適用できる
液体噴射記録ヘッドが実現される。
また、発熱抵抗層で発生した熱により、発熱体基板に
は、熱膨張によるひずみがくりかえし発生され、その
際、第５図に示したように電極が基板全面にあると、電
極材料とその下の発熱体基板と膨張張率の違いにより電
極材料がひずみ、基板との密着性が悪くなり、破損しや
すくなる。しかしながら、本発明のように、切り込みパ
ターンを入れることにより、熱膨張率の違いによるひず
みを逃がすことができるので、破損することはなくなる
（請求項１に対応）。
は、熱膨張によるひずみがくりかえし発生され、その
際、第５図に示したように電極が基板全面にあると、電
極材料とその下の発熱体基板と膨張張率の違いにより電
極材料がひずみ、基板との密着性が悪くなり、破損しや
すくなる。しかしながら、本発明のように、切り込みパ
ターンを入れることにより、熱膨張率の違いによるひず
みを逃がすことができるので、破損することはなくなる
（請求項１に対応）。
切り込みパターンではなく、第１電極が完全に独立し
ているため、熱ひずみを逃がす効果が大である。さらに
別の効果として電極パターン巾を広くとっているため、
熱が電極を伝わって逃げるため、冷却効果大である（請
求項２に対応）。
ているため、熱ひずみを逃がす効果が大である。さらに
別の効果として電極パターン巾を広くとっているため、
熱が電極を伝わって逃げるため、冷却効果大である（請
求項２に対応）。
電極構成が異なる（第1,第２電極が請求項１の場合と
入れかわっている）場合は、作用効果は、請求項１の場
合と同じである（請求項３に対応）。
入れかわっている）場合は、作用効果は、請求項１の場
合と同じである（請求項３に対応）。
電極構成が異なる（第1,第２電極が請求項２の場合と
入れかわっている）場合は、作用効果は請求項２の場合
と同じである（請求項４に対応）。
入れかわっている）場合は、作用効果は請求項２の場合
と同じである（請求項４に対応）。
請求項1,2のようにパターンが下まで抜けていなくて
も、同様の効果が得られる（請求項５に対応）。
も、同様の効果が得られる（請求項５に対応）。
請求項3,4のようにパターンが下まで抜けていなくて
も同様の効果が得られる（請求項６に対応）。
も同様の効果が得られる（請求項６に対応）。
第１図は、本発明による記録ヘッドの一実施例を説明す
るための電極の要部断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は、
第１図の電極の製造工程を示す図、第３図は、従来の記
録ヘッドの部分図で、（ａ）は記録ヘッドのオリフィス
側より見た正面部分図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線切断
部分図、第４図は、従来の記録ヘッドの電極配置図、第
５図は、本発明による記録ヘッドの電極の一実施例を説
明するための図、第６図は、電極を切り込みパターンに
構成した実施例を示す図、第７図、第８図は、切り込み
パターンの他の実施例を示す図、第９図は、第６図の電
極が独立電極で構成された他の実施例を示す図、第10図
は、第５図に示された第１電極と第２電極とが入れ替わ
った構成の電極の実施例を説明するための図、第11図
は、電極を完全に抜けていない切り込みパターンに構成
した他の実施例を示す図で、（ａ）はその平面図、
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 10……基板,11……第１電極,12……絶縁層,13……発熱
抵抗層,14……第２電極。
るための電極の要部断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は、
第１図の電極の製造工程を示す図、第３図は、従来の記
録ヘッドの部分図で、（ａ）は記録ヘッドのオリフィス
側より見た正面部分図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線切断
部分図、第４図は、従来の記録ヘッドの電極配置図、第
５図は、本発明による記録ヘッドの電極の一実施例を説
明するための図、第６図は、電極を切り込みパターンに
構成した実施例を示す図、第７図、第８図は、切り込み
パターンの他の実施例を示す図、第９図は、第６図の電
極が独立電極で構成された他の実施例を示す図、第10図
は、第５図に示された第１電極と第２電極とが入れ替わ
った構成の電極の実施例を説明するための図、第11図
は、電極を完全に抜けていない切り込みパターンに構成
した他の実施例を示す図で、（ａ）はその平面図、
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 10……基板,11……第１電極,12……絶縁層,13……発熱
抵抗層,14……第２電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−208248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−194868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−4959（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−115640（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/05
Claims (7)
- 【請求項１】画像情報に応じて発熱する熱エネルギー作
用部を有する記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作
用部に通電するための電極が、発熱抵抗層と接続される
部分とリード線と接続される部分とを有し、両部分を除
いた表面に絶縁層が形成される基板上の第１電極と、 該第１電極及び前記絶縁層上に形成され、該第１電極と
接続される発熱抵抗層と、 前記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される
第２電極とから成り、 前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２電極の複数に対
応した共通電極であり、該共通電極のパターンには、少
なくとも１カ所に電極材料が抜けている箇所、もしくは
切欠き状に抜けている箇所を有することを特徴とする記
録ヘッド。 - 【請求項２】画像情報に応じて発熱する熱エネルギー作
用部を有する記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作
用部に通電するための電極が、発熱抵抗層と接続される
部分とリード線と接続される部分とを有し、両部分を除
いた表面に絶縁層が形成される基板上の第１電極と、 該第１電極及び前記絶縁層上に形成され、該第１電極と
接続される発熱抵抗層と、 前記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される
第２電極とから成り、 前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２電極と１対１に
対応し、前記第１電極の巾は、前記熱エネルギー作用部
近傍において、前記発熱抵抗層もしくは第２電極の巾よ
り広いことを特徴とする記録ヘッド。 - 【請求項３】画像情報に応じて発熱する熱エネルギー作
用部を有する記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作
用部に通電するための電極が、発熱抵抗層と接続される
部分とリード線と接続される部分とを有し、両部分を除
いた表面に絶縁層が形成される基板上の第１電極と、 該第１電極及び前記絶縁層上に形成され、該第１電極と
接続される発熱抵抗層と、 前記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される
第２電極とから成り、 前記第２電極が、前記発熱抵抗層と第１電極の複数に対
応した共通電極であり、該共通電極のパターンには、少
なくとも１カ所に電極材料が抜けている箇所、もしく
は、切欠き状に抜けている箇所を有することを特徴とす
る記録ヘッド。 - 【請求項４】画像情報に応じて発熱する熱エネルギー作
用部を有する記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作
用部に通電するための電極が、発熱抵抗層と接続される
部分とリード線と接続される部分とを有し、両部分を除
いた表面に絶縁層が形成される基板上の第１電極と、 該第１電極及び前記絶縁層上に形成され、該第１電極と
接続される発熱抵抗層と、 前記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される
第２電極とから成り、 前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２電極と１対１に
対応し、前記第２電極の巾は、前記熱エネルギー作用部
近傍において、前記発熱抵抗層もしくは第１電極の巾よ
り広いことを特徴とする記録ヘッド。 - 【請求項５】画像情報に応じて発熱する熱エネルギー作
用部を有する記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作
用部に通電するための電極が、発熱抵抗層と接続される
部分とリード線と接続される部分とを有し、両部分を除
いた表面に絶縁層が形成される基板上の第１電極と、 該第１電極及び前記絶縁層上に形成され、該第１電極と
接続される発熱抵抗層と、 前記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される
第２電極とから成り、 前記第１電極が、前記発熱抵抗層と第２電極の複数に対
応した共通電極であり、該共通電極のパターンには、少
なくとも１カ所に電極材料の厚さが他より薄い箇所があ
ることを特徴とする記録ヘッド。 - 【請求項６】画像情報に応じて発熱する熱エネルギー作
用部を有する記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作
用部に通電するための電極が、発熱抵抗層と接続される
部分とリード線と接続される部分とを有し、両部分を除
いた表面に絶縁層が形成される基板上の第１電極と、 該第１電極及び前記絶縁層上に形成され、該第１電極と
接続される発熱抵抗層と、 前記絶縁層上に形成され、前記発熱抵抗層と接続される
第２電極とから成り、 前記第２電極が、前記発熱抵抗層と第１電極の複数に対
応した共通電極であり、該共通電極のパターンには、少
なくとも１カ所に電極材料の厚さが他より薄い箇所があ
ることを特徴とする記録ヘッド。 - 【請求項７】前記記録ヘッドは、前記熱エネルギー作用
部を記録液体がとおる流路の一部とし、前記熱エネルギ
ー作用部で、熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積
増加にともなう作用力で、前記流路に通じるオリフィス
から前記流体を液滴として噴射する液体噴射記録ヘッド
であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記
載の記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31433088A JP2756127B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31433088A JP2756127B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02158345A JPH02158345A (ja) | 1990-06-18 |
| JP2756127B2 true JP2756127B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=18052033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31433088A Expired - Lifetime JP2756127B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2756127B2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP31433088A patent/JP2756127B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02158345A (ja) | 1990-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |