JPH0957971A

JPH0957971A - インクジェット記録ヘッド、その製造方法及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH0957971A
Application number: JP21878195A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 孝太田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】電極６０ａ，６０ｂの信頼性の向上を図る。【解決手段】インクジェット記録ヘッド１０は、ノズ
ル５２及びインク供給口５４に連通し導電性インク５６
が充填されたインク流路５８と、インク流路５８に配設
された一対の電極６０ａ，６０ｂと、電極６０ａ，６０
ｂの表面全体に形成された保護膜としての導電性皮膜１
２ａ，１２ｂとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に用いられるインクジェット記録ヘッド、その製
造方法及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録ヘッドとし
て、例えば特開昭６２−１０８０５９号公報に記載され
ているものが知られている。図７及び図８は、かかる従
来のインクジェット記録ヘッドを示し、図７は断面図で
あり、図８は等価回路図である。以下、これらの図面に
基づき説明する。

【０００３】インクジェット記録ヘッド５０は、ノズル
５２及びインク供給口５４に連通し導電性インク５６が
充填されたインク流路５８と、インク流路５８に配設さ
れた一対の電極６０ａ，６０ｂとを備えたものである。
インク流路５８は、絶縁物によって形成されている。

【０００４】電極６０ａ，６０ｂにパルス発生器６２か
らパルス電圧を印加すると、電極６０ａ，６０ｂ間の導
電性インク５６に電流が流れる。つまり、導電性インク
５６は電気的には抵抗器（抵抗値Ｒ）として動作する。
その結果、導電性インク５６がジュール熱により発熱す
ることにより、気泡６４が発生し、気泡６４に押されて
インク滴６６が吐出される。

【０００５】インクジェット記録ヘッド５０によれば、
発熱素子を必要としないため構造が簡単であり、しかも
フォトリソグラフィ技術により製作できるため、高密度
化及び小型化を図ることができる。また、インクジェッ
ト記録ヘッド５０は、それ自体が発熱しないため、発熱
に伴う劣化が少ないという利点もある。

【０００６】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット記録ヘッド５０は、電極６０ａ，６０ｂ
が導電性インク５６と直接接触する構造となっている。
そのため、長時間使用すると、導電性インク５６中の成
分が電極６０ａ，６０ｂ表面に推積したり、電極６０
ａ，６０ｂが腐食したりするため、電流が流れにくくな
りインク滴６６の吐出に支障を生ずるという問題点があ
った。

【０００７】

【発明の目的】そこで、本発明の主な目的は、電極の信
頼性を向上させたインクジェット記録ヘッド、その製造
方法及びその駆動方法を提供することにある。

【０００８】

【発明を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、ノズル及びインク供
給口に連通し導電性インクが充填されたインク流路と、
このインク流路に配設された一対の電極とを備えたイン
クジェット記録ヘッドを改良したものである。すなわ
ち、本発明の特徴は、前記電極の表面全体に保護膜が形
成されていることにある。前記保護膜は、導電性皮膜又
は誘電体皮膜としてもよい。前記電極はタンタルを主成
分とし、前記誘電体皮膜は五酸化タンタルを主成分とす
るものとしてもよい。この場合、前記五酸化タンタル
は、前記電極のタンタルを陽極酸化して形成するように
してもよい。また、前記誘電体皮膜を電気的なコンデン
サとして使用し、当該コンデンサの充放電電流を前記導
電性インクに流すようにしてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明に係るイン
クジェット記録ヘッドの第一実施形態を示し、図１は断
面図、図２は等価回路図である。以下、これらの図面に
基づき説明する。ただし、図７と同一部分は同一符号を
付すことにより重複説明を省略する。

【００１０】インクジェット記録ヘッド１０は、ノズル
５２及びインク供給口５４に連通し導電性インク５６が
充填されたインク流路５８と、インク流路５８に配設さ
れた一対の電極６０ａ，６０ｂと、電極６０ａ，６０ｂ
の表面全体に形成された保護膜としての導電性皮膜１２
ａ，１２ｂとを備えている。

【００１１】導電性皮膜１２ａ，１２ｂの膜厚方向の抵
抗値ｒは、電極６０ａ，６０ｂ間の導電性インク５６の
抵抗値Ｒよりも十分に小さいことが必要である。導電性
皮膜１２ａ，１２ｂの材質には、例えば、ポリイミド等
の耐熱性樹脂にカーボンブラック等の導電性粉末を混入
したもの等がある。

【００１２】電極６０ａ，６０ｂにパルス発生器６２か
らパルス電圧を印加すると、電極６０ａ，６０ｂ間の導
電性皮膜１２ａ，１２ｂ及び導電性インク５６に電流が
流れる。導電性皮膜１２ａ，１２ｂの抵抗値ｒは導電性
インク５６の抵抗値Ｒよりも十分に小さいので、導電性
インク５６がジュール熱により発熱し、インク滴６６が
吐出される。

【００１３】インクジェット記録ヘッド１０によれば、
電極６０ａ，６０ｂの表面全体が導電性皮膜１２ａ，１
２ｂによって覆われているので、導電性インク５６が電
極６０ａ，６０ｂに直接接触することはない。したがっ
て、導電性インク５６による電極６０ａ，６０ｂの腐食
等を防止できる。また、インクジェット記録ヘッド１０
は、従来のインクジェット記録ヘッド５０と動作原理が
同じであるため、従来のインクジェット記録ヘッド５０
との置き換えも容易である。

【００１４】図３及び図４は本発明に係るインクジェッ
ト記録ヘッドの第二実施形態を示し、図３は断面図、図
４は等価回路図である。以下、これらの図面に基づき説
明する。ただし、図７と同一部分は同一符号を付すこと
により重複説明を省略する。

【００１５】インクジェット記録ヘッド２０は、ノズル
５２及びインク供給口５４に連通し導電性インク５６が
充填されたインク流路５８と、インク流路５８に配設さ
れた一対の電極２２ａ，２２ｂと、電極２２ａ，２２ｂ
の表面全体に形成された保護膜としての誘電体皮膜２４
ａ，２４ｂとを備えている。電極２２ａ，２２ｂは、例
えばアルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン等の
金属である。誘電体皮膜２４ａ，２４ｂは、例えば電極
２２ａ，２２ｂの金属表面を酸化させて形成した酸化膜
である。電極２２ａ，２２ｂには、パルス電圧印加装置
２６が接続されている。

【００１６】誘電体皮膜２４ａ，２４ｂ自体には、当然
のことながら、高抵抗率ゆえに電流は流れない。そこ
で、本実施形態では、誘電体皮膜２４ａ，２４ｂを電気
的なコンデンサとして使用することにより、当該コンデ
ンサの充放電電流を導電性インク５８に流すようにして
いる。したがって、誘電体皮膜２４ａ，２４ｂはコンデ
ンサ（容量値Ｃ）、導電性インク５６は抵抗器（抵抗値
Ｒ）として表すことができ、これらのＲＣ直列回路にパ
ルス電圧印加装置２６が接続されている。また、パルス
電圧印加装置２６は、直流電圧電源２６１（直流電圧値
Ｖ）と、ハイ・ロー切換え用のスイッチ２６２とで表す
ことができる。

【００１７】図５及び図６は、パルス電圧印加装置２６
から電極２２ａ，２２ｂに印加するパルス電圧の波形図
である。以下、図３乃至図６に基づき、インクジェット
記録ヘッド２０の動作を説明する。

【００１８】図５に示す複数の矩形波からなるパルス電
圧を、パルス電圧印加装置２６から電極２２ａ，２２ｂ
に印加する。すると、矩形波の立ち上がりでは、誘電体
皮膜２４ａ，２４ｂの充電電流ｉ₁が導電性インク５６
に流れる。充電電流ｉ₁は、時間をｔとすれば、

【００１９】ｉ₁＝（Ｖ／Ｒ）ｅｘｐ｛（−２ｔ）／（ＣＲ）｝

【００２０】で表される。矩形波の立ち下がりでは、誘
電体皮膜２４ａ，２４ｂの放電電流ｉ₂が導電性インク
５６に流れる。放電電流ｉ₂は、時定数ＣＲ／２が矩形
波のパルス幅ｔ_Wよりも十分に小さいとすると、

【００２１】ｉ₂＝−（Ｖ／Ｒ）ｅｘｐ｛（−２ｔ）／（ＣＲ）｝

【００２２】で表される。このように、誘電体皮膜２４
ａ，２４ｂの充放電電流ｉ₁，ｉ₂によって導電性イン
ク５６が発熱し、インク滴６６が吐出される。このと
き、導電性インク５６で発生するジュール熱は、パルス
電圧の印加時間ではなく、パルス電圧のスイッチング回
数におおよそ比例する。また、電極２２ａ，２２ｂに印
加するパルス電圧は、図６に示すような正弦波でもよ
い。

【００２３】インクジェット記録ヘッド２０によれば、
電極２２ａ，２２ｂの表面全体が誘電体皮膜２４ａ，２
４ｂによって覆われているので、導電性インク５６が電
極２２ａ，２２ｂに直接接触することはない。したがっ
て、導電性インク５６による電極２２ａ，２２ｂの腐食
等を防止できる。また、誘電体皮膜２４ａ，２４ｂ自体
には電流を流さないため、誘電体皮膜２４ａ，２４ｂの
材質を緻密なものにすることができるとともに、誘電体
皮膜２４ａ，２４ｂの膜厚も十分に確保できる。したが
って、保護膜としての性能を向上できることから、電極
２２ａ，２２ｂの信頼性をより向上できる。

【００２４】次に、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの第三実施形態を、図１に基づき説明する。

【００２５】本実施形態のインクジェット記録ヘッドで
は、電極２２ａ，２２ｂの主成分をタンタルとし、誘電
体皮膜２４ａ，２４ｂの主成分を五酸化タンタルとして
いる。誘電体皮膜２４ａ，２４ｂの五酸化タンタルは、
電極２２ａ，２２ｂのタンタルを陽極として、燐酸水溶
液中で電流を流すという、陽極酸化法により容易かつ安
価に形成できる。この陽極酸化法により形成した五酸化
タンタルは、非常に緻密で強固であることが知られてい
る。また、五酸化タンタルは誘導率が高いため、大きな
電流を流すことができ、低い電圧で気泡発生に必要なジ
ュール熱を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係るインクジェット記録ヘッド
によれば、電極の表面全体が保護膜によって覆われてい
るので、導電性インクが電極に直接接触することはな
い。したがって、導電性インクによる電極の腐食等を防
止できることにより、電極の信頼性を向上できる。

【００２７】また、保護膜として導電性皮膜を用いるこ
とにより、従来のインクジェット記録ヘッドと全く同じ
ように駆動できる。したがって、従来のインクジェット
記録ヘッドと容易に置き換えることができる。

【００２８】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの
製造方法によれば、電極のタンタルを陽極酸化して誘電
体皮膜の五酸化タンタルを形成することにより、非常に
緻密で強固かつ高誘電率の保護膜を、容易かつ安価に得
ることができる。したがって、電極の信頼性をさらに向
上できるばかりでなく、誘電体皮膜の静電容量値を大幅
に増加でき、これによりインクジェット記録ヘッドの低
電圧駆動が可能となる。

【００２９】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの
駆動方法によれば、保護膜としての誘電体皮膜を電気的
なコンデンサとして使用し、その充放電電流を導電性イ
ンクに流すようにしたので、誘電体皮膜自体に電流を流
さなくても、導電性インクを発熱させることができる。
したがって、誘電体皮膜をより緻密又は強固にできると
ともに膜厚も大きくできるので、保護膜としての性能を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第一
実施形態を示す断面図である。

【図２】図１のインクジェット記録ヘッドの等価回路図
である。

【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第二
実施形態を示す断面図である。

【図４】図３のインクジェット記録ヘッドの等価回路図
である。

【図５】図３のインクジェット記録ヘッドにおける、パ
ルス電圧印加装置から電極に印加するパルス電圧の一例
を示す波形図である。

【図６】図３のインクジェット記録ヘッドにおける、パ
ルス電圧印加装置から電極に印加するパルス電圧の他の
例を示す波形図である。

【図７】従来のインクジェット記録ヘッドを示す断面図
である。

【図８】図７のインクジェット記録ヘッドの等価回路図
である。

【符号の説明】

１０，２０インクジェット記録ヘッド１２ａ，１２ｂ導電性皮膜（保護膜）２２ａ，２２ｂ，６０ａ，６０ｂ電極２４ａ，２４ｂ誘電体皮膜（保護膜）５２ノズル５４インク供給口５６導電性インク５８インク流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル及びインク供給口に連通し導電性
インクが充填されたインク流路と、このインク流路に配
設された一対の電極とを備えたインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記電極の表面全体に保護膜が形成されていることを特
徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記保護膜が導電性皮膜である請求項１
記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】前記保護膜が誘電体皮膜である請求項１
記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記電極がタンタルを主成分とし、前記
誘電体皮膜が五酸化タンタルを主成分とする請求項３記
載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】請求項４記載のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記五酸化タンタルは、前記電極のタンタ
ルを陽極酸化して形成するインクジェット記録ヘッドの
製造方法。
【請求項６】請求項３記載のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記誘電体皮膜を電気的なコンデンサとし
て使用し、当該コンデンサの充放電電流を前記導電性イ
ンクに流すインクジェット記録ヘッドの駆動方法。