JP2957676B2 - Liquid jet recording apparatus and method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体噴射記録装置及び方法、より詳細に
は、インクジェットプリンタの階調記録を可能とする液
体噴射記録装置及び記録方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid jet recording apparatus and method, and more particularly, to a liquid jet recording apparatus and a recording method that enable gradation recording of an ink jet printer.

従来技術 ノンイパクト記録法は、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
感心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而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、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。2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently been impressed in that noise generation during recording is extremely small to a negligible level. Among them, high-speed recording is possible,
The so-called ink jet recording method, which can perform recording on so-called plain paper without the need for a special fixing process, is an extremely powerful recording method. Various methods have been proposed, improved, and commercialized. Some have been done and others are still being worked on.

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、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。In such an ink jet recording method, recording is performed by flying droplets of a recording liquid called so-called ink and attaching the droplets to a recording member. The control method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplet is roughly classified into several types.

先ず第１の方式は例えばUSP3060429に開示されている
もの（Tele type方式）であって、記録液体の小滴の発
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、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 system is, for example, a system disclosed in US Pat. No. 3,060,429 (Tele type system), in which droplets of a recording liquid are generated by electrostatic attraction, and the generated droplets of the recording liquid are converted according to a recording signal. The electric field is controlled, and recording is performed by selectively adhering the recording liquid droplets onto 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、一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
に応じて電気制御機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敵を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。More specifically, in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to discharge a uniformly charged droplet of the recording liquid from the nozzle, and the discharged droplet of the recording liquid is converted into a recording signal. In accordance with this, recording is performed by flying between xy deflection electrodes configured so as to have an electric control function and selectively attaching a small enemy onto the recording member by a change in the intensity of the electric field.

第２の方式は、例えばUSP3596275、USP3298030等に開
示されている方式（Sweet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、一様
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 a method (Sweet method) disclosed in, for example, US Pat. No. 3,596,275, US Pat. No. 3,298,030, in which a droplet of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method is generated, and the generated charging is performed. The recording is performed on the recording member by causing the controlled amount of the droplet to fly between the deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

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で誘導され、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。More specifically, a charging electrode configured so that a recording signal is applied in front of an orifice (ejection port) of a nozzle, which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibrating element, is separated by a predetermined distance. The piezoelectric vibrating element is mechanically vibrated by applying an electric signal of a constant frequency to the piezoelectric vibrating element, and a droplet of the recording liquid is discharged from the discharge port. At this time, an electric charge is electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with a charge amount according to the recording signal. When the droplet of the recording liquid whose charge amount is controlled flies between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, the droplet is deflected according to the added charge amount and carries a recording signal. Only the recording material can be deposited on the recording member.

第３の方式は例えばUSP3416153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 in, for example, US Pat. No. 3,416,153, in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode to generate and atomize small droplets of a recording liquid by a continuous vibration generation method. This is the method of recording. That is, in this method, the atomization state of the small droplet is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the image is recorded with the gradation of the recorded image.

第４の方式は、例えばUSP3747120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, a method (Stemme method) disclosed in US Pat. No. 3,747,120. This method is fundamentally different from the above three methods in principle.

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Stemme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 each of the three methods, the droplet of the recording liquid discharged from the nozzle is electrically controlled during the flight, and the droplet carrying the recording signal is selectively attached to the recording member. On the other hand, according to the Stemme method, recording is performed by ejecting a small droplet of recording liquid from an ejection port in accordance with a recording signal.

つまり、Stemme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
ゾ振動素子の機構的振動に変え、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。That is, in the Stemme method, the piezoelectric vibrating element attached to the recording head having the ejection port for ejecting the recording liquid includes:
Applying an electrical recording signal, converting the electrical recording signal into mechanical vibration of a piezo-vibrating element, and ejecting a droplet of the recording liquid from the ejection port in accordance with the mechanical vibration to adhere to a recording member. Is to record.

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。Each of these four conventional methods has its own features, but on the other hand, there are points that can be solved.

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。その為、第１の方式
は、構成上はシンプルであるが、小敵の発生に高電圧を
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。That is, in the first to third methods, the direct energy of the generation of the droplet of the recording liquid is electric energy,
Droplet deflection control is also electric field control. Therefore, the first method is simple in configuration, but requires a high voltage to generate small opponents, and is not suitable for high-speed recording because it is difficult to use a multi-nozzle recording head.

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
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。The second method enables multi-nozzle recording heads and is suitable for high-speed recording. However, the method is complicated in structure, and the electrical control of small droplets of recording liquid is difficult and difficult. Are liable to occur.

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在
する。The third method has a feature that an image having excellent gradation can be recorded by atomizing a recording liquid droplet, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state, and fogging occurs in the recorded image. In addition, there are various problems such as the fact that it is difficult to form a multi-nozzle recording head and it is not suitable 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、構成シンプルであること、オンデ
マンド（on−demad）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。而乍ら、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 scheme has relatively many advantages over the first to third schemes. That is, in order to perform the recording by discharging the recording liquid from the discharge ports of the nozzles on demand (on-demad), the configuration is simple. It is unnecessary to collect small droplets that are not required for recording an image, and there is no need to use a conductive recording liquid as in the first and second methods, and the recording liquid material There are great advantages such as a large degree of freedom. However, on the other hand, it is difficult to form a multi-nozzle recording head because there are problems in processing the recording head and it is extremely difficult to reduce the size of the piezoelectric vibrating element having a desired resonance number. However, since the recording liquid droplets are ejected and fly by the mechanical energy of mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is not suitable for high-speed recording.

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, 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, fogging of a recorded image, and the like. There is a restriction that it can be applied only to applications that benefit.

しかし、この不都合も本出願人が先に提案したインク
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。かかるインクジェット記録方式は、特開
昭56−9429号公報にその詳細が説明されているが、ここ
にそれを要約すれば、液室内のインクを加熱して気泡を
発生させて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、記録するものであ
る。その後、この原理を利用して多くの発明がなされ
た。その中の１つとして、たとえば、特公昭59−31943
号公報がある。これは、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
階調記録を行う事を特徴とするものであった。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
ーン巾が徐々に変化するような構造としたものである。However, this inconvenience can be almost completely eliminated by employing the ink jet recording method proposed earlier by the present applicant. The details of such an ink jet recording system are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-9429.In summary, however, the ink in the liquid chamber is heated to generate air bubbles to increase the pressure on the ink. The ink is ejected from a fine capillary nozzle and is recorded. Since then, many inventions have been made using this principle. As one of them, for example, Japanese Patent Publication No. 59-31943
There is an official gazette. This is characterized in that gradation recording is performed by applying a signal having gradation information to an electrothermal transducer having a heating section having a heating value adjustment structure and generating a heat quantity corresponding to the signal in the heating section. It was to be. Specifically, it has a structure in which the thickness of the protective layer, the heat storage layer, or the heating element layer changes gradually, or a structure in which the pattern width of the heating element layer changes gradually.

第30図乃至第32図は、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、71は基板、72は蓄熱層、
73は発熱体、74,75は電極、76は保護膜で、第30図に示
した例は、保護膜76を電極74側より電極75に向って厚み
勾配をつけて設けることにより、つまり、保護膜76の厚
みをＢからＡに向って徐々に減少させることにより、発
熱部Δｌの表面より、該表面に接触している液体に単位
時間当りに作用する発熱量に勾配を設けたものである。FIGS. 30 to 32 respectively show the above-mentioned JP-B-59-31943.
FIG. 4 is a cross-sectional structural view showing an example of the electrothermal converter disclosed in FIGS. 4 to 6 of the publication, in which 71 is a substrate, 72 is a heat storage layer,
73 is a heating element, 74 and 75 are electrodes, and 76 is a protective film.In the example shown in FIG. 30, the protective film 76 is provided with a thickness gradient from the electrode 74 side toward the electrode 75, that is, By gradually reducing the thickness of the protective film 76 from B to A, a gradient is provided from the surface of the heat generating portion Δl to the amount of heat generated per unit time acting on the liquid in contact with the surface. is there.

また、第31図に示した例は、蓄積層72の厚みを発熱部
Δｌに於いて、ＡからＢに向って徐々に減少させて、発
熱体73より発生される熱の基板71への放熱量に分布を与
え、発熱部Δｌの表面に接触している液体へ与える単位
時間当りの熱量に勾配を設けたものである。Further, in the example shown in FIG. 31, the thickness of the storage layer 72 is gradually reduced from A to B in the heating portion Δl so that the heat generated from the heating element 73 is released to the substrate 71. A distribution is given to the amount of heat, and a gradient is provided for the amount of heat per unit time to be applied to the liquid in contact with the surface of the heat generating portion Δl.

また、第32図に示した例は、発熱体73の厚みに発熱部
Δｌに於いて勾配を設けて発熱体73を蓄積層62上に形成
するもので、ＡからＢに至るまでの各部位に於ける抵抗
の変化によって、単位時間当りの発熱量を制御するもの
である。The example shown in FIG. 32 is such that the heating element 73 is formed on the accumulation layer 62 by providing a gradient in the thickness of the heating element 73 in the heating section Δl. The amount of heat generated per unit time is controlled by the change in resistance at the time.

また、第33図乃至第37図は、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、81は発熱部、82,8
3は電極で、第33図に示した例は、発熱部81の平面形状
を矩形とし、電極82と発熱部81との接続部を電極83と発
熱部81との接続部より小さくしたものである。第34図及
び第35図に示した例は、それぞれ発熱部81の中央部を両
端よりも細い平面形状となしたものである。また第36図
に示した例は、発熱部81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於いて図の様に電極82,83を
各々接続したものである。FIG. 33 to FIG.
FIG. 31 is a plan view showing an example of an electrothermal converter disclosed in FIGS. 9 to 13 of Japanese Patent No. 31943, in which reference numeral 81 denotes a heat generating portion;
Reference numeral 3 denotes an electrode. In the example shown in FIG. 33, the planar shape of the heating section 81 is rectangular, and the connection between the electrode 82 and the heating section 81 is smaller than the connection between the electrode 83 and the heating section 81. is there. In the examples shown in FIGS. 34 and 35, the central portion of the heat generating portion 81 has a planar shape smaller than both ends. In the example shown in FIG. 36, the heating section 81 has a trapezoidal planar shape, and the electrodes 82 and 83 are connected to opposite sides of the trapezoid that are not parallel as shown in the figure.

また、第37図に示した例は、発熱部81の中央部を両端
より広い平面形状としたもので、これらの例は、発熱部
のＡからＢに向って電流密度に負の勾配を与える様に構
成し、印加される電力レベルを変えることによって、熱
作用部に生ずる急峻な液体の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
を行うものである。In the example shown in FIG. 37, the central portion of the heat generating portion 81 has a planar shape wider than both ends, and in these examples, a negative gradient is given to the current density from A to B of the heat generating portion. The size of droplets ejected by controlling the sharp change in the state of the liquid generated in the heat acting portion by changing the applied power level, thereby performing gradation recording It is.

しかしながら、第30図〜第32図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、又、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。又、第33図〜第37図に
示したようにパターン巾を変えたものは、そのパターン
が最もせまくなるところで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。However, as in the example shown in FIGS.
Forming a three-dimensional structure by a thin film forming technique has a drawback that it is practically impossible, and if it is made, it is very expensive. Further, when the pattern width was changed as shown in FIG. 33 to FIG. 37, disconnection was likely to occur where the pattern became the narrowest, and good results were not necessarily obtained in terms of durability.

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してい
る。その他の階調記録技術として特公昭62−46358号公
報、特公昭62−46359号公報、特公昭62−48585号公報が
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、
あるいは、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。しかしながら、これ
らの技術では、複数個の発熱体が１つの流路あるいは吐
出口に対応しているため、それら複数個の発熱体に接続
される制御電極の数が増大して吐出口を高密度に配列す
ることが不可能であった。又、特開昭59−124863号公
報、特開昭59−124864号公報では、吐出のための発熱体
とは別の発熱体及び気泡発生部を有し、吐出量制御を行
う技術の開示があるが、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。さら
に特開昭63−42869号公報には、抵抗体に通電する時間
を変ることによって気泡の発生回数を変更して吐出量を
制御する技術が開示されている。しかしながら通常のバ
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63−42869号公報の技術は、耐久性の面で事
実上実現不可能である。On the other hand, JP-A-63-42872 discloses a similar gradation recording technique. This is also characterized in that the heating element layer has a three-dimensional structure similarly to the technique of Japanese Patent Publication No. 59-31943, and has a drawback that manufacture is extremely difficult. As other gradation recording techniques, Japanese Patent Publication No. Sho 62-46358, Japanese Patent Publication No. Sho 62-46359, and Japanese Patent Publication No. Sho 62-48585 are known. They select a predetermined number of heating elements from a plurality of heating elements arranged in one flow path,
Alternatively, one of a plurality of heating elements having different heating values is selected to change the size of generated bubbles, or the ejection amount is changed by variably controlling the timing of input of drive signals to the plurality of heating elements. Or something. However, in these techniques, since a plurality of heating elements correspond to one flow path or a discharge port, the number of control electrodes connected to the plurality of heating elements increases, and the discharge ports have a high density. Could not be arranged. Further, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-12463 and 59-124864 disclose a technique for controlling a discharge amount, which has a heating element and a bubble generating section different from a heating element for discharging. However, these also have the disadvantage that high density arrangement is difficult due to the presence of the bubble generating portion. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-42869 discloses a technique of controlling the discharge amount by changing the number of times of generation of bubbles by changing the time for energizing a resistor. However, in a normal bubble jet, the energization time is limited to several to several tens of μs, and if the energization is performed for a longer time, the heating element is disconnected, so the technology disclosed in JP-A-63-42869 is difficult in terms of durability. This is virtually impossible.

以上により、従来技術においては、階調記録を行うた
めに各種の試みがなされてきているが、製造上から、耐
久性から、あるいは、高密度配列の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, in the prior art, various attempts have been made to perform gradation recording. However, satisfactory results are not necessarily obtained from the viewpoint of manufacturing, durability, or high density arrangement. Not.

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、第１の目的は製造が容易であり、耐久性にも優れ、
高密度配列が可能な階調記録が可能な液体噴射記録装置
を提供することにあり、他の目的はより信頼性の高い階
調記録方法を提供することにある。Object The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a first object is easy manufacture, excellent durability,
It is an object of the present invention to provide a liquid jet recording apparatus capable of high-density arrangement and capable of gradation recording, and to provide a more reliable gradation recording method.

構成 本発明は、上記目的を達成するために、（１）液体を
吐出して飛翔的液滴を形成するための吐出口と、前記液
体を吐出するために前記液体に熱による状態変化を生じ
せしめるための電気熱変換体層と、該電気熱変換体層に
電気滴に接続される１対の電極とを有する液体噴射記録
ヘッドを具備する液体噴射記録装置において、前記電気
熱変換体層上において通電方向に熱勾配を持つように放
熱構造体を形成し、画像情報に応じて入力する一画素信
号を複数のパルス信号で構成したこと、或いは、（２）
液体を吐出して飛翔的液滴を形成するための吐出口と、
前記液体を吐出するために前記液体に熱による状態変化
をじせしめるための電気熱変換体層と、該電気熱変換体
層に電気的に接続される１対の電極とを有する液体噴射
記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法において、画像
情報に応じて入力する一画素信号を複数のパルスで構成
し、該複数のパルス信号のパルス幅もしくはパルス間隔
もしくはパルス数もしくはパルス電圧の大きさを変え、
前記電気熱変換体層上において通電方向に熱勾配を生じ
せしめ、前記電気熱変換体層上で発生する気泡の大きさ
を変えて前記吐出口より吐出する液体の量を変えるよう
にしたこと、或いは、（３）液体を吐出して飛翔的液滴
を形成するための吐出口と、前記液体を吐出するために
前記液体に熱による状態変化を生じせしめるための電気
熱変換体層と、該電気熱変換体層に電気的に接続される
１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備する液
体噴射記録装置において、前記電気熱変換体層の下にお
いて、通電方向に熱勾配を持つように放熱構造体を形成
し、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数のパル
ス信号で構成したこと、或いは、（４）液体を吐出して
飛翔的液滴を形成するための吐出口と、前記液体を吐出
するために前記液体に熱による状態変化を生じせしめる
ための電気熱変換体層と、該電気熱変換体層に電気的に
接続される１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを
使用する液体噴射記録方法において、画像情報に応じて
入力する一画素信号を複数のパルスで構成し、該複数の
パルス信号のパルス幅もしくはパルス間隔もしくはパル
ス数もしくはパルス電圧の大きさを変え、前記電気熱変
換体層の下において通電方向に熱勾配を生じせしめ、前
記電気熱変換体層上で発生する気泡の大きさを変えて前
記吐出口より吐出する液体の量を変えるようにしたこ
と、或いは、（５）液体を吐出して飛翔的液滴を形成す
るための吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体
に熱による状態変化を生じせしめるための電気熱変換体
層と、該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電
極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備する液体噴射記
録装置において、前記電気熱変換体層上において、通電
方向に熱勾配を持つように放熱構造体を形成し、該放熱
構造体が前記１対の電極のうち一方を兼ね、画像情報に
応じて入力する一画素信号を複数のパルス信号で構成し
たこと、或いは、（６）液体を吐出して飛翔的液滴を形
成するための吐出口と、前記液体を吐出するために前記
液体に熱による状態変化を生じせしめるための電気熱変
換体層と、該電気熱変換体層に電気的に接続される１対
の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備する液体噴
射記録装置において、前記電気熱変換体層の下において
通電方向に熱勾配を持つように放熱構造体を形成し、該
放熱構造体が前記１対の電極のうち一方を兼ね、画像情
報に応じて入力する一画素信号を複数のパルス信号で構
成したこと、或いは、（７）液体を吐出して飛翔的液滴
を形成するための吐出口と、前記液体を吐出するために
前記液体に熱による状態変化を生じせしめるための電気
熱変換体層と、該電気熱変換体層に電気的に接続される
１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備する液
体噴射記録装置において、前記電気熱変換体層上におい
て通電方向に熱勾配を持つように放熱構造体を形成し、
該放熱構造体は前記吐出口側により大きな放熱作用をす
るように設けられ、画像情報に応じて入力する一画素信
号を複数のパルス信号で構成したこと、或いは、（８）
液体を吐出して飛翔的液滴を形成するための吐出口と、
前記液体を吐出するために前記液体に熱による状態変化
を生じせしめるための電気熱変換体層と、該電気熱変換
体層に電気的に接続される１対の電極とを有する液体噴
射記録ヘッドを具備する液体噴射記録装置において、前
記電気熱変換体層の下において通電方向に熱勾配を持つ
ように放熱構造体を形成し、該放熱構造体は前記吐出口
側により大きな放熱作用をするように設けられ、画像情
報に応じて入力する一画素信号を複数のパルス信号で構
成したこと、或いは、（９）液体を吐出して飛翔的液滴
を形成するための吐出口と、前記液体を吐出するために
前記液体に熱による状態変化を生じせしめるための電気
熱変換体層と、該電気熱変換体層に電気的に接続される
１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備し、前
記電気熱変換体層上において通電方向に熱勾配を持つよ
うに放熱構造体を形成し、該放熱構造体が前記１対の電
極のうちの一方を兼ね、画像情報に応じて入力する一画
素信号を複数のパルス信号で構成したことを特徴とする
液体噴射記録装置おいて、前記放熱構造体は前記吐出口
側により大きな放熱作用をするように形成されているこ
と、或いは、（10）液体を吐出して飛翔的液滴を形成す
るための吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体
に熱による状態変化を生じせしめるための電気熱変換体
層と、該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電
極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備し、前記電気熱
変換体層の下において通電方向に熱勾配を持つように放
熱構造体を形成し、該放熱構造体が前記１対の電極のう
ちの一方を兼ね、画像情報に応じて入力する一画素信号
を複数のパルス信号で構成したことを特徴とする液体噴
射記録装置において、前記放熱構造体は前記吐出口側に
より大きな放熱作用をするように形成されていることを
特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基いて
説明する。Configuration In order to achieve the above object, the present invention provides (1) a discharge port for discharging a liquid to form a flying droplet, and a state change caused by heat in the liquid for discharging the liquid. In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for squeezing and a pair of electrodes connected to electric droplets, the electrothermal transducer layer is In (2), a heat dissipation structure is formed so as to have a thermal gradient in the direction of conduction, and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals.
A discharge port for discharging a liquid to form a flying droplet,
A liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to discharge the liquid, and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer In the liquid jet recording method using, one pixel signal to be input according to the image information is composed of a plurality of pulses, the pulse width or pulse interval of the plurality of pulse signals or the number of pulses or the magnitude of the pulse voltage is changed,
By causing a thermal gradient in the direction of current flow on the electrothermal transducer layer, to change the size of the bubbles generated on the electrothermal transducer layer, to change the amount of liquid discharged from the discharge port, Or (3) an ejection port for ejecting liquid to form flying droplets; an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change by heat in order to eject the liquid; In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to an electrothermal transducer layer, a thermal gradient is provided in a direction of electric current below the electrothermal transducer layer. A plurality of pulse signals forming one pixel signal to be input according to image information; or (4) a discharge port for discharging liquid to form a flying droplet. The liquid to discharge the liquid A liquid jet recording method using a liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for causing a state change due to heat to the electrothermal transducer layer and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, One pixel signal to be input according to the image information is composed of a plurality of pulses, and the pulse width or pulse interval or the number of pulses or the magnitude of the pulse voltage of the plurality of pulse signals is changed, and under the electrothermal transducer layer, (5) discharging the liquid by changing the size of bubbles generated on the electrothermal transducer layer to change the amount of liquid discharged from the discharge port by generating a thermal gradient in the direction of current flow; A discharge port for forming flying liquid droplets; an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change by heat in order to discharge the liquid; Contact A liquid ejecting recording apparatus having a liquid ejecting recording head having a pair of electrodes, wherein a heat radiating structure is formed on the electrothermal transducer layer so as to have a heat gradient in an energizing direction. The body also serves as one of the pair of electrodes, and one pixel signal input according to image information is composed of a plurality of pulse signals, or (6) ejecting liquid to form flying droplets A discharge port for discharging the liquid, an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat, and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer. In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having: a heat dissipating structure formed under the electrothermal transducer layer so as to have a heat gradient in a direction of current flow, wherein the heat dissipating structure is the pair of electrodes. Image information Or (7) a discharge port for discharging a liquid to form a flying droplet, and the liquid for discharging the liquid. In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for causing a state change due to heat and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, Forming a heat radiating structure on the electrothermal transducer layer so as to have a thermal gradient in the direction of current flow,
(8) the heat dissipation structure is provided so as to have a greater heat dissipation effect on the discharge port side, and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals;
A discharge port for discharging a liquid to form a flying droplet,
A liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for causing a state change of the liquid due to heat in order to eject the liquid, and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer In the liquid jet recording apparatus, a heat dissipation structure is formed below the electrothermal transducer layer so as to have a heat gradient in a direction of electric current, and the heat dissipation structure has a larger heat dissipation effect on the discharge port side. Wherein one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals, or (9) a discharge port for discharging a liquid to form a flying droplet; A liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat for discharging, and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer. , The electrothermal transducer layer A heat radiation structure is formed so as to have a thermal gradient in the direction of current flow, and the heat radiation structure also serves as one of the pair of electrodes, and one pixel signal input according to image information is converted into a plurality of pulse signals. In the liquid jet recording apparatus, the heat radiating structure is formed so as to perform a larger heat radiating action on the discharge port side. A discharge port for forming a droplet, an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to eject the liquid, and an electrical connection element 1 electrically connected to the electrothermal transducer layer. A liquid jet recording head having a pair of electrodes, a heat dissipation structure is formed below the electrothermal transducer layer so as to have a heat gradient in a direction of current flow, and the heat dissipation structure is formed of the pair of electrodes. Also serves as one of them, input according to image information In the liquid jet recording apparatus, wherein one pixel signal to be applied is constituted by a plurality of pulse signals, the heat radiation structure is formed so as to have a larger heat radiation effect on the discharge port side. Things. Hereinafter, a description will be given based on an example of the present invention.

第24図は、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25図は、バブルジェットヘッドの一例を示
す斜視図、第26図は、第25図に示したヘッドを構成する
蓋基板（第26図（ａ））と発熱体基板（第26図（ｂ））
に分解した時の斜視図、第27図は、第26図（ａ）に示し
た蓋基板を裏側から見た斜視図で、図中、21は蓋基板、
22は発熱体基板、23は記録液体流入口、24はオリフィ
ス、25は流路、26は液室を形成するための領域、27は個
別（独立）電極、28は共通電極、29は発熱体（ヒー
タ）、30はインク、31は気泡、32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. 24 is a view for explaining the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 25 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. A lid substrate (FIG. 26 (a)) and a heating element substrate (FIG. 26 (b)) which constitute the head shown in FIG. 25
FIG. 27 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 26 (a) viewed from the back side, where 21 is a lid substrate,
22 is a heating element substrate, 23 is a recording liquid inlet, 24 is an orifice, 25 is a flow path, 26 is a region for forming a liquid chamber, 27 is an individual (independent) electrode, 28 is a common electrode, and 29 is a heating element. (Heater), 30 is ink, 31 is bubbles, and 32 is flying ink droplets. The present invention is applied to such a bubble jet type liquid jet recording head.

最初に、第24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30の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。First, the ink ejection by the bubble jet will be described with reference to FIG. 24. (a) is a steady state, and the surface tension of the ink 30 and the external pressure are in an equilibrium state at the orifice surface.

（ｂ）はヒータ29が加熱されて、ヒータ29の表面温度
が急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱さ
れ、微小気泡31が点在している状態にある。3B shows a state in which the heater 29 is heated until the surface temperature of the heater 29 sharply rises and boiling development occurs in the adjacent ink layer, and minute bubbles 31 are scattered.

（ｃ）はヒータ29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31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 the adjacent ink layer, which is rapidly heated on the entire surface of the heater 29, is instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 31 grow. At this time, the pressure in the nozzle rises by an amount corresponding to the growth of the bubble, the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, and the ink column starts 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30が押し出さ
れる。この時、ヒータ29には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ29の表面温度は降下しつつある。気泡31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) is a state in which the bubble has grown to the maximum, and the ink 30 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 29, and the surface temperature of the heater 29 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 31 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

（ｅ）は気泡31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
伴ってノズル内圧に減少によりオリフィス面からノズル
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 where the bubble 31 is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink column moves forward while maintaining the extruded speed, and at the rear end, the ink inside the nozzle decreases due to the reduction of the internal pressure of the nozzle due to the contraction of the bubble, and the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle, causing the ink column to be constricted. .

（ｆ）はさらに気泡31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〜
10m/secの速度で飛翔している。(F) is a state in which the bubble 31 further contracts, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so that the meniscus largely enters the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and moves in the direction of the recording paper.
Flying at a speed of 10m / sec.

（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。(G) is a process in which the ink is supplied (refilled) to the orifice again by capillary action and returns to the state of (a).
The bubbles have completely disappeared.

第28図は、上述のごとき液体噴射記録ヘッドの要部構
成を説明するための典型例を示す図で、 第28図（ａ）、バブルジェット記録ヘッドのオリフィ
ス側から見た正面詳細部分図、第28図（ｂ）は、第28図
（ａ）に一点鎖線Ｘ−Ｘで示す部分で切断した場合の切
断面部分図である。FIG. 28 is a view showing a typical example for explaining a main part configuration of the liquid jet recording head as described above. FIG. 28 (a) is a detailed front partial view of the bubble jet recording head viewed from the orifice side, FIG. 28 (b) is a partial sectional view taken along a line indicated by a dashed line XX in FIG. 28 (a).

これらの図に示された記録ヘッド41は、その表面に電
気熱変換体42が設けられている基板43上に、所定の線密
度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられている溝付板
44を該基板43を覆うように接合することによって、液体
を飛翔させるためのオリフィス45を含む液吐出部46が形
成された構造を有している。液吐出部46は、オリフィス
45と電気熱変換体42より発生される熱エネルギーが液体
に作用して気泡を発生させ、その体積の膨張と収縮によ
る急激な状態変化を引き起こすところである熱作用部47
とを有する。In the recording head 41 shown in these figures, a predetermined number of grooves having a predetermined linear density and a predetermined width and depth are provided on a substrate 43 provided with an electrothermal transducer 42 on the surface thereof. Grooved plate
By joining the substrate 44 so as to cover the substrate 43, a liquid ejection portion 46 including an orifice 45 for flying a liquid is formed. The liquid discharge section 46 has an orifice
The thermal energy generated by the heat energy generated by the electrothermal transducers 45 and 45 acts on the liquid to generate bubbles, which cause a rapid state change due to expansion and contraction of the volume.
And

熱作用部47は、電気熱変換体42の熱発生部48の上部に
位置し、熱発生部48の液体と接触する面としての熱作用
面49をその低面としている。熱発生部48は、基体43上に
設けられた下部層50、該下部層50上に設けられた発熱抵
抗層51、該発熱抵抗層51上に設けられた上部層52とで構
成される。The heat acting portion 47 is located above the heat generating portion 48 of the electrothermal converter 42, and has a low heat acting surface 49 as a surface of the heat generating portion 48 which is in contact with the liquid. The heat generating section 48 includes a lower layer 50 provided on the base 43, a heating resistor layer 51 provided on the lower layer 50, and an upper layer 52 provided on the heating resistor layer 51.

発熱抵抗層51には、熱を発生させるために該層51に通
電するための電極53,54がその表面に設けられており、
これらの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部48が形成
されている。On the surface of the heating resistance layer 51, electrodes 53 and 54 for supplying electricity to the layer 51 to generate heat are provided on the surface thereof.
A heat generating portion 48 is formed by a heat generating resistance layer between these electrodes.

電極53は、各液吐出部の熱発生部に共通の電極であ
り、電極54は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱さ
せるための選択電極であって、液吐出部の液流路に沿っ
て設けられている。The electrode 53 is an electrode common to the heat generating unit of each liquid discharging unit, and the electrode 54 is a selection electrode for selecting the heat generating unit of each liquid discharging unit to generate heat. It is provided along the flow path.

保護層52は、熱発生部48においては発熱抵抗層51を、
使用する液体から化学的、物理的に保護するために発熱
抵抗層51と液吐出部46の液流路を満たしている液体とを
融絶すると共に、液体を通じて電極53,54間が短絡する
のを防止し、更に隣接する電極間における電気的リーク
を防止する役目を有している。The protective layer 52 includes the heat generating resistance layer 51 in the heat generating portion 48,
In order to protect the used liquid chemically and physically, the heating resistance layer 51 and the liquid filling the liquid flow path of the liquid discharge section 46 are melted, and a short circuit between the electrodes 53 and 54 through the liquid is prevented. It has a function of preventing the occurrence of electric leakage between adjacent electrodes.

各液吐出部に設けられている液流路は、各液吐出部の
上流において、液流路の一部を構成する共通液室（不図
示）を介して連通されている。各液吐出部に設けられた
電気熱変換体42に接続されている電極53,54はその設計
上の都合により、前記上部層に保護されて熱作用部の上
流側において前記共通液室下を通るように設けられてい
る。The liquid flow paths provided in each of the liquid discharge sections are communicated upstream of each of the liquid discharge sections via a common liquid chamber (not shown) constituting a part of the liquid flow path. The electrodes 53 and 54 connected to the electrothermal converter 42 provided in each liquid discharge unit are protected by the upper layer and pass under the common liquid chamber on the upstream side of the heat acting unit due to the design convenience. It is provided to pass through.

第29図は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を
説明するための詳細図で、図中、61は発熱抵抗体、62は
電極、63は保護層、64は電源装置を示し、発熱抵抗体61
を構成する材料として、有用なものには、たとえば、タ
ンタルーSiO_Z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、バナジウム等
の金属の硼化物があげられる。FIG. 29 is a detailed view for explaining the structure of a bubble generating means using a heating resistor. In the drawing, reference numeral 61 denotes a heating resistor, 62 denotes an electrode, 63 denotes a protective layer, and 64 denotes a power supply device. Resistor 61
As the material constituting the, the useful, for example, a mixture of Tantaru SiO _Z, tantalum nitride, nichrome, silver -
Examples include palladium alloys, silicon semiconductors, and borides of metals such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium.

これらの発熱抵抗体61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 these materials constituting the heating resistor 61, metal borides can be mentioned as being particularly excellent, and among them, hafnium boride has the most excellent characteristics.
Next are zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

発熱抵抗体61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61の膜厚は、単位時間当りの発熱量が
所望等通りとなるように、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 61 can be formed using the above-mentioned materials by using a technique such as electron beam evaporation or sputtering. The thickness of the heat generating resistor 61 is determined according to its area, material, shape and size of the heat acting portion, and furthermore, power consumption in the actual plane, so that the amount of heat generated per unit time is as desired. But usually 0.001 to 5
μm, preferably 0.01 to 1 μm.

電極62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、
たとえばAl,Ag,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。As the material forming the electrode 62, many commonly used electrode materials are effectively used, and specifically,
For example, Al, Ag, Au, Pt, Cu and the like can be mentioned, and these are used to be provided at a predetermined position in a predetermined size, shape and thickness by a method such as vapor deposition.

保護層63に要求される特性は、発熱抵抗体61で発生さ
れた熱を記録液体に降下的に伝達することを妨げずに、
記録液体より発熱抵抗体61を保護するということであ
る。保護層63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
63の膜厚は、通常は0.01〜10μｍ、好適には、0.1〜５
μｍ、最適には0.1〜３μｍとされるのが望ましい。The characteristics required for the protective layer 63 do not prevent the heat generated by the heating resistor 61 from being transmitted to the recording liquid in a descending manner,
This means that the heating resistor 61 is protected from the recording liquid. Useful materials for forming the protective layer 63 include, for example, silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like. Can be formed. Protective layer
The thickness of 63 is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm.
μm, and most preferably 0.1 to 3 μm.

