JPH04259559A - 液体噴射記録ヘッド用基体及び液体噴射記録ヘッド - Google Patents
液体噴射記録ヘッド用基体及び液体噴射記録ヘッドInfo
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- JPH04259559A JPH04259559A JP3041283A JP4128391A JPH04259559A JP H04259559 A JPH04259559 A JP H04259559A JP 3041283 A JP3041283 A JP 3041283A JP 4128391 A JP4128391 A JP 4128391A JP H04259559 A JPH04259559 A JP H04259559A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録ヘッド及
び該液体噴射記録ヘッドに用いる基体に関し、特に、本
出願人により出願されている特開昭５４ー５１８３７号
公報で知られているような記録液体に熱エネルギーを作
用させることにより記録液体を沸騰させ、これにより液
滴を噴射（吐出）して記録を行う形態の液体噴射記録ヘ
ッド、及び、通電に応じて前記熱エネルギーを発生する
電気熱変換体を含む基体に関する。
び該液体噴射記録ヘッドに用いる基体に関し、特に、本
出願人により出願されている特開昭５４ー５１８３７号
公報で知られているような記録液体に熱エネルギーを作
用させることにより記録液体を沸騰させ、これにより液
滴を噴射（吐出）して記録を行う形態の液体噴射記録ヘ
ッド、及び、通電に応じて前記熱エネルギーを発生する
電気熱変換体を含む基体に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の液体噴射記録ヘッドないし電気
熱変換体に要求される性能としては、高速駆動時の応答
性が高いこと、記録液体を沸騰させるのに充分な加熱が
可能であることに加え、耐久性が高いことがある。その
ために従来より材料、構成の面で種々の改良がなされて
きた。
熱変換体に要求される性能としては、高速駆動時の応答
性が高いこと、記録液体を沸騰させるのに充分な加熱が
可能であることに加え、耐久性が高いことがある。その
ために従来より材料、構成の面で種々の改良がなされて
きた。
【０００３】例えば、特公昭５９ー３４５０６号公報で
は、応答性及び加熱性能を高めるべく、電気熱変換体を
下部層、発熱抵抗体層及び上部層の三層構成とし、さら
に、各層の厚み及び材料定数の満たすべき条件について
開示している。
は、応答性及び加熱性能を高めるべく、電気熱変換体を
下部層、発熱抵抗体層及び上部層の三層構成とし、さら
に、各層の厚み及び材料定数の満たすべき条件について
開示している。
【０００４】また、特開昭６０ー２３６７５８号公報で
は、耐久性を高めるために、保護層を熱発生部上におい
て薄くする構成を開示している。
は、耐久性を高めるために、保護層を熱発生部上におい
て薄くする構成を開示している。
【０００５】つぎに、液吐出に係る気泡（主気泡もしく
は一次気泡）の発生・消滅の繰返しの際に、熱作用部上
の主気泡が消泡する位置以外にも加熱限界温度より高温
の部分があると、その位置に記録液体の流れ方向に沿う
すじ状の二次的な泡（二次気泡）が残ってしまう現象が
起こる。この二次気泡のキャビテーションは主気泡のそ
れに比して非常に大きいため、その部分の上部保護層を
破壊し、電気熱変換体を破壊に至らしめて耐久性を劣化
させることがあるためである。そこで、特開昭６２ー１
０３１４８号公報に開示された発明では、電気熱変換体
の上部層及び下部層の厚さが均一である場合、熱作用部
の中央部分が高温となることに注目し、電気熱変換体の
下部層と上部層との少なくともいずれか一方の熱作用部
の中央の領域をその他の領域よりその膜厚を薄くするこ
とにより、その部分の放熱性を高め、駆動時（電極への
通電時）には熱作用部がその中央部及び周辺部にわたっ
て均一に温度上昇し、駆動後の主気泡の消泡時には熱作
用部中央部の温度が加熱限界温度以下となるようにして
いる。
は一次気泡）の発生・消滅の繰返しの際に、熱作用部上
の主気泡が消泡する位置以外にも加熱限界温度より高温
の部分があると、その位置に記録液体の流れ方向に沿う
すじ状の二次的な泡（二次気泡）が残ってしまう現象が
起こる。この二次気泡のキャビテーションは主気泡のそ
れに比して非常に大きいため、その部分の上部保護層を
破壊し、電気熱変換体を破壊に至らしめて耐久性を劣化
させることがあるためである。そこで、特開昭６２ー１
０３１４８号公報に開示された発明では、電気熱変換体
の上部層及び下部層の厚さが均一である場合、熱作用部
の中央部分が高温となることに注目し、電気熱変換体の
下部層と上部層との少なくともいずれか一方の熱作用部
の中央の領域をその他の領域よりその膜厚を薄くするこ
とにより、その部分の放熱性を高め、駆動時（電極への
通電時）には熱作用部がその中央部及び周辺部にわたっ
て均一に温度上昇し、駆動後の主気泡の消泡時には熱作
用部中央部の温度が加熱限界温度以下となるようにして
いる。
【０００６】また、特開昭５９ー９５１５５号公報では
、前記キャビテーション損傷を防止すべく、電気熱変換
体（抵抗器）の中心部に導電領域を設け、その部分が発
泡に係わらないように、すなわち、その部分を取巻く部
分で環状気泡が形成されるようになし、消泡時には熱作
用部上に複数の小気泡がランダムに分布するようにして
いる。
、前記キャビテーション損傷を防止すべく、電気熱変換
体（抵抗器）の中心部に導電領域を設け、その部分が発
泡に係わらないように、すなわち、その部分を取巻く部
分で環状気泡が形成されるようになし、消泡時には熱作
用部上に複数の小気泡がランダムに分布するようにして
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吐出エ
ネルギー発生手段に電気熱変換体を有する液体噴射記録
ヘッドにあっては、前記条件に加え、沸騰の再現性が高
いことが要求される。
ネルギー発生手段に電気熱変換体を有する液体噴射記録
ヘッドにあっては、前記条件に加え、沸騰の再現性が高
いことが要求される。
【０００８】本願の発明者によれば、記録液体を繰返し
沸騰させる場合、電気熱変換体に前回与えた駆動信号（
加熱パルス）によって発生した気泡が消滅（消泡）する
際に、その消泡位置において、微視的残留気体が電気熱
変換体における熱発生部の表面にランダムに付着し、そ
れが次のパルス加熱の初期気泡発生時において発泡核と
なるために沸騰の再現性が保証されないということが確
認されている。このように沸騰現象が安定しないと、発
生する気泡の形状や大きさが一定しなくなり、従って、
液滴径や吐出速度にバラツキが生じ、ひいては画像品位
が低下するという問題点が生じうる。
沸騰させる場合、電気熱変換体に前回与えた駆動信号（
加熱パルス）によって発生した気泡が消滅（消泡）する
際に、その消泡位置において、微視的残留気体が電気熱
変換体における熱発生部の表面にランダムに付着し、そ
れが次のパルス加熱の初期気泡発生時において発泡核と
なるために沸騰の再現性が保証されないということが確
認されている。このように沸騰現象が安定しないと、発
生する気泡の形状や大きさが一定しなくなり、従って、
液滴径や吐出速度にバラツキが生じ、ひいては画像品位
が低下するという問題点が生じうる。
【０００９】このような問題点を解決し得る可能性をも
った発明として、特開平２ー２５３３７号公報に記載さ
れたものが知られている。それによると、熱作用面の消
泡位置に対応した部分は、他の部分より駆動時の温度が
低く、そのために、記録液体を導入したときに伝達され
る熱流束がその部分において小となり、消泡後にその部
分に微視的残留気体が付着しても、続く駆動時にこれが
発泡核となることはないというものである。また、当該
温度差を適切に選定することにより、高い吐出性能を維
持し、これによる効果とあいまって沸騰の再現性が向上
し、ひいては良好な記録品位が得られるというものであ
る。
った発明として、特開平２ー２５３３７号公報に記載さ
れたものが知られている。それによると、熱作用面の消
泡位置に対応した部分は、他の部分より駆動時の温度が
低く、そのために、記録液体を導入したときに伝達され
る熱流束がその部分において小となり、消泡後にその部
分に微視的残留気体が付着しても、続く駆動時にこれが
発泡核となることはないというものである。また、当該
温度差を適切に選定することにより、高い吐出性能を維
持し、これによる効果とあいまって沸騰の再現性が向上
し、ひいては良好な記録品位が得られるというものであ
る。
【００１０】特開平２ー２５３３７号公報に記載された
発明では、消泡位置において温度を低くするため、例え
ば、蓄熱層の厚さを、表面酸化処理を抑制することによ
って部分的に薄くするようにしている。しかしながら、
具体的には、どのように表面酸化処理を抑制するかにつ
いては言及しておらず、これを実現することは事実上不
可能である。
発明では、消泡位置において温度を低くするため、例え
ば、蓄熱層の厚さを、表面酸化処理を抑制することによ
って部分的に薄くするようにしている。しかしながら、
具体的には、どのように表面酸化処理を抑制するかにつ
いては言及しておらず、これを実現することは事実上不
可能である。
【００１１】一方、別の手段として、均一な厚さのＳｉ
Ｏ２の酸化層、つまり、蓄熱層を形成した後、膜厚が薄
くなるように加工する例を挙げているが、これも具体的
にどのように加工したらよいのかその方法については一
切言及しておらず、実現は非常に困難である。
Ｏ２の酸化層、つまり、蓄熱層を形成した後、膜厚が薄
くなるように加工する例を挙げているが、これも具体的
にどのように加工したらよいのかその方法については一
切言及しておらず、実現は非常に困難である。
【００１２】さらに、別の手段として、蓄熱層が部分的
に形成されておらず、Ｓｉの基板が直接発熱抵抗体層に
接している例を示しているが、これも具体的にどのよう
に製作できるのかその方法については全く言及されてお
らず、実現は困難である。
に形成されておらず、Ｓｉの基板が直接発熱抵抗体層に
接している例を示しているが、これも具体的にどのよう
に製作できるのかその方法については全く言及されてお
らず、実現は困難である。
【００１３】つまり、特開平２ー２５３３７号公報に記
載された発明は、その着眼点はすぐれているものの、具
体的な実現手段についての記載がなく、発明としては未
完成であるといえる。
載された発明は、その着眼点はすぐれているものの、具
体的な実現手段についての記載がなく、発明としては未
完成であるといえる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明では
、支持体と該支持体上に配されるとともに発熱抵抗体層
及び該発熱抵抗体層に電気的に接続された一対の電極を
有して該一対の電極間に熱発生部が形成されている電気
熱変換体とを具備し、前記発熱抵抗体層を流れる電流密
度が場所によって異なり、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏを２５℃以
上９５℃以下とした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
、支持体と該支持体上に配されるとともに発熱抵抗体層
及び該発熱抵抗体層に電気的に接続された一対の電極を
有して該一対の電極間に熱発生部が形成されている電気
熱変換体とを具備し、前記発熱抵抗体層を流れる電流密
度が場所によって異なり、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏを２５℃以
上９５℃以下とした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
【００１５】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン幅を変え
ることにより電流密度が場所によって異なるようにした
。
記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン幅を変え
ることにより電流密度が場所によって異なるようにした
。
【００１６】同様に、請求項３記載の発明では、請求項
１記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン厚さを
変えることにより電流密度が場所によって異なるように
した。
１記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン厚さを
変えることにより電流密度が場所によって異なるように
した。
【００１７】さらに、請求項４記載の発明では、請求項
１記載の発明において、発熱抵抗体層に導電性パターン
を部分的に形成することにより電流密度が場所によって
異なるようにした。
１記載の発明において、発熱抵抗体層に導電性パターン
を部分的に形成することにより電流密度が場所によって
異なるようにした。
【００１８】また、請求項５記載の発明では、支持体と
該支持体上に配されるとともに発熱抵抗体層及び該発熱
抵抗体層に電気的に接続された一対の電極を有して該一
対の電極間に熱発生部が形成されている電気熱変換体と
を具備し、該発熱抵抗体層の上部と下部との少なくとも
いずれか一方に放熱体を形成し、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏが２
５℃以上９５℃以下となるようにした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
該支持体上に配されるとともに発熱抵抗体層及び該発熱
抵抗体層に電気的に接続された一対の電極を有して該一
対の電極間に熱発生部が形成されている電気熱変換体と
を具備し、該発熱抵抗体層の上部と下部との少なくとも
いずれか一方に放熱体を形成し、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏが２
５℃以上９５℃以下となるようにした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
【００１９】請求項６記載の発明では、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
通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、前記流路に連通して該流
路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室に前
記記録液体を導入する導入手段とを有する液体噴射記録
ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作用部は、支持体上
に配された発熱抵抗体層及び該発熱抵抗体層に電気的に
接続された一対の電極を有する電気熱変換体における前
記電極間に形成された熱発生部であり、前記発熱抵抗体
層を流れる電流密度が場所によって異なり、ΔＴ＝ＴＨ
−Ｔｏを２５℃以上９５℃以下とした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
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
通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、前記流路に連通して該流
路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室に前
記記録液体を導入する導入手段とを有する液体噴射記録
ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作用部は、支持体上
に配された発熱抵抗体層及び該発熱抵抗体層に電気的に
接続された一対の電極を有する電気熱変換体における前
記電極間に形成された熱発生部であり、前記発熱抵抗体
層を流れる電流密度が場所によって異なり、ΔＴ＝ＴＨ
−Ｔｏを２５℃以上９５℃以下とした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
【００２０】また、請求項７記載の発明では、請求項６
記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン幅を変え
ることにより電流密度が場所によって異なる熱発生部を
設けた。
記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン幅を変え
ることにより電流密度が場所によって異なる熱発生部を
設けた。
【００２１】同様に、請求項８記載の発明では、請求項
６記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン厚さを
変えることにより電流密度が場所によって異なる熱発生
部を設けた。
６記載の発明において、発熱抵抗体層のパターン厚さを
変えることにより電流密度が場所によって異なる熱発生
部を設けた。
【００２２】さらに、請求項９記載の発明では、請求項
６記載の発明において、発熱抵抗体層に導電性パターン
を部分的に形成することにより電流密度が場所によって
異なる熱発生部を設けた。
６記載の発明において、発熱抵抗体層に導電性パターン
を部分的に形成することにより電流密度が場所によって
異なる熱発生部を設けた。
【００２３】請求項１０記載の発明では、導入される記
録媒体を収容するとともに該記録媒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
連通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、前記流路に連通して該
流路に前記記録媒体を導入するための液室と、該液室に
前記記録液体を導入する導入手段とを有する液体噴射記
録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作用部は、支持体
上に配された発熱抵抗体層及び該発熱抵抗体層に電気的
に接続された一対の電極を有する電気熱変換体における
前記電極間に形成された熱発生部であり、前記発熱抵抗
体層の上部と下部との少なくともいずれか一方に放熱体
を形成し、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏが２５℃以上９５℃以下と
なるようにした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
録媒体を収容するとともに該記録媒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
連通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、前記流路に連通して該
流路に前記記録媒体を導入するための液室と、該液室に
前記記録液体を導入する導入手段とを有する液体噴射記
録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作用部は、支持体
上に配された発熱抵抗体層及び該発熱抵抗体層に電気的
に接続された一対の電極を有する電気熱変換体における
前記電極間に形成された熱発生部であり、前記発熱抵抗
体層の上部と下部との少なくともいずれか一方に放熱体
を形成し、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏが２５℃以上９５℃以下と
なるようにした。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。
【００２４】
請求項１１記載の発明では、請求項６、７、８、９又は
１０記載の発明において、記録液体の流路にそった熱エ
ネルギー作用部の長さを前記流路にそった前記熱エネル
ギー作用部の両側にある領域の流体力学的インピーダン
スの慣性成分Ｚの逆比で比例配分した位置を、気泡が消
滅する位置とした。但し、
１０記載の発明において、記録液体の流路にそった熱エ
ネルギー作用部の長さを前記流路にそった前記熱エネル
ギー作用部の両側にある領域の流体力学的インピーダン
スの慣性成分Ｚの逆比で比例配分した位置を、気泡が消
滅する位置とした。但し、
【００２５】
【数３】
ｘ：着目する流域について流れ方向にとった位置。
ｌ：着目する流域の長さ。
Ｓ（ｘ）：位置ｘにおける流路の断面積。
ρ：記録液体の密度。
【００２６】また、請求項１２記載の発明では、請求項
６、７、８、９又は１０記載の発明において、流域につ
いて記録液体の流れ方向にとった位置ｘにおける流路の
高さをｈ（ｘ）としたとき、熱エネルギー作用部の両側
の容積ｗの逆比で前記エネルギー作用部の長さを比例配
分した位置を気泡が消滅する位置とした。但し、
６、７、８、９又は１０記載の発明において、流域につ
いて記録液体の流れ方向にとった位置ｘにおける流路の
高さをｈ（ｘ）としたとき、熱エネルギー作用部の両側
の容積ｗの逆比で前記エネルギー作用部の長さを比例配
分した位置を気泡が消滅する位置とした。但し、
【００
２７】
２７】
【数４】
【００２８】
【作用】本発明によれば、電気熱変換体の消泡位置に対
応した部分は他の部分より駆動時の温度が低く、そのた
めに記録液体を導入したときに伝達される熱流束がその
部分において小となる。このため、消泡後にその部分に
微視的残留気体が付着していても、続く駆動時にこれら
が発泡核となることはない。
応した部分は他の部分より駆動時の温度が低く、そのた
めに記録液体を導入したときに伝達される熱流束がその
部分において小となる。このため、消泡後にその部分に
微視的残留気体が付着していても、続く駆動時にこれら
が発泡核となることはない。
【００２９】また、消泡位置と他の位置との温度差を適
切に選定して構成することにより、高い吐出性能を維持
し、これによる効果とあいまって、沸騰の再現性が向上
し、ひいては良好な記録品位が得られる。
切に選定して構成することにより、高い吐出性能を維持
し、これによる効果とあいまって、沸騰の再現性が向上
し、ひいては良好な記録品位が得られる。
【００３０】また、それを実現するための構造及びその
製造方法は、成膜，フォトリソ，エッチング等の一連の
ウエハプロセスが利用できるため、容易に製作可能なも
のである。
製造方法は、成膜，フォトリソ，エッチング等の一連の
ウエハプロセスが利用できるため、容易に製作可能なも
のである。
【００３１】
【実施例】本発明の液体噴射記録ヘッド用基体を利用可
能な液体噴射記録ヘッドの第一の実施例を図１乃至図４
に基づいて説明する。まず、図１（ａ）は液体噴射記録
ヘッドの一部を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）はそ
のＸ−Ｘ線断面図である。該液体噴射記録ヘッドは、導
入された記録液体（インク）を収容するとともに、収容
した記録液体に熱によって気泡を発生させ、発生した気
泡の体積増加に伴う作用力を発生させる熱エネルギー作
用部を付設した多数の流路１と、該流路１に連通して記
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２と、前記流路１に連通して該流路１に記
録液体を導入するため液室（図示せず）と、該液室に記
録液体を導入する導入手段（図示せず）とを有している
。
能な液体噴射記録ヘッドの第一の実施例を図１乃至図４
に基づいて説明する。まず、図１（ａ）は液体噴射記録
ヘッドの一部を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）はそ
のＸ−Ｘ線断面図である。該液体噴射記録ヘッドは、導
入された記録液体（インク）を収容するとともに、収容
した記録液体に熱によって気泡を発生させ、発生した気
泡の体積増加に伴う作用力を発生させる熱エネルギー作
用部を付設した多数の流路１と、該流路１に連通して記
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２と、前記流路１に連通して該流路１に記
録液体を導入するため液室（図示せず）と、該液室に記
録液体を導入する導入手段（図示せず）とを有している
。
【００３２】つぎに、前記流路１は、支持体である基板
３に溝４が形成された溝蓋板５を接着層６を介して接着
することにより形成されており、前記基板３上には、発
熱抵抗体層７、及び、通電のための電極として共通電極
８と選択電極９を有する電気熱変換体１０が配されてい
る。そして、前記電気熱変換体１０における前記電極８
，９の間の部分が、前記熱エネルギー作用部である熱発
生部１１とされている。
３に溝４が形成された溝蓋板５を接着層６を介して接着
することにより形成されており、前記基板３上には、発
熱抵抗体層７、及び、通電のための電極として共通電極
８と選択電極９を有する電気熱変換体１０が配されてい
る。そして、前記電気熱変換体１０における前記電極８
，９の間の部分が、前記熱エネルギー作用部である熱発
生部１１とされている。
【００３３】このような構成において、流路１内に記録
液体を導入し、電極８，９へ通電すると、電極８，９間
の発熱抵抗体層７が加熱されるとともに熱発生部１１か
ら発熱され、熱発生部１１上の記録液体に急激な状態変
化によって気泡が生じ、その体積増加に対応した量の液
滴がオリフィス２から吐出され、吐出された液滴が被記
録体上に付着することにより記録が行われる。
液体を導入し、電極８，９へ通電すると、電極８，９間
の発熱抵抗体層７が加熱されるとともに熱発生部１１か
ら発熱され、熱発生部１１上の記録液体に急激な状態変
化によって気泡が生じ、その体積増加に対応した量の液
滴がオリフィス２から吐出され、吐出された液滴が被記
録体上に付着することにより記録が行われる。
【００３４】なお、本実施例に係る発熱抵抗体層７は、
後述のように、熱発生部１１の表面における気泡が消滅
する位置（消泡位置）に対応する領域の温度が、他の領
域より低くなり、かつ、良好な吐出状態が維持できるよ
うにするために、消泡位置に対応する領域の電流密度が
小さくなるようにしたり、あるいは、当該領域に対応す
る位置に放熱体を形成している。
後述のように、熱発生部１１の表面における気泡が消滅
する位置（消泡位置）に対応する領域の温度が、他の領
域より低くなり、かつ、良好な吐出状態が維持できるよ
うにするために、消泡位置に対応する領域の電流密度が
小さくなるようにしたり、あるいは、当該領域に対応す
る位置に放熱体を形成している。
【００３５】ここで、まず、消泡位置について考察する
。消泡位置は、流路１の形状、熱発生部１１の配設位置
、温度、その他の環境条件などにより定まり、気泡周辺
の流域における液体力学的インピーダンスの慣性成分Ｚ
の影響を受け、そのＺの逆比で熱発生部１１の長さを比
例配分した位置付近で消泡することを本願の発明者は確
認した。
。消泡位置は、流路１の形状、熱発生部１１の配設位置
、温度、その他の環境条件などにより定まり、気泡周辺
の流域における液体力学的インピーダンスの慣性成分Ｚ
の影響を受け、そのＺの逆比で熱発生部１１の長さを比
例配分した位置付近で消泡することを本願の発明者は確
認した。
【００３６】なお、着目する流域について、流れの方向
にとった位置をｘ、流域の位置ｘにおける流路１の断面
積をＳ（ｘ）、流域の長さをｌ、記録液体の密度をρと
すると、流域のインピーダンスの慣性成分Ｚは、次の数
５式によって求められる。
にとった位置をｘ、流域の位置ｘにおける流路１の断面
積をＳ（ｘ）、流域の長さをｌ、記録液体の密度をρと
すると、流域のインピーダンスの慣性成分Ｚは、次の数
５式によって求められる。
【００３７】
【数５】
【００３８】例えば、図１に示すように、発熱抵抗体層
７に対して、記録液体の供給方向と吐出方向とが一致す
る形態のものにあっては、図２に示すように、断面積Ｓ
（ｘ）＝Ｓ＝一定とすると、熱発生部１１の両側の流域
のインピーダンスの慣性成分Ｚ１，Ｚ２は次の数６式に
示すようになる。
７に対して、記録液体の供給方向と吐出方向とが一致す
る形態のものにあっては、図２に示すように、断面積Ｓ
（ｘ）＝Ｓ＝一定とすると、熱発生部１１の両側の流域
のインピーダンスの慣性成分Ｚ１，Ｚ２は次の数６式に
示すようになる。
【００３９】
【数６】Ｚ１＝ρｌ１／Ｓ， Ｚ２＝ρｌ２／Ｓ
【０
０４０】そして、Ｃ１：Ｃ２≒Ｚ２：Ｚ１＝ｌ２：ｌ１
となる位置（ａ点）付近で消泡することになる。
０４０】そして、Ｃ１：Ｃ２≒Ｚ２：Ｚ１＝ｌ２：ｌ１
となる位置（ａ点）付近で消泡することになる。
【００４１】そこで、この位置を含む部位で上部の記録
液体に伝わる熱流束が小となるように当該領域の諸条件
を定めればよい。
液体に伝わる熱流束が小となるように当該領域の諸条件
を定めればよい。
【００４２】以上が一般的な関係であるが、簡易的には
、位置ｘにおけるノズル天井の高さをｈ（ｘ）としたと
き、熱発生部１１の両側の容積ｗ１，ｗ２を次の数７式
により求め、
、位置ｘにおけるノズル天井の高さをｈ（ｘ）としたと
き、熱発生部１１の両側の容積ｗ１，ｗ２を次の数７式
により求め、
【００４３】
【数７】
【００４４】Ｃ１：Ｃ２＝ｗ２：ｗ１なる位置において
気泡が消滅するとしても十分であった。
気泡が消滅するとしても十分であった。
【００４５】つぎに、熱発生部１１の表面における消泡
位置に対応する領域が、それ以外の領域と何程の温度差
を有している場合に、吐出性能を良好に維持できるかに
ついて考察する。
位置に対応する領域が、それ以外の領域と何程の温度差
を有している場合に、吐出性能を良好に維持できるかに
ついて考察する。
【００４６】図３は、熱発生部１１の表面温度のピーク
値ＴＨと、発熱抵抗体層７を流れる電流密度を小さくし
た領域に対応した熱発生部１１の表面温度のピーク値Ｔ
ｏとの差ΔＴ（＝ＴＨ−Ｔｏ）について、液滴吐出速度
の平均値Ｖ、及び、液滴吐出速度の標準偏差ρＶをプロ
ットしたものである。但し、温度差ΔＴは、流路１内に
記録液体を存在させない状態での値である。
値ＴＨと、発熱抵抗体層７を流れる電流密度を小さくし
た領域に対応した熱発生部１１の表面温度のピーク値Ｔ
ｏとの差ΔＴ（＝ＴＨ−Ｔｏ）について、液滴吐出速度
の平均値Ｖ、及び、液滴吐出速度の標準偏差ρＶをプロ
ットしたものである。但し、温度差ΔＴは、流路１内に
記録液体を存在させない状態での値である。
【００４７】図３より明らかなように、温度差ΔＴが２
５℃以上であれば、ρＶがほぼ一定となって吐出速度の
バラツキが安定するが、９５℃を超えると平均速度Ｖが
低下することが確認された。これにより、温度差ΔＴは
２５℃以上９５℃以下が好ましいことがわかる。
５℃以上であれば、ρＶがほぼ一定となって吐出速度の
バラツキが安定するが、９５℃を超えると平均速度Ｖが
低下することが確認された。これにより、温度差ΔＴは
２５℃以上９５℃以下が好ましいことがわかる。
【００４８】より好ましくは、記録液体の吐出速度の標
準偏差ρＶについてはある程度無視し得る場合、すなわ
ち、記録液体の吐出速度の平均値Ｖを主として考慮した
場合にはΔＴは２５℃以上６０℃以下であり、一方、記
録液体の吐出速度をある程度無視し得る場合、すなわち
、標準偏差ρＶを主として考慮した場合にはΔＴは３０
℃以上９５℃以下であった。従って、最も好ましいΔＴ
は、３０℃以上６０℃以下であった。さらに、本実施例
においては、消泡位置を含む領域において、発熱抵抗体
層７のパターン幅を適切な大きさに広くして、電流密度
を下げ、発熱量を小さくしている。
準偏差ρＶについてはある程度無視し得る場合、すなわ
ち、記録液体の吐出速度の平均値Ｖを主として考慮した
場合にはΔＴは２５℃以上６０℃以下であり、一方、記
録液体の吐出速度をある程度無視し得る場合、すなわち
、標準偏差ρＶを主として考慮した場合にはΔＴは３０
℃以上９５℃以下であった。従って、最も好ましいΔＴ
は、３０℃以上６０℃以下であった。さらに、本実施例
においては、消泡位置を含む領域において、発熱抵抗体
層７のパターン幅を適切な大きさに広くして、電流密度
を下げ、発熱量を小さくしている。
【００４９】図４は、発熱抵抗体層７における電流密度
を小さくした領域の面積Ｓｏと発熱抵抗体層７の全発熱
部面積ＳＨとの比Ｓｏ／ＳＨについて、Ｖ及びρＶをプ
ロットしたものである。図より明らかなように、Ｓｏ／
ＳＨを１／１０以上１／２以下としたときに、Ｖ及びρ
Ｖの値が安定し、吐出性能が良好となることが確認され
た。
を小さくした領域の面積Ｓｏと発熱抵抗体層７の全発熱
部面積ＳＨとの比Ｓｏ／ＳＨについて、Ｖ及びρＶをプ
ロットしたものである。図より明らかなように、Ｓｏ／
ＳＨを１／１０以上１／２以下としたときに、Ｖ及びρ
Ｖの値が安定し、吐出性能が良好となることが確認され
た。
【００５０】より好ましくは、記録液体の吐出速度の標
準偏差ρＶについてはある程度無視し得る場合、すなわ
ち、記録液体の吐出速度の平均値Ｖを主として考慮した
場合にはＳｏ／ＳＨは１／１０以上１／４以下であり、
一方、記録液体の吐出速度の平均値Ｖをある程度無視し
得る場合、すなわち、標準偏差ρＶを主として考慮した
場合にはＳｏ／ＳＨは１／８以上１／２以下であった。 従って、最も好ましいＳｏ／ＳＨは、１／８以上１／４
以下であった。
準偏差ρＶについてはある程度無視し得る場合、すなわ
ち、記録液体の吐出速度の平均値Ｖを主として考慮した
場合にはＳｏ／ＳＨは１／１０以上１／４以下であり、
一方、記録液体の吐出速度の平均値Ｖをある程度無視し
得る場合、すなわち、標準偏差ρＶを主として考慮した
場合にはＳｏ／ＳＨは１／８以上１／２以下であった。 従って、最も好ましいＳｏ／ＳＨは、１／８以上１／４
以下であった。
【００５１】つぎに、本発明の液体噴射記録ヘッド用基
体の第一の実施例を図５乃至図７に基づいて説明する。 なお、図１乃至図４において説明した部分と同一部分は
同一符号で示し、説明も省略する（以下、同様）。ここ
で、図５（ａ）は記録液体が流れる流路１方向にそった
平面図であり、図５（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である
。まず、基板３は厚さが５００μｍのＳｉにより形成さ
れたものであり、この基板３上には、蓄熱層１２と発熱
抵抗体層７と一対の電極８，９と三層の保護層１３，１
４，１５とからなる電気熱変換体１０が配されている。 そして、この電気熱変換体１０における前記電極８，９
の間の部分が熱発生部１１とされている。
体の第一の実施例を図５乃至図７に基づいて説明する。 なお、図１乃至図４において説明した部分と同一部分は
同一符号で示し、説明も省略する（以下、同様）。ここ
で、図５（ａ）は記録液体が流れる流路１方向にそった
平面図であり、図５（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である
。まず、基板３は厚さが５００μｍのＳｉにより形成さ
れたものであり、この基板３上には、蓄熱層１２と発熱
抵抗体層７と一対の電極８，９と三層の保護層１３，１
４，１５とからなる電気熱変換体１０が配されている。 そして、この電気熱変換体１０における前記電極８，９
の間の部分が熱発生部１１とされている。
【００５２】前記蓄熱層１２は厚さが１．６μｍの熱酸
化によって形成したＳｉＯ２の層であり、前記発熱抵抗
体層７はＨｆＢ２からなるとともにスパッタリングによ
って厚さが０．１５μｍに形成されている。また、前記
発熱抵抗体層７は、前記熱発生部１１に対応する発熱部
幅が２６μｍ、発熱部長さが１６０μｍ、であり、さら
に、熱発生部１１上の消泡位置を含む特定領域（数６式
においてｌ１≒ｌ２とすれば、電極８，９間の電流の通
り道の半ば付近）１６での発熱量を小さくするためにこ
の特定領域１６の幅が他の部分より広げられて電流密度
が小さくされている。前記電極８，９はＡｌをＥＢ蒸着
法で０．８μｍの厚さに形成したものであり、前記第一
の保護層１３はスパッタリングによって形成した厚さ１
．２μｍのＳｉＯ２の層であり、前記第二の保護層１４
はスパッタリングによって形成した厚さ０．１２μｍの
Ｔａ２Ｏ５の層であり、前記第三の保護層１５はスパッ
タリングによって形成した厚さ０．４μｍのＴａの層で
ある。
化によって形成したＳｉＯ２の層であり、前記発熱抵抗
体層７はＨｆＢ２からなるとともにスパッタリングによ
って厚さが０．１５μｍに形成されている。また、前記
発熱抵抗体層７は、前記熱発生部１１に対応する発熱部
幅が２６μｍ、発熱部長さが１６０μｍ、であり、さら
に、熱発生部１１上の消泡位置を含む特定領域（数６式
においてｌ１≒ｌ２とすれば、電極８，９間の電流の通
り道の半ば付近）１６での発熱量を小さくするためにこ
の特定領域１６の幅が他の部分より広げられて電流密度
が小さくされている。前記電極８，９はＡｌをＥＢ蒸着
法で０．８μｍの厚さに形成したものであり、前記第一
の保護層１３はスパッタリングによって形成した厚さ１
．２μｍのＳｉＯ２の層であり、前記第二の保護層１４
はスパッタリングによって形成した厚さ０．１２μｍの
Ｔａ２Ｏ５の層であり、前記第三の保護層１５はスパッ
タリングによって形成した厚さ０．４μｍのＴａの層で
ある。
【００５３】本実施例において、特定領域１６の幅Ｗと
、流路１へ記録液体を導入せずに通電を行ったときの温
度差ΔＴとの間の関係として、表１の結果が得られた。 なお、この時の温度は、放射温度計で測定したものであ
り、また、特定領域１６の流路１方向にそった長さＬは
３０μｍに設定した。
、流路１へ記録液体を導入せずに通電を行ったときの温
度差ΔＴとの間の関係として、表１の結果が得られた。 なお、この時の温度は、放射温度計で測定したものであ
り、また、特定領域１６の流路１方向にそった長さＬは
３０μｍに設定した。
【００５４】
【表１】
【００５５】従って、特定領域１６の幅Ｗを、３０μｍ
以上４０μｍ以下とすることが適当であることが明らか
となった。
以上４０μｍ以下とすることが適当であることが明らか
となった。
【００５６】また、特定領域１６の幅Ｗを３４μｍ、特
定領域１６の長さＬを３０μｍに設定した場合、Ｓｏ＝
３４×３０（μｍ）２、ＳＨ＝２６×１６０（μｍ２）
であり、Ｓｏ／ＳＨ≒０．２４５となり、図４において
説明した条件も満たしている。
定領域１６の長さＬを３０μｍに設定した場合、Ｓｏ＝
３４×３０（μｍ）２、ＳＨ＝２６×１６０（μｍ２）
であり、Ｓｏ／ＳＨ≒０．２４５となり、図４において
説明した条件も満たしている。
【００５７】なお、発熱抵抗体層７及び電極８，９のパ
ターンは、エッチングにより形成した。また、図５から
明らかなように、電極８，９と発熱抵抗体層７との接続
部において角に丸みをつけ、電極集中に伴う耐久正の低
下や局所的な発泡が生じない構成としてある。
ターンは、エッチングにより形成した。また、図５から
明らかなように、電極８，９と発熱抵抗体層７との接続
部において角に丸みをつけ、電極集中に伴う耐久正の低
下や局所的な発泡が生じない構成としてある。
【００５８】このような構成において、電極８，９間に
電圧を印加すると、電流が流れた電極８，９間の発熱抵
抗体層７（熱発生部１１に対応する部分）から発熱が起
こる。このとき、特定領域１６では電流密度が他の領域
より小さくなり、この特定領域１６からの単位面積あた
りの発熱量は他の領域に比べて少なくなる。
電圧を印加すると、電流が流れた電極８，９間の発熱抵
抗体層７（熱発生部１１に対応する部分）から発熱が起
こる。このとき、特定領域１６では電流密度が他の領域
より小さくなり、この特定領域１６からの単位面積あた
りの発熱量は他の領域に比べて少なくなる。
【００５９】本実施例に係る基体を用いて実際に気泡１
７を発生させてみたところ、図６に示すように、特定領
域１６に対応した熱発生部１１の表面において気泡１７
が消滅することが観察された。さらに、この気泡１７が
消滅した部分は、熱発生部１１の他の部分に比べて温度
が低いため、消泡後において微視的残留気体が付着して
いるとしても、続く電圧印加時においてそこからランダ
ムな核沸騰が起きて気泡発泡を乱すということはなく、
他の部分から極めて再現性の高い膜沸騰が起きていた。 この場合、発生した気泡の形状、大きさは毎回一定であ
った。なお、気泡の観察時には記録液体に代えてインク
から染料成分を除いたビークルを使用した。そして、こ
の基体を図１のように液体噴射記録ヘッドに用いて記録
液体を使用した記録を行ったところ、特定領域１６の幅
Ｗと面積比の適切な選択による効果とあいまって、液滴
径、吐出速度も均一となり、良好な画像が得られた。
７を発生させてみたところ、図６に示すように、特定領
域１６に対応した熱発生部１１の表面において気泡１７
が消滅することが観察された。さらに、この気泡１７が
消滅した部分は、熱発生部１１の他の部分に比べて温度
が低いため、消泡後において微視的残留気体が付着して
いるとしても、続く電圧印加時においてそこからランダ
ムな核沸騰が起きて気泡発泡を乱すということはなく、
他の部分から極めて再現性の高い膜沸騰が起きていた。 この場合、発生した気泡の形状、大きさは毎回一定であ
った。なお、気泡の観察時には記録液体に代えてインク
から染料成分を除いたビークルを使用した。そして、こ
の基体を図１のように液体噴射記録ヘッドに用いて記録
液体を使用した記録を行ったところ、特定領域１６の幅
Ｗと面積比の適切な選択による効果とあいまって、液滴
径、吐出速度も均一となり、良好な画像が得られた。
【００６０】特定領域１６に対応した熱発生部１１の表
面以外の部分での沸騰の再現性が高いのは、微視的残留
気体が付着していないうえに、記録液体が急激に加熱さ
れるために記録液体が過熱限界付近に到達し、記録液体
内部の分子運動に基づく自発的核生成現象によって気泡
が形成されるからである。
面以外の部分での沸騰の再現性が高いのは、微視的残留
気体が付着していないうえに、記録液体が急激に加熱さ
れるために記録液体が過熱限界付近に到達し、記録液体
内部の分子運動に基づく自発的核生成現象によって気泡
が形成されるからである。
【００６１】つぎに、図７は発熱抵抗体層の幅を全体に
わたって一様に設定してある従来例における気泡の発生
，消滅状態を示したものである。このような従来例にお
いては、気泡１７が消滅した場所からランダムな核沸騰
が起こり、気泡発生の再現性が低下している。
わたって一様に設定してある従来例における気泡の発生
，消滅状態を示したものである。このような従来例にお
いては、気泡１７が消滅した場所からランダムな核沸騰
が起こり、気泡発生の再現性が低下している。
【００６２】すなわち、図７（ａ）の場合には核沸騰の
起こる場所が１個所であって比較的良好な気泡生成が実
現しているが、いつもそのような気泡生成が実現するわ
けではなく、図７（ｂ）或いは図７（ｃ）のように複数
の場所から核沸騰が起こる場合もあり、その場合核沸騰
熱伝達によって熱エネルギーが記録液体中に逃げ、気泡
体積が小さくなってしまう。このような例では、気泡の
形状，大きさが一定でないために、記録ヘッドを構成し
て記録を行ったところ、液滴径や吐出速度にバラツキが
生じ、画像の品位が低下することが観察された。
起こる場所が１個所であって比較的良好な気泡生成が実
現しているが、いつもそのような気泡生成が実現するわ
けではなく、図７（ｂ）或いは図７（ｃ）のように複数
の場所から核沸騰が起こる場合もあり、その場合核沸騰
熱伝達によって熱エネルギーが記録液体中に逃げ、気泡
体積が小さくなってしまう。このような例では、気泡の
形状，大きさが一定でないために、記録ヘッドを構成し
て記録を行ったところ、液滴径や吐出速度にバラツキが
生じ、画像の品位が低下することが観察された。
【００６３】ついで、本発明の液体噴射記録ヘッド用基
体の第二の実施例を図８に基づいて説明する。本実施例
は、発熱抵抗体層７の幅寸法を全体にわたって一定にす
るとともに、発熱抵抗体層７の厚さ寸法を、熱発生部１
１上の消泡位置を含む特定領域１６において厚くし、こ
の特定領域１６を流れる電流の電流密度を小さくしたも
のである。このような発熱抵抗体層７は、成膜，フォト
リソ，エッチングの技術を用いることにより加工される
。本実施例では、発熱抵抗体層７として、Ｔａ２Ｎをス
パッタリングによって０．４μｍの厚さで形成した後、
発熱抵抗体層７の特定領域１６及びその他の部分をフォ
トレジストパターンによってマスキングし、ついで、ド
ライエッチングによってＴａ２Ｎをエッチングして０．
２８μｍの厚さにした。結果として、発熱抵抗体層７は
、特定領域１６の部分のみが０．４μｍの厚さとなり、
他の部分は０．２８μｍの膜厚を有するものとして形成
した。つまり、特定領域１６のみ電流密度が小さくなる
ように形成されている。なお、特定領域１６の長さＬを
３０μｍとした。その他の層構成等は、図５に示した実
施例と同様である。
体の第二の実施例を図８に基づいて説明する。本実施例
は、発熱抵抗体層７の幅寸法を全体にわたって一定にす
るとともに、発熱抵抗体層７の厚さ寸法を、熱発生部１
１上の消泡位置を含む特定領域１６において厚くし、こ
の特定領域１６を流れる電流の電流密度を小さくしたも
のである。このような発熱抵抗体層７は、成膜，フォト
リソ，エッチングの技術を用いることにより加工される
。本実施例では、発熱抵抗体層７として、Ｔａ２Ｎをス
パッタリングによって０．４μｍの厚さで形成した後、
発熱抵抗体層７の特定領域１６及びその他の部分をフォ
トレジストパターンによってマスキングし、ついで、ド
ライエッチングによってＴａ２Ｎをエッチングして０．
２８μｍの厚さにした。結果として、発熱抵抗体層７は
、特定領域１６の部分のみが０．４μｍの厚さとなり、
他の部分は０．２８μｍの膜厚を有するものとして形成
した。つまり、特定領域１６のみ電流密度が小さくなる
ように形成されている。なお、特定領域１６の長さＬを
３０μｍとした。その他の層構成等は、図５に示した実
施例と同様である。
【００６４】その結果、本実施例においても図６に示し
たような気泡が得られ、液滴径、吐出速度も均一となり
、良好な画像が得られた。
たような気泡が得られ、液滴径、吐出速度も均一となり
、良好な画像が得られた。
【００６５】ついで、本発明の液体噴射記録ヘッド用基
体の第三の実施例を図９に基づいて説明する。本実施例
は、発熱抵抗体層７の幅寸法及び厚さ寸法を全体にわた
って一定にするとともに、発熱抵抗体層７の上部であっ
て熱発生部１１上の消泡位置に対応する部分に導電性パ
ターン１８を形成し、発熱抵抗体層７の導電性パターン
１８に対応する領域、すなわち、発熱抵抗体層７におけ
る消泡位置に対応する領域を流れる電流の電流密度を小
さくしたものである。なお、この導電性パターン１８は
、厚さ０．３μｍ，長さ４０μｍ，幅２０μｍのＡｌの
パターンをスパッタリング、フォトリソ、エッチング等
の技術により形成したものである。
体の第三の実施例を図９に基づいて説明する。本実施例
は、発熱抵抗体層７の幅寸法及び厚さ寸法を全体にわた
って一定にするとともに、発熱抵抗体層７の上部であっ
て熱発生部１１上の消泡位置に対応する部分に導電性パ
ターン１８を形成し、発熱抵抗体層７の導電性パターン
１８に対応する領域、すなわち、発熱抵抗体層７におけ
る消泡位置に対応する領域を流れる電流の電流密度を小
さくしたものである。なお、この導電性パターン１８は
、厚さ０．３μｍ，長さ４０μｍ，幅２０μｍのＡｌの
パターンをスパッタリング、フォトリソ、エッチング等
の技術により形成したものである。
【００６６】その結果、本実施例においても図６に示し
たような気泡が得られ、液滴径、吐出速度も均一となり
、良好な画像が得られた。なお、本実施例においては、
導電性パターン１８を発熱抵抗体層７の上部に形成した
ものについて説明したが、この導電性パターン１８を発
熱抵抗体層７の下部に形成しても同様の効果が得られる
。
たような気泡が得られ、液滴径、吐出速度も均一となり
、良好な画像が得られた。なお、本実施例においては、
導電性パターン１８を発熱抵抗体層７の上部に形成した
ものについて説明したが、この導電性パターン１８を発
熱抵抗体層７の下部に形成しても同様の効果が得られる
。
【００６７】ついで、本発明の液体噴射記録ヘッド用基
体の第四の実施例を図１０に基づいて説明する。本実施
例は、発熱抵抗体層７の幅寸法及び厚さ寸法を全体にわ
たって一定にするとともに、発熱抵抗体層７の上部であ
って熱発生部１１上の消泡位置に対応する部分に放熱体
１９を形成したものである。この放熱体１９は、厚さが
０．４μｍのＡｌ層のパターンであり、二つの保護層１
３，１４の間に形成されている。なお、第一の保護層１
３は０．５μｍの厚さのＳｉＯ２をスパッタリングした
ものであり、第二の保護層１４はＴａ２Ｏ５に代えて０
．７μｍの厚さのＳｉＯ２をスパッタリングしたもので
ある。また、放熱体１９における発熱抵抗体層７と交差
する部分の幅寸法が３０μｍに設定されており、この交
差部分の上方に消泡位置が位置している。
体の第四の実施例を図１０に基づいて説明する。本実施
例は、発熱抵抗体層７の幅寸法及び厚さ寸法を全体にわ
たって一定にするとともに、発熱抵抗体層７の上部であ
って熱発生部１１上の消泡位置に対応する部分に放熱体
１９を形成したものである。この放熱体１９は、厚さが
０．４μｍのＡｌ層のパターンであり、二つの保護層１
３，１４の間に形成されている。なお、第一の保護層１
３は０．５μｍの厚さのＳｉＯ２をスパッタリングした
ものであり、第二の保護層１４はＴａ２Ｏ５に代えて０
．７μｍの厚さのＳｉＯ２をスパッタリングしたもので
ある。また、放熱体１９における発熱抵抗体層７と交差
する部分の幅寸法が３０μｍに設定されており、この交
差部分の上方に消泡位置が位置している。
【００６８】その結果、発熱抵抗体層７における消泡位
置に対応する領域からの熱は、高熱伝導率を有する放熱
体１９へ拡散，移動し、消泡位置に対応する領域からの
発熱量が少なくなり、熱発生部１１の表面の消泡位置に
対応する部分の温度が、熱発生部１１の表面の他の部分
に比べて低くなる。このため、図６に示したような気泡
が得られ、液滴径、吐出速度も均一となり、良好な画像
が得られた。なお、本実施例においては、放熱体１９を
発熱抵抗体層７の上部に設けたが、発熱抵抗体層７の下
部に設けても同様の効果が得られる。また、放熱体１９
を発熱抵抗体層７の上部又は下部に直接接触させる状態
に形成し、放熱体１９により放熱効果を得るとともに発
熱抵抗体７における消泡位置に対応する領域の電流密度
を小さくすることにより、この領域からの発熱量を減少
させるようにしてもよい。
置に対応する領域からの熱は、高熱伝導率を有する放熱
体１９へ拡散，移動し、消泡位置に対応する領域からの
発熱量が少なくなり、熱発生部１１の表面の消泡位置に
対応する部分の温度が、熱発生部１１の表面の他の部分
に比べて低くなる。このため、図６に示したような気泡
が得られ、液滴径、吐出速度も均一となり、良好な画像
が得られた。なお、本実施例においては、放熱体１９を
発熱抵抗体層７の上部に設けたが、発熱抵抗体層７の下
部に設けても同様の効果が得られる。また、放熱体１９
を発熱抵抗体層７の上部又は下部に直接接触させる状態
に形成し、放熱体１９により放熱効果を得るとともに発
熱抵抗体７における消泡位置に対応する領域の電流密度
を小さくすることにより、この領域からの発熱量を減少
させるようにしてもよい。
【００６９】以上の液体噴射記録ヘッド用基体の実施例
においては、その基体を図１に示した構成の液体噴射記
録ヘッドにおいて使用するものについて説明したが、本
発明は、沸騰の再現性の高い液体噴射記録ヘッド及びそ
の基体を提供することにあるため、図１の液体噴射記録
ヘッドに限定されるものではない。本発明が好適に適用
される他の液体噴射記録ヘッドの例を、記録液体の飛翔
原理とともに図１１乃至図１５に示す。
においては、その基体を図１に示した構成の液体噴射記
録ヘッドにおいて使用するものについて説明したが、本
発明は、沸騰の再現性の高い液体噴射記録ヘッド及びそ
の基体を提供することにあるため、図１の液体噴射記録
ヘッドに限定されるものではない。本発明が好適に適用
される他の液体噴射記録ヘッドの例を、記録液体の飛翔
原理とともに図１１乃至図１５に示す。
【００７０】まず、本実施例の液体噴射記録ヘッドの構
成要素を図１２乃至図１５により説明する。この液体噴
射記録ヘッドは、記録液体を導入する記録液体導入管（
導入手段）２０に接続された中空の記録液体供給室（液
室）２１を有して台形に形成されたマニホールド２２を
ベース材として構成されている。前記マニホールド２２
の頂部には記録液体供給室２１に連通するスリット２３
が形成された基板（支持体）２４が固定されている。こ
の基板２４上には、前記スリット２３の両側に位置させ
て互い違いに櫛歯状の障壁２５が形成され、障壁２５間
に流路２６が形成されている。これらの流路２６は障壁
２５とは逆に互い違いに櫛歯状となって前記スリット２
３に連通されている。また、前記基板２４上には各流路
２６ごとに最奥部側に位置させて各々熱発生部（熱エネ
ルギー作用部）２７が形成されている。よって、熱発生
部２７の平面的な配列をみると、図１３のようにスリッ
ト２３両側で千鳥状配列となる。また、各流路２６の途
中に位置させて基板２４上には障壁２５と同等の高さの
記録液体抵抗部２８が形成されている。さらに、前記基
板２４の周囲を覆うとともに枠状の保持部材２９により
押え固定される薄膜状導電性リード（信号入力手段）３
０が前記マニホールド２２上に設けられている。
成要素を図１２乃至図１５により説明する。この液体噴
射記録ヘッドは、記録液体を導入する記録液体導入管（
導入手段）２０に接続された中空の記録液体供給室（液
室）２１を有して台形に形成されたマニホールド２２を
ベース材として構成されている。前記マニホールド２２
の頂部には記録液体供給室２１に連通するスリット２３
が形成された基板（支持体）２４が固定されている。こ
の基板２４上には、前記スリット２３の両側に位置させ
て互い違いに櫛歯状の障壁２５が形成され、障壁２５間
に流路２６が形成されている。これらの流路２６は障壁
２５とは逆に互い違いに櫛歯状となって前記スリット２
３に連通されている。また、前記基板２４上には各流路
２６ごとに最奥部側に位置させて各々熱発生部（熱エネ
ルギー作用部）２７が形成されている。よって、熱発生
部２７の平面的な配列をみると、図１３のようにスリッ
ト２３両側で千鳥状配列となる。また、各流路２６の途
中に位置させて基板２４上には障壁２５と同等の高さの
記録液体抵抗部２８が形成されている。さらに、前記基
板２４の周囲を覆うとともに枠状の保持部材２９により
押え固定される薄膜状導電性リード（信号入力手段）３
０が前記マニホールド２２上に設けられている。
【００７１】ここに、前記熱発生部２７付近の構造例を
図１５に示す。この熱発生部２７は、基板２４上に蓄熱
層３１を形成し、その上に発熱抵抗体層３２を一対の電
極３３，３４とともに形成し、さらに、記録液体との直
接的な接触をさけるために表面を保護層３５と電極保護
層３６とにより覆ったものである。各発熱抵抗体層３２
は、前記電極３３，３４を介してワイヤボンディング（
図示せず）により前記薄膜状導線性リード３０に電気的
に接続され、この薄膜状導電性リード３０は画像情報信
号入力手段（図示せず）に接続されている。
図１５に示す。この熱発生部２７は、基板２４上に蓄熱
層３１を形成し、その上に発熱抵抗体層３２を一対の電
極３３，３４とともに形成し、さらに、記録液体との直
接的な接触をさけるために表面を保護層３５と電極保護
層３６とにより覆ったものである。各発熱抵抗体層３２
は、前記電極３３，３４を介してワイヤボンディング（
図示せず）により前記薄膜状導線性リード３０に電気的
に接続され、この薄膜状導電性リード３０は画像情報信
号入力手段（図示せず）に接続されている。
【００７２】ここで、記録液体の飛翔原理の概要につい
て説明する。記録液体導入管２０から記録液体供給室２
１に供給された記録液体（インク）３７は、毛管現象に
より微細なスリット２３を通って障壁２５により囲まれ
た櫛歯状の流路２６全域に満たされることになる。なお
、スリット２３や流路２６の寸法によっては、毛管現象
だけでは記録液体３７を十分に流路２６全域に供給・保
持させることができないが、このような場合には、記録
液体導入管２０の元にある記録液体タンク（図示せず）
と記録ヘッドとの高さを調整することにより、水頭差を
利用すればよい。このように、流路２６全域に記録液体
３７が満たされ、各熱発生部２７も記録液体３７に覆わ
れた状態となるように記録液体液面の高さを調整した定
常状態において、画像情報に応じて各発熱抵抗体層３２
に対して個別に通電を行うと、発熱した発熱抵抗体層３
２上で記録液体３７中に気泡が発生する。そして、この
気泡の推進力により記録液体３７が熱発生部２７の面に
略垂直な方向へ飛翔することになる。
て説明する。記録液体導入管２０から記録液体供給室２
１に供給された記録液体（インク）３７は、毛管現象に
より微細なスリット２３を通って障壁２５により囲まれ
た櫛歯状の流路２６全域に満たされることになる。なお
、スリット２３や流路２６の寸法によっては、毛管現象
だけでは記録液体３７を十分に流路２６全域に供給・保
持させることができないが、このような場合には、記録
液体導入管２０の元にある記録液体タンク（図示せず）
と記録ヘッドとの高さを調整することにより、水頭差を
利用すればよい。このように、流路２６全域に記録液体
３７が満たされ、各熱発生部２７も記録液体３７に覆わ
れた状態となるように記録液体液面の高さを調整した定
常状態において、画像情報に応じて各発熱抵抗体層３２
に対して個別に通電を行うと、発熱した発熱抵抗体層３
２上で記録液体３７中に気泡が発生する。そして、この
気泡の推進力により記録液体３７が熱発生部２７の面に
略垂直な方向へ飛翔することになる。
【００７３】つぎに、記録液体の飛翔原理の詳細につい
て図１１に基づいて説明する。なお、図１１では、熱発
生部２７及びその周辺部を拡大して示すが、簡単のため
、電極等は省略してある。図１１（ａ）は定常状態を示
し、流路２６全域に記録液体３７が満たされ、熱発生部
２７上も記録液体３７により覆われている。熱発生部２
７を加熱させると、熱発生部２７の表面温度が急上昇し
、隣接記録液体層に沸騰現象が起きるまで熱せられ、同
図（ｂ）に示すように微小な気泡３８が点在した状態と
なり、さらに、熱発生部２７の全面で急激に過熱された
隣接記録液体層が瞬時に気化して同図（ｃ）に示すよう
に沸騰膜を作る。このように、気泡３８が成長した状態
において、表面温度は３００〜３５０℃になり、いわゆ
る膜沸騰状態にある。また、熱発生部２７の上部にある
記録液体３７層は、気泡成長の推進力により、図示の如
く、記録液体液面が盛り上がった状態となる。同図（ｄ
）は気泡３８が最大に成長した状態を示し、記録液体液
面から記録液体柱３９がさらに成長した状態となる。こ
のような最大気泡となるまでに要する時間は、ヘッド（
基板２４）構造、印加パルス条件等にもよるが、通常、
パルス印加後５〜３０μｓｅｃ程度要する。最大気泡と
なった時点では、熱発生部２７は既に通電されていない
状態にあり、熱発生部２７の表面温度は降下しつつある
。気泡３８が最大となる時のタイミングは、電気パルス
印加のタイミングから若干遅れたものとなる。同図（ｅ
）は気泡３８が記録液体３７等により冷却され収縮を開
始した状態を示す。記録液体柱３９の先端部では押出さ
れた速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡３８の収縮
に伴って記録液体液面に記録液体３７が逆流することに
より、図示の如く、記録液体柱３９にくびれが生ずる。 気泡３８がさらに収縮すると、同図（ｆ）に示すように
、熱発生部２７面に記録液体３７が接し、熱発生部２７
面がさらに急激に冷却される状態となる。そして、記録
液体柱３９は記録液体液面から切断され、被記録体（図
示せず）の方向へ２〜１０ｍ／ｓの速度で飛翔する。 なお、この時の飛翔速度は、ヘッド（基板２４）構造、
記録液体物性、印加パルス条件等に依存するが、飛翔速
度が比較的遅い場合（２〜３ｍ／ｓ）には記録液体３７
は滴状となって飛翔し、比較的速い場合（７〜１０ｍ／
ｓ）には記録液体３７は細長い柱状となって飛翔する。 この後、同図（ｇ）に示すように同図（ａ）と同様な定
常状態に戻り、流路２６全域に記録液体３７が満たされ
、気泡３８も完全に消滅した状態となる。
て図１１に基づいて説明する。なお、図１１では、熱発
生部２７及びその周辺部を拡大して示すが、簡単のため
、電極等は省略してある。図１１（ａ）は定常状態を示
し、流路２６全域に記録液体３７が満たされ、熱発生部
２７上も記録液体３７により覆われている。熱発生部２
７を加熱させると、熱発生部２７の表面温度が急上昇し
、隣接記録液体層に沸騰現象が起きるまで熱せられ、同
図（ｂ）に示すように微小な気泡３８が点在した状態と
なり、さらに、熱発生部２７の全面で急激に過熱された
隣接記録液体層が瞬時に気化して同図（ｃ）に示すよう
に沸騰膜を作る。このように、気泡３８が成長した状態
において、表面温度は３００〜３５０℃になり、いわゆ
る膜沸騰状態にある。また、熱発生部２７の上部にある
記録液体３７層は、気泡成長の推進力により、図示の如
く、記録液体液面が盛り上がった状態となる。同図（ｄ
）は気泡３８が最大に成長した状態を示し、記録液体液
面から記録液体柱３９がさらに成長した状態となる。こ
のような最大気泡となるまでに要する時間は、ヘッド（
基板２４）構造、印加パルス条件等にもよるが、通常、
パルス印加後５〜３０μｓｅｃ程度要する。最大気泡と
なった時点では、熱発生部２７は既に通電されていない
状態にあり、熱発生部２７の表面温度は降下しつつある
。気泡３８が最大となる時のタイミングは、電気パルス
印加のタイミングから若干遅れたものとなる。同図（ｅ
）は気泡３８が記録液体３７等により冷却され収縮を開
始した状態を示す。記録液体柱３９の先端部では押出さ
れた速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡３８の収縮
に伴って記録液体液面に記録液体３７が逆流することに
より、図示の如く、記録液体柱３９にくびれが生ずる。 気泡３８がさらに収縮すると、同図（ｆ）に示すように
、熱発生部２７面に記録液体３７が接し、熱発生部２７
面がさらに急激に冷却される状態となる。そして、記録
液体柱３９は記録液体液面から切断され、被記録体（図
示せず）の方向へ２〜１０ｍ／ｓの速度で飛翔する。 なお、この時の飛翔速度は、ヘッド（基板２４）構造、
記録液体物性、印加パルス条件等に依存するが、飛翔速
度が比較的遅い場合（２〜３ｍ／ｓ）には記録液体３７
は滴状となって飛翔し、比較的速い場合（７〜１０ｍ／
ｓ）には記録液体３７は細長い柱状となって飛翔する。 この後、同図（ｇ）に示すように同図（ａ）と同様な定
常状態に戻り、流路２６全域に記録液体３７が満たされ
、気泡３８も完全に消滅した状態となる。
【００７４】そして、本実施例の発熱抵抗体層３２にお
いても、消泡位置に対応する領域に図５に示したように
幅の広い部分を形成したり、図８に示したように厚さの
厚い部分を形成したり、図９に示したように導電性パタ
ーンを形成したり、図１０に示したように放熱体を形成
することにより、図６に示したような気泡が得られ、液
滴径、吐出速度も均一となり、良好な画像が得られる。
いても、消泡位置に対応する領域に図５に示したように
幅の広い部分を形成したり、図８に示したように厚さの
厚い部分を形成したり、図９に示したように導電性パタ
ーンを形成したり、図１０に示したように放熱体を形成
することにより、図６に示したような気泡が得られ、液
滴径、吐出速度も均一となり、良好な画像が得られる。
【００７５】つぎに、図１乃至図１０において説明した
実施例においては、流路１が直線状である記録ヘッドに
本発明を適用した場合について説明したが、記録液体の
供給方向と吐出方向とが異なる形態の記録ヘッド、例え
ば、図１６に示すように、基板３に対して垂直方向へ吐
出がなされる形態のものであっても、発熱抵抗体層７の
消泡位置に対応する領域に、図５に示したように幅の広
い部分を形成したり、図８に示したように厚さの厚い部
分を形成したり、図９に示したように導電性パターンを
形成したり、図１０に示したように放熱体を形成するこ
とにより、図６に示したような気泡が得られ、液滴径、
吐出速度も均一となり、良好な画像が得られる。
実施例においては、流路１が直線状である記録ヘッドに
本発明を適用した場合について説明したが、記録液体の
供給方向と吐出方向とが異なる形態の記録ヘッド、例え
ば、図１６に示すように、基板３に対して垂直方向へ吐
出がなされる形態のものであっても、発熱抵抗体層７の
消泡位置に対応する領域に、図５に示したように幅の広
い部分を形成したり、図８に示したように厚さの厚い部
分を形成したり、図９に示したように導電性パターンを
形成したり、図１０に示したように放熱体を形成するこ
とにより、図６に示したような気泡が得られ、液滴径、
吐出速度も均一となり、良好な画像が得られる。
【００７６】また、近年開発されている階調表現が可能
な形状の電気熱変換体を有する記録ヘッド、例えば、本
出願人の提案による特願平１ー１９２３５７号に開示さ
れるようなものに対しても有効に適用可能である。すな
わち、電気熱変換体に放熱構造体を設けて、熱勾配が生
じるような構造とし、入力エネルギーの信号レベルに応
じて発生する気泡の大きさを変え、吐出する記録液体の
量を多段階に調節するような機構の記録ヘッドにも適用
できる。
な形状の電気熱変換体を有する記録ヘッド、例えば、本
出願人の提案による特願平１ー１９２３５７号に開示さ
れるようなものに対しても有効に適用可能である。すな
わち、電気熱変換体に放熱構造体を設けて、熱勾配が生
じるような構造とし、入力エネルギーの信号レベルに応
じて発生する気泡の大きさを変え、吐出する記録液体の
量を多段階に調節するような機構の記録ヘッドにも適用
できる。
【００７７】図１７は、特公昭５９ー３１９４３号公報
に開示されている発熱量調整構造を有する記録ヘッドの
熱発生部であるが、これにも本発明は適用可能である。 例えば、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すような電気熱変換
体１０において、消泡位置が符号ｂで示す位置にあれば
、そこを含む部分（破線で示す部分）で発熱抵抗体層７
の幅を広くしたり導電性パターンを形成した特定領域を
設ければよい。また、生じる気泡の大きさによって消泡
位置が異なるものであれば、そのような特定領域を複数
設けてもよい（図１７（ａ）の一点鎖線で示す部分）。
に開示されている発熱量調整構造を有する記録ヘッドの
熱発生部であるが、これにも本発明は適用可能である。 例えば、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すような電気熱変換
体１０において、消泡位置が符号ｂで示す位置にあれば
、そこを含む部分（破線で示す部分）で発熱抵抗体層７
の幅を広くしたり導電性パターンを形成した特定領域を
設ければよい。また、生じる気泡の大きさによって消泡
位置が異なるものであれば、そのような特定領域を複数
設けてもよい（図１７（ａ）の一点鎖線で示す部分）。
【００７８】加えて、本発明は、電気熱変換体を吐出エ
ネルギー発生手段とするものであれば、図１に示したよ
うな集積型のものに限られることなく適用できるのは勿
論であり、さらに、シリアル走査される形態の記録ヘッ
ドや、記録媒体の全幅にわたって吐出口を選別させたフ
ルマルチ形態の記録ヘッドにも適用できるのはいうまで
もない。
ネルギー発生手段とするものであれば、図１に示したよ
うな集積型のものに限られることなく適用できるのは勿
論であり、さらに、シリアル走査される形態の記録ヘッ
ドや、記録媒体の全幅にわたって吐出口を選別させたフ
ルマルチ形態の記録ヘッドにも適用できるのはいうまで
もない。
【００７９】
【発明の効果】本発明は、上述のように熱発生部の表面
における気泡が消滅する消泡位置に対応する部分と熱発
生部の表面の他の部分との温度差が適切な範囲となるよ
うな構成としたことによって、沸騰の再現性を向上させ
るとともに得られる画像の品位を向上させることができ
、また、請求項２又は請求項７の発明のように発熱抵抗
体層のパターン幅を変えることにより、あるいは、請求
項３又は請求項８の発明のように発熱抵抗体層のパター
ン厚さを変えることにより、あるいは、請求項４又は請
求項９の発明のように発熱抵抗体層上に導電性パターン
を部分的に形成することによって発熱抵抗体層における
消泡位置に対応する部分の電流密度を簡単な構成で小さ
くすることができ、これにより熱発生部の消泡位置に対
応する部分の温度を低くして沸騰の再現性を向上させる
とともに画像の品位を向上させることができ、また、請
求項５の発明あるいは請求項１０の発明のように放熱体
を形成することによって熱発生部の消泡位置に対応する
部分の温度を簡単に低くすることができるとともに沸騰
の再現性を向上させて画像の品位を向上させることがで
きる等の効果を有する。
における気泡が消滅する消泡位置に対応する部分と熱発
生部の表面の他の部分との温度差が適切な範囲となるよ
うな構成としたことによって、沸騰の再現性を向上させ
るとともに得られる画像の品位を向上させることができ
、また、請求項２又は請求項７の発明のように発熱抵抗
体層のパターン幅を変えることにより、あるいは、請求
項３又は請求項８の発明のように発熱抵抗体層のパター
ン厚さを変えることにより、あるいは、請求項４又は請
求項９の発明のように発熱抵抗体層上に導電性パターン
を部分的に形成することによって発熱抵抗体層における
消泡位置に対応する部分の電流密度を簡単な構成で小さ
くすることができ、これにより熱発生部の消泡位置に対
応する部分の温度を低くして沸騰の再現性を向上させる
とともに画像の品位を向上させることができ、また、請
求項５の発明あるいは請求項１０の発明のように放熱体
を形成することによって熱発生部の消泡位置に対応する
部分の温度を簡単に低くすることができるとともに沸騰
の再現性を向上させて画像の品位を向上させることがで
きる等の効果を有する。
【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドの第一の実施例を
示す分解斜視図とそのＸ−Ｘ線断面図である。
示す分解斜視図とそのＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】その液体噴射記録記録ヘッドにおける消泡位置
を説明するための説明図である。
を説明するための説明図である。
【図３】吐出に最適な温度範囲を説明するための説明図
である。
である。
【図４】吐出に最適な面積比を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図５】本発明の液体噴射記録ヘッド用基体の第一の実
施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
【図６】気泡の挙動状態を示す説明図である。
【図７】従来例における気泡の挙動状態を示す説明図で
ある。
ある。
【図８】本発明の液体噴射記録ヘッド用基体の第二の実
施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明の液体噴射記録ヘッド用基体の第三の実
施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明の液体噴射記録ヘッド用基体の第四の
実施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
実施例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】記録液体の飛翔原理を説明するための説明図
である。
である。
【図１２】本発明の液体噴射記録ヘッドの第二の実施例
を示す分解斜視図である。
を示す分解斜視図である。
【図１３】液体噴射記録ヘッドの一部を拡大して示す平
面図である。
面図である。
【図１４】液体噴射記録ヘッドの一部を拡大して示す縦
断側面図である。
断側面図である。
【図１５】液体噴射記録ヘッドの熱発生部付近を拡大し
て示す断面図である。
て示す断面図である。
【図１６】本発明の液体噴射記録ヘッドの応用例を示す
断面図である。
断面図である。
【図１７】本発明の液体噴射記録ヘッド用基体の応用例
を示す平面図である。
を示す平面図である。
１ 流路
２ オリフィス
３ 支持体
７ 発熱抵抗体層
８，９ 電極
１０ 電気熱変換体
１１ 熱発生部
１８ 導電性パターン
１９ 放熱体
２０ 導入手段
２１ 液室
２４ 支持体
２６ 流路
２７ 熱発生部
３２ 発熱抵抗体層
３３，３４ 電極
Claims (12)
- 【請求項１】 支持体と該支持体上に配されるととも
に発熱抵抗体層及び該発熱抵抗体層に電気的に接続され
た一対の電極を有して該一対の電極間に熱発生部が形成
されている電気熱変換体とを具備し、前記発熱抵抗体層
を流れる電流密度が場所によって異なり、ΔＴ＝ＴＨ−
Ｔｏが２５℃以上９５℃以下であることを特徴とする液
体噴射記録ヘッド用基体。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。 - 【請求項２】 発熱抵抗体層のパターン幅を変えるこ
とにより電流密度が場所によって異なることを特徴とす
る請求項１記載の液体噴射記録ヘッド用基体。 - 【請求項３】 発熱抵抗体層のパターン厚さを変える
ことにより電流密度が場所によって異なることを特徴と
する請求項１記載の液体噴射記録ヘッド用基体。 - 【請求項４】 発熱抵抗体層に導電性パターンを部分
的に形成することにより電流密度が場所によって異なる
ことを特徴とする請求項１記載の液体噴射記録ヘッド用
基体。 - 【請求項５】 支持体と該支持体上に配されるととも
に発熱抵抗体層及び該発熱抵抗体層に電気的に接続され
た一対の電極を有して該一対の電極間に熱発生部が形成
されている電気熱変換体とを具備し、該発熱抵抗体層の
上部と下部との少なくともいずれか一方に放熱体を形成
し、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏが２５℃以上９５℃以下となるよ
うにしたことを特徴とする液体噴射記録ヘッド用基体。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。 - 【請求項６】 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、該流路に連通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、前記流路に連通して該流路に前記記録液体を導
入するための液室と、該液室に前記記録液体を導入する
導入手段とを有する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記
熱エネルギー作用部は、支持体上に配された発熱抵抗体
層及び該発熱抵抗体層に電気的に接続された一対の電極
を有する電気熱変換体における前記電極間に形成された
熱発生部であり、前記発熱抵抗体層を流れる電流密度が
場所によって異なり、ΔＴ＝ＴＨ−Ｔｏが２５℃以上９
５℃以下であることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。 - 【請求項７】 発熱抵抗体層のパターン幅を変えるこ
とにより電流密度が場所によって異なる熱発生部を設け
たことを特徴とする請求項６記載の液体噴射記録ヘッド
。 - 【請求項８】 発熱抵抗体層のパターン厚さを変える
ことにより電流密度が場所によって異なる熱発生部を設
けたことを特徴とする請求項６記載の液体噴射記録ヘッ
ド。 - 【請求項９】 発熱抵抗体層に導電性パターンを部分
的に形成することにより電流密度が場所によって異なる
熱発生部を設けたことを特徴とする請求項６記載の液体
噴射記録ヘッド。 - 【請求項１０】 導入される記録媒体を収容するとと
もに該記録媒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、該流路に連通して前記記録液体
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、前記流路に連通して該流路に前記記録媒体を
導入するための液室と、該液室に前記記録液体を導入す
る導入手段とを有する液体噴射記録ヘッドにおいて、前
記熱エネルギー作用部は、支持体上に配された発熱抵抗
体層及び該発熱抵抗体層に電気的に接続された一対の電
極を有する電気熱変換体における前記電極間に形成され
た熱発生部であり、前記発熱抵抗体層の上部と下部との
少なくともいずれか一方に放熱体を形成し、ΔＴ＝ＴＨ
−Ｔｏが２５℃以上９５℃以下となるようにしたことを
特徴とする液体噴射記録ヘッド。 但し、上記式において、 Ｔｏ：前記熱発生部の表面の、該表面上の記録液体に生
じた気泡が消滅する位置（消泡位置）での、記録液体が
存在しないときの前記電気熱変換体の駆動状態での温度
のピーク値。 ＴＨ：前記熱発生部の表面における前記消泡位置以外の
位置での、記録液体が存在しないときの前記電気熱変換
体の駆動状態での温度のピーク値。 - 【請求項１１】 記録液体の流路にそった熱エネルギ
ー作用部の長さを前記流路にそった前記熱エネルギー作
用部の両側にある流域の流体力学的インピーダンスの慣
性成分Ｚの逆比で比例配分した位置を、気泡が消滅する
位置としたことを特徴とする請求項６、７、８、９又は
１０記載の液体噴射記録ヘッド。但し、 【数１】 ｘ：着目する流域について流れ方向にとった位置。 ｌ：着目する流域の長さ。 Ｓ（ｘ）：位置ｘにおける流路の断面積。 ρ：記録液体の密度。 - 【請求項１２】 流域について記録液体の流れ方向に
とった位置ｘにおける流路の高さをｈ（ｘ）としたとき
、熱エネルギー作用部の両側の容積ｗの逆比で前記熱エ
ネルギー作用部の長さを比例配分した位置を気泡が消滅
する位置としたことを特徴とする請求項６、７、８、９
又は１０記載の液体噴射記録ヘッド。但し、【数２】
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041283A JP3054450B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 液体噴射記録ヘッド用基体及び液体噴射記録ヘッド |
| US07/833,763 US5293182A (en) | 1991-02-13 | 1992-02-11 | Liquid jet recording head with selected bubble disappearance position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041283A JP3054450B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 液体噴射記録ヘッド用基体及び液体噴射記録ヘッド |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259559A true JPH04259559A (ja) | 1992-09-16 |
| JP3054450B2 JP3054450B2 (ja) | 2000-06-19 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3041283A Expired - Fee Related JP3054450B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 液体噴射記録ヘッド用基体及び液体噴射記録ヘッド |
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| JP (1) | JP3054450B2 (ja) |
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| JP3513270B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2004-03-31 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
| DE69622147T2 (de) | 1996-03-04 | 2002-11-14 | Hewlett Packard Co | Tintenstrahlschreiber versehen mit einem Heizelement mit profilierter Oberfläche |
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| US6711806B2 (en) * | 2001-05-14 | 2004-03-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of manufacturing a thermal fluid jetting apparatus |
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| JP3838964B2 (ja) | 2002-03-13 | 2006-10-25 | 株式会社リコー | 機能性素子基板の製造装置 |
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- 1991-02-13 JP JP3041283A patent/JP3054450B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1992
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