JP2002011882A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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JP2002011882A
JP2002011882A JP2001164613A JP2001164613A JP2002011882A JP 2002011882 A JP2002011882 A JP 2002011882A JP 2001164613 A JP2001164613 A JP 2001164613A JP 2001164613 A JP2001164613 A JP 2001164613A JP 2002011882 A JP2002011882 A JP 2002011882A
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heater
ink
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heat
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Yukihisa Koizumi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、記録ヘッド部の蓄熱を防止で
きるインクジェット記録ヘッドを提供する。 【構成】 ヒータ基板1には、蓄熱層2、電極3、ヒー
タ4、絶縁層5、保護層6が設けられ、その上に厚膜絶
縁層7が形成されている。ヒータ4の保護層に金属層を
用いて、この金属層を噴射ノズル口13側に延長させて
いる。ヒータ側で発生した熱を、ヒータとノズル噴射口
の間で、インク側に放熱させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱によりインクを気化
させ、発生する気泡の圧力を用いてインク滴の噴射を制
御し、プリントを行なうインクジェット記録ヘッドに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、サーマルインクジェット記録ヘッ
ドとして、特開平1−148560号公報に記載されて
いるように、ピットを形成するための厚膜絶縁層を形成
したものが知られている。
【0003】図4は、ピットを有する従来のインクジェ
ット記録ヘッドの要部の断面図である。図中、1はヒー
タ基板、2は蓄熱層、3は電極、4はヒータ、5は絶縁
層、6は保護層、7は厚膜絶縁層、8はピット、10は
チャネル、11はインクリザーバ、12はチャネル基
板、13はノズル面、14は噴射ノズル口である。厚膜
絶縁層7は、感光性樹脂、例えば、感光性ポリイミドが
用いられ、ヒータ4の上部にピット8が形成される。ピ
ット8は、気泡の成長方向を規定するために設けられる
ものである。印字信号により、ヒータ4に通電して加熱
をすると、インク側に伝わった熱によって気泡が発生
し、インク滴を噴射する。ヒータ4への通電がオフとな
った後は、ヒータ基板1側に熱が速やかに拡散し、ヒー
タ4が冷却される。加熱面とインクとの間に成長した気
泡が消滅し、インクが加熱面上に接すると、インク側に
も放熱が行なわれる。15は放熱を表した矢印である。
【0004】このように、通常、放熱は、ヒータ基板側
とインク側とに行なわれるが、ピットを形成する厚膜絶
縁層が断熱層にもなっており、放熱面積を大きくできな
いため、インク側への放熱が発生しにくい構造になって
いる。
【0005】ところで、このようなサーマルインクジェ
ット記録ヘッドにおいては、印字のために、ヒータへの
通電が繰り返されると、ヒータ基板側が蓄熱して、ヘッ
ド温度が上昇し、その影響で、発生する気泡が過大にな
り過ぎて、印字濃度が濃くなり過ぎたり、気泡が噴射ノ
ズル口からはみ出て、正常なインク滴の噴射が行なわれ
ないという問題があった。
【0006】この問題を解決するために、温度センサを
記録ヘッドに取り付けて、検出した温度が40〜50℃
以上になったら、印字動作を一時中断したり、冷却手段
をオンするなどの制御が行なわれている。しかし、この
ような手段を採用することによって、印字品質は保たれ
るものの、印字速度の低下や、冷却手段の設置によるコ
ストアップは避けることができない。
【0007】特開平2−258352号公報には、イン
クリザーバの断面積を、熱の溜まりやすい中央部を大き
くして、インクへの熱の逃げをよくするようにし、記録
ヘッド内に温度分布が発生するのを防止しているが、こ
のような方法を適用しても、ヘッド全体の蓄熱問題を解
決することはできない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、簡単な構造で、記録ヘッド
部の蓄熱を防止できるインクジェット記録ヘッドを提供
し、印字速度の低下を防止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】本発明は、繰り返しヒー
タに通電して加熱を行なってインク滴を噴射させて記録
を行なううインクジェット記録ヘッドにおいて、金属層
であるヒータの保護層をノズル側に延長させて、発生し
た熱をヒータとノズル噴射口の間で、インク側に放熱さ
せるようにしたことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明によれば、金属層であるヒータの保護層
をノズル側に延長させたことによって、発生した熱をヒ
ータとノズル噴射口の間で、インク側に放熱させること
ができ、インクへ放熱を加速させて、放熱性を向上さ
せ、蓄熱を防止することができる。
【0011】したがって、繰り返しヒータに通電して加
熱を行なうと、蓄熱が発生するが、その熱が放熱する部
分をヒータとノズル噴射口の間で、インク側に放熱させ
るようにしたため、熱を多く吸収したインクは噴射さ
れ、効率よく記録ヘッドを冷却することができる。
【0012】保護層として、熱伝導の良い金属層である
ヒータの保護層をノズル側に延長すして構成としたこと
によって、簡単な構造で放熱を行なうことができる。
【0013】
【実施例】図1,図2は、本発明のインクジェット記録
ヘッドの一実施例を説明するためのもので、図1は要部
の断面図、図2は、ピット近傍の平面図である。図中、
図4と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。8は第1のピット、9は第2のピットである。
【0014】この実施例のインクジェット記録ヘッドの
作製工程を簡単に説明する。ヒーター基板1としてシリ
コンウェハを用い、蓄熱層2は、シリコンウェハの熱酸
化膜として形成したSiO2 層を用いる。蓄熱層2の上
に、Poly−SiやTaAl等によりヒータ4を蒸着
やスパッタ等により着膜する。必要に応じて、不純物を
ドープするなどにより、所望の抵抗値に調整し、所望の
形状にパターニングする。
【0015】ついで、電極層としてAl等を着膜し、パ
ターニングして、電極3を形成する。絶縁層5はSiN
とPSGで構成し、その上に、保護層6をパターニング
する。保護層6は、キャビテーションダメージ、インク
腐食からヒータを保護するためのもので、Ta等の金属
層が用いられる。保護層6は、図2に示すように、隣接
チャネルとは個別分離するようにパターニングし、第1
のピット8と第2のピット9間の底部を共通に構成し
て、保護層をノズル側に延長させる。
【0016】厚膜絶縁層7は、感光性ポリイミドを用い
て形成し、フォトリソグラフィー法で第1のピット8と
第2のピット9を開口する。ピット層には、CIBA−
GEIGY社製のProbimide(登録商標)34
8,Selectilux(登録商標)HTR3−20
0や、ドライフィルムレジスト等の感光性樹脂をスピン
コートやラミネートにより着膜し、露光、現像により所
望のピット層パターンを得る。
【0017】一方、チャネル基板12は、(100)結
晶面を表面に持つシリコン基板を用い、(111)結晶
面とのエッチング速度の差を利用した異方性エッチング
方法により、チャネル10、インクリザーバ11を形成
する。詳しい作成方法は、特開平2−265754号公
報に記載されている。
【0018】チャネル10とインクリザーバ11が形成
されたチャネル基板12は、特開昭63−34152号
公報に記載されているような選択的塗布法によって、エ
ポキシ接着剤が塗布され、ヒータ基板1側の厚膜絶縁層
7と接着される。
【0019】その後、ダイサーによりノズル面13の位
置を切削して、ノズル面13を露出させ、電極配線端の
ワイヤボンディングパッド部の開口切断をし、個々のチ
ップになるよう切断分離する。分離したチップは、図示
しないアルミ製ヒートシンクに銀エポで接着し、インク
マニホールド、プリント配線基板等が組み付けられる。
【0020】上述した実施例のサーマルインクジェット
ヘッドの動作は、インク吐出に関しては、従来のものと
変わりはない。しかし、繰り返しヒータに通電された時
に発生する蓄熱は、金属膜を用いた保護層6を介して、
第2のピット9内に存在するインクに効率よく吸収さ
れ、噴射インク滴とともに記録ヘッド外に放出される。
したがって、蓄熱しにくいヘッドを得ることができる。
【0021】また、この実施例では隣接ヒータ間で、熱
伝導しやすい金属保護層を分割パターニングしたため、
熱的クロストークも小さく、プリントパターンに依存し
ない優れた印字品質が得られる。
【0022】図3は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの他の実施例のピット近傍の平面図である。図中、図
2と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例においては、第2のピット9側においては、
保護層6を共通に一体化したものである。第1のピット
側における保護層9は隣接ヒータ間で分離されているか
ら、熱的クロストークは小さい。また、第2のピット側
における保護層が共通とされ、この部分を介して、各ヒ
ータの保護層6が連結された状態となっているが、第2
のピット側でのインクへの放熱があること、隣接ヒータ
間の保護層を直接接続したものより熱抵抗が大きいこと
により、熱的クロストークはさほど問題とならない。第
2のピット側において、隣接するピット方向にも放熱さ
れるので、放熱特性が良好となる。
【0023】なお、第1のピットと第2のピットの熱伝
導的な接続は、保護層に限られるものではなく、ピット
の側壁間を連結するなど、適宜の方法が採用できる。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、繰り返しヒータに通電したときに発生する蓄
熱を、金属層であるヒータの保護層をノズル側に延長さ
せて、噴射インク滴に、吸収させる構造にしたため、効
率よく放熱でき、ヘッドの蓄熱を抑えることができる。
その結果、連続印字を行なっても、休止時間が少なくて
済み、印字速度の低下を小さくすることができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施
例の要部の断面図である。
【図2】 図1のインクジェット記録ヘッドのピット近
傍の平面図である。
【図3】 本発明のインクジェット記録ヘッドの他の実
施例のピット近傍の平面図である。
【図4】 従来のインクジェット記録ヘッドの要部の断
面図である。
【符号の説明】
1…ヒータ基板、2…蓄熱層、3…電極、4…ヒータ、
5…絶縁層、6…保護層、7…厚膜絶縁層、8…ピッ
ト、9…第2のピット、10…チャネル、11…インク
リザーバ、12…チャネル基板、13…ノズル面、14
…噴射ノズル口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繰り返しヒータに通電して加熱を行なっ
    てインク滴を噴射させて記録を行なうインクジェット記
    録ヘッドにおいて、金属層であるヒータの保護層をノズ
    ル側に延長させて、発生した熱をヒータとノズル噴射口
    の間で、インク側に放熱させるようにしたことを特徴と
    するインクジェット記録ヘッド。
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