JPH07314687A - Ink-jet recording head - Google Patents

Ink-jet recording head

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Publication number
JPH07314687A
JPH07314687A JP11512894A JP11512894A JPH07314687A JP H07314687 A JPH07314687 A JP H07314687A JP 11512894 A JP11512894 A JP 11512894A JP 11512894 A JP11512894 A JP 11512894A JP H07314687 A JPH07314687 A JP H07314687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
ink
common liquid
air
liquid chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP11512894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroto Takahashi
博人 高橋
Keisuke Matsuo
圭介 松尾
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to EP95108082A priority patent/EP0684134B1/en
Priority to DE69529586T priority patent/DE69529586T2/en
Priority to US08/451,762 priority patent/US6109734A/en
Publication of JPH07314687A publication Critical patent/JPH07314687A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an ink-jet head enabling high speed recording by an inexpensive constitution, by providing an air holding chamber possessing an air producing heating resistor and having a gas-liquid interface to absorb a pressure change in a common liquid chamber part in the rear of a nozzle. CONSTITUTION:A heating resistor 112 is formed on a board, Ti and Al are metallized continuously, a heat acting part 111 is made by preparing a pattern and at the same time, the heating resistor 112 is manufactured on a part becoming an air holding chamber 208. Then SiO2, Ta2O5 and Ta are accumulated continuously, which are made into a protective film by performing patterning, a dry film is laminated and a nozzle 201, a part of a common liquid chamber 204 and an air holding chamber 208 becoming a gas-liquid interface are manufactured by a photolithographic process. The air holding chamber 208 is arranged on a position corresponding to a common liquid chamber 204 on the rear of a nozzle 201. Then a dry film is laminated to glass having an engraved part becoming a part of the common liquid chamber 204 and a through hole becoming an ink supply port and patterning is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はオリフィスより液体を吐
出することで飛翔液滴を形成し、この飛翔液滴を用いて
記録を行う液滴噴射ヘッド、特には熱エネルギーを利用
するインクジェット記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet ejection head for forming flying droplets by ejecting a liquid from an orifice and performing recording using the flying droplets, particularly an ink jet recording head utilizing thermal energy. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録法は、記録ヘッドに
設けたオリフィスからインク(記録液体)を吐出させ、
これを紙等の被記録材に付着させて記録を行う記録方法
であり、騒音の発生が極めて少なく、かつ高速記録が可
能であり、しかも特別な構成の記録用紙を用いる必要が
無いなどの多くの利点を有しており、種種のタイプの記
録ヘッドが開発されている。
2. Description of the Related Art Ink jet recording method is to eject ink (recording liquid) from an orifice provided in a recording head,
This is a recording method in which recording is performed by adhering this to a recording material such as paper, and noise generation is extremely low, high-speed recording is possible, and there is no need to use a specially configured recording paper. And various types of recording heads have been developed.

【0003】なかでも、熱エネルギーをインクに作用さ
せてオリフィスから吐出させるタイプの記録ヘッドは、
記録信号に対する応答性が良いこと、オリフィスを高密
度に多数個配置することが容易であることなどの利点を
有している。
Among them, the recording head of the type in which thermal energy is applied to the ink and ejected from the orifice is
It has advantages such as good responsiveness to a recording signal and easy arrangement of a large number of orifices at high density.

【0004】しかしながら、このような利点を持った所
謂バブルジェット記録ヘッドではあるが、近年のますま
すの高速化記録が叫ばれる中、色々な問題が発生してい
る。
However, in spite of the so-called bubble jet recording head having such advantages, various problems have occurred while the recent demand for higher speed recording has increased.

【0005】図8にバブルジェット記録ヘッドの模式的
斜視図を示す。インクを吐出して飛翔液滴を形成するた
めに設けたオリフィス(202)と、該オリフィス(2
02)に連通しインクを供給するためのノズル(20
1)と、インクを吐出して飛翔液滴を形成するための熱
作用部(111)と、前記ノズルに連通した共通液室
(204)と、該共通液室(204)にインクを供給す
るインク供給口(206)から構成されている。
FIG. 8 shows a schematic perspective view of a bubble jet recording head. An orifice (202) provided for ejecting ink to form flying droplets and the orifice (2
02) for communicating ink with the nozzle (20)
1), a thermal action part (111) for ejecting ink to form flying droplets, a common liquid chamber (204) communicating with the nozzle, and ink is supplied to the common liquid chamber (204). It is composed of an ink supply port (206).

