JP4394464B2

JP4394464B2 - インクジェットプリントヘッド

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Publication number: JP4394464B2
Application number: JP2004008462A
Authority: JP
Inventors: 志▲ヒュク▼ 任; 錫淳白; 龍洙呉; 健鞠; 承柱辛; 東岐孫; ▲ミン▼秀金; 容秀李
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: KR100519755B1; EP1447222A1; US7101024B2; US20040145633A1; EP1447222B1; JP2004216902A; KR20040065104A

Description

本発明は、インクジェットプリントヘッドに係り、特に、ヒーターを適切に配置することによってプリントヘッドの性能と寿命を向上させうる改善された構造のインクジェットプリントヘッドに関する。

一般的にインクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を記録用紙上の所望の位置に吐出させて所定カラーの画像で印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドはインク液滴の吐出メカニズムによって大きく２種の方式に分類されうる。その１つは、熱源を利用してインクにバブルを発生させてそのバブルの膨張力によってインク液滴を吐出させる熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドであり、他の１つは、圧電体を使用してその圧電体の変形によってインクに加わる圧力によってインク液滴を吐出させる圧電駆動方式のインクジェットプリントヘッドである。

前記熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでのインク液滴吐出メカニズムをさらに詳細に説明すれば、次の通りである。抵抗発熱体よりなるヒーターにパルス状の電流が流れれば、ヒーターで熱が発生しながらヒーターに隣接したインクは約３００℃に瞬間加熱される。これによってインクが沸騰しながらバブルが生成し、生成したバブルは膨脹してインクチャンバ内に満たされたインクに圧力を加えるようになる。これによってノズル付近のインクがノズルを通じて液滴の形態でインクチャンバの外に吐出される。

一方、このような熱駆動方式はバブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とによって、さらにトップシューティング方式、サイドシューティング方式及びバックシューティング方式に分類される。トップシューティング方式は、バブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とが同じ方式であり、サイドシューティング方式は、バブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とが直角をなす方式であり、バックシューティング方式は、バブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とが相互反対であるインク吐出方式である。

このような熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドは一般的に次のような要件を満足すべきである。第１に、できる限りその製造が簡単であり、製造コストが安く、量産が可能でなければならない。第２に、高画質の画像を得るためには隣接したノズル間の干渉は抑制しながらも隣接したノズル間の間隔はできる限り狭くならねばならない。すなわち、ＤＰＩ（ＤｏｔｓＰｅｒＩｎｃｈ）を高めるためには多数のノズルを高密度で配置できなければならない。第３に、高速印刷のためには、インクチャンバからインクが吐出された後、インクチャンバにインクがリフィルされる周期ができる限り短くなければならない。すなわち、加熱されたインクとヒーターとの冷却が速く行われて駆動周波数を高めなければならない。

図１は、従来トップシューティング方式のインクジェットプリントヘッドの構成を示した概略的な部分切開斜視図であり、図２は、図１に示されたインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示した断面図である。

まず、図１を参照すれば、インクジェットプリントヘッドは、基板上に多数の物質層が積層されてなるベースプレート１０と、ベースプレート１０上に積層されてインクチャンバ２２を限定する隔壁２０と、隔壁２０上に積層されるノズルプレート３０とよりなる。インクチャンバ２２内にはインクが満たされ、インクチャンバ２２の下方にはインクを加熱してバブルを生成させるためのヒーター（図２の１３）が備えられている。インク流路２４はインクチャンバ２２の内部にインクを供給するための通路であって、インク貯蔵庫（図示せず）と連結されている。ノズルプレート３０にはそれぞれのインクチャンバ２２に対応する位置にインクの吐出が行われる多数のノズル３２が形成されている。

前記のようなインクジェットプリントヘッドの垂直構造を図２を参照して説明すれば、シリコンよりなる基板１１上にはヒーター１３と基板１１間の断熱及び絶縁のための絶縁層１２が形成されている。絶縁層１２上にはインクチャンバ２２内のインクを加熱してバブルを発生させるためのヒーター１３が形成されている。このヒーター１３はタンタル窒化物（ＴａＮ）またはタンタル−アルミニウム合金（ＴａＡｌ）などを絶縁層１２上に薄膜の形態で蒸着することによって形成される。ヒーター１３上にはここに電流を印加するための導線１４が備えられている。この導線１４はアルミニウムまたはアルミニウム合金などのような導電性が良好な金属物質よりなる。

ヒーター１３と導線１４上にはこれらを保護するための保護層１５が形成されている。保護層１５は、ヒーター１３と導線１４とが酸化されるかインクと直接接触されることを防止するためのものであって、主にシリコン窒化物を蒸着することによってなる。そして、保護層１５上にはインクチャンバ２２が形成される部位にキャビテーション防止層１６が形成されている。

一方、基板１１上に複数の物質層が積層されて形成されたベースプレート１０上にはインクチャンバ２２を形成するための隔壁２０が積層されている。そして、隔壁２０上にはノズル３２が形成されているノズルプレート３０が積層されている。

前記のような構造のインクジェットプリントヘッドで、保護層１５上に形成されたキャビテーション防止層１６はバブルが消滅する時に発生するキャビテーション圧力がヒーター１３の中央部位に集中してヒーター１３を損傷させることを防止するためのものである。しかし、保護層１５上に前記のようなキャビテーション防止層１６を形成するようになれば、プリントヘッドの製造工程数が増加し、また、ヒーター１３から発生した熱がインクに十分に伝えられない問題点がある。

一方、最近にはヒーターの寿命を確保するためにインク流路の構造を非対称的に作ってキャビテーションをヒーター側ではない他の所で生じるようにするか広い面積に分布させてその圧力を縮めようとする努力が進められている。

図３は、特許文献１に開示されたインクジェットプリントヘッドの概略的な平面図である。図３を参照すれば、インクジェットプリントヘッドはヒーター５０とノズル５２とがインクチャンバ５４の中心部から外れた位置に配置された非対称的な構造となっている。図面で、５６は、インクチャンバ５４の内部にインクを供給するための通路であるインク流路を示す。

このような構造はインクチャンバ５４に満たされたインクの流れに変化をもたらし、これによってバブルの消滅によって発生するヒーター５０の損傷を減らせる。

しかし、前記のように非対称的構造を有するインクジェットプリントヘッドでは、ノズル５２を通じて吐出されるインク液滴の直進性が落ち、インクのリフィルを妨害する流体の流れが発生してプリントヘッドの駆動周波数が低くなるという短所がある。
米国特許第６,４４３,５６４号公報

本発明は前記のような問題点を解決するために考案されたものであって、バブルを順次消滅させる２つのヒーターを具備することによって、プリントヘッドの寿命を延ばし、駆動周波数を向上させるところにその目的がある。

前記した目的を達成するために本発明は、吐出されるインクが満たされるインクチャンバと、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホールドと、前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルと、前記インクチャンバからインクが吐出されるノズルと、前記インクチャンバ内のインクを加熱してバブルを発生させる第１及び第２ヒーターと、前記第１及び第２ヒーターと電気的に連結されて前記第１及び第２ヒーターに電流を印加する導線と、を具備し、前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは前記ノズルを中心として互いに対称に配置されており、そのうちの一方は前記インクチャンネル側に配置され、前記第１ヒーター及び前記第２ヒーターの加熱により、前記インクチャンバ内に供給されるインクに２つのバブルを生成し、前記インクチャンネル側に配置された前記第１ヒーターの加熱により生成される第１バブルは、前記インクチャンネルのインクに圧力を加えて成長する一方、第２ヒーターの加熱により生成される第２バブルは、前記インクチャンバの側壁によって成長が制限されることにより、前記第１バブルは前記第２バブルよりもさらに膨らみ、前記第１バブルは、前記インクチャンネルにあるインクによって引っ張られるために前記第２バブルより速く消滅することを特徴とするインクジェットプリントヘッドを提供する。

前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは同じ抵抗値を有するようにその材質及びサイズが互いに同じであることが望ましい。

また、本発明は、吐出されるインクが満たされるインクチャンバが表面側に形成され、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホールドが背面側に形成され、前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルが表面に平行に形成された基板と、前記基板上に積層されて前記インクチャンバの上部壁をなすものであって、前記インクチャンバの中央部と対応する位置にノズルが形成され、前記インクチャンバ内のインクを加熱してバブルを発生させる第１及び第２ヒーターと、前記第１及び第２ヒーターと電気的に連結されて前記第１及び第２ヒーターに電流を印加する導線が配置されたノズルプレートと、を具備し、前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは前記ノズルを中心として互いに対称に配置されており、そのうち何れか１つは前記インクチャンネル側に配置され、前記第１ヒーター及び前記第２ヒーターの加熱により、前記インクチャンバ内に供給されるインクに２つのバブルを生成し、前記インクチャンネル側に配置された前記第１ヒーターの加熱により生成される第１バブルは、前記インクチャンネルのインクに圧力を加えて成長する一方、第２ヒーターの加熱により生成される第２バブルは、前記インクチャンバの側壁によって成長が制限されることにより、前記第１バブルは前記第２バブルよりもさらに膨らみ、前記第１バブルは、前記インクチャンネルにあるインクによって引っ張られるために前記第２バブルより速く消滅することを特徴とするインクジェットプリントヘッドを提供する。

ここで、前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは電気的に並列に連結されるか直列に連結されうる。

前記ノズルプレートは前記基板上に順次積層された第１保護層、第２保護層及び第３保護層を含み、前記第１及び第２ヒーターは前記第１保護層と前記第２保護層間に備えられ、前記導線は前記第２保護層と前記第３保護層間に備えられることが望ましい。ここで、前記ノズルプレートは前記第３保護層上に積層されて前記第１及び第２ヒーターとその周辺の熱を外部に発散させる熱発散層をさらに含むことができる。

本発明によるインクジェットプリントヘッドは次のような効果を有する。

第１に、２つのヒーターによってそれぞれバブルを発生させることによってバブルの消滅時に発生するキャビテーション圧力がヒーターの中心部に集中せずに分散される。したがって、キャビテーション圧力からヒーターが損傷されることが防止でき、その結果、インクジェットプリントヘッドの寿命が延長できる。

第２に、２つのヒーターをノズルを中心として互いに対称に配置することによってインクチャンバから吐出されるインクの直進性を向上させうる。

第３に、２つのヒーターのうち１つはインクチャンネル側に配置し、残りの１つはその反対側に配置することによってバブルを順次消滅させれば、インクのリフィルが促進される。これによってプリントヘッドの駆動周波数が高められる。

以下、図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明する。図面で同じ符号は同じ構成要素を称し、図面上で各構成要素のサイズは説明の明瞭性のために誇張される場合がある。また、ある層が基板や他の層の上に存在すると説明される時、その層は基板や他の層に直接接しながらその上に存在することもでき、その間に第３の層が存在することもできる。

まず、図４は本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドの概略的な平面図である。

図４を参照すれば、インクジェットプリントヘッドはインク吐出部１０３が２列に配置されており、各インク吐出部１０３と電気的に連結され、ワイヤーがボンディングされるボンディングパッド１０１が配置されている。図面ではインク吐出部１０３が２列に配置されているが、１列に配置されることもあり、解像度をさらに高めるために３列以上に配置されることもある。

図５は、図４に示されたＡ部分を拡大して図示した平面図であり、図６は、図５のVI−VI’線に沿って切断したインクジェットプリントヘッドの垂直構造を図示した断面図である。

図５及び図６を参照して本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドの構造を詳細に説明すれば、次の通りである。

まず、基板１００にはその表面側に吐出されるインクが満たされるインクチャンバ１０２が形成され、その背面側には前記インクチャンバ１０２にインクを供給するためのマニホールド１１０が形成されている。このようなインクチャンバ１０２及びマニホールド１１０はそれぞれ基板１００の表面及び背面をエッチングして形成されるので、その形状を多様に変形できる。ここで、基板１００としては２つのシリコン層の間に絶縁層が介されるＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が使われうる。一方、マニホールド１１０はインクを含んでいるインク貯蔵庫（図示せず）と連結される。

インクチャンバ１０２とマニホールド１１０間にはこれらを連結するためのインクチャンネル１０４が基板１００の表面側に形成される。ここで、インクチャンネル１０４は基板１００の表面に平行に形成されてインクチャンバ１０２の側壁を貫通する。このようなインクチャンネル１０４はインクチャンバ１０２と同じく基板１００の表面をエッチングして形成され、これによってインクチャンネル１０４の形状も多様に変形できる。

前記したインクチャンバ１０２、インクチャンネル１０４及びマニホールド１１０が形成された基板１００の上部にはノズルプレート１５０が備えられる。前記ノズルプレート１５０はインクチャンバ１０２及びインクチャンネル１０４の上部壁を成し、インクチャンバ１０２の中心に対応する位置にはインクチャンバ１０２からインクの吐出が行われるノズル１０６が垂直に貫通されて形成される。

このようなノズルプレート１５０は基板１００上に積層された多数の物質層よりなる。

まず、基板１００の表面には第１保護層１１２が形成されている。このような第１保護層１１２はその上に形成される第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂとその下の基板１００間の絶縁のための物質層であって、シリコン酸化物やシリコン窒化物などよりなりうる。

第１保護層１１２の上にはインクチャンバ１０２の上部に位置してインクを加熱する第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂが形成されている。このような第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂはインクを加熱してインクチャンバ１０２の内部にそれぞれ第１バブルＢ１と第２バブルＢ２とを発生させる。ここで、第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂは同じ抵抗値を有するようにその材質及びサイズが互いに同じであることが望ましい。このような第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂは不純物がドーピングされたポリシリコン、タンタル−アルミニウム合金、チタン窒化物、タングステンシリシドなどのような抵抗発熱体よりなる。前記第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂは第１保護層１１２の全面に前記した抵抗発熱体を所定厚さで蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されうる。具体的に、ポリシリコンは不純物として、例えば、燐のソースガスと共に低圧化学気相蒸着法（ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＰＣＶＤ）によって約０.７〜１μｍの厚さで蒸着され、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物またはタングステンシリシドはスパッタリング法や化学気相蒸着法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）等によって約０.１〜０.３μｍの厚さで蒸着される。この抵抗発熱体の蒸着厚さは、第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂの幅と長さを考慮して適正な抵抗値を有するように他の範囲に定められうる。次に、第１保護層１１２の全面に蒸着された抵抗発熱体は、フォトマスクとフォトレジストを利用したフォトリソグラフィ工程とフォトレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチングするエッチング工程とによってパターニングされる。このような第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂは図５に示された方形以外にも多様な形状で形成できる。

前記第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂはノズル１０６を中心として互いに対称に配置されている。ここで、第１ヒーター１０８ａはインクチャンネル１０４の方に配置され、第２ヒーター１０８ｂはノズル１０６を中心として前記第１ヒーター１０８ａと反対側に配置される。このように配置された第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂの作用については後述する。

一方、前記第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂはこれらと連結された導線１１８から電流を印加されるが、この時、第１ヒーター１０８ａと第２ヒーター１０８ｂとは互いに電気的に並列に連結されることもあり、直列に連結されることもある。

第１、第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂ及び第１保護層１１２上には第２保護層１１４が備えられる。第２保護層１１４はその下に備えられる第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂとその上に備えられる導線１１８間の絶縁のための物質層であって、第１保護層１１２と同じくシリコン酸化物またはシリコン窒化物などよりなりうる。

第２保護層１１４上には第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂと電気的に連結されて第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂにパルス状の電流を印加する導線１１８が備えられる。ここで、導線１１８の一端は第２保護層１１４に形成されたコンタクトホール（図示せず）を通じて第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂに接続され、その他端部はボンディングパッド（図４の１０１）に電気的に連結される。このような導線１１８は導電性が良好な金属、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金または金や銀よりなりうる。

第２保護層１１４及び導線１１８上には第３保護層１１６が備えられる。第３保護層１１６はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）酸化物またはシリコン酸化物よりなりうる。

第３保護層１１６上には熱発散層１２０が備えられる。熱発散層１２０はノズルプレート１５０をなす多数の物質層のうち最上部の物質層である。このような熱発散層１２０は熱伝導性が良好な金属物質、例えば、ニッケル、銅または金のような物質よりなる。熱発散層１２０は第３保護層１１６上に前記した金属物質を電気メッキすることによって１０〜１００μｍ程度に比較的厚く形成される。このために、第３保護層１１６上には前記した金属物質の電気メッキのためのシード層（図示せず）が備えられうる。ここで、前記シード層は銅、クロム、チタン、金またはニッケルなどの電気伝導性が良好な金属物質よりなりうる。

このような熱発散層１２０は第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂとその周辺の熱を外部に発散させる機能をする。すなわち、インクが吐出された後に第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂとその周辺に残留する熱は熱発散層１２０に伝導されて外部に発散される。したがって、インクが吐出された後にさらに速い放熱が行われてノズル１０６周囲の温度が低くなるので、高い駆動周波数で安定した印刷が可能である。

