JP2002019116A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】天板の落ち込みが無く加圧室へのインクリフィ
ル性に優れ高速印字に有利なインクジェットプリントヘ
ッドを提供する。 【解決手段】印字ヘッド２０は基板２１に駆動回路２２
が積層され、駆動回路端子２３、発熱部２４、共通電極
２５、給電端子２５−１、共通電極開口部２６、隔壁２
７（シール隔壁２７−１、区画隔壁２７−２）、及びイ
ンク供給孔２９が形成され、更に共通電極開口部２６内
には、インク供給孔２９に連通するインク流入部３１と
これから分岐し互いに平行に延在する２つの分岐溝３２
ａ及び３２ｂ及びこれらに挟まれた条形領域３３とから
なるインク溝域３０が形成され、インク溝域３０中の条
形領域３３に天板の支柱である支持部材３４が所定間隔
で立設されている。インク溝域３０の分岐溝３２ａ及び
３２ｂからインク流路２８を通って加圧室３５に供給さ
れるインクは途中に遮るものなく加圧室３５に円滑に流
入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天板の落ち込みが
無く加圧室へのインクのリフィル性（補給性）に優れ印
字速度向上に有利なインクジェットプリントヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクを用紙面に吐出して印
字を行うインクジェット方式のプリンタがある。このイ
ンクジェット方式によるプリンタには、インクを加熱し
気泡を発生させてその圧力でインク滴を飛ばすサーマル
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ジェット方式等がある。
これらは、記録材たるインクをインク滴にして印字ヘッ
ドのノズルから噴射させて、そのインク滴を紙、布など
の被記録材に吸収させて文字や画像等の記録（印字、印
刷）を行なうものであり、騒音の発生が少なく、特別な
定着処理を要することもなく、インクの無駄の無い印字
方法である。

【０００３】また、上記のサーマルジェット方式には、
インク滴の吐出方向により、二通りの構成があり、一つ
は発熱部の発熱面に平行な方向へインクを吐出する構成
のものであり、他の一つは発熱部の発熱面に垂直な方向
にインクを吐出する構成のものである。中でも発熱部の
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、ルーフシュータ型インクジェットプリントヘッドと
呼称されており、発熱部の発熱面に平行な方向へインク
を吐出するサイドシュータ型の構成のものに比較して、
消費電力が極めて小さくて済むことが知られている。

【０００４】このルーフシュータ型のサーマル式インク
ジェットプリントヘッドの製法としては、例えば６×２
５．４ｍｍ以上の直径の一枚のシリコンウエハ上に例え
ば９０個以上に区画された１０ｍｍ×１５ｍｍ程度の大
きさの多数のチップ基板の上に、シリコンＬＳＩ形成技
術と薄膜形成技術を利用して、設計上の方針にもよる
が、例えば６４個、１２８個、又は２５６個等の多数の
発熱部と、これらを個々に駆動する電極配線、駆動回
路、インク流路、吐出ノズル等を一括してモノリシック
に形成する方法がある。また、近年では、シリコンウエ
ハではなく、ガラス基板に形成する方法も実用化されて
いる。

【０００５】図１１(a),(b),(c) 及び図１２(a) は、そ
のような従来のインクジェットプリントヘッド（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、それぞれ一連の工程において、大きなガラス基板
上の個々のチップ基板に形成されていく印字ヘッドの状
態の概略の平面図と、そのＡ−Ａ′断面矢視図（図１１
(c) には更にＢ−Ｂ′断面矢視図も付記している）を模
式的に示している。図１２(b) は最終工程で発生する不
具合を示す断面拡大図である。

【０００６】尚、これらの図には、説明の便宜上、１個
のインク溝を有するモノクロ用印字ヘッドを示している
が、現在では、後述するようにフルカラー用印字ヘッド
の方が多く実用化されつつある。また、図１２(a) には
１列のノズル列１４に２０個の吐出ノズル１３を示して
いるが、実際には、設計上の方針によっても異なるが６
４個、１２８個、２５６個等、多数の吐出ノズル１３が
１列のノズル列１４に形成されるものである。また、こ
の印字ヘッド１５は、２列のノズル列１４の吐出ノズル
１３が１／２ピッチのずれを持って配置されている。そ
の理由は後述する。

【０００７】この印字ヘッドの製造方法は、先ず、工程
１として、ガラス基板上を多数のチップ基板区画に細分
化し、各チップ基板区画内にそれぞれＬＳＩ形成処理技
術により駆動回路を積層形成し、次に、工程２として、
薄膜形成技術を用いて、タンタル（Ｔａ）−シリコン
（Ｓｉ）−酸素（Ｏ）又はＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ（窒素）
系の発熱抵抗体膜と、Ｔｉ−Ｗ等の密着膜と、良導体の
例えばＡｕなどの電極膜を、スパッタあるいは真空蒸着
等の真空成膜装置で連続して順次成膜し積層する。

【０００８】そして、電極膜と発熱抵抗体膜をフォトリ
ソグラフィー技術によって夫々パターニングし、発熱抵
抗体膜の発熱部とする領域を露出させその両側の発熱抵
抗体膜に重ねて配線電極を形成して発熱部と両側の配線
電極とからなる発熱素子を形成すると共に、給電端子及
び駆動回路端子を形成する。尚、この工程で発熱部の位
置が決められる。

【０００９】図１１(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。すなわち同図(a) に
示すように、各チップ基板区画内の基板１には、その短
手方向の両端近傍に沿って駆動回路２が基板１の長手方
向に延設され、その基板１の長手方向の一端（図では下
端）に複数の駆動回路端子３が形成されている。

【００１０】そして、上記の駆動回路２に接続する個別
配線電極（図では駆動回路２と一体になって図示されて
いるため定かには見えない）と、これらの個別配線電極
にそれぞれ一端を接続されている発熱部４と、この発熱
部４の他端に接続された共通電極５が形成されている。
共通電極５には、上記の駆動回路端子３と並んで給電端
子５−１が形成されている。また、共通電極５には中央
部が長手方向に切り欠かれた形状の開口部６が形成され
ている。

【００１１】続いて、工程３として、個々の発熱部４に
対応するインク加圧室及びこれらのインク加圧室にイン
クを供給するインク流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で形成
し、これをフォトリソグラフィー技術によりパターン化
した後に、３００℃〜４００℃の熱を３０分〜６０分加
えるキュア（乾燥硬化、焼成）を行い、高さ１／２程度
の上記感光性ポリイミドによる隔壁をチップ基板上に形
成・固着させる。

【００１２】図１１(b) は、上述の工程３が終了した直
後の状態を示している。すなわち、駆動回路２と個別配
線電極の上及び基板長手方向の両端部上と、各発熱部４
の間に延び出した隔壁７（シール隔壁７−１、区画隔壁
７−２）が形成されている。上記の隔壁７は、駆動回路
２と個別配線電極上のシール隔壁７−１を櫛の胴とすれ
ば、各発熱部４と発熱部４との間に延び出す区画隔壁７
−２は櫛の歯に相当する形状をなしている。これによ
り、この櫛の歯状の区画隔壁７−２を仕切り壁として、
その歯と歯の間に発熱部４が位置する微細な区画部が、
発熱部４の数だけ形成される。

【００１３】続いて、工程４として、ウェットエッチン
グ装置またはサンドブラスト装置などにより上記チップ
基板の面に細長のインク供給溝を形成し、更にこのイン
ク供給溝に連通し基板下面に開口するインク供給孔を形
成する。この工程４では、発熱部、配線電極、隔壁など
が形成されている表面側のインク供給溝と、裏面側のイ
ンク供給孔では、形状が異なるため、表裏から別々に加
工を行う。例えば表面側にインク供給溝をチップ基板の
厚さ半分程度まで穿設し、裏面側からインク供給孔を穿
設して表裏に貫通させる。

【００１４】図１１(c) は、上述の工程４が終了した直
後の状態を示している。すなわち、基板１の表面には、
共通電極５の開口部６内に、細長いインク溝８が形成さ
れ、このインク溝８に連通し、基板１を貫通してその裏
面に開口するインク供給孔９が形成されている。

【００１５】この後、工程５として、ポリイミドのフィ
ルムからなる天板を、上記積層構造の最上層つまり隔壁
７の上に貼設する。この天板の貼設に際しては、予め貼
設面一面に接着材として熱可塑性ポリイミドを極薄にコ
ーテングした天板を隔壁の上に載置する又は隔壁の接着
面に熱可塑性ポリイミドを塗布した上に接着材のコーテ
ィングされていない天板を載置した後、真空中で５０〜
２００℃で加熱しながら、９．８×１０^-4Ｐａの数倍の
圧力で加圧し、これを数１０分続けて、天板を隔壁上に
固着させる。

【００１６】更に、工程６として、真空装置又はスパッ
タ装置でＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの金属膜を天板
表面に蒸着し、この金属膜をパターン化してエッチング
用マスクを形成し、ヘリコン波等によるドライエッチン
グ等により上記の金属膜マスクに従ってポリイミドを選
択的にエッチングして多数の吐出ノズルを天板に一括形
成する。

【００１７】図１１(a) は、上述した工程５と工程６が
終了した直後の状態を示している。すなわち、天板１０
が共通電極給電端子５−１及び駆動回路端子３の部分を
除く全領域を覆っており、区画隔壁７−２によって形成
されている区画部も上を覆われて隔壁７の厚さに対応す
る高さの微細な加圧室１１を形成して、その開口をイン
ク溝８の方向に向けている。そして、これら加圧室１１
の開口とインク溝８とを連通させるインク流路１２が形
成されている。

【００１８】そして、天板１０には、加圧室１１の発熱
部４に対向する位置に吐出ノズル１３が形成されてい
る。これにより、例えば２５６個等の多数の吐出ノズル
１３からなるノズル列１４を２列備えた印字ヘッド１５
が、ガラス基板上に多数完成する。

【００１９】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ガラス基板をスクライブラインに沿
ってカッテングして、チップ基板毎に個別に分割し、こ
のチップ基板を実装基板にダイボンデングし、端子接続
し、その接続部分を樹脂等で封止処理して、実用単位の
印字ヘッドモジュールが完成する。

【００２０】上記のように吐出ノズル１３の配置が１／
２ピッチずれている２列のノズル列１４を備えた印字ヘ
ッド１５は、吐出ノズル１３を技術の限界の密度に配設
した２列のノズル列によって、１列の吐出ノズル１３の
配設ピッチの更に１／２の密度で、紙面に印字ドットを
形成できるものであり、超高精細な画像を印字（印刷）
するための最も理想的な構造を有している。

【００２１】もっとも、超高精細な画像を印字するため
には吐出ノズル１３から吐出するインク滴は、高精細化
に応じた小さいインク滴でなければならない。そして、
小さいインク滴を吐出するには、単に吐出ノズル１３の
直径を小さくするだけでは達成できないのであり、吐出
ノズルが穿設される天板１０を薄く形成しなければなら
ない。そうすると、後述する天板１０がインク流路１２
内に垂れ下がる不具合が発生し易くなる。

