JPH0592573A - 液体噴射記録ヘツド、その製造方法、及び液体噴射記録ヘツドを備えた記録装置 - Google Patents

液体噴射記録ヘツド、その製造方法、及び液体噴射記録ヘツドを備えた記録装置

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JPH0592573A
JPH0592573A JP3255484A JP25548491A JPH0592573A JP H0592573 A JPH0592573 A JP H0592573A JP 3255484 A JP3255484 A JP 3255484A JP 25548491 A JP25548491 A JP 25548491A JP H0592573 A JPH0592573 A JP H0592573A
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ink
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実 野沢
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度タイプの液体噴射記録ヘッドの新規な
製造方法を提供する。 【構成】 固体層除去液110に溶解する成分102を
含む研磨液を用いて、インク液路が固体層8で封止され
た記録ヘッドのインク吐出口面を研磨する。次いで、固
体層除去液110により、固体層8、及び研磨工程でイ
ンク吐出口部に入りこんだ研磨粒子101を除去する。 【効果】 チッピングのない吐出口を安定して製造でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
式に用いる記録液小滴を発生するための液体噴射記録ヘ
ッド、その製造方法、及び液体噴射記録ヘッドを備えた
記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録方式(液体噴射記録
方式)に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細
な記録液吐出口、液路及び該液路の一部に設けられる液
体吐出エネルギー発生部とを備えている。従来、このよ
うな液体噴射記録ヘッドを作成する代表的な方法とし
て、特開昭57−43876号が上げられる。即ち、2
列の吐出エネルギー発生体7が設けられた基板面1上
(図4(A))に感光性組成物層16(例えばネガ型ド
ライフィルムLAMINAR(DYNACHEM製)、
SR−1000G−50(日立化成製)、SR−100
0N(日立化成製)等)を設け、所定のパターン露光を
行い、硬化領域を形成する。その後前記層から未硬化の
組成物を除去することにより前記基板面にインク液路1
4を形成する(同図(B))。更に2対の液室(液室
9、供給口6)形成部材(蓋板4)をその基板面に接着
層3を介して接合することにより2対の液体噴射ヘッド
を形成する(同図(C))。最後に、ダイヤモンドブレ
ードによりAA’切断面で切断加工を施し、ヘッドの分
離と吐出口の形成を同時に行い、液体噴射ヘッド(同図
(D))を形成するものである。この方法によれば液路
形成にフォトリソ技術を使用するため、液路形状が非常
に均一にでき、量産性も向上する。
【0003】しかしながらこの方法にも次のような欠点
がある。
【0004】1)液路パターン形成〜蓋板接合〜吐出口
形成までの工程において工程中のゴミが液路に入り、歩
留りの低下を招く。
【0005】2)吐出口形成(ダイヤモンドブレードに
よる切断加工)時、吐出口周辺部にチッピングが発生
し、そのチッピングが記録小滴の吐出方向のヨレの原因
となる。その結果として、記録品位の低下及び最終記録
検査での歩留り低下を招く。
【0006】3)小ノズルヘッドにおいては、1)、
2)の欠点を工程のゴミ管理あるいは、蓋板接合時の条
件の適正化により、何んとか生産することができてい
る。しかし高密度マルチアレイタイプのヘッド(つま
り、A4、A3巾に液路を配列するタイプのヘッドを言
う。)においては全液路を正常に形成することはほとん
ど不可能である。
【0007】斯かる従来法の問題点を解消するため特開
昭58−136478号公報には図3に示すような方法
が開示されている。即ち、基板1面上のノズル形成部位
に固体層8を設け(同図(A))、その上に該固体層を
覆う液路壁形成材料層2として活性エネルギー線硬化樹
脂層と液室形成部材(蓋板4)を順次積層した(同図
(C))後に活性エネルギー線11を照射して、液路壁
形成材料層を硬化せしめる(同図(D))。その後、図
中のA−A’線に沿ってダイヤモンドブレードにより切
断加工、そして切断加工時のチッピングを取り除くた
め、一般に市販されている研摩材(例えば、東北金属社
製ROX−FP、ROX−M3等の酸化セリウム)を用
いて研磨加工を行うことにより吐出口面を仕上げる。そ
して最後に、固体層を除去液110により溶解して除く
ことにより液路を形成する(同図(E)、(F))方法
である。
【0008】しかしながら該方法では、吐出口面を仕上
げる研磨加工の際に次のような問題点があった。
【0009】1)研摩材(蓋板の材質であるガラスに合
わせて酸化セリウムを水で分散させて使用)が、吸水し
て軟化した固体層のなかに切断面から徐々に押し込めら
れる。その結果、研摩材どうしが凝集してしまい、次工
程である固体層を除く工程終了後も液路、特に吐出口近
傍に残留してしまう。
【0010】2)1)の結果により、吐出口周辺部のチ
ッピングと同様に記録小滴の吐出方向の乱れそして記録
品位低下、記録検査での歩留りの低下を招く。
【0011】3)研磨加工工程のスループット向上のた
め、研磨荷重、研磨機定盤の回転数、及び/又は研摩材
濃度等を増加させる等の手段により、研磨速度を大きく
する程、研摩材の液路内への残留が増える。
【0012】4)液路内に残留した研摩材を除去するた
めの別工程が必要となり製造コストが上がる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的は
上記従来技術の問題点を解決し、特に高密度タイプの液
体噴射記録ヘッドの製造方法において、有効かつ新規な
製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、固体層除去液に溶解する樹脂で形成した
少くとも液路パターンを有する固体層と、固体層を覆っ
て形成した液路壁形成材料層とを、基板と蓋板との間に
形成した液体噴射記録ヘッドの製造工程品を吐出口形成
部で切断後、切断面を研磨材が分散した研磨液で研磨
し、次いで固体層を溶解除去する液体噴射記録ヘッドの
製造方法において、前記研磨液が固体層除去液に溶解す
る成分を含有することを特徴とするものである。
【0015】また、本発明は、基板上に、感光性組成物
層を積層した後、液路を形成し、更にその上に蓋板を積
層した液体噴射記録ヘッド製造工程品の液路に封止物を
注入した後、吐出口形成部で切断し、切断面を研磨材が
分散した研磨液で研磨し、次いで封止物を溶解除去する
液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記研磨液が
封止物除去液に溶解する成分を含有することを特徴とす
るものである。
【0016】また、本発明は上記製造方法で製造した液
体噴射記録ヘッドである。該記録ヘッドにおいては、イ
ンク吐出エネルギー発生素子が電気エネルギーを与える
ことによって発熱し、インクに状態変化を生ぜしめて吐
出を行わせる電気熱変換体である。更に、本発明の記録
ヘッドは、記録媒体の全幅にわたってインク吐出口が複
数設けられているフルラインタイプのものである。
【0017】また、本発明は、記録媒体の被記録面に対
向してインクを吐出する吐出口が設けられている液体噴
射記録ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを少
なくとも具備する記録装置である。
【0018】以下、本発明を詳細に説明する。
【0019】本発明の第1の製造方法は、基体上に固体
層を形成し、液路壁形成材料層を積層し、更に蓋板を積
層後、吐出口形成部で切断する工程までは、図3に示さ
れる従来法と同様である。
【0020】ここで、基板としては、ガラス、Si等が
量産性、表面の平滑性等の点から好ましい。固体層とし
てはポジ型ドライフィルム等が好ましい。液路壁形成材
料層としては、紫外線硬化型材料が量産性等の面で優れ
ており、具体的には、例えば、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂、ジグリコールジアルキルカーボネート樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹
脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等を挙げ
ることができる。特に、光によってカチオン重合を開始
することのできるエポキシ樹脂、光によってラジカル重
合できるアクリルエステル基を持ったアクリルオリゴマ
ー類、ポリチオールとポリエンを用いた光付加重合型樹
脂、不飽和シクロアセタール樹脂等は、重合速度が大き
く、重合体の物性も優れており、構造材料として適して
いる。蓋板としては、耐薬品性に優れたガラス、例え
ば、パイレックス7059(商標名:コーニング社)、
テンパックス(商標名:ショット社)等が好ましい。
【0021】本発明においては、例えば、上記従来法に
準じて製造した液体噴射記録ヘッドの製造工程品の切断
面を研磨するものであるが、研磨液に、固体層除去液に
溶解する成分を含有するものを用いる。研摩材として
は、ガラス研磨用のものが好ましい。具体的には例え
ば、酸化セリウムを主成分とするROX−FP(商標
名:東北金属社)、ROM−M3(商標名:東北金属
社)等を挙げることができる。これら研摩材は水に分散
させ研磨液として使用する。尚、これら研摩材の粒子は
直径1〜2μm程の微粒子であり、研摩材単独では乾燥
状態で凝集し、強固に付着する傾向をもつ。また研磨液
に含有させる、除去液溶解成分としては、コロイダルシ
リカ、アクリル樹脂のエマルジョン、酢酸ビニルのエマ
ルジョンが好ましい。固体層除去液としては、除去液溶
解成分がコロイダルシリカの場合には、苛性ソーダ等が
好ましく、除去液溶解成分がアクリル樹脂又は酢酸ビニ
ル等のエマルジョンの場合には、酢酸エチル溶剤等が好
ましい。
【0022】図1は本発明に係る工程図である。図1
(A)は研磨工程終了後の記録ヘッドを模式的に示す平
面図である。固体層8により液路パターンが形成されて
いる。図1(B)は吐出口部分の模式的拡大図である。
吐出口先端部は、研磨液により吸水軟化した固体層中
に、研磨粒子101と固体層除去液溶解成分102とが
入り込んだ状態となっている。この記録ヘッドを固体層
除去液(以下、除去液と略記する。)110によって洗
浄することによって、固体層8、及び除去液溶解成分1
02が溶出する。その結果、図1(C)に示されるよう
に、研磨粒子101間に間隙が生じ、除去液中に分散し
た研磨粒子は、除去液とともに、吐出口外へ流出し、液
路が形成される。このとき、洗浄槽中の固体層除去液に
超音波、攪拌等の手段により、液流を与えることは、研
磨粒子除去に有効である。
【0023】本発明の第二の製造方法は、基板上に感光
性組成物層を積層し、液路を形成した後、蓋板を積層す
る工程までは、図4に示される従来法と同様である。
【0024】本発明においては、従来法に準じて製造し
た製造工程品の液路に、封止剤を注入した後、切断、前
述研磨液による研磨、封止剤除去の工程を順次、施すも
のである。
【0025】封止剤としては、ポジ型液体レジスト等が
好ましい。封止剤以外の材料、及び発明の作用において
は第一の発明と同様であるので、その説明を省略する。
【0026】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録
を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置
に於いて、優れた効果をもたらすものである。
【0027】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。
【0028】この記録方式を簡単に説明すると、液体
(インク)が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
(インク)に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。この
様に液体(インク)から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成出来るため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長,収
縮により吐出孔を介して液体(インク)を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
ので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成
でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第4463359号明細書、同第4345
262号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国
特許第4313124号明細書に記載されている条件を
採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。
【0029】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
の他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書に開示されている様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。
【0030】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭59年第123670号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭59年第138461号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。
【0031】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に
対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがある。
このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示されて
いるような記録ヘッドを複数組み合わせることによって
フルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個
のフルライン記録ヘッドであっても良い。
【0032】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。
【0033】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャピング手段、クリーニング手
段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の
加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。
【0034】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カ
ラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
【0035】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
【0036】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。
【0037】このようなインクは、特開昭54−568
47号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部又は貫通孔に液状
又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としても良い。
【0038】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。
【0039】図5は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ(IJC)として装
着したインクジェット記録装置(IJRA)の一例を示
す外観斜視図である。
【0040】図において、120はプラテン124上に
送紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を
行なうノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリ
ッジ(IJC)である。116はIJC120を保持す
るキャリッジHCであり、駆動モータ117の駆動力を
伝達する駆動ベルト118の一部と連結し、互いに平行
に配設された2本のガイドシャフト119Aおよび11
9Bと摺動可能とすることにより、IJC120の記録
紙の全幅にわたる往復移動が可能となる。
【0041】126はヘッド回復装置であり、IJC1
20の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向
する位置に配設される。伝動機構123を介したモータ
122の駆動力によって、ヘッド回復装置126を動作
せしめ、IJC120のキャッピングを行なう。このヘ
ッド回復装置126のキャップ部126AによるIJC
120へのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置
126内に設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もし
くはIJC120へのインク供給経路に設けた適宜の加
圧手段によるインク圧送を行ない、インクを吐出口より
強制的に排出させることによりノズル内の増粘インクを
除去する等の吐出回復処理を行なう。また、記録終了時
等にキャッピングを施すことによりIJCが保護され
る。
【0042】130はヘッド回復装置126の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード131はブレード保持部
材131Aにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置126と同様、モータ122および伝動機構123
によって動作し、IJC120の吐出面との係合が可能
となる。これにより、IJC120の記録動作における
適切なタイミングで、あるいはヘッド回復装置126を
用いた吐出回復処理後に、ブレード131をIJC12
0の移動経路中に突出させ、IJC120の移動動作に
伴なってIJC120の吐出面における結露、濡れある
いは塵埃等をふきとるものである。
【0043】
【実施例】以下、実施例によって、本発明を更に具体的
に説明する。 実施例1 図3に示される従来方法により、液体噴射記録ヘッドを
構成する各層を順次積層した後、図中、A−A’線に沿
って切断した。
【0044】次に、吐出口周辺部の研磨加工を以下の要
領で行なった。図2は研磨工程を示す説明図である。図
示の研磨装置は、定盤150の上側表面にポリッシャー
151を設け、更にポリッシャー上に、キャリア153
付きリング152を設けた構造になっている。このリン
グ内のキャリア153に設けられている窓部156に、
前記切断終了後の記録ヘッドを、吐出口面がポリッシャ
ー151面と垂直に接するように設置した。次に、酸化
セリウム、コロイダルシリカよりなる研磨液100をノ
ズル155より添加しながら、リング152の自転と、
定盤150の公転とにより研磨を行なった。このとき研
磨速度は1時間あたり数μ〜数十μとした。
【0045】次に、固体層除去液として苛性ソーダを満
たした洗浄槽内で前記研磨加工後の記録ヘッドを洗浄
し、固体層とともに研磨粒子を洗い出し、チッピングの
ない吐出口をもつ液路を作成した。 実施例2 図4に示される従来方法により、液体噴射記録ヘッドを
構成する各層を順次積層した後、図中、A−A’線に沿
って切断した。
【0046】次に、ポジ型液体レジスト等の封止物を、
浸漬、ディスペンサーによる塗布等により、液流路内に
注入する。その後、熱キュア等により硬化させた後に、
前記した方法により研磨加工及び後工程を施す。封止剤
は必要最小限付着させることが好ましい。例えば浸漬方
法では、図6のように吐出口部を付け、毛管現象により
液流路に注入する方法が良い。またディスペンサー方法
では、図7のように吐出口部を上にして置き、その吐出
口部に、液流路内の体積に近い量を塗布することで、毛
管現象により液流路に最小限の量が注入される。
【0047】上記方法で液路を封止した後、実施例1と
同様に研磨加工、封止物及び研磨粒子の除去を行ない、
チッピングのない吐出口をもつ液路を作成した。
【0048】
【発明の効果】以上説明してきたように、液路が封止さ
れた状態で、切断加工された液体噴射記録ヘッドの製造
工程品の切断面を、固体層除去液又は封止物除去液に溶
解する成分を含有する研磨液を用いて研磨することによ
り、チッピングのない吐出口をもつ液路を製造すること
が可能となった。これにより高密度マルチアレイタイプ
の液体噴射記録ヘッドの記録品位が著しく向上した。更
に、製造コストに最も影響を与える最終記録検査の歩留
りが向上し、製造コストを大幅に低下させることが可能
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を模式的に示す概念図であ
る。
【図2】研磨工程を示す説明図である。
【図3】液体噴射記録ヘッドの従来の製造方法の一例を
示す説明図である。
【図4】液体噴射記録ヘッドの従来の製造方法の他の例
を示す説明図である。
【図5】本発明により得られた記録ヘッドをインクジェ
ットヘッドカートリッジとして装着した液体噴射記録装
置の一例を示す斜視図である。
【図6】封止剤を液路に注入する一実施例を示す説明図
である。
【図7】封止剤を液路に注入する他の実施例を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 基板 2 液路壁形成材料層 3 接着層 4 蓋板 6 インク供給口 7 エネルギー発生体 8 固体層 9 液室 11 活性エネルギー線 13 吐出口 14 液路 16 感光性組成物層 17 封止物 100 研磨液 101 研磨粒子 102 固体層除去液溶解成分 110 固体層除去液 116 キャリッジ 117 駆動モータ 118 駆動ベルト 119A,119B ガイドシャフト 120 インクジェットヘッドカートリッジ 122 クリーニング用モータ 123 伝動機構 124 プラテン 126 キャップ部材 130 ブレード 130A ブレード保持部材 150 定盤 151 ポリッシャー 152 リング 153 キャリア 154 研磨液 155 ノズル 156 窓部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液路パターンを形成する液路壁形成材料
    を、基板と蓋板との間に形成し、液路内を封止物により
    封止した液体噴射記録ヘッドの製造工程品を吐出口形成
    部で切断後、切断面を研磨し、次いで封止物を溶解除去
    する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記研磨
    工程に使用する研磨液が封止物除去液に溶解する成分を
    含有することを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、封止物は除去液に溶
    解する樹脂で形成した少なくとも液路パターンを有する
    固体層であり、液路壁形成材料は前記固体層を覆って形
    成し、活性エネルギー線硬化型の材料であり、蓋板は活
    性エネルギー線を透過する材料であることを特徴とする
    液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、液路壁形成材料は感
    光性組成物であり、封止物は基板、液路壁形成材料、蓋
    板を積層した後に、液路に充てんし、後に固体化する材
    料であることを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3いずれか記載の製造方法
    で製造した液体噴射記録ヘッド。
  5. 【請求項5】 インク吐出エネルギー発生素子が電気エ
    ネルギーを与えることによって発熱し、インクに状態変
    化を生ぜしめて吐出を行わせるための電気熱変換体であ
    る請求項4記載の記録ヘッド。
  6. 【請求項6】 記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
    出口が複数設けられているフルラインタイプのものであ
    ることを特徴とする請求項4記載の記録ヘッド。
  7. 【請求項7】 記録媒体の被記録面に対向してインクを
    吐出する吐出口が設けられている請求項4記載の記録ヘ
    ッドと、該ヘッドを載置するための部材とを少なくとも
    具備することを特徴とする記録装置。
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