JPH01242262A

JPH01242262A - マルチノズルインクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH01242262A
Application number: JP7138088A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tsuzuki; 都築　光雄; Kikuichi Sakurai; 桜井　菊一
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1989-09-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はインクを記録媒体に飛翔させて記録を行なうイ
ンクジェット記録ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

従来、記録インクを加熱しその時発生する蒸気の圧力に
よってインク滴を形成・飛翔させて記録を行なう技術と
してヒーレット・バラカード・ジャーナル（ＨＥＷＬＥ
ＴＴ−ＰＡＣＫＡＲＤ　ＪＯＵＲＮＡＬ）第３６巻、第
５号に記載されているようなものがある。第６図（ａ）
　、　（ｂ）の断面図、平面図に示すように、インクジ
ェット記録ヘッドはノズル板６０２゜基板６０６及び発
熱素子６１２などを含んでおり、ノズル板６０２には壁
６０８が各ノズルを分離するように形成されている。こ
の記録ヘッドでは所望のタイミングでインク室６２２内
の発熱素子６１２にパルス状の電圧を印加してインクを
急激に加熱し、蒸気パズル６１０を形成する。この蒸気
パズル６１０が成長する時に周囲のインク６０４に圧力
を及ぼし、ノズル６１４からインク滴６００を形成する
ものである。

このような動作を行なうユニットを印字ピッチでアレー
状に並べることにより長尺なマルチノズルインクジェッ
トヘッドが得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前述の従来技術における記録ヘッドでは、
配線パターンや、発熱素子の寸法は非常に微細なため製
造上の限界によシ発熱素子のピッチ、即ちドツトの解像
度に限界があった。また、印字速度も各発熱素子の駆動
周波数の上限で制限されていた。

そこで本発明の第１の目的は、高記録密度の平面走査が
可能なインクジェット記録ヘッドを提供することにある
。また第２の目的は、高速のインクジェット記録ヘッド
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

不発明の要旨は平板状基板と、前記基板上に印字ピッチ
でマトリックス状に並んだ発熱素子と、前記複数の発熱
素子間に形成された基板を貫通する孔と、前記マトリッ
クス状配置の発熱素子を行方向および列方向に共通に接
続する電極群と、インクを介して前記マトリックス状配
置の発熱素子と対向してノズル孔が配置されるように固
定されているノズル板と、前記ノズル板と、前記平板状
基板との間にインク室を形成する壁と、前記平板状基板
のインク室と反対の面に形成され前記貫通孔をすべて含
み外部よシのインク供給口を有する共通インク室とから
なることを特徴とするマルチノズルインクジェットヘッ
ドである。

〔作用〕

本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク吐出のた
めの蒸気バブルを発生させる発熱素子を二次元的に配置
しである。即ち、基板上に、発熱素子から一定ピッチで
並んだ発熱素子アレーを複数列形成し、ノズルも二次元
的に配置さ扛た発熱素子に対応して二次元的に形成しで
ある。

発熱素子には、二次元配置のアレ一方向およびアレーに
直角な方向に並んだ発熱素子を結ぶマトリクス状の共通
電極が接続されている。インク吐出を行なう場合にはア
レ一方向の電極群の内の１つと、アレーに直角方向の電
極群の１つを選択して駆動パルス電圧を印加すると、選
択された電極の交点にある発熱素子が加熱きれインク吐
出が得られるものである。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の詳細な説明を行なう。

第１図は、本発明によるマルチノズルインクジェットヘ
ッドの一実施例を説明するためのヘッド構成を示した図
である。同図において基板１０４上に印字ピッチで発熱
素子が並んだ、発熱素子アレー１０！５’が複数タリ形
成されている。同図では４列の場合を示している。また
同基板には、インクを補給するだめの貫通孔１０９が各
発熱素子にそれぞれ対応して発熱素子アレー間に形成し
である。

２次元に配置さｒした発熱素子への電極は、同図電極■
１０６で示すように発熱素子アレー１０５′に平行な４
本の電極と、アレーに直角方向にアレー内の発熱素子の
数の電極１１１０７とで構成さしている。電極Ｉは、ア
レ一方向に並んだ発熱素子の共通電極で、電極■は、ア
レーに直角方向の発熱素子の共通電極でそれぞれ駆動用
のＩＣ１０８に接続さｎている。

発熱素子が形成された基板面には、インク室の壁を形成
するスペーサ１０３をはきんで二次元に配置された発熱
素子アレーに対応してノズル孔１０２を有するノズル板
が固定されている。また基板の反対側の面には、インク
補給の小孔１０９を含む共通インク室を形成するための
インク室壁１１０が固定されている。インク室壁１１０
には図示していないインクタンクに接結されている供給
口１１１を有し、インク吐出によって消費されたインク
の補給を行なう。

ここに示すように二次元的な発熱素子の配置を行っても
共通の電極を用いる事によシ、配線２ペースが最小とな
９１発熱素子を高密度に二次元的に配置することが可能
となる。

第２図は、発熱素子と共通電極ＩおよびＨの接線の一例
を示したものである。ここでは発熱素子アレーの数を４
とし図上力より＃１　、＃２　、＃３　。

＃４とした。またｍ個の素子からなる発熱素子アレー内
の一部である＋　＃ｎｌ＃、ｎ＋１ｐ＃ｎ＋２−＋＃ｎ
＋３の発熱素子を示している。各発熱素子１０５（ｉｊ
）　　・は、クロスオーバ一部は絶縁され格子状に配置
された電極１１１０６−１．〜１０６−４と、電極■１
０７−ｎ、〜１０７−ｎ＋３に接続されている。例えば
、１０５（１，ｎ）の発熱素子を例にとって説明すると
、共通電極１１１０７−ｎとはダイオード１２０を介し
て接続さｎ、もう一方は共通電極１１０６−１にスルー
ホール１２１を通して接続されている。

ダイオードは、電極１０６−１と、１０７−ｎが選択さ
れ電圧が印加てれた時に順方向となるように接続しであ
る。このダイオードは一般に知られた薄膜技術等によシ
作られている。このダイオードの役割は、マトリクス駆
動した時選択さｎた素子以外のバスを通して不用電流が
流れるのを防ぐためのものである。さらに電極Ｉおよび
■は、それ七ｎトランジスタアレー等からなるスイッチ
１３〇−１〜１３０−４および１３１−ｎ〜１３１−ｎ
＋３にそれぞれ接続されている。インク吐出を行なう場
合は、吐出を行なう位置にある発熱素子が接続されてい
る電極■および■に対応するスイッチ１３０と１３１を
オン（接続）状態として駆動パルス発生器１３２で得ら
れた駆動パルスを出力する。すると、選択された発熱素
子にパルス状の電流が流れ発熱によるインク吐出が得ら
れる。スイッチ１３０と１３１の制御にあたっては、ス
イッチ１３０とスイッチ１３１のおのおのから１つづつ
を選択し、発熱素子マトリックスの１つづつを順に駆動
する方法と、同時に複数の選択を行ない、複数の発熱素
子を同時に駆動する事も可能で、これは、紙送シ方法信
号処理方法等によシ適宜選択する事ができる。

また同図では、各発熱素子アレー間を省略しであるが、
先に示したようにアレー間には貫通孔が形成されている
ため電極■は、これら貫通孔をさける配線パターンにて
互いに接続している。

第３図は、不実施例におけるインクジェットヘッドの第
２図Ａ−Ａ’における断面を示したものである。

基板上には、発熱素子１０５．ダイオード１２０゜およ
びこれらを接続する電極が形成されその表面にはインク
に対する保護および電気的絶縁のための５ｉ０２やＳｉ
３Ｎ４等の絶縁膜１１５が形成されている。この電極・
パターンの一部に重なるように電極１１０６が形成され
ておシ絶縁膜にスルーホール１２１をあけることによシ
ミ気的コンタクトを取っている。基板上面にはさらに、
スペーサ１０３を介してノズル板１０１が、発熱素子１
０５とノズルが相対するように調整されインク室１１２
を形成するように固定されている。基板裏面にはインク
室壁１１０が固定され共通インク室１１４が形成されて
いる。

本実施例では、発熱素子寸法、幅６０μｍ長さ８０μｍ
電極Ｈ電極を６０μｍとし、アレー内発熱素子のピッチ
を１２５μｍとした。また、ノズル直径５０μｍ、ノズ
ル板厚５０μｍ、ノズル板と発熱素子の間隔を７０μｍ
とした。パルス幅１０μｓｅｃ以下、電力としてＩＷ〜
２０Ｗのパルスで駆動した所１素子当り毎秒１０００滴
以上の吐出が得られた。同図には示していないが、発熱
素子間に隔壁を形成するとよシ高速の滴吐出が得られた
。

第４図は、発熱素子の配置パターンの一例を示したもの
である。第４図（ａ）は、縦横格子状に並べたもので、
発熱素子１０５のピッチＸが印字ドツトのピッチとする
ものである。このパターンを用いた場合は、従来の一次
元的配置に比べ、アレーの数だけ印字速度が倍化できる
。即ち４段にすると、４倍の高速印字が得られる。第４
図（ｂ）は、縦方向の列を傾むけたもので、高解像度化
が得られる。即ち、アレーの数をα発熱素子ピッチをＺ
とすると印字ピッチｙはｙ＝Ｚ／α となり例えば、４段の場合は、発熱素子ピッチを１２５
μｍで形成すると、約３１μｍという高解像度な印字ピ
ッチが得られる。

本発明に用いるノズル形状は、１つの発熱素子に１つの
ノズルを対応させるものに限らず、第５図（ａ）に示す
ように複数の発熱素子５０２上に共通なスリット状ノズ
ル５０１や、同図（ｂ）に示すような１つの発熱素子５
０４に複数のノズル孔５０３を対応だせたもの等を用い
ても本発明による二次元的マルチノズルインクジェット
ヘッドが得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、発熱素子を二次元的に配
置したインクジェットヘッドを用いる事が可能となる。

よって従来の１次元のヘッドに比べ高速化および高解像
化が得られる。また本発明によれば二次元化により発熱
素子が増加しても従来の一次元と同程度規模の回路素子
で駆動することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の斜視図、第２図は、同
実施例の発熱素子配線パターン例を示した図、第３図は
同実施例の断面図、第４図は、発熱素子配置パターン説
明図、第５図は、ノズル形状の説明図、第６図（ａ）　
、　（ｂ）は従来のインクジェット記録ヘッドの一例を
示す断面図、平面図である。１０１．６０２・・・ノズル板、１０２，６１４・・・
ノズル、１０３・・・スペーサ、１０４．６０６・・・
基板、１０５．５０２，５０４，６１２・・・発熱素子
、１０５′・・・発熱素子アレイ、１０６・・・電極１
，１０７・・・電極■、１０８・・・ＩＣ１１０９・・
・貫通孔、１１０・・・インク室壁、１１１・・・供給
口、１１２，６２２・・・インク室、１１４・・・共通
インク室、１１５・・・絶縁膜。１２０・・・ダイオード、１２１・・・スルーホール、
１３０．１３１・・・スイッチ、１３２・・・駆動パル
ス発生器、５０１・・・スリット状ノメル、５０３・・
・多孔ノズル、６００・・・インク滴、６０４・・・記
録インク、６０８・・・壁、６１０・・・蒸気バブル。代理人　弁理士　　内　原　　　音卆３図手４図千Ｓ　図（ＯＬ）　　　　　　　　　　　　　　　＜ｂ）手６図（α）６／４　ノス″）ｌ／

Claims

【特許請求の範囲】

１、平板状基板と、前記基板上に印字ピッチで一列に並
んだ発熱素子から成る発熱素子アレーが複数列２次元的
に配置されてマトリックス状配置となった発熱素子と、
前記複数の発熱素子アレー間に形成された基板を貫通す
る孔と、前記マトリックス状配置の発熱素子を行方向お
よび列方向に共通に接続する電極群と、前記マトリック
ス状配置の発熱素子と対向してノズル孔が配置されるよ
うに固定されているノズル板と、前記ノズル板と、前記
平板状基板との間にインク室を形成する壁と、前記平板
状基板のインク室と反対の面に形成され前記貫通孔をす
べて含み外部よりのインク供給口を有する共通インク室
とからな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。