【００２２】尚、この印字ヘッド１５は、モノクロ用印
字ヘッドの構成であるが、フルカラー用印字ヘッドも上
述した工程を用いて容易に製造可能である。通常フルカ
ラー印字においては、減法混色の三原色であるイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色に、文字
や画像の黒部分に専用されるブラック（Ｂｋ）を加えて
合計４色のインクを必要とするから、大きめのチップ基
板区画に上述した印字ヘッド１５を１ヘッド素子とし
て、これを４個並設して構成すればよい。各ヘッド素子
のノズル列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できる。

【００２３】このような印字ヘッド１５を備えた印字ヘ
ッドモジュールは、プリンタ本体に配設され、プリンタ
本体の制御装置からの制御により、駆動回路２を介して
発熱部４が印字情報に応じて選択的に発熱駆動される。
インクはインク供給孔９を介して外部から供給され、イ
ンク溝８及びインク流路インク流路１２を流動して加圧
室１１に補給される。

【００２４】加圧室１１内のインクは、上記発熱部４の
発熱により発熱部４とインクとの界面に瞬時に発生した
膜気泡の成長圧力により、吐出ノズル１３から押し出さ
れ、インク滴となって不図示の用紙に向けて吐出され
て、用紙面に印字ドットを形成する。

【００２５】ところで、上記天板１０の隔壁７への貼付
け工程では、基板１上にはすでにその前工程までに駆動
回路２、配線電極５、発熱部４、隔壁７が形成され、さ
らに基板１の裏側と表側を貫通するインク溝８及びイン
ク供給孔９が形成されており、天板１０の貼付け工程で
天板１０により上から蓋をされると、上述したように、
インク溝８の開口部上方には、加圧室１１の開口とイン
ク溝８とを連通させる隔壁７によって囲まれたインク流
路１２が形成される。

【００２６】また天板１０が貼り付けられる隔壁７は、
配線パターンと基板露出面との凹凸の形成された面上
に、発熱部４を囲む微細パターンを伴って形成されたも
のである。このような隔壁７の上に天板１０を確実に貼
り付ける方法としては、熱溶融の際に熱可塑性ポリイミ
ド中に気泡が巻き込まれて接着性が低下することがない
ようにし、また、天板１０をシリコンウェハ面へ向けて
押さえ付ける圧力が均一に掛かかるようにするために
は、所定の高い温度まで加熱が可能な真空プレス法が最
も適している。

【００２７】この真空プレス法では、まず貼り合わせよ
うとする天板１０を隔壁７の上に仮固定したヘッド組立
体を、真空プレス装置のチャンバ内のプレス台上に載置
し、チヤンバ内を一旦真空に排気した後、ヘッド組立体
の上下から圧力と温度を加えて天板１０の隔壁７上への
貼り合わせを行う。その後圧力を解除し、チャンバ内を
大気圧に戻すという工程が不可欠である。

【００２８】通常は、真空プレス装置のプレス圧を解除
した後、チャンバ内を徐々に大気圧に戻していくと、こ
の天板１０を貼り付けた時点では未だ吐出ノズル１３が
形成されていないため天板１０によって上方を封止され
た内部空間つまりインク流路１２には、基板１を表裏に
貫通するインク溝８及びインク供給孔９を介して大気が
流入する。したがってインク流路１２を覆う天板１０に
は内外から大気圧が加わるので何事も不都合の起きるこ
となく工程が終了する。

【００２９】ところが、基板１の下にはプレス台との間
にクッションとなるテフロン（登録商標）シート等を敷
いて、上記の貼り付け作業を行っているため、そのテフ
ロンシートが基板１と密着してしまうと、チャンバ内を
大気圧に戻す際に基板１の裏側に開口しているインク供
給孔９に大気が流通せず、上記のように天板１０によっ
て上方を封止されているインク流路１２はインク溝８及
びインク供給孔９を介してのみ外部と導通しているので
あるから、インク供給孔９に大気が流通しないとインク
流路１２内が作業前の真空状態に維持されたままとなっ
て天板１０の内外（インク流路１２側下面と外部上面）
に気圧差が生じる。そうすると、図１２に示すように、
天板１０のインク流路１２上に位置する部分１０−１が
内部に押し込まれてインク流路１２内に落ち込むという
不具合が発生し易くなる。

【００３０】このように天板１０がインク流路１２内に
落ち込んでしまうと、特に落ち込んだ天板１０がインク
溝８の縁部と接触してしまうと、インク溝８からインク
流路１２を介して加圧室１１に供給されるインクの流通
が阻害され、発熱部４へのインク供給が円滑に行われな
くなり、インクの吐出に悪影響を及ぼして正常な画像を
印字できなくなるという問題が発生する。

【００３１】このような不具合を解消するために、従来
は、天板１０を内部から支える支柱をインク流路１２内
に立設する構造が提案されている。図１３は、そのよう
な従来のインク流路内に支柱を立設した印字ヘッドを模
式的に示す平面図とそのＣ−Ｃ′断面矢視図である。
尚、同図は内部の構造を分かり易く示すため、天板を平
面図では透視的に示し、断面図では二点鎖線の仮想線で
示している。また、同図には、図１１及び図１２に示し
た構成と同一の構成部分については図１１及び図１２と
同一の番号を付与して示している。

【００３２】図１３に示すように、この印字ヘッド１６
は、共通電極５の開口６内に形成されているインク溝８
と上記の開口６の縁との間に露出する基板１の面に多数
の支柱１７が立設されている。このように、インク溝８
周辺に多数の支柱１７を立設することにより、インク溝
８の上方及びその近傍に形成されているインク流路１２
内への天板１０の落ち込みを最小限にとどめて、インク
流路１２の空間を確保する、つまりインクの流動性を確
保するようにしている。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにインク流路１２内においてインク溝８とその両側
に並ぶ加圧室１１との間に支柱が立設される構造では、
すなわち、インク溝８からインク流路１２を介して加圧
室１１に供給されるインクの流通路中に支柱１７が存在
するから、天板１０がインク流路１２内に落ち込んだ状
態と比較して、インクの流動性を阻害する点において、
さして変わるところが無く、これでは、加圧室へのイン
クリフィル性（インク補給機能）の改善にはならないと
いう問題を有している。

【００３４】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
天板の落ち込みが無く加圧室へのインクリフィル性に優
れ印字速度向上に有利なインクジェットプリントヘッド
を提供することである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
インクジェットプリントヘッドの構成を述べる。本発明
のインクジェットプリントヘッドは、インクに圧力を作
用させ該インクを吐出ノズルから所定方向に吐出させる
インクジェットプリントヘッドであって、上記吐出ノズ
ルに対応させて配設され、インクに圧力を作用させる加
圧室と、外部から供給されたインクを一時的に貯溜する
インク溝と、上記インク溝と上記加圧室を連通させるイ
ンク流路と、上記インク溝内に配設され、該インク溝上
方の天板を支持する複数の支持部材と、を有して構成さ
れる。

【００３６】上記支持部材は、例えば請求項２記載のよ
うに、予め上記天板に一体となって形成された支柱であ
ってもよい。また、複数の上記加圧室は、例えば請求項
３記載のように、上記インク溝の両側に所定間隔で配設
されていることが好ましい。そして、このインクジェッ
トプリントヘッドは、例えば請求項４記載のように、上
記インク溝は、インク流入部と該インク流入部から分岐
し互いに平行に延在する複数の分岐溝と該分岐溝に挟ま
れた条形領域とからなり、上記支持部材は、上記分岐溝
に挟まれた条形領域に所定間隔で配置・立設されるよう
に構成してもよく、また、例えば請求項５記載のよう
に、上記インク溝は、インク流入部と該インク流入部に
連通する溝部と該溝部内に所定間隔で設けられた複数の
島状領域とからなり、上記支持部材は、上記島状領域の
夫々に配置・立設されるように構成してもよい。また、
更に、例えば請求項６記載のように、上記インク溝は、
単一の溝部であり、上記支持部材は、上記単一の溝部内
に配置されるように構成してもよい。尚、支持部材を単
一溝部内に配置する場合は、その支持部材は例えば請求
項７記載のように、球形粒子が好ましい。

【００３７】

【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。図１(a) は、本発明の第１の
実施形態としてのインクジェットプリントヘッドを、そ
の内部構成が分かり易いように天板を取り除いて示す平
面図であり、同図(b) は、そのＤ−Ｄ′断面矢視図、同
図(c) は、そのＥ−Ｅ′断面矢視図、同図(d) は、その
Ｆ−Ｆ′断面矢視図である。

【００３８】同図(a) 〜(d) に示すインクジェットプリ
ントヘッド（以下、単に印字ヘッドという）２０におい
て、基板２１、駆動回路２２、駆動回路端子２３、発熱
部２４、共通電極２５、給電端子２５−１、共通電極開
口部２６、隔壁２７（シール隔壁２７−１、区画隔壁２
７−２）、インク流路２８及びインク供給孔２９の構成
は、図１１及び図１２に示した従来の印字ヘッド１５の
基板１、駆動回路２、駆動回路端子３、発熱部４、共通
電極５、給電端子５−１、共通電極開口部６、隔壁７
（シール隔壁７−１、区画隔壁７−２）、インク流路１
２及びインク供給孔９の構成と同一であるが、本例にお
ける印字ヘッド２０の場合は、インク溝の構成及び天板
の状態が、図１１及び図１２に示した従来の印字ヘッド
１５の場合と異なる。

【００３９】本例の印字ヘッド２０においては、図１
(a) 〜(d) に示すように、共通電極開口部２６内に、本
発明のインク溝として、本例特有の構造のインク溝域３
０が形成されている。すなわち、インク溝域３０は、イ
ンク供給孔２９に連通するインク流入部３１と、このイ
ンク流入部３１から分岐し、互いに平行に延在する複数
（本例では２つ）の分岐溝３２ａ及び３２ｂと、これら
の分岐溝３２ａ及び３２ｂに挟まれてインク溝域３０の
中央部に延在する条形領域３３とで形成されている。そ
して、このインク溝域３０の中央部に延在する条形領域
３３に、天板の支柱である支持部材３４が所定間隔で配
置・立設されている。

【００４０】尚、上記の支持部材３４は、製造工程３に
おいて隔壁２７を形成する際に、隔壁と同一材料を用い
隔壁形成と同時に、共通電極開口部２６内の条形領域３
３となる部分に形成する。この後、インク溝とインク供
給孔の穿設を行う製造工程４において、既に支持部材３
４による支柱が形成されている条形領域３３となる部分
をサンドブラスト加工用レジストで被覆し、分岐溝３２
ａ及び３２ｂとなる部分のレジストを開口パターン化し
て、分岐溝３２ａ及び３２ｂをサンドブラスト加工によ
り穿設する。尚、インク供給孔２９の加工は通常通りに
行えばよい。

【００４１】このように、インク溝域３０の中央部に支
持部材３４が配置・立設されるので、インク溝域３０か
らインク流路２８を通って加圧室３５（図１(c) 参照）
に供給されるインク、つまり分岐溝３２ａ及び３２ｂか
ら供給されるインクは、途中のインク流路２８中に遮る
ものなく加圧室３５に円滑に流入する。これによって、
加圧室３５へのインクリフィル性が良好に確保される。

【００４２】尚、本実施形態では、天板の支持手段とし
て設ける支持部材３４の本数が、図１３に示した従来の
印字ヘッド１６の支柱１７の本数に比べて、約半分に減
っているのにも拘わらず、天板を支持する効果は略同等
である上に、従来構造のようにインク溝から加圧室に至
るインク流路２８中に支柱が存在しないため、インクリ
フィル性の点で格段に優れた効果が得られる。

【００４３】図２は、上記インク溝域３０及び支持部材
３４の詳細な寸法構成を示す図である。尚、この寸法構
成は一例であって、これに限るものではない。本例にお
いては、同図に示すように、インク溝域３０は、幅２０
０μｍであり、この幅２００μｍ内に、それぞれ幅５０
μｍの分岐溝３２ａ及び３２ｂと、これらに挟まれた幅
１００μｍの条形領域３３が形成されている。この条形
領域３３に所定個数が配置される支持部材３４の寸法は
２０〜３０μｍ角で良い。

【００４４】また、分岐溝３２ａ及び３２ｂの分岐元と
なるインク流入部３１は、幅はインク溝域３０と同じ２
００μｍで長手方向に１２００μｍの広さを有してい
る。このインク流入部３１内にインク供給孔２９の連通
口２９−２が６００μｍ×１２０μｍの大きさで開口し
ている。尚、基板２１の裏面におけるインク供給孔２９
の開口部２９−１は１０００μｍ×４００μｍの大きさ
を有している。

【００４５】図３(a) は、第２の実施の形態における印
字ヘッドを、その内部構成が分かり易いように天板を取
り除いて示す平面図であり、同図(b) は、そのＧ−Ｇ′
断面矢視図である。尚、同図(a),(b) において、図１の
場合と構成が異なる部分及び説明に必要な部分にのみ番
号を付与して示し、他の構成部分は図１の場合と同一で
あるので番号の付与は省略している。

【００４６】本例の印字ヘッド３６は、図３(a),(b) に
示すように、本発明のインク溝としてのインク溝域３
０′が、インク流入部３１とこのインク流入部３１に連
通する幅約２００μｍの溝部３７とこの溝部３７内に所
定間隔で設けられた広さ約１００×１００μｍの複数の
島状領域３８とで形成されている。そして、これらの島
状領域３８の上に、支持部材３４が夫々立設されてい
る。

【００４７】上記島状領域３８の形成も、図１の場合と
同様に、先ず、製造工程３において隔壁２７を形成する
際に隔壁と同一材料を用い隔壁形成と同時に共通電極開
口部２６内の中央部に支持部材３４を形成する。この
後、製造工程４においては、既に形成されている支持部
材３４及びその周囲の島状領域３８となる部分をサンド
ブラスト加工用レジストで被覆する。支持部材３４の寸
法が２０〜３０μｍ角であるとすれば、支持部材３４を
覆うレジストは１００μｍ角程度で良い。そして、溝部
３７となる部分を開口パターン化してサンドブラスト加
工を行う。この場合も、インク供給孔２９の加工は通常
通りに行えばよい。

【００４８】これにより、島状領域３８を取り囲むよう
に流域が形成された溝部３７が形成される。本例の印字
ヘッド３６の構成を換言すれば、島状領域３８と島状領
域３８との間に形成されている間隙溝３７−１によっ
て、図１の分岐溝３２ａと３２ｂが連通して１本の幅広
の溝部３７を形成したものであるとも言える。したがっ
て、本例の印字ヘッド３６の溝部３７の形状は、図１の
印字ヘッド２０の分岐溝３２ａ及び３２ｂの形状に比較
して、島状領域３８と島状領域３８との間に形成されて
いる間隙溝３７−１の分だけ、インク容量が大きく、そ
の分だけインクリフィル性が図１の場合よりも向上して
いる。

【００４９】図４(a) は、第３の実施の形態における印
字ヘッドを、その内部構成が分かり易いように天板を取
り除いて示す平面図であり、同図(b) は、そのＨ−Ｈ′
断面矢視図である。尚、同図(a),(b) においても、図１
の場合と構成が異なる部分及び説明に必要な部分にのみ
番号を付与して示し、他の構成部分は図１の場合と同一
であるので番号の付与は省略している。

【００５０】本例の印字ヘッド４０では、図４(a),(b)
に示すように、インク供給孔２９の連通口２９−２に連
通し基板２１の長手方向に延在する幅約２００μｍの単
一の溝部４１が形成されている。そして、この単一溝部
４１の領域内で、上記インク供給孔２９の連通口２９−
２が開口する所定範囲のインク流入部４１−１を除く部
分に、支持部材４２が所定間隔で立設されている。支持
部材４２は、共に同一材料の土台部４２ａと支持部４２
ｂとからなる。

【００５１】前述の図３の印字ヘッド３６の場合は、支
持部材３４の土台となる島状領域３８は、周囲の切り込
みをサンドブラストによるエッチングで形成するので、
エッチングで残される島状領域３８の形状や寸法にはあ
まり精密さを期待できない。したがって、余裕を見込ん
で大きめに形成している。

【００５２】これに対して、本例の図４に示す印字ヘッ
ド４０では、材料に感光性ポリイミドを用いフォトリソ
グラフィー技術によって個別に土台部４２ａを形成する
ので、精密加工が可能である。したがって余裕を見込む
必要がない。つまり土台部４２ａを必要以上に大きく形
成する必要がない。これによって、本例では、図３の印
字ヘッド３６の島状領域３８と島状領域３８との間に形
成されている間隙溝３７−１に比較して充分に深くて広
い間隙４１−１を土台部４２ａと土台部４２ａ間に形成
することができる。したがって、図３の印字ヘッド３６
の場合よりも更にインク容量が大きく、その分だけイン
クリフィル性が一段と向上している。

【００５３】図５(a) 〜(d) は、上記の単一溝部４１の
領域内に支持部材４２を形成する方法を工程順に示す図
である。先ず、同図(a) に示すように、基板２１に単一
溝部４１をサンドブラスト加工で穿設する。次に同図
(b) に示すように、単一溝部４１のインク流入部４１−
１となる部分を除く部分に、土台部４２ａを所定の間隔
で形成する。

【００５４】この土台部４２ａの形成では、先ず単一溝
部４１に、スピンコーティング又はロールコーティング
法で感光性ポリイミドを塗布する。このとき単一溝部４
１が感光性ポリイミドで完全に満たされるように塗布す
る。この後は通常のフォトリソグラフィーのプロセスに
沿って、露光と現像を行い土台部４２ａを形成する。土
台部４２ａは５０〜１００μｍ角程度で良い。

【００５５】上記に続いて、同図(c) に示すように、隔
壁２７を形成するが、このとき同一材料を用いて同時に
支持部４２ｂも形成する。支持部４２ｂの寸法は２０〜
３０μｍ角で良い。この後、同図(d) に示すように、基
板２１の裏面からインク供給孔２９を穿設して単一溝部
４１のインク流入部４１−１に貫通させる。

【００５６】尚、上記第３実施形態の変形例として、土
台部と支持部を別々に形成するのではなく、土台部形成
時の高さを、その後形成する隔壁面と同じ高さに形成し
て、土台部そのものが支柱となる構造としても良い。と
ころで、上記の土台部４２ａを形成してからその上に支
持部４２ｂを形成する場合に、その形成方法は、上記第
３実施形態の方法に限るものではない。予め天板に形成
した支持部材を用いるようにしてもよい。これを第４の
実施の形態として以下に説明する。

【００５７】図６(a),(b) は、第４の実施の形態におけ
る印字ヘッド及びその製造方法を示す断面図である。
尚、同図(a),(b) の断面図に見えない他の部分の構成
は、図４(a) に示す印字ヘッド４０の構成と同一であ
る。図６(a) に示すように、本例では、図５(b) までの
工程を終了した基板２１に対して、予め裏面に支持部材
４３を形成した天板４４を用意する。

【００５８】天板４４の裏面に予め支持部材４３を形成
する方法は、通常の天板よりも支持部材の長さ分だけ厚
い天板を用意し、その裏面となる面に適宜のエッチング
加工方法により支持部材の長さ分だけハーフエッチング
して支持部材４３を形成する。又は、通常の厚さの天板
を用意し、その裏面となる面にフォトリソグラフィー技
術により支持部材４３を立設するようにしてもよい。

【００５９】そして、支持部材４３の自由端又は土台部
４２ａの上面に、接者材となる熱可塑性ポリイミドをコ
ーティングした後、図６(a) に示すように、支持部材立
設面を下に向けて基板２１に対向させ、同図(b) に示す
ように、支持部材４３の自由端を土台部４２ａの上面に
載置して接着させる。

【００６０】このように予め支持部材を天板側に設けた
場合の位置合わせは、吐出ノズルの位置ほどの精密さが
要求されないから、上記の作業は容易に行うことができ
る。また、この場合の仕上がり形状は、結果として図４
の印字ヘッド４０の形状とほぼ同一になる。

【００６１】図７(a),(b) は、上記第４の実施の形態に
おける印字ヘッドの変形例及びその製造方法を示す図で
ある。この変形例は、同図(a) に示すように、図３の印
字ヘッド３６の支持部材３４を形成せずに工程４を行っ
てインク溝域３０′の溝部３７に島状領域３８を形成し
た状態の基板２１と、予め支持部材４５を裏面に立設し
た天板４６とからなる。天板４６に支持部材４５を形成
する方法は図６の場合と同様である。

【００６２】また、この変形例では、支持部材４５は図
６の支持部材４３又は図３の支持部材３４よりも太く、
つまり支持部材４５の自由端の面が土台部である島状領
域３８の上面の広さと等しいかそれよりも広く形成され
ている。これは、支持部材４５は（図６の支持部材４３
もこのように太く形成してもよい）島状領域３８に後か
らフォトリソグラフィー技術で形成するものではなく単
に接着するものであるから、土台よりも太く形成できる
からである。

【００６３】このように、天板４６に予め支持部材４５
又は４３を形成する方法は、支持部材を土台部の広さに
制約されずに土台部分よりも太く形成できるため、天板
の支持手段として、より強固な支持部材を形成すること
ができる利点がある。図８(a) は、第５の実施の形態に
おける印字ヘッドの構成を模式的に示す断面図であり、
同図(b) はインク溝と支持部材との関係を示す拡大平面
図、同図(c)は同図(b) のＪ−Ｊ′断面矢視図である。
尚、同図(a),(b),(c) は、図１(a),(b) と同一構成部分
には図１(a),(b) と同一の番号を付与して示している。

【００６４】図８(a),(b),(c) に示すように、この印字
ヘッド４７は、発熱部２４に対向する位置に吐出ノズル
５２を形成された天板５１が、隔壁２７の上に貼設され
ている。そして、本実施形態におけるインク溝は単一の
溝部４８であり、天板５１の落ち込みを防止するために
複数の支持部材５３が溝部４８内に設置されている。本
実施形態の支持部材５３は、ガラス又はインクに侵され
にくい樹脂などの素材からなり形状は球形である。これ
により、この支持部材５３を溝部４８に配置したときに
おいてもインクの円滑な流動性が確保されると共に、支
持部材５３の向きを配慮することなく支持部材５３を自
在に溝部４８に配置することができるため製造工程が簡
略化される。

【００６５】また、支持部材５３は、溝部４８に配置し
たときに天板５１を確実に支持することができるだけの
直径を備えている。即ち、球形をなす支持部材５３の溝
部４８内に配置された状態での頂点位置が隔壁２７の高
さと同じか又は隔壁２７の高さよりも多少高くなる大き
さに、支持部材５３を形成する。

【００６６】更に、溝部４８には、支持部材５３を配置
すべき位置のインク溝長手方向軸に直交する方向の壁面
に沿って凹部４９が形成されている。これにより、支持
部材５３を配置するに際し凹部４９に嵌めこむようにし
て溝部４８に対し容易に位置決めすることができる。こ
のように、凹部４９を設けて支持部材５３を嵌め込み配
置する場合は、凹部４９内に嵌め込まれた状態で支持部
材５３の頂点位置が隔壁２７の高さと同じか又は隔壁２
７の高さよりも多少高くなる大きさに、支持部材５３を
形成する。

【００６７】尚、支持部材５３の配置間隔は、インクの
流動を阻害しない程度に、支持部材５３の大きさに応じ
て設定することが望ましい。また、インク供給孔２９の
近傍の吐出ノズル５２とインク供給孔２９から離れた場
所での吐出ノズル５２とでインクのリフィル性に大きな
差が生じる虞のあるとき、支持部材５３の配置をインク
供給孔２９の近傍で密にし、インク供給孔２９から離れ
るほど粗にすれば良く、これにより、インクのリフィル
性を均一にすることができる。

【００６８】上述した第１〜第５の実施形態において
は、いずれも、発熱部２４及び吐出ノズル５２からなる
印字素子が、相互に１／２ピッチずれて、インク溝を挟
んでその両側に並ぶ構成の高精細印字用の印字ヘッドに
ついて説明したが、印字ヘッドは、これに限ることな
く、印字素子がインク溝の片側だけに並ぶ構成の印字ヘ
ッドの場合にも適用できる。これを第６の実施の形態と
して以下に説明する。

【００６９】図９(a) は、第６実施形態の印字ヘッドの
構成を天板を透視して示す平面図であり、同図(b) はそ
のＫ−Ｋ′断面矢視図である。同図(a),(b) に示す印字
ヘッド５５は、第１〜第５の実施形態に示した印字ヘッ
ドよりも、その短手方向の幅がやや小さく形成される。
また、本例の印字ヘッドはヘッド毎のチップ基板をシリ
コンウエハ上に区画形成して、駆動回路５７をチップ基
板区画毎に拡散層として直接形成する例を示している。

【００７０】その他の発熱部５８、共通電極５９、個別
配線電極６１、隔壁６２（シール隔壁６２−１、区画隔
壁６２−２）、インク供給孔６３、吐出ノズル６４、及
び内部に支持部材５３を配置された溝部６６の構成は、
第５の実施形態における印字ヘッド４７の発熱部２４、
共通電極２５、図では定かに見えなかった個別配線電
極、隔壁２７、インク供給孔２９、吐出ノズル５２、及
び内部に支持部材５３を配置された溝部４９の構成と同
様である。そして本例では発熱部５８の配列及びこれら
の発熱部５８に対向して天板６７に配置される吐出ノズ
ル６４の配列が一列のみである点が第５の実施形態にお
ける印字ヘッド４７の場合と異なる。

【００７１】そして、このようなノズル列が一列の印字
ヘッドの場合でも、天板の落ち込みが発生する虞がある
から、図９(a),(b) に示すように本発明のインク溝の構
造を適用すると良い結果が得られる。図１０(a) は、第
７の実施の形態における印字ヘッドの構成を、天板を透
視した状態で要部のみ示す平面図であり、同図(b) は、
そのＬ−Ｌ′断面矢視図である。この印字ヘッドの構成
は、図９の印字ヘッド５５の溝部６６に配置される支持
部材の構成が異なるだけであるので、説明に必要な構成
部分にのみ番号を付与して示し、その他の構成部分には
番号を省略している。

【００７２】図１０(a),(b) に示すように、この印字ヘ
ッドには、溝部６６内に、螺旋状の支持部材６８が配置
される。この場合も支持部材６８は、溝部６６内に配置
したときに天板６７を確実に支持することができるよう
に、その螺旋の直径を設定する。

【００７３】尚、上述した第１〜第７の実施形態におい
ては、いずれもインク供給孔をインク溝に１箇所だけ形
成しているが、これに限ることなく、２箇所以上のとこ
ろに形成するようにしてもよい。また、インク溝を１印
字ヘッドに１本だけ形成したモノクロ用印字ヘッドを例
として説明したが、これに限ることなく、４色または６
色の色数分だけインク溝部を並設した構成のカラー用印
字ヘッドにも、本発明を適用できることは勿論である。

【００７４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インク溝中にに天板を支える支持部材を形成する
ので、インク溝上方の天板の落ち込みを防止すると共
に、インク溝から加圧室に供給するインクのリフィル性
が損なわれることがなく、これにより、天板の落ち込み
が無く加圧室へのインクリフィル性に優れ高速印字に有
利なインクジェットプリントヘッドを提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は第１実施形態の印字ヘッドを天板を取り
除いて示す平面図、(b) はそのＤ−Ｄ′断面矢視図、
(c) はそのＥ−Ｅ′断面矢視図、(d) はそのＦ−Ｆ′断
面矢視図である。

【図２】第１実施形態の印字ヘッドのインク溝域及び支
持部材の詳細な寸法構成を示す図である。

【図３】(a) は第２実施形態の印字ヘッドを天板を取り
除いて示す平面図、(b) はそのＧ−Ｇ′断面矢視図であ
る。

【図４】(a) は第３実施形態の印字ヘッドを天板を取り
除いて示す平面図、(b) はそのＨ−Ｈ′断面矢視図であ
る。

【図５】(a) 〜(d) は第３実施形態の印字ヘッドの単一
溝部に支持部材を形成する方法を工程順に示す図であ
る。

【図６】(a),(b) は第４実施形態の印字ヘッド及びその
製造方法を示す断面図である。

【図７】(a),(b) は第４実施形態の印字ヘッドの変形例
及びその製造方法を示す図である。

【図８】(a) は第５実施形態の印字ヘッドの構成を模式
的に示す断面図、(b) はインク溝域と支持部材との関係
を示す拡大平面図、(c) は(b) のＪ−Ｊ′断面矢視図で
ある。

【図９】(a) は第６実施形態の印字ヘッドの構成を天板
を透視的にして示す平面図、(b) はそのＫ−Ｋ′断面矢
視図である。

【図１０】(a) は第７実施形態の印字ヘッドの構成を天
板を透視的にして要部のみ示す平面図、(b) はそのＬ−
Ｌ′断面矢視図である。

【図１１】(a),(b) は従来の印字ヘッドの製造方法の工
程１〜３を示す概略の平面図とそのＡ−Ａ′断面矢視
図、(c) は同じく工程４を示す概略の平面図とそのＡ−
Ａ′断面矢視図及びＢ−Ｂ′断面矢視図である。

【図１２】(a) は従来の印字ヘッドの製造方法の工程５
〜＊を示す概略の平面図そのＡ−Ａ′断面矢視図、(b)
は最終工程で発生する不具合を示す断面拡大図である。

【図１３】従来のインク流路内に支柱を立設した印字ヘ
ッドを模式的に示す平面図とそのＣ−Ｃ′断面矢視図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 駆動回路 ３ 駆動回路端子 ４ 発熱部 ５ 共通電極 ５−１ 給電端子 ６ 開口部 ７ 隔壁 ７−１ シール隔壁 ７−２ 区画隔壁 ８ インク溝 ９ インク供給孔 １０ 天板 １１ 加圧室 １２ インク流路 １３ 吐出ノズル １４ ノズル列 １５、１６ 印字ヘッド １７ 支柱 ２０ 印字ヘッド ２１ 基板 ２２ 駆動回路 ２３ 駆動回路端子 ２４ 発熱部 ２５ 共通電極 ２５−１ 給電端子 ２６ 共通電極開口部 ２７ 隔壁 ２７−１ シール隔壁 ２７−２ 区画隔壁 ２８ インク流路 ２９ インク供給孔 ２９−１ 開口部 ２９−２ 連通口 ３０、３０′ インク溝域 ３１ インク流入部 ３２ａ、３２ｂ 分岐溝 ３３ 条形領域 ３４ 支持部材 ３５ 加圧室 ３６ 印字ヘッド ３７ 溝部 ３７−１ 間隙 ３８ 島状領域 ４０ 印字ヘッド ４１ 単一溝部 ４２ 支持部材 ４２ａ 土台部 ４２ｂ 支持部 ４３、４５ 支持部材 ４４、４６ 天板 ４７ 印字ヘッド ４８ 溝部 ４９ 凹部 ５１ 天板 ５２ 吐出ノズル ５３ 支持部材 ５５ 印字ヘッド ５７ 駆動回路 ５８ 発熱部 ５９ 共通電極 ６１ 個別配線電極 ６２ 隔壁 ６２−１ シール隔壁 ６２−２） 区画隔壁 ６３ インク供給孔 ６４ 吐出ノズル ６６ 溝部 ６７ 天板 ６８ 螺旋状支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 義裕 東京都青梅市今井３丁目10番６号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者 櫻岡 聡 東京都羽村市栄町３丁目２番１号 カシオ 計算機株式会社羽村技術センター内 Ｆターム(参考） 2C057 AF06 AG15 AG29 AG33 AG46 BA13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクに圧力を作用させ該インクを吐出
   ノズルから所定方向に吐出させるインクジェットプリン
   トヘッドであって、 前記吐出ノズルに対応させて配設され、インクに圧力を
   作用させる加圧室と、 外部から供給されるインクを一時的に貯溜するインク溝
   と、 前記インク溝と前記加圧室を連通させるインク流路と、 前記インク溝内に配設され、該インク溝上方の天板を支
   持する複数の支持部材と、 を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記支持部材は、予め前記天板に一体と
   なって形成された支柱であることを特徴とする請求項１
   記載のインクジェットプリントヘッド。
3. 【請求項３】 複数の前記加圧室は、前記インク溝の両
   側に所定間隔で配設されていることを特徴とする請求項
   １記載のインクジェットプリントヘッド。
4. 【請求項４】 前記インク溝は、インク流入部と該イン
   ク流入部から分岐し互いに平行に延在する複数の分岐溝
   と該分岐溝に挟まれた条形領域とからなり、前記支持部
   材は、前記分岐溝に挟まれた条形領域に所定間隔で配置
   ・立設されることを特徴とする請求項１又は２記載のイ
   ンクジェットプリントヘッド。
5. 【請求項５】 前記インク溝は、インク流入部と該イン
   ク流入部に連通する溝部と該溝部内に所定間隔で設けら
   れた複数の島状領域とからなり、前記支持部材は、前記
   島状領域の夫々に配置・立設されることを特徴とする請
   求項１又は２記載のインクジェットプリントヘッド。
6. 【請求項６】 前記インク溝は、単一の溝部であり、前
   記支持部材は、前記単一の溝部内に配置されることを特
   徴とする請求項１又は２記載のインクジェットプリント
   ヘッド。
7. 【請求項７】 前記支持部材は、球形粒子であることを
   特徴とする請求項６記載のインクジェットプリントヘッ
   ド。