JPH011553A

JPH011553A - インクジェット記録ヘッド用基体及びインクジェット記録ヘッド並びに該記録ヘッドを具備するインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH011553A
Application number: JP63-69680A
Authority: JP
Inventors: 晴彦寺井; 渡部　育明
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2013-10-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はインクジェット記録ヘッド用」、ｔ、体及びイ
ンクジェット記録ヘッド並びに該記録ヘッドを１し備す
るインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］インクジェット記録ヘッドの支持体として、従来から、
Ｓｉ支持体、ガラス支持体、アルミナなとのセラミック
支持体が用いられてきた。

し９．明が解決しようとする課題］Ｓｉ支持体は性能的には問題かないものの、例えばＡ３
やＡ４サイズの記録紙の−・辺の長さに対応した記録ヘ
ッドの長尺化、大型化に対応したＳｉウェハか現状技術
では製造することか困難であり、また価格的に高価であ
るという問題があった。ガラス支持体は熱伝導性が悪い
ために、駆動周波数を高く４−ると蓄熱し、記録液から
溶存泡が析出し、その結果記録液を吐出するのが不可能
になるという問題が生ずる場合かあった。セラミック支
持体は、製造プロセス上、表面欠陥（すなわち、目視検
査や顕微鏡検査では非常に発見しにくく成膜した後に欠
陥上の膜が脱落して初めて発見できるような数〜数十μ
ｓのピンホール、突起などの表面欠陥）が発生し易いた
め、成膜時、不良が多くなってしまうという問題点を有
していた。

また、セラミック支持体では、表面粗度数十Å以下の鏡
面を得るのかむずかしく、普通はその片主面上全体にグ
レーズ層を設けて使用されているゆえに次の問題点を生
ずる場合があった。すなわち、グレーズ層は製造上４０
〜５０μの厚さ以下には薄くすることができないため、
ガラス支持体と同じように蓄熱の問題を生ずる場合があ
った。

本発明は前述の問題点を解決するためになされたもので
あり、その目的は、良好な記録を実施するのに必要な放
熱性（記録に用いられなかった熱エネルギーによって、
液体が不要に加熱されて前記問題点を生じないようにす
るために行なう放熱）が確保されると共に、表面欠陥の
発生を極力少なくして成膜時の不良品の発生を抑制でき
、加えて、ヘッドの長尺化、大型化に対応できるインク
ジェット記録ヘッド用基体及びインクジェット記録ヘッ
ド並びに該記録ヘッドを具備するインクジェット記録装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記の［１的は、支持体と、該支持体上に設けられ、発熱抵抗層とＪ亥発
熱抵抗層に電気的に接続された一対の電極とをイＴする
電気熱変換体と、前記一対の電極の間に形成される熱発
生部を除いて、前記支持体と前記電気熱変換体との間に
設けられているグレーズ層と、を有することを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド用基体、及びこのインクジェット記録ヘッド用基体と、凹部が設けら
れている部材と、が接合されており、前記凹部によりイ
ンクを吐出する吐出口に連通するインク通路が形成され
ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド、並
びにこのインクジェット記録ヘッドを具備するインクジェッ
ト記録装置により達成できる。

以下、図面を参照して本発明の実施態様例を詳細に説明
する。

第１図は本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の好
ましい実施態様例の一つの特徴部分を示す模式的平面図
であり、第２図は第１図のＡ−Ａ′での模式的断面図で
ある。このインクジェット記録ヘッド用基体では、支持
体１に、窓状に穴隙をもつグレーズ層２が積層されてお
り、蓄熱層３及び発熱抵抗層４は支持体１のグレーズ層
２のない部分（アングレーズ部）上に少なくとも配され
るように、積層されている。そして、発熱抵抗層４には
電流を供給できるように一対の電極５が接続されている
。すなわち、このインクジェット記録ヘッド用基体では
、アングレーズ部上の発熱抵抗層４が、インクを吐出さ
せるために利用される熱エネルギーを発生する部分であ
る熱発生部を形成している。

このようなインクジェット記録ヘッド用基体では、ｒｉ
ｒｆ記熱発生部か形成されている部分Ｘの厚さ方向の熱
伝導については、例えば、材料（例えば、５ｉ０２など
の無機酸化物）や厚さの選定によって所望の熱特性を選
定できる蓄熱層３によって適宜決定できる。このため、
本実施態様例によれば、該部分Ｘで良好な放熱性を確保
でき、面述したような蓄熱の問題が起こらない。しかも
、グレーズ層２が支持体１の大部分を覆いその表面欠陥
を埋め込んでいるため、鏡面を得ることができる。この
ため、成膜された膜にはほとんど欠陥が生ぜず、成膜時
の不良が極めて減少する。即ち、支持体！上に形成され
、発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続された一対の電極と
を有する電気熱変換体の熱発生部は、支持体全体の面積
（或いは少なくとも電気熱変換体が支持体トに設けられ
ている部分の面積）から見れば大きな領域を占めないの
で、支持体の有する欠陥部位のために生ずる歩留りの低
ドは結果的に？１！！減させることができる。

第３図に本発明の他の実施態様例を示す。このインクジ
ェット記録ヘッド用基体では、隣り合う発熱部間の電極
５をも含めて帯状にアンブレース部Ｙが設けられている
。すなわち、電極５の一部の下方にもグレーズ層２が積
層されてないところがある。この場合、記録ヘッドの製
造のしやすさは向上する。これらの実ｂ６態様例は、上
記放熱性や平滑性に関する作用効果の要求程度と記録ヘ
ッドの製造のしやすさやコストとのかね合い等で、選定
されるべきものである。

本発明では、少なくとも発熱部が形成されている部分Ｘ
にグレーズ層２が実質的に存在しなければ良いので、発
熱抵抗層４の大きさ、電極５と発熱抵抗層４との接続状
態、各部の材料等は特別に制限はな〈従来より知られて
いるものを使用することで全くさしつかえない。例えば
、発熱抵抗層４を発熱部が形成されている部分Ｘにほぼ
等しい大きさとすることもできる。たたし、従来技術で
挙げた問題点に鑑み、支持体の材料に好適なものとして
八ｊ２０３、ＳｉＣ，ＡｊＮ等のセラミック材料を挙げ
ることができる。

また、本発明では、上述したように蓄熱層３があること
が好ましいが、支持体の材質の特性等によっては、蓄熱
層３を省略づ−ることもできる。史に、本発明では、発
熱部が形成されているＸの上面等に保護層が設けられて
も勿論かまわない。

本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の製造に際し
て、支持体１上に部分的にグレーズ層２を形成するには
、スクリーン印刷による選択波）Ｖ法や、グレーズ層２
の被覆後に選択的エツチングを実施する方法などが利用
できる。蓄熱層３や発熱抵抗層４は公知法により成膜す
ればよい。蓄熱層３に関しては、−支持体１上にグレー
ズ層２を形成する前に該支持体１上に形成してもよい。

即ち、蓄熱層３は支持体１とグレーズ層２との間に設け
られていてもよい。

本発明においてグレーズ層を形成するためには、従来グ
レーズ層、すなわち溶融されたガラス層として広く用い
られてきた材料を用いることができる。その様なグレー
ズ層の一般的な組成としては、例えば、次に記す通りで
ある。

５ｉ０２５０〜６８重量％Ｂａ０　　　　５〜１８重量％＾１２０，５〜１３重量％その他　　　　残グレーズ層を形成するためのものとしてより一層具体的
には、次の記すものを挙げることができる。

Ｇ５−２．　Ｇ５−３．　Ｇ５−５　（以上商品名、京
セラ社製）１１ＫＧ−１０５２（以上商品名、日立化成
社製）なお、本発明のインクジェット記録ヘッドの一つ
の主要部は、例えば第４図に示すような構造をしている
。第４図に示す記録ヘッドは、液体を吐出して液滴とし
て飛翔させるために設けられた吐出ＣＩ　６と、吐出口
６に連通する液路７と、液路７に設けられ、液体を吐出
して液滴として飛翔させるために利用されるエネルギー
を発生する部分である熱発生部４ａと、液路７に連通す
る液室８と、該液室８に液体を供給するための供給口９
と、を具備している。

第４図に示したインクジェット記録ヘッドでは、吐出［
１からインクが吐出する方向と液室から液路にインクが
供給される方向とがほぼ平行であるが、本発明に於いて
はこれに限定されるものではない。例えば、葭記した二
つの方向がほぼ直角であるタイプのインクジェット８己
録ヘツト“であっても構わない。

第５図は、１ｊｒｒ記本発明に係るインクジェット記録
ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の模式的斜視
図である。第５図において、符号ｌ０００は装置本体、
＋　１００は電源スィッチ、１２００は操作パネルであ
る。

［実施例］実施例第１図及び第２図に特徴部分が模式的に示され、第４図
に主要部が示される本発明の実施例に係るインクジェッ
ト記録ヘッドを次のように作製した。

へ１２０３支持体く京セラ社製アルミナスムース支持体
Ａ−４９１（商品名）　、３５ｘ　：Ｊ７ｘノブさ０．
６：１５　）上にスクリーン印刷法て窓状に複数の穴が
あいたガラスペースト層（京セラ社製Ｇ５−５（商品名
））を形成し、乾燥後、１２００℃で焼成してグレーズ
層２（厚さ：４５ｕＩ）を形成した。

