JPH02162051A - Liquid jet recorder - Google Patents

Liquid jet recorder

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Publication number
JPH02162051A
JPH02162051A JP31720388A JP31720388A JPH02162051A JP H02162051 A JPH02162051 A JP H02162051A JP 31720388 A JP31720388 A JP 31720388A JP 31720388 A JP31720388 A JP 31720388A JP H02162051 A JPH02162051 A JP H02162051A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording
liquid
layer
recording liquid
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP31720388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoaki Nakano
智昭 中野
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
Takashi Kimura
隆 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP31720388A priority Critical patent/JPH02162051A/en
Publication of JPH02162051A publication Critical patent/JPH02162051A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the corrosion of an exothermic layer, which is caused by recording liquid, and to enhance the durability of a recording head by laminating noble metal coating on the recording liquid contact surface of a thermal energy acting part. CONSTITUTION:An Si substrate 101 is spattered with SiO2 as a lower layer 102 of a 5-mum thickness, with TaSiO2 of 400Angstrom as an exothermic resistant layer 103, and with Al of 5,000-Angstrom thickness as an electrode 104 of a desired shape, in order from the bottom. SiO2 is spattered in a 5,000-Angstrom thickness as a 1st protective layer 105, and moreover an Au layer 106 is spattered in a 2,000-Angstrom thickness. Polyimide resin is patterned as a 2nd protective layer 107 on the surface except the heat acting surface 108 to form a heater board. A photosensitive dry film 33mum in thickness is laminated on the heater board, a desired pattern mask is exposed and developed to form the walls of an ink chamber and channel. Thus, noble metal is laminated on the thermal energy acting part to enhance the durability of the recording head.

Description

【発明の詳細な説明】 挾帆分互 本発明は、液体噴射記録装置に関し、より詳細には、バ
ブルジェットプリンターの記録ヘッドに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid jet recording device, and more particularly to a recording head for a bubble jet printer.

死末援揉 ノンインパクト記録法は、v!、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。
The non-impact recording method for assisting in death is v! , in that the noise generated during recording is extremely small to the extent that it can be ignored.
It has been attracting a lot of attention recently. Among these, the so-called inkjet recording method, which enables high-speed recording and can record on so-called plain paper without the need for special fixing processing, is an extremely powerful recording method, and various methods have been used to date. Some have been proposed and improved and commercialized, while others are still being worked on to put them into practical use.

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。
Such an inkjet recording method performs recording by causing droplets of a recording liquid called ink to fly and adhere to a recording member.

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。
There are several types of methods depending on the method of generating recording liquid droplets and the control method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplets.

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(Tale type方式
)であって、記録液体の小滴の発生を静電吸収的に行い
、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。
First, the first method is the one (Tale type method) disclosed in, for example, US Pat. Recording is performed by controlling the droplets with an electric field in accordance with a recording signal to selectively attach recording liquid droplets onto a recording member.

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、−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
応じて電気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。
To explain this in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject a negatively charged recording liquid droplet from the nozzle, and the ejected recording liquid droplet is converted into a recording signal. Accordingly, the droplet is caused to fly between x and y deflection electrodes configured to be electrically controllable, and the droplet is selectively deposited on the recording member by changing the intensity of the electric field to perform recording.

第2の方式は、例えば米国特許筒3596.275号明
細書、米国特許第3298030号明細書等に開示され
ている方式(Sweet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、−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。
The second method is a method (Sweet method) disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 3,596.275, U.S. Pat. By generating droplets of recording liquid and flying the generated droplets with a controlled amount of charge between deflection electrodes to which a negative electric field is applied,
It records on a recording member.

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、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記録部材上に付着し得る様に
されている。
Specifically, the orifice (discharge port) of a nozzle, which is a part of the recording head to which the piezo vibrating element is attached.
A charged electrode configured to have a recording signal applied thereto is arranged at a predetermined distance in front of the piezo vibrating element, and an electric signal of a constant frequency is applied to the piezo vibrating element to mechanically vibrate the piezo vibrating element, A small droplet of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, charges are electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. When a droplet of recording liquid with a controlled amount of charge flies between deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, it is deflected according to the amount of charge applied.
Only the droplets carrying the recording signal are allowed to deposit on the recording member.

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。
The third method is, for example, the method disclosed in U.S. Pat. No. 3,416,153 (Hertz method),
In this method, an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charged electrode, and small droplets of recording liquid are generated and atomized using a continuous vibration generation method to perform recording. That is, in this method, the atomization state of droplets is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced.

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。
The fourth method is, for example, the method disclosed in US Pat. No. 3,747,120 (Stemme method), and this method is fundamentally different in principle from the above three methods.

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。
That is, in all three methods, the droplets of recording liquid ejected from the nozzle are electrically controlled while they are in flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively attached to the recording member. In contrast, this Stemme method
Recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from an ejection port in response to a recording signal.

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。
In other words, the Stemme method applies an electrical recording signal to a piezo vibrating element attached to a recording head that has an ejection port for discharging recording liquid, and converts this electrical recording signal into mechanical vibration of the piezo vibrating element. In this method, recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from the ejection opening according to the mechanical vibrations and adhering them to the recording member.

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。
These four conventional methods each have their own advantages, but there are also points that can be solved in the other method.

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。
That is, in the first to third methods, the direct energy for generating droplets of the recording liquid is electrical energy, and the deflection control of the droplets is also electric field control.

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。
Therefore, although the first method is simple in structure, it requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to use a multi-nozzle recording head, making it unsuitable for high-speed recording.

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
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。
The second method allows the recording head to have multiple nozzles and is suitable for high-speed recording, but it has a complicated structure, and the electrical control of recording liquid droplets is sophisticated and difficult, and satellite dots are placed on the recording member. There are problems such as easy occurrence of.

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、記録画像にカブリが
生ずること及び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こと等の諸問題点が存する。
The third method has the advantage of being able to record images with excellent gradation by atomizing recording liquid droplets, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state and fog occurs in the recorded image. In addition, it is difficult to create a multi-nozzle recording head.
There are various problems such as being unsuitable for high-speed recording.

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。丙午ら、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。
The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. In other words, the structure is simple, and since recording is performed by ejecting recording liquid from the ejection opening of the nozzle on-demand, it is possible to reduce the number of small droplets that fly as in the first to third methods. Second, it is not necessary to collect droplets that are not needed to record an image, and unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and the material of the recording liquid is It has great advantages such as a high degree of freedom. On the other hand, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because there are problems in processing the recording head, and it is extremely difficult to miniaturize the piezoelectric vibrating element having the desired resonance number. This method has drawbacks such as that it is not suitable for high-speed recording because the recording liquid droplets are ejected and ejected in flight using the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element.

更には、特開昭48−9622号公報(前記米国特許第
3747120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。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (corresponding to the above-mentioned US Pat. No. 3,747,120) discloses, as a modification,
It is described that thermal energy is used instead of using mechanical vibration energy by means such as the piezo vibration element described above.

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
子の代りの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。
That is, the above-mentioned publication describes a so-called bubble jet liquid jet recording device that uses a heating coil that directly heats liquid as a pressure increasing means instead of a piezo vibrating element to generate steam that causes a pressure increase. There is.

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。
However, in the above publication, the liquid ink in the bag-shaped ink chamber (liquid chamber), which has only one opening through which liquid ink can go in and out, is directly heated and vaporized by energizing the heating coil as a pressure increasing means. However, when discharging liquid continuously and repeatedly, it is not clear how to heat it.
There is no suggestion whatsoever.In addition, the heating coil is located at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber, far from the liquid ink supply path, so the head structure is complicated. In addition, for continuous repeated use at high speeds,
It is not suitable.

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。
Moreover, with the technical content described in the above-mentioned publication, it is not possible to quickly prepare for the next liquid discharge after discharging the liquid using the generated heat, which is important in practice.

このように従来法には、構成上、高速記録化上。In this way, conventional methods have problems in terms of structure and high-speed recording.

記録ヘッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発
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。
The use of multi-nozzle recording heads has advantages and disadvantages in terms of the generation of satellite dots and fogging of recorded images, and there is a restriction that it can only be applied to applications that take advantage of these advantages.

また、特開昭59−194866号公報には、電極上に
、無機絶縁材料の第1の保護層と有機材料からなる第2
の保護層が積層され、熱発生部分上に無機絶縁材料の第
1の保護層と無機材料の第3の上部層がこの順で積層さ
れている記録ヘッドが記載されている。しかし、第3の
上部層を構成する材料として、金属9合金が数多く挙げ
られているが、実用上で最も耐衝撃性に優れているもの
が何であるか明示されていない。また、第3の上部層は
、耐キヤビテーシヨン作用力のみが目的とされており、
記録液に対する耐薬品性の面が考慮されていないなどの
欠点がある。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-194866 discloses that a first protective layer made of an inorganic insulating material and a second protective layer made of an organic material are provided on the electrode.
A recording head is described in which a first protective layer of an inorganic insulating material and a third upper layer of an inorganic material are laminated in this order on the heat generating portion. However, although many metal 9 alloys have been mentioned as materials constituting the third upper layer, it has not been clearly stated which material has the highest practical impact resistance. In addition, the third upper layer is intended only for anti-cavitation force,
There are drawbacks such as the fact that chemical resistance to recording liquids is not taken into account.

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、
記録液滴吐出の際に、熱作用面に発生するキャビテーシ
ョン作用力のショックによる発熱層の劣化と、記録液に
よる発熱J−の腐食を防止することで、記録ヘッドの耐
久性を向上させるようにした液体噴射記録装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。
Purpose The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances.
The durability of the recording head is improved by preventing deterioration of the heating layer due to the shock of the cavitation force generated on the heat-active surface when recording droplets are ejected, and corrosion of the heating layer J- by the recording liquid. The purpose of this invention is to provide a liquid jet recording device that has the following characteristics.

構   成 本発明は、上記目的を達成するために、導入される記録
液体を収容するとともに、熱によって該記録液体に気泡
を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発生
させる熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路に
連絡して前記記録液体を前記作用力によって液滴として
吐出させるためのオリフィスと、前記流路に連絡して前
記流路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室
に記録液体を導入する導入手段よりなる液体噴射記録装
置において、少なくとも前記熱エネルギー作用部上で、
前記記録液接触面に貴金属皮膜を積層することを特徴と
したものである。
Structure In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a thermal energy acting section that accommodates the introduced recording liquid, generates bubbles in the recording liquid by heat, and generates an acting force as the volume of the bubbles increases. an orifice connected to the flow path for ejecting the recording liquid as droplets by the acting force; and an orifice connected to the flow path for introducing the recording liquid into the flow path. In a liquid jet recording device comprising a liquid chamber and an introduction means for introducing recording liquid into the liquid chamber, at least on the thermal energy application part,
It is characterized in that a noble metal film is laminated on the recording liquid contact surface.

最初に、第4図に基づいてバブルジェットによるインク
噴射の原理について説明する。図中、21は蓋基板、2
2は発熱体基板、27は選択(独立)電極、28は共通
電極、29は発熱体、30はインク、31は気泡、32
は飛翔インク滴である。
First, the principle of ink ejection using a bubble jet will be explained based on FIG. In the figure, 21 is a lid substrate, 2
2 is a heating element substrate, 27 is a selective (independent) electrode, 28 is a common electrode, 29 is a heating element, 30 is ink, 31 is a bubble, 32
is a flying ink droplet.

(a)は定常状態であり、オリフィス面でインク30の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。
(a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 30 and the external pressure are in equilibrium on the orifice surface.

(b)はヒータ29が加熱されて、ヒータ29の表面温
度が急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱
され、微小気泡31が点在している状態にある。
In (b), the heater 29 is heated until the surface temperature of the heater 29 rises rapidly and boiling development occurs in the adjacent ink layer, and microbubbles 31 are scattered.

(c)はヒータ29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31が生
長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の
生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、オリフィスよりインク柱が生長し始める
(c) shows a state in which the adjacent ink layer that is rapidly heated on the entire surface of the heater 29 is instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 31 grow. At this time, the pressure inside the nozzle increases by the amount of bubble growth, and the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, causing an ink column to begin to grow from the orifice.

(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク30が押し出さ
れる。この時、ヒータ29には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ29の表面温度は降下しつつある。気泡
31の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。
(d) shows a state in which the bubble has grown to its maximum, and ink 30 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 29, and the surface temperature of the heater 29 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 31 is slightly delayed from the timing of electric pulse application.

(e)は気泡31がインクなど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、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
(e) shows a state in which the bubbles 31 are cooled by ink or the like and begin to contract. At the tip of the ink column, it moves forward while maintaining the extruded speed, and at the rear end, the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle due to the decrease in nozzle internal pressure as the bubbles contract, creating a constriction in the ink column. .

(f)はさらに気泡31が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ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、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜1
0m/secの速度で飛翔している。
In (f), the air bubbles 31 are further contracted, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled even more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the nozzle internal pressure, so the meniscus is largely moving into the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and drops 5 to 1 droplets toward the recording paper.
It is flying at a speed of 0m/sec.

(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。
In (g), the air bubbles have completely disappeared in the process of refilling the orifice with ink by capillary action and returning to the state of (a).

第5図は、バブルジェット記録ヘッドの斜視図、第6図
は、記録ヘッドの分解構成図で(a)は蓋基板、(b)
は発熱体基板を示す図、第7図は、第6図(a)に示し
た蓋基板の裏面図で1図中、23は記録液体流入口、2
4はオリフィス、25は流路、26は液室を形成するた
めの領域である。
FIG. 5 is a perspective view of the bubble jet recording head, and FIG. 6 is an exploded configuration diagram of the recording head, in which (a) is the lid substrate, (b)
7 is a back view of the lid substrate shown in FIG. 6(a). In FIG. 1, 23 is a recording liquid inlet;
4 is an orifice, 25 is a flow path, and 26 is a region for forming a liquid chamber.

第8図は、バブルジェット液体噴射記録ヘッドの部分図
で、(a)は、オリフィス側から見た正面部分図、(b
)は、(a)の−点鎖線X−Xの切断部分図である。
FIG. 8 is a partial view of the bubble jet liquid jet recording head, (a) is a front partial view seen from the orifice side, (b)
) is a partial view taken along the - dotted chain line XX in (a).

第8図に示された記録ヘッド41は、その裏面に電気熱
変換体42が設けられている基板43上に、所定の線密
度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられている溝付板
44を該基板43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45を含む液吐出部
46が形成された構造を有している。
The recording head 41 shown in FIG. 8 has a predetermined number of grooves of a predetermined width and depth at a predetermined linear density on a substrate 43 on which an electrothermal transducer 42 is provided on the back surface. By joining the grooved plate 44 so as to cover the substrate 43,
It has a structure in which a liquid discharge part 46 including an orifice 45 for causing liquid to fly is formed.

液吐出部46は、オリフィス45と電気熱変換体42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よる急激な状態変化を引
き起こすところである熱作用部47とを有する。
The liquid discharge part 46 has a heat acting part 47 where the thermal energy generated by the orifice 45 and the electrothermal converter 42 acts on the liquid to generate bubbles and cause a sudden change in state due to expansion and contraction of the volume. and has.

熱作用部47は、電気熱変換体42の熱発生部48の上
部に位置し、熱発生部48の液体と接触する面としての
熱作用面49をその低面としている。熱発生部48は、
基体43上に設けられた下部層50、該下部層50上に
設けられた発熱抵抗層51.該発熱抵抗層51上に設け
られた上部層52とで構成される。
The heat acting part 47 is located above the heat generating part 48 of the electrothermal converter 42, and has a heat acting surface 49, which is a surface of the heat generating part 48 that comes into contact with the liquid, as its lower surface. The heat generating section 48 is
A lower layer 50 provided on the base body 43, a heating resistance layer 51 provided on the lower layer 50. It is composed of an upper layer 52 provided on the heating resistance layer 51.

発熱抵抗層51には、熱を発生させるために核層51に
通電するための電極53.54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4
8が形成されている。
The heating resistance layer 51 is provided with electrodes 53 and 54 on its surface for supplying electricity to the core layer 51 in order to generate heat, and the heating resistance layer between these electrodes allows the heat generating portion 4
8 is formed.

電極巨3は、各液吐出部の熱発生部に共通の電極であり
、電極54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。
The electrode giant 3 is an electrode common to the heat generating section of each liquid discharging section, and the electrode 54 is a selection electrode for selectively generating heat in the heat generating section of each liquid discharging section. It is provided along the liquid flow path.

上記層52は、発熱抵抗層51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51と液吐出部
46にある液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電極
53.54間が短絡するのを防止するのを防止する発熱
抵抗層51の保護的機能を有している。
The layer 52 isolates the heat generating resistor layer 51 from the liquid in the liquid discharge part 46 in order to chemically and physically protect the heat generating resistor layer 51 from the liquid used, and also provides a connection between the electrodes 53 and 54 through the liquid. It has the protective function of the heating resistance layer 51 to prevent short circuits.

上部層52は、上記の様な機能を有するものであるが、
発熱抵抗層51が耐液性であり、且つ液体を通じて電極
53.54間が電気的に短絡する必要が全くない場合に
は、必ずしも設ける必要はなく、発熱抵抗層51の表面
に直ちに液体が接触する構造の電気熱変換体として設計
しても良い。
The upper layer 52 has the above-mentioned functions, but
If the heat generating resistor layer 51 is liquid resistant and there is no need for an electrical short circuit between the electrodes 53 and 54 through the liquid, it is not necessarily necessary to provide it, and the surface of the heat generating resistor layer 51 may immediately come into contact with the liquid. It may be designed as an electrothermal converter with a structure that

下部層50は、次に熱流量制御機能を有する即ち、液滴
吐出の際には1発熱抵抗層51で発生する熱が基板43
側の方に伝導するよりも、熱作用部47側の方に伝導す
る割合が出来る限り多くなり、液滴吐出後、つまり発熱
抵抗層51への通電がOFFされた後には、熱作用部4
7及び熱発生部48にある熱が速やかに基板43側に放
出されて、熱作用部47にある液体及び発生した気泡が
急冷される為に設けられる。
The lower layer 50 has a heat flow control function, that is, during droplet ejection, the heat generated in the first heat generating resistor layer 51 is transferred to the substrate 43.
The proportion of conduction toward the heat-effecting portion 47 side is increased as much as possible than the conduction toward the side, and after the droplet is ejected, that is, after the electricity to the heat-generating resistor layer 51 is turned off, the heat-effecting portion 4
7 and the heat generating part 48 is quickly released to the substrate 43 side, and the liquid in the heat acting part 47 and the generated bubbles are rapidly cooled.

発熱抵抗体51を構成する材料として、有用なものには
、たとえば、タンタル−3un2の混合物、窒化タンタ
ル、ニクロム、銀−パラジウム合金。
Useful materials for forming the heating resistor 51 include, for example, a tantalum-3un2 mixture, tantalum nitride, nichrome, and a silver-palladium alloy.

シリコン半導体、あるいはハフニウム、ランタン。Silicon semiconductors, hafnium, and lanthanum.

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。
Examples include borides of metals such as zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium.

これらの発熱抵抗体51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、硬化ハフニウムであり、
次いで、硼化ジルコニウム。
Among the materials constituting these heating resistors 51, metal borides are particularly excellent, and among them, hardened hafnium has the best properties.
Next, zirconium boride.

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。
The order is lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

発熱抵抗体51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51の膜厚は。
The heating resistor 51 can be formed using the above-mentioned materials using methods such as electron beam evaporation and sputtering. What is the thickness of the heating resistor 51?

単位時間当りの発熱量が所望通りとなるように、その面
積、材質及び熱作用部分の形状及び大きさ、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1通
常の場合、0.001〜5μm、好適には0.01〜1
μmとされる。
In order to achieve the desired amount of heat generated per unit time, it is determined according to the area, material, shape and size of the heat-acting part, as well as actual power consumption, etc. 1. In the normal case, 0.001-5 μm, preferably 0.01-1
It is assumed to be μm.

電極53.54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、たとえばAQ、Ag、AntPt、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、厚さで設けられる。
As the material constituting the electrodes 53 and 54, many commonly used electrode materials can be effectively used, and specific examples include AQ, Ag, AntPt, Cu, etc. It is provided at a predetermined location with a predetermined size, shape, and thickness using a method such as vapor deposition.

保護層52に要求される特性は、発熱抵抗体51で発生
された熱を記録液体に効果的に伝達することを妨げずに
、記録液体より発熱抵抗体51を保護するということで
ある。保護層52を構成する材料として有用なものには
、たとえば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム、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52の膜厚は1通常は0.01〜10μm、好適には
0.1〜5μm、最適には0.1〜3μmとされるのが
望ましい。
The characteristics required of the protective layer 52 are to protect the heat generating resistor 51 from the recording liquid without preventing the heat generated by the heat generating resistor 51 from being effectively transferred to the recording liquid. Examples of useful materials for forming the protective layer 52 include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and zirconium oxide, which can be prepared using techniques such as electron beam evaporation and sputtering. It can be formed by The thickness of the protective layer 52 is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm, and most preferably 0.1 to 3 μm.

上述のように従来、保護層は発生した熱を効果的に記録
液体に伝達しかつ発熱抵抗層を保護するという役割であ
った。しかし、上記保護層は直接記録液に接触している
ので、この接触面(熱作用面49)において、液滴吐出
のときに発生するキャビテーションの作用力を受ける。
As described above, conventionally, the protective layer has played the role of effectively transmitting the generated heat to the recording liquid and protecting the heat generating resistor layer. However, since the protective layer is in direct contact with the recording liquid, this contact surface (thermal action surface 49) receives the force of cavitation that occurs when the droplets are ejected.

このキャビテーション作用力が繰り返し保護層の表面に
ショックを与えると、保護層にクラック等の欠陥を生じ
、させることになり、保護層の被覆性を低下させ、発熱
部分の寿命を著しく短かくする結果となる。
When this cavitation force repeatedly shocks the surface of the protective layer, it causes defects such as cracks in the protective layer, which reduces the coverage of the protective layer and significantly shortens the life of the heat generating part. becomes.

したがって、記録液に接する面では、このキャビテーシ
ョン作用力からのショックの影響を発熱抵抗層に与えな
いようにする必要がある。
Therefore, it is necessary to prevent the heating resistance layer from being affected by shock from this cavitation force on the surface that comes into contact with the recording liquid.

そこで、本発明は、記録液との接触面に機械的強度を補
強するための貴金属層を設けることによって、上記キャ
ビテーション作用力からの影響を防止しようということ
が特徴である。
Therefore, the present invention is characterized in that it attempts to prevent the influence of the cavitation force by providing a noble metal layer for reinforcing mechanical strength on the contact surface with the recording liquid.

本発明である貴金属とは、化学的には周期表第■族の銅
、銀及び金と第■族の水銀と白金族元素をさすが、銅及
び水銀は耐薬品性(耐インク性)又は皮膜形成の困難性
があるため、ここでは除外し、−殻内総称である金、銀
及び白金族元素に限定して考える。すなわち、Au、A
g、Ru。
In the present invention, the noble metals chemically refer to copper, silver, and gold in group Ⅰ of the periodic table, mercury and platinum group elements in group Ⅰ, but copper and mercury have chemical resistance (ink resistance) or film resistance. Since they are difficult to form, they are excluded here, and the discussion is limited to gold, silver, and platinum group elements, which are generic terms in the shell. That is, Au, A
g, Ru.

Rh、Pd、Os、I r、Ptである。以下、本発明
の実施例に基づいて説明する。
Rh, Pd, Os, Ir, and Pt. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するためのもので、記録ヘッドの熱作用部の構成図
である。図中、101はSi基板、102は下部層、1
03は発熱抵抗層、104は電極、105は第1の保護
層、106はAu層、107は第2の保護層、108は
熱作用面である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a liquid jet recording apparatus according to the present invention, and is a configuration diagram of a heat acting section of a recording head. In the figure, 101 is a Si substrate, 102 is a lower layer, 1
03 is a heating resistance layer, 104 is an electrode, 105 is a first protective layer, 106 is an Au layer, 107 is a second protective layer, and 108 is a heat acting surface.

Si基板101上に下部層102としてSin、を5μ
mの厚さでスパッタリングした後。
5μ of Si is deposited as the lower layer 102 on the Si substrate 101.
After sputtering with a thickness of m.

フォトリソ技術、エツチング技術、スパッタリング技術
等を利用し、発熱抵抗層103としてTa−8iO,を
400人、さらに電極104としてAQを5000人の
厚さで所望の形状とした。
Using photolithography technology, etching technology, sputtering technology, etc., a desired shape was formed using Ta-8iO as the heat generating resistive layer 103 and AQ as the electrode 104 with a thickness of 400 times.

次に、第1の保護層105として、S i O,を50
00人の厚さでスパッタリングし、さらに。
Next, as the first protective layer 105, 50 SiO,
Sputtering with a thickness of 0.00 and more.

Au層106を2000人の厚さでスパッタリングする
Sputter the Au layer 106 to a thickness of 2000 nm.

第2の保護W1107としてポリイミド樹脂を熱作用部
108以外の部分にバターニングし、ヒーターボードを
形成した。ヒーターボード上に厚さ33μmの感光性ド
ライフィルムをラミネートし、所望のパターンマスクに
より、欝光・現像を行ってインク室及び流路の壁を形成
する6次にガラス天板と接着層を介して接合し、これを
スライサーで切断し吐出口を形成した。
As a second protection W1107, a polyimide resin was patterned on a portion other than the heat acting part 108 to form a heater board. A photosensitive dry film with a thickness of 33 μm is laminated on the heater board, and the walls of the ink chamber and flow path are formed by blocking and developing the film using a desired pattern mask. This was then cut using a slicer to form a discharge port.

第1の保護層105は、酸化シリコンに限らず、第8図
に示した従来例の保護層52で用いられていた無機窒化
材料あるいは無機酸化材料を使用することができる。
The first protective layer 105 is not limited to silicon oxide, and may be made of an inorganic nitride material or an inorganic oxidized material used in the conventional protective layer 52 shown in FIG. 8.

第2の保護層107は熱作用面108以外の部分の保護
として用いられ、液浸防止と耐液性の向上を目的として
いる。第2の保護層107を構成する材料としてはポリ
イミド樹脂以外にもシリコン樹脂、フッ素樹脂、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
The second protective layer 107 is used to protect parts other than the heat-active surface 108, and is intended to prevent liquid immersion and improve liquid resistance. In addition to polyimide resin, examples of materials constituting the second protective layer 107 include silicone resin, fluororesin, epoxy resin, and phenol resin.

また、本発明の実施例では第1の保護層105の上部の
熱作用面108にAu層をスパッタリングして成膜した
が、Au層に限らず他の貴金属を成膜しても同様な効果
が得られる。成膜法としてはスパッタリングの他に、メ
ツキ、蒸着など周知の方法で容易にすることができる。
Further, in the embodiment of the present invention, an Au layer was formed by sputtering on the heat-active surface 108 on the upper part of the first protective layer 105, but the same effect can be obtained by forming not only the Au layer but also other noble metals. is obtained. In addition to sputtering, the film can be easily formed by known methods such as plating and vapor deposition.

第9図には、フォトリソ技術を用いて形成したAu層1
06のパターンが右斜線部として示されており、第2の
保護層107は左斜線部として示されている。また、こ
の場合の熱作用面108は、流路方向に対して幅が30
μm、長さが132μmである。
FIG. 9 shows an Au layer 1 formed using photolithography.
The pattern No. 06 is shown as the right hatched area, and the second protective layer 107 is shown as the left hatched area. In addition, the heat acting surface 108 in this case has a width of 30 mm with respect to the flow path direction.
μm, and the length is 132 μm.

なお、Au層106は、熱作用面108のみに限らず、
第2図に示すように、電極104を含む流路上の全てに
積層してもかまわない。
Note that the Au layer 106 is not limited to the heat acting surface 108;
As shown in FIG. 2, it may be laminated all over the flow path including the electrode 104.

また、第3図に示すように、Au層106を熱作用面1
0Bのみだけでなく、その近傍の記録液接触面にも積層
してもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the Au layer 106 is
It may be laminated not only on the 0B but also on the recording liquid contact surface in the vicinity thereof.

第10図及び第11図は、本発明の実施例と比較するた
めに示した従来例で、ある0図中、111はSi基板、
112は下部層、113は発熱抵抗層、114は電極、
115は第1の保護層、116は第2の保護層、117
は樹脂層、118は熱作用面である。第1図との違いは
、熱作用面118における記録液との接触部が第1の保
護層115である点であり、その他の形状及び構成、材
質は全く同じものである。また、斜線部分は、第2の保
護層116を表わしている。
10 and 11 are conventional examples shown for comparison with the embodiment of the present invention, in which 111 is a Si substrate;
112 is a lower layer, 113 is a heating resistance layer, 114 is an electrode,
115 is a first protective layer, 116 is a second protective layer, 117
118 is a resin layer, and 118 is a heat acting surface. The difference from FIG. 1 is that the portion of the heat acting surface 118 that comes into contact with the recording liquid is the first protective layer 115, and the other shapes, configurations, and materials are exactly the same. Further, the shaded area represents the second protective layer 116.

本発明者らは、第1図に示した実施例と第10図に示し
た比較例を実際に製作し、両者の耐久試験を行ったとこ
ろ、安定した液滴吐出、すなわち。
The present inventors actually manufactured the embodiment shown in FIG. 1 and the comparative example shown in FIG. 10, and conducted a durability test on both, and found that droplet ejection was stable.

記録液滴速度が5〜1o111/sでサテライトの無い
状態での吐出が行なわれたのは、従来例では10’回程
度に対し1本発明の実施例では109回であった。この
ように熱エネルギー作用部に貴金属を、積層することで
、飛躍的に記録ヘッドの耐久性を向上させることができ
た。
The number of times in which the recording droplet velocity was 5 to 1o111/s and there were no satellites was ejected was about 10' times in the conventional example, whereas in the embodiment of the present invention it was 109 times. By laminating precious metals in the thermal energy application area in this way, it was possible to dramatically improve the durability of the recording head.

夏−一来 以上の説明から明らかなように、本発明によると、熱エ
ネルギー作用部において、記録液接触面に貴金属が積層
されているので、耐衝撃性に優れ。
As is clear from the above description, according to the present invention, since the noble metal is laminated on the recording liquid contact surface in the thermal energy acting section, it has excellent impact resistance.

キャビテーション作用力による発熱層の劣化を防止でき
、また、化学的に安定な貴金属で保護することによって
、記録液による腐食を防止できるので記録ヘッドの耐久
性を著しく向上させることができる。
Deterioration of the heat generating layer due to cavitation force can be prevented, and by protecting it with a chemically stable noble metal, corrosion by the recording liquid can be prevented, so the durability of the recording head can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するためのもので、記録ヘッドの熱作用部の構成図
、第2図は、本発明の他の実施例を示す図、第3図は、
本発明の他の実施例を示す図、第4図は、記録ヘッドの
バブルジェットインク吐出と気泡発生・消滅の原理図、
第5図は、記録ヘッドの斜視図、第6図は、記録ヘッド
の分解構成図で、(a)は蓋基板、(b)は発熱体基板
を示す図、第7図は、第6図(a)の蓋基板の裏面図、
第8図は、記録ヘッドの部分図で、(a)はヘッドのオ
リフィス側より見た正面部分図、(b)は(、)のX−
X線切断部分図である。第9図は、第1図における本発
明の実施例のAu層のパターンを示す図、第10図及び
第11図は、従来の熱作用部の構成及びパターンを示す
図である。 101・・・Si基板、102・・・下部層、1o3・
・・発熱抵抗層、104・・・電極、105・・・第1
の保護層。 106−AuJm、 107−第2の保護、I#、10
8・・・熱作用面。 第1図 第4図 第2図 (C)30本;: (d)  喀=: <e)Cζ:: 第5図 第3図 第 図 第 図 第 図 (Q) Cb)
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a liquid jet recording apparatus according to the present invention, and is a configuration diagram of a heat acting section of a recording head, and FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention. Figure 3 shows
A diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing the principle of bubble jet ink ejection from the recording head and bubble generation/disappearance.
5 is a perspective view of the recording head, FIG. 6 is an exploded configuration diagram of the recording head, where (a) shows the lid substrate, (b) shows the heating element substrate, and FIG. (a) Back view of the lid substrate,
FIG. 8 is a partial view of the recording head, (a) is a front partial view seen from the orifice side of the head, and (b) is an X-
It is a partial X-ray section view. FIG. 9 is a diagram showing the pattern of the Au layer according to the embodiment of the present invention in FIG. 1, and FIGS. 10 and 11 are diagrams showing the structure and pattern of the conventional heat acting section. 101...Si substrate, 102...lower layer, 1o3.
...Heating resistance layer, 104... Electrode, 105... First
protective layer. 106-AuJm, 107-Second Protection, I#, 10
8...Heat action surface. Figure 1 Figure 4 Figure 2 (C) 30 pieces;: (d) 喀=: <e) Cζ:: Figure 5 Figure 3 Figure Figure 2 (Q) Cb)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、導入される記録液体を収容するとともに、熱によっ
て該記録液体に気泡を発生させ、該気泡の体積増加にと
もなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部を付設し
た流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前記作用力
によって液滴として吐出させるためのオリフィスと、前
記流路に連絡して前記流路に前記記録液体を導入するた
めの液室と、該液室に記録液体を導入する導入手段より
なる液体噴射記録装置において、少なくとも前記熱エネ
ルギー作用部上で、前記記録液接触面に貴金属皮膜を積
層することを特徴とする液体噴射記録装置。
1. A flow path that accommodates the recording liquid to be introduced and is provided with a thermal energy acting section that generates bubbles in the recording liquid using heat and generates an acting force as the volume of the bubbles increases; an orifice in communication with which the recording liquid is ejected as a droplet by the acting force; a liquid chamber in communication with the flow path and with which the recording liquid is introduced into the flow path; and a recording liquid in the liquid chamber. What is claimed is: 1. A liquid jet recording apparatus comprising an introducing means for introducing a liquid jet, wherein a noble metal film is laminated on a contact surface of the recording liquid at least on the thermal energy application section.
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