JP3471330B2 - インクジェットプリントヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ントヘッドに係り，特に電気−熱変換方式のインクジェ
ットプリントヘッドに関する。
ントヘッドに係り，特に電気−熱変換方式のインクジェ
ットプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタのインク吐出方
式では，熱源を用いてインクに気泡（バブル）を発生さ
せてこの力でインクを吐出させる電気−熱変換方式と，
圧電体を用いて圧電体の変形により生じるインクの体積
変化によりインクを吐出させる電気−機械変換方式とが
ある。
式では，熱源を用いてインクに気泡（バブル）を発生さ
せてこの力でインクを吐出させる電気−熱変換方式と，
圧電体を用いて圧電体の変形により生じるインクの体積
変化によりインクを吐出させる電気−機械変換方式とが
ある。
【０００３】図２３及び図２４を参照して電気−熱変換
方式のインク吐出メカニズムを説明すれば次の通りであ
る。ノズル１１が形成されたインク流路１０に抵抗発熱
体よりなされたヒータ１２に電流パルスを印加すれば，
ヒータ１２から発生した熱がインク１４を加熱してイン
ク流路１０内にバブル１５が生成され，その力によりイ
ンク液滴１４′が吐出される。
方式のインク吐出メカニズムを説明すれば次の通りであ
る。ノズル１１が形成されたインク流路１０に抵抗発熱
体よりなされたヒータ１２に電流パルスを印加すれば，
ヒータ１２から発生した熱がインク１４を加熱してイン
ク流路１０内にバブル１５が生成され，その力によりイ
ンク液滴１４′が吐出される。
【０００４】ところが，このような電気−熱変換方式の
インク吐出部を有するインクジェットプリントヘッドは
次のような要件を満たさねばならない。
インク吐出部を有するインクジェットプリントヘッドは
次のような要件を満たさねばならない。
【０００５】第一，できるだけその製造が簡単で製造コ
ストが安くて，大量生産が可能であらねばならない。 第二，鮮明な画質を得るためには，吐出される主液滴に
従う主液滴より小さな微細な副液滴の生成が抑制されね
ばならない。 第三，一つのノズルからインクを吐出したりインクを吐
出した後にインクチャンバにインクが再び満たされる
時，インクを吐出しない隣接した他のノズルとの干渉が
抑制されねばならない。このためにはインク吐出時にノ
ズル反対方向にインクが逆流する現象を抑制せねばなら
ない。図２３及び図２４でもう一つのヒータ１３はこの
ためのものである。 第四，高速プリントのためには，できるだけインク吐出
と再び充填される周期が短くなければならない。
ストが安くて，大量生産が可能であらねばならない。 第二，鮮明な画質を得るためには，吐出される主液滴に
従う主液滴より小さな微細な副液滴の生成が抑制されね
ばならない。 第三，一つのノズルからインクを吐出したりインクを吐
出した後にインクチャンバにインクが再び満たされる
時，インクを吐出しない隣接した他のノズルとの干渉が
抑制されねばならない。このためにはインク吐出時にノ
ズル反対方向にインクが逆流する現象を抑制せねばなら
ない。図２３及び図２４でもう一つのヒータ１３はこの
ためのものである。 第四，高速プリントのためには，できるだけインク吐出
と再び充填される周期が短くなければならない。
【０００６】ところが，このような要件は互いに相反す
る場合が多く，またインクジェットプリントヘッドの性
能は結局インクチャンバ，インク流路及びヒータの構
造，それによるバブルの生成及び膨脹形態，または各要
素の相対的な大きさと密接な関連がある。
る場合が多く，またインクジェットプリントヘッドの性
能は結局インクチャンバ，インク流路及びヒータの構
造，それによるバブルの生成及び膨脹形態，または各要
素の相対的な大きさと密接な関連がある。
【０００７】これにより，米国特許ＵＳ４３３９７６２
号，ＵＳ４８８２５９５号，ＵＳ５７６０８０４号，Ｕ
Ｓ４８４７６３０号，ＵＳ５８５０２４１号，ヨーロッ
パ特許ＥＰ３１７１７１号，Ｆａｎ−Ｇａｎｇ Ｔｓｅ
ｎｇ，Ｃｈａｎｇ−ＪｉｎＫｉｍ，ａｎｄ Ｃｈｉｎ−
Ｍｉｎｇ Ｈｏ，“Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｍｉｃｒｏｉｎｊ
ｅｃｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｍｂｅ
ｒ Ｎｅｃｋ”，ＩＥＥＥ ＭＥＭＳ’９８，ｐｐ．５
７−６２など多様な構造のインクジェットプリントヘッ
ドが提案された。しかし，これら特許や文献に提示され
た構造のインクジェットプリントヘッドは前述した要件
中で一部は満足しても全体的に満足すべき水準ではな
い。
号，ＵＳ４８８２５９５号，ＵＳ５７６０８０４号，Ｕ
Ｓ４８４７６３０号，ＵＳ５８５０２４１号，ヨーロッ
パ特許ＥＰ３１７１７１号，Ｆａｎ−Ｇａｎｇ Ｔｓｅ
ｎｇ，Ｃｈａｎｇ−ＪｉｎＫｉｍ，ａｎｄ Ｃｈｉｎ−
Ｍｉｎｇ Ｈｏ，“Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｍｉｃｒｏｉｎｊ
ｅｃｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｍｂｅ
ｒ Ｎｅｃｋ”，ＩＥＥＥ ＭＥＭＳ’９８，ｐｐ．５
７−６２など多様な構造のインクジェットプリントヘッ
ドが提案された。しかし，これら特許や文献に提示され
た構造のインクジェットプリントヘッドは前述した要件
中で一部は満足しても全体的に満足すべき水準ではな
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，このような
問題点に鑑みてなされたもので，その第１の目的は，イ
ンクの逆流動を効果的に防止できる構造の電気−熱変換
方式のインクジェットプリントヘッドを提供することで
ある。
問題点に鑑みてなされたもので，その第１の目的は，イ
ンクの逆流動を効果的に防止できる構造の電気−熱変換
方式のインクジェットプリントヘッドを提供することで
ある。
【０００９】本発明の第２の目的は，インクが流動する
流路の構造が単純でインクの供給が円滑な電気−熱変換
方式のインクジェットプリントヘッドを提供することで
ある。
流路の構造が単純でインクの供給が円滑な電気−熱変換
方式のインクジェットプリントヘッドを提供することで
ある。
【００１０】本発明の第３の目的は，インク吐出量の調
節が容易で特に定量吐出及び吐出量の微細調節が容易な
電気−熱変換方式のインクジェットプリントヘッドを提
供することである。
節が容易で特に定量吐出及び吐出量の微細調節が容易な
電気−熱変換方式のインクジェットプリントヘッドを提
供することである。
【００１１】本発明の第４の目的は，インクの再充電時
間が短くて高速動作が可能な電気−熱変換方式のインク
ジェットプリントヘッドを提供することである。
間が短くて高速動作が可能な電気−熱変換方式のインク
ジェットプリントヘッドを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述した課題を達成する
ために本発明は，基板と，基板上に複数が並んで配置さ
れて空間的に区画され，複数のインク流動領域の単位チ
ャンバを備える所定高さのチャンバ壁体と，各単位チャ
ンバに備えられ，基板上に所定間隔をおいて備えられる
二つの単位ヒータを具備するバブル発生手段と，基板の
上部に結合され，各バブル発生手段の二つの単位ヒータ
間の領域に対応するノズルが複数備えられているノズル
板とを具備し，各単位チャンバの両方向からインクが供
給されるように構成されていることを特徴とするインク
ジェットプリントヘッドである。
ために本発明は，基板と，基板上に複数が並んで配置さ
れて空間的に区画され，複数のインク流動領域の単位チ
ャンバを備える所定高さのチャンバ壁体と，各単位チャ
ンバに備えられ，基板上に所定間隔をおいて備えられる
二つの単位ヒータを具備するバブル発生手段と，基板の
上部に結合され，各バブル発生手段の二つの単位ヒータ
間の領域に対応するノズルが複数備えられているノズル
板とを具備し，各単位チャンバの両方向からインクが供
給されるように構成されていることを特徴とするインク
ジェットプリントヘッドである。
【００１３】ここで各バブル発生手段の二つの単位ヒー
タは，電気的に相互接続されており，バブル発生手段の
二つの単位ヒータは一体的に，または所定間隔をおいて
形成され，これらの間に電気的接続部材が位置するのが
好ましい。
タは，電気的に相互接続されており，バブル発生手段の
二つの単位ヒータは一体的に，または所定間隔をおいて
形成され，これらの間に電気的接続部材が位置するのが
好ましい。
【００１４】また，この単位ヒータはチャンバ壁体間で
これと並んで一直線上で配置され，同じ熱エネルギを発
生させて，これにより同じ大きさのバブルが発生するよ
うに構成される。
これと並んで一直線上で配置され，同じ熱エネルギを発
生させて，これにより同じ大きさのバブルが発生するよ
うに構成される。
【００１５】バブル発生手段の二つの単位ヒータの対向
した部分が共通信号線に接続されており，各バブル発生
手段の二つの単位ヒータの各外端部は一つの並列接続部
材に共に接続されているのが望ましい。また，バブル発
生手段の一側は直列接続部に接続されており，その他側
は各々個別信号線に接続されていてもよい。
した部分が共通信号線に接続されており，各バブル発生
手段の二つの単位ヒータの各外端部は一つの並列接続部
材に共に接続されているのが望ましい。また，バブル発
生手段の一側は直列接続部に接続されており，その他側
は各々個別信号線に接続されていてもよい。
【００１６】バブル発生手段の二つの単位ヒータの外郭
側端部は一体的に形成された並列接続部に連結されてお
り，バブル発生手段の中間部分には単位ヒータを分離
し，これと電気的に連結される共通信号線が連結されて
いてもよい。また，共通信号線は複数のバブル発生手段
の中間部分に共に連結されていもよい。
側端部は一体的に形成された並列接続部に連結されてお
り，バブル発生手段の中間部分には単位ヒータを分離
し，これと電気的に連結される共通信号線が連結されて
いてもよい。また，共通信号線は複数のバブル発生手段
の中間部分に共に連結されていもよい。
【００１７】共通信号線とバブル発生手段との間に第１
絶縁層が備えられ，第１絶縁層には共通信号線とバブル
発生手段との両単位ヒータの連結部分を接触させるため
のコンタクトホールが形成されていてもよい。
絶縁層が備えられ，第１絶縁層には共通信号線とバブル
発生手段との両単位ヒータの連結部分を接触させるため
のコンタクトホールが形成されていてもよい。
【００１８】また，バブル発生手段を含む積層構造の最
上層に第２絶縁層が形成され，チャンバ壁体は第２絶縁
層上に形成されていてもよい。
上層に第２絶縁層が形成され，チャンバ壁体は第２絶縁
層上に形成されていてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下，添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図面で同じ参
照符号は同じものを示し，図面上で各要素のサイズは説
明の明瞭性と便宜上誇張される場合がある。また，一層
が基板や他層上に存在すると説明される時，その層は基
板や他層に直接接しながら上に存在する場合もあり，そ
の間に第３の層が存在する場合もある。
発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図面で同じ参
照符号は同じものを示し，図面上で各要素のサイズは説
明の明瞭性と便宜上誇張される場合がある。また，一層
が基板や他層上に存在すると説明される時，その層は基
板や他層に直接接しながら上に存在する場合もあり，そ
の間に第３の層が存在する場合もある。
【００２０】図１は，本発明の電気−熱変換方式のイン
クジェットプリントヘッドに係る一実施例の概略的な平
面図であり，図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。そし
て図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり，図４は図１のＣ
部分の抜すい図である。図１及び図２はヒータを中心と
して示されており，これに係る要素は本発明の一実施例
に係るインクジェットプリントヘッドの理解を助けるた
めに省略したもので，その具体的な構造は別途に説明さ
れる。
クジェットプリントヘッドに係る一実施例の概略的な平
面図であり，図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。そし
て図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり，図４は図１のＣ
部分の抜すい図である。図１及び図２はヒータを中心と
して示されており，これに係る要素は本発明の一実施例
に係るインクジェットプリントヘッドの理解を助けるた
めに省略したもので，その具体的な構造は別途に説明さ
れる。
【００２１】図１と図２は，２列形態でノズルが配置さ
れた構造のインクジェットプリントヘッドを概略的に示
す。図１と図２を参照すれば，基板１００の長さ方向の
両側端部に沿って多数の電極パッド１０１が所定間隔で
配置される。基板１００の中間部分には２列でノズル２
０１が配置されたノズル板２００が位置する。この基板
１００とノズル板２００との間には基板１００の中間部
分で長さ方向に延びる隔離壁体１０２ａが配置され，そ
してノズル板２００の長さ方向の両側端部には外郭壁体
１０２ｂが備えられる。したがって，基板１００とノズ
ル板２００との間のインクチャンバ３００は２つに区画
され，インクチャンバ３００についてのインクの供給は
基板１００の両側の短辺部分に形成されたインク供給溝
１０３を通じてなされる。
れた構造のインクジェットプリントヘッドを概略的に示
す。図１と図２を参照すれば，基板１００の長さ方向の
両側端部に沿って多数の電極パッド１０１が所定間隔で
配置される。基板１００の中間部分には２列でノズル２
０１が配置されたノズル板２００が位置する。この基板
１００とノズル板２００との間には基板１００の中間部
分で長さ方向に延びる隔離壁体１０２ａが配置され，そ
してノズル板２００の長さ方向の両側端部には外郭壁体
１０２ｂが備えられる。したがって，基板１００とノズ
ル板２００との間のインクチャンバ３００は２つに区画
され，インクチャンバ３００についてのインクの供給は
基板１００の両側の短辺部分に形成されたインク供給溝
１０３を通じてなされる。
【００２２】一方，両外郭壁体１０２ｂと隔離壁体１０
２ａとの間には，これに垂直の方向に延び，外郭壁体１
０２ｂと隔離壁体１０２ａとはその両端部が所定距離を
おいたチャンバ壁体１０２ｃが外郭壁体１０２ｂ隔離壁
体１０２ａの延長方向に多数並んで配置される。そし
て，チャンバ壁体１０２ｃによりノズル単位で隔離され
た単位チャンバ３００ａが備えられ，この単位チャンバ
３００ａはチャンバ壁体１０２ｃ間の両端が開けた部分
を通じて相互連結される。さらに単位チャンバ３００ａ
の各下部には対称的バブル発生手段４００を構成する単
位ヒータ４００ａ，４００ｂが備えられる。後述になる
が，ノズル単位または単位チャンバ単位のバブル発生手
段４００の二つの単位ヒータ４００ａ，４００ｂは電気
的に相互連結されており，特に並列または直列接続構造
中のいずれか一つを有することができる。また，両単位
ヒータ４００ａ，４００ｂは前述のチャンバ壁体１０２
ｃ間でこれと並んで一直線上で配置され，同じ熱エネル
ギーを発生させ，これにより同じサイズのバブルを発生
させる。
２ａとの間には，これに垂直の方向に延び，外郭壁体１
０２ｂと隔離壁体１０２ａとはその両端部が所定距離を
おいたチャンバ壁体１０２ｃが外郭壁体１０２ｂ隔離壁
体１０２ａの延長方向に多数並んで配置される。そし
て，チャンバ壁体１０２ｃによりノズル単位で隔離され
た単位チャンバ３００ａが備えられ，この単位チャンバ
３００ａはチャンバ壁体１０２ｃ間の両端が開けた部分
を通じて相互連結される。さらに単位チャンバ３００ａ
の各下部には対称的バブル発生手段４００を構成する単
位ヒータ４００ａ，４００ｂが備えられる。後述になる
が，ノズル単位または単位チャンバ単位のバブル発生手
段４００の二つの単位ヒータ４００ａ，４００ｂは電気
的に相互連結されており，特に並列または直列接続構造
中のいずれか一つを有することができる。また，両単位
ヒータ４００ａ，４００ｂは前述のチャンバ壁体１０２
ｃ間でこれと並んで一直線上で配置され，同じ熱エネル
ギーを発生させ，これにより同じサイズのバブルを発生
させる。
【００２３】図２と図４に詳細に示したように，単位ヒ
ータ４００ａ，４００ｂ間の中央上方にはノズル板２０
０のノズル２０１が位置する。
ータ４００ａ，４００ｂ間の中央上方にはノズル板２０
０のノズル２０１が位置する。
【００２４】図１のＢ−Ｂ断面図の図３を参照すれば，
基板１００の両側端部にインク供給溝１０３が備えられ
ている。図３で参照番号５００はインクを貯蔵するイン
クカートリッジ胴体の一部を示し，５０１は密閉のため
のシーリング材を示す。
基板１００の両側端部にインク供給溝１０３が備えられ
ている。図３で参照番号５００はインクを貯蔵するイン
クカートリッジ胴体の一部を示し，５０１は密閉のため
のシーリング材を示す。
【００２５】以下，前述のような特徴的構造を有する本
発明に係るインクジェットプリントヘッドの一実施例の
インク吐出過程について説明する。図５は，一つの単位
チャンバ３００ａにインクが充填されている状態を示
す。インクの充填は毛細管現象と重力の作用により単位
チャンバ３００ａの両側でなされる。
発明に係るインクジェットプリントヘッドの一実施例の
インク吐出過程について説明する。図５は，一つの単位
チャンバ３００ａにインクが充填されている状態を示
す。インクの充填は毛細管現象と重力の作用により単位
チャンバ３００ａの両側でなされる。
【００２６】図６は，バブル発生手段４００の単位ヒー
タ４００ａ，４００ｂにパルス性電圧が印加されてこれ
に接触した領域にバブルが発生した初期の状態を示す。
ノズル２０１を通過する中心軸を中心としてその両側に
単位ヒータ４００ａ，４００ｂの各々によりバブル６０
０ｂが発生し，この時，バブル６００ｂの膨脹によりバ
ブル６００ｂ間領域のインクとその外側の領域のインク
が加圧され，インク逆流が弱くあらわれる。
タ４００ａ，４００ｂにパルス性電圧が印加されてこれ
に接触した領域にバブルが発生した初期の状態を示す。
ノズル２０１を通過する中心軸を中心としてその両側に
単位ヒータ４００ａ，４００ｂの各々によりバブル６０
０ｂが発生し，この時，バブル６００ｂの膨脹によりバ
ブル６００ｂ間領域のインクとその外側の領域のインク
が加圧され，インク逆流が弱くあらわれる。
【００２７】図７は，バブル発生手段４００の単位ヒー
タ４００ａ，４００ｂにパルス性電圧の印加が持続さ
れ，単位ヒータ４００ａにより生じた両バブル６００ｂ
が拡張してバブル６００ｂ間の領域が閉鎖された状態を
示す。したがって，閉鎖された領域，すなわちノズル２
０１の下部に存在するインクは両バブル６００ｂにより
孤立し，その膨張力によりノズル２０１を通じて吐出し
始める。
タ４００ａ，４００ｂにパルス性電圧の印加が持続さ
れ，単位ヒータ４００ａにより生じた両バブル６００ｂ
が拡張してバブル６００ｂ間の領域が閉鎖された状態を
示す。したがって，閉鎖された領域，すなわちノズル２
０１の下部に存在するインクは両バブル６００ｂにより
孤立し，その膨張力によりノズル２０１を通じて吐出し
始める。
【００２８】図８および図９は，バブル発生手段４００
の単位ヒータ４００ａ，４００ｂにパルス性電圧の印加
が持続され，単位ヒータ４００ａにより生じた両バブル
６００ｂが最大に拡張し，バブル６００ｂ間の閉鎖領域
内のインクがノズル２０１を通じて吐出完了する時期の
平面図および側面図である。
の単位ヒータ４００ａ，４００ｂにパルス性電圧の印加
が持続され，単位ヒータ４００ａにより生じた両バブル
６００ｂが最大に拡張し，バブル６００ｂ間の閉鎖領域
内のインクがノズル２０１を通じて吐出完了する時期の
平面図および側面図である。
【００２９】図８と図９に示したように，単位ヒータ４
００ａ，４００ｂにより最大限に膨張したバブル６００
ｂ，６００ｂは，これらの間のインク６００を液滴６０
０ａの状態で吐出させる。このように液滴６００ａの吐
出が完了すると同時にバブル発生手段４００の単位ヒー
タ４００ａ，４００ｂに対する電圧供給が中止される。
したがって最大限に膨脹しているバブル６００ｂは消滅
し，またインクの再充填がなされることによって図４に
示したように初期状態に戻る。
００ａ，４００ｂにより最大限に膨張したバブル６００
ｂ，６００ｂは，これらの間のインク６００を液滴６０
０ａの状態で吐出させる。このように液滴６００ａの吐
出が完了すると同時にバブル発生手段４００の単位ヒー
タ４００ａ，４００ｂに対する電圧供給が中止される。
したがって最大限に膨脹しているバブル６００ｂは消滅
し，またインクの再充填がなされることによって図４に
示したように初期状態に戻る。
【００３０】以上のような過程を通じて液滴を吐出させ
る本実施例のインクジェットプリントヘッドの構造的特
徴は，ノズル単位で隔離された単位チャンバが備えら
れ，各単位チャンバ内にノズルの両側に位置する単位ヒ
ータを具備するバブル発生手段を具備することである。
このような構造的特徴によれば，両単位ヒータにより生
じたバブルが膨張するに伴い，ノズルの下方に存在する
インクがその外側部分のインクと分離または隔離され，
したがってノズル下部に位置するインクの逆流が防止さ
れる。また両バブルによりノズル下部にあるインクが孤
立し，またバブルによる充分な圧力を受けるために高圧
で吐出される液滴を生じうる。またこのような特徴によ
りバブル発生手段４０の発熱量調節により吐出される液
滴サイズの微細調節が可能である。さらに，従来のよう
な複雑な構造のインク流路を有しないので，異物による
流路の閉塞や隣接した他の領域とのクロストークを効果
的に防止できる。
る本実施例のインクジェットプリントヘッドの構造的特
徴は，ノズル単位で隔離された単位チャンバが備えら
れ，各単位チャンバ内にノズルの両側に位置する単位ヒ
ータを具備するバブル発生手段を具備することである。
このような構造的特徴によれば，両単位ヒータにより生
じたバブルが膨張するに伴い，ノズルの下方に存在する
インクがその外側部分のインクと分離または隔離され，
したがってノズル下部に位置するインクの逆流が防止さ
れる。また両バブルによりノズル下部にあるインクが孤
立し，またバブルによる充分な圧力を受けるために高圧
で吐出される液滴を生じうる。またこのような特徴によ
りバブル発生手段４０の発熱量調節により吐出される液
滴サイズの微細調節が可能である。さらに，従来のよう
な複雑な構造のインク流路を有しないので，異物による
流路の閉塞や隣接した他の領域とのクロストークを効果
的に防止できる。
【００３１】以下，前述したようなヒータの具体的な構
造について説明する。図１０は，一つの単位チャンバ３
００ａを中心とした部分配置構造を示す平面図であり，
図１１は図１０のＤ−Ｄ線断面図であり，図１２は図１
０のＥ−Ｅ線断面図である。図１０で６０１と６０２は
絶縁層であって，バブル発生手段４００に連結される信
号線１０１ａ，１０１ａ′を相互絶縁するためのもので
ある。
造について説明する。図１０は，一つの単位チャンバ３
００ａを中心とした部分配置構造を示す平面図であり，
図１１は図１０のＤ−Ｄ線断面図であり，図１２は図１
０のＥ−Ｅ線断面図である。図１０で６０１と６０２は
絶縁層であって，バブル発生手段４００に連結される信
号線１０１ａ，１０１ａ′を相互絶縁するためのもので
ある。
【００３２】まず図１０及び図１１を参照すれば，バブ
ル発生手段４００の二つの単位ヒータ４００ａ，４００
ｂが一体になっており，その中間部分に共通電極パッド
１０１′に連結された共通信号線１０１ａ′が接触して
いる。したがって，この共通信号線１０１ａ′に接触し
た部分での抵抗成分は共通信号線１０１ａ′によるショ
ートにより除去され，量単位ヒータ４００ａ，４００ｂ
は共通信号線１０１ａ′により直列で連結された構造を
有する。共通信号線１０１ａ′は他のバブル発生手段４
００にも接続される。そして，共通信号線１０１ａ′と
バブル発生手段４００の中間部分を除外した部分間に第
１絶縁層６０１が介在し，共通信号線１０１ａ′及びバ
ブル発生手段４００の上部に第２絶縁層６０２が形成さ
れる。
ル発生手段４００の二つの単位ヒータ４００ａ，４００
ｂが一体になっており，その中間部分に共通電極パッド
１０１′に連結された共通信号線１０１ａ′が接触して
いる。したがって，この共通信号線１０１ａ′に接触し
た部分での抵抗成分は共通信号線１０１ａ′によるショ
ートにより除去され，量単位ヒータ４００ａ，４００ｂ
は共通信号線１０１ａ′により直列で連結された構造を
有する。共通信号線１０１ａ′は他のバブル発生手段４
００にも接続される。そして，共通信号線１０１ａ′と
バブル発生手段４００の中間部分を除外した部分間に第
１絶縁層６０１が介在し，共通信号線１０１ａ′及びバ
ブル発生手段４００の上部に第２絶縁層６０２が形成さ
れる。
【００３３】一方，図１３に示したように，バブル発生
手段４００の一側にはこれと一体になっており，バブル
発生手段４００の両端と電気的に連結される並列接続部
４０１が形成されており，この並列接続部４０１の上に
は個別信号線１０１が積層され，個別信号線１０１は長
く延びて電極パッド１０１′に連結されている。この個
別信号線１０１と電極パッド１０１′は一体をなし，抵
抗体よりなされた並列接続部４０１に積層されることに
よってショートにより並列接続部４０１の抵抗成分を除
去する。
手段４００の一側にはこれと一体になっており，バブル
発生手段４００の両端と電気的に連結される並列接続部
４０１が形成されており，この並列接続部４０１の上に
は個別信号線１０１が積層され，個別信号線１０１は長
く延びて電極パッド１０１′に連結されている。この個
別信号線１０１と電極パッド１０１′は一体をなし，抵
抗体よりなされた並列接続部４０１に積層されることに
よってショートにより並列接続部４０１の抵抗成分を除
去する。
【００３４】図１２に示したように，並列接続部４０１
と共通信号線１０１との間には第１絶縁層６０１が介在
して相互電気的に分離されている。一方，積層構造の最
上層には第２絶縁層６０２が位置してインクに対してバ
ブル発生手段４００の単位ヒータ４００ａ，４００ａを
保護する。そして，第２絶縁層６０２の上にはノズル板
２００の底面にその上面が接触する前述したチャンバ壁
体１０２ｃが所定高さで形成されている。
と共通信号線１０１との間には第１絶縁層６０１が介在
して相互電気的に分離されている。一方，積層構造の最
上層には第２絶縁層６０２が位置してインクに対してバ
ブル発生手段４００の単位ヒータ４００ａ，４００ａを
保護する。そして，第２絶縁層６０２の上にはノズル板
２００の底面にその上面が接触する前述したチャンバ壁
体１０２ｃが所定高さで形成されている。
【００３５】このようなバブル発生手段４００及びこれ
に対応する周辺構造によれば，バブル発生手段の単位ヒ
ータ４００ａ，４００ａは共通信号線１０１ａ′及び並
列接続部４０１に積層された個別信号線１０１ａ間で電
気的に並列接続された構造を有する。
に対応する周辺構造によれば，バブル発生手段の単位ヒ
ータ４００ａ，４００ａは共通信号線１０１ａ′及び並
列接続部４０１に積層された個別信号線１０１ａ間で電
気的に並列接続された構造を有する。
【００３６】しかし，このような並列接続構造は信号線
の適切な配置により直列接続構造に変更できる。この場
合，図１４に示したように，バブル発生手段４００の両
単位ヒータ４００ａが分離しており，これらの間に直列
接続部１０１ｂが介在し，そして各単位ヒータ４００ａ
の外郭側部分が共通信号線１０１′及び個別信号線１０
１に接続されうる。ここで単位ヒータ４００ａ，４００
ａが一体に連結され，その中間部分，すなわち，ノズル
に対応する部分に直列接続部１０１ｂが積層されること
によって同じ直列接続効果を得られる。
の適切な配置により直列接続構造に変更できる。この場
合，図１４に示したように，バブル発生手段４００の両
単位ヒータ４００ａが分離しており，これらの間に直列
接続部１０１ｂが介在し，そして各単位ヒータ４００ａ
の外郭側部分が共通信号線１０１′及び個別信号線１０
１に接続されうる。ここで単位ヒータ４００ａ，４００
ａが一体に連結され，その中間部分，すなわち，ノズル
に対応する部分に直列接続部１０１ｂが積層されること
によって同じ直列接続効果を得られる。
【００３７】一方，直列接続部材１０１ｂは図１０ない
し図１３に示したバブル発生装置４００にも適用されう
る。この場合，一体的に形成されている単位ヒータ４０
０ａ，４００ｂが分離されており，これらの間に直列接
続部材１０１ｂが介在する一方，共通信号線１０１ｂは
直列接続部材１０１ｂに接続されうる。
し図１３に示したバブル発生装置４００にも適用されう
る。この場合，一体的に形成されている単位ヒータ４０
０ａ，４００ｂが分離されており，これらの間に直列接
続部材１０１ｂが介在する一方，共通信号線１０１ｂは
直列接続部材１０１ｂに接続されうる。
【００３８】以下，図１０ないし図１３に示したバブル
発生手段及びこれを応用した図１４に示した形態のバブ
ル発生手段の構造をより理解しやすいように，バブル発
生手段の形成過程を調べる。
発生手段及びこれを応用した図１４に示した形態のバブ
ル発生手段の構造をより理解しやすいように，バブル発
生手段の形成過程を調べる。
【００３９】以下，一つのバブル発生手段の形成過程を
説明する。図１５に示したように，Ｓｉ基板１００にＴ
ａＡｌなどの抵抗物質を蒸着した後，フォトフォトリソ
グラフィー法により蝕刻してバブル発生手段４００と並
列接続部４０１を形成する。図１６に示したように，並
列接続部４０１上にＡｌなどの高伝導性物質を蒸着及び
蝕刻することにより個別信号線１０１ａを形成する。図
１７に示したように，基板１００上に全面的に第１絶縁
層６０１を形成する。図１８に示したように，バブル発
生手段４００の中間部分にフォトリソグラフィー法によ
りコンタクトホール６０２を形成する。図１９に示した
ように，第１絶縁層６０１上にＡｌなどの高伝導性を蒸
着及び蝕刻して前記バブル発生手段４００を交差し，コ
ンタクトホール６０２に重畳される共通信号線１０１
ａ′を形成する。図２０に示したように，基板１００の
上面に全面的にＳｉＮまたはＳｉＯ２などを蒸着して第
２絶縁層６０２を形成する。図２１に示したように，個
別信号線１０１ａ′の端部の一部が露出されるように第
２絶縁層６０２及びその下部の第１絶縁層６０１をフォ
トリソグラフィー法により部分蝕刻する。ここで露出さ
れた部分は電極パッド１０１にする。図２２に示したよ
うに，第２絶縁層６０２上に厚膜成形法でフィルムを形
成した後にこれをフォトリソグラフィー法により蝕刻し
て，バブル発生手段４００を介在してこれと並んだ方向
に延びるチャンバ壁体１０２ｃを所定高さに形成する。
説明する。図１５に示したように，Ｓｉ基板１００にＴ
ａＡｌなどの抵抗物質を蒸着した後，フォトフォトリソ
グラフィー法により蝕刻してバブル発生手段４００と並
列接続部４０１を形成する。図１６に示したように，並
列接続部４０１上にＡｌなどの高伝導性物質を蒸着及び
蝕刻することにより個別信号線１０１ａを形成する。図
１７に示したように，基板１００上に全面的に第１絶縁
層６０１を形成する。図１８に示したように，バブル発
生手段４００の中間部分にフォトリソグラフィー法によ
りコンタクトホール６０２を形成する。図１９に示した
ように，第１絶縁層６０１上にＡｌなどの高伝導性を蒸
着及び蝕刻して前記バブル発生手段４００を交差し，コ
ンタクトホール６０２に重畳される共通信号線１０１
ａ′を形成する。図２０に示したように，基板１００の
上面に全面的にＳｉＮまたはＳｉＯ２などを蒸着して第
２絶縁層６０２を形成する。図２１に示したように，個
別信号線１０１ａ′の端部の一部が露出されるように第
２絶縁層６０２及びその下部の第１絶縁層６０１をフォ
トリソグラフィー法により部分蝕刻する。ここで露出さ
れた部分は電極パッド１０１にする。図２２に示したよ
うに，第２絶縁層６０２上に厚膜成形法でフィルムを形
成した後にこれをフォトリソグラフィー法により蝕刻し
て，バブル発生手段４００を介在してこれと並んだ方向
に延びるチャンバ壁体１０２ｃを所定高さに形成する。
【００４０】以上，工程中に伴うエッチング方法及び成
膜方法については具体的に説明していないが，これには
一般的に知られたある薄膜成長ないしは積層方法及びこ
れを蝕刻する方法を適用することができる。
膜方法については具体的に説明していないが，これには
一般的に知られたある薄膜成長ないしは積層方法及びこ
れを蝕刻する方法を適用することができる。
【００４１】以上の本発明の一実施例によるインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて，ノズル及びこれに対応し
た液滴発生構造の配置構造は，前述のような単位チャン
バ及びこれに適用されたバブル発生手段を適用した多様
な形態に変更できる。
ットプリンタヘッドにおいて，ノズル及びこれに対応し
た液滴発生構造の配置構造は，前述のような単位チャン
バ及びこれに適用されたバブル発生手段を適用した多様
な形態に変更できる。
【００４２】一回の吐出液滴の最大量はバブル発生手段
の両ヒータ間の間隔を調節することによって一定範囲内
で自由に調節でき，特に安定して均一なサイズの液滴を
吐出できるようになる。
の両ヒータ間の間隔を調節することによって一定範囲内
で自由に調節でき，特に安定して均一なサイズの液滴を
吐出できるようになる。
【００４３】一方，前述した図１及び図３に示したイン
クジェットプリントヘッドによれば，チャンバへのイン
ク供給は，基板の短辺部の両側でなされるが，このよう
な構造以外に２列で配置されたノズル列の中間，すなわ
ち隔離壁体に隣接した部分にこれと並んだ方向に延びる
貫通孔を形成したり，隔離壁体を除去しその所に長い貫
通孔を形成することによってこれを通じてチャンバにイ
ンクを供給させる場合もある。
クジェットプリントヘッドによれば，チャンバへのイン
ク供給は，基板の短辺部の両側でなされるが，このよう
な構造以外に２列で配置されたノズル列の中間，すなわ
ち隔離壁体に隣接した部分にこれと並んだ方向に延びる
貫通孔を形成したり，隔離壁体を除去しその所に長い貫
通孔を形成することによってこれを通じてチャンバにイ
ンクを供給させる場合もある。
【００４４】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かる電気−熱変換方式のインクジェットプリントヘッド
の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる
例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に
記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例ま
たは修正例に想到し得ることは明らかでありそれについ
ても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。
かる電気−熱変換方式のインクジェットプリントヘッド
の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる
例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に
記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例ま
たは修正例に想到し得ることは明らかでありそれについ
ても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。
【００４５】
【発明の効果】以上，詳細に説明したように本発明によ
れば，ノズル単位で単位チャンバを構成し，単位チャン
バ内にノズルを中心としてその両側にバブルを発生させ
るのでインクの逆流を効果的に防止し，ノズルを通した
液滴のサイズ調節が容易であることはもちろん，従来に
比べて相対的に小さな圧力下でも高速高圧の液滴を吐出
できる電気−熱変換方式のインクジェットプリントヘッ
ドを提供することができる。
れば，ノズル単位で単位チャンバを構成し，単位チャン
バ内にノズルを中心としてその両側にバブルを発生させ
るのでインクの逆流を効果的に防止し，ノズルを通した
液滴のサイズ調節が容易であることはもちろん，従来に
比べて相対的に小さな圧力下でも高速高圧の液滴を吐出
できる電気−熱変換方式のインクジェットプリントヘッ
ドを提供することができる。
【００４６】特に，構造的に単純なインク流路が提供さ
れるので異物により流路の閉塞及びこれによるプリント
ヘッドの不良化が効果的に防止され，また，より速い応
答速度と高い駆動周波数で液晶を吐出できるようにな
る。
れるので異物により流路の閉塞及びこれによるプリント
ヘッドの不良化が効果的に防止され，また，より速い応
答速度と高い駆動周波数で液晶を吐出できるようにな
る。
【図１】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドの概略的な平面図であ
る。
インクジェットプリントヘッドの概略的な平面図であ
る。
【図２】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドを示す図１のＡ−Ａ線断
面図である。
インクジェットプリントヘッドを示す図１のＡ−Ａ線断
面図である。
【図３】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドを示す図１のＢ−Ｂ先端
面図である。
インクジェットプリントヘッドを示す図１のＢ−Ｂ先端
面図である。
【図４】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドを示す図１のＣ部分の抜
すい図である。
インクジェットプリントヘッドを示す図１のＣ部分の抜
すい図である。
【図５】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
【図６】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
【図７】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
【図８】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
【図９】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式の
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
インクジェットプリントヘッドのインク吐出過程を順次
示す図面である。
【図１０】 本発明に係る電気−熱変換方式のインクジ
ェットプリントヘッドの一実施例の一つの単位チャンバ
を中心とした部分配置構造を示す平面図である。
ェットプリントヘッドの一実施例の一つの単位チャンバ
を中心とした部分配置構造を示す平面図である。
【図１１】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用される一つの単
位チャンバを示す図１０のＤ−Ｄ線断面図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用される一つの単
位チャンバを示す図１０のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用される一つの単
位チャンバを示す図１０のＥ−Ｅ線断面図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用される一つの単
位チャンバを示す図１０のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１３】 本発明に係る電気−熱変換方式のインクジ
ェットプリントヘッドの他の実施例の一つの単位チャン
バを中心とした部分配置構造を示す平面図である。
ェットプリントヘッドの他の実施例の一つの単位チャン
バを中心とした部分配置構造を示す平面図である。
【図１４】 本発明に係る電気−熱変換方式のインクジ
ェットプリントヘッドのさらに他の実施例の一つの単位
チャンバを中心とした部分配置構造を示す平面図であ
る。
ェットプリントヘッドのさらに他の実施例の一つの単位
チャンバを中心とした部分配置構造を示す平面図であ
る。
【図１５】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図１６】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図１７】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図１８】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図１９】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図２０】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図２１】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図２２】 本発明の一実施例に係る電気−熱変換方式
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
のインクジェットプリントヘッドに適用されるバブル発
生手段の形成過程を示す工程図である。
【図２３】 従来の電気−熱変換方式のインクジェット
プリントヘッド構造及びインク吐出メカニズムを示す断
面図である。
プリントヘッド構造及びインク吐出メカニズムを示す断
面図である。
【図２４】 従来の電気−熱変換方式のインクジェット
プリントヘッド構造及びインク吐出メカニズムを示す断
面図である。
プリントヘッド構造及びインク吐出メカニズムを示す断
面図である。
１００ 基板 １０１ 電極パッド １０２ａ 隔離壁
体 １０２ｂ 外郭壁体 １０２ｃ チャンバ壁体 １
０３ インク供給溝 ２００ ノズル板 ２０１ノズル
体 １０２ｂ 外郭壁体 １０２ｃ チャンバ壁体 １
０３ インク供給溝 ２００ ノズル板 ２０１ノズル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−124865（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−48034（ＪＰ，Ａ)
特開2001−205811（ＪＰ，Ａ)
特開2002−11884（ＪＰ，Ａ)
特開2002−36561（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/05
Claims (10)
- 【請求項１】 基板と， 基板上に並んで配置されて，前記基板を空間的に区画
し，複数の単位チャンバを構成する所定高さの複数のチ
ャンバ壁体と， 前記各単位チャンバに備えられ，前記基板上に所定間隔
をおいて配置された二つの単位ヒータを具備するバブル
発生手段と， 前記基板の上部に結合され，前記各バブル発生手段が具
備する二つの単位ヒータ間の領域に対応するノズルを複
数備えるノズル板と， を具備し， 前記各単位チャンバの両方向からインクが供給され，か
つ，前記各バブル発生手段が具備する二つの単位ヒータ
は同時に通電されるように構成されていることを特徴と
するインクジェットプリントヘッド。 - 【請求項２】 前記バブル発生手段の二つの単位ヒータ
は，電気的に相互接続されていることを特徴とする請求
項１に記載のインクジェットプリントヘッド。 - 【請求項３】 前記バブル発生手段の二つの単位ヒータ
が，一体的に形成されていることを特徴とする請求項２
に記載のインクジェットプリントヘッド。 - 【請求項４】 前記バブル発生手段の二つの単位ヒータ
は所定間隔をおいて形成され，これらの間に電気的接続
部材が位置することを特徴とする請求項２に記載のイン
クジェットプリントヘッド。 - 【請求項５】 前記単位ヒータは前記チャンバ壁体間で
これと並んで一直線上で配置され，同じ熱エネルギを発
生させて，これにより同じ大きさのバブルが発生するよ
うに構成されたことを特徴とする請求項１，２，３，ま
たは４のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッ
ド。 - 【請求項６】 前記全ての単位チャンバに共通の共通信
号線と，前記単位チャンバ毎に割り当てられた複数の個
別信号線を有し， 前記各単位チャンバに備えられた二つの単位ヒータのう
ち，一方の単位ヒータが有する一の端部と，他方の単位
ヒータが有する一の端部は，前記共通信号線に接続さ
れ， 前記各単位チャンバに備えられた二つの単位ヒータのう
ち，一方の単位ヒータが有する他の端部と，他方の単位
ヒータが有する他の端部は，各単位チャンバに割り当て
られた前記個別信号線に接続されたことを特徴とする，
請求項１，２，３，４，または５ のいずれかに記載のイ
ンクジェットプリントヘッド。 - 【請求項７】 前記全ての単位チャンバに共通の共通信
号線と，前記単位チャンバ毎に割り当てられた複数の個
別信号線を有し， 前記各単位チャンバに備えられた二つの単位ヒータのう
ち，一方の単位ヒータが有する一の端部は，他方の単位
ヒータが有する一の端部に接続され， 前記各単位チャンバに備えられた二つの単位ヒータのう
ち，一方の単位ヒータが有する他の端部は，前記共通信
号線に接続され， 前記各単位チャンバに備えられた二つの単位ヒータのう
ち，他方の単位ヒータが有する他の端部は，各単位チャ
ンバに割り当てられた前記個別信号線に接続されたこと
を特徴とする，請求項１，２，３，４，または５ のいず
れかに記載のインクジェットプリントヘッド。 - 【請求項８】 前記全ての単位チャンバに共通の共通信
号線と，前記単位チャンバ毎に割り当てられた複数の個
別信号線を有し， 前記各単位チャンバに備えられ一体的に形成された二つ
の単位ヒータの連結部分は，前記共通信号線に接続さ
れ， 前記各単位チャンバに備えられ一体的に形成された二つ
の単位ヒータの両外郭側端部は，各単位チャンバに割り
当てられた前記個別信号線に接続されたことを特徴とす
る， 請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。 - 【請求項９】 前記共通信号線と前記バブル発生手段と
の間に第１絶縁層が備えられ， 前記第１絶縁層には，前記各単位チャンバに備えられ一
体的に形成された二つの単位ヒ ータの連結部分と，前記
共通信号線を接続するためのコンタクトホールが形成さ
れていることを特徴とする，請求項８に記載のインクジ
ェットプリントヘッド。 - 【請求項１０】 前記バブル発生手段を含む積層構造の
最上層に第２絶縁層が形成され， 前記チャンバ壁体は，前記第２絶縁層上に形成されるこ
とを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，または９ のいずれかに記載のインクジェットプリン
トヘッド。
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