JPH07101059A - Thermal ink jet head - Google Patents
Thermal ink jet headInfo
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バブル発生用抵抗体か
ら発生する熱によりインク中に気泡を発生させ、発生し
た気泡によりインクをノズルから吐出させ、記録を行な
うサーマルインクジェットヘッドに関するものであり、
特に、サーマルインクジェットヘッドのインク流路の構
造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal ink jet head for recording by generating bubbles in ink by heat generated from a bubble generating resistor and discharging the ink from nozzles by the generated bubbles. ,
In particular, it relates to the structure of the ink flow path of the thermal inkjet head.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より知られているサーマルインクジ
ェットヘッドの流路構造としては、例えば、特開昭61
−230954号公報に記載されているように、第1の
Si基板(ヒーター基板)と第2のSi基板(チャネル
基板)から構成され、第1のSi基板に発熱体を形成す
るとともに、第2のSi基板にODE(異方性エッチン
グ)を用いてノズル、インクリザーバを形成したものが
ある。2. Description of the Related Art As a flow path structure of a conventionally known thermal ink jet head, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-61 is known.
As described in JP-A-230954, it is composed of a first Si substrate (heater substrate) and a second Si substrate (channel substrate), and a heating element is formed on the first Si substrate. There is a Si substrate on which a nozzle and an ink reservoir are formed by using ODE (anisotropic etching).
【0003】また、特開平1−148560号公報に記
載されているサーマルインクジェットヘッドでは、この
ようなノズル形成方法において、ノズルの長さの制御を
確実に行なうために、ノズル部分とインクリザーバを各
々独立した溝として作成し、両者の間を第1のSi基板
のポリイミド層に設けられた凹部(バイパス部)で連結
する手段が用いられている。このように形成されたサー
マルインクジェットヘッドのインク流路においては、前
記バイパス部が狭く、屈曲しているために、インク中の
ゴミがバイパス部に溜まりやすく、ノズルへのインク供
給を阻害しやすいという問題があった。バイパス部に滞
留するゴミは、ノズルへのインク供給を阻害し、ノズル
の繰り返し噴射特性を劣化させ、噴射ドロップが小さく
なったり、あるいは、全く噴射できなくなるなどの欠陥
を生じ、画質が低下する。一方、インク中あるいは製造
工程でヘッド内に混入するゴミを皆無とすることは極め
て困難であり、確率的には、いくらかのゴミは混入して
しまうことは避けられなかった。Further, in the thermal ink jet head described in JP-A-1-148560, in such a nozzle forming method, in order to surely control the length of the nozzle, the nozzle portion and the ink reservoir are respectively provided. Means are used in which they are formed as independent grooves, and the two are connected by a recess (bypass) provided in the polyimide layer of the first Si substrate. In the ink flow path of the thermal inkjet head formed in this way, since the bypass portion is narrow and bent, dust in the ink is likely to accumulate in the bypass portion and the ink supply to the nozzle is likely to be hindered. There was a problem. The dust accumulated in the bypass portion hinders the ink supply to the nozzles, deteriorates the repeated jetting characteristics of the nozzles, and causes defects such as small jetting drops or no jetting at all, resulting in poor image quality. On the other hand, it is extremely difficult to eliminate dust mixed in the head in the ink or in the manufacturing process, and it is inevitable that some dust is mixed in stochastically.
【0004】この問題を解決するため、例えば、特開平
5−155020号公報に記載されているサーマルイン
クジェットヘッドでは、バイパス部をスリット状に構成
し、バイパス部にゴミが滞留しても、他のバイパス部分
からインクを供給することにより、ゴミによるインク供
給不良を回避している。しかし、バイパス部がスリット
状のため、バイパス部を通過してしまうゴミも多く、や
はりある程度の吐出不良が発生する。In order to solve this problem, for example, in the thermal ink jet head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-155020, the bypass portion is formed in a slit shape, and even if dust remains in the bypass portion, other By supplying ink from the bypass portion, ink supply failure due to dust is avoided. However, since the bypass portion has a slit shape, a large amount of dust passes through the bypass portion, and a certain degree of ejection failure occurs.
【0005】そこで、インクリザーバとノズル流路の間
に複数のインク流路を設け、このインク流路をフィルタ
として機能させる構成が提案されている。図11は、従
来のサーマルインクジェットヘッドの流路構成を示す斜
視図、図12は、同じくノズル中心での流路の断面図、
図13は、同じく流路構成の平面図である。図中、1,
1a,1b,1cは発熱体、2,2a,2b,2cはピ
ット、3は共通スリット、4はバイパスピット、5,5
a,5b,5cはノズル流路、6,6a,6b,6cは
インク流路、7はインクリザーバ、8はヒーターウェ
ハ、9はポリイミド層、10はチャネルウェハ、11は
未エッチング部、12はゴミである。Therefore, a structure has been proposed in which a plurality of ink flow paths are provided between the ink reservoir and the nozzle flow paths, and the ink flow paths function as filters. FIG. 11 is a perspective view showing a flow channel structure of a conventional thermal inkjet head, and FIG. 12 is a sectional view of the flow channel at the center of the nozzle,
FIG. 13 is a plan view of the flow channel structure. 1,
1a, 1b, 1c are heating elements, 2, 2a, 2b, 2c are pits, 3 is a common slit, 4 is a bypass pit, 5, 5
a, 5b and 5c are nozzle flow paths, 6, 6a, 6b and 6c are ink flow paths, 7 is an ink reservoir, 8 is a heater wafer, 9 is a polyimide layer, 10 is a channel wafer, 11 is an unetched portion, and 12 is It's garbage.
