JP2003145768A - Liquid discharge head and liquid discharge recorder - Google Patents

Liquid discharge head and liquid discharge recorder

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JP2003145768A
JP2003145768A JP2001345991A JP2001345991A JP2003145768A JP 2003145768 A JP2003145768 A JP 2003145768A JP 2001345991 A JP2001345991 A JP 2001345991A JP 2001345991 A JP2001345991 A JP 2001345991A JP 2003145768 A JP2003145768 A JP 2003145768A
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JP
Japan
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liquid
discharge
flow path
orifice plate
discharge port
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Withdrawn
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JP2001345991A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kitagami
浩一 北上
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide continuous printing without 'blanking' due to defective discharge by restricting accumulation/growth/combination of residual bubbles at liquid chambers and liquid channel halfway regions as much as possible and surely securing a refill/supply of ink to discharge openings. SOLUTION: In the liquid discharge head provided with discharge openings for discharging liquid droplets, liquid channels communicating with the discharge openings, liquid chambers for supplying a liquid to the liquid channels, a discharge energy generating means for applying an energy to discharge the liquid inside the liquid channels from the discharge openings, and a substrate where the discharge energy generating means are arranged, there is set a back orifice plate with holes set closer to the side of liquid chambers than the position of the discharge energy generating means by a liquid channel path.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液滴を吐出させて
記録する液体吐出ヘッドおよびこれを搭載した液体吐出
記録装置、いわゆるインクジェットプリンターに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid ejection head for ejecting and recording droplets, a liquid ejection recording apparatus equipped with the same, and a so-called inkjet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インクジェットプリンターとして
は、吐出エネルギー発生手段が配置された基板と吐出口
部が対向しているサイドシューター型やこれ以外のエッ
ジシューター型と呼ばれるものが製品化されている。ま
た吐出エネルギー発生手段として電気熱変換素子を利用
したものや圧電/電歪素子を利用したものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ink jet printer, a so-called side shooter type in which a substrate on which a discharge energy generating means is arranged and a discharge port portion face each other and an edge shooter type other than this have been commercialized. Further, there are a discharge energy generating means using an electrothermal conversion element and a piezoelectric / electrostrictive element.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】いずれの方式において
も良好な液滴吐出を阻害する要素に、不要な泡の発生、
残存がある。一般に吐出エネルギー発生手段を設置した
液流路空間は極めて狭い。一方液室と前述の液流路の接
続部を見てみると、インクのリフィル供給を速くしよう
という意図から急激に空間が広くなっている。この影響
でこの接続部ではいわゆる負圧状態形成の機会が吐出動
作ごとに生じる。吐出エネルギー発生手段として電気熱
変換素子を採用したいわゆるバブルジェット(登録商
標)方式のインクジェットプリンタでは、吐出動作毎に
主泡形成にまつわる付随の微小気泡の発生があり、これ
らが前述の負圧状態になりやすい液室と液流路との接続
部にて蓄積・成長・合体を繰り返す。こういった状況は
長時間の連続印刷の場合に極めて顕著となり、液室と液
流路の接続部で蓄積・成長・合体を繰り返した残留泡
は、吐出口へのインクのリフィル供給を断ってしまう。
その結果、印刷中にインク吐出を正常に行なわないノズ
ルが任意の場所で現れ、結果として印刷に「抜け」が生
じてしまうという問題があった。
In any of the methods, an undesired bubble generation is a factor that hinders good droplet ejection.
There is a residual. Generally, the liquid flow path space in which the discharge energy generating means is installed is extremely narrow. On the other hand, looking at the connection between the liquid chamber and the liquid flow path described above, the space suddenly becomes wider with the intention of speeding up the ink refill supply. Due to this influence, an opportunity of forming a so-called negative pressure state occurs at each of the ejection operations at this connection portion. In a so-called bubble jet (registered trademark) type ink jet printer that employs an electrothermal conversion element as a discharge energy generating means, there are generation of accompanying micro bubbles associated with main bubble formation at each discharge operation. Accumulation / growth / coalescence is repeated at the connection between the liquid chamber and the liquid flow path, which tends to occur. Such a situation becomes extremely noticeable in the case of continuous printing for a long time, and residual bubbles that have repeatedly accumulated, grown, and coalesced at the connection part of the liquid chamber and the liquid flow path cut off the refill supply of ink to the ejection port. I will end up.
As a result, there is a problem in that nozzles that do not eject ink normally during printing appear at arbitrary places, and as a result, “missing” occurs in printing.

【0004】これまでは、液室と液流路の接続部への残
留泡の付着防止対策や、種々の吸引回復手段による液体
吐出ヘッドから外部への除去などの対策が講じられてい
る。しかしながらこれらの対策は事後処理であって、
「抜け」のある印刷物の事前防止とはなり得ない。ま
た、従来方法にて広く採用されている吸引回復手段の場
合にはインクを無駄に吸引しながらの回復実施という欠
点がある。特に大きく成長した残留泡を除去する際には
インクの浪費はなお顕著となる。また指定された時間内
に回復できない場合には回復動作が長引くばかりでな
く、あわせて無駄に吸引排出されるインクの量も増加す
る。
Up to now, measures have been taken to prevent residual bubbles from adhering to the connection between the liquid chamber and the liquid flow path, and to remove the bubbles from the liquid ejection head to the outside by various suction recovery means. However, these measures are post-processing,
It cannot be a preventive measure for printed matter with "missing". Further, the suction recovery means widely used in the conventional method has a drawback that the recovery is performed while wastefully sucking the ink. In particular, the waste of ink becomes significant when removing the large bubbles that have grown. Further, if the recovery cannot be performed within the designated time, not only the recovery operation is prolonged, but also the amount of ink that is sucked and discharged wastefully increases.

【0005】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、液室や液流路途中領域にて、残留泡の蓄積
・成長・合体を可能な限り抑制して、吐出口へのインク
のリフィル供給を確実に確保することにより、「抜け」
のないきれいな連続印刷を可能とする液体吐出ヘッド及
び液体吐出記録装置を提供することを目的とするもので
ある。
The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses accumulation, growth, and coalescence of residual bubbles as much as possible in a liquid chamber or an intermediate region of a liquid flow path to a discharge port. "Removal" by ensuring the refill supply of ink
It is an object of the present invention to provide a liquid ejection head and a liquid ejection recording apparatus that enable clear continuous printing without any trouble.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下(1)〜(7)の構成を備えるもので
ある。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following constitutions (1) to (7).

【0007】(1)液滴を吐出する吐出口と、該吐出口
に連通する液流路と、該液流路に液体を供給する液室
と、前記液流路内の液体を前記吐出口から吐出させるべ
くエネルギーを付加する吐出エネルギー発生手段と、該
吐出エネルギー発生手段が配置された基板とを具備した
液体吐出ヘッドにおいて、液流路経路にて前記吐出エネ
ルギー発生手段位置よりも液室側に、穴を設けたバック
オリフィスプレートを有することを特徴とする液体吐出
ヘッド。
(1) A discharge port for discharging droplets, a liquid flow path communicating with the discharge port, a liquid chamber for supplying a liquid to the liquid flow path, and a liquid in the liquid flow path for the discharge port. In a liquid ejection head provided with ejection energy generation means for applying energy to eject from the ejection energy generation means, and a substrate on which the ejection energy generation means is arranged, in the liquid flow path, the liquid chamber side is closer to the ejection energy generation means than the ejection energy generation means. A liquid discharge head having a back orifice plate provided with a hole.

【0008】(2)前記バックオリフィスプレートと前
記基板とが略平行であることを特徴とする上記(1)記
載の液体吐出ヘッド。
(2) The liquid discharge head according to (1), wherein the back orifice plate and the substrate are substantially parallel to each other.

【0009】(3)前記吐出口を含む平面と前記基板を
含む平面と前記バックオリフィスプレートが略平行であ
って、前記バックオリフィスプレートが前記基板を含む
平面を挟んで前記吐出口を含む平面とは反対側に設置さ
れていることを特徴とする上記(1)記載の液体吐出ヘ
ッド。
(3) A plane including the ejection port, a plane including the substrate and the back orifice plate are substantially parallel to each other, and the back orifice plate includes the ejection port with the plane including the substrate interposed therebetween. Is installed on the opposite side. The liquid discharge head according to (1) above.

【0010】(4)前記吐出エネルギー発生手段が、前
記液体に熱を加えて前記液体に膜沸騰を生じさせること
で前記液流路内に前記液体を吐出するのに利用される気
泡を生成するものであることを特徴とする上記(1)乃
至(3)いずれか記載の液体吐出ヘッド。
(4) The discharge energy generating means applies heat to the liquid to generate film boiling in the liquid, thereby generating bubbles used for discharging the liquid in the liquid flow path. The liquid discharge head according to any one of (1) to (3) above.

