JPH08216409A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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Publication number
JPH08216409A
JPH08216409A JP3122295A JP3122295A JPH08216409A JP H08216409 A JPH08216409 A JP H08216409A JP 3122295 A JP3122295 A JP 3122295A JP 3122295 A JP3122295 A JP 3122295A JP H08216409 A JPH08216409 A JP H08216409A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
insulating film
glass substrate
ink jet
jet head
Prior art date
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Pending
Application number
JP3122295A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuma Takasu
卓磨 鷹巣
Kenji Tomita
健二 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3122295A priority Critical patent/JPH08216409A/ja
Publication of JPH08216409A publication Critical patent/JPH08216409A/ja
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドのガラス基板上にパタ
ーンニングされているリード線用の絶縁膜であるポリイ
ミド膜の剥離現象がなく、ヘッド寿命が長いインクジェ
ットヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 ガラス基板1とポリイミド絶縁膜5との間に
無機化合物からなる絶縁膜を配し、ガラス基板1とポリ
イミド絶縁膜5が分離した構成を備えることを特徴とす
る。 【効果】 この構成によって、インクによるガラス基板
のガラス溶出が発生することがないので、ガラス基板か
らのポリイミド膜の剥離現象が防止され、インクジェッ
トヘッドの長寿命化が実現した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクが満たされた圧
力室内に圧力を加え、圧力室の一部に設けられたノズル
よりインク滴を吐出することによって印字を行うインク
ジェットヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、プリンタは、印字の高速化、カラ
ー化、低騒音化の要求が高まってきており、中でもイン
クジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタが注
目されている。
【0003】このインクジェットヘッドの方式は大別し
て連続方式とオンディマンド方式があるが、とくにオン
ディマンド方式のものは構成が簡単で低価格なことから
多く用いられている。
【0004】オンディマンド方式のインクジェットプリ
ンタにおいて、インクを吐出させる方法には様々なもの
がある。例えば、圧電素子の機械的な変位圧力を用いる
もの(特公昭59−2619号公報、特公昭58−38
110号公報等)、発熱抵抗素子によってインクを加熱
沸騰させ、その圧力を用いるもの(特公昭61−599
11号公報、特公昭63−54547号公報等)、導電
性インクに直接通電加熱しインクを蒸発させるか、また
はその沸騰圧力を用いるもの(米国特許3179042
号明細書、米国特許4595938号明細書)等であ
る。
【0005】この中でも、通電加熱による方法は、他の
二つの方法に対して、圧力を発生させるために特別な素
子を必要とせず、一対の電極を対向させるだけの簡単な
構造であるため、流路形成を含めヘッド全体を簡単に構
成することができるという利点を備えている。
【0006】以下、従来のインクジェットヘッドについ
て図5を参照にしながら説明する。図5(a)は従来の
インクジェットヘッドの平面図、図5(b)は図5
(a)のB1−B2断面図、図5(c)は図5(a)の
B3−B4断面図である。
【0007】1はホウケイ酸ガラスまたはケイ酸ガラス
からなるガラス基板である。ガラス基板1上に、スパッ
タなどの半導体プロセス技術を用いてTiで形成された
一対の電極2a,2bとリード線3、及び、リード線3
と印字制御回路用FPCを接続するためのAuで形成さ
れたパッド4をパターン形成し、一対の電極2a,2b
の露出面積がほぼ等しくなるようにポリイミド絶縁膜5
が形成されている。さらに、導電性インクが満たされる
圧力室6、ノズル7及びインク流路8を構成するポリイ
ミドフィルム等からなるノズル流路基板9を接着層(図
示せず)を介して接着し、これによって図5に示すイン
クジェットヘッドが形成されている。電極表面は通電に
よって電極にかかる電流密度を減少させて、溶解や酸化
の発生を抑えるために電極表面を粗にして表面積を大き
くしている。
【0008】上記のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて、以下にその動作を説明する。
【0009】信号発生装置10により一対の電極2a,
2bに電圧を加えると、所定の体積抵抗率を有する導電
