JPH0623990A - 電熱変換形インキジェットプリンタヘッド - Google Patents
電熱変換形インキジェットプリンタヘッドInfo
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- JPH0623990A JPH0623990A JP5123471A JP12347193A JPH0623990A JP H0623990 A JPH0623990 A JP H0623990A JP 5123471 A JP5123471 A JP 5123471A JP 12347193 A JP12347193 A JP 12347193A JP H0623990 A JPH0623990 A JP H0623990A
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インキ蒸気泡の広がり方向がインキ噴出方向
とは反対である層構造の電熱変換形インキジェットプリ
ンタヘッドための装置の効率を改善する。 【構成】 インキジェットプリンタヘッドの各インキチ
ャネル(16)に流れ絞り素子を介してインキを供給す
る。その実現のために、インキ貯蔵容器に連通する開口
(2)を有する被覆プレート(1)が設けられている。
開口(2)は凹部(25)を介してチップ(11)内の
インキチャネル(16)に接続されている。必要に応じ
て、凹部(25)をチップ(11)又は閉じプレート
(1)内に設けることが提案される。その実現のために
凹部(25)の製造の例が記載されている。
とは反対である層構造の電熱変換形インキジェットプリ
ンタヘッドための装置の効率を改善する。 【構成】 インキジェットプリンタヘッドの各インキチ
ャネル(16)に流れ絞り素子を介してインキを供給す
る。その実現のために、インキ貯蔵容器に連通する開口
(2)を有する被覆プレート(1)が設けられている。
開口(2)は凹部(25)を介してチップ(11)内の
インキチャネル(16)に接続されている。必要に応じ
て、凹部(25)をチップ(11)又は閉じプレート
(1)内に設けることが提案される。その実現のために
凹部(25)の製造の例が記載されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電熱変換により発生した
インキ蒸気泡の広がり方向がインキ噴出方向とは反対で
ある層構造の電熱変換形インキジェットプリンタヘッド
ための装置に関する。
インキ蒸気泡の広がり方向がインキ噴出方向とは反対で
ある層構造の電熱変換形インキジェットプリンタヘッド
ための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】公知の電熱変換形インキジェットプリン
タヘッド(バブルジェット原理)は多数の単位ノズルを
有し電子制御により所定の大きさの単位インキ粒子が形
成されてこれらのノズルから所定の模様で記録担体へ向
かって噴出される。
タヘッド(バブルジェット原理)は多数の単位ノズルを
有し電子制御により所定の大きさの単位インキ粒子が形
成されてこれらのノズルから所定の模様で記録担体へ向
かって噴出される。
【0003】印字する記号は、マトリクス状で配列され
ているその都度の複数のインキ粒子により形成される。
ているその都度の複数のインキ粒子により形成される。
【0004】有利には、印字速度の高速化及び字面の一
様化のためにこのような記号対応マトリクスの列は一列
ずつ一度に印字される。
様化のためにこのような記号対応マトリクスの列は一列
ずつ一度に印字される。
【0005】従って、前述の印字方式に適するインキジ
ェットプリンタヘッドは、所要の時点でインキ粒子を噴
出することが可能である複数の(同一の)素子を1ユニ
ットに統合しなければならない(オンデマンド型(圧力
制御型))。この技術の特徴は、例えばインキ等の記録
液が充填されている毛細管内の開口付近に電気抵抗が加
熱素子として設けられていることにある。
ェットプリンタヘッドは、所要の時点でインキ粒子を噴
出することが可能である複数の(同一の)素子を1ユニ
ットに統合しなければならない(オンデマンド型(圧力
制御型))。この技術の特徴は、例えばインキ等の記録
液が充填されている毛細管内の開口付近に電気抵抗が加
熱素子として設けられていることにある。
【0006】この加熱素子に短い電流パルスにより所定
の熱エネルギーが供給されるとインキ液への非常に迅速
な熱伝達によりまず初めにインキ蒸気泡が急速に膨張
し、次いでエネルギー供給の終了ひいてはインキ液によ
る冷却によりインキ蒸気泡は比較的急速に崩壊する。
の熱エネルギーが供給されるとインキ液への非常に迅速
な熱伝達によりまず初めにインキ蒸気泡が急速に膨張
し、次いでエネルギー供給の終了ひいてはインキ液によ
る冷却によりインキ蒸気泡は比較的急速に崩壊する。
【0007】蒸気泡により毛細管内部に発生する圧力波
により1つのインキ粒子がノズル開口から近くの記録担
体の表面に噴出される。
により1つのインキ粒子がノズル開口から近くの記録担
体の表面に噴出される。
【0008】このバブルジェット原理の1つの利点は、
インキ噴出に必要な比較的大きくかつ急速な体積変化が
変換素子における非常に小さい付勢面によりインキ液の
液相へ気相次いで再び液相への遷移の利用を介して実現
されることにある。変換素子の付勢面が小さいので例え
ば膜技術における高精度写真平版処理を利用すると比較
的簡単かつ小コストで高い印字痕跡密度かつ小さい寸法
のインキ粒子を発生させることができる。
インキ噴出に必要な比較的大きくかつ急速な体積変化が
変換素子における非常に小さい付勢面によりインキ液の
液相へ気相次いで再び液相への遷移の利用を介して実現
されることにある。変換素子の付勢面が小さいので例え
ば膜技術における高精度写真平版処理を利用すると比較
的簡単かつ小コストで高い印字痕跡密度かつ小さい寸法
のインキ粒子を発生させることができる。
【0009】国際出願PCT/DE91/00364か
らチップが取付け用クランプによりインキ貯蔵容器に機
械的に係止されるチップ及びインキ貯蔵容器から実質的
に成るインキジェットプリンタヘッドが公知である。
らチップが取付け用クランプによりインキ貯蔵容器に機
械的に係止されるチップ及びインキ貯蔵容器から実質的
に成るインキジェットプリンタヘッドが公知である。
【0010】このチップは3つの側が閉じ第4の側へ向
かって開いているインキチャネルを有し、これらのイン
キチャネルは略台形のチャネル中間壁により互いに分離
されている。
かって開いているインキチャネルを有し、これらのイン
キチャネルは略台形のチャネル中間壁により互いに分離
されている。
【0011】インキ噴出方向でそれぞれのインキチャネ
ルの閉じ部材は薄膜から成り、薄膜は所属のインキチャ
ネルの噴出ノズルを有する。インキ貯蔵容器の表面は、
チップ側が開いている第4の側に対して、インキチャネ
ルを閉じる外側の閉じ部材を形成している。
ルの閉じ部材は薄膜から成り、薄膜は所属のインキチャ
ネルの噴出ノズルを有する。インキ貯蔵容器の表面は、
チップ側が開いている第4の側に対して、インキチャネ
ルを閉じる外側の閉じ部材を形成している。
【0012】インキ粒子発生のための加熱素子が付勢さ
れるとその加熱により蒸気泡が発生する他にその都度の
インキチャネルの中に局所的過剰圧力が発生する。この
過剰圧力により意図のようにインキ粒子が噴出される他
に、所定のインキ量が供給チャネルへ向かって押し戻さ
れる。
れるとその加熱により蒸気泡が発生する他にその都度の
インキチャネルの中に局所的過剰圧力が発生する。この
過剰圧力により意図のようにインキ粒子が噴出される他
に、所定のインキ量が供給チャネルへ向かって押し戻さ
れる。
【0013】これは、インキ粒子噴出に必要なエネルギ
ー量の他に、とりわけインキの押し戻しの際に消費され
る損失エネルギー量を補償するエネルギー量も供給しな
ければならないことを意味する。この損失エネルギー量
はインキジェットプリンタヘッドの全効率を劣化する。
ー量の他に、とりわけインキの押し戻しの際に消費され
る損失エネルギー量を補償するエネルギー量も供給しな
ければならないことを意味する。この損失エネルギー量
はインキジェットプリンタヘッドの全効率を劣化する。
【0014】これに加えて、押し戻されたインキ量によ
り供給チャネルの中に局所的な過剰圧力が発生し、これ
に隣接インキチャネルが影響される。付勢されないイン
キチャネルの隣接チャネルが付勢されると非付勢インキ
チャネル内に圧力重畳が生じ、これにより意図しないひ
いては好ましくないインキ噴出が生じることがある。
り供給チャネルの中に局所的な過剰圧力が発生し、これ
に隣接インキチャネルが影響される。付勢されないイン
キチャネルの隣接チャネルが付勢されると非付勢インキ
チャネル内に圧力重畳が生じ、これにより意図しないひ
いては好ましくないインキ噴出が生じることがある。
【0015】隣接のインキチャネルが付勢されるかされ
ないかに依存してそれぞれのインキチャネル内の圧力状
態は変化し、ひいては噴出インキ粒子量及び印字品質が
変化する。
ないかに依存してそれぞれのインキチャネル内の圧力状
態は変化し、ひいては噴出インキ粒子量及び印字品質が
変化する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
のインキジェットプリンタヘッドの構造上の利点を維持
しつつ、効率が改善され、動作形式とは独立して一様で
高い印字品質を可能にするインキジェットプリンタヘッ
ドを提供することにある。
のインキジェットプリンタヘッドの構造上の利点を維持
しつつ、効率が改善され、動作形式とは独立して一様で
高い印字品質を可能にするインキジェットプリンタヘッ
ドを提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、インキチャネル縦断面図が台形であり、インキ供給
素子が台形の鋭角内に設けられ、インキ供給素子は供給
チャネルを有し、供給チャネルは対称に配置されている
ことから出発して、インキジェットプリンタヘッドの各
インキチャネルが別個の流れ絞り素子を介して各供給チ
ャネルに接続されていることにより解決される。
り、インキチャネル縦断面図が台形であり、インキ供給
素子が台形の鋭角内に設けられ、インキ供給素子は供給
チャネルを有し、供給チャネルは対称に配置されている
ことから出発して、インキジェットプリンタヘッドの各
インキチャネルが別個の流れ絞り素子を介して各供給チ
ャネルに接続されていることにより解決される。
【0018】チップはインキ貯蔵容器側で別個の閉じプ
レートにより被覆され、閉じプレートはインキ貯蔵容器
のインキ供給チャネルとチップのインキチャネルとの間
に開口を有する。
レートにより被覆され、閉じプレートはインキ貯蔵容器
のインキ供給チャネルとチップのインキチャネルとの間
に開口を有する。
【0019】2つの素子チップ及び閉じプレートのうち
の一方の素子の中に、他方の素子に面している表面の中
に凹部が設けられ凹部はそれぞれ他方の素子により被覆
され、従ってチャネル状の空間素子が形成される。
の一方の素子の中に、他方の素子に面している表面の中
に凹部が設けられ凹部はそれぞれ他方の素子により被覆
され、従ってチャネル状の空間素子が形成される。
【0020】これらのチャネル状の空間素子は、インキ
が貫流するその他の空間素子に比してより小さい横断面
有し、従ってチャネル状空間素子はそれらの流れ抵抗に
起因して絞りチャネルとして作用する。
が貫流するその他の空間素子に比してより小さい横断面
有し、従ってチャネル状空間素子はそれらの流れ抵抗に
起因して絞りチャネルとして作用する。
【0021】閉じプレートは有利にはガラス又は合成樹
脂薄片から成る。
脂薄片から成る。
【0022】この装置の有利な効果は、インキチャネル
へのインキの充填又は補充の際等のの緩慢なインキの流
れ過程がほぼ妨害されずに行われ、蒸気泡発生中等の高
い圧力ピークには高い抵抗が抗することにある。
へのインキの充填又は補充の際等のの緩慢なインキの流
れ過程がほぼ妨害されずに行われ、蒸気泡発生中等の高
い圧力ピークには高い抵抗が抗することにある。
【0023】インキチャネル内の加熱素子の付勢により
生じる圧力波は各インキチャネル内にほぼ留まり、大幅
にインキ粒子エネルギーに変換される。これにより一方
では各インキチャネルの効率が大幅に高められ他方では
隣接への影響が減じられる。これにより隣接インキチャ
ネルの付勢へのインキ粒子量及びインキ粒子速度の依存
は最小化される。
生じる圧力波は各インキチャネル内にほぼ留まり、大幅
にインキ粒子エネルギーに変換される。これにより一方
では各インキチャネルの効率が大幅に高められ他方では
隣接への影響が減じられる。これにより隣接インキチャ
ネルの付勢へのインキ粒子量及びインキ粒子速度の依存
は最小化される。
【0024】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて図を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
【0025】図1はインキジェットプリンタヘッドの構
造の斜視図を示す。このプリンタヘッドはチップ11と
インキ貯蔵容器12のただ2つの互いに接続すべき要素
から成る。チップ11は、加熱素子・導電路・電気端子
のための接触接続個所・噴出開口(ノズル)10を含
む。チップ11は閉じ蓋として貯蔵容器に固定および接
触接続される。
造の斜視図を示す。このプリンタヘッドはチップ11と
インキ貯蔵容器12のただ2つの互いに接続すべき要素
から成る。チップ11は、加熱素子・導電路・電気端子
のための接触接続個所・噴出開口(ノズル)10を含
む。チップ11は閉じ蓋として貯蔵容器に固定および接
触接続される。
【0026】加熱素子(この原理図に図示されず)・導
電路・接触接続個所・噴出開口10は、有利にはシリコ
ンから成るただ1つのチップ11の中に、有利にはプレ
ーナ技術による加工処理段階により、製造することが可
能である。
電路・接触接続個所・噴出開口10は、有利にはシリコ
ンから成るただ1つのチップ11の中に、有利にはプレ
ーナ技術による加工処理段階により、製造することが可
能である。
【0027】インキ貯蔵容器12は直六面体である。イ
ンキを浸した媒体例えば海綿13がこの直六面体の中に
入っている。インキ貯蔵容器12のチップ11に面して
いる上面は、フィルタ14を有する2本のインキチャネ
ル15の形の出口開口を備える。
ンキを浸した媒体例えば海綿13がこの直六面体の中に
入っている。インキ貯蔵容器12のチップ11に面して
いる上面は、フィルタ14を有する2本のインキチャネ
ル15の形の出口開口を備える。
【0028】チップ11が取付けられると供給チャネル
15がインキチャネル16を介して出口開口10に流体
接続されるように供給チャネル15はインキ貯蔵容器1
2の長手方向で互いに平行に走行している。
15がインキチャネル16を介して出口開口10に流体
接続されるように供給チャネル15はインキ貯蔵容器1
2の長手方向で互いに平行に走行している。
【0029】インキ貯蔵容器の上へのチップ11の取付
けは、インキ貯蔵容器12の側面に配置され機械的接続
も接触接続個所9を介しての電気的接触接続も実施す
る、取付け用クランプ17により簡単に行われる。
けは、インキ貯蔵容器12の側面に配置され機械的接続
も接触接続個所9を介しての電気的接触接続も実施す
る、取付け用クランプ17により簡単に行われる。
【0030】図2は、図1の切断線I−Iによるチップ
11の断面図である。この図には、斜めの出口ゾーン3
0を有する平行な壁を有するインキチャネル16が示さ
れている。
11の断面図である。この図には、斜めの出口ゾーン3
0を有する平行な壁を有するインキチャネル16が示さ
れている。
【0031】図2に示されているように、このインキチ
ャネル16はノズル側でチップ基板材料の薄層のみより
膜状で閉じられている。この膜3の中には出口開口10
が設けられている。膜3のインキチャネル16から背い
ている側には加熱素子が配置されている。
ャネル16はノズル側でチップ基板材料の薄層のみより
膜状で閉じられている。この膜3の中には出口開口10
が設けられている。膜3のインキチャネル16から背い
ている側には加熱素子が配置されている。
