JPH05338174A

JPH05338174A - インクジェット記録ヘッド、その製造方法及び該記録ヘッドを備えた記録装置

Info

Publication number: JPH05338174A
Application number: JP14767692A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Komuro; 博和小室
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1992-06-08
Publication date: 1993-12-21
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JP3093030B2

Abstract

(57)【要約】【構成】インクに熱エネルギーを与えるエネルギー発
生素子１０３と、該エネルギー発生素子によりインク中
に気泡を形成させる熱作用部２０１と、該エネルギー発
生素子に隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱
層１０２と、該蓄熱層を支持する支持基板１００とを有
するインクジェット記録ヘッドに於て、前記支持基板１
００が金属を主成分とし、該支持基板１００と前記蓄熱
層１０２との間に応力緩和層１０１を設けてなることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。【効果】弾性率の高い応力緩和層により、熱膨張率の
違いによる応力を緩和し、基板の反り、蓄熱層の割れ等
の基板の損傷を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクをインク吐出口
から噴射してインク液滴を形成するインクジェット記録
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のインクジェット記録ヘッドに関
し、例えば特開昭５４−５１８３７に記載されているイ
ンクジェット記録方法は、熱エネルギーをインクに作用
させて、インク液滴吐出の原動力を得るという点に於
て、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有し
ている。

【０００３】即ち、上述の公報に開示されている記録方
法は、熱エネルギーの作用を受けたインクが加熱されて
気泡を発生し、この気泡が被記録部材に付着して情報の
記録が行われるということを特徴としている。

【０００４】この記録方法に適用される記録ヘッドは、
一般にインク液滴を吐出するために設けられたインク吐
出口と、インク液滴を吐出するための熱エネルギーがイ
ンクに作用する熱作用部を有してインク吐出口に連通す
る液路と、熱エネルギーの発生手段である電気熱変換体
としての発熱抵抗層と、該発熱抵抗層をインクから保護
する上部補護層並びに熱エネルギーを蓄熱するための蓄
熱層と、記録ヘッド全体を支持する支持基板とを具備し
ている。尚、場合によっては、上部保護層は省略され
る。

【０００５】上記支持基板を形成する材料としては熱伝
導率が大きく、表面性が良好であるものが好ましく、従
来、シリコン基板が用いられてきた。しかしながら、シ
リコン基板は高価であり工業経済的に不利であるため、
これに代わる安価な代替材料が数多く検討されてきた。
そこで、熱伝導率が大きく、表面性が良好であり、しか
も安価である金属基板が注目されている。中でもアルミ
ニウムは安価で熱伝導率が大きいために、特に注目され
いる。

【０００６】金属基板をインクジェット記録ヘッドの支
持基板として用いるためには、基板表面を絶縁処理する
ことが必要である。一般的には、絶縁物により基板表面
を被膜する。この際、発熱抵抗層側の基板面に形成する
絶縁膜はインク発泡に必要な熱エネルギーを蓄熱するた
めの蓄熱層として形成される。

【０００７】前記蓄熱層は蓄熱層及び絶縁層として機能
するものであるから、熱伝導率が悪く、絶縁性であるこ
とが要求される。また、発熱抵抗層に隣接して支持基板
への放熱を防ぐものであるから、通電時の発熱抵抗層の
温度である６００℃以上の高温に耐えるものでなければ
ならない。更に、インク発泡を生じさせる熱作用部の表
面性に影響を与えるため表面性がよいことが要求され
る。

【０００８】従って、上記要求を満たす蓄熱層材料とし
て、無機絶縁物が、熱酸化等の表面改質、ＣＶＤ等の化
学気相反応、ＰＶＤ等の真空成膜法等により基板表面に
成膜されてきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記金
属基板上に、上記蓄熱層を成膜する場合、基板の反り及
び蓄熱層の剥離がしばしば発生していた。基板の反りが
非常に大きい場合には、蓄熱層が破断する問題があっ
た。又、基板が反ることにより、後工程に於て真空チャ
ックが効かなくなる等の問題も発生していた。更に、上
記工程面での問題点を克服して、記録ヘッドを完成した
場合でも、完成した記録ヘッドに反りの発生がみられ
た。記録幅が２００ｍｍ以上のヘッドに反りが生じた場
合、発熱抵抗層の面方向にインク液滴を吐出するもの
は、幅方向に記録するラインがヘッドの反りと同様に反
って記録され、発熱抵抗層の面方向に垂直に吐出するも
のは、インク吐出口と被記録材との距離がヘッドの中央
と端とで均一にならないという問題があった。

