JP2000190499A - Top shooter type thermal ink jet head - Google Patents

Top shooter type thermal ink jet head

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JP2000190499A
JP2000190499A JP37440598A JP37440598A JP2000190499A JP 2000190499 A JP2000190499 A JP 2000190499A JP 37440598 A JP37440598 A JP 37440598A JP 37440598 A JP37440598 A JP 37440598A JP 2000190499 A JP2000190499 A JP 2000190499A
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JP
Japan
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nozzle
ink
printing
heating resistor
type thermal
Prior art date
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JP37440598A
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Japanese (ja)
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Mitsuyasu Nakajima
光康 中嶋
Katsuhiko Sato
勝彦 佐藤
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a top shooter type thermal ink jet head which corrects a positional deviation of ink discharge dots because of interlace driving or the like. SOLUTION: When a distance between a nozzle discharge face 38a of a nozzle hole 38 of a printing head to a paper 41 is L1, a thickness of an orifice plate 34 is L2, and an angle (inclination angle of a wall face of the nozzle hole 38) of a perpendicular line H erected to a central part of a face of a heating resistor 28 and a line J connecting the center of a bottom part of the nozzle hole 38 and an actual hit point P1 is θ, θ=tan-1(G1/(L1+L2) is obtained. The θ is determined if a desired G1 is given. For example, in the case of printing by 5-phase interlace driving, five dots from a first printing dot to a fifth printing dot shift in printing position by every 8.46 μm and therefore, the angle θof the five nozzle holes is obtained from an equation of G1=8.46 μ×n (n=1-5). When five nozzle holes 38 of an inclination angle of this angle θ are formed, printing dots are aligned in a longitudinal array with no positional deviation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インターレース駆
動等におけるインク吐出ドットの位置ずれを補正するト
ップシュータ型サーマルインクジェットヘッドに関す
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a top shooter type thermal ink jet head for correcting a displacement of ink ejection dots in interlace driving or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、気泡の発生する力でインク滴を飛ばすサー
マルインクジェット方式や、ピエゾ抵抗素子(圧電素
子)の変形によってインク滴を飛ばすピエゾインクジェ
ット方式等がある。
2. Description of the Related Art In recent years, ink jet printers have been widely used. Printers using this ink jet system include a thermal ink jet system in which ink droplets are ejected by the force of air bubbles and a piezo ink jet system in which ink droplets are ejected by deformation of a piezoresistive element (piezoelectric element).

【0003】これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出するという工程により、粉
末状の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較し
た場合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合に
よってカラー化が容易であり、印字ドットを小さくでき
るので高画質であり、印字に使用されるインクの量に無
駄が無くコストパフォーマンスに優れており、このため
特にパーソナル用プリンタとして広く用いられている印
字方式である。
[0003] In these methods, a process in which ink as a color material is formed into ink droplets and directly ejected toward recording paper requires a lower printing energy as compared with an electrophotographic system using a toner as a powdery printing material. It is easy to colorize by mixing ink, and it is possible to reduce the size of printing dots, so that high image quality is achieved, the amount of ink used for printing is not wasted, and cost performance is excellent. This is the printing method used.

【0004】そして、上記のサーマルインクジェット方
式にはインク滴の吐出方向により二通りの構成がある。
すなわち、発熱抵抗体の発熱面に平行な方向へ吐出する
構成のものと、発熱抵抗体の発熱面に垂直な方向に吐出
する構成のものとがある。
[0004] The above thermal ink jet system has two configurations depending on the direction in which ink droplets are ejected.
That is, there is a configuration that discharges in a direction parallel to the heating surface of the heating resistor, and a configuration that discharges in a direction perpendicular to the heating surface of the heating resistor.

【0005】図6(a),(b),(c) は、発熱抵抗体の発熱面
に平行な方向へ吐出する構成のものであり、同図(d),
(e),(f) は、発熱抵抗体の発熱面に垂直な方向に吐出す
る構成のものをそれぞれ模式的に示している。同図(a)
又は(d) に示すように、シリコン基板1上には、発熱抵
抗体2が形成されており、オリフィス板3が一定の間隙
をもって積層されている。同図(a) では発熱抵抗体2の
側方に、同図(d) では発熱抵抗体2に対向してオリフィ
ス4が形成されている。上記の発熱抵抗体2は不図示の
電極に接続されており、発熱抵抗体2が設けられている
インク流路にはインク5が常時供給されている。
FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) show a structure in which the ink is discharged in a direction parallel to the heating surface of the heating resistor.
(e) and (f) each schematically show a configuration in which the ink is discharged in a direction perpendicular to the heat generating surface of the heat generating resistor. Figure (a)
Alternatively, as shown in (d), a heating resistor 2 is formed on a silicon substrate 1, and an orifice plate 3 is laminated with a certain gap. An orifice 4 is formed on the side of the heating resistor 2 in FIG. 1A and opposed to the heating resistor 2 in FIG. The heating resistor 2 is connected to an electrode (not shown), and the ink 5 is always supplied to the ink flow path in which the heating resistor 2 is provided.

【0006】このオリフィス4からインク滴を吐出させ
るには、先ず、同図(b) 又は(e) に示すように、画像情
報に応じた通電により、発熱抵抗体2を熱してこの発
熱抵抗体2上に核気泡を発生させ、この核気泡が合体
して膜気泡6が発生し、この膜気泡6が断熱膨脹して
成長し周囲のインクを押し遣り、これによりオリフィス
4からインク5′が押し出され、この押し出されたイン
ク5′は、同図(c) 又は(f) に示すように、インク滴7
となってオリフィス4から紙面に向けて吐出される。こ
の後、上記の成長した膜気泡が周囲のインクに熱を取
られて収縮し、ついには膜気泡が消滅し、次の発熱抵
抗体の加熱を待機する。この一連の工程〜は、瞬時
に行われる。
In order to eject ink droplets from the orifice 4, first, as shown in FIG. 1 (b) or (e), the heating resistor 2 is heated by energizing according to image information, and the heating resistor 2 is heated. Nuclear bubbles are generated on the surface 2, and the nuclear bubbles are united to form a film bubble 6. The film bubble 6 adiabatically expands and grows to push the surrounding ink, whereby the ink 5 ′ is discharged from the orifice 4. The extruded ink 5 'is pushed out of the ink droplet 7 as shown in FIG.
Is discharged from the orifice 4 toward the paper surface. Thereafter, the grown film bubbles shrink due to the heat taken by the surrounding ink, and finally the film bubbles disappear, and the heating of the next heating resistor is awaited. This series of steps is performed instantaneously.

【0007】上記の発熱抵抗体の発熱面に垂直な方向に
インク滴を吐出する構成のものは、ルーフシュータ型サ
ーマルインクジェットヘッド又はトップシュータ型サー
マルインクジェットヘッドと呼称されており、消費電力
が極めて小さくて済むことが知られている。また、この
形式におけるサーマルインクジェットヘッドの製法とし
ては、シリコンLSI形成技術と薄膜形成技術を利用し
て複数の発熱抵抗体と個々の駆動回路とオリフィスを一
括してモノリシックに形成する方法がある。
A structure in which ink droplets are ejected in a direction perpendicular to the heat generating surface of the heat generating resistor is called a roof shooter type thermal ink jet head or a top shooter type thermal ink jet head, and consumes very little power. It is known that it is necessary. As a method of manufacturing a thermal ink jet head in this type, there is a method in which a plurality of heating resistors, individual driving circuits, and orifices are collectively formed monolithically using a silicon LSI forming technique and a thin film forming technique.

【0008】この方法によれば、例えば約10mmの幅
の基板に、解像度が360dpi(ドット/インチ)の
印字ヘッドであれば128個の発熱抵抗体と駆動回路と
オリフィスが形成され、また、解像度が720dpiの
場合であれば256個の発熱抵抗体と駆動回路とオリフ
ィスが形成される。
According to this method, for example, in the case of a print head having a resolution of 360 dpi (dots / inch), 128 heating resistors, drive circuits, and orifices are formed on a substrate having a width of about 10 mm. Is 720 dpi, 256 heating resistors, drive circuits and orifices are formed.

