JPH091795A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JPH091795A JPH091795A JP14893395A JP14893395A JPH091795A JP H091795 A JPH091795 A JP H091795A JP 14893395 A JP14893395 A JP 14893395A JP 14893395 A JP14893395 A JP 14893395A JP H091795 A JPH091795 A JP H091795A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- pressure generating
- generating means
- substrate
- central portion
- 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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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14346—Ejection by pressure produced by thermal deformation of ink chamber, e.g. buckling
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放熱が効果的に行われ、応答速度の良好なイ
ンクジェットヘッドを提供する。 【構成】 基板上にインクを吐出させるための圧力を発
生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向する位
置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたインク
ジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段は、中央部
が両端部に比べて幅が狭く形成され、熱膨張により座屈
変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設け
られたヒーター層と、前記駆動体及びヒーター層の下部
に形成されたダイヤフラムと、により形成される。
ンクジェットヘッドを提供する。 【構成】 基板上にインクを吐出させるための圧力を発
生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向する位
置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたインク
ジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段は、中央部
が両端部に比べて幅が狭く形成され、熱膨張により座屈
変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設け
られたヒーター層と、前記駆動体及びヒーター層の下部
に形成されたダイヤフラムと、により形成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内部に満たされたイン
ク液に圧力を加え、内部から外部へインクを吐出させて
記録を行うインクジェットヘッド及びその製造方法に関
する。
ク液に圧力を加え、内部から外部へインクを吐出させて
記録を行うインクジェットヘッド及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、液体状のインクを微少なノズ
ルから吐出させて記録を行う、いわゆるインクジェット
プリンタが開発されてきている。インクを吐出させる方
式として従来より用いられてきたヘッドの構造を図7に
示す。基板上に圧力発生部材が一部を基板に固着され、
一部が浮いた状態で構成されている。また、圧力発生部
材とともに発熱部材が形成されている。この発熱部材に
通電すると圧力発生部材は加熱され、基板と垂直な方向
に変形する。このためインク室の圧力は高められ、ノズ
ルプレートに設けられたノズル開口からインクを吐出さ
せることができる構造である。
ルから吐出させて記録を行う、いわゆるインクジェット
プリンタが開発されてきている。インクを吐出させる方
式として従来より用いられてきたヘッドの構造を図7に
示す。基板上に圧力発生部材が一部を基板に固着され、
一部が浮いた状態で構成されている。また、圧力発生部
材とともに発熱部材が形成されている。この発熱部材に
通電すると圧力発生部材は加熱され、基板と垂直な方向
に変形する。このためインク室の圧力は高められ、ノズ
ルプレートに設けられたノズル開口からインクを吐出さ
せることができる構造である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来のヘッド
では以下のような問題点がある。圧力発生部材は変形を
生じた後、速やかにもとの状態に復帰する必要がある。
これは、プリンターの印字速度を高めるためにはヘッド
が高速で駆動する必要があるからである。もとの状態に
復帰するためには、加熱された圧力発生部材の温度が急
速に低下する必要があり、放熱はインク層を介して行わ
れている。
では以下のような問題点がある。圧力発生部材は変形を
生じた後、速やかにもとの状態に復帰する必要がある。
これは、プリンターの印字速度を高めるためにはヘッド
が高速で駆動する必要があるからである。もとの状態に
復帰するためには、加熱された圧力発生部材の温度が急
速に低下する必要があり、放熱はインク層を介して行わ
れている。
【0004】ここで圧力発生部材の冷却の過程は、おも
に熱伝導によって支配されている。まず圧力発生部材の
熱は周囲のインクに伝わり、さらに回りの基板に伝わっ
て放熱される。基板(固体)の熱伝導率は一般に液体よ
り大きいため基板での放熱は良好であるが、インクの層
は熱伝導率が基板より低いため、このインク層での熱伝
導が問題となる。つまり、図7で圧力発生部材が変形し
て基板から離れると圧力発生部材と基板との間の距離が
大きくなるため放熱効果が悪くなる。連続的にヘッドを
駆動して熱がヒーター周辺に蓄積し、この熱が時間とと
もに増大すると、次第にヘッド全体の温度が上昇して、
ひどい場合にはインクの変質や沸騰をきたすという問題
点を生ずる。
に熱伝導によって支配されている。まず圧力発生部材の
熱は周囲のインクに伝わり、さらに回りの基板に伝わっ
て放熱される。基板(固体)の熱伝導率は一般に液体よ
り大きいため基板での放熱は良好であるが、インクの層
は熱伝導率が基板より低いため、このインク層での熱伝
導が問題となる。つまり、図7で圧力発生部材が変形し
て基板から離れると圧力発生部材と基板との間の距離が
大きくなるため放熱効果が悪くなる。連続的にヘッドを
駆動して熱がヒーター周辺に蓄積し、この熱が時間とと
もに増大すると、次第にヘッド全体の温度が上昇して、
ひどい場合にはインクの変質や沸騰をきたすという問題
点を生ずる。
【0005】本願ではこれらの問題点に鑑み、放熱が効
果的に行われ、応答速度の良好なインクジェットヘッド
を提供することを目的とする。
果的に行われ、応答速度の良好なインクジェットヘッド
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のインクジェットヘッドでは、基板上にインクを
吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、該
圧力発生手段に対向する位置にノズルを有するノズルプ
レートと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前
記圧力発生手段は、中央部が両端部に比べて幅が狭く形
成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆
動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記駆
動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラム
と、により形成されることを特徴とする。
本発明のインクジェットヘッドでは、基板上にインクを
吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、該
圧力発生手段に対向する位置にノズルを有するノズルプ
レートと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前
記圧力発生手段は、中央部が両端部に比べて幅が狭く形
成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆
動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記駆
動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラム
と、により形成されることを特徴とする。
【0007】また、基板上にインクを吐出させるための
圧力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対
向する位置にノズルを有するノズルプレートと、を備え
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段
は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成さ
れ、中央部が両端部に比べて幅が狭い構造をもち、熱膨
張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部
の下部に設けられたヒーター層と、により形成されるこ
とを特徴とする。
圧力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対
向する位置にノズルを有するノズルプレートと、を備え
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段
は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成さ
れ、中央部が両端部に比べて幅が狭い構造をもち、熱膨
張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部
の下部に設けられたヒーター層と、により形成されるこ
とを特徴とする。
【0008】また、基板上にインクを吐出させるための
圧力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対
向する位置にノズルを有するノズルプレートと、を備え
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段
は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成さ
れ、中央部が両端部に比べて厚さが薄い構造をもち、熱
膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端
部の下部に設けられたヒーター層と、により形成される
ことを特徴とする。
圧力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対
向する位置にノズルを有するノズルプレートと、を備え
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段
は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成さ
れ、中央部が両端部に比べて厚さが薄い構造をもち、熱
膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端
部の下部に設けられたヒーター層と、により形成される
ことを特徴とする。
【0009】
【作用】本願のインクジェットヘッドでは、駆動体の中
央部の幅を狭くした構造により中央部に比べてその両端
部は座屈しにくくなり、中央部のみ座屈する。そしてヒ
