JP3581504B2

JP3581504B2 - インクジェットプリントヘッド

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Publication number: JP3581504B2
Application number: JP30471996A
Authority: JP
Inventors: 敬井上; 峰夫金子; 修一村上; 道也水谷; 泰之田村; 育朋渡部; 環樹佐藤; 昌義立原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10146976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を飛翔させ、被記録媒体に記録を行うインクジェットプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、いわゆるノンインパクト記録方式の一つである。この記録方式の特徴としては、記録時における騒音の発生が無視しうる程度の小さく、高速記録とさまざまな記録媒体に対する記録が可能であり、いわゆる普通紙に対しても特別な処理を必要とせずに定着し、しかも高精細な画像が廉価に得られることを挙げることができる。このような利点から、コンピューターの周辺機器としてのプリンタばかりでなく、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等のプリンティングシステムでここ数年急速に普及している。
【０００３】
今日広く一般的に用いられているインクジェット方式のインク吐出方法にはインク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子（ヒーター）を利用する方法と圧電素子（ピエゾ）を用いる方法があり、いずれも電気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能である。例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、その時のインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。ここで、前者の方法は吐出エネルギー発生素子のスペースをそれほど採らなくても済み、インクジェットプリントヘッドの構造が単純で、ノズルの集積化が容易であること等の利点がある。一方で、この方法固有の短所としては電気熱変換素子の発生する熱等のインクジェットプリントヘッド内の蓄熱による飛翔インク滴の体積変動、消泡によるキャビテーションの電気熱変換素子に与える影響、インク内に溶け込んだ空気によるインクジェットプリントへッド内の残留気泡によるインク滴吐出特性および画像に与える影響等がある。
【０００４】
これらの欠点を解決する方法として、特開昭５４−１６１９３５号公開公報、特開昭６１−１８５４５５号公開公報、特開昭６１−２４９７６８号公開公報、特開平４−１０９４１号公開公報、に記載されたインクジェット記録方法及びインクジェットプリントヘッドがある。すなわち、上記公報に記載されるインクジェット記録方法は、記録信号によって電気熱変換素子を駆動させることにより生じた気泡を外気と連通させることを特徴とするものである。この記録方法を用いることにより飛翔インク滴の体積安定性の向上および、高速小液滴吐出、気泡の消泡時に発生するキャビテーションの解消によるヒーターの耐久性向上等が可能となり、更なる高精細画像が容易に得られるようになる。前記公報において気泡と外気とを連通させるための構成としては、電気熱変換素子と吐出口間との距離を従来より格段に短くする構成が挙げられている。そして、この構成を有するインクジェットプリントヘッドは、電気熱変換素子に対応する吐出口を配した吐出口プレートと、基板の背面からインクを供給するために基板に開けられたインク供給口を有し、ちょうどインク滴が電気熱変換素子を配した基板に対しほぼ垂直に飛翔するように構成される。（図１、８参照）。ここで電気熱変換素子と吐出口間との（最短）距離としては３０μｍ以下が望ましいものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述の公報に記載される構成は前述の欠点の一つである、インク内に溶け込んだ空気によるインクジェットプリントヘッド内に残留気泡によるインク滴吐出特性および画像に与える影響についてはいまだ十分に解決できるものではなく、流路の高さが低いためかえってこの問題が顕著に現れやすくなってしまうことが判明した。以下にこのインク内に溶け込んだ空気によるインクジェットプリントヘッド内に残留気泡によるインク滴吐出特性および画像に与える影響について詳しく説明する。インクジェットプリントヘッド内のインク中には、通常、空気が飽和状態で溶け込んでいる。この状態で電気熱変換素子を駆動すると、インクの相変化による発泡と急激な気泡の断熱収縮の繰り返しの際に、インク中に溶け込んでいた空気が１μｍ程度からそれ以下の径の未溶気泡としてインク中に突然出現することがある。また、このような気泡は、気泡の径、インクの表面張力、空気の飽和蒸気圧などから決まる時間でインク中に再溶解することが知られている。例えば、気泡の径が１μｍ以下であれば、溶解にかかる時間は１μｓ以下のオーダーとなる。しかしながら、高周波数で複数の電気熱変換素子を連続駆動する場合、このような気泡はインク中に複数出現し、再溶解する前に互いに合体成長してしまう。気泡の径が大きくなると、再溶解にかかる時間も断然大きくなることが知られているが、結果としてインクジェットプリントヘッド内に数１０μｍから数１００μｍの複数の残留気泡を貯えてしまうことになる。このようになると、これらの残留気泡はほとんどインク中に再溶解することはなく、インク滴の吐出特性に悪影響を与えることになる。すなわち、残留気泡がインク流路を塞いでしまえば、ノズルに十分なインクが充填されず吐出不良を生じさせることになる。また、インクジェットプリントヘッド内部に巨大な残留気泡（数１００μｍ程度）が生じ、この残留気泡がたまたま外気と連通してしまうようなことが起こると、ノズル内に外気が入り込んでメニスカスが破壊されてしまうためインクタンクのインクを吸いあげる負圧力によって、インクジェットプリントヘッドの内部のインクはインクタンクに吸い上げられてしまい、全ノズルが不吐出になってしまうということまで生じることがある。このような残留気泡のもたらす悪影響を回避するもっとも有効な解決手段としては、残留気泡が悪影響を与えるほど成長する前に吐出口から吸引、加圧等によってインクとともに残留気泡を外部に排出すること、いわゆる吸引（加圧）回復処理を行う方法がある。しかしながら、この場合にはインクの消費量が格段に増え、印字中にこれを行えば当然スループットは下がってしまう。他の方法としては、インク中に溶け込んでいた空気を何らかの方法によってインクから排出させ（脱気）、そのようなインクをインクジェットプリントヘッドに使用する方法がある。最もこの解決方法が有効に作用している時間は、インクを脱気してから数１０分程度であり、またインクを脱気する装置は比較的大掛かりなため、この手法は大規模なプリンティングシステム等に限って用いることができるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、インクジェットプリントヘッド内部に残った気泡のインク液吐出に与える悪影響を緩和させ、安定なインク滴の吐出と信頼性の高いインクジェットプリントヘッドを提供することを目的とするものである。
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明のインクジェットプリントヘッドは、インク滴を吐出するために用いられるエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、前記インク滴を吐出する複数のインク吐出口と、前記複数の吐出エネルギー発生素子を列状に配するとともに前記吐出エネルギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口からなるインク供給口を有する基板と、前記複数のインク吐出口を備え、前記基板に対して前記インク供給口と対向するように設けられた吐出口プレートと、前記基板と前記吐出口プレートとの間に形成され、前記インク供給口と前記インク吐出口とを連通するインク流路と、を備え、前記吐出口プレートは、前記インク流路に前記基板へ向かって当該基板に接触する突起と、前記インク供給口と対向する位置に当該インク供給口側へ向かって設けられた突起と、を有するとともに、隣接する前記吐出エネルギー発生素子毎の個別のインク流路を形成するための隔離壁が前記インク供給口まで達していないことを特徴とする。
【０００９】
上記のような本発明のインクジェットプリントヘッドは、吐出プレートに、インク供給口側へ向かって設けられた突起と、基板へ向かって基板に接触する突起と、の２種類の突起を設けるとともに、隣接する吐出エネルギー発生素子毎の個別のインク流路を形成するための隔離壁がインク供給口まで達していないことにより、吐出口プレートの強度を上げ、ノズルへのインク供給を確保してインクジェットプリントヘッド内部に残った気泡のインク滴吐出に与える悪影響を緩和する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本構成による作用を、図面等を用いて従来例と比較しながら以下に詳細に述べる。
【００１１】
図４は本発明による構成を施した典型的なインクジェットプリントヘッド、図８は従来の構成を持つインクジェットプリントヘッド、図９は本発明の作用を更に詳細に説明するために、本発明の構成と似て非なる構成を持つ、具体的には各電気熱変換素子毎の個別のインク流路を形成するための隔離壁がインク供給口まで達している構成を持つインクジェットプリントヘッドである。これらのプリントヘッドは特開平４−１０９４０号公開公報、特開平４−１０９４１号公開公報に記載のインクジェット記録方法を特徴とするインク滴吐出手段、すなわち吐出時の発泡を外気と連通させる特徴を持つ。なお、各図とも電気熱変換素子を配した基板の正面から見た拡大図および、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’方向の垂直断面図を示している。
【００１２】
まずインクジェットプリントヘッド内に溶解せずに残った残留気泡がいかにして吐出に悪影響を与えるかを説明する。従来のインクジェットプリントヘッドでは、ある時点で供給口の直上付近において吐出口プレート内面に付着した残留気泡がそれを核として図８のように成長することが観察等によってわかっている。この残留気泡９は、インク滴の吐出によるインクジェットプリントヘッド内のインク流、具体的にはインク流路へインクを再充填するために生じる吐出口２に向かうインクの流れによって局所的にはインク流路に引き込まれやすい形状をしている。実際約１５０μｍ程度の残留気泡９が図８のような位置に存在していると、残留気泡９がインク流路内に引き込まれることによってインク流路内のインクが気泡によって分断され、インク流路へのインク供給不足が生じてしまう。本発明者らの観察によると、このまま更にインク滴吐出を継続していくと、徐々にこの残留気泡９が吐出口２側に向かっていき、この残留気泡９が外気と連通した瞬間にインクジェットプリントヘッド内のインクが空になってしまうという現象がおきることが判明した。
【００１３】
この現象を図３に示す簡単なモデルを用いて説明する。図３において、今、細い管をインクで満たし、片方の端（Ａ）を大気圧に、もう片方の端（Ｂ）を大気圧−Ｐ（ｋＰａ）に保つ。なお、管へのインクの出入りは自由であるとする。ここで、Ｐは具体的にはインクジェットプリントヘッドのインクタンクがインクを吸い上げている負圧力である。Ａではインクの毛管力によって力の釣り合いがとられており、メニスカスが形成されている。ここで、インク中に径ｒ（μｍ）の気泡９が存在するとし、インクの表面張力をγ（ｄｙｎ／ｃｍ）とすれば、この気泡９の内圧は
大気圧−Ｐ＋２γ／ｒ（数１）
で表記できる。この状態で気泡９をＡ側に近づけ、ある時刻にこの気泡９を大気と連通させる。ここで
大気圧−Ｐ＋２γ／ｒ＞大気圧（数２）
の場合、すなわち
Ｐ＜２γ／ｒ（数３）
が成立している場合（（ｉ）参照）、気泡９内の内圧が大気圧より高いためにちょうど風船がしぼむように気泡９は大気に排出されて点線のようにメニスカスが形成される。逆に
大気圧−Ｐ＋２γ／ｒ＜大気圧（数４）
の場合、すなわち
Ｐ＞２γ／ｒ（数５）
が成立している場合（（ｉｉ）参照）、気泡９内の内圧が大気圧より低いため、気泡９内に大気から急激な空気の流入が有り、管の中は一瞬にして点線のように空気でうまってしまう。
【００１４】
上記の説明でわかるように、インク流路の近傍にＰ＞２γ／ｒすなわち、
ｒ＞２γ／Ｐ
となるような大きさの残留気泡が存在する場合、この残留気泡が外気と連通した瞬間にインクジェットプリントヘッド内のインクが空になってしまうという現象が起こりうる。本発明者らの実験では、γ＝４７．８ｄｙｎ／ｃｍのインクを用い、タンク内負圧Ｐ＝１ｋＰａで確認を行っているが、それから計算される残留気泡の臨界径は９５．６μｍであり、ほぼ予測と実験結果が一致している。
【００１５】
そこで本発明者らはこの残留気泡がインク供給特性に悪影響を与えるほど成長することを抑えるために吐出口プレート内面のインク供給口直上に突起を設ける構成を見出した。このように突起を設けることによって吐出口プレートの内面に付着し成長していく残留気泡に関してはこの残留気泡の径が突起の間隙以上には成長しないことが観察される。このため、仮にこの残留気泡が大気と連通したとしても突起の間隙が２γ／Ｐよりも短ければ、インクジェットプリントヘッド内のインクが空になってしまう最悪の事態は防ぐことができる。ただし、突起の間隙は狭ければ狭いほどよいというものではない。逆に狭すぎると本発明の効果を奏さないばかりか、吐出口プレートに付着した残留気泡が突起間に入り込み、インク吸引などの回復処理によっても除去できなくなってしまう。本発明者らの経験的見地によれば、突起間隙は最低でも１０μｍ以上であることが望ましい。通常、主成分が水であるインクを吐出させるインクジェットプリントヘッドにおいて、インクはγ＝４０〜５０ｄｙｎ／ｃｍであることが望ましいとされている。また、タンク内負圧がＰ＝０．５〜２ｋＰａで使用することが好ましいとされている。これらから、ａ＝２γ／Ｐは通常４０μｍ≦ａ≦２００μｍの範囲となることがわかる。したがって、突起の間隙を１０μｍ以上４０μｍ以下とすれば、通常インクジェットプリントヘッドに好適とされる各種のγを持つインク、各種のＰを持つタンクにおいても好ましく作用する。
【００１６】
更に検討を進めてみると、インク流路が基板のインク供給口からインク吐出エネルギー発生素子との間で隣接する吐出エネルギー発生素子が共有する共有部を有する構成とすることによりインク流路中に気泡が入り込むことを格段に低減できることがわかった。すなわち、図９に示されるように残留気泡が溜まると思われるインク供給口近傍から各電気熱変換素子までそれぞれ個別のインク流路で隔離された構成となっていると、インク流路のインク供給口側端が残留気泡で覆われることになり、インク流路内にこの残留気泡を取り込んでしまうことになる。本発明ではインク流路が基板のインク供給口からインク吐出エネルギー発生素子との間で隣接する吐出エネルギー発生素子が共有する共有部を有する構成としていることにより各電気熱変換素子毎の個別のインク流路へのインク供給は基板上で少なくとも２つ以上の経路を持つため、仮に一部のインク供給経路が残留気泡に覆われたとしても残りのインク供給経路からインクが供給されインク流路内に残留気泡が入り込む虞を格段に低減することが可能となる。
【００１７】
図４は、本発明による構成すなわち、吐出口プレートのインク供給口に対応する位置に複数の突起を有するとともにインク流路が基板のインク供給口からインク吐出エネルギー発生素子との間で隣接する吐出エネルギー発生素子が共有する共有部を有する構成を施した典型的インクジェットプリントヘッドを示す模試図である。
【００１８】
本発明による構成を施した典型的なインクジェットプリントヘッドでは、気泡の成長箇所が２個所存在することが確認されている。一つは吐出口プレートの内面に付着し成長していく残留気泡であり、もう一つは突起の先端部分に付着し成長していく残留気泡である。このうち前者の吐出口プレートの内面に付着し成長していく残留気泡については突起によって残留気泡の成長を抑制し、安定したインクの供給が行えるよう制御できることは前述のとうりである。一方、後者の突起の先端部分に付着し成長していく残留気泡に関しては、この残留気泡が図４のように成長することが観察等によってわかっている．この残留気泡もインク滴吐出後のインク流路へインクを再充填するために生じる、吐出口に向かうインクの流れによって局所的にわずかながら変形するが、従来例でおきたような悪い現象は見られなかった。これは吐出口プレート内面に設けた突起がちょうど残留気泡のインク流路内への進入を妨げるように構成されていること、およびインク流路が基板のインク供給口からインク吐出エネルギー発生素子との間で隣接する吐出エネルギー発生素子が共有する共有部を有するために図の矢印で示した広い範囲からインク供給を受けられることによってインク供給不足が生じにくいことが作用しているためである。すなわち、本発明を施した構成では、残留気泡がインク流路内に引き込まれることによってインク流路内のインクが分断されることはなく、インク流路へのインクの供給不足および大気との連通によるインクジェットプリントヘッド内のインクが空になってしまう現象が非常に生じにくくなっており、安定なインク滴の吐出と信頼性の高いインクジェットプリントヘッドを提供している。
【００１９】
【実施例】
以下図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細に説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の基本的な形態を示すインクジェットプリントヘッドの摸式図であり、説明のために適当な面で切断してある。なお、本図およびこれ以下において、電気熱変換素子を駆動するための電気的な配線等は図示していない。図２は、各工程における図１のインクジェットプリント基板のＡ−Ａ‘断面図である。図２では本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法を簡潔に示している。
【００２１】
図１において４は吐出エネルギー発生素子１およびインク供給口３を備える基板であり、長溝状の貫通口からなるインク供給口３の長手方向の両側に吐出エネルギー発生素子である電気熱変換素子１がそれぞれ１列ずつ千鳥状に電気熱変換素子の間隔が片側列３００ｄｐｉピッチで配列されている。この基板４上にはインク流路を形成するためのインク流路壁となる被覆樹脂層６が設けられており、この被覆樹脂層６上に更に吐出口２を備える吐出口プレート５が設けられている。ここで図１においては被覆樹脂層６と吐出口プレート５とは別部材として示されているが、この被覆樹脂層６をスピンコート等の手法によって基板４上に形成することにより被覆樹脂層６と吐出口プレート５とを同一部材として同時に形成することも可能である。７は吐出口プレート内面のインク供給口３直上に設けられる突起である。本発明では上述のようにこの突起７を設けることによりインクジェットプリントヘッド内部に残った気泡のインク液吐出に与える悪影響を緩和させることができるものである。更に本発明のインクジェットプリントヘッドはインク流路が基板のインク供給口からインク吐出エネルギー発生素子との間で隣接する吐出エネルギー発生素子が共有する共有部を有する構成となっている。具体的は各電気熱変換素子毎の個別のインク流路を形成するための隔離壁がインク供給口まで達していない構成となっている。ここで、この突起の形状としてはインク流路の流抵抗をできるだけ小さくする観点からインク供給口３から吐出口２に向かうインクの流れ方向に沿うリブによって形成されることが好ましいが、前述の間隙の範囲を満たすものであれば、例えば複数の柱からなるような形状であっても構わない。また、インク供給性の観点からは突起が基板から離間していることが望ましく、更にこの時の突起の離間距離は突起の端部から基板までの最短距離が前述の間隙同様１０〜４０μｍの範囲に収まっていることが望ましい。また、突起７が上述のインクの流れ方向に沿うリブで形成されている場合にはこのリブを基板と接触させることにより吐出口プレートの強度を向上させることもできる。更にこの時リブの端部をテーパー形状とすることによってインク流路のインクの流抵抗を小さくすることも可能である。また、図１においては突起７の高さとインク流路壁６の高さが同じになっているが、突起７の高さは必ずしもインク流路壁の高さと同じにする必要はなく、この時も前述同様突起の端部から基板までの最短距離が前述の間隙同様１０〜４０μｍの範囲に収まっているように形成されていればかまわない。
【００２２】
また、前述の隔離壁に関しては、突起と同様にその端部から基板までの最短距離が１０〜４０μｍの範囲となっていることが望ましい。
【００２３】
以下に本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の一例を示す。
【００２４】
まず、Ｓｉチップ上にパターニング等によって複数の電気熱変換素子１およびそれらを駆動するための必要な配線（不図示）が施された基板４を用意し（図２−Ａ）、該基板４上に、溶解可能な樹脂層１２を形成する（図２−Ｂ）。前記樹脂層１２において、フォトレジスト法などを用いてインク流路パターンを残すとともに、本発明の特徴であるノズル壁および供給口が形成される箇所の上方に適当な突起に相当する部分を除去する（図２−Ｃ）。更にこのようにインク流路パターンが形成された溶解可能な樹脂層１２’上に、被覆樹脂層６を形成させ（図２−Ｄ）、前記被覆樹脂層６で吐出口２に相当する部分を除去する（図２−Ｅ）。次に基板４を背面より、基板を化学的にエッチングするなどして供給口３を形成する（図２−Ｆ）。より具体的には、強アルカリ溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭＡＨ）を用いた異方性エッチングによって供給口３を形成する。最後に溶解可能な樹脂層１２’を溶出させる（図２−Ｇ）ことにより、吐出口２、供給口３とそれらに連通する流路および供給口直上の吐出口プレート側面に形成された突起部７を備えたインクジェットプリントヘッドチップを得ることができる。このチップに電気熱変換素子を駆動するための配線基板と電気的接合等を行うことにより本発明のインクジェットプリントヘッドを得ることができる。
【００２５】
上記のインクジェットプリントヘッドの製造方法は、特に特開平４−１０９４０号公開公報、特開平４−１０９４１号公開公報に記載のインクジェット記録方法をインク滴吐出手段とするインクジェットプリントヘッドの製造に好ましい。これらの各公報は、記録信号によって生じた電気熱変換素子上の気泡を外気と連通させることを特徴とするインク滴吐出方法であり、小インク滴（５０ｐｌ以下）の吐出を可能にするインクジェットプリントヘッドを提供している。前記インクジェットプリントヘッドは、気泡を外気と連通させるため、吐出インク滴の体積は電気熱変換素子と吐出口との間にあるインクの体積にほとんど依存する。言い換えるとインクジェットプリントヘッドのノズル部分の構造によってほぼ決まるという特徴をもつ。したがって、前記インクジェットプリントヘッドは、ムラのない高品位な画像を出力することができる。本発明の構造は前記のインクジェットプリントヘッド、すなわち、気泡を外気と連通させるために、電気熱変換素子と吐出口間の（最短）距離が３０μｍ以下であるようなインクジェットプリントヘッドに適用することで最大の効果を発揮するが、電気熱変換素子を配した基板面に垂直にインク滴を飛翔させるようなインクジェットプリントヘッドであれば、いずれも有効に作用させることができる。
【００２６】
また、本発明のインクジェットプリントヘッドにおいては、隣接する電気熱変換素子を同時に駆動させないように分散駆動にて各電気熱変換素子を駆動させることによって、残留気泡による悪影響をさらに効果的に緩和できるものである。
【００２７】
以下に本発明のインクジェットプリントヘッドの構造を具体的に説明する、尚各実施例についてはいずれも前述の図２−Ａ〜Ｇに示す手順にしたがって作成したインクジェットプリントヘッドを使用し、ノズル間隔は片側列３００ｄｐｉピッチ、吐出口プレートの肉厚８μｍ、本発明の特徴である突起およびノズル壁の高さは１２μｍである。評価に使用したインクは、キヤノン製染料系ブラックインク（表面張力４７．８ｄｙｎ／ｃｍ、粘度１．８ｃｐ、ｐＨ９．８）を使用した。
【００２８】
（実施例１）
本実施例のインクジェットプリントヘッドを電気熱変換素子を配した基板の正面から見た拡大図と、Ａ−Ａ‘、Ｂ−Ｂ’断面図を図４に示す。
【００２９】
本実施例の突起の吐出口プレート面への射影での寸法は２０×１５０μｍであり、各突起間の間隔は６００ｄｐｉピッチ（４２．３μｍ）で並んでいる。すなわち、隣接する突起の間隙は最低でも２２．３μｍある構成である。
【００３０】
本実施例のインクジェットプリントヘッドを吐出周波数１０ｋＨｚで駆動し、黒ベタを連続記録してその持続時間を計測し、比較評価を行った。結果は従来のインクジェットプリントヘッドに比較して本実施例では実に４倍近い程度も長い間黒ベタを印字することができた。
【００３１】
（実施例２）
本実施例のインクジェットプリントヘッドを電気熱変換素子を配した基板の正面から見た拡大図と、Ａ−Ａ‘、Ｂ−Ｂ’断面図を図５に示す。
【００３２】
本実施例の突起の吐出口プレート面への射影での寸法は４０×４０μｍであり、各突起間は間隔８０μｍ（間隙としては４０μｍ）で並んでいる。
【００３３】
本実施例のインクジェットプリントヘッドを吐出周波数１０ｋＨｚで駆動し、黒ベタを連続記録してその持続時間を計測し、比較評価を行った。結果は従来のインクジェットプリントヘッドに比較して本実施例では実に４倍近い程度も長い間黒ベタを印字することができ、このような構成でも本発明は良好に作用する。
【００３４】
さて、このような薄い膜状の吐出口プレートを有するインクジェットプリントヘッドでは、吐出口プレート自体の強度面での信頼性が低いことは明らかである。特に吐出口プレートが樹脂である場合には、吐出口プレートがインク等により膨潤し変形する虞がある。このようになると、インクジェットプリントヘッドのインク滴吐出特性自体に悪影響を及ぼしかねない。このため、本発明による突起を強度確保の対策としても提案したものが以下の実施例３、４である。突起を基板と吐出口プレートの両方に接触させることで、吐出口プレートに突起がないとき以上の強度を確保することが可能となり更に信頼性を上げることが可能となった。
【００３５】
（実施例３）
本実施例のインクジェットプリントヘッドを電気熱変換素子を配した基板の正面から見た拡大図と、Ａ−Ａ‘、Ｂ−Ｂ’断面図を図６に示す。
【００３６】
本実施例の突起の特徴は、突起が基板と吐出口プレートの両方に接することで吐出口プレートの強度を上げ、且つノズルへのインク供給を確保し、流抵抗を抑えるために突起の吐出口プレートに平行な面における幅が電気熱変換素子に向かって連続的に細くなっていることを特徴としている。本実施例の突起の吐出口プレート面への射影での幅は太いところで２０μｍであり、細いところで１２μｍとなっている。各突起間は間隔６００ｄｐｉ（４２．３μｍ）で並んでいる。すなわち、突起と突起の間隙は最低でも２２．３μｍとなる構成である。
【００３７】
本実施例のインクジェットプリントヘッドにおいても吐出周波数１０ｋＨｚで駆動し、黒ベタを連続記録してその持続時間を計測し、比較評価を行った。結果は従来のインクジェットプリントヘッドに比較して本実施例では実に４倍近い程度も長い間黒ベタを印字することができ、このような構成でも本発明は良好に作用する。
【００３８】
（実施例４）
本実施例のインクジェットプリントヘッドを電気熱変換素子を配した基板の正面から見た拡大図と、Ａ−Ａ‘、Ｂ−Ｂ’断面図を図７に示す。
【００３９】
本実施例の突起の特徴は、同一の突起が供給口をまたいで基板と吐出口プレートの両方に接し実施例３よりも吐出口プレートの強度を向上させている。これは、さらにノズルへのインク供給を確保し、流抵抗を抑えるために突起の吐出口プレートに平行な面における幅が電気熱変換素子に向かって連続的に細くなっていることをも特徴としている。本実施例の突起の吐出口プレート面への射影での幅は太いところで２０μｍであり、細いところで１２μｍとなっている。各突起間は間隔６００ｄｐｉ（４２．３μｍ）で並んでいる。すなわち、突起と突起の間隙は最低でも２２．３μｍとなる構成である。
【００４０】
本実施例のインクジェットプリントヘッドにおいても吐出周波数１０ｋＨｚで駆動し、黒ベタを連続記録してその持続時間を計測し、比較評価を行った。結果は従来のインクジェットプリントヘッドに比較して本実施例では実に３倍近い程度も長い間黒ベタを印字することができ、このような構成でも本発明は良好に作用する。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、吐出口プレートの強度を上げつつ、インクジェットプリントヘッド内部に残った気泡のインク滴吐出に与える悪影響を緩和させ、ノズルへのインク供給を確保して安定なインク滴の吐出と信頼性の高いインクジェットプリントヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な形態を示すインクジェットプリントヘッドの摸式図である。
【図２】本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法を説明するための説明図である。
【図３】インクジェットプリントヘッド内の残留気泡の様子を説明するための説明図である。
【図４】実施例１に係るインクジェットプリントヘッドを示す摸式図である。
【図５】実施例２に係るインクジェットプリントヘッドを示す摸式図である。
【図６】実施例３に係るインクジェットプリントヘッドを示す摸式図である。
【図７】実施例４に係るインクジェットプリントヘッドを示す摸式図である。
【図８】従来例のインクジェットプリントヘッドを示す摸式図である。
【図９】ノズル壁が供給口の直上にまで達しているインクジェットプリントヘッドの摸式図である。
【符号の説明】
１吐出エネルギー発生素子
２吐出口
３供給口
４基板
５吐出口プレート
６被覆樹脂層（ノズル壁）
７突起
８インク
９残留気泡
１０ノズルに向かうインクの流れの向き
１１インクに流れによって生じる残留気泡の変形分
１２溶解可能な樹脂層
１３インク流路パターン

Claims

インク滴を吐出するために用いられるエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、
前記インク滴を吐出する複数のインク吐出口と、
前記複数の吐出エネルギー発生素子を列状に配するとともに前記吐出エネルギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口からなるインク供給口を有する基板と、
前記複数のインク吐出口を備え、前記基板に対して前記インク供給口と対向するように設けられた吐出口プレートと、
前記基板と前記吐出口プレートとの間に形成され、前記インク供給口と前記インク吐出口とを連通するインク流路と、
を備え、
前記吐出口プレートは、前記インク流路に前記基板へ向かって当該基板に接触する突起と、前記インク供給口と対向する位置に当該インク供給口側へ向かって設けられた突起と、を有するとともに、隣接する前記吐出エネルギー発生素子毎の個別のインク流路を形成するための隔離壁が前記インク供給口まで達していないことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
前記複数の吐出エネルギー発生素子は前記貫通口の延在方向の両側に配列されている請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
前記吐出口プレートが樹脂である請求項１または２に記載のインクジェットプリントヘッド。
前記突起の前記吐出口プレートに平行な面における幅が、前記吐出エネルギー発生素子に向かって連続的に細くなっている請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。