JPH08150717A - インク噴射型プリンタ用ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

インク噴射型プリンタ用ヘッドおよびその製造方法

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JPH08150717A
JPH08150717A JP29288094A JP29288094A JPH08150717A JP H08150717 A JPH08150717 A JP H08150717A JP 29288094 A JP29288094 A JP 29288094A JP 29288094 A JP29288094 A JP 29288094A JP H08150717 A JPH08150717 A JP H08150717A
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JP
Japan
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electrode
ink
ink jet
insulating film
ink chamber
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JP29288094A
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English (en)
Inventor
Seishi Tomari
聖之 泊
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電極表面からの漏れ電流を無くして
長期に渡って常に安定した沸騰気泡を形成することがで
きるインク噴射型プリンタ用ヘッド及びその製造方法を
提供することを目的とする。 【構成】 インク室1と、インク室1上部に形成された
ノズル孔2と、インク室1の底面に配設された電極3と
を備え、電極3の表面に金属酸化物絶縁膜4を形成し
た。 【効果】 電極3の表面からの漏れ電流を遮断すること
ができ、長期に渡って常に安定した沸騰気泡を形成する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインク噴射型プリンタに
用いられるインク滴を飛翔させてプリンタ用紙に記録さ
せるインク噴射型プリンタ用ヘッドおよびその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュータの高性能化、小型
化、低価格に伴い、プリンタもコンピュータと同様な特
性が求められ、従来使われていたドットプリンタからレ
ーザープリンタ、インク噴射型プリンタへと印字方法が
変わりつつある。
【0003】インク噴射型プリンタとしては、ピエゾ圧
電素子の変形によりインクを押し出すタイプ、直流通電
方式による熱抵抗加熱でインクを沸騰させインクを吐出
させるタイプ及び交互通電による高周波加熱方式(交互
通電加熱方式)でインクを沸騰させインクを吐出させる
タイプ等がある。
【0004】以下に従来の交互通電加熱方式によるイン
ク噴射型プリンタ用ヘッドについて、図面を参照して説
明する。図4は従来のインク噴射型プリンタ用ヘッドの
要部断面図である。図4において、1はインク室、2は
インク室1上面に形成されたノズル孔、3はインク室1
の底面に配設された電極、5はインク室1の上面を形成
する樹脂シート、6は電極3の上面に積層された絶縁
膜、7はインク室1の底面を形成し電極3が配設されて
いる基板、8は配線10を介して電極3と結線されてい
る制御部、9は制御部8に結線されている電源、11は
ノズル孔2の上方に配されているプリンタ用紙、12は
インク室1に充満しているインク、13はノズル孔2か
ら吐出したインク滴、14はインク滴13がプリンタ用
紙11に付着した印字、15は電極3間に発生した気泡
である。
【0005】以上のように構成された従来の交互通電加
熱方式によるインク噴射型プリンタ用ヘッドについて、
以下にその製造方法を説明する。まず、ガラス、或い
は、シリコン等のセラミックスからなる非導電性の基板
7上にTi、Au、Pt、Ni等の導電性の金属膜を、蒸着法、
スパッタ法などの真空成膜法あるいはメッキ法等により
積層する。この金属膜を積層した基板7にフォトリソグ
ラフィー法により電極3のパターンを形成し、電極3以
外の部分をイオンミーリングまたはケミカルエッチング
により除去する。次に、電極3のインク室1に露出して
いる部分以外の部分と基板7上に有機高分子あるいはセ
ラミックス等の絶縁膜6を塗布またはスパッタ法により
形成する。この絶縁膜6と電極3とを積層した基板7上
にエキシマレーザ加工機により形成されたノズル孔2を
有する樹脂シート5をノズル孔2が二つの電極3の中心
部に位置するように接着する。
【0006】以下にこのインク噴射型プリンタ用ヘッド
の動作について説明する。図6はインク12吐出時のイ
ンク12への印加電圧を示すタイムチャートである。ま
ず、図6に示すように電源9から制御部8を通じて電極
3間に、ドットを吐出する間隔である印字周期を5KH
zの間隔にし、交互電圧通電の頻度である電圧変化周期
を3MHzの間隔にして交互電圧を印加する。この印字
周期はインク12が沸騰するのに必要な最大時間より長
く設定され、電圧変化周期は印字品質である分解能に応
じたインク12のドットの飛翔頻度に一致するように決
定されている。電圧がインク12に印加されると、図5
に示すように電気力線が発生しインク12中の電解質が
振動運動を行い、ジュール熱が発生し、インク12が加
熱される。インク12が加熱されると、インク12中に
沸騰が起こり、電極3の間に気泡15が形成される。さ
らに、この気泡15が膨張するにつれ、インク室1の内
側に充満するインク12が押し上げられ、ノズル孔2か
らインク滴13となって吐出し、プリンタ用紙11に付
着することにより、印字14となる。インク吐出の繰り
返し寿命は、記録ヘッドとインク容器とが一体型のカー
トリッジタイプでは数千万回、記録ヘッドをプリンター
本体に据え付けたパーマネントタイプでは数億回を通常
保証している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、電極3の表面に電気二重層が形成されるこ
とにより、電極3の表面に酸化物が形成され、その酸化
物が電極3の材料の溶解やキャビテーションによる破壊
によって無くなるという過程の繰り返しが起きることに
よって電極3の表面からの漏れ電流が変化し、インク滴
13を飛翔させるための気泡の発生が不安定になるとい
う問題点を有していた。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電極表面の電気二重層の形成を防止することがで
き、電極表面からの漏れ電流を遮断することによって、
安定な気泡の発生を実現できるインク噴射型プリンタ用
ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、インク室の底面に配設された電極表面上に
金属酸化絶縁膜を形成したもので、その製造方法として
電極の真空成膜中に酸素を導入することによって電極膜
と金属酸化絶縁膜を連続的に成膜するものである。
【0010】
【作用】本発明は上記構成により、金属酸化絶縁膜が電
極表面に形成されているので、電極表面の電気二重層が
形成されず、電極表面からの漏れ電流を遮断することが
でき、インク中を流れる電流が安定し、そのため常に安
定した沸騰気泡を形成することができる。
【0011】また、上記製造方法により、電極膜と金属
酸化絶縁膜を連続的に形成できるため、極めて簡便に非
常に安定した金属酸化絶縁膜を形成することができる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照しながら説明
する。図1は本発明の一実施例におけるインク噴射型プ
リンタ用ヘッドの要部断面図である。図1において、1
はインク室、2はノズル孔、3は電極、5は樹脂シー
ト、6は絶縁膜、7は基板、8は制御部、9は電源、1
0は配線、11はプリンタ用紙、12はインク、13は
インク滴、14は印字で、これらは従来例と同様である
ので、同一の符号を付けて説明を省略する。4は金属酸
化物絶縁膜であり、SiO2,TiO2,Al23,Ta
25等の酸化物からなっている。これらの金属酸化物絶
縁膜4は、真空成膜、塗布法、熱処理等の様々な方法で
形成可能である。しかしながら、電極3の膜を形成した
後に新たに他の膜を形成したり、電極3の膜を形成した
後真空室から取り出して各種の処理を行うことは、電極
3の膜が大気中に触れたり、繁雑な工程を経なければな
らないため、電極3の特性の不安定性の原因となり、か
つ新たに工数が発生するためコストアップにつながって
しまうものである。そこで、この金属酸化物絶縁膜4
を、電極3の材料が酸素と反応して形成される酸化物と
し、その酸化物が電気的絶縁体であるという特徴を持つ
よう電極3の材料を選定することによって、例えば反応
性スパッタリングのように電極3を真空成膜した後、装
置内に酸素を導入し酸化物を成膜するという手法を用い
て連続的に安定にかつ簡便に金属酸化物絶縁膜4が形成
できる。具体的な電極3の材料と金属酸化物絶縁膜4の
材料との組み合わせとしては、TiとTiO2,Alと
Al2 3,TaとTa25等の様々な組み合わせが考え
られる。
【0013】また、真空成膜方法もスパッタリングだけ
でなく蒸着やCVD等の他の真空成膜方法も考えられ
る。
【0014】(実施例1)ここで電極3の材料としてT
i、金属酸化物絶縁膜4の材料としてSiO2を用いた
第1の実施例について説明する。まず、ガラスの基板7
上に電極3となるTi膜をスパッタリングにより積層す
る。その上に更にスパッタリングにより金属酸化物絶縁
膜4となるSiO2を積層する。ここでこの2層の積層
においては、Ti成膜用真空室の排気,成膜,基板7の
移動,SiO2成膜用真空室の排気,成膜,取り出しと
いう工程が必要となる。この積層した基板7上にフォト
リソグラフィー法によりレジストで電極3のパターンを
形成し、電極3以外の部分をイオンミーリングまたはケ
ミカルエッチングにより除去する。
【0015】次に、電極3のインク室1に露出している
以外の部分と基板7上に有機高分子あるいはセラミック
ス等の絶縁膜6を塗布またはスパッタ法により形成す
る。この絶縁膜6と電極3とを積層した基板7上にエキ
シマレーザ加工機により形成されたノズル孔2を有する
樹脂シート5をノズル孔2が二つの電極3の中心部に位
置するように接着する。
【0016】この第1の実施例ではSiO2はスパッタ
リング法で形成したが、塗布法やSi成膜後の酸化処理
等でも形成可能である。
【0017】(実施例2)次に、電極3の材料としてT
i、金属酸化物絶縁膜4の材料としてTiO2を用いた
第2の実施例について説明する。まず、ガラスの基板7
上に電極3となるTi膜をスパッタリングにより積層す
る。その上に更にスパッタリングにより金属酸化物絶縁
膜4となるTiO2を積層する。ここでこの2層の積層
においては、Ti成膜用真空室の排気,成膜,酸素導入
によるTiO2の連続成膜,取り出しという工程のみで
電極3となるTi膜と金属酸化物絶縁膜4となるTiO
2膜が積層される。したがって電極3の材料としてT
i、金属酸化絶縁膜4の材料としてSiO2を用いた第
1の実施例と比較して工程が簡便になる。この積層した
基板7上にフォトリソグラフィー法によりレジストで電
極3のパターンを形成し、電極3以外の部分をイオンミ
ーリングまたはケミカルエッチングにより除去する。次
に、電極3のインク室1に露出している以外の部分と基
板7上に有機高分子あるいはセラミックス等の絶縁膜6
を塗布またはスパッタ法により形成する。この絶縁膜6
と電極3とを積層した基板7上にエキシマレーザ加工機
により形成されたノズル孔2を有する樹脂シート5をノ
ズル孔2が二つの電極3の中心部に位置するように接着
する。
【0018】図2は本発明の第1および第2の実施例に
おけるインク噴射型プリンタ用ヘッドの電極3の電流の
流れを示す図で、図5に示すように従来の構成であれば
電極3の表面から漏れ電流が発生し、電極3の表面の酸
化状態が変化することに伴いこの漏れ電流の大きさが変
化し、インク12のジュール熱の発生による沸騰気泡の
形成にバラツキを生じていたが、第1および第2の実施
例の構成にすることによって、図2に示すように電極3
の表面からの漏れ電流が無くなり、電極3の断面からの
み一定の電流が供給されることによって安定に沸騰気泡
を形成することができる。図3は本発明の第1および第
2の実施例の構成と従来の構成のインク噴射型プリンタ
用ヘッドに、印可電圧を25V,電圧変化周期を3MH
z,印字周期を5kHzとして交互通電を行った結果を
示す図で、横軸に通電回数,縦軸にインク12が吐出す
るまでに要した時間をとったものである。この図からわ
かるように第1および第2の実施例の構成にしたことに
よって、安定に沸騰気泡が形成できるようになり、イン
ク12が吐出するまでに要した時間が通電回数に依らず
一定になる。
【0019】
【発明の効果】本発明はインク室の底面に配設された電
極表面上に金属酸化絶縁膜を形成したことにより、電極
表面に電気二重層を形成することなく、電極表面からの
漏れ電流を遮断することが可能になり、インクの吐出に
必要な沸騰気泡を常に安定に形成することができ、印字
品質を向上させることができる。
【0020】また、電極の真空成膜中に酸素を導入する
ことによって電極膜と金属酸化絶縁膜を連続的に成膜す
ることにより、電極膜と金属酸化絶縁膜の界面が安定と
なり、かつ、高い歩留まりで低い原価により生産性よく
インク噴射型プリンタ用ヘッドを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるインク噴射型プリン
タ用ヘッドの要部断面図
【図2】本発明の第1および第2の実施例におけるイン
ク噴射型プリンタ用ヘッドの電極の電流の流れを示す図
【図3】本発明の第1および第2の実施例の構成と従来
の構成のインク噴射型プリンタ用ヘッドに交互通電を行
った結果を示す図
【図4】従来のインク噴射型プリンタ用ヘッドの要部断
面図
【図5】従来のインク噴射型プリンタ用ヘッドの電極の
電流の流れを示す図
【図6】従来のインク噴射型プリンタ用ヘッドのインク
吐出時のインクへの印可電圧を示すタイムチャート
【符号の説明】
1 インク室 2 ノズル孔 3 電極 4 金属酸化物絶縁膜 5 樹脂シート 6 絶縁膜 7 基板 8 制御部 9 電源 10 配線 11 プリンタ用紙 12 インク 13 インク滴 14 印字 15 気泡

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インク室と、前記インク室上部に形成され
    たノズル孔と、前記インク室の底面に配設された電極と
    を備えたインク噴射式プリンタ用ヘッドであって、前記
    電極表面に金属酸化絶縁膜を形成したことを特徴とする
    インク噴射型プリンタ用ヘッド。
  2. 【請求項2】前記金属酸化絶縁膜がSiO2,TiO2
    Al23,またはTa 25であることを特徴とする請求
    項1記載のインク噴射型プリンタ用ヘッド。
  3. 【請求項3】インク室と、前記インク室上部に形成され
    たノズル孔と、前記インク室の底面に配設された電極と
    を備えたインク噴射式プリンタ用ヘッドであって、前記
    電極材料上に同材料の金属酸化絶縁膜を前記電極の真空
    成膜中に酸素を導入する形成方法により連続的に成膜す
    ることを特徴とするインク噴射型プリンタ用ヘッドの製
    造方法。
JP29288094A 1994-11-28 1994-11-28 インク噴射型プリンタ用ヘッドおよびその製造方法 Pending JPH08150717A (ja)

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