JPH10157112A - インクジェットヘッド、インクジェットカートリッジ、インクジェット装置ならびにインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のインクジェットヘッドでは、基板と流
路壁の先端部とを接着剤などを使用することなく、充分
な接合強度をもって容易かつ確実に結合し得えない。 【解決手段】 溝付き板１６の接合部１５から基板１３
の表面に沿って突出する係止部２９と、基板１３の上に
それぞれ形成され、接合部１５と係止部２９とに対向す
る発熱部１８およびこの発熱部１８に接続して通電可能
な発熱部用配線２３ならびに下層配線１２ｂと、発熱部
１８を除いて基板１３の表面ならびに発熱部用配線２３
および下層配線１２ｂを覆う絶縁層２０と、この絶縁層
２０の上に形成され、下層配線１２ｂに一端部が接続す
る吐出エネルギー発生部１１およびこの吐出エネルギー
発生部１１の他端部に接続して当該吐出エネルギー発生
部１１に通電可能な上層配線１２ａと、これら吐出エネ
ルギー発生部１１および上層配線１２ａならびに係止部
２９を覆う保護層２１とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドおよびインクジェットカートリッジおよびインクジ
ェットヘッドが搭載されるインクジェット装置およびイ
ンクジェットヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェット装置に搭載され
るインクジェットヘッドは、インクやプリント媒体に吐
出されるインクの特性を調整するための処理液（以下、
これらをまとめて単に液体と呼称する）を吐出する吐出
口と、この吐出口に連通する液流路と、この液流路の一
部に臨んで液滴形成用のエネルギーを発生させる吐出エ
ネルギー発生部とを具えている。

【０００３】この吐出エネルギー発生部としては、ピエ
ゾ素子などの電気機械変換体を用いたものや、レーザな
どの電磁波を照射して液体を発熱させ、この発熱による
液体の膨張を利用して液滴を吐出口から吐出させるも
の、あるいは電気熱変換体などの発熱体などが知られて
いる。

【０００４】なかでも、電気熱変換体を吐出エネルギー
発生部に用い、熱エネルギーによって液滴を吐出口より
吐出させるインクジェットヘッドは、以下のような利点
を有する。すなわち、液滴を吐出する吐出口を高密度に
配列し、高解像力のプリントを得るために都合の良い構
成を容易に取ることが可能である。また、構造上、コン
パクト化が容易である。さらに、最近の半導体分野にお
いて技術進歩および信頼性の向上が著しいＩＣ製造技術
やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用して製造する
ことができる。そして、これらの技術を利用すること
で、長尺化, 二次元化, 吐出口のマルチ化, 高密度化が
さらに容易となり、しかも大量生産が可能で製造コスト
も廉価となる。

【０００５】吐出エネルギー発生部として電気熱変換体
を用い、半導体製造プロセスを経て製造された多数の吐
出口を有するインクジェットヘッドは、通常、各吐出口
にそれぞれ対応した液流路を有し、これら各液流路毎に
電気熱変換体が設けられ、かつ各液流路に連通する共通
液室から液体が供給される構造となっており、特開平４
−２４７９４６号公報や特開平４−２５００４８号公報
などに開示されている通りである。

【０００６】ところで、インクジェットヘッドは、エッ
チング法や、蒸着法, スパッタリング法などの半導体製
造プロセスを経て表面に電気熱変換体やそのための電気
配線などが成膜された基板と、この基板との接合により
形成される液流路を仕切るための流路壁が形成された溝
付き板とで主要部が構成されており、これら基板と溝付
き板との接合面を密着させることは、インクジェットヘ
ッドの吐出性能や信頼性の見地から重要である。例え
ば、液体の吐出時の発泡エネルギーのロスを少なくする
ためには、特に流路壁の先端面を基板と確実に接合する
必要がある。また、印字スピードを高速化させる場合、
液流路間のクロストークをより小さくする必要がある。
何れの場合も、基板に対する流路壁の密着を向上させな
ければならない。

【０００７】基板と溝付き板の接合面とを密着させるた
めには、接着剤を介してこれらを接合する方法や、特開
平４−２４７９４６号公報などに開示されているよう
に、基板と溝付き板とを押え板ばねにて圧接させる方法
が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】基板と溝付き板とを接
着剤を介して接合する方法では、余分な接着剤が液流路
にはみ出し、この液流路が絞られてしまい、液体の吐出
を円滑に行うことができなくなったり、あるいはこの液
流路が完全に塞がれてしまう虞がある。

【０００９】また、基板と溝付き板とを押え板ばねにて
圧接させる方法では、上述のような接着剤を使用しない
ことから、液流路が絞られたり、あるいは液流路が塞が
れてしまうというような不具合は発生しないものの、溝
付き板に形成された多数の流路壁の先端面を基板の接合
面に均一に押圧することは、一般的に極めて困難であ
る。

【００１０】このため、特に多数の液流路を有するイン
クジェットヘッドでは、流路壁の先端面と基板の接合面
との間に隙間が形成され、このような隙間の存在によっ
て隣接する液流路の間で液体の漏洩、つまりクロストー
クが発生し、電気熱変換体からの熱エネルギーにより液
流路中の液体に発生する沸騰圧力の一部が隣接する液流
路に逃げてしまい、圧力損失を生ずる虞がある。また、
この沸騰圧力の一部が隣接する液流路へ伝搬するため、
この液流路の吐出口における液体のメニスカスが変化
し、正確な吐出量の確保が困難となる虞がある。

【００１１】このようなことから、基板と流路壁の先端
部とを機械的に係合するようにし、これらを自律的に接
合する方法が考えられている。具体的には、基板の表面
にあり溝状の係止溝を有する溝形成層を設け、この溝形
成層の係止溝に係止する係止部を流路壁の先端部に形成
したりすることが検討されている。

【００１２】この検討の結果、基板の係止溝に流路壁の
先端部の係止部を嵌め込む場合、流路壁の先端部を溶融
させた状態で溝付き板の上方より加圧しながら流路壁の
先端を係止溝に押し込む必要がある。更に詳細な検討に
よれば、溶融点が２００℃のポリフェニレンサルファイ
ドにて溝付き板を構成し、係止溝が形成された基板全体
をその下側から加熱してその表面温度が例えば２００℃
となった場合、溝付き板の流路壁の高さが４０〜６０μ
ｍと低いため、溝付き板の流路壁全体がこれを構成する
ポリフェニレンサルファイドの軟化点である１７０℃を
越える結果、液流路全体が即座に軟化してその形状を保
つことができないことが判った。

【００１３】従って、流路壁の先端部のみを局部的に加
熱溶融させ、しかも流路壁全体の温度を上昇させない加
熱方法が必要となる。

【００１４】一方、基板上に係止溝を設け、この係止溝
の底部に発熱体を設ける場合、発熱体の形成方法が間題
となる。液吐出用の電気熱変換体と同一の工程で作る場
合には、係止溝の深さが電気熱変換体の保護層の厚さと
同一（例えば、１μｍ程度）となってしまう。この場
合、オーバーハング部を形成し、このオーバーハング部
の深さを５０００Åとした場合、結合強度が不足するた
め、保護層の厚さをさらに厚くして（例えば、２μｍ程
度）係止溝の深さをさらに深くし、オーバーハング部の
探さを１μｍ、奥行きを２μｍ程度稼ぐ必要があり、コ
ストの上昇および電気熱変換体上の保護層の厚さが厚く
なり、エネルギー効率の低下を招くことが判った。

【００１５】さらに、液流路、すなわち吐出口の高密度
化を図ろうとした場合、電気熱変換体を液流路の密度に
合わせて配置する必要があるため、電気熱変換体の配置
の高密度化が必要となり、同一平面上でのリターン配線
が邪魔となり、何らかの改善を行わなければならない。

【００１６】

【発明の目的】本発明の第１の目的は、基板と流路壁の
先端部とを接着剤などを使用することなく、充分な接合
強度をもって容易かつ確実に結合し得る高密度な吐出口
を有するインクジェットヘッドを提供することにある。

【００１７】また、本発明の第２の目的は、このような
インクジェットヘッドを有するインクジェットカートリ
ッジを提供することにある。

【００１８】さらに、本発明の第３の目的は、基板と流
路壁との先端部を接着剤などを使用することなく、充分
な接合強度をもって容易かつ確実に結合し得る高密度な
吐出口を有するインクジェットヘッドが搭載されるイン
クジェット装置を提供することにある。

【００１９】さらに、本発明の第４の目的は、このよう
なインクジェットヘッドの製造方法を提供することにあ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の形態
は、液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部および
この吐出エネルギー発生部に接続して当該吐出エネルギ
ー発生部に通電可能な配線を有する基板と、この基板の
前記吐出エネルギー発生部が形成された側の面に重ね合
わされる接合部が形成された溝付き板とを具えたインク
ジェットヘッドであって、前記溝付き板の前記接合部か
ら前記基板の前記吐出エネルギー発生部が形成された側
の面に沿って突出する係止部と、前記基板の上にそれぞ
れ形成され、前記接合部と前記係止部とに対向する発熱
部およびこの発熱部に接続して当該発熱部に通電可能な
発熱部用配線ならびに下層配線と、前記発熱部を除いて
前記基板の表面ならびに前記発熱部用配線および前記下
層配線を覆う絶縁層と、この絶縁層の上に形成され、前
記下層配線に一端部が接続する前記吐出エネルギー発生
部およびこの吐出エネルギー発生部の他端部に接続して
当該吐出エネルギー発生部に通電可能な上層配線と、こ
れら吐出エネルギー発生部および上層配線ならびに前記
係止部を覆う保護層とを具えたことを特徴とするインク
ジェットヘッドにある。

【００２１】本発明による第２の形態は、液滴を吐出す
るための吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネルギ
ー発生部に接続して当該吐出エネルギー発生部に通電可
能な配線を有する基板と、この基板の前記吐出エネルギ
ー発生部が形成された側の面に重ね合わされる接合部が
形成された溝付き板とを具えたインクジェットヘッド
と、このインクジェットヘッドに供給するための前記液
体を蓄える液体タンクとを具えたインクジェットカート
リッジであって、前記インクジェットヘッドは、前記溝
付き板の前記接合部から前記基板の前記吐出エネルギー
発生部が形成された側の面に沿って突出する係止部と、
前記基板の上にそれぞれ形成され、前記接合部と前記係
止部とに対向する発熱部およびこの発熱部に接続して当
該発熱部に通電可能な発熱部用配線ならびに下層配線
と、前記発熱部を除いて前記基板の表面ならびに前記発
熱部用配線および前記下層配線を覆う絶縁層と、この絶
縁層の上に形成され、前記下層配線に一端部が接続する
前記吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネルギー発
生部の他端部に接続して当該吐出エネルギー発生部に通
電可能な上層配線と、これら吐出エネルギー発生部およ
び上層配線ならびに前記係止部を覆う保護層とを具えた
ことを特徴とするインクジェットカートリッジにある。

【００２２】本発明による第３の形態は、液滴を吐出す
るための吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネルギ
ー発生部に接続して当該吐出エネルギー発生部に通電可
能な配線を有する基板と、この基板の前記吐出エネルギ
ー発生部が形成された側の面に重ね合わされる接合部が
形成された溝付き板とを具えたインクジェットヘッドの
取り付け部を具えたインクジェット装置であって、前記
インクジェットヘッドは、前記溝付き板の前記接合部か
ら前記基板の前記吐出エネルギー発生部が形成された側
の面に沿って突出する係止部と、前記基板の上にそれぞ
れ形成され、前記接合部と前記係止部とに対向する発熱
部およびこの発熱部に接続して当該発熱部に通電可能な
発熱部用配線ならびに下層配線と、前記発熱部を除いて
前記基板の表面ならびに前記発熱部用配線および前記下
層配線を覆う絶縁層と、この絶縁層の上に形成され、前
記下層配線に一端部が接続する前記吐出エネルギー発生
部およびこの吐出エネルギー発生部の他端部に接続して
当該吐出エネルギー発生部に通電可能な上層配線と、こ
れら吐出エネルギー発生部および上層配線ならびに前記
係止部を覆う保護層とを具えたことを特徴とするインク
ジェット装置にある。

【００２３】本発明による第４の形態は、液滴を吐出す
るための吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネルギ
ー発生部に接続して当該吐出エネルギー発生部に通電可
能な配線を有する基板と、この基板の前記吐出エネルギ
ー発生部が形成された側の面に重ね合わされると共に前
記吐出エネルギー発生部を囲む液流路壁が形成された溝
付き板とを具えたインクジェットヘッドの製造方法であ
って、前記溝付き板の接合部を加熱するための発熱部お
よびこの発熱部に接続して当該発熱部に通電可能な発熱
部用配線ならびに下層配線を前記基板に形成するステッ
プと、これら発熱部および発熱部用配線ならびに下層配
線を覆う絶縁層を前記基板に形成するステップと、この
絶縁層の上に前記下層配線に一端部が接続する前記吐出
エネルギー発生部およびこの吐出エネルギー発生部の他
端部に接続して当該吐出エネルギー発生部に通電可能な
上層配線を形成するステップと、これら吐出エネルギー
発生部および上層配線を覆う保護層を前記基板に形成す
るステップと、前記発熱部の直上に位置する前記保護層
および前記絶縁層の一部を除去すると共に前記絶縁層の
除去によって形成される空隙の一部に前記保護層が重な
るように前記発熱部を露出させるステップと、前記発熱
部と前記溝付き板の接合部とが当接するように前記基板
と前記溝付き板とを仮組みするステップと、前記発熱部
を通電により発熱させて前記溝付き板の接合部を加熱す
るステップと、加熱に伴う前記溝付き板の接合部の変形
によって、前記基板の発熱部と前記溝付き板の接合部と
を一体的に接合するステップとを具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にある。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の形態によるインク
ジェットヘッドにおいて、発熱体は、タンタルおよびタ
ングステンおよびクロムおよびチタンおよびモリブデン
のうちの何れか一つか、あるいはこれらの二つ以上から
なる合金であってもよい。また、接合部は、吐出エネル
ギー発生部を囲む液流路壁の先端部であってもよいし、
共通液室を形成する液室壁の先端部であってもよい。さ
らに、保護層の上には、この保護層を介して少なくとも
吐出エネルギー発生部を覆う耐キャビテーション層がさ
らに形成されていてもよい。

【００２５】本発明の第２の形態によるインクジェット
カートリッジにおいて、液体は、インク、またはプリン
ト媒体に吐出されるこのインクの特性を調整する処理
液、またはこれらインクおよび処理液であってもよい。

【００２６】本発明の第３の形態によるインクジェット
装置において、インクジェットヘッドの取り付け部は、
インクジェットヘッドから液滴が吐出されるプリント媒
体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能であっても
よい。

【００２７】本発明の第４の形態によるインクジェット
ヘッドの製造方法において、加熱に伴う溝付き板の接合
部の変形は、空隙全体への流動であってもよい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明によるインクジェットヘッドの
一実施例について、図１〜図６を参照しながら詳細に説
明する。

【００２９】本実施例によるインクジェットヘッドの外
観を表す図２、その断面構造を表す図３、さらにそのＩ
−Ｉ矢視の拡大断面構造を表す図１, IV−IV矢視断面構
造を表す図４に示すように、インクジェットヘッド１０
は、エッチング法や、蒸着法, スパッタリング法などの
半導体製造プロセスを経て表面に電気熱変換体としての
吐出用ヒータ１１および上下の配線１２ａ, １２ｂなど
が成膜された基板１３と、シリコンなどによって形成さ
れるこの基板１３との接合により形成される液流路１４
を仕切るための流路壁１５が形成された溝付き板１６と
で主要部が構成されている。

【００３０】基板１３を覆う二酸化ケイ素などの蓄熱層
１７の上には、流路壁１５の先端面が当接する接合用ヒ
ータ１８と、液流路１４の直下に位置する下層配線１２
ｂおよびその上のアルミニウム−シリコンあるいはアル
ミニウム−銅合金などで形成される金属膜１９とが形成
され、さらに接合用ヒータ１８を除いて二酸化ケイ素な
どの絶縁層２０で被覆されている。また、この絶縁層２
０の上には、吐出用ヒータ１１および上層配線１２ａが
積層されており、これら吐出用ヒータ１１および上層配
線１２ａは、液体との直接的な接触による腐食を防止す
るため、窒化ケイ素などで構成される絶縁性の保護層２
１で覆われる。さらに、この保護層２１の上には、液体
の沸騰に伴うキャビテーションによる吐出用ヒータ１１
の破壊を防止するため、タンタルなどで形成された耐キ
ャビテーション層２２が積層される。

【００３１】なお、図４中のＶ−Ｖ矢視断面構造を表す
図５に示すように、基端側が上層配線１２ａに導通する
吐出用ヒータ１１の先端側は、絶縁層２０を貫通して下
層配線１２ｂと一体の金属膜１９に導通した状態となっ
ている。また、接合用ヒータ１８は、その基端部と先端
部とがその配列方向に沿って延びる発熱部用配線である
一対の接合ヒータ用配線２３に接続している。

【００３２】前記溝付き板１６は、上述した流路壁１５
の他に、これら流路壁１５によって仕切られる各々の液
流路１４に連通して共通液室２４となる液室枠２５と、
液体を蓄えた図示しない液体タンクから図示しない液体
供給管を介して共通液室２４に液体を導入するための液
体供給口２６と、この溝付き板１６に一体的に接合され
て液流路１４に連通する吐出口２７をそれぞれ形成した
オリフィスプレート２８とを有する。溝付き板１６の流
路壁１５の先端部には、その幅方向両側から突出する一
対の係止部２９が一体的に形成されており、この係止部
２９を覆うように保護層２１および耐キャビテーション
層２２が流路壁１５を挟んで係止部２９の上に形成され
た状態となっている。

【００３３】従って、流路壁１５の係止部２９は、基板
１３に形成された保護層２１および耐キャビテーション
層２２によって係止され、基板１３と溝付き板１６とが
一体的に接合された状態となる。また、隣接する液流路
１４は、流路壁１５の先端部の係止部２９と基板１３の
保護層２１および耐キャビテーション層２２との係合部
分のラビリンス構造によって完全に仕切られているた
め、クロストークなどの発生も起こらないようになって
いる。

【００３４】この溝付き板１６は、ポリサルフォンを射
出成形して得られるが、液晶ポリマーやポリエーテルサ
ルフォンなどの樹脂により形成することも可能である。

【００３５】液体は、図示しない液体タンクおよび液体
供給管を介して液体供給口２６から共通液室２４内に供
給され、毛細管現象により液流路１４内に引き込まれ、
各液流路１４の先端の吐出口２７にて表面張力によるメ
ニスカスを形成し、各液流路１４内にて安定に保持され
る。ここで、各液流路１４内にそれぞれ臨む吐出用ヒー
タ１１に通電することにより、吐出用ヒータ１１の上に
介在する液流路１４内の液体が加熱され、瞬間的に沸騰
して吐出口２７から液滴が吐出される。

【００３６】このようなインクジェットヘッド１０の製
造方法の一実施例について説明すると、まず、基板１３
となるシリコンウェハの表面に蓄熱層１７を成膜し、こ
の蓄熱槽１７の表面に膜厚が５０００Åの下層配線１２
ｂをパターン成形した後、この下層配線１２ｂ上にタン
タル, タングステン, クロム, チタン, モリブデンなど
の溶融温度が２５００℃以上の金属層１９と、接合用ヒ
ータ１８とを同時にパターン成形する。つまり、金属層
１９と、接合用ヒータ１８とは同じ材質のものであり、
本実施例においては、膜厚が３０００Åのタンタルを用
いている。そして、この上に膜厚が１μｍの絶縁層２０
を形成し、さらに吐出用ヒータ１１, 上層配線１２ａ,
膜厚が１μｍの保護層２１, ０. ２３μｍの膜厚の耐キ
ャビテーション層２２を順に成膜する。

【００３７】次に、接合用ヒータ１８の直上に位置する
耐キャビテーション層２２および保護層２１をリアクテ
ィブイオンエッチング装置によるドライエッチングで除
去し、流路壁１５の寸法形状に対応した溝３０を形成す
る。そして、この溝３１の底に露出する絶縁層２０をバ
ッファードフッ酸によりエッチングし、接合用ヒータ１
８を露出させる。この場合、窒化ケイ素で形成された保
護層２１はバッファードフッ酸によってエッチングされ
ないため、接合用ヒータ１８の上に形成される空隙３１
の上には、図５に示すように保護層２１が覆いかぶさっ
た状態となる。

【００３８】このようにして加工したシリコンウェハを
ダイシングして個々の基板１３に分割し、アルミニウム
などで形成した放熱性の良好なベースプレート上に放熱
性に優れた接着剤を介して接合する。

【００３９】一方、図５中の二点鎖線で示すように、成
形加工によって得た溝付き板１６をその流路壁１５の先
端部が基板１３に形成された溝３０に差し込まれるよう
に重ね合わせ、これらを相互に４００ｇ〜１Kgで加圧し
ながら基板１３上の接合用ヒータ１８に通電を行う。こ
の通電条件として: 例えば電流２００mA、パルス幅１０
μsec 、周波数５kHz で２０秒間通電を行うことによ
り、溝付き板１６の流路壁１５の先端のみを溶融させ、
空隙３１全体に流路壁１５の先端部を拡散流動させるこ
とが可能となる。

【００４０】上述したパルス通電の代わりに、連続通電
を行った場合、１秒程度で接合用ヒータ１８が断線して
しまい、流路壁１５の先端部を溶かすことができなくな
る。しかし、連続通電に耐えられるような材質の接合用
ヒータを採用したとしても、今度は基板１３全体の温度
が上昇してしまい、ホットプレートなどによる全体加熱
と差異がなくなって流路壁１５全体が溶融してその形状
を保つことができなくなる。このため、パルス通電を行
うことが必要である。

【００４１】上述した実施例では、基板１３に対する溝
付き板１６の接合部として、流路壁１５の先端部につい
て説明したが、これ以外の溝付き板１６の接合部分、例
えば図２, ３に示すような液室枠２５の部分を接合部と
して採用することも可能である。

【００４２】このような本発明の他の実施例における基
板の外観を図６に示すが、先の実施例と同一機能の部分
にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略
するものとする。すなわち、本実施例は色などが異なる
３種類の液体の吐出を対象としたものであり、基板１３
には各液体毎の溝３０の他に、これら液体の共通液室を
囲む液室枠の先端部が差し込まれる溝３２もそれぞれ形
成されており、溝３２の底には図示しない接合用ヒータ
が設けられている。

【００４３】そして、これらの溝３２に図示しない溝付
き板の液室枠の先端部を差し込んで接合用ヒータにパル
ス通電し、基板１３と溝付き板とを一体的に接合するこ
とにより、隣接する液室枠の部分を封止することなく、
各液室の分離が可能となるため、封止工程を省くことが
できる。

【００４４】次に、図１〜図６に示したインクジェット
ヘッドを用いた本発明によるインクジェットカートリッ
ジの一実施例の外観を図７に示す。すなわち、本実施例
におけるインクジェットカートリッジ４０は、シリアル
タイプのものであり、インクジェットヘッド１０と、液
体供給管４１と、インクなどの液体を収容する液体タン
ク４２と、この液体タンク４２内を密閉する蓋部材４３
とで主要部が構成されている。

【００４５】液体を吐出するための多数の吐出口２７が
形成されたインクジェットヘッド１０は、先の図２, ３
に部分的に示した実施例に対応したものであり、インク
などの液体は、液体タンク４２から液体供給管４１を介
して溝付き板１６と基板１３とで形成される図示しない
共通液室へと導かれるようになっている。

【００４６】本実施例におけるインクジェットカートリ
ッジ４０は、インクジェットヘッド１０と液体タンク４
２とを一体的に形成したものであるが、このインクジェ
ットヘッド１０に対し、液体タンク４２側を交換可能に
連結した構造を採用するようにしても良い。

【００４７】上述したインクジェットカートリッジ４０
を用いた本発明によるインクジェット装置の一実施例の
外観を図８に示す。すなわち、本実施例のインクジェッ
ト装置５０の紙送りモータ５１によって駆動回転するプ
ラテンローラ５２と平行に配設された一対の案内棒５３
には、キャリッジ５４が摺動自在に保持されている。ま
た、案内棒５３の両端側に回転自在に取り付けられた一
対のプーリ５５, ５６には、走査ワイヤ５７が案内棒５
３と平行に巻き掛けられ、その両端部がキャリッジ５４
に連結されている。一方のプーリ５５には、キャリッジ
駆動モータ５８が連結され、このキャリッジ駆動モータ
５８の正逆転によって、キャリッジ５４は案内棒５３に
案内されながらプラテンローラ５２に沿ってその長手方
向に走査移動するようになっている。

【００４８】前記キャリッジ５４には、図７に示したイ
ンクジェットカートリッジ４０が着脱操作レバー５９を
介して交換可能に位置決め状態で搭載され、インクジェ
ットヘッド１０の吐出口２７がプラテンローラ５２に巻
き付けられた紙などのプリント媒体７０と所定の間隙を
以て対向する。また、インクジェットヘッド１０には、
キャリッジ５４に連結されたフレキシブルケーブル６０
を介して適宜のデータ供給源からのデータに応じたイン
クの吐出信号が供給される。そして、紙送りモータ５１
によるプリント媒体７０の送り動作と、キャリッジ駆動
モータ５８によるキャリッジ５４の走査移動とにより、
プリント媒体７０の所定箇所に所望のデータをプリント
することができる。

【００４９】なお、インクジェットカートリッジ４０
は、使用するインクの色などに応じて１つ以上（図示例
では２つ）をキャリッジ５４に搭載することができるよ
うになっている。また、上述したインクジェットヘッド
１０として、シリアルタイプのものを採用したが、フル
ラインタイプのインクジェットヘッドを用いたインクジ
ェットカートリッジや、そのインクジェット装置にも適
用することができる。

【００５０】なお、本発明は、特にインクジェット方式
の中でも、液体の吐出を行わせるために利用されるエネ
ルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば、電
気熱変換体やレーザ光など）を具え、熱エネルギーによ
り液体の状態変化を生起させる方式のインクジェットヘ
ッドや、インクジェットカートリッジ、あるいはインク
ジェット装置において優れた効果をもたらすものであ
る。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高
精細化が達成できるからである。

【００５１】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４, ７２３, １２９号明細書や、同第
４, ７４０, ７９６号明細書に開示されている基本的な
原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、いわゆ
るオンデマンド型およびコンティニュアス型の何れにも
適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、
液体が保持されているシートや流路に対応して配置され
る電気熱変換体に、プリント情報に対応していて核沸騰
を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動
信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネル
ギーを発生させ、インクジェットヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対一で対応
した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気
泡の成長および収縮により、吐出口を介して液体を吐出
させ、少なくとも１つの液滴を形成する。この駆動信号
をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行
われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成で
き、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第４, ４６３, ３５９号明細書や、同第
４,３４５, ２６２号明細書に記載されているようなも
のが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関
する発明の米国特許第４, ３１３, １２４号明細書に記
載されている条件を採用すると、さらに優れたプリント
を行うことができる。

【００５２】また、インクジェットヘッドの構成として
は、上述の各明細書に開示されているような吐出口と流
路と電気熱変換体との組合せ構成（直線状液流路または
直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置さ
れている構成を開示する米国特許第４, ５５８, ３３３
号明細書や、米国特許第４, ４５９, ６００号明細書を
用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複
数の電気熱変換体に対し、共通するスリットを電気熱変
換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３
６７０号公報や、熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔
を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭５９−１３
８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の効果は
有効である。すなわち、インクジェットヘッドの形態が
どのようなものであっても、本発明によればプリントを
確実に効率良く行うことができるようになるからであ
る。

【００５３】また、本発明のインクジェット装置の構成
として、インクジェットヘッドの吐出回復手段や、予備
的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安
定できるので、好ましいものである。これらを具体的に
挙げれば、インクジェットヘッドに対してのキャッピン
グ手段や、クリーニング手段, 加圧あるいは吸引手段,
電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの
組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、プリント
とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができ
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明によると、基板に対する流路壁の
密着性を向上させることが可能となり、しかもばね部材
を使用せずとも基板と溝付き板との接合強度を確保する
ことができ、部品の削滅が可能となる結果、例えば６０
０ｄｐｉ、７２０ｄｐｉ以上の高密度化した吐出口を有
するインクジェットヘッドを容易かつ低コストにて作る
ことができる。

【００５５】また、インクジェットヘッドが複数の共通
液室を持つ場合、従来のように樹脂封止を用いることな
く、共通液室の分離を行うことができるため、隣接する
液室枠の幅寸法を狭くすることが可能となり、より小型
で高密度のインクジェットヘッドを低コストにて製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッドの一実施例
の断面図であり、図３中のＩ−Ｉ矢視断面に相当する。

【図２】図１に示した実施例の外観を破断状態で表す斜
視図である。

【図３】図１に示した実施例の内部構造の概略断面図で
ある。

【図４】図３中のIV−IV矢視断面図である。

【図５】図４中のＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図６】本発明によるインクジェットヘッドの他の実施
例の基板の部分の外観を表す斜視図である。

【図７】本発明によるインクジェットカートリッジの一
実施例の外観を表す斜視図である。

【図８】本発明によるインクジェット装置の一実施例の
外観を表す斜視図である。

【符号の説明】

１１ 吐出用ヒータ １２ａ 上層配線 １２ｂ 下層配線 １３ 基板 １４ 液流路 １５ 流路壁 １６ 溝付き板 １７ 蓄熱層 １８ 接合用ヒータ １９ 金属膜 ２０ 絶縁層 ２１ 保護層 ２２ 耐キャビテーション層 ２３ 接合ヒータ用配線 ２４ 共通液室 ２５ 液室枠 ２６ 液体供給口 ２７ 吐出口 ２８ オリフィスプレート ２９ 係止部 ３０ 溝 ３１ 空隙 ３２ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 無我 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出するための吐出エネルギー発
   生部およびこの吐出エネルギー発生部に接続して当該吐
   出エネルギー発生部に通電可能な配線を有する基板と、
   この基板の前記吐出エネルギー発生部が形成された側の
   面に重ね合わされる接合部が形成された溝付き板とを具
   えたインクジェットヘッドであって、 前記溝付き板の前記接合部から前記基板の前記吐出エネ
   ルギー発生部が形成された側の面に沿って突出する係止
   部と、 前記基板の上にそれぞれ形成され、前記接合部と前記係
   止部とに対向する発熱部およびこの発熱部に接続して当
   該発熱部に通電可能な発熱部用配線ならびに下層配線
   と、 前記発熱部を除いて前記基板の表面ならびに前記発熱部
   用配線および前記下層配線を覆う絶縁層と、 この絶縁層の上に形成され、前記下層配線に一端部が接
   続する前記吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネル
   ギー発生部の他端部に接続して当該吐出エネルギー発生
   部に通電可能な上層配線と、 これら吐出エネルギー発生部および上層配線ならびに前
   記係止部を覆う保護層とを具えたことを特徴とするイン
   クジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記発熱体は、タンタルおよびタングス
   テンおよびクロムおよびチタンおよびモリブデンのうち
   の何れか一つか、あるいはこれらの二つ以上からなる合
   金であ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】 前記接合部は、前記吐出エネルギー発生
   部を囲む液流路壁の先端部であることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記接合部は、共通液室を形成する液室
   壁の先端部であることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記保護層の上には、この保護層を介し
   て少なくとも前記吐出エネルギー発生部を覆う耐キャビ
   テーション層がさらに形成されていることを特徴とする
   請求項１から請求項４の何れかに記載のインクジェット
   ヘッド。
6. 【請求項６】 液滴を吐出するための吐出エネルギー発
   生部およびこの吐出エネルギー発生部に接続して当該吐
   出エネルギー発生部に通電可能な配線を有する基板と、
   この基板の前記吐出エネルギー発生部が形成された側の
   面に重ね合わされる接合部が形成された溝付き板とを具
   えたインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッ
   ドに供給するための前記液体を蓄える液体タンクとを具
   えたインクジェットカートリッジであって、 前記インクジェットヘッドは、前記溝付き板の前記接合
   部から前記基板の前記吐出エネルギー発生部が形成され
   た側の面に沿って突出する係止部と、 前記基板の上にそれぞれ形成され、前記接合部と前記係
   止部とに対向する発熱部およびこの発熱部に接続して当
   該発熱部に通電可能な発熱部用配線ならびに下層配線
   と、 前記発熱部を除いて前記基板の表面ならびに前記発熱部
   用配線および前記下層配線を覆う絶縁層と、 この絶縁層の上に形成され、前記下層配線に一端部が接
   続する前記吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネル
   ギー発生部の他端部に接続して当該吐出エネルギー発生
   部に通電可能な上層配線と、 これら吐出エネルギー発生部および上層配線ならびに前
   記係止部を覆う保護層とを具えたことを特徴とするイン
   クジェットカートリッジ。
7. 【請求項７】 前記液体は、インクおよび／またはプリ
   ント媒体に吐出されるこのインクの特性を調整する処理
   液であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェ
   ットカートリッジ。
8. 【請求項８】 液滴を吐出するための吐出エネルギー発
   生部およびこの吐出エネルギー発生部に接続して当該吐
   出エネルギー発生部に通電可能な配線を有する基板と、
   この基板の前記吐出エネルギー発生部が形成された側の
   面に重ね合わされる接合部が形成された溝付き板とを具
   えたインクジェットヘッドの取り付け部を具えたインク
   ジェット装置であって、 前記インクジェットヘッドは、前記溝付き板の前記接合
   部から前記基板の前記吐出エネルギー発生部が形成され
   た側の面に沿って突出する係止部と、 前記基板の上にそれぞれ形成され、前記接合部と前記係
   止部とに対向する発熱部およびこの発熱部に接続して当
   該発熱部に通電可能な発熱部用配線ならびに下層配線
   と、 前記発熱部を除いて前記基板の表面ならびに前記発熱部
   用配線および前記下層配線を覆う絶縁層と、 この絶縁層の上に形成され、前記下層配線に一端部が接
   続する前記吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネル
   ギー発生部の他端部に接続して当該吐出エネルギー発生
   部に通電可能な上層配線と、 これら吐出エネルギー発生部および上層配線ならびに前
   記係止部を覆う保護層とを具えたことを特徴とするイン
   クジェット装置。
9. 【請求項９】 前記インクジェットヘッドの取り付け部
   は、前記インクジェットヘッドから液滴が吐出されるプ
   リント媒体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能で
   あることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット
   装置。
10. 【請求項１０】 液滴を吐出するための吐出エネルギー
    発生部およびこの吐出エネルギー発生部に接続して当該
    吐出エネルギー発生部に通電可能な配線を有する基板
    と、この基板の前記吐出エネルギー発生部が形成された
    側の面に重ね合わされると共に前記吐出エネルギー発生
    部を囲む液流路壁が形成された溝付き板とを具えたイン
    クジェットヘッドの製造方法であって、 前記溝付き板の接合部を加熱するための発熱部およびこ
    の発熱部に接続して当該発熱部に通電可能な発熱部用配
    線ならびに下層配線を前記基板に形成するステップと、 これら発熱部および発熱部用配線ならびに下層配線を覆
    う絶縁層を前記基板に形成するステップと、 この絶縁層の上に前記下層配線に一端部が接続する前記
    吐出エネルギー発生部およびこの吐出エネルギー発生部
    の他端部に接続して当該吐出エネルギー発生部に通電可
    能な上層配線を形成するステップと、 これら吐出エネルギー発生部および上層配線を覆う保護
    層を前記基板に形成するステップと、 前記発熱部の直上に位置する前記保護層および前記絶縁
    層の一部を除去すると共に前記絶縁層の除去によって形
    成される空隙の一部に前記保護層が重なるように前記発
    熱部を露出させるステップと、 前記発熱部と前記溝付き板の接合部とが当接するように
    前記基板と前記溝付き板とを仮組みするステップと、 前記発熱部を通電により発熱させて前記溝付き板の接合
    部を加熱するステップと、 加熱に伴う前記溝付き板の接合部の変形によって、前記
    基板の発熱部と前記溝付き板の接合部とを一体的に接合
    するステップとを具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。
11. 【請求項１１】 加熱に伴う前記溝付き板の前記接合部
    の変形は、前記空隙全体への流動であることを特徴とす
    る請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方
    法。