JP3480768B2 - インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法Info
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- JP3480768B2 JP3480768B2 JP23541495A JP23541495A JP3480768B2 JP 3480768 B2 JP3480768 B2 JP 3480768B2 JP 23541495 A JP23541495 A JP 23541495A JP 23541495 A JP23541495 A JP 23541495A JP 3480768 B2 JP3480768 B2 JP 3480768B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/06—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
- B41J2002/061—Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶剤中に色剤を分
散させたインク中の色剤成分を凝集させ、記録媒体上に
飛翔させて記録を行うためのおよびインクジェット記録
装置及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
散させたインク中の色剤成分を凝集させ、記録媒体上に
飛翔させて記録を行うためのおよびインクジェット記録
装置及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータ技術の発達、情報化
社会の進展とともに、情報出力機器の一つとして、主に
液体のインクを小滴、液柱、または霧状にして空気中を
飛翔させ、記録紙等の記録媒体に文字、グラフ、画像な
どを記録するインクジェットプリンタの開発が盛んに行
われている。インクジェットプリンタの特徴としては、
インクを飛翔させて記録するので基本的に非接触・ノン
インパクト記録であって騒音が少なく、またインクを用
いる直接記録であるため、電子写真プリンタのように現
像、定着などの複雑な処理をせず、普通紙への記録が可
能であり、さらにカラーインクのインク滴の重ね合せが
可能であることから比較的容易に高品質のカラー記録が
できる等が挙げられる。
社会の進展とともに、情報出力機器の一つとして、主に
液体のインクを小滴、液柱、または霧状にして空気中を
飛翔させ、記録紙等の記録媒体に文字、グラフ、画像な
どを記録するインクジェットプリンタの開発が盛んに行
われている。インクジェットプリンタの特徴としては、
インクを飛翔させて記録するので基本的に非接触・ノン
インパクト記録であって騒音が少なく、またインクを用
いる直接記録であるため、電子写真プリンタのように現
像、定着などの複雑な処理をせず、普通紙への記録が可
能であり、さらにカラーインクのインク滴の重ね合せが
可能であることから比較的容易に高品質のカラー記録が
できる等が挙げられる。
【０００３】インクジェットプリンタの方式としては様
々な方式があるが、発熱抵抗素子により瞬間的に気泡を
発生させ、この気泡の圧力でインクを飛ばすバブルジェ
ット方式（原 利民他、画像電子学会誌、vol.11，2(19
82))や、圧電素子すなわち電歪素子を用いて電気信号を
機械振動に変換して圧力パルスを発生させ、この圧力パ
ルスでインクを飛ばす方式（E.Stemme et.al.,IEEE Tra
ns.ED20-1,p14(1973))などが代表的なものである。
々な方式があるが、発熱抵抗素子により瞬間的に気泡を
発生させ、この気泡の圧力でインクを飛ばすバブルジェ
ット方式（原 利民他、画像電子学会誌、vol.11，2(19
82))や、圧電素子すなわち電歪素子を用いて電気信号を
機械振動に変換して圧力パルスを発生させ、この圧力パ
ルスでインクを飛ばす方式（E.Stemme et.al.,IEEE Tra
ns.ED20-1,p14(1973))などが代表的なものである。
【０００４】これらのインクジェットプリンタでは、何
れもインクノズルを用いているが、解像度を高めるため
にノズル数を多数にするなどによりインクノズルの大き
さが小さくなると、溶媒の蒸発などによりインクノズル
の目詰まりが発生しやすくなり、信頼性低下の大きな原
因となる。例えば、バブルジェット方式では瞬間的に発
生する高温度の蒸気による気泡を圧力源として用いてい
るが、ノズルとインクとの高温による熱的あるいは化学
的な反応などによる固形物のノズル壁への付着が問題に
なる。また、圧電素子や電歪素子を用いる方式では、イ
ンク経路などの複雑な機構により目詰まりが発生し易く
なる。
れもインクノズルを用いているが、解像度を高めるため
にノズル数を多数にするなどによりインクノズルの大き
さが小さくなると、溶媒の蒸発などによりインクノズル
の目詰まりが発生しやすくなり、信頼性低下の大きな原
因となる。例えば、バブルジェット方式では瞬間的に発
生する高温度の蒸気による気泡を圧力源として用いてい
るが、ノズルとインクとの高温による熱的あるいは化学
的な反応などによる固形物のノズル壁への付着が問題に
なる。また、圧電素子や電歪素子を用いる方式では、イ
ンク経路などの複雑な機構により目詰まりが発生し易く
なる。
【０００５】近年、さらに高解像度のプリンタのニーズ
が高まっているが、従来のバブルジェット方式では直径
２０μｍ以下の粒径のインク滴を形成し難く、記録媒体
上では直径５０μｍ程度の最小ドット径しか得られない
という欠点があった。また、電歪素子による圧力方式
は、構造が複雑となりすぎ、加工技術上の問題で作製が
困難であった。
が高まっているが、従来のバブルジェット方式では直径
２０μｍ以下の粒径のインク滴を形成し難く、記録媒体
上では直径５０μｍ程度の最小ドット径しか得られない
という欠点があった。また、電歪素子による圧力方式
は、構造が複雑となりすぎ、加工技術上の問題で作製が
困難であった。
【０００６】これらの問題を解決する方式として、図４
に示すように薄膜状の電極と記録紙背面にある対向電極
間に高電圧を印加し、静電引力により細いスリットから
インク柱（滴）を引き出す方式や、図５に示すように帯
電した色材成分を含むインクを用いて色材の濃度を高め
て飛翔させる方式（WO93/11866：PCT/AU92/00665）など
がある。前者はドット毎のノズルを必要としないスリッ
ト状ノズルのため、後者はノズルレス方式のため目詰ま
りの問題を低減することができると共に、微小粒径のイ
ンク滴を安定に生成して飛翔させることが可能なため、
高解像度化が可能になる。
に示すように薄膜状の電極と記録紙背面にある対向電極
間に高電圧を印加し、静電引力により細いスリットから
インク柱（滴）を引き出す方式や、図５に示すように帯
電した色材成分を含むインクを用いて色材の濃度を高め
て飛翔させる方式（WO93/11866：PCT/AU92/00665）など
がある。前者はドット毎のノズルを必要としないスリッ
ト状ノズルのため、後者はノズルレス方式のため目詰ま
りの問題を低減することができると共に、微小粒径のイ
ンク滴を安定に生成して飛翔させることが可能なため、
高解像度化が可能になる。
【０００７】しかし、これらの静電方式のインクジェッ
トプリンタのヘッドは、図４および図５に示すようにヘ
ッド基板４１，５１の端面に電極アレイ４２，５２の先
端が突出するか、あるいはほぼ接して設けられているた
め、プリンタアッセンブリにおいて電極アレイに記録紙
などが接触して破損し易いという欠点があった。またヘ
ッド製造方法の観点からは、半導体作製プロセスで見ら
