JP2533964Y2 - サーマルインクジェットヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、サーマルインクジェットヘッド、特に、ピ
ットと呼ばれる凹部を有するサーマルインクジェットヘ
ッドに関するものである。

（従来の技術） ドロップ・オン・デマンド・バブル型インクジェット
プリンタは、高密度化、マルチノズル化、製作容易性な
どの面において優れており、多方面で開発が行なわれて
いる。

特開昭62−33648号公報に記載されたサーマルインク
ジェットヘッドは、バブルの発生する方向を規定する凹
部構造を有したヘッド構造のものである。

第４図は、ピットを有する従来のサーマルインクジェ
ットヘッドの一例を示すもので、一部を切断した斜視図
である。図中、１はチャンネル基板、２はヒーター基
板、３はヒーター、４はインク流路、５はノズル、６は
インク供給口、７はピット層、８はピットである。この
ような凹部を有するヘッドでは、発生したバブルが、横
方向への成長を制限されるので、バブルのノズルから逸
出、空気の吸い込みの防止を図ることができる。

凹部の寸法は、凹部幅PWをチャンネル幅CWと比較する
と、 PW≦CW の関係にある。

なお、チャンネル幅PWは、実質的な幅を意味するもの
である。したがって、図のような三角形断面のチャンネ
ルの場合、底辺角部は、接着剤等により埋められること
がある。このような場合には、埋められた角部は、チャ
ンネル幅には入らない。

凹部は、ヒーター基板上に感光性樹脂層をロールコー
ターやスピンコーターによって塗布し、フォトリソ加工
を行なって作製される。一方、インク流路を形成するチ
ャンネルは、チャンネル基板に、Siの結晶方位に依存し
てエッチング速度が違うことを利用した方法（ODE法）
で作製されるのが普通である。ヒーター基板とチャンネ
ル基板は、アライメント接合される。ヒーター基板とチ
ャンネル基板のアライメントは、突き当て法では数百μ
ｍ以上ずれる。これは、通常のフォトリソ加工装置で
は、Siウェハの外形とパターンの位置関係をそれほど重
視していないことによるものである。

そこで、何らかのアライメントマークを両基板に設け
て行なうことが考えられる。しかしながら、チャンネル
基板のアライメントマークは、ODE法で作られた３次元
形状をしたものであり、エッジの認識が難しい。両基板
は、接合前に反りが50〜100μｍ程度発生しているか
ら、両基板に設けられたアライメントマークの顕微鏡観
察時の焦点深度の範囲に納まらず、顕微鏡による認識は
困難である。また、接合時には、加圧しながら行なうの
で、横ズレが発生する可能性がある。

このような理由から基板同士のアライメント接合の精
度は、５μｍ前後が限界である。

第３図は、凹部幅PWがチャンネル幅CWより小さい関係
にある従来のサーマルインクジェットヘッドにおいて、
アライメントズレ14が５μｍある場合に、インク滴噴射
方向にズレが生じることを説明するためのものであり、
左側はノズル面と正面図、右側は上面図である。第３図
中、１はチャンネル基板、２はヒーター基板、３はヒー
ター、５はノズル、７はピット層、８は凹部、11は凹部
開口の中心、12はチャンネル中心、13は凹部開口の中心
とチャンネル中心とのズレ、14はノズル口と凹部との間
の距離である。

なお、CWはチャンネル幅、PWは凹部幅である。ノズル
口と凹部との間の距離14は、例えば、100から300μｍに
設定される。

凹部開口の中心11とチャンネル中心12とが一致して、
ズレ13がない場合は、インク滴は、ノズル面と直角の方
向に飛翔するが、ズレ13が存在すると、インク滴は、ノ
ズル面と直角の方向からずれた矢印９の方向に飛翔する
傾向となる。この場合、最悪値で50mradの角度を持つ。

アライメントズレは、ヘッド内でほぼ均一に起こるた
め、各ノズルからの噴射は、同じ角度で曲がる。したが
って、このヘッドを単独で使用する場合は問題となりに
くいが、複数のヘッドを搭載したプリンタでは、画像の
継ぎ合わせが大きな問題となる。ヘッドと記録紙間との
距離が1mmの場合、50mrad曲がれば、50μｍ印字位置が
ずれる。そのためヘッドを個々に調整しなければならな
い問題があつた。

（考案が解決しようとする課題） 本考案は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、ヒーター基板とチャンネル基板のアライメント
ズレが発生しても、インク滴噴射方向が変化しないヘッ
ドを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本考案は、インク流路に凹部を有し、この凹部の底に
発熱素子が設置されているサーマルインクジェットヘッ
ドにおいて、凹部幅をPW、インク流路幅を規定するチャ
ンネル基板側のチャンネル幅をCWとしたとき、 PW＞CW なる関係を有することを特徴とするものである。

（作用） 本考案は、凹部を有するサーマルインクジェットヘッ
ドにおいて、凹部幅PWをチャンネル幅CWより大きくする
ことにより、アライメントズレが生じても、チャンネル
幅内には凹部が存在することになり、インク滴が飛翔す
る方向にズレを生じることはない。

（実施例） 第１図は、本考案のサーマルインクジェットヘッドの
概略構成図である。図中、第３図と同様な部分には、同
じ符号を付して説明を省略する。図から明らかなよう
に、チャンネル幅CWよりも凹部幅PWの寸法を大きくした
ものである。

第２図は、凹部幅PWがチャンネル幅CWより大きい関係
にある本考案のサーマルインクジェットヘッドにおい
て、アライメントズレが生じても、インク滴噴射方向に
ズレが生じないことを説明するためのものであり、左側
はノズル面の正面図、右側は上面図である。図中、第３
図と同様な部分には、同じ符号を付して説明を省略す
る。

まず、ヘッドの作成方法の一例について述べる。

ヒーター基板２は、Siウェハ、チャンネル基板１もSi
ウェハを用いる。インク流路を形成するチャンネルは、
従来例と同様に、Siの結晶方位に依存してエッチング速
度が違うことを利用した方法（ODE法）で作製する。凹
部８を形成するピット層７は、感光性樹脂で作製する。
まず感光性樹脂をヒーター基板上にスピンコートし、プ
リベークする。次に、マスクを用いて露光を行ないパタ
ーニングし、エッチングを行ない、幅広の凹部８を形成
する。次に、硬化のための加熱を行なう。その後、ノズ
ルとインク流路が形成されたチャンネル基板を、アライ
メント接合し、各素子に切断分離してヘッドを作製す
る。

この実施例では、チャンネル幅CWは65μｍ、凹部幅PW
は75μｍ、ノズル間ピッチは85μｍである。第２図で
は、アライメントズレがある状態を図示してある。しか
し、凹部幅PWがチャンネル幅CWより大きいため、凹部幅
内にチャンネル幅が全て位置する。上述した数値でいえ
ば、５μｍのズレがあっても、チャンネル幅は、凹部幅
内に納まる。そのため、凹部の開口は、チャンネル基板
に規定され、実質上の凹部の開口幅はチャンネル幅と同
じと考えて良く、実質上の凹部開口中心とチャンネル中
心とは一致し、インク滴の噴射方向９はほぼ真っ直ぐと
なる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれば、 ヒーター基板とチャンネル基板との接合の際に、アラ
イメントズレが発生しても、インク滴の噴射方向は、ほ
ぼ真っ直ぐとなり、ヘッド間でのばらつきがなくなる。

多ヘッド搭載型プリンタに本考案を適用すると、個別
ヘッドの位置調整が不要になる。

チャンネル基板のODE法による作製の時、サイドエッ
チング量が左右で非対称になることがあり、これにより
チャンネルピッチズレが発生することがある。このよう
な場合でも、インク滴の噴射方向ズレのみは回避され、
最小のドット位置ズレのみで済む。

という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のサーマルインクジェットヘッドの概
略構成図、第２図は、本考案のサーマルインクジェット
ヘッドの動作の説明図、第３図は、従来のサーマルイン
クジェットヘッドの動作の説明図、第４図は、ピットを
有する従来のサーマルインクジェットヘッドの一部を切
断した斜視図である。 １……チャンネル基板、２……ヒーター基板、３……ヒ
ーター、５……ノズル、７……ピット層、８……凹部、
PW……凹部幅、CW……チャンネル幅。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】インク流路に凹部を有し、この凹部の底に
   発熱素子が設置されているサーマルインクジェットヘッ
   ドにおいて、 凹部幅をPW、インク流路幅を規定するチャンネル基板側
   のチャンネル幅をCWとしたとき、 PW＞CW なる関係を有することを特徴とするサーマルインクジェ
   ットヘッド。