JPH08187862A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる色のインクが混ざり合う混色を防止す
ることができるインクジェット記録ヘッドを提供する。 【構成】 図は、異なる色のノズル群の境界付近をイン
クリザーバ入口方向からみた透視図である。４ａ１はシ
アンインクの噴射ノズル、４ｂ１はマゼンタインクの噴
射ノズルで、インクリザーバ８ａ，８ｂから連通路９
ａ，９ｂを通してインクが供給される。噴射ノズル４ａ
１，４ｂ１の端部に排出口を有するダミーノズル４ａ
２，４ｂ２と、排出口を有しないダミーノズル４ａ３，
４ｂ３が設けられ、連結流路１１ａ，１１ｂで連通され
ている。排出孔のないダミーノズル４ａ３，４ｂ３を設
けたことにより、ノズル面では、異なる色のダミーノズ
ル同士を離すことでき、混色のおそれがない。また、連
結流路１１ａ，１１ｂを設けたことにより、ダミーノズ
ル４ａ３，４ｂ３からも、インクの排出が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクを噴射して記録
を行なうインクジェット記録装置に用いるインクジェッ
ト記録ヘッドに関するものであり、特に、複数色のイン
クを用いてカラー記録を行なう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、複数色のインクを用いてカラー記
録を行なうインクジェットカラープリンタとして、複数
色のノズルを１つのカートリッジボディに形成した一体
型のインクジェット記録ヘッドが提案されている。この
型のインクジェット記録ヘッドは、小型化の面から有利
である。

【０００３】図６は、従来のカラー一体型のインクジェ
ット記録ヘッドの外観図である。図中、１は第１の基
板、２は第２の基板、３は厚膜樹脂層、４ａ，４ｂ，４
ｃはノズル群、５ａ，５ｂ，５ｃはインクリザーバ入
口、６ａ，６ｂ，６ｃは噴射インク滴である。第１の基
板１には、インク吐出素子が設けられている。インク吐
出素子としては、発熱素子や圧電素子等、インクに吐出
エネルギーを与えることができる素子が用いられる。第
２の基板２は、シリコン基板を用いて異方性エッチング
によって、インク流路やインクリザーバを形成したもの
である。異方性エッチングによりインク流路やインクリ
ザーバを形成する方法は、特開平２−２３５６４２号公
報や、特開平６−１８３００２号公報に記載されている
ように、（１００）結晶面を表面に持つシリコンウエハ
上に、エッチングマスクをパターニングした後、加熱し
た水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等を用いてエッチン
グを行なう方法である。

【０００４】第１の基板１に設けられたインク吐出素子
としては、この例では、発熱素子が用いられている。第
１の基板１においては、発熱素子や電極等を形成した上
に厚膜樹脂層３が設けられ、厚膜樹脂層３には、発熱素
子の駆動により発生した気泡の成長領域を制限するため
の凹部やインクリザーバとノズルとを連通させるための
除去部が形成されている。

【０００５】ノズル群４ａ，４ｂ，４ｃには、それぞ
れ、インクリザーバ入口５ａ，５ｂ，５ｃから、例え
ば、シアン、マゼンタ、イエローの異なる３色のインク
が供給され、発熱素子の駆動に応じてシアン、マゼン
タ、イエローのインク滴６ａ，６ｂ，６ｃを吐出し、カ
ラー記録を行なう。この図では、ノズル群４ａ，４ｂ，
４ｃのそれぞれに５つのノズルが図示されている。それ
ぞれの５つのノズルのうち、中央の１つがインク滴を吐
出する噴射ノズルであり、その両側の２つずつのノズル
は、インク滴を吐出しないダミーノズルである。各ノズ
ル群４ａ，４ｂ，４ｃにおいて、インク滴を吐出する噴
射ノズルは、１つのみが図示されているが、実際には噴
射ノズルは、例えば、２４個，６４個あるいは１２８個
など、適当な数のノズルが設けられているものである。
したがって、ノズル群４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれは、
複数個の噴射ノズルが並べられ、その両側に、複数、例
えば、２個ずつのダミーノズルが配置されている。

【０００６】図７は、図６のノズル群４ａ，４ｂの境界
付近のインク流路の説明図であり、図６のインク流路を
インクリザーバ入口方向から見た透視図である。この図
でも、インク滴を吐出する噴射ノズルは、図６と同様
に、１個のみを図示している。また、図８は、図７のＡ
−Ａ線断面図であり、印字に用いるインク滴を吐出する
噴射ノズルの吐出口近傍の断面図である。図７，図８
中、図６と同様の部分には、同じ符号を付して説明を省
略する。４ａ１，４ｂ１は噴射ノズル、４ａ２，４ｂ２
はダミーノズル、７ａ，７ｂは発熱素子、８ａ，８ｂは
インクリザーバ、９ａ，９ｂは連通部である。なお、４
ａ２は４ａ１と同じ色のインク用のダミーノズル、４ｂ
２は４ｂ１と同じ色のインク用のダミーノズルである。
噴射ノズル４ａ１，４ｂ１、ダミーノズル４ａ２，４ｂ
２、および、インクリザーバ８ａ，８ｂは、シリコン基
板を用いて、異方性エッチングによって形成されたもの
である。なお、図７において、噴射ノズル４ａ１，４ｂ
１およびダミーノズル４ａ２，４ｂ２と連通部９ａ，９
ｂとのハッチングがクロスして図示されている部分、な
らびに、連通部９ａ，９ｂとインクリザーバ８ａ，８ｂ
とのハッチングがクロスして図示されている部分は、そ
れぞれ、両方の領域が連結されている部分である。厚膜
樹脂層３は、発熱素子７ａ，７ｂの部分、連通部９ａ，
９ｂの部分が除去されている。連通部９ａ，９ｂは、イ
ンクリザーバ８ａ，８ｂと噴射ノズル４ａ１，４ｂ１お
よびダミーノズル４ａ２，４ｂ２とを連通させるための
インク流路である。

【０００７】インクリザーバ８ａ内のインクは、厚膜樹
脂層３を除去して形成された連通部９ａを通って、噴射
ノズル４ａ１内に入り、発熱素子７ａの作用により、イ
ンクジェット記録ヘッドから吐出される。

【０００８】図６，７，８で説明した従来のインクジェ
ット記録ヘッドでは、特開平６−１８３００２号公報に
記載されているように、ノズル列の端部においてインク
供給性が悪化することなどによって、噴射ノズルでの画
質劣化が生じることを防止するために、各色のノズル群
の端部に、インクリザーバと連通したダミーノズル２個
を設けている。また、メンテナンス時等には、このダミ
ーノズルからインクを排出することにより、インクリザ
ーバ端部のインク供給性を確保していた。

【０００９】しかし、従来のカラー一体型のインクジェ
ット記録ヘッドでは、異なる色のインクを排出するダミ
ーノズルが近接して配置されるために、異なる色のイン
クが混ざり合う混色が大きな問題となっていた。この混
色は、メンテナンス時等において、プライミング動作時
に、異なる色のノズル内のインクが引き出されて拡散す
ることなどによって発生し、画質に大きな影響を与えて
いた。

【００１０】一方、混色は、特開平１−２０８１４３号
公報に記載されているように、異なる色のノズル群同士
を離すことにより、改善することがが可能である。しか
し、異なる色のノズル群同士を離すことは、インクジェ
ット記録ヘッドの大型化となり、ひいては、インクジェ
ット記録ヘッドの製造コストの増加等の問題を発生させ
るため、その採用は好ましくないものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたもので、異なる色のインクが混ざ
り合う混色を防止することができるインクジェット記録
ヘッドを提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の異なる
色のインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおい
て、ノズル列端部のインクリザーバに連通した複数のダ
ミーノズルのうち、異なる色のインクのダミーノズルと
近接するダミーノズルをノズル面にインク排出孔のない
構造とし、このインク排出孔のないダミーノズルと異な
る色のインクのダミーノズルと近接しないインク排出孔
を有するダミーノズルとの間をインク流路で連結するこ
とを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、カラー一体型のインクジェッ
ト記録ヘッドの、ノズル列端部のインク流路に連通した
複数のダミーノズルのうち、異なる色のインクのダミー
ノズルと近接するダミーノズルを、ノズル面に排出孔の
ない構造とすることにより、ノズル面にダミーノズルの
ない領域が形成される。したがって、ノズル面では異な
る色のダミーノズル同士が離れるために、メンテナンス
時等において、プライミング動作時に、異なる色のノズ
ル内のインクが引き出されても、拡散して混色すること
がなくなり、画質が向上する。

【００１４】一方、排出孔のないダミーノズルは、異な
る色のインクのダミーノズルと近接しないダミーノズル
とは、インク流路で連結されているため、排出孔がなく
ても、流路抵抗は多少高いが、連結部を介して、排出孔
のないダミーノズルから排出孔を有するダミーノズルへ
のインクの流れが生じ、ダミーノズルとして十分機能す
ることができる。したがって、排出孔のないダミーノズ
ルも、排出孔のある従来のダミーノズルと同様に、イン
クリザーバ端部へのインク供給を安定して行なうことが
でき、画質不良が生じることはない。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明のインクジェット記録ヘッド
の第１の実施例の外観図、図２は、図１のノズル群４
ａ，４ｂの境界付近のインク流路の説明図であり、図１
のインク流路をインクリザーバ入口方向から見た透視図
である。この実施例では、インク滴を吐出する噴射ノズ
ルは、各ノズル群においては、それぞれ１個である。ま
た、図３は、ノズルの吐出口近傍の断面図であり、図３
（Ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図、図３（Ｂ）は、図２
のＢ−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）は、図２のＣ−Ｃ線断面
図である。図１ないし図３中、図６ないし図８と同様の
部分には、同じ符号を付して説明を省略する。４ａ３，
４ｂ３はダミーノズル、１０はダミーノズルのない領
域、１１ａ，１１ｂは連結流路である。なお、図２にお
いて、噴射ノズル４ａ１，４ｂ１およびダミーノズル４
ａ２，４ｂ２と連通部９ａ，９ｂとのハッチングがクロ
スして図示されている部分、ならびに、連通部９ａ，９
ｂとインクリザーバ８ａ，８ｂとのハッチングがクロス
して図示されている部分、ならびに、ダミーノズル４ａ
２，４ａ３と連結流路１１ａおよびダミーノズル４ｂ
２，４ｂ３と連結流路１１ｂとのハッチングがクロスし
て図示されている部分は、それぞれ、両方の領域が連結
されている部分である。

【００１６】発熱素子を有する第１の基板１は、特開平
１−１４８５６０号公報や特開平６−１８３００２号公
報に記載されているように、通常のＬＳＩ等の製造装
置、製造方法を用いて作製される。第１の基板１の材質
はシリコンである。

【００１７】第１の基板１上には、図示しないが、蓄熱
層、絶縁層、発熱素子、アドレス電極、共通電極、保護
層、発熱素子保護層等が、インクジェット記録ヘッドと
して所望の特性となるように、積層、パターニングされ
ている。また、厚膜樹脂層３として、感光性ポリイミド
をスピンコートし、フォトリソ加工して、硬化後の膜厚
が２０〜５０μｍになるように形成されている。厚膜樹
脂層３は、各ノズルとインクリザーバを連結するための
連通部９ａ，９ｂの部分と、発熱素子７ａ，７ｂの部
分、さらに、２個のダミーノズルを連結する連結流路１
１ａ，１１ｂの部分が、フォトリソ加工により除去され
ている。

【００１８】この実施例の第２の基板２におけるノズル
群４ａ，４ｂ，４ｃとインクリザーバ入口５ａ，５ｂ，
５ｃを開口部とするインクリザーバ（図３の８ａ）等
が、シリコン基板を異方性エッチングによる加工によっ
て形成されている。すなわち、シリコン基板の上に、酸
化シリコン、窒化シリコン膜等でエッチングマスクを形
成し、ＫＯＨ水溶液の中で結晶方位に依存した選択的エ
ッチング（ＯＤＥ）を施し、ノズルやインクリザーバ等
を形成する。これらが形成された第２の基板２に、例え
ば、特開昭６３−３４１５２号公報に記載されている方
法で、接着剤を転写塗布する。接着剤としては、エポキ
シ系樹脂とシランカップリング剤等が用いられる。接着
剤の転写塗布厚は、１μｍ前後である。その後、第１の
基板１と第２の基板２は、例えば、特開昭６１−２３０
９５４号公報に記載されているような、赤外線アライメ
ント法等を用いて整合し、加圧加熱し、密着させ、接着
剤を硬化させる。このようにして両基板を接合後、各ヘ
ッドチップに切断すると、図１に示したインクジェット
記録ヘッドが得られる。

【００１９】記録のための、各色のインク、例えば、シ
アン、マゼンタ、イエローの異なる３色のインクは、そ
れぞれインクリザーバ入口５ａ，５ｂ，５ｃから入り、
内部のインクリザーバやインク流路を通って、各色のノ
ズル群４ａ，４ｂ，４ｃから吐出され、カラー記録を行
なう。