【0006】このようなバブルジェットヘッドの記録原
理を次に説明する(図4)。
The recording principle of such a bubble jet head will be described below (FIG. 4).

【0007】熱作用部(111)によりインクが急激に
加熱され、熱作用部近傍のインクが過熱限界を越え、気
化する(図4−b)。その時の圧力上昇によりインクは
オリフィス側、および共通液室側に押し出される。オリ
フィス側から押し出されたインクは、柱状にインク柱を
形成する。その後インク柱はノズル(202)中のイン
クから離れ、飛翔液滴となり被記録材に向かって飛び出
す。ノズル中のインクは、メニスカスを形成し、毛管力
によって、徐々に復帰する(図4−e,f)。この1サ
イクルが終了して、次のサイクルに入ることになる。
The ink is rapidly heated by the heat acting portion (111), and the ink in the vicinity of the heat acting portion exceeds the overheating limit and is vaporized (FIG. 4-b). The ink is pushed out to the orifice side and the common liquid chamber side by the pressure increase at that time. The ink extruded from the orifice side forms an ink column in a columnar shape. After that, the ink column separates from the ink in the nozzle (202), becomes a flying droplet, and jumps toward the recording material. The ink in the nozzle forms a meniscus and gradually returns due to the capillary force (FIGS. 4-e, f). This one cycle ends and the next cycle starts.

【0008】さて、このような記録原理を持つバブルジ
ェットヘッドを高速記録するためには、ノズルの数を増
加させること、およびヘッドの応答周波数を上げるこ
と、または、その両方を採用したりする方法がとられて
いる。
In order to perform high-speed recording on a bubble jet head having such a recording principle, a method of increasing the number of nozzles, increasing the response frequency of the head, or adopting both of them is adopted. Has been taken.

【0009】ヘッドの応答周波数を上げるには、インク
のメニスカスの後退量を小さくすること、およびインク
のメニスカスが毛管力によって復帰する速度を速めるこ
と、によって達成される。インクのメニスカスの後退量
を小さくする方法として、流体ダイオードをノズル後方
に取り付けることにより改良を行っている。また、イン
クのメニスカスが毛管力によって復帰する速度を上げる
方法としては、ノズルの長さを短くすることがとられて
いる。しかし実際には、この2つの方法を併用して高速
化記録を行っていることが多い。
Increasing the response frequency of the head is achieved by reducing the amount of receding of the ink meniscus and increasing the speed at which the ink meniscus returns by the capillary force. As a method for reducing the receding amount of the ink meniscus, an improvement is made by mounting a fluid diode behind the nozzle. Further, as a method of increasing the speed at which the ink meniscus returns by the capillary force, the length of the nozzle is shortened. However, in reality, these two methods are often used together to perform high-speed recording.

【0010】ここでバブルジェットヘッドの駆動方法に
ついて説明する。バブルジェットヘッドの加熱に用いる
ヒートパルスは、通常数μs〜数十μsで、その時に流
れる最大瞬間電流は数十ミリA〜数百ミリAである。ま
たノズル数は通常数十本〜数千本であり、一度に全ての
ノズルを駆動すると流れる電流が大きくなりすぎるた
め、全ノズルをいくつかのブロックに分け、時間的にず
らして駆動する方法がとられる(時分割駆動)。図5
は、各ブロックに印加するパルスの状態を示している。
通常は同時に流れる電流が数A程度になるように同一ブ
ロックに属するノズル数を決定する。
Here, a method of driving the bubble jet head will be described. The heat pulse used for heating the bubble jet head is usually several μs to several tens μs, and the maximum instantaneous current flowing at that time is several tens of milliamps to several hundreds of milliamps. Also, the number of nozzles is usually several tens to several thousands, and if all nozzles are driven at once, the current that flows will become too large.Therefore, a method of dividing all nozzles into several blocks and driving them in time Taken (time division drive). Figure 5
Shows the state of the pulse applied to each block.
Normally, the number of nozzles belonging to the same block is determined so that the currents flowing simultaneously are about several amperes.

