JPH0948115A - インクジェット記録ヘッドとその製造方法、インクジェット記録装置、および情報処理システム - Google Patents
インクジェット記録ヘッドとその製造方法、インクジェット記録装置、および情報処理システムInfo
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- JPH0948115A JPH0948115A JP20106795A JP20106795A JPH0948115A JP H0948115 A JPH0948115 A JP H0948115A JP 20106795 A JP20106795 A JP 20106795A JP 20106795 A JP20106795 A JP 20106795A JP H0948115 A JPH0948115 A JP H0948115A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易かつ低コストで製造可能で、常に安定し
た高品位の画像を形成することが可能なインクジェット
記録ヘッドおよびその製造方法、該ヘッドを備えた記録
装置、該装置を出力手段とした情報処理システムを提供
することを目的とする。 【解決手段】 本発明にもとづくインクジェット記録ヘ
ッドは、被記録媒体にインク滴を吐出することによって
入力画像情報を記録するための記録装置に搭載されるイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、被記録媒体へインク
滴を吐出するためのインク吐出口を一端としインクの供
給を受けるインク注入口を他端とするインク流路と、該
インク流路を覆うインク流路被覆部とが、半導体基板上
に一体的に形成され、さらにインク流路上に圧電体を有
する振動部が設けられたことを特徴とする。
た高品位の画像を形成することが可能なインクジェット
記録ヘッドおよびその製造方法、該ヘッドを備えた記録
装置、該装置を出力手段とした情報処理システムを提供
することを目的とする。 【解決手段】 本発明にもとづくインクジェット記録ヘ
ッドは、被記録媒体にインク滴を吐出することによって
入力画像情報を記録するための記録装置に搭載されるイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、被記録媒体へインク
滴を吐出するためのインク吐出口を一端としインクの供
給を受けるインク注入口を他端とするインク流路と、該
インク流路を覆うインク流路被覆部とが、半導体基板上
に一体的に形成され、さらにインク流路上に圧電体を有
する振動部が設けられたことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピ
ュータ等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の
情報を被記録媒体上に記録するためのインクジェット記
録装置および該装置に搭載されるインクジェット方式の
記録ヘッドおよび該記録ヘッドの製造方法に関する。な
お、ここで、記録とは、布、糸、紙、シート材等のイン
ク付与を受けるインク支持体全てへのインク付与等(印
字、画像形成、プリント、染色等)を含むもので、本発
明は情報処理分野のみならず、布、糸、紙、シート材等
のインク付与を受けるインク支持体を用いるアパレル産
業等の幅広い産業分野において適用可能なものである。
ミリ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピ
ュータ等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の
情報を被記録媒体上に記録するためのインクジェット記
録装置および該装置に搭載されるインクジェット方式の
記録ヘッドおよび該記録ヘッドの製造方法に関する。な
お、ここで、記録とは、布、糸、紙、シート材等のイン
ク付与を受けるインク支持体全てへのインク付与等(印
字、画像形成、プリント、染色等)を含むもので、本発
明は情報処理分野のみならず、布、糸、紙、シート材等
のインク付与を受けるインク支持体を用いるアパレル産
業等の幅広い産業分野において適用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】従来、紙、布、プラスチックシート、O
HP用シート等の被記録媒体(以下単に記録紙ともい
う)に対して記録を行なう記録装置は、種々の記録方
式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方
式、インクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な
形態として提案されている。
HP用シート等の被記録媒体(以下単に記録紙ともい
う)に対して記録を行なう記録装置は、種々の記録方
式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方
式、インクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な
形態として提案されている。
【0003】これらの方式のなかで、インクジェット方
式は、インクを微小な液滴としてノズルより吐出し文字
や図形等の記録を行うもので、高精細な画像の出力、高
速記録の手段としてすぐれた利点を有している。また、
インクジェット方式として、電気熱変換体(以下、ヒー
タ)等により生成したバブル(気泡)圧を用いる方法、
いわゆる熱インクジェット記録方法(特公昭61−59
911〜4号)や、圧電素子の電圧をかける際の伸縮を
利用するピエゾ方式が知られており、装置の小型化、画
像の高密度化が容易であるなどの特徴を有している。
式は、インクを微小な液滴としてノズルより吐出し文字
や図形等の記録を行うもので、高精細な画像の出力、高
速記録の手段としてすぐれた利点を有している。また、
インクジェット方式として、電気熱変換体(以下、ヒー
タ)等により生成したバブル(気泡)圧を用いる方法、
いわゆる熱インクジェット記録方法(特公昭61−59
911〜4号)や、圧電素子の電圧をかける際の伸縮を
利用するピエゾ方式が知られており、装置の小型化、画
像の高密度化が容易であるなどの特徴を有している。
【0004】一般にインクジェット記録装置は、記録手
段(記録ヘッド)およびインクタンクと搭載するキャリ
ッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御す
るための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口
からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方
向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)にシリ
アルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に
等しい量で間欠搬送するものである。なお、インクジェ
ット記録装置の記録原理については、例えば「イメージ
ング Part2、pp114−148,電子写真学会
編写真工業別冊」等に説明されている。
段(記録ヘッド)およびインクタンクと搭載するキャリ
ッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御す
るための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口
からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方
向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)にシリ
アルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に
等しい量で間欠搬送するものである。なお、インクジェ
ット記録装置の記録原理については、例えば「イメージ
ング Part2、pp114−148,電子写真学会
編写真工業別冊」等に説明されている。
【0005】ところで、上記熱インクジェット記録方法
(以下、サーマル記録方式ともいう)を適用したインク
ジェット記録ヘッドは、インクの流れる流路部分とイン
クを吐出させる振動部分とを別々に作製した後、これら
の部材を接合することによって作製する。
(以下、サーマル記録方式ともいう)を適用したインク
ジェット記録ヘッドは、インクの流れる流路部分とイン
クを吐出させる振動部分とを別々に作製した後、これら
の部材を接合することによって作製する。
【0006】インクジェット記録ヘッドを作製する方法
としては、以下の(1)および(2)の方法が知られて
いる。
としては、以下の(1)および(2)の方法が知られて
いる。
【0007】(1)第一の方法(参照:テレビジョン学
会誌、vol.37,No.2,1983) 金型を利用してプレスにより樹脂にインクの流れる溝を
作製する。一方、シリコン基板上の樹脂の溝に対応する
位置に電極層、圧電体層または圧電層、保護層等を作製
し、シリコン基板と樹脂を接着剤を利用して接合する。
会誌、vol.37,No.2,1983) 金型を利用してプレスにより樹脂にインクの流れる溝を
作製する。一方、シリコン基板上の樹脂の溝に対応する
位置に電極層、圧電体層または圧電層、保護層等を作製
し、シリコン基板と樹脂を接着剤を利用して接合する。
【0008】(2)第2の方法(参照:特開平2−16
4549号) シリコン基板Aの表面に水酸化カリウムによって異方性
エッチングを行ないインクの流れる溝を作製する。つぎ
に、シリコン基板Bのシリコン基板Aの溝に対応する位
置に電極層、圧電体層または圧電層、保護層等を成膜し
て振動部を作製し、シリコン基板A,Bを陽極接合す
る。
4549号) シリコン基板Aの表面に水酸化カリウムによって異方性
エッチングを行ないインクの流れる溝を作製する。つぎ
に、シリコン基板Bのシリコン基板Aの溝に対応する位
置に電極層、圧電体層または圧電層、保護層等を成膜し
て振動部を作製し、シリコン基板A,Bを陽極接合す
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法は、以下に示すような解決すべき課題を有する。すな
わち、上記(1)および(2)の方法は、2枚の基板を
接合する際に高度な位置合わせ精度が要求される。ま
た、上記(1)の場合、インク加圧時に樹脂とシリコン
に振動特性の違いがあるためにインク吐出時にヘッドが
変形、あるいは内部応力を受けやい。さらに、上記
(2)の場合、シリコン基板を2枚必要とするためコス
ト高になる。
法は、以下に示すような解決すべき課題を有する。すな
わち、上記(1)および(2)の方法は、2枚の基板を
接合する際に高度な位置合わせ精度が要求される。ま
た、上記(1)の場合、インク加圧時に樹脂とシリコン
に振動特性の違いがあるためにインク吐出時にヘッドが
変形、あるいは内部応力を受けやい。さらに、上記
(2)の場合、シリコン基板を2枚必要とするためコス
ト高になる。
【0010】したがって、本発明は上記課題を解決し、
低コストで製造可能で、常に安定した高品位の画像を形
成することが可能なインクジェット記録ヘッドおよびそ
の製造方法、該ヘッドを備えた記録装置、該装置を出力
手段とした情報処理システムを提供することを目的とす
る。
低コストで製造可能で、常に安定した高品位の画像を形
成することが可能なインクジェット記録ヘッドおよびそ
の製造方法、該ヘッドを備えた記録装置、該装置を出力
手段とした情報処理システムを提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドは、被
記録媒体にインク滴を吐出することによって入力画像情
報を記録するための記録装置に搭載されるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、被記録媒体へインク滴を吐出す
るためのインク吐出口を一端としインクの供給を受ける
インク注入口を他端とするインク流路と、該インク流路
を覆うインク流路被覆部とが半導体基板上に一体的に形
成され、さらに、インクを吐出するための振動部がイン
ク流路被覆部に一体的に形成されている。
に、本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドは、被
記録媒体にインク滴を吐出することによって入力画像情
報を記録するための記録装置に搭載されるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、被記録媒体へインク滴を吐出す
るためのインク吐出口を一端としインクの供給を受ける
インク注入口を他端とするインク流路と、該インク流路
