JPH062414B2 - 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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JPH062414B2
JPH062414B2 JP58067722A JP6772283A JPH062414B2 JP H062414 B2 JPH062414 B2 JP H062414B2 JP 58067722 A JP58067722 A JP 58067722A JP 6772283 A JP6772283 A JP 6772283A JP H062414 B2 JPH062414 B2 JP H062414B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体を噴射し、飛翔液滴を形成して記録を行
なう液体噴射記録ヘッドに関する。
インクジェット記録法（液体噴射記録法）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、及び高速記録が可能であり、而も所謂普通紙に定
着という特別な処理を必要とせずに記録の行なえる点に
おいて最近関心を集めている。
その中で、例えば特開昭５４−５１８３７号公報、ドイ
ツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号公報に記載され
てある液体噴射記録法は、熱エネルギーを液体に作用さ
せて、液滴吐出の為の原動力を得るという点において、
他の液体噴射記録法とは、異なる特徴を有している。
特に、上記のドイツ公開公報に開示されてある記録法の
代表例は、熱エネルギーの作用を受けた液体が急激な体
積の増大を伴う状態変化を起し、この状態変化に基く作
用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスより液体
が吐出されて、飛翔的液滴が形成され、これらの液滴が
被記録部材に付着し記録が行なわれることを特徴として
いる。
殊に、ＤＯＬＳ ２８４３０６４号公報に開示されてい
る液体噴射記録法は、所謂drop-on demand記録法に極め
て有効に適用されるばかりではなく、記録ヘッド部を容
易にfull lineタイプで高密度マルチオリフィス化する
ことができるので、高解像度、高品質の画像を高速で得
られるという特徴を有している。
上記の記録法に適用される装置の記録ヘッド部は、液体
を吐出する為に設けられたオリフィスと、このオリフィ
スに連通し、液滴を吐出する為の熱エネルギーが液体に
作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路
とを有する液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段と
しての電気熱変換体とを具備している。
そして、この電気熱変換体は、一対の電極と、これ等の
電極に接続し、これ等の電極の間に発熱する領域（熱発
生部）を有する発熱抵抗層とを具備しており、一般にこ
れら電極及び熱発生部表面を覆う保護層をその上部に有
し、かつ絶縁基板上に形成される。その典型的な従来例
を説明するための概略図を第１図(a)および第１図(b)に
示す。第１図(a)は、その表面を覆う保護層を除いて電
気熱変換体を上方から見た場合の部分平面図、第１図
(b)は第１図(a)に一点鎖線ＡＡ′で示す位置で電気熱変
換体を切断した場合の断面図である。
第１図(b)に示すように、電気熱変換体は、絶縁基板４
上に発熱抵抗体層１，電極導体層２および保護層３が、
基板側よりこの順に積層された構造になっており、その
うち発熱抵抗層１および電極導体層２は、第１図(a)に
１０３で示す熱発生部ならびに、熱発生部１０３で熱を
発生させるべく通電するための、１０１および１０２で
示す電極配線部を形成するように所定の形状にパターニ
ングされている。
なお、第１図(a)で示す部分平面図は、説明のために一
つの熱発生部のみが示されているが、実際の電気熱変換
体においては、一般に所定の間隔で複数個の熱発生部が
並んだ構造となっている。
ところで、熱発生部１０３および電極配線部１０１，１
０２の形成は一般に次のような工程で行なわれる。まず
基板４の表面に蒸着やスパッタリング等の方法で発熱抵
抗体層１を形成し、更にその上面に同様な方法で電極導
体層２を形成する。ついでいわゆるフォトエッチングの
方法で、あらかじめきめられたパターンに従って、今後
は上から順に電極導体層２の一部、発熱抵抗層１の一部
を除去してゆくことにより所望の位置に所望の形状の電
極配線部１０１，１０２および熱発生部１０３が形成さ
れる。
フォトエッチングに際して、従来は電極配線部１０１，
１０２の下部となる発熱抵抗体層１の幅は、該電極配線
部１０１，１０２の幅と同じになるようにエッキングし
ていた。即ち、電極配線部１０１，１０２の形状をフォ
トエッチング法で形成するには電極配線部１０１，１０
２の所望する形状にホトレジストパターンを電極導体層
２の上面に形成して後、レジストパターンの形成されて
いない不要な電極導体層２をエッチングによって除去
し、次に発熱抵抗体層１をエッチングにより除去するの
であるが、この場合、電極配線部１０１，１０２の下部
の発熱抵抗体層１をエッチングする時にフォトレジスト
の下部に比較的厚い電極導体層２が存在している為に、
電極導体層２のエッチング中にエッチング液によって発
熱抵抗層１は側面からアタックされ易く、第１図(b)に
示したように、この部分の発熱抵抗層１の幅はその上部
の電極配線部１０１，１０２の幅よりも狭くなる傾向が
ある。ところがこのように電極配線部１０１，１０２に
おいて、下部層である発熱抵抗層１の縁が、上部層の電
極導体層の縁の内側にあると、電極導体層２の縁の部分
に「カール」や「欠け」が生じやすい。
電気熱変換体の製作では、次にこの電極配線部１０１，
１０２を覆うように保護層３を形成するのであるが、こ
の際、電極導体層２の側縁部が下部層の発熱抵抗層１よ
りも張り出している為に、その側縁部分の保護層３によ
る被覆性が極めて悪く、保護層３を通して液体が浸入
し、電極配線部１０１，１０２の縁に沿って拡がって電
極導体層２を浸し、更にはそれを溶解する場合があっ
た。殊に前述の如く電極導体層２の縁部がカールしてい
る場合には、更には保護層３による被覆性が悪くなり、
電極配線の断線が起こり易かった。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたものであって、頻繁
なる繰返し使用や長時間の連続使用に於いて総合的な耐
久性に優れ、初期の良好な液滴形成特性を長期に亘って
安定的に維持し得る液体噴射記録ヘッドを提供すること
を主たる目的とする。
又、本発明の別の目的は、製造加工上に於ける信頼性の
高い液体噴射記録ヘッドを提供することでもある。
更には、マルチオリフィス化した場合にも製造歩留りの
高い液体噴射記録ヘッドを提供することも本発明の目的
である。
本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出するオ
リフィスと、該オリフィスに連なるインク流路と、基板
に設けられた発熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層上に設け
られ該発熱抵抗体層に接続された一対の電極とを有し、
前記一対の電極間の発熱抵抗体層が発生する熱エネルギ
ーを前記インク流路のインクに作用させて、前記オリフ
ィスからインクを吐出するインクジェットヘッドにおい
て、前記インクが接する位置であって、前記発熱抵抗体
層と前記電極とが積層されている領域の断面における前
記発熱抵抗体層の幅が、前記断面における前記電極の幅
より大きく、前記領域には該発熱抵抗体層および電極を
インクから保護するための保護層が配されていることを
特徴とするものである。
以下、図面に従って本発明を具体的に説明する。
第２図(a)には、本発明のインクジェットヘッドの好適
な実施態様例の構造の主要部を説明する為に、その表面
を覆う保護層を除いて電気熱変換体を垂直上面から見た
場合の部分平面図が、第２図(b)には第２図(a)に一点鎖
線ＢＢ′で示す位置で電気熱変換体を切断した場合の断
面図が示されている。
第２図では第１図におけると同様に、液流路及びオリフ
ィス部材については省略してあり、また、説明のために
一つの熱発生部のみが示されているが、実際の電気熱交
換体においては、一般に所定の間隔で複数個の熱発生部
が並んだ構造となっている。
第２図(a)において、２０３は熱発生部、２０１および
２０２は熱発生部２０３に通電をするための、所定の間
隔で対向する電極配線部を示す。第２図(b)において、
１は電極配線部２０１の下部層をなす発熱抵抗体層（熱
発生部における発熱抵抗体層と同時に、一体的に形成さ
れている）、２は電極配線部２０１をなす電極導体層、
３は電極導体層２及び発熱抵抗層１をインクから遮蔽す
るための保護層、４は基板を示す。なお、第２図(b)は
電極配線部２０１を含む部分の断面を示しているが、電
極配線部２０２を含む部分の断面も同じ構造を有する。
ところで、第２図(a)及び第２図(b)に示されているよう
に、本発明のインクジェットヘッドにおいては、インク
が接する位置に対応した領域における電極配線部２０１
及び２０２の下部にあたる発熱抵抗体層１の基板面に水
平方向の幅は電極導体層２の幅よりも大きく形成されて
いる。そして電極配線部２０１及び２０２の縁部におい
て保護層３は発熱抵抗体層１と基板４との間の段差及び
電極導体層２と発熱抵抗体層１との間の段差の２段の段
差を覆うように形成される。
電極配線部２０１及び２０２の幅と、電極配線部２０１
及び２０２の下部にある発熱抵抗体層１の幅との比は特
に限定はされないが、発熱抵抗体層１が多少、大きなオ
ーバーエッチングを生じてもエッチングをコントロール
するのに充分な余裕がある程度に発熱抵抗体層１のパタ
ーンの縁から電極導体層２のパターンの縁までの幅をと
ればよい。特に好ましくは発熱抵抗体層１のパターンの
幅を電極導体層２のパターンの幅の１μｍ以上、より好
ましくは２μｍ以上大きくするのがよい。
本発明の液体噴射記録ヘッドは、上記のように形成され
た基板上に、熱発生部２０３に対応した液（インク）流
路２０４とオリフィス２０５を基板上に形成することに
よって完成される。
第３図は、完成したインクジェットヘッドの一態様の内
部構造を示すための模式的分解図であり、この例ではオ
リフィス２０５は、熱発生部２０３（１つだけを図示）
の上方に設けられている。なお、２０６はインク流路
壁、２０７は共通液室、２０８は第２の共通液室を、２
０９は共通液室２０７と第２の共通液室２０８を連結す
る貫孔、２１０は天板である。また、電気熱変換体の配
線部については図示を省略してある。
第４図は、完成した他の態様のインクジェットヘッドの
模式図を示すもので、この例ではオリフィス２０５は液
流路の先端に形成されている。なお、２１１はインク供
給口を示す。
本発明において、発熱抵抗体層１、電極導体層２、保護
層３および基体４の素材は、当該技術分野において用い
られあるいは提案されているものが広く使用され得る。
以下に本発明による記録ヘッドの典型的な一実施例を示
して製造工程の順を追って本発明を具体的に説明する。
実施例 Ｓｉウエーハ表面に、スパッタリングによってHfB2から
なる発熱抵抗体層１を２０００Åの厚さに形成し、引続
いてその上面に電気ビーム蒸着法によりアルミニウムを
１μｍの厚さに堆積させて電極導体層２を形成した。つ
いで、この上にフォトレジストを塗布し、電極配線部２
０１及び２０２の形状にレジストパターンを形成し、HN
O3,CH3COOH及びH3PO4の混合液よりなるエッチング液を
用いて電極導体層１の不要部分を除去し、その後フォト
レジストを剥離した。電極導体層２の、長さ方向に垂直
な幅は８０μｍ、また熱発生部２０３において対向する
電極配線部２０１と２０２との間隔は２００μｍに形成
された。
次に、再びフォトリソグラフ法によって、前記電極配線
部２０１および２０２の電極配線導体層２の下部の発熱
抵抗体層１のパターンを形成した。ついで、ＨＦとHNO3
との混合液中で発熱抵抗体層の不要部分を除去した。発
熱抵抗体層１の幅は８６μｍに形成された。発熱抵抗体
層１のレジストパターン幅が電極導体層２のパターンの
幅よりも大きく形成されているので、エッジ部分におい
てはレジストが直接発熱抵抗体層１上に密着して形成さ
れており、従来のように電極導体層２の上面にレジスト
が形成されている従来の方法に比して、オーバーエッチ
ングの度合を極めて小さく抑えることができた。なお、
仮に多少大きなオーバーエッチングが生じても発熱抵抗
体層１のパターンの縁から電極導体層２のパターンの縁
までの間には、エッチングをコントロールするのに充分
な余裕があるから、電極導体層２の縁の内側にまで下部
の発熱抵抗体層のエッチングが進行するという不都合は
生じない。また、以上述べたところから、電極導体層２
と発熱抵抗体層１のパターンのマスクアライメントに多
少のズレが生じても特に不都合はない。
最後に、電極配線部２０１及び２０２、並びに熱発生部
２０３の少なくとも液体に接触する部分に対して保護層
３としてSiO2層をスパッタリングによって2.2μｍの厚
さに堆積させた。このSiO2保護層のステップカバレージ
は、基板４と発熱抵抗体層１との間の段差部分と、発熱
抵抗体層１と電極導体層２との間の段差部分とが離れて
存在するので、他の段差部分と同様に極めて良好に形成
された。このようにして形成された基板を用いて前述し
たインクジェットヘッドを組み立てた。
この液体噴射記録ヘッドにおいては、上述したように保
護層が極めて良好に形成されているので、前述した従来
のもののように、熱発生部により液体の沸騰をくり返す
と液体が保護層のカバレージの悪い部分から電極配線部
２０１及び２０２の側縁に沿って浸入し、電極配線導体
層を溶解するという不都合は生じなかった。
以上説明したように、本発明によるインクジェットヘッ
ドに於ては、電極配線部および発熱抵抗体層において、
保護層のカバレージが極めて良好に形成される為に、頻
繁な繰返し使用や長時間の連続使用に於いても、電極配
線部の溶解による断線等が起こらず、初期の良好な液滴
形成特性を長期に亘って安定的に維持できる。
また、インクジェットヘッドの製造加工々程に於いて、
特に電極配線部分の形成工程での加工が容易になり、非
常に高い歩留りで信頼性の高い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】
第１図(a)及び第１図(b)は、従来の典型的な記録ヘッド
の構造の主要部を説明するものであって、第１図(a)
は、その表面を覆う保護層を除いて電気熱変換体を上方
から見た場合の部分平面図、第１図(b)は第１図(a)に一
点鎖線ＡＡ′で示す位置で電気熱変換体を切断した場合
の断面図であり、第２図(a)及び第２図(b)は本発明のイ
ンクジェットヘッドの一実施態様の構造の主要部を説明
するためのものであって、第２図(a)はその表面を覆う
保護層を除いて電気熱変換体を垂直上方から見た場合の
部分平面図が、第２図(b)には第２図(a)に一点鎖線Ｂ
Ｂ′で示す位置で電気熱変換体を切断した場合の断面
図、第３図は本発明のインクジェットヘッドの一実施態
様の内部構造を示すための模式的分解図、第４図は本発
明のインクジェットヘッドの別の実施態様の内部構造を
示すための模式図である。 １０１，１０２，２０１，２０２…電極配線部 １０３，２０３…熱発生部 １…発熱抵抗体層 ２…電極導体層 ３…保護層 ４…基板 ２０４…液流路 ２０５…オリフィス ２０６…インク流路壁 ２０７…共通液室 ２０８…第２の共通液室 ２０９…貫孔 ２１０…天板 ２１１…インク供給口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 博人 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 (56)参考文献 特開 昭59−194868（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インクを吐出するオリフィスと、該オリフ
    ィスに連なるインク流路と、基板に設けられた発熱抵抗
    体層と、該発熱抵抗体層上に設けられ該発熱抵抗体層に
    接続された一対の電極層とを有し、前記一対の電極層間
    の発熱抵抗体層が発生する熱エネルギーを前記インク流
    路のインクに作用させて、前記オリフィスからインクを
    吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記インクが
    接する位置であって、前記発熱抵抗体層と前記電極層と
    が積層されている領域の断面における前記発熱抵抗体層
    の幅が、前記断面における前記電極層の幅より大きく、
    前記領域には該発熱抵抗体層及び電極層をインクから保
    護するための保護層が配されていることを特徴とするイ
    ンクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】前記断面における発熱抵抗体層の少なくと
    も一部の幅が、前記断面における電極層の幅より１μｍ
    以上大きい特許請求の範囲第１項に記載のインクジェッ
    トヘッド。
  3. 【請求項３】前記断面における発熱抵抗体層の少なくと
    も一部の幅が、前記断面における電極層の幅より２μｍ
    以上広い特許請求の範囲第１項に記載のインクジェット
    ヘッド。
  4. 【請求項４】前記インク流路内にインクが存在している
    特許請求の範囲第１項に記載のインクジェットヘッド。
  5. 【請求項５】前記オリフィスが前記一対の電極層間の発
    熱抵抗体層の上方に設けられている特許請求の範囲第１
    項に記載のインクジェットヘッド。
JP58067722A 1983-04-19 1983-04-19 インクジェットヘッド Expired - Lifetime JPH062414B2 (ja)

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JP58067722A JPH062414B2 (ja) 1983-04-19 1983-04-19 インクジェットヘッド
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DE19843414526 DE3414526A1 (de) 1983-04-19 1984-04-17 Fluessigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
FR8406274A FR2544663B1 (fr) 1983-04-19 1984-04-19 Tete d'enregistrement a jets de liquide

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JP58067722A JPH062414B2 (ja) 1983-04-19 1983-04-19 インクジェットヘッド

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JPS59194859A JPS59194859A (ja) 1984-11-05
JPH062414B2 true JPH062414B2 (ja) 1994-01-12

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ID=13353131

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JP58067722A Expired - Lifetime JPH062414B2 (ja) 1983-04-19 1983-04-19 インクジェットヘッド

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DE (1) DE3414526A1 (ja)
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