JPH02295748A - Liquid jet recorder - Google Patents

Liquid jet recorder

Info

Publication number
JPH02295748A
JPH02295748A JP11588889A JP11588889A JPH02295748A JP H02295748 A JPH02295748 A JP H02295748A JP 11588889 A JP11588889 A JP 11588889A JP 11588889 A JP11588889 A JP 11588889A JP H02295748 A JPH02295748 A JP H02295748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
recording
heat
electrode
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11588889A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2812986B2 (en
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP1115888A priority Critical patent/JP2812986B2/en
Publication of JPH02295748A publication Critical patent/JPH02295748A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2812986B2 publication Critical patent/JP2812986B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To achieve stabilized repeating delivery performance by surrounding the side of a thermal energy functioning section for thermally producing bubbles of recording liquid which is not jointed to the electrode of thermal resistor, with member having high thermal conductivity. CONSTITUTION:A thermal resistor 51 is formed through electron beam deposition. Al heat sinks are patterned onto the bottom face and the side face of a thermal resistor 2. Selective electrodes 5 are patterned on a substrate 1 as shown of fig. a. Then the heating resistor 2 is patterned, as shown on fig. c, while holding an insulating layer 6 between them. An opening 7 is made at a position of the insulating layer 6 corresponding with the selective electrode 5 and connected with the thermal resistor 2. Furthermore, a common electrode 4 is patterned, as shown on fig. d, so that the common electrode 4 surrounds the sides of the thermal resistor. When a protective layer for the thermal resistor 2 and a resin layer for protecting the electrode are provided, heat is radiated efficiently from the thermal functioning section or the heat producing section upon delivery of liquid drop through an orifice, thus cooling the liquid or the bubbles at the thermal functioning section quickly.

Description

【発明の詳細な説明】 1権分互 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のヘッド部に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid jet recording apparatus, and more particularly to a head section of a bubble jet printer.

従Jl断 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
加えられで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 conventional non-impact recording method has recently attracted attention because the noise generated during recording is so small that it can be ignored. Among them, high-speed recording is possible,
However, the so-called inkjet recording method, which allows recording on plain paper without the need for special fixing treatment, is an extremely powerful recording method, and various methods have been proposed, improved, and commercialized. Some have been developed, and efforts are still being made 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、この記録液
体の小滴の発生法及び発生された記録液小浦の飛翔方向
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。
In this type of inkjet recording method, recording is performed by causing droplets of a recording liquid called ink to fly and adhere to a recording member. There are several types of methods depending on the control method used to control the flying direction of the generated recording liquid beads.

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#I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。
First, the first method is the one (Tele type method) disclosed in, for example, U.S. 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、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
応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ,?!!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。
More specifically, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject uniformly charged recording liquid droplets from the nozzle, and the ejected recording liquid droplets are converted into recording signals. It flies between x and y deflection electrodes that are configured to be electrically controllable according to the ! ! Recording is performed by selectively depositing droplets on a recording member by changing the intensity of the field.

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(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、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。
The second method is a method (Sweet method) disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 3,596,275, U.S. Pat. Recording is performed on a recording member by generating droplets with a controlled amount of charge and flying the generated droplets between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

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、前記ピエゾ壜動素子に一
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満を吐
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、小浦は記録信号に応じ
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wA
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 the 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 placed 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 amount of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, a charge is electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the small ridge is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. A droplet of recording liquid with a controlled amount of charge is deflected by a deflection current wA, which is uniformly applied with a constant electric field.
When the droplets fly between the recording members, they are deflected according to the amount of charge added, so that only the droplets carrying the recording signal can adhere to 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is電極間に電界を掛け、連続振動
発生法によって,記a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 IS electrode, and a continuous vibration generation method is used to generate and atomize small droplets of the liquid described in (a) for 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J
’lHF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, US Pat. No. 3,747,120
This method (Stemme method) is disclosed in 'lHF, and the principle of this method is fundamentally different 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リ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、Stem+++e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ぃるピエゾ振動
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4s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 Stem+++e 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. Instead, recording is performed by ejecting and flying 4s droplets of recording liquid from the ejection port 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がら第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 controlled by electric field.

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《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
ライトドッ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. There are problems such as the tendency to generate dots.

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譜問題点が存する。
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 problems with the score, such as it 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。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。
The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. That is, the configuration is simple, and since recording is performed by ejecting recording liquid from the ejection opening of the nozzle on-demand, the method of ejecting small droplets as in the first to third methods is simple. 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. However, on the other hand, it is difficult to make the recording head multi-nozzle due to problems in the processing of the recording head and the extremely difficult miniaturization of piezoelectric vibrating elements having the desired resonance number. This method has disadvantages such as that it is not suitable for high-speed recording because the recording liquid droplets are ejected into 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 specification of US Pat. No. 3,747,120) includes, 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には、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 enter and exit, is directly heated and vaporized by energizing a heating coil as a means for increasing pressure. However, there is no suggestion as to how to heat the liquid when continuously and repeatedly discharging the liquid. In addition, the heating coil is located at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far from the liquid ink supply path, which not only complicates the structure of the head but also makes it difficult to operate at high speed. It is not suitable for continuous repeated use.

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、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.また、特公昭58−49188号公
報に記載された発明は、熱作用面の温度が立上り開始温
度τiより最高温度τPに至るのに要する時間をτ0、
τPより(τρ−τi)/2まで減衰するのに要する時
間をτ1/2とするとOくτ0≦10μSの時τ0≦τ
1/2≦4τ0、10μsくτ0の時、10μs≦τ1
/2≦4τ0となることを特徴とするものである。
As described above, conventional methods have advantages and disadvantages in terms of structure, high-speed recording, multi-nozzle recording heads, generation of satellite dots, and fogging of recorded images, etc., and there are no applications that take advantage of these advantages. There was a restriction that it could only be applied. Further, the invention described in Japanese Patent Publication No. 58-49188 discloses that the time required for the temperature of the heat acting surface to reach the maximum temperature τP from the rising start temperature τi is τ0,
If the time required to attenuate from τP to (τρ-τi)/2 is τ1/2, then O When τ0≦10μS, τ0≦τ
1/2≦4τ0, when 10μs τ0, 10μs≦τ1
/2≦4τ0.

つまり、熱作用による気泡の発生とその急峻な体積の増
大と減衰に基く急激な状態変化によって記録ヘッドのオ
リフィスより液滴を飛翔的に吐出させて記録する方法に
おいて、繰り返し液滴吐出性を向上させるには、増大し
た気泡体積の減衰速度を向上させる必要があるのだが、
熱作用面の温度波形の減衰カーブを急峻にしていくと、
ある程度までは繰り返し液滴吐出性を向上させることが
できるが、ある程度以上急峻になると,オリフィス付近
に形成させる液体のメニスカスの後退し過ぎが起こって
空気の抱込み現象や、液体の補給不安定現象が生じ,記
録信号に対する応答の忠実性及び確実性の低下を招く。
In other words, in a recording method in which droplets are ejected in a flying manner from the orifice of the recording head through the generation of bubbles due to thermal action and rapid state changes based on the rapid increase in volume and attenuation of the bubbles, the ability to repeatedly eject droplets is improved. In order to achieve this, it is necessary to improve the decay rate of the increased bubble volume.
By making the attenuation curve of the temperature waveform on the heat acting surface steeper,
It is possible to repeatedly improve the droplet ejection performance to a certain extent, but if it becomes steeper than a certain point, the meniscus of the liquid formed near the orifice will recede too much, causing air entrapment and unstable liquid replenishment. This results in a decrease in the fidelity and reliability of the response to the recorded signal.

そこで、上記に示した熱作用面の温度減衰カーブの波形
状態をとれば上記の問題点を生ずることなく繰り返し液
滴吐出性を向上させることができるというものである。
Therefore, by adopting the waveform state of the temperature attenuation curve of the heat acting surface shown above, it is possible to repeatedly improve droplet ejection performance without causing the above-mentioned problems.

また、特開昭55−123478号公報に記載された発
明は、熱エネルギーの作用により記録液を吐出オリフィ
スから吐出させ液漬として飛翔させて記録を行なうもの
で、この記録装置では、高速記録時における特性向上の
ためには、信号印加による立ち上がり時に熱エネルギー
発生手段である発熱抵抗体が発生する熱エネルギーが効
率良く記録液にのみ伝わり,立ち下がり時にはすみやか
に拡敗することが要求される。そこで、熱伝導性のよい
基板上に低熱伝導性の薄膜をコートし、更にその上に熱
エネルギーを発生する層を積Mすることで上記の条件を
満足しようとするものである。
Furthermore, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-123478 performs recording by discharging recording liquid from a discharge orifice by the action of thermal energy and flying it as a liquid drop. In order to improve the characteristics, it is required that the thermal energy generated by the heating resistor, which is the thermal energy generating means, be efficiently transmitted only to the recording liquid when the signal is applied at the rising edge, and that it quickly spread and fail at the falling edge. Therefore, an attempt is made to satisfy the above conditions by coating a thin film with low thermal conductivity on a substrate with good thermal conductivity, and further laminating a layer that generates thermal energy thereon.

また、特公昭58−49188号公報に記載された発明
では、繰り返し液滴吐出性を向上させるために熱作用面
の温度減衰カーブに着目し、その減衰カーブの範囲を示
したものであり、熱エネルギー作用に伴なう液体の状態
変化(すなわち、気泡の体積変化)を利用してオリフィ
スより液滴を吐出、飛翔させる本方式においては、極め
て重要な条件である。しかし、実際に連続して長時間記
録ヘッドを邸動させた場合は、あまりにも範囲が広すぎ
るため、必ずしも繰り返し液滴吐出性能を向上させるの
に効果があるとは思えない。また,単に熱作用面の表面
温度の時間的変化の立上りカーブと立下りカーブとの関
係を述べたものであり、具体的に技術的手段が開示され
たものではない。
In addition, the invention described in Japanese Patent Publication No. 58-49188 focuses on the temperature attenuation curve of the heat acting surface in order to improve the repeatable droplet ejection property, and shows the range of the attenuation curve. This is an extremely important condition in this method, which uses changes in the state of the liquid (ie, changes in the volume of bubbles) caused by the action of energy to eject and fly droplets from an orifice. However, when the recording head is actually operated continuously for a long time, the range is too wide, so it is not necessarily effective in improving the performance of repeatedly ejecting droplets. Furthermore, this merely describes the relationship between the rising curve and falling curve of the temporal change in the surface temperature of the heat acting surface, and does not specifically disclose technical means.

また、特開昭55−123478号公報に記載された発
明では,熱エネルギー発生手段が低熱伝導性の薄膜が形
成された基板上に設けられているため、高速記録時の熱
応答性、連続記録時の吐出安定性、熱エネルギー効率等
が改善され,熱エネルギー発生手段への負荷が軽減され
るので耐久性も向上すると述べられている。しかしなが
ら.長時間高速卵動させる場合には、発熱抵抗体の表面
温度が完全に減衰しきれず、立上り開始温度が睡動時間
とともに上昇してしまう。とくに、高速化(繰り返し駆
動周波数が4KHzより高速)を実呪させるにおいては
、体積増加した気泡の消滅が完全に行なわれず,不必要
な気泡が残存してしまい安定した液滴の吐出が得られな
くなる。また、発熱抵抗体の表面温度が上昇していくの
で、抵抗体の寿命も短かくなってしまう。
In addition, in the invention described in JP-A-55-123478, the thermal energy generating means is provided on a substrate on which a thin film with low thermal conductivity is formed, so that thermal responsiveness during high-speed recording is improved. It is said that the discharge stability, thermal energy efficiency, etc. are improved, and the load on the thermal energy generating means is reduced, resulting in improved durability. however. When the egg is moved at high speed for a long period of time, the surface temperature of the heating resistor cannot be completely attenuated, and the temperature at which the egg starts to rise increases with the sleeping time. In particular, when increasing the speed (repetitive drive frequency is higher than 4 KHz), the bubbles that have increased in volume do not completely disappear, and unnecessary bubbles remain, making it difficult to obtain stable droplet ejection. It disappears. Furthermore, since the surface temperature of the heating resistor increases, the life of the resistor is also shortened.

■一一匁 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
長時間高速駆動させた場合に、安定した繰り返し吐出性
能が得られ、高速駆動時でも高画像品質を得ることにあ
る。また、長時間連続して駆動させても発熱抵抗体の蓄
熱による劣化を防ぎ、ヘッド寿命の向上を図る液体噴射
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。
■11 Momme This invention was made in view of the above-mentioned circumstances,
The objective is to obtain stable repeated ejection performance when driven at high speed for a long period of time, and to obtain high image quality even when driven at high speed. Another object of the present invention is to provide a liquid jet recording device that prevents deterioration of the heat generating resistor due to heat accumulation even when the head is continuously driven for a long time, thereby improving the life of the head.

青−一双 本発明は,上記目的を達成するために、(1)導入され
る記録液体を取容するとともに,該記録液体に熱によっ
て気泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力
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とよりなる液体
噴射記録装置において、発熱抵抗体の電極に接合されて
いない側辺が、高熱伝導性部材で囲まれていること,或
いは,(2)導入される記録液体を収容するとともに,
該記録液体に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
手段とよりなる液体噴射記録装置において、発熱抵抗体
の側辺が電極で囲まれてい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. 最初に、第6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と、(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。
In order to achieve the above object, the present invention (1) accommodates the recording liquid introduced, generates bubbles in the recording liquid by heat, and reduces the acting force caused by the increase in the volume of the bubbles. a flow path provided with a thermal energy action section for generating heat; an orifice connected to the flow path for ejecting the recording liquid as droplets by the action force; In a liquid jet recording device comprising a liquid chamber for introducing the recording liquid and an introduction means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, the side of the heating resistor that is not joined to the electrode is made of a highly thermally conductive member. (2) containing the recording liquid to be introduced and
A channel 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; A liquid jet recording device comprising an orifice for ejecting droplets, a liquid chamber for communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path, and an introduction means for introducing the recording liquid into the liquid chamber. The heating resistor is characterized in that the sides of the heating resistor are surrounded by electrodes. The present invention will be explained below based on examples. First, the principle of ink jetting by a bubble jet will be explained based on FIG. 6. (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象が起きるまで加熱
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 a boiling phenomenon 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ll!I膜を作り,この気泡3
1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、オリフイスよりインク柱が生長し
始める。
In (c), the adjacent ink layer is rapidly heated on the entire surface of the heater 29 and instantly vaporizes. Boiling! Create an I film and fill this bubble 3
1 is in a grown state. At this time, the pressure inside the nozzle is
The bubbles rise as much as they grow, 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.(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リオリフィ
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。
(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) 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, as the bubbles contract, the nozzle internal pressure decreases, causing the ink to flow back from the li-orifice surface into the nozzle, creating a constriction in the ink column. ing.

(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〜l
om/see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 moves 5 to 1 liters toward the recording paper.
It is flying at a speed of om/see.

(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。32は飛翔インク滴である. 第7図は、バブルジェット記録ヘッドの斜視図,第8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9図は、第8図(.)に示
した蓋基板の裏面図である。図中、21は蓋基板、22
は発熱体基板、23は記録液体流入口、24はオリフィ
ス、25は流路、26は液室を形成するための領域、2
7は個別(独立)電極、28は共通電極,29は発熱体
(ヒータ)である。
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). 32 is a flying ink droplet. FIG. 7 is a perspective view of the bubble jet recording head, and FIG. 8 is an exploded configuration diagram of the recording head, in which (a) shows the lid substrate, (b)
) is a diagram showing the heating element substrate, and FIG. 9 is a back view of the lid substrate shown in FIG. 8 (.). In the figure, 21 is a lid substrate, 22
2 is a heating element substrate, 23 is a recording liquid inlet, 24 is an orifice, 25 is a channel, 26 is a region for forming a liquid chamber, 2
7 is an individual (independent) electrode, 28 is a common electrode, and 29 is a heating element (heater).

第10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、オリフイス側から見た正面部分図、(
b)は、(.)の一点鎖線X−Xの切断部分図である。
FIG. 10 is a partial view of the bubble jet liquid jet recording head, in which (a) is a front partial view seen from the orifice side;
b) is a partial view cut along the dashed line XX in (.).

これらの図に示された記録ヘッド41は,その表面に電
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イス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 these figures 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. By bonding 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 ejecting liquid is formed.

液吐出部46は,オリフイス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悪変化を引
き起こすところである熱作用部47とを有する. 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をその底面としている.熱発生部48は、
基体43上に設けられた下部N50.該下部M50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 liquid discharge part 46 is a heat acting part where the thermal energy generated by the orifice 45 and the electrothermal converter 42 acts on the liquid to generate bubbles, causing rapid deterioration in the condition due to expansion and contraction of the volume. 47. 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 bottom surface. The heat generating section 48 is
Lower part N50 provided on the base body 43. It is composed of a heating resistance layer 51 provided on the lower part M50 and 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該WJ51
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
48が形成されている。
The heating resistance layer 51 includes the WJ 51 to generate heat.
Electrodes 53 and 54 for energizing are provided on the surface thereof, and a heat generating portion 48 is formed by a heat generating resistive layer between these electrodes.

電極53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 53 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 flow path.

上部層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発熱抵抗層51の
保護的機能を有している。
The upper 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楕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 oval electrothermal converter.

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、発熱抵抗M51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, when ejecting droplets, the heat generated by the heating resistor M51 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−Sin2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,ジノレコニウム、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。
Useful materials for forming the heating resistor 51 include, for example, tantalum-Sin2 mixture, tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor,
Or hafnium, lanthanum, dinoreconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium. Examples include borides of metals such as chromium and vanadium.

これらの発熱抵抗体51を楕成する材料の中、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、硼化二オブの順となっている。
Among the materials forming the heating resistor 51, metal borides are particularly excellent, and among them, hafnium boride has the best characteristics.
This is followed by zirconium boride, 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、1゛は子ビー
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、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、通常の場合、o.o
ot〜5μm、好適には0.01〜1μmとされる。
The heating resistor 51 can be formed using the above-mentioned materials using techniques such as beam evaporation and sputtering. The film thickness of the heating resistor 51 is determined according to its area, material, shape and size of the heat-acting part, and actual power consumption, etc. so that the amount of heat generated per unit time is as desired. However, in normal cases, o. o
ot to 5 μm, preferably 0.01 to 1 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,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、厚さで設けられる。
As the material constituting the electrodes 53 and 54, many commonly used electrode materials can be effectively used, including AQ, Ag, Au, Pt, 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、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 methods 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.

本発明は、前記目的を達成するために,オリフィス45
から液滴が吐出された後、すなわち、発熱抵抗層51へ
の通電がOFFされた後に熱作用部47及び熱発生部4
8にある熱が効率よく放熱されて、熱作用部47にある
液体及び発生した気泡がすみやかに冷却されなければな
らないことに着目し,熱エネルギー作用面49において
、電極が接合されていない側辺を高熱伝導性部材で囲む
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an orifice 45
After the droplets are ejected from the heating resistor layer 51, that is, after the power to the heat generating resistor layer 51 is turned off, the heat acting section 47 and the heat generating section 4
Focusing on the fact that the heat in the area 8 must be efficiently dissipated and the liquid in the heat effecting part 47 and the bubbles generated must be quickly cooled, in the thermal energy effecting surface 49, the side to which the electrode is not bonded. is characterized by being surrounded by a highly thermally conductive member.

一般に、発熱抵抗体に電極を通して通電が行なわれると
、第6図で説明したように、発熱抵抗体の表面温度が急
上昇し、隣接したインク層が加熱されるので、気泡が生
長する。その後、通電がOFFされると、この気泡が最
大値に達した後は収縮を始める。この時、第8図に示し
たような、発熱抵抗体(ヒータ)29では、電極27及
び28と接合されている方向には、発熱抵抗体表面の放
熱が効率良くなされるが、他の方向へは放熱が電極方向
に比べて効率良くなされていない。このために,気泡の
収縮は第11図(斜線部分は気泡を示す.)のように、
発熱抵抗体表面に均一に収縮するのではなく、電極方向
につぶれた形状となる。
Generally, when electricity is applied through an electrode to a heating resistor, the surface temperature of the heating resistor rises rapidly and the adjacent ink layer is heated, causing bubbles to grow, as explained in FIG. Thereafter, when the electricity is turned off, the bubbles begin to contract after reaching the maximum value. At this time, in the heating resistor (heater) 29 as shown in FIG. 8, heat is efficiently radiated from the surface of the heating resistor in the direction where it is joined to the electrodes 27 and 28, but in other directions. Heat is radiated less efficiently towards the electrode than towards the electrode. For this reason, the contraction of the bubble is as shown in Figure 11 (the shaded area indicates the bubble).
Rather than uniformly contracting on the surface of the heating resistor, the shape is collapsed in the direction of the electrode.

したがって、発熱抵抗体表面は、長時間ヘッドを北動さ
せた場合にクラック等の欠陥が生じ易くなり、ヘッドの
耐久性を著しく低下させてしまう。
Therefore, defects such as cracks are likely to occur on the surface of the heating resistor when the head is moved north for a long period of time, significantly reducing the durability of the head.

本発明は、上記欠点を解決するために、発熱抵抗体の電
極が接合されていない側辺を高熱伝導性部材で囲むこと
によって5高速でヘッドを1駆動した場合でも効率よく
放熱し、しかも発熱抵抗体表面に生長した気泡が均一に
収縮させることができる。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present invention provides efficient heat dissipation even when the head is driven once at 5 high speeds by surrounding the sides of the heating resistor to which the electrodes are not bonded with a highly thermally conductive material. Bubbles grown on the surface of the resistor can be uniformly deflated.

第1図(a)〜(e)は、本発明による液体噴射記録装
置に用いるヒータボードの形成方法を説明するためのも
ので,図中、1は基板、2は発熱抵抗体、3はヒートシ
ンク、4は共通電極、5は選択電極、6は絶縁層である
。発熱抵抗体2の側辺にA2のヒートシンクをパターニ
ングするもので、まず、(a)に示すようにスパッタリ
ングによって表面にS i O,膜が形成された基板1
上に発熱抵抗体2を所望の大きさにパターニングする。
1(a) to (e) are for explaining a method of forming a heater board used in a liquid jet recording apparatus according to the present invention. In the figures, 1 is a substrate, 2 is a heating resistor, and 3 is a heat sink. , 4 is a common electrode, 5 is a selection electrode, and 6 is an insulating layer. A heat sink of A2 is patterned on the side of the heating resistor 2. First, as shown in (a), a substrate 1 with a SiO film formed on the surface by sputtering is prepared.
A heating resistor 2 is patterned on top to a desired size.

次に、(b)のように絶縁層6及び共通電極4、選択電
極5を発熱抵抗体2の側辺を囲むようにパターニングす
る。さらに、(C)のように、AQのヒートシンク3を
発熱抵抗体2及び電極4、5と接触しないようにパター
ニングすればよい。第1図(d)は(Q)のX−X断面
図、(e)は(Q)のY−Y断面図を示す。
Next, as shown in (b), the insulating layer 6, the common electrode 4, and the selection electrode 5 are patterned so as to surround the sides of the heating resistor 2. Furthermore, as shown in (C), the AQ heat sink 3 may be patterned so as not to come into contact with the heating resistor 2 and the electrodes 4 and 5. FIG. 1(d) shows a cross-sectional view taken along line XX of (Q), and FIG. 1(e) shows a cross-sectional view taken along line Y-Y of (Q).

第2図(a)〜(f)及び(g)は,発熱抵抗体2の底
面及び側面にAQのヒートシンクをパターニングするも
のである。まず、(a)のように基板1上にヒートシン
ク3を全面に蒸着する。次に、絶縁層6を(b)のよう
にパターニングし、その上に発熱抵抗体2を所望の大き
さで(c)のようにパターニングする。さらに、電極4
、5をヒートシンク3と接触しないように(d)のごと
くパターニングすればよい。第2図(e)は(d)のX
−X断面図、(f)は(d)のY−Y断面図を示す。こ
の場合、ヒートシンクの熱膨張による密着性の低下を防
止するため、(a)の過程において(g)のようにスリ
ット状にヒートシンクをパターニングしても良い。
2(a) to 2(f) and (g) show that an AQ heat sink is patterned on the bottom and side surfaces of the heating resistor 2. FIG. First, as shown in (a), the heat sink 3 is deposited on the entire surface of the substrate 1. Next, the insulating layer 6 is patterned as shown in (b), and the heating resistor 2 is patterned thereon to a desired size as shown in (c). Furthermore, electrode 4
, 5 may be patterned as shown in (d) so that they do not come into contact with the heat sink 3. Figure 2 (e) is the X in (d)
-X sectional view, (f) shows a YY sectional view of (d). In this case, in order to prevent the adhesion from decreasing due to thermal expansion of the heat sink, the heat sink may be patterned into a slit shape as shown in (g) in the step (a).

尚、第1図、第2図に示した例では、ヒートシンクにA
Qを用いたが、必ずしもAQに限るものではなく、金、
銀、銅、亜鉛、タングステン等の高熱伝導性物質であれ
ば何でも使用可能である。
In addition, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the heat sink is
Although Q was used, it is not necessarily limited to AQ, and gold,
Any highly thermally conductive material such as silver, copper, zinc, tungsten, etc. can be used.

また、絶縁層の厚さは、絶縁性が損なわれなければ薄い
ほど放熱効果が増す. 第3図(a)〜(d)は、発熱抵抗体の側辺を選択電極
で囲む方法を示す.(a)で基板1上に所望の大きさの
発熱抵抗体2をパターニングする。
Furthermore, the thinner the insulating layer is, the better the heat dissipation effect, as long as the insulation properties are not impaired. Figures 3(a) to 3(d) show a method of surrounding the sides of the heating resistor with selective electrodes. In (a), a heating resistor 2 of a desired size is patterned on a substrate 1.

次に(b)で選択電極5を発熱抵抗体2の側辺を囲むよ
うにパターニングし、さらに(c)、(d)で絶縁層6
をはさんで共通電極4をパターニングする.第3図(e
)は(d)のX−X断面図である。
Next, in (b), the selection electrode 5 is patterned to surround the sides of the heating resistor 2, and in (c) and (d), the insulating layer 6 is patterned.
Pattern the common electrode 4 by sandwiching it. Figure 3 (e
) is a sectional view taken along line XX in (d).

