JPH11320883A - 滴量低減型インクジェット・プリントヘッド - Google Patents
滴量低減型インクジェット・プリントヘッドInfo
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- JPH11320883A JPH11320883A JP11114887A JP11488799A JPH11320883A JP H11320883 A JPH11320883 A JP H11320883A JP 11114887 A JP11114887 A JP 11114887A JP 11488799 A JP11488799 A JP 11488799A JP H11320883 A JPH11320883 A JP H11320883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】射出されるインクドットの液量の低減を、高信
頼性を保持したまま、達成すること。 【解決手段】インクウエルの容量を小さくするため、従
来のようにカバー板２６の厚さを小さくするだけでな
く、保護層１７、１８等の厚さを小さくする。
頼性を保持したまま、達成すること。 【解決手段】インクウエルの容量を小さくするため、従
来のようにカバー板２６の厚さを小さくするだけでな
く、保護層１７、１８等の厚さを小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに関し、より詳細には、インクジェットのプリン
トヘッドから吐出されるインク滴量を低減することに関
する。
リンタに関し、より詳細には、インクジェットのプリン
トヘッドから吐出されるインク滴量を低減することに関
する。
【０００２】
【従来の技術】当業者には、いくつかのタイプのインク
ジェットプリンタが知られており、その中には特に、熱
インクジェット方式およピエゾジェット方式のものが含
まれている。画像品質を向上させるために、インクジェ
ットのメーカーは、絶えず単位面積（通常平方インチ）
当たりプリントヘッドが噴出するインクのドット数を、
例えば平方インチ当たり３００から６００ドット（ｄｐ
ｉ）へと、増加しようとしてきた。これは、ある程度
は、個々のドットを小さくすることによって達成され
る。そして、個々のドットを小さくすることは、それぞ
れのドットを形成するのに用いるインク量を低減するこ
とによって達成される。インクジェットのプリントヘッ
ドには通常、毛管現象によってインクが供給され、内部
に噴出オリフィスを有するカバー板が仕切りとなってい
る、発射チャンバすなわちウェル（以下「ウェル」と呼
ぶ）を含む。熱インクジェットプリンタにおける加熱要
素や、機械的インクジェットプリンタにおける圧電アク
チュエータ等の、インク滴吐出機構は、このウェルに隣
接して配置されている。ウェルからインク滴を吐出する
必要があれば吐出機構が作動し、それによってインク滴
が噴出オリフィスを通って吐出される。
ジェットプリンタが知られており、その中には特に、熱
インクジェット方式およピエゾジェット方式のものが含
まれている。画像品質を向上させるために、インクジェ
ットのメーカーは、絶えず単位面積（通常平方インチ）
当たりプリントヘッドが噴出するインクのドット数を、
例えば平方インチ当たり３００から６００ドット（ｄｐ
ｉ）へと、増加しようとしてきた。これは、ある程度
は、個々のドットを小さくすることによって達成され
る。そして、個々のドットを小さくすることは、それぞ
れのドットを形成するのに用いるインク量を低減するこ
とによって達成される。インクジェットのプリントヘッ
ドには通常、毛管現象によってインクが供給され、内部
に噴出オリフィスを有するカバー板が仕切りとなってい
る、発射チャンバすなわちウェル（以下「ウェル」と呼
ぶ）を含む。熱インクジェットプリンタにおける加熱要
素や、機械的インクジェットプリンタにおける圧電アク
チュエータ等の、インク滴吐出機構は、このウェルに隣
接して配置されている。ウェルからインク滴を吐出する
必要があれば吐出機構が作動し、それによってインク滴
が噴出オリフィスを通って吐出される。
【０００３】従来技術では、例えばウェル容積を低減す
ることによって、滴量を低減する試みがなされてきた。
カバー板の厚さが同じままでウェル容積が低減されれ
ば、インク滴が吐出されるまでに進まねばならない相対
距離は増大する。この距離の増大によって、余分なエネ
ルギー（熱や機械的圧力の増大等）が必要となり、従っ
て、作り出されるプリントヘッドは、エネルギー消費量
が大きくなって不利となったり、動作温度が高くなった
り機械的圧力が余分にかかるなどといったストレスによ
り信頼性が低くなったりしてしまう。動作温度が高くな
ると、印字品質もまた影響を受ける可能性がある。
ることによって、滴量を低減する試みがなされてきた。
カバー板の厚さが同じままでウェル容積が低減されれ
ば、インク滴が吐出されるまでに進まねばならない相対
距離は増大する。この距離の増大によって、余分なエネ
ルギー（熱や機械的圧力の増大等）が必要となり、従っ
て、作り出されるプリントヘッドは、エネルギー消費量
が大きくなって不利となったり、動作温度が高くなった
り機械的圧力が余分にかかるなどといったストレスによ
り信頼性が低くなったりしてしまう。動作温度が高くな
ると、印字品質もまた影響を受ける可能性がある。
【０００４】インク滴が吐出されるまでに進まねばなら
ない距離を低減する（およびそれに関連する必要エネル
ギーを低減する）ために、カバー板の厚さを低減する試
みがなされてきた。しかし、この厚さは、カバー板の厚
さの物理的制約のために、他の構成要素と同じ割合で低
減することができない。例えば、いくつかの市販のユニ
ットにおいては、カバー板の厚さはすでに、４５μｍに