【0032】図3の本発明の第1の実施例では、出口開
口10を有するインキチャネル16を有するインキジェ
ットプリンタヘッド24のチップ11には、インキチャ
ネル16をインキ貯蔵容器側で限定する閉じプレート1
が加えられている。
口10を有するインキチャネル16を有するインキジェ
ットプリンタヘッド24のチップ11には、インキチャ
ネル16をインキ貯蔵容器側で限定する閉じプレート1
が加えられている。
【0033】閉じプレート1は、それぞれ1つの貫通開
口2に接続されている凹部25を有する。凹部25は細
長くかつ樋状であり互いに平行に配置され、凹部25の
長手方向延在の一部はチップ11により覆われている。
口2に接続されている凹部25を有する。凹部25は細
長くかつ樋状であり互いに平行に配置され、凹部25の
長手方向延在の一部はチップ11により覆われている。
【0034】凹部25の長手方向延在の残りの部分は、
閉じプレートに向かって開いているインキチャネル16
の一部と合同である。開口2は、取付け状態ではインキ
貯蔵容器12内の供給チャネル15に接続されている。
閉じプレートに向かって開いているインキチャネル16
の一部と合同である。開口2は、取付け状態ではインキ
貯蔵容器12内の供給チャネル15に接続されている。
【0035】閉じプレートは有利にはガラス又は合成樹
脂薄片から成る。凹部25はエッチング又はサンドブラ
ストにより形成される。
脂薄片から成る。凹部25はエッチング又はサンドブラ
ストにより形成される。
【0036】図4の本発明の別の1つの実施例では、イ
ンキチャネル16を製造するためのエッチングプロセス
への準備段階でチップ11にエッチングマスク18が設
けられている。この耐食性エッチングマスク18は開口
19を有する。
ンキチャネル16を製造するためのエッチングプロセス
への準備段階でチップ11にエッチングマスク18が設
けられている。この耐食性エッチングマスク18は開口
19を有する。
【0037】従来の技術では各インキチャネル16に対
してエッチングマスク開口19が正確に1つずつ設けら
れている。エッチングマスク開口19はインキチャネル
16の幾何学的形状を有する。エッチング処理の後にエ
ッチングマスク18は除去される。
してエッチングマスク開口19が正確に1つずつ設けら
れている。エッチングマスク開口19はインキチャネル
16の幾何学的形状を有する。エッチング処理の後にエ
ッチングマスク18は除去される。
【0038】これに対して、本発明では各インキチャネ
ル16に対して複数のエッチングマスク開口19が設け
られている。110−珪素の場合にはこれにもかかわら
ず、インキチャネル16が従来のエッチング処理の場合
と同一の幾何学的形状を有するように、異方性エッチン
グが起こる。
ル16に対して複数のエッチングマスク開口19が設け
られている。110−珪素の場合にはこれにもかかわら
ず、インキチャネル16が従来のエッチング処理の場合
と同一の幾何学的形状を有するように、異方性エッチン
グが起こる。
【0039】本発明ではエッチングマスク18はチップ
11の上に残る。インキチャネル16に面するエッチン
グマスク開口19の少なくとも一部はインキ供給領域内
に配置されている。
11の上に残る。インキチャネル16に面するエッチン
グマスク開口19の少なくとも一部はインキ供給領域内
に配置されている。
【0040】第1の変形ではインキ供給はインキ貯蔵容
器12内の供給チャネル15により実施される。絞り効
果の尺度は供給チャネル15の幅及び供給チャネル15
内に配置されているエッチングマスク開口19の数及び
大きさにより決まる。
器12内の供給チャネル15により実施される。絞り効
果の尺度は供給チャネル15の幅及び供給チャネル15
内に配置されているエッチングマスク開口19の数及び
大きさにより決まる。
【0041】第2の変形ではインキ供給のためにチップ
11とインキ貯蔵容器12の間に閉じプレート1が図3
のように設けられている。閉じプレートは開口2を有す
る。開口2はインキ貯蔵容器12内の供給チャネル15
に割り当てられている。開口2には凹部25が接続され
ている。凹部25はチップ11内のインキチャネル16
に割り当てられている。絞り効果の尺度は、凹部25の
領域内にあるエッチングマスク開口19の数及び大きさ
により決まる。
11とインキ貯蔵容器12の間に閉じプレート1が図3
のように設けられている。閉じプレートは開口2を有す
る。開口2はインキ貯蔵容器12内の供給チャネル15
に割り当てられている。開口2には凹部25が接続され
ている。凹部25はチップ11内のインキチャネル16
に割り当てられている。絞り効果の尺度は、凹部25の
領域内にあるエッチングマスク開口19の数及び大きさ
により決まる。
【0042】図5(a)から図5(c)にはチップ11
の順次の処理段階が示されている。図5(a)は、二酸
化珪素28層と窒化珪素層から成るエッチングマスクが
設けられている、構造化すべきインキチャネルの長手方
向でのチップ11の断面図を示す。構造化するインキチ
ャネルの領域内では窒化物層29及び酸化物層28が切
除されている。エッチングマスクに対向して位置するチ
ップ側面にエッチング停止層27が設けられている。
の順次の処理段階が示されている。図5(a)は、二酸
化珪素28層と窒化珪素層から成るエッチングマスクが
設けられている、構造化すべきインキチャネルの長手方
向でのチップ11の断面図を示す。構造化するインキチ
ャネルの領域内では窒化物層29及び酸化物層28が切
除されている。エッチングマスクに対向して位置するチ
ップ側面にエッチング停止層27が設けられている。
【0043】次いでインキチャネル16を部分的に構造
化するための第1の異方性のエッチング処理段階が行わ
れる。この場合にインキチャネル16は所与の深さx1
まで露出される。次の処理段階ではエッチングマスク
は、構造化する凹部25の場所で切除される。その実現
のために当該の場所の窒化物層29及び酸化物層28は
ドライエッチング処理を用いて除去される。
化するための第1の異方性のエッチング処理段階が行わ
れる。この場合にインキチャネル16は所与の深さx1
まで露出される。次の処理段階ではエッチングマスク
は、構造化する凹部25の場所で切除される。その実現
のために当該の場所の窒化物層29及び酸化物層28は
ドライエッチング処理を用いて除去される。
【0044】後続の処理状態が図5(b)に示されてい
る。深さx1でインキチャネル16が示されている。イ
ンキチャネル16の周囲は長手方向で窒化物層29及び
酸化物層28を除去されている。インキチャネル16の
深さx1はエッチング停止層27にまだ達していない。
る。深さx1でインキチャネル16が示されている。イ
ンキチャネル16の周囲は長手方向で窒化物層29及び
酸化物層28を除去されている。インキチャネル16の
深さx1はエッチング停止層27にまだ達していない。
【0045】次いで第2の異方性エッチング処理段階が
チップ11のマスクなしの全領域に対してエッチング深
さx2で行われる。この場合にインキチャネル16は自
動的エッチング停止層27まで構造化される。エッチン
グマスクの中の開口の幅が所与の場合にエッチング深さ
x2は凹部25の横断面を定める。
チップ11のマスクなしの全領域に対してエッチング深
さx2で行われる。この場合にインキチャネル16は自
動的エッチング停止層27まで構造化される。エッチン
グマスクの中の開口の幅が所与の場合にエッチング深さ
x2は凹部25の横断面を定める。
【0046】第2の異方性エッチング処理段階の後のチ
ップ11の処理段階が図5(c)に示されている。イン
キ16の構造化はエッチング停止層27まで達し凹部2
5は深さx2を有する。
ップ11の処理段階が図5(c)に示されている。イン
キ16の構造化はエッチング停止層27まで達し凹部2
5は深さx2を有する。
【0047】図5(a)から図5(c)の処理段階の発
展形では図6(a)に示されているように第1の異方性
エッチング段階への準備として窒化物層29がインキチ
ャネル16のためにも凹部25のためにも切除される。
酸化物28はインキチャネル16のためにのみ切除され
る。チップ11のエッチングマスクに対向して位置する
側にエッチング停止層27が設けられている。
展形では図6(a)に示されているように第1の異方性
エッチング段階への準備として窒化物層29がインキチ
ャネル16のためにも凹部25のためにも切除される。
酸化物28はインキチャネル16のためにのみ切除され
る。チップ11のエッチングマスクに対向して位置する
側にエッチング停止層27が設けられている。
【0048】第1の異方性エッチング段階で図6(b)
に示されているようにインキチャネル16はエッチング
深さx1で構造化され、同時に酸化物層が凹部25の領
域内で残留酸化物層31まで除去される。
に示されているようにインキチャネル16はエッチング
深さx1で構造化され、同時に酸化物層が凹部25の領
域内で残留酸化物層31まで除去される。
【0049】第2の異方性エッチング段階の前で残留酸
化物層31が除去される。
化物層31が除去される。
【0050】第2の異方性エッチング段階で凹部25は
エッチング深さx2まで構造化され、インキチャネル1
6は図6(c)に示されているように、第1のエッチン
グ段階でインキチャネル16がエッチング停止層27に
達していない場合にはエッチング停止層27まで前進さ
れる。
エッチング深さx2まで構造化され、インキチャネル1
6は図6(c)に示されているように、第1のエッチン
グ段階でインキチャネル16がエッチング停止層27に
達していない場合にはエッチング停止層27まで前進さ
れる。
【0051】図7(a)に示されている本発明の別の実
施例では、酸化物層28及び窒化物層29から成るエッ
チングマスクには、構造化されるインキチャネル16の
ための面も凹部25のための面も露出されるように、エ
ッチングマスク開口19が設けられている。
施例では、酸化物層28及び窒化物層29から成るエッ
チングマスクには、構造化されるインキチャネル16の
ための面も凹部25のための面も露出されるように、エ
ッチングマスク開口19が設けられている。
【0052】図7(b)には図7(a)の切断線II−II
によるチップ11の断面図が示されている。この断面図
にはチップ11の上の窒化物層29及び酸化物層28の
位置が示されている。チップ11のエッチングマスクに
対向して位置する側にはエッチング停止層27が設けら
れている。
によるチップ11の断面図が示されている。この断面図
にはチップ11の上の窒化物層29及び酸化物層28の
位置が示されている。チップ11のエッチングマスクに
対向して位置する側にはエッチング停止層27が設けら
れている。
【0053】異方性エッチングの後のチップ11の処理
状態が図7(c)にエッチングマスク側平面図として示
されている。インキチャネル16及び凹部25は同一の
深さを有する。長手方向で双方は斜めの出口ゾーン30
により制限されている。
状態が図7(c)にエッチングマスク側平面図として示
されている。インキチャネル16及び凹部25は同一の
深さを有する。長手方向で双方は斜めの出口ゾーン30
により制限されている。
【0054】インキ貫流に対する減少効果は凹部25の
幅により決められる。
幅により決められる。
【0055】本発明の別の実施例では図10(a)に示
されているようにエッチングマスクは、各インキチャネ
ル当り3つのエッチングマスク開口19が設けられてい
る。これらのエッチングマスク開口19は橋絡路20に
より互いに分離されている。エッチングマスク開口19
は長手方向で順次に配置されている。
されているようにエッチングマスクは、各インキチャネ
ル当り3つのエッチングマスク開口19が設けられてい
る。これらのエッチングマスク開口19は橋絡路20に
より互いに分離されている。エッチングマスク開口19
は長手方向で順次に配置されている。
【0056】中間のエッチングマスク開口19は、その
両隣の双方のエッチングマスク開口19より幅が広くイ
ンキチャネルの構造化に用いられる。隣の幅狭いエッチ
ングマスク開口19により凹部がチップ11の中に構造
化される。
両隣の双方のエッチングマスク開口19より幅が広くイ
ンキチャネルの構造化に用いられる。隣の幅狭いエッチ
ングマスク開口19により凹部がチップ11の中に構造
化される。
【0057】異方性エッチングにより同時にインキチャ
ネル16及び凹部25がチップ11から加工される。こ
れに関して図10(b)にエッチング処理中の処理状態
が示されている。橋絡路20を斜めの出口ゾーンにより
アンダーカットすることにより凹部25までのインキチ
ャネル16の実際の間隔はエッチング時間経過とともに
減じる。
ネル16及び凹部25がチップ11から加工される。こ
れに関して図10(b)にエッチング処理中の処理状態
が示されている。橋絡路20を斜めの出口ゾーンにより
アンダーカットすることにより凹部25までのインキチ
ャネル16の実際の間隔はエッチング時間経過とともに
減じる。
【0058】橋絡路20の幅は、インキチャネル18と
所属の凹部25の間に接続が生じる程に、橋絡路20が
エッチング処理の終了直前にはアンダーカットされてい
るように定められている。
所属の凹部25の間に接続が生じる程に、橋絡路20が
エッチング処理の終了直前にはアンダーカットされてい
るように定められている。
【0059】図5、図6、図7および図10に示されて
いる実施例のいずれにおいても処理済みチップ11は次
いで図9に示されているように閉じプレート1と陽極ボ
ンディングにより接合される。閉じプレート1はチップ
側で凹部25の領域内で終端する開口2を有する。凹部
25は、エッチング停止層27まで構造化されているイ
ンキチャネル16に接続されている。
いる実施例のいずれにおいても処理済みチップ11は次
いで図9に示されているように閉じプレート1と陽極ボ
ンディングにより接合される。閉じプレート1はチップ
側で凹部25の領域内で終端する開口2を有する。凹部
25は、エッチング停止層27まで構造化されているイ
ンキチャネル16に接続されている。
【0060】本発明の別の1つの実施例が図8に示され
ている。図2に示されているように処理されたチップ1
1は陽極ボンディングにより閉じプレート1と接合され
る。閉じプレート1は開口2を有する。開口2は各イン
キチャネル16のための凹部25の中まで続きチップ1
1の表面により被覆されている。
ている。図2に示されているように処理されたチップ1
1は陽極ボンディングにより閉じプレート1と接合され
る。閉じプレート1は開口2を有する。開口2は各イン
キチャネル16のための凹部25の中まで続きチップ1
1の表面により被覆されている。
【0061】凹部25は鋸による切削により、ガラスか
ら成る閉じプレート1の中に加工される。凹部25は部
分的にチップ11の表面により被覆される。凹部25は
すべてのインキチャネル16にインキを供給する。
ら成る閉じプレート1の中に加工される。凹部25は部
分的にチップ11の表面により被覆される。凹部25は
すべてのインキチャネル16にインキを供給する。
【0062】図11の本発明の別の1つの実施例では、
各インキチャネル16はその長手方向延在の両側ではほ
ぼ三角形の領域33だけ拡張されている。各領域33
は、小さい横断面を有する絞り素子である空間素子を介
して所属のインキチャネル16に接続されている。絞り
素子32及び領域33はインキチャネル16と同様にチ
ップ11の中で構造化されている。
各インキチャネル16はその長手方向延在の両側ではほ
ぼ三角形の領域33だけ拡張されている。各領域33
は、小さい横断面を有する絞り素子である空間素子を介
して所属のインキチャネル16に接続されている。絞り
素子32及び領域33はインキチャネル16と同様にチ
ップ11の中で構造化されている。
【0063】チップ11はインキ貯蔵容器側で閉じプレ
ート1により被覆されている。閉じプレート1は、供給
チャネル15及び拡張領域33に割り当てられている開
口2を有する。絞り素子32は閉じプレート1により被
覆されている。
ート1により被覆されている。閉じプレート1は、供給
チャネル15及び拡張領域33に割り当てられている開
口2を有する。絞り素子32は閉じプレート1により被
覆されている。
【0064】絞り効果の尺度は絞り素子32の横断面に
より定められる。
より定められる。
【図1】本発明の利用に特に適するインキジェットプリ
ンタヘッドの原理図である。
ンタヘッドの原理図である。
【図2】図1のインキジェットプリンタヘッドのチップ
の断面図である。
の断面図である。
【図3】本発明の装置の1つの実施例の分解図である。
【図4】本発明により構造化されたエッチングマスクを
有するチップの図である。
有するチップの図である。
【図5】チップ内の絞りチャネルの製造のための順次の
処理段階の図である。
処理段階の図である。
【図6】チップ内の絞りチャネルの製造のための順次の
処理段階の別の図である。
処理段階の別の図である。
【図7】(a)はインキチャネルのためのエッチングマ
スクの図、(b)は切断線II−IIによるエッチング可能
なチップの断面図、(c)はインキ粒子噴出方向でのエ
ッチングされたインキチャネルの平面図である。
スクの図、(b)は切断線II−IIによるエッチング可能
なチップの断面図、(c)はインキ粒子噴出方向でのエ
ッチングされたインキチャネルの平面図である。
【図8】被覆プレート内に凹部を有する接合されたチッ
プ/被覆プレートユニットの断面図である。
プ/被覆プレートユニットの断面図である。
【図9】チップ内に凹部を有する接合されたチップ/被
覆プレートユニットの断面図である。
覆プレートユニットの断面図である。
【図10】(a)はインキチャネルのためのエッチング
マスクの図、(b)はインキチャネルのための部分的に
エッチングされた構造の図である。
マスクの図、(b)はインキチャネルのための部分的に
エッチングされた構造の図である。
【図11】本発明のインキジェットプリンタヘッドプリ
ンタの他の実施例と閉じプレートの断面図である。
ンタの他の実施例と閉じプレートの断面図である。
1 閉じプレート 2 開口 3 膜 9 接触接続個所 10 出口開口 11 チップ 12 インキ貯蔵容器 13 海綿 14 フィルタ 15 供給チャネル 16 インキチャネル 17 取付け用クランプ 18 エッチングマスク 19 エッチングマスク開口 20 橋絡路 24 インキジェットプリンタヘッド 25 凹部 27 エッチング停止層 28 酸化物層 29 窒化物層 30 斜めの出口ゾーン 31 残留酸化物層 32 絞り素子 33 拡張領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨアヒム・ハインツル ドイツ連邦共和国、ヴェー 8000 ミュン ヘン90、ドライゼッセルベルクシュトラー セ 16 (72)発明者 ペーター・クラウゼ ドイツ連邦共和国、オー 1200 フランク フルト/オーダー、ヴィンツァーリンク 33 (72)発明者 ベルンハルト・ホッホヴィント ドイツ連邦共和国、ヴェー 8000 ミュン ヘン40、バーレルシュトラーセ 53 (72)発明者 アルフレート・ツォルナー ドイツ連邦共和国、ヴェー 8059 アイテ ィンク、エルディンガーシュトラーセ 38
Claims (6)
- 【請求項1】 加熱素子及び導電路及び接触接続個所及
びインキ出口開口がただ1つのチップの上に統合され、
上側がチップに面しているインキ貯蔵容器に供給チャネ
ルを介して上記チップが接続され、電熱変換により発生
したインキ蒸気泡の広がり方向がインキ噴出方向とは反
対である、インキ出口開口を有する複数のインキチャネ
ルを有する層構造の電熱変換形インキジェットプリンタ
ヘッドにおいて、インキ貯蔵容器(12)の表面内に形
成されているそれぞれの供給チャネル(15)に、イン
キジェットプリンタヘッド(24)の各インキチャネル
(16)が所定の横断面の少なくとも1つの別個の流れ
絞り素子を介して接続されていることと、チップとイン
キ貯蔵容器(12)の間に1つの材料層が設けられてい
ることと、流れ絞り素子がチップ(11)及び材料層か
ら形成され、絞り効果は貫通開口の数及び大きさにより
定められていることを特徴とする電熱変換形インキジェ
ットプリンタヘッド。 - 【請求項2】 エッチングマスク開口(19)を有する
穿孔エッチングマスク(18)として材料層が形成され
ていることを特徴とする請求項1に記載の電熱変換形イ
ンキジェットプリンタヘッド。 - 【請求項3】 チップ(11)がシリコンから成り、シ
リコンにインキチャネル(16)の構造化のためのエッ
チングマスク(18)が設けられている請求項1又は請
求項2に記載の電熱変換形インキジェットプリンタヘッ
ドにおいて、エッチングマスク(18)が各インキチャ
ネル(16)のために、エッチング処理中にチップ(1
1)への腐食剤の到達を可能にする、複数のエッチング
マスク開口(19)を有し、インキチャネル(16)に
所属のエッチングマスク開口(19)の少なくとも一部
がインキ貯蔵容器領域内に配置されていることを特徴と
する電熱変換形インキジェットプリンタヘッド。 - 【請求項4】 上記材料層が開口(2)を有する閉じプ
レート(1)として形成され、開口(2)は供給チャネ
ル(15)に割り当てられていることを特徴とする請求
項1に記載の電熱変換形インキジェットプリンタヘッ
ド。 - 【請求項5】 閉じプレート(1)の表面がガラス及び
シリコンのうちのいずれかの材料から成ることを特徴と
する請求項4に記載の電熱変換形インキジェットプリン
タヘッド。 - 【請求項6】 本質的にシリコンから成るチップ(1
1)の中に凹部(25、33)がエッチングされること
を特徴とする請求項1に記載の電熱変換形インキジェッ
トプリンタヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4214555A DE4214555C2 (de) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Elektrothermischer Tintendruckkopf |
DE4214555.4 | 1992-04-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0623990A true JPH0623990A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=6458025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5123471A Pending JPH0623990A (ja) | 1992-04-28 | 1993-04-27 | 電熱変換形インキジェットプリンタヘッド |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5502471A (ja) |
JP (1) | JPH0623990A (ja) |
DE (1) | DE4214555C2 (ja) |
FR (1) | FR2691404B1 (ja) |
GB (1) | GB2267255B (ja) |
Families Citing this family (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3386099B2 (ja) * | 1995-07-03 | 2003-03-10 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド用ノズルプレート、これの製造方法、及びインクジェット式記録ヘッド |
US5870123A (en) * | 1996-07-15 | 1999-02-09 | Xerox Corporation | Ink jet printhead with channels formed in silicon with a (110) surface orientation |
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US6019907A (en) * | 1997-08-08 | 2000-02-01 | Hewlett-Packard Company | Forming refill for monolithic inkjet printhead |
US6326989B1 (en) * | 1997-08-29 | 2001-12-04 | Sony Corporation | Printer head and printer |
CA2318983C (en) * | 1998-01-23 | 2005-12-20 | Microinjector, Llc | Apparatus and method for using bubble as virtual valve in microinjector to eject fluid |
US6254214B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-07-03 | Lexmark International, Inc. | System for cooling and maintaining an inkjet print head at a constant temperature |
EP1080915B1 (en) | 1999-09-03 | 2011-07-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejecting head unit |
TW448108B (en) * | 1999-12-10 | 2001-08-01 | Wisertek Internat Corp | Ink jet head and its manufacturing method |
US6986566B2 (en) | 1999-12-22 | 2006-01-17 | Eastman Kodak Company | Liquid emission device |
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US6488422B1 (en) | 2000-05-23 | 2002-12-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Paper thickness sensor in a printer |
US6526658B1 (en) | 2000-05-23 | 2003-03-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Method of manufacture of an ink jet printhead having a moving nozzle with an externally arranged actuator |
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