JP2824123B2 - インクジェットヘッド及び該ヘッドを形成するために用いるインクジェットヘッド用基体 - Google Patents
インクジェットヘッド及び該ヘッドを形成するために用いるインクジェットヘッド用基体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱エネルギーを利用してインクを吐出して
記録を行うインクジェットヘッド（以下、液体噴射ヘッ
ドとも称す）及び該ヘッドを形成するために用いられる
インクジェットヘッド用基体に関する。
記録を行うインクジェットヘッド（以下、液体噴射ヘッ
ドとも称す）及び該ヘッドを形成するために用いられる
インクジェットヘッド用基体に関する。
液体を吐出するために熱エネルギーを利用する液体噴
射記録ヘッドの構造の典型例を第２図（Ａ）及び第２図
（Ｂ）に示す。
射記録ヘッドの構造の典型例を第２図（Ａ）及び第２図
（Ｂ）に示す。
第２図（Ａ）は、液体噴射記録ヘッドの吐出口側から
見た正面部分図であり、第２図（Ｂ）は、第２図（Ａ）
の一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の断面部分図で
ある。
見た正面部分図であり、第２図（Ｂ）は、第２図（Ａ）
の一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の断面部分図で
ある。
記録ヘッド100は、その上に電気熱変換体の熱発生部1
01が設けられている板状の支持体102を含む発熱基体102
aの表面に、所定の線密度で所定の幅と深さの溝が所定
数設けられている溝付板103で覆うように接合すること
によって、吐出口（以下、オリフィスとも称す）104と
液路105が形成された構造を有している。
01が設けられている板状の支持体102を含む発熱基体102
aの表面に、所定の線密度で所定の幅と深さの溝が所定
数設けられている溝付板103で覆うように接合すること
によって、吐出口（以下、オリフィスとも称す）104と
液路105が形成された構造を有している。
図に示す記録ヘッドは、吐出口104を複数有するもの
として示されているが、単一吐出口の記録ヘッドも公知
である。
として示されているが、単一吐出口の記録ヘッドも公知
である。
液路105は、例えばその終端で液体を吐出するための
吐出口104に連通し、電気熱変換体の熱発生部101が発生
する熱エネルギーが液体に作用する箇所である熱作用部
106を有する。
吐出口104に連通し、電気熱変換体の熱発生部101が発生
する熱エネルギーが液体に作用する箇所である熱作用部
106を有する。
熱作用部106は、電気熱変換体の熱発生部101の上部に
位置し、液体と接触する面としての熱作用面108をその
底面としている。
位置し、液体と接触する面としての熱作用面108をその
底面としている。
支持体102上には、下部層109、該下部層109上に設け
られた発熱抵抗層110、該発熱抵抗層110上に設けられた
例えば無機絶縁材料からなる第１の保護層111等が設け
られている。発熱抵抗層110には、熱を発生させるため
に該層110に通電するための電極113,114がその表面側に
設けられたいる。電極113は、各熱発生部に共通の電極
であり、電極114は、各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、液路に沿ってパターン状に設
けられている。
られた発熱抵抗層110、該発熱抵抗層110上に設けられた
例えば無機絶縁材料からなる第１の保護層111等が設け
られている。発熱抵抗層110には、熱を発生させるため
に該層110に通電するための電極113,114がその表面側に
設けられたいる。電極113は、各熱発生部に共通の電極
であり、電極114は、各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、液路に沿ってパターン状に設
けられている。
上記のような構成の液体噴射記録ヘッドにおいては、
発熱抵抗層110の、電極113、114間にある熱発生部101に
対しこれらの電極を介してパルス状に通電がなされ、熱
作用面108が液体を加熱することにより液体が吐出す
る。通電中に熱発生部101で発生した熱を効率よく液体
に伝えるために、加熱中は下部層109が支持体102への熱
移動に対する障壁となり、熱は主として熱作用面から液
体へ伝達されるようになっている。このため下部層109
を形成する材料としては比較的熱電導率の小さいSiO2等
の無機酸化物、酸化チタン、酸化ニオブ等の遷移金属酸
化物等の材料が選択され、下部層109によって支持体102
側への熱の拡散を抑える方法がとられてきた。
発熱抵抗層110の、電極113、114間にある熱発生部101に
対しこれらの電極を介してパルス状に通電がなされ、熱
作用面108が液体を加熱することにより液体が吐出す
る。通電中に熱発生部101で発生した熱を効率よく液体
に伝えるために、加熱中は下部層109が支持体102への熱
移動に対する障壁となり、熱は主として熱作用面から液
体へ伝達されるようになっている。このため下部層109
を形成する材料としては比較的熱電導率の小さいSiO2等
の無機酸化物、酸化チタン、酸化ニオブ等の遷移金属酸
化物等の材料が選択され、下部層109によって支持体102
側への熱の拡散を抑える方法がとられてきた。
しかし、上記従来例では、記録ヘッドを長期間連続駆
動した場合に下部層109に熱が蓄積され、記録ヘッド100
全体の温度上昇を招く場合がある。しかも、そのような
下部層109への蓄熱が顕著となると、以下のような現象
を誘発し易くなる。
動した場合に下部層109に熱が蓄積され、記録ヘッド100
全体の温度上昇を招く場合がある。しかも、そのような
下部層109への蓄熱が顕著となると、以下のような現象
を誘発し易くなる。
（１）下部層109の温度上昇により熱発生部101への通電
時に液体に伝えられる熱エネルギーが過剰となることに
よる熱作用部106における発泡の不安定化 （２）熱作用部106近傍の液体の温度上昇による液路内
への溶存気体の析出量増加による吐出不安定化 （３）温度上昇に伴なう吐出液滴体積の増加 これら（１），（２），（３）の現象が生じると、記
録ヘッドでの安定な液滴吐出状態が得られなくなり、特
に長時間の連続記録操作において、良好な記録画像の安
定した記録操作ができないという問題を引き出す場合が
ある。
時に液体に伝えられる熱エネルギーが過剰となることに
よる熱作用部106における発泡の不安定化 （２）熱作用部106近傍の液体の温度上昇による液路内
への溶存気体の析出量増加による吐出不安定化 （３）温度上昇に伴なう吐出液滴体積の増加 これら（１），（２），（３）の現象が生じると、記
録ヘッドでの安定な液滴吐出状態が得られなくなり、特
に長時間の連続記録操作において、良好な記録画像の安
定した記録操作ができないという問題を引き出す場合が
ある。
以上の関連する背景技術について、別の図面を用いて
説明する。
説明する。
インク等の記録用の液体を吐出するために熱エネルギ
ーを利用する液体噴出記録ヘッドは、例えば第３図
（Ａ）及び第３図（Ｂ）に示されるように、液体に作用
させる熱エネルギーを発生するための熱エネルギー発生
体が有する発熱抵抗体２を基体１上に配置して構成され
た発熱基体８の発熱部2aに対応する位置に、液体が吐出
されるオリフィス７と連通する液路６が設けられ、該液
路に液体を供給するための液室10を具備する構成を有す
る。
ーを利用する液体噴出記録ヘッドは、例えば第３図
（Ａ）及び第３図（Ｂ）に示されるように、液体に作用
させる熱エネルギーを発生するための熱エネルギー発生
体が有する発熱抵抗体２を基体１上に配置して構成され
た発熱基体８の発熱部2aに対応する位置に、液体が吐出
されるオリフィス７と連通する液路６が設けられ、該液
路に液体を供給するための液室10を具備する構成を有す
る。
また、発熱基体８は、第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）
に示されるように、基体１上に少なくとも発熱抵抗層２
及び電極層３を積層し、これらを所定の形状に所定間隔
をおいてパターンニングして、一対の電極（3a,3b）に
電気的に接続された発熱部2aを形成することにより得る
ことができる。
に示されるように、基体１上に少なくとも発熱抵抗層２
及び電極層３を積層し、これらを所定の形状に所定間隔
をおいてパターンニングして、一対の電極（3a,3b）に
電気的に接続された発熱部2aを形成することにより得る
ことができる。
なお、発熱基体８が有する電極（3a,3b）及び／又は
発熱部2aの上には、保護層４等の各種の上部層が必要に
応じて設けられる。
発熱部2aの上には、保護層４等の各種の上部層が必要に
応じて設けられる。
このような構成の液体噴射記録ヘッドに用いられる発
熱基体８の形成に利用される基体１としては、従来より
シリコン、ガラス及びセラミックス等からなる板が用い
られてきた。
熱基体８の形成に利用される基体１としては、従来より
シリコン、ガラス及びセラミックス等からなる板が用い
られてきた。
しかしながら、シリコン基体は、液体噴射記録ヘッド
の基板用として比較的十分な性能を有するが、記録ヘッ
ドの大型化に対応した大きなサイズの基体として形成す
るには高度な技術が要求され、しかもコストも高い。
の基板用として比較的十分な性能を有するが、記録ヘッ
ドの大型化に対応した大きなサイズの基体として形成す
るには高度な技術が要求され、しかもコストも高い。
さらに、ガラス基体を組み込んだ記録ヘッドにおいて
は、ガラス基体が熱伝導性に劣るために、発熱抵抗体に
付与するパルスの駆動周波数を高くした場合に、基板部
での過度の蓄熱が生じることがあり、その記録記録ヘッ
ド内にある液体が加温されて気泡を包含し、液体の吐出
不良等の欠陥が生じ易い。
は、ガラス基体が熱伝導性に劣るために、発熱抵抗体に
付与するパルスの駆動周波数を高くした場合に、基板部
での過度の蓄熱が生じることがあり、その記録記録ヘッ
ド内にある液体が加温されて気泡を包含し、液体の吐出
不良等の欠陥が生じ易い。
一方、セラミックス基体としては、アルミナ基体が、
比較的大きなサイズの基板を製作でき、熱伝導性もガラ
スに比べると良好であるという点から利用されている
が、原料パウダーを焼成するというその製造技術上数μ
ｍ〜数十μｍ程度のサイズのピンホールや突起等の表面
欠陥が発生し易く、またその表面粗度終はRa0.15程度で
ある場合が多く、これらが影響してアルミナ基体を組み
込んだ記録ヘッドの耐久寿命は短い場合が多い。
比較的大きなサイズの基板を製作でき、熱伝導性もガラ
スに比べると良好であるという点から利用されている
が、原料パウダーを焼成するというその製造技術上数μ
ｍ〜数十μｍ程度のサイズのピンホールや突起等の表面
欠陥が発生し易く、またその表面粗度終はRa0.15程度で
ある場合が多く、これらが影響してアルミナ基体を組み
込んだ記録ヘッドの耐久寿命は短い場合が多い。
しかも、表面欠陥のあるアルミナ基体の表面性を研磨
等の機械的な処理で改善することは、アルミナ自体が高
硬度材であるため極めて困難である。
等の機械的な処理で改善することは、アルミナ自体が高
硬度材であるため極めて困難である。
アルミナ基体の欠点を補った基体としては、アルミナ
の表面に溶融ガラスをコーティングして表面粗度を改善
した、いわゆるアルミナグレース基体が知られている。
の表面に溶融ガラスをコーティングして表面粗度を改善
した、いわゆるアルミナグレース基体が知られている。
ところが、アルミナグレース基体が有するガラスから
なるグレース層は、製法上その層厚を薄くする（40〜50
μｍ程度以下にする）のに限界があり、そのためガラス
基体と同様に基板への過度の蓄熱の問題が発生する場合
がある。
なるグレース層は、製法上その層厚を薄くする（40〜50
μｍ程度以下にする）のに限界があり、そのためガラス
基体と同様に基板への過度の蓄熱の問題が発生する場合
がある。
また、記録ヘッド用基板には、蓄熱性と放熱性の良好
なバランスが必要とされ、これらのバランスをとるため
に蓄熱層を基体表面に追加的に設けた構成もある。
なバランスが必要とされ、これらのバランスをとるため
に蓄熱層を基体表面に追加的に設けた構成もある。
例えば、このような蓄熱層付き基体をアルミナ等のセ
ラミックスを用いて形成する場合は、セラミックス板材
の所定面にスパッタリング等の真空成膜技術を用いてSi
O2層等の低熱伝導性の膜を成膜していた。
ラミックスを用いて形成する場合は、セラミックス板材
の所定面にスパッタリング等の真空成膜技術を用いてSi
O2層等の低熱伝導性の膜を成膜していた。
ところが、真空成膜技術による成膜では、成膜速度が
遅く、しかも成膜中にゴミ等が混入する場合もあり、ま
た十分な品質の蓄熱層を得られない場合が多いという問
題があった。
遅く、しかも成膜中にゴミ等が混入する場合もあり、ま
た十分な品質の蓄熱層を得られない場合が多いという問
題があった。
本発明の目的の一つは、液体を吐出するために熱エネ
ルギーを利用する液体噴出記録ヘッドにおける上述の蓄
熱現象に起因する問題を解決し得る、すなわち長時間連
続動作時等の記録画像の安定化に必要な構造を有する液
体噴射記録ヘッド、該ヘッド用基体、及び該ヘッドを具
備するインクジェット装置を提供することである。
ルギーを利用する液体噴出記録ヘッドにおける上述の蓄
熱現象に起因する問題を解決し得る、すなわち長時間連
続動作時等の記録画像の安定化に必要な構造を有する液
体噴射記録ヘッド、該ヘッド用基体、及び該ヘッドを具
備するインクジェット装置を提供することである。
本発明の他の目的は、良好な放熱性と蓄熱性のバラン
スを有し、耐久性等の特性にも優れ、かつ大面積化が容
易である液体噴射記録ヘッド、該ヘッド用基体、及び該
ヘッドを具備するインクジェット装置を提供することで
ある。
スを有し、耐久性等の特性にも優れ、かつ大面積化が容
易である液体噴射記録ヘッド、該ヘッド用基体、及び該
ヘッドを具備するインクジェット装置を提供することで
ある。
本発明のインクジェットヘッド用発熱基体は、 セラミックスまたはガラスからなる支持体と、該支持
体上に設けられ、アモルファスシリコンまたはポリクリ
スタルシリコンからなり、20μｍ以上の層厚を有する中
間層と、該中間層上に設けられた下部層と、を有する基
体と、 該基体上に設けられた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熱エネルギー発生体と、 を具備し、 前記中間層の熱伝導率が、前記下部層の熱伝導率より
高いことを特徴とする。
体上に設けられ、アモルファスシリコンまたはポリクリ
スタルシリコンからなり、20μｍ以上の層厚を有する中
間層と、該中間層上に設けられた下部層と、を有する基
体と、 該基体上に設けられた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熱エネルギー発生体と、 を具備し、 前記中間層の熱伝導率が、前記下部層の熱伝導率より
高いことを特徴とする。
本発明のインクジェットヘッドは、 セラミックスまたはガラスからなる支持体と、該支持
体上に設けられ、アモルファスシリコンまたはポリクリ
スタルシリコンからなり、20μｍ以上の層厚を有する中
間層と、該中間層上に設けられた下部層と、を有する基
体と、 該基体上に設けられた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熱エネルギー発生体と、 を備えた発熱基体を具備し、 該発熱基体上に、前記熱エネルギー発生体の熱発生部
に対応して、インクを吐出する吐出口に連通するインク
路が形成されており、 前記中間層の熱伝導率が、前記下部層の熱伝導率より
高いことを特徴とする。
体上に設けられ、アモルファスシリコンまたはポリクリ
スタルシリコンからなり、20μｍ以上の層厚を有する中
間層と、該中間層上に設けられた下部層と、を有する基
体と、 該基体上に設けられた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熱エネルギー発生体と、 を備えた発熱基体を具備し、 該発熱基体上に、前記熱エネルギー発生体の熱発生部
に対応して、インクを吐出する吐出口に連通するインク
路が形成されており、 前記中間層の熱伝導率が、前記下部層の熱伝導率より
高いことを特徴とする。
前記下部層の熱伝導率は、液滴吐出に際しての良好な
熱効率が得られる程度に設定され、熱発生部の面積や発
熱量及び、下部層の厚み等によっても異なるが、例えば
熱伝導率が0.01cal/cm・sec・℃以下の物質を0.5μｍな
いし５μｍ程度の層厚で前記下部層として設けることが
適当である。
熱効率が得られる程度に設定され、熱発生部の面積や発
熱量及び、下部層の厚み等によっても異なるが、例えば
熱伝導率が0.01cal/cm・sec・℃以下の物質を0.5μｍな
いし５μｍ程度の層厚で前記下部層として設けることが
適当である。
また、前記中間層、前記下部層及び前記支持体の熱伝
導率の差は、上述した蓄熱現象を効果的に防止できる程
度に設定すればよく、例えば熱発生部の面積、発熱量等
に応じて適宜設定する。
導率の差は、上述した蓄熱現象を効果的に防止できる程
度に設定すればよく、例えば熱発生部の面積、発熱量等
に応じて適宜設定する。
例えば、前記中間層、前記下部層及び前記支持体の熱
伝導率をそれぞれA,B,Cとしたときに、A/B≧２かつA/C
≧２であることが望ましい。
伝導率をそれぞれA,B,Cとしたときに、A/B≧２かつA/C
≧２であることが望ましい。
本発明では、記録ヘッドの熱作用面下の下部層と基板
との間に上記中間層が設けられていることにより、記録
ヘッドの長時間連続駆動時等の下部層の蓄熱を防ぎ、記
録ヘッドの温度上昇を抑えて、常に安定した高品位の記
録画像が得られる。
との間に上記中間層が設けられていることにより、記録
ヘッドの長時間連続駆動時等の下部層の蓄熱を防ぎ、記
録ヘッドの温度上昇を抑えて、常に安定した高品位の記
録画像が得られる。
本発明において、特に好適な実施態様は、前記基体
が、セラミックス基部と、該セラミックス基部上に設け
られたシリコンからなる層と、該シリコンからなる層上
に設けられた下部層とを有するものである。
が、セラミックス基部と、該セラミックス基部上に設け
られたシリコンからなる層と、該シリコンからなる層上
に設けられた下部層とを有するものである。
すなわち、本発明の基板は、セラミックス基部上に設
けられたシリコンからなる層（以下、シリコン層とい
う）により、セラミックス基部表面に生じる表面欠陥が
修復され、かつその表面粗度も改善され、しかも該基板
に良好な放熱性と蓄熱性のバランスが付与される。
けられたシリコンからなる層（以下、シリコン層とい
う）により、セラミックス基部表面に生じる表面欠陥が
修復され、かつその表面粗度も改善され、しかも該基板
に良好な放熱性と蓄熱性のバランスが付与される。
また、本発明の基板のシリコン層表面を必要に応じて
研磨処理することにより、より良好な表面粗度をシリコ
ン層表面に得ることもできる。
研磨処理することにより、より良好な表面粗度をシリコ
ン層表面に得ることもできる。
本発明の基板のシリコン層表面を例えば加熱酸化処理
してそこにSiO2層を形成することにより下部層を形成
し、良好な放熱性と蓄熱性のバランスを得ることができ
る。本発明の基板が有するシリコン層表面に加熱処理に
よりSiO2層を形成する場合は、該SiO2層がシリコン層表
面の熱酸化処理という簡易な操作で効率よく形成でき、
例えば真空成膜技術によるSiO2層の成膜と比較してより
短時間での形成が可能である。
してそこにSiO2層を形成することにより下部層を形成
し、良好な放熱性と蓄熱性のバランスを得ることができ
る。本発明の基板が有するシリコン層表面に加熱処理に
よりSiO2層を形成する場合は、該SiO2層がシリコン層表
面の熱酸化処理という簡易な操作で効率よく形成でき、
例えば真空成膜技術によるSiO2層の成膜と比較してより
短時間での形成が可能である。
さらに、本発明の基板を用いて液体噴射記録ヘッドを
構成することにより、ガラス基板やアルミナグレース基
体を用いた基板における過度の蓄熱の問題や、セラミッ
クス基体を用いた基板における耐久性の劣化等の問題が
なく、吐出安定性、耐久性等に優れた液体噴射記録ヘッ
ドを提供することができる。
構成することにより、ガラス基板やアルミナグレース基
体を用いた基板における過度の蓄熱の問題や、セラミッ
クス基体を用いた基板における耐久性の劣化等の問題が
なく、吐出安定性、耐久性等に優れた液体噴射記録ヘッ
ドを提供することができる。
以下、図面を参照し、液体を吐出するために利用され
る熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生体として電
気熱変換体を有するインクジェットヘッドを代表例とし
て示して、本発明を詳細に説明する。
る熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生体として電
気熱変換体を有するインクジェットヘッドを代表例とし
て示して、本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の液体噴射記録ヘッド用発熱基体の要
部の一例を示す断面図である。
部の一例を示す断面図である。
この発熱基体（115a）は、支持体102上に中間層115、
下部層109がこの順に積層され、さらにこの上に、発熱
抵抗層110、電極層113,114、第１の保護層111、第２の
保護層116及び第３の保護層112がそれぞれ所定の形状で
積層された構成を有する。この例において熱エネルギー
発生体が、発熱抵抗層110と電極層113,114とを有する電
気熱変換体によって構成されている。
下部層109がこの順に積層され、さらにこの上に、発熱
抵抗層110、電極層113,114、第１の保護層111、第２の
保護層116及び第３の保護層112がそれぞれ所定の形状で
積層された構成を有する。この例において熱エネルギー
発生体が、発熱抵抗層110と電極層113,114とを有する電
気熱変換体によって構成されている。
支持体102は、ガラスあるいは好ましくはセラミック
ス塔で構成することができる。
ス塔で構成することができる。
下部層109は、主に熱発生部101より発生する熱の支持
体102側への流れを制御する層として設けられるもの
で、熱作用部106において液体に熱エネルギーを作用さ
せる場合には、熱発生部101より発生する熱が熱作用部1
06側により多く流れるようにし、電気熱変換体の熱発生
部101への通電がOFFされた際には、熱発生部101に残存
している熱が、支持体102側に速やかに流れるように構
成材料の選択と、その層厚の設計がなされる。
体102側への流れを制御する層として設けられるもの
で、熱作用部106において液体に熱エネルギーを作用さ
せる場合には、熱発生部101より発生する熱が熱作用部1
06側により多く流れるようにし、電気熱変換体の熱発生
部101への通電がOFFされた際には、熱発生部101に残存
している熱が、支持体102側に速やかに流れるように構
成材料の選択と、その層厚の設計がなされる。
下部層109を構成する材料としては、SiO2、酸化ジル
コニウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム等の金属酸
化物に代表される無機質材料を挙げることができる。
コニウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム等の金属酸
化物に代表される無機質材料を挙げることができる。
中間層I15は、該基体を組み込んだ記録ヘッドの長時
間連続駆動時等における下部層109への蓄熱を防ぎ、周
囲へ熱を拡散する層として設けられるもので、前記下部
層109の材料及び支持体102を構成する材料よりも熱伝導
率の大きい材料によって形成される。
間連続駆動時等における下部層109への蓄熱を防ぎ、周
囲へ熱を拡散する層として設けられるもので、前記下部
層109の材料及び支持体102を構成する材料よりも熱伝導
率の大きい材料によって形成される。
また、その層厚は熱発生部101の発熱量及び設置密
度、下部層と支持体との材料や厚さ等、記録ヘッド全体
の熱分布を考慮して決定しなければならない。
度、下部層と支持体との材料や厚さ等、記録ヘッド全体
の熱分布を考慮して決定しなければならない。
中間層115を構成する材料としては、アモルファスシ
リコンやポリクリスタルシリコンが用いられる。
リコンやポリクリスタルシリコンが用いられる。
中間層115は上記材料を使用して、電子ビーム蒸着や
スパッタリング等の手法を用いて形成することができ
る。
スパッタリング等の手法を用いて形成することができ
る。
なお、発熱抵抗層110及び電極層113,114は、通常用い
られている材料及び方法によって形成することができ
る。
られている材料及び方法によって形成することができ
る。
第１の保護層111、第２の保護層116及び第３の保護層
112からなる多層構成の保護層は、発熱抵抗層110及び電
極層113,114を記録ヘッド内の記録用の液体から保護す
るものであり、その構成や設ける位置は、図示したもの
に限定されず、単層からなるもの等、種々の構成とする
ことができる。
112からなる多層構成の保護層は、発熱抵抗層110及び電
極層113,114を記録ヘッド内の記録用の液体から保護す
るものであり、その構成や設ける位置は、図示したもの
に限定されず、単層からなるもの等、種々の構成とする
ことができる。
第１の保護層111は、例えばSiO2層の無機酸化物やSi3
N4等の無機窒化物等の無機質絶縁材料で形成でき、第２
の保護層116は粘りがあって、比較的機械的強度に優
れ、かつ第１の保護層に対して密着性と接着性のある、
例えば第１の保護層がSiO2層で形成されている場合には
Ta等の金属材料で構成されるのが好ましい。このように
第２の保護層を金属等の比較的粘りがあって機械的強度
のある無機材料で構成することは、特に熱作用面108に
おいて、液体吐出の際に生ずるキャビテーション作用か
らのショックを充分吸収することができ、電気熱変換体
の寿命を格段に延ばす効果がある。
N4等の無機窒化物等の無機質絶縁材料で形成でき、第２
の保護層116は粘りがあって、比較的機械的強度に優
れ、かつ第１の保護層に対して密着性と接着性のある、
例えば第１の保護層がSiO2層で形成されている場合には
Ta等の金属材料で構成されるのが好ましい。このように
第２の保護層を金属等の比較的粘りがあって機械的強度
のある無機材料で構成することは、特に熱作用面108に
おいて、液体吐出の際に生ずるキャビテーション作用か
らのショックを充分吸収することができ、電気熱変換体
の寿命を格段に延ばす効果がある。
第３の保護層は、液浸透防止と耐液作用に優れた各種
樹脂等の有機質絶縁材料で構成され、さらには、成膜
性が良いこと、緻密な構造でかつピンホールが少ない
こと、使用インクに対し膨潤、溶解しないこと、成
膜したとき絶縁性が良いこと、耐熱性が高いこと等の
物性を具備していることが望ましい。
樹脂等の有機質絶縁材料で構成され、さらには、成膜
性が良いこと、緻密な構造でかつピンホールが少ない
こと、使用インクに対し膨潤、溶解しないこと、成
膜したとき絶縁性が良いこと、耐熱性が高いこと等の
物性を具備していることが望ましい。
これらの３種の保護層の形成は、特開昭59−106974号
公報に開示された材料及び方法によって形成できる。
公報に開示された材料及び方法によって形成できる。
以上の構成の基体の熱発生部に対応した位置に、少な
くとも吐出口に連通する液路を形成して本発明鋭の液体
噴射記録ヘッドを作製することができる。
くとも吐出口に連通する液路を形成して本発明鋭の液体
噴射記録ヘッドを作製することができる。
第５図（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）にその一例を示す。
第５図（Ａ）は本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出口
側から見た部分外観図、第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）の
XXでの断面図、第５図（Ｃ）は溝付き板103として液路
横壁形成部材と天板とを用いた場合の細部を省略した斜
視図である。
側から見た部分外観図、第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）の
XXでの断面図、第５図（Ｃ）は溝付き板103として液路
横壁形成部材と天板とを用いた場合の細部を省略した斜
視図である。
記録ヘッド100は、第１図に示した構成の基体の電気
熱変換体の熱発生部101が設けられている面を、例えば
所定の線密度で所定の幅と深さの溝が所定数設けられて
いるセラミックス、ガラス、金属、プラスチック等で形
成した溝付板103で覆うように接合することによって、
吐出口104と液路105が形成された構造を有している。
熱変換体の熱発生部101が設けられている面を、例えば
所定の線密度で所定の幅と深さの溝が所定数設けられて
いるセラミックス、ガラス、金属、プラスチック等で形
成した溝付板103で覆うように接合することによって、
吐出口104と液路105が形成された構造を有している。
この溝付板103の代わりに第５図（Ｃ）に示すように
感光性樹脂等で形成された液路横壁形成部材403にガラ
ス板、プラスチック板等からなる天板405を接合したも
のを用いることもできる。
感光性樹脂等で形成された液路横壁形成部材403にガラ
ス板、プラスチック板等からなる天板405を接合したも
のを用いることもできる。
図に示す記録ヘッドの場合には、吐出口104を複数有
するものとして示されているが、勿論本発明においては
このようなものに限定されるものではなく、単一吐出口
の記録ヘッドも本発明の範疇に入るものである。
するものとして示されているが、勿論本発明においては
このようなものに限定されるものではなく、単一吐出口
の記録ヘッドも本発明の範疇に入るものである。
液路105は、例えばその終端で液体を吐出するための
吐出口104に連通し、電気熱変換体の熱発生部101が発生
する熱エネルギーが液体に作用する箇所である熱作用部
106を有する。
吐出口104に連通し、電気熱変換体の熱発生部101が発生
する熱エネルギーが液体に作用する箇所である熱作用部
106を有する。
熱作用部106は、熱発生部101の上部に位置し、熱発生
部101の上方の保護層部分の液体と接触する面としての
熱作用面108をその底面としている。
部101の上方の保護層部分の液体と接触する面としての
熱作用面108をその底面としている。
支持体102上には、中間層115、該中間層115上に設け
られた下部層109、該下部層109上に設けられた発熱抵抗
層110、該発熱抵抗層110上に設けられた第１の保護層11
1及びその上層の第２の保護層116等が設けられている。
発熱抵抗層110には熱を発生させるために該層110に通電
するための電極113,114がその表面側に設けられてい
る。電極113は、各熱発生部に共通の電極であり、電極1
14は、各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、液路に沿ってパターン状に設けられている。
られた下部層109、該下部層109上に設けられた発熱抵抗
層110、該発熱抵抗層110上に設けられた第１の保護層11
1及びその上層の第２の保護層116等が設けられている。
発熱抵抗層110には熱を発生させるために該層110に通電
するための電極113,114がその表面側に設けられてい
る。電極113は、各熱発生部に共通の電極であり、電極1
14は、各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、液路に沿ってパターン状に設けられている。
また、熱発生部101の領域を除く液体に接する面には
第３の保護層112が設けられており、各液路105の上流の
共通液室（不図示）の底面まで延長してもよい。
第３の保護層112が設けられており、各液路105の上流の
共通液室（不図示）の底面まで延長してもよい。
この液体噴射記録ヘッドでは、電極113,114を通じて
パルス状の電流を電気熱変換体の熱発生部101に流すこ
とによって発熱させるが、このときのパルスの時間幅は
２〜15μsec程度の短いパルス幅で通電することにより
熱作用部106において安定した発泡が得られる。この気
泡を利用することにより吐出口104より液体を吐出して
記録を行う。ここで、熱発生部101から発生した熱は上
層へ伝わって液体を発泡させるとともに、下層へも伝導
する。下層へ拡散しようとする熱を発熱抵抗体110の下
に隣接して設けられている下部層109が抑止し、吐出時
に入力する必要のある電力の大きさを最小限に抑えるこ
とができる。該吐出動作をさらに一定の周期で繰り返し
た場合、つまり液体噴射記録ヘッドを長時間連続駆動し
た場合には、発熱抵抗体110より発生した熱が下部層109
に蓄熱しようとするが、本実施例では、下部層109と基
板102の間に設置した中間層115によって熱発生部101の
近傍の下部層109に蓄熱することを防ぎ、電気熱変換体1
01の周囲に熱を拡散し、記録ヘッド100の温度上昇、特
に液路105の温度上昇を防ぐことができる。
パルス状の電流を電気熱変換体の熱発生部101に流すこ
とによって発熱させるが、このときのパルスの時間幅は
２〜15μsec程度の短いパルス幅で通電することにより
熱作用部106において安定した発泡が得られる。この気
泡を利用することにより吐出口104より液体を吐出して
記録を行う。ここで、熱発生部101から発生した熱は上
層へ伝わって液体を発泡させるとともに、下層へも伝導
する。下層へ拡散しようとする熱を発熱抵抗体110の下
に隣接して設けられている下部層109が抑止し、吐出時
に入力する必要のある電力の大きさを最小限に抑えるこ
とができる。該吐出動作をさらに一定の周期で繰り返し
た場合、つまり液体噴射記録ヘッドを長時間連続駆動し
た場合には、発熱抵抗体110より発生した熱が下部層109
に蓄熱しようとするが、本実施例では、下部層109と基
板102の間に設置した中間層115によって熱発生部101の
近傍の下部層109に蓄熱することを防ぎ、電気熱変換体1
01の周囲に熱を拡散し、記録ヘッド100の温度上昇、特
に液路105の温度上昇を防ぐことができる。
なお、本発明における少なくとも熱発生部下部の下部
層と支持体の間に中間層を設けた構成以外の部分の構成
は、上述の構成に限定されず種々の構成をとり得る。
層と支持体の間に中間層を設けた構成以外の部分の構成
は、上述の構成に限定されず種々の構成をとり得る。
例えば、上述の例では、熱発生部に液体が供給される
方向と吐出口から液体が吐出される方向とがほぼ同一で
あるが、これらの方向が例えば直角等と異なるものであ
ってもよい。
方向と吐出口から液体が吐出される方向とがほぼ同一で
あるが、これらの方向が例えば直角等と異なるものであ
ってもよい。
以下、図面を用いて本発明の特に好適な実施態様につ
いてさらに詳細に説明する。
いてさらに詳細に説明する。
第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）は、それぞれ本発明の
発熱基体を形成するために用いることができる基体形成
用部材及び基体の断面図である。
発熱基体を形成するために用いることができる基体形成
用部材及び基体の断面図である。
第６図（Ａ）に示された基体形成用部材は、支持体と
してのセラミックス基部1a上に中間層となるシリコン層
1bが設けられた構成を有する。さらに第６図（Ｂ）に示
されるように、シリコン層1bの表面に熱酸化処理により
下部層となるSiO2層1cを形成して、本発明の基体１が作
成される。該基体１（115b）上に、少なくとも発熱抵抗
体と、所定間隔において電気的に発熱抵抗体と接続され
た一対の電極とを所定数設けて、本発明の発熱基体を得
ることができる。
してのセラミックス基部1a上に中間層となるシリコン層
1bが設けられた構成を有する。さらに第６図（Ｂ）に示
されるように、シリコン層1bの表面に熱酸化処理により
下部層となるSiO2層1cを形成して、本発明の基体１が作
成される。該基体１（115b）上に、少なくとも発熱抵抗
体と、所定間隔において電気的に発熱抵抗体と接続され
た一対の電極とを所定数設けて、本発明の発熱基体を得
ることができる。
シリコン層1bは、アモルファスシリコンまたはポリク
リスタルシリコン等の層として形成され、その層厚は、
例えば20μｍ以上とされる。
リスタルシリコン等の層として形成され、その層厚は、
例えば20μｍ以上とされる。
シリコン層1bのセラミックス基部1a上への形成は、例
えば以下のようにして行うことができる。
えば以下のようにして行うことができる。
ａ）必要に応じて粗研磨処理したセラミック板等のセラ
ミックス部材の所定面に、CVD法、マイクロ波プラズマC
VD法、電子ビーム蒸着、スパッタ等の成膜法により、ア
モルファスシリコンまたはポリクリスタルシリコンの層
を形成する。
ミックス部材の所定面に、CVD法、マイクロ波プラズマC
VD法、電子ビーム蒸着、スパッタ等の成膜法により、ア
モルファスシリコンまたはポリクリスタルシリコンの層
を形成する。
ｂ）必要に応じて粗研磨処理したセラミックス板等のセ
ラミックス部材の所定面に、溶融シリコンを塗布して、
冷却し、ポリクリスタルシリコンの層を形成する。
ラミックス部材の所定面に、溶融シリコンを塗布して、
冷却し、ポリクリスタルシリコンの層を形成する。
本発明に用いることができるセラミックス基部を構成
するためのセラミックス部材としては、アルミナ、窒化
アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サファイア等から
なる部材を用いることができる。
するためのセラミックス部材としては、アルミナ、窒化
アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サファイア等から
なる部材を用いることができる。
シリコン層1bが設けられることにより、セラミックス
基部1a表面に生じたピンホールや突起等の表面欠陥が修
復される。
基部1a表面に生じたピンホールや突起等の表面欠陥が修
復される。
また、シリコン層1bの表面を研磨処理して、その表面
平滑性を一層良好なものとしてもよい。
平滑性を一層良好なものとしてもよい。
なお、シリコン層1bの表面平滑性が十分なものであれ
ば上述の研磨処理を行う必要は必ずしもない。
ば上述の研磨処理を行う必要は必ずしもない。
SiO2層1cの厚さは0.5〜５μｍ程度が望ましい。
また、SiO2層1cを形成する場合の熱酸化処理における
操作条件は、得ようとするSiO2層の層厚や品質等に応じ
て適宜選択すればよい。
操作条件は、得ようとするSiO2層の層厚や品質等に応じ
て適宜選択すればよい。
基体１上に、例えば第４図（Ａ）及び（Ｂ）に示され
たように、少なくとも電極3a,3b及び発熱抵抗体2aを設
けるには、液体噴射記録ヘッド用の発熱基体の形成にお
いて通常用いられている技術等を利用すればよい。
たように、少なくとも電極3a,3b及び発熱抵抗体2aを設
けるには、液体噴射記録ヘッド用の発熱基体の形成にお
いて通常用いられている技術等を利用すればよい。
なお、電極及び発熱抵抗体の配置や形状は、これまで
述べたような態様に限定されず、該発熱基体を用いて形
成される液体噴射記録ヘッドの構成に応じて適宜選択さ
れる。
述べたような態様に限定されず、該発熱基体を用いて形
成される液体噴射記録ヘッドの構成に応じて適宜選択さ
れる。
また、本発明の発熱基体は、電極、発熱抵抗体等の上
に無機材料や有機材料からなる保護層４等の各種上部層
応を必要に応じてさらに有することができる。
に無機材料や有機材料からなる保護層４等の各種上部層
応を必要に応じてさらに有することができる。
以上の構成を有する基体を用いて形成した発熱基体に
より本発明の液体噴射記録ヘッドを得ることができる。
より本発明の液体噴射記録ヘッドを得ることができる。
本発明の液体噴射記録ヘッドの発熱基体以外の点、例
えば液体噴射記録ヘッドの形成については、通常用いら
れている材料及び方法等を利用すればよい。
えば液体噴射記録ヘッドの形成については、通常用いら
れている材料及び方法等を利用すればよい。
以上述べたことをまとめると、概ね次のようになる。
すなわち、本発明のインクジェットヘッド用基体は、
支持体、中間層、及び下部層という少なくとも３層から
なる構造を有する。これらの３層の熱的なバランスによ
って、良好な特性が得られる。
支持体、中間層、及び下部層という少なくとも３層から
なる構造を有する。これらの３層の熱的なバランスによ
って、良好な特性が得られる。
中間層は、その熱電導率が支持体及び下部層のそれよ
りも大きくなるように前述したような材料が選択されて
形成される。その厚みは、好ましくは１μｍ〜100μ
ｍ、より好ましくは２μｍ〜70μｍ、最適には20μｍ〜
50μｍとされる。中間層は下部層より厚く形成されるの
が好ましい。
りも大きくなるように前述したような材料が選択されて
形成される。その厚みは、好ましくは１μｍ〜100μ
ｍ、より好ましくは２μｍ〜70μｍ、最適には20μｍ〜
50μｍとされる。中間層は下部層より厚く形成されるの
が好ましい。
下部層を形成する材料は、前述したとおりである。そ
の厚みは、好ましくは0.3μｍ〜100μｍ、より好ましく
は0.4μｍ〜20μｍ、最適には0.5μｍ〜５μｍとされ
る。
の厚みは、好ましくは0.3μｍ〜100μｍ、より好ましく
は0.4μｍ〜20μｍ、最適には0.5μｍ〜５μｍとされ
る。
ところで、中間層の形状は、これまで述べてきたよう
な一面のベタ状であるのが好ましいが、必ずしもこれに
限定されない。しかし、熱の拡散をより効果的に行うた
めには、中間層が少なくとも共通液室の下まで延在して
いるのが極めて好ましい。なぜならば、中間層によって
運ばれてきた熱が、共通液室にある液体によって冷やさ
れて、熱バランス上好ましいからである（水冷の発
想）。この意味では、効果的には前述した水冷ほどでは
ないが、中間層を基体の端部まで引き延ばして基体の端
部から所謂空冷を行うことも、本発明の重要な考え方の
一つである。後程述べる具体的な実施例においては、特
に断らなくでも、中間層が少なくとも共通液室の下まで
延在している場合について述べるものとする。
な一面のベタ状であるのが好ましいが、必ずしもこれに
限定されない。しかし、熱の拡散をより効果的に行うた
めには、中間層が少なくとも共通液室の下まで延在して
いるのが極めて好ましい。なぜならば、中間層によって
運ばれてきた熱が、共通液室にある液体によって冷やさ
れて、熱バランス上好ましいからである（水冷の発
想）。この意味では、効果的には前述した水冷ほどでは
ないが、中間層を基体の端部まで引き延ばして基体の端
部から所謂空冷を行うことも、本発明の重要な考え方の
一つである。後程述べる具体的な実施例においては、特
に断らなくでも、中間層が少なくとも共通液室の下まで
延在している場合について述べるものとする。
なお、本発明の特に好適な実施態様は、セラミックス
からなる支持体の上に、Siからなる中間層が形成され、
さらにその上にSiO2からなる下部層が形成されているも
のである。この場合、熱バランスの点からも、作成の容
易さの点からも、コスト的な点からも最も優れているか
らである。
からなる支持体の上に、Siからなる中間層が形成され、
さらにその上にSiO2からなる下部層が形成されているも
のである。この場合、熱バランスの点からも、作成の容
易さの点からも、コスト的な点からも最も優れているか
らである。
また、本発明は、インクを吐出するために利用される
エネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換体
が、被記録部材の全記録領域に応じて配された複数（例
えば1000以上、さらには2000以上）の吐出口に対応して
設けられたタイプのインクジェットヘッドに適用される
のが最も好ましい、その理由は、このように吐出口及び
電気熱変換体が高密度に多数配される場合ほど、前述し
た背景技術に係る問題点が発生する傾向が大きくなって
しまうからである。
エネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換体
が、被記録部材の全記録領域に応じて配された複数（例
えば1000以上、さらには2000以上）の吐出口に対応して
設けられたタイプのインクジェットヘッドに適用される
のが最も好ましい、その理由は、このように吐出口及び
電気熱変換体が高密度に多数配される場合ほど、前述し
た背景技術に係る問題点が発生する傾向が大きくなって
しまうからである。
実施例１ 第５図（Ａ）〜（Ｃ）に示された構成の液体噴射記録
ヘッドを以下のようにして製造した。
ヘッドを以下のようにして製造した。
Siウェハ（熱伝導率0.2cal/cm・sec・℃）上にスパッ
タリングにより中間層15としてAg膜（熱伝導率0.93cal/
cm・sec・℃）を２μｍの膜厚で形成した後に、下部層1
09としてSiO2膜（熱伝導率0.003cal/cm・sec・℃）を３
μｍの膜厚にスパッタリングによって堆積し、その上に
発熱抵抗層110としてHfB2を1500Åの厚みに形成し、続
いて電子ビーム蒸着によりTi層50Å、Al層6000Åを連続
的に堆積した。
タリングにより中間層15としてAg膜（熱伝導率0.93cal/
cm・sec・℃）を２μｍの膜厚で形成した後に、下部層1
09としてSiO2膜（熱伝導率0.003cal/cm・sec・℃）を３
μｍの膜厚にスパッタリングによって堆積し、その上に
発熱抵抗層110としてHfB2を1500Åの厚みに形成し、続
いて電子ビーム蒸着によりTi層50Å、Al層6000Åを連続
的に堆積した。
次に、フォトリソ工程により電極部をパターニング
し、電極113,114を形成した。熱作用面の寸法は35μｍ
幅、160μｍ長である。次に第１の保護層111としてSiO2
層をバイアススパッタリングにより１μｍ堆積した。次
に、第２の保護層116としてTa膜をマグネトロンスパッ
タリングによって0.5μｍ厚に形成し、熱発生部107近傍
の領域のみ残るようにドライエッチングによって周囲の
Ta膜を除去した。次に、スピンナー塗布によりフォトニ
ース（東レ（株）社製、ポリイミド樹脂）を塗布し、Ta
面が露出するようにパターニング現像し、第３の保護層
112を形成した。この後ベーキングを行い液体噴射記録
ヘッド用の発熱基体を作成し、この上に液路等を形成
し、記録ヘッドとした。
し、電極113,114を形成した。熱作用面の寸法は35μｍ
幅、160μｍ長である。次に第１の保護層111としてSiO2
層をバイアススパッタリングにより１μｍ堆積した。次
に、第２の保護層116としてTa膜をマグネトロンスパッ
タリングによって0.5μｍ厚に形成し、熱発生部107近傍
の領域のみ残るようにドライエッチングによって周囲の
Ta膜を除去した。次に、スピンナー塗布によりフォトニ
ース（東レ（株）社製、ポリイミド樹脂）を塗布し、Ta
面が露出するようにパターニング現像し、第３の保護層
112を形成した。この後ベーキングを行い液体噴射記録
ヘッド用の発熱基体を作成し、この上に液路等を形成
し、記録ヘッドとした。
このようにして作成した記録ヘッドに記録液を供給
し、電気熱変換体の熱発生部に７μsecのパルス幅で23V
のパルス状電圧を2KHzの周波数で印加すると記録信号に
応じて液体が液滴として吐出され、飛翔的液滴が安定し
て形成された。
し、電気熱変換体の熱発生部に７μsecのパルス幅で23V
のパルス状電圧を2KHzの周波数で印加すると記録信号に
応じて液体が液滴として吐出され、飛翔的液滴が安定し
て形成された。
ここで、ヒーター直上の温度は測定困難であるので長
時間連続記録動作の記録ヘッドのヒーター直上の温度の
時間的変化をコンピュータシミュレーションにより推定
した結果を第７図に示した。
時間連続記録動作の記録ヘッドのヒーター直上の温度の
時間的変化をコンピュータシミュレーションにより推定
した結果を第７図に示した。
第７図には、中間層を形成しない以外は上記と同様の
構成の記録ヘッドの温度の時間的変化も示してある。
構成の記録ヘッドの温度の時間的変化も示してある。
この結果、中間層を持たない記録ヘッドの多数の中に
は、５分程で間欠的な不吐出が発生し、安定した印字が
行われなくなるヘッドが出てくるのに対し、中間層を有
する本発明の多数の記録ヘッドの全てにおいて、温度上
昇が抑えられ、30分以上にわたって良好な記録が可能で
あった。
は、５分程で間欠的な不吐出が発生し、安定した印字が
行われなくなるヘッドが出てくるのに対し、中間層を有
する本発明の多数の記録ヘッドの全てにおいて、温度上
昇が抑えられ、30分以上にわたって良好な記録が可能で
あった。
実施例２ 本発明の他の実施例として、以下のような液体噴射記
録ヘッドを製造した。
録ヘッドを製造した。
ガラス基板（コーニング社製＃7059、熱伝導率0.003c
al/cm・sec・℃）上にスパッタリングにより中間層115
としてSiC膜（熱伝導率0.16cal/cm・sec・℃）を５μｍ
の膜厚で形成した後に、下部層109としてSiO2膜を３μ
ｍの膜圧にスパッタリングによって堆積し、その上に発
熱抵抗層110としてHfB2を1500Åの厚みに形成し、続い
て電子ビーム蒸着によりTi層50Å、Al層6000Åを連続的
に堆積した。フォトリソ工程により電極部をパターニン
グし、電極113,114を形成した。熱作用面の寸法は30μ
ｍ幅、長さ150μｍである。次に第１の保護層、第２の
保護層、第３の保護層を前記実施例と同様に成膜、パタ
ーニングを行い、液体噴射記録ヘッド用の発熱基体を作
成し、この上に液路等を形成し記録ヘッドとした。
al/cm・sec・℃）上にスパッタリングにより中間層115
としてSiC膜（熱伝導率0.16cal/cm・sec・℃）を５μｍ
の膜厚で形成した後に、下部層109としてSiO2膜を３μ
ｍの膜圧にスパッタリングによって堆積し、その上に発
熱抵抗層110としてHfB2を1500Åの厚みに形成し、続い
て電子ビーム蒸着によりTi層50Å、Al層6000Åを連続的
に堆積した。フォトリソ工程により電極部をパターニン
グし、電極113,114を形成した。熱作用面の寸法は30μ
ｍ幅、長さ150μｍである。次に第１の保護層、第２の
保護層、第３の保護層を前記実施例と同様に成膜、パタ
ーニングを行い、液体噴射記録ヘッド用の発熱基体を作
成し、この上に液路等を形成し記録ヘッドとした。
このようにして作成した記録ヘッドの電気熱変換体の
熱発生部８μsecのパルス幅で23.5Vのパルス状電圧を2K
Hzの周波数で印加すると、記録信号に応じて液体が液滴
として吐出され、飛翔的液滴が安定して形成された。
熱発生部８μsecのパルス幅で23.5Vのパルス状電圧を2K
Hzの周波数で印加すると、記録信号に応じて液体が液滴
として吐出され、飛翔的液滴が安定して形成された。
本実施例の長時間連続動作時の記録ヘッドの温度の時
間的変化を実施例１と同様にして推定し、前記実施例と
同様に第８図に示した。
間的変化を実施例１と同様にして推定し、前記実施例と
同様に第８図に示した。
第８図には中間層を形成しない以外は上記と同様の構
成の記録ヘッドの温度の時間的変化も示してある。
成の記録ヘッドの温度の時間的変化も示してある。
この結果、中間層を持たない記録ヘッドの多数の中に
は、２分間で安定した記録が行われなくなるヘッドが出
てくるのに対し、中間層を有する本実施例の多数の記録
ヘッドの全てにおいて、10分間以上にわたって良好な記
録が可能であった。
は、２分間で安定した記録が行われなくなるヘッドが出
てくるのに対し、中間層を有する本実施例の多数の記録
ヘッドの全てにおいて、10分間以上にわたって良好な記
録が可能であった。
なお、中間層を形成する材料としては、SiCの他に、
Ｃ、Mg,Al,Cu,Ag,AuまたはＷ等の単元素構成からなる
層、ガラス層、SiO2よりも熱伝導率の大きい材料、例え
ばSi3N4,HfB2,TiB2等の化合物からなる層を用いても有
効である。
Ｃ、Mg,Al,Cu,Ag,AuまたはＷ等の単元素構成からなる
層、ガラス層、SiO2よりも熱伝導率の大きい材料、例え
ばSi3N4,HfB2,TiB2等の化合物からなる層を用いても有
効である。
以上説明したように、本発明によれば、発熱抵抗体の
下の下部層と支持体との間に、この両者よりも熱伝導率
の大きい材料で中間層を形成することにより、記録ヘッ
ドを長時間連続駆動しても安定した記録画像を得ること
ができる。
下の下部層と支持体との間に、この両者よりも熱伝導率
の大きい材料で中間層を形成することにより、記録ヘッ
ドを長時間連続駆動しても安定した記録画像を得ること
ができる。
実施例３ 表面研磨されていないアルミナ板材（Al2O3、97％、
サイズ50mm×50mm×0.68mm）の一方の面にCVD法により
ポリシリコン膜（約50μｍ）を以下のようにして成膜し
た。
サイズ50mm×50mm×0.68mm）の一方の面にCVD法により
ポリシリコン膜（約50μｍ）を以下のようにして成膜し
た。
まず、CVD装置のチャンバー内の所定位置に配置され
たアルミナ板材を1100℃に加熱し、チャンバー内の圧力
を150Torr程度とし、ガス導入系から１／分の流量で
真空チャンバー内にHClガスを導入し、かつ真空チャン
バー内の圧力を150Torr程度に排気系により調節し、ア
ルミナ板材表面を清浄化した。
たアルミナ板材を1100℃に加熱し、チャンバー内の圧力
を150Torr程度とし、ガス導入系から１／分の流量で
真空チャンバー内にHClガスを導入し、かつ真空チャン
バー内の圧力を150Torr程度に排気系により調節し、ア
ルミナ板材表面を清浄化した。
次に、真空チャンバー内の残存ガスを排気し、その圧
力を100Torr程度としたところで、ガス導入系から原料
ガスとしての、SiH2Cl（水素ガスで800倍に希釈）及びH
Clをそれぞれ100／分と１／分の流量で導入し、ア
ルミナ板材1aの温度を900〜1100℃に、また真空チャン
バー内の圧力を150Torr程度に調節して成膜を行った
〔第９図（Ａ）〕 なお、アルミナ板材の清浄化表面上への成膜速度は、
40〜60μｍ程度であり、膜厚が約50μｍとなったところ
で成膜を終了した〔第９図（Ｂ）〕。
力を100Torr程度としたところで、ガス導入系から原料
ガスとしての、SiH2Cl（水素ガスで800倍に希釈）及びH
Clをそれぞれ100／分と１／分の流量で導入し、ア
ルミナ板材1aの温度を900〜1100℃に、また真空チャン
バー内の圧力を150Torr程度に調節して成膜を行った
〔第９図（Ａ）〕 なお、アルミナ板材の清浄化表面上への成膜速度は、
40〜60μｍ程度であり、膜厚が約50μｍとなったところ
で成膜を終了した〔第９図（Ｂ）〕。
得られた膜を電子回析法により調べたところ、ポリク
リスタルシリコン膜であった。
リスタルシリコン膜であった。
次に、アルミナ板材上のポリクリスタルシリコン膜
を、ラップ盤のラップ材＃1200、バフ研磨のアルミナパ
ウダー（0.2μｍ）により、その膜厚が約30μｍとなる
まで研磨した〔第９図（Ｃ）〕。
を、ラップ盤のラップ材＃1200、バフ研磨のアルミナパ
ウダー（0.2μｍ）により、その膜厚が約30μｍとなる
まで研磨した〔第９図（Ｃ）〕。
さらに、研磨処理されたポリクリスタルシリコン膜1b
を有するアルミナ板材を熱酸化炉20の中に入れて、H2O
ウェット雰囲気中で、1100℃程度に加熱処理した〔第９
図（Ｄ）〕。
を有するアルミナ板材を熱酸化炉20の中に入れて、H2O
ウェット雰囲気中で、1100℃程度に加熱処理した〔第９
図（Ｄ）〕。
このようにして得られたアルミナ/Si/SiO2基体を、エ
リプソメータにより調べたところ、アルミナ基部上のポ
リクリスタルシリコン層の表面に約３μｍのSiO2層が形
成された構造を有するものであることが確認された。
リプソメータにより調べたところ、アルミナ基部上のポ
リクリスタルシリコン層の表面に約３μｍのSiO2層が形
成された構造を有するものであることが確認された。
なお、上記のCVD法による成膜プロセスの概略を第９
図（Ａ）〜（Ｃ）に、また熱酸化のプロセスの概略を第
９図（Ｄ）に示した。
図（Ａ）〜（Ｃ）に、また熱酸化のプロセスの概略を第
９図（Ｄ）に示した。
以上のようにして得られた基体のSiO2層上に、フォト
リソグラフィーによるパターニング技術を利用して、Hf
B2からなる発熱抵抗体（20μｍ×100μｍ、厚さ0.16μ
m,配列密度16pel）及び各発熱抵抗体に接続されたAlか
らなる電極（層厚0.6μｍ、幅20μｍ）を形成した。
リソグラフィーによるパターニング技術を利用して、Hf
B2からなる発熱抵抗体（20μｍ×100μｍ、厚さ0.16μ
m,配列密度16pel）及び各発熱抵抗体に接続されたAlか
らなる電極（層厚0.6μｍ、幅20μｍ）を形成した。
この状態で、アルミナ/Si/SiO2基体の表面欠陥を、オ
ープン不良（配線が断線して通電不能となっている不
良）の発生率を測定することにより評価した。得られた
結果を表１に示す。
ープン不良（配線が断線して通電不能となっている不
良）の発生率を測定することにより評価した。得られた
結果を表１に示す。
最後に、電極及び発熱抵抗体が形成された部分の上部
にSiO2/Taからなる保護層（層厚２μm/0.5μｍ）をスパ
ッタ法により積層して本発明の発熱基体を得た。
にSiO2/Taからなる保護層（層厚２μm/0.5μｍ）をスパ
ッタ法により積層して本発明の発熱基体を得た。
得られた発熱基体の各発熱抵抗体の温度を測定可能な
ようにして、各電極から1.2Vth,パルス幅10μｓの電気
信号を周波数を変化させて各発熱抵抗体に印加し25℃の
条件下で蓄熱温度を測定し、その蓄熱特性を評価した。
ようにして、各電極から1.2Vth,パルス幅10μｓの電気
信号を周波数を変化させて各発熱抵抗体に印加し25℃の
条件下で蓄熱温度を測定し、その蓄熱特性を評価した。
なお、第11図に示されているように、発熱抵抗体に印
加された電圧がOFFとなった後にその温度がほぼ一定と
なったときの温度を蓄熱温度とした。
加された電圧がOFFとなった後にその温度がほぼ一定と
なったときの温度を蓄熱温度とした。
得られた結果を第12図に示す。
さらに、以下の組成の記録液中に発熱基体を浸漬した
状態で、各発熱抵抗体に電気信号を印加して駆動させ、
発熱抵抗体の断線が起こるまでの電気信号（1.1Vth,パ
ルス幅９μｓ）のサイクル数（印加された全パルス数）
を測定し、その耐久性を評価した。
状態で、各発熱抵抗体に電気信号を印加して駆動させ、
発熱抵抗体の断線が起こるまでの電気信号（1.1Vth,パ
ルス幅９μｓ）のサイクル数（印加された全パルス数）
を測定し、その耐久性を評価した。
記録液組成： 水 50％ NMP（Ｎメチル−２−ピロリドン） 15％ PEG（ジエチレングリコール） 30％ 染料 ５％ 得られた結果を表２に示す。
比較例１ Al2O3 97％ グレース層 40μｍ SiO2 50〜68wt％ BaO ５〜18wt％ Al2O3 ５〜13wt％ その他 残 wt％ で構成されたアルミナグレース基体（50mm×50mm×0.68
mm）及びガラス基体（50mm×50mm×0.7mm）をそれぞれ
個々に用いる以外は、実施例３と同様にして発熱基体を
形成し、その蓄熱温度を測定した。
mm）及びガラス基体（50mm×50mm×0.7mm）をそれぞれ
個々に用いる以外は、実施例３と同様にして発熱基体を
形成し、その蓄熱温度を測定した。
得られた結果を第12図に示す。
比較例２ アルミナ板材上へのポリクリスタルシリコン層及びSi
O2層の形成を行わない以外は、実施例３と同様にして基
板を得た。この基板におけるオープン不良の発生率と、
耐久性を実施例３と同様にして評価した。得られた結果
を表１及び表２に示す。
O2層の形成を行わない以外は、実施例３と同様にして基
板を得た。この基板におけるオープン不良の発生率と、
耐久性を実施例３と同様にして評価した。得られた結果
を表１及び表２に示す。
実施例３及び比較例１〜２の結果から明らかなよう
に、本発明のアルミナ/Si/SiO2基体を用いた基板は、ガ
ラス基体またはアルミナグレース基体を用いた基板と比
較して、放熱性に優れ、かつ適度な蓄熱性を有してい
た。特に、液体噴射記録ヘッドの駆動において広く用い
られている7.8KHz以下の周波数帯での放熱性と蓄熱性と
のバランスに優れている。
に、本発明のアルミナ/Si/SiO2基体を用いた基板は、ガ
ラス基体またはアルミナグレース基体を用いた基板と比
較して、放熱性に優れ、かつ適度な蓄熱性を有してい
た。特に、液体噴射記録ヘッドの駆動において広く用い
られている7.8KHz以下の周波数帯での放熱性と蓄熱性と
のバランスに優れている。
また、本発明のアルミナ/Si/SiO2基体を用いた発熱基
体は、アルミナ基体を用いた発熱基体と比較して、耐久
性が著しく向上したものとなった。
体は、アルミナ基体を用いた発熱基体と比較して、耐久
性が著しく向上したものとなった。
実施例４ まず、実施例３で用いたのと同様のアルミナ板材〔第
10図（Ａ）〕の表面にラップ砥粒（SiC）を用いて粗ラ
ップをかけ、極端な凹凸を取り除いた〔第10図
（Ｂ）〕。
10図（Ａ）〕の表面にラップ砥粒（SiC）を用いて粗ラ
ップをかけ、極端な凹凸を取り除いた〔第10図
（Ｂ）〕。
次に、マイクロ波プラズマCVD法により、粗ラップさ
れたアルミナ板材1aの表面に厚さ30μｍ程度のアモルフ
ァスシリコン層を次のようにして成膜した。
れたアルミナ板材1aの表面に厚さ30μｍ程度のアモルフ
ァスシリコン層を次のようにして成膜した。
マイクロ波プラズマCVD装置のチャンバー内の所定位
置に粗ラップされたアルミナ板材を配置し、チャンバー
内を10-6Torr程度に排気し、アルミナ板材の温度を200
〜300℃に保ち、原料ガス導入系からSiH4ガスを10〜100
sccmの流量で導入し、かつマイクロ波導入管から周波数
2.45MHz、出力10〜100Wのマイクロ波をチャンバー内に
導入して、アルミナ板材の粗ラップされた面に成膜を行
った。なお、成膜中のチャンバー内の圧力は、0.5〜10
-3〜１×10-3Torrに調節した。
置に粗ラップされたアルミナ板材を配置し、チャンバー
内を10-6Torr程度に排気し、アルミナ板材の温度を200
〜300℃に保ち、原料ガス導入系からSiH4ガスを10〜100
sccmの流量で導入し、かつマイクロ波導入管から周波数
2.45MHz、出力10〜100Wのマイクロ波をチャンバー内に
導入して、アルミナ板材の粗ラップされた面に成膜を行
った。なお、成膜中のチャンバー内の圧力は、0.5〜10
-3〜１×10-3Torrに調節した。
厚さ約30μｍの膜1bが得られたところで成膜を終了し
た〔第10図（Ｃ）〕。
た〔第10図（Ｃ）〕。
得られた膜を電子線回折法で調べたところ、アモルフ
ァスシリコン膜であった。
ァスシリコン膜であった。
このアルミナ板材上のアモルファスシリコン膜は良好
な表面性を有していたので、研磨処理する必要はなかっ
た。
な表面性を有していたので、研磨処理する必要はなかっ
た。
さらに、アモルファスシリコン膜を有するアルミナ板
材を熱酸化炉20の中に入れて、H2Oウェット雰囲気中
で、1100℃程度に加熱処理した〔第10図（Ｄ）〕。
材を熱酸化炉20の中に入れて、H2Oウェット雰囲気中
で、1100℃程度に加熱処理した〔第10図（Ｄ）〕。
なお、第10図（Ａ）〜（Ｄ）に本実施例における基本
の形成プロセスの概略を示す。第10図（Ａ）及び（Ｂ）
は粗ラップ処理プロセス、第10図（Ｃ）はマイクロ波プ
ラズマCVD法による成膜プロセス、第10図（Ｄ）は熱酸
化プロセスを示す。
の形成プロセスの概略を示す。第10図（Ａ）及び（Ｂ）
は粗ラップ処理プロセス、第10図（Ｃ）はマイクロ波プ
ラズマCVD法による成膜プロセス、第10図（Ｄ）は熱酸
化プロセスを示す。
このようにして得られたアルミナ/Si/SiO2基体を、エ
リプソメータにより調べたところ、アルミナ基部上のア
モルファスシリコン層の表面に約３μｍのSiO2層が形成
された構造を有するものであることが確認された。
リプソメータにより調べたところ、アルミナ基部上のア
モルファスシリコン層の表面に約３μｍのSiO2層が形成
された構造を有するものであることが確認された。
さらに、このアルミナ/Si/SiO2基体上に、実施例３と
同様にして、発熱抵抗体、電極及び保護層を設け発熱基
体を得た。
同様にして、発熱抵抗体、電極及び保護層を設け発熱基
体を得た。
得られた発熱基体における蓄熱特性、耐久性、オープ
ン不良発生率を実施例３と同様にして評価したところ、
実施例３で得られた発熱基体と同等の結果が得られた。
ン不良発生率を実施例３と同様にして評価したところ、
実施例３で得られた発熱基体と同等の結果が得られた。
実施例５ 実施例３で用いたのと同様のアルミナ板材の表面に、
第13図に示された構成の装置を用いて、以下のようにし
てポリクリスタルシリコン層を形成した。
第13図に示された構成の装置を用いて、以下のようにし
てポリクリスタルシリコン層を形成した。
すなわち、カーボンヒーター15により石英ルツボ11
（周囲をグラファイト層12で覆ってある）を1450℃まで
加熱し、石英ルツボ12内に溶融シリコン13を調製し、10
0〜400rpmで回転するホルダー17上の1000〜1400℃に加
熱されたアルミナ板材18表面に石英ロート14により溶融
シリコンを滴下した。
（周囲をグラファイト層12で覆ってある）を1450℃まで
加熱し、石英ルツボ12内に溶融シリコン13を調製し、10
0〜400rpmで回転するホルダー17上の1000〜1400℃に加
熱されたアルミナ板材18表面に石英ロート14により溶融
シリコンを滴下した。
アルミナ板材表面に滴下された溶融シリコン滴は遠心
力で広がり、0.2〜0.5mmの厚さの層を形成して固化す
る。
力で広がり、0.2〜0.5mmの厚さの層を形成して固化す
る。
次に、アルミナ板材上のポリクリスタルシリコン膜
を、その膜厚が約30μｍとなるまで研磨した。
を、その膜厚が約30μｍとなるまで研磨した。
さらに、研磨処理されたポリクリスタルシリコン膜を
有するアルミナ板材を熱酸化炉中に入れて、H2Oウェッ
ト雰囲気で、1100℃程度に加熱処理した。
有するアルミナ板材を熱酸化炉中に入れて、H2Oウェッ
ト雰囲気で、1100℃程度に加熱処理した。
このようにして得られたアルミナ/Si/SiO2基体を、エ
リプソメータにより調べたところ、アルミナ基部上のポ
リクリスタルシリコン層の表面に約３μｍのSiO2層が形
成された構造を有するものであることが確認された。
リプソメータにより調べたところ、アルミナ基部上のポ
リクリスタルシリコン層の表面に約３μｍのSiO2層が形
成された構造を有するものであることが確認された。
さらに、このアルミナ/Si/SiO2基体上に、実施例３と
同様にして、発熱抵抗体、電極及び保護層を設け発熱基
体を得た。
同様にして、発熱抵抗体、電極及び保護層を設け発熱基
体を得た。
得られた発熱基体における蓄熱特性、耐久性、オープ
ン不良発生率を実施例３と同様にして評価したところ、
実施例３で得られた発熱基体と同等の結果が得られた。
ン不良発生率を実施例３と同様にして評価したところ、
実施例３で得られた発熱基体と同等の結果が得られた。
実施例６ 実施例３〜５で得られた発熱基体のそれぞれの上に、
第３図（Ａ）及び（Ｂ）に示したようにオリフィス、液
路及び液室を所謂ドライフィルム等の感光性樹脂を用い
て形成し液体噴射記録ヘッドを作成した。
第３図（Ａ）及び（Ｂ）に示したようにオリフィス、液
路及び液室を所謂ドライフィルム等の感光性樹脂を用い
て形成し液体噴射記録ヘッドを作成した。
得られた記録ヘッドを駆動させて、吐出安定性、耐久
性等の特性を評価したところ、実施例３〜５で得られた
結果が反映された。
性等の特性を評価したところ、実施例３〜５で得られた
結果が反映された。
本発明により、良好な蓄熱性と放熱性のバランスを有
し、耐久性に優れる等良好な特性を有する液体噴射記録
ヘッド用基体を提供することができる。
し、耐久性に優れる等良好な特性を有する液体噴射記録
ヘッド用基体を提供することができる。
また、本発明の液体噴射記録ヘッド用基体を用いて液
体噴射記録ヘッドを構成することにより、吐出安定性、
耐久性に優れ、また不良発生率の極めて少ない液体噴射
記録ヘッドを提供することができる。
体噴射記録ヘッドを構成することにより、吐出安定性、
耐久性に優れ、また不良発生率の極めて少ない液体噴射
記録ヘッドを提供することができる。
第14図は、本発明に係るインクジェットヘッドが装着
されたインクジェット装置の外観を示す模式斜視図であ
る。第14図において、符号1000は装置本体、符号1100は
電源スイッチ、符号1200は操作パネルである。
されたインクジェット装置の外観を示す模式斜視図であ
る。第14図において、符号1000は装置本体、符号1100は
電源スイッチ、符号1200は操作パネルである。
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバル
ブジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れ
た効果をもたらすものである。
ブジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れ
た効果をもたらすものである。
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特
許第4723129号明細書、同第4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この
方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいず
れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合
には、液体（インク）が保持されているシートや流路に
対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対
応してして核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
くとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱
変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作
用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対
応し液体（インク）内の気泡を形成できるので有効であ
る。この気泡の成長、収納により吐出用開口を介して液
体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成
する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に
気泡の成長収納が行われるので、特に応答性に優れた液
体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパ
ルス形状の駆動信号としては、米国特許第4463359号明
細書、同第4345262号明細書に記載されているようなも
のが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関
する発明の米国特許第4313124号明細書に記載されてい
る条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことがで
きる。
許第4723129号明細書、同第4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この
方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいず
れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合
には、液体（インク）が保持されているシートや流路に
対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対
応してして核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
くとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱
変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作
用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対
応し液体（インク）内の気泡を形成できるので有効であ
る。この気泡の成長、収納により吐出用開口を介して液
体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成
する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に
気泡の成長収納が行われるので、特に応答性に優れた液
体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパ
ルス形状の駆動信号としては、米国特許第4463359号明
細書、同第4345262号明細書に記載されているようなも
のが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関
する発明の米国特許第4313124号明細書に記載されてい
る条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことがで
きる。
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示さ
れているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状流路または直角液流路）の他に熱作用部
が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特
許第4558333号明細書、米国特許第4459600号明細書を用
いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数
の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変
換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59年第123670
号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部
に対応せる構成を開示する特開昭59年第138461号公報に
基づいた構成としても本発明は有効である。
れているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状流路または直角液流路）の他に熱作用部
が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特
許第4558333号明細書、米国特許第4459600号明細書を用
いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数
の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変
換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59年第123670
号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部
に対応せる構成を開示する特開昭59年第138461号公報に
基づいた構成としても本発明は有効である。
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対
応応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドと
しては、上述した明細書に開示されているような複数記
録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成
や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成の
いずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効
に発揮することができる。
応応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドと
しては、上述した明細書に開示されているような複数記
録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成
や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成の
いずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効
に発揮することができる。
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との
電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能にな
る交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録
ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能にな
る交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録
ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記
録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付
加することは本発明の効果を一層安定できるので好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対しての、キャピング手段、クリーニング手段、加圧
あるいは吸引手段、電気熱交換体あるいはこれとは別の
加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うこと
も安定した記録を行うために有効である。
録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付
加することは本発明の効果を一層安定できるので好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対しての、キャピング手段、クリーニング手段、加圧
あるいは吸引手段、電気熱交換体あるいはこれとは別の
加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うこと
も安定した記録を行うために有効である。
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流
色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的
に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、
異なる色の複色カラーまたは、混色によるフルカラーの
少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効で
ある。
色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的
に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、
異なる色の複色カラーまたは、混色によるフルカラーの
少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効で
ある。
以上説明した本発明実施例においては、液体インクを
用いて説明しているが、本発明では室温で固体状である
インクであっても、室温で軟化状態となるインクであっ
ても用いることができる。上述のインクジェット装置で
はインク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を
行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制
御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時に
インクが液状をなすものであればよい。加えて、積極的
に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体
状態への態変化のエネルギーとして使用せしめることで
防止するかまたは、インクの蒸発防止を目的として放置
状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても
熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが
液化してインク液状として吐出するものや記録媒体に到
達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱
エネルギーによって初めて液化する性質のインク使用も
本発明には適用可能である。このような場合インクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−71260号公報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
用いて説明しているが、本発明では室温で固体状である
インクであっても、室温で軟化状態となるインクであっ
ても用いることができる。上述のインクジェット装置で
はインク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を
行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制
御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時に
インクが液状をなすものであればよい。加えて、積極的
に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体
状態への態変化のエネルギーとして使用せしめることで
防止するかまたは、インクの蒸発防止を目的として放置
状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても
熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが
液化してインク液状として吐出するものや記録媒体に到
達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱
エネルギーによって初めて液化する性質のインク使用も
本発明には適用可能である。このような場合インクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−71260号公報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
本発明は、発熱抵抗体の下の下部層と支持体との間
に、少なくとも下部層よりも熱伝導率の大きい材料で中
間層を形成した構成を有することを特徴とし、下部層、
中間層及び支持体の熱的バランスによって良好な特性を
得るものである。
に、少なくとも下部層よりも熱伝導率の大きい材料で中
間層を形成した構成を有することを特徴とし、下部層、
中間層及び支持体の熱的バランスによって良好な特性を
得るものである。
上記構成をとることで、良好な蓄熱性と放熱性のバラ
ンスを有し、耐久性に優れる等良好な特性を有する液体
噴射記録ヘッド用基体を提供することができる。
ンスを有し、耐久性に優れる等良好な特性を有する液体
噴射記録ヘッド用基体を提供することができる。
またこの液体噴射記録ヘッド用基体を用いて液体噴射
記録ヘッドを構成することにより、吐出安定性、耐久性
に優れ、また不良発生率の極めて少なく、また記録ヘッ
ドを長時間連続駆動しても安定した記録画像を得ること
ができる液体噴射記録ヘッドを提供することができる。
記録ヘッドを構成することにより、吐出安定性、耐久性
に優れ、また不良発生率の極めて少なく、また記録ヘッ
ドを長時間連続駆動しても安定した記録画像を得ること
ができる液体噴射記録ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係るインクジェットヘッド用基体の
一例を示す模式的断面図である。 第２図（Ａ）は、背景技術に係るインクジェットヘッド
の一例を示す模式的正面図であり、第２図（Ｂ）は、第
２図（Ａ）のＸ−Ｙでの模式的断面図である。 第３図（Ａ）は、背景技術に係るインクジェットヘッド
の他の例を示す模式的断面図であり、第３図（Ｂ）は、
その展開斜視図である。 第４図（Ａ）は、背景技術に係るインクジェットヘッド
用基体の一例を示す模式的上面図であり、第４図（Ｂ）
は、第４図（Ａ）のＡ−Ａでの模式的断面図である。 第５図（Ａ）は、本発明に係るインクジェットヘッドの
一例を示す模式的正面図、第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）
のＸ−Ｘでの模式的断面図、第５図（Ｃ）は、その模式
的斜視図である。 第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）は、それぞれ本発明に係
るインクジェットヘッド用基体作成用部材及びインクジ
ェットヘッド用基体の一例を示す模式的断面図である。 第７図は、本発明に係るインクジェットヘッドの一例の
温度の時間的変化を示すグラフである。 第８図は、本発明に係るインクジェットヘッドの他の例
の温度は時間的変化を示すグラフである。 第９図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るインクジェット
ヘッド用基体の一例を作成する工程を示す模式図であ
る。 第10図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るインクジェット
ヘッド用基体の他の例を作成する工程を示す模式図であ
る。 第11図は、蓄熱温度を説明するためのグラフである。 第12図は、蓄熱温度と駆動周波数との関係を説明するた
めのグラフである。 第13図は、本発明に係るインクジェットヘッド用基体の
別の例を作成する方法を示す模式図である。 第14図は、本発明に係るインクジェットヘッドが装着さ
れたインクジェット装置の外観を示す模式的斜視図であ
る。 101……熱発生部、102……支持体、 108……熱作用面、109……下部層、 110……発熱抵抗層、111……第１の保護層、 112……第３の保護層、113……電極層、 114……電極層、115……中間層、 115a……発熱基体、115b……基体、 116……第２の保護層。
一例を示す模式的断面図である。 第２図（Ａ）は、背景技術に係るインクジェットヘッド
の一例を示す模式的正面図であり、第２図（Ｂ）は、第
２図（Ａ）のＸ−Ｙでの模式的断面図である。 第３図（Ａ）は、背景技術に係るインクジェットヘッド
の他の例を示す模式的断面図であり、第３図（Ｂ）は、
その展開斜視図である。 第４図（Ａ）は、背景技術に係るインクジェットヘッド
用基体の一例を示す模式的上面図であり、第４図（Ｂ）
は、第４図（Ａ）のＡ−Ａでの模式的断面図である。 第５図（Ａ）は、本発明に係るインクジェットヘッドの
一例を示す模式的正面図、第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）
のＸ−Ｘでの模式的断面図、第５図（Ｃ）は、その模式
的斜視図である。 第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）は、それぞれ本発明に係
るインクジェットヘッド用基体作成用部材及びインクジ
ェットヘッド用基体の一例を示す模式的断面図である。 第７図は、本発明に係るインクジェットヘッドの一例の
温度の時間的変化を示すグラフである。 第８図は、本発明に係るインクジェットヘッドの他の例
の温度は時間的変化を示すグラフである。 第９図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るインクジェット
ヘッド用基体の一例を作成する工程を示す模式図であ
る。 第10図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るインクジェット
ヘッド用基体の他の例を作成する工程を示す模式図であ
る。 第11図は、蓄熱温度を説明するためのグラフである。 第12図は、蓄熱温度と駆動周波数との関係を説明するた
めのグラフである。 第13図は、本発明に係るインクジェットヘッド用基体の
別の例を作成する方法を示す模式図である。 第14図は、本発明に係るインクジェットヘッドが装着さ
れたインクジェット装置の外観を示す模式的斜視図であ
る。 101……熱発生部、102……支持体、 108……熱作用面、109……下部層、 110……発熱抵抗層、111……第１の保護層、 112……第３の保護層、113……電極層、 114……電極層、115……中間層、 115a……発熱基体、115b……基体、 116……第２の保護層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/05
Claims (29)
- 【請求項１】セラミックスまたはガラスからなる支持体
と、該支持体上に設けられ、アモルファスシリコンまた
はポリクリスタルシリコンからなり、20μｍ以上の層厚
を有する中間層と、該中間層上に設けられた下部層と、
を有する基体と、 該基体上に設けられた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熱エネルギー発生体と、 を備えた発熱基体を具備し、 該発熱基体上に、前記熱エネルギー発生体の熱発生部に
対応して、インクを吐出する吐出口に連通するインク路
が形成されており、 前記中間層の熱伝導率が、前記下部層の熱伝導率より高
いことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】前記熱エネルギー発生体が、発熱抵抗層
と、該発熱抵抗層に電気的に接続された電極と、を有す
る電気熱変換体である請求項１に記載のインクジェット
ヘッド。 - 【請求項３】前記電気熱変換体は、前記発熱抵抗層及び
前記電極の上に保護層を有する請求項２に記載のインク
ジェットヘッド。 - 【請求項４】前記中間層は、その表面が研磨されたもの
である請求項１に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項５】前記下部層は酸化シリコンからなる請求項
１に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項６】前記酸化シリコンからなる下部層は、前記
中間層を酸化処理して形成されたものである請求項５に
記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項７】前記酸化処理は加熱酸化処理である請求項
６に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項８】前記支持体を形成するセラミックスは、ア
ルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素及
びサファイアのいずれかである請求項１に記載のインク
ジェットヘッド。 - 【請求項９】前記中間層が前記下部層より厚い請求項１
に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１０】前記下部層の厚さが、0.3μｍ〜100μｍ
である請求項１に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１１】前記下部層の厚さが、0.4μｍ〜20μｍ
である請求項10に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１２】前記下部層の厚さが、0.5μｍ〜５μｍ
である請求項11に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１３】前記吐出口からインクが吐出する方向
と、前記熱エネルギー発生体の熱発生部に前記インク路
中をインクが供給される方向とがほぼ同じである請求項
１に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１４】前記吐出口からインクが吐出する方向
と、前記熱エネルギー発生体の熱発生部に前記インク路
中をインクが供給される方向とが異なる請求項１に記載
のインクジェットヘッド。 - 【請求項１５】前記二つの方向が互いにほぼ直角である
請求項14に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１６】前記吐出口が複数設けられている請求項
１に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１７】前記吐出口が被記録部材の幅に対応して
複数設けられている請求項16に記載のインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項１８】セラミックスまたはガラスからなる支持
体と、該支持体上に設けられ、アモルファスシリコンま
たはポリクリスタルシリコンからなり、20μｍ以上の層
厚を有する中間層と、該中間層上に設けられた下部層
と、を有する基体と、 該基体上に設けられた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熱エネルギー発生体と、 を具備し、 前記中間層の熱伝導率が、前記下部層の熱伝導率より高
いことを特徴とするインクジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項１９】前記熱エネルギー発生体が、発熱抵抗層
と、該発熱抵抗層に電気的に接続された電極と、を有す
る電気熱変換体である請求項18に記載のインクジェット
ヘッド用発熱基体。 - 【請求項２０】前記電気熱変換体は、前記発熱抵抗層及
び前記電極の上に保護層を有する請求項19に記載のイン
クジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項２１】前記中間層は、その表面が研磨されたも
のである請求項18に記載のインクジェットヘッド用発熱
基体。 - 【請求項２２】前記下部層は酸化シリコンからなる請求
項18に記載のインクジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項２３】前記酸化シリコンからなる下部層は、前
記中間層を酸化処理して形成されたものである請求項22
に記載のインクジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項２４】前記酸化処理は加熱酸化処理である請求
項23に記載のインクジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項２５】前記支持体を形成するセラミックスは、
アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素
及びサファイアのいずれかである請求項18に記載のイン
クジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項２６】前記中間層が前記下部層より厚い請求項
18に記載のインクジェットヘッド用発熱基体。 - 【請求項２７】前記下部層の厚さが、0.3μｍ〜100μｍ
である請求項18に記載のインクジェットヘッド用発熱基
体。 - 【請求項２８】前記下部層の厚さが、0.4μｍ〜20μｍ
である請求項27に記載のインクジェットヘッド用発熱基
体。 - 【請求項２９】前記下部層の厚さが、0.5μｍ〜５μｍ
である請求項28に記載のインクジェットヘッド用発熱基
体。
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