JPH11240156A - インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置Info
- Publication number
- JPH11240156A JPH11240156A JP36104198A JP36104198A JPH11240156A JP H11240156 A JPH11240156 A JP H11240156A JP 36104198 A JP36104198 A JP 36104198A JP 36104198 A JP36104198 A JP 36104198A JP H11240156 A JPH11240156 A JP H11240156A
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- Japan
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- ink jet
- recording head
- ink
- jet recording
- head according
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/13—Heads having an integrated circuit
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発熱体上に難溶性の物質を固着しにくくし、
それにより熱変換効率の低下を抑え、記録液を安定して
発泡させる。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッドの素子基板2
は、配線105を介しての電圧の印加により発熱する発
熱抵抗層104を有し、発熱抵抗層104上の配線10
5が形成されていない領域が、発熱体として機能し、イ
ンクに熱が作用する熱作用部108となる。配線105
上には、発熱体を保護する保護層として、保護膜106
とTaからなる耐キャビテーション膜107とが形成さ
れる。耐キャビテーション膜107の熱作用部108と
なる部位には、撥水膜109が形成される。
それにより熱変換効率の低下を抑え、記録液を安定して
発泡させる。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッドの素子基板2
は、配線105を介しての電圧の印加により発熱する発
熱抵抗層104を有し、発熱抵抗層104上の配線10
5が形成されていない領域が、発熱体として機能し、イ
ンクに熱が作用する熱作用部108となる。配線105
上には、発熱体を保護する保護層として、保護膜106
とTaからなる耐キャビテーション膜107とが形成さ
れる。耐キャビテーション膜107の熱作用部108と
なる部位には、撥水膜109が形成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録用の液体
(「インク」とも称する)を、熱エネルギーを利用して
吐出口から吐出して被記録媒体に付着させることで記録
を行うインクジェット記録ヘッド、該ヘッド用基体、イ
ンクジェットカートリッジ及びインクジェット記録装置
に関する。本発明は特に、この種のインクジェット記録
ヘッドに用いられ、熱エネルギーを発生する発熱部が配
されたインクジェット記録ヘッド用基体、該基体を用い
て形成されたインクジェット記録ヘッド、インクジェッ
トカートリッジ及びインクジェット記録装置に関するも
のである。
(「インク」とも称する)を、熱エネルギーを利用して
吐出口から吐出して被記録媒体に付着させることで記録
を行うインクジェット記録ヘッド、該ヘッド用基体、イ
ンクジェットカートリッジ及びインクジェット記録装置
に関する。本発明は特に、この種のインクジェット記録
ヘッドに用いられ、熱エネルギーを発生する発熱部が配
されたインクジェット記録ヘッド用基体、該基体を用い
て形成されたインクジェット記録ヘッド、インクジェッ
トカートリッジ及びインクジェット記録装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】熱エネルギーをインクに与えることで、
気泡の発生を伴う急峻な状態変化をインクに生じさせ、
この状態変化に基づく作用力によって吐出口からインク
を吐出し、これを被記録媒体上に付着させて記録を行う
インクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録
方法が従来知られている。
気泡の発生を伴う急峻な状態変化をインクに生じさせ、
この状態変化に基づく作用力によって吐出口からインク
を吐出し、これを被記録媒体上に付着させて記録を行う
インクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録
方法が従来知られている。
【0003】このバブルジェット記録方法を用いるイン
クジェット記録装置には、インクを吐出するための吐出
口と、この吐出口に連通するインク路と、インク路に配
されインクに熱エネルギーを与えるための発熱体とを有
するインクジェット記録ヘッドが一般的に用いられる。
発熱体は、シリコンからなる基板上に半導体ウェハプロ
セス技術を用いて形成される。発熱体が形成された基板
上に、吐出口および吐出口と連通した溝が形成された天
板部材を、発熱体と溝とが対応するように位置合わせし
て接合することで、インク路が構成される。
クジェット記録装置には、インクを吐出するための吐出
口と、この吐出口に連通するインク路と、インク路に配
されインクに熱エネルギーを与えるための発熱体とを有
するインクジェット記録ヘッドが一般的に用いられる。
発熱体は、シリコンからなる基板上に半導体ウェハプロ
セス技術を用いて形成される。発熱体が形成された基板
上に、吐出口および吐出口と連通した溝が形成された天
板部材を、発熱体と溝とが対応するように位置合わせし
て接合することで、インク路が構成される。
【0004】このような記録方法によれば、品位の高い
画像等を高速、低騒音で記録することができるととも
に、記録ヘッドにおいては吐出口を高密度に配列するこ
とができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さ
らにはカラー画像をも容易に得ることができるという多
くの優れた点を有している。このため、この記録方法
は、近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の多くの
オフィス機器に利用されている。
画像等を高速、低騒音で記録することができるととも
に、記録ヘッドにおいては吐出口を高密度に配列するこ
とができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さ
らにはカラー画像をも容易に得ることができるという多
くの優れた点を有している。このため、この記録方法
は、近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の多くの
オフィス機器に利用されている。
【0005】しかし、上記のインクジェット記録装置に
おいても、例えばフルライン化を高密度で実現しようと
すると、その記録ヘッドの構造上の設計的問題や記録精
度、および記録の確実性と耐久性等に直接影響する記録
ヘッドの製造上および生産性・量産性の点において、一
層高水準の技術を達成することが求められている。特開
昭57−72867号公報や特開昭57−72868号
公報には、高密度・高速記録化を図るために、発熱体を
駆動するためのドライバや発熱体の駆動を制御するため
の種々の回路を構成する機能素子を、発熱体と同一の基
板に設けたインクジェット記録ヘッドが開示されてい
る。
おいても、例えばフルライン化を高密度で実現しようと
すると、その記録ヘッドの構造上の設計的問題や記録精
度、および記録の確実性と耐久性等に直接影響する記録
ヘッドの製造上および生産性・量産性の点において、一
層高水準の技術を達成することが求められている。特開
昭57−72867号公報や特開昭57−72868号
公報には、高密度・高速記録化を図るために、発熱体を
駆動するためのドライバや発熱体の駆動を制御するため
の種々の回路を構成する機能素子を、発熱体と同一の基
板に設けたインクジェット記録ヘッドが開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
57−72867号公報や特開昭57−72868号公
報に開示されたインクジェット記録ヘッドは、発熱体や
発熱体に対して設けられる機能素子を同一基板に設け、
集積度を上げた構造になるために、各素子のサイズや電
気配線の幅および配線間隔が狭くなっている。このた
め、特開昭60−159060号公報に開示されている
ように、発熱体の上に、第1保護膜として無機絶縁体
を、第2保護膜として無機材料を設けた構成をとると、
第1保護膜の成膜プロセスによって発生する欠陥や、第
2保護膜を成膜する際に発生する膜応力による欠陥等に
よって、電気配線材と第2保護膜間で電気的短絡不良が
発生し易くなる。
57−72867号公報や特開昭57−72868号公
報に開示されたインクジェット記録ヘッドは、発熱体や
発熱体に対して設けられる機能素子を同一基板に設け、
集積度を上げた構造になるために、各素子のサイズや電
気配線の幅および配線間隔が狭くなっている。このた
め、特開昭60−159060号公報に開示されている
ように、発熱体の上に、第1保護膜として無機絶縁体
を、第2保護膜として無機材料を設けた構成をとると、
第1保護膜の成膜プロセスによって発生する欠陥や、第
2保護膜を成膜する際に発生する膜応力による欠陥等に
よって、電気配線材と第2保護膜間で電気的短絡不良が
発生し易くなる。
【0007】また、特開昭57−72867号公報や特
開昭57−72868号公報に記載されているインクジ
ェット記録ヘッドの場合、基板に多数の発熱体や機能素
子を同時に形成するため、基板の製造過程において、基
板上では各層の形成と、形成された層の一部除去が繰り
返し行われる。そのため、上部層が形成される段階では
その表面はステップウエッジ部(段差部)のある微細な
凹凸状となっており、この段差部における上部層の被覆
性(ステップカバレージ性)が重要となる。つまり、こ
の段差部の被覆性が悪いと、記録ヘッドとして使用した
とき、その部分でインク等の記録液が浸透し、電蝕ある
いは電気的絶縁破壊を起こす要因となる。また、形成さ
れる上層部がその製法上において欠陥部の生ずる確率が
少なくない場合には、その欠陥部を通じて記録液が浸透
し、発熱体および電気配線の寿命を著しく低下させる要
因となっている。
開昭57−72868号公報に記載されているインクジ
ェット記録ヘッドの場合、基板に多数の発熱体や機能素
子を同時に形成するため、基板の製造過程において、基
板上では各層の形成と、形成された層の一部除去が繰り
返し行われる。そのため、上部層が形成される段階では
その表面はステップウエッジ部(段差部)のある微細な
凹凸状となっており、この段差部における上部層の被覆
性(ステップカバレージ性)が重要となる。つまり、こ
の段差部の被覆性が悪いと、記録ヘッドとして使用した
とき、その部分でインク等の記録液が浸透し、電蝕ある
いは電気的絶縁破壊を起こす要因となる。また、形成さ
れる上層部がその製法上において欠陥部の生ずる確率が
少なくない場合には、その欠陥部を通じて記録液が浸透
し、発熱体および電気配線の寿命を著しく低下させる要
因となっている。
【0008】そこで、配線の幅および配線間隔が狭くな
っても第2保護膜での段差部の被覆性を向上させるため
に、第1保護膜が設けられているが、これでは、発熱体
から発生した熱が、第2保護膜の表面に伝達される効率
が低下する。第2保護膜表面での熱エネルギーを維持す
るには、第1保護膜で損失する熱エネルギー分だけ発熱
体に印加する電圧を高くする必要があり、結果的に、電
気・熱変換に伴う効率が低下する。この効率を向上させ
るには、発熱体上に形成される保護膜をできる限り薄く
すればよい。しかし、保護膜を薄くすると、段差部での
被覆性を維持すること、および欠陥が発生する確率を実
用上無視し得る程度まで低くすることは困難になる。さ
らに、基板の構成から、少なくとも1層の絶縁膜が必要
である。また、使用されるインクは、各種の用途から、
pH3〜10までのインクが使用されるので、インクと
接触する保護膜としては、pH3〜10において溶解す
るものであってはならない。
っても第2保護膜での段差部の被覆性を向上させるため
に、第1保護膜が設けられているが、これでは、発熱体
から発生した熱が、第2保護膜の表面に伝達される効率
が低下する。第2保護膜表面での熱エネルギーを維持す
るには、第1保護膜で損失する熱エネルギー分だけ発熱
体に印加する電圧を高くする必要があり、結果的に、電
気・熱変換に伴う効率が低下する。この効率を向上させ
るには、発熱体上に形成される保護膜をできる限り薄く
すればよい。しかし、保護膜を薄くすると、段差部での
被覆性を維持すること、および欠陥が発生する確率を実
用上無視し得る程度まで低くすることは困難になる。さ
らに、基板の構成から、少なくとも1層の絶縁膜が必要
である。また、使用されるインクは、各種の用途から、
pH3〜10までのインクが使用されるので、インクと
接触する保護膜としては、pH3〜10において溶解す
るものであってはならない。
【0009】機械的強度が比較的優れ、かつ、Ta等の
金属材料で構成される耐キャビテーション膜との密着性
のよいSiO2膜が、第1保護膜として使用されるが、
このSi02膜は、強アルカリ水溶液で溶解されるた
め、Ta等の耐キャビテーション膜に欠陥が生じた場
合、アルカリ性のインクと接触すると溶解し、その後、
電極材料のAlも溶解し、最終的には電気的断線を起こ
す原因となる。
金属材料で構成される耐キャビテーション膜との密着性
のよいSiO2膜が、第1保護膜として使用されるが、
このSi02膜は、強アルカリ水溶液で溶解されるた
め、Ta等の耐キャビテーション膜に欠陥が生じた場
合、アルカリ性のインクと接触すると溶解し、その後、
電極材料のAlも溶解し、最終的には電気的断線を起こ
す原因となる。
【0010】また、SiO2膜と同様の理由で、Si3N
4膜も第1保護膜として使用されることがある。Si3N
4膜は、主にCVD法により成膜されるため、成膜温度
が300〜400℃と、スパッタリング法と比較して高
温で成膜される。200〜300℃の低温でSi3N4膜
を成膜することも可能であるが、発熱体材料であるTa
N等の金属窒化物との密着性が低下する。そこで、30
0〜400℃の高温でSi3N4膜を成膜すると、その
際、電極材料であるAl層上にヒロック(突起)がSi
3N4膜中に成長し、その後成膜されるTa等の金属材料
で構成される第2保護膜と短絡することがある。
4膜も第1保護膜として使用されることがある。Si3N
4膜は、主にCVD法により成膜されるため、成膜温度
が300〜400℃と、スパッタリング法と比較して高
温で成膜される。200〜300℃の低温でSi3N4膜
を成膜することも可能であるが、発熱体材料であるTa
N等の金属窒化物との密着性が低下する。そこで、30
0〜400℃の高温でSi3N4膜を成膜すると、その
際、電極材料であるAl層上にヒロック(突起)がSi
3N4膜中に成長し、その後成膜されるTa等の金属材料
で構成される第2保護膜と短絡することがある。
【0011】更に言えば、発熱体を駆動すると、発熱体
上の液体は、加熱され膜沸騰を生起して気化され、即座
に凝縮する。この結果、発熱体近傍では、毎秒数千回の
高頻度で発泡と凝縮とが繰り返されており、このときの
圧力変化(キャビテーション・コロージョン)は、基板
を破壊することがなくもない。
上の液体は、加熱され膜沸騰を生起して気化され、即座
に凝縮する。この結果、発熱体近傍では、毎秒数千回の
高頻度で発泡と凝縮とが繰り返されており、このときの
圧力変化(キャビテーション・コロージョン)は、基板
を破壊することがなくもない。
【0012】ところで最近は、インクタンクと一体化し
てカートリッジタイプとしたインクジェット記録ヘッド
も多く販売されている。このようなインクジェット記録
ヘッドでは、インクタンク内のインクがなくなるまでの
耐久性を最低限維持できればよい。一方、インクジェッ
ト記録装置の需要の拡大によって、多種多様の用途への
展開が図られている。それに伴って、それぞれの用途に
応じた記録液を使用する必要性が生じてきている。とこ
ろが、上述したように、記録液を気化させるために、発
熱体を非常に短時間で高温に加熱するので、記録液に含
まれる色材や含有物等が分子レベルで分解されて難溶性
の物質となり、発熱体上に固着する現象が発生する。こ
のように、発熱体上に難溶性の有機物や無機物が固着す
ると、発熱体から記録液への熱伝導が不均一となり、記
録液の発泡が不安定となる。
てカートリッジタイプとしたインクジェット記録ヘッド
も多く販売されている。このようなインクジェット記録
ヘッドでは、インクタンク内のインクがなくなるまでの
耐久性を最低限維持できればよい。一方、インクジェッ
ト記録装置の需要の拡大によって、多種多様の用途への
展開が図られている。それに伴って、それぞれの用途に
応じた記録液を使用する必要性が生じてきている。とこ
ろが、上述したように、記録液を気化させるために、発
熱体を非常に短時間で高温に加熱するので、記録液に含
まれる色材や含有物等が分子レベルで分解されて難溶性
の物質となり、発熱体上に固着する現象が発生する。こ
のように、発熱体上に難溶性の有機物や無機物が固着す
ると、発熱体から記録液への熱伝導が不均一となり、記
録液の発泡が不安定となる。
【0013】本発明の目的は、発熱体上に難溶性の物質
が固着しにくく、それにより熱変換効率の低下を抑え、
かつ記録液の安定した発泡が可能なインクジェット記録
ヘッド、該ヘッド用基体、インクジェットカートリッジ
及びインクジェット記録装置を提供することである。
が固着しにくく、それにより熱変換効率の低下を抑え、
かつ記録液の安定した発泡が可能なインクジェット記録
ヘッド、該ヘッド用基体、インクジェットカートリッジ
及びインクジェット記録装置を提供することである。
【0014】本発明の他の目的は、記録液が安定して発
泡することにより、高品位の画像を記録可能なインクジ
ェット記録ヘッド、該ヘッド用基体、インクジェットカ
ートリッジ及びインクジェット記録装置を提供すること
である。
泡することにより、高品位の画像を記録可能なインクジ
ェット記録ヘッド、該ヘッド用基体、インクジェットカ
ートリッジ及びインクジェット記録装置を提供すること
である。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出す
る吐出口に連通するインク路が設けられ、該インク路の
内面壁には前記吐出口からインクを吐出するために利用
される熱エネルギーを発生する発熱部が配されているイ
ンクジェット記録ヘッドであって、前記インク路の内面
壁のうち前記発熱部に対応する領域のみに、撥液処理が
施されていることを特徴とする。
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出す
る吐出口に連通するインク路が設けられ、該インク路の
内面壁には前記吐出口からインクを吐出するために利用
される熱エネルギーを発生する発熱部が配されているイ
ンクジェット記録ヘッドであって、前記インク路の内面
壁のうち前記発熱部に対応する領域のみに、撥液処理が
施されていることを特徴とする。
【0016】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
用基体は、インクを吐出する吐出口に連通するインク路
に対応して配されるところの、前記吐出口からインクを
吐出するために利用される熱エネルギーを発生する発熱
部が設けられているインクジェット記録ヘッド用基体で
あって、前記発熱部に対応する領域のみに、撥液処理が
施されていることを特徴とする。
用基体は、インクを吐出する吐出口に連通するインク路
に対応して配されるところの、前記吐出口からインクを
吐出するために利用される熱エネルギーを発生する発熱
部が設けられているインクジェット記録ヘッド用基体で
あって、前記発熱部に対応する領域のみに、撥液処理が
施されていることを特徴とする。
【0017】このように、インク路の内壁面のうち発熱
部に対応する領域のみに、撥液処理を施すことにより、
インクに含まれる色材等が分解されて難溶性の物質にな
っても、発熱部に対応する領域には固着しにくくなる。
その結果、発熱部の熱はインクに均一に伝達され、イン
クの吐出が安定する。
部に対応する領域のみに、撥液処理を施すことにより、
インクに含まれる色材等が分解されて難溶性の物質にな
っても、発熱部に対応する領域には固着しにくくなる。
その結果、発熱部の熱はインクに均一に伝達され、イン
クの吐出が安定する。
【0018】インク路の内壁面は、発熱部に対応する領
域を除いて親液性を有することが好ましい。これによ
り、インクの供給特性が良好に維持される。
域を除いて親液性を有することが好ましい。これによ
り、インクの供給特性が良好に維持される。
【0019】発熱部に対応する領域は、代表的には、一
対の電極間に位置する発熱抵抗層とその近傍とに対応す
るインク路の内壁面である。また、発熱部に対応する領
域は、代表的には、発熱部に設けられた複数の保護膜の
うちの最上層に形成されている。この最上層としては、
タンタル含有膜であることが好ましい。また、撥液処理
により有機膜が形成されているのも、好ましい形態であ
る。
対の電極間に位置する発熱抵抗層とその近傍とに対応す
るインク路の内壁面である。また、発熱部に対応する領
域は、代表的には、発熱部に設けられた複数の保護膜の
うちの最上層に形成されている。この最上層としては、
タンタル含有膜であることが好ましい。また、撥液処理
により有機膜が形成されているのも、好ましい形態であ
る。
【0020】撥液処理としては、フッ素を用いる処理で
あることが好ましい。また、発熱部への難溶性の物質の
固着を効果的に抑制するために、撥液処理として、イン
クとの接触角が80°以上、特には100°以上とする
処理を行うことが好ましい。発熱部で発生した熱をより
効果的にインクに伝達させるために、撥液処理膜の厚さ
は5000Å以下であることが好ましい。
あることが好ましい。また、発熱部への難溶性の物質の
固着を効果的に抑制するために、撥液処理として、イン
クとの接触角が80°以上、特には100°以上とする
処理を行うことが好ましい。発熱部で発生した熱をより
効果的にインクに伝達させるために、撥液処理膜の厚さ
は5000Å以下であることが好ましい。
【0021】さらに本発明は、上述のインクジェット記
録ヘッドを備えるインクジェットカートリッジ及びイン
クジェット記録装置を提供するものである。
録ヘッドを備えるインクジェットカートリッジ及びイン
クジェット記録装置を提供するものである。
【0022】本発明のインクジェットカートリッジは、
上記本発明のインクジェット記録ヘッドと、このインク
ジェット記録ヘッドに供給されるインクを収納するため
のインクタンクとを有する。
上記本発明のインクジェット記録ヘッドと、このインク
ジェット記録ヘッドに供給されるインクを収納するため
のインクタンクとを有する。
【0023】本発明のインクジェット記録装置は、上記
本発明のインクジェット記録ヘッドを備えるか、あるい
は上記本発明のインクジェットカートリッジを着脱可能
に保持するための保持手段を備え、さらに、インクジェ
ット記録ヘッドを駆動するための記録信号を供給するた
めの記録信号供給手段を備え、記録信号に基づいてイン
クジェット記録ヘッドからインクを吐出して記録を行う
ものである。
本発明のインクジェット記録ヘッドを備えるか、あるい
は上記本発明のインクジェットカートリッジを着脱可能
に保持するための保持手段を備え、さらに、インクジェ
ット記録ヘッドを駆動するための記録信号を供給するた
めの記録信号供給手段を備え、記録信号に基づいてイン
クジェット記録ヘッドからインクを吐出して記録を行う
ものである。
【0024】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【0025】(実施例1)図1は、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの一実施例を示す模式的斜視図である。
また、図2は、図1に示したインクジェット記録ヘッド
の液流路方向に沿った模式的側断面図である。
ット記録ヘッドの一実施例を示す模式的斜視図である。
また、図2は、図1に示したインクジェット記録ヘッド
の液流路方向に沿った模式的側断面図である。
【0026】本実施形態のインクジェット記録ヘッド1
は、インクに気泡を発生させるための熱エネルギーを与
える複数個(図2では1つのみ示す)の発熱体3が並列
に設けられた素子基板2と、この素子基板上に接合され
た天板4とを有する。素子基板2には、各発熱体3を駆
動するための電気信号を外部から入力するための複数の
電極パッド9が設けられている。素子基板2は、シリコ
ン材料をベースとする基板であり、各発熱体3や、電極
パッド9と発熱体3とを電気的に接続するための電気配
線や、発熱体3を駆動するドライバ回路等を構成する機
能素子は、半導体ウェハプロセス技術を用いて素子基板
2上に形成されている。
は、インクに気泡を発生させるための熱エネルギーを与
える複数個(図2では1つのみ示す)の発熱体3が並列
に設けられた素子基板2と、この素子基板上に接合され
た天板4とを有する。素子基板2には、各発熱体3を駆
動するための電気信号を外部から入力するための複数の
電極パッド9が設けられている。素子基板2は、シリコ
ン材料をベースとする基板であり、各発熱体3や、電極
パッド9と発熱体3とを電気的に接続するための電気配
線や、発熱体3を駆動するドライバ回路等を構成する機
能素子は、半導体ウェハプロセス技術を用いて素子基板
2上に形成されている。
【0027】天板4には、各発熱体3に対応した複数の
液流路5および各液流路5にインクを供給するための共
通液室6を構成する溝が形成されており、天板4は、素
子基板2と接合されることで液流路5および共通液室6
が構成される。素子基板2と天板4との接合時には、液
流路5を構成する溝が発熱体3と一致するように両者が
位置合わせされ、これにより、それぞれ発熱体3を有す
る液流路5が構成される。また、天板4には、インクを
吐出するために各液流路5にそれぞれ連通する複数の吐
出口7、および外部から共通液室6にインクを供給する
ためのインク供給口8が開口している。
液流路5および各液流路5にインクを供給するための共
通液室6を構成する溝が形成されており、天板4は、素
子基板2と接合されることで液流路5および共通液室6
が構成される。素子基板2と天板4との接合時には、液
流路5を構成する溝が発熱体3と一致するように両者が
位置合わせされ、これにより、それぞれ発熱体3を有す
る液流路5が構成される。また、天板4には、インクを
吐出するために各液流路5にそれぞれ連通する複数の吐
出口7、および外部から共通液室6にインクを供給する
ためのインク供給口8が開口している。
【0028】次に、このインクジェット記録ヘッド1の
素子基板2について、図3及び図4を参照してより詳細
に説明する。図3は、図1に示したインクジェット記録
ヘッドの素子基板の発熱部の辺りを示す模式的側断面図
である。図4は、図3に示したインクジェット記録ヘッ
ドの素子基板の発熱部の辺りを示す模式的上面図であ
る。図4の、X1−X2の一点鎖線で切断した模式的側断
面図が図3である。
素子基板2について、図3及び図4を参照してより詳細
に説明する。図3は、図1に示したインクジェット記録
ヘッドの素子基板の発熱部の辺りを示す模式的側断面図
である。図4は、図3に示したインクジェット記録ヘッ
ドの素子基板の発熱部の辺りを示す模式的上面図であ
る。図4の、X1−X2の一点鎖線で切断した模式的側断
面図が図3である。
【0029】素子基板1のベースとなるシリコン基板1
01上には、蓄熱層である熱酸化膜102、酸化シリコ
ン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)からな
り蓄熱層を兼ねる層間膜103が積層されている。層間
膜103の上には、発熱抵抗層104と、AlまたはA
l−Si,Al−Cu等のAl合金からなる配線105
とがそれぞれパターニングされ、その上にやはり酸化シ
リコン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)か
らなる保護膜106と、発熱抵抗層104の発熱に伴う
化学的・物理的衝撃から保護膜106を守るためのTa
からなる耐キャビテーション膜107が積層されてい
る。なお、発熱抵抗層104上の配線105が形成され
ていない領域、すなわち一対の電極である配線105間
の発熱抵抗層104の部分が、発熱体として機能する。
符号108はインクに熱が作用する熱作用部108であ
る。このように、半導体製造技術により、シリコン基板
上に各層が形成されて、インクジェット記録ヘッド用基
体が構成されている。
01上には、蓄熱層である熱酸化膜102、酸化シリコ
ン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)からな
り蓄熱層を兼ねる層間膜103が積層されている。層間
膜103の上には、発熱抵抗層104と、AlまたはA
l−Si,Al−Cu等のAl合金からなる配線105
とがそれぞれパターニングされ、その上にやはり酸化シ
リコン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)か
らなる保護膜106と、発熱抵抗層104の発熱に伴う
化学的・物理的衝撃から保護膜106を守るためのTa
からなる耐キャビテーション膜107が積層されてい
る。なお、発熱抵抗層104上の配線105が形成され
ていない領域、すなわち一対の電極である配線105間
の発熱抵抗層104の部分が、発熱体として機能する。
符号108はインクに熱が作用する熱作用部108であ
る。このように、半導体製造技術により、シリコン基板
上に各層が形成されて、インクジェット記録ヘッド用基
体が構成されている。
【0030】さらに、熱作用部108における耐キャビ
テーション膜107の上には、撥水膜109が形成され
ている。
テーション膜107の上には、撥水膜109が形成され
ている。
【0031】発熱抵抗層104は、TaN0.8を含む構
成となっている。このTaN0.8を含む発熱抵抗層10
4は、製造上のばらつきが少なく、同一基板に多数の発
熱体3を形成しても機能効果が安定している。さらに、
通電条件を変化させても抵抗変化が少なく、多数の発熱
体3の機能が安定して同等の作用を発揮することができ
る。
成となっている。このTaN0.8を含む発熱抵抗層10
4は、製造上のばらつきが少なく、同一基板に多数の発
熱体3を形成しても機能効果が安定している。さらに、
通電条件を変化させても抵抗変化が少なく、多数の発熱
体3の機能が安定して同等の作用を発揮することができ
る。
【0032】図5は、図1に示したインクジェット記録
ヘッドの素子基板を縦断するように切断した模式的側断
面図が示してある。
ヘッドの素子基板を縦断するように切断した模式的側断
面図が示してある。
【0033】一般的なMos(メタル・オキサイド・シリ
コン)プロセスを用い、イオンプラテーション等の不純
物導入および拡散を行なって、p導電体のシリコン基板
401のn型ウェル領域402上にp−Mos450
が、p型ウェル領域403上にn−Mos451がそれ
ぞれ構成される。このp−Mos450およびn−Mo
s451は、それぞれ厚さ数百Åのゲート絶縁膜408
を介して4000Å以上5000Å以下の厚さにCVD
法で堆積したポリシリコンからなるゲート配線415、
n型あるいはp型の不純物導入をしたソース領域40
5、ドレイン領域406等で構成され、これらのp−M
osとn−MosによりC−Mosロジックが構成され
る。
コン)プロセスを用い、イオンプラテーション等の不純
物導入および拡散を行なって、p導電体のシリコン基板
401のn型ウェル領域402上にp−Mos450
が、p型ウェル領域403上にn−Mos451がそれ
ぞれ構成される。このp−Mos450およびn−Mo
s451は、それぞれ厚さ数百Åのゲート絶縁膜408
を介して4000Å以上5000Å以下の厚さにCVD
法で堆積したポリシリコンからなるゲート配線415、
n型あるいはp型の不純物導入をしたソース領域40
5、ドレイン領域406等で構成され、これらのp−M
osとn−MosによりC−Mosロジックが構成され
る。
【0034】また、p型ウェル領域403中には、やは
り不純物導入および拡散等の工程により形成されたドレ
イン領域411、ソース領域412、ゲート配線413
等で構成される素子駆動用n−Mosトランジスタが設
けられている。
り不純物導入および拡散等の工程により形成されたドレ
イン領域411、ソース領域412、ゲート配線413
等で構成される素子駆動用n−Mosトランジスタが設
けられている。
【0035】ここで、素子駆動ドライバにn−Mosト
ランジスタを使うと、1つのトランジスタを構成するド
レインゲート間の距離Lは、最小値で約10μmであ
る。10μmの内訳は、ソースとドレインのコンタクト
であるAl電極417が2×2μmであるが、実際には
その半分は隣のトランジスタと兼用であるのでその1/
2であり、Al電極417とゲート配線413間が2×
2μmで4μm、ゲート配線413が4μmであり、合
計で10μmとなる。
ランジスタを使うと、1つのトランジスタを構成するド
レインゲート間の距離Lは、最小値で約10μmであ
る。10μmの内訳は、ソースとドレインのコンタクト
であるAl電極417が2×2μmであるが、実際には
その半分は隣のトランジスタと兼用であるのでその1/
2であり、Al電極417とゲート配線413間が2×
2μmで4μm、ゲート配線413が4μmであり、合
計で10μmとなる。
【0036】各素子間には、フイールド酸化により50
00Å〜10000Åの厚さの酸化膜分離領域453が
形成されて、各素子がそれぞれ分離されている。このフ
イールド酸化膜は、熱作用部108下においては一層目
の蓄熱層414として作用する。
00Å〜10000Åの厚さの酸化膜分離領域453が
形成されて、各素子がそれぞれ分離されている。このフ
イールド酸化膜は、熱作用部108下においては一層目
の蓄熱層414として作用する。
【0037】各素子が形成された後、CVD法により約
7000Åの厚さに形成されたPSG(Phospho-Silica
te Glass)、BPSG(Boron-doped Phospho-Silicate
Glass)膜等からなる層間絶縁膜416が設けられてい
る。さらに、この層間絶縁膜416が熱処理により平坦
化等の処理がなされてから、コンタクトホールを介し、
第1の配線層となるAl電極417による配線が行われ
ている。その後、プラズマCVD法により10000Å
〜15000Åの厚さに形成されたSiO2膜等からな
る層間絶縁膜418が設けられ、さらに、約1000Å
の厚さのTaN 0.8膜からなる発熱抵抗層104がDC
スパッタ法により形成されている。この発熱抵抗層10
4は、スルーホールを介して、Al電極417と一部接
触している。その後、図示しないが、各発熱体ヘの配線
となる第2の配線層となるAl電極が形成されている。
7000Åの厚さに形成されたPSG(Phospho-Silica
te Glass)、BPSG(Boron-doped Phospho-Silicate
Glass)膜等からなる層間絶縁膜416が設けられてい
る。さらに、この層間絶縁膜416が熱処理により平坦
化等の処理がなされてから、コンタクトホールを介し、
第1の配線層となるAl電極417による配線が行われ
ている。その後、プラズマCVD法により10000Å
〜15000Åの厚さに形成されたSiO2膜等からな
る層間絶縁膜418が設けられ、さらに、約1000Å
の厚さのTaN 0.8膜からなる発熱抵抗層104がDC
スパッタ法により形成されている。この発熱抵抗層10
4は、スルーホールを介して、Al電極417と一部接
触している。その後、図示しないが、各発熱体ヘの配線
となる第2の配線層となるAl電極が形成されている。
【0038】次に、プラズマCVD法により約1000
0Åの厚さに形成されたSi3N4膜からなる保護膜10
6が設けられる。保護膜106の上に、Ta等からなる
約2500Åの厚さの耐キャビテーション膜107が堆
積される。
0Åの厚さに形成されたSi3N4膜からなる保護膜10
6が設けられる。保護膜106の上に、Ta等からなる
約2500Åの厚さの耐キャビテーション膜107が堆
積される。
【0039】そして、保護膜106の熱作用部108上
に、撥水膜109としてフッ素樹脂膜が形成されてい
る。本実施例では、フッ素化合物としてフルオロアルキ
ルシラン(CF3(CF2)5(CH2)Si(OM
e)3)を用い、これを1としてイソプロピルアルコー
ルを50及び硝酸1で希釈し、ガラスシャーレに滴下
し、電気炉で300℃に加熱して熱分解させた後、常温
でのCVD法で膜厚を約500Åとして形成した。この
撥水膜109のインク接触角は、110°であった。本
実施例では、撥水膜を形成する前にフォトリソグラフィ
等の方法によって発熱作用部108及びその周辺部上以
外にレジストをパターニングしておき、撥水材料を一面
に設け、その後にレジストを剥離するリフトオフ法を用
いて、パターン状の撥水膜を形成した。なお、先に撥水
材料を保護膜106上一面に設けた後、これをパターニ
ングすることにより、パターン状の撥水膜を形成しても
よい。
に、撥水膜109としてフッ素樹脂膜が形成されてい
る。本実施例では、フッ素化合物としてフルオロアルキ
ルシラン(CF3(CF2)5(CH2)Si(OM
e)3)を用い、これを1としてイソプロピルアルコー
ルを50及び硝酸1で希釈し、ガラスシャーレに滴下
し、電気炉で300℃に加熱して熱分解させた後、常温
でのCVD法で膜厚を約500Åとして形成した。この
撥水膜109のインク接触角は、110°であった。本
実施例では、撥水膜を形成する前にフォトリソグラフィ
等の方法によって発熱作用部108及びその周辺部上以
外にレジストをパターニングしておき、撥水材料を一面
に設け、その後にレジストを剥離するリフトオフ法を用
いて、パターン状の撥水膜を形成した。なお、先に撥水
材料を保護膜106上一面に設けた後、これをパターニ
ングすることにより、パターン状の撥水膜を形成しても
よい。
【0040】なお、本実施例では、溶媒希釈を行った
が、これを行わずに乾式のCVD法を用いてもよい。こ
のような撥水膜の形成方法としては、例えば、フルオロ
アルキルトリメトキシラン(Rf−Si(OCH3)3,
Rf=CF3(CF2)7CH2CH2)を真空中で気化さ
せ、プラズマ雰囲気中で成膜を行えばよい。この結果、
Rf−Si基が網目状に結合した撥水膜を形成すること
ができる。
が、これを行わずに乾式のCVD法を用いてもよい。こ
のような撥水膜の形成方法としては、例えば、フルオロ
アルキルトリメトキシラン(Rf−Si(OCH3)3,
Rf=CF3(CF2)7CH2CH2)を真空中で気化さ
せ、プラズマ雰囲気中で成膜を行えばよい。この結果、
Rf−Si基が網目状に結合した撥水膜を形成すること
ができる。
【0041】また、n−Mosトランジスタを使った構
成で説明しているが、複数の発熱体を個別に駆動できる
能力を持ち、且つ上述したような微細構造を達成できる
機能をもつトランジスタであれば用いることができる。
ただし、このような基板内の駆動回路は、本発明にとっ
て必ずしも必須ではない。
成で説明しているが、複数の発熱体を個別に駆動できる
能力を持ち、且つ上述したような微細構造を達成できる
機能をもつトランジスタであれば用いることができる。
ただし、このような基板内の駆動回路は、本発明にとっ
て必ずしも必須ではない。
【0042】以上説明したような構造を有する素子基板
1上に、図1および図2に示したような天板4を、液流
路5を構成する溝が発熱体3と一致するように位置合わ
せして素子基板1に対面させて接合することで、インク
ジェット記録ヘッド1が完成する。
1上に、図1および図2に示したような天板4を、液流
路5を構成する溝が発熱体3と一致するように位置合わ
せして素子基板1に対面させて接合することで、インク
ジェット記録ヘッド1が完成する。
【0043】(実施例2)上述した例では、撥水膜10
9をCVD法によって成膜した例を示したが、撥水膜1
09は、撥水性を有する樹脂のコーティングによって形
成してもよい。樹脂のコーティングによる撥水膜109
の形成方法としては、例えば、熱作用部108上のみに
スピンコート法によって、フッ素ヘテロ環構造を有する
フッ素ポリマー膜を約2000Åの膜厚でコーティング
する方法がある。フッ素樹脂としては、「サイトップC
TX−105」(商品名、旭硝子製)や、「AF160
0」(商品名、デュポン製)、あるいは「テフロンA
F」(商品名、デュポン製)などが挙げられる。この撥
水膜のインク接触角は、100°であった。本実施例で
は、撥水膜を形成する前にフォトリソグラフィ等の方法
によって熱作用部108及びその周辺部上意外にレジス
トをパターニングしておき、撥水材料を一面に設け、そ
の後にレジストを剥離するリフトオフ法を用いて、パタ
ーン状の撥水膜を形成した。なお、先に撥水材料を保護
膜106上一面に設けた後、これをパターニングするこ
とにより、パターン状の撥水膜を形成してもよい。
9をCVD法によって成膜した例を示したが、撥水膜1
09は、撥水性を有する樹脂のコーティングによって形
成してもよい。樹脂のコーティングによる撥水膜109
の形成方法としては、例えば、熱作用部108上のみに
スピンコート法によって、フッ素ヘテロ環構造を有する
フッ素ポリマー膜を約2000Åの膜厚でコーティング
する方法がある。フッ素樹脂としては、「サイトップC
TX−105」(商品名、旭硝子製)や、「AF160
0」(商品名、デュポン製)、あるいは「テフロンA
F」(商品名、デュポン製)などが挙げられる。この撥
水膜のインク接触角は、100°であった。本実施例で
は、撥水膜を形成する前にフォトリソグラフィ等の方法
によって熱作用部108及びその周辺部上意外にレジス
トをパターニングしておき、撥水材料を一面に設け、そ
の後にレジストを剥離するリフトオフ法を用いて、パタ
ーン状の撥水膜を形成した。なお、先に撥水材料を保護
膜106上一面に設けた後、これをパターニングするこ
とにより、パターン状の撥水膜を形成してもよい。
【0044】(実施例3)図6は、本実施例に係るイン
クジェット記録ヘッドの素子基板の発熱部の辺りを示す
模式的側断面図である。本実施例では、撥水膜を形成す
るために、イオン注入法を用いる。結果として、耐キャ
ビテーション膜107の膜厚2500Åのうち、表面の
500Åのみを撥水層109aに改質することができ
る。
クジェット記録ヘッドの素子基板の発熱部の辺りを示す
模式的側断面図である。本実施例では、撥水膜を形成す
るために、イオン注入法を用いる。結果として、耐キャ
ビテーション膜107の膜厚2500Åのうち、表面の
500Åのみを撥水層109aに改質することができ
る。
【0045】一面に設けたレジストのうち複数の発熱部
及びその周辺部に対応する部分を、フォトリソグラフィ
プロセスを用いて窓あけ除去し、イオン注入法(イオン
プランテーション)を用いてフッ素原子をTaからなる
耐キャビテーション膜107中に打ち込んだ。フッ素原
子はガス状の化合物としてイオン源に導入され、電子ビ
ームによってイオン化される。約100kVの高圧電源
で加速されたイオンは、質量分析器で選択され、フッ素
原子のみが耐キャビテーション膜107中に打ち込まれ
る。本実施例では、フッ素原子を1.0×1014〜1.
0×1016atoms/cm2注入した。その後、レジ
ストを除去した。
及びその周辺部に対応する部分を、フォトリソグラフィ
プロセスを用いて窓あけ除去し、イオン注入法(イオン
プランテーション)を用いてフッ素原子をTaからなる
耐キャビテーション膜107中に打ち込んだ。フッ素原
子はガス状の化合物としてイオン源に導入され、電子ビ
ームによってイオン化される。約100kVの高圧電源
で加速されたイオンは、質量分析器で選択され、フッ素
原子のみが耐キャビテーション膜107中に打ち込まれ
る。本実施例では、フッ素原子を1.0×1014〜1.
0×1016atoms/cm2注入した。その後、レジ
ストを除去した。
【0046】このように高速で打ち込まれたフッ素原子
は、耐キャビテーション膜107中でTa原子と弾性衝
突するか、もしくは電子とのクローン相互作用によって
減速する。フッ素原子は比較的軽い原子のため、Taの
結晶表面に浅く侵入している。熱拡散によってフッ素原
子をTaの表面に安定的に静止させるために、300℃
〜500℃で10〜100分程度のアニールプロセスを
行った。
は、耐キャビテーション膜107中でTa原子と弾性衝
突するか、もしくは電子とのクローン相互作用によって
減速する。フッ素原子は比較的軽い原子のため、Taの
結晶表面に浅く侵入している。熱拡散によってフッ素原
子をTaの表面に安定的に静止させるために、300℃
〜500℃で10〜100分程度のアニールプロセスを
行った。
【0047】以上のプロセスにより、発熱部のみにフッ
素原子が配列された結晶構造をもつ撥水面を形成した。
この撥水面の接触角は、90°であった。
素原子が配列された結晶構造をもつ撥水面を形成した。
この撥水面の接触角は、90°であった。
【0048】以上説明したような構造を有する素子基板
2上に、図1及び図2に示したような天板4を、液流路
5を構成する溝が発熱体3と一致するように位置合わせ
して素子基板1に対面させて接合することで、インクジ
ェット記録ヘッド1が完成する。
2上に、図1及び図2に示したような天板4を、液流路
5を構成する溝が発熱体3と一致するように位置合わせ
して素子基板1に対面させて接合することで、インクジ
ェット記録ヘッド1が完成する。
【0049】なお、以上述べた各実施例における天板の
材料としては、ポリサルフォン(インク接触角:60
°)、シリコン(インク接触角:70°)、あるいはガ
ラス(インク接触角:70°)等を用いるのが好まし
い。また、例えばTaからなる耐キャビテーション膜1
07のインク接触角は、60°程度である。インク路の
内壁面は、発熱部に対応する領域を除いて親液性を有す
ることが好ましい。これにより、インク路におけるイン
クの供給特性を良好に維持することができる。ただし、
インク接触角はインクの種類等によって多少変わるが、
これまで述べた実施例では表面張力が30dyn/cm
の水系インクを使って測定した値を示した。以上の構成
をもつインクジェット記録ヘッドにおいて、インク供給
口8から共通液室6に供給されて一時的に貯えられたイ
ンクは、毛管現象により液流路5に侵入し、吐出口7で
メニスカスを形成して液液路5を満たした状態を保つ。
このとき、電極(不図示)を介して発熱体3が通電され
て発熱すると、発熱体3上のインクが急激に加熱されて
液液路5内には膜沸騰に基づく気泡が発生し、この気泡
の成長により吐出口7からインクが吐出される。
材料としては、ポリサルフォン(インク接触角:60
°)、シリコン(インク接触角:70°)、あるいはガ
ラス(インク接触角:70°)等を用いるのが好まし
い。また、例えばTaからなる耐キャビテーション膜1
07のインク接触角は、60°程度である。インク路の
内壁面は、発熱部に対応する領域を除いて親液性を有す
ることが好ましい。これにより、インク路におけるイン
クの供給特性を良好に維持することができる。ただし、
インク接触角はインクの種類等によって多少変わるが、
これまで述べた実施例では表面張力が30dyn/cm
の水系インクを使って測定した値を示した。以上の構成
をもつインクジェット記録ヘッドにおいて、インク供給
口8から共通液室6に供給されて一時的に貯えられたイ
ンクは、毛管現象により液流路5に侵入し、吐出口7で
メニスカスを形成して液液路5を満たした状態を保つ。
このとき、電極(不図示)を介して発熱体3が通電され
て発熱すると、発熱体3上のインクが急激に加熱されて
液液路5内には膜沸騰に基づく気泡が発生し、この気泡
の成長により吐出口7からインクが吐出される。
【0050】ここで、発熱体3の加熱により、インクに
含まれる色材や含有物などが分子レベルで分解され、難
溶性の物質が生成されることがある。発熱体3を構成す
る熱作用部108の最上層には撥水膜109が形成され
ているので、インクとしてどのような種類のものを用い
ても、この難溶性の物質は発熱体3上には固着しにくく
なる。したがって、長期にわたって使用しても熱変換効
率が低下しにくくなり、発熱体3で発生した熱はインク
へ均一に伝達されるので、気泡の発生および成長も安定
したものとなり、結果的に、長期にわたって、安定した
吐出が達成される。
含まれる色材や含有物などが分子レベルで分解され、難
溶性の物質が生成されることがある。発熱体3を構成す
る熱作用部108の最上層には撥水膜109が形成され
ているので、インクとしてどのような種類のものを用い
ても、この難溶性の物質は発熱体3上には固着しにくく
なる。したがって、長期にわたって使用しても熱変換効
率が低下しにくくなり、発熱体3で発生した熱はインク
へ均一に伝達されるので、気泡の発生および成長も安定
したものとなり、結果的に、長期にわたって、安定した
吐出が達成される。
【0051】(更なる実施例)次に、上述したインクジ
ェット記録ヘッド1が搭載されるインクジェット記録装
置について、図7を参照して説明する。
ェット記録ヘッド1が搭載されるインクジェット記録装
置について、図7を参照して説明する。
【0052】図7は、本発明のインクジェット記録装置
の一例の概略斜視図である。図7において、本体フレー
ム551には、螺旋溝553が刻まれたリードスクリュ
ー552が回転自在に軸支されている。リードスクリュ
ー552は、駆動モータ559の正逆回転に連動し、駆
動力伝達ギア560,561を介して回転駆動される。
さらに、本体フレーム551には、キャリッジ555を
摺動自在に案内する案内レール554が固定されてい
る。キャリッジ555には、螺旋溝553に係合するピ
ン(不図示)が設けられており、駆動モータ559の回
転によりリードスクリュー552を回転させることで、
キャリッジ555が図示矢印a,b方向に往復移動でき
るようになっている。紙押え板572は、キャリッジ5
55の移動方向にわたって、被記録媒体590をプラテ
ンローラ573に対して押圧する。キャリッジ555に
は、インクジェット記録ヘッドカートリッジ580が搭
載される。インクジェット記録ヘッドカートリッジ58
0は、上述したインクジェット記録ヘッドをインクタン
クと一体化したものである。また、このインクジェット
記録ヘッドカートリッジ580は、キャリッジ555に
設けられている位置決め手段および電気的接点によって
キャリッジ555に固定支持されるとともに、キャリッ
ジ555に対して着脱可能に設けられている。
の一例の概略斜視図である。図7において、本体フレー
ム551には、螺旋溝553が刻まれたリードスクリュ
ー552が回転自在に軸支されている。リードスクリュ
ー552は、駆動モータ559の正逆回転に連動し、駆
動力伝達ギア560,561を介して回転駆動される。
さらに、本体フレーム551には、キャリッジ555を
摺動自在に案内する案内レール554が固定されてい
る。キャリッジ555には、螺旋溝553に係合するピ
ン(不図示)が設けられており、駆動モータ559の回
転によりリードスクリュー552を回転させることで、
キャリッジ555が図示矢印a,b方向に往復移動でき
るようになっている。紙押え板572は、キャリッジ5
55の移動方向にわたって、被記録媒体590をプラテ
ンローラ573に対して押圧する。キャリッジ555に
は、インクジェット記録ヘッドカートリッジ580が搭
載される。インクジェット記録ヘッドカートリッジ58
0は、上述したインクジェット記録ヘッドをインクタン
クと一体化したものである。また、このインクジェット
記録ヘッドカートリッジ580は、キャリッジ555に
設けられている位置決め手段および電気的接点によって
キャリッジ555に固定支持されるとともに、キャリッ
ジ555に対して着脱可能に設けられている。
【0053】フォトカプラ557,558は、キャリッ
ジ555のレバー556のこの域での存在を確認して駆
動モータ559の回転方向の逆転等を行うためのホーム
ポジション検知手段を構成する。インクジェット記録ヘ
ッドの前面(吐出口が開口した面)をキャップするキャ
ップ部材567は、支持部材562によって支持され、
さらに吸引手段566を備え、キャップ内開口568を
介してインクジェット記録ヘッドの吸引回復を行う。本
体支持板564には支持板565が取り付けられてお
り、この支持板565に摺動自在に支持されたクリーニ
ングブレード563は、図示しない駆動手段によって前
後方向に移動される。クリーニングブレード563の形
態は図示するものに限られず、公知のものが適用できる
ことはいうまでもない。レバー570は、インクジェッ
ト記録ヘッドの吸引回復動作を開始するためのもので、
キャリッジ555と当接するカム571の移動に伴って
移動し、駆動モータ559から駆動力がギアやラッチ切
換え等の公知の伝達手段によって移動制御される。
ジ555のレバー556のこの域での存在を確認して駆
動モータ559の回転方向の逆転等を行うためのホーム
ポジション検知手段を構成する。インクジェット記録ヘ
ッドの前面(吐出口が開口した面)をキャップするキャ
ップ部材567は、支持部材562によって支持され、
さらに吸引手段566を備え、キャップ内開口568を
介してインクジェット記録ヘッドの吸引回復を行う。本
体支持板564には支持板565が取り付けられてお
り、この支持板565に摺動自在に支持されたクリーニ
ングブレード563は、図示しない駆動手段によって前
後方向に移動される。クリーニングブレード563の形
態は図示するものに限られず、公知のものが適用できる
ことはいうまでもない。レバー570は、インクジェッ
ト記録ヘッドの吸引回復動作を開始するためのもので、
キャリッジ555と当接するカム571の移動に伴って
移動し、駆動モータ559から駆動力がギアやラッチ切
換え等の公知の伝達手段によって移動制御される。
【0054】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復の各処理は、キャリッジ555がホームポジショ
ン側領域に移動したときにリードスクリュー552の作
用によって、それぞれの対応位置で行われるようになっ
ている。周知のタイミングで所望の動作を行うようにす
れば、本例にはいずれも適用できる。
引回復の各処理は、キャリッジ555がホームポジショ
ン側領域に移動したときにリードスクリュー552の作
用によって、それぞれの対応位置で行われるようになっ
ている。周知のタイミングで所望の動作を行うようにす
れば、本例にはいずれも適用できる。
【0055】以上説明したインクジェット記録装置にお
いては、搭載したインクジェット記録ヘッドの電気熱変
換体を駆動するための記録信号をインクジェット記録ヘ
ッドに与える記録信号供給手段を有し、インクジェット
記録装置の動作を司る制御部を備えている。
いては、搭載したインクジェット記録ヘッドの電気熱変
換体を駆動するための記録信号をインクジェット記録ヘ
ッドに与える記録信号供給手段を有し、インクジェット
記録装置の動作を司る制御部を備えている。
【0056】本実施形態のインクジェット記録装置は、
上述したインクジェット記録ヘッドを搭載しているので
長期にわたってインクの吐出が安定し、その結果、画像
品位の劣化が少なく高品位の画像記録を達成することが
できる。なお、本実施形態ではキャリッジ555にイン
クジェット記録ヘッドカートリッジ580が着脱可能に
搭載される例を示したが、これに限らず、インクジェッ
ト記録ヘッドをキャリッジ555に一体化し、インクタ
ンクのみを着脱可能に搭載する構成としてもよい。
上述したインクジェット記録ヘッドを搭載しているので
長期にわたってインクの吐出が安定し、その結果、画像
品位の劣化が少なく高品位の画像記録を達成することが
できる。なお、本実施形態ではキャリッジ555にイン
クジェット記録ヘッドカートリッジ580が着脱可能に
搭載される例を示したが、これに限らず、インクジェッ
ト記録ヘッドをキャリッジ555に一体化し、インクタ
ンクのみを着脱可能に搭載する構成としてもよい。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インク路の内壁面のうち発熱部に対応する領域のみに撥
液処理を施すことで、使用するインクの種類にかかわら
ず、長期にわたって使用しても発熱素子で発生した熱を
インクに均一に伝達させることができ、インクを安定し
て吐出させることができる。その結果、高品位の画像記
録を長期にわたって維持することができる。
インク路の内壁面のうち発熱部に対応する領域のみに撥
液処理を施すことで、使用するインクの種類にかかわら
ず、長期にわたって使用しても発熱素子で発生した熱を
インクに均一に伝達させることができ、インクを安定し
て吐出させることができる。その結果、高品位の画像記
録を長期にわたって維持することができる。
【図1】本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施例
の模式的斜視図である。
の模式的斜視図である。
【図2】図1に示したインクジェット記録ヘッドの液流
路方向に沿った模式的側断面図である。
路方向に沿った模式的側断面図である。
【図3】図1に示したインクジェット記録ヘッドの素子
基板の発熱部の辺りを示す模式的側断面図である。
基板の発熱部の辺りを示す模式的側断面図である。
【図4】図3に示したインクジェット記録ヘッドの素子
基板の発熱部の辺りを示す模式的上面図である。
基板の発熱部の辺りを示す模式的上面図である。
【図5】図1に示したインクジェット記録ヘッドの素子
基板を縦断するように切断した模式的側断面図である。
基板を縦断するように切断した模式的側断面図である。
【図6】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの素子基板の発熱部の辺りを示す模式的側断面図
である。
ヘッドの素子基板の発熱部の辺りを示す模式的側断面図
である。
【図7】本発明のインクジェット記録装置の一例の要部
を示す模式的斜視図である。
を示す模式的斜視図である。
1 インクジェット記録ヘッド 2 素子基板 3 発熱体 4 天板 5 液流路 6 共通液室 7 吐出口 8 インク供給口 9 電極パッド 101 シリコン基板 102 熱酸化膜 103 層間膜 104 発熱抵抗層 105 配線 106 保護膜 107 耐キャビテーション膜 108 熱作用部 109 撥水膜 551 本体フレーム 552 リードスクリュー 554 案内レール 555 キャリッジ 559 駆動モータ 573 プラテンローラ 580 インクジェット記録ヘッドカートリッジ
フロントページの続き (72)発明者 小山 修司 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
Claims (26)
- 【請求項1】 インクを吐出する吐出口に連通するイン
ク路が設けられ、該インク路の内面壁には前記吐出口か
らインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発
生する発熱部が配されているインクジェット記録ヘッド
であって、 前記インク路の内面壁のうち前記発熱部に対応する領域
のみに、撥液処理が施されてい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】 前記インク路の内面壁は、前記発熱部に
対応する領域を除いて親液性を有する請求項1に記載の
インクジェット記録ヘッド。 - 【請求項3】 前記発熱部に対応する領域は、一対の電
極間に位置する発熱抵抗層とその近傍とに対応する前記
インク路の内壁面である請求項1に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記発熱部に対応する領域は、前記発熱
部に設けられた複数の保護層のうちの最上層に形成され
ている請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項5】 前記最上層はタンタル含有膜である請求
項4に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項6】 前記撥液処理により有機膜が形成されて
いる請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項7】 前記撥液処理は、フッ素を用いる処理で
ある請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項8】 前記撥液処理は、インクとの接触角を8
0°以上とする処理である請求項1に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。 - 【請求項9】 前記撥液処理は、インクとの接触角を1
00°以上とする処理である請求項8に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。 - 【請求項10】 前記撥液処理が施された膜の厚さは5
000Å以下である請求項1に記載のインクジェット記
録ヘッド。 - 【請求項11】 前記発熱部が配された素子基板には、
前記発熱部を駆動するための機能素子が形成されている
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項12】 前記発熱部が発生した熱エネルギーに
よってインクに膜沸騰を生起させ、これに基づいてイン
クを吐出する請求項1に記載のインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項13】 インクを吐出する吐出口に連通するイ
ンク路に対応して配されるところの、前記吐出口からイ
ンクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生す
る発熱部が設けられているインクジェット記録ヘッド用
基体であって、 前記発熱部に対応する領域のみに、撥液処理が施されて
いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基
体。 - 【請求項14】 前記発熱部に対応する領域を除いて親
液性を有する請求項13に記載のインクジェット記録ヘ
ッド。 - 【請求項15】 前記発熱部に対応する領域は、一対の
電極間に位置する発熱抵抗層とその近傍とに対応する前
記インク路の内壁面である請求項13に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。 - 【請求項16】 前記発熱部に対応する領域は、前記発
熱部に設けられた複数の保護層のうちの最上層に形成さ
れている請求項13に記載のインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項17】 前記最上層はタンタル含有膜である請
求項16に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項18】 前記撥液処理により有機膜が形成され
ている請求項13に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項19】 前記撥液処理は、フッ素を用いる処理
である請求項13に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項20】 前記撥液処理は、インクとの接触角を
80°以上とする処理である請求項13に記載のインク
ジェット記録ヘッド。 - 【請求項21】 前記撥液処理は、インクとの接触角を
100°以上とする処理である請求項20に記載のイン
クジェット記録ヘッド。 - 【請求項22】 前記撥液処理が施された膜の厚さは5
000Å以下である請求項13に記載のインクジェット
記録ヘッド。 - 【請求項23】 前記発熱部が配された素子基板には、
前記発熱部を駆動するための機能素子が形成されている
請求項13に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項24】 請求項1ないし12のいずれか1項に
記載のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット
記録ヘッドに供給されるインクを収納するためのインク
タンクとを有するインクジェットカートリッジ。 - 【請求項25】 請求項1ないし12のいずれか1項に
記載のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット
記録ヘッドを駆動するための記録信号を供給するための
記録信号供給手段とを備え、前記記録信号に基づいて前
記インクジェット記録ヘッドからインクを吐出して記録
を行うインクジェット記録装置。 - 【請求項26】 請求項24に記載のインクジェットカ
ートリッジを着脱可能に保持するための保持手段と、前
記インクジェット記録ヘッドを駆動するための記録信号
を供給するための記録信号供給手段とを備え、前記記録
信号に基づいて前記インクジェット記録ヘッドからイン
クを吐出して記録を行うインクジェット記録装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36104198A JPH11240156A (ja) | 1997-12-22 | 1998-12-18 | インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-353450 | 1997-12-22 | ||
JP35345097 | 1997-12-22 | ||
JP36104198A JPH11240156A (ja) | 1997-12-22 | 1998-12-18 | インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11240156A true JPH11240156A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=26579843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36104198A Pending JPH11240156A (ja) | 1997-12-22 | 1998-12-18 | インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11240156A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1090763A2 (en) | 1999-10-05 | 2001-04-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head substrate, ink jet recording head, ink jet recording unit, and ink jet recording apparatus |
JP2011020440A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-02-03 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
JP2020138152A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | キヤノン株式会社 | ウルトラファインバブル生成装置 |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP36104198A patent/JPH11240156A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1090763A2 (en) | 1999-10-05 | 2001-04-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head substrate, ink jet recording head, ink jet recording unit, and ink jet recording apparatus |
US6435660B1 (en) | 1999-10-05 | 2002-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head substrate, ink jet recording head, ink jet recording unit, and ink jet recording apparatus |
JP2011020440A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-02-03 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
JP2020138152A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | キヤノン株式会社 | ウルトラファインバブル生成装置 |
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