JPH08276590A

JPH08276590A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08276590A
Application number: JP8010595A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kaneko; 信一郎金子; Kenji Tomita; 健二冨田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】通電加熱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及びその製造方法を
提供することを目的とする。【構成】通電加熱用電極１Ａ、１Ｂを、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、この先端部２５に電流を
供給する陽極酸化された多結晶Ｔｉ酸化物薄膜から成る
リード部２２とで構成する。

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加
熱することによりインクを吐出させ、印刷用紙に文字等
を記録する方式の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】ノンインパクト記録方法は、記録時にお
ける騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという
点において、最近関心を集めている。その中で、高速記
録が可能であり、しかも普通紙に特別な定着処理を必要
とせず記録を行えるインクジェット記録法は極めて有力
な記録法である。そして、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。

【０００３】インクジェットヘッドのインク吐出原理に
は、ピエゾ素子（圧電素子）方式や静電方式等の数多く
の方式があるが、従来の技術として、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。

【０００４】通電加熱型インクジェットヘッドは、一対
の対向した通電加熱用電極に導電性インクを介して電流
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。

【０００５】図８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であり、図９は図８のＢ−Ｂ’線断
面図である。図８及び図９において、１ａ、１ｂは後述
の導電性インク２に電流を流すための通電加熱用電極で
ある。２は抵抗率が１０〜１００Ω・ｃｍの導電性イン
ク、３ａ、３ｂは絶縁層、４ａ、４ｂはノズル板、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
ノズル穴の５の前方１ｍｍ程度の位置に配置される印刷
用紙である。

【０００６】図９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ポ
リイミド樹脂等からなる。

【０００７】また、ノズル板４ａ、４ｂは、絶縁層３
ａ、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。

【０００８】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
されている。しかし、通電加熱用電極であるＡｕ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉは、通電加熱型インクジェットヘ
ッドにおける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。その中
でもＴｉは電気化学的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。ここで
使用されているＴｉの形態は、真空蒸着またはスパッタ
リング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Ｔｉ薄膜の厚みは０．１〜５μ
ｍ、結晶粒径は０．１〜２．０μｍ、表面粗さＲａが
０．０１μｍ以上に形成されている。

【０００９】次に、このような構成の従来のインクジェ
ットヘッドの動作を、図１０（ａ）〜（ｅ）に基づいて
説明する。図１０（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ従来のイ
ンクジェットヘッドの断面図である。図１０において、
１ａ、１ｂは通電加熱用電極、２は導電性インク、３
ａ、３ｂは絶縁層、４ａ、４ｂはノズル板、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
８、図９の場合と同様のものなので、同一符号を付して
説明は省略する。１１は沸騰気泡、１２はインク滴であ
る。

【００１０】まず、図１０（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１００ｋ〜１０ＭＨｚの周波数で１
０〜５０Ｖの、ほぼサイン波形の交流信号電圧をかけ、
導電性インク２中に電流を流す。即ち、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
の時の電流値は約１０ｍＡである。周期に関しては、例
えば、周波数を２ＭＨｚの交流駆動で行った場合、１周
期５００ナノ秒で行われることになる。

【００１１】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の温度が１５０〜２５０°Ｃ程度に上昇する。このた
め、図１０（ｂ）に示すように、導電性インク２は加熱
沸騰して沸騰気泡１１が生成する。そして、図１０
（ｃ）に示すように、沸騰気泡１１は成長し、沸騰圧力
によりノズル穴５からインク滴１２が吐出することにな
る。

【００１２】一定量のインク滴１２が吐出により消費さ
れると、まだ暖まってない導電性インク２がインク流路
６ｂ（図８参照）から補給されるので、沸騰気泡１１は
急激に冷却され、図１０（ｄ）に示すように縮小し、そ
して図１０（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８参照）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。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のインクジェットヘッドでは、図１０，図１１の
断面図に示すように、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、３
ｂ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３
ａ、３ｂの局部的な溶解（例えば局部１５の溶解）が発
生したり、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からの剥離が発
生するという問題点を有していた。

【００１４】また、従来の通電加熱用電極１ａ、１ｂ
は、真空蒸着により形成されるＴｉ薄膜であるが、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１３の断面図に示すように、多結
晶Ｔｉ薄膜の厚みが０．１〜５μｍであり、且つ結晶粒
径が０．１〜２．０μｍの範囲で、表面粗さＲａが０．
０１μｍ以上であるものを使用している。

【００１５】このため、図１１、図１２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６
ａに露出している部分（例えば、図１２における部分１
７等）全体から、導電性インク２が毛細管力によりしみ
込み易くなっており、通電による電解気泡１６が発生し
易く、特に、絶縁材料３ａ、３ｂで覆われている部分の
通電加熱用電極１ａ、１ｂから電解気泡１６が発生し
て、絶縁材料３ａ、３ｂと通電加熱用電極１ａ、１ｂの
間に溜まっていき、ついには絶縁材料３ａ、３ｂの剥離
が起こってしまうという問題点を有していた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、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陽極酸化
された多結晶Ｔｉ薄膜から成るリード部とからなる構成
を有している。

【００１７】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、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が、前記先端部に電流
を供給する多結晶Ｔｉ薄膜から成る表面がＴｉ酸化物薄
膜で形成されてい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。

【００１８】請求項３記載のインクジェットヘッドの製
造方法では、前記先端部に電流を供給するリード部の表
面の多結晶Ｔｉ酸化物薄膜は、陽極酸化法により形成さ
れるが、このとき酸化領域をフェノール樹脂等から成る
感光性樹脂により高精度に規制する方法で形成される。

【００１９】

【作用】多結晶Ｔｉ薄膜表面を精度良く陽極酸化して、
多結晶Ｔｉ酸化物薄膜を形成すると、その表面が平坦化
されるとともに酸化膜が厚く形成される。従って、多結
晶Ｔｉ酸化物薄膜の部分を感光性ポリイミド等の絶縁材
料から成る絶縁層で覆って通電加熱用電極のリード部と
して使用した場合、多結晶Ｔｉ酸化物薄膜の部分と絶縁
層との隙間は小さくなるので、毛細管力による通電加熱
用電極への導電性インクの浸入を防ぐだけでなく、また
導電性インクが浸入したとしても電極と導電性インクと
の電気化学反応を防ぐことができる。このため、感光性
ポリイミド等の絶縁材料からなる絶縁層に覆われたリー
ド部からの電解気泡の発生を押さえることができ、絶縁
層の局部的な溶解あるいは絶縁層の通電加熱用電極から
の剥離等がなくなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７に基づい
て説明する。図１は本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
面図、図２（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図４
（ａ）、（ｃ）はそれぞれ電極配線基板を示す斜視図を
示す。また、図４（ｂ）はＴｉ酸化物薄膜の形成を説明
するための模式図、図４（ｄ）は中途半端に酸化形成さ
れたＴｉ酸化物薄膜を示す模式図、図５（ａ）は絶縁層
の形成を説明するための平面図、図５（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６は絶縁層と先端部との不適切な位置関係を示す
断面図、図７は絶縁層と先端部との適切な位置関係を示
す断面図である。

【００２１】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
れらは従来の技術を示す図８、図９と同様なものなの
で、同一符号を付して説明は省略する。図１において、
１Ａ、１Ｂは、先端部２５に電流を供給する陽極酸化さ
れた多結晶Ｔｉ薄膜から成るリード部２２と、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２５とから成る通電用加熱電極である。

【００２２】また、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜
（ｃ）、図４（ａ）、（ｃ）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、これらは従来の技術を示す
図８、図９と同様な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
イミド樹脂からなるノズル流路基板、図２（ｃ）、図３
（ａ）において、２２ａはパターニング前の多結晶Ｔｉ
薄膜、図３（ａ）で２３はリード形成用フォトレジスト
パターン、図３（ｃ）で８ａはＡｕ、パーマロイの２層
構造の膜である。

【００２３】図４において、８ｂは直流電源との接続部
分、２４は陽極酸化用のマスクとなるフォトレジスト、
２６は基板全体、２７は陽極酸化用の硝酸電解質溶液、
２８は陰極側のカーボン電極、８は接続用端子、２２は
陽極酸化したリード部、２９は中途半端に酸化形成され
たリード、ｘ１，ｘ２は中途半端に酸化形成された領域
の幅である。

【００２４】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はノズル板、５は
ノズル穴、６ａはインク圧力室、９は絶縁体基板である
が、これらは従来の技術を示す図９と同様なものなの
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
あるが、これらは従来の技術を示す図１１と同様のもの
であり、さらに、１Ａ、１Ｂは通電加熱用電極、２２は
リード部（陽極酸化された多結晶Ｔｉ薄膜）、２５は先
端部であるが、これらは図１と同様なものなので、同一
符号を付して説明は省略する。

【００２５】次に、実施例１のインクジェットヘッドの
製造方法を図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）、
図４（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。まず、図２
（ａ）に示すように、インク流路６ｂ及びノズル穴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。

【００２６】そして、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となる多結晶Ｔｉ薄膜２２ａを絶縁体基板９上
に形成する。通電加熱用電極となる多結晶Ｔｉ薄膜２２
ａは、スパッタリング法にて形成する。Ｔｉターゲット
は純度９９．９％以上のものを使用した。Ｔｉ薄膜形成
時の条件として、真空圧力５〜１００ｍｔｏｒｒ、基板
温度１００〜４００°Ｃ、電力密度０．５〜１５ｗ／ｃ
ｍ² の範囲で電極膜を形成した。Ｔｉ薄膜が、０．１μ
ｍ以下の膜厚では、ガラス基板上を十分にＴｉ薄膜で被
覆することができないため、導電性インクに電流を流す
ことができず、結果的に、液滴をノズルより吐出させる
ことができない。したがって、Ｔｉ薄膜で十分被覆でき
るような膜厚としては０．１μｍ以上が必要である。

【００２７】また、Ｔｉ薄膜の厚さが５μｍ以上になる
と電極形状が寸法精度良く形成できず、液滴吐出がノズ
ル毎に異なるように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Ｔ
ｉ薄膜は、図１３に示すように、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、結晶粒間にはすき間があるのが特徴であ
る。

【００２８】次に絶縁体基板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の厚さに塗付し、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、現像を行
い、図３（ａ）に示すようなリード形成用フォトレジス
トパターン２３を得る。

【００２９】そして、Ｔｉ薄膜用のエッチャントとし
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５
００ｃｃから成る水溶液を作り、この水溶液に約４０分
浸漬エッチングを行い、通電加熱用電極１Ａ、１Ｂを形
成する。

【００３０】その後、フォトレジストを有機溶剤で除去
すれば図３（ｂ）の状態となり、更に、絶縁体基板９全
面にパーマロイ、Ａｕの順に金属薄膜を蒸着する。そし
て、各々の電極を制御するプリンタ印字制御回路の信号
伝達用の接続用端子８を形成するためにフォトレジスト
でパターン形成し、Ａｕ、パーマロイの順にエッチング
すれば、図３（ｃ）の状態となる。

【００３１】ここで、プリンタ印字制御回路の信号伝達
用の接続用端子８を形成するためにＡｕ、パーマロイの
薄膜を使用した理由について説明する。まず、接続用端
子はワイヤーまたはフレキシブルなプリント配線基板と
接続するので、それらの材料との良好な接着性、良好な
オーミックコンタクト、また耐食性を有しなければなら
ない。これらの要求を満たす材料としてＡｕやＡｌが、
その表面を樹脂でコーティングして使用される。プリン
ト配線基板との接続には一般にＡｕが使われている。Ａ
ｕは、鏡面を有するシリコン基板にはシリサイドを形成
することができるので密着性は比較的良好であるが、鏡
面を有するガラス基板には密着性がよくないためパーマ
ロイやＴｉなどの金属を使用する。これらの金属薄膜
は、成膜法の違いにもよるがＡｕとガラスとの密着性を
向上するための中間膜としては非常に有効である。

【００３２】また、本実施例のインクジェットヘッドに
使用する、数千オングストロームの厚さの酸化膜をもつ
多結晶Ｔｉ薄膜２２を形成するために、多結晶Ｔｉ薄膜
２２ａを陽極酸化する。ここで、陽極酸化とは電気分解
の際、陽極で起こる反応で、一般には、イオンのイオン
価が変化するもの、陰イオンの重合、イオンの持つ酸素
原子の増加、非電解質の酸化等を指して言われている。
本実施例では、多結晶Ｔｉ薄膜２２の先端部に電流を供
給するリード部を陽極酸化により酸化形成するために、
溶液中に浸し、電界をかけなければならない。そこで電
流を流すための電極として前述のＡｕ、パーマロイを兼
用する。

【００３３】次に、図４（ａ）に示すようにフェノール
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２５μｍの厚さに塗布し、１７０°Ｃ下で
６０分間の大気中ベークを行う。そして、フォトマスク
を重ねてマスクアライナーにより約４０秒間露光した後
に現像を行い、選択的に陽極酸化する箇所を露出させる
とともに、陽極酸化時の電流を流す電極と直流電源との
接続部分８ｂを露出させる。このあと、図４（ｂ）に示
すように陽極酸化用の電解質溶液２７（例えばリン酸１
体積％もしくは硝酸０．３体積％等）を用いて、接続部
分８ｂより電流を流す端子をとり、基板全体２６を陽極
側に、カーボン電極２８を陰極側にして直流電圧をかけ
て陽極酸化を行う。

【００３４】Ｔｉは、Ｔａ、Ｚｒ等と同じようにバルブ
金属であり、これらの金属上の酸化物が一方向のみに電
流を通し、逆方向にはほとんど電流を通さない、いわゆ
る弁作用を持つ金属として知られている。酸化皮膜の厚
みは、流した電気量にほぼ比例することがわかってい
る。従って、同じ浴組成と電解質濃度なら酸化皮膜の厚
みは、印加電圧と印加時間でほぼきまる。１モルの金属
の容積と１モルの金属が酸化物になった時の容積との比
率を容積分率と呼ぶが、この値は１を中心として１より
小さくなる場合と大きくなる場合とがあり、１より小さ
くなる場合には金属が酸化物に変化した際に元の金属の
表面を完全に覆う事ができず、隙間だらけの酸化物薄膜
となる。例えば、マグネシウムが良い例であり、酸化物
は下地の金属を保護しない。一方、Ｔｉはこの値が１よ
り大きいため、生成する酸化物層は下地の金属の表面を
緻密に覆い優れた保護作用を示す。

【００３５】リン酸１体積％の水溶液を浴として、１８
０〜２２０Ｖ程度の電圧で陽極酸化を行う。陽極酸化し
たい多結晶Ｔｉ薄膜２２ａの表面粗さＲａは０．０１μ
ｍ以上であるので、その表面を完全に覆ってしまう為に
は、少なくとも１５０Ｖ以上の印加電圧が必要である。
また、この浴種であれば、リン酸の破壊電圧が高いの
で、１００Ｖ以上もの高電圧を印加できる。ただし、リ
ン酸の濃度が２体積％を超えるくらいから破壊電圧は下
がってしまうので、それ以内に抑えることが望ましい。
また、０．５体積％以下の薄い濃度では、破壊電圧近い
電圧を印加しても酸化膜が正常に形成されず、多結晶Ｔ
ｉ薄膜２２ａ表面を完全に覆うことができなくなる。な
お、リン酸浴にデキストリン酸等の破壊電圧を上昇させ
る添加剤を加えても良い。

【００３６】Ｔｉの陽極酸化の場合、酸化中に陽極から
酸素が発生するため、局部的に酸化膜厚がばらついた
り、変色したりすることがある。このようなときは陽極
材料（本実施例では基板全体２６）を浴に浸せきする前
に前処理をしておくと良い。例えば、エタノールで洗浄
したり、酸素プラズマで軽くアッシングしたり、キレー
ト剤を主成分としたＴｉのエッチャントで多結晶Ｔｉ表
面を微小にエッチングしたりする方法が有効である。

【００３７】このように、比較的高電圧で多結晶Ｔｉ薄
膜２２ａを陽極酸化することによって、表面の面粗さＲ
ａを０．００５μｍより小さくし、平坦化することがで
きるので、その上部に形成する絶縁層３ａ、３ｂとの密
着性を向上させると共に、インクと多結晶Ｔｉ薄膜２２
ａとの電気化学反応を起こさせないようにすることがで
きる。また、このとき、多結晶Ｔｉ薄膜２２ａの表面を
完全に覆うことにより、図１３に示すような形状をして
いる多結晶Ｔｉ薄膜２２ａの結晶粒の隙間にインクが毛
細管力により入り込むことがなくなる。この結果を（表
１）に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】陽極酸化電圧が１５０Ｖ以上（好ましくは
２００Ｖ以上）もの高電圧であるため、選択的に酸化す
るための電気的な絶縁材料であるフォトレジスト２４は
絶縁耐圧が高ければ高いほど良いのであるが、高精度に
パターニングできることが優先されるので、現在使用で
きる市販のフォトレジスト材料は、ほとんど決まってい
るといえる。実施例１では、ヘキスト社のＡＺ４０００
シリーズをベースに使っている。この種類のフォトレジ
スト２４を使用して、２００Ｖもの高電圧を印加して
も、フォトレジスト２４が絶縁破壊を起こさないために
は、電圧をかける電極の面積にもよるが、約２５μｍ以
上の膜厚が必要である。

【００４０】また、酸化電圧が高電圧であるので、図４
（ｄ）に示すように選択的に陽極酸化する領域とそうで
ない領域との境界に、中途半端に酸化される領域２９を
生じる。即ち、多結晶Ｔｉ薄膜２２ａ表面を酸化膜で完
全に覆っていない領域が存在してしまうことになる。こ
の領域は印加電圧が高い陽極酸化には必ず生じてしま
う。しかしこの中途半端に酸化された領域２９は、フォ
トレジスト２４のポストベーク条件が高温で時間が長い
ほど、その幅ｘ１，ｘ２が短く、多結晶Ｔｉ薄膜２２ａ
との密着性が良いことがわかった。その結果を（表２）
に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】また、フォトレジスト２４の絶縁破壊電圧
をできるだけ高くするには、大気中のポストベーク温度
が高いほど、時間が長いほど有利であるが、陽極酸化後
にフォトレジスト２４を専用の剥離剤で除去するときの
ことを考慮すると、ポストベーク温度はあまり高くない
方がよい。なお、実験を行ったところ、１７０°Ｃで１
時間というポストベーク条件により良好な結果が得られ
た。

【００４３】以上のように、陽極酸化工程を終了して、
フォトレジスト２４を除去し、接続端子の形状を得るた
めに再度フォトレジストコーティング、露光、現像のフ
ォトリソグラフィの工程を経て、Ａｕ、パーマロイの順
にエッチングすることにより、図４（ｃ）の状態を得
る。

【００４４】次に、絶縁層３ａ、３ｂを形成するが、こ
の形成方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°Ｃ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５（ａ）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５μｍ以上とす
る。その理由は、図４（ｄ）に示すように、中途半端に
酸化された領域の幅ｘ１，ｘ２は３〜５μｍであるから
である。

【００４５】従って、間隔ｓ１，ｓ２が５μｍより小さ
い場合は、感光性ポリイミド樹脂からなる絶縁層３ａ、
３ｂの下部に、通電加熱用電極１Ａ、１Ｂの先端部２５
である、陽極酸化処理をしていないＴｉ薄膜と、中途半
端に陽極酸化された部分とが存在することとなり、図６
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、例えば、局
部１５の溶解がおきたり、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から発生すること
により、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。

【００４６】間隔ｓ１，ｓ２の値が５μｍより大きい場
合は、図７の断面図に示すように、通電加熱用電極１
Ａ、１Ｂの先端部から生じる電解気泡１６が、絶縁層３
ａ、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、表面を陽極酸化された多結晶Ｔｉ薄膜２２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６に示すよ
うな隙間１４ａ、１４ｂはきわめて生じにくい。したが
って、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の局部的な溶解や剥離が起きることはほとん
どない。

【００４７】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。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明のインクジェット
ヘッドは、通電用加熱電極が、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薄膜からなる先
端部と、先端部に電流を供給する陽極酸化した多結晶Ｔ
ｉ薄膜からなるリード部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上に形成するよう
にできるので、厚い酸化層に覆われたリード部と絶縁層
は電気化学的な反応を起こすことが無く、また平坦化さ
れているのでインクが入り込むような隙間を生じること
がなくなる。即ち、絶縁層の局部的な溶解あるいは絶縁
層の通電加熱用電極からの剥離等が生じることのない、
耐久性に優れたインクジェットヘッドを提供することが
できる。

【００４９】また、多結晶Ｔｉ薄膜からなる先端部と、
先端部に電流を供給する酸化陽極された多結晶Ｔｉ薄膜
からな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ある
いは絶縁層の通電加熱用電極からの剥離等が発生するこ
とのない、耐久性に優れたインクジェットヘッドを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の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）電極配線基板を示す斜視図（ｂ）Ｔｉ酸化物薄膜の形成を説明するための模式図（ｃ）電極配線基板を示す斜視図（ｄ）中途半端に酸化形成されたＴｉ酸化物薄膜を示す
模式図

【図５】（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６】絶縁層と先端部との不適切な位置関係を示す断
面図

【図７】絶縁層と先端部との適切な位置関係を示す断面
図

【図８】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９】図８のＢ−Ｂ’線断面を示す断面図

【図１０】（ａ）従来の通電加熱型のインクジェットヘ
ッドの断面図（ｂ）従来の通電加熱型のインクジェットヘッドの断面
図（ｃ）従来の通電加熱型のインクジェットヘッドの断面
図（ｄ）従来の通電加熱型のインクジェットヘッドの断面
図（ｅ）従来の通電加熱型のインクジェットヘッドの断面
図

【図１１】従来のインクジェットヘッドの不具合を示す
断面図

【図１２】従来のインクジェットヘッドの不具合を示す
断面図

【図１３】従来のインクジェットヘッドの通電用加熱電
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ノズル板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沸騰気泡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（陽極酸化された多結晶Ｔｉ薄膜）２３リード形成用フォトレジストパターン２４フォトレジスト２５先端部２６基板全体２７陽極酸化用の浴（硝酸電解質溶液）２８陰極側のカーボン電極２９領域ｘ１，ｘ２酸化形成された領域の幅ｓ１，ｓ２間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性インクを蓄えるインク圧力室と、蓄
えられた導電性インクの一部を吐出するノズル穴と、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、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
騰させて導電性インクの一部を、前記ノズル穴から吐出
させるインクジェットヘッドにおいて、前記通電用加熱電極は、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、同先端部に電
流を供給する陽極酸化された多結晶Ｔｉ酸化物薄膜から
成るリード部とで構成されたことを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
【請求項２】通電加熱用電極の先端部が、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間しているこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】多結晶Ｔｉ薄膜から成る通電加熱用電極の
酸化領域をフェノール樹脂等から成る感光性樹脂で高精
度に規制し、同多結晶Ｔｉ薄膜を陽極酸化させて多結晶
Ｔｉ酸化物薄膜を形成することを特徴とするインクジェ
ットヘッドの製造方法。