【0011】しかし、前述したような高速記録ヘッドを
用いて、時分割駆動を行っても、期待した効果が必ずし
も得られるとは限らなかった。図6にこのようにして駆
動した高速化ヘッドのメニスカスの復帰時間を示す。図
6において、横軸はノズルの位置(ブロックNO)、縦
軸は加熱パルスが入ってから後退したメニスカスが復帰
するまでの時間を示している。このように、駆動の順番
が遅くなるとメニスカスが復帰するまでに要する時間
が、長くなるという問題が生じている。
However, even if the time-division driving is performed by using the high-speed recording head as described above, the expected effect is not always obtained. FIG. 6 shows the meniscus recovery time of the high-speed head driven in this manner. In FIG. 6, the horizontal axis represents the nozzle position (block NO), and the vertical axis represents the time from when the heating pulse is applied until the retracted meniscus is restored. As described above, when the driving order is delayed, the time required for the meniscus to be restored becomes long.

【0012】図8に示したバブルジェットヘッドにおい
て、図6のような特性を示す理由を説明する。第1のブ
ロックを駆動するとインクが急激に加熱され気化し、そ
の時の圧力上昇により、インクはオリフィス側と共通液
室側に押し出され、飛翔液滴が形成され、メニスカスが
後退する。そしてメニスカスは毛管力によって復帰しよ
うとする。その後第2ブロックが駆動され、インクが急
激に加熱されると、インクは気化し、その時の圧力上昇
により、インクはオリフィス側と共通液室側に一様に押
し出される。このとき前述のように第1ブロックのノズ
ルは、メニスカスが復帰しようとしているときであり、
第2ブロックの共通液室側に押し出されたインクは第1
ブロックのメニスカス復帰の手助けとなる。第2ブロッ
ク近傍においては、共通液室の圧力が下がり、メニスカ
スの復帰に要する時間は第1ブロックに比べて長くな
る。次に第3ブロック、第4ブロックが駆動される時に
は、メニスカスが復帰しつつあるノズル数が増えてお
り、このため、共通液室側に押し出されたインクはメニ
スカスが復帰しつつあるノズルに向けて流れる。このた
め前に駆動されたブロックに比べ後に駆動されたブロッ
クの方がメニスカスの後退が大きくなる。また、このと
き共通液室からメニスカスが復帰しつつあるノズルに向
けてインクの流れが生じており、共通液室の圧力が低下
する。この2つの理由により、後に駆動されるブロック
はメニスカスが復帰する時間が多くかかる。このような
共通液室の圧力変動が空気層により吸収されることが知
られているが、空気層の位置により効果の程度が違うこ
とを実験により本発明者は確かめた。1番効果のある場
所は、ノズルの後方であり、ここに空気層があれば、発
熱抵抗体の大きさや、共通液室の大きさによらず、時分
割駆動においても高速駆動が可能になる。しかしなが
ら、この場所に空気を安定して留めておくことは簡単で
はなく、ノズルの目づまり防止の為の回復動作により無
くなってしまう問題が生じている。
The reason why the bubble jet head shown in FIG. 8 exhibits the characteristics shown in FIG. 6 will be described. When the first block is driven, the ink is rapidly heated and vaporized, and the pressure increase at that time pushes the ink toward the orifice side and the common liquid chamber side, forming flying droplets and retracting the meniscus. And the meniscus tries to recover by the capillary force. After that, when the second block is driven and the ink is rapidly heated, the ink is vaporized, and the pressure increase at that time causes the ink to be uniformly pushed out to the orifice side and the common liquid chamber side. At this time, as described above, the nozzle of the first block is when the meniscus is about to return,
The ink pushed out to the common liquid chamber side of the second block is the first
Helps block return to meniscus. In the vicinity of the second block, the pressure of the common liquid chamber decreases, and the time required for the meniscus to recover becomes longer than that in the first block. Next, when the third block and the fourth block are driven, the number of nozzles whose meniscus is returning is increasing. Therefore, the ink pushed toward the common liquid chamber is directed toward the nozzle whose meniscus is returning. Flowing. For this reason, the backward movement of the meniscus is greater in the block driven later than in the block driven previously. Further, at this time, ink flows from the common liquid chamber toward the nozzle where the meniscus is returning, and the pressure in the common liquid chamber decreases. For these two reasons, it takes a long time for the meniscus to return to the block driven later. It is known that such a pressure fluctuation in the common liquid chamber is absorbed by the air layer, but the present inventor confirmed by experiments that the degree of the effect varies depending on the position of the air layer. The most effective place is behind the nozzle, and if there is an air layer here, high-speed driving is possible even in time-divisional driving regardless of the size of the heating resistor and the size of the common liquid chamber. . However, it is not easy to stably retain the air in this place, and there is a problem that the air disappears due to the recovery operation for preventing the clogging of the nozzle.

