【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置（画像記録装置）として使用するインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（圧力室、加圧液室、液室、インク室、インク流路等とも称される）と、この吐出室内のインクを加圧するエネルギーを発生するアクチュエータ手段（エネルギー発生手段）とを備えて、アクチュエータ手段を駆動することで吐出室内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。そして、インク滴（記録液体）を吐出させるためのアクチュエータ手段の種類により、幾つかの方式に大別される。液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで液室内の圧力を変化させてインク滴を吐出させるピエゾ方式のもの、液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させる発泡噴射方式のものが一般に良く知られている。
また、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力／体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型のものも提案されている。
【０００３】
ところで、インクを安定に吐出するには、ノズルのメニスカスが安定してなければならない。メニスカスを壊すひとつの大きな原因が、ノズル面に付着したインクミストがインク溜りとなりノズルに掛かることである。
そこで、ノズル内のインク境界を安定させる意味と、滞留する微細ミスト粒子が会合して大きなインク溜りに成長しないように、ノズル面に撥水処理する記録ヘッドが提案されている。しかしながら、近年、印刷速度の高速化の要求からノズル数は増大し、画質を向上するために、ますます小さなノズルが用いられるようになってきたために、小さなインク溜りが形成されただけで吐出不安定に陥りやすく、ノズル面に付着するミストに対する対策が重要となっている。ノズル数の増大が、記録ヘッドとしての吐出不良発生確率を上げている。また、連続した長時間の高周波数での駆動では多くのミストが発生する。
ミストは、インクノズルから吐出されたインク滴が記録媒体へ着弾の際に跳ね返り浮遊するもの、吐出時の微小なサテライトが記録媒体へ着弾せずに浮遊するものなどが主な原因である。
また、インク溜りの別な発生要因としては、キャッピングを外したときのノズル面へのインクの残留が挙げられる。ノズル面に付着したミストがキャピングに沿って移動して大きくなったものがノズル面側に残ってしまうものである。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、インクミストは吐出口の近傍から８００μｍから１．５ｍｍ離れた吐出口面においてより付着し易いのでこれを防止するため、ノズル近傍の中央撥水領域から所定距離（２ｍｍ）離れた領域に溝状親水領域を設けることで、ミストを親水領域側に引き込み、ノズル近傍にミストが堆積して成長することを防ぐ記録ヘッドを開示している。
また、特許文献２では、１列に並んだノズル列を色毎にノズル群に分け、ノズル群に対応した親水領域を分離することで、混色を避ける記録ヘッドを開示している。
特許文献１、２のように、撥水領域と親水領域を設ける方法は、ミストが堆積して成長したインク溜りや、アンキャッピング時に残されたインク溜りが移動して、ノズルにかかることを防止するには効果がある。ノズル面を移動するインクを親水領域が止めるからである。
しかしながら、ノズル近傍に直接付着するミストを引き込む効果を有するように、充分ノズルに近づけてノズル面に撥水処理と親水処理をするのは難しい。実現するにはコスト高になる。特にノズルが小径化して、高密度で配列されている近年の記録ヘッドでは尚更である。
また、親水領域に滞留したインク溜りは、ワイピングするまでは除去されないので、インクが乾燥、固着して本来の機能を果たせなくなる場合がある。
【０００５】
特許文献３では、ノズルに分散方向に複数の溝を設けて（例えば星型状のノズル）、ノズル面のインク溜りがノズルに流れ込んでも、溝にインクを毛管力で引き込む記録ヘッドを開示している。
特に、気泡を発生させインクを吐出し、気泡を外気と連通させる記録ヘッド（ＢＴＪ方式）において、インク溜りがノズルを塞ぐことのないようにして、気泡を閉じ込めて噴射ダウンすることを防止している。このような噴射ダウンが発生すると、回復機構によりインク吸引しなければ回復しない。
この方式は、ノズル自体にインク溜りに対してインクをインク流路内に引き込む機能を持たせているので、メニスカスが安定化でき、ノズル近傍に直接付着するミストに対応して有効である。
しかしながら、吐出するインク滴の速度、大きさに多大な影響を及ぼすノズルは、画像品質を保つために元々高精度に作られているので、ノズルを複雑な形状に製作するのは歩留まり、コストの面から好ましくない。ノズルに溝があるということは、吐出するインクの液柱を溝が毛管力で引っ張り、噴射曲りを発生させる要因にもなるため、溝の設計（位置、形状等）は重要であり、設計通りに充分な精度で作られなければならない。
特に、３００ｄｐｉを越える高密度のノズルを有する記録ヘッドに関しては、ノズル径が小さくなり、溝はこれに対する精度を要求されるので更に難しい。
【０００６】
特許文献４では、ノズル近傍に、溝をノズル形成工程と一括して形成することで、ミストが堆積したインク溜りを溝に毛管力で引き込み、ノズルに付着しないようにする記録ヘッドが開示されている。
この方式は、ノズル近傍に溝を形成することが容易なので、ノズル近傍に直接付着するミストに対して有効である。また、ノズルと溝は分かれているので、ノズルを形成する以上の精度を要求されることはない。
しかしながら、ノズルに対向する毛管力を必要とするが故に、溝の幅は狭く、溝に入ったインクをワイピングで除去することは難しい。つまり、一旦インクが溝に入ると、インクが乾燥固着して溝を埋めてしまうために、経時的にその機能を維持できない。
カートリッジ交換などの充填動作、回復動作を行なっても、溝の機能を完全に回復するのは難しい。
また、その請求項３の箇所で特記しているように流路／ノズルの高さと、溝の深さが違うので、実際には一括してパターンを作成することはできない。工程数を増やす必要があり、コストアップしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２１０８５９号公報
【特許文献２】
特開平８−５８０９６号公報
【特許文献３】
特開２０００−２８０４７９号公報
【特許文献４】
特開２００２−２１９８０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記従来技術に鑑みて、ノズル面に堆積するミストに対して、安定性の高い記録ヘッドを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ノズル近傍に共通液室と連通した溝を設けることで、ミストを共通液室に引き込むことで、インクがノズルに掛かり、メニスカスが壊れることを防止する。
また、溝が共通液室と連通していることで、共通液室の負圧でミストを確実に引き込めると共に、インクが乾燥して固着し、機能を失うことを防ぐ（全く乾燥しないわけではない）。
例えば、乾燥により溝の機能が低下したとしてもカートリッジ交換などの充填動作でノズルと同様に回復することができる。
また、１ヘッドにノズルを複数含むインク吐出セット（本明細書では「ノズル群」とも云う）が複数色分ある場合には、特許文献４や本発明のようにミストを吐出インクに引き込む方式では、ミストによる混色が問題になる。
そこで本発明では、ノズル面へのミストの付着範囲を調査することで、ノズル群間（の距離を規定して、ミストによる混色を防ぐ方法を提案する。具体的には、ノズル群間は２ｍｍ以上離れていることが好ましい。吐出されたインク滴が的確に飛翔すればするほど着弾後の跳ね返りミストは吐出口の近傍に付着する。
【００１０】
而して、上記課題は、本発明の（１）インクを吐出させるための複数のノズルと、ノズルに連通するインク流路と、インク流路内部に設けた吐出圧力発生素子と、インク流路にインクを供給する共通液室のセットを有するインクジェット記録装置において、ノズル面のノズル近傍に溝を有し、溝は共通液室と連通していることを特徴とするインクジェット記録装置；
（２）前記溝の幅はノズル径よりも小さいことを特徴とする前記第（１）項に記載のインクジェット記録装置；
（３）ノズル列から所定距離離れた領域に親水領域を設けたことを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項の何れかに記載のインクジェット記録装置；
（４）圧力発生素子は電気熱変換素子であることを特徴とする前記第（１）項に記載のインクジェット記録記録装置；
（５）インクを吐出させるための複数のノズルと、ノズルに連通するインク流路と、インク流路内部に設けた吐出圧力発生素子と、インク流路にインクを供給する共通液室からなるセットを、異なるインク毎に複数有するインクジェット記録ヘッドにおいて、各セット毎にノズル面のノズル近傍に溝を有し、溝はそれぞれのセットに対応した共通液室と連通していることを特徴とするインクジェット記録装置；
（６）前記セットは、互いに２ｍｍ以上離れて配置されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（５）項のいずれかに記載のインクジェット記録装置；
