JPH08174829A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、各通電加熱用電極と導電性インク
の電気化学反応による各通電加熱用電極の酸化や、この
酸化やバブルの収縮にともなうキャビテーションによる
損耗等を抑制でき、かつ各通電加熱用電極自体の抵抗や
プリンター全体の電気抵抗の増加を抑制でき、したがっ
て、印字寿命を延命化できる耐久性や信頼性に優れたイ
ンクジェット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】 本発明のインクジェットヘッド１は、各通電
加熱用電極４ａ，４ｂが表面に形成されたルチル構造を
有する酸化物からなり厚みが０．１〜１μｍとされてい
る酸化膜１４ａ，１４ｂを有し、かつ、通電加熱用電極
４ａ，４ｂの電極対向部間の間隔が１〜４μｍとされて
いる構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性インクに通電
し、ジュール熱によって導電性インクを沸騰・吐出させ
て記録紙等に印字を行うインクジェットヘッド及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンターにおける印字の高速
化，カラー化，低騒音化等のニーズが高まっている。中
でも、インクジェット方式のプリンター（以下インクジ
ェットプリンターと称す）は、直接インク滴を飛翔させ
て記録紙等に直接印字を行うために高速印字が可能であ
り、また特別な定着処理なしに印字ができるために低コ
スト化が可能で、さらにノンインパクト方式であるため
に低騒音化が可能であるため、前述したニーズを満足す
る非常に有力な記録方法として、現在なお種々開発がな
されている。

【０００３】このインクジェットプリンターのインク吐
出原理は、大きく連続方式とオンディマンド方式に大別
される。さらに、オンディマンド方式としては、ピエゾ
素子で駆動するカイザー方式，ステムメ方式，グルード
方式，さらに、熱によってバブルを発生させ、このバブ
ルの体積変化によってインクを吐出させるバブルジェッ
ト方式等に分けられる。中でも、バブルジェット方式の
１つである通電加熱型のインクジェットプリンターは、
構成が簡単であるため、広く実用化されている。この通
電加熱型のインクジェットプリンターは、導電性インク
に直接通電することにより、導電性インク自体にジュー
ル熱を発生させ、このジュール熱により発生するバブル
の体積変化を利用して導電性インクを吐出させるもので
ある。

【０００４】以下に従来の通電加熱型のインクジェット
ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図１２
は従来の通電加熱型のインクジェットヘッドを用いたイ
ンクジェットプリンターの要部断面模式図である。１′
は従来の通電加熱型のインクジェットヘッド、２′は後
述する絶縁性基板３，通電加熱用電極４ａ，４ｂ，リー
ド部５ａ，５ｂ及び絶縁膜６ａ，６ｂからなる配線基
板、３はガラス等からなる絶縁性基板、４ａ，４ｂは絶
縁性基板３の上面に所定間隔を持って形成され後述する
導電性インク１１に通電する一対の通電加熱用電極、５
ａ，５ｂは各通電加熱用電極４ａ，４ｂの上面に電極対
向部から離隔して形成されたリード部、６ａ，６ｂは有
機物，セラミック等よりなり各通電加熱用電極４ａ，４
ｂの所定部を露出し（以下電極露出部と称す）かつリー
ド部５ａ，５ｂを覆って各通電加熱用電極４ａ，４ｂの
上面に形成された絶縁膜、７は絶縁性基板３，通電加熱
用電極４ａ，４ｂ及び絶縁膜６ａ，６ｂにより溝状に形
成されインクタンク（図示せず）から導電性インク１１
を供給するインク供給路、８は有機物，セラミック等か
らなり後述するノズル穴９及びインク流路１０が形成さ
れた流路基板、９は流路基板８に形成され導電性インク
１１を吐出するノズル穴、１０は流路基板８のノズル穴
９に連設された台錐形状のインク流路、１１はインク供
給路７，ノズル穴９及びインク流路１０内に充填された
導電性インク、１２はノズル穴９から１ｍｍ程度離隔し
た位置に配設された記録紙、１３はリード部５ａ，５ｂ
にリード線を介して電気的に接続され通電加熱用電極４
ａ，４ｂに印字信号である交流電圧を印加するプリンタ
ー印字制御回路である。ここで、電極対向部とは、一の
通電加熱用電極４ａ，４ｂにおける他の通電加熱用電極
４ｂ，４ａとの対向部をいうものである。また、通電加
熱用電極４ａ，４ｂの材料には、一般に適当な酸素過電
圧を有し耐食性に優れたＴｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ等の導
電性材料が用いられている。特に耐食性に優れるＴｉが
広く利用されている。また、リード部５ａ，５ｂの材料
には、インクジェットプリンターの回路全体の電圧ロス
を最小限に抑えるために通電加熱用電極４ａ，４ｂより
比抵抗の小さいＡｕ等の導電性材料が用いられている。

【０００５】以上のように構成された従来の通電加熱型
のインクジェットヘッドを用いたインクジェットプリン
ターについて、以下その動作を図面を参照しながら説明
する。図１３は従来の通電加熱用電極に対する電流／電
圧の印加開始状態を示す断面模式図であり、図１４は従
来のバブル成長状態及びインク吐出状態を示す断面模式
図であり、図１５は従来の記録紙に対する印字付着状態
及びバブル発生状態を示す断面模式図である。図１３乃
至図１５において、１７は導電性インク１１の加熱・沸
騰により生じたバブル、１８はノズル穴９から吐出され
たインク滴、１９は記録紙１２の上面に付着された印字
である。まず、一方の通電加熱用電極４ｂ，４ａを導電
性インク１１と同一の電位にする。次に、図１３に示す
ように、プリンター印字制御回路１３から他方の通電加
熱用電極４ａ，４ｂに所要の電圧を所定時間印加して、
これを順次逆にしていくことで、通電加熱用電極４ａと
通電加熱用電極４ｂとの間に流れる電流の方向を逆転さ
せながら、通電加熱用電極４ａと通電加熱用電極４ｂと
の間に所要の電位差を生じさせる。次に、図１４に示す
ように、通電加熱用電極４ａと通電加熱用電極４ｂとの
間に生じた電位差により、通電加熱用電極４ａと通電加
熱用電極４ｂとの間に介在する導電性インク１１にジュ
ール熱が生じ、このジュール熱によって導電性インク１
１が加熱・沸騰され、バブル１７が発生する。次に、こ
のバブル１７の体積変化（又は膨張）によって、導電性
インク１１が、図１４中矢視するように、インク流路１
０内を押し上げられ、ノズル穴９から吐出される。次
に、ノズル穴９から吐出されたインク滴１８は、記録紙
１２に印字される。ここで、この交流電圧を印加する時
間は、導電性インク１１が沸騰する時間よりも長く設定
され、この間に１ドット分の導電性インク１１が吐出し
て、１ドットの印字が行われる。次に、プリンター印字
制御回路１３から通電加熱用電極４ａ，４ｂへの交流電
圧の印加が停止されると、バブルは急速に縮小し、それ
に伴い、新しい導電性インク１１がインク供給路７から
インク流路１０内に供給される。これを繰り返すことに
より、記録情報が記録紙１２の上面に印字される。

【０００６】

【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、以下のような問題点を有していた。すなわ
ち、 １）各通電加熱用電極に交流電圧を印加していくと、各
通電加熱用電極と導電性インクとの間に電気化学反応が
起こり、各通電加熱用電極の表面において酸化が進行
し、通電加熱用電極自体の電気抵抗が増大するという問
題点を有していた。また、前述した電気化学反応により
各通電加熱用電極が腐食したり、また、インク供給路や
インク流路におけるバブルの収縮にともなってキャビテ
ーションが生じたりするために、各通電加熱用電極が損
耗し、特に、通電加熱用電極の電極対向部間の間隔が広
がってしまい、インクジェットプリンターの回路全体の
電気抵抗が増大するという問題点を有していた。この結
果、プリンター印字制御回路から各通電加熱用電極に印
加される交流電圧レベルでは、導電性インクを加熱・沸
騰させ、ノズル穴から導電性インクを吐出させるだけの
十分な電流を流せなくなり、印字不能状態となってしま
い、すなわち印字寿命となり、耐久性や信頼性に欠ける
という問題点を有していた。

【０００７】２）通電加熱用電極の電極対向部間の間隔
が狭い場合、電極対向部間に電流／電圧が多く流れるの
で、より少ない交流電圧レベルで導電性インクを加熱・
沸騰させることができ、プリンター印字制御回路を簡単
に構成できかつ安価に製造できるものの、通電加熱用電
極の電極対向部間の間隔が狭くなりすぎ、特にその間隔
が４μｍ以下になると電流が多く流れ過ぎてしまい、前
述した電気化学反応による通電加熱用電極の損耗等が激
しく起こってしまい、印字寿命が短くなり、やはり耐久
性や信頼性に欠け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、各通電加熱用電極と導電性インクの電気化学反応に
よる各通電加熱用電極の酸化や、この酸化やバブルの収
縮にともなうキャビテーションによる損耗等を抑制で
き、かつ各通電加熱用電極自体の電気抵抗やインクジェ
ットプリンターの回路全体の電気抵抗の増加を抑制で
き、印字寿命を延命化できる耐久性や信頼性に優れたイ
ンクジェットヘッドを提供すること、及び、高耐久性，
高信頼性のインクジェットヘッドを高い歩留りで安定し
て製造することができる生産性や量産性に優れたインク
ジェットヘッド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、以下の構成を有している。すなわち、請求
項１に記載のインクジェットヘッドは、ノズル穴と、ノ
ズル穴に連設されたインク流路と、を有する流路基板
と、インク流路に連設されたインク供給路と、インク供
給路の側壁部に各々対向して配設された一対の通電加熱
用電極と、を有する配線基板と、を備えたインクジェッ
トヘッドであって、各通電加熱用電極が表面に形成され
た酸化膜を有し、かつ、通電加熱用電極の電極対向部間
の間隔が０．５〜８μｍとされている構成を有してい
る。

【００１０】請求項２に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１において、酸化膜が、ルチル構造を有する
酸化物からなる構成を有している。

【００１１】請求項３に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１又は２の内いずれか１において、酸化膜の
厚みが０．０１〜２μｍとされている構成を有してい
る。

【００１２】請求項４に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、流路基板を形成する流路基板形成工程と、
配線基板を形成する配線基板形成工程と、流路基板形成
工程及び配線基板形成工程で得られた流路基板及び配線
基板を一体化する一体化工程と、を備えたインクジェッ
トヘッドの製造方法であって、配線基板形成工程が、絶
縁性基板上に形成された導体層に切欠部を形成する切欠
部形成工程と、切欠部形成工程で得られた切欠部を有す
る導体層に導電性インク中で所定の電流／電圧を印加し
電極対向部間の間隔が０．５〜８μｍとされた一対の通
電加熱用電極を形成するとともに通電加熱用電極の表面
に厚みが０．０１〜２μｍとされた酸化膜を形成する通
電加熱用電極及び酸化膜形成工程と、を備えた構成を有
している。

【００１３】ここで、通電加熱用電極としては、Ｔｉ，
Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｔ等の貴金属等が好適に用いられる。通
電加熱用電極及び酸化膜形成工程における導電性インク
との酸化反応により、印字時における酸化や腐食、また
これら酸化や腐食、バブルの収縮にともなうキャビテー
ションによる腐食等に対する耐酸化性や耐食性に優れた
ＴｉＯ₂等のルチル構造を有する酸化膜を、この通電加
熱用電極の表面に形成することができる。酸化膜として
は、ＴｉＯ₂，ＮｉＯ₂等のルチル構造の酸化物であるこ
とが好ましい。印字時における導電性インクとの電気化
学反応による酸化や腐食、またこれら酸化や腐食、バブ
ルの収縮にともなうキャビテーションによる腐食等に対
する耐酸化性や耐食性に優れるからである。酸化膜の厚
みは、０．０１μｍ〜２μｍ，好ましくは０．０５μｍ
〜１．５μｍ，更に好ましくは０．１μｍ〜１μｍとさ
れるのが好ましい。酸化膜の厚みが０．１μｍより小さ
くなるにつれ耐酸化性や耐食性が低下する傾向が現れだ
し、酸化膜の厚みが１μｍより大きくなるにつれ電極の
電気抵抗が増加し通常の通電電圧では導電性インクが沸
騰できなくなる傾向が現れだし、いずれも好ましくな
い。酸化膜が形成された通電加熱用電極の電極対向部間
の間隔は、０．５μｍ〜８μｍ，好ましくは１μｍ〜６
μｍ，更に好ましくは１μｍ〜４μｍとされるのが好ま
しい。通電加熱用電極の電極対向部間の間隔が１μｍよ
り小さくなるにつれ導電性インクの沸騰により生じたバ
ブルの径が小さくなり導電性インクが吐出できなくなる
傾向が現れだし、通電加熱用電極の電極対向部間の間隔
が４μｍより大きくなるにつれインクジェットプリンタ
ーの回路全体の電気抵抗が増加し通常の通電電圧では導
電性インクが沸騰できなくなる傾向が現れだし、いずれ
も好ましくない。切欠部形成工程における導体層に切欠
部を形成する方法としては、この導体層にフォトリソグ
ラフィー法等により所定形状にパターニングした後、ケ
ミカルエッチング法，イオンミーリング法等により導体
層の露出部を除去し切欠部を形成する方法等が挙げられ
る。通電加熱用電極及び酸化膜形成工程における配線基
板を浸漬する導電性インクとしては、水と、水溶性染料
と、アルコール類の溶媒と、アミン塩類の電解質と、を
含むもの等が好適に用いられる。通電加熱用電極との酸
化反応により、通電加熱用電極の表面に、印字時におけ
る酸化や腐食、バブルの収縮にともなうキャビテーショ
ンによる腐食等に対する耐酸化性や耐食性に優れたＴｉ
Ｏ₂等のルチル構造を有する酸化膜を形成することがで
きる。通電加熱用電極及び酸化膜形成工程における一対
の通電加熱用電極間に印加される電流／電圧のレベルや
印加時間等は、一対の通電加熱用電極の電極対向部間の
間隔や、通電加熱用電極の表面に形成される酸化膜の厚
み等に応じて適宜選択される。

【００１４】

【作用】この構成によって、通電加熱用電極の表面に酸
化膜を備えたことにより、印字時における通電加熱用電
極の導電性インクとの電気化学反応による酸化や、この
酸化及びバブルの収縮にともなうキャビテーションによ
る損耗等を抑制することができる。また、表面に酸化膜
が形成された通電加熱用電極の電極対向部間の間隔が
０．５〜８μｍとされていることにより、インクジェッ
トプリンターの回路全体の電気抵抗を減少させることが
できる。また、酸化膜が、ルチル構造を有する酸化物か
らなることにより、やはり前述した損耗等を抑制するこ
とができる。また、酸化膜の厚みが０．０１〜２μｍと
されていることにより、電極の電気抵抗の増加を最小限
にし、前述した損耗等を最大限に抑制することができ
る。

【００１５】また、配線基板形成工程で、絶縁性基板上
に被膜形成された導体層に切欠部を形成する切欠部形成
工程と、切欠部形成工程で得られた切欠部を有する導体
層に導電性インク中で所定の電流／電圧を印加し電極対
向部間の間隔が０．５〜８μｍとされた一対の通電加熱
用電極を形成するとともに通電加熱用電極の表面に厚み
が０．０１〜２μｍの酸化膜を形成する通電加熱用電極
及び酸化膜形成工程と、を備えたことにより、切欠部を
有する導体層と導電性インクとの酸化反応により、導体
層から所定の間隔を持った一対の通電加熱用電極を形成
することができ、かつ、各通電加熱用電極の表面にルチ
ル構造を有する酸化膜を形成することができる。また、
導体層に印加される電流／電圧のレベルや印加時間を変
更することにより、一対の通電加熱用電極の電極対向部
間の間隔や各通電加熱用電極の表面に形成される酸化膜
の厚みを適宜変更することができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例におけるインクジェッ
トヘッドついて、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ジェットヘッドを用い
たインクジェットプリンターの要部断面模式図である。
２は配線基板、３は絶縁性基板、４ａ，４ｂは通電加熱
用電極、５ａ，５ｂはリード部、６ａ，６ｂは絶縁膜、
７はインク供給路、８は流路基板、９はノズル穴、１０
はインク流路、１１は導電性インク、１２は記録紙、１
３はプリンター印字制御回路であり、これらは従来例と
同様なものなので同一の符号を付して説明を省略する。
従来例と異なるのは、本発明の一実施例におけるインク
ジェットヘッド１が、各通電加熱用電極４ａ，４ｂの表
面に形成された厚み０．０１〜２μｍのＴｉＯ₂等のル
チル構造を有する酸化膜１４ａ，１４ｂを備えた点と、
酸化膜１４ａ，１４ｂが形成された通電加熱用電極４
ａ，４ｂの電極対向部間の間隔が０．５〜８μｍとされ
ている点である。

【００１７】以上のように構成された本発明の一実施例
におけるインクジェットヘッドについて、以下その製造
方法を図面等を参照しながら説明する。図２はインク流
路形成工程を示す要部断面模式図であり、図３はノズル
穴形成工程を示す要部断面模式図であり、図４は導体層
形成工程を示す要部断面模式図であり、図５は切欠部形
成工程を示す要部断面模式図であり、図６は切欠部形成
工程を示す要部斜視図であり、図７はリード層形成工程
を示す要部断面模式図であり、図８はリード部形成工程
を示す要部断面模式図であり、図９は絶縁層形成工程を
示す要部断面模式図であり、図１０は絶縁膜形成工程を
示す要部断面模式図であり、図１１は通電加熱用電極及
び酸化膜形成工程を示す要部断面模式図である。また、
通電加熱用電極及び酸化膜形成工程における導体層に印
加する直流電圧の印加時間と通電加熱用電極の電極対向
部間の間隔及び酸化膜の厚みとの関係を（表１）に示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】図２乃至図１１において、２″は絶縁性基
板３の上面に後述する切欠部４″を有する導体層４′，
リード部５ａ，５ｂ及び絶縁膜６ａ，６ｂが被膜形成さ
れた配線基板、４′はＴｉ等の導電性材料からなり絶縁
性基板３の上面に被膜形成され通電加熱用電極４ａ，４
ｂに加工される導体層、４″は導体層４′の長手方向中
央部の両側部に形成された切欠部、５′は導体層４′を
構成する導電性材料より比抵抗の少ないＡｕ等の導電性
材料からなり通電加熱用電極４ａ，４ｂの上面に被膜形
成されリード部５ａ，５ｂに加工されるリード層、６′
は感光性樹脂等の絶縁性材料からなり絶縁性基板３，導
体層４′及びリード部５ａ，５ｂの上面に被膜形成され
絶縁膜６ａ，６ｂに加工される絶縁層、８′はポリイミ
ド等の合成樹脂等の絶縁性材料からなり配線基板２との
対向面（以下下面と称す）が鏡面仕上げされた基板、１
５はレーザー光線を照射するレーザー光源、１６は導体
層４′に直流電圧を印加する直流電源部である。まず、
流路基板８の製造方法について説明する。まず、図２に
示すように、基板８′の下面の所定部にレーザー光源１
５からレーザー光線を照射する。次に、レーザー光源１
５の出力を調整することにより、台錐形状のインク流路
１０を形成した。次に、図３に示すように、インク流路
１０に連通してノズル穴９を形成した。これにより、流
路基板８を作製した。次に、配線基板の製造方法につい
て説明する。まず、図４に示すように、ガラス等の絶縁
性材料からなり通電加熱用電極４ａ，４ｂとの対向面
（以下上面と称す）が鏡面仕上げされた絶縁性基板３の
上面に、Ｔｉ等の導電性材料をＤＣスパッタリング法等
により１〜２μｍ被膜形成した後、フォトリソグラフィ
ー法やケミカルエッチング法等により導体層４′を形成
した。次に、図５及び図６に示すように、フォトリソグ
ラフィー法やケミカルエッチング法等により導体層４′
をパターニングして導体層４′の長手方向の略中央部の
両側部に各々切欠部４″を形成した。次に、図７に示す
ように、導体層４′の上面にＡｕ等の導電性材料を真空
蒸着法等により１μｍ被膜形成してリード層５′を形成
した。次に、図８に示すように、フォトリソグラフィー
法やケミカルエッチング法等によりリード層５′をパタ
ーニングしてリード部５ａ，５ｂを形成した。次に、図
９に示すように、絶縁性基板３，導体層４′及びリード
部５ａ，５ｂの上面に感光性樹脂等の絶縁性材料をフォ
トリソグラフィー法等により３μｍ被膜形成して絶縁層
６′を形成した。次に、図１０に示すように、フォトリ
ソグラフィー法やケミカルエッチング法等により絶縁層
６′をパターニングして絶縁膜６ａ，６ｂを形成した。
次に、図１１に示すように、絶縁性基板３の上面に切欠
部４″を有する導体層４′，リード部５ａ，５ｂ及び絶
縁膜６ａ，６ｂが被膜形成された配線基板２″を所定の
組成を有する導電性インク（図示せず）中に浸漬した
後、直流電源部１６から導体層４′の両端部に直流電圧
３０Ｖを印加した。次に、導体層４′に直流電圧を印加
したことにより、電気抵抗が一番大きくなる切欠部４″
が選択的に損耗／溶解される。次に、導体層４′にさら
に直流電圧を印加することにより、一対の通電加熱用電
極４ａ，４ｂが形成される。次に、導電性インクと通電
加熱用電極４ａ，４ｂとの間に電気化学反応が生じ、各
通電加熱用電極４ａ，４ｂと導電性インクの界面である
各通電加熱用電極４ａ，４ｂの表面から内部に向かって
ＴｉＯ₂等のルチル構造を有する酸化膜１４ａ，１４ｂ
が形成され始める。次に、所定時間直流電圧を印加した
後、すなわち通電加熱用電極４ａ，４ｂの表面に厚み
０．０１〜２μｍのＴｉＯ₂等のルチル構造を有する酸
化膜１４ａ，１４ｂが形成され、かつ酸化膜１４ａ，１
４ｂが形成された通電加熱用電極４ａ，４ｂの電極対向
部間の間隔が０．５〜８μｍとされた後、直流電圧の印
加を停止する。これにより、配線基板２を作製した。最
後に、流路基板８のノズル穴９及びインク流路１０の中
心線と、配線基板２のインク供給路７の中心線又は通電
加熱用電極４ａ，４ｂの電極対向部間の中心位置とを略
一致させて、配線基板２の上面に流路基板８を貼着す
る。これにより本発明の一実施例におけるインクジェッ
トヘッド１を完成する。

【００２０】以上のように製造された本発明の一実施例
におけるインクジェットヘッドを用いたインクジェット
プリンターについて、以下その動作を説明する。本発明
の一実施例におけるインクジェットヘッドを用いたイン
クジェットプリンターは、従来例と同様に動作する。

【００２１】以上のように動作する本発明の一実施例に
おけるインクジェットヘッドと、従来のインクジェット
ヘッドについて、性能比較試験を行った。以下その結果
について説明する。

【００２２】（実験例１〜４，比較例１）（表２）に示
すように、切欠部を有する導体層に所定の印加時間で直
流電圧３０Ｖを印加し、所定の電極対向部間の間隔およ
び所定の酸化膜の厚みを持って電極及び酸化膜が形成さ
れた本発明の一実施例におけるインクジェットヘッド
（実験例１〜４）および酸化膜が形成されていない従来
のインクジェットヘッド（比較例１）を準備した。

【００２３】

【表２】

【００２４】次に、本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッド（実験例１〜４）と、従来のインクジェッ
トヘッド（比較例１）を用いて印字寿命を測定した。こ
の結果を（表２）に示した。また、本発明の一実施例に
おけるインクジェットヘッド（実験例１〜４）と、従来
のインクジェットヘッド（比較例１）とを用いて、内部
に発生するバブル径が同等の大きさになるときの印加電
圧を測定した。この結果を（表２）に示した。

【００２５】この（表２）から明らかなように、従来の
インクジェットヘッドに比べ、本発明の一実施例におけ
るインクジェットヘッドは、通電加熱用電極の印字寿命
が長いことがわかった。これは、通電加熱用電極の表面
が、この通電加熱用電極と導電性インクとの電気化学反
応に対して安定なルチル構造の酸化膜で覆われているた
めに、通電加熱用電極の酸化の進行及び電気化学的な腐
食やキャビテーションによる通電加熱用電極の電極対向
部間の間隔が広がること等が抑制されているためであ
る。また、通電加熱用電極の印字寿命は、酸化膜の厚み
とよく相関しており、酸化膜の厚みが厚いほど印字寿命
が長くなることがわかった。また、従来のインクジェッ
トヘッドに比べ、本発明の一実施例におけるインクジェ
ットヘッドは、プリンター印字制御回路から通電加熱用
電極に印加される印加電圧が低いことがわかった。ま
た、印加電圧は、通電加熱用電極の電極対向部間の間隔
とよく相関していることがわかった。これは、従来のイ
ンクジェットヘッドでは、通電加熱用電極の電極対向部
間の間隔が狭くなるにつれて通電電流が増加し、これに
伴って通電加熱用電極の損耗が激しくなるために、通電
加熱用電極の電極対向部間の間隔の下限を４μｍしかで
きなかったが、本発明の一実施例におけるインクジェッ
トヘッドでは、通電加熱用電極を酸化膜で覆ったことに
より、通電加熱用電極の損耗を抑制することができたの
で、通電加熱用電極の間隔を０．５〜８μｍの範囲でも
通電加熱用電極の損耗を抑制することができるとともに
通電加熱用電極の電極対向部間の間隔を狭くしたのでプ
リンターにおける回路全体の電気抵抗を減少させること
ができたので、導電性インクをより低い電圧でも加熱・
沸騰させることができることがわかった。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下のす
ぐれた効果を奏する。すなわち、 １）本発明のインックジェットヘッドは、ノズル穴と、
ノズル穴に連設されたインク流路と、を有する流路基板
と、インク流路に連設されたインク供給路と、インク供
給路の側壁部に各々対向して配設された一対の通電加熱
用電極と、を有する配線基板と、を備えたインクジェッ
トヘッドであって、各通電加熱用電極が表面に形成され
た酸化膜を有し、かつ、通電加熱用電極の電極対向部間
の間隔が０．５〜８μｍとされているので、通電加熱用
電極の導電性インクとの電気化学反応による酸化や、こ
の酸化及びバブルの収縮にともなうキャビテーションに
よる損耗等を抑制することができる。また、表面に酸化
膜が形成された通電加熱用電極の電極対向部間の間隔が
０．５〜８μｍとされていることにより、やはり通電加
熱用電極の導電性インクとの電気化学反応による酸化
や、この酸化及びバブルの収縮にともなうキャビテーシ
ョンによる損耗等を抑制することができるとともに通電
加熱用電極の電極対向部間の間隔を狭くしたのでプリン
ターにおける回路全体の電気抵抗を減少させることがで
き、導電性インクをより低い電圧でも加熱沸騰させるこ
とができる。したがって、各通電加熱用電極と導電性イ
ンクの電気化学反応による各通電加熱用電極の酸化や、
この酸化やバブルの収縮にともなうキャビテーションに
よる損耗等を抑制でき、かつ各通電加熱用電極自体の電
気抵抗やプリンター全体の電気抵抗の増加を抑制でき、
したがって、印字寿命を延命化できる耐久性や信頼性に
優れたインクジェットヘッドを実現できるものである。

【００２７】２）酸化膜が、ルチル構造を有する酸化物
からなる構成を有している場合、各通電加熱用電極と導
電性インクの電気化学反応による各通電加熱用電極の酸
化や、この酸化やバブルの収縮にともなうキャビテーシ
ョンによる損耗等を抑制でき、かつ各通電加熱用電極自
体の電気抵抗やプリンター全体の電気抵抗の増加を抑制
でき、したがって、各通電加熱用電極と導電性インクの
電気化学反応による各通電加熱用電極の酸化や、この酸
化やバブルの収縮にともなうキャビテーションによる損
耗等を抑制でき、かつ各通電加熱用電極自体の電気抵抗
やプリンター全体の電気抵抗の増加を抑制でき、したが
って、印字寿命を延命化できる耐久性や信頼性に優れた
インクジェットヘッドを実現できるものである。

【００２８】３）酸化膜の厚みが０．０１〜２μｍとさ
れている場合、電極の電気抵抗の増加を最小限にし、各
通電加熱用電極と導電性インクの電気化学反応による各
通電加熱用電極の酸化や、この酸化やバブルの収縮にと
もなうキャビテーションによる損耗等の抑制効果を最大
限に引き出すことができ、各通電加熱用電極と導電性イ
ンクの電気化学反応による各通電加熱用電極の酸化や、
この酸化やバブルの収縮にともなうキャビテーションに
よる損耗等を抑制でき、かつ各通電加熱用電極自体の電
気抵抗やプリンター全体の電気抵抗の増加を抑制でき、
したがって、印字寿命を延命化できる耐久性や信頼性に
優れたインクジェットヘッドを実現できるものである。

【００２９】４）本発明のインックジェットヘッドの製
造方法は、流路基板を形成する流路基板形成工程と、配
線基板を形成する配線基板形成工程と、流路基板形成工
程及び配線基板形成工程で得られた流路基板及び配線基
板を一体化する一体化工程と、を備えたインクジェット
ヘッドの製造方法であって、配線基板形成工程が、絶縁
性基板上に形成された導体層に切欠部を形成する切欠部
形成工程と、切欠部形成工程で得られた切欠部を有する
導体層に導電性インク中で所定の電流／電圧を印加し電
極対向部間の間隔が０．５〜８μｍとされた一対の通電
加熱用電極を形成するとともに通電加熱用電極の表面に
厚みが０．０１〜２μｍとされた酸化膜を形成する通電
加熱用電極及び酸化膜形成工程と、を備えたので、切欠
部を有する導体層と導電性インクとの間の酸化反応によ
り、導体層から所定の間隔を持った一対の通電加熱用電
極を形成することができ、かつ、各通電加熱用電極の表
面に印字中に生成する酸化物とは異なり、熱や損耗に非
常に強い安定したルチル構造を有する酸化膜を形成する
ことができる。また、導体層に印加される電流／電圧の
レベルや印加時間を変更することにより、一対の通電加
熱用電極の電極対向部間の間隔や各通電加熱用電極の表
面に形成される酸化膜の厚みを適宜変更することができ
る。したがって、高耐久性、高信頼性のインクジェット
ヘッドを高い歩留りで安定して製造することができる生
産性や量産性に優れたインクジェットヘッドの製造方法
を実現できるものである。

【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
ドを用いたインクジェットプリンターの要部断面模式図

【図２】インク流路形成工程を示す要部断面模式図

【図３】ノズル穴形成工程を示す要部断面模式図

【図４】導体層形成工程を示す要部断面模式図

【図５】切欠部形成工程を示す要部断面模式図

【図６】切欠部形成工程を示す要部斜視図

【図７】リード層形成工程を示す要部断面模式図

【図８】リード部形成工程を示す要部断面模式図

【図９】絶縁層形成工程を示す要部断面模式図

【図１０】絶縁膜形成工程を示す要部断面模式図

【図１１】通電加熱用電極及び酸化膜形成工程を示す要
部断面模式図

【図１２】従来の通電加熱型のインクジェットヘッドを
用いたインクジェットプリンターの要部断面模式図

【図１３】従来の通電加熱用電極に対する電流／電圧の
印加開始状態を示す断面模式図

【図１４】従来のバブル成長状態及びインク吐出状態を
示す断面模式図

【図１５】従来の記録紙に対する印字付着状態及びバブ
ル発生状態を示す断面模式図

【符号の説明】

１，１′ インクジェットヘッド ２，２′，２″ 配線基板 ３ 絶縁性基板 ４ａ，４ｂ 通電加熱用電極 ４′ 導体層 ４″ 切欠部 ５ａ，５ｂ リード部 ５′ リード層 ６ａ，６ｂ 絶縁膜 ６′ 絶縁層 ７ インク供給路 ８ 流路基板 ８′ 基板 ９ ノズル穴 １０ インク流路 １１ 導電性インク １２ 記録紙 １３ プリンター印字制御回路 １４ａ，１４ｂ 酸化膜 １５ レーザー光源 １６ 直流電源部 １７ バブル １８ インク滴 １９ 印字

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル穴と、前記ノズル穴に連設されたイ
   ンク流路と、を有する流路基板と、前記インク流路に連
   設されたインク供給路と、前記インク供給路の側壁部に
   各々対向して配設された一対の通電加熱用電極と、を有
   する配線基板と、を備えたインクジェットヘッドであっ
   て、各前記通電加熱用電極が表面に形成された酸化膜を
   有し、かつ、前記通電加熱用電極の電極対向部間の間隔
   が０．５〜８μｍとされていることを特徴とするインク
   ジェットヘッド。
2. 【請求項２】前記酸化膜が、ルチル構造を有する酸化物
   からなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
   ットヘッド。
3. 【請求項３】前記酸化膜の厚みが０．０１〜２μｍとさ
   れていることを特徴とする請求項１又は２の内いずれか
   １に記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】流路基板を形成する流路基板形成工程と、
   配線基板を形成する配線基板形成工程と、前記流路基板
   形成工程及び前記配線基板形成工程で得られた前記流路
   基板及び前記配線基板を一体化する一体化工程と、を備
   えたインクジェットヘッドの製造方法であって、前記配
   線基板形成工程が、絶縁性基板上に形成された導体層に
   切欠部を形成する切欠部形成工程と、前記切欠部形成工
   程で得られた切欠部を有する前記導体層に導電性インク
   中で所定の電流／電圧を印加し電極対向部間の間隔が
   ０．５〜８μｍとされた一対の通電加熱用電極を形成す
   るとともに前記通電加熱用電極の表面に厚みが０．０１
   〜２μｍとされた酸化膜を形成する通電加熱用電極及び
   酸化膜形成工程と、を備えたことを特徴とするインクジ
   ェットヘッドの製造方法。