を覆うインク流路被覆部とが半導体基板上に一体的に形
成され、さらに、インクを吐出するための振動部がイン
ク流路被覆部に一体的に形成されている。
【0012】好ましくは、振動部は、圧電体層および電
極層を有する。
極層を有する。
【0013】つぎに、本発明にもとづくインクジェット
記録装置は、上記構成からなるインクジェット記録ヘッ
ドを記録手段として搭載するためのキャリッジと、被記
録媒体を搬送するための搬送手段と、インクジェット記
録ヘッド、キャリッジ、および搬送手段の駆動を制御す
るための制御手段とが設けらている。
記録装置は、上記構成からなるインクジェット記録ヘッ
ドを記録手段として搭載するためのキャリッジと、被記
録媒体を搬送するための搬送手段と、インクジェット記
録ヘッド、キャリッジ、および搬送手段の駆動を制御す
るための制御手段とが設けらている。
【0014】さらに、本発明にもとづく情報処理システ
ムは、上記構成からなるインクジェット記録装置を出力
手段として用いることを特徴とする。
ムは、上記構成からなるインクジェット記録装置を出力
手段として用いることを特徴とする。
【0015】さらにまた、本発明にもとづくインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法は、被記録媒体にインク滴を
吐出することによって入力画像情報を記録するための記
録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドの製造方
法において、被記録媒体へインク滴を吐出するためのイ
ンク吐出口を一端としインクの供給を受けるインク注入
口を他端とするインク流路と、該インク流路を覆うイン
ク流路被覆部とを半導体基板上に一体的に形成し、さら
にインクを吐出するためのエネルギーを発生させるため
の振動部がインク流路被覆部に一体的に形成される。
ット記録ヘッドの製造方法は、被記録媒体にインク滴を
吐出することによって入力画像情報を記録するための記
録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドの製造方
法において、被記録媒体へインク滴を吐出するためのイ
ンク吐出口を一端としインクの供給を受けるインク注入
口を他端とするインク流路と、該インク流路を覆うイン
ク流路被覆部とを半導体基板上に一体的に形成し、さら
にインクを吐出するためのエネルギーを発生させるため
の振動部がインク流路被覆部に一体的に形成される。
【0016】好ましくは、振動部は、圧電体層および電
極層を有する。
極層を有する。
【0017】好ましくは、半導体基板上に陽極化成によ
り多孔質層を設け、該多孔質層の上に流路被覆層を制作
する工程を有する。
り多孔質層を設け、該多孔質層の上に流路被覆層を制作
する工程を有する。
【0018】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッ
ド(以下、単にヘッドともいう)は、半導体基板上にイ
ンクの流れる流路とインクの吐出を行なわせる振動部
(電極層、圧電体層等)とが一体的に作製された構成を
とる。そのため、ヘッド作製時の貼り合わせによる高度
な位置合わせが不要となり簡便な方法で作製される。そ
の結果、ヘッドの製造コストを下げることが可能であ
り、また従来のものに比べて低価格で消費者に提供する
ことが可能である。
ド(以下、単にヘッドともいう)は、半導体基板上にイ
ンクの流れる流路とインクの吐出を行なわせる振動部
(電極層、圧電体層等)とが一体的に作製された構成を
とる。そのため、ヘッド作製時の貼り合わせによる高度
な位置合わせが不要となり簡便な方法で作製される。そ
の結果、ヘッドの製造コストを下げることが可能であ
り、また従来のものに比べて低価格で消費者に提供する
ことが可能である。
【0019】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッ
ドは、半導体基板上にインクの流れる流路とインクの吐
出を行なわせる振動部とが一体的に作製された構成をと
る際に、インク流路の被覆部にインク吐出口を作製する
ことによって、サイドシューター方式のヘッドとなる。
ドは、半導体基板上にインクの流れる流路とインクの吐
出を行なわせる振動部とが一体的に作製された構成をと
る際に、インク流路の被覆部にインク吐出口を作製する
ことによって、サイドシューター方式のヘッドとなる。
【0020】さらに、インク振動部をヘッド表面に作製
することによって回路構成を容易に組むことが可能とな
るとももに、制御回路を一体的に作製しやすい。
することによって回路構成を容易に組むことが可能とな
るとももに、制御回路を一体的に作製しやすい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明にもとづくインクジ
ェット記録ヘッドおよびその製造方法、該ヘッドを搭載
するインクジェット記録装置、および該装置を出力手段
とする情報処理システムについて説明する。
ェット記録ヘッドおよびその製造方法、該ヘッドを搭載
するインクジェット記録装置、および該装置を出力手段
とする情報処理システムについて説明する。
【0022】図1は、本発明にもとづくインクジェット
記録ヘッドの概略的構成を説明するためのもので、
(a)は斜視図、(b)は(a)のI′−I′線に沿う
断面図である。インクジェット記録ヘッド100は、半
導体基板1の表面に溝状に形成されたインクの流れる流
路2、インク吐出口3、該流路2を覆うようにして半導
体基板1上に設けられかつインク流路2へインクを供給
するためのインク注入口が形成された保護層8、および
インクの吐出を行なわせる振動部4が一体的に形成され
ている。
記録ヘッドの概略的構成を説明するためのもので、
(a)は斜視図、(b)は(a)のI′−I′線に沿う
断面図である。インクジェット記録ヘッド100は、半
導体基板1の表面に溝状に形成されたインクの流れる流
路2、インク吐出口3、該流路2を覆うようにして半導
体基板1上に設けられかつインク流路2へインクを供給
するためのインク注入口が形成された保護層8、および
インクの吐出を行なわせる振動部4が一体的に形成され
ている。
【0023】図2は、図1に示すインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法を説明するための図1(a)のI′−
I′線に沿う断面図に相当するもので、(a)〜(d)
は各工程に対応した断面図である。
ッドの製造方法を説明するための図1(a)のI′−
I′線に沿う断面図に相当するもので、(a)〜(d)
は各工程に対応した断面図である。
【0024】インクジェット記録ヘッドの製造方法は、
以下の工程(1)〜(5)を有する。
以下の工程(1)〜(5)を有する。
【0025】(1)シリコン基板1両面にレジスト6を
塗布し、インクの流れる溝形状に合わせたパターン露光
を行ない不必要なレジストを除去する(図2(a))。
塗布し、インクの流れる溝形状に合わせたパターン露光
を行ない不必要なレジストを除去する(図2(a))。
【0026】(2)基板の陽極化成を行ないインクの流
路を作製する部位7を多孔質化する。
路を作製する部位7を多孔質化する。
【0027】(3)次にインク注入口5を除き多孔質層
7の上にエッチング耐性のある保護層8(たとえば耐熱
保護層を兼ねる)を成膜する(図2(b))。
7の上にエッチング耐性のある保護層8(たとえば耐熱
保護層を兼ねる)を成膜する(図2(b))。
【0028】(4)圧電体層12、および圧電体層12
に電圧を印加する為の電極層10、11、絶縁層9等を
成膜し吐出素子(振動部)を作製する。
に電圧を印加する為の電極層10、11、絶縁層9等を
成膜し吐出素子(振動部)を作製する。
【0029】(5)選択エッチングを行ない基板1の多
孔質層7を選択的に除去する。
孔質層7を選択的に除去する。
【0030】ここで、陽極化成、およびエッチングに関
して説明する。
して説明する。
【0031】まず、陽極化成により、シリコン基板1を
多孔質化する方法について説明する。
多孔質化する方法について説明する。
【0032】5〜50%の体積濃度の弗化水素酸をいれ
た容器に、必要な開口部を残して窒化シリコン、レジス
ト等により被覆したシリコン基板と白金電極を浸せきす
る。白金電極をマイナス電極、シリコン基板をプラス電
極に接続して5から数100mA/cm2 の電流を流す
とシリコン基板は開口部から0.5から10μm/mi
n.のスピードで多孔質化される。シリコン基板の両面
に接触する弗化水素酸を隔離するように容器内を2分割
して、各々の分割容器に電極を挿入し電流を流してもよ
い。この場合にはシリコン基板の裏面のマスキングは不
要である。また、シリコン表面の選択多孔質化はマスキ
ングする代わりにp型、n型の多孔質化速度の違いを利
用してもよい。
た容器に、必要な開口部を残して窒化シリコン、レジス
ト等により被覆したシリコン基板と白金電極を浸せきす
る。白金電極をマイナス電極、シリコン基板をプラス電
極に接続して5から数100mA/cm2 の電流を流す
とシリコン基板は開口部から0.5から10μm/mi
n.のスピードで多孔質化される。シリコン基板の両面
に接触する弗化水素酸を隔離するように容器内を2分割
して、各々の分割容器に電極を挿入し電流を流してもよ
い。この場合にはシリコン基板の裏面のマスキングは不
要である。また、シリコン表面の選択多孔質化はマスキ
ングする代わりにp型、n型の多孔質化速度の違いを利
用してもよい。
【0033】一部に多孔質層を有するシリコン基板を水
酸化ナトリウム溶液、あるいは弗化水素酸溶液に浸せき
させるとシリコンの多孔質層と非多孔質層のエッチング
レートの違いにより多孔質層のみが選択的にエッチング
される。
酸化ナトリウム溶液、あるいは弗化水素酸溶液に浸せき
させるとシリコンの多孔質層と非多孔質層のエッチング
レートの違いにより多孔質層のみが選択的にエッチング
される。
【0034】このようにしてシリコン基板上に複数のイ
ンクノズルを有する多数のヘッドを作製することができ
る。
ンクノズルを有する多数のヘッドを作製することができ
る。
【0035】また、ノズル吐出口付近の溝の幅を変えて
作製して、インクの吐出量を制御したり、吐出スピード
を変えることも良い方法である。
作製して、インクの吐出量を制御したり、吐出スピード
を変えることも良い方法である。
【0036】以下、具体的な実施例によって、本発明を
説明する。
説明する。
【0037】<実施例1>エッジシュータータイプのイ
ンクジェット記録ヘッドを製造する(製造工程は図2を
参照せよ)。
ンクジェット記録ヘッドを製造する(製造工程は図2を
参照せよ)。
【0038】(1)シリコン基板1両面にレジスト6を
スピンコートし、インクの流れる溝形状(幅60μm)
に合わせたパターン露光を行ない溝部に対応する不必要
なレジストを洗浄により除去する。
スピンコートし、インクの流れる溝形状(幅60μm)
に合わせたパターン露光を行ない溝部に対応する不必要
なレジストを洗浄により除去する。
【0039】(2)基板1の陽極化成(30体積%の弗
化水素酸に浸せき)を行ないインクの流路を作製する部
位7を深さ30μm多孔質化する。
化水素酸に浸せき)を行ないインクの流路を作製する部
位7を深さ30μm多孔質化する。
【0040】(3)次にインク注入口5を除き多孔質層
の上に保護層(s−Si)8を1μm成膜する。この
際、シリコン基板1は、多孔質層7上に単結晶を保った
まま成膜することが可能である。
の上に保護層(s−Si)8を1μm成膜する。この
際、シリコン基板1は、多孔質層7上に単結晶を保った
まま成膜することが可能である。
【0041】(4)保護層8上に絶縁層9としてSiO
2 を0.5μm成膜する。
2 を0.5μm成膜する。
【0042】(5)インク流路となる多孔質層7上に積
層された絶縁層9に、さらに電極層10としてPtを
0.3μm成膜する。
層された絶縁層9に、さらに電極層10としてPtを
0.3μm成膜する。
【0043】(6)圧電体層12として圧電体薄板(P
ZT)を絶縁層9に陽極接合する。この際、圧電体薄板
12は絶縁層9と接する面とは反対側の面に電極(P
t)層11を事前に積層されている。
ZT)を絶縁層9に陽極接合する。この際、圧電体薄板
12は絶縁層9と接する面とは反対側の面に電極(P
t)層11を事前に積層されている。
【0044】(5)基板1を40体積%の弗化水素酸に
浸せきさせてエッチングを行ない、多孔質層を選択的に
除去し、インク流路2を作製する。
浸せきさせてエッチングを行ない、多孔質層を選択的に
除去し、インク流路2を作製する。
【0045】上記工程(5)での選択的なエッチング
は、基板上の表面に露出している必要な層が耐エッチン
グ性の良い膜となっていれば最終工程である必要はな
い。例えば、工程(3)のあと選択エッチングを行な
い、その後圧電体層12を張り合わせてもかまわない。
こうすれば後工程で弗化水素酸に腐食されやすい材料を
成膜することもできる。
は、基板上の表面に露出している必要な層が耐エッチン
グ性の良い膜となっていれば最終工程である必要はな
い。例えば、工程(3)のあと選択エッチングを行な
い、その後圧電体層12を張り合わせてもかまわない。
こうすれば後工程で弗化水素酸に腐食されやすい材料を
成膜することもできる。
【0046】<実施例2>サイドシュータータイプのイ
ンクジェット記録ヘッドを製造する。すなわち、本実施
例ではインクの吐出口13を基板1の表面に形成する。
ンクジェット記録ヘッドを製造する。すなわち、本実施
例ではインクの吐出口13を基板1の表面に形成する。
【0047】図3は、本実施例にもとづくインクジェッ
ト記録ヘッドの概略的構成を説明するための模式的平面
図である。また、図4は図3の III′−III′線に沿う
断面図である。図3では、円板状の基板1の表面にイン
ク吐出口13が中心近傍かつ円周等分3カ所に形成され
ている。また、各インク吐出口13から半径方向に基板
1の周縁部に向けてインク流路15が形成され、さらに
各インク流路15上に圧電体電圧印加部が配置されてい
る。
ト記録ヘッドの概略的構成を説明するための模式的平面
図である。また、図4は図3の III′−III′線に沿う
断面図である。図3では、円板状の基板1の表面にイン
ク吐出口13が中心近傍かつ円周等分3カ所に形成され
ている。また、各インク吐出口13から半径方向に基板
1の周縁部に向けてインク流路15が形成され、さらに
各インク流路15上に圧電体電圧印加部が配置されてい
る。
【0048】図4に示すように、インク流路15は基板
1の周面に開口し、かつこの開口部はインク注入口5を
なす。また、圧電体電圧印加部14は、圧電体層12の
両面に電極10、11が積層されたものである。また、
基板1上には保護層8が積層されており、圧電体電圧印
加部14と基板1との間に介在する。
1の周面に開口し、かつこの開口部はインク注入口5を
なす。また、圧電体電圧印加部14は、圧電体層12の
両面に電極10、11が積層されたものである。また、
基板1上には保護層8が積層されており、圧電体電圧印
加部14と基板1との間に介在する。
【0049】図5は、上記構成からなる本実施例のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法を示すもので、(a)
〜(d)は以下の工程(1)〜(5)を示す。
クジェット記録ヘッドの製造方法を示すもので、(a)
〜(d)は以下の工程(1)〜(5)を示す。
【0050】(1)シリコン基板1の両面にレジスト6
をスピンコートし、インクの流れる溝形状(図3、点線
15)15に合わせたパターン露光を行ない、溝部に対
応する不必要なレジストを洗浄により除去する(図5
(a))。
をスピンコートし、インクの流れる溝形状(図3、点線
15)15に合わせたパターン露光を行ない、溝部に対
応する不必要なレジストを洗浄により除去する(図5
(a))。
【0051】(2)基板1の陽極化成(50体積%の弗
化水素酸に浸せき)を行ないインクの流路を作製する部
位5を多孔質化する(図5(a))。
化水素酸に浸せき)を行ないインクの流路を作製する部
位5を多孔質化する(図5(a))。
【0052】(3)次にインク注入口5、吐出口13を
除き多孔質層の上に保護層(s−Si)8、絶縁層(S
iO2 )9を成膜する(図5(b))。
除き多孔質層の上に保護層(s−Si)8、絶縁層(S
iO2 )9を成膜する(図5(b))。
【0053】(4)基板1を弗化水素酸に浸せきさせて
エッチングを行ない多孔質層5を選択的に除去する(図
5(c))。
エッチングを行ない多孔質層5を選択的に除去する(図
5(c))。
【0054】(5)流路全体を被覆するように電極層
(Au)10を0.3μm、圧電体層(ZuO)12を
スパッタ法により成膜し、対向する電極層11としてA
uを0.3μm各流路に対応して圧電体に各々電圧が印
加できるようなパターンに積層する(図5(d))。
(Au)10を0.3μm、圧電体層(ZuO)12を
スパッタ法により成膜し、対向する電極層11としてA
uを0.3μm各流路に対応して圧電体に各々電圧が印
加できるようなパターンに積層する(図5(d))。
【0055】なお、上記実施例2では、インク吐出口が
円板状基板1の表面の中心近傍に設けられ、かつ圧電体
電圧印加部が周縁部近傍に配置されている。しかし、圧
電体の中央に開口部を設けて吐出口とすることも可能で
あり、これによってインクの吐出効率を上げることが可
能となろう。
円板状基板1の表面の中心近傍に設けられ、かつ圧電体
電圧印加部が周縁部近傍に配置されている。しかし、圧
電体の中央に開口部を設けて吐出口とすることも可能で
あり、これによってインクの吐出効率を上げることが可
能となろう。
【0056】上記実施例では電極のみをパターニングし
た例を示したが、これに限らず圧電体をパターニングし
て流路間のクロストークを減少させることも可能であ
る。
た例を示したが、これに限らず圧電体をパターニングし
て流路間のクロストークを減少させることも可能であ
る。
【0057】また、多孔質層をエッチングにより除去す
る際、ノズルの圧電体の電圧印加部後方に多孔質層を一
部残すことも可能である。この場合、インクの吐出時は
インクが高速で移動するため多孔質層を殆ど通過せずイ
ンク逆流防止効果があり、非色時にはインクはゆっくり
と多孔質層を通過してノズル先端部まで送られインク供
給が行われる。この場合、多孔質層を高温(約1000
℃)に加熱し孔の大きさを拡大しておくことが効果的で
ある。
る際、ノズルの圧電体の電圧印加部後方に多孔質層を一
部残すことも可能である。この場合、インクの吐出時は
インクが高速で移動するため多孔質層を殆ど通過せずイ
ンク逆流防止効果があり、非色時にはインクはゆっくり
と多孔質層を通過してノズル先端部まで送られインク供
給が行われる。この場合、多孔質層を高温(約1000
℃)に加熱し孔の大きさを拡大しておくことが効果的で
ある。
【0058】上記圧電体としてはユニモルフであっても
バイモルフであってもよく、また積層することも可能で
ある。
バイモルフであってもよく、また積層することも可能で
ある。
【0059】反応条件により異なるが弗化水素酸に耐性
のある膜としてはMo、W、Pb、Al、Mg、Fe、
Ni、Ag、Cu、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Si
N、p−Si、Ta、モネルメタル等が利用できる。
のある膜としてはMo、W、Pb、Al、Mg、Fe、
Ni、Ag、Cu、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Si
N、p−Si、Ta、モネルメタル等が利用できる。
【0060】また、圧電体として例えば鉛、ジルコニウ
ム、チタンの混合、あるいは3元ターゲットを用いたス
パッタ法により成膜したPZTをはじめ本実施例に記載
されない材料、方法による圧電体薄膜、グリーンシート
法、スクリーン印刷による塗布等各種の方法によるもの
が利用できる。
ム、チタンの混合、あるいは3元ターゲットを用いたス
パッタ法により成膜したPZTをはじめ本実施例に記載
されない材料、方法による圧電体薄膜、グリーンシート
法、スクリーン印刷による塗布等各種の方法によるもの
が利用できる。
【0061】さらに、両面に電極を成膜した圧電体を被
膜層に陽極接合、あるいは接着材で接合してもよいし、
流路の多孔質層に電極(Pt)を成膜してその上に圧電
層を被膜層をかねて成膜するような方法も可能である。
膜層に陽極接合、あるいは接着材で接合してもよいし、
流路の多孔質層に電極(Pt)を成膜してその上に圧電
層を被膜層をかねて成膜するような方法も可能である。
【0062】つぎに、上記構成からなるインクジェット
記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置の一例を
説明する。
記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置の一例を
説明する。
【0063】図6は、以上のように構成されるインクジ
ェット記録ヘッドと該記録ヘッドへインクを供給するた
めのインクタンクとか一体となったインクジェットカー
トリッジIJCが搭載されるインクジェット記録装置の
一例の概略的構成を示す斜視図である。このインクジェ
ット記録装置IJRAは、駆動モータの2010の正逆
回転に連動して駆動力伝達ギア2020,2030を介
して回転するリードスクリュー2040を有する。イン
クジェットカートリッジIJCが載置されるキャリッジ
HCは、キャリッジ軸2050およびリードスクリュー
2040に支持され、リードスクリュー2040のら線
溝2041に対して係合するピン(不図示)を有してお
り、リードスクリュー2040の回転に伴って、矢印
a,b方向に往復移動される。2060は紙押え板であ
り、キャリッジ移動方向にわたって紙Pをプラテンロー
ラ2070に対して押圧する。2080および2090
はフォトカプラで、これらは、キャリッジHCに設けら
れたレバー2100のこの域での存在を確認してモータ
2010の回転方向切換等を行うためのホームポジショ
ン検知手段として動作する。2110は記録ヘッドの前
面をキャップするキャップ部材であり、支持部材212
0により支持されている。2130はこのキャップ内を
吸引する吸引手段であり、キャップ内開口を介して記録
ヘッドの吸引回復を行う。記録ヘッドの端面をクリーニ
ングするクリーニングブレード2140は、前後方向に
移動可能に部材2150に設けられており、これらは本
体支持板2160に支持されている。
ェット記録ヘッドと該記録ヘッドへインクを供給するた
めのインクタンクとか一体となったインクジェットカー
トリッジIJCが搭載されるインクジェット記録装置の
一例の概略的構成を示す斜視図である。このインクジェ
ット記録装置IJRAは、駆動モータの2010の正逆
回転に連動して駆動力伝達ギア2020,2030を介
して回転するリードスクリュー2040を有する。イン
クジェットカートリッジIJCが載置されるキャリッジ
HCは、キャリッジ軸2050およびリードスクリュー
2040に支持され、リードスクリュー2040のら線
溝2041に対して係合するピン(不図示)を有してお
り、リードスクリュー2040の回転に伴って、矢印
a,b方向に往復移動される。2060は紙押え板であ
り、キャリッジ移動方向にわたって紙Pをプラテンロー
ラ2070に対して押圧する。2080および2090
はフォトカプラで、これらは、キャリッジHCに設けら
れたレバー2100のこの域での存在を確認してモータ
2010の回転方向切換等を行うためのホームポジショ
ン検知手段として動作する。2110は記録ヘッドの前
面をキャップするキャップ部材であり、支持部材212
0により支持されている。2130はこのキャップ内を
吸引する吸引手段であり、キャップ内開口を介して記録
ヘッドの吸引回復を行う。記録ヘッドの端面をクリーニ
ングするクリーニングブレード2140は、前後方向に
移動可能に部材2150に設けられており、これらは本
体支持板2160に支持されている。
【0064】また、2170は吸引回復の吸引を開始す
るためのレバーであり、キャリッジHCと係合するカム
2180の移動に伴って移動するようになっており、こ
れにより駆動モータ2010からの駆動力がクラツチ切
換等の伝達手段で移動制御される。
るためのレバーであり、キャリッジHCと係合するカム
2180の移動に伴って移動するようになっており、こ
れにより駆動モータ2010からの駆動力がクラツチ切
換等の伝達手段で移動制御される。
【0065】上記構成からなるインクジェット記録装置
は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、
情報処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシ
ミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークス
テーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパ
ーソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディス
ク装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポー
タブルプリンタとして利用できる。この場合、インクジ
ェット記録装置は、これら装置固有の機能、使用形態等
に対応した構成をとる。
は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、
情報処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシ
ミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークス
テーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパ
ーソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディス
ク装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポー
タブルプリンタとして利用できる。この場合、インクジ
ェット記録装置は、これら装置固有の機能、使用形態等
に対応した構成をとる。
【0066】さらに、カラー対応のインクジェット記録
装置の場合、複数色の記録ヘッドにより吐出されるイン
ク液滴の重ね合わせたり、マトリックス(N X N )に配
色することによりカラー画像を形成する。一般に、カラ
ー記録を行う場合、イエロー(Y)、マゼンタ(M)お
よびシアン(C)の3原色またはこれら3原色にブラッ
ク(B)を含めた4色に対応する4種類の記録ヘッドお
よびインクカートリッジを必要とする。
装置の場合、複数色の記録ヘッドにより吐出されるイン
ク液滴の重ね合わせたり、マトリックス(N X N )に配
色することによりカラー画像を形成する。一般に、カラ
ー記録を行う場合、イエロー(Y)、マゼンタ(M)お
よびシアン(C)の3原色またはこれら3原色にブラッ
ク(B)を含めた4色に対応する4種類の記録ヘッドお
よびインクカートリッジを必要とする。
【0067】さらにまた、上記インクジェット記録装置
は比較的容易にA1等の大判記録が可能な構成を取るこ
ともできる。すなわち、画像を読み取るリーダーを接続
し原稿を複写するA1版カラー記録対応の記録装置、例
えばCAD出力用プリンター等のプロッターとして利用
可能である。また、一方で多様な使い方も可能であり、
例えば、会議、講義等におけるプレゼンテーション用に
投影可能なOHP フィルムへの記録に対応できる。
は比較的容易にA1等の大判記録が可能な構成を取るこ
ともできる。すなわち、画像を読み取るリーダーを接続
し原稿を複写するA1版カラー記録対応の記録装置、例
えばCAD出力用プリンター等のプロッターとして利用
可能である。また、一方で多様な使い方も可能であり、
例えば、会議、講義等におけるプレゼンテーション用に
投影可能なOHP フィルムへの記録に対応できる。
【0068】このように本発明のインクジェット記録ヘ
ッドを搭載したインクジェット記録装置は、優れた記録
手段として幅広い産業分野(例えばアパレル産業等)で
利用可能であり、かつ従来のものに比べてより一層高品
位な画像の提供も可能であろう。
ッドを搭載したインクジェット記録装置は、優れた記録
手段として幅広い産業分野(例えばアパレル産業等)で
利用可能であり、かつ従来のものに比べてより一層高品
位な画像の提供も可能であろう。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドの製造方法、
該ヘッドを搭載した記録装置および該記録装置を出力手
段とした情報処理システムによれば、インクジェット記
録ヘッドはが半導体基板上にインクの流れる流路とイン
クの吐出を行なわせる振動部(電極層、圧電体層等)と
が一体的に作製された構成をとるため、ヘッド作製時の
貼り合わせによる高度な位置合わせが不要となり簡便な
方法でインクジェット記録ヘッドが提供される。その結
果、インクジェット記録ヘッドおよび記録装置の小型化
および低価格化が可能となる一方で、常に高品位な画像
を形成することが可能となるという効果を奏するもので
ある。
インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドの製造方法、
該ヘッドを搭載した記録装置および該記録装置を出力手
段とした情報処理システムによれば、インクジェット記
録ヘッドはが半導体基板上にインクの流れる流路とイン
クの吐出を行なわせる振動部(電極層、圧電体層等)と
が一体的に作製された構成をとるため、ヘッド作製時の
貼り合わせによる高度な位置合わせが不要となり簡便な
方法でインクジェット記録ヘッドが提供される。その結
果、インクジェット記録ヘッドおよび記録装置の小型化
および低価格化が可能となる一方で、常に高品位な画像
を形成することが可能となるという効果を奏するもので
ある。
【図1】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドの
概略的構成を説明するためのもので、(a)は斜視図、
(b)は(a)のI′−I′線に沿う断面図である。
概略的構成を説明するためのもので、(a)は斜視図、
(b)は(a)のI′−I′線に沿う断面図である。
【図2】図1に示すインクジェット記録ヘッドの製造方
法を説明するための図1(a)のI′−I′線に沿う断
面図に相当するもので、(a)〜(d)は各工程に対応
した断面図である。
法を説明するための図1(a)のI′−I′線に沿う断
面図に相当するもので、(a)〜(d)は各工程に対応
した断面図である。
【図3】本発明にもとづくサイドシュータータイプのイ
ンクジェット記録ヘッドの概略的構成を説明するための
模式的平面図である。
ンクジェット記録ヘッドの概略的構成を説明するための
模式的平面図である。
【図4】図3の III′−III′線に沿う断面図である。
【図5】本発明にもとづくサイドシュータータイプのイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法を示すもので、
(a)〜(d)は各工程に対応した断面図である。
ンクジェット記録ヘッドの製造方法を示すもので、
(a)〜(d)は各工程に対応した断面図である。
【図6】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドと
該記録ヘッドへインクを供給するためのインクタンクと
か一体となったインクジェットカートリッジが搭載され
るインクジェット記録装置の一例の概略的構成を示す斜
視図である。
該記録ヘッドへインクを供給するためのインクタンクと
か一体となったインクジェットカートリッジが搭載され
るインクジェット記録装置の一例の概略的構成を示す斜
視図である。
1 基板(シリコン基板) 2 インク流路 3 インク吐出口 4 振動部 5 インク注入口 8 保護層 9 絶縁層 10 電極 11 電極 12 圧電体層 13 インク吐出口 14 圧電体電圧印加部 15 インク流路
Claims (7)
- 【請求項1】 被記録媒体にインク滴を吐出することに
よって入力画像情報を記録するための記録装置に搭載さ
れるインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記被記録媒体へインク滴を吐出するためのインク吐出
口を一端としインクの供給を受けるインク注入口を他端
とするインク流路と、 該インク流路を覆うインク流路被覆部とが一体的に半導
体基板上に形成され、さらに、 前記インク滴を吐出するための振動部が前記インク流路
被覆部に一体的に形成されたことを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記振動部は、圧電体層および電極層を
有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドを記録手段として搭載するためのキャリッ
ジと、 被記録媒体を搬送するための搬送手段と、 前記インクジェット記録ヘッド、前記キャリッジ、およ
び前記搬送手段の駆動を制御するための制御手段とが設
けられたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のインクジェット記録装置
を出力手段として用いることを特徴とする情報処理シス
テム。 - 【請求項5】 被記録媒体にインク滴を吐出することに
よって入力画像情報を記録するための記録装置に搭載さ
れるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、 前記被記録媒体へインク滴を吐出するためのインク吐出
口を一端としインクの供給を受けるインク注入口を他端
とするインク流路と、 該インク流路を覆うインク流路被覆部とが半導体基板上
に一体的に形成され、さらに、 インクを吐出するための振動部が前記インク流路被覆部
に一体的に形成されることを特徴とするインクジェット
記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 前記振動部は、圧電層および電極層を有
することを特徴とする請求項5に記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項7】 前記半導体基板上に陽極化成により多孔
質層を設け、該多孔質層の上に前記流路被覆層を制作す
る工程を有することを特徴とする請求項5または6に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20106795A JPH0948115A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | インクジェット記録ヘッドとその製造方法、インクジェット記録装置、および情報処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20106795A JPH0948115A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | インクジェット記録ヘッドとその製造方法、インクジェット記録装置、および情報処理システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0948115A true JPH0948115A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16434842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20106795A Pending JPH0948115A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | インクジェット記録ヘッドとその製造方法、インクジェット記録装置、および情報処理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0948115A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7743503B2 (en) | 2004-09-06 | 2010-06-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing inkjet head |
| CN105984216A (zh) * | 2015-02-13 | 2016-10-05 | 北京派和科技股份有限公司 | 压电喷头及其加工方法以及包括该喷头的喷涂设备 |
| CN106827813A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-06-13 | 清华大学 | 指状悬臂式压电喷头及其加工方法以及喷涂设备 |
| JP2022118506A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 |
-
1995
- 1995-08-07 JP JP20106795A patent/JPH0948115A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7743503B2 (en) | 2004-09-06 | 2010-06-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing inkjet head |
| CN105984216A (zh) * | 2015-02-13 | 2016-10-05 | 北京派和科技股份有限公司 | 压电喷头及其加工方法以及包括该喷头的喷涂设备 |
| CN106827813A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-06-13 | 清华大学 | 指状悬臂式压电喷头及其加工方法以及喷涂设备 |
| JP2022118506A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 |
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