JPH10305579A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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- JPH10305579A JPH10305579A JP9132889A JP13288997A JPH10305579A JP H10305579 A JPH10305579 A JP H10305579A JP 9132889 A JP9132889 A JP 9132889A JP 13288997 A JP13288997 A JP 13288997A JP H10305579 A JPH10305579 A JP H10305579A
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- electrothermal
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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- 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
- B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
- B41J2/14056—Plural heating elements per ink chamber
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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
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- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、基板上に個々のノズルに対応する電
気熱変換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘ
ッドにおいて、電気熱変換素子の面積の大小に応じて、
液滴の吐出量と吐出スピードとの関係を最適化すること
を可能とした、印字品位の高いインクジェット記録ヘッ
ドを提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、基板上に個々のノズルに対応す
る電気熱変換素子が複数個配置されてなるインクジェッ
トヘッドにおいて、前記複数の電気熱変換素子の各々の
発泡中心点間の距離を、前記複数の電気熱変換素子の各
々の重心点間の距離より大きくするように、電気熱変換
素子を構成する抵抗体上に配置された保護膜層の一部が
他の部分よりも薄く形成されていることを特徴とするも
のである。
気熱変換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘ
ッドにおいて、電気熱変換素子の面積の大小に応じて、
液滴の吐出量と吐出スピードとの関係を最適化すること
を可能とした、印字品位の高いインクジェット記録ヘッ
ドを提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、基板上に個々のノズルに対応す
る電気熱変換素子が複数個配置されてなるインクジェッ
トヘッドにおいて、前記複数の電気熱変換素子の各々の
発泡中心点間の距離を、前記複数の電気熱変換素子の各
々の重心点間の距離より大きくするように、電気熱変換
素子を構成する抵抗体上に配置された保護膜層の一部が
他の部分よりも薄く形成されていることを特徴とするも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッドに係り、より詳しくはインク滴を吐出するノズ
ル各々に複数の電気熱変換素子を配列し画像データーに
応じて吐出液滴の量が変換可能ないわゆる階調可能なイ
ンクジェットヘッドに関するものである。
録ヘッドに係り、より詳しくはインク滴を吐出するノズ
ル各々に複数の電気熱変換素子を配列し画像データーに
応じて吐出液滴の量が変換可能ないわゆる階調可能なイ
ンクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来インクジェットヘッドを構成する技
術として代表的なものは、ピエゾ素子を利用したピエゾ
方式及び電気熱変換素子を基板上に形成しさらにそのう
えにノズルを形成したバブルジェット方式の二つの方式
である。ここで以下において説明する本発明の目的と関
連する吐出量の変調に関して述べると、ピエゾ方式はピ
エゾの駆動波形を変調することで比較的幅広い吐出液滴
の量のコントロールが可能であり、階調制御を行うに適
している。しかしピエゾ素子を利用することからその製
造行程が複雑で高密度化にはあまり適していない。バブ
ルジェット方式は、上述のピエゾ方式に比べ生産性も高
く高密度化に優れており低価格で高速のインクジェット
ヘッドを生産する方式として適している。しかしながら
バブルジェット方式ではインク液滴の量を変調すること
が難しい。そのためバブルジェット方式における階調制
御技術として考えられたのがノズル密度をさらに上げ液
滴の吐出量をたとえば１０ピコリットル程度まで落とし
て、一画素を多数のドットで表現する多値方式である。
しかし上述のような微少液滴により画素を構成するた
め、液滴の駆動パルス数が多値化の程度に応じて増加す
るためヘッド寿命が短くなる、あるいは従来と同じヘッ
ド駆動周波数では記録スピードが低下するなどの問題点
がある。
術として代表的なものは、ピエゾ素子を利用したピエゾ
方式及び電気熱変換素子を基板上に形成しさらにそのう
えにノズルを形成したバブルジェット方式の二つの方式
である。ここで以下において説明する本発明の目的と関
連する吐出量の変調に関して述べると、ピエゾ方式はピ
エゾの駆動波形を変調することで比較的幅広い吐出液滴
の量のコントロールが可能であり、階調制御を行うに適
している。しかしピエゾ素子を利用することからその製
造行程が複雑で高密度化にはあまり適していない。バブ
ルジェット方式は、上述のピエゾ方式に比べ生産性も高
く高密度化に優れており低価格で高速のインクジェット
ヘッドを生産する方式として適している。しかしながら
バブルジェット方式ではインク液滴の量を変調すること
が難しい。そのためバブルジェット方式における階調制
御技術として考えられたのがノズル密度をさらに上げ液
滴の吐出量をたとえば１０ピコリットル程度まで落とし
て、一画素を多数のドットで表現する多値方式である。
しかし上述のような微少液滴により画素を構成するた
め、液滴の駆動パルス数が多値化の程度に応じて増加す
るためヘッド寿命が短くなる、あるいは従来と同じヘッ
ド駆動周波数では記録スピードが低下するなどの問題点
がある。
【０００３】このような問題を解決するために考えられ
たのが一つのノズルの中に複数の電気熱変換素子を配置
し、各々の電気熱変換素子の表面積を変え必要に応じて
各々の電気熱変換素子を駆動することにより吐出液滴量
を変えようとするものである。このような構成の一つと
して、図２に従来のヘッドの構造を示す。また図３に図
２に示した電気熱変換素子部分の断面構造を示す。蓄熱
層を形成したシリコン基板２０上にＨｆＢ2などの抵抗
体材料による抵抗層４、Ａｌの配線層５、ＳＩＯ2など
絶縁材料による保護膜層６で構成される。この上にさら
に耐キャビテーション層、保護膜層などが形成されるが
ここでは省く。
たのが一つのノズルの中に複数の電気熱変換素子を配置
し、各々の電気熱変換素子の表面積を変え必要に応じて
各々の電気熱変換素子を駆動することにより吐出液滴量
を変えようとするものである。このような構成の一つと
して、図２に従来のヘッドの構造を示す。また図３に図
２に示した電気熱変換素子部分の断面構造を示す。蓄熱
層を形成したシリコン基板２０上にＨｆＢ2などの抵抗
体材料による抵抗層４、Ａｌの配線層５、ＳＩＯ2など
絶縁材料による保護膜層６で構成される。この上にさら
に耐キャビテーション層、保護膜層などが形成されるが
ここでは省く。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような一つの
ノズル内に複数の電気熱変換素子を配置したインクジェ
ットヘッドにおいては、つぎのような問題があった。す
なわち、このような一つのノズル内に複数の電気熱変換
素子を配置したインクジェットヘッドでは電気熱変換素
子の面積が各々変えてあるため必要な吐出量に応じて必
要な電気熱変換素子を駆動し発泡体積を変更する事が可
能であるが、液滴の吐出するノズルは共通である。した
がって、個々の吐出量に応じたノズルの最適設計をする
ことが難しい。特にノズル先端の吐出口が固定されてし
まうため吐出量と吐出スピードを同時に最適化すること
はほとんど不可能である。
ノズル内に複数の電気熱変換素子を配置したインクジェ
ットヘッドにおいては、つぎのような問題があった。す
なわち、このような一つのノズル内に複数の電気熱変換
素子を配置したインクジェットヘッドでは電気熱変換素
子の面積が各々変えてあるため必要な吐出量に応じて必
要な電気熱変換素子を駆動し発泡体積を変更する事が可
能であるが、液滴の吐出するノズルは共通である。した
がって、個々の吐出量に応じたノズルの最適設計をする
ことが難しい。特にノズル先端の吐出口が固定されてし
まうため吐出量と吐出スピードを同時に最適化すること
はほとんど不可能である。
【０００５】このような問題の対策として電気熱変換素
子の位置を変えることが考えられる。これは電気熱変換
素子の発泡中心点を各々最適化することによって吐出量
を得るとともに、必要な吐出スピードを得ようとするも
のである。図１０に各々の電気熱変換素子の重心位置を
変化させた時の吐出スピードと吐出量の関係を示す。こ
こでは電気熱変換素子の面積小ヒーター単独、大ヒータ
ー単独、そして大小両方を駆動したときの吐出量と吐出
スピードを示している。図より明らかなことは電気熱変
換素子の面積に応じて吐出量と吐出スピードが変化する
が、両者の間には比例関係があることである。つまり電
気熱変換素子の位置がノズル後方に位置する場合（Ｌ＝
１００μ）よりノズル前方に位置する場合（Ｌ＝５０
μ）の方が吐出量が同程度でもより吐出スピードが速く
なることが分かる。また吐出量が小さいとそれに伴って
吐出スピードも下がり、甚だしいときは２〜３ｍ／ｓ程
度しか得られないこともある。このような特性では信頼
性を維持することは難しい。
子の位置を変えることが考えられる。これは電気熱変換
素子の発泡中心点を各々最適化することによって吐出量
を得るとともに、必要な吐出スピードを得ようとするも
のである。図１０に各々の電気熱変換素子の重心位置を
変化させた時の吐出スピードと吐出量の関係を示す。こ
こでは電気熱変換素子の面積小ヒーター単独、大ヒータ
ー単独、そして大小両方を駆動したときの吐出量と吐出
スピードを示している。図より明らかなことは電気熱変
換素子の面積に応じて吐出量と吐出スピードが変化する
が、両者の間には比例関係があることである。つまり電
気熱変換素子の位置がノズル後方に位置する場合（Ｌ＝
１００μ）よりノズル前方に位置する場合（Ｌ＝５０
μ）の方が吐出量が同程度でもより吐出スピードが速く
なることが分かる。また吐出量が小さいとそれに伴って
吐出スピードも下がり、甚だしいときは２〜３ｍ／ｓ程
度しか得られないこともある。このような特性では信頼
性を維持することは難しい。
【０００６】上記のように電気熱変換素子の重心位置と
ノズルの相対的位置関係が吐出量、吐出スピードの大き
な決定要因となっている。しかしながら製品スペックに
必要な吐出性能を満足させるためには設計パラメーター
の自由度も制限されてしまう。たとえば目標駆動周波数
を達成するためにはノズルの全長はある程度短くなくて
はならない。また、目標吐出量を達成するためには必要
な発泡体積を確保する必要があり、電気熱変換素子の面
積が決まってしまう。そのため前述のように電気熱変換
素子の位置を変えようとしても、必要電気熱変換素子面
積を確保しつつ、与えられたノズルの中に配置すること
が無理なことが多い。
ノズルの相対的位置関係が吐出量、吐出スピードの大き
な決定要因となっている。しかしながら製品スペックに
必要な吐出性能を満足させるためには設計パラメーター
の自由度も制限されてしまう。たとえば目標駆動周波数
を達成するためにはノズルの全長はある程度短くなくて
はならない。また、目標吐出量を達成するためには必要
な発泡体積を確保する必要があり、電気熱変換素子の面
積が決まってしまう。そのため前述のように電気熱変換
素子の位置を変えようとしても、必要電気熱変換素子面
積を確保しつつ、与えられたノズルの中に配置すること
が無理なことが多い。
【０００７】図２を例に挙げると、ここでは４０ピコリ
ットル及び８０ピコリットルの二種類の吐出量を可能と
するために二つの電気熱変換素子が一つのノズル内に配
置されている。４０ピコリットルの吐出量を達成するた
めにはおよそ２０００平方ミクロンの面積が必要とな
り、８０ピコリットルを達成するためには４０００平方
ミクロンの面積が必要となる。これらの電気熱変換素子
を同じノズル内に配置するためには寸法上の制約からヒ
ーター幅が決められ、結果としてヒーター長さも決まっ
てしまう。例えば上記の面積を得るため各々１６×ｌ２
５ミクロン、２２×ｌ７８ミクロンの寸法が必要とな
る。この二つの電気熱変換素子を１００ミクロンずらし
て配置しようとするとヒーター部分の全長は２７８ミク
ロンとなり、例えば３００ミクロンの長さを持つノズル
の中に配置しようとすると、ヒーター後端がノズルより
はみ出してしまうことになりこれでは適正な吐出を行う
ことは不可能である。そのため電気熱変換素子のずらし
量を減らさねばならない。図１１にこのような配置の場
合を図示する。図で明らかなように発泡体積が最大とな
るタイミングでは泡の後端がノズル領域からはみ出して
しまう。
ットル及び８０ピコリットルの二種類の吐出量を可能と
するために二つの電気熱変換素子が一つのノズル内に配
置されている。４０ピコリットルの吐出量を達成するた
