JPH0768758A - サーマルインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘッド内部に精度良くフィルタ機能部分を作
成し、ゴミに対しても安定した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。 【構成】 Ｓｉからなるヒーターウェハ１０には、複数
の発熱体１ａ，１ｂ，１ｃ，…が形成され、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，１ｂ，１ｃの上部にピット２ａ，２ｂ，２
ｃ，…と、共通スリット３、及び、バイパスピット４が
エッチングにより形成される。一方、Ｓｉからなるチャ
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，…、インクリザーバ
７がＯＤＥで形成される。インクは、インクリザーバ７
からバイパスピット４を通り、インク流路６ａ，６ｂ，
６ｃ，…を通過する。通過の際に、ゴミ１１がトラップ
され、共通スリット３、ノズル流路５へゴミ１１が侵入
することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【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る。

【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号公報等に記載されているように、第１
のＳｉ基板（ヒータ基板）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。

【０００３】また、特開平１−１４８５６０号公報に記
載されているように、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、両者の間をヒーター基板上のポリイミ
ドに設けた凹部（バイパス部）で連結する手段が用いら
れている。しかし、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、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
ス部に溜まりやすい。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るという問
題がある。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。

【０００４】この問題を解決するため、例えば、特願平
４−３５１８４２号では、バイパス部とヒーターとの間
に複数のノズルを連結する連通溝をヒーター基板上のポ
リイミドに設けた。これにより、バイパス部はフィルタ
として機能し、バイパス部にゴミが滞留しても、連通溝
により他のノズルからインクが供給されるので、噴射特
性を安定化させたヘッドの流路構造を得ることができ
る。この構造は、ゴミのトラップに優れるが、フィルタ
となるバイパス部をポリイミド側に作成するため、加工
時の精度が低い。そのため、ノズルの配列密度が高く、
ノズルサイズが小さい場合には、十分な加工精度が得ら
れないという問題があった。特に、エッチングによりポ
リイミドのパターニングを行なう場合には、ポリイミド
の膜厚と同程度の寸法が加工限界であるため、フィルタ
リング精度を高めつつ、開口を広く取って流路抵抗を下
げることは困難である。

【０００５】

【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、特にノズルが高密度に配置
された場合においても、ヘッド内部に精度良くフィルタ
機能部分を作成でき、ゴミに対しても安定した噴射を行
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。

【０００６】

【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の凹部、前記チャ
ネル基板に形成された前記ノズル流路と前記インク流路
とを連結する溝、および、前記チャネル基板に形成され
た前記インク流路と前記インクリザーバとを連結する溝
が設けられていることを特徴とするものである。前記ノ
ズル流路と前記インク流路とを連結する溝は、複数のノ
ズル流路を連結するように形成することができる。

【０００７】

【作用】本発明によれば、チャネル基板側に設けた複数
のインク流路がフィルタとして機能する。このインク流
路は、チャネル基板に例えばＯＤＥによって作成するこ
とができるので、寸法精度を高く取ることが可能であ
る。ＯＤＥは加工限界寸法が小さいので、細かいインク
流路を多数設けることが可能であり、このインク流路部
分で細かいゴミまでトラップすることができる。このと
き、例えば、１本のノズル流路に対応して複数のインク
流路を形成することができ、流路数を増やすことによっ
て、フィルタリング効果を保ったままフィルタの抵抗を
下げることができる。これにより、ゴミによる噴射特性
の劣化を抑えることができる。

【０００８】また、ポリイミド層に設けたノズル流路と
インク流路と連結する溝によって、ノズル配列方向に複
数のノズル流路を連結することにより、あるノズルに対
応するインク流路にゴミが滞留し、インクの流れが阻害
されても、ポリイミド層に設けたノズル流路とインク流
路を連結する溝を介して、周囲のノズルからインクを供
給することができ、さらに噴射特性の劣化を抑えること
ができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明のインクジェットヘッドの一
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、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、５，５ａ，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はゴミである。

【００１０】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を張り合わせて構成されている。ヒーターウェ
ハ１０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，１ｂ，
１ｃの上部にバブル形成領域を規定するピット２ａ，２
ｂ，２ｃ，…と、共通スリット３、及び、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、Ｏ
ＤＥで形成される。

【００１１】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１１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１１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、屈曲している上に断面積が
狭いため、ゴミ１１は、確実にトラップされる。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。

【００１２】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、チャンネル間を連結する共通ス
リット３を介して、隣接するノズル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できな
い程度の軽微なものに抑えることができる。

【００１３】図４は、本発明のインクジェットヘッドの
別の実施例におけるノズル中心での流路の断面図、図５
は、同じく流路構成の平面図である。図中の符号は、図
１乃至図３と同様である。この実施例では、インク流路
６を、１本のノズルに対して２本の割合で配置した例を
示している。このような構成では、個々のインク流路６
が細く、インク流路６でのフィルタリング性能を高める
ことができる。１本のインク流路の抵抗は大きくなる
が、２本のインク流路が１本のノズルに対応しているた
めに、トータルの流路抵抗は低くなり、ノズルへのイン
ク供給を十分行なうことができる。このような細いイン
ク流路は、ポリイミド層９に作成することはできない
が、チャネルウェハ１０に、例えば、ＯＤＥによって形
成することが可能である。

【００１４】インク流路６の本数は、これらの実施例に
限らず、ノズル１本に対して３本のインク流路６を形成
したり、ノズル２本に対して３本のインク流路６を形成
するなど、種々の比率で形成することができる。

【００１５】上述の２つの実施例においては、共通スリ
ット３を全てのノズルに連通するように構成している
が、数本のノズルごとに分割して共通スリット３を形成
することができる。例えば、発熱体１を分割同時駆動す
る場合では、同時に駆動されない数本のノズルをブロッ
クとして、ブロックごとに連通する共通スリット３を設
ければよい。このように構成すると、同時に駆動される
ノズル間のクロストークの影響を防ぐことができる。

【００１６】さらに、共通スリット３を各ノズル流路５
ごとに、あるいは、各インク流路６ごとに設けることも
可能である。図１乃至図３に示した実施例では、ノズル
流路５とインク流路６とが対応しているため、インク流
路６にゴミが詰まると印字不良を起こす可能性がある
が、図４、図５に示した実施例では、１本のノズル流路
５に対して複数本のインク流路６が設けられているの
で、１本のインク流路６がゴミにより詰まっても、他の
インク流路６によりインクを供給することができる。こ
れらの構成では、ノズル流路５の途中に、例えば、上述
の特願平４−３５１８４２号に記載されているような連
通溝をポリイミド層に別途設けることにより、インクの
吐出不良を回避することが可能である。

【００１７】また、バイパスピット４は、上述の実施例
では、共通のスリット状に形成しているが、例えば、ノ
ズルに対応して個別に形成したり、数本のノズルごとに
共通した溝として形成することができる。また、バイパ
スピット４のインク流路６側を個別の流路となるように
櫛形に形成したり、インクリザーバ７側を櫛形に形成し
たり、あるいは、インク流路６側、インクリザーバ７側
の両方を櫛形とし、インク流路６とインクリザーバ７の
間の部分を連通させた構成など、バイパスピット４は種
々の形状とすることができる。

【００１８】

【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、チャネル基板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、ヒーター基板のポ
リイミド層にインクリザーバとインク流路、および、イ
ンク流路とノズル流路を連結する溝を設けることによ
り、インク流路がフィルタとして機能し、ゴミによるノ
ズルの目詰まりを防止し、吐出不良を回避することがで
きる。このインク流路は、ＯＤＥで形成することができ
るので、精度良く、細かいフィルタが作成でき、細かな
ゴミまでトラップすることが可能である。このようなノ
ズル流路によるフィルタにより、別途フィルタを設ける
必要がなく、部品点数を減少させることができ、また、
もともとノズル流路をＯＤＥで作成しているので、工数
を増加させることなく、フィルタ部分を作成することが
できる。また、２枚の基板を接着したときからバイパス
部がフィルタとして機能するので、ダイシングやヘッド
のアッセンブリ工程等において混入するゴミに対しても
フィルタ効果が働き、加工環境によらず安定した特性を
得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェットヘッドの一実施例に
おける流路構成を示す斜視図である。

【図２】 本発明のインクジェットヘッドの一実施例に
おけるノズル中心での流路の断面図である。

【図３】 本発明のインクジェットヘッドの一実施例に
おける流路構成の平面図である。

【図４】 本発明のインクジェットヘッドの別の実施例
におけるノズル中心での流路の断面図である。

【図５】 本発明のインクジェットヘッドの別の実施例
における流路構成の平面図である。

【符号の説明】

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 ゴミ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   抗体の上部の凹部、前記チャネル基板に形成された前記
   ノズル流路と前記インク流路とを連結する溝、および、
   前記チャネル基板に形成された前記インク流路と前記イ
   ンクリザーバとを連結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。
2. 【請求項２】 前記ノズル流路と前記インク流路とを連
   結する溝は、複数のノズル流路を連結するように形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルイ
   ンクジェットヘッド。