JPH0466702B2 - - Google Patents

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JPH0466702B2
JPH0466702B2 JP56104850A JP10485081A JPH0466702B2 JP H0466702 B2 JPH0466702 B2 JP H0466702B2 JP 56104850 A JP56104850 A JP 56104850A JP 10485081 A JP10485081 A JP 10485081A JP H0466702 B2 JPH0466702 B2 JP H0466702B2
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JP
Japan
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resistor
heat generating
heat
recording head
resistors
Prior art date
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JP56104850A
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Japanese (ja)
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JPS587360A (en
Inventor
Hiroto Matsuda
Masami Ikeda
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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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Publication of JPS587360A publication Critical patent/JPS587360A/en
Publication of JPH0466702B2 publication Critical patent/JPH0466702B2/ja
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    • 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
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14129Layer structure

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体噴射記録装置に用いられる記録
ヘツドの製造法に関し、特に液体噴射複写機やフ
アクシミリプリンターの如き装置に用いるのに好
適な液滴を吐出噴射する形式の液体噴射記録ヘツ
ドの製造法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a recording head used in a liquid jet recording device, and in particular to a method of ejecting droplets suitable for use in devices such as liquid jet copying machines and facsimile printers. The present invention relates to a method of manufacturing a liquid jet recording head.

ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於いて、最近関心を集めている。その中で、高
速記録が可能であり、而も所謂普通紙に定着とい
う特別な処理を必要とせずに記録を行える所謂イ
ンクジエツト記録法(液体噴射記録法)は、極め
て有力な記録法であつて、これ迄にも様々な方式
の提案とそれを具現化する装置が考案され、改良
が加えられて商品化されたものもあれば、現在も
尚実用化への努力が続けられているものもある。
Non-impact recording methods have recently attracted attention because the noise generated during recording is so small that it can be ignored. Among these, the so-called inkjet recording method is an extremely powerful recording method that enables high-speed recording and does not require special processing such as fixing on so-called plain paper. Until now, various methods have been proposed and devices to realize them have been devised, and some have been improved and commercialized, while others are still being worked on to put them into practical use. be.

その中で、例えば特開昭54−51837号公報、ド
イツ公開(DOLS)第2843064号公報に記載され
ている液体噴射記録法は、液滴形成エネルギーで
ある熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出
の為の原動力を得るという点に於いて、他の液体
噴射記録法とは、異なる特徴を有している。
Among them, for example, the liquid jet recording method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-51837 and German Opening Publication (DOLS) No. 2843064 applies thermal energy, which is droplet formation energy, to the liquid. It has a different feature from other liquid jet recording methods in that it obtains the motive force for ejecting droplets.

即ち、上記の公報に開示されている記録法で
は、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻な体
積の増大を伴う状態変化を起し、該状態変化に基
づく作用力によつて、記録ヘツド部先端のオリフ
イスより液滴が吐出、飛翔して被記録部材に付着
し記録が行なわれる。
That is, in the recording method disclosed in the above-mentioned publication, the liquid subjected to the action of thermal energy undergoes a state change accompanied by a sharp increase in volume, and the acting force based on this state change causes the recording head portion to Droplets are ejected from the orifice at the tip, fly, and adhere to the recording member to perform recording.

殊に、DOLS 2843064に開示されている液体噴
射記録法は、所謂drop−on demand記録法に極
めて有効に適用されるばかりではなく、記録ヘツ
ド部をfull lineタイプで高密度マルチオリフイス
化して容易に実現できるので、高解像度、高品質
の画像を高速で得られるという利点を有してい
る。
In particular, the liquid jet recording method disclosed in DOLS 2843064 is not only very effectively applicable to the so-called drop-on demand recording method, but also can be easily applied by making the recording head part a full line type with high density multi-orifices. Since it can be realized, it has the advantage of being able to obtain high-resolution, high-quality images at high speed.

この様に、上記の液体噴射記録法は、優れた特
徴を有するものであるが、高解像度、高品質の画
像を更に高速で記録するにはマルチオリフイスの
それぞれのオリフイスから吐出される液滴の飛翔
速度と体積が均一にそろつている必要がある。
In this way, the liquid jet recording method described above has excellent features, but in order to record high-resolution, high-quality images at higher speeds, it is necessary to Flight speed and volume must be uniform.

上記の如き記録法に適用される記録ヘツドに於
いて吐出する液滴の飛翔速度および体積を決定す
る要因としては、液滴形成エネルギーとして液に
作用する熱エネルギーの大きさとオリフイス等の
液体流路の形状があげられる。この点を図を用い
て説明すれば、上記の記録法に適用される記録ヘ
ツドは、例えば、第1図に示す様な発熱構造部を
複数有している。図に於いて、飛翔的な液滴形成
の為のエネルギーを発生する手段としての電気・
熱変換体102は、液滴形成エネルギー作用部で
ある熱作用部107に於いて、エネルギー作用面
としての熱作用面109を介して矢印Aより導入
される液体と接触している。この様な構成は、発
生される液滴形成エネルギーとしての熱エネルギ
ーを熱作用部107にある液体に有効に且つ効率
よく作用させる目的から採用されているものであ
る。
The factors that determine the flying speed and volume of droplets ejected in the recording head applied to the above recording method are the amount of thermal energy acting on the liquid as droplet formation energy and the liquid flow path such as the orifice. The shape of To explain this point using a diagram, a recording head applied to the above recording method has a plurality of heat generating structures as shown in FIG. 1, for example. In the figure, electricity is used as a means of generating energy for flying droplet formation.
The heat converter 102 is in contact with the liquid introduced from arrow A through a heat action surface 109 as an energy action surface in a heat action section 107 which is a droplet formation energy action section. Such a configuration is adopted for the purpose of causing the generated thermal energy as droplet formation energy to act effectively and efficiently on the liquid in the heat acting section 107.

その為に、使用される記録液にもよるが、通常
の水を液媒体とする様な記録液を使用する場合に
は、該記録液を通じての電極113,114間の
電気的リークを防止する事、および発熱抵抗層1
11を前記記録液から、或いは熱的酸化から保護
する為に、上部層112がヘツド作成時に形成さ
れる。このとき抵抗層の熱発生部108に於ける
部分、つまり、電気・熱変換を行なう発熱抵抗部
上にも形成される。
For this reason, although it depends on the recording liquid used, when using a recording liquid that uses ordinary water as a liquid medium, it is necessary to prevent electrical leakage between the electrodes 113 and 114 through the recording liquid. and heating resistance layer 1
A top layer 112 is formed during head fabrication to protect head 11 from the recording liquid and from thermal oxidation. At this time, it is also formed on the portion of the resistance layer in the heat generating section 108, that is, on the heat generating resistor section that performs electrical/thermal conversion.

斯かる記録ヘツドを使用する記録法に於ける液
滴形成原理は、前記した様に電気・熱変換体への
通電がONされると液滴形成エネルギーである熱
エネルギーの作用を受けた、熱作用部107にあ
る記録液が急激な体積の増大を伴う状態変化、即
ち、熱作用部107にある記録液がμsec程度以下
という非常に瞬時間の中に気化状態に達し、熱作
用部107に於いて、瞬時の中に気泡の発生とそ
の成長が起り、該熱作用部107とオリフイス1
05との間に存在する記録液を液滴として吐出す
るのである。
The principle of droplet formation in the recording method using such a recording head is that, as mentioned above, when electricity is turned on to the electricity-to-thermal converter, heat is generated under the action of thermal energy, which is the droplet formation energy. The recording liquid in the heat acting part 107 undergoes a state change accompanied by a sudden increase in volume, that is, the recording liquid in the heat acting part 107 reaches a vaporized state within a very instant of about μsec or less, and the recording liquid in the heat acting part 107 reaches a vaporized state within a very instant of approximately μsec or less. At this time, bubbles are generated and grow instantaneously, and the heat acting part 107 and orifice 1
05 is ejected as droplets.

熱作用部107にある記録液に与えられる熱エ
ネルギーの大きさは、電気・熱変換を行う電気熱
変換体位置での抵抗層である発熱抵抗部の表面
積、厚さ、比抵抗および熱発生部108とその近
傍の放熱効率に依存するが、実際のヘツドの製造
では、これらの因子をマルチオリフイスに対応す
る各熱発生部108において全く均一に形成する
事は困難であると同時に、高度の均一性をこれら
に求めることはヘツドの製造上の歩留りを低下さ
せ、製造コストを高価にしていた。また同様の理
由により、常に吐出特性の同一な記録ヘツドを供
給することは困難であつた。
The magnitude of the thermal energy given to the recording liquid in the heat acting section 107 is determined by the surface area, thickness, specific resistance, and heat generating section of the heat generating resistor section, which is a resistance layer, at the position of the electrothermal converter that performs electrical/thermal conversion. 108 and its vicinity, but in actual head manufacturing, it is difficult to form these factors completely uniformly in each heat generating part 108 corresponding to a multi-orifice, and at the same time it is difficult to form a highly uniform heat generating part 108 corresponding to a multi-orifice. Requiring high performance from these components lowers the manufacturing yield of heads and increases manufacturing costs. Furthermore, for the same reason, it has been difficult to always supply recording heads with the same ejection characteristics.

この様な点は、例えば特開昭47−2006号公報や
特開昭48−9622号公報等に開示されてあるピエゾ
素子を飛翔的な液滴形成の為のエネルギー発生手
段として用いるマルチオリフイスタイプの液体噴
射記録ヘツドに於いても起りピエゾ素子の電気特
性のバラツキを補償する必要がある。
This point is solved by the multi-orifice type, which uses a piezo element as an energy generating means for flying droplet formation, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 47-2006 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622. It is necessary to compensate for variations in the electrical characteristics of the piezo elements, which also occur in liquid jet recording heads.

本発明はこの点に鑑み成されたものであつて、
従来に比べより一層高速で且つより高解像度で、
より高品質の画像を記録することができる液体噴
射記録ヘツドの製造法を提供する事を目的として
いる。
The present invention has been made in view of this point, and includes:
Faster and with higher resolution than before,
The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid jet recording head that can record images of higher quality.

本発明は、上記の目的を達成する為に、諸々の
角度から検討し実際に多種多様の記録ヘツドを設
計製造し、種々の角度からの実験を繰返し行なつ
ている過程で、記録ヘツドのオリフイスから吐出
する液滴の飛翔速度と液滴の体積が発熱抵抗部に
与えられる電気エネルギーに依存して変化するこ
とを見出し、与える電気エネルギーを制御するこ
とによつて許容し得るある範囲内に液滴飛翔速度
とその体積を保つ事が可能であることを見出した
事に基づいて成されたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention was developed by examining the orifice of the recording head from various angles, actually designing and manufacturing a wide variety of recording heads, and repeatedly conducting experiments from various angles. It was discovered that the flying speed and volume of the droplet ejected from the heater vary depending on the electrical energy given to the heating resistor, and by controlling the given electrical energy, the droplet can be kept within a certain allowable range. This was based on the discovery that it is possible to maintain the droplet flying speed and its volume.

本発明は、熱エネルギーを利用して記録を行う
記録ヘツドの製造上の問題点が各部の抵抗値のバ
ラツキや製造工程の複雑化にあることを見いだ
し、これらを解決することに依つて、製造工程の
簡略化、製造工程中の抵抗値の修正の簡略化を図
り、バラツキの修正を確実にしかも容易にするこ
とを可能としたものである。
The present invention has discovered that the problems in manufacturing a recording head that performs recording using thermal energy are variations in the resistance values of various parts and the complexity of the manufacturing process. This simplifies the process, simplifies the correction of resistance values during the manufacturing process, and makes it possible to correct variations reliably and easily.

そのような本発明の熱エネルギーを利用する記
録ヘツドの製造方法は、電気エネルギーが供給さ
れることによつて熱を発生する複数の発熱抵抗部
と、前記発熱抵抗部に電気エネルギーを与えるた
めに前記複数の発熱抵抗部の夫々に対応して設け
られた電極と、を有する熱エネルギーを利用する
記録ヘツドの製造方法において、基板の上に抵抗
層を形成する工程と、該抵抗層に電極を積層する
工程と、少なくとも上記電極の一部を除去して、
前記複数の発熱抵抗部と、該発熱抵抗部に流れる
電流量を調整するための電流調整用抵抗体とを、
前記発熱抵抗部の夫々に前記電流調整用抵抗体の
一つが対応するように形成する工程と、前記発熱
抵抗部の夫々による記録特性を整合せしめる為
に、前記電流調整用抵抗体の抵抗値をトリミング
によつて可変調整する工程と、を有することが特
徴であり、第2の発明は、オリフイスを持つ複数
の流路と、夫々の該流路に対応して設けられ、電
気エネルギーが供給されることによつて熱を発生
する複数の発熱抵抗部と、前記発熱抵抗部に電気
エネルギーを与えるために前記発熱抵抗部の夫々
に対応して設けられた電極と、を有する熱エネル
ギーを利用する記録ヘツドの製造方法において、
基板の上に抵抗層を形成する工程と、該抵抗層に
対して電極を積層する工程と、少なくとも上記電
極の一部を除去して、前記複数の発熱抵抗部と、
該発熱抵抗部に流れる電流量を調整するための電
流調整用抵抗体とを、前記発熱抵抗部の夫々に前
記電流調整用抵抗体の一つが対応するように形成
する工程と、前記発熱抵抗体の夫々による液体の
吐出特性を整合せしめる為に、前記電流調整用抵
抗体の抵抗値をトリミングによつて可変調整する
工程と、を有することを特徴とする。
The method of manufacturing a recording head using thermal energy according to the present invention includes a plurality of heat generating resistors that generate heat when electrical energy is supplied thereto, and a method for supplying electrical energy to the heat generating resistors. A method for manufacturing a recording head using thermal energy, which includes electrodes provided corresponding to each of the plurality of heat generating resistor sections, comprising the steps of: forming a resistive layer on a substrate; and forming an electrode on the resistive layer. a step of laminating, and removing at least a part of the electrode,
The plurality of heat generating resistors and a current adjustment resistor for adjusting the amount of current flowing through the heat generating resistors,
The step of forming one of the current adjusting resistors to correspond to each of the heat generating resistors, and the step of forming the resistance value of the current adjusting resistor in order to match the recording characteristics of each of the heat generating resistors. The second invention is characterized by having a step of making variable adjustment by trimming, and the second invention is characterized by having a plurality of flow channels having orifices, and a flow channel provided corresponding to each flow channel and to which electrical energy is supplied. The heating resistor has a plurality of heat generating resistors that generate heat by heating, and an electrode provided corresponding to each of the heat generating resistors to supply electrical energy to the heat generating resistor. In a method of manufacturing a recording head,
a step of forming a resistance layer on the substrate, a step of laminating an electrode on the resistance layer, and removing at least a part of the electrode to form the plurality of heat generating resistor parts,
forming a current adjusting resistor for adjusting the amount of current flowing through the heating resistor so that one of the current adjusting resistors corresponds to each of the heating resistors, and the heating resistor The present invention is characterized by comprising the step of variably adjusting the resistance value of the current adjusting resistor by trimming in order to match the liquid ejection characteristics of each of the above.

この様な特徴を有する本発明第1、第2の発明
の製造方法によれば、基板上に抵抗層と積層形成
された電極の一部を除去することによつて、電流
調整用抵抗体と発熱抵抗部を形成しているため、
発熱抵抗部と、電流調整用抵抗体とを接続する接
続工程を新たに設ける必要もなく、その接続部材
自体や電気接点部のバラツキさえも無くすことが
できるので、この抵抗体を用いた修正工程にかか
る修正時間を短縮化でき、しかも高精度に修正で
きる効果がある。従つて、記録ヘツドの製造コス
トは、大幅に低減できる利点がある。
According to the manufacturing method of the first and second inventions of the present invention having such characteristics, by removing a part of the electrode laminated with the resistance layer on the substrate, the current adjustment resistor and Because it forms a heat generating resistor,
There is no need to create a new connection process to connect the heat generating resistor and the current adjustment resistor, and it is possible to eliminate variations in the connection member itself and the electrical contact, so the modification process using this resistor is This has the effect of shortening the correction time required and allowing corrections to be made with high accuracy. Therefore, there is an advantage that the manufacturing cost of the recording head can be significantly reduced.

そして、液吐出オリフイスを持つ複数の流路
と、各流路毎に対応して設けられた発熱抵抗部と
を有するマルチオリフイスヘツドにおいては、従
来は記録ヘツドの各オリフイスから吐出される液
滴の吐出特性(吐出状態)が不均一で高品質の画
像を記録するのに不適当な記録ヘツドもその製造
過程に於いて生じ、歩留りの悪さがあつたが、本
第2発明では、記録ヘツドの各オリフイスからの
液滴の吐出特性(吐出状態)を均一に調整するこ
とができ、記録ヘツド製造における歩留りを向上
させ、低価格化に貢献することが出来る。
Conventionally, in a multi-orifice head that has a plurality of flow channels each having a liquid ejection orifice and a heating resistor section provided corresponding to each flow path, droplets ejected from each orifice of the recording head are Recording heads with non-uniform discharge characteristics (discharge conditions) and unsuitable for recording high-quality images also occurred during the manufacturing process, resulting in poor yields.However, in the second invention, the recording head The ejection characteristics (ejection state) of droplets from each orifice can be adjusted uniformly, which improves the yield in manufacturing recording heads and contributes to lower prices.

なお、上記製造方法に依つて製造された記録ヘ
ツドは、当然、電気熱変換体の発生する熱量及び
発熱温度が高精度に均一化されているので、熱に
依るエネルギーを持ちいた記録を安定に行うこと
ができる。特に、熱エネルギーにより液体を吐出
させる記録ヘツドでは、各々のオリフイスから吐
出する液滴の体積や飛翔速度を均一にそろえるこ
とが出来、高解像度で高品質の画像を高速記録で
きる。
Note that in the recording head manufactured by the above manufacturing method, the amount of heat generated by the electrothermal transducer and the heat generation temperature are of course uniformized with high precision, so recording with thermal energy can be stably performed. It can be carried out. In particular, in a recording head that ejects liquid using thermal energy, the volumes and flight speeds of droplets ejected from each orifice can be made uniform, allowing high-resolution, high-quality images to be recorded at high speed.

以下、本発明を図面に従つて更に具体的に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第2図aは、本発明が適用される液体噴射記録
ヘツドの電気熱変換体の表面側より見た模式的平
面図、第2図bは、第2図aに一点鎖線XYで示
す部分で切断した場合の模式的断面図である。
FIG. 2a is a schematic plan view of the electrothermal converter of a liquid jet recording head to which the present invention is applied, seen from the surface side, and FIG. 2b is a portion indicated by a dashed line XY in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view when cut.

図に示される記録ヘツドは、その表面に電気熱
変換体205が設けられている基板201の表面
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で覆うように接合することに
よつて、液体が噴射される為のオリフイスと熱作
用部を含む液吐出部の液流路が形成される構造を
有するものであるが、この溝付板は第2図aでは
省略しており、第2図bには点線で仮想的に示し
てある。
The recording head shown in the figure is a grooved plate in which a predetermined number of grooves of a predetermined width and depth are provided at a predetermined linear density on the surface of a substrate 201 on which an electrothermal transducer 205 is provided. This grooved plate has a structure in which a liquid flow path of a liquid discharge part including an orifice for ejecting liquid and a heat acting part is formed by joining so as to cover the second grooved plate. It is omitted in FIG. 2b, and is virtually indicated by a dotted line in FIG. 2b.

