JP3248268B2 - Inkjet recording head - Google Patents
Inkjet recording headInfo
- Publication number
- JP3248268B2 JP3248268B2 JP30497092A JP30497092A JP3248268B2 JP 3248268 B2 JP3248268 B2 JP 3248268B2 JP 30497092 A JP30497092 A JP 30497092A JP 30497092 A JP30497092 A JP 30497092A JP 3248268 B2 JP3248268 B2 JP 3248268B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pit
- ink
- heat
- recording head
- heater
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱によりインクを気化
させ、発生する気泡の圧力を用いてインク滴の噴射を制
御し、プリントを行なうインクジェット記録ヘッドに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for performing printing by vaporizing ink by heat and controlling the ejection of ink droplets using the pressure of generated bubbles.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、サーマルインクジェット記録ヘッ
ドとして、特開平1−148560号公報に記載されて
いるように、ピットを形成するための厚膜絶縁層を形成
したものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a thermal ink jet recording head, there has been known a thermal ink jet recording head having a thick film insulating layer for forming pits as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-148560.
【0003】図4は、ピットを有する従来のインクジェ
ット記録ヘッドの要部の断面図である。図中、1はヒー
タ基板、2は蓄熱層、3は電極、4はヒータ、5は絶縁
層、6は保護層、7は厚膜絶縁層、8はピット、10は
チャネル、11はインクリザーバ、12はチャネル基
板、13はノズル面、14は噴射ノズル口である。厚膜
絶縁層7は、感光性樹脂、例えば、感光性ポリイミドが
用いられ、ヒータ4の上部にピット8が形成される。ピ
ット8は、気泡の成長方向を規定するために設けられる
ものである。印字信号により、ヒータ4に通電して加熱
をすると、インク側に伝わった熱によって気泡が発生
し、インク滴を噴射する。ヒータ4への通電がオフとな
った後は、ヒータ基板1側に熱が速やかに拡散し、ヒー
タ4が冷却される。加熱面とインクとの間に成長した気
泡が消滅し、インクが加熱面上に接すると、インク側に
も放熱が行なわれる。15は放熱を表した矢印である。FIG. 4 is a sectional view of a main part of a conventional ink jet recording head having pits. In the figure, 1 is a heater substrate, 2 is a heat storage layer, 3 is an electrode, 4 is a heater, 5 is an insulating layer, 6 is a protective layer, 7 is a thick insulating layer, 8 is a pit, 10 is a channel, and 11 is an ink reservoir. , 12 is a channel substrate, 13 is a nozzle surface, and 14 is an injection nozzle port. The thick film insulating layer 7 is made of a photosensitive resin, for example, photosensitive polyimide, and pits 8 are formed on the heater 4. The pits 8 are provided for defining the direction of bubble growth. When the heater 4 is energized and heated according to the print signal, bubbles are generated by the heat transmitted to the ink side, and the ink droplets are ejected. After the power supply to the heater 4 is turned off, the heat is quickly diffused toward the heater substrate 1 and the heater 4 is cooled. When the bubbles grown between the heating surface and the ink disappear, and the ink comes into contact with the heating surface, heat is also released to the ink side. Reference numeral 15 denotes an arrow representing heat radiation.
【0004】このように、通常、放熱は、ヒータ基板側
とインク側とに行なわれるが、ピットを形成する厚膜絶
縁層が断熱層にもなっているため、インク側への放熱が
発生しにくい構造になっている。As described above, the heat is normally dissipated to the heater substrate side and the ink side. However, since the thick insulating layer forming the pits is also a heat insulating layer, heat is dissipated to the ink side. It has a difficult structure.
【0005】ところで、このようなサーマルインクジェ
ット記録ヘッドにおいては、印字のために、ヒータへの
通電が繰り返されると、ヒータ基板側が蓄熱して、ヘッ
ド温度が上昇し、その影響で、発生する気泡が過大にな
り過ぎて、印字濃度が濃くなり過ぎたり、気泡が噴射ノ
ズル口からはみ出て、正常なインク滴の噴射が行なわれ
ないという問題があった。By the way, in such a thermal ink jet recording head, when the power supply to the heater is repeated for printing, the heater substrate side stores heat and the head temperature rises. There is a problem that the ink density becomes too large, the print density becomes too high, or bubbles protrude from the ejection nozzle opening, so that normal ink droplet ejection is not performed.
【0006】この問題を解決するために、温度センサを
記録ヘッドに取り付けて、検出した温度が40〜50℃
以上になったら、印字動作を一時中断したり、冷却手段
をオンするなどの制御が行なわれている。しかし、この
ような手段を採用することによって、印字品質は保たれ
るものの、印字速度の低下や、冷却手段の設置によるコ
ストアップは避けることができない。In order to solve this problem, a temperature sensor is attached to the recording head, and the temperature detected is 40 to 50 ° C.
When the above is achieved, control such as temporarily suspending the printing operation or turning on the cooling means is performed. However, by adopting such means, although the printing quality is maintained, a reduction in printing speed and an increase in cost due to the installation of cooling means cannot be avoided.
【0007】特開平2−258352号公報には、イン
クリザーバの断面積を、熱の溜まりやすい中央部を大き
くして、インクへの熱の逃げをよくするようにし、記録
ヘッド内に温度分布が発生するのを防止しているが、こ
のような方法を適用しても、ヘッド全体の蓄熱問題を解
決することはできない。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-258352 discloses that the cross-sectional area of an ink reservoir is increased at a central portion where heat easily accumulates so as to improve the escape of heat to ink. However, even if such a method is applied, the problem of heat storage of the entire head cannot be solved.
【0008】[0008]
【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、簡単な構造で、記録ヘッド
部の蓄熱を防止できるインクジェット記録ヘッドを提供
し、印字速度の低下を防止することを目的とするもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an ink jet recording head which has a simple structure and can prevent heat storage in a recording head portion, thereby preventing a decrease in printing speed. It is intended to do so.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、インクの加熱
によって発生する気泡の圧力によってインクを噴射し、
前記気泡の成長方向を規定するための第1のピットを加
熱部上に有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記第1のピットとノズル噴射口間に第2のピットを有
し、前記第1のピットに設けられた金属膜を用いた保護
層が前記第2のピットの底部に延長して前記第1のピッ
トと前記第2のピットを熱伝導的に接続して、前記第1
のピットの熱を第2のピットからインクへの放熱を加速
させて、放熱性を向上させたことを特徴とするものであ
る。According to the present invention, ink is ejected by the pressure of bubbles generated by heating the ink,
In an ink jet recording head having a first pit on a heating section for defining a growth direction of the bubble, the ink jet recording head has a second pit between the first pit and a nozzle ejection port, and the first pit has A protective layer using a metal film provided extends to the bottom of the second pit to thermally conductively connect the first pit and the second pit, and
The heat of the pit is accelerated from the second pit to the ink to improve the heat radiation.
【0010】[0010]
【作用】本発明によれば、第1のピットとノズル噴射口
間に第2のピットを設けることにより、厚膜絶縁層を開
口する。そして、第2のピットと加熱部上の第1のピッ
トとを、第1のピットに設けられた金属膜を用いた保護
層を第2のピットの底部に延長させて第1のピットと第
2のピットを熱伝導的に接続したことにより、第1のピ
ットの熱を第2のピットからインクへの放熱を加速させ
て、放熱性を向上させ、蓄熱を防止することができる。According to the present invention, the thick insulating layer is opened by providing the second pit between the first pit and the nozzle injection port. Then, the second pit and the first pit on the heating unit are extended from the first pit to the first pit by extending a protection layer using a metal film provided on the first pit to the bottom of the second pit. Since the two pits are thermally conductively connected, the heat of the first pit is accelerated to dissipate heat from the second pit to the ink, thereby improving heat dissipation and preventing heat accumulation.
【0011】したがって、繰り返しヒータに通電して加
熱を行なうと、蓄熱が発生するが、その熱が放熱する部
分をヒータとノズル噴射口の間で、インク側に放熱させ
るようにしたため、熱を多く吸収したインクは噴射さ
れ、効率よく記録ヘッドを冷却することができる。Therefore, when the heater is energized and heated repeatedly, heat is generated. However, since the heat is radiated to the ink side between the heater and the nozzle orifice, a large amount of heat is generated. The absorbed ink is ejected, and the recording head can be efficiently cooled.
【0012】両ピットの熱伝導的な接続は、熱伝導の良
い金属層であるヒータの保護層をノズル側に延長する構
成とすれば、構造がより簡単となる。The heat conductive connection between the two pits can be made simpler by extending the protective layer of the heater, which is a metal layer having good heat conductivity, to the nozzle side.
