JPH03153356A - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents
インクジェットプリンタヘッドInfo
- Publication number
- JPH03153356A JPH03153356A JP29424089A JP29424089A JPH03153356A JP H03153356 A JPH03153356 A JP H03153356A JP 29424089 A JP29424089 A JP 29424089A JP 29424089 A JP29424089 A JP 29424089A JP H03153356 A JPH03153356 A JP H03153356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- orifice
- inkjet printer
- printer head
- ink
- pressure chamber
- 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.)
- Pending
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はバブルジェット方式のインクジェットプリンタ
ヘッドに関するものである。
ヘッドに関するものである。
従来の技術
近年、インクジェットプリンタヘッドの一つとして、オ
リフィス後方の圧力室内に充填したインクの一部を瞬間
的に加熱して蒸発させ、形成される気泡の体積変化によ
る圧力でインク滴なオリフィスから噴射するバブルジェ
ット方式のものが開発された。これは、サーマルヘッド
に関する既存の技術を応用することができるため、簡易
に高性能なインクジェットプリンタヘッドを得られる方
式として期待されている。
リフィス後方の圧力室内に充填したインクの一部を瞬間
的に加熱して蒸発させ、形成される気泡の体積変化によ
る圧力でインク滴なオリフィスから噴射するバブルジェ
ット方式のものが開発された。これは、サーマルヘッド
に関する既存の技術を応用することができるため、簡易
に高性能なインクジェットプリンタヘッドを得られる方
式として期待されている。
このようなバブルジェット方式のインクジェットプリン
タヘッドとしては、特公昭63−59911号公報や特
公昭63−59914号公報などに開示されている装置
が存する。このインクジェットプリンタヘッドlは、第
12図及び第13図に例示するように、下面に長溝が連
設された溝蓋2が平坦な基板3上に固定されてオリフィ
ス4がアレイ状に形成され、このアレイ方向に長溝が形
成された供給室115が前記溝M2の後部に取付けられ
て前記各オリフィス4に連通した供給室6が形成されて
いる。ここで、この供給室6にはインク槽(図示せず)
に連結される補給管7が取付けられており。
タヘッドとしては、特公昭63−59911号公報や特
公昭63−59914号公報などに開示されている装置
が存する。このインクジェットプリンタヘッドlは、第
12図及び第13図に例示するように、下面に長溝が連
設された溝蓋2が平坦な基板3上に固定されてオリフィ
ス4がアレイ状に形成され、このアレイ方向に長溝が形
成された供給室115が前記溝M2の後部に取付けられ
て前記各オリフィス4に連通した供給室6が形成されて
いる。ここで、この供給室6にはインク槽(図示せず)
に連結される補給管7が取付けられており。
前記基板3の上面には各オリフィス4毎に発熱抵抗体8
が共通電極9と個別電極10とを介して形成されている
。なお、これらの部材8〜1oは既存のサーマルヘッド
と略同様な構造に形成されている。
が共通電極9と個別電極10とを介して形成されている
。なお、これらの部材8〜1oは既存のサーマルヘッド
と略同様な構造に形成されている。
このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド1では、インク槽から補給管7を経て供給された
インク11が供給室6を介して各オリフィス4内に充填
される。そこで、各電極9゜lOから供給される電力で
発熱抵抗体8が選択的に発熱駆動されることで所定のオ
リフィス4内のインク11に気泡が生じてインク滴(共
に図示せず)が噴射される。なお、このような気泡の発
生及び消失はμs程度の微小時間で行なわれ、この微小
時間内でインク11の圧力が急激に上下することでオリ
フィス4先端から吐出されたインク11がインク滴とな
って飛翔する。
ヘッド1では、インク槽から補給管7を経て供給された
インク11が供給室6を介して各オリフィス4内に充填
される。そこで、各電極9゜lOから供給される電力で
発熱抵抗体8が選択的に発熱駆動されることで所定のオ
リフィス4内のインク11に気泡が生じてインク滴(共
に図示せず)が噴射される。なお、このような気泡の発
生及び消失はμs程度の微小時間で行なわれ、この微小
時間内でインク11の圧力が急激に上下することでオリ
フィス4先端から吐出されたインク11がインク滴とな
って飛翔する。
だが、上述のインクジェットプリンタヘッドlでは、オ
リフィス4の形状が直管状なのでインク11の圧力変化
は前後方向に作用することになって圧力効率が低い。
リフィス4の形状が直管状なのでインク11の圧力変化
は前後方向に作用することになって圧力効率が低い。
そこで、このような課題を解決したものとしては特公昭
63−6356号公報と特公昭63−6357号公報及
び特公昭63−6358号公報に開示されている装置が
存する0例えば、特公昭63−6356号公報に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッド12では、第14図
及び第15図に例示するように、後面に長溝が連設され
た流路部材13を溝lI2の前面に取付けることで発熱
抵抗体8の部分で略直角に曲折した流路14を形成し、
この流路14毎にオリフィス15が形成されたオリフィ
ス板16が前記流路部材13の上面に取付けられている
。
63−6356号公報と特公昭63−6357号公報及
び特公昭63−6358号公報に開示されている装置が
存する0例えば、特公昭63−6356号公報に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッド12では、第14図
及び第15図に例示するように、後面に長溝が連設され
た流路部材13を溝lI2の前面に取付けることで発熱
抵抗体8の部分で略直角に曲折した流路14を形成し、
この流路14毎にオリフィス15が形成されたオリフィ
ス板16が前記流路部材13の上面に取付けられている
。
このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド12は、流路14を発熱抵抗体8の部分で略直角
に曲折した形状とすることで、気泡の発生消失時に発生
するインク11の圧力変化がインク滴の噴射方向に良好
に作用するようにして圧力効率を向上させている。なお
、例示した図面ではインク滴は上方に噴射されることに
なる。
ヘッド12は、流路14を発熱抵抗体8の部分で略直角
に曲折した形状とすることで、気泡の発生消失時に発生
するインク11の圧力変化がインク滴の噴射方向に良好
に作用するようにして圧力効率を向上させている。なお
、例示した図面ではインク滴は上方に噴射されることに
なる。
だが、それでもインク11の圧力変化が供給室6内に伝
導されるため、この供給室6を介して連通された各オリ
フィス4間に相互干渉が発生しやすく、画像品質が低下
しがちである。
導されるため、この供給室6を介して連通された各オリ
フィス4間に相互干渉が発生しやすく、画像品質が低下
しがちである。
そこで、第16図に例示するように、上記公報には流路
14を形成する溝蓋2の長溝内に凸部17を形成するこ
とで、発熱抵抗体8から供給室6に伝達される圧力変化
を低減するようにしたインクジェットプリンタヘッド1
8も開示されている。
14を形成する溝蓋2の長溝内に凸部17を形成するこ
とで、発熱抵抗体8から供給室6に伝達される圧力変化
を低減するようにしたインクジェットプリンタヘッド1
8も開示されている。
だが、数10(μm)程度に形成される流路14内に上
述のような凸部17を形成することは実際には困難であ
り、装置の生産性が極度に低下するなどして実用的でな
い。
述のような凸部17を形成することは実際には困難であ
り、装置の生産性が極度に低下するなどして実用的でな
い。
そして、上述のように流路14が曲折したインクジェッ
トプリンタヘッド12.18では、オリフィス15の軸
心に対して圧力変化の作用方向や連続吐出時のりフィー
ル方向が非対称であるため、このオリフィス15から吐
出されるインク滴の飛翔方向が曲がってしまう。
トプリンタヘッド12.18では、オリフィス15の軸
心に対して圧力変化の作用方向や連続吐出時のりフィー
ル方向が非対称であるため、このオリフィス15から吐
出されるインク滴の飛翔方向が曲がってしまう。
このような課題に対する対策としては、オリフィスに対
する発熱手段の相対的位置を変位させることが提案され
ているが、この変位量の最適値は温度変化や経年変化に
よるインクの粘性の変化などによって異なるものであり
、正確な流体解析を実施することも困難なので実用的で
ない。
する発熱手段の相対的位置を変位させることが提案され
ているが、この変位量の最適値は温度変化や経年変化に
よるインクの粘性の変化などによって異なるものであり
、正確な流体解析を実施することも困難なので実用的で
ない。
さらに、特開昭58−8659号公報に開示されてぃる
インクジェットプリンタヘッド19や特開昭59−20
7261号公報に開示されているインクジェットプリン
タヘッド20では、第17図及び第18図に例示するよ
うに、基板3上に形成された発熱抵抗体8を囲む形状の
隔壁21の上にオリフィス板22を取付け、−個のオリ
フィス23に対して複・数の流路24を形成した装置が
開示されている。
インクジェットプリンタヘッド19や特開昭59−20
7261号公報に開示されているインクジェットプリン
タヘッド20では、第17図及び第18図に例示するよ
うに、基板3上に形成された発熱抵抗体8を囲む形状の
隔壁21の上にオリフィス板22を取付け、−個のオリ
フィス23に対して複・数の流路24を形成した装置が
開示されている。
たが、これらのインクジェットプリンタヘッド19.2
0も前述の装置と同様にインク滴の吐出方向が曲がると
云う課題を有している。
0も前述の装置と同様にインク滴の吐出方向が曲がると
云う課題を有している。
発明が解決しようとする課題
上述のように、従来のバブルジェット方式のインクジェ
ットプリンタヘッド12.18,19゜20は、オリフ
ィス15.23の軸心に対する圧力変化の作用方向やり
フィール方向が流路14゜24の配置等のために非対称
になってインク滴の飛翔方向が曲がってしまう。
ットプリンタヘッド12.18,19゜20は、オリフ
ィス15.23の軸心に対する圧力変化の作用方向やり
フィール方向が流路14゜24の配置等のために非対称
になってインク滴の飛翔方向が曲がってしまう。
このような課題を解決した装置としては、特開昭48−
9622号公報に開示されているインクジェットプリン
タヘッド25が存する。第19図に例示するように、上
記公報ではインク滴を吐出させる機構としてピエゾ素子
26が取付けられた金属ダイアフラム27を採用したも
のが例示されているが、これを加熱コイル(図示せず)
と交換することも提示されている。
9622号公報に開示されているインクジェットプリン
タヘッド25が存する。第19図に例示するように、上
記公報ではインク滴を吐出させる機構としてピエゾ素子
26が取付けられた金属ダイアフラム27を採用したも
のが例示されているが、これを加熱コイル(図示せず)
と交換することも提示されている。
このインクジェットプリンタヘッド25は、オリフィス
28を略中心とする凹部がオリフィス板29の後面に形
成され、このオリフィス板29が基材30の前面に固定
されることで前記オリフィス28に対して全周方向に開
口した液室31が形成されている。そして、前記基材3
0の後面に形成された凹部の上に前記ピエゾ素子26が
前記金属ダイアフラム27を介して取付けられることで
圧力室32が形成されており、この圧力室32と前記液
室31とは前記基材30内に形成された連通孔33で連
通されている。また、前記基材30内には前記液室31
に連通した補給路34が形成され、この補給路34に連
結された導通管35は液槽36に連結されている。
28を略中心とする凹部がオリフィス板29の後面に形
成され、このオリフィス板29が基材30の前面に固定
されることで前記オリフィス28に対して全周方向に開
口した液室31が形成されている。そして、前記基材3
0の後面に形成された凹部の上に前記ピエゾ素子26が
前記金属ダイアフラム27を介して取付けられることで
圧力室32が形成されており、この圧力室32と前記液
室31とは前記基材30内に形成された連通孔33で連
通されている。また、前記基材30内には前記液室31
に連通した補給路34が形成され、この補給路34に連
結された導通管35は液槽36に連結されている。
このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド25は、電気的にピエゾ素子26を駆動すること
で、金属ダイアフラム27から圧力室32内のインク1
1に加えられた圧力変化が連通孔33を介して液室31
内に至り、オリフィス28からインク滴が吐出する。こ
の時、このインクジェットプリンタヘッド25では、オ
リフィス28の軸心に対して液室31が全周方向に開口
しているので、この部分での圧力変化の作用方向やりフ
ィール方向が対称なのでインク滴はオリフィス28の軸
心方向に飛翔することになる。
ヘッド25は、電気的にピエゾ素子26を駆動すること
で、金属ダイアフラム27から圧力室32内のインク1
1に加えられた圧力変化が連通孔33を介して液室31
内に至り、オリフィス28からインク滴が吐出する。こ
の時、このインクジェットプリンタヘッド25では、オ
リフィス28の軸心に対して液室31が全周方向に開口
しているので、この部分での圧力変化の作用方向やりフ
ィール方向が対称なのでインク滴はオリフィス28の軸
心方向に飛翔することになる。
上述したインクジェットプリンタヘッド25のピエゾ素
子26や金属ダイアフラム27に替えて加熱コイルを取
付けることで、インク滴の飛翔方向がオリフィス28の
軸心と一致したバブルジェット方式のインクジェットプ
リンタヘッド(図示せず)を形成することは可能である
が、上述のような構造では圧力室32からオリフィス2
8に至る流体抵抗が大きく圧力効率が低いので実用的な
装置を実現することは困難である。しかも、第20図に
例示するように、実際的な製品としては複数のオリフィ
ス28を備えたインクジェットプリンタヘッド37が要
望されることになるが、この場合はオリフィス28の間
隔に比してピエゾ素子26や加熱コイルの径が大きいた
め、基材38内に形成する連通孔39を曲折した形状と
する必要があり、さらに圧力効率が低下することになっ
て実用的でない。
子26や金属ダイアフラム27に替えて加熱コイルを取
付けることで、インク滴の飛翔方向がオリフィス28の
軸心と一致したバブルジェット方式のインクジェットプ
リンタヘッド(図示せず)を形成することは可能である
が、上述のような構造では圧力室32からオリフィス2
8に至る流体抵抗が大きく圧力効率が低いので実用的な
装置を実現することは困難である。しかも、第20図に
例示するように、実際的な製品としては複数のオリフィ
ス28を備えたインクジェットプリンタヘッド37が要
望されることになるが、この場合はオリフィス28の間
隔に比してピエゾ素子26や加熱コイルの径が大きいた
め、基材38内に形成する連通孔39を曲折した形状と
する必要があり、さらに圧力効率が低下することになっ
て実用的でない。
課題を解決するための手段
インクの供給路が連通されて前面にオリフィスが形成さ
れた圧力室内に発熱手段を設けたバブルジェット方式の
インクジェットプリンタヘッドにおいて、オリフィスと
同軸上に発熱手段を配置し。
れた圧力室内に発熱手段を設けたバブルジェット方式の
インクジェットプリンタヘッドにおいて、オリフィスと
同軸上に発熱手段を配置し。
この発熱手段を略中心とする隔壁でオリフィスの軸心に
対して略対称形の圧力室を形成し、この圧力室のオリフ
ィスが形成された内部面と隔壁との間にオリフィスの軸
心に対して全周方向に開口するインク供給路を形成する
。
対して略対称形の圧力室を形成し、この圧力室のオリフ
ィスが形成された内部面と隔壁との間にオリフィスの軸
心に対して全周方向に開口するインク供給路を形成する
。
作用
オリフィスと同軸上に発熱手段を配置し、この発熱手段
を略中心とする隔壁でオリフィスの軸心に対して略対称
形の圧力室を形成し、この圧力室のオリフィスが形成さ
れた内部面と隔壁との間にオリフィスの軸心に対して全
周方向に開口するインク供給路を形成したことにより、
インク供給路と圧力室との形状や発熱抵抗体の位置がオ
リフィスの軸心に対して対称なので、この部分での圧力
変化の作用方向やりフィール方向が対称になってインク
滴がオリフィスの軸心方向に飛翔し、各層に形成された
機能部品は形状が簡易で位置も近接しているので圧力効
率が良好であり、オリフィス等を高密度に配置すること
が可能である。
を略中心とする隔壁でオリフィスの軸心に対して略対称
形の圧力室を形成し、この圧力室のオリフィスが形成さ
れた内部面と隔壁との間にオリフィスの軸心に対して全
周方向に開口するインク供給路を形成したことにより、
インク供給路と圧力室との形状や発熱抵抗体の位置がオ
リフィスの軸心に対して対称なので、この部分での圧力
変化の作用方向やりフィール方向が対称になってインク
滴がオリフィスの軸心方向に飛翔し、各層に形成された
機能部品は形状が簡易で位置も近接しているので圧力効
率が良好であり、オリフィス等を高密度に配置すること
が可能である。
実施例
本発明の第一の実施例を第1図ないし第6図に基づいて
説明する。まず、本実施例のインクジェットプリンタヘ
ッド40の主要構造としては、第3図に例示するように
、基板41と圧力室層42と供給路層43及びオリフィ
ス板44が順次積層された構造となっている。そして、
第1図及び第2図に例示するように、このオリフィス板
44にアレイ状に連続形成されたオリフィス45と前記
基板41の表面に形成された発熱手段である発熱抵抗体
46とが各々同軸上に位置しており、この発熱抵抗体4
6を略中心とする矩形環状の隔壁47が形成された前記
圧力室層42により前記オリフィス45の軸心に対して
対称形の圧力室48が形成され、この圧力室48と対向
する部分が開口した前記供給路層43により前記オリフ
ィスの軸心に対して全周方向に開口したインク供給路4
9が形成されている。なお、このインクジェットプリン
タヘッド40では、前記圧力室層42の隔壁47間にイ
ンク貯蔵室50が形成されており、このインク貯蔵室5
0に連通したインク補給孔51が前記基板41に形成さ
れている。
説明する。まず、本実施例のインクジェットプリンタヘ
ッド40の主要構造としては、第3図に例示するように
、基板41と圧力室層42と供給路層43及びオリフィ
ス板44が順次積層された構造となっている。そして、
第1図及び第2図に例示するように、このオリフィス板
44にアレイ状に連続形成されたオリフィス45と前記
基板41の表面に形成された発熱手段である発熱抵抗体
46とが各々同軸上に位置しており、この発熱抵抗体4
6を略中心とする矩形環状の隔壁47が形成された前記
圧力室層42により前記オリフィス45の軸心に対して
対称形の圧力室48が形成され、この圧力室48と対向
する部分が開口した前記供給路層43により前記オリフ
ィスの軸心に対して全周方向に開口したインク供給路4
9が形成されている。なお、このインクジェットプリン
タヘッド40では、前記圧力室層42の隔壁47間にイ
ンク貯蔵室50が形成されており、このインク貯蔵室5
0に連通したインク補給孔51が前記基板41に形成さ
れている。
つぎに、上述のような構造のインクジェットプリンタヘ
ッド40の各部の構造を製造方法と共に以下に詳述する
。まず、第5図に例示するように、前記基板41は、こ
れを熱酸化加工して表面に厚さ2(μm)のSin、か
らなる蓄熱層52を形成する。つぎに、この上にTaA
Qをスパッタリングしてエツチングでパターニングする
ことで前記発熱抵抗体46となる厚さ0.4(μm)の
抵抗層53を形成し、同様にして厚さ0.5(μm)の
AQからなる共通電極54と個別電極55とを形成する
。
ッド40の各部の構造を製造方法と共に以下に詳述する
。まず、第5図に例示するように、前記基板41は、こ
れを熱酸化加工して表面に厚さ2(μm)のSin、か
らなる蓄熱層52を形成する。つぎに、この上にTaA
Qをスパッタリングしてエツチングでパターニングする
ことで前記発熱抵抗体46となる厚さ0.4(μm)の
抵抗層53を形成し、同様にして厚さ0.5(μm)の
AQからなる共通電極54と個別電極55とを形成する
。
そして、これらの上に、プラズマCVD法で厚さ0.3
(μm)のシリコンナイトライドからなる第一の保護膜
56を形成し、さらに、スパッタリング法で厚さ0.2
(μm)のTaからなる第二の保護M57を積層形成す
る。なお、上述のようにして形成された発熱抵抗体46
の形状は、例えば、60 k 60(μm)の正方形に
なっている。また、以下の説明では、前記基板41とは
上述の各部材52〜57が形成された状態のものを意味
する。
(μm)のシリコンナイトライドからなる第一の保護膜
56を形成し、さらに、スパッタリング法で厚さ0.2
(μm)のTaからなる第二の保護M57を積層形成す
る。なお、上述のようにして形成された発熱抵抗体46
の形状は、例えば、60 k 60(μm)の正方形に
なっている。また、以下の説明では、前記基板41とは
上述の各部材52〜57が形成された状態のものを意味
する。
そして、上述のようにして発熱抵抗体46等が形成され
た基板41上に、前記圧力室層42が形成される。この
圧力室層42は、第6図(a)に例示するように、前記
基板41上に未硬化の感光性ポリイミド58を厚さ30
(μm)に塗布して半キユア(乾燥)させ、第6図(b
)に例示するように、これをフォトリソグラフィ法でパ
ターニングして前記隔壁47と外枠59とを形成するこ
とで前記圧力室48と前記インク貯蔵室50とを設ける
。そこで、このインク貯蔵室50を介して前記基板41
にレーザ加工で前記インク補給孔51を形成する0例え
ば、上述のようにして形成された圧力室48の形状とし
ては前記発熱抵抗体46を中心とする70 X 70
(μm)の正方形で、前記隔壁47の幅は30(μm)
になっている。
た基板41上に、前記圧力室層42が形成される。この
圧力室層42は、第6図(a)に例示するように、前記
基板41上に未硬化の感光性ポリイミド58を厚さ30
(μm)に塗布して半キユア(乾燥)させ、第6図(b
)に例示するように、これをフォトリソグラフィ法でパ
ターニングして前記隔壁47と外枠59とを形成するこ
とで前記圧力室48と前記インク貯蔵室50とを設ける
。そこで、このインク貯蔵室50を介して前記基板41
にレーザ加工で前記インク補給孔51を形成する0例え
ば、上述のようにして形成された圧力室48の形状とし
ては前記発熱抵抗体46を中心とする70 X 70
(μm)の正方形で、前記隔壁47の幅は30(μm)
になっている。
ここでは上述のようにして前記基板41上に圧力室層4
2を形成したものを第一のプレート60と称し、前記供
給路層43と前記オリフィス板44とで形成されて前記
第一のプレート60に接合される第二のプレート61の
構造を以下に説明する。
2を形成したものを第一のプレート60と称し、前記供
給路層43と前記オリフィス板44とで形成されて前記
第一のプレート60に接合される第二のプレート61の
構造を以下に説明する。
まず、第6図(c)に例示するように、SUS基板62
上に所定パターンのマスク63を取付けてNiを厚さ4
0(μm)に電鋳することで最小径が50(μm)の前
記オリフィス45を備えたオリフィス板44を形成し、
これを前記SUS基板62上から剥離させて前記マスク
63を取外した後に厚さ0.1(μm)のAuメツキ(
図示せず)を行なって前記SUS基板62上に再度固着
させる。そこで、第6図(d)に例示するように、前記
オリフィス板44の上に未硬化の感光性ポリイミド64
を厚さlO(μm)に塗布し、第6図(e)に例示する
ように、これを前述の圧力室層42と同様に加工して前
記オリフィス45を中心とする前記インク供給路49を
形成する。このようにして前記供給路層43が一体的に
形成された前記オリフィス板44を前記SUS基板62
上から取外して所定形状に切断することで、的記第二の
プレート61が形成される。
上に所定パターンのマスク63を取付けてNiを厚さ4
0(μm)に電鋳することで最小径が50(μm)の前
記オリフィス45を備えたオリフィス板44を形成し、
これを前記SUS基板62上から剥離させて前記マスク
63を取外した後に厚さ0.1(μm)のAuメツキ(
図示せず)を行なって前記SUS基板62上に再度固着
させる。そこで、第6図(d)に例示するように、前記
オリフィス板44の上に未硬化の感光性ポリイミド64
を厚さlO(μm)に塗布し、第6図(e)に例示する
ように、これを前述の圧力室層42と同様に加工して前
記オリフィス45を中心とする前記インク供給路49を
形成する。このようにして前記供給路層43が一体的に
形成された前記オリフィス板44を前記SUS基板62
上から取外して所定形状に切断することで、的記第二の
プレート61が形成される。
そして、第6図(f)、(g)に例示するように、前述
のようにして製作した第一第二のプレート60.61を
、前記オリフィス45や前記発熱抵抗体46の軸心が一
致した状態で接合し、加圧加熱して感光性ポリイミドか
らなる曲記圧力室層42と供給路層43とをキュア(硬
化)させることで、接着材等を要することなく各層41
〜44が固着してインクジェットプリンタヘッド40の
製作が完了する。なお、このインクジェットプリンタヘ
ッド40では、前記圧力室48の隔壁47と前記オリフ
ィス板44の裏面との間に形成された前記インク供給路
49は前記供給路層43の厚さに対応するので、ここで
は前記隔壁47上の全周方向に開口した幅10(μm)
のスリット状に形成されている。
のようにして製作した第一第二のプレート60.61を
、前記オリフィス45や前記発熱抵抗体46の軸心が一
致した状態で接合し、加圧加熱して感光性ポリイミドか
らなる曲記圧力室層42と供給路層43とをキュア(硬
化)させることで、接着材等を要することなく各層41
〜44が固着してインクジェットプリンタヘッド40の
製作が完了する。なお、このインクジェットプリンタヘ
ッド40では、前記圧力室48の隔壁47と前記オリフ
ィス板44の裏面との間に形成された前記インク供給路
49は前記供給路層43の厚さに対応するので、ここで
は前記隔壁47上の全周方向に開口した幅10(μm)
のスリット状に形成されている。
なお、実際に第一第二のプレート60.61を接合する
場合は、オリフィス45や前記発熱抵抗体46等の軸心
を一致させることが困難であることが予想されるが、本
出願人が製作した供試材では、基板41に二個の基準パ
ターン(図示せず)を印刷して他の三層42〜44に対
応する基準孔(図示せず)を形成し、この基準孔から前
記基準パターンを確認しつつ作業を行なうことでインク
ジェットプリンタヘッド40を製作することができた。
場合は、オリフィス45や前記発熱抵抗体46等の軸心
を一致させることが困難であることが予想されるが、本
出願人が製作した供試材では、基板41に二個の基準パ
ターン(図示せず)を印刷して他の三層42〜44に対
応する基準孔(図示せず)を形成し、この基準孔から前
記基準パターンを確認しつつ作業を行なうことでインク
ジェットプリンタヘッド40を製作することができた。
また、上述のように装置を薄膜技術で製作する場合、通
常は大型の基板上に複数を同時に製作するなどして生産
性を向上させているが、上述のようなインクジェットプ
リンタヘッド4oでは、連設された第一第二のプレート
60.61を接合した後に切断することで生産性を向上
させることと、第一第二のプレート60.61を個々に
切断した後に各々接合させることで精度を向上させるこ
とが可能である。
常は大型の基板上に複数を同時に製作するなどして生産
性を向上させているが、上述のようなインクジェットプ
リンタヘッド4oでは、連設された第一第二のプレート
60.61を接合した後に切断することで生産性を向上
させることと、第一第二のプレート60.61を個々に
切断した後に各々接合させることで精度を向上させるこ
とが可能である。
このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド40は、各電極54.55に駆動回路(図示せず
)が接続されてインク補給孔51に連通管等でインク槽
(共に図示せず)が連結され、第1図に例示するように
、相対的に副走査移動する印刷用紙65に対向配置され
る。そこで、このインクジェットプリンタヘッド40は
、各電極54.55から電力が印加されて発熱抵抗体4
6が発熱すると、これに接触しているインク11が蒸発
して気泡66が発生する。この時、この気泡66の発生
によるインク11の圧力変化の伝播方向は、圧力室48
に規制されてオリフィス45に向かうことになる。そこ
で、このオリフィス45からインク11が突出するタイ
ミングに同期して電極54.55からの電力供給が停止
され、発熱抵抗体46の温度が低下して気泡66が収縮
する。
ヘッド40は、各電極54.55に駆動回路(図示せず
)が接続されてインク補給孔51に連通管等でインク槽
(共に図示せず)が連結され、第1図に例示するように
、相対的に副走査移動する印刷用紙65に対向配置され
る。そこで、このインクジェットプリンタヘッド40は
、各電極54.55から電力が印加されて発熱抵抗体4
6が発熱すると、これに接触しているインク11が蒸発
して気泡66が発生する。この時、この気泡66の発生
によるインク11の圧力変化の伝播方向は、圧力室48
に規制されてオリフィス45に向かうことになる。そこ
で、このオリフィス45からインク11が突出するタイ
ミングに同期して電極54.55からの電力供給が停止
され、発熱抵抗体46の温度が低下して気泡66が収縮
する。
すると、この気泡66の収縮によるインク11の圧力変
化によってオリフィス45から突出していたインク11
の一部が切断され、これがインク滴11aとなって飛翔
する。そこで、発熱抵抗体46を選択的に発熱駆動して
所定のオリフィス45からインク滴11aを飛翔させる
ことで、相対的に副走査移動する印刷用紙65の表面に
画像を形成することができる。なお、各圧力室48には
、インク補給孔51から順次補給されるインク11がイ
ンク貯蔵室50からインク供給路49を経て供給される
ことになる。
化によってオリフィス45から突出していたインク11
の一部が切断され、これがインク滴11aとなって飛翔
する。そこで、発熱抵抗体46を選択的に発熱駆動して
所定のオリフィス45からインク滴11aを飛翔させる
ことで、相対的に副走査移動する印刷用紙65の表面に
画像を形成することができる。なお、各圧力室48には
、インク補給孔51から順次補給されるインク11がイ
ンク貯蔵室50からインク供給路49を経て供給される
ことになる。
そして、このインクジェットプリンタヘッド40では、
インク供給路49と圧力室48との形状や発熱抵抗体4
6の位置がオリフィス45の軸心に対して対称になって
いるので、この部分での圧力変化の作用方向やりフィー
ル方向が対称であり、インク滴11aはオリフィス45
の軸心方向に飛翔することになる。さらに、本実施例の
インクジェットプリンタヘッド40では、各層41〜4
4に形成された機能部品は形状が簡易で各々同軸上に位
置すると共に近接しているので、圧力効率が極めて良好
である。しかも、インク11に圧力を加える手段が微小
形成が容易な発熱抵抗体46なので、オリフィス45等
を高密度に配置することが可能であり、例えば、52個
のオリフィス45を千鳥配置で四列に形成することで3
20(DPI)の解像度を実現できることが確認された
。
インク供給路49と圧力室48との形状や発熱抵抗体4
6の位置がオリフィス45の軸心に対して対称になって
いるので、この部分での圧力変化の作用方向やりフィー
ル方向が対称であり、インク滴11aはオリフィス45
の軸心方向に飛翔することになる。さらに、本実施例の
インクジェットプリンタヘッド40では、各層41〜4
4に形成された機能部品は形状が簡易で各々同軸上に位
置すると共に近接しているので、圧力効率が極めて良好
である。しかも、インク11に圧力を加える手段が微小
形成が容易な発熱抵抗体46なので、オリフィス45等
を高密度に配置することが可能であり、例えば、52個
のオリフィス45を千鳥配置で四列に形成することで3
20(DPI)の解像度を実現できることが確認された
。
つぎに、本発明の第二の実施例を第7図に基づいて説明
する。まず、このインクジェットプリンタヘッド67は
、第一のプレート60の構造は上述のインクジェットプ
リンタヘッド40と同様になっている。そこで、この第
一のプレートに接合される第二のプレート68の構造及
び製造方法を以下に説明する。
する。まず、このインクジェットプリンタヘッド67は
、第一のプレート60の構造は上述のインクジェットプ
リンタヘッド40と同様になっている。そこで、この第
一のプレートに接合される第二のプレート68の構造及
び製造方法を以下に説明する。
まず、第7図(a)に例示するように、SUS基板62
上に厚さ2(μm)の第一のマスク69をレジストで所
定パターンに形成し、第7図(b)に例示するように、
この上にNiを厚さ40(μm)に電鋳することでオリ
フィス70を備えたオリフィス層71を形成する。ここ
で、前記第一のマスク69は、この上に厚さ40(μm
)のNi膜を電鋳した時にオリフィス70の最小径が5
0(μm)となる大きさに設定されている。そこで、第
7図(c)に例示するように、第二のマスク72を厚さ
20(μm)のレジストで後述するインク供給路73に
対応したパターンに形成し、第7図(d)に例示するよ
うに、再度Niを厚さ10(μm)に電鋳することで前
記インク供給路73を備えた供給路層74を形成する。
上に厚さ2(μm)の第一のマスク69をレジストで所
定パターンに形成し、第7図(b)に例示するように、
この上にNiを厚さ40(μm)に電鋳することでオリ
フィス70を備えたオリフィス層71を形成する。ここ
で、前記第一のマスク69は、この上に厚さ40(μm
)のNi膜を電鋳した時にオリフィス70の最小径が5
0(μm)となる大きさに設定されている。そこで、第
7図(c)に例示するように、第二のマスク72を厚さ
20(μm)のレジストで後述するインク供給路73に
対応したパターンに形成し、第7図(d)に例示するよ
うに、再度Niを厚さ10(μm)に電鋳することで前
記インク供給路73を備えた供給路層74を形成する。
そして、第7図(e)に例示するように、この供給路層
74が一体的に形成されたオリフィスR71を、前記S
US基板62上から剥離させて前記マスク69.72を
取外し、厚さ0.1(μm)のAuメツキ(図示せず)
を行なって所定形状に切断することで、前記第二のプレ
ート68が形成される。なお、前記第二のマスク72の
厚さは形成する供給路層74より厚ければよく、また、
最終工程でAuメツキを施すことで信頼性を向上させて
いる。
74が一体的に形成されたオリフィスR71を、前記S
US基板62上から剥離させて前記マスク69.72を
取外し、厚さ0.1(μm)のAuメツキ(図示せず)
を行なって所定形状に切断することで、前記第二のプレ
ート68が形成される。なお、前記第二のマスク72の
厚さは形成する供給路層74より厚ければよく、また、
最終工程でAuメツキを施すことで信頼性を向上させて
いる。
そして、このようにして製作した第二のプレート68を
、感光性ポリイミドを用いるなどして第一のプレート6
0に接合することでインクジェットプリンタヘッド67
が製作される。また、本発明のインクジェットプリンタ
ヘッド67では、その構造上、第一第二のプレート60
.61の接合部は各々の外周部のみで良く、この部分は
印刷に直接関与しないので各種の固定方法が採用でき、
接着材で固定するなどして装置の生産性を向上させるこ
とも可能である。
、感光性ポリイミドを用いるなどして第一のプレート6
0に接合することでインクジェットプリンタヘッド67
が製作される。また、本発明のインクジェットプリンタ
ヘッド67では、その構造上、第一第二のプレート60
.61の接合部は各々の外周部のみで良く、この部分は
印刷に直接関与しないので各種の固定方法が採用でき、
接着材で固定するなどして装置の生産性を向上させるこ
とも可能である。
このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド67は前述のインクジェットプリンタヘッド40
と同様に機能する。ここで、このインクジェットプリン
タヘッド67は、オリフィス層71と供給路層74とが
同一素材で一体的に形成されているので、これらの製造
設備を共通化するなどして生産性を向上させることがで
きる。
ヘッド67は前述のインクジェットプリンタヘッド40
と同様に機能する。ここで、このインクジェットプリン
タヘッド67は、オリフィス層71と供給路層74とが
同一素材で一体的に形成されているので、これらの製造
設備を共通化するなどして生産性を向上させることがで
きる。
さらに、本発明の第三の実施例を第8図及び第9図に基
づいて説明する。このインクジェットプリンタヘッド7
5も、第一のプレート6oの構造は上述のインクジェッ
トプリンタヘッド40等と同様で第二のプレート76の
構造及び製造方法に関するものである。
づいて説明する。このインクジェットプリンタヘッド7
5も、第一のプレート6oの構造は上述のインクジェッ
トプリンタヘッド40等と同様で第二のプレート76の
構造及び製造方法に関するものである。
まず、第8図(a)に例示するように、厚さが50(μ
m)のSi材77上に所定パターンの第一のマスク78
を形成し、第8図(b)に例示するように、この上から
深さ10(μm)のエツチングを行なうことでインク供
給路79を形成する。そこで、第8図(C)に例示する
ように、前記第一のマスク78を取外した前記Si材7
7に所定パターンの第二のマスク80を形成し、第8図
(d)に例示するように、この上から再度エツチングを
行なって貫通させることでオリフィス81を形成する。
m)のSi材77上に所定パターンの第一のマスク78
を形成し、第8図(b)に例示するように、この上から
深さ10(μm)のエツチングを行なうことでインク供
給路79を形成する。そこで、第8図(C)に例示する
ように、前記第一のマスク78を取外した前記Si材7
7に所定パターンの第二のマスク80を形成し、第8図
(d)に例示するように、この上から再度エツチングを
行なって貫通させることでオリフィス81を形成する。
そして、第8図(e)に例示するように、このエツチン
グ後に第二のマスク80を取外すことで、供給路層とオ
リフィス層とが一体成形された第二のプレート76が得
られることになる。
グ後に第二のマスク80を取外すことで、供給路層とオ
リフィス層とが一体成形された第二のプレート76が得
られることになる。
なお、前記第一第二のマスク78.80の形状は、この
上から所定深さのエツチングを行なった時に所望形状の
インク供給路79やオリフィス81が形成されるよう設
定されている。
上から所定深さのエツチングを行なった時に所望形状の
インク供給路79やオリフィス81が形成されるよう設
定されている。
このような構成において、このインクジェットプリンタ
ヘッド75は前述のインクジェットプリンタヘッド40
.67と同様に機能する。ここで、このインクジェット
プリンタヘッド75は、オリフィス層と供給路層とが完
全に一体化された第二のプレート76を製作するので生
産性が極めて良好である。
ヘッド75は前述のインクジェットプリンタヘッド40
.67と同様に機能する。ここで、このインクジェット
プリンタヘッド75は、オリフィス層と供給路層とが完
全に一体化された第二のプレート76を製作するので生
産性が極めて良好である。
なお、第9図に例示するように、−枚の基材82にイン
ク供給路83とオリフィス84とを兼用する円錐状の貫
通孔を形成した第二のプレート85を製作することも可
能であり、この場合、さらに生産性が向上することにな
る。なお、円錐状の貫通孔は大径部がインク供給路83
で小径部がオリフィス84になるので、これらの寸法が
所望値となるように基材82の厚さやエツチング条件等
を設定することが望ましい。
ク供給路83とオリフィス84とを兼用する円錐状の貫
通孔を形成した第二のプレート85を製作することも可
能であり、この場合、さらに生産性が向上することにな
る。なお、円錐状の貫通孔は大径部がインク供給路83
で小径部がオリフィス84になるので、これらの寸法が
所望値となるように基材82の厚さやエツチング条件等
を設定することが望ましい。
なお、上述の実施例では圧力室48を形成する隔壁47
が矩形環状に成形されたものを例示したが、本発明は上
記構造に限定されるものではなく、例えば、第10図に
例示するように、丸型環状の隔壁86で圧力室87が形
成された圧力室層88も実施可能である。また、上述の
実施例では各オリフィス45,70,81,84毎にイ
ンク供給路49,73,78.83を形成したものを例
示したが、本発明は上記構造に限定されるものでもなく
、例えば、第11図に例示するように、所定数のオリフ
ィス45に共通に連通ずるインク供給路89が形成され
た供給路層9oを製作することなども可能である。逆に
、インク貯蔵室5oが一つである必要もなく、数個に分
断された構造とすることもできる。そして、インク貯蔵
室50等にインク11を補給するインク補給孔51も基
板41に形成する必要はなく、インク貯蔵室5oに連通
ずるものであれば機能する。また、上述の各実施例では
各種の寸法や材質を提示したが、これらは装置の仕様や
必要な性能等を考慮して最適な形態に設計されるもので
あり、例えば、金属やガラス及び樹脂等のエツチングや
金属のプレス加工や電鋳、或は、樹脂の型成形等でも各
層を製作することができる。さらに、上述の実施例では
、オリフィスの軸心に対して圧力室の形状やインク供給
路が対称とすることでインク滴の飛翔方向がオリフィス
の軸心方向と一致するものを例示したが、本発明は上記
構造に限定されるものでもない。
が矩形環状に成形されたものを例示したが、本発明は上
記構造に限定されるものではなく、例えば、第10図に
例示するように、丸型環状の隔壁86で圧力室87が形
成された圧力室層88も実施可能である。また、上述の
実施例では各オリフィス45,70,81,84毎にイ
ンク供給路49,73,78.83を形成したものを例
示したが、本発明は上記構造に限定されるものでもなく
、例えば、第11図に例示するように、所定数のオリフ
ィス45に共通に連通ずるインク供給路89が形成され
た供給路層9oを製作することなども可能である。逆に
、インク貯蔵室5oが一つである必要もなく、数個に分
断された構造とすることもできる。そして、インク貯蔵
室50等にインク11を補給するインク補給孔51も基
板41に形成する必要はなく、インク貯蔵室5oに連通
ずるものであれば機能する。また、上述の各実施例では
各種の寸法や材質を提示したが、これらは装置の仕様や
必要な性能等を考慮して最適な形態に設計されるもので
あり、例えば、金属やガラス及び樹脂等のエツチングや
金属のプレス加工や電鋳、或は、樹脂の型成形等でも各
層を製作することができる。さらに、上述の実施例では
、オリフィスの軸心に対して圧力室の形状やインク供給
路が対称とすることでインク滴の飛翔方向がオリフィス
の軸心方向と一致するものを例示したが、本発明は上記
構造に限定されるものでもない。
発明の効果
本発明は上述のように、インクの供給路が連通されて前
面にオリフィスが形成された圧力室内に発熱手段を設け
たバブルジェット方式のインクジェットプリンタヘッド
において、オリフィスと同軸上に発熱手段を配置し、こ
の発熱手段を略中心とする隔壁でオリフィスの軸心に対
して略対称形の圧力室を形成し、この圧力室のオリフィ
スが形成された内部面と隔壁との間にオリフィスの軸心
に対して全周方向に開口するインク供給路を形成したこ
とにより、インク供給路と圧力室との形状や発熱抵抗体
の位置がオリフィスの軸心に対して対称なので、この部
分での圧力変化の作用方向やりフィール方向が対称にな
り、インク滴がオリフィスの軸心方向に飛翔するので高
品質な画像形成等に寄与することができ、各層に形成さ
れた機能部品は形状が簡易で位置も近接しているので圧
力効率が良好であり、オリフィス等を高密度に配置する
ことが可能であり、簡易な構造で高性能なバブルジェッ
ト方式のインクジェットプリンタヘッドを製作すること
ができる等の効果を有するものである。
面にオリフィスが形成された圧力室内に発熱手段を設け
たバブルジェット方式のインクジェットプリンタヘッド
において、オリフィスと同軸上に発熱手段を配置し、こ
の発熱手段を略中心とする隔壁でオリフィスの軸心に対
して略対称形の圧力室を形成し、この圧力室のオリフィ
スが形成された内部面と隔壁との間にオリフィスの軸心
に対して全周方向に開口するインク供給路を形成したこ
とにより、インク供給路と圧力室との形状や発熱抵抗体
の位置がオリフィスの軸心に対して対称なので、この部
分での圧力変化の作用方向やりフィール方向が対称にな
り、インク滴がオリフィスの軸心方向に飛翔するので高
品質な画像形成等に寄与することができ、各層に形成さ
れた機能部品は形状が簡易で位置も近接しているので圧
力効率が良好であり、オリフィス等を高密度に配置する
ことが可能であり、簡易な構造で高性能なバブルジェッ
ト方式のインクジェットプリンタヘッドを製作すること
ができる等の効果を有するものである。
第1図は本発明の第一の実施例を示す縦断側面図、第2
図は各層の平面図、第3図は分解斜視図、第4図は斜視
図、第5図は要部の縦断側面図、第6図は製造工程の説
明図、第7図は本発明の第二の実施例を示す製造工程の
説明図、第8図は本発明の第三の実施例を示す製造工程
の説明図、第9図は他の実施例を示す縦断側面図、第1
0図及び第11図は本発明の他の実施例を示す要部の斜
視図、第12図は第一の従来例を示す正面図、第13図
は縦断側面図、第14図は第二の従来例を示す縦断側面
図、第15図は分解斜視図、第16図は第三の従来例を
示す縦断側面図、第17図は第四の従来例を示す分解斜
視図、第18図は第五の従来例を示す斜視図、第19図
及び第20図は第六の従来例を示す縦断側面図である。 40.67.75・・・インクジェットプリンタヘッド
、45,70,81.84・・・オリフィス、46・・
・発熱手段、47.86・・・隔壁、48.87・・・
圧力室、49,73,79,83.89・・・インク供
給路 、7)7図 (a) (b) 出 願 人 東京電気株式会社 」 (5図(勧」) −篤、10図 J5.J、l−図
図は各層の平面図、第3図は分解斜視図、第4図は斜視
図、第5図は要部の縦断側面図、第6図は製造工程の説
明図、第7図は本発明の第二の実施例を示す製造工程の
説明図、第8図は本発明の第三の実施例を示す製造工程
の説明図、第9図は他の実施例を示す縦断側面図、第1
0図及び第11図は本発明の他の実施例を示す要部の斜
視図、第12図は第一の従来例を示す正面図、第13図
は縦断側面図、第14図は第二の従来例を示す縦断側面
図、第15図は分解斜視図、第16図は第三の従来例を
示す縦断側面図、第17図は第四の従来例を示す分解斜
視図、第18図は第五の従来例を示す斜視図、第19図
及び第20図は第六の従来例を示す縦断側面図である。 40.67.75・・・インクジェットプリンタヘッド
、45,70,81.84・・・オリフィス、46・・
・発熱手段、47.86・・・隔壁、48.87・・・
圧力室、49,73,79,83.89・・・インク供
給路 、7)7図 (a) (b) 出 願 人 東京電気株式会社 」 (5図(勧」) −篤、10図 J5.J、l−図
Claims (1)
- インクの供給路が連通されて前面にオリフィスが形成さ
れた圧力室内に発熱手段を設けたバブルジェット方式の
インクジェットプリンタヘッドにおいて、前記オリフィ
スと同軸上に前記発熱手段を配置し、この発熱手段を略
中心とする隔壁で前記オリフィスの軸心に対して略対称
形の圧力室を形成し、この圧力室の前記オリフィスが形
成された内部面と前記隔壁との間に前記オリフィスの軸
心に対して全周方向に開口するインク供給路を形成した
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29424089A JPH03153356A (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | インクジェットプリンタヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29424089A JPH03153356A (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | インクジェットプリンタヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03153356A true JPH03153356A (ja) | 1991-07-01 |
Family
ID=17805165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29424089A Pending JPH03153356A (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | インクジェットプリンタヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03153356A (ja) |
-
1989
- 1989-11-13 JP JP29424089A patent/JPH03153356A/ja active Pending
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