前記熱発散層１２０はメッキ工程によって形成されるので、インクジェットプリントヘッドの他の構成要素と一体に形成されることができ、比較的厚く形成できるので効果的な放熱が行われうる。また、ノズル１０６の長さを十分に確保できるので、ノズル１０６を通じて吐出されるインク液滴の直進性が向上する。したがって、インク液滴で基板１００の表面に対して正確に垂直な方向に吐出される。

一方、ノズルプレート１５０に形成されたノズル１０６は出口側に近づくほど断面積が狭くなるテ−パ形状を有する。このようにノズル１０６の形状がテ−パ形状になれば、インク液滴の吐出性能が向上し、ノズルプレート１５０の外側表面がインクに濡れる問題点が解消される。

以下では前記のような構造を有するインクジェットプリントヘッドで、インクが吐出される過程を説明する。

まず、インクチャンバ１０２にインクが満たされた状態で、導線１１８を通じて第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂにパルス状の電流が印加されれば、第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂでそれぞれ熱が発生する。このように発生した熱は第１保護層１１２を通じてインクチャンバ１０２の内部にあるインクに伝えられ、これによってインクが沸騰して第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２が生成される。ここで、第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２は第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂの下部にそれぞれ生成される。生成された第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２は継続的な熱の供給によって膨脹するようになり、これによってインクはノズル１０６の外に押し出される。

一方、第１ヒーター１０８ａはインクチャンバ１０２にインクが流入される通路であるインクチャンネル１０４側に配置されており、第２ヒーター１０８ｂはノズル１０６を中心として第１ヒーター１０８ａと反対方向に配置されている。このように第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂがノズルを中心として相互対称で配置されれば、インクチャンバ１０２から吐出されるインク液滴の直進性を向上させうる。また、このような第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂの配置は成長する第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２の形態（形状）に変化をもたらすようになる。

図７は、本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドで、バブルが成長した時点でのバブルの形態を示す写真である。図７を参照すれば、第１ヒーター１０８ａによって発生した第１バブルＢ１は第２ヒーター１０８ｂによって発生した第２バブルＢ２よりインクチャンネル１０４側にさらに膨らんでいる。これは第１バブルＢ１がインクチャンネル１０４のインクに圧力を加えて成長できる一方、第２バブルＢ２はインクチャンバ１０２の側壁によって成長が制限されるためである。

次に、第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２が最大に膨張された時点で印加した電流を遮断すれば、第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２は収縮して消滅される。この時、ノズル１０６の外に押し出されたインクはノズル１０６から分離されて液滴の形態で吐出される。

一方、この過程でインクチャンネル１０４側に位置した第１ヒーター１０８ａによって発生した第１バブルＢ１は消滅時、インクチャンネル１０４にあるインクを容易に引っ張られるために第２バブルＢ２より速く消滅する。このように各バブルＢ１、Ｂ２が順次に消滅すれば、インクのリフィルが促進され、これによってプリントヘッドの駆動周波数を増加させうる。また、第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂはノズル１０６を中心として互いに対称に配置されているので、各バブルＢ１、Ｂ２の消滅時に発生するキャビテーション圧力が各ヒーター１０８ａ、１０８ｂの中心部に集中せずに分散される。したがって、各ヒーター１０８ａ、１０８ｂがキャビテーション圧力によって損傷されることが防止できる。

図８は、本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドで、バブルが収縮して消滅される時点でのバブルの形態を示す写真である。図８を参照すれば、第１及び第２バブルＢ１、Ｂ２はそれぞれ第１及び第２ヒーター１０８ａ、１０８ｂの縁部にかけて広く分散されて消滅され、消滅される各バブルＢ１、Ｂ２の形態はインクチャンネル１０４から流入されるインクの圧力によって半月型になることが分かる。また、インクチャンネル１０４側に位置した第１ヒーター１０８ａによって発生した第１バブルＢ１が第２バブルＢ２より先に消滅されることが分かる。

以上で、本発明の望ましい実施例が詳細に説明されたが、本発明の範囲はこれに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施例が可能である。例えば、本発明でプリントヘッドの各要素を構成するために使われる物質は例示していない物質であってもよい。すなわち、基板は必ずシリコンではなくても加工性の良い他の物質に代替でき、ヒーター、導線、保護層か熱発散層なども同じである。合わせて、以上で例示された具体的数値はインクジェットプリントヘッドが正常に作動できる範囲内でいくらでも例示された範囲を外れて調整可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によって定められねばならない。

本発明は、印刷機器であるインクジェットプリンタに利用されるものであって、特に、印刷用インクの微小な液滴を記録用紙上の所望の位置に吐出させて所定カラーの画像に印刷するインクジェットプリントヘッドに関する。

従来のインクジェットプリントヘッドの部分切開斜視図である。図１に示されたインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示した断面図である。従来の他のインクジェットプリントヘッドの概略的な平面図である。本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドの概略的な平面図である。図４のＡ部分を拡大して図示した平面図である。図５のVI−VI’線に沿って切断したインクジェットプリントヘッドの垂直断面図である。本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドで、バブルが成長した時点でのバブルの形態を示す写真である。本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドで、バブルが消滅される時点でのバブルの形態を示す写真である。

符号の説明

１００基板
１１０マニホールド
１０２インクチャンバ
１０４インクチャンネル
１０６ノズル
１０８ａ第１ヒーター
１０８ｂ第２ヒーター
１１２第１保護層
１１４第２保護層
１１６第３保護層
１２０熱発散層
１５０ノズルプレート
Ｂ１第１バブル
Ｂ２第２バブル

Claims

吐出されるインクが満たされるインクチャンバと、
前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホールドと、
前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルと、
前記インクチャンバからインクが吐出されるノズルと、
前記インクチャンバ内のインクを加熱してバブルを発生させる第１及び第２ヒーターと、
前記第１及び第２ヒーターと電気的に連結されて前記第１及び第２ヒーターに電流を印加する導線と、を具備し、
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは前記ノズルを中心として互いに対称に配置されており、そのうちの一方は前記インクチャンネル側に配置され、
前記第１ヒーター及び前記第２ヒーターの加熱により、前記インクチャンバ内に供給されるインクに２つのバブルを生成し、
前記インクチャンネル側に配置された前記第１ヒーターの加熱により生成される第１バブルは、前記インクチャンネルのインクに圧力を加えて成長する一方、第２ヒーターの加熱により生成される第２バブルは、前記インクチャンバの側壁によって成長が制限されることにより、前記第１バブルは前記第２バブルよりもさらに膨らみ、
前記第１バブルは、前記インクチャンネルにあるインクによって引っ張られるために前記第２バブルより速く消滅することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは同じ抵抗値を有するようにその材質及びサイズが互いに同じであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
吐出されるインクが満たされるインクチャンバが表面側に形成され、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホールドが背面側に形成され、前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルが表面に平行に形成された基板と、
前記基板上に積層されて前記インクチャンバの上部壁をなすものであって、前記インクチャンバの中央部と対応する位置にノズルが形成され、前記インクチャンバ内のインクを加熱してバブルを発生させる第１及び第２ヒーターと、前記第１及び第２ヒーターと電気的に連結されて前記第１及び第２ヒーターに電流を印加する導線が配置されたノズルプレートと、を具備し、
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは前記ノズルを中心として互いに対称に配置されており、そのうち何れか１つは前記インクチャンネル側に配置され、
前記第１ヒーター及び前記第２ヒーターの加熱により、前記インクチャンバ内に供給されるインクに２つのバブルを生成し、
前記インクチャンネル側に配置された前記第１ヒーターの加熱により生成される第１バブルは、前記インクチャンネルのインクに圧力を加えて成長する一方、第２ヒーターの加熱により生成される第２バブルは、前記インクチャンバの側壁によって成長が制限されることにより、前記第１バブルは前記第２バブルよりもさらに膨らみ、
前記第１バブルは、前記インクチャンネルにあるインクによって引っ張られるために前記第２バブルより速く消滅することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは同じ抵抗値を有するようにその材質及びサイズが互いに同じであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは電気的に並列に連結されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとは電気的に直列に連結することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
前記ノズルプレートは前記基板上に順次積層された第１保護層、第２保護層及び第３保護層を含み、前記第１及び第２ヒーターは前記第１保護層と前記第２保護層間に備えられ、前記導線は前記第２保護層と前記第３保護層間に備えられることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
前記ノズルプレートは前記第３保護層上に積層されて前記第１及び第２ヒーターとその周辺の熱を外部に発散させる熱発散層をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリントヘッド。