JPH05131631A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク滴の噴射速度を向上させることによ
り、良好な画質が得られるインクジェット記録ヘッドを
提供する。 【構成】 ヒーターウェハ１に厚膜絶縁層３を形成し、
ピット６を形成した後に、さらに、厚膜有機構造体１１
によって、ヒーターが設けられたピット６とインク噴射
口４を連結するインク流路の構成面１０に溝１２が形成
されている。インクは、ヒーターの部分に生成された気
泡により、インク噴射口４に向かって矢印の向きに流れ
るが、溝１２によるインク整流手段によって、インクの
流れがスムーズになり、インクの噴射速度を約１０〜２
０％増加させることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッド、特に、インク流路を構成する面の形状に特徴を有
するインクジェット記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録ヘッドにおい
て、インク噴射素子とインク噴射口を連結するインク流
路としては、均一な断面積のものが普通である。しか
し、例えば、特開昭５７−２９４６３号公報に記載され
ているように、インク噴射口からの気泡の混入を防ぐた
め、インク流路をインク噴射口に向かって先細り形状と
なるようにしたものがある。そのほかにも、インク噴射
素子とインク噴射口を連結するインク流路において、断
面積を一様にしないものや、凹凸部を設けたものも知ら
れている。

【０００３】すなわち、特開昭５８−１４２８６５号公
報に記載されたインクジェット記録ヘッドは、インク噴
射口からの気泡の混入を防ぐため、インク噴射口近傍の
インク流路壁に凹凸部を設けたものである。また、特開
昭５９−９３３５５号公報に記載されているインクジェ
ット記録ヘッドは、インク噴射後のインクの残留振動を
抑制して、粒子化周波数を高くするために、インクの流
れに対して垂直方向に溝を設けたものである。また、特
開昭６２−１５２８６０号公報に記載されたインクジェ
ット記録ヘッドは、インクの供給効率を向上させ、イン
ク滴吐出の繰り返し周波数を高くするため、インク流路
の断面積をインク噴射口に向けて漸減させて先細り形状
としたものである。また、特開昭６２−１７９９４９号
公報に記載されたインクジェット記録ヘッドは、周波数
特性を向上させるため、インク流路の断面積をインク噴
射口側ほど大きくしたものである。

【０００４】これらの一様な形状でない従来のインク流
路形状を有するインクジェット記録ヘッドは、上述した
ように、いずれもインク噴射口からの気泡の混入防止
や、駆動周波数の向上を目的としたものであった。

【０００５】一方、他の特性向上を目的としたインクジ
ェット記録ヘッドとしては、特開平１−１２５２４１号
公報に記載されているように、インク噴射素子とインク
噴射口を連結するインク流路を感光性組成物を使用して
形成し、インク流路の内壁を平滑にして、インクの流れ
をスムーズとしたものがある。

【０００６】本発明者らも、インク流路内におけるイン
クの流れは、インクジェット記録ヘッドの重要な特性の
一つと考えて種々の実験を行なった。中でも、インク滴
の噴射速度は、画質に大きな影響を与えるため、可能な
限りインク滴の噴射速度が速いことが望ましいといえ
る。インク滴の噴射速度が遅い場合には、塵、埃、紙
粉、インクミスト等の外乱により、インク滴の方向性が
変化しやすく、インク滴の着弾位置が所望の位置からず
れてしまうからである。しかしながら、実際のインク滴
の噴射速度は、十分には速いというものではなく、上述
したいずれのインクジェット記録ヘッドにおいても、得
られる画質は、十分ではないという問題点を有してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、インク滴の噴射
速度を向上させて良好な画質を得ることを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、インク噴射素子とインク噴射口
を連結するインク流路の構成面に、請求項１の発明にお
いては、インク噴射方向と同一方向に溝または凸部を設
けたことを特徴とするものであり、請求項２の発明にお
いては、インク噴射口に向けて先細り形状に溝または凸
部を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、インクジェット記録ヘッドの
インク噴射素子とインク噴射口を連結するインク流路の
構成面に設けられた溝または凸部は、インク整流手段の
作用をするものである。すなわち、インク流路を流れる
インクは、その構成面の表面に設けられたインク整流手
段によりスムーズに流れるため、インク滴の噴射速度を
向上させることができる。また、前記インク整流手段を
インク噴射口に向かって先細り形状とすることにより、
よりスムーズにインクが流れるため、インク滴の噴射速
度をより向上させることができる。

【００１０】

【実施例】まず、本発明の実施例が適用されるインクジ
ェット記録ヘッドの流路構造の一例を図７により説明す
る。（Ａ）図は要部の分解斜視図、（Ｂ）図はインク流
路方向に平行な垂直面で切った断面図である。図中、１
はヒーターウェハ、２はチャネルウェハ、３は厚膜絶縁
層、４はインク噴射口、５はインク流路、６はピット、
７はヒーターである。このインクジェット記録ヘッドの
流路構造は、特開平１−１４８５６０号公報に記載され
たものである。厚膜絶縁層３は、感光性ポリイミド等を
用いてヒーターウェハ２上に形成された後、フォトリソ
等によりピット６が設けられる。チャネルウェハ２は、
Ｓｉのウェハに断面が三角形のインク流路が形成された
ものである。このチャネルウェハ２の製造工程は、Ｓｉ
ウェハ上に異方性エッチングを行なって、インク流路と
なる溝が形成される。このようにして作製されたチャネ
ルウェハ２が、ピット６を設けた厚膜絶縁層３を形成し
たヒーターウェハ１上に接着されて、ダイシングにより
各ヘッドに用いられる大きさに分離され、ヘッド部が構
成される。ピット６は、バブルの発生時における成長過
程において、成長領域を制限して、バブルが横に拡がる
ことなく、上方に集中させ易くするために設けられたも
のである。それによりインクを効果的に噴射させること
ができる。

【００１１】しかし、本発明の効果は、特開平１−１４
８５６０号公報に記載されたインクジェット記録ヘッド
に限定されるものではなく、厚膜絶縁層を有しないもの
でもよく、また、従来の技術に記載した各種のインクジ
ェット記録ヘッドにも適用可能である。

【００１２】上述したインクジェット記録ヘッドを例に
して、本発明の実施例を説明する。図１は、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドの第１の実施例の説明図であ
り、（Ａ）図は、インク流路を上方から見た図であり、
図７（Ａ）の厚膜絶縁層３の上面の一部に相当する図で
ある。また、（Ｂ）図は、（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図であ
る。図中、図７と同様な部分には同じ符号を付して説明
を省略する。８，９はチャネル側のインク流路構成面、
１０はヒーターウェハ側のインク流路構成面、１１は厚
膜有機構造体、１２は溝である。

【００１３】この実施例を、図７で説明した特開平１−
１４８５６０号公報に記載のインクジェット記録ヘッド
との相違点を主にして説明する。この実施例では、ヒー
ターウェハ１に厚膜絶縁層３を形成し、ピット６を形成
した後に、さらに、図７で説明した厚膜絶縁層３の形成
方法と同様な方法を用いて、ベクレル、リストン、ブロ
パイマーまたはポリイミドなどのような厚膜有機構造体
１１によって、溝１２を形成した。溝１２は、上述した
インク整流手段である。厚膜有機構造体１１にも、厚膜
絶縁層３のピット６に相当する位置に同様に穴が開けら
れ、一体的なピット６が形成される。このようにして作
製されたヒーターウェハ１に、チャネルが形成されたチ
ャネルウェハ２を接合した後、各ヘッドに分離・切断す
ることによりヘッド部が形成される。インク噴射口４は
三角形状であり、チャネルウェハ２側の２つのインク流
路面８，９と、ヒーターウェハ１側の１つのインク流路
構成面１０の３つの面から構成されている。

【００１４】インク流路５についてみると、チャネルウ
ェハ２側は、特開平１−１４８５６０号公報に記載され
ているチャネルウェハと同様であるが、ヒーターウェハ
１側は、特開平１−１４８５６０号公報に記載されてい
る平滑な厚膜絶縁層３に対して、この実施例では、イン
ク整流手段として溝１２が形成されている。インクは、
ヒーター７の部分に生成された気泡により、インク噴射
口４に向かって矢印の向きに流れる。この実施例では、
溝１２によるインク整流手段によって、インクの流れが
スムーズになり、インクの噴射速度を約１０〜２０％増
加させることができた。溝１２の形状は、深さが０．１
〜１０μｍ、特に、０．５〜５μｍの場合が効果が大き
かった。また、溝の幅は、１〜５０μｍ、特に、５〜２
０μｍの場合が効果が大きかった。また、溝の配置間隔
は、２〜１００μｍ、特に、１０〜４０μｍにおいて効
果が大きかった。また、溝の個数は、図では３個を図示
しているが、インク流路５の幅と前記の溝の配置間隔に
よって、１個〜数十個まで形成することができる。

【００１５】図２は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第２の実施例の説明図であり、（Ａ）図は、インク
流路を上方から見た図であり、図７（Ａ）の厚膜絶縁層
３の上面の一部に相当する図である。また、（Ｂ）図
は、（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。図中、図１と同様
な部分には同じ符号を付して説明を省略する。１３は凸
部である。この実施例が第１の実施例と異なる点は、イ
ンク整流手段の形状であり、第１の実施例では溝を形成
したのに対し、この実施例では、凸部１３を形成した。
凸部１３は、第１の実施例の溝部を形成した方法と同様
に、図７で説明した厚膜絶縁層の形成方法と同様な方法
を用いて、ベクレル、リストン、ブロパイマーまたはポ
リイミドのような厚膜有機構造体により形成されたもの
である。

【００１６】第２の実施例も、第１の実施例と同様に、
インク整流手段によって、インクの流れがスムーズにな
り、インクの噴射速度が、約１０〜２０％増加した。凸
部１３の形状は、高さが０．１〜１０μｍ、特に、０．
５〜５μｍにおいて効果が大きかった。また、凸部の幅
は、１〜５０μｍ、特に、５〜２０μｍにおいて効果が
大きかった。また、凸部の配置間隔は、２〜１００μ
ｍ、特に、１０〜４０μｍにおいて効果が大きかった。
また、凸部の個数は、図では３個を図示しているが、イ
ンク流路５の幅と前記の溝の配置間隔によって、１個〜
数十個まで形成することができる。

【００１７】図３は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第３の実施例の説明図であり、（Ａ）図は、インク
流路を上方から見た図であり、図７（Ａ）の厚膜絶縁層
３の上面の一部に相当する図である。また、（Ｂ）図
は、（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。図中、図２と同様
な部分には同じ符号を付して説明を省略する。１４は凸
部である。この実施例においても、インク整流手段とし
て凸部が設けられているが、第２の実施例と異なる点
は、凸部の形状が相違している。すなわち、第２の実施
例では、独立した３個の凸部であるのに対し、この実施
例では、３つの面からなる１個の凸部１４となってい
る。この実施例の凸部１４も、第２の実施例の凸部を形
成した方法と同様に、図７で説明した厚膜絶縁層の形成
方法と同様な方法を用いて、ベクレル、リストン、ブロ
パイマーまたはポリイミドのような厚膜有機構造体によ
り形成されたものである。

【００１８】第３の実施例も、第２の実施例と同様に、
インク整流手段によってインクの流れがスムーズにな
り、インクの噴射速度が、約１０〜２０％増加した。凸
部１４の形状は、高さは０．１〜１０μｍ、特に、０．
５〜５μｍにおいて効果が大きかった。また、凸部の各
面は、幅２０〜５０μｍとした。また、凸部を構成する
面の個数は、図では３個を図示しているが、インク流路
５の幅と前記の凸部の高さに応じて２個〜１０個の面か
ら形成させることができる。曲面を用いることもでき
る。凸部を構成する面の数が２個〜１０個の場合、また
は、曲面の場合も、凸部を構成する面の数が３個の場合
と同様に、インクの噴射速度を増加させることができ
る。

【００１９】図４は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第４の実施例の説明図であり、（Ａ）図は、インク
流路を上方から見た図であり、図７（Ａ）の厚膜絶縁層
３の上面の一部に相当する図である。また、（Ｂ）図
は、（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。図中、図１と同様
な部分には同じ符号を付して説明を省略する。この実施
例が第１の実施例と異なる点は、インク整流手段におけ
る溝１２の配置形状である。第１の実施例の溝が、全て
インク噴射方向と同一方向に配置されているのに対し
て、この実施例では、溝１２は、インク噴射口に向かっ
て先細り形状に配置されている。溝１２の深さ、幅、配
置間隔、個数は、第１の実施例の場合と同様とした。こ
の実施例では、溝１２が、インク噴射口に向かって先細
り形状に配置されているため、インクの流れがよりスム
ーズになり、インクの噴射速度が、さらに５％程度増加
した。

【００２０】図５は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第５の実施例の説明図であり、（Ａ）図は、インク
流路を上方から見た図であり、図７（Ａ）の厚膜絶縁層
３の上面の一部に相当する図である。また、（Ｂ）図
は、（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。図中、図２と同様
な部分には同じ符号を付して説明を省略する。この実施
例が第２の実施例と異なる点は、インク整流手段におけ
る凸部１３の配置形状である。第２の実施例の凸部が、
全てインク噴射方向と同一方向に配置されているのに対
して、この実施例では、凸部１３は、インク噴射口に向
かって先細り形状に配置されている。凸部１３の高さ、
幅、配置間隔、個数は、第２の実施例と同様とした。こ
の実施例では、凸部１３が、インク噴射口に向かって先
細り形状に配置されているため、インクの流れがよりス
ムーズになり、インクの噴射速度が、さらに５％程度増
加した。

【００２１】図６は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第６の実施例の説明図であり、（Ａ）図は、インク
流路を上方から見た図であり、図７（Ａ）の厚膜絶縁層
３の上面の一部に相当する図である。また、（Ｂ）図
は、（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。図中、図３と同様
な部分には同じ符号を付して説明を省略する。この実施
例が第３の実施例と異なる点は、インク整流手段におけ
る凸部１４の形状である。第３の実施例の凸部を構成す
る面が、インク噴射方向と同一方向に形成されているの
に対して、この実施例では、凸部１４は、インク噴射口
に向かって先細りとなる形状に形成されている。凸部１
４を構成する面の形状は、第３の実施例と同様とした。
この実施例では、凸部１４がインク噴射口に向かって先
細り形状に形成されているため、インクの流れがよりス
ムーズになり、インクの噴射速度がさらに５％程度増加
した。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、インクジェット記録ヘッドの、インク噴射素
子とインク噴射口を連結するインク流路において、前記
インク流路の構成面にインク整流手段を設けるようにし
たので、インク滴の噴射速度が向上してインク滴の着弾
位置が所望の位置からズレる現象が減少し、得られる画
質が向上するという効果がある。また、インク整流手段
の配置や形状を、インク噴射口に向かって先細りとする
ことにより、インクがよりスムーズに流れるため、イン
ク滴の噴射速度がより向上し、得られる画質がより向上
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第１の
実施例の説明図である。

【図２】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第２の
実施例の説明図である。

【図３】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第３の
実施例の説明図である。

【図４】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第４の
実施例の説明図である。

【図５】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第５の
実施例の説明図である。

【図６】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第６の
実施例の説明図である。

【図７】 従来のインクジェット記録ヘッドの一例の説
明図である。

【符号の説明】

１ ヒーターウェハ、２ チャネルウェハ、３ 厚膜絶
縁層、４ インク噴射口、５ インク流路、６ ピッ
ト、７ ヒーター、８，９ チャネル側のインク流路構
成面、１０ ヒーターウェハ側のインク流路構成面、１
１ 厚膜有機構造体、１２ 溝、１３，１４ 凸部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 宏 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 田端 伸司 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 三鍋 治郎 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 三澤 誠 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 小竹 直志 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録ヘッドにおいて、イ
   ンク噴射素子とインク噴射口を連結するインク流路の構
   成面に、インク噴射方向と同一方向に溝または凸部を設
   けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 インクジェット記録ヘッドにおいて、イ
   ンク噴射素子とインク噴射口を連結するインク流路の構
   成面に、インク噴射口に向けて先細り形状に溝または凸
   部を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。