JPS59124867A - インク噴射記録ヘッド - Google Patents

インク噴射記録ヘッド

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JPS59124867A
JPS59124867A JP58983A JP58983A JPS59124867A JP S59124867 A JPS59124867 A JP S59124867A JP 58983 A JP58983 A JP 58983A JP 58983 A JP58983 A JP 58983A JP S59124867 A JPS59124867 A JP S59124867A
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liquid
resistance
heat generating
heat
layer
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津田 尚徳
Toshitami Hara
利民 原
Shinichi Hirasawa
平沢 伸一
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吐出口より液体を吐出することで形成された
飛翔的液滴を用いて記録を行う液体噴射記録装置、殊に
熱エネルギーを利用する液体噴射記録装置に関する。
液体噴射記録装置には、種々の方式があるが、その中で
も例えば独国公開公報(OI、El)2843064号
、同2944005号、USP4335389号公報等
に開示された方式の液体噴射記録装置は、高速カラー記
録が容易であって、その出力部の主要部である記録ヘッ
ドは、記録用の液体を吐出して、飛翔的液滴を形成する
為の吐出口(オリフィス)を高密度に配列することが出
来る為に、高解像力を得ることが出来ると同時に、記録
ヘッドとして全体的にはコンパクト化が計れ、且つ量産
に向くこと、半導体分野において技術の進歩と信頼性の
向上が著しいIC技術やマイクロ加工技術の長所を十二
分に利用することで長尺化が容易であること等の為に、
最近富みに熱い注目を集めている。
上記の液体噴射記録装置の特徴的な記録ヘッドには、オ
リフィスより液体を吐出して、飛翔的液滴を形成する為
の熱エネルギーを発生する手段としての電気熱変換体が
設けられている。
該電気熱変換体は、発生する熱エネルギーを効率良く液
体に作用゛させること、液体への熱作用のON OFF
応答速度を高めること等の為に。
液体に直接接触する様に、オリフィスに連通している熱
作用部に設けられる構造とするのが望ましいとされてい
る。
面乍ら、前記の電気熱変換体は通電されると構成されて
いる為に発熱抵抗体が直に液体に接触する状態であると
、記録用の液体の電気抵抗値如伺によっては該液体を通
じて電気が流れたり、液体を通じての電気の流れによっ
て液体自体が電気分解したジ、或いは発熱抵抗体への通
電の際に該発熱抵抗体と液体とが反応して、発熱抵抗体
自体の腐蝕による抵抗値の変化、強いては発熱抵抗体の
破損或いは破壊が起と−ったり、更には発熱抵抗体から
発生される熱作用による液体の、望ましくは蒸気泡の発
生を含む液体の急激な状態変化に伴う機械的衝撃によっ
て、発熱抵抗体の表面が破損したり或いは発熱抵抗体の
一部に亀裂が生ずる等して破壊されたりする場合がある
その為に、従来においては、Ni0r等の合金やZrB
2.HfB、等の金属硼化物等の比較的発熱抵抗体材料
としての特性に優れた無機材料で発熱抵抗体を構成する
と共に、該材料で構成された発熱抵抗体上に、8102
等の耐酸化性に優れた材料で構成された保護層(上部層
)を設けることで、発熱抵抗体が液体に直に接触するの
を防止して、前記の諸問題を解決し、信頼性と嘆返し使
用耐久性の向上を計ろうとすることが提案されていた。
面乍ら上記の様な構成の電気熱変換体が設けられた記録
ヘッドを有する液体噴射記録装置は、記録用の着色され
た液体として、電気伝導変の比較的低い液体(例えば液
媒体として蒸留水やアルコールを用いたもの)を使用す
る場合には、耐酸化性に優れ、繰返し使用耐久性の点で
満足の行くものではあるが、Naイオン等の含有率が高
い為に電気云導度の大きな記録用の液体や電解質の液体
を使用する場合には、燥返し使用耐久性、耐経時的変化
性の点で不充分であった。
従って、使用する記録用液体の選択に制約があって、殊
に多色或いは天然色のカラー記録を行う場合には、障害
となっていた。
又、上記の様に発熱抵抗体上に保護層を設ける場合にお
いても、例えば層形成に生ずる保護層自体の欠陥に基づ
く発熱抵抗体側方向への液体の浸入を実質上完全に防止
することは再現性、量産性の点で非常に困難である。況
してや、高密・夏に多数の熱作用部をその構成の一部と
する液流路(ノズル)を設ける、所謂窩密度マルチオリ
フィス化の場合には、少なくとも液流路数だけ電気熱変
換体を−rf(に設ける必要性から、先の保護層の欠陥
による不良化の゛電気熱変換体の製造歩留りへの影響は
、製造コストの面も含めて大きな問題である。従って、
保す層がなく、記録用の液体に発熱抵抗体が直に接触す
る状態であっても、耐液性、使用繰返し性、耐機械的衝
撃性、耐電気化学反応性に優れた電気熱変換体を具備す
る液体噴射記録装置の開発が強く望まれている。
本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであって、前
記の従来に卦ける諸問題の総てを解決した優れた液体噴
射記録装置を提供することを主たる目的とする。
本発明の別の目的は、耐液性、耐機械的衝撃性、燥返し
使用性特に抵抗値の安定性、耐電気化学反応性に優れた
液体噴射記録装置を提供することである。
本発明の液体噴射記録装置は液体を吐出して、徴用的液
滴を形成する為に設けられた吐出口と、該吐出口(オリ
フィス)に連通し、飛翔的液滴を形成する為の熱エネル
ギーが液体に作用するところとしての熱作用部と、前記
熱エネルギーを発生する手段としての電気熱変換体とを
具備し、該電気熱変換体を構成する発熱抵抗層が酸素の
含有率が66原子係以下のスズ酸化物から成る事を特徴
とする。
上記の様な構成とさバる本発明の液体噴射記・禄装置は
、繰返し使用性、耐液性、記録信号に対する応答の忠実
性と確実性に優れ、高解像度で高品質の画像を高速で記
録することが出来る。
更に、発熱抵抗体を記録用の液体に直に接触する様に電
気熱変換体を構成する場合には、発熱抵抗体より発生さ
れる熱エネルギーが記録用の液体に有効に作用するので
、電気熱変換体を駆動する為の駆動電圧の闇値が低く、
且つ飛翔液滴の形成を安定的に行う為の実際の5駆動電
圧も低く省エネルギー化を容易に実現することが出来る
又、記録用の液体の選択範囲が広範である為に所望の色
の多色及び天然色のカラー記録を容易に行う事が出来る
以下、本発明を図面に従って、更に具体的に説明する。
第1図(alは、本発明の液体噴射記録装置の主要部の
オリフィス側から見た正面部分図、第1図(1))は、
第1図(alに一点鎖線XYで示す部分で切断した場合
の切断面部分図である。
図に示される液体噴射記録装置1は、その表面に電気熱
変換体2が設けられている基板3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
4で覆う様に接合することによって、オリフィス5と液
吐出部6が形成された構造を有している。図に示す液体
噴射記録装置1の場合、オリフィス5跨複数有するもの
として示されであるが、勿論本発明は、これに限定され
るものではなく単一オリフィスの場合の記録装置への適
用の場合も本発明の範噴に這入るものである。
液吐出部6は、その終端に液体を吐出して飛翔する液滴
を形成すふ為のオリフィス5と、電気熱変換体2よす発
生される熱エネルギーが液体に作用して蒸気泡を発生し
、その体積の膨張と収縮に依る急激な状態変化を引起す
処である熱作用部7とを有する。
熱作用部7は、電気熱変換体2の熱発生部8の上部に位
置し、熱発生部8の液体と接触する熱作用面9をその底
面としている。
熱発生部8は、基板3上に設けられた下部層10、該下
部層10上に設けられた発熱抵抗層(発熱抵抗体)11
、該発熱抵抗層11上に必”JIK応じて設けられる上
部層12とで構成される。発熱抵抗層11には、熱を発
生させる為に該層11に通電する為の電極13.14が
その表面に設けられである。電極13は、各液吐出部の
熱発生部に共通の電極であり、電極14は、各液吐出部
の熱発生部を選択して発熱させる為の選択電極で、ちっ
て、液吐出部の流路に沿って設けられである。
上部7@12は、発熱抵抗層11を、使用する液体から
化学的・物理的に保護する為に発熱抵抗l811と液吐
出部6にある液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電
極13.14間が短絡するのを防止する発熱抵抗層11
の保護的機能を有している。
上部層12は、上記の様な機能を有するものであるが、
本発明の液体噴射記録装置における発熱抵抗層11は、
前記した特性を有するものであるから、液体を通じて電
極LS、14間が電気的に短絡する心配が全くない場合
には、必ずしも設ける必゛逐はなく、又、上記の心配が
ある場合であっても、発熱抵抗層11上には設ける心安
はなく、電極13.14の表面を覆ってやるだけで前記
の心配が全面的に解消される。
下部層10は、主に熱流量制御機能を有する。
即ち、飛翔液滴の形成の際には、発熱抵抗層11で発生
する熱が基板3側の方に伝導するよりも、熱作用部7側
の方に伝導する割合が出来る限り多くなシ、飛翔液滴形
成後、拮シ発熱抵抗層11への通電がOFFされた後に
は、熱作用部7及び熱発生部8にある熱が速かに基板3
側に放出されて、熱作用部7にある液体及び発生した気
泡が急冷される為に設けられる。
発熱抵抗層11、基板3との関係において、上記の様な
機能が充分発揮出来る様な下部層10を設計することに
よって、本発明の液体噴射記録装置はよシ優れたものと
なる。
即ち、飛翔的液滴の形成の際には、熱作用部7側への熱
流量の割合が出来る限り大きく、発熱抵抗層11への通
電がOFFされた際には、基板3側への熱流量の割合が
出来る限シ大きくなる様にして、液滴吐出エネルギーの
高効率化と高熱応答性及び連続的繰返し液滴吐出性の向
上、液滴形成周波数の向上、液滴の量の均一化、液滴の
飛翔方向の安定化、液滴の初期飛翔スピードの均一化、
及び記録信号に対する応答の忠実性と確実性の向上を一
層効果的に実現させ得る。
本発明の液体噴射記録装置における発熱抵抗層11は、
前記した様に、酸素の含有率が66原子係(以後「at
%」 と略記する)以下のスズ酸化物の薄層として設け
られる。
本発明においてスズ酸化物中に含有される酸\ 素の含有率は、本発明の目的に適う発熱抵抗層が得られ
る様に上記の範囲となる様に適宜所望に従って決定され
るものであるが、比抵抗を高く安定させるためK、発熱
抵抗層を構成するス本発明において、発熱抵抗層11の
層厚は、適切な熱エネルギーが効果的に発生される様に
、構成材料の特性、種類、含有率及び装置自体に要求さ
れる飛翔液滴形成特性9に応じて適宜決へ るのが望ましい。
本発明において、スズ酸化物から成る発熱抵抗層は、O
VD法電子電子ビーム蒸着法よびスズくツタ法により形
成するのが好寸しく、より好ましくは、高速スパッタ法
により形成するのが望ましい。
次K、以降において説明される本発明の実施例或いは比
較例において製這された液体噴射記録装置の製造法及び
形態の概要に就て説明する。
先ず、以下の実施例及び比較例に相当する電気熱変換体
設置基板を以下の要領で作成した。
下部Piioを兼ねたアルミナ基板3の下部層10上に
発熱抵抗°層11及びアルミニウム電極幅40Am、長
さ200μmのHBK汎、、11−1〜ll−3・・・
・・を形成した。又、エツチングにより選択電極14及
び共通電極13を形成した。更に、各電極及び各発熱抵
抗層の表面に、必要に応じて保護層(上部層)12を積
層し基板3上に雷1気熱変換体を形成した。
又、これ等とは別に、ガラス板に複数本の溝(例えば巾
40μm、深さ40μm)と共通インク室(不図示)と
なる溝とをマイクロカッターを用いて切削形成してなる
溝付篠板4も作成した。
このようにして作成した、電気熱変換体設置基板と溝付
電板とを、電気熱変換体と溝との位噴合せをした上で接
合し、更に不図示のインク共給部から共通インク室に液
体インクを導入するためのインク導入管(不図示)も接
続して記録装置を一体的に完成した。
更に、との記録装置には前述の選択電極及び共通電極に
接続されているリード電極(共通リード雷1極、及び選
択リード電極)を有するリード基板が付設された。
上記の構成の液体噴射記録装置に於て、上部層12とし
て、Sin、 1.07j層厚、 Ta a、5μ層厚
の薄層を各発熱抵抗層11上に積層したものでは、発泡
閾値電圧に対して1.5〜1.9倍の駆動電圧マージン
が得られた。このことは、発熱抵抗層11を液体に露出
させる系の場合に比べて上部層12を設−けるととて一
層耐熱性が向上することが示される。
この際、上記の上部層12のない系は発泡閾値電圧の約
1.3倍の11駆動電圧マージンが得ら九従来に較べて
優れていることが示される。
基板6としては、上記のアルミナ基板の外に、シリコン
ウェハを用い、下部層1oとしては、シリコンウェハの
表面を熱処理して形成された2〜5μの5102層を用
いて同様の評価を行ったが、同様の良好な結果が得られ
た。
又、基板3としては、実施例で使用されたものの他、ガ
ラス、セラミックス、耐熱性プラスチック等も用いるこ
とが出来る。
電極材料としては、Ajaの他に、At−C!u 、A
t−81等を用いることが出来るが、これ等の材料を用
いる際には電極と液体との間を隔絶する為に、例えば感
光性の耐熱樹脂を硬化させた被膜で熱作用面の部分を除
いて電極及び電極の回りを覆うのが好ましい。
実施例 前記に説明した構成の液体噴射記録装置(サンプル/I
60−1〜1−5)(液流路数100.−液流路当シー
電気熱変換体)に就て、−電気熱変換体当り5に108
回のパル駆動を行った際の故障電気熱変換体数を計数し
て信頼性の測定を行った。その結果を以下の表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明の適用される液体噴射記録ヘッ
ドの好適な実施態様の1つのオリフィス側からの正面部
分図、第1図(t)lは、第1図(alの一点鎖線XY
で示す部分で切断した場合の切断面部分図である。 1・・・・ 液体噴射記録装置 2・・・・電気熱変換体 3・・・・基板 4・・・・溝付板 5・・・・オリフィス 6・・・・液吐出部 7・・・・熱作用部 8・・・・熱発生部 9・・・・熱作用面 10 ・・・下部層 11・・・・発熱抵抗層 12・・・・上部層 16・・・・共通電極 14・・・・選択電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  液体を吐出して、飛翔的液滴を形成する為に
    設けられた吐出口と、該吐出口に連通し、飛翔的液滴を
    形成する為の熱エネルギーが液体に作用するところとし
    ての熱作用部と、前記熱エネルギーを発生する手段とし
    ての電気熱変換体とを具備し、該電気熱変換体を構成す
    る発熱抵抗層が酸素の含有率が66原子係以下のスズ酸
    化物から成る事を特許とする液体噴射記録装置。
JP58983A 1983-01-06 1983-01-06 インク噴射記録ヘッド Granted JPS59124867A (ja)

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JP58983A JPS59124867A (ja) 1983-01-06 1983-01-06 インク噴射記録ヘッド

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JP58983A JPS59124867A (ja) 1983-01-06 1983-01-06 インク噴射記録ヘッド

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JPS59124867A true JPS59124867A (ja) 1984-07-19
JPH0530184B2 JPH0530184B2 (ja) 1993-05-07

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5459139A (en) * 1977-10-19 1979-05-12 Canon Inc Recording head
JPS5557476A (en) * 1978-10-26 1980-04-28 Canon Inc Recording media discharge recording device by thermal energy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5459139A (en) * 1977-10-19 1979-05-12 Canon Inc Recording head
JPS5557476A (en) * 1978-10-26 1980-04-28 Canon Inc Recording media discharge recording device by thermal energy

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JPH0530184B2 (ja) 1993-05-07

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