JPH07132601A - Ink jet print head - Google Patents
Ink jet print headInfo
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- JPH07132601A JPH07132601A JP30333293A JP30333293A JPH07132601A JP H07132601 A JPH07132601 A JP H07132601A JP 30333293 A JP30333293 A JP 30333293A JP 30333293 A JP30333293 A JP 30333293A JP H07132601 A JPH07132601 A JP H07132601A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating resistor
- substrate
- electrodes
- print head
- orifice plate
- 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.)
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ノンインパクトプリン
タに用いられるインクジェットプリントヘッドであっ
て、詳しくは、吐出するインク滴の滴量を変化させて階
調記録を行うインクジェットプリントヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet print head used in a non-impact printer, and more particularly, to an ink jet print head for gradation recording by changing the amount of ejected ink droplets.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種のインクジェットプリント
ヘッドとして、例えば特開昭63−118261号公報
に開示されているものがある。このインクジェットプリ
ントヘッドは、図3に示すように、Si基板50と、S
i基板50の表面に形成されたSiO2 層52と、Si
O2 層52に被着された第一の発熱抵抗体54及び発熱
抵抗体54の両端に接続する一対の第一の電極56と、
これらに第一の絶縁層58を介して積層された第二の発
熱抵抗体60及び発熱抵抗体60の両端に接続する一対
の第二の電極62と、これらに第二の絶縁層64を介し
て積層された第三の発熱抵抗体66及び発熱抵抗体66
の両端に接続する一対の第三の電極68と、これらに積
層された第一及び第二のの保護層70,72と、図示し
ないオリフィスプレート等とから構成されている。2. Description of the Related Art A conventional ink jet print head of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-118261. As shown in FIG. 3, the inkjet print head includes a Si substrate 50, an S
The SiO 2 layer 52 formed on the surface of the i substrate 50 and Si
A first heating resistor 54 attached to the O 2 layer 52 and a pair of first electrodes 56 connected to both ends of the heating resistor 54;
A second heating resistor 60 laminated on these via a first insulating layer 58, a pair of second electrodes 62 connected to both ends of the heating resistor 60, and a second insulating layer 64 interposed therebetween. Third heating resistor 66 and heating resistor 66 laminated in layers
Is composed of a pair of third electrodes 68 connected to both ends of the first electrode, first and second protective layers 70 and 72 laminated thereon, and an orifice plate (not shown).
【0003】このインクジェットプリントヘッドは、S
i基板50上に絶縁層58,64を介して三個の発熱抵
抗体54,60,66を積層し、それぞれの発熱抵抗体
54,60,66を選択的あるいは同時に駆動パルスを
印加して、発熱部に発生する気泡の大きさを変化させる
ことにより、吐出するインク滴の滴量を変化させ階調記
録を行うものである。This ink jet print head has an S
Three heating resistors 54, 60, 66 are laminated on the i substrate 50 via insulating layers 58, 64, and a driving pulse is applied to each of the heating resistors 54, 60, 66 selectively or simultaneously, By changing the size of bubbles generated in the heat generating portion, the amount of ejected ink droplets is changed to perform gradation recording.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のインクジェットプリントヘッドでは、発熱抵抗体
とそれに電気的に接続される一対の電極とを一組とし
て、これを絶縁層を介して何層にも積層するという構造
をとっている。そのため、構造が極めて複雑となって、
次のような問題を招来する。However, in the above-mentioned conventional ink jet print head, a heating resistor and a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor are set as a set, and the heating resistor is formed into a number of layers through an insulating layer. It also has a structure of stacking. Therefore, the structure becomes extremely complicated,
It causes the following problems.
【0005】積層を行う際にステップカバレッジを良
好に行うことが難しい。したがって、製造歩留りが低下
しがちである。It is difficult to achieve good step coverage when stacking layers. Therefore, the manufacturing yield tends to decrease.
【0006】発熱抵抗体とそれに電気的に接続される
一対の電極とを何層にも積層を行うので、製造上多大な
コストを強いられる。Since the heating resistor and the pair of electrodes electrically connected to the heating resistor are laminated in many layers, a great cost is required in manufacturing.
【0007】[0007]
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、構造を簡単に
することにより、製造歩留りの向上及び製造コストの低
減を可能にしたインクジェットプリントヘッドを提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an ink jet print head which has a simplified structure, which improves the manufacturing yield and reduces the manufacturing cost.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットプリントヘッドは、上記目的を達成するためになさ
れたものであり、基板と、この基板の表面に被着された
発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の両端にそれぞれ電気的
に接続する一対の電極と、前記基板の前記表面に重ねて
設けられたオリフィスプレートと、このオリフィスプレ
ートの前記発熱抵抗体と対向する位置に穿設されたイン
ク吐出口と、前記基板と前記オリフィスプレートとの間
に設けられると共に前記インク吐出口に連通するインク
流路とを備えたインクジェットプリントヘッドを改良し
たものである。The ink jet print head according to the present invention has been made to achieve the above-mentioned object, and includes a substrate, a heat generating resistor adhered to the surface of the substrate, and a heat generating resistor. A pair of electrodes electrically connected to both ends of the resistor, an orifice plate provided on the surface of the substrate so as to overlap with each other, and an ink discharge hole formed at a position of the orifice plate facing the heat generating resistor. This is an improved inkjet printhead including an outlet and an ink flow path provided between the substrate and the orifice plate and communicating with the ink ejection port.
【0009】その改良した点とは、前記一対の電極を、
前記発熱抵抗体の一端に電気的に接続する共通電極と、
前記発熱抵抗体の他端に電気的に接続すると共に絶縁層
を介して積層された複数の選択電極とから構成したこと
である。The improvement is that the pair of electrodes are
A common electrode electrically connected to one end of the heating resistor,
It is composed of a plurality of selection electrodes which are electrically connected to the other end of the heat generating resistor and are laminated via an insulating layer.
【0010】[0010]
【作用】発熱抵抗体の一端には共通電極が接続され、発
熱抵抗体の他端には絶縁層を介して積層された複数の選
択電極が接続されている。これらの複数の選択電極のう
ち、いずれか一個又は二個以上を同時に選択することに
より、発熱抵抗体と直列に接続された電気抵抗値が種々
に変化する。これにより、発熱抵抗体の発熱量が制御さ
れる。A common electrode is connected to one end of the heat generating resistor, and a plurality of selection electrodes stacked via an insulating layer are connected to the other end of the heat generating resistor. By simultaneously selecting one or two or more of the plurality of selection electrodes, the electric resistance value connected in series with the heating resistor changes variously. This controls the amount of heat generated by the heating resistor.
【0011】[0011]
【実施例】図1及び図2は本発明に係るインクジェット
プリントヘッドの一実施例であり、図2はインクジェッ
トプリントヘッドの一部を切り欠いて示した斜視図であ
り、図1は図2におけるI-I 線縦断面図である。ただ
し、図示の都合上、図1では発熱低抗体等を実際よりも
拡大して示し、図2では電極,絶縁層等を省略してい
る。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。1 and 2 show one embodiment of an ink jet print head according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a part of the ink jet print head by cutting away, and FIG. FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line II. However, for convenience of illustration, the exothermic low antibody and the like are shown in an enlarged manner in FIG. 1 and the electrodes and insulating layers are omitted in FIG. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】本発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドは、基板10と、基板10の表面に被着された発熱抵
抗体12と、発熱抵抗体12の両端12a,12bにそ
れぞれ電気的に接続する一対の電極と、基板10の表面
に重ねて設けられたオリフィスプレート16と、オリフ
ィスプレート16の発熱抵抗体12と対向する位置に穿
設されたインク吐出口18と、基板10とオリフィスプ
レート16との間に設けられると共にインク吐出口18
に連通するインク流路20とを備えている。The ink jet print head according to the present invention includes a substrate 10, a heating resistor 12 attached to the surface of the substrate 10, and a pair of electrodes electrically connected to both ends 12a and 12b of the heating resistor 12, respectively. Between the orifice plate 16 provided on the surface of the substrate 10 and the ink discharge port 18 formed at a position of the orifice plate 16 facing the heating resistor 12, and between the substrate 10 and the orifice plate 16. Ink discharge port 18 provided
And an ink flow path 20 communicating with.
【0013】前記電極は、発熱抵抗体12の一端12a
に電気的に接続する共通電極14aと、発熱抵抗体12
の他端12bに電気的に接続すると共に絶縁層22を介
して積層された二個の選択電極14b,15bとから構
成されている。The electrode is one end 12a of the heating resistor 12.
Common electrode 14a electrically connected to the heating resistor 12
Of the two selection electrodes 14b and 15b which are electrically connected to the other end 12b of the above and are stacked via the insulating layer 22.
【0014】次に、各部分について説明する。Next, each part will be described.
【0015】基板10は、例えばSiのウェーハから成
り、表面にSiO2 から成る蓄熱層11が形成されてい
る。蓄熱層11は基板10を熱酸化することにより得ら
れた熱酸化膜である。The substrate 10 is made of, for example, a Si wafer, and a heat storage layer 11 made of SiO 2 is formed on the surface thereof. The heat storage layer 11 is a thermal oxide film obtained by thermally oxidizing the substrate 10.
【0016】発熱抵抗体12は、蓄熱層11上にスパッ
タ等により被着されたものである。発熱抵抗体12に
は、例えばTa,TaAl,Ta2 N等の材料が使用さ
れる。The heating resistor 12 is deposited on the heat storage layer 11 by sputtering or the like. For the heating resistor 12, a material such as Ta, TaAl, Ta 2 N is used.
【0017】発熱抵抗体12上には、Al等により共通
電極14a及び選択電極14bが形成されている。選択
電極14bは必要な抵抗値になるような厚さに形成され
ている。選択電極14b上には、絶縁層22を介して階
層化がなされている。ただし、絶縁層22は、絶縁層2
2上に形成される二段目の選択電極15bと発熱抵抗体
12とを電気的に接続するために、発熱抵抗体12の近
傍には形成されていない。絶縁層22には、例えばSi
O2 ,SiC,Si3 N4 等の材料が使用される。選択
電極15bは、寸法及び厚さを一段目の選択電極14b
と異ならせることにより、電気抵抗値を変えている。On the heating resistor 12, a common electrode 14a and a selection electrode 14b are formed of Al or the like. The selection electrode 14b is formed with a thickness that provides a required resistance value. Layers are formed on the selection electrode 14b via the insulating layer 22. However, the insulating layer 22 is the insulating layer 2
It is not formed in the vicinity of the heating resistor 12 in order to electrically connect the second-stage selection electrode 15b formed on the upper surface 2 to the heating resistor 12. The insulating layer 22 includes, for example, Si
Materials such as O 2 , SiC, and Si 3 N 4 are used. The size and thickness of the selection electrode 15b are the same as those of the selection electrode 14b in the first stage.
The electrical resistance value is changed by changing the value.
【0018】第一保護層22及び第二保護層24は、発
熱抵抗体層12,共通電極14a,選択電極14b,1
5b等をインクから保護するために設けられている。第
一保護層22は例えばSiO2 ,SiC,Si3 N4 等
の材料で形成され、第二保護層24は例えばTa等の材
料で形成される。The first protective layer 22 and the second protective layer 24 are composed of the heating resistor layer 12, the common electrode 14a, the selection electrodes 14b, 1
5b and the like are provided to protect them from ink. The first protective layer 22 is made of a material such as SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 or the like, and the second protective layer 24 is made of a material such as Ta or the like.
【0019】上記の構成に対し、感光性樹脂30により
インク流路20が形成され、感光性樹脂30上にインク
吐出口18を有するオリフィスプレート16が接合され
ることにより、インクジェットプリントヘッドが構成さ
れている。図2においては一個のノズルのみを図示して
いるが、実際のインクジェットプリントヘッドは複数個
のノズルが並ぶマルチノズルヘッドである。In contrast to the above structure, the ink flow path 20 is formed by the photosensitive resin 30, and the orifice plate 16 having the ink ejection port 18 is bonded onto the photosensitive resin 30 to form an ink jet print head. ing. Although only one nozzle is shown in FIG. 2, an actual inkjet print head is a multi-nozzle head in which a plurality of nozzles are arranged.
【0020】次に、本発明に係るインクジェットプリン
トヘッドにより、どのようにして階調記録を行うかにつ
いて以下に説明する。Next, how to perform gradation recording by the ink jet print head according to the present invention will be described below.
【0021】本発明による記録方式は、一般にはサーマ
ルインクジェット方式と呼ばれ、インクを吐出させるた
めに必要な圧力を、発熱抵抗体12に通電することによ
り発生するジュール熱によって発熱抵抗体12の上部の
第二保護層24の表面に発生する気泡により得ている。
したがって、発熱抵抗体12にて発生するジュール熱を
変化させることにより、気泡の発生の仕方(大きさ等)
を変えて、吐出するインク滴の滴量を変えることができ
る。The recording method according to the present invention is generally called a thermal ink jet method, and the Joule heat generated by energizing the heating resistor 12 with a pressure required for ejecting ink causes an upper portion of the heating resistor 12. It is obtained by the bubbles generated on the surface of the second protective layer 24.
Therefore, by changing the Joule heat generated in the heating resistor 12, how the bubbles are generated (size, etc.)
Can be changed to change the amount of ink droplets to be ejected.
【0022】ジュール熱E[J]は、発熱抵抗体12を
流れる電流をI[A]、発熱抵抗体12の電気抵抗をR
[Ω]、通電時間(パルス幅)をt[sec]とする
と、The Joule heat E [J] is the electric current I [A] flowing through the heating resistor 12 and the electric resistance R of the heating resistor 12 is R.
[Ω], and energization time (pulse width) is t [sec],
【0023】E=I2 Rt……(1)E = I 2 Rt (1)
【0024】で表せる。したがって、(1)式よりR及
びtが一定の場合には、Iを変えることによりジュール
熱Eを変えることができる。Can be expressed as Therefore, when R and t are constant from the equation (1), the Joule heat E can be changed by changing I.
【0025】本発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドでは、選択電極14b,15bが階層化されかつ選択
可能であり、しかも一段目の選択電極14bと二段目の
選択電極15bとの電気抵抗値は異なっている。したが
って、一定の電圧を印加しても選択電極14b,15b
のうちどちらか一方を選択することにより、発熱抵抗体
12を流れる電流値を変えることができる。その結果、
発熱抵抗体12に発生するジュール熱を変えることによ
り、インク吐出口18より発生するインク滴の滴量を変
えることができ、階調記録を行うことができる。この
際、印加する電圧は一定であるので、装置において駆動
電圧を可変にする必要はない。In the ink jet print head according to the present invention, the selection electrodes 14b and 15b are hierarchized and selectable, and the first stage selection electrode 14b and the second stage selection electrode 15b have different electric resistance values. There is. Therefore, even if a constant voltage is applied, the selection electrodes 14b, 15b
By selecting one of them, the value of the current flowing through the heating resistor 12 can be changed. as a result,
By changing the Joule heat generated in the heating resistor 12, the amount of ink droplets generated from the ink ejection port 18 can be changed, and gradation recording can be performed. At this time, since the applied voltage is constant, it is not necessary to make the drive voltage variable in the device.
【0026】なお、選択電極の階層化は、本実施例では
二段にしているが、これに限らず必要に応じて更に増や
すことができる。また、選択電極の選択方法は、個々の
選択電極を一つずつ選択することの他に、複数の選択電
極を組み合わせて同時に選択することも可能である。さ
らに、複数の選択電極を全部同じ電気抵抗値にしてもよ
い。この場合は、複数の選択電極のうち何個の電極を同
時に選択するかにより、発熱低抗体の発熱量を制御でき
る。Although the selection electrodes are hierarchized in two stages in this embodiment, the selection electrodes are not limited to this, and can be further increased if necessary. Further, as a method of selecting the selection electrodes, it is possible to select not only the individual selection electrodes one by one but also a plurality of selection electrodes to be combined and selected at the same time. Further, all the plurality of selection electrodes may have the same electric resistance value. In this case, the heat generation amount of the heat-generating low antibody can be controlled by selecting how many electrodes among the plurality of selection electrodes are selected at the same time.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明によれば、発熱抵抗体の一端に共
通電極が接続され、発熱抵抗体の他端に絶縁層を介して
積層された複数の選択電極が接続されているので、これ
らの複数の選択電極のうち、いずれか一個又は二個以上
を同時に選択することにより、発熱抵抗体の発熱量を制
御できる。したがって、従来通りの階調記録を実現でき
ると共に、電極のみを階層化した簡単な構造により、製
造歩留りの向上及び製造コストの低減を達成できる。According to the present invention, the common electrode is connected to one end of the heating resistor, and the plurality of selection electrodes stacked via the insulating layer are connected to the other end of the heating resistor. It is possible to control the amount of heat generated by the heating resistor by simultaneously selecting one or two or more of the plurality of selection electrodes. Therefore, the gradation recording as in the conventional case can be realized, and the improvement of the manufacturing yield and the reduction of the manufacturing cost can be achieved by the simple structure in which only the electrodes are layered.
【図1】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例であり、図2におけるI-I 線縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view taken along line II in FIG. 2, showing an embodiment of an inkjet print head according to the present invention.
【図2】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例であり、インクジェットプリントヘッドの一部
を切り欠いて示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the inkjet print head according to the present invention, in which a part of the inkjet print head is cut away.
【図3】従来のインクジェットプリントヘッドの一例を
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a conventional inkjet printhead.
10 基板 12 発熱抵抗体 12a 発熱抵抗体の一端 12b 発熱抵抗体の他端 14a 共通電極 14b,15b 選択電極 16 オリフィスプレート 18 インク吐出口 20 インク流路 22 絶縁層 Reference Signs List 10 substrate 12 heating resistor 12a one end of heating resistor 12b other end of heating resistor 14a common electrodes 14b, 15b selection electrode 16 orifice plate 18 ink ejection port 20 ink flow path 22 insulating layer
Claims (2)
熱抵抗体と、この発熱抵抗体の両端にそれぞれ電気的に
接続する一対の電極と、前記基板の前記表面に重ねて設
けられたオリフィスプレートと、このオリフィスプレー
トの前記発熱抵抗体と対向する位置に穿設されたインク
吐出口と、前記基板と前記オリフィスプレートとの間に
設けられると共に前記インク吐出口に連通するインク流
路とを備えたインクジェットプリントヘッドにおいて、 前記一対の電極は、前記発熱抵抗体の一端に電気的に接
続する共通電極と、前記発熱抵抗体の他端に電気的に接
続すると共に絶縁層を介して積層された複数の選択電極
とから構成されていることを特徴とするインクジェット
プリントヘッド。1. A substrate, a heating resistor adhered to the surface of the substrate, a pair of electrodes electrically connected to both ends of the heating resistor, respectively, and provided on the surface of the substrate in an overlapping manner. An orifice plate, an ink discharge port formed at a position of the orifice plate facing the heat generating resistor, and an ink channel provided between the substrate and the orifice plate and communicating with the ink discharge port. In the ink jet print head comprising: a pair of electrodes, a common electrode electrically connected to one end of the heating resistor, and a second electrode electrically connected to the other end of the heating resistor via an insulating layer. An ink jet print head comprising a plurality of stacked select electrodes.
電気抵抗値を有することを特徴とする請求項1記載のイ
ンクジェットプリントヘッド。2. The inkjet printhead of claim 1, wherein the plurality of selection electrodes have different electric resistance values.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5303332A JP2780619B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Inkjet print head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5303332A JP2780619B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Inkjet print head |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07132601A true JPH07132601A (en) | 1995-05-23 |
JP2780619B2 JP2780619B2 (en) | 1998-07-30 |
Family
ID=17919708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5303332A Expired - Fee Related JP2780619B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Inkjet print head |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2780619B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997003834A1 (en) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | Seiko Epson Corporation | Laminated head for ink jet recording, production method thereof, and printer equipped with the recording head |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61118259A (en) * | 1984-11-14 | 1986-06-05 | Canon Inc | Ink jet recording head |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5303332A patent/JP2780619B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61118259A (en) * | 1984-11-14 | 1986-06-05 | Canon Inc | Ink jet recording head |
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WO1997003834A1 (en) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | Seiko Epson Corporation | Laminated head for ink jet recording, production method thereof, and printer equipped with the recording head |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2780619B2 (en) | 1998-07-30 |
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Date | Code | Title | Description |
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