JP2006281736A - Inkjet recording head - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable inkjet recording head. <P>SOLUTION: The inkjet recording head is provided with a recording element substrate wherein a plurality of nozzles for discharging a liquid and a plurality of recording elements for generating discharge energy are arrayed, is arranged on a recording element substrate supporting board, and wherein connections of an electrical signal and a drive power source from the recording element substrate are made through a flexible wiring substrate. The head is characterized in that a clearance for filling an adhesive is provided in the recording element supporting board corresponding to a bending part of the flexible wiring substrate so as to improve adhesiveness. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行うインクジェット記録装置、および記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に適用することができる。特に、高速かつ高画質な印字を行う記録装置に好適に適用される。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus that performs a recording operation by discharging a liquid such as ink, and an ink jet recording head used in the recording apparatus. The present invention can be applied to a general printing apparatus, a copying machine, a facsimile having a communication system, an apparatus such as a word processor having a printing unit, or a multifunction recording apparatus combining these apparatuses. In particular, the present invention is suitably applied to a recording apparatus that performs high-speed and high-quality printing.

従来、インクジェット記録装置は、ランニングコストが安く、装置の小型化も可能であり、さらに、複数色のインクを用いてカラー画像記録に対応することも容易であることから、コンピュータ関係の出力機器等に幅広く利用され、商品化されている。   Conventionally, an inkjet recording apparatus is low in running cost, can be downsized, and can easily support color image recording using a plurality of colors of ink. Widely used and commercialized.

一方、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるもの等がある。   On the other hand, as an energy generating element that generates energy for ejecting ink from the ejection port of the recording head, an element that uses an electromechanical transducer such as a piezo element, or an electromagnetic wave such as a laser emits heat to generate heat. There are those that discharge ink droplets by the action of, and those that heat a liquid by an electrothermal conversion element having a heating resistor.

その中でも熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式のインクジェット記録方式のヘッドは、吐出口を高密度に配列することができるため、高解像度の記録が可能である。電気熱変換素子をエネルギー発生素子として用いた記録ヘッドは、小型化も用意であり、かつ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易で製造コストも安価なことから有利である。   Among them, an inkjet recording system head that uses thermal energy to eject ink droplets can arrange discharge ports at high density, and therefore can perform high-resolution recording. Recording heads that use electrothermal transducers as energy generating elements are also available in smaller sizes, and are sufficient for the advantages of IC technology and micromachining technology that have made significant progress in technology and improved reliability in the recent semiconductor field. This is advantageous because it can be used in high density, easy to mount with high density, and inexpensive to manufacture.

また、最近では、より高詳細の印字を行うために、インクを吐出するためのノズルを、フォトリソ技術を用いて高精度に作成する方法等も利用されてきている。   Recently, in order to perform higher-detail printing, a method of creating a nozzle for ejecting ink with high accuracy using a photolithographic technique has been used.

近年では、より高速に高詳細の画像の記録を実現するため、より印字幅が長尺化しており、将来的により長い記録ヘッドの実現も望まれている。具体的には、ヘッドの長さが4インチ〜13インチなどの長さのものも要求されてきている。   In recent years, in order to realize high-detail image recording at a higher speed, the print width has become longer, and it is desired to realize a longer recording head in the future. Specifically, a head having a length of 4 inches to 13 inches or the like has been required.

このようにヘッドが長尺化・高速化していくとヘッド当たりの記録素子数が増加し、駆動用電源の電圧降下が懸念される。   As the head becomes longer and faster in this way, the number of recording elements per head increases, and there is a concern about the voltage drop of the driving power supply.

従来ヘッドは時分割駆動や、電気配線基板上の配線幅の拡大などの方法で電圧降下を抑制する手法が取られている。
特開2001−130001号公報
Conventional heads employ a technique for suppressing voltage drop by a method such as time-division driving or expansion of the wiring width on the electric wiring board.
JP 2001-130001 A

従来の方式において、例えばA4幅の印字領域を有するページワイドヘッドなどにおいて、配線幅の拡大に伴い配線が形成されているフレキシブルプリント基板のサイズが大きくなり装置サイズの増大やヘッドのコストアップにつながる。また時分割駆動を行うにしても高速印刷を成す為には時分割数に限界があり、同時に駆動される記録素子数を減らすには限界がある。   In the conventional system, for example, in a page wide head having an A4 width print area, the size of the flexible printed circuit board on which the wiring is formed increases as the wiring width increases, leading to an increase in device size and head cost. . Even when time division driving is performed, there is a limit to the number of time divisions in order to achieve high-speed printing, and there is a limit to reducing the number of printing elements that are driven simultaneously.

よって、これらの手法に加えて配線材料となっている銅箔などの金属フィルムを厚膜化したフレキシブルプリント基板を使用してフレキシブルプリント基板のサイズを抑えて配線抵抗の低減を図っている。   Therefore, in addition to these methods, a flexible printed circuit board obtained by thickening a metal film such as a copper foil, which is a wiring material, is used to reduce the wiring resistance by suppressing the size of the flexible printed circuit board.

しかしながら、フレキシブルプリント基板の折り曲げ領域がA4幅に渡る事と、厚い金属箔を用いるが故フレキシブルプリント基板の強度の増大によって、フレキシブルプリント基板の折り曲げや折り返しなどの加工を施した部分に応力が蓄積され易く、製造工程中や印刷使用中に剥がれや浮きが生じる等の問題が生じていた。   However, due to the fact that the bending area of the flexible printed circuit board extends over A4 width and the strength of the flexible printed circuit board is increased due to the use of a thick metal foil, stress is accumulated in the part where the flexible printed circuit board is bent or folded. This has been a problem, causing problems such as peeling and floating during the manufacturing process and printing.

また、剥がれが生じないように強固な接着剤を用いて補強を行うと接着剤のはみ出しがあり、強固に凝固するだけに、所望の形状に曲げることができなくなるといった問題が生じていた。またこれを避けるために接着剤の塗布量を少なめに制御すると接着力低下による長期信頼性や歩留まりが著しく低下する。   Further, if reinforcement is performed using a strong adhesive so that peeling does not occur, the adhesive protrudes, and there is a problem that it cannot be bent into a desired shape simply by solidifying. In order to avoid this, if the application amount of the adhesive is controlled to be small, the long-term reliability and yield due to a decrease in the adhesive strength are remarkably reduced.

そこで本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑み、印字信頼性が高いヘッドを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a head having high printing reliability in view of the above-described problems of the prior art.

上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録ヘッドは、フレキシブルプリント基板からなる電気配線基板の折り曲げ部において剥がれが生じないように、接着性を向上させるための接着剤注入領域を記録素子基板支持板に設ける。電気配線基板の基礎的な接着の後、折り曲げの前工程として、接着剤注入領域に接着力の異なる接着剤を注入することによって接着剤のはみ出しを押さえながらも、折り曲げ部の接着強度を向上させることができる構成であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the ink jet recording head of the present invention has a recording element substrate support plate having an adhesive injection region for improving adhesion so that peeling does not occur in a bent portion of an electric wiring substrate made of a flexible printed circuit board. Provided. After the basic adhesion of the electrical wiring board, as a pre-bending process, by injecting adhesives with different adhesive strength into the adhesive injection area, the adhesive strength of the bent part is improved while suppressing the adhesive from protruding. It is the structure which can be performed.

なお、さらに説明すれば、本発明の第一の発明について下記のように示す。   Further, the first invention of the present invention will be described as follows.

(1)液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を複数配列した記録素子基板が記録素子基板支持板上に配置され、印字領域がA4短辺(約200mm)以上の印字領域を持ち、記録素子基板からの電気的信号や駆動電源の接続がフレキシブル配線基板からなる電気配線基板を介して為され、電気配線基板と記録素子基板支持板が第一の接着剤で接着されているインクジェット記録ヘッドにおいて、電気配線基板の折り曲げ部に相当する記録素子基板支持板に接着剤注入用の隙間を設け、前記第一の接着剤とは成分の異なる第二の接着剤を注入する事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。   (1) A recording element substrate on which a plurality of nozzles for ejecting liquid and a plurality of recording elements for generating ejection energy are arranged is arranged on a recording element substrate support plate, and the printing area is A4 short side (about 200 mm) or more. It has a printing area, electrical signals from the recording element substrate and drive power supply are connected via an electric wiring substrate consisting of a flexible wiring substrate, and the electric wiring substrate and the recording element substrate support plate are bonded with a first adhesive. In the inkjet recording head, a gap for injecting the adhesive is provided in the recording element substrate support plate corresponding to the bent portion of the electric wiring substrate, and a second adhesive having a component different from that of the first adhesive is injected. An ink jet recording head characterized by that.