【0011】(5)前記吐出口に連通した液流路の液体
中に発生させた気泡の吐出方向先端の移動速度の1次微
分値が負である条件で該気泡を大気に連通させて液滴を
吐出する方法を用いた上記(4)記載の液体吐出ヘッ
ド。
(5) The bubbles are communicated with the atmosphere under the condition that the first derivative of the moving speed of the bubbles in the liquid in the liquid flow path communicating with the discharge port is negative in the discharge direction. The liquid ejection head according to (4) above, which uses a method of ejecting droplets.

【0012】(6)前記吐出口に連通した液流路の液体
中に発生させた気泡と前記液体との気液界面の一部を前
記基板に接触するように変形させる工程と、該変形工程
の後にまたは、ほぼ同時に前記気泡を外気と連通させる
工程とを含む吐出方法を用いた上記(4)記載の液体吐
出ヘッド。
(6) A step of deforming a part of a gas-liquid interface between the bubble and the liquid generated in the liquid in the liquid flow path communicating with the discharge port so as to contact the substrate, and the deforming step The liquid discharge head according to (4) above, which uses a discharge method including the step of communicating the bubbles with the outside air after or almost simultaneously.

【0013】(7)前記吐出エネルギー手段に信号を与
えるための駆動回路と、前記吐出させた液体を付着させ
る記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段とを有すること
を特徴とする上記(1)乃至(6)のいずれかの項に記
載の液体吐出ヘッドを用いて記録を行なう液体吐出記録
装置。
(7) A driving circuit for giving a signal to the ejection energy means, and a recording medium conveying means for conveying a recording medium to which the ejected liquid is attached are provided. A liquid discharge recording apparatus that performs recording using the liquid discharge head according to any one of (6).

【0014】[0014]

【作用】上記構成によれば、液室と液流路の接続部にお
いて吐出動作ごとに形成される負圧レベルおよび負圧領
域が改善される。この結果液室や液流路途中領域で残留
泡は蓄積・成長・合体しにくく、吐出口へのインクのリ
フィル供給を確実に確保でき、「抜け」のないきれいな
連続印刷を提供できる。
According to the above structure, the negative pressure level and the negative pressure region formed at each connection of the liquid chamber and the liquid flow path for each discharge operation are improved. As a result, residual bubbles are unlikely to accumulate, grow, and coalesce in the liquid chamber or the liquid flow passage intermediate region, and it is possible to reliably secure the refill supply of ink to the ejection port and to provide clean continuous printing without "dropout".

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0016】図1から図5は本発明の基本的な形態を示
すための説明図であり、図1から図5の各々には本発明
に係るインクジェットヘッドの構成とその製作手順の一
例が示されている。
1 to 5 are explanatory views showing a basic form of the present invention. Each of FIGS. 1 to 5 shows an example of the construction of an ink jet head according to the present invention and its manufacturing procedure. Has been done.

【0017】まず本発明においては、たとえば図1に示
されるようにシリコン基板S1およびセラミックスC
1,バックオリフィスプレートC2を用意する。バック
オリフィスプレートC2としてはセラミックス等がよ
い。各シリコン基板S1およびセラミックスC1,バッ
クオリフィスプレートC2には後に液室から吐出口へ通
じる液流路を形成するための穴h1,連通流路棚21,
液室22がそれぞれ設けてある。これらの穴加工は既知
の加工方法のいずれかを用いればよい。たとえばシリコ
ン基板S1の穴加工は異方性エッチング等によってもよ
い。またセラミックスC1,バックオリフィスプレート
C2の穴加工は、打ち抜きやレーザー加工等によって仕
上げられる(図1には便宜上、3つの吐出用電気熱変換
素子までの範囲を示した)。またこれらシリコン基板S
1およびセラミックスC1,バックオリフィスプレート
C2は任意の締め付け手段あるいは接着剤を使っての接
着などにより、図2に示すように一体化形成しておく。
First, in the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a silicon substrate S1 and a ceramics C are used.
1. Prepare a back orifice plate C2. Ceramics or the like is preferable for the back orifice plate C2. Each silicon substrate S1 and ceramics C1 and back orifice plate C2 have a hole h1 for forming a liquid flow path that leads from the liquid chamber to the discharge port later, a communication flow path shelf 21,
Liquid chambers 22 are provided respectively. Any of known processing methods may be used for drilling these holes. For example, the holes in the silicon substrate S1 may be processed by anisotropic etching or the like. The holes of the ceramics C1 and the back orifice plate C2 are finished by punching, laser processing, etc. (for convenience, FIG. 1 shows the range up to three electrothermal conversion elements for discharge). In addition, these silicon substrates S
1 and the ceramics C1 and the back orifice plate C2 are integrally formed as shown in FIG. 2 by any fastening means or adhesion using an adhesive.

【0018】その後、図3に示すように、バックオリフ
ィスプレートC2上(表面)に酸化シリコンもしくは窒
化シリコン層2を介して電気熱変換素子3が所望の個数
配置される。なおこれらの電気熱変換素子3には、これ
ら素子を動作させるための不図示の制御信号入力用電極
が接続されている。また、一般にはこれら電気熱変換素
子3の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能
層が設けられるが、もちろん本発明においてもこのよう
な機能層を設けることは一向にさしつかえない。
After that, as shown in FIG. 3, a desired number of electrothermal converting elements 3 are arranged on the back orifice plate C2 (surface) through the silicon oxide or silicon nitride layer 2. It should be noted that a control signal input electrode (not shown) for operating these electrothermal conversion elements 3 is connected. Further, generally, various functional layers such as a protective layer are provided for the purpose of improving the durability of the electrothermal conversion elements 3, but it goes without saying that the present invention may be provided with such a functional layer.

【0019】次に、バックオリフィスプレートC2上へ
のノズル部の形成工程に入る。ここでは、一例として溶
解可能な樹脂層を用いた製造方法で説明する。ここでバ
ックオリフィスプレートC2上面はほぼ平面となってお
り、スピンコートあるいはロールコート等の塗布手段を
用いることができるため、およそ50μm以下の膜厚で
あれば、任意の膜厚で高精度に成膜できる。
Next, the step of forming the nozzle portion on the back orifice plate C2 is started. Here, a manufacturing method using a soluble resin layer will be described as an example. Here, since the upper surface of the back orifice plate C2 is almost flat and a coating means such as spin coating or roll coating can be used, if the film thickness is about 50 μm or less, it can be formed with high accuracy with an arbitrary film thickness. Can be a membrane.

【0020】このようにして、スピンコートあるいはロ
ールコートで溶解可能な樹脂層をバックオリフィスプレ
ートC2上に成膜してパターニングし、液流路パターン
を形成する。4はこの液流路パターンを形成する溶解可
能な樹脂層である。
In this way, a resin layer that can be dissolved by spin coating or roll coating is formed on the back orifice plate C2 and patterned to form a liquid flow path pattern. Reference numeral 4 denotes a soluble resin layer forming this liquid flow path pattern.

【0021】次に図4に示すように被覆樹脂層5を形成
する。該樹脂はインクジェットヘッドの構造材料となる
ため、高い機械的強度、耐熱性、基板に対する密着性お
よびインク液に対する耐性やインク液を変質せしめない
等の特性が要求される。
Next, a coating resin layer 5 is formed as shown in FIG. Since the resin serves as a structural material for an inkjet head, it is required to have characteristics such as high mechanical strength, heat resistance, adhesion to a substrate, resistance to an ink liquid, and no deterioration of the ink liquid.

【0022】前記被覆樹脂層5は光または熱エネルギー
の付与により重合・硬化し、基板に対して強く密着する
ものが好適に用いられる。
The coating resin layer 5 is preferably one that is polymerized and cured by application of light or heat energy and strongly adheres to the substrate.

【0023】次いで図5に示すように、被覆樹脂層5上
にインク吐出口6を形成する。インク吐出口6の形成方
法としては、被覆樹脂層5が感光性の場合は、フォトリ
ソ技術によってパターニングしても構わない。更に硬化
した樹脂層を加工する場合は、エキシマレーザーによる
加工、酸素プラズマによるエッチング等の手法が挙げら
れる。
Next, as shown in FIG. 5, the ink discharge port 6 is formed on the coating resin layer 5. As a method of forming the ink ejection port 6, if the coating resin layer 5 is photosensitive, patterning may be performed by a photolithography technique. When the cured resin layer is further processed, methods such as processing with an excimer laser and etching with oxygen plasma may be used.

【0024】次いで図6に示すように、液流路パターン
を形成する溶解可能な樹脂層4を溶出する。このように
して液流路およびインク吐出口6を形成したシリコン基
板S1に対して、インク供給のための不図示の部材およ
び電気熱変換素子3を駆動するための不図示の電気的接
合を行ってインクジェットヘッドが形成できる。
Next, as shown in FIG. 6, the soluble resin layer 4 forming the liquid flow path pattern is eluted. Members (not shown) for supplying ink and electric connections (not shown) for driving the electrothermal converting element 3 are performed on the silicon substrate S1 having the liquid flow path and the ink discharge port 6 formed in this way. Thus, an inkjet head can be formed.

【0025】[0025]

【実施例1】本実施例では、前述の図1〜図6に示す手
順に従ってインクジェットヘッドを作成した。
Example 1 In this example, an ink jet head was prepared according to the procedure shown in FIGS.

【0026】まず、厚さ450〜500μm程度のシリ
コン基板S1および厚さ5〜20μm程炭のセラミック
スC1,バックオリフィスプレートC2を用意した。シ
リコン基板S1およびセラミックスC1,バックオリフ
ィスプレートC2には前述したような方法により穴加工
が施されている。とくにバックオリフィスプレートC2
に設けられた穴h1は、9μm×9μmの角穴とし、該
穴h1中心を、図6(b)に示したように、電気熱変換
素子3の中心と一致させた。また、図6(a)に示した
ように、穴h1中心と電気熱変換素子3の中心とを含む
断面内において、各寸法L1,L2,L3,L4が次の
ような関係を取るように該穴h1を設けた。L4は図6
(a)にて示されるところの2つの穴の外接幅寸法であ
る。
First, a silicon substrate S1 having a thickness of about 450 to 500 μm, a ceramics C1 having a thickness of about 5 to 20 μm, and a back orifice plate C2 were prepared. The silicon substrate S1, the ceramics C1 and the back orifice plate C2 are perforated by the method described above. Especially the back orifice plate C2
The hole h1 provided in the above is a square hole of 9 μm × 9 μm, and the center of the hole h1 is aligned with the center of the electrothermal conversion element 3 as shown in FIG. 6B. Further, as shown in FIG. 6A, in the cross section including the center of the hole h1 and the center of the electrothermal conversion element 3, the respective dimensions L1, L2, L3, L4 have the following relationship. The hole h1 is provided. L4 is Figure 6
It is the circumscribed width dimension of the two holes shown in (a).

【0027】L3>L1 かつ L3>L2 かつ L
3=L4その他は前述した実施の形態に即した手順によ
りインクジェットヘッドを作製した。なお、この条件は
限定されるものではなく、液流路が確保できる範囲で任
意に選択して構わない。
L3> L1 and L3> L2 and L
3 = L4 Others produced the inkjet head by the procedure according to the above-described embodiment. Note that this condition is not limited and may be arbitrarily selected within a range in which the liquid flow path can be secured.

【0028】本ヘッドを用いてA4サイズ用紙への連続
ベタ塗り印刷(連続吐出動作)を実施した結果、残留泡
に起因する不吐出すなわち印刷の「抜け」は20枚レベ
ルでは発生せず、良好な印刷が得られた。
As a result of carrying out continuous solid printing (continuous discharge operation) on A4 size paper using this head, non-discharge due to residual bubbles, that is, "missing" of print does not occur at the 20-sheet level, which is good. A good print was obtained.

【0029】本実施例1においてはバックオリフィスプ
レートC2に設けられた穴h1は角穴としたが、丸穴や
その他の多角形穴としてもよく、開口面積についても任
意に選択して構わない。
Although the hole h1 provided in the back orifice plate C2 is a square hole in the first embodiment, it may be a round hole or another polygonal hole, and the opening area may be arbitrarily selected.

【0030】[0030]

【実施例2】本実施例も、前述の図1〜図6に示す手順
に従ってインクジェットヘッドを作製した。
Example 2 In this example as well, an ink jet head was manufactured according to the procedure shown in FIGS.

【0031】本実施例においては、図7に示すように、
電気熱変換素子3中心線を挟んで等距離位置に2つの穴
h1,h2が相位置するように、穴h1,h2を設けた
バックオリフィスプレートC2を使用した。該穴h1,
h2はともに9μm×9μmの角穴である。その他は前
述した実施の形態に即した手順によりインクジェットヘ
ッドを作製した。その他の条件は実施例1と同じであ
る。
In this embodiment, as shown in FIG.
A back orifice plate C2 provided with holes h1 and h2 so that the two holes h1 and h2 are positioned equidistantly with respect to the center line of the electrothermal conversion element 3 was used. The hole h1,
Both h2 are square holes of 9 μm × 9 μm. Other than that, the ink jet head was manufactured by the procedure according to the above-described embodiment. Other conditions are the same as in Example 1.

【0032】本ヘッドを用いてA4サイズ用紙への連続
ベタ塗り印刷(連続吐出動作)を実施した結果、残留泡
に起因する不吐出すなわち印刷の「抜け」は20枚レベ
ルでは発生せず、良好な印刷が得られた。
As a result of carrying out continuous solid printing (continuous discharge operation) on A4 size paper using this head, non-discharge due to residual bubbles, that is, "missing" of printing does not occur at the 20-sheet level, which is good. A good print was obtained.

【0033】本実施例2においてはバックオリフィスプ
レートC2に設けられた穴h1,h2は角穴としたが、
丸穴やその他の多角形穴としてもよく、開口面積につい
ても任意に選択して構わない。
Although the holes h1 and h2 provided in the back orifice plate C2 are square holes in the second embodiment,
It may be a round hole or another polygonal hole, and the opening area may be arbitrarily selected.

【0034】[0034]

【比較例】比較例のヘッドとして、特開平09−011
479に開示されている手順を用いて図8に示す構成の
ヘッドを作製した。駆動周波数、吐出させるインク液滴
の容量等は、実施例1乃至2と同等であるようにした。
Comparative Example As a head of a comparative example, Japanese Patent Laid-Open No. 09-011
A head having the configuration shown in FIG. 8 was manufactured using the procedure disclosed in No. 479. The driving frequency, the volume of ink droplets to be ejected, and the like were set to be the same as those in Examples 1 and 2.

【0035】本ヘッドを用いてA4サイズ用紙への連続
ベタ塗り印刷(連続吐出動作)を実施した結果、10枚
前後で残留泡に起因する不吐出すなわち印刷の「抜け」
が時折発生し、吸引回復動作へと移行した。
As a result of carrying out continuous solid printing (continuous discharge operation) on A4 size paper using this head, there is no discharge due to residual bubbles after about 10 sheets, that is, "missing" of printing.
Occasionally occurred, and a suction recovery operation was started.

【0036】20枚のA4サイズ用紙への連続ベタ塗り
印刷(連続吐出動作)を実施した直後の実施例1のイン
クジェットヘッド、同実施例2のインクジェットヘッド
および印刷の「抜け」が生じた直後の比較例のインクジ
ェットヘッドについて、マイクロスコープによる観察を
行なった。観察は、多数の吐出口が形成されているオリ
フィスプレート5側から詳細に見た。その結果、実施例
1および実施例2のヘッドでは、小さな残留泡は見られ
たが吐出口方向へのインクのリフィルを阻害するような
大きさのものはなかった。この差の要因は以下のものと
考えられる。すなわち比較例のインクジェットヘッドの
構成では吐出動作時(発泡時)において、電気熱変換素
子3が設置されている基板面上での液室方向への逆流が
大きい開口面積で直接的に容積の大きい液室32へ吹き
出している。これに対して実施例1および実施例2にお
いては、小さい開口面積の小穴を設けたバックオリフィ
スプレートC2を設置しかつ屈曲した流路経路(連通流
路棚)21を導入したことで、容積の大きい液室22へ
吹き出す勢いが抑制される。この結果、実施例1および
実施例2では液室22と液流路の接続部において吐出動
作ごとに形成される負圧レベルおよび負圧領域が改善さ
れ、その結果液室22や液流路途中領域で残留泡が蓄積
・成長・合体しにくくなったためと考えられる。
Immediately after the continuous solid printing (continuous ejection operation) on 20 sheets of A4 size paper, the ink jet head of Example 1 and the ink jet head of Example 2 and immediately after the occurrence of "missing" of printing The inkjet head of the comparative example was observed with a microscope. The observation was made in detail from the side of the orifice plate 5 where a large number of discharge ports were formed. As a result, in the heads of Examples 1 and 2, small residual bubbles were observed, but none of them had a size that hindered ink refill in the ejection port direction. The causes of this difference are considered to be as follows. That is, in the configuration of the inkjet head of the comparative example, during discharge operation (during foaming), a large back area in the direction of the liquid chamber on the surface of the substrate on which the electrothermal conversion element 3 is installed has a large opening area and a large volume directly. It is blowing into the liquid chamber 32. On the other hand, in Examples 1 and 2, the back orifice plate C2 provided with small holes having a small opening area was installed and the curved flow path (communication flow path shelf) 21 was introduced, so that the volume Momentum blowing out into the large liquid chamber 22 is suppressed. As a result, in the first and second embodiments, the negative pressure level and the negative pressure region formed at each connection between the liquid chamber 22 and the liquid flow path are improved, and as a result, the liquid chamber 22 and the liquid flow path are in the middle. It is considered that residual bubbles became difficult to accumulate, grow, and coalesce in the area.

【0037】また、実施例1および実施例2のヘッドに
おいて導入されている連通流路棚21(シリコン基板S
1上面とバックオリフィスプレートC2とで形成されて
いる間隙。吐出口並び方向には敷居がないので、ある一
部の箇所に泡があってもインクを取り込める他の領域か
ら該連通流路棚21へ入り込んだインクが安定してバッ
クオリフィスプレートC2の穴h1,h2を通じて各吐
出口へ供給されていると考えられる。)がインクのリフ
ィル確保に良好に機能していたためとも考えられる。
In addition, the communication channel shelf 21 (silicon substrate S) introduced in the heads of the first and second embodiments.
1 A gap formed by the upper surface and the back orifice plate C2. Since there is no threshold in the direction in which the ejection ports are arranged, the ink that has entered the communication channel shelf 21 from another area where ink can be taken in even if there is bubbles at a certain part is stable and the hole h1 of the back orifice plate C2 is stable. , H2 is considered to be supplied to each discharge port. It is also considered that () worked well to secure the ink refill.

【0038】以上、サイドシューター型のインクジェッ
トヘッドに対する説明をしたが、図9に示すような構成
を取ればエッジシューター型のインクジェットヘッドに
対しても同様の効果が得られる。
Although the side shooter type ink jet head has been described above, the same effect can be obtained for the edge shooter type ink jet head by adopting the configuration shown in FIG.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
室と液流路の接続部において吐出動作ごとに形成される
負圧レベルおよび負圧領域が改善される。この結果、液
室や液流路途中領域で残留泡は蓄積・成長・合体しにく
く、吐出口へのインクのリフィル供給を確実に確保で
き、「抜け」のないきれいな連続印刷を提供できる。
As described above, according to the present invention, the negative pressure level and the negative pressure region formed at each connection between the liquid chamber and the liquid flow path for each discharge operation are improved. As a result, residual bubbles are unlikely to accumulate, grow, and coalesce in the liquid chamber or in the middle of the liquid flow path, the ink refill supply to the ejection port can be reliably ensured, and clean continuous printing without "missing" can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るシリコン基板,セラミックス板
およびバックオリフィスプレートの構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a silicon substrate, a ceramics plate, and a back orifice plate according to the present invention.

【図2】 本発明の実施例1であるインクジェットヘッ
ドの形成工程を示す断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a process of forming an inkjet head that is Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 本発明の実施例1であるインクジェットヘッ
ドの形成工程を示す断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process of forming an inkjet head that is Embodiment 1 of the present invention.

【図4】 本発明の実施例1であるインクジェットヘッ
ドの形成工程を示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process of forming an inkjet head that is Embodiment 1 of the present invention.

【図5】 本発明の実施例1であるインクジェットヘッ
ドの形成工程を示す断面図
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process of forming an inkjet head that is Embodiment 1 of the present invention.

【図6】 (a)本発明の実施例1であるインクジェッ
トヘッドの断面図、(b)本発明の実施例1であるイン
クジェットヘッドの主要平面図
6A is a cross-sectional view of an inkjet head that is Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 6B is a main plan view of the inkjet head that is Embodiment 1 of the present invention.

【図7】 本発明の実施例2であるインクジェットヘッ
ドの主要平面図
FIG. 7 is a main plan view of an inkjet head that is Embodiment 2 of the present invention.

【図8】 比較例であるインクジェットヘッドの断面図FIG. 8 is a cross-sectional view of an inkjet head that is a comparative example.

【図9】 エッジシューター型であるインクジェットヘ
ッドの断面図
FIG. 9 is a cross-sectional view of an inkjet head of an edge shooter type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S1 シリコン基板 C1 セラミックス板 C2 バックオリフィスプレート 2 酸化シリコンあるいは窒化シリコン層 3 電気熱変換素子 4 液流路パターンを形成する溶解可能な樹脂層 5 被覆樹脂層(オリフィスプレート) 6 液滴吐出口(インク吐出口) h1 穴(バックオリフィスプレートの穴) h2 穴(バックオリフィスプレートの穴) 21 連通流路棚 22 液室 32 液室 S1 Silicon substrate C1 ceramic plate C2 back orifice plate 2 Silicon oxide or silicon nitride layer 3 Electrothermal conversion element 4 Dissolvable resin layer that forms a liquid flow path pattern 5 Coating resin layer (orifice plate) 6 Droplet ejection port (ink ejection port) h1 hole (back orifice plate hole) h2 hole (hole in back orifice plate) 21 communication channel shelf 22 Liquid chamber 32 liquid chamber

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出する吐出口と、該吐出口に連
通する液流路と、該液流路に液体を供給する液室と、前
記液流路内の液体を前記吐出口から吐出させるべくエネ
ルギーを付加する吐出エネルギー発生手段と、該吐出エ
ネルギー発生手段が配置された基板とを具備した液体吐
出ヘッドにおいて、 液流路経路にて前記吐出エネルギー発生手段位置よりも
液室側に、穴を設けたバックオリフィスプレートを有す
ることを特徴とする液体吐出ヘッド。
1. A discharge port for discharging droplets, a liquid flow path communicating with the discharge port, a liquid chamber for supplying a liquid to the liquid flow path, and a liquid in the liquid flow path from the discharge port. In a liquid ejection head provided with ejection energy generating means for applying energy to eject and a substrate on which the ejection energy generating means is arranged, in a liquid flow path, a liquid chamber side is closer to the liquid chamber than the ejection energy generating means. , A liquid orifice head having a back orifice plate provided with holes.
【請求項2】 前記バックオリフィスプレートと前記基
板とが略平行であることを特徴とする請求項1記載の液
体吐出ヘッド。
2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the back orifice plate and the substrate are substantially parallel to each other.
【請求項3】 前記吐出口を含む平面と前記基板を含む
平面と前記バックオリフィスプレートが略平行であっ
て、前記バックオリフィスプレートが前記基板を含む平
面を挟んで前記吐出口を含む平面とは反対側に設置され
ていることを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッ
ド。
3. The plane including the discharge port, the plane including the substrate, and the back orifice plate are substantially parallel to each other, and the back orifice plate is a plane including the discharge port sandwiching the plane including the substrate. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the liquid ejection head is installed on the opposite side.
【請求項4】 前記吐出エネルギー発生手段が、前記液
体に熱を加えて前記液体に膜沸騰を生じさせることで前
記液流路内に前記液体を吐出するのに利用される気泡を
生成するものであることを特徴とする請求項1乃至3い
ずれか記載の液体吐出ヘッド。
4. The discharge energy generating means applies heat to the liquid to cause film boiling in the liquid to generate bubbles used for discharging the liquid into the liquid flow path. The liquid ejection head according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記吐出口に連通した液流路の液体中に
発生させた気泡の吐出方向先端の移動速度の1次微分値
が負である条件で該気泡を大気に連通させて液滴を吐出
する方法を用いた請求項4記載の液体吐出ヘッド。
5. A droplet is formed by communicating the bubble with the atmosphere under the condition that the first differential value of the moving speed of the bubble in the liquid in the liquid flow path communicating with the discharge port at the tip of the discharge direction is negative. The liquid ejection head according to claim 4, wherein a method of ejecting is used.
【請求項6】 前記吐出口に連通した液流路の液体中に
発生させた気泡と前記液体との気液界面の一部を前記基
板に接触するように変形させる工程と、該変形工程の後
にまたは、ほぼ同時に前記気泡を外気と連通させる工程
とを含む吐出方法を用いた請求項4記載の液体吐出ヘッ
ド。
6. A step of deforming a part of a gas-liquid interface between a bubble and the liquid generated in a liquid in a liquid flow path communicating with the discharge port so as to contact the substrate, and a step of the deforming step. The liquid discharge head according to claim 4, wherein a discharge method including a step of communicating the bubbles with the outside air after or substantially simultaneously is used.
【請求項7】 前記吐出エネルギー手段に信号を与える
ための駆動回路と、前記吐出させた液体を付着させる記
録媒体を搬送する記録媒体搬送手段とを有することを特
徴とする請求項1乃至6のいずれかの項に記載の液体吐
出ヘッドを用いて記録を行なう液体吐出記録装置。
7. A drive circuit for giving a signal to the ejection energy means, and a recording medium conveyance means for conveying a recording medium to which the ejected liquid is attached, according to any one of claims 1 to 6. A liquid ejection recording apparatus that performs recording using the liquid ejection head according to any one of items.
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