JPH08187859A

JPH08187859A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08187859A
Application number: JP7004099A
Authority: JP
Inventors: Toshikuni Kai; 敏訓甲斐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】絶縁層を形成した下部電極基板を平滑に形成
して、オリフィスプレートとの接合状態を改善し、印字
品質、耐久性の高い信頼性に優れた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】インク吐出孔等を有するオリフィスプレート
と、非導電性基板１上に複数の一対の通電電極層と引出
し電極層３と絶縁層等を有する下部電極基板と、オリフ
ィスプレートと下部電極基板を接合する接合面と、を備
えたインクジェットヘッドであって、絶縁層が第１絶縁
層４″と第２絶縁層４′とからなり、第１絶縁層４″の
膜厚が引出し電極層３の膜厚と略同等またはやや厚く、
第１絶縁層４″が引き出し電極層３と併設し少なくとも
接合面の下部に形成され、第２絶縁層４′の引出し電極
層３の被膜面が第２絶縁層４′の第１絶縁層４″の被膜
面に対して略平面状もしくは凹部状に形成された構成を
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエネルギー発生手段を用
いて記録用インク小液滴を発生させ印刷を行うインクジ
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】近年、コンピュータ技術は著しく日々進
歩している。特に、オフィスオートメーション化におい
て種々の情報を活字化する役目を担うプリンタに対し
て、低騒音化，高速化高精細化，低価格化及びカラー化
等様々な要求がある。これに対応して、現在ドットマト
リックス型プリンタ，熱転写型プリンタ，ＬＥＤプリン
タ，レーザービームプリンタ及びインクジェットプリン
タ等が開発、提供されている。その中で、ノンインパク
トであるため騒音がない、また小型化、高密度高速、低
価格等の利点から、特にインクジェットプリンタが注目
されている。

【０００３】インクジェットプリンタに用いられるイン
クジェットヘッドにおいて、インクを吐出させる方法と
して、静電方式，ピエゾ方式，ヒーター方式，通電方
式，磁気方式等があるが、各々利点，欠点があり、現
在、静電方式，ピエゾ方式，ヒーター方式の３方式が実
用化されている。また、通電方式を利用したインクジェ
ットヘッド（以下インクジェットヘッドと称す）は、一
対の電極間に直接電流を通電して、インクの抵抗加熱に
よりインクを自己発熱させるものであり、方式上は、イ
ンクに直接エネルギーを投入するため、効率良くエネル
ギーを利用でき、インクを沸騰させるための投入エネル
ギーを小さくできる等の利点から開発されているもの
の、通電電極がインクと直接接触するために、電極性能
及び特にインク吐出孔等を有するオリフィスプレートを
含めたインクジェットヘッドの作成方法において特に電
極近傍における種々の問題点、課題を有しており、種々
の開発が行われている。

【０００４】以下に従来のインクジェットヘッドについ
て説明する。図６は従来のインクジェットヘッドを用い
たインクジェットプリンタの要部分解斜視図であり、図
７（ａ）は通電方式を用いたインクジェットヘッドの電
極部の平面模式図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ
−Ａ′線における接合部の断面模式図である。１は電極
部及び絶縁層等を形成する非導電性基板、２ａは非導電
性基板１上にチタン，白金，タンタルまたはニッケル等
からなる金属膜がパターニングにより積層された電極部
としての第１通電電極層、２ｂは第１通電電極層２ａと
同時に形成され対をなす電極部としての第２通電電極層
である。３は第１通電電極層２ａと第２通電電極層２ｂ
と同時に形成された引出し電極層、４は第１通電電極層
２ａ，第２通電電極層２ｂと引出し電極層３等の上部に
形成された絶縁層、４ａは第１通電電極層２ａ，第２通
電電極層２ｂがインクと接するために開口された絶縁層
開口部である。５は接着剤層、６は非導電性基板１の絶
縁層４上に接着剤層５を介して接合されたオリフィスプ
レート、７は非導電性基板１に設けられたインク供給
孔、８はオリフィスプレート６に設けられたインク吐出
孔である。９はインク吐出孔８から吐出したインク滴、
１０はインク吐出孔８の対向位置に配置される被印字物
である。インクはインクタンク（図示せず）からインク
通路を経由して非導電性基板１の下部側から非導電性基
板１に貫通して形成されたインク供給孔７及びオリフィ
スプレート６の裏面に形成されたインク室（図示せず）
を通して第１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂがあ
る領域まで供給されている。ここで、非導電性基板１の
上に第１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂ，引出し
電極層３及び絶縁層４が形成されたものを下部電極基板
と称す。

【０００５】以上のように構成された従来のインクジェ
ットヘッドについて、以下その製造方法を説明する。ま
ず、非導電性基板１上に、蒸着法，スパッタ法等の物理
成膜法や、鍍金法等によって、チタン等よりなる導電性
の金属膜（図示せず）を積層する。次に、フォトリソグ
ラフィー等を用いて、この金属膜上で第１通電電極層２
ａ，第２通電電極層２ｂ及び引出し電極層３の各々の形
状のパターン（図示せず）を形成し、このパターンが形
成されていない部分の金属膜をイオンミーリング法また
はケミカルエッチング法によって除去して、第１通電電
極層２ａ，第２通電電極層２ｂからなる電極部及び引出
し電極層３を形成する。次に、第１通電電極層２ａ，第
２通電電極層２ｂ及び引出し電極層３を有する非導電性
基板１上に、有機高分子等よりなる絶縁層４を、塗布ま
たはスパッタ法等によって均質に形成し、インクと接す
る第１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂ周辺の絶縁
層４を、再度フォトリソグラフィー法等を用いて取り除
いて開口させ、絶縁層開口部４ａを形成する。このよう
にして、下部電極基板が形成される。

【０００６】次に、エキシマレーザー加工機によりオリ
フィスプレート６にインクを吐出させるためのインク室
（図示せず）及びインク吐出孔８を形成する。最後に、
オリフィスプレート６を第１通電電極層２ａ，第２通電
電極層２ｂ，引出し電極層３及び絶縁膜４が形成された
下部電極基板の上に接着剤を用いて接合することによ
り、接着剤層５が形成される。この際に、オリフィスプ
レート６上のインク吐出孔８が非導電性基板１上の第１
通電電極層２ａと第２通電電極層２ｂの中心部に位置す
るように接合される。次に、インク室にインクを充填し
て、インクジェットヘッドが完成される。

【０００７】以上のように製造された従来のインクジェ
ットヘッドを用いたインクジェットプリンタについて、
以下その動作を説明する。外部から制御され印加される
交流電圧をインクジェットヘッドのパッド部（図示せ
ず）に印加し、パッド部から引出し電極３に接続する第
１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂを通してインク
に電流を流すことによりインクを加熱、沸騰させる。そ
の沸騰により発生した気泡による圧力を利用してインク
をインク吐出孔８から飛翔させるものである。ここで、
沸騰により発生する気泡体積を制御するために、第１通
電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂは一定のインクに接
触する面を有する。これは、絶縁層４の駆動電極部以外
を覆うことによりその面の面積が規定される。交互通電
の例としては、印字周期を５ＫＨｚの間隔、また交互通
電の頻度である電圧変化周期を３ＭＨｚの間隔とする交
互通電電圧が印加される。ここで、印字周期は、インク
の沸騰が発生するのに必要な最大時間より長く設定さ
れ、電圧変化周期は印字品質である分解能に応じたドッ
トの飛翔頻度に一致するように設定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、図８に示すような問題点があった。図８
（ａ）は従来のインクジェットヘッドの電極部の平面模
式図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ′線にお
けるオリフィスプレート６と下部電極基板の接合部の断
面の端面模式図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＣ−
Ｃ′線におけるオリフィスプレート６と下部電極基板の
接合部の断面の端面模式図である。一般に、第１通電電
極層２ａ，第２通電電極層２ｂ及び引出し電極層３の膜
厚が１〜３μｍ、絶縁層４の膜厚が２〜５μｍ、接着剤
層５の膜厚が１〜５μｍであることが最適であることが
判っている。この寸法関係において、引出し電極部３上
に絶縁層４を形成すると、絶縁層４の形成面が下部にあ
る引出し電極層３の段差の影響で突起部Ｄが生じる。絶
縁層４は一般に液体状で非導電性基板１にスピンコート
して形成されるため、引出し電極層３の段差を若干平坦
化する効果はあるものの、ほとんど引出し電極層３の膜
厚と同等の高さを持った突起部Ｄが残る。この突起部Ｄ
を残したまま接着剤を介してオリフィスプレート６を接
合させる場合、オリフィスプレート６がやや弾性をもっ
てある程度絶縁層４の面に追随したとしても引出し電極
層３の幅が数十μｍと小さいため、接着剤層５は図７
（ｂ）に示すように、少なくとも厚みＴ１〜Ｔ２の間で
膜厚が変動してしまう。接着剤層５を予めこの様な絶縁
層４の起伏のある面に対応した厚みで形成することは不
可能であるため、この様な厚みの変動もと絶縁層４を形
成した下部電極基板上にオリフィスプレート６を接合す
る工程は、強制的に行わなければならなかった。その
際、絶縁層４の全面と接着剤層５の全面が互いに完全に
密着するために、接着剤の流動性を持たせるとともに接
着剤層５の厚み等をある程度厚く形成する必要があっ
た。この接合工程は通常、オリフィスプレート６に接着
剤層５を形成したものを治具等を用いて、絶縁層４が形
成された下部電極基板の所望の位置に合わせた後行わ
れ、その際に加える圧力や温度を条件として接合状態を
調整していた。しかし、この際突起部Ｄの影響で次のよ
うな問題点が発生していた。すなわち、加える圧力が不
十分であったり、接着剤の粘性が高くまたは接着剤の軟
化流動時間が短い場合は、突起部Ｄの周辺部に接着剤が
十分流れていかないために、図８（ｂ）に示すように、
未接合状態の空隙部１１が発生する。この空隙部１１に
インクが進入して、さらにオリフィスプレート６を浮か
せたり、またこの空隙部１１に存在している空気等のガ
スが通電駆動時に通電電極層近傍に進出してきて沸騰特
性を不安定にさせる等の実用上致命的な問題点を有して
いた。また、接合時の加える圧力が大きすぎたりあるい
は接着剤の流動性が高い場合は、図８（ａ）及び図８
（ｃ）に示すように、第１通電電極層２ａ及び第１通電
電極層２ｂに乗り上げる形で接着剤はみ出し領域１２が
発生していた。この接着剤のはみ出しに関しては、突起
部Ｄがある限り、絶縁層４の全面と接着剤層５の全面を
均一に接合しようとしても、図７（ｂ）で示したＴ１−
Ｔ２の厚み分Ｈだけ不要な接着剤が発生するため、最適
接合条件下においても接着剤のはみ出しを防止すること
は不可能であった。このように、接着剤のはみ出しは、
インクと接する第１通電電極層２ａ又は第２通電電極２
ｂの領域を覆ってしまうために、本来の通電電極による
インク吐出性能を阻害し、インクを沸騰させるための供
給エネルギーが小さくなり、沸騰時間を長くさせ、沸騰
による気泡の体積を変動させる等の問題を発生させるた
め、所望のインク吐出特性を得ることができず印字品質
が悪いという大きな問題点を有していた。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、絶縁層を用いて下部電極基板を平滑に形成すること
により、下部電極基板とオリフィスプレートの接合状態
を良くし、すなわち、接合部の空隙を発生させず、また
接着剤が通電電極部を覆うことを防止し、印字品質、耐
久性の高い信頼性に優れたインクジェットヘッド、及
び、製造工程が簡単で量産性に優れた歩留りの高いイン
クジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載のインクジェットヘッドは、
インク吐出孔等を有するオリフィスプレートと、非導電
性基板上に複数の一対の通電電極層と通電電極層の引出
し電極層と絶縁層等が形成された下部電極基板と、オリ
フィスプレートと下部電極基板を接合する接合面と、を
備えたインクジェットヘッドであって、絶縁層が第１絶
縁層と第２絶縁層からなり、第１絶縁層の膜厚が引出し
電極層の膜厚と略同等又はやや厚く、第１絶縁層が引出
し電極層と併設し少なくとも接合面の下部に形成され、
第２絶縁層が引出し電極層と第１絶縁層等を被覆し、第
２絶縁層の引出し電極層上の被覆面が第２絶縁層の第１
絶縁層の被覆面に対して略平面状もしくは凹部状に形成
されている構成を有している。

【００１１】請求項２に記載のインクジェットヘッド
は、インク吐出孔等を有するオリフィスプレートと、非
導電性基板上に複数の一対の通電電極層と通電電極層の
引出し電極層と絶縁層が形成された下部電極基板と、オ
リフィスプレートと下部電極基板を接合する接合面と、
を備えたインクジェットヘッドであって、下部電極基板
が少なくとも接合面の下部に非導電性基板に設けられた
凹部とを備え、引出し電極層が凹部の一部または全面に
形成され、絶縁層が引出し電極層を被覆し、絶縁層の引
出し電極層上の被覆面が他の被覆面に対して略平面状も
しくは凹部状に形成されている構成を有している。

