JPH0457502B2 - - Google Patents

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JPH0457502B2
JPH0457502B2 JP58177281A JP17728183A JPH0457502B2 JP H0457502 B2 JPH0457502 B2 JP H0457502B2 JP 58177281 A JP58177281 A JP 58177281A JP 17728183 A JP17728183 A JP 17728183A JP H0457502 B2 JPH0457502 B2 JP H0457502B2
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JP
Japan
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liquid
resistor
electrode
heat generating
potential
Prior art date
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Application number
JP58177281A
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English (en)
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JPS6067161A (ja
Inventor
Toshitami Hara
Hisanori Tsuda
Shinichi Hirasawa
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US06/652,888 priority patent/US4626875A/en
Priority to DE19843435163 priority patent/DE3435163A1/de
Priority to GB08424301A priority patent/GB2148195B/en
Publication of JPS6067161A publication Critical patent/JPS6067161A/ja
Priority to HK684/91A priority patent/HK68491A/xx
Publication of JPH0457502B2 publication Critical patent/JPH0457502B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明は発熱によつて飛翔液滴を形成し記録を
行う液体噴射記録装置に関する。 〔従来技術〕 第1図aは従来の液体噴射記録ヘツドの一例を
示す平面断面図であり、第1図bは第1図aにお
けるA−A断面図である。同図において、基板1
上には発熱手段、すなわち電気−熱変換部(以
下、発熱部と記す)2と導電部3とが形成され、
そのに、図示されてていないが、保護膜が形成さ
れている。発熱部2の各々は溝付板4により仕切
られて熱作用室5と液供給室6とが形成されてい
る。熱作用室5の一端には吐出口7があり、液体
はここから噴射される。噴射される液体は、吐出
口7とは反対側に設けられた液供給パイプ8を通
して供給され、液供給室6および熱作用室5を満
たしている。 吐出口7からの液体の噴射は発熱部2の発熱に
よつて引き起こされる。所望の位置の発熱部2
は、その発熱部2が接続している導電部3に所定
のパルス電圧が印加されることによつて発熱す
る。この電圧が印加されると、熱によつて発熱部
2の近傍にある液体は瞬時のうちに気化し、その
気泡は熱作用室5内で急激に成長する。この圧力
によつて吐出口7側にある液体は吐出口7から急
速に押し出され、飛翔液滴となつて記録部材に付
着し記録が行われることとなる。次いで、印加電
圧がオフされると気泡は急速に収縮し、消滅す
る。 このように動作する液体噴射ヘツドにおいて
は、発熱手段(発熱部2および導電部3)が液体
と接触しないように保護膜が設けられている。第
2図は、第1図bに示された液体噴射記録ヘツド
の発熱部2の近傍を拡大して、より詳細に示した
断面図である。同図において、基板1上には抵抗
体9と電極10が形成されており、抵抗体9だけ
の部分が第1図における発熱部2に、抵抗体9と
電極10の重なつた部分が第1図における導電部
3にそれぞれ対応している。これら発熱手段とし
ての抵抗体9と電極10は保護膜11によつて液
体12から保護されている。 抵抗体9および電極10は液体12に接触する
と、酸化反応や電気分解等の化学反応によつて変
質してしまい、抵抗値が変化したり断線したりす
る危険がある。そのために保護室11が設けられ
ている。この保護室11が完全なものであれば問
題はなく、抵抗体9および電極10は液体12と
完全に分離され、抵抗体9の高寿命は保証され
る。 しかしながら、このような理想的な保護膜を形
成するのは事実上極めて困難である。通常の製造
工程においては、不可避的に第2図に示されるよ
うな数ミクロン以下の微小な欠陥点13が保護膜
11に生じてしまう。また、抵抗体9の発熱部2
の発熱による熱ストレスやすでに述べたように気
泡の発生、消減にともなう衝撃等によつても保護
膜11には欠陥点13が生じることがわかつてい
る。欠陥点13が存在すると、液体12と抵抗体
9および電極10とが接触し、電気化学的反応が
生じるが、その反応速度は、抵抗体9や電極10
の種類、抵抗体9の発熱温度、そして液体中の導
電イオンの種類等によつて大きく異なつている。
しかし、通常、発熱部2に欠陥点13が生じる
と、105〜106回程度の電圧が印加されただけで抵
抗体9の発熱部2が破壊され断線してしまい実用
的な耐久力を有さない。実用に供するにはすくな
くとも108回程度パルス電圧が印加されても抵抗
体9(特に発熱部2)や電極10に損傷が生じな
い耐久性が必要である。 このように保護膜11に欠陥点13が存在する
と、抵抗体9の発熱部2の寿命が短くなり、その
結果、ヘツドの寿命も短くなる。なぜならば、ひ
とつの抵抗体が破壊された時点がそのヘツドの寿
命でもあるからである。しかし、すでに述べたよ
うに欠陥点13を完全に除去することは極めて困
難である。また、保護膜11の膜厚を大きくする
ことは熱効率の低下、入力信号に対する熱応答性
の悪化等の理由から避けねばならない。したがつ
て、従来の記録ヘツドの製造で、短寿命のヘツド
が数ある中に混入することは避けられず、そのた
めに商品信頼性も著しく低下させるという問題点
を有していた。 〔発明の目的〕 本発明は、以上の如き従来技術に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは発熱手段の
保護膜に従来と同レベルの欠陥点が存在していた
としても実用に供しうる高寿命をもつ液体噴射記
録装置を提供することにある。 〔発明の要旨〕 上記目的を達成するために本発明による液体噴
射記録装置は液体に電位をあたえる電極を設け、
液体の電極を制御することで液体中の導電性イオ
ン(アニオン、カチオン、H+,OH-など)が欠
陥点を通して抵抗体や電極と電気化学的反応を起
こすことを抑制することを特徴とする。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説
明する。 第3図は、本発明による液体噴射記録装置の一
実施例の概略的基本構成図、第4図は本実施例の
配線図である。電極10の一端は電源14によつ
て電圧Vhが印加され、抵抗体9の発熱部2を介
して電極10の他端はスイツチングトランジスタ
15に接続されている。スイツチングトランジス
タ15は所定の信号によりオン状態あるいはオフ
状態となり、抵抗体9の発熱部2にパルス状の電
圧を供給する動作を行なう。ここまでの構成は従
来と同様であるが、本発明では、液体12に接触
して電極16を設け、電源17によつて電圧
Vinkを液体12に印加している。 図示される様な電極16を有さない従来の液体
噴射記録ヘツドでは、保護膜11に欠陥点13が
存在すると液体12の電圧は電源14が供給する
電圧Vhとほぼ同レベルとなる。そのために電圧
Vhが加わつている発熱部2のA部分は液体12
との電位差がほとんどなく、その結果液体12と
抵抗体9あるいは電極10との電気化学的反応は
それほど急速に進行することはなかつた。しかし
B部分の電位は、スイツチングトランジスタ15
がオン状態となると、接地電圧Vgの近くまで下
降するために、液体12との間にほぼVh−Vgほ
どの電位差が生じてしまう。そのために、欠陥点
13がB部分近傍に存在する場合はその欠陥点1
3を通して電流が流れやすくなり、その結果抵抗
体9と液体12との間に電気化学的反応が急速に
進行し、最後には抵抗体9が破壊されて断線とい
う事態にいたる。 しかしながら欠陥点よる電気化学的反応の進行
については、まだ十に解明されたわけではない。
ただ確かなことは、上述したように液体12の電
位が高く抵抗体9(あるいは電極10)の電位が
低い場合には液体12から抵抗体9(あるいは電
極10)へ電流が流れやすく、逆の場合、すなわ
ち抵抗体9(あるいは電極10)の電位の方が液
体12の電位より高い場合は電流が流れにくい、
という点がある。 したがつて、液体12の電位の方が高ければ抵
抗体9(あるいは電極10)との電気化学的反応
は速やかに進行し、逆に抵抗体9(あるいは電極
10)の電位が液体12の電位より高いか、ある
いはあまり差がない場合は電流が流れにくいため
に電気化学的反応はあまり進行しない。その結
果、抵抗体9(特に発熱部2)や電極10の寿命
が長くなる。本発明はこの現象を利用したもので
ある。 第3図および第4図における電極16は液体1
2に電位を与えるために設けられている。このた
めに電極16の電位Vinkを電源17によつて調
整することで液体12の電位を調整し、液体12
と抵抗体9(あるいは電極10)の電気化学的反
応が抑制される状態をつくりだすことが可能とな
る。 次に、具体的実験例によつて実証する。 まず、電位Vinkと抵抗体の寿命との関係を調
べる。第3図において、Si基板上にSiO2熱酸化
膜を5μm形成し、そのうえに抵抗体9としてタン
タルTaを2000Å、電極10として金Auを5000Å
形成した。そしてフオトリソ工程により30μm×
100μmの抵抗体パターンを形成した後、保護膜1
1としてTa2O5を5000Åスパツタした。ただし、
本実験例では欠陥点の多い保護膜を作成するため
に、直径約3μm程度のゴミを保護膜作成前に意的
に付着させた。このために、形成された抵抗体上
には平均2〜5個のゴミが観察された。 こうして形成された基板をNaCl0.2モルの水溶
液中でパルス幅10μsec、周波数3KHz、電圧Vh=
20Vという条件で駆動させた。電極15としては
金Auを用い、第3図に示されるように飛翔液滴
9に対して対向電極とした。こうして、電源17
を調節しVinkを変化させ、抵抗体9にパルス電
圧を印加し、何回のパルス電圧の印加で発熱部2
が損傷したか(すなわち発熱部2の寿命)を第1
表にしめす。
【表】 第1表において、Vink=20Vの時はVh=Vink
であるから従来例の場合を示している。同表をみ
ると、Vinkが20Vより低い範囲で寿命がのびる
傾向があることがわかる。この傾向は、抵抗体に
Nicr,ZrB2,HfB2、窒化タンタル等を使用して
も同様であつた。 次に、実際に液体噴射記録ヘツドを作成し、
108回パルス電圧を与えた時の不良ノズル数を測
定した。ただし保護膜厚を1μmとしなるべく欠陥
を少なくするように作成する、という条件の外は
前実験例の条件と同じである。また作成したヘツ
ドのノズル幅は40μm、高さ40μm、長さ500μmで
ある。
【表】 第2表における不良率の変化をみると、Vink
の値はだいたい−10〔V〕〜+10〔V〕の範囲が望
