JPH08118642A - 液体噴射ヘッド用素子基板、該素子基板を用いた液体噴射ヘッド、該ヘッドを用いた液体噴射装置 - Google Patents

液体噴射ヘッド用素子基板、該素子基板を用いた液体噴射ヘッド、該ヘッドを用いた液体噴射装置

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JPH08118642A
JPH08118642A JP6256716A JP25671694A JPH08118642A JP H08118642 A JPH08118642 A JP H08118642A JP 6256716 A JP6256716 A JP 6256716A JP 25671694 A JP25671694 A JP 25671694A JP H08118642 A JPH08118642 A JP H08118642A
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Yoshiyuki Imanaka
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Teruo Ozaki
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Masami Ikeda
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子基板端部に配されるインクを吐出するた
めの吐出ヒーターを傷つけることなく、基板端部側を切
断可能とし、この素子基板を配列することで、複数の基
板間で全体として吐出ヒーターのピッチを合わせる。 【構成】 素子基板端部近傍の吐出ヒーターの配列間隔
を素子基板の中央部付近より狭くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記録用の液体（インク
等）を飛翔液滴として吐出口（オリフィス）から吐出さ
せるための吐出エネルギー発生素子を複数配列し、該吐
出エネルギを記録媒体に付着させることによって記録を
行うインクジェット記録装置に配設されるインクジェッ
トヘッドに用いられる素子基板に関するものである。特
に、インクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子
を複数配列した素子基板に関するもので、又、複数配列
して用いる素子基板、該素子基板を用いたインクジェッ
トヘッド、該ヘッドを用いたインクジェット装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録法は、記録ヘッドに
設けられたオリフィスからインク（記録用液体）を吐出
させ、これを紙等の被記録材に付着させて記録を行う記
録方法であり、騒音の発生は極めて少なく、かつ高速記
録が可能であり、しかも普通紙等特別な構成の記録用の
紙を用いる必要がないなど、多くの利点を有しており、
種々のタイプの記録ヘッドが開発されている。
【０００３】なかでも、熱エネルギーをインクに作用さ
せてオリフィスから吐出させるタイプの記録ヘッドは、
基体上に、電気熱変換体を配置し、更に電気熱変換体、
及び必要に応じて、最終的に流路と液室の下に位置する
電極の上部に保護膜を設け、これに流路、液室が形成さ
れた天板を接合した構成を有する。
【０００４】この記録ヘッドにおいてインクを吐出する
ための吐出エネルギーは、一対の電極とこれら電極間に
位置する発熱抵抗体とを有する電気熱変換体によって付
与される。すなわち電極に電気信号を印加して、発熱抵
抗体を発熱させると、発熱抵抗体付近にある流路中のイ
ンクが瞬間的に過熱されてそこに気泡が発生し、その気
泡の発生による瞬間的な体積膨脹と収縮による体積変化
によってオリフィスからインクの液滴が吐出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような構成の
記録ヘッドにおいて、例えばＡ３対応の記録ヘッドを作
ろうとした場合、記録幅に応じた大きさの支持体上に、
所定数の発熱抵抗体が所定の配列ピッチで配列されたヘ
ッド用の素子基板を、発熱抵抗体がその配列ピッチで連
続して並ぶ様に、精度良く、記録幅に応じた数だけ配列
させることが行われている。
【０００６】しかしこの構成は、隣り合う基板の端部の
発熱抵抗体が所定の配列ピッチ内で配列される様にする
ため、製造時に各素子基板を切り出す時各素子基板の両
端を発熱抵抗体のすぐ横で切断しなければならない。こ
のため、切断時に発生するチッピングやシェルクラック
等により、素子基板及び最悪の場合には発熱抵抗体を破
損させてしまう問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するため、素子基板に配列されている発熱抵抗体の、特
に素子基板の前述の配列方向両端付近の発熱抵抗体につ
いて、メインとなる正規の配列ピッチ（素子基板中央付
近のピッチ）より短く、すなわち基板の内側に寄せる方
向にずらして配置している。このことによって基板の切
断領域のマージンを大きく取って、チッピングあるいは
