JP3820794B2 - インクジェットプリントヘッド。 - Google Patents
インクジェットプリントヘッド。 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3820794B2 JP3820794B2 JP8743999A JP8743999A JP3820794B2 JP 3820794 B2 JP3820794 B2 JP 3820794B2 JP 8743999 A JP8743999 A JP 8743999A JP 8743999 A JP8743999 A JP 8743999A JP 3820794 B2 JP3820794 B2 JP 3820794B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- partition
- partition wall
- opening
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱核気泡の圧力でインク滴を吐出する際の熱エネルギー効率の良いルーフシュータ型のインクジェットプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット方式のプリンタが広く用いられている。このインクジェット方式によるプリンタは、インクを加圧して吐出するための加圧部を備えている。この加圧部の構成には、気泡の発生する力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式や、ピエゾ抵抗素子（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方式等がある。
【０００３】
これらの構成による印字方式は、色材たるインクをインク滴にして直接記録紙に向かって吐出するという工程により、粉末状の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によってカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるので高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が無くコストパフォーマンスに優れており、このため特にパーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方式である。
【０００４】
そして、上記のサーマルジェット方式には、インク滴の吐出方向により二通りの構成がある。すなわち、加圧部としての発熱部の発熱面に平行な方向へインクを吐出する構成のものと、発熱部の発熱面に垂直な方向にインクを吐出する構成のものとがある。
【０００５】
図８(a),(b),(c) は、発熱部の発熱面に平行な方向へ吐出する構成のものであり、同図(d),(e),(f) は、発熱部の発熱面に垂直な方向に吐出する構成のものをそれぞれ模式的に示している。同図(a) 又は(d) に示すように、シリコン基板１上には発熱部（発熱素子）２が形成されており、シリコン基板１に対向してオリフィス板３が形成されている。そして、同図(a) では発熱素子２の側方に、同図(d) では発熱素子２に対向して、オリフィス４が形成されている。上記の発熱素子２は不図示の電極に接続されており、発熱素子２が設けられているインク流路にはインク５が常時供給されている。
【０００６】
このオリフィス４からインク滴を吐出させるには、先ず、同図(b) 又は(e) に示すように、画像情報に応じた通電により、▲１▼発熱素子２を熱してこの発熱素子２上に核気泡を発生させ、▲２▼この核気泡が合体して膜気泡６が発生し、▲３▼この膜気泡６が断熱膨脹して成長し周囲のインクを押し遣り、これによりオリフィス４からインク５′が押し出され、この押し出されたインク５′は、同図(c) 又は(f) に示すように、インク滴７となってオリフィス４から紙面に向けて吐出される。この後、▲４▼上記の成長した膜気泡が周囲のインクに熱を取られて収縮し、▲５▼ついには膜気泡が消滅し、次の発熱素子の加熱を待機する。この一連の工程▲１▼〜▲５▼は、瞬時に行われる。
【０００７】
上記の発熱素子の発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のものは、ルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッドと呼称されており、消費電力が極めて小さくて済むことが知られている。また、このルーフシュータ型のサーマルインクジェットヘッドの製法としては、シリコンウエハ上に区画された多数（例えば６インチ以上の直径のウエハで９０個以上）のチップ基板の上に、シリコンＬＳＩ形成技術と薄膜形成技術を利用して、複数の発熱素子、これらを個々に駆動する駆動回路、及びこれに対応するオリフィスを、一括してモノリシックに形成する方法がある。
【０００８】
図９(a) は、そのようにして作成されたルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッド（以下、単にインク吐出ヘッドという）の概略の構成を示す側断面図であり、同図(b) は、同図(a) のＡ−Ａ′断面矢視図、同図(c) はその一部を取り除いて示す縮小平面図である。
【０００９】
図１０は、上記従来のインクジェットプリンタヘッドの内部構造を分かりやすく示すためオリフィス板を上に切り離して示す拡大斜視図である。
これら図９(a),(b),(c) 及び図１０に示すように、インク吐出ヘッド１０は、チップ基板１１上に形成されたＬＳＩからなる駆動回路１２（図９(a) 参照）と、薄膜からなる発熱抵抗体１３、その発熱抵抗体１３と上記駆動回路１２を接続する個別配線電極１４及び接地用共通配線である共通電極１５、並びにこれらの上に積層された隔壁１６、１７（１７ａ、１７ｂ）と、更にこれらの上に積層されたオリフィス板１８を備えている。このオリフィス板１８には吐出ノズル（オリフィス）１９が形成されている。
【００１０】
上記の各発熱抵抗体１３は、個別配線電極１４側に形成された櫛状の隔壁１７の櫛の胴部に当る隔壁１７ａとこれから伸び出す幅ｗの櫛の歯部に当る隔壁１７ｂにより区画形成された小房２１内に配置されて、隣接する他の発熱抵抗体１３から隔離されている。そして、発熱抵抗体１３の並設方向に平行し、上記の小房２１の開口部側に、インク流路２２が形成され、このインク流路２２に連通してインク供給溝２３が穿設され、更に、このインク供給溝２３に連通し基板下面に貫通するインク供給孔２４が穿設されている。
【００１１】
上記のように夫々隔離された小房２１内の発熱抵抗体１３に、基板裏面のインク供給孔２４に連結される不図示のインクカートリッジ等から、インク供給孔２４、インク供給溝２３及びインク流路２２を介してインクが供給される。発熱抵抗体１３は、駆動回路１２により個別配線電極１４を介し選択的に駆動されて発熱し、膜気泡を発生して、その圧力によりインクを吐出ノズル１９から不図示の用紙面に向けて吐出する。
【００１２】
ところで、近年の如くプリンタのカラー化が進んで来ると、これに対応して、プリンタには７２０ｄｐｉあるいは８００ｄｐｉ以上の高解像度が要求されるようになる。このような高い印字ドット密度を実現するには、加圧部（発熱抵抗体１３）の並設密度をより密にする必要がある。そのためには、隔壁１７ｂの幅ｗを（小さく）狭くして小房２１間の間隔を詰め、抵抗発熱部１３の並設密度を上げなければならない。つまり、隔壁１７ｂの幅ｗと高さｔとのアスペクト比ｔ／ｗを大きくしなければならない。
【００１３】
しかし、アスペクト比ｔ／ｗを「ｔ／ｗ＝１．０」以上に設定すると、製造工程中の特にフォトリソグラフィーの現像工程で、隔壁１７ｂが強度不足となって、潰れたり倒れたりして所望の形状の隔壁が形成されず、小房２１内へのインクの流通に障害を引き起こしてしまう。つまり、アスペクト比ｔ／ｗが「ｔ／ｗ＝１．０」以上になるように隔壁１７ｂを形成することは、隔壁の素材である感光性樹脂の強度の上から見て困難であった。
【００１４】