（７）少なくとも前記セット毎にノズル面のインクを毛管力により各吐出インクに引き込む手段を有することを特徴とする前記第（５）項または第（６）項に記載のインクジェット記録装置；
（８）インクを吐出させるための複数のノズルと、ノズルに連通するインク流路と、インク流路内部に設けた吐出圧力発生素子と、インク流路にインクを供給する共通液室からなる群を、異なるインク毎に複数有するインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズル群毎にノズル面のインクを毛管力により各吐出インクに引き込む手段を有し、各ノズル群は２ｍｍ以上離れていることを特徴とするインクジェット記録装置；
（９）前記ノズル面で各セットの間に、親水領域を設けたことを特徴とする前記第（５）項乃至第（８）項のいずれかに記載のインクジェット記録装置、により達成される。
【００１１】
また上記課題は、本発明の（１０）インクを吐出させるためのノズルと、ノズルに連通するインク流路と、インク流路内部に設けた吐出圧力発生素子と、インク流路にインクを供給する共通液室のセット又は該セットを異なるインク毎に複数、有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、ノズル面のノズル近傍に位置し共通液室と連通している溝を、ノズル形成工程においてノズル面と一括して作成することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法により達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機構部の側面説明図である。
【００１３】
このインクジェット記録装置装置は、記録装置本体（１）の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部（２）等を収納し、給紙カセット（４）或いは手差しトレイ（５）から給送される用紙（３）を取り込み印字機構部（２）の箇所に搬送し、印字機構部（２）によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ（６）に排紙する。
【００１４】
印字機構部（２）は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド（１１）と従ガイドロッド（１２）とでキャリッジ（１３）を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ（１３）にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド（１４）をインク滴吐出方向を下方に向けて図２に示されるように装着し、キャリッジ（１３）の上側にはヘッド（１４）に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）（１５）を交換可能に装着している。
【００１５】
インクカートリッジ（１５）は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド（１４）へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド（１４）へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ（１５）からインクをヘッド（１４）内に供給する。
【００１６】
ここで、キャリッジ（１３）は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド（１１）に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド（１２）に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ（１３）を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ（１７）で回転駆動される駆動プーリ（１８）と従動プーリ（１９）との間にタイミングベルト（２０）を張装し、このタイミングベルト（２０）をキャリッジ（１３）に固定しており、主走査モータ（１７）の正逆回転によりキャリッジ（１３）が往復駆動される。キャリッジ（１３）は、代わりにリードスクリユーに螺合し、そのスクリユー軸の回転により主走査方向に移動されるものであってもよい。
【００１７】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド（１４）を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド（１４）としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を圧電素子で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。
【００１８】
一方、給紙カセット（４）にセットした用紙（３）をヘッド（１４）の下方側に搬送するために、給紙カセット（４）から用紙（３）を分離給装する給紙ローラ（２１）及びフリクションパッド（２２）と、用紙（３）を案内するガイド部材（２３）と、給紙された用紙（３）を反転させて搬送する搬送ローラ（２４）と、この搬送ローラ（２４）の周面に押し付けられる搬送コロ（２５）及び搬送ローラ（２４）からの用紙（３）の送り出し角度を規定する先端コロ（２６）とを設けている。搬送ローラ（２４）は副走査モータ（２７）によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００１９】
そして、キャリッジ（１３）の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ（２４）から送り出された用紙（３）を記録ヘッド（１４）の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材（２９）を設けている。この印写受け部材（２９）の用紙搬送方向下流側には、用紙（３）を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ（３１）、拍車（３２）を設け、さらに用紙（３）を排紙トレイ（６）に送り出す排紙ローラ（３３）及び拍車（３４）と、排紙経路を形成するガイド部材（３５），（３６）とを配設している。
【００２０】
記録時には、キャリッジ（１３）を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド（１４）を駆動することにより、停止している用紙（３）にインクを吐出して１行分を記録し、用紙（３）を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙（３）の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙（３）を排紙する。
【００２１】
また、キャリッジ（１３）の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド（１４）の吐出不良を回復するための回復装置（３７）を配置している。回復装置（３７）は、キャップ手段と、このキャップ手段に吸収されたインクを該キャップ手段から吸引し去る吸引手段と、ノズル面のインクを拭き取るクリーニング手段を有している。キャリッジ（１３）は印字待機中にはこの回復装置（３７）側の所定位置（ホームポジション）に移動し、そこでキャッピング手段によりヘッド（１４）をキャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００２２】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド（１４）の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
図３に、本発明による第１の実施例の構成を示す。
図３に示すように、ノズルはインク流路を介して共通液室に連通している。インク流路内には圧力発生素子として電気熱変換素子（ヒータ）が設けられている。ヒータは、図示しない制御部からの制御に基づき、図示しない電極を介して通電することで発熱し、インク中に気泡を発生させインクを吐出する。インクを吐出するための個別構造は、従来のＢＴＪ方式（あるいはバブル方式でも良い）のヘッド構成と変わりない。また、ノズル面上には撥水処理を施している。
【００２４】
本発明では、図３のＡ−Ａ‘断面、Ｂ−Ｂ’断面に具体的に示されるように、ノズル面に溝を設け、溝を共通液室に連通させている。
また、本実施例では、溝の幅はノズル径よりも小さくして、ノズルよりも毛管力を大きくしている（請求項２の構成）。溝の幅はノズルの０．５倍〜０．８倍が好ましい。
これにより、ノズル面上のミストが吐出に影響を及ぼすほど堆積して大きくなる前に、毛管力と共通液室の負圧によりインクが溝に引き込まれ、インク溜りがノズルに掛かりメニスカスを壊す確率が極力少なくなる。つまりミストに対する安定性が向上する。
また、溝の長さをノズル径より長くして、外部で大きくなったインク溜りが移動してきた時に先に溝に接触して、溝に引き込む確率を高くしている。
【００２５】
ノズルと溝の間隔は、ノズルピッチよりも近いことが好ましい。
これは、ミストの堆積をノズル毎に独立させて、ノズル近傍に堆積するミストを成長させないためである。複数のノズルからのミストが堆積して成長し、ひとつのノズルに影響することを防ぐ。
図３の本実施例のように、ノズル間に溝を配置すれば必然的にノズルと溝の間隔はノズルピッチよりも近くなる。
ノズルと溝の間隔が、ノズルピッチよりも広い場合には、ノズル近傍のミストの堆積を防止する効果よりも、成長したミストがノズルに移動してくることを、ミストを共通液室に引き込んで防止する効果になる。
【００２６】
このような、本発明のインクジェット記録ヘッドは、つぎのような製造方法により製造することができる。即ち、シリコン基板上に酸化シリコンの蓄熱層を熱酸化で形成し、ヒータ層、電極層を形成し、パターニングで電気熱変換素子（発熱抵抗部）を形成する。この上にインクから保護するためにスパッタ等により酸化シリコン膜を形成する。これにより発熱抵抗部が基板上に完成する。上記基板上にドライフィルムのラミネート等により、溶解可能な型材を形成する。この型材をパターニングすることによりインク流路の型を形成する。その上に吐出口剤をスピンコート等で塗布し、ノズル面に吐出口をフォトリソグラフィー法で形成する。このときに、吐出口と同時に溝部も形成する。次にサンドブラスト、化学エッチング等により基板の背面より穴を明け、インク供給口を形成する。最後に型剤を除去し吐出口基板が完成する。吐出口形成の前または後に適当な撥水性皮膜を所定形状のマスクを介在させて塗布する。このチップをシリコン基板から切りだしインク流路付き部材に接着、電気実装して本発明のヘッドが完成する。
【００２７】
このように、本発明の構成は、ノズル形成と同一の工程で溝を形成できるので、溝を追加することによる工程数の上昇、コストアップ等の問題がない。
また、ノズル近傍に溝を形成することが容易であり、噴射安定性に関わるノズル近傍のミストを効果的に取り除くことができる。
本発明においては、この溝は、ノズル吐出口から２ｍｍ以上離れていることが好ましい。また、インクを吐出させるための複数のノズルと、ノズルに連通するインク流路と、インク流路内部に設けた吐出圧力発生素子と、インク流路にインクを供給する共通液室からなるセットを、異なるインク毎に複数有するインクジェット記録ヘッドとする場合には、ノズル面のノズル近傍に溝を有する各セットは、相互干渉を防ぐ意味でも互いに２ｍｍ以上離れて配置されていることが好ましい。
【００２８】
本実施例では、インクの吐出に電気熱変換素子を用いる発泡噴射方式を掲げたが、本発明は、これに限らず、インクの吐出に圧電素子を用いるピエゾ方式などでも効果があることは明らかである。
但し、本発明は共通液室に溝を連通させる必要から、ノズルと共通液室の距離が短い、つまり、圧力発生部（本実施例ではヒータ部）の長さを短く構成できるバブルジョット方式のインクジェット記録ヘッドに関してより有効に作用する。
これは、溝および溝の連通部が長くなると流体抵抗値が大きくなり、共通液室の負圧の作用が弱くなるためである。
【００２９】
（実施例２）
図４は、本発明による第２の実施例のヘッド構成を示す。
図３の第１の実施例との違いは、ノズルを囲うように、ノズル面上の溝形状をＴ字に配した点にある。これにより、ノズル近傍のミストをより確実に溝に引き込むと共に、外部からインク溜りが移動してきた場合に、より確実に溝で捕獲できる。
この実施例のように、本発明の溝は直線に限るものではなく、図４のように分岐していたり、曲線状であっても構わない。
【００３０】
（実施例３）
図５は、本発明による第３の実施例のヘッド構成を示す。この例に示される構成は、前記第１の実施例のヘッド、第２の実施例のヘッドをはじめ他の実施例のヘッドに適用（併用）できる。
溝と共通液室の連通部を複数のノズルからなるブロックの両側に配している。
本発明は、図３、図４のように、ノズル間に溝を設ける形態に限るものではない。本実施例のように、幾つかのノズル自体に対して溝を設けても良い。ノズル面（吐出面）に前記のような特定の溝を設けたヘッドの場合には、ノズル自体のオリフイス深さ方法に設けられる溝は、従来（例えば前記特許文献２，３）の場合に比し極度に精緻な構造のものでなくともインク引き込み効果は大きい。
ノズル密度が更に上がった場合には、この構成のほうが、製造が容易である。
なお、ノズルと溝の間隔は、ノズルピッチよりも短いほうが、ノズル近傍のミストの堆積を防止する上では好ましい。
【００３１】
（実施例４）
図６に、本発明による第４の実施例の構成を示す。
本実施例では、図４に示した第２の実施例に加えて、ノズル列から所定距離離れた領域に、親水領域を設けている。
共通液室に連通した溝は、単に溝を形成するよりインクを引き込む能力は高いが、所定時間に引き込める量という意味では限界があるので、発生頻度は少ないとしても、例えばキャッピングを外したときにノズル面に残ったような、非常に大きなインク溜りがノズルに移動して来ることは好ましくない。
本発明では、サテライトなどがノズル近傍に堆積することがミストの主な問題と把握している。吐出不安定化は、あくまで吐出口の箇所で生じる問題であるので、ノズルから離れた位置で、堆積するミストを親水領域で捕まえても、噴射安定性の向上には直接寄与し難いと仮定すれば、図６の親水領域は本発明においては追加的手段ということもできる。いずれにしても、これにより本実施例では、親水領域により巨大なインク溜りがノズルまで移動してくるのを防止している。
【００３２】
第１〜第４の実施例のインクジェット記録装置を実際に印字耐久試験を行なうことで評価した。従来品では、印字３０００枚程度ですでに吐出口からインクが引き出され吐出口とつながってしまっていたが、溝を形成したヘッドでは、第一、第二、第三のどの形態でも、引き出されたインクは溝に逃げ、吐出口周辺からのインク滴はなくなっていた。実際の印字も従来品では、濡れによる着弾精度の悪化からすじが目立つものであったが、溝を形成したものでは、すじも目立たず良好であった。
また、どの形態でも流路部材に割れ等の破損は起こらず、強度的にも問題はないことを確認した。
【００３３】
図７は、本発明による第４の実施例のヘッド構成を示す。
この記録ヘッドでは、シアン、マゼンダ、イエローのインクを吐出するノズル群を同一ノズル面上に構成している。この構成は、同一面にノズルを一括で形成することで、ドットの位置合せが容易になる。本発明は、ミスト対策の溝をノズル群（インク色毎）に形成した点に特徴がある。図７の拡大部で示したように、具体的には、第１の実施例の構造を３色のノズル群毎に形成している。図７ではイエローの拡大図を図示していないが、シアン、マゼンダ同様共通液室に連通した溝構造を有する。これにより、ノズル近傍のインクミストは溝に引き込まれ、ノズルのメニスカスを壊す確率が下がるので、安定した吐出が可能となる。
【００３４】
また、本実施例では、ノズル群毎の距離Ｌ＝２ｍｍとしている（請求項７）。
これは、ノズル面のインク溜りの形成を観測して、インクミストのノズル面への付着が、１ｍｍ以内に多いことを確認、これより他の色のインクのミストがノズル近傍に付着する確率を下げるために、距離Ｌ＝２ｍｍを設定している。
本発明のように、ミスト問題を吐出するインクに引き込むことで、ノズル面の安定を図っているものはノズル近傍に異なるインクが付着すると混色する可能性が高くなる。
そこで、ミスト付着の性質からノズル間の距離を２ｍｍ以上に設定することで、混色し難い複数色を吐出するインクジェット記録ヘッドを提供できる。
本実施例ではシアン、マゼンダ、イエローの３色のヘッドとしたが、色の種類、組合せはこれに限ったものではない。
【００３５】
（実施例５）
図８に示す本発明の第５の実施例では、図７に実施例のノズル列間に親水領域を設けている。
これにより、インク溜りの移動を親水領域で捕獲することで、インク溜りが異なる色のノズルに移動することを防ぐ。また、ノズル群の間では異なる色のインクミストが堆積している場合もあるので、これらのインクが移動することを防止する必要がある。
特に、本発明のように、吐出インクにインク溜りを引き込む手段を有するヘッドでは、インクが混色しやすいので注意が必要である。
本発明により、インクが混色する確立をより小さくできる。
【００３６】
（実施例６）
図９に示す本発明の第６の実施例では、シアン、マゼンダ、イエローのインクを吐出する星形のノズル群を同一ノズル面上に構成している。第５の実施例同様、同一面にノズルを一括で形成することで、ドットの位置合せが容易になる。
星形に代表される毛管力の強い溝形状を有するノズルは、ノズル面上のインク溜りをノズルに引き込みメニスカスが壊れることを防止する効果がある。
しかし、このようにミストを吐出インクに引き込む作用は、異なるインクがノズル近傍に付着したときに混色を招き易い問題がある。そこで、本発明では、上記ミストの付着確率がらノズル群毎の距離Ｌ＝２ｍｍより離して構成している。これにより、異なる色のインクがノズル近傍に付着する確率を減らして、混色を防止することができる。
【００３７】
また、図９に示したように、ノズル列間に親水領域を設けている。これにより、インク溜りの移動を親水領域で捕獲することで、インク溜りが異なる色のノズルに移動することを防ぐ。また、ノズル群の間では異なる色のインクミストが堆積している場合もあるので、これらのインクが移動することを防止できる。