【0009】図7(a) は、上記トップシュータ型サーマ
ルインクジェットヘッド(以下、単に印字ヘッドとい
う)のインク吐出面を模式的に示す図であり、同図(b)
は、そのB−B′断面矢視図である。同図(a),(b) に示
す印字ヘッド10は、半導体基板11、その上に形成さ
れた発熱抵抗体からなる発熱部12、所定の箇所に形成
された隔壁13、この隔壁13による間隙から成るイン
ク供給通路14、これらの上に積層されたオリフィス板
15、このオリフィス板15に形成され、インクの吐出
方向を案内するノズル16(同図(b) のノズル16は同
図(a) のノズル番号N01のノズルである) により構成
されている。
FIG. 7A is a diagram schematically showing an ink ejection surface of the above-described top shooter type thermal ink jet head (hereinafter, simply referred to as a print head), and FIG.
Is a sectional view taken along the line BB 'of FIG. A print head 10 shown in FIGS. 1A and 1B includes a semiconductor substrate 11, a heating section 12 formed of a heating resistor formed thereon, a partition 13 formed at a predetermined location, and a gap formed by the partition 13. Ink supply passages 14, an orifice plate 15 laminated thereon, and nozzles 16 formed in the orifice plate 15 for guiding the direction of ink ejection (nozzles 16 in FIG. Nozzle number N01).

【0010】ここには、同図(a) に示すように、ノズル
番号N01〜N60まで、60個のノズル16を有する
印字ヘッド10の例を示している。上記のインク供給通
路14は、不図示のインクタンクに導通しており、発熱
抵抗体12には、同図(b) の矢印Cに示すように、常に
インクが供給される。前述したように発熱抵抗体12の
発熱によって、インク滴はノズル口16−1から用紙1
7の印字面に向けて吐出され、印字点Pに着弾する。印
字ヘッド10は、図の矢印Aで示す主走査方向へ移動し
ながら上記の印字を行う。
Here, as shown in FIG. 1A, an example of a print head 10 having 60 nozzles 16 with nozzle numbers N01 to N60 is shown. The ink supply passage 14 communicates with an ink tank (not shown), and the heating resistor 12 is always supplied with ink as shown by an arrow C in FIG. As described above, due to the heat generated by the heating resistor 12, the ink droplet flows from the nozzle port 16-1 to the sheet 1.
The ink is ejected toward the print surface 7 and lands on the print point P. The print head 10 performs the above printing while moving in the main scanning direction indicated by the arrow A in the figure.

【0011】ところで、このように複数のノズル16を
近接した間隔で並設してなる印字ヘッド10の構成にお
いて、60個のノズル16から同時にインクを吐出させ
るために60個の発熱体12を同時に駆動するとこと
は、過剰な熱の発生によって半導体基板11上に搭載さ
れた半導体回路(不図示)が正常に動作できなくなる虞
が多分にある。
By the way, in the configuration of the print head 10 in which a plurality of nozzles 16 are juxtaposed at close intervals as described above, in order to eject ink from 60 nozzles 16 at the same time, 60 heating elements 12 are simultaneously connected. Driving means that there is a possibility that a semiconductor circuit (not shown) mounted on the semiconductor substrate 11 may not operate normally due to excessive heat generation.

【0012】したがって、このような発熱による印字ヘ
ッドの過剰な昇温を避けるため、一般に、ノズル列を構
成する全部の発熱低抗体を同時に駆動すことはせずに、
全発熱抵抗体を適宜の数に分割(グループ分け)して、
最初は各グループの先頭の発熱抵抗体、次に各グループ
の2番目の発熱抵抗体というように時間をずらして発熱
駆動するというインターレース駆動が行われている。
Therefore, in order to avoid excessive temperature rise of the print head due to such heat generation, generally, all the heat-generating low antibodies constituting the nozzle array are not driven at the same time.
Divide all heating resistors into appropriate numbers (grouping)
Interlace driving is performed in which the first heating resistor of each group is heated first, and then the second heating resistor of each group is heated at a staggered time.

【0013】例えば、図7(a) に示す印字ヘッド10の
場合に、4個の発熱抵抗体16を同時駆動できるものと
する。その場合は、60個のノズル16を4つのグルー
プに分割する。例えばノズル番号N01〜N15を第1
グループ、ノズル番号N16〜N30を第2グループ、
ノズル番号N31〜N45を第3グループ、そして、ノ
ズル番号N46〜N60を第4グループとする。
For example, in the case of the print head 10 shown in FIG. 7A, it is assumed that four heating resistors 16 can be driven simultaneously. In that case, the 60 nozzles 16 are divided into four groups. For example, the nozzle numbers N01 to N15
Group, nozzle numbers N16 to N30 are a second group,
The nozzle numbers N31 to N45 are a third group, and the nozzle numbers N46 to N60 are a fourth group.

【0014】そして、上述したように各々のグループ間
では同じ印加タイミングが与えられる。つまり第1グル
ープ内の先頭ノズル(ノズル番号N01)と、第2グル
ープの先頭ノズル(ノズル番号N16)、第3グループ
の先頭ノズル(ノズル番号31)、そして第4グループ
の先頭ノズル(ノズル番号N46)は、同じ印加タイミ
ングで発熱駆動される。
As described above, the same application timing is given to each group. That is, the first nozzle in the first group (nozzle number N01), the first nozzle in the second group (nozzle number N16), the first nozzle in the third group (nozzle number 31), and the first nozzle in the fourth group (nozzle number N46) ) Are driven to generate heat at the same application timing.

【0015】更に同一グループ内でもノズルが分割され
る。例えば5相インターレース駆動であれば5個毎に分
割される。動作は各グループ共に同一であるので、第1
グループについて説明すると、先ず、ノズル番号N01
の発熱抵抗体12(以下、ノズル番号のみを取り上げて
説明する)に駆動電圧を印加した後、ノズル番号N0
6、そしてノズル番号N11と順次駆動電圧を印加して
いく。
Further, the nozzles are divided even in the same group. For example, in the case of five-phase interlace driving, the image is divided into five parts. Since the operation is the same for each group, the first
Describing the group, first, the nozzle number N01
After applying a drive voltage to the heating resistor 12 (hereinafter, only the nozzle number will be described), the nozzle number N0
6, and a drive voltage is sequentially applied to the nozzle number N11.

【0016】次に5個目のノズル番号はN16であり、
これは隣りの第2グループのノズル番号であるので、ノ
ズル番号N02に戻って再び5個毎に駆動電圧を印加し
ていく。ノズル番号N12まで印加すると、次に5個目
のノズル番号は第2グループのノズル番号N17である
ので、ノズル番号N03に戻って再び5個毎に駆動電圧
を印加する、ということを繰り返す。このように印字し
ている間は、用紙17は停止している。
Next, the fifth nozzle number is N16.
Since this is the nozzle number of the adjacent second group, the operation returns to the nozzle number N02 and the drive voltage is applied again every five nozzles. When the nozzle number N12 is applied, the fifth nozzle number is the nozzle number N17 of the second group, so that the process returns to the nozzle number N03 and the drive voltage is applied again every five nozzles. While printing is being performed in this manner, the paper 17 is stopped.

【0017】これで、全ての発熱抵抗体を一括駆動した
場合に比較して、印字ヘッドの過熱が防止され、それば
かりでなく使用電力を低く抑えることができるという利
点もあることが知られている。
[0017] Thus, it is known that there is an advantage that overheating of the print head is prevented and power consumption can be reduced as compared with the case where all the heating resistors are driven collectively. I have.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
印字中、用紙は停止していても、印字ヘッド10は、矢
印Aで示す主走査方向に移動している。そのため、用紙
17上に着弾したインク滴の印字結果は、吐出した順番
に従って位置ずれを持ってしまう。
However, during the above printing, the print head 10 moves in the main scanning direction indicated by the arrow A even when the paper is stopped. Therefore, the printing result of the ink droplets that have landed on the paper 17 has a positional deviation in accordance with the ejection order.

【0019】図8は、上記の5相インターレース駆動で
印字した結果を模式的に示す図であり、副走査方向に印
字ヘッド10のノズル列分の長さで印字したものを示し
ている。ただし、同図には、第1グループのノズル16
による印字部分のみを示している。第2、第3、及び第
4グループのノズル16による印字部分もドット番号が
異なるだけで、印字の態様はこれと同一である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a result of printing by the above-described five-phase interlace driving, and shows a result of printing by the length of the nozzle row of the print head 10 in the sub-scanning direction. However, FIG.
2 shows only the print portion. The printing portion by the nozzles 16 of the second, third, and fourth groups also has the same printing mode except that the dot numbers are different.

【0020】同図に示す印字列R1は、今回印字すべき
印字列であり、印字列R2は主査走査方向への次の印字
列である。白点N01pはノズル番号N01のノズル1
6より吐出されたインクによる印字結果、白点N02p
はノズル番号N02から吐出されがインクによる印字結
果(以下、同様)である。同図に示すように、印字ドッ
トの縦の並びが、5ドット毎に傾斜している。このよう
に、印字結果が、インターレース駆動という印字制御方
法の影響を受けて、位置ずれを持ってしまい、副走査方
向への奇麗な直線を形成することができない。
A print sequence R1 shown in FIG. 1 is a print sequence to be printed this time, and a print sequence R2 is a next print sequence in the main scanning direction. White point N01p is nozzle 1 of nozzle number N01
6, the white point N02p
Is a printing result (hereinafter, the same applies) printed by ink ejected from the nozzle number N02. As shown in the figure, the vertical arrangement of the printing dots is inclined every five dots. As described above, the printing result is affected by the printing control method of the interlace driving, and has a positional shift, so that a clear straight line in the sub-scanning direction cannot be formed.

【0021】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
インターレース駆動によるインク吐出ドットの位置ずれ
を補正するトップシュータ型サーマルインクジェットヘ
ッドを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances,
An object of the present invention is to provide a top shooter type thermal inkjet head that corrects a displacement of ink ejection dots due to interlace driving.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】先ず、請求項1記載の発
明のトップシュータ型サーマルインクジェットヘッド
は、副走査方向に並設した複数の発熱抵抗体に対向する
位置に吐出ノズルを夫々備え、上記副走査方向に隣接す
るドットを所定の時間間隔をおいて印字するトップシュ
ータ型サーマルインクジェットヘッドにおいて、上記吐
出ノズルの吐出孔の中心線と該吐出ノズルに対向する発
熱抵抗体の表面の法線とがなす角度を、該発熱抵抗体に
電圧を印加するタイミングに応じて変化させて、上記吐
出ノズルを形成している。
First, a top-shooter type thermal ink jet head according to the first aspect of the present invention is provided with a discharge nozzle at a position facing a plurality of heating resistors arranged in parallel in the sub-scanning direction. In a top shooter type thermal inkjet head that prints dots adjacent in the sub-scanning direction at predetermined time intervals, the center line of the ejection hole of the ejection nozzle and the normal line of the surface of the heating resistor facing the ejection nozzle The discharge nozzle is formed by changing the angle formed by the angle according to the timing of applying a voltage to the heating resistor.

【0023】上記角度は、例えば請求項2記載のよう
に、n相インターレース駆動においてn通りの変化をも
って形成される。
The angle is formed with n kinds of changes in the n-phase interlace driving, for example.

【0024】次に、請求項3記載の発明のトップシュー
タ型サーマルインクジェットヘッドは、副走査方向に並
設した複数の発熱抵抗体に対向する位置に吐出ノズルを
夫々備え、上記副走査方向に隣接するドットを所定の時
間間隔をおいて印字するトップシュータ型サーマルイン
クジェットプリンタにおいて、上記吐出ノズルの吐出孔
の中心線は、上記吐出ノズルに対向する上記発熱抵抗体
の表面の法線方向に沿っており、且つ該中心線と上記発
熱抵抗体の中心位置との距離は、該発熱抵抗体に電圧を
印加するタイミングに応じて変化させて形成されてい
る。
A top shooter type thermal ink jet head according to a third aspect of the present invention includes a discharge nozzle at a position facing a plurality of heating resistors arranged in parallel in the sub-scanning direction, and is provided adjacent to the heating resistor in the sub-scanning direction. In a top shooter type thermal ink jet printer that prints dots to be printed at predetermined time intervals, the center line of the discharge hole of the discharge nozzle extends along the normal direction of the surface of the heating resistor facing the discharge nozzle. The distance between the center line and the center position of the heating resistor is changed according to the timing at which a voltage is applied to the heating resistor.

【0025】上記距離は、例えば請求項4記載のよう
に、n相インターレース駆動においてn通りの変化をも
って形成される。
The distance is formed with n kinds of changes in the n-phase interlace driving, for example.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1(a),(b),(c) 及び図2(a),(b),(c)
は、第1の実施の形態におけるトップシュータ型サーマ
ルインクジェットヘッド(以下、単に印字ヘッドとい
う)の製造方法を工程順に示す図であり、図1(a) は印
字ヘッドの平面図、同図(b) は、その印字ヘッドの基板
(チップ)をシリコンウエハ上に多数形成した状態を示
す図である。
FIGS. 1 (a), (b), (c) and FIGS. 2 (a), (b), (c)
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a method of manufacturing a top shooter type thermal inkjet head (hereinafter simply referred to as a print head) in the first embodiment in the order of steps. FIG. 1A is a plan view of the print head, and FIG. () Is a diagram showing a state in which a number of substrates (chips) of the print head are formed on a silicon wafer.

【0028】図2(a) は、上段に図1(a) の拡大平面図
を示し、中段に上段のC−C′断面矢視図を示し、下段
に上段のD−D′断面矢視図を示している。また、図2
(b)は、図2(a) に続く工程を示しており、その上段、
中段及び下段に示される部位は、図2(a) の上段、中段
及び下段に示す部位に対応している。そして、図2(c)
は、最後の工程を示す図であり、この上段、中段及び下
段に示される部位は、図2(a) の上段、中段及び下段に
対応する部位である。尚、これらの図2(a),(b),(c) に
は、図示する上での便宜上、128個又は256個の発
熱素子及びオリフィスを、5個の発熱素子及びオリフィ
スで代表させて示している。
FIG. 2 (a) shows an enlarged plan view of FIG. 1 (a) in the upper part, a cross-sectional view taken along the line CC 'of the upper part in the middle part, and a cross-sectional view taken along the line DD' of the upper part in the lower part. FIG. FIG.
(b) shows a step that follows the step shown in FIG. 2 (a).
The parts shown in the middle and lower parts correspond to the parts shown in the upper, middle and lower parts of FIG. Then, FIG. 2 (c)
Is a diagram showing the last step, and the parts shown in the upper, middle and lower parts correspond to the upper, middle and lower parts in FIG. 2 (a). 2 (a), 2 (b) and 2 (c), for convenience of illustration, 128 or 256 heating elements and orifices are represented by 5 heating elements and orifices. Is shown.

【0029】本実施の形態において、図1(c) に示す印
字ヘッド20は、同図(d) に示すように、1枚のシリコ
ンウエハ21上に、スクライブラインで区画されたチッ
プ基板22として多数(例えば90個以上)形成され、
後述する製造工程を経て同図(c) に示すように完成した
後、シリコンウエハ20から個々に切り出される。
In this embodiment, the print head 20 shown in FIG. 1C is formed as a chip substrate 22 divided by scribe lines on one silicon wafer 21 as shown in FIG. 1D. Many (for example, 90 or more) are formed,
After completion through a manufacturing process to be described later as shown in FIG. 7C, the silicon wafer 20 is individually cut out.

【0030】以下、図1(a),(b),(c) 及び図2(a),(b),
(c) を参照しながら、印字ヘッド20の製造方法を、基
本的な製造方法から先に説明する。先ず、工程1とし
て、4インチ以上のシリコンウエハ21上に区画された
個々の基板22に、LSI形成処理により駆動回路とそ
の端子を形成すると共に、厚さ1〜2μmのパッシベー
ション膜を形成し、この後上記端子へのコンタクト孔空
けを行うと共に不用部分のパッシベーション膜を除去す
る。
Hereinafter, FIGS. 1 (a), (b), (c) and FIGS. 2 (a), (b),
The method of manufacturing the print head 20 will be described first with reference to FIG. First, as a first step, a drive circuit and its terminals are formed by an LSI forming process and a passivation film having a thickness of 1 to 2 μm is formed on each substrate 22 partitioned on a silicon wafer 21 of 4 inches or more, Thereafter, a contact hole is formed in the terminal and an unnecessary portion of the passivation film is removed.

【0031】次に、工程2として、スパッタリング技術
などの薄膜形成技術を用いて、Ta−Si−Oからなる
発熱素子を形成するための発熱抵抗膜を4000Åの厚
みで成膜し、共通電極と個別配線電極を形成するための
電極膜を形成する。この電極膜は、W−Al(又はW−
Ti、W−Si)などからなるバリアメタル膜に、Au
による電極膜を積層した多層構造とすることが好まし
い。そして、ホトリソ技術によって電極膜に(バリアメ
タル膜が形成されている場合はそのバリアメタル膜も)
配線部分のパターンを形成し、発熱抵抗膜には例えばほ
ぼ40μm×40μmの正方形の露出部を形成する。こ
れにより微細な発熱素子(発熱部)のパターンが形成さ
れる。
Next, in step 2, a heating resistor film for forming a heating element made of Ta—Si—O is formed to a thickness of 4000 ° by using a thin film forming technique such as a sputtering technique. An electrode film for forming individual wiring electrodes is formed. This electrode film is made of W-Al (or W-
Au, a barrier metal film made of Ti, W-Si), etc.
It is preferable to form a multi-layer structure in which electrode films are laminated. Then, the electrode film (and the barrier metal film if a barrier metal film is formed) is formed by photolithography.
A wiring portion pattern is formed, and a square exposed portion of, for example, approximately 40 μm × 40 μm is formed on the heating resistor film. Thereby, a fine pattern of the heating element (heating section) is formed.

【0032】図1(a) 及び図2(a) は、上記の工程1及
び工程2が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、基板22上には、駆動回路23とその端子24(図
1(a)参照)が形成され、更に共通電極25(25a、
25b)、共通電極給電端子26(図1(a) 参照)、個
別配線電極27、多数の発熱抵抗体28が形成されてい
る。
FIGS. 1 (a) and 2 (a) show a state immediately after the above steps 1 and 2 are completed. That is, a drive circuit 23 and its terminals 24 (see FIG. 1A) are formed on the substrate 22, and the common electrodes 25 (25a,
25b), a common electrode power supply terminal 26 (see FIG. 1A), individual wiring electrodes 27, and a number of heating resistors 28 are formed.

【0033】続いて、工程3として、個々の発熱抵抗体
28に対応するインク路を形成すべく感光性ポリイミド
などの有機材料からなる隔壁部材をコーティングにより
高さ20μm程度に形成し、これをパターン化した後
に、30分〜60分、場合によって2時間、300℃〜
400℃の熱を加えるキュア(乾燥硬化、焼成)を行
い、キュア後の高さ10μmの上記感光性ポリイミドに
よる隔壁を基板22上に形成して固着させる。
Subsequently, in step 3, a partition member made of an organic material such as photosensitive polyimide is formed to a height of about 20 μm by coating to form ink paths corresponding to the individual heating resistors 28, and this is patterned. 30 minutes to 60 minutes, optionally 2 hours, 300 ° C.
Curing (dry curing, baking) by applying heat at 400 ° C. is performed, and a barrier made of the photosensitive polyimide having a height of 10 μm after curing is formed on the substrate 22 and fixed.

【0034】更に、工程4として、ウェットエッチング
またはサンドブラスト法などにより上記基板22の面に
溝状のインク供給路を形成し、更にこのインク供給路に
連通し下面に開口するインク給送孔を形成する。
Further, in step 4, a groove-like ink supply path is formed on the surface of the substrate 22 by wet etching or sandblasting, and an ink supply hole communicating with the ink supply path and opening on the lower surface is formed. I do.

【0035】図1(b) 及び図2(b) は、上述の工程3及
び工程4が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、溝状のインク供給路29及び筒状のインク給送孔3
1が形成され、インク供給路29の左側に位置する共通
電極25(25a)部分と、右方の個別配線電極27が
配設されている部分、及び各発熱抵抗体28間に、隔壁
32(32、32−1、32−2)が形成されている。
この隔壁32は、個別配線電極27上の部分32−1を
櫛の胴とすれば、各発熱抵抗体28間に伸び出す部分3
2−2は櫛の歯に相当する形状をなしている。
FIGS. 1 (b) and 2 (b) show a state immediately after Steps 3 and 4 are completed. That is, the groove-shaped ink supply passage 29 and the cylindrical ink supply hole 3
1 are formed, a partition wall 32 (between the common electrode 25 (25a) portion located on the left side of the ink supply path 29, the portion on which the right individual wiring electrode 27 is provided, and each heating resistor 28). 32, 32-1 and 32-2) are formed.
If the portion 32-1 on the individual wiring electrode 27 is a comb body, the partition 32 extends between the heating resistors 28.
2-2 has a shape corresponding to the teeth of a comb.

【0036】これにより、この櫛の歯を仕切り壁とし
て、その歯と歯の間の付け根部分に発熱抵抗体28が位
置する微細な個別インク路が、発熱抵抗体28の数だけ
形成される。この櫛の歯の長さを変えることによりイン
クの流通するコンダクタンスが変わり、また隣接する個
別インク路を流動するインク間の干渉にも影響する。
As a result, the fine individual ink paths in which the heating resistors 28 are located at the roots between the teeth are formed by the number of the heating resistors 28 with the teeth of the comb as partition walls. By changing the length of the teeth of the comb, the conductance of the flowing ink changes, and the interference between the ink flowing in adjacent individual ink paths is also affected.

【0037】この後、工程5として、ポリイミドからな
る厚さ10〜30μmのフィルムのオリフィス板を、そ
の片面に接着剤としての熱可塑性ポリイミドを極薄に例
えば厚さ2〜5μmにコーテングし、上記積層構造の最
上層に張り付けて、隔壁32によって形成されたインク
路に蓋をし、これにより、微細な個別インク路と共通イ
ンク路を形成する。そして、200〜300℃で加熱し
ながら加圧してオリフィス板を固着させる。続いて、オ
リフィス板表面にNi、Cu又はAlなどの厚さ0.5
〜1μm程度の金属膜を形成する。
Thereafter, in step 5, an orifice plate of a film of polyimide having a thickness of 10 to 30 μm is coated on one side with a very thin thermoplastic polyimide as an adhesive, for example, to a thickness of 2 to 5 μm. The ink path formed by the partition walls 32 is attached to the uppermost layer of the laminated structure, thereby forming a fine individual ink path and a common ink path. Then, pressure is applied while heating at 200 to 300 ° C. to fix the orifice plate. Subsequently, a thickness of 0.5, such as Ni, Cu or Al, is formed on the orifice plate surface.
A metal film having a thickness of about 1 μm is formed.

【0038】更に、工程6として、オリフィス板の上の
金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチ
ングする為のマスクを形成し、続いて、オリフィス板を
へリコン波エッチング装置などにより上記の金属膜マス
クに従って、40μmφ〜20μmφの孔空けをして多
数のノズル孔(オリフィス)を一括形成する。
Further, in step 6, the metal film on the orifice plate is patterned to form a mask for selectively etching the polyimide, and then the orifice plate is subjected to the above-mentioned etching by a helicone wave etching device or the like. A plurality of nozzle holes (orifices) are formed at a time by making holes of 40 μmφ to 20 μmφ according to the metal film mask.

【0039】図1(c) 及び図2(c) は、上記の工程5及
び工程6が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、基板22の最上層に、片面に熱可塑性ポリイミド3
3をコーテングされたオリフィス板34が、駆動回路端
子24及び共通電極給電端子26を除く全領域を覆って
積層され、これにより、上述したインク路が上を覆われ
て、隔壁32の厚さ10μmに対応する高さの坑状の個
別インク路35が形成され、この個別インク路35と前
述したインク供給路29とを連通させる高さ10μmの
共通インク路36が形成されている。
FIGS. 1 (c) and 2 (c) show a state immediately after the completion of the steps 5 and 6. That is, on the uppermost layer of the substrate 22, a thermoplastic polyimide 3
An orifice plate 34 coated with the third electrode 3 is laminated so as to cover the entire area except for the drive circuit terminal 24 and the common electrode power supply terminal 26, thereby covering the ink path described above and forming the partition wall 32 with a thickness of 10 μm. Are formed, and a common ink path 36 having a height of 10 μm, which connects the individual ink path 35 and the above-described ink supply path 29, is formed.

【0040】そして、オリフィス板34には、その上面
に金属膜37が形成され、発熱抵抗体28に対応する部
分にインク吐出用のノズル孔(オリフィス)38がドラ
イエッチングによって形成されている。このように、多
数のノズル孔38からなる1列のノズル列を備えた図1
(c) に示すトップシュータ型サーマルインクジェットヘ
ッド20が図1(d) に示すシリコンウエハ21上に完成
する。
A metal film 37 is formed on the upper surface of the orifice plate 34, and a nozzle hole (orifice) 38 for discharging ink is formed in a portion corresponding to the heating resistor 28 by dry etching. As described above, FIG. 1 having one nozzle row including a large number of nozzle holes 38 is provided.
A top shooter type thermal ink jet head 20 shown in FIG. 1C is completed on a silicon wafer 21 shown in FIG.

【0041】尚、上記のマスク用の金属膜はNi、C
u、又はAlなどを使うことで樹脂と金属膜との選択比
が概略100程度得られる。したがって、20〜40μ
mのポリイミドフィルムのドライエッチングには1μm
以下の金属膜でマスクを形成することで十分である。
The mask metal film is made of Ni, C
By using u, Al, or the like, a selectivity of approximately 100 between the resin and the metal film can be obtained. Therefore, 20 to 40 μ
1 μm for dry etching of polyimide film
It is sufficient to form a mask with the following metal film.

【0042】このように、多数のノズル孔38を一列に
有する印字ヘッド20をモノリシックに構成すること
は、上述した製造方法によれば可能であり、各発熱抵抗
体28と各ノズル孔38との位置関係も今日の半導体の
製造技術により正確に配置することが可能である。
As described above, it is possible to monolithically configure the print head 20 having a large number of nozzle holes 38 in a line by the above-described manufacturing method. The positional relationship can be accurately arranged by today's semiconductor manufacturing technology.

【0043】ここまでが、ウエハの状態で処理される。
そして、最後に、工程7として、ダイシングソーなどを
用いてスクライブライン39に沿ってカッテングし、単
位毎に個別に分割して、実装基板にダイスボンデング
し、端子接続して、実用単位の印字ヘッド20が完成す
る。
The processing up to this point is performed in the state of a wafer.
Finally, as a step 7, cutting is performed along the scribe line 39 using a dicing saw or the like, divided into individual units, die-bonded to a mounting board, connected to terminals, and printed in practical units. The head 20 is completed.

【0044】この印字ヘッド20は、印字に際しては各
発熱抵抗体28が印字情報に応じて選択的に通電され、
瞬時に発熱して膜沸騰現象を発生させ、その発熱抵抗体
28に対応するノズル孔38からインク滴が吐出され
る。このようなサーマルインクジェットヘッドではイン
ク滴はノズル孔の径に対応する大きさの略球形で吐出さ
れ、紙面上に略その倍の径の大きさとなって印字され
る。
In the print head 20, when printing, each heating resistor 28 is selectively energized in accordance with print information.
Heat is instantaneously generated to cause a film boiling phenomenon, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 38 corresponding to the heating resistors 28. In such a thermal inkjet head, ink droplets are ejected in a substantially spherical shape having a size corresponding to the diameter of the nozzle hole, and are printed on the paper with a size approximately twice as large.

【0045】ところで、上述した印字ヘッド20の製造
工程においては基本的な製造方法を説明したが、本実施
の形態における特徴として、上述の基本的製造方法に加
えて、ノズル孔38の形成、又は発熱抵抗体28とノズ
ル孔38との位置関係において、特別の工夫が凝らされ
ている。そして、この工夫によって、インターレース駆
動における印字ドットの位置ずれの問題を解消してい
る。以下、これについて説明する。
In the meantime, the basic manufacturing method has been described in the manufacturing process of the print head 20 described above. The present embodiment is characterized in that, in addition to the basic manufacturing method described above, the formation of the nozzle holes 38 or Special measures have been taken in the positional relationship between the heating resistor 28 and the nozzle hole 38. And, with this ingenuity, the problem of misalignment of print dots in interlaced driving is solved. Hereinafter, this will be described.

【0046】先ず、従来の図7(a),(b) に示した印字ヘ
ッド10による図8に示した印字結果について、いま少
し詳細に検討する。同図の例は600dpiのプリンタ
であり、各ノズルは42.3μmの間隔で並んでいる。
また、印字結果としての列R1及びR2(図8参照)も
42.3μmの間隔で離れている。ここで、インク滴の
吐出に必要なエネルギーを発熱部12に印加している時
間を2.5μs、休み時間を2.5μsとすると、1ド
ットの印字サイクルは5μsである。ノズル16の前述
した各グループは15個のノズルを含むので、全ドット
を吐出するのには、15個×5μs、すなわち75μs
の時間を必要とすることになる。
First, the printing result shown in FIG. 8 by the conventional print head 10 shown in FIGS. 7A and 7B will be examined in more detail. The example shown in the figure is a 600 dpi printer, and the nozzles are arranged at an interval of 42.3 μm.
The rows R1 and R2 (see FIG. 8) as the printing result are also separated at an interval of 42.3 μm. Here, assuming that the time required to apply the energy required to discharge the ink droplets to the heat generating unit 12 is 2.5 μs and the rest time is 2.5 μs, the printing cycle of one dot is 5 μs. Since each of the above-described groups of nozzles 16 includes 15 nozzles, it takes 15 × 5 μs, that is, 75 μs, to discharge all the dots.
Time will be required.

【0047】そこで、発熱部12の繰り返し駆動周期を
75μsとする。つまり、印字ヘッド10が列R1から
列R2へ移動するまでの時間が75μsとなる。したが
って、印字ヘッド10の移動速度は、42.3μm÷7
5μs、すなわち0.564m/sとなる。
Therefore, the repetitive driving cycle of the heating section 12 is set to 75 μs. That is, the time required for the print head 10 to move from the row R1 to the row R2 is 75 μs. Therefore, the moving speed of the print head 10 is 42.3 μm ÷ 7.
5 μs, that is, 0.564 m / s.

【0048】また、繰り返し駆動周期内の全ての時間を
5相インターレース制御に使用しているため、隣接する
着弾ドットN01pとN02pの主走査方向の中心点距
離は、上記の印字結果としての列R1と列R2間の1/
5であるので、42.3μm÷5、すなわち8.46μ
mである。同じく 着弾ドットN02pとその隣接ドッ
トN03p、ドットN03pとドットN04p、ドット
N04pとドットN05pは、夫々8.46μm離れて
いる。
Since all the times in the repetitive driving cycle are used for the five-phase interlace control, the distance between the center points of the adjacent landing dots N01p and N02p in the main scanning direction is the same as that of the row R1 as the printing result. And 1 / between row R2
5, 42.3 μm ÷ 5, that is, 8.46 μm
m. Similarly, the landed dot N02p and its adjacent dot N03p, the dot N03p and the dot N04p, and the dot N04p and the dot N05p are 8.46 μm apart.

【0049】これらのことを踏まえて、本実施の形態に
おいては、先ず、ノズル孔38の形状に工夫を凝らして
いる。
Based on these facts, in the present embodiment, first, the shape of the nozzle hole 38 is devised.

【0050】図3は、本実施の形態における印字ヘッド
20を製造する工程6において形成されるノズル孔38
の形状を模式的に示す図である。尚、同図には、図1
(a),(b),(c) 及び図2(a),(b),(c) を参照可能なよう
に、図1(a),(b),(c) 及び図2(a),(b),(c) に示した構
成と同一の部分には、図1(a),(b),(c) 及び図2(a),
(b),(c) と同一の番号を付与して示している。
FIG. 3 shows a nozzle hole 38 formed in step 6 of manufacturing the print head 20 according to the present embodiment.
It is a figure which shows typically the shape of. It should be noted that FIG.
(a), (b), (c) and FIGS. 2 (a), (b), (c), and FIG. 1 (a), (b), (c), and FIG. 1 (a), (b), (c) and FIGS. 2 (a), 2 (c)
The same numbers as in (b) and (c) are given.

【0051】本実施の形態における印字ヘッド20の製
造において、先ず前述した工程6では、図3に示すよう
に、ノズル孔38の孔の形状は、図7(b) に示した従来
例のノズル16のように発熱部12の面に垂直ではな
く、発熱抵抗体28の面に垂直な方向つまり法線方向か
ら或る角度を持って形成される。
In the manufacture of the print head 20 according to the present embodiment, first, in the above-described step 6, as shown in FIG. 3, the shape of the nozzle hole 38 is the same as the conventional nozzle shown in FIG. It is formed at a certain angle from the direction perpendicular to the surface of the heating element 28, that is, the direction normal to the surface of the heating resistor 28, as shown in FIG.

【0052】これにより、発熱抵抗体28を駆動したと
き、共通インク路36及び個別インク路35を図の矢印
Eで示すように供給されてノズル孔38から吐出される
インク滴はノズル孔38の壁面に案内されてノズル孔3
8の傾き角度方向へ飛行し、発熱抵抗体28の面中央部
に立てた垂直線Eに対応する用紙41の点P0ではな
く、図の矢印Fで示す主走査方向にずれた位置P1 に着
弾する。
When the heating resistor 28 is driven, the common ink path 36 and the individual ink path 35 are supplied as shown by the arrow E in FIG. Nozzle hole 3 guided by the wall
8 and land at the position P1 shifted in the main scanning direction indicated by the arrow F in the figure, not at the point P0 of the sheet 41 corresponding to the vertical line E set at the center of the surface of the heating resistor 28. I do.

【0053】このときの、点P0 から位置P1 までの着
弾ドットの位置ずれG1 は、ノズル吐出面38aから用
紙41までの距離をL1 、オリフィス板34の厚さをL
2 、発熱抵抗体28の面中央部に立てた垂直線Hと、ノ
ズル孔38底部中央から実着弾点P2 とを結ぶ線Jとが
なす角度(ノズル孔38壁面の傾き角)をθとして、以
下の式で与えられる。
At this time, the displacement G1 of the landing dot from the point P0 to the position P1 is determined by the distance L1 from the nozzle ejection surface 38a to the sheet 41 and the thickness of the orifice plate 34 by L1.
2. The angle (angle of inclination of the wall surface of the nozzle hole 38) formed by a vertical line H formed in the center of the surface of the heating resistor 28 and a line J connecting the actual impact point P2 from the center of the bottom of the nozzle hole 38 is defined as θ. It is given by the following equation.

【0054】 G1 =(L1 +L2 )×tanθ ・・・(1) また、この式から、 θ=tan-1(G1 /(L1 +L2 )) ・・・(2) が得られ、所望のG1 を与えれば、θが決まる。G1 = (L1 + L2) × tan θ (1) From this equation, θ = tan −1 (G1 / (L1 + L2)) (2) is obtained, and a desired G1 is obtained. If given, θ is determined.

【0055】ところで、従来の印字ヘッド10の5相イ
ンターレース駆動の印字例では、印字ドットN05pか
ら印字ドットN05pまでの5ドットの印字位置が、夫
々8.46μmずれていることは前述した。つまり、ノ
ズル番号N05のノズルの印字ドットN01pを基準に
すると、ノズル番号N01のノズルの印字ドットN01
pは33.84μm(8.46μm×4)、ノズル番号
N02のノズルの印字ドットN03pは25.38μm
(8.46μm×3)、ノズル番号N03のノズルの意
にドットN03pは16.92μm(8.46μm×
2)、ノズル番号N04のノズルの印字ドットN04p
は8.46μmずれていることになる。
As described above, in the printing example of the conventional five-phase interlace driving of the print head 10, the printing positions of the five dots from the printing dot N05p to the printing dot N05p are each shifted by 8.46 μm. That is, based on the print dot N01p of the nozzle of the nozzle number N05, the print dot N01 of the nozzle of the nozzle number N01 is used.
p is 33.84 μm (8.46 μm × 4), and the print dot N03p of the nozzle of nozzle number N02 is 25.38 μm.
(8.46 μm × 3), the dot N03p is 16.92 μm (8.46 μm × 3) in the meaning of the nozzle of nozzle number N03.
2), print dot N04p of nozzle of nozzle number N04
Is shifted by 8.46 μm.

【0056】そこで、本実施の形態においては、夫々の
ノズル孔38を、予め以下のような角度θをもって形成
する。ここで、ノズル端部38aから用紙41までの距
離L1 を1mm、オリフィス板34の厚さL2 を50μ
m、インターレース駆動され各グループ内で更に5個づ
つに区分けされて駆動されるノズル孔38を、先頭から
順番にノズル1、ノズル2、・・、ノズル5とすると、 ノズル1:tan-1(8.46μm×4/(1mm+5
0μm)=1.846° ノズル2:tan-1(8.46μm×3/(1mm+5
0μm)=1.385° ノズル3:tan-1(8.46μm×2/(1mm+5
0μm)=0.923° ノズル4:tan-1(8.46μm×1/(1mm+5
0μm)=0.462° ノズル5:tan-1(8.46μm×0/(1mm+5
0μm)=0.0° である。
Therefore, in the present embodiment, each nozzle hole 38 is formed in advance with the following angle θ. Here, the distance L1 from the nozzle end 38a to the paper 41 is 1 mm, and the thickness L2 of the orifice plate 34 is 50 μm.
m, the nozzle holes 38 which are driven in an interlaced manner and further divided into five groups in each group and driven in order from the top are nozzle 1, nozzle 2,..., nozzle 5, nozzle 1: tan -1 ( 8.46 μm × 4 / (1 mm + 5
0 μm) = 1.846 ° Nozzle 2: tan −1 (8.46 μm × 3 / (1 mm + 5)
0 μm) = 1.385 ° Nozzle 3: tan −1 (8.46 μm × 2 / (1 mm + 5)
0 μm) = 0.923 ° Nozzle 4: tan −1 (8.46 μm × 1 / (1 mm + 5)
0 μm) = 0.462 ° Nozzle 5: tan −1 (8.46 μm × 0 / (1 mm + 5)
0 μm) = 0.0 °.

【0057】ノズル1は、一番最初にインクを吐出する
ので、その後印字ヘッド20が主走査方向に移動してい
くことを予め考慮して、主走査方向に33.84μm
(8.46μm×4)だけずれた位置に印字させるよう
に、1.846°のノズル角度を持たせている。以下の
ノズル2、ノズル3、及びノズル4についても同様であ
る。
Since the nozzle 1 ejects ink first, the nozzle 1 is 33.84 μm in the main scanning direction in consideration of the fact that the print head 20 moves in the main scanning direction in advance.
The nozzle angle is 1.846 ° so that printing is performed at a position shifted by (8.46 μm × 4). The same applies to the following nozzles 2, 3 and 4.

【0058】図4は、このようにして構成した印字ヘッ
ド20で印字した結果を示す図である。同図に示すよう
に、印字ドット1p、2p〜15p・・・は、印字列R
2、つまり次に来るべき印字列の直前に略直線状に1列
に並んで印字されている。
FIG. 4 is a diagram showing the result of printing by the print head 20 configured as described above. As shown in the drawing, print dots 1p, 2p to 15p...
2, that is, the prints are printed in a line in a substantially straight line just before the next print row.

【0059】この印字ヘッド20は、上述したようにノ
ズルは順次5個毎に同じノズル角度を持たせていく。つ
まり1番のノズルと6番のノズルの角度は同一である。
本来、厳密に言えば、各グループ内で1個のノズルのみ
が他のグループの1個のノズルと同期するのであり、1
グループ内で更に5個毎に分割駆動されるノズル1とノ
ズル6では、5μsecの駆動時間差が有るため、2.
82μmの着弾位置ずれが発生している(印字ヘッド2
0の速度×吐出時間差=0.564m×5μsec=
2.82μm)。しかし、このずれ量はライン間隔4
2.3μmに対して微差であるので目視上では殆ど気に
ならない程度のずれ量である。
As described above, the print head 20 has the same nozzle angle every five nozzles sequentially. That is, the angles of the first nozzle and the sixth nozzle are the same.
Essentially, strictly speaking, only one nozzle in each group is synchronized with one nozzle in the other group.
Since there is a driving time difference of 5 μsec between the nozzle 1 and the nozzle 6 which are further divided and driven every five in the group, 2.
An impact position deviation of 82 μm has occurred (print head 2
0 speed × discharge time difference = 0.564 m × 5 μsec =
2.82 μm). However, this shift amount is 4 lines apart.
Since it is a slight difference with respect to 2.3 μm, it is a deviation amount that is hardly noticeable visually.

【0060】本例では、5相インターレースに対応する
ため、5種類の角度を持ったノズル38を形成してい
る。この斜めに傾斜した角度を持つノズルの形成方法
は、例えば、オリフィス板34(又はシリコンウエハ2
1)を5つの角度を持った治具に載せ、各角度毎に所望
のノズルを孔空けしていけば良い。
In this embodiment, nozzles 38 having five kinds of angles are formed to cope with the five-phase interlace. The method of forming the nozzle having this oblique angle is, for example, the orifice plate 34 (or the silicon wafer 2).
1) may be placed on a jig having five angles, and a desired nozzle may be formed at each angle.

【0061】また、上記の例では、n相インターレース
ではn個のノズルにn種類のノズル角度を持たせている
が、全ノズルに吐出時間差に応じたノズル角度を持たせ
ても良い。例えば各グループが15個のノズルからな
り、その15個のノズルが5μs毎に順番にインクを吐
出すると、5μsで印字ヘッド20が進む距離は2.8
2μmとなるから(印字ヘッド20の速度×吐出時間差
=0.564m/s×5μsec)、全てのノズルに対
して、図3に示すように、ノズル角度θをプラス方向
(主走査方向)に傾斜させて形成する場合は、各グルー
プ内のノズル個数をk、インク吐出の順番をn(n=
1、2、・・・、n)、1つのドット駆動間隔での印字
ヘッドが進む距離をs(本例では2.82μm)、とし
て、n番目のノズルの傾斜角θnは、 θn=tan-1((k−n)×s/(L1 +L2 ))・・・(3) となる。この場合、本例では、15種類(1グループ内
のノズル個数)の角度を持ったノズルが形成されること
になる。上述したように各グループ間は同じ駆動タイミ
ングなので、グループ間の同じ位置のノズルには同じノ
ズル角度を持たせる。
Further, in the above example, in the n-phase interlace, n nozzles have n types of nozzle angles, but all nozzles may have nozzle angles corresponding to the discharge time difference. For example, if each group consists of 15 nozzles, and the 15 nozzles sequentially eject ink every 5 μs, the distance the print head 20 advances in 5 μs is 2.8.
3 μm (speed of the print head 20 × discharge time difference = 0.564 m / s × 5 μsec), the nozzle angle θ is inclined in the plus direction (main scanning direction) for all nozzles as shown in FIG. In the case where the ink is ejected, the number of nozzles in each group is k, and the order of ink ejection is n (n = n).
1, 2,..., N), assuming that the distance the print head advances at one dot drive interval is s (2.82 μm in this example), the inclination angle θn of the n-th nozzle is θn = tan − 1 ((kn) × s / (L1 + L2)) (3) In this case, in this example, nozzles having 15 kinds of angles (the number of nozzles in one group) are formed. As described above, since the drive timing is the same between the groups, the nozzles at the same position between the groups have the same nozzle angle.

【0062】尚、本例では、ノズル角度θを全てのノズ
ルについてプラス方向に形成しているが、これに限るこ
となく、全てマイナス方向に形成してもよく、或いはプ
ラス方向とマイナス方向が混在するようにしてもよい。
このように混在する場合は、例えば5個毎に変える場
合、ノズル3の角度が0、ノズル1及びノズル2の角度
がプラス、ノズル4及びノズル5がマイナスである。
In this example, the nozzle angle θ is formed in the plus direction for all the nozzles. However, the present invention is not limited to this, and the nozzle angle θ may be formed in the minus direction, or the plus direction and the minus direction may be mixed. You may make it.
In the case of such coexistence, for example, when changing every five nozzles, the angle of the nozzle 3 is 0, the angles of the nozzles 1 and 2 are plus, and the nozzles 4 and 5 are minus.

【0063】また、本発明は、サーマルインクジェット
ヘッドに限るものではなく、ノズルを持つ他の方式、例
えば圧電式インクジェットヘッドにも適用できる。ま
た、ノズル列が複数列からなるインクジェットヘッド
(例えば4列並設されるフルカラーのインクジェットヘ
ッド)にも適用可能である。
The present invention is not limited to a thermal ink jet head, but can be applied to other systems having nozzles, for example, a piezoelectric ink jet head. Further, the present invention is also applicable to an inkjet head having a plurality of nozzle rows (for example, a full-color inkjet head having four rows arranged in parallel).

【0064】図5は、第2の実施の形態における印字ヘ
ッドの基本構成を示す図である。この例の場合は、上述
した印字ヘッドの製造工程の工程6において、ノズル孔
38の孔の角度を傾斜して形成するのではなく発熱抵抗
体28の面に垂直に形成する。そして、それより前の工
程2において、発熱抵抗体28の位置をノズル孔38の
中心よりもすらして配置する。このように印字ヘッドを
構成しても、印字ドットの着弾方向の位置ずれを補正で
きる。
FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of a print head according to the second embodiment. In the case of this example, in step 6 of the above-described print head manufacturing process, the nozzle hole 38 is formed not perpendicularly to the surface of the heating resistor 28 but at an angle. Then, in the step 2 before that, the position of the heating resistor 28 is arranged so as to be even shorter than the center of the nozzle hole 38. Even if the print head is configured as described above, it is possible to correct the displacement of the print dots in the landing direction.

【0065】上記の発熱抵抗体28の配設位置は、ノズ
ル孔38の中心線Kから見て、印字ドットのずらしたい
着弾位置P2 の方向とは逆の方向に距離Mだけずらして
配置される。この発熱抵抗体28のずれ量Mを大きくす
れば、着弾印字ドットのずれ量G2 も大きくなることが
実験により判明している。
The arrangement of the heating resistors 28 is shifted by a distance M in the direction opposite to the direction of the landing position P2 where the print dots are to be shifted, as viewed from the center line K of the nozzle hole 38. . It has been found through experiments that the larger the displacement M of the heating resistor 28, the larger the displacement G2 of the landing print dot.

【0066】この場合も、上述した第1の実施の形態に
おける場合と同じ様に、インクの吐出タイミングに合わ
せて、発熱抵抗体28の配置位置のずれ量を変化させ
て、着弾印字ドットのずれ量を補正するようにする。
In this case, similarly to the case of the first embodiment described above, the displacement of the landing print dots is changed by changing the displacement of the arrangement position of the heating resistor 28 in accordance with the ink ejection timing. Try to correct the amount.

【0067】このとき、ノズル5を基準として、ノズル
4からノズル1まで、着弾位置を8.46μmづつずら
していくためには、同図において、発熱抵抗体28の中
心とノズル孔38の中心線からのずれ量Mを0.417
μmづつずらしていくようにする。すなわち、ノズル
1:0.417μm×4=1.67μm、ノズル2:
0.417μm×3=1.25μm、ノズル3:0.4
17μm×2=0.834μm、ノズル4:0.417
μm×1=0.417μm、ノズル5:0.417μm
×0=0.0μm、である。
At this time, in order to shift the landing position by 8.46 μm from the nozzle 4 to the nozzle 1 with the nozzle 5 as a reference, the center line of the heat-generating resistor 28 and the center line of the nozzle hole 38 in FIG. 0.417
It shifts by μm. That is, nozzle 1: 0.417 μm × 4 = 1.67 μm, nozzle 2:
0.417 μm × 3 = 1.25 μm, nozzle 3: 0.4
17 μm × 2 = 0.834 μm, nozzle 4: 0.417
μm × 1 = 0.417 μm, nozzle 5: 0.417 μm
× 0 = 0.0 μm.

【0068】上記0.417μmは、用紙41とノズル
面38a間の距離が1mmのときの例である。この根拠
は以下の通りである。発明者による実験では、ノズル孔
38の直径29μm、発熱抵抗体28の発熱部の大きさ
25×25μm、オリフィス板34の厚さ31μm、隔
壁32の高さ7μmの条件で、ノズル孔38中心より発
熱抵抗体28の発熱部が10μmずれると、ずれた方向
とは逆方向に12°傾いて、インク滴が吐出されていっ
た。また、この発熱抵抗体28の発熱部のずれ量とイン
ク滴の吐出方向の傾きとの関係は、印加した熱エネルギ
ー、駆動の繰り返し周期の影響を受けなかった。
The above 0.417 μm is an example when the distance between the paper 41 and the nozzle surface 38a is 1 mm. The rationale is as follows. In the experiment by the inventor, from the center of the nozzle hole 38 under the conditions that the diameter of the nozzle hole 38 is 29 μm, the size of the heating part of the heating resistor 28 is 25 × 25 μm, the thickness of the orifice plate 34 is 31 μm, and the height of the partition wall 32 is 7 μm. When the heating portion of the heating resistor 28 was shifted by 10 μm, the ink droplet was ejected at an angle of 12 ° in a direction opposite to the shifted direction. The relationship between the displacement of the heating portion of the heating resistor 28 and the inclination of the ink droplet ejection direction was not affected by the applied thermal energy or the driving repetition cycle.

【0069】このように、M=10μで12°の吐出傾
きが得られるので、図5において、着弾印字ドットのず
れ量G2を8.64μmとするには、ノズル吐出面38
aと用紙41との距離が1mmの場合、0.5°の吐出
傾き必要であるから、隣接ノズルの吐出角度差として
0.5°を得るには、10μm×(0.5/12)、す
なわち、0.417μmづつ、ずれ量Mを順次大きく
(又は小さく)していけばよいことになる。
As described above, a discharge inclination of 12 ° is obtained when M = 10 μ. Therefore, in FIG. 5, in order to set the displacement G2 of the landing print dot to 8.64 μm, the nozzle discharge surface 38
When the distance between a and the paper 41 is 1 mm, a discharge inclination of 0.5 ° is necessary. Therefore, to obtain 0.5 ° as a discharge angle difference between adjacent nozzles, 10 μm × (0.5 / 12) That is, it is only necessary to sequentially increase (or decrease) the shift amount M by 0.417 μm.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インクの吐出時間差に対応してその吐出角度が傾
斜するようにノズル孔に角度を持たせて形成するか又は
ノズル孔に対する発熱抵抗体の配設位置をずらすので、
インターレース駆動等における印字ドット列にドットの
位置ずれが無くなり、したがって、高品位の画像を得る
ことが出来る。
As described above in detail, according to the present invention, the nozzle hole is formed to have an angle so that the ejection angle is inclined in accordance with the difference in the ejection time of the ink, Since the arrangement position of the heating resistor is shifted,
In the interlaced drive or the like, there is no dot displacement in the print dot row, so that a high-quality image can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b),(c) は第1の実施の形態におけるトッ
プシュータ型サーマルインクジェットヘッドの製造方法
を工程順に示す図、(d) はそのチップ基板をシリコンウ
エハ上に多数形成した状態を示す図である。
FIGS. 1A, 1B, and 1C are views showing a method of manufacturing a top shooter type thermal inkjet head according to a first embodiment in the order of steps, and FIG. 1D is a view showing a chip substrate on a silicon wafer; It is a figure showing the state where many were formed.

【図2】(a) の上段は図1(a) の拡大平面図、中段は上
段のC−C′断面矢視図、下段は上段のD−D′断面矢
視図、(b) の上段、中段及び下段は(a) に続く工程を示
す図、(c) の上段、中段及び下段は最後の工程を示す図
である。
2 (a) is an enlarged plan view of FIG. 1 (a); FIG. 2 (b) is an enlarged plan view of FIG. 1 (a); FIG. The upper, middle, and lower rows are views showing steps subsequent to (a), and the upper, middle, and lower rows in (c) are views showing the last step.

【図3】第1の実施の形態における印字ヘッドを製造す
る工程6において形成されるノズル孔の形状を模式的に
示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a shape of a nozzle hole formed in a process 6 for manufacturing a print head according to the first embodiment.

【図4】、第1の実施の形態における印字ヘッドで印字
した結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a result of printing by a print head according to the first embodiment.

【図5】第2の実施の形態における印字ヘッドの基本構
成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a basic configuration of a print head according to a second embodiment.

【図6】(a),(b),(c) は発熱抵抗体の発熱面に平行な方
向へ吐出する構成のもの、(d),(e),(f) は発熱抵抗体の
発熱面に垂直な方向に吐出する構成のものを夫々示す図
である。
6 (a), 6 (b) and 6 (c) show a structure in which a discharge is performed in a direction parallel to the heat generating surface of the heat generating resistor, and FIGS. It is a figure which shows the thing of the structure which discharges in the direction perpendicular | vertical to a surface, respectively.

【図7】(a) は従来のトップシュータ型サーマルインク
ジェットヘッド(印字ヘッド)のインク吐出面を模式的
に示す図、(b) はそのB−B′断面矢視図である。
FIG. 7A is a view schematically showing an ink ejection surface of a conventional top shooter type thermal inkjet head (print head), and FIG. 7B is a sectional view taken along the line BB 'of FIG.

【図8】従来の印字ヘッドで5相インターレース駆動で
印字した結果を模式的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a result of printing by a conventional print head by five-phase interlace driving.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 発熱抵抗体 3 オリフィス板 4 オリフィス 5 インク 5′ 押し出されたインク 6 膜気泡 7 インク滴 10 印字ヘッド 11 半導体基板 12 発熱部 13 隔壁 14 インク供給通路 15 オリフィス板 16、N01〜N60 ノズル 16−1 ノズル口 17 用紙 P 印字点 20 印字ヘッド 21 シリコンウエハ 22 チップ基板 23 駆動回路 24 端子 25(25a、25b) 共通電極 26 共通電極給電端子 27 個別配線電極 28 発熱抵抗体 29 インク供給路 31 インク給送孔 32(32、32−1、32−2) 隔壁 33 熱可塑性ポリイミド 34 オリフィス板 35 個別インク路 36 共通インク路 37 金属膜 38 ノズル孔(オリフィス) 39 スクライブライン 41 用紙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Heating resistor 3 Orifice plate 4 Orifice 5 Ink 5 'Extruded ink 6 Film bubble 7 Ink droplet 10 Print head 11 Semiconductor substrate 12 Heating part 13 Partition wall 14 Ink supply passage 15 Orifice plate 16, N01-N60 nozzle 16-1 Nozzle port 17 Paper P Print point 20 Print head 21 Silicon wafer 22 Chip substrate 23 Drive circuit 24 Terminal 25 (25a, 25b) Common electrode 26 Common electrode power supply terminal 27 Individual wiring electrode 28 Heating resistor 29 Ink supply path 31 Ink feed hole 32 (32, 32-1, 32-2) Partition wall 33 Thermoplastic polyimide 34 Orifice plate 35 Individual ink path 36 Common ink path 37 Metal film 38 Nozzle hole (orifice) 39 Scribe line 41 Paper

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 副走査方向に並設した複数の発熱抵抗体
に対向する位置に吐出ノズルを夫々備え、前記副走査方
向に隣接するドットを所定の時間間隔をおいて印字する
トップシュータ型サーマルインクジェットヘッドにおい
て、 前記吐出ノズルの吐出孔の中心線と該吐出ノズルに対向
する発熱抵抗体の表面の法線とがなす角度を、該発熱抵
抗体に電圧を印加するタイミングに応じて変化させて、
前記吐出ノズルを形成した、 ことを特徴とするトップシュータ型サーマルインクジェ
ットヘッド。
1. A top-shooter-type thermal printer comprising a discharge nozzle at a position facing a plurality of heating resistors arranged in parallel in the sub-scanning direction, and printing dots adjacent in the sub-scanning direction at predetermined time intervals. In the inkjet head, an angle formed between a center line of the ejection hole of the ejection nozzle and a normal to the surface of the heating resistor facing the ejection nozzle is changed according to a timing of applying a voltage to the heating resistor. ,
A top shooter type thermal inkjet head, wherein the ejection nozzle is formed.
【請求項2】 前記角度は、n相インターレース駆動に
おいてn通りの変化をもって形成されることを特徴とす
る請求項1記載のトップシュータ型サーマルインクジェ
ットヘッド。
2. The top shooter type thermal inkjet head according to claim 1, wherein said angle is formed with n kinds of changes in n-phase interlace driving.
【請求項3】 副走査方向に並設した複数の発熱抵抗体
に対向する位置に吐出ノズルを夫々備え、前記副走査方
向に隣接するドットを所定の時間間隔をおいて印字する
トップシュータ型サーマルインクジェットプリンタにお
いて、 前記吐出ノズルの吐出孔の中心線は、前記吐出ノズルに
対向する前記発熱抵抗体の表面の法線方向に沿ってお
り、 且つ該中心線と前記発熱抵抗体の中心位置との距離は、
該発熱抵抗体に電圧を印加するタイミングに応じて変化
させて形成されている、 ことを特徴とするトップシュータ型サーマルインクジェ
ットヘッド。
3. A top-shooter type thermal printer having discharge nozzles at positions facing a plurality of heating resistors arranged in parallel in the sub-scanning direction, and printing dots adjacent in the sub-scanning direction at predetermined time intervals. In the ink jet printer, a center line of the discharge hole of the discharge nozzle is along a normal direction of a surface of the heating resistor facing the discharge nozzle, and the center line and a center position of the heating resistor. The distance is
A top-shooter type thermal inkjet head, which is formed by changing in accordance with the timing of applying a voltage to the heating resistor.
【請求項4】 前記距離は、n相インターレース駆動に
おいてn通りの変化をもって形成されることを特徴とす
る請求項3記載のトップシュータ型サーマルインクジェ
ットヘッド。
4. The top shooter type thermal inkjet head according to claim 3, wherein the distance is formed with n kinds of changes in n-phase interlace driving.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002321369A (en) * 2000-09-06 2002-11-05 Canon Inc Ink jet recording head and method for manufacturing it
JP2017523823A (en) * 2014-06-20 2017-08-24 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー Microfluidic delivery system

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