JPH1095119A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
液体吐出ヘッドおよびその製造方法Info
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- JPH1095119A JPH1095119A JP25317196A JP25317196A JPH1095119A JP H1095119 A JPH1095119 A JP H1095119A JP 25317196 A JP25317196 A JP 25317196A JP 25317196 A JP25317196 A JP 25317196A JP H1095119 A JPH1095119 A JP H1095119A
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- discharge
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- energy generating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体供給口の大きさを変えることなく、液体
のリフィル速度を速くすることにより、駆動周波数を高
くし、高記録速度のヘッドを提供すること。 【解決手段】 液体供給口３近傍の流路高さｈ2 を、発
熱抵抗体２近傍の流路高さｈ1 よりも高くする。
のリフィル速度を速くすることにより、駆動周波数を高
くし、高記録速度のヘッドを提供すること。 【解決手段】 液体供給口３近傍の流路高さｈ2 を、発
熱抵抗体２近傍の流路高さｈ1 よりも高くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録方式に用いる記録液小滴を吐出させるための液体吐出
ヘッドおよびその製造方法に関する。
録方式に用いる記録液小滴を吐出させるための液体吐出
ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体吐出ヘッドとしては、インク吐出圧
力発生素子としての発熱抵抗体が形成された基体に対し
垂直方向にインク液滴を吐出させる、いわゆるサイドジ
ュータ型記録ヘッドがある。
力発生素子としての発熱抵抗体が形成された基体に対し
垂直方向にインク液滴を吐出させる、いわゆるサイドジ
ュータ型記録ヘッドがある。
【０００３】特開昭６２−２３４９４１号公報は、図１
および図２に示すように、発熱抵抗体２が形成された基
体１に、電鋳加工により製造されるオリフィスプレート
５ａを、パターニングされたドライフィルム５ｂを介し
て接合する方法が開示されている。
および図２に示すように、発熱抵抗体２が形成された基
体１に、電鋳加工により製造されるオリフィスプレート
５ａを、パターニングされたドライフィルム５ｂを介し
て接合する方法が開示されている。
【０００４】図１は上述のサイドシュータ型の液体吐出
ヘッドの外観構成を示す斜視図であり、図２は図１のＡ
−Ａ線に沿う拡大断面図である。なお、図１はノズル部
分の作製前を示し、図２はノズル部分の作製後を示して
いる。
ヘッドの外観構成を示す斜視図であり、図２は図１のＡ
−Ａ線に沿う拡大断面図である。なお、図１はノズル部
分の作製前を示し、図２はノズル部分の作製後を示して
いる。
【０００５】このような液体吐出ヘッドにあっては、オ
リフィスプレート５ａに形成されたオリフィス（インク
吐出口）６と発熱抵抗体２とが対向する位置関係となっ
ている。また、基体１とオリフィスプレート５ａとの間
の寸法に相当するインク流路高さはインク供給口３から
インク発泡室７に至るまで同じ高さであり、インク流路
断面積がインク供給口３近傍で狭くなっている。このた
め、インク液滴吐出時のインクリフィル周波数が低くな
ってしまい、インク吐出周波数（駆動周波数）を高くす
ることが困難であった。たとえ、駆動周波数を早くして
も、リフィルが追い付かないと、発熱抵抗体２がインク
のない状態、又は、インクの少ない状態で発熱し、イン
クが出ない不吐出、又は、インクの吐出量が少ないため
に、印字が不鮮明となる。
リフィスプレート５ａに形成されたオリフィス（インク
吐出口）６と発熱抵抗体２とが対向する位置関係となっ
ている。また、基体１とオリフィスプレート５ａとの間
の寸法に相当するインク流路高さはインク供給口３から
インク発泡室７に至るまで同じ高さであり、インク流路
断面積がインク供給口３近傍で狭くなっている。このた
め、インク液滴吐出時のインクリフィル周波数が低くな
ってしまい、インク吐出周波数（駆動周波数）を高くす
ることが困難であった。たとえ、駆動周波数を早くして
も、リフィルが追い付かないと、発熱抵抗体２がインク
のない状態、又は、インクの少ない状態で発熱し、イン
クが出ない不吐出、又は、インクの吐出量が少ないため
に、印字が不鮮明となる。
【０００６】リフィル周波数を上げて上記問題を解決す
る手段として、インク供給口と発熱抵抗体間の距離を近
付けるという方法が考えられる。しかしながら、インク
供給口を形成する基板１の厚みは数百μｍ程度と非常に
厚く、インク供給口３を位置精度良く加工することはサ
ンドブラスト法や異方性エッチング法によっても困難
で、これら加工上の制約から、インク供給口３と発熱抵
抗体２との間の距離を近付けるのには限界があり、イン
ク供給時の流路抵抗を下げることが難しかった。
る手段として、インク供給口と発熱抵抗体間の距離を近
付けるという方法が考えられる。しかしながら、インク
供給口を形成する基板１の厚みは数百μｍ程度と非常に
厚く、インク供給口３を位置精度良く加工することはサ
ンドブラスト法や異方性エッチング法によっても困難
で、これら加工上の制約から、インク供給口３と発熱抵
抗体２との間の距離を近付けるのには限界があり、イン
