JP2000006411A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱素子の配線密度を、その電気特性を損な
うことなく高める。 【解決手段】 発熱素子１０１に設けた配線電極１０２
のうち、一方は発熱素子１０１に個別に対応する個別配
線電極１１０とし、他方は、複数の発熱素子に共通する
共通配線電極１１１とした電極配線構成において、個別
配線電極１１０では、発熱素子１０１の線幅が配線電極
１０２のそれより広く、共通配線電極１１１では、配線
電極１０２の線幅が発熱素子１０１のそれより広い構成
となっていることを特徴とするものである。

Description

【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１
１１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１０
２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、保持体と、保持体上に形成された
発熱素子と、発熱素子に設けた電気信号を供給するため
の配線電極と、配線電極に接続され、外部に電気的接続
を得るための電極とを有し、前記発熱素子に設けた一方
の配線電極は、発熱素子ごとに個別に設けた個別配線電
極とし、他方の配線電極は、複数の発熱素子に共通の共
通配線電極とし、共通配線電極は発熱素子の近傍で折り
返して配線し、個別配線電極とほぼ平行に配線された熱
エネルギーを発生する電気熱変換体である記録素子を複
数形成したインクジェット記録素子において、前記共通
配線電極は、少なくとも発熱素子の近傍で、発熱素子よ
りも幅を大きくし、個別配線電極は、発熱素子よりも幅
を小さくしたものである。

【００１０】上記構成により、発熱素子の配置密度を、
その電気的特性を損なうことなく、高めることができ
る。

【００１１】上記インクジェット記録素子は、これにそ
の発熱素子に対応するインク吐出口と、この吐出口に連
通する液路を設けることによって、インクジェットユニ
ットを形成することができる。

【００１２】また、本発明が提供するインクジェット記
録装置は、上記インクジェット記録素子を用いたもので
ある。

【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。１０
１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Ｏ
ＦＰＲ８００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）１０
１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、共通電極１
１１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）１０
２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１
０２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、共通電極配線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。

【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２０
０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１０
２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１０
１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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持体と、保持体上に形成された発熱素
   子と、発熱素子に設けた電気信号を供給するための配線
   電極と、配線電極に接続され、外部に電気的接続を得る
   ための電極とを有し、前記発熱素子に設けた一方の配線
   電極は、発熱素子ごとに個別に設けた個別配線電極と
   し、他方の配線電極は、複数の発熱素子に共通の共通配
   線電極とし、共通配線電極は発熱素子の近傍で折り返し
   て配線し、個別配線電極とほぼ平行に配線された熱エネ
   ルギーを発生する電気熱変換体である記録素子を複数形
   成したインクジェット記録素子において、前記共通配線
   電極は、少なくとも発熱素子の近傍で、発熱素子よりも
   幅が大であり、個別配線電極は、発熱素子よりも幅が小
   であることを特徴とするインクジェット記録素子。
2. 【請求項２】 前記発熱素子に対応するインク吐出口
   と、これに連通する液路を設けた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。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェット記録素
   子を用いたインクジェット記録装置。