JPH1178018A - 液体噴射記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造時の不良率を低減し、確実に気泡の排除
効率を向上させ、気泡による画質欠陥の発生頻度を大幅
に低減した液体噴射記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 チャネル基板には共通液室および個別流
路となる溝が形成されており、ヒータ基板１には複数の
発熱素子４が形成されるとともに、その上に厚膜樹脂層
３が成層され、発熱素子４上部のピット６および共通液
室８と個別流路５を連通させるバイパス流路７の部分が
除去されている。共通液室８の端部の１ないし複数本の
ノズルはダミーノズル２１とし、対応するダミー個別流
路２２ではダミーピット２３の開口面積を他のピット６
よりも大きくなるように樹脂を除去してある。ダミーピ
ット２３も凹部として形成されているので、製造時に厚
膜樹脂層３の表面を平坦化するＣＭＰ処理を行なっても
ダミーピット２３を隔てる分離壁が倒れることはなく、
不良率を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルから液体を
噴射して被記録媒体に付着させ、記録を行なう液体噴射
記録ヘッドに関するものであり、特に記録に用いる液体
を噴射しないダミーノズルを有した液体噴射記録ヘッド
に関するものである。に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体噴射記録方式の液体噴射記録
ヘッドとしては、例えば圧電材料により圧力室を機械的
に変形させ、生じた圧力で液体をノズルより噴射させる
圧電型の液体噴射記録ヘッドや、液体流路に配されたヒ
ータに通電し、液体を気化させ、その圧力で液体をノズ
ルより噴射させるサーマル型の液体噴射記録ヘッドが知
られている。

【０００３】図１５は、従来の液体噴射記録ヘッドの一
例の外観図、図１６は、同じくヒーター基板の平面図、
図１７は、同じくＣ断面図である。図中、１はヒーター
基板、２はチャネル基板、３は厚膜樹脂層、４は発熱素
子、５は個別流路、６はピット、７はバイパス流路、８
は共通液室、９はノズル、１０は気泡、１１は液滴、１
２はヒートシンク、１３はボンディングワイヤ、１４は
溝である。なお、図１５ないし図１７に示したような構
成の液体噴射記録ヘッドは、例えば特願平９−１９９８
４７号等に記載されている。

【０００４】ヒータ基板１には、液体を吐出させる発熱
素子４が複数個配置されている。ここでは液体噴射素子
として発熱素子４を用いているが、圧電素子等の他の液
体を吐出させるためのエネルギー変換素子を用いること
ができる。また、ヒータ基板１には発熱素子４のほか、
図示しない駆動回路等が形成されており、外部からの信
号によって駆動回路を介してヒータを駆動し、駆動によ
る発熱によってインクを飛翔させる。さらに発熱素子４
上を除き、厚膜樹脂層３が設けられている。図１６に示
すように厚膜樹脂層３が除かれた発熱素子４上の部分は
ピット６となる。このピット６は、発熱素子４の駆動に
より発生した気泡の成長領域を制限するものであり、効
率よく気泡の成長時の圧力を液体の噴射に用いることが
できる。複数のピット６が配列されたその外側には、こ
の例では２つずつの溝１４がダミー液体流路に対応して
設けられており、バイパス流路７に連通している。バイ
パス流路７も厚膜樹脂層３を除去して設けられている。
バイパス流路７は、図１６に示すように液体を共通液室
８から個別流路５に供給するためのものである。図１６
ではすべての個別流路５（ダミー液体流路を含む）に共
通の凹部としてバイパス流路７を形成しているが、各個
別流路５ごとに共通液室８と連通する溝として形成され
る場合もある。

【０００５】ヒーター基板１の作製方法としては、例え
ばＬＳＩの製造技術、製造装置を用いて作製することが
できる。単結晶のシリコンウェハに図示しない蓄熱層、
発熱素子５となる発熱層、ヒータの発熱によって発生し
た気泡の圧力によるヒータ破損を防ぐことを目的とした
図示しない保護層などを積層し、発熱層には信号線が接
続される。駆動回路もＬＳＩの製造技術、製造装置を用
いヒータ基板内に形成することができる。

【０００６】厚膜樹脂層３としては、例えばポリイミド
を用いることができる。特に液状のポリイミドを用いる
ことで、スピンコート法によりウェハ上に簡易的な方法
で塗布できるからである。別の方法としては固形のポリ
イミドをウェハにラミネートすることも考えられる。ウ
ェハに塗布されたポリイミドはホトリソグラフィー工程
でパターン化できる。パターンはホトマスクの設計図を
変えることで任意に設計でき、液体噴射記録ヘッドの目
標とする特性にあわせ適宜設計される。パターン化され
たポリイミドはインクによる化学的な溶解から耐えられ
るように熱を加え硬化させる。

【０００７】一方、チャネル基板２には、共通液室８
や、ダミー液体流路を含む個別流路５となる溝等が形成
されている。チャネル基板２としてシリコンを用いた場
合、例えば異方性エッチングによって共通液室８や個別
流路５となる溝等を形成することができる。異方性エッ
チングによってこれらの共通液室８や個別流路５となる
溝等を形成する方法としては、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
ェハ上に、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
チングを行なえばよい。この異方性エッチングを用いて
形成された共通液室８や個別流路５となる溝等は、所定
の角度を有した形状となる。

【０００８】ヒータ基板１とチャネル基板２は位置合わ
せされて厚膜樹脂層３を挟む形で接合される。そのため
にチャネル基板２には接着剤が塗布される。接着剤の厚
みは通常、約２μｍ以下である。ヒータ基板１とチャネ
ル基板２の接合によって共通液室８からバイパス流路
７、個別流路５へと連通した流路が形成され、その開口
端がノズル９となる。また、個別流路５の途中にはピッ
ト６が形成されており、ピット６の底部に発熱素子４が
配置されている構造となる。基板上に多数のヒータ基板
１およびチャネル基板２を形成している場合、接合後に
切断し、個々のヘッドに分離される。さらにヒータ基板
１は、放熱のためのヒートシンク１２に固定される。ま
た、ヒートシンク１２上には図示しない配線基板も形成
されており、プリンタ本体から供給される電力や信号
を、ボンディングワイヤ１３を介してヒータ基板１に伝
えるとともに、ヒータ基板１に設けられている各種のセ
ンサーの信号等をプリンタ本体へ伝える。

【０００９】液体は共通液室８の入口から供給され、バ
イパス流路７を通り、個別流路５へ供給される。個別流
路５内の発熱素子４の駆動に応じ、ピット６内で成長し
た気泡の圧力によって個別流路５内の液体がノズル９か
ら押し出され、液滴１１として噴射され、記録が行なわ
れる。

【００１０】このような従来の液体噴射記録ヘッドにお
いて、図１７に示すようにインク供給部や共通液室８内
に気泡１０が残留すると、使用している間に気泡１０は
成長し、この気泡１０が個別流路５を閉鎖してしまうこ
とがある。個別流路５が気泡１０で閉鎖されると液体の
供給が阻止され、液滴が噴射しないために印字不良が発
生し、画質欠陥を引き起こす。気泡１０は、液体導入時
に液体とともに混入したり、あるいは、発熱素子４で発
生する熱によって液体の温度が上昇し、液体中の溶けて
いる気体が析出し、共通液室８内で成長して発生するも
のである。特に、気泡１０は液体の流れが少ない共通液
室８の両端部などに集中して残留する。

【００１１】共通液室８内に残留した気泡１０を排除す
る方法としては、ノズル９から吸引する方法が一般的で
ある。ノズル９から吸引すると、吸引された量だけの液
体が図示しないタンクから供給される。供給された液体
は共通液室８の形状に沿って広がり、個別流路５側へ導
かれる。その液体の流れとともに気泡１０も個別流路５
へと進み、液体とともにノズル９から外部へ排出され
る。しかし、画質欠陥の大きな原因となる共通液室８の
両端部に滞留した気泡１０は、液体の流れが極端に少な
い領域に存在しているため、排除することは難しい。吸
引回数を増加することも考えられるが、吸引の実行頻度
が高いほど、記録に用いる液体の使用効率が低下し、ま
た吸引した廃液を保持するための廃液タンクの容量が大
きくなり、装置全体の大型化を招くという問題がある。

【００１２】このようなことから、共通液室８の両端部
に連通する個別流路をダミー液体流路とし、他の個別流
路よりも流路抵抗を小さくしている。上述の従来の液体
噴射記録ヘッドでは、図１６に示すようにピット６とバ
イパス流路７とを連通させた溝１４として形成すること
によって流路抵抗を小さくしている。これによって、メ
ンテナンス時の吸引時のダミー液体流路の流量を多く
し、共通液室８の端部まで液体の流れを起こすことによ
って、共通液室８の両端部に滞留する気泡１０を排出し
やすくしている。なお、ダミー液体流路は、このように
流路抵抗が他の個別流路と異なり、噴射特性が相違する
ため、通常の記録時には用いない。

【００１３】このようなダミー液体流路の構成として、
例えば特開昭６３−５４２５０号公報や特開平５−１３
８８８４号公報等のように他の個別流路と変わらないも
のもあるが、上述のようにダミー液体流路の流路抵抗を
小さくすることによって気泡１０の排出を促進すること
ができる。また、例えば特開平６−２７０４００号公報
に記載されているように、ダミー液体流路内の厚膜樹脂
層をすべて除去する構成も考えられる。この場合には上
述の構成よりもさらに流路抵抗を小さくすることができ
る。しかし、この場合にはノズルにおける開口面積が他
のノズルと異なるため、液体の表面張力による圧力バラ
ンスが崩れ、液体が流出しやすくなるという欠点を有し
ている。

【００１４】このように、上述のダミー液体流路の構成
は、ノズルの開口径は他のノズルと同じであり、流路抵
抗を他の個別流路よりも小さくしているため、気泡１０
を除去しやすい構成といえる。しかし、以下に説明する
ような欠点を有している。上述の従来の液体噴射記録ヘ
ッドでは、上述のようにヒータ基板１とチャネル基板２
とを厚膜樹脂層３を挟む形で接合して構成する。このと
き、厚膜樹脂層３の表面の形状が接合に大きく影響す
る。図１８は、従来の液体噴射記録ヘッドの一例におけ
るノズル配列方向の断面図である。図中、１５はリップ
である。厚膜樹脂層３として用いるポリイミドを熱によ
って硬化する際に、収縮が発生する。この収縮によっ
て、特にパターンの縁に盛り上がったリップ１５が現わ
れる。このリップ１５を残したままヒータ基板１とチャ
ネル基板２の接合を行なうと、図１８に示すように一部
に接着不良個所が発生し、液体の漏れや画質不良を引き
起こす。

【００１５】リップ１５の発生を抑える手段としては、
ポリイミドを硬化させる際の温度を、リップ１５の発生
を抑える温度に下げることが考えられる。しかし、硬化
の際の温度を下げて作製されたポリイミドでは、ポリイ
ミドの硬化が不十分で、すなわちポリイミドがイミドへ
熱重合する率が減るため、インクによる化学的な溶解か
ら耐えることが難しくなる。

【００１６】また、他の方法としては、リップ１５の発
生する部分に対向したチャネル基板２側に凹みを持た
せ、リップを吸収することも考えられる。しかし、リッ
プ１５の発生箇所はある程度は経験則的に特定できる
が、製造ばらつきなどによるリップ１５の形状の変化を
考えると、チャネル基板２側の凹みだけで逃げることは
事実上困難であり、現実的でない。

【００１７】また、他の方法として、特開平５−１１８
６５３号公報に示されるように、硬化した後のポリイミ
ドを化学的−機械的な研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によっ
てポリイミド表面を平坦化する方法も考えられる。しか
し、ＣＭＰを用いた場合、図１６に示したようなダミー
液体流路に対応する溝１４を形成すると、その溝を分離
している分離壁がＣＭＰの機械的研磨作用によって倒れ
ることがある。この溝は上述のようにダミー液体流路の
流路抵抗を下げるために形成されているが、分離壁が倒
れてしまうと液体の流れの妨げとなり、流路抵抗が増す
結果となって気泡が抜けなくなるという問題があった。

【００１８】

【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、製造時の不良率を低減し、
確実に気泡の排除効率を向上させ、気泡による画質欠陥
の発生頻度を大幅に低減することができる液体噴射記録
ヘッドを提供することを目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の液体噴射記録ヘ
ッドでは、複数設けられる各液体流路には、厚膜樹脂層
を一部除去した凹部としてピットが形成されている。こ
のとき、ダミー液体流路に形成されたピットは、ダミー
液体流路以外の液体流路に形成されたピットよりも開口
面積が大きくなるように形成されている。これによっ
て、ダミー液体流路は、それ以外の液体流路よりも流路
抵抗を小さくできるので、気泡の排除効果を向上させる
ことができる。また、ダミー液体流路における厚膜樹脂
層の除去部分は凹部として形成されており、その周囲が
厚膜樹脂層で囲まれた構造を有している。そのため、製
造工程において厚膜樹脂層をＣＭＰで研磨しても、ピッ
トの分離壁は両側で抑えられているため倒れることはな
く、不良率を低減し、例えばメンテナンス時に確実に気
泡を排除する動作を行なうことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の液体噴射記録ヘ
ッドの第１の実施の形態を示すヒータ基板の平面図、図
２は、本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の形態
を示す斜視図、図３は、同じくＡ−Ａ断面図、図４は、
同じくＢ−Ｂ断面図である。図中、図１５ないし図１７
と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。２
１はダミーノズル、２２はダミー個別流路、２３はダミ
ーピットである。図２では液体を吐出する個別流路にお
いて破断して示している。なお、接着剤等は省略し、図
示していない。

【００２１】多数配列されているノズル９のうち、端部
の複数本のノズルをダミーノズル２１としている。以下
の説明ではダミーノズル２１を他の記録に用いるノズル
９と区別して呼ぶことにする。図１、図２に示した例で
は、ダミーノズル２１を両端部の２本ずつとした例を示
している。本数は２本に限らず、１あるいは３本以上で
あってよい。このダミーノズル２１は、他の記録に用い
るノズル９と比べ、開口面積を広くしている。しかしこ
れに限らず、記録に用いるノズル９と同様の開口面積で
もかまわない。

【００２２】ダミーノズル２１に連通する個別流路を特
にここではダミー個別流路２２と呼び、記録に用いるノ
ズル９に連通する個別流路５と区別することにする。ダ
ミー個別流路２２内には、個別流路５に設けられたピッ
ト６に対応するダミーピット２３が設けられている。な
お、この例ではダミー個別流路２２には発熱素子４を設
けていないが、発熱素子４は形成してあってもかまわな
い。

【００２３】ダミーピット２３は、ピット６よりも開口
面積を広く形成している。この例では、図３、図４に示
すように、ダミーピット２３はピット６よりもバイパス
流路７側およびダミーノズル２１側に長く形成し、Ｌ１
＜Ｌ２となるように形成している。また、幅方向にも、
図１に示すように、ピット６の幅Ｗ１よりもダミーピッ
ト２３の幅Ｗ２が大きくなるように形成している。この
ように縦横方向とも大きくして、開口面積を大きくして
いる。このように、ダミーピット２３の開口面積を大き
くすることによって、ダミー個別流路２２において液体
の流れる方向についての断面積の大きい区間を増加させ
ることができる。これによって、個別流路５に比べてダ
ミー個別流路２２の液体の流れる方向の流路抵抗を減少
させることができる。

【００２４】このとき、バイパス流路７とダミーピット
２３は厚膜樹脂層３で分離されている。上述の図１５、
図１６に示した構成では、バイパス流路７とダミーピッ
ト２３を連結した構成であるので、液体の流れがスムー
ズになるとともに、流路抵抗も小さくすることができ
る。しかし上述のように、厚膜樹脂層３の表面を平坦化
するＣＭＰ処理によってピットを分離する隔壁が倒れや
すく、最悪の場合、すべての分離壁が倒れ、ダミー個別
流路２２内の液体の流れを妨げることにより、予想もつ
かない流路抵抗の増加を招く結果となる。本発明は、ダ
ミーピット２３が厚膜樹脂層３で囲まれる構成としたこ
とによって、ダミーピット２３を隔てる分離壁は両端で
支持されているので、製造時のＣＭＰ処理による機械的
な研磨に耐えることができる。また、本発明ではバイパ
ス流路７とダミーピット２３の間に厚膜樹脂層３が存在
するため、その分だけ液体の流れが阻害されるが、ダミ
ーピット２３をピット６よりも大きくすることによっ
て、流路抵抗を低く抑えている。

【００２５】ダミーノズル２１は共通液室８の端部に設
けるとよい。図１、図２に示した例では、共通液室８の
端部に２本ずつのノズルをダミーノズル２１とした例を
示している。もちろん、本数は任意であるし、両側に同
じ本数である必要はない。ダミーノズル２１を共通液室
８の端部に設けることによって、吸引動作時に共通液室
８の端部における液体の流れが発生し、共通液室８の端
部に滞留しやすい気泡１０を効率的に排出することがで
きる。

【００２６】図５は、本発明の液体噴射記録ヘッドの第
１の実施の形態における吸引動作時の液体の流れの説明
図である。上述のように、記録に用いる個別流路５では
流路抵抗が大きいので液体の流れは遅くなり、流量も少
ない。これに対し、ダミー液体流路２２では流路抵抗が
小さいので液体の流れが速くなる。全体として図５に示
すように、共通液室８に供給された液体は共通液室８の
端部へ流れ、流量も多くなる。そのため、共通液室８内
の左右両端に滞留した気泡１０は、図５に示す液体の流
れに沿ってダミー個別流路２２へ導かれ、ダミーノズル
２１から排出される。

【００２７】また、ダミーノズル２１を共通液室８の端
部に設けることによって、液体の噴射特性の悪い共通液
室８の端部のノズルを用いずに通常の記録を行なうこと
ができるので、良好な画質を得ることができる。上述の
ように気泡１０は共通液室８の端部に滞留しやすいが、
端部のノズルを記録に用いないことによって、気泡１０
の影響を受けにくくすることができる。

【００２８】図６は、本発明の液体噴射記録ヘッドの第
１の実施の形態における第１の変形例を示すヒータ基板
の平面図、図７は、同じく第２の変形例を示すヒータ基
板の平面図である。図６、図７に示す例では、上述の例
と同様に、ピット６の幅Ｗ１よりもダミーピット２３の
幅Ｗ２が大きくなるように形成している。上述の例で
は、長さ方向にダミーノズル２１側とバイパス流路７側
の両方に長くしているが、例えば図６に示すように、ダ
ミーピット２３をダミーノズル２１側にのみ長く形成し
てもよい。あるいは、図７に示すように、ダミーピット
２３をバイパス流路７側にのみ長く形成してもよい。こ
のようにダミーピット２３をダミーノズル２１側にの
み、あるいはバイパス流路７側にのみ長く形成しても、
ダミー液体流路２２の流路抵抗を低減することができ
る。

【００２９】これらの変形例では、図１ないし図４に示
した例に比べてダミー個別流路２２の流路抵抗は大きく
なるが、記録に用いる個別流路５に比べてダミー個別流
路２２のいずれの例も流路抵抗が小さいので、図５に示
すように共通液室８の端部に液体の流れが発生し、共通
液室８の端部に滞留する気泡を良好に排出することがで
きる。また、いずれの変形例においても、ダミーピット
２３は厚膜樹脂層３に囲まれた構成であり、ダミーピッ
ト２３を隔てる分離壁の強度を十分保っているので、製
造工程におけるＣＭＰ処理の際に発生していたピットの
分離壁の倒れを防止することができる。

【００３０】図８は、本発明の液体噴射記録ヘッドの第
２の実施の形態を示すヒータ基板の平面図である。上述
の各例では、ダミーピット２３の幅Ｗ２をピット６の幅
Ｗ１よりも広く（Ｗ２＞Ｗ１）したが、本発明はこれに
限らない。例えば図８には、ダミーピット２３の幅Ｗ２
をピット６の幅Ｗ１と等しく（Ｗ２＝Ｗ１）した例を示
している。この場合でも、ダミーピット２３の開口面積
をピット６の開口面積よりも大きくすればよい。図８に
示す例では、ダミーピット２３の開口を長さ方向にダミ
ーノズル２１側に長くしている。このようにすることに
よって、ダミーピット２３の開口面積をピット６の開口
面積よりも大きくすることができる。これによって、ダ
ミーピット２３とピット６の幅が同じでも、記録に用い
る液体流路５よりもダミー液体流路２２の流路抵抗を低
減することができる。

【００３１】図９は、本発明の液体噴射記録ヘッドの第
２の実施の形態における第１の変形例を示すヒータ基板
の平面図、図１０は、同じく第２の変形例を示すヒータ
基板の平面図である。図９、図１０に示す例では、図８
に示した例と同様に、ピット６の幅Ｗ１とダミーピット
２３の幅Ｗ２を同じとし、例えば図９に示す例では、ダ
ミーピット２３をダミーノズル２１側にのみ長く形成し
ている。また、図１０に示す例では、ダミーピット２３
をダミーノズル２１側とバイパス流路７側の両方に長く
形成している。このように、幅が同じでもダミーピット
２３をダミーノズル２１側にのみ、あるいはダミーノズ
ル２１側とバイパス流路７側の両方に長く形成すること
によって、ダミー液体流路２２の流路抵抗を低減するこ
とができる。

【００３２】この第２の実施の形態においても、図１な
いし図４に示した第１の実施の形態に比べてダミー個別
流路２２の流路抵抗は大きくなるが、記録に用いる個別
流路５に比べてダミー個別流路２２のいずれの例も流路
抵抗が小さいので、図５に示すように共通液室８の端部
に液体の流れが発生し、共通液室８の端部に滞留する気
泡を良好に排出することができる。また、上述の第１の
実施の形態に比べてダミーピット２３を隔てる分離壁は
厚くなるので、さらに強度を保つことができ、製造工程
におけるＣＭＰ処理の際に発生していたピットの分離壁
の倒れを防止することができる。

【００３３】図１１は、本発明の液体噴射記録ヘッドの
第３の実施の形態を示すヒータ基板の平面図、図１２
は、本発明の液体噴射記録ヘッドの第３の実施の形態を
示す斜視図である。図中の符号は図１ないし図４と同様
である。この例では、隣接するダミー液体流路２２のダ
ミーピット間の分離壁を取り除き、ダミーピット２３の
開口部を接続させた例を示している。

【００３４】高解像度化が進むにつれ、隣接するピット
の間隔が狭まってくる。例えば、記録密度が４００ｄｐ
ｉの場合は隣接するピットの間隔は４２μｍ程度である
が、記録密度が８００ｄｐｉになると、隣接するピット
の間隔は２１μｍ程度と半分に狭まることになる。この
ように、記録密度が高くなると、個別流路の形状も小さ
くせざるを得なくなる。上述の第１および第２の実施の
形態のダミー個別流路２２の構造では、ピット６の開口
面積とダミーピット２３の開口面積の差があまり大きく
ならず、大幅な流路抵抗の減少を期待できなくなる。そ
こで、２つ以上のダミー個別流路のダミーピット２３の
開口部を接続し、分離壁をなくすことによって、ダミー
個別流路２２の流路抵抗の減少を図っている。

【００３５】ダミーノズル２１は基本的に記録に用いる
ことはないので、このようにダミーピット２３を連結し
ても記録性能に影響することはない。また、記録に用い
ないことから、ダミー個別流路２２やダミーノズル２１
も連結した構成としてもよい。

【００３６】この第３の実施の形態は８００ｄｐｉ以上
の解像度を持つ液体噴射記録ヘッドに対し大幅な効果が
あるが、それ以下の解像度を持つ液体噴射記録ヘッドに
対しても、流路抵抗を低減することができるので有効で
ある。

【００３７】図１３は、本発明の液体噴射記録ヘッドの
第１ないし第３の実施の形態におけるダミー個別流路２
２のピット分離壁の倒れの発生頻度の説明図である。実
際に、上述したような第１ないし第３の実施の形態で示
した構造のダミー個別流路２２を持つ液体噴射記録ヘッ
ド用のヒータ基板を作製し、ＣＭＰ処理後のダミー個別
流路２２の分離壁の倒れ発生頻度の調査を行なった。比
較のため、図１５ないし図１７に示す従来の液体噴射記
録ヘッド用のヒータ基板も作製し、ＣＭＰ処理を行なっ
た。このとき、ダミー個別流路２２には両端の１０本ず
つを割り当てた。ＣＭＰの処理条件およびスラリーは同
一のものを使用した。

【００３８】従来のダミー個別流路２２では、ダミーピ
ット２３の分離壁の倒れ発生頻度が７０〜１００％に達
していた。本発明の第１の実施の形態では、０．５％以
下までダミーピット２３の分離壁の倒れを防止できた。
同様に、本発明の第２の実施の形態および第３の実施の
形態でも０．５％以下までピット分離壁の倒れを防止で
きた。

【００３９】このように、本発明の構成を用いることに
よって、ＣＭＰ処理の際に厚膜樹脂層３で形成するダミ
ーピット２３の分離壁の倒れを防止することができ、不
良率を低減して生産性に優れたヒータ基板１を作製する
ことができる。

【００４０】図１４は、本発明の液体噴射記録ヘッドの
第１の実施の形態および第２の実施の形態における記録
実験結果の説明図である。実際に図１および図１０に示
すような厚膜樹脂層３の形状を有する本発明の液体噴射
記録ヘッドを作製し、記録実験を行なった。比較のた
め、図１５、図１６に示す従来の液体噴射記録ヘッドも
作製した。従来の液体噴射記録ヘッドの厚膜樹脂層３は
ＣＭＰ処理による表面の平坦化を行なっていない。

【００４１】具体的には、１８８本のノズルを有し、両
端のそれぞれ１０本ずつのノズルをダミーノズル２１と
したそれぞれの構造の液体噴射記録ヘッドを作製した。
本発明の第１の実施の形態における液体噴射記録ヘッド
では、１８８本のノズルのうち、両端のそれぞれ１０本
ずつのノズルについて、図１に示すようにダミーピット
２３の開口を前後左右に広げた構造とした。さらに本発
明の第２の実施の形態における液体噴射記録ヘッドとし
て、１８８本のノズルのうち、両端１０本ずつのノズル
について、図８に示すようにダミーピット２３の開口を
前後にのみ広げた構造とした。

【００４２】それぞれの液体噴射記録ヘッドに液体を注
入し、数回の気泡排除メンテナンスを行なった後、記録
実験を行なった。その結果、従来の液体噴射記録ヘッド
では画質欠陥の発生密度が０．７％であったのに比べ、
本発明の第１の実施の形態で示した液体噴射記録ヘッド
では０．６％に減少した。

【００４３】従来の液体噴射記録ヘッドでは図１６に示
すようなダミー液体流路を有しているため、流路抵抗は
本実験のすべての液体噴射記録ヘッド中もっとも小さ
い。しかし、ＣＭＰ処理によって厚膜樹脂層３の表面を
平坦化していないため、場所によっては厚膜樹脂層の隆
起物であるリップ１５の影響を受け、チャネル基板２と
の密着性不足が原因と思われる画質欠陥が見られた。そ
れに比べ、本発明の第１の実施の形態における液体噴射
記録ヘッドでは、従来の液体噴射記録ヘッドより数％程
度、ダミー個別流路２２の流路抵抗が増加する。しかし
ＣＭＰ処理によって厚膜樹脂層３の表面が平坦化されて
いるため、チャネル基板２との密着性が向上し、結果的
に画質欠陥の発生頻度を抑えることができた。

【００４４】さらに図１０に示す厚膜樹脂層３の形状を
有する本発明の第２の実施の形態で示した液体噴射記録
ヘッドにおいては、欠陥画質の発生頻度は０．７％であ
り、従来の液体噴射記録ヘッドと同等の結果が得られ
た。この場合にも、ＣＭＰ処理によって厚膜樹脂層３の
表面を平坦化してチャネル基板２との密着性を向上して
いるので、チャネル基板２との密着性不足に起因する画
質欠陥を低減することができた。

【００４５】上述の各実施の形態では、液体噴射記録ヘ
ッドに共通液室が１個の場合しか図示していないが、本
発明はこれらに限らない。例えば複数色一体型の液体噴
射記録ヘッドのように、独立した共通液室が複数個存在
する場合には、各共通液室８について、その端部に１な
いし複数本ずつのダミーノズル２１を設け、各実施の形
態で示したような流路構造とすればよい。

【００４６】さらに、上述の各実施の形態では、同一ヘ
ッド内には同一のダミー個別流路２２の場合しか実施し
ていないが、本発明はこれらに限らない。例えば両側に
１０本ずつのダミーノズルを有するような液体噴射記録
ヘッドでは、そのうち、５本ずつのダミーノズル２１に
対応した流路は図１に示したような流路構造とし、残り
の５本ずつは図８に示したような流路構造とすることが
できる。このように複数種類のダミー個別流路を同一の
液体噴射記録ヘッド内に組み合わせて用いてもよい。

【００４７】また、例えば、複数色一体型の液体噴射記
録ヘッドのように、独立した共通液室が複数個存在する
場合には、図１に示すようなダミー個別流路を液体噴射
記録ヘッドの端部に用い、図８に示すようなダミー個別
流路を色間に用いるといった使い方をしてもよい。

【００４８】

【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、厚膜樹脂層に凹部としてダミーピットが形成
されており、ダミーピットを隔てる分離壁の強度を向上
させているので、例えば製造時に厚膜樹脂層を平坦化す
るＣＭＰ処理を行なっても、分離壁の倒れを防止するこ
とができる。これによって不良率を低減させることがで
き、生産性を向上させるとともに、確実にダミー個別流
路を確保することができる。また、ダミーピットの開口
面積を記録に用いる個別流路のピットの開口面積よりも
大きくすることによって、液体の流れ方向の流路抵抗を
小さくしているので、共通液室内に残留した気泡を、メ
ンテナンス動作により効率的に排除することができる。
特に、共通液室の端部にダミー個別流路を配置すること
によって、気泡が残留しやすい共通液室の端部の気泡を
良好に排除することができる。これによって共通液室内
に残留している気泡による画質欠陥の発生頻度を低減す
ることができ、信頼性を向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態を示すヒータ基板の平面図である。

【図２】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態を示す斜視図である。

【図３】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態を示すＡ−Ａ断面図である。

【図４】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態を示すＢ−Ｂ断面図である。

【図５】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態における吸引動作時の液体の流れの説明図である。

【図６】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態における第１の変形例を示すヒータ基板の平面図で
ある。

【図７】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施の
形態における第２の変形例を示すヒータ基板の平面図で
ある。

【図８】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第２の実施の
形態を示すヒータ基板の平面図である。

【図９】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第２の実施の
形態における第１の変形例を示すヒータ基板の平面図で
ある。

【図１０】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第２の実施
の形態における第２の変形例を示すヒータ基板の平面図
である。

【図１１】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第３の実施
の形態を示すヒータ基板の平面図である。

【図１２】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第３の実施
の形態を示す斜視図である。

【図１３】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１ないし
第３の実施の形態におけるダミー個別流路のピット分離
壁の倒れの発生頻度の説明図である。

【図１４】 本発明の液体噴射記録ヘッドの第１の実施
の形態および第２の実施の形態における記録実験結果の
説明図である。

【図１５】 従来の液体噴射記録ヘッドの一例の外観図
である。

【図１６】 従来の液体噴射記録ヘッドの一例における
ヒーター基板の平面図である。

【図１７】 従来の液体噴射記録ヘッドの一例における
Ｃ断面図である。

【図１８】 従来の液体噴射記録ヘッドの一例における
ノズル配列方向の断面図である。

【符号の説明】

１…ヒーター基板、２…チャネル基板、３…厚膜樹脂
層、４…発熱素子、５…個別流路、６…ピット、７…バ
イパス流路、８…共通液室、９…ノズル、１０…気泡、
１１…液滴、１２…ヒートシンク、１３…ボンディング
ワイヤ、１４…溝、１５…リップ、２１…ダミーノズ
ル、２２…ダミー個別流路、２３…ダミーピット。

フロントページの続き (72)発明者 宇佐美 浩之 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板が厚膜樹脂層を挟み込んで接
   合された液体噴射記録ヘッドにおいて、複数のノズルお
   よび該ノズルに連通する液体流路が配列され、配列され
   た前記ノズルの列の少なくとも端部の１ないし複数のノ
   ズルをダミーノズルとし、該ダミーノズルに連通する液
   体流路をダミー液体流路とし、前記液体流路には前記厚
   膜樹脂層を一部除去した凹部としてピットが形成されて
   おり、前記ダミー液体流路に形成された前記ピットは、
   前記ダミー液体流路以外の前記液体流路に形成された前
   記ピットよりも開口面積が大きいことを特徴とする液体
   噴射記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記ダミー液体流路に設けられた前記ピ
   ットは、前記ダミー液体流路以外の液体流路に設けられ
   た前記ピットよりも、前記ノズル側に広く形成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記ダミー液体流路に設けられた前記ピ
   ットは、前記ダミー液体流路以外の液体流路に設けられ
   た前記ピットよりも、前記ノズルとは反対側に広く形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射
   記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記ダミー液体流路に設けられた前記ピ
   ットは、前記ダミー液体流路以外の液体流路に設けられ
   た前記ピットよりも、幅が広く形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
5. 【請求項５】 隣接する複数の前記ダミー液体流路に設
   けられた前記ピットが連続した１つのピットとして形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射
   記録ヘッド。