ク供給時の流路抵抗を下げることが難しかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、インク供給
口の大きさを変えることなく、このリフィル速度を速く
することにより、液体吐出ヘッドの駆動周波数が高く、
印字速度の早い液体吐出ヘッドを提供することを目的と
する。
口の大きさを変えることなく、このリフィル速度を速く
することにより、液体吐出ヘッドの駆動周波数が高く、
印字速度の早い液体吐出ヘッドを提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は液体を吐出するための吐出口と、該吐出口
に対向する位置に前記液体に吐出のためのエネルギを付
与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出エネルギ発生手
段の形成された基板に開口され、かつ、前記吐出エネル
ギ発生手段に前記液体を供給するための液体供給口とを
含む液体吐出ヘッドであって、前記液体供給口近傍の液
流路高さが、前記吐出エネルギ発生手段近傍の液流路高
さよりも高いことを特徴とする。
に、本発明は液体を吐出するための吐出口と、該吐出口
に対向する位置に前記液体に吐出のためのエネルギを付
与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出エネルギ発生手
段の形成された基板に開口され、かつ、前記吐出エネル
ギ発生手段に前記液体を供給するための液体供給口とを
含む液体吐出ヘッドであって、前記液体供給口近傍の液
流路高さが、前記吐出エネルギ発生手段近傍の液流路高
さよりも高いことを特徴とする。
【０００９】本発明においては、液体供給口近傍の液流
路高さを吐出エネルギ発生手段近傍の液流路高さよりも
高くしたことにより、液体供給口近傍の液体の流路抵抗
を減少させることができ、高い周波数での液体のリフィ
ルが可能である。
路高さを吐出エネルギ発生手段近傍の液流路高さよりも
高くしたことにより、液体供給口近傍の液体の流路抵抗
を減少させることができ、高い周波数での液体のリフィ
ルが可能である。
【００１０】また、本発明において前記液体供給口近傍
の液流路と前記吐出エネルギ発生手段近傍の液流路との
間には段差が設けられてもよく、前記段差は傾斜面を有
してもよい。なお、段差は３μｍ以上、好ましくは５μ
ｍ以上である。
の液流路と前記吐出エネルギ発生手段近傍の液流路との
間には段差が設けられてもよく、前記段差は傾斜面を有
してもよい。なお、段差は３μｍ以上、好ましくは５μ
ｍ以上である。
【００１１】さらに、本発明において前記吐出エネルギ
発生手段は液体に膜沸騰を生じさせる電気熱変換素子を
含むものでもよい。
発生手段は液体に膜沸騰を生じさせる電気熱変換素子を
含むものでもよい。
【００１２】さらに、本発明は液体を吐出するための吐
出口と、該吐出口に対向する位置に前記液体に吐出のた
めのエネルギを付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐
出エネルギ発生手段の形成された基板に開口され、か
つ、前記吐出エネルギ発生手段に前記液体を供給するた
めの液体供給口とを含む液体吐出ヘッドの製造方法であ
って、前記基板面を掘り込むことにより、前記液体供給
口近傍の液流路高さを、前記吐出エネルギ発生手段近傍
の液流路高さよりも高くしたことを特徴とする。ここ
で、前記基板面に対する掘り込みは機械的手段、光エネ
ルギ手段または化学的エッチングのいずれかを用いて行
われてもよい。
出口と、該吐出口に対向する位置に前記液体に吐出のた
めのエネルギを付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐
出エネルギ発生手段の形成された基板に開口され、か
つ、前記吐出エネルギ発生手段に前記液体を供給するた
めの液体供給口とを含む液体吐出ヘッドの製造方法であ
って、前記基板面を掘り込むことにより、前記液体供給
口近傍の液流路高さを、前記吐出エネルギ発生手段近傍
の液流路高さよりも高くしたことを特徴とする。ここ
で、前記基板面に対する掘り込みは機械的手段、光エネ
ルギ手段または化学的エッチングのいずれかを用いて行
われてもよい。
【００１３】また、本発明は液体を吐出するための吐出
口と、該吐出口に対向する位置に前記液体に吐出のため
のエネルギを付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出
エネルギ発生手段の形成された基板に開口され、かつ、
前記吐出エネルギ発生手段に前記液体を供給するための
液体供給口とを含む液体吐出ヘッドの製造方法であっ
て、前記基板面に対して異方性エッチングを施すことに
より、前記液体供給口近傍の液流路高さを、前記吐出エ
ネルギ発生手段近傍の液流路高さよりも高くしたことを
特徴とする。
口と、該吐出口に対向する位置に前記液体に吐出のため
のエネルギを付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出
エネルギ発生手段の形成された基板に開口され、かつ、
前記吐出エネルギ発生手段に前記液体を供給するための
液体供給口とを含む液体吐出ヘッドの製造方法であっ
て、前記基板面に対して異方性エッチングを施すことに
より、前記液体供給口近傍の液流路高さを、前記吐出エ
ネルギ発生手段近傍の液流路高さよりも高くしたことを
特徴とする。
【００１４】さらに、本発明は上記液体吐出ヘッドを装
着するための手段を有することを特徴とする。
着するための手段を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
施形態を説明する。
【００１６】（実施形態１）図１は本発明の液体吐出ヘ
ッドの第１の実施形態をも示す斜視図である。図３は図
１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は図１のＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。なお、図１はノズル部分の作製
前を示し、図３および図４はノズル部分の作製後を示し
ている。
ッドの第１の実施形態をも示す斜視図である。図３は図
１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は図１のＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。なお、図１はノズル部分の作製
前を示し、図３および図４はノズル部分の作製後を示し
ている。
【００１７】本実施形態の特徴は、図２に示した従来の
ヘッドの構造と異なり、発熱抵抗体２近傍の基板１の上
面ａの流路高さｈ1 より、液体供給口３近傍の基板１の
上面ｃの流路高さｈ2 が高い点にある。すなわち、基板
１の上面ｃは上面ａより（ｈ2 −ｈ1 ）分だけ深く掘り
込まれ、ａとｃとは傾斜面ｂを介して連続して形成され
ている。従って、図３および図４に示す本実施形態に係
るヘッドでは、図２に示した従来のヘッドに比べて液体
供給口３から発熱抵抗体２までの流路高さが高いことか
ら、発熱抵抗体２を含む発泡室７への液体のリフィルを
円滑にかつ迅速に行うことができる。これにより、リフ
ィル周波数を上げることができるので、高駆動周波数の
高速記録にも十分対応できる。
ヘッドの構造と異なり、発熱抵抗体２近傍の基板１の上
面ａの流路高さｈ1 より、液体供給口３近傍の基板１の
上面ｃの流路高さｈ2 が高い点にある。すなわち、基板
１の上面ｃは上面ａより（ｈ2 −ｈ1 ）分だけ深く掘り
込まれ、ａとｃとは傾斜面ｂを介して連続して形成され
ている。従って、図３および図４に示す本実施形態に係
るヘッドでは、図２に示した従来のヘッドに比べて液体
供給口３から発熱抵抗体２までの流路高さが高いことか
ら、発熱抵抗体２を含む発泡室７への液体のリフィルを
円滑にかつ迅速に行うことができる。これにより、リフ
ィル周波数を上げることができるので、高駆動周波数の
高速記録にも十分対応できる。
【００１８】次に、本実施形態に係るヘッドの製造方法
の一例を説明する。
の一例を説明する。
【００１９】図５（ａ）〜（ｇ）は本実施形態に係るヘ
ッドの製造方法を工程順に示す概略断面図である。な
お、説明にあたっては、液体としてインクを用いるもの
とする。
ッドの製造方法を工程順に示す概略断面図である。な
お、説明にあたっては、液体としてインクを用いるもの
とする。
【００２０】図５（ａ）に示される基板１上にはインク
吐出エネルギーを発生するための発熱抵抗体（電気熱変
換素子）２が配置され、インク供給のための開口部（イ
ンク供給口）３が設けられている。なお、基板１上に形
成される薄膜構造については後述する。
吐出エネルギーを発生するための発熱抵抗体（電気熱変
換素子）２が配置され、インク供給のための開口部（イ
ンク供給口）３が設けられている。なお、基板１上に形
成される薄膜構造については後述する。
【００２１】インク供給口３の形成方法としては、基板
に穴を形成できる手段であれば、何れの方法も使用で
き、ドリル等の機械的手段、レーザー等の光エネルギー
の使用、あるいはまた化学的なエッチングによっても構
わない。
に穴を形成できる手段であれば、何れの方法も使用で
き、ドリル等の機械的手段、レーザー等の光エネルギー
の使用、あるいはまた化学的なエッチングによっても構
わない。
【００２２】もちろん、図５（ｂ）の段階の工程でイン
ク供給口を形成せずに、インク流路、インク吐出口など
のノズル部を作製した後、インク供給口を設けてもよ
い。
ク供給口を形成せずに、インク流路、インク吐出口など
のノズル部を作製した後、インク供給口を設けてもよ
い。
【００２３】次に、インク供給口３近傍の高さｂ1 を発
泡室７近傍の高さに比して高くするために、基板１のイ
ンク供給口３近傍を掘り込む。
泡室７近傍の高さに比して高くするために、基板１のイ
ンク供給口３近傍を掘り込む。
【００２４】この掘り込みの工程には、基板を掘り込む
ことのできる手段であれば何れの手法も使用でき、ドリ
ル等の機械的手段、レーザー等の光エネルギーの使用、
化学的なエッチング等の方法によっても構わない。
ことのできる手段であれば何れの手法も使用でき、ドリ
ル等の機械的手段、レーザー等の光エネルギーの使用、
化学的なエッチング等の方法によっても構わない。
【００２５】次いで、図５（ｃ）に示すように、前記発
熱抵抗体２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂層４を形
成する。このとき、既にインク供給口３が形成されてい
る場合には、該樹脂層４としてドライフィルムなどを用
いればよい。樹脂層４に図５（ｄ）に示すようにインク
流路パターンを形成する。
熱抵抗体２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂層４を形
成する。このとき、既にインク供給口３が形成されてい
る場合には、該樹脂層４としてドライフィルムなどを用
いればよい。樹脂層４に図５（ｄ）に示すようにインク
流路パターンを形成する。
【００２６】更に、溶解可能な樹脂層４上に図５（ｅ）
に示すように被覆樹脂層５を形成する。被覆樹脂層５に
インク吐出口６を形成する（図５（ｆ）参照）。インク
吐出口６の形成は従来から行われている手法で充分で、
Ｏ2 プラズマによるエッチング、エキシマレーザー穴明
け、あるいは紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光などによる露光
など、あらゆる手法で形成可能である。
に示すように被覆樹脂層５を形成する。被覆樹脂層５に
インク吐出口６を形成する（図５（ｆ）参照）。インク
吐出口６の形成は従来から行われている手法で充分で、
Ｏ2 プラズマによるエッチング、エキシマレーザー穴明
け、あるいは紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光などによる露光
など、あらゆる手法で形成可能である。
【００２７】続いて、図５（ｇ）に示すように、溶解可
能な樹脂層４を溶出して除去することにより、インク流
路および発泡室が作製される。そして最後に、発熱抵抗
体２を駆動するための電気的接合（図示せず）を行っ
て、液体吐出ヘッドが完成する。
能な樹脂層４を溶出して除去することにより、インク流
路および発泡室が作製される。そして最後に、発熱抵抗
体２を駆動するための電気的接合（図示せず）を行っ
て、液体吐出ヘッドが完成する。
【００２８】このようにして作製した液体吐出ヘッドを
用いてインク液滴を吐出させた場合には、インク流路断
面積の増加により、インクのリフィル周波数を図２に示
した従来のヘッドに比べ向上させることができる。
用いてインク液滴を吐出させた場合には、インク流路断
面積の増加により、インクのリフィル周波数を図２に示
した従来のヘッドに比べ向上させることができる。
【００２９】（実施形態２）図６および図７は本発明の
液体吐出ヘッドの第２の実施形態の要部を示し、図６は
先の図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図７は図１の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。
液体吐出ヘッドの第２の実施形態の要部を示し、図６は
先の図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図７は図１の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００３０】本実施形態の特徴は、先の実施形態と異な
り、発熱抵抗体２近傍の基板１の上面ａと液体供給口３
近傍の基板１の上面ｃとが基板１の上面ａおよびｃに垂
直な面ｂ′を介してつながっている。また、本実施形態
でも、先の実施形態と同様に、上面ｃにおける流路高さ
ｈ2 は上面ａにおける流路高さｈ1 より高くなってい
る。従って、図６および図７に示す本実施形態に係るヘ
ッドでも、図２に示した従来のヘッドに比べて液体供給
口３から発熱抵抗体２までの流路高さが高いことから、
発熱抵抗体２を含む発泡室７への液体のリフィルを円滑
にかつ迅速に行うことができる。
り、発熱抵抗体２近傍の基板１の上面ａと液体供給口３
近傍の基板１の上面ｃとが基板１の上面ａおよびｃに垂
直な面ｂ′を介してつながっている。また、本実施形態
でも、先の実施形態と同様に、上面ｃにおける流路高さ
ｈ2 は上面ａにおける流路高さｈ1 より高くなってい
る。従って、図６および図７に示す本実施形態に係るヘ
ッドでも、図２に示した従来のヘッドに比べて液体供給
口３から発熱抵抗体２までの流路高さが高いことから、
発熱抵抗体２を含む発泡室７への液体のリフィルを円滑
にかつ迅速に行うことができる。
【００３１】（実施形態３）図８は本発明の液体吐出ヘ
ッドの第３の実施形態の要部を示す概略断面図である。
ッドの第３の実施形態の要部を示す概略断面図である。
【００３２】図８中、符号１１は絶縁及び断熱のための
蓄熱層、１２は発熱抵抗体、１３は発熱抵抗体に電力を
供給するＡｌ電極配線、１４は耐インク層の第１の保護
膜であるＳｉＮ、１５は耐キャビテーション膜であるＴ
ａ膜、２０は本発明の特徴であるインク供給口部１９の
段差である。
蓄熱層、１２は発熱抵抗体、１３は発熱抵抗体に電力を
供給するＡｌ電極配線、１４は耐インク層の第１の保護
膜であるＳｉＮ、１５は耐キャビテーション膜であるＴ
ａ膜、２０は本発明の特徴であるインク供給口部１９の
段差である。
【００３３】本実施形態の特徴は、インク供給口１９の
段差２０を異方性エッチングにより形成した点にある。
段差２０を異方性エッチングにより形成した点にある。
【００３４】次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドの
作成方法を以下に順を追って説明する。
作成方法を以下に順を追って説明する。
【００３５】シリコンウエハーの上に、蓄熱層である酸
化膜を形成する。これは、スパッタリング法等で形成し
てもよく、シリコンウエハーに熱酸化膜を形成してもよ
い。本実施形態では、蓄熱層の厚さを３．０μｍとし
た。次に、発熱層であるＨｆＢ2 からなる発熱抵抗体膜
１２をスパッタリング法で形成する。更に、その上に、
電極配線膜であるＡｌ膜１３をスパッタリング法で形成
した。フォトリソ技術で電極配線であるＡｌ膜１３およ
び発熱抵抗膜であるＨｆＢ2 膜１２をパターニングす
る。そして、耐インク層である第１の保護膜のＳｉＮ膜
１４をスパッタリング法で成膜し、更に、耐キャビテー
ション膜である第２の保護膜のＴａ膜１５を成膜する。
化膜を形成する。これは、スパッタリング法等で形成し
てもよく、シリコンウエハーに熱酸化膜を形成してもよ
い。本実施形態では、蓄熱層の厚さを３．０μｍとし
た。次に、発熱層であるＨｆＢ2 からなる発熱抵抗体膜
１２をスパッタリング法で形成する。更に、その上に、
電極配線膜であるＡｌ膜１３をスパッタリング法で形成
した。フォトリソ技術で電極配線であるＡｌ膜１３およ
び発熱抵抗膜であるＨｆＢ2 膜１２をパターニングす
る。そして、耐インク層である第１の保護膜のＳｉＮ膜
１４をスパッタリング法で成膜し、更に、耐キャビテー
ション膜である第２の保護膜のＴａ膜１５を成膜する。
【００３６】また、インク供給口１９を、＜１００＞の
面方位を持つシリコンウエハーに対して、異方性エッチ
ング法で開けると図８に示す形状になる。また、＜１１
０＞の面方位を持つシリコンウエハーに対して異方性エ
ッチング法で開けると図１４に示す形状になる。
面方位を持つシリコンウエハーに対して、異方性エッチ
ング法で開けると図８に示す形状になる。また、＜１１
０＞の面方位を持つシリコンウエハーに対して異方性エ
ッチング法で開けると図１４に示す形状になる。
【００３７】更に、これを本発明の特徴であるインク供
給口１９の回りの、ＳｉＮ膜１４、蓄熱層１１をパター
ニングし、インク供給口１９のまわりに段差２０を設け
る。
給口１９の回りの、ＳｉＮ膜１４、蓄熱層１１をパター
ニングし、インク供給口１９のまわりに段差２０を設け
る。
【００３８】次に、ノズルインク流路７および吐出口６
を形成し、電力配線を接続して液体吐出ヘッドとする。
を形成し、電力配線を接続して液体吐出ヘッドとする。
【００３９】なお、本実施形態は、駆動制御用の素子
（パワートランジスタ、論理回路等）を外付けタイプと
したが、同チップに作り込んでもよい。
（パワートランジスタ、論理回路等）を外付けタイプと
したが、同チップに作り込んでもよい。
【００４０】（実施形態４）図１４は本発明の液体吐出
ヘッドの第４の実施形態の要部を示す概略断面図であ
る。
ヘッドの第４の実施形態の要部を示す概略断面図であ
る。
【００４１】本実施形態の特徴は、インク供給口１９の
段差２０を、＜１１０＞の面方位を持つシリコンウエハ
ーに対して異方性エッチング法で形成した点にあり、そ
の他の要素は先の実施形態３と同様である。
段差２０を、＜１１０＞の面方位を持つシリコンウエハ
ーに対して異方性エッチング法で形成した点にあり、そ
の他の要素は先の実施形態３と同様である。
【００４２】（実施形態５）図９は本発明の液体吐出ヘ
ッドの第５の実施形態の要部を示す概略断面図である。
ッドの第５の実施形態の要部を示す概略断面図である。
【００４３】本実施形態の特徴は、インク供給口１９の
段差２０をサンドブラスト法で形成した点にあり、その
他の要素は先の実施形態３と同様である。
段差２０をサンドブラスト法で形成した点にあり、その
他の要素は先の実施形態３と同様である。
【００４４】ここで、本実施形態および先の実施形態
３，４についての駆動周波数とリフィル周波数との関係
を図１１を参照にして説明する。比較のため、従来のヘ
ッドにおける上記関係も併せて示す。図１１において本
実施形態はａで示され、先の実施形態３はｂ、実施形態
４はｅで示され、従来ヘッドはｄで示されている。
３，４についての駆動周波数とリフィル周波数との関係
を図１１を参照にして説明する。比較のため、従来のヘ
ッドにおける上記関係も併せて示す。図１１において本
実施形態はａで示され、先の実施形態３はｂ、実施形態
４はｅで示され、従来ヘッドはｄで示されている。
【００４５】図１１から明らかなように、従来ヘッドｄ
では、駆動周波数１１〜１２ｋＨｚでリフィル周波数が
頭打ちとなるのに対し、実施形態ａおよびｂ，ｅでは駆
動周波数１２ｋＨｚ以上でもリフィル周波数の向上が観
察されることがわかる。
では、駆動周波数１１〜１２ｋＨｚでリフィル周波数が
頭打ちとなるのに対し、実施形態ａおよびｂ，ｅでは駆
動周波数１２ｋＨｚ以上でもリフィル周波数の向上が観
察されることがわかる。
【００４６】具体的には、図１１のグラフから従来ヘッ
ドｄの線と、本発明の段差を設けたヘッド線ａ，ｂ，ｅ
の線をリフィル周波数について比較すると、サンドブラ
スト法で段差を設けたａが約１７％向上し、異方性エッ
チング法で段差を設けたｂの線が約１３％、ｅの線が約
１８％向上しているのが確認できた。
ドｄの線と、本発明の段差を設けたヘッド線ａ，ｂ，ｅ
の線をリフィル周波数について比較すると、サンドブラ
スト法で段差を設けたａが約１７％向上し、異方性エッ
チング法で段差を設けたｂの線が約１３％、ｅの線が約
１８％向上しているのが確認できた。
【００４７】（実施形態６）図１０は本発明の液体吐出
ヘッドの第６の実施形態の要部を示す概略平面図であ
る。
ヘッドの第６の実施形態の要部を示す概略平面図であ
る。
【００４８】本実施形態の特徴は、インク供給口１９と
発熱抵抗体１３との距離を短くするため、インク供給口
１９の上部を発熱抵抗体１３側に入り込むような形状の
段差１９を設けた点にある。図１０に示すように、本実
施形態の段差１９をノズル壁２１の先端部よりも後退さ
せている。
発熱抵抗体１３との距離を短くするため、インク供給口
１９の上部を発熱抵抗体１３側に入り込むような形状の
段差１９を設けた点にある。図１０に示すように、本実
施形態の段差１９をノズル壁２１の先端部よりも後退さ
せている。
【００４９】このような構成により、発熱抵抗体１３側
に液体（インク）を供給し易くなるため、リフィル周波
数を向上させることができる。
に液体（インク）を供給し易くなるため、リフィル周波
数を向上させることができる。
【００５０】ここで、本実施形態のヘッドを図１１のｃ
で示し、従来ヘッドｄと比較してみると、ｃがｄよりも
約２０％リフィル周波数が向上しているのが確認でき
た。なお、本実施形態では、段差をサンドブラスト法で
形成した場合と異方性エッチングで形成した場合とで差
は認められなかった。
で示し、従来ヘッドｄと比較してみると、ｃがｄよりも
約２０％リフィル周波数が向上しているのが確認でき
た。なお、本実施形態では、段差をサンドブラスト法で
形成した場合と異方性エッチングで形成した場合とで差
は認められなかった。
【００５１】
【実施例】図５（ａ）〜（ｇ）に示した手順に従って、
図１、図３および図４に示すような液体吐出ヘッドを作
製した。ただし図５（ｂ）のヒータボード（基板１）へ
の掘り込みの工程を異方性エッチングにより行い、その
掘り込み量ｈ2 を変化させたヘッドを数個作製した。な
お、ｈ1 ＝１２（μｍ）、オリフィスプレートの厚さｈ
3 ＝８（μｍ）とした。
図１、図３および図４に示すような液体吐出ヘッドを作
製した。ただし図５（ｂ）のヒータボード（基板１）へ
の掘り込みの工程を異方性エッチングにより行い、その
掘り込み量ｈ2 を変化させたヘッドを数個作製した。な
お、ｈ1 ＝１２（μｍ）、オリフィスプレートの厚さｈ
3 ＝８（μｍ）とした。
【００５２】これらのヘッドを用いて、純水／ジエチレ
ングリコール／イソプロピルアルコール酢酸リチウム／
黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．
１／２．５からなる組成のインクを用いて、それぞれの
リフィル周波数を測定したところ、下記の表１のような
結果となった。なお、表１では、リフィル時間を示す。
ングリコール／イソプロピルアルコール酢酸リチウム／
黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．
１／２．５からなる組成のインクを用いて、それぞれの
リフィル周波数を測定したところ、下記の表１のような
結果となった。なお、表１では、リフィル時間を示す。
【００５３】これらのヘッドの中で、ｈ2 ＝１０（μ
ｍ）のヘッドを用いて、実際に記録を行った結果、吐出
周波数ｆ＝１５（ｋＨｚ）にて印字しても、「スジ」や
「ムラ」の見られない、高品位な印字物が得られた。
ｍ）のヘッドを用いて、実際に記録を行った結果、吐出
周波数ｆ＝１５（ｋＨｚ）にて印字しても、「スジ」や
「ムラ」の見られない、高品位な印字物が得られた。
【００５４】一方、図２に示した従来のヘッド、即ちｈ
2 −ｈ1 ＝０（μｍ）のヘッドのリフィル周波数を測定
したところ、表１のような結果となった。またこのヘッ
ドを用いて、上記と同様のインクを用いてｆ＝１５（ｋ
Ｈｚ）で印字を行ったところ、スジやムラの目立つ印字
物になってしまった。しかしながら、ｆ＝７（ｋＨｚ）
での印字では、スジやムラの見られない高品位な印字物
が得られた。
2 −ｈ1 ＝０（μｍ）のヘッドのリフィル周波数を測定
したところ、表１のような結果となった。またこのヘッ
ドを用いて、上記と同様のインクを用いてｆ＝１５（ｋ
Ｈｚ）で印字を行ったところ、スジやムラの目立つ印字
物になってしまった。しかしながら、ｆ＝７（ｋＨｚ）
での印字では、スジやムラの見られない高品位な印字物
が得られた。
【００５５】この結果から、本実施例の液体吐出ヘッド
においては、従来のヘッドと比べインクのリフィル周波
数が充分に高くなり、高周波数にてインク吐出が可能で
あるため、高速記録を実現することができる。
においては、従来のヘッドと比べインクのリフィル周波
数が充分に高くなり、高周波数にてインク吐出が可能で
あるため、高速記録を実現することができる。
【００５６】
【表１】
【００５７】このような液体吐出ヘッドの全体の構成を
図１２（ａ）および（ｂ）を参照しつつ説明する。
図１２（ａ）および（ｂ）を参照しつつ説明する。
【００５８】図１２（ａ）および（ｂ）は、本発明の液
体吐出ヘッドの一例の概略構成を示す図であって、図１
２（ａ）は外観を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は図
１２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
体吐出ヘッドの一例の概略構成を示す図であって、図１
２（ａ）は外観を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は図
１２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００５９】図１２において、符号２３は電気熱変換素
子としてのヒータおよび吐出口が薄膜技術により形成さ
れたＳｉ素子基板である。この素子基板３３には、図１
０（ａ）に示すように２列に配列された複数の吐出口６
が千鳥状に設けられている。素子基板３はＬ字状に加工
された支持部材１０２の一部に接着固定されている。同
じく支持部材１０２上には、配線基板１０４が固定さ
れ、この配線基板１０４の配線部分と素子基板３の配線
部分とはボンディングにより電気的に接続されている。
支持部材１０２は、コスト、加工性等の観点からアルミ
ニウム材で形成される。モールド部材１０３は、その内
部に支持部材１０２の一部を挿入させ、支持部材１０２
を支持すると共に、その内部に形成された液体供給路１
０７を介して液体貯留部（図示略）から前述の素子基板
３３に設けられた吐出口に液体（例えば、インク）を供
給するための部材である。また、モールド部材１０３
は、本実施形態の液体吐出ヘッド全体を後述の液体吐出
装置に着脱自在に固定するための装着、位置決め部材と
しての役割を果たす。
子としてのヒータおよび吐出口が薄膜技術により形成さ
れたＳｉ素子基板である。この素子基板３３には、図１
０（ａ）に示すように２列に配列された複数の吐出口６
が千鳥状に設けられている。素子基板３はＬ字状に加工
された支持部材１０２の一部に接着固定されている。同
じく支持部材１０２上には、配線基板１０４が固定さ
れ、この配線基板１０４の配線部分と素子基板３の配線
部分とはボンディングにより電気的に接続されている。
支持部材１０２は、コスト、加工性等の観点からアルミ
ニウム材で形成される。モールド部材１０３は、その内
部に支持部材１０２の一部を挿入させ、支持部材１０２
を支持すると共に、その内部に形成された液体供給路１
０７を介して液体貯留部（図示略）から前述の素子基板
３３に設けられた吐出口に液体（例えば、インク）を供
給するための部材である。また、モールド部材１０３
は、本実施形態の液体吐出ヘッド全体を後述の液体吐出
装置に着脱自在に固定するための装着、位置決め部材と
しての役割を果たす。
【００６０】素子基板３３の内部には、モールド部材１
０３の液体供給路１０７を介して供給される液体を、吐
出口までさらに供給するための連通路１０５が素子基板
３３を貫通して設けられる。この連通路１０５は、各吐
出口に連通する液流路と連通しており、共通液室として
の役割を担っている。
０３の液体供給路１０７を介して供給される液体を、吐
出口までさらに供給するための連通路１０５が素子基板
３３を貫通して設けられる。この連通路１０５は、各吐
出口に連通する液流路と連通しており、共通液室として
の役割を担っている。
【００６１】次に、上述の液体吐出ヘッドの装着が可能
な液体吐出装置の一例を説明する。
な液体吐出装置の一例を説明する。
【００６２】図１３において符号２００は上述の液体吐
出ヘッドを着脱自在に装着するためのキャリッジであ
る。本例では、液体吐出ヘッドは液体としてのインクの
色の種類に応じて４種類装着され、各ヘッドは、イエロ
ーインクのタンク２０１Ｙ，マゼンタインクのタンク２
０１Ｍ，シアンインクのタンク２０１Ｃ，ブラックイン
クのタンク２０１Ｂと共にキャリッジ２００上に搭載さ
れている。
出ヘッドを着脱自在に装着するためのキャリッジであ
る。本例では、液体吐出ヘッドは液体としてのインクの
色の種類に応じて４種類装着され、各ヘッドは、イエロ
ーインクのタンク２０１Ｙ，マゼンタインクのタンク２
０１Ｍ，シアンインクのタンク２０１Ｃ，ブラックイン
クのタンク２０１Ｂと共にキャリッジ２００上に搭載さ
れている。
【００６３】キャリッジ２００は、ガイドシャフト２０
２に支持され、モータ２０３により順方向または逆方向
に駆動される無端ベルト２０４によりガイドシャフト２
０２上を矢印Ａ方向に往復移動可能とされる。無端ベル
ト２０４はプーリ２０５および２０６間に卷回されてい
る。
２に支持され、モータ２０３により順方向または逆方向
に駆動される無端ベルト２０４によりガイドシャフト２
０２上を矢印Ａ方向に往復移動可能とされる。無端ベル
ト２０４はプーリ２０５および２０６間に卷回されてい
る。
【００６４】被記録媒体としての記録紙Ｐは、矢印Ａ方
向に直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。記録紙
Ｐは上流側の一対のローラユニット２０７，２０８と、
下流側の一対のローラユニット２０９，２１０とによ
り、挟持され、一定の張力を印加され、ヘッドに対する
平面性を確保しながら搬送される。各ローラユニットに
対する駆動力の付与は駆動部２１１により行われるが、
前述の駆動モータを利用して上記ローラユニットを駆動
する構成としてもよい。
向に直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。記録紙
Ｐは上流側の一対のローラユニット２０７，２０８と、
下流側の一対のローラユニット２０９，２１０とによ
り、挟持され、一定の張力を印加され、ヘッドに対する
平面性を確保しながら搬送される。各ローラユニットに
対する駆動力の付与は駆動部２１１により行われるが、
前述の駆動モータを利用して上記ローラユニットを駆動
する構成としてもよい。
【００６５】キャリッジ２００は、記録開始時または記
録中に必要に応じてホームポジションに停止する。この
ポジションには、各ヘッドの吐出口面をキャップするキ
ャップ部材２１２が設けられ、このキャップ部材２１２
には、吐出口面の吐出口に対して強制的に吸引して吐出
口内の目詰まりを防止するための吸引回復手段（図示
略）が接続されている。
録中に必要に応じてホームポジションに停止する。この
ポジションには、各ヘッドの吐出口面をキャップするキ
ャップ部材２１２が設けられ、このキャップ部材２１２
には、吐出口面の吐出口に対して強制的に吸引して吐出
口内の目詰まりを防止するための吸引回復手段（図示
略）が接続されている。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インク流路の高さを高くすることで、あるいは吐出口の
縁に段差を設けることで、インクの流路抵抗を減少さ
せ、高い周波数でのインクのリフィルが可能となる。従
って、高速記録であって高品位記録を行い得る液体吐出
ヘッドを提供できる。
インク流路の高さを高くすることで、あるいは吐出口の
縁に段差を設けることで、インクの流路抵抗を減少さ
せ、高い周波数でのインクのリフィルが可能となる。従
って、高速記録であって高品位記録を行い得る液体吐出
ヘッドを提供できる。
【図１】いわゆるサイドシュータタイプの液体吐出ヘッ
ドを示す模式的斜視図である。
ドを示す模式的斜視図である。
【図２】従来例の基本的な態様を示す模式断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、図１のＡ−Ａ
線に沿う断面図である。
線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、図１のＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。
線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は図３および図４に示したヘッ
ドの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
ドの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示し、図１のＡ−Ａ
線に沿う断面図である。
線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示し、図１のＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。
線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の要部を示す断面図で
ある。
ある。
【図９】本発明の第５の実施形態の要部を示す断面図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の第６の実施形態の要部を示す平面図
である。
である。
【図１１】駆動周波数とリフィル周波数との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、サイドシュータタイ
プのヘッドの全体構成を示し、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
プのヘッドの全体構成を示し、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１３】液体吐出装置の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの第４の実施形態の
要部を示す概略断面図である。
要部を示す概略断面図である。
１ 基板 ２ 発熱抵抗体 ３ インク供給口 ４ 溶解可能な樹脂層 ５ 被覆樹脂層 ６ インク吐出口 ７ インク発泡室
Claims (10)
- 【請求項１】 液体を吐出するための吐出口と、該吐出
口に対向する位置に前記液体に吐出のためのエネルギを
付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出エネルギ発生
手段の形成された基板に開口され、かつ、前記吐出エネ
ルギ発生手段に前記液体を供給するための液体供給口と
を含む液体吐出ヘッドであって、 前記液体供給口近傍の液流路高さが、前記吐出エネルギ
発生手段近傍の液流路高さよりも高いことを特徴とする
液体吐出ヘッド。 - 【請求項２】 前記液体供給口近傍の液流路と前記吐出
エネルギ発生手段近傍の液流路との間には段差が設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッ
ド。 - 【請求項３】 前記段差は傾斜面を有することを特徴と
する請求項２記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項４】 前記段差は３μｍ以上であることを特徴
とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項５】 前記段差は５μｍ以上であることを特徴
とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項６】 前記吐出エネルギ発生手段は液体に膜沸
騰を生じさせる電気熱変換素子を含むことを特徴とする
請求項１〜５のいずれかの項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項７】 液体を吐出するための吐出口と、該吐出
口に対向する位置に前記液体に吐出のためのエネルギを
付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出エネルギ発生
手段の形成された基板に開口され、かつ、前記吐出エネ
ルギ発生手段に前記液体を供給するための液体供給口と
を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、 前記基板面を掘り込むことにより、前記液体供給口近傍
の液流路高さを、前記吐出エネルギ発生手段近傍の液流
路高さよりも高くしたことを特徴とする液体吐出ヘッド
の製造方法。 - 【請求項８】 液体を吐出するための吐出口と、該吐出
口に対向する位置に前記液体に吐出のためのエネルギを
付与する吐出エネルギ発生手段と、該吐出エネルギ発生
手段の形成された基板に開口され、かつ、前記吐出エネ
ルギ発生手段に前記液体を供給するための液体供給口と
を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、 前記基板面に対して異方性エッチングを施すことによ
り、前記液体供給口近傍の液流路高さを、前記吐出エネ
ルギ発生手段近傍の液流路高さよりも高くしたことを特
徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 【請求項９】 前記基板面に対する掘り込みは機械的手
段、光エネルギ手段または化学的エッチングのいずれか
を用いて行われることを特徴とする請求項７または８記
載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれかの項に記載の
液体吐出ヘッドを装着するための手段を有することを特
徴とする液体吐出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25317196A JPH1095119A (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25317196A JPH1095119A (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1095119A true JPH1095119A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17247529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25317196A Pending JPH1095119A (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1095119A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11090940B2 (en) | 2018-12-25 | 2021-08-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head |
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-
1996
- 1996-09-25 JP JP25317196A patent/JPH1095119A/ja active Pending
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| CN100355573C (zh) * | 2002-12-27 | 2007-12-19 | 佳能株式会社 | 用于制造喷墨记录头的基础件 |
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