【００１０】鋭意研究の結果、蓄熱層成膜時の基板温度
が反りの発生及び蓄熱層の剥離に影響することが判明し
た。即ち、ＣＶＤ、ＰＶＤ等で無機絶縁物を金属基板状
に成膜する場合、成膜時の基板温度は３００〜６００℃
程度の高温であり、この状態から室温まで降温する際
に、金属基板と無機絶縁物の蓄熱層との熱膨張率の差に
よる応力のために、熱膨張率の大きい金属基板側に向か
って反りが発生し、場合によっては蓄熱層の剥離が生じ
るものである。

【００１１】又、蓄熱層の剥離には、蓄熱層の厚さが影
響していることが判明した。蓄熱層の厚さが１．０μｍ
以下の場合には剥離は生じないが、それ以上の厚さにな
ると蓄熱層が剥離する。しかしながら、蓄熱層は蓄熱の
目的のため３．０μｍ程度の厚さが必要である。

【００１２】上記問題を解決する方法として、蓄熱層成
膜時の基板温度を低下させる方法が考えられるが、低温
で成膜した場合は絶縁耐圧が低下する等の膜質の低下が
起きるので好ましくない。

【００１３】又、蓄熱層形成材料として、絶縁性、低熱
伝導性、耐熱性を満たし、かつ金属並の熱膨張率を持つ
ものは現在のところ見あたらない。

【００１４】更に、蓄熱層形成後の発熱抵抗層、電極
層、必要に応じて上部保護層の形成も同様に高温で行う
必要があるため、これらの過程においても基板の反りが
発生する危険が生じる。

【００１５】従って、本発明の目的は蓄熱層並びに他の
各層の形成時に基板温度を低下させることなく、基板の
反り及び蓄熱層の剥離を防止して、良好な印字特性を有
するインクジェット記録ヘッドを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、インクに熱エネルギーを与えるエネルギー
発生素子と、該エネルギー発生素子によりインク中に気
泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー発生素子に隣
接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱層と、該蓄
熱層を支持する支持基板とを有するインクジェット記録
ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成分とし、該支
持基板と前記蓄熱層との間に応力緩和層を設けてなるこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドである。

【００１７】又、本発明はインクに熱エネルギーを与え
るエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子により
インク中に気泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー
発生素子に隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄
熱層と、該蓄熱層を支持する支持基板とを有するインク
ジェット記録ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成
分とし、前記蓄熱層が少なくとも該支持基板を構成する
材料を含んでなることを特徴とするインクジェット記録
ヘッドである。

【００１８】又、本発明は上記インクジェット記録ヘッ
ドに於てエネルギー発生素子が発熱抵抗層であることを
特徴とするものである。

【００１９】又、本発明は記録媒体の記録領域全幅にわ
たってインク吐出口が複数設けられているフルラインタ
イプの上記インクジェット記録ヘッドである。

【００２０】又、本発明は基板上に応力緩和層と、蓄熱
層と、発熱抵抗層とを順次形成し、その上に電極を形成
した後、所望の回路パターンをフォトリソグラフィーに
より形成して熱作用部を形成した後、その上に保護層を
形成する上記インクジェット記録ヘッドの製造方法であ
る。

【００２１】更に、本発明は記録媒体の被記録面に対向
してインク吐出口が設けられている上記インクジェット
記録ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを少な
くとも具備することを特徴とするインクジェット記録装
置である。

【００２２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２３】まず、第１の本発明記録ヘッドについて説
明する。

【００２４】エネルギー発生素子としては通常のものが
使用でき、例えば発熱抵抗体等の電気熱変換体が好まし
い。

【００２５】熱作用部の形状、大きさは従来のインクジ
ェット記録ヘッドと同様の構成でよい。

【００２６】蓄熱層を構成する材料としては、ＳｉＯ
₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 等の無機絶縁物を使用す
る。

【００２７】支持基板を構成する材料としては、インク
ジェット記録ヘッドに用いられる通常の金属基板が使用
できる。中でも、アルミニウムが熱伝導率が大きく、安
価で、特に好ましい。

【００２８】応力緩和層を構成する材料としては、成膜
時の高温に耐えられ、かつ弾性率の大きい耐熱樹脂、例
えばポリイミド等が好ましい。

【００２９】発熱抵抗層、電極層及び上部保護層はイン
クジェット記録ヘッドに採用される通常のものを用い
る。

【００３０】又、本発明のインクジェット記録ヘッドの
製造方法は特に限定するものではないが、金属基板上に
先に挙げた材料を順次、成膜するものである。

【００３１】成膜方法としては、ＣＶＤ、ＰＶＤ等一般
的な方法が適用できる。

【００３２】尚、応力緩和層の成膜条件は、基板温度１
００〜４００℃、膜厚０．２〜１．０μｍにするのが好
ましい。

【００３３】上記の如き構成を採用する本発明のインク
ジェット記録ヘッドは、支持基板と蓄熱層との熱膨張率
の差による応力が発生しても、弾性率の高い応力緩和層
によって蓄熱層成膜後の基板の反りは殆ど無視できる程
度のものとなる。ここで、無視できる程度とは、従来の
シリコン基板を用いた記録ヘッドにみられる基板の反り
と同程度で、製造工程あるいは製造後の記録ヘッドに問
題が生じない程度を指す。

【００３４】更に、応力緩和層を採用することによっ
て、蓄熱層に続く発熱抵抗層、電極層及び上部保護層の
形成後においても、基板に反りを生じることなく良好な
印字が得られるインクジェット記録ヘッドを製造でき
る。

【００３５】次に、第２の本発明記録ヘッドについて説
明する。

【００３６】本発明においては、第１の発明と同様の支
持基板の上に蓄熱層を形成するものである。この時蓄熱
層の構成は支持基板側から発熱抵抗層側に向かって、支
持基板材料に近い組成からＳｉＯ₂ 等の無機絶縁物の組
成比が徐々に増加していく様に変化するものである。こ
の時の変化のしかたは段階的でも良いし、連続的でも良
い。

【００３７】インクジェット記録ヘッドを構成する他の
材料及び製造方法においては第１の本発明に準じる。

【００３８】このように蓄熱層の組成を成膜面の法線方
向に対して上記のように変化させることにより、支持基
板と蓄熱層との界面の熱膨張率の違いによる応力が原因
となっていた蓄熱層の剥離を防ぐことができる。

【００３９】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００４０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれに
も適用可能である。

【００４１】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。この
様に液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出口を介して液体（インク）を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。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なわれる
ので、特に応答性に優れた液体（インク）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４４６３３５９号明細書、同第４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国
特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を
採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。

【００４２】記録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、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されている様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。

【００４３】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０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
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００４４】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００４５】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００４６】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別
の加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。

【００４７】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カ
ラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００４８】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。

【００４９】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００５０】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部又は貫通孔に液状
又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としても良い。

【００５１】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００５２】図９は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。

【００５３】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００５４】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイ
ンク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送
を行い、インクを吐出口より強制的に排出させることに
よりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処理
を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣが保護される。

【００５５】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３１はブレード保持部材３１
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３１をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴なってＩＪＣ２０の吐出
面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもので
ある。

【００５６】

【実施例】以下、実施例に従って、本発明をより具体的
に説明する。

【００５７】実施例１図１は本実施例に用いたインクジェット記録ヘッドのヒ
ーターボード付近の拡大平面図である。図２はそのＸ−
Ｙ切断線に沿った切断断面図である。本実施例において
は、支持基板１００として９９．９％のアルミニウムを
使用した。その上に、応力緩和層１０１として、ポリイ
ミド（ＰＩＱ、日立化成製）をスピンコーティングし、
４００℃でベークし、厚さ０．２μｍの応力緩和層を形
成した。次いで、基板温度３５０℃で、ＳｉＯ₂ をスパ
ッタ法で３．０μｍ成膜し、蓄熱層１０２を得た。次い
で、基板温度１５０℃で、ＨｆＢ₂ をスパッタ法で成膜
し、０．１μｍの発熱抵抗層１０３を得た。この発熱抵
抗層のシート抵抗値は１８Ω／□であった。次に、基板
温度１００℃で、アルミニウムを蒸着し、電極層１０４
を得た。更に、フォトリソ技術により、図１に示すよう
な回路パターンを形成し、３０μｍ×１５０μｍの熱作
用部２０１を形成した。更に、第１の保護層１０５とし
て、ＳｉＯ₂ を基板温度３５０℃でスパッタ法により
１．０μｍ成膜し、第２の保護層１０６としてＴａを基
板温度１００℃でスパッタ法により０．５μｍ成膜し
た。更に、第３の保護層１０７として感光性ポリイミド
（フォトニース、東レ製）を塗布し、パターンニングし
た後、３００℃でポストベークした。

【００５８】上記の如く作成したヒーターボードを用い
て通常の方法で液路及びインク吐出口等を形成し、図３
に示すような発熱面とインク吐出方向が同一方向である
幅２００ｍｍのインクジェット記録ヘッドを完成した。
図３において、３０１はインク吐出口、３０２はインク
供給口である。

【００５９】蓄熱層完成時、ヒーターボード完成時、記
録ヘッド完成時の基板の反り量を投影機で測定し、図６
に示すように基板の長さが２００ｍｍとなる時の反り量
を求めた。その結果を表１に示す。

【００６０】比較例１応力緩和層を形成しなかった以外は実施例１と同様にイ
ンクジェット記録ヘッドを作成した。そのヒーターボー
ド付近の構成を図４及び図５に示す。図５は図４のＸ−
Ｙ切断線に沿った断面図である。

【００６１】実施例１と同様に基板の反り量を測定した
結果を表１に示す。

【００６２】実施例２以下に示す要領で図１に示す構成及び図２に示す構成の
インクジェット記録ヘッドを作成した。

【００６３】支持基板１００として９９．９％のアルミ
ニウムを用いた。その上に、ポリイミド（ＰＩＱ、日立
化成製）をスピンコーティングし４００℃でベークして
０．２μｍの応力緩和層１０１を形成した。次いで、４
００℃の基板にＳｉ₃ Ｎ₄ をプラズマＣＶＤ法で成膜し
３．０μｍの蓄熱層１０２を形成した。次に、基板温度
を１５０℃にして、ＨｆＢ₂ をスパッタ法で成膜し、
０．１μｍの発熱抵抗層１０３を形成した。この発熱抵
抗層のシート抵抗値は１８Ω／□であった。次に、基板
温度１００℃で、アルミニウムを蒸着し、電極層１０４
を形成した。更に、フォトリソ技術により図１に示すよ
うな回路パターンを形成し、３０×１５０μｍの熱作用
部２０１を形成した。次に、Ｓｉ₃Ｎ₄をプラズマＣＶＤ
法で、３５０℃の基板上に成膜し、１．０μｍの第１の
保護層を形成した。次に、Ｔａを１００℃の基板上にス
パッタ法で成膜し、０．５μｍの第２の保護層を形成し
た。更に、この上に、感光性ポリイミド（フォトニー
ス、東レ製）を塗布し、パターンニングした後、３００
℃でポストベークした。

【００６４】上記の如く作成したヒーターボードを用い
て通常の方法で液路及びインク吐出口等を形成し、図３
に示すような発熱面とインク吐出方向が同一方向である
幅２００ｍｍのインクジェット記録ヘッドを完成した。

【００６５】実施例１と同様に基板の反り量を測定した
結果を表１に示す。

【００６６】比較例２応力緩和層を形成しなかった以外は、実施例２と同様に
インクジェット記録ヘッドを作成した。図４及び図５に
その構成を示す。

【００６７】実施例１と同様に基板の反り量を測定した
結果を表１に示す。

【００６８】比較例３図４及び図５に示す構成のヒーターボードを持つインク
ジェット記録ヘッドを以下のように作成した。

【００６９】支持基板１００としてシリコン基板を用い
た。この基板の表面を熱酸化し、ＳｉＯ₂ からなる蓄熱
層１０２を３．０μｍ形成した。次に、ＨｆＢ₂ をスパ
ッタ法で１５０℃の基板上に成膜し、０．１μｍの発熱
抵抗層１０３を得た。この発熱抵抗層のシート抵抗値
は、１８Ω／□であった。次に、１００℃の基板上にア
ルミニウムを蒸着し、電極層１０４を形成した後、フォ
トリソ技術により図５に示すような回路パターンを形成
し、３０×１５０μｍの熱作用部２０１を形成した。更
に、第１の保護層１０５として、ＳｉＯ₂ をスパッタ法
で３００℃の基板上に１．０μｍ成膜し、続いて、第２
の保護層１０６として、Ｔａをスパッタ法で１００℃の
基板上に０．５μｍ成膜した。更に、第３の保護層１０
７として感光性ポリイミド（フォトニース、東レ製）を
塗布し、パターンニングした後、３００℃でポストベー
クした。

【００７０】上記の如く作成したヒーターボードを用い
て通常の方法で液路及びインク吐出口等を形成し、図３
に示すような発熱面とインク吐出方向が同一方向である
幅２００ｍｍのインクジェット記録ヘッドを完成した。

【００７１】実施例１と同様にして基板の反り量を測定
した結果を表１に示す。

【００７２】

【表１】表１で示される通り、実施例１、２は比較例３の従来の
シリコン基板を使用したものと同様に、ヒーターボード
完成時の基板の反りが１００μｍ以下であるので製造工
程に於て問題はなかった。又、完成した記録ヘッドの反
りも１００μｍ程度であるので、印字に大きな影響を与
えなかった。又、印字性能に影響がでた場合でも、この
程度の反りの場合、機械的に反りを矯正できる範囲にあ
るので特に問題はなかった。これに反して、比較例１、
２はヒーターボード完成時の基板の反りが５００μｍ以
上であり、治具に設置できなかったり、真空チャックで
吸着できない等の製造工程での問題が発生した。又、記
録ヘッド完成時の反りが１０００μｍ以上と非常に大き
いため、印字性能が特に悪かった。更に、機械的な矯正
を試みても、液路の破壊等の問題が起こるため、殆ど不
可能であった。このことから、本発明のインクジェット
記録ヘッドの構成は非常に有効であることが判る。

【００７３】尚、本実施例においては、基板材料として
アルミニウムを用いたが、表面性の良い材料であればこ
れに限定しない。更に、応力緩和層としてポリイミドを
用いたが、弾性率が大きく、後工程の成膜温度に耐える
ものであればどの様な材料であってもよい。

【００７４】実施例３〜４比較例４〜６実施例として図７及び図８に示す構成のインクジェット
記録ヘッドを以下の要領で作成した。図７は本実施例に
おけるヒーターボード付近の拡大平面図であり、図８は
そのＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図である。

【００７５】比較例として上記図４及び図５に示す構成
のインクジェット記録ヘッドを以下の要領で作成した。

【００７６】まず、支持基板１００として表２に示す組
成の基板を用意した。

【００７７】

【表２】次いで、蓄熱層１０２をスパッタ法で表３に示す条件
で、３００℃の基板上に３．０μｍ成膜した。

【００７８】

【表３】次に、発熱抵抗層１０３としてＨｆＢ₂ をスパッタ法で
１５０℃の基板上に０．１μｍ成膜した。シート抵抗値
は実施例、比較例とも１８Ω／□であった。次に、電極
層１０４としてアルミニウムを蒸着法によって成膜し
た。更に、フォトリソ技術により図１に示すような回路
パターンを形成し、３０μｍ×１５０μｍの熱作用部２
０１を形成した。次に、第１の保護層１０５としてＳｉ
Ｏ₂ をスパッタ法で１．０μｍ成膜し、第２の保護層１
０６としてＴａをスパッタ法で０．５μｍ成膜した。更
に、第３の保護層１０７として感光性ポリイミド（フォ
トニース、東レ製）を塗布した後、パターンニングして
ポストベークした。

【００７９】以上のように作成したヒーターボードを用
いて、液路及びインク吐出口を形成し、図３に示すよう
に発熱面とインク吐出方向が同一方向であるインクジェ
ット記録ヘッドを完成した。

【００８０】以上のように作成したインクジェット記録
ヘッドの支持基板と蓄熱層との剥離の有無を調べ、その
結果を表４に示した。

【００８１】

【表４】表４より、実施例３及び４においては、シリコン基板を
使用した比較例６と同様に蓄熱層の剥離は確認されなか
ったが、比較例４及び５においては蓄熱層の剥離が確認
された。従って、本発明においては金属基板を使用した
場合でも、比較的厚い蓄熱層を形成することができる。

【００８２】尚、本実施例においては基板材料としてア
ルミニウムを使用したが、表面性が良い材料であればこ
れに限定するものではない。

【００８３】又、本実施例においては蓄熱層の組成を変
化させるために、スパッタ電力を段階的に変化させた
が、組成を連続的に変化させるためには、スパッタ電力
を連続的に徐々に変化させればよい。

【００８４】

【発明の効果】以上説明してきたように、弾性率の高い
応力緩和層を、金属を主成分とする支持基板と、無機絶
縁物からなる蓄熱層との間に採用することによって、熱
膨張率の違いによる応力を緩和し、基板の反り、蓄熱層
の割れ等の基板の損傷を防ぐことができる。

【００８５】又、発熱抵抗層、上部保護層の成膜後に発
生する基板の反りも殆ど無視できる程度であり、完成し
たインクジェット記録ヘッドにおいても反りの発生が殆
ど無視できる程度であり、良好な印字特性が得られる。

【００８６】又、金属を主成分とする支持基板と接する
蓄熱層の組成を限りなく支持基板に近づけ、支持基板か
ら遠ざかるにつれて無機絶縁物の組成比を大きくしてい
くことによって、支持基板と蓄熱層との界面に生じる応
力を防いで、蓄熱層の剥離を防止できる。

【００８７】又、本発明の製造方法によれば、歩留まり
が良く、印字特性の良好なインクジェット記録ヘッドを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明に係るインクジェット記録ヘッド
のヒーターボード付近の１構成例を示す拡大平面図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。

【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの吐出
口付近の１構成例を示す斜視図である。

【図４】従来のインクジェット記録ヘッドのヒーターボ
ード付近の１構成例を示す拡大平面図である。

【図５】図４のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。

【図６】基板の反り量を測定する様子を示す概念図であ
る。

【図７】第２の本発明に係るインクジェット記録ヘッド
のヒーターボード付近の１構成例を示す拡大平面図であ
る。

【図８】図７のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。

【図９】本発明に係る記録ヘッドを備えた記録装置の斜
視図である。

【符号の説明】

１６キャリッジ１７駆動モータ１８駆動ベルト１９Ａ，１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットヘッドカートリッジ２２クリーニング用モータ２３伝動機構２４プラテン２６ヘッド回復装置２６Ａキャップ部３０ブレード３０Ａブレード保持部材１００支持基板１０１応力緩和層１０２蓄熱層１０３発熱抵抗層１０４電極層１０５第１の保護層１０６第２の保護層１０７第３の保護層２０１熱作用部３０１インク吐出口３０２インク供給口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 9012−2ＣＢ４１Ｊ 3/04 １０３Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクに熱エネルギーを与えるエネルギ
ー発生素子と、該エネルギー発生素子によりインク中に
気泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー発生素子に
隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱層と、該
蓄熱層を支持する支持基板とを有するインクジェット記
録ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成分とし、該
支持基板と前記蓄熱層との間に応力緩和層を設けてなる
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】インクに熱エネルギーを与えるエネルギ
ー発生素子と、該エネルギー発生素子によりインク中に
気泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー発生素子に
隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱層と、該
蓄熱層を支持する支持基板とを有するインクジェット記
録ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成分とし、前
記蓄熱層が少なくとも該支持基板を構成する材料を含ん
でなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】エネルギー発生素子が発熱抵抗層である
ことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項４】記録媒体の記録領域全幅にわたってイン
ク吐出口が複数設けられているフルラインタイプのもの
であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項５】基板上に応力緩和層と、蓄熱層と、発熱
抵抗層とを順次形成し、その上に電極を形成した後、所
望の回路パターンをフォトリソグラフィーにより形成し
て熱作用部を形成した後、その上に保護層を形成する請
求項１記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】基板上に蓄熱層と、発熱抵抗層とを順次
形成し、その上に電極を形成した後、所望の回路パター
ンをフォトリソグラフィーにより形成して熱作用部を形
成した後、その上に保護層を形成する請求項２記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】記録媒体の被記録面に対向してインク吐
出口が設けられている請求項１又は２記載のインクジェ
ット記録ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを
少なくとも具備することを特徴とするインクジェット記
録装置。