JPH04129745A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH04129745A JPH04129745A JP25225490A JP25225490A JPH04129745A JP H04129745 A JPH04129745 A JP H04129745A JP 25225490 A JP25225490 A JP 25225490A JP 25225490 A JP25225490 A JP 25225490A JP H04129745 A JPH04129745 A JP H04129745A
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- diaphragm
- ink
- inkjet head
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- Pending
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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。
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、インク滴を飛翔させ記録媒体上に画像を形成
するインクジェット記録のヘッドの構造に関するもので
ある。
するインクジェット記録のヘッドの構造に関するもので
ある。
［従来の技術］
インクジェットヘッドの構造は種々提案されているが、
現在実用化されているのはインク内での発熱体の熱発生
によりインクの蒸発によるバブル発生で圧力を生じさせ
る方式（第３図）とピエゾ等の圧電素子を基板に取り付
け、圧電素子の変形を利用し基板を変位させることによ
りインクタンク内の圧力を変化させる方式（第４図）が
ある。
現在実用化されているのはインク内での発熱体の熱発生
によりインクの蒸発によるバブル発生で圧力を生じさせ
る方式（第３図）とピエゾ等の圧電素子を基板に取り付
け、圧電素子の変形を利用し基板を変位させることによ
りインクタンク内の圧力を変化させる方式（第４図）が
ある。
第３図は発熱体方式によるインクジェットヘツドの断面
図であるが、基板３０１に発熱体３０２を形成し、イン
キの吐出穴を持った基板３０３を基板３０１に貼り付け
ることにより成るものである０発熱体は、スパッタ、Ｃ
ＶＤ、蒸着、メツキ等によりＴａＳ ｉ ＣＬ 、Ｎ
ｉＷＰ等の抵抗体を薄膜で形成し、フォトリソ・エツチ
ング工程を経て所定の形状に形成される。通電用の電極
も同様の工程を経て形成できる。前述のように発熱体３
０２に通電することにより、インクを沸騰させバブルを
発生させることにより、インクジェットヘッド内の圧力
を変化させ、インク３０４を３０５の穴から吐出させる
タイプのものである。
図であるが、基板３０１に発熱体３０２を形成し、イン
キの吐出穴を持った基板３０３を基板３０１に貼り付け
ることにより成るものである０発熱体は、スパッタ、Ｃ
ＶＤ、蒸着、メツキ等によりＴａＳ ｉ ＣＬ 、Ｎ
ｉＷＰ等の抵抗体を薄膜で形成し、フォトリソ・エツチ
ング工程を経て所定の形状に形成される。通電用の電極
も同様の工程を経て形成できる。前述のように発熱体３
０２に通電することにより、インクを沸騰させバブルを
発生させることにより、インクジェットヘッド内の圧力
を変化させ、インク３０４を３０５の穴から吐出させる
タイプのものである。
第４図は圧電素子方式のインクジェットヘッドの断面図
であるが、基板４０１にピエゾ等の圧電素子を貼り付け
、基板４０３と組み合わせることによりなるものである
。圧電素子は一般にＰＺＴのようなセラミックを焼成に
より形成し素子形状に切り出すことにより得られるこの
インクジェットヘッドの駆動は、圧電素子４０２に電圧
をかけることにより、圧電素子をたわませると供に、基
板４０１を同時にその力でたわませることにより、イン
クジェットヘッド内の圧力を変化させ、インク４０４を
４０５の穴から吐出させるタイプのものである。
であるが、基板４０１にピエゾ等の圧電素子を貼り付け
、基板４０３と組み合わせることによりなるものである
。圧電素子は一般にＰＺＴのようなセラミックを焼成に
より形成し素子形状に切り出すことにより得られるこの
インクジェットヘッドの駆動は、圧電素子４０２に電圧
をかけることにより、圧電素子をたわませると供に、基
板４０１を同時にその力でたわませることにより、イン
クジェットヘッド内の圧力を変化させ、インク４０４を
４０５の穴から吐出させるタイプのものである。
前述の発熱素子タイプ及び圧電素子タイプはそれぞれ長
短を持っている。
短を持っている。
発熱タイプは、ＩＣプロセスのようないわゆる薄膜プロ
セスによって駆動体となる発熱素子を形成できるため、
駆動素子の高密度化は容易であり、このため小型のイン
クジェットヘッドの中に多くのインク吐出口を形成でき
るため、シリアルヘッドの場合は高速でヘッドの移動が
可能でかつ高密度印字の可能なヘッドを形成することが
できる。又、ラインヘッドの場合は高密度印字が可能と
なる。
セスによって駆動体となる発熱素子を形成できるため、
駆動素子の高密度化は容易であり、このため小型のイン
クジェットヘッドの中に多くのインク吐出口を形成でき
るため、シリアルヘッドの場合は高速でヘッドの移動が
可能でかつ高密度印字の可能なヘッドを形成することが
できる。又、ラインヘッドの場合は高密度印字が可能と
なる。
しかし、発熱方式によるため、加熱・急冷の繰り返しに
より素子がダメージを受けること、及びインク中のバル
ブ消滅時の衝撃により発熱体がダメージを受けることに
よりヘッド自体の寿命が短いという欠点があった。
より素子がダメージを受けること、及びインク中のバル
ブ消滅時の衝撃により発熱体がダメージを受けることに
よりヘッド自体の寿命が短いという欠点があった。
又、一方の圧電素子タイプは、発熱方式とは逆に上記の
ようなダメージがないためヘッド寿命は長いものの、圧
電素子をセラミックブロックから切り出し、貼り付ける
という工程かられかるように駆動素子の高密度化が困難
な構造となっている。
ようなダメージがないためヘッド寿命は長いものの、圧
電素子をセラミックブロックから切り出し、貼り付ける
という工程かられかるように駆動素子の高密度化が困難
な構造となっている。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的は、駆動素子の高密度化が可能でかつ寿命の長い
インクジェットヘッドを提供するところにある。
の目的は、駆動素子の高密度化が可能でかつ寿命の長い
インクジェットヘッドを提供するところにある。
［課題を解決するための手段］
本発明のインクジェットヘッドはインク１０６と接する
基板１０２がダイヤフラム構造をもち、このダイヤフラ
ムが外部からの力によって変位することにより、基板１
０２．１０５によって囲まれている空間内に圧力変化を
生じさせ、穴１００からインク１０６を吐出させること
を特徴とじている。
基板１０２がダイヤフラム構造をもち、このダイヤフラ
ムが外部からの力によって変位することにより、基板１
０２．１０５によって囲まれている空間内に圧力変化を
生じさせ、穴１００からインク１０６を吐出させること
を特徴とじている。
［作 用］
本発明の上記の構成を第１図−ａ）と第１図−ｂ）に示
す。第１図ａ）は本発明のインクジェットヘッドをイン
クの吐出口１００側の正面から見た図であり第１図ｂ）
は本発明のインクジェットヘッドをライン！で切った断
面図を示している。
す。第１図ａ）は本発明のインクジェットヘッドをイン
クの吐出口１００側の正面から見た図であり第１図ｂ）
は本発明のインクジェットヘッドをライン！で切った断
面図を示している。
本発明の上記の構成であれば、インクジェットヘッドの
両側に配された磁石により作られる磁力線がインクジェ
ットヘッド内を横切る。この時、ダイヤフラム上の配線
内に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従い、磁
力線の強さ、電流値に比例して、配線１０４に、即ちダ
イヤフラムの上方あるいは下方へ力が加わることになる
。
両側に配された磁石により作られる磁力線がインクジェ
ットヘッド内を横切る。この時、ダイヤフラム上の配線
内に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従い、磁
力線の強さ、電流値に比例して、配線１０４に、即ちダ
イヤフラムの上方あるいは下方へ力が加わることになる
。
力の加わる方向は、磁力線及び電流の方向によって決ま
り、これによってダイヤフラムが変位し基板１０２と１
０５によって囲まれたインクに圧力が加わり、インキ吐
出口１００からインク滴が飛び出す。
り、これによってダイヤフラムが変位し基板１０２と１
０５によって囲まれたインクに圧力が加わり、インキ吐
出口１００からインク滴が飛び出す。
次に実施例を用いて詳細に説明する。
［実施例１］
第１図（ｂ）に本発明のインクジェットヘッドの断面図
を示すが、その製造プロセスは、１）１００単結晶８１
基板を研磨により１１００ｕ厚とし基板１０２とした後
、Ｓ１基板の片側から深さ１μｍにポロンを拡散した。
を示すが、その製造プロセスは、１）１００単結晶８１
基板を研磨により１１００ｕ厚とし基板１０２とした後
、Ｓ１基板の片側から深さ１μｍにポロンを拡散した。
このボロン拡散層は次工程でのエツチングストップ層と
なる。
なる。
２）８１基板１０２のポロン拡散層と逆側に１１０方向
へ１辺を合せ、１辺２４０ＬＬｍの正方形の穴を持つレ
ジストパターンを形成し、８０°Ｃ１３０％濃度のＫＯ
）ｌｉ＠液に浸漬しＳｌのエツチングを行った。８１基
板は単結晶であるため、ＫＯＨに対し結晶方位によりエ
ツチングスピードの差がある。即ち選択エツチング性が
あり、第２区に示す形状にエツチングされた。
へ１辺を合せ、１辺２４０ＬＬｍの正方形の穴を持つレ
ジストパターンを形成し、８０°Ｃ１３０％濃度のＫＯ
）ｌｉ＠液に浸漬しＳｌのエツチングを行った。８１基
板は単結晶であるため、ＫＯＨに対し結晶方位によりエ
ツチングスピードの差がある。即ち選択エツチング性が
あり、第２区に示す形状にエツチングされた。
工程１）で形成したポロン拡散層は、ＫＯ）Ｉに対して
エツチングスピードが遅く、ｌＬＬｍ厚のジノコン・ポ
ロン層を残すことができ、これを第１図のタイヤフラム
層１０３とした。
エツチングスピードが遅く、ｌＬＬｍ厚のジノコン・ポ
ロン層を残すことができ、これを第１図のタイヤフラム
層１０３とした。
３）次に第１図ｂ）ダイヤフラム部１０３に所定のパタ
ーンの配線１０４を形成した。配線１０４は蒸着により
Ａｆ１層を２μｍの厚さて形成した後、通常のフォトリ
ソエツチング工程をへて所定のパターンを形成した。
ーンの配線１０４を形成した。配線１０４は蒸着により
Ａｆ１層を２μｍの厚さて形成した後、通常のフォトリ
ソエツチング工程をへて所定のパターンを形成した。
４）パイレックスガラス基ｆｆ１ｌｏ１と８１基板１０
２の接合は陽極接合法、いわゆるマロリー接合法を用い
た。
２の接合は陽極接合法、いわゆるマロリー接合法を用い
た。
接合条件は、基板１０１と１０２を５０ ｇ ／ ｃｍ
２の力で押し付け、両基板を４００℃に加熱し、パイレ
ックス基板１０１側をマイナス、３１基板１０２側をプ
ラスとして２ＫＶの電圧を１０分間印加することにより
接合した。
２の力で押し付け、両基板を４００℃に加熱し、パイレ
ックス基板１０１側をマイナス、３１基板１０２側をプ
ラスとして２ＫＶの電圧を１０分間印加することにより
接合した。
５）更に直径５０ＬＬｍのインク吐出口１０６を持つ厚
さ５０ｕｍのノズルプレート基板１０５を基板１０２と
の間隔が８００μｍとなるようにスペーサー１０７と１
０８を入れエポキシ樹脂を用いて貼り合わせた。
さ５０ｕｍのノズルプレート基板１０５を基板１０２と
の間隔が８００μｍとなるようにスペーサー１０７と１
０８を入れエポキシ樹脂を用いて貼り合わせた。
６）このようにして組み立てられたインクシェツトヘッ
ドの両側に永久磁石１１０．１２０を第１図に示すよう
に磁極を配置することにより本発明のインクジェットヘ
ッドを作った。
ドの両側に永久磁石１１０．１２０を第１図に示すよう
に磁極を配置することにより本発明のインクジェットヘ
ッドを作った。
７）基板１０２と１０５の間にインクを満たした後、配
線１０４にフレミングの法則により力が吐出口１００の
方向へかかるように電流を流したところ、インク吐出口
１００からインク滴を飛ばすことができた。
線１０４にフレミングの法則により力が吐出口１００の
方向へかかるように電流を流したところ、インク吐出口
１００からインク滴を飛ばすことができた。
［実施例２］
実施例１のインクジェットヘッドを用いて、最初配ｕＡ
１０４にフレミングの法則により力が基板１０１の方向
へかかるよう電流を流しダイヤフラム１０３をたわませ
た後、配線１０４に逆方向の電流を流したところ、実施
例１と比較して多量のインキ滴が飛んだ。
１０４にフレミングの法則により力が基板１０１の方向
へかかるよう電流を流しダイヤフラム１０３をたわませ
た後、配線１０４に逆方向の電流を流したところ、実施
例１と比較して多量のインキ滴が飛んだ。
［実施例３］
実施例１と同様の方法を用いて、第５図の断面構造をも
つインクジェットヘッドを製造した。
つインクジェットヘッドを製造した。
実施例１の製造プロセスにおいて、ダイヤフラム部５０
３に所定のパターンを持った電極５０４を形成した後、
この配線上に５ｉＯａ膜を３０００人形成してインクと
の絶縁化処理を行った。
３に所定のパターンを持った電極５０４を形成した後、
この配線上に５ｉＯａ膜を３０００人形成してインクと
の絶縁化処理を行った。
このインクジェットヘッドは実施例１と同様の方法によ
り吐出口よりインク滴を飛ばすことができた。
り吐出口よりインク滴を飛ばすことができた。
［発明の効果］
以上実施例よりわかるように、本発明のインクジェット
ヘッドは、駆動に発熱方式を取らないため素子の寿命が
長く、かつ駆動素子がＩＣプロセスに代表される薄膜加
工プロセスにより形成されるため駆動素子の高密度化が
可能である。
ヘッドは、駆動に発熱方式を取らないため素子の寿命が
長く、かつ駆動素子がＩＣプロセスに代表される薄膜加
工プロセスにより形成されるため駆動素子の高密度化が
可能である。
即ち、本発明によれば高寿命かつ高印字品質（高密度ド
ツト）のインクジェットヘッドが可能となった。
ツト）のインクジェットヘッドが可能となった。
第１図（ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図
、第１図（ｂ）は本発明のインクジェットヘッドの断面
図。 第２図は本発明のインクジェットヘラドグイヤフラム部
の断面形状図。 第３図は従来の発熱式インクジエ・ントヘッドの断面図
。 第４図は従来の圧電素子式インクジェットヘツドの断面
図。 第５図は本発明のインクジェットヘッドの断面図。 １０１ ・ １０３ ・ １０４ ・ １０５ ・ １０６ ・ １０７ ・ １２０ ・ ３０１ ・ ３０２ ・ ３０３ ・ ３０４ ・ ３０５ ・ ・インク吐出口（ノズル） ・パイレックス基板 ・８１基板 ・ダイヤフラム部 ・配線 ノズルプレート 液晶 ・スペーサー ・スペーサー ・磁石 ・磁石 ・基板 発熱体 ・ノズルプレート ・インク ・ノズル（インク吐出口） ４０１ ・ ４０２ ・ ４０３ ・ ４０４ ・ ５００ ・ ５０１ ・ ５０２ ・ ５０３ ・ ５０４ ・ ５０５ ・ ５０６ ・ ５０８ ・ ５０９ ・ ５１０ ・ ５２０ ・ ・基板 ・圧電素子 ・・ノズルプレート ・・インク ノズル（インク吐出口） ・ ノズル ・・パイレックスガラス基板 ・・Ｓｉ基板 ・・ダイヤフラム部 ・ 配線 ノズルプレー１− ゛ ン枚 日日 ・・スペーサ ・・スペーサ ・・絶縁ｔｌｉ（Ｓｉ０２） ・・５石 ・・磁石 以 第２％
、第１図（ｂ）は本発明のインクジェットヘッドの断面
図。 第２図は本発明のインクジェットヘラドグイヤフラム部
の断面形状図。 第３図は従来の発熱式インクジエ・ントヘッドの断面図
。 第４図は従来の圧電素子式インクジェットヘツドの断面
図。 第５図は本発明のインクジェットヘッドの断面図。 １０１ ・ １０３ ・ １０４ ・ １０５ ・ １０６ ・ １０７ ・ １２０ ・ ３０１ ・ ３０２ ・ ３０３ ・ ３０４ ・ ３０５ ・ ・インク吐出口（ノズル） ・パイレックス基板 ・８１基板 ・ダイヤフラム部 ・配線 ノズルプレート 液晶 ・スペーサー ・スペーサー ・磁石 ・磁石 ・基板 発熱体 ・ノズルプレート ・インク ・ノズル（インク吐出口） ４０１ ・ ４０２ ・ ４０３ ・ ４０４ ・ ５００ ・ ５０１ ・ ５０２ ・ ５０３ ・ ５０４ ・ ５０５ ・ ５０６ ・ ５０８ ・ ５０９ ・ ５１０ ・ ５２０ ・ ・基板 ・圧電素子 ・・ノズルプレート ・・インク ノズル（インク吐出口） ・ ノズル ・・パイレックスガラス基板 ・・Ｓｉ基板 ・・ダイヤフラム部 ・ 配線 ノズルプレー１− ゛ ン枚 日日 ・・スペーサ ・・スペーサ ・・絶縁ｔｌｉ（Ｓｉ０２） ・・５石 ・・磁石 以 第２％
Claims (3)
- （１）インク１０６と接する基板１０２がダイヤフラム
構造をもち、このダイヤフラムが外部からの力によって
変位することによって、基板１０２と１０５によって囲
まれている空間内に圧力変化を生じさせ、穴１００から
インク１０６を吐出させることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。 - （２）請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
ダイヤフラム１０３の変位を、インクジェットヘッドの
左右の磁石からの磁力線とダイヤフラム上に形成された
配線１０４の中を流れる電流によって作られる力によっ
て起されることを特徴とするインクジェットヘッド。 - （３）請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
ダイヤフラムにかかる力が、最初ダイヤフラムを基板１
０１の方に引く力となるように配線１０４の中を電流が
流れ、次いでその逆極性に電流が流れることによりダイ
ヤフラムの変位を基板１０５の方向へ起すことを特徴と
するインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25225490A JPH04129745A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25225490A JPH04129745A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04129745A true JPH04129745A (ja) | 1992-04-30 |
Family
ID=17234672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25225490A Pending JPH04129745A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04129745A (ja) |
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