本発明によれば、ノズル面上のインクを溝の毛管力で引き込みメニスカスを安定させることができるので、ミストに強く、安定した吐出が可能になると共に、混色の問題を解決することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズル面のノズル近傍に溝を有し、溝は共通液室と連通しているので、ノズル面に付着したミストが堆積してインク溜りができた場合でも、溝が毛管力と共通液室の負圧によりインクを引き込む。これにより、インク溜りがノズルにかかりメニスカスを壊すことを防止する。つまり、メニスカスが安定するので、噴射曲り等の問題を防止して、記録ヘッドの安定吐出を可能とする。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、溝の幅をノズル径よりも小さくしているので、ノズルよりも毛管力が強く、インク溜りを確実に溝に引き込むことができる。これにより、インク溜りがノズルにかかりメニスカスを壊すことを防止する。つまり、メニスカスが安定するので、噴射曲り等の問題を防止して、記録ヘッドに安定した吐出を可能とする。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズル列から所定距離離れた領域に親水領域を設けているので、大きなインク溜りの移動を捕獲して、メニスカスが壊れることを防止できる。つまり、メニスカスが安定するので、噴射曲り等の問題を防止して、記録ヘッドの安定吐出を可能とする。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、電気熱変換素子を使うことで、ノズルから共通液室までの距離が短い記録ヘッドを構成できるので、ミスト対策のノズル近傍の溝は共通液室の負圧による引き込み効果を有効に作用させることができる。これにより、メニスカスが安定するので、噴射曲り等の問題を防止して、記録ヘッドの安定吐出を可能とする。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、各色毎に、ミストを引き込む溝を形成しているので、安定吐出に問題となるノズル近傍のミストの堆積を防止して、メニスカスが壊れることを防止できる。また、複数色のノズル群を一括で形成しているので、ノズル位置精度が高く、組み立て工程が容易になる。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、ミストの堆積確率からノズル群の距離を２ｍｍ以上としているので、異なるインクミストがノズル近傍に付着することがない。また、ノズル近傍の同色インクのミストは、溝に引き込まれるので、安定吐出に問題となるノズル近傍のミストの堆積を防止して、メニスカスが壊れることを防止できる。また、複数色のノズル群を一括で形成しているので、ノズル位置精度が高く、組み立て工程が容易になる。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズル群間に親水領域を設けているので、異なる色の大きなインク溜がノズル面上を移動するような場合に、親水領域がインク溜りを捕獲して、混色することを防止できる。また、ノズル近傍の同色インクのミストは、溝に引き込まれるので、安定吐出に問題となるノズル近傍のミストの堆積を防止して、メニスカスが壊れることを防止できる。また、複数色のノズル群を一括で形成しているので、ノズル位置精度が高く、組み立て工程が容易になる。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、各色毎に、毛管力によりミストを引き込む手段を有しているので、安定吐出に問題となるノズル近傍のミストの堆積を防止して、メニスカスが壊れることを防止できると共に、ミストの堆積確率からノズル群の距離を２ｍｍ以上としているので、異なるインクミストがノズル近傍に付着する確率を下げて、毛管力による混色の問題を解決できる。また、複数色のノズル群を一括で形成しているので、ノズル位置精度が高く、組み立て工程が容易になる。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズルに溝形状を設けたことで、毛管力を強くして、ノズル面上のミストを引き込むメニスカスを安定させることができる。また、ミストの堆積確率からノズル群の距離を２ｍｍ以上としているので、異なるインクミストがノズル近傍に付着する確率を下げて、毛管力による混色の問題を解決できた。さらにまた、複数色のノズル群を一括で形成しているので、ノズル位置精度が高く、組み立て工程が容易になる。
また、本発明の他のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズル群間に親水領域を設けているので、異なる色の大きなインク溜がノズル面上を移動するような場合に、親水領域がインク溜りを捕獲して、混色することを防止できる。さらにまた、ノズル近傍の同色インクのミストは、溝に引き込まれるので、安定吐出に問題となるノズル近傍のミストの堆積を防止して、メニスカスが壊れることを防止できる。また、複数色のノズル群を一括で形成しているので、ノズル位置精度が高く、組み立て工程が容易になる。
また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、溝の追加形成はパターンを変えるだけで実現できるので、工程数を増やすことなく、ミストに強い安定したヘッドを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図である。
【図２】本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の側面説明図である。
【図３】本発明による第１の実施例の構成を示した図である。
【図４】本発明による第２の実施例の構成を示した図である。
【図５】本発明による第３の実施例の構成を示した図である。
【図６】本発明による第４の実施例の構成を示した図である。
【図７】本発明による第４の実施例のヘッドの構成を示した図である。
【図８】本発明による第５の実施例の構成を示した図である。
【図９】本発明による第６の実施例の構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 記録装置本体
２ 印字機構部
３ 用紙
４ 給紙カセット
５ 手差しトレイ
６ 排紙トレイ
１１ 主ガイドロッド
１２ 従ガイドロッド
１３ キャリッジ
１４ インクジェットヘッド
１５ インクカートリッジ
１７ 主走査モータ
１８ 駆動プーリ
１９ 従動プーリ
２０ タイミングベルト
２１ 給紙ローラ
２２ フリクションパッド
２３ ガイド部材
２４ 搬送ローラ
２５ 搬送コロ
２６ 先端コロ
２７ 副走査モータ
２９ 印写受け部材
３３ 排紙ローラ
３４ 拍車
３５ ガイド部材
３６ ガイド部材
３７ 回復装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet recording apparatus that ejects ink droplets from nozzles.
[0002]
[Prior art]
An ink jet head in an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus (image recording apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, etc. has a nozzle for discharging ink droplets and a discharge chamber (pressure chamber, pressurized A liquid chamber, a liquid chamber, an ink chamber, an ink flow path, etc.) and actuator means (energy generating means) for generating energy for pressurizing the ink in the ejection chamber, and driving the actuator means. Ink-on-demand type, in which ink droplets are ejected from nozzles by pressurizing the ink in the ejection chamber, is mainly used. The method is roughly classified into several types depending on the type of actuator means for discharging ink droplets (recording liquid). A part of the wall of the liquid chamber is formed as a thin vibration plate, and a piezoelectric element as an electromechanical conversion element is arranged corresponding to the thin vibration plate, and the liquid crystal is deformed by deforming the piezoelectric element generated by applying a voltage. A piezo system that discharges ink droplets by changing the pressure in the chamber. A heating element is arranged inside the liquid chamber, bubbles are generated by heating the heating element by energization, and foaming that discharges ink droplets by the pressure of the bubbles. Injection systems are generally well known.
In addition, a diaphragm that forms the wall surface of the liquid chamber and an individual electrode outside the liquid chamber that is disposed opposite to the diaphragm are provided, and an electrostatic force generated when an electric field is applied between the diaphragm and the electrode. There has also been proposed an electrostatic type in which an ink droplet is ejected from a nozzle by changing a pressure / volume in a liquid chamber by deforming a vibration plate.
[0003]
By the way, in order to discharge ink stably, the meniscus of the nozzle must be stable. One major cause of breaking the meniscus is that ink mist adhering to the nozzle surface becomes an ink pool and is applied to the nozzle.
In view of the above, there has been proposed a recording head which performs a water-repellent treatment on the nozzle surface in order to stabilize the ink boundary in the nozzle and to prevent the staying fine mist particles from associating and growing into a large ink reservoir. However, in recent years, the number of nozzles has increased due to a demand for a higher printing speed, and smaller and smaller nozzles have been used to improve image quality. It is easy to fall into stability, and it is important to take measures against mist adhering to the nozzle surface. The increase in the number of nozzles increases the probability of occurrence of ejection failure as a recording head. In addition, a large amount of mist is generated in continuous driving at a high frequency for a long time.
The main cause of the mist is that the ink droplets ejected from the ink nozzles rebound and float when they land on the recording medium, and that the minute satellites at the time of ejection float without landing on the recording medium.
Another cause of ink accumulation is ink remaining on the nozzle surface when capping is removed. The mist adhering to the nozzle surface moves along the capping and becomes large and remains on the nozzle surface side.
[0004]
On the other hand, in Patent Document 1, the ink mist is more likely to adhere to the ejection port surface at a distance of 800 μm to 1.5 mm from the vicinity of the ejection port. Disclosed is a recording head in which a mist is drawn toward the hydrophilic region side by providing a groove-like hydrophilic region in a region (2 mm) away, and prevents mist from accumulating and growing near the nozzle.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133,028 discloses a print head that avoids color mixing by dividing one nozzle row into nozzle groups for each color and separating a hydrophilic region corresponding to the nozzle group.
The method of providing a water-repellent area and a hydrophilic area as in Patent Literatures 1 and 2 prevents the ink pool that has grown due to the accumulation of mist and the ink pool that remains during uncapping from moving and hitting the nozzles. Is effective. This is because the hydrophilic region stops the ink moving on the nozzle surface.
However, it is difficult to perform a water-repellent treatment and a hydrophilic treatment on the nozzle surface sufficiently close to the nozzle so as to have an effect of attracting mist directly attached to the vicinity of the nozzle. Realization is costly. This is especially true in recent recording heads in which nozzles are reduced in diameter and arranged at high density.
In addition, since the ink pool staying in the hydrophilic area is not removed until the wiping is performed, the ink may be dried and fixed, and the original function may not be performed.
[0005]
Patent Document 3 discloses a recording head in which a plurality of grooves are provided in a nozzle in a dispersing direction (for example, a star-shaped nozzle), and ink is drawn into the grooves by capillary force even if an ink reservoir on the nozzle surface flows into the nozzle. I have.
In particular, in a recording head (BTJ method) that generates bubbles to discharge ink and communicates the bubbles with the outside air, it is necessary to prevent the ink pool from blocking the nozzles and prevent the bubbles from being trapped and jetting down. I have. When such ejection down occurs, the ink is not recovered unless ink is sucked by the recovery mechanism.
In this method, since the nozzle itself has a function of drawing ink into the ink flow path with respect to the ink pool, the meniscus can be stabilized, and it is effective in response to mist directly adhering near the nozzle.
However, since nozzles that have a great influence on the speed and size of ejected ink droplets are originally made with high precision in order to maintain image quality, manufacturing a nozzle in a complicated shape has a low yield and cost. It is not preferable from the viewpoint. The fact that there is a groove in the nozzle means that the groove pulls the liquid column of the ink to be ejected by the capillary force and causes the ejection to bend, so the design (position, shape, etc.) of the groove is important. Must be made with sufficient accuracy.
In particular, with respect to a print head having high-density nozzles exceeding 300 dpi, the nozzle diameter becomes smaller, and the grooves are required to have higher precision, which is more difficult.
[0006]
Patent Document 4 discloses a recording head in which a groove is formed in the vicinity of a nozzle at the same time as a nozzle forming step so that an ink reservoir in which mist is deposited is drawn into the groove by capillary force so as not to adhere to the nozzle. I have.
This method is effective for mist directly adhering near the nozzle, since it is easy to form a groove near the nozzle. Further, since the nozzle and the groove are separated, there is no need for higher accuracy than forming the nozzle.
However, since the capillary force facing the nozzle is required, the width of the groove is narrow, and it is difficult to remove the ink in the groove by wiping. That is, once the ink enters the groove, the ink is dried and fixed and fills the groove, so that the function cannot be maintained over time.
It is difficult to completely restore the function of the groove even if a filling operation and a recovery operation such as cartridge replacement are performed.
In addition, since the height of the flow path / nozzle and the depth of the groove are different from each other, it is impossible to form a pattern in a lump. It is necessary to increase the number of processes, which increases costs.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-210859
[Patent Document 2]
JP-A-8-58096
[Patent Document 3]
JP 2000-280479 A
[Patent Document 4]
JP 2002-219805 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a recording head that is highly stable against mist that accumulates on a nozzle surface, in view of the above-described related art.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, by providing a groove near the nozzle in communication with the common liquid chamber, the mist is drawn into the common liquid chamber, thereby preventing ink from being applied to the nozzle and breaking the meniscus.
In addition, since the groove communicates with the common liquid chamber, the mist can be reliably drawn in by the negative pressure of the common liquid chamber, and the ink is prevented from drying and fixing and losing its function. Absent).
For example, even if the function of the groove is reduced by drying, it can be recovered in the same manner as the nozzle by a filling operation such as replacement of a cartridge.
In the case where an ink ejection set including a plurality of nozzles in one head (also referred to as a “nozzle group” in this specification) is provided for a plurality of colors, a method of drawing mist into ejected ink as in Patent Document 4 or the present invention is used. However, color mixing due to mist becomes a problem.
In view of this, the present invention proposes a method of preventing the color mixture due to the mist by defining the distance between the nozzle groups by investigating the range of the mist adhesion to the nozzle surface. Specifically, the distance between the nozzle groups is 2 mm. The more accurately the ejected ink droplet flies, the more the rebound mist after landing adheres to the vicinity of the ejection port.
[0010]
Accordingly, the object of the present invention is to provide (1) a plurality of nozzles for discharging ink, an ink flow path communicating with the nozzle, a discharge pressure generating element provided inside the ink flow path, and an ink flow path. An ink jet recording apparatus having a set of common liquid chambers for supplying ink to a nozzle, the ink jet recording apparatus having a groove near a nozzle on a nozzle surface, wherein the groove communicates with the common liquid chamber;
(2) The inkjet recording apparatus according to (1), wherein the width of the groove is smaller than a nozzle diameter;
(3) The ink jet recording apparatus according to any one of (1) to (3), wherein a hydrophilic area is provided in an area at a predetermined distance from the nozzle row;
(4) The ink jet recording apparatus according to the above (1), wherein the pressure generating element is an electrothermal converting element;
(5) A set including a plurality of nozzles for discharging ink, an ink flow path communicating with the nozzle, a discharge pressure generating element provided inside the ink flow path, and a common liquid chamber for supplying ink to the ink flow path. Wherein each set has a groove near the nozzle on the nozzle surface, and the groove communicates with a common liquid chamber corresponding to each set. Recording device;
(6) The ink jet recording apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the sets are arranged at a distance of 2 mm or more from each other;
(7) The ink jet recording apparatus according to the above (5) or (6), further comprising means for drawing in the ink on the nozzle surface into each of the discharged inks by capillary force at least for each of the sets;
(8) A group including a plurality of nozzles for discharging ink, an ink flow path communicating with the nozzle, a discharge pressure generating element provided inside the ink flow path, and a common liquid chamber for supplying ink to the ink flow path. An ink jet recording head having a plurality of nozzles for each different ink, comprising means for drawing the ink on the nozzle surface into each of the ejected inks by capillary force for each nozzle group, wherein each nozzle group is separated by 2 mm or more. Recording device;
(9) The ink jet recording apparatus according to any one of (5) to (8), wherein a hydrophilic region is provided between each set on the nozzle surface.
[0011]
Further, the object of the present invention is to provide (10) a nozzle for discharging ink, an ink flow path communicating with the nozzle, a discharge pressure generating element provided inside the ink flow path, and supplying ink to the ink flow path. In the method of manufacturing a set of the common liquid chambers or a plurality of the sets for each different ink, the ink jet recording head includes a groove located near the nozzle on the nozzle surface and communicating with the common liquid chamber, the nozzle surface is formed in the nozzle forming step. This is achieved by a method for manufacturing an ink jet recording apparatus, which is characterized in that the ink jet recording apparatus is collectively prepared.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a mechanism of an ink jet recording apparatus as an image recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a side explanatory view of the mechanism.
[0013]
This ink jet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body (1), a recording head including an inkjet head mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. The printing mechanism (2) is accommodated, and the paper (3) fed from the paper cassette (4) or the manual feed tray (5) is taken in and transported to the printing mechanism (2). After a required image is recorded by (2), the sheet is discharged to a sheet discharge tray (6) mounted on the rear side.
[0014]
The printing mechanism (2) moves the carriage (13) in the main scanning direction (perpendicular to the paper surface in FIG. 2) with a main guide rod (11) and a sub guide rod (12), which are guide members laterally mounted on left and right side plates (not shown). Direction)), and the carriage (13) includes an ink jet head (jet head) configured to eject ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). 14) is mounted with the ink droplet discharge direction facing downward as shown in FIG. 2, and each ink tank (ink cartridge) for supplying ink of each color to the head (14) is provided above the carriage (13). (15) is exchangeably mounted.
[0015]
The ink cartridge (15) has an upper air port communicating with the atmosphere, a lower supply port for supplying ink to the inkjet head (14), and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head (14) is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the substrate. The ink is supplied from the ink cartridge (15) into the head (14).
[0016]
Here, the carriage (13) has its rear side (downstream side in the paper transport direction) slidably fitted to the main guide rod (11), and its front side (upstream side in the paper transport direction) is fitted to the slave guide rod (12). It is slidably mounted. In order to move and scan the carriage (13) in the main scanning direction, a timing belt (20) is stretched between a driving pulley (18) rotated by a main scanning motor (17) and a driven pulley (19). The timing belt (20) is fixed to the carriage (13), and the carriage (13) is reciprocated by forward and reverse rotation of the main scanning motor (17). The carriage (13) may be screwed to the lead screw instead, and moved in the main scanning direction by rotation of the screw shaft.
[0017]
Further, although the heads (14) of each color are used as the recording heads here, a single head having a nozzle for ejecting ink droplets of each color may be used. Further, as the head (14), as will be described later, a vibration plate forming at least a part of the wall surface of the ink flow path and a piezo-type inkjet head for deforming the vibration plate with a piezoelectric element are used.
[0018]
On the other hand, in order to transport the sheet (3) set in the sheet cassette (4) to below the head (14), a sheet feed roller (21) for separating and feeding the sheet (3) from the sheet cassette (4). ) And a friction pad (22), a guide member (23) for guiding the paper (3), a transport roller (24) for inverting and transporting the fed paper (3), and the transport roller (24) And a tip roller (26) for defining an angle at which the sheet (3) is sent out from the transport roller (24). The transport roller (24) is driven to rotate by a sub-scanning motor (27) via a gear train.
[0019]
Further, a printing guide serving as a paper guide member for guiding the paper (3) sent from the transport roller (24) below the recording head (14) in accordance with the moving range of the carriage (13) in the main scanning direction. A member (29) is provided. On the downstream side of the printing receiving member (29) in the paper transport direction, a transport roller (31) and a spur (32) that are driven to rotate to feed the paper (3) in the paper discharge direction are provided. ) To the paper discharge tray (6), and a paper discharge roller (33) and a spur (34), and guide members (35) and (36) for forming a paper discharge path.
[0020]
At the time of recording, by driving the recording head (14) according to an image signal while moving the carriage (13), ink is ejected onto the stopped paper (3) to record one line, and the paper ( After 3) is carried by a predetermined amount, recording of the next line is performed. Upon receiving a recording end signal or a signal indicating that the rear end of the sheet (3) has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet (3) is discharged.
[0021]
In addition, a recovery device (37) for recovering the ejection failure of the head (14) is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage (13). The recovery device (37) has cap means, suction means for sucking ink absorbed by the cap means from the cap means, and cleaning means for wiping ink on the nozzle surface. The carriage (13) moves to a predetermined position (home position) on the recovery device (37) side during printing standby, where the head (14) is capped by capping means, and the discharge port (nozzle hole) is wet. In this case, ejection failure due to ink drying is prevented. In addition, by discharging (purging) ink that is not related to printing during printing or the like, the ink viscosity of all the discharge ports is made constant, and stable discharge performance is maintained.
[0022]
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the head (14) is sealed by capping means, bubbles are sucked out of the discharge port with ink by a suction means through a tube, and ink adhering to the discharge port surface is removed. Dust and the like are removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) provided at a lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.
[0023]
【Example】
(Example 1)
FIG. 3 shows the configuration of the first embodiment according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the nozzle communicates with the common liquid chamber via the ink flow path. An electrothermal conversion element (heater) is provided as a pressure generating element in the ink flow path. The heater generates heat when energized through an electrode (not shown) under the control of a control unit (not shown) to generate bubbles in the ink and discharge the ink. The individual structure for ejecting ink is the same as the conventional BTJ (or bubble) head configuration. Further, a water-repellent treatment is performed on the nozzle surface.
[0024]
In the present invention, as specifically shown in the AA 'section and the BB' section in FIG. 3, a groove is provided on the nozzle surface, and the groove communicates with the common liquid chamber.
Further, in this embodiment, the width of the groove is smaller than the nozzle diameter, and the capillary force is larger than that of the nozzle (the configuration of claim 2). The width of the groove is preferably 0.5 to 0.8 times the nozzle.
As a result, before the mist on the nozzle surface is deposited and becomes large enough to affect the ejection, the ink is drawn into the groove by the capillary force and the negative pressure of the common liquid chamber, and the probability that the ink pool is applied to the nozzle and the meniscus is broken. Is reduced as much as possible. That is, mist stability is improved.
Further, the length of the groove is made longer than the diameter of the nozzle, so that when the ink reservoir that has grown outside moves, the probability that the ink reservoir first contacts the groove and is drawn into the groove is increased.
[0025]
It is preferable that the interval between the nozzle and the groove is closer than the nozzle pitch.