まで低減されている。これは、人間の毛髪の約１／３の
厚さである。従来技術を用いてカバー板の厚さをこれ以
上に低減し、なおかつ構造の保全を維持することは、困
難である。
ない距離を低減する（およびそれに関連する必要エネル
ギーを低減する）ために、カバー板の厚さを低減する試
みがなされてきた。しかし、この厚さは、カバー板の厚
さの物理的制約のために、他の構成要素と同じ割合で低
減することができない。例えば、いくつかの市販のユニ
ットにおいては、カバー板の厚さはすでに、４５μｍに
まで低減されている。これは、人間の毛髪の約１／３の
厚さである。従来技術を用いてカバー板の厚さをこれ以
上に低減し、なおかつ構造の保全を維持することは、困
難である。
【０００５】従って、非常に増大させた吐出エネルギー
を必要とせず、カバー板の厚さとは実質的に関係のない
形で低減を達成する、ウェル容積（滴量）を低減したイ
ンクジェットのプリントヘッドが必要とされている。
を必要とせず、カバー板の厚さとは実質的に関係のない
形で低減を達成する、ウェル容積（滴量）を低減したイ
ンクジェットのプリントヘッドが必要とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、量を低減したインク滴を作成するインクジェットの
プリントヘッドを提供することである。
は、量を低減したインク滴を作成するインクジェットの
プリントヘッドを提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、インク滴を吐出する
のに必要なエネルギー量を低減した、そのようなインク
ジェットのプリントヘッドを提供することである。
のに必要なエネルギー量を低減した、そのようなインク
ジェットのプリントヘッドを提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、吐出機構がインクウ
ェルにより近く配置されたインクジェットのプリントヘ
ッドを提供することである。
ェルにより近く配置されたインクジェットのプリントヘ
ッドを提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、インクウェルを吐出
機構から隔てるパッシベーションすなわち保護層の厚さ
を低減することである。
機構から隔てるパッシベーションすなわち保護層の厚さ
を低減することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の、これらのおよ
び関連する目的は、本明細書において説明する滴量を低
減したインクジェットのプリントヘッドを使用すること
によって達成される。
び関連する目的は、本明細書において説明する滴量を低
減したインクジェットのプリントヘッドを使用すること
によって達成される。
【００１１】前述のおよび関連する本発明の利点および
特徴が達成されることは、以下の本発明の実施の形態を
図面と共に検討すれば、当業者にはより容易に明白とな
ろう。
特徴が達成されることは、以下の本発明の実施の形態を
図面と共に検討すれば、当業者にはより容易に明白とな
ろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下の説明において、本発明の一
実施形態を、熱インクジェットプリンタの場面で説明す
る。本発明の教示、特に、吐出機構とインクウェルとの
間のバリアを低減することに関するものは、機械的／圧
電機構等の他の吐出機構を利用するインクジェットプリ
ンタにも適用することができる、ということが理解され
よう。
実施形態を、熱インクジェットプリンタの場面で説明す
る。本発明の教示、特に、吐出機構とインクウェルとの
間のバリアを低減することに関するものは、機械的／圧
電機構等の他の吐出機構を利用するインクジェットプリ
ンタにも適用することができる、ということが理解され
よう。
【００１３】図１を参照して、本発明によるインクジェ
ットのプリントヘッド構造１０の熱的実施形態の断面図
を示す。構造１０は、好ましくは半導体またはセラミッ
ク材料でできた基板１１を含む。基板１１の上には、基
板の熱パッシベーション層１２が形成されている。基板
（すなわち熱パッシベーション層）の上には、抵抗層１
４が形成されており、抵抗層の上には、好ましくは導電
層１６が形成されている。図示のように、抵抗層１４お
よび導電層１６の上には電気的パッシベーション層１７
が形成されており、電気的パッシベーション層および導
電層の上にはそれぞれ、好ましくは第１および第２のキ
ャビテーション層部１８、１９が形成されている。第２
のキャビテーション層部１９の上には、接触パッド２１
を含む第２の導電層２０が好ましくは形成されている。
ットのプリントヘッド構造１０の熱的実施形態の断面図
を示す。構造１０は、好ましくは半導体またはセラミッ
ク材料でできた基板１１を含む。基板１１の上には、基
板の熱パッシベーション層１２が形成されている。基板
（すなわち熱パッシベーション層）の上には、抵抗層１
４が形成されており、抵抗層の上には、好ましくは導電
層１６が形成されている。図示のように、抵抗層１４お
よび導電層１６の上には電気的パッシベーション層１７
が形成されており、電気的パッシベーション層および導
電層の上にはそれぞれ、好ましくは第１および第２のキ
ャビテーション層部１８、１９が形成されている。第２
のキャビテーション層部１９の上には、接触パッド２１
を含む第２の導電層２０が好ましくは形成されている。
【００１４】動作時、励起信号が接触パッド２１に送ら
れ、第２の導電層２０、第２のキャビテーション層部１
９、導電層１６、抵抗層１４の一部（以後「抵抗器１
３」と呼ぶ）を通り、再び導電層１６に戻ってアース２
２へと導通する。破線Ａは、構造１０を通る励起電流の
経路を示す。電流が抵抗器１３を通ることによって、そ
の結果熱が発生し、この熱は、電気的パッシベーション
層１７およびキャビテーション層部１８を通って伝導し
て、ウェル３０内のインクを加熱する。ウェル３０は、
キャビテーション層部１８、インクバリア２４、カバー
板２６およびオリフィス２８の形状によって規定されて
いる。ウェル３０内のインクは加熱され、ついには気泡
が発生して、ある量のインク（インク滴）が吐出され
る。
れ、第２の導電層２０、第２のキャビテーション層部１
９、導電層１６、抵抗層１４の一部（以後「抵抗器１
３」と呼ぶ）を通り、再び導電層１６に戻ってアース２
２へと導通する。破線Ａは、構造１０を通る励起電流の
経路を示す。電流が抵抗器１３を通ることによって、そ
の結果熱が発生し、この熱は、電気的パッシベーション
層１７およびキャビテーション層部１８を通って伝導し
て、ウェル３０内のインクを加熱する。ウェル３０は、
キャビテーション層部１８、インクバリア２４、カバー
板２６およびオリフィス２８の形状によって規定されて
いる。ウェル３０内のインクは加熱され、ついには気泡
が発生して、ある量のインク（インク滴）が吐出され
る。
【００１５】構造１０をより具体的に参照すると、好適
な実施形態において基板がシリコンである場合には、基
板の熱パッシベーション層は、好ましくはＳｉＯ2（二
酸化ケイ素）である。抵抗層１４は、好ましくはタンタ
ルアルミニウム（ＴａＡｌ）または同様の特性を有する
物質で形成されている。導電層１６、２０は、好ましく
はそれぞれアルミニウム（Ａｌ）および金（Ａｕ）、ま
たは関連する熱的および機械的ストレスに適した他の導
電材料である。電気的パッシベーション層１７は、好ま
しくは、その上に炭化ケイ素（ＳｉＣ）の層を形成した
窒化ケイ素（ＳｉＮ）の層で形成されている。ＳｉＮに
よって、インクが抵抗器から電気的に隔離される。Ｓｉ
Ｃによって、導電および抵抗トレースが、インクによっ
て引き起こされる液体による腐食から保護される。好適
な一実施形態において、ＳｉＮは電気的パッシベーショ
ン層の厚さの約２／３であり、ＳｉＣは約１／３であ
る。例えば、厚さ３０００オングストロームの電気的パ
ッシベーション層１７は、好ましくは約２０００オング
ストロームのＳｉＮおよび１０００オングストロームの
ＳｉＣを有する。
な実施形態において基板がシリコンである場合には、基
板の熱パッシベーション層は、好ましくはＳｉＯ2（二
酸化ケイ素）である。抵抗層１４は、好ましくはタンタ
ルアルミニウム（ＴａＡｌ）または同様の特性を有する
物質で形成されている。導電層１６、２０は、好ましく
はそれぞれアルミニウム（Ａｌ）および金（Ａｕ）、ま
たは関連する熱的および機械的ストレスに適した他の導
電材料である。電気的パッシベーション層１７は、好ま
しくは、その上に炭化ケイ素（ＳｉＣ）の層を形成した
窒化ケイ素（ＳｉＮ）の層で形成されている。ＳｉＮに
よって、インクが抵抗器から電気的に隔離される。Ｓｉ
Ｃによって、導電および抵抗トレースが、インクによっ
て引き起こされる液体による腐食から保護される。好適
な一実施形態において、ＳｉＮは電気的パッシベーショ
ン層の厚さの約２／３であり、ＳｉＣは約１／３であ
る。例えば、厚さ３０００オングストロームの電気的パ
ッシベーション層１７は、好ましくは約２０００オング
ストロームのＳｉＮおよび１０００オングストロームの
ＳｉＣを有する。
【００１６】キャビテーション層部１８は、層１７をキ
ャビテーションによる損傷から保護するものであり、経
験的に、滴量が大きい（定常状態において乾燥重量が５
０ｎｇよりも大きい）と印字品質が高まることがわかっ
ている。キャビテーション層部１８、１９に適した材料
はタンタル等であり、これらの層部の形成は公知であ
る。インクバリア２４は、公知のようにウェルの高さを
規定し毛管チャネルを形成することができる、乾燥フォ
トレジスト等の材料である。カバーすなわちオリフィス
板２６は、好ましくは電気メッキを施したニッケル等で
ある。適当な薄いカバー板は、本願の出願人が出願し
た、"Reduced Size Printhead for an InkJet Printer"
という名称の、米国特許出願（出願番号０８／９２０，
４７８号）にも記載されている。電気的パッシベーショ
ン層１７およびキャビテーション層部１８については以
下でより詳細に説明するが、構造１０の構成要素のいく
つかの代表的な好適な寸法は以下のとおりである。オリ
フィス２８の直径（１８μｍ）、オリフィス板２６の厚
さ（２８．５μｍ）、インクバリア２４の厚さ（１４μ
ｍ）、および抵抗器１３の幅（２２μｍ）。これらの寸
法は、教育的な理由から提供するものであって、決して
本発明を限定するよう意図するものではない。
ャビテーションによる損傷から保護するものであり、経
験的に、滴量が大きい（定常状態において乾燥重量が５
０ｎｇよりも大きい）と印字品質が高まることがわかっ
ている。キャビテーション層部１８、１９に適した材料
はタンタル等であり、これらの層部の形成は公知であ
る。インクバリア２４は、公知のようにウェルの高さを
規定し毛管チャネルを形成することができる、乾燥フォ
トレジスト等の材料である。カバーすなわちオリフィス
板２６は、好ましくは電気メッキを施したニッケル等で
ある。適当な薄いカバー板は、本願の出願人が出願し
た、"Reduced Size Printhead for an InkJet Printer"
という名称の、米国特許出願（出願番号０８／９２０，
４７８号）にも記載されている。電気的パッシベーショ
ン層１７およびキャビテーション層部１８については以
下でより詳細に説明するが、構造１０の構成要素のいく
つかの代表的な好適な寸法は以下のとおりである。オリ
フィス２８の直径（１８μｍ）、オリフィス板２６の厚
さ（２８．５μｍ）、インクバリア２４の厚さ（１４μ
ｍ）、および抵抗器１３の幅（２２μｍ）。これらの寸
法は、教育的な理由から提供するものであって、決して
本発明を限定するよう意図するものではない。
【００１７】様々な態様の中で特に、本発明は、電気的
パッシベーション層の厚さを変更してインク滴を吐出す
るのに必要なエネルギー量を低減することを含む。従来
技術では、オリフィス板の厚さ（非フォトリソグラフィ
で形成される層）を低減することに焦点を合わせて滴量
を低減する試みがなされてきたのとは対照的に、本発明
では、フォトリソグラフィで形成される層を変更して所
望の目的を達成している。
パッシベーション層の厚さを変更してインク滴を吐出す
るのに必要なエネルギー量を低減することを含む。従来
技術では、オリフィス板の厚さ（非フォトリソグラフィ
で形成される層）を低減することに焦点を合わせて滴量
を低減する試みがなされてきたのとは対照的に、本発明
では、フォトリソグラフィで形成される層を変更して所
望の目的を達成している。
【００１８】図２を参照して、本発明による、電気的パ
ッシベーション層１７の厚さ（マゼンタのカラーインク
について）対ターンオン・エネルギー（ＴＯＥ）のグラ
フを示す。複数のデータ点および１つの回帰直線を示
す。ターンオン・エネルギーとは、所定の大きさ（量）
のインク滴を吐出するのに必要なエネルギーのことであ
り、好適な滴の大きさは、１０ｎｇ（定常状態における
乾燥重量）である。ターンオン・エネルギーは計器によ
って測定され、プリントヘッドに送られるエネルギーと
相対プリントヘッド温度滴質量との関係を簡単に表す
と、ＴＯＥ＝ｍＣｐＤＴである（Ｄの文字は、ギリシャ
文字デルタの大文字Δの代用）。ただし、ｍ＝噴出され
た滴の質量、Ｃｐ＝インクの比熱（定圧）、ＤＴ＝高密
度印字でプリントヘッドがそこまで加熱される定常状態
の温度。異なるカラーのインクはＴＯＥがわずかに異な
るので、マゼンタのカラーインクに特有のグラフを提供
している。
ッシベーション層１７の厚さ（マゼンタのカラーインク
について）対ターンオン・エネルギー（ＴＯＥ）のグラ
フを示す。複数のデータ点および１つの回帰直線を示
す。ターンオン・エネルギーとは、所定の大きさ（量）
のインク滴を吐出するのに必要なエネルギーのことであ
り、好適な滴の大きさは、１０ｎｇ（定常状態における
乾燥重量）である。ターンオン・エネルギーは計器によ
って測定され、プリントヘッドに送られるエネルギーと
相対プリントヘッド温度滴質量との関係を簡単に表す
と、ＴＯＥ＝ｍＣｐＤＴである（Ｄの文字は、ギリシャ
文字デルタの大文字Δの代用）。ただし、ｍ＝噴出され
た滴の質量、Ｃｐ＝インクの比熱（定圧）、ＤＴ＝高密
度印字でプリントヘッドがそこまで加熱される定常状態
の温度。異なるカラーのインクはＴＯＥがわずかに異な
るので、マゼンタのカラーインクに特有のグラフを提供
している。
【００１９】従来、電気的パッシベーション層は、７５
０ｎｍよりも薄い厚さでは作られなかった。図２のグラ
フは、電気的パッシベーション層の厚さを低減すること
によって、ＴＯＥ、およびこれに対応して、抵抗器１３
がそこまで加熱されねばならない温度、が低減される、
ということを示す。例えば、パッシベーション層１７の
厚さを２５％低減して７５０ｎｍから５６０ｎｍにする
と、その結果、ＴＯＥが１７％低下する（１．８μＪか
ら１．５μＪに）。
０ｎｍよりも薄い厚さでは作られなかった。図２のグラ
フは、電気的パッシベーション層の厚さを低減すること
によって、ＴＯＥ、およびこれに対応して、抵抗器１３
がそこまで加熱されねばならない温度、が低減される、
ということを示す。例えば、パッシベーション層１７の
厚さを２５％低減して７５０ｎｍから５６０ｎｍにする
と、その結果、ＴＯＥが１７％低下する（１．８μＪか
ら１．５μＪに）。
【００２０】図３を参照して、本発明による、電気的パ
ッシベーション層１７の厚さ（すべてのインクのカラー
−マゼンタ、シアン、およびイエロー−について）対タ
ーンオン・エネルギー（ＴＯＥ）のグラフを示す。デー
タ点および回帰直線が設けられている。このグラフは更
に、電気的パッシベーション層の厚さを低減すると、そ
の結果、ターンオン・エネルギーが低減される、という
ことを示す。
ッシベーション層１７の厚さ（すべてのインクのカラー
−マゼンタ、シアン、およびイエロー−について）対タ
ーンオン・エネルギー（ＴＯＥ）のグラフを示す。デー
タ点および回帰直線が設けられている。このグラフは更
に、電気的パッシベーション層の厚さを低減すると、そ
の結果、ターンオン・エネルギーが低減される、という
ことを示す。
【００２１】図４を参照して、本発明による、体積の小
さい熱インクジェットのプリントヘッド構造１００の他
の実施形態を示す。この構造は、図１に示す構造と類似
しており、同様の構成要素は符号の１００の位に１を付
け加えている。
さい熱インクジェットのプリントヘッド構造１００の他
の実施形態を示す。この構造は、図１に示す構造と類似
しており、同様の構成要素は符号の１００の位に１を付
け加えている。
【００２２】インク滴量が低減するにつれて、インクが
気泡を発生することによって引き起こされるキャビテー
ションによる損傷も低減する。この現象を理解すること
によって、キャビテーション層１８（図１）を低減した
り削除して、電気的パッシベーション層１７（図１）を
潜在的にさらに低減した他の実施形態をいくつか形成す
ることができる。図４は、キャビテーション層部１８を
取り除いた第１の他の実施形態を示す。この場合、パッ
シベーション層１１７がインクウェルの底部を規定し、
ＳｉＮ／ＳｉＣのパッシベーション層を利用する場合に
は、ＳｉＣがウェルの底部（すなわち、インクとの接触
面）を規定する。第２の他の実施形態において、キャビ
テーション層１８（図１）等が、例えばＳｉＣ層を液体
による腐食から保護するパッシベーション層１７（上
述）の部分と組み合わせられる、またはその代わりに用
いられる。これによって、好ましくはＳｉＮである電気
的隔離層、および、タンタルまたは同様の金属、ＳｉＣ
等、またはこれらまたは同様の材料の組み合わせを含ん
でもよい導電腐食保護層１１８’、からなるパッシベー
ション層１１７が得られる。
気泡を発生することによって引き起こされるキャビテー
ションによる損傷も低減する。この現象を理解すること
によって、キャビテーション層１８（図１）を低減した
り削除して、電気的パッシベーション層１７（図１）を
潜在的にさらに低減した他の実施形態をいくつか形成す
ることができる。図４は、キャビテーション層部１８を
取り除いた第１の他の実施形態を示す。この場合、パッ
シベーション層１１７がインクウェルの底部を規定し、
ＳｉＮ／ＳｉＣのパッシベーション層を利用する場合に
は、ＳｉＣがウェルの底部（すなわち、インクとの接触
面）を規定する。第２の他の実施形態において、キャビ
テーション層１８（図１）等が、例えばＳｉＣ層を液体
による腐食から保護するパッシベーション層１７（上
述）の部分と組み合わせられる、またはその代わりに用
いられる。これによって、好ましくはＳｉＮである電気
的隔離層、および、タンタルまたは同様の金属、ＳｉＣ
等、またはこれらまたは同様の材料の組み合わせを含ん
でもよい導電腐食保護層１１８’、からなるパッシベー
ション層１１７が得られる。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され、作用
するものであるから、上記した課題を解決することがで
きる効果が得られる。本発明を熱インクジェットプリン
タの場面で説明したが、本発明の教示は、他のインクジ
ェットプリンタにも適用することができる、ということ
が理解されよう。例えば、抵抗器１３、１１３の代わり
に圧電アクチュエータ１３、１１３を用いて、パッシベ
ーション層１７、１１７を低減するおよび／またはキャ
ビテーション層を低減または削除する場合、その結果、
アクチュエータからインク滴への機械的エネルギーの伝
達がより直接的になる。
するものであるから、上記した課題を解決することがで
きる効果が得られる。本発明を熱インクジェットプリン
タの場面で説明したが、本発明の教示は、他のインクジ
ェットプリンタにも適用することができる、ということ
が理解されよう。例えば、抵抗器１３、１１３の代わり
に圧電アクチュエータ１３、１１３を用いて、パッシベ
ーション層１７、１１７を低減するおよび／またはキャ
ビテーション層を低減または削除する場合、その結果、
アクチュエータからインク滴への機械的エネルギーの伝
達がより直接的になる。
【００２４】本発明をその具体的な実施形態に関して説
明したが、本発明の本質的特徴を有したまま、本発明は
更に変更することができ、本願発明は、本発明の原理に
従う本発明の関係する分野において周知または慣習的な
実施にも適用することができることは言うまでもない。
本願は、本発明の範囲および特許請求の範囲の限定に含
まれるような本開示と均等な逸脱を含む、いかなる変
形、使用、または適用もカバーするように意図されてい
る、ということが理解されよう。
明したが、本発明の本質的特徴を有したまま、本発明は
更に変更することができ、本願発明は、本発明の原理に
従う本発明の関係する分野において周知または慣習的な
実施にも適用することができることは言うまでもない。
本願は、本発明の範囲および特許請求の範囲の限定に含
まれるような本開示と均等な逸脱を含む、いかなる変
形、使用、または適用もカバーするように意図されてい
る、ということが理解されよう。
【００２５】以下、本願発明の実施態様を列挙する。 （実施態様１）基板（１１、１１１）と、該基板上に形
成され、そこを通ってインクが吐出されるオリフィスを
有する、インクウェル（３０、１３０）と、前記基板と
前記インクウェル（３０、１３０）との間に形成された
インク吐出機構（１３、１１３）と、前記インクウェル
と前記吐出機構との間に形成され、厚さが７４００オン
グストロームよりも薄い、保護層（１７、１１７、また
は、１７、１１７および１８、１１８’）とを含むイン
クジェットのプリントヘッド装置。 （実施態様２）前記保護層は、電気的隔離材料を有する
電気的パッシベーション層（１７、１１７）を含む、実
施態様１に記載の装置。 （実施態様３）前記パッシベーション層（１７、１１
７）は、液体（インク）による腐食から保護する材料を
含む、実施態様２に記載の装置。 （実施態様４）前記吐出機構（１３、１１３）は熱源を
含む、実施態様１に記載の装置。 （実施態様５）前記熱源が抵抗器を含む、実施態様４に
記載の装置。 （実施態様６）前記保護層（１７、１１７）と前記イン
クウェル（３０、１３０）との間に形成され、前記イン
クウェル内のインクによるキャビテーションの損傷から
保護する、キャビテーション層（１８、１１８’）をさ
らに含む、実施態様２に記載の装置。 （実施態様７）前記キャビテーション層（１８、１１
８’）が、前記電気的隔離材料上に直接形成されてい
る、実施態様６に記載の装置。 （実施態様８）前記インクウェル（３０、１３０）が、
前記パッシベーション層（１７、１１７）上に直接形成
されている、実施態様２に記載の装置。 （実施態様９）約１０ｎｇ（定常状態における乾燥重
量）の滴１つについて必要なターンオン・エネルギー
が、約１．７μＪ以下である、実施態様１に記載の装
置。 （実施態様１０）前記吐出機構が圧電アクチュエータ
（１３、１１３）を含む、実施態様１に記載の装置。
成され、そこを通ってインクが吐出されるオリフィスを
有する、インクウェル（３０、１３０）と、前記基板と
前記インクウェル（３０、１３０）との間に形成された
インク吐出機構（１３、１１３）と、前記インクウェル
と前記吐出機構との間に形成され、厚さが７４００オン
グストロームよりも薄い、保護層（１７、１１７、また
は、１７、１１７および１８、１１８’）とを含むイン
クジェットのプリントヘッド装置。 （実施態様２）前記保護層は、電気的隔離材料を有する
電気的パッシベーション層（１７、１１７）を含む、実
施態様１に記載の装置。 （実施態様３）前記パッシベーション層（１７、１１
７）は、液体（インク）による腐食から保護する材料を
含む、実施態様２に記載の装置。 （実施態様４）前記吐出機構（１３、１１３）は熱源を
含む、実施態様１に記載の装置。 （実施態様５）前記熱源が抵抗器を含む、実施態様４に
記載の装置。 （実施態様６）前記保護層（１７、１１７）と前記イン
クウェル（３０、１３０）との間に形成され、前記イン
クウェル内のインクによるキャビテーションの損傷から
保護する、キャビテーション層（１８、１１８’）をさ
らに含む、実施態様２に記載の装置。 （実施態様７）前記キャビテーション層（１８、１１
８’）が、前記電気的隔離材料上に直接形成されてい
る、実施態様６に記載の装置。 （実施態様８）前記インクウェル（３０、１３０）が、
前記パッシベーション層（１７、１１７）上に直接形成
されている、実施態様２に記載の装置。 （実施態様９）約１０ｎｇ（定常状態における乾燥重
量）の滴１つについて必要なターンオン・エネルギー
が、約１．７μＪ以下である、実施態様１に記載の装
置。 （実施態様１０）前記吐出機構が圧電アクチュエータ
（１３、１１３）を含む、実施態様１に記載の装置。
【図１】本発明による熱インクジェットのプリントヘッ
ド構造の実施形態(thermal embodiment)の断面図であ
る。
ド構造の実施形態(thermal embodiment)の断面図であ
る。
【図２】本発明による電気的パッシベーション層の厚さ
（マゼンタのカラーインクについて）対ターンオン・エ
ネルギー（ＴＯＥ）を示すグラフを表した図である。
（マゼンタのカラーインクについて）対ターンオン・エ
ネルギー（ＴＯＥ）を示すグラフを表した図である。
【図３】本発明による電気的パッシベーション層の厚さ
（すべてのカラーインクについて）対ターンオン・エネ
ルギー（ＴＯＥ）を示すグラフを表した図である。
（すべてのカラーインクについて）対ターンオン・エネ
ルギー（ＴＯＥ）を示すグラフを表した図である。
【図４】本発明による、体積の小さい熱インクジェット
のプリントヘッド構造の他の実施形態の断面図である。
のプリントヘッド構造の他の実施形態の断面図である。
１１、１１１：基板、 ３０、１３０：インクウェル、 １３、１１３：インク吐出機構の一例たる抵抗器、 １７、１１７：保護層の一例たるパッシベーション層、 １８、１１８：保護層の一例たるキャビテーション層
部。
部。
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、該基板上に形成され、そこを通っ
てインクが吐出されるオリフィスを有する、インクウェ
ルと、 前記基板と前記インクウェルとの間に形成されたインク
吐出機構と、 前記インクウェルと前記吐出機構との間に形成され、厚
さが７４００オングストロームよりも薄い、保護層とを
含むインクジェットのプリントヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US064,571 | 1998-04-22 | ||
| US09/064,571 US6293654B1 (en) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Printhead apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320883A true JPH11320883A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=22056874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11114887A Pending JPH11320883A (ja) | 1998-04-22 | 1999-04-22 | 滴量低減型インクジェット・プリントヘッド |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6293654B1 (ja) |
| EP (1) | EP0951999B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11320883A (ja) |
| KR (1) | KR100440109B1 (ja) |
| CN (1) | CN1091688C (ja) |
| DE (1) | DE69930687T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7025894B2 (en) * | 2001-10-16 | 2006-04-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid-ejection devices and a deposition method for layers thereof |
| US6736489B1 (en) * | 2002-11-23 | 2004-05-18 | Silverbrook Research Pty Ltd | Thermal ink jet printhead with low heater mass |
| US7328978B2 (en) * | 2002-11-23 | 2008-02-12 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead heaters with short pulse time |
| KR100472485B1 (ko) * | 2002-12-20 | 2005-03-09 | 삼성전자주식회사 | 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 |
| KR100571804B1 (ko) * | 2003-01-21 | 2006-04-17 | 삼성전자주식회사 | 액적 토출기 및 이를 채용한 잉크젯 프린트헤드 |
| JP4137027B2 (ja) * | 2004-08-16 | 2008-08-20 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッド用基板、該基板の製造方法および前記基板を用いるインクジェットヘッド |
| US7195343B2 (en) * | 2004-08-27 | 2007-03-27 | Lexmark International, Inc. | Low ejection energy micro-fluid ejection heads |
| KR20080104780A (ko) * | 2007-05-29 | 2008-12-03 | 삼성전자주식회사 | 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 |
| CN107073956A (zh) * | 2014-10-30 | 2017-08-18 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 打印设备和产生此类装置的方法 |
| WO2017074446A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid ejection device |
| JP2022146318A (ja) * | 2021-03-22 | 2022-10-05 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4354309A (en) * | 1978-12-29 | 1982-10-19 | International Business Machines Corp. | Method of manufacturing a metal-insulator-semiconductor device utilizing a graded deposition of polycrystalline silicon |
| JPS5931943B2 (ja) | 1979-04-02 | 1984-08-06 | キヤノン株式会社 | 液体噴射記録法 |
| US4616408A (en) | 1982-11-24 | 1986-10-14 | Hewlett-Packard Company | Inversely processed resistance heater |
| US4513298A (en) * | 1983-05-25 | 1985-04-23 | Hewlett-Packard Company | Thermal ink jet printhead |
| US4535343A (en) | 1983-10-31 | 1985-08-13 | Hewlett-Packard Company | Thermal ink jet printhead with self-passivating elements |
| US4931813A (en) | 1987-09-21 | 1990-06-05 | Hewlett-Packard Company | Ink jet head incorporating a thick unpassivated TaAl resistor |
| US4872028A (en) | 1988-03-21 | 1989-10-03 | Hewlett-Packard Company | Thermal-ink-jet print system with drop detector for drive pulse optimization |
| US4982199A (en) | 1988-12-16 | 1991-01-01 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for gray scale printing with a thermal ink jet pen |
| US4951063A (en) | 1989-05-22 | 1990-08-21 | Xerox Corporation | Heating elements for thermal ink jet devices |
| US5227812A (en) * | 1990-02-26 | 1993-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid jet recording head with bump connector wiring |
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| US5083137A (en) | 1991-02-08 | 1992-01-21 | Hewlett-Packard Company | Energy control circuit for a thermal ink-jet printhead |
| US5168284A (en) | 1991-05-01 | 1992-12-01 | Hewlett-Packard Company | Printhead temperature controller that uses nonprinting pulses |
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| WO1993022140A1 (en) | 1992-04-23 | 1993-11-11 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet head and production thereof |
| JP3408292B2 (ja) | 1992-09-09 | 2003-05-19 | ヒューレット・パッカード・カンパニー | プリントヘッド |
| US5357081A (en) | 1993-01-21 | 1994-10-18 | Hewlett-Packard Company | Power supply for individual control of power delivered to integrated drive thermal inkjet printhead heater resistors |
| US6070969A (en) | 1994-03-23 | 2000-06-06 | Hewlett-Packard Company | Thermal inkjet printhead having a preferred nucleation site |
| US5660739A (en) | 1994-08-26 | 1997-08-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of producing substrate for ink jet recording head, ink jet recording head and ink jet recording apparatus |
| AU4092296A (en) * | 1995-01-13 | 1996-08-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejecting head, liquid ejecting device and liquid ejecting method |
| DE69621665T2 (de) | 1995-03-03 | 2003-03-06 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Tintenstrahlkopf, Substrat für einen Tintenstrahlkopf und Tintenstrahlgerät |
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| JP3513270B2 (ja) | 1995-06-30 | 2004-03-31 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
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| JP3542460B2 (ja) * | 1996-06-07 | 2004-07-14 | キヤノン株式会社 | 液体吐出方法及び液体吐出装置 |
| EP0816089B1 (en) | 1996-06-26 | 2003-09-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus |
| US6527813B1 (en) | 1996-08-22 | 2003-03-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head substrate, an ink jet head, an ink jet apparatus, and a method for manufacturing an ink jet recording head |
| US6155674A (en) * | 1997-03-04 | 2000-12-05 | Hewlett-Packard Company | Structure to effect adhesion between substrate and ink barrier in ink jet printhead |
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| US6007188A (en) * | 1997-07-31 | 1999-12-28 | Hewlett-Packard Company | Particle tolerant printhead |
-
1998
- 1998-04-22 US US09/064,571 patent/US6293654B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-22 CN CN98126072A patent/CN1091688C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-04-06 EP EP99302654A patent/EP0951999B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-06 DE DE69930687T patent/DE69930687T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-19 KR KR10-1999-0013796A patent/KR100440109B1/ko not_active IP Right Cessation
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