JPS5943315B2 - 液滴噴射記録ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体を噴射し、飛翔液滴を形成して記録を行
なう装置に適用される液体噴射記録ヘッドに関する。

ノンインパクト記録方法は、記録時に於ける騒音の発声
が無視し得る程度に済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、高速記録か可能であり、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の行える所謂イ
ンクジェット記録法（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
を具備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。その中で、例えば特開昭５４−５
１８３７号公報、ドイツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０
６４号公法に記載されてあ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。即ち、上
記の公報に開示されてある記録法は、熱エネルギーの作
用を受けた液体ば急峻な体積の増大を伴う状態変化を起
し、該状態変化に基く作用力によつて、記録ヘッド部先
端のオリフィスより液滴が吐出、飛翔して被記録部材に
付着し記録か行われるという特徴である。

將に、ＤＯＬＳ２８４３０６４に開示されている液体噴
射記録法は、所謂ｄｒｏｐ−ｏｎｄｅｍａｎｄ記録法に
極めて有効に適用されるばかりではなく、記録ヘッド部
をｆｕｌｌｌｉｎｅタイプで高密度マルチオリフィス化
として容易に具現化出来るので、高解像度、高品質の画
像を高速で得られるという特徴を有している。

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
長時間記録する場合、或いは装置の使用寿命を飛躍的に
向上させるには、記録ヘツドの繰返し使用寿命（耐久寿
命）を向上させる必要がある。

上記の如き記録法に適用される記録ヘツドの使用寿命を
決定している主たる要因は、具備される電気・熱変換体
の寿命である。

即ち、上記の記録法に適用される記録ヘツドは、例え（
ｆ、゛第１図Ａ，ｂに示す様な構造を有しているもので
あり電気・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
体と接触している構成とするのが、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
る液体に有効且つ効率良く作用させ得るという点で一般
的である。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、及び発熱抵抗層１１１を前記記録液か
ら、或いは熱的酸化から保護する為に上層部１１２が少
なくとも熱発生部１０８に於ける部分には、発熱抵抗層
１１１上に設けられる。

斯かる記録ヘツドを使用する様に ＤＯＬＳ２８４３Ｏ６４に開示された記録法に於ける液
滴形成原理は前記使用した様に電気・熱変換体への通電
が０Ｎ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
る記録液か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、次いで、前記通電が０Ｆ
Ｆされるとそれに付随して、前記気泡は瞬時的にその体
積を収縮し、消滅する。

この収縮消滅のスピードは、前記気泡の発生と成長のス
ピードに略々等しいか或いは、多少遅い程度の極めて速
いものである。この気泡の発生・成長・収縮・消滅の繰
返しに於いて、殊に、この過程の後半である気泡の戊縮
・消滅が、電気・熱変換体の使用寿命を決める大きな要
因である事を、本発明者等は多大な実験の繰返しと注意
深い検討の結果見出した。

即ち、上記の気泡の収縮・消滅の過程が著しく高速度で
ある為に、それによるシヨツク波が熱作用面１０９を直
撃する。

従つて、液滴吐出を繰返す毎にこのシヨツク波で熱作用
面１０９が打撃を受け、やがては、そのシヨツク波が原
因で、浸蝕或いは破壊される様になる。殊に、電気・熱
変換体１０８を駆動する印加パルス信号の印加周波数（
駆動周波数）が高くなればなる程、即ち、高速記録を行
う為に液滴形成頻度を高めれば高める程、又、印加パル
ス信号のレベル値を高めれば高める程、前記シヨツク波
による熱作用面１０９の打撃は大きくなり、電気・熱交
換体１０２の使用寿命を短かくする根本的要因となつて
いる。更に、電気・熱交換体１０２の通電の０Ｎ・０Ｆ
Ｆ時の熱作用面１０９の温度差は著しく大きく、且つ、
単時間の中にその温度差が形成される為に熱的要因によ
る応力が熱発生部１０８に掛かるので、上部層１１２に
歪が生じて、クラツクが生じ易くなり、これも又、電気
・熱交換体の繰返し使用寿命を左右する要因の１つにな
つている。

この様に、上記の記録ヘツドに於いては、生産性腐量産
性及び歩留りも加昧して使用寿命を更に延ばす必要があ
るという要因を内在している点で未だ解決される可き点
が存在していた。本発明は、上記に鑑み成されたもので
あつて、前記した公報、殊にＤＯＬＳ２８４３Ｏ６４に
記載された記録法に適用される記録ヘツドに於いて、使
用寿命が格段に長く、然も液滴安定吐出の信頼性が著し
く高く、故障率が従来に較べ遥かに低い液体噴射記録ヘ
ツドを提供する事を目的とする。

本発明の液体噴射記録ヘツドは、液体を吐出する為に設
けられたオリフイスと、該オリフイスに連通し、液滴を
吐出する為の熱エネルギーが液体に作用する部分である
熱作用部とを有する液吐出部と、前記熱エネルギーを発
生する手段としての電気・熱交換体とを具備する液体噴
射記録ヘツドに於いて、前記熱作用部の液体と接触する
部分が、純度９９．９％のアルミニウム板の、重量減少
試験に於ける試験面の単位面積当りの重量減少量△Ｗ（
Ａｌ）がｌ〜／ＣＴＩｉになる時の時間ｔに於ける単位
面積当りの重量減少量△Ｗが△Ｗ（Ａｌ）の１／１０以
下である物質で構成されている事を特徴とする。この様
な構成として設計される本発明の液体噴射記録ヘツドは
、高速記録を行う為に液滴形成頻度を著しく高めても、
又電気熱変換体に入力されるパルス信号のレベル値が高
くなつても長時間連続して安定な液滴吐出を行う事が出
来る。

更に、本発明の液体噴射記録ヘツドは上記の様な優れた
特性を有する他に、生産性、量産性及び歩留りが良く製
造することが出来るのでコスト面に於いても充分優れて
いるものである。以下、本発明を図面に従つて具体的に
説明する。

第２図ａは、本発明の好適な例の１つとしての液体噴射
記録ヘツドのオリフイス側から見た正面部分図、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
合の切断面部分図である。図に示される記録ヘツド２０
１は、その表面に電気熱変換体２０２が設けられている
基板２０３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２０４で覆う様に接合
することによつて、オリフイス２０５と液吐出部２０６
が形成された構造を有している。図に示す記録ヘツド２
０１の場合、オリフイス２０５を複数有するものとして
示されてあるが、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イスの場合の記録ヘツドへの適用の
場合も本発明の範囲に這入るものである。液吐出部２０
６は、その終端に液滴を吐出させる為のオリフイス２０
５と、電気熱変換体２０２より発生される熱エネルギー
が液体に作用して気泡を発生し、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２０７
とを有する。

熱作用部２０７は、電気熱変換体２０２の熱発生部２０
８の上部に位置し、熱発生部２０８の液体と接触する部
分である熱作用面２０９をその底面としている。

熱発生部２０８は、基板２０３上に設けられた下部層２
１０、該下部層２１０上に設けられた発熱抵抗層２１１
、該発熱抵抗層２１１上に設けられた上部層２１２とで
構成されている。

発熱抵抗層２１１には、熱を発生させる為に該層２１１
に通電する為の電極２１３，２１４がその表面に設けら
れてある。電極２１３は、各液吐出部の熱発生部に共通
の電極であり、電極２１４は、谷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あつて、液吐出部の
流路に沿つて設けられてある。上部層２１２は、発熱抵
抗層２１１を、使用する液体から化学的・物理的に保護
する為に発熱抵抗層２１１と液吐出部２０６にある液体
とを隔絶すると共に、液体を通じて電極２１３，２１４
間が短絡するのを防止する、発熱抵抗層２１１の保護的
機能を有している。

下部層２１０は、主に熱流量制御機能を有する。

即ち、液滴吐出の際には、発熱抵抗層２１１で発生する
熱か基板２０３側の方に伝導するよりも、熱作用部２０
７側の方に伝導する割合が出来る限り多くなり、液滴吐
出後、詰り発熱抵抗層２１１への通電が０ＦＦされた後
には、熱作用部２０７及び熱発生部２０８にある熱が速
かに基板２０３側に放出されて、熱作用部２０７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。本
発明の液体噴射記録ヘツド２０１に於いては、その特徴
として、熱作用部２０７の液体と接触す−る壁面の部分
である熱作用面２０９が、純度９９．９％のアルミニウ
ム板をテストスタンダードとして、その重量減少試験に
於ける試験面の単位面積当りの重量減少量△Ｗ（Ａｌ）
が１Ｔｎｆ／Ｃｄになる時の、テスト開始からの経過時
間ｔに於ける単位面積当りの重量減少量△Ｗが△Ｗ（Ａ
ｌ）のｌ／１０以下である物質で構成されるものである
。第２図に於いては、上部層２１２を二層構成とし、液
吐出部２０６の構成要素である液体流路の壁面を形成す
る表面層２１２−１を、上記の物性質を有する物質で構
成している。

図に於いては、電極２１３，２１４表面及び熱発生部２
０８に於いては発熱抵抗層２１１表面を被覆する様に設
けられた中間層２１２−２の表面を被覆する様に上記物
性値を有する表面層２１２一１が設けられている。

表面層２１２−１を構成する材判として、本発明に於い
て有効に使用されるのは、上記の物性値を示すものが挙
げられるが、その他配列粒子が細かい、且つ粒子の配列
構造が綴密であること、粘り強いこと、硬度が高いこと
、抗張力が大きいこと、疲労限が高いこと、等々の物性
要件を満足するものから選択されるのが一層好ましいも
のである。その様な材利としては、例えば周期律表第ａ
族、Ｖａ族、同ａ族、同第ａ族、同第族に層するところ
の金層或いは、これ等の合金又は、これ等の中のものの
少なくとも１つと、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌの中の少な
くとも１つとの合金、周期律表第ａ族、同Ｖａ族、同第
ａ族に層するところの元素の炭化物、窒化物、硼化物或
いは硅化物等の化合物、又はこれ等の化合物と上記した
金属又は合金との混合物か好適なものとして挙げること
か出来る。

具体的には、周期律表第ａ族の金属としては、Ｔｌ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，かＶａ族の金属としては、Ｎｂ，Ｔａがａ族
の金属としてはＣｒ，ＭＯ，Ｗがａ族の金属としてはＭ
ｎが族の金属としては、ＣＯ，Ｎｌ，Ｆｅか各々好まし
い材相として挙げることが出来る。

上記に挙げた金属の合金としては、例えばＴｌ−Ｍｎ（
Ｍｎ５〜３０％）、ステライト（ＣＯ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｗ
）、コルモノイ（Ｎｉ，Ｃｒ，Ｂ，Ｆｅ）ＮｉＣｒ（Ｃ
ｒｌＯ〜３０％）、Ｔａ−Ｔｉ等が、本発明に於いては
、好ましいものとして適用することが出来る。

Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，の中の少なくとも１つと、上
記した金属との中の少なくとも１つとの合金の中で殊に
好ましい材料として挙げることの出来るのは、具体的に
は例えば、アルミニウム青銅（Ｃｕ−Ａｌ）、Ｔｉ−Ａ
ｕ．Ｔａ−Ａｕ等がある。

本発明に於いて、炭化物、窒化物、硼化物或いは硅化物
として、殊に好ましい材料として挙げられるのは、具体
的には、例えばＷｃ，ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，Ｔ：Ｂ２，
ＴａＣ，ＣｒＢ２，Ｓｉ３Ｃ４，ＭＯＳｌ２，Ｃｒ３Ｃ
２，ＷＣ−ＣＯ，Ｃｒ３Ｃ２−Ｎｉ等である。本発明に
於いては、表面層２１２−１は、上記した材相を使用し
て、デイツピング、スピンナー等の途布法によつて、塗
布し焼付するか、或いは、スパツターリング、イオンプ
レーテイング、真空蒸着等の真空堆積法によつて層形成
され、殊に好ましい結果が得られる薄膜層が形成し得る
真空堆積法の採用は、本発明に於いて望ましいものであ
る。

表面層２１２−１は、電気熱変換体２０２の繰返し使用
に際しての使用液体に対する、発熱抵抗層２１１の物理
的、化学的及び機械的保護機能を有するものであるが、
その他、電極２１３と電極２１４に於いて、使用液体を
通じて電流が流れない様に、発熱抵抗層２１１及び電極
２１３、電極２１４の表面を覆つて、電気的に絶縁する
電気的絶縁機能も休与される場合がある。

然し、この様な表面層２１２−１電気的絶縁機能は、第
２図に示す如く中間層２１２−２を有する構造の場合に
は、この中間層２１２−２に、電機的絶縁機能を休与す
ることによつて、除外することも出来るので、本発明に
於いては電気的絶縁機能は表面層２１２−１の必須要件
ではない。

本発明に於いては上記の様に液体流路の一部である熱作
用部２０７の液体と接触する壁面の一部を構成する熱作
用面２０９を少なくとも上記した機能を有する表面層２
１２−１で被覆することによつて、製造された液体噴射
記録へツドの使用寿命を飛翔時に延ばし得るものである
。第２図に示した液体噴射記録ヘツド２０１に於いては
上部層２１２は表面層２１２−１と中間層２１２−２の
二層構成とされているが電極２１３と電極間２１４との
間を流れる電流が発熱抵抗層２１１を通じて流れる（有
効電流）以外は流れない様に詰り表面層２１２−１を通
じて流れないか又は殆んど無視し得る程度にしか流れ（
無効電流）ない様に、表面層２１２−１の電気抵抗値が
、熱発生部２０８に於ける発熱抵抗層２１１の電気抵抗
値に較べて充分大きい場合には、上部層２１２は表面層
２１２−１の単一層とすることも出来る。

而乍ら、本発明に於ける好ましい実施態様に於いては、
表面層２１２−１の大多数は、その電気抵抗値が、発熱
抵抗層２１１の電気抵抗値に較べて小さい為、発熱抵抗
値２１１の電気抵抗層よりも大きく、無効電流が流れな
い程度以上の電気抵抗値を有する中間層２１２−２を設
ける２層構成とするのが望ましいものである。

この様に、中間層２１２−２に電極２１３と電極２１４
との間に無効電流が流れないか又は殆んど無視し得る程
度にしか流れない様な機能を荷わせるには、上記した様
に、熱発生部２０８に於ける発熱抵抗層２１１の実際の
電気抵抗値に較べて中間層２１２−２の熱発生部２０８
の部分に於ける実際の電気抵抗値が充分大きい様に中間
層２１２−２は、設計製造される。

この様に中間層２１２−２を設計製造するには、その電
気抵抗値ρ１が発熱抵抗値２１１の電気抵抗値ρ２に較
べて通常は１０４倍以上、好適には１０６倍以上とされ
るのが望ましいものである。

中間層２１２−２の電気抵抗値ρ１は、上記した関係と
なる様に設定されるが、ρ１としては通常は１０２Ω？
以上、好適には１０４Ω？以上とされるものが望ましい
ものである。

又、中間層２１２−２は、上記した様な電気抵抗値ρ１
を有するが、電極２１３、電極２０４及び発熱抵抗層２
１１及び表面層２１２−１との密着性の良好さも要求さ
れる。

その様な中間層２１２−２を形成する材刺としては、例
えばＳｌＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＴｒＯ２，ｚｒＯ２等の酸
化物、Ｓｉ３Ｎ４、窒化アルミニウム等の窒化物、Ｚｒ
−Ｂ−０，ＨｆＢ−０等の硼・酸化物等が好適なものと
して具体的に挙げることが出来る。中間層２１２−２の
層厚としては、上機の機能が充分果せるならば、可能な
限り薄く設計製造される方が望ましいものであるが、通
常の場合、０．１〜５！Ｅ１、好ましくは０．５〜２！
Ｔｆｎとされるのが望ましいものである。

本発明に於ける表面層２１２−１は、前記した如く発熱
抵抗層２１１の物理的、化学的及び機械的保護の役目を
荷う目的の為に設けられるものであつて、その様な目的
が達成されるものであれば、その層厚は経済性、生産性
等の点から可能な限り薄くされるのが望ましいものであ
る。

本発明に於ける表面層２１２−１の層厚としては下限は
、通常１０μｍ１好適には０．５μｍ、土限は、通常１
０μｍ１好適には２μｍとされるのが望ましいものであ
る。

本発明に於いて、使されている重量減少量△Ｗ（Ａｌ）
、△Ｗは以下の試験方法によつて算出される。

〔測定法〕

Ｎｉ磁歪振動子に高周波交流磁場を印加し、末端に接続
した試料を、試験液中にて高周波振動させ、その際の試
相の重量減少を測定する。

〔試験条件〕

周波数・・・・・・７ＫＨｚ 振 幅・・・・・・５０μｍ 試験液・・・・・・脱気蒸留水（２５±ｌ℃）試験面を
２．５ｍ１液中に浸漬試験時間（連続）ｔ・・・・・・
△Ｗ（Ａｌ）がｌη／〜になるまでの時間〔ΔＷ（Ａｌ
）、△Ｗの算出法〕 重量減少量は、感量０．００１〜の自動天秤により試験
開始よりｌ時間後の試料の重量を測定し以下の式に従つ
て△Ｗ（Ａｌ）、△Ｗを算出した。

次に、以降に於いて説明される本発明の実施例或いは比
較例に於いて製造された液体噴射記録ヘツドの製造法及
び形態の概要に就て第３図ａ乃至第３図ｃを以つて説明
する。先ず、以下の実施例及び比較例に相当する発熱抵
抗体設置基板を以下の要領で作成した。

第３図ａには該基板の拡大斜視図が示されている。アル
ミナ基板３０１上に蓄熱層（下部層）３０２発熱抵抗層
３０３及びアルミニウム電極層３０４を形成した後、選
択エツチングにより例えば幅４０μｍ１長さ２００μｍ
の発熱抵抗体３０１一１〜３０３−４を形成した。又、
エツチングにより選択電極３０４ａ及び共通電極３０４
ｂ−１〜３０４ｂ−４を形成した。更に第３図ｂに示す
様に、電極３０４ａ１３０４ｂ−１〜３０４ｂ−４及び
発熱抵抗体３０３−１〜３０３−４の表面に、保護層上
部層を積層した。又、これ等とは別に、ガラス板３０５
に第３図ｂに示すような複数本の溝３０６（例えば巾４
０μｍ深さ４０μｍ）と共通インク室３０７となる溝と
をマイクロカツタ一を用いて切削形成してなる溝付きプ
レート３０８も作成した。

このようにして作成した、発熱抵抗体設置基板と溝付き
プレートとを、発熱抵抗体と溝との位置合せをした上で
接合し、更に不図示のインク共給部から共給インク室３
０７にインクを導入するためのインク導入管３０９も接
続して第５図に示すような記録ヘツド３００を一体的に
完成した。

更に、この記録ヘツド３００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（共通リード電極、
及び選択リード電極）を有するリード基が付設された。
実施例 １ シリコン基板上にＳｉＯ２をスパツタリングにより５μ
ｍ形成した後、発熱抵抗体としてＨｆＢ２を１５００λ
スパツタリングにより形成した。

次に電極：としてＡｌを５０００λ電子ビーム蒸着で積
層した後、選択エツチングにより第３図に示すようなパ
ターンを形成した。発熱抵抗体１４″は幅５０μｍ長さ
２００μｍであり８０オームの抵抗値であつた。続いて
ＴａをターゲツトとしてＡｌ７Ｏ％、０２３０％の混合
雰囲気中で活性スパツタをおこなうことにより酸化タン
タル層を１．０μｍ積層した。次に徐々に雰囲気から０
２を減じてＡ′のみに置換しながらスパツタをおこない
酸化タンタルとタンタルの混合層を形成し連続して保護
第２層Ｔａ膜を１．２μｍ形成した。Ｔａ膜と端部とＡ
ｌ電極との接点は絶縁の為ＳｉＯ２を１．０μｍあらか
じめ形成しておいた。

以上の基板に第３図ｂに示すような溝を刻んだガラス板
を接着し、第３図ｃに示すようなヘツドを作成した。こ
のヘツドにインク導人管３０１−１，３０９−２からＨ
２Ｏを主体とするインクを導入しながら１０ｔｔｓのパ
ルス幅で２５Ｖの電圧を印加したところ入力信号に応じ
て液滴か吐出した。周期は２００μｓで安定した吐出が
得られ、連続液吐出１００時間行つても正常に駆動され
た。比較例 １実施例１と同じ試料で同じパターニスグ
をした後、ＳｉＯ２をスパツタで１．５μｍ層厚に形成
して保護膜としたものについて実施例１と同様の形態の
第３図ｃに示すようなヘツドを形成した。

この記録ヘツドに対して１０ｕｓのパルス幅で２３の電
圧を２００ｕｓ周期で印加したところ、入力信号に応じ
て安定した吐出が得られたが５０分程度で５個中３個の
電気熱変換体が壊れて吐出不能となつた。比較例 ２ 実施例１に於いて酸化タンタル膜を形成した段階で止め
て形成した第３図ｃに示すようなヘツドで１０μＳａパ
ルス幅で２００μｓ周期で電圧を印加したところ２１Ｖ
で安定吐出が得られたが３０分で５個中３個の電気熱変
換体か壊れて吐出不能となつた。

実施例 ２ 実施例１と同じパターンにＳｉＯ２を１．１μｍスパツ
タした後、ＳｉＯ２のスパツタを続けながら基板を徐々
にＴｉターゲツト側に移動し、ＳｉＯ２とＴｉの混合層
を介在した後連続してＴｉ膜を１．５μｍ積層した。

実施例１と同じテストで２７でインクを安定吐出し、２
００時間の寿命が得られた。実施例 ３ Ｔａ２０５をターゲツトとして１．０１Ｄｎ厚の酸化タ
ンタル膜をスパツタで形成した後、スパツタ装置をかえ
逆スパツタによつてＴａ２Ｏ５層の表面をけずつた後、
Ｔａ膜を１．２μｍ形成した。

以外は実施例１と同様の手順と条件で第３図ｃに示す様
な記録ヘツドを作成した。２４で安定吐出し寿命は６０
時間であつた。

以下実施例においてＱりは第１層と第２層を連続的に形
成し境界に両者の混合層を含む事を示す。（３巾は第１
層と第２層の密着性を増す為、第２層をスパツタする前
に逆スパツタにより第１層表面をクリーンにした事を示
す。以下の表に示す実施例に於いて２は上部層を構成す
る中間層と表面層とを連続的に作成し、中間層と表面層
との境界に両者の組成の混合された混合層（境界層）を
含むことを示し、３は中間層と表面層との間の密着性を
増す為に、表面層をスパツターリングで形成する前に逆
スパツターリングを中間層表面に施して中間層表面をク
リーンにする処理を施した事を示し（一）は単に積層し
た事を示す。

実施例 ４１ 実施例２において第１層のＳｉＯ２膜を０．３μｍとし
他は同じ膜厚構成で耐久テストをおこなつたところ２１
Ｖで安定吐出するものであつたが、Ａｌ電極と第２層（
Ｔ！層）間で絶縁破壊が多く生じた。

この問題点はＡｌ電極を薄くする、エツチングにおける
凹凸を極力少なくするなどの方法により改善される事が
わかつたかＳｌＯ２膜厚が１０００λ〜２０００λ前後
から更に範くなると絶縁破壊が非常におこり易くなつた
。実施例 ４２ 実施例２においてＳｌＯ２膜厚を３．０μｍにしたとこ
ろ１０μｓのパルス幅で安定吐出させるのに５０Ｖを要
し寿命も１０時間程度と少なくなつた。

この傾向はＳｌＯ２膜厚を４〜５μｍ以上にすると更に
著しくパルス幅を３０μｓ以上にしないと安定吐出が得
られなかつた。実施例 ４３ 実施例２においてＴｉ膜厚を１０００λ〜５μｍ程度連
続して変化させて寿命を測定したところ１０００λ〜３
０００λでは寿命がｌ時間〜１０時間と短く、バラツキ
も大きかつた。

一方５μｍでは１０μｓのパルス幅では安定吐出せず２
０μｓで３８を要した。

この事から第２層の厚みも５ｍμ〜２０００人程度か好
ましい事かわかつた。

実施例 ４４ 実施例１に第３層としてＳｉＯ２を１．０μｍスパツタ
して積層したところ安定吐出に３５を要し７時間の耐久
性があつた。

第３層の積層によりインクへの熱伝導が悪くなつた分だ
け安定吐出の為の電力が上昇し、発熱体温度も上昇して
いるので耐久性は実施例１より劣つている。しかし、第
２層の効果により比較例１，２に比して耐久性が大きく
向上している事は明らかである。

実施例 ４５ シリコン基板上にＳｉＯ２をスパツタリングにより４μ
ｍ形成した後、抵抗体としてＨｆＢ２を１５００λスパ
ツタリングにより形成した。

次に電極としてＡｌを５０００人電子ビームで蒸着積層
した後、選択エツチングにより第３図ａのようなパター
ンを形成した。発熱抵抗体３０３は幅５０μｍ１長さ２
００ｔ０ｎであり８０オームの抵抗値であつた。続いて
保護膜（上部層）としてＳｉＯ２を１．２μｍスパツタ
リングにより形成した後ＷＣをスパツタリングで２．０
μｍ積層した。以上の基板に第３ｂ図のような溝を刻ん
だガラス板を接着し、第３図Ｃのようなヘツドを作成し
た。このヘツドにインク導入管３０９−１，３０９−２
からＨ２Ｏを主体とするインクを導入しながら１０μｓ
のパルス幅で３０Ｖの電圧を印加したところ、入力信号
に応じて液滴が吐出した。周期は２００μｓで安定した
吐出が得られ１３０時間連続滴吐出しても安定して動作
した。実施例 ４６〜５８ 実施例４５でＳｉＯ２を１．２μｍ積層した後、表面層
の構成要素を変化させた場合の安定吐出電圧及び寿命を
第２表に示す。

実施例 ５９〜６７ 中間層の構成物質として種々の酸化物を、表面層の構成
物質として、炭化物、硼化物或いはこれ等と金属との混
合物を適用させた以外は、実施例４５と略々同様にして
第３図ｃに示す如くの記録ヘツドを作成して滴吐出テス
トをした結果を第３表に示す。

第３表より、本発明の記録ヘツドが極めて優れているこ
とが判かる。実施例 ６８ 実施例４５に於いて第１層（中間層）のＳｌＯ２膜を０
．３μｍとし他は同じ膜厚構成で耐久テストを行なつた
ところ２４で安定吐出するものがあつたが、Ａｌ電極と
第２層（表面層）ＷＣ層間で絶縁破壊が多く生じた。

この問題点はＡｌ電極を薄くする、エツチングにおける
凹凸を極力少なくするなどの方法により改善されること
がわかつたがＳｉＯ２膜厚か１０００八〜２０００λ前
後から更に薄くなると絶縁破壊が非常におこり易くなつ
た。実施例 ６９実施例４５に於いてＳｉＯ２膜厚を３
．０μｍにしたところ１０μｓのパルス幅で安定吐出さ
せるのに５０Ｖを要し寿命も１０時間程度少なくなつた
。

この傾向はＳｉＯ２膜厚を４〜５μｍ以上にすると更に
著しくパルス幅を３０μｓ以上にしないと安定吐出が得
られなかつた。実施例 ７０ 実施例４５においてＷＣ膜厚を１０００人〜５μｍ程度
連続して変化させて寿命を測定したところ１０００λ〜
３０００八では寿命がｌ時間〜１０時間Ｃ短く、バラツ
キも大き力）つた。

一方５μｍでは１０μｓのパルス幅では安定吐出せず２
０μｓで４１を要した。

この事から第２層の厚みも５μｎ〜２０００人程度が好
ましい事がわかつた。

実施例 ７１ 実施例４５と同じパタ・−ンを形成した後Ａｌをターゲ
ツトとしてＡｒ−Ｎ２の混合雰囲気中でスパツタをおこ
ない窒化アルミニウムを１．５μｍ厚に形成した寿命は
５０時間であり良好な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来の液体噴射記録ヘツドのオリフイス側か
らの正面部分図、第１図ｂは、第１図ａ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、第２図ａは
、本発明の好適な液体噴射記録ヘドのオリフイス側から
の正面部分図、第２図ｂは第２図ａの一点鎖線Ｘ′Ｙ″
で示す部分で切断した場合の切断面部分図、第３図ａ乃
至第３図ｃは、各々本発明のに於ける実施例及び比較例
に相当する記録ヘツドの模式的説明図である。 １０１，２０１・・・・・・液体噴射記録ヘツド、１０
２，２０２・・・・・・電気・熱変換体、１０３，２０
３・・・・・・基板、１０４，２０４・・・・・・溝付
板、１０５，２０５・・・・・・オリフイス、１０６，
２０６・・・・・・液吐出部、１０７，２０７・・・・
・・熱作用部、１０８，２０８・・・・・・熱発生部、
１０９，２０９・・・・・・熱作用面、１１０，２１０
・・・・・・下部層、１１１，２１１・・・・・・発熱
抵抗層、１１２，２１２・・・・・・上部層、 １１３，２１３・・・・・・電極、１１４，２１４・・
・・・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液滴を吐出する為に設けられたオリフィスと、該オ
   リフィスに連通し、液滴を吐出する為の熱エネルギーが
   液体に作用する部分である熱作用部とを有する液吐出部
   と、前記熱エネルギーを発生する手段としての電気熱変
   換体とを具備する液体噴射記録ヘッドに於いて、前記熱
   作用部の液体と接触する部分が、純度９９．９％のアル
   ミニウム板の、重量減少試験に於ける試験面の単位面積
   当りの重量減少量△Ｗ（Ａｌ）が１ｍｇ／ｃｍ＾２にな
   る時の時間ｔに於ける単位面積当りの重量減少量△Ｗが
   △Ｗ（Ａｌ）の１／１０以下である物質で構成されてい
   る事を特徴とする液滴噴射記録ヘッド。