JP2006212864A - Inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクを吐出してインク液滴を形成し、記録を行うインクジェット記録装置及びインクジェット記録ヘッドに関する。 The present invention relates to an inkjet recording apparatus and an inkjet recording head that perform recording by ejecting ink to form ink droplets.
今日一般的に用いられているインクジェット記録方式のインク吐出方法にはインク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子(ヒーター)を利用する方法と、圧電素子(ピエゾ)を利用する方法があり、いずれも電気的な信号によってインク滴の吐出を制御するものである。 Ink jet recording methods commonly used today include a method of using an electrothermal conversion element (heater) as a discharge energy generating element used for discharging ink droplets, and a piezoelectric element (piezo). There are methods to be used, and all of them control ejection of ink droplets by an electrical signal.
例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。 For example, the principle of the ink droplet ejection method using an electrothermal conversion element is that an electric signal is given to the electrothermal conversion element to instantaneously boil ink near the electrothermal conversion element, and the phase change of the ink at that time Ink droplets are ejected at high speed by the rapid bubble growth that occurs.
一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。 On the other hand, the principle of the ink droplet ejection method using a piezoelectric element is that an electric signal is given to the piezoelectric element, whereby the piezoelectric element is displaced and the ink droplet is ejected by the pressure at the time of the displacement.
一般的なインクジェットプリンターは図13のように本体(27)、給送部(28)、排出トレイ(29)から構成され、内部には図14のように記録装置に送られる記録シート上に記録を行うインクジェット記録ヘッドカートリッジがキャリッジ(30)に搭載される。このインクジェット記録ヘッドカートリッジは図9のようにインクタンク(16)と記録ヘッド(17)から構成され、インクタンクは着脱可能に記録ヘッドに固定装着される。 A general ink jet printer is composed of a main body (27), a feeding section (28), and a discharge tray (29) as shown in FIG. 13, and records on a recording sheet sent to a recording device as shown in FIG. An ink jet recording head cartridge is mounted on the carriage (30). As shown in FIG. 9, the ink jet recording head cartridge includes an ink tank (16) and a recording head (17), and the ink tank is detachably fixed to the recording head.
また、例えばインク吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子(ヒーター)を利用するものでは、記録ヘッドは図10のように発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰作用でインク滴を吐出させる記録素子基板(1)、(2)と、前記記録素子基板に装置本体からの駆動信号等を印加する電気配線基板(3)からなる記録素子ユニット(7)と、インクタンクを保持するタンクホルダー(10)と、記録素子ユニットにインクを供給するための流路を形成するインク供給部材1(8)と、インク供給部材2(9)と、から構成されており、インク供給部材は例えば4色のインクタンクから記録素子ユニットにインクを供給する4つの流路を形成している。また、記録ヘッドの記録素子基板とその周囲には本体から図15のようなキャップが圧接するようになっており、これによりインクの吸引回復、また放置時のインク吐出面の保護を行っている。 For example, in the case of using an electrothermal conversion element (heater) as an ink discharge energy generating element, the recording head heats the ink by an electrothermal conversion element having a heating resistor as shown in FIG. A recording element unit (7) comprising a recording element substrate (1), (2) for discharging droplets, an electric wiring substrate (3) for applying a drive signal or the like from the apparatus main body to the recording element substrate, and an ink tank. A tank holder (10) to be held, an ink supply member 1 (8) that forms a flow path for supplying ink to the recording element unit, and an ink supply member 2 (9) are provided. The member forms, for example, four flow paths for supplying ink from four color ink tanks to the recording element unit. Further, a cap as shown in FIG. 15 is pressed from the main body to the recording element substrate of the recording head and its periphery, thereby recovering ink suction and protecting the ink ejection surface when left standing. .
又、別の従来例としては、特許文献1をあげることが出来る。
しかしながら上記の従来例のうち、記録装置側のキャップの記録素子基板に対する位置決め精度に関しては、その問題が未だ十分に解決されていない。このキャッピングは現在記録ヘッドに関し、記録ヘッド内やキャリッジ、キャップユニット内の精度も加味しており、図16の表の精度内訳からトータルで現状約±1[mm]の精度となっている。また精度が出ていない場合、キャッピング領域(フェイス面)が大きくなることによるコストアップ、さらに多穴チップを持つ双方向ヘッドを実現する場合、一体キャップで記録素子基板面をキャッピングし、回復吸引するのが困難な点などの課題がある。 However, among the above-described conventional examples, the problem with respect to the positioning accuracy of the cap on the recording apparatus side with respect to the recording element substrate has not been sufficiently solved. This capping relates to the current recording head, taking into account the accuracy in the recording head, carriage and cap unit, and the total accuracy is about ± 1 [mm] from the breakdown of accuracy in the table of FIG. In addition, when accuracy is not achieved, the cost increases due to an increase in the capping area (face surface). Further, when realizing a bidirectional head having a multi-hole chip, the recording element substrate surface is capped with an integrated cap, and recovery suction is performed. There are problems such as difficult points.
本発明は上記課題を達成するため、インクジェット記録ヘッドのキャッピングに関する部分を次のように構成することを特徴とする。すなわち、インクジェット記録ヘッドにキャッピング面があり、かつ、該キャッピング面は凹部をもち、かつ、該凹部はインクジェット記録装置に具備したキャップユニットの凸部により嵌合位置決めされることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the portion related to capping of an inkjet recording head is configured as follows. That is, the ink jet recording head has a capping surface, the capping surface has a concave portion, and the concave portion is fitted and positioned by a convex portion of a cap unit provided in the ink jet recording apparatus.
インクの吸引回復時あるいは放置時のインク吐出面の保護として記録ヘッドの記録素子基板におけるインクの吐出口とその周辺をキャッピングする精度を従来の±1mm程度のギャップから記録素子基板とインク供給部材2のマウント精度とキャップ内精度のみを加味した0.36mmに嵌合部のギャップを加え、トータルとして0.56mmほどへ向上が見込めるキャッピング精度に優れた構造的信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
To protect the ink ejection surface when the ink is recovered or left, the recording element substrate and the
(実施例1)
本実施例の記録ヘッドは、電気信号によりインクに対して膜沸騰を起こさせる熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット(登録商標)方式のサイドシューター型とされる記録ヘッドである。記録ヘッドは図10に示すように、第一の記録素子基板(1)と第二の記録素子基板(2)、電気配線基板(3)からなる記録素子ユニット(7)と、インク供給部材1(8)、インク供給部材2(9)、タンクホルダー(10)で構成される。記録素子基板は、第一の記録素子基板を例にとると図12のようにSi基板(24)の中央にインク供給口(21)が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体がほぼ等間隔でインク供給口(21)の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体を形成した基板はヒーターボードと呼ばれている。ヒーターボード外部には発熱抵抗体に電力を供給するための配線が引き回されていて、ヒーターボード上の両端に設置されている電極パッド部(22)と結線されている。そして、このようなヒーターボード上に複数の吐出口を有するオリフィスプレート等を貼り付けて、記録素子基板をなす。
Example 1
The recording head of the present embodiment is a bubble jet (registered trademark) side shooter type recording that uses an electrothermal transducer to generate thermal energy that causes film boiling with respect to ink by an electrical signal. Head. As shown in FIG. 10, the recording head includes a recording element unit (7) composed of a first recording element substrate (1), a second recording element substrate (2), and an electric wiring substrate (3), and an
そしてヒーターボードの電極パッド上にバンプ(23)を形成し、電気配線基板との間をインナーリードを用いたTAB実装法によって、電気接合され、接続部分は封止剤によって封止される。このように構成された記録素子ユニットはインク供給部材とタンクホルダーからなるホルダーユニットに接合され、記録ヘッドをなす。 Then, bumps (23) are formed on the electrode pads of the heater board, and are electrically joined to the electrical wiring board by a TAB mounting method using inner leads, and the connection portions are sealed with a sealant. The recording element unit configured as described above is joined to a holder unit including an ink supply member and a tank holder to form a recording head.
図1、図2、図3、図4は、本発明の第1の実施例のインクジェット記録ヘッドの構造を説明する図である。ここで(1)は第一の記録素子基板、(2)は第二の記録素子基板、(3)は電気配線基板、(4)は電気配線テープ、(5)は電気コンタクト基板、(7)は記録素子ユニット、(8)はインク供給部材(1)、(9)はインク供給部材2、(10)はタンクホルダー、を示し、インクタンクより供給されるインクがインク供給部材内のインク供給路を通って記録素子基板側へ流れ、インク吐出口より吐出される。かつ、本実施例では、電気配線テープ(4)の貫通穴とインク供給部材2(10)の凹部からなる凹部(6)が第一の記録素子基板(1)の近傍に設けてある。その形状は図1(a)のA−A断面として図1(b)に示す。かつ、記録装置側にこの記録ヘッドの記録素子基板(1)、(2)をキャッピングするキャップユニットが支持固定してあり、このキャップユニットを図3(a)に示す。ここで、(11)は第一の記録素子基板キャッピング用多孔質部材、(12)は第二の記録素子基板キャッピング用多孔質部材、(15)はキャップ、(13)はキャップと一体でテーパ部をもつ突起、(14)はベース、を示し、突起(13)と電気配線テープ(4)、インク供給部材2(9)からなる凹部(6)とがかみ合い、多孔質部材(11)、(12)(本実施例では例えばスポンジ状の部材)を記録ヘッドの記録素子基板に圧接させることでインクの吸引回復、また放置時のインク吐出面の保護をする構造になっている。ここで、突起(13)の構造に関しては図3(b)のようなベース(14)と一体で例えば樹脂製のテーパ状のものを用いることも出来る。また電気配線テープ(4)に設ける貫通穴とインク供給部材2(9)に設ける凹部からなる凹部(6)は例えば図1(b)の断面のようであり、凹部の位置は配線に干渉しないようにするため、また配線抵抗を上げないようにするため、かつ、電気配線テープ(4)の最適なサイズという観点から図4においてB、Cの場所にあるより図1(a)に示したように、第一の記録素子基板(1)の近傍にあり、かつ、記録素子基板の配線飛び出し方向にあることが望ましい。また本実施例では図3の突起(13)と記録ヘッド側の凹部(6)の嵌合によりキャッピングの位置決め精度を図16の表で示す。表の記録素子基板―インク供給部材2と、キャップ内の精度の合計±0.36[mm]に加え、嵌合部の±0.2[mm]のギャップを加えトータル±0.56[mm]として実現できる。この構造とすることで、インクの吸引回復時、あるいは放置時のインク吐出面の保護として記録ヘッドの記録素子基板におけるインク吐出口とその周辺を精度良くキャッピングすることのできる構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
1, 2, 3 and 4 are diagrams for explaining the structure of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention. Here, (1) is the first recording element substrate, (2) is the second recording element substrate, (3) is the electrical wiring substrate, (4) is the electrical wiring tape, (5) is the electrical contact substrate, (7 ) Indicates a recording element unit, (8) indicates an ink supply member (1), (9) indicates an
(実施例2)
本実施例の記録ヘッドは、電気信号によりインクに対して膜沸騰を起こさせる熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット(登録商標)方式のサイドシューター型とされる記録ヘッドである。記録ヘッドは図10に示すように、第一の記録素子基板(1)と第二の記録素子基板(2)、電気配線基板(3)からなる記録素子ユニット(7)と、インク供給部材1(8)、インク供給部材2(9)、タンクホルダー(10)で構成される。記録素子基板は、第一の記録素子基板を例にとると図12のようにSi基板(24)の中央にインク供給口(21)が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体がほぼ等間隔でインク供給口(21)の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体を形成した基板はヒーターボードと呼ばれている。ヒーターボード外部には発熱抵抗体に電力を供給するための配線が引き回されていて、ヒーターボード上の両端に設置されている電極パッド部(22)と結線されている。そして、このようなヒーターボード上に複数の吐出口を有するオリフィスプレート等を貼り付けて、記録素子基板をなす。
(Example 2)
The recording head of the present embodiment is a bubble jet (registered trademark) side shooter type recording that uses an electrothermal transducer to generate thermal energy that causes film boiling with respect to ink by an electrical signal. Head. As shown in FIG. 10, the recording head includes a recording element unit (7) composed of a first recording element substrate (1), a second recording element substrate (2), and an electric wiring substrate (3), and an
そしてヒーターボードの電極パッド上にバンプ(23)を形成し、電気配線基板との間をインナーリードを用いたTAB実装法によって、電気接合され、接続部分は封止剤によって封止される。このように構成された記録素子ユニットはインク供給部材とタンクホルダーからなるホルダーユニットに接合され、記録ヘッドをなす。 Then, bumps (23) are formed on the electrode pads of the heater board, and are electrically joined to the electrical wiring board by a TAB mounting method using inner leads, and the connection portions are sealed with a sealant. The recording element unit configured as described above is joined to a holder unit including an ink supply member and a tank holder to form a recording head.
図5、図6、図7、図8は、本発明の第二の実施例のインクジェット記録ヘッドの構造を説明する図である。ここで、(25)は記録素子基板、(3)は電気配線基板、(4)は電気配線テープ、(5)は電気コンタクト基板、(7)は記録素子ユニット、(8)はインク供給部材1、(9)はインク供給部材2、(10)はタンクホルダー、を示し、インクタンクより供給されるインクがインク供給部材内のインク供給路を通って記録素子基板側へ流れ、インク吐出口より吐出される。
5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are diagrams for explaining the structure of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention. Here, (25) is a recording element substrate, (3) is an electrical wiring substrate, (4) is an electrical wiring tape, (5) is an electrical contact substrate, (7) is a recording element unit, and (8) is an ink supply member. 1 and (9) show an
本実施例では記録素子基板の構造が実施例1と異なり、記録素子基板に設けた電極パッド列が記録装置へのコンタクトに向かう電気配線基板の配線方向と同方向をなしており、この場合図5のD部に実施例1と同様の形状の凹部(6)を設けている。ここで、凹部(6)は記録素子基板近傍で、配線抵抗(配幅)や電気配線テープのサイズに影響を与えない場所として、図8のE,Fに設けることも可能である。かつ、記録装置側にこの記録ヘッドの記録素子基板をキャッピングするキャップが支持固定してあり、このキャップを図7に示す。ここで、(13)は樹脂製の突起、(14)はベース、(15)はキャップ、(26)は記録素子基板キャッピング用多孔質部材を示し、突起(13)と電気配線テープ(4)、インク供給部材2(9)からなる凹部(6)とがかみ合い、この多孔質部材(26)(本実施例では例えばスポンジ状の部材)を記録ヘッドの記録素子基板に圧接させることでインクの吸引回復、また放置時のインク吐出面の保護をする構造となっている。また本実施例では実施例1の場合と同様に図7の突起(13)と記録ヘッド側の凹部(6)の嵌合によりキャッピングの位置決め精度を図16の記録素子基板―インク供給部材2と、キャップ内の精度の合計±0.36[mm]に加え、嵌合部の±0.2[mm]のギャップを加えトータル±0.56mmとして実現できる。この構造とすることで、インクの吸引回復時、あるいは放置時のインク吐出面の保護として記録ヘッドの記録素子基板におけるインク吐出口とその周辺を精度良くキャッピングすることのできる構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
In this embodiment, the structure of the printing element substrate is different from that of the first embodiment, and the electrode pad row provided on the printing element substrate is in the same direction as the wiring direction of the electric wiring board toward the contact to the printing apparatus. 5 is provided with a recess (6) having the same shape as that of the first embodiment. Here, the concave portion (6) can be provided in E and F of FIG. 8 as a place that does not affect the wiring resistance (width) and the size of the electric wiring tape in the vicinity of the recording element substrate. Further, a cap for capping the recording element substrate of the recording head is supported and fixed on the recording apparatus side, and this cap is shown in FIG. Here, (13) is a resin protrusion, (14) is a base, (15) is a cap, (26) is a porous member for recording element substrate capping, and the protrusion (13) and the electric wiring tape (4) The concave portion (6) made of the ink supply member 2 (9) is engaged, and the porous member (26) (for example, a sponge-like member in this embodiment) is brought into pressure contact with the recording element substrate of the recording head, thereby allowing the ink to flow. It has a structure that recovers suction and protects the ink ejection surface when left unattended. Further, in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the positioning accuracy of the capping is set to be the same as that of the recording element substrate-
なお、図11は、記録ヘッドの斜視図である。 FIG. 11 is a perspective view of the recording head.
(1) 第一の記録素子基板
(2) 第二の記録素子基板
(3) 電気配線基板
(4) 電気配線テープ
(5) 電気コンタクト基板
(6) 凹部
(7) 記録素子ユニット
(8) インク供給部材1
(9) インク供給部材2
(10) タンクホルダー
(11) 第一の記録素子基板キャッピング用多孔質部材
(12) 第二の記録素子基板キャッピング用多孔質部材
(13) 突起
(14) ベース
(15) キャップ
(16) インクタンク
(17) 記録ヘッド
(18) 記録ヘッドカートリッジ
(19) インク吐出口
(20) 電気熱変換素子
(21) インク供給口
(22) 電極パッド部
(23) バンプ
(24) Si基板
(25) 記録素子基板
(26) 記録素子基板キャッピング用多孔質部材
(27) 本体
(28) 給送部
(29) 排出トレイ
(30) キャリッジ
(31) キャップユニット
(1) First recording element substrate (2) Second recording element substrate (3) Electrical wiring substrate (4) Electrical wiring tape (5) Electrical contact substrate (6) Recess (7) Recording element unit (8)
(9)
(10) Tank holder (11) First recording element substrate capping porous member (12) Second recording element substrate capping porous member (13) Protrusion (14) Base (15) Cap (16) Ink tank (17) Recording head (18) Recording head cartridge (19) Ink discharge port (20) Electrothermal conversion element (21) Ink supply port (22) Electrode pad section (23) Bump (24) Si substrate (25) Recording element Substrate (26) Porous member for recording element substrate capping (27) Main body (28) Feed section (29) Discharge tray (30) Carriage (31) Cap unit
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005026416A JP2006212864A (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Inkjet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005026416A JP2006212864A (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Inkjet recording head |
Publications (1)
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JP2005026416A Withdrawn JP2006212864A (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Inkjet recording head |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009178848A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Brother Ind Ltd | Recording device |
-
2005
- 2005-02-02 JP JP2005026416A patent/JP2006212864A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009178848A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Brother Ind Ltd | Recording device |
US9156264B2 (en) | 2008-01-29 | 2015-10-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image recording apparatus |
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