JP2705930B2 - マルチノズルインクジエツトヘツド - Google Patents
マルチノズルインクジエツトヘツドInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、記録媒体液の液滴を飛翔させて記録する、
液体噴射記録装置に用いられるマルチノズルインクジェ
ットヘッドに関する。 ［従来の技術］ 液体噴射記録法（インクジェット記録法）は、記録時
における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいと
いう点で高速記録が可能であり、しかも、いわゆる定着
という特別な処理を必要とせず普通紙に記録が行なえる
点において、最近関心を集めている。 その中で例えば特開昭54-51837号公報、ドイツ特許公
開（DOLS）第2843064号公報に記載されている液体噴射
記録法は熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の
為の原動力を得るという点において、他の液体噴射記録
法とは異なる特徴を有している。 即ち、上記の公報に開示されている記録法は、熱エネ
ルギーの作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴なう
状態変化を起し、この状態変化に基づく作用力によっ
て、記録ヘッド部先端にオリフィスより液体（液滴）が
吐出されて飛翔的液滴が形成され、該液滴が被記録部材
に付着し、記録が行なわれるという特徴がある。 殊に、DOLS第2843045号公報に開示されている液体噴
射記録法は、所謂オンデマンド記録法に極めて有効に適
用されるばかりでなく、記録ヘッド部をフルラインタイ
プで高密度マルチノズル化された記録ヘッドが容易に具
現化出来るので、高解像度、高品質の画像を高速で得ら
れるという特徴を有している。 ［発明が解決しようとする課題］ さて、この高密度マルチノズル記録ヘッドの特徴を最
大限に活用するには、例えばA4版紙に記録ヘッドを走査
することなく記録できるように、いわゆる固定式一体型
フルマルチヘッド化する必要がある。然して、例えばA4
版短手方向、208mm巾に1mm当り16ノズルの記録ヘッドを
同一基板上に作成しようとすると、ノズル数は208×16
＝3328本にものぼり、1mm当り16本のノズルを208mmに渡
って無欠陥、しかも均一に製造することはかなりの高度
な製造技術を要する。そして3328本のノズルをオンデマ
ンドで制御する為に、駆動回路の出力段は、同数必要で
あり、例えば64出力の駆動用ICチップであれば合計52個
も必要である。しかも、52個の駆動用ICと各発熱体の取
り出し電極との接続は高密度且つ多数配線となる為この
実装に要するコストも膨大なものである。 そこで本発明は上述の如くの問題点に鑑みてなされた
もので、製造工程における歩留りを向上させ、実装の簡
素化と低密度化による大巾な実装コストの削減と、駆動
回路の大巾な削減による至って画期的な低コストの固定
式オンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドを
提供することを目的としている。 ［課題を解決するための手段］ 即ち本発明のマルチノズルインクジェットヘッドは、 第１の配線群と、 第２の配線群と、 前記第１の配線群と前記第２の配線群との交差位置の
両配線間に挟まれて配置されることで２次元的に複数配
され、前記第１の配線群と前記第２の配線群によって選
択的に駆動されるよう互いに積層配置された層状の整流
素子と、該整流素子と異なる層として形成されており該
整流素子により抵抗値が高い層状の発熱素子と、 該発熱素子に対応して複数配置され該発熱素子に対向
する側にインクを吐出するための吐出口と、を有するこ
とを特徴としている。 また、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドに
おいては、第１の配線群と、前記第２の配線群とが斜め
に交差していること、吐出口は斜めに配列されているこ
と、前記整流素子は、アモルファスシリコンで構成され
ていることが望ましい。 ［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明の実施例であり、第２図は実施例の一
部を破切した平面図である。第１図および第２図におい
て１は基板、２はオリフィスプレートである。また、３
はインクタンク、４は横線駆動用IC、５は縦線駆動用IC
である。基板１に設けられたS1〜S32は横配線（第２の
配線群）、I1〜I104は縦配線（第１の配線群）で、横配
線S1〜S32と縦配線I1〜I104は直角でない角θ（86.4de
g）で交差し、その交点にオリフィスプレート２に形成
したオリフィスσ１〜σ3328が２次元的に配置されてい
る。いまA4版短手方向の長さ208mmに16本/mmのフルマル
チノズルインクジェットヘッドを作成する場合、例え
ば、第２図のような横配線32本、縦配線104本の配線で
オリフィスが3328穴となる。 各オリフィスσ１〜σ3228は第１図に示す如く、斜め
に配置されピッチP1は1/16mm、ピッチP2は1mm程度がよ
い。この場合横配線の取り出し密度は、１本/mmで縦配
線の取り出し密度は0.5本/mmとなる。 次に第３図に、第２図におけるヘッドの電気的等価回
路を示す。図中S1〜S32、I1〜I104は前記横配線、縦配
線それぞれに対応している。第３図中r1〜r3328は液滴
を飛翔させる為の層状の発熱素子で、d1〜d3328は例え
ばPN接合をもった層状の整流素子であり、前述の発熱素
子と共に対をなして２次元的に配置されている。この回
路から横配線S1〜S32が縦配線I1〜I104よりも高電圧に
なる交点の発熱素子ｒのみが選択的に発熱する。すなわ
ち、縦配線の画像情報電圧VIN(N=1・・・・104)を印加し、
横配線の電圧レベルを順に走査することによって時分割
駆動による印字を行なうことができる。 第４図は飛翔した液滴により、記録される位置を示し
たもので、ある任意のＮ行の液滴は図の様になり（１）
〜（32）は１つの縦配線Ｉにより時分割で記録される。 第５図にはこのヘッドを駆動するタイミング図を示し
た。第５図中、S1〜S32は横配線の時間的変化を示し、
図中Ｆは被記録物（この場合紙）の送り速度のタイミン
グを示している。第５図中I1〜I104は縦配線の画像情報
電圧VIN(N=1・・・・104)を示し、第４図中ＮはＮ行目の情
報であることを示している。 次に第６図（Ｉ）、（II）に液滴噴射部の拡大図を示
した。第６図中（Ｉ）は基板面を上から見た図で、（I
I）はその断面図である。１は基板、２はオリフィスプ
レート、I,Sはそれぞれ縦配線、横配線である。尚、縦
配線Ｉおよび横配線Ｓは通常アルミニウム（A1）で厚さ
は5000Å程度である。同図中６はＰ型アモルファスシリ
コン、７はＮ型アモルファスシリコンであり、それぞれ
プラズマCVD法等により成膜する。同図中８は発熱素子
でこの場合SnO2を約2000Åをスパッタ法により成膜し、
横配線Ｓから縦配線Ｉへの電気抵抗値を10Ω程度とし
た。6,7によりPN接合が構成されるので縦配線Ｉから横
配線Ｓへの電流は流れない。すなわち、縦配線Ｉよりも
横配線Ｓの電位が高い場合のみ発熱素子に電流が流れ、
発熱し、この発熱素子に対応して２次元的に配置された
オリフィスσより液滴が発熱素子と対向する側に吐出さ
れる。 本発明において、a-Siは積層したPN接合の抵抗が低
く、発熱効果が小さいため発熱材として抵抗値の高い別
な材料を積層させることにより小電流で発熱する様にし
た。 本実施例では基板１にガラスを用い、整流素子ｄ（6,
7）にアモルファスシリコンを用いたが、これは長尺低
コスト化に対し最も有効な材料と言える。しかしさらに
高密度化、高効率化に対しては、基板に石英ガラス、整
流素子にポリシリコンあるいは基板にSiウェハ、整流素
子にクリスタルシリコンを用いることも可能である。 ［発明の効果］ 以上に説明した通り、本発明によれば複数の縦配線と
複数の横配線を設け、これらの配線間に整流素子と発熱
素子との対を設けたので、発熱素子を２次元配置するこ
とで高速記録を達成することが可能な欠陥の無いヘッド
を容易に製造できる効果がある。また、被記録部分の送
り速度に同期した時分割駆動ができるので、駆動様ICお
よび実装のコストを大幅に低減できる効果がある。実施
例においては横配線を32本、縦配線を104本としている
ので、実装は合計136ケ所で駆動用ICは136bit分でよく
実装コストも低い。また同じ総ノズル数（3328本）で横
配線、縦配線の本数を、それぞれ64本、52本とすれば駆
動用ICは116bit分でよく、さらに低コスト化も可能であ
る。 また、整流素子にアモルファスシリコンを用いればガ
ラス基板上等に低温プロセスで作成できるので長尺に渡
り、均一なノズルが構成でき安価なフルマルチヘッドが
製造できる効果がある。
液体噴射記録装置に用いられるマルチノズルインクジェ
ットヘッドに関する。 ［従来の技術］ 液体噴射記録法（インクジェット記録法）は、記録時
における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいと
いう点で高速記録が可能であり、しかも、いわゆる定着
という特別な処理を必要とせず普通紙に記録が行なえる
点において、最近関心を集めている。 その中で例えば特開昭54-51837号公報、ドイツ特許公
開（DOLS）第2843064号公報に記載されている液体噴射
記録法は熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の
為の原動力を得るという点において、他の液体噴射記録
法とは異なる特徴を有している。 即ち、上記の公報に開示されている記録法は、熱エネ
ルギーの作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴なう
状態変化を起し、この状態変化に基づく作用力によっ
て、記録ヘッド部先端にオリフィスより液体（液滴）が
吐出されて飛翔的液滴が形成され、該液滴が被記録部材
に付着し、記録が行なわれるという特徴がある。 殊に、DOLS第2843045号公報に開示されている液体噴
射記録法は、所謂オンデマンド記録法に極めて有効に適
用されるばかりでなく、記録ヘッド部をフルラインタイ
プで高密度マルチノズル化された記録ヘッドが容易に具
現化出来るので、高解像度、高品質の画像を高速で得ら
れるという特徴を有している。 ［発明が解決しようとする課題］ さて、この高密度マルチノズル記録ヘッドの特徴を最
大限に活用するには、例えばA4版紙に記録ヘッドを走査
することなく記録できるように、いわゆる固定式一体型
フルマルチヘッド化する必要がある。然して、例えばA4
版短手方向、208mm巾に1mm当り16ノズルの記録ヘッドを
同一基板上に作成しようとすると、ノズル数は208×16
＝3328本にものぼり、1mm当り16本のノズルを208mmに渡
って無欠陥、しかも均一に製造することはかなりの高度
な製造技術を要する。そして3328本のノズルをオンデマ
ンドで制御する為に、駆動回路の出力段は、同数必要で
あり、例えば64出力の駆動用ICチップであれば合計52個
も必要である。しかも、52個の駆動用ICと各発熱体の取
り出し電極との接続は高密度且つ多数配線となる為この
実装に要するコストも膨大なものである。 そこで本発明は上述の如くの問題点に鑑みてなされた
もので、製造工程における歩留りを向上させ、実装の簡
素化と低密度化による大巾な実装コストの削減と、駆動
回路の大巾な削減による至って画期的な低コストの固定
式オンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドを
提供することを目的としている。 ［課題を解決するための手段］ 即ち本発明のマルチノズルインクジェットヘッドは、 第１の配線群と、 第２の配線群と、 前記第１の配線群と前記第２の配線群との交差位置の
両配線間に挟まれて配置されることで２次元的に複数配
され、前記第１の配線群と前記第２の配線群によって選
択的に駆動されるよう互いに積層配置された層状の整流
素子と、該整流素子と異なる層として形成されており該
整流素子により抵抗値が高い層状の発熱素子と、 該発熱素子に対応して複数配置され該発熱素子に対向
する側にインクを吐出するための吐出口と、を有するこ
とを特徴としている。 また、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドに
おいては、第１の配線群と、前記第２の配線群とが斜め
に交差していること、吐出口は斜めに配列されているこ
と、前記整流素子は、アモルファスシリコンで構成され
ていることが望ましい。 ［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明の実施例であり、第２図は実施例の一
部を破切した平面図である。第１図および第２図におい
て１は基板、２はオリフィスプレートである。また、３
はインクタンク、４は横線駆動用IC、５は縦線駆動用IC
である。基板１に設けられたS1〜S32は横配線（第２の
配線群）、I1〜I104は縦配線（第１の配線群）で、横配
線S1〜S32と縦配線I1〜I104は直角でない角θ（86.4de
g）で交差し、その交点にオリフィスプレート２に形成
したオリフィスσ１〜σ3328が２次元的に配置されてい
る。いまA4版短手方向の長さ208mmに16本/mmのフルマル
チノズルインクジェットヘッドを作成する場合、例え
ば、第２図のような横配線32本、縦配線104本の配線で
オリフィスが3328穴となる。 各オリフィスσ１〜σ3228は第１図に示す如く、斜め
に配置されピッチP1は1/16mm、ピッチP2は1mm程度がよ
い。この場合横配線の取り出し密度は、１本/mmで縦配
線の取り出し密度は0.5本/mmとなる。 次に第３図に、第２図におけるヘッドの電気的等価回
路を示す。図中S1〜S32、I1〜I104は前記横配線、縦配
線それぞれに対応している。第３図中r1〜r3328は液滴
を飛翔させる為の層状の発熱素子で、d1〜d3328は例え
ばPN接合をもった層状の整流素子であり、前述の発熱素
子と共に対をなして２次元的に配置されている。この回
路から横配線S1〜S32が縦配線I1〜I104よりも高電圧に
なる交点の発熱素子ｒのみが選択的に発熱する。すなわ
ち、縦配線の画像情報電圧VIN(N=1・・・・104)を印加し、
横配線の電圧レベルを順に走査することによって時分割
駆動による印字を行なうことができる。 第４図は飛翔した液滴により、記録される位置を示し
たもので、ある任意のＮ行の液滴は図の様になり（１）
〜（32）は１つの縦配線Ｉにより時分割で記録される。 第５図にはこのヘッドを駆動するタイミング図を示し
た。第５図中、S1〜S32は横配線の時間的変化を示し、
図中Ｆは被記録物（この場合紙）の送り速度のタイミン
グを示している。第５図中I1〜I104は縦配線の画像情報
電圧VIN(N=1・・・・104)を示し、第４図中ＮはＮ行目の情
報であることを示している。 次に第６図（Ｉ）、（II）に液滴噴射部の拡大図を示
した。第６図中（Ｉ）は基板面を上から見た図で、（I
I）はその断面図である。１は基板、２はオリフィスプ
レート、I,Sはそれぞれ縦配線、横配線である。尚、縦
配線Ｉおよび横配線Ｓは通常アルミニウム（A1）で厚さ
は5000Å程度である。同図中６はＰ型アモルファスシリ
コン、７はＮ型アモルファスシリコンであり、それぞれ
プラズマCVD法等により成膜する。同図中８は発熱素子
でこの場合SnO2を約2000Åをスパッタ法により成膜し、
横配線Ｓから縦配線Ｉへの電気抵抗値を10Ω程度とし
た。6,7によりPN接合が構成されるので縦配線Ｉから横
配線Ｓへの電流は流れない。すなわち、縦配線Ｉよりも
横配線Ｓの電位が高い場合のみ発熱素子に電流が流れ、
発熱し、この発熱素子に対応して２次元的に配置された
オリフィスσより液滴が発熱素子と対向する側に吐出さ
れる。 本発明において、a-Siは積層したPN接合の抵抗が低
く、発熱効果が小さいため発熱材として抵抗値の高い別
な材料を積層させることにより小電流で発熱する様にし
た。 本実施例では基板１にガラスを用い、整流素子ｄ（6,
7）にアモルファスシリコンを用いたが、これは長尺低
コスト化に対し最も有効な材料と言える。しかしさらに
高密度化、高効率化に対しては、基板に石英ガラス、整
流素子にポリシリコンあるいは基板にSiウェハ、整流素
子にクリスタルシリコンを用いることも可能である。 ［発明の効果］ 以上に説明した通り、本発明によれば複数の縦配線と
複数の横配線を設け、これらの配線間に整流素子と発熱
素子との対を設けたので、発熱素子を２次元配置するこ
とで高速記録を達成することが可能な欠陥の無いヘッド
を容易に製造できる効果がある。また、被記録部分の送
り速度に同期した時分割駆動ができるので、駆動様ICお
よび実装のコストを大幅に低減できる効果がある。実施
例においては横配線を32本、縦配線を104本としている
ので、実装は合計136ケ所で駆動用ICは136bit分でよく
実装コストも低い。また同じ総ノズル数（3328本）で横
配線、縦配線の本数を、それぞれ64本、52本とすれば駆
動用ICは116bit分でよく、さらに低コスト化も可能であ
る。 また、整流素子にアモルファスシリコンを用いればガ
ラス基板上等に低温プロセスで作成できるので長尺に渡
り、均一なノズルが構成でき安価なフルマルチヘッドが
製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例であり、第２図は第１図の一部
を破切した平面図、第３図は同じく実施例の一部を電気
的等価回路で示した図、第４図は実施例で飛翔した液滴
の位置を示す図、第５図は実施例の時分割駆動のタイミ
ング図、第６図は実施例の縦配線と横配線の交点部分を
示す図であって、第６図（Ｉ）は拡大平面図、第６図
（II）は拡大縦断面図である。 １……基板、２……オリフィスプレート、ｄ……整流素
子、ｒ……発熱素子、Ｉ……縦配線、Ｓ……横配線、３
……インクタンク、４……横線駆動用IC、５……縦線駆
動用IC、６……Ｐ型アモルファスシリコン、７……Ｎ型
アモルファスシリコン、８……発熱素子。
を破切した平面図、第３図は同じく実施例の一部を電気
的等価回路で示した図、第４図は実施例で飛翔した液滴
の位置を示す図、第５図は実施例の時分割駆動のタイミ
ング図、第６図は実施例の縦配線と横配線の交点部分を
示す図であって、第６図（Ｉ）は拡大平面図、第６図
（II）は拡大縦断面図である。 １……基板、２……オリフィスプレート、ｄ……整流素
子、ｒ……発熱素子、Ｉ……縦配線、Ｓ……横配線、３
……インクタンク、４……横線駆動用IC、５……縦線駆
動用IC、６……Ｐ型アモルファスシリコン、７……Ｎ型
アモルファスシリコン、８……発熱素子。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 川瀬 俊光
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(72)発明者 春日山 幸夫
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(56)参考文献 特開 昭63−158268（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−153661（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−228968（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−83050（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−137964（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−124140（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．第１の配線群と、 第２の配線群と、 前記第１の配線群と前記第２の配線群との交差位置の両
配線間に挟まれて配置されることで２次元的に複数配さ
れ、前記第１の配線群と前記第２の配線群によって選択
的に駆動されるよう互いに積層配置された層状の整流素
子と、該整流素子と異なる層として形成されており該整
流素子により抵抗値が高い層状の発熱素子と、 該発熱素子に対応して複数配置され該発熱素子と対向す
る側にインクを吐出するための吐出口と、を有すること
を特徴とするマルチノズルインクジェットヘッド。 ２．前記第１の配線群と、前記第２の配線群とが斜めに
交差している特許請求の範囲第１項に記載のマルチノズ
ルインクジェットヘッド。 ３．前記吐出口は斜めに配列されている特許請求の範囲
第１項に記載のマルチノズルインクジェットヘッド。 ４．前記整流素子は、アモルファスシリコンで構成され
ている特許請求の範囲第１項に記載のマルチノズルイン
クジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62176588A JP2705930B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | マルチノズルインクジエツトヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62176588A JP2705930B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | マルチノズルインクジエツトヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6420150A JPS6420150A (en) | 1989-01-24 |
| JP2705930B2 true JP2705930B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=16016188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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1987
- 1987-07-15 JP JP62176588A patent/JP2705930B2/ja not_active Expired - Fee Related
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