JPH08164609A

JPH08164609A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH08164609A
Application number: JP31036894A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kaneko; 信一郎金子; Hiroshi Okayama; 博岡山; Hiroshi Shibata; 寛柴田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】通電加熱用電極上の絶縁層の溶解、剥離が起
こることのないインクジェットヘッドを提供することを
目的とする。【構成】通電加熱用電極１Ａ、１Ｂが、インク圧力室
６ａに蓄えられた導電性インク２に電流を流す多結晶Ｔ
ｉ薄膜から成る先端部２５と、先端部２５に電流を供給
するＴａ薄膜から成るリード部２２とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性インクを吐出し
て印刷用紙に文字等を記録するインクジェットヘッドに
関し、特に通電加熱型インクジェットヘッドの通電加熱
用電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に少ないという点におい
て、最近関心を集めている。その中にあって、高速記録
が可能で、しかも普通紙に特別な定着処理を必要とせず
に記録できるインクジェット記録法は極めて有力な記録
法である。近年実用化されているインクジェットヘッド
プリンタには、印字の高速化、カラー化、低騒音化の要
求が急速に高まってきている。インクジェットヘッドの
インク吐出方式としてはピエゾ素子（圧電素子）方式や
静電方式など数多くあるが、ここでは通電加熱型インク
ジェットヘッドについて説明を行う。通電加熱型インク
ジェットヘッドは一対の通電加熱用電極により導電性イ
ンクに電流を流し、このとき発生するジュール熱により
導電性インクを加熱沸騰させ、沸騰気泡の圧力により一
定量の導電性インクをノズル穴から印刷用紙等の記録媒
体に付着させるものである。

【０００３】図７は従来の通電加熱型のインクジェット
ヘッドを示す構成図、図８は図７のＢ−Ｂ´線断面図で
ある。

【０００４】図７、図８において、１ａ、１ｂは後述の
導電性インク２に電流を流す通電加熱用電極、２は抵抗
率が１０〜１００Ωｃｍの導電性インク、３ａ、３ｂは
絶縁層、４ａ、４ｂはノズル、５は導電性インク２の通
電沸騰による気泡の生成、消滅による圧力変化を利用し
てインク滴を吐出させるノズル穴、６ａはインク圧力
室、６ｂは共通インク流路７から導電性インク２をイン
ク圧力室６ａに導くためのインク流路、８は各々の通電
加熱用電極を制御するプリンタ印字制御回路１３より信
号を伝達するための接続用端子、９はガラス等の絶縁体
基板、１０は導電性インク２が吐出するノズル穴５の前
方１ｍｍ程度の位置に配置される印刷用紙である。

【０００５】図８において、絶縁層３ａ、３ｂは、隣接
する通電加熱用電極１ａ、１ｂが導電性インク２に接し
て電気的にショートすることを防ぎ、インク圧力室６ａ
の壁面の一部を構成し、導電性インク２の通電沸騰によ
る気泡の生成、消滅時の圧力変化に耐えられる感光性の
ポリイミド樹脂等からなる。また、ノズル４ａ、４ｂ
は、絶縁層３ａ、３ｂと同じように、導電性インク２の
通電沸騰による気泡の生成、消滅時の圧力変化に耐えら
れる材料から成り、インク圧力室６ａの壁面の一部を構
成する。

【０００６】ここで、通電加熱用電極１ａ、１ｂは一般
には適当な酸素過電圧を持ち、耐腐食性に優れたＡｕ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ等の真空蒸着や細い線材で形成
される。しかし、通電加熱用電極材料であるＡｕ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ、Ｐｄにおいては、通電加熱型インクジェット
ヘッドの１ｋＡ／ｃｍ² 以上の大電流密度では電気化学
反応が容易に起こり、酸化や溶解が生じる。一方Ｔｉは
電気化学材料として安定であり、ヘッド電極材料として
最も良好で好適に使用されている。ヘッド電極材料とし
て使用されるＴｉの形態は真空蒸着により形成される多
結晶薄膜であり、導電性インク２に接する部分の表面積
を増し、通電沸騰特性を向上させるため、その多結晶Ｔ
ｉ薄膜の厚みは０．１〜５μｍ、結晶粒径は０．１〜
２．０μｍ、表面粗さは０．０１μｍ以上に形成され
る。

【０００７】次に、このような構成の従来のインクジェ
ットヘッドの動作について図９（ａ）〜（ｅ）を用いて
説明する。図９（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ従来のインク
ジェットヘッドの動作説明図であり、同図で、１ａ、１
ｂは通電加熱用電極、２は導電性インク、３ａ、３ｂは
絶縁層、４ａ、４ｂはノズル、５はノズル穴、１３はプ
リンタ印字制御回路であり、これらは図７、図８の場合
と同様なものなので、同一符号を付して説明は省略す
る。１１は気泡、１２はインク滴である。

【０００８】まず図９（ａ）に示すように、プリンタ印
字制御回路１３は、印字信号に従って、通電加熱用電極
１ａ、１ｂ間に、周波数１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚで電
圧１０〜５０Ｖのほぼサイン波形の交流電圧Ｖを印加
し、導電性インク２中に電流を流す。すなわち、通電加
熱用電極１ａ、１ｂを介して導電性インク２に交流電圧
を印加することにより、導電性インク２に交流電流が流
れる。このときの電流値は約１０ｍＡである。周期につ
いて言うと、例えば周波数２ＭＨｚの交流駆動の場合、
１周期５００ナノ秒となる。ここで、通電時間ｔ＝５〜
５０μ秒、導電性インク２の抵抗値をＲとすると、導電
性インク２はｗ＝（Ｖ² ／Ｒ）×ｔなるジュール熱を発
生し、導電性インク２の温度は１５０〜２００℃程度ま
で上昇する。すると、図９（ｂ）に示すように、導線性
インク２は加熱沸騰し、気泡１１が生成される。さら
に、図９（ｃ）に示すように、気泡１１は成長し、沸騰
圧力によりノズル穴５から一定量のインク滴１２が吐出
する。一定量のインク滴１２が吐出により消費される
と、まだ暖まっていない新たな導電性インク２がインク
流路６ｂ（図７参照）から補給されるので、気泡１１は
急激に冷却され、図９（ｄ）に示すように縮小し、そし
て図９（ｅ）に示すように消滅する。最後に、導電性イ
ンク２が共通インク流路７（図７参照）より毛管現象に
よりインク流路６ｂに供給され、導電性インク２は充填
され、インク吐出動作は完了する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインクジェットヘッドでは、図１０の断面図、図１
１（ａ）の平面図に示すように、絶縁層３ａ、３ｂは樹
脂材料によって形成されている上にインク圧力室６ａに
露出しているので、導線性インク２の毛細管力や沸騰に
よる圧力波により通電加熱用電極１ａ、１ｂと絶縁層３
ａ、３ｂとの隙間（例えば通電加熱用電極１ａ、１ｂが
溶解して生じた隙間）１４ａ、１４ｂから導電性インク
２が侵入し、導電性インク２のアルカリ成分により絶縁
層３ａ、３ｂの局部的な溶解（例えば局部１５の溶解）
が起きたり、通電による電解気泡１６の発生による絶縁
層３ａ、３ｂの通電加熱用電極１ａ、１ｂからの剥離が
起きたりするという問題点があった。

【００１０】また、通電加熱用電極１ａ、１ｂは真空蒸
着により形成されるＴｉ薄膜であり、導電性インク２に
接する部分の表面積を増し、通電沸騰特性を向上させる
ため、図１１（ｂ）の断面図に示すように、多結晶Ｔｉ
薄膜の厚みが０．１〜５μｍ、結晶粒径が０．１〜２．
０μｍ、表面粗さが０．０１μｍ以上であるものを使用
しているので、図１０、図１１（ａ）に示すように電極
１ａ、１ｂの表面からだけでなく、インク圧力室６ａに
露出している部分（たとえば図１１（ａ）の部分１７）
の全体から導電性インク２が毛細管力によりしみこみ易
くなっているので、通電による電解気泡１６が発生しや
すく、その上部を絶縁層３ａ、３ｂで覆われている部分
の通電加熱用電極１ａ、１ｂからの電解気泡１６の発生
が絶縁層３ａ、３ｂと通電加熱用電極１ａ、１ｂとの間
に溜まっていき、ついには絶縁層３ａ、３ｂの剥離が起
こってしまうという問題点があった。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、通電加熱用電極上の絶縁層の溶解、剥離が起こるこ
とのないインクジェットヘッドを提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１記載のインクジェットヘッドは、導
電性インクが蓄えられるインク圧力室と、蓄えられた導
電性インクの一部を吐出するノズル穴と、インク圧力室
に導電性インクを供給するインク流路と、インク流路に
連通する共通インク流路と、蓄えられた導電性インクに
電流を流して加熱沸騰させる通電加熱用電極とを有し、
蓄えられた導電性インクを加熱沸騰させたときに生じる
沸騰の圧力エネルギーにより蓄えられた導電性インクの
一部をノズル穴から吐出するインクジェットヘッドであ
って、通電加熱用電極は、蓄えられた導電性インクに電
流を流す多結晶Ｔｉ薄膜から成る先端部と、先端部に電
流を供給するＴａ薄膜から成るリード部とから成る構成
を有している。

【００１３】請求項２記載のインクジェットヘッドは、
請求項１において、多結晶Ｔｉ薄膜から成る先端部は、
Ｔａ薄膜から成るリード部上に形成された絶縁層から所
定間隔をおいて離隔している構成を有している。

【００１４】

【作用】上記構成によって、感光性ポリイミド等の絶縁
材料から成る絶縁層に覆われた通電加熱用電極のリード
部の材料として、通電沸騰動作においても溶解すること
のない弁金属（弁等に使用される金属）のＴａを使用す
るようにしたので、導電性インクの毛細管力による通電
加熱用電極への侵入を防止し、また侵入したとしても電
極とインクとの化学反応を防ぐことができ、感光性ポリ
イミド等の絶縁材料から成る絶縁層に覆われたリード部
からの電解気泡の発生を抑えることができる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図１〜図
６を用いて説明する。図１は本発明の一実施例における
インクジェットヘッドを示す平面図であり、図２（ａ）
はノズル流路基板を示す斜視図、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＡ−Ａ´線断面を示す断面図、図２（ｃ）、図
３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電極配線基板を示
す斜視図、図４（ａ）は絶縁層の形成を説明するための
平面図、図４（ｂ）はノズル流路基板と電極配線基板と
を一体化した構成を示す斜視図、図５は絶縁層と先端部
との良くない位置関係を示す断面図、図６は絶縁層と先
端部との良好な位置関係を示す断面図である。

【００１６】図１において、５はノズル穴、６ａはイン
ク圧力室、６ｂはインク流路、７は共通インク流路、８
は接続用端子、１３はプリンタ印字制御回路であり、こ
れらは従来例を示す図７、図８と同様のものなので、同
一符号を付して説明は省略する。同図で１Ａ、１Ｂは上
述したようにＴａ薄膜から成るリード部（Ｔａ薄膜）２
２とＴｉ薄膜から成る先端部２５とを有する通電加熱用
電極である。

【００１７】また図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜
（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）において、３ａ、３ｂは絶
縁層、５はノズル穴、６ｂはインク流路、８は接続用端
子、９は絶縁体基板であり、これらは従来例を示す図
７、図８と同様のものなので、同一符号を付して説明は
省略する。また、１Ａ、１Ｂは通電加熱用電極、２２は
リード部、２５は先端部であり、これらは図１と同様の
ものなので、同一符号を付して説明は省略する。さら
に、図２（ａ）で２０はエポキシ系接着剤、２１は片面
にエポキシ系接着剤２０を塗布したポリイミド樹脂から
成るノズル流路基板、図２（ｃ）、図３（ａ）で２２ａ
はパターンニング前のＴａ薄膜、図３（ａ）で２３はリ
ード部形成用フォトレジストパターン、図３（ｂ）で２
４は先端部形成用フォトレジストパターンである。

【００１８】さらに図５において、２は導電性インク、
３ａ、３ｂは絶縁層、４ａ、４ｂはノズル、５はノズル
穴、６ａはインク圧力室、９は絶縁体基板、これらは従
来例を示す図８と同様のものなので、同一符号を付して
説明は省略する。また、１４ａ、１４ｂは隙間、１５は
溶解する局部、１６は電解気泡であり、これらは従来例
を示す図１０と同様のもの、さらに、１Ａ、１Ｂは通電
加熱用電極、２２はリード部（Ｔａ薄膜）、２５は先端
部であり、これらは図１と同様のものなので、同一符号
を付して説明は省略する。

【００１９】さらに図６において、２は導電性インク、
３ａ、３ｂは絶縁層、４ａ、４ｂはノズル、５はノズル
穴、６ａはインク圧力室、９は絶縁体基板、１４ａ、１
４ｂは隙間、１６は電解気泡、１Ａ、１Ｂは通電加熱用
電極、２２はリード部（Ｔａ薄膜）、２５は先端部であ
り、これらは図３と同様のものなので、同一符号を付し
て説明は省略する。

【００２０】次に、本実施例に係るインクジェットヘッ
ドの製造方法について図２（ａ）、（ｃ）、図３（ａ）
〜（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

【００２１】まず、図２（ａ）に示すように、インク流
路６ｂおよびノズル穴５となるべき溝部にエキシマレー
ザー加工を行い、ノズル流路基板２１を形成する。

【００２２】次に、図２（ｃ）に示すように、表面酸化
を施した単結晶シリコンやガラス基板等の鏡面を有する
基板を絶縁体基板９として使用し、通電加熱用電極１
Ａ、１Ｂのリード部の機能を有するパターンニング前の
Ｔａ薄膜２２ａを絶縁体基板９上に形成する。パターン
ニング前のＴａ薄膜２２ａは蒸着法で成膜する。蒸着条
件は、蒸着源である９９．９９％のＴａのバルク材料を
水冷機構をもつＣｕのるつぼに入れ、蒸着源と絶縁体基
板９との距離３０ｃｍ、パワー５００Ｗ、基板温度２５
℃、蒸着時間約１０分で、０．５μｍのパターンニング
前のＴａ薄膜２２ａを形成する。

【００２３】次に、パターンニング前のＴａ薄膜２２ａ
の上にＡｕ薄膜を蒸着し、次いで、Ａｕ薄膜上にフェノ
ール樹脂を主成分とする感光性レジスト材料をスピンコ
ーターによって約６μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０
分のベークを行う。この絶縁体基板９上にフォトマスク
を重ねてマスクアライナーにより２０秒間露光した後に
現像を行い、図３（ａ）の斜視図に示すようなリード部
形成用フォトレジストパターン２３を得る。

【００２４】次に、１０％水酸化ナトリウム水溶液と３
０％過酸化水素水との混合液を７０〜９０℃程度に加熱
したものをエッチャントとして使用して、リード部形成
用フォトレジストパターン２３によりＡｕ薄膜をパター
ンニングする。その後、パターンニングされたＡｕ薄膜
をマスクとしてパターンニング前のＴａ薄膜２２ａをエ
ッチングして、図３（ｂ）に示すようなリード部（Ｔａ
薄膜）２２を得る。この場合、例えばガラスから成る絶
縁体基板９は強アルカリに冒されにくい種類を選ぶ。

【００２５】パターンニング前のＴａ薄膜２２ａの上に
Ａｕ薄膜を蒸着したのは次のような理由による。

【００２６】Ｔａは腐食に非常に強く化学的に最も安定
な金属であるためエッチング可能な溶液は限られてい
る。弗酸と硝酸との１：１の混合液が強力なエッチヤン
トとして知られているが、弗酸はガラス基板や酸化シリ
コンを容易に冒してしまうので使用困難である。弗酸
０．５体積％、硝酸０．５体積％の水溶液でエッチング
してみても、パターンニング前のＴａ薄膜２２ａよりも
ガラスのエッチングレートが速いため、パターンニング
前のＴａ薄膜２２ａがエッチングされる前にガラスが浸
食されてしまう。試薬やキレート剤には適当なものが見
当たらない。そこで、１０％水酸化ナトリウム水溶液と
３０％過酸化水素水との混合液を７０〜９０℃程度に加
熱したものをエッチャントとして使うことにした。しか
し、このエッチャントは、酸化Ｔａや窒化Ｔａも１００
０〜２０００オングストローム／分でエッチングし、強
アルカリなので半導体のパターンニング技術であるレジ
ストをマスクとしてパターンニング前のＴａ薄膜２２ａ
をエッチングするとレジストが溶けてしまい、うまくエ
ッチングできない。そこで、パターンニング前のＴａ薄
膜２２ａの上にＡｕ薄膜を蒸着してパターンニングした
後、Ａｕをマスクとしてパターンニング前のＴａ薄膜２
２ａをエッチングするようにした。

【００２７】さらにエッチングについて説明する。Ｔａ
薄膜は金属やガラスとの密着性は非常に良いので、剥離
防止用の下地層として良く使用されるが、形状を加工す
るための微細なエッチングは非常に難しい。レジストマ
スクを使用して行う反応性イオンエッチングやイオンミ
リング等によるドライエッチングでもエッチングは可能
である。しかし、ＣＦ₄ やＣ₂ Ｆ₆ 等のガスでの反応性
イオンエッチングの場合、ガラス基板とのエッチングの
選択性が小さいので、エッチングの終点検出が微妙であ
り、使いにくい。また、レジストをマスクにしてイオン
ミリングする場合は、Ａｒガス圧２×１０^-4Ｔｏｒｒ、
ビームパワー３００Ｗ、ステージ傾斜角４５度、ミリン
グ時間２５分で行い、レジストを施した箇所以外のＴａ
薄膜を取り除く。ミリングとともにマスクに使用したレ
ジストパターンもイオンミリングされるが、Ｔａ薄膜上
のレジストが残るように膜厚を厚く設定しておく。Ｔａ
薄膜上のレジストは有機溶剤で除去する。

【００２８】その他のエッチング法としてリフトオフ法
も考えられる。しかし、本実施例に係る通電加熱用電極
１Ａ、１Ｂにはリード部（Ｔａ薄膜）２２の機能をもた
せる必要があり、抵抗率がＴｉ薄膜より高いとインピー
ダンスが増加して通電沸騰しにくくなるので、膜厚は厚
いほうが望ましい反面、通電加熱用Ｔｉ薄膜電極（つま
り通電加熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５）との結合部
分の重なりの領域にはパターン精度もある程度必要であ
り、このことを考慮すると膜厚は薄いほうが良く、形成
条件には慎重を要する。たとえば通電加熱用電極１Ａ、
１ＢのＴｉ薄膜の抵抗率は１．５μｍの膜厚で３００〜
４００μΩ・ｃｍであった。一方Ｔａ薄膜は０．５μｍ
の膜厚で３５０〜４５０μΩ・ｃｍであり、熱処理後に
４００〜５００μΩ・ｃｍに増加した程度である。リー
ド部（Ｔａ薄膜）２２としてのインピーダンスはできる
だけ低いほうが良いが、むやみにＴａ薄膜を厚くするこ
とは好ましくない。むしろＴａ薄膜の膜厚は通電加熱用
電極１Ａ、１ＢのＴｉ薄膜の１／２程度とするほうがス
テップカバレッジの面からは良い。

【００２９】次に、通電加熱用Ｔｉ薄膜すなわち通電加
熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５の成膜について説明す
る。Ｔｉ薄膜はスパッタリング法により形成する。Ｔｉ
材料としては、純度９９．９％以上の純度を持つものを
使用する。Ｔｉ薄膜形成時の真空圧力、基板温度、電力
密度を５〜１００ｍＴｏｒｒ、１００〜４００℃、０．
５〜２Ｗ／ｃｍ² としてＴｉ薄膜を形成する。Ｔｉ薄膜
が０．１μｍ以下の膜厚では、ガラス基板上に十分にＴ
ｉ薄膜を被覆することができず、導電性インク２に電流
を流すことができず、液滴をノズル４ａ、４ｂより吐出
させることができないので、Ｔｉ薄膜を十分に被覆でき
るような膜厚として０．１μｍ以上が必要である。ま
た、Ｔｉ薄膜の厚さが５μｍ以上になると電極の先端部
形状を寸法精度良く形成できず、液滴吐出がノズル４
ａ、４ｂ毎に異なるためインクジェットヘッドとして使
用することができなくなる。この条件で成膜したＴｉ薄
膜は図１１（ｂ）に示すような緻密な構造ではなく、ひ
とつひとつの結晶粒がスパッタ粒子の入射方向に長く成
長しており、結晶粒間には隙間がある。

【００３０】次に、通電加熱用Ｔｉ薄膜の形成法につい
て説明する。まず絶縁体基板９上にフェノール樹脂を主
成分とする感光性レジスト材料をスピンコーターによっ
て約４μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分のベークを
行う。この絶縁体基板９上にフォトマスクを重ねてマス
クアライナーにより１５秒間露光した後現像を行い、図
２（ｄ）の斜視図に示すような通電加熱用電極１Ａ、１
Ｂの先端部２５形成用フォトレジストパターン２４を得
る。

【００３１】次に、Ｔｉ薄膜用エッチャントとしてキレ
ート剤であるエチレンジアミン四酢酸１３ｇとアンモニ
ア水２５ｃｃ、過酸化水素３００ｃｃ、純水５００ｃｃ
との水溶液をつくり、約４０分の浸漬エッチングを行
い、通電加熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５（図３
（ｃ）参照）を形成する。このエッチャントはＴａ薄膜
を全く冒さない。

【００３２】次に、レジストを有機溶剤で除去し、絶縁
体基板９全面にパーマロイ、Ａｕの順に蒸着する。そし
て、各々の電極を制御するプリンタ印字制御回路１３の
信号を伝達するための接続用端子８を形成するためにレ
ジストでパターンを形成し、Ａｕ、パーマロイの順にエ
ッチングして図３（ｃ）の斜視図に示すようなパターン
を得る。図３（ｃ）において、１Ａ、１Ｂはリード部
（Ｔａ薄膜）２２と先端部２５とから成る通電加熱用電
極である。

【００３３】次に、絶縁層３ａ、３ｂを形成するが、こ
の形成法について説明する。まず絶縁体基板９全面に感
光性ポリイミド樹脂をスピンコーターによって約３μｍ
の厚さに塗布した後、９０℃で３０分のベークを行う。
この絶縁体基板９上にフォトマスクを重ねてマスクアラ
イナーにより９５秒間露光した後に現像を行い、図４
（ａ）の平面図に示すような絶縁層３ａ、３ｂを得る。
このとき通電加熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５と絶縁
層３ａ、３ｂとの間隔Ｓ１、Ｓ２は１〜２μｍ程度とす
る。間隔Ｓ１、Ｓ２の値がマイナスの場合は、感光性ポ
リイミド樹脂から成る絶縁層３ａ、３ｂの下部に通電加
熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５であるＴｉ薄膜の一部
が存在することとなり、図５の断面図に示すように、導
電性インク２の毛細管力や沸騰による圧力波により通電
加熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５と絶縁層３ａ、３ｂ
との隙間１４ａ、１４ｂから導電性インク２が浸入し、
導電性インク２のアルカリ成分により絶縁層３ａ、３ｂ
の局部的な溶解たとえば局部１５の溶解が起きたり、通
電による電解気泡１６が通電加熱用電極１Ａ、１Ｂの先
端部２５から発生して絶縁層３ａ、３ｂの通電加熱用電
極１Ａ、１Ｂからの剥離が起きたりする。間隔Ｓ１、Ｓ
２の値がプラスの場合は、図６の断面図に示すように、
通電加熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５から生じる電解
気泡１６が絶縁層３ａ、３ｂには全く関係しないので、
絶縁層３ａ、３ｂの通電加熱用電極１Ａ、１Ｂからの剥
離が起きることはない。また、Ｔａ薄膜は通電加熱用電
極１Ａ、１Ｂの先端部２５つまりＴｉ薄膜と比べると表
面は緻密であり凹凸がなく、図５に示すような隙間１４
ａ、１４ｂはきわめて生じにくいので、導電性インク２
の毛細管力や沸騰による圧力波により通電加熱用電極１
Ａ、１Ｂの先端部２５と絶縁層３ａ、３ｂとの隙間１４
ａ、１４ｂから導電性インク２が浸入し、導電性インク
２のアルカリ成分により絶縁層３ａ、３ｂの局部的な溶
解や剥離が起きることはほとんど無い。また、Ｔａ薄膜
は弁金属であり、その表面は非常に酸化し易く不導体を
つくるので、電解気泡１６の発生が通電加熱用電極１
Ａ、１Ｂの先端部２５のＴｉ薄膜と比べて非常に少な
い。

【００３４】最後に、図４（ｂ）に示すように、ノズル
流路基板２１と絶縁体基板９との両基板は接着剤等によ
り一体化された後、共通インク流路７を介してインクタ
ンク（図示せず）に結合され、導電性インク２が供給さ
れることになる。

【００３５】図２（ａ）、（ｃ）、図３（ａ）〜
（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）の工程で製造された本実施
例に係るインクジェットヘッドによれば、通電加熱用電
極１Ａ、１Ｂのそれぞれに、インク圧力室６ａに蓄えら
れた導電性インク２に電流を流す多結晶Ｔｉ薄膜から成
る先端部２５と、先端部２５に電流を供給するＴａ薄膜
から成るリード部（Ｔａ薄膜）２２とを設けることによ
り、感光性ポリイミド等の絶縁材料から成る絶縁層３
ａ、３ｂに覆われた通電加熱用電極１Ａ、１Ｂのリード
部（Ｔａ薄膜）２２の材料として通電沸騰動作において
も溶解することのない弁金属Ｔａを使用するようにした
ので、導電性インク２の毛細管力による通電加熱用電極
１Ａ、１Ｂへの侵入を防ぐことができ、感光性ポリイミ
ド等の絶縁材料から成る絶縁層３ａ、３ｂに覆われたリ
ード部（Ｔａ薄膜）２２からの電解気泡の発生を抑える
ことができると共に、先端部２５に電気化学的に安定な
Ｔｉを使用しているので、導電性インク２への電流供給
を安定的に、たとえば電流値の変動無く行うことができ
る。

【００３６】詳述すると、Ｔａ薄膜は通電加熱用電極１
Ａ、１Ｂの先端部２５つまりＴｉ薄膜と比べると表面は
緻密であり凹凸がなく、その表面上に絶縁層３ａ、３ｂ
が配置されても、Ｔａ薄膜と絶縁層３ａ、３ｂとの間に
隙間が生じることはほとんど無く、導電性インク２の毛
細管力や沸騰による圧力波により通電加熱用電極１Ａ、
１Ｂと絶縁層３ａ、３ｂとの隙間から導電性インク２が
浸入することも無く、導電性インク２のアルカリ成分に
よる絶縁層３ａ、３ｂの局部的な溶解や絶縁層３ａ、３
ｂの電極１Ａ、１Ｂからの剥離が起きることも無い。ま
た、Ｔａ薄膜は弁金属であり、その表面は非常に酸化し
易く不導体をつくるので、電解気泡１６の発生が非常に
少なく、従って絶縁層３ａ、３ｂの剥離が起きることは
考えられない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明は、通電加熱用電極
が、インク圧力室に蓄えられた導電性インクに電流を流
す多結晶Ｔｉ薄膜から成る先端部と、先端部に電流を供
給するＴａ薄膜から成るリード部とから成るようにした
ことにより、絶縁層を先端部上ではなくリード部上に形
成するようにできるので、通電加熱用電極と絶縁層との
間に隙間が生じることがなくなり、絶縁層の局部的な溶
解や通電加熱用電極からの剥離が生じることがなくなる
インクジェットヘッドを実現することができる。

【００３８】また、多結晶Ｔｉ薄膜から成る先端部とＴ
ａ薄膜から成るリード部上に形成された絶縁層とを所定
間隔をおいて離隔することにより、絶縁層の局部的な溶
解や通電加熱用電極からの剥離が確実に起きることのな
いインクジェットヘッドを実現することができる。

【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ジェットヘッ
ドを示す平面図

【図２】（ａ）ノズル流路基板を示す斜視図（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ´線断面を示す断面図（ｃ）電極配線基板を示す斜視図

【図３】（ａ）電極配線基板を示す斜視図（ｂ）電極配線基板を示す斜視図（ｃ）電極配線基板を示す斜視図

【図４】（ａ）絶縁層の形成を説明するための平面図（ｂ）ノズル流路基板と電極配線基板とを一体化した構
成を示す斜視図

【図５】絶縁層と先端部との良くない位置関係を示す断
面図

【図６】絶縁層と先端部との良好な位置関係を示す断面
図

【図７】従来の通電加熱型のインクジェットヘッドを示
す構成図

【図８】図７のＢ−Ｂ´線断面を示す断面図

【図９】（ａ）従来のインクジェットヘッドの動作説明
図（ｂ）従来のインクジェットヘッドの動作説明図（ｃ）従来のインクジェットヘッドの動作説明図（ｄ）従来のインクジェットヘッドの動作説明図（ｅ）従来のインクジェットヘッドの動作説明図

【図１０】従来のインクジェットヘッドの不具合を示す
断面図

【図１１】（ａ）従来のインクジェットヘッドの不具合
を示す平面図（ｂ）従来のインクジェットヘッドの通電加熱用電極を
示す断面図

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１ａ、１ｂ通電加熱用電極２導電性インク３ａ、３ｂ絶縁層４ａ、４ｂノズル５ノズル穴６ａインク圧力室６ｂインク流路７共通インク流路８接続用端子９絶縁体基板１０印刷用紙１１気泡１２インク滴１３プリンタ印字制御回路１４ａ、１４ｂ隙間１５局部１６電解気泡２０エポキシ系接着剤２１ノズル流路基板２２リード部（Ｔａ薄膜）２２ａパターンニング前のＴａ薄膜２３リード部形成用フォトレジストパターン２４先端部形成用フォトレジストパターン２５先端部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性インクが蓄えられるインク圧力室
と、前記蓄えられた導電性インクの一部を吐出するノズ
ル穴と、前記インク圧力室に導電性インクを供給するイ
ンク流路と、前記インク流路に連通する共通インク流路
と、前記蓄えられた導電性インクに電流を流して加熱沸
騰させる通電加熱用電極とを有し、前記蓄えられた導電
性インクを加熱沸騰させたときに生じる沸騰の圧力エネ
ルギーにより前記蓄えられた導電性インクの一部を前記
ノズル穴から吐出するインクジェットヘッドであって、
前記通電加熱用電極は、蓄えられた導電性インクに電流
を流す多結晶Ｔｉ薄膜から成る先端部と、前記先端部に
電流を供給するＴａ薄膜から成るリード部とから成るこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記多結晶Ｔｉ薄膜から成る先端部は、前
記Ｔａ薄膜から成るリード部上に形成された絶縁層から
所定間隔をおいて離隔していることを特徴とする請求項
１記載のインクジェットヘッド。