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JPH058395A - Liquid jet recording head, production thereof, and liquid jet recording method - Google Patents

Liquid jet recording head, production thereof, and liquid jet recording method

Info

Publication number
JPH058395A
JPH058395A JP16480491A JP16480491A JPH058395A JP H058395 A JPH058395 A JP H058395A JP 16480491 A JP16480491 A JP 16480491A JP 16480491 A JP16480491 A JP 16480491A JP H058395 A JPH058395 A JP H058395A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrothermal
liquid
electrothermal converter
heating element
jet recording
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16480491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Shingyouchi
充 新行内
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP16480491A priority Critical patent/JPH058395A/en
Publication of JPH058395A publication Critical patent/JPH058395A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a liquid jet recording head superior in durability and capable of arranging delivery ports with a high density and conducting a gradation recording. CONSTITUTION:In a liquid fly recording head comprising heating element layers 17, 23; electrothermal energy conversion bodies 21, 27 which are respectively provided with heating parts 20, 26 formed by connecting a pair of electrodes 18, 19 (24, 25) to the heating element layers 17, 23; and delivery ports from which liquid subjected to the action of the bubbles generated in the liquid by heat from the heating parts 20, 26 is delivered as flying liquid drops, the two or more electrothermal energy conversion bodies 21, 27 are laminated through an insulating layer 22. In addition, the areas of the heating parts 20, 26 are made different from each other for each of the laminated electrothermal energy conversion bodies 21, 27. Alternatively, the positions of the heating parts 20, 26 are shifted to each other for each of the laminated electrothermal energy conversion bodies 21, 27.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録ヘッド、
より詳細には、熱を利用してインク飛翔を行う所謂サー
マルインクジェットプリンタにおける階調記録を可能と
した液体噴射記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet recording head,
More specifically, the present invention relates to a liquid jet recording head that enables gradation recording in a so-called thermal inkjet printer that uses heat to fly ink.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視できる程度に極めて小さいという点
で、最近関心を集めている。その中で、高速記録が可能
であり、しかも、所謂普通紙に特別の定着処理を必要と
せずに記録の行える所謂インクジェット記録法は極めて
有力な記録法であって、これまでにも、様々な方式が提
案され、又は、既に製品化されて実用されている。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently been attracting attention because noise generation during recording is extremely small so that it can be ignored. Among them, the so-called ink jet recording method, which is capable of high-speed recording and is capable of recording on so-called plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method, and has been widely used so far. A method has been proposed, or already commercialized and put into practical use.

【0003】このようなインクジェット記録法は、所謂
インクと称される記録液体の小滴を飛翔させ、被記録体
に付着させて記録を行うもので、この記録液体小滴の発
生法及び発生した記録液体小滴の飛翔方向を制御するた
めの制御方法により、幾つかの方式に大別される。
In such an ink jet recording method, small droplets of a recording liquid, so-called ink, are ejected and adhered to a recording medium for recording, and the generation method and the generation of the recording liquid droplets are performed. Depending on the control method for controlling the flight direction of the recording liquid droplets, it is roughly classified into several methods.

【0004】第1の方式は、例えば米国特許第3060
429号明細書に開示されているものである。これは、
Teletype方式と称され、記録液体小滴の発生を静電吸
引的に行い、発生した記録液体小滴を記録信号に応じて
電界制御し、被記録体上にこの記録液体小滴を選択的に
付着させて記録を行うものである。
The first method is, for example, US Pat. No. 3060.
No. 429 is disclosed. this is,
It is called a Teletype method, in which the recording liquid droplets are electrostatically attracted, and the generated recording liquid droplets are subjected to an electric field control according to a recording signal to selectively eject the recording liquid droplets on a recording medium. The recording is performed by attaching them.

【0005】より詳細には、ノズルと加速電極間に電界
をかけて、一様に帯電した記録液体小滴をノズルより吐
出させ、吐出した記録液体小滴を記録信号に応じて電気
制御可能なように構成されたxy偏向電極間を飛翔さ
せ、電界の強度変化によって選択的に記録液体小滴を被
記録体上に付着させて記録を行うものである。
More specifically, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject uniformly charged recording liquid droplets from the nozzle, and the ejected recording liquid droplets can be electrically controlled according to a recording signal. Recording is performed by flying between the xy deflection electrodes configured as described above and selectively adhering recording liquid droplets onto the recording medium according to a change in the strength of the electric field.

【0006】第2の方式は、例えば米国特許第3596
275号明細書、米国特許第3298030号明細書等
に開示されているものである。これは、Sweet方式と称
され、連続振動発生法によって帯電量を制御された記録
液体小滴を発生させ、この帯電量を制御された記録液体
小滴を、一様の電界がかけられている偏向電極間を飛翔
させることで、被記録体上に記録を行うものである。
The second method is, for example, US Pat. No. 3,596.
No. 275, U.S. Pat. No. 3,298,030, and the like. This is called a Sweet method, and a recording liquid droplet whose charge amount is controlled is generated by a continuous vibration generating method, and this recording liquid droplet whose charge amount is controlled is applied with a uniform electric field. Recording is performed on the recording medium by flying between the deflection electrodes.

【0007】具体的には、ピエゾ振動素子の付設されて
いる記録ヘッドを構成する一部であるノズルのオリフィ
ス(吐出口)の前に記録信号が印加されるように構成し
た帯電電極を所定距離離間させて配置し、前記ピエゾ振
動素子に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ
振動素子を機械的に振動させ、前記オリフィスより記録
液体小滴を吐出させる。この時、前記帯電電極によって
吐出する記録液体小滴には電荷が静電誘導され、記録液
体小滴は記録信号に応じた電荷量で帯電される。帯電量
を制御された記録液体小滴は、一定の電界が一様にかけ
られている偏向電極間を飛翔する時、付加された帯電量
に応じて偏向を受け、記録信号を担う記録液体小滴のみ
が被記録液体上に付着するようにされている。
Specifically, a charging electrode configured so that a recording signal is applied before an orifice (ejection port) of a nozzle, which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibrating element, has a predetermined distance. The piezoelectric vibrating elements are mechanically vibrated by applying an electric signal having a constant frequency to the piezoelectric vibrating elements so as to eject recording liquid droplets from the orifices. At this time, electric charges are electrostatically induced in the recording liquid droplets ejected by the charging electrodes, and the recording liquid droplets are charged with a charge amount according to the recording signal. The recording liquid droplet whose charge amount is controlled is deflected according to the added charge amount when flying between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, and the recording liquid droplet bears a recording signal. Only the liquid is allowed to adhere onto the recording liquid.

【0008】第3の方式は、例えば米国特許第3416
153号明細書に開示されているものである。これは、
Hertz方式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間に
電界をかけ、連続振動発生法によって、記録液体小滴を
発生霧化させて記録する方法である。即ち、ノズルと帯
電電極間にかける電界強度を記録信号に応じて変調する
ことによって記録液体小滴の霧化状態を制御し、記録画
像の階調性を出して記録するものである。
The third method is, for example, US Pat. No. 3,416.
No. 153 is disclosed. this is,
The Hertz method is a method in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode to generate and atomize recording liquid droplets by a continuous vibration generation method, and recording is performed. That is, the atomization state of the recording liquid droplets is controlled by modulating the electric field strength applied between the nozzle and the charging electrode according to the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced and recording is performed.

【0009】第4の方式は、例えば米国特許第3747
120号明細書に開示されているものである。これは、
Stemme方式と称され、前記第1〜第3の方式とは根本
的に原理が異なるものである。即ち、前記第1〜第3の
方式が、何れもノズルより吐出された記録液体小滴を飛
翔している途中で電気的に制御し、記録信号を担った記
録液体小滴を選択的に被記録体上に付着させて記録を行
うのに対し、このStemme方式では、記録信号に応じて
吐出口より記録液体小滴を吐出飛翔させて記録するもの
である。
The fourth method is, for example, US Pat. No. 3747.
No. 120 specification. this is,
It is called the Stemme system and has a fundamentally different principle from the first to third systems. That is, in any of the first to third methods, the recording liquid droplets ejected from the nozzles are electrically controlled while flying, and the recording liquid droplets carrying the recording signal are selectively covered. On the other hand, recording is performed by attaching the recording liquid onto a recording medium, whereas in the Stemme system, recording liquid droplets are ejected and ejected from an ejection port according to a recording signal to perform recording.

【0010】つまり、Stemme方式は、記録液体小滴を
吐出する吐出口を有する記録ヘッドに付設されているピ
エゾ振動素子に、電気的な記録信号を印加し、この電気
的記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、この
機械的振動に従って吐出口より記録液体小滴を吐出飛翔
させて被記録体に付着させることで記録を行うものであ
る。
That is, in the Stemme system, an electric recording signal is applied to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having an ejection port for ejecting a recording liquid droplet, and this electric recording signal is applied to the piezoelectric vibrating element. The recording is performed by changing to the mechanical vibration of (1) and ejecting and ejecting the recording liquid droplets from the ejection port according to the mechanical vibration to adhere to the recording medium.

【0011】これらの4方式は、各々に特徴を有するも
のであるが、同時、解決すべき課題点をも有する。
Each of these four methods has its own characteristics, but at the same time, it has problems to be solved.

【0012】まず、第1〜第3の方式は、記録液体小滴
を発生させるための直接的エネルギーが電気的エネルギ
ーであり、かつ、記録液体小滴の偏向制御も電界制御で
ある。このため、第1の方式は、構成上はシンプルであ
るが、記録液体小滴の発生に高電圧を要し、かつ、記録
ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には不向きで
ある。
First, in the first to third methods, the direct energy for generating the recording liquid droplets is electric energy, and the deflection control of the recording liquid droplets is also electric field control. Therefore, the first method has a simple structure, but requires high voltage to generate recording liquid droplets, and it is difficult to form the recording head with multiple nozzles, and is not suitable for high-speed recording.

【0013】第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル
化が可能で高速記録にむいているが、構成上複雑であ
り、かつ、記録液体小滴の電気的制御が高度で困難であ
り、被記録体上にサテライトドットが生じやすい。
The second method is capable of multi-nozzle recording heads and is suitable for high-speed recording, but it is complicated in structure, and the electrical control of recording liquid droplets is high and difficult. Satellite dots are easily generated on the recording medium.

【0014】第3の方式は、記録液体小滴を霧化するこ
とにより階調性に優れた記録が可能であるが、他方、霧
化状態の制御が困難である。また、記録画像にカブリが
生ずるとか、記録ヘッドのマルチノズル化が困難で高速
記録には不向きであるといった欠点がある。
The third method enables recording with excellent gradation by atomizing recording liquid droplets, but it is difficult to control the atomization state. Further, there are drawbacks such that fog occurs in a recorded image and it is not suitable for high-speed recording because it is difficult to form a recording head with multiple nozzles.

【0015】第4の方式は、第1〜第3の方式に比べて
多くの利点を有する。まず、構成がシンプルである。ま
た、オンデマンドで記録液体小滴をノズルの吐出口から
吐出させて記録を行うため、第1〜第3の方式のように
吐出飛翔する記録液体小滴のうち画像記録に要しなかっ
た記録液体小滴を回収するということが不要となる。ま
た、第1及び第2の方式のように、導電性の記録液体を
使用する必要がなく、記録液体の物質上の自由度が大き
いという利点を有する。しかし、記録ヘッドの加工上に
問題があること、及び、所望の共振周波数を有するピエ
ゾ振動素子の小型化が極めて困難である等の理由から、
記録ヘッドのマルチノズル化が難しい。また、ピエゾ振
動素子の機械的振動という機械的エネルギーによって記
録液体小滴の吐出飛翔を行わせるので、上記のマルチノ
ズル化の困難さと相俟って高速記録には不向きなものと
なっている。
The fourth method has many advantages over the first to third methods. First, the structure is simple. Further, since the recording liquid droplets are ejected on demand from the ejection ports of the nozzles for recording, the recording liquid droplets ejected and ejected as in the first to third methods that are not necessary for image recording. Collecting liquid droplets is no longer necessary. Further, unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and there is an advantage that the degree of freedom in terms of the substance of the recording liquid is large. However, because of a problem in processing the recording head, and because it is extremely difficult to downsize the piezoelectric vibration element having a desired resonance frequency,
It is difficult to use multiple nozzles for the recording head. Further, since the recording liquid droplets are ejected and ejected by mechanical energy called mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is unsuitable for high-speed recording in combination with the difficulty of forming multiple nozzles.

【0016】このように、従来の液体噴射記録方法に
は、構成上、高速記録化上、記録ヘッドのマルチノズル
化上、サテライトドットの発生及び記録画像のカブリ発
生等の点において、一長一短があり、その長所が発揮さ
れる用途にしか適用し得ないという制約がある。
As described above, the conventional liquid jet recording method has advantages and disadvantages in terms of configuration, high-speed recording, multi-nozzle recording head, generation of satellite dots and fog of recorded image. However, there is a restriction that it can be applied only to the application in which its advantage is exerted.

【0017】しかし、このような不都合も本出願人によ
り提案された特公昭56−9429号公報に開示のイン
クジェット記録方式を採用することによってほぼ解消す
ることができる。これは、液室内のインクを加熱して気
泡を発生させることによりインクに圧力上昇を生じさ
せ、微細な毛細管ノズルからインクを飛び出させて記録
を行うものである。そして、この原理を利用して多くの
発明がなされており、例えば、特公昭59−31943
号公報に開示されたものがある。この発明は、発熱量調
整構造を有する発熱部を具備する電気熱変換体に階調情
報を有する信号を印加し、発熱部に信号に応じた熱量を
発生させることにより階調記録を行うことを特徴とする
ものである。具体的には、保護層、蓄熱層あるいは発熱
体層の厚さが徐々に変化するような構造としたり、ある
いは、発熱体層のパターン幅が徐々に変化するような構
造としたものである。
However, such an inconvenience can be almost eliminated by adopting the ink jet recording system disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429 proposed by the present applicant. In this method, the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles, thereby causing a pressure increase in the ink and ejecting the ink from a fine capillary nozzle to perform recording. Many inventions have been made using this principle. For example, Japanese Patent Publication No. 59-31943.
There is one disclosed in the publication. According to the present invention, gradation recording is performed by applying a signal having gradation information to an electrothermal converter having a heat generating portion having a heat generation amount adjusting structure and generating heat in the heat generating portion according to the signal. It is a feature. Specifically, the structure is such that the thickness of the protective layer, the heat storage layer or the heating element layer gradually changes, or the pattern width of the heating element layer gradually changes.

【0018】図13(a)〜(c)は、それぞれ上記特
公昭59−31943号公報の第4図乃至第6図に開示
された電気熱変換体の例を示す断面構造図で、図中1は
基板、2は蓄熱層、3は発熱体層、4,5は対向する一
対の電極、6は保護膜である。図13(a)に示した例
は、保護膜6を電極4側から電極5側に向かって厚み勾
配をつけて設けることにより、発熱部7の表面からこの
表面に接触している液体に作用する単位時間当りの発熱
量にAからBに向けて次第に小さくなる勾配を設けたも
のである。また、図13(b)に示した例は、蓄熱層2
の厚みを発熱部7においてAからBに向かって徐々に減
少させて、発熱部7から発生される熱の基板1への放熱
量に分布を与え、発熱部7の表面に接触している液体に
作用する単位時間当りの熱量に勾配を設けた設けたもの
である。また、図13(c)に示した例は、発熱部7の
範囲において厚みに勾配をつけた発熱体層3を蓄熱層2
の上に形成したもので、発熱部7の各部位における抵抗
の変化によって、発熱部7の各部位における単位時間当
りの発熱量を制御するものである。
FIGS. 13 (a) to 13 (c) are sectional structural views showing examples of the electrothermal converters disclosed in FIGS. 4 to 6 of the above Japanese Patent Publication No. 59-31943, respectively. Reference numeral 1 is a substrate, 2 is a heat storage layer, 3 is a heating element layer, 4 and 5 are a pair of electrodes facing each other, and 6 is a protective film. In the example shown in FIG. 13 (a), the protective film 6 is provided with a thickness gradient from the electrode 4 side to the electrode 5 side, so that it acts on the liquid in contact with the surface of the heat generating portion 7. The amount of heat generated per unit time is gradually reduced from A to B. Moreover, the example shown in FIG.
Is gradually reduced from A to B in the heat generating portion 7 so that the amount of heat generated from the heat generating portion 7 to the substrate 1 is distributed and the liquid contacting the surface of the heat generating portion 7 is distributed. A gradient is provided in the amount of heat per unit time that acts on. In the example shown in FIG. 13C, the heat generating layer 3 having a thickness gradient in the range of the heat generating portion 7 is used as the heat storage layer 2.
It is formed on the above, and controls the amount of heat generation per unit time in each part of the heat generating part 7 by changing the resistance in each part of the heat generating part 7.

【0019】また、図14(a)〜(e)は、それぞれ
上記特公昭59−31943号公報の第9図乃至第13
図に開示された電気熱変換体の例を示す平面構造図で、
図中8は発熱部、9,10は対向する一対の電極であ
る。図14(a)に示した例は、発熱部8の平面形状を
矩形とし、電極9と発熱部8との接続部を、電極10と
発熱部8との接続部より小さくしたものである。図14
(b)及び(c)に示した例は、それぞれ発熱部8の中
央部を両端よりも細い平面形状としたものである。ま
た、図14(d)に示した例は、発熱部8の平面形状を
台形となし、台形の平行でない対向する辺において図の
ように電極9,10を接続したものである。また、図1
4(e)は、発熱部8の中央部を両端より広い平面形状
としたものである。これらの例は、発熱部8のAからB
に向かって電流密度に負の勾配を与えるように構成し、
印加された電力レベルを変えることによって、発熱部8
上の液体に生ずる急峻な状態変化を制御することで吐出
される液滴の大きさを変え、これによって階調記録を行
っている。
Further, FIGS. 14 (a) to 14 (e) are respectively shown in FIGS. 9 to 13 of Japanese Patent Publication No. 59-31943.
In the plan structure diagram showing an example of the electrothermal converter disclosed in the figure,
In the figure, 8 is a heat generating part, and 9 and 10 are a pair of electrodes facing each other. In the example shown in FIG. 14A, the heat generating portion 8 has a rectangular planar shape, and the connecting portion between the electrode 9 and the heat generating portion 8 is smaller than the connecting portion between the electrode 10 and the heat generating portion 8. 14
In the examples shown in (b) and (c), the central portion of the heat generating portion 8 has a planar shape that is thinner than both ends. Further, in the example shown in FIG. 14D, the planar shape of the heat generating portion 8 is a trapezoid, and the electrodes 9 and 10 are connected as shown in the opposite sides of the trapezoid that are not parallel to each other. Also, FIG.
4 (e) is a plan view in which the central portion of the heat generating portion 8 is wider than both ends. These examples are from A to B of the heating section 8.
Configured to give a negative slope to the current density towards
By changing the applied power level, the heating unit 8
By controlling the abrupt change in the state of the liquid above, the size of the ejected droplet is changed, and gradation recording is performed by this.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図13(a)
乃至(c)に示した例のような3次元的構造を薄膜形成
技術で形成することは事実上不可能に近く、また、仮に
できたとしても非常に高コストになるという欠点を有し
ている。
However, as shown in FIG. 13 (a).
It is practically impossible to form a three-dimensional structure like the example shown in (c) by a thin film forming technique, and even if it can be formed, it has a disadvantage that the cost is very high. There is.

【0021】また、図14(a)乃至(e)に示したよ
うに発熱部8のパターン幅を変えたものは、液滴が被記
録体に付着して形成されるドットの径の可変領域が狭い
うえ、制御が難しく、また、パターン幅が最も狭くなる
ところでは断線が生じやすく耐久性の面から必ずしも良
い結果は得られなかった。
As shown in FIGS. 14 (a) to 14 (e), in which the pattern width of the heating portion 8 is changed, the variable diameter region of the dot formed by the liquid droplets adhering to the recording medium is formed. In addition to being narrow, it is difficult to control, and disconnection is likely to occur at the narrowest pattern width, and good results have not always been obtained in terms of durability.

【0022】一方、特開昭63−42872号公報にも
類似の階調記録技術の開示がある。これも、特公昭59
−31943号公報の技術と同様に発熱体層に3次元構
造をもたせることを特徴としており、製造が極めて困難
であるという欠点を有している。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 63-42872 discloses a similar gradation recording technique. This is also a special public Sho 59
Similar to the technique of Japanese Patent Publication No. 31943, it is characterized in that the heating element layer has a three-dimensional structure, and has a drawback that it is extremely difficult to manufacture.

【0023】その他の階調記録技術としては、特公昭6
2−46358号公報、特公昭62−46359号公報
に記載されたものが知られている。それらは、それぞれ
1つの流路に配列した複数個の発熱体より、所定数の発
熱体を選択したり、或いは、発熱量の異なる複数の発熱
体から1つを選択して、発生する気泡の大きさを変えた
り、複数の発熱体への駆動信号の入力タイミングのズレ
を可変制御して吐出量を変えたりするものであった。
Other gradation recording techniques include Japanese Patent Publication Sho 6
Those described in JP-A-2-46358 and JP-B-62-46359 are known. They select a predetermined number of heat generating elements from a plurality of heat generating elements arranged in one flow path respectively, or select one of a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts to generate bubbles. The discharge amount is changed by changing the size or variably controlling the deviation of the input timing of the drive signal to the plurality of heating elements.

【0024】しかしながら、これらの技術では、例え
ば、図15(a)及び(b)に示すように、複数個の発
熱体11,12が1つの流路或いは吐出口に対応してい
るため、それらの複数個の発熱体11,12に接続され
る個別電極13,14が横並びに配設されることとな
り、吐出口を高密度に配列することが不可能であった。
However, in these techniques, for example, as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), since a plurality of heating elements 11 and 12 correspond to one flow passage or discharge port, Since the individual electrodes 13 and 14 connected to the plurality of heating elements 11 and 12 are arranged side by side, it is impossible to arrange the discharge ports at a high density.

【0025】また、特開昭59−124863号公報、
特開昭59−124864号公報では、液滴を吐出させ
るための発熱体とは別の発熱体及び気泡発生部を有して
吐出量制御を行う技術が開示されているが、これらも、
気泡発生部の存在故に高密度配列が困難であるという欠
点を有している。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 59-124863,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-124864 discloses a technique for controlling the ejection amount by using a heating element and a bubble generating part which are different from the heating element for ejecting droplets.
It has a drawback that high density arrangement is difficult due to the existence of the bubble generating part.

【0026】さらに、特開昭63−42869号公報に
は、抵抗体に通電する時間を変えることによって気泡の
発生回数を変更して液滴の吐出量を制御する技術が開示
されている。しかし、通常のバブルジェットにおいては
通電時間は数〜十数μsが限界であり、それ以上の時間
通電すると発熱体が断線するため、特開昭63−428
69号公報の技術は、耐久性で事実上実現不可能であ
る。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-42869 discloses a technique of controlling the discharge amount of liquid droplets by changing the number of times of generation of bubbles by changing the time for energizing the resistor. However, in a normal bubble jet, the energization time is limited to several to several tens of μs, and if the energization time is longer than that, the heating element is broken.
The technique of Japanese Patent Publication No. 69 is durable and practically unrealizable.

【0027】以上により、従来技術においては、階調記
録を行うために各種の試みがされてきているが、製造上
や耐久性上の点や、高密度配列面からみて必ずしも満足
のいく結果は得られていない。
As described above, various attempts have been made in the prior art to perform gradation recording. However, in terms of manufacturing and durability, and from the viewpoint of high-density arrangement, a satisfactory result is not always obtained. Not obtained.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、発熱体層とこの発熱体層に一対の電極を接続するこ
とによって形成した発熱部とを有する電気熱変換体と、
前記発熱部からの熱によって液体中に発生した気泡の作
用を受けた前記液体を飛翔液滴として吐出させる吐出口
とを有する液体噴射記録ヘッドにおいて、絶縁層を介し
て複数の電気熱変換体を積層した。
According to another aspect of the invention, there is provided an electrothermal converter having a heating element layer and a heating element formed by connecting a pair of electrodes to the heating element layer.
In a liquid jet recording head having an ejection port for ejecting the liquid, which has been subjected to the action of bubbles generated in the liquid by the heat from the heat generating portion, as flying droplets, a plurality of electrothermal converters are provided via an insulating layer. Laminated.

【0029】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明において、積層された各電気熱変換体ごとに発熱部
の面積を違えた。
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the area of the heat generating portion is different for each laminated electrothermal converter.

【0030】請求項3記載の発明では、請求項1記載の
発明において、積層された各電気熱変換体ごとに発熱部
の位置をずらした。
According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the position of the heat generating portion is shifted for each laminated electrothermal converter.

【0031】請求項4記載の発明では、請求項1記載の
発明において、液体に近い電気熱変換体ほど発熱部の面
積を小さくした。
According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the area of the heat generating portion is made smaller as the electrothermal converter is closer to a liquid.

【0032】請求項5記載の発明では、請求項1,2,
3又は4記載の発明において、少なくとも2個の電気熱
変換体における一方の電極同志を接続した。
According to the invention of claim 5, claims 1, 2,
In the invention described in 3 or 4, at least two electrothermal converters are connected to each other at one electrode.

【0033】請求項6記載の発明では、請求項5記載の
発明において、基板上にフォトファブリケーションによ
って発熱体層と電極層とを成膜するとともに所望の形状
にパターン化して第一電気熱変換体を形成する工程と、
前記第一電気熱変換体上に絶縁層を成膜する工程と、前
記絶縁層における前記第一電気熱変換体の一方の電極に
対応する位置にフォトエッチングにより開口を形成する
工程と、前記絶縁層上にフォトファブリケーションによ
って発熱体層と電極層とを成膜するとともに所望の形状
にパターン化して第二電気熱変換体を形成する工程とよ
りなり、前記第一電気熱変換体の一方の前記電極と前記
第二電気熱変換体の一方の電極とを前記開口を通じて接
続した。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the heating element layer and the electrode layer are formed on the substrate by photofabrication, and are patterned into a desired shape to form the first electrothermal conversion. A step of forming a body,
Forming an insulating layer on the first electrothermal converter, forming an opening by photoetching at a position in the insulating layer corresponding to one electrode of the first electrothermal converter; And a step of forming a second electrothermal converter by patterning into a desired shape while forming a heating element layer and an electrode layer on the layer by photofabrication, and one of the first electrothermal converters. The electrode and one electrode of the second electrothermal converter were connected through the opening.

【0034】請求項7記載の発明では、発熱体層とこの
発熱体層に一対の電極を接続することによって形成した
発熱部とを有する複数個の電気熱変換体を絶縁層を介し
て積層し、前記発熱部からの熱によって液体中に発生し
た気泡の作用を受けた前記液体を飛翔液滴として吐出口
から吐出させて記録を行う液体噴射記録方法において、
画像情報に応じて信号を入力する前記電気熱変換体を選
択すること、あるいは、信号を入力する前記電気熱変換
体の個数を変えること、あるいは、前記電気熱変換体へ
の入力エネルギーを変えること、あるいは、各前記電気
熱変換体へ入力する信号のタイミングを変えることによ
り吐出する飛翔液滴の質量を変えるようにした。
According to a seventh aspect of the present invention, a plurality of electrothermal converters each having a heating element layer and a heating section formed by connecting a pair of electrodes to the heating element layer are laminated via an insulating layer. A liquid jet recording method for performing recording by ejecting the liquid, which is subjected to the action of bubbles generated in the liquid by the heat from the heat generating portion, as ejection liquid droplets from an ejection port,
Selecting the electrothermal converter for inputting a signal according to image information, or changing the number of the electrothermal converters for inputting a signal, or changing the input energy to the electrothermal converter Alternatively, the mass of the flying droplets to be ejected is changed by changing the timing of the signal input to each electrothermal converter.

【0035】[0035]

【作用】請求項1記載の発明では、複数個の電気熱変換
体を絶縁層を介して積層することにより、各電気熱変換
体の電極の引き回しによる制約を受けることなく一つの
吐出口に対して複数の電気熱変換体を設けることがで
き、そして、これらの電気熱変換体の電極へ印加する電
圧を適宜制御することによって吐出する飛翔液滴の質量
が変化し、階調記録を行える。
According to the first aspect of the present invention, by stacking a plurality of electrothermal converters with the insulating layer interposed therebetween, one discharge port can be provided without being restricted by the arrangement of the electrodes of each electrothermal converter. It is possible to provide a plurality of electrothermal converters, and by appropriately controlling the voltage applied to the electrodes of these electrothermal converters, the mass of flying droplets to be ejected changes, and gradation recording can be performed.

【0036】また、請求項2記載の発明では、各電気熱
変換体ごとに発熱部の面積を違えることにより、どの電
気熱変換体の電極に電圧を印加するかによって発生する
気泡の体積が変わるとともに吐出する飛翔液滴の質量が
変わる。
According to the second aspect of the present invention, the area of the heat generating portion is different for each electrothermal converter, so that the volume of bubbles generated changes depending on which electrode of the electrothermal converter the voltage is applied to. With this, the mass of the flying droplets discharged changes.

【0037】また、請求項3記載の発明では、各電気熱
変換体ごとに発熱部の位置をずらすことにより、電圧を
印加する電気熱変換体の数を変更することにより発熱面
積が変わるとともに発生する気泡の体積が変わり、吐出
する飛翔液滴の質量が変わる。
According to the third aspect of the invention, the heating area is changed and the heating area is changed by changing the number of the electrothermal converters to which a voltage is applied by shifting the position of the heating portion for each electrothermal converter. The volume of the bubbles that are formed changes, and the mass of the ejected flying droplets changes.

【0038】また、請求項4記載の発明では、液体に近
い電気熱変換体ほど発熱部の面積を小さくすることによ
り、液体との接触面における熱拡散による温度分布の広
がりを、飛翔液滴の質量を小さくしようとする場合ほど
抑えることができ、飛翔液滴の質量をより小さく抑える
ことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the area of the heat generating portion is made smaller as the electrothermal converter is closer to the liquid, so that the spread of the temperature distribution due to the thermal diffusion at the contact surface with the liquid can be reduced. The mass can be suppressed as much as the mass is reduced, and the mass of the flying droplet can be further suppressed.

【0039】また、請求項5記載の発明では、少なくと
も2個の電気熱変換体における一方の電極同志を接続す
ることにより、これらの電極の引出しが一つになる。
Further, in the invention according to claim 5, by connecting one electrode of at least two electrothermal converters, the extraction of these electrodes becomes one.

【0040】また、請求項6記載の発明では、基板上に
フォトファブリケーションによって第一電気熱変換体及
び第二電気熱変換体を形成し、さらに、第一電気熱変換
体の一方の電極と第二電気熱変換体の一方の電極とを接
続するための開口をフォトエッチングにより形成するた
め、微細構造の液体噴射記録ヘッドが高精度となる。
Further, in the invention according to claim 6, the first electrothermal converter and the second electrothermal converter are formed on the substrate by photofabrication, and further, one electrode of the first electrothermal converter is formed. Since the opening for connecting to one electrode of the second electrothermal converter is formed by photoetching, the liquid jet recording head having a fine structure has high accuracy.

【0041】また、請求項7記載の発明では、画像情報
に応じて、信号を入力する電気熱変換体を選択したり、
信号を入力する電気熱変換体の個数を変えたり、電気熱
変換体への入力エネルギーを変えたり、各電気熱変換体
へ入力する信号のタイミングを変えることにより、各発
熱部からの発熱量や発熱タイミングが変化することによ
って発生する気泡の大きさが変化し、吐出する飛翔液滴
の質量が変化する。
According to the seventh aspect of the invention, the electrothermal converter for inputting a signal is selected according to the image information,
By changing the number of electrothermal converters that input signals, changing the input energy to the electrothermal converters, or changing the timing of the signals that are input to each electrothermal converter, the amount of heat generated from each heating unit and The size of the bubbles generated by the change in the heat generation timing changes, and the mass of the flying droplets discharged changes.

【0042】[0042]

【実施例】本発明の第一の実施例を図1乃至図4に基づ
いて説明する。なお、図1は液体噴射記録ヘッドの製作
工程の最終段階を示したものであり、図2及び図3はそ
の最終段階に至る製作工程を示したものである。まず、
図2に示した製作工程においては、基板15であるSi
ウエハの表面を熱酸化することにより2μm厚のSiO
2層(下部層)16を形成する。なお、基板材料として
は、サーマルヘッド等の技術でよく利用されるグレーズ
層付アルミナ基板を利用することも可能である。そし
て、下部層16やアルミナ基板を利用した場合のグレー
ズ層(組成はガラスと同じ)はともに蓄熱層として働
く。また、このSiO2層は、熱酸化以外に、CVDに
よって形成したり、あるいは、スパッタリング等の手法
によっても形成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 shows the final stage of the manufacturing process of the liquid jet recording head, and FIGS. 2 and 3 show the final manufacturing process. First,
In the manufacturing process shown in FIG. 2, the substrate 15 is made of Si.
By thermally oxidizing the surface of the wafer, SiO 2 with a thickness of 2 μm
Two layers (lower layer) 16 are formed. As the substrate material, it is also possible to use an alumina substrate with a glaze layer, which is often used in a technique such as a thermal head. The lower layer 16 and the glaze layer (composition is the same as that of glass) when the alumina substrate is used both work as a heat storage layer. In addition to thermal oxidation, this SiO 2 layer may be formed by CVD or by a technique such as sputtering.

【0043】つぎに、この下部層16上に第一の発熱体
層17を形成する。発熱体層17を構成する材料として
有用なものには、例えば、タンタル−SiO2の混合
物、窒化タンタル、ニクロム、銀−パラジウム合金、シ
リコン半導体、あるいは、ハフニウム、ランタン、ジル
コニウム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデ
ン、ニオブ、クロム、パナジウム等の金属の硼化物があ
げられる。これらの発熱体層17を構成する材料の中、
殊に、金属硼化物が優れたものとしてあげることがで
き、その中でも最も特性の優れているのが、硼化ハフニ
ウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタ
ン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順と
なっている。また、前記発熱体層17は、上記の材料を
用いて、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用
いて形成することができる。前記発熱体層17の膜厚
は、単位時間当りの発熱量が所望通りとなるように、そ
の面積や材質及び後述する発熱部の形状や大きさ、更に
は、実際面での消費電力等に従って決定されるものであ
るが、通常の場合、0.001〜5μm、好適には0.
01〜1μmとされる。ここでは、スパッタリングによ
り0.3μm厚のHfB2層を形成した。
Next, the first heating element layer 17 is formed on the lower layer 16. As the useful material for forming the heat generating layer 17, for example, a mixture of tantalum -SiO 2, tantalum nitride, nichrome, silver - palladium alloy, silicon semiconductor or, hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten And boride of metals such as molybdenum, niobium, chromium, and vanadium. Among the materials forming these heating element layers 17,
In particular, metal borides can be mentioned as excellent ones, and among them, hafnium boride has the most excellent characteristics, and zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride are next. , Followed by niobium boride. Further, the heating element layer 17 can be formed by using a method such as electron beam vapor deposition or sputtering using the above materials. The thickness of the heating element layer 17 depends on the area and material, the shape and size of the heating portion described later, and the actual power consumption so that the amount of heat generated per unit time is as desired. It is to be determined, but usually 0.001 to 5 μm, preferably 0.
It is set to 01 to 1 μm. Here, a 0.3 μm thick HfB 2 layer was formed by sputtering.

【0044】続いて、前記発熱体層17の上にスパッタ
リングにより0.5μm厚の電極層であるAl層を形成
し、フォトリソ技術により電極である個別電極18と電
極である共通電極19とを形成する。なお、電極18,
19を構成する材料としては、通常使用されている電極
材料の多くのものが有効に利用され、前述したAlの他
に、Ag、Au、Pt、Cu等でもよい。そして、前記
発熱体層17における一対の電極18,19に挾まれた
部分に発熱部20が形成され、これらの発熱体層17と
電極18,19と発熱部20とによって第一電気熱変換
体21が構成されている。
Subsequently, an Al layer which is an electrode layer having a thickness of 0.5 μm is formed on the heating element layer 17 by sputtering, and an individual electrode 18 which is an electrode and a common electrode 19 which is an electrode are formed by a photolithography technique. To do. The electrodes 18,
As a material for forming 19, many of commonly used electrode materials are effectively used, and Ag, Au, Pt, Cu or the like may be used in addition to Al described above. A heat generating portion 20 is formed in a portion of the heat generating layer 17 sandwiched by the pair of electrodes 18, 19, and the first electrothermal converter comprises the heat generating layer 17, the electrodes 18, 19 and the heat generating portion 20. 21 is configured.

【0045】つぎに、図3に示した製作工程において
は、前記第一電気熱変換体21上に絶縁層22を形成
し、この絶縁層22上に、第二の発熱体層23と個別電
極24と共通電極25と発熱部26とからなる第二電気
熱変換体27を形成したものであり、第一電気熱変換体
21と第二電気熱変換体27とは絶縁層22を介した積
層構造となる。ここで、前記絶縁層22としては1μm
厚のSiO2層をスパッタリングにより形成し、前記発
熱体層23としては0.3μm厚のHfB2層をスパッ
タリングにより形成した。また、前記電極24,25
は、前記電極18,19の形成と同様に、スパッタリン
グにより形成した0.5μm厚のAl層にフォトリソ技
術により形成した。なお、第二熱変換体27の発熱部2
6の面積は、第一熱変換体21の発熱部20の面積より
小さく設定されている。具体的には、発熱部20,26
の幅はともに24μmであるが、発熱部20の長さ(電
極18,19間の距離)が120μmであるのに対して
発熱部26の長さ(電極24,25間の距離)は80μ
mである。
Next, in the manufacturing process shown in FIG. 3, the insulating layer 22 is formed on the first electrothermal converter 21, and the second heating element layer 23 and the individual electrode are formed on the insulating layer 22. The second electrothermal converter 27 is formed of 24, the common electrode 25, and the heat generating portion 26, and the first electrothermal converter 21 and the second electrothermal converter 27 are laminated with the insulating layer 22 interposed therebetween. It becomes a structure. Here, the insulating layer 22 has a thickness of 1 μm.
A thick SiO 2 layer was formed by sputtering, and a 0.3 μm thick HfB 2 layer was formed as the heating element layer 23 by sputtering. In addition, the electrodes 24 and 25
In the same manner as the formation of the electrodes 18 and 19, was formed by a photolithography technique on a 0.5 μm thick Al layer formed by sputtering. The heat generating portion 2 of the second heat conversion body 27
The area of 6 is set smaller than the area of the heat generating portion 20 of the first heat conversion body 21. Specifically, the heat generating parts 20, 26
Both have a width of 24 μm, but the length of the heating portion 20 (distance between the electrodes 18 and 19) is 120 μm, while the length of the heating portion 26 (distance between the electrodes 24 and 25) is 80 μm.
m.

【0046】つぎに、図1に示すように、第二熱変換体
27上に第一上部保護層28と第二上部保護層29と第
三上部保護層30とを積層する。ここで、第一上部保護
層28としてはSiO2をマグネトロン型ハイレートス
パッタ法によって形成したものであり、第二上部保護層
29としてはTa(タンタル)をマグネトロン型ハイレ
ートスパッタ法によって形成したものである。なお、第
二上部保護層29は、フォトリソ技術によって発熱部2
0,26の上部を覆うパターンに形成されている。前記
上部保護層27,28を構成する材料として有用なもの
には、上述のSiO2やTaの他に、窒化シリコン、酸
化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸
化ジルコニウム等があげられ、これらは、電子ビーム蒸
着やスパッタリング等の手法を用いて形成することがで
きる。また、上部保護層28,29の膜厚は通常は0.
01〜10μm、好適には0.1〜5μm、最適には
0.1〜3μmであり、ここでは、第一上部保護層28
を1.0μm、第二上部保護層29を0.5μmの厚さ
に形成している。つぎに、第三上部保護層30は、感光
性ポリイミド(商品名,フォトニース)を上部保護層2
8,29上に塗布した後フォトリソ技術によって発熱部
20,26の上部をはずしたパターンとすることにより
形成されている。
Next, as shown in FIG. 1, a first upper protective layer 28, a second upper protective layer 29, and a third upper protective layer 30 are laminated on the second heat conversion body 27. Here, the first upper protective layer 28 is formed of SiO 2 by a magnetron type high rate sputtering method, and the second upper protective layer 29 is formed of Ta (tantalum) by a magnetron type high rate sputtering method. . The second upper protective layer 29 is formed by the photolithography technique on the heat generating portion 2.
The pattern is formed so as to cover the upper portions of 0 and 26. Examples of useful materials for forming the upper protective layers 27 and 28 include silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like, in addition to the above-described SiO 2 and Ta. It can be formed using a technique such as electron beam evaporation or sputtering. Further, the film thickness of the upper protective layers 28 and 29 is usually 0.
01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm, optimally 0.1 to 3 μm, and here, the first upper protective layer 28.
Is formed to a thickness of 1.0 μm, and the second upper protective layer 29 is formed to a thickness of 0.5 μm. Next, as the third upper protective layer 30, a photosensitive polyimide (trade name, Photo Nice) is used as the upper protective layer 2.
It is formed by applying it on 8, 29 and then removing the upper parts of the heat generating parts 20, 26 by a photolithography technique.

【0047】このようにして第一電気熱変換体21や第
二電気熱変換体27を形成した基板15上に図4に示す
ように厚さ25μmの感光性樹脂ドライフィルム31を
積層して所定のパターンマスクを用いた露光と現像とを
行うことにより液流路32と共通液室領域33とを形成
し、更に、その感光性樹脂ドライフィルム31上にエポ
キシ系接着剤を介してガラス製の天井板34を積層する
ことにより液体噴射記録ヘッドを作成する。なお、35
はインク(液体)を飛翔液滴として吐出させるための吐
出口であり、36はインク供給口である。
As shown in FIG. 4, a photosensitive resin dry film 31 having a thickness of 25 .mu.m is laminated on the substrate 15 on which the first electrothermal converter 21 and the second electrothermal converter 27 are formed in this manner, and the predetermined film is formed. The liquid flow path 32 and the common liquid chamber region 33 are formed by performing exposure and development using the pattern mask of No. 3, and further, on the photosensitive resin dry film 31 is made of glass via an epoxy adhesive. A liquid jet recording head is created by stacking the ceiling plates 34. Note that 35
Is an ejection port for ejecting ink (liquid) as flying droplets, and 36 is an ink supply port.

【0048】ここで、上述の液流路32を幅25μm、
高さ25μm、長さ500μmの寸法に形成する。ま
た、吐出口35を25μm×25μmの寸法に形成し、
吐出口35から発熱部20の最前方位置までの長さを1
50μmに形成する。
Here, the above-mentioned liquid flow path 32 has a width of 25 μm,
It is formed to have a height of 25 μm and a length of 500 μm. Further, the discharge port 35 is formed to have a size of 25 μm × 25 μm,
The length from the discharge port 35 to the most front position of the heat generating part 20 is 1
It is formed to 50 μm.

【0049】このような構成において、図5は、第一電
気熱変換体21の電極18,19又は第二電気熱変換体
27の電極24,25へパルス電圧を印加した際におい
て発生する気泡の体積とインク吐出量とを示したもので
ある。図5(a)は第二電気熱変換体27の電極24,
25へパルス電圧を印加した状態を示し、図5(b)は
第一電気熱変換体21の電極18,19へパルス電圧を
印加した状態を示すもので、発熱部20,26の面積が
異なるためパルス電圧の印加によって生ずる気泡(ハッ
チング部)の体積が異なり、インク吐出量も変化する。
具体的には、パルス幅6μs、駆動周波数1kHzで、
膜沸騰が安定して生じるパルス電圧(電極24,25に
対しては18V,電極18,19に対しては30V)を
印加したところ、インク吐出量はそれぞれ約2.2×1
0~8g、約3.5×10~8gであった。
In such a structure, FIG. 5 shows bubbles generated when a pulse voltage is applied to the electrodes 18 and 19 of the first electrothermal converter 21 or the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27. It shows the volume and the ink ejection amount. FIG. 5A shows an electrode 24 of the second electrothermal converter 27,
25 shows a state in which a pulse voltage is applied to 25, and FIG. 5 (b) shows a state in which a pulse voltage is applied to the electrodes 18 and 19 of the first electrothermal converter 21, and the areas of the heat generating portions 20 and 26 are different. Therefore, the volume of the bubble (hatched portion) generated by the application of the pulse voltage is different, and the ink ejection amount is also changed.
Specifically, with a pulse width of 6 μs and a drive frequency of 1 kHz,
When a pulse voltage (18 V for the electrodes 24 and 25 and 30 V for the electrodes 18 and 19) at which film boiling stably occurs is applied, the ink ejection amount is about 2.2 × 1 each.
It was 0 to 8 g and about 3.5 × 10 to 8 g.

【0050】従って、発熱部の面積の異なる電気熱変換
体を積層数を増加させ、パルス電圧の印加を行う電気熱
変換体を選択することにより、インク吐出量を広範囲
に、しかも、確実に変化させることができる。しかし、
電気熱変換体を幾層にも積層することはコストや歩留り
の面からいえば不利である。
Therefore, by increasing the number of laminated electrothermal converters having different areas of the heat generating portion and selecting the electrothermal converters to which the pulse voltage is applied, the ink ejection amount can be changed in a wide range and surely. Can be made. But,
It is disadvantageous in terms of cost and yield to stack the electrothermal converters in multiple layers.

【0051】そこで、第一電気熱変換体21の電極1
8,19と第二電気熱変換体27の電極24,25とに
電圧を印加した場合、発熱部20,26の位置関係から
発熱量にかたよりが生じ、温度分布ができることに着目
する。つまり、電極18,19と電極24,25とに対
して印加する電圧を変化させることにより、膜沸騰が生
ずる臨界温度以上となる領域の面積を制御し、インク吐
出量を変化させるものである。
Therefore, the electrode 1 of the first electrothermal converter 21
When a voltage is applied to the electrodes 8 and 19 and the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27, attention is paid to the fact that the positional relationship between the heat generating portions 20 and 26 causes a deviation in the amount of heat generation and a temperature distribution is formed. That is, by changing the voltage applied to the electrodes 18 and 19 and the electrodes 24 and 25, the area of the region above the critical temperature at which film boiling occurs is controlled and the ink ejection amount is changed.

【0052】図6(a)〜(c)は、第二電気熱変換体
27の電極24,25に対しては膜沸騰が安定して生ず
るパルス電圧を印加し、第一電気熱変換体21の電極1
8,19に印加するパルス電圧を変化させた場合におけ
るインク吐出量の変化状態を示したものである。図6
(a)は電極18,19にはパルス電圧を印加しない場
合であり、図6(b)は電極18,19に小さなパルス
電圧を印加した場合であり、図6(c)は電極18,1
9に大きなパルス電圧を印加した場合である。このよう
にして、第二電気熱変換体27の電極24,25に対し
て印加するパルス電圧を一定に保ち、第一電気熱変換体
21の電極18,19に対して印加するパルス電圧を変
化させることにより気泡が発生する面積が変化するとと
もに発生する気泡の体積が変化し、インク吐出量も変化
する。
6 (a) to 6 (c), a pulse voltage that stably causes film boiling is applied to the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27, and the first electrothermal converter 21 is heated. Electrode 1
20 shows a change state of the ink ejection amount when the pulse voltage applied to 8 and 19 is changed. Figure 6
6A shows the case where no pulse voltage is applied to the electrodes 18 and 19, FIG. 6B shows the case where a small pulse voltage is applied to the electrodes 18 and 19, and FIG.
This is the case where a large pulse voltage is applied to 9. In this way, the pulse voltage applied to the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27 is kept constant, and the pulse voltage applied to the electrodes 18 and 19 of the first electrothermal converter 21 is changed. By doing so, the area in which the bubbles are generated changes, the volume of the generated bubbles also changes, and the ink ejection amount also changes.

【0053】つぎに、図7は、第二電気熱変換体27の
電極24,25に対して18Vのパルス電圧を印加し、
第一電気熱変換体21の電極18,19に対して印加す
る電圧を0V〜30Vまで変化させた場合においてイン
ク吐出量が変化する状態を示したグラフである。なお、
電極24,25及び電極18,19に印加するパルス電
圧は、パルス幅6μs、周波数1kHzで同期がとれて
いる。図7のグラフから明らかなように、電極18,1
9に印加するパルス電圧を大きくすることに伴ってイン
ク吐出量が増大し、階調記録を良好に行える。
Next, in FIG. 7, a pulse voltage of 18 V is applied to the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27,
7 is a graph showing a state in which the ink ejection amount changes when the voltage applied to the electrodes 18 and 19 of the first electrothermal converter 21 is changed from 0V to 30V. In addition,
The pulse voltages applied to the electrodes 24 and 25 and the electrodes 18 and 19 are synchronized with a pulse width of 6 μs and a frequency of 1 kHz. As is clear from the graph of FIG. 7, the electrodes 18, 1
Increasing the pulse voltage applied to 9 increases the ink ejection amount, and good gradation recording can be performed.

【0054】ここで、第一電気熱変換体21と第二電気
熱変換体27とを積層構造としたため、個別電極18,
24や共通電極19,25の引き回しによる制約を受け
ることなく一つの吐出口35に対して複数個の電気熱変
換体を設けることができ、しかも、吐出口35を高密度
に配設することができる。さらに、発熱部20,26の
パターン幅が一様であるため、断線しにくく耐久性が向
上する。
Here, since the first electrothermal converter 21 and the second electrothermal converter 27 have a laminated structure, the individual electrodes 18,
It is possible to provide a plurality of electrothermal converters for one discharge port 35 without being restricted by the arrangement of the common electrode 24 and the common electrodes 19 and 25, and to arrange the discharge ports 35 at a high density. it can. Further, since the pattern widths of the heat generating portions 20 and 26 are uniform, it is difficult to break the wire and the durability is improved.

【0055】また、インクに近い第二電気熱変換体27
の発熱部26の面積を第一電気熱変換体21の発熱部2
0の面積より小さくしてあるため、発熱部26のみから
の発熱により飛翔液滴の質量を小さくしようとする場合
には、インクとの接触面における熱拡散による温度分布
の広がりを抑えることができ、小さな質量の飛翔液滴の
形成を確実に行える。
Further, the second electrothermal converter 27 close to the ink
The area of the heat generating portion 26 of the heat generating portion 2 of the first electrothermal converter 21
Since the area is smaller than 0, when the mass of the flying droplets is to be reduced by the heat generated only from the heat generating portion 26, the spread of the temperature distribution due to the thermal diffusion on the contact surface with the ink can be suppressed. Therefore, it is possible to reliably form flying droplets having a small mass.

【0056】ついで、本発明の第二の実施例を図8乃至
図10に基づいて説明する。なお、図1乃至図7におい
て説明した部分と同一部分は同一符号で示し、説明も省
略する(以下、同様)。図8乃至図10は本実施例にお
ける液体飛翔記録ヘッドの製作工程を示したものであ
り、まず、図8に示した製作工程においては図2に示し
た製作工程と同様に基板15上に下部層16を形成し、
さらに、第一の発熱体層17と一対の電極18,19と
を形成し、発熱体層17における電極18,19に挾ま
れた部分に発熱部20を形成する。そして、これらの発
熱体層17と電極18,19と発熱部20とによって第
一電気熱変換体21を構成する。なお、図8に示した製
作工程が図2に示した製作工程と異なる点は、図8に示
した製作工程における発熱部20の面積を小さくした点
である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those described with reference to FIGS. 1 to 7 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted (the same applies hereinafter). 8 to 10 show a manufacturing process of the liquid flying recording head in this embodiment. First, in the manufacturing process shown in FIG. 8, the lower part is formed on the substrate 15 similarly to the manufacturing process shown in FIG. Forming layer 16,
Further, the first heating element layer 17 and the pair of electrodes 18, 19 are formed, and the heating element 20 is formed in the portion of the heating element layer 17 sandwiched by the electrodes 18, 19. Then, the heating element layer 17, the electrodes 18 and 19, and the heating section 20 constitute a first electrothermal converter 21. The manufacturing process shown in FIG. 8 differs from the manufacturing process shown in FIG. 2 in that the area of the heat generating portion 20 in the manufacturing process shown in FIG. 8 is reduced.

【0057】つぎに、図9に示した製作工程において
は、第一電気熱変換体21上に1μm厚のSiO2層を
絶縁層22として形成し、この絶縁層22上に0.3μ
m厚のHfB2層を第二の発熱体層23としてスパッタ
リングにより形成する。さらに、共通電極19の上部に
おける絶縁層22と発熱体層23とにフォトリソ技術に
より開口であるコンタクトホール37を形成する。
Next, in the manufacturing process shown in FIG. 9, a 1 μm thick SiO 2 layer is formed as an insulating layer 22 on the first electrothermal converter 21, and 0.3 μm is formed on this insulating layer 22.
An m-thick HfB 2 layer is formed as the second heating element layer 23 by sputtering. Further, a contact hole 37, which is an opening, is formed in the insulating layer 22 and the heating element layer 23 above the common electrode 19 by photolithography.

【0058】つぎに、図10に示した製作工程において
は、発熱体層23上に1μm厚のAl層をスパッタリン
グにより形成するとともにフォトリソ技術によって個別
電極24と共通電極25とを形成し、さらに、発熱体層
23における電極24,25に挾まれた部分に発熱部2
6を形成し、これらの発熱体層23と電極24,25と
発熱部26とによって第二電気熱変換体27を構成す
る。ここで、第一電気熱変換体21の共通電極19と第
二電気熱変換体27の共通電極25とがコンタクトホー
ル37を介して電気的に接続されており、また、発熱部
20,26は、幅がともに24μm、長さ(電極間の距
離)がともに60μmであるが、位置がインクの吐出方
向にそってずらしてある。
Next, in the manufacturing process shown in FIG. 10, an Al layer having a thickness of 1 μm is formed on the heating element layer 23 by sputtering, and the individual electrode 24 and the common electrode 25 are formed by the photolithography technique. The heat generating portion 2 is provided in a portion of the heat generating layer 23 sandwiched by the electrodes 24 and 25.
6 is formed, and the heating element layer 23, the electrodes 24 and 25, and the heating section 26 form a second electrothermal converter 27. Here, the common electrode 19 of the first electrothermal converter 21 and the common electrode 25 of the second electrothermal converter 27 are electrically connected via the contact hole 37, and the heat generating parts 20, 26 are , The width is 24 μm, and the length (distance between electrodes) is 60 μm, but the positions are displaced in the ink ejection direction.

【0059】つぎに、第二電気熱変換体27上に図1に
示したような保護層を形成し、さらに、図4に示したよ
うにこの基板15上に積層した感光性樹脂ドライフィル
ム上にエポキシ系接着剤を介してガラス製の天井板を積
層することにより液体噴射記録ヘッドを作成する。
Next, a protective layer as shown in FIG. 1 is formed on the second electrothermal converter 27, and further, on the photosensitive resin dry film laminated on the substrate 15 as shown in FIG. A liquid jet recording head is prepared by laminating a glass ceiling plate on the above with an epoxy adhesive.

【0060】このような構成において、発熱部20,2
6が位置をずらして形成されているため、第一電気熱変
換体21の電極18,19及び第二電気熱変換体27の
電極24,25にパルス電圧を印加した場合と、第二電
気熱変換体27の電極24,25のみにパルス電圧を印
加した場合とでは、発熱面積が変化するとともに発生す
る気泡の体積も変化し、インク吐出量も変化する。従っ
て、パルス電圧の印加を行う電気熱変換体21,27の
個数を変えることによりインク吐出量を変化させて階調
記録を行うことができる。
In such a structure, the heat generating parts 20, 2
Since 6 is formed by shifting the position, when the pulse voltage is applied to the electrodes 18 and 19 of the first electrothermal converter 21 and the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27, When the pulse voltage is applied only to the electrodes 24 and 25 of the converter 27, the heating area changes, the volume of bubbles generated changes, and the ink ejection amount also changes. Therefore, gradation recording can be performed by changing the ink ejection amount by changing the number of electrothermal converters 21 and 27 that apply the pulse voltage.

【0061】また、共通電極19,25同志がコンタク
トホール37を介して電気的に接続されているため、共
通電極19,25の引出しが一つでよく、液体噴射記録
ヘッドの組立てを容易に行える。
Further, since the common electrodes 19 and 25 are electrically connected to each other through the contact hole 37, the common electrodes 19 and 25 only need to be drawn out, and the liquid jet recording head can be easily assembled. .

【0062】ついで、本発明の第三の実施例を図11及
び図12に基づいて説明する。本実施例は、第一電気熱
変換体21の電極18,19に印加するパルス電圧と、
第二電気熱変換体27の電極24,25に印加するパル
ス電圧の印加タイミングをずらすことにより発生する気
泡(合成気泡)の体積を変化させるとともにインク吐出
量を変化させ、階調記録を行うようにしたものである。
図11は、電極18,19に印加されるパルス電圧(V
1)と電極24,25に印加されるパルス電圧(V2)と
のタイミング、発生する気泡の体積、及び、吐出インク
滴の大きさの関係を概略的に示したものである。なお、
パルス電圧を実線で示し、発熱に伴って発生する気泡の
体積の大きさを破線で示している。図11(a)は、パ
ルス電圧の印加タイミングが一致した場合であり、発生
する気泡(合体気泡)の体積が最大となり、吐出するイ
ンク滴の大きさも最大となる。図11(b)は、パルス
電圧の印加タイミングをパルス幅“τ”分だけずらした
ものであり、合体気泡の最大体積が減少し、吐出するイ
ンク滴の大きさも小さくなる。図11(c)は、パルス
電圧の印加タイミングをパルス幅“τ”の2倍分ずらし
たものであり、吐出するインク滴の大きさは、図11
(d)に示すように電極18,19のみへパルス電圧を
印加した場合と同じになる。なお、具体的には、パルス
幅“τ”が6μs、駆動周波数が1kHzで、パルス電
圧V1,V2はともに25Vである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. In this embodiment, a pulse voltage applied to the electrodes 18 and 19 of the first electrothermal converter 21 and
By shifting the application timing of the pulse voltage applied to the electrodes 24 and 25 of the second electrothermal converter 27, the volume of the bubble (synthetic bubble) generated is changed and the ink ejection amount is changed, so that gradation recording is performed. It is the one.
FIG. 11 shows the pulse voltage (V
1 schematically shows the relationship between 1 ) and the pulse voltage (V 2 ) applied to the electrodes 24 and 25, the volume of bubbles generated, and the size of ejected ink droplets. In addition,
The pulse voltage is shown by a solid line, and the size of the volume of bubbles generated due to heat generation is shown by a broken line. FIG. 11A shows the case where the application timings of the pulse voltages coincide with each other, and the volume of bubbles (coalescing bubbles) generated is maximum and the size of the ejected ink droplet is also maximum. In FIG. 11B, the application timing of the pulse voltage is shifted by the pulse width “τ”, the maximum volume of the coalesced bubble is reduced, and the size of the ejected ink droplet is also reduced. In FIG. 11C, the application timing of the pulse voltage is shifted by twice the pulse width “τ”, and the size of the ejected ink droplet is as shown in FIG.
As shown in (d), this is the same as when the pulse voltage is applied only to the electrodes 18 and 19. Specifically, the pulse width “τ” is 6 μs, the driving frequency is 1 kHz, and the pulse voltages V 1 and V 2 are both 25V.

【0063】つぎに、図12は、パルス電圧V1に対す
るパルス電圧V2の印加タイミングのずれ量と、インク
吐出量との関係を示したグラフであり、印加タイミング
をずらすことによってインク吐出量を変化させることが
でき、階調記録を行える。
Next, FIG. 12 is a graph showing the relationship between the deviation amount of the application timing of the pulse voltage V 2 with respect to the pulse voltage V 1 and the ink ejection amount. By shifting the application timing, the ink ejection amount is changed. It can be changed and gradation recording can be performed.

【0064】なお、本実施例における発熱部20,26
に関しては、図1において説明したように面積を変えて
もよく、また、図10において説明したように面積を変
えずに位置をずらしてもよく、さらには、両者を組み合
わせたものであってもよい。また、本発明における液体
飛翔記録方法としては、上述のように、パルス電圧の印
加を行う電気熱変換体を選択したり、パルス電圧の印加
を行う電気熱変換体の個数を変更したり、印加するパル
ス電圧を変えたり、印加するするパルス電圧の印加タイ
ミングを変えたりすること等によってインク吐出量を制
御して階調記録を行うようにしているが、これらは単独
で実施してもよく、また、互いに組合せて実施してもよ
い。
The heat generating parts 20, 26 in this embodiment are
Regarding the above, the area may be changed as described in FIG. 1, the position may be shifted without changing the area as described in FIG. 10, and a combination of both may be used. Good. Further, as the liquid flying recording method in the present invention, as described above, the electrothermal converter for applying the pulse voltage is selected, the number of electrothermal converters for applying the pulse voltage is changed, or the application is performed. The gradation is controlled by controlling the ink discharge amount by changing the pulse voltage to be applied or changing the application timing of the pulse voltage to be applied, but these may be performed independently. Moreover, you may implement in combination with each other.

【0065】[0065]

【発明の効果】請求項1記載の発明のようにそれぞれ発
熱部を有する複数個の電気熱変換体を絶縁層を介して積
層したことにより、各電気熱変換体の電極の引き回しに
よる制約を受けずに一つの吐出口に対して複数個の電気
熱変換体を設けることができるとともに吐出口を高密度
に配列した液体噴射記録ヘッドを得ることができ、しか
も、各電気熱変換体の発熱部を適宜制御することによっ
て同一の吐出口から吐出する飛翔液滴の質量を変えた階
調記録を行うことができ、また、請求項2記載の発明の
ように積層された各電気熱変換体における発熱部の面積
を変えたことにより、電圧を印加する電気熱変換体を選
択することによって飛翔液滴の質量を変えることができ
るとともに階調記録を行うことができ、また、請求項3
記載の発明のように積層された各電気熱変換体における
発熱部の位置をずらしたことにより、電圧を印加する電
気熱変換体の数を変えることによって飛翔液滴の質量を
変えることができるとともに階調記録を行うことがで
き、また、請求項4記載の発明のように液体に近い電気
熱変換体ほど発熱部の面積を小さくしたことにより、よ
り質量の小さい飛翔液滴を形成することを可能とすると
ともに階調記録をより一層明確に行うことができ、ま
た、請求項5記載の発明のように積層された電気熱変換
体の一方の電極同志を電気的に接続したことにより、こ
れらの電極の引出しを一つにすることができるとともに
液体飛翔記録ヘッドの組立てを簡単化することができ、
また、請求項6記載の発明のように基板上にフォトファ
ブリケーションによって第一及び第二の電気熱変換体を
形成するとともに第一電気熱変換体の一方の電極と第二
電気熱変換体の一方の電極とを電気的に接続するための
開口をフォトエッチングにより形成したことにより、微
細構造の液体飛翔記録ヘッドを高精度で形成することが
でき、また、請求項7記載の発明のように画像情報に応
じて、信号を入力する電気熱変換体を選択したり、信号
を入力する電気熱変換体の個数を変えたり、電気熱変換
体への入力エネルギーを変えたり、各電気熱変換体へ入
力する信号のタイミングを変えることにより、各発熱部
からの発熱量や発熱タイミングを変化させるとともに発
生する気泡の大きさを変化させることができ、これによ
って、吐出する飛翔液滴の質量を変えることができると
ともに階調記録を行うことができる等の効果を有する。
As described in the first aspect of the present invention, a plurality of electrothermal converters each having a heat generating portion are laminated with an insulating layer interposed therebetween, so that there is a restriction due to the arrangement of electrodes of each electrothermal converter. It is possible to provide a plurality of electrothermal converters for one ejection port without needing to obtain a liquid jet recording head in which the ejection ports are arranged in high density, and moreover, the heat generating portion of each electrothermal conversion unit. It is possible to perform gradation recording by changing the mass of the flying droplets ejected from the same ejection port by appropriately controlling the above, and in each electrothermal converter laminated as in the invention of claim 2. By changing the area of the heat generating portion, it is possible to change the mass of the flying droplets and to perform gradation recording by selecting the electrothermal converter to which a voltage is applied.
By shifting the position of the heat generating portion in each of the stacked electrothermal converters as in the described invention, the mass of the flying droplets can be changed by changing the number of electrothermal converters to which a voltage is applied. It is possible to perform gradation recording and to form flying droplets having a smaller mass by reducing the area of the heat generating portion for an electrothermal converter closer to a liquid as in the invention of claim 4. This makes it possible to perform gradation recording more clearly, and by electrically connecting one electrode of the electrothermal converters laminated as in the invention of claim 5, these It is possible to use only one electrode for the liquid ejection head and to simplify the assembly of the liquid jet recording head.
Further, as in the invention according to claim 6, the first and second electrothermal converters are formed on the substrate by photofabrication, and one electrode of the first electrothermal converter and the second electrothermal converter are formed. Since the opening for electrically connecting to one of the electrodes is formed by photoetching, the liquid flying recording head having a fine structure can be formed with high accuracy, and the invention according to claim 7 is also provided. Depending on the image information, select the electrothermal converter to input the signal, change the number of electrothermal converters to input the signal, change the input energy to the electrothermal converter, By changing the timing of the signal input to the heating element, it is possible to change the heat generation amount and heat generation timing from each heat generating portion and also to change the size of the bubbles that are generated. An effect such as can perform gradation recording it is possible to change the mass of the droplet.

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

【図1】本発明の第一の実施例における液体噴射記録ヘ
ッドの基板側の構造を示すもので、(a)は平面図、
(b)はそのa−a線断面図である。
FIG. 1 shows a structure of a liquid jet recording head on a substrate side in a first embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view,
(B) is the aa line sectional view.

【図2】液体噴射記録ヘッドの製作工程における第一電
気熱変換体までを形成した状態を示すもので、(a)は
平面図、(b)はそのa−a線断面図である。
2A and 2B show a state in which even a first electrothermal converter is formed in a manufacturing process of a liquid jet recording head, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a sectional view taken along the line aa.

【図3】液体噴射記録ヘッドの製作工程における第二電
気熱変換体までを形成した状態を示すもので、(a)は
平面図、(b)はそのa−a線断面図である。
3A and 3B show a state in which even a second electrothermal converter is formed in a manufacturing process of a liquid jet recording head, FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line aa.

【図4】基板に天井板を積層することによって完成した
液体噴射記録ヘッドを示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a liquid jet recording head completed by laminating a ceiling plate on a substrate.

【図5】第一電気熱変換体の電極にパルス電圧を印加し
た場合と第二電気熱変換体の電極にパルス電圧を印加し
た場合とにおいてインク吐出量が変化する状態について
説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a state in which the ink ejection amount changes when a pulse voltage is applied to the electrodes of the first electrothermal converter and when a pulse voltage is applied to the electrodes of the second electrothermal converter. is there.

【図6】電気熱変換体に印加するパルス電圧の大きさを
変えた場合においてインク吐出量が変化する状態につい
て説明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state in which the ink ejection amount changes when the magnitude of the pulse voltage applied to the electrothermal converter is changed.

【図7】電気熱変換体に印加するパルス電圧の大きさと
インク吐出量との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the magnitude of the pulse voltage applied to the electrothermal converter and the ink ejection amount.

【図8】本発明の第二の実施例の液体噴射記録ヘッドの
製作工程における第一電気熱変換体までを形成した状態
を示すもので、(a)は平面図、(b)はそのa−a線
断面図である。
8A and 8B show a state in which even a first electrothermal converter is formed in a manufacturing process of a liquid jet recording head of a second embodiment of the present invention, FIG. 8A is a plan view, and FIG. FIG.

【図9】液体噴射記録ヘッドの製作工程におけるコンタ
クトホールまでを形成した状態を示すもので、(a)は
平面図、(b)はそのa−a線断面図である。
9A and 9B are views showing a state in which even a contact hole is formed in a manufacturing process of a liquid jet recording head, FIG. 9A is a plan view, and FIG.

【図10】液体噴射記録ヘッドの製作工程における第二
電気熱変換体までを形成した状態を示すもので、(a)
は平面図、(b)はそのa−a線断面図である。
FIG. 10 is a view showing a state in which even a second electrothermal converter is formed in the manufacturing process of the liquid jet recording head,
Is a plan view and (b) is a sectional view taken along line aa.

【図11】本発明の第三の実施例におけるパルス電圧の
印加タイミングと発生する気泡の体積と吐出するインク
滴の大きさとを説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the application timing of the pulse voltage, the volume of bubbles generated, and the size of ink droplets to be ejected according to the third embodiment of the present invention.

【図12】パルス電圧の印加タイミングのずれ量とイン
ク吐出量との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the amount of deviation in the application timing of pulse voltage and the amount of ink ejection.

【図13】階調記録を行うために3次元構造の薄膜形成
を行った従来例を示す縦断正面図である。
FIG. 13 is a vertical sectional front view showing a conventional example in which a thin film having a three-dimensional structure is formed for performing gradation recording.

【図14】階調記録を行うために発熱部のパターン幅を
変化させた従来例を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a conventional example in which the pattern width of a heat generating portion is changed to perform gradation recording.

【図15】階調記録を行うために複数個の発熱体を設け
た従来例を示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing a conventional example in which a plurality of heating elements are provided for performing gradation recording.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15 基板 17,23 発熱体層 18,19,24,25 電極 20,26 発熱部 21,27 電気熱変換体 22 絶縁層 35 吐出口 37 開口 15 substrates 17,23 Heater layer 18, 19, 24, 25 electrodes 20,26 Heat generating part 21,27 electrothermal converter 22 Insulation layer 35 outlet 37 opening

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発熱体層とこの発熱体層に一対の電極を
接続することによって形成した発熱部とを有する電気熱
変換体と、前記発熱部からの熱によって液体中に発生し
た気泡の作用を受けた前記液体を飛翔液滴として吐出さ
せる吐出口とを有する液体噴射記録ヘッドにおいて、絶
縁層を介して複数の電気熱変換体を積層したことを特徴
とする液体噴射記録ヘッド。
1. An electrothermal converter having a heating element layer and a heating element formed by connecting a pair of electrodes to the heating element layer, and the action of bubbles generated in the liquid by the heat from the heating element. A liquid jet recording head having a discharge port for discharging the received liquid as flying droplets, wherein a plurality of electrothermal converters are laminated with an insulating layer interposed therebetween.
【請求項2】 積層された各電気熱変換体ごとに発熱部
の面積を違えたことを特徴とする請求項1記載の液体噴
射記録ヘッド。
2. The liquid jet recording head according to claim 1, wherein the area of the heat generating portion is different for each of the stacked electrothermal converters.
【請求項3】 積層された各電気熱変換体ごとに発熱部
の位置をずらしたことを特徴とする請求項1記載の液体
噴射記録ヘッド。
3. The liquid jet recording head according to claim 1, wherein the position of the heat generating portion is shifted for each of the laminated electrothermal converters.
【請求項4】 液体に近い電気熱変換体ほど発熱部の面
積を小さくしたことを特徴とする請求項1記載の液体噴
射記録ヘッド。
4. The liquid jet recording head according to claim 1, wherein an electrothermal converter closer to a liquid has a smaller area of a heat generating portion.
【請求項5】 少なくとも2個の電気熱変換体における
一方の電極同志を接続したことを特徴とする請求項1,
2,3又は4記載の液体噴射記録ヘッド。
5. The at least two electrothermal converters are connected to each other at one electrode.
2. A liquid jet recording head according to 2, 3, or 4.
【請求項6】 基板上にフォトファブリケーションによ
って発熱体層と電極層とを成膜するとともに所望の形状
にパターン化して第一電気熱変換体を形成する工程と、
前記第一電気熱変換体上に絶縁層を成膜する工程と、前
記絶縁層における前記第一電気熱変換体の一方の電極に
対応する位置にフォトエッチングにより開口を形成する
工程と、前記絶縁層上にフォトファブリケーションによ
って発熱体層と電極層とを成膜するとともに所望の形状
にパターン化して第二電気熱変換体を形成する工程とよ
りなり、前記第一電気熱変換体の一方の前記電極と前記
第二電気熱変換体の一方の電極とを前記開口を通じて接
続したことを特徴とする請求項5記載の液体噴射記録ヘ
ッドの製造方法。
6. A step of forming a heating element layer and an electrode layer on a substrate by photofabrication and patterning into a desired shape to form a first electrothermal converter.
Forming an insulating layer on the first electrothermal converter, forming an opening by photoetching at a position in the insulating layer corresponding to one electrode of the first electrothermal converter; And a step of forming a second electrothermal converter by patterning into a desired shape while forming a heating element layer and an electrode layer on the layer by photofabrication, and one of the first electrothermal converters. The method for manufacturing a liquid jet recording head according to claim 5, wherein the electrode and one electrode of the second electrothermal converter are connected through the opening.
【請求項7】 発熱体層とこの発熱体層に一対の電極を
接続することによって形成した発熱部とを有する複数個
の電気熱変換体を絶縁層を介して積層し、前記発熱部か
らの熱によって液体中に発生した気泡の作用を受けた前
記液体を飛翔液滴として吐出口から吐出させて記録を行
う液体噴射記録方法において、画像情報に応じて信号を
入力する前記電気熱変換体を選択すること、あるいは、
信号を入力する前記電気熱変換体の個数を変えること、
あるいは、前記電気熱変換体への入力エネルギーを変え
ること、あるいは、各前記電気熱変換体へ入力する信号
のタイミングを変えることにより吐出する飛翔液滴の質
量を変えるようにしたことを特徴とする液体噴射記録方
法。
7. A plurality of electrothermal converters having a heating element layer and a heating element formed by connecting a pair of electrodes to the heating element layer are laminated via an insulating layer, In a liquid jet recording method for recording by ejecting the liquid, which is subjected to the action of bubbles generated in the liquid by heat, as flying droplets from a discharge port, the electrothermal converter that inputs a signal according to image information is used. Choosing, or
Changing the number of the electrothermal converters for inputting a signal,
Alternatively, the mass of the flying droplets to be ejected is changed by changing the input energy to the electrothermal converter or by changing the timing of the signal input to each electrothermal converter. Liquid jet recording method.
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