ーター層を駆動体の両端部にのみ形成したため、ヒータ
ー層と基板との距離は動作中でも一定に保つことがで
き、放熱効果がよくなる。
央部の幅を狭くした構造により中央部に比べてその両端
部は座屈しにくくなり、中央部のみ座屈する。そしてヒ
ーター層を駆動体の両端部にのみ形成したため、ヒータ
ー層と基板との距離は動作中でも一定に保つことがで
き、放熱効果がよくなる。
【0010】また、駆動体の表面をダイヤフラムで覆う
構造とした場合には、中央部の幅を狭くして中央部にの
み変形を生じさせ、ヒーター層と基板との距離を一定に
保つことができると同時に、ダイアフラム表面の温度上
昇を押さえることができる。
構造とした場合には、中央部の幅を狭くして中央部にの
み変形を生じさせ、ヒーター層と基板との距離を一定に
保つことができると同時に、ダイアフラム表面の温度上
昇を押さえることができる。
【0011】また、駆動体の形状を中央部のみ厚さを薄
く形成し、ヒーター層を駆動体の両端部に配置し、さら
に駆動体の全面を覆うようにダイアフラムを形成した場
合には、駆動体の中央部でのみ変形を生じてヒーター層
と基板との距離を一定に保つことができると同時に、厚
さの違いにより変形を生じさせる力が大きくなるので、
駆動体の幅を狭くすることができる。
く形成し、ヒーター層を駆動体の両端部に配置し、さら
に駆動体の全面を覆うようにダイアフラムを形成した場
合には、駆動体の中央部でのみ変形を生じてヒーター層
と基板との距離を一定に保つことができると同時に、厚
さの違いにより変形を生じさせる力が大きくなるので、
駆動体の幅を狭くすることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
【0013】図1(a)に本発明による第1の実施例を
示す。シリコン単結晶基板1上にダイアフラム2、第1
絶縁層3、ヒーター層4、第2絶縁層5、座屈体6が順
次形成され、その上にはノズル12を有するノズルプレ
ート7が形成されている。ここで座屈体とは、熱膨張に
より座屈変形を生じる駆動体を指している。
示す。シリコン単結晶基板1上にダイアフラム2、第1
絶縁層3、ヒーター層4、第2絶縁層5、座屈体6が順
次形成され、その上にはノズル12を有するノズルプレ
ート7が形成されている。ここで座屈体とは、熱膨張に
より座屈変形を生じる駆動体を指している。
【0014】基板1には裏面貫通孔8が形成され、また
ダイアフラム2と第1絶縁層3及び座屈体6の間にはギ
ャップ9が形成されている。座屈体6とダイアフラム2
は中央の連結部分10で結合されている。
ダイアフラム2と第1絶縁層3及び座屈体6の間にはギ
ャップ9が形成されている。座屈体6とダイアフラム2
は中央の連結部分10で結合されている。
【0015】図1(b)はヘッドの平面図である。固着
部分6aは座屈体6のうち基板1に固着されている部分
であり、根本部分6b、中央部分6cはギャップ9によ
り基板1から離れた状態にある。座屈体6の中央部分6
cは固着部分6a、根本部分6bより幅Wが狭く形成さ
れている。またヒーター層4は、座屈体6の固着部分6
aから根本部分6bにかけてのみ形成され、中央部分6
cには形成されていない。
部分6aは座屈体6のうち基板1に固着されている部分
であり、根本部分6b、中央部分6cはギャップ9によ
り基板1から離れた状態にある。座屈体6の中央部分6
cは固着部分6a、根本部分6bより幅Wが狭く形成さ
れている。またヒーター層4は、座屈体6の固着部分6
aから根本部分6bにかけてのみ形成され、中央部分6
cには形成されていない。
【0016】ノズルプレート7とダイアフラム2で囲ま
れた部分がインク室11であり、インク室11の圧力を
高くすることによりノズル12からインクを吐出させ
る。
れた部分がインク室11であり、インク室11の圧力を
高くすることによりノズル12からインクを吐出させ
る。
【0017】本実施例で特徴的であるのは、座屈体6の
形状を中央部のみ幅を狭くし、かつヒーター層4を座屈
体6の幅の広い根本部分及び固着部分にのみ形成したこ
とにある。
形状を中央部のみ幅を狭くし、かつヒーター層4を座屈
体6の幅の広い根本部分及び固着部分にのみ形成したこ
とにある。
【0018】次に本実施例の動作を説明する。図2は本
実施例の素子の動作を示したものである。ヒーター層4
に電流を流して加熱を行うと、座屈体6は熱膨張し矢印
Aで示した方向に伸びる。ところが、座屈体6の中央部
6cは両端部に比べて幅が狭くなっているため、この部
分の圧縮応力は根本部分6bに比べて大きく、根本部分
6bが座屈する前に座屈応力を越え先に座屈を生じる。
このため図2に示したように座屈体6の中央部分のみ変
形を生じ、根本部分6bの変形は非常に少ない状態とな
る。また、これと連結されているダイアフラム2は、中
央部6cに連結されているので変形が大きく生じ、イン
ク室を加圧してインクを吐出する作用を生じる。
実施例の素子の動作を示したものである。ヒーター層4
に電流を流して加熱を行うと、座屈体6は熱膨張し矢印
Aで示した方向に伸びる。ところが、座屈体6の中央部
6cは両端部に比べて幅が狭くなっているため、この部
分の圧縮応力は根本部分6bに比べて大きく、根本部分
6bが座屈する前に座屈応力を越え先に座屈を生じる。
このため図2に示したように座屈体6の中央部分のみ変
形を生じ、根本部分6bの変形は非常に少ない状態とな
る。また、これと連結されているダイアフラム2は、中
央部6cに連結されているので変形が大きく生じ、イン
ク室を加圧してインクを吐出する作用を生じる。
【0019】次に本発明による第2の実施例を図3
(a)に示す。シリコン単結晶基板13上に第1絶縁層
14、ヒーター層15、第2絶縁層16、座屈体17、
ダイヤフラム18が順次形成され、その上にはノズル2
4を有するノズルプレート19が形成されている。
(a)に示す。シリコン単結晶基板13上に第1絶縁層
14、ヒーター層15、第2絶縁層16、座屈体17、
ダイヤフラム18が順次形成され、その上にはノズル2
4を有するノズルプレート19が形成されている。
【0020】基板13には裏面貫通孔20が形成されて
いる。また、座屈体17とダイヤフラム18、及び基板
13と第1絶縁層14との間にはギャップ21、22が
それぞれ形成されている。座屈体17とダイアフラム1
8は中央の連結部分25で結合されている。
いる。また、座屈体17とダイヤフラム18、及び基板
13と第1絶縁層14との間にはギャップ21、22が
それぞれ形成されている。座屈体17とダイアフラム1
8は中央の連結部分25で結合されている。
【0021】図3(b)はヘッドの平面図である。座屈
体17の固着部分17aは基板13に固着されている
が、根本部分17b、中央部分17cはギャップ22に
より基板13から離れた状態にある。また座屈体17の
中央部分17cは根本部分17a、固着部分17bより
幅が狭く形成されている。ヒーター層15は座屈体17
の固着部分17aから根本部分17bにかけてのみ形成
され、中央部分17cには形成されていない。
体17の固着部分17aは基板13に固着されている
が、根本部分17b、中央部分17cはギャップ22に
より基板13から離れた状態にある。また座屈体17の
中央部分17cは根本部分17a、固着部分17bより
幅が狭く形成されている。ヒーター層15は座屈体17
の固着部分17aから根本部分17bにかけてのみ形成
され、中央部分17cには形成されていない。
【0022】ノズルプレート19とダイアフラム18で
囲まれた部分がインク室23であり、インク室23の圧
力を高くすることによりノズル24からインクを吐出さ
せる。
囲まれた部分がインク室23であり、インク室23の圧
力を高くすることによりノズル24からインクを吐出さ
せる。
【0023】本実施例で特徴的であるのは、座屈体17
の形状を中央部分17cのみ幅を狭く形成し、かつヒー
ター層15を座屈体17の幅の広い根本部分17b及び
固着部分17aにのみに形成し、さらに座屈体17を全
面覆うようにダイアフラム18を配置したことにある。
の形状を中央部分17cのみ幅を狭く形成し、かつヒー
ター層15を座屈体17の幅の広い根本部分17b及び
固着部分17aにのみに形成し、さらに座屈体17を全
面覆うようにダイアフラム18を配置したことにある。
【0024】次に本実施例の動作を説明する。図4は本
実施例の素子の動作を示したものである。ヒーター層1
5に電流を流して加熱を行うと、座屈体17が熱膨張で
膨張し、矢印Bで示す方向に伸びる。ところが、座屈体
17の中央部分17cは、両端部に比べて幅が狭く形成
されているため、この部分の圧縮応力は根本部分17b
に比べ大きく、根本部分17bが座屈する前に座屈応力
を越えて座屈を生じる。このため図4に示したように座
屈体17の中央部分のみ変形を生じ、根本部分17bの
変形は非常に少ない状態となる。またダイアフラム18
は、中央で座屈体17に連結されているので変形が大き
く生じる。このため、インク室を加圧してインクを吐出
する作用を生じる。
実施例の素子の動作を示したものである。ヒーター層1
5に電流を流して加熱を行うと、座屈体17が熱膨張で
膨張し、矢印Bで示す方向に伸びる。ところが、座屈体
17の中央部分17cは、両端部に比べて幅が狭く形成
されているため、この部分の圧縮応力は根本部分17b
に比べ大きく、根本部分17bが座屈する前に座屈応力
を越えて座屈を生じる。このため図4に示したように座
屈体17の中央部分のみ変形を生じ、根本部分17bの
変形は非常に少ない状態となる。またダイアフラム18
は、中央で座屈体17に連結されているので変形が大き
く生じる。このため、インク室を加圧してインクを吐出
する作用を生じる。
【0025】次に、本発明による第3の実施例を図5に
示す。シリコン単結晶基板26上に第1絶縁層27、ヒ
ーター層28、第2絶縁層29、座屈体30、ダイヤフ
ラム31が順次形成され、その上にはノズル37を有す
るノズルプレート36が形成されている。
示す。シリコン単結晶基板26上に第1絶縁層27、ヒ
ーター層28、第2絶縁層29、座屈体30、ダイヤフ
ラム31が順次形成され、その上にはノズル37を有す
るノズルプレート36が形成されている。
【0026】基板26には裏面貫通孔32が形成されて
いる。また基板26と第1絶縁層27、及び座屈体30
とダイヤフラム31との間には、ギャップ33、34が
それぞれ形成されている。座屈体30とダイアフラム3
1は中央の連結部分35で結合されている。また、図5
(b)はヘッドの平面図である。
いる。また基板26と第1絶縁層27、及び座屈体30
とダイヤフラム31との間には、ギャップ33、34が
それぞれ形成されている。座屈体30とダイアフラム3
1は中央の連結部分35で結合されている。また、図5
(b)はヘッドの平面図である。
【0027】本実施例で特徴的であるのは、座屈体30
の形状を中央部分のみ厚さを薄く形成し、かつヒーター
層28を座屈体30の根本部分及び固着部分にのみ形成
し、座屈体30の全面を覆うようにダイアフラム31を
配置したことにある。この構造によれば、加熱により座
屈体は座屈を生じるが、中央部分の厚さが薄く形成され
ているのでこの部分が先に座屈を生じ、結果として中央
部分のみ変形を生じ、根本部分の変形は非常に少ない状
態となる。また、厚さの違いにより中央部に働く力はよ
り大きくなるため、座屈体の幅をさらに狭くしても座屈
変形をおこすことが可能となり、図5(b)のごとく素
子を密に形成することが可能となる。
の形状を中央部分のみ厚さを薄く形成し、かつヒーター
層28を座屈体30の根本部分及び固着部分にのみ形成
し、座屈体30の全面を覆うようにダイアフラム31を
配置したことにある。この構造によれば、加熱により座
屈体は座屈を生じるが、中央部分の厚さが薄く形成され
ているのでこの部分が先に座屈を生じ、結果として中央
部分のみ変形を生じ、根本部分の変形は非常に少ない状
態となる。また、厚さの違いにより中央部に働く力はよ
り大きくなるため、座屈体の幅をさらに狭くしても座屈
変形をおこすことが可能となり、図5(b)のごとく素
子を密に形成することが可能となる。
【0028】次に、本発明によるインクジェットヘッド
の製造方法を図6を用いて説明する。まず図6(a)の
ごとくシリコン単結晶基板38の両面に熱酸化膜39を
形成する。続いて図6(b)のごとく裏面にパターニン
グをおこなって、裏面供給口の形状40に相当する部分
だけ熱酸化膜を除去する。そして図6(c)のごとく基
板をKOHを主成分とするエッチング液に浸積して異方
性エッチングを行い、裏面供給口41を形成する。ただ
しこの時点では、裏面供給口は基板38を貫通せず、途
中でエッチングを停止して基板38の表面に穴があかな
いようにする。
の製造方法を図6を用いて説明する。まず図6(a)の
ごとくシリコン単結晶基板38の両面に熱酸化膜39を
形成する。続いて図6(b)のごとく裏面にパターニン
グをおこなって、裏面供給口の形状40に相当する部分
だけ熱酸化膜を除去する。そして図6(c)のごとく基
板をKOHを主成分とするエッチング液に浸積して異方
性エッチングを行い、裏面供給口41を形成する。ただ
しこの時点では、裏面供給口は基板38を貫通せず、途
中でエッチングを停止して基板38の表面に穴があかな
いようにする。
【0029】次に図6(d)のごとく表面に犠牲層42
の形成を行う。犠牲層の材料としてはAl、Znやフォ
トレジストを用いることができる。この犠牲層は、次に
形成するダイアフラムの円周方向に段差をつけるために
設けるが、必ずしも必要ではなく省略してもよい。次に
図6(e)のごとく表面に金属ダイアフラム層43を形
成する。ダイアフラムの材料としてはニッケル、銅、コ
バルトあるいはこれらの合金を用い、電気メッキで形成
することができる。続いて図6(f)のごとく表面に犠
牲層44を形成しパターニングする。犠牲層の材料とし
てはAl、Zn、フォトレジストなどを用いることが可
能である。犠牲層の中央部分には犠牲層を設けない部分
を設ける。次に図6(g)のごとく絶縁層で挟まれたヒ
ーター層45を設け、その上に図6(h)のごとく座屈
体層46を設ける。座屈体は、ニッケル、銅、コバルト
もしくはこれらの合金を用いて電気メッキで形成するこ
とができる。座屈体層を形成するときには、メッキを行
わない部分にレジストパターンを設けてメッキ層が積層
しないようにし、所望のパターンに座屈体層を形成する
ことが可能である。このとき、平面的な形状としては図
1に示したように、根本部分を中央部より広く形成す
る。また、図6(g)で形成するヒーター層は、この座
屈体の根本部分及び固着部分の下部にのみ位置するよう
に形成する。
の形成を行う。犠牲層の材料としてはAl、Znやフォ
トレジストを用いることができる。この犠牲層は、次に
形成するダイアフラムの円周方向に段差をつけるために
設けるが、必ずしも必要ではなく省略してもよい。次に
図6(e)のごとく表面に金属ダイアフラム層43を形
成する。ダイアフラムの材料としてはニッケル、銅、コ
バルトあるいはこれらの合金を用い、電気メッキで形成
することができる。続いて図6(f)のごとく表面に犠
牲層44を形成しパターニングする。犠牲層の材料とし
てはAl、Zn、フォトレジストなどを用いることが可
能である。犠牲層の中央部分には犠牲層を設けない部分
を設ける。次に図6(g)のごとく絶縁層で挟まれたヒ
ーター層45を設け、その上に図6(h)のごとく座屈
体層46を設ける。座屈体は、ニッケル、銅、コバルト
もしくはこれらの合金を用いて電気メッキで形成するこ
とができる。座屈体層を形成するときには、メッキを行
わない部分にレジストパターンを設けてメッキ層が積層
しないようにし、所望のパターンに座屈体層を形成する
ことが可能である。このとき、平面的な形状としては図
1に示したように、根本部分を中央部より広く形成す
る。また、図6(g)で形成するヒーター層は、この座
屈体の根本部分及び固着部分の下部にのみ位置するよう
に形成する。
【0030】続いて図6(i)のごとくKOHを主成分
とするエッチング液に基板全体を浸積し、異方性エッチ
ングにより裏面供給口を設ける。このとき異方性エッチ
ングにより裏面供給口が形成され、かつ熱酸化膜はKO
Hにエッチングされにくいので、最初にシリコン基板上
に設けた熱酸化膜により異方性エッチングが停止する。
次に図6(j)のごとく裏面供給口にむき出しになった
熱酸化膜をエッチングで除去する。エッチング方法とし
ては、フッ酸もしくはフッ酸を含む緩衝溶液、あるいは
CF4ガスなどを用いたドライエッチングにより行うこ
とが可能である。続いて図6(k)のごとくエッチング
により犠牲層を除去する。座屈体とダイアフラムの間の
犠牲層は、座屈体側面からエッチング液が侵入すること
によりエッチングされる。最後に図6(l)のごとくオ
リフィスプレート47を接着し、インクジェットヘッド
を作製する。
とするエッチング液に基板全体を浸積し、異方性エッチ
ングにより裏面供給口を設ける。このとき異方性エッチ
ングにより裏面供給口が形成され、かつ熱酸化膜はKO
Hにエッチングされにくいので、最初にシリコン基板上
に設けた熱酸化膜により異方性エッチングが停止する。
次に図6(j)のごとく裏面供給口にむき出しになった
熱酸化膜をエッチングで除去する。エッチング方法とし
ては、フッ酸もしくはフッ酸を含む緩衝溶液、あるいは
CF4ガスなどを用いたドライエッチングにより行うこ
とが可能である。続いて図6(k)のごとくエッチング
により犠牲層を除去する。座屈体とダイアフラムの間の
犠牲層は、座屈体側面からエッチング液が侵入すること
によりエッチングされる。最後に図6(l)のごとくオ
リフィスプレート47を接着し、インクジェットヘッド
を作製する。
【0031】
【発明の効果】第1の実施例では、図2のように座屈体
6の中央部6bや、ダイアフラム2が変形を生じてもヒ
ーター層4のある座屈体根本部6aはほとんど変形しな
い。このためヒーター層4と基板1との間の距離はほと
んど変化せず、ヒーター層4からの放熱が妨げられるこ
とが少ない。基板1からの距離は、犠牲層を形成するこ
とで1ミクロン以下に設定することが可能であるので、
放熱速度が速く、応答速度の良好な素子を得ることがで
きる。
6の中央部6bや、ダイアフラム2が変形を生じてもヒ
ーター層4のある座屈体根本部6aはほとんど変形しな
い。このためヒーター層4と基板1との間の距離はほと
んど変化せず、ヒーター層4からの放熱が妨げられるこ
とが少ない。基板1からの距離は、犠牲層を形成するこ
とで1ミクロン以下に設定することが可能であるので、
放熱速度が速く、応答速度の良好な素子を得ることがで
きる。
【0032】また、第1の実施例では、ダイアフラム2
の裏側の裏面供給口8には必ずしも液体を満たす必要が
ない。これはヒーター層4からの放熱は、ギャップ9を
経て基板1へと行われるので、ダイアフラムの中央部分
を介して放熱を行う必要がなく、ダイアフラム2の裏側
に熱伝導率の低い空気層があっても差し支えないためで
ある。この点は素子の動作として大きな利点となる。な
ぜなら、裏面に液体(たとえばインク)が充填されてい
ると、ダイアフラム2の動きと一緒に裏面のインクも同
時に動かされてしまい、このことは素子の可動部重量を
増大させ、素子の応答周波数を低下させる原因となるか
らである。しかし本実施例のように裏面が空気層である
と、その質量は同体積のインクに比べて無視できるほど
小さく、可動部重量を減少させることができるので、応
答周波数を改善し、応答速度の良好な素子を得ることが
できる。
の裏側の裏面供給口8には必ずしも液体を満たす必要が
ない。これはヒーター層4からの放熱は、ギャップ9を
経て基板1へと行われるので、ダイアフラムの中央部分
を介して放熱を行う必要がなく、ダイアフラム2の裏側
に熱伝導率の低い空気層があっても差し支えないためで
ある。この点は素子の動作として大きな利点となる。な
ぜなら、裏面に液体(たとえばインク)が充填されてい
ると、ダイアフラム2の動きと一緒に裏面のインクも同
時に動かされてしまい、このことは素子の可動部重量を
増大させ、素子の応答周波数を低下させる原因となるか
らである。しかし本実施例のように裏面が空気層である
と、その質量は同体積のインクに比べて無視できるほど
小さく、可動部重量を減少させることができるので、応
答周波数を改善し、応答速度の良好な素子を得ることが
できる。
【0033】第2の実施例によれば、ヒーター15と基
板13との距離が変わらないため、放熱の効果が妨げら
れないのは実施例1と同じである。また実施例2では、
これに加えて、ダイアフラム18が座屈体17を覆って
いるので、ヒーター15の熱がインク室23に伝わりに
くく、インク室23中のインクを変質させることが少な
い。
板13との距離が変わらないため、放熱の効果が妨げら
れないのは実施例1と同じである。また実施例2では、
これに加えて、ダイアフラム18が座屈体17を覆って
いるので、ヒーター15の熱がインク室23に伝わりに
くく、インク室23中のインクを変質させることが少な
い。
【0034】第3の実施例によれば、ヒーター28と基
板26との距離が変わらず、放熱の効果が妨げられない
こと、及びダイアフラム31が座屈体30を覆っている
ので、ヒーター28の熱がインク室に伝わりにくく、イ
ンク室中のインクを変質させることが少ないことは実施
例1、2と同様である。さらに実施例3では、座屈体3
0の中央部の厚さを薄くして、中央部に働く力を大きく
し、座屈を起こり易くしたので、実施例1、2に比べて
素子の幅を狭く作ることが可能である。このため素子の
間隔を小さくすることができ、素子を密に並べて解像度
の高いヘッドを構成することが可能となる。
板26との距離が変わらず、放熱の効果が妨げられない
こと、及びダイアフラム31が座屈体30を覆っている
ので、ヒーター28の熱がインク室に伝わりにくく、イ
ンク室中のインクを変質させることが少ないことは実施
例1、2と同様である。さらに実施例3では、座屈体3
0の中央部の厚さを薄くして、中央部に働く力を大きく
し、座屈を起こり易くしたので、実施例1、2に比べて
素子の幅を狭く作ることが可能である。このため素子の
間隔を小さくすることができ、素子を密に並べて解像度
の高いヘッドを構成することが可能となる。
【図1】本発明のインクジェットヘッドの第1の実施例
を表す図である。
を表す図である。
【図2】図1のインクジェットヘッドの駆動した状態を
表す図である。
表す図である。
【図3】本発明のインクジェットヘッドの第2の実施例
を表す図である。
を表す図である。
【図4】図3のインクジェットヘッドの駆動した状態を
表す図である。
表す図である。
【図5】本発明のインクジェットヘッドの第3の実施例
を表す図である。
を表す図である。
【図6】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説
明する図である。
明する図である。
【図7】従来のインクジェットヘッドを表す図である。
1 基板 2 ダイヤフラム 3 第1絶縁層 4 ヒーター層 5 第2絶縁層 6 座屈体 7 ノズルプレート 9 ギャップ 11 インク室 12 ノズル
フロントページの続き (72)発明者 石井 頼成 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 木村 正治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 堀中 大 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上にインクを吐出させるための圧力
を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向す
る位置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生手段は、中央部が両端部に比べて幅が狭く
形成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該
駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記
駆動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラム
と、により形成されることを特徴とするインクジェット
ヘッド。 - 【請求項2】 基板上にインクを吐出させるための圧力
を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向す
る位置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生手段は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラム
の下部に形成され、中央部が両端部に比べて幅が狭い構
造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該
駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、によ
り形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項3】 基板上にインクを吐出させるための圧力
を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向す
る位置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生手段は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラム
の下部に形成され、中央部が両端部に比べて厚さが薄い
構造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、
該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、に
より形成されることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14893395A JPH091795A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14893395A JPH091795A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH091795A true JPH091795A (ja) | 1997-01-07 |
Family
ID=15463912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14893395A Pending JPH091795A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH091795A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126273A (en) * | 1998-04-30 | 2000-10-03 | Hewlett-Packard Co. | Inkjet printer printhead which eliminates unpredictable ink nucleation variations |
| JP2003503227A (ja) * | 1999-06-30 | 2003-01-28 | シルバーブルック リサーチ ピーティーワイ リミテッド | マイクロ機械装置の熱屈曲アクチュエータ |
| US6626525B1 (en) | 1998-09-08 | 2003-09-30 | Fuji Xerox Co. Ltd | Actuator for an ink jet recording head |
| JP2008529813A (ja) * | 2005-02-08 | 2008-08-07 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 移動ビームを備えるマイクロ機械デバイス |
| JP2009149104A (ja) * | 1998-10-16 | 2009-07-09 | Silverbrook Research Pty Ltd | ページ幅インクジェットプリントヘッド及び同プリントヘッドを駆動する方法 |
| US7918540B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-04-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Microelectromechanical ink jet printhead with printhead temperature feedback |
| US7931351B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-04-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead and printhead nozzle arrangement |
| US7934799B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-05-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printer with low drop volume printhead |
| US8336990B2 (en) | 1998-10-16 | 2012-12-25 | Zamtec Limited | Ink supply unit for printhead of inkjet printer |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP14893395A patent/JPH091795A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6640402B1 (en) | 1998-04-30 | 2003-11-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of manufacturing an ink actuator |
| US6126273A (en) * | 1998-04-30 | 2000-10-03 | Hewlett-Packard Co. | Inkjet printer printhead which eliminates unpredictable ink nucleation variations |
| US6626525B1 (en) | 1998-09-08 | 2003-09-30 | Fuji Xerox Co. Ltd | Actuator for an ink jet recording head |
| US7967422B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-06-28 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet nozzle assembly having resistive element spaced apart from substrate |
| US7946671B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-05-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printer for photographs |
| JP2009149104A (ja) * | 1998-10-16 | 2009-07-09 | Silverbrook Research Pty Ltd | ページ幅インクジェットプリントヘッド及び同プリントヘッドを駆動する方法 |
| US7918540B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-04-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Microelectromechanical ink jet printhead with printhead temperature feedback |
| US7931351B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-04-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead and printhead nozzle arrangement |
| US7934799B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-05-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printer with low drop volume printhead |
| US7938524B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-05-10 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink supply unit for ink jet printer |
| US8336990B2 (en) | 1998-10-16 | 2012-12-25 | Zamtec Limited | Ink supply unit for printhead of inkjet printer |
| US7950771B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-05-31 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead nozzle arrangement with dual mode thermal actuator |
| US8025355B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-09-27 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printer system for providing pre-heat signal to printhead |
| US7971972B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-07-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Nozzle arrangement with fully static CMOS control logic architecture |
| US7971975B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-07-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead comprising actuator spaced apart from substrate |
| US7971967B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-07-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Nozzle arrangement with actuator slot protection barrier |
| US7976131B2 (en) | 1998-10-16 | 2011-07-12 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead integrated circuit comprising resistive elements spaced apart from substrate |
| JP2003503227A (ja) * | 1999-06-30 | 2003-01-28 | シルバーブルック リサーチ ピーティーワイ リミテッド | マイクロ機械装置の熱屈曲アクチュエータ |
| JP2008529813A (ja) * | 2005-02-08 | 2008-08-07 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 移動ビームを備えるマイクロ機械デバイス |
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