以上のような原理、あるいは発熱体構造をもつバブル
ジェット技術において、本発明は、液体を吐出して飛翔
的液滴を形成するための吐出口と、前記液体を吐出する
ために前記液体に熱による状態変化を生じせしめるため
の電気熱変換体層及び該電気熱変換体層に電気的に接続
される１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを具備
する液体噴射記録装置において、前記電気熱変換体層上
もしくはその下において通電方向に熱勾配を持つよう
に、放熱構造体を形成し、画像情報に応じて入力する一
画素信号を複数のパルス信号で構成したこと、或いは、
液体を吐出して飛翔的液滴を形成するための吐出口と、
前記液体を吐出するために前記液体に熱による状態変化
を生じせしめるための電気熱変換体層と、該電気熱変換
体層に電気的に接続される１対の電極とを有する液体噴
射記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法において、画
像情報に応じて入力する複数のパルス信号のパルス幅も
しくはパルス間隔もしくはパルス数もしくはパルス電圧
の大きさを変え、前記電気熱変換体層上もしくはその下
において通電方向に熱勾配を生じせしめ、前記電気熱変
換体層上で発生する気泡の大きさを変えて前記吐出口よ
り吐出する液体の量を変えるようにしたことを特徴とし
たものである。In the above-described principle or the bubble jet technology having a heating element structure, the present invention provides an ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet, and applying heat to the liquid to eject the liquid. A liquid ejecting recording apparatus comprising: a liquid ejecting recording head having an electrothermal transducer layer for causing a state change due to pressure and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer. A heat dissipation structure is formed so as to have a thermal gradient in the direction of current conduction on or under the converter layer, and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals, or
A discharge port for discharging a liquid to form a flying droplet,
A liquid jet recording head having an electrothermal transducer layer for causing a state change of the liquid due to heat in order to eject the liquid, and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer In the liquid jet recording method using the method, by changing the pulse width or pulse interval or the number of pulses or the magnitude of the pulse voltage of a plurality of pulse signals to be input in accordance with image information, the current is supplied on or under the electrothermal transducer layer. A heat gradient is generated in the direction, and the size of bubbles generated on the electrothermal transducer layer is changed to change the amount of liquid discharged from the discharge port.

第１図は、本発明によるバブルジェット液体噴射記録
装置の要部（発熱体部）構成図、第２図は、通常の階調
記録を行わないバブルジェット液体噴射記録装置の発熱
体部の構成図で、共に、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は
（ａ）図のＢ−Ｂ線断面図を示し、図中、10は基板、11
は蓄熱層、12は発熱体層、13は制御電極、14はアース電
極、15は保護層、16は放熱体、17は絶縁層で、本発明に
おいては、第１図に示すように、発熱体層12の上に放熱
体16が設けてある。この放熱体16は発熱体層12の全面に
均一に設けるのではなく、第１図に示したように制御電
極13側からアース電極14側へいくにつれて、発熱体層12
をおおう面積が変わるように設けられる。こうすること
によって、発熱体層上では、放熱体の効果により、通電
方向に熱勾配を持たせることが可能となる。放熱体を形
成する材料としては、一般に熱伝導率が高く、蒸着、ス
パッタリング等の薄膜形成及びフォトエッチング等の微
細加工が容易にできるAl,Au等が好適に用いられる。本
発明では、放熱体をこのように平面的（２次元的）に形
成するので、製造面においては、あるいは構造面におい
て、容易かつ、シンプルにできるというメリットがあ
る。なお、第１図の場合、放熱体16は発熱体層の上に直
接接触して形成されているが、該放熱体16がアース電極
の役割をしないように、放熱体16のパターンは、アース
電極14とは接触しないで、適当な絶縁処理17がなされて
いる。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part (heating unit) of a bubble jet liquid jet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration of a heating unit of a bubble jet liquid jet recording apparatus that does not perform normal gradation recording. In both figures, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of (a), wherein 10 is a substrate, 11
Is a heat storage layer, 12 is a heating element layer, 13 is a control electrode, 14 is a ground electrode, 15 is a protective layer, 16 is a radiator, and 17 is an insulating layer. In the present invention, as shown in FIG. A heat radiator 16 is provided on the body layer 12. The heat radiator 16 is not provided uniformly on the entire surface of the heating element layer 12, but rather moves from the control electrode 13 side to the ground electrode 14 side as shown in FIG.
It is provided so that the area that covers it can be changed. By doing so, on the heating element layer, it is possible to have a thermal gradient in the direction of conduction by the effect of the heat radiator. As a material for forming the radiator, Al, Au, or the like, which generally has a high thermal conductivity and can easily form a thin film such as vapor deposition and sputtering and facilitate fine processing such as photoetching, is preferably used. In the present invention, since the heat radiator is formed two-dimensionally in this manner, there is an advantage that the heat radiator can be easily and simply formed in terms of manufacturing or structure. In the case of FIG. 1, the radiator 16 is formed in direct contact with the heating element layer, but the pattern of the radiator 16 is grounded so that the radiator 16 does not function as a ground electrode. Appropriate insulating treatment 17 is performed without contacting the electrode 14.

このような発熱体層上で熱勾配を持つヘッドに対し
て、本発明では、更に、画像情報に応じて、発熱体層へ
入力する一画素信号を複数のパルス信号で構成し、その
パルス幅もしくはパルス間隔もしくはパルス数もしくは
パルス電圧の大きさを変えるようになっている。According to the present invention, for a head having a thermal gradient on such a heating element layer, one pixel signal to be input to the heating element layer is composed of a plurality of pulse signals in accordance with image information, and the pulse width is Alternatively, the pulse interval, the number of pulses, or the magnitude of the pulse voltage is changed.

一般に、バブルジェット技術においては発熱体層上で
膜沸騰現象により気泡が発生する際に、発熱体層上の表
面温度が瞬時にある一定以上の温度になることが必要で
ある。つまり膜沸騰が生じるためには、ある臨海温度以
上になることが必要なわけであるが、その臨海温度にな
る領域が発熱体層上の任意の位置で形成されれば、発生
気泡の大きさが任意に変えられることを意味している。Generally, in the bubble jet technique, when air bubbles are generated on the heating element layer by a film boiling phenomenon, it is necessary that the surface temperature on the heating element layer instantaneously reaches a certain temperature or higher. In other words, in order for film boiling to occur, it is necessary that the temperature be at or above a certain critical temperature. However, if a region where the critical temperature is reached is formed at an arbitrary position on the heating element layer, the size of generated bubbles will increase. Can be changed arbitrarily.

第３図、第４図及び第５図にその原理を示す。第３図
は、第１図の断面部に発生気泡を点線で示したものであ
る。第４図、第５図は、それぞれ一画素信号を単一のパ
ルスで構成した場合（第４図）と、複数のパルスで構成
した場合（第５図）に、第１図に熱作用面上の点α、点
βにおける温度変化Ｔα、Ｔβと、発生した気泡の体積
Vpを示したものである。上述のように、本発明では、発
熱体層12上に設けられた放熱体16により発熱体層上で通
電方向に対した熱勾配をもっている。従って、第１図の
点α、点βの２点では画素信号を単一のパルスで構成し
た場合においても、温度上昇、下降に異なる挙動を示
し、例えば、第４図に示す様に、点αの温度Ｔαは臨海
温度T_B以上になり、点βの温度ＴβはT_Bにいたらない状
態となる。次に、入力パルスのエネルギーをより大きな
値に変えると、点βの温度Ｔβも臨界温度T_B以上にな
る。FIGS. 3, 4 and 5 show the principle. FIG. 3 shows bubbles generated by dotted lines in the cross section of FIG. FIGS. 4 and 5 show the case where one pixel signal is constituted by a single pulse (FIG. 4) and the case where each pixel signal is constituted by a plurality of pulses (FIG. 5). Temperature changes Tα and Tβ at the upper points α and β, and the volume of generated bubbles
It shows Vp. As described above, according to the present invention, the heat radiator 16 provided on the heating element layer 12 has a heat gradient on the heating element layer in the direction of conduction. Therefore, even when the pixel signal is composed of a single pulse at points α and β in FIG. 1, different behaviors are shown for the temperature rise and fall, for example, as shown in FIG. temperature Tα of α becomes more coastal temperature T _B, the temperature Tβ of the point β is in a state of not lead to T _B. Then, changing the energy of the input pulse to a larger value, the temperature Tβ of the point β is also above the critical temperature T _B.

つまり、一画素信号を単一のパルスで構成した場合に
おいては、入力エネルギーを小さい値から大きい値に変
えてやることにより、膜沸騰による気泡発生の臨海点位
置が熱勾配に応じて順次移動する。それにより、第３図
に点線で示したように小さい気泡１から徐々に2,3,4と
いう具合に気泡18が大きくなるのである。That is, in the case where one pixel signal is composed of a single pulse, the critical point position of the bubble generation due to film boiling moves sequentially according to the thermal gradient by changing the input energy from a small value to a large value. . As a result, as shown by the dotted line in FIG. 3, the bubble 18 gradually increases from the small bubble 1 to 2, 3, 4 gradually.

第６図は、入力エネルギーと発生する気泡の大きさの
関係を、第７図は発生した気泡と吐出されるインク量の
関係を示したものである。ここで、安定した階調記録を
保証するためには、点βのような気泡を発生させない領
域の温度Ｔβはできるかぎり臨海温度T_Bより低い方が好
ましく、また、臨海温度付近の領域には急しゅんな温度
勾配をつくり出し、臨海温度になる領域とそうでない領
域を明確に区別する必要がある。しかし、第４図のよう
に、単一パルスで駆動した場合には、気泡を発生させな
い領域の点βにおいても、パルスをOFFする時刻t₂まで
温度Ｔβは上昇し続け、Ｔβの最高温度T_Qは、臨海温度
T_Bに近付く。これは、温度勾配の面からも好ましいこと
ではない。FIG. 6 shows the relationship between the input energy and the size of the generated bubble, and FIG. 7 shows the relationship between the generated bubble and the amount of ink to be ejected. Here, in order to guarantee stable gradation recording, it is preferable that the temperature Tβ in a region where bubbles are not generated, such as the point β, is lower than the critical temperature T _{B as} much as possible. It is necessary to create a steep temperature gradient and clearly distinguish between the area where the critical temperature is and the area where it is not. However, as shown in FIG. 4, when driven by a single pulse, even at the point of a region that does not generate bubbles beta, temperature T [beta until time t ₂ for OFF pulse continues to rise, the maximum temperature of T [beta T _Q is the seaside temperature
Close to T _B. This is not preferable in terms of temperature gradient.

また、気泡を発生させる領域にある点αでは、気泡の
発生後、気泡により段熱に近い状態となり、点αの温度
Ｔαは過剰なピーク温度Tpを示すようになる。この過剰
なピーク温度は発熱体や保護膜の耐久寿命を劣化させる
だけでなく、インク成分の熱分解、不溶性生物等を起こ
りやすくさせる。In addition, at the point α in the region where bubbles are generated, after the bubbles are generated, the bubbles become in a state close to step heat, and the temperature Tα at the point α shows an excessive peak temperature Tp. This excessive peak temperature not only deteriorates the durable life of the heating element and the protective film, but also easily causes thermal decomposition of the ink component, insoluble organisms, and the like.

これらのことはインク吐出性能を不安定にして、記録
画像の品質低下をまねくだけでなく、強いては、記録停
止の原因となり、また、断熱状態での熱エネルギーは、
液滴吐出のためのエネルギーに効率よく交換されにくい
ために、消費電力の増大を招いている。These things destabilize the ink ejection performance and not only lead to the deterioration of the quality of the recorded image, but also cause the stop of the recording, and the heat energy in the adiabatic state is
Since it is difficult to efficiently exchange energy for discharging droplets, power consumption is increased.

本発明では、画像情報に応じて入力する一画素信号
を、複数のパルスで構成することにより、放熱体構造を
有する液体噴射装置を安定に動作させ、階調記録の信頼
性を保証するとともに、記録ヘッドの耐久寿命を向上
し、また、省電力化を計っている。第５図を参照し、こ
の点を説明する。In the present invention, a single pixel signal input according to image information is composed of a plurality of pulses, thereby stably operating the liquid ejecting apparatus having the radiator structure, and guaranteeing the reliability of gradation recording. The endurance life of the recording head is improved, and power is saved. This will be described with reference to FIG.

第５図において、第１パルスP₁は、気泡を発生させる
領域内にある点αにおける温度Ｔαが液体の気化する臨
界温度T_Bからそれより20％高い温度Tp′に至る時刻以内
でOFFし、点αにおける温度Ｔαが臨海温度T_Bまで冷却
される間放置する。気泡を発生させない領域内の点β
は、第１パルスP₁をOFFした時刻にt₂に、第１ピーク温
度T_Q′になるが、この温度T_Q′は、第４図に示す点βの
ピーク温度T_Qよりかなり小さい値である。In Figure 5, the first pulse P ₁ is turned OFF within the time leading up to the critical temperature T _B the temperature it than 20% higher from the Tp 'temperature Tα to vaporization of the liquid in the α point in the region for generating the bubble and left between temperature Tα at point α is cooled to a coastal temperature T _B. Point β in the region where no bubbles are generated
Is the t ₂ to time was turned OFF first pulse P _1, 'but becomes, the temperature T _Q' first peak temperature T _Q is much smaller than the peak temperature T _Q of β points shown in Figure 4 It is.

点αにおける温度Ｔαが臨海温度T_Bに至った時、第２
パルスP₂を印加し、第１パルスと同様、ＴαがT_p′に至
ると同時に電圧を切る。第３パルスP₃以降は第２パルス
と同様な操作をくり返し、最終パルスをOFFする時刻が
気泡の収縮し終る時刻t₇を超えないようにパルス信号を
構成し、インクを飛翔させ一画素を構成する。When the temperature Tα reaches the coastal temperature T _B at the point alpha, second
The pulse P ₂ is applied, similarly to the first pulse, T [alpha hangs voltage simultaneously reaches the T _p '. After the third pulse P _{3, the} same operation as the second pulse is repeated, and a pulse signal is formed so that the time to turn off the last pulse does not exceed the time t _{7 at} which the contraction of the bubble ends. Constitute.

この間、点βにおける温度Ｔβは下降、上昇をくり返
すが、本発明は方熱体構造を有するが故に、T_p′とT_Q′
の温度差にもかかわらず、冷却期間には少なくともＴα
と同程度（T_p′−T_B）温度低下し、加熱期間における温
度上昇によって、第１パルスによるピーク温度T_Q′を大
きく上まわることはない。During this time, the temperature Tβ at the point β repeatedly drops and rises. However, since the present invention has a rectangular body structure, T _p ′ and T _Q ′
At least Tα during the cooling period despite the temperature difference
(T _p ′ −T _B ), and does not significantly exceed the peak temperature T _Q ′ due to the first pulse due to the temperature rise during the heating period.

つまり、本発明によって、点βのような気泡を発生さ
せない領域の温度は、臨海温度T_Bよりかなり低く押さえ
られ、点αのような気泡を発生させる領域の温度は、過
不足なく制御できる。That is, the present invention, the temperature of the area, such does not generate air bubbles as the point β is pressed considerably lower than the coastal temperature T _B, the temperature of the region for generating a bubble, such as the point α can be controlled just enough.

第８図の（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施に使用するパ
ルス信号の例を示す図で、図示のように、一画信号を構
成する複数のパルス信号のパルス数もしくはパルス間隔
もしくはパルス幅もしくはパルス電圧の大きさを変える
ことにより、上記の実施例と同様な効果を得ることがで
き、これらはその好適な例の一部を示したものである。FIGS. 8 (a) to 8 (d) show examples of pulse signals used in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. By changing the pulse width or the magnitude of the pulse voltage, the same effects as in the above embodiment can be obtained, and these are some of the preferred examples.

第９図は、本発明の別の実施例を説明するための図で
あり、この場合は、放熱体16を発熱体層12の下に形成し
ている。第10図は、さらに別の実施例であり、この場合
は、放熱体16を保護層15の上に形成している。第11図，
第12図は、放熱体のパターンの変形実施例で、第11図の
ようにすると、フォトマスクを製作する時のコストが下
かり有利である。一方、第12図のように両側に放熱体を
形成すると、発生気泡の対称性が良くなり安定するとい
う利点がある。これらいずれの場合にも、画像情報に応
じて入力する一画素信号を複数のパルス信号で構成する
ことで安定した階調記録が可能となる。FIG. 9 is a view for explaining another embodiment of the present invention. In this case, a heat radiator 16 is formed below the heat generating layer 12. FIG. 10 shows another embodiment. In this case, a heat radiator 16 is formed on the protective layer 15. Fig. 11,
FIG. 12 shows a modified embodiment of the pattern of the heat dissipating body. In the case of FIG. 11, the cost for manufacturing a photomask is reduced, which is advantageous. On the other hand, when radiators are formed on both sides as shown in FIG. 12, there is an advantage that the symmetry of generated bubbles is improved and the air bubbles are stabilized. In any of these cases, by forming one pixel signal input according to image information with a plurality of pulse signals, stable gradation recording can be performed.

以上に本発明の実施例について簡単に説明してきた
が、図が複雑になることを考慮して説明を省略したとこ
ろがある。たとえば、第１図，第２図，第９図，第10図
の断面図（（ｂ）図），及び第３図において電極がムキ
出しになっているが、これは適当な保護膜（ポリイミド
等）によってインクに直接接触しないようにすることが
好ましい。又、放熱体についても同様に、もしインクに
腐食されるような材料（たとえばAl）を使用する場合に
は、保護膜を設けるできである。又、第１図，第２図，
第９図，第10図，第13図の平面図（（ａ）図）及び第11
図，第12図において、発熱体層上の保護膜が省略されて
いるが、これも図が複雑になるのをさけるためであり、
実際には、保護膜が存在する。Although the embodiments of the present invention have been described briefly, the description has been omitted in consideration of the complexity of the drawings. For example, in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 9, and FIG. 10, the cross-sectional views ((b)) and FIG. , Etc.) to prevent direct contact with the ink. Similarly, if a material (for example, Al) that is corroded by ink is used for the heat radiator, a protective film can be provided. 1 and 2,
The plan views of FIG. 9, FIG. 10, and FIG.
In FIG. 12 and FIG. 12, the protective film on the heating element layer is omitted, but this is also to avoid complicating the drawing.
In practice, there is a protective film.

次に、第１図に示した液体噴射記録ヘッドの具体的な
製造方法について説明する。まず、シリコンウェハを熱
酸化により、表面にSiO₂膜を２μｍ生長させて蓄熱層12
とする。次に、発熱体層13として、HfB₂を2200Åスパッ
タリングする。次に、放熱体16として、Alを8000Å蒸着
した。次に、電極13,14としてAuを10000Å蒸着した。こ
の時、放熱体Alと電極Auが接触しないように絶縁層17と
してSiO₂を形成しておく。次に、発熱体層の保護膜15と
してSiO₂を9000Åスパッタリングした。さらに、その上
に耐キャビテーション層としてTaを3000Åスパッタリン
グした。これらの各膜形成途中においては周知のフォト
リソ技術、フォトエッチング技術を利用し、最終的に発
熱体のパターンは24μｍ×80μｍの長方形としている。
なお、電極巾は、発熱体パターンの短手方向の24μｍで
ある。Next, a specific method of manufacturing the liquid jet recording head shown in FIG. 1 will be described. First, a silicon wafer is thermally oxidized to grow a 2 μm SiO ₂ film on the surface, and the heat storage layer 12 is grown.
And Next, as the heating element layer 13, HfB ₂ is sputtered at 2200 °. Next, 8000 mm of Al was deposited as a heat radiator 16. Next, as electrodes 13 and 14, Au was deposited by 10,000 °. At this time, SiO ₂ is formed as the insulating layer 17 so that the radiator Al and the electrode Au do not come into contact with each other. Next, SiO ₂ was sputtered at 9000 ° as a protective film 15 for the heating element layer. Furthermore, Ta was sputtered thereon at 3000 ° as a cavitation-resistant layer. In the course of forming each of these films, a well-known photolithography technique and a photo-etching technique are used, and finally the pattern of the heating element is a rectangle of 24 μm × 80 μm.
The electrode width is 24 μm in the widthwise direction of the heating element pattern.

第13図は、本発明の別の実施例である。而して、第１
図に示した実施例において、放熱体16はアース電極14と
接触しないようにSiO₂の絶縁層17が設けられているが、
第13図に示した実施例では、SiO₂絶縁層がなく、放熱体
16はアース電極14に接触している。従って、放熱体16は
アース電極の役割もしており、いいかえるならば、発熱
体層の発熱部分が長方形ではなく、第13図の放熱体がか
かっていない部分、つまり第13図（ａ）の直角三角形状
態部分となり、発熱体層そのものが熱勾配をもつように
したものである。この場合は放熱体の熱勾配と発熱体層
の熱勾配の両方が作用するようになる。FIG. 13 shows another embodiment of the present invention. Thus, the first
In the embodiment shown in the figure, the radiator 16 is provided with the insulating layer 17 of SiO ₂ so as not to contact the ground electrode 14,
In the embodiment shown in FIG. 13, there is no SiO ₂ insulating layer,
16 is in contact with the ground electrode 14. Therefore, the heat radiator 16 also serves as a ground electrode. In other words, the heat-generating portion of the heat-generating layer is not rectangular, and the portion where the heat radiator is not applied in FIG. 13, that is, the right angle in FIG. The heating element layer itself has a thermal gradient as a triangular state portion. In this case, both the heat gradient of the heat radiator and the heat gradient of the heat generating layer act.

また第１図の場合の製造方法の説明では、放熱体と電
極（アース電極）を別々に製造することを示したが、第
10図の場合においては、同時に（一体）に製造してもよ
い。Further, in the description of the manufacturing method in the case of FIG. 1, it is shown that the heat radiator and the electrode (earth electrode) are manufactured separately.
In the case of FIG. 10, they may be manufactured simultaneously (integrally).

第14図は、さらに別の実施例であり、たとえは、16本
/mm以上の高密度配列を可能にするために電極積層構造
とした発熱体基板に本発明を適用し、放熱体を形成した
ものである。電極積層構造の発熱体基板の製造方法を簡
単に説明する。FIG. 14 shows still another embodiment, for example, 16 tubes.
A heat radiator is formed by applying the present invention to a heat generating substrate having an electrode laminated structure in order to enable a high-density arrangement of / mm or more. A method for manufacturing a heating element substrate having an electrode laminated structure will be briefly described.

第15図は、本発明の一実施例を説明するための断面図
で、図中、10は基板、12は発熱抵抗体層、13は第１の電
極、14は第２の電極、15は保護層（耐インク）、17は絶
縁層で、第１電極13のＡ部はリード線を取り出す部分、
Ｂは発熱抵抗体が接続される部分である。FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the present invention, in which 10 is a substrate, 12 is a heating resistor layer, 13 is a first electrode, 14 is a second electrode, and 15 is Protective layer (ink resistant), 17 is an insulating layer, part A of the first electrode 13 is a part for taking out a lead wire,
B is a portion to which the heating resistor is connected.

第16図（ａ）〜（ｅ）は、第15図に示した構成を得る
ための手順を示す図で、はじめに、第１の電極13が基板
上10に形成されるが（第16図（ａ））、この電極13上に
は少なくともリード線をとり出す部分Ａと、後述の発熱
抵抗体層12が接続する部分Ｂを除いて、絶縁層17が設け
られる（第16図（ｂ））。次に、発熱抵抗体層12が設け
られ（第16図（ｃ））、そして、第２図の電極14が、発
熱抵抗体層12の第１の電極13と接続されている部分Ｂと
対向する位置で接続されて形成される（第16図
（ｄ））。最後に、保護膜15が発熱抵抗体層12をインク
から保護するために形成されて完成する（第16図
（ｅ））。なお、これ以外にも電極保護層あるいは、必
要に応じて耐キャビテーション保護膜も設けられるが、
ここでは、簡略化するために説明を省略した。第14は、
上述のようなプロセスで製造される電極積層構造発熱体
基板に本発明の放熱体16を付与した場合の例を示す平面
構成図である。FIGS. 16 (a) to 16 (e) are views showing a procedure for obtaining the configuration shown in FIG. 15. First, the first electrode 13 is formed on the substrate 10 (FIG. 16 ( a)), an insulating layer 17 is provided on the electrode 13 except for at least a portion A from which a lead wire is taken out and a portion B to which a heating resistor layer 12 described later is connected (FIG. 16 (b)). . Next, the heating resistor layer 12 is provided (FIG. 16 (c)), and the electrode 14 of FIG. 2 faces the portion B of the heating resistor layer 12 connected to the first electrode 13. (FIG. 16 (d)). Finally, a protective film 15 is formed to protect the heating resistor layer 12 from ink and is completed (FIG. 16 (e)). In addition, besides this, an electrode protection layer or, if necessary, a cavitation-resistant protection film is also provided,
Here, the description is omitted for simplification. Fourteenth,
FIG. 4 is a plan view showing an example in which a heat radiator 16 of the present invention is provided to a heating element substrate having an electrode laminated structure manufactured by the above-described process.

第17図（ａ）〜（ｇ）は、本発明の発熱体基板の製造
プロセスを示す図で、第18図は、第17図（ｇ）において
完成した発熱体基板のＡ−Ａ断面図である。図中、91は
発熱体（HfB₂）、92は第１電極（Al）、93は絶縁層（Si
O₂）、94は第２電極（Al）、95は熱絶縁層（SiO₂）、96
は耐キャビテーション層（Ta）、97は電極保護層（フォ
トニース）、98はボンディングパッドである。斜線部が
各工程での形成パターンである。17 (a) to 17 (g) are views showing a manufacturing process of the heating element substrate according to the present invention, and FIG. 18 is a cross-sectional view of the heating element substrate completed in FIG. is there. In the figure, 91 is a heating element (HfB ₂ ), 92 is a first electrode (Al), 93 is an insulating layer (Si)
O ₂ ), 94 is a second electrode (Al), 95 is a heat insulating layer (SiO ₂ ), 96
Denotes an anti-cavitation layer (Ta), 97 denotes an electrode protection layer (photonice), and 98 denotes a bonding pad. The hatched portions are the formation patterns in each step.

（ａ）熱酸化等によって表面にSiO₂膜を形成したSiウェ
ハに発熱体91を形成する。ここでは、発熱体材料とし
て、HfB₂を3000Åスパッタリングによって形成した。(A) A heating element 91 is formed on a Si wafer having a SiO ₂ film formed on the surface by thermal oxidation or the like. Here, HfB ₂ was formed by 3000 ° sputtering as a heating element material.

（ｂ）第１の電極としてAl92を10000Åスパッタリング
によって形成した。(B) Al92 was formed as the first electrode by 10,000 ° sputtering.

（ｃ）絶縁層93としてSiO₂を8000Åスパッタリングによ
って形成した。なお、このパターンを形成する時、後述
する第２の電極と接続する部分と、ボンディングパッド
の部分には絶縁層はつかないようにしている。(C) SiO ₂ was formed as the insulating layer 93 by 8000 ° sputtering. When this pattern is formed, an insulating layer is not attached to a portion connected to a second electrode described later and a portion of the bonding pad.

（ｄ）第２の電極としてAl94を10000Åスパッタリング
によって形成した。この第２電極は放熱構造体を兼ねて
おり、図より明らかなように絶縁層を介して発熱体の上
の部分において、通電方向に放熱により熱勾配を持つよ
うに、その占める領域が連続的に変わっている。なお、
Alは電極材料として優れ、又、その熱伝導性が良好なこ
とから放熱構造体にも最適な材料の１つである。(D) Al94 was formed as the second electrode by sputtering at 10,000 °. The second electrode also serves as a heat dissipation structure. As is clear from the figure, the area occupied by the heat dissipation structure in the portion above the heating element via the insulating layer is continuous so as to have a heat gradient in the direction of conduction by heat dissipation. Has changed to In addition,
Al is one of the most suitable materials for the heat dissipation structure because it is excellent as an electrode material and has good thermal conductivity.

（ｅ）図に熱絶縁層95としてSiO₂を5000Åスパッタリン
グによって形成した。これは後述の耐キャビテーション
層と、前述の放熱構造体とを熱的に離間し、放熱構造体
がその機能をより良く発揮させるためのものである。(E) SiO ₂ was formed as a thermal insulating layer 95 by 5000 ° sputtering in the figure. This is for thermally separating the cavitation-resistant layer described later and the above-mentioned heat dissipation structure so that the heat dissipation structure exerts its function better.

（ｆ）耐キャビテーション層96としてTaを3000Åスパッ
タリングによって形成した。これは発生した気泡が消滅
する際の物理的な衝撃力を吸収し、発熱体部を損傷から
保護し、寿命を長くするためのものである。(F) Ta was formed as the anti-cavitation layer 96 by 3000 ° sputtering. This is to absorb the physical impact force when the generated bubbles disappear, protect the heating element from damage, and extend the life.

（ｇ）電極保護層97として、フォトニース（東レ（株）
製）を12000Å形成した。(G) Photo-Nice (Toray Industries, Inc.)
12,000 mm).

第19図（ａ）〜（ｇ）は本発明の発熱体基板の製造プ
ロセスの他の実施例を示す図で、第20図は、第19図
（ｇ）において完成した発熱体基板のＢ−Ｂ断面図であ
る。図中、101は第１電極（Al）、102は絶縁層（Si
O₂）、103は発熱体（HfB₂）、104は第２電極（Al）、10
5は発熱体保護層（SiO₂）、106は耐キャビテーション層
（Ta）、107は電極保護層（フォトニース）、108はボン
ディングパッドである。斜線部が各工程での形成パター
ンである。19 (a) to 19 (g) are views showing another embodiment of the manufacturing process of the heating element substrate of the present invention, and FIG. 20 is a drawing of the heating element substrate completed in FIG. 19 (g). It is B sectional drawing. In the figure, 101 is a first electrode (Al), 102 is an insulating layer (Si)
O ₂ ), 103 is a heating element (HfB ₂ ), 104 is a second electrode (Al), 10
5 is a heating element protection layer (SiO ₂ ), 106 is an anti-cavitation layer (Ta), 107 is an electrode protection layer (photonice), and 108 is a bonding pad. The hatched portions are the formation patterns in each step.

（ａ）熱酸化等によって表面にSiO₂膜を形成したSiウェ
ハに第１の電極101としてAlを10000Åスパッタリングに
よって形成した。この第１の電極は、放熱構造体を兼ね
ており、図より明らかなように、後述の絶縁層を介して
形成される発熱体が積層される部分のパターンは、その
発熱体の通電方向に放熱により熱勾配を持つように、そ
の占める領域が連続的に変わっている。(A) Al was formed as the first electrode 101 on a Si wafer having a SiO ₂ film formed thereon by thermal oxidation or the like by 10,000 ° sputtering. The first electrode also serves as a heat dissipation structure, and as is apparent from the drawing, the pattern of the portion where the heating element formed via the insulating layer described later is laminated is formed in the direction in which the heating element is energized. The area occupied by the heat is continuously changed so as to have a thermal gradient due to heat radiation.

（ｂ）絶縁層102として、SiO₂を8000Åスパッタリング
によって形成した。なお、このパターンを形成する時後
述する第２の電極と接続する部分とボンディングパット
の部分には絶縁層はつかないようにしている。(B) As the insulating layer 102, SiO ₂ was formed by 8000 ° sputtering. When this pattern is formed, an insulating layer is not applied to a portion connected to a second electrode described later and a bonding pad portion.

（ｃ）発熱体103として、HfB₂を3000Åスパッタリング
によって形成した。(C) HfB ₂ was formed as the heating element 103 by 3000 ° sputtering.

（ｄ）第２の電極104としてAlを10000Åスパッタリング
によって形成した。(D) Al was formed as the second electrode 104 by sputtering at 10,000 °.

（ｅ）次に発熱体保護層105としてSiO₂を10000Åスパッ
タリングによって形成した。これは主に発熱体がインク
による化学的腐食をうけないようにするためのものであ
り、ピンホール等の欠陥が少なくなるように形成され
る。つまりできるだけ膜厚を厚く形成される。一方でイ
ンクへの熱伝達効率、あるいは熱ストレスの面からはで
きるだけうすく形成されることが望ましく、本発明では
それらの最高値として、10000Åを採用している。(E) Next, SiO ₂ was formed as the heating element protective layer 105 by sputtering at 10,000 °. This is mainly to prevent the heating element from being chemically corroded by the ink, and is formed so as to reduce defects such as pinholes. That is, it is formed as thick as possible. On the other hand, from the viewpoint of heat transfer efficiency to the ink or thermal stress, it is desirable to form the ink as thin as possible, and in the present invention, 10,000 ° is adopted as the maximum value thereof.

（ｆ）耐キャビテーション層106としてTaを3000Åスパ
ッタリングによって形成した。これは発生した気泡が消
滅する際の物理的な衝撃力を吸収し、発熱体部を損傷か
ら保護し、寿命を長くするためのものである。(F) Ta was formed as the anti-cavitation layer 106 by 3000 ° sputtering. This is to absorb the physical impact force when the generated bubbles disappear, protect the heating element from damage, and extend the life.

（ｇ）電極保護層107としてフォトニース（東レ（株）
製）を、12000Å形成した。なお、説明は省略したが、
上記第14図〜第17図に説明したそれぞれの実施例とも
に、そのパターンの形成法は各層をスパッタリングで形
成した後、ポジ型フォトレジストOFPR（東京応化（株）
製）によってフォトリソを行ない、エッチングを施して
各パターンを形成した。(G) Photo Nice (Toray Industries, Inc.) as the electrode protection layer 107
12,000 mm). Although the description is omitted,
In each of the embodiments described in FIGS. 14 to 17, the pattern is formed by forming each layer by sputtering and then using a positive photoresist OFPR (Tokyo Ohka Co., Ltd.)
), And each pattern was formed by etching.

第21図（ａ）〜（ｎ）は、本発明の液体噴射記録装置
の一実施例を説明するためのものであり、製造プロセス
を順に示したものである。以下簡単に説明する。なお、
図中の枝番１は平面図で、２は１のAA断面図で各々示
す。FIGS. 21 (a) to 21 (n) are for explaining one embodiment of the liquid jet recording apparatus of the present invention, and show the manufacturing process in order. This will be briefly described below. In addition,
Branch numbers 1 in the drawing are plan views, and 2 is an AA cross-sectional view of 1.

（ａ）Siウエハに熱酸化によりSiO₂膜を１〜２μｍ成長
させる。(A) A SiO ₂ film is grown on a Si wafer by thermal oxidation by 1 to ₂ μm.

（ｂ）発熱体材料として、HfB₂をスパッタリングする。(B) a heating material, sputtering HfB _2.

（ｃ）第１電極材料としてAlをスパッタリングする。(C) Sputter Al as the first electrode material.

（ｄ）リード電極のパターンになるように、フォトリ
ソ、エッチングによりパターンを形成する。なお、ここ
では簡単のために、平面図（ｄ）−１では、２素子のみ
を示す。(D) A pattern is formed by photolithography and etching so as to form a lead electrode pattern. For simplicity, only two elements are shown in the plan view (d) -1.

（ｅ）フォトリソ、エッチングにより発熱体部のAlを除
去し、発熱層を露出させる。(E) Al in the heating element is removed by photolithography and etching to expose the heating layer.

（ｆ）全面にSiO₂をスパッタリングし、絶縁層を形成す
る。(F) Sputtering SiO ₂ on the entire surface to form an insulating layer.

（ｇ）フォトリソ、エッチングにより、コンタクトホー
ル部のSiO₂を除去する。(G) photolithography, etching, removing the SiO ₂ of the contact hole portion.

（ｈ）第２極材料として、Alをスパッタリングする。(H) Al is sputtered as the second electrode material.

（ｉ）フォトリソ、エッチングにより発熱体上、リード
電極上の一部及びボンディングパッド領域のAlを除去す
る。第２電極としてAlは、本発明では放熱構造体を兼ね
ているので、発熱体上のAlはすべて除去するのではな
く、Alがカバーしている領域が徐々に変化するような形
状となるように除去する。なお、後述する（ｎ）吐出口
を形成する際に切断工程がはいるが、その際にAlが露出
しないようにAlの存在領域は切断部より右側（発熱体
側）とする。(I) Al on the heating element, part of the lead electrode, and the bonding pad area are removed by photolithography and etching. Since Al as the second electrode also serves as a heat dissipation structure in the present invention, not all of the Al on the heating element is removed, but a shape in which the area covered by Al gradually changes. To be removed. In addition, although a cutting step is performed when forming the (n) discharge port described later, the Al-existing region is on the right side (the heating element side) of the cut portion so that Al is not exposed at this time.

（ｊ）熱絶縁層及び保護層としてSiO₂を全面にスパッタ
リングし、フォトリソ、エッチングによりボンディング
パッド部のSiO₂を除去する。(J) the SiO ₂ is sputtered on the entire surface as a thermal insulating layer and the protective layer, photolithography, to remove SiO ₂ bonding pad portion by etching.

（ｋ）耐キャビテーション層として、Taをスパッタリン
グし、フォトリソ、エッチングにより発熱体近傍をカバ
ーするように形成する。(K) As a cavitation-resistant layer, Ta is sputtered, formed by photolithography and etching so as to cover the vicinity of the heating element.

（ｌ）リード電極部の保護層としてポリイミド層を形成
する。(L) A polyimide layer is formed as a protective layer for the lead electrode portion.

（ｍ）ドライフィルムフォトレジストをラミネートし、
フォトリソにより流路パターンを形成する。本発明では
図の左方が吐出口となるようにパターンを形成し、放熱
構造体と吐出口の位置関係が以下のようになっている。
つまり放熱構造体は吐出口側により大きな放熱作用をす
るように設けられている。(M) Laminate dry film photoresist,
A channel pattern is formed by photolithography. In the present invention, the pattern is formed such that the left side of the drawing is the discharge port, and the positional relationship between the heat dissipation structure and the discharge port is as follows.
That is, the heat radiating structure is provided to have a larger heat radiating action on the discharge port side.

（ｎ）蓋板をドライフィルム流路の上に接合し、吐出口
部を切断し、吐出口を完成させる。(N) The lid plate is joined on the dry film flow path, the discharge port is cut, and the discharge port is completed.

第22図は、本発明の記録装置の噴射によりインク吐出
量が変わる原理を理解しやすくするために吐出口方向に
長くのびた長方形状の発熱体部と、その上（あるいは
下）に形成されたAlの放熱構造体と、インク流路と吐出
口を示したものである。FIG. 22 shows a rectangular heating element extending in the direction of the ejection port and formed on (or below) it to make it easier to understand the principle of changing the ink ejection amount by ejection of the recording apparatus of the present invention. FIG. 3 shows a heat dissipation structure of Al, ink flow paths and ejection ports.

第23図（ａ）〜（ｃ）は本発明の記録装置の噴射によ
りインク吐出量が変わる様子を示したもので、一画素信
号は第５図と同様の３つのパルス信号を用い、パルス電
圧の大きさを変えている。（ａ）はパルス電圧小、
（ｂ）はパルス電圧中、（ｃ）はパルス電圧大の場合を
各々示す。本発明では、放熱構造体が吐出側により大き
な放熱作用をするように形成されている。従って、第23
図（ａ）のように、発熱体へのパルス電圧が小の時は発
熱体で発生する多くの熱が瞬時に放熱構造体によってう
ばわれ、そして拡散していくため膜沸騰をおこす領域が
図で示したように吐出口から遠い領域となり、その領域
はせまく発生する気泡も小さい。従って吐出口より噴射
されるインク滴の体積は小さく微小ドットを形成するの
に用いられる。次いで（ｂ），（ｃ）のように徐々にパ
ルス電圧を増加させていくと、膜沸騰が生じる温度以上
となる領域が吐出口方向へ増加していくことにより沸騰
膜が吐出口方向へインクを押し出すように成長する。23 (a) to 23 (c) show how the ink ejection amount changes due to the ejection of the recording apparatus of the present invention. One pixel signal uses the same three pulse signals as in FIG. Is changing the size. (A) is a small pulse voltage,
(B) shows the case where the pulse voltage is high, and (c) shows the case where the pulse voltage is high. In the present invention, the heat radiating structure is formed so as to have a larger heat radiating action on the discharge side. Therefore, the 23rd
As shown in FIG. 3A, when the pulse voltage to the heating element is small, a lot of heat generated in the heating element is instantaneously absorbed by the heat dissipation structure and diffuses, so that the region where film boiling occurs is illustrated. As shown in the figure, the area is far from the discharge port, and the area has a small amount of generated bubbles. Therefore, the volume of the ink droplet ejected from the discharge port is small and is used to form minute dots. Next, as shown in (b) and (c), when the pulse voltage is gradually increased, the region where the temperature at which film boiling occurs is higher than that in the direction of the discharge port, so that the boiling film moves toward the discharge port. Grow to extrude.

このように形成した本発明による発熱体基板には、必
要に応じて前述のような、ポリイミドの電極保護層が0.
5〜５μｍ形成されている。こうしてできた本発明の発
熱体基板には第26図（ａ）に示した蓋基板を接合してヘ
ッドとして完成する。このヘッドを用いて入力する３つ
のパルス信号の電圧を18〜40Vまで変化させたところ気
泡の大きさ（発熱体パターン上の気泡の長さ）を15〜11
0μｍまで変化させることができ、それに応じて吐出イ
ンク量が変わり、紙面上の画素径を50μｍ〜120μｍま
でそれぞれの標準偏差が平均値の５％以内で変えること
ができた。なお、パルス幅６μsecの単一パルスで駆動
した場合には紙面上の画素径の標準偏差は平均値の20％
以内であった。The heating element substrate according to the present invention thus formed has a polyimide electrode protection layer as described above, if necessary.
The thickness is 5 to 5 μm. The lid substrate shown in FIG. 26 (a) is joined to the heating element substrate of the present invention thus completed to complete a head. When the voltage of the three pulse signals input using this head was changed from 18 to 40 V, the size of the bubble (the length of the bubble on the heating element pattern) was changed to 15 to 11.
The discharge ink amount was changed accordingly, and the pixel diameter on the paper surface could be changed from 50 μm to 120 μm with the standard deviation of each being within 5% of the average value. When driven by a single pulse having a pulse width of 6 μsec, the standard deviation of the pixel diameter on the paper is 20% of the average value.
Was within.

効果 以上の説明から明らかなように、請求項第１項（構成
（１）），第３項（構成（３））に記載の発明による
と、従来より知られているバブルジェットヘッドの発熱
体部分に薄膜形成技術、フォトリソ技術、フォトエッチ
ング技術等を用いて、平面的に放熱体を形成できるの
で、製造が容易で、しかも高精度にできる。また、請求
項第２項（構成（２）），第４項（構成（４））に記載
された発明によると、上述のようにして形成されたヘッ
ド用いて入力する一画素信号を複数のパルスで構成し、
該複数のパルス信号のパルス幅もしくはパルス数もしく
はパルス間隔もしくはパルス電圧の大きさを変えること
により、容易に吐出インク量を制御できるため、より安
定した階調記録が可能となり、また、記録ヘッドの耐久
寿命を向上し、省電力化できる、等の利点がある。Advantages As is apparent from the above description, according to the inventions described in claims 1 (configuration (1)) and 3 (configuration (3)), a heating element of a conventionally known bubble jet head is provided. Since the heat radiator can be formed in a planar manner by using a thin film forming technique, a photolithography technique, a photo etching technique, or the like in a portion, manufacturing is easy and high precision can be achieved. Further, according to the invention described in claims 2 (configuration (2)) and 4 (configuration (4)), one pixel signal input using the head formed as described above is output to a plurality of pixels. Composed of pulses,
By changing the pulse width or the number of pulses, the pulse interval, or the magnitude of the pulse voltage of the plurality of pulse signals, the amount of ejected ink can be easily controlled, so that more stable gradation recording can be performed. There are advantages such as improved durability life and power saving.

また、構成（５）及び構成（６）の共通の効果として
は、電極の一方に、放熱構造体の機能をもたせることに
より、発熱体部の層構成が単純化された。それによりイ
ンクへの熱伝達効率が良くなる点あるいは熱ストレスに
よる発熱体部の劣化〜断線が極めて少なくなり、発熱体
部の寿命が長くなる点、或いは、製造プロセス上の歩留
りが向上する点、又、単純化されることによる製造コス
ト低下という点からも著しい利点がある。さらに、請求
項第２項（構成（２））と第４項（構成（４））の効果
と同様に本発明の液体噴射記録装置を用い、入力する複
数のパルス信号のパルス幅もしくはパルス数もしくはパ
ルス間隔もしくはパルス電圧の大きさを変えることによ
り、容易に吐出インク量を制御できるため、より安定し
た階調記録が可能となり、また、記録ヘッドの耐久寿命
を向上させ、省電力化できる。特に、構成（５）に対応
した効果としては、第２の電極つまり放熱構造がインク
により近い部分に形成されているため、放熱構造体の効
果が大きく吐出量制御に特に有利となり、また構成
（６）に対応した効果としては発熱体がインクにより近
い部分に形成さているため、インクへの熱伝達効率が良
いなどの効果がある。In addition, as a common effect of the configuration (5) and the configuration (6), the layer configuration of the heating element portion is simplified by providing one of the electrodes with a function of a heat dissipation structure. As a result, heat transfer efficiency to the ink is improved, or deterioration of the heating element due to thermal stress to disconnection is extremely reduced, and the life of the heating element is lengthened, or the yield in the manufacturing process is improved, Further, there is a remarkable advantage in that the manufacturing cost is reduced due to simplification. Further, the pulse width or the number of pulses of a plurality of pulse signals to be input using the liquid jet recording apparatus of the present invention in the same manner as the effects of claims 2 (configuration (2)) and 4 (configuration (4)) Alternatively, by changing the pulse interval or the magnitude of the pulse voltage, the amount of the ejected ink can be easily controlled, so that more stable gradation recording can be performed, and the durable life of the recording head can be improved and power can be saved. In particular, as an effect corresponding to the configuration (5), since the second electrode, that is, the heat radiation structure is formed in a portion closer to the ink, the effect of the heat radiation structure is large, which is particularly advantageous for controlling the discharge amount. As the effect corresponding to 6), since the heating element is formed in a portion closer to the ink, there is an effect that heat transfer efficiency to the ink is good.

また、請求項第５項（構成（７））〜請求項第８項
（構成（10））に示すように、放熱構造体と吐出口の位
置関係を明確にしたため、気泡体積が可変できるだけで
なく、その成長方向も吐出口方向に向けて成長するので
インク吐出力が向上し効率が良く、省エネ面からも有効
である。Further, as described in claims 5 (configuration (7)) to claim 8 (configuration (10)), the positional relationship between the heat radiation structure and the discharge port is clarified, so that the bubble volume can be varied. In addition, since the growth direction also grows in the direction of the ejection port, the ink ejection force is improved, the efficiency is good, and it is effective from the viewpoint of energy saving.

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

第１図は、本発明によるバブルジェット液体噴射記録装
置の発熱部の構成を示す図、第２図は、通常の階調記録
を行わないバブルジェット液体噴射記録装置の発熱体部
構成図、第３図は、気泡発生の大きさを変える原理を説
明するための図、第４図は、単一パルスで駆動した場合
の温度変化を示した図、第５図は、複数のパルス信号の
駆動した場合の温度変化を示した図、第６図は、入力エ
ネルギーと気泡の大きさの関係を示す図、第７図は、気
泡の大きさと出力インク量の関係を示す図、第８図は、
一画素信号を構成する複数のパルス信号の好適な例の一
部を示した図、第９図及び第10図は、それぞれ本発明の
他の実施例を示す図、第11図及び第12図は、それぞれ放
熱体パターンの変形例を示す図、第13図は、本発明の他
の実施例を説明するための図、第14図乃至第16図は、更
に本発明の他の実施例を説明するための図、第17図及び
第18図は、本発明の発熱体基板の製造プロセスを示す
図、第19図及び第20図は、本発明の発熱体基板の製造プ
ロセスの他の実施例を示す図、第21図（ａ）〜（ｎ）
は、本発明による液体噴射記録装置の放熱構造体と吐出
口との位置関係を製造プロセスを順に示した図、第22図
は、放熱構造体とインク流路、吐出口との関係を示す
図、第23図（ａ）〜（ｃ）は、インク吐出量の変化する
様子を示す図、第24図は、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25図は、バブルジェットヘッ
ドの一例を示す斜視図、第26図は、その分解斜視図、第
27図は、蓋基板を裏面から見た図、第28図は、バブルジ
ェット記録ヘッドの詳細を説明するための図、第29図
は、発熱抵抗体を用いた気泡発生手段の構造を説明する
ための図、第30図乃至第37図は、それぞれ従来の発熱体
層の構成を示す図で、第30図乃至第32図は、保護層、蓄
熱層、或いは、発熱体層の厚を徐々に変えるようにした
例、第33図乃至第37図は、発熱体層のパターン巾を徐々
に変えるようにした例である。 10……基板、11……蓄熱層、12……発熱体層、13……制
御電極、14……アース電極、15……保護層、16……放熱
体、17……絶縁層、18……発生気泡。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat generating portion of a bubble jet liquid jet recording apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a heat generating element portion of a bubble jet liquid jet recording device which does not perform normal gradation recording. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of changing the size of bubble generation, FIG. 4 is a diagram showing a temperature change when driven by a single pulse, and FIG. 5 is a diagram for driving a plurality of pulse signals. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the input energy and the bubble size, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the bubble size and the output ink amount, and FIG. ,
FIGS. 9 and 10 show a part of a preferred example of a plurality of pulse signals constituting one pixel signal. FIGS. 9 and 10 show another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a view showing a modification of the heat radiator pattern, FIG. 13 is a view for explaining another embodiment of the present invention, and FIGS. 14 to 16 are views showing still another embodiment of the present invention. FIGS. 17 and 18 are views showing a manufacturing process of a heating element substrate of the present invention, and FIGS. 19 and 20 are other embodiments of the manufacturing process of a heating element substrate of the present invention. Figures showing examples, FIGS. 21 (a) to 21 (n)
Is a diagram showing the positional relationship between the heat radiating structure and the ejection port of the liquid jet recording apparatus according to the present invention in order of the manufacturing process, and FIG. FIGS. 23 (a) to 23 (c) show how the amount of ink ejected changes, and FIG. 24 explains the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied. FIG. 25 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, FIG. 26 is an exploded perspective view thereof, and FIG.
FIG. 27 is a view of the lid substrate viewed from the back, FIG. 28 is a view for explaining the details of the bubble jet recording head, and FIG. 29 is a view for explaining the structure of the bubble generating means using the heating resistor. FIGS. 30 to 37 are diagrams showing the configuration of a conventional heating element layer, respectively, and FIGS. 30 to 32 are diagrams showing gradually increasing the thickness of a protective layer, a heat storage layer or a heating element layer. FIGS. 33 to 37 are examples in which the pattern width of the heating element layer is gradually changed. 10 ... substrate, 11 ... heat storage layer, 12 ... heating element layer, 13 ... control electrode, 14 ... earth electrode, 15 ... protective layer, 16 ... heat radiator, 17 ... insulating layer, 18 ... … Generated bubbles.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/05 B41J 2/205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) B41J 2/05 B41J 2/205

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを具備する液体噴射記録装置
において、前記電気熱変換体層上において通電方向に熱
勾配を持つように放熱構造体を形成し、画像情報に応じ
て前記電気熱変換体に入力する一画素信号を複数のパル
ス信号で構成したことを特徴とする液体噴射記録装置。An ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet; an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change by heat in order to eject the liquid;
In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, the liquid jet recording apparatus may have a thermal gradient in a direction of current flow on the electrothermal transducer layer. A liquid jet recording apparatus, wherein a heat dissipation structure is formed, and one pixel signal input to the electrothermal transducer according to image information is constituted by a plurality of pulse signals. 【請求項２】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法
において、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数
のパルスで構成し、該複数のパルス信号のパルス幅もし
くはパルス間隔もしくはパルス数もしくはパルス電圧の
大きさを変え、前記電気熱変換体層上において通電方向
に熱勾配を生じせしめ、前記電気熱変換体層上で発生す
る気泡の大きさを変えて前記吐出口より吐出する液体の
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。2. An ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet, and an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to eject the liquid.
In a liquid ejecting recording method using a liquid ejecting recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulses. Changing the pulse width or pulse interval, the number of pulses, or the magnitude of the pulse voltage of the plurality of pulse signals to generate a thermal gradient in the direction of current flow on the electrothermal transducer layer, thereby generating a heat gradient on the electrothermal transducer layer. A liquid ejecting recording method, wherein the amount of liquid ejected from the ejection port is changed by changing the size of the bubble to be ejected. 【請求項３】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを具備する液体噴射記録装置
において、前記電気熱変換体層の下において、通電方向
に熱勾配を持つように放熱構造体を形成し、画像情報に
応じて前記電気熱変換体に入力する一画素信号を複数の
パルス信号で構成したことを特徴とする液体噴射記録装
置。3. An ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet, and an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to eject the liquid.
In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, the liquid jet recording apparatus has a heat gradient in a direction of electric current below the electrothermal transducer layer. A liquid jet recording apparatus, wherein a heat dissipation structure is formed as described above, and one pixel signal input to the electrothermal transducer in accordance with image information is constituted by a plurality of pulse signals. 【請求項４】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法
において、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数
のパルスで構成し、該複数のパルス信号のパルス幅もし
くはパルス間隔もしくはパルス数もしくはパルス電圧の
大きさを変え、前記電気熱変換体層の下において通電方
向に熱勾配を生じせしめ、前記電気熱変換体層上で発生
する気泡の大きさを変えて前記吐出口より吐出する液体
の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。4. An ejection port for ejecting a liquid to form flying droplets, and an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to eject the liquid.
In a liquid ejecting recording method using a liquid ejecting recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulses. Changing the pulse width or the pulse interval or the number of pulses or the magnitude of the pulse voltage of the plurality of pulse signals to cause a thermal gradient in the direction of current flow below the electrothermal transducer layer, and on the electrothermal transducer layer, A liquid jet recording method, wherein the amount of liquid ejected from the ejection port is changed by changing the size of the generated bubble. 【請求項５】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを具備する液体噴射記録装置
において、前記電気熱変換体層上において通電方向に熱
勾配を持つように放熱構造体を形成し、該放熱構造体は
前記吐出口側により大きな放熱作用をするように設けら
れ、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数のパル
ス信号で構成したことを特徴とする液体噴射記録装置。5. An ejection port for ejecting liquid to form flying droplets, and an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to eject the liquid.
In a liquid jet recording apparatus including a liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, the liquid jet recording apparatus may have a thermal gradient in a direction of current flow on the electrothermal transducer layer. A heat radiation structure is formed, and the heat radiation structure is provided so as to have a larger heat radiation effect on the discharge port side, and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals. Liquid jet recording device. 【請求項６】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを具備する液体噴射記録装置
において、前記電気熱変換体層の下において通電方向に
熱勾配を持つように放熱構造体を形成し、該放熱構造体
は前記吐出口側により大きな放熱作用をするように設け
られ、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数のパ
ルス信号で構成したことを特徴とする液体噴射記録装
置。6. An ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet, and an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change due to heat in order to eject the liquid.
In a liquid ejecting recording apparatus including a liquid ejecting recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, a thermal gradient is provided in a direction of electric current below the electrothermal transducer layer. A heat radiation structure is formed, the heat radiation structure is provided to have a larger heat radiation effect on the discharge port side, and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals. Liquid ejection recording device. 【請求項７】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを具備し、前記電気熱変換体
層上において通電方向に熱勾配を持つように放熱構造体
を形成し、該放熱構造体が前記１対の電極のうちの一方
を兼ね、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数の
パルス信号で構成した液体噴射記録装置において、前記
放熱構造体は前記吐出口側により大きな放熱作用をする
ように形成されていることを特徴とする液体噴射記録装
置。7. An ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet, and an electrothermal transducer layer for causing a state change of the liquid by heat in order to eject the liquid.
A liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, wherein a heat dissipation structure is formed on the electrothermal transducer layer so as to have a thermal gradient in a direction of current flow. In the liquid jet recording apparatus in which the heat radiation structure also serves as one of the pair of electrodes and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals, the heat radiation structure is A liquid jet recording apparatus, which is formed so as to have a larger heat radiation function at an outlet side. 【請求項８】液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを具備し、前記電気熱変換体
層の下において通電方向に熱勾配を持つように放熱構造
体を形成し、該放熱構造体が前記１対の電極のうちの一
方を兼ね、画像情報に応じて入力する一画素信号を複数
のパルス信号で構成した液体噴射記録装置において、前
記放熱構造体は前記吐出口側により大きな放熱作用をす
るように形成されていることを特徴とする液体噴射記録
装置。8. An ejection port for ejecting a liquid to form a flying droplet, an electrothermal transducer layer for causing the liquid to undergo a state change by heat in order to eject the liquid,
A liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal transducer layer, wherein the heat radiating structure has a heat gradient in a direction of electric current below the electrothermal transducer layer. In the liquid jet recording apparatus, the heat radiation structure also serves as one of the pair of electrodes, and one pixel signal input according to image information is constituted by a plurality of pulse signals. A liquid jet recording apparatus characterized in that it is formed so as to have a greater heat radiating effect on the ejection port side.