JPH01295857A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

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］ この発明は、インクジェット記録ヘッドに係り、特に、
熱エネルギと静電エネルギとの協同作用によりインクを
飛翔させるようにしたインクジェット記録ヘッドの改良
に関する。

［従来の技術］ 従来この種のインクジェット記録ヘッドとしては例えば
特願昭６１−６７３０１号所載のものがある。

これは、一対の絶縁性基板でスリット状のインク室を形
成してヘッド本体を構成し、一方の絶縁性基板のインク
吐出部に対応した箇所には画像情報に応じた熱エネルギ
印加用の発熱抵抗体を画素密度に応じて配列すると共に
、各発熱抵抗体には多対の通電用電極を配設し、前記各
発熱抵抗体及び各通電用電極を略−橿原の無機絶縁層で
被覆し、更に、上記無機絶縁層上にはインク室内のイン
クに静電界を作用させるべく静電誘導用電極を配設して
なるものである。

このタイプによれば、インク吐出部内のインク単位領域
に画像情報に応じた熱エネルギを印加して、対応するイ
ンク単位領域の粘度、表面張力を低下させ、静電誘導用
電極に基づく静電界によって加熱されたインク単位領域
を飛翔させることができる。また、このタイプによれば
、一方の絶縁性基板に熱信号印加手段としての発熱抵抗
体及び静電界形成手段としての静電誘導用電極を組付け
るようにしているため、前記各機能部を両方の絶縁性基
板に分けて設ける場合に比べて、製造工程数が少なくな
り、しかも、両者間の位置合せ等が容易である分、ヘッ
ド自体の製造工程を簡略化することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のインクジェット記録ヘ
ッドにあっては、上記発熱抵抗体及び通電用電極上に略
−橿原の無機絶縁層を介して静電誘導用電極を重合配置
した構造になっているので、抵抗値が小さ（大きな電流
が流れる通電用電極と静電ｌｌ！専用電極との間の層間
絶縁が破壊されて電気的なリークが生じ易く、電気的な
リークが生ずると、発熱抵抗体へ充分な熱エネルギを供
給することができなくなり、インクの飛翔動作を困難に
するという事態を生ずる。このため、ヘッド自体の歩留
りを悪くするばかりか、長時間使用時の信頼性に欠ける
という問題を生ずる。

このような問題を解決するために、前記無機絶縁層を全
体的に厚くすることが考えられるが、単に厚くしたのみ
では、発熱抵抗体で発生した熱エネルギの伝熱効率が低
下して対応するインク単位領域を充分に加熱することが
できず、また、発熱抵抗体で発生した熱エネルギが無機
絶縁層に蓄積し、却って、発熱抵抗体の劣化原因に繋が
るという問題を生ずる。

［課題を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目して為されたものであ
って、熱エネルギ印加用の発熱抵抗体からの伝熱効率及
び熱劣化を考慮しながら、発熱抵抗体への通電用電極と
静電誘導用ｉ！極との間の層間絶縁の破壊を有効に回避
できるようにしたインクジェット記録ヘッドを提供する
ものである。

すなわち、この発明は、インク室が形成されるヘッド本
体の構成部材である絶縁性基板のインク吐出部に対応し
た箇所に熱エネルギ印加用の発熱抵抗体を画素密度毎に
配列すると共に、各発熱抵抗体に対応して通電用電極を
配設する一方、各発熱抵抗体及び各通電用電極を絶縁層
で被覆し、この絶縁層上にインク室内のインクに対して
静電界を作用させるべく静電誘導用電極を配設してなる
インクジェット記録ヘッドを前提とし、上記通電用電極
と静電誘導用電極との間に位置する絶縁層の厚さを他の
部分よりも厚く設定したものである。

このような技術的手段において、ヘッド本体としては一
部に絶縁性基板を含んでスリット状のインク室を画成す
るものであれば適宜設計変更して差支えないが、インク
吐出部としてはスリット状若しくは各画素密度毎に区画
形成するものであってもよい。

また、発熱抵抗体の素材、形状としては所望の発熱特性
を有するものであれば適宜選択して差支えなく、通電用
電極についても抵抗値の小さい通電用素材であれば適宜
選択して差支えない。

更に、静電誘導用電極についても導電性素材であれば適
宜選択して差支えないが、発熱抵抗体からの熱エネルギ
を対応するインク単位領域に効率良く伝達するという観
点からすれば、発熱抵抗体に対応したパターンに静電誘
導用電極を配設することが好ましい。

更に、発熱抵抗体及び通電用電極と静電誘導用電極との
間の絶縁層としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ　　Ｎ　　％Ａｊ
２０３、ＳｉＣ，Ｓｉ、Ａｊ。

０及びＮの系からなる化合物であるサイアロン等からな
る無機絶縁層、感光性ポリイミド樹脂等からなる有機絶
縁層あるいは両者を組合せたもののいずれを用いてもよ
く、耐熱性を考慮すれば無機絶縁層が好ましく、また、
スルーホール等の形状変化を伴う場合の処理性を考慮す
れば有機絶縁層が好ましい。また、絶縁層の厚みを局部
的に厚くする手段としては、絶縁層を形成するに際し該
当箇所だけ肉厚に形成したり、該当箇所のみ複数種類の
絶縁層を積層したり適宜選択することができる。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、発熱抵抗体への通
電用電極と静電誘導用電極との間に位置する絶縁層の厚
みが他の部分よりも厚く設定されているので、通電用電
極と静電誘導用電極との間の絶縁抵抗値が他の部分より
も大きくなる。

また、発熱抵抗体に対応した箇所の絶縁層の厚みは極端
に厚くは設定されていないので、発熱抵抗体からの熱エ
ネルギが絶縁層を通過する過程において大きく損失した
り、蓄積することはない。

［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

第１図ないし第３図において、インクジェット記録ヘッ
ドＨは、一対の絶縁性基板２，３間にスリット状のイン
ク室４が形成されるヘッド本体１と、インク室４の出口
側に位置するインク吐出部４ａ内のインク５に対し画素
密度に応じて熱エネルギを印加する熱エネルギ印加手段
１０と、インク吐出部４ａに対向して配置される対向電
極（図示せず）との間でインク吐出部４ａ内のインク５
に上記熱エネルギの印加タイミングに同期した静電界を
作用させる静電誘導用電極３０とで構成されている。

この実施例において、上記絶縁性基板２，３は例えばア
ルミナセラミックスで構成されており、一方の絶縁性基
板２の内面には平面性及び蓄熱性を確保する上で例えば
５ｉ０２からなるグレーズ６が積層されている。そして
、上記インク室４は、例えばギャップ０．５履程度のイ
ンク吐出部４ａと、このインク吐出部４ａより幅広のギ
ヤツブ１履程度のインク溜め部４ｂとで構成されている
。

また、熱エネルギ印加手段１０は、インク吐出部４ａに
対応した絶縁性基板２の内面部に画素密度毎に例えばＭ
字型に形成される発熱抵抗体１１と、この発熱抵抗体１
１に画信号に応じた制御信号を供給すべく絶縁性基板２
の内面部に形成される通電用電極１２とを備えている。

この実施例において、上記発熱抵抗体１１は、例えば窒
化タンタルＴａＮ２を反応性スパッタリング法により成
膜し、ホトリソプロセスにて成膜された窒化タンタル層
をＭ字型の抵抗体パターンにパターン化した後、反応性
イオンエツチング法　・によりエツチング処理したもの
であり、発熱抵抗体１１のスリット方向の幅寸法は７０
μｍ、その発熱有効面積は１４，０００μ７ｒＬ２、そ
の抵抗値は１にΩである。

また、上記通電用電極１２は、相隣接する発熱抵抗体１
１を一単位として、略コ字状に形成されて各発熱抵抗体
１１の相隣接する基端側に接続される共通電極１３と、
各発熱抵抗体１１の隣接しない基端側に接続される独立
電極１４とからなるもので、通電用電極１２としては、
例えば５００人のＮｉＣｒ等の接着層上に例えばｉｏ、
ｏｏ。

人の金環電層を積層したものが用いられる。この種の通
電用電極１２の製法として、例えば、絶縁性基板２の内
面上に接着層用の下層及び金環電層用の上層を所定厚で
順次真空蒸着した後、これをホトリソエツチング処理法
にて所定のパターンに形成したものが用いられる。

更に、上記発熱抵抗体１１及び通電用電極１２は絶縁層
２０で被覆されている。より具体的に述べると、上記発
熱抵抗体１１及び通電用電極１２の発熱抵抗体１１側に
は、ＲＦスパッタリング法により形成された約２μｍ厚
のＳｉＯ２の無機絶縁材料からなる第一の絶縁保護層２
１が配設されている。尚、上記第一の絶縁保護Ｊｌｉ２
１を形成する際においては、上記通電用電極１２の基端
側にマスクをかけ、通電用電極１２の基端側第一の絶縁
保護層２１が形成されないようにしている。

一方、通電用電極１２の基端側は有機絶縁材料からなる
第二の絶縁保護層２２で被覆されている。

この実施例において、上記第二の絶縁保護Ｗ１２２は、
例えば感光性ポリイミド樹脂（東し株式会社製商品名フ
ォトニースＵＲ３１００）をスピンコード法により塗布
し、８０℃、６０分の熱処理（プリベーク）を行った後
パターン露光処理を施し、未露光部分を溶剤処理により
除去して上記共通電極１２ａの基端連結部Ａに対応した
箇所に、２００Ｘ５００μｍの矩形状スルーホール部２
３を形成し、次いで、窒素雰囲気下１８０℃で３０分、
３００℃で３０分及び４００℃で３０分の熱処理を施し
、上記ポリイミド樹脂をイミド化させたものである。そ
して、この第二の絶縁保護層２２は発熱抵抗体１１付近
まで延設されており、その延長部２２ａが上記第一の保
護絶縁層２１上に積層されるようになっている。また、
延長部２２ａを除く第二の絶縁保護層２２上には、Ｎｉ
Ｃｒ合金を約５００人、Ａｕを約２μｍの厚みで順次真
空蒸着して形成してなる共通導電層２４が設けられてお
り、この共通導電層２４と上記共通電極１２ａの基端連
結部Ａとが上記スルーホール部２３を介して相互に着接
されている。

更に、上記静電誘導用電極３０は、第一の絶縁保護層２
１領域に対応して配設され、発熱抵抗体１１に対応した
箇所においては第一の絶縁保護層２１上に配置されると
共に、発熱抵抗体１１への通電用電極１２に対応した箇
所においては第二の絶縁保護層２２の延長部２２ａ上に
配置されるようになっている。そして、この実施例にお
いては、上記静電誘導用電極３０は、発熱抵抗体１１の
配設パターンに対応して設けられる矩形状の主電極部３
１と、各主電極部３１からインク室４の深さ方向側に延
びる線幅の細い連結用電極部３２と、各連結用電極部３
２の基端部に接続されて各連結用電極部３２と直交する
方向へ延びる共通電極部３３とで構成されている。また
、この実施例で用いられる静電誘導用電極３０は、Ｃｒ
を約５００人、ＣＵを約１０．０００人、Ｃｒを約５０
０人類次蒸着し、ホトリソエツチング処理法により上述
したパターンに形成したものである。

従って、この実施例に係るインクジェット記録ヘッドに
よれば、通電用電極１２と静電誘導用電極３０との間の
絶縁層２０は第一の絶縁保護層２１と第二の絶縁保護層
２２の延長部２２ａとを積層し、他の部分よりも厚く設
定したものであるため、通電用電極１２と静電誘導用電
極３０との間の絶縁ＷＩ２０の抵抗値は大きなものにな
り、その分、対応する絶縁ＪＩ２０部分にピンホールが
形成され難く、ピンホールによる電気的なリークは有効
に回避される。

このとき、通電用電極１２を通じて発熱抵抗体１１に画
信号に基づく制御信号が供給されると、発熱抵抗体１１
へ確実に通電され、発熱抵抗体１１からの熱エネルギが
対応するインク単位領域へ印加される。そして、静電誘
導用電極３０と図示外の対向電極との間に形成される静
電界がインクに作用すると、静電界の誘引力により、加
熱されたインク単位領域が図示外の記録シート側へ隆起
し、インク柱の先端が記録シートに付着してインクドツ
トが形成される。このような動作過程において、上記発
熱抵抗体１１に対応した絶縁層２０部分は第一の絶縁層
；ｊ［２１のみであるため、絶縁抵抗が極端に大きいも
のではなく、発熱抵抗体１１からの熱エネルギが不必要
に損失したり、あるいは、熱エネルギが蓄積されるとい
う事態は有効に回避される。

また、この実施例においては、絶縁層２０の肉厚部を形
成する方法として、第二の絶縁保護層２２の延長部２２
ａを第一の絶縁保護層２１上に積層するようにしたので
、一つの絶縁材料で部分的に肉厚部を形成する場合に比
べて製造性の点で優れ、その分、ヘッドの製造が簡単に
なる。

更に、この実施例においては、上記第二の絶縁保護層２
２として、有機絶縁材料、例えば感光性のポリイミド樹
脂を用いているので、第二の絶縁保護層２２を形成する
過程においてスルーホール部２３を同時にバターニング
することができ、その分、スルーホール部２３を利用し
た通電構造を採用したとしても、スルーホール部２３の
製造工程を独自に設ける必要がなく、ヘッドの製造上の
効率化を図ることができる。

尚、この実施例において、上記第二の絶縁保護層２２の
延長部２２ａの先端側に、各発熱抵抗体１１間のスペー
スに対応して突出する延長区画部を櫛状に設けるように
すれば、発熱抵抗体１１からの熱エネルギが対応するイ
ンク単位領域に伝達された際に、上記延長区画部が熱エ
ネルギの拡散を防止するブロックとして機能し、対応す
るインク単位領域を加熱効率を向上させることもできる
。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るインクジェッ
ト記録ヘッドによれば、発熱抵抗体及び通電用電極と静
電誘導用電極との間の絶縁層構造を工夫し、通電用電極
と静電誘導用電極との間の居間絶縁性を他の部分よりも
大きくしたので、通電用電極と静電誘導用電極との間の
電気的リークを確実に防止することができ、ヘッド自体
の歩留り及び長時間使用時の動作の信頼性を向上させる
ことができる。

また、この発明によれば、発熱抵抗体からの熱エネルギ
が絶縁層を通過する過程での大きく損失したり、蓄積し
たりすることはないので、発熱抵抗体からの熱エネルギ
伝達効率の低下並びに発熱抵抗体の蓄熱による劣化を有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るインクジェット記録ヘッドの一
実施例を示す斜視図、第２図は第１図中■方向から見た
矢視図、第３図は第１図中１１線断面図である。 Ｌ符号の説明１ １・・・ヘッド本体 ２．３・・・絶縁性基板 ４・・・インク室 ４ａ・・・インク吐出部 １１・・・発熱抵抗体 １２・・・通電用電極 ２０・・・絶縁層 ２１・・・第一の絶縁保護層 ２２・・・第二の絶縁保護層 ２３・・・スルーホール部 ２４・・・共通導電層 ３０・・・静電誘導用電極 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　　
弁理士　　中村　智廣 （外３名） 第２図 １゛２３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク室（４）が形成されるヘッド本体（１）の構
   成部材である絶縁性基板（２）のインク吐出部（４ａ）
   に対応した箇所に熱エネルギ印加用の発熱抵抗体（１１
   ）を画素密度毎に配列すると共に、各発熱抵抗体（１１
   ）に対応して通電用電極（１２）を配設する一方、各発
   熱抵抗体（１２）及び各通電用電極（１２）を絶縁層（
   ２０）で被覆し、この絶縁層（２０）上にインク室（４
   ）内のインク（５）に対して静電界を作用させるべく静
   電誘導用電極（３０）を配設してなるインクジェット記
   録ヘッドにおいて、 上記通電用電極（１２）と静電誘導用電極（３０）との
   間に位置する絶縁層（２０）の厚さが他の部分よりも厚
   く設定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）上記絶縁層（２０）は、発熱抵抗体（１１）及び静
   電誘導用電極（３０）に対応した箇所に位置する通電用
   電極（１２）を覆う第一の絶縁保護層（２１）と、通電
   用電極（１２）を覆い且つ静電誘導用電極（３０）に対
   応した箇所において第一の絶縁保護層（２１）に積層さ
   れる第二の絶縁保護層（２２）とからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録ヘ
   ッド。 ３）第二の絶縁保護層（２２）は有機絶縁材料からなり
   、各通電用電極（１２）の一方の一部との間にスルーホ
   ール部（２３）を備え、各通電用電極（１２）の一方が
   前記スルーホール部（２３）を介して共通導電層（２４
   ）に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のインクジェット記録ヘッド。