JPH0867007A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的簡単に製作することができ、且つ、長期
間にわたり良好に機能させることが可能な全く新規なイ
ンクジェットヘッドを提供する。 【構成】所定の熱エネルギーを発生する発熱部材１１
と、複数個の吐出口１９及びインク供給室Ａを有するオ
リフィス板１７とを接合させて成り、前記発熱部材１１
からの熱エネルギーによってインク供給室Ａのインクに
気泡を発生させるとともに該気泡を膨張させてインク滴
をオリフィス板の吐出口１９から吐出させるインクジェ
ットヘッドであって、前記発熱部材１１が、電気絶縁性
の透明基板１２上に、透明電極層１３、感光発熱層１
４、第１電極層１５、保護層１６を順次、被着させて形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやフ
ァクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるインク
ジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるインクジェットヘッドは、例え
ば、図７（ａ）（ｂ）に示す如く、ガラス等から成る蓄
熱層１ａが被着されたアルミニウム製の基板１上に、窒
化タンタル等から成る発熱抵抗体層２と、アルミニウム
から成り間に一定の間隔をもって配された一対の導電層
３と、窒化珪素等から成り前記発熱抵抗体層２及び一対
の導電層３を被覆する保護膜４とを順次被着して成る発
熱部材に、ガラス等から成り複数個の吐出口７及びイン
ク供給室Ａ’を有するオリフィス板６とを接着材等によ
って接合した構造を有している。

【０００３】かかる従来のインクジェットヘッドは、ま
ずインク供給源（不図示）からインク供給室Ａ’にイン
ク５を供給してインク５の液路を形成し、次に前記一対
の導電層３間に印字信号に基づき所定の電力を印加して
発熱抵抗体層２を選択的にジュール発熱させ、該発熱し
た熱によってインク供給室Ａ’内のインク５に気泡を発
生させるとともにこれを膨張させてインク５に圧力を印
加し、該圧力によって吐出口７よりインク滴を吐出させ
記録紙に付着させることによりインクジェットヘッドと
して機能する。

【０００４】尚、前記発熱抵抗体層２及び一対の導電層
３は、通常、スパッタリング法等の薄膜形成技術及びフ
ォトリソグラフィー技術によって基板１上に所定パター
ンをもって被着形成され、更にこれらを被覆する保護膜
４もスパッタリング法によって発熱抵抗体層２及び一対
の導電層３上に被着形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のインクジェットヘッドにおいては、発熱抵抗体層２
及び一対の導電層３を所定パターンに形成するのにフォ
トリソグラフィー技術を採用しており、このため、イン
クジェットヘッドを製作するのに発熱抵抗体層２及び導
電層３の各層について、フォトレジストの塗布、露光、
エッチング等の煩雑な工程が付加されることとなり、イ
ンクジェットヘッドの製作が煩雑なものになるととも
に、製品としてのインクジェットヘッドが高価なものと
なる欠点を有している。

【０００６】また前記発熱抵抗体層２及び一対の導電層
３は基板１上に所定パターンをもって形成されているこ
とから、これら発熱抵抗体層２及び一対の導電層３が被
着された基板１の表面は前記パターンの形状に応じた凹
凸状をなしている。このような基板１上に保護膜４をス
パッタリング法によって被着すると、保護膜４にクラッ
ク等の成膜欠陥４ａが多数発生し、インク供給室Ａ’内
のインク５が成膜欠陥４ａを介して発熱抵抗体層２や一
対の導電層３に接触するとともにこれらを腐食し、その
結果、発熱抵抗体層２や一対の導電層３の電気抵抗値が
大きく変化してインクジェットヘッドとしての機能が比
較的短時間で喪失されてしまう欠点を有している。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、比較的簡単に製作することができ、且
つ、長期間にわたり良好に機能させることが可能な全く
新規なインクジェットヘッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、所定の熱エネルギーを発生する発熱部材と、
複数個の吐出口及びインク供給室を有するオリフィス板
とを接合させて成り、前記発熱部材からの熱エネルギー
によってインク供給室内のインクに気泡を発生させると
ともに該気泡を膨張させてインク滴をオリフィス板の吐
出口から吐出させるインクジェットヘッドであって、前
記発熱部材が、電気絶縁性の透明基板上に、透明電極
層、感光発熱層、第１電極層、保護層を順次、被着させ
て形成されていることを特徴とする。

【０００９】また本発明のインクジェットヘッドは、所
定の熱エネルギーを発生する発熱部材と、複数個の吐出
口及びインク供給室を有するオリフィス板とを接合させ
て成り、前記発熱部材からの熱エネルギーによってイン
ク供給室のインクに気泡を発生させるとともに該気泡を
膨張させてインク滴をオリフィス板の吐出口から吐出さ
せるインクジェットヘッドであって、前記発熱部材が、
電気絶縁性の透明基板上に、透明電極層、感光層、発熱
抵抗体層、第１電極層、保護層を順次、被着させて形成
されていることを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。

【００１１】図１は本発明にかかるインクジェットヘッ
ドの一実施例を示す分解構成図、図２（ａ）は本発明の
インクジェットヘッドの断面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）の要部拡大図であり、１１は発熱部材、１７は発
熱部材１１に取着されるオリフィス板、Ａはインク供給
室である。

【００１２】前記発熱部材１１は、ガラス等の透明材料
から成る基板１２上に、透明電極層１３、感光発熱層１
４、第１電極層１５及び保護膜１６を順次被着させた構
造を有しており、インク１８に気泡１８ａを発生させる
ための熱エネルギーを印加する作用を為す。

【００１３】前記発熱部材１１の透明電極層１３は後述
する感光発熱層１４に照射される光を透過するととも
に、第１電極層１５との間に所定の電力を印加する作用
を為す。

【００１４】前記透明電極層１３は、インジウム錫酸化
物（ＩＴＯ）等から成っており、従来周知のスパッタリ
ング法や真空蒸着法等によって基板１２の上面全体に
０．５μｍ〜３μｍの厚みに被着される。

【００１５】また前記透明電極層１３上に被着される感
光発熱層１４は、光が照射されているときに比抵抗が小
さくなる特性と、通電されることにより所定の温度にジ
ュール発熱する特性とを兼ね備えてた材料、具体的に
は、アモルファスシリコンやセレン系半導体材料から成
っており、従来周知のプラズマＣＶＤ（Plasma Chemica
l Vapor Deposition) 等によって透明電極層１３の上面
全体に０．１μｍ〜２μｍの厚みに被着される。

【００１６】更に前記感光発熱層１４上に被着される第
１電極層１５は、透明電極層１３との間に所定の電力を
印加するためのものであり、アルミニウムや銅等の金属
材料から成り、従来周知のスパッタリング法や真空蒸着
法等によって感光発熱層１４の上面全体に０．５μｍ〜
２μｍの厚みに被着される。

【００１７】また更に前記第１電極層１５上に被着され
る保護膜１６は、第１電極層１５をインク１８の接触に
よる腐食等から保護するためのものであり、窒化珪素や
サイアロン等から成っており、従来周知のスパッタリン
グ法や真空蒸着法等によって第１電極層１５の上面全体
に３μｍ〜８μｍの厚みに被着される。

【００１８】このように発熱部材１１の透明電極層１
３、感光発熱層１４及び第１電極層１５はそれぞれスパ
ッタリング法等によって下地の全面に被着させただけの
ものであり、これらの層をフォトリソグラフィー技術を
用いてパターニングする必要が一切ないため、これらの
各層についてフォトレジストの塗布、露光、エッチング
等の煩雑な工程は一切不要となり、インクジェットヘッ
ドを比較的簡単に製作することができるとともに、製品
としてのインクジェットヘッドを安価になすことができ
る。

【００１９】また前記発熱部材１１の透明電極層１３、
感光発熱層１４、第１電極層１５はそれぞれ下地の全面
に被着したものであり、保護膜１６が被着される第１電
極層１５の表面は平坦であるため、この上に保護膜１６
をスパッタリング法等によって被着させる際、保護膜１
６にクラック等の成膜欠陥が多数発生することはなく、
保護膜１６を連続膜となすことができる。従ってインク
供給室Ａ内のインク１８が第１電極層１５に接触しよう
とするのを連続膜で形成された保護膜１６によって有効
に遮断することができ、第１導電層１５の電気抵抗値を
所定の大きさに維持することができる。この結果、イン
クジェットヘッドを長期にわたり良好に機能させること
が可能となる。

【００２０】また発熱部材１１の透明電極層１３と第１
電極層１５との間には電源が接続されており、該電源は
透明電極層１３と第１電極層１５との間にスイッチＳＷ
を介して所定の電圧Ｖ（例えば、２０Ｖ）を印加し、感
光発熱層１４に光が照射されている間、光の照射によっ
て比抵抗が低くなる感光発熱層５を介して透明電極層１
３と第１電極層１５との間に電流を流し、これによって
感光発熱層１５をインク供給室Ａ内のインク１８に気泡
１８ａが発生する温度までジュール発熱させる。

【００２１】さらに前記発熱部材１１には、複数個の吐
出口１７ａ及び該吐出口１７ａと同じ数だけ区画された
インク供給室Ａを有するオリフィス板１７が接合されて
おり、該オリフィス板１７は、インク供給室Ａ内のイン
ク１８に発熱部材１１からの熱エネルギーが印加された
際、インク滴を吐出口１９から吐出する作用を為す。前
記オリフィス板１７はガラスや金属等から成っており、
合成樹脂等から成る接着材によって発熱部材１１に取着
されている。

【００２２】更にこのようなインクジェットヘッドの下
方には、光源手段２１が配置されている。

【００２３】前記光源手段は、前記発熱部材１１の基板
１２と透明電極層１３とを介して感光発熱層１４に印字
信号に基づく光を選択的に照射する作用を為し、例えば
記録信号に基づいたレーザー光を発生するレーザー光発
生装置２１ａと、該装置２１ａの発振動作に同期して回
転駆動されるとともに前記レーザー光発生装置２１ａａ
からのレーザー光を反射して発熱部材１１を走査するた
めの走査鏡２１ｂとを組み合わせたレーザー走査光学系
や、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを用いて各発光素
子を記録信号に基づき発光させるようにしたＬＥＤヘッ
ド等が用いられる。

【００２４】前記光源手段２１としてレーザー光発生装
置等を用いる場合、発熱部材１１に照射されるレーザー
光の光点の直径はレーザー光発生装置の口径を変化させ
たり、或いは、レンズ等を用いることによって所望の記
録密度に対応するよう調整することができ、また走査ピ
ッチは走査鏡の回転速度等を変化させることによって調
整することができる。これによってレーザー光の光点の
直径は、例えば、１００μｍ程度に設定され、一方、走
査ピッチは、例えば、３００ｄｏｔ／ｉｎｃｈに設定さ
れる。

【００２５】次に上記の如く構成されたインクジェット
ヘッドの印字動作について説明する。

【００２６】先ず、インクジェットヘッドのインク供給
室Ａ内にインク供給源２０からのインク１８を供給し、
インク１８の液路を形成する。。

【００２７】次に発熱部材１１の透明電極層１３と第１
電極層１５との間に所定の電圧Ｖを印加し、これと同時
に発熱部材１１の感光発熱層１４に光源手段によって印
字信号に基づく光を選択的に照射する。

【００２８】このとき前記感光発熱層４は光が照射され
ている領域Ｑでのみ、図３に示す感度特性に応じて比抵
抗が低くなるため、透明電極層１３と第１電極層１５と
の間に介在されている感光発熱層１４に電流が流れ、感
光発熱層１４が所定の温度にジュール発熱する。このと
き光が照射される前の感光発熱層４の比抵抗をρ１、光
が照射された後の感光発熱層４の比抵抗をρ２、感光発
熱層１４の厚みをｄ、レーザー光が照射される部位の面
積をＳとすると、発生した熱エネルギーＪは、

【００２９】

【数１】

【００３０】で表される。

【００３１】前記発熱部材１１より発生した熱エネルギ
ーは、発熱部材１１上のインク供給室Ａ内のインク１８
に気泡１８ａを発生させるとともにこれを膨張させる。
この結果、インク供給室Ａ内のインク１８には前記気泡
１８ａの膨張に伴う圧力が印加され、これによってイン
ク滴が吐出口１９から吐出される。

【００３２】そして最後に、前記吐出口１９から吐出し
たインク滴を記録紙に付着させ、記録紙に所定の記録画
像を形成することによって記録が行われる。

【００３３】尚、レーザー光の照射が終わると、感光発
熱層１４の比抵抗は大きくなり、同時に感光発熱層１４
への通電も停止し、これによってインク供給室Ａ内の気
泡１８ａは消滅し、インク供給源２０より新たなインク
１８が供給される。

【００３４】（他の実施例）次に本発明の他の実施例に
ついて説明する。

【００３５】図４は本実施例のインクジェットヘッドの
他の実施例を示す分解構成図、図５は図４に示すインク
ジェットヘッドの断面図であり、２２は発熱部材、２７
はオリフィス板である。

【００３６】このサーマルヘッドが上述した図１、２の
インクジェットヘッドと異なる点は、発熱部材２２とオ
リフィス板２７との間に形成されるインク供給室Ａが、
インク滴を吐出する吐出口３０ａに対応して区画されて
おらず、全ての吐出口３０ａに共通して設けられている
点と、前記吐出口３０ａとインク供給室Ａとがオリフィ
ス板２７の厚み方向に貫通するスルーホール３０によっ
て連結している点である。

【００３７】この実施例のインクジェットヘッドにおい
ては、光源手段から照射される光点の大きさや走査ピッ
チを変化させることにより１画素に対応する吐出口３０
ａの数を可変することができ、必要に応じて容易に記録
密度を制御することが可能となる。

【００３８】尚、吐出口２７ａの直径が１５μｍ、吐出
口３０ａの配列ピッチが３０μｍ、スルーホールの長さ
が０．５ｍｍであるとき、１画素に対応する吐出口３０
ａを３〜８個の範囲に設定することにより、インク２６
の目詰まりを有効に防止するとともに所定量のインク滴
を吐出口３０ａより安定して吐出することが可能とな
る。

【００３９】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能であり、例えば、上記実施例にお
いては、発熱部材を、電気絶縁性の透明基板上に、透明
電極層と感光発熱層と第１電極層と保護層とを順次被着
させて構成したが、これに代えて、図６に示す如く、発
熱部材を、電気絶縁性の透明基板３１上に、透明電極層
３２とアモルファスシリコンからなる感光層３３と窒化
タンタル等からなる発熱抵抗体層３４と第１電極層３５
と保護層３６とを順次、被着させて構成するとともに、
前記発熱抵抗体層３４の比抵抗を感光時の感光層３３の
比抵抗よりも大きくなるように設定しても良く、この場
合、感光層３３の抵抗値が熱キャリアによって下がって
しまうのが有効に防止され、過昇温による発熱部の破壊
を皆無となすことができる。従って、発熱部材を、電気
絶縁性の透明基板３１上に、透明電極層３２とアモルフ
ァスシリコンからなる感光層３３と窒化タンタル等から
なる発熱抵抗体層３４と第１電極層３５と保護層３６と
を順次、被着させて構成するとともに、前記発熱抵抗体
層３４の比抵抗を感光時の感光層３３の比抵抗よりも大
きくなるように設定しておくことが好ましい。

【００４０】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、導電層等のパターニングが不要となるため、インク
ジェットヘッドの製作が比較的簡単になり、製品として
のインクジェットヘッドが安価になる。

【００４１】また本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、従来にない新規な構成で、保護膜を平坦面上に形成
することから、保護膜をスパッタリング法によって形成
しても、容易に連続膜を得ることができ、保護膜に成膜
欠陥が形成されるのを有効に防止して第１導電層をイン
クの接触による腐食から良好に保護することができる。
従ってインクジェットヘッドを長期間にわたり良好に機
能させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示
す構成分解図である。

【図２】（ａ）は本発明のインクジェットヘッドの一実
施例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図であ
る。

【図３】感光層の感度特性を示すグラフである。

【図４】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例を
示す構成分解図である。

【図５】図４に示すインクジェットヘッドの要部拡大図
である。

【図６】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例に
かかる発熱部材の断面図である。

【図７】（ａ）は従来のインクジェットヘッドの断面
図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。

【符号の説明】

１１・・・発熱部材 １２・・・基板 １３・・・透明電極層 １４・・・感光発熱層 １５・・・第１電極層 １６・・・保護膜 １７・・・オリフィス板 １８・・・インク １９・・・吐出口 ２０・・・インク供給源 Ａ・・・・インク供給室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の熱エネルギーを発生する発熱部材
   と、複数個の吐出口及びインク供給室を有するオリフィ
   ス板とを接合させて成り、前記発熱部材からの熱エネル
   ギーによってインク供給室内のインクに気泡を発生させ
   るとともに該気泡を膨張させてインク滴をオリフィス板
   の吐出口から吐出させるインクジェットヘッドであっ
   て、 前記発熱部材が、電気絶縁性の透明基板上に、透明電極
   層、感光発熱層、第１電極層、保護層を順次、被着させ
   て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。
2. 【請求項２】所定の熱エネルギーを発生する発熱部材
   と、複数個の吐出口及びインク供給室を有するオリフィ
   ス板とを接合させて成り、前記発熱部材からの熱エネル
   ギーによってインク供給室内のインクに気泡を発生させ
   るとともに該気泡を膨張させてインク滴をオリフィス板
   の吐出口から吐出させるインクジェットヘッドであっ
   て、 前記発熱部材が、電気絶縁性の透明基板上に、透明電極
   層、感光層、発熱抵抗体層、第１電極層、保護層を順
   次、被着させて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。