図中に一点鎖線で囲まれた斜線部は記録液の流
路及び共通液室となる部分であり、上部保護層2
04が形成されている。電気熱変換体205は基
板201に設けられた下部層202、該下部層2
02上に設けられた抵抗層203の一部である発
熱抵抗部、該発熱抵抗部上に設けられた上部保護
層204とで構成される。
The diagonal area surrounded by the dashed line in the figure is the area that becomes the recording liquid flow path and the common liquid chamber, and the upper protective layer 2
04 is formed. The electrothermal converter 205 includes a lower layer 202 provided on the substrate 201, and the lower layer 2
02, and an upper protective layer 204 provided on the heating resistor.

基板201の上には電気熱変換体205とは離
れた位置で、溝付板の設けられていない所に抵抗
層203の一部である電流調整用の抵抗体206
が設けられており、その抵抗体206の一端と電
気熱変換体205の発熱抵抗部の一端とは前記発
熱抵抗層と積層されている電極としての配線導体
207で電気的に直列に接続されている。電気熱
変換体205の発熱抵抗部のもう一端には電極と
しての配線導体208の一端が設けられており、
配線導体208の他端には電極パツト210が形
成してある。抵抗体206のもう一端は、抵抗層
と積層されている配線導体209を介して電極パ
ツト211に接続されている。いま、駆動電源に
より、パツト210およびパツト211にパルス
電圧を与えると、電気熱変換体205の発熱抵抗
部はそこを通過する電流値に依存して発熱し熱作
用面212の温度が上昇するが、この場合の電流
値は、パツト210よりパツト211に至る回路
抵抗で決まる。そこで抵抗体206を、たとえば
レーザダイヤモンドカツト、サンドブラスト、陽
極化成等機械的、物理的、化学的方法によりトリ
ミングすることにより、電気熱変換体205に流
れる電流を減少させ、発熱温度を低下させること
ができる。
A resistor 206 for current adjustment, which is part of the resistor layer 203, is placed on the substrate 201 at a location away from the electrothermal converter 205 and where the grooved plate is not provided.
One end of the resistor 206 and one end of the heating resistor of the electrothermal converter 205 are electrically connected in series through a wiring conductor 207 serving as an electrode laminated with the heating resistor layer. There is. One end of a wiring conductor 208 as an electrode is provided at the other end of the heat generating resistor portion of the electrothermal converter 205.
An electrode pad 210 is formed at the other end of the wiring conductor 208. The other end of the resistor 206 is connected to an electrode pad 211 via a wiring conductor 209 laminated with the resistor layer. Now, when a pulse voltage is applied to the parts 210 and 211 by the driving power source, the heat generating resistor part of the electrothermal converter 205 generates heat depending on the value of the current passing therethrough, and the temperature of the heat acting surface 212 rises. , the current value in this case is determined by the circuit resistance from the pad 210 to the pad 211. Therefore, by trimming the resistor 206 using a mechanical, physical, or chemical method such as laser diamond cutting, sandblasting, or anodizing, the current flowing through the electrothermal converter 205 can be reduced and the temperature of the heat generated can be lowered. can.

第3図は、本発明による記録ヘツドの電気熱変
換体の熱作用面に於ける表面温度を一定の値にす
るための抵抗トリミング方法の一例を示したもの
である。駆動電源304よりパルス電圧をリード
端子307,308より記録ヘツド301に(溝
付板は未だ設けていない)に与えると、電気熱変
換体302の表面温度が上昇するが、この表面温
度を赤外線温度計305により検知し、その変換
された電気信号をレーザ・トリミング装置306
の制御部にフイードバツクし、あらかじめ設定し
ておいた温度に対応する電気信号と比較し、レー
ザ・トリミング装置より照射されるレーザ・ビー
ムの走査を制御して抵抗体303の抵抗値を変化
させることにより、電気熱変換体302の表面温
度が定められた値に設定される。これを各セグメ
ント毎に繰り返すことにより一つの記録ヘツド内
のすべての発熱部の温度を均一にすることがで
き、従つて記録液の加熱状態が均一になり、オリ
フイスより吐出する液滴の飛翔速度と体積は均一
なものとなる。
FIG. 3 shows an example of a resistance trimming method for keeping the surface temperature of the heat acting surface of the electrothermal transducer of the recording head at a constant value according to the present invention. When a pulse voltage is applied from the drive power source 304 to the recording head 301 (the grooved plate is not yet installed) through the lead terminals 307 and 308, the surface temperature of the electrothermal transducer 302 rises, but this surface temperature is compared to the infrared temperature. 305, and the converted electrical signal is sent to a laser trimming device 306.
The resistance value of the resistor 303 is changed by feeding back to the control unit of the resistor 303 and comparing it with an electric signal corresponding to a preset temperature, and controlling the scanning of the laser beam irradiated by the laser trimming device. As a result, the surface temperature of the electrothermal converter 302 is set to a predetermined value. By repeating this for each segment, it is possible to equalize the temperature of all the heat generating parts in one recording head, thereby making the heating state of the recording liquid uniform and increasing the flying speed of the droplets ejected from the orifice. and the volume will be uniform.

第4図は、本発明による記録ヘツドの抵抗体ト
リミング方法の別の一実施例を示したものであ
る。記録ヘツド401に記録液を導入し、駆動電
源402より適当な電圧パルスを図に示す様に電
気熱変換体を与えるとオリフイス404より記録
液が吐出され、飛翔的液滴405が形成される。
形成される液滴405の飛翔速度をオリフイス4
04前部に設けたホトカプラー406によつて検
出し、その信号をもつてレーザ・トリミング装置
407を制御し、抵抗体408の抵抗値を調整す
ることにより、あらかじめ設定した飛翔速度の液
滴を吐出させることのできる記録ヘツドが製作さ
れる。
FIG. 4 shows another embodiment of the recording head resistor trimming method according to the present invention. When a recording liquid is introduced into a recording head 401 and an appropriate voltage pulse is applied from a drive power source 402 to an electrothermal transducer as shown in the figure, the recording liquid is ejected from an orifice 404 and flying droplets 405 are formed.
The flight speed of the formed droplet 405 is determined by the orifice 4.
Detected by a photocoupler 406 installed at the front of 04, the signal is used to control the laser trimming device 407, and the resistance value of the resistor 408 is adjusted to eject droplets at a preset flying speed. A recording head is manufactured that can be used.

このように液滴の飛翔速度を検出し、それが一
定になるようにレーザ・ビームを制御し乍ら抵抗
体408の抵抗値を調整する様にして製作した記
録ヘツドでは、溝付板409の溝部の形状やオリ
フイスの形状の微小な製作上のばらつきによる吐
出の不均一さも解消することができる。
In the recording head manufactured by detecting the flying speed of the droplet, controlling the laser beam so that it becomes constant, and adjusting the resistance value of the resistor 408, the grooved plate 409 is It is also possible to eliminate non-uniformity in discharge due to minute manufacturing variations in the shape of the groove or orifice.

また、電気熱変換体を駆動するトランジスタ、
ダイオード等を搭載したマルチ・セグメントの記
録ヘツドではそれらの素子のばらつきによる電気
熱変換体に流れる電流のばらつきも抵抗体408
のトリミングにより吸収してしまうことができ、
全セグメントの吐出が均一な記録ヘツドが得られ
るばかりでなく、ヘツドの交換による駆動電源部
の調整が不要となる。
Also, a transistor that drives the electrothermal converter,
In a multi-segment recording head equipped with diodes, etc., variations in the current flowing through the electrothermal transducer due to variations in those elements are also affected by the resistor 408.
It can be absorbed by trimming the
Not only can a recording head with uniform ejection of all segments be obtained, but it also eliminates the need to adjust the drive power supply section by replacing the head.

以下、実施例に従つて、本発明を具体的に説明
する。
The present invention will be specifically described below with reference to Examples.

実施例 1 アルミナ基板上にSiO2層(下部層)をスパツ
タリングにより5μm厚に形成、続いて抵抗層とし
てHfB2を1000Å厚に、アルミニウムを電極とし
て3000Å厚に積層した後、選択エツチングによつ
てその一部を除去することによつて50μm×
200μmの発熱抵抗部及び電流調整用抵抗体のパタ
ーンを形成した。次にSiO2層をスパツタリング
により3500Å厚に保護層(上部層)として積層し
て基板上に電気・熱変換体を形成した後、幅
50μm×深さ50μmの溝を刻んだガラス板を溝と電
気・熱変換体が合致するように接合した。引続い
て電気・熱変換体の先端とオリフイスの距離が
250μmになるようオリフイス端面を研磨して記録
ヘツドを作成した。この記録ヘツドに黒色染料と
水を主成分とするインクを供給しながら10μS、
38Vの矩形電圧パルス印字信号を1mSの周期で印
加した時の、32個のオリフイスセグメントから吐
出した液滴の飛翔速度Uを2セグメント毎に各セ
グメントナンバーNに対してプロツトしたのが第
4図である。
Example 1 Two SiO layers (lower layer) were formed on an alumina substrate to a thickness of 5 μm by sputtering, then HfB 2 was deposited as a resistance layer to a thickness of 1000 Å, aluminum was deposited to a thickness of 3000 Å as an electrode, and then selectively etched. 50μm× by removing a part of it
A pattern of a 200 μm heat generating resistor and a current adjusting resistor was formed. Next, two SiO layers were deposited as a protective layer (top layer) to a thickness of 3500 Å by sputtering to form an electrical/thermal converter on the substrate, and then the width
A glass plate with grooves of 50 μm x 50 μm deep was bonded so that the grooves matched the electrical/thermal converter. Subsequently, the distance between the tip of the electric/thermal converter and the orifice is
A recording head was created by polishing the end face of the orifice to a thickness of 250 μm. While supplying ink mainly composed of black dye and water to this recording head,
Figure 4 shows the flight velocity U of droplets ejected from 32 orifice segments when a 38V rectangular voltage pulse printing signal is applied at a cycle of 1mS for each segment number N every two segments. It is.

第5図aは、速度調整のトリミングを行なわな
かつた時の結果であるが、飛翔速度のばらつきは
約±20%であつた。次に各オリフイスから吐出し
た液滴の速度を検出し、最も遅い速度の液滴と同
じ速度になるように他のセグメントの滴飛翔速度
をレーザビームトリミングで抵抗層の一部である
調整抵抗をトリミングすることにより、そろえ電
圧を40Vに増加させて駆動した結果、各セグメン
トの滴飛翔速度は、第5図bに示したように±5
%におさまつた。トリミング調整なしの記録ヘツ
ドで記録した画像は高速記録の為に記録ヘツドを
走引した時に画像品質が悪くなつたが上述の如く
トリミングにより各セグメントの吐出状態をそろ
えた記録ヘツドでは高速の走引を行なつても画像
品質の劣化は認められなかつた。
FIG. 5a shows the results when trimming for speed adjustment was not performed, and the variation in flight speed was approximately ±20%. Next, the speed of the droplet ejected from each orifice is detected, and the droplet flight speed of the other segments is trimmed with a laser beam so that the speed of the droplet ejected from each orifice is the same as that of the droplet with the slowest speed. By trimming, as a result of increasing the alignment voltage to 40V and driving, the droplet flying speed of each segment was ±5 as shown in Figure 5b.
It was down to %. Images recorded with a recording head without trimming adjustment deteriorated in image quality when the recording head was moved for high-speed recording, but with a recording head in which the ejection condition of each segment was made uniform through trimming as described above, high-speed scanning was achieved. No deterioration in image quality was observed even after this.

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

第1図a,bは、本発明に係わる記録ヘツドの
構造を説明する為のものであつて、第1図aは、
模式的正面部分図、第1図bは第1図aに一点鎖
線XYで示す部分で切断した場合の模式的切断面
部分図、第2図a,bは本発明によつて得られた
記録ヘツドの構造を説明する為のもので、第2図
aは模式的平面図、第2図bは第2図aに一点鎖
線X′Y′で示した部分で切断した場合の模式的切
断面図、第3図は、本発明の第1の方法を説明す
る為の模式的説明図、第4図は第2の方法を説明
する為の模式的説明図、第5図a、第5図bは
各々、本発明の実施例に於ける結果を説明する為
の説明図である。 101……記録ヘツド、102……電気熱変換
体、103……基板、104……溝付板、105
……オリフイス、106……液吐出部、107…
…熱作用部、108……熱発生部、109……熱
作用面、110……下部層、111……抵抗層、
112……上部層、113,114……電極層、
201……基板、202……下部層、203……
抵抗層、204……上部層、205……電気熱変
換体、206……抵抗体、207,208……配
線導体、210,211……電極パツト、301
……記録ヘツド、302……電気熱変換体、30
3……抵抗体、304……駆動電源、305……
赤外線温度計、306……レーザトリミング装
置、401……記録ヘツド。
Figures 1a and 1b are for explaining the structure of the recording head according to the present invention, and Figure 1a is
A schematic front partial view, FIG. 1b is a schematic cross-section partial view taken along the dashed line XY in FIG. 1a, and FIGS. 2a and b are records obtained by the present invention. This figure is for explaining the structure of the head. Figure 2a is a schematic plan view, and Figure 2b is a schematic cross-section taken along the dashed line X'Y' in Figure 2a. Figure 3 is a schematic explanatory diagram for explaining the first method of the present invention, Figure 4 is a schematic explanatory diagram for explaining the second method, Figure 5a, Figure 5 b is an explanatory diagram for explaining the results in the examples of the present invention. 101... Recording head, 102... Electrothermal converter, 103... Substrate, 104... Grooved plate, 105
... Orifice, 106 ... Liquid discharge part, 107 ...
...Heat acting part, 108... Heat generating part, 109... Heat acting surface, 110... Lower layer, 111... Resistance layer,
112... Upper layer, 113, 114... Electrode layer,
201...Substrate, 202...Lower layer, 203...
Resistance layer, 204... Upper layer, 205... Electrothermal converter, 206... Resistor, 207, 208... Wiring conductor, 210, 211... Electrode pad, 301
... Recording head, 302 ... Electrothermal converter, 30
3...Resistor, 304...Drive power supply, 305...
Infrared thermometer, 306...Laser trimming device, 401...Recording head.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電気エネルギーが供給されることによつて熱
を発生する複数の発熱抵抗部と、前記発熱抵抗部
に電気エネルギーを与えるために前記複数の発熱
抵抗部の夫々に対応して設けられた電極と、を有
する熱エネルギーを利用する記録ヘツドの製造方
法において、 基板の上に抵抗層を形成する工程と、 該抵抗層に電極を積層する工程と、 少なくとも上記電極の一部を除去して、前記複
数の発熱抵抗部と、該発熱抵抗部に流れる電流量
を調整するための電流調整用抵抗体とを、前記発
熱抵抗部の夫々に前記電流調整用抵抗体の一つが
対応するように形成する工程と、 前記発熱抵抗部の夫々による記録特性を整合せ
しめる為に、前記電流調整用抵抗体の抵抗値をト
リミングによつて可変調整する工程と、 を有することを特徴とする熱エネルギーを利用す
る記録ヘツドの製造方法。 2 前記可変調整工程は、前記発熱抵抗部に電気
エネルギーを与え、熱を発生させた際の前記発熱
抵抗部近傍の温度を検知して、該検知された温度
に応じたトリミングをレーザー・ビームで行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の熱
エネルギーを利用する記録ヘツドの製造方法。 3 オリフイスを持つ複数の流路と、夫々の該流
路に対応して設けられ、電気エネルギーが供給さ
れることによつて熱を発生する複数の発熱抵抗部
と、前記発熱抵抗部に電気エネルギーを与えるた
めに前記発熱抵抗部の夫々に対応して設けられた
電極と、を有する熱エネルギーを利用する記録ヘ
ツドの製造方法において、 基板の上に抵抗層を形成する工程と、 該抵抗層に対して電極を積層する工程と、 少なくとも上記電極の一部を除去して、前記複
数の発熱抵抗部と、該発熱抵抗部に流れる電流量
を調整するための電流調整用抵抗体とを、前記発
熱抵抗部の夫々に前記電流調整用抵抗体の一つが
対応するように形成する工程と、 前記発熱抵抗体の夫々による液体の吐出特性を
整合せしめる為に、前記電流調整用抵抗体の抵抗
値をトリミングによつて可変調整する工程と、 を有することを特徴とする熱エネルギーを利用す
る記録ヘツドの製造方法。 4 前記可変調整工程は、前記発熱抵抗部に電気
エネルギーを与え、熱を発生させた際の前記発熱
抵抗部近傍の温度を検知して、該検知された温度
に応じたトリミングをレーザー・ビームで行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の熱
エネルギーを利用する記録ヘツドの製造方法。 5 前記可変調整工程は、前記発熱抵抗部が発生
する熱によつて前記オリフイスから液体を吐出す
る記録ヘツドを製造した後に、前記発熱抵抗部の
夫々に電気エネルギーを与えることによつて液体
を吐出させ、吐出された液滴の吐出速度を揃える
ように前記電流調整用抵抗体をトリミングするこ
とを特徴と特許請求の範囲第3項に記載の熱エネ
ルギーを利用する記録ヘツドの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A plurality of heat-generating resistors that generate heat when electrical energy is supplied, and a heat-generating resistor that corresponds to each of the plurality of heat-generating resistors for supplying electrical energy to the heat-generating resistors. A method for manufacturing a recording head using thermal energy, comprising: forming a resistive layer on a substrate; laminating an electrode on the resistive layer; and at least a portion of the electrode. by removing the plurality of heat generating resistors and a current adjusting resistor for adjusting the amount of current flowing through the heat generating resistors, one of the current adjusting resistors is attached to each of the heat generating resistors. and a step of variably adjusting the resistance value of the current adjusting resistor by trimming in order to match the recording characteristics of each of the heat generating resistors. A method of manufacturing a recording head that utilizes thermal energy. 2. In the variable adjustment step, electric energy is applied to the heating resistor to generate heat, and the temperature near the heating resistor is detected, and trimming is performed using a laser beam in accordance with the detected temperature. A method of manufacturing a recording head using thermal energy as set forth in claim 1. 3 A plurality of flow channels having orifices, a plurality of heat generating resistors that are provided corresponding to the respective flow channels and generate heat when supplied with electrical energy, and a plurality of heat generating resistors that generate heat when electrical energy is supplied to the heat generating resistors. A method for manufacturing a recording head using thermal energy, comprising: an electrode provided corresponding to each of the heat generating resistor sections to provide a resistance to the heat generating resistor; a step of stacking electrodes on the heat generating resistors, and removing at least a part of the electrodes, and removing the plurality of heat generating resistor parts and a current adjusting resistor for adjusting the amount of current flowing through the heat generating resistor parts. forming one of the current adjusting resistors so as to correspond to each of the heating resistors; and adjusting the resistance value of the current adjusting resistor in order to match the liquid ejection characteristics of each of the heating resistors. A method for manufacturing a recording head using thermal energy, comprising: a step of variably adjusting the recording head by trimming. 4. In the variable adjustment step, electric energy is applied to the heat generating resistor to generate heat, and the temperature near the heat generating resistor is detected, and trimming is performed using a laser beam in accordance with the detected temperature. A method of manufacturing a recording head using thermal energy according to claim 3, wherein the method comprises: 5. The variable adjustment step includes manufacturing a recording head that ejects liquid from the orifice using heat generated by the heat generating resistor, and then ejecting the liquid by applying electrical energy to each of the heat generating resistors. 4. The method of manufacturing a recording head using thermal energy according to claim 3, wherein the current adjusting resistor is trimmed so as to equalize the ejection speed of the ejected droplets.
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