【0013】[0013]
【実施例】図1,図2は、本発明のインクジェット記録
ヘッドの一実施例を説明するためのもので、図1は要部
の断面図、図2は、ピット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。8は第1のピット、9は第2のピットである。1 and 2 are views for explaining an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a main part, and FIG. 2 is a plan view showing the vicinity of a pit. In the figure,
The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 8 is a first pit and 9 is a second pit.
【0014】この実施例のインクジェット記録ヘッドの
作製工程を簡単に説明する。ヒーター基板1としてシリ
コンウェハを用い、蓄熱層2は、シリコンウェハの熱酸
化膜として形成したSiO2 層を用いる。蓄熱層2の上
に、Poly−SiやTaAl等によりヒータ4を蒸着
やスパッタ等により着膜する。必要に応じて、不純物を
ドープするなどにより、所望の抵抗値に調整し、所望の
形状にパターニングする。A process for fabricating the ink jet recording head of this embodiment will be briefly described. A silicon wafer is used as the heater substrate 1, and the thermal storage layer 2 uses an SiO 2 layer formed as a thermal oxide film of the silicon wafer. A heater 4 is deposited on the heat storage layer 2 using Poly-Si, TaAl, or the like by vapor deposition or sputtering. If necessary, the resistance is adjusted to a desired value by doping with an impurity and the like, and is patterned into a desired shape.
【0015】ついで、電極層としてAl等を着膜し、パ
ターニングして、電極3を形成する。絶縁層5はSiN
とPSGで構成し、その上に、保護層6をパターニング
する。保護層6は、キャビテーションダメージ、インク
腐食からヒータを保護するためのもので、Ta等の金属
層が用いられる。保護層6は、図2に示すように、隣接
チャネルとは個別分離するようにパターニングし、第1
のピット8と第2のピット9間の底部を共通に構成す
る。Then, an electrode or the like is deposited as an electrode layer and patterned to form an electrode 3. The insulating layer 5 is made of SiN
And a PSG, and the protective layer 6 is patterned thereon. The protection layer 6 is for protecting the heater from cavitation damage and ink corrosion, and is made of a metal layer such as Ta. As shown in FIG. 2, the protective layer 6 is patterned so as to be separated separately from the adjacent channel,
The pit 8 and the second pit 9 have a common bottom.
【0016】厚膜絶縁層7は、感光性ポリイミドを用い
て形成し、フォトリソグラフィー法で第1のピット8と
第2のピット9を開口する。ピット層には、CIBA−
GEIGY社製のProbimide(登録商標)34
8,Selectilux(登録商標)HTR3−20
0や、ドライフィルムレジスト等の感光性樹脂をスピン
コートやラミネートにより着膜し、露光、現像により所
望のピット層パターンを得る。The thick film insulating layer 7 is formed by using photosensitive polyimide, and the first pit 8 and the second pit 9 are opened by photolithography. In the pit layer, CIBA-
Probide (registered trademark) 34 manufactured by GEIGY
8, Selectilux (registered trademark) HTR3-20
Or a photosensitive resin such as a dry film resist is formed by spin coating or lamination, and a desired pit layer pattern is obtained by exposure and development.
【0017】一方、チャネル基板12は、(100)結
晶面を表面に持つシリコン基板を用い、(111)結晶
面とのエッチング速度の差を利用した異方性エッチング
方法により、チャネル10、インクリザーバ11を形成
する。詳しい作成方法は、特開平2−265754号公
報に記載されている。On the other hand, the channel substrate 12 is a silicon substrate having a (100) crystal plane on its surface, and the channel 10 and the ink reservoir are formed by an anisotropic etching method utilizing a difference in etching rate from the (111) crystal plane. 11 is formed. The detailed preparation method is described in JP-A-2-265754.
【0018】チャネル10とインクリザーバ11が形成
されたチャネル基板12は、特開昭63−34152号
公報に記載されているような選択的塗布法によって、エ
ポキシ接着剤が塗布され、ヒータ基板1側の厚膜絶縁層
7と接着される。The channel substrate 12 on which the channels 10 and the ink reservoirs 11 are formed is coated with an epoxy adhesive by a selective coating method as described in JP-A-63-34152. Is bonded to the thick film insulating layer 7.
【0019】その後、ダイサーによりノズル面13の位
置を切削して、ノズル面13を露出させ、電極配線端の
ワイヤボンディングパッド部の開口切断をし、個々のチ
ップになるよう切断分離する。分離したチップは、図示
しないアルミ製ヒートシンクに銀エポで接着し、インク
マニホールド、プリント配線基板等が組み付けられる。Thereafter, the position of the nozzle surface 13 is cut by a dicer to expose the nozzle surface 13, the opening of the wire bonding pad portion at the electrode wiring end is cut, and cut and separated into individual chips. The separated chip is adhered to an aluminum heat sink (not shown) with a silver epoxy, and an ink manifold, a printed wiring board, and the like are assembled.
【0020】上述した実施例のサーマルインクジェット
ヘッドの動作は、インク吐出に関しては、従来のものと
変わりはない。しかし、繰り返しヒータに通電された時
に発生する蓄熱は、金属膜を用いた保護層6を介して、
第2のピット9内に存在するインクに効率よく吸収さ
れ、噴射インク滴とともに記録ヘッド外に放出される。
したがって、蓄熱しにくいヘッドを得ることができる。The operation of the thermal ink jet head according to the above-described embodiment is the same as that of the conventional one in terms of ink ejection. However, the heat storage generated when the heater is repeatedly energized is transmitted through the protective layer 6 using a metal film.
The ink is efficiently absorbed by the ink existing in the second pits 9 and is discharged to the outside of the recording head together with the ejected ink droplets.
Therefore, it is possible to obtain a head that does not easily store heat.
【0021】また、この実施例では隣接ヒータ間で、熱
伝導しやすい金属保護層を分割パターニングしたため、
熱的クロストークも小さく、プリントパターンに依存し
ない優れた印字品質が得られる。Further, in this embodiment, since the metal protective layer which easily conducts heat is divided and patterned between the adjacent heaters,
Thermal crosstalk is small, and excellent print quality independent of the print pattern can be obtained.
【0022】図3は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの他の実施例のピット近傍の平面図である。図中、図
2と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例においては、第2のピット9側においては、
保護層6を共通に一体化したものである。第1のピット
側における保護層9は隣接ヒータ間で分離されているか
ら、熱的クロストークは小さい。また、第2のピット側
における保護層が共通とされ、この部分を介して、各ヒ
ータの保護層6が連結された状態となっているが、第2
のピット側でのインクへの放熱があること、隣接ヒータ
間の保護層を直接接続したものより熱抵抗が大きいこと
により、熱的クロストークはさほど問題とならない。第
2のピット側において、隣接するピット方向にも放熱さ
れるので、放熱特性が良好となる。FIG. 3 is a plan view showing the vicinity of pits in another embodiment of the ink jet recording head of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.
In this embodiment, on the second pit 9 side,
The protective layer 6 is commonly integrated. Since the protective layer 9 on the first pit side is separated between adjacent heaters, thermal crosstalk is small. The protection layer on the second pit side is common, and the protection layer 6 of each heater is connected via this portion.
The thermal crosstalk does not cause much problem because the heat is dissipated to the ink on the pit side and the thermal resistance is larger than that when the protective layer between the adjacent heaters is directly connected. On the second pit side, heat is also dissipated in the direction of the adjacent pits, so that heat dissipation characteristics are improved.
【0023】なお、第1のピットと第2のピットの熱伝
導的な接続は、保護層に限られるものではなく、ピット
の側壁間を連結するなど、適宜の方法が採用できる。Incidentally, the heat conductive connection between the first pit and the second pit is not limited to the protective layer, and an appropriate method such as connection between the side walls of the pit can be adopted.
【0024】[0024]
【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、繰り返しヒータに通電したときに発生する蓄
熱を、噴射インク滴に、主に、吸収させる構造にしたた
め、効率よく放熱でき、ヘッドの蓄熱を抑えることがで
きる。その結果、連続印字を行なっても、休止時間が少
なくて済み、印字速度の低下を小さくすることができる
という効果がある。As is apparent from the above description, according to the present invention, the heat accumulation generated when the heater is repeatedly energized is mainly absorbed by the ejected ink droplets, so that the heat can be efficiently radiated. Thus, heat storage of the head can be suppressed. As a result, even when continuous printing is performed, there is an effect that the downtime can be reduced and the reduction in printing speed can be reduced.
【図1】 本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施
例の要部の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of an embodiment of an ink jet recording head of the present invention.
【図2】 図1のインクジェット記録ヘッドのピット近
傍の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the vicinity of a pit of the inkjet recording head of FIG.
【図3】 本発明のインクジェット記録ヘッドの他の実
施例のピット近傍の平面図である。FIG. 3 is a plan view near a pit of another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.
【図4】 従来のインクジェット記録ヘッドの要部の断
面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a conventional inkjet recording head.
1 ヒータ基板、2 蓄熱層、3 電極、4 ヒータ、
5 絶縁層、6 保護層、7 厚膜絶縁層、8 ピッ
ト、9 第2のピット、10 チャネル、11インクリ
ザーバ、12 チャネル基板、13 ノズル面、14
噴射ノズル口。1 heater substrate, 2 heat storage layers, 3 electrodes, 4 heaters,
Reference Signs List 5 insulating layer, 6 protective layer, 7 thick insulating layer, 8 pits, 9 second pit, 10 channels, 11 ink reservoirs, 12 channel substrate, 13 nozzle surface, 14
Injection nozzle opening.
Claims (1)
力によってインクを噴射し、前記気泡の成長方向を規定
するための第1のピットを加熱部上に有するインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、前記第1のピットとノズル噴
射口間に第2のピットを有し、前記第1のピットに設け
られた金属膜を用いた保護層が前記第2のピットの底部
に延長して前記第1のピットと前記第2のピットを熱伝
導的に接続して、前記第1のピットの熱を第2のピット
からインクへの放熱を加速させて、放熱性を向上させた
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. An ink jet recording head having a first pit on a heating section for ejecting ink by a pressure of a bubble generated by heating of the ink and defining a growth direction of the bubble, wherein the first pit is provided. A second pit between the first pit and the nozzle injection port, and a protective layer using a metal film provided on the first pit extends to the bottom of the second pit to form the first pit and the second pit. 2. An ink jet recording head in which two pits are thermally connected to accelerate heat radiation from the first pit to ink from the second pit to improve heat radiation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30497092A JP3248268B2 (en) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | Inkjet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30497092A JP3248268B2 (en) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | Inkjet recording head |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001164613A Division JP3327292B2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Inkjet recording head |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06126961A JPH06126961A (en) | 1994-05-10 |
JP3248268B2 true JP3248268B2 (en) | 2002-01-21 |
Family
ID=17939506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30497092A Expired - Fee Related JP3248268B2 (en) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | Inkjet recording head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3248268B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6508541B1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-21 | Xerox Corporation | Thin front channel photopolymer drop ejector |
JP3812485B2 (en) * | 2002-04-10 | 2006-08-23 | ソニー株式会社 | Liquid ejection apparatus and printer |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP30497092A patent/JP3248268B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06126961A (en) | 1994-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5635966A (en) | Edge feed ink delivery thermal inkjet printhead structure and method of fabrication | |
JP2001071504A (en) | Printer having ink jet print head, manufacture thereof and method for printing | |
JP2001071502A (en) | Printer having ink jet print head, manufacture thereof and method for printing | |
US6785956B2 (en) | Method of fabricating a fluid jet printhead | |
JP2001071503A (en) | Printer having ink jet print head, manufacture thereof and method for printing | |
US4994826A (en) | Thermal ink jet printhead with increased operating temperature and thermal efficiency | |
JP2005212483A (en) | Ink-jet printhead and method for manufacturing the same | |
JP2005014601A (en) | Ink-jet printhead | |
JP2804303B2 (en) | Thermal ink jet print head with high drop generation rate | |
US5751315A (en) | Thermal ink-jet printhead with a thermally isolated heating element in each ejector | |
US6981760B2 (en) | Ink jet head and ink jet printer | |
JP3559701B2 (en) | Substrate for inkjet recording head, method for manufacturing the substrate, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus | |
JP2005022402A (en) | Ink-jet printhead | |
EP1205303B1 (en) | Printer, printer head, and method of producing the printer head | |
JP3248268B2 (en) | Inkjet recording head | |
JP3327292B2 (en) | Inkjet recording head | |
JP2803840B2 (en) | Inkjet recording head | |
CN101198473A (en) | Print head having extended surface elements | |
JP4137257B2 (en) | Thermal ink jet print head and manufacturing method thereof | |
JPH11198387A (en) | Manufacture of ink jet recording head | |
JP3438526B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing the same | |
JP2866133B2 (en) | Liquid jet recording apparatus and method | |
JPH07314678A (en) | Ink-jet recording head | |
JP3987709B2 (en) | Inkjet head | |
JP3019561B2 (en) | Thermal inkjet recording head |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |