JPS6294347A - Thermal ink jet printing head - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enhance not only heat efficiency but also a printing speed, by providing a heater so that said heater is at least partially extended to the space in an ink flow passage. CONSTITUTION:The heating part 16a of a heater element 16 is arranged in an ink chamber 13 so as to be extended to the space in said ink chamber 13. The ink chamber 3 having an almost rectangular shape is provided in one surface of a substrate 11 in a recessed state and the heating part 16a of the heater element 16 is provided in a bridged state so as to traverse the recessed part 13. The heating part 16a and lead part 16b are formed of the same substance and, for example, the width of the heating part 16a is set so as to be narrower than the lead part 16b and, therefore, the electric resistance of the heating part 16a is set so as to be made larger than that of the lead part 16a. When a current is supplied to the heater element 16, heat is generated in the heating part 16a and the diffused heat from the heating part 16a is entirely absorbed by the circumferential ink 15. The resistance of a fluid to an ink supply passage 14 becomes high and the ink 15 excluded by air bubbles generated around the heating part 16a flows through the ink chamber 13 to effectively move toward a nozzle orifice 12a.

Description

【発明の詳細な説明】 艮権分災 本発明はインクジェットプリンタ等に使用するインクジ
ェットプリントヘッドに関するものであって、更に詳細
には、熱エネルギを駆動源として利用し印字用のインク
滴を発生させる熱インクジェットプリントヘッドに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an inkjet printhead used in inkjet printers, etc., and more specifically, it relates to an inkjet printhead that uses thermal energy as a driving source to generate ink droplets for printing. The present invention relates to thermal inkjet printheads.

従来技術 熱インクジェットプリンタは公知であり、これは所謂オ
ンデマンド型のインクジェットプリンタであって、その
動作原理によれば、インクを局所的に加熱させて気泡を
発生させ、その時の気泡による排除体積を駆動力として
インクをノズル孔から射出させてインク滴を形成し印字
させる。第１図は従来の熱インクジェットプリンタに使
用されるプリントヘッドの概略図である。図示した如く
、このプリントヘッドにはインク流路１が形成されてお
り、その一端にはノズル孔１ａが形成されており、また
その他端はインク供給路２に連通されている。インク流
路１内にはインク３が充填されており、通常は、ノズル
孔１ａにおいて、インク３は表面張力によってメニスカ
スを形成している。Prior art thermal inkjet printers are known, which are so-called on-demand inkjet printers, and their operating principle is to heat ink locally to generate bubbles, and to reduce the volume displaced by the bubbles. Ink is ejected from the nozzle hole as a driving force to form ink droplets and print. FIG. 1 is a schematic diagram of a printhead used in a conventional thermal inkjet printer. As shown in the figure, an ink flow path 1 is formed in this print head, and a nozzle hole 1a is formed at one end of the ink flow path 1, and the other end is communicated with an ink supply path 2. The ink flow path 1 is filled with ink 3, and the ink 3 normally forms a meniscus in the nozzle hole 1a due to surface tension.

インク流路１を画定する壁の所定の箇所にはヒータ４が
被着形成されており、ここを瞬間的に加熱させることに
よってヒータ１上に膜沸騰を起させ、その結果ヒータ４
上に気泡５が発生される。従って、気泡５の発生による
排除体積によって、インク３がノズル孔１ａから部分的
に押し出され、その押し出された部分３ａはやがてイン
ク滴を形成する。この場合の加熱は、電流パルスをヒー
タ４に印加してジュール発熱を起させることによって行
なわれ、従って、パルスが終了すると、ヒータ４はイン
ク３によって急冷されて気泡は消滅し、新たなインクが
インク流路１内に供給される。A heater 4 is attached to a predetermined location on the wall defining the ink flow path 1, and by instantaneously heating the heater 4, film boiling is caused on the heater 1, and as a result, the heater 4
Air bubbles 5 are generated on top. Therefore, the ink 3 is partially pushed out from the nozzle hole 1a by the displaced volume caused by the generation of the bubbles 5, and the pushed out portion 3a eventually forms an ink droplet. Heating in this case is performed by applying a current pulse to the heater 4 to cause Joule heat generation. Therefore, when the pulse ends, the heater 4 is rapidly cooled by the ink 3, the bubbles disappear, and new ink is generated. The ink is supplied into the ink flow path 1.

この様な従来の熱インクジェットプリントヘッドによっ
て、オンデマンド型の印字動作を行なわせることが可能
であるが、ヒータ４がインク流路１の壁土に被着して設
けられているので、ヒータ４から発生された熱はヘッド
本体側へ熱伝導によって散逸される。従って、ヒータ４
の加熱効率が悪く、パルス電流を印加した場合のヒータ
４の温度上昇の立上りが比較的緩やかとなり充分な膜沸
騰を発生させることが出来ない等の欠点がある。Although it is possible to perform on-demand printing operations using such a conventional thermal inkjet print head, since the heater 4 is attached to the wall of the ink flow path 1, The generated heat is dissipated by heat conduction toward the head body. Therefore, heater 4
The heating efficiency is poor, and the rise in temperature of the heater 4 when a pulse current is applied is relatively slow, making it impossible to generate sufficient film boiling.

又、ヒータ４と比べ本体の熱容量が多きので、所定の温
度にヒータ４が到達するのにかなりの時間を必要とし、
消費電力が大きいばかりか、熱的な周波数応答が低く印
字速度が制限される等の欠点もある。Also, since the heat capacity of the main body is larger than that of the heater 4, it takes a considerable amount of time for the heater 4 to reach a predetermined temperature.
Not only does it consume a lot of power, but it also has drawbacks such as low thermal frequency response and limited printing speed.

１−」寛 本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、上述し
た如き従来技術の欠点を解消し、熱効率を向上させると
共に印字速度も向上させた熱インクジェットプリントヘ
ッドを提供することを特徴とする。本発明の別の目的と
するところは、製造が容易であり特に高密度のマルチノ
ズル構成とするのに適した熱インクジェットプリントヘ
ッドを提供することである。1-Hiroshi The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a thermal inkjet print head that eliminates the drawbacks of the prior art as described above, and improves thermal efficiency and printing speed. Features. Another object of the present invention is to provide a thermal inkjet printhead that is easy to manufacture and particularly suitable for high density multi-nozzle configurations.

■−双 本発明の１側面においては、プリントヘッド内に形成し
たインク流路内にヒータを配設してインク流路内のイン
クを局所的に加熱し気泡をさせるが、このヒータを少な
くとも部分的にインク流路内の空間に空中に延在させて
設け、これによりヒータからプリントヘッド本体乃至は
基板に熱が散逸されることを極力防止している。この様
な構成によれば、ヒータから基板への熱伝導による熱の
散逸を最少とすることが可能となる。従って、所定の温
度に加熱する場合の消費電力は減少され、一方熱応答性
が改善されるので、印字速度を著しく向上させることが
可能である。(2) In one aspect of the present invention, a heater is disposed within the ink flow path formed in the print head to locally heat the ink within the ink flow path to form bubbles. The heater is provided so as to extend into the air in the space within the ink flow path, thereby preventing heat dissipation from the heater to the print head body or the substrate as much as possible. According to such a configuration, it is possible to minimize heat dissipation due to heat conduction from the heater to the substrate. Therefore, power consumption when heating to a predetermined temperature is reduced, while thermal responsiveness is improved, making it possible to significantly improve printing speed.

本発明の別の側面によれば、ヒータを２層構成として、
夫々の層を異なった線膨張率の物質で構成する。この様
な構成においては、例えば電流を印加させてジュール発
熱させると、ヒータは夫々の層の線膨張率の差から所定
の方向へ屈曲し、この屈曲動作によってインクは部分的
に運動エネルギが与えられ、これによってインク滴を構
成させることが可能である。この場合に、ヒータの発熱
によって気泡が発生される場合には、気泡発生による体
積排除とヒータの屈曲運動による運動エネルギの付与と
によってインク滴が効果的に発生される。According to another aspect of the present invention, the heater has a two-layer structure,
Each layer is made of materials with different coefficients of linear expansion. In such a configuration, for example, when a current is applied to generate Joule heat, the heater bends in a predetermined direction due to the difference in linear expansion coefficient of each layer, and this bending action partially imparts kinetic energy to the ink. The ink droplets can be formed thereby. In this case, when air bubbles are generated by the heat generated by the heater, ink droplets are effectively generated by eliminating the volume due to the generation of the air bubbles and applying kinetic energy by the bending motion of the heater.

本発明の更に別の側面によれば、インク流路内にヒータ
を配設して気泡を発生する場合に、その気泡がノズル孔
に向かって順次成長する様に構成し、従って気泡成長仮
定における体積排除がインク流路内のインクの一部にノ
ズル孔へ向かって運動エルルギを付与させ、効果的にイ
ンク滴の発生を行なうことを可能とする。この場合には
、ヒータをインク流路の壁土に被着して設けても良いが
。According to still another aspect of the present invention, when a heater is disposed in an ink flow path to generate bubbles, the bubbles are configured to grow sequentially toward the nozzle hole, and therefore, based on the bubble growth assumption, The volume displacement imparts a kinetic energy to a portion of the ink within the ink flow path toward the nozzle hole, allowing effective ink droplet generation. In this case, the heater may be attached to the wall of the ink flow path.

好適にはインク流路の空間内に張り出して設けるのが食
い。Preferably, it is provided so as to protrude into the space of the ink flow path.

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第２図及び第３図は本発明の熱インクジェットプリント
ヘッド１０の１実施例を示している。図示した如く、本
発明の熱インクジェットプリントヘッド１０は、基板１
１を有しており、基板１１の１表面上には異方性エツチ
ングによって溝乃至は凹所１１ａが形成され、これによ
りインク室１３が画定されている。基板１１の凹所１１
ａが形成されている表面側には所定距離離隔してカバー
プレート１２が配設されている。カバープレート１２は
、第３図には図示していないが、スペーサ乃至は封止プ
レートをカバープレート１２と基板１１との間に介設さ
せて基板１１から所定の距離に位置させている。従って
、基板１１とカバープレート１２との間にはインク供給
路１４が形成されており、このインク供給路１４はイン
ク室１３と共にインク流路を構成している。従って、イ
ンク室１３とインク供給路１４は通常インク液体１５で
充填されている。本実施例においては、カバープレート
１２の所定の位置にノズル孔１２ａが穿設されている。2 and 3 illustrate one embodiment of a thermal inkjet printhead 10 of the present invention. As shown, the thermal inkjet printhead 10 of the present invention includes a substrate 1
1, a groove or recess 11a is formed on one surface of the substrate 11 by anisotropic etching, thereby defining an ink chamber 13. Recess 11 in substrate 11
A cover plate 12 is disposed at a predetermined distance on the surface side where a is formed. Although not shown in FIG. 3, the cover plate 12 is positioned at a predetermined distance from the substrate 11 with a spacer or a sealing plate interposed between the cover plate 12 and the substrate 11. Therefore, an ink supply path 14 is formed between the substrate 11 and the cover plate 12, and this ink supply path 14 and the ink chamber 13 constitute an ink flow path. Therefore, the ink chamber 13 and the ink supply path 14 are normally filled with the ink liquid 15. In this embodiment, a nozzle hole 12a is bored at a predetermined position in the cover plate 12.

インク室１３内の空間に延在してヒータ要素の加熱部１
６ａが配設されている。第３図から明らかな如く、基板
１１の１表面内に大略矩形状のインク室１３が凹設され
ており、この凹所１３を横断してヒータ要素１６の加熱
部１６ａが架橋状に設けられている。更に、加熱部１６
ａの両端に接続して一対のリード部１６ｂ、１６ｂが横
方向に延在して設けられている。好適には、加熱部１６
ａとリード部１６ｂとは同一物質から同時に付着形成さ
れるが１例えば図示した如く、加熱部１６ａの幅はリー
ド部１６ｂの幅より実質的に幅狭に設定され、従って加
熱部１６ａの電気抵抗がリード部１６ｂのそれよりも実
質的に大きくなる様に設定されている。従って、ヒータ
要素１６の両端間に電流を通電すると、リード部１６ｂ
では実質的にジュール発熱することは無いが、加熱部１
６ａにおいてはジュール発熱によってかなりの発熱が行
なわれる。この場合に、実質的な発熱を行なう加熱部１
６ａはその殆どが凹所１３に架橋状に設けられており、
インク室の空間内を延在しており、基板１１と接触する
部分は可及的に最少とされている。一方、リード部１６
ｂは基板１１の表面上に付着形成されているが、この部
分の抵抗は加熱部１６ａと比較して実質的に小さく設定
されている。The heating portion 1 of the heater element extends into the space within the ink chamber 13.
6a is arranged. As is clear from FIG. 3, a generally rectangular ink chamber 13 is recessed in one surface of the substrate 11, and a heating portion 16a of a heater element 16 is provided in a bridged manner across this recess 13. ing. Furthermore, the heating section 16
A pair of lead portions 16b, 16b are connected to both ends of a and extend laterally. Preferably, the heating section 16
A and the lead portion 16b are deposited and formed from the same material at the same time. For example, as shown in the figure, the width of the heating portion 16a is set to be substantially narrower than the width of the lead portion 16b, so that the electrical resistance of the heating portion 16a is is set to be substantially larger than that of the lead portion 16b. Therefore, when a current is applied between both ends of the heater element 16, the lead portion 16b
In this case, there is virtually no Joule heat generation, but heating section 1
At 6a, a considerable amount of heat is generated due to Joule heat generation. In this case, the heating section 1 that generates substantial heat
6a is mostly provided in the recess 13 in a bridge shape,
It extends within the space of the ink chamber, and the portion that comes into contact with the substrate 11 is minimized as much as possible. On the other hand, the lead portion 16
b is attached and formed on the surface of the substrate 11, and the resistance of this portion is set to be substantially smaller than that of the heating portion 16a.