れるような高精度の作製技術、例えばステッパ露光技術
などを用いることができないため、加工精度、均一性お
よび歩留まりなどに問題があった。特に、ヘッドの先端
曲率半径を適度に小さく、均一に作製することができな
いため、ヘッド先端に高電圧を印加する必要があり、低
電圧駆動化の妨げになると同時に、形状不均一性にも起
因する異常放電の問題を抱えていた。
トプリンタのヘッドは、図４および図５に示すようにヘ
ッド基板４１，５１の端面に電極アレイ４２，５２の先
端が突出するか、あるいはほぼ接して設けられているた
め、プリンタアッセンブリにおいて電極アレイに記録紙
などが接触して破損し易いという欠点があった。またヘ
ッド製造方法の観点からは、半導体作製プロセスで見ら
れるような高精度の作製技術、例えばステッパ露光技術
などを用いることができないため、加工精度、均一性お
よび歩留まりなどに問題があった。特に、ヘッドの先端
曲率半径を適度に小さく、均一に作製することができな
いため、ヘッド先端に高電圧を印加する必要があり、低
電圧駆動化の妨げになると同時に、形状不均一性にも起
因する異常放電の問題を抱えていた。
【０００８】また、多数のヘッドを持つラインヘッドな
どのマルチヘッドを構成しようとした場合、図４および
図５に示すように電極アレイ部分がヘッド基板表面上に
形成されているため、隣接する電極間で電界が互いに影
響を及ぼし、個々の電極からのインク滴の凝集、飛翔が
不安定になったり、甚だしい場合には隣接する電極で反
発されたインク滴が電極間において飛翔するという重大
な問題があった。
どのマルチヘッドを構成しようとした場合、図４および
図５に示すように電極アレイ部分がヘッド基板表面上に
形成されているため、隣接する電極間で電界が互いに影
響を及ぼし、個々の電極からのインク滴の凝集、飛翔が
不安定になったり、甚だしい場合には隣接する電極で反
発されたインク滴が電極間において飛翔するという重大
な問題があった。
【０００９】さらに、インクがヘッド先端で濃縮し凝集
して飛翔するためには、ヘッド先端にインク層が毛管現
象などにより安定して形成していることが必要である
が、上述したヘッド基板端面に形成したヘッドの先端で
は、重力の影響がヘッド先端で等価でないなどの理由で
インク層を安定して形成することが困難であった。
して飛翔するためには、ヘッド先端にインク層が毛管現
象などにより安定して形成していることが必要である
が、上述したヘッド基板端面に形成したヘッドの先端で
は、重力の影響がヘッド先端で等価でないなどの理由で
インク層を安定して形成することが困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の静電力で液状インクの中の色材成分を飛翔させるイン
クジェットプリンタヘッドは、ヘッド基板の端面に電極
アレイが位置しているため、プリンタアッセンブリにお
いて電極アレイに記録紙などが接触して破損し易く、ま
たヘッド製造上、半導体作製プロセスで見られるような
高精度の作製技術を用いることができないため、加工精
度、均一性および歩留まりなどに問題があった。特に、
ヘッドの先端曲率半径を適度に小さく、均一に作製する
ことができないため、ヘッド先端に高電圧を印加する必
要があり、低電圧駆動化の妨げになると同時に、形状不
均一性にも起因する異常放電の問題があり、またマルチ
ヘッドを構成しようとした場合、電極アレイ部分がヘッ
ド基板表面上に形成されているため、隣接する電極間で
電界が互いに影響を及ぼし、個々の電極からのインク滴
の飛翔、インクの濃縮や凝集が不安定になったり、甚だ
しい場合には隣接する電極で反発されたインク滴が電極
間において飛翔するという重大な問題があり、さらにイ
ンクがヘッド先端で濃縮し凝集して飛翔するためには、
ヘッド先端にインク層が毛管現象などにより安定して形
成していることが必要であるが、ヘッド基板端面に形成
すると、重力の影響がヘッド先端で等価でないなどの理
由でインク層を安定して形成することが困難であるとい
う問題があった。
の静電力で液状インクの中の色材成分を飛翔させるイン
クジェットプリンタヘッドは、ヘッド基板の端面に電極
アレイが位置しているため、プリンタアッセンブリにお
いて電極アレイに記録紙などが接触して破損し易く、ま
たヘッド製造上、半導体作製プロセスで見られるような
高精度の作製技術を用いることができないため、加工精
度、均一性および歩留まりなどに問題があった。特に、
ヘッドの先端曲率半径を適度に小さく、均一に作製する
ことができないため、ヘッド先端に高電圧を印加する必
要があり、低電圧駆動化の妨げになると同時に、形状不
均一性にも起因する異常放電の問題があり、またマルチ
ヘッドを構成しようとした場合、電極アレイ部分がヘッ
ド基板表面上に形成されているため、隣接する電極間で
電界が互いに影響を及ぼし、個々の電極からのインク滴
の飛翔、インクの濃縮や凝集が不安定になったり、甚だ
しい場合には隣接する電極で反発されたインク滴が電極
間において飛翔するという重大な問題があり、さらにイ
ンクがヘッド先端で濃縮し凝集して飛翔するためには、
ヘッド先端にインク層が毛管現象などにより安定して形
成していることが必要であるが、ヘッド基板端面に形成
すると、重力の影響がヘッド先端で等価でないなどの理
由でインク層を安定して形成することが困難であるとい
う問題があった。
【００１１】本発明は上記の問題点を解消すべくなされ
たもので、静電力を用いてインク中の色剤成分を凝集さ
せ記録媒体に飛翔させてインクジェット記録を行う際に
ヘッドの損傷を防止すると共に、均一性が良好でばらつ
きが少なく同一形状のヘッドを多数設けることが可能で
あり、隣接する電極間の電界の相互干渉によるインク濃
縮・凝集・飛翔への悪影響もなく、またヘッド先端に安
定なインク層を形成して高品質の記録を可能とし、しか
も高集積化が容易で、且つ生産性に富んだインクジェッ
ト記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法および
インクジェット記録装置を提供することを目的とする。
たもので、静電力を用いてインク中の色剤成分を凝集さ
せ記録媒体に飛翔させてインクジェット記録を行う際に
ヘッドの損傷を防止すると共に、均一性が良好でばらつ
きが少なく同一形状のヘッドを多数設けることが可能で
あり、隣接する電極間の電界の相互干渉によるインク濃
縮・凝集・飛翔への悪影響もなく、またヘッド先端に安
定なインク層を形成して高品質の記録を可能とし、しか
も高集積化が容易で、且つ生産性に富んだインクジェッ
ト記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法および
インクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶媒中に所定
極性に帯電した色剤を分散させたインク中の色剤成分を
凝集させて記録媒体上に飛翔させることにより記録を行
うインクジェット記録装置において、前記記録媒体に対
向して設けられるヘッド基板と、前記ヘッド基板上に該
ヘッド基板の表面より凹没して形成された少なくとも一
つのインク溜りと、前記ヘッド基板上の前記インク溜ま
りに前記インクを供給するインク供給手段と、前記イン
ク溜り内の底面上に該インク溜まり内のインク液面から
先端が突出するように設けられた少なくとも一つの凸状
電極と、前記インク供給手段により前記インク溜まりに
供給されるインク中の少なくとも色剤成分を前記凸状電
極の先端部から前記記録媒体に向けて飛翔させるための
前記色剤の帯電極性と同一極性の画像信号に応じた電圧
を前記凸状電極に印加する電圧印加手段とを有すること
を特徴とする。
極性に帯電した色剤を分散させたインク中の色剤成分を
凝集させて記録媒体上に飛翔させることにより記録を行
うインクジェット記録装置において、前記記録媒体に対
向して設けられるヘッド基板と、前記ヘッド基板上に該
ヘッド基板の表面より凹没して形成された少なくとも一
つのインク溜りと、前記ヘッド基板上の前記インク溜ま
りに前記インクを供給するインク供給手段と、前記イン
ク溜り内の底面上に該インク溜まり内のインク液面から
先端が突出するように設けられた少なくとも一つの凸状
電極と、前記インク供給手段により前記インク溜まりに
供給されるインク中の少なくとも色剤成分を前記凸状電
極の先端部から前記記録媒体に向けて飛翔させるための
前記色剤の帯電極性と同一極性の画像信号に応じた電圧
を前記凸状電極に印加する電圧印加手段とを有すること
を特徴とする。
【００１３】また、本発明は溶媒中に所定極性に帯電し
た色剤を分散させたインク中の色剤成分を凝集させて記
録媒体上に飛翔させることにより記録を行うインクジェ
ット記録装置において、前記記録媒体に対向して設けら
れるヘッド基板と、前記ヘッド基板上に該ヘッド基板の
表面より凹没して形成された複数のインク溜りと、前記
ヘッド基板上の前記インク溜まりに前記インクを供給す
るインク供給手段と、前記インク溜り内の底面上に該イ
ンク溜まり内のインク液面から先端が突出するようにそ
れぞれ設けられた複数の凸状電極と、前記インク供給手
段により前記インク溜まりに供給されるインク中の少な
くとも色剤成分を前記凸状電極の先端部から前記記録媒
体に向けて飛翔させるための前記色剤の帯電極性と同一
極性の画像信号に応じた電圧を前記凸状電極に印加する
電圧印加手段とを有することを特徴とする。
た色剤を分散させたインク中の色剤成分を凝集させて記
録媒体上に飛翔させることにより記録を行うインクジェ
ット記録装置において、前記記録媒体に対向して設けら
れるヘッド基板と、前記ヘッド基板上に該ヘッド基板の
表面より凹没して形成された複数のインク溜りと、前記
ヘッド基板上の前記インク溜まりに前記インクを供給す
るインク供給手段と、前記インク溜り内の底面上に該イ
ンク溜まり内のインク液面から先端が突出するようにそ
れぞれ設けられた複数の凸状電極と、前記インク供給手
段により前記インク溜まりに供給されるインク中の少な
くとも色剤成分を前記凸状電極の先端部から前記記録媒
体に向けて飛翔させるための前記色剤の帯電極性と同一
極性の画像信号に応じた電圧を前記凸状電極に印加する
電圧印加手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
【００１５】本発明に係るインクジェットヘッドの製造
方法は、基板の第１主面上に第１の凹部を設ける工程
と、第１の凹部を含む前記第１主面上に該第１の凹部内
では凹部内面に沿って窪んだ形状となるようにエッチン
グ停止層を形成する工程と、基板を第２主面側からエッ
チングしてエッチング停止層を第２の凹部内で凸状に露
出させる工程と、第１主面側の前記エッチング停止層上
に第１の凹部内を埋めるように電極層を形成する工程
と、少なくとも第２の凹部内面上のエッチング停止層を
除去して電極層を第２の凹部内に露出させることにより
凸状電極を形成する工程とを有することを特徴とする。
方法は、基板の第１主面上に第１の凹部を設ける工程
と、第１の凹部を含む前記第１主面上に該第１の凹部内
では凹部内面に沿って窪んだ形状となるようにエッチン
グ停止層を形成する工程と、基板を第２主面側からエッ
チングしてエッチング停止層を第２の凹部内で凸状に露
出させる工程と、第１主面側の前記エッチング停止層上
に第１の凹部内を埋めるように電極層を形成する工程
と、少なくとも第２の凹部内面上のエッチング停止層を
除去して電極層を第２の凹部内に露出させることにより
凸状電極を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】本発明に係るインクジェットヘッドの他の
製造方法は、基板の第１主面上に第１の凹部を設ける工
程と、第１の凹部を含む第１主面上に該第１の凹部内で
は凹部内面に沿って窪んだ形状となるようにエッチング
停止層を形成する工程と、基板を第２主面側からエッチ
ングしてエッチング停止層を第２の凹部内で凸状に露出
させる工程と、第１主面側の前記エッチング停止層上に
第１の凹部内を埋めるように電極層を形成する工程と、
この電極層の第１主面側に芯材層を形成する工程と、少
なくとも第２の凹部内面上のエッチング停止層を除去し
て電極層を第２の凹部内に露出させることにより凸状電
極を形成する工程とを有することを特徴とする。
製造方法は、基板の第１主面上に第１の凹部を設ける工
程と、第１の凹部を含む第１主面上に該第１の凹部内で
は凹部内面に沿って窪んだ形状となるようにエッチング
停止層を形成する工程と、基板を第２主面側からエッチ
ングしてエッチング停止層を第２の凹部内で凸状に露出
させる工程と、第１主面側の前記エッチング停止層上に
第１の凹部内を埋めるように電極層を形成する工程と、
この電極層の第１主面側に芯材層を形成する工程と、少
なくとも第２の凹部内面上のエッチング停止層を除去し
て電極層を第２の凹部内に露出させることにより凸状電
極を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】ここで、エッチング停止層としては、例え
ば基板にシリコン単結晶基板を用いた場合、その凹部内
を含む表面を熱酸化で形成してもよく、あるいは他の方
法により形成してもよい。特に、熱酸化法を用いた場合
は、一般的な半導体製造工程等とのプロセス整合性や工
程の簡易化を図ることもできるので好ましい。
ば基板にシリコン単結晶基板を用いた場合、その凹部内
を含む表面を熱酸化で形成してもよく、あるいは他の方
法により形成してもよい。特に、熱酸化法を用いた場合
は、一般的な半導体製造工程等とのプロセス整合性や工
程の簡易化を図ることもできるので好ましい。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】このように本発明においては、ヘッド基板
上にヘッド基板の表面より凹没した形状のインク溜りを
形成し、このインク溜り内の底面上に凸状電極を設けて
インクジェットヘッドを構成し、ヘッド基板上の少なく
とも凸状電極の付近に溶媒中に色剤を分散させたインク
を供給して、インク中の少なくとも色剤成分をヘッド基
板上、つまり基板の主面から記録媒体に向けて飛翔させ
ることで記録を行うため、ヘッド基板端面に形成された
ヘッドを持つ従来のインクジェットヘッドのようなヘッ
ドアッセンブリにおけるヘッド先端の損傷が防止され
る。
上にヘッド基板の表面より凹没した形状のインク溜りを
形成し、このインク溜り内の底面上に凸状電極を設けて
インクジェットヘッドを構成し、ヘッド基板上の少なく
とも凸状電極の付近に溶媒中に色剤を分散させたインク
を供給して、インク中の少なくとも色剤成分をヘッド基
板上、つまり基板の主面から記録媒体に向けて飛翔させ
ることで記録を行うため、ヘッド基板端面に形成された
ヘッドを持つ従来のインクジェットヘッドのようなヘッ
ドアッセンブリにおけるヘッド先端の損傷が防止され
る。
【００２２】また、ヘッド基板の主面にヘッド先端であ
る凸状電極が設けられているため、ヘッド基板の端面上
にヘッド先端が形成されていたために従来では用いるこ
とができなかった高精度の半導体加工プロセスを利用し
た製造方法により、均一性が良好でばらつきが少なく同
一形状の凸状電極を多数形成したマルチヘッドの実現が
容易となる。特に、本発明によるインクジェットヘッド
の製造方法によると、ヘッド先端曲率半径を適度に小さ
く、均一に作製できるため、ヘッド先端に高電圧を印加
する必要がなく、低電圧駆動化が可能となると同時に、
形状不均一性に起因する異常放電を防止することが可能
となる。
る凸状電極が設けられているため、ヘッド基板の端面上
にヘッド先端が形成されていたために従来では用いるこ
とができなかった高精度の半導体加工プロセスを利用し
た製造方法により、均一性が良好でばらつきが少なく同
一形状の凸状電極を多数形成したマルチヘッドの実現が
容易となる。特に、本発明によるインクジェットヘッド
の製造方法によると、ヘッド先端曲率半径を適度に小さ
く、均一に作製できるため、ヘッド先端に高電圧を印加
する必要がなく、低電圧駆動化が可能となると同時に、
形状不均一性に起因する異常放電を防止することが可能
となる。
【００２３】また、凸状電極がヘッド基板の表面から凹
没したインク溜り内に設けられていることにより、マル
チヘッドを構成する場合、隣接電極間での電界干渉がな
くなるため、個々の凸状電極からのインク滴の飛翔およ
び凝集を安定化させることができ、電極間で反発された
インク滴が電極間において飛翔するという重大な問題を
避けることも可能となる。
没したインク溜り内に設けられていることにより、マル
チヘッドを構成する場合、隣接電極間での電界干渉がな
くなるため、個々の凸状電極からのインク滴の飛翔およ
び凝集を安定化させることができ、電極間で反発された
インク滴が電極間において飛翔するという重大な問題を
避けることも可能となる。
【００２４】また、インク中の色剤成分が凝集して飛翔
するためには、ヘッド先端にインク層が毛管現象などに
より安定して形成していることが必要であるが、本発明
ではヘッド先端である凸状電極をインク溜り内のインク
液面近傍に設けることができるため、この凸状電極の先
端にインク層を安定して形成することが可能となり、高
性能・高分解能のインクジェット記録装置を実現するこ
とができる。
するためには、ヘッド先端にインク層が毛管現象などに
より安定して形成していることが必要であるが、本発明
ではヘッド先端である凸状電極をインク溜り内のインク
液面近傍に設けることができるため、この凸状電極の先
端にインク層を安定して形成することが可能となり、高
性能・高分解能のインクジェット記録装置を実現するこ
とができる。
【００２５】さらに、本発明によるインクジェットヘッ
ド製造方法においては、フォトリソグラフィ、異方性エ
ッチングなどを用いて形成した凹部およびインク溜り開
口部の正確な形状に沿って形成されたエッチング停止層
を原型として用いて、これに電極層を充填することによ
りヘッドが作製されるので、凸状電極の形状を高精度に
均一に、かつ微細に形成することができる。また、エッ
チング停止層を熱酸化法で形成した絶縁層とすれば、凹
部内に形成された熱酸化絶縁層の凹部内部への成長作用
により、凹部先端が鋭くなるため、ヘッド先端部を先鋭
に、しかも均一な形状にすることができる。従って、こ
のようにして作製されるインクジェットヘッドによる
と、インク射出性能、信頼性が大幅に向上する。
ド製造方法においては、フォトリソグラフィ、異方性エ
ッチングなどを用いて形成した凹部およびインク溜り開
口部の正確な形状に沿って形成されたエッチング停止層
を原型として用いて、これに電極層を充填することによ
りヘッドが作製されるので、凸状電極の形状を高精度に
均一に、かつ微細に形成することができる。また、エッ
チング停止層を熱酸化法で形成した絶縁層とすれば、凹
部内に形成された熱酸化絶縁層の凹部内部への成長作用
により、凹部先端が鋭くなるため、ヘッド先端部を先鋭
に、しかも均一な形状にすることができる。従って、こ
のようにして作製されるインクジェットヘッドによる
と、インク射出性能、信頼性が大幅に向上する。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
るインクジェット記録装置の概略構成図である。同図に
おいて、支持基板１０１は例えばガラス基板などの絶縁
性の基板であり、この支持基板１０１上に凸状電極１０
２とその引き出し電極１０３およびヘッド基板１０４が
形成されている。ヘッド基板１０４上には、その表面よ
り凹没した矩形状のインク溜り１０５が形成されてい
る。ここで、凸状電極１０２はインク溜り１０５の底面
上に設けられており、また引き出し電極１０３の凸状電
極１０２に接続された側と反対側の端部は外部に露出し
ている。
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
るインクジェット記録装置の概略構成図である。同図に
おいて、支持基板１０１は例えばガラス基板などの絶縁
性の基板であり、この支持基板１０１上に凸状電極１０
２とその引き出し電極１０３およびヘッド基板１０４が
形成されている。ヘッド基板１０４上には、その表面よ
り凹没した矩形状のインク溜り１０５が形成されてい
る。ここで、凸状電極１０２はインク溜り１０５の底面
上に設けられており、また引き出し電極１０３の凸状電
極１０２に接続された側と反対側の端部は外部に露出し
ている。
【００２７】図２は、ラインヘッドなどのマルチヘッド
を構成した場合の図１の一部を拡大して示す図であり、
ヘッド基板１０４上に主走査方向Ｘに沿って複数のイン
ク溜り１０５が配列されており、これらの各インク溜ま
り１０５内にそれぞれ凸状電極１０２が設けられてい
る。また、同図にも示されるように、本実施形態では凸
状電極１０２の形状はピラミッド状であり、その先端は
尖鋭となっている。凸状電極１０２の先端部の位置はイ
ンク溜り１０５の開口端縁の位置と同一面上であっても
よいし、これより突出あるいは凹没していてもよい。さ
らに、後述するようにインク溜り１０５にはインクが入
り込むわけであるが、凸状電極１０２の先端はインク溜
り１０５内のインク液面から突出していてもよいし、イ
ンク液面より潜っていてもよい。
を構成した場合の図１の一部を拡大して示す図であり、
ヘッド基板１０４上に主走査方向Ｘに沿って複数のイン
ク溜り１０５が配列されており、これらの各インク溜ま
り１０５内にそれぞれ凸状電極１０２が設けられてい
る。また、同図にも示されるように、本実施形態では凸
状電極１０２の形状はピラミッド状であり、その先端は
尖鋭となっている。凸状電極１０２の先端部の位置はイ
ンク溜り１０５の開口端縁の位置と同一面上であっても
よいし、これより突出あるいは凹没していてもよい。さ
らに、後述するようにインク溜り１０５にはインクが入
り込むわけであるが、凸状電極１０２の先端はインク溜
り１０５内のインク液面から突出していてもよいし、イ
ンク液面より潜っていてもよい。
【００２８】本実施形態で用いるインク１０７は、例え
ば１０8 ｃｍ以上の絶縁性の溶媒中にコロイド状に例え
ばプラス帯電性の色剤を帯電制御材やバインダ等ととも
に分散させたものであり、色剤はプラス極性に帯電され
ているものとする。このインク１０７は、インクタンク
およびポンプを含むインク還流機構１０８により、イン
ク流路１０９を介してインク供給口１１０からヘッド基
板１０４上に供給される。
ば１０8 ｃｍ以上の絶縁性の溶媒中にコロイド状に例え
ばプラス帯電性の色剤を帯電制御材やバインダ等ととも
に分散させたものであり、色剤はプラス極性に帯電され
ているものとする。このインク１０７は、インクタンク
およびポンプを含むインク還流機構１０８により、イン
ク流路１０９を介してインク供給口１１０からヘッド基
板１０４上に供給される。
【００２９】ヘッド基板１０４上に供給されたインク１
０７は、ヘッド基板１０４の表面を副走査方向Ｙ（記録
媒体の相対移動方向）に沿って流れ、その一部はインク
溜り１０５の位置に到達してインク溜り１０５内に上部
から入り込む。このインク溜り１０５内に入ったインク
１０７は、毛管現象などにより凸状電極１０２の壁面に
沿って上昇し、インク滴の飛翔ポイントである凸状電極
１０２の先端に到達する。ヘッド基板１０４上に供給さ
れたインク１０７のうち、インク溜り１０５に入り込ま
なかったインクや、インク溜り１０５から溢れ出たイン
クは、インク排出口１１１からインク流路１０９を介し
て還流機構１０８により回収される。
０７は、ヘッド基板１０４の表面を副走査方向Ｙ（記録
媒体の相対移動方向）に沿って流れ、その一部はインク
溜り１０５の位置に到達してインク溜り１０５内に上部
から入り込む。このインク溜り１０５内に入ったインク
１０７は、毛管現象などにより凸状電極１０２の壁面に
沿って上昇し、インク滴の飛翔ポイントである凸状電極
１０２の先端に到達する。ヘッド基板１０４上に供給さ
れたインク１０７のうち、インク溜り１０５に入り込ま
なかったインクや、インク溜り１０５から溢れ出たイン
クは、インク排出口１１１からインク流路１０９を介し
て還流機構１０８により回収される。
【００３０】上述した支持基板１０１、凸状電極１０
２、引き出し電極１０３、インク溜り１０５を有するヘ
ッド基板１０４、インク還流機構１０８、およびインク
吐出口１１０とインク排出口１１１を有するインク流路
１０９によって、インクジェットヘッドが構成される。
２、引き出し電極１０３、インク溜り１０５を有するヘ
ッド基板１０４、インク還流機構１０８、およびインク
吐出口１１０とインク排出口１１１を有するインク流路
１０９によって、インクジェットヘッドが構成される。
【００３１】引き出し電極１０３には、駆動回路１１２
および直流バイアス電源１１３が直列に接続されてい
る。駆動回路１１２は、記録すべき画像信号に応じてオ
ン・オフする例えば２００Ｖのプラス極性の信号パルス
電圧を発生し、これが直流バイアス電源１１３から供給
される例えばＤＣ１ｋＶのバイアス電圧に重畳され、引
き出し電極１０３を介して凸状電極１０２に印加され
る。
および直流バイアス電源１１３が直列に接続されてい
る。駆動回路１１２は、記録すべき画像信号に応じてオ
ン・オフする例えば２００Ｖのプラス極性の信号パルス
電圧を発生し、これが直流バイアス電源１１３から供給
される例えばＤＣ１ｋＶのバイアス電圧に重畳され、引
き出し電極１０３を介して凸状電極１０２に印加され
る。
【００３２】すなわち、凸状電極１０２にはインク１０
７中の色剤の帯電極性と同一極性の電圧が印加される。
従って、凸状電極１０２の先端に達したインク１０７中
の凝集した色剤成分が静電反発力によってヘッド基板１
０４の表面に対しほぼ垂直方向にインク滴１１４として
射出される。この射出されたインク滴１１４は、ヘッド
基板１０４に対向して配置された記録媒体である記録紙
１１５に向けて、記録紙１１５の背面に設けられた接地
電位の対向電極１１６に引っ張られて飛翔することによ
って記録紙１１５上に到達する。これにより、記録紙１
１５上に画像が記録される。
７中の色剤の帯電極性と同一極性の電圧が印加される。
従って、凸状電極１０２の先端に達したインク１０７中
の凝集した色剤成分が静電反発力によってヘッド基板１
０４の表面に対しほぼ垂直方向にインク滴１１４として
射出される。この射出されたインク滴１１４は、ヘッド
基板１０４に対向して配置された記録媒体である記録紙
１１５に向けて、記録紙１１５の背面に設けられた接地
電位の対向電極１１６に引っ張られて飛翔することによ
って記録紙１１５上に到達する。これにより、記録紙１
１５上に画像が記録される。
【００３３】このように本実施形態のインクジェット記
録装置では、インクジェットヘッドにおいて記録紙１１
５に対向するヘッド先端をなす凸状電極１０２をヘッド
基板１０４の端面でなく主面上に設けることができるた
め、プリンタアッセンブリなどにおける記録紙１１５と
の接触などによる凸状電極１０２の破損のおそれは非常
に少ない。
録装置では、インクジェットヘッドにおいて記録紙１１
５に対向するヘッド先端をなす凸状電極１０２をヘッド
基板１０４の端面でなく主面上に設けることができるた
め、プリンタアッセンブリなどにおける記録紙１１５と
の接触などによる凸状電極１０２の破損のおそれは非常
に少ない。
【００３４】また、凸状電極１０２がインク溜り１０５
の内部に設けられているため、凸状電極１０２の先端に
毛管現象等により容易に安定して凝集された色剤成分を
含むインク層が形成される。さらに、本実施形態のよう
に複数の凸状電極１０２を持つラインヘッドのようなマ
ルチヘッドを構成した場合、隣接する凸状電極１０２間
の電界干渉はインク溜り１０５の壁によって防止される
ため、個々の凸状電極１０２からのインク滴の凝集、飛
翔が安定化することにより、電極間で反発されたインク
滴が電極間において飛翔するという問題がなく、高性能
・高品質のインクジェット記録装置を実現することがで
きる。
の内部に設けられているため、凸状電極１０２の先端に
毛管現象等により容易に安定して凝集された色剤成分を
含むインク層が形成される。さらに、本実施形態のよう
に複数の凸状電極１０２を持つラインヘッドのようなマ
ルチヘッドを構成した場合、隣接する凸状電極１０２間
の電界干渉はインク溜り１０５の壁によって防止される
ため、個々の凸状電極１０２からのインク滴の凝集、飛
翔が安定化することにより、電極間で反発されたインク
滴が電極間において飛翔するという問題がなく、高性能
・高品質のインクジェット記録装置を実現することがで
きる。
【００３５】なお、凸状電極１０２の表面の一部または
全部を絶縁層で覆ってもよく、要はインク１０７が凝集
され飛翔するに十分な電界をインク１０７に与えること
が可能であればよい。また、インク１０７中の色剤はマ
イナス極性に帯電されていてもよく、その場合には引き
出し電極１０３を介して凸状電極１０２に印加する電圧
の極性をマイナスにすればよい。
全部を絶縁層で覆ってもよく、要はインク１０７が凝集
され飛翔するに十分な電界をインク１０７に与えること
が可能であればよい。また、インク１０７中の色剤はマ
イナス極性に帯電されていてもよく、その場合には引き
出し電極１０３を介して凸状電極１０２に印加する電圧
の極性をマイナスにすればよい。
【００３６】次に、本実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの製造方法について説明する。図３は、インクジェ
ットヘッドの製造工程を示す断面図であり、特に１個の
凸状電極１０２およびインク溜り１０５の形成プロセス
を示している。また、マルチヘッドの場合、図３は図２
の主走査方向Ｘと直交する断面、すなわち副走査方向Ｙ
の断面を示している。
ッドの製造方法について説明する。図３は、インクジェ
ットヘッドの製造工程を示す断面図であり、特に１個の
凸状電極１０２およびインク溜り１０５の形成プロセス
を示している。また、マルチヘッドの場合、図３は図２
の主走査方向Ｘと直交する断面、すなわち副走査方向Ｙ
の断面を示している。
【００３７】まず、ヘッド基板１０４となるＳｉ単結晶
基板２０１の第１主面側に凸状電極１０２の形状に対応
した、例えば逆ピラミッド状の凹部を形成する。このよ
うな凹部を形成する方法としては、例えばＳｉ単結晶基
板の異方性エッチングを利用することができる。すなわ
ち、まず図３（ａ）に示すように、ｐ型で（１００）結
晶面方位のＳｉ単結晶基板２０１上に、厚さ０．１μｍ
のＳｉＯ2 熱酸化層２０２をドライ酸化法により形成
し、その上にレジスト２０３をスピンコート法により塗
布する。次に、図３（ｂ）に示すように、例えばステッ
パを用いて１０μｍ角程度の正方形状の開口部２０４が
得られるようにレジスト２０３を露光、現像等によりパ
ターニングした後、ＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液によりＳｉ