【0006】ヒーターウェハ8には、複数の発熱体1
a,1b,1c,・・・が形成されている。その上に、
ポリイミド層9が形成されている。ポリイミド層9に
は、発熱体1a,1b,1cの上部にバブル形成領域を
規定するピット2a,2b,2c,・・・と、共通スリ
ット3、及び、バイパスピット4が形成されている。一
方、チャネルウェハ10には、ノズル流路5a,5b,
5c,・・・と、インク流路6a,6b,6c,・・・
と、インクリザーバ7が形成されている。ヒーターウェ
ハ8に設けられたバイパスピット4は、インクリザーバ
7とインク流路6a,6b,6c,・・・を連結し、ま
た、共通スリット3は、ノズル流路5a,5b,5c,
・・・とインク流路6a,6b,6c,・・・を連結
し、これらの間の未エッチング部11をバイパスするよ
うに設けられている。The heater wafer 8 has a plurality of heating elements 1
a, 1b, 1c, ... Are formed. in addition,
A polyimide layer 9 is formed. The polyimide layer 9 has pits 2a, 2b, 2c, ... Which define bubble forming regions, common slits 3 and bypass pits 4 formed above the heating elements 1a, 1b, 1c. On the other hand, the channel wafer 10 has nozzle channels 5a, 5b,
5c, ... and ink flow paths 6a, 6b, 6c ,.
And an ink reservoir 7 is formed. The bypass pit 4 provided on the heater wafer 8 connects the ink reservoir 7 and the ink flow paths 6a, 6b, 6c, ... And the common slit 3 is the nozzle flow paths 5a, 5b, 5c ,.
Are connected to the ink flow paths 6a, 6b, 6c, ... And bypass the unetched portion 11 between them.
【0007】インクの流れは、図12に示すように、イ
ンクリザーバ7からバイパスピット4、インク流路6、
共通スリット3を介してノズル流路5にいたる。インク
リザーバ7に侵入したゴミ12のうち、大きなものは、
バイパスピット4でトラップされる。バイパスピット4
でトラップされなかったゴミは、非常に小さいので、ノ
ズル流路5を詰まらせることはなく、インクの吐出とと
もに外部へ排出される。As shown in FIG. 12, the ink flow from the ink reservoir 7 to the bypass pit 4, the ink flow path 6,
The nozzle flow path 5 is reached through the common slit 3. Of the dust 12 that has entered the ink reservoir 7, large ones are
Trapped in bypass pit 4. Bypass pit 4
The dust that is not trapped in 1 is extremely small, so that it does not clog the nozzle flow path 5 and is discharged to the outside as ink is discharged.
【0008】インク流路6に大きなゴミまたは気泡がト
ラップされると、このインク流路6における流体抵抗が
大きくなり、ノズルへのインク供給が不足し、小ドット
化や、ミスジェット等の噴射不良の原因となる。このと
き、図13に示すように、チャンネル間を連結する共通
スリット3を介して、隣あるいは近傍のノズルからイン
クを供給することにより、インクの不足しているノズル
へのインク供給を補うことができる。これにより、イン
ク供給不足を実際の画質としては感知し得ない程度の軽
微なものに抑えることができる。When large dust or air bubbles are trapped in the ink flow path 6, the fluid resistance in the ink flow path 6 becomes large, the ink supply to the nozzles becomes insufficient, and small dots or misfiring jetting defects occur. Cause of. At this time, as shown in FIG. 13, by supplying ink from a nozzle adjacent or in the vicinity through a common slit 3 connecting the channels, it is possible to supplement the ink supply to the nozzle that is short of ink. it can. As a result, the ink supply shortage can be suppressed to a level that is not noticeable as the actual image quality.
【0009】ところが、このような構成のサーマルイン
クジェットヘッドでは、流路構造が複雑になるため、流
路抵抗が増大し、インクの充填性が低下し、プリントす
る際の周波数を低下させてしまうという問題があった。
また、インク流路6を設けることにより、流路が長くな
る。そのため、ヘッドを構成するSiデバイスの長さが
長くなり、結果として、1枚のSiウェハから得られる
個数も少なくなる。よって、歩留まりを同一とすれば、
流路が長くなることにより、1つのノズルデバイスのコ
ストアップを招く。However, in the thermal ink jet head having such a structure, since the flow path structure is complicated, the flow path resistance is increased, the ink filling property is deteriorated, and the frequency for printing is decreased. There was a problem.
Further, by providing the ink flow path 6, the flow path becomes longer. Therefore, the length of the Si device that constitutes the head becomes long, and as a result, the number obtained from one Si wafer also becomes small. Therefore, if the yields are the same,
The long flow path causes an increase in the cost of one nozzle device.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ゴミの捕捉性を保ちつつ、
流路抵抗を低下させ、高速かつ安定噴射を行なうことの
できるサーマルインクジェットヘッドを提供することを
目的とするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and while maintaining the ability to capture dust,
It is an object of the present invention to provide a thermal inkjet head that can reduce flow path resistance and perform high-speed and stable ejection.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、バブル発生用
抵抗体を有するヒーター基板と、複数のノズル流路、イ
ンクリザーバ、インク供給口を有するチャネル基板とか
らなるサーマルインクジェットヘッドにおいて、前記チ
ャネル基板には複数のノズル流路とインクリザーバとの
間に複数のインク流路を設け、また、前記ヒーター基板
上にポリイミド層を設け、該ポリイミド層には、少なく
とも、前記バブル発生用抵抗体の上部から前記チャネル
基板に形成された前記インク流路に連結するまで延在す
る溝が設けられていることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided a thermal ink jet head comprising a heater substrate having a bubble generating resistor and a channel substrate having a plurality of nozzle channels, ink reservoirs, and ink supply ports, wherein the channels are provided. A substrate is provided with a plurality of ink channels between a plurality of nozzle channels and an ink reservoir, and a polyimide layer is provided on the heater substrate, and the polyimide layer has at least the resistor for bubble generation. It is characterized in that a groove extending from the upper portion to the ink channel formed in the channel substrate is provided.
【0012】[0012]
【作用】本発明によれば、チャネル基板に設けられたイ
ンク流路により、ゴミを捕捉するためのフィルタリング
の機能を得ている。また、溝がバブル発生用抵抗体の上
部だけでなく、インク流路に連結するまで延在している
ので、バブル発生用抵抗体の発熱により気泡が発生し、
その後、気泡が収縮したときに、第1の溝のバブル発生
用抵抗体の上部以外の延在部分から、インクがバブル発
生用抵抗体の上部に再充填(リフィル)される。このと
き、インクは平行移動するだけであるので、流路抵抗を
低下させることができ、プリント周波数を向上させるこ
とができる。また、バブル発生用抵抗体上に気泡が発生
する際には、ノズル流路とインク流路の間の未エッチン
グ部と、溝のインク流路側の端部で、気泡発生による圧
力の伝播は抑制され、効率よくノズルの開口部へ向けて
気泡の圧力を利用することができる。さらに、従来のよ
うに、バブル発生用抵抗体上部の凹部と、インク流路と
ノズル流路を連結する溝を別々に形成する必要がないの
で、全長を短く抑制でき、1枚のウェハから得られるノ
ズルデバイスの個数が増加し、コストを低下させること
ができる。According to the present invention, the function of filtering for capturing dust is obtained by the ink flow path provided in the channel substrate. Moreover, since the groove extends not only to the upper portion of the bubble generating resistor but also to the ink flow path, heat is generated in the bubble generating resistor to generate bubbles,
After that, when the bubbles contract, ink is refilled into the upper portion of the bubble generating resistor from the extended portion of the first groove other than the upper portion of the bubble generating resistor. At this time, since the ink only moves in parallel, the flow path resistance can be reduced and the printing frequency can be improved. Further, when bubbles are generated on the bubble generating resistor, the unetched portion between the nozzle flow path and the ink flow path and the end of the groove on the ink flow path side suppress the propagation of pressure due to bubble generation. Therefore, the pressure of the bubbles can be efficiently used toward the opening of the nozzle. Further, unlike the conventional case, it is not necessary to separately form the concave portion on the upper portion of the bubble generating resistor and the groove for connecting the ink flow channel and the nozzle flow channel, so that the total length can be suppressed to be short and can be obtained from one wafer. The number of nozzle devices to be used is increased, and the cost can be reduced.
【0013】[0013]
【実施例】図1は、本発明のインクジェットヘッドの第
1の実施例における流路構成を示す斜視図、図2は、同
じくノズル中心での流路の断面図、図3は、同じく流路
構成の平面図である。図中の符号は、図11乃至図13
と同様である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view showing a flow channel structure in a first embodiment of an ink jet head of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the flow channel at the center of the nozzle, and FIG. It is a top view of a structure. Reference numerals in the drawings are the same as those in FIGS.
Is the same as.
【0014】サーマルインクジェットヘッドは、チャネ
ルウェハ10と、ポリイミド層9が形成されたヒーター
ウェハ8を貼り合わせて構成されている。ヒーターウェ
ハ8は、例えばSiにより構成され、複数の発熱体1
a,1b,1c,・・・、及び、図示しない共通電極、
個別電極等が形成されている。その上に、ポリイミド層
9が形成される。ポリイミド層9には、発熱体1a,1
b,1cの上部からインク流路6に連結されるピット2
a,2b,2c,・・・と、各ピット2a,2b,2
c,・・・をノズルの配列方向に接続するための共通ス
リット3と、インクリザーバ7とインク流路6a,6
b,6c,・・・を連結するためのバイパスピット4
が、例えば、エッチングなどにより形成される。一方、
チャネルウェハ10も、例えば、Si等で構成され、ノ
ズル流路5a,5b,5c,・・・と、インク流路6
a,6b,6c,・・・、インクリザーバ7が、例え
ば、ODEで形成される。The thermal ink jet head is constructed by bonding a channel wafer 10 and a heater wafer 8 having a polyimide layer 9 formed thereon. The heater wafer 8 is made of, for example, Si and has a plurality of heating elements 1.
a, 1b, 1c, ... And a common electrode (not shown),
Individual electrodes and the like are formed. A polyimide layer 9 is formed thereon. The polyimide layer 9 has heating elements 1a, 1
Pit 2 connected to the ink flow path 6 from the upper part of b, 1c
a, 2b, 2c, ... And each pit 2a, 2b, 2
A common slit 3 for connecting c, ... In the nozzle array direction, an ink reservoir 7, and ink flow paths 6a, 6
Bypass pit 4 for connecting b, 6c, ...
Are formed by etching, for example. on the other hand,
The channel wafer 10 is also made of, for example, Si, and has nozzle flow paths 5a, 5b, 5c, ...
