(57)【要約】【課題】  消費電力が低く、耐久性が高い液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】  発熱体を流路の内壁面より浮かせた状態で支持し、発熱体の支持部の幅を発熱体の他の部分の幅よりも広くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子の支持部の幅が、発熱体素子他の部分の幅よりも広いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子の支持部の厚さが、他の部分よりも厚いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記発熱体素子の支持部の幅が、他の部分よりも広いことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記発熱体素子の形状が、発熱体素子の中心に対して対称であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子が保護層で覆われており、前記保護層の幅が支持部分近傍において他の部分よりも広いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子が保護層で覆われており、前記保護層の厚さが支持部分近傍において他の部分よりも厚いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記保護層の幅が、他の部分よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記発熱体素子および保護層の形状が、発熱体素子の中心に対して対称であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子の支持部が補強材を用いて補強されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記発熱体素子の支持部が補強材を用いて補強されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記補強材が前記発熱体素子の中心に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記配線電極が前記発熱体素子の支持部分上に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記配線電極が前記発熱体素子の支持部分上に形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを有する記録装置。
【請求項１５】
複数の液体吐出ヘッドを備え、各発熱体素子に電気的信号を供給する手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路内の液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出方法及び記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から液体吐出装置は、微細加工、実験分析、画像形成等の様々な分野で応用されているが、ここではインクジェットによる記録方法を例にとって説明する。
【０００３】
インク滴を吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法は、高速記録が可能であり、また記録品位も高く、低騒音であるという利点を有している。さらに、この方法はカラー画像記録が容易であって、普通紙等にも記録でき、さらに装置を小型化し易いといった多くの優れた利点を有している。
【０００４】
このようなインクジェット記録方法を用いる記録装置には、一般にインクを飛翔インク滴として吐出させるための吐出口と、この吐出口に連通するインク路と、このインク路の一部に設けられ、インク路内のインクに吐出のための吐出エネルギーを与えるエネルギー発生手段とを有する記録ヘッドが備えられる。例えば、特公昭６１−５９９１１号、特公昭６１−５９９１２号、特公昭６１−５９９１３号、特公昭６１−５９９１４号の各公報には、エネルギー発生手段として電気熱変換体を用い、電気パルス印加によってこれが発生する熱エネルギーをインクに作用させてインクを吐出させる方法が開示されている。
【０００５】
上記各公報に開示されている記録方法は、熱エネルギーの作用を受けたインクに気泡が発生し、この気泡の急激な膨張に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端の吐出口よりインクを吐出し、この吐出インク滴が被記録媒体に付着して画像形成を行なうものである。この方法によれば記録ヘッドにおける吐出口を高密度に配設することができるので、高解像度、高品質の画像を高速で記録することができ、この方法を用いた記録装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどにおける情報出力手段として用いることができる。
【０００６】