この様な構成においては、ヒータ要素１６に電流を例え
ばパルス状に通電させると、リード部１６ｂでは実質的
に発熱を行なうことはなく、発熱は加熱部１６ａで実質
的に行なわれる。処で、加熱部１６ａはインク室１３の
空間内に延在して設けられており、それは殆どその全体
がインク１５に接触しているので、加熱部１６ａから発
生された熱は有効的にインク１５へ伝達される。この様
に、加熱部１６ａから発散される熱はその全てが周囲の
インク１５によって吸収され、基板１１へ熱伝導によっ
て逃げることが回避され、従来技術に比べて遥かに熱効
率が高い。In such a configuration, when a current is applied to the heater element 16 in a pulsed manner, for example, the lead portion 16b does not substantially generate heat, and the heating portion 16a substantially generates heat. The heating part 16a is provided extending into the space of the ink chamber 13, and almost the entire part thereof is in contact with the ink 15, so that the heat generated from the heating part 16a is effectively absorbed into the ink. 15. In this way, all of the heat radiated from the heating section 16a is absorbed by the surrounding ink 15, and it is prevented from escaping to the substrate 11 by heat conduction, resulting in much higher thermal efficiency than in the prior art.

ヒータ要素１６に通電して加熱部１６ａが発熱すると、
加熱部１６ａの表面で膜沸騰が行なわれ気泡が発生する
、従って、インク室１３内のインク１５は気泡の体積分
だけ排除されることとなるが、本実施例においては、イ
ンク室１３の体積が比較的大きく設定されており、従っ
てインク室１３から基板１１とカバープレート１２との
間の空間に形成されたインク供給路１４への流体抵抗は
高くなっている。従って、細長プレート状の加熱部１６
ａの周囲に発生される気泡によって排除されたインク１
５はインク室１３を流動して効果的にノズル孔１２ａの
方へ移動し、その結果インク滴１５ａが発生される。イ
ンク滴１５ａは不図示の記録媒体へ向かって空中を飛行
する。尚、第２図に示した状態は、ヒータ要素１６に通
電しない状態を示しており、従って加熱部］−６８の周
囲には気泡は発生しておらず、ノズル孔１２ａにおいて
は、インク１５は表面張力によってメニスカス１５ｂを
形成している。When the heater element 16 is energized and the heating part 16a generates heat,
Film boiling occurs on the surface of the heating section 16a and bubbles are generated. Therefore, the ink 15 in the ink chamber 13 is removed by the volume of the bubbles, but in this embodiment, the volume of the ink chamber 13 is is set relatively large, and therefore the fluid resistance from the ink chamber 13 to the ink supply path 14 formed in the space between the substrate 11 and the cover plate 12 is high. Therefore, the heating part 16 in the form of an elongated plate
Ink 1 removed by air bubbles generated around a
5 flows through the ink chamber 13 and effectively moves toward the nozzle hole 12a, resulting in the generation of an ink droplet 15a. The ink droplets 15a fly through the air toward a recording medium (not shown). Note that the state shown in FIG. 2 shows a state in which the heater element 16 is not energized, and therefore, no air bubbles are generated around the heating section]-68, and no ink 15 is generated in the nozzle hole 12a. A meniscus 15b is formed by surface tension.

この様に、ヒータ要素１６に通電を行なってインク滴１
５ａを形成する場合に、従来技術の如く加熱部の略全体
が基板上に接触して設けられている場合には、１ドツト
当りの加熱電力は代表的に２０ＶＸ０．５Ａであるが、
本発明の構成によれば、ｌ０ＶＸ０．０５Ａ程度であり
、従って著しく低消費電力とすることが可能となる。こ
れにより、本発明の構成によれば、マルチノズルにおい
ても低消費電力で電源部がコンパクトになり電源として
電池を使用した電池駆動型とすることが可能であり、こ
の為にポータプルのインクジェットプリンタとすること
が可能である。In this way, by energizing the heater element 16, the ink droplet 1
5a, when almost the entire heating section is provided in contact with the substrate as in the prior art, the heating power per dot is typically 20V x 0.5A.
According to the configuration of the present invention, the power consumption is approximately 10V x 0.05A, which makes it possible to significantly reduce power consumption. As a result, according to the configuration of the present invention, even in a multi-nozzle, the power supply unit can be made compact with low power consumption, and it is possible to use a battery-powered type that uses a battery as a power source. It is possible to do so.

更に、基板１１に凹所を凹設してインク室１３を設ける
構成とした場合には、気泡発生によるイー１フー ンク室１３内のインクの流動は流体抵抗の大きなインク
供給路１４へ波及されることが実質的に阻止されるので
、隣接するノズル孔間が互いに干渉することが実質的に
防止され、高密度のマルチノズル構成とすることを可能
とする。又、前述した如く、従来技術においては、熱的
な応答が緩慢である為、気泡形成の制御を俊敏に行なう
ことが不可能であり、その為に熱的なロスやオーバーヒ
ートによるヒータ要素の寿命が劣化するという問題があ
った。一方、本発明の構成においては、熱的な応答が俊
敏であり、発熱温度を周囲の状況に応じてきめ細かく制
御することが出来るので、熱効率は高く又寿命は長期化
される。尚、第２図及び第３図に示したプリントヘッド
１０の全体的構成は更に第５図に斜視図で示してあり、
ヒータ要素１６はリード部１６ｂの端部に電極部１６ｃ
が設けられていることが分かる。Furthermore, in the case where the ink chamber 13 is provided by forming a recess in the substrate 11, the flow of ink in the E1Funk chamber 13 due to the generation of air bubbles is spread to the ink supply path 14, which has a large fluid resistance. This substantially prevents adjacent nozzle holes from interfering with each other, making it possible to have a high-density multi-nozzle configuration. In addition, as mentioned above, in the conventional technology, the thermal response is slow, so it is impossible to quickly control bubble formation, and therefore the life of the heater element is shortened due to thermal loss and overheating. There was a problem of deterioration. On the other hand, in the configuration of the present invention, the thermal response is quick and the heat generation temperature can be finely controlled according to the surrounding conditions, so the thermal efficiency is high and the service life is extended. The overall structure of the print head 10 shown in FIGS. 2 and 3 is further shown in a perspective view in FIG.
The heater element 16 has an electrode portion 16c at the end of the lead portion 16b.
It can be seen that it is provided.

次に、第４ａ図乃至第４ｃ図を参照して、第２図、第３
図、及び第５図に示した熱インクジェットプリントヘッ
ド１０の動作原理に付いて説明する。第４ａ図は、加熱
部１６ａに通電される前の状態を示しており、インク室
１３内のインク１５は架橋状の加熱部１６ａの周囲に接
触しており、又ノズル孔１２ａにおいて表面張力によっ
てメニスカス１５ｂが形成されている。第４ｂ図は加熱
部１６ａにパルス状電流を通電させた直後の状態を示し
ており、加熱部１６ａの表面上で膜沸騰が起こり気泡１
７が発生し始めた状態を示している。Next, referring to FIGS. 4a to 4c, FIGS.
The operating principle of the thermal inkjet print head 10 shown in FIGS. FIG. 4a shows a state before the heating part 16a is energized, and the ink 15 in the ink chamber 13 is in contact with the periphery of the cross-linked heating part 16a, and is caused by surface tension in the nozzle hole 12a. A meniscus 15b is formed. FIG. 4b shows the state immediately after the pulsed current is applied to the heating section 16a, and film boiling occurs on the surface of the heating section 16a, causing bubbles 1.
7 is beginning to occur.

次いで、第４ｃ図は加熱部１６ａの周囲に気泡１７が成
長された状態を示しており、この場合に、プレート状の
加熱部１６ａの上側のみならずその下側にも気泡が発生
されている。気泡１７の発生により排除された体積に相
当するインクはインク室１３から押し出される分けであ
るが、その場合にインク室１３からインク供給路１４へ
の流体抵抗は比較的大きいので、排除されたインクはノ
ズル孔１２ａの方へ流動され、そこを通過して排出され
てインク滴１５ａを形成する。この様に、加熱部１６ａ
の両面に気泡１７が発生し、その排除体積が有効にイン
ク滴１５ａの形成に利用されるので、従来技術と比較し
て、効率が向上されている。Next, FIG. 4c shows a state in which bubbles 17 have grown around the heating part 16a, and in this case, bubbles are generated not only above the plate-shaped heating part 16a but also below it. . Ink corresponding to the volume displaced by the generation of bubbles 17 is pushed out from the ink chamber 13, but in this case, since the fluid resistance from the ink chamber 13 to the ink supply path 14 is relatively large, the displaced ink is flowed toward the nozzle hole 12a and is discharged through it to form an ink droplet 15a. In this way, the heating section 16a
Air bubbles 17 are generated on both sides of the ink droplet 15a, and the excluded volume is effectively used to form the ink droplet 15a, thereby improving efficiency compared to the prior art.

第６ａ図乃至第６ｃ図はヒータ要素１６の種々の実施例
を示している。第６ａ図の実施例においては、一対の離
隔された互いに平行なストリップ１’　６　ａ□及び１
６ａ２によって加熱部１６が形成されており、第６ｂ図
の実施例においては、加熱部１６は一対のアーム１６ａ
３とリング１６ａ４とで形成されている。一方、第６ｃ
図に示したヒータ要素においては、加熱部１６は蛇行形
状部１６ａ、から形成されている。更に、第７ａ図及び
第７ｂ図はカバープレート１２に穿設するノズル孔１２
ａを夫々先細形状１２ａ１及び末広形状１２ａ２に夫々
形成した場合の実施例を示している。Figures 6a to 6c show various embodiments of heater element 16. In the embodiment of FIG. 6a, a pair of spaced parallel strips 1' 6 a and 1
6a2 forms a heating section 16, and in the embodiment shown in FIG. 6b, the heating section 16 is formed by a pair of arms 16a.
3 and a ring 16a4. On the other hand, the 6th c.
In the heater element shown in the figure, the heating section 16 is formed from a meandering section 16a. Further, FIGS. 7a and 7b show nozzle holes 12 formed in the cover plate 12.
An example is shown in which a is formed into a tapered shape 12a1 and a widened shape 12a2, respectively.

これらのノズル孔１２ａの形状は、例えばインク１５の
粘性等種々の条件に応じて適当に選択して使用すること
が可能である。The shape of these nozzle holes 12a can be appropriately selected and used depending on various conditions such as the viscosity of the ink 15, for example.

第８ａ図は、架橋状の加熱部１６ａをノズル孔１２ａに
整合して配設する代りに、多少右側ヘズラして部分的に
ノズル孔１２ａとオーバーラツプして配設した場合の実
施例を示している。更に、第８ｂ図は、ブリッジ状の加
熱部１６ａをノズル孔１２ａとは全くオーバーラツプさ
せずに互いに相対的に横方向ヘズラせて配設させた場合
の実施例を示している。尚、上述した何れの実施例にお
いても、加熱部１６ａはノズル孔１２ａと不整合に且つ
インク室１３の一端に偏移させて配置させてあり、加熱
部１６ａの周りに発生する気泡によって排除されたイン
クがより有効にノズル孔１２ａへ向かって流動すること
を助長させている。FIG. 8a shows an embodiment in which the bridge-shaped heating section 16a is disposed in alignment with the nozzle hole 12a, but instead is disposed slightly to the right and partially overlaps with the nozzle hole 12a. There is. Further, FIG. 8b shows an embodiment in which the bridge-shaped heating portion 16a does not overlap the nozzle hole 12a at all, but is arranged laterally offset relative to each other. In any of the embodiments described above, the heating part 16a is disposed misaligned with the nozzle hole 12a and shifted to one end of the ink chamber 13, so that air bubbles generated around the heating part 16a are removed. This helps the ink to flow more effectively toward the nozzle holes 12a.

第９図乃至第１４図はヒータ要素１６を凹所１３に対し
て架橋状ではなく、片持梁状に設けた幾つかの実施例を
示している。即ち、第９図の実施例においては、矩形状
の凹所１３の右側の側部から凹所１３で画定された空間
内に片持梁状に一対のリード部１６ｂ、１６ｂが延在し
ており、その先端部間を接続して幅狭の加熱部１６ａが
形成されている。同様に、第１０図の実施例においては
、一対の片持梁状に延在する並設されたリード部１６ｂ
、１６ｂの先端部間にリング形状の加熱部１２ｌ− ６ａが設けられている。第１１図の実施例では、蛇行形
状の加熱部１６ａが一対のリード部１６ｂ。9 to 14 show several embodiments in which the heater element 16 is not bridged relative to the recess 13, but is cantilevered. That is, in the embodiment shown in FIG. 9, a pair of lead portions 16b, 16b extend in a cantilever shape from the right side of the rectangular recess 13 into the space defined by the recess 13. A narrow heating portion 16a is formed by connecting the tips thereof. Similarly, in the embodiment of FIG. 10, a pair of parallel lead portions 16b extending in a cantilever shape
, 16b is provided with a ring-shaped heating portion 12l-6a. In the embodiment shown in FIG. 11, the meandering heating portion 16a is a pair of lead portions 16b.

１６ｂの先端間に接続して設けられている。第１２図は
第９図の構造を有するプリントヘッドのＢ−Ｂ方向に見
た断面構造を示している。この場合には、加熱部１６ａ
がカバープレート１２に穿設したノズル孔１２ａに整合
して配設されているが、加熱部１６ａとノズル孔１２ａ
とは前述した如く不整合とさせることも可能である。It is connected between the tips of 16b. FIG. 12 shows a cross-sectional structure of a print head having the structure of FIG. 9, taken along the line B--B. In this case, the heating section 16a
is arranged in alignment with the nozzle hole 12a bored in the cover plate 12, but the heating part 16a and the nozzle hole 12a
As mentioned above, it is also possible to make it mismatched.

第１３図及び第１４図に示した実施例においては、基板
１１の凹所１３を形成した１表面上に絶縁層１８を被着
形成しており、その絶縁層１８はパターン形成された片
持梁状の支持部１８ａを有しており、該支持部１８ａは
凹所１３で形成される空間内に張り出して延在している
。従って、この実施例においては、ヒータ要素１６の片
持梁状のリード部１６ｂ、１６ｂは絶縁層１８の支持部
１８ａ上に被着形成されており二重構造の片持梁を形成
している。後に詳述するが、この様に空中への張−り出
し部を二重構造とし、夫々を線膨張率＝２２− の異なる物質から構成することによって、張り出し部が
加熱により振動を発生する。この機械的な振動運動によ
る運動量をインク１５に付与してインク滴１５ａの形成
に有効に利用することが可能である。尚、基板１１がシ
リコン基板である場合には、絶縁層１８は二酸化シリコ
ンとすると良い。In the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, an insulating layer 18 is deposited on one surface of the substrate 11 on which the recess 13 is formed, and the insulating layer 18 has a patterned cantilevered structure. It has a beam-shaped support portion 18a, and the support portion 18a projects and extends into the space formed by the recess 13. Therefore, in this embodiment, the cantilever-shaped lead portions 16b, 16b of the heater element 16 are formed on the support portion 18a of the insulating layer 18, forming a double structure cantilever. . As will be described in detail later, by forming the projecting portion into the air into a double structure, each of which is made of a material having a different linear expansion coefficient of 22-, the projecting portion generates vibrations due to heating. It is possible to impart momentum due to this mechanical vibration motion to the ink 15 and effectively utilize it for forming ink droplets 15a. Note that when the substrate 11 is a silicon substrate, the insulating layer 18 is preferably made of silicon dioxide.

第１５図の実施例は、基板１１の１表面上に絶縁層１８
を全面に被着形成しており、その反対側の表面から基板
１１の選択部分を絶縁層１８に到達する迄エツチング除
去して凹所１３を形成している。従って、凹所１３によ
って露出された絶縁層１８の部分はダイヤフラムを形成
している。ヒータ要素１６は絶縁層１８の上に被着形成
されており、従ってその加熱部はダイヤフラムの上に配
設してもうけられいる。本実施例においても、ヒータ要
素１６の気泡発生による体積排除による効果に加えて、
絶縁層１８とヒータ要素１６とを夫々異なった線膨張率
に設定することにより、ヒータ要素１６の発熱によって
ダイヤフラムが振動を発生し、その際の機械的運動によ
りインク滴１５ａの発生を助長することが可能となる。The embodiment of FIG. 15 has an insulating layer 18 on one surface of the substrate 11.
A recess 13 is formed by etching a selected portion of the substrate 11 from the opposite surface until reaching the insulating layer 18. The part of the insulating layer 18 exposed by the recess 13 thus forms a diaphragm. The heater element 16 is deposited on the insulating layer 18, so that its heating section is provided above the diaphragm. In this embodiment as well, in addition to the effect of volume removal due to the generation of bubbles in the heater element 16,
By setting the insulating layer 18 and the heater element 16 to have different coefficients of linear expansion, the diaphragm generates vibration due to the heat generated by the heater element 16, and the mechanical movement at that time promotes the generation of ink droplets 15a. becomes possible.

第１６図乃至第１８図はインク室１３へのインク導入用
のインク供給路１４を画定する為にスペーサとしても機
能する封止プレート１９をカバープレート１２と基板１
１との間に介在させた場合の実施例を示している。第１
６図及び第１７図に示した実施例の場合には、基板１１
の１表面に基板の一端側から所定距離延在する直線チャ
ンネル形状の溝が形成されており、この溝はインク流路
を形成しておりその一部はインク室１３を画定すると共
にその一部はインク供給路１４を画定している。インク
室１３内の空間を延在する加熱部１６ａを持ったヒータ
要素１６が基板１１上に設けられており、該インク流路
の周囲を取りまく様にＵ字形状の封止プレート１９が基
板上に形成され、更にその上にカバープレート１２が配
設されている。この様な構成とした場合には、インク室
１３及びノズル孔１２ａは全く独立となるので、マルチ
ノズル形態とした場合にも、その他のノズルから悪影響
を被ることは無い。16 to 18 show that a sealing plate 19, which also functions as a spacer, is connected to a cover plate 12 and a substrate 1 to define an ink supply path 14 for introducing ink into an ink chamber 13.
1 shows an example in which it is interposed between 1 and 1. 1st
In the embodiments shown in FIGS. 6 and 17, the substrate 11
A straight channel-shaped groove extending a predetermined distance from one end of the substrate is formed on one surface of the substrate, and this groove forms an ink flow path, a part of which defines the ink chamber 13 and a part of the ink chamber 13. defines an ink supply path 14. A heater element 16 having a heating portion 16a extending through the space within the ink chamber 13 is provided on the substrate 11, and a U-shaped sealing plate 19 is provided on the substrate so as to surround the ink flow path. A cover plate 12 is further disposed thereon. In such a configuration, the ink chamber 13 and the nozzle hole 12a are completely independent, so even in the case of a multi-nozzle configuration, there is no adverse influence from other nozzles.

第１８図の実施例においては、基板１１の１表面をエツ
チング除去して凹所１３を形成すると共に基板１１の反
対側の表面上にチャンネル溝を刻設してインク供給路１
４を形成しその一端部において凹所１３と基板１１を貫
通して連通させている。基板１１の凹所１３を形成した
上表面上には所定のパターン形状としたスペーサとして
も機能する封止プレート１９を被着して設けてあり、更
にその上にはノズル孔１２ａを穿設したカバープレート
１２を配設しである。一方、基板１１の下側表面にはバ
ックプレート２０が設けられており、インク供給路１４
を画定している。尚、これらの実施例においても、加熱
部１６ａはノズル孔１２ａと整合させであるが、前述し
た実施例における如く、不整合配置させることも可能で
ある。In the embodiment of FIG. 18, one surface of the substrate 11 is etched away to form a recess 13, and a channel groove is carved on the opposite surface of the substrate 11 to form an ink supply path 1.
4 is formed, and one end thereof passes through the recess 13 and the substrate 11 to communicate with each other. A sealing plate 19 having a predetermined pattern shape and functioning as a spacer is attached to the upper surface of the substrate 11 on which the recess 13 is formed, and a nozzle hole 12a is further formed on the sealing plate 19. A cover plate 12 is provided. On the other hand, a back plate 20 is provided on the lower surface of the substrate 11, and the ink supply path 14
is defined. In these embodiments as well, the heating portion 16a is aligned with the nozzle hole 12a, but it is also possible to arrange it out of alignment as in the embodiments described above.

第１９図乃至第２１図の実施例は、基板１１を異方性エ
ツチングして貫通孔を設け、これをノズル孔として使用
する場合を示している。即ち、第１９図及び第２０図に
示した実施例においては、基板１１を異方性エツチング
によって先細形状の貫通孔１１ｂを設け、これによって
インク室１３を形成すると共にインク滴１５ａ射出用の
ノズル孔を形成している。基板１１と所定距離離隔して
バックプレート２０が配設されており、その間にインク
供給路１４が形成されており、又加熱部１６ａはインク
室１３の空間内を延在して設けられている。この実施例
は構造が極めて簡単であり製造が容易である。又、ヒー
タ要素１６とノズル１１ｂの加工が一連のホトエツチン
グプロセスに組み込める為に位置合せ精度及び間隔が正
確である。The embodiments shown in FIGS. 19 to 21 show a case where the substrate 11 is anisotropically etched to provide a through hole, which is used as a nozzle hole. That is, in the embodiment shown in FIGS. 19 and 20, a tapered through hole 11b is provided in the substrate 11 by anisotropic etching, thereby forming an ink chamber 13 and a nozzle for ejecting an ink droplet 15a. It forms a hole. A back plate 20 is arranged at a predetermined distance from the substrate 11, an ink supply path 14 is formed therebetween, and a heating section 16a is provided extending within the space of the ink chamber 13. . This embodiment has a very simple structure and is easy to manufacture. Furthermore, since the processing of the heater element 16 and the nozzle 11b can be incorporated into a series of photoetching processes, the alignment accuracy and spacing are accurate.

第２１図に示した実施例は上述した実施例の変形例であ
り、基板１１の内側表面上に絶縁層１８が被着形成され
ており、異方性エツチングによって先細のノズル孔１１
ｂを穿設する場合に、絶縁層１８がインク室１３内に突
出する張り出し部１８ａを形成し、その張り出し部１８
ａ上にヒータ要素１６の加熱部１６ａが被着形成されて
いる。The embodiment shown in FIG. 21 is a modification of the embodiment described above, in which an insulating layer 18 is deposited on the inner surface of the substrate 11, and a tapered nozzle hole 11 is formed by anisotropic etching.
b, the insulating layer 18 forms an overhanging portion 18a that projects into the ink chamber 13, and the overhanging portion 18
A heating portion 16a of the heater element 16 is formed on the surface a.

尚、この場合に、加熱部１６ａは張り出し部１８ａの縁
に沿って延在して設けられている。In this case, the heating section 16a is provided extending along the edge of the projecting section 18a.

前述した如く、ヒータ要素１６は単層に構成し２６一 ても良いし、又多層構成にしても良いが、特に多層構成
（例えば、前述した実施例では、絶縁層上にヒータ要素
１６を形成）とした場合には、その少なくとも１層を他
の層の線膨張率と異なったものに設定することにより、
発熱した場合にヒータ要素１６が振動を発生し、この機
械的運動をインク滴の発生に有効に利用することが可能
である。As described above, the heater element 16 may be formed in a single layer 26 or may be formed in a multilayer structure. ), by setting at least one layer to have a coefficient of linear expansion different from that of the other layers,
When heat is generated, the heater element 16 generates vibrations, and this mechanical movement can be effectively used to generate ink droplets.

欣に、第２２ａ図乃至第２２ｉ図を参照して、絶縁層で
包囲された片持梁状のヒータ要素を製造する場合の１例
に付いて説明する。An example of manufacturing a cantilevered heater element surrounded by an insulating layer will now be described with reference to FIGS. 22a to 22i.

第２２ａ図に示した如く、シリコン等の基板１１の上に
、任意の公知の膜製造方法により、二酸化シリコン等の
絶縁層１８を付着形成し、更にその上に順次モリブデン
層１６ｘ、白金層１６ｙ。As shown in FIG. 22a, an insulating layer 18 made of silicon dioxide or the like is deposited on a substrate 11 made of silicon or the like by any known film manufacturing method, and then a molybdenum layer 16x and a platinum layer 16y are sequentially formed thereon. .

モリブデン層１６ｚを形成する。次いで、第２２ｂ図に
示した如く、層１６ｘと１６ｙと１６ｚからなる複合層
１６の上にホトレジスト２１をコーティングする。この
ホトレジスト２１を所定のパターンに露光し現像するこ
とによって第２２ｃ図に示した如きホトレジストパター
ン２１ａ、２１ｂを形成する。次いで、第２２ｄ図に示
した如く、プラズマエツチングを行なって金属複合層１
６を選択的にエツチングする。その後に、ホトレジスト
パターン２１ａ、２１ｂを剥離すると第２２ｅ図に示し
た構造となる。A molybdenum layer 16z is formed. Next, as shown in FIG. 22b, a photoresist 21 is coated on the composite layer 16 consisting of layers 16x, 16y, and 16z. This photoresist 21 is exposed to light in a predetermined pattern and developed to form photoresist patterns 21a and 21b as shown in FIG. 22c. Next, as shown in FIG. 22d, plasma etching is performed to form the metal composite layer 1.
6 is selectively etched. After that, the photoresist patterns 21a and 21b are peeled off, resulting in the structure shown in FIG. 22e.

次いで、第２２ｆ図に示した如く、構成体の表面全体に
二酸化シリコンからなるバッジベージ目ン膜２２を付着
形成させる。次いで、ホトレジストを被着させて露光及
び現像を行ない第２２ｇ図に示した如きホトレジストパ
ターン２３を形成する。次いで、このホトレジストパタ
ーンをマスクとして使用してウェットエツチングを行な
い二酸化シリコンを選択的にエツチング除去し第２２ｈ
図に示した如き構造とさせる。次いで、ホトレジストパ
ターン２３を剥離し、その後に、二酸化シリコンをマス
クとしてシリコン基板１１をその露出部分から公知の異
方性エツチングを施すことによって部分１６ａの下側を
アンダーカッティングさせて凹所１３を形成しその際に
部分１６ａを片持梁状の構成とさせる。尚、部分１６ａ
を架橋構造とする場合も同様の異方性エツチングによる
アンダーカッティングを利用すれば良い。本例において
は、金属複合層１６ａはモリブデン、白金、モリブデン
の３層構造であり、複合層１６ａは下地絶縁層１８とパ
ッシベーシゴン用絶縁層１６ａによって周囲が完全に包
囲されているが、複合層１６ａは所望により単層構成と
することも可能であり、又層１６ａは部分的に絶縁層で
被覆される構成とすることも可能である。Next, as shown in FIG. 22f, a badge film 22 made of silicon dioxide is deposited over the entire surface of the structure. Next, a photoresist is applied, exposed and developed to form a photoresist pattern 23 as shown in FIG. 22g. Next, using this photoresist pattern as a mask, wet etching is performed to selectively remove silicon dioxide.
The structure is as shown in the figure. Next, the photoresist pattern 23 is peeled off, and then the exposed portion of the silicon substrate 11 is subjected to known anisotropic etching using silicon dioxide as a mask, thereby undercutting the lower side of the portion 16a to form the recess 13. At this time, the portion 16a is configured to have a cantilever shape. Furthermore, part 16a
When forming a crosslinked structure, the same undercutting by anisotropic etching may be used. In this example, the metal composite layer 16a has a three-layer structure of molybdenum, platinum, and molybdenum, and the composite layer 16a is completely surrounded by the underlying insulating layer 18 and the passivation insulating layer 16a. If desired, the layer 16a can have a single layer structure, or the layer 16a can be partially covered with an insulating layer.

次に、基板１１として特にシリコンウェハを使用した場
合の実施例に付いて第２３図を参照して詳細に説明する
。シリコン基板１１の上表面が（１００）面であり、そ
こにインク流路１１ａを異方性エツチングにより形成す
ると共にヒータ加熱部１６ａをアンダーエツチングによ
って形成する場合には、架橋構造の加熱部１６ａが（１
１１）面に対して平行にならない様に図示例ではθ＝４
５６の角度に配置させる。第２３図の実施例では、大略
矩形形状のシリコン基板１１の上表面にインク流路１１
ａをその一端を基板１１の端部に開放して直線状に延在
するチャンネル形状にエツチング形成し、その流路１１
ａの終端近傍に４５度の角度で架橋状に延在する加熱部
］、　６　ａを設けたヒータ要素１６が設けられている
。更に、ヒータ要素１６と並列して検知要素２６が設け
られており、該検知要素２６も同様に架橋構造を有する
検知部２６ａと、その両端に接続された一対のリード部
２６ｂ、２６ｂ、及び電極部２６ｃ、２６ｃを有してい
る。尚、検知要素２６はヒータ要素１６と同一の物質か
ら同時的に形成すると良い。検知要素２６は検知部２６
ａにおける電気的特性（例えば電気抵抗）の変化を検知
してインク流路１１ａ内のインクの状態、例えばインク
の液温や流速、を測定する。基板１１上にはノズル孔１
２ａを穿設したカバープレート１２を被着するが、その
場合に、好適には両者間に所定の形状の封止プレートを
介設させると良い。尚、第２３図には、単一のノズル孔
１２ａ及びインク流路１１ａのみ図示しであるが、基板
１１上にアレイ状にインク流路１１ａを刻設すると共に
それに対応してノズル孔１２ａをアレイ状に配設させて
マルチノズル構成とすることが可能である。Next, an embodiment in which a silicon wafer is used as the substrate 11 will be described in detail with reference to FIG. 23. When the upper surface of the silicon substrate 11 is a (100) plane and the ink flow path 11a is formed there by anisotropic etching and the heater heating part 16a is formed by under-etching, the heating part 16a having a cross-linked structure is (1
11) In the illustrated example, θ=4 so that it is not parallel to the plane.
56 angles. In the embodiment shown in FIG.
A is formed by etching into a linearly extending channel shape with one end open to the end of the substrate 11, and the flow path 11 is formed by etching.
A heater element 16 is provided near the end of the heater element 16, which has a heating section extending in a bridge shape at an angle of 45 degrees. Further, a detection element 26 is provided in parallel with the heater element 16, and the detection element 26 also includes a detection part 26a having a crosslinked structure, a pair of lead parts 26b connected to both ends of the detection part 26a, and electrodes. It has portions 26c, 26c. Note that the sensing element 26 is preferably formed from the same material as the heater element 16 at the same time. The sensing element 26 is the sensing section 26
The state of the ink in the ink flow path 11a, such as the temperature and flow rate of the ink, is measured by detecting a change in the electrical characteristics (eg, electrical resistance) in the ink flow path 11a. A nozzle hole 1 is provided on the substrate 11.
A cover plate 12 having holes 2a is attached thereto, and in that case, it is preferable to interpose a sealing plate of a predetermined shape between the two. Although FIG. 23 shows only a single nozzle hole 12a and an ink flow path 11a, the ink flow paths 11a are carved in an array on the substrate 11, and the nozzle holes 12a are correspondingly formed. It is possible to arrange the nozzles in an array to form a multi-nozzle configuration.

次に、シリコン基板を使用し、ヒータ及び検知体を片持
梁構造とした場合の具体的実施例に付いて第２４図乃至
第３０図を参照して詳細に説明する。第２４図乃至第２
６図は第２７図及び第２８図に夫々異なった箇所の断面
構造を示した本発明熱インクジェットプリントヘッドの
１例のカバープレート１２と、封止プレート１９と、基
板１１とを夫々示している。第２６図に示した如く、シ
リコン基板１１の上表面上には二酸化シリコン等の絶縁
物質からなる絶縁層１８が付着形成されており、該絶縁
層１８は所定の形状にパターン化されており、又基板１
１はその選択した部分がエツチング除去されてインク室
１３を画定する凹所が凹設されている。各インク室１３
の左端は共通インク供給路に連通されており、その右端
近傍においては、片持梁状にインク室１３内に張り出し
ている絶縁層１８の一対の支持部１８ａが形成されてお
り、その上には夫々ヒータ要素１６のリング状加熱部１
６ａと、検知要素２６のリング状検知部２６ａとが形成
されている。Next, a specific example in which a silicon substrate is used and the heater and sensing body have a cantilever structure will be described in detail with reference to FIGS. 24 to 30. Figures 24 to 2
FIG. 6 shows the cover plate 12, sealing plate 19, and substrate 11 of an example of the thermal inkjet print head of the present invention, the cross-sectional structures of which are shown in different sections in FIGS. 27 and 28, respectively. . As shown in FIG. 26, an insulating layer 18 made of an insulating material such as silicon dioxide is deposited on the upper surface of the silicon substrate 11, and the insulating layer 18 is patterned into a predetermined shape. Also board 1
1, a selected portion thereof is etched away to form a recess defining an ink chamber 13. Each ink chamber 13
The left end of the insulating layer 18 is connected to the common ink supply path, and near the right end thereof, a pair of support parts 18a of the insulating layer 18 are formed which cantilever-like project into the ink chamber 13. are the ring-shaped heating parts 1 of the heater elements 16, respectively.
6a and a ring-shaped detection portion 26a of the detection element 26 are formed.

第２６図の実施例においては、ヒータ要素１６の上側リ
ード部１６ｂと検知要素２６の下側リード部２６ｂとは
共通り−ド３６に共通接続されている。この様な構成を
有する基板１１上に第２５図に示した矩形形状の窓１９
ａを穿設した封止プレート１９を被着し、次いでその上
に第２４図に示した如く円形のノズル孔１２ａを穿設し
たカバープレート１２を被着させてプリントヘッドを完
成する。尚、この様に組み立てられた場合に、矩形窓１
９ａは大略インク室１３の外周を取り囲んでインクが充
填されるインク室１３の範囲を画定し、更に、ノズル孔
１２ａは大略ヒータ要素１６のリング状加熱部１６ａに
整合して配置される。In the embodiment of FIG. 26, the upper lead portion 16b of the heater element 16 and the lower lead portion 26b of the sensing element 26 are commonly connected to a common lead 36. A rectangular window 19 shown in FIG. 25 is formed on the substrate 11 having such a configuration.
A sealing plate 19 having a hole a therein is attached thereon, and then a cover plate 12 having a circular nozzle hole 12a thereon as shown in FIG. 24 is attached thereon to complete the print head. In addition, when assembled in this way, rectangular window 1
9a generally surrounds the outer periphery of the ink chamber 13 to define a range of the ink chamber 13 filled with ink, and the nozzle hole 12a is arranged approximately in alignment with the ring-shaped heating portion 16a of the heater element 16.

この状態は第２８図から明らかである。This state is clear from FIG.

第２９図及び第３０図に示したプリントヘッドは上述し
たプリントヘッドの変形例であり、この場合には、基板
１１の左端側に各インク室１３の一端を開放させてノズ
ル孔１３ａを画定しており、又・各インク室１３の右端
は基板１１に刻設した共通インク供給路１４に連通して
いる。各インク室１３内の空間に張り出して一対のリン
グ状加熱部１６ａとリング状検知部２６ａとが夫々片持
梁形状に形成されている。尚、第２９図においては、ヒ
ータ要素１６及び検知要素２６は夫々簡略的に図示しで
あることに注意すべきである。第３０図から明らかな如
く、基板１１上には所定の形状を持った封止プレート１
９が被着されており、更にその上バツクプレート２０が
被着して設けられている。従って、本例においては、基
板１１とバックプレート２０とで基板１１の１例部に横
方向に指向したノズル孔１３ａを画定している。The print head shown in FIGS. 29 and 30 is a modification of the print head described above, and in this case, one end of each ink chamber 13 is opened on the left end side of the substrate 11 to define a nozzle hole 13a. Furthermore, the right end of each ink chamber 13 communicates with a common ink supply path 14 carved in the substrate 11. A pair of ring-shaped heating parts 16a and ring-shaped detection parts 26a are each formed in a cantilever shape, projecting into the space within each ink chamber 13. It should be noted that in FIG. 29, the heater element 16 and the detection element 26 are each shown in a simplified manner. As is clear from FIG. 30, a sealing plate 1 having a predetermined shape is disposed on the substrate 11.
9 is attached thereto, and a back plate 20 is attached thereon. Therefore, in this example, the substrate 11 and the back plate 20 define a laterally oriented nozzle hole 13a in one portion of the substrate 11.

次に、上述したヒータ要素１６と検知要素２６とを具備
する実施例のヒータ及び検知駆動回路に付いて第３１図
及び第３２図を参照して説明する。Next, a heater and detection drive circuit according to an embodiment including the above-described heater element 16 and detection element 26 will be described with reference to FIGS. 31 and 32.

第３１図に示した如く、例えば基板１１とカバープレー
ト１２との間に形成されたインク流路内に充填されてい
るインク１５をヒータ要素１６の加熱部１６ａで局所的
に加熱することによって気泡を発生しその排除体積を利
用してインク１５をノズル孔１２ａから押し出してイン
ク滴１５ａを形成すると共に、検知要素２６の検知部２
６ａによってインク１５の温度を検知しその液温情報に
基づいて加熱部１６ａの加熱駆動を制御し最適なインク
滴１５ａを形成する。この為に、ヒータ要素１６に接続
されたヒータ駆動回路２１はタイミング回路２３とヒー
タ駆動制御回路２４とに接続されており、同様に、検知
要素２６に接続された液温検出回路２２もタイミング回
路２３とヒータ駆動制御回路２４とに接続されている。As shown in FIG. 31, for example, by locally heating the ink 15 filled in the ink flow path formed between the substrate 11 and the cover plate 12 with the heating part 16a of the heater element 16, bubbles are formed. The ink 15 is pushed out from the nozzle hole 12a by using the excluded volume to form an ink droplet 15a, and the detection part 2 of the detection element 26
6a detects the temperature of the ink 15 and controls the heating drive of the heating section 16a based on the liquid temperature information to form an optimal ink droplet 15a. For this purpose, the heater drive circuit 21 connected to the heater element 16 is connected to a timing circuit 23 and a heater drive control circuit 24, and similarly, the liquid temperature detection circuit 22 connected to the detection element 26 is also connected to the timing circuit 23. 23 and a heater drive control circuit 24.

この場合に、第２６図に示した実施例の如くヒータ要素
１６と検知要素２６とを共通接続３６させてヒータ駆動
回路２１及び液温検出回路２２へ接続する構成とするこ
とが望ましく、その様な好適変形例を第３２図に示しで
ある。尚、この場合に、共通接続部３６は接地接続する
と良い。In this case, it is desirable to have a configuration in which the heater element 16 and the detection element 26 are commonly connected 36 and connected to the heater drive circuit 21 and the liquid temperature detection circuit 22, as in the embodiment shown in FIG. A preferred modification example is shown in FIG. In this case, the common connection section 36 is preferably connected to ground.

次に、特に第３３図乃至第３５図を参照して、ヒータ要
素の架橋又は片持梁構造を多層構造として少なくともそ
の一層の線膨張率を他の層のものと異ならせることによ
って多層構造体を機械的に振動させ、その振動現象を利
用してインクに運動量を付与してインク滴の形成に寄与
させる場合に付いて詳細に説明する。第３３図及び第３
４図に示した実施例においては、基板１１の上表面上に
絶縁層１８が被着形成されており、その絶縁層１８が所
定の形状にパターン形成されると共に基板１１の選択し
た部分がエツチング除去されてインク室１３を画定して
いる。絶縁層１８の一部はインク室１３の空間内に片持
梁状に張り出しており支持部１８ａを形成している。絶
縁層１８上にはヒータ要素１６が形成されてお′す、そ
れは一対の互いに並設したリード部１６ｂと、そこから
インク室１３の空間に片持梁状にやや斜めに互いに近接
して延在する中間部１６ｄと、その先端に接続されるリ
ング形状の加熱部１６ａとを有している。Next, with particular reference to FIGS. 33 to 35, the bridge or cantilever structure of the heater element is made into a multilayer structure by making at least one layer have a linear expansion coefficient different from that of the other layers, thereby forming a multilayer structure. A case in which the ink is mechanically vibrated and the vibration phenomenon is used to impart momentum to the ink and contribute to the formation of ink droplets will be described in detail. Figure 33 and 3
In the embodiment shown in FIG. 4, an insulating layer 18 is deposited on the upper surface of the substrate 11, and the insulating layer 18 is patterned into a predetermined shape and selected portions of the substrate 11 are etched. It is removed to define an ink chamber 13. A portion of the insulating layer 18 protrudes into the space of the ink chamber 13 in a cantilever shape to form a support portion 18a. A heater element 16 is formed on the insulating layer 18, and includes a pair of lead portions 16b arranged in parallel with each other, and a pair of lead portions 16b extending from the lead portions 16b into the space of the ink chamber 13 in a cantilever shape and close to each other at a slight angle. The ring-shaped heating part 16a is connected to the distal end of the intermediate part 16d.

従って、一対の中間部１６ｄとリング状加熱部１６ａと
が全体として片持梁形状に構成されており、それと略同
等の形状を有する絶縁物質からなる支持部１８ａ上に付
着形成されて２層構成の片持梁を形成している。Therefore, the pair of intermediate portions 16d and the ring-shaped heating portion 16a are configured in the shape of a cantilever as a whole, and are adhered and formed on the support portion 18a made of an insulating material having approximately the same shape as the intermediate portion 16d, thereby forming a two-layer structure. It forms a cantilever beam.

基板１１の上方には所定距離離隔してカバープレート１
２が配設されており１両者間にインク供給路１４が形成
されている。インク供給路１４はインク供給源へ接続さ
れており、通常インクで充填されている。カバープレー
ト１２の所定箇所にはノズル孔１２ａが穿設されており
、インクが一部射出されて印字用のインク滴１５ａを形
成する。A cover plate 1 is provided above the substrate 11 at a predetermined distance apart.
2 are arranged, and an ink supply path 14 is formed between the two. The ink supply channel 14 is connected to an ink supply source and is normally filled with ink. Nozzle holes 12a are formed at predetermined locations on the cover plate 12, and a portion of ink is ejected to form ink droplets 15a for printing.

この場合に、例えばヒータ要素１６を白金で又絶縁層１
８を二酸化シリコンで形成した場合には、ヒータ要素１
６の線膨張率の方が絶縁層１８のそれより大きく従って
、リング加熱部１６ａが発熱して片持梁が加熱されると
、点線で示した如く片持梁は下方へ屈曲する。従って、
この屈曲運動によってインク室１３内のインクは矢印で
示した如く、大略時計方向に流動されて略ノズル孔１２
ａの方向へ向かって押し長される。この様な片持梁の下
方向屈曲運動のみによってインクをノズル孔１２ａから
射出させてインク滴１５ａを形成することも可能である
が、この場合に、リング加熱部１６ａに気泡を発生させ
て、その排除体積をインク滴１５ａの形成に利用すると
より効果的である。In this case, for example, the heater element 16 may be made of platinum or the insulating layer 1 may be made of platinum.
When heater element 8 is made of silicon dioxide, heater element 1
6 is larger than that of the insulating layer 18. Therefore, when the ring heating section 16a generates heat and the cantilever beam is heated, the cantilever beam is bent downward as shown by the dotted line. Therefore,
Due to this bending movement, the ink in the ink chamber 13 flows approximately clockwise as shown by the arrow, and the ink flows approximately toward the nozzle hole 12.
It is pushed and lengthened in the direction of a. Although it is possible to eject ink from the nozzle hole 12a and form the ink droplet 15a only by the downward bending movement of the cantilever beam, in this case, air bubbles are generated in the ring heating section 16a, It is more effective to use the excluded volume for forming the ink droplet 15a.

更に、第３３図及び第３４図に示した実施例においては
、リング形状の加熱部１６ａをノズル孔１２ａの右側ヘ
ズラせて位置させているが、例えば、加熱により片持梁
構成体が上方向へ屈曲される場合には、加熱部１６ａを
ノズル孔１２ａと整合させる構成とすることが良い。又
、一般的には、白金と二酸化シリコンとは密着性が良く
無いので、白金と二酸化シリコンとの間にモリブデン、
クロム、チタン等の下地層を介在させるのが良い。Furthermore, in the embodiments shown in FIGS. 33 and 34, the ring-shaped heating portion 16a is positioned to the right side of the nozzle hole 12a. When the heating part 16a is bent to the nozzle hole 12a, it is preferable to align the heating part 16a with the nozzle hole 12a. In addition, since platinum and silicon dioxide generally do not have good adhesion, molybdenum,
It is preferable to interpose a base layer of chromium, titanium, etc.

第３５図は、片持梁が加熱により上方向に屈曲する実施
例を示している。即ち、第３５図の実施例は前述したも
のと多くの点で同じ構成を有しているが、基板１１とカ
バープレート１２との間にスペーサとしても機能する封
止プレート１９が介在されている。又、本例においては
、基板１１の上表面上に付着形成した絶縁層１８の上に
ヒータ要素１６を付着形成しており、更にその上に絶縁
層１８と同一の前縁材料でより大きな膜厚でオーバーコ
ード絶縁層２２を付着形成しである。従って、本例の片
持梁は、原理的には、３層構造を有しており、その上部
層２２と下部層１８とは同一の絶縁性物質から構成され
ているが、上部層２２を下部層１８よりも大きな厚さに
形成しであるので、ヒータ要素１６により加熱された場
合には、片持梁構成体は点線で示した如く、上方向へ屈
曲する。従って、この上方向屈曲運動により、インクが
ノズル孔１２ａを介して外部へ押し出されインク滴が形
成される。図示例の如く、片持梁構成体の先端部がノズ
ル孔１２ａの近傍に位置させるのが好適であるが、ノズ
ル孔１２ａから多少ズして位置させることも可能である
。更に、片持梁の屈曲運動のみならず、加熱部１６ａに
気泡を瞬時に゛発生させてその時の排除体積をも利用し
てインク滴を形成することが望ましい。前述した如く、
ヒータ要素１６を白金で構成し且つ上部及び下部絶縁層
１８と２２とを二酸化シリコンで構成する場合にはそれ
らの間に密着層として例えばモリブデンを介在させるこ
とが望ましい。FIG. 35 shows an embodiment in which the cantilever beam is bent upward by heating. That is, the embodiment shown in FIG. 35 has the same structure in many respects as that described above, but a sealing plate 19 which also functions as a spacer is interposed between the substrate 11 and the cover plate 12. . Additionally, in this example, the heater element 16 is deposited on an insulating layer 18 deposited on the upper surface of the substrate 11, and a larger film made of the same leading edge material as the insulating layer 18 is further deposited thereon. A thick overcode insulating layer 22 is deposited. Therefore, in principle, the cantilever beam of this example has a three-layer structure, in which the upper layer 22 and the lower layer 18 are made of the same insulating material, but the upper layer 22 is made of the same insulating material. Because it is formed to a greater thickness than the lower layer 18, when heated by the heater element 16, the cantilevered structure flexes upwardly, as shown by the dotted lines. Therefore, this upward bending movement forces the ink to the outside through the nozzle hole 12a and forms an ink droplet. As shown in the illustrated example, it is preferable that the tip of the cantilever structure be located near the nozzle hole 12a, but it is also possible to position it somewhat offset from the nozzle hole 12a. Furthermore, it is desirable to form ink droplets not only by the bending motion of the cantilever beam, but also by instantly generating bubbles in the heating section 16a and utilizing the displaced volume at that time. As mentioned above,
When heater element 16 is made of platinum and upper and lower insulating layers 18 and 22 are made of silicon dioxide, it is desirable to interpose, for example, molybdenum as an adhesive layer between them.

次に、第３６図乃至第３８図に示した実施例に付いて説
明する。第３６図及び第３７図に示した実施例では、基
板１１の上表面を選択的にエツチングしてインク室１３
とインク供給路１４を有するインク流路を形成し、イン
ク室の空間を延在させてリングを具備した加熱部１６ａ
がブリッジ状に設けられている。インク室１３の一端側
は基板１１の１側部に画定したノズル孔１３ａへ連通し
ており、そこを介してインク液滴が射出される。Next, the embodiment shown in FIGS. 36 to 38 will be described. In the embodiment shown in FIGS. 36 and 37, the upper surface of the substrate 11 is selectively etched to form the ink chamber 13.
and a heating section 16a that forms an ink flow path having an ink supply path 14, extends the space of the ink chamber, and is provided with a ring.
are arranged in the form of a bridge. One end side of the ink chamber 13 communicates with a nozzle hole 13a defined on one side of the substrate 11, through which ink droplets are ejected.

本例においては、インク室１３はインク流路のチャンネ
ル幅を部分的に横方向に拡大して形成されている。この
場合にも、前述した基板１１の下方向へアンダーカット
エツチングした場合と、同様の効果、即ちインク供給路
１４側への流れ抵抗を高め逆流を防止する効果を享受す
ることが可能となる。本例の場合には、−回のエツチン
グでインク流路を形成することが可能であり、製造プロ
セスが簡単化される。尚、図示例においては、インク室
１３からノズル孔１３ａへかけて多少先細の形状とされ
ているが、この遷移部分は同じ幅の侭とするか或いは末
広の形状としても良い。In this example, the ink chamber 13 is formed by partially enlarging the channel width of the ink flow path in the lateral direction. In this case as well, it is possible to enjoy the same effect as in the case where the substrate 11 is undercut etched downward, that is, the effect of increasing the flow resistance toward the ink supply path 14 side and preventing backflow. In the case of this example, the ink flow path can be formed by etching twice, which simplifies the manufacturing process. In the illustrated example, the shape is somewhat tapered from the ink chamber 13 to the nozzle hole 13a, but this transition portion may have the same width or may have a widening shape.

第３７図に示した如く、封止プレート１９を介してカバ
ープレート１２が設けられている。尚。As shown in FIG. 37, a cover plate 12 is provided with a sealing plate 19 interposed therebetween. still.

本例の変形例として、ノズル孔１３ａを閉塞して、カバ
ープレート１２の所望箇所に点線で示した如くノズル孔
１２ａを穿設して設けても良い。As a modification of this example, the nozzle hole 13a may be closed and the nozzle hole 12a may be provided at a desired location on the cover plate 12 as shown by the dotted line.

第３８図は更に別の実施例を示しており、この場合には
、基板１１の選択箇所をエツチング除去してチャンネル
状の溝を形成してインク室１３を画定し、その一端側に
ノズル孔１３ａを画定しである。インク室内にはリング
状加熱部１６ａを有するヒータが空中に延在して設けら
れている。基板１１上にはスペーサとしても機能する封
止プレート１９を介してバックプレート２０が設けられ
ている。本例においては、バックプレート２０に所定形
状の溝を刻設してインク供給路１４が形成されており、
該インク供給路１４はインク室１３に連通されている。FIG. 38 shows yet another embodiment, in which a selected portion of the substrate 11 is etched away to form a channel-like groove to define an ink chamber 13, and a nozzle hole is formed at one end of the channel-shaped groove. 13a. A heater having a ring-shaped heating section 16a is provided inside the ink chamber and extends into the air. A back plate 20 is provided on the substrate 11 via a sealing plate 19 which also functions as a spacer. In this example, the ink supply path 14 is formed by cutting a predetermined groove into the back plate 20.
The ink supply path 14 communicates with the ink chamber 13.

この場合に、インク供給路１４とインク室１３の接続箇
所にオリフィス１４ａが形成される様に位置決めしてセ
ットする。従って、このオリフィス１４ａによって流れ
抵抗が大きく設定され、インク室１３からの逆流が防止
される。更に、本例の変形例として、バックプレート２
０のリング加熱部１６ａに対応する箇所に点線で示した
如く空洞部２０ａを形成しても良い。In this case, the ink supply path 14 and the ink chamber 13 are positioned and set so that the orifice 14a is formed at the connection point. Therefore, the flow resistance is set to be large by this orifice 14a, and backflow from the ink chamber 13 is prevented. Furthermore, as a modification of this example, the back plate 2
A hollow portion 20a may be formed at a location corresponding to the ring heating portion 16a of No. 0 as shown by the dotted line.

次に、本発明の更に別の実施例に付いて第３９図及び第
４０ａ図乃至第４０ｄ図を参照して説明する。第３９図
の実施例においては、基板１１の表面にチャンネル形状
のインク供給路１４を刻設すると共にそこらか末広形状
に拡開するインク室１３が設けられている。インク室１
３は本例では先細形状の遷移部分を介して基板１１の１
端部に画定されたノズル孔１３ａに連通している。イン
ク供給路１４からインク室１３へ遷移する末広部分に位
地してリング加熱部１’６　ａがインク室１３内に配設
されており、リング加熱部１６ａは一対のリード部１６
ｂ、１６ｂに接続されている。Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 39 and FIGS. 40a to 40d. In the embodiment shown in FIG. 39, a channel-shaped ink supply path 14 is carved on the surface of the substrate 11, and an ink chamber 13 that widens out from there is provided. Ink chamber 1
3 of the substrate 11 through a tapered transition portion in this example.
It communicates with a nozzle hole 13a defined at the end. A ring heating section 1'6a is disposed in the ink chamber 13 at a wide end transitioning from the ink supply path 14 to the ink chamber 13, and the ring heating section 16a is connected to a pair of lead sections 16.
b, 16b.

第３９図の如き構成の動作原理に付いて第４０ａ図乃至
第４０ｄ図を参照して説明する。第４０ａ図に示した如
く、リング加熱部１６ａが加熱されると、膜沸騰を起し
気泡１７の成長が開始される。この場合にリング加熱部
１６ａはインク供給路１４とインク室１３との境界近傍
に位地されているから、発生された気泡１７はインク供
給路１４を閉塞する。次いで、第４０ｂ図に示した如く
、気泡１７が成長されると、インク室１３との接触角度
、気泡１７の表面張力の関係からノズル１３ａの方向へ
気泡１７が膨張して行く。この場合、インク供給路１４
はブロックされた侭であるのでそちら側へは圧力は伝達
されない。この為、インク室１３内のインク１５はノズ
ル孔１３ａ側へ押し出され、インク供給路１４側へは圧
力が加わらないので、インク１５の流れは一方向となる
。これにより、インク１５がノズル孔１３ａから射出さ
れて、インク滴が形成される。The operating principle of the configuration shown in FIG. 39 will be explained with reference to FIGS. 40a to 40d. As shown in FIG. 40a, when the ring heating section 16a is heated, film boiling occurs and the growth of bubbles 17 is started. In this case, since the ring heating section 16a is located near the boundary between the ink supply path 14 and the ink chamber 13, the generated air bubbles 17 block the ink supply path 14. Next, as shown in FIG. 40b, when the bubble 17 grows, it expands in the direction of the nozzle 13a due to the relationship between the contact angle with the ink chamber 13 and the surface tension of the bubble 17. In this case, the ink supply path 14
is a blocked side, so no pressure is transmitted to that side. Therefore, the ink 15 in the ink chamber 13 is pushed out toward the nozzle hole 13a, and no pressure is applied to the ink supply path 14, so the ink 15 flows in one direction. As a result, the ink 15 is ejected from the nozzle hole 13a and an ink droplet is formed.

次いで、パルス電流が終了すると、第４０ｃ図に示した
如く、リング加熱部１６ａは周囲のインク１５によって
急激に冷却され、気泡１７は瞬時に消滅してインク液面
１５ｂは内部に引っ込む。Next, when the pulse current ends, as shown in FIG. 40c, the ring heating part 16a is rapidly cooled by the surrounding ink 15, the bubbles 17 disappear instantly, and the ink liquid level 15b recedes inward.

次いで、第４０ｄ図に示した如く、インク供給路１４か
ら新たなインクがインク室１３内に供給されてインク液
面１５ｂは表面張力により適当なメニスカスの状態に復
帰する。この様に、本実施例に拠れば、気泡１７は積極
的にノズル孔１３ａへ向かって成長する構成としてあり
、従って気泡１７の成長により、その排除体積に指向性
が与えられその運動エネルギを有効に利用してインク滴
を形成するものである。Next, as shown in FIG. 40d, new ink is supplied from the ink supply path 14 into the ink chamber 13, and the ink liquid level 15b returns to an appropriate meniscus state due to surface tension. In this way, according to this embodiment, the bubbles 17 are configured to actively grow toward the nozzle hole 13a, and therefore, the growth of the bubbles 17 imparts directionality to the excluded volume and makes effective use of its kinetic energy. It is used to form ink droplets.

第４１図は、上述した実施例の変形例を示しており、イ
ンク室１３とノズル孔１３ａとの遷移部分に接続して別
のインク供給路としてのインク供給補助路３０を設けた
場合である。但し、この場合に、インク供給補助路３０
の方の流れ抵抗をインク室１３とノズル孔１３ａとの間
の遷移部分の流れ抵抗よりも大きく設定することが望ま
しい。FIG. 41 shows a modification of the above-described embodiment, in which an auxiliary ink supply path 30 is provided as another ink supply path connected to the transition portion between the ink chamber 13 and the nozzle hole 13a. . However, in this case, the ink supply auxiliary path 30
It is desirable to set the flow resistance at the transition portion between the ink chamber 13 and the nozzle hole 13a to be greater than the flow resistance at the transition portion between the ink chamber 13 and the nozzle hole 13a.

第４２図は更に別の変形例を示しており、遷移部分の流
路内に流れ制御要素３１を配設してインク室１３からの
インクの流れと補助路３０からのインクの流れの割合を
適切に設定することを可能としている。第４３図は更に
別の変形例を示しておす、この場合は、インク室１３と
補助路１３との間の遷移部分の流路断面よりも補助路３
０からノズル孔１３ａ迄の遷移部分３０ａの流路断面を
大きく設定し、補助路３０からのインクの吸いあげ効果
を向上させている。第４４図は更に別の変形例を示して
おり、この場合には、遷移部分３０ａに角度αの傾斜を
与えて末広形状としている。FIG. 42 shows yet another modification, in which a flow control element 31 is arranged in the flow path of the transition part to control the ratio of the ink flow from the ink chamber 13 to the ink flow from the auxiliary channel 30. This allows for appropriate settings. FIG. 43 shows yet another modification. In this case, the auxiliary channel 13
The flow path cross section of the transition portion 30a from the nozzle hole 13a to the nozzle hole 13a is set large to improve the effect of sucking up ink from the auxiliary path 30. FIG. 44 shows yet another modification, in which the transition portion 30a is sloped at an angle α to form a wide-end shape.

次に、第４５図及び第４６図を参照して本発明側の実施
例に付いて説明する。なお、これらの実施例も気泡の発
生に指向性を与えてインク滴形成の効果を向上させるも
のである点前述した実施例とそのカテゴリーを同じくす
るものである。第４５図に示した実施例では、複数本（
図示例では４本）の加熱部１６ａ１乃至１６ａ４をイン
ク流路乃至はインク室１３の長手軸に沿って並設し、こ
れらの過熱部を順次ノズル孔１３ａへ向かって発熱させ
る。これにより、発生される気泡はノズル孔１３ａへ向
かって順次成長され、排除体積に指向性が与えれてイン
クの押出し動作に寄与する。第４６図の実施例は、一対
のヒータＨ工とサーミスタＴ１とを並列接続し、更に別
のヒータＨ２とサーミスタＴ２との整列接続したものと
直列に接続詞、夫々のノードに電圧■１及び電圧ｖ２を
印加するものである。この場合には、抵抗値はＴ１〉Ｈ
ｌに設定してあり、従ってＨｌに電流が流れて発熱しＨ
ｌで気泡が発生する。ＨよとＴｏとは一体となっている
ので、Ｔ１の温度も上昇しその抵抗値が低下しＴｏに電
流が流れる。次にＨｌの電流が小さくなる。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 45 and 46. These embodiments are also in the same category as the embodiments described above in that they improve the effect of ink droplet formation by imparting directionality to the generation of bubbles. In the embodiment shown in FIG.
In the illustrated example, four (4) heating parts 16a1 to 16a4 are arranged in parallel along the longitudinal axis of the ink flow path or ink chamber 13, and these heating parts sequentially generate heat toward the nozzle hole 13a. As a result, the generated bubbles grow sequentially toward the nozzle hole 13a, giving directionality to the excluded volume and contributing to the ink extrusion operation. In the embodiment shown in FIG. 46, a pair of heaters H and thermistor T1 are connected in parallel, and another heater H2 and thermistor T2 are connected in series, and a connector is connected in series, and a voltage 1 and a voltage are connected to each node. v2 is applied. In this case, the resistance value is T1>H
Therefore, current flows through Hl and generates heat.
Bubbles are generated at l. Since H and To are integrated, the temperature of T1 also rises, its resistance value decreases, and current flows through To. Next, the current in Hl becomes smaller.

サーミスタＴ１の抵抗値が桁違いに低下する為、Ｔ１．
Ｈ□、Ｔ、、Ｈ２の合成抵抗は小さくなり、印加電圧ｖ
２に対してＴ１→Ｈ２の経路で電流が流れる。そこで、
Ｈ２が発熱し、次にＴ２の電流が増加しＨ２で気泡が発
生する。ＨとＴが近接配置されている為に、同様に温度
が上がる。しかし、Ｈが発熱し次にＴが過熱される為に
、多少の時間差（数十μ乃至は数ｍ５ｅｃ）があり、気
泡をノズル孔１３ａ方向へ向かって移動させることとな
る。Since the resistance value of thermistor T1 decreases by an order of magnitude, T1.
The combined resistance of H□, T, , H2 becomes smaller, and the applied voltage v
2, current flows through the path T1→H2. Therefore,
H2 generates heat, then the current in T2 increases and bubbles are generated in H2. Since H and T are placed close to each other, the temperature also rises. However, since H generates heat and then T is overheated, there is a slight time difference (several tens of μm to several m5ec), and the bubbles are moved toward the nozzle hole 13a.

次に、第４７図に示した実施例に付いて説明する。この
場合も前述した実施例と同様に気泡をノズル孔１３ａへ
向かって成長させるものであるが、４５一 本例では、インク供給路１４からインク室１３への末広
遷移部分の末広壁に沿って大略Ｖ字形状で且つ蛇行形状
の過熱部１６ａを配設している。その動作を第４８ａ図
乃至第４８ｄ図を参照して説明する。第４８ａ図に示し
た如く、過熱部１６ａに電流パルスを印加させて過熱さ
せると、夫々の壁に沿って一対の気泡１７．１７が発生
される。Next, the embodiment shown in FIG. 47 will be explained. In this case as well, the bubbles are grown toward the nozzle hole 13a in the same manner as in the embodiment described above, but in this example, the bubbles are grown along the widening wall of the widening transition portion from the ink supply path 14 to the ink chamber 13. A substantially V-shaped and meandering heating section 16a is provided. The operation will be explained with reference to FIGS. 48a to 48d. As shown in FIG. 48a, when the heating section 16a is heated by applying a current pulse, a pair of bubbles 17, 17 are generated along each wall.

次いで、第４８ｂ図に示した如く、気泡の凝集しようと
する作用により一対の気泡は統合される。Next, as shown in FIG. 48b, the pair of bubbles are integrated by the action of the bubbles to aggregate.

この場合、インク流路１４に接続されている末広壁の狭
くなっている側で先ず気泡の結合が起こり、表面張力の
為に気泡は球形になろうとする効果も加わり、インク供
給路１４が閉塞される。同時に末広壁が拡開されている
側では気泡の移動により新たなインクがヒータ面に供給
される。次いで、第４８ｃ図に示した如く、新たなイン
クは過熱によって気化し気泡となる。インク供給路１４
側は狭い為に、気泡の表面張力、液と壁面の接触角度。In this case, the bubbles first coalesce on the narrow side of the diverging wall connected to the ink flow path 14, and the bubbles tend to become spherical due to surface tension, which causes the ink supply path 14 to become clogged. be done. At the same time, new ink is supplied to the heater surface due to the movement of air bubbles on the side where the divergent wall is expanded. Next, as shown in FIG. 48c, the new ink is vaporized and becomes bubbles due to overheating. Ink supply path 14
Since the sides are narrow, the surface tension of the bubbles and the contact angle between the liquid and the wall surface.

及び管抵抗から気泡面の位置へ変らない。一方、反対側
では、新たな気泡面の形成に伴い、表面張力により図示
した如く安定した形状の気泡が形成される。管抵抗及び
ノズルによる抵抗が小さいので、第４８ｄ図に示した如
く、インクはノズル孔１３ａ方向へ押し出される。気泡
が成長すると、周囲のインク液で冷却されて、気泡が収
縮、消滅する。and the position of the bubble surface does not change from the pipe resistance. On the other hand, as a new bubble surface is formed, a bubble with a stable shape as shown in the figure is formed due to surface tension on the opposite side. Since the tube resistance and the nozzle resistance are small, the ink is pushed out toward the nozzle hole 13a, as shown in FIG. 48d. As the bubbles grow, they are cooled by the surrounding ink liquid, causing the bubbles to contract and disappear.

第４９図は更に別の実施例を示しており、この場合には
、過熱部１６ａの幅は順次その長さ方向に変化させてイ
ンク室１３内においてその長手軸方向において所定の温
度に到達する迄の時間を制御することにより気泡の成長
に指向性を持たせ、インクのノズル孔１３ａへ無かつて
の押出し効果を発揮させるものである。第４９図の実施
例のヒータ幅及び熱容量を長手軸方向に夫々第５０ａ図
及び第５０ｃ図に示してあり、又気泡を発生する迄の時
間をヒータ位置の関数として第５０Ｃ図に示しである。FIG. 49 shows yet another embodiment, in which the width of the heating section 16a is sequentially changed in its length direction to reach a predetermined temperature in the ink chamber 13 in its longitudinal direction. By controlling the elapsed time, the growth of the bubbles is given directionality, and an unprecedented effect of extruding ink to the nozzle hole 13a is exerted. The heater width and heat capacity of the embodiment of FIG. 49 are shown longitudinally in FIGS. 50a and 50c, respectively, and the time to bubble generation as a function of heater position is shown in FIG. 50c. .

第４９図の実施例の動作は第５１図乃至第５３図を参照
することにより明らかである。The operation of the embodiment of FIG. 49 will be clear by referring to FIGS. 51 to 53.

尚、第５１ａ図乃至第５１ｃ図は夫々の経過時間を横軸
にとってあり、印加電圧を縦軸に取っである。又、第５
２ａ図乃至第５２ｃ図では、横軸にヒータ位置を縦軸に
温度をとっである。更に、第５３ａ図乃至第５３ｃ図で
は、横軸にヒータ位置を取ってあり、どこで気泡が発生
するかを表している。尚、第５１図乃至第５３図におい
て、ぞれぞれのａ乃至すは対応している。In addition, in FIGS. 51a to 51c, the elapsed time is plotted on the horizontal axis, and the applied voltage is plotted on the vertical axis. Also, the fifth
In Figures 2a to 52c, the horizontal axis represents the heater position, and the vertical axis represents temperature. Furthermore, in FIGS. 53a to 53c, the horizontal axis represents the heater position, indicating where air bubbles are generated. Note that in FIGS. 51 to 53, a to 53 correspond to each other.

羞−果 以上詳説した如く、本発明によれば、消費電力を著しく
減少させることが可能であり、又応答速度を上げること
が可能なので、高速の印字を行なうことが可能である。Results As described in detail above, according to the present invention, it is possible to significantly reduce power consumption and increase response speed, so that high-speed printing can be performed.

更に、構造は簡単であるから、製造が容易であり、高精
度の加工が容易で新規な機構が容易に付加できる。特に
高密度のマルチノズルを構成するのに効果的である。Furthermore, since the structure is simple, it is easy to manufacture, easy to process with high precision, and new mechanisms can be easily added. It is particularly effective for constructing high-density multi-nozzles.

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。Although specific embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention should not be limited only to these specific examples, and various modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention. Of course, it is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来の代表的な熱インクジェットプリントヘッ
ドの構成を示した概略図、第２図は本発明の熱インクジ
ェットプリントヘッドの１実施例を示した概略図、第３
図は第１図のプリントヘッドの概略平面図、第４ａ図乃
至第４Ｃ図は第１図のプリントヘッドの動作原理を説明
する各説明図、第５図は第２図及び第３図のプリントヘ
ッドの概略斜視図、第６ａ図乃至第６ｃ図はヒータ要素
１６の種々の実施例を示した各平面図、第７ａ図及び第
７ｂ図はノズル孔の変形例を示した各概略断面図、第８
ａ図及び第８ｂ図は過熱部１６ａとノズル孔１２ａとの
相対的位置関係の異なる各実施例を示した各概略断面図
、第９図乃至第１１図はヒータ要素１６を片持梁構造と
した場合の各概略平面図、第１２図は第９図のＢ−Ｂ線
に沿っての概略断面図、第１３図はヒータ要素１６を２
層構造の片持梁とした場合の概略平面図、第１４図は第
１３図のＣ−Ｃ線に沿っての概略断面図、第１５図はダ
イヤフラム構成とした場合の概略断面図、第１６図は基
板１１の表面に直線上のインク経路を形成した場合の実
施例の概略断面図、第１７図はその分解概略斜視図、第
１８図は基板１１の裏側表面にインク供給路を形成した
実施例の概略断面図、第１９図は基板１１を異方性エツ
チングしてノズル孔を形成した場合の概略断面図、第２
０図はその分解概略斜視図、第２１図はその変形例を示
した概略断面図、第２２ａ図乃至第２２ｉ図は本プリン
トヘッドの１実施例の製造方法の１例を示した各概略断
面図、第２３図はシリコンウェハを基板１１として使用
しヒータ要素１６と並設して検知要素２６を設けた場合
の分解概略斜視図、第２４図はカバープレート１２の１
例を示した概略部分平面図、第２５図は封止プレート１
９の１例を示した概略部分平面図、第２６図は基板１１
とその上にヒータ要素１６と検知要素２６とを並列して
形成した実施例の概略部分平面図、第２７図及び第２８
図は夫々第２６図中のＤ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿っての
各概略断面図、第２９図は基板１１の１側部にノズル孔
１３ａを画定した場合の実施例の概略部分平面図、第３
０図は第２９図−（資）− 中のＦ−Ｆ線に沿っての概略断面図、第３１図はヒータ
要素１６と検知要素２６の駆動回路の１例を示した概略
図、第３２図はその変形例を示した概略図、第３３図は
片持梁状の２層構造のヒータ要素１６を持った実施例を
示した概略断面図、第３４図はそのヒータ要素１６とイ
ンク室１３との位置関係を示した概略平面図、第３５図
はその変形例を示した概略断面図、第３６図は基板１１
表面を横方向に部分的に拡大してインク室１３を画定し
た実施例を示した概略部分平面図、第３７図は第３６図
のＧ−Ｇ線に沿っての概略断面図、第３８図はその変形
例を示した概略断面図、第３９図は発生される気泡の成
長に指向性を付与する１実施例を示した概略平面図、第
４０ａ図乃至第４０ｄ図はその動作原理を示した各概略
図、第４１図乃至第４４図はインク供給補助路３０を設
けた変形例を示した各概略平面図、第４５図及び第４６
図はインク流路の長手軸に沿って複数個のヒータ要素を
並設して発生される気泡の成長に指向性を付与する実施
例を示した各概略図、第４７図は気泡の成長に指向性を
付与する場合の変形例を示した概略図、第４８ａ図乃至
第４８ｄ図はその動作原理を示した各概略図、第４９図
は気泡の成長に指向性を付与する場合の別の変形例を示
した概略図、第５０ａ図乃至第５０ｃ図は第４９図の構
造の種々の特性を示した各グラフ図、第５１ａ図乃至第
５１ｃ図と第５２ａ図乃至第５２ｃ図と第５３ａ図乃至
第５３ｃ図は第４９図の動作原理を説明するのに有用な
各グラフ図、である。 （符合の説明） １１：基板 １２：カバープレー１〜 １２ａ：ノズル孔 １３：凹所又はインク室 １４：インク供給路 １５：インク １５ａ：インク滴 １６：ヒータ要素 １６ａ：加熱部 １６ｂ：リード部 １６ｃ：電極部 １８：絶縁層 １９：封止プレート ２０：バックプレート ２６：検知要素 ２６ａ：検知部 特許出願人　　　　リコー精器株式会社第１図 第３１図 第３２図 第３３図 第３４図 第３５図 ＦＪ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｆ訃　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　−第４９図 ＳＢ　　　　　ＳＴ 第５０ａ図 第５０ｂ図　　　　　　第５０ｃ図 ＳＢ　　　　　　ＳＴ　　　　　　　　　　　ＳＢ　　
　　　　ＳＴ第５１ａ図　　　第５１ｂ 第５２ａ図　　　第５２１ 第５３ａ図　　　第５３ ５日　　　　　　Ｓｒ　　　　　　　　　　５日図　　
　第５１ｃ図 ）図　　　第５２ｃ図 す図　　　第５３ｃ図FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a typical conventional thermal inkjet printhead, FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the thermal inkjet printhead of the present invention, and FIG.
The figure is a schematic plan view of the print head in Figure 1, Figures 4a to 4C are explanatory views explaining the operating principle of the print head in Figure 1, and Figure 5 is a schematic plan view of the print head in Figures 2 and 3. A schematic perspective view of the head, FIGS. 6a to 6c are plan views showing various embodiments of the heater element 16, FIGS. 7a and 7b are schematic sectional views showing modified examples of the nozzle hole, 8th
Figures a and 8b are schematic sectional views showing embodiments in which the relative positional relationship between the overheating part 16a and the nozzle hole 12a is different, and Figures 9 to 11 show the heater element 16 having a cantilever structure. 12 is a schematic sectional view taken along the line B-B in FIG. 9, and FIG. 13 is a schematic plan view of the heater element 16 when
14 is a schematic sectional view taken along line C-C in FIG. 13; FIG. 15 is a schematic sectional view when a diaphragm structure is used; 16. The figure is a schematic sectional view of an embodiment in which a linear ink path is formed on the surface of the substrate 11, FIG. 17 is an exploded schematic perspective view thereof, and FIG. 18 is an ink supply path formed on the back surface of the substrate 11. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of the embodiment, and FIG.
0 is an exploded schematic perspective view thereof, FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a modification thereof, and FIGS. 22a to 22i are schematic cross-sections showing one example of a manufacturing method of one embodiment of the present print head. 23 is an exploded schematic perspective view of a case in which a silicon wafer is used as the substrate 11 and a detection element 26 is provided in parallel with the heater element 16, and FIG.
A schematic partial plan view showing an example, FIG. 25 is a sealing plate 1
FIG. 26 is a schematic partial plan view showing one example of the substrate 11.
27 and 28 are schematic partial plan views of an embodiment in which a heater element 16 and a detection element 26 are formed in parallel on the heater element 16 and the detection element 26.
The figures are schematic sectional views taken along lines D-D and E-E in FIG. 26, respectively, and FIG. 29 is a schematic portion of an embodiment in which nozzle holes 13a are defined on one side of the substrate 11. Floor plan, 3rd
Figure 0 is a schematic cross-sectional view taken along the line F-F in Figure 29 (Material), Figure 31 is a schematic diagram showing an example of a drive circuit for the heater element 16 and the detection element 26, and Figure 32 The figure is a schematic diagram showing a modified example, FIG. 33 is a schematic sectional view showing an embodiment having a cantilever-like two-layer heater element 16, and FIG. 34 is a diagram showing the heater element 16 and the ink chamber. 35 is a schematic sectional view showing a modification thereof, and FIG. 36 is a schematic plan view showing the positional relationship with the substrate 11.
37 is a schematic partial plan view showing an embodiment in which the ink chamber 13 is defined by partially enlarging the surface in the lateral direction; FIG. 37 is a schematic sectional view taken along line GG in FIG. 36; FIG. 38 39 is a schematic plan view showing an embodiment that imparts directionality to the growth of generated bubbles, and FIGS. 40a to 40d show the principle of operation thereof. 41 to 44 are schematic plan views showing a modified example in which an ink supply auxiliary path 30 is provided, and FIGS. 45 and 46.
The figures are schematic diagrams showing an example of providing directionality to the growth of bubbles generated by arranging a plurality of heater elements in parallel along the longitudinal axis of the ink flow path. 48a to 48d are schematic diagrams showing the principle of operation, and FIG. 49 is a schematic diagram showing a modification example in which directionality is imparted to bubble growth. 50a to 50c are schematic diagrams showing modified examples; FIGS. 50a to 50c are graphs showing various characteristics of the structure of FIG. 49; FIGS. 51a to 51c; FIGS. 52a to 52c; and 53a. Figures 53c to 53c are graphs useful for explaining the operating principle of Figure 49. (Explanation of symbols) 11: Substrate 12: Cover plate 1 to 12a: Nozzle hole 13: Recess or ink chamber 14: Ink supply path 15: Ink 15a: Ink droplet 16: Heater element 16a: Heating section 16b: Lead section 16c : Electrode section 18: Insulating layer 19: Sealing plate 20: Back plate 26: Sensing element 26a: Sensing section Patent applicant Ricoh Seiki Co., Ltd. Figure 1 Figure 31 Figure 32 Figure 33 Figure 34 Figure 35 F.J.
F death
-Figure 49 SB ST Figure 50a Figure 50b Figure 50c SB ST SB
ST Figure 51a Figure 51b Figure 52a Figure 521 Figure 53a Figure 53 5th Sr 5th Figure
Figure 51c) Figure 52c Figure 53c

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、インクを局所的に加熱して気泡をインク内に発生さ
せそれにより該インクからインク滴を形成する熱インク
ジェットプリントヘッドにおいて、ノズル孔が設けられ
ていると共に前記ノズル孔に連通しており且つ前記イン
クを充填可能なインク流路が設けられており、前記イン
ク流路の空間内に少なくともその一部を空中に延在させ
た加熱手段が設けられていることを特徴とする熱インク
ジェットプリントヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記インク流路は
基板とカバープレートとの間に形成されており、前記加
熱手段は前記基板上に形成されており且つ前記基板の選
択した箇所をエッチング除去して前記加熱手段の少なく
とも一部を前記基板から離隔させたことを特徴とする熱
インクジェットプリントヘッド。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記加熱手段は電
流の通過によって発熱する加熱部を有していることを特
徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記加熱部が架橋
状に構成されていることを特徴とする熱インクジェット
プリントヘッド。 ５、特許請求の範囲第３項において、前記加熱部が片持
梁状に構成されていることを特徴とする熱インクジェッ
トプリントヘッド。 ６、特許請求の範囲第３項において、前記加熱部の少な
くとも一部が蛇行形状に構成されていることを特徴とす
る熱インクジェットプリントヘッド。 ７、特許請求の範囲第３項において、前記加熱部の少な
くとも一部が環状形状をしていることを特徴とする熱イ
ンクジェットプリントヘッド。 ８、特許請求の範囲第３項において、前記ノズル孔は前
記カバープレートの所定箇所に穿設して設けられている
ことを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ９、特許請求の範囲第８項において、前記加熱部は前記
ノズル孔と整合して配設されていることを特徴とする熱
インクジェットプリントヘッド。 １０、特許請求の範囲第８項において、前記加熱部は前
記ノズル孔と少なくととも部分的にズラして配設されて
いることを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド
。 １１、特許請求の範囲第３項において、前記ノズル孔は
前記カバープレートと前記基板との間に配設されている
ことを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 １２、特許請求の範囲第３項において、前記ノズル孔は
前記基板の所定箇所に穿設して設けられていることを特
徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 １３、特許請求の範囲第１２項において、前記ノズル孔
は前記基板を異方性エッチングすることによって先細形
状に形成されていることを特徴とする熱インクジェット
プリントヘッド。 １４、特許請求の範囲第３項において、前記加熱手段は
前記加熱部の両端に接続された一対のリード部を有して
おり前記リード部は前記基板上に付着形成されると共に
前記加熱部の方が前記リード部よりも電気的抵抗が実質
的に大きい様に設定されているていることを特徴とする
熱インクジェットプリントヘッド。 １５、特許請求の範囲第１４項において、前記加熱部と
前記リード部とは同一の物質から形成されており前記加
熱部の断面積が前記リード部の断面積よりも小さく形成
されていることを特徴とする熱インクジェットプリント
ヘッド。 １６、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項及び第１
４項の内の何れか１項において、前記基板上に絶縁層が
形成されており、前記加熱手段のリード部は前記絶縁層
の上に被着形成されていることを特徴とする熱インクジ
ェットプリントヘッド。 １７、特許請求の範囲第１項において、前記加熱手段の
近傍に前記インクの温度を測定する温度検知手段を配設
したことを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド
。 １８、特許請求の範囲第１７項において、前記加熱手段
と前記温度検知手段とは実質的に同一の構成を有するこ
とを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 １９、特許請求の範囲第２項において、前記基板と前記
基板との間に所定の形状の孔を穿設した封止プレートを
挟着させたことを特徴とする熱インクジェットプリント
ヘッド。 ２０、インクを局所的に加熱して気泡をインク内に発生
させそれにより該インクからインク滴を形成する熱イン
クジェットプリントヘッドにおいて、１表面上に絶縁層
を被着形成した基板の所定箇所を前記１表面と反対表面
側から前記１表面に達する迄エッチング除去して前記絶
縁層の選択部分によってダイヤフラムを形成し、前記ダ
イヤフラム上に加熱部を配設させて加熱手段を前記絶縁
層上に付着形成し、前記絶縁層と所定距離離隔させてカ
バープレートを設けてインク流路を形成すると共に前記
カバープレートにノズル孔を穿設し、前記インク流路内
のインクを前記ノズル孔から噴出させることによってイ
ンク滴を発生させることを特徴とする熱インクジェット
プリントヘッド。 ２１、特許請求の範囲第２０項において、前記加熱部は
電流の通過によりジュール熱を発生し、前記加熱手段は
前記加熱部の両端に接続する一対のリード部を有してお
り、前記リード部も前記絶縁層上に付着形成されている
ことを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ２２、所定箇所をエッチング除去して１表面に凹所を形
成した基板、第１線膨張率を持っており前記１表面上に
付着形成されると共に前記凹所上の空間に張り出して所
定の形状に延在する張り出し部を有する第１層、前記第
１線膨張率とは異なった第２線膨張率を持っており前記
第１層の少なくとも前記張り出し部上に付着形成された
第２層、前記基板の絶縁層から所定距離離隔して配設し
ノズル孔を穿設したカバープレート、少なくとも前記張
り出し部を加熱し前記第１及び第２線膨張率の差異によ
って前記張り出し部を屈曲させる加熱手段、とを有する
ことを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ２３、特許請求の範囲第２２項において、前記加熱手段
は前記第２層に電流を通過させることによって前記第２
層の加熱部においてジュール熱を発生させるものである
ことを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ２４、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項及び第２
３項の内の何れか１項において、前記第１層はＴａ＿２
Ｏ＿５、ＳｉＯ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ａｌ＿Ｏ＿３か
ら選択された物質で構成されており、又第２層はＴａ、
Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、ＴａＮ＿２、Ｔｉ
Ｎ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＮｉＣｒ、ステンレス、ＰｔＩｒ、
ＰｔＲｈから選択された物質で構成されていることを特
徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ２５、特許請求の範囲第２４項において、前記基板はＳ
ｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、ステンレス、樹
脂から選択した単層又はこれらのラミネート構造で構成
されていることを特徴とする熱インクジェットプリント
ヘッド。 ２６、インクを局所的に加熱して気泡をインク内に発生
させそれにより該インクからインク滴を形成する熱イン
クジェットプリントヘッドにおいて、ノズル孔が設けら
れていると共に前記ノズル孔に連通しており且つ前記イ
ンクを充填可能なインク流路が設けられており、前記イ
ンク流路内のインクを局所的に加熱して気泡を発生させ
る加熱手段が設けられており、前記加熱手段は前記気泡
を前記ノズル孔へ向かって成長させる加熱部を有するこ
とを特徴とする熱インクジェットプリントヘッド。 ２７、特許請求の範囲第２６項において、前記加熱部は
少なくとも部分的に前記インク流路内の空間を延在して
設けられていることを特徴とする熱インクジェットプリ
ントヘッド。Claims: 1. A thermal inkjet printhead that locally heats ink to generate air bubbles in the ink and thereby form ink droplets from the ink, the thermal inkjet printhead having a nozzle hole and a An ink flow path that communicates with the ink flow path and can be filled with the ink is provided, and a heating means is provided within the space of the ink flow path, at least a portion of which extends into the air. Thermal inkjet print head. 2. In claim 1, the ink flow path is formed between a substrate and a cover plate, and the heating means is formed on the substrate and etches a selected portion of the substrate. A thermal inkjet printhead, wherein at least a portion of the heating means is removed and spaced from the substrate. 3. A thermal ink jet print head according to claim 2, wherein the heating means includes a heating section that generates heat by passing an electric current therethrough. 4. A thermal inkjet print head according to claim 3, wherein the heating section is configured in a cross-linked manner. 5. The thermal inkjet print head according to claim 3, wherein the heating section is configured in a cantilever shape. 6. The thermal inkjet print head according to claim 3, wherein at least a part of the heating section is configured in a meandering shape. 7. The thermal inkjet print head according to claim 3, wherein at least a part of the heating section has an annular shape. 8. The thermal ink jet print head according to claim 3, wherein the nozzle hole is provided by being bored at a predetermined location of the cover plate. 9. A thermal inkjet printhead according to claim 8, wherein the heating portion is disposed in alignment with the nozzle hole. 10. The thermal ink jet print head according to claim 8, wherein the heating section is disposed at least partially offset from the nozzle hole. 11. The thermal inkjet printhead according to claim 3, wherein the nozzle hole is disposed between the cover plate and the substrate. 12. The thermal inkjet print head according to claim 3, wherein the nozzle holes are provided at predetermined locations on the substrate. 13. The thermal ink jet print head according to claim 12, wherein the nozzle hole is formed into a tapered shape by anisotropically etching the substrate. 14. In claim 3, the heating means has a pair of lead parts connected to both ends of the heating part, and the lead part is attached and formed on the substrate, and the heating part is connected to both ends of the heating part. A thermal inkjet printhead, wherein the lead portion is set to have substantially greater electrical resistance than the lead portion. 15. Claim 14 states that the heating part and the lead part are made of the same material, and the cross-sectional area of the heating part is smaller than the cross-sectional area of the lead part. Features a thermal inkjet print head. 16. Claims 1, 2, 3, and 1
The thermal inkjet printing according to any one of Items 4 to 4, wherein an insulating layer is formed on the substrate, and the lead portion of the heating means is formed on the insulating layer. head. 17. The thermal inkjet print head according to claim 1, characterized in that temperature sensing means for measuring the temperature of the ink is disposed near the heating means. 18. A thermal inkjet printhead according to claim 17, wherein the heating means and the temperature sensing means have substantially the same construction. 19. The thermal ink jet print head according to claim 2, characterized in that a sealing plate having a hole of a predetermined shape is sandwiched between the substrates. 20. In a thermal inkjet printhead that locally heats ink to generate bubbles in the ink and thereby form ink droplets from the ink, a predetermined location of a substrate having an insulating layer deposited on one surface is Forming a diaphragm by a selected portion of the insulating layer by etching away from the side opposite to the first surface until reaching the first surface, and disposing a heating section on the diaphragm to form a heating means on the insulating layer. A cover plate is provided at a predetermined distance from the insulating layer to form an ink flow path, and a nozzle hole is formed in the cover plate, and the ink in the ink flow path is ejected from the nozzle hole. A thermal inkjet printhead characterized by generating ink droplets. 21. Claim 20, wherein the heating section generates Joule heat by passing a current, the heating means has a pair of lead sections connected to both ends of the heating section, and the heating section has a pair of lead sections connected to both ends of the heating section. A thermal inkjet printhead is also formed on the insulating layer. 22. A substrate in which a predetermined portion is etched away to form a recess on one surface, which has a first linear expansion coefficient, is adhered and formed on the first surface, and protrudes into the space above the recess to form a predetermined shape. a second layer having a second linear expansion coefficient different from the first linear expansion coefficient and deposited on at least the overhang of the first layer; a cover plate disposed at a predetermined distance from the insulating layer of the substrate and provided with a nozzle hole; heating means for heating at least the overhanging portion and bending the overhanging portion due to the difference in the first and second coefficients of linear expansion; , and a thermal inkjet printhead. 23. Claim 22, wherein the heating means heats the second layer by passing an electric current through the second layer.
A thermal inkjet printhead characterized in that Joule heat is generated in a heated portion of a layer. 24, Claims 1, 2, 3, and 2
In any one of the three terms, the first layer is Ta_2
It is composed of a material selected from O_5, SiO_2, Si_3N_4, and Al_O_3, and the second layer is made of Ta,
Ti, W, Cr, Ni, Mo, Pt, TaN_2, Ti
N, SiC, WC, NiCr, stainless steel, PtIr,
A thermal inkjet printhead characterized in that it is constructed of a material selected from PtRh. 25. Claim 24, wherein the substrate is S
1. A thermal inkjet print head comprising a single layer selected from i, W, Mo, Cr, Ni, NiCr, stainless steel, and resin, or a laminate structure of these. 26. A thermal inkjet printhead that locally heats ink to generate air bubbles in the ink and thereby form ink droplets from the ink, the thermal inkjet printhead having a nozzle aperture and communicating with the nozzle aperture; An ink flow path that can be filled with the ink is provided, and heating means is provided that locally heats the ink in the ink flow path to generate bubbles, and the heating means directs the air bubbles to the nozzle. A thermal inkjet printhead comprising a heated portion that grows toward the pores. 27. A thermal inkjet printhead according to claim 26, wherein the heating section extends at least partially through a space within the ink flow path.