JP2000280490A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッド内の気泡に起因す
る問題点を、バキューム吸引方式を用いることなく解決
し得るインクジェット記録ヘッド、およびインクジェッ
ト記録装置を提供すること。 【解決手段】 画像記録材料１１０にインク１０２を吐
出するインク吐出口１０６と、インク吐出口１０６に連
通するインク流路１１２と、画像信号に応じてインク１
０２を吐出するインク吐出手段１０４と、からなるイン
クジェット記録ヘッドにおいて、インク流路１１２側壁
に、対向する少なくとも一対の電極１１４ａ，１１４ｂ
を配設してなり、該電極１１４ａ，１１４ｂの少なくと
も一方が起電力発生部材であることを特徴とするインク
ジェット記録ヘッドである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出させ
て画像の記録を行うインクジェット記録ヘッド、および
該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置に関し、特にインク中に含まれる気泡が、インク
ジェット記録ヘッドのインク吐出口近傍への流入を防止
可能なインクジェット記録ヘッド、および該インクジェ
ット記録ヘッド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】被印字面に液滴、特にインクドロップを
吐出して印字を行うインクジェット記録方式の代表的な
ものとして、従来、オンデマンド型と連続流型とがあ
る。オンデマンド型は、記録情報に対応してノズルから
間欠的にインクを吐出させて印字を行う方式で、代表的
なものとして、圧電素子方式とサーマル方式とがある。
圧電素子方式は、インク室に付設した圧電素子にパルス
電圧を印加して圧電素子を変形させることにより、イン
ク室内のインク液圧を変化させ、ノズルからインクドロ
ップを吐出させて、記録紙上にドットを記録するもので
ある。サーマル方式は、インク室内に設けた加熱素子に
よりインクを加熱し、これにより発生したバブルにより
ノズルからインクドロップを吐出させて、記録紙上にド
ットを記録するものである。

【０００３】一方、連続流型は、インクに圧力を加えて
ノズルから連続的にインクを吐出させると同時に、ピエ
ゾ振動子などにより振動を加えて突出インク柱を液滴化
し、さらに液滴に対して選択的に帯電、偏向を行うこと
によって、記録を行うものである。

【０００４】インクジェット記録ヘッド内のインク中に
は、周囲環境の大気が気体のインクに対する溶解度に依
存して溶解し、溶存気体として存在している。従って、
周囲環境の温度変化や圧力変化により、溶存気体が過飽
和状態になるとインクジェット記録ヘッド内で気泡化す
る。

【０００５】気泡の発生は、インクジェット記録ヘッド
の印字性能に関し以下およびに示す如く、様々な悪
影響を及ぼす。 気泡がインク流路に滞留し、気泡のサイズが、インク
ジェット記録ヘッド内に設けられたインク流路のサイズ
と同程度以上になると、インク供給が不十分となり、最
悪の場合印字不能に陥る。

【０００６】圧力室に配された発熱素子や電歪素子等
の圧力発生手段によりインクを加圧して、インク吐出口
からインクドロップを吐出させるインクジェット記録方
式では、気泡が圧力室に存在すると、本来インクに作用
すべき圧力が気泡の圧縮によりインク吐出口付近のイン
クに十分に伝わらずインクの吐出不良を起こす事があ
る。

【０００７】これらインクジェット記録ヘッド内のイン
ク中に存在する気泡に起因する問題点を解消する手段と
して、特開昭６２−１１３５５６号、同６３−２９５２
６５号公報等で提案されている所謂バキューム吸引方式
がある。これは、インクジェット記録ヘッド本体の各ノ
ズル（インク吐出口）面のインクが露出する端面全域を
キャップで覆い、キャップ内部を負圧状態として、イン
クジェット記録ヘッド内の気泡をインクごと吸引除去す
るものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】バキューム吸引方式に
は以下に示す〜のような課題がある。 キャップ内部を負圧状態にするためのポンプ機構が必
要になるため、装置の小型化の障害となり、また高コス
ト化につながる。 気泡を吸引すると同時に大量のインクを吸引するの
で、排インクを保持する排インクタンクが必要になるた
め、装置の小型化の障害となる。 排インクをインクジェット記録ヘッドに戻して、再度
印字に使用する事も可能ではあるが、そのための機構が
複雑になるので通常は廃棄されており、印字コストの上
昇につながっている。

【０００９】キャップで密閉しインクジェット記録ヘ
ッド内の気泡をインクごと吸引するため、吸引終了後の
ノズル面にはインクが付着する。ノズル面に付着したイ
ンクは、ワイパ部材により拭き取られる（ワイピング工
程）。しかしながら、このワイピング工程が新たな問題
を引き起こす事が知られている。即ち、ノズル面には通
常撥液処理薄層や親液処理薄層の類が設けられるが、こ
れら処理薄層がワイピングによって摩耗したり、あるい
は、剥離することがあるという問題である。また、ノズ
ル面に密着して摺動させる結果、不要物（ゴミ、汚れた
インク等）をノズル内に押し込んでしまうことがあると
いう問題もある。

【００１０】停止状態、特に長時間（数日以上）停止
状態にあったプリンタを起動して記録動作をさせる場
合、気泡除去のための上記一連の工程が複雑で時間を要
するので、１枚目のプリントを得るまでの待機時間が長
くなるという問題がある。

【００１１】従って本発明は、以上の技術的課題を解決
するためになされたものであって、インクジェット記録
ヘッド内の気泡に起因する問題点を、バキューム吸引方
式を用いることなく解決し得るインクジェット記録ヘッ
ド、および該インクジェット記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
により達成される。即ち、第１の本発明は、画像記録材
料にインクを吐出するインク吐出口と、該インク吐出口
に連通するインク流路と、画像信号に応じてインクを吐
出するインク吐出手段と、からなるインクジェット記録
ヘッドにおいて、インク流路側壁に、対向する少なくと
も一対の電極を配設してなり、該電極の少なくとも一方
が起電力発生部材であることを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッドである。

【００１３】第１の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、起電力発生部材からなる電極表面に自身の電
位差が生じ、その結果一対の電極間に電位差を形成し、
インク流路に電界を生じさせることにより、インク中に
存在する気泡は、その表面に誘電分極による電荷の偏り
が生じ、一対の電極からの電界（以下、「気泡流入防止
電界」という場合がある。）による斥力を受け、インク
の流れ方向への進行が妨げられる。従って、圧力室等の
インク吐出口付近への気泡の侵入が防止される。

【００１４】なお、本発明において起電力発生部材と
は、電圧の印加を受けることなしに、それ自身が部材内
に電荷の偏りを生じるものをいい、具体的には、例えば
エレクトレット、焦電部材、圧電素子、光電素子等が挙
げられる。従って、第１の本発明によれば、電源手段等
の電圧印加手段を設けることなく、インク中に存在する
気泡のインク吐出口付近への侵入が防止される。

【００１５】第２の本発明は、第１の本発明のインクジ
ェット記録ヘッドであって、さらに、前記起電力発生部
材の少なくとも一部が、少なくともエレクトレット層と
導電層との積層体であり、該積層体の導電層側の面がイ
ンク流路側壁に面するように配設され、導電層が接地電
位に接続されていることを特徴とする。

【００１６】第２の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、エレクトレットの内部分極による表面電位を
用い、かつ、導電層を接地電位に接続し、エレクトレッ
トの分極による電位差を絶対的な電位として確定させる
ことにより、電圧印加手段その他何ら特別な外部エネル
ギー付与手段を要さず、有効にインク流路中に電界を生
じさせることができ、インク中に存在する気泡のインク
吐出口付近への侵入が防止される。

【００１７】第３の本発明は、第２の本発明のインクジ
ェット記録ヘッドであって、さらに前記エレクトレット
層と導電層との積層体のエレクトレット層側の面に、第
２の導電層が形成されてなることを特徴とする。

【００１８】第３の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、第２の導電層が電気的にフロート状態で設け
られるので、エレクトレット層の分極電位が場所によっ
てばらついても、前記第２の導電層で均一化され、イン
ク流路内に気泡流入防止電界を形成するための電極の表
面電位を均一化できる。

【００１９】第４の本発明は、第１の本発明のインクジ
ェット記録ヘッドであって、さらに前記起電力発生部材
の少なくとも一部が、少なくとも焦電部材層と導電層と
の積層体であり、該積層体の導電層側の面がインク流路
側壁に面するように配設され、導電層が接地電位に接続
されていることを特徴とする。

【００２０】第４の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、別途設けられた加熱手段により、あるいは、
印字により発生する熱により焦電部材が昇温し、該昇温
部材が内部分極する。そして、この内部分極した焦電部
材の表面電位を用い、かつ、導電層を接地電位に接続
し、焦電部材の分極による電位差を絶対的な電位として
確定させることにより、電圧印加手段を要さず、有効に
インク流路中に電界を生じさせることができ、インク中
に存在する気泡のインク吐出口付近への侵入が防止され
る。

【００２１】第５の本発明は、第４の本発明のインクジ
ェット記録ヘッドであって、さらに前記焦電部材層と導
電層との積層体の焦電部材層側の面に、第２の導電層が
形成されてなることを特徴とする。

【００２２】第５の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、第２の導電層が電気的にフロート状態で設け
られるので、焦電部材層の分極電位が場所によってばら
ついても、前記第２の導電層で均一化され、インク流路
内に気泡流入防止電界を形成するための電極の表面電位
を均一化できる。

【００２３】第６の本発明は、第４または第５の本発明
のインクジェット記録ヘッドであって、さらに前記焦電
部材層と導電層との積層体に接触または近接して、発熱
部材が配されてなることを特徴とする。

【００２４】第６の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、焦電部材層を加熱する発熱部材が配されてい
るため、発熱部材への通電等を制御することにより、焦
電部材の焦電作用を制御することができ、インク流路内
に適正な気泡流入防止電界を高精度でかつ安定に形成す
ることができる。

【００２５】なお、ここで「積層体に接触または近接し
て、発熱部材が配される」とは、積層体に完全に接触し
て発熱部材が配される場合のみならず、発熱部材からの
発熱により積層体中の焦電部材層を加熱して焦電作用を
引き出せるように発熱部材が配される場合を含むものと
する。

【００２６】第７の本発明は、第４または第５の本発明
のインクジェット記録ヘッドであって、複数のインク吐
出口と、該複数のインク吐出口にそれぞれ連通するイン
ク流路と、前記複数のインク吐出口に対応するインク吐
出手段と、前記複数のインク流路側壁にそれぞれ配設さ
れる少なくとも一対の電極と、を有し、前記複数配設さ
れた一対の電極のうち焦電部材層と導電層との積層体か
らなる電極に、それぞれ接触または近接して発熱部材が
配されてなることを特徴とする。

【００２７】第７の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、複数のインク吐出口にそれぞれ連通するイン
ク流路のそれぞれに発熱部材が配されているため、イン
ク吐出手段が駆動し気泡流入防止電界を形成したいイン
ク流路にのみ発熱部材により熱を与えることができ、効
率的である。個々のインク吐出口に連通するインク流路
一つ一つは微小であり、エネルギーコストの削減を図る
ことができる。

【００２８】第８の本発明は、第７の本発明のインクジ
ェット記録ヘッドであって、さらに前記インク吐出手段
と前記発熱部材とが、１のインク流路中で電気的に接続
されていることを特徴とする。

【００２９】第８の本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、複数のインク吐出口にそれぞれ連通するイン
ク流路のそれぞれに配される発熱部材とインク吐出手段
とが電気的に接続されているため、インク吐出時に連動
して気泡流入防止電界が形成される。すなわち、インク
吐出後に必ず生ずるインク補充の流れに対して、効果的
に気泡流入防止電界が作用し、気泡がインク流路を塞い
だり、圧力室等のインク吐出口付近へ気泡が侵入するこ
とを効果的に防止することができる。

【００３０】第９の本発明は、第１ないし第８のいずれ
か１の本発明のインクジェット記録ヘッドであって、さ
らに前記インク吐出手段が、インク流路側壁であってイ
ンク吐出口近傍に配された発熱素子により、画像信号に
応じてインクを加熱して発泡させ、吐出圧力を形成する
手段であることを特徴とする。

【００３１】第９の本発明のインクジェット記録ヘッド
は、インク吐出手段に発熱素子を用いたいわゆるサーマ
ル方式であるため、インクの温度が上昇しインク中の溶
存気体が気泡になりやすく、第１ないし第８のいずれか
１の本発明の構成を適用することにより、圧力室等のイ
ンク吐出口付近への気泡の侵入が効果的に防止される。

【００３２】特に、起電力発生部材に焦電部材を用いた
場合、発熱素子から発生する熱により前記焦電部材が昇
温されるので、発熱部材等の加熱手段を別途設ける必要
がなく、あるいは、加熱手段による加熱を少なくするこ
とができ、簡易かつ低コストで気泡流入防止電界を形成
することができる。

【００３３】第１０の本発明は、第１ないし第９のいず
れか１の本発明のインクジェット記録ヘッドであって、
インク流路における一対の電極が配設される区間の形状
が、インクの流れ方向に進むにしたがいインク流路の開
口面積が連続的に減少するような形状であることを特徴
とする。

【００３４】第１０の本発明のインクジェット記録ヘッ
ドによれば、インクの流れ方向に進むにしたがいインク
流路の開口面積が連続的に減少するような形状のインク
流路側壁に一対の電極が配設されているため、両電極の
間隙がインクの流れ方向に進むにしたがい狭まり、両電
極間の電位差によって生ずる電界が、インクの流れ方向
上流側程弱電界となる。このような不均一電界が形成さ
れることにより、インク中に存在する気泡が一対の電極
からの電界による斥力をより強く受け、インクの流れ方
向への進行が妨げられ、圧力室等のインク吐出口付近へ
の気泡の侵入がより有効に防止される。

【００３５】第１１の本発明は、画像記録媒体を搬送す
る搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記画像
記録媒体に対しインクを吐出して画像を記録するインク
ジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッド
に画像信号を入力する画像信号入力手段と、を備えるイ
ンクジェット記録装置において、前記インクジェット記
録ヘッドが第１ないし第１０のいずれか１の本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドであることを特徴とするインク
ジェット記録装置である。

【００３６】第１１の本発明のインクジェット記録装置
によれば、使用するインクジェット記録ヘッドが第１な
いし第１０のいずれか１の本発明のインクジェット記録
ヘッドであるため、圧力室等の吐出口付近への気泡の侵
入が防止され、気泡によるインク吐出不良等の不具合が
生じにくい。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明を実施の形態を挙げて詳細
に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明のインクジェット
記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」と略す場合がある）
の一例として、第１の実施の形態である記録ヘッド１０
０の動作状態を表す拡大断面図である。

【００３８】記録ヘッド１００の内部には、インクタン
ク（不図示）からインク吐出口１０６までを繋ぐインク
流路１１２が形成され、矢印Ａ方向にインクの流れが生
ずるようになっている（図１では、インク流路１１２を
示すのにその領域のみを指して符号を付しているが、イ
ンク流路１１２は、当該領域におけるインク１０２が流
れる記録ヘッド１００内部の連通孔を指す。以下、「イ
ンク流路」といった場合に同様。）。

【００３９】このインク流路１１２は、矢印Ａ方向下流
側で隔壁１２２により仕切られ、各インク吐出口１０６
に対応して設けられた個別インク流路１１２ｂに分割さ
れている。なお、隔壁１２２が設けられる位置よりも上
流側の分割されていないインク流路１１２は、共通イン
ク流路１１２ａと称することとする。また個別インク流
路１１２ｂの数は、図１では３本となっているが、必要
に応じて適宜設定することができる。なお、インク流路
１１２の開口（矢印Ａ方向と垂直な断面）の形状は、円
形、矩形、三角形等任意の形状とすることができる。

【００４０】個別インク流路１１２ｂの矢印Ａ方向イン
ク吐出口１０６手前側壁には、インク吐出手段である発
熱素子１０４が配されている（個別インク流路１１２ｂ
中の発熱素子１０４周辺を圧力室１２０という場合があ
る）。なお、本実施の形態においては、インク吐出手段
として、発熱素子１０４を用いたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、電歪素子や、静電気力を利用し
たもの（特開平５−５０６０１４号公報等）、静電吸引
方式によるもの（特開平１０−１３８４９４号公報
等）、波動集中方式によるもの（特開平６−１１５０６
９号公報等）等従来公知のインクジェット記録における
あらゆるインク吐出手段を採用することができる。これ
らのうち、静電吸引方式や波動集中方式によるものは、
加圧による吐出方式ではないので、気泡が圧力室に混入
することによる致命的な吐出不良の問題は生じないが、
インク流路に気泡が滞留してインクの供給を阻害する可
能性があり、本発明を適用することにより、そのような
問題が解決される。

【００４１】記録ヘッド１００内のインク流路１１２に
はインク１０２が満たされ、発熱素子１０４から吐出エ
ネルギー（圧力）を得たインク１０２がインク吐出口１
０６でドロップ化し、インク滴１０８となって、被記録
材（画像記録材料）１１０に着弾することで画像を記録
する。

【００４２】本実施の形態では、個別インク流路１１２
ｂの最も矢印Ａ方向上流側に、対向する一対の電極１１
４ａ，１１４ｂが配設されている。なお、本発明におい
て一対の電極１１４ａ，１１４ｂの少なくとも一方は、
起電力発生部材となっている。電極１１４ａ，１１４ｂ
が配設される区間の個別インク流路１１２ｂの形状は、
矢印Ａ方向へ進むにしたがいインク流路の開口面積が連
続的に減少するような形状となっており、かかる形状の
個別インク流路１１２ｂ側壁に電極１１４ａ，１１４ｂ
が配設されている。従って、電極１１４ａ，１１４ｂ間
の間隙は、矢印Ａ方向へ進むにしたがい狭まっている。
そして、電極１１４ａ，１１４ｂのそれぞれの表面に保
護層１１６ａ，１１６ｂが形成されている。（なお、図
１では図面の複雑化を避けるべく、図面上の最上段の個
別インク流路１１２ｂに配された電極および保護層にの
み符号を付しているが、他の個別インク流路１１２ｂに
配されたものにも同一の符号が付される）

【００４３】本実施の形態の記録ヘッド１００を用いて
インクジェット記録を行う際、電極１１４ａ，１１４ｂ
間には所定の電位差が形成され（詳細は後述）、その結
果インク流路中に不均一電界である気泡流入防止電界が
形成される。本実施の形態における気泡流入防止電界
は、インクの流れ方向（図１中矢印Ａ方向）に対して、
インク流路１１２の下流側（インク吐出口側）の電界が
強く、上流側（共通インク流路１１２ａ側）が弱く形成
される。

【００４４】気泡流入防止電界の作用について、個別イ
ンク流路１１２ｂの電極１１４ａ，１１４ｂ周辺の模式
拡大図である図２を用いて説明する。図２では、上方の
電極１１４ａを相対的に正電位とするケースを模式的に
示している。

【００４５】電極１１４ａ，１１４ｂ間の電位差により
形成された気泡流入防止電界の影響を受けて、個別イン
ク流路１１２ｂに流入した気泡１１８の表面には、誘電
分極による電荷の偏りが生じ、気泡１１８表面の正電位
側（電極１１４ａ側）には正電荷が、負電位側（電極１
１４ｂ側）には負電荷が分布する。これは気泡１１８を
取り囲むインク１０２の誘電率が気泡１１８の誘電率よ
り大きいことに起因する。その結果、気泡１１８は両方
の電極１１４ａ，１１４ｂから斥力を受け、合力として
強電界側から弱電界側へ向かう力（誘電泳動力と呼ばれ
る）を受ける。したがって、気泡流入防止電界は、気泡
１１８に対し常に強電界側から弱電界側に向かう作用力
を発生するものである。このように、気泡流入防止電界
が気泡１１８に作用し、気泡１１８は弱電界側、即ちイ
ンクの流れ方向上流側への力を受け、インクの流れ方向
への進行が妨げられ、圧力室（図１における個別インク
流路１１２ｂ中の電極１１４ａ，１１４ｂ右端部からイ
ンク吐出口１０６までの間）等のインク吐出口１０６付
近への気泡１１８の侵入が防止される。

【００４６】本実施の形態では、電極１１４ａ，１１４
ｂ間の間隙をインクの流れ方向で連続的に変化させるこ
とにより、強電界側と弱電界側とからなる強い気泡流入
防止電界を強制的に形成させているため、インク１０２
中に存在する気泡１１８が電極１１４ａ，１１４ｂから
の電界による斥力をより強く受け、インクの流れ方向
（図１中矢印Ａ方向）への進行が妨げられ、圧力室１２
０等のインク吐出口１０６付近への気泡１１８の侵入が
より有効に防止される。本実施の形態では、電極１１４
ｂが起電力発生部材としてのエレクトレットを用いて形
成されている。このため、エレクトレット自身が部材内
に電荷の偏りを生じ、これを利用して電極１１４ａ，１
１４ｂ間に電位差を生じさせているので、電源手段が不
要となる。

【００４７】図３に電極１１４ａ，１１４ｂ周辺の拡大
図を示す。電極１１４ｂは、エレクトレット層１３０と
導電層１３２との積層体となっている。そして、電極１
１４ａを接地電極とし、導電層１３２も接地した。エレ
クトレット層１３０は、事前の分極処理により、導電層
１３２側と保護層１１６ｂ側とに永久分極しており、電
極１１４ｂに所定の表面電位が形成されている。従っ
て、エレクトレット層１３０表裏の電位差が、そのまま
電極１１４ａと電極１１４ｂとの電位差となり、両電極
１１４ａ，１１４ｂ間に電界が生じている。両電極１１
４ａ，１１４ｂ間の間隙は、矢印Ａ方向へ進むにしたが
い狭まっているため、電界は、既述の如く矢印Ａ方向に
対して、下流側（インク吐出口側）の電界が強く、上流
側（共通インク流路１１２ａ側）が弱く形成され、有効
な気泡流入防止電界となる。

【００４８】エレクトレット層１３０に適用可能なエレ
クトレット材料としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴ
ＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ６フ
ッ化ポリプロピレン（ＦＥＰ−テフロン）等のふっ素系
高分子材料、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や
ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成ポリマー材料が挙げら
れる。これらは成形加工が容易であり、材料を溶融状態
で塗布した後冷却してもよいし、フィルム状素材をラミ
ネートすることもできる。さらに、ＬｉＴａＯ ₃、ＰＺ
Ｔ、ＬｉＮｂＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃等の無機材料もすること
が使用できる。ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂とＳｉ₃Ｎ₄
の複合体（ＳＩＯＮ）等の珪素系無機材料でエレクトレ
ットを構成しても同様の効果が期待できる。

【００４９】無機材料については蒸着法、ＣＶＤ法、ス
パッタリング法、印刷焼成法など公知の膜形成法とパタ
ーニング法で本発明におけるエレクトレット層１３０を
形成することができる。近年のインクジェット記録ヘッ
ドは単結晶Ｓｉ基板上にＬＳＩプロセスを適用してイン
ク流路等の構造を高密度かつ高精度に形成しているが、
ＳｉＯ₂等の珪素系材料はそれら成膜プロセスおよびパ
ターニングプロセスと共通化しやすいので好適である。
エレクトレット層１３０の厚みとしては、通常０．１〜
１００μｍ程度であり、好ましくは０．５〜１０μｍ程
度である。

【００５０】エレクトレット材料には、ほぼ永久的に分
極状態を保持させるために分極処理が施される。この分
極処理としては、エレクトレット材料を軟化点または溶
融温度まで加熱して直流電圧を印加してから冷却する熱
エレクトレット法、エレクトレット材料の表面に直流コ
ロナ放電を照射するエレクトロエレクトレット法、ガン
マ線や電子線等の高エネルギー放射線を照射するラジオ
エレクトレット法等が適用可能である。これらの中でも
特に簡易な装置で、短時間で処理ができて、エレクトレ
ット化する領域を容易に制御できるコロナ放電照射する
エレクトロエレクトレット法が好ましい。

【００５１】導電層１３２に適用可能な材料としては、
Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ等の金属や
それらの合金からなる薄膜が挙げられるが、導電性を有
する材料であれば特に制限されることなく、いずれも用
いることができる。電極１１４ａとしては、特に限定さ
れるものではなく、従来から電極の材料として用いられ
ている材料を適宜選択して用いることができる。導電層
１３２の厚みとしては、通常０．１〜５μｍ程度であ
り、好ましくは０．２〜２μｍ程度である。

【００５２】本実施の形態において、電極１１４ａ，１
１４ｂの表面には、保護層１１６ａ，１１６ｂが形成さ
れているが、これはインク１０２と電極１１４ａ，１１
４ｂとの反応を防ぐためのものであり、またインク１０
２が比較的電気抵抗が低い場合に、インク１０２中に不
要な電流が流れることを防ぐためのものである。インク
１０２の電気抵抗が十分に高く、かつ電極１１４ａ，１
１４ｂとインク１０２とが電界の存在下で接触しても反
応を起こさないような材料の組み合わせを選択できる場
合には、保護層１１６ａ，１１６ｂは必要ない（本発明
における全ての電極において同様）。

【００５３】保護層１１６ａ，１１６ｂは、電極とイン
クとの接触を遮断可能な緻密な層形成が可能で、電極と
インクとの電気的絶縁性を確保し得る電気抵抗を有し、
かつ、インクに対して溶け出さない材料で形成されれば
よい。このような性質の材料としては、ポリイミド樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、シリコーン樹脂、含フッ素樹脂等の高分子材
料；酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素およびその化合物；
アルミナ、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン等の無
機化合物等の材料が挙げられ、さらに、これら材料の化
合物、混合物や、その他従来公知の絶縁性の材料を挙げ
ることができる。保護層１１６ａ，１１６ｂは、これら
の材料を被覆材として、任意の手段で電極１１４ａ，１
１４ｂの表面に被覆することにより形成することができ
る。

【００５４】保護層１１６ａ，１１６ｂの具体的な被覆
方法としては、上記被覆材を適当な溶剤に溶解して塗布
液を調製し、該塗布液を浸漬塗布、スプレー塗布、ロー
ル塗布、バーコーター塗布等の塗布手段により電極１１
４ａ，１１４ｂ表面に塗布および乾燥させる方法、ある
いは、上記被覆材をフィルム上に成型し、これを直接電
極１１４ａ，１１４ｂ表面に貼り付ける方法等が挙げら
れる。さらにＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法
等の従来公知の薄膜形成方法によっても形成することが
でき、また、電極１１４ａ，１１４ｂの表面に酸化、炭
化あるいは窒化等の反応処理を施すことにより形成する
こともできる。保護層１１６ａ，１１６ｂの厚みとして
は、通常０．１〜５μｍ程度であり、好ましくは０．２
〜２μｍ程度である。

【００５５】インク１０２としては、水性インク、油性
インク、ＷＡＸ系ホットメルトインク、樹脂系ホットメ
ルトインク等様々なものを用いることができる。これ
は、いずれのインクの誘電率も、印加する電圧の周波数
によって異なるものの、通常真空の誘電率の数倍〜８０
倍であるのに対し、記録ヘッド１００中に発生する気泡
１１８の成分は、空気、酸素、水素、窒素等であり、い
ずれの場合も誘電率は真空の誘電率とほぼ等しくなり、
既述の気泡流入防止電界が有効に作用するからである。

【００５６】本実施の形態では、電極１１４ｂとしての
積層体は、エレクトレット層１３０と導電層１３２とが
一層ずつ形成される例を挙げたが、本発明はこれに限定
されるものではない。以下に、本発明における電極にな
り得る起電力発生部材としてのエレクトレットを用いた
積層体の他の例を挙げる。

【００５７】図４は、エレクトレットを用いた積層体の
他の例を説明する断面図である。エレクトレット層２３
０と導電層（以下、「第１の導電層」という場合があ
る。）２３２のほか、さらにエレクトレット層２３０側
（インク流路側）の面に第２の導電層２３４を積層した
例である。第２の導電層２３４を積層することにより、
第２の導電層２３４が電気的にフロート状態となるの
で、分極処理条件等によりエレクトレット層２３０の分
極電位が場所によってばらついても、第２の導電層２３
４で均一化され、インク流路内に気泡流入防止電界を形
成するための電極の表面電位を均一化でき、安定した気
泡流入防止電界を形成することが可能になる。

【００５８】図４（ａ）は、Ｓｉ等の基板の上に、Ａｌ
等の金属からなる第１の導電層２３２と、ＰＶＤＦ、Ｓ
ｉＯ₂等の材料からなるエレクトレット層２３０と、Ａ
ｌ等の金属からなる第２の導電層２３４とを順次積層・
パターニングした後、最上層にインクとの相互作用から
電極を保護するＰＳＧ、ＳｉＮ_X等の材料からなる保護
層２１６を形成してなる構造である。第１の導電層２３
２は、配線電極（不図示）により接地電位に接続され
る。第２の導電層は、図示の通りエレクトレット層２３
０の端部より内側に形成した方がよい。そうすることに
よって、第１の導電層２３２と第２の導電層２３４との
沿面距離を大きくすることができるので、第１の導電層
２３２および第２の導電層２３４の端部同士で発生しう
る局所放電を防止することができる。また、分極処理に
よってエレクトレット層２３０にトラップした電荷が沿
面に沿って移動するのを防ぐ効果もある。上記放電や電
荷移動が生じるとデバイスが損傷したり、エレクトレッ
ト層２３０の表面電位が低下する。

【００５９】図４（ｂ）は、図４（ａ）の構成の各層の
間にＳｉＮｘ、ＳｉＣ，ボロンリンシリケートガラス
（略称「ＢＰＳＧ」）等の材料からなる層間膜２３６ｂ
を設けた例である。層間膜２３６ｂは上記放電や電荷移
動をより確実に防止するものである。さらに、エレクト
レット層２３０と両導電層２３２，２３４との間の原子
レベルの拡散現象等による性能劣化を防止するものであ
る。層間膜２３６ｂの材料としては、ＳｉＮｘ、Ｓｉ
Ｃ，ＢＰＳＧのほか、ＳｉＯ₂等上記機能を有するもの
が適宜選択される。

【００６０】図４におけるエレクトレット層２３０、第
１の導電層２３２および保護層２１６の構成は、前記本
実施の形態におけるエレクトレット層１３０、導電層１
３２および保護層１１６ａ，１１６ｂと基本的に同様で
ある。第２の導電層構成は、前記本実施の形態における
導電層１３２と基本的に同様である。また、層間膜２３
６ｂの厚みとしては、通常０．５〜２μｍ程度であり、
好ましくは１〜１．５μｍ程度である。

【００６１】なお、図４（ａ）および（ｂ）において
は、最上層として保護層２１６を設けているが、前記本
実施の形態における保護層１１６ａ，１１６ｂ同様、必
須ではない。

【００６２】（第２の実施の形態）第２の実施の形態の
基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。従っ
て、第２の実施の形態についても図１を用いて説明す
る。

【００６３】本実施の形態は、図１における電極１１４
ｂ以外の構成は、全て第１の実施の形態と同様である。
しかし、本実施の形態では、電極１１４ｂが起電力発生
部材としての焦電部材を用いて形成されている。このた
め、焦電部材の焦電性により、温度上昇に応じて焦電部
材自身が部材内に電荷の偏りを生じ、これを利用して電
極１１４ａ，１１４ｂ間に電位差を生じさせているの
で、電源手段が不要となり、装置の簡易化、低コスト
化、省エネルギー化を図ることができる。特に吐出手段
として発熱素子を用いるサーマルインクジェット方式で
は、通常の印字を行うだけでインクジェット記録ヘッド
内の温度が上昇するので、本実施の形態においてはこの
熱エネルギーを効果的に活用することができる。

