JPH077167Y2 - インクジェットヘッド基板の構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はインクジェットプリンタに使用されるインクジ
ェットヘッドの基板の構造に関し、特に駆動周波数を上
げるため蓄熱を抑え、かつ、必要な温度上昇のための熱
量の確保もできるようにしたインクジェットヘッド基板
の構造に関する。

〔従来の技術〕 一般的にインクジェットヘッドは第４図〜第５図に示さ
れる構造となっている。即ち、第４図は従来のインクジ
ェットヘッドの要部平面図、第５図は第４図中のＩ−Ｉ
線に沿った断面を、図中矢印Ａで示す方向から見た断面
図であり、図中１はガラスによって成形された基板であ
る。この基板１上には第５図に示されるように五酸化タ
ンタル等による蓄熱層２がスタッタリング等によって形
成され、その蓄熱層２上にチッ化タンタル等の発熱抵抗
体層３が積層形成されている。又、この発熱抵抗体層３
上には、アルミニウム等で成形された共通電極4a、選択
電極4bによる導体層４が形成されており、この導体層４
で囲まれて露出状態とされた発熱抵抗体層３が発熱部５
となる。又、導体層４上及び発熱部５にはシリコンチッ
化物等からなる保護層６が積層されている。

一方、図中７はノズル板で、このノズル板７の前記発熱
部５と対応する位置にはインクを吐出するためのノズル
孔（オリフィス）８が形成されている。又、ノイズ板７
の下面には一体的もしくは別体として、インクの擾乱を
防止するために、相互に隣接する発熱部５の間に位置す
る隔壁９・９…が形成され、この隔壁９・９…の高さ寸
法によって基板３側とノズル板７は一定の間隔（インク
充填部分）を構成し、接着剤10を介して接合される。
又、ノズル板７にはインクを安定供給するために上方に
膨出させたインク室11が形成されている。

かかる構造としたインクジェットヘッドの動作を説明す
ると、基板１に穿設される貫通孔（図示せず）を介して
インク溜から基板１とノズル板７間へ送り込まれたイン
クは毛細管現象によって間隔内へ侵漬し、ノズル孔８内
なで満たされた状態となる。この状態で、導体層４へド
ライブ回路からの電気記録信号が印加されると、その信
号は発熱部５において熱エネツギーに変わり、その発熱
部５と接しているインクに気泡を発生させ、その圧力変
動によってインクをノズル孔８から飛ばし、記録紙上へ
印字することになる。

しかし、この上記した従来のインクジェットヘッドによ
ると、基板１をガラスで成形しているために、高速駆動
の際にその基板１に熱がたまりすぎてしまい破壊が生じ
る虞れがあること、又、ノズル板７にインク室11を加工
形成する必要があり、工程が煩雑となってしまう等の点
から、第６図〜第７図に示されるようなインクジェット
ヘッド基板が考察される。第６図は改良された基板の平
面図、第７図は第６図中のII−II線に沿った断面を図中
矢印Ｂで示す方向から見た断面図でこの場合の基板12に
はガラスよりも熱伝導率の良いアルミナを使用してい
る。またこのアルミナを使用することによって必要な熱
量を確保するためにガラスでその基板1a上に印刷技術及
び焼成によって部分的なグレーズ12を形成している。そ
して、このグレーズ上に発熱部５を形成している。尚、
このグレーズを構成したことで、ノズル板７自体にイン
ク室11を構成するための膨出部を形成する必要もなくな
っている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記した第６図〜第７図に示したインク
ジェットヘッド基板の構造にあっても、駆動周波数を上
げていくことを考慮すると、まだ、アルミナでは蓄熱量
が大きくせいぜい２、5KHz程度までしか作動させるのは
無理である。

そこで本考案は、さらに駆動周波数を高めても十分に対
応することが可能となるインクジェットヘッド基板の構
造を提供することを目的としている。

〔問題を解決するための手段〕

この目的を達成するために本考案に係るインクジェット
基板の構造は、シリコンからなる基板と、この基板上に
シリコンと熱膨張係数が略等しいガラスを陽極接合によ
り接合した後エッチングにより不要部を除去することで
形成された突部と、この突部上に形成された発熱部と、
この発熱部に通電を行なうための一対の導体層とを有す
ることを特徴としている。

〔作用〕

上記したようにアルミナより更に熱伝導率のよいシリコ
ンで基板を成形したことにより、基板への蓄熱が抑えら
れ駆動周波数をそうとう高いところまで上げることがで
きる。

又、シリコンの基板上にガラスの突部を形成することと
しているので、シリコンだけでは得ることができない発
熱部の熱エネルギーのたえの温度上昇も確保でき、ま
た、ノズル板にインク室を形成する必要もなくなる。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を第１図乃至第２図を参照して詳
細に説明する。

第１図は本考案を実施したインクジェットヘッド基板20
の電極や発熱部等を省略して示す平面図であり、見かけ
上は第６図に示す場合と同一となる。この基板20はアル
ミナよりもさらに熱伝導率のよいシリコンで成形されて
いる。このシリコンの基板20上にはガラス、特にシリコ
ンと熱膨張係数の略等しいデビトロン、バイレックス等
のガラスによって突部21が形成されている。この突部21
は基板21が形成されている。この突部21は基板20の長手
方向を横切る二箇所の横架部21a・21aと、その横架部21
a・21aを発熱部の形成状態に沿って一体に連結する橋梁
部21bとより成っている。このガラスの突部21は陽極接
合及びエッチングで得られるもので、この陽極接合は第
２図に示すように、ヒーターを兼ねた電極板22上に光学
研磨を施して干渉縞が観察される程度の表面粗度とした
シリコン基板20を載置し、その基板20上に前記したよう
に熱膨張係数がシリコンと略等しいガラス板Ｇを重ね
る。この状態で基板20側にプラス電極、ガラス板Ｇ側に
マイナス電極を接続したバッテリ23で電流を流す。前記
電極板22に別電源24でヒータ用電力を供給して高温加熱
しながら数100Vの直流電圧を印加する。すると、シリコ
ン基板20とガラス板Ｇの各々に分極が発生して、静電気
的引力によって両者が密着される。こうしてシリコンの
基板20にガラス板が密着された状態でエッチンング加工
によって不要部分を除去して突部21が形成される。又第
３図は第１図中のIII−III線に沿った断面を図中矢印Ｃ
で示す方向から見た断面図で、シリコンの基板20上に形
成されたガラスの突部21（橋梁部21b）上にはスパッタ
リング等で五酸化タンタル等の蓄熱層（アンダーコー
ト）25が形成され、その蓄熱層25上にチッ化タンタル等
の発熱抵抗体層26が積層されている。その発熱抵抗体層
26上にはアルミニウム等の金属箔による導体層27が形成
され、その導体層27によって囲まれて露出した前記発熱
抵抗体層26が発熱部28となっている。又、前記導体層27
及び発熱部28上にはシリコンチッ化物等による保護層
（オーバーコート）29が形成されている。

〔考案の効果〕

上述したように本考案に係るインクジェットヘッド基板
の構造によると、基板にアルミナよりもさらに熱伝導率
の高いシリコンを使用しているので駆動周波数をそうと
うに高くしても障害となる蓄熱が抑えられ、十分に対応
することができる。又、そのシリコンの基板上にガラス
の突部を形成して、その突部上に発熱部を形成している
ので、発熱部に必要な熱量（温度上昇）はその突部によ
って確保される。さらに、そのガラスの突部の高さ分基
板側とノズル板の間隔、即ちインクの充填部分を大きく
することができるので、ノズル板に格別にインク室を膨
出形成する必要がなく、加工工程が容易となっている。

また、ガラスとシリコンとの接合を陽極接合により行な
っているので、その接合が確実であるとともに、ガラス
とシリコンとの密着性が高く、ガラスからシリコンへの
熱伝導も良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施したインクジェットヘッド基板の
概略平面図、第２図は同基板とガラス板との接合工程を
示す図、第３図は同第１図中のIII−III線に沿った断面
図、第４図は一般的なインクジェットヘッドの要部平面
図、第５図は第４図中のＩ−Ｉ線に沿った断面図、第６
図はアルミナ基板にグレーズを設けたインクジェットヘ
ッド基板の平面図、第７図は第６図中のII−II線に沿っ
た概略断面図である。 20……シリコンの基板、21……突部 22……電極板、23……バッテリー、24……電源 25……蓄熱層、26……発熱抵抗体層 27……導体層、28……発熱部、29……保護層 Ｇ……ガラス板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコンからなる基板と、この基板上にシ
   リコンと熱膨張係数が略等しいガラスを陽極接合により
   接合した後、エッチングにより不要部を除去することで
   形成された突部と、この突部上に形成された発熱部と、
   この発熱部に通電を行なうための一対の導体層とを有す
   ることを特徴とするインクジェットヘッド基板の構造。