Ｏ2 熱酸化層２０２のエッチングを行う。そして、残っ
たレジスト２０２を除去した後、例えば３０ｗｔ％のＫ
ＯＨ水溶液を用いて異方性エッチングを行い、図３
（ｃ）に示すように、深さ７．１μｍの逆ピラミッド状
の第１の凹部２０５をＳｉ単結晶基板２０１上に形成す
る。
基板２０１の第１主面側に凸状電極１０２の形状に対応
した、例えば逆ピラミッド状の凹部を形成する。このよ
うな凹部を形成する方法としては、例えばＳｉ単結晶基
板の異方性エッチングを利用することができる。すなわ
ち、まず図３（ａ）に示すように、ｐ型で（１００）結
晶面方位のＳｉ単結晶基板２０１上に、厚さ０．１μｍ
のＳｉＯ2 熱酸化層２０２をドライ酸化法により形成
し、その上にレジスト２０３をスピンコート法により塗
布する。次に、図３（ｂ）に示すように、例えばステッ
パを用いて１０μｍ角程度の正方形状の開口部２０４が
得られるようにレジスト２０３を露光、現像等によりパ
ターニングした後、ＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液によりＳｉ
Ｏ2 熱酸化層２０２のエッチングを行う。そして、残っ
たレジスト２０２を除去した後、例えば３０ｗｔ％のＫ
ＯＨ水溶液を用いて異方性エッチングを行い、図３
（ｃ）に示すように、深さ７．１μｍの逆ピラミッド状
の第１の凹部２０５をＳｉ単結晶基板２０１上に形成す
る。
【００３８】次に、ＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液を用いて、
ＳｉＯ2 酸化層２０２を一旦除去した後、図３（ｄ）に
示すように、第１の凹部２０５内を含むＳｉ単結晶基板
２０１上に、凹部２０５内ではその内面に沿って窪んだ
形状となるように、ＳｉＯ2熱酸化絶縁層をエッチング
停止層２０６として形成する。本実施形態では、ＳｉＯ
2 熱酸化絶縁層からなるエッチング停止層２０６を厚さ
が０．３μｍ程度となるようにＷｅｔ酸化法により形成
した。この場合、エッチング層２０６は第１の凹部２０
５の内面上で図３（ｄ）に示すように凹部２０５の深さ
方向の中央部が膨らんだ構造となることにより、後述の
ようにして形成されるヘッド先端である凸状電極１０２
の先端部を先鋭にすることができる。これにより凸状電
極１０２の先端への電界集中効果を高め、高解像度化と
同時に低電圧駆動化を促進することが可能となる。
ＳｉＯ2 酸化層２０２を一旦除去した後、図３（ｄ）に
示すように、第１の凹部２０５内を含むＳｉ単結晶基板
２０１上に、凹部２０５内ではその内面に沿って窪んだ
形状となるように、ＳｉＯ2熱酸化絶縁層をエッチング
停止層２０６として形成する。本実施形態では、ＳｉＯ
2 熱酸化絶縁層からなるエッチング停止層２０６を厚さ
が０．３μｍ程度となるようにＷｅｔ酸化法により形成
した。この場合、エッチング層２０６は第１の凹部２０
５の内面上で図３（ｄ）に示すように凹部２０５の深さ
方向の中央部が膨らんだ構造となることにより、後述の
ようにして形成されるヘッド先端である凸状電極１０２
の先端部を先鋭にすることができる。これにより凸状電
極１０２の先端への電界集中効果を高め、高解像度化と
同時に低電圧駆動化を促進することが可能となる。
【００３９】次いで、Ｓｉ単結晶基板２０１の第２主面
側、つまり第１の凹部２０５とは反対側の表面上にレジ
ストを塗布し、第１の凹部２０５に相対する部分に開口
部を設けるようにパターニングした後、リアクティブイ
オンエッチング（ＲＩＥ）によってＳｉ単結晶基板２０
１をエッチングして、図３（ｅ）に示すようにインク溜
り１０５となる第２の凹部２０７を形成し、第１の凹部
２０５内の底部のエッチング停止層２０６をピラミッド
形状の凸部２０８として露出させる。
側、つまり第１の凹部２０５とは反対側の表面上にレジ
ストを塗布し、第１の凹部２０５に相対する部分に開口
部を設けるようにパターニングした後、リアクティブイ
オンエッチング（ＲＩＥ）によってＳｉ単結晶基板２０
１をエッチングして、図３（ｅ）に示すようにインク溜
り１０５となる第２の凹部２０７を形成し、第１の凹部
２０５内の底部のエッチング停止層２０６をピラミッド
形状の凸部２０８として露出させる。
【００４０】次に、レジストを除去した後、ＳｉＯ2 熱
酸化絶縁層からなるエッチング停止層２０６上に、図３
（ｆ）に示すように凸状電極１０２および引き出し電極
１０３となる電極層２０９として、例えばモリブデン
層、タンタル層やクロム層を第１の凹部２０５を埋める
ように形成する。本実施形態では、電極層２０９として
スパッタリング法によりモリブデン層を厚さ５μｍとな
るように形成した。この際、副走査方向においては電極
層２０９がほぼインク溜り１０５となる第２の凹部２０
７の大きさより僅かに大きい分だけの部分、または隣接
する電極に影響を及ぼさない部分に選択的に形成される
ように、マスクを用いてスパッタリングを行う。なお、
電極層２０９の材質や導電性によっては、インクとの濡
れ性などを考慮して、さらにＩＴＯ層のような導電層を
積層して形成してもよい。
酸化絶縁層からなるエッチング停止層２０６上に、図３
（ｆ）に示すように凸状電極１０２および引き出し電極
１０３となる電極層２０９として、例えばモリブデン
層、タンタル層やクロム層を第１の凹部２０５を埋める
ように形成する。本実施形態では、電極層２０９として
スパッタリング法によりモリブデン層を厚さ５μｍとな
るように形成した。この際、副走査方向においては電極
層２０９がほぼインク溜り１０５となる第２の凹部２０
７の大きさより僅かに大きい分だけの部分、または隣接
する電極に影響を及ぼさない部分に選択的に形成される
ように、マスクを用いてスパッタリングを行う。なお、
電極層２０９の材質や導電性によっては、インクとの濡
れ性などを考慮して、さらにＩＴＯ層のような導電層を
積層して形成してもよい。
【００４１】次に、ＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液を用いて、
ＳｉＯ2 熱酸化層からなるエッチング停止層２０６のう
ち、第２の凹部２０７の内面上の部分を選択的に除去す
る。これによって、電極層２０９が図３（ｇ）に示すよ
うにインク溜り１０５の開口部となる第２の凹部２０７
の内部に露出することによって、図１および図２に示し
たようなピラミッド形状の凸状電極１０２が形成され
る。
ＳｉＯ2 熱酸化層からなるエッチング停止層２０６のう
ち、第２の凹部２０７の内面上の部分を選択的に除去す
る。これによって、電極層２０９が図３（ｇ）に示すよ
うにインク溜り１０５の開口部となる第２の凹部２０７
の内部に露出することによって、図１および図２に示し
たようなピラミッド形状の凸状電極１０２が形成され
る。
【００４２】なお、凸状電極１０２の形状を大きくする
ことが要求される場合、すなわち第１の凹部２０５の開
口の大きさや深さが大きくなった場合には、電極層２０
９を十分に厚く形成して第１の凹部内２０５を完全に埋
めることが困難となることがある。そのような場合に
は、図３（ｇ′）に示すように、電極層２０９上に基板
２０１の第１主面側から他の単数または複数の材料から
なる芯材層２１０を形成して第１の凹部２０５内を埋め
ればよい。
ことが要求される場合、すなわち第１の凹部２０５の開
口の大きさや深さが大きくなった場合には、電極層２０
９を十分に厚く形成して第１の凹部内２０５を完全に埋
めることが困難となることがある。そのような場合に
は、図３（ｇ′）に示すように、電極層２０９上に基板
２０１の第１主面側から他の単数または複数の材料から
なる芯材層２１０を形成して第１の凹部２０５内を埋め
ればよい。
【００４３】このように本実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの製造方法によれば、異方性エッチングにより
形成された第１の凹部２０５を有するＳｉ単結晶基板１
０１上にＳｉＯ2 熱酸化絶縁層からなるエッチング停止
層２０６を形成した後、電極層２０９を凹部２０５内に
充填することによって凸状電極１０２を形成し、さらに
エッチング停止層２０６の凹部２０５内の部分を選択的
に除去してインク溜り１０５を形成している。従って、
凹部２０５の形状に応じて均一性・再現性に優れた凸状
電極１０２を形成することができ。
トヘッドの製造方法によれば、異方性エッチングにより
形成された第１の凹部２０５を有するＳｉ単結晶基板１
０１上にＳｉＯ2 熱酸化絶縁層からなるエッチング停止
層２０６を形成した後、電極層２０９を凹部２０５内に
充填することによって凸状電極１０２を形成し、さらに
エッチング停止層２０６の凹部２０５内の部分を選択的
に除去してインク溜り１０５を形成している。従って、
凹部２０５の形状に応じて均一性・再現性に優れた凸状
電極１０２を形成することができ。
【００４４】さらに、異方性エッチングによる凹部２０
５の形状再現性および凹部２０５内へのエッチング停止
層２０６となるＳｉＯ2 熱酸化絶縁層の成長作用によ
り、凹部２０５の底部形状を良好に尖らせた逆ピラミッ
ド状とすることもできるため、先端への電界集中効果を
大幅に高めた凸状電極１０２を安定して形成することが
できる。その結果、従来のようにヘッド先端である凸状
電極１０２に高電圧を印加する必要がなく、低電圧駆動
化が可能となる同時に、形状不均一性にも起因する異常
放電を防止することが可能となる。また、熱酸化法は一
般的な半導体製造工程とのプロセス整合性が良いため、
工程の簡易化を図ることもできる。
５の形状再現性および凹部２０５内へのエッチング停止
層２０６となるＳｉＯ2 熱酸化絶縁層の成長作用によ
り、凹部２０５の底部形状を良好に尖らせた逆ピラミッ
ド状とすることもできるため、先端への電界集中効果を
大幅に高めた凸状電極１０２を安定して形成することが
できる。その結果、従来のようにヘッド先端である凸状
電極１０２に高電圧を印加する必要がなく、低電圧駆動
化が可能となる同時に、形状不均一性にも起因する異常
放電を防止することが可能となる。また、熱酸化法は一
般的な半導体製造工程とのプロセス整合性が良いため、
工程の簡易化を図ることもできる。
【００４５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればヘッ
ド基板上にヘッド基板の表面より凹没した形状のインク
溜りを形成する共に、このインク溜り内の底面上に凸状
電極を設けてインクジェットヘッドを構成し、ヘッド基
板上の少なくとも凸状電極の付近に溶媒中に色剤を分散
させたインクを供給して、インク中の少なくとも色剤成
分をヘッド基板上、つまり基板の主面から記録媒体に向
けて飛翔させることで記録を行うため、ヘッド基板端面
に形成されたヘッドを持つ従来のインクジェットヘッド
のようなヘッドアッセンブリにおけるヘッド先端の損傷
が防止される。
ド基板上にヘッド基板の表面より凹没した形状のインク
溜りを形成する共に、このインク溜り内の底面上に凸状
電極を設けてインクジェットヘッドを構成し、ヘッド基
板上の少なくとも凸状電極の付近に溶媒中に色剤を分散
させたインクを供給して、インク中の少なくとも色剤成
分をヘッド基板上、つまり基板の主面から記録媒体に向
けて飛翔させることで記録を行うため、ヘッド基板端面
に形成されたヘッドを持つ従来のインクジェットヘッド
のようなヘッドアッセンブリにおけるヘッド先端の損傷
が防止される。
【００４６】また、本発明ではヘッド基板の表面にヘッ
ド先端である凸状電極が設けられているため、ヘッド基
板端面にヘッド先端である凸状電極が設けられていたた
めに従来用いることができなかった高精度の半導体加工
プロセスを利用した製造方法により、均一性が良好でば
らつきが少なく同一形状の凸状電極を多数形成したマル
チヘッドの実現が容易となる。特に、本発明によるイン
クジェットヘッドの製造方法によると、ヘッド先端曲率
半径を適度に小さく、均一に作製できるため、ヘッド先
端に高電圧を印加する必要がなく、低電圧駆動化が可能
となると同時に、形状不均一性に起因する異常放電を防
止することが可能となる。
ド先端である凸状電極が設けられているため、ヘッド基
板端面にヘッド先端である凸状電極が設けられていたた
めに従来用いることができなかった高精度の半導体加工
プロセスを利用した製造方法により、均一性が良好でば
らつきが少なく同一形状の凸状電極を多数形成したマル
チヘッドの実現が容易となる。特に、本発明によるイン
クジェットヘッドの製造方法によると、ヘッド先端曲率
半径を適度に小さく、均一に作製できるため、ヘッド先
端に高電圧を印加する必要がなく、低電圧駆動化が可能
となると同時に、形状不均一性に起因する異常放電を防
止することが可能となる。
【００４７】また、本発明では凸状電極がヘッド基板の
表面上でなく、これより凹没したインク溜り内に設けら
れていることにより、マルチヘッドを構成する場合、隣
接電極間での電界干渉がなくなるため、個々の凸状電極
からのインク滴の飛翔、凝集を安定化させ、電極間で反
発されたインク滴が電極間において飛翔するという重大
な問題を避けることも可能となる。
表面上でなく、これより凹没したインク溜り内に設けら
れていることにより、マルチヘッドを構成する場合、隣
接電極間での電界干渉がなくなるため、個々の凸状電極
からのインク滴の飛翔、凝集を安定化させ、電極間で反
発されたインク滴が電極間において飛翔するという重大
な問題を避けることも可能となる。
【００４８】また、インク中の色剤成分が凝集して飛翔
するためには、ヘッド先端にインク層が毛管現象などに
より安定して形成していることが必要であるが、本発明
ではヘッド先端である凸状電極がインク溜り内のインク
液面近傍にあるため、この先端にインク層を安定して形
成することが可能となり、高性能・高分解能のインクジ
ェット記録装置を実現することができる。
するためには、ヘッド先端にインク層が毛管現象などに
より安定して形成していることが必要であるが、本発明
ではヘッド先端である凸状電極がインク溜り内のインク
液面近傍にあるため、この先端にインク層を安定して形
成することが可能となり、高性能・高分解能のインクジ
ェット記録装置を実現することができる。
【００４９】さらに、本発明によるインクジェットヘッ
ド製造方法においては、フォトリソグラフィ、異方性エ
ッチングなどを用いて形成した凹部およびインク溜り開
口部の正確な形状に沿って形成されたエッチング停止層
を原型として用いて、これに電極層を充填することによ
りヘッドが作製されるので、凸状電極の形状を高精度に
均一に、かつ微細に形成することができる。また、エッ
チング停止層を熱酸化法で形成した絶縁層とすれば、凹
部内に形成された熱酸化絶縁層の凹部内部への成長作用
により、凹部先端が鋭くなるため、ヘッド先端部を先鋭
に、しかも均一な形状にすることができる。このように
して作製されるインクジェットプリンタは、インク射出
性能、信頼性を大幅に向上させることができる。
ド製造方法においては、フォトリソグラフィ、異方性エ
ッチングなどを用いて形成した凹部およびインク溜り開
口部の正確な形状に沿って形成されたエッチング停止層
を原型として用いて、これに電極層を充填することによ
りヘッドが作製されるので、凸状電極の形状を高精度に
均一に、かつ微細に形成することができる。また、エッ
チング停止層を熱酸化法で形成した絶縁層とすれば、凹
部内に形成された熱酸化絶縁層の凹部内部への成長作用
により、凹部先端が鋭くなるため、ヘッド先端部を先鋭
に、しかも均一な形状にすることができる。このように
して作製されるインクジェットプリンタは、インク射出
性能、信頼性を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置の概略構成図
装置の概略構成図
【図２】同実施形態に係るインクジェットヘッドの主要
部の構成を示す斜視図
部の構成を示す斜視図
【図３】同実施形態に係るインクジェットヘッドの製造
方法を説明するための工程断面図
方法を説明するための工程断面図
【図４】第１の従来例に係るインクジェットインクジェ
ットヘッドの要部の構成を示す斜視図
ットヘッドの要部の構成を示す斜視図
【図５】第２の従来例に係るインクジェットインクジェ
ットヘッドの要部の構成を示す斜視図
ットヘッドの要部の構成を示す斜視図
１０１…支持基板
１０２…凸状電極
１０３…引き出し電極
１０４…ヘッド基板
１０５…インク溜り
１０７…インク
１０８…還流機構
１０９…インク流路
１１０…インク供給口
１１１…インク排出口
１１２…駆動回路
１１３…直流バイアス電源
１１４…インク滴
１１５…記録紙
１１６…対向電極
２０１…Ｓｉ単結晶基板
２０２…ＳｉＯ2 熱酸化層
２０３…レジスト
２０４…開口部
２０５…第１の凹部
２０６…エッチング停止層（ＳｉＯ2 熱酸化絶縁層）
２０７…第２の凹部
２０８…ピラミッド状の凸部
２０９…電極層
２１０…芯材層
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−45154（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/06
B41J 2/16
Claims (5)
- 【請求項１】溶媒中に所定極性に帯電した色剤を分散さ
せたインク中の色剤成分を凝集させて記録媒体上に飛翔
させることにより記録を行うインクジェット記録装置に
おいて、 前記記録媒体に対向して設けられるヘッド基板と、 前記ヘッド基板上に該ヘッド基板の表面より凹没して形
成された少なくとも一つのインク溜りと、 前記ヘッド基板上の前記インク溜まりに前記インクを供
給するインク供給手段と、 前記インク溜り内の底面上に該インク溜まり内のインク
液面から先端が突出するように設けられた少なくとも一
つの凸状電極と、 前記インク供給手段により前記インク溜まりに供給され
るインク中の少なくとも色剤成分を前記凸状電極の先端
部から前記記録媒体に向けて飛翔させるための前記色剤
の帯電極性と同一極性の画像信号に応じた電圧を前記凸
状電極に印加する電圧印加手段とを有することを特徴と
するインクジェット記録装置。 - 【請求項２】溶媒中に所定極性に帯電した色剤を分散さ
せたインク中の色剤成分を凝集させて記録媒体上に飛翔
させることにより記録を行うインクジェット記録装置に
おいて、 前記記録媒体に対向して設けられるヘッド基板と、 前記ヘッド基板上に該ヘッド基板の表面より凹没して形
成された複数のインク溜りと、 前記ヘッド基板上の前記インク溜まりに前記インクを供
給するインク供給手段と、 前記インク溜り内の底面上に該インク溜まり内のインク
液面から先端が突出するようにそれぞれ設けられた複数
の凸状電極と、 前記インク供給手段により前記インク溜まりに供給され
るインク中の少なくとも色剤成分を前記凸状電極の先端
部から前記記録媒体に向けて飛翔させるための 前記色剤
の帯電極性と同一極性の画像信号に応じた電圧を前記凸
状電極に印加する電圧印加手段とを有することを特徴と
するインクジェット記録装置。 - 【請求項３】前記凸状電極は、その先端が先鋭なピラミ
ッド状であることを特徴とする請求項１または２記載の
インクジェット記録装置。 - 【請求項４】基板の第１主面上に第１の凹部を設ける工
程と、 前記第１の凹部を含む前記第１主面上に該第１の凹部内
では凹部内面に沿って窪んだ形状となるようにエッチン
グ停止層を形成する工程と、 前記基板を第２主面側からエッチングして前記エッチン
グ停止層を第２の凹部内で凸状に露出させる工程と、 前記第１主面側の前記エッチング停止層上に前記第１の
凹部内を埋めるように電極層を形成する工程と、 少なくとも前記第２の凹部内面上の前記エッチング停止
層を除去して前記電極層を前記第２の凹部内に露出させ
ることにより凸状電極を形成する工程とを有することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項５】基板の第１主面上に第１の凹部を設ける工
程と、 前記第１の凹部を含む前記第１主面上に該第１の凹部内
では凹部内面に沿って窪んだ形状となるようにエッチン
グ停止層を形成する工程と、 前記基板を第２主面側からエッチングして前記エッチン
グ停止層を第２の凹部内で凸状に露出させる工程と、 前記第１主面側の前記エッチング停止層上に前記第１の
凹部内を埋めるように電極層を形成する工程と、 前記電極層の前記第１主面側に芯材層を形成する工程
と、 少なくとも前記第２の凹部内面上の前記エッチング停止
層を除去して前記電極層を前記第２の凹部内に露出させ
ることにより凸状電極を形成する工程とを有することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23541495A JP3480768B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 |
| US08/712,668 US6092889A (en) | 1995-09-13 | 1996-09-13 | Ink-jet head and ink-jet recording device each having a protruded-type electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23541495A JP3480768B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0976506A JPH0976506A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3480768B2 true JP3480768B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=16985749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23541495A Expired - Fee Related JP3480768B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3480768B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100434529B1 (ko) * | 1998-01-07 | 2004-07-16 | 삼성전자주식회사 | 전기장을 이용한 마이크로 잉크젯 프린트 헤더 및그 제조 방법 |
| EP1046504B1 (en) * | 1998-01-09 | 2008-10-29 | Hitachi, Ltd. | Ink jet recorder |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP23541495A patent/JP3480768B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0976506A (ja) | 1997-03-25 |
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