その上に、ＲＦスパッタ法を利用して、ＳｉＯ□の蓄熱
層３（厚さ：　２．７５鱗）と１ＩｆＢ　２の発熱抵抗
層４（厚さ：　１５００人）を成１１促シた。次いで、
電子ビーム蒸着法により、八ｔの電極材料の層（厚さ＝
６０００人）を成膜した（第１工程）。

フォトリソグラフィ技術で所定のパターンの電極５を形
成後、５ｉ０２からなるインク保護膜（不図示）をＲＦ
スパッタ法で成膜し、本実施例に係るインクジェット記
録ヘッド用基体１０を作製した。

次いで、フォトレジストを用いて壁部材１１を前記基体
上に設け、その上にフォトレジストを用いて、覆い部材
１２を設けることにより、液路７及び液室８を有するイ
ンク通路を作製した。最後に、基体１０、壁部材１１、
及び覆い部材１２を含む平面に沿ってそれらの端部を切
断して切断面における液路７の開口部であるインクの吐
出口６を形成して第４図のようなインクジェット記録ヘ
ッドを完成させた（第２工程）。

比較例支持体をガラス支持体、グレーズ層が片主面上全体に形
成されたアルミナ支持体、あるいはアルミナ支持体にし
た以外は実施例と同様にしてインクジェット記録ヘッド
を作製した。

（評価）実施例及び各比較例のインクジェット記録ヘッドの作製
途中（第１工程まで作製後）のインクジェット記録ヘッ
ド用基体をヘッドとは別に作製し、それらを各駆動周波
数で駆動して蓄熱と放熱とが平衡した際の駆動パルスが
印加されてないときの発熱部の表面の温度を測定し、完
成品たるインクジェット記録ヘッドの実質的な放熱性を
調べた。結果を第６図に示す。なお、駆動条件は次の通
りであった。

発熱部サイズ：　２０Ｘ　１００　ｐ、駆動電圧：　１
．２ＶｔｈパルスｒＩＪ：　＋ｏＥ。

第６図に示すように、木実ｈζ例に係るインクジェット
記録ヘッド用基体（＋）では、ガラス支持体やグレーズ
層が片主面全体に形成されたアルミナ支持体を用いた比
較例のインクジェット記録ヘッド用基体（２）に比へて
、放熱性は大幅に改善され、一般に最も良く使用される
周波数領域Ｏ〜７．８にＩｌｚ程度で、必要充分な放熱
性を確保できた。

表面欠陥の多少については、発熱抵抗層及び電極の成膜
後の不良品の発生割合を調べることにより、評価した。

具体的には、発熱部を８７有する基体を実施例、比較例
それぞれ１００個用意し、断線または接続不良が一ケ所
でもある基体については不良品と判断した。

アルミナ支持体を用いた比較例のインクジェット記録ヘ
ッド用基体では、約８０％の不良品が発生したか、本実
施例に係るインクジェット記録ヘッド用基体では約０．
４％に大幅に減少した。

［発明の効果］以−ト詳細に説明したように、本発明によれば、印字品
質を保つために必要充分な放熱性を確保しつつ記録ヘッ
ドの長尺化、大型化にも対応できるインクジェット記録
ヘッド用基体及びインクジェット記録ヘッド並びに該記
録ヘッドを具備するインクジェット記録装置を提供する
ことができる。しかも、本発明によれば、電極や発熱抵
抗層等の成膜時の不良発生を押えることができ、支持体
にセラミック等を用いることができる上、歩留まりを極
めて高くすることができるインクジェット記録ヘッド用
基体及びインクジェット記録ヘッド並びに該記録ヘッド
を具備するインクジェット記録装置を提供することがで
きる。更に本発明によれば、グレーズ層により鏡面が形
成されているためにパータニング時に位置合わせ用のマ
ークを認識しやすく、位置合わせの粒度も良くなるイン
クジェット記録ヘッド用基体及びインクジェット記録ヘ
ッド並びに該記録ヘッドを具備するインクジェット記録
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は各々本発明のインクジェット記録ヘ
ッド用基体の実施態様例の一つを示す模式的平面図、第
２図は、第１図のインクジェット記録ヘッド用基体のＡ
−Ａ’での模式的断面図、第４図は本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの主要部の一例を示す模式的斜視図であ
る。第５図は、本発明に係るインクジェット記録ヘッド
を具備するインクジェット記録装置の模式的斜視図であ
る。第６図は、本発明の実施例のインクジェット記録ヘ
ッド用基体と比較例のインクジェット記録ヘッド用基体
とを用いて放熱性に関して実験を行った結果を示すグラ
フである。１：支持体　　　　２：グレーズ層３：蓄熱層　　　　４：発熱抵抗層５：電極特許出願人　　キャノン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持体と、該支持体上に設けられ、発熱抵抗層と
該発熱抵抗層に電気的に接続された一対の電極とを有す
る電気熱変換体と、前記一対の電極の間に形成される熱
発生部を除いて、前記支持体と前記電気熱変換体との間
に設けられているグレーズ層と、を有することを特徴と
するインクジェット記録ヘッド用基体。
（２）前記支持体がセラミック材料を用いて形成されて
いる請求項１記載の基体。
（３）前記セラミック材料がＡｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣ、
及びＡｌＮから選択される少なくとも一つである請求項
２記載の基体。
（４）前記グレーズ層と前記電気熱変換体との間に蓄熱
層が設けられている請求項１記載の基体。
（５）前記蓄熱層が無機酸化物を用いて形成されている
請求項４記載の基体。
（６）前記無機酸化物がＳｉＯ＿２である請求項５記載
の基体。
（７）前記グレーズ層と前記支持体との間に蓄熱層が設
けられている請求項１記載の基体。
（８）前記蓄熱層が無機酸化物を用いて形成されている
請求項７記載の基体。
（９）前記無機酸化物がＳｉＯ＿２である請求項８記載
の基体。
（１０）前記電気熱変換体上に保護層が設けられている
請求項１記載の基体。
（１１）前記保護層がＳｉＯ＿２を用いて形成されてい
る請求項１０記載の基体。
（１２）前記熱発生部が複数設けられており、該複数の
熱発生部とそれらの間の部分とから形成される帯状の部
分を除いて前記グレーズ層が設けられている請求項１記
載の基体。
（１３）支持体と、該支持体上に設けられ、発熱抵抗層
と該発熱抵抗層に電気的に接続された一対の電極とを有
する電気熱変換体と、前記一対の電極の間に形成される
熱発生部を除いて、前記支持体と前記電気熱変換体との
間に設けられていいるグレーズ層と、を有するインクジ
ェット記録ヘッド用基体と、凹部が設けられている部材
と、が接合されており、前記凹部によりインクを吐出す
る吐出口に連通するインク通路が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。
（１４）前記支持体がセラミック材料を用いて形成され
ている請求項１３記載のインクジェット記録ヘッド。
（１５）前記セラミック材料がＡｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣ
、及びＡｌＮから選択される少なくとも一つである請求
項１４記載のインクジェット記録ヘッド。
（１６）前記グレーズ層と前記電気熱変換体との間に蓄
熱層が設けられている請求項１３記載のインクジェット
記録ヘッド。
（１７）前記蓄熱層が無機酸化物を用いて形成されてい
る請求項１６記載のインクジェット記録ヘッド。
（１８）前記無機酸化物がＳｉＯ＿２である請求項１７
記載のインクジェット記録ヘッド。
（１９）前記グレーズ層と前記支持体との間に蓄熱層か
設けられている請求項１３記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
（２０）前記蓄熱層が無機酸化物を用いて形成されてい
る請求項１９記載のインクジェット記録ヘッド。
（２１）前記無機酸化物がＳｉＯ＿２である請求項２０
記載のインクジェット記録ヘッド。
（２２）前記電気熱変換体上に保護層が設けられている
請求項１３記載のインクジェット記録ヘッド。
（２３）前記保護層がＳｉＯ＿２を用いて形成されてい
る請求項２２記載のインクジェット記録ヘッド。
（２４）前記熱発生部が複数設けられており、該複数の
熱発生部とそれらの間の部分とから形成される帯状の部
分を除いて前記グレーズ層が設けられている請求項１３
記載のインクジェット記録ヘッド。
（２５）前記インク通路が液路を有する請求項１３記載
のインクジェット記録ヘッド。
（２６）前記インク通路ガ液室を有する請求項１３記載
のインクジェット記録ヘッド。
（２７）前記インク通路が複数の液路とそれらに連通す
る液室とを有する請求項１３記載のインクジェット記録
ヘッド。
（２８）前記吐出口が複数設けられている請求項１３記
載のインクジェット記録ヘッド。
（２９）前記凹部を有する部材が一部材として形成され
ている請求項１３記載のインクジェット記録ヘッド。
（３０）前記凹部を有する部材が前記インク通路の壁を
形成する壁部材と該壁部材を覆う覆い部材とを有してい
る請求項１３記載のインクジェット記録ヘッド。
（３１）前記凹部を有する部材が感光性材料を用いて形
成されている請求項１３記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
（３２）前記感光性材料が感光性樹脂である請求項３１
記載のインクジェット記録ヘッド。
（３３）請求項１３に記載のインクジェット記録ヘッド
を具備するインクジェット記録装置。