The ink reservoir 7 is formed of ODE, for example.
【0015】従来のサーマルインクジェットヘッドで
は、ピット2a,2b,2c,・・・は発熱体1a,1
b,1c,・・・の上部のみであったが、本発明では、
図2に示すように、ピット2の壁面は発熱体1のインク
リザーバ7側には形成されず、流路はそのまま共通スリ
ット3に連結されており、ピット2は実質的にインク流
路6に連結している。In the conventional thermal ink jet head, the pits 2a, 2b, 2c, ...
Only the upper part of b, 1c, ...
As shown in FIG. 2, the wall surface of the pit 2 is not formed on the ink reservoir 7 side of the heating element 1, and the flow path is directly connected to the common slit 3. The pit 2 is substantially connected to the ink flow path 6. It is connected.
【0016】ピット2がインク流路6に連結されている
ので、ノズル流路5とインク流路6の間の未エッチング
部11は、発熱体1に近づけて配置することができる。
すなわち、チャネルウェハ10に形成されるノズル流路
5は、図2に示すように、発熱体1のバブル生成領域を
覆うように、ノズル開口から発熱体1のインクリザーバ
7側までの長さとほぼ同じ長さとすることができる。ノ
ズル流路5とインク流路6の間の未エッチング部11
は、ピット2及び共通スリット3によりバイパスされて
いる。Since the pit 2 is connected to the ink flow path 6, the unetched portion 11 between the nozzle flow path 5 and the ink flow path 6 can be arranged close to the heating element 1.
That is, as shown in FIG. 2, the nozzle flow path 5 formed in the channel wafer 10 has a length substantially from the nozzle opening to the ink reservoir 7 side of the heating element 1 so as to cover the bubble generation region of the heating element 1. Can be the same length. Unetched portion 11 between nozzle channel 5 and ink channel 6
Are bypassed by the pit 2 and the common slit 3.
【0017】インクの流れは、図2に示すように、イン
クリザーバ7からバイパスピット4、インク流路6、共
通スリット3を介してピット2及びノズル流路5に至
る。インクリザーバ7に侵入したゴミ12のうち、大き
なものは、バイパスピット4でトラップされる。バイパ
スピット4を通過したゴミ12は、インク流路6に侵入
する。しかし、インク流路6の部分は、屈曲している。
また、この部分の断面積を狭くでき、ゴミ12が確実に
トラップすることができる。インク流路6でトラップさ
れなかったゴミは、非常に小さいので、ノズル流路5を
詰まらせることはなく、インクの吐出とともに外部へ排
出される。As shown in FIG. 2, the ink flow reaches the pit 2 and the nozzle flow path 5 from the ink reservoir 7 through the bypass pit 4, the ink flow path 6, and the common slit 3. Of the dust 12 that has entered the ink reservoir 7, large dust is trapped in the bypass pit 4. The dust 12 that has passed through the bypass pit 4 enters the ink flow path 6. However, the portion of the ink flow path 6 is bent.
In addition, the cross-sectional area of this portion can be reduced, and the dust 12 can be reliably trapped. The dust that has not been trapped in the ink flow path 6 is so small that it does not clog the nozzle flow path 5 and is discharged to the outside as ink is ejected.
【0018】インク流路6に大きなゴミまたは気泡がト
ラップされると、このインク流路6における流体抵抗が
大きくなり、ノズルへのインク供給が不足し、小ドット
化や、ミスジェット等の噴射不良の原因となる。このと
き、図3に示すように、ピット2を連結する共通スリッ
ト3を介して、隣あるいは近傍のノズルからインクを供
給することにより、インクの不足しているノズルへのイ
ンク供給を補うことができる。これにより、インク供給
不足を実際の画質としては感知し得ない程度の軽微なも
のに抑えることができる。When large dust or air bubbles are trapped in the ink flow path 6, the fluid resistance in the ink flow path 6 becomes large, and the ink supply to the nozzles becomes insufficient, resulting in small dots and ejection failure such as misjet. Cause of. At this time, as shown in FIG. 3, it is possible to supplement the ink supply to the nozzles in which the ink is insufficient by supplying the ink from the adjacent or nearby nozzles via the common slit 3 connecting the pits 2. it can. As a result, the ink supply shortage can be suppressed to a level that is not noticeable as the actual image quality.
【0019】図4は、本発明のサーマルインクジェット
ヘッドの第1の実施例の発熱体1付近におけるバブル生
成の過程の説明図、図5は、従来のサーマルインクジェ
ットヘッドの発熱体1付近におけるバブル生成の過程の
説明図である。図中、図11乃至図13、及び、図1乃
至図3と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。13は気泡である。図4、図5では、発熱体1上に
発生するバブルの生成過程を時間経過とともに模式的に
示している。FIG. 4 is an explanatory view of a bubble generation process in the vicinity of the heating element 1 of the first embodiment of the thermal ink jet head of the present invention, and FIG. 5 is a bubble generation in the vicinity of the heating element 1 of the conventional thermal ink jet head. 6 is an explanatory diagram of a process of FIG. 11, those parts that are the same as those corresponding parts in FIGS. 11 to 13 and FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. 13 is a bubble. 4 and 5 schematically show the generation process of bubbles generated on the heating element 1 with the passage of time.
【0020】従来のサーマルインクジェットヘッドの流
路構造では、図5に示すように、ピット2で発熱体1を
取り囲むことにより、発生するバブルの形状を規制する
とともに、安定した圧力伝搬特性を確保している。すな
わち、発熱体1の発熱により発生するバブルは、ピット
2の側壁に沿って上方に成長する。その時のバブルの圧
力は、ノズル流路5の開口部へ向かう方向と、インクリ
ザーバ7へ向かう方向に分散して作用する。インクリザ
ーバ7へ向かう方向の圧力は、未エッチング部11のノ
ズル流路側の壁面まで達する。In the conventional flow path structure of the thermal ink jet head, as shown in FIG. 5, the heating element 1 is surrounded by the pits 2 to regulate the shape of the generated bubble and secure a stable pressure propagation characteristic. ing. That is, the bubbles generated by the heat generation of the heating element 1 grow upward along the side wall of the pit 2. The pressure of the bubbles at that time is dispersed and acts in the direction toward the opening of the nozzle flow path 5 and the direction toward the ink reservoir 7. The pressure in the direction toward the ink reservoir 7 reaches the wall surface of the unetched portion 11 on the nozzle channel side.
【0021】本発明の第1の実施例では、図2に示すよ
うに、未エッチング部11を発熱体1のインクリザーバ
側の端付近に配置することができる。このような構成で
は、図4に示すように、バブルの成長方向はピット2の
壁面側の速度が早く、圧力方向は垂直方向ではなく、傾
きを有する。しかし、ノズル流路5をODEで作成した
際に形成される未エッチング部11のノズル流路5側の
壁面は、図4に示すように斜めに形成されており、そこ
でバブル生成によるエネルギーが反射され、ドロップ噴
射のための圧力に変換される。このとき、図4に示すよ
うに、共通スリット3側へも圧力が逃げるが、すぐに共
通スリット3の側壁に到達するので、それほどの圧力損
失にはならず、従来と比較して、十分安定したドロップ
の吐出を得た。このように、未エッチング部11のノズ
ル流路5側の壁面は、バブルの圧力をノズル側に伝搬さ
せる圧力反射壁としての役割を果たしている。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the unetched portion 11 can be arranged near the end of the heating element 1 on the ink reservoir side. In such a configuration, as shown in FIG. 4, the growth direction of the bubble has a high velocity on the wall surface side of the pit 2, and the pressure direction has an inclination instead of the vertical direction. However, the wall surface on the nozzle channel 5 side of the unetched portion 11 formed when the nozzle channel 5 is formed by ODE is formed obliquely, as shown in FIG. Is converted into pressure for drop injection. At this time, as shown in FIG. 4, the pressure also escapes to the common slit 3 side, but since it reaches the side wall of the common slit 3 immediately, the pressure loss is not so great, and it is sufficiently stable as compared with the conventional case. The resulting drop discharge was obtained. In this way, the wall surface of the unetched portion 11 on the nozzle flow path 5 side functions as a pressure reflection wall that propagates the pressure of the bubble to the nozzle side.
【0022】バブルが発生し、ノズルの開口部からイン
クが吐出された後、バブルの消滅とともに、吐出された
分のインクが再充填される。その際には、ピット2の共
通スリット3側から、インクが平行移動することによ
り、発熱体1の上部にインクが充填される。従来のサー
マルインクジェットヘッドのように、ノズル流路5から
ピット2へ回りこむようにインクが充填される場合に比
べ、インクの再充填の際の流路抵抗が小さく、高速に再
充填を行なうことができる。After a bubble is generated and ink is ejected from the opening of the nozzle, the bubble disappears and the ejected ink is refilled. At this time, the ink is moved in parallel from the common slit 3 side of the pit 2 to fill the upper part of the heating element 1 with the ink. As compared with a conventional thermal ink jet head in which ink is filled so as to sneak into the pits 2 from the nozzle flow passage 5, the flow passage resistance at the time of refilling the ink is small, and refilling can be performed at high speed. it can.
【0023】インク流路6にゴミ12などがトラップさ
れた場合には、共通スリット3を介して、隣あるいは付
近のインク流路6からインクの供給を受けることにな
る。このような場合でも、インクの流路は共通スリット
3から1度直角に曲がるだけであるので、流路抵抗は小
さく、高速な再充填を行なうことができる。When dust 12 or the like is trapped in the ink flow path 6, the ink is supplied from the adjacent or nearby ink flow path 6 via the common slit 3. Even in such a case, since the ink flow path is bent only once at a right angle from the common slit 3, the flow path resistance is small and high-speed refilling can be performed.
【0024】図6は、本発明のサーマルインクジェット
ヘッドの第1の実施例における特性を示すグラフであ
る。サーマルインクジェットヘッドの動作周波数の上昇
とともに、インクの充填が追いつかなくなるため、プリ
ントされた画像にはスジ等の欠陥が現れる。本発明の第
1の実施例では、ピット2が共通スリット3に連結して
いるので、流路抵抗が小さく、発熱体1の上部へのイン
ク供給性が向上している。そのため、図6からもわかる
ように、従来のサーマルインクジェットヘッドに比べ、
欠陥の現れる周波数が高くなっている。これにより、本
発明のサーマルインクジェットヘッドでは、高速な印字
が可能となった。FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the thermal ink jet head according to the first embodiment of the present invention. As the operating frequency of the thermal inkjet head rises, ink filling cannot catch up, and thus defects such as stripes appear in the printed image. In the first embodiment of the present invention, since the pit 2 is connected to the common slit 3, the flow path resistance is small and the ink supply property to the upper portion of the heating element 1 is improved. Therefore, as can be seen from FIG. 6, compared with the conventional thermal inkjet head,
The frequency at which defects appear is high. As a result, the thermal inkjet head of the present invention enables high-speed printing.
【0025】図7は、本発明のサーマルインクジェット
ヘッドの第2の実施例を示す平面図である。図中、図
2、図3と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略
する。上述の第1の実施例に示したサーマルインクジェ
ットヘッドでは、発熱体1と共通スリット3が近接して
いるため、各ノズル間のクロストークの発生が避けられ
ない。これを回避するため、ノズルを複数本ごとのブロ
ックに分割し、各ブロックごとに共通スリット3を設
け、ブロック間では流路を遮断する構成とすることがで
きる。例えば、図7では、4本のノズルごとにブロック
を構成し、共通スリット3をブロックごとに分割して配
置している。それ以外の構成は第1の実施例と同様であ
る。FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the thermal ink jet head of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 2 and FIG. In the thermal inkjet head shown in the above-mentioned first embodiment, since the heating element 1 and the common slit 3 are close to each other, the occurrence of crosstalk between the nozzles cannot be avoided. In order to avoid this, the nozzle can be divided into a plurality of blocks, the common slit 3 is provided for each block, and the flow path can be blocked between the blocks. For example, in FIG. 7, a block is formed by four nozzles, and the common slit 3 is divided and arranged for each block. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
【0026】図8は、本発明の第2の実施例におけるサ
ーマルインクジェットヘッドのインクの吐出状態の説明
図、図9は、従来のサーマルインクジェットヘッドのイ
ンクの吐出状態の説明図である。ここで、4本のノズル
を1ブロックとし、1ブロック内のノズルは同時駆動さ
れ、各ブロックは逐次駆動される場合を考える。図8、
図9では、ノズル#1乃至#4が1ブロックを構成し、
ノズル#5は隣接ブロックに属するものとする。各ブロ
ックの次ブロックに近接したノズルが、次のブロックに
属する隣接ノズルとの干渉によって、最も不安定となり
やすく、画質欠陥を引き起こしやすい。この状態を図9
に示している。図9に示した例では、次のブロックに属
するノズル#5との干渉により、ノズル#3、#4が影
響を受けている。FIG. 8 is an explanatory diagram of the ink ejection state of the thermal ink jet head in the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the ink ejection state of the conventional thermal ink jet head. Here, it is assumed that four nozzles are set as one block and nozzles in one block are simultaneously driven, and each block is sequentially driven. 8,
In FIG. 9, nozzles # 1 to # 4 constitute one block,
The nozzle # 5 is assumed to belong to the adjacent block. Nozzles adjacent to the next block of each block are most likely to become unstable due to interference with adjacent nozzles belonging to the next block, and image defects are likely to occur. This state is shown in Figure 9.
Is shown in. In the example shown in FIG. 9, the nozzles # 3 and # 4 are affected by the interference with the nozzle # 5 belonging to the next block.
【0027】そこで、上述の第2の実施例のように、共
通スリット3を各ブロックごとに分割して設置すること
により、ブロック間のインクの流れは発生しないので、
次のブロックに属する隣接ノズルとの干渉は発生せず、
ブロック間のクロストークを抑制することができ、図8
に示すような正常な噴射状態を得ることができる。図
8、図9では、共通スリット3とノズル流路5の間に高
さ方向の差があるが、ここでは平面的に示している。Therefore, since the common slit 3 is divided and installed for each block as in the above-described second embodiment, the ink flow between the blocks does not occur.
No interference with adjacent nozzles belonging to the next block,
Crosstalk between blocks can be suppressed, and FIG.
It is possible to obtain a normal injection state as shown in. In FIG. 8 and FIG. 9, there is a difference in the height direction between the common slit 3 and the nozzle flow path 5, but it is shown here as a plane.
【0028】また、ブロック内の隣接するノズルをほぼ
同時に駆動すると、やはりクロストークの現象が現れ
る。これを回避するためには、ブロック内の各ノズルの
印字順序をインターレース化すればよい。すなわち、ブ
ロック内のノズルを同時に駆動せず、また、隣接ノズル
を順次駆動しないように、離れたノズルから順次駆動す
る。このような駆動により、隣接するノズル間の駆動を
時間的に離散させることができ、クロストークを回避
し、正常噴射を行なうことができる。When the adjacent nozzles in the block are driven almost simultaneously, the phenomenon of crosstalk also appears. In order to avoid this, the printing order of each nozzle in the block may be interlaced. That is, the nozzles in the block are not driven at the same time, and the adjacent nozzles are sequentially driven so as not to be sequentially driven. By such driving, the driving between the adjacent nozzles can be temporally separated, crosstalk can be avoided, and normal injection can be performed.
【0029】上述の第2の実施例において、その他の動
作、例えば、バブルの発生過程及び消滅後のインクのリ
フィルについてもほぼ同様である。また、特性について
も、図6に示すように、従来のサーマルインクジェット
ヘッドに比べて動作周波数を向上させることができる。In the second embodiment described above, other operations, for example, the process of bubble generation and ink refill after disappearance are almost the same. As for the characteristics, as shown in FIG. 6, the operating frequency can be improved as compared with the conventional thermal inkjet head.
【0030】図10は、本発明のサーマルインクジェッ
トヘッドの第3の実施例を示す平面図である。図中の符
号は図2、図3と同様である。この第3の実施例では、
共通スリットを用いず、各ピット2をインク流路6に連
結した構造としている。上述の第1及び第2の実施例で
は、ゴミ12によりある流路が閉塞された場合でも、共
通スリット3を介してインクが補給されることを保証す
るものであるが、製造、組立技術の改良により、ゴミが
皆無となった場合には、共通スリット3は不要となる。
その場合には、図10に示す構造のサーマルインクジェ
ットヘッドを用いることが可能となる。この場合、イン
ク流路6のフィルタ機能は必要ないが、インク流路6を
設け、ノズル流路5とインク流路6の間の未エッチング
部11を設けておくことにより、未エッチング部11の
ノズル流路5側の壁面により気泡の圧力を反射し、気泡
の発生の際のエネルギーを効率よく用いることができ
る。また、ピット2がインク流路6まで延在することに
より、流路抵抗を小さくし、気泡消滅後のインクのリフ
ィルを高速に行なうことができる。FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment of the thermal ink jet head of the present invention. Reference numerals in the figure are the same as those in FIGS. 2 and 3. In this third embodiment,
Each pit 2 is connected to the ink flow path 6 without using a common slit. In the above-mentioned first and second embodiments, even when a certain flow path is blocked by the dust 12, it is guaranteed that the ink will be replenished through the common slit 3. Due to the improvement, when there is no dust, the common slit 3 becomes unnecessary.
In that case, the thermal inkjet head having the structure shown in FIG. 10 can be used. In this case, the filter function of the ink flow path 6 is not necessary, but by providing the ink flow path 6 and providing the unetched portion 11 between the nozzle flow path 5 and the ink flow path 6, The pressure of the bubble is reflected by the wall surface on the nozzle flow path 5 side, and the energy at the time of generating the bubble can be efficiently used. Further, since the pits 2 extend to the ink flow path 6, the flow path resistance can be reduced and the ink can be refilled at high speed after the bubbles disappear.
【0031】上述の各実施例では、バイパスピットはス
リット形状としているが、これに限らず、各ノズルに対
応した個別のバイパスピットとすることもできる。ま
た、個別バイパスピットにおいて、インクリザーバ7と
インク流路6の間の未エッチング部の下部のみ、連通さ
せた構成や、さらにインクリザーバ7側あるいはインク
流路6側をスリット状に形成することもできる。第3の
実施例では、インクリザーバ7とインク流路6の間の未
エッチング部を切削し、バイパスピットを用いない構成
も可能である。In each of the above embodiments, the bypass pit has a slit shape. However, the bypass pit is not limited to this and may be an individual bypass pit corresponding to each nozzle. Further, in the individual bypass pit, only the lower portion of the unetched portion between the ink reservoir 7 and the ink flow path 6 is made to communicate, or the ink reservoir 7 side or the ink flow path 6 side may be formed in a slit shape. it can. In the third embodiment, it is also possible to cut the unetched portion between the ink reservoir 7 and the ink flow path 6 and use no bypass pit.
【0032】また、上述の各実施例では、各ノズルに対
応して1本ずつのインク流路6を設けているが、フィル
タの効果を発揮させるためにはインク流路6の断面積は
狭い方がよい。上述のように、インク流路6はODEに
より形成するので、ODE時のマスクの開口寸法を小さ
くするだけで、精度よく、断面積の狭い流路を簡単に作
成することができる。そのために各ノズルに対して、2
本、3本など、1本より多いインク流路6を形成し、細
かいフィルタを構成することができる。Further, in each of the above-described embodiments, one ink flow path 6 is provided corresponding to each nozzle, but the cross-sectional area of the ink flow path 6 is narrow in order to exert the effect of the filter. Better. As described above, since the ink flow path 6 is formed by ODE, it is possible to easily create a flow path having a narrow cross-sectional area with high accuracy simply by reducing the opening size of the mask during ODE. Therefore, for each nozzle, 2
It is possible to form more than one ink flow path 6 such as three or three to form a fine filter.
【0033】このように1本のノズルに対して複数のイ
ンク流路6が対応する場合、第3の実施例のように共通
スリットを用いなくても、ある程度のゴミに対応するこ
とのできるサーマルインクジェットヘッドを作成するこ
とができる。すなわち、あるインク流路6にゴミがトラ
ップされても、他のインク流路6からインクが供給され
るため、ある程度の吐出不良を回避することができる。When a plurality of ink flow paths 6 correspond to one nozzle in this way, it is possible to deal with dust to some extent without using a common slit as in the third embodiment. An inkjet head can be created. That is, even if dust is trapped in a certain ink flow path 6, ink is supplied from the other ink flow path 6, so that some ejection failure can be avoided.
【0034】[0034]
【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、インク流路部分により、ノズルに目詰まりが
発生するのを防止するとともに、ピットをインク流路に
連結するように延在させることにより流路抵抗を小さく
し、その結果、動作周波数を向上させ、記録速度の速い
プリンタを得ることができる。また、ピットとインク流
路を連結することにより、全流路長を短くすることがで
き、デバイスとして小型化され、その結果、ウェハ1枚
当たりの個数を多く取れるので、コストを低減すること
ができる。さらに、ピットとインク流路を連結する際
に、ノズル流路とインク流路の未エッチング部分を発熱
体のインクリザーバ側の端部近傍に配置することがで
き、未エッチング部分のチャネル壁により、発熱体上に
発生する気泡のエネルギーを効率よく用いることができ
るという効果がある。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to prevent the nozzles from being clogged by the ink flow path portion and to extend the pits so as to be connected to the ink flow path. By making it exist, the flow path resistance can be reduced, and as a result, the operating frequency can be improved and a printer having a high recording speed can be obtained. In addition, by connecting the pits and the ink flow paths, the total flow path length can be shortened, and the device can be miniaturized. As a result, a large number of wafers can be obtained per wafer, so that the cost can be reduced. it can. Furthermore, when connecting the pit and the ink flow path, the unetched part of the nozzle flow path and the ink flow path can be arranged in the vicinity of the end of the heating element on the ink reservoir side. There is an effect that the energy of bubbles generated on the heating element can be efficiently used.
