JPH03251457A - 記録装置及び記録ヘッド - Google Patents

記録装置及び記録ヘッド

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JPH03251457A
JPH03251457A JP4987390A JP4987390A JPH03251457A JP H03251457 A JPH03251457 A JP H03251457A JP 4987390 A JP4987390 A JP 4987390A JP 4987390 A JP4987390 A JP 4987390A JP H03251457 A JPH03251457 A JP H03251457A
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14129Layer structure

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機、ファクシミリ、ワープロ、コンピュ
ータの出力用プリンタ等に適用可能な記録用インクを吐
出口より吐出して記録を行なう記録装置に関し、特に該
記録装置に用いられる記録ヘッドに関する。
〔従来の技術) 従来のインクジェット記録ヘラ゛この例を第7図(a)
、(b)に示す。第7図(a)は模式的平面図であり、
第7図(b)は第7図(a)のB−B′線による模式的
断面図である。
従来の記録ヘッドには、シリコン等の半導体やガラス等
の絶縁体からなる基体としての基板11上にHf82等
からなる発熱抵抗層1と所定の間隔をおいて配設された
、Al1等からなる、電極を形成する為の導電層2とを
形成することにより、例えは液体状のインクの吐出に利
用される熱エネルギーを発生する電極熱変換体が構成さ
れている、電気熱変換体の発熱部1a上には吐出口に連
通ずるインク路が形成されインク吐出部を構成している
。そして高解像度記録の為に吐出口は実質的に1mmあ
たり8本以上の割合て複数段りられ、これに対応するよ
うに電気熱変換体も高密度で配設されている。
ここで3.4.5は保護層である。
記録ヘッドの使用にあたっては、不図示の液体容器より
供給された液体状のインクはインク液路の一部としての
共通液室に供給され、更には波路に連通ずる吐出口にメ
ニスカスを形成し、吐出口に対応する発熱部を液体で満
たしている。
液体噴射による記録は、装置本体側の信号発生手段によ
り発生した記録信号を電極に印加することで流れる電流
によフて発熱部1aより発生した熱エネルギーにより発
熱部la上の液体に状態変化を生起させることで気泡を
発生させ、この気泡の体積膨張による圧力により液体を
吐出させて、飛n−を的液滴を形成するものである。
次に従来の記録ヘッドの製造方法について説明する。
まず、電気熱変換体を形成する為、発熱抵抗層としての
HfB2膜1及び電極2としてのAρをスパッタリング
等により成膜し、バターニングを行なう。
次に、電気熱変換体の耐酸化膜3としての5in2及び
耐キヤビテーシヨン膜4としてのTaをスパッタリング
等により成膜し、バターニングを行なう。
そして、耐インク液性の保護膜5として感光性ポリミド
を塗布し、バターニングを行なう。
更に第2層のA℃を成膜バターニングし、更に伝導率を
かせぐ為Cuを10μmはどメツキをし、共通電極10
を作る。ここて共通型FilOの下の層である符号3で
示す5in2及び符号5て示す感光性ポリミドは層間絶
縁層としての役目をしている。
その後、記録液体の液路として共通液室12及び個別液
路13の形成する為の凹部を有する天板14をはりつけ
電気熱変換体を駆動する駆動信号を発生ずる駆動回路に
接続される配線を電気的に接続して(不図示)液体噴射
記録ヘッドを製造する。
しかしながら、上記従来例では共通電極10か天板14
の外部(つまり記録ヘラ1−の液路外)にある為、電極
2の共通電極側の長さが第7図(a)に示すようにMま
たり必要となり、電極においてかなり長い高密度配線が
必要とされる。そのため短絡や断線等により歩留りか低
くなる等の製造上の短所かより一層問題になる。即ち、
液体を吐出できる程の熱エネルギーを発生させる大電流
を流して繰り返し駆動すると短絡や断線が生じやすくな
り記録ヘッドの耐久性が低下することがあった。
そこで木発明者は、電極に接続する配線部の部が該配線
部の保護層としての導電層の上下に有機材料を用いるこ
とにより、共通電極に接続する配線を(共通)液室内に
いれると配線部の共通電極の長さを大幅に短かくできる
ことを見い出した。こうすると、短絡及び断線の発生が
減少し導電層と保護層との密着性が長期間良好に保れる
のである。
第8図(a)は、上述した本発明者の知見に基づく記録
ヘッドの基板の模式的平面図であり、第8図(b)は第
8図(a)のc−c′線による模式的断面図である。
まず基板11上には電気熱変換体を形成する発熱抵抗層
1としてのHfB2及び電極2としてのAl1が設けら
れて第1層が形成されている。電気熱変換体の耐酸化I
t! 2としての5in2及び耐キヤビテーシヨン膜4
としてのTaが形成されている。耐インク膜5として感
光性ポリミド5が塗布されている。第2層として八ρか
らなる配線7が設けられている。
上記第2層7の保護層9として有機材料、例えば感光性
ポリミドが塗布されている。また、共通電極lOとして
高伝導率のCuによりメツキで形成されている。上述し
た記録ヘッド同様この基板上に天板をはりつけ、配線を
電気的に接続し液体噴射記録ヘッドが構成されている。
16゛は吐出口、17は液路壁であり、18は記録液体
の供給口である。
ここで、多層配線構造の接続孔(スルーホール)構造は
、第8図(C)のようになっている。
層間絶縁層である5i02WA3及び感光性ポリミド膜
5の開口部の長さは、それぞれρ、及びλ2であり、J
2.>J22となっており、第2の導電層は感光性ポリ
ミド5及び第1の導電層2とのみ密着している。
しかしながら、上記例とはいえ第2導電層7は下の層間
絶縁層のうち有機材料である感光性ポリミド5とのみ密
着している。−船釣に有機材料と金属の密着力はさほど
強いものではないが、初期段階では問題なかった。しか
し、液体を吐出可能な程大きな熱エネルギーを発生する
ような大電流を記録データに基づき繰り返し電気熱変換
体に通電するように記録を続けると、絶縁層及びAj2
電極が破損したり耐インク液性の低下によるA!電極の
腐食などが生じてくる恐れがある。
(目的〕 本発明は上述した技術課題に鑑み成されたものてあり、
高解像度記録を安定して行なうことのできる記録装置及
び記録ヘッドを提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、耐久性に優れ、信頼性の高い記録
装置及び記録ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、製造上の歩留りを向上させ、小型
で廉価な記録装置及び記録ヘッドを提供することである
本発明の目的は、インクを吐出する為の吐出口を備えた
吐出部と、該吐出部の液体に熱による状態変化を生起さ
せ該吐出口よりインクを吐出する為の熱エネルギーを発
生する電気熱変換体を備えた基体と、該電気熱変換体を
駆動する為の信号を発生する信号発生手段と、を有する
記録装置において、該信号を伝達する為の配線部が、該
基体上に設けられた第1の導電層と、該第1の導電層上
に設けられ無機材料からなる第1の層と該第1の層上に
設けられ有機材料からなる第2の層とを有する層間絶縁
層と、該層間絶縁層上に設けられ該第1の導電層と接続
孔を介して電気的に接続する第2の導電層と、を有する
多層構成であり、該第2の導電層は該接続孔において該
第1の層と接触していることを特徴とする記録装置によ
り達成される。
本発明の目的は、インクを吐出する為の吐出口を備えた
吐出部と、該吐出部の液体に熱による状態変化を生起さ
せ該吐出口よりインクを吐出する為の熱エネルギーを発
生する電気熱変換体を備えた基体と、を有する記録ヘッ
ドにおいて、該電気熱変換体に信号を伝達する為の配線
部が、該基体上に設けられた第1の導電層と、該第1の
導電層上に設けられ無機材料からなる第1の層と該第1
の層上に設けられ有機材料からなる第2の層とを有する
層間絶縁層と、該層間絶縁層上に設けられ該第1の導電
層と接続孔を介して電気的に接続する第2の導電層と、
を有する多層構成であり、該第2の導電層は該接続孔に
おいて該第1の層と接触し−Cいることを特徴とする記
録ヘッドにより達成さ4]る。
(実7+f:i例) 以ト実施例を挙げて本発明を説明するか、本発明は以1
・の実bN例に限定さJすることなく本発明の1−1的
か達成さ、tljする構成てあJlはJ:い。
本発明の々fIgiな実/li!i態打は、少なくとも
2つの導電層間の層間絶縁層どして耐インク液性を考1
.%して無機材料からなる第1の絶1イ層と11機44
料から/Jる第2の絶縁層とを有する層構成を用いた場
合に第2の絶縁層のスルーポールの開口部を第1の絶縁
層のスルーポールの開11部より少なくとも部を大ぎく
することにより、導電層と直接接触し密6する部分を設
(、−Jるものである。こうすることにより外層間の産
着性を、):1め、配線部の耐久性、信頼性を向上させ
るものである。ここで用いられる第1、第2の導電層を
形成する利料としては八1.cu、か用いらJ]、第1
の絶縁層としては5102SiN、SiC,Ta205
、八IN、Al2O3、第2の絶縁層としては感光性ポ
リイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂シリコーン樹脂
等か用いら、iする。
第1図は本発明の一実施例による記録ヘラI・の発熱体
基板を示す模式的・V面図である。
第2図は第1図のA−A′線による模式的断面図である
。そして、第2図の配線のコンタクI・部分Bを一部拡
大したものか第3図てあり、本発明の特徴点を最も良く
表していることかわかる。
まず記録ヘラ)・15の製造法について説明する。
シリコンの単結晶基板111のトに電気熱変換体を構成
するための発熱抵抗層としてHf82層101及びAρ
層102をスパッタリング及び蒸着により成膜し、エツ
チングにJ:リバターニングして第1の導電層を形成し
た。
次に、電気熱変換体の耐酸化+’l保護層としてスパッ
タリング法或はCVD法にJ:す5i02層を成膜し、
更に耐キヤビテーシヨン性の保護層としてTa層104
をスパッタリングにより成服しパターニングした。この
時Ta層104は気泡の発生ずる発熱部に設けられてい
ればよい。
そして、耐インク性の保護層として感光性ポリイミド1
05を塗布しパターニングを行なった。
その上に第2の導電層としてAn層+07を蒸着により
成膜した後パターニングした。その上に更に感光性ボリ
イミi−からt2る保護層109を塗布した後パターニ
ングした。
また、大電流を流すための伝導率を上げるためにCuを
lOμm稈度メツキ加工し、共通電極110を形成した
。このJ:うにして記録ヘッド15の発熱体ノ、(板を
作成した。
ここで第2の導電層(ここでは107)の下部に設けら
れた無機保護層としての5in2層103.103′ 
と有機保護層としての感光性ボリイミl”105.10
5′とは第1の導電層102との間の層間絶縁層として
の役割を果たしている。
その後前述したように共通液室112、液路113を形
成するための天板114を接着剤等によりはりつけて記
録ヘッドとした。
ここて、多層配線のスルーホール部分の構造は第3図に
示す通りである。し、は5i02層103.103′の
開口部の一辺の長さてあり、L2は感光性ポリイミド1
05,105′の開口部の一辺の長さである。ここては
開口部はそれぞれ長方形の形状であり、ここては長い方
の辺をり、、L2とする。勿論短辺も同様な関係を満た
ずことか望ましい。
本実施例によれば−に記L1とL2との関係か、Ll 
<L2の関係を満足しており、このような関係をとるこ
とにより第2の導電層107はその少なくとも一部が感
光性ポリイミド層たけてなく、8102層103.10
3′ とも直接接触し密着している。
このような構成をとることにより、熱エネルギーを利用
した記録ヘッドに用いたとしても長期的な耐久性及び吐
出安定性が向上し信頼性が極めて向上する。
本発明名は更にLlとL2との関係について検31シた
。その結果より好ましくはL2−L、を2ミクロン以上
、より好ましくは4ミクロン以十とすることか望ましい
更には第2の導電層の段差被覆(ステップカバレッジ)
刊の問題を考慮すると無機絶縁層の厚さを01〜10ミ
クロン、より々了ましくは05〜3ミクロン、有機絶縁
層の厚さを05〜3ミクロン、より好ましくは1〜5ミ
クロンとすることか望ましい。
第4図はこのようにして形成された記録ヘラI〜の模式
的な外観斜視図であり、第5図に模式的に示すような記
録ヘッド15は液体噴射記録装置に記録手段として、移
動手段としてのキャリッジ19に搭載され、記録媒体と
しての記録紙22の搬送方向(副走査方向)と交差する
方向(主走査方向)に不図示のモーターからの駆動力を
伝達するワイヤによりシャフト21に沿って走査され記
録を行っていく。
23はプラテン、24は紙送りローラーであり、記録紙
22はプラテン23に接触しなからローラー24で搬送
される6 25はインクの吐出を良好に保つための吐出
回復手段である。
〔他の実施例〕
電気熱変換体の発熱部表面に対して、はぼ水平方向に吐
出する記録ヘッド以外にも第6図に示すように発熱部表
面に対して交差する方向に吐出するようなタイプにも使
用可能である。
これは、ヒータ基板11に吐出口16と液路壁17を合
わせ持ったオリフィスプレート26をはりつけたもので
あり、18は記録液体の供給口を示す。
以上本発明による記録ヘッドは小型化、高密度化が達成
されるために液体容器を一体的に具え、キャリッジに対
して着脱可能とされた型式の液体噴射記録装置の記録ヘ
ッドとして好適に用いられる。
以上説明したように、多層配線の層間絶縁層に少なくと
も一種の無機材料を用い、スルーホール部構造で第2層
配線か少なくとも、一部無機材料と密着している構造に
することにより、製造プロセス及び製造コストを変化さ
せることなく、信頼性の高い液体噴射記録ヘッドを提供
することがで5 6 きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による記録ヘッドの発熱体基
板を示す模式的平面図、 第2図は第1図のAA’線による断面図、第3図は第2
図におりる配線のコンタクト部分Bの一部拡大図、 第4図は本発明の一実施例による記録ヘッドの模式的な
外観斜視図、 第5図は本発明の一実施例による液体噴射記録装置の模
式図、 第6図は本発明の一実施例による記録ヘッドの模式図、 第7図(a)は従来の記録ヘッドを示す模式的平面図、 第7図(b)は第7図(a)のBB’線による断面図、 第8図(a)は記録ヘッドの基板の模式的平面図、 第8図(b)は第8図(a)のcc’線による断面図、 第8図(e)は第8図(b)の一部拡大図である。 特開平3 251457 (6)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)インクを吐出する為の吐出口を備えた吐出部と、
    該吐出部の液体に熱による状態変化を生起させ該吐出口
    よりインクを吐出する為の熱エネルギーを発生する電気
    熱変換体を備えた基体と、該電気熱変換体を駆動する為
    の信号を発生する信号発生手段と、を有する記録装置に
    おいて、 該信号を伝達する為の配線部が、該基体上に設けられた
    第1の導電層と、該第1の導電層上に設けられ無機材料
    からなる第1の層と該第1の層上に設けられ有機材料か
    らなる第2の層とを有する層間絶縁層と、該層間絶縁層
    上に設けられ該第1の導電層と接続孔を介して電気的に
    接続する第2の導電層と、を有する多層構成であり、該
    第2の導電層は該接続孔において該第1の層と接触して
    いることを特徴とする記録装置。
  2. (2)前記接続孔における前記第2の層の開孔が前記第
    1の層の開孔より大きいことを特徴とする請求項(1)
    に記載の記録装置。
  3. (3)インクを吐出する為の吐出口を備えた吐出部と、
    該吐出部の液体に熱による状態変化を生起させ該吐出口
    よりインクを吐出する為の熱エネルギーを発生する電気
    熱変換体を備えた基体と、を有する記録ヘッドにおいて
    、 該電気熱変換体に信号を伝達する為の配線部が、該基体
    上に設けられた第1の導電層と、該第1の導電層上に設
    けられ無機材料からなる第1の層と該第1の層上に設け
    られ有機材料からなる第2の層とを有する層間絶縁層と
    、該層間絶縁層上に設けられ該第1の導電層と接続孔を
    介して電気的に接続する第2の導電層と、を有する多層
    構成であり、該第2の導電層は該接続孔において該第1
    の層と接触していることを特徴とする記録ヘッド。
  4. (4)前記接続孔における前記第2の層の開孔が前記第
    1の層の開孔より大きいことを特徴とする請求項(3)
    に記載の記録ヘッド。
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EP91301490A EP0451939B1 (en) 1990-02-26 1991-02-25 Recording apparatus with a recording head having a wiring substrate
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