JP3638356B2

JP3638356B2 - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP3638356B2
Application number: JP30469095A
Authority: JP
Inventors: 徹治兵頭
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: JPH09141870A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクを加熱して発泡させ、インク液滴としてオリフィスより吐出させることで記録をおこなうインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドには普通紙に記録できる簡便性と高画質性とがあって、さらにカラー用としてのシリアルタイプが主流となっている。しかし、１枚のカラー画像を印画するための所要時間が長いという問題点があるので、この問題点を解消するためにラインタイプのインクジェットヘッドが望まれている。
【０００３】
すでに提案されたラインタイプのインクジェットヘッドを図５と図６により説明する。図５はインクジェットヘッド１の要部構成を示す破断面斜視図であり、図６は図５中の切断面線Ｘ−Ｘによる断面図である。
【０００４】
２はＳｉからなる厚み０．５〜１．０ｍｍの長尺状の基板、３は基板２上に設けた厚み１μｍ程度のＳｉＯ₂からなる蓄熱層、４は蓄熱層３上に設けたＴａ−Ａｌやポリシリコンなどからなる厚み１０００〜２０００Å程度の抵抗体層であり、この抵抗体層４上にはＡｌなどからなる厚み１μｍ程度の個別電極５と共通電極６とを対向するように配設し、これによって個別電極５と共通電極６との間に発熱領域７を形成し、かかる発熱領域７を多数配列することによって発熱素子アレイとなす。
【０００５】
また、ＳｉＮなどからなる保護層８を厚み１〜２μｍ程度で被覆し、この保護層８の上にはＴａなどからなる耐キャビテーション層９を厚み０．５〜２μｍ程度で形成し、そして、発熱領域７の周辺にシリコーンやエポキシなどの樹脂からなる流路用の壁１０を設けて、さらにインクドロップレットを排出するための排出口であるオリフィス１１が個々の発熱領域７毎に配列されたＮｉやポリイミド樹脂などからなるオリフィスプレート１２（以下、プレート１２とする）を配設し、これら壁１０とプレート１２などで囲まれた空間領域に水溶性インクを各々の発熱領域７へ導入する、いわゆるインク流路を構成する流路部１３となす。
【０００６】
かくして上記ラインタイプのインクジェットヘッド１によれば、オリフィス１１が５０μｍの径で、３００ＤＰＩの間隔で２０００〜３０００素子になるように配列され、この配列でもって副走査方向に各オリフィス１１が適宜インク液滴を放出し、このような１次元的な印画とともに、インクジェットヘッド１が主走査方向に移動することで、２次元的に印画がおこなわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のインクジェットヘッド１においては、従来の感熱記録タイプのサーマルヘッドと比べて、保護層８の上に耐キャビテーション層９を配しているので、その層９の耐キャビテーション性を高めるために、一定以上の圧縮応力が内在されるように成膜形成している（特開平６−２９７７１３号参照）。
【０００８】
そのため、基板２の長さが２００ｍｍを越えるような長尺状のインクジェットヘッド１を作製した場合には、図７に示すように耐キャビテーション層９に起因して、過大な応力Ｆでもって基板２が湾曲し、さらに基板２の端において最も応力が集中するために、この端付近の耐キャビテーション層９が剥離したり、あるいは保護層８が破断していた。
【０００９】
したがって本発明の目的は耐キャビテーション層の剥離や保護層の破断が生じない高品質かつ高信頼性のインクジェットヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットヘッドは、基板上に蓄熱層と抵抗体層とを順次形成し、この抵抗体層上に個別電極と共通電極とを対向配置して発熱素子となすとともに、その発熱素子を複数個配列して発熱素子アレイを構成し、この発熱素子アレイ上に電気的絶縁材料からなる保護層と帯状の耐キャビテーション層とを順次配し、かつ上記耐キャビテーション層の隣接する発熱素子間に切り込みを入れたサーマルヘッドと、このサーマルヘッド上に配してオリフィスが設けられたオリフィスプレートと、これらサーマルヘッドとオリフィスプレートとでインク流路をなす流路部とを具備し、さらに流路部に導入されたインクのうち発熱素子付近のインクが加熱されて発泡することにより、オリフィスよりインク液滴を吐出するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェットヘッドを図１〜図３により説明する。図１は実施形態のインクジェットヘッド１４の要部構成を示す破断面斜視図、図２はインクジェットヘッド１４のうちサーマルヘッド１５の要部上面図、図３は他の実施形態のインクジェットヘッド１６の要部構成を示す破断面斜視図である。なお、図５と図６に示すインクジェットヘッド１と同一箇所には同一符号を付す。
【００１２】
図１と図２に示すインクジェットヘッド１４によれば、主としてサーマルヘッド１５と、サーマルヘッド１５上に配したインク流路を構成する流路部１３と、前記オリフィスプレートとしてのインク液滴を吐出するオリフィス１１が設けられたプレート１２とから構成されている。
【００１３】
上記サーマルヘッド１５においては、Ｓｉからなる厚み０．５〜１．０ｍｍの長尺状の基板２上に厚み１μｍ程度のＳｉＯ₂からなる蓄熱層３、Ｔａ−Ａｌやポリシリコンなどからなる厚み１０００〜２０００Å程度の抵抗体層４とを順次積層し、抵抗体層４上にはＡｌなどからなる厚み１μｍ程度の個別電極５と共通電極６とを対向するように配設し、これによって個別電極５と共通電極６との間に発熱領域７を形成して発熱素子１７となし、このような発熱素子１７を多数配列することによって３００ＤＰＩの間隔で２０００〜３０００素子になる発熱素子アレイを構成する。さらにかかる発熱素子アレイ上に厚み１〜２μｍ程度のＳｉＮなどの電気的絶縁材料からなる保護層８と、厚み０．５〜２μｍ程度のＴａなどからなる帯状の耐キャビテーション層１８を形成している。
【００１４】
この耐キャビテーション層１８については、従来のインクジェットヘッド１を示す図６において、耐キャビテーション層９に代えて耐キャビテーション層１８を設けた構造となっている。したがって、図６に示す如く、サーマルヘッド１５上に設けたプレート１２と流路部１３は次のような構造になっている。すなわち、発熱領域７の周辺にシリコーンやエポキシなどの樹脂からなる流路用の壁１０を設けて、さらに５０μｍ径のオリフィス１１が個々の発熱領域７毎に配列されたＮｉやポリイミド樹脂などからなるプレート１２を配設し、これら壁１０とプレート１２とでもって流路部１３を構成する。
【００１５】
さらにまた、本発明の特徴である耐キャビテーション層１８については、図２に示すように隣接する発熱素子１７間の部位でもって切り込み１９を入れている。たとえば、発熱領域７の幅Ｗ１が６０μｍである場合には、耐キャビテーション層１８の切り込み１９部分の幅Ｗ２が１５μｍとなるようにする。
【００１６】
そして、流路部１３に導入されたインクにおいて、ある発熱素子１７に電力印加されると、その発熱素子１７付近のインクは熱エネルギーを受けて発泡し、その発熱素子１７に対応するオリフィス１１を通してインク液滴が吐出する。
【００１７】
かくして上記構成のインクジェットヘッド１４によれば、一定以上の圧縮応力のある耐キャビテーション層１８を設けても、その圧縮応力が切り込み１９でもって分散されるので、基板２には湾曲が生じなくなり、これによって基板２の端付近の耐キャビテーション層１８が剥離しなくなり、また、保護層８が破断しなくなる。
【００１８】
本発明の他の実施形態であるインクジェットヘッド１６を図３の破断面斜視図でもって説明する。なお、図１および図２に示すインクジェットヘッド１４と同一箇所には同一符号を付す。
【００１９】
前述したインクジェットヘッド１４においては、帯状の耐キャビテーション層１８に両側より切り込み１９を入れているが、本例のインクジェットヘッド１６によれば、帯状の耐キャビテーション層２０の長手一方側および長手他方側に切り込み２１を順次交互に入れている。
【００２０】
上記構成のインクジェットヘッド１６においても、同様に圧縮応力が切り込み２１でもって分散されるので、基板２の端付近の耐キャビテーション層２０が剥離しなくなり、また、保護層８が破断しなくなる。
【００２１】
【実施例】
Ｗ２が１５μｍである切り込み１９を設けた以外は同じ構成とした本発明のインクジェットヘッド１４および従来技術のインクジェットヘッド１について（双方の耐キャビテーション層は厚みが１．５μｍである）、基板の端付近における耐キャビテーション層の剥離発生不良率を、基板長さに対して測定したところ、図４に示すような結果が得られた。なお、この不良発生率は、１００個のインクジェットヘッドを同じ条件で作製した場合に、１か所でも剥離などが発生したものを不良と認定して、その割合をあらわす。
【００２２】
図４の結果から明らかなとおり、本発明のインクジェットヘッド１４によれば、基板長さが２８０ｍｍになって、ようやく不良が発生するのであるが、これに対する従来技術のインクジェットヘッド１においては、基板長さが１００ｍｍになって不良が発生した。したがって、本発明は従来と比べて約２．８倍の耐性があることがわかる。そして、本発明のインクジェットヘッド１４を印画幅がＢ４サイズに使用することができる。
【００２３】
また、本発明のインクジェットヘッド１４においては、切り込み１９を入れた耐キャビテーション層１８に局所的に静電気が発生しても、その静電気は直ちに分散され、静電破壊が生じなくなっていた。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例および実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良などを何ら差し支えない。たとえば、上記実施例によれば、基板長さが２８０ｍｍ未満で使用できるものであったが、耐キャビテーション層１７や保護層８の幅や厚み、さらに切り込み１９、２１の形状や寸法を適当に変えることで各種サイズの基板に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
かくして本発明のインクジェットヘッドによれば、耐キャビテーション層に切り込みを設けているので、その層に圧縮応力があっても、それが切り込みにより分散されて、基板には湾曲が生じなくなり、これによって基板の端付近の耐キャビテーション層が剥離しなくなり、また、その下の保護層が破断しなくなり、その結果、高品質かつ高信頼性のインクジェットヘッドが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの要部構成を示す破断面斜視図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドのうちサーマルヘッドの要部上面図である。
【図３】本発明の他のインクジェットヘッドの要部構成を示す破断面斜視図である。
【図４】実施例における剥離などの不良が発生する比率をあらわす線図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドの要部構成を示す破断面斜視図である。
【図６】図５中の切断面線Ｘ−Ｘによる断面図である。
【図７】従来のインクジェットヘッドにおける耐キャビテーション層や基板などの湾曲状態を示す断面図である。
【符合の説明】
１、１４、１６インクジェットヘッド
２基板
３蓄熱層
４抵抗体層
５個別電極
６共通電極
７発熱領域
８保護層
９、１８、２０耐キャビテーション層
１０壁
１１オリフィス
１２プレート
１３流路部
１５サーマルヘッド
１７発熱素子
１９、２１切り込み

Claims

基板上に蓄熱層と抵抗体層とを順次形成し、この抵抗体層上に個別電極と共通電極とを対向配置して発熱素子となすとともに、該発熱素子を複数個配列して発熱素子アレイを構成し、この発熱素子アレイ上に電気的絶縁材料からなる保護層と帯状の耐キャビテーション層とを順次配し、かつ上記耐キャビテーション層の隣接する発熱素子間に切り込みを入れたサーマルヘッドと、該サーマルヘッド上に配してオリフィスが設けられたオリフィスプレートと、これらサーマルヘッドとオリフィスプレートとでインク流路をなす流路部とを具備するとともに、該流路部に導入されたインクのうち上記発熱素子付近のインクが加熱されて発泡することにより、オリフィスよりインク液滴を吐出するようにしたインクジェットヘッド。