【００６４】本実施例においても電極１１４ｂの具体的
な積層構造は、第１の実施の形態同様である。すなわ
ち、図３におけるエレクトレット層１３０が、焦電部材
層に置き換わった構造である。第１の実施の形態ではエ
レクトレット層１３０が永久分極しているため、電位差
の発生に外部からの特別なエネルギーの付与は不要だ
が、焦電部材を用いる場合には、焦電部材がある程度昇
温されなければならない。この点本実施の形態のよう
に、発熱素子１０４を用いるサーマルインクジェット方
式においては、通常の印字を行うだけで記録ヘッド１０
０内の温度が上昇するので、この熱エネルギーを効果的
に活用することができる。

【００６５】焦電部材としては、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデンと３フッ化エチレ
ンとの共重合体、ポリフッ化ビニリデンと４フッ化エチ
レンとの共重合体、シアン化ビニリデンと他のモノマ−
との共重合体等の焦電性樹脂；ＰＺＴ（Ｐｂ₂Ｚｒ０₃−
ＰｂＴｉＯ₃）セラミックス、ＰＬＺＴ（（Ｐｂ₂Ｚｒ０
₃−ＰｂＴｉＯ₃−Ｌａ₂０₃）セラミックス等の焦電性セ
ラミックス；チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、タン
タル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、水晶等の無機焦電性
結晶微粉末や、ロッシェル塩、トリグリシンサルフェイ
ト（ＴＧＳ）等の有機焦電性結晶微粉末からなる群から
選ばれた焦電性結晶微粉末を熱可塑性樹脂または熱硬化
性樹脂からなる群から選ばれた樹脂の中に分散した材
料；等が使用できる。

【００６６】なかでも、ポリフッ化ビニリデン系の樹脂
材料は、薄膜シ−トの製造が容易でしかも他の材料に比
べて誘電率が小さいので高い表面電位を形成でき好適で
ある。また、セラミックス系材料は焦電係数が大きいの
で投入熱エネルギーに対して効率よく表面電位を形成す
ることができる。さらにキュリー温度が室温より十分高
いので特性が安定している。作製方法は、スパッタ法、
ゾル−ゲル法、ＣＶＤ法等により薄膜を形成できるの
で、適宜公知のパターニング技術と組み合わせることに
より電極１１４ｂとして形成することは容易である。

【００６７】焦電部材層の厚みとしては、通常０．１〜
１００μｍ程度であり、好ましくは２〜５０μｍ程度で
ある。また、導電層１３２、保護層１１６ａ，１１６ｂ
の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【００６８】本実施の形態では発熱部材を含まず、イン
ク吐出時に発熱素子から発生する熱のみによって焦電部
材を昇温させる例を挙げたが、さらに、焦電部材を加熱
するための発熱部材を設ければ、焦電部材に投入する熱
エネルギーを制御可能になるので、気泡流入防止電界を
高精度でかつ安定に形成することができるようになる。

【００６９】また、本実施の形態では、電極１１４ｂと
しての積層体は、焦電部材層と導電層とが一層ずつ形成
される例を挙げたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、第１の実施の形態同様、焦電部材層側の面に、
さらに第２の導電層が形成されてなるものも、焦電部材
層の分極電位が場所によってばらついても、前記第２の
導電層で均一化され、インク流路内に気泡流入防止電界
を形成するための電極の表面電位を均一化できる点で、
好ましい。

【００７０】図５は電極１１４ｂの他の一例を説明する
断面図である。これは、焦電部材層２４２および導電層
２３２と共に発熱部材２４０を配置した例である。具体
的には、Ｓｉ等の基板の上に、多結晶Ｓｉ、ＴａＡｌ等
の材料からなる発熱部材２４０と、部材間を隔絶しデバ
イスとしての信頼性を確保するためのＳｉＮｘ、Ｓｉ
Ｃ，ＢＰＳＧ等の材料からなる層間膜２３６ｂと、を形
成した後に、層間膜２３６ｂの両端から電流を供給でき
るように、Ａｌ等の材料からなる給電電極２３８を発熱
部材２４０に接続する。

【００７１】給電電極２３８を保護するように両端に層
間膜２３６ｂを設け、さらに給電電極２３８が配される
部分より内側の領域に、焦電部材の電位を安定化させる
ため接地電位に接続されるＡｌ等の金属からなる導電層
２３２と、前記同様の層間膜２３６ａと、発熱部材から
供給される熱エネルギーによって内部分極を起こし表面
電位を発現するＰｂＴｉＯ₃等の材料からなる焦電部材
層２４２と、を順次積層・パターニングした後、最上層
にインクとの相互作用からデバイスを保護するＰＳＧ、
ＳｉＮ_X等の材料からなる保護層２１６を形成して本例
の電極が構成される。

【００７２】本例の電極を用いれば、焦電部材層２４２
に投入する熱エネルギーを制御することが可能になり、
安定した気泡流入防止電界を形成することが可能にな
る。導電層２３２は表面電位を安定させる効果を発揮す
るために焦電部材層２４２と層構造になるよう形成する
のが好ましく、通常接地電位に保たれる。給電電極２３
８の一方の電極と接続してもよい。導電層２３２の厚み
としては、通常０．１〜５μｍ程度であり、好ましくは
０．２〜２μｍ程度である。

【００７３】保護層２１６の構成は、第１の実施の形態
と同様である。発熱部材２４０としては、通電によりジ
ュ−ル熱を発生する電熱現象を生じる材料により構成さ
れ、体積固有抵抗値が１０^-2〜１０⁶Ω・ｃｍの範囲の
ものが良好である。発熱部材の材料としては、多結晶Ｓ
ｉやＴａＮ等の抵抗性無機材料の薄膜；各種セラミック
ス材の単層または、混合／複合層；耐熱性樹脂と導電性
や絶縁性フィラーの１種または数種の混合／複合材；各
種セラミックス材と金属材の混合／複合材；等が用いら
れる。

【００７４】発熱部材２４０の材料として、具体的に使
用される耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリア
ラミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミドアミド樹
脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、
ポリ-Ｐ-キシリレン樹脂等またはこれらの誘導体を含む
材料が挙げられ、具体的に使用される導電性フィラーお
よび導電材としては、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｍ
ｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｉｎ、などの無機材料系およびＶＯ ₂、
ＲｕＯ₂、ＴａＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ₂、ＩｎＯ、Ｔａ
₂Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、Ｈｆ
Ｂ₂、ＴａＢ₂、ＭｏＢ₂、ＣｒＢ₂、Ｂ₂Ｃ、ＭｏＢ、Ｚ
ｒＣ、ＶＣ、ＴｉＣ等およびこれらの化合物や混合物が
用いられる。抵抗値制御や結着のために用いられる絶縁
材料は、前記耐熱性樹脂と各種セラミックス材（アルミ
ナ、ジルコニア、珪素化合物、マグネシウム化合物な
ど）より構成されているものが好ましい。

【００７５】（第３の実施の形態）図６は、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドの他の一例として、第３の実施
の形態の記録ヘッド３００の動作状態を表す拡大断面図
である。第１の実施の形態の記録ヘッド１００同様、イ
ンク流路３１２は、矢印Ｂ方向上流側の共通インク流路
３１２ａと、同下流側で隔壁３２２により仕切られた個
別インク流路３１２ｂとからなる。本実施の形態では、
図６に示すように狭い領域にのみ電極３１４ａ，３１４
ｂを設けている。

【００７６】本実施の形態では、電極３１４ｂが第２の
実施の形態と同様に起電力発生部材としての焦電部材を
用いて形成され、熱エネルギーを表面電位に変換するよ
う機能する。電極３１４ａは接地電位に保たれる。電極
３１４ｂの構成は、基本的に第２の実施の形態と同様で
ある。従って、本実施の形態によっても第２の実施の形
態と同様の効果が達成される。

【００７７】本実施の形態は、個別インク流路３１２ｂ
が直線的に形成されており、第１の実施の形態の記録ヘ
ッド１００のような、電極１１４ａ，１１４ｂ間の間隙
を変化させることにより電界強度を不均一にする構成で
はない。本実施の形態は、局所的な不均一電界をインク
流路３１２に形成して、気泡３１８への斥力を生じさせ
る例である。本実施の形態の場合、気泡３１８が電極３
１４ａ，３１４ｂ位置に近づくと電界が急激に変化する
（強くなる）ので、強い斥力を受け、個別インク流路３
１２ｂに気泡が流入するのを防止できる。本実施の形態
の構成によれば、インク流路３１２の構成が簡易であ
り、電極３１４ａ，３１４ｂのサイズを小さくできるた
め、全体の小型化が可能となる。

【００７８】第３の実施の形態を構成する部材の構造、
形状、および材料や、第３の実施の形態の作用、効果
は、以上説明した第３の実施の形態に固有のものを除い
ては、第１の実施の形態と同様である。また、第３の実
施の形態では、電極３１４ｂとして起電力発生部材とし
ての焦電部材を用いた例としたが、焦電部材の代わりに
起電力発生部材としてのエレクトレットを用いても、気
泡流入防止電界の形成機構は同様である。

【００７９】（第４の実施の形態）図７は、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドの他の一例として、第４の実施
の形態の記録ヘッド４００の動作状態を表す拡大断面図
である。

【００８０】記録ヘッド４００の内部には、インクタン
ク（不図示）からノズル板４６４に形成されたインク吐
出口４０６までを繋ぐインク流路４１２が形成され、矢
印Ｃ方向にインクの流れが生ずるようになっている。こ
のインク流路４１２は、矢印Ｃ方向下流側で隔壁（不図
示）により仕切られ、図面奥行き方向に複数のインク吐
出口４０６に対応して設けられた複数の個別インク流路
４１２ｂが形成されている。即ち本実施の形態も第１の
実施の形態同様複数のインク吐出口を有するものであ
り、インク吐出口との関係で見れば、図７は、第１の実
施の形態を示す図１とは、記録ヘッドの断面の方向が垂
直に異なっている。なお、隔壁が設けられる位置よりも
上流側の分割されていないインク流路４１２は、共通イ
ンク流路４１２ａと称することとする。

【００８１】個別インク流路４１２ｂの側壁には、イン
ク吐出手段である発熱素子４０４が配されている（個別
インク流路４１２ｂ中の発熱素子４０４周辺を圧力室４
２０という場合がある）。記録ヘッド４００内のインク
流路４１２にはインク４０２が満たされ、発熱素子４０
４から吐出エネルギー（圧力）を得たインク４０２がイ
ンク吐出口４０６でドロップ化し、インク滴４０８とな
って、画像記録媒体４１０に着弾することで画像を記録
する。

【００８２】共通インク流路４１２ａの矢印Ｃ方向下流
側に、対向する一対の電極４１４ａ，４１４ｂが配設さ
れている。電極４１４ａ，４１４ｂが配設される区間の
共通インク流路４１２ａの形状は、矢印Ｃ方向へ進むに
したがいインク流路の開口面積が連続的に減少するよう
な形状となっており、かかる形状の個別インク流路４１
２ｂ側壁に電極４１４ａ，４１４ｂが配設されている。
従って、電極４１４ａ，４１４ｂ間の間隙は、矢印Ｃ方
向へ進むにしたがい狭まっている。なお、電極４１４
ａ，４１４ｂのそれぞれの表面に保護層４１６ａ，４１
６ｂが形成されているが、第１の実施の形態で述べたと
同様、保護層４１６ａ，４１６ｂは必須ではない。

【００８３】本実施の形態では、電極４１４ｂが起電力
発生部材としてのエレクトレットを用いて形成され、電
極４１４ｂに気泡流入防止電界を形成するための表面電
位を生じさせる。電極４１４ａは接地電位に保たれる。
本実施の形態では、電極４１４ａ，４１４ｂより矢印Ｃ
方向上流、かつ、共通インク流路４１２ａの側壁であっ
て、インク４０２の主たる流路から外れた位置に、気泡
トラップ構造である凹状の気泡溜まり４２４が設けられ
ている。気泡溜まり４２４は気泡を収容し得る個室の形
状となっている。

【００８４】本実施の形態の記録ヘッド４００を用いて
インクジェット記録を行う際、第１の実施の形態同様、
インク流路４１２中に不均一電界である気泡流入防止電
界が形成される。しかし、本実施の形態では、気泡流入
防止電界は共通インク流路４１２ａの領域に形成され
る。

【００８５】従って、本実施の形態では、気泡流入防止
電界を発生させるための電極４１４ａ，４１４ｂを個別
インク流路４１２ｂ毎に設ける必要がなく、共通インク
流路４１２ａにのみ設ければ十分であり、構成が簡易で
ある。さらに、上記電極４１４ｂは、発熱素子４０４に
接続される配線と兼用することも可能である。なお、電
極４１４ａ，４１４ｂは、気泡溜まり４２４まで電界が
作用するよう、気泡溜まり４２４近辺まで配置されてい
ることが好ましい。

【００８６】本実施の形態では、電極４１４ａ，４１４
ｂからの電界による斥力を受け、矢印Ｃ方向への進行が
妨げられた気泡４１８が、気泡４１８自体の浮力の作用
も手伝って気泡トラップ構造である気泡溜まり４２４に
捕獲される。従って、気泡４１８がインク流路４１２に
滞留することがなく、圧力室４２０等のインク吐出口４
０６付近への気泡４１８の侵入が長期間にわたり有効に
防止される。

【００８７】また、複数のインク吐出口を有する記録ヘ
ッドでは、あるインク吐出口からのインクの吐出が記録
ヘッド内の圧力変動を引き起こし、他のインク吐出口の
メニスカスを振動させてしまい、これにより安定な吐出
が阻害されることが知られている。この現象を抑制する
のに、インク室内に気泡を配置することにより圧力変動
を吸収させることが有効であることが知られている。本
実施の形態では、気泡によるインク供給不良を防止する
効果があるとともに、気泡を記録ヘッド内に残すことで
前記記録ヘッド内の圧力変動を吸収することも可能とな
る。

【００８８】本実施の形態では、図８に示すように、気
泡トラップ構造である気泡溜まり５２４に捕獲された気
泡５１８がある程度の量溜まってきた場合に、これを抜
気すべく、バルブ手段５２８を介して気泡溜まり５２４
に連通する抜気管５２６を設けることも好ましい態様で
ある。所定のタイミングで自動的に、あるいは手動でバ
ルブ手段５２８を開口することにより気泡溜まり５２４
に溜まった気泡５１８を抜気することができ、長期間の
使用により気泡溜まり５２４に溜まった気泡５１８が溢
れ出るといった、不具合を防止することができる。従っ
て、気泡溜まり５２４に連通する抜気管５２６を設けれ
ば、半永久的に、気泡による不具合の生じないインクジ
ェット記録ヘッドとすることができる。

【００８９】気泡トラップ構造としては、気泡溜まり４
２４内のインク４０２と接する壁面が撥インク処理され
ていることが好ましい。かかる構成とすれば、気泡４１
８が壁面に吸着されやすくなり、気泡４１８の捕獲効果
が向上する。かかる撥インク処理は、インク４０２との
接触角が７０°以上、好ましくは１００°以上となるよ
うな材料で表面を被覆すれば良い。一般的に撥インク性
を示す材料としてはフッ素樹脂系の材料が知られてお
り、例えば以下のような材料であれば、適宜選択可能で
ある。

【００９０】ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、具体的にはポリフロンＴＦＥ（ダイキン工業社
製）やＴｅｆｌｏｎ ＴＦＥ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製）；
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体（ＰＦＡ）、具体的にはネオフロンＰ
ＦＡ（ダイキン工業社製）やＴｅｆｌｏｎ ＰＦＡ（Ｄ
ｕＰｏｎｔ社製）；テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、具体的にはネオ
フロンＦＥＰ（ダイキン工業社製）やＴｅｆｌｏｎＦＥ
Ｐ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製）；テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（ＥＰＥ）、具体的にはネオフロン
ＥＰＡ（ダイキン工業社製）やテフロンＥＰＥ（三井デ
ュポンフロロケミカル社製）；テトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、具体的にはアフロン
ＣＯＰ（旭硝子社製）やＴｅｆｚｅｌ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ
社製）；ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦ
Ｅ）、具体的にはネオフロンＣＴＦＥ（ダイキン工業社
製）やＫｅｌ−Ｆ（３Ｍ社製）；クロロトリフルオロエ
チレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、具体的には
Ｈａｌａｒ（Ａｕｓｉｍｏｎｔ Ｎ．Ｖ．製）；ポリビ
ニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、具体的にはＫＦポ
リマー（呉羽化学工業社製）；ポリビニルフルオライド
（ＰＶＦ）、具体的にはＴｅｄｌａｒ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ
社製）などが挙げられる。また、最近では主鎖に環状構
造を有するパーフルオロフッ素樹脂；具体的にはサイト
ップ（旭硝子社製）やＴｅｆｌｏｎ ＡＦ（Ｄｕ Ｐｏ
ｎｔ社製）なども挙げられる。さらには、その他フッ素
原子を含有する樹脂、例えば、フッ素化エポキシ樹脂、
フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化ポリアミド樹脂、フ
ッ素化アクリル樹脂、フッ素化ポリウレタン樹脂、フッ
素化シロキサン樹脂およびそれらの変性樹脂なども挙げ
られる。一方、Ｓｉ原子を含む撥水処理剤やシリコーン
系樹脂を用いてもよい。

【００９１】気泡トラップ構造は、図７に示す気泡溜ま
り４２４のような凹状の部屋構造に限られない。例え
ば、図９に示す気泡溜まり６２４のように、インク流路
６１２と連通する部分６２４ａが狭く内部６２４ｂが広
い構造は、一旦捕獲した気泡６１８の再流出を起こしに
くいという効果があるため好ましい形状である。

【００９２】なお、気泡トラップ構造は、気泡４１８自
体の浮力の作用を有効に生かすべく、開口が水平面（地
面）に対向するように気泡溜まり４２４を設けることが
必要となる。従って、図７では、水平面に対し右向き平
行にインク滴４０８を吐出する形態であるため、気泡溜
まり４２４はそのまま下向きに開口している。しかし、
これを上下反転させ、水平面に対し左向き平行にインク
滴４０８を吐出する場合には、共通インク流路４１２ａ
側壁の、図７において気泡溜まり４２４が設けられてい
る箇所と対向する箇所に気泡溜まりを設ける必要があ
る。このような観点より考えると、例えば図１０に示す
ように本実施の形態の記録ヘッド７００を水平面に対し
右斜め下向きにインク滴７０８を吐出する形態であるな
らば、図１０に示すような形状の気泡溜まり７２４にし
て、開口が水平面（地面）に対向するようにすることが
好ましい。

【００９３】従って、気泡トラップ構造としての気泡溜
まり４２４，６２４，７２４の形状や配置箇所は、記録
ヘッド４００，６００，７００の水平面に対する傾き、
インク流路４１２，６１２，７１２の形状等により適宜
決定すればよい。

【００９４】第４の実施の形態を構成する部材の構造、
形状、および材料や、第４の実施の形態の作用、効果
は、以上説明した第４の実施の形態に固有のものを除い
ては、第１の実施の形態と同様である。また、第４の実
施の形態では、電極３１４ｂとして起電力発生部材とし
てのエレクトレットを用いた例としたが、エレクトレッ
トの代わりに起電力発生部材としての焦電部材を用いて
も、気泡流入防止電界の形成機構は同様である。

【００９５】（第５の実施の形態）図１１は、本発明の
インクジェット記録ヘッドの他の一例として、第５の実
施の形態の記録ヘッド８００の動作状態を表す拡大断面
図である。

【００９６】図１１に示す本実施の形態の如く、インク
流路８１２側壁に気泡溜まり（凹部）８２４が設けら
れ、インク流路８１２から気泡溜まり８２４に向けて電
界強度が低下する電界を生じ得る一対の電極８１４ａ，
８１４ｂが、気泡溜まり８２４内側面に配されてなる構
成とすれば、一対の電極８１４ａ，８１４ｂにより形成
される電界勾配によってインク８０２中の気泡８１８が
気泡溜まり８２４に捕獲され、インク吐出口８０６への
気泡８１８の流入を防止し得る。

【００９７】本実施の形態では、電極８１４ｂが起電力
発生部材としてのエレクトレットを用いて形成され、電
極８１４ｂに気泡流入防止電界を形成するための表面電
位を生じさせる。電極８１４ａは接地電位に保たれる。

【００９８】また気泡溜まり８２４には、気泡溜まり８
２４に捕獲された気泡８１８がある程度の量溜まってき
た場合に、これを抜気すべく、バルブ手段を介して凹部
に連通する抜気管（気泡抜き）を設けることも好ましい
態様である（不図示）。所定のタイミングで自動的に、
あるいは手動でバルブ手段を開口することにより気泡溜
まり８２４に溜まった気泡８１８を抜気することがで
き、長期間の使用により気泡溜まり８２４に溜まった気
泡８１８が溢れ出るといった、不具合を防止することが
できる。従って、気泡溜まり８２４に連通する抜気管を
設ければ、半永久的に、気泡による不具合の生じないイ
ンクジェット記録ヘッドとすることができる。

【００９９】第５の実施の形態を構成する部材の構造、
形状、および材料や、第５の実施の形態の作用、効果
は、以上説明した第５の実施の形態に固有のものを除い
ては、第１の実施の形態と同様である。また、第５の実
施の形態では、電極３１４ｂが起電力発生部材としての
エレクトレットを用いた例としたが、エレクトレットの
代わりに起電力発生部材としての焦電部材を用いても、
気泡流入防止電界の形成機構は同様である。

【０１００】（第６の実施の形態）図１２は、本発明の
インクジェット記録ヘッドの他の一例として、第６の実
施の形態の記録ヘッド９００の動作状態を表す拡大断面
図である。第４の実施の形態の記録ヘッド４００の動作
状態を表す図７と酷似しているが、以下に示す３点が異
なる。

【０１０１】 インク流路９１２は、矢印Ｃ方向に進
んで見て行くと、気泡溜まり９２４までは共通インク流
路９１２ａを形成しているが、電極９１４ａの始まり
（図１２における電極９１４ａの左端）から先は隔壁
（不図示）により仕切られ、図面奥行き方向に複数のイ
ンク吐出口９０６に対応して設けられた複数の個別イン
ク流路９１２ｂが形成されている。従って、これら複数
の個別インク流路９１２ｂにそれぞれ電極９１４ａ，９
１４ｂが配設されている。

【０１０２】 電極９１４ｂが起電力発生部材として
の焦電部材を用いて形成され、より具体的には、電極９
１４ｂとして、発熱部材２４０を組み込んだ図５に示す
電極を用いている。

【０１０３】 発熱素子９０４と電極９１４ｂ中の発
熱部材２４０とが同一の（１の）個別インク流路９１２
ｂ中でリード線９４４により電気的に接続されている。
従って、画像信号に応じて発熱素子９０４からはインク
吐出のための熱が発生し、同時に同一個別インク流路９
１２ｂに配された発熱部材２４０からは、焦電部材の焦
電性を発揮させるための熱が発生する。従って、インク
吐出時に連動して気泡流入防止電界が形成され、インク
吐出後に必ず生ずるインク補充の流れに対して、効果的
に気泡流入防止電界が作用し、気泡がインク流路を塞い
だり、圧力室等のインク吐出口付近へ気泡が侵入するこ
とを効果的に防止することができる。

【０１０４】なお、本発明において、「１のインク流路
中で電気的に接続」とは、同一の画像信号に応じて発熱
素子９０４等の吐出手段および発熱部材２４０の双方を
駆動させ得るように電気的に対を成して接続しているこ
とを指し、必ずしもリード線９４４が同一の個別インク
流路９１２ｂ内に配されていなくてもよい。また、両者
の電気的な接続は、リード線９４４等により直結されて
いる必要はなく、例えば不図示の制御装置から別々のリ
ード線により接続され、両者の関係が結果として電気的
に接続されていれば問題ない。さらに、発熱素子９０４
および発熱部材２４０は必ずしも同時に駆動して、同時
に熱を発生させる必要はなく、例えば発熱素子９０４の
駆動に先立って発熱部材２４０を駆動させる制御手段を
設けることにより、インク吐出に先立って、個別インク
流路９１２ｂ中に予め気泡流入防止電界を形成しておく
ことも好ましく、本発明においては、かかる構成をも
「電気的に接続」の概念に含むものとする。

【０１０５】本実施の形態においては、吐出手段と対を
成してかつ電気的に接続される発熱部材２４０が、電極
９１４ｂの一部として配置され、同様に電極９１４ｂの
一部として配置される焦電部材層２４２を加熱するよう
構成されている。すなわち、吐出手段を駆動する信号で
同時に発熱部材を加熱することになる。従来、吐出機会
の多いインク吐出口９０６はインク流路９１２を介して
頻繁にインク９０２が供給されるので、気泡９１８によ
る問題も起きやすい。本実施の形態によれば、吐出のた
びに発熱部材２４０が加熱されて気泡流入防止電界を形
成される。すなわち、インク吐出後に必ず生ずるインク
９０２の補充の流れ（矢印Ｃ方向）に対して、効果的に
気泡流入防止電界が作用し、気泡９１８がインク流路９
１２を塞いだり、圧力室９２０等のインク吐出口９０６
付近へ気泡９１８が侵入することを効果的に防止するこ
とができる。

【０１０６】特に、本実施の形態の如くインク吐出手段
がインク９０２を加熱して発泡させ吐出圧力を生成する
いわゆるサーマルインクジェット方式においては、吐出
手段が駆動することにより周囲のインク温度が上昇し、
溶存気泡が析出しやすくなるので、インク吐出のたびに
必ず気泡流入防止電界が形成される本実施の形態の構成
は、極めて有効である。

【０１０７】発熱素子９０４等の吐出手段と発熱部材２
４０とがリード線９４４により直結され、同一の印加電
圧により吐出手段と発熱部材２４０とを駆動させる場合
には、電極９１４ａ，９１４ｂに印加すべき信号として
は、吐出手段において所定の電圧および電流が印加され
なければならないため、発熱部材２４０で消費されるエ
ネルギー（電圧降下）等を考慮して電源容量、信号波形
等が決定される。

【０１０８】吐出手段として発熱素子９０４を用いた本
実施の形態の場合、発熱素子９０４の表面温度が２００
℃ないし３００℃程度になるように駆動されるが、電極
４１４ｂの発熱部材２４０は同じ電流信号によって４０
℃から１００℃程度に発熱するように設計するのがよ
い。温度が高くなりすぎると電極４１４ｂの表面で気泡
９１８が成長してインク吐出に悪影響を及ぼす。発熱部
材２４０が発熱素子９０４ほど高温にならないようにす
るには、発熱部材２４０の材料、膜厚、パターン幅等の
設計により、発熱部材２４０の電気抵抗を発熱素子９０
４の電気抵抗より小さくすればよい。また、発熱部材２
４０としてどの程度の発熱が必要かは、焦電部材層２４
２の焦電係数および比熱等により決定することができ
る。

【０１０９】電極９１４ｂの構成としては、図５に示す
構成のものには限られず、焦電部材を用いて形成され、
かつ、該電極に接触または近接して発熱部材が配されて
いる構成であれば、本実施の形態の作用および効果が問
題なく発揮される。

【０１１０】第６の実施の形態を構成する部材の構造、
形状、および材料や、第６の実施の形態の作用、効果
は、以上説明した第６の実施の形態に固有のものを除い
ては、第１、第２あるいは第４の実施の形態と同様であ
る。また、第６の実施の形態では、気泡トラップ構造を
有する構成としたが、気泡トラップ構造を有しなくても
本実施の形態特有の効果は十分に発揮されるし、第４の
実施の形態で説明した気泡トラップ構造の変形例を採用
することも一向に差し支えなく、それぞれ変形例に特有
の効果が発揮される。

【０１１１】以上、本発明を実施の形態を挙げて説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に挙げたものに限定
されるものではなく、例えば電極の形状や配置する位
置、吐出手段等は上記実施の形態で挙げられたもの以外
のものも適用しうる。また、起電力発生部材とする電極
は、各実施の形態における他の一方の電極であってもよ
く、一対の電極双方を起電力発生部材とすることもでき
る。なお、本発明は、上記実施の形態に挙げられた各構
成を必要に応じて組み合わせることができる。

【０１１２】さらに、上記実施の形態においては、すべ
てインク吐出口、およびインクの吐出方向が右向きであ
るが、下向き、上向き、左向き、あるいはこれら相互の
中間等、如何なる方向に本発明のインクジェット記録ヘ
ッドが向いていても構わない。

【０１１３】以上の如き構成の本発明のインクジェット
記録ヘッドは、従来よりあるいわゆるインクジェット記
録装置、即ち、画像記録媒体を搬送する搬送手段と、前
記搬送手段により搬送される前記画像記録媒体に対しイ
ンクを吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッ
ドと、前記インクジェット記録ヘッドに画像信号を入力
する画像信号入力手段と、を備えるインクジェット記録
装置において、好適に用いられる。本発明のインクジェ
ット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置は、イ
ンクジェット記録ヘッドの圧力室等のインク吐出口付近
への気泡の侵入が防止され、気泡によるインク吐出不良
等の不具合が生じにくい。

【０１１４】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１）本発明のインクジェット記録ヘッドを実験
機のインクジェット記録装置に組み込み、印字テストを
実施した。

【０１１５】本実施例に用いたインクジェット記録ヘッ
ドは、図７に示した記録ヘッド４００の如き構造であっ
て、基板１（インク流路４１２の側壁を構成する部材で
あって、発熱素子４０４が形成されている側の部材）
と、基板２（インク流路４１２の側壁を構成する部材で
あって、気泡溜まり（気泡トラップ構造）４２４が形成
されている側の部材）と、ノズル板４６４と、からな
る。

【０１１６】基板１の表面には、個別インク流路４１２
ｂ毎に発熱素子４０４と、発熱素子４０４を駆動させる
ための電気配線等が例えばＬＳＩ作製プロセスで形成さ
れ、共通インク流路４１２ａに面する部分には、保護層
４１６ｂで表面を被覆した電極４１４ｂが形成されてい
る。

【０１１７】基板２には、基板１に形成される発熱素子
４０４に対応して、共通インク流路４１２ａと連通する
個別インク流路４１２ｂおよび圧力室４２０となる溝が
複数形成されている。

【０１１８】基板１と基板２とは、インク流路４１２が
閉塞されないように各部が接着され、インク４０２がイ
ンク吐出口４０６以外の箇所から外部に漏れ出さないよ
うに封止される。

【０１１９】ノズル板４６４は、厚さ５０μｍのニッケ
ル板からなり、レーザー加工で直径３０μｍのインク吐
出口４０６が形成されている。インク吐出口４０６の紙
面垂直方向の配列密度は、１インチ当たり４００ノズル
であり、インク吐出口４０６の総数は１６０ノズルであ
る。

【０１２０】電極４１４ａは、アルミニウムの薄膜から
なり、リンシリケートガラス（略称ＰＳＧ）からなる保
護層４１６ａで被覆されており、記録ヘッド４００のイ
ンクの流れ方向（矢印Ｃ方向）にわたって単一に形成さ
れる。また、電極４１４ａと４１４ｂとの最近接距離は
２５μｍであり、両電極のなす角は３０°である。

【０１２１】電極４１４ｂは、図４（ｂ）に示した構造
のものとした。具体的には、Ｓｉウエハ基板表面を窒化
処理して高抵抗化した上で、Ａｌの第１の導電層２３２
（厚さ１．５μｍ）、ＳｉＮ_xの層間膜２３６ｂ（厚さ
１．２μｍ）、ＳｉＯ₂のエレクトレット層２３０（厚
さ３．２μｍ）、ＳｉＮ_xの層間膜２３６ａ（厚さ１．
２μｍ）、Ａｌの第２の導電層２３４（厚さ１．５μ
ｍ）、ＰＳＧの保護層２１６（厚さ１．２μｍ）を順次
積層して、形成した。

【０１２２】電極４１４ａおよび第１の導電層２３２
は、不図示の配線電極により接地電位に接続した。エレ
クトレット層２３０は、層間膜２３６ｂ上にＣＶＤ法に
てＳｉＯ₂膜を３．２μｍ形成し、層間膜２３６ａを着
膜する前に負極性のコロナ放電をエレクトレット層２３
０全表面に照射し、エレクトレット層２３０内に正極性
のヘテロ電荷をトラップした。このときエレクトレット
層２３０表裏の表面電位差は３００Ｖである。

【０１２３】図１３に、発熱素子４０４の構造を説明す
る模式断面図を示す。発熱素子４０４は従来公知の構
造、材料、製法により作製可能であるが、電極４１４ｂ
と材料、製法等を共通化することはデバイスの工数低減
による信頼性向上および低コスト化に効果があるので、
本実施例では、Ｓｉウエハ基板上にＳｉＯ_xの蓄熱層４
４６、多結晶Ｓｉのヒータ層４４８、ＢＰＳＧの層間膜
４５０、Ａｌの個別電極４５２および共通電極４５４、
ＳｉＮ_xの電極保護層４５６、Ｔａのヒータ保護層４５
８、ＰＳＧの素子保護層４６０を、順次形成しパターニ
ングして形成した。

【０１２４】発熱素子４０４と電極４１４ｂの各電極お
よび導電層、各種保護層を同一材料で共通化し、作製プ
ロセスも共通化することにより、製造工数の低減による
信頼性向上および低コスト化が達成できた。

【０１２５】気泡溜まり（気泡トラップ構造）４２４内
のインク４０２と接する壁面には、サイトップ（旭硝子
社製）が被覆され、撥インク処理されている。インク４
０２は、富士ゼロックス社製インクジェットプリンター
Ｊｅｔ Ｗｉｎｄ ３００Ｃ用黒インクを用いた。

【０１２６】＜印字テスト＞室温２２℃の環境で印字状
態に異常が無いことを確認した後、環境温度を４０℃に
上げて一晩放置し、溶存気体が析出しやすい状態とした
後、環境条件を戻さずに（耐久環境）画像印字を実施
し、印字状態を確認した。その結果、連続２０枚の印字
テスト中印字不良は発生しなかった。

【０１２７】エレクトレット層の永久分極により電極４
１４ａと４１４ｂとの間に約３００Ｖの電位差が形成さ
れ、装置が非動作状態のときも気泡流入防止電界がイン
ク流路４１２に形成されたことによる効果であると考え
られる。

【０１２８】（実施例２）電極４１４ｂの構成を、以下
の焦電部材を用いたものに代え、基板１を以下の構成と
したほかは、上記実施例１と同様のインクジェット記録
ヘッドを作製し、以下に示す印字テストを行った。

【０１２９】電極４１４ｂは、図５に示した構造のもの
とした。具体的には、Ｓｉウエハ基板の上に、多結晶Ｓ
ｉからなる発熱部材２４０（厚さ０．７μｍ）、発熱部
材２４０の両端に電流を供給するＡｌからなる給電電極
２３８（厚さ１．５μｍ）、焦電部材層２４２の電位を
安定化させるため接地されるＡｌからなる導電層２３２
（厚さ１．５μｍ）、発熱部材２４０から供給される熱
エネルギーによって内部分極を起こし表面電位を発現す
るＰｂＴｉＯ₃からなる焦電部材層２４２（厚さ５．２
μｍ）、デバイスの最上層でインクとの相互作用からデ
バイスを保護するＳｉＮ_xからなる保護層２１６（厚さ
１．２μｍ）、各部材間を隔絶しデバイスとしての信頼
性を確保するためのＢＰＳＧからなる層間膜２３６ａ
（厚さ１．２μｍ），２３６ｂが順次形成されパターニ
ングされる。

【０１３０】ＰｂＴｉＯ₃からなる焦電部材層２４２
は、焦電係数３０ｎＣ／（ｃｍ²・Ｋ）、比誘電率は２
００、比熱３．０Ｊ／（ｃｍ³・Ｋ）であった。この焦
電部材層２４２を室温付近（２２℃）での表面電位がほ
ぼゼロになるように分極処理した上で、発熱部材２４０
より熱エネルギーを投入し、焦電部材層２４２の温度を
７２℃まで上昇させたところ、電極４１４ｂ表裏の表面
電位差は３５０Ｖであった。

【０１３１】図１４に、基板１の（図７における上方向
から見た）模式平面図を示す。図面が複雑になるのを避
けるために発熱素子３本分のみを図示する。また、説明
の簡略化のため電極４１４ｂの構造も、保護層２１６、
層間膜２３６ａ，２３６ｂおよび導電層２３２を省略し
て、焦電部材層２４２および発熱部材２４０のみ図示す
る。

【０１３２】電極４１４ｂ中の発熱部材２４０および発
熱素子４０４のヒータ層４４８、各電極および導電層、
各種保護層・層間膜を同一材料で共通化し、作製プロセ
スも共通化することにより、製造工数の低減による信頼
性向上および低コスト化が達成できた。

【０１３３】発熱部材２４０には給電電極２３８により
所定の電圧が印加され、発熱素子４０４には、画像信号
に応じて共通電極２６２および個別電極２６６間にイン
ク吐出用の電圧が印加される。

【０１３４】電極４１４ｂは、図示の通り発熱素子４０
４の配列方向（インクの流れ方向に対し垂直方向）に渡
って単一に形成されるので記録ヘッド４００内の気泡流
入防止電界をより安定に形成することが可能となる。

【０１３５】＜印字テスト＞ ・実験１ 上記実施例２のインクジェット記録ヘッドを用いて、発
熱部材２４０に電圧を印加せずに前記実施例１と同様の
印字テストを行ったところ、実施例１同様室温２２℃の
環境で印字状態に異常が無く、耐久環境における印字で
も連続２０枚の印字テスト中印字不良は発生しなかっ
た。

【０１３６】装置全体の温度上昇による電極４１４ｂ表
裏の表面電位差は、別途確認した実験データによれば約
１３０Ｖである。電極４１４ａと４１４ｂ間に約１３０
Ｖの電位差が形成され、気泡流入防止電界として効果を
発揮したものと考えられる。

【０１３７】・実験２ 上記実施例２の記録ヘッド４００に衝撃を与えて、強制
的に内部に気泡４１８を発生させた。インク吐出口４０
６から入り込んだ気泡４１８は空吐出を実施することに
より排出した。その後、発熱部材２４０に通電して、焦
電部材層２４２を約５０℃に加熱した。この加熱による
電極４１４ｂ表裏の表面電位差は約２００Ｖである。そ
の後ただちに画像印字して印字状態を確認した。その結
果、連続２０枚の印字テスト中印字不良は発生しなかっ
た。

【０１３８】（比較例１）比較のために従来のインクジ
ェット記録ヘッドを用いて、上記実施例１と同様の条件
で印字テスト（上記実施例２における実験１）を行った
ところ、１枚目からドット抜けとドット不良が発生し
た。ドット抜けはヘッド内部に発生した気泡がインク流
路を塞いでインク供給を阻害した結果であることが確認
され、ドット不良はインク流路から圧力室（発熱素子近
傍）に入り込んだ気泡が原因であることが確認された。

【０１３９】さらに、従来のインクジェット記録ヘッド
を用いて、上記実施例２における実験２の印字テストを
行ったところ、１枚目からドット抜けとドット不良が発
生した。ドット抜けは記録ヘッド内部に発生した気泡が
インク流路を塞いでインク供給を阻害した結果であるこ
とが確認され、ドット不良はインク流路から圧力室に入
り込んだ気泡が原因であることが確認された。

【０１４０】（実施例３）本発明のインクジェット記録
ヘッドを実験機のインクジェット記録装置に組み込み、
印字テストを実施した。

【０１４１】本実施例に用いたインクジェット記録ヘッ
ドは、図１２に示した記録ヘッド９００の如き構造であ
って、基板Ａ（インク流路９１２の側壁を構成する部材
であって、発熱素子９０４が形成されている側の部材）
と、基板Ｂ（インク流路９１２の側壁を構成する部材で
あって、気泡溜まり（気泡トラップ構造）９２４が形成
されている側の部材）と、ノズル板９６４と、からな
る。

【０１４２】基板Ａの表面には、個別インク流路９１２
ｂ毎に発熱素子９０４と、発熱素子９０４を駆動させる
ための電気配線等が例えばＬＳＩ作製プロセスで形成さ
れ、共通インク流路９１２ａに面する部分には、保護層
９１６ｂで表面を被覆した電極９１４ｂが形成されてい
る。

【０１４３】基板Ｂには、基板Ａに形成される発熱素子
９０４に対応して、共通インク流路９１２ａと連通する
個別インク流路９１２ｂおよび圧力室９２０となる溝が
複数形成されている。

【０１４４】基板Ａと基板Ｂとは、インク流路９１２が
閉塞されないように各部が接着され、インク９０２がイ
ンク吐出口９０６以外の箇所から外部に漏れ出さないよ
うに封止される。

【０１４５】ノズル板９６４は、厚さ５０μｍのニッケ
ル板からなり、レーザー加工で直径３０μｍのインク吐
出口９０６が形成されている。インク吐出口９０６の紙
面垂直方向の配列密度は、１インチ当たり４００ノズル
であり、インク吐出口９０６の総数は１６０ノズルであ
る。

【０１４６】気泡溜まり（気泡トラップ構造）９２４内
のインク９０２と接する壁面には、サイトップ（旭硝子
社製）が被覆され、撥インク処理されている。電極９１
４ａは、アルミニウムの薄膜からなり、リンシリケート
ガラス(略称ＰＳＧ）からなる保護層９１６ａで被覆さ
れており、記録ヘッド９００のインクの流れ方向（矢印
Ｃ方向）にわたって単一に形成される。また、電極９１
４ａと９１４ｂとの最近接距離は２５μｍであり、両電
極のなす角は３０°である。

【０１４７】電極９１４ｂは、実施例２における電極４
１４ｂと同様の構成であり、発熱素子９０４は、実施例
２（実施例１と同様）における発熱素子４０４と同様の
構成である。

【０１４８】図１５に、基板Ａの（図１２における上方
向から見た）模式平面図を示す。図面が複雑になるのを
避けるために発熱素子３本分のみを図示する。また、説
明の簡略化のため電極９１４ｂの構造についても、保護
層２１６、層間膜２３６ａ，２３６ｂおよび導電層２３
２を省略して、焦電部材層２４２および発熱部材２４０
のみ図示する。

【０１４９】電極９１４ｂ中の発熱部材２４０および発
熱素子４０４のヒータ層４４８、各電極および導電層、
各種保護層・層間膜を同一材料で共通化し、作製プロセ
スも共通化することにより、製造工数の低減による信頼
性向上および低コスト化が達成できた。

【０１５０】給電電極２３８’および共通電極９６２に
より、画像信号に応じて所定の電圧が発熱部材２４０に
印加され、さらにこれと電気的に対となって接続されて
いる発熱素子９０４にも、インク吐出用の電圧が印加さ
れる。インク９０２は、富士ゼロックス社製インクジェ
ットプリンターＪｅｔ Ｗｉｎｄ ３００Ｃ用黒インク
を用いた。

【０１５１】＜印字テスト＞室温２２℃の環境で印字状
態に異常が無いことを確認した後、環境温度を４０℃に
上げて一晩放置し、溶存気体が析出しやすい状態とし、
環境条件を戻さずに（耐久環境）、所定の空吐出工程で
圧力室９２０内に存在する気泡９１８を排出した後に画
像印字を実施し、印字状態を確認した。吐出機会のあっ
たインク吐出口９０６に対応する電極９１４ｂ中の発熱
部材２４０における印字中の平均温度は、７５℃であっ
た。このとき、焦電部材層２４２表裏の表面電位差は４
００Ｖであった。その結果、連続２０枚の印字テスト中
印字不良は発生しなかった。

【０１５２】（実施例４・・・実施例３の変形例）実施
例３の記録ヘッド９００の構成において、基板Ａの構成
を図１６に示す構成としたほかは、実施例３と同様にし
てインクジェット記録ヘッドを作製した。

【０１５３】図１６においては、実施例３の基板Ａの構
成を示す図１５とは異なり、焦電部材層２４２を個別に
分割せず単一の薄層として、個別にパターニングされた
発熱部材２４０に積層している点が異なる。他の条件は
実施例３と同一である。

【０１５４】本実施例の構成によれば、細かいパターニ
ングが不要となるので焦電部材層２４２の作製が容易で
ある。焦電部材層２４２を分極処理する際、イオン注入
やコロナ放電、高電圧化での加熱など、従来公知の種々
の方法が採用可能であるが、図１６に示す如く焦電部材
層２４２を単一の薄層とすれば、焦電部材層２４２より
下層に形成される導電層や層間膜（不図示）、および基
板Ａの表面等を過酷な分極処理から保護するためのマス
キング処理をする必要がなくなり、製造適性の点から好
適である。

【０１５５】本実施例のインクジェット記録ヘッドを用
いて実施例３と同様に印字テストを行ったが、実施例３
と同様良好な結果が得られた。

【０１５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、イ
ンクジェット記録ヘッド内に発生する気泡に起因する問
題点を、バキューム吸引方式を用いることなく解決する
ことができる。従って本発明によれば、従来気泡を除去
するために実施されていたバキューム吸引等の工程が不
要となるため、従来かかっていた印字開始までの時間を
大幅に短縮でき、また、廃棄されるインクの量を大幅に
低減できる等、バキューム吸引方式を用いる場合の弊害
を解消することができる。

【０１５７】また、気泡流入防止電界を形成するための
電極の一部にエレクトレットや焦電部材等の起電力発生
部材を使用することにより、電圧を印加せずとも自身が
部材内で分極を生じて気泡流入防止電界を形成するの
で、該電界形成のための電源が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッ
ドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図２】 気泡流入防止電界の作用について説明するた
めの模式拡大図である。

【図３】 第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッ
ドの電極周辺の構造を表す拡大断面図である。

【図４】 エレクトレットを用いて形成される電極の他
の構成例を示す拡大断面図である。

【図５】 焦電部材を用いて形成される電極の他の構成
例を示す拡大断面図である。

【図６】 第３の実施の形態であるインクジェット記録
ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図７】 第４の実施の形態であるインクジェット記録
ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図８】 第４の実施の形態の変形例であるインクジェ
ット記録ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図９】 第４の実施の形態の他の変形例であるインク
ジェット記録ヘッドの動作状態を表す拡大断面図であ
る。

【図１０】 第４の実施の形態のさらに他の変形例であ
るインクジェット記録ヘッドの動作状態を表す拡大断面
図である。

【図１１】 第５の実施の形態であるインクジェット記
録ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図１２】 第６の実施の形態であるインクジェット記
録ヘッドの動作状態を表す拡大断面図である。

【図１３】 実施例のインクジェット記録ヘッドにおい
て用いた発熱素子の構造を説明する模式断面図である。

【図１４】 実施例２のインクジェット記録ヘッドにお
ける基板１の模式平面図である。

【図１５】 実施例３のインクジェット記録ヘッドにお
ける基板Ａの模式平面図である。

【図１６】 実施例４のインクジェット記録ヘッドにお
ける基板Ａの模式平面図である。

【符号の説明】

１００、３００、４００、５００、６００、７００、８
００、９００：記録ヘッド（インクジェット記録ヘッ
ド） １０２、３０２、４０２、８０２、９０２：インク １０４、３０４、４０４、９０４：発熱素子（吐出手
段） １０６、３０６、４０６、８０６、９０６：インク吐出
口 １０８、３０８、４０８、７０８：インク滴 １１０、３１０、４１０：画像記録媒体 １１２、３１２、４１２、６１２、７１２、９１２：イ
ンク流路 １１２ａ、３１２ａ、４１２ａ、６１２ａ、７１２ａ、
９１２ａ：共通インク流路 １１２ｂ、３１２ｂ、４１２ｂ、６１２ｂ、７１２ｂ、
９１２ｂ：個別インク流路 １１４ａ，１１４ｂ、３１４ａ，３１４ｂ、４１４ａ，
４１４ｂ、８１４ａ，８１４ｂ、９１４ａ，９１４ｂ：
電極 １１６、２１６、３１６、４１６、９１６：保護層 １１８、３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８
１８、９１８：気泡１２０、３２０、４２０、９２０：
圧力室 １２２、３２２：隔壁 ４２４、５２４、６２４、７２４、８２４：気泡溜まり
（気泡トラップ構造）５２６：抜気管 ５２８：バルブ手段 １３０、２３０：エレクトレット層 １３２、２３２：導電層 ２３４：第２の導電層 ２３６ａ，２３６ｂ：層間膜 ２３８：給電電極 ２４０：発熱部材 ２４２：焦電部材層 ９４４：リード線 ４４６：蓄熱層 ４４８：ヒータ層 ４５０：層間膜 ４５２：個別電極 ４５４：共通電極 ４５６：電極保護層 ４５８：ヒータ保護層 ４６０：素子保護層 ２６２、９６２：共通電極 ４６４、８６４、９６４：ノズル板 ２６６：個別電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平潟 進 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 諏訪部 恭史 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 末光 裕治 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 長谷部 恵 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 毛利 哲 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA15 EC50 FA03 HA05 KD02 2C057 AF79 AG46 AG90 AK01 BA13

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像記録材料にインクを吐出するインク
   吐出口と、該インク吐出口に連通するインク流路と、画
   像信号に応じてインクを吐出するインク吐出手段と、か
   らなるインクジェット記録ヘッドにおいて、インク流路
   側壁に、対向する少なくとも一対の電極を配設してな
   り、該電極の少なくとも一方が起電力発生部材であるこ
   とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記起電力発生部材の少なくとも一部
   が、少なくともエレクトレット層と導電層との積層体で
   あり、該積層体の導電層側の面がインク流路側壁に面す
   るように配設され、導電層が接地電位に接続されている
   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
   ヘッド。
3. 【請求項３】 前記エレクトレット層と導電層との積層
   体のエレクトレット層側の面に、第２の導電層が形成さ
   れてなることを特徴とする請求項２に記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記起電力発生部材の少なくとも一部
   が、少なくとも焦電部材層と導電層との積層体であり、
   該積層体の導電層側の面がインク流路側壁に面するよう
   に配設され、導電層が接地電位に接続されていることを
   特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 前記焦電部材層と導電層との積層体の焦
   電部材層側の面に、第２の導電層が形成されてなること
   を特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記焦電部材層と導電層との積層体に接
   触または近接して、発熱部材が配されてなることを特徴
   とする請求項４または５に記載のインクジェット記録ヘ
   ッド。
7. 【請求項７】 複数のインク吐出口と、該複数のインク
   吐出口にそれぞれ連通するインク流路と、前記複数のイ
   ンク吐出口に対応するインク吐出手段と、前記複数のイ
   ンク流路側壁にそれぞれ配設される少なくとも一対の電
   極と、を有する請求項４または５に記載のインクジェッ
   ト記録ヘッドであって、前記複数配設された一対の電極
   のうち焦電部材層と導電層との積層体からなる電極に、
   それぞれ接触または近接して発熱部材が配されてなるこ
   とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】 前記インク吐出手段と前記発熱部材と
   が、１のインク流路中で電気的に接続されていることを
   特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
9. 【請求項９】 前記インク吐出手段が、インク流路側壁
   であってインク吐出口近傍に配された発熱素子により、
   画像信号に応じてインクを加熱して発泡させ、吐出圧力
   を形成する手段であることを特徴とする請求項１ないし
   ８のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 インク流路における一対の電極が配設
    される区間の形状が、インクの流れ方向に進むにしたが
    いインク流路の開口面積が連続的に減少するような形状
    であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１
    に記載のインクジェット記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 画像記録媒体を搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段により搬送される前記画像記録媒体に対し
    インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘ
    ッドと、前記インクジェット記録ヘッドに画像信号を入
    力する画像信号入力手段と、を備えるインクジェット記
    録装置において、前記インクジェット記録ヘッドが請求
    項１ないし１０のいずれか１に記載のインクジェット記
    録ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装
    置。