第4図は、発熱抵抗体の側辺を共通電極で囲む方法を示
す。基板1上に選択電極5を第4図(.)のようにパタ
ーニングする。次に(b)のような絶縁層6をはさんで
、(.)のように発熱抵抗体2をパターニングする。絶
縁層6の選択電極5と対応するところには開口7が設け
られており、発熱抵抗体2と接続される。さらに(d)
のように共通電極4をバターニングする。
FIG. 4 shows a method of surrounding the sides of the heating resistor with common electrodes. A selection electrode 5 is patterned on the substrate 1 as shown in FIG. 4(.). Next, the heating resistor 2 is patterned as shown in (.) with the insulating layer 6 shown in (b) in between. An opening 7 is provided in the insulating layer 6 at a location corresponding to the selection electrode 5, and is connected to the heating resistor 2. Furthermore (d)
The common electrode 4 is patterned as shown in FIG.

第4図(8)は(d)のX−X断面図である。FIG. 4(8) is a sectional view taken along line XX in FIG. 4(d).

また、第1図から第4図までの発熱抵抗体2及びそれに
付随する共通電極4、選択電極5の形状は,長方形ある
いは円形に限らず必要に応じて自由に変えることができ
る。さらに通常は,発熱抵抗体2を保護するための保護
層や、電極保護のための樹脂層(図示せず)が設けられ
る。
Further, the shapes of the heating resistor 2 and the accompanying common electrode 4 and selection electrode 5 shown in FIGS. 1 to 4 are not limited to rectangular or circular shapes, but can be freely changed as necessary. Furthermore, a protective layer for protecting the heating resistor 2 and a resin layer (not shown) for protecting the electrodes are usually provided.

尚、第1図から第4図の斜線部分は,各工程においてパ
ターニングされた部分を示す。
Note that the shaded portions in FIGS. 1 to 4 indicate the portions patterned in each step.

また、第5図(a)〜(d)に示すように記録ヘッドを
感光性ドライフィルムを用いて以下のように製作するこ
とができる。図中、61は基板、62は発熱抵抗体、6
3は保護膜、64は感光性ドライフィルム、65は天板
,66は接着層、67はインク室である。
Further, as shown in FIGS. 5(a) to 5(d), a recording head can be manufactured using a photosensitive dry film in the following manner. In the figure, 61 is a substrate, 62 is a heating resistor, 6
3 is a protective film, 64 is a photosensitive dry film, 65 is a top plate, 66 is an adhesive layer, and 67 is an ink chamber.

ヒーターボード(基板)61上に感光性ドライフィルム
64をラミネートし、所望の流路及びインク液室が得ら
れるようにパターニングされたマスクを重ね、この上か
ら露光する(第5図a,b)。感光性ドライフィルム6
4は、露光された部分が光重合反応を起こし硬化される
。したがって、露光後に現像を行なうと、露光されなか
った部分は溶解除去され、流路壁64pを形成すること
ができる(第5図C)。尚、ヒーI〜シンクとしてAQ
等を設ける場合.AQは耐薬品性が悪く、とりわけイン
クジェット用インクのように、アルカリ系の溶液に腐食
されやすい欠点があるので、直接インクと接しないよう
に、ドライフィルムをパターニングしてカバーするか、
あるいは電極と同様にしてインクと接する部分にレジン
(・樹脂)層を設けてヒートシンクとインクが接触しな
いようにした方が良い。次に、ガラス天板65と接着N
6Gを介して接合する。このガラス天板65には、イン
ク室67に対応する部分に堀込みがなされ,インク室6
7ヘインクを供給するための供給口の加工がなされてい
る(第5図d)。また、インク室及び流路の壁を形成す
る際は、上記のようにノズル基板側に感光性ドライフィ
ルムをラミネートするのでなく、ガラス天板側にラミネ
ートしてつくることもできる。あるいは、ガラス天板を
直接エッチングすることで所望のインク室及び流略を形
成することができる。
A photosensitive dry film 64 is laminated on a heater board (substrate) 61, a mask patterned to obtain the desired flow path and ink chamber is layered, and light is exposed from above (Fig. 5 a, b). . Photosensitive dry film 6
4, the exposed portion undergoes a photopolymerization reaction and is cured. Therefore, when development is performed after exposure, the unexposed portions are dissolved and removed, forming channel walls 64p (FIG. 5C). In addition, AQ as a sink
When setting up etc. AQ has poor chemical resistance and is easily corroded by alkaline solutions such as inkjet inks, so it must be covered with a dry film pattern to prevent it from coming into direct contact with the ink.
Alternatively, it is better to provide a resin layer on the part that comes into contact with the ink, similar to the electrode, to prevent the heat sink from coming into contact with the ink. Next, glue N to the glass top plate 65.
Join via 6G. This glass top plate 65 is drilled in a portion corresponding to the ink chamber 67, and the ink chamber 67 is
7. A supply port for supplying ink has been machined (Fig. 5d). Further, when forming the walls of the ink chamber and the flow path, instead of laminating the photosensitive dry film on the nozzle substrate side as described above, it can also be formed by laminating it on the glass top plate side. Alternatively, desired ink chambers and channels can be formed by directly etching the glass top plate.

天板に感光性ガラスを用いる場合は、感光性ガラスを所
望のインク室流路のパターンに露光すると、感光部分だ
けでか乳白化される。この乳白ガラスの部分を薄い弗酸
によってエッチングすればよい。尚,天板は、上記ガラ
スに限らずセラミック,樹脂、あるいは金属でもかまわ
ないが、ヒーターボードとの接合のため、天板に接着性
のあるものがf!ltMJされているか又は天板そのも
のに接着性のあるものが望ましい。
When photosensitive glass is used for the top plate, when the photosensitive glass is exposed to light in the pattern of the desired ink chamber flow path, only the exposed areas become opalescent. This opalescent glass portion may be etched with dilute hydrofluoric acid. The top plate is not limited to the glass mentioned above, but may also be made of ceramic, resin, or metal, but in order to connect it to the heater board, the top plate should have adhesive properties. It is preferable to use ltMJ or have adhesive properties on the top plate itself.

本発明者らは、第4図に示すヒータボードを以下のよう
に製作した。まず、Si基板上に下部層としてSi○2
を5μmの厚さでスパンタリンタした後,フォトリソ技
術、エッチング技術、スパッタリング技術を利用し選択
電極として、AQを5000人の厚さで、絶縁層として
SiO2を1,2μmの厚さで順次所望の形状にパター
ニンクした.次に、発熱抵抗体としてTa−SiO2を
400人の厚さで直径40μmの円形となるようにパタ
ーニングした(発熱抵抗体のピッチは62μm).次に
共通電極としてAQを5000八の厚さで所望の形状に
パターニングし、発熱抵抗体の保護層としてSin2を
5000人の厚さで、AQが積層されているところにレ
ジン(樹脂)層をパターニングしてヒーターボードを形
成した。
The present inventors manufactured the heater board shown in FIG. 4 as follows. First, Si○2 was deposited on the Si substrate as a lower layer.
After spuntalinting to a thickness of 5 μm, photolithography, etching, and sputtering techniques were used to sequentially form AQ to a thickness of 5,000 μm as a selective electrode and SiO2 to a thickness of 1.2 μm as an insulating layer into the desired shape. I patterned it on. Next, as a heating resistor, Ta-SiO2 was patterned into a circular shape with a thickness of 400 mm and a diameter of 40 μm (the pitch of the heating resistor was 62 μm). Next, pattern AQ into a desired shape with a thickness of 5,000 mm as a common electrode, and apply a resin layer on the area where AQ is laminated. A heater board was formed by patterning.

次に、第6図で説明したようなプロセスを経て(感光性
ドライフィルム厚は25μm)吐出口を形成した。
Next, an ejection port was formed through the process described in FIG. 6 (the thickness of the photosensitive dry film was 25 μm).

以上のように製作したヘッドを用いて,駆動周波数4 
. 1 K I−{ zで連続味動したところ,安定し
だ液滴の吐出が行なわれたのは、従来10’回程度だっ
たものが,109回程度まで向上させることができた。
Using the head manufactured as described above, a drive frequency of 4
.. When continuously operated at 1K I-{z, the number of stable droplets ejected was improved from about 10' times conventionally to about 109 times.

匁−−一未一 以上の説明から明らかなように、本発明によると以下の
ような効果がある。
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.

(1)請求項1に対応する効果 ■構造が簡単なので,従来のヒーターボード形成技術す
なわちスパッタリング、フォトリソ技術、エッチング技
術等を利用して安価に製作できる。
(1) Effects Corresponding to Claim 1 (1) Since the structure is simple, it can be manufactured at low cost using conventional heater board forming techniques, such as sputtering, photolithography, etching, etc.

■発熱抵抗体の放熱が効率よく行なわれるので、より高
速(例えば4KHzより高速)に馳動することができる
(2) Since the heat dissipation of the heating resistor is performed efficiently, it is possible to operate at a higher speed (for example, higher than 4 KHz).

■発熱抵抗体に対する熱的負荷が軽減されるのでヘッド
の耐久性を向上させることができる。
(2) Since the thermal load on the heating resistor is reduced, the durability of the head can be improved.

■発熱抵抗体表面に生長した気泡が均一に収縮するので
、クラック等の欠陥が生じにくくなり、ヘッドの耐久性
を向上させることができる。
(2) Since the bubbles grown on the surface of the heating resistor contract uniformly, defects such as cracks are less likely to occur, and the durability of the head can be improved.

■構造が積層構造になっているので、スペースをとらず
、ノズルを高密化(例えば16本/mmより高密)した
ときに有利である。
(2) Since the structure is a laminated structure, it does not take up much space and is advantageous when the nozzle density is increased (for example, the density is higher than 16 nozzles/mm).

■発熱抵抗体の形状を自由に変えても、それに応じて作
ることができる。
■You can freely change the shape of the heating resistor and make it accordingly.

(2)請求項2に対応する効果 上記■〜■に加え,電極と同じマスク、同じ材料,同じ
工程でできるので,より安価に製作することができる。
(2) Effects Corresponding to Claim 2 In addition to the above-mentioned items (1) to (2), since it can be made using the same mask, the same material, and the same process as the electrodes, it can be manufactured at a lower cost.

また,電極がヒートシンクを兼ねているので、省スペー
ス化が図られ、ノズルの高密化の際により有効である。
Furthermore, since the electrode also serves as a heat sink, space can be saved, which is more effective when increasing the density of nozzles.

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

第1図(a)〜(e)は、本発明による液体噴射記録装
置に用いるヒータボードの形成方法を説明するための図
、第2図(a)〜(f)及び(g)は、発熱抵抗体の底
面及び側面にヒートシンクをパターニングする場合の図
、第3図(a)〜(8)は、発熱抵抗体の側辺を選択電
極で囲む方法を説明するための図、第4図(a)〜(8
)は,発熱抵抗体の側辺を共通電極で囲む方法を説明す
るための図、第5図は、記録ヘッドの製作工程を説明す
るための図、第6図は,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7図は、記録ヘット
の斜視図、第8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9図は、
記録ヘッドの蓋基板の裏面図、第10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(a)のX−X線切断部分図、第1
1図は、気泡の収縮状態を示す図である。 1・・・栽板、2・・・発熱抵抗体、3・・・ヒートシ
ンク、4・・・共通電極,5・・・選択電極、6・・・
絶縁層。 (e) 第6図 ( d冫 #== 第 図 第 図 ◇ (C) (d) 第 図 第 図
FIGS. 1(a) to (e) are diagrams for explaining a method of forming a heater board used in a liquid jet recording apparatus according to the present invention, and FIGS. Figures 3 (a) to (8) are diagrams for patterning a heat sink on the bottom and side surfaces of a resistor, and Figure 4 ( a) ~ (8
) is a diagram for explaining the method of surrounding the sides of the heating resistor with a common electrode, Figure 5 is a diagram for explaining the manufacturing process of the recording head, and Figure 6 is a diagram for explaining the bubble jet ink discharge of the head. 7 is a perspective view of the recording head, and FIG. 8 is an exploded configuration diagram of the recording head.
) shows the lid substrate, (b) shows the heating element substrate, and FIG.
10 is a partial view of the recording head; (a) is a front partial view as seen from the orifice side of the head; (b) is a section taken along the X-X line of (a). Figure, 1st
FIG. 1 is a diagram showing a state in which bubbles are contracted. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Planting board, 2... Heating resistor, 3... Heat sink, 4... Common electrode, 5... Selection electrode, 6...
Insulating layer. (e) Figure 6 ( d冫#== Figure Figure ◇ (C) (d) Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
体に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とよ
りなる液体噴射記録装置において、発熱抵抗体の電極に
接合されていない側辺が、高熱伝導性部材で囲まれてい
ることを特徴とする液体噴射記録装置。 2、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
体に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とよ
りなる液体噴射記録装置において、発熱抵抗体の側辺が
電極で囲まれていることを特徴とする液体噴射記録装置
[Claims] 1. A flow path that accommodates the recording liquid introduced and is provided with a thermal energy acting section that generates bubbles in the recording liquid by heat and generates an acting force as the volume of the bubbles increases. an orifice that communicates with the flow path and causes the recording liquid to be ejected as droplets by the acting force; and a liquid chamber that communicates with the flow path and introduces the recording liquid into the flow path. A liquid jet recording device comprising an introduction means for introducing recording liquid into the liquid chamber, characterized in that a side of the heating resistor that is not joined to the electrode is surrounded by a highly thermally conductive member. Recording device. 2. A flow channel that accommodates the recording liquid to be introduced and is provided with a thermal energy acting section that generates bubbles in the recording liquid by 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 device comprising an introduction means for introducing a heat generating resistor, characterized in that the sides of a heating resistor are surrounded by electrodes.
JP1115888A 1989-05-09 1989-05-09 Liquid jet recording device Expired - Lifetime JP2812986B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1115888A JP2812986B2 (en) 1989-05-09 1989-05-09 Liquid jet recording device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1115888A JP2812986B2 (en) 1989-05-09 1989-05-09 Liquid jet recording device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02295748A true JPH02295748A (en) 1990-12-06
JP2812986B2 JP2812986B2 (en) 1998-10-22

Family

ID=14673675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1115888A Expired - Lifetime JP2812986B2 (en) 1989-05-09 1989-05-09 Liquid jet recording device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2812986B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002225270A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Kyocera Corp Ink-jet head

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57185173A (en) * 1981-05-11 1982-11-15 Oki Electric Ind Co Ltd Thermal head
JPS62231761A (en) * 1985-11-06 1987-10-12 Canon Inc Liquid jet recording head

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57185173A (en) * 1981-05-11 1982-11-15 Oki Electric Ind Co Ltd Thermal head
JPS62231761A (en) * 1985-11-06 1987-10-12 Canon Inc Liquid jet recording head

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002225270A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Kyocera Corp Ink-jet head

Also Published As

Publication number Publication date
JP2812986B2 (en) 1998-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02295748A (en) Liquid jet recorder
JP2690336B2 (en) Liquid jet recording device
JP3217837B2 (en) Liquid jet recording head
JP2989243B2 (en) Liquid jet recording method and apparatus
JP2914576B2 (en) Liquid jet recording apparatus and recording method
JP2698418B2 (en) Liquid jet recording head
JP2782690B2 (en) Liquid jet recording head
JPH02283453A (en) Liquid jet recorder
JP2957676B2 (en) Liquid jet recording apparatus and method
JP2866133B2 (en) Liquid jet recording apparatus and method
JP3061188B2 (en) Liquid jet recording device
JP2989242B2 (en) Liquid jet recording method and apparatus
JP3120996B2 (en) Liquid jet recording device
JP2790844B2 (en) Liquid jet recording head
JP3290676B2 (en) Liquid jet recording device
JPH02137932A (en) Liquid jet recorder
JPH02153746A (en) Liquid-jet recording apparatus
JPH02162051A (en) Liquid jet recorder
JP3054174B2 (en) Liquid jet recording apparatus and method
JP3046329B2 (en) Liquid jet recording device
JPH02286247A (en) Liquid jet recording device
JPH01238949A (en) Liquid jet recording head
JPH02158344A (en) Liquid jet recording head
JPH01259958A (en) Liquid injection recording head
JPH01210352A (en) Liquid jet recording head

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080807

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080807

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090807

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090807

Year of fee payment: 11