(57)【要約】【課題】  コンパクトで高性能なインクジェットヒータボード構成を提供する。【解決手段】  貫通電極および、インクを供給するためのインク供給口をヒーター近傍に形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための電気熱変換素子とそれに接続する電極とが少なくとも形成された基体とからなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
該基体の一平面に上記電気熱変換素子が形成され、該基体の電気熱変換素子側から対向する平面に貫通して形成された電極と該基体の電気熱変換素子側から対抗する平面に貫通して形成された貫通穴とを有す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】
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前述した貫通穴は吐出液を電気熱変換素子に吐出液を供給するための液路であ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】
請求項2に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、基体がＳｉからなり、かつ、電気熱変換素子を形成する面に、予め、絶縁性膜を形成してから、上記、貫通電極を形成するための貫通穴と、吐出液流路のための貫通穴を同時に形成し、かつ、該貫通電極を形成する際、絶縁性膜を形成してから、導電体を形成すると共に、上記、絶縁性膜が、該貫通電極と貫通穴とを隔離することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、電気熱変換素子は抵抗体であり、該抵抗体に通電するための電極の少なくとも1つが貫通電極であって、概貫通電極は、上記抵抗体と直接接触しているか、若しくは、抵抗体と同一平面上に形成された別の電極を介して電気的に接続しており、かつ、抵抗体と該貫通電極はほぼ均一の厚みを有する膜で電気的に絶縁されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録技術特に高精細高速を要求されるインクジェット記録ヘッドに適用される。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録技術は、近年、印刷技術のカラー化、パーソナル化に伴い急速に普及し、いまや電子写真技術とともにオフィスおよびホームにおいてもスタンダートとなってきている。
【０００３】
また、印字品位もその液滴の小液滴化やさまざまな画像処理技術により急速に高画質化しいまや銀塩写真をしのぐ品位を得るようになってきた。
【０００４】
又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開2003-072079号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、現状、インクジェット記録方式で主流となっているインク液の相変化を利用するサーマルインクジェット記録方式では、相変化させるための熱により、インクおよび記録ヘッドの記録ユニット部の温度変化により、さまざまな悪影響を発生していた。
【０００６】
すなわち主要な課題としては以下が挙げられる。
【０００７】
１．電気熱変換素子から発生する熱が、主に基体に蓄熱し基体が温度変化することで、吐出するインク滴の特性が変化し、印字品位に大きな影響を及ぼす。
【０００８】
２．従来は電気熱変換素子である抵抗体と該抵抗体に通電するための電極は、同一平面上に形成されている。また、上記電極は電気抵抗を下げるために一般にはコスト等を考慮してＡＬを用いるのが一般である。またその厚みは配線抵抗を下げるために、最低でも０．２μ程度、厚い場合は0.6〜1μ程度形成するのが一般である。ところが、こうした厚みを有するために、ＡＬ配線部では、上記のような厚みの段差が生じ、配線上に被覆されるべき保護膜が、上記ＡＬ配線を完全に被覆できない場合があった。
【０００９】
３．さらには、一般的に使用されている薄膜の保護膜の場合、その製造工程上の理由により、ある確率でパーティクルが存在する。これらのパーティクルは上記保護膜の被覆性を著しく悪化させるが、前述、ＡＬの段差部に該パーティクルが存在した場合、その被覆性を著しく悪化させ、ピンホールを生じた場合には、インク液によるＡＬの腐食を招く。
【００１０】
４．上記ＡＬ配線による薄膜配線の場合、その厚みに工程上の制限があるため、配線抵抗を下げることが極めて困難である。配線抵抗による電力の消費は、通常10%〜30%以上にも及ぶことがあり、まったく無駄な電力として消費されるばかりでなく、昇温によりインクジェット記録の特性に多大な悪影響を及ぼす。
【００１１】
５．さらに、現状のインクジェット記録ヘッドにおいては、抵抗体で発生する熱は、概略、基体から基体を接着している有機接着剤を介して、基体を接着している基材に放熱している。しかしながら、上記構成の場合、まず基体自身に熱が拡散するため、基体の温度上昇を招き、基体上に形成されている抵抗体の温度を上昇させ、その電気熱変換素子としての特性に変化を及ぼすことがあった。また、上記有機接着剤は、非常に熱伝導性が悪いため基体に蓄熱する原因ともなっていた。すなわち、抵抗体で発生する熱をいかに他に影響を与えないで基材に放熱するかが、非常に重要である。
【００１２】
６．また、最近のインクジェット記録装置の高画質化を達成するためには、微小なインク液滴を吐出させる必要があるが、そのためには、インクを電気熱変換素子に導くインク流路の微細化が必須である。ところが、微細化するに伴って、同インク流路の液抵抗が増大するため、十分な流体としての特性が得られないという重大な課題があった。これを解決するためには、電気熱変換素子とインク供給口との間のインク流路を最短で形成することが必要であるが、従来、電気熱変換素子の駆動、給電のための配線等が電気熱変換素子の近傍にあったため、蒸気インク流路との距離を縮めることが困難であった。
【００１３】
なお、図４は、従来例を示す図である。
【００１４】
本発明は以上のような課題に対し解決策を見出したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明を解決するための手段、および作用は以下のとおりである。
【００１６】
１．ヒーター直下もしくは近傍に極めて良熱伝導性の材料であるＣｕ、Ａｌ、Ａｕ等の金属の貫通電極を形成することにより、電気熱変換素子で発生した熱を該貫通電極を介して基材に直接放熱することにより、基体の蓄熱を最小限にすることが可能となる。
【００１７】
２．従来、電気熱変換素子と同一面に形成していた導電電極を貫通電極として、電気熱変換素子形成面と対向する面に導通させることにより、平面的な面積を大幅に減らすことが可能となり、きわめて大きなコストダウンが可能となる。
【００１８】
３．上記項目2で述べたような、導電電極をなくす、もしくは最小限に形成することが可能となるので、従来、電気熱変換素子周りで問題となっていた電極の信頼性を飛躍的に向上させることが可能となる。具体的には、導電電極は、一般にはＡＬで形成されているが、ＡＬはインク液に対して、耐食性を持たないため、電極の保護膜に一箇所でもクラック、ピンホール等の欠損があった場合、きわめて早期に上記配線電極は腐食し、用をなさなくなってしまう。そのため、配線電極の信頼性向上は、インクジェットヘッドの信頼性向上にとって、非常に有効である。
【００１９】
４．上記項目3で述べた、配線電極は、通常、その電気抵抗を下げるため、可能な限りその厚みを厚くする設計を行う。ところが、配線電極を厚くしていくと、該配線の端部で段差を生じ、その保護膜の被覆性の悪い部分で上記、信頼性に障害を起こす可能性がある。本発明では配線電極を該段差部を生じることなく、かつ、配線の低抵抗化を実現できる。
【００２０】
５．これまで述べた配線電極を電気熱変換素子と対向する面に形成することで、電気熱変換素子近傍の配線がなくなり、インク供給口を電気熱変換素子の極近傍に形成することが可能となった。この為、上記インク流路の流抵抗は極低く抑えることが可能となり、従来のインクジェットヘッドでは成しえなかった低抵抗のインク流路を可能とした。
【発明の効果】
【００２１】
従来のインクジェットヘッドでは成しえなかった低抵抗のインク流路を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の第１の実施例を図１に示す。
【００２４】
図１ａは本発明の上面図、断面図、下面図を示す。
【００２５】
また、図１ｂではインク流路、吐出口を含む断面図を示す。
【００２６】
基材100上に絶縁膜と、電気熱変換素子300と、保護膜400と、貫通電極610,620と、インクを供給するための貫通穴800,810と、電気熱変換素子300と貫通電極610,620を導通させるためのヴィアホール210,220とが形成されている。
【００２７】
また、貫通穴800,810に連通してインクを吐出工に教習するためのインク供給路と吐出口を形成したオリフィスが、電気熱変換素子300上に形成されている。
【００２８】
ここで基材100はＳｉなどの半導体基板、あるいは、アルミナ等の絶縁性の基板のどちらでも可能であるが、半導体基板では、貫通電極610,620と基材100とを、電気的に絶縁するための絶縁層200が、該貫通電極610,620と基材100との間で必須である。
【００２９】
貫通電極610,620および貫通穴800,810を形成するために、腐食性のガスによるドライエッチング、あるいは腐食性の液体によるウェットエッチング、または、レーザーアブレーションによるレーザー法等の方法があり、精度よく穴を開けられればどのような方法でも可能である。
【００３０】
ちなみに、貫通電極610,620は基材100裏面より突状に形成すると外部電極への接続に好都合である。
【実施例２】
【００３１】
図２に第２の実施例を示す。
【００３２】
本実施例は、貫通穴800,810を貫通電極610,620と別方向に形成したもので、貫通電極610,620から外部電極への電極接続が容易になる可能性がある。
【実施例３】
【００３３】
図３に第３の実施例を示す。
【００３４】
本実施例では、電気熱変換素子300からの電極取り出しを一端部は貫通電極620で行い、もう一方の端部は電気熱変換素子300面側の一般的な配線で行ったものである。本例では、裏面側で接続する電極が１つだけであるため、電気多岐な接続が容易になる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）実施例１、（ｂ）オリフィスを含めた第１の実施例の断面図。
【図２】第２の実施例。
【図３】第３の実施例。
【図４】従来例。
【符号の説明】
【００３６】
１００  基材
２００  絶縁層
２１０，２２０  ヴィアホール
３００  電気熱変換素子
４００  保護膜
６１０，６２０  貫通電極
７００  配線電極
８００，８１０  貫通穴（インク供給路）
【図１】
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【図２】
2007296706.tif 000004
【図３】
2007296706.tif 000005
【図４】
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