めにはおよそ２０００平方ミクロンの面積が必要とな
り、８０ピコリットルを達成するためには４０００平方
ミクロンの面積が必要となる。これらの電気熱変換素子
を同じノズル内に配置するためには寸法上の制約からヒ
ーター幅が決められ、結果としてヒーター長さも決まっ
てしまう。例えば上記の面積を得るため各々１６×ｌ２
５ミクロン、２２×ｌ７８ミクロンの寸法が必要とな
る。この二つの電気熱変換素子を１００ミクロンずらし
て配置しようとするとヒーター部分の全長は２７８ミク
ロンとなり、例えば３００ミクロンの長さを持つノズル
の中に配置しようとすると、ヒーター後端がノズルより
はみ出してしまうことになりこれでは適正な吐出を行う
ことは不可能である。そのため電気熱変換素子のずらし
量を減らさねばならない。図１１にこのような配置の場
合を図示する。図で明らかなように発泡体積が最大とな
るタイミングでは泡の後端がノズル領域からはみ出して
しまう。
【０００８】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、基板上に個々のノズルに対応する電気
熱変換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘッ
ドにおいて、電気熱変換素子の面積の大小に応じて、液
滴の吐出量と吐出スピードとの関係を最適化することを
可能とした、印字品位の高いインクジェット記録ヘッド
を提供することを目的としている。
る課題を解決し、基板上に個々のノズルに対応する電気
熱変換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘッ
ドにおいて、電気熱変換素子の面積の大小に応じて、液
滴の吐出量と吐出スピードとの関係を最適化することを
可能とした、印字品位の高いインクジェット記録ヘッド
を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、基板上に個々のノズルに対応する電気熱変
換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘッドに
おいて、前記複数の電気熱変換素子の各々の発泡中心点
間の距離を、前記複数の電気熱変換素子の各々の重心点
間の距離より大きくするように、電気熱変換素子を構成
する抵抗体上に配置された保護膜層の一部が他の部分よ
りも薄く形成されていることを特徴としている。そし
て、本発明においては、前記複数の電気熱変換素子は、
その各々が並列に配置され、または、その各々が同一直
線上に前後に配置されるように構成し、前記薄膜部分を
前記抵抗体の重心位置よりもその間隔を広げる位置に配
置する構成を採ることができる。また、本発明において
は、前記薄膜部分において、小ヒーターの薄膜部分を前
記抵抗体の重心位置より前方の吐出口側に位置させ、大
ヒーターの薄膜部分を前記抵抗体の重心位置より後方に
位置させることにより、電気熱変換素子の面積の大小に
応じて、液滴の吐出量と吐出スピードとの関係を最適化
することができる。また、本発明においては、前記薄膜
部分を、消泡によって発生するキャビテーション部分を
避けた配置、または形状とすることができる。
決するため、基板上に個々のノズルに対応する電気熱変
換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘッドに
おいて、前記複数の電気熱変換素子の各々の発泡中心点
間の距離を、前記複数の電気熱変換素子の各々の重心点
間の距離より大きくするように、電気熱変換素子を構成
する抵抗体上に配置された保護膜層の一部が他の部分よ
りも薄く形成されていることを特徴としている。そし
て、本発明においては、前記複数の電気熱変換素子は、
その各々が並列に配置され、または、その各々が同一直
線上に前後に配置されるように構成し、前記薄膜部分を
前記抵抗体の重心位置よりもその間隔を広げる位置に配
置する構成を採ることができる。また、本発明において
は、前記薄膜部分において、小ヒーターの薄膜部分を前
記抵抗体の重心位置より前方の吐出口側に位置させ、大
ヒーターの薄膜部分を前記抵抗体の重心位置より後方に
位置させることにより、電気熱変換素子の面積の大小に
応じて、液滴の吐出量と吐出スピードとの関係を最適化
することができる。また、本発明においては、前記薄膜
部分を、消泡によって発生するキャビテーション部分を
避けた配置、または形状とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、上記のように構成され
たものであるが、具体的には、電気熱変換素子を構成す
る保護膜の厚さを部分的に薄くすることにより発泡の作
用点を電気熱変換素子の中心よりも前あるいは後ろに移
すことになり、複数の電気熱変換素子の各々の発泡中心
点を境とするノズルの流抵抗の前後配分比の差を、各々
の重心点位置におけるノズルの流抵抗の前後配分比の差
より大きくすることを可能としたものである。つまりこ
のような構成により小ヒーターの発泡作用点を従来より
もより前方にし、大ヒーターの発泡作用点をより後方に
配置することが可能となる。したがって、小ヒーターに
より吐出される液滴の吐出スピードはより高速となり、
また大ヒーターの発泡作用点を後ろに配置したことによ
り大ヒーターにより吐出される液滴の吐出スピードはよ
り低速となる。その結果小液滴の吐出は吐出エネルギー
が増加し吐出の信頼性がより向上し、大液滴の吐出は吐
出エネルギー過多の状態がなくなり正常な画像形成を可
能とし、印字品位を向上させることが可能となる。
たものであるが、具体的には、電気熱変換素子を構成す
る保護膜の厚さを部分的に薄くすることにより発泡の作
用点を電気熱変換素子の中心よりも前あるいは後ろに移
すことになり、複数の電気熱変換素子の各々の発泡中心
点を境とするノズルの流抵抗の前後配分比の差を、各々
の重心点位置におけるノズルの流抵抗の前後配分比の差
より大きくすることを可能としたものである。つまりこ
のような構成により小ヒーターの発泡作用点を従来より
もより前方にし、大ヒーターの発泡作用点をより後方に
配置することが可能となる。したがって、小ヒーターに
より吐出される液滴の吐出スピードはより高速となり、
また大ヒーターの発泡作用点を後ろに配置したことによ
り大ヒーターにより吐出される液滴の吐出スピードはよ
り低速となる。その結果小液滴の吐出は吐出エネルギー
が増加し吐出の信頼性がより向上し、大液滴の吐出は吐
出エネルギー過多の状態がなくなり正常な画像形成を可
能とし、印字品位を向上させることが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。 ［実施例１］図１に本発明の実施例１を示す。インクジ
ェットヘッドのノズル１の中に電気熱変換素子２を並列
に配置している。ここで電気熱変換素子２についてＡ−
Ａ’の断面構造を図４に示す。ここで従来の構造と比較
すると本発明では抵抗層４の上面の一部に保護膜６の厚
さを周囲より薄くした部分３を設けている。このような
薄膜化は基板の製造工程において保護膜層６のパターニ
ングの後に再度薄膜化する部分のみをエッチングするこ
とによって形成される。このようにしてできた電気熱変
換素子を利用して吐出する場合の発泡状態を図５Ａから
図５Ｄに示す。保護膜が部分的に薄膜化されたことによ
って保護膜の厚い部分に比べて薄い部分の発泡８が先に
起こる。この部分を中心に発泡は成長し、最終的には抵
抗体の有効面全体に発泡が広がり成長する。このように
薄膜化した部分を形成することにより発泡の作用点を薄
膜領域側に移動しかつ必要な発泡体積を得ることが可能
となる。このようにすることによって電気熱変換素子を
配置している実際の位置よりより前方あるいは後方に発
泡の中心点を位置させることが可能となり、図１０に示
したような重心位置の変化による吐出量と吐出スピード
の関係をより設計上好ましい状態とできる。
ェットヘッドのノズル１の中に電気熱変換素子２を並列
に配置している。ここで電気熱変換素子２についてＡ−
Ａ’の断面構造を図４に示す。ここで従来の構造と比較
すると本発明では抵抗層４の上面の一部に保護膜６の厚
さを周囲より薄くした部分３を設けている。このような
薄膜化は基板の製造工程において保護膜層６のパターニ
ングの後に再度薄膜化する部分のみをエッチングするこ
とによって形成される。このようにしてできた電気熱変
換素子を利用して吐出する場合の発泡状態を図５Ａから
図５Ｄに示す。保護膜が部分的に薄膜化されたことによ
って保護膜の厚い部分に比べて薄い部分の発泡８が先に
起こる。この部分を中心に発泡は成長し、最終的には抵
抗体の有効面全体に発泡が広がり成長する。このように
薄膜化した部分を形成することにより発泡の作用点を薄
膜領域側に移動しかつ必要な発泡体積を得ることが可能
となる。このようにすることによって電気熱変換素子を
配置している実際の位置よりより前方あるいは後方に発
泡の中心点を位置させることが可能となり、図１０に示
したような重心位置の変化による吐出量と吐出スピード
の関係をより設計上好ましい状態とできる。
【００１２】図１の例ではノズル前方に位置する電気熱
変換素子上の薄膜部分は吐出口側に位置させることによ
って、より吐出量を少なくしかつ吐出スピードを早くす
ることを可能とする。反対にノズル後方に位置する電気
熱変換素子上の薄膜部分はノズル後方に配置することに
よって大きな吐出量を確保しながら吐出スピードが過大
になることを防いでいる。このような設計をすることに
よって吐出量の小さな小液滴は従来より吐出スピードが
早く、結果として信頼性の高い動作が可能となる。また
吐出量の大きな大液滴は吐出スピードが必要以上に過大
になることを防ぐことによって吐出形状の安定化をもた
らし、結果として印字紙面上でのサテライトやミストが
少なくなり印字画質の向上をもたらす。
変換素子上の薄膜部分は吐出口側に位置させることによ
って、より吐出量を少なくしかつ吐出スピードを早くす
ることを可能とする。反対にノズル後方に位置する電気
熱変換素子上の薄膜部分はノズル後方に配置することに
よって大きな吐出量を確保しながら吐出スピードが過大
になることを防いでいる。このような設計をすることに
よって吐出量の小さな小液滴は従来より吐出スピードが
早く、結果として信頼性の高い動作が可能となる。また
吐出量の大きな大液滴は吐出スピードが必要以上に過大
になることを防ぐことによって吐出形状の安定化をもた
らし、結果として印字紙面上でのサテライトやミストが
少なくなり印字画質の向上をもたらす。
【００１３】［実施例２］図６に本発明の実施例２を示
す。インクジェットヘッドのノズル１の中に電気熱変換
素子２を前後に直列に配置している。図１の例ではノズ
ル前方に位置する電気熱変換素子は吐出口側に十分近い
位置に配置するために薄膜部分をもうけて発泡作用点を
前方に設置する必要はない。しかしノズル後方に位置す
る電気熱変換素子上には薄膜部分をもうけて大きな吐出
量を確保しながら吐出スピードが過大になることを防い
でいる。このような設計をすることに吐出量の大きな大
液滴は吐出スピードが必要以上に過大になることを防ぐ
ことによって吐出形状の安定化をもたらし、結果として
印字紙面上でのサテライトやミストが少なくなり印字画
質の向上をもたらす。もちろん両方の電気熱変換素子に
薄膜部分をもうける場合も考えらる。
す。インクジェットヘッドのノズル１の中に電気熱変換
素子２を前後に直列に配置している。図１の例ではノズ
ル前方に位置する電気熱変換素子は吐出口側に十分近い
位置に配置するために薄膜部分をもうけて発泡作用点を
前方に設置する必要はない。しかしノズル後方に位置す
る電気熱変換素子上には薄膜部分をもうけて大きな吐出
量を確保しながら吐出スピードが過大になることを防い
でいる。このような設計をすることに吐出量の大きな大
液滴は吐出スピードが必要以上に過大になることを防ぐ
ことによって吐出形状の安定化をもたらし、結果として
印字紙面上でのサテライトやミストが少なくなり印字画
質の向上をもたらす。もちろん両方の電気熱変換素子に
薄膜部分をもうける場合も考えらる。
【００１４】［実施例３］図７に本発明の実施例３を示
す。バブルジェット方式のインクジェットに関する問題
点の一つに消泡時のキャビテーションが原因となる保護
膜６の破壊があげられる。これは図８に示すような消泡
時にキャビテーションが発生し、この際の衝撃波が保護
膜表面に当たり徐々に保護膜を削るため最後には保護膜
を貫通して配線層５がむき出しになり電蝕してヘッドの
破壊に至るものである。この対策として耐キャビテーシ
ョン層をもうけるなどの対策が従来より考案されている
が膜のステップ段差が有る部分ではステップカバレッジ
が低下するためこのような対策もあまり効果がなくな
る。本実施例では、キャビテーションの集中する部分１
０を避け、薄膜部分３の配置位置、またはその形状を工
夫して、キャビテーションの影響を受けることのないよ
うにしたものである。
す。バブルジェット方式のインクジェットに関する問題
点の一つに消泡時のキャビテーションが原因となる保護
膜６の破壊があげられる。これは図８に示すような消泡
時にキャビテーションが発生し、この際の衝撃波が保護
膜表面に当たり徐々に保護膜を削るため最後には保護膜
を貫通して配線層５がむき出しになり電蝕してヘッドの
破壊に至るものである。この対策として耐キャビテーシ
ョン層をもうけるなどの対策が従来より考案されている
が膜のステップ段差が有る部分ではステップカバレッジ
が低下するためこのような対策もあまり効果がなくな
る。本実施例では、キャビテーションの集中する部分１
０を避け、薄膜部分３の配置位置、またはその形状を工
夫して、キャビテーションの影響を受けることのないよ
うにしたものである。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上の構成により、電気熱変
換素子の面積の大小に応じて、液滴の吐出量と吐出スピ
ードとの関係を最適化することが可能となる。特に、電
気熱変換素子を構成する保護膜の厚さを、小ヒーターに
おいては電気熱変換素子の中心よりも前方位置で部分的
に薄くすることにより、液滴の吐出スピードをより高速
としてその信頼性を向上させ、また小ヒーターにおいて
はそれを後方に位置させ吐出スピードがより低速となる
ようにしてその吐出エネルギーの過多を防ぎ正常な画像
形成を可能とし、印字品位の高いインクジェット記録ヘ
ッドを実現することができる。また、本発明において
は、薄膜部分３の配置位置、またはその形状の工夫によ
り、キャビテーションの集中する部分１０を避けること
が可能となる。また、本発明によれば、全ての基板の温
度センサー出力を検知可能とすることによって、従来に
比べ温度制御を細かく行うことができ、また必要に応じ
て保温ヒーターを選択駆動することにより上記温度制御
をより細かく行ない、画像の高画質化、濃度ムラの防
止、動作信頼性の向上などが可能となる。
換素子の面積の大小に応じて、液滴の吐出量と吐出スピ
ードとの関係を最適化することが可能となる。特に、電
気熱変換素子を構成する保護膜の厚さを、小ヒーターに
おいては電気熱変換素子の中心よりも前方位置で部分的
に薄くすることにより、液滴の吐出スピードをより高速
としてその信頼性を向上させ、また小ヒーターにおいて
はそれを後方に位置させ吐出スピードがより低速となる
ようにしてその吐出エネルギーの過多を防ぎ正常な画像
形成を可能とし、印字品位の高いインクジェット記録ヘ
ッドを実現することができる。また、本発明において
は、薄膜部分３の配置位置、またはその形状の工夫によ
り、キャビテーションの集中する部分１０を避けること
が可能となる。また、本発明によれば、全ての基板の温
度センサー出力を検知可能とすることによって、従来に
比べ温度制御を細かく行うことができ、また必要に応じ
て保温ヒーターを選択駆動することにより上記温度制御
をより細かく行ない、画像の高画質化、濃度ムラの防
止、動作信頼性の向上などが可能となる。
【図１】本発明実施例１の説明図である。
【図２】従来例に関する説明図である。
【図３】従来例に関する説明図である。
【図４】本発明実施例１の説明図である。
【図５】本発明実施例１の説明図である。
【図６】本発明実施例２の説明図である。
【図７】本発明実施例３の説明図である。
【図８】本発明実施例３の説明図である。
【図９】従来例に関する説明図である。
【図１０】従来例に関する説明図である。
【図１１】従来例に関する説明図である。
１：ノズル ２：電気熱変換素子 ３：薄膜部分 ４：抵抗層 ５：配線層 ６：保護膜層 ８：発泡 １０：キャビテーションの集中する部分
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に個々のノズルに対応する電気熱変
換素子が複数個配置されてなるインクジェットヘッドに
おいて、前記複数の電気熱変換素子の各々の発泡中心点
間の距離を、前記複数の電気熱変換素子の各々の重心点
間の距離より大きくするように、電気熱変換素子を構成
する抵抗体上に配置された保護膜層の一部が他の部分よ
りも薄く形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド。 - 【請求項２】前記複数の電気熱変換素子は、その各々が
並列に配置され、前記薄膜部分が前記抵抗体の重心位置
よりもその間隔を広げる位置に配置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記録ヘッド。 - 【請求項３】前記複数の電気熱変換素子は、その各々が
同一直線上に前後に配置され、前記薄膜部分が前記抵抗
体の重心位置よりもその間隔を広げる位置に配置されて
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
記録ヘッド。 - 【請求項４】前記薄膜部分は、小ヒーターの薄膜部分を
前記抵抗体の重心位置より前方の吐出口側に位置させ、
大ヒーターの薄膜部分を前記抵抗体の重心位置より後方
に位置させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のい
ずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項５】前記薄膜部分が、消泡によって発生するキ
ャビテーション部分を避けた配置、または形状としたこ
とを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記
載のインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (4)
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| JP13288997A JP3501619B2 (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | インクジェット記録ヘッド |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP13288997A JP3501619B2 (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | インクジェット記録ヘッド |
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| JPH10305579A true JPH10305579A (ja) | 1998-11-17 |
| JP3501619B2 JP3501619B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=15091929
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3501619B2 (ja) |
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| JPS6334144A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-13 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘツド |
| JPS63160853A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-04 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘツド |
| JP2664212B2 (ja) | 1988-07-15 | 1997-10-15 | キヤノン株式会社 | 液体噴射記録ヘッド |
| US5600356A (en) | 1989-07-25 | 1997-02-04 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid jet recording head having improved radiator member |
| JP2662446B2 (ja) | 1989-12-11 | 1997-10-15 | キヤノン株式会社 | 記録ヘッド及び記録ヘッド用素子基板 |
| DE69122726T2 (de) | 1990-12-12 | 1997-03-13 | Canon Kk | Tintenstrahlaufzeichnung |
| US5479197A (en) | 1991-07-11 | 1995-12-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Head for recording apparatus |
| JP3715696B2 (ja) | 1994-10-20 | 2005-11-09 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジおよび液体吐出装置 |
| JPH08332727A (ja) | 1995-06-06 | 1996-12-17 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
| JP3513270B2 (ja) | 1995-06-30 | 2004-03-31 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
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1997
- 1997-05-07 JP JP13288997A patent/JP3501619B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-28 US US09/066,864 patent/US6224191B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-06 DE DE69822031T patent/DE69822031T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-06 EP EP98108244A patent/EP0876916B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0876916A2 (en) | 1998-11-11 |
| DE69822031D1 (de) | 2004-04-08 |
| EP0876916A3 (en) | 2000-03-15 |
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