JPH0664171A - Thermal ink jet printing head - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱インク・ジェット技
術に関し、更に詳しくは、使い捨て熱インクジェット
(TIJ)・ペンの製造に使用される新たな改良された
薄膜抵抗(TFR)プリントヘッドのアーキテクチャと
その幾何形状に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to thermal ink jet technology, and more particularly to a new and improved thin film resistor (TFR) printhead architecture used in the manufacture of disposable thermal ink jet (TIJ) pens. And its geometry.
【0002】[0002]
【従来技術及びその問題点】熱インク・ジェット・ペン
の製造に際して使用される薄膜抵抗プリントヘッドのデ
ザインにおいて、通常のやり方では、タンタル・アルミ
ニウムで作られるような複数のヒータ抵抗を薄膜基板上
でフォトリソグラフィにより形成して相互接続させ、更
に、これらのヒータ抵抗の上およびそれに隣接して対応
する複数の整列させられた発射室(firing chamber)
や、それに関連するオリフィス開口を、フォトリソグラ
フィにより構成する。これらの発射室とオリフィス開口
を使って、インクをヒータ抵抗上であって発射室内の領
域から、プリント媒体上に噴射する。良く知られている
通り、これらの発射室は、一般的に、TFR基板上に置
かれた選択されたポリマ材料から構成され、発射室の頂
部には金メッキされたニッケル材のようなオリフィス板
が配置されて、発射室に対して整列させられている。こ
のポリマ・バリア層もまた、フォトリソグラフィによっ
て形成されて、所定の発射室の幾何形状とパターンを有
し、これに隣接してインク供給チャネルまたはポートを
使用して各々の発射室がインク供給源に流体的に接続さ
れるようにする。BACKGROUND OF THE INVENTION In the design of thin film resistor printheads used in the manufacture of thermal ink jet pens, the usual practice is to provide multiple heater resistors on a thin film substrate, such as those made of tantalum aluminum. Photolithographically formed and interconnected, and corresponding multiple aligned firing chambers on and adjacent to these heater resistors.
And the orifice openings associated therewith are formed by photolithography. These firing chambers and orifice openings are used to eject ink onto the print medium from an area above the heater resistor and within the firing chamber. As is well known, these firing chambers generally consist of a selected polymeric material placed on a TFR substrate with an orifice plate such as a gold-plated nickel material on top of the firing chamber. It is positioned and aligned with the firing chamber. The polymer barrier layer is also photolithographically formed to have a predetermined firing chamber geometry and pattern, adjacent to which each supply chamber is provided with an ink supply channel or port. To be fluidly connected to.
【0003】動作に際して、電気的な駆動パルスが選択
的に導電性のトレースに印加される。このトレースは各
々の発射室の底部に位置する種々のヒータ抵抗に通じて
いるので、インクは各々の発射室内のヒータの上方で加
熱されて沸騰する。この抵抗の付勢によって、隣接する
印刷媒体上にインクを熱的に噴射させるために使用され
る蒸気の泡とそれに対応する圧力場ができる。In operation, electrical drive pulses are selectively applied to the conductive traces. This trace leads to various heater resistors located at the bottom of each firing chamber so that the ink is heated and boiled above the heater in each firing chamber. The energization of this resistance creates a vapor bubble and corresponding pressure field used to thermally eject the ink onto the adjacent print media.
【0004】過去においては、薄膜抵抗基板とオリフィ
ス板の間のポリマ・バリアの壁によって形成される発射
室の断面の幾何形状は、形としては部分的に長方形であ
って、一般的に、三方に側壁を有する構成であった。こ
の構成が、ヒータ抵抗を三方で囲む発射室領域を形成し
た。これらの発射室とこれら発射室に接続されたインク
流ポートは各ヒータ抵抗についてのインク流路とインク
発射室を形成する上で役立つばかりではなく、当該アー
キテクチャは隣接するヒータ抵抗を流体的に隔離し、そ
れによってヒータ抵抗間の望ましくない漏話を最少限に
抑える上でも役立つ。In the past, the cross-sectional geometry of the firing chamber formed by the walls of the polymer barrier between the thin film resistor substrate and the orifice plate was partially rectangular in shape and generally three-sided sidewalls. It was the composition which has. This configuration formed a firing chamber region that surrounded the heater resistance on three sides. Not only are these firing chambers and the ink flow ports connected to these firing chambers useful in forming ink flow paths and ink firing chambers for each heater resistor, but the architecture also fluidly isolates adjacent heater resistors. It also helps to minimize unwanted crosstalk between heater resistors.
