(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持体と、
該保持体上に設けられ、液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子を有する高抵抗導体層と該高抵抗導体層に電気信号を供給するための配線電極と、
を有し、前記高抵抗導体層と前記配線電極とが接して積層されているインクジェット記録素子であって、
前記配線電極は、複数の前記記録素子ごとに個別に設けられた個別配線電極と、複数の前記記録素子に共通して設けられた共通配線電極と、を有し、
前記記録素子は、前記高抵抗導体層の、前記個別配線電極と前記共通配線電極との間の部位であって、前記エネルギーとして熱エネルギーを発生し、
前記個別配線電極の幅は、該個別配線電極に接する前記高抵抗導体層の幅よりも小さく、
前記共通配線電極の、複数の前記記録素子の間の部位の幅は、該部位と接する前記高抵抗導体層の幅よりも大きいことを特徴とするインクジェット記録素子。
【請求項２】
前記共通配線電極の、前記個別配線電極の間の部位の幅は、該部位と接する前記高抵抗導体層の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録素子。
【請求項３】
前記保持体側から順に、前記配線電極、前記高抵抗導体層、が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録素子。
【請求項４】
前記保持体側から順に、前記高抵抗導体層、前記配線電極、が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録素子。
【請求項５】
前記記録素子に対応して設けられる吐出口と、該吐出口に連通する液路と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録素子を有するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録素子及びこれを用いたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置等に用いられるインクジェット記録素子としては、例えば、図８に示すものが先行技術として知られている。
【０００３】
この素子は、保持体１００とその上に形成した発熱素子（発熱抵抗体層）１０１と共通配線電極１１１と個別配線電極１１０と耐酸化層及び絶縁層と耐インク層及び絶縁層とから構成されている。個別配線電極１１０は、各発熱素子１０１に配線電極１０２を設けて形成され、共通配線電極１１１は、各発熱素子１０１に共通の配線電極１０２を設けることによって形成されている。
【０００４】
このインクジェット記録素子においては、発熱抵抗体層１０１に電流を流すことにより、熱エネルギーを発生させることができる。すなわち、駆動電流を、外部接続電極より個別配線電極１１０を介して発熱抵抗体層１０１に流入させ、さらに共通配線電極１１１を介して外部へ流出させることにより、熱エネルギーを発生させることができる。なお、インクジェット記録装置においては、この熱エネルギーを利用して液体を吐出させることにより記録が行われる。
【０００５】
通常、発熱抵抗体層１０１と配線電極１０２は、図８に示すように、インクジェット記録素子に複数形成されている。このように、複数の発熱素子を設けると、複数ドットの記録を同時に行うインクジェット記録装置を得ることが可能となり、記録の高速化を図ることができる。
【０００６】
今日においては、高密度，高速記録に対する強い要請から、主走査ラインの記録を同時に行うことが一般化しており、したがって、多数の発熱素子を高密度に配置した記録ユニットが登場している。また、従来のような文字データだけでなく、画像データを出力することに対するニーズの拡大や、カラー出力の増大に伴い、高密度記録かつ階調表現を実現するため、ヒーター配列の高密度化が急速に進んでいる。
【０００７】
ところが、上記の発熱抵抗体層１０１は、その特性から、その幅を可能な限り広くした方が記録特性上有利である。しかし、広くすれば、ヒーターはかろうじて形成できるものの、共通配線電極１１１は、図８に示すように、これを配置するスペースが殆ど無く、特に配線電極となる低抵抗導体層１０２は、その形成が非常に困難になる。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、超高密度のヒーター及びそれに接続する配線電極の形成を可能にするインクジェット記録素子及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供するインクジェット記録素子は、次の（１）〜（５）に記載のものである。
（１）保持体と、該保持体上に設けられ、液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子を有する高抵抗導体層と該高抵抗導体層に電気信号を供給するための配線電極と、を有し、前記高抵抗導体層と前記配線電極とが接して積層されているインクジェット記録素子であって、前記配線電極は、複数の前記記録素子ごとに個別に設けられた個別配線電極と、複数の前記記録素子に共通して設けられた共通配線電極と、を有し、前記記録素子は、前記高抵抗導体層の、前記個別配線電極と前記共通配線電極との間の部位であって、前記エネルギーとして熱エネルギーを発生し、前記個別配線電極の幅は、該個別配線電極に接する前記高抵抗導体層の幅よりも小さく、前記共通配線電極の、複数の前記記録素子の間の部位の幅は、該部位と接する前記高抵抗導体層の幅よりも大きいことを特徴とするインクジェット記録素子。
（２）前記共通配線電極の、前記個別配線電極の間の部位の幅は、該部位と接する前記高抵抗導体層の幅よりも大きいことを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録素子。
（３）前記保持体側から順に、前記配線電極、前記高抵抗導体層、が形成されていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のインクジェット記録素子。
（４）前記保持体側から順に、前記高抵抗導体層、前記配線電極、が形成されていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のインクジェット記録素子。
（５）前記記録素子に対応して設けられる吐出口と、該吐出口に連通する液路と、を有することを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載のインクジェット記録素子。
また、本発明が提供するインクジェット記録装置は、
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載のインクジェット記録素子を有するインクジェット記録装置。
【００１３】
本発明の装置によれば、画像の高精細化，高画質化を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって説明する。
【００１５】
（実施例１）
本発明の典型的な実施例であるインクジェット記録素子を、図１によって、その製造方法とともに説明する。
【００１６】
１００は、絶縁性基板（保持体）、例えば、ガラス，セラミック等の基板、またはシリコン，金属等の伝導性基板表面を絶縁被覆した基板である。１０１はこの基板１００の上に形成した発熱抵抗体層（高抵抗導体層）である。
【００１７】
発熱抵抗体層１０１の形成は、一般には、真空成膜により行われるが、その他の方法、例えば、厚膜印刷法等の方法でも可能である。本実施例では、スパッタリング法により、ＴａＡｌで３０００Ａの成膜を形成した。発熱抵抗体材料は、例えば、ＡｌＮ，ＴｉＮ，Ｔａ等であるが、耐熱性に優れ、均一に形成可能なものであれば何でもよい。
【００１８】
次に、成膜したＴａＡｌをパターニングするため、フォトリソグラフィ法によりＴａＡｌのパターンを形成した。具体的には、ＴａＡｌ上にポジレジストをコーティングした。ポジレジストは、東京応化製のＯＦＰＲ８００等で、ロールコート法でコーティングした。スピンコート法でもよい。
【００１９】
次に、ポジレジストを９０度で３０分程度プリベークし、その後、所望の形状に露光した。露光後、専用の現像液で現像しレジストパターンを形成し、これをマスクとして、ドライエッチングした。エッチングガスはＢＣ１３とＣ１２を用いた。エッチング終了後、上記レジストを専用の剥離液により剥離した。
【００２０】
次に、真空成膜により、Ａｌを成膜した。Ａｌは配線電極１０２として使用するので、膜厚としてはプロセス上問題のない範囲で厚くすることが望ましい。ここでは、１ミクロンスパッタした。なお、配線電極１０２には、Ａｌに限らず、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ等の良伝導性金属であれば問題無く使用できる。
【００２１】
Ａｌの膜は、前述したフォトリソグラフィ法により、パターン形成した。このパターンは、先に形成されたＴａＡｌのパターンに合わせて形成するが、発熱部となる部分には、Ａｌの配線電極１０２は形成しない。
【００２２】
次に、図示しないが、発熱抵抗体層１０１と配線電極１０２とを、耐酸化性，耐食性及び耐キャビテーション性の観点から、外部との電気的接続を得るための外部接続電極１１２部分を除いて、陽極酸化により保護した。陽極酸化は、一般のものでもかまわないが、ここでは、酒石酸アンモニウムとエチレングリコールと水の混合溶液中で、上記パターンを陽極として、電圧を印加することにより形成した。さらに、耐食性を完璧なものにするため、前記パターン上に有機保護膜１０４を、発熱部と外部電極との外部接続電極１１２を除く全面に形成した。
【００２３】
上記有機保護膜１０４は、本実施例では、ポリエーテルアミドを使用したが、その他の耐水性に優れた材料、例えば、ポリイミド等も使用できる。
【００２４】
本実施例においては、共通配線電極１１１の折り返し部分の少なくともヒーター配線の近傍では、前記したＴａＡｌの発熱抵抗体層（高抵抗導体層）１０１の線幅が、Ａｌの配線電極（低抵抗導体層）１０２の線幅より小さくなっている。
【００２５】
具体的数値を挙げると、例えば、幅が２０ミクロンの発熱部を有する６００ｄｐｉ、すなわち、発熱部のピッチが４２．５ミクロンの発熱抵抗体層１０１では、上記発熱部間の間隔は２２．５ミクロンとなる。この間で、従来例のように、共通配線電極１１１のＡｌをパターニング後、Ａｌのエッチングを行うと、共通電極部分のＡｌ、すなわち、低抵抗配線部分は数ミクロン以下の配線幅となるか、最悪の場合、エッチングにより、共通電極部分のＡｌは消失してしまう。したがって、従来例では、本実施例のような高密度配線は、形成不可能であった。
【００２６】
それに対して、本実施例では、共通配線電極１１１の形成において、ＴａＡｌの発熱抵抗体層（高抵抗導体層）１０１とＡｌの配線電極（低抵抗導体層）１０２をそれぞれレジストパターニングし、かつエッチングして形成するので、それぞれに最適なマスク寸法を考慮してパターン形成できる。
【００２７】
さらに、共通配線電極１１１では、その配線抵抗が問題となるので、低抵抗導体である配線電極１０２の線幅を最大となるようにし、個別配線電極１１０では、記録特性を良好に保つため、一般に、その発熱抵抗体層１０１の幅が最大となるように構成した。すなわち、共通配線電極１１１では、発熱抵抗体層１０１よりも配線電極１０２の線幅を広くし、個別配線電極１１０では、発熱抵抗体層１０１を配線電極１０２よりも線幅を広くした。
【００２８】
このため、ＴａＡｌの発熱抵抗体層１０１とＡｌの配線電極１０２のギャップはショートしない程度、例えば、２ミクロンといった極めて小さい間隔で形成可能となる。Ａｌの配線電極１０２の線幅は、上記の従来例では、数ミクロン以下であったものが、１８ミクロン程度の線幅を確保できる。もちろん、この差は発熱抵抗体層１０１の配線密度を高密度化するほど大きくなることは言うまでもない。
【００２９】
このように、実施例の構成によれば、従来は困難であった高密度配線が可能となり、４００ｄｐｉ以上という高密度のインクジェット記録素子の製造が、従来の製造方法と設計ルールの変更を伴わないで実現することが可能となる。
【００３０】
本実施例のインクジェット記録素子における記録素子としては、例えば、熱エネルギーを発生する電気熱変換体、その他の記録素子を用いることができる。
前記記録素子が電気熱変換体であった場合、個別電極と共通電極との間に位置する高抵抗導体層が電気熱変換体部分となり、電極から電気信号を受けることで電気熱変換体が発熱して液体を吐出する。
【００３１】
図２は、本実施例のインクジェット記録素子を用いたインクジェット駆動ユニットを示す。このユニットは、支持体２０１とインクジェット記録素子２００と駆動素子基体２０２と駆動ＩＣ２０３よりなる。
【００３２】
（実施例２）
実施例１では、インクジェット記録素子について説明した。ここでは、インクジェットユニット，インクジェット駆動ユニット及びインクジェット記録装置について説明する。
【００３３】
本実施例によるインクジェットユニットは、前述のようにして作成したインクジェット記録素子３００にインクを吐出させるための吐出口と、これに連通する液路とを形成したものである。また、インクジェット駆動ユニットは、図３に示すように、インクジェットユニットに駆動素子基体２０２と駆動ＩＣ２０３を接続したものである。
【００３４】
次に、本実施例によるインクジェット記録装置について説明する。
【００３５】
図４は本実施例によるインクジェット記録装置を示す図である。図４において、記録シート５０３は、給紙ローラ５０２によって、上下に所定間隔を置いて設置されたシート送りローラ５０１まで搬送され、矢印Ａ方向にシート送りされる。上記記録シート５０３の前面には、ガイド軸５１３に沿って移動するキャリッジ５１０が設けられている。キャリッジ５１０上には、前述したインクジェット駆動ユニット５１２が載置されている。前記キャリッジ５１０は、キャリッジ駆動モータによりベルト伝達機構５０９を介して往復駆動される。
【００３６】
記録に際しては、前記キャリッジ５１０の記録シート幅方向の移動に同期して、前記インクジェット駆動ユニット５１２の吐出口から記録シート５０３へ向かってインクが液滴として吐出される。
【００３７】
インクジェット駆動ユニット５１２には、吐出口が記録シート側に向けて形成されており、駆動素子からの信号に対応して、吐出口からインク液滴が吐出される。
【００３８】
（実施例３）
図５は、インクジェット記録装置の別の例である。実施例２との違いは、本例のインクジェット駆動ユニット５１２は記録紙の記録幅分の記録素子を具備していることにある。
【００３９】
したがって、キャリッジを往復駆動させる必要がなく、そのため機構が簡単で、かつ高速記録が可能である。本例では非常に長いユニットを使用するので効果は絶大である。
【００４０】
（実施例４）
図６は、インクジェット記録素子の別の例である。本実施例では、低抵抗導体層１０２を下層に、高抵抗導体層１０１を上層にしてインクジェット記録素子を形成した例である。このように構成しても、実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（実施例５）
図７は、インクジェット記録素子のさらに別の例である。
【００４２】
本実施例では、共通配線電極１１１のさらなる低抵抗化を計るため、配線電極（低抵抗導体層）１０２を２層とし、その配線電極１０２間に高抵抗導体層１０１を形成した例である。本実施例では、配線電極１０２の膜厚をより厚く形成できるので、本発明による配線の高密度化によっても、なお、配線電極のより一層の低抵抗化が可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上述のように構成したので、ヒーターの配置密度を高くしても、配線電極を形成できることから、市場において求められている記録密度の高密度化を極めて容易に行うことが可能となり、記録画像の高精細化，高画質化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１のインクジェット記録素子を示し、同図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は平面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図
【図２】  実施例１のインクジェット記録素子を用いたインクジェット駆動ユニットの側面図
【図３】  実施例１のインクジェット記録素子を用いたインクジェット駆動ユニットの側面図
【図４】  実施例２のインクジェット記録装置の斜視図
【図５】  実施例３のインクジェット記録装置の斜視図
【図６】  実施例４のインクジェット記録素子を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図７】  実施例５のインクジェット記録素子を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図８】  従来のインクジェット記録素子を示し、同図（ａ）及び（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１００  絶縁性基板
１０１  発熱抵抗体層（高抵抗導体層）
１０２  配線電極（低抵抗導体層）
１０４  有機保護膜
１１０  個別配線電極
１１１  共通配線電極
１１２  外部接続電極
２００  インクジェット記録素子
２０１  支持体
２０２  駆動素子基体
２０３  駆動ＩＣ
３００  インクジェット記録素子
５０１  シート送りローラ
５０２  給紙ローラ
５０３  記録シート
５０９  ベルト伝達機構
５１０  キャリッジ
５１２  インクジェット駆動ユニット
５１３  ガイド軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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