JP2000127407A - インクジェット記録ヘッド、および、それが用いられるインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの流路内に複数の電気熱変換素子を配す
る構成で流路を高密度配列する構成であっても、流路壁
係合用の凹部の深さを深く採れること。 【解決手段】 共通電極層１３４が、保護層１２６を介
して発熱抵抗層１２１の下方に積み重ねられて形成され
るとともに、共通電極層１３４における少なくとも一方
の端部が、発熱抵抗層１２１の電気熱変換素子１２２に
電気的に接続される個別電極層１２４の下方となる位置
まで延在しているもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録に用いられる
液体を導く液体流路に対応して配列される複数の電気熱
変換素子を有する発熱抵抗層を備える電気熱変換素子基
板を備えるインクジェット記録ヘッド、および、それが
用いられるインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置においては、一
般に、記録に用いられる液体としてのインクを吐出する
記録ヘッドを備えている。バブルジェット式の記録ヘッ
ドは、例えば、特開昭６２−２６１４５２号公報、およ
び、特開昭６２−２６１４５３号公報にも示されるよう
に、インク滴が吐出されるインク吐出口が所定の間隔で
複数形成されるインク吐出口形成面を有するインク吐出
部材と、インク吐出部材における各インク吐出口に連通
する各インク流路に対応して発熱抵抗層がそれぞれ配列
される電気熱変換素子基板と、電気熱変換素子基板の各
発熱抵抗層に駆動制御信号を供給するプリント配線基板
とを含んで構成されている。

【０００３】インク吐出部材は、インクタンクから供給
されるインクが所定量、貯留される共通液室を備えてい
る。共通液室は、相対向して平行に配される隔壁部材に
より形成される各インク流路の一端に連通されている。
これにより、共通液室からのインクは、各インク流路に
分配され、それがインク吐出口からインク滴となって吐
出されることとなる。

【０００４】電気熱変換素子基板においては、多値の記
録画像データに基づいて吐出される液滴の大きさを変化
させる多値記録方式の場合、複数の発熱抵抗層における
複数の電気熱変換素子がそれぞれ選択的に駆動されるも
のが提案されている。

【０００５】電気熱変換素子基板は、例えば、図８の
（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、インク吐出部材
のインク流路が形成される部分とプリント配線基板との
間に配され、発熱抵抗層の電気熱変換素子８ａｉ（ｉ＝
１〜ｎ、ｎは整数）および電気熱変換素子２０ａｉ（ｉ
＝１〜ｎ、ｎは整数）が各インク流路に対応してその一
方の表面に配列される基台部６と、一端が電気熱変換素
子８ａｉに電気的に接続される個別電極層１０と、個別
電極層１０と同一の平面上に並設され、一端が電気熱変
換素子２０ａｉに電気的に接続される個別電極層１８
と、一端側が電気熱変換素子８ａｉおよび電気熱変換素
子２０ａｉにそれぞれ電気的に接続され、個別電極層１
０および１８と同一平面上に形成される共通電極層１２
と、隣接するすべての電気熱変換素子８ａｉおよび電気
熱変換素子２０ａｉ、個別電極層１０、個別電極層１８
を覆う保護層１６と、保護層１６の全体の表面を被覆す
る耐キャビテーション層１４とを含んで構成されてい
る。

【０００６】なお、図８の（Ａ）および（Ｂ）において
は、インク吐出部材の二つのインク流路２ａｉ（ｉ＝１
〜ｎ、ｎは整数）に対応する部分を代表して示し、その
他の部分は省略される。

【０００７】電気熱変換素子８ａｉおよび電気熱変換素
子２０ａｉは、基台部６の同一平面上におけるインク流
路に沿った共通の直線上に配置されている。電気熱変換
素子８ａｉは、電気熱変換素子２０ａｉよりもインク吐
出部材のインク吐出口に近い位置に配されている。電気
熱変換素子８ａｉの容量（発熱量）は、電気熱変換素子
２０ａｉの容量（発熱量）に比して小とされる。

【０００８】電気熱変換素子８ａｉおよび電気熱変換素
子２０ａｉ上に形成される共通電極層１２の他端には、
所定の電力を供給する基準電源が接続されている。

【０００９】その表面が起伏をもって形成される耐キャ
ビテーション層１４は、インク吐出部材の各隔壁部材４
ａｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは整数）の間に対応して浅い溝を
有するとともに、各隔壁部材４ａｉに対応して細長い溝
１４ａを有している。

【００１０】隣接するインク流路２ａｉは、インク吐出
部材の隔壁部材４ａｉの一端と耐キャビテーション層１
４とが、所定の圧力で密着されることにより、互いに連
通することなく独立して形成されることとなる。

【００１１】その際、得られる記録画像の高解像度の要
求からインク吐出口およびインク流路２ａｉの数量は、
昨今、増大する傾向にあり、従って、隣接する各インク
流路相互間距離、および、隣接する電気熱変換素子８ａ
ｉおよび電気熱変換素子２０ａｉの相互間距離も縮小化
されることとなる。

【００１２】上記のように多値記録を行う場合には、駆
動する電気熱変換素子の面積を選択的に異ならせること
により発泡パワーをコントロールしている。したがっ
て、小液滴を形成する際の発泡パワーについては、従
来、一つの流路内に電気熱変換素子が一つしか配されな
い場合の発泡パワーに比べて、かなり小さいものとなっ
ている。このような状態で流路間にクロストークが生じ
るような間隙があると、クロストークによるエネルギー
損失により、吐出に十分な発泡パワーを確保しにくくな
るため、小液滴吐出モードでの所望の液体の吐出を行え
なくなることがある。

【００１３】ここで、クロストークの影響を少なくする
ために、小液滴の吐出を行うために用いられる電気熱変
換素子の面積を大きくすることも考えられるが、この場
合には、多値記録における複数の電気熱変換素子の各組
み合わせによって生じる吐出量の差を小さくすることに
なり好ましくはない。

【００１４】従って、多値記録を行うために流路内に複
数の電気熱変換素子を配するようなインクジェット記録
ヘッドは、クロストークを防止する目的で特開平７−８
９０７３号公報に記載されるような基板に流路壁が係合
する凹部を形成することが望ましい。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一つの
流路内に複数の電気熱変換素子を配する構成で流路を高
密度配列させようとする場合には、従来、行われていた
ような凹部の深さを十分に採ることが困難になってく
る。すなわち、凹部の深さを深くするために個別蓄熱層
の高さを高くした場合には、その上に配される配線の引
き回し（段差部分における配線材料の成膜）が困難にな
り、信頼性が低下してしまう。また、電気熱変換素子を
当該凹部を避けて設けることも考えられるが、配線電極
の幅を狭めることは配線抵抗の増大をもたらすため一定
の限界があるうえ、電気熱変換素子が流路内に複数設け
られていることから配線電極の数も増えているため平面
上（二次元）のレイアウトにより実現することは難し
い。

【００１６】以上の問題点を考慮し、本発明は、一つの
流路内に複数の電気熱変換素子を配する構成で流路を高
密度配列する構成であっても、流路壁係合用の凹部の深
さを深く採れるとともに、配線電極の信頼性に優れたイ
ンクジェット記録ヘッド、および、それが用いられるイ
ンクジェット記録装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、イン
クを吐出する複数の吐出口と、発熱抵抗層および発熱抵
抗層に電気的に接続する配線電極からなる複数の電気熱
変換素子が設けられた基板と、基板に接合し複数の電気
熱変換素子が発生する熱エネルギーをインクに作用させ
るための流路を形成する流路壁の複数を一体的に有する
壁部材とを具備するとともに、基板は電気熱変換素子間
に流路壁が係合する凹部を有し、流路壁を凹部に係合さ
せ基板と壁部材とを接合することで流路が形成されてい
るインクジェット記録ヘッドにおいて、複数の流路のそ
れぞれには電気熱変換素子が複数配されるとともに、基
板は、電気熱変換素子の下層に蓄熱層と、配線電極の一
部であって発熱抵抗層下層に設けられる下層配線電極層
とを有し、凹部は、蓄熱層および下層配線電極層に設け
られた流路壁よりも広い幅を有する切欠きにより形成さ
れていることを特徴とする。

【００１８】本発明に係るインクジェット記録装置は、
記録媒体の記録面に対して記録動作を行う上述のインク
ジェット記録ヘッドと、インクジェット記録ヘッドを記
録媒体の記録面に対して相対的に移動させる記録ヘッド
移動手段と、記録ヘッド移動手段に前記インクジェット
記録ヘッドを相対的に移動させる動作を行わせるととも
に、インクジェット記録ヘッドに記録動作を行わせる制
御部とを備えて構成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】図４は、本発明に係るインクジェ
ット記録装置の一例の要部を示す。

【００２０】図４に示される装置は、その両端部がケー
シング２６の側壁部に支持されキャリッジ部２８を案内
するガイドシャフト部材３０と、ガイドシャフト部材３
０に沿って略平行にその両端部がケーシング２６の側壁
部に支持されキャリッジ部２８を図４の矢印Ｃａまたは
Ｃｂの示す走査方向に沿って往復移動させるリードスク
リュー部材３２と、ガイドシャフト部材３０に摺動可能
に支持され、かつ、リードスクリュー部材３２にはめ合
わされインクカートリッジ３６が選択的に装着されるキ
ャリッジ部２８と、リードスクリュー部材３２に対して
略平行に配され記録媒体としての用紙２２をキャリッジ
部２８の走査方向に対して直交する副走査方向に搬送す
るプラテンローラユニット３８と、プラテンローラユニ
ット３８の一端に連結されプラテンローラユニット３８
を回転駆動させ用紙２２を搬送する用紙搬送用モータ３
５と、減速機構部ＲＧを介してリードスクリュー部材３
２を回転駆動するキャリッジ駆動用モータ６０とを主要
な構成要素として含んで構成されている。

【００２１】プラテンローラユニット３８は、用紙２２
を狭持し搬送する一対のローラからなり、その一方のロ
ーラが用紙搬送用モータ３５に連結されている。プラテ
ンローラユニット３８とキャリッジ部２８との間には、
用紙２２の記録面２２ａをプラテンローラユニット３８
側に押圧する押圧板４０が設けられている。これによ
り、用紙搬送用モータ３５が後述する制御ユニット１０
６からの駆動制御信号に基づいて駆動制御されるとき、
用紙２２が矢印Ｈの示す方向に送られることとなる。

【００２２】リードスクリュー部材３２は、キャリッジ
部２８の係合孔２８ａに設けられる係合ピンに係合され
る螺旋状の溝３２ａを有している。リードスクリュー部
材３２の一端には、減速機構部ＲＧにおけるギア４２が
設けられている。減速機構部ＲＧは、リードスクリュー
部材３２の一端に固定されるギア４２と、ギア４２に噛
み合わされギア４２のモジュールよりも大なるモジュー
ルを有するギア４４と、ギア４４に噛み合わされキャリ
ッジ駆動用モータ６０の出力軸に連結されるギア４６と
を含んで構成されている。これにより、キャリッジ駆動
用モータ６０が後述する制御ユニット１０６からの駆動
制御信号に基づき駆動制御されるとき、リードスクリュ
ー部材３２が減速機構部ＲＧを介して順方向もしくは逆
方向に回動され、キャリッジ部２８が走査方向に沿って
往復移動せしめられることとなる。

【００２３】キャリッジ駆動用モータ６０および減速機
構部ＲＧの周辺部には、キャリッジ部２８が所定のホー
ムポジション（待機位置）にあるとき、キャリッジ部２
８に装着されたインクカートリッジ３６の記録ヘッド７
５の複数のインク吐出口に対して対向配置され記録ヘッ
ド７５の吸引回復処理を行う回復処理装置４８が設けら
れている。また、回復処理装置４８とプラテンローラユ
ニット３８との間には、キャリッジ部２８に装着された
インクカートリッジ３６が移動されるとき、記録ヘッド
７５のインク吐出口形成面の汚れを拭うクリーニングブ
レード５０と、クリーニングブレード５０を支持すると
ともに記録ヘッド７５の移動のタイミングに応じてクリ
ーニングブレード５０を記録ヘッド７５のインク吐出口
形成面に向けて移動させる支持可動部材５２とが設けら
れている。支持可動部材５２は、キャリッジ駆動用モー
タ６０に連動される駆動部によって移動される。

【００２４】さらに、リードスクリュー部材３２とガイ
ドシャフト部材３０との間における所定のホームポジシ
ョンには、キャリッジ部２８の底部に設けられるレバー
部材２８ｄがホームポジションにあることを検出するホ
ームポジション検出部５４が配設されている。ホームポ
ジション検出部５４は、例えば、フォトカプラとされ、
検出出力信号を制御ユニット１０６に送出する。

【００２５】キャリッジ部２８は、キャリッジ駆動用モ
ータ６０が作動状態とされるとき、その嵌合孔２８ｂに
嵌合されるガイドシャフト部材３０と、その係合孔２８
ａに係合されるリードスクリュー部材３２とにより摺動
可能に支持されるもとで、所定の移動量分、往復移動せ
しめられることとなる。

【００２６】さらに、本発明に係るインクジェット記録
装置の一例においては、加えて、図５に示されるよう
に、記録ヘッド７５の動作制御を行う記録ヘッド動作制
御部１１４を含んで構成される制御ブロックを備えてい
る。

【００２７】制御ブロックは、インクジェット記録装置
とは別に設置されるホストコンピュータ１００からの画
像データＤＧおよび制御データＤＣが供給される通信部
１０２と、通信部１０２から転送された画像データＤＧ
を伝送路１０４を介して選択的に格納するとともに、格
納された画像データＤＧを選択的に送出する画像データ
メモリ部１１０と、画像データメモリ部１１０から読み
出された画像データＤＭＧに対してデータ変換処理を行
い記録動作制御データ群ＤＤを得る画像処理部１１２
と、伝送路１０４を通じて画像データメモリ部１１０、
画像処理部１１２、モータ駆動制御部１０８、記録ヘッ
ド動作制御部１１４の動作制御を行う制御ユニット１０
６とを主な要素として構成されている。

【００２８】通信部１０２は、例えば、インターフェー
ス回路（ＩＥＥＥ１２８４）を含んで構成され、ホスト
コンピュータ１００からの一走査分もしくは所定の数走
査分ごとの画像データＤＧおよび制御データＤＣが供給
されるとき、受信状態とされ、また、通信部１０２は、
制御ユニット１０６からの画像データメモリ部１１０の
記憶容量をあらわすデータが供給されるとき、そのデー
タをホストコンピュータ１００に送出する送信状態とさ
れる。

【００２９】制御ユニット１０６は、伝送路１０４を通
じて得られる制御データＤＣに基づいてモータ駆動制御
部１０８に、キャリッジ駆動用モータ６０および用紙搬
送用モータ３５に所定の動作を行わせるための制御デー
タ群ＤＭを供給するものとされる。また、制御ユニット
１０６は、キャリッジ部２８に設けられるエンコーダ部
からの検出出力信号Ｓｅに基づいてキャリッジ部２８の
移動に同期した記録ヘッド７５の吐出タイミングデータ
ＤＴを形成し、それを送出する。

【００３０】モータ駆動制御部１０８は、キャリッジ部
２８を所定距離、往復動させるべく、制御データ群ＤＭ
に基づいて駆動制御信号を形成し、それをキャリッジ駆
動用モータ６０に供給するとともに、記録ヘッド７５の
記録動作に応じて用紙Ｐａを断続的に所定距離搬送させ
るべく、制御データ群ＤＭに基づいて駆動制御信号を形
成し、それを用紙搬送用モータ３５に供給する。

【００３１】画像データメモリ部１１０は、例えば、１
画素あたり所定のビット数構成とされ、供給される画像
データＤＧが順次、指定されたメモリアドレスごとに書
き込まれ、また、画像データメモリ部１１０は、指定さ
れたメモリアドレスに格納された一走査分ごとの画像デ
ータＤＭＧを画像処理部１１２に供給する。

【００３２】画像処理部１１２は、例えば、画像データ
メモリ部１１０からの画像データＤＭＧに対して二値化
処理を行う多値／二値変換部と、多値／二値変換部から
の二値化処理されたデータを記録ヘッド７５に分配する
信号分配処理部と、信号分配処理部からの分配された二
値化データの配列を記録ヘッド７５の吐出口の配列に合
致させるためのラスターＢＪ変換を行うとともにレジ調
整を行い、記録動作制御データ群ＤＤを記録ヘッド動作
制御部１１４に送出するレジ調整部とを含んで構成され
ている。

【００３３】記録ヘッド動作制御部１１４は、記録ヘッ
ド７５およびキャリッジ部２８が移動する場合、記録ヘ
ッド７５に記録動作を行わせるべく、記録動作制御デー
タ群ＤＤに基づき、制御ユニット１０６からの吐出タイ
ミングデータＤＴに同期させた駆動制御パルス信号群Ｐ
Ｂを形成し、それらを記録ヘッド７５に対してそれぞれ
供給する。

【００３４】これにより、記録ヘッド７５は、用紙２２
の記録面に対して記録動作を行うこととなる。

【００３５】インクカートリッジ３６の記録ヘッド７５
は、例えば、図３に示されるように、本発明に係る電気
熱変換素子基板の一例である電気熱変換素子基板７６
と、インク吐出部材７８と、インク吐出部材７８を電気
熱変換素子基板７６に向けて押圧する押さえばね８０
と、インク吐出部材７８にインクを供給分配するインク
供給分配部材８２と、プリント配線基板７４とを主な要
素として構成されている。

【００３６】プリント配線基板７４は、電気熱変換素子
基板７６が固定される電極面部７４ａと、電極面部７４
ａに電気的に接続され駆動制御信号群を送出する回路部
７４ｄと、回路部７４ｄが電気的に接続され回路部７４
ｄに駆動制御信号群を送出するコンタクトパッド７４ｂ
とを有している。

【００３７】プリント配線基板７４は、後述するインク
タンク６８の一端面に設けられる一対の固定軸６８ａが
図示が省略される接続部材を介してその透孔の挿入され
ることにより、インクタンク６８の一端面上に固定され
ている。また、プリント配線基板７４は、その接続部材
がインクタンク６８の一端面に設けられる一対の位置決
め部材６８ｄに係合されることにより、所定位置にイン
クタンク６８の一端面に位置決めされることとなる。コ
ンタクトパッド７４ｂは、図示が省略されるフレキシブ
ルケーブルの一端に接続されている。そのフレキシブル
ケーブルは、制御ユニット１０６からの制御信号群をコ
ンタクトパッド７４ｂに供給するものとれる。

【００３８】インク供給分配部材８２は、プリント配線
基板７４の透孔、接続部材の透孔を通じてインクタンク
６８の供給路６８ｂに接続される供給路８２ｂと、供給
路８２ｂに内部を通じて連通するとともにインク吐出部
材７８の接続部７８ａに接続される供給路８２ａとを有
している。また、インク供給分配部材８２は、押さえば
ね８０および電気熱変換素子基板７６と協働してインク
吐出部材７８のインク吐出口形成面の周縁部を狭持する
係合部８２ｄを、プリント配線基板７４の電極面７４ａ
に対応する部位に有している。

【００３９】インク吐出部材７８は、インク供給分配部
材８２の供給路８２ａに接続される接続部７８ａに連通
する共通液室を有している。その共通液室は、所定量の
インクが貯留する容積を有し、複数のインク流路の一端
にそれぞれ連通している。各インク流路７８ｂｉ（ｉ＝
１〜ｎ、ｎは整数）は、図１の（Ｂ）に示されるよう
に、インク吐出部材７８において電気熱変換素子基板７
６に対向する部分に相対向して設けられる２つの隔壁部
材７８ａｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは整数）と電気熱変換素子
基板７６とにより互いに平行に所定の間隔で形成されて
いる。

【００４０】各インク流路７８ｂｉの他端には、インク
吐出口が形成されている。インク吐出口は、インク吐出
部材７８のインク吐出口形成面７８ｐに、所定の間隔を
もって一直線上に配列形成されている。

【００４１】電気熱変換素子基板７６は、図１の（Ａ）
および（Ｂ）に示されるように、基台部８４と、基台部
８４のインク流路７８ｂｉ側の一方の端面に各インク流
路７８ｂｉにそれぞれ対応して配される蓄熱層としての
絶縁層１１８と、絶縁層１１８上に載置される共通電極
層１３４と、保護層１２６を介して共通電極層１３４上
に配される発熱抵抗層１２１の電気熱変換素子１２２お
よび１３２と、電気熱変換素子１２２および１３２にそ
れぞれ一端が接続される個別電極層１２４および１３６
と、電気熱変換素子１２２および１３２と、共通電極層
１３４、個別電極層１２４および１３６とを保護層１２
８を介して覆う耐キャビテーション層１３０とを含んで
構成されている。

【００４２】なお、図１の（Ａ）および（Ｂ）において
は、複数のインク流路７８ｂｉの一部に対応する部分を
代表して示し、他の部分は省略される。

【００４３】基台部８４は、例えば、所定の板厚の単結
晶シリコン材料で成形されている。

【００４４】各絶縁層１１８は、例えば、酸化シリコン
で各インク流路７８ｂｉに対応した位置に形成されてい
る。各絶縁層１１８は、膜厚が熱酸化法、スパッタ法、
ＣＶＤ法などにより、約１．８（μｍ）となるように形
成されている。また、隣接する絶縁層１１８の相互間隔
は、隔壁部材７８ａｉの厚さよりも若干大の距離に設定
されている。

【００４５】例えば、アルミニウムで約５１００（オン
グストロング）程度の膜厚に形成されている共通電極層
１３４は、インク流路７８ｂｉに対応する部分の略中央
部に形成されている。共通電極層１３４におけるインク
吐出口側の端部は、図２に示されるように、個別電極層
１２４の下方となる位置まで延在している。共通電極層
１３４におけるインク吐出口から離隔する方向側の端部
は、後述する共通電極層接続部１２０に電気的に接続さ
れている。

【００４６】共通電極層１３４における個別電極層１２
４と個別電極層１３６との間の部分には、その略中央に
孔１３４ａを有する分岐接続部１３４Ａが形成されてい
る。これにより、共通電極層１３４を通じて供給される
電力は、分岐接続部１３４Ａを通じてそれぞれ後述する
電気熱変換素子１２２および１３２に供給されることと
なる。

【００４７】共通電極層１３４のインク流路７８ｂｉの
幅方向の両端は、それぞれ、隔壁部材７８ａｉに対して
所定の間隔をもって対向している。共通電極層１３４
は、スパッタリング法により所定の膜圧、例えば、５１
００（オングストロング）に形成された後、混合ガス
（ＢＣＩ３、ＣＩ２、Ｎ２）によるドライエッチングに
より形成される。混合ガスの各ガスの混合比率は、例え
ば、それぞれ、４６、３６、１８（％）とされる。

【００４８】共通電極層１３４は、絶縁膜としての保護
層１２６により覆われている。また、隣接する共通電極
層１３４および絶縁層１１８相互間も保護層１２６によ
り覆われている。

【００４９】保護層１２６は、例えば、酸化シリコンで
約１．２（μｍ）の厚さに形成されている。分岐接続部
１３４Ａの孔１３４ａは、例えば、フッ化アンモニウム
が用いられてエッチングされることにより、形成され
る。発熱抵抗層１２１は、例えば、タンタルおよびシリ
コン合金のターゲット材が用いられ反応性スパッタリン
グ法により薄膜状に形成されている。発熱抵抗層１２１
の電気熱変換素子１２２および１３２は、それぞれ、基
台部８４上における共通の直線上に、共通電極層１３４
の分岐接続部１３４Ａを挟んで所定の間隔をもって配置
されている。電気熱変換素子１２２および１３２は、図
１の（Ｂ）に示されるように、それぞれ、隣接するふた
つの絶縁層１１８の相互間に対応する部分まで延在する
延在部１２２ａおよび１３２ａを有している。

【００５０】その際、電気熱変換素子１２２は、インク
流路７８ｂｉにおいて電気熱変換素子１３２よりもイン
ク吐出口側に配置されている。また、電気熱変換素子１
２２の発熱量は、電気熱変換素子１３２の発熱量に比し
て小とされる。

【００５１】電気熱変換素子１２２の一方側に接続され
る個別電極層１２４および電気熱変換素子１３２の一方
側に接続される個別電極層１３６は、それぞれ、共通電
極層１３４の分岐接続部１３４Ａとともに、発熱抵抗層
１２１の上面における同一の平面上に例えば、アルミニ
ウムで薄膜状に形成されている。

【００５２】個別電極層１２４は、電気熱変換素子１２
２の一端に接続される接続部１２４Ａと、その接続部１
２４Ａから隣接する隔壁部材７８ａｉおよび他の個別電
極層１２４近傍まで広がる延在部１２４Ｄと、その延在
部１２４Ｄに相対向して接続部１２４Ａに連なるととも
に屈曲して電気熱変換素子１２２の延在部１２２ａの上
面にインク流路７８ｂｉに沿って延びる連結部１２４Ｂ
とを有している。

【００５３】個別電極層１２４の連結部１２４Ｂの厚さ
方向の位置は、その接続部１２４Ａおよび延在部１２４
Ｄのその位置よりも低い位置とされている。また、個別
電極層１２４の連結部１２４Ｂと互いに隣接する他の個
別電極層１２４の延在部１２４Ｄとの間には、所定の高
さを有する段差が形成されている。また、連結部１２４
Ｂの他端は、所定の端子部に接続されている。個別電極
層１３６は、電気熱変換素子１３２に接続される接続部
を有している。接続部は、電気熱変換素子１３２のイン
ク吐出口配列方向の幅と同一の幅を有している。

【００５４】個別電極層１３６の接続部に隣接して形成
される共通電極層接続部１２０は、図１の（Ａ）に示さ
れるように、孔１２０ａを有している。共通電極層接続
部１２０は、所定の電力を供給する電力供給源層に接続
されている。これにより、所定の電力が電力供給源層を
通じて共通電極層接続部１２０に供給されることとな
る。共通電極層接続部１２０におけるインク流路７８ｂ
ｉの幅方向の寸法は、個別電極層１３６の接続部および
電気熱変換素子１３２の幅に比して小とされる。

【００５５】各インク流路７８ｂｉにおける共通電極層
１３４、個別電極層１２４および個別電極層１３６、電
気熱変換素子１２２および１３２は、共通の保護層１２
８により覆われている。

【００５６】保護層１２８は、例えば、窒化シリコンま
たは酸化シリコンで厚さ約１．０（μｍ）程度にプラズ
マＣＶＤ法により形成されている。

【００５７】保護層１２８の大部分を覆う耐キャビテー
ション層１３０は、例えば、タンタルで約２３００（オ
ングストロング）程度に、スパッタリング法により、形
成されている。また、耐キャビテーション層１３０は、
各インク流路７８ｂｉに対応する共通電極層１２０と個
別電極層１２４および個別電極層１３６との間の部分に
対応する位置に比較的浅い凹部を有している。さらに、
隣接する各インク流路７８ｂｉ間においては、隔壁部材
７８ａｉの共通電極層１２０、個別電極層１２４および
個別電極層１３６に対する相対位置を規制する凹部１３
０ａが、隔壁部材７８ａｉに対応して形成されている。
凹部１３０ａは、例えば、約１．０（μｍ）程度の深
さ、および、隔壁部材７８ａｉの厚さに相当する幅を有
している。

【００５８】従って、インク吐出部材７８の各隔壁部材
７８ａｉの下端面が、電気熱変換素子基板７６の凹部１
３０ａの底部に確実に密着嵌合された状態でインク吐出
部材７８と電気熱変換素子基板７６とが組み付けられる
ので各インク流路７８ｂｉ相互間のインク漏れが確実に
回避されることとなる。

【００５９】上述したように、共通電極層１３４、およ
び、個別電極層１２４、１３６が多層化されて配置され
ているので各インク流路７８ｂｉに対応する各電極層の
占有面積が小となり、従って、隣接する各インク流路７
８ｂｉ相互間の距離を短縮し、インク吐出口の高密度化
を図ることも可能となる。

【００６０】さらに、図７の（Ａ）および（Ｂ）に示さ
れるように、共通電極層９０のインク吐出口側の一方の
端部が発熱抵抗層９２上の分岐接続部９０Ａ近傍の下方
の位置までしか形成されていない場合がある。なお、図
７の（Ａ）および（Ｂ）においては、図１の（Ａ）およ
び（Ｂ）において同一とされる構成要素については同一
の符号を付して示し、その重複説明を省略する。

【００６１】このような場合、分岐接続部９０Ａ近傍か
らインク吐出口側に向かって形成される保護層１２８お
よび発熱抵抗層９２と分岐接続部９０Ａ近傍から共通電
極層接続部１２０側に向かって形成される保護層１２８
および発熱抵抗層９２との間に、分岐接続部９０Ａ近傍
で段差が生じる虞がある。このような段差が形成される
場合、熱ストレスおよび応力集中がその部位に作用する
場合がある。

【００６２】しかし、本願発明に係る電気熱変換素子基
板の一例では、共通電極層１３４におけるインク吐出口
側の端部が、個別電極層１２４の下方となる位置まで延
在しているのでそのような不具合が生じる事態が回避さ
れるとともに、電気熱変換素子１２２と電気熱変換素子
１３２との相互間距離が短縮化されることとなる。

【００６３】上述した電気熱変換素子基板７６を製造す
るにあたっては、図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示されるよう
に、先ず、シリコン材料で作られた基台部８４上に上述
した絶縁層１１８が形成された後、共通電極層９４がそ
の絶縁層１１８上にスパッタリング法によりアルミニウ
ム材料で形成される。

【００６４】なお、図６の（Ａ）〜（Ｄ）は、上述の基
台部８４および発熱抵抗層１２１における１つのインク
流路７８ｂｉに対応する一部分について模式的に示す。

【００６５】次に、上述のドライエッチングにより共通
電極層９４上に共通電極層がさらに形成された後、その
上面にプラズマＣＶＤ法により、絶縁層９５が形成され
る。その際、図６の（Ｂ）に示されるように、エッチン
グにより、上述の分岐接続部１３４Ａの孔１３４ａおよ
び共通電極層接続部１２０の孔１２０ａに対応した位置
にそれぞれ孔９５ａおよび９５ｂが形成される。

【００６６】続いて、図６の（Ｂ）に示されるように、
タンタルおよび窒化シリコンからなる発熱抵抗層９６が
上述の反応性スパッタリング法により絶縁層９５上に形
成される。

【００６７】続いて、アルミニウムからなる電極層９７
が、図６の（Ｃ）に示されるように、スパッタリング法
によりその発熱抵抗層９６上に５５００（オングストロ
ング）の厚さで形成される。

【００６８】続いて、発熱抵抗層９６およびその電極層
９７において不要となる部分９７Ａおよび９７Ｂが、図
６の（Ｃ）に示されるように、フォトリソ法によるパタ
ーニング処理で画定された後、その不要な部分９７Ａお
よび９７Ｂが、図６の（Ｄ）に示されるように、所定の
エッチング処理により除去される。

【００６９】続いて、その残された電極層９８における
発熱抵抗層９６における各電気熱変換素子に対向する部
分が所定のパターニングに基づくエッチング処理により
除去されることにより、図１の（Ａ）に示される分岐接
続部１３４Ａ、個別電極層１２４、および、１３６が形
成されることとなる。

【００７０】そして、上述の保護層１２８および耐キャ
ビテーション層１３０が電極層９８上にそれぞれプラズ
マＣＶＤ法およびスパッタリング法により形成されるこ
とにより、上述の電気熱変換素子基板７６が得られる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るインクジェット記録ヘッド、および、それが用い
られるインクジェット記録装置によれば、複数の流路の
それぞれには電気熱変換素子が複数配されるとともに、
基板は、電気熱変換素子の下層に蓄熱層と、配線電極の
一部であって発熱抵抗層下層に設けられる下層配線電極
層とを有し、凹部は、蓄熱層および下層配線電極層に設
けられた流路壁よりも広い幅を有する切欠きにより形成
されているので一つの流路内に複数の電気熱変換素子を
配する構成で流路を高密度配列する構成であっても、流
路壁係合用の凹部の深さを深く採れるとともに、配線電
極の信頼性に優れているという利点を有する。

【００７２】また、流路内の複数の電気熱変換素子は、
流路に沿って配列されているとともに、下層配線電極層
は、流路内に配される複数の電気熱変換素子のうち最も
吐出口側に位置する電気熱変換素子の下方まで延在して
いるので複数の電気熱変換素子相互間からインク吐出口
側に向かって形成される発熱抵抗層とその複数の電気熱
変換素子相互間からその反対方向に向かって形成される
発熱抵抗層との間に、段差が生じることが回避されるの
で複数の電気熱変換素子相互間の距離を縮小することが
できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一例の要部を示す平面図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿って示す部分断面図であ
る。

【図２】図１の（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線に沿って示
す部分断面図である。

【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一例
を示す分解斜視図である。

【図４】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一例
が用いられる記録装置の概略構成を示す斜視図である。

【図５】図４に示される例に備えられ制御ブロックの構
成を示すブロック図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、それぞ
れ、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一例の製
造方法の説明に供される図である。

【図７】（Ａ）は、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一例に関連する技術説明に供される平面図であ
り、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿って示され
る部分断面図である。

【図８】（Ａ）は、従来の電気熱変換素子基板の要部を
示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ線
に沿って示す部分断面図である。

【符号の説明】

７５ 記録ヘッド ７６ 電気熱変換素子基板 ７８ インク吐出部材 ７８ｂｉ インク流路 ８４ 基台部 １０６ 制御ユニット １１４ 記録ヘッド動作制御部 １２０ 共通電極層接続部 １２１ 発熱抵抗層 １２２，１３２ 電気熱変換素子 １２４，１３６ 個別電極層 １２６ 保護層 １３０ａ 凹部 １３４ 共通電極層 １３４Ａ 分岐接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 無我 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA23 ED01 FA03 2C057 AF37 AF39 AF40 AF93 AG46 AG92 AG93 AP02 AP52 AP53 AQ02 AR18 BA03 BA13 CA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する複数の吐出口と、発熱
   抵抗層および該発熱抵抗層に電気的に接続する配線電極
   からなる複数の電気熱変換素子が設けられた基板と、該
   基板に接合し前記複数の電気熱変換素子が発生する熱エ
   ネルギーを該インクに作用させるための流路を形成する
   流路壁の複数を一体的に有する壁部材とを具備するとと
   もに、前記基板は前記電気熱変換素子間に前記流路壁が
   係合する凹部を有し、前記流路壁を前記凹部に係合させ
   前記基板と前記壁部材とを接合することで前記流路が形
   成されているインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記複数の流路のそれぞれには前記電気熱変換素子が複
   数配されるとともに、前記基板は、前記電気熱変換素子
   の下層に蓄熱層と、前記配線電極の一部であって前記発
   熱抵抗層下層に設けられる下層配線電極層とを有し、前
   記凹部は、該蓄熱層および下層配線電極層に設けられた
   前記流路壁よりも広い幅を有する切欠きにより形成され
   ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記流路内の複数の電気熱変換素子は、
   前記流路に沿って配列されているとともに、前記下層配
   線電極層は、流路内に配される複数の電気熱変換素子の
   うち最も吐出口側に位置する電気熱変換素子の下方まで
   延在していることを特徴とする請求項１に記載のインク
   ジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記下層配線電極層は、該下層配線電極
   層と前記発熱抵抗層の間に設けられる層間絶縁層の前記
   複数の電気熱変換素子間に設けられたスルーホールを介
   してそれぞれの前記電気熱変換素子に電気的に接続する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録
   ヘッド。
4. 【請求項４】 前記配線電極のうち、前記流路内に配さ
   れる複数の前記電気変換素子のうち最も吐出口側に位置
   する電気熱変換素子の選択電極のみが前記流路壁下部に
   設けられることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 記録媒体の記録面に対して記録動作を行
   う請求項１に記載されるインクジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドを前記記録媒体の記録面
   に対して相対的に移動させる記録ヘッド移動手段と、 前記記録ヘッド移動手段に前記インクジェット記録ヘッ
   ドを相対的に移動させる動作を行わせるとともに、該イ
   ンクジェット記録ヘッドに記録動作を行わせる制御部
   と、 を具備して構成されるインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 記録媒体の記録面に対して記録動作を行
   う請求項２に記載されるインクジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドを前記記録媒体の記録面
   に対して相対的に移動させる記録ヘッド移動手段と、 前記記録ヘッド移動手段に前記インクジェット記録ヘッ
   ドを相対的に移動させる動作を行わせるとともに、該イ
   ンクジェット記録ヘッドに記録動作を行わせる制御部
   と、を具備して構成されるインクジェット記録装置。
7. 【請求項７】 記録媒体の記録面に対して記録動作を行
   う請求項３に記載されるインクジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドを前記記録媒体の記録面
   に対して相対的に移動させる記録ヘッド移動手段と、 前記記録ヘッド移動手段に前記インクジェット記録ヘッ
   ドを相対的に移動させる動作を行わせるとともに、該イ
   ンクジェット記録ヘッドに記録動作を行わせる制御部
   と、を具備して構成されるインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 記録媒体の記録面に対して記録動作を行
   う請求項４に記載されるインクジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドを前記記録媒体の記録面
   に対して相対的に移動させる記録ヘッド移動手段と、 前記記録ヘッド移動手段に前記インクジェット記録ヘッ
   ドを相対的に移動させる動作を行わせるとともに、該イ
   ンクジェット記録ヘッドに記録動作を行わせる制御部
   と、を具備して構成されるインクジェット記録装置。