JPH10100408A - インクジェットプリントヘッドおよびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイドシュータ型のインクジェットプリント
ヘッドにおいて、時分割駆動に対応したインクの着弾位
置のズレを補正するとともに、ノズル穴と被記録材との
距離が変化しても位置ズレの発生しないインクジェット
プリントヘッドおよびその作製方法を提供する。 【解決手段】 ノズル穴８の個別流路溝５の深さ方向の
位置を、対応する発熱体の時分割駆動されるタイミング
に応じて変えて、ノズル穴８を形成する。これによっ
て、時分割駆動による着弾位置のズレを補正する。ま
た、ノズル穴８を形成する際には、ノズル穴８の中心軸
が略平行になるようにする。これによってインクジェッ
トプリントヘッドと被記録材の間隔が多少異なっても、
相対的な着弾位置は変わらず、良好な画質を維持でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱素子の発熱に
よってインク中に気泡を発生させ、その気泡の圧力によ
ってインクを飛翔させて記録を行なうサーマル方式のイ
ンクジェットプリントヘッドおよびその作製方法に関す
るものであり、特に発熱素子の面とほぼ平行および斜め
方向にインクを吐出するサイドシュータ型のインクジェ
ットプリントヘッドおよびその作製方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーマル方式のインクジェットプ
リントヘッドとしては、大きくルーフシュータ型とサイ
ドシュータ型が開発されている。ルーフシュータ型は、
発熱素子の面と対向する面に設けられたノズル穴から、
発熱素子の面と直交する方向にインクを吐出させるもの
である。また、サイドシュータ型は、２枚の部材を接合
してインク流路を形成するとともにインク流路の途中に
発熱素子を設け、インク流路の端部に設けられたノズル
穴から発熱素子の面と概略平行する方向あるいは斜め方
向にインクを吐出する型のヘッドである。

【０００３】一方、サーマル方式のインクジェットプリ
ントヘッドでは、各ノズルに対応する発熱素子に電流を
流し、発熱素子を発熱させる。そのため、同時にインク
を吐出するノズルが多いと、その分だけ大きな電流が必
要となり、電源や回路等の電流容量を大きくしなければ
ならない。これを回避するため、全てのノズルを同時に
駆動せず、いくつかのノズルごとにブロック化し、ブロ
ックごとに時分割で駆動する手法が採られている。

【０００４】このような時分割駆動を行なう場合、イン
クジェットプリントヘッドの移動方向に直交する方向に
ノズルを配列して、ブロックごとに順次駆動してゆく
と、駆動タイミングのズレによって各ブロック間のイン
クの着弾位置のズレが生じる。また、ブロックごとの駆
動タイミングのズレ量に応じて予めインクジェットプリ
ントヘッドを傾けておくことも考えられているが、この
場合には同時に駆動されるブロック内の各ノズルの位置
が、傾き量だけずれてしまうという問題がある。

【０００５】このような時分割駆動によるインクの着弾
位置のズレを補正するための１つの方法として、ルーフ
シュータ型のインクジェットプリントヘッドでは、例え
ば特開平８−３９８０３号公報に記載されているよう
に、ノズルの並び方向に対して、ノズルの位置を異なら
せ、それと同時に対応する圧力室およびエネルギー発生
体も位置を異ならせる方法が考えられている。このよう
なノズルおよび圧力室等の位置を異ならせる方法は、ル
ーフシュータ型のインクジェットプリントヘッドでは比
較的実現しやすい。しかし、サイドシュータ型のインク
ジェットプリントヘッドでは、２枚の部材を接合してイ
ンク流路を形成するため、インク流路の並び方向に直交
する方向へインク流路の位置を変更することは実質的に
困難である。

【０００６】サイドシュータ型のインクジェットプリン
トヘッドにおいて、時分割駆動によるドットの位置ズレ
を補正しようとしたものとしては、例えば特開平４−２
５００４９号公報に記載されているように、噴射口の形
状や発熱素子の位置などを変えるものがある。しかしこ
れらの構成では、噴射されるインク滴量が変化して濃度
ムラが生じる可能性があり、高画質を得ることは難し
い。

