JP2927083B2 - 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

Publication number
JP2927083B2
JP2927083B2 JP32392091A JP32392091A JP2927083B2 JP 2927083 B2 JP2927083 B2 JP 2927083B2 JP 32392091 A JP32392091 A JP 32392091A JP 32392091 A JP32392091 A JP 32392091A JP 2927083 B2 JP2927083 B2 JP 2927083B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
nozzle
groove
recording head
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP32392091A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05131635A (ja
Inventor
雅 鈴木
雅彦 藤井
孝一 斉藤
誠一 加藤
幸久 小泉
浩一 内藤
七穂 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP32392091A priority Critical patent/JP2927083B2/ja
Publication of JPH05131635A publication Critical patent/JPH05131635A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2927083B2 publication Critical patent/JP2927083B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッド、特に、高解像度用の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】インクジェット記録方式は、比較的高い
周波数で印字ができる記録方法として注目されている。
この方式に用いられるインクジェット記録ヘッドは、イ
ンクを噴出させるための毛細管状に形成されたノズル
と、それぞれのノズルのインク流路に配置される発熱素
子や圧電素子などの圧力発生手段とから構成されてい
る。
【0003】ノズルの形成方法としては、特開昭61−
230954号公報に記載されているように、2枚のシ
リコンウェハから大量の記録ヘッドを同時に作製するこ
とによって、安価で高解像度用のインクジェット記録ヘ
ッドを得る方法が知られている。このようなインクジェ
ット記録ヘッドにおいては、インク滴を吐出するための
ノズルを形成するための溝(チャンネル)やインクリザ
ーバを形成するための開口等を作製する方法としては、
水酸化カリウム(KOH)溶液に対するシリコン結晶の
(100)面と(111)面のエッチング速度の差を利
用したシリコンウェハの異方性エッチングを用いる方法
が最適である。この方法は、シリコン結晶の方位に依存
したエッチングであるために、非常に精度良く溝加工が
できるという特徴をもっている。
【0004】また、特開昭56−28654号公報、特
開昭57−43786号公報等に記されているように、
感光性樹脂で隔壁を形成し、その上に天板を接合する方
法が提案されているが、この方法もノズルを精度良く形
成できる方法である。
【0005】しかしながら、上述したシリコン結晶の
(100)面と(111)面のエッチング速度の差を利
用したシリコンウェハの異方性エッチングによって、ノ
ズルを形成するための溝(チャンネル)を形成する方法
は、非常に精度良く溝加工ができるが、チャンネルの断
面形状は、二等辺三角形または台形に制限される。その
理由は、シリコン結晶の(100)面と(111)面が
54.74゜をなすことにより、エッチング溝の斜面の
角度が決まってしまうことによる。
【0006】このような溝加工によって形成されたチャ
ンネル基板と、発熱素子等の圧力発生手段などが形成さ
れた別の基板とを接合して作製されるインクジェット記
録ヘッドでは、ノズルの断面形状は、通常底角が54.
74゜の二等辺三角形となる。したがって、ノズルの底
辺の幅をWとすると、ノズル断面積Aは、 A=W×(W×tan54.74゜/2)/2 =0.35×W2 (W=ノズル幅) で表される。
【0007】すなわち、ノズル断面積Aは、ノズル幅W
のみに依存するので、高解像度になるとノズル幅Wが小
さくなり、必然的にノズル断面積Aが小さくなる。
【0008】一方、ノズルから吐出されるインク滴の体
積Vは、ノズル断面積Aと正の相関がある。必要なイン
ク滴の体積VMIN は、解像度とドット広がり係数(k
値)から決定されるが、高解像度になるに伴って、上述
したように、ノズル幅Wが小さくなり、必然的にノズル
断面積Aが小さくなり、その結果、インク滴の体積Vも
小さくなる。解像度をある値以上にすると、ノズルの寸
法から決まる必要なインク滴の最小体積VMIN が得られ
なくなってしまう。これは、ノズル断面積Aが小さくな
り過ぎると、インク滴の吐出に伴うインクの再供給(リ
フィル)が追随できなくなるためと考えられる。
【0009】すなわち、インク滴の最高吐出周波数F
MAX をある値以上に保ち、かつ必要なインク滴の体積V
MIN を得るためには、ノズルの最小断面積AMIN がある
値以上が必要であるが、シリコンの異方性エッチングで
ノズルを形成するための溝(チャンネル)を形成した場
合には、ある解像度以上になると、ノズル断面積は最小
断面積AMIN 以下とならざるを得ない。
【0010】一方、感光性樹脂で隔壁を形成し、その上
に天板を接合してノズルを形成する方法においては、ノ
ズル幅が小さくなっても、隔壁の高さを高くすれば、ノ
ズル断面積をある程度大きくすることが理論上可能であ
る。しかし、感光性樹脂の解像度は、膜厚(隔壁の高
さ)との相関が大きい。実用的な感光性樹脂において
は、膜厚/パターン幅の比が1以上になると、解像でき
なくなる。
【0011】さらに、耐薬品性、耐熱性、加工性等に優
れるという理由から、インクジェット記録ヘッドの隔壁
形成材料として最も適している感光性ポリイミドのよう
な、熱硬化性の感光性樹脂を用いた場合には、熱硬化時
に膜が収縮し、その結果として、パターンの端部が額縁
状に盛り上がるという現象が発生する。このような現象
が発生すると、接着不良が発生しやすく、天板との接合
プロセスにおいて大きな障害となる。このパターン端部
の盛り上がりの高さは、膜厚との相関が大きいため、こ
れが障害とならないようにするためには、膜厚をあまり
厚くすることはできない。したがって、この方法でも、
現実的にはやはり隔壁の高さに限界値があり、ノズル断
面積の限界値が存在するから、高密度化は困難である。
【0012】
【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、非常に高解像度になって
も、インク滴の最高吐出周波数FMAX を損なわず、か
つ、最適なインク滴の体積を得るために必要なノズル断
面積を得ることができるインクジェット記録ヘッドを提
供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、シリコンの異方性エッチングに
より加工されインク吐出口まで延びる第1の溝を有する
第1の基板と、感光性樹脂で形成された隔壁により形成
されインク吐出口まで延びる第2の溝を有する第2の基
板とが、前記第1の溝と前記第2の溝が位置合わせされ
て接合され、前記第1の溝と前記第2の溝の先端により
インク吐出口が形成されていることを特徴とするもので
ある。
【0014】
【作用】本発明によれば、ノズルを形成するための溝
が、第1の基板と第2の基板とにより形成される。第1
の基板においては、シリコンの異方性エッチングにより
溝加工がされるので、非常に精度良く溝加工ができる。
第2の基板においては、感光性樹脂で隔壁が形成され
る。感光性樹脂の膜厚を大きくとる必要がないため、解
像度よく、また、パターン端部での盛り上がりの高さも
小さくできる。溝の断面積は、両方の基板の溝の合計値
になり、ノズルを高密度に配置しても、最小断面積A
MIN を確保することができる。
【0015】
【実施例】図1乃至図4は、本発明のインクジェット記
録ヘッドの第1の実施例を説明するためのものであり、
図1は本発明により作製されたヘッドの斜視図であり、
図2は、そのヒーター近傍のA−A断面図、図3は、イ
ンク吐出口近傍の拡大図、図4は、ヒーター基板のヒー
ター近傍の平面図である。図中、1はヒーター基板、2
はヒーター層、3aは個別電極、3bは共通電極、4は
耐インク保護層、5,6はヒーター保護層、7は電極保
護層、8は蓄熱層、9はチャンネル基板、10はノズ
ル、11はフィルタ、12はインク供給口、13は隔
壁、14はインク吐出口である。
【0016】ヒーター基板1は、Si基板を用い、その
上に熱酸化により蓄熱層8が形成されている。ヒーター
層2は、poly−Siにより形成され、個別電極3a
および共通電極3bは、Alにより形成され、その上の
電極保護層7は、SiO2 により形成されている。ヒー
ター保護層5,6には、Si3 4 膜とその上のTa膜
が用いられている。耐インク保護層4にはポリイミドを
用いた。さらに、その上に後述するチャンネル基板9と
の接着代に対応して、隔壁13を感光性ポリイミドで形
成した。この隔壁13の高さは、例えば、2μmであ
る。隔壁13により形成される溝の幅は、例えば、2
1.8μmであり、断面形状は長方形である。したがっ
て、隔壁により構成される溝の断面積は、 21.8μm×2μm=43.6μm2 である。
【0017】一方、チャンネル基板9には、(100)
面を表面に持つSiウェハの異方性エッチングにより、
ノズル10を形成するための溝およびインク供給口12
を形成するための開口が形成されている。この実施例の
インクジェット記録ヘッドにおいては、解像度を800
spiとしたので、ノズル10は、31.8μmピッチ
で配列されている。ノズル間の距離は10μmとした。
したがって、チャンネル基板9に形成されたノズル10
を形成するための溝の断面形状は、二等辺三角形であ
り、底辺が21.8μm、底角が54.74゜となり、
この断面積は、168.1μm2 である。
【0018】ヒーター基板1とチャンネル基板9はエポ
キシ樹脂などの接着剤で接合されるが、実用的な接着力
を得るためには、接着代は、10μm以上が必要であ
る。すなわち、ノズル間の距離である隔壁13の幅は、
10μm以上必要である。
【0019】このようにして作製されたヒーター基板1
とチャンネル基板9を位置合わせして接合した後、ダイ
シングソーにより各チップに切断、分離して、図1に示
したようなインクジェット記録ヘッドが作製される。こ
のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズルの断面
形状は、チャンネル基板9に形成された二等辺三角形の
溝と、ヒーター基板1上の隔壁13により形成された長
方形の溝を合成した五角形となり、この断面積は、 168.1μm2 +43.6μm2 =211.7μm2 である。
【0020】800spiでプリントを行なうとき、実
際の記録紙上で必要なドット径は、45μmである。ド
ット広がり係数(k値)を1.7とすると、必要なイン
ク滴の体積は10plとなる。インク滴の吐出周波数を
4.5kHzとすると、この必要なインク滴体積を得る
ための必要ノズル断面積は、210μm2 程度であるこ
とが実験的に確認されている。
【0021】したがって、シリコンの異方性エッチング
で形成された二等辺三角形の溝だけでは必要なノズル断
面積を得ることはできない。
【0022】一方、感光性ポリイミドで形成された隔壁
13の高さを10μmとして、その上に天板を接合すれ
ば、断面形状が長方形で、断面積が、 21.8μm×10μm=218μm2 のノズルを形成できる。しかし、実際に、このようなイ
ンクジェット記録ヘッドの作製を試みたところ、隔壁1
3のパターン端部には、高さ3μmの盛り上がりが生
じ、天板との密着性が悪くなり、隔壁13と天板とを接
着することができなかった。
【0023】この実施例のように、シリコンの異方性エ
ッチングで形成された二等辺三角形の溝と感光性樹脂で
形成された隔壁により形成される溝とを組み合わせるこ
とによって、作製精度を損なうことなしに、必要ノズル
断面積を得ることが可能となり、800spiの高解像
度で良好なプリントを行なうことができる。
【0024】なお、耐インク層4は必ずしも必要とする
ものではない。また、耐インク層の上にピット層を形成
してもよく、また、耐インク層に代えてピット層を設け
るようにしてもよい。
【0025】図5は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第2の実施例のヒーター基板のヒーター近傍の平面
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。この実施例は、隔壁13により形成
されるインク流路を吐出口14側で細くなるようにパタ
ーニングしたものである。このようにすることにより、
インク滴の飛翔速度を速くすることができ、インク滴の
噴射方向性も安定して、より信頼性の高いプリントを行
なうことができる。
【0026】図6は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第3の実施例のヒーター基板のヒーター近傍の平面
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。15は流れ制御部材である。この実
施例は、隔壁13により形成されるインク流路を吐出口
14の中央付近に感光性樹脂で形成された流れ制御部材
15を耐インク保護層4上に形成したものである。この
流れ制御部材15は、インク滴が噴射されるときインク
の流れを中央部に引き寄せる役割を果たす。その形状
は、インクの流れ方向に対して、流線型とするのがよ
い。流れ制御部材15を設けたことにより、インク滴の
噴射方向性も安定して、より信頼性の高い印字を行なう
ことができる。この実施例では、流れ制御部材15は、
感光性ポリイミドで隔壁13と同時に形成し、厚さは2
μmで、放射状の形状とした。
【0027】
【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、シリコンの異方性エッチングにより形成され
た第1の溝と、感光性樹脂の隔壁により形成された最2
の溝とを位置合わせして組み合わせて、前記第1の溝と
前記第2の溝の先端によりインク吐出口が形成されてい
ることにより、高解像度のインクジェット記録ヘッドを
作製する場合にも、インク滴の最高吐出周波数を損なう
ことなしに、必要なドロップ体積を得ることができると
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第1の
実施例により作製されたヘッドの斜視図である。
【図2】 図1のヒーター近傍のA−A断面図である。
【図3】 図1のインク吐出口近傍の拡大図である。
【図4】 図1のヒーター基板のヒーター近傍の平面図
である。
【図5】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第2の
実施例のヒーター基板のヒーター近傍の平面図である。
【図6】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第3の
実施例のヒーター基板のヒーター近傍の平面図である。
【符号の説明】
1 ヒーター基板、2 ヒーター層、3a 個別電極、
3b 共通電極、4耐インク保護層、5,6 ヒーター
保護層、7 電極保護層、8 蓄熱層、9チャンネル基
板、10 ノズル、11 フィルタ、12 インク供給
口、13隔壁、14 インク吐出口、15 流れ制御部
材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 誠一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 小泉 幸久 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 内藤 浩一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 井上 七穂 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平2−99334(JP,A) 特開 平1−148560(JP,A) 特開 平1−294048(JP,A) 特開 平2−299854(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/135 B41J 2/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンの異方性エッチングにより加工
    されインク吐出口まで延びる第1の溝を有する第1の基
    板と、感光性樹脂で形成された隔壁により形成されイン
    ク吐出口まで延びる第2の溝を有する第2の基板とが、
    前記第1の溝と前記第2の溝が位置合わせされて接合さ
    れ、前記第1の溝と前記第2の溝の先端によりインク吐
    出口が形成されていることを特徴とするインクジェット
    記録ヘッド。
JP32392091A 1991-11-12 1991-11-12 インクジェット記録ヘッド Expired - Lifetime JP2927083B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32392091A JP2927083B2 (ja) 1991-11-12 1991-11-12 インクジェット記録ヘッド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32392091A JP2927083B2 (ja) 1991-11-12 1991-11-12 インクジェット記録ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05131635A JPH05131635A (ja) 1993-05-28
JP2927083B2 true JP2927083B2 (ja) 1999-07-28

Family

ID=18160105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32392091A Expired - Lifetime JP2927083B2 (ja) 1991-11-12 1991-11-12 インクジェット記録ヘッド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2927083B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05131635A (ja) 1993-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4727257B2 (ja) 圧電方式のインクジェットプリントヘッドと、そのノズルプレートの製造方法
US10099483B2 (en) Fluid ejection cartridge with controlled adhesive bond
JP2000280479A (ja) 液体吐出ヘッド、該吐出ヘッドを用いた突然不吐出防止方法、および該吐出ヘッドの製造方法
JPH0564889A (ja) インク飛翔記録方法及び装置及び該装置の製作方法
JPS6280054A (ja) インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法
JPH022009A (ja) 大型アレー・サーマル・インクジェット印字ヘッド
KR0144654B1 (ko) 잉크 제트 헤드
EP2492096B1 (en) Liquid ejection head and process for producing the same
KR100963740B1 (ko) 기판을 관통하는 개구의 형성 방법 및 유체 분사 장치용기판
JP2008179039A (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法
JPH07205423A (ja) インクジェット印刷ヘッド
JP2012061689A (ja) 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置
JP2927083B2 (ja) インクジェット記録ヘッド
JP3861532B2 (ja) インクジェットプリンタヘッドの製造方法
US5410340A (en) Off center heaters for thermal ink jet printheads
JPH05124208A (ja) 液体噴射記録ヘツドの製造方法および液体噴射記録ヘツド
JP2007168115A (ja) インクジェットヘッドおよびその製造方法
JP3842120B2 (ja) 液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置
JP4810192B2 (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法、及びインクジェット記録ヘッド
US8439486B2 (en) Method for assembling a printhead having an inkjet ejector with a polymer aperture plate attached to an outlet plate
US20030197763A1 (en) Liquid discharge head and method of manufacturing the same
JP2932808B2 (ja) インクジェット記録ヘッド及びその製造方法
JP3147446B2 (ja) インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法
JP2902137B2 (ja) インク飛翔記録装置
JP2002240279A (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置