JP2902136B2

JP2902136B2 - インク飛翔記録装置

Info

Publication number: JP2902136B2
Application number: JP3800091A
Authority: JP
Inventors: 卓朗関谷; 隆木村; 充新行内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH04255357A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー作用部から
の発熱を利用してインクを飛翔させることにより記録を
行うインク飛翔記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、最近関心を高めている。その中で、高速記録
が可能であり、しかも、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。

【０００３】このよう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を飛翔させ、被記録体
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小滴の飛翔方向を制御する
ための制御方法によって幾つかの方式に大別される。

【０００４】第１の方式は、例えば米国特許第３０６０
４２９号明細書に開示されているものである。これは、
Ｔele type方式と称され、記録液体の小滴の発生を静電
吸引的に行い、発生した小滴を記録信号に応じて電界制
御し、被記録体上にこの小滴を選択的に付着させて記録
を行うものである。

【０００５】これについて更に詳述すれば、ノズルと加
速電極間に電界をかけて、一様に帯電した記録液体の小
滴をノズルより吐出させ、吐出した小滴を記録信号に応
じて電気制御可能なように構成された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被記
録体上に付着させて記録を行うものである。

【０００６】第２の方式は、例えば米国特許第３５９６
２７５号明細書、米国特許第３２９８０３０号明細書等
に開示されているものである。これは、Ｓweet方式と称
され、連続振動発生法により帯電量の制御された記録液
体の小滴を発生させ、この帯電量の制御された小滴を、
一様の電界がかけられている偏向電極間を飛翔させて、
被記録体上に記録を行うものである。

【０００７】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るようにした帯
電電極を所定距離離間させて配置し、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、オリフィスより記録液体の小
滴を吐出させる。この時、吐出する小滴には帯電電極に
より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小滴は、一定電界
が一様にか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、記録信号を担う小
滴のみが被記録体上に付着することになる。

【０００８】第３の方式は、例えば米国特許第３４１６
１５３号明細書に開示されているものである。これは、
Ｈertz方式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間に
電界をかけ、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させる方式である。即ち、この方
式ではノズルと帯電電極間にかける電界強度を記録信号
に応じて変調することにより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ものである。

【０００９】第４の方式は、例えば米国特許第３７４７
１２０号明細書に開示されているものである。これは、
Ｓtemme 方式と称され、第１〜３の方式とは根本的に原
理が異なるものである。即ち、第１〜３の方式が、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
的に被記録体上に付着させて記録を行わせるのに対し、
このＳtemme 方式では、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。

【００１０】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てピエゾ振動素
子の機械的振動に変え、この機械的振動に従い吐出口よ
り記録液体の小滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させ
るものである。

【００１１】これらの４方式は、各々に特長を有するも
のであるが、同時に、解決すべき課題点もある。

【００１２】まず、第１〜第３の方式は、記録液体の小
滴を発生させるための直接的エネルギーが電気的エネル
ギーであり、かつ、小滴の偏向制御も電界制御による。
よって、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、かつ、記録ヘッドのマルチノ
ズル化が困難で高速記録には不向きである。

【００１３】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、か
つ、記録液体の小滴の電気的制御が高度で困難であり、
被記録体上にサテライトドットが生じやすい。

【００１４】第３の方式は、記録液体の小滴を霧化する
ことにより階調性に優れた記録が可能ではあるが、他
方、霧化状態の制御が困難である。また、記録画像にカ
ブリが生ずるとか、記録ヘッドのマルチノズル化が困難
で高速記録には不向きであるといった欠点がある。

【００１５】一方、第４の方式は、第１〜第３の方式に
比べて比較的多くの利点を持つ。まず、構成がシンプル
である。また、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させて記録を行うために、第
１〜第３の方式のように吐出飛翔する小滴の内、画像記
録に要しなかった小滴を回収する必要がない。また、第
１，２の方式のように、導電性の記録液体を使用する必
要がなく、記録液体の物質上の自由度が大きいといった
利点を持つ。しかし、反面、記録ヘッドの加工上に問題
があり、所望の共振周波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等の理由から、記録ヘッドのマ
ルチノズル化が難しい。また、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の小滴の
吐出飛翔を行わせるので高速記録には不向きなものとな
っている。

【００１６】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
ットの発生及び記録画像のカブリ発生等の点において、
一長一短があり、その長所が発揮される用途にしか適用
し得ないという制約を受けるものである。

【００１７】しかし、このような不都合も本出願人によ
り提案された特公昭５６−９４２９号公報に開示のイン
クジェット記録方式によればほぼ解消し得る。これは、
液室内のインクを加熱して気泡を発生させることにより
インクに圧力上昇を生じさせ、微細な毛細管ノズルから
インクを飛び出させて記録するものである。その後、こ
の原理を利用して多くの発明がなされた。

【００１８】ところで、特公昭５６−９４２９号公報に
開示された原理と同じ原理を利用したインクジェット記
録方法としては、特公昭５９−３１９４２号公報に開示
されたものが知られている。

【００１９】これは、吐出オリフィスに連通している室
内に導入される記録液体をオリフィスから小滴として吐
出させ、この小滴の被記録体への付着をもって記録を行
う液滴噴射記録装置であって、充填率が０．９以上の薄
層を少なくとも１層含んで成る保護層によりその外表が
被覆された電気熱変換体を前記室の少なくとも一部に内
設したことを特徴とする液滴噴射記録装置であるが、よ
り具体的には、発熱体上に各種の保護層を１〜３層設
け、その耐久性向上を図ったものである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者によ
る実験結果によれば、特公昭５９−３１９４２号公報に
開示されたものにおいては、十分な耐久性が得られてい
ない。

【００２１】

【課題を解決するための手段】インク供給手段と、この
インク供給手段により供給されたインクを保持するイン
ク液面保持手段と、インク液面内に配設されてインク中
に瞬間的に成長する気泡を生じさせるエネルギー作用部
と、このエネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号
を与える信号入力手段とを有するインク飛翔記録装置に
おいて、前記エネルギー作用部の前記インクに対向する
面を覆うとともに二種類以上の異なる物質を薄膜状態で
交互に複数層積層した保護層を設けた。

【００２２】また、導入されるインクを収容するととも
にこのインクに熱によって気泡を発生させ、この気泡の
体積増加に伴う作用力を発生させるエネルギー作用部を
付設した流路と、この流路に連通するとともに前記イン
クを前記作用力によって液滴として吐出飛翔させるため
のオリフィスと、前記流路に連通してこの流路に前記イ
ンクを導入する手段とを有するインク飛翔記録装置にお
いて、前記エネルギー作用部の前記インクに対向する面
を覆うとともに二種類以上の異なる物質を薄膜状態で交
互に複数層積層した保護層を設けた。

【００２３】

【作用】エネルギー作用部の上面が保護層により覆われ
ているため、インクとの接触が防止される。さらに、保
護層を二種類以上の異なる物質を薄膜状態で交互に複数
層積層した多層構造とすることにより、各層の応力が緩
和されるとともにピンホールが発生しにくくなるために
エネルギー作用部の耐久性が向上する。

【００２４】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１乃至図
７に基づいて説明する。まず、本実施例のインク飛翔記
録装置の構成要素を図３乃至図６により説明する。この
インク飛翔記録装置は、インク供給管（インク供給手
段）１に接続された中空のインク供給室２を有して台形
状に形成されたマニホールド３をベース材として構成さ
れている。前記マニホールド３の頂部には前記インク供
給室２に連通するスリット４が形成された基板５が固定
されている。この基板５上には前記スリット４の両側に
位置させて互い違いに櫛歯状の障壁６が形成され、これ
らの障壁６間には流路７（インク液面保持手段）が形成
されている。これらの流路７は前記障壁６とは逆に互い
違いに櫛歯状となって前記スリット４に連通されてい
る。また、前記基板５上には各流路７ごとに最奥部側に
位置させて各々ヒータ部（エネルギー作用部）８が形成
されている。よって、ヒータ部８の平面的な配列を見る
と、図４のように前記スリット４の両側で千鳥状配列と
なる。また、各流路７の途中に位置させて基板５上には
障壁６と同等の高さの流体抵抗部９が形成されている。
さらに、前記基板５の周囲を覆うとともに枠状の保持部
材１０により押え固定される薄膜状導電性リード（信号
入力手段）１１が前記マニホールド３上に設けられてい
る。

【００２５】前記ヒータ部８付近の構造を拡大して図６
に示す。前記基板５上には蓄熱層１２と発熱抵抗体層１
３とが積層状態で形成され、さらに、発熱抵抗体層１３
の上には制御電極１４とアース電極１５とが対向状態で
形成され、これらの電極１４，１５の間の部分が前記ヒ
ータ部８とされている。また、前記発熱抵抗体層１３及
び前記電極１４，１５における後述するインクに対向す
る面を覆う保護層１６が設けられている。なお、前記各
発熱抵抗体層１３は、前記制御電極１４やアース電極１
５を介してワイヤボンディング（図示せず）により前記
薄膜状導電性リード１１に電気的に接続され、この薄膜
状導電性リード１２は画像情報信号入力手段（図示せ
ず）に接続されている。

【００２６】つぎに、前記保護層１６の構造を拡大して
図１に示す。この保護層１６は、薄膜状のＳｉＯ₂の保
護膜１７と薄膜状のＳｉ₃Ｎ₅の保護膜１８とを交互に５
層ずつ積層し、さらに、最上部には耐キャビテーション
のためにＴａの保護膜１９を積層したものである。な
お、各保護膜１７，１８はそれぞれ１０００Åの厚さに
設定されるとともにＣＶＤ法により形成され、前記保護
膜１９は３０００Åの厚さに設定されている。

【００２７】ここで、インクの飛翔原理の概要について
説明する。まず、インク供給管１からインク供給室２に
供給されたインク２０（図７参照）は、毛管現象により
微細なスリット４を通って障壁６により囲まれた櫛歯状
の流路７全域に満たされることになる。なお、スリット
４や流路７の寸法によっては、毛管現象だけではインク
２０を十分に流路７全域に供給・保持させることができ
ないが、このような場合には、インク供給管１の元にあ
るインクタンク（図示せず）とインク飛翔記録装置のヘ
ッド部との高さを調整することにより、水頭差を利用す
ればよい。このように流路７全域にインク２０が満たさ
れ、各ヒータ部８もインク２０に覆われた状態となるよ
うにインク液面の高さを調整した定常状態において、画
像情報に応じて各発熱抵抗体層１３に対して個別に通電
を行うと、ヒータ部８が発熱するとともにこのヒータ部
８の上方においてインク２０中に気泡２１（図７参照）
が発生する。そして、この気泡２１の推進力によりイン
ク２０がヒータ部８の面に対して略垂直な方向へ飛翔す
ることになる。

【００２８】つぎに、インクの飛翔原理の詳細について
図７に基づいて説明する。なお、図７では、ヒータ部８
及びその周辺部を拡大して示すが、簡単のため、電極等
は省略してある。図７（ａ）は定常状態を示し、流路７
全域にインク２０が満たされ、ヒータ部８上もインク２
０により覆われている。ヒータ部８を加熱させると、ヒ
ータ部８の表面温度が急上昇し、隣接インク層に沸騰現
象が起きるまで熱せられ、同図（ｂ）に示すように微小
な気泡２１が点在した状態となり、さらに、ヒータ部８
の全面で急激に加熱された隣接インク層が瞬時に気化し
て同図（ｃ）に示すように沸騰膜を作る。このように気
泡が成長した状態において、表面温度は３００〜３５０
℃になり、いわゆる膜沸騰状態にある。また、ヒータ部
８の上部にあるインク２０層は、気泡成長の推進力によ
り、図示の如く、インク液面が盛り上がった状態とな
る。同図（ｄ）は気泡２１が最大に成長した状態を示
し、インク液面からインク柱２２が成長した状態とな
る。このような最大気泡となるまでに要する時間は、ヘ
ッド（基板５）構造、印加パルス条件等にもよるが、通
常、パルス印加後５〜３０μsec程度要する。最大気泡
となった時点では、ヒータ部８は既に通電されていない
状態にあり、ヒータ部８の表面温度は降下しつつある。
気泡２１が最大となる時のタイミングは、電気パルス印
加のタイミングから若干遅れたものとなる。同図（ｅ）
は気泡２１がインク２０等により冷却され収縮を開始し
た状態を示す。インク柱２２の先端部では押出された速
度を保ちつつ前進し、後端部では気泡２１の収縮に伴っ
てインク液面にインク２０が逆流することにより、図示
の如く、インク柱２２にくびれが生ずる。気泡２１がさ
らに収縮すると、同図（ｆ）に示すように、ヒータ部８
面にインク２０が接し、ヒータ部８面がさらに急激に冷
却される状態となる。そして、インク柱２２はインク液
面から切断され、被記録体（図示せず）の方向へ２〜１
０m/sの速度で飛翔する。なお、この時の飛翔速度は、
ヘッド（基体５）構造、インク物性、印加パルス条件等
に依存するが、飛翔速度が比較的遅い場合（２〜３m/
s）にはインク２０は滴状となって飛翔し、比較的速い
場合（７〜１０m/s）にはインク２０は細長い柱状とな
って飛翔する。この後、同図（ｇ）に示すように同図
（ａ）と同様な定常状態に戻り、流路７全域にインク２
０が満たされ、気泡２１も完全に消滅した状態となる。

【００２９】つぎに、図１に示した構造の保護層１６を
設けたヒータ部８と、図２に示した従来構造の保護層１
６ａを設けたヒータ部８ａとの耐久性の比較結果につい
て説明する。保護層１６は、上述のように厚さ寸法がそ
れぞれ１０００Åである薄膜状のＳｉＯ₂の保護膜１７
とＳｉ₃Ｎ₅の保護膜１８とを交互に５層ずつ積層し、最
上部にＴａの保護膜１９を積層したものである。一方、
保護層１６ａは、厚さ寸法がそれぞれ５０００ÅのＳｉ
Ｏ₂の保護膜１７ａとＳｉ₃Ｎ₅の保護膜１８ａとを各１
層積層するとともに最上部にＴａの保護膜１９を積層し
たものである。なお、蓄熱層１２や発熱抵抗体層１３及
び電極１４，１５は共通であり、発熱抵抗体層１３は、
サイズが２８μｍ×１６８、厚さが０．２μｍ、材料が
ＨｆＢ₂のものを用いた。また、保護膜１７，１８，１
７ａ，１８ａはともにＣＶＤ法により形成した。さら
に、耐久性比較試験時における駆動条件としては、駆動
電圧２０Ｖ、駆動パルス幅６μsec、駆動周波数４ｋＨ
ｚを与えた。以上の条件での比較結果によれば、電気パ
ルスの繰返し印加に対して、ヒータ部８は、２．６×１
０⁹回以上の耐久性があり、ヒータ部８ａは１．２×１
０⁸回であった。

【００３０】つぎに、図示しないが、積層する保護膜の
層数、厚さ、材質を変えた本発明に係る保護層を設けた
ヒータ部と、従来構造の保護層を設けたヒータ部との耐
久性を比較した第二の比較結果について説明する。ここ
で、本発明に係る保護層は、厚さ寸法がそれぞれ８００
ÅのＳｉＯ₂の保護膜とＡｌ₂Ｏ₃の保護膜とを交互に７
層ずつ積層したものであり、比較する従来構造の保護層
は、厚さ寸法がそれぞれ５６００ÅのＳｉＯ₂の保護膜
とＡｌ₂Ｏ₃の保護膜とを各１層積層したものである。な
お、本発明に係る保護層の保護膜及び従来構造の保護層
の保護膜もともにＣＶＤ法により形成した。また、発熱
抵抗体層のサイズや駆動条件等は上述した比較試験の場
合と同様である。この場合において、電気パルスの繰返
し印加に対して、本発明に係る保護層を設けたヒータ部
は３．３×１０⁹回以上の耐久性があり、従来構造の保
護層を設けたヒータ部１８は１．４×１０⁸回であっ
た。

【００３１】同様に、積層する保護膜の層数、厚さ、材
質を変えた本発明に係る保護層を設けたヒータ部と、従
来構造の保護層を設けたヒータ部との耐久性を比較した
第三の比較結果について説明する。ここで、本発明に係
る保護層は、厚さ寸法がそれぞれ６００ÅのＳｉＯ₂の
保護膜とＳｉ₃Ｎ₄の保護膜とを交互に１０層ずつ積層し
たものであり、比較する従来構造の保護層は、厚さ寸法
がそれぞれ６０００ÅのＳｉＯ₂の保護膜とＳｉ₃Ｎ₄の
保護膜とを各１層積層したものである。なお、本発明に
係る保護層の保護膜及び従来構造の保護層の保護膜もと
もにＲＦスパッタリング法により形成した。また、発熱
抵抗体層のサイズや駆動条件等は上述した比較試験の場
合と同様である。この場合において、電気パルスの繰返
し印加に対して、本発明に係る保護層を設けたヒータ部
は３．２×１０⁹回以上の耐久性があり、従来構造の保
護層を設けたヒータ部１８は１．１×１０⁸回であっ
た。

【００３２】以上の三つの試験結果から、保護層の全体
の厚さが等しい場合には、薄い保護膜を多層に積層した
場合のほうがヒータ部の耐久性が向上することがわかっ
た。これは、各保護膜のもつ応力が緩和され、さらに、
ピンホールができにくいためであると考えられる。

【００３３】ついで、請求項２記載の発明の一実施例を
図８乃至図１２に基づいて説明する。まず、図８は本発
明が適用されるインク飛翔記録装置の一例としてのバブ
ルジェットヘッドの動作説明図、図９はバブルジェット
ヘッドの一例を示す斜視図、図１０は図９に示したヘッ
ドを構成する蓋基板（図１０（ａ））と基板（図１０
（ｂ））とに分解した時の斜視図、図１１は図１０
（ａ）に示した蓋基板を裏側から見た斜視図である。こ
れらの図面中、２３は蓋基板、２４は基板、２５はイン
ク流入口、２６はオリフィス、２７は流路、２８は液室
を形成するための領域、２９は制御電極、３０はアース
電極、３１はエネルギー作用部であるヒータ部、３２は
インク、３３は気泡、３４は飛翔インク滴である。

【００３４】最初に、図８を参照しながらバブルジェッ
トによるインク噴射について説明すると、同図（ａ）は
定常状態であり、オリフィス面でインク３２の表面張力
と外圧とが平衡状態にある。同図（ｂ）はヒータ部３１
が加熱されて、ヒータ部３１の表面温度が急上昇し隣接
インク層に沸騰現象が起きるまで加熱され、微小気泡３
３が点在している状態である。同図（ｃ）はヒータ部３
１の全面で急激に加熱された隣接インク層が瞬時に気化
し、沸騰膜を作り、この気泡３３が成長した状態であ
る。この時、流路２７内の圧力は、気泡３３の成長した
分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバランスがく
ずれ、オリフィス２６からインク柱が成長し始める。同
図（ｄ）は気泡３３が最大に成長した状態であり、オリ
フィス面より気泡３３の体積に相当する分のインク３２
が押し出される。この時、ヒータ部３１には電流が流れ
ていない状態にあり、ヒータ部３１の表面温度は降下し
つつある。なお、気泡３３の体積が最大値となるタイミ
ングは電気パルスの印加タイミングからやや遅れたもの
となる。同図（ｅ）は気泡３３がインク３２等により冷
却されて収縮を開始し始めた状態を示す。インク柱の先
端部では押し出された速度を保ちつつ前進し、後端部で
は気泡３３の収縮に伴って流路２７内圧の減少によりオ
リフィス面から流路２７内へインク３２が逆流してイン
ク柱にくびれが生ずる。同図（ｆ）はさらに気泡３３が
収縮し、ヒータ部３１上面にインク３２が接してヒータ
部３１上面がさらに急激に冷却される状態にある。オリ
フィス面では、外圧が流路２７内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きく流路２７内に入り込んできてい
る。インク柱の先端部は液滴になり、被記録体（図示せ
ず）の方向へ５〜１０m/sの速度で飛翔している。同図
（ｇ）は流路２７内にインク３２が毛管現象により再び
供給されて同図（ａ）の状態に戻る過程で、気泡３３は
完全に消滅している。

【００３５】つぎに、図１２は前記ヒータ部３１付近の
構造を拡大して示したもので、同図（ａ）はバブルジェ
ットヘッドをオリフィス２６側から見た正面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。基
板２４上には蓄熱層３５と発熱抵抗体層３６とが積層状
態で形成され、さらに、発熱抵抗体層３６の上には制御
電極２９とアース電極３０とが対向状態で形成され、こ
れらの電極２９，３０の間の部分が前記ヒータ部３１と
されている。また、前記発熱抵抗体層３６及び電極２
９，３０の上方を覆う保護層３７が設けられている。こ
の保護層３７は、発熱抵抗体層３６や電極２９，３０を
流路２７内のインク３２から化学的，物理的に保護する
ためにインク３２と隔絶せさるとともに、インク３２を
通じて電極２９，３０間が短絡することを防止し、さら
に、インク３２を通じて隣接する電極間でリークするこ
とを防止するためのものである。

【００３６】ここで、前記保護層３７は、図１において
説明したものと同様に、二種類以上の異なる物質を薄膜
状態で交互に複数層積層することにより構成されてい
る。そして、このように保護層３７を複数層の積層構造
とすることにより、電気パルスの繰返し印加に対するヒ
ータ部３１の耐久性が大幅に向上する。

【００３７】つぎに、図１３は発熱抵抗体層を用いる気
泡発生手段の構造を説明するための詳細図である。な
お、図面中、３８は発熱抵抗体層、３９は対向する一対
の電極、４０は保護層、４１は電源装置を示し、発熱抵
抗体層３８を構成する材料として有用なものには、例え
ば、タンタル−ＳｉＯ₂の混合物、窒化タンタル、ニク
ロム、銀−パラジウム合金、シリコン半導体、あるい
は、ハフニウム、ランタン、ジルコニウム、チタン、タ
ンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、
バナジウム等の金属の硼化物があげられる。これらの発
熱抵抗体層３８を構成する材料の中、殊に金属硼化物が
優れたものとしてあげることができ、その中でも最も特
性の優れているのが、硼化ハフニウムであり、次いで、
硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタル、硼化
バナジウム、硼化ニオブの順となっている。

【００３８】発熱抵抗体層３８は、上記の材料を用い
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。発熱抵抗体層３８の膜厚は、単
位時間当たりの発熱量が所望通りとなるように、その面
積、材質及びヒータ部の形状及び大きさ、更には実際面
での消費電力等に従って決定されるものであるが、通常
の場合、０．００１〜５μｍ、好ましくは０．０１〜１
μｍとれさる。

【００３９】電極３９を構成する材料としては、通常使
用されている電極材料の多くのものが有効に使用され、
具体的には、例えばＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等が
あげられ、これらを使用して蒸着等の手法で所定位置
に、所定の大きさ、形状、厚さで設けられている。

【００４０】保護層４０に要求される特性は、ヒータ部
で発生された熱をインクに効果的に伝達することを妨げ
ず、インクから発熱抵抗体層３８や電極３９を保護する
ということである。保護層４０を構成する材料として有
用なものには、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒
化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化マグネシウム、酸化アル
ミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化タンタル、酸化ジルコニウ
ム等があげられ、これらは、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。保護層
４０の膜厚は、通常は０．０１〜１０μｍ、好ましくは
０．１〜３μｍとされる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、上述のようにエネルギー作用
部を覆う保護層を、二種類以上の異なる物質を薄膜状態
で交互に複数層積層して構成したことにより、電気パル
スの繰返し印加に対するエネルギー作用部の耐久性を大
幅に向上させることができ、さらに、多層構造とした場
合であっても保護層全体の厚さが従来構造の保護層と等
しい場合には熱エネルギー作用部からインクに対して伝
達される熱の伝達効率を従来例と同様に維持することが
でき、信頼性の高いインク飛翔記録装置を得ることがで
きる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１及び請求項２記載の発明における保護
層を拡大して示した縦断正面図である。

【図２】従来構造の保護層を拡大して示した縦断正面図
である。

【図３】請求項１記載の発明の一実施例を示す分解斜視
図である。

【図４】その一部を拡大して示す平面図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図６】ヒータ部付近を拡大して示す縦断正面図であ
る。

【図７】インクの飛翔原理を順に示す概略断面図であ
る。

【図８】請求項２記載の発明の一実施例におけるインク
の飛翔原理を順に示す概略断面図である。

【図９】請求項２記載の発明の一実施例を示す斜視図で
ある。

【図１０】その分解斜視図である。

【図１１】その一部を裏面側から見た斜視図である。

【図１２】ヒータ部付近を拡大して示す縦断正面図であ
る。

【図１３】発熱抵抗体層を用いる気泡発生手段の一般的
構造を説明するための詳細図である。

【符号の説明】

１インク供給手段７インク液面保持手段８エネルギー作用部１１信号入力手段１６保護層２０インク２１気泡２６オリフィス２７流路３１エネルギー作用部３２インク３３気泡３７保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−201868（ＪＰ，Ａ) 特開平２−515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/05 B41J 2/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インク供給手段と、このインク供給手段
により供給されたインクを保持するインク液面保持手段
と、インク液面内に配設されてインク中に瞬間的に成長
する気泡を生じさせるエネルギー作用部と、このエネル
ギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入
力手段とを有するインク飛翔記録装置において、前記エ
ネルギー作用部の前記インクに対向する面を覆うととも
に二種類以上の異なる物質を薄膜状態で交互に複数層積
層した保護層を設けたことを特徴とするインク飛翔記録
装置。
【請求項２】導入されるインクを収容するとともにこ
のインクに熱によって気泡を発生させ、この気泡の体積
増加に伴う作用力を発生させるエネルギー作用部を付設
した流路と、この流路に連通するとともに前記インクを
前記作用力によって液滴として吐出飛翔させるためのオ
リフィスと、前記流路に連通してこの流路に前記インク
を導入する手段とを有するインク飛翔記録装置におい
て、前記エネルギー作用部の前記インクに対向する面を
覆うとともに二種類以上の異なる物質を薄膜状態で交互
に複数層積層した保護層を設けたことを特徴とするイン
ク飛翔記録装置。