JPH0469249A - Ink jet printer head - Google Patents

Ink jet printer head

Info

Publication number
JPH0469249A
JPH0469249A JP18371890A JP18371890A JPH0469249A JP H0469249 A JPH0469249 A JP H0469249A JP 18371890 A JP18371890 A JP 18371890A JP 18371890 A JP18371890 A JP 18371890A JP H0469249 A JPH0469249 A JP H0469249A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
pressure chamber
ink
printer head
pressure
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
JP18371890A
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 JP18371890A priority Critical patent/JPH0469249A/en
Publication of JPH0469249A publication Critical patent/JPH0469249A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make it unnecessary to form an orifice at every pressure chamber and make it easy to manufacture a second plate and a position adjustment to the pressure chamber. CONSTITUTION:A slit 31 as a linear through groove is formed on a second plate 30 without supply passage layer. A partition 33 of a pressure chamber 9 of a first place 32 facing the slit 31 has a height lower than a peripheral part 20. In a state that the plates 32 and 30 are connected integrally, a clearance which opens in the direction of the whole periphery is formed between a tip of the partition 33 of the pressure chamber 9 and a back face of the second plate 30, which is made to be an ink supply passage 34 communicating an ink storage 11 with the pressure chamber 9. An ink jet printer head 29 deflects a pressure generated at a surface of a heat generating resistor 7 by the partition 33 of the pressure chamber 9 so as to eject ink drips from the slit 31. Thus, a manufacture of the second plate and a position adjustment to the pressure chamber of the first plate will be easy.

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、
この微小時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 minute time, 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、オリフィスの軸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 axis of the orifice, so the flight direction of the ejected ink droplets is It gets bent.

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 varies depending on factors such as temperature changes and changes in ink viscosity due to aging. However, 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 having a shape surrounding the heating resistor is formed on a substrate on which the heating 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l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11図に例示するように、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の細心に対して対称形
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の細心
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 channel layer 4, and an orifice plate 5 are sequentially laminated, as illustrated in FIGS. 13 and 14. As illustrated in FIG. 11, the orifices 6 continuously formed in an array on the orifice plate 5 and the heating resistor 7, which is a pressure generating means formed on the surface of the substrate 2, are coaxially arranged. The pressure chamber layer 3 in which a rectangular annular partition wall 8 is formed with the heat generating resistor 7 at its center forms a pressure chamber 9 that is symmetrical with respect to the fine details of the orifice 6. The supply path layer 4, which is open at the portion facing the chamber 9, forms an ink supply path 10 that is open in the entire circumferential direction relative to the orifice 6. Furthermore, this inkjet printer head 1
Here, 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 the 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l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 l having the above-described 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0
.1〜1.0(m+)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Sin、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パター
ニングすることで前記発熱抵抗体7どなる厚さ0.4(
μm)の抵抗層14を形成し、同様に厚さ0.5(μm
)のAfi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Sio、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 [) 
(ChemicalVapor 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 0.
.. It is made of a Si wafer, etc., which has good heat dissipation of about 1 to 1.0 (m+), and has a thickness of 2.0 (μm) on the surface.
The heat storage layer 13 is formed of a certain amount of Sin, Al, O, or the like. 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 has 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 Afi are formed. Next, on top of these, a first protective film 17 made of Si, N4 or Sio 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 [)
(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。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 supply hole 12 is formed in the substrate 2 through the ink storage chamber 11 by laser processing. for example,
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lO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 IO 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の細心
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lが製作される。
Then, as illustrated in FIGS. 16(f) and (g), the first and second plates 21, 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 heat generating resistor 7 with the same precision and pressing them together.

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1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から突呂していたインク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, the inkjet printer head 1 is equipped 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 the change in the pressure of the ink 27 due to the contraction of the air bubbles 28, a part of the ink 27 that has been bulging 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1では、イ
ンク供給路10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の細心方向
に飛翔することになる。
In this inkjet printer head 1, the shapes of the ink supply path 10 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 these parts are symmetrical. The action direction and the feel direction are symmetrical, and the ink droplet 27a flies in the narrow 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
力が側方などに流出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
, the pressure generated on the surface of the heating resistor 7 is transmitted to the orifice 6 without leaking to the side, resulting in good driving efficiency and labor saving 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1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で囲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 1, since the arrangement of each part is symmetrical with respect to the axis of the orifice 6, the ejection direction of the ink droplets 27a is not bent. The pressure transmission efficiency is also good because it is surrounded by

だが、上述のインクジェットプリンタヘッド1では、圧
力室9が微細に形成された第一のプレート21とオリフ
ィス6が微細に形成された第二のプレート22とを接合
する構造になっているので、この接合に極めて精密な精
度が必要で生産性が低下している。さらに、微細な貫通
孔であるオリフィス6をアレイ状に連設する第二のプレ
ート22は上述のように製作が容易でなく、やはりイン
クジェットプリンタヘッド1の生産性低下の要因となっ
ている。
However, the above-described inkjet printer head 1 has a structure in which the first plate 21 in which the pressure chambers 9 are minutely formed and the second plate 22 in which the orifices 6 are minutely formed are joined. Bonding requires extremely high precision, reducing productivity. Furthermore, the second plate 22 in which the orifices 6, which are fine through holes, are arranged in an array is not easy to manufacture as described above, and this is also a factor in reducing the productivity of the inkjet printer head 1.

課題を解決するための手段 第一のプレートの表面に各々圧力発生手段と隔壁とから
なる多数の圧力室を直線状に連設し、第一のプレートに
接合される第二のプレートの圧力室と対向する位置に線
形の貫通溝を形成し、第一のプレートの圧力室内のイン
クに圧力発生手段で加えられる圧力を隔壁で偏向して第
二のプレートの貫通溝から圧力室毎にインク滴を吐出さ
せるようにした。
Means for Solving the Problem A number of pressure chambers, each consisting of a pressure generating means and a partition wall, are linearly arranged on the surface of a first plate, and a pressure chamber of a second plate is joined to the first plate. A linear through groove is formed at a position facing the pressure chamber of the first plate, and the pressure applied by the pressure generating means to the ink in the pressure chamber of the first plate is deflected by the partition wall, and ink droplets are generated from the through groove of the second plate to each pressure chamber. was made to emit.

作用゛ 第一のプレートの圧力室内で圧力が加えられたインクを
第二のプレートに形成された貫通溝からインク滴として
吐出するので、従来の装置のように各圧力室毎に微細な
貫通孔であるオリフィスを形成することを要しないので
第二のプレートの製作が容易であり、かつ、この第二の
プレートのスリットと第一のプレートの圧力室との位置
整合も容易である。
Function: Ink under pressure in the pressure chamber of the first plate is ejected as ink droplets from the through groove formed in the second plate, so unlike conventional devices, each pressure chamber has a fine through hole. Since it is not necessary to form an orifice, it is easy to manufacture the second plate, and it is also easy to align the slits in the second plate with the pressure chambers in the first plate.

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図ないし第3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に線形の貫通溝であ
るスリット31が形成されており、例えば、このスリッ
ト31と対向する第一のプレート32の圧力室9の隔壁
33は外周部20よりも高さが低く形成されている。そ
して、これらの第一第二のプレート32.30が一体的
に接合された状態で、前記圧力室9の隔壁33の先縁部
と前記第二のプレート30の裏面との間に全周方向に開
口した間隙が形成され、これがインク貯蔵室11と圧力
室9とを連通ずるインク供給路34となっている。
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 FIGS. 1 to 3, a slit 31, which is a linear through groove, is formed in a second plate 30 that does not have a supply path layer. For example, the partition wall 33 of the pressure chamber 9 of the first plate 32 facing the slit 31 is formed to have a lower height than the outer peripheral portion 20. In a state where these first and second plates 32 and 30 are integrally joined, there is a gap in the entire circumferential direction between the leading edge of the partition wall 33 of the pressure chamber 9 and the back surface of the second plate 30. A gap is formed that is open to the ink storage chamber 11 and the pressure chamber 9, and this serves as an ink supply path 34 that communicates the ink storage chamber 11 and the pressure chamber 9.

ここで、第一のプレート32の前記圧力室9の隔壁33
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172より高いことで圧力の偏向が良好になって
いる。そして、圧力室9と同一の30〜50(μm)程
度の幅にスリット31が形成された第二のプレート30
は、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ている。
Here, the partition wall 33 of the pressure chamber 9 of the first plate 32
is formed to a height of about 20 to 30 (μm), which is higher than at least the maximum height 172 of the bubbles 28 generated on the surface of the heating resistor 7, so that the pressure deflection is improved. Then, a second plate 30 is formed with a slit 31 having a width of about 30 to 50 (μm), which is the same as that of the pressure chamber 9.
is manufactured from Ni electroformed parts, pressed parts, molded parts, etched parts, etc.

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33で偏向してスリット31からインク滴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 33 and flows from the slit 31.
stand out.

二こで、このインクジェットプリンタヘッド29は、線
形に連続する圧力室9と対向してインク滴27aを吐出
するのが線形の貫通溝であるスリット31になっている
。従って、このインクジェットプリンタヘッド29は、
従来のインクジェットプリンタヘッドlのように各圧力
室9毎に微細な貫通孔であるオリフィス6を形成するこ
とを要しないので第二のプレート30の製作が容易であ
り、さらに、この第二のプレート30のスリット31と
第一のプレート32の圧力室9との位置整合も比較的容
易なので、その生産性が極めて良好である。さらに、こ
のインクジェットプリンタヘッド29では、第4図に例
示するように、圧力室9の隔壁33を圧力室層3の外周
部20よりも低くすることで、供給路層を形成すること
なくインク貯蔵室11から圧力室9に連通するインク供
給路34を形成し、より装置の生産性向上に寄与するよ
うになっている。
Second, this inkjet printer head 29 has a slit 31, which is a linear through-groove, that faces the linearly continuous pressure chamber 9 and ejects the ink droplet 27a. Therefore, this inkjet printer head 29 is
Unlike the conventional inkjet printer head l, it is not necessary to form the orifice 6, which is a fine through hole, in each pressure chamber 9, so the production of the second plate 30 is easy; Since positional alignment between the slits 31 of the first plate 30 and the pressure chambers 9 of the first plate 32 is relatively easy, the productivity is extremely high. Furthermore, in this inkjet printer head 29, as illustrated in FIG. 4, by making the partition wall 33 of the pressure chamber 9 lower than the outer peripheral part 20 of the pressure chamber layer 3, ink can be stored without forming a supply path layer. An ink supply path 34 communicating from the chamber 11 to the pressure chamber 9 is formed to further contribute to improving the productivity of the apparatus.

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32の生産性をも向
上させている。
Moreover, the inkjet printer head 29 of this embodiment
Now, as illustrated in FIG. 5, the productivity of the first plate 32 is also 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. There is.

ここで、上述のような第一のプレート32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(
mn)のSi基板2の表面を熱酸化させて厚さ約1.5
(μm)のSin、からなる蓄熱層13を形成し、この
上に厚さ約3000(A)にTa5iO,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5000 (
人)のAQ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(人)の
Sin、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(入)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膜18を
形成する。
Here, an example of a practical method for manufacturing the first plate 32 as described above will be described in detail below. First, the thickness is about 0.5 (
The surface of the Si substrate 2 (mn) is thermally oxidized to a thickness of approximately 1.5 mm.
A heat storage layer 13 made of Sin (μm) is formed, and a resistive layer 14 is uniformly formed on this by sputtering Ta5iO to a thickness of about 3000 (A).
On top of this, a film was formed by sputtering to a thickness of approximately 5000 mm (
Each of the electrodes 15 and 16 is formed by patterning the AQ film of AQ film by photolithography. Then, a highly insulating first protective film 17 made of Sin or 5iUx with a thickness of approximately 4000 μm is formed on these by CVD or sputtering, and then sputtering or vapor deposition is applied on top of this. Then, a second protective film 18 made of Ta, Ti, Cr, or the like having high cavitation resistance and having a thickness of about 1000 μm is formed.

なお、上述の実施例では第一のプレート32の圧力室9
の隔壁33の先縁部と第二のプレート30の裏面とを離
反させてインク供給路34を形成することで、圧力室9
へのインク補給を良好にしたインクジェットプリンタヘ
ッド29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、上述のようなスリット31は長手方向に
沿って第一のプレート32のインク貯蔵室11と圧力室
9とを連通しているので、例えば、圧力室9の隔壁33
の先縁部と第二のプレート30の裏面とが接触してイン
ク供給路34が存しない構造のインクジェットプリンタ
ヘッド(図示せず)も実施可能である。
In addition, in the above-mentioned embodiment, the pressure chamber 9 of the first plate 32
By separating the leading edge of the partition wall 33 and the back surface of the second plate 30 to form an ink supply path 34, the pressure chamber 9
Although the inkjet printer head 29 is shown as an example, the present invention is not limited to the above structure. Since the chamber 11 and the pressure chamber 9 are communicated with each other, for example, the partition wall 33 of the pressure chamber 9
It is also possible to implement an inkjet printer head (not shown) having a structure in which the leading edge of the second plate 30 contacts the back surface of the second plate 30 and the ink supply path 34 does not exist.

また、上述のインクジェットプリンタヘッド29では、
第二のプレート30に上下で幅が同一のスリット31を
形成したものを例示したが、本発明は上記構造に限定さ
れるものではなく、第6図に例示するように、第二のプ
レート35に上部が幅狭く下部が拡開した貫通孔である
スリット36を形成したインクジェットプリンタヘッド
37〜39なども実施可能である。ここで、このような
形状のスリット36を形成した場合、第6図(a)に例
示するように、圧力室9の隔壁33が第二のプレート3
5の裏面から離反していなくともインク供給路34は形
成されるので、第6図(b)に例示するように、圧力室
9の隔壁33と第二のプレート30の裏面とが同一面上
に位置するインクジェットプリンタヘッド38や、第6
図(C)に例示するように、圧力室9の隔壁33の上縁
部を第二のプレート30のスリット36内に位置するイ
ンクジェットプリンタヘッド39なども実施可能である
。この場合、第6図(b)に例示したインクジェットプ
リンタヘッド38では、圧力室9の隔壁33と外周部2
0とを同一高さに形成することができるので装置の生産
性向上に寄与することができ、第6図(C)に例示した
インクジェットプリンタヘッド39では、圧力室9がら
スリット36への圧力伝達効率を向上させて装置の高性
能化に寄与することができる。なお、上述のように上部
より下部が拡開したスリット36は、例えば、上部幅が
約50(μm)で下部幅が約150(μm)等に形成さ
れ、その形状としても図示したような両側部が直線状の
ものの他、両側部が湾曲したものや、これらの複合形な
ども実施可能である。
Moreover, in the above-mentioned inkjet printer head 29,
Although the second plate 30 is exemplified with slits 31 having the same width on the upper and lower sides, the present invention is not limited to the above structure, and as illustrated in FIG. It is also possible to implement inkjet printer heads 37 to 39 in which a slit 36 is formed, which is a through hole narrow at the top and wide at the bottom. Here, when the slit 36 having such a shape is formed, the partition wall 33 of the pressure chamber 9 is connected to the second plate 3, as illustrated in FIG.
Since the ink supply path 34 is formed even if the ink supply path 34 is not separated from the back surface of the pressure chamber 9, the partition wall 33 of the pressure chamber 9 and the back surface of the second plate 30 are on the same plane, as illustrated in FIG. 6(b). The inkjet printer head 38 located at
As illustrated in FIG. 3C, an inkjet printer head 39 in which the upper edge of the partition wall 33 of the pressure chamber 9 is located within the slit 36 of the second plate 30 can also be implemented. In this case, in the inkjet printer head 38 illustrated in FIG. 6(b), the partition wall 33 of the pressure chamber 9 and the outer circumference 2
0 can be formed at the same height, which contributes to improving the productivity of the apparatus. In the inkjet printer head 39 illustrated in FIG. It can improve efficiency and contribute to higher performance of the device. The slit 36, which is wider at the bottom than at the top, is formed to have an upper width of about 50 (μm) and a lower width of about 150 (μm), for example, and its shape is similar to that shown in the figure. In addition to those with straight portions, those with curved side portions, and combinations thereof are also possible.

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33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の形状がスリッ
ト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4
0,41等も実施可能である。
Further, in the above-described inkjet printer head 29, it is assumed that the partition wall 33 of the pressure chamber 9 is formed in a square cylindrical shape, as illustrated in FIG. 7, but the present invention is not limited to the above structure. It is sufficient that the shape of the pressure chamber 9 is symmetrical with respect to the axis of the slit 31. Therefore, as illustrated in FIGS. 8 and 9, the partition wall 4 may be cylindrical or polygonal.
0, 41, etc. are also possible.

また、上述のインクジェットプリンタヘッド29では、
第10rIfJ(a)に例示するように、圧力室9の隔
壁33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33内に位置すれば機能する
ので、第10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33を形成することも可能で
ある。
Moreover, in the above-mentioned inkjet printer head 29,
As illustrated in No. 10rIfJ(a), the heating resistor 7 is surrounded by the partition wall 33 of the pressure chamber 9, but the present invention is not limited to the above structure, and the heating resistor 7 is surrounded by the partition wall 33 of the pressure chamber 9.
The heating resistor 7 functions as long as most of it is located within the partition wall 33 of the pressure chamber 9, so as illustrated in FIG.
It is also possible to form the partition wall 33 of the pressure chamber 9 on the surface of the pressure chamber 9 .

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 method using the heating resistor 7 as a pressure generating means was 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、第一のプレートの表面に各々圧
力発生手段と隔壁とからなる多数の圧力室を直線状に連
設し、この第一のプレートに接合される第二のプレート
の圧力室と対向する位置に線形の貫通溝を形成し、第一
のプレートの圧力室内のインクに圧力発生手段で加えら
れる圧力を隔壁で偏向して第二のプレートの貫通溝から
圧力室毎にインク滴を吐出させるようにしたことにより
、線形に連続する圧力室と対向してインク滴を吐出する
のが線形の貫通溝であり、従来の装置のように各圧力室
毎に微細な貫通孔であるオリフィスを形成することを要
しないので第二のプレートの製作が容易であり、かつ、
この第二のプレートのスリットと第一のプレートの圧力
室との位置整合も容易なので、インクジェットプリンタ
ヘッドの生産性向上に寄与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 includes a plurality of pressure chambers each consisting of a pressure generating means and a partition wall arranged linearly on the surface of a first plate, and a second pressure chamber joined to the first plate. A linear through groove is formed at a position facing the pressure chamber of the first plate, and the pressure applied to the ink in the pressure chamber of the first plate by the pressure generating means is deflected by the partition wall to generate pressure from the through groove of the second plate. By ejecting ink droplets from each chamber, a linear through groove is used to eject ink droplets facing a linearly continuous pressure chamber, and unlike conventional devices, each pressure chamber is Since it is not necessary to form an orifice, which is a through hole, the second plate is easy to manufacture, and
Since the positional alignment between the slits of the second plate and the pressure chambers of the first plate is easy, it is possible to contribute to improving the productivity of the inkjet printer head.

【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分解斜視図、第2図は斜
視図、第3図は各部を分解した平面図、第4図は縦断側
面図、第5図は要部の縦断側面図、第6図は第一第二第
三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、9・・・圧力室、29.37〜
39・・・インクジェットプリンタヘッド、30,35
・・・第二のプレート、31.36・・・貫通溝、32
・・・第一のプレート、33,40.41・・・隔壁漢
、3図 (a) (b) 35図 」7図 JC図3q図 10図 (a) U JZ図 (a) (b’) ス
Fig. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a perspective view, Fig. 3 is an exploded plan view of each part, Fig. 4 is a longitudinal side view, and Fig. 5 is a longitudinal side view of main parts. Fig. 6 is a vertical side view showing the first, second, and third modifications, Fig. 7 (a) is a plan view of the main part, Fig. 7 (b) is a side view, and Fig. 8 (a) 8(b) is a side view, FIG. 9(b) is a side view, and FIG.
Figure (a) is a plan view of the main part showing the fourth modification, and Figure 9 (
b) is a side view, Fig. 10(a) is a plan view of the main part, Fig. 10
Figure (b) is a plan view showing the fifth modification, Figure 11 is a longitudinal cross-sectional side view of an inkjet printer head showing the prior art disclosed in Japanese Patent Application No. 1-294240, and Figure 12 is an exploded view of each part. FIG. 13 is a plan view, FIG. 13 is an exploded perspective view, FIG. 14 is a perspective view, FIG. 15 is a vertical sectional side view of main parts, and FIG. 16 is a manufacturing process diagram. 7...Pressure generating means, 9...Pressure chamber, 29.37~
39... Inkjet printer head, 30, 35
...Second plate, 31.36...Through groove, 32
...First plate, 33, 40. 41... Bulkhead wall, Figure 3 (a) (b) Figure 35'' Figure 7 JC Figure 3q Figure 10 (a) U JZ Figure (a) (b' ) vinegar

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 表面に各々圧力発生手段と隔壁とからなる多数の圧力室
が直線状に連設された第一のプレートと、連続する前記
圧力室と対向する位置に線形の貫通溝が形成されて前記
第一のプレートに接合される第二のプレートとからなり
、前記第一のプレートの圧力室内のインクに前記圧力発
生手段で加えられる圧力を前記隔壁で偏向して前記第二
のプレートの貫通溝から前記圧力室毎にインク滴を吐出
させるように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 having a plurality of pressure chambers linearly arranged on its surface, each consisting of a pressure generating means and a partition wall, and a linear through groove formed at a position facing the continuous pressure chambers. a second plate joined to the second plate, and the pressure applied to the ink in the pressure chamber of the first plate by the pressure generating means is deflected by the partition wall to cause the ink to flow from the through groove of the second plate to the second plate. An inkjet printer head characterized by ejecting ink droplets from each pressure chamber.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001179983A (en) * 1999-12-22 2001-07-03 Eastman Kodak Co Deflection control device for ink in continuous ink jet printer and method of improving deflection

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