【００１２】請求項３に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項１に記載のインクジェットヘッドに
おいて、インク吐出孔を有するオリフィスプレートを形
成するオリフィスプレート形成工程と、非導電性基板上
に複数の一対の通電電極層と通電電極層の引出し電極層
と絶縁層等を形成して下部電極基板を形成する下部電極
基板形成工程と、オリフィスプレートと下部電極基板を
接合する接合工程と、を備えたインクジェットヘッドの
製造方法であって、下部電極基板工程が、通電電極層と
引出し電極等を形成する電極形成工程と、引出し電極層
の膜厚と略同等またはやや厚く、引出し電極層と併設し
て少なくとも接合面の下部に第１絶縁層を形成する第１
絶縁層形成工程と、引出し電極層と第１絶縁層を覆う第
２絶縁層を形成する第２絶縁層形成工程と、構成を有し
ている。

【００１３】請求項４に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項１に記載のインクジェットヘッドに
おいて、インク吐出孔を有するオリフィスプレートを形
成するオリフィスプレート形成工程と、非導電性基板上
に複数の一対の通電電極層と通電電極層の引出し電極層
と絶縁層等を形成して下部電極基板を形成する下部電極
基板形成工程と、オリフィスプレートと下部電極基板を
接合する接合工程と、を備えたインクジェットヘッドの
製造方法であって、下部電極基板工程が、少なくとも接
合面の下部に第１絶縁層を形成する第１絶縁層形成工程
と、第１絶縁層の膜厚と略同等またはやや薄く、第１絶
縁層と併設して通電電極層と引出し電極層等を形成する
電極形成工程と、第１絶縁層と引出し電極層を覆う第２
絶縁層を形成する第２絶縁層形成工程と、を備えた構成
を有している。

【００１４】請求項５に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項２に記載のインクジェットヘッドに
おいて、インク吐出孔を有するオリフィスプレートを形
成するオリフィスプレート形成工程と、非導電性基板上
に複数の一対の通電電極層と通電電極層の引出し電極層
と絶縁層等を形成して下部電極基板を形成する下部電極
基板形成工程と、オリフィスプレートと下部電極基板を
接合する接合工程と、を備えたインクジェットヘッドの
製造方法であって、下部電極基板工程が、非導電性基板
に少なくとも接合面の下部に及び接合面より幅広に凹部
を形成する溝部形成工程と、凹部に引出し電極層の膜厚
が凹部の深さと略同等またはやや低く積層される通電電
極層と引出し電極層を形成する電極形成工程と、通電電
極層と引出し電極層等を覆う絶縁層を形成する絶縁層形
成工程と、を備えた構成を有している。

【００１５】ここで、絶縁層として、ＳｉＯ₂やアルミ
ナ等の無機絶縁物、耐熱性が高いノボラック系のフォト
レジストや感光性ポリイミド等の有機絶縁物、さらに熱
処理により無機物になる塗布ガラス等が用いられ、イン
クが沸騰する際の熱衝撃やキャビテーションに耐えうる
材料を選定する必要がある。また、接着剤としては、熱
硬化型のアクリル系あるいはエポキシ系等の接着剤、も
しくはインクの沸騰温度より高温領域で軟化する熱可塑
性のエポキシ系あるいはポリイミド系等の接着剤が用い
られる。また、オリフィスプレートはポリイミド，ポリ
エーテルサルフォン，ニッケル等が用いられる。

【００１６】

【作用】この構成によって、下部電極基板にオリフィス
プレートを接合する際に、従来引出し電極層によって生
じていた絶縁層形成面の突起部の生成を防止できる。従
って、接合面を略平面状に形成することができるため、
接着剤を介して接合を行う際、接合面を均一に加圧で
き、未接合状態である空隙部の発生を防止できる。ま
た、引出し電極層上の接合面の形成面をやや凹部状にな
すことにより、たとえ接着剤がはみ出す状況になったと
しても接着剤はまず先に接着面の接着間隙がより薄い領
域からはみ出すため、引出し電極層上部以外の領域に接
着剤がはみ出し、引出し電極層の先に位置する通電電極
層の領域に覆いかぶさることを防止できる。この結果、
印字品質、耐久性を向上させることができる。また、密
着性が極めて良く、接合が容易なため、歩留りが高く量
産性を向上させることができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１８】（実施例１）図１は本発明の第１実施例に
おける下部電極基板上の電極部の平面模式図であり、図
２は図１のＡ−Ａ′線の要部断面図である。１は非導電
性基板、２ａは第１通電電極層、２ｂは第２通電電極
層、３は引出し電極層、４ａは絶縁層開口部、５は接着
剤層、６はオリフィスプレート、７はインク供給孔、８
はインク吐出孔である。これらは従来例と同様なものな
ので、同一の符号を付し説明を省略する。従来例と異な
るのは、第１絶縁層４″と絶縁層開口部４ｂが追加され
た点である。この第１絶縁層４″は、第１通電電極層２
ａ，第２通電電極層２ｂ及び引出し電極層３に併設して
形成される。これにより、接合部において引出し電極層
３による凸部が発生しない略平面状またはやや凹部状の
形状面を有する第２絶縁層４′が形成される。

【００１９】以上のように構成された本発明の第１実施
例におけるインクジェットヘッドについて、図３を用い
て以下その製造方法を説明する。図３（ａ）は第１実施
例における電極部形成工程図であり、図３（ｂ）は第１
実施例における第１絶縁層形成工程図であり、図３
（ｃ）は第１実施例における第２絶縁層形成工程図であ
り、図３（ｄ）は第１実施例における下部電極基板にオ
リフィスプレートを接合する接合工程図である。まず、
図３（ａ）に示すように、基板材料としてシリコン、カ
ーボン等の導電性基板の上にスパッタ法によりＳｉＯ₂
等の絶縁層を被膜させた非導電性基板１あるいはガラ
ス，アルミナ等の絶縁性の非導電性基板１上に、スパッ
タ法等により白金，チタン，タンタル，アルミニウム等
を用いて安定な導体層を形成する。または、インク中に
存在するイオンより電気的に貴な材料（イオン化傾向の
小さいもの）を用いて安定な導体層を形成しても良い。
この後、ドライエッチング、または基板材料を侵さない
エッチング液で導体層のケミカルエッチングを行い、所
望の第１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂ及びそれ
に連なる引出し電極層３を形成する。この際、引出し電
極層３は第１通電電極層２ａ及び第２通電電極層２ｂと
同じ材料であるほうが工程が簡単でよいが、必要に応じ
て異なる材料を用いて形成してもよい。次に、図３
（ｂ）に示すように、第１通電電極２ａ，第２通電電極
２ｂ及びそれに連なる引出し電極層３の膜厚と同等かそ
れよりやや厚く第１絶縁層４″を形成する。この第１絶
縁層４″は、下部電極基板とオリフィスプレート６が接
着剤を用いて接合する部分面に少なくとも形成されれば
よい。第１絶縁層４″の簡単な形成方法としては、感光
性の絶縁材料を用いてフォトマスクを介して紫外線を照
射し、所定の現像液を用いて所望の形状にパターン形成
する方法がある。材料としては、耐熱性が高いノボラッ
ク系のフォトレジストや感光性ポリイミド等が用いられ
る。エッチング工程を用いれば、ＳｉＯ₂やアルミナ等
の絶縁材料及び感光性を持たないポリイミド塗布層、塗
布ガラス等が同じ目的で使用可能である。この工程で
は、第１絶縁層４″をある程度安定化させるため、Ｓｉ
Ｏ₂やアルミナ等の無機絶縁層以外は適度な熱処理を必
要とする。この第１絶縁層４″には第１通電電極層２
ａ，第２通電電極層２ｂがインクと接するように絶縁層
開口部４ｂが設けられる。次に、図３（ｃ）に示すよう
に、隣接する第１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂ
に連なる引出し電極層３を互いに絶縁しかつインクとの
絶縁を行う目的で第２絶縁層４′が非導電性基板１の全
面に形成される。この第２絶縁層４′は第１通電電極層
２ａ，第２通電電極層２ｂがインクと接するように絶縁
層開口部４ａが設けらる。このようにして、下部電極基
板が形成される。この結果、第２絶縁層４′が形成され
た下部電極基板において、オリフィスプレート６と接合
する面部が略平滑に形成されている。

【００２０】このようにして形成された下部電極基板の
第２絶縁層４′上に接着剤層５を介してオリフィスプレ
ート６を接合する。この際、略平坦な面に接着が行われ
るため、過度な圧力を加えて接合したり、接着剤が流動
性が高すぎない限り、第２絶縁層４′と接着剤層５の間
の接着されない空隙部が生成しないことが確認できた。
また、第１通電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂの領域
に接着剤がはみ出すこともない安定した接合状態を得る
ことができることが判った。さらに、引出し電極層３上
の第２絶縁層４′の形成面を凹状に形成した場合、万一
接合時の加圧が大きすぎ接着剤がはみ出す状況になった
としても接着剤はまず先に接着面の空隙がより薄い領域
である引出し電極層３以外の領域からはみ出し、第１通
電電極層２ａ，第２通電電極層２ｂの領域に覆いかぶさ
ることをより確実に防止できることが判った。

【００２１】尚、本実施例では、最も単純な層構成の例
を示したが、本発明の作用効果を持てば如何なる層また
は製造工程が付加されても、本発明に含まれることは言
うまでもない。また、本実施例では、通電電極層等の電
極部を形成した後に第１絶縁層４″を形成したが、第１
絶縁層４″を先に形成した後に電極部を形成しても同様
な効果がえられる。

【００２２】以上のように製造された本発明の第１実施
例におけるインクジェットヘッドを用いたインクジェッ
トプリンタと、従来のインクジェットヘッドを用いたイ
ンクジェットプリンタについて通電試験を行った。その
結果、印字品質のばらつきが極めて小さく解像度の高い
印字を得ることができ、また、接合状態は良好であり、
接着部の剥がれは皆無で高品質のインクジェットヘッド
を生産できることが判った。

【００２３】（実施例２）以下に本発明の第２実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図４は本発明の
第２実施例における接着部におけるインクジェットヘッ
ドの要部断面図である。４′は絶縁層、５は接着剤層、
６はインク供給孔とインク吐出孔を有するオリフィスプ
レートである。これらは従来例と同様なものなので、同
一の符号を付し説明を省略する。従来例と異なるのは、
非導電性基板１ａに基板凹部１３が形成され、その基板
凹部１３内に基板凹部１３の深さよりも低い高さで引出
し電極層３ａが第１通電電極層、第２通電電極層ととも
に形成されている点と絶縁層４′が引出し電極層３ａ上
で平面状もしくは凹部状に形成されている点である。

【００２４】以上のように構成された第２実施例におけ
るインクジェットヘッドについて、以下図５を用いてそ
の製造方法を説明する。図５（ａ）は第２実施例におけ
る非導電性基板に基板凹部１３を形成する基板凹部形成
工程図であり、図５（ｂ）は第２実施例における電極部
形成工程図であり、図５（ｃ）は第２実施例における絶
縁層形成工程図であり、図５（ｄ）は第２実施例におけ
る下部電極基板にオリフィスプレートを接合する接合工
程図である。まず、図５（ａ）に示すように、非導電性
基板１ａ上にドライエッチングまたはケミカルエッチン
グにより基板凹部１３を形成する。この基板凹部１３は
少なくとも第１通電電極層，第２通電電極層の駆動部を
除く第１通電電極層，第２通電電極層に連なる引出し電
極層３ａの形成部に、引出し電極層３ａの膜厚と同等か
あるいはやや大きい深さで形成されれば良い。非導電性
基板１ａがガラス、アルミナ等の絶縁物ではないシリコ
ン、カーボン等の導電性基板の場合は、基板凹部１３を
形成した後、スパッタ法等によりＳｉＯ₂等の絶縁層で
被膜しても良い。次に、図５（ｂ）に示すように、スパ
ッタ法等により白金，チタン，タンタル，アルミニウム
等を用いて安定な導体層を形成する。または、インク中
に存在するイオンより電気的に貴な材料（イオン化傾向
の小さいもの）を用いて安定な導体層を形成しても良
い。この後、ドライエッチング、または基板材料を侵さ
ないエッチング液でケミカルエッチングを行い、所望の
第１通電電極層，第２通電電極層及びそれに連なる引出
し電極層３ａが形成される。この際、引出し電極層３ａ
は第１通電電極層，第２通電電極層と同じ材料であるほ
うが工程が簡単でよいが、必要に応じて異なる材料を用
いてもよい。次に、図５（ｃ）に示すように、隣接する
第１通電電極層，第２通電電極層及びそれに連なる引出
し電極層３ａ間を互いに絶縁しかつインクとの絶縁を行
う目的で第１通電電極層，第２通電電極層の駆動領域以
外の略基板全面に絶縁層４′を形成する。この絶縁層
４′には、ＳｉＯ₂やアルミナ等の無機絶縁物、耐熱性
が高いノボラック系のフォトレジストや感光性ポリイミ
ド等の有機絶縁物、さらに熱処理により無機物になる塗
布ガラス等が利用できるが、インクが沸騰する際の熱衝
撃やキャビテーションに耐えうる材料を選定しなければ
ならない。この絶縁層４′には第１通電電極層，第２通
電電極層がインクと接するように絶縁層開口部が設けら
れる。このようにして、下部電極基板が形成される。次
に、図５（ｄ）に示すように、接着剤を介してインク吐
出孔及びインク室が形成されたオリフィスプレート６を
治具等を用いて適切な加圧力及び加熱付加して下部電極
基板に接合することにより、本実施例のインクジェット
ヘッドが完成される。ここで、接着剤として、熱効果型
のアクリル系あるいはエポキシ系等の接着剤、もしくは
インクの沸騰温度より高温領域で軟化する熱可塑性のエ
ポキシ系あるいはポリイミド系等の接着剤が用いられ
る。また、オリフィスプレート６はポリイミド、ポリエ
ーテルサルフォン、ニッケル等を用い、インク吐出孔や
インク室はエキシマレーザー加工、射出成形、電気メッ
キ等により形成される。

【００２５】上記のように製造された本発明の第２実施
例におけるインクジェットヘッドは、非導電性基板１上
に形成された基板凹部１３により引出し電極層３ａの段
差が緩和され、通電電極の駆動領域を除く略基板全面に
形成される絶縁層４′の表面が略平坦かあるいは引出し
電極層３ａ上がやや凹部状となった形状となるため、第
１実施例と同様な接着面の形状を有し、第１実施例と同
様な効果を得ることができた。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、接着剤を介して
オリフィスプレートを接合する際に、電極部を有する下
部電極基板面を絶縁層を用いて略平面状に形成すること
により、接合時の加圧を適度に調整することにより、容
易に接合面に空隙部を発生させることなく、また電極部
における通電電極層上に接着剤のはみ出しを発生させる
ことを防止でき、信頼性の優れたインクジェットヘッド
を実現することができる。さらに、通電電極層に接続す
る引出し電極層上部における絶縁層から形成される被接
着面をやや凹部状に形成することにより、確実に通電電
極層上への接着剤のはみ出しを防止できる。この結果、
印字品質、耐久性の高い信頼性に優れたインクジェット
ヘッドを実現することができる。また、接合工程が安定
し、作業性、信頼性に優れた歩留りの高いインクジェッ
トヘッドの製造方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の下部電極基板上の電極部
の平面模式図

【図２】図１のＡ−Ａ′線の要部断面図

【図３】（ａ）第１実施例における電極部形成工程図（ｂ）第１実施例における第１絶縁層形成工程図（ｃ）第１実施例における第２絶縁層形成工程図（ｄ）第１実施例における下部電極基板にオリフィスプ
レートを接合する接合工程図

【図４】第２実施例における接着部におけるインクジェ
ットヘッドの要部断面図

【図５】（ａ）第２実施例における非導電性基板に基板
凹部を形成する基板凹部形成工程図（ｂ）第２実施例における電極部形成工程図（ｃ）第２実施例における絶縁層形成工程図（ｄ）第２実施例における下部電極基板にオリフィスプ
レートを接合する接合工程図

【図６】従来のインクジェットヘッドを用いたインクジ
ェットプリンタの要部分解斜視図

【図７】（ａ）通電方式を用いたインクジェットヘッド
の電極部の平面模式図（ｂ）図７（ａ）のＡ−Ａ′線における接合部の断面模
式図

【図８】（ａ）従来のインクジェットヘッドの電極部の
平面模式図（ｂ）図８（ａ）のＢ−Ｂ′線におけるオリフィスプレ
ートと下部電極基板の接合部の断面の端面模式図（ｃ）図８（ａ）のＣ−Ｃ′線におけるオリフィスプレ
ートと下部電極基板接合部の断面の端面模式図

【符号の説明】

１，１ａ非導電性基板２ａ第１通電電極層２ｂ第２通電電極層３，３ａ引出し電極層４，４′ 絶縁層（第２絶縁層）４″ 第１絶縁層４ａ，４ｂ絶縁層開口部５接着剤層６オリフィスプレート７インク供給孔８インク吐出孔９インク滴１０被印字物１１空隙部１２接着剤はみ出し領域１３基板凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吐出孔等を有するオリフィスプレー
トと、非導電性基板上に複数の一対の通電電極層と前記
通電電極層の引出し電極層と絶縁層等が形成された下部
電極基板と、前記オリフィスプレートと前記下部電極基
板を接合する接合面と、を備えたインクジェットヘッド
であって、前記絶縁層が第１絶縁層と第２絶縁層からな
り、前記第１絶縁層の膜厚が前記引出し電極層の膜厚と
略同等又はやや厚く、前記第１絶縁層が前記引出し電極
層と併設し少なくとも前記接合面の下部に形成され、前
記第２絶縁層が前記引出し電極層と前記第１絶縁層等を
被覆し、前記第２絶縁層の前記引出し電極層上の被覆面
が前記第２絶縁層の前記第１絶縁層の被覆面に対して略
平面状もしくは凹部状に形成されていることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
【請求項２】インク吐出孔等を有するオリフィスプレー
トと、非導電性基板上に複数の一対の通電電極層と前記
通電電極層の引出し電極層と絶縁層が形成された下部電
極基板と、前記オリフィスプレートと前記下部電極基板
を接合する接合面と、を備えたインクジェットヘッドで
あって、前記下部電極基板が少なくとも前記接合面の下
部に前記非導電性基板に設けられた凹部とを備え、前記
引出し電極層が前記凹部の一部または全面に形成され、
前記絶縁層が前記引出し電極層を被覆し、前記絶縁層の
前記引出し電極層上の被覆面が他の被覆面に対して略平
面状もしくは凹部状に形成されていることを特徴とする
インクジェットヘッド。
【請求項３】インク吐出孔を有するオリフィスプレート
を形成するオリフィスプレート形成工程と、非導電性基
板上に複数の一対の通電電極層と前記通電電極層の引出
し電極層と絶縁層等を形成して下部電極基板を形成する
下部電極基板形成工程と、前記オリフィスプレートと前
記下部電極基板を接合する接合工程と、を備えたインク
ジェットヘッドの製造方法であって、前記下部電極基板
工程が、前記通電電極層と前記引出し電極等を形成する
電極形成工程と、前記引出し電極層の膜厚と略同等また
はやや厚く、前記引出し電極層と併設して少なくとも前
記接合面の下部に第１絶縁層を形成する第１絶縁層形成
工程と、前記引出し電極層と前記第１絶縁層を覆う第２
絶縁層を形成する第２絶縁層形成工程と、を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの
製造方法。
【請求項４】インク吐出孔を有するオリフィスプレート
を形成するオリフィスプレート形成工程と、非導電性基
板上に複数の一対の通電電極層と前記通電電極層の引出
し電極層と絶縁層等を形成して下部電極基板を形成する
下部電極基板形成工程と、前記オリフィスプレートと前
記下部電極基板を接合する接合工程と、を備えたインク
ジェットヘッドの製造方法であって、前記下部電極基板
工程が、少なくとも前記接合面の下部に第１絶縁層を形
成する第１絶縁層形成工程と、前記第１絶縁層の膜厚と
略同等またはやや薄く、前記第１絶縁層と併設して前記
通電電極層と前記引出し電極層等を形成する電極形成工
程と、前記第１絶縁層と前記引出し電極層を覆う第２絶
縁層を形成する第２絶縁層形成工程と、を備えたことを
特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製
造方法。
【請求項５】インク吐出孔を有するオリフィスプレート
を形成するオリフィスプレート形成工程と、非導電性基
板上に複数の一対の通電電極層と前記通電電極層の引出
し電極層と絶縁層等を形成して下部電極基板を形成する
下部電極基板形成工程と、前記オリフィスプレートと前
記下部電極基板を接合する接合工程と、を備えたインク
ジェットヘッドの製造方法であって、前記下部電極基板
工程が、前記非導電性基板に少なくとも前記接合面の下
部に及び前記接合面より幅広に凹部を形成する溝部形成
工程と、前記凹部に前記引出し電極層の膜厚が前記凹部
の深さと略同等またはやや低く積層される前記通電電極
層と前記引出し電極層を形成する電極形成工程と、前記
通電電極層と前記引出し電極層等を覆う絶縁層を形成す
る絶縁層形成工程と、を備えたことを特徴とする請求項
２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。