JP2962003B2 - サーマルインクジェット記録ヘッド - Google Patents
サーマルインクジェット記録ヘッドInfo
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体を急激に加熱して
生ずるバブルによる圧力を利用して、液滴を噴射させる
サーマルインクジェット記録方式に用いられる記録ヘッ
ドに関するものである。
生ずるバブルによる圧力を利用して、液滴を噴射させる
サーマルインクジェット記録方式に用いられる記録ヘッ
ドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サーマルインクジェット記録方式は、イ
ンク滴を形成するノズルの配列密度を高くとることがで
き、比較的高い周波数で印字ができる方法として注目さ
れている。この方式に用いられるサーマルインクジェッ
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
配置されるインクを加熱するための発熱素子とから構成
されている。従来より、サーマルインクジェット記録ヘ
ッドの構成方法として種々の提案が行なわれている。
ンク滴を形成するノズルの配列密度を高くとることがで
き、比較的高い周波数で印字ができる方法として注目さ
れている。この方式に用いられるサーマルインクジェッ
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
配置されるインクを加熱するための発熱素子とから構成
されている。従来より、サーマルインクジェット記録ヘ
ッドの構成方法として種々の提案が行なわれている。
【０００３】特開平１−１４８５６０号公報には、Ｓｉ
ウェハに異方性をエッチングを行なって作製したチャン
ネル溝を有する第１の基板と、ヒーター基板上にピット
層を形成した第２の基板とを、接着剤で接合して作製し
たインクジェット記録ヘッドが記載されている。すなわ
ち、Ｓｉウェハからなる第１の基板と接着する層は、前
記第２の基板のピット層である。この公報に記載された
ヘッド構造の特徴は、インクリザーバからチャンネルへ
インク供給するための凹部をピット層に設けたことであ
る。この凹部をバイパスピットと呼ぶ。
ウェハに異方性をエッチングを行なって作製したチャン
ネル溝を有する第１の基板と、ヒーター基板上にピット
層を形成した第２の基板とを、接着剤で接合して作製し
たインクジェット記録ヘッドが記載されている。すなわ
ち、Ｓｉウェハからなる第１の基板と接着する層は、前
記第２の基板のピット層である。この公報に記載された
ヘッド構造の特徴は、インクリザーバからチャンネルへ
インク供給するための凹部をピット層に設けたことであ
る。この凹部をバイパスピットと呼ぶ。
【０００４】特開昭６２−３３６４８号公報には、発熱
素子上に形成されたピットに関して詳しく記載されてい
る。ピット層を有するヒーター基板にチャンネル基板を
接着する方法は、特開昭６３−３４１５２号公報に記載
されている。
素子上に形成されたピットに関して詳しく記載されてい
る。ピット層を有するヒーター基板にチャンネル基板を
接着する方法は、特開昭６３−３４１５２号公報に記載
されている。
【０００５】図２は、従来の接着方法による接着状態を
説明するためのチャンネル部の断面図である。図中、１
は第１の基板であるチャンネル基板、２はチャンネル
溝、３は第２の基板であるヒーター基板、４はピット
層、５は接着剤である。この例では、ヒーター基板３に
は、ピット層４が形成されており、チャンネル基板１の
チャンネル溝２が形成されている領域においては、チャ
ンネル溝２の間の平面に接着剤が塗布されて、ピット層
４に接着されている。しかしながら、接着剤の接着面に
おける過不足により、５ａに示すような接着剤のはみ出
し部分や、５ｂに示すような接着剤が不足する部分が生
じることは不可避である。接着剤が不足する場合は、接
着剤が不足して生じた隙間５ｂにインクが侵入し、イン
クの漏れ出し（ｆａｃｅ ｆｌｏｏｄ）、印字不良、接
着強度不足の原因となっている。また、はみ出し部分５
ａが多量となり、ノズル内の形状が左右で非対称となる
と、インクの噴射方向性に影響を与え、印字品質が劣化
するという問題点があった。
説明するためのチャンネル部の断面図である。図中、１
は第１の基板であるチャンネル基板、２はチャンネル
溝、３は第２の基板であるヒーター基板、４はピット
層、５は接着剤である。この例では、ヒーター基板３に
は、ピット層４が形成されており、チャンネル基板１の
チャンネル溝２が形成されている領域においては、チャ
ンネル溝２の間の平面に接着剤が塗布されて、ピット層
４に接着されている。しかしながら、接着剤の接着面に
おける過不足により、５ａに示すような接着剤のはみ出
し部分や、５ｂに示すような接着剤が不足する部分が生
じることは不可避である。接着剤が不足する場合は、接
着剤が不足して生じた隙間５ｂにインクが侵入し、イン
クの漏れ出し（ｆａｃｅ ｆｌｏｏｄ）、印字不良、接
着強度不足の原因となっている。また、はみ出し部分５
ａが多量となり、ノズル内の形状が左右で非対称となる
と、インクの噴射方向性に影響を与え、印字品質が劣化
するという問題点があった。
【０００６】接着面であるピット層の平坦化や、接着剤
の塗布厚の均一化等により接着状態を改善はすることは
できるが、ピット層の平坦化、接着剤塗布厚の均一化に
は限界があり、歩留まりを高くすることは困難であっ
た。
の塗布厚の均一化等により接着状態を改善はすることは
できるが、ピット層の平坦化、接着剤塗布厚の均一化に
は限界があり、歩留まりを高くすることは困難であっ
た。
【０００７】先に出願した特願平２−１０４３３５号
（特開平４−６０４３５号）では、チャンネル溝を有す
るチャンネル基板に対して、ヒーター基板におけるチャ
ンネル基板との接着部分のピット層を除去した構造、つ
まり、ヒーター基板における接合部分のみピット層を完
全除去し、この除去した凹部においてチャンネル基板の
接着面を接着している。
（特開平４−６０４３５号）では、チャンネル溝を有す
るチャンネル基板に対して、ヒーター基板におけるチャ
ンネル基板との接着部分のピット層を除去した構造、つ
まり、ヒーター基板における接合部分のみピット層を完
全除去し、この除去した凹部においてチャンネル基板の
接着面を接着している。
【０００８】しかしながら、この構造は、接着面の密着
性は改善されるが、接着剤のはみ出し部分が大きいと、
ヒーター部を覆ってしまい、発熱領域を変化させること
になり、噴射を不安定にするという問題がある。また、
この構造では、特開平１−１４８５６０号公報に開示さ
れたようなバイパスピット構造に適応することはできな
い。なぜなら、バイパスピット部が接着されて、インク
供給できなくなるからである。
性は改善されるが、接着剤のはみ出し部分が大きいと、
ヒーター部を覆ってしまい、発熱領域を変化させること
になり、噴射を不安定にするという問題がある。また、
この構造では、特開平１−１４８５６０号公報に開示さ
れたようなバイパスピット構造に適応することはできな
い。なぜなら、バイパスピット部が接着されて、インク
供給できなくなるからである。
【０００９】
【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、チャンネル溝が形成された
チャンネル基板を、接着不足なく、しかも、ノズル内に
接着剤がはみ出すことなく接着することができるサーマ
ル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。
情に鑑みてなされたもので、チャンネル溝が形成された
チャンネル基板を、接着不足なく、しかも、ノズル内に
接着剤がはみ出すことなく接着することができるサーマ
ル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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、液体に熱エネルギーを印加して液滴を噴出させる溝
を有する第１の基板と、熱エネルギーを発生するための
発熱素子を有する第２の基板とが接着剤により接合され
てなるサーマルインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記第２の基板における発熱素子より前方の前記第１の基
板との接合領域の両側に凸部が設けられていることを特
徴とするものであり、請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載のサーマルインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記凸部は、ノズル面に向かって絞るようなテーパ
ー部を形成するようにその中央部が除去された形状であ
ることを特徴とするものである。
は、液体に熱エネルギーを印加して液滴を噴出させる溝
を有する第１の基板と、熱エネルギーを発生するための
発熱素子を有する第２の基板とが接着剤により接合され
てなるサーマルインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記第２の基板における発熱素子より前方の前記第１の基
板との接合領域の両側に凸部が設けられていることを特
徴とするものであり、請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載のサーマルインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記凸部は、ノズル面に向かって絞るようなテーパ
ー部を形成するようにその中央部が除去された形状であ
ることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、第２の基板における発熱素子
より前方の前記第１の基板との接合領域の両側に凸部が
設けられていることにより、接着は前記凸部に挟まれた
凹部で行なわれる。接着に際しては、接着剤の塗布量を
従来より多めにし、接着剤のはみ出しが発生するように
する。したがって、接着面積は大きくなり、接着強度が
十分となる。また、はみ出た接着剤は、凸部に挟まれた
凹部を埋めることになるから、はみ出し量が多少ばらつ
いても、はみ出し部分は凸部に挟まれた凹部により規定
され、規定するものがない状態ではみ出すより、はみ出
し部分の形状を均一にできる。このように、ノズル内へ
のはみ出しはなくなるか、または、はみ出してもその量
は小さい。このため、噴射特性が安定して、良好な印字
ができる。また、凸部を、ノズル面に向かって絞るよう
なテーパー部を形成するようにその中央部が除去された
形状とすることにより、テーパー部が、インクの噴射方
向を中心に安定させるとともに、ノズルの実質的な断面
積が、前方へ行くにつれて小さくなっているから、イン
ク滴の噴射速度を向上できる。
より前方の前記第１の基板との接合領域の両側に凸部が
設けられていることにより、接着は前記凸部に挟まれた
凹部で行なわれる。接着に際しては、接着剤の塗布量を
従来より多めにし、接着剤のはみ出しが発生するように
する。したがって、接着面積は大きくなり、接着強度が
十分となる。また、はみ出た接着剤は、凸部に挟まれた
凹部を埋めることになるから、はみ出し量が多少ばらつ
いても、はみ出し部分は凸部に挟まれた凹部により規定
され、規定するものがない状態ではみ出すより、はみ出
し部分の形状を均一にできる。このように、ノズル内へ
のはみ出しはなくなるか、または、はみ出してもその量
は小さい。このため、噴射特性が安定して、良好な印字
ができる。また、凸部を、ノズル面に向かって絞るよう
なテーパー部を形成するようにその中央部が除去された
形状とすることにより、テーパー部が、インクの噴射方
向を中心に安定させるとともに、ノズルの実質的な断面
積が、前方へ行くにつれて小さくなっているから、イン
ク滴の噴射速度を向上できる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明のサーマルインクジェット記
録ヘッドの一実施例の断面図である。図中、１は第１の
基板であるチャンネル基板、２はチャンネル溝、３は第
２の基板であるヒーター基板、４はピット層、５は接着
剤、６は凸部、７は凹部である。チャンネル基板１は、
Ｓｉウェハに異方性エッチングによって三角形のチャン
ネル溝２と、図示しないインクリザーバを形成する。こ
の実施例では、三角形のチャンネル溝の底辺は６０μ
ｍ、配列ピッチは８５μｍとした。
録ヘッドの一実施例の断面図である。図中、１は第１の
基板であるチャンネル基板、２はチャンネル溝、３は第
２の基板であるヒーター基板、４はピット層、５は接着
剤、６は凸部、７は凹部である。チャンネル基板１は、
Ｓｉウェハに異方性エッチングによって三角形のチャン
ネル溝２と、図示しないインクリザーバを形成する。こ
の実施例では、三角形のチャンネル溝の底辺は６０μ
ｍ、配列ピッチは８５μｍとした。
【００１３】ヒーター基板３は、Ｓｉウェハにバブルを
発生するためのヒーターや、ヒーターを駆動するドライ
バ素子、保護層等をＬＳＩ作製プロセスによって作製し
た。次に、感光性樹脂であるポリイミドをスピンコート
し、フォトリソ工程でヒーター部にピットを形成するた
めのピット層４を作製する。ピット層４の膜厚は３０μ
ｍとした。さらに、感光性樹脂であるポリイミドを再度
スピンコートし、フォトリソ加工で凸部６を作製した。
凸部６の膜厚は５μｍ、凸部６の幅は５０μｍ、凸部６
に挟まれた凹部７の幅は３５μｍとした。接着剤は、Ｐ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムにスピン
コートしたものを、チャンネル基板に転写した。平均転
写塗布厚は２〜３μｍとした。接着剤の転写後、２枚の
基板は位置合わせをして接合し、加圧加熱して、接着剤
を加熱硬化した。その後、ダイサーによりノズル面で切
断して、ノズルを露出させた後、個々のヘッドに切断分
離した。
発生するためのヒーターや、ヒーターを駆動するドライ
バ素子、保護層等をＬＳＩ作製プロセスによって作製し
た。次に、感光性樹脂であるポリイミドをスピンコート
し、フォトリソ工程でヒーター部にピットを形成するた
めのピット層４を作製する。ピット層４の膜厚は３０μ
ｍとした。さらに、感光性樹脂であるポリイミドを再度
スピンコートし、フォトリソ加工で凸部６を作製した。
凸部６の膜厚は５μｍ、凸部６の幅は５０μｍ、凸部６
に挟まれた凹部７の幅は３５μｍとした。接着剤は、Ｐ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムにスピン
コートしたものを、チャンネル基板に転写した。平均転
写塗布厚は２〜３μｍとした。接着剤の転写後、２枚の
基板は位置合わせをして接合し、加圧加熱して、接着剤
を加熱硬化した。その後、ダイサーによりノズル面で切
断して、ノズルを露出させた後、個々のヘッドに切断分
離した。
【００１４】図３は、このようにして作製されたサーマ
ルインクジェット記録ヘッドのヒーター基板を説明する
ためのものであり、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面
図、（Ｃ）図は（Ａ）図のＣ−Ｃ断面図にチャンネル基
板を接着した状態の断面図である。図中、図１と同様な
部分には同じ符号を付して説明を省略する。８はピッ
ト、９はバイパスピット、１０はインクリザーバ部に対
応する部分、１１は接着領域、１２はノズル面である。
ピット８の底部には、図示しないヒーターが配置されて
おり、バイパスピット９は、インクをインクリザーバ部
１０からチャンネル溝２に供給するための連結通路を構
成している。なお、斜線を施した部分１１は接着領域を
示している。凸部６は、ピット８とノズル面１２の間、
すなわち、ヒーターより前方にのみ設けた。接着剤のは
み出し、または、接着剤の不足による噴射特性への影響
は、ヒーターを有するピット８とノズル面１２との間が
いちばん重要であるため、この領域に凸部６を設ければ
十分である。このようにすることにより、ヒーターより
後方のインク供給側の通路断面積を大きく設計でき、イ
ンク再供給速度を向上させることができる。もちろん、
ピット８とバイパスピット９との間にも凸部を形成して
もよいことは明らかである。
ルインクジェット記録ヘッドのヒーター基板を説明する
ためのものであり、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面
図、（Ｃ）図は（Ａ）図のＣ−Ｃ断面図にチャンネル基
板を接着した状態の断面図である。図中、図１と同様な
部分には同じ符号を付して説明を省略する。８はピッ
ト、９はバイパスピット、１０はインクリザーバ部に対
応する部分、１１は接着領域、１２はノズル面である。
ピット８の底部には、図示しないヒーターが配置されて
おり、バイパスピット９は、インクをインクリザーバ部
１０からチャンネル溝２に供給するための連結通路を構
成している。なお、斜線を施した部分１１は接着領域を
示している。凸部６は、ピット８とノズル面１２の間、
すなわち、ヒーターより前方にのみ設けた。接着剤のは
み出し、または、接着剤の不足による噴射特性への影響
は、ヒーターを有するピット８とノズル面１２との間が
いちばん重要であるため、この領域に凸部６を設ければ
十分である。このようにすることにより、ヒーターより
後方のインク供給側の通路断面積を大きく設計でき、イ
ンク再供給速度を向上させることができる。もちろん、
ピット８とバイパスピット９との間にも凸部を形成して
もよいことは明らかである。
【００１５】図４は、本発明のサーマルインクジェット
記録ヘッドの他の実施例におけるヒーター基板を説明す
るためのものであり、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正
面図である。図中、図３と同様な部分には同じ符号を付
して説明を省略する。この実施例では、凸部６は、図
１，図３で説明した凸部の中央部をノズル面に向かって
絞るようなテーパー部１３を形成するように除去した形
状とした。このテーパー部１３は、インクの噴射方向を
中心に安定させるとともに、ノズルの実質的な断面積
が、前方へ行くにつれて小さくなっているから、インク
滴の噴射速度を向上できる。この実施例では、除去部分
のテーパー部の幅は、ノズル面１２の位置で１０μｍ、
ピット８の位置で４０μｍとした。
記録ヘッドの他の実施例におけるヒーター基板を説明す
るためのものであり、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正
面図である。図中、図３と同様な部分には同じ符号を付
して説明を省略する。この実施例では、凸部６は、図
１，図３で説明した凸部の中央部をノズル面に向かって
絞るようなテーパー部１３を形成するように除去した形
状とした。このテーパー部１３は、インクの噴射方向を
中心に安定させるとともに、ノズルの実質的な断面積
が、前方へ行くにつれて小さくなっているから、インク
滴の噴射速度を向上できる。この実施例では、除去部分
のテーパー部の幅は、ノズル面１２の位置で１０μｍ、
ピット８の位置で４０μｍとした。
【００１６】なお、上述した実施例においては、ピット
層を形成したヒーター基板について説明したが、必ずし
もピット層を設ける必要はない。感光性樹脂層により保
護層を形成したヒーター基板や、他の保護層を形成し、
ピット層を設けないヒーター基板にも、本発明が適用で
きるものである。
層を形成したヒーター基板について説明したが、必ずし
もピット層を設ける必要はない。感光性樹脂層により保
護層を形成したヒーター基板や、他の保護層を形成し、
ピット層を設けないヒーター基板にも、本発明が適用で
きるものである。
【００１７】
【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、接合部が凸部に挟まれた凹部に構成されてい
るため、接着剤塗布量を増加でき、接着不足をなくすこ
とができる。しかも、接着剤のはみ出しは、凸部に挟ま
れた凹部を埋め、接着強度を十分にするとともに、凹部
によってノズル内へのはみ出し量が小さくなるので、ノ
ズルの断面形状のばらつきも小さくなる。そのためノズ
ル間のばらつきがなく、噴射が安定し、良好な印字を得
ることができるという効果がある。
によれば、接合部が凸部に挟まれた凹部に構成されてい
るため、接着剤塗布量を増加でき、接着不足をなくすこ
とができる。しかも、接着剤のはみ出しは、凸部に挟ま
れた凹部を埋め、接着強度を十分にするとともに、凹部
によってノズル内へのはみ出し量が小さくなるので、ノ
ズルの断面形状のばらつきも小さくなる。そのためノズ
ル間のばらつきがなく、噴射が安定し、良好な印字を得
ることができるという効果がある。
【図１】 本発明のサーマルインクジェット記録ヘッド
の一実施例の断面図である。
の一実施例の断面図である。
【図２】 従来の接着方法による接着状態の説明図であ
る。
る。
【図３】 図１のヒーター基板を説明するためのもの
で、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面図、（Ｃ）図は
（Ａ）図のＣ−Ｃ断面図にチャンネル基板を接着した状
態の断面図である。
で、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面図、（Ｃ）図は
（Ａ）図のＣ−Ｃ断面図にチャンネル基板を接着した状
態の断面図である。
【図４】 本発明のサーマルインクジェット記録ヘッド
の他の実施例におけるヒーター基板を説明するためのも
ので、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面図である。
の他の実施例におけるヒーター基板を説明するためのも
ので、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面図である。
１ チャンネル基板（第１の基板）、２ チャンネル
溝、３ヒーター基板（第２の基板）、４ ピット層、５
接着剤、６ 凸部、７ 凹部、８ ピット、９バイパ
スピット、１０ インクリザーバ部、１１ 接着領域、
１２ ノズル面。
溝、３ヒーター基板（第２の基板）、４ ピット層、５
接着剤、６ 凸部、７ 凹部、８ ピット、９バイパ
スピット、１０ インクリザーバ部、１１ 接着領域、
１２ ノズル面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 藤井 雅彦 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 鈴木 雅 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 (56)参考文献 特開 平１−148560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−1551（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−128840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−87055（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−180532（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/05
Claims (2)
- 【請求項１】 液体に熱エネルギーを印加して液滴を噴
出させる溝を有する第１の基板と、熱エネルギーを発生
するための発熱素子を有する第２の基板とが接着剤によ
り接合されてなるサーマルインクジェット記録ヘッドに
おいて、前記第２の基板における発熱素子より前方の前
記第１の基板との接合領域の両側に凸部が設けられてい
ることを特徴とするサーマルインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項２】 前記凸部は、ノズル面に向かって絞るよ
うなテーパー部を形成するようにその中央部が除去され
た形状であることを特徴とする請求項１に記載のサーマ
ルインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30224691A JP2962003B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | サーマルインクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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