ましいことがわかる。特に、−10〔V〕〜0〔V〕
の範囲は不良率が零であり、第1表においても高
寿命を示している。 以上の結果を第5図を用いて説明する。同図に
おいて、縦軸は電圧、横軸は時間を示し、矩形状
の曲線は抵抗体9の発熱部2での電圧変化を表わ
している。点線18は発熱部2に電流が流れた時
のA部分の電圧を表わし、破線19はB部分の電
圧を表わしている。すでに述べたように、B部分
の方がVhとの電位差が大きい。 液体12の電位Vinkは発熱部2の電位より低
い方が電気化学的反応が抑制されるが、前実験例
によりあまり低すぎても電位差が大きくなつても
好ましい結果が得られないことがわかつた。そこ
でVinkの範囲を一般化して表わすとほぼ次式と
なる。 Vg−A(Vh−Vg)<Vink <Vg+A(Vh−Vg) ただしVgは接地電圧、Vh抵抗体の発熱部に印
加される電圧である。Aは係数でA=0.5である
ことが望ましい。すなわち、第5図に示されるよ
うに、Vinkの範囲はVgを中心にして±0.5(Vh−
Vg)の範囲となる。特に次式、Vg−0.5(Vh−
Vg)<Vink<Vgで表わされる範囲の時が最も好
ましい結果が選られる。 第6図は本発明による液体噴射記録装置の一実
施例の概略的構成図である。本実施例では液体に
電位を与えるために液体タンク20に電極16を
差し入れた。 〔発明の効果〕 以上、詳細に説明したように本発明のよる液体
噴射記録装置は液体の電位を制御するために、保
護膜作成時の欠陥点に多大の注意を払う必要がな
く、従来と同じレベルの欠陥点が存在してもヘツ
ドの寿命を大幅にのばすことができ製品の信頼性
を向上させることができるという大きな効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図aは液体噴射記録ヘツドの従来例の一部
破断の平面図、第1図bは第1図aにおけるA−
A断面図、第2図は第1図bにおける発熱部近傍
を拡大した部分断面図、第3図は本発明による液
体噴射記録装置の一実施例の概略的基本構成図、
第4図は本実施例の配線図、第5図は抵抗体の発
熱部における電圧の時間変化を示す曲線図、第6
図は本実施例の概略的構成図である。 9……抵抗体、10……電極、11……保護
膜、12……液体、13……欠陥点、16……電
極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 発熱手段を有し該発熱手段の熱作用によつて
    液体を吐出させる液体噴射記録装置において、前
    記液体に接触した電極を設け前記液体に電位を与
    えることを特徴とする液体噴射記録装置。 2 上記液体に与えられる電位は上記発熱手段に
    印加される電位Vh、接地電圧Vgとしたとき、
    Vg−0.5(Vh−Vg)より大きく、かつVg+0.5
    (Vh−Vg)より小さいことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の液体噴射記録装置。
JP17728183A 1983-09-26 1983-09-26 液体噴射記録装置 Granted JPS6067161A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17728183A JPS6067161A (ja) 1983-09-26 1983-09-26 液体噴射記録装置
US06/652,888 US4626875A (en) 1983-09-26 1984-09-21 Apparatus for liquid-jet recording wherein a potential is applied to the liquid
DE19843435163 DE3435163A1 (de) 1983-09-26 1984-09-25 Vorrichtung zur fluessigkeitsstrahlaufzeichnung
GB08424301A GB2148195B (en) 1983-09-26 1984-09-26 Liquid-jet recording apparatus
HK684/91A HK68491A (en) 1983-09-26 1991-08-29 Apparatus for liquid-jet recording

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17728183A JPS6067161A (ja) 1983-09-26 1983-09-26 液体噴射記録装置

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Publication Number Publication Date
JPS6067161A JPS6067161A (ja) 1985-04-17
JPH0457502B2 true JPH0457502B2 (ja) 1992-09-11

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ID=16028292

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3179042A (en) * 1962-06-28 1965-04-20 Sperry Rand Corp Sudden steam printer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3179042A (en) * 1962-06-28 1965-04-20 Sperry Rand Corp Sudden steam printer

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JPS6067161A (ja) 1985-04-17

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