【0005】上述した三方の側壁を有する長方形に形作
られたバリア層の幾何形状の例として、本願出願人の熱
インク・ジェット・プリンタPaintJetにおいて使用され
るようにされた三色の使い捨て用のペンで使用されてい
るものがある。この使い捨て用のペンとこのペンがうま
く使用されているプリンタPaintJetは、Hewlett Packar
d Journal 1988年8月号、第39巻、第4号で更に
詳細に記述されている。PaintJetのペン用のオリフィス
板とインク供給路の幾何形状についての一般的なアーキ
テクチャは、Jeffrey F. Baker他に対して付与され本願
出願人に譲渡された米国特許第4,771,295号で
も記述されている。更に、二側面と三側面の双方のバリ
ア層および発射室の幾何形状が、これまでにその他のタ
イプの熱インク・ジェット・ペンにおいて使用されてき
ている。これらの熱インク・ジェット・ペンは、例えば
下記の米国特許で開示されている:Ross R. Allenに対
して付与された米国特許第4,542,389号および
同第4,550,326号;Howard H. Taubに対して付
与された米国特許第4,794,410号。これらの米
国特許は全て本願出願人に譲渡されている。As an example of a rectangular shaped barrier layer geometry with three side walls as described above, a three-color disposable pen adapted for use in Applicants' thermal ink jet printer PaintJet. Are used in. This disposable pen and the printer PaintJet that makes good use of this pen is Hewlett Packar
Further details are described in the d Journal August 1988, Vol. 39, No. 4. A general architecture for PaintJet pen orifice plates and ink supply geometry is also described in US Pat. No. 4,771,295 assigned to Jeffrey F. Baker et al. And assigned to the present applicant. Has been done. In addition, both two-sided and three-sided barrier layer and firing chamber geometries have been used in other types of thermal ink jet pens to date. These thermal ink jet pens are disclosed, for example, in the following US patents: US Pat. Nos. 4,542,389 and 4,550,326 to Ross R. Allen; US Pat. No. 4,794,410 to Howard H. Taub. All of these US patents are assigned to the applicant.
【0006】上述の三側面バリア層および発射室の構成
についての、本願出願人の熱インク・ジェット・ペンの
デザインは、ほとんど全ての動作条件の下で、全く満足
できるように成し遂げられたけれども、それにもかかわ
らず、ある好ましくない状況がある。このような状況で
は、許容範囲内で均一なインク滴の体積や、点や線の均
一性、更にそれに対応する許容し得るプリント品質を得
るには、上述の三側面バリア層デザインは全く適切であ
るというわけではなかった。これは、熱インク・ジェッ
ト・ペンがグラフィック・モードで高い周波数で動作さ
せられる際には特に問題となっていた。Although the Applicants' thermal ink jet pen design for the three sided barrier layer and firing chamber configuration described above has been accomplished quite satisfactorily under almost all operating conditions, Nevertheless, there are some unfavorable situations. In such situations, the three-sided barrier layer design described above is quite adequate to achieve uniform drop volume within the tolerance range, dot and line uniformity, and correspondingly acceptable print quality. It wasn't. This has been a particular problem when thermal ink jet pens are operated at high frequencies in graphic mode.
【0007】[0007]
【目的】本発明は上述した従来技術の問題点を解消し、
高速動作の場合でもインク滴の体積が一定になるように
して、プリント品質を向上させることを目的とする。[Objective] The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art,
An object of the present invention is to improve the print quality by making the volume of the ink drop constant even in the high speed operation.
【0008】[0008]
【概要】本発明によれば、ヒータ抵抗の幾何形状に正確
に整列し、連続的にカーブした凹状の発射室の壁を設け
ると、発射室とこれに対応するオリフィス板から噴出さ
れるインク滴の体積の均一性や一貫性に著しい改善が見
られる。このことは、全体のプリント品質の著しい改善
につながる。従来の上述した熱インク・ジェット・ペン
が作り出す、プリントされたドットの大きさおよびそれ
に対応するインク滴の体積の変動の原因は、蒸発した液
体から生じた残留空気が、従来の設計になる発射室の長
方形状の偶部やバリア層の壁と抵抗の縁部との間の隙間
に不必要に蓄積されていたためであると信じられる。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, ink droplets ejected from a firing chamber and its corresponding orifice plate are provided when a wall of the firing chamber is provided which is accurately aligned with the heater resistance geometry and is continuously curved. Significant improvements in volume uniformity and consistency are observed. This leads to a significant improvement in overall print quality. The cause of the variations in printed dot size and corresponding ink drop volume created by conventional thermal ink jet pens described above is that the residual air generated from the vaporized liquid becomes a conventional design firing. It is believed that this was due to unnecessary accumulation in the rectangular even portion of the chamber or in the gap between the barrier layer wall and the resistive edge.
【0009】熱インク・ジェット滴発生器のデザインが
前回のプリント・サイクルにおいて発生した残留空気や
ガスがヒータ抵抗の上やその近くに蓄積するようになっ
ていると、これらの残留空気やガスがヒータ抵抗上に低
温中核形式領域(low temperature nucleation site)
を生じさせて、これがインクの蒸発が開始される時刻を
駆動パルス幅に変動させる。この時刻の変動の結果、プ
リントヘッドから噴出されているインクに与えられる圧
力が変動する。インク発射室内のインク滴体積の変動
は、熱インク・ジェットの発射周波数が減少するにつれ
て、少なくなる。従って、このことから結論するに、こ
の変動は、インク滴の噴射後に減少する何らかの時間依
存プロセスによるものであり、泡蒸発プロセスの結果生
じた残留空気の再溶解プロセスは、このような時間依存
プロセスである。If the design of the thermal ink jet drop generator is such that residual air or gas generated in the previous print cycle accumulates on or near the heater resistance, these residual air and gas will be generated. Low temperature nucleation site on the heater resistance
Is generated, and this changes the time when the evaporation of ink is started to the drive pulse width. As a result of this time variation, the pressure applied to the ink ejected from the print head varies. The variation in ink drop volume within the ink firing chamber decreases as the firing frequency of the thermal ink jet decreases. Therefore, we conclude from this that this variation is due to some time-dependent process that decreases after the ejection of an ink drop, and the re-melting process of residual air resulting from the bubble evaporation process is such a time-dependent process. Is.
【0010】従って、本発明の一般的なねらいと主目的
は、ハードコピー出力の全体的なプリント品質を高める
ために、テキスト・モード及びグラフィック・モードの
双方での熱インク・ジェット・プリント時に、インク滴
の体積の均一性とそれに対応する点や線のサイズの均一
性を著しく向上させることである。このねらいと目的
は、とりわけ、多角形の複数のヒータ抵抗体をその上に
有する薄膜抵抗基板上に、新規なアーキテクチャのバリ
ア層とインク発射室を配置することによって達成され
る。このバリア層は複数のインク発射室を形成する。各
インク発射室は、抵抗とその10μm幅の縁によって定
められる境界に対して横方向でその範囲内にあるところ
の、連続的にカーブしている、つまり弧状の凹状壁によ
って形成される。この様にして、抵抗の頂点が過度にバ
リア層の下に入らないようにしながら、発射室の壁が抵
抗の側部に接近して置かれる。Therefore, the general purpose and main purpose of the present invention is to improve the overall print quality of hardcopy output, when thermal ink jet printing in both text mode and graphic mode, It is to significantly improve the uniformity of ink drop volume and the corresponding size of dots and lines. This aim and purpose are achieved, inter alia, by placing the barrier layer and ink firing chamber of the novel architecture on a thin film resistor substrate having thereon a plurality of polygonal heater resistors. This barrier layer forms a plurality of ink firing chambers. Each ink firing chamber is formed by a continuously curved, or arcuate, concave wall laterally within its extent to the boundary defined by the resistance and its 10 μm wide edge. In this way, the walls of the firing chamber are placed close to the sides of the resistor while preventing the resistor apex from being too deep below the barrier layer.
【0011】オリフィス板はバリア層の頂部に配置さ
れ、また対応する複数のオリフィス開口を有し、インク
ジェット・プリント時に一様な体積のインク滴をそこか
ら発射するために、オリフィス開口が夫々噴射室にそれ
ぞれ整列している。The orifice plate is disposed on top of the barrier layer and has a corresponding plurality of orifice openings, each orifice opening being for ejecting a uniform volume of ink drops therefrom during ink jet printing. Are aligned with each other.
【0012】本発明のもう1つの目的は、上述したタイ
プの新規で改良された熱インク・ジェット・プリントヘ
ッドを提供することである。このプリントヘッドでは、
既存の熱インク・ジェット・プリントヘッドの製造プロ
セスや、TIJペン・デザインに対して最少限のプロセ
ス及びデザイン上の改変を施すことによって、高い周波
数領域での性能やプリント結果の品質の面で著しい改善
が達成される。Another object of the present invention is to provide a new and improved thermal ink jet printhead of the type described above. With this printhead,
Significant in high frequency performance and print quality due to minimal process and design modifications to existing thermal ink jet printhead manufacturing process and TIJ pen design Improvements are achieved.
【0013】もう1つの目的は、インク滴噴射安定性
と、インク滴の一貫性の二つの点において、従来のTI
Jペン・デザインに比べて著しく改善された、上述のタ
イプの新規で改良された熱を提供することにある。[0013] Another purpose is to improve the conventional TI in two respects: ink drop ejection stability and ink drop consistency.
It is to provide a new and improved heat of the type described above, which is a significant improvement over the J-Pen design.
【0014】[0014]
【実施例】以下の詳細な説明と図面のうちの幾つかの図
において、同じような要素は同じような参照番号数字に
よって表される。DETAILED DESCRIPTION In the following detailed description and some of the drawings, like elements are designated by like reference numerals.
【0015】図1を参照すると、そこで示される熱イン
ク・ジェット・プリントヘッドの全体を10で表す。プ
リントヘッド10は基板部材12を含む。基板部材12
の上に図示した幾何形状でポリマ・バリア層14が配置
され、形成される。基板12は、一般的に、ガラス、シ
リコン、あるいはその他の適切な絶縁体半導体の材料の
いずれかの材料から構成される。この材料の表面は酸化
処理され、この上で、例えばタンタル・アルミニウムの
ような抵抗材料の層中に、複数の多角形のヒータ抵抗2
6がフォトリソグラフィによって形成される。これらの
ヒータ抵抗26は、導電性トレースのパターン(図示せ
ず)によって、電気的に接続される。導電性トレースの
パターンは、熱インク・ジェット・プリント動作時に、
これらのヒータ抵抗に対して駆動電流パルスを供給する
ために使用される。更に、また表面不活性化および保護
のための絶縁層(図示せず)が、上側のポリマ・バリア
層14と、下側のヒータ抵抗26および導電性トレース
のパターンとの間に設けられる。このTIJプリントヘ
ッドの構成の詳細は、上述のHewlett Packard Journa
l、第36巻、第4号と、第36巻、第5号、1985
年5月刊に記述されている。Referring to FIG. 1, the thermal ink jet printhead shown therein is generally designated at 10. The printhead 10 includes a substrate member 12. Board member 12
A polymer barrier layer 14 is deposited and formed in the geometry shown above. Substrate 12 is generally composed of any material such as glass, silicon, or any other suitable insulating semiconductor material. The surface of this material is oxidised, upon which a plurality of polygonal heater resistors 2 are placed in a layer of resistive material such as tantalum aluminum.
6 is formed by photolithography. These heater resistors 26 are electrically connected by a pattern of conductive traces (not shown). The pattern of conductive traces is
Used to supply drive current pulses to these heater resistors. In addition, an insulating layer (not shown) for surface passivation and protection is also provided between the upper polymer barrier layer 14 and the lower heater resistor 26 and pattern of conductive traces. For details of the configuration of this TIJ printhead, refer to the above-mentioned Hewlett Packard Journal.
l, Vol. 36, No. 4, and Vol. 36, No. 5, 1985
It is described in the May issue of the year.
【0016】ポリマ・バリア層14は、アメリカ合衆国
デラウェア州WilmingtonのDuPont Companyから入手する
ことができるバクレル(Vacrel)のような良く知られて
いる高分子材料から、フォトリソグラフィによるマスキ
ング及びエッチングなどの既知のプロセスを使用するこ
とによって、光学的に成形される。これらのプロセスは
発射室18の幾何学上の形状を形成するために使用され
る。発射室18は、抵抗から上に向って伸びまた抵抗の
周囲または境界付近に端を有する、連続的にカーブし
た、つまり弧状の凹状壁16によって形成される。連続
的にカーブした凹状壁16の端は、発射室18に通じる
単一のインク送り開口を形成し、また長方形のインク供
給チャネル28の側部に結合される。インク供給チャネ
ル28は図示したように伸びて、ポリマ・バリア層14
のインク入口ポートを形成する傾斜した、つまり角度が
付けられた引込み端部30でインクを受け取る。このよ
うにして、発射室18は、長方形のインク供給チャネル
28とそれに関連したインク流入口ポート30に一体的
に結合される。チャネル28と入口ポート30は、熱イ
ンク・ジェット・プリントヘッドからインク滴が噴射さ
せられる際に発射室18にインクを供給するように動作
する。The polymer barrier layer 14 is formed from a well known polymeric material such as Vacrel available from DuPont Company of Wilmington, Delaware, known from photolithographic masking and etching. Optically shaped by using the process. These processes are used to form the geometric shape of the firing chamber 18. The firing chamber 18 is formed by a continuously curved or arcuate concave wall 16 extending upwardly from the resistor and having an edge around or near the border of the resistor. The ends of the continuously curved concave wall 16 form a single ink feed opening to the firing chamber 18 and are also joined to the sides of a rectangular ink supply channel 28. The ink supply channel 28 extends as shown to allow the polymer barrier layer 14 to
The ink is received at the angled or angled withdrawal end 30 which forms the ink inlet port of the. In this manner, the firing chamber 18 is integrally coupled to the rectangular ink supply channel 28 and its associated ink inlet port 30. Channel 28 and inlet port 30 operate to supply ink to firing chamber 18 as ink drops are ejected from the thermal ink jet printhead.
【0017】連続的にカーブした凹状の発射室の壁16
は抵抗の上に重なって、多角形の抵抗とこの抵抗を取り
囲む10μm幅の縁部によって形成される領域の境界内
に収まり、それによって、連続的にカーブした壁16
は、多角形の抵抗の辺縁に接近した位置に留められる。
換言すると、この連続的にカーブした凹状の壁16は、
多角形の抵抗とこの抵抗を取り囲む10μm幅の縁部に
よって形成される領域の周辺の上向きの延長部つまり突
出部内に含まれる。実現形態によっては、連続的にカー
ブした凹状の壁16が多角形の抵抗の隅部の幾つかの内
側を通ることもある。また、連続的にカーブさせられた
壁が、例えばこの壁の一部が多角形の抵抗の辺の幾つか
に接するというように、抵抗の境界内に完全に収まるこ
ともできる。A continuously curved concave firing chamber wall 16
Overlies the resistor and fits within the boundaries of the region formed by the polygonal resistor and the 10 μm wide edges that surround the resistor, thereby creating a continuously curved wall 16
Are clamped close to the edges of the polygonal resistance.
In other words, this continuously curved concave wall 16
It is contained within an upward extension or protrusion around the region formed by the polygonal resistance and the 10 μm wide edge surrounding the resistance. In some implementations, a continuously curved concave wall 16 may pass inside some of the corners of the polygonal resistor. It is also possible for the continuously curved wall to fit entirely within the boundaries of the resistance, for example a part of this wall touching some of the sides of the polygonal resistance.
【0018】例として、図1は正方形の抵抗26と、円
筒の一部の形をした発射室壁16を有する本発明の一実
施例を示し、図2はこの実施例の概略的な平面図であ
る。抵抗26は、例えば約35〜60μmの範囲にあ
る、直線寸法Lを有し、部分的な円筒形の発射室壁16
の円筒軸先CAは抵抗26に対して(および図2の面に
対して)直交しており、また抵抗26の正方形の中心を
通る。このバリア壁は、円筒のうちの壁の面端部16a
間の部分を除去してあるという意味で部分的な円筒であ
る。図2示すように、この部分的な円筒の横断面は、抵
抗26の周辺に近接しまた例として抵抗のヘリの寸法L
未満だけ離間しているところの、壁の両端部16aの間
の断面を含む円上の大円弧を有する。ここで、用語「大
円弧」の「大」は、部分的円筒形の壁の断面を含む円上
の両端点間の長い方の径路であることを意味する。壁の
開口を形成するために除去された円筒の小さい方の部分
の断面は、このような端点間の小円弧となる。By way of example, FIG. 1 shows an embodiment of the invention having a square resistor 26 and a firing chamber wall 16 in the form of a part of a cylinder, and FIG. 2 is a schematic plan view of this embodiment. Is. The resistor 26 has a linear dimension L, for example in the range of about 35-60 μm, and has a partially cylindrical firing chamber wall 16
The cylinder tip CA of is perpendicular to the resistor 26 (and to the plane of FIG. 2) and passes through the center of the square of the resistor 26. This barrier wall is the surface end 16a of the wall of the cylinder.
It is a partial cylinder in the sense that the part between them is removed. As shown in FIG. 2, the cross section of this partial cylinder is close to the periphery of the resistor 26 and, for example, the resistance helicopter dimension L.
It has a large arc on a circle containing the cross section between the ends 16a of the wall, which are separated by less than. Here, the term "large" in the term "large arc" means the longer path between the endpoints on a circle containing the cross section of a partially cylindrical wall. The cross section of the smaller portion of the cylinder removed to form the wall opening will be a small arc between such endpoints.
【0019】別の見方をすれば、部分的な円筒壁は、円
筒をこの円筒の軸CAに平行であって且つ壁の両端16
aを含む平面で切った後に残る部分である。From another point of view, the partial cylindrical wall is such that the cylinder is parallel to the axis CA of this cylinder and at both ends 16 of the wall.
It is a portion that remains after cutting with a plane including a.
【0020】部分的な円筒壁16は、正方形の抵抗26
とこの抵抗を取り囲む10μm幅の縁部Mによって定め
られる領域の境界内のこの壁が収まるように選択された
直径Dを有する。換言すれば、発射室壁16の何れかの
部分が抵抗の境界の外側にある限り、部分的な円筒形で
ある壁16と、抵抗の各辺の間の半径方向の距離Sは、
抵抗の辺と部分的な円筒壁の外側部分との間の最大限の
間隔を含み、半径方向の距離Sは10μm未満でなけれ
ばならない。従って、本発明によれば、円筒の直径D
は、L+20μm未満であるように選択される。また、
図2は円筒の直径がL+20ミクロン未満であり、且つ
Lよりも大きい値であり、これにより壁16が抵抗の隅
部の内側を通る例を示す。The partial cylindrical wall 16 has a square resistance 26.
And having a diameter D selected such that the wall fits within the boundaries of the region defined by the 10 μm wide edge M surrounding the resistance. In other words, as long as any part of the firing chamber wall 16 is outside the boundary of the resistance, the radial distance S between the partially cylindrical wall 16 and each side of the resistance is
The radial distance S must be less than 10 μm, including the maximum distance between the sides of the resistance and the outer part of the partial cylindrical wall. Therefore, according to the invention, the diameter D of the cylinder
Is selected to be less than L + 20 μm. Also,
FIG. 2 shows an example where the diameter of the cylinder is less than L + 20 microns and greater than L, which causes the wall 16 to pass inside the corner of the resistor.
【0021】図3は、更に別の例により、辺の寸法がL
である抵抗と、Lにほぼ等しい直径Dを有するところの
それに関連する部分的に円筒形の発射室を示す。FIG. 3 shows another example in which the side dimension is L.
And a partially cylindrical firing chamber associated with it having a resistance D and a diameter D approximately equal to L.
【0022】図4は、別の例示として、長方形の抵抗
と、断面が部分的な楕円である楕円形の筒であるバリア
壁から形成されるところの、抵抗に関連付けられた発射
室を示している。FIG. 4 shows, as another example, a firing chamber associated with a resistance, which is formed from a rectangular resistance and a barrier wall which is an elliptical cylinder whose cross section is a partial ellipse. There is.
【0023】再び図1を参照すると、通常の構成を有
し、通常、金メッキされたニッケルから製造されるオリ
フィス板32は、図示するように、ポリマ・バリア層1
4の上面に配置される。オリフィス板32は、先細形状
で、通常、ヒータ抵抗26の中心に整列したオリフィス
開口34を有する。しかしながら、あるケースでは、発
射されたインク滴の方向を所望の態様に制御するため
に、オリフィス開口をヒータ抵抗の中心わずかにずらす
こともできる。Referring again to FIG. 1, an orifice plate 32 of conventional construction, typically made of gold-plated nickel, includes a polymer barrier layer 1 as shown.
4 is disposed on the upper surface. The orifice plate 32 is tapered and typically has an orifice opening 34 aligned with the center of the heater resistor 26. However, in some cases, the orifice opening may be slightly offset from the center of the heater resistance to control the direction of the fired ink drop in the desired manner.
【0024】本発明によれば、連続的にカーブした凹状
壁16とその下側の正方形の抵抗26の間の上述の関係
によって、全体的なプリント品質を向上させるための、
インク滴の発生の安定性とインク滴毎の体積の一貫性が
著しく改善されるということが発見された。このような
構成によって、先行するサイクルでの残留空気やガスが
ヒータ抵抗の表面上やその付近に大量に蓄積し、それに
よって発射室16内に望ましくない圧力変動が生じるこ
とが防止される。このような望ましくない圧力変動は、
このような処置をとらない場合には、噴射される流体に
影響を及ぼして、全体的なインク滴毎の体積の一貫性や
インク滴の噴射の安定性を損ねる。この新規なアーキテ
クチャの改善された性能は、プリントされた媒体のきれ
いさ、均一性そしてプリント品質の点で、はっきりと見
てとることができる。In accordance with the present invention, the above-described relationship between the continuously curved concave wall 16 and the underlying square resistor 26 to improve overall print quality,
It has been discovered that the stability of drop generation and volume consistency from drop to drop is significantly improved. Such an arrangement prevents a large amount of residual air and gas from the preceding cycle from accumulating on and near the surface of the heater resistor, which causes unwanted pressure fluctuations within firing chamber 16. Such unwanted pressure fluctuations
If such a measure is not taken, it affects the ejected fluid, impairing the overall volume consistency of each ink drop and the stability of ink drop ejection. The improved performance of this new architecture is clearly visible in terms of cleanliness, uniformity and print quality of the printed media.
【0025】上述の説明は、本発明の特定の実施例につ
いて説明し解説してきたが、当業者ならば、これらの実
施例に対して、特許請求の範囲で定義された本発明の範
囲と精神から逸脱することなく、種々の修正や変更を加
えることができる。While the above description has described and described specific embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art will appreciate against these embodiments the scope and spirit of the invention as defined in the claims. Various modifications and changes can be made without departing from the above.
【0026】[0026]
【効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、
従来の熱インク・ジェット・プリントヘッドにくらべて
インク滴のサイズの均一性を大幅に向上させ、プリント
品質の改善をはかることができる。As described above in detail, according to the present invention,
Compared with the conventional thermal ink jet print head, the uniformity of the ink droplet size can be greatly improved, and the print quality can be improved.
【図1】本発明の一実施例の熱インク・ジェット・プリ
ントヘッドの部分破断斜視図。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a thermal ink jet printhead according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1の熱インク・ジェット・プリントヘッドの
発射室の概略平面図。2 is a schematic plan view of a firing chamber of the thermal ink jet printhead of FIG.
【図3】本発明の別実施例の熱インク・ジェット・プリ
ントヘッドの発射室の概略平面図。FIG. 3 is a schematic plan view of a firing chamber of a thermal ink jet printhead according to another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の更に別の実施例の熱インク・ジェット
・プリントヘッドの発射室の概略平面図。FIG. 4 is a schematic plan view of a firing chamber of a thermal ink jet printhead according to yet another embodiment of the present invention.
【符号の説明】 10:熱インク・ジェット・プリントヘッド 12:基板部材 14:ポリマバリア層 16:凹状壁 16a:両端部 18:発射室 26:ヒータ抵抗 28:インク供給チャネル 30:インク流入口ポート 32:オリフィス板 M:縁部[Explanation of Codes] 10: Thermal Ink Jet Print Head 12: Substrate Member 14: Polymer Barrier Layer 16: Concave Walls 16a: Both Ends 18: Firing Chamber 26: Heater Resistance 28: Ink Supply Channel 30: Ink Inlet Port 32 : Orifice plate M: Edge
Claims (2)
・ジェット・プリントヘッド: (a)各々が上から見たとき多角形の形状をなす複数の薄
膜抵抗が設けられた薄膜サブストレート; (b)前記サブストレートを覆うバリア層; (c)前記抵抗の各々に対して前記バリア層中に形成され
た発射室:前記発射室の各々は、前記抵抗と当該抵抗の
周囲10μmの外延部分によって画定される領域の境界
内にある連続的に弧状をなす凹状の障壁によって形成さ
れ、前記障壁はそれに関連付けられた前記抵抗の周辺に
近接した端部を有し、前記発射室に対して単一の開口を
形成する。1. A thermal ink jet printhead provided with the following (a) to (c): (a) provided with a plurality of thin film resistors each having a polygonal shape when viewed from above. A thin film substrate; (b) a barrier layer covering the substrate; (c) a firing chamber formed in the barrier layer for each of the resistors: each of the firing chambers being the resistor and the periphery of the resistor. Formed by a continuously arcuate concave barrier within a boundary of a region defined by a 10 μm extension, said barrier having an end proximate the periphery of said resistance associated therewith, said firing chamber To form a single opening.
・ジェット・プリントヘッド: (a)各々が上から見たとき正方形の形状をなす複数の薄
膜抵抗が設けられた薄膜サブストレート; (b)前記サブストレートを覆うバリア層; (c)前記抵抗の各々に対して前記バリア層中に形成され
た発射室:前記発射室の各々は、部分的に円筒形の障壁
層によって形成され、前記円筒の軸はそれに関連付けら
れた前記抵抗の正方形の形状の中心を通り、前記円筒の
直径はLを前記正方形の辺の長さとするとき(L+2
0)μm未満であり、前記障壁はそれに関連付けられた
前記抵抗の周辺に近接した端部を有し、前記発射室に対
して単一の開口を形成する。2. A thermal ink jet printhead provided with the following (a) to (c): (a) a thin film provided with a plurality of thin film resistors each having a square shape when viewed from above. A substrate; (b) a barrier layer over the substrate; (c) a firing chamber formed in the barrier layer for each of the resistors: each of the firing chambers is a partially cylindrical barrier layer. And the axis of the cylinder passes through the center of the square shape of the resistance associated with it, and the diameter of the cylinder is such that L is the side length of the square (L + 2
0) μm and the barrier has an end proximate the periphery of the resistance associated with it, forming a single opening to the firing chamber.
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