JPH03213355A

JPH03213355A - インクジェットプリントヘッド

Info

Publication number: JPH03213355A
Application number: JP816090A
Authority: JP
Inventors: Masa Suzuki; 雅鈴木; Yukihisa Koizumi; 幸久小泉; Masaki Kataoka; 雅樹片岡; Yoshihiko Miroku; 美彦弥勒; Masahiko Fujii; 藤井　雅彦
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1991-09-18

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、インクジェットプリンタ、特に、サーマルイ
ンクジェットプリンタにおけるプリントヘッドに関する
ものである。

（従来の技術）従来、サーマルインクジェットヘッドを用いたインクジ
ェットプリンタにおいては、インクドロップ自体の大き
さを変えることが困難であるため、画像の階調表現は難
しく、例えば、デイザ法を用いてドツトによるマトリク
スを形成し、マトリクス内のドツトの分布により疑似的
に階調を表現することなどが行なわれている。しかしな
がら、この方法は、１６階調を表現する場合に４ｘ４の
マトリクスを必要とし、実質的な解像度が１／４に低下
してしまう欠点がある。そこで、解像度を犠牲にするこ
となく階調を表現する方法が試みられている。

噴射されるインクドロップの量は、インク物性が一定の
場合、生成されるバブルの大きさによるが、このバブル
の大きさは、ヒーターとインク境界面温度に依存する。

さらにこの温度上昇は、ヒーターで発生する熱量、すな
わち印加する電圧、あるいはパルス幅に依存するもので
ある。そこで、ヒーターに与える熱量を変化させてイン
クドロップ量を変化させ、階調表現をすることが行なわ
れている。

実開昭５７−１４１０４３号公報に記載された階調設定
回路は、分圧回路を利用して、電圧値を変えて、濃度階
調を設定するものである。このような、蒸気バブルを発
生するためのヒーターに印加する駆動パルスの電圧値を
変えることにより、インクドロップの量を変調する方法
では、変調できるインクドロップ量の範囲は狭く、十分
な階調レベルを得ることができなかった。

特開昭５５−１３２２５８号公報や特開昭６３−４２８
６８号公報に記載された液体噴射記録法は、ヒーターの
抵抗値分布に勾配をもたせて、印加電圧によって生じる
発熱勾配を利用して階調記録を行なうものである。この
方法は、広い範囲でインクドロップの体積を変調できる
が、印加電圧とインクドロップ量の関係を常に一定に保
つことが困難であり、バブルの体積を適確に制御するこ
とができないという問題点を有している。

実開昭６０−１０５１４８号公報や特開昭６２２６１４
５３号公報に記載されたものは、１つのノズル内に複数
の発熱抵抗体を配置するものであるが、選択電極の数が
増大し、回路構成も複雑となる欠点がある。

したがって、従来の階調表現を行なう方法は、いずれも
適切なものとはいえるものではなかった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、バブルの体積を簡単な構成で適確に制御して、広
範囲で安定したインクドロップの体積の変調による階調
表現を可能にするインクジェットプリントヘッドを提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、インクを保持したインク流路と、該インク流
路に連通したインク吐出口とを具備し、該インク吐出口
からインクを吐出するインクジェットプリントヘッドに
おいて、前記インク流路内部に発熱抵抗体を有し、該発
熱抵抗体の上に均等でない複数の開孔が設けられたこと
を特徴とするものである。

複数の開孔は、面積を異なるようにしてもよいし、ある
いは、開孔の隔壁の高さや幅、形状などを変えるように
してもよい。また、これらを組み合わせるようにしても
よく、要は、隣接する開孔に発生するバブル同士の合体
条件を異ならしめるようにすればよい。

（作　用）本発明は、インクを保持したインク流路と、該インク流
路に連通したインク吐出口とを具備し、該インク吐出口
からインクを吐出するインクジェットプリントヘッドに
おいて、前記インク流路内部に発熱抵抗体を有し、該発
熱抵抗体の上に均等でない複数の開孔が設けられたこと
により、各開孔で発生するバブルの成長領域が限定され
、その成長領域の相違により隣接するバブルと互いに合
体して成長する条件が開孔によって相違する。したがっ
て、印加電圧に応じて、各々の開孔内だけでバブルが成
長したり、隣接する開孔で発生したバブルが合体して一
体となり、さらに、大きなバブルが成長する、というよ
うに、印加電圧に応じて合体するバブルを制御すること
により、バブル体積を適確に制御でき、適確なドツト径
変調を行なうことができる。

（実施例）第３図は、本発明が適用されるサーマルインクジェット
ヘッドの概略を説明するためのもので、（Ａ）図はその
主要部を分解した斜視図であり、（Ｂ）図はインクドロ
ップの射出方向の切断したノズルの先端部近傍の断面図
である。図中、１は基板、２は発熱抵抗体、３は共通電
極、４は選択電極、５は保護層、６はビット層、７は開
孔、８は溝、９は溝板部材、１０は接着層である。発熱
抵抗体２は、基板１上に配設され、共通電極３と選択電
極４から通電加熱される。発熱抵抗体２は、保護膜５に
覆われ、保護膜５の上には、ビット層６が形成される。

ビット層６には、複数の開孔７が設けられ、各開孔７は
各発熱抵抗体２の上に位置するようにされ、（Ｂ）図か
ら明らかなように隔壁６３．６４により複数の開孔に仕
切られている。上述したビット層までが形成された基板
１と、溝８が形成された溝板部材９が、接着層１０で接
着されて、溝８によりインク流路が構成され、その先端
がインクドロップの吐出口となる。

インク流路にインクを導入して発熱抵抗体２に通電して
インクを加熱すると、バブルが発生し、その体積増加に
対応したインクドロップが吐出される。このとき、ビッ
ト層６の開孔７が存在することによって、バブルの水平
方向への成長が制限され、バブルの発生が安定して行な
われる。

以上は、ビット層を有するサーマルインクジェットヘッ
ドの概略であるが、この実施例においては、ビットの開
孔７内において、複数の開孔が存在するように構成され
る。

第１図は、開孔を３つ設けた例である。図中、６はビッ
ト層、７１，７２．７３は開孔、２はビット層６の底部
に配設された発熱抵抗体である。

発熱抵抗体２は、開孔７１，７２．７３に露出するが、
その表面は、上述した保護膜に覆われているのが普通で
ある。

第２図（Ａ）は、第１図のＩＩ　−ＩＩ断面を表わすも
のであるが、第１図と同様な部分は同じ符号を付して説
明を省略する。図中、６３は開孔７１と７２の間の隔壁
、６４は開孔７２と７３の闇の隔壁であり、６１．６２
は第１図におけるビット層６を示す。この実施例におい
ては、ビット層を設けたが、ビット層を設けることは必
ずしも必要でなく、これを設けない場合は、６１，６２
が隔壁として設けられる。ここで、隔壁の高さは、−例
として、６１．６２が等しく、がっ、最も高く、６４．
６３の順に低くなっている。

このようなサーマルインクジェットヘッドにおいては、
印加電圧がさほど高くない場合は、第３図（Ｂ）に示す
ように、各々の開孔内のみでバブルａ　＋　ａ　、ａが
生成される。より高い場合は、同図（Ｃ）に示すように
、開孔７３ではその開孔内でバブルａが生成されるが、
開孔７１と７２内で発生したバブルはｂのように一体と
なり、より大きなバブルとなる。さらに印加電圧が高い
場合は、同図（Ｄ）に示すように、開孔７１，７２．７
３で発生したバブルすべてが一体となり、大きな体積変
化が起こる。このように、発熱抵抗体上に複数の開孔を
設けることによって、インクドロップの大きさを適確に
制御してドツト径変調による階調記録ができる。

なお、上記実施例では、開孔の隔壁の高さを異なるよう
にしたが、これに限らず、開孔の面積、形状、深さ等を
変えてもよく、また、それらを組み合わせてもよい。開
孔の大きさ、数等は適宜に定めることができる。

第４図、第５図は、上記実施例において説明した開孔を
有するサーマルインクジェットヘッドの製造方法の概略
を説明するための工程図である。

第４図は、第３図で説明したビット７を設けたものであ
る。先ず、基板１上に発熱抵抗体２．共通電極３５選択
電極４をスパッタ等により形成し、その上に保護膜５を
被着する（（Ａ）図）。その上に、感光性ポリイミドを
塗布し、フォトリソグラフィー工程によりバターニング
して、ビット７を形成したビット層６を設ける（（Ｂ）
図）。次に、感光性ポリイミドを上記より薄く塗布し、
同様にフォトリソグラフィー工程によりパターニングし
て、隔壁６４を形成しく（Ｃ）図）、さらに、感光性ポ
リイミドを上記よりさらに薄く塗布して、同様のフォト
リソグラフィー工程によりバターニングして、隔壁６３
を形成して基板部材を構成する（（Ｄ）図）。そして、
第３図で説明した溝板部材を接着する。

第５図は、隔壁６１．６２を別個に形成する場合である
。第４図（Ａ）図の工程は同じであり、その上に、上述
したと同様に感光性ポリイミドの塗布と、フォトリソグ
ラフィー工程によるパターニングによって、第５図（Ａ
）に示すように、隔壁６１を形成し、同様に、隔壁６３
を形成しく（Ｂ）図）、ついで、隔壁６４を形成しく（
Ｃ）図）、さらに、隔壁６２を形成して基板部材を構成
する（（Ｄ）図）。そして、第４図で説明したと同様に
溝板部材を接着する。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、イン
ク流路内部に設けられる発熱抵抗体の上に均等でない複
数の開孔を設けることにより、バブルの体積の適確な制
御が可能となり、ドツト径変調による階調記録を行なう
ことができるサーマルインクジェットヘッドを提供でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するためのサーマル
インクジェットヘッドの発熱抵抗体近傍の平面図、第２
図は、動作を説明するための第１図のＩＩ　−ＩＩ断面
図、第３図は、本発明が適用されるサーマルインクジェ
ットヘッドの概略の説明図、第４図、第５図は、本発明
の実施例のサーマルインクジェットヘッドの製造工程の
説明図である。１・・・基板、２・・・発熱抵抗体、３・・・共通電極
、４・・・選択電極、５・・・保護層、６・・・ビット
層、７１゜７２．７３・・・開孔、８・・・溝、９・・
・溝板部材、１０・・・接着層。

Claims

【特許請求の範囲】インクを保持したインク流路と、該インク流路に連通し
たインク吐出口とを具備し、該インク吐出口からインク
を吐出するインクジェットプリントヘッドにおいて、前記インク流路内部に発熱抵抗体を有し、該発熱抵抗体
の上に均等でない複数の開孔が設けられたことを特徴と
するインクジェットプリントヘッド。