【０００７】また、例えば特開平８−４８０３６号公報
に記載されているように、ノズル穴の角度を変えて形成
し、インクの着弾位置を揃えようとするものが考えられ
ている。しかし、ノズル穴と被記録材との距離が変化す
ると、インクの着弾位置がずれてしまうという欠点があ
った。また、ノズル穴の角度を変えた加工は、成形では
困難であり、レーザー加工においてもその加工方向を変
えて実施する必要があり、生産性に問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、サイドシュータ型のインク
ジェットプリントヘッドにおいて、時分割駆動に対応し
たインクの着弾位置のズレを補正するとともに、ノズル
穴と被記録材との距離が変化しても位置ズレの発生しな
いインクジェットプリントヘッドおよびその作製方法を
提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の発熱素子を有する基板と、前記発熱素子に対
応した複数の個別流路溝が形成された流路形成部材と、
前記個別流路溝にそれぞれ対応して該個別流路溝の端部
において連通する複数のノズル穴が形成されたノズル形
成部材とを、前記発熱素子が前記個別流路溝中に配置さ
れるように接合してなるインクジェットプリントヘッド
において、記録に使用するすべての前記ノズル穴につい
て、その中心線が略平行であり、前記ノズル穴の加工面
内で該ノズル穴と対応する前記発熱素子の駆動されるタ
イミングに応じた前記個別流路溝の深さ方向の位置に設
けられていることを特徴とするものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記個別流
路溝は、前記発熱素子の発熱領域の略中央に対応する部
分の深さが、前記ノズル穴との連通部近傍の深さに対し
て浅く形成されていることを特徴とするものである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前
記ノズル穴の中心線が前記発熱素子の形成面に対して３
０゜ないし６０゜傾いていることを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項４に記載の発明は、基板と、複数の
個別流路溝が形成されるとともに該個別流路溝の内面に
発熱素子が形成された流路形成部材と、前記個別流路溝
にそれぞれ対応して該個別流路溝の端部において連通す
る複数のノズル穴が形成されたノズル形成部材とを接合
してなるインクジェットプリントヘッドにおいて、記録
に使用するすべての前記ノズル穴の中心線が略平行であ
り、記録に使用する前記ノズル穴は、前記ノズル穴の加
工面内で該ノズル穴と対応する前記発熱素子の駆動され
るタイミングに応じた前記個別流路溝の深さ方向の位置
に設けられていることを特徴とするものである。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッ
ドにおいて、前記流路形成部材および前記ノズル形成部
材は、一体的に形成されていることを特徴とするもので
ある。

【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
５いずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド
において、前記ノズル穴は、インクの吐出方向に向かっ
て断面積が小さくなるように絞られており、少なくとも
前記個別流路溝の深さ方向の絞り角の方が前記個別流路
溝の並び方向の絞り角よりも大きく形成されていること
を特徴とするものである。

【００１５】請求項７に記載の発明は、インクジェット
プリントヘッドの作製方法において、基板上に少なくと
も複数の発熱素子を形成し、また前記発熱素子に対応し
た複数の個別流路溝とノズル穴形成面を有する流路形成
部材を樹脂成形によって形成し、前記ノズル穴形成面に
所定のマスクを透過したレーザー光を照射することによ
りノズル穴を形成し、記録に使用するすべての前記ノズ
ル穴は、その中心線が略平行であって、前記ノズル穴形
成面内で該ノズル穴と対応する前記発熱素子の駆動され
るタイミングに応じた前記個別流路溝の深さ方向の位置
に形成されてなり、前記基板と前記流路形成部材とを前
記発熱素子が前記個別流路溝中に配置されるように接合
することを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のインクジェット
プリントヘッドの第１の実施の形態を示す要部正面図、
図２は、同じくＡ−Ａ断面図、図３は、同じくＢ−Ｂ断
面図である。図中、１は発熱体基板、２は流路部材、３
はノズル板、４は発熱体、５は個別流路溝、６は凸部、
７は共通液室、８はノズル穴、９はノズル穴の中心軸で
ある。なお、図１において、点線で示す部分は説明に必
要な部分について透視して示している。

【００１７】流路部材２には、共通液室７と、複数の個
別流路溝５が設けられている。個別流路５の途中には、
凸部６が形成されている。複数の個別流路溝５および凸
部６と、共通液室７が形成された流路部材２は、例えば
樹脂成形により作製される。凸部６は、発熱体４で発生
した気泡の成長時の圧力を効率的にノズル穴８側に伝え
るために設けられ、流体抵抗として機能する。なお、個
別流路溝５のノズル穴８との連通部付近における深さ
は、幅に対して１．５ないし３倍程度とするとよい。

【００１８】発熱体基板１には、各個別流路溝５に対応
して、各個別流路溝５内となる位置に発熱体４が形成さ
れている。図示しないが、発熱体４に通電するための電
極や、これらの保護層なども形成される。場合によって
は、発熱体４を駆動するための駆動回路なども形成され
る。発熱体基板１は、流路部材２と接合されて個別流路
や共通液室を構成する一面となる。

【００１９】ノズル板３は、例えばシート状の樹脂性フ
ィルムで構成することができる。所望パターンのマスク
を用いたレーザー加工により、ノズル穴８が形成されて
いる。ここで、本発明のノズル穴の中心軸９は略平行な
ので、レーザー加工も同一方向からの加工のみで達成で
き、生産性が高い。ノズル穴８は、個別流路溝５の配列
ピッチと同一ピッチで形成され、少なくとも流路部材２
と接合される側は個別流路に連通するように形成され
る。ノズル穴８のレーザー加工は、ノズル板３の流路部
材２との接合面側から加工され、インク吐出方向に対し
て断面積が減少するような絞り構造となっている。この
とき、光学系により流路溝深さ方向で２方向からレーザ
ー光を照射したり、または２枚のマスクを用いるなどし
て、個別流路溝５の配列方向の絞り角度に対して個別流
路溝５の深さ方向の絞り角度を大きくとっている。これ
によって、圧力損失を小さくし、ノズル穴８を高密度に
配置可能となる。なお、ノズル板３は、特に樹脂に限定
されるものではなく、電鋳法等で作製した金属性のもの
でもよい。

【００２０】また、ノズル穴８は、時分割駆動のタイミ
ングに対応して、図１に示すように個別流路溝５の深さ
方向で位置が異ならせてある。ここでは、３個おきに配
列された複数の発熱体４が同時に駆動される４分割駆動
を行なう場合を一例として示している。そのため、図１
において最も左のノズル穴８に対応する発熱体４と、左
から５番目のノズル穴８に対応する発熱体４が同時に駆
動されるので、これらのノズル穴８が個別流路溝５の深
さ方向に同じ位置となるように形成される。同様に、左
から２番目と６番目のノズル、３番目と７番目のノズ
ル、４番目と図示しない８番目のノズルが、個別流路溝
５の深さ方向に同じ位置となるように形成される。ただ
し、ノズル穴８の位置が異なっても、ノズル穴８の中心
軸９は平行となるように形成される。

【００２１】なお、駆動されるタイミングが異なる発熱
体４に対応するノズル穴８の位置を全て異なる位置とし
なくてもよい。例えば、記録に用いられるノズル穴８が
２５６個設けられているとき、発熱体４を１５個おきに
１６個ずつ同時に駆動する１６分割駆動を行なうとき、
ノズル穴８の個別流路溝５の深さ方向における位置を異
なる１６の位置とすることで良好なインクジェットプリ
ントヘッドが得られるが、実際の場合、同時に駆動され
る発熱体４に対応するノズル穴群をいくつかのグループ
にまとめ、２ないし８の位置に割り振って作製してもよ
い。ノズル穴群を割り振る個別流路溝５の深さ方向の位
置の数は、作製精度や吐出方向のバラツキなどとの兼ね
合いで決定される。

【００２２】このように作製されたノズル板３は、接着
剤により発熱体基板１と流路部材２が接合された組立体
に位置合わせ後に接合される。または、ノズル板３を板
状部材と組立体との間に挟み、板状部材で押さえ込むよ
うにして接合することで、より簡易に信頼性の高いヘッ
ドが得られる。

【００２３】上述の第１の実施の形態における具体的な
各部の寸法を次に示す。 ノズル穴８の配列ピッチ：４２．５μｍ ノズル穴８の吐出口径：φ２０μｍ （ノズル穴８の流路部材側の開口径：ノズル穴配列方向
２８μｍ、直交方向３６μｍ） ノズル穴８のテーパー角度：ノズル穴配列方向５゜、直
交方向１０゜ ノズル穴８の長さＮ_L ：４５μｍ 個別流路溝５の深さ：６５μｍ（ノズル穴８との連通部
近傍） 凸部６の部分の個別流路溝５の深さ：１３μｍ 発熱体４の発熱領域の寸法：ノズル穴配列方向３０μ
ｍ、インク吐出方向１００μｍ

【００２４】ここで、ノズル穴８の個別流路溝５の深さ
方向の位置が異なっても、発熱体４や個別流路溝５の位
置関係および寸法は同一である。もちろん、ノズル穴８
の配列方向で異なるインクが供給される流路群がある場
合は、その流路群の間でインクの特性に合わせて、発熱
体４の寸法、位置などが異なる場合もある。

【００２５】上述のような第１の実施の形態における構
成において、図示しないインク供給源から供給されたイ
ンクは、共通液室７から複数の個別流路５へ供給され
る。供給されたインクは、発熱体基板１上の発熱体４に
より加熱され、気泡を発生し、その気泡の成長時の圧力
により、ノズル穴８からインクを吐出し、図示しない被
記録材上に付着することで、所望の画像を形成する。

【００２６】いま、図１において示したインクジェット
プリントヘッドを被記録材に対して相対的に上方へ移動
させて、横一列にドットを並べた直線の記録を行なうこ
とを考える。なお、ここでは説明の都合上、方向を示す
場合には図１における上下左右方向で示しており、実際
の記録時における方向とは異なる場合がある。

【００２７】まず、最初のタイミングで最左端のノズル
穴８と左から５番目のノズル穴８を含むノズル穴群から
同時にインクが吐出され、対応するドットが被記録材に
形成される。次のタイミングでは、左から２番目と６番
目のノズル穴８を含むノズル穴群から同時にインクが吐
出されるが、インクジェットプリントヘッドは異なるタ
イミングの間に相対的に上方へ移動している。しかし、
ノズル穴８の位置は、この移動距離だけずらして形成さ
れているので、吐出されたインク滴の着弾位置は先に吐
出されたインク滴の着弾位置と上下方向において一致す
る。同様にして、さらに次のタイミングでインクを吐出
する左から３番目と７番目のノズル穴８を含むノズル穴
群、および、その次のタイミングでインクを吐出する左
から４番目のノズル穴８を含むノズル穴群についても、
吐出されたインク滴の上下方向の着弾位置は一致する。

【００２８】このようにして４回の分割駆動によって被
記録材上に形成されたドットは左右方向に一列に揃い、
きれいな直線として記録される。このように、分割駆動
を行なっても、被記録材上に形成されるドットが揃うた
め、高品質の画像を得ることができる。

【００２９】また、被記録材とインクジェットプリント
ヘッドとの間隔が変化した場合でも、すべてのノズル穴
８の中心軸９が平行となるようにノズル穴８が形成され
ているので、被記録材上に形成されるドットの位置関係
は変化しない。そのため、被記録材とインクジェットプ
リントヘッドとの間隔に関係なく、高画質を得ることが
できる。

【００３０】なお、上述の例では、隣接する発熱体４に
ついて順次駆動しているが、例えば隣接する発熱体４に
ついて、次のタイミングで駆動しないインターレース方
式の駆動方法を採用することができる。例えば、隣接す
る８個の発熱体４について、１，４，７，２，５，８，
３，６の順や、１，５，３，７，２，６，４，８の順な
ど、隣接する発熱体４を続けて駆動しないような順で駆
動することができる。この場合も、７個おきの発熱体４
は同時に駆動されることになる。ノズル穴８は、この駆
動順序に従って、その個別流路溝５の深さ方向の位置を
定めて形成すればよい。

【００３１】また、インクジェットプリントヘッドによ
っては記録に用いないいわゆるダミーノズルが設けられ
ることもある。このダミーノズルのノズル穴を形成する
個別流路溝５の深さ方向の位置は任意である。また、ダ
ミーノズルの中心軸は、記録に用いるノズル穴と平行で
なくてもかまわないし、形状も上述の形状と異なってい
てもよい。

【００３２】図４は、本発明のインクジェットプリント
ヘッドの第２の実施の形態を示す要部正面図、図５は、
同じくＡ−Ａ断面図、図６は、同じくＢ−Ｂ断面図であ
る。図中、図１ないし図３と同様の部分には同じ符号を
付して説明を省略する。１１は流路部材である。この第
２の実施の形態では、同時に駆動する発熱体４として、
隣接する数個ごととした場合を示している。上述の第１
の実施の形態と同様に、同時に駆動する発熱体４に対応
するノズル穴８の個別流路溝５の深さ方向の位置を同じ
とし、同時に駆動しない発熱体４に対応するノズル穴８
の個別流路溝５の深さ方向の位置を異ならせて形成して
いる。図４に示した例では、隣接する４個ずつの発熱体
４を同時に駆動する場合を示しており、左の４つのノズ
ル穴８については個別流路溝５の深さ方向の位置を同じ
にして形成し、その右隣のノズル穴８の位置とは異なら
せている。個別流路溝５の深さ方向について、最も深い
位置にノズル穴８を形成した場合を図５に示し、最も浅
い位置にノズル穴８を形成した場合を図６に示してい
る。この場合も、ノズル穴８の中心軸９は全て平行にな
るようにすべてのノズル穴８が形成される。

【００３３】この第２の実施の形態においても、例え
ば、図４において被記録材に対して相対的に上方向にイ
ンクジェットプリントヘッドを移動させながら記録を行
なう場合を考えると、最初に左の４本のノズル穴８から
インクを吐出した後、次のタイミングまでの間にインク
ジェットプリントヘッドが移動するが、その移動量だけ
ノズル穴８の個別流路溝５の深さ方向の位置がずれてい
るので、次のタイミングで吐出されるインク滴によるド
ットも、被記録材上では先のタイミングで付着したイン
クドットの位置とインクジェットプリントヘッドの移動
方向に直交する方向に揃う。以降のタイミングで吐出さ
れるインク滴も、同様にして着弾位置のズレは解消し、
すべてのドットがほぼ一直線上に並ぶ。また、インクジ
ェットプリントヘッドと被記録材の間隔が多少異なって
も、各ノズル穴８の中心軸９が平行となるようにノズル
穴８が形成されているので、被記録材上の各ドットの相
対位置は変化しない。そのため、常に高品質の画像を得
ることができる。

【００３４】この第２の実施の形態においても、同時駆
動する発熱体４のグループをいくつかまとめてグループ
群とし、各グループ群ごとに個別流路溝５の深さ方向の
位置を割り振ってもよい。グループ群内の各グループの
駆動順序や各グループに含まれる発熱体４は任意であ
り、例えば、グループ群内でいくつかおきの発熱体４を
グループ化して順次駆動したり、インターレース駆動す
るなど、種々の駆動方法を適用することができる。

【００３５】この第２の実施の形態では、上述の第１の
実施の形態における流路部材２とノズル板３を、流路部
材１１として一体的に成形により作製している。これに
より、ノズル板３の接合工程が無くなるばかりか、ノズ
ル穴８が形成される面の強度が上がり、圧力による該面
の変形が防止されるので、本発明の効果がより安定して
得られる。該面変形が起きた場合、面内のノズル穴位置
が異なる本発明では、従来に比してよりばらつきが大き
くなってしまう。成形では容易に種々の形状を作製でき
るので、このような構成も可能である。もちろん、第１
の実施の形態のように、別部材で構成してもよい。

【００３６】また、流路部材１１に形成する個別流路溝
５として、発熱体４の少なくとも中央領域における溝深
さＨ_h をノズル形成面付近の溝深さＮ_h よりも浅く形成
している。これによって、発熱体４上で発生する気泡に
よる圧力をノズル穴８側へ効率よく向けることができる
ので、よりエネルギー効率をよくすることができる。ま
た、この構成により深い溝領域が減少し、成形時におけ
る型からの離型性が向上し、さらに安定した品質が得ら
れるようになる。発熱体４の中央領域における溝深さＨ
_h の具体的寸法としては、例えば３０μｍとすることが
できる。その他の具体的寸法は、上述の第１の実施の形
態と同様とすることができる。なお、上述の第１の実施
の形態においても、このような個別流路溝５の構造を採
用することもできる。

【００３７】さらに、この第２の実施の形態では、ノズ
ル穴８の中心軸９の方向を発熱体４の面に対して多少傾
斜するようにノズル穴８を形成している。これはノズル
穴８のレーザー加工時に、レーザービームが個別流路溝
５内の凸部６と干渉してしまうことを防止するためであ
る。この場合、流路部材１１の被記録材と対向するノズ
ル穴８が開口する面が、ノズル穴８の中心軸９と直交す
るように、形成されているとよい。もちろん、第１の実
施の形態と同様にノズル穴８の中心軸９が発熱体４の面
と平行になるように形成してもよいし、第１の実施の形
態においても、この実施の形態のようにノズル穴８の中
心軸９が発熱体４の面に対して傾斜するようにノズル穴
８を形成してもよい。

【００３８】図７、図８は、本発明のインクジェットプ
リントヘッドの第３の実施の形態を示す断面図である。
図中、図１ないし図６と同様の部分には同じ符号を付し
て説明を省略する。１２は樹脂層である。この実施の形
態では、上述の第２の実施の形態に示した構成よりも、
さらにノズル穴８の中心軸９と発熱体４の面との角度を
大きくした例を示している。

【００３９】この場合のノズル穴８の中心軸９と発熱体
４の面との角度は、発熱体４の面に対してインク吐出方
向が３０゜ないし６０゜方向となるように形成されてい
る。図９は、本発明のインクジェットプリントヘッドの
第３の実施の形態におけるノズル面の長さの説明図であ
る。図中、上述の第１の実施の形態におけるノズル穴８
の形成面を破線で示している。個別流路溝５のノズル形
成面付近の溝深さＮ_hを同じとすると、上述の第１の実
施の形態に示した構成では、ノズル穴８を形成可能な面
の長さはｄ₀ （＝Ｎ_h ）である。図７、図８に示した第
３の実施の形態における構成では、ノズル穴８を形成す
る面を角度θだけ傾けているので、ノズル穴８を形成可
能な面の長さｄ₁ は、ｄ₀ ／ｃｏｓθ＝Ｎ_h ／ｃｏｓθ
である。このように、この第３の実施の形態で示すよう
な構成を取ることで、個別流路溝５を深くすることな
く、ノズル穴８を形成する面を長く取ることができるの
で、より本発明の効果を容易に達成できる。

【００４０】サーマル方式のインクジェットプリントヘ
ッドでは、発熱体４とノズル穴８の出口までの距離が、
噴射特性を大きく左右する。特に流速（エネルギー効
率）に大きく影響し、この距離が短い方が好ましい。図
１０は、発熱体４の端からノズル穴８の出口までの距離
の比較例の説明図である。図１０（Ａ）は第１の実施の
形態に示した構成の場合を示し、図１０（Ｂ）は第３の
実施の形態に示した構成の場合を示している。図１０
（Ａ）に示す第１の実施の形態の場合のように、噴射方
向が発熱体４の形成面に平行な場合、個別流路溝５の深
さ方向での位置が異なるノズル穴８では、発熱体４の端
からノズル穴８の出口までの距離ｍは、図中、ｍ₁ およ
びｍ₂ として示したように距離の差は大きくなり、場合
によっては無視できない差となってくる。しかし、図１
０（Ｂ）に示すように、第３の実施の形態で示すよう
に、ノズル穴８の中心軸９が発熱体４の面に対して傾斜
している構成では、異なるノズル穴８であっても、発熱
体４の端からノズル穴８の出口までの距離ｍ₁ ，ｍ₂ は
それほど変わらない。このように、第３の実施の形態で
は、各ノズル穴８における発熱体４の端からノズル穴８
の出口までの距離の差を十分小さくすることができる。
そのため、異なる位置にノズル穴８を設けても、噴射特
性を揃えることができる。