このインクジェット記録方式においては、上述のように電気熱変換体すなわち液体を加熱するための発熱体素子が必要であり、従来は薄膜抵抗体を流路内の壁面に設置し、該薄膜抵抗体の２辺に電気パルスを印加するための電極を接続したものが発熱体素子として用いられている。また、該発熱体素子の外側には、気泡の発生、消滅に伴う機械的衝撃や化学的腐食から発熱体素子を保護するための保護層が設けられている。
【０００７】
しかしながら、上記したように発熱体素子を壁面に設置した場合は、該発熱体素子で発生した熱エネルギーが、かなりの割合で壁面に散逸してしまう場合があった。これにより、熱エネルギーを発泡のエネルギーに変換する効率が低下し、消費電力が大きくなってしまう場合があった。この問題点を解決するために、特開昭５５−５７４７７ならびに特開昭６２−９４３４７号公報には、発熱体素子を部分的に流路内の空間に空中に延在させて設け、これにより発熱体素子からプリントヘッド本体乃至は基板に熱が散逸されることを極力防止し、発熱体素子で発生した熱エネルギーを効率良く発泡のエネルギーに変換することにより、消費電力を低減させる装置が開示されている。
【特許文献１】特公昭６１−５９９１１号公報
【特許文献２】特公昭６１−５９９１２号公報
【特許文献３】特公昭６１−５９９１３号公報
【特許文献４】特公昭６１−５９９１４号公報
【特許文献５】特開昭５５−５７４７７号公報
【特許文献６】特開昭６２−９４３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら熱エネルギーの発泡エネルギーヘの変換効率を改善した上記従来技術では、発熱体素子が壁面に付着せずに浮いた状態で支持されているので、強度の面で以下に説明する問題点がある。
【０００９】
特開昭６２−９４３７４号では、平板型の発熱体素子の配置や発泡の不均一により、気泡成長時に発熱体素子の両面で圧力差が生じ、それによって発熱体素子が破壊してしまったり、一度の発泡では破壊しなくても繰り返し応力を加えられることによって発熱体素子の耐久性が著しく低下してしまうことがある。
【００１０】
また、急激に膨張した気泡が収縮して消泡するときに生じる機械的ダメージ（キャビテーション衝撃）によっても、発熱体素子が破壊されてしまったり、一度の発泡では破壊せずとも繰り返し衝撃を加えられることにより発熱体素子の耐久性が著しく低下してしまうことがある。
【００１１】
また、発熱体素子が破壊しない場合でも、塑性変形することにより発泡特性や耐久性が著しく低下してしまう場合があった。また発熱体素子の外側に保護層を形成した場合は、発熱体素子が破壊しなくとも、保護層に亀裂が生じてしまい発泡特性や耐久性が著しく低下してしまうことがある。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、発熱体素子で発生した熱エネルギーを効率良く気泡のエネルギーに変換し、さらに該気泡のエネルギーを効率良く最終的な液体吐出のエネルギーに変換することによって消費電力が低く抑えられ、耐久性が高い液体吐出ヘッドならびに記録品位が高い記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するため、流路内の液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出する液体吐出ヘッド、および記録装置を以下のように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子の支持部の幅が、発熱体素子他の部分の幅よりも広いことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００１５】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子の支持部の厚さが、他の部分よりも厚いことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００１６】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記発熱体素子の支持部の幅が他の部分よりも広く、前記発熱体素子の支持部の厚さが他の部分よりも厚いことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００１７】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記発熱体素子の形状が、発熱体素子の中心に関して対称であることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００１８】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子が保護層で覆われており、前記保護層の幅が支持部分近傍において他の部分よりも広いことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００１９】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子が保護層で覆われており、前記保護層の厚さが支持部分近傍において他の部分よりも厚いことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００２０】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記保護層の幅が、他の部分よりも広いことを特徴とする前項記載の液体吐出ヘッドである。
【００２１】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記発熱体素子および保護層の形状が、発熱体素子の中心に関して対称であることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００２２】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と、該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記発熱体素子の支持部が補強材を用いて補強されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００２３】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記発熱体素子の支持部が補強材を用いて補強されていることを特徴とする前項に記載の液体吐出ヘッドである。
【００２４】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記補強材が前記発熱体素子の中心に対して対称に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００２５】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を加熱して発泡させ、発生気泡を利用して液体を吐出するヘッドにおいて、液滴吐出口と該液滴吐出口に連通して配置された液体を満たすための流路と、前記流路の内壁面より浮かせた状態で支持して前記流路内に配置した発熱体素子と、前記発熱体素子を外部回路に電気的に接続するための配線電極を備え、前記配線電極が前記発熱体素子の支持部分上に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００２６】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記配線電極が前記発熱体素子の支持部分上に形成されていることを特徴とする前項に記載の液体吐出ヘッドである。
【００２７】
本発明の記録装置は、本発明の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする記録装置である。
【００２８】
本発明の記録装置は、本発明の液体吐出ヘッドを複数備え、各発熱体素子に電気的信号を供給する手段を備えたことを特徴とする記録装置である。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明の液体吐出ヘッドでは、発熱体素子を流路内壁から浮かせた状態で支持することで、発熱体素子で発生した熱を効率良く気泡エネルギー、液体吐出のエネルギーに変換することにより消費電力を低く抑えることができ、さらに発熱体素子の支持部の近傍に作用する応力を緩和することにより、発熱体素子もしくは保護層の破壊を防ぎ耐久性が向上し、安定した発泡特性が得られた。本発明の液体吐出ヘッドを用いることにより、消費電力を低く抑えられ、耐久性が高く、記録品位が高い記録装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
従来技術の発熱体素子を浮いた状態で支持する液体吐出ヘッドにおいて、発熱体素子もしくは保護層が破壊する場合、その支持部に亀裂が生じた状態で破壊することが多かった。これは梁形状の発熱体素子に荷重がかかると、応力がその支持部（根元部分）に集中するためである。発泡やキャビテーション衝撃により、発熱体素子の支持部に作用する最大応力が、発熱体素子や保護層を構成する材料の降伏応力を超えると、破壊が起こったり、塑性変形することにより発泡特性や耐久性が著しく低下してしまう。
【００３１】
本発明は、発熱体素子に発泡やキャビテーション衝撃による荷重がかかったときに、発熱体素子の支持部に最大の応力が作用することに注目し、発熱体素子の形状を改良することおよび発熱体の支持部を補強することにより、支持部（根元部）に作用する応力を緩知し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させたものである。
【００３２】
本発明の液体吐出ヘッドでは、発熱体素子を流路の内壁面より浮かせた状態で支持するので、ヘッド本体や基板への熱の散逸を防止することができ、発熱体で発生した熱エネルギーを高率良く発泡エネルギーに変換することができる。
【００３３】
さらに、発熱体素子の支持部の幅を他の部分よりも広くすることにより、発熱体素子支持部に作用する応力を緩和し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させることができる。
【００３４】
また、発熱体素子の支持部の厚さを他の部分と比較して厚くすることにより、発熱体素子の支持部に作用する応力を緩和し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させることができる。
【００３５】
また機械的衝撃や化学的腐食から保護するための保護層で覆われた発熱体素子の場合は、支持部分において該保護層の厚さを厚くしたり、幅を広くすることによっても、支持部に作用する応力を緩和することができる。
【００３６】
発熱体素子の形状としては特に制限は無いが、平板形状の発熱体のときに、投入電力を発泡エネルギーに変換する効率が最も良い。平板以外の形状の場合でも、上記した方法で発熱体素子の支持部に作用する応力を緩和し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させることができる。
【００３７】
また、発熱体素子の形状を発熱体素子の中心に対して対称な形状とすることにより、発熱体素子内での電流の分布を発熱体素子の中心に対して対称にすることができ、発泡特性を安定させることができる。
【００３８】
また、発熱体素子および保護層の形状を発熱体素子の中心に対して対称とすることにより、発熱体素子内での電流の密度および保護層表面の温度を発熱体素子の中心に対して対称にすることができるので、発泡特性を安定させることができる。
【００３９】
発熱体素子の支持部で厚さや幅等を変化させる場合は、発熱体素子の支持部に近いところで厚さや幅を変化させる必要がある。これにより、発熱体素子支持部への応力の集中を緩和することが可能となる。しかしながら、例えば、特開昭６２−９４３４７の第９図乃至第１１図の場合は、支持部の幅が加熱部よりも広いが、支持部に近いところでは幅の変化が無いので、本発明で得られる効果を期待することはできない。
【００４０】
さらに、発熱体素子の形状において曲率半径が小さい凹部が存在すると、その部分に応力が集中する可能性があるため、凹部の曲率半径は大きいことが好ましい。発熱体支持部の近傍で厚さや幅を変化させる場合も、厚さや幅が変化する部分の曲率半径は大きい方が好ましい。これにより、発熱体素子支持部への応力の集中を効果的に緩和することが可能となる。
【００４１】
また、発熱体素子の支持部を補強材で補強することにより、発熱体素子の支持部に作用する応力を緩和し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させることができる。
【００４２】
複数の補強材を形成する場合、発熱体素子の中心に対して対称に形成することにより、各補強材にかかる応力を均等にすることができるので耐久性を向上させることができる。補強材の材料に特に制限はない。発熱体素子と同一の材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。
【００４３】
また、外部回路と発熱体素子を電気的に接続するための配線電極を、発熱体支持部に形成することにより、発熱体支持部を配線電極で補強することができ、支持部に作用する応力を緩和し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させることができる。さらに、この方法では、従来技術と同じ工程数で発熱体素子の支持部を補強することが可能である。
【００４４】
上記した方法を適宜組み合わせることにより、発熱体素子近傍に作用する応力を緩和し、発熱体素子の耐久性を向上させ、発泡特性を安定させることができる。
【００４５】
また、本発明の記録装置では、上記した液体吐出ヘッドを備えることにより、発熱体素子の耐久性が向上し発泡特性が安定するので、消費電力が低く抑え、記録品位を向上させることが可能となる。
【００４６】
本発明の記録装置では、上記した液体吐出ヘッドを複数配置することにより高速な記録が可能となり、さらに記録ヘッドの各発熱体に膜沸騰を生じさせる電気信号を供給する手段を備えることにより安定した記録を行うことが可能となる。
【００４７】
以下、実施例を用いて本発明を、より詳細に説明する。なお、以下の実施例中の基板、天板、流路、発熱体素子、液滴吐出口、補強材等の寸法や形状や材質、駆動条件等は一例であり、設計事項として任意に変更できるものである。
【００４８】
（第１実施例）
本実施例では、図１に示した液体吐出ヘッドを設計、作製した。本実施例の吐出ヘッドは、単結晶シリコン基板よりなる基板１０１上に流路１０２の下部となる溝をエッチングにより形成し、Ｐ（リン）イオンを導入して導電性を持たせた厚さ１μｍのｐｏｌｙ−Ｓｉよりなる平板形状の発熱体素子１０３の両面に厚さ０．２μｍのＳｉ３Ｎ４よりなる保護層１０４を形成し、溝に対して両持ち梁状となるように配置し、該発熱体素子１０３と電気的に接続した電極１０５を形成し、流路１０２の上部となる溝を形成したガラスよりなる天板１０６を前記基板１０１に張合わせ、液体供給口１０７および先細形状の液滴吐出口１０８を形成したものである。図１のＢ−Ｂ’断面図に示した通り、発熱体素子の支持部１０９における幅は、発熱体素子１０３の他の部分の幅と比較して広くなっている。
【００４９】
この吐出ヘッドを用いて、Ｃ．Ｉ．フードブラック２３．０重量％，ジエチレングリコール１５．０重量％，Ｎ−メチル−２−ピロリドン５．０重量％，イオン交換水７７．０重量％よりなる各配合成分を容器中で撹拌し、均一に混合溶解させた後、孔径０．４５μｍのポリフッ化エチレン系繊維製フィルタで濾過して得た粘度２．０ｃｐｓ（２０℃）のインクを流路に供給し吐出を試みた。
【００５０】
吐出ヘッドの発熱体の加熱条件を、電圧９．０Ｖ，パルス幅２５μｓｅｃ，周波数３ｋＨｚの矩形パルスよりなる電気信号とし、吐出口よりインクを吐出させた。上面より発熱体素子の様子を観察したところ、発熱体が破壊することなく、安定した繰り返し吐出が可能であった。
【００５１】
本実施例の液体吐出ヘッドでは、発熱体素子を流路の内壁面より浮かせた状態で支持してあるので、該発熱体で発生した熱は、基板もしくは天板に散逸せず、その殆どが気泡の発生に利用される。さらに、発熱体素子の支持部の幅を他の部分と比較して広くすることにより発熱体素子支持部に作用する応力を緩和してあるので、耐久性を向上させ発泡特性を安定させることができた。
【００５２】
（第２実施例）
本実施例では、図２に示した液体吐出ヘッドを設計、作製した。図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面図に相当する図である。本実施例の吐出ヘッドは、単結晶シリコン基板よりなる基板２０１上に流路２０２の下部となる溝をエッチングにより形成し、Ｐ（リン）イオンを導入して導電性を持たせたｐｏｌｙ−Ｓｉよりなる発熱体素子２０３の両面に厚さ０．２μｍのＳｉ３Ｎ４よりなる保護層２０４を形成し溝に対して両持ち梁状となるように配置し、該発熱体素子２０３と電気的に接続した電極２０５を形成し、流路２０２の上部となる溝を形成したガラス基板よりなる天板２０６を前記基板２０１に張合わせ、液体供給口（不図示）および先細形状の液滴吐出口（不図示）を形成したものである。図２に示した通り、発熱体素子２０３の厚さは、中央部で１．０μｍであり外側に行くに従って徐々に厚くなり、発熱体支持部２０７の近傍では５．０μｍとなっている。
【００５３】
この吐出ヘッドを用いて、実施例１と同様のインクを流路に供給し吐出を試みた。
【００５４】
吐出ヘッドの発熱体の加熱条件を、電圧９．０Ｖ，パルス幅２．５μｓｅｃ，周波数３ｋＨｚの矩形パルスよりなる電気信号とし、吐出口よりインクを吐出させたところ、発熱体が破壊することなく、安定した繰り返し吐出が可能であった。
【００５５】
本実施例の液体吐出ヘッドでは、発熱体を流路の内壁面より浮かせた状態で支持してあるので、該発熱体で発生した熱は、基板もしくは天板に散逸せず、その殆どが気泡の発生に利用される。さらに、発熱体素子の支持部の厚さを他の部分と比較して厚くすることにより、支持部に作用する応力を緩和してあるので耐久性を向上させ発泡特性を安定させることができた。
【００５６】
（第３実施例）、
本実施例では、図３に示した液体吐出ヘッドを設計、作製した。図３は、図１におけるＡ−Ａ’断面図に相当する図である。本実施例の吐出ヘッドは、単結晶シリコン基板よりなる基板３０１上に流路３０２の下部となる溝をエッチングにより形成し、Ｐ（リン）イオンを導入して導電性を持たせた厚さ１．０μｍのｐｏｌｙ−Ｓｉよりなる発熱体素子３０３の両面にＳｉ３Ｎ４よりなる保護層３０４を形成し溝に対して両持ち梁状となるように配置し、該発熱体素子３０３と電気的に接続した電極３０５を形成し、流路３０２の上部となる溝を形成したガラス基板よりなる天板３０６を前記基板３０１に張合わせ、液体供給口（不図示）および先細形状の液滴吐出口（不図示）を形成したものである。図３に示した通り、保護層２０４の厚さは、中央部で０．２μｍであり外側に行くに従って徐々に厚くなり、発熱体支持部３０７の近傍では２．５μｍとなっている。
【００５７】
この吐出ヘッドを用いて、実施例１と同様のインクを流路に供給し吐出を試みた。
【００５８】
吐出ヘッドの発熱体の加熱条件を、電圧９．０Ｖ、パルス幅２．５μｓｅｃ，周波数３ｋＨｚの矩形パルスよりなる電気信号とし、吐出口よりインクを吐出させたところ、発熱体が破壊することなく、安定した繰り返し吐出が可能であった。
【００５９】
本実施例の液体吐出ヘッドでは、発熱体を流路の内壁面より浮かせた状態で支持してあるので、該発熱体で発生した熱は、基板もしくは天板に散逸せず、その殆どが気泡の発生に利用される。さらに、発熱体素子支持部の保護層の厚さを他の部分と比較して厚くすることにより、支持部に作用する応力を緩和してあるので耐久性を向上させ発泡特性を安定させることができた。
【００６０】
（第４実施例）
本実施例では、図４に示した液体吐出ヘッドを設計、作製した。図４は、図１におけるＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図に相当する図である。本実施例の吐出ヘッドは、単結晶シリコン基板よりなる基板４０１上に流路４０２の下部となる溝をエッチングにより形成し、Ｐ（リン）イオンを導入して導電性を持たせた厚さ１．０μｍのｐｏｌｙ−Ｓｉよりなる平板形状の発熱体素子４０３の両面に厚さ０．２μｍのＳｉ３Ｎ４よりなる保護層４０４を形成した前記溝に対して両持ち梁状となるように配置し、該発熱体素子４０３と電気的に接続した電極４０５を形成し、該発熱体素子の支持部４０６近傍にｐｏｌｙ−Ｓｉよりなる補強材４０７を形成し、流路４０２の上部となる溝を形成したガラス基板よりなる天板４０８を前記基板４０１に張合わせ、液体供給口４０９および先細形状の液滴吐出口４１０を形成したものである。