本発明では、インクジェット記録ヘッドのフレキシブル配線基板の折り曲げ部に相当する素子基板支持板および第2のプレートに接着剤注入用の隙間を設け、強固な接着剤による接着性向上を成した事により、フレキシブル配線基板の折り曲げ時に生ずる反力で記録素子基板実装面側のフレキシブル配線基板の剥がれや浮き上がりを防ぐことが可能となり、製造工程上の歩留まりを上げるとともに長期使用上の信頼性の大幅な向上が可能となる。   In the present invention, by providing a gap for injecting the adhesive to the element substrate support plate and the second plate corresponding to the bent portion of the flexible wiring board of the ink jet recording head, and by improving the adhesion by a strong adhesive, The reaction force generated when the flexible wiring board is bent can prevent the flexible wiring board from being peeled or lifted on the mounting surface side of the recording element board. This increases the manufacturing process yield and greatly improves the reliability of long-term use. It becomes possible.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1から図11は、本発明が実施もしくは適用される好適な記録ヘッド、駆動回路、インクジェット記録装置のそれぞれ及びそれぞれの関係を説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各部構成の説明しながら、全体を説明することにする。
(First embodiment)
FIG. 1 to FIG. 11 are explanatory diagrams for explaining each of a suitable recording head, driving circuit, and ink jet recording apparatus to which the present invention is applied or applied, and their respective relationships. Hereinafter, the entire configuration will be described with reference to these drawings while describing the configuration of each part.

(1)記録ヘッドの説明
図1に示すように記録ヘッドH1000はインクの飛翔によって記録を行うインクジェット記録ヘッドである。記録ヘッドの吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるもの等がある。
(1) Description of Recording Head As shown in FIG. 1, the recording head H1000 is an ink jet recording head that performs recording by flying ink. An energy generating element that generates energy for ejecting ink from the ejection port of the recording head is one that uses an electromechanical transducer such as a piezo element, or generates heat when irradiated with electromagnetic waves such as a laser. There are ones that eject ink droplets, and ones that heat a liquid by an electrothermal conversion element having a heating resistor.

本発明はいかなる方式の駆動方式に対しても有用であるが、ここでは代表して電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生じせしめるための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型とされる記録ヘッドを用いて説明する。   The present invention is useful for any type of drive system, but here, representatively, it generates thermal energy for generating thermal energy for causing film boiling to the ink in response to an electrical signal. A description will be given using a bubble jet (registered trademark) side shooter type recording head that performs recording using an electrothermal transducer.

記録ヘッドH1000は、図2の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1001とインク供給ユニットH1002のインク供給部材H1500から構成される。さらに、図3の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1001は、記録素子基板H1100、第1のプレートH1200、電気配線基板H1300、第2のプレートH1400、フィルター部材H1600で構成されている。   As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the recording head H1000 includes a recording element unit H1001 and an ink supply member H1500 of an ink supply unit H1002. Further, as shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the recording element unit H1001 includes a recording element substrate H1100, a first plate H1200, an electric wiring substrate H1300, a second plate H1400, and a filter member H1600.

(1−1)記録素子ユニット
図4(a)は、記録素子基板H1100の構成を説明する図であり、図4(b)は図4(a)に示すA−A断面図である。記録素子基板H1100は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSi基板H1108で薄膜が形成されている。また、インク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口H1101が形成され、インク供給口H1101の両側に電気熱変換素子H1102がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列されており、前記電気熱変換素子H1102、及び、Al等の電気配線が成膜技術により形成されている。また、該電気配線に電力を供給するために電極H1103が設けられている。前記インク供給口H1101は、前記Si基板H1108の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。ウエハー面に<100>、厚さ方向に<111>の結晶方位を持つ場合、アルカリ系(KOH、TMAH、ヒトラジン等)の異方性エッチングにより、約54.7度の角度でエッチングが進行する。この方法を用いて、所望の深さにエッチングする。また、前記Si基板H1108上には、ノズルプレートH1110が具備され、電気熱変換素子H1102に対応したインク流路H1104、ノズルH1105、発泡室H1107がフォトリソ技術により形成されている。また、前記ノズルH1105は前記電気熱変換素子H1102に対向するように設けられており、インク供給口H1101から供給されたインクを電気熱変換素子H1102により気泡を発生させてインクを吐出させるものである。
(1-1) Recording Element Unit FIG. 4A is a diagram illustrating the configuration of the recording element substrate H1100, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. The recording element substrate H1100 has a thin film formed of, for example, a Si substrate H1108 having a thickness of 0.5 to 1 mm. Further, an ink supply port H1101 consisting of a long groove-like through-hole is formed as an ink flow path, and electrothermal conversion elements H1102 are arranged in a staggered pattern on each side of the ink supply port H1101, respectively. The element H1102 and electric wiring such as Al are formed by a film forming technique. An electrode H1103 is provided to supply power to the electrical wiring. The ink supply port H1101 performs anisotropic etching using the crystal orientation of the Si substrate H1108. When the wafer surface has a crystal orientation of <100> and a thickness direction of <111>, the etching proceeds at an angle of about 54.7 degrees by anisotropic etching (KOH, TMAH, humanradine, etc.) . Using this method, etching is performed to a desired depth. A nozzle plate H1110 is provided on the Si substrate H1108, and an ink flow path H1104, a nozzle H1105, and a foaming chamber H1107 corresponding to the electrothermal conversion element H1102 are formed by a photolithography technique. The nozzle H1105 is provided so as to face the electrothermal conversion element H1102, and causes the ink supplied from the ink supply port H1101 to generate bubbles by the electrothermal conversion element H1102 to discharge the ink. .

第1のプレートH1200は、例えば、厚さ0.5〜10mmのアルミナ(Al)材料で形成されている。なお、第1のプレートの素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板H1100の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板H1100材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第1のプレートH1200の素材は、例えば、シリコン(Si)、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア、窒化珪素(Si)、炭化珪素(SiC)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)のうちいずれであってもよい。第1のプレートH1200には、記録素子基板H1100にインクを供給するためのインク供給口H1201が形成されており、記録素子基板H1100のインク供給口H1101が第1のプレートH1200のインク供給口H1201に対応し、かつ、記録素子基板H1100は第1のプレートH1200に対して位置精度良く接着固定される。 The first plate H1200 is formed of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) material having a thickness of 0.5 to 10 mm. The material of the first plate is not limited to alumina, but has a linear expansion coefficient equivalent to that of the material of the recording element substrate H1100 and is equivalent to the thermal conductivity of the material of the recording element substrate H1100. Alternatively, it may be made of a material having an equivalent or higher thermal conductivity. Examples of the material of the first plate H1200 include silicon (Si), aluminum nitride (AlN), zirconia, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), molybdenum (Mo), and tungsten (W). Either may be sufficient. An ink supply port H1201 for supplying ink to the recording element substrate H1100 is formed in the first plate H1200, and the ink supply port H1101 of the recording element substrate H1100 is connected to the ink supply port H1201 of the first plate H1200. Correspondingly, the recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the first plate H1200 with high positional accuracy.

その接着剤は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、硬化後、比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤、もしくは紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは50μm以下が望ましい。また、第1のプレートH1200は、位置決め基準となるX方向基準H1204、Y方向基準H1205、Z方向基準H1206を有している。   The adhesive is desirably, for example, a material having a low viscosity, a thin adhesive layer formed on the contact surface, a relatively high hardness after curing, and ink resistance. For example, it is a thermosetting adhesive mainly composed of an epoxy resin, or an ultraviolet curing combined thermosetting adhesive, and the thickness of the adhesive layer is desirably 50 μm or less. The first plate H1200 has an X-direction reference H1204, a Y-direction reference H1205, and a Z-direction reference H