したがって、発熱抵抗体１３の配置密度を高くし且つ隔壁１７ｂのアスペクト比ｔ／ｗを１．０より小さくするには、隔壁１７ｂの幅ｗを変更せずに従来通り維持したままその隔壁１７ｂで区画する小房２１の方を狭くすることによって発熱抵抗体１３の配置密度をより密にする方法以外には、高解像度化に対応する方法がないと考えられていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように発熱抵抗体１３の配置密度を上げるために隔壁１７ｂで区画する小房２１の寸法を狭くすると、その小房２１内に配置される発熱抵抗体１３の寸法も狭くなってしまう。そうすると、適正にインク滴を吐出するために必要な発熱抵抗体１３の面積を確保することが困難になるという問題が新たに発生した。
【００１６】
また、他方では、図９(c) に示すように、小房２１は、インク流路２２側に隔壁が無く、四方のうちこのインク流路２２側一方向を全面開放しているため、発熱抵抗体１３の加熱による熱核気泡発生時にその加熱初期から、インク吐出用の気泡の圧力が、垂直のインク吐出方向とは異なる水平方向の上記全面開放部からインク給送用のインク流路２２を逆流するように一部分散してしまう。このため、インクを吐出するエネルギー効率が低下するという問題を有していた。この問題を解決する為の方策として、インク流入口部に圧力の逸散を防止する隔壁を設けることが提案されているが、このような隔壁は、上述した隔壁と同様或いは単独立設であるために隔壁以上に製造工程で倒壊し易いという問題を備えている。
【００１７】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、エネルギー効率良くインク滴を吐出できると共に、隔壁等を高アスペクト比で正確且つ容易に立設でき高印字密度化に有利なルーフシュータ型のインクジェットプリントヘッドを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
以下に、本発明のインクジェットプリントヘッドの構成を述べる。
本発明のインクジェットプリントヘッドは、基板上の所定位置に配設されたインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、縦断面が矩形を呈し、該複数の発熱素子を個々にその水平方向全周囲に亙って連続して囲繞すると共に少なくとも１箇所に開口を備え、各発熱素子により気泡を発生させてインクに圧力を加える加圧室を夫々区画形成する隔壁と、該隔壁を介し前記基板に対向させて設けられ前記発熱素子に対応する位置にインク吐出ノズルを穿設されたオリフィス板と、上記加圧室の夫々に上記開口を通じて連通され該加圧室に供給すべきインクを給送する共通流路とを有し、前記隔壁は前記発熱素子を矩形状に囲繞し、前記開口は前記隔壁の前記共通流路とは反対側の一辺を除く３辺に亙って、その縁端面が平坦且つ水平方向の同一面となるように設けられているものである。
【００１９】
上記開口は、例えば請求項２記載のように、上記隔壁における上記オリフィス板側の端部を除去して形成され、また、例えば請求項３記載のように、上記隔壁における上記基板側の端部を除去して形成されている。この基板側端部を除去する場合は、上記隔壁の上記開口が設けられている部分は、例えば請求項４記載のように、上記オリフィス板に設置される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１(a),(b),(c) は、第１の実施の形態におけるサーマルインクジェットヘッドの製造方法を工程順に示す図であり、それぞれ一連の工程においてシリコンチップの基板上に形成されていく状態の概略の平面図と断面図を模式的に示している。尚、これらの図には、説明の便宜上、いずれもフルカラー用のサーマルインクジェットヘッドの１個の印字ヘッド（モノクロ用インクジェットヘッドの構成と同じ）のみを示しているが、実際には後述するように、このような印字ヘッドが複数個（通常は４個）連なった形状のものが、１個の基板（シリコンチップ）上に形成される。また、同図(c) には３６個のインク吐出ノズル（オリフィス）４４を示しているが、実際には１２８個又は２５６個が一列に形成されているものである。
【００２２】
図２(a),(b),(c) は、上段に図１(a),(b),(c) の平面図をそれぞれ拡大して詳細に示しており、図２(a),(b),(c) の中段は上段のＡ−Ａ′断面矢視図（同図(a) 参照）、下段は上段のＢ−Ｂ′断面矢視図（同図(a) 参照）である。また、同図(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、それぞれ図１(a),(b),(c) の下に示す断面図と同一のものである。尚、図２(a),(b),(c) には、図示する上での便宜上、１２８個又は２５６個のオリフィスを、５個のオリフィスで代表させて示している。
【００２３】
このサーマルインクジェットヘッドの製造方法は、先ず、工程１として、４インチ以上のシリコン基板にＬＳＩ形成処理により駆動回路とその端子を形成すると共に、厚さ１〜２μｍの酸化膜を形成し、次に、工程２として、薄膜形成技術を用いて、Ｔａ（タンタル）−Ｓｉ（シリコン）−Ｏ（酸素）からなる抵抗膜と、Ｔｉ／Ｗによる電極膜を形成し、ホトリソ技術によって電極膜には配線部分のパターンを形成し、抵抗膜には微細な発熱抵抗体（加圧部）のパターンを形成する。この工程で発熱抵抗体の位置が決められる。
【００２４】
図１(a) 及び図２(a) は、上記の工程１及び工程２が終了した直後の状態を示している。すなわち、チップ基板３１上には共通電極３２、共通電極給電端子３３（図１(a) 参照）、個別配線電極３４、多数の発熱抵抗体３５、駆動回路３６及び駆動回路端子３７（図１(a) 参照）が形成されている。
【００２５】
続いて、工程３として、個々の発熱素子３５に対応するインク溜り（小房）を形成すべく感光性ポリイミドなどの有機材料からなる隔壁部材をコーティングにより高さ２０μｍ程度に形成し、これを２枚ののマスクを用いて２段階にエッチングしてパターン化した後に、３００℃〜４００℃の熱を３０分〜６０分加えるキュア（乾燥硬化、焼成）を行い、高さ１０μｍの上記感光性ポリイミドによるシール隔壁とこれよりも高さの低い区画用の隔壁をチップ基板上に形成・固着させる。尚、このパターン化は、レーザー加工によっても可能である。
【００２６】
更に、工程４として、ウェットエッチングまたはサンドブラスト法などにより上記チップ基板の面に溝状のインク供給路を形成し、更にこのインク供給路に連通し下面に開口するインク給送孔を形成する。
【００２７】
図１(b) 及び図２(b) は、上述の工程３及び工程４が終了した直後の状態を示している。すなわち、溝状のインク供給路３８及びインク給送孔３９が形成され、インク供給路３８の左側に位置する共通電極３２部分と、右方の個別配線電極３４が配設されている部分にインクを内部に封止するためのシール隔壁４０が形成され、これよりも１／３だけ低い形状で各発熱抵抗体３５と発熱抵抗体３５を区画するための区画隔壁４０−２及びその区画をインク流路から隔てる流路側隔壁４０−１が連設されている。
【００２８】
図３は、上記図１(b) 及び図２(b) に示す工程３及び工程４が終了した直後の状態を分かりやすく示すための拡大斜視図である。図２(b) 及びこの図３に示すように、上記各発熱抵抗体３５間に伸び出して積層される区画隔壁４０−２は、流路側隔壁４０−１を櫛の胴とすれば、櫛の歯に相当する形状をなし、櫛の歯の先端はシール隔壁４０に当接して一体化している。
【００２９】
これにより、櫛の歯を仕切り壁として、その歯と歯の間に発熱抵抗体３５が位置する微細な区画（小房）４１が発熱抵抗体３５の数だけ形成される。上記のシール隔壁４０は、小房４１を形成する隔壁の一辺を兼ねている。
【００３０】
この後、工程５として、ポリイミドからなる厚さ１０〜３０μｍのフィルムのオリフィス板を、その片面に接着剤としての熱可塑性ポリイミドを極薄に例えば厚さ２〜５μｍにコーテングし、上記積層構造の最上層に張り付けて、３９０〜３００℃で加熱しながら加圧してオリフィス板を固着させる。続いて、Ｎｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの厚さ０．５〜１μｍ程度の金属膜を形成する。
【００３１】
更に、工程６として、オリフィス板の上の金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチングするマスクを形成し、続いて、オリフィス板をＥＣＲなどのドライエッチングなどにより上記の金属膜マスクに従って４０μｍφ〜３９μｍφの孔空けをして多数のノズル孔（オリフィス）を一括形成する。尚、孔空けはエキシマレーザなどを用いて行ってもよい。
【００３２】
図１(c) 及び図２(c) は、上述した工程５と工程６が終了した直後の状態を示している。すなわち、オリフィス板４３が給電端子３３及び３７の部分を除く全領域を覆っており、シール隔壁４０、区画隔壁４０−２、及び流路側４０−１によって形成されている小房４１も上を覆われて、シール隔壁４０の厚さ（高さ）１０μｍに対応する高さの微細な個別房を形成し、流路側隔壁４０−１及び区画隔壁４０−２が、上から下までの隔壁のオリフィス板４３側の端部を除去された形状になって配置され、その除去部分が小房４１の開口部を形成している。
【００３３】
そして、小房４１の開口部とインク供給路３８とを連通させる高さ１０μｍのインク流路４２が形成されている。また、オリフィス板４３には、発熱抵抗体３５に対応する部分にインク吐出ノズル（オリフィス）４４がドライエッチングによって形成されている。
【００３４】
これにより、１２８個又は２５６個のインク吐出ノズル４４を１列に備えた多数のモノカラーヘッド４５がシリコンウエハ上に完成する。
尚、ドライエッチングのマスクはＮｉ、Ｃｕ、又はＡｌなどの金属膜を使うことで樹脂と金属膜との選択比が概略１００程度得られる。したがって、３９〜４０μｍのポリイミドフィルムのエッチングには１μｍ以下の金属膜でマスクを形成することで十分である。
【００３５】
ここまでが、ウエハの状態で処理される。そして、最後に、工程７として、ダイシングソーなどを用いてシリコンウエハをカッテングして、チップ基板単位毎に個別に分割し、実装基板にダイスボンデングし、端子接続して、実用単位のインクジェットヘッドが完成する。
【００３６】
上記のように１列のインク吐出ノズル４４を備えたモノカラーヘッド４５はモノクロ用インクジェットヘッドの構成であるが、通常フルカラー印字においては、減法混色の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色に、文字や画像の黒部分に専用されるブラック（Ｂｋ）を加えて合計４色のインクを必要とする。したがって最低でも４列のノズル列が必要である。そして上述した製造方法によれば４列のモノカラーヘッド４５をモノリシックに４個連設してフルカラーヘッドを構成することは可能であり、各列の位置関係も今日の半導体の製造技術により正確に配置することが可能である。
【００３７】
上記の図３に示すように、このインクジェットプリントヘッドは、その小房４１が、三辺の上方に開口部分を持ち、且つ水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれているので、発熱抵抗体３５の加熱による熱核気泡発生時には、インク吐出用の気泡の圧力が垂直方向に誘導されてオリフィス４４方向に集中する。したがって、気泡発生の熱エネルギーを無駄なくインクの吐出に使用することが出来、エネルギー効率が向上する。
【００３８】
また、小房４１を形成する流路側隔壁４０−１と区画隔壁４０−２は、高さが低いので（隔壁の高さは上から下までの２／３）アスペクト比ｔ／ｗが小さくなり、これにより、焼成・硬化の過程で欠落や倒壊が発生せず歩留りが向上する。
【００３９】
また、区画隔壁４０−２は、水平方向の両端をシール隔壁４０及び流路側隔壁４０−１によって支持されて補強されているので、アスペクト比ｔ／ｗが「１」を或る程度まで超えても焼成・硬化の過程で欠落や倒壊が発生しない。つまり、区画隔壁の幅を狭くして、その分だけ小房４１の間隔を詰めることができる。これにより、発熱抵抗体３５の発熱機能を現状と同等に維持したまま間隔を詰めて高解像度の印字ヘッドを作成することができる。
【００４０】
なお、例えばシール隔壁４０と流路側隔壁１０−１及び区画隔壁４０−２とで高さが異なる上述の隔壁のように、部分的に高さが違う隔壁は、マスクを違えて２段階にエッチングすることにより容易に形成することができる。
【００４１】
図４(a),(b) は、それぞれ上記のように三辺に開口部を持ち且つ水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房４１の構成の他の例を示す図である。同図(a) は、流路側隔壁４７−１及び区画隔壁４７−２を、上から下までの隔壁のチップ基板３１側を除去した形状にして配置し、開口部４６を下方に設けた例を示している。実際にこの形状の流路側隔壁４７−１及び区画隔壁４７−２を作成するには、流路側隔壁４７−１及び区画隔壁４７−２を、同図には図示を省略したオリフィス板４３の裏面に予め形成して、そのオリフィス板４３を基板上に位置合わせして積層する。
【００４２】
また、同図(b) は、流路側隔壁及び区画隔壁を、上から下までの隔壁の中間を除去した形状にして配置し、開口部４８を中央部に設けた例を示している。結果として同図(b) のように上下に分かれて配置される流路側隔壁４９−１、５０−１及び区画隔壁４９−２、５０−２の作成では、上方の流路側隔壁４９−１と区画隔壁４９−２をオリフィス板側に配設し、下方の流路側隔壁５０−１と区画隔壁５０−２を基板３１側に配設する。
【００４３】
図５(a),(b),(c) は、それぞれ流路側隔壁に開口部を持ち且つ全体として水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房４１の構成の例を示す図である。同図(a),(b),(c) に示すように、区画隔壁５１−２は共通した形状であり上から下まで連続した形状で配設される。そして、同図(a) では流路側隔壁５１−１が上端部を除去されて上開口部５２を形成し、同図(b) では流路側隔壁５１−１′が下端部を除去されて下開口部５３を形成し、同図(c) では、流路側隔壁５１−１″が中間部を除去されて中開口部５４を形成している。
【００４４】
この構成も、水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれているので、発熱抵抗体３５の加熱による熱核気泡発生時には、インク吐出用の気泡の圧力が垂直方向に誘導されてオリフィス４４方向に集中し気泡発生の熱エネルギーを無駄なくインクの吐出に使用することが出来てエネルギー効率が向上する。
【００４５】
図６(a) は、小房４１を１個だけ示す平面図、同図(b) は上述した流路側隔壁及び区画隔壁が採り得る形状の側面図、同図(c) は区画隔壁が更に採り得る形状の側面図、同図(d) は流路側隔壁及び区画隔壁のいずれにも不適は形状の側面図である。ここで、図６(a) に示す小房４１の隔壁の位置を、流路側隔壁４０−１（又は４７−１、４９−１、５０−１、５１−１、５１−１′、５１−１″）の部分を位置Ａ、区画隔壁４０−２（又は４７−２、４９−２、５０−２、５１−２）の部分を位置Ｂとする。
【００４６】
図７(a),(b),(c) は、流路側隔壁部の位置Ａ及び区画隔壁部の位置Ｂが採り得る隔壁の形状の組み合わせを破線で結んで示す図である。以下、これについて説明する。図６(a) に示す小房４１の流路側の位置Ａには開口部が必要である。ここに開口部が無いと隣接する小房間で吐出状態が影響され合うクロストークが発生する虞がある。
【００４７】
したがって、位置Ａには、図６(c) に示す形状ｋ４は採り得ないが、図６(b) に示す形状ｋ１、ｋ２又はｋ３のいずれも採り得るものである。図７(a),(b),(c) はこのことを示している。
【００４８】
また、位置Ｂは開口部が有ってもよく又無くても良いから、図６(b) に示す形状ｋ１、ｋ２又はｋ３の他に同図(c) に示す形状ｋ４も採り得るものである。上記同様に図７(a),(b),(c) はこのことを示している。
【００４９】
そして、図６(d) に示す形状ｋ５は、位置Ａ又は位置Ｂのいずれにおいても、小房４１を囲む隔壁が水平方向に連続しない、つまり、位置Ａでも又は位置Ｂでも、隣の隔壁から切り離された形状となる。この形状は、オリフィス板が設置される前の段階では基板上に単独で立った状態となるから、隔壁のアスペクト比ｔ／ｗが或る程度小さくても、焼成・硬化の過程で隔壁の欠落や倒壊が発生するので採用できない。図７(a),(b),(c) で形状ｋ５に破線の結び付けが無いのはこのことを示している。
【００５０】
図７の破線組合せ図で分かるように、流路側隔壁と区画隔壁の採り得る形状は、図３に示した位置ＡとＢ共に形状ｋ１の場合、図４(a) に示した位置ＡとＢ共に形状ｋ２の場合、図４(b) に示した位置ＡとＢ共に形状ｋ３の場合、図５(a),(b),(c) に示した位置Ａが形状ｋ１、ｋ２又はｋ３で位置Ｂが形状ｋ４の場合、と限るわけではない。位置Ａと位置Ｂで、形状ｋ１、ｋ２又はｋ３のうちの互いに異なる形状を組み合わせた構成であってもよい。
【００５１】
なお、隔壁ｋ２またはｋ３のオリフィス側の壁は、オリフィス板と一体に形成することもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、加圧室（小房）を、一部に開口を有し且つ水平方向に連続する隔壁で囲んで形成するので、加圧室（小房）への円滑なインクの供給を維持したまま吐出エネルギーをノズルの在る垂直方向へ集約させることができ、これにより、吐出エネルギーを無駄なくインクの吐出に使用することが出来てエネルギー効率が向上する。
【００５３】
また、加圧室を囲む隔壁が水平方向に連続して孤立した部分がなく各部が支え合っているので、アスペクト比ｔ／ｗが「１」を或る程度まで超えても焼成・硬化の過程で欠落や倒壊が発生せず、したがって隔壁幅を狭くしてその分だけ加圧室の間隔を密にすることができ、これにより、加圧室の機能を維持したまま間隔を詰めて高解像度の印字ヘッドを正確且つ容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a),(b),(c) は第１の実施の形態におけるサーマルインクジェットヘッドの製造方法を工程順に模式的に示す概略の平面図と断面図である。
【図２】 (a),(b),(c) は夫々上段は図１(a),(b),(c) の平面図を拡大した図、中段は上段のＡ−Ａ′断面矢視図、下段は上段のＢ−Ｂ′断面矢視図である。
【図３】製造工程３及び４が終了した直後の状態を分かりやすく示すための拡大斜視図である。
【図４】 (a),(b) は三辺に開口部を持ち且つ水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房の構成の他の例を示す図である。
【図５】 (a),(b),(c) は流路側隔壁に開口部を持ち且つ全体として水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房の構成の例を示す図である。
【図６】 (a) は小房を１個だけ示す平面図、(b) は流路側隔壁及び区画隔壁が採り得る形状の側面図、(c) は区画隔壁が更に採り得る形状の側面図、(d) は流路側隔壁及び区画隔壁のいずれにも不適は形状の側面図である。
【図７】 (a),(b),(c) は流路側隔壁及び区画隔壁が採り得る形状の組み合わせを示す組み合わせ結線図である。
【図８】 (a),(b),(c) は発熱部の発熱面に平行な方向へインクを吐出する構成を示す図、(d),(e),(f) は発熱部の発熱面に垂直な方向にインクを吐出する構成を示す図である。
【図９】 (a) は従来のルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッドの概略の構成を示す側断面図、(b) は(a) のＡ−Ａ′断面矢視図、(c) はその一部を取り除いて示す縮小平面図である。
【図１０】従来構成のルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッドの本発明が工夫の対象とする内部構造を分かりやすく示すためオリフィス板を上に切り離して示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
２ 発熱部（発熱素子）
３ オリフィス板
４ オリフィス（インク吐出孔）
５、５′ インク
６ 膜気泡
７ インク滴
１０ インク吐出ヘッド
１１ チップ基板
１２ 駆動回路
１３ 抵抗発熱部
１４ 個別配線電極
１５ 共通電極
１６、１７（１７ａ、１７ｂ） 隔壁
１８ オリフィス板
１９ 吐出ノズル（オリフィス）
２１ 小房
２２ インク流路
２３ インク供給溝
２４ インク供給孔
３１ チップ基板
３２ 共通電極
３３ 共通電極給電端子
３４ 個別配線電極
３５ 発熱抵抗体
３６ 駆動回路
３７ 駆動回路端子
３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ） インク供給路
３９ インク給送孔
４０ シール隔壁
４０−１ 流路側隔壁
４０−２ 区画隔壁
４１ 区画（小房）
４２ インク流路
４３ オリフィス板
４４ インク吐出ノズル（オリフィス）
４５ モノカラー印字ヘッド
４６ 開口部
４７−１、４９−１、５０−１、５１−１、５１−１′、５１−１″ 流路側隔壁
４７−２、４９−２、５０−２、５１−２ 区画隔壁
Ａ、Ｂ 隔壁位置
ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｋ５ 隔壁の形状
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱核気泡の圧力でインク滴を吐出する際の熱エネルギー効率の良いルーフシュータ型のインクジェットプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット方式のプリンタが広く用いられている。このインクジェット方式によるプリンタは、インクを加圧して吐出するための加圧部を備えている。この加圧部の構成には、気泡の発生する力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式や、ピエゾ抵抗素子（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方式等がある。
【０００３】
これらの構成による印字方式は、色材たるインクをインク滴にして直接記録紙に向かって吐出するという工程により、粉末状の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によってカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるので高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が無くコストパフォーマンスに優れており、このため特にパーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方式である。
【０００４】
そして、上記のサーマルジェット方式には、インク滴の吐出方向により二通りの構成がある。すなわち、加圧部としての発熱部の発熱面に平行な方向へインクを吐出する構成のものと、発熱部の発熱面に垂直な方向にインクを吐出する構成のものとがある。
【０００５】
図８(a),(b),(c) は、発熱部の発熱面に平行な方向へ吐出する構成のものであり、同図(d),(e),(f) は、発熱部の発熱面に垂直な方向に吐出する構成のものをそれぞれ模式的に示している。同図(a) 又は(d) に示すように、シリコン基板１上には発熱部（発熱素子）２が形成されており、シリコン基板１に対向してオリフィス板３が形成されている。そして、同図(a) では発熱素子２の側方に、同図(d) では発熱素子２に対向して、オリフィス４が形成されている。上記の発熱素子２は不図示の電極に接続されており、発熱素子２が設けられているインク流路にはインク５が常時供給されている。
【０００６】
このオリフィス４からインク滴を吐出させるには、先ず、同図(b) 又は(e) に示すように、画像情報に応じた通電により、▲１▼発熱素子２を熱してこの発熱素子２上に核気泡を発生させ、▲２▼この核気泡が合体して膜気泡６が発生し、▲３▼この膜気泡６が断熱膨脹して成長し周囲のインクを押し遣り、これによりオリフィス４からインク５′が押し出され、この押し出されたインク５′は、同図(c) 又は(f) に示すように、インク滴７となってオリフィス４から紙面に向けて吐出される。この後、▲４▼上記の成長した膜気泡が周囲のインクに熱を取られて収縮し、▲５▼ついには膜気泡が消滅し、次の発熱素子の加熱を待機する。この一連の工程▲１▼〜▲５▼は、瞬時に行われる。
【０００７】
上記の発熱素子の発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のものは、ルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッドと呼称されており、消費電力が極めて小さくて済むことが知られている。また、このルーフシュータ型のサーマルインクジェットヘッドの製法としては、シリコンウエハ上に区画された多数（例えば６インチ以上の直径のウエハで９０個以上）のチップ基板の上に、シリコンＬＳＩ形成技術と薄膜形成技術を利用して、複数の発熱素子、これらを個々に駆動する駆動回路、及びこれに対応するオリフィスを、一括してモノリシックに形成する方法がある。
【０００８】
図９(a) は、そのようにして作成されたルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッド（以下、単にインク吐出ヘッドという）の概略の構成を示す側断面図であり、同図(b) は、同図(a) のＡ−Ａ′断面矢視図、同図(c) はその一部を取り除いて示す縮小平面図である。
【０００９】
図１０は、上記従来のインクジェットプリンタヘッドの内部構造を分かりやすく示すためオリフィス板を上に切り離して示す拡大斜視図である。
これら図９(a),(b),(c) 及び図１０に示すように、インク吐出ヘッド１０は、チップ基板１１上に形成されたＬＳＩからなる駆動回路１２（図９(a) 参照）と、薄膜からなる発熱抵抗体１３、その発熱抵抗体１３と上記駆動回路１２を接続する個別配線電極１４及び接地用共通配線である共通電極１５、並びにこれらの上に積層された隔壁１６、１７（１７ａ、１７ｂ）と、更にこれらの上に積層されたオリフィス板１８を備えている。このオリフィス板１８には吐出ノズル（オリフィス）１９が形成されている。
【００１０】
上記の各発熱抵抗体１３は、個別配線電極１４側に形成された櫛状の隔壁１７の櫛の胴部に当る隔壁１７ａとこれから伸び出す幅ｗの櫛の歯部に当る隔壁１７ｂにより区画形成された小房２１内に配置されて、隣接する他の発熱抵抗体１３から隔離されている。そして、発熱抵抗体１３の並設方向に平行し、上記の小房２１の開口部側に、インク流路２２が形成され、このインク流路２２に連通してインク供給溝２３が穿設され、更に、このインク供給溝２３に連通し基板下面に貫通するインク供給孔２４が穿設されている。
【００１１】
上記のように夫々隔離された小房２１内の発熱抵抗体１３に、基板裏面のインク供給孔２４に連結される不図示のインクカートリッジ等から、インク供給孔２４、インク供給溝２３及びインク流路２２を介してインクが供給される。発熱抵抗体１３は、駆動回路１２により個別配線電極１４を介し選択的に駆動されて発熱し、膜気泡を発生して、その圧力によりインクを吐出ノズル１９から不図示の用紙面に向けて吐出する。
【００１２】
ところで、近年の如くプリンタのカラー化が進んで来ると、これに対応して、プリンタには７２０ｄｐｉあるいは８００ｄｐｉ以上の高解像度が要求されるようになる。このような高い印字ドット密度を実現するには、加圧部（発熱抵抗体１３）の並設密度をより密にする必要がある。そのためには、隔壁１７ｂの幅ｗを（小さく）狭くして小房２１間の間隔を詰め、抵抗発熱部１３の並設密度を上げなければならない。つまり、隔壁１７ｂの幅ｗと高さｔとのアスペクト比ｔ／ｗを大きくしなければならない。
【００１３】
しかし、アスペクト比ｔ／ｗを「ｔ／ｗ＝１．０」以上に設定すると、製造工程中の特にフォトリソグラフィーの現像工程で、隔壁１７ｂが強度不足となって、潰れたり倒れたりして所望の形状の隔壁が形成されず、小房２１内へのインクの流通に障害を引き起こしてしまう。つまり、アスペクト比ｔ／ｗが「ｔ／ｗ＝１．０」以上になるように隔壁１７ｂを形成することは、隔壁の素材である感光性樹脂の強度の上から見て困難であった。
【００１４】
したがって、発熱抵抗体１３の配置密度を高くし且つ隔壁１７ｂのアスペクト比ｔ／ｗを１．０より小さくするには、隔壁１７ｂの幅ｗを変更せずに従来通り維持したままその隔壁１７ｂで区画する小房２１の方を狭くすることによって発熱抵抗体１３の配置密度をより密にする方法以外には、高解像度化に対応する方法がないと考えられていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように発熱抵抗体１３の配置密度を上げるために隔壁１７ｂで区画する小房２１の寸法を狭くすると、その小房２１内に配置される発熱抵抗体１３の寸法も狭くなってしまう。そうすると、適正にインク滴を吐出するために必要な発熱抵抗体１３の面積を確保することが困難になるという問題が新たに発生した。
【００１６】
また、他方では、図９(c) に示すように、小房２１は、インク流路２２側に隔壁が無く、四方のうちこのインク流路２２側一方向を全面開放しているため、発熱抵抗体１３の加熱による熱核気泡発生時にその加熱初期から、インク吐出用の気泡の圧力が、垂直のインク吐出方向とは異なる水平方向の上記全面開放部からインク給送用のインク流路２２を逆流するように一部分散してしまう。このため、インクを吐出するエネルギー効率が低下するという問題を有していた。この問題を解決する為の方策として、インク流入口部に圧力の逸散を防止する隔壁を設けることが提案されているが、このような隔壁は、上述した隔壁と同様或いは単独立設であるために隔壁以上に製造工程で倒壊し易いという問題を備えている。
【００１７】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、エネルギー効率良くインク滴を吐出できると共に、隔壁等を高アスペクト比で正確且つ容易に立設でき高印字密度化に有利なルーフシュータ型のインクジェットプリントヘッドを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
以下に、本発明のインクジェットプリントヘッドの構成を述べる。
本発明のインクジェットプリントヘッドは、基板上の所定位置に配設されたインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、縦断面が矩形を呈し、該複数の発熱素子を個々にその水平方向全周囲に亙って連続して囲繞すると共に少なくとも１箇所に開口を備え、各発熱素子により気泡を発生させてインクに圧力を加える加圧室を夫々区画形成する隔壁と、該隔壁を介し前記基板に対向させて設けられ前記発熱素子に対応する位置にインク吐出ノズルを穿設されたオリフィス板と、上記加圧室の夫々に上記開口を通じて連通され該加圧室に供給すべきインクを給送する共通流路とを有し、前記隔壁は前記発熱素子を矩形状に囲繞し、前記開口は前記隔壁の前記共通流路とは反対側の一辺を除く３辺に亙って、その縁端面が平坦且つ水平方向の同一面となるように設けられているものである。
【００１９】
上記開口は、例えば請求項２記載のように、上記隔壁における上記オリフィス板側の端部を除去して形成され、また、例えば請求項３記載のように、上記隔壁における上記基板側の端部を除去して形成されている。この基板側端部を除去する場合は、上記隔壁の上記開口が設けられている部分は、例えば請求項４記載のように、上記オリフィス板に設置される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１(a),(b),(c) は、第１の実施の形態におけるサーマルインクジェットヘッドの製造方法を工程順に示す図であり、それぞれ一連の工程においてシリコンチップの基板上に形成されていく状態の概略の平面図と断面図を模式的に示している。尚、これらの図には、説明の便宜上、いずれもフルカラー用のサーマルインクジェットヘッドの１個の印字ヘッド（モノクロ用インクジェットヘッドの構成と同じ）のみを示しているが、実際には後述するように、このような印字ヘッドが複数個（通常は４個）連なった形状のものが、１個の基板（シリコンチップ）上に形成される。また、同図(c) には３６個のインク吐出ノズル（オリフィス）４４を示しているが、実際には１２８個又は２５６個が一列に形成されているものである。
【００２２】
図２(a),(b),(c) は、上段に図１(a),(b),(c) の平面図をそれぞれ拡大して詳細に示しており、図２(a),(b),(c) の中段は上段のＡ−Ａ′断面矢視図（同図(a) 参照）、下段は上段のＢ−Ｂ′断面矢視図（同図(a) 参照）である。また、同図(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、それぞれ図１(a),(b),(c) の下に示す断面図と同一のものである。尚、図２(a),(b),(c) には、図示する上での便宜上、１２８個又は２５６個のオリフィスを、５個のオリフィスで代表させて示している。
【００２３】
このサーマルインクジェットヘッドの製造方法は、先ず、工程１として、４インチ以上のシリコン基板にＬＳＩ形成処理により駆動回路とその端子を形成すると共に、厚さ１〜２μｍの酸化膜を形成し、次に、工程２として、薄膜形成技術を用いて、Ｔａ（タンタル）−Ｓｉ（シリコン）−Ｏ（酸素）からなる抵抗膜と、Ｔｉ／Ｗによる電極膜を形成し、ホトリソ技術によって電極膜には配線部分のパターンを形成し、抵抗膜には微細な発熱抵抗体（加圧部）のパターンを形成する。この工程で発熱抵抗体の位置が決められる。
【００２４】
図１(a) 及び図２(a) は、上記の工程１及び工程２が終了した直後の状態を示している。すなわち、チップ基板３１上には共通電極３２、共通電極給電端子３３（図１(a) 参照）、個別配線電極３４、多数の発熱抵抗体３５、駆動回路３６及び駆動回路端子３７（図１(a) 参照）が形成されている。
【００２５】
続いて、工程３として、個々の発熱素子３５に対応するインク溜り（小房）を形成すべく感光性ポリイミドなどの有機材料からなる隔壁部材をコーティングにより高さ２０μｍ程度に形成し、これを２枚ののマスクを用いて２段階にエッチングしてパターン化した後に、３００℃〜４００℃の熱を３０分〜６０分加えるキュア（乾燥硬化、焼成）を行い、高さ１０μｍの上記感光性ポリイミドによるシール隔壁とこれよりも高さの低い区画用の隔壁をチップ基板上に形成・固着させる。尚、このパターン化は、レーザー加工によっても可能である。
【００２６】
更に、工程４として、ウェットエッチングまたはサンドブラスト法などにより上記チップ基板の面に溝状のインク供給路を形成し、更にこのインク供給路に連通し下面に開口するインク給送孔を形成する。
【００２７】
図１(b) 及び図２(b) は、上述の工程３及び工程４が終了した直後の状態を示している。すなわち、溝状のインク供給路３８及びインク給送孔３９が形成され、インク供給路３８の左側に位置する共通電極３２部分と、右方の個別配線電極３４が配設されている部分にインクを内部に封止するためのシール隔壁４０が形成され、これよりも１／３だけ低い形状で各発熱抵抗体３５と発熱抵抗体３５を区画するための区画隔壁４０−２及びその区画をインク流路から隔てる流路側隔壁４０−１が連設されている。
【００２８】
図３は、上記図１(b) 及び図２(b) に示す工程３及び工程４が終了した直後の状態を分かりやすく示すための拡大斜視図である。図２(b) 及びこの図３に示すように、上記各発熱抵抗体３５間に伸び出して積層される区画隔壁４０−２は、流路側隔壁４０−１を櫛の胴とすれば、櫛の歯に相当する形状をなし、櫛の歯の先端はシール隔壁４０に当接して一体化している。
【００２９】
これにより、櫛の歯を仕切り壁として、その歯と歯の間に発熱抵抗体３５が位置する微細な区画（小房）４１が発熱抵抗体３５の数だけ形成される。上記のシール隔壁４０は、小房４１を形成する隔壁の一辺を兼ねている。
【００３０】
この後、工程５として、ポリイミドからなる厚さ１０〜３０μｍのフィルムのオリフィス板を、その片面に接着剤としての熱可塑性ポリイミドを極薄に例えば厚さ２〜５μｍにコーテングし、上記積層構造の最上層に張り付けて、３９０〜３００℃で加熱しながら加圧してオリフィス板を固着させる。続いて、Ｎｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの厚さ０．５〜１μｍ程度の金属膜を形成する。
【００３１】
更に、工程６として、オリフィス板の上の金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチングするマスクを形成し、続いて、オリフィス板をＥＣＲなどのドライエッチングなどにより上記の金属膜マスクに従って４０μｍφ〜３９μｍφの孔空けをして多数のノズル孔（オリフィス）を一括形成する。尚、孔空けはエキシマレーザなどを用いて行ってもよい。
【００３２】
図１(c) 及び図２(c) は、上述した工程５と工程６が終了した直後の状態を示している。すなわち、オリフィス板４３が給電端子３３及び３７の部分を除く全領域を覆っており、シール隔壁４０、区画隔壁４０−２、及び流路側４０−１によって形成されている小房４１も上を覆われて、シール隔壁４０の厚さ（高さ）１０μｍに対応する高さの微細な個別房を形成し、流路側隔壁４０−１及び区画隔壁４０−２が、上から下までの隔壁のオリフィス板４３側の端部を除去された形状になって配置され、その除去部分が小房４１の開口部を形成している。
【００３３】
そして、小房４１の開口部とインク供給路３８とを連通させる高さ１０μｍのインク流路４２が形成されている。また、オリフィス板４３には、発熱抵抗体３５に対応する部分にインク吐出ノズル（オリフィス）４４がドライエッチングによって形成されている。
【００３４】
これにより、１２８個又は２５６個のインク吐出ノズル４４を１列に備えた多数のモノカラーヘッド４５がシリコンウエハ上に完成する。
尚、ドライエッチングのマスクはＮｉ、Ｃｕ、又はＡｌなどの金属膜を使うことで樹脂と金属膜との選択比が概略１００程度得られる。したがって、３９〜４０μｍのポリイミドフィルムのエッチングには１μｍ以下の金属膜でマスクを形成することで十分である。
【００３５】
ここまでが、ウエハの状態で処理される。そして、最後に、工程７として、ダイシングソーなどを用いてシリコンウエハをカッテングして、チップ基板単位毎に個別に分割し、実装基板にダイスボンデングし、端子接続して、実用単位のインクジェットヘッドが完成する。
【００３６】
上記のように１列のインク吐出ノズル４４を備えたモノカラーヘッド４５はモノクロ用インクジェットヘッドの構成であるが、通常フルカラー印字においては、減法混色の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色に、文字や画像の黒部分に専用されるブラック（Ｂｋ）を加えて合計４色のインクを必要とする。したがって最低でも４列のノズル列が必要である。そして上述した製造方法によれば４列のモノカラーヘッド４５をモノリシックに４個連設してフルカラーヘッドを構成することは可能であり、各列の位置関係も今日の半導体の製造技術により正確に配置することが可能である。
【００３７】
上記の図３に示すように、このインクジェットプリントヘッドは、その小房４１が、三辺の上方に開口部分を持ち、且つ水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれているので、発熱抵抗体３５の加熱による熱核気泡発生時には、インク吐出用の気泡の圧力が垂直方向に誘導されてオリフィス４４方向に集中する。したがって、気泡発生の熱エネルギーを無駄なくインクの吐出に使用することが出来、エネルギー効率が向上する。
【００３８】
また、小房４１を形成する流路側隔壁４０−１と区画隔壁４０−２は、高さが低いので（隔壁の高さは上から下までの２／３）アスペクト比ｔ／ｗが小さくなり、これにより、焼成・硬化の過程で欠落や倒壊が発生せず歩留りが向上する。
【００３９】
また、区画隔壁４０−２は、水平方向の両端をシール隔壁４０及び流路側隔壁４０−１によって支持されて補強されているので、アスペクト比ｔ／ｗが「１」を或る程度まで超えても焼成・硬化の過程で欠落や倒壊が発生しない。つまり、区画隔壁の幅を狭くして、その分だけ小房４１の間隔を詰めることができる。これにより、発熱抵抗体３５の発熱機能を現状と同等に維持したまま間隔を詰めて高解像度の印字ヘッドを作成することができる。
【００４０】
なお、例えばシール隔壁４０と流路側隔壁１０−１及び区画隔壁４０−２とで高さが異なる上述の隔壁のように、部分的に高さが違う隔壁は、マスクを違えて２段階にエッチングすることにより容易に形成することができる。
【００４１】
図４(a),(b) は、それぞれ上記のように三辺に開口部を持ち且つ水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房４１の構成の他の例を示す図である。同図(a) は、流路側隔壁４７−１及び区画隔壁４７−２を、上から下までの隔壁のチップ基板３１側を除去した形状にして配置し、開口部４６を下方に設けた例を示している。実際にこの形状の流路側隔壁４７−１及び区画隔壁４７−２を作成するには、流路側隔壁４７−１及び区画隔壁４７−２を、同図には図示を省略したオリフィス板４３の裏面に予め形成して、そのオリフィス板４３を基板上に位置合わせして積層する。
【００４２】
また、同図(b) は、流路側隔壁及び区画隔壁を、上から下までの隔壁の中間を除去した形状にして配置し、開口部４８を中央部に設けた例を示している。結果として同図(b) のように上下に分かれて配置される流路側隔壁４９−１、５０−１及び区画隔壁４９−２、５０−２の作成では、上方の流路側隔壁４９−１と区画隔壁４９−２をオリフィス板側に配設し、下方の流路側隔壁５０−１と区画隔壁５０−２を基板３１側に配設する。
【００４３】
図５(a),(b),(c) は、それぞれ流路側隔壁に開口部を持ち且つ全体として水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房４１の構成の例を示す図である。同図(a),(b),(c) に示すように、区画隔壁５１−２は共通した形状であり上から下まで連続した形状で配設される。そして、同図(a) では流路側隔壁５１−１が上端部を除去されて上開口部５２を形成し、同図(b) では流路側隔壁５１−１′が下端部を除去されて下開口部５３を形成し、同図(c) では、流路側隔壁５１−１″が中間部を除去されて中開口部５４を形成している。
【００４４】
この構成も、水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれているので、発熱抵抗体３５の加熱による熱核気泡発生時には、インク吐出用の気泡の圧力が垂直方向に誘導されてオリフィス４４方向に集中し気泡発生の熱エネルギーを無駄なくインクの吐出に使用することが出来てエネルギー効率が向上する。
【００４５】
図６(a) は、小房４１を１個だけ示す平面図、同図(b) は上述した流路側隔壁及び区画隔壁が採り得る形状の側面図、同図(c) は区画隔壁が更に採り得る形状の側面図、同図(d) は流路側隔壁及び区画隔壁のいずれにも不適は形状の側面図である。ここで、図６(a) に示す小房４１の隔壁の位置を、流路側隔壁４０−１（又は４７−１、４９−１、５０−１、５１−１、５１−１′、５１−１″）の部分を位置Ａ、区画隔壁４０−２（又は４７−２、４９−２、５０−２、５１−２）の部分を位置Ｂとする。
【００４６】
図７(a),(b),(c) は、流路側隔壁部の位置Ａ及び区画隔壁部の位置Ｂが採り得る隔壁の形状の組み合わせを破線で結んで示す図である。以下、これについて説明する。図６(a) に示す小房４１の流路側の位置Ａには開口部が必要である。ここに開口部が無いと隣接する小房間で吐出状態が影響され合うクロストークが発生する虞がある。
【００４７】
したがって、位置Ａには、図６(c) に示す形状ｋ４は採り得ないが、図６(b) に示す形状ｋ１、ｋ２又はｋ３のいずれも採り得るものである。図７(a),(b),(c) はこのことを示している。
【００４８】
また、位置Ｂは開口部が有ってもよく又無くても良いから、図６(b) に示す形状ｋ１、ｋ２又はｋ３の他に同図(c) に示す形状ｋ４も採り得るものである。上記同様に図７(a),(b),(c) はこのことを示している。
【００４９】
そして、図６(d) に示す形状ｋ５は、位置Ａ又は位置Ｂのいずれにおいても、小房４１を囲む隔壁が水平方向に連続しない、つまり、位置Ａでも又は位置Ｂでも、隣の隔壁から切り離された形状となる。この形状は、オリフィス板が設置される前の段階では基板上に単独で立った状態となるから、隔壁のアスペクト比ｔ／ｗが或る程度小さくても、焼成・硬化の過程で隔壁の欠落や倒壊が発生するので採用できない。図７(a),(b),(c) で形状ｋ５に破線の結び付けが無いのはこのことを示している。
【００５０】
図７の破線組合せ図で分かるように、流路側隔壁と区画隔壁の採り得る形状は、図３に示した位置ＡとＢ共に形状ｋ１の場合、図４(a) に示した位置ＡとＢ共に形状ｋ２の場合、図４(b) に示した位置ＡとＢ共に形状ｋ３の場合、図５(a),(b),(c) に示した位置Ａが形状ｋ１、ｋ２又はｋ３で位置Ｂが形状ｋ４の場合、と限るわけではない。位置Ａと位置Ｂで、形状ｋ１、ｋ２又はｋ３のうちの互いに異なる形状を組み合わせた構成であってもよい。
【００５１】
なお、隔壁ｋ２またはｋ３のオリフィス側の壁は、オリフィス板と一体に形成することもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、加圧室（小房）を、一部に開口を有し且つ水平方向に連続する隔壁で囲んで形成するので、加圧室（小房）への円滑なインクの供給を維持したまま吐出エネルギーをノズルの在る垂直方向へ集約させることができ、これにより、吐出エネルギーを無駄なくインクの吐出に使用することが出来てエネルギー効率が向上する。
【００５３】
また、加圧室を囲む隔壁が水平方向に連続して孤立した部分がなく各部が支え合っているので、アスペクト比ｔ／ｗが「１」を或る程度まで超えても焼成・硬化の過程で欠落や倒壊が発生せず、したがって隔壁幅を狭くしてその分だけ加圧室の間隔を密にすることができ、これにより、加圧室の機能を維持したまま間隔を詰めて高解像度の印字ヘッドを正確且つ容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a),(b),(c) は第１の実施の形態におけるサーマルインクジェットヘッドの製造方法を工程順に模式的に示す概略の平面図と断面図である。
【図２】 (a),(b),(c) は夫々上段は図１(a),(b),(c) の平面図を拡大した図、中段は上段のＡ−Ａ′断面矢視図、下段は上段のＢ−Ｂ′断面矢視図である。
【図３】製造工程３及び４が終了した直後の状態を分かりやすく示すための拡大斜視図である。
【図４】 (a),(b) は三辺に開口部を持ち且つ水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房の構成の他の例を示す図である。
【図５】 (a),(b),(c) は流路側隔壁に開口部を持ち且つ全体として水平方向の周囲を連続する隔壁で囲まれた小房の構成の例を示す図である。
【図６】 (a) は小房を１個だけ示す平面図、(b) は流路側隔壁及び区画隔壁が採り得る形状の側面図、(c) は区画隔壁が更に採り得る形状の側面図、(d) は流路側隔壁及び区画隔壁のいずれにも不適は形状の側面図である。
【図７】 (a),(b),(c) は流路側隔壁及び区画隔壁が採り得る形状の組み合わせを示す組み合わせ結線図である。
【図８】 (a),(b),(c) は発熱部の発熱面に平行な方向へインクを吐出する構成を示す図、(d),(e),(f) は発熱部の発熱面に垂直な方向にインクを吐出する構成を示す図である。
【図９】 (a) は従来のルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッドの概略の構成を示す側断面図、(b) は(a) のＡ−Ａ′断面矢視図、(c) はその一部を取り除いて示す縮小平面図である。
【図１０】従来構成のルーフシュータ型サーマルインクジェットヘッドの本発明が工夫の対象とする内部構造を分かりやすく示すためオリフィス板を上に切り離して示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
２ 発熱部（発熱素子）
３ オリフィス板
４ オリフィス（インク吐出孔）
５、５′ インク
６ 膜気泡
７ インク滴
１０ インク吐出ヘッド
１１ チップ基板
１２ 駆動回路
１３ 抵抗発熱部
１４ 個別配線電極
１５ 共通電極
１６、１７（１７ａ、１７ｂ） 隔壁
１８ オリフィス板
１９ 吐出ノズル（オリフィス）
２１ 小房
２２ インク流路
２３ インク供給溝
２４ インク供給孔
３１ チップ基板
３２ 共通電極
３３ 共通電極給電端子
３４ 個別配線電極
３５ 発熱抵抗体
３６ 駆動回路
３７ 駆動回路端子
３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ） インク供給路
３９ インク給送孔
４０ シール隔壁
４０−１ 流路側隔壁
４０−２ 区画隔壁
４１ 区画（小房）
４２ インク流路
４３ オリフィス板
４４ インク吐出ノズル（オリフィス）
４５ モノカラー印字ヘッド
４６ 開口部
４７−１、４９−１、５０−１、５１−１、５１−１′、５１−１″ 流路側隔壁
４７−２、４９−２、５０−２、５１−２ 区画隔壁
Ａ、Ｂ 隔壁位置
ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｋ５ 隔壁の形状
Claims (4)
- 基板上の所定位置に配設されたインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、縦断面が矩形を呈し、該複数の発熱素子を個々にその水平方向全周囲に亙って連続して囲繞すると共に少なくとも１箇所に開口を備え、各発熱素子により気泡を発生させてインクに圧力を加える加圧室を夫々区画形成する隔壁と、該隔壁を介し前記基板に対向させて設けられ前記発熱素子に対応する位置にインク吐出ノズルを穿設されたオリフィス板と、前記加圧室の夫々に前記開口を通じて連通され該加圧室に供給すべきインクを給送する共通流路とを有し、前記隔壁は前記発熱素子を矩形状に囲繞し、前記開口は前記隔壁の前記共通流路とは反対側の一辺を除く３辺に亙って、その縁端面が平坦且つ水平方向の同一面となるよう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。
- 前記開口は、前記隔壁における前記オリフィス板側の端部を除去して形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記開口は、前記隔壁における前記基板側の端部を除去して形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記隔壁の前記開口が設けられている部分は、前記オリフィス板に設置されていることを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリントヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8743999A JP3820794B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | インクジェットプリントヘッド。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8743999A JP3820794B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | インクジェットプリントヘッド。 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000280476A JP2000280476A (ja) | 2000-10-10 |
| JP3820794B2 true JP3820794B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=13914903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8743999A Expired - Fee Related JP3820794B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | インクジェットプリントヘッド。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3820794B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP8743999A patent/JP3820794B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000280476A (ja) | 2000-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7263773B2 (en) | Method of manufacturing a bubble-jet type ink-jet printhead | |
| EP1172212B1 (en) | Bubble-jet type ink-jet printhead | |
| JP2006123551A (ja) | ノズルプレートとそれを備えたインクジェットプリントヘッド及びノズルプレートの製造方法 | |
| JP2006123550A (ja) | ノズルプレートとそれを備えたインクジェットプリントヘッド及びノズルプレートの製造方法 | |
| JPH11320889A (ja) | 薄膜インクジェットプリントヘッド | |
| US6234623B1 (en) | Integral ink filter for ink jet printhead | |
| JP2000334951A (ja) | マルチアレイ式インクジェット印字ヘッド | |
| JP3820794B2 (ja) | インクジェットプリントヘッド。 | |
| JP3799871B2 (ja) | インクジェットプリンタヘッドの製造方法 | |
| JP2000127397A (ja) | サーマルインクジェットヘッド | |
| JPH08187862A (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
| JP3705007B2 (ja) | インクジェットプリンタヘッド | |
| JP3716669B2 (ja) | インクジェットプリンタヘッドのサンドブラスト加工方法 | |
| JP7512678B2 (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
| JP2883171B2 (ja) | 積層インクジェットプリントヘッド | |
| JP3719110B2 (ja) | インクジェットプリンタヘッドの製造方法 | |
| JP2002029057A (ja) | インクジェットプリントヘッド | |
| JP2000015816A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JP3639920B2 (ja) | サーマルインクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP2002001958A (ja) | インクジェットプリンタヘッドの構造及び製造方法 | |
| JP2000190499A (ja) | トップシュ―タ型サ―マルインクジェットヘッド | |
| JPH11334079A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JPH1058715A (ja) | 記録液体噴出による記録装置および記録方法 | |
| JP2000006409A (ja) | サーマルインクジェットヘッド | |
| JP2000127396A (ja) | サーマルインクジェットヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050517 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050524 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050720 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060307 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060427 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060530 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060612 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |