JPH0948126A - 液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置 - Google Patents
液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Si基板の異方性エッチングによって方形断
面の液流路を形成する。 【解決手段】 電気熱変換素子15を有する基板10と
同様のSi基板を異方性エッチングすることで液流路2
1を有するノズル層20を製作し、これを基板10に接
合する。ノズル層20となるSi基板は、(110)面
を表面とする単結晶シリコンからなり、これを異方性エ
ッチングすると(110)面に垂直な(111)面を側
面とする方形断面の液流路21を得ることができる。
面の液流路を形成する。 【解決手段】 電気熱変換素子15を有する基板10と
同様のSi基板を異方性エッチングすることで液流路2
1を有するノズル層20を製作し、これを基板10に接
合する。ノズル層20となるSi基板は、(110)面
を表面とする単結晶シリコンからなり、これを異方性エ
ッチングすると(110)面に垂直な(111)面を側
面とする方形断面の液流路21を得ることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吐出口(オリフィ
ス)から記録液(インク)を液滴として吐出するバブル
ジェット方式等の液体噴射記録装置に用いられる液体噴
射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液体噴射
記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置に関するもので
ある。
ス)から記録液(インク)を液滴として吐出するバブル
ジェット方式等の液体噴射記録装置に用いられる液体噴
射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液体噴射
記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】バブルジェット方式等の液体噴射記録装
置は、外乱に強く、滴化周波数も充分であり、印字の高
速化および高精細化やカラー化などが容易であるため、
その将来性が大きく期待されている。
置は、外乱に強く、滴化周波数も充分であり、印字の高
速化および高精細化やカラー化などが容易であるため、
その将来性が大きく期待されている。
【0003】このような液体噴射記録装置の液体噴射記
録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子を有する基板と、
その上に吐出口(オリフィス)に連通する液流路や液室
を形成するノズル層(液流路形成層)を有し、前記基板
は、一般的に、単結晶のSi基板の表面を熱酸化したう
えで公知のフォトリソグラフィによって吐出エネルギー
発生素子を形成したもので、その表面は、SiO2 、S
iC,Si3 N4 等からなる電気的絶縁層と、記録液を
吐出するときの機械的衝撃による吐出エネルギー発生素
子の損傷(キャビテーションエロージョン)等を防ぐた
めのTa膜等の保護層等によって覆われており、必要で
あれば、電気的絶縁層とTa膜の間に両者の密着性を強
化するためのTa2 O5 膜等を設ける。また、ノズル層
の上には、ノズル層にインク等の記録液を供給する注入
口を備えたガラス天板等が載置され、該天板は接着剤等
によってノズル層に結合される。
録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子を有する基板と、
その上に吐出口(オリフィス)に連通する液流路や液室
を形成するノズル層(液流路形成層)を有し、前記基板
は、一般的に、単結晶のSi基板の表面を熱酸化したう
えで公知のフォトリソグラフィによって吐出エネルギー
発生素子を形成したもので、その表面は、SiO2 、S
iC,Si3 N4 等からなる電気的絶縁層と、記録液を
吐出するときの機械的衝撃による吐出エネルギー発生素
子の損傷(キャビテーションエロージョン)等を防ぐた
めのTa膜等の保護層等によって覆われており、必要で
あれば、電気的絶縁層とTa膜の間に両者の密着性を強
化するためのTa2 O5 膜等を設ける。また、ノズル層
の上には、ノズル層にインク等の記録液を供給する注入
口を備えたガラス天板等が載置され、該天板は接着剤等
によってノズル層に結合される。
【0004】液体噴射記録ヘッドの製造方法は以下の4
種類に大別される。
種類に大別される。
【0005】(1)ドライフィルムとガラス天板を貼り
合わせたものをパターニングして基板に接合する(特開
昭56−123869号参照)。
合わせたものをパターニングして基板に接合する(特開
昭56−123869号参照)。
【0006】(2)射出成形によって樹脂製のノズル層
を成形し、これを基板に接合する(特開平3−1019
54号広報参照)。
を成形し、これを基板に接合する(特開平3−1019
54号広報参照)。
【0007】(3)基板上にレジストのパターンを設け
てその上に樹脂膜を塗布し、天板を接合して前記樹脂膜
を硬化させたうえでレジストを溶出する(特開昭62−
253457号広報参照)。
てその上に樹脂膜を塗布し、天板を接合して前記樹脂膜
を硬化させたうえでレジストを溶出する(特開昭62−
253457号広報参照)。
【0008】(4)吐出エネルギー発生素子を有する第
1の基板(ヒーターボード)と同様に単結晶のSi基板
を母材とする第2の基板の表面を異方性エッチングによ
って溝加工し、これをノズル層として第1の基板に貼り
合わせる。ノズル層を構成する第2の基板の前記表面が
(100)面になるように製作し、(111)面に対す
るエッチング速度がほとんどゼロである異方性エッチン
グによって断面V字形の溝を形成する(特開昭54−1
50127号公報参照)。
1の基板(ヒーターボード)と同様に単結晶のSi基板
を母材とする第2の基板の表面を異方性エッチングによ
って溝加工し、これをノズル層として第1の基板に貼り
合わせる。ノズル層を構成する第2の基板の前記表面が
(100)面になるように製作し、(111)面に対す
るエッチング速度がほとんどゼロである異方性エッチン
グによって断面V字形の溝を形成する(特開昭54−1
50127号公報参照)。
【0009】近年では、液体噴射記録装置のより一層の
高速化、高精細化および高画質化が進み、このために、
液流路の高密度化が容易であってしかもより高い吐出周
波数に対応できる液体噴射記録ヘッドの開発が望まれて
いる。また、普通紙にも印刷できるようにするためには
尿素等を添加した強アルカリ性のインクを用いることが
要求される。そこで、液体噴射記録ヘッドの耐インク性
を向上させることも必要である。
高速化、高精細化および高画質化が進み、このために、
液流路の高密度化が容易であってしかもより高い吐出周
波数に対応できる液体噴射記録ヘッドの開発が望まれて
いる。また、普通紙にも印刷できるようにするためには
尿素等を添加した強アルカリ性のインクを用いることが
要求される。そこで、液体噴射記録ヘッドの耐インク性
を向上させることも必要である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、上記(1)ないし(3)の方法で製作
した液体噴射記録ヘッドは、いずれもノズル層が樹脂製
であるから、耐インク性の観点から材料が著しく限定さ
れる。また、液流路の高密度化を促進するためには各液
流路を高アスペクト比、すなわち幅が狭くて高さの高い
断面形状にする必要があるが、(1)および(2)の方
法は感光性樹脂を用いるものであるために高アスペクト
比にするのが困難であり、また、(3)の方法も射出成
形を採用するものであるために、液流路を高アスペクト
比にすると充分な形状精度を得るのが難しい。
の技術によれば、上記(1)ないし(3)の方法で製作
した液体噴射記録ヘッドは、いずれもノズル層が樹脂製
であるから、耐インク性の観点から材料が著しく限定さ
れる。また、液流路の高密度化を促進するためには各液
流路を高アスペクト比、すなわち幅が狭くて高さの高い
断面形状にする必要があるが、(1)および(2)の方
法は感光性樹脂を用いるものであるために高アスペクト
比にするのが困難であり、また、(3)の方法も射出成
形を採用するものであるために、液流路を高アスペクト
比にすると充分な形状精度を得るのが難しい。
【0011】液体噴射記録ヘッドをより高い吐出周波数
に対応できるようにするためには、各液流路の断面寸法
が大であることが要求され、液体噴射記録ヘッドの大形
化を避けるには、やはり、液流路を高アスペクト比にす
ることが要求される。
に対応できるようにするためには、各液流路の断面寸法
が大であることが要求され、液体噴射記録ヘッドの大形
化を避けるには、やはり、液流路を高アスペクト比にす
ることが要求される。
【0012】(4)の方法は、ノズル層を構成する第2
の基板がヒーターボードを構成する第1の基板と同じS
i基板であるから、耐インク性にすぐれており、耐熱性
も充分でしかも製造工程が簡単であり、さらに、吐出口
が開口するオリフィス面が両Si基板の端面によって構
成されるためにインクの濡れ性が均一で吐出性能が安定
するという多くの利点を有するが、前述のような異方性
エッチングによって形成される溝はアスペクト比を変え
ることはできず、また、第2の基板は断面V字形の溝を
逆向きにして三角形の底面をヒーターボードに向けた状
態でこれに接合されるものであるから、液流路を高密度
化するとエッチング残しの幅が減少し、多くの不良品が
出るという未解決の課題がある。
の基板がヒーターボードを構成する第1の基板と同じS
i基板であるから、耐インク性にすぐれており、耐熱性
も充分でしかも製造工程が簡単であり、さらに、吐出口
が開口するオリフィス面が両Si基板の端面によって構
成されるためにインクの濡れ性が均一で吐出性能が安定
するという多くの利点を有するが、前述のような異方性
エッチングによって形成される溝はアスペクト比を変え
ることはできず、また、第2の基板は断面V字形の溝を
逆向きにして三角形の底面をヒーターボードに向けた状
態でこれに接合されるものであるから、液流路を高密度
化するとエッチング残しの幅が減少し、多くの不良品が
出るという未解決の課題がある。
【0013】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、高アスペクト比でしか
も高い形状精度を有する液流路を得るのが容易であり、
従って、印字の高精細化や高速化を大幅に促進できるう
えに、耐インク性や耐熱性が充分で吐出性能も安定した
液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液
体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置を提供す
ることを目的とするものである。
に鑑みてなされたものであって、高アスペクト比でしか
も高い形状精度を有する液流路を得るのが容易であり、
従って、印字の高精細化や高速化を大幅に促進できるう
えに、耐インク性や耐熱性が充分で吐出性能も安定した
液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液
体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドは、記録液に吐出エネ
ルギーを発生させる吐出エネルギー発生手段と、吐出口
に向かって前記記録液を流動させる液流路を形成する液
流路形成基板を有し、該液流路形成基板の表面と前記液
流路の側面が、単結晶シリコンの(110)面とこれに
垂直である一対の(111)面によってそれぞれ構成さ
れていることを特徴とする。
め、本発明の液体噴射記録ヘッドは、記録液に吐出エネ
ルギーを発生させる吐出エネルギー発生手段と、吐出口
に向かって前記記録液を流動させる液流路を形成する液
流路形成基板を有し、該液流路形成基板の表面と前記液
流路の側面が、単結晶シリコンの(110)面とこれに
垂直である一対の(111)面によってそれぞれ構成さ
れていることを特徴とする。
【0015】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法
は、単結晶シリコンの(110)面を表面とする液流路
形成基板を製作し、これに異方性エッチングを施して前
記(110)面に垂直である一対の(111)面を側面
とする液流路を形成する工程を有することを特徴とす
る。
は、単結晶シリコンの(110)面を表面とする液流路
形成基板を製作し、これに異方性エッチングを施して前
記(110)面に垂直である一対の(111)面を側面
とする液流路を形成する工程を有することを特徴とす
る。
【0016】吐出エネルギー発生手段を支持する支持基
板に、液流路を形成した液流路形成基板を積層する工程
を有するとよい。
板に、液流路を形成した液流路形成基板を積層する工程
を有するとよい。
【0017】液流路形成基板に異方性エッチングを施す
前に前記液流路形成基板を支持基板の上に積層する工程
を有するものでもよい。
前に前記液流路形成基板を支持基板の上に積層する工程
を有するものでもよい。
【0018】また、液流路形成基板に異方性エッチング
を施す前に前記液流路形成基板の上に天板を積層する工
程を有するものでもよい。
を施す前に前記液流路形成基板の上に天板を積層する工
程を有するものでもよい。
【0019】
【作用】単結晶シリコンからなる液流路形成基板に異方
性エッチングを施して液流路を形成する。液流路形成基
板は単結晶シリコンの(110)面が表面となるように
製作され、該(110)面に垂直である(111)面に
対するエッチング速度がほとんどゼロである異方性エッ
チングを行なうことで、前記(111)面を側面とする
方形断面の液流路を得ることができる。
性エッチングを施して液流路を形成する。液流路形成基
板は単結晶シリコンの(110)面が表面となるように
製作され、該(110)面に垂直である(111)面に
対するエッチング速度がほとんどゼロである異方性エッ
チングを行なうことで、前記(111)面を側面とする
方形断面の液流路を得ることができる。
【0020】このように液流路が方形断面であるから、
液流路形成基板の厚さを大きくしたり、エッチング深さ
を深くすることで、高アスペクト比でしかも形状精度の
高い液流路を形成することができる。
液流路形成基板の厚さを大きくしたり、エッチング深さ
を深くすることで、高アスペクト比でしかも形状精度の
高い液流路を形成することができる。
【0021】液流路形成基板に異方性エッチングを施す
前に液流路形成基板の上に天板を積層するか、あるい
は、液流路形成基板に異方性エッチングを施す前に液流
路形成基板を支持基板の上に積層し、異方性エッチング
によって液流路形成基板を貫通する液流路を形成すれ
ば、液流路の深さは液流路形成基板の厚さのみによって
決定されるため、エッチング深さを制御する必要がな
い。
前に液流路形成基板の上に天板を積層するか、あるい
は、液流路形成基板に異方性エッチングを施す前に液流
路形成基板を支持基板の上に積層し、異方性エッチング
によって液流路形成基板を貫通する液流路を形成すれ
ば、液流路の深さは液流路形成基板の厚さのみによって
決定されるため、エッチング深さを制御する必要がな
い。
【0022】また、液流路形成基板と支持基板の材質を
同じSi基板にすることで、液体噴射記録ヘッドの耐イ
ンク性や耐熱性を向上させ、さらに、吐出口のまわりの
インクの濡れ性を均一にして吐出性能を安定させること
ができる。
同じSi基板にすることで、液体噴射記録ヘッドの耐イ
ンク性や耐熱性を向上させ、さらに、吐出口のまわりの
インクの濡れ性を均一にして吐出性能を安定させること
ができる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【0024】図1は第1実施例による液体噴射記録ヘッ
ドE1 を示すもので(a)はその一部分を示す模式部分
斜視図、(b)は(a)のノズル層の厚さ方向の断面の
一部分を示す模式部分断面図である。液体噴射記録ヘッ
ドE1 は、後述する吐出エネルギー発生手段である電気
熱変換素子(吐出エネルギー発生素子)や接続配線を有
する支持基板である基板(ヒーターボード)10と、基
板10の上に積層された液流路形成基板であるノズル層
20を有し、ノズル層20は、後述する異方性エッチン
グによって形成された複数の液流路21とこれらに連通
する共通液室22を有し、各液流路21の開口端にはオ
リフィス(吐出口)23が形成されている。また、ノズ
ル層20の上面には、共通液室22に記録液であるイン
クを供給するための注入口20aが設けられる。
ドE1 を示すもので(a)はその一部分を示す模式部分
斜視図、(b)は(a)のノズル層の厚さ方向の断面の
一部分を示す模式部分断面図である。液体噴射記録ヘッ
ドE1 は、後述する吐出エネルギー発生手段である電気
熱変換素子(吐出エネルギー発生素子)や接続配線を有
する支持基板である基板(ヒーターボード)10と、基
板10の上に積層された液流路形成基板であるノズル層
20を有し、ノズル層20は、後述する異方性エッチン
グによって形成された複数の液流路21とこれらに連通
する共通液室22を有し、各液流路21の開口端にはオ
リフィス(吐出口)23が形成されている。また、ノズ
ル層20の上面には、共通液室22に記録液であるイン
クを供給するための注入口20aが設けられる。
【0025】基板10は、Si基板11と、その表面に
SiO2 の熱酸化によって成膜された蓄熱層12と、蓄
熱層12の所定の部分にスパッタ法等によって成膜され
たHfB2 の発熱抵抗層13と、その上に被着された接
続配線14を有し、接続配線14は、発熱抵抗層13の
表面にAl膜を成膜してこれを公知のリソグラフィによ
ってパターニングすることで形成されたもので、発熱抵
抗層13の一部分は発熱部分として接続配線14の中断
部に露出し、電気熱変換素子15を構成する。
SiO2 の熱酸化によって成膜された蓄熱層12と、蓄
熱層12の所定の部分にスパッタ法等によって成膜され
たHfB2 の発熱抵抗層13と、その上に被着された接
続配線14を有し、接続配線14は、発熱抵抗層13の
表面にAl膜を成膜してこれを公知のリソグラフィによ
ってパターニングすることで形成されたもので、発熱抵
抗層13の一部分は発熱部分として接続配線14の中断
部に露出し、電気熱変換素子15を構成する。
【0026】接続配線14や電気熱変換素子15等の表
面はバイアススパッタ法によって成膜されたSi3 N4
の絶縁層16によって覆われており、さらに、絶縁層1
6の表面は、インクのキャビテーションによる損傷を防
ぐためのNiの保護層17によって覆われている。
面はバイアススパッタ法によって成膜されたSi3 N4
の絶縁層16によって覆われており、さらに、絶縁層1
6の表面は、インクのキャビテーションによる損傷を防
ぐためのNiの保護層17によって覆われている。
【0027】ノズル層20の注入口20aから共通液室
22に供給されたインクは、各液流路21内においてそ
の一部が電気熱変換素子15によって加熱気化され、液
滴としてオリフィス23から吐出される。このとき、保
護層17は電気熱変換素子15をインクのキャビテーシ
ョンから保護する。
22に供給されたインクは、各液流路21内においてそ
の一部が電気熱変換素子15によって加熱気化され、液
滴としてオリフィス23から吐出される。このとき、保
護層17は電気熱変換素子15をインクのキャビテーシ
ョンから保護する。
【0028】ノズル層20の製作は以下のように行なわ
れる。図2の(a)に示すように、ヒーターボードとな
る基板10のSi基板11と同様の材質でシリコン単結
晶の(110)面を表面とする厚さ1.1mmの第2の
Si基板20bを製作し、その表面に熱酸化膜を形成し
たうえで、幅25μm、長さ150μmの液流路の形状
を有するレジストパターンR1 を設け、これをマスキン
グとして熱酸化膜をエッチングし、同図の(b)に示す
ように、液流路と共通液室の形状を有する部分を除去す
る。熱酸化膜のエッチングにはフッ酸とフッ化アンモニ
ウムの混合液を用いる。このようにしてパターニングさ
れた熱酸化膜20cをマスキングとして、Si基板20
bの露出部分を同図の(c)に示すように深さ50μm
までKOH溶液によって異方性エッチングして液流路2
1と共通液室22を形成する。
れる。図2の(a)に示すように、ヒーターボードとな
る基板10のSi基板11と同様の材質でシリコン単結
晶の(110)面を表面とする厚さ1.1mmの第2の
Si基板20bを製作し、その表面に熱酸化膜を形成し
たうえで、幅25μm、長さ150μmの液流路の形状
を有するレジストパターンR1 を設け、これをマスキン
グとして熱酸化膜をエッチングし、同図の(b)に示す
ように、液流路と共通液室の形状を有する部分を除去す
る。熱酸化膜のエッチングにはフッ酸とフッ化アンモニ
ウムの混合液を用いる。このようにしてパターニングさ
れた熱酸化膜20cをマスキングとして、Si基板20
bの露出部分を同図の(c)に示すように深さ50μm
までKOH溶液によって異方性エッチングして液流路2
1と共通液室22を形成する。
【0029】KOH溶液による異方性エッチングはシリ
コン単結晶の(110)面に対してはエッチング速度が
速く、他方、(110)面に垂直である(111)面に
対しては極端にエッチング速度が遅いため、液流路21
はその側面がSi基板20bの表面に対して垂直な方形
断面の溝となる。このようにして液流路21と共通液室
22を形成したSi基板20bを、図示上下方向を逆に
して基板10に接着する。このときの接着剤としてはエ
ポキシ系の接着剤等が用いられる。得られた積層体を所
定の切断面に沿って切断して各液流路21の末端を開口
させると、オリフィス23(図1参照)が形成される。
なお、共通液室22は、公知の溝加工によって予めSi
基板20bに形成しておいてもよい。
コン単結晶の(110)面に対してはエッチング速度が
速く、他方、(110)面に垂直である(111)面に
対しては極端にエッチング速度が遅いため、液流路21
はその側面がSi基板20bの表面に対して垂直な方形
断面の溝となる。このようにして液流路21と共通液室
22を形成したSi基板20bを、図示上下方向を逆に
して基板10に接着する。このときの接着剤としてはエ
ポキシ系の接着剤等が用いられる。得られた積層体を所
定の切断面に沿って切断して各液流路21の末端を開口
させると、オリフィス23(図1参照)が形成される。
なお、共通液室22は、公知の溝加工によって予めSi
基板20bに形成しておいてもよい。
【0030】最後に、基板10の接続配線14に通電す
る図示しない電極に駆動用IC等をボンディングし、注
入口20aにインク供給管を接続して液体噴射記録ヘッ
ドE1 が完成する。
る図示しない電極に駆動用IC等をボンディングし、注
入口20aにインク供給管を接続して液体噴射記録ヘッ
ドE1 が完成する。
【0031】完成した液体噴射記録ヘッドを用いて印字
テストを行なった結果、吐出性能が極めて良好であるこ
とが判明した。
テストを行なった結果、吐出性能が極めて良好であるこ
とが判明した。
【0032】本実施例による液体噴射記録ヘッドの液流
路は、単結晶シリコンの(110)面を表面とするSi
基板を(111)面に沿って異方性エッチングすること
によって形成された断面方形の溝であるため、マスキン
グの開口寸法やエッチング時間等を制御することで溝の
深さや幅を任意に設定することができる。すなわち、液
流路のアスペクト比を高くすることが自在であるととも
に、断面V字形の溝からなる液流路のように、液流路の
間隔を狭くしたときにエッチング残しの幅が不足しこの
ために液流路の高密度化が限定されるおそれもない。従
って、印字の高精細化や高速化を大きく促進することが
できる。
路は、単結晶シリコンの(110)面を表面とするSi
基板を(111)面に沿って異方性エッチングすること
によって形成された断面方形の溝であるため、マスキン
グの開口寸法やエッチング時間等を制御することで溝の
深さや幅を任意に設定することができる。すなわち、液
流路のアスペクト比を高くすることが自在であるととも
に、断面V字形の溝からなる液流路のように、液流路の
間隔を狭くしたときにエッチング残しの幅が不足しこの
ために液流路の高密度化が限定されるおそれもない。従
