JPS60208251A - 液体噴射記録ヘツド - Google Patents

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】 （１）技術分野 本発明は液体を噴射し、飛翔液滴を用いて記録を行う液
体噴射記録装置、殊に熱エイ・ルギーな利用する液体噴
射記録装置に関する。

（２）　ハ′Ｉ設技イホＪ インクジェット記録法（液体噴射記録法）は、記録時に
おける騒音の発生が無硯し得る程度に極めて小さいとい
う点画速記録がｉ１能であり、而も所謂負通紙に定着と
いう特別な処理な必要とせずに記録の行なえる点におい
て最近関心を集めている。

その中で、例えば特開昭５４−５１８３７　’Ｊ公報、
ドイツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６／ｌり公報に記
載されである液体噴射記録法は、熱エイ・ルギーを液体
に作用させて、液滴吐出の為の１工；；動力’ｌ　Ｆｉ
ｒるという点において、他の液体噴射記録法とは、５′
（なる特徴を有している。

即ち、上記の公報に開示されである記録法は、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１ル変化に基＜　（’＋用力によって
、記録ヘッド部先端のオリノィスより液体が吐出されて
、飛翔的７１ｋ　ｉ＋％、ｉが形成され、１．り液、ｊ
刈がｉ波Ｊ１２録部擾Ａに１・１青し１；己↓呆がｊｉ
わ扛るという特徴である。

殊に、ＤＯＬＳ　２８４３０６４号公報に開示されてい
る液体噴射記録法は、所謂ｄｒｏｐ−ｏｎ　ｄｅｍａｎ
ｄ記録を人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ｆｕｌｌ　１ｉｎｅタイプで高密度マル
−ｆ−オリフイス化された記録ヘッドが容易に具現化出
来るので、ｊ＋：、９解像度、市品質のｌｌ’ｌ像を高
速でイリられるという特徴をｎしている。

上記の記録法に適用される装置の記録ヘッド部は、液体
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な構成の一部とする液流路と
な有する液吐出部と、熱エイ・ルキーを発生する手段と
しての電気熱変換体とを具備している。

そして、この電気熱変換体は、一対の′電極と、これ雪
の竜しに接続し、これ等の電極の間に発熱する領域（熱
発生部）を有する発熱抵抗層とな具備している。

この様な従来例の液体噴射記録〜ソドの構造を示す典型
的な例を第１図（ａ）、及び第１図ｔｂ）にテＪりす。

ｉｓ　ｉ図（ａｌは、本例の液体噴射記録ヘッドのオリ
フィス側から見た正曲部分図、第１図（ｂ）は、第１図
（ａ）に一点鎖線ＸＹで示す部分で一月七［した場合の
−）断面部分図である。

図に示される記録ヘッド１０１は、その表面に電気熱変
換体１０２が設けられているノ、（体１０６の表面に、
所定の課糸曳で所定の中とｌ朶さの清、が＋Ｊ１定数設
けられているｌＩ′４旬板１１）４で覆う様に接合する
ことによって、オリフィス１０５と液Ｉｌｌ出部１０６
が形成された構造？自している。図に・１、す記録ヘッ
ドの場合、オリフィス１０５な複数イＩ’するマルチオ
リフィス型のもの？例小し゛〔ある、。

液吐出部１０６は、その終端に７（’ｉ、体な吐出させ
る為のオリフィス１０５と、電気、偽変換体１０２より
発生される熱エイ・ルギーがｌｔｋ体に４′１川して気
４・シを発生し、その体積の膨張と数箱・；に依る急ｔ
ｓ、’ｔな状態変化を引起す処である熱作用部１０７と
を自する。

７１へ作用部１０７は、電気熱変換体１０２の熱発〕１
部１０８の上部に位置し、熱発生部１０８の液体と接触
する面としての熱作用面１０９？その底面としている。

熱定生部１０８は、基体１０３Ｆに設けられた１・部層
１１０、該下部層１１０　Ｊ、１に設けられた′；こ熱
抵抗層１１１、該発熱抵抗層１１１上に設けられたに部
層１１２とで構成される。発熱抵抗層１１１には、熱を
発生させる為に該層１１１に通電する為の電極１１３，
１１４がその表面に設けられである。電極１１６は、各
液吐出部の熱発生部に共通の電極であり、′、ｄ極１１
４は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱させる為の
選択電極であって、液吐出部の液流路に沿って設けられ
である。

−に部層１＋２は、熱発生部１０８に於いては発熱抵抗
１＋Ｙｉ　１１１を、使用する液体から化学的・物）１
１ｊ的に保護する為に発、）！１低抗ｌ曽１１１と液吐
出部１０６Ｑ）、’イに流路をＩ１９℃Ｊだしている７
ｆ＆体とを隔絶すると１（に、’ｌｌｋ体な通じて弔極
１１３，１１４間が）ｊ、ノ絡するのな防止する、発熱
抵抗１ｔ７ｉ　１１１の保護的機能な旧している。

父、ｌ　Ｈ＋５層１１２は、隣接する電極間に於ける電
気的リークを防止する没１］も荷っている。殊に、各選
択Ｉｈ極間に於ける□電気的リークの防＋Ｌ、ｍいは各
液流路トにある電極が何秀かの理由で屯（２）と液体と
が接触し、これに通′屯することによって起る電蝕の防
止は、重要であって、この為にこの様な保護層的機能を
有する［二部層１１２が／νなくとも液流路下に於ける
電極」−に設けられている３、史に、各液吐出部に設け
られであるｌ佼流路は、各液吐出部の上流に於いて、液
流路の一部な１構成する共通液室を介して連通されてい
るが、各液吐出部に設けられた″電気熱変換体に接抗さ
れている′ｌｉｊ極は、その設ｄ１上の都合により、２
！〜作川部の１−流側にｌ、Ｑいて前記共通液等ごドな
通る峰に１ｊ′よけられている１、 従って、この部分に於いても１［８，極が液体と接剛；
するのを防ｄ−ずべく前記した部層１１１）が設けられ
ているのが一般的である。

第２図は、このような従来１ｕｌｌの１・１シ体”ｉ’
ｌ射記４．Ｊ　−、ソドの一般的な電極パターンを説明
するためのらので、上部層を除いてノ、（体’ｘ　１−
）５から見た場りの平面Ｈｊｌ≦分図であり、熱発生部
［・ＩＪハの電極パターンが示されている。

第２図において、２０１は基体であり、２０２は発熱抵
抗層である。発熱抵抗層２０２上には、第１図に小した
如く一対の電極２０３，２０４が設けられているので、
うれ熱抵抗層２０２は図では熱発生部を構成する部分の
みが見えている。オリフィスな多数有する第１図のよう
なマルチオリフィス型の記録ヘッドにおいては、熱発生
部の１つ１つに対応して液流路が設けられるが、このよ
うな液ｔｔコ路は並列に等間隔に設けられるのが一般的
であり、従って熱発生部に対応する一対の電極２０３．
２０４も、第２図の如く同一パターンのものが並列に設
けられるのが一般的であった。しかも、そのｊヒ状も共
通電極たる電極２０３は、第２図の如く折り返し電極と
され、選択電極たる屯（・す３２０４の１本にχＪし共
通電極２０３の１本が熱発生部を介して対応するように
１セツトで設けられるのが一般的であった。

しかしながら、このような折り返し市（・ムパターンを
用いる記録ヘッドでは、電極の幅を細めるのに限界があ
り、このため多斂のオリフィス？商密１迂に配置するの
が困・梱であり、記録ヘッドの高密度化を進める上で問
題を生じていた。

（３）発明の開示 本発明は上記の事実に４み成されたものであ−）て、本
発明の主な目的は、１フ：Ｊい印字汁１゛度で記録な行
なうことが６１能な新規な液体噴射記録ヘッドな提供す
ることにある。

本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成される
。

少なくとも発熱抵抗層および該発熱抵抗層に気気的に接
続する一対の対置する電極な輛えた熱フコ生要素の腹数
な有する基体を構成の一部とする液体噴射記録ヘッドに
おいて、少なくとも２組の熱発生要素の夫々の一方の′
電極が共通１ヒされて］１１り返されていることを特徴
とする液体噴射記録−ラド、１（４）発明な実施するた
めの最良のｊ１３・ル以下、図面に従って本発明２訂イ
１１１に説明する３゜第６図は、本発明に係る液体噴射
＋；［４１Ａヘッドの第１の実施例であり、第２図に小
したと同様の）１）、体の平曲部分図である。尚、本例
では説明を間脳１ヒするため記録ヘッドの基体１１１３
分のみを示す。

第３図において、３０１は基体、３０２は発熱抵抗層で
あり、発熱抵抗層６０２は基体６０１の土に設けられて
いる。３０３．３０４は電極であり、発熱抵抗層３　Ｕ
　２の上に設けられている。このためプこ熱抵抗層３［
Ｊ２は、図では、第２図と同様に熱発生部を構成する部
分のみが見えている。

電極６０４は、熱電生部の１つ１つに対応して設けられ
、これら熱発生部を液滴吐出パターンに従って通・Ｌし
選択的に熱を発生させるための選択電極である１、４極
３０３は、電極６０４の１本１本に対応して設けられて
いる熱発生部に接続しているＪＩ−吐’＋れ極であり、
その形状は折り返し電極とされ、史に熱゛尾生部？構成
する発熱抵抗層１２−１゜１２−２の双方に１本の折り
返し一画で′小力を洪＃ｉ’ｒ　Ｌ　！！：るようにさ
れている。すなわち、第１図においＣは、選択電極６０
４の１本１本に灯りこ：して同形状（必１−字形）の折
り返し電極が設けられて本 いたもの’ｘ’−，（＋ｌＩでは選択電極６０４に対置
する以外の部分を一体化する（丁字形とする）ことで、
熱イご生部に対応して設けられるオリフィスを含むｉＴ
をｌＡ日δの、ｉ６　；φｉ度な配列を用能とし、記録
ヘッドの高密度化を達成したものである。

本例では、基体６０１としては、その、＋Ｌ４而’面ｒ
　ｔｉｌｔ摩したシリコンウニヒバ−に熱酸化ＩＱを約
４μ４Ｌ°４層したものを用いたが、その（ｉ１４　）
、（体を例え（！ガラス。

セラミックス等で構成することも１」」能である１、発
熱抵抗層６０２な構成する拐れ１としては、例えばＨｆ
　、　Ｎｂ　、　Ｌａ　、　Ｔａ　＞、ｊの遷移金属の
合金、それら遷移金１．・ハの酸化物、はう化物、窒化
物、炭化物あるいはケイ化物等、更にはそれらのＩＭ合
オ・等がｒｌｌ用し得るものとして挙げられる。また、
１Ｌ＋、極３０３及び６０４を構成する月料としては、
例えはＡｌ。

Ａｇ　、　Ｐｔ　、　Ｃｕ等の金属、それら金属の合金
、酸化物、はう化物、窒化物、炭化物あるいはケイ１ヒ
物等、史にはそれらの複合体等が利ＩＩ　Ｌ　（’−：
るものとして挙げられるが、上記のくｉ熱１１（抗１ｒ
／ｉ　６０２よりも抵抗が１−分に低くなるような比抵
抗および毀１・ｌｋ　ｒＴする材ネ４を選択するのが（
ｌｒましい。

上記の如き記録ヘッドな長期間に一１！４って使Ｉ１１
する等の場合には、発熱１１（抗層３０２の上に、屯ト
すζ３０６と６０４間が短絡するのを防ＩＪ−する１ｊ
的で、ＩｉＩ極６０６と６０４の）−に保１１Ｗ層、例
えばＳｉ３Ｎ４゜ＳｉＣ、ＳｉＯ□等を１没けることも
ＤＪ能である。

第４図は、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの第２の実
施例であり、第６図における発熱抵抗層を；腎む゛小極
パターンと同様のパターンな基体の両面に施したもので
あり、弔６図に示した一点鎖線Ｘ−Ｙに相当する部つ’
）で詑ｒｒｋ体噴射記録−＼ツドを切…１し、その１．
．１Ｊ断ＨｊＨ１Ｓをオリノイスイ則から見た１Ｌｌｌ
Ｉ１部＞）　１４ＪＴ而図である。尚、本例では、第６
図に不した記録・ヘッドを史に高％　Ｉｕ化することを
［］的として、１枚の７．Ｉ、体の両市ｌにパターニン
グを施したものを小したが、基体を２枚としそれぞれの
基体の層面に上記と同様のパターニング？施し、それら
２枚のり、（体な貼り合せて使用することも”Ｉ　ｆｉ
旨である１、 ・′Ａ′Ｊ４図において、４０１はノド体−〇あり、・
Ｉ−６図におけると同様のパターンがノド体４０１の画
商に・・９−ニングされており、発熱抵抗層４０２およ
び・ｉＬ梅４θ６が第６図と同様の＝＋２曲パターンで
）１（体４０１上に構成されている。４０５は液流路で
あり、不図示のオリフィスに理通しているが、本例では
オリフィスの形状を液流路４Ｌ１５と同じとしである。

該液流路４０５は、弔６図におけると同様の熱発生部の
１つ１つに対応−して、オリフィスと液流路４０５の中
心線が一致するように設けられるが、オリフィスおよび
液ｌＡ路の幅ｅは、本例では第６図における電極の幅Ｃ
に対応する本例の電ｉ幅と同じにしである。４０４は、
−λ１のオリフィスおよび液流路４０５の１つ１つ？区
切る側壁であり、例えはドライフィルｌ、　ＮＪ　によ
って構成される。４０６は大仮であり、側壁４０４と＋
１１み合わされて１つ１つのオリフィスおよびＲｋ　１
１３路４０５を形成する。

これらオリフィスおよび７ｔｋ　ｔｒｉ　ｂ’６４０　
！：ｌの）１１、体４０１の片開における配タリは、隣
り合せのオリフィスおよび液流路４０５の中心間の距：
ｊ；１ｌ（１（すなわち、弔６図にお（する距離ａに１
１１当−する）な、１、・１．（として、距離ｄで２つ
のオリフィスおよびｌｆνｉ’Ｊ：（、’４’６４０５
が設けられ、史に３ｄの距離（！Ａ’、　３図にす；け
る距離すに相当する）をおいて、「１シ呵（１ｃ２っの
オリフイスおよび液流路４０５が設けられるという形、
すなわちｄ、３Ｘｄ、ｄ、３Ｘｄ、・・の如き配列とな
っている。一方、）１（体４０１の他方の而Ｃは、上記
の曲の距離３ｄに対応する部分の中間部に、距：１ｉｌ
ｔ　ｄで２つのオリフィスおよび液流路４０５が設けら
れる以＋１は、上記の而と同様の配列どされＣいる。

本例〔・は、」−記の如き配列とすることで、弔６図に
おけるよりも史にいっそうの記録ヘッドの商、、＋；　
＋迂（ヒを達成している。また、側壁４０４の距離ｆな
周Ｉくすれは、距９：ＩＬ　（ｌが短縮されるのて、よ
りいしと）の記録ヘッドの重密度化が■」」能である。

尚、１−記の実袖例においては、オリフィスと７＋ｋｉ
’Ｋｃ　ｆ’ｔｊを同ｊし状で同し大きさのものとした
が、Ａリ−／ｆスと液流路の形状および大きさは必ずし
も一１゛（させる必要はなく、＋すｉ？に１心じた１１
≦状および大きさとすることが国都である。

・（′５５図は、本発明に保る液体噴射記録ヘッドの・
（５，３の実施例てあり、第５図（ｂ）は・：ＴＳ　３
図に示したと同様の基体の十面部分図、第５図ｔａ＋は
第５図（ｂ）に一点鎖線Ｘ−Ｙで示す部分で切断した…
［面図である。

第５図（ａ）に示す如く、本例の記録−ノドのノ１Ｖ体
も、第４図の記録・ヘッドと同様にその画商に・ミター
ニングが施されている。第４図においてはＡｉミツイス
よび液流路４０５が２個づつのペアになったものを示し
たが、本例に；Ｊ＜す〃１１＜オリフィスおよび液流路
５０５を４個づつのペアあるいはそれ以上のペアとして
配列することも【１］能である。。

もちろん３１固づつのペアであっ”Ｃもよい３゜このよ
うな場合における共通′・Ｌ極のパターンとしては、第
５図（ｂ）に小した２、１Ｂ、４本の逆択電１・ニック
５０７の両サイドに共通電極５０３−１．５０３−２を
設けるｊしとしてもよいし、あるいは・１本の選択電極
５０７の一方のサイドに共通声員５０３　’：ｌ　＋＋
焚けるだけの形（不図示）とすることも【１１能°Ｃあ
る１゜また、この場合におい一〇も第４図におけると同
（１゜に、側壁の距離ｆに相当する部分をｙａ、ｉ　！
（ｉすることで、記録ヘッドの高糸度化な達成すること
がＩす１１比である。

以上、具体例な示し、本発明を更に詳細に説明する。

く具体例〉 第４図に示した液体ＩＷ射記録ヘッドを以下の手順で作
成した。

Ｓｉウェハーを熱酸化により、その両開に４μｍ１′Ｉ
さの３ｉ０２１ｐＪを形成し基体とした。この基体にス
パッタリングにより発熱抵抗層としてＴａ合金１１ｉを
形成し、続いてその上層に電極拐料としてＡｕを用いス
パッタリングによりＡｕ　電極膜を両面に１目＾した。

フォトリソニＬ程により、電極パターンをレジストで形
成し、ヨウ素系エッチチャントでエソプーングして弔６
図における電極部３０３．３０４を形成した。次に、Ｔ
ａ合金１１９をエツチング液でエツチングし、熱発生部
を構成する発熱抵抗１１７Ｉ５０２を形成した。熱作用
面のサイズは、幅３０μｍ×長さ１５０１１ｍとした。

また、隣接した熱発生部６０２−２．１２−３間の距１
ｉｉ１ｋ　ａを８０μｍ、共通゛電極３Ｌ］１なはさん
だ熱発生部３０２−３と３０２−４間の距；ｉ；ｉｂを
１６８μｍとした。

次に、ＣＶＤ法により基体の両面全曲に［ｔって、Ｓｉ
３Ｎ４を５００ＯＡ　、さらにその上ｉ：、ｓｉｃを７
００Ｆ＋λ＆８ｒ層して保護肋を形成した。

このようにして膜構成が完成した弔４図における基体４
０１の両面に、ドライフィルムをはり−）け側壁４０４
を作成した。次いで大板４０６な両面にはりつけ、オリ
フィスおよび液流路４０５な作成した。オリフィス先端
は、１６　ｐｅｌの１１仔にした。オリフィス間の距’
Ａ’ｄｒ　ｄ　Ｉ、＜　（ｉ２　／ｌ＋ｎとして、１−
＃ｎ幅に１６ドツトの印字が凸■能な記録ヘットを１′
１成した。

上記の記録ヘッドを用いて印字を行ったよころ、安定な
印字が長門間に−［ｉって実姉できた。

以上で一１虎明した如く、本発明によれはオリフィス間
の距：８１Ｌ　ｄｙｘ　’ｂ、ｔ　くすることがｉＪ能
となり、す２にオリフィスを基体の上下に設けることで
より＋：　：＋″左。

曳にオリフィスな並べることができ、１３２ドント／″
−の印字もｉ＋Ｉ能なＩ：’ｌ：ｌ密１隻のｉ’ｌ＆体
噴射記録ヘッドを提供しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例の液体噴射記録〜ラドの典型的な例を
示す説明図、第２図は従来例の液体噴射記録〜ラドの基
体の平面部分図、第６図〜第５図はそれぞれ本発明に係
る液体噴射記録ヘッドの第１〜第３の実施例。 ３０１　．４０１　．５０１　・　）占体３［Ｊ２　、
４［］２　、５０２−　発熱抵抗層１３．４ｔｌ１３，
５［ｊ３　・　・・　）（曲　・ｈ　拘に３Ｌ１４　、
５０７　・・・　・・選択電極４０５．５０５　・　・
・・液７．（Ｌ路４０６．５０６　・・・・・・　天板 第　１　図 第４図 （ａ） 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも発熱抵抗層および該発熱抵抗層に電気的に接
   続する一対の対置する電極を備えた熱発生要素の複数を
   有する粘体な構成の一部とする液体噴射記録ヘッドにお
   いて、少なくとも２組の熱発生要素の夫々の一方の電極
   が共通化されて折り返されていることを特徴とする液体
   噴射記録ヘッド。