シェルクラック等による発熱抵抗体の破損を防止するこ
とができるようにしたものである。
【０００８】更に、上記構成でも不十分な場合は、例え
ば発熱抵抗体と切断領域との間にチッピング進行防止用
の段差を設けることにより、その効果を高めることがで
きる。
【０００９】勿論、本発明は上記構成の組み合わせに限
らず、後述した段差を設ける構成だけでも、上記効果を
出せることは言うまでもないことである。
【００１０】
【実施例】以下、図面にしたがって本発明を詳細に説明
する。
【００１１】尚、本発明で用いる「素子基板上」とは、
素子基板の上や素子基板の表面近傍の内部のことをも含
めて表わす言葉である。
【００１２】又、以下の実施例では、吐出される液体と
してインクを用いたがこれに限らず本発明のヘッドによ
って吐出可能なものであればいかなるものでもよい。
【００１３】図１は本発明の一実施例を示す図である。
１１は吐出エネルギー発生体としての発熱抵抗体（以下
吐出ヒーターとも呼ぶ。）であり、それぞれの吐出ヒー
ターは発熱抵抗体層１２と一対の電極（不図示）を有す
る。これら一対の電極を介して電圧が発熱抵抗体層１２
に印加されることにより発熱する。上記一対の電極は、
一方は個別電極（不図示）、他方は共通電極（不図示）
に接続される。
【００１４】発熱抵抗体１１は、素子基板上に所定の配
列ピッチＰ１で配列される。このとき、各基板における
第一セグメントと最終セグメント、つまり、吐出ヒータ
ーの配列方向の両端の吐出ヒーターについては、前記配
列ピッチＰ１より短い配列ピッチＰ２で配列され、隣り
合う基板の前記第一セグメントと前記最終セグメント間
のピッチは、Ｐ１より長く配列されている。そして、最
終セグメント１１ｃより一つ前のセグメント１１ｂと隣
接する素子基板の第１セグメント１１ｄの１つ後のセグ
メント１１ｅとの間の間隔を約３×Ｐ１としている。こ
れにより、その他のセグメントでの位置関係から見る
と、正規の配列ピッチＰ１で配列されているように各基
板の配列を行うことができる。
【００１５】図２は、本発明の他の実施例として、正規
の配列ピッチＰ１より短い配列ピッチが３種類（Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４）存在するケースを示した図である。この図
では、各配列ピッチの関係が（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ
４）で示されているが、勿論この位置関係はこれに限ら
れなくて、正規の配列ピッチＰ１とは異なる配列ピッチ
の数、およびそれらの配列ピッチの位置関係等どについ
ては、いかなる組み合わせにおいても本発明の効果を発
揮することは言うまでもないことである。
【００１６】以上の図１の実施例ではそれぞれの素子基
板の最端部に位置する吐出ヒーターの間隔が素子基板中
央部付近の吐出ヒーターの間隔の約３倍としている。
又、図２の実施例ではそれぞれの素子基板の端部から３
番目の吐出ヒーター同士の間隔を素子基板中央部付近の
吐出ヒーター間隔の約７倍としている。
【００１７】これらのことによって吐出ヒーターを傷つ
けることなく吐出ヒーターの近傍まで素子基板を切断す
ることができ、複数の素子基板を連続的に列状に配置し
た場合にも全体的に吐出ヒーターの配置間隔を一定にす
ることができる。
【００１８】又、上述のような位置の吐出ヒーター間隔
にかぎらず、それぞれの素子基板の端部から２番目の吐
出ヒータ同士の間隔を素子基板中央部付近の吐出ヒータ
ー間隔の約５倍としてもよいことは言うまでもない。
【００１９】又、上述の実施例においては素子基板両端
部近傍の吐出ヒータ間隔を調整する例を説明したが、２
つの素子基板を配列するような例においては、それぞれ
の素子基板の相対する側の吐出ヒーターの間隔だけを調
整してもよい。
【００２０】図３は、本発明の一の実施例として、基板
切断時に発生するピッチングやシェルクラック等の、ク
ラック進行防止用段差１９を示した断面模式図（図１の
Ａ−Ａ断面）である。前記段差１９は、例えば配線電極
（Ａｌ、Ｃｕ等）で形成すれば、工程数を増やす事なく
現状のプロセスで行うことができるし、またコスト的に
問題なければ、新たに新規の材料（例えばポリイミド等
の有機物）で形成してもよい。
【００２１】図４は、本発明の実施例において、切断時
のクラックの進行を防止している様子を説明している図
である。素子基板１０を１６で示される部分でカットし
た場合、クラック１７が生じたとしても段差１９の部分
でクラックを止めるこができる。
【００２２】図５及び図６は、従来例において、切断時
にクラックの入る様子を説明している図である。
【００２３】このように図４の場合のようにクラック進
行防止用段差１９を設けていない場合にはクラックが広
がってしまい、素子基板に設けられた素子に対して影響
を与えてしまう。
【００２４】上記する記録ヘッドは、例えば以下のよう
にして得ることができる。
【００２５】まず、Ｓｉウェハー２０の表面に蓄熱層１
３として熱酸化によりＳｉＯ2膜を１〜３μｍ形成し、
その上に発熱抵抗体層１２となるＨｆＢ2膜を４００〜
２０００Å、密着向上層であるＴｉを１０〜１００Å、
配線電極材料Ａｌを３０００〜１００００Åスパッタリ
ングにより成膜し、フォトリソグラフィ工程により、所
望の発熱体形状及び電極形状が得られるようにパターン
形成する。
【００２６】次に、保護層１４としてＳｉＯ2またはＳ
ｉ3Ｎ4を１〜２μｍＣＶＤ法またはスパッタリング法に
より形成する。その後、耐キャビテーション層１５とし
てＴａを２０００〜５０００Åスパッタリングし、フォ
トリソグラフィ工程により、所望の形状が得られるよう
にパターン形成し基板１０の作成を終了する。
【００２７】上記基板１０は、放熱性に優れた支持体１
８（例えばＡｌ基板等）上に精度良くダイボンディング
により配列され固定される。
【００２８】最後に、少なくともインクの通路とオリフ
ィスとを形成するための溝付ガラス板（不図示）等を、
インクの通路となる溝部が素子基板に形成された熱発生
部と適切な位置関係を持って配置されるように位置合わ
せを行って接着する。
【００２９】なお、感光性樹脂等を用いたフォトリソグ
ラフィ工程により、少なくともインクの通路及び吐出口
を形成する壁を基板上に設け、更に壁をおおう覆いを壁
に接合することによって記録ヘッドを構成してもよい。
【００３０】尚、上述の実施例においては、２枚の素子
基板を配列した例を示したが、さらに数多くの素子基板
を配列してさらにヘッドの長尺化を図ってもよい。図７
はこのような例を示したものであり、アルミニウム（Ａ
ｌ）等で構成される支持体（ベースプレート）上に発熱
抵抗体１０１が複数列状に配された素子基板１００が複
数配列されている。それぞれの素子基板はコネクタ１０
２を通して、配線基板のコンタクトパットと接続されて
いる。そしてこのように複数配列した素子基板上に、そ
れぞれの発熱抵抗体に対して流路を形成するための溝を
持つ、溝付天板２００を取り付けて長尺ヘッドを形成し
ている。
【００３１】図８は、本発明が適用可能な記録ヘッドの
うち最も顕著な効果があらわれる、記録媒体の記録幅に
対応した幅を有するいわゆるフルラインタイプの記録ヘ
ッドおよび該記録ヘッドを搭載した記録装置の模式的概
略説明図を示している。
【００３２】図８において、符号の６１がフルライン記
録ヘッドを示しており、駆動信号供給手段（不図示）か
ら供給された信号によって、この記録ヘッドから、記録
媒体搬送ローラー９０に搬送される紙や布等の被記録媒
体８０に向けてインクが吐出され、これによって記録が
なされる。本発明の記録ヘッドの場合フルラインヘッド
のような長尺な記録ヘッドであっても容易に、高画質の
記録を行うことができる。
【００３３】図９は、素子基板を１つもしくは２つ用い
るような小型の記録ヘッドを搭載した記録装置を示して
いる。図９で示される記録装置においてはキャリッジＨ
Ｃ上にインクタンク部７０と記録ヘッド部６０とが着脱
可能な記録ヘッドカートリッジが搭載されており、また
このキャリッジ、被記録媒体８０を搬送するための搬送
ローラ等を駆動する駆動源としてのモータ８１、駆動源
からの動力をキャリッジに伝えるためのキャリッジ軸８
５等を有している。さらに、記録ヘッドにインクを吐出
するための信号を供給するための信号供給手段を有して
いる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
熱抵抗体が配された領域の近傍を切断するような小型の
素子基板の場合においても発熱抵抗体を破損させること
なく基板の切断が可能となる。特に複数配列して用いら
れる素子基板のように発熱抵抗体の配列ピッチを複数の
素子基板間でほぼ等しく用いる素子基板の場合であって
も、配列ピッチの条件を満たしつつ、発熱抵抗体を傷つ
けることなく、素子基板を形成、配列することができ
る。
【００３５】このことによって複数の基板間で全体とし
て吐出ヒーターのピッチを合わせることができる。
【００３６】また、工程数も増えることなく従来と同じ
プロセスで行うことができるため、コストアップになら
ない利点もある。
【００３７】又、上述の実施例のように発熱抵抗体の配
された近傍の基板端部を発熱抵抗体を傷つけることなく
切断できるため、小型の素子基板を複数並べることでヘ
ッドの長尺化を図ることができる。
【００３８】このため、長尺であるにもかかわらず極め
て歩留まりが高いヘッドを安価に提供することができ
る。
【００３９】又、このようなヘッドを用いることによっ
て高速高画質記録が可能なインクジェット装置を安価に
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明での一実施例を示した図。
【図２】本発明での他の実施例を示した図。
【図３】本発明での他の実施例を示した図。
【図４】本発明の構成で基板を切断した時に発生する、
チッピングの様子を示した断面模式図。
【図５】従来の構成で基板を切断した時に発生する、チ
ッピングの様子を示した断面模式図。
【図６】従来の構成で基板を切断した時に発生する、チ
ッピングの様子を示した断面模式図。
【図７】本発明の素子基板を複数並べて構成した長尺ヘ
ッドの構成を示す図。
【図８】本発明のフルラインヘッドを用いたインクジェ
ット装置を説明するための図。
【図９】本発明のインクジェットヘッドを用いたインク
ジェット装置を説明するための図。
【符号の説明】
１０ 基板 １１ 発熱抵抗体 １２ 発熱抵抗体層 １３ 蓄熱層 １４ 保護層 １５ 耐キャビテーション層 １６ 切断用ブレート １７ チッピングまたはシェルクラック等によるクラッ
クの発生領域 １８ 支持体 １９ クラック進行防止用段差 ２０ Ｓｉ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠本 雅己 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 尾崎 照夫 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 池田 雅実 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 (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体を吐出するための吐出エネルギーを
    発生する複数の吐出エネルギー発生素子を所定の間隔で
    列状に配した素子基板であって、 前記列方向端部の吐出エネルギー発生素子と該吐出エネ
    ルギー発生素子に隣接する吐出エネルギー発生素子との
    間隔が、前記列中央付近の吐出エネルギー発生素子の配
    置間隔より狭いことを特徴とする液体噴射ヘッド用素子
    基板。
  2. 【請求項２】 前記基板端部から前記配列方向２つ目の
    吐出エネルギー発生素子と３つめの吐出エネルギー発生
    素子との間隔が前記列中央付近の吐出エネルギー発生素
    子の配置間隔より狭いことを特徴とする請求項１記載の
    液体噴射ヘッド用素子基板。
  3. 【請求項３】 前記吐出エネルギー発生素子は、発熱抵
    抗素子である請求項１もしくは２に記載の液体噴射ヘッ
    ド用素子基板。
  4. 【請求項４】 前記端部とは前記配列方向の両端部であ
    る請求項１もしくは２に記載の液体噴射ヘッド用素子基
    板。
  5. 【請求項５】 液体を吐出するための吐出エネルギーを
    発生する複数の吐出エネルギー発生素子を所定の間隔で
    列状に配し、前記列方向端部の吐出エネルギー発生素子
    と該吐出エネルギー発生素子に隣接する吐出エネルギー
    発生素子との間隔が前記列中央付近の吐出エネルギー発
    生素子間の配置間隔より狭く配置されている素子基板
    と、前記吐出エネルギー発生素子に対応して設けられ吐
    出口を有する液流路とを有する液体噴射ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記素子基板は支持体上に複数連続的に
    配置されており、第一の素子基板の前記端部に位置する
    吐出エネルギー発生素子と、該第一の素子基板に隣接す
    る第２の素子基板の端部に位置する吐出エネルギー発生
    素子との間隔が、前記中央付近の吐出エネルギー発生素
    子の配置間隔の約３倍である請求項５に記載の液体噴射
    ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記素子基板は支持体上に複数連続的に
    配列されており、第一の素子基板の前記端部から２つ目
    に位置する吐出エネルギー発生素子と、該第一の素子基
    板に隣接する第２の素子基板の端部から２つ目に位置す
    る吐出エネルギー発生素子との間隔が、前記中央付近の
    吐出エネルギー発生素子の配置間隔の約５倍である請求
    項５に記載の液体噴射ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記複数の液流路を構成する溝を有する
    溝付天板を前記素子基板に接合することで形成されてい
    る請求項５乃至７のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
  9. 【請求項９】 前記溝付天板は複数の素子基板に共通し
    た長尺な天板である請求項８記載の液体噴射ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記吐出エネルギー発生素子は、発熱
    抵抗素子である請求項５乃至７に記載の液体噴射ヘッ
    ド。
  11. 【請求項１１】 前記液体はインクである請求項５乃至
    ７のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記素子基板は複数連続的に配列され
    ている請求項５乃至７のいずれかに記載の液体噴射ヘッ
    ド。
  13. 【請求項１３】 請求項５乃至１２の液体噴射ヘッド
    と、被記録媒体を搬送するための手段を有する液体噴射
    装置。
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