って、印字の高精細化や高速化を大きく促進することが
できる。
【0033】加えて、ヒーターボードを構成する基板と
ノズル層の材質が同じであるためにオリフィス面のイン
クに対する濡れ性も均一であり、従って、吐出性能が極
めて安定しており、またノズル層の耐インク性や耐熱性
も充分であり、液体噴射記録ヘッドの耐久性を向上させ
るとともに、記録用紙の材質に対する制約を大きく軽減
できる。
ノズル層の材質が同じであるためにオリフィス面のイン
クに対する濡れ性も均一であり、従って、吐出性能が極
めて安定しており、またノズル層の耐インク性や耐熱性
も充分であり、液体噴射記録ヘッドの耐久性を向上させ
るとともに、記録用紙の材質に対する制約を大きく軽減
できる。
【0034】図3は第2実施例による液体噴射記録ヘッ
ドE2 を示すもので、これは、ヒーターボードとなる基
板10上に第1実施例のSi基板20bと同様のSi基
板をまずエポキシ系接着剤等によって接着し、該Si基
板の表面を研磨してその厚さを液流路31の必要高さ、
例えば50μmまで減少させる。続いて第1実施例と同
様の方法でSi基板の表面に熱酸化膜を設け、パターニ
ングを施して異方性エッチングによって開口を形成しこ
れを液流路31とする。
ドE2 を示すもので、これは、ヒーターボードとなる基
板10上に第1実施例のSi基板20bと同様のSi基
板をまずエポキシ系接着剤等によって接着し、該Si基
板の表面を研磨してその厚さを液流路31の必要高さ、
例えば50μmまで減少させる。続いて第1実施例と同
様の方法でSi基板の表面に熱酸化膜を設け、パターニ
ングを施して異方性エッチングによって開口を形成しこ
れを液流路31とする。
【0035】このとき、基板10の表面は前述のように
保護層17によって覆われているため該保護層17が露
出したところでエッチングは終了する。従って、液流路
31の高さは前記Si基板の厚さに等しい。このように
して形成されたノズル層30に、さらにこれと同様の材
質のSi基板からなる天板40を重ねて接着する。な
お、本実施例においては、ノズル層30の共通液室32
にインクを供給する注入口が天板40に配設される。
保護層17によって覆われているため該保護層17が露
出したところでエッチングは終了する。従って、液流路
31の高さは前記Si基板の厚さに等しい。このように
して形成されたノズル層30に、さらにこれと同様の材
質のSi基板からなる天板40を重ねて接着する。な
お、本実施例においては、ノズル層30の共通液室32
にインクを供給する注入口が天板40に配設される。
【0036】ヒーターボードを構成する基板10は第1
実施例と同様であるので同じ符号で表わし、説明は省略
する。
実施例と同様であるので同じ符号で表わし、説明は省略
する。
【0037】本実施例によれば、液流路の高さがノズル
層を構成するSi基板の厚さによって決まるものである
ため、第1実施例のように異方性エッチングのエッチン
グ時間を厳密に管理する必要がない。
層を構成するSi基板の厚さによって決まるものである
ため、第1実施例のように異方性エッチングのエッチン
グ時間を厳密に管理する必要がない。
【0038】図4は第3実施例による液体噴射記録ヘッ
ドE3 を示す。これは、まず、ノズル層50を構成する
Si基板を、天板60を構成するSi基板と一体化し、
第2実施例と同様に、ノズル層を構成するSi基板の表
面を研磨して所定の厚さに低減したうえで異方性エッチ
ングによって液流路51等を形成し、続いてヒーターボ
ードとなる基板10に接着するものである。
ドE3 を示す。これは、まず、ノズル層50を構成する
Si基板を、天板60を構成するSi基板と一体化し、
第2実施例と同様に、ノズル層を構成するSi基板の表
面を研磨して所定の厚さに低減したうえで異方性エッチ
ングによって液流路51等を形成し、続いてヒーターボ
ードとなる基板10に接着するものである。
【0039】ノズル層50と天板60をそれぞれ構成す
るSi基板の接合は、両者を重ねて窒素雰囲気中で80
0℃に加熱し、接合面を熱融着させることによって行な
われる。ノズル層50と天板60の間を熱融着によって
強固に結合させることができるため、耐インク性や機械
的強度にすぐれた液体噴射記録ヘッドを得ることができ
る。
るSi基板の接合は、両者を重ねて窒素雰囲気中で80
0℃に加熱し、接合面を熱融着させることによって行な
われる。ノズル層50と天板60の間を熱融着によって
強固に結合させることができるため、耐インク性や機械
的強度にすぐれた液体噴射記録ヘッドを得ることができ
る。
【0040】本発明の液体噴射記録ヘッドを適用した図
5に示す液体噴射記装置について説明する。
5に示す液体噴射記装置について説明する。
【0041】図5において、101a〜101dはそれ
ぞれ、ライン型の液体噴射記録ヘッド(以下、「ヘッ
ド」という。)であり、これらは支持体であるホルダ1
02により矢印X方向に所定の間隔を持って互いに平行
に固定支持されている。各ヘッド101a〜101dの
下面には矢印Y方向に沿って、1列に16吐出口/mm
の間隔で3456個の吐出口が下向きに設けられてお
り、これにより216mm幅の記録が可能となってい
る。
ぞれ、ライン型の液体噴射記録ヘッド(以下、「ヘッ
ド」という。)であり、これらは支持体であるホルダ1
02により矢印X方向に所定の間隔を持って互いに平行
に固定支持されている。各ヘッド101a〜101dの
下面には矢印Y方向に沿って、1列に16吐出口/mm
の間隔で3456個の吐出口が下向きに設けられてお
り、これにより216mm幅の記録が可能となってい
る。
【0042】これらのヘッド101a〜101dは熱エ
ネルギーを用いて記録液を吐出する方式のものであり、
ヘッドドライバー120によって吐出制御されている。
ネルギーを用いて記録液を吐出する方式のものであり、
ヘッドドライバー120によって吐出制御されている。
【0043】なお、前記ヘッド101a〜101dおよ
びホルダ102を含めてヘッドユニットが構成され、該
ヘッドユニットはヘッド移動手段124により、上下方
向に移動されるようになっている。
びホルダ102を含めてヘッドユニットが構成され、該
ヘッドユニットはヘッド移動手段124により、上下方
向に移動されるようになっている。
【0044】また、前記ヘッド101a〜101dに対
応してその下部に隣接して配置されたキャップ103a
〜103dはそれぞれ内部にスポンジ等のインク吸収部
材を有する。
応してその下部に隣接して配置されたキャップ103a
〜103dはそれぞれ内部にスポンジ等のインク吸収部
材を有する。
【0045】前記キャップ103a〜103dは不図示
のホルダにより固定支持されており、該ホルダおよびキ
ャップ103a〜103dを含んでキャップユニットが
構成され、該キャップユニットはキャップ移動手段12
5により矢印X方向に移動されるようになっている。
のホルダにより固定支持されており、該ホルダおよびキ
ャップ103a〜103dを含んでキャップユニットが
構成され、該キャップユニットはキャップ移動手段12
5により矢印X方向に移動されるようになっている。
【0046】各ヘッド101a〜101dにはそれぞ
れ、インクタンク104a〜104dからインク供給チ
ューブ105a〜105dを通じてシアン、マゼンタ、
イエロー、ブラックの各色のインクが供給され、カラー
記録を可能としている。
れ、インクタンク104a〜104dからインク供給チ
ューブ105a〜105dを通じてシアン、マゼンタ、
イエロー、ブラックの各色のインクが供給され、カラー
記録を可能としている。
【0047】また、このインク供給はヘッド吐出口の毛
細管現象を利用しており、各インクタンク104a〜1
04dの液面は吐出口位置より一定距離だけ低く設定さ
れている。
細管現象を利用しており、各インクタンク104a〜1
04dの液面は吐出口位置より一定距離だけ低く設定さ
れている。
【0048】ベルト106は被記録材である記録紙12
7を搬送するためのものであって帯電可能なシームレス
ベルトからなる。
7を搬送するためのものであって帯電可能なシームレス
ベルトからなる。
【0049】ベルト106は駆動ローラ107、アイド
ルローラ109,109aおよびテンションローラ11
0により所定の経路に引きまわされており、前記駆動ロ
ーラ107に接続され、モータードライバー121によ
り駆動されるベルト駆動モーター108により、走行さ
れる。
ルローラ109,109aおよびテンションローラ11
0により所定の経路に引きまわされており、前記駆動ロ
ーラ107に接続され、モータードライバー121によ
り駆動されるベルト駆動モーター108により、走行さ
れる。
【0050】また、ベルト106はヘッド101a〜1
01dの吐出口の直下において矢印X方向に走行し、こ
こでは固定支持部材126により、下側のブレを抑制さ
れている。
01dの吐出口の直下において矢印X方向に走行し、こ
こでは固定支持部材126により、下側のブレを抑制さ
れている。
【0051】ベルト106の図示下方には、ベルト10
6の表面に付着している紙粉等を除去するクリーニング
ユニット117が配設されている。
6の表面に付着している紙粉等を除去するクリーニング
ユニット117が配設されている。
【0052】前記ベルト106を帯電させる帯電器11
2は、帯電器ドライバー122により、ON、OFFさ
れ、この帯電による静電的吸着力により、記録紙127
をベルト106に吸着する。
2は、帯電器ドライバー122により、ON、OFFさ
れ、この帯電による静電的吸着力により、記録紙127
をベルト106に吸着する。
【0053】帯電器112の前後には前記アイドルロー
ラ109,109aと共同して搬送記録紙127をベル
ト106に押し付けるためのピンチローラ111,11
1aが配置されている。
ラ109,109aと共同して搬送記録紙127をベル
ト106に押し付けるためのピンチローラ111,11
1aが配置されている。
【0054】給紙カセット113内の記録紙127は給
紙ローラ116の回転により1枚ずつ送り出され、モー
タードライバー123により駆動される搬送ローラ11
4およびピンチローラ115により矢印X方向に山形ガ
イド113へと搬送される。該山形ガイド113は記録
紙127のたわみを許容する山形のスペースを有する。
紙ローラ116の回転により1枚ずつ送り出され、モー
タードライバー123により駆動される搬送ローラ11
4およびピンチローラ115により矢印X方向に山形ガ
イド113へと搬送される。該山形ガイド113は記録
紙127のたわみを許容する山形のスペースを有する。
【0055】記録の終了した記録紙127は排紙トレイ
118に排出される。
118に排出される。
【0056】前記ヘッドドライバー120、ヘッド移動
手段124、キャップ移動手段125、モータードライ
バー121,223および帯電器ドライバー122はす
べて制御回路119により制御される。
手段124、キャップ移動手段125、モータードライ
バー121,223および帯電器ドライバー122はす
べて制御回路119により制御される。
【0057】本発明は、特に液体噴射記録方式の中で熱
エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行な
う、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッド、記
録装置において、優れた効果をもたらすものである。
エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行な
う、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッド、記
録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【0058】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。
【0059】この記録方式を簡単に説明すると、記録液
(インク)が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギー発生素子である電気熱変
換体に駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録
情報に対応して記録液(インク)に核沸騰現象を越え、
膜沸騰現象を生じるような急速な温度上昇を与えるため
の少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、
熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせる。このように記録液(インク)から電
気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡
を形成できるため、特にオンデマンド型の記録法には有
効である。この気泡の成長、収縮により吐出口を介して
記録液(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を
形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適
切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優
れた記録液(インク)の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第4
463359号明細書、同第4345262号明細書に
記載されているようなものが適している。なお、上記熱
作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313
124号明細書に記載されている条件を採用すると、さ
らに優れた記録を行なうことができる。
(インク)が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギー発生素子である電気熱変
換体に駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録
情報に対応して記録液(インク)に核沸騰現象を越え、
膜沸騰現象を生じるような急速な温度上昇を与えるため
の少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、
熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせる。このように記録液(インク)から電
気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡
を形成できるため、特にオンデマンド型の記録法には有
効である。この気泡の成長、収縮により吐出口を介して
記録液(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を
形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適
切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優
れた記録液(インク)の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第4
463359号明細書、同第4345262号明細書に
記載されているようなものが適している。なお、上記熱
作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313
124号明細書に記載されている条件を採用すると、さ
らに優れた記録を行なうことができる。
【0060】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
の他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものにも
本発明は有効である。
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
の他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものにも
本発明は有効である。
【0061】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成
を有するものにおいても本発明は有効である。
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成
を有するものにおいても本発明は有効である。
【0062】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録可能である被記録媒体の
最大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッド
がある。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開
示されているような記録ヘッドを複数組み合わせること
によってフルライン構成にしたものや、一体的に形成さ
れた一個のフルライン記録ヘッドであってもよい。
ッドとしては、記録装置が記録可能である被記録媒体の
最大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッド
がある。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開
示されているような記録ヘッドを複数組み合わせること
によってフルライン構成にしたものや、一体的に形成さ
れた一個のフルライン記録ヘッドであってもよい。
【0063】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。
【0064】また、記録ヘッドに対する回復手段や予備
的な補助手段を付加することは、記録装置を一層安定に
することができるので好ましいものである。これらを具
体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング
手段、クリーニング手段、加圧または吸引手段、電気熱
変換体或はこれとは別の加熱素子、あるいはこれらの組
み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行な
う予備吐出モード手段を付加することも安定した記録を
行なうために有効である。
的な補助手段を付加することは、記録装置を一層安定に
することができるので好ましいものである。これらを具
体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング
手段、クリーニング手段、加圧または吸引手段、電気熱
変換体或はこれとは別の加熱素子、あるいはこれらの組
み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行な
う予備吐出モード手段を付加することも安定した記録を
行なうために有効である。
【0065】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【0066】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。
【0067】さらに加えて、本発明のインクジェット記
録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器
の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と
組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するフ
ァクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器
の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と
組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するフ
ァクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
【0068】以上説明した本発明の実施例においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化もしくは液体とな
るもの、あるいは、インクジェットにおいて一般的に行
なわれている温度調整の温度範囲である30℃以上70
℃以下の温度範囲で軟化もしくは液体となるものでもよ
い。すなわち、使用記録信号付与時にインクが液状をな
すものであればよい。加えて、積極的に熱エネルギーに
よる昇温をインクの固形状態から液体状態への態変化の
エネルギーとして使用せしめることで防止するか、また
は、インクの蒸発防止を目的として放置状態で固化する
インクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの
記録信号に応じた付与によってインクが液化してインク
液状として吐出するものや記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによ
って初めて液化する性質のインク使用も本発明には適用
可能である。このような場合インクは、特開昭54−5
6847号広報あるいは特開昭60−71260号広報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化もしくは液体とな
るもの、あるいは、インクジェットにおいて一般的に行
なわれている温度調整の温度範囲である30℃以上70
℃以下の温度範囲で軟化もしくは液体となるものでもよ
い。すなわち、使用記録信号付与時にインクが液状をな
すものであればよい。加えて、積極的に熱エネルギーに
よる昇温をインクの固形状態から液体状態への態変化の
エネルギーとして使用せしめることで防止するか、また
は、インクの蒸発防止を目的として放置状態で固化する
インクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの
記録信号に応じた付与によってインクが液化してインク
液状として吐出するものや記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによ
って初めて液化する性質のインク使用も本発明には適用
可能である。このような場合インクは、特開昭54−5
6847号広報あるいは特開昭60−71260号広報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【0069】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
で、次に記載するような効果を奏する。
【0070】高アスペクト比でしかも高い形状精度を有
する液流路を得るのが容易であり、従って、印字の高精
細化や高速化を大幅に促進できるうえに、耐インク性や
耐熱性が充分で吐出性能も安定した液体噴射記録ヘッド
を製作することができる。
する液流路を得るのが容易であり、従って、印字の高精
細化や高速化を大幅に促進できるうえに、耐インク性や
耐熱性が充分で吐出性能も安定した液体噴射記録ヘッド
を製作することができる。
【0071】このような液体噴射記録ヘッドを搭載する
ことで、液体噴射記録装置の高性能化に大きく貢献でき
る。
ことで、液体噴射記録装置の高性能化に大きく貢献でき
る。
【図1】第1実施例による液体噴射記録ヘッドを示すも
ので、(a)はその一部分を示す模式部分斜視図、
(b)は(a)のノズル層の厚さ方向の断面の一部分を
示す模式部分断面図である。
ので、(a)はその一部分を示す模式部分斜視図、
(b)は(a)のノズル層の厚さ方向の断面の一部分を
示す模式部分断面図である。
【図2】図1の液体噴射記録ヘッドを製造する工程を説
明する説明図である。
明する説明図である。
【図3】第2実施例による液体噴射記録ヘッドを示すも
ので、(a)はその一部分を示す模式部分断面図、
(b)は別の断面を示す模式部分断面図である。
ので、(a)はその一部分を示す模式部分断面図、
(b)は別の断面を示す模式部分断面図である。
【図4】第3実施例による液体噴射記録ヘッドを示すも
ので、(a)はその一部分を示す模式部分断面図、
(b)は別の断面を示す模式部分断面図である。
ので、(a)はその一部分を示す模式部分断面図、
(b)は別の断面を示す模式部分断面図である。
【図5】液体噴射記録装置を説明する図である。
【符号の説明】 10 基板 11,20b Si基板 20,30,50 ノズル層 21,31,51 液流路 40,60 天板
Claims (6)
- 【請求項1】 記録液に吐出エネルギーを発生させる吐
出エネルギー発生手段と、吐出口に向かって前記記録液
を流動させる液流路を形成する液流路形成基板を有し、
該液流路形成基板の表面と前記液流路の側面が、単結晶
シリコンの(110)面とこれに垂直である一対の(1
11)面によってそれぞれ構成されていることを特徴と
する液体噴射記録ヘッド。 - 【請求項2】 単結晶シリコンの(110)面を表面と
する液流路形成基板を製作し、これに異方性エッチング
を施して前記(110)面に垂直である一対の(11
1)面を側面とする液流路を形成する工程を有する液体
噴射記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項3】 吐出エネルギー発生手段を支持する支持
基板に、液流路を形成した液流路形成基板を積層する工
程を有する請求項2記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
法。 - 【請求項4】 液流路形成基板に異方性エッチングを施
す前に前記液流路形成基板を支持基板の上に積層する工
程を有する請求項2記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
法。 - 【請求項5】 液流路形成基板に異方性エッチングを施
す前に前記液流路形成基板の上に天板を積層する工程を
有する請求項2または3記載の液体噴射記録ヘッドの製
造方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の液体噴射記録ヘッドを支
持する支持体と、前記液体噴射記録ヘッドの吐出エネル
ギー発生手段に電気信号を供給する手段と、前記液体噴
射記録ヘッドに対向するように被記録媒体を搬送する搬
送装置を備えた液体噴射記録装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22468395A JP3402865B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
US08/693,008 US5902492A (en) | 1995-08-09 | 1996-08-06 | Liquid jet recording head manufacturing method by anisotropic etching |
EP96112746A EP0757940B1 (en) | 1995-08-09 | 1996-08-07 | A liquid jet recording head, and a manufacturing method thereof, as well as a liquid jet recording apparatus with said liquid jet recording head mounted thereon |
DE69626158T DE69626158T2 (de) | 1995-08-09 | 1996-08-07 | Aufzeichnungskopf mit Flüssigkeitsstrahl und sein Herstellungsverfahren sowie Apparat zum Flüssigkeitsstrahlaufzeichnen mit darin angeordnetem Aufzeichnungskopf |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22468395A JP3402865B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0948126A true JPH0948126A (ja) | 1997-02-18 |
JP3402865B2 JP3402865B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16817596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5902492A (ja) |
EP (1) | EP0757940B1 (ja) |
JP (1) | JP3402865B2 (ja) |
DE (1) | DE69626158T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011161760A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6705691B2 (en) * | 2000-01-14 | 2004-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink-jet printing method and ink-jet printer |
JP2002187284A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-02 | Canon Inc | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
US8583365B2 (en) * | 2008-12-01 | 2013-11-12 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Route guide system and method using state information of POI |
Family Cites Families (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1127227A (en) * | 1977-10-03 | 1982-07-06 | Ichiro Endo | Liquid jet recording process and apparatus therefor |
JPS5936879B2 (ja) * | 1977-10-14 | 1984-09-06 | キヤノン株式会社 | 熱転写記録用媒体 |
US4216477A (en) * | 1978-05-10 | 1980-08-05 | Hitachi, Ltd. | Nozzle head of an ink-jet printing apparatus with built-in fluid diodes |
JPS5840509B2 (ja) * | 1978-05-18 | 1983-09-06 | 株式会社日立製作所 | インクジエツトガン |
US4330787A (en) * | 1978-10-31 | 1982-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid jet recording device |
US4345262A (en) * | 1979-02-19 | 1982-08-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording method |
US4463359A (en) * | 1979-04-02 | 1984-07-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Droplet generating method and apparatus thereof |
US4313124A (en) * | 1979-05-18 | 1982-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid jet recording process and liquid jet recording head |
JPS56123869A (en) * | 1980-03-06 | 1981-09-29 | Canon Inc | Ink jet recording head |
US4417251A (en) * | 1980-03-06 | 1983-11-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head |
US4558333A (en) * | 1981-07-09 | 1985-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid jet recording head |
JPS59123670A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Canon Inc | インクジエツトヘツド |
JPS59138461A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Canon Inc | 液体噴射記録装置 |
JPS6071260A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | Erumu:Kk | 記録装置 |
JPH0698755B2 (ja) * | 1986-04-28 | 1994-12-07 | キヤノン株式会社 | 液体噴射記録ヘツドの製造方法 |
JPH0284343A (ja) * | 1988-03-16 | 1990-03-26 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘッド |
DE68927716T2 (de) * | 1988-10-31 | 1997-05-28 | Canon Kk | Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und mit diesem Kopf ausgerüstetes Gerät |
JPH02297445A (ja) * | 1989-05-11 | 1990-12-07 | Sharp Corp | インクジェットプリンタのインク吐出装置 |
JP2660058B2 (ja) * | 1989-09-18 | 1997-10-08 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッド及び該ヘッドを備えたインクジェットカートリッジ及び該カートリッジを有したインクジェット記録装置 |
CA2025538C (en) * | 1989-09-18 | 1995-03-14 | Akira Goto | Ink jet recording head, cartridge and apparatus |
US5148595A (en) * | 1990-04-27 | 1992-09-22 | Synergy Computer Graphics Corporation | Method of making laminated electrostatic printhead |
US5068006A (en) * | 1990-09-04 | 1991-11-26 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printhead with pre-diced nozzle face and method of fabrication therefor |
EP0627315A3 (en) * | 1990-11-09 | 1995-04-26 | Citizen Watch Co Ltd | Inkjet head. |
EP0488675A1 (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for liquid jet recording head and liquid jet recording head |
JPH05116325A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-14 | Canon Inc | インクジエツト記録ヘツドの製造方法 |
JP3379106B2 (ja) * | 1992-04-23 | 2003-02-17 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド |
JPH06171089A (ja) * | 1992-12-03 | 1994-06-21 | Seiko Instr Inc | インクジェットプリントヘッドおよびその製法 |
US5387314A (en) * | 1993-01-25 | 1995-02-07 | Hewlett-Packard Company | Fabrication of ink fill slots in thermal ink-jet printheads utilizing chemical micromachining |
US5956058A (en) * | 1993-11-05 | 1999-09-21 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head with improved spacer made from silicon single-crystal substrate |
US6155677A (en) * | 1993-11-26 | 2000-12-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording head, an ink jet unit and an ink jet apparatus using said recording head |
JPH0952365A (ja) * | 1995-06-08 | 1997-02-25 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド及びその製造方法、並びにインクジェット記録装置 |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP22468395A patent/JP3402865B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-06 US US08/693,008 patent/US5902492A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-07 EP EP96112746A patent/EP0757940B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-07 DE DE69626158T patent/DE69626158T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011161760A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 |
US8846162B2 (en) | 2010-02-09 | 2014-09-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for liquid-discharge head substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0757940B1 (en) | 2003-02-12 |
EP0757940A3 (en) | 1997-08-13 |
DE69626158T2 (de) | 2003-07-24 |
DE69626158D1 (de) | 2003-03-20 |
US5902492A (en) | 1999-05-11 |
JP3402865B2 (ja) | 2003-05-06 |
EP0757940A2 (en) | 1997-02-12 |
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