JP2002210971A - 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Info
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- JP2002210971A JP2002210971A JP2001006619A JP2001006619A JP2002210971A JP 2002210971 A JP2002210971 A JP 2002210971A JP 2001006619 A JP2001006619 A JP 2001006619A JP 2001006619 A JP2001006619 A JP 2001006619A JP 2002210971 A JP2002210971 A JP 2002210971A
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- JP
- Japan
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- jet recording
- recording head
- plateau
- ink jet
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 インクの吐出の安定性を高めるとともに、繰
り返し周波数を上げることが可能なインクジェット記録
ヘッドを提供すること。 【構成】 それぞれ液滴を吐出するための複数の吐出エ
ネルギー発生部８と、該吐出エネルギー発生部８にそれ
ぞれ対応する吐出口７と、該吐出口７にそれぞれ連通す
る液流路５，６と、該液流路５，６に液体を供給する共
通液室４とを備え、前記液流路５，６から前記吐出口７
を介して液滴を吐出するようにしたインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記液流路５，６の前記吐出エネルギ
ー発生部８の上流に、前記液流路５，６と略同じ幅の台
地９を設置する。
り返し周波数を上げることが可能なインクジェット記録
ヘッドを提供すること。 【構成】 それぞれ液滴を吐出するための複数の吐出エ
ネルギー発生部８と、該吐出エネルギー発生部８にそれ
ぞれ対応する吐出口７と、該吐出口７にそれぞれ連通す
る液流路５，６と、該液流路５，６に液体を供給する共
通液室４とを備え、前記液流路５，６から前記吐出口７
を介して液滴を吐出するようにしたインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記液流路５，６の前記吐出エネルギ
ー発生部８の上流に、前記液流路５，６と略同じ幅の台
地９を設置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に備えられるインクジェット記録ヘッドに関す
る。
録装置に備えられるインクジェット記録ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドとしては、例
えば発熱体からの熱エネルギーを利用してインクを吐出
することによって画像を記録するものがある。
えば発熱体からの熱エネルギーを利用してインクを吐出
することによって画像を記録するものがある。
【０００３】従来、このようなインクジェット記録ヘッ
ドには、例えば図５に示すようにインクを吐出させるた
めの発泡用の発熱体８が搭載されている基板１の上に、
インク導入口３、インク液室４、インク流路５，６、イ
ンク吐出口７を有する天板２を載せて構成されたものが
知られている。このようなインクジェット記録ヘッドに
おいては、今後、益々高画質、高解像度、高速度等の様
々な印字性能が求められ、これらのために多ノズル化、
小ドット化が必要となってきている。
ドには、例えば図５に示すようにインクを吐出させるた
めの発泡用の発熱体８が搭載されている基板１の上に、
インク導入口３、インク液室４、インク流路５，６、イ
ンク吐出口７を有する天板２を載せて構成されたものが
知られている。このようなインクジェット記録ヘッドに
おいては、今後、益々高画質、高解像度、高速度等の様
々な印字性能が求められ、これらのために多ノズル化、
小ドット化が必要となってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では以下のような問題があった。
構成では以下のような問題があった。
【０００５】即ち、エネルギー発生素子を有する今まで
のようなほぼ平坦な基板に液流路を有する部材（天板）
を載せただけでは、エネルギー発生素子を加熱して発泡
した泡が後方に逃げてしまう現象が起きる。又、基板と
天板の位置ずれも生じる現象が起きる。その結果、イン
クの吐出が不安定になるという問題が発生する。
のようなほぼ平坦な基板に液流路を有する部材（天板）
を載せただけでは、エネルギー発生素子を加熱して発泡
した泡が後方に逃げてしまう現象が起きる。又、基板と
天板の位置ずれも生じる現象が起きる。その結果、イン
クの吐出が不安定になるという問題が発生する。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、インクの吐出の安定性を高め
るとともに、繰り返し周波数を上げることが可能なイン
クジェット記録ヘッドを提供することにある。
で、その目的とする処は、インクの吐出の安定性を高め
るとともに、繰り返し周波数を上げることが可能なイン
クジェット記録ヘッドを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、それぞれ液滴を吐出するた
めの複数の吐出エネルギー発生部と、該吐出エネルギー
発生部にそれぞれ対応する吐出口と、該吐出口にそれぞ
れ連通する液流路と、該液流路に液体を供給する共通液
室とを備え、前記液流路から前記吐出口を介して液滴を
吐出するようにしたインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記液流路の前記吐出エネルギー発生部の上流に、
前記液流路と略同じ幅の台地を設置したことを特徴とす
る。
め、請求項１記載の発明は、それぞれ液滴を吐出するた
めの複数の吐出エネルギー発生部と、該吐出エネルギー
発生部にそれぞれ対応する吐出口と、該吐出口にそれぞ
れ連通する液流路と、該液流路に液体を供給する共通液
室とを備え、前記液流路から前記吐出口を介して液滴を
吐出するようにしたインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記液流路の前記吐出エネルギー発生部の上流に、
前記液流路と略同じ幅の台地を設置したことを特徴とす
る。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記台地を前記吐出エネルギー発生部を搭
載している基板と同じ基板上に設置し、前記液流路を構
成する流路壁と前記共通液室を構成する共通液室壁と前
記吐出口を構成するオリフィス壁を有する天板を前記流
路壁が前記台地を挟むように前記基板上に配置したこと
を特徴とする。
明において、前記台地を前記吐出エネルギー発生部を搭
載している基板と同じ基板上に設置し、前記液流路を構
成する流路壁と前記共通液室を構成する共通液室壁と前
記吐出口を構成するオリフィス壁を有する天板を前記流
路壁が前記台地を挟むように前記基板上に配置したこと
を特徴とする。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記台地は窒化シリコン、酸化シリコン又
は炭化シリコンであることを特徴とする。
明において、前記台地は窒化シリコン、酸化シリコン又
は炭化シリコンであることを特徴とする。
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記台地の高さを５μｍ以上に設定したこ
とを特徴とする。
明において、前記台地の高さを５μｍ以上に設定したこ
とを特徴とする。
【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記台地の前記共通液室側は凸で、前記吐
出エネルギー発生部側は凹になっていることを特徴とす
る。
明において、前記台地の前記共通液室側は凸で、前記吐
出エネルギー発生部側は凹になっていることを特徴とす
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１３】図１は本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの部分図であり、インクジェット記録ヘッドには台
地９が搭載されている。このインクジェット記録ヘッド
は、発泡用の発熱体８が搭載されている基板１の上に、
インク導入口３、インク液室４、インク流路５，６、イ
ンク吐出口７を有する天板２を載せて構成されている。
尚、図１（ａ）はインク導入口３を通って吐出口７の方
向に縦に切断した断面図、（ｂ）は基板１のインク流路
５，６部分を抜き出した図、（ｃ）は台地９を通るよう
に横に切断した断面図である。
ッドの部分図であり、インクジェット記録ヘッドには台
地９が搭載されている。このインクジェット記録ヘッド
は、発泡用の発熱体８が搭載されている基板１の上に、
インク導入口３、インク液室４、インク流路５，６、イ
ンク吐出口７を有する天板２を載せて構成されている。
尚、図１（ａ）はインク導入口３を通って吐出口７の方
向に縦に切断した断面図、（ｂ）は基板１のインク流路
５，６部分を抜き出した図、（ｃ）は台地９を通るよう
に横に切断した断面図である。
【００１４】図４は台地が搭載されていないインクジェ
ット記録ヘッドの部分図である。又、図２は台地９の種
々の形状を示す図である。
ット記録ヘッドの部分図である。又、図２は台地９の種
々の形状を示す図である。
【００１５】発熱体８を加熱して発泡させ、インクが吐
出する様子を図６に基づいて説明する。
出する様子を図６に基づいて説明する。
【００１６】図６（ａ）はインク流路５，６にインクが
満たされている状態を示し、吐出口７のインクと空気が
接する部分であるメニスカス１２は安定している。ここ
で、発熱体８に不図示の駆動回路により通電すると、発
熱体８が発熱してその温度が上がる。発熱体８の上部の
インクとの界面温度がインクの膜沸騰温度になるとイン
クは膜沸騰して発泡を始める。図６（ｂ）は発泡した瞬
間の状態を示している。その後、発泡した圧力の勢いで
図６（ｃ），（ｄ）に示すようにインクが動いて最大発
泡になってから（ｅ），（ｆ），（ｇ）と消泡に向か
う。ここで、発熱体８の中心線Ｚ−Ｚ’より上流側のイ
ンク流路５の流動抵抗に比較して下流側のインク流路６
と吐出口７の和の流動抵抗の方が大きいため、発泡した
泡の成長は泡の中心が発熱体８の中心線Ｚ−Ｚ’よりも
上流側のインク流路５の方に移動する。そして、泡の消
泡部分も図６（ｇ）の１３のように発熱体８の中心線Ｚ
−Ｚ’よりも上流側のインク流路５の方に移動する。
満たされている状態を示し、吐出口７のインクと空気が
接する部分であるメニスカス１２は安定している。ここ
で、発熱体８に不図示の駆動回路により通電すると、発
熱体８が発熱してその温度が上がる。発熱体８の上部の
インクとの界面温度がインクの膜沸騰温度になるとイン
クは膜沸騰して発泡を始める。図６（ｂ）は発泡した瞬
間の状態を示している。その後、発泡した圧力の勢いで
図６（ｃ），（ｄ）に示すようにインクが動いて最大発
泡になってから（ｅ），（ｆ），（ｇ）と消泡に向か
う。ここで、発熱体８の中心線Ｚ−Ｚ’より上流側のイ
ンク流路５の流動抵抗に比較して下流側のインク流路６
と吐出口７の和の流動抵抗の方が大きいため、発泡した
泡の成長は泡の中心が発熱体８の中心線Ｚ−Ｚ’よりも
上流側のインク流路５の方に移動する。そして、泡の消
泡部分も図６（ｇ）の１３のように発熱体８の中心線Ｚ
−Ｚ’よりも上流側のインク流路５の方に移動する。
【００１７】一方、同様に台地９を搭載した場合の発泡
の様子を図７に示す。
の様子を図７に示す。
【００１８】図７（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように
台地９があるため、発泡した泡の成長は泡の中心が発熱
体８の中心線Ｚ−Ｚ’よりも下流側のインク流路６の方
に移動する。そして、泡の消泡部分も図７（ｇ）の１３
のように、発熱体８の中心線Ｚ−Ｚ’よりもやや下流側
のインク流路６の方に移動する。これは、台地９のため
に発泡した泡を吐出口７側にインクを移動させたことに
なる。即ち、吐出させるインクの吐出量と吐出スピード
を増大する作用になる。
台地９があるため、発泡した泡の成長は泡の中心が発熱
体８の中心線Ｚ−Ｚ’よりも下流側のインク流路６の方
に移動する。そして、泡の消泡部分も図７（ｇ）の１３
のように、発熱体８の中心線Ｚ−Ｚ’よりもやや下流側
のインク流路６の方に移動する。これは、台地９のため
に発泡した泡を吐出口７側にインクを移動させたことに
なる。即ち、吐出させるインクの吐出量と吐出スピード
を増大する作用になる。
【００１９】従って、図６で必要とする同じだけの吐出
量と吐出スピードを得るためには、図７では発熱体８の
面積を小さくすることができる。これは、吐出ノズル数
が増大する高解像度、高画質において、エネルギーを小
さくできることであり、省エネルギーと低コストが期待
できる。この台地９の作用は、図２（ｂ），（ｃ）に示
す台地９のような形にすれば、インクの流れを淀みなく
でき、不要な泡の蓄積を抑えることができ、インク吐出
の安定性を確保することができる。
量と吐出スピードを得るためには、図７では発熱体８の
面積を小さくすることができる。これは、吐出ノズル数
が増大する高解像度、高画質において、エネルギーを小
さくできることであり、省エネルギーと低コストが期待
できる。この台地９の作用は、図２（ｂ），（ｃ）に示
す台地９のような形にすれば、インクの流れを淀みなく
でき、不要な泡の蓄積を抑えることができ、インク吐出
の安定性を確保することができる。
【００２０】次に、この台地９の製法を図３に基づいて
説明する。
説明する。
【００２１】図３（ａ）は発泡用の発熱体８が搭載され
ている基板１の上部断面を示している。この基板１の上
に、アルミニウムをスパッターしてそれをエッチングし
てこれから載せる窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）をエッチ
ングするときに基板１にダメージを与えないようにする
エッチングストップ層１４を図３（ｂ）に示すように形
成する。それからその上に、プラズマＣＶＤ等で図３
（ｃ）に示すようにＳｉＮ膜１５を５μｍ以上高速成膜
して台地９の材料とする。そして、その上にアルミニウ
ムをスパッターしてＳｉＮ膜エッチング用のエッチング
マスク層１６を図３（ｄ）に示すように形成する。
ている基板１の上部断面を示している。この基板１の上
に、アルミニウムをスパッターしてそれをエッチングし
てこれから載せる窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）をエッチ
ングするときに基板１にダメージを与えないようにする
エッチングストップ層１４を図３（ｂ）に示すように形
成する。それからその上に、プラズマＣＶＤ等で図３
（ｃ）に示すようにＳｉＮ膜１５を５μｍ以上高速成膜
して台地９の材料とする。そして、その上にアルミニウ
ムをスパッターしてＳｉＮ膜エッチング用のエッチング
マスク層１６を図３（ｄ）に示すように形成する。
【００２２】その後、ＳｉＮ膜１５をエッチングストッ
プ層１４まで高速エッチングして図３（ｅ）に示すよう
に形成し、最後にエッチングストップ層１４とエッチン
グマスク層１６のアルミニウムを除去して図３（ｆ）に
示すように台地９を形成する。この台地９の高さはＳｉ
Ｎ膜１５の成膜の厚さになり、ノズルを形成する上流側
のインク流路５と下流側のインク流路６の高さにより吐
出量、吐出スピード、最小繰り返し発泡時間等を考慮し
て、台地９の効果が得られる５μｍ以上に設定する。
プ層１４まで高速エッチングして図３（ｅ）に示すよう
に形成し、最後にエッチングストップ層１４とエッチン
グマスク層１６のアルミニウムを除去して図３（ｆ）に
示すように台地９を形成する。この台地９の高さはＳｉ
Ｎ膜１５の成膜の厚さになり、ノズルを形成する上流側
のインク流路５と下流側のインク流路６の高さにより吐
出量、吐出スピード、最小繰り返し発泡時間等を考慮し
て、台地９の効果が得られる５μｍ以上に設定する。
【００２３】そして、台地９の幅は図１（ｃ）に示すよ
うに天板２の斜線部分１１の溝形成用壁１７で構成され
たインク流路空間１０の部分に入るように設定すれば良
い。即ち、基板１の上に天板２を載せるときに工程上の
嵌め込み誤差を考えて設定すれば良い。こうすると、基
板１と天板２がうまく嵌合し、工程での作業がスムーズ
に進む。又、発泡用の発熱体８が高デューティで駆動さ
れたり、低デューティで駆動されたりしたときの温度変
化に対しても、発泡用の発熱体８からインク流路５，６
がずれにくくなった。
うに天板２の斜線部分１１の溝形成用壁１７で構成され
たインク流路空間１０の部分に入るように設定すれば良
い。即ち、基板１の上に天板２を載せるときに工程上の
嵌め込み誤差を考えて設定すれば良い。こうすると、基
板１と天板２がうまく嵌合し、工程での作業がスムーズ
に進む。又、発泡用の発熱体８が高デューティで駆動さ
れたり、低デューティで駆動されたりしたときの温度変
化に対しても、発泡用の発熱体８からインク流路５，６
がずれにくくなった。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、 それぞれ液滴を吐出するための複数の吐出エネ
ルギー発生部と、該吐出エネルギー発生部にそれぞれ対
応する吐出口と、該吐出口にそれぞれ連通する液流路
と、該液流路に液体を供給する共通液室とを備え、前記
液流路から前記吐出口を介して液滴を吐出するようにし
たインクジェット記録ヘッドにおいて、前記液流路の前
記吐出エネルギー発生部の上流に、前記液流路と略同じ
幅の台地を設置したため、インクの吐出の安定性を高め
るとともに、繰り返し周波数を上げることができるとい
う効果が得られる。
よれば、 それぞれ液滴を吐出するための複数の吐出エネ
ルギー発生部と、該吐出エネルギー発生部にそれぞれ対
応する吐出口と、該吐出口にそれぞれ連通する液流路
と、該液流路に液体を供給する共通液室とを備え、前記
液流路から前記吐出口を介して液滴を吐出するようにし
たインクジェット記録ヘッドにおいて、前記液流路の前
記吐出エネルギー発生部の上流に、前記液流路と略同じ
幅の台地を設置したため、インクの吐出の安定性を高め
るとともに、繰り返し周波数を上げることができるとい
う効果が得られる。
【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの配置
図である。
図である。
【図２】本発明の別形態に係るインクジェット記録ヘッ
ドの配置図である。
ドの配置図である。
【図３】本発明の実施形態における製造方法を示す図で
ある。
ある。
【図４】従来のインクジェット記録ヘッドの配置図であ
る。
る。
【図５】従来のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図
である。
である。
【図６】従来のインクジェット記録ヘッドの発泡の様子
を示す図である。
を示す図である。
【図７】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの発泡
の様子を示す図である。
の様子を示す図である。
【符号の説明】 １ 基板 ２ 天板 ３ インク導入口 ４ インク液室 ５，６ インク流路 ７ インク吐出口 ８ 吐出エネルギー発生部 ９ 台地 １０ 台地の周りのインク流路空間 １１ 台地の周りの天板部分 １２ オリフィス １３ 泡の消泡部分 １４ ＳｉＮ膜エッチング用ストップ層 １５ ＳｉＮ膜 １６ ＳｉＮ膜エッチング用マスク層 １７ インク流路形成用壁部
Claims (5)
- 【請求項１】 それぞれ液滴を吐出するための複数の吐
出エネルギー発生部と、該吐出エネルギー発生部にそれ
ぞれ対応する吐出口と、該吐出口にそれぞれ連通する液
流路と、該液流路に液体を供給する共通液室とを備え、
前記液流路から前記吐出口を介して液滴を吐出するよう
にしたインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記液流路の前記吐出エネルギー発生部の上流に、前記
液流路と略同じ幅の台地を設置したことを特徴とするイ
ンクジェット記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記台地を前記吐出エネルギー発生部を
搭載している基板と同じ基板上に設置し、前記液流路を
構成する流路壁と前記共通液室を構成する共通液室壁と
前記吐出口を構成するオリフィス壁を有する天板を前記
流路壁が前記台地を挟むように前記基板上に配置したこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項３】 前記台地は窒化シリコン、酸化シリコン
又は炭化シリコンであることを特徴とする請求項１記載
のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項４】 前記台地の高さを５μｍ以上に設定した
ことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘ
ッド。 - 【請求項５】 前記台地の前記共通液室側は凸で、前記
吐出エネルギー発生部側は凹になっ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記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001006619A JP2002210971A (ja) | 2001-01-15 | 2001-01-15 | インクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001006619A JP2002210971A (ja) | 2001-01-15 | 2001-01-15 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002210971A true JP2002210971A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18874478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001006619A Withdrawn JP2002210971A (ja) | 2001-01-15 | 2001-01-15 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002210971A (ja) |
-
2001
- 2001-01-15 JP JP2001006619A patent/JP2002210971A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060201 |
|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |