JPH0469248A - Ink jet printer head - Google Patents

Ink jet printer head

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Publication number
JPH0469248A
JPH0469248A JP18371790A JP18371790A JPH0469248A JP H0469248 A JPH0469248 A JP H0469248A JP 18371790 A JP18371790 A JP 18371790A JP 18371790 A JP18371790 A JP 18371790A JP H0469248 A JPH0469248 A JP H0469248A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
orifice
pressure chamber
ink
printer head
inkjet printer
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.)
Pending
Application number
JP18371790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Ogawa
実 小川
Masashi Shimozato
正志 下里
Yoshiyuki Nozawa
野沢 祥行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Tokyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Electric Co Ltd
Priority to JP18371790A priority Critical patent/JPH0469248A/en
Publication of JPH0469248A publication Critical patent/JPH0469248A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate a layer exclusively for an ink supply passage and make an ink supply excellent by arranging an orifice having a fine tip and an extended end and a partition of a pressure chamber having a tip periphery smaller than the end so as to face each other through an ink supply passage which opens to the whole peripheral direction. CONSTITUTION:An orifice 31 having a fine tip and an extended end is formed on a second plate 30 without supply passage layer and a partition 32 of a pressure chamber 9 whose tip periphery is smaller than the end is formed on a first plate 33. In a state that the first and second plates 33 and 30 are connected integrally, an ink supply passage 34 is formed in a clearance between the tip of the partition 32 of the pressure chamber 9 and the end of the orifice 31. An ink jet printer head 29 having such a constitution deflects a pressure generated at a surface of a heat generating resistor 7 by the partition 32 of the pressure chamber 9 so as to eject ink drips from the orifice 31 with a high efficiency. Thus, a layer dedicated to form the ink supply passage is not necessary to be manufactured and the fluid characteristic of the ink and the response characteristic will be excellent.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はバブルジェット方式やピエゾ方式などのインク
ジェットプリンタヘッドに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an inkjet printer head such as a bubble jet type or a piezo type.

従来の技術 近年、静粛で高密度印刷が可能なプリンタヘッドとして
インクジェットプリンタヘッドが開発された。これは、
所定の圧力発生手段でオリフィスからインク滴やインク
蒸気を吐出させて印刷用紙に定着させるもので、圧力発
生手段として電歪素子を利用したピエゾ方式の他、圧力
発生手段として発熱素子を利用するサーマル方式やバブ
ルジェット方式等が提案されている。これらの方式では
サーマルヘッドに関する既存の技術を応用することがで
きるため、簡易に高性能なインクジェットプリンタヘッ
ドを得られる方式として期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, inkjet printer heads have been developed as printer heads that are quiet and capable of high-density printing. this is,
Ink droplets or ink vapor are ejected from an orifice using a predetermined pressure generating means and fixed on the printing paper.In addition to the piezo method that uses an electrostrictive element as the pressure generating means, there are also thermal types that use a heating element as the pressure generating means. A method such as a bubble jet method and a bubble jet method have been proposed. These methods can apply existing technology related to thermal heads, and are therefore expected to be a method for easily obtaining high-performance inkjet printer heads.

ここで、バブルジェット方式のインクジェットプリンタ
ヘッドとは、オリフィス後方の圧力室内に充填したイン
クの一部を瞬間的に加熱して蒸発させ、形成される気泡
の体積変化による圧力でインク滴をオリフィスから吐出
させるようになっている。
Here, a bubble jet type inkjet printer head is one in which a part of the ink filled in a pressure chamber behind an orifice is instantaneously heated and evaporated, and the pressure caused by the volume change of the bubbles formed is used to push ink droplets out of the orifice. It is designed to be discharged.

このようなバブルジェット方式のインクジェットプリン
タヘッドとしては、各種のものが存するが、例えば、特
公昭63−59911号公報や特公昭63−59914
号公報などに開示されたインクジェットプリンタヘッド
では、既存のサーマルヘッドと略同様な構造の基板上に
、オリフィスとなる長溝が連設された平板状の部材を取
付けた構造となっており、基板上の発熱抵抗体が選択的
に発熱駆動されることで所定のオリフィス内のインクに
気泡が生じてインク滴が吐出される。なお、このような
気泡の発生及び消失はμs程度の微小時間で行なわれ、
この微/J−II間内でインクの圧力が急激に上下する
ことでオリフィス先端から吐出されたインクがインク滴
となって飛翔する。
There are various types of bubble jet inkjet printer heads.
The inkjet printer head disclosed in the above publication has a structure in which a flat member with a long groove serving as an orifice is attached to a substrate that has a structure similar to that of existing thermal heads. By selectively driving the heating resistor to generate heat, bubbles are generated in the ink within a predetermined orifice, and ink droplets are ejected. Note that the generation and disappearance of such bubbles takes place in a minute time of about μs,
As the pressure of the ink rapidly rises and falls within this range of J-II, the ink ejected from the tip of the orifice becomes ink droplets and flies.

だが、上述のインクジェットプリンタヘッドでは、オリ
フィスの形状が直管状なのでインクの圧力変化は前後方
向に作用することになって圧力損失が過大である。
However, in the above-mentioned inkjet printer head, since the orifice has a straight tube shape, the pressure change of the ink acts in the front and back direction, resulting in excessive pressure loss.

そこで、このような課題を解決したものとしては特公昭
63−6356号公報と特公昭63−6357号公報及
び特公昭63−6358号公報に開示されている装置が
存する。例えば、特公昭63−6356号公報に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッドでは、発熱抵抗体の
部分で略直角に曲折した流路を形成してインクの圧力変
化がインク滴の噴射方向に良好に作用するようにしてい
る。
Therefore, as devices that have solved this problem, there are devices disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-6356, Japanese Patent Publication No. 63-6357, and Japanese Patent Publication No. 63-6358. For example, in the inkjet printer head disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-6356, a flow path is formed that is bent at a substantially right angle at the heating resistor part, so that changes in ink pressure can favorably affect the jetting direction of ink droplets. That's what I do.

だが、上述のように流路が曲折したインクジェットプリ
ンタヘッドは、オリフィスの細心に対して圧力変化の作
用方向や連続吐出時のりフィール方向が非対称であるた
めに吐出されるインク滴の飛翔方向が曲がってしまう。
However, in an inkjet printer head with a curved flow path as described above, the direction of pressure change and the direction of flow during continuous ejection are asymmetrical with respect to the fine details of the orifice, so the flight direction of the ejected ink droplets is bent. It ends up.

このような課題に対する対策としては、オリフィスに対
する圧力発生手段の相対的位置を変位させることが提案
されているが、この変位量の最適値は温度変化や経年変
化によるインクの粘性の・変化などによって異なるもの
であり、正確な流体解析を実施することも困難なので実
用的でない。
As a countermeasure to this problem, it has been proposed to displace the relative position of the pressure generating means with respect to the orifice, but the optimal value of this displacement may vary depending on factors such as changes in ink viscosity due to temperature changes and aging. They are different, and it is difficult to perform accurate fluid analysis, so it is not practical.

さらに、特開昭58−8659号公報や特開昭59−2
07261号公報に開示されているインクジェットプリ
ンタヘッドでは、発熱抵抗体が形成された基板上に発熱
抵抗体を−囲む形状の圧力室の隔壁を形成し、この上に
オリフィス板を接合した構造となっており、発熱抵抗体
やオリフィスに対して流路が対称に位置するようにして
インク滴の吐出方向の曲がりを解消できるようになって
いる。
Furthermore, JP-A-58-8659 and JP-A-59-2
The inkjet printer head disclosed in Japanese Patent No. 07261 has a structure in which a pressure chamber partition wall surrounding the heat generating resistor is formed on a substrate on which the heat generating resistor is formed, and an orifice plate is bonded thereon. The flow path is located symmetrically with respect to the heating resistor and the orifice, so that the bending of the ink droplet in the ejection direction can be eliminated.

だが、これらのインクジェットプリンタヘッドでは、発
熱抵抗体と流路とが同一平面上に位置しているので発熱
抵抗体の表面で発生する圧力が流路から流出することに
なってオリフィスに良好に伝達されない。
However, in these inkjet printer heads, the heating resistor and the flow path are located on the same plane, so the pressure generated on the surface of the heating resistor flows out of the flow path and is effectively transmitted to the orifice. Not done.

そこで、上述のようなインク滴の吐出方向の曲がりや圧
力の伝達効率の低下などの課題を解決したインクジェッ
トプリンタヘッドとしては、本出願人が特願平1−29
4240号において提案した装置が存する。そこで、こ
のインクジェットプリンタヘッドを先行技術として第1
1図ないし第16図に基づいて説明する。このインクジ
ェットプリンタヘッド1の主要構造は、第13図及び第
14図に例示するように、基板2と圧力室層3と供給路
層4及びオリフィス板5が順次積層された構造となって
いる。そして、第111i!lに例示するように、この
オリフィス板5にアレイ状に連続形成されたオリフィス
6と前記基板2の表面に形成された圧力発生手段である
発熱抵抗体7とが各々同軸上に位置しており、この発熱
抵抗体7を略中心とする矩形環状の隔壁8が形成された
前記圧力室層3により前記オリフィス6の軸心に対して
対称形の圧力室9が形成され、この圧力室9と対向する
部分が開口した前記供給路層4により前記オリフィス6
の軸心に対して全周方向に開口したインク供給路10が
形成されている。なお、このインクジェットプリンタヘ
ッド1では、前記圧力室層3の隔壁8間にインク貯蔵室
11が形成されており、このインク貯蔵室11に連通し
たインク補給孔12が前記基板2に形成されている。
Therefore, as an inkjet printer head that solves the above-mentioned problems such as bending of the ejection direction of ink droplets and reduction in pressure transmission efficiency, the present applicant has proposed a patent application for patent application No. 1-29
There is a device proposed in No. 4240. Therefore, this inkjet printer head was used as the first technology as a prior art.
This will be explained based on FIGS. 1 to 16. The main structure of this inkjet printer head 1 is such that a substrate 2, a pressure chamber layer 3, a supply path layer 4, and an orifice plate 5 are sequentially laminated, as illustrated in FIGS. 13 and 14. And the 111th i! As illustrated in FIG. 1, orifices 6 continuously formed in an array on this orifice plate 5 and a heating resistor 7 which is a pressure generating means formed on the surface of the substrate 2 are located coaxially. A pressure chamber 9 symmetrical with respect to the axis of the orifice 6 is formed by the pressure chamber layer 3 in which a rectangular annular partition wall 8 is formed with the heat generating resistor 7 approximately at the center. The orifice 6 is formed by the supply path layer 4 whose opposing portions are open.
An ink supply path 10 is formed that is open in the circumferential direction with respect to the axis of the ink supply path 10 . In this inkjet printer head 1, an ink storage chamber 11 is formed between the partition walls 8 of the pressure chamber layer 3, and an ink supply hole 12 communicating with this ink storage chamber 11 is formed in the substrate 2. .

つぎに、上述のような構造のインクジェットプリンタヘ
ッド1の各部の構造を製造方法と共に以下に詳述する。
Next, the structure of each part of the inkjet printer head 1 having the above structure will be described in detail below along with the manufacturing method.

まず、第15図に例示するように、前記基板2は厚さO
01〜1.0(an)程度の放熱性が良好なSiウェハ
ー等で形成されており、この表面に厚さ2.0(μm)
程度のSio、やAl、O,などからなる蓄熱層13を
形成する。つぎに、この上に厚さ0.4(μm)のTa
AQやTaNをスパッタリングしてエツチングでバター
ニングすることで前記発熱抵抗体7となる厚さ0.4(
μm)の抵抗層14を形成し、同様に厚さ0.5(μm
)のAQからなる共通電極15と個別電極16とを各々
形成する。次に、これらの上に厚さ0.3(μm)程度
のSi、N4やSin、からなる第一の保護膜17と厚
さ0.2(μm)程度の耐キャビテーション性が良好な
Taからなる第二の保護膜18とを各々CV D (C
hemicalVapor Deposition)法
やスパッタリングで順次積層形成する。
First, as illustrated in FIG. 15, the substrate 2 has a thickness of O.
It is made of a Si wafer, etc., which has good heat dissipation of about 0.01 to 1.0 (an), and has a thickness of 2.0 (μm) on the surface.
A heat storage layer 13 made of Sio, Al, O, etc. is formed. Next, a Ta layer with a thickness of 0.4 (μm) is placed on top of this.
By sputtering AQ or TaN and patterning it by etching, the heating resistor 7 is formed to a thickness of 0.4 (
Similarly, a resistance layer 14 with a thickness of 0.5 (μm) is formed.
) A common electrode 15 and individual electrodes 16 each made of AQ are formed. Next, on top of these, a first protective film 17 made of Si, N4 or Sin with a thickness of about 0.3 (μm) and a film made of Ta having good cavitation resistance and a thickness of about 0.2 (μm) are applied. CV D (C
The layers are sequentially stacked using a chemical vapor deposition method or sputtering.

なお、上述のようにして形成された発熱抵抗体7の形状
は、例えば、60 X 60 (μm)の正方形になっ
ている。また、以下の説明では、前記基板2とは上述の
各部材13〜18が形成された状態のものを意味する。
The shape of the heating resistor 7 formed as described above is, for example, a square of 60 x 60 (μm). Furthermore, in the following description, the substrate 2 means the substrate on which the above-mentioned members 13 to 18 are formed.

そして、上述のようにして発熱抵抗体7等が形成された
基板2上に前記圧力室層3が形成されることになる。こ
の圧力室層3は、第16図(a)。
Then, the pressure chamber layer 3 is formed on the substrate 2 on which the heating resistor 7 and the like are formed as described above. This pressure chamber layer 3 is shown in FIG. 16(a).

(b)に例示するように、前記基板2上に塗布して半キ
ユア(乾燥)させた厚さ30(μm)の感光性樹脂の一
つである感光性ポリイミド19を光バターニングして前
記隔壁8と外周部20とを形成し、前記圧力室9と前記
インク貯蔵室11とを設ける。
As illustrated in (b), photosensitive polyimide 19, which is one of the photosensitive resins with a thickness of 30 (μm), is coated on the substrate 2 and semi-cured (dried), and is photo-patterned. A partition wall 8 and an outer peripheral portion 20 are formed, and the pressure chamber 9 and the ink storage chamber 11 are provided.

さらに、このインク貯蔵室11を介して前記基板2にレ
ーザ加工で前記インク補給孔12を形成する0例えば、
上述のようにして形成された圧力室9の形状としては前
記発熱抵抗体7を中心とする70 X 70 (μm)
の正方形となっており、前記隔壁8の幅は30(μm)
になっている。
Further, the ink replenishment hole 12 is formed in the substrate 2 through the ink storage chamber 11 by laser processing.
The shape of the pressure chamber 9 formed as described above is 70 x 70 (μm) centered on the heating resistor 7.
The width of the partition wall 8 is 30 (μm).
It has become.

ここでは上述のようにして前記基板2上に圧力室層3を
形成したものを第一のプレート21と称し、前記供給路
層4と前記オリフィス板5とで形成されて前記第一のプ
レート21に一体的に接合されるものを第二のプレート
22と称するものとする。
Here, the pressure chamber layer 3 formed on the substrate 2 as described above will be referred to as a first plate 21. The plate that is integrally joined to the second plate 22 will be referred to as the second plate 22.

そこで、この第二のプレート22の構造を以下に説明す
る。まず、第16図(C)に例示するように、SUS基
板等の治具基板23上に所定パターンのマスク24を取
付けてNiを厚さ40(μm)に電鋳し、この電鋳した
Niがマスク24の周囲に盛り上がることを利用して末
端部より先端部が細い最小径が50(μm)程の前記オ
リフィス6を備えたオリフィス板5を形成する。これを
前記治具基板23上から剥離させて前記マスク24を取
外した後に厚さ0.1(μm)のAuメツキ(図示せず
)を行なって前記治具基板23上に再度固着させる。そ
こで、第16図(d)に例示するように、前記オリフィ
ス板5の上に未硬化の感光性ポリイミド25を厚さ10
(μm)に塗布し、第16図(e)に例示するように、
これを前述の圧力室層3と同様に加工して前記オリフィ
ス6を中心とする前記インク供給路10を形成する。こ
のようにして前記供給路層4が一体的に形成された前記
オリフィス板5を前記治具基板23上から取外して所定
形状に切断することで、前記第二のプレート22が形成
される。
Therefore, the structure of this second plate 22 will be explained below. First, as illustrated in FIG. 16(C), a mask 24 with a predetermined pattern is attached to a jig substrate 23 such as an SUS substrate, and Ni is electroformed to a thickness of 40 (μm). The orifice plate 5 is formed by utilizing the fact that the orifice 6 is raised around the mask 24 and has the orifice 6 whose tip end is narrower than the end end and whose minimum diameter is about 50 (μm). After this is peeled off from the jig substrate 23 and the mask 24 is removed, Au plating (not shown) to a thickness of 0.1 (μm) is performed to fix it onto the jig substrate 23 again. Therefore, as illustrated in FIG. 16(d), an uncured photosensitive polyimide 25 is placed on the orifice plate 5 to a thickness of 10 mm.
(μm), as illustrated in FIG. 16(e),
This is processed in the same manner as the pressure chamber layer 3 described above to form the ink supply path 10 centered on the orifice 6. The second plate 22 is formed by removing the orifice plate 5, on which the supply path layer 4 is integrally formed, from the jig substrate 23 and cutting it into a predetermined shape.

そして、第16図(f)、(g)に例示するように、上
述のようにして製作した第一第二のプレート21.22
の少なくとも一方の外周部20等に接着材(図示せず)
を塗布し、前記オリフィス6や前記発熱抵抗体7の軸心
を一致させた状態で互いに圧着することでインクジェッ
トプリンタヘッド1が製作される。
Then, as illustrated in FIGS. 16(f) and (g), the first and second plates 21 and 22 manufactured as described above are
Adhesive material (not shown) is attached to at least one outer peripheral portion 20 of the
The inkjet printer head 1 is manufactured by coating the orifice 6 and the heating resistor 7 with each other and pressing them together with their axes aligned.

このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッドlは、各電極15.16に駆動回路(図示せず)
が接続されてインク補給孔12に連通管等でインク槽(
共に図示せず)が連結され、第11図に例示するように
、相対的に副走査移動する印刷用紙26に対向配置され
る。そこで、このインクジェットプリンタヘッド1は、
各電極15゜16から電力が印加されて発熱抵抗体7が
発熱すると、これに接触しているインク27が蒸発して
気泡28が発生する。この時、この気泡28の発生によ
るインク27の圧力変化の伝播方向は、圧力室9に規制
されてオリフィス6に向かうことになる。そこで、この
オリフィス6からインク27が吐出するタイミングに同
期して電極15.16からの電力供給が停止され、発熱
抵抗体7の温度が低下して気泡28が収縮する。すると
、この気泡28の収縮によるインク27の圧力変化によ
ってオリフィス6から突出していたインク27の一部が
切断され、これがインク滴27aとなって飛翔する。そ
こで、発熱抵抗体7を選択的に発熱駆動して所定のオリ
フィス6からインク滴27aを飛翔させることで、相対
的に副走査移動する印刷用紙26の表面に画像を形成す
ることができる。
In such a configuration, this inkjet printer head l is provided with a drive circuit (not shown) for each electrode 15,16.
is connected to the ink tank (
(both not shown) are connected and, as illustrated in FIG. 11, are arranged to face the printing paper 26 that moves relatively in the sub-scanning direction. Therefore, this inkjet printer head 1 is
When power is applied from each electrode 15.degree. 16 and the heating resistor 7 generates heat, the ink 27 in contact with it evaporates and bubbles 28 are generated. At this time, the propagation direction of the pressure change in the ink 27 due to the generation of the bubbles 28 is regulated by the pressure chamber 9 and directed toward the orifice 6. Therefore, the power supply from the electrodes 15, 16 is stopped in synchronization with the timing at which the ink 27 is ejected from the orifice 6, the temperature of the heating resistor 7 decreases, and the bubbles 28 contract. Then, due to a change in the pressure of the ink 27 caused by the contraction of the air bubbles 28, a part of the ink 27 protruding from the orifice 6 is cut off, and this becomes an ink droplet 27a and flies. Therefore, by selectively driving the heating resistor 7 to generate heat and causing the ink droplets 27a to fly from a predetermined orifice 6, an image can be formed on the surface of the printing paper 26 that moves relatively in the sub-scanning direction.

なお、各圧力室9には、インク補給孔12から順次補給
されるインク27がインク貯蔵室11からインク供給路
10を経て供給されることになる。
Note that each pressure chamber 9 is supplied with ink 27 which is sequentially replenished from the ink supply hole 12 from the ink storage chamber 11 via the ink supply path 10.

そして、このインクジェットプリンタヘッドlでは、イ
ンク供給路lOと圧力室9との形状や発熱抵抗体7の位
置がオリフィス6の軸心に対して対称になっているので
、この部分での圧力変化の作用方向やりフィール方向が
対称であり、インク滴27aはオリフィス6の軸心方向
に飛翔することになる。
In this inkjet printer head l, the shape of the ink supply path lO and the pressure chamber 9 and the position of the heating resistor 7 are symmetrical with respect to the axis of the orifice 6, so that pressure changes in this part are symmetrical. The action direction and the feel direction are symmetrical, and the ink droplet 27a flies in the axial direction of the orifice 6.

しかも、このインクジェットプリンタヘッド1では、基
板2上の発熱抵抗体7が隔壁8で囲まれてオリフィス6
と対向しているので、発熱抵抗体7の表面で発生する圧
力が側方などに流呂することなくオリフィス6に伝達さ
れることになり、その駆動効率が良好で機器の省力化も
実現できる。
Furthermore, in this inkjet printer head 1, the heating resistor 7 on the substrate 2 is surrounded by the partition wall 8, and the orifice 6
Since it is opposed to the heating resistor 7, the pressure generated on the surface of the heating resistor 7 is transmitted to the orifice 6 without flowing to the side, and the drive efficiency is good and it is possible to save the labor of the equipment. .

発明が解決しようとする課題 上述したインクジェットプリンタヘッドlでは、各部の
配置がオリフィス6の軸心に対して対称なのでインク滴
27aの吐出方向が曲がることがなく、しかも、発熱抵
抗体7が隔壁8で皿まれているので圧力の伝達効率も良
好である。
Problems to be Solved by the Invention In the above-mentioned inkjet printer head l, the arrangement of each part is symmetrical with respect to the axis of the orifice 6, so that the ejection direction of the ink droplets 27a is not bent, and moreover, the heating resistor 7 is aligned with the partition wall 8. The pressure transmission efficiency is also good.

だが、上述のインクジェットプリンタヘッドlでは、第
二のプレート22をオリフィス板5と供給路層4との二
層で形成しているので生産性が低下している。ここで、
この供給路層4はインク貯蔵室11から圧力室9に連通
ずるインク供給路10を形成するものであり、これを単
純に省略すると隔壁8の先縁部とオリフィス板5の裏面
とが接触して圧力室9内にインク27が供給されないこ
とになる。
However, in the above-mentioned inkjet printer head 1, since the second plate 22 is formed of two layers, the orifice plate 5 and the supply path layer 4, productivity is reduced. here,
This supply channel layer 4 forms an ink supply channel 10 communicating from the ink storage chamber 11 to the pressure chamber 9, and if it is simply omitted, the leading edge of the partition wall 8 and the back surface of the orifice plate 5 will come into contact. Therefore, the ink 27 is not supplied into the pressure chamber 9.

課題を解決するための手段 少なくとも圧力発生手段と圧力室を形成する隔壁とが形
成された第一のプレートと少なくともオリフィスが形成
された第二のプレートとを接合して圧力発生手段とオリ
フィスとがインク供給路が連通された圧力室を介して対
向するインクジェットプリンタヘッドにおいて、先端部
が細く末端部が拡開したオリフィスを形成し、このオリ
フィスの拡開した末端部より先縁部の外周が小さい圧力
室の隔壁を形成し、この圧力室の隔壁の先縁部とオリフ
ィスの末端部との間に全周方向に開口した間隙からなる
インク供給路を形成した。
Means for Solving the Problems A first plate on which at least a pressure generating means and a partition forming a pressure chamber are formed and a second plate on which at least an orifice is formed are joined together so that the pressure generating means and the orifice are formed. In the inkjet printer head that faces each other through a pressure chamber with which the ink supply path is communicated, an orifice is formed with a thin tip and a widened end, and the outer circumference of the leading edge of this orifice is smaller than the widened end. A partition wall of the pressure chamber was formed, and an ink supply path consisting of a gap opened in the entire circumferential direction was formed between the leading edge of the partition wall of the pressure chamber and the end of the orifice.

作用 先端部が細く末端部が拡開したオリフィスと、このオリ
フィスの末端部より先縁部の外周が/J%さい圧力室の
隔壁とが、全周方向に開口した間隙からなるインク供給
路を介して対向するので、インク供給路を形成するため
に専用の層を製作する必要がなく、インクの補給が良好
な圧力室から流体特性が良好なオリフィスに圧力を伝達
することができる。
An orifice with a thin working tip and a widened end, and a partition wall of a pressure chamber whose outer periphery at a leading edge is /J% smaller than the end of this orifice form an ink supply path consisting of a gap that opens in the entire circumferential direction. Since they face each other through the ink supply channel, there is no need to manufacture a dedicated layer to form an ink supply path, and pressure can be transmitted from a pressure chamber with good ink replenishment to an orifice with good fluid characteristics.

実施例 本発明の実施例を第1図ないし第10図に基づいて説明
する。まず、本実施例のインクジェットプリンタヘッド
29では、第1図に例示するように、供給路層を有しな
い第二のプレート30に先端部が細く末端部が拡開した
オリフィス31が形成されており、このオリフィス31
の末端部より先縁部の外周が小さい圧力室9の隔壁32
が第一のプレート33に形成されている。そして、これ
らの第一第二のプレート33.30が一体的に接合され
た状態で、前記圧力室9の隔壁32の先縁部と前記オリ
フィス31の末端部との間の間隙でインク供給路34が
形成されている。
Embodiment An embodiment of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 10. First, in the inkjet printer head 29 of this embodiment, as illustrated in FIG. 1, an orifice 31 having a narrow tip and a widened end is formed in a second plate 30 that does not have a supply path layer. , this orifice 31
The partition wall 32 of the pressure chamber 9 has a smaller outer circumference at its leading edge than at its distal end.
is formed on the first plate 33. In a state where these first and second plates 33 and 30 are integrally joined, an ink supply path is formed in the gap between the leading edge of the partition wall 32 of the pressure chamber 9 and the end of the orifice 31. 34 is formed.

ここで、第一のプレート33の前記圧力室9の隔壁32
は20〜30(μm)程度の高さに形成されており、少
なくとも発熱抵抗体7の表面で発生する気泡28の最大
高さの1/2より高いことで圧力の偏向が良好になって
いる。そして、Niの電鋳部品、プレス加工品、成形加
工品、エツチング加工品等で製作される厚さ約50(μ
m)の前記第二のプレート30は、そのオリフィス31
の先端部の最小孔径が約50(μm)で末端部の最大孔
径が約150(μm)となっている。
Here, the partition wall 32 of the pressure chamber 9 of the first plate 33
is formed to a height of about 20 to 30 (μm), and is higher than at least 1/2 of the maximum height of the bubbles 28 generated on the surface of the heating resistor 7, so that the deflection of pressure is improved. . The thickness of approximately 50 (μ
m) said second plate 30 has an orifice 31 thereof;
The minimum pore diameter at the tip is about 50 (μm), and the maximum pore diameter at the end is about 150 (μm).

なお、このような形状のオリフィス31を備えた第二の
プレート30は、等方性エツチングで突出型を形成した
治具基板(図示せず)を利用することなどで簡易に製作
できることを本出願人が特願平2−126512号に開
示している。また、この他の構造及び製造方法は前述の
インクジェットプリンタヘッド1と同様になっている。
It is noted in this application that the second plate 30 having the orifice 31 having such a shape can be easily manufactured by using a jig substrate (not shown) in which a protrusion is formed by isotropic etching. This method is disclosed in Japanese Patent Application No. 126512/1996. Further, the other structure and manufacturing method are the same as those of the inkjet printer head 1 described above.

このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド29は前述のインクジェットプリンタヘッドlと
同様に、発熱抵抗体7の表面で発生する圧力を圧力室9
の隔壁32で偏向してオリフィス31から高効率にイン
ク滴27aを突出する。
In such a configuration, this inkjet printer head 29, like the above-mentioned inkjet printer head 1, transfers the pressure generated on the surface of the heating resistor 7 to the pressure chamber 9.
The ink droplet 27a is deflected by the partition wall 32 and is ejected from the orifice 31 with high efficiency.

ここで、このインクジェットプリンタヘッド29は、圧
力室9の隔壁32の先縁部がオリフィス31の末端部と
同一面上に位置するが、隔壁32の外周がオリフィス3
1の末端部より小さいことでインク貯蔵室11から圧力
室9に連通ずるインク供給路34が形成されている。
Here, in this inkjet printer head 29, the leading edge of the partition wall 32 of the pressure chamber 9 is located on the same plane as the end portion of the orifice 31, but the outer periphery of the partition wall 32 is located on the same plane as the orifice 31.
1, an ink supply path 34 communicating from the ink storage chamber 11 to the pressure chamber 9 is formed.

しかも、このインクジェットプリンタヘッド29では、
オリフィス31は先端部が細く末端部が拡開した形状に
なっているので、その流体特性が良好で圧力の伝達効率
も高い。
Moreover, with this inkjet printer head 29,
Since the orifice 31 has a shape with a narrow tip and a widened end, its fluid characteristics are good and pressure transmission efficiency is high.

つまり、このインクジェットプリンタヘッド29では、
供給路層4を省略して生産性を向上させながらも圧力室
9へのインク27の供給が良好であり、しかも、オリフ
ィス31の流体特性も良好なので、高性能で生産性が良
好な装置を実施することができる。
In other words, in this inkjet printer head 29,
Although productivity is improved by omitting the supply channel layer 4, the supply of ink 27 to the pressure chamber 9 is good, and the fluid characteristics of the orifice 31 are also good, so it is possible to create a device with high performance and good productivity. It can be implemented.

しかも、本実施例のインクジェットプリンタヘッド29
では、第5図に例示するように、抵抗層14のバターニ
ングを省略して電極15.16のパターンで発熱抵抗体
7を形成することで第一のプレート33の生産性を向上
させている。
Moreover, the inkjet printer head 29 of this embodiment
In this case, as illustrated in FIG. 5, the productivity of the first plate 33 is improved by omitting the patterning of the resistance layer 14 and forming the heating resistor 7 in the pattern of the electrodes 15 and 16. .

ここで、上述のような第一のプレート33の実際的な製
作方法の一例を以下に詳述する。まず、厚さ約0.5(
m+)のSi基板2の表面を熱酸化させて厚さ約1.5
Cμm)のSin、からなる蓄熱層I3を形成し、この
上に厚さ約3000 (人)にTacit、をスパッタ
リング法で成膜して抵抗層14を一様に形成し、さらに
、この上にスパッタリングで成膜した厚さ約5ooo(
A)のAfi膜をフォトリソグラフィ法でパターニング
して各電極15.16を形成する。そして、これらの上
にCVD法やスパッタリング法で厚さ約4000(A)
ノS i○、や5iUxからなる絶縁性が高い第一の保
護膜17を形成し、さらに、この上にスパッタリング法
や蒸着法で厚さ約1000(人)の耐キャビテーション
性が高いTaやTi或はCr等からなる第二の保護j[
18を形成する。
Here, an example of a practical method for manufacturing the first plate 33 as described above will be described in detail below. First, the thickness is about 0.5 (
The surface of the Si substrate 2 (m+) is thermally oxidized to a thickness of about 1.5
A heat storage layer I3 made of Sin with a thickness of about 3,000 μm is formed thereon, and a resistive layer 14 is uniformly formed by sputtering Tacit to a thickness of about 3,000 μm. The film was formed by sputtering and had a thickness of approximately 500 mm (
The Afi film of A) is patterned by photolithography to form each electrode 15 and 16. Then, on top of these, a thickness of about 4000 (A) is made by CVD method or sputtering method.
A first protective film 17 with high insulating properties made of Si, or 5iUx is formed, and then Ta or Ti, which has high cavitation resistance, is deposited to a thickness of about 1000 μm by sputtering or vapor deposition. Or a second protection made of Cr etc. [
form 18.

なお、上述のインクジェットプリンタヘッド29では、
第一のプレート33の圧力室9の隔壁32の上縁部と第
二のプレート3oの裏面とが同一面上に位置するものを
例示したが、本発明は上記構造に限定されるものではな
く、第6図(a)に例示するように、圧力室9の隔壁3
2の上縁部と第二のプレート30の裏面とを離反させて
圧力室9内へのインク27の供給効率を向上させるよう
にしたインクジェットプリンタヘッド35や、第6図(
b)に例示するように、圧力室9の隔壁32の上縁部が
第二のプレート30のオリフィス31内に位置させて圧
力室9からオリフィス31への圧力伝達効率を向上させ
るようにしたインクジェットプリンタヘッド36なども
実施可能である。そこで、実際に装置を製作する場合は
、上述のようなインクジェットプリンタヘッド29,3
5.36をインク27の粘性や機器の仕様等に応じて選
択することが考えられる。
In addition, in the above-mentioned inkjet printer head 29,
Although the upper edge of the partition wall 32 of the pressure chamber 9 of the first plate 33 and the back surface of the second plate 3o are located on the same plane, the present invention is not limited to the above structure. , as illustrated in FIG. 6(a), the partition wall 3 of the pressure chamber 9
The inkjet printer head 35 is designed to improve the efficiency of supplying the ink 27 into the pressure chamber 9 by separating the upper edge of the second plate 30 from the back surface of the second plate 30, and the inkjet printer head 35 shown in FIG.
As illustrated in b), an inkjet in which the upper edge of the partition wall 32 of the pressure chamber 9 is located within the orifice 31 of the second plate 30 to improve the efficiency of pressure transmission from the pressure chamber 9 to the orifice 31. A printer head 36 or the like may also be implemented. Therefore, when actually manufacturing the device, it is necessary to use the inkjet printer head 29, 3 as described above.
5.36 may be selected depending on the viscosity of the ink 27, the specifications of the equipment, etc.

さらに、上述のインクジェットプリンタヘッド29では
、第7図に例示するように、圧力室9の隔壁32を正方
形の筒状に形成したものを想定したが、本発明は上記構
造に限定されるものでもなく、圧力室9の形状がオリフ
ィス31の軸心に対して対称形になれば良いので、第8
図や第9図に例示するように、円筒形や多角筒形の隔壁
37゜38等も実施可能である。また、上述のインクジ
ェットプリンタヘッド29では、オリフィス31として
円錐形のものを想定して説明を行なったが、例えば、こ
れは四角錐形やドーム形等の他、これらの複合形などで
も実施可能である。
Further, in the above-described inkjet printer head 29, it is assumed that the partition wall 32 of the pressure chamber 9 is formed into a square cylindrical shape, as illustrated in FIG. 7, but the present invention is not limited to the above structure. The shape of the pressure chamber 9 should be symmetrical with respect to the axis of the orifice 31.
As exemplified in the figures and FIG. 9, cylindrical or polygonal cylindrical partition walls 37, 38, etc. can also be implemented. Further, in the above-mentioned inkjet printer head 29, the orifice 31 was explained assuming a conical shape, but it can also be implemented with, for example, a square pyramid shape, a dome shape, or a combination of these shapes. be.

さらに、上述のインクジェットプリンタヘッド29では
、第10図(a)に例示するように、圧力室9の隔壁3
2で発熱抵抗体7を囲んだものを例示したが、本発明は
上記構造に限定されるものでもなく、発熱抵抗体7の大
部分が圧力室9の隔壁32内に位置すれば機能するので
、第1O図(b)に例示するように、発熱抵抗体7の表
面上に圧力室9の隔壁32を形成することも可能である
Furthermore, in the above-described inkjet printer head 29, as illustrated in FIG. 10(a), the partition wall 3 of the pressure chamber 9
Although the heat generating resistor 7 is surrounded by the heat generating resistor 7 as an example in 2, the present invention is not limited to the above structure, and can function as long as most of the heat generating resistor 7 is located within the partition wall 32 of the pressure chamber 9. It is also possible to form the partition wall 32 of the pressure chamber 9 on the surface of the heating resistor 7, as illustrated in FIG. 1O(b).

また、上述のインクジェットプリンタヘッド29等では
、圧力発生手段として発熱抵抗体7を利用するバブルジ
ェット方式のものを例示したが、本発明は上記方式に限
定されるものでもなく、圧力発生手段として電歪素子を
利用したピエゾ方式のものにも適用可能である。
Further, in the above-mentioned inkjet printer head 29, etc., a bubble jet type that uses the heat generating resistor 7 as a pressure generating means is exemplified, but the present invention is not limited to the above method, and the present invention is not limited to the above method. It is also applicable to a piezo system using a strain element.

発明の効果 本発明は上述のように、少なくとも圧力発生手段と圧力
室を形成する隔壁とが形成された第一のプレートと少な
くともオリフィスが形成された第二のプレートとを接合
して圧力発生手段とオリフィスとがインク供給路が連通
された圧力室を介して対向するインクジェットプリンタ
ヘッドにおいて、先端部が細く末端部が拡開したオリフ
ィスを形成したことにより、オリフィスの流体特性が向
上してインク滴が良好に吐出されることになり、オリフ
ィスの拡開した末端部より先縁部の外周が小さい圧力室
の隔壁を形成し、この圧力室の隔壁の先縁部とオリフィ
スの末端部との間に全周方向に開口した間隙からなるイ
ンク供給路を形成したことにより、インク供給路を形成
するために専用の層を製作する必要がなく、インクの補
給が良好な圧力室から流体特性が良好なオリフィスに圧
力を伝達することができ、流体特性や応答性が良好なイ
ンクジェットプリンタヘッドを良好な生産性で製造する
ことができる等の効果を有するものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides a pressure generating means by joining a first plate in which at least a pressure generating means and a partition wall forming a pressure chamber are formed and a second plate in which at least an orifice is formed. In an inkjet printer head, where the and orifice face each other via a pressure chamber with an ink supply path in communication, the orifice is formed with a narrow tip and a widened end, improving the fluid characteristics of the orifice and reducing ink droplets. is discharged well, and the outer circumference of the leading edge of the orifice is smaller than the expanded end of the orifice. By forming an ink supply path consisting of gaps that open around the entire circumference, there is no need to create a dedicated layer to form the ink supply path, and the pressure chamber allows for good ink replenishment, resulting in good fluid characteristics. This has advantages such as being able to transmit pressure to an orifice, and manufacturing an inkjet printer head with good fluid characteristics and responsiveness with good productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す縦断側面図、第2図は各
部を分解した平面図、第3図は分解斜視図、第4図は斜
視図、第5図は要部の縦断側面図、第6図は第一第二の
変形例を示す縦断側面図、第7図(a)は要部の平面図
、第7図(b)は側面図、第8図(a)は第三の変形例
を示す要部の平面図、第8図(b)は側面図、第9図(
a)は第四の変形例を示す要部の平面図、第9図(b)
は側面図、第10図(a)は要部の平面図、第10図(
b)は第五の変形例を示す平面図、第11図は特願平1
−294240号に開示された先行技術を示すインクジ
ェットプリンタヘッドの縦断側面図、第12図は各部を
分解した平面図、第13図は分解斜視図、第14図は斜
視図、第15図は要部の縦断側面図、第16図は製作工
程図である。 7・・・圧力発生手段、33・・・圧力室、29,35
゜36・・・インクジェットプリンタヘッド、30・・
・第二のプレート、31・・・オリフィス、32,37
゜38・・・隔壁、33・・・第一のプレート、34・
・・インク供給路 出 願 人   東京電気株式会社 32図 (a) (b) 5図 J)7図 J)○図1q図 (b) (b) (b) 、%、IO昂 (a) (b) U JZ図 (a) ス
Fig. 1 is a vertical cross-sectional side view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan view with each part exploded, Fig. 3 is an exploded perspective view, Fig. 4 is a perspective view, and Fig. 5 is a vertical cross-sectional side view of main parts. Figure 6 is a vertical sectional side view showing the first and second modified examples, Figure 7 (a) is a plan view of the main part, Figure 7 (b) is a side view, and Figure 8 (a) is the 8(b) is a side view, and FIG. 9(b) is a plan view of the main part showing the third modification.
a) is a plan view of the main part showing the fourth modification, FIG. 9(b)
is a side view, Figure 10 (a) is a plan view of the main part, Figure 10 (
b) is a plan view showing the fifth modification, and FIG. 11 is a plan view of the fifth modification.
12 is an exploded plan view of each part, FIG. 13 is an exploded perspective view, FIG. 14 is a perspective view, and FIG. 15 is an essential part. A vertical sectional side view of the section, and FIG. 16 is a manufacturing process diagram. 7... Pressure generating means, 33... Pressure chamber, 29, 35
゜36...Inkjet printer head, 30...
・Second plate, 31... Orifice, 32, 37
゜38...Partition wall, 33...First plate, 34.
...Ink supply path Applicant Tokyo Electric Co., Ltd. Figure 32 (a) (b) Figure 5 J) Figure 7 J) ○ Figure 1q Figure (b) (b) (b) , %, IO increase (a) ( b) U JZ diagram (a)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 少なくとも圧力発生手段と圧力室を形成する隔壁とが形
成された第一のプレートと少なくともオリフィスが形成
された第二のプレートとを接合して前記圧力発生手段と
前記オリフィスとがインク供給路が連通された前記圧力
室を介して対向するインクジェットプリンタヘッドにお
いて、先端部が細く末端部が拡開したオリフィスを形成
し、このオリフィスの拡開した末端部より先縁部の外周
が小さい圧力室の隔壁を形成し、この圧力室の隔壁の先
縁部と前記オリフィスの末端部との間に全周方向に開口
した間隙からなるインク供給路を形成したことを特徴と
するインクジェットプリンタヘッド。
A first plate on which at least a pressure generating means and a partition wall forming a pressure chamber are formed and a second plate on which at least an orifice is formed are joined together so that the pressure generating means and the orifice are in communication with each other through an ink supply path. In the inkjet printer heads that face each other across the pressure chamber, an orifice is formed with a narrow tip and a widened end, and the partition wall of the pressure chamber has a smaller outer circumference at its leading edge than the widened end of the orifice. An ink jet printer head characterized in that an ink supply path consisting of a gap opened in the entire circumferential direction is formed between the leading edge of the partition wall of the pressure chamber and the end of the orifice.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006167906A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Palo Alto Research Center Inc Fluid structure
JP2014231219A (en) * 2013-05-02 2014-12-11 キヤノン株式会社 Liquid discharge head and ink jet recorder

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