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JPH01196352A - Liquid jet-recording head - Google Patents

Liquid jet-recording head

Info

Publication number
JPH01196352A
JPH01196352A JP2244288A JP2244288A JPH01196352A JP H01196352 A JPH01196352 A JP H01196352A JP 2244288 A JP2244288 A JP 2244288A JP 2244288 A JP2244288 A JP 2244288A JP H01196352 A JPH01196352 A JP H01196352A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
recording
electrode
layer
resistor layer
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
JP2244288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
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 JP2244288A priority Critical patent/JPH01196352A/en
Publication of JPH01196352A publication Critical patent/JPH01196352A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • 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
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14056Plural heating elements per ink chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14129Layer structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2002/14379Edge shooter

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

Abstract

PURPOSE:To improve the durability of a heat generating part by making a specific relationship between the volume resistivity of a thermal resistor layer in a thermal energy action part and the volume resistivity of a protection layer provided on the thermal resistor layer. CONSTITUTION:The thermal resistor layer 39 of a thermal energy action part heats recording liquid 40 through a protection layer 44. At that time, if the volume resistivity of the thermal resistor layer 39 is taken to be rhoh and the volume resistivity of the protection layer 44 is taken to be rhohi, the relationship of the formula I should be satisfied. In addition, in order to improve the durability of electrode parts 37, 38 which come into contact with the recording liquid against the insulation breakdown of the electrode parts, an electrode protection part is provided. At that time, if the volume resistivity of the electrodes 37, 38 is taken to be rhoe and the volume resistivity of the electrode protection layer 46 is taken to be rhoei, the relationship of the formula II should be satisfied. The preferable materials used for the thermal resistor layer 39 are hafnium boride, zirconium boride, etc. The recommendable materials used for the protection layer 44 are aluminium oxide, zirconium oxide, etc. and those for the electrode protection layers 37, 38 are organic polyethylene resin, etc. as well as inorganic silicon oxide, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 損υ遭 本発明は、液体噴射記録ヘッド、より詳細には、バブル
ジェット型インクジェットヘッドの発熱部の保護或いは
電極部の保護に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid jet recording head, and more particularly to protection of a heat generating part or an electrode part of a bubble jet type ink jet head.

旭米投帆 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所N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、改良が
加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお実用
化への努力が続けられているものもある。
The non-impact recording method of Asahimai sailing has recently attracted attention because the noise generated during recording is so small that it can be ignored. Among them, high-speed recording is possible,
However, the so-called inkjet recording method, which allows recording on plain paper without the need for special fixing treatment, is an extremely powerful recording method, and various methods have been proposed and improvements have been made to improve the quality of products. Some have been developed, and efforts are still being made to put them into practical use.

この様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(droplet)を飛翔させ。
Such an inkjet recording method involves jetting droplets of a recording liquid called ink.

記録部材に付着させて記録を行うものであって、この記
録液体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔
方向を制御する為の制御方法によって幾つかの方式に大
別される。
Recording is performed by attaching the recording liquid to a recording member, and it is roughly divided into several methods depending on the method of generating recording liquid droplets and the control method for controlling the flight direction of the generated recording liquid droplets. Ru.

先ず第1の方式は例えばU S P 3060429に
開示されているもの(Tels type方式)であっ
て、記録液体の小滴の発生を静電吸収的に行い、発生し
た記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部
材上に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。
First, the first method is the one disclosed in, for example, USP 3060429 (Tels type method), in which droplets of recording liquid are generated by electrostatic absorption, and the generated recording liquid droplets are used as a recording signal. Recording is performed by controlling the electric field in accordance with the temperature and selectively depositing recording liquid droplets on the recording member.

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間に
電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小滴をノズル
より吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号に
応じて電気制御可能な様に構成された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小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
To explain this in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject a negatively charged recording liquid droplet from the nozzle, and the ejected recording liquid droplet is converted into a recording signal. Accordingly, the droplet is caused to fly between x and y deflection electrodes configured to be electrically controllable, and the droplet is selectively deposited on the recording member by changing the intensity of the electric field to perform recording.

第2の方式は、例えばU S P 3596275、U
SP 3298030等に開示されている方式(Swe
et方式)であって、連続振動発生法によって帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された
帯電量の制御された小滴を、−様の電界が掛けられてい
る偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を
行うものである。
The second method is described, for example, in USP 3596275, U
The method disclosed in SP 3298030 etc. (Swe
et method), in which droplets of recording liquid with a controlled amount of charge are generated by a continuous vibration generation method, and a --like electric field is applied to the generated droplets with a controlled amount of charge. Recording is performed on a recording member by flying between deflection electrodes.

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ている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、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、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
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、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛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、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。
Specifically, the orifice (discharge port) of a nozzle, which is a part of the recording head to which the piezo vibrating element is attached.
A charged electrode configured to have a recording signal applied thereto is arranged at a predetermined distance in front of the piezo vibrating element, and an electric signal of a constant frequency is applied to the piezo vibrating element to mechanically vibrate the piezo vibrating element, A small droplet of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, charges are electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. When a droplet of recording liquid with a controlled amount of charge flies between deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, it is deflected according to the amount of charge applied.
Only the droplets carrying the recording signal are allowed to deposit on the recording member.

第3の方式は例えばU S P3416153に開示さ
れている方式(Hertz方式)であって、ノズルとリ
ング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法によ
って、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式で
ある。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける電
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
The third method is a method (Hertz method) disclosed, for example, in U.S. Pat. This is a method of converting and recording. That is, in this method, the atomization state of droplets is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced.

第4の方式は、例えばU S P 3747120に開
示されている方式(Stemme方式)で、この方式は
前記3つの方式とは根本的に原理が異なるものである。
The fourth method is, for example, the method disclosed in USP 3747120 (Stemme method), and this method is fundamentally different in principle from the above three methods.

即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し
、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着さ
せて記録を行うのに対して、このSteams方式は、
記録信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔
させて記録するものである。
That is, in all three methods, the droplets of recording liquid ejected from the nozzle are electrically controlled while they are in flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively attached to the recording member. In contrast, this Steam method
Recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from an ejection port in response to a recording signal.

つまり、Ste+mme方式は、記録液体を吐出する吐
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、該機械的振動に
従って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて
記録部材に付着させることで記録を行うものである。
In other words, in the Ste+mme method, an electrical recording signal is applied to a piezo vibrating element attached to a recording head that has an ejection port for discharging recording liquid, and this electrical recording signal is applied to the mechanical vibration of the piezo vibrating element. In this method, recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from the ejection opening according to the mechanical vibrations and adhering them to the recording member.

これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。
These four conventional methods each have their own advantages, but there are also points that can be solved in the other method.

即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。
That is, in the first to third methods, the direct energy for generating droplets of the recording liquid is electrical energy, and the deflection control of the droplets is also electric field control.

その為、第1の方式は、構成上はシンプルであるが、小
滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズ
ル化が困難であるので高速記録には不向きである。
Therefore, although the first method is simple in structure, it requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to use a multi-nozzle recording head, making it unsuitable for high-speed recording.

第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。  − 第3の方式は、記録液体小滴を霧化することによって階
調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他方
霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリが
生ずること及び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こと等の諸問題点が存する。
The second method allows the recording head to have multiple nozzles and is suitable for high-speed recording, but it has a complicated structure, and the electrical control of recording liquid droplets is sophisticated and difficult, and satellite dots are placed on the recording member. There are problems such as easy occurrence of. - The third method has the advantage of being able to record images with excellent gradation by atomizing small droplets of recording liquid, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state and fogging may occur in the recorded image. It is difficult to create a multi-nozzle recording head.
There are various problems such as being unsuitable for high-speed recording.

第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド(on−demand)で記録液体をノズルの吐
出口より吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の方式
の様に吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかっ
た小滴を回収することが不要であること及び第1乃至第
2の方式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性が
なく記録液体の物質上の自由度が大であること等の大き
な利点を有する。丙午ら、一方において、記録ヘッドの
加工上に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ
振動素子の小型化が極めて困難であること等の理由から
記録ヘッドのマルチノズル化が難しく、又、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うので高速記録には向かないこ
と、等の欠点を有する。
The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. In other words, the structure is simple, and since recording is performed by ejecting recording liquid from the ejection opening of the nozzle on-demand, it is possible to reduce the number of small droplets that fly as in the first to third methods. Second, it is not necessary to collect droplets that are not needed to record an image, and unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and the material of the recording liquid is It has great advantages such as a high degree of freedom. On the other hand, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because there are problems in processing the recording head, and it is extremely difficult to miniaturize the piezoelectric vibrating element having the desired resonance number. This method has drawbacks such as that it is not suitable for high-speed recording because the recording liquid droplets are ejected and ejected in flight using the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element.

更には、特開昭48−9622号公報(前記US P 
3747120に対応)には、変形例として、前記のピ
エゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利
用する代わりに熱エネルギーを利用することが記載され
ている。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (the above-mentioned USP
No. 3,747,120) describes, as a modification, the use of thermal energy instead of the mechanical vibration energy provided by means such as the piezo vibration element.

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発生
する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動素
子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジェ
ットの液体噴射記録装置が記載されている。
That is, the above-mentioned publication describes a so-called bubble jet liquid jet recording device that uses a heating coil that directly heats liquid as a pressure increasing means instead of a piezo vibrating element to generate steam that causes a pressure increase. There is.

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コイ
ルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしかな
い袋状のインク室(液室)内の液体インクを直接加熱し
て蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰返
し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いかは、
何等示唆されるところがない、加えて、加熱コイルが設
けられている位置は、液体インクの供給路から遥かに遠
い袋状液室の最深部に設)すられているので、ヘッド構
造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用には
、不向きとなっている。
However, in the above publication, the liquid ink in the bag-shaped ink chamber (liquid chamber), which has only one opening through which liquid ink can go in and out, is directly heated and vaporized by energizing the heating coil as a pressure increasing means. However, when discharging liquid continuously and repeatedly, it is not clear how to heat it.
In addition, the heating coil is located at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far from the liquid ink supply path, so the head structure is complicated. In addition, it is not suitable for continuous, repeated use at high speeds.

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上重
要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出の
準備状態を速やかに形成することは出来ない。
Moreover, with the technical content described in the above-mentioned publication, it is not possible to quickly prepare for the next liquid discharge after discharging the liquid using the generated heat, which is important in practice.

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生およ
び記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があっ
て、その長所を利する用途にしか適用し得ないという制
約が存在していた。
As described above, conventional methods have advantages and disadvantages in terms of structure, high-speed recording, multi-nozzle recording heads, generation of satellite dots, and fogging of recorded images. There was a restriction that it could only be applied.

また、特開昭55−128468号公報には、比抵抗が
5 X 10’Ω・口以上の薄膜により発熱体を保護す
ることが開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-open No. 128468/1983 discloses that a heating element is protected by a thin film having a specific resistance of 5 x 10' ohms or more.

第7図は、上記特開昭55−128468号公報に開示
された液体噴射記録ヘッドの一例を説明するための図で
、発熱体設置基板1の表面に発熱部2が設けられている
。又、基板3の材料としては、ガラス、セラミックス或
いは耐熱性プラスチック等が用いられている。基板3に
は、吐出前のインクを収容する室4′及び吐出オリフィ
ス5を構成する長尺溝4が予め形成してあり、基板3と
発熱体設置基板1とは、発熱部2と溝4の位置合せをし
た後、接着剤によって接合して一体化される。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the liquid jet recording head disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-128468, in which a heat generating portion 2 is provided on the surface of a heat generating body installation substrate 1. Further, as the material of the substrate 3, glass, ceramics, heat-resistant plastic, etc. are used. On the substrate 3, a chamber 4' for accommodating ink before ejection and a long groove 4 constituting an ejection orifice 5 are formed in advance. After alignment, they are joined and integrated with adhesive.

第8図は、溝4の軸線に沿った断面図で、記録用インク
は、図中、矢印で示される様に室4′内へ供給されてい
る。今、室4′内の1部に付設された発熱部2に対して
外部から信号が印加されると、発熱部2は発熱し、その
近傍のインクに熱エネルギーを与える。熱エネルギーを
受けたインクは体積膨張或いは気泡の発生等の状態変化
を起こして圧力変化を生じ、この圧力変化が吐出オリフ
ィス5の方向に伝わり、インクが小滴となって吐出され
る。そして、この小滴が不図示の紙等、任意の被記録材
に付着することによって記録が為される。
FIG. 8 is a sectional view taken along the axis of the groove 4, and the recording ink is supplied into the chamber 4' as indicated by the arrow in the figure. Now, when a signal is applied from the outside to the heat generating part 2 attached to a part of the chamber 4', the heat generating part 2 generates heat and gives thermal energy to the ink in the vicinity thereof. The ink that has received thermal energy undergoes a change in state such as volumetric expansion or generation of bubbles, resulting in a pressure change, and this pressure change is transmitted in the direction of the ejection orifice 5, and the ink is ejected in the form of small droplets. Then, recording is performed by attaching these droplets to an arbitrary recording material such as paper (not shown).

第8図には、発熱体設置基板1の詳細構造が示されてお
り、この発熱部2は、アルミナ等の基板6上に、蓄熱層
7、発熱抵抗体10、電極8を順次、薄膜形成技術によ
って積層し、発熱抵抗体10及び電極8を所定の形状に
パターンニングした後、更に、保護層9を積層して構成
される。そして、この発熱部2は溝4内に吐出する構成
となっている。発熱体設置基板1において、インクが直
接接するのは保護層9であるが、この保護層9は発熱抵
抗体10および電極8がインクと接触して酸化されたり
、反対にそれ等を絶縁してインクが電気分解されるのを
防いでおり、具体的には保護層9として比抵抗が5 X
 10’Ω・■以上となる厚さ0.1μm〜5μm程度
の薄膜を形成している。
FIG. 8 shows the detailed structure of the heating element installation board 1, and the heating unit 2 is made by sequentially forming a heat storage layer 7, a heating resistor 10, and an electrode 8 as a thin film on a substrate 6 made of alumina or the like. After the heating resistor 10 and the electrode 8 are laminated using a technique and patterned into a predetermined shape, a protective layer 9 is further laminated. The heat generating portion 2 is configured to discharge heat into the groove 4. In the heating element installation board 1, the protective layer 9 is in direct contact with the ink, but this protective layer 9 prevents the heating resistor 10 and the electrode 8 from coming into contact with the ink and being oxidized, or conversely insulating them. It prevents the ink from being electrolyzed, and specifically, the protective layer 9 has a specific resistance of 5
A thin film with a thickness of about 0.1 μm to 5 μm and a resistance of 10′Ω·■ or more is formed.

しかしながら、上記のごとき液体噴射記録ヘッドにおい
ては、発熱体部の保護を考える場合、薄膜の比抵抗は重
要な因子の1つではあるが、より厳密には、発熱抵抗体
層との関係で論じなければならない。
However, in the above-mentioned liquid jet recording head, when considering the protection of the heating element, the specific resistance of the thin film is one of the important factors, but more precisely, it should be discussed in relation to the heating resistor layer. There must be.

更に、特開昭59−143650号公報には、電極表面
を変質させ、無機絶縁材料化された保護層とすることが
開示されている。
Furthermore, JP-A-59-143650 discloses altering the electrode surface to form a protective layer made of an inorganic insulating material.

第9図及び第10図は、上記特開昭59−143650
号公報に開示された液体噴射記録ヘッドの一例を説明す
るための図で、第9図は、オリフィス側から見た正面部
分図、第10図は、第9図に一点鎖線AA’で示した部
分で切断した場合の切断面部分図が示されており、図に
示される液体噴射記録ヘッドは、所望数の電気熱変換体
11が設けられた熱を液吐出に利用する液体噴射記録(
サーマルインクジェット:T/Jと略記する)用の基板
12と、前記電気熱変換体11に対応して設けられた溝
を所望数有する溝付板13とでその主要部が構成されて
いる。
Figures 9 and 10 are from the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-143650.
FIG. 9 is a partial front view as seen from the orifice side, and FIG. 10 is a diagram showing an example of the liquid jet recording head disclosed in the publication, and FIG. A partial cross-sectional view is shown in which the liquid jet recording head shown in the figure is a liquid jet recording head that is provided with a desired number of electrothermal converters 11 and utilizes heat for liquid ejection.
The main parts thereof include a substrate 12 for thermal inkjet (abbreviated as T/J) and a grooved plate 13 having a desired number of grooves provided corresponding to the electrothermal transducers 11.

T/J基板12と溝付板13とは、所定個所で接着剤等
で接合されることでT/J基板12の電気熱変換体11
の設けられている部分と、溝付板13の溝の部分とによ
って液流路14を形成しており、該液流路14は、その
構成の一部に熱作用部15を有する。
The T/J board 12 and the grooved plate 13 are joined at predetermined locations with an adhesive or the like, so that the electrothermal converter 11 of the T/J board 12
The portion where the grooved plate 13 is provided and the groove portion of the grooved plate 13 form a liquid flow path 14, and the liquid flow path 14 has a heat acting portion 15 as a part of its structure.

T/J基板12は、シリコン、ガラス、セラミックス等
で構成されている支持体16、該支持体16上に5i0
2等が構成される下部層17、発熱抵抗層18等を有し
、発熱抵抗層18の表面の両側には、液流路14に沿っ
て電極19.20及び発熱抵抗層18の電極で被覆され
てない部分と、電極19.20の部分とを覆う様に無機
質材料で構成された保護層(上部層)21とを具備して
いる。
The T/J board 12 includes a support 16 made of silicon, glass, ceramics, etc., and a 5i0
The heating resistor layer 18 has a lower layer 17, a heat generating resistor layer 18, etc., and both sides of the surface of the heat generating resistor layer 18 are covered with electrodes 19, 20 and the electrodes of the heat generating resistor layer 18 along the liquid flow path 14. A protective layer (upper layer) 21 made of an inorganic material is provided so as to cover the exposed portions and the electrode portions 19 and 20.

電気熱変換体11は、その主要部として熱発生部22を
有し、該熱発生部22は支持体16上に支持体16側よ
り順次下部層17、発熱抵抗層18、上層部21とが積
層されて構成されており、上部層21の表面(熱作用面
)23は、液流路14中を満たす液体と直に接触してい
る。図に示す液体噴射記録ヘッドの場合には、上部層2
1は、核層21の機械的な強度を一層高める為に、層2
6.27を設けた二重層構造とされていて、層26は、
例えばSin、等の無機酸化物や5i1N。
The electrothermal converter 11 has a heat generating section 22 as its main part, and the heat generating section 22 has a lower layer 17, a heating resistance layer 18, and an upper layer 21 formed on the support 16 in this order from the support 16 side. The upper layer 21 has a layered structure, and the surface (thermal action surface) 23 of the upper layer 21 is in direct contact with the liquid filling the liquid flow path 14 . In the case of the liquid jet recording head shown in the figure, the upper layer 2
1 is a layer 2 in order to further increase the mechanical strength of the core layer 21.
It has a double layer structure with 6.27, and the layer 26 is
For example, inorganic oxides such as Sin and 5i1N.

等の無機窒化物等の比較的電気絶縁性、熱伝導性、及び
耐熱性に優れた無機質材料で構成され、層27は粘りが
あって、比較的機械的強度に優れ、層26に対して密着
性のある、例えば、層26がSiC2で形成されている
場合にはTa等の金属材料で構成される。
The layer 27 is made of an inorganic material with relatively excellent electrical insulation, thermal conductivity, and heat resistance, such as inorganic nitrides such as For example, when the layer 26 is made of SiC2, it is made of a metal material such as Ta.

この様に上部層21の表面層を金属等の比較的粘りがあ
って機械的強度のある無機質材料で構成することによっ
て、熱作用面23に於いて、液体吐出の際に生ずるキャ
ビテーション作用からのショックを充分吸収することが
出来、電気熱変換体11の寿命を格段に延ばす効果があ
る。上記液体噴射記録ヘッドは、電極19および20の
表面に5!II:機絶縁材料化された保護層24を、電
極表面を変質させることによって設けろことを特徴とす
るもので、該保護層24は不図示ではあるが電極20の
延長上の、液流路14の上流に設けられる共通液室の底
面部分にも少なくとも設けられる。
By constructing the surface layer of the upper layer 21 from an inorganic material such as metal that is relatively sticky and has mechanical strength, the heat-active surface 23 is protected from the cavitation effect that occurs when liquid is discharged. Shocks can be sufficiently absorbed and the life of the electrothermal converter 11 can be significantly extended. The liquid jet recording head has 5! on the surfaces of the electrodes 19 and 20. II: A protective layer 24 made of an insulating material is provided by changing the quality of the electrode surface, and although not shown, the protective layer 24 is provided on the liquid flow path 14 on the extension of the electrode 20. The common liquid chamber is also provided at least at the bottom portion of the common liquid chamber provided upstream of the liquid chamber.

保護層24は電極部表面に設けられ、その主なる役目は
、液浸透防止と耐液作用にある。そしてさらには、共通
液室より後方の電極配線部をも被覆する様に設けること
によって、電極配線部を製造工程中に起こる電極配線部
のキズの発生、断線の発生等から防止することが出来る
The protective layer 24 is provided on the surface of the electrode portion, and its main role is to prevent liquid penetration and provide liquid resistance. Furthermore, by covering the electrode wiring part behind the common liquid chamber, it is possible to prevent the electrode wiring part from being scratched or disconnected during the manufacturing process. .

而して、上述のととは液体噴射記録ヘッドにおいては、
電極を保護するためには、電極とその保護層の体積抵抗
率の関係が重要である。しかしながら上記特開昭59−
143650号公報には、゛′無機絶縁材料化″と記載
されているだけで具体的にどの位絶縁化すればよいのか
の記載がない。
Therefore, in the liquid jet recording head, the above-mentioned
In order to protect the electrode, the relationship between the volume resistivity of the electrode and its protective layer is important. However, the above-mentioned JP-A-59-
Publication No. 143650 only mentions ``inorganic insulating material'' but does not specifically state how much insulation should be used.

又、その絶縁化は、保護層単独の問題ではなく、電極と
の関係で規定されねばならない。
Further, the insulation must be determined not only by the protective layer but also by the relationship with the electrode.

目     的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、バブルジェット型の液体噴射記録装置において、
(1)発熱部を保護すること、(2)電極部の耐久性を
向上させることを目的としてなされたものである。
Purpose The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances.
In particular, in a bubble jet type liquid jet recording device,
This was done to (1) protect the heat generating part and (2) improve the durability of the electrode part.

■成 本発明は、上記目的の(1)を達成するために、換言す
れば、発熱部を保護するために、導入される記録液体を
収容するとともに該記録液体に熱によって気泡を発生さ
せ、該気泡の体f増加にともなう作用力を発生させる熱
エネルギー作用部を付設した流路と、該流路に連絡して
前記記録液体を前記作用力によって液滴として吐出させ
るためのオリフィスと、前記流路に連絡して前記流路に
前記記録液体を導入するための液室と、該液室に前記記
録液体を導入する手段よりなる液体噴射記録ヘッドにお
いて、前記熱エネルギー作用部は、発熱抵抗体層と、該
発熱抵抗体層に電気的に接続した少なくとも一対の電極
と、前記発熱抵抗体層上に設けられて前記発熱抵抗体層
を前記記録液体に接触せしめないための保護層とを有し
、前記発熱抵抗体層の体積抵抗率をρh、前記保護層の
体積抵抗率をρhiとするとき、 となる関係を満足することを特徴としたものであり、ま
た、上記目的の(2)を達成するために、換言すれば、
電極部の耐久性を向上させるために、導入される記録液
体を収容するとともに該記録液体に熱によって気泡を発
生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発生させ
る熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路に連絡
して前記記録液体を前記作用力によって液滴として吐出
させろためのオリフィスと、前記流路に連絡して前記流
路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室に前
記記録液体を導入する手段よりなる液体噴射記録ヘッド
において、前記熱エネルギー作用部は、発熱抵抗体層と
、該発熱抵抗体層に電気的に接続した少なくとも一対の
電極と、該電極をおおうように設けられて該電極を前記
記録液体に接触せしめないための電極保護層とを有し、
前記電極の体積抵抗率をρe、前記電極保護層の体積抵
抗率をρeiとするとき、 となる関係を満足することを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。
(1) In order to achieve the above object (1), in other words, in order to protect the heat generating part, the present invention accommodates the recording liquid introduced and generates bubbles in the recording liquid by heat. a flow path provided with a thermal energy acting portion that generates an action force as the body f of bubbles increases; an orifice connected to the flow path for ejecting the recording liquid as droplets by the action force; In a liquid jet recording head comprising a liquid chamber for communicating with a flow path and introducing the recording liquid into the flow path, and a means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, the thermal energy application section includes a heating resistor. a layer, at least one pair of electrodes electrically connected to the heating resistor layer, and a protective layer provided on the heating resistor layer to prevent the heating resistor layer from coming into contact with the recording liquid. When the volume resistivity of the heating resistor layer is ρh and the volume resistivity of the protective layer is ρhi, the following relationship is satisfied. In other words, to achieve
In order to improve the durability of the electrode section, a thermal energy application section is attached that accommodates the recording liquid introduced, generates bubbles in the recording liquid by heat, and generates an acting force as the volume of the bubbles increases. a flow path, an orifice communicating with the flow path to cause the recording liquid to be ejected as droplets by the acting force, and a liquid chamber communicating with the flow path to introduce the recording liquid into the flow path. In a liquid jet recording head comprising means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, the thermal energy applying section includes a heating resistor layer and at least one pair of electrodes electrically connected to the heating resistor layer. , an electrode protective layer provided to cover the electrode to prevent the electrode from coming into contact with the recording liquid,
When the volume resistivity of the electrode is ρe and the volume resistivity of the electrode protective layer is ρei, the following relationship is satisfied. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図は、上記目的の(1)すなわち発熱体部の耐久性
を向上させるようにした液体噴射記録ヘッドの一例を説
明するための要部構成図、第2図は、上記目的の(2)
すなわち電極の耐久性を向−ヒさせるようにした液体噴
射記録ヘッドの要部構成図、第3図は1本発明が適用さ
れるインクジェットヘッドの一例としてのバブルジェッ
トヘッドの動作説明をするための図、第4図は、バブル
ジェットヘッドの一例を示す斜視図、第5図は、第4図
に示したヘッドを構成する蓋基板(第5図(a))と発
熱体基板(第5図(b))に分解した時の斜視図、第6
図は、第5図(a)に示した蓋基板を裏側から見た斜視
図で、図中、31は蓋基板、32は発熱体基板、33は
記録液体流入口、34はオリフィス、35は流路、36
は液室を形成するための領域、37は個別(独立)電極
、38は共通電極、39は発熱体(ヒータ)、4oはイ
ンク、41は気泡、42は飛翔インク滴で、本発明は、
斯様なバブルジェット式の液体噴射記録ヘッドに適用す
るものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part for explaining an example of a liquid jet recording head designed to improve the durability of the heating element part (1), that is, the above objective (2), and FIG. )
In other words, FIG. 3 is a diagram illustrating the main part of a liquid jet recording head designed to improve the durability of the electrodes. 4 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. 5 shows a lid substrate (FIG. 5(a)) and a heating element substrate (FIG. (b)) Perspective view when disassembled, No. 6
The figure is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 5(a), seen from the back side. In the figure, 31 is the lid substrate, 32 is the heating element substrate, 33 is the recording liquid inlet, 34 is the orifice, and 35 is the Channel, 36
37 is a region for forming a liquid chamber, 37 is an individual (independent) electrode, 38 is a common electrode, 39 is a heating element (heater), 4o is ink, 41 is a bubble, 42 is a flying ink droplet, and the present invention includes:
This invention is applied to such a bubble jet type liquid jet recording head.

最初に、第3図を参照しながらバブルジェットによるイ
ンク噴射について説明すると、(a)は定常状態であり
、オリフィス面でインク40の表面張力と外圧とが平衡
状態にある。
First, ink ejection by a bubble jet will be described with reference to FIG. 3. (a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 40 and the external pressure are in equilibrium on the orifice surface.

(b)はヒータ39が加熱されて、ヒータ39の表面温
度が急上昇し隣接インク層に沸a現像が起きるまで加熱
され、微小気泡41が点在している状態にある。
In (b), the heater 39 is heated until the surface temperature of the heater 39 rises rapidly and boiling a development occurs in the adjacent ink layer, and microbubbles 41 are scattered.

(c)はヒータ39の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡41が生
長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の
生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラ
ンスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める
(c) shows a state in which adjacent ink layers that are rapidly heated over the entire surface of the heater 39 are instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 41 grow. At this time, the pressure inside the nozzle increases by the amount of bubble growth, and the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, causing an ink column to begin to grow from the orifice.

(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク40が押し出さ
れる。この時、ヒータ39には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ39の表面温度は降下しつつある。気泡
41の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。
(d) shows a state in which the bubbles have grown to their maximum, and ink 40 corresponding to the volume of the bubbles is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 39, and the surface temperature of the heater 39 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 41 is slightly delayed from the timing of electric pulse application.

(e)は気泡41がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す、インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少にょリオリフイス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
(e) shows a state in which the bubbles 41 are cooled by ink or the like and begin to contract.The tip of the ink column moves forward while maintaining the extruded speed, and the rear end of the column moves forward as the bubbles contract. Due to a decrease in internal pressure, ink flows back into the nozzle from the lift surface, creating a constriction in the ink column.

(f)はさらに気泡41が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜1
0 m / seeの速度で飛翔している。
In (f), the air bubbles 41 are further contracted, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled even more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the nozzle internal pressure, so the meniscus is largely moving into the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and drops 5 to 1 droplets toward the recording paper.
It is flying at a speed of 0 m/see.

(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。
In (g), the air bubbles have completely disappeared in the process of refilling the orifice with ink by capillary action and returning to the state of (a).

而して、第1図に示した実施例において、43は蓄熱層
、44は発熱抵抗体保護層、45は゛電極保護層で、本
実施例は、発熱体部の絶縁破損に対する耐久性向上をは
かるためになされたもので、同図は、熱エネルギー作用
部の断面図を示し、図示のように、発熱抵抗体層:39
は、保′:s層44を介して、記録液体(インク)40
を加熱する。この部分では、気泡発生〜収縮〜消滅をく
りかえし、たえずヒートサイクルがくりかえされている
。しかも、周囲が記録液体であるという非常に厳しい条
件であるため、この部分の絶縁破壊は、バブルジェット
技術にとって最も重要な課題の1つである。これを解決
するためには、単に保護層44の比抵抗をいくらと決め
れば良いというものではなく、パルス信号をうけ、発熱
する発熱抵抗体層39との関係をおさえる必要がある。
In the embodiment shown in FIG. 1, 43 is a heat storage layer, 44 is a heating resistor protective layer, and 45 is an electrode protective layer, and this embodiment is designed to improve the durability against insulation damage of the heating element. This figure shows a cross-sectional view of the thermal energy acting part, and as shown, the heating resistor layer: 39
The recording liquid (ink) 40 is transferred through the storage layer 44.
heat up. In this part, bubbles are repeatedly generated, contracted, and disappeared, and the heat cycle is constantly repeated. Moreover, since the surroundings are recording liquid, which is a very severe condition, dielectric breakdown in this part is one of the most important issues for bubble jet technology. In order to solve this problem, it is not enough to simply determine the specific resistance of the protective layer 44, but it is also necessary to control the relationship with the heating resistor layer 39, which receives a pulse signal and generates heat.

本発明者は、発熱抵抗体層39と保護層44の各々の体
積抵抗率を変えた(これは、材料そのものを変えたり、
あるいは、生成条件を変えて、各層の膜質を変化させる
ことができる)バブルジェット型液体噴射記録ヘッドを
試作し、噴射耐久試験を行い、以下の関係を満足するよ
うな構成とした時に、記録ヘッドの発熱体部(熱エネル
ギー作用部)の耐久性が向上し、その寿命を109パル
ス以上にできることを見い出した。
The present inventor changed the volume resistivity of each of the heating resistor layer 39 and the protective layer 44 (this can be done by changing the material itself or
Alternatively, by changing the formation conditions, the film quality of each layer can be changed.) A bubble jet type liquid jet recording head was prototyped, a jetting durability test was conducted, and when the configuration satisfied the following relationship, the recording head It has been found that the durability of the heating element portion (thermal energy acting portion) of the device is improved, and its lifespan can be extended to 109 pulses or more.

ただし、ρhi:保護層44の体積抵抗率ρh :発熱
抵抗体層39の体積抵 抗率発熱抵抗体層39を構成する材料として有用なもの
には、たとえば、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、バナジウム等の金属の
硼化物があげられる。これらの発熱抵抗体層を構成する
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、硼化ジルコニラ11、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。
However, ρhi: Volume resistivity of the protective layer 44 ρh: Volume resistivity of the heat generating resistor layer 39 Examples of materials useful for forming the heat generating resistor layer 39 include tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, Examples include silicon semiconductors and borides of metals such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium. Among the materials constituting these heating resistor layers, metal borides are particularly excellent, and among these, hafnium boride has the best properties, followed by zirconia boride. 11. The order is lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

発熱抵抗体層は、上記の材料を用いて電子ビーlX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。発熱抵抗体層の膜厚は、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、材質及び熱作用部分の
形状及び大きさ、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、0.001〜5
μm、好適には0.01〜1μmとされる。
The heating resistor layer can be formed using the above-mentioned materials by techniques such as electron beam IX evaporation and sputtering. The thickness of the heating resistor layer is determined in accordance with its area, material, shape and size of the heat acting part, and actual power consumption, etc. so that the amount of heat generated per unit time is as desired. However, in normal cases, it is 0.001 to 5
μm, preferably 0.01 to 1 μm.

保護層を構成する材料として有用なものには、たとえば
酸化シリコン、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。保護層の膜厚は
、通常は、0.01〜10μ屯、好適には0.1〜3μ
mとされるのが望ましい。
Examples of useful materials for forming the protective layer include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and zirconium oxide, which can be prepared using techniques such as electron beam evaporation and sputtering. can be formed. The thickness of the protective layer is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 3 μm.
It is desirable to set it to m.

電極を形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使用され、具体的には、たと
えば、A A * A gt A u + P L+C
u等があげられ、これらを使用して蒸着等の手η;で所
定位置に、所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。
As the material for forming the electrode, many commonly used electrode materials can be effectively used. Specifically, for example, A A * A gt A u + P L + C
These materials are used to provide a predetermined size, shape, and thickness at a predetermined location by means of vapor deposition or the like.

第2図に示した実施例は、記録液体(インク)に接触す
る電極部37.38の絶縁破壊に対する耐久性向上をは
かるためになされたもので、同図は、発熱体基板を拡大
したものであり1図の斜線部46は電極保護層である。
The embodiment shown in Figure 2 was designed to improve the durability against dielectric breakdown of the electrode parts 37 and 38 that come into contact with the recording liquid (ink), and the figure shows an enlarged view of the heating element substrate. The shaded area 46 in FIG. 1 is the electrode protective layer.

なお、この電極保護層のパターンは一例であり、図示の
ように全面にカバーするのではなく、各電極ごとに独立
して形成されていてもよい。この電極保護層は、電極が
記録液体(インク)に接触するのを防止するために設け
られる。電極保護層はそれ自体が記録液体に接触してい
るのみならず、近傍で、発熱抵抗体層(熱エネルギー作
用部)がヒートサイクルをくりかえしているという、条
件としては非常に厳しい状況におかれている。そのよう
な条件下で電極を絶縁破壊から守ることが電極保護層の
役割である。従って、電極保護層を形成するにあたって
は、それ自体の材料のみならず、電極材料との関係にお
いて決定される必要がある。本発明者は、電極と、電極
保護層の各々の体積抵抗率を変えた(これは材料そのも
のを変えたり、あるいは生成条件を変えて各層の膜質を
変化させることができる)バブルジェット型液体噴射記
録ヘッドを試作し、噴射耐久試験を行い、以下の関係を
満足するような構成とした時に、電極の絶縁破壊が生じ
にくいことを見い出した。
Note that this pattern of the electrode protective layer is just an example, and instead of covering the entire surface as shown in the figure, it may be formed independently for each electrode. This electrode protective layer is provided to prevent the electrode from coming into contact with the recording liquid (ink). The electrode protective layer is not only in contact with the recording liquid itself, but is also subjected to extremely severe conditions in which the heating resistor layer (thermal energy acting part) is repeatedly subjected to heat cycles nearby. ing. The role of the electrode protective layer is to protect the electrode from dielectric breakdown under such conditions. Therefore, when forming an electrode protective layer, it is necessary to determine not only the material itself but also the relationship with the electrode material. The present inventor has developed a bubble-jet liquid injection method in which the volume resistivity of the electrode and the electrode protective layer are changed (this can be done by changing the material itself or by changing the production conditions to change the film quality of each layer). A recording head was prototyped, a jetting durability test was conducted, and it was found that dielectric breakdown of the electrodes is less likely to occur when the configuration satisfies the following relationship.

ただし、ρei:発熱保護層の体積抵抗率ρe:電極の
体積抵抗率 電極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使用され、具体的には、第1
図に示した実施例の場合と同様。
However, ρei: Volume resistivity of the heat-generating protective layer ρe: Volume resistivity of the electrode As the material constituting the electrode, many commonly used electrode materials can be effectively used.
As in the embodiment shown in the figure.

Al1.AK、Au、Pt、Cu等があげられ、これら
を使用して蒸着等の手法で所定位置に、所定の大きさ、
形状、厚さで設けられる。
Al1. Examples include AK, Au, Pt, Cu, etc., and these are used to deposit them in a predetermined position, in a predetermined size, and by a method such as vapor deposition.
Available in different shapes and thicknesses.

電極保護層を構成する材料としては、たとえば、有機物
のエポキシ樹脂、テフロン樹脂、ポリエチレン樹脂等が
使用されろ。無機物では、酸化シリコン、窒化シリコン
等がスパッタリング等の手法を用いて形成され得る。
As the material constituting the electrode protective layer, for example, organic epoxy resin, Teflon resin, polyethylene resin, etc. may be used. As an inorganic material, silicon oxide, silicon nitride, etc. can be formed using a technique such as sputtering.

その他の部材を構成する材料としては、たとえば発熱抵
抗体層を構成する材料として有用なものには、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
、あるいはハフニラ11、ランタン、ジルコニラ11、
チタン、タンタル、タンゲステン、モリブデン、ニオブ
、クロム、バナジウム等の金属の硼化物があげられる。
Examples of materials useful for forming the heating resistor layer include tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, hafnyl 11, lanthanum, zirconyl 11,
Examples include borides of metals such as titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium.

これらの発熱抵抗体層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。
Among the materials constituting these heating resistor layers, metal borides are particularly excellent, and among these, hafnium boride has the best properties, followed by zirconium boride. , lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

発熱抵抗体層は、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
。発熱抵抗体層の膜厚は、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、材質及び熱作用部分の形
状及び大きさ、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、0.001〜5μ
m、好適には0.01〜1μmとされる。
The heating resistor layer can be formed using the above-mentioned materials by techniques such as electron beam evaporation and sputtering. The thickness of the heating resistor layer is determined in accordance with its area, material, shape and size of the heat acting part, and actual power consumption, etc. so that the amount of heat generated per unit time is as desired. However, in normal cases, it is 0.001~5μ
m, preferably 0.01 to 1 μm.

保護層を構成する材料として有用なものには、たとえば
酸化シリコン、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。保護層の膜厚は
、通常は、0.01〜10μ閣、好適には0.1〜3μ
mとされるのが望ましい。
Examples of useful materials for forming the protective layer include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and zirconium oxide, which can be prepared using techniques such as electron beam evaporation and sputtering. can be formed. The thickness of the protective layer is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 3 μm.
It is desirable to set it to m.

効   果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、バブ
ルジェット型液体噴射記録ヘッドにおいて、発熱体部の
耐久性を著しく向上させ、また、電極の絶縁破壊を生じ
にくくさせたうえ、耐久性を著しく向上させることがで
きる。
Effects As is clear from the above explanation, according to the present invention, in a bubble jet liquid jet recording head, the durability of the heating element portion is significantly improved, the dielectric breakdown of the electrodes is made less likely to occur, and the durability is improved. can significantly improve performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は、それぞれ本発明の詳細な説明する
ための要部構成図、第3図乃至第6図は、本発明が適用
される液体噴射記録ヘッドの一例を説明するための図、
第7図乃至第10図は、従来の液体噴射記録ヘッドの例
を説明するための図である。 32・・・発熱体基板、37.38・・・電極、39・
・・発熱体、44・・・発熱体保護層、45・・・電極
保護層。 第1図 第 2  図 第 3 図 第4図 第  5 図 第  6 図 第7図 第8図 ”7 9  図
1 and 2 are main part configuration diagrams for explaining the present invention in detail, and FIGS. 3 to 6 are diagrams for explaining an example of a liquid jet recording head to which the present invention is applied. figure,
FIGS. 7 to 10 are diagrams for explaining examples of conventional liquid jet recording heads. 32...Heating element substrate, 37.38...Electrode, 39.
... Heating element, 44... Heating element protective layer, 45... Electrode protective layer. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8"7 9 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、導入される記録液体を収容するとともに該記録液体
に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積増加にとも
なう作用力を発生させる熱エネルギー作用部を付設した
流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前記作用力に
よって液滴として吐出させるためのオリフィスと、前記
流路に連絡して前記流路に前記記録液体を導入するため
の液室と、該液室に前記記録液体を導入する手段よりな
る液体噴射記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作用
部は、発熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層に電気的に接続
した少なくとも一対の電極と、前記発熱抵抗体層上に設
けられて前記発熱抵抗体層を前記記録液体に接触せしめ
ないための保護層とを有し、前記発熱抵抗体層の体積抵
抗率をρh、前記保護層の体積抵抗率をρhiとすると
き、10^1^5<ρhi/ρh となる関係を満足することを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。 2、導入される記録液体を収容するとともに該記録液体
に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積増加にとも
なう作用力を発生させる熱エネルギー作用部を付設した
流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前記作用力に
よって液滴として吐出させるためのオリフィスと、前記
流路に連絡して前記流路に前記記録液体を導入するため
の液室と、該液室に前記記録液体を導入する手段よりな
る液体噴射記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー作用
部は、発熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層に電気的に接続
した少なくとも一対の電極と、該電極をおおうように設
けられて該電極を前記記録液体に接触せしめないための
電極保護層とを有し、前記電極の体積抵抗率をρe、前
記電極保護層の体積抵抗率をρeiとするとき、 10^1^7<ρei/ρe となる関係を満足することを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。
[Scope of Claims] 1. A flow channel that contains a recording liquid to be introduced, generates bubbles in the recording liquid by heat, and is provided with a thermal energy acting section that generates an acting force as the volume of the bubbles increases. , an orifice that communicates with the flow path and causes the recording liquid to be ejected as droplets by the acting force; a liquid chamber that communicates with the flow path and introduces the recording liquid into the flow path; In a liquid jet recording head comprising means for introducing the recording liquid into a liquid chamber, the thermal energy application section includes a heat generating resistor layer, at least one pair of electrodes electrically connected to the heat generating resistor layer, and a a protective layer provided on the resistor layer to prevent the heat generating resistor layer from coming into contact with the recording liquid, the volume resistivity of the heat generating resistor layer being ρh, and the volume resistivity of the protective layer being ρh; A liquid jet recording head characterized in that, when ρhi, the following relationship is satisfied: 10^1^5<ρhi/ρh. 2. A flow channel connected to the flow channel that accommodates the recording liquid to be introduced and is provided with a thermal energy acting section that generates bubbles in the recording liquid by heat and generates an acting force as the volume of the bubbles increases. an orifice for ejecting the recording liquid as droplets by the acting force; a liquid chamber for communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path; and a liquid chamber for introducing the recording liquid into the flow path; In the liquid jet recording head, the thermal energy application section includes a heating resistor layer, at least one pair of electrodes electrically connected to the heating resistor layer, and a heating resistor layer provided to cover the electrodes. and an electrode protective layer for preventing the electrode from coming into contact with the recording liquid, and when the volume resistivity of the electrode is ρe and the volume resistivity of the electrode protective layer is ρei, 10^1^7< A liquid jet recording head characterized in that it satisfies the relationship ρei/ρe.
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