【００２０】図３（Ａ）は印字に用いる噴射ノズル４ａ
１のインク流路断面図であり、インクは、インクリザー
バ８ａから連通路９ａを通って噴射ノズル４ａ１に供給
される。発熱素子７ａが駆動されると、気泡が発生し、
噴射ノズル４ａ１の開口からインク滴を吐出する。この
噴射ノズル４ａ１のインク流路の断面図は、図８で説明
した従来例のものと同じである。

【００２１】図３（Ｂ）は、異なる色のインクのダミー
ノズルと近接しないダミーノズル４ａ２のインク流路の
断面図であり、図３（Ａ）の噴射ノズル４ａ１とは、発
熱素子のない点が異なるが、ノズルの開口は大気に連通
しており、メンテナンス時等には、インクを排出すこと
が可能である。

【００２２】図３（Ｃ）は、異なる色のインクのダミー
ノズルと近接するダミーノズル４ａ３のインク流路の断
面図であり、図３（Ｂ）のダミーノズル４ａ２と比べる
と、ノズルメンテナンスの排出孔のない構造となってい
る。しかし、厚膜樹脂層３の一部が連結流路１１ａ（図
２）として除去されており、隣接する同じ色の排出孔を
有するダミーノズル４ａ２と連結されている。したがっ
て、多少流路抵抗は高いが、メンテナンス時等にはイン
ク流路１１ａを経由して、隣接する同じ色の排出孔を有
するダミーノズル４ａ２から、インクを排出することが
可能である。

【００２３】図２，図３に示すように、第１の実施例の
インクジェット記録ヘッドでは、ノズル群４ａ，４ｂの
端部の２個のダミーノズルのうち、異なる色のインクの
ダミーノズルと近接するダミーノズルである４ａ３，４
ｂ３を排出孔のない構造とした。これにより、図１に示
すように、ノズル面では、異なる色のダミーノズル同士
を離すことが可能となり、ダミーノズルのない領域１０
が形成できた。ダミーノズルのない領域１０を形成した
ことによって、メンテナンス時等において、プライミン
グ動作時に、異なる色のノズル内のインクが引き出され
ても、拡散して混色することがなくなり、画質が向上し
た。また、この排出孔のないダミーノズル４ａ３、４ｂ
３と、異なる色のインクのダミーノズルと近接しない排
出孔を有するダミーノズル４ａ２、４ｂ２とを、連結流
路１１ａ，１１ｂによりそれぞれ連結したことにより、
排出孔のないダミーノズル４ａ３，４ｂ３からも、連結
流路１１ａ，１１ｂを介して、排出孔のある通常のダミ
ーノズル４ａ２、４ｂ２から、インクの排出が可能とな
り、ダミーノズルとして機能するので、インクリザーバ
端部へのインク供給を安定して行なうことができ、画質
不良が発生することはない。

【００２４】図４は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第２の実施例を説明するためのものであり、図２と
同様に、異なる色のノズル群の境界付近のインク流路を
インクリザーバ入口方向からみた透視図である。図中、
図２と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。この実施例では、第１の実施例と比べて、各色のノ
ズル群において、印字に使用する噴射ノズルの数が１個
から３個になった点が異なる。

【００２５】第２の実施例においても、第１の実施例と
同様に、排出孔のないダミーノズル４ａ３，４ｂ３を設
けたことによって、ノズル面では、異なる色のダミーノ
ズル同士を離すことが可能となり、したがって、混色の
おそれがなくなり、画質が向上する。また、排出孔のな
いダミーノズル４ａ３，４ｂ３からも、連結流路１１
ａ，１１ｂを介して、隣接する排出孔のある通常のダミ
ーノズル４ａ２，４ｂ２から、インクの排出が可能とな
り、第１の実施例と同様に、画質不良が生じることはな
い。

【００２６】第２の実施例では、各色の印字に使用する
噴射ノズルの数が３個の場合を説明したが、噴射ノズル
の数が２個の場合、また、４個以上に増えた場合、ある
いは、図６，図７で説明した従来例のように、例えば、
２４個，６４個あるいは１２８個など、さらには、数１
００ノズルに増えた場合でも、第１の実施例や第２の実
施例と同様の効果を得ることができる。

【００２７】図５は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第３の実施例を説明するためのものであり、図２と
同様に、異なる色のノズル群の境界付近のインク流路を
インクリザーバ入口方向からみた透視図である。図中、
図２と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。この実施例では、第１の実施例と比べて、各色のダ
ミーノズルが片側２個から３個になった点が異なる。第
３の実施例でも、第１の実施例と同様に、排出孔のない
ダミーノズル４ａ３，４ｂ３を設けたことによって、ノ
ズル面では、異なる色のダミーノズル同士を離すことが
可能となり、したがって、混色のおそれがなくなり、画
質が向上する。また、排出孔のないダミーノズル４ａ
３，４ｂ３からも、連結流路１１ａ，１１ｂを介して、
隣接する排出孔のある通常のダミーノズル４ａ２，４ｂ
２から、インクの排出が可能となり、第１の実施例と同
様に、画質不良が生じることはない。

【００２８】さらに、図示はしないが、各色のダミーノ
ズル数が片側３個から４個以上になった場合でも、第１
の実施例や第３の実施例と同様の効果が得られる。さら
に、図示はしないが、各色のダミーノズル数が片側３個
以上のインクジェット記録ヘッドにおいても、各色の印
字に使用するノズル数が２個以上に増えた場合、さらに
は、数１００ノズルに増えた場合でも、第１の実施例や
第２の実施例と同様の効果が得られる。

【００２９】なお、上述した実施例では、インク吐出素
子として、発熱素子を用いて、サーマルインクジェット
方式のインクジェット記録ヘッドを説明したが、本発明
は、圧電素子や静電方式等、適宜のインク吐出素子を用
いることができる。

【００３０】

【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、カラー一体型のインクジェット記録ヘッド
の、ノズル列端部のインク流路に連通した複数のダミー
ノズルのうち、異なる色のインクのダミーノズルと近接
するダミーノズルを、ノズル面にインク排出孔のない構
造とすることにより、混色することがなくなり、画質が
向上できる効果がある。

【００３１】また、インク排出孔のないダミーノズル
と、異なる色のインクのダミーノズルと近接しないイン
ク排出孔を有するダミーノズルとの間を、インク流路で
連結することにより、インクリザーバ端部へのインク供
給が安定し、画質不良が生じることがないという効果が
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
実施例の外観図である。

【図２】 図１のノズル群４ａ，４ｂの境界付近のイン
ク流路の説明図であり、図１のインク流路をインクリザ
ーバ入口方向から見た透視図である。

【図３】 ノズルの吐出口近傍の断面図であり、図３
（Ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図、図３（Ｂ）は、図２
のＢ−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）は、図２のＣ−Ｃ線断面
図である。

【図４】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第２の
実施例を説明するためのもので、異なる色のノズル群の
境界付近のインク流路をインクリザーバ入口方向からみ
た透視図である。

【図５】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第３の
実施例を説明するためのもので、異なる色のノズル群の
境界付近のインク流路をインクリザーバ入口方向からみ
た透視図である。

【図６】 従来のカラー一体型のインクジェット記録ヘ
ッドの外観図である。

【図７】 図６のノズル群４ａ，４ｂの境界付近のイン
ク流路の説明図であり、図６のインク流路をインクリザ
ーバ入口方向から見た透視図である。

【図８】 図７のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１…第１の基板、２…第２の基板、３…厚膜樹脂層、４
ａ，４ｂ，４ｃ…ノズル群、４ａ１，４ｂ１…噴射ノズ
ル、４ａ２，４ａ３，４ｂ２，４ｂ３…ダミーノズル、
５ａ，５ｂ，５ｃ…インクリザーバ入口、６ａ，６ｂ，
６ｃ…噴射インク滴、７ａ，７ｂ…発熱素子、８ａ，８
ｂ…インクリザーバ、９ａ，９ｂ…連通部、１０…ダミ
ーノズルのない領域、１１ａ，１１ｂ…連結流路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の異なる色のインクを吐出するイン
   クジェット記録ヘッドにおいて、ノズル列端部のインク
   リザーバに連通した複数のダミーノズルのうち、異なる
   色のインクのダミーノズルと近接するダミーノズルをノ
   ズル面にインク排出孔のない構造とし、このインク排出
   孔のないダミーノズルと異なる色のインクのダミーノズ
   ルと近接しないインク排出孔を有するダミーノズルとの
   間をインク流路で連結することを特徴とするインクジェ
   ット記録ヘッド。