性インクに電流が流れる。この電流によって導電性イン
クは自己発熱して温度が高まり、ついには沸騰が始まり
バブルが発生する。このバブルにより圧力室6内の導電
性インクの圧力が急激に高まり、ノズル7からインク滴
11が飛び出し、飛翔して記録紙12に付着しドットを
形成する。沸騰を開始した時点で信号発生装置10は、
電極2a,2bへの電圧印加を停止する。膨張したバブ
ルによるドットの形成に伴い消費された導電性インク
は、次の電圧が電極2a,2bに印加される前にインク
流路8から補給される。この一連の動作の繰り返しによ
り、信号発生装置10からの信号に応じたインク滴11
が連続的に生成され、記録紙12に任意の連続的なドッ
トが形成される。
【0010】
【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においては、0〜60°Cの
保存環境下において、ガラス基板1と圧力室6内のイン
ク(主に水溶性の有機溶剤)が反応し、ガラスのアルカ
リ成分(Na2O)が溶出する。この溶出現象は特に高
温側において顕著に発生する傾向にある。
【0011】ガラス基板1のアルカリ成分の溶出によっ
て、ガラス基板1とポリイミド絶縁膜5との密着力が低
下し、ポリイミド絶縁膜5の剥離現象が発生する。この
現象が進行すると、インクがリード線間に拡散して電気
的ショートを引き起し、これがインクジェットヘッド耐
久性劣化の原因となっていた。
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、インクジェットヘッドのガラス基板上にパターンニ
ングされている絶縁膜の剥離現象を無くし、寿命が長い
インクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のインクジェットヘッドは、ガラス基板とポ
リイミド樹脂等からなる絶縁膜との間に、ガラス溶出防
止膜を形成し、これによってガラス基板とポリイミド絶
縁膜とが分離された構造とすることを特徴とする。
【0014】ここで、ガラス溶出防止用膜としては、特
に、インク中の水溶性の有機溶剤に反応しない、ガラス
基板との密着性が高い、電気絶縁性に優れている、とい
う性質が必要であり、例えば、無機化合物からなる絶縁
膜や、有機高分子材料からなる絶縁膜などを用いること
ができるが、特に熱的安定性の点からは、無機化合物か
らなる絶縁膜が望ましい。
【0015】また、形成する膜厚としては、電気絶縁性
や生産性の点から、0.01〜100μmとする。0.
01μm未満の場合、防水性が低いため絶縁性が不十分
となり、また100μmを超えると、生産性が低くなる
ためコスト高となる。
【0016】
【作用】ガラス溶出防止膜を設けることにより、絶縁膜
と接触しているガラス基板表面がインクから遮断される
ため、インクによるガラス基板のガラス溶出がなくな
り、ガラス基板からの絶縁膜の剥離現象を効果的に防止
することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1を参照
にしながら説明する。
【0018】図1(a)は本発明のインクジェットヘッ
ドの平面図、図1(b)は図1(a)のA1−A2断面
図、図1(c)は図1(a)のA3−A4断面図であ
る。
【0019】1はホウケイ酸ガラスまたはケイ酸ガラス
からなるガラス基板である。このガラス基板1上にスパ
ッタ、蒸着、またはメッキ等の半導体プロセス技術を用
いて、TiO2で形成されたTiO2絶縁膜23が形成さ
れている。さらに、TiO2絶縁膜23上にスパッタ等
の半導体プロセス技術を用い、Tiで形成された一対の
電極2a,2bとリード線3、及び、リード線3と印字
制御回路用FPCを接続するためのAuで形成されたパ
ッド4をパターン形成し、一対の電極2a,2bの露出
面積がほぼ等しくなるようにポリイミド絶縁膜5が形成
されている。また、導電性インクが満たされる圧力室
6、ノズル7、及びインク流路8を構成するポリイミド
フィルム等からなるノズル流路基板9を接着層(図示せ
ず)を介して接着し、これによって、インクジェットヘ
ッドが構成されている。
【0020】図2は本発明のインクジェットヘッドを一
部切欠して示す斜視図、図3は本発明のインクジェット
ヘッドを搭載したヘッドカートリッジを一部切欠して示
す斜視図である。
【0021】13はヘッドベース、14はヘッドベース
13を取り付けるインクカートリッジ、15はインクカ
ートリッジ14内に設けられたインクタンク、16はイ
ンクタンク15内のインクに含まれるゴミや塵などを除
去するインクフィルタ、17はインクを図2に示す共通
インク室22に導くためのインク導入孔である。
【0022】図4は本発明のインクジェットヘッドを搭
載したインクジェットプリンタを一部切欠して示す斜視
図で、18はインクカートリッジ14をプリンタに入れ
るカートリッジ挿入口、19は挿入されたインクカート
リッジ14を固定するキャリッジ、20は往復移動する
キャリッジ19を導くガイドシャフト、21は記録紙1
2を送るプラテンローラである。
【0023】以上のように構成された実施例のインクジ
ェットヘッドについて、その一製造方法について述べ
る。
【0024】まず、ガラス基板1上に、DCスパッタリ
ングによりTiO2薄膜を約2μm成膜し、TiO2絶縁
膜23を形成する。次にこのTiO2絶縁膜23上に、
DCスパッタリングによりTi薄膜を約2μm形成す
る。次にフォトリソグラフィーを用いて電極パターンを
形成し、エッチングにより電極パターン及びリード線パ
ターン以外の不要な部分を除去する。これにより、電極
2a,2b及びリード線3が形成される。次に蒸着法に
よりAuを約1μm形成する。さらにフォトリソグラフ
ィーを用いてパッド4のパターンを形成し、エッチング
によりパッド4のパターン以外の不要な部分を除去す
る。次に粘度100cpsの感光性樹脂からなるポリイ
ミド絶縁膜5を約4μm塗布する。次に露光装置を用い
て一対の電極2a、2b上をマスキングして露光する。
次に現像液を用いて電極上の感光性樹脂を除去してポリ
イミド絶縁膜の開口部24を形成し、その後、イソプロ
ピルアルコールを用いてリンスする。次に電気炉を用い
て400°Cで焼成し、膜厚が約2μmのポリイミド絶
縁膜とする。圧力室6、ノズル7及びインク流路8は、
ノズル流路基板9をエキシマレーザで加工して形成され
る。次に電極配線したガラス基板1にノズル流路基板9
を接着する。
【0025】上記のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて、以下にその動作を説明する。
【0026】信号発生装置10により一対の電極2a、
2bに電圧を加えると、所定の体積抵抗率を有する導電
性インクに電流が流れる。この電流によって導電性イン
クは自己発熱して温度が高まり、ついには沸騰が始まり
バブルが発生する。このバブルにより圧力室6内の導電
性インクの圧力が急激に高まり、ノズル7からインク滴
11が飛び出し、飛翔して記録紙12に付着しドットを
形成する。沸騰を開始した時点で信号発生装置10は電
極2a、2bへの電圧印加を停止する。膨張したバブル
によるドットの形成に伴い消費された導電性インクは、
次の電圧が電極2a、2bに印加される前にインク流路
8から補給される。この一連の動作の繰り返しにより、
信号発生装置10からの信号に応じた連続的なドットが
形成される。
【0027】次に、本実施例の効果を確認するために、
本実施例のインクジェットヘッドと従来例のインクジェ
ット記録ヘッドを用い、保存環境で最も過酷な温度60
°Cにおけるガラス基板1からのポリイミド絶縁膜5の
剥離発生時間を調査した。結果は、実施例では、200
0時間以上でも剥離の発生が見られず、これに対し、従
来例では、100時間で剥離が発生した。
【0028】このように、本実施例のインクジェットヘ
ッドでは、ガラス基板1表面にTiO2絶縁膜23を形
成することにより、60°Cで2000時間以上の耐久
性を持ち実用性のある結果を得た。
【0029】なお、上記実施例では、ガラス溶出防止膜
としてTiO2絶縁膜を用いたが、無論これに限定され
ず、Al23やSiO2,Si34,Ta25,Mg
O,Y23,PbTiO3,SrTiO3,SIALON
またはPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる絶縁膜
を用いることができる。
【0030】
【発明の効果】本発明においては、ガラス基板とポリイ
ミド樹脂等からなる絶縁膜との間にガラス溶出防止膜を
形成することにより、絶縁膜と接触しているガラス基板
表面がインクから遮断され、これによって、インクによ
るガラス基板のガラス溶出がなくなり、ガラス基板から
の絶縁膜の剥離現象が効果的に防止され、インクジェッ
トヘッドの長寿命化が実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェットヘッドで、(a)は平
面図、(b)は(a)のA1−A2断面図、(c)は
(a)のA3−A4断面図
【図2】本発明のインクジェットヘッドを一部切欠して
示す斜視図
【図3】本発明のインクジェットヘッドを搭載したヘッ
ドカートリッジを一部切欠して示す斜視図
【図4】本発明のインクジェットヘッドを搭載したイン
クジェットプリンタを一部切欠して示す斜視図
【図5】従来のインクジェットヘッドで、(a)は平面
図、(b)は(a)のB1−B2断面図、(c)は
(a)のB3−B4断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2a,2b 電極 3 リード線 4 パッド 5 ポリイミド絶縁膜 6 圧力室 7 ノズル 8 インク流路 9 ノズル流路基板 10 信号発生装置 11 インク滴 12 記録紙 13 ヘッドベース 14 インクカートリッジ 15 インクタンク 16 インクフィルタ 17 インク導入孔 18 カートリッジ挿入孔 19 キャリッジ 20 ガイドシャフト 21 プラテンローラ 22 共通インク室 23 TiO2絶縁膜 24 開口部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上に形成された導電性インクを
    収納する圧力室と、前記圧力室の一部に形成された前記
    導電性インクを吐出するノズルと、インクへ通電を行う
    一対の電極と、前記電極に接続されたリード線と、前記
    電極及びリード線を絶縁する絶縁膜とを備えたインクジ
    ェットヘッドにおいて、前記ガラス基板と絶縁膜との間
    に前記インクによるガラス溶出防止膜を形成したことを
    特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】前記絶縁膜がポリイミド絶縁膜であり、且
    つ、前記ガラス溶出防止膜が無機化合物からなる絶縁膜
    であ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。
  3. 【請求項3】前記無機化合物からなる絶縁膜の厚みが
    0.01〜100μmであることを特徴とする請求項2
    記載のインクジェットヘッド。
JP3122295A 1995-02-20 1995-02-20 インクジェットヘッド Pending JPH08216409A (ja)

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