This is because mist deposition is made independent for each nozzle and mist deposited near the nozzle is not grown. Prevents mist from multiple nozzles from accumulating and growing and affecting one nozzle.
If grooves are arranged between the nozzles as in the present embodiment in FIG. 3, the interval between the nozzles and the grooves is necessarily smaller than the nozzle pitch.
If the distance between the nozzle and the groove is wider than the nozzle pitch, the mist is drawn into the common liquid chamber, indicating that the grown mist moves to the nozzle, rather than the effect of preventing mist accumulation near the nozzle. The effect is to prevent.
[0026]
Such an ink jet recording head of the present invention can be manufactured by the following manufacturing method. That is, a heat storage layer of silicon oxide is formed on a silicon substrate by thermal oxidation, a heater layer and an electrode layer are formed, and an electrothermal conversion element (heating resistor) is formed by patterning. A silicon oxide film is formed thereon by sputtering or the like to protect from ink. This completes the heating resistor on the substrate. A soluble mold material is formed on the substrate by laminating a dry film or the like. By patterning the mold material, a mold for the ink flow path is formed. A discharge port agent is applied thereon by spin coating or the like, and discharge ports are formed on the nozzle surface by photolithography. At this time, a groove is formed simultaneously with the discharge port. Next, holes are made from the back surface of the substrate by sandblasting, chemical etching, or the like, to form ink supply ports. Finally, the mold agent is removed to complete the discharge port substrate. Before or after the formation of the discharge port, an appropriate water-repellent film is applied through a mask having a predetermined shape. This chip is cut out from the silicon substrate, adhered to a member with an ink flow path, and electrically mounted to complete the head of the present invention.
[0027]
As described above, according to the configuration of the present invention, since the groove can be formed in the same step as the nozzle formation, there is no problem such as an increase in the number of steps and an increase in cost due to the addition of the groove.
Further, it is easy to form a groove in the vicinity of the nozzle, and mist in the vicinity of the nozzle related to jetting stability can be effectively removed.
In the present invention, it is preferable that this groove is separated from the nozzle outlet by 2 mm or more. Further, a set including a plurality of nozzles for discharging ink, an ink flow path communicating with the nozzle, a discharge pressure generating element provided inside the ink flow path, and a common liquid chamber for supplying ink to the ink flow path is provided. When a plurality of ink jet recording heads are provided for different inks, it is preferable that each set having a groove in the vicinity of the nozzle on the nozzle surface is arranged at a distance of 2 mm or more from the viewpoint of preventing mutual interference.
[0028]
In the present embodiment, a foaming injection method using an electrothermal conversion element for ejecting ink is described. However, the present invention is not limited to this, and it is clear that the present invention is also effective in a piezo method using a piezoelectric element for ink ejection. It is.
However, according to the present invention, since the groove needs to be communicated with the common liquid chamber, the distance between the nozzle and the common liquid chamber is short, that is, the bubble jot method in which the length of the pressure generating section (the heater section in this embodiment) can be reduced. It works more effectively with ink jet recording heads.
This is because the longer the groove and the communicating portion of the groove, the larger the fluid resistance value and the weaker the negative pressure of the common liquid chamber.
[0029]
(Example 2)
FIG. 4 shows a head configuration of a second embodiment according to the present invention.
The difference from the first embodiment of FIG. 3 is that the groove shape on the nozzle surface is arranged in a T shape so as to surround the nozzle. Thereby, the mist near the nozzle can be more reliably drawn into the groove, and when the ink reservoir moves from the outside, the mist can be more reliably captured by the groove.
As in this embodiment, the groove of the present invention is not limited to a straight line, but may be branched or curved as shown in FIG.
[0030]
(Example 3)
FIG. 5 shows a head configuration of a third embodiment according to the present invention. The configuration shown in this example can be applied to (combined with) the head of the first embodiment, the head of the second embodiment, and the heads of other embodiments.
The communicating portion between the groove and the common liquid chamber is arranged on both sides of a block including a plurality of nozzles.
The present invention is not limited to a mode in which a groove is provided between nozzles as shown in FIGS. As in the present embodiment, grooves may be provided for some nozzles themselves. In the case of a head provided with the above-described specific groove on the nozzle surface (ejection surface), the groove provided in the orifice depth method of the nozzle itself is smaller than in the conventional case (for example, Patent Documents 2 and 3). However, even if the structure is not extremely fine, the ink drawing effect is large.
If the nozzle density is further increased, this configuration is easier to manufacture.
The interval between the nozzle and the groove is preferably shorter than the nozzle pitch in order to prevent the accumulation of mist near the nozzle.
[0031]
(Example 4)
FIG. 6 shows the configuration of the fourth embodiment according to the present invention.
In the present embodiment, in addition to the second embodiment shown in FIG. 4, a hydrophilic area is provided in an area at a predetermined distance from the nozzle row.
The groove communicating with the common liquid chamber has a higher ability to draw ink than simply forming a groove, but there is a limit in terms of the amount that can be drawn in a predetermined time, so even if the frequency of occurrence is small, for example, when the capping is removed It is not preferable that a very large ink pool, which remains on the nozzle surface, moves to the nozzle.
In the present invention, it is understood that the main problem of mist is that satellites and the like are deposited near the nozzle. Discharge instability is a problem that occurs only at the discharge port, so it is assumed that even if mist that accumulates is captured in the hydrophilic region at a position distant from the nozzle, it is difficult to directly contribute to improving the injection stability. For example, the hydrophilic region in FIG. 6 can be considered as an additional means in the present invention. In any case, in this embodiment, a large ink reservoir is prevented from moving to the nozzle by the hydrophilic region.
[0032]
The ink jet recording apparatuses of the first to fourth examples were evaluated by actually performing a print durability test. In the conventional product, the ink was already drawn out from the discharge port and connected to the discharge port after about 3,000 prints. However, in the head having the groove formed, the ink was drawn out in any of the first, second, and third forms. The discharged ink escaped into the groove, and the ink droplets from around the ejection port disappeared. In actual printing, in the conventional product, streaks were conspicuous due to deterioration of landing accuracy due to wetting. However, in the case of forming grooves, streaks were inconspicuous and good.
In addition, it was confirmed that no damage such as cracks occurred in the flow path member in any of the embodiments, and there was no problem in strength.
[0033]
FIG. 7 shows a head configuration of a fourth embodiment according to the present invention.
In this recording head, nozzle groups for ejecting cyan, magenta, and yellow inks are formed on the same nozzle surface. In this configuration, the nozzles are collectively formed on the same surface to facilitate dot alignment. The present invention is characterized in that grooves for preventing mist are formed in nozzle groups (for each ink color). As shown in the enlarged portion of FIG. 7, specifically, the structure of the first embodiment is formed for each nozzle group of three colors. Although FIG. 7 does not show an enlarged view of yellow, it has a groove structure communicating with a common liquid chamber like cyan and magenta. Thereby, the ink mist near the nozzle is drawn into the groove, and the probability of breaking the meniscus of the nozzle is reduced, so that stable ejection is possible.
[0034]
In the present embodiment, the distance L for each nozzle group is set to 2 mm (claim 7).
This is because the formation of ink pools on the nozzle surface was observed, and it was confirmed that the amount of ink mist adhering to the nozzle surface was large within 1 mm. In order to lower the distance, a distance L = 2 mm is set.
As in the present invention, those that stabilize the nozzle surface by drawing in the mist problem into the ejected ink increase the possibility of color mixing when different inks adhere to the vicinity of the nozzle.
Therefore, by setting the distance between the nozzles to 2 mm or more due to the nature of mist adhesion, it is possible to provide an inkjet recording head that discharges a plurality of colors that are difficult to mix.
In the present embodiment, heads of three colors of cyan, magenta and yellow are used, but the types and combinations of colors are not limited to these.
[0035]
(Example 5)
In the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 8, a hydrophilic region is provided between the nozzle rows of the embodiment in FIG.
Thus, the movement of the ink reservoir is captured in the hydrophilic region, thereby preventing the ink reservoir from moving to nozzles of different colors. Further, since ink mist of different colors may be accumulated between the nozzle groups, it is necessary to prevent these inks from moving.
In particular, in a head having means for drawing an ink pool into ejected ink as in the present invention, care must be taken because the ink is likely to be mixed in color.
According to the present invention, the probability of color mixing of ink can be reduced.
[0036]
(Example 6)
In the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 9, star-shaped nozzle groups for discharging cyan, magenta, and yellow inks are formed on the same nozzle surface. As in the fifth embodiment, the nozzles are collectively formed on the same surface to facilitate dot alignment.
A nozzle having a strong capillary force represented by a star shape has an effect of preventing the meniscus from being broken by drawing the ink pool on the nozzle surface into the nozzle.
However, such an action of drawing the mist into the ejected ink has a problem that color mixing is likely to occur when different inks adhere to the vicinity of the nozzle. Therefore, in the present invention, the distance between the nozzle groups L is set to be greater than 2 mm from the mist adhesion probability. This can reduce the probability that inks of different colors will adhere to the vicinity of the nozzles and prevent color mixing.
[0037]
Further, as shown in FIG. 9, a hydrophilic region is provided between the nozzle rows. Thus, the movement of the ink reservoir is captured in the hydrophilic region, thereby preventing the ink reservoir from moving to nozzles of different colors. In addition, since different colors of ink mist may be accumulated between the nozzle groups, it is possible to prevent these inks from moving.
According to the present invention, the ink on the nozzle surface can be drawn in by the capillary force of the groove to stabilize the meniscus, so that mist-resistant and stable ejection can be achieved, and the problem of color mixing can be solved.
[0038]
【The invention's effect】
As is apparent from the detailed and specific description above, the inkjet recording head of the present invention has a groove near the nozzle on the nozzle surface, and the groove communicates with the common liquid chamber. Even if mist accumulates and ink pools are formed, the grooves draw in the ink due to the capillary force and the negative pressure of the common liquid chamber. This prevents the ink pool from hitting the nozzle and breaking the meniscus. That is, since the meniscus is stabilized, problems such as ejection bending are prevented, and stable ejection of the recording head is enabled.
In another ink jet recording head of the present invention, since the width of the groove is smaller than the diameter of the nozzle, the capillary force is stronger than that of the nozzle, and the ink pool can be reliably drawn into the groove. This prevents the ink pool from hitting the nozzle and breaking the meniscus. In other words, since the meniscus is stabilized, problems such as ejection bending are prevented, and stable ejection to the recording head is enabled.
Further, in another inkjet recording head of the present invention, since the hydrophilic region is provided in a region apart from the nozzle row by a predetermined distance, the movement of a large ink reservoir can be captured and the meniscus can be prevented from being broken. That is, since the meniscus is stabilized, problems such as ejection bending are prevented, and stable ejection of the recording head is enabled.
Further, in another inkjet recording head of the present invention, by using an electrothermal transducer, a recording head having a short distance from the nozzle to the common liquid chamber can be configured. , The effect of drawing by the negative pressure can be effectively exerted. As a result, the meniscus is stabilized, so that problems such as ejection bending are prevented, and stable ejection of the recording head is enabled.
Further, in another inkjet recording head of the present invention, since a groove for drawing in the mist is formed for each color, it is possible to prevent the accumulation of the mist near the nozzle which causes a problem in the stable ejection, and to prevent the meniscus from being broken. Can be prevented. In addition, since the nozzle groups of a plurality of colors are collectively formed, the nozzle position accuracy is high, and the assembling process is facilitated.
Further, in another inkjet recording head of the present invention, since the distance between the nozzle groups is set to 2 mm or more from the probability of mist deposition, different ink mist does not adhere near the nozzles. In addition, since the mist of the same color ink near the nozzle is drawn into the groove, it is possible to prevent the mist near the nozzle from accumulating, which is a problem in stable ejection, and to prevent the meniscus from being broken. In addition, since the nozzle groups of a plurality of colors are collectively formed, the nozzle position accuracy is high, and the assembling process is facilitated.
In another inkjet recording head of the present invention, since a hydrophilic region is provided between the nozzle groups, the hydrophilic region captures the ink reservoir when a large ink reservoir of a different color moves on the nozzle surface. Thus, color mixing can be prevented. In addition, since the mist of the same color ink near the nozzle is drawn into the groove, it is possible to prevent the mist near the nozzle from accumulating, which is a problem in stable ejection, and to prevent the meniscus from being broken. In addition, since the nozzle groups of a plurality of colors are collectively formed, the nozzle position accuracy is high, and the assembling process is facilitated.
Further, in the other ink jet recording head of the present invention, since there is a means for drawing in the mist by capillary force for each color, it is possible to prevent the mist from being deposited near the nozzle which causes a problem in stable ejection, and to reduce the meniscus. Since the breakage can be prevented and the distance between the nozzle groups is set to 2 mm or more from the mist deposition probability, the probability of different ink mist adhering near the nozzles can be reduced, and the problem of color mixing due to capillary force can be solved. In addition, since the nozzle groups of a plurality of colors are collectively formed, the nozzle position accuracy is high, and the assembling process is facilitated.
Further, in another inkjet recording head of the present invention, by providing the nozzle with a groove shape, the capillary force is strengthened, and the meniscus that draws in the mist on the nozzle surface can be stabilized. In addition, since the distance between the nozzle groups is set to 2 mm or more based on the mist deposition probability, the problem of color mixing due to capillary force can be solved by reducing the probability that different ink mist will adhere near the nozzles. Furthermore, since the nozzle groups of a plurality of colors are collectively formed, the nozzle position accuracy is high and the assembly process is facilitated.
In another inkjet recording head of the present invention, since a hydrophilic region is provided between the nozzle groups, the hydrophilic region captures the ink reservoir when a large ink reservoir of a different color moves on the nozzle surface. Thus, color mixing can be prevented. Furthermore, since the mist of the same color ink near the nozzle is drawn into the groove, it is possible to prevent the mist near the nozzle from accumulating, which is a problem in stable ejection, and to prevent the meniscus from breaking. In addition, since the nozzle groups of a plurality of colors are collectively formed, the nozzle position accuracy is high, and the assembling process is facilitated.
Further, in the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, the additional formation of the groove can be realized only by changing the pattern, so that a stable head resistant to mist can be manufactured without increasing the number of steps.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a mechanism section of an ink jet recording apparatus as an image recording apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory side view of a mechanism of an ink jet recording apparatus as an image recording apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a head according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a sixth embodiment according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Recording device body
2 Printing mechanism
3 paper
4 Paper cassette
5 Bypass tray
6 Output tray
11 Main guide rod
12 Secondary guide rod
13 Carriage
14 Inkjet head
15 Ink cartridge
17 Main scanning motor
18 Drive pulley
19 driven pulley
20 Timing belt
21 Paper feed roller
22 friction pads
23 Guide member
24 transport rollers
25 Transport rollers
26 Tip roller
27 Sub-scanning motor
29 Photograph receiving member
33 Paper ejection roller
34 spurs
35 Guide member
36 Guide member
37 Recovery device