【００４１】一方、発熱体４とノズル穴８との距離は、
上述のようにエネルギー効率の観点から近い方が望まし
いが、一定以上に近づくと圧力を発生させる気泡がノズ
ル穴８の開口部で大気と連通し、不安定な吐出となって
しまう。これから発熱体４からノズル穴８までの距離
は、気泡が大気と連通しない最も短い距離とすることが
望ましい。この場合に、安定した吐出が得られ、かつ、
エネルギー効率のよいインクジェットプリントヘッドが
得られる。この距離はノズル穴８の形状や寸法で異なる
が、例えばこの距離をＰ’とする。この距離Ｐ’のとき
とインクの噴射特性がほとんど変わらない最大距離をノ
ズル間ピッチＰ相当とし、ノズルの時分割駆動に対応す
るノズル位置の最大ズレもノズル間ピッチＰと同等と考
えると、発熱体４の端からノズル穴８への方向の最大差
はＰ＝２Ｐｓｉｎ（θ_N ／２）からθ_N ＝６０゜とな
る。このθ_N を中心割り振りで３０゜であるから、ノズ
ル面の傾斜は３０゜以上６０゜以下が好ましい。中心角
度で発熱体４からノズル穴８までの距離は最小となる
が、この距離がＰ’以上であることが条件となる。ノズ
ル穴８が形成される面の傾斜角はノズル穴の中心軸９と
発熱体４の形成面とのなす角度と同じであるから、ノズ
ル穴の中心軸９と発熱体４のなす角度を３０゜〜６０゜
にすることで、発熱体４とノズル穴８との距離を短くし
た吐出効率のよいインクジェットプリントヘッドを良好
に実現できる。ただし、角度が大きくなると、発熱体４
の端だけでなく、発熱体４の面の内部から影響が大きく
なってくるため、発熱体４の端とノズル穴８の出口まで
の距離は、その影響に応じて多少異ならせるのがよい。

【００４２】さらに、図７、図８に示すようにノズル穴
８の中心軸９と発熱体４の面との角度を傾斜させること
によって、ノズル穴８が形成されている面が斜面とな
り、流路部材１１を成形する際に、個別流路溝５の部分
においても、型の剥離性が向上するために、より深い溝
がより安定して成形可能である。

【００４３】この第３の実施の形態の場合にも、図７お
よび図８に示すように、発熱体４の駆動されるタイミン
グに応じて、ノズル穴８の位置をずらして形成してい
る。個別流路溝５の深さ方向について、最も深い位置に
ノズル穴８を形成した場合を図７に示し、最も浅い位置
にノズル穴８を形成した場合を図８に示している。この
場合も、ノズル穴８の中心軸９は全て平行になるように
すべてのノズル穴８が形成される。

【００４４】また、この例においても、上述の第２の実
施の形態で示した構成と同様に、個別流路溝５の形状と
して、発熱体４の少なくとも中央領域における溝深さＨ
_h をノズル形成面付近の溝深さＮ_h よりも浅くし、より
エネルギー効率を向上させている。

【００４５】さらに、この例では、発熱体基板１上に樹
脂層１２を設けている。この樹脂層１２は、発熱体基板
１上に形成されている各層を保護するとともに、気泡の
成長時の圧力に対して、共通液室７側の流体抵抗として
の役割も有している。なお、少なくとも発熱体４上につ
いては樹脂層１２を除去し、発熱体４で発生する熱のイ
ンクへの伝達を阻害しないようにしている。この例では
発熱体４上からノズル穴８との連通部までの個別流路溝
５の部分について樹脂層１２を除去し、かつ、発熱体４
からノズル穴８の方向への流体抵抗を低減するようにし
て、気泡の成長方向がノズル穴８側に向くように構成し
ている。このような樹脂層１２は、上述の第１および第
２の実施の形態についても設けることができる。

【００４６】図１１、図１２は、本発明のインクジェッ
トプリントヘッドの第４の実施の形態を示す断面図であ
る。図中、図１ないし図３と同様の部分には同じ符号を
付して説明を省略する。１３は基板である。この実施の
形態では、発熱体４を個別流路溝５の内面に形成してい
る。特にこの例では凸部６のノズル穴８側の面に発熱体
４を設けており、発熱体４上で発生する気泡の成長時の
圧力がノズル穴８へ直接伝わるので、より吐出効果のよ
いインクジェットプリントヘッドが得られる。また、本
発明ではノズル穴８の個別流路溝５の深さ方向の位置を
インクの吐出タイミングに応じて異ならせているが、こ
のように個別流路溝５の深さ方向に異なった位置にノズ
ル穴８が形成されていても、この第４の実施の形態で示
した構成によればインクの吐出性能には、上述の各実施
の形態以上にほとんど影響がない。そのため、良好な画
質を得ることができる。なお、流路部材２への発熱体４
となる抵抗体の着膜は、スッパッタリングやメッキ等に
より行なうことができる。

【００４７】この実施の形態では、基板１３には発熱体
４が設けられていない。しかし流路部材２に形成した発
熱体４に通電するため、流路部材２との接合で電気的に
導通する電極駆動回路および保護膜がＬＳＩ工程によっ
て形成されている。あるいは基板１３にはこれらの回路
や配線なども設けず、流路部材２に予め電極を埋め込ん
だり、配線も流路部材の壁面に蒸着させるなどによって
形成してもよい。この場合、基板１３は金属などに限ら
ず、例えば樹脂などによって形成してもよい。

【００４８】図１３は、本発明のインクジェットプリン
トヘッドの第４の実施の形態における変形例を示す個別
流路溝方向の断面図、図１４は、同じく個別流路溝の配
列方向の断面図である。図中の符号は図１１、図１２と
同様である。この例では、発熱体４を個別流路溝５の側
壁に設けた例を示している。この構成においても、ノズ
ル穴８の形成されている位置が個別流路溝５の深さ方向
に異なっていても、吐出性能がノズル穴８の位置で異な
ることのない良好なインクジェットプリントヘッドが得
られる。

【００４９】なお、上述の第４の実施の形態およびその
変形例では、第１の実施の形態で示した構成をもとに、
発熱体４を個別流路溝５の壁面に設ける例を示したが、
第２あるいは第３の実施の形態に示した構成について適
用するなど、種々の構成に対して適用可能である。

【００５０】

【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、サイドシュータ型のインクジェットプリント
ヘッドにおいて、発熱素子の駆動されるタイミングに応
じて、ノズル穴を形成する個別流路溝の深さ方向の位置
を異ならせたので、時分割駆動によるインク着弾位置ず
れを補正し、良好な画質を形成できるインクジェットプ
リントヘッドを得ることができる。また、記録に使用す
るすべての前記ノズル穴の中心線が略平行となるように
ノズル穴が形成されているので、被記録体に対するイン
ク吐出方向が一定となり、インクジェットプリントヘッ
ドと被記録体との距離が多少異なっても影響を受けず、
良好な画質を維持することができる。請求項１に記載の
発明では、基板に設けられた発熱素子が流路形成部材に
設けられた個別流路溝中に配置される構成において、こ
のような効果を得ている。また、請求項４に記載の発明
では、個別流路溝の内面に発熱素子を形成した構成にお
いて、このような効果を得ており、さらにノズル穴の形
成位置によらず、均一な吐出特性を得ることができる。

【００５１】さらに、請求項２に記載の発明のように、
個別流路溝の形状を、発熱素子の発熱領域の略中央に対
応する部分の深さが、ノズル穴との連通部近傍の深さに
対して浅くなるように形成することによって、発熱素子
上で発生した気泡の成長圧力をノズル穴側に向け、イン
ク吐出に有効に使用できるので、エネルギー効率のよい
インクジェットプリントヘッドが得られる。

【００５２】さらに、請求項３に記載の発明のように、
ノズル面（ノズル中心線と発熱体形成面との角度）を３
０〜６０゜傾けた構成にすることで、流路部の深さを深
くすることなく、ノズル形成面を広く取れる。また、ノ
ズル形成面が型からの抜きテーパーとなり、より深い流
路溝が安定して成形可能となる。かつ、本構成により、
発熱素子とノズル距離を短くした高効率なヘッド構成で
請求項１に記載の発明の効果が良好に得られる。

【００５３】さらに、請求項５に記載の発明のように、
流路形成部材とノズル形成部材を一体的に形成すること
によって、製造工程を簡素化してコストを低減し、また
接合部を少なくした信頼性の高いインクジェットプリン
トヘッドが得られる。これにより、ノズル面の圧力変形
を抑え、ノズル位置による吐出特性差の小さなインクジ
ェットプリントヘッドが得られる。

【００５４】さらに、請求項６に記載の発明のように、
ノズル穴の形状として、インクの吐出方向に向かって断
面積が小さくなるように絞られており、少なくとも前記
個別流路溝の深さ方向の絞り角の方が前記個別流路溝の
並び方向の絞り角よりも大きく形成することによって、
エネルギー効率がよく、しかも高密度にノズル穴を配置
可能なインクジェットプリントヘッドが得られる。

【００５５】なお、請求項７に記載の発明のように流路
形成部材を樹脂成形によって形成し、流路形成部材に所
定のマスクを透過したレーザー光を照射することにより
ノズル穴を形成することにより、流路形成部材の成型時
にはノズル穴を設けないので成形型加工が容易であり、
しかもレーザー加工によってノズル穴を形成するので、
上述のような位置の異なるノズル穴も簡単に形成でき
る。そのため、安価で高画質なインクジェットプリント
ヘッドが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
１の実施の形態を示す要部正面図である。

【図２】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
１の実施の形態を示すＡ−Ａ断面図である。

【図３】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
１の実施の形態を示すＢ−Ｂ断面図である。

【図４】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
２の実施の形態を示す要部正面図である。

【図５】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
２の実施の形態を示すＡ−Ａ断面図である。

【図６】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
２の実施の形態を示すＢ−Ｂ断面図である。

【図７】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
３の実施の形態を示す断面図である。

【図８】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
３の実施の形態を示す断面図である。

【図９】 本発明のインクジェットプリントヘッドの第
３の実施の形態におけるノズル面の長さの説明図であ
る。

【図１０】 発熱体４の端からノズル穴８の出口までの
距離の比較例の説明図である。

【図１１】 本発明のインクジェットプリントヘッドの
第４の実施の形態を示す断面図である。

【図１２】 本発明のインクジェットプリントヘッドの
第４の実施の形態を示す断面図である。

【図１３】 本発明のインクジェットプリントヘッドの
第４の実施の形態における変形例を示す個別流路溝方向
の断面図である。

【図１４】 本発明のインクジェットプリントヘッドの
第４の実施の形態における変形例を示す個別流路溝の配
列方向の断面図である。

【符号の説明】

１…発熱体基板、２…流路部材、３…ノズル板、４…発
熱体、５…個別流路溝、６…凸部、７…共通液室、８…
ノズル穴、９…ノズル穴の中心軸、１１…流路部材、１
２…樹脂層、１３…基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小竹 直志 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発熱素子を有する基板と、前記発
   熱素子に対応した複数の個別流路溝が形成された流路形
   成部材と、前記個別流路溝にそれぞれ対応して該個別流
   路溝の端部において連通する複数のノズル穴が形成され
   たノズル形成部材とを、前記発熱素子が前記個別流路溝
   中に配置されるように接合してなるインクジェットプリ
   ントヘッドにおいて、記録に使用するすべての前記ノズ
   ル穴について、その中心線が略平行であり、前記ノズル
   穴の加工面内で該ノズル穴と対応する前記発熱素子の駆
   動されるタイミングに応じた前記個別流路溝の深さ方向
   の位置に設けら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。
2. 【請求項２】 前記個別流路溝は、前記発熱素子の発熱
   領域の略中央に対応する部分の深さが、前記ノズル穴と
   の連通部近傍の深さに対して浅く形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘ
   ッド。
3. 【請求項３】 前記ノズル穴の中心線が前記発熱素子の
   形成面に対して３０゜ないし６０゜傾いていることを特
   徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリ
   ントヘッド。
4. 【請求項４】 基板と、複数の個別流路溝が形成される
   とともに該個別流路溝の内面に発熱素子が形成された流
   路形成部材と、前記個別流路溝にそれぞれ対応して該個
   別流路溝の端部において連通する複数のノズル穴が形成
   されたノズル形成部材とを接合してなるインクジェット
   プリントヘッドにおいて、記録に使用するすべての前記
   ノズル穴の中心線が略平行であり、記録に使用する前記
   ノズル穴は、前記ノズル穴の加工面内で該ノズル穴と対
   応する前記発熱素子の駆動されるタイミングに応じた前
   記個別流路溝の深さ方向の位置に設けられていることを
   特徴とするインクジェットプリントヘッド。
5. 【請求項５】 前記流路形成部材および前記ノズル形成
   部材は、一体的に形成されていることを特徴とする請求
   項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェットプ
   リントヘッド。
6. 【請求項６】 前記ノズル穴は、インクの吐出方向に向
   かって断面積が小さくなるように絞られており、少なく
   とも前記個別流路溝の深さ方向の絞り角の方が前記個別
   流路溝の並び方向の絞り角よりも大きく形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記
   載のインクジェットプリントヘッド。
7. 【請求項７】 基板上に少なくとも複数の発熱素子を形
   成し、また前記発熱素子に対応した複数の個別流路溝と
   ノズル穴形成面を有する流路形成部材を樹脂成形によっ
   て形成し、前記ノズル穴形成面に所定のマスクを透過し
   たレーザー光を照射することによりノズル穴を形成し、
   記録に使用するすべての前記ノズル穴は、その中心線が
   略平行であって、前記ノズル穴形成面内で該ノズル穴と
   対応する前記発熱素子の駆動されるタイミングに応じた
   前記個別流路溝の深さ方向の位置に形成されてなり、前
   記基板と前記流路形成部材とを前記発熱素子が前記個別
   流路溝中に配置されるように接合することを特徴とする
   インクジェットプリントヘッドの作製方法。