JPH0596734A

JPH0596734A - インクジエツト記録ヘツド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0596734A
Application number: JP26381091A
Authority: JP
Inventors: Manabu Sueoka; 学末岡; Toshio Suzuki; 敏夫鈴木; Shuji Koyama; 修司小山; Yukio Kawajiri; 幸雄川尻; Hisashi Yamamoto; 寿山本; Takumi Suzuki; 工鈴木; Makoto Shibata; 誠柴田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【構成】基板と、この基板上に設けられた発熱抵抗
体、該発熱抵抗体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、この電気熱変換体を保護する保
護膜を有し、この保護膜上に、樹脂材料を接着して吐出
口を形成するインクジェット記録ヘッドにおいて、この
該保護膜上の少なくとも樹脂材料との接着部分が酸化層
であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドおよ
びその製造方法。【効果】酸化層を設けることにより、保護膜と樹脂材
料の密着性が格段に向上し、インクジェット記録ヘッド
の製品性能が改良される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録法は、インクジェッ
ト記録ヘッドに設けられた吐出口からインク（記録液）
を吐出させ、これを紙などの被記録材に付着させて記録
を行う記録方法であり、騒音の発生が極めて少なく、か
つ高速記録が可能である。なかでも、熱エネルギーをイ
ンクに作用させて吐出させるタイプの記録ヘッドは、記
録信号に対する応答性がよい、高マルチ化が容易である
などの利点を有する。

【０００３】このようなインクを吐出するために利用さ
れるエネルギーとして熱エネルギーを利用するタイプの
記録ヘッドの代表的構成を図４に示す。

【０００４】基板として、シリコンウェハー２０１の絶
縁性を示す表面上に、電気エネルギーをインクを吐出す
るために利用される熱エネルギーに変換するために設け
られた、少なくとも一対の電極２０３を有する発熱抵抗
体２０２が配列され、この上に例えばＳｉＯ₂ よりなる
絶縁性保護膜２０４、さらにその上に例えばＴａよりな
る金属保護膜２０５を有し、これに密着向上剤としてシ
ランカップリング剤を塗布し、上記発熱抵抗体に対応す
るように、樹脂材料２０７を接着し、その接着面と反対
の面をインク供給口２１０を持ったガラス板２０８と接
着してインクを移動させる液路およびインクの吐出口２
０９を形成する構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、保護膜と樹脂材料との間で製品性能上十分な密
着力が得られないという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、シランカップ
リング剤による密着力向上効果を十分に発揮できるよう
に保護膜の樹脂材料との接着部分を酸化層とすることを
特徴とするものである。

【０００７】図１および図２に、本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドの要部の一例を示す。図１は平面図、図２
は図１のＸ−Ｘ’断面図である。これらの図において、
熱酸化によって形成されたＳｉＯ₂ 層を表面に有するシ
リコンウェア基板１０１上に発熱抵抗体１０２、電極１
０３、絶縁保護膜１０４、金属保護膜１０５が積層さ
れ、この金属保護膜の上部に酸化層１０６が形成されて
いる。この酸化膜に樹脂材料１０７が接着され、この接
着面と反対側の面はインク供給口１１０の有するガラス
板１０８と接着されて吐出口１０９を有する液路、共通
インク室を形成している。

【０００８】酸化層は、金属保護膜の表面を陽極酸化法
で酸化するか、Ｏ₂ リアクティブスパッタリング法で形
成することができる。さらに、金属酸化物例えばＳｉＯ
₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＺｒＯ₂ ，ＴａＯ₅ ，ＣｏＯなどをス
パッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などで積層して酸化
層を形成することも可能である。

【０００９】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録
を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置
において、優れた効果をもたらすものである。

【００１０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所
謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適
用可能である。

【００１１】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させる。このよう
に液体（インク）から電気熱変換体を付与する駆動信号
に一対一対応した気泡を形成できるのため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出孔を介して液体（インク）を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるの
で、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成で
き、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米
国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件
を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００１２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書にに開示されているように、
熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも
本発明に含まれる。

【００１３】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００１４】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドの組み合わせによってフルラ
イン構成にしたものや、一体的に形成された一個のフル
ライン記録ヘッドであってもよい。

【００１５】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００１６】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段などを付加するこ
とは、本発明の記録装置を一層安定できるので好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対しての、キャッピング手段、クリーニング手段、加圧
あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の
加熱素子、あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱
手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行う手
段を付加することも安定した記録を行うために有効であ
る。

【００１７】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色などの主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせて
構成したものかのいずれでもよいが、異なる色の複色カ
ラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００１８】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。

【００１９】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることもできる。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるものなどのよう
な、熱エネルギーによって初めて液化する性質を持つイ
ンクの使用も本発明には適用可能である。

【００２０】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又
は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対し
て対向するような形態としてもよい。

【００２１】本発明においては、上述した各インクに対
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００２２】図３は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着してインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。

【００２３】図において、１２０はプラテン１２４上に
送紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を
行うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッ
ジ（ＩＪＣ）である。１１６はＩＪＣ１２０を保持する
キャリッジＨＣであり、駆動モータ１１７の駆動力を伝
達する駆動ベルト１１８の一部と連結し、互いに平行に
配設された２本のガイドシャフト１１９Ａおよび１１９
Ｂと摺動可能とすることにより、ＩＪＣ１２０の記録紙
の全幅にわたる往復移動が可能となる。

【００２４】１２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ１
２０の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向
する位置に配設される。伝動機構１２３を介したモータ
１２２の駆動力によって、ヘッド回復装置１２６を動作
せしめ、ＩＪＣ１２０のキャッピングを行う。このヘッ
ド回復装置１２６のキャップ部１２６ＡによるＩＪＣ１
２０へのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置１
２６内に設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もしく
ＩＪＣ１２０へのインク供給経路に設けた適宜の加圧手
段によるインク圧送を行い、インクを吐出口より強制的
に排出させることによりノズル内の増粘インクを除去す
るなどの吐出回復処理を行う。また、記録終了時などに
キャッピングを施すことによりＩＪＣが保護される。

【００２５】１３０はヘッド回復装置１２６の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード１３１はブレード保持部
材１３１Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置１２６と同様、モータ１２２および伝動機能１２３
によって動作し、ＩＪＣ１２０の吐出面との係合が可能
となる。これにより、ＩＪＣ１２０の記録動作における
適切なタイミングで、あるいはヘッド回復装置１２６を
用いた吐出回復処理後に、ブレード１３１をＩＪＣ１２
０の移動経路中に突出させ、ＩＪＣ１２０の移動動作に
伴ってＩＪＣ１２０の吐出面における結露、濡れあるい
は塵埃などをふきとるものである。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例１によりさらに詳細に
説明する。

【００２７】実施例１図１および図２を参照して述べる。熱酸化によって形成
されたＳｉＯ₂ 層（２μｍ）を表面に有するシリコンウ
ェハー基板１０１上に、発熱抵抗体１０２としてＨｆＢ
₂ を０．２μｍと、電極１０３としてＡｌを０．６μｍ
のスパッタリング法によって積層し、フォトリソ技術を
用いて所望の形状を形成する。つづいて、絶縁保護膜１
０４としてＳｉＯ₂ を１μｍ、金属保護膜１０５として
Ｔａを０．５５μｍをスパッタリング法によって積層
し、その後このＴａ表面を３％の酒石酸水溶液とエチレ
ングリコール３：７の溶液を用い、対電極をＰｔとし
て、電流密度１ｍＡ／ｃｍ² で、電圧を１００Ｖまで上
げ、電圧一定で１０分間陽極酸化を行い酸化層１０６を
形成した。それからフォトリソ技術を用いて配線用のス
ルーホールをあけた。これにシランカップリング剤Ａ−
１８９（日本ユニカー製）をスピンコーティングし、吐
出口と、インク流路（液路）と、共通インク室を形成す
るための樹脂材料１０７（アクリル／メタクリルエステ
ル重合物）と、ガラス板１０８を接着してインクジェッ
ト記録ヘッドを作成した。このサンプルについてＰＣＴ
（１２０℃、２ａｔｍ）にて評価した結果５０Ｈｒ後に
おいても剥れなしの結果を得た。

【００２８】従来技術においては、ＰＣＴ（１２０℃、
２ａｔｍ）１０Ｈｒで剥れの兆候をみせ、２０Ｈｒでは
剥れは顕著に認められた。

【００２９】実施例２本実施例においては、実施例１において金属保護膜を陽
極酸化する際、熱作用面、およびその他の酸化を嫌う部
分にレジストを塗布し、パターニングすることによっ
て、樹脂と接着する部分を選択的に酸化させた。この場
合も実施例１と同様の効果を得ることができた。

【００３０】実施例３金属保護膜としてＴａをスパッタリングした後連続して
Ｏ₂ リアクティブスパッタによってＴａ₂Ｏ₅ 層を形成
し、その他は実施例１と同様にしてインクジェット記録
ヘッドを作成した。この場合も、ＰＣＴ評価５０Ｈｒで
問題なしの結果を得た。

【００３１】実施例４Ｔａの上に酸化層として、ＳｉＯ₂ をスパッタリング法
によって積層し、その他は実施例１と同様にしてインク
ジェット記録ヘッドを作成した。この場合も実施例１と
同様の結果を得た。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように金属保護膜の樹脂材
料と接着される部分を酸化層とすることによりシランカ
ップリング剤による密着性向上効果が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したインクジェット記録ヘッドの
説明図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ’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を備え
た記録装置の一例を示す斜視図である。

【図４】従来技術のインクジェット記録ヘッドの説明図
である。

【符号の説明】

１０１，２０１基板１０２，２０２発熱抵抗体１０３，２０３電極１０４，２０４保護膜１１０５，２０５保護膜２１０６酸化層１０７，２０７樹脂材料１０８，２０８ガラス板１０９，２０９吐出口１１０，２１０インク供給口１１６キャリッジ１１７駆動モータ１１８駆動ベルト１１９Ａ，１１９Ｂガイドシャフト１２０インクジェットヘッドカートリッジ１２２クリーニング用モータ１２３伝動機構１２４プラテン１２６キャップ部材１３０ブレード１３０Ａブレード保持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川尻幸雄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 (72)発明者山本寿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 (72)発明者鈴木工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 (72)発明者柴田誠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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に設けられた発熱抵抗
体と、該発熱抵抗体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、該電気熱変換体を保護する保
護膜を有し、該保護膜上に樹脂材料を接着して吐出口を
形成するインクジェット記録ヘッドにおいて、該保護膜
上の少なくとも樹脂材料との接着部分が酸化層であるこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】保護膜が絶縁膜と金属酸化膜又は二酸化
ケイ素膜の２層構造より成る請求項１記載のインクジェ
ット記録ヘッド。
【請求項３】吐出口が記録媒体の記録領域の全幅にわ
たって複数設けられているフルラインタイプのものであ
る請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出するインク吐出口が設けられている請求項１に記載
の記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置するための部材と
を少なくとも具備することを特徴とする記録装置。
【請求項５】保護膜が絶縁膜と金属膜と金属酸化膜又
は二酸化ケイ素膜の３層構造より成る請求項１記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
【請求項６】請求項５において、絶縁膜と金属膜を積
層形成した後、該金属膜を陽極酸化法により酸化させて
酸化膜を形成することを特徴とする請求項１記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】請求項５において、絶縁膜を形成した
後、金属ターゲットを用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリ
ングを行い、途中よりＯ₂ を導入して連続的にスパッタ
リングすることにより金属膜と金属酸化膜を形成するこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。