【図1】 本発明のインクジェットヘッドの第1の実施
例における流路構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a flow path configuration in a first embodiment of an inkjet head of the present invention.
【図2】 本発明のインクジェットヘッドの第1の実施
例におけるノズル中心での流路の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the flow path at the center of the nozzle in the first embodiment of the inkjet head of the present invention.
【図3】 本発明のインクジェットヘッドの第1の実施
例における流路構成の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the flow path configuration in the first embodiment of the inkjet head of the present invention.
【図4】 本発明のサーマルインクジェットヘッドの第
1の実施例の発熱体1付近におけるバブル生成の過程の
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a bubble generation process in the vicinity of the heating element 1 of the first embodiment of the thermal inkjet head of the present invention.
【図5】 従来のサーマルインクジェットヘッドの発熱
体1付近におけるバブル生成の過程の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a bubble generation process in the vicinity of the heating element 1 of the conventional thermal inkjet head.
【図6】 本発明のサーマルインクジェットヘッドの第
1の実施例における特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing characteristics of the thermal inkjet head according to the first embodiment of the present invention.
【図7】 本発明のサーマルインクジェットヘッドの第
2の実施例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the thermal inkjet head of the present invention.
【図8】 本発明の第2の実施例におけるサーマルイン
クジェットヘッドのインクの吐出状態の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an ink ejection state of a thermal inkjet head according to a second embodiment of the present invention.
【図9】 従来のサーマルインクジェットヘッドのイン
クの吐出状態の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an ink ejection state of a conventional thermal inkjet head.
【図10】 本発明のサーマルインクジェットヘッドの
第3の実施例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment of the thermal inkjet head of the present invention.
【図11】 従来のサーマルインクジェットヘッドの流
路構成を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a flow path configuration of a conventional thermal inkjet head.
【図12】 従来のサーマルインクジェットヘッドにお
けるノズル中心での流路の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a flow path at the center of a nozzle in a conventional thermal inkjet head.
【図13】 従来のサーマルインクジェットヘッドにお
ける流路構成の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a flow channel configuration in a conventional thermal inkjet head.
1,1a,1b,1c 発熱体、2,2a,2b,2c
ピット、3 共通スリット、4 バイパスピット、
5,5a,5b,5c ノズル流路、6,6a,6b,
6c インク流路、7 インクリザーバ、8 ヒーター
ウェハ、9 ポリイミド層、10 チャネルウェハ、1
1 未エッチング部、12 ゴミ、13気泡。1, 1a, 1b, 1c heating element, 2, 2a, 2b, 2c
Pit, 3 common slit, 4 bypass pit,
5, 5a, 5b, 5c Nozzle channel, 6, 6a, 6b,
6c ink flow path, 7 ink reservoir, 8 heater wafer, 9 polyimide layer, 10 channel wafer, 1
1 unetched part, 12 dust, 13 bubbles.
Claims (1)
板と、複数のノズル流路、インクリザーバ、インク供給
口を有するチャネル基板とからなるサーマルインクジェ
ットヘッドにおいて、前記チャネル基板には複数のノズ
ル流路とインクリザーバとの間に複数のインク流路を設
け、また、前記ヒーター基板上にポリイミド層を設け、
該ポリイミド層には、少なくとも、前記バブル発生用抵
抗体の上部から前記チャネル基板に形成された前記イン
ク流路に連結するまで延在する溝が設けられていること
を特徴とするサーマルインクジェットヘッド。1. A thermal inkjet head comprising a heater substrate having a bubble generating resistor and a channel substrate having a plurality of nozzle channels, an ink reservoir and an ink supply port, wherein the channel substrate has a plurality of nozzle channels. A plurality of ink flow paths between the ink reservoir and the ink reservoir, and a polyimide layer on the heater substrate,
The thermal inkjet head is characterized in that the polyimide layer is provided with at least a groove extending from an upper portion of the bubble generating resistor until it is connected to the ink flow path formed in the channel substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26989993A JPH07101059A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Thermal ink jet head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26989993A JPH07101059A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Thermal ink jet head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07101059A true JPH07101059A (en) | 1995-04-18 |
Family
ID=17478773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26989993A Pending JPH07101059A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Thermal ink jet head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101059A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0742100A3 (en) * | 1995-05-10 | 1997-07-09 | Fuji Xerox Co Ltd | Thermal ink-jet head and recording apparatus |
| JP2005177752A (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Xerox Corp | Internal fluid filter |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP26989993A patent/JPH07101059A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0742100A3 (en) * | 1995-05-10 | 1997-07-09 | Fuji Xerox Co Ltd | Thermal ink-jet head and recording apparatus |
| US6511160B1 (en) | 1995-05-10 | 2003-01-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Thermal ink-jet head and recording apparatus |
| JP2005177752A (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Xerox Corp | Internal fluid filter |
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