【００６１】
この吐出ヘッドを用いて、実施例１と同様のインクを流路に供給し吐出を試みた。
【００６２】
吐出ヘッドの発熱体の加熱条件を、電圧９．０Ｖ，パルス幅２．５μｓｅｃ，周波数３ｋＨｚの矩形パルスよりなる電気信号とし、吐出口よりインクを吐出させたところ、発熱体が破壊することなく、安定した繰り返し吐出が可能であった。
【００６３】
本実施例の液体吐出ヘッドでは、発熱体を流路の内壁面より浮かせた状態で支持してあるので、該発熱体で発生した熱は、基板もしくは天板に散逸せず、その殆どが気泡の発生に利用される。さらに、発熱体素子の支持部に補強材を形成し、支持部に作用する応力を緩和してあるので、耐久性を向上させ発泡特性を安定させることができた。
【００６４】
（第５実施例）
本実施例では、図５に示した液体吐出ヘッドを設計、作製した。図５は、図１におけるＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図に相当する図である。本実施例の吐出ヘッドは、単結晶シリコン基板よりなる基板５０１上に流路５０２の下部となる溝をエッチングにより形成し、Ｐ（リン）イオンを導入して導電性を持たせたｐｏｌｙ−Ｓｉよりなる平板形状の発熱体素子５０３の両面にＳｉ３Ｎ４よりなる保護層５０４を形成し前記溝に対して両持ち梁状となるように配置し、該発熱体素子５０３と電気的に接続するための厚さ１．５μｍのＡｕよりなる電極５０５を形成し、流路５０２の上部となる溝を形成したガラス基板よりなる天板５０６を前記基板に張合わせ、液体供給口５０７および先細形状の液滴吐出口５０８を形成したものである。図５に示した通り、前記電極は発熱体素子の流路に浮いた部分にまで張り出した状態に形成してあり、発熱体支持部５０９を補強する形になっている。
【００６５】
この吐出ヘッドを用いて、実施例１と同様のインクを流路に供給し吐出を試みた。
【００６６】
吐出ヘッドの発熱体の加熱条件を、電圧９．０Ｖ，パルス幅２．５μｓｅｃ，周波数３ｋＨｚの矩形パルスよりなる電気信号とし、吐出口よりインクを吐出させたところ、発熱体が破壊することなく、安定した繰り返し吐出が可能であった。
【００６７】
本実施例の液体吐出ヘッドでは、発熱体を流路の内壁面より浮かせた状態で支持してあるので、該発熱体で発生した熱は、基板もしくは天板に散逸せず、その殆どが気泡の発生に利用される。さらに、発熱体素子の支持部を電極配線で固定してあるので、支持部に作用する応力が緩和され耐久性を向上させ発泡特性を安定させることができた。また、本実施例の液体吐出ヘッドでは配線を利用して発熱体支持部を補強してあるので、従来の液体吐出ヘッドの作製方法と同工程数の作製プロセスで容易に作製することができた。
【００６８】
（第６実施例）
第２実施例の液体吐出ヘッドを複数装備し、発熱体駆動用電気回路を複数備え、該吐出ヘッドと被記録媒体とを所望の間隔で対向させるための支持体と、入力された情報に応じて、該吐出ヘッドと被記録ヘッドとの相対位置を変化させるための機構を有する記録装置を作製した。本実施例の記録装置は、高解像度・高速印字が可能で、従来と比較して消費電力が低く、耐久性が高いものであった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施例の液体吐出ヘッドを示す図。
【図２】本発明の第２実施例の液体吐出ヘッドを示す図。
【図３】本発明の第３実施例の液体吐出ヘッドを示す図。
【図４】本発明の第４実施例の液体吐出ヘッドを示す図。
【図５】本発明の第５実施例の液体吐出ヘッドを示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１０１  基板
１０２  流路
１０３  発熱体素子
１０４  保護層
１０５  配線
１０６  天板
１０７  液体供給口
１０８  液体吐出口
１０９  発熱体支持部
２０１  基板
２０２  流路
２０３  発熱体素子
２０４  保護層
２０５  配線
２０６  天板
２０７  発熱体支持部
３０１  基板
３０２  流路
３０３  発熱体素子
３０４  保護層
３０５  配線
３０６  天板
３０７  発熱体支持部
４０１  基板
４０２  流路
４０３  発熱体素子
４０４  保護層
４０５  配線
４０６  発熱体支持部
４０７  補強材
４０８  天板
４０９  液体供給口
４１０  液体吐出口
５０１  基板
５０２  流路
５０３  発熱体素子
５０４  保護層
５０５  配線
５０６  天板
５０７  液体供給口
５０８  液体吐出口
５０９  発熱体支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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