【0013】また、共通液室にオリフィス側から空気を
入れることにより、上記問題を解決することが試みられ
ている。しかしながら、この方法においてはオリフィス
側から入れた空気が共通液室に固定されず、自由に動く
ことができるため、ノズルにも入り込み、吐出しなくな
ることがしばしば生じたり、せっかく入れた空気が排出
してしまったりする問題が生じている。
Further, it has been attempted to solve the above problems by introducing air into the common liquid chamber from the orifice side. However, in this method, the air introduced from the orifice side is not fixed in the common liquid chamber and can move freely, so it often enters the nozzle and does not discharge, or the air that has been put in is discharged. There is a problem of being lost.

【0014】また共通液室の上部に空気を保持すること
により、共通液室の瞬間的な圧力低下を防ぐ試みが提案
されている。しかしながら、共通液室の大きさ、インク
を加熱する発熱抵抗体の大きさ等によって必ずしも万全
な効果を示すとは限らなかった。
Further, it has been proposed to hold air above the common liquid chamber to prevent an instantaneous pressure drop in the common liquid chamber. However, depending on the size of the common liquid chamber, the size of the heat-generating resistor that heats the ink, and the like, a perfect effect is not always exhibited.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとしている課題】本発明は、以上の
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
は、安価な構成で高速記録を可能にするインクジェット
ヘッドを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet head capable of high-speed recording with an inexpensive structure. .

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】安価な構成で高速記録を
可能にするインクジェットヘッドは、次のような構成に
より達成できる。
An ink jet head capable of high speed recording with an inexpensive structure can be achieved by the following structure.

【0017】記録液を吐出して飛翔液滴を形成するため
に設けられたオリフィスと、該オリフィスに連通し、前
記液滴を形成するための熱エネルギーが液体に作用する
部分である熱作用部を構成の一部とするノズルと、該ノ
ズルに連通し記録液を供給する共通液室とを供えたイン
クジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズルの後方の対
応する前記共通液室の部分に、圧力変動を吸収するため
の気液界面を有した空気保持室を設け、かつ空気発生用
の発熱抵抗体を有したインクジェット記録ヘッド。
An orifice provided for ejecting the recording liquid to form flying droplets, and a heat acting portion which is in communication with the orifice and is a portion where thermal energy for forming the droplets acts on the liquid. In an ink jet recording head provided with a nozzle that is a part of the configuration and a common liquid chamber that communicates with the nozzle and supplies the recording liquid, a pressure fluctuation is applied to a portion of the corresponding common liquid chamber behind the nozzle. An ink jet recording head having an air holding chamber having a gas-liquid interface for absorbing and having a heating resistor for generating air.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、ノズルの後方の対応する共通
液室の部分に、圧力変動を吸収するための気液界面を有
した空気保持室を設け、かつ空気を安定して存在させる
ために、空気発生用発熱抵抗体を前記空気保持室に設け
たことで高速記録が可能になった。
According to the present invention, an air holding chamber having a gas-liquid interface for absorbing pressure fluctuation is provided in the corresponding common liquid chamber portion behind the nozzle, and the air is stably present. In addition, by providing the heating resistor for air generation in the air holding chamber, high speed recording is possible.

【0019】以下、本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

【0020】本発明において、発熱抵抗体に電圧パルス
を加えると熱作用部の温度が上昇し、熱作用部近傍のイ
ンクが気化する。この時インクに溶解している空気も同
時に析出する。通常の場合析出した空気はオリフィスか
ら飛翔液滴と一緒に排出され、ノズル内に留まり悪影響
を及ぼすようなことはない。本発明はこの時に析出する
空気を安定的に留めておこうとするものである。
In the present invention, when a voltage pulse is applied to the heating resistor, the temperature of the heat acting portion rises and the ink near the heat acting portion is vaporized. At this time, the air dissolved in the ink is also deposited at the same time. In the normal case, the deposited air is discharged together with the flying droplets from the orifice and remains in the nozzle without causing any adverse effect. The present invention is intended to stably retain the air that precipitates at this time.

【0021】図3に本発明の発熱抵抗体および電極形状
を示す。個別電極114と共通電極113(この図では
まだ共通になっていない)の間に飛翔液滴を形成するた
めの熱作用部111および空気保持室内に設けられた発
熱抵抗体112が直列に接続されている。このためこの
2つの発熱抵抗体は電圧パルスが印加されると同時に昇
温する。しかし図2に示したように空気保持室には通常
空気が保持されているため、空気保持室内の発熱抵抗体
は発泡しない。しかしながら、前述のように目詰り防止
のための回復動作等(通常はオリフィス側から吸引する
ことでノズル内に残った増粘したインクを吸い取る。)
で空気保持室の空気がインクと置換されると発泡し、溶
解していた空気を析出する。抵抗が小さいオリフィス外
へ飛翔液滴を形成するノズル内に設けられた熱作用部と
は違い、抵抗が大きい共通液室側へ流体を移動させる空
気保持室内の発熱抵抗体は安定的に発泡することができ
ない。このため析出した空気は発熱抵抗体近傍に留まる
ことになり、熱作用部で発生する圧力変動の吸収体とし
て働く。従って本発明によれば、圧力変動吸収体として
の空気層を安定的に作り出すことができる。
FIG. 3 shows the shape of the heating resistor and electrodes of the present invention. A heat acting portion 111 for forming flying droplets and a heating resistor 112 provided in the air holding chamber are connected in series between the individual electrode 114 and the common electrode 113 (not common in this figure). ing. Therefore, the two heating resistors are heated at the same time when the voltage pulse is applied. However, as shown in FIG. 2, since the air is normally held in the air holding chamber, the heating resistor inside the air holding chamber does not foam. However, as described above, a recovery operation or the like for preventing clogging (usually, the thickened ink remaining in the nozzle is sucked by sucking from the orifice side).
When the air in the air holding chamber is replaced with ink, the bubbles are generated and the dissolved air is deposited. Unlike the thermal action part provided in the nozzle that forms flying droplets outside the orifice with low resistance, the heating resistor inside the air holding chamber that moves the fluid to the common liquid chamber side with high resistance foams stably. I can't. For this reason, the deposited air remains in the vicinity of the heating resistor and acts as an absorber of the pressure fluctuation generated in the heat acting portion. Therefore, according to the present invention, the air layer as the pressure fluctuation absorber can be stably created.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the following examples.

【0023】実施例1 図1に示したインクジェットヘッドを以下のようにして
製造した。
Example 1 The ink jet head shown in FIG. 1 was manufactured as follows.

【0024】Siウェハーの熱酸化により、3μm厚の
SiO2 膜を形成し基板とした。基板にスパッタにより
発熱抵抗体としてHfB2 を1500オングストローム
の厚みに形成し、続いて電子ビーム蒸着によりTi 5
0オングストローム、Al6000オングストロームを
連続的に堆積した。
A SiO 2 film having a thickness of 3 μm was formed by thermal oxidation of a Si wafer to obtain a substrate. HfB 2 as a heating resistor was formed on the substrate to a thickness of 1500 angstrom by sputtering, and then Ti 5 was formed by electron beam evaporation.
0 Å and Al 6000 Å were continuously deposited.

【0025】フォトリソ工程によりパターンを作製し、
熱作用部を360DPIのピッチで作製した。また同時
に空気保持室になる部分に発熱抵抗体を作製した。この
とき熱作用部における発熱抵抗体の大きさは、28μm
×110μmの長方形であり、512の発熱抵抗体を並
べ、空気保持室における発熱抵抗体の大きさは、28μ
m×28μm、同じく512個並べた。図3にこの時の
配線パターンを示す。各発熱抵抗体は直列に接続されて
おり、電気パルスが印加されると両方の発熱抵抗体が発
熱するように形成されている。つぎにまたスパッタによ
り、SiO2 、Ta25 、Ta、をそれぞれ1.5μ
m、500オングストローム、5000オングストロー
ム連続的に堆積し、フォトリソ工程および、ドライエッ
チング工程によりパターニングを行い、保護膜とした。
A pattern is formed by a photolithography process,
The heat acting parts were made at a pitch of 360 DPI. At the same time, a heating resistor was produced in the portion that will become the air holding chamber. At this time, the size of the heating resistor in the heat acting portion is 28 μm.
It is a rectangle of × 110 μm, 512 heating resistors are arranged, and the size of the heating resistor in the air holding chamber is 28 μm.
m × 28 μm, similarly 512 pieces were arranged. FIG. 3 shows the wiring pattern at this time. The heating resistors are connected in series, and both heating resistors generate heat when an electric pulse is applied. Next, by sputtering again, SiO 2 , Ta 2 O 5 , and Ta are each made to have a thickness of 1.5 μm.
m, 500 angstroms, 5000 angstroms were continuously deposited, and patterned by a photolithography process and a dry etching process to form a protective film.

【0026】ネガタイプのドライフィルム(感光性樹
脂)25μm厚をラミネートし、フォトリソ工程によ
り、ノズル、共通液室の1部および気液界面となる空気
保持室を作製した。空気保持室は、ノズル後方の共通液
室の対応した場所に配置し、図2に示したように共通液
室側の開口部を20μmにした(図2(b))。
A negative type dry film (photosensitive resin) having a thickness of 25 μm was laminated, and a nozzle, a part of the common liquid chamber and an air holding chamber to be a gas-liquid interface were prepared by a photolithography process. The air holding chamber was arranged at a position corresponding to the common liquid chamber behind the nozzle, and the opening on the common liquid chamber side was set to 20 μm as shown in FIG. 2 (FIG. 2 (b)).

【0027】次に共通液室の1部となる彫り込み部(5
0mm×4mm)とインク供給口となる貫通穴を持つガ
ラスにネガタイプのドライフィルム(感光性樹脂)をラ
ミネートした後フォトリソ工程によりパターニングし、
前述した基板に貼り合わせた。
Next, the engraving part (5
(0 mm x 4 mm) and a glass having a through hole to serve as an ink supply port is laminated with a negative type dry film (photosensitive resin) and then patterned by a photolithography process,
It was bonded to the above-mentioned substrate.

【0028】次にプリント板上にダイボンディングされ
たドライバーICと前記基板をワイヤーボンディングで
電気的に接続して、インクジェットヘッドとした。
Next, the driver IC die-bonded on the printed board and the substrate were electrically connected by wire bonding to form an ink jet head.

【0029】このようにして作製したインクジェットヘ
ッドを隣り合う64ノズル毎にブロックを形成し、合計
8ブロックの駆動を行った。空気保持室が無いインクジ
ェットヘッドと本発明によるインクジェットヘッドのメ
ニスカス復帰時間を図7(a)に示す。この図から明ら
かなように、本発明によるインクジェットヘッドは、高
速駆動が可能であり、6kHzの吐出周波数でも良好な
印字状態を示した。
The ink jet head manufactured in this manner was formed into blocks for every 64 nozzles adjacent to each other, and a total of 8 blocks were driven. FIG. 7A shows meniscus recovery times of an inkjet head having no air holding chamber and the inkjet head according to the present invention. As is clear from this figure, the inkjet head according to the present invention can be driven at a high speed, and a good printing state was exhibited even with an ejection frequency of 6 kHz.

【0030】実施例2 Siウェハーの熱酸化により、3μm厚のSiO2 膜を
形成し基板とした。基板にスパッタにより発熱抵抗体と
してHfB2 を1500オングストロームの厚みに形成
し、続いて電子ビーム蒸着によりTi 50オングスト
ローム、Al6000オングストロームを連続的に堆積
した。
Example 2 A 3 μm thick SiO 2 film was formed by thermal oxidation of a Si wafer to obtain a substrate. HfB 2 as a heating resistor was formed on the substrate to a thickness of 1500 angstroms by sputtering, and then Ti 50 angstroms and Al 6000 angstroms were successively deposited by electron beam evaporation.

【0031】フォトリソ工程によりパターンを作製し、
熱作用部を200DPIのピッチで作製した。このとき
の発熱抵抗体の大きさは、34μm×150μmの長方
形であり、512の発熱抵抗体を並べ、空気保持室内の
発熱抵抗体の大きさは30μm×30μmとした。
A pattern is formed by a photolithography process,
The heat acting part was produced at a pitch of 200 DPI. The size of the heating resistor at this time was a rectangle of 34 μm × 150 μm, 512 heating resistors were arranged, and the size of the heating resistor in the air holding chamber was 30 μm × 30 μm.

【0032】つぎにまたスパッタにより、SiO2 、T
25 、Ta、をそれぞれ1.0μm、500オング
ストローム、3500オングストローム連続的に堆積
し、フォトリソ工程および、ドライエッチング工程によ
りパターニングを行い、保護膜とした。
Then, again by sputtering, SiO 2 , T
a 2 O 5 and Ta were successively deposited at 1.0 μm, 500 Å and 3500 Å, respectively, and patterned by a photolithography process and a dry etching process to form a protective film.

【0033】ネガタイプのドライフィルム(感光性樹
脂)50μm厚をラミネートし、フォトリソ工程によ
り、ノズル、共通液室の1部および気液界面となる空気
保持室を作製した。空気保持室は、ノズル後方の共通液
室の対応した場所に配置し、共通液室側の開口部が45
μm、また4本毎に共通化された部分をノズルと反対側
に設けた。
A negative type dry film (photosensitive resin) having a thickness of 50 μm was laminated, and a nozzle, a part of the common liquid chamber, and an air holding chamber to be a gas-liquid interface were prepared by a photolithography process. The air holding chamber is arranged at a position corresponding to the common liquid chamber behind the nozzle, and the opening on the common liquid chamber side is 45
.mu.m, and a common portion for every four nozzles was provided on the opposite side of the nozzle.

【0034】次に共通液室の1部となる彫り込み部(8
0mm×4mm)とインク供給口となる貫通穴を持つガ
ラスにネガタイプのドライフィルム(感光性樹脂)をラ
ミネートした後フォトリソ工程によりパターニングし、
前述した基板に貼り合わせた。次にプリント板上にダイ
ボンディングされたドライバーICと前記基板をワイヤ
ーボンディングで電気的に接続して、インクジェットヘ
ッドとした。
Next, the engraving part (8) which is a part of the common liquid chamber
(0 mm x 4 mm) and a glass having a through hole to serve as an ink supply port is laminated with a negative type dry film (photosensitive resin) and then patterned by a photolithography process,
It was bonded to the above-mentioned substrate. Next, the driver IC die-bonded on the printed board and the substrate were electrically connected by wire bonding to form an inkjet head.

【0035】このようにして作製したインクジェットヘ
ッドを隣り合う32ノズル毎にブロックを形成し、合計
16ブロックの駆動を行った。空気保持室が無いインク
ジェットヘッドと本発明のインクジェットヘッドのメニ
スカス復帰時間を図7(b)に示す。この図から明らか
なように、空気保持室を付けたインクジェットヘッド
は、高速駆動が可能であり、4kHzの吐出周波数でも
良好な印字状態を示した。
The ink jet head thus manufactured was formed into blocks for every 32 nozzles adjacent to each other, and a total of 16 blocks were driven. FIG. 7B shows the meniscus recovery time of the inkjet head having no air holding chamber and the inkjet head of the present invention. As is clear from this figure, the ink jet head provided with the air holding chamber was capable of high-speed driving, and showed a good printing state even at the ejection frequency of 4 kHz.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、空気保持室を共通液室
の後方、ノズルに対応する場所に設け、かつ空気を安定
して保持するための発熱抵抗体を設けたことにより、高
速駆動可能なインクジェットヘッドを提供できるように
なった。また、本方法によれば、基板サイズも小さくで
き、より安価に高速駆動ヘッドが提供できるようになっ
た。
According to the present invention, the air holding chamber is provided behind the common liquid chamber at a position corresponding to the nozzle, and the heating resistor for stably holding the air is provided, so that high speed driving is achieved. It is now possible to provide a possible inkjet head. Further, according to this method, the substrate size can be reduced, and a high-speed drive head can be provided at a lower cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のバブルジェット記録ヘッドの模式的斜
視図。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a bubble jet recording head of the present invention.

【図2】図2(a)(b)は本発明の具体的実施例の断
面図。
2A and 2B are cross-sectional views of a specific embodiment of the present invention.

【図3】本発明による発熱抵抗体および電極パターンを
示す図。
FIG. 3 is a view showing a heating resistor and an electrode pattern according to the present invention.

【図4】バブルジェット記録ヘッドの吐出原理の説明
図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a discharge principle of a bubble jet recording head.

【図5】バブルジェットヘッドの駆動説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram for driving a bubble jet head.

【図6】従来のバブルジェット記録ヘッドのメニスカス
復帰時間を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing meniscus recovery time of a conventional bubble jet recording head.

【図7】図7(a)(b)は本発明によるバブルジェッ
トヘッドのメニスカス復帰時間を示すグラフ。
7A and 7B are graphs showing meniscus recovery time of a bubble jet head according to the present invention.

【図8】従来のバブルジェット記録ヘッドの典型的斜視
図。
FIG. 8 is a typical perspective view of a conventional bubble jet recording head.

【符号の説明】 101 基板 111 熱作用部 112 発熱抵抗体 113 共通電極 114 個別電極 201 ノズル 202 オリフィス 203 ノズル壁 204 共通液室 205 天板 206 インク供給口 207 電気的接続部 208 空気保持室[Explanation of reference numerals] 101 substrate 111 thermal action part 112 heating resistor 113 common electrode 114 individual electrode 201 nozzle 202 orifice 203 nozzle wall 204 common liquid chamber 205 top plate 206 ink supply port 207 electrical connection part 208 air holding chamber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記録液を吐出して飛翔液滴を形成するた
めに設けられたオリフィスと、該オリフィスに連通し、
前記液滴を形成するための熱エネルギーが液体に作用す
る部分である熱作用部を構成の一部とするノズルと、該
ノズルに連通し記録液を供給する共通液室とを供えたイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズルの後方の
対応する前記共通液室の部分に、圧力変動を吸収するた
めの気液界面を持つ空気保持室を有し、かつ該空気保持
室には空気発生用発熱抵抗体を有することを特徴とする
インクジェット記録ヘッド。
1. An orifice provided for ejecting a recording liquid to form flying droplets, and an orifice provided in communication with the orifice,
Inkjet recording provided with a nozzle having a heat acting portion, which is a portion where thermal energy for forming the droplet acts on the liquid, as a part of the configuration, and a common liquid chamber communicating with the nozzle and supplying a recording liquid. In the head, an air holding chamber having a gas-liquid interface for absorbing pressure fluctuation is provided in a corresponding portion of the common liquid chamber behind the nozzle, and the air holding chamber has an air generating heating resistor. An inkjet recording head comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010042969A1 (en) * 2008-10-17 2010-04-22 Silverbrook Research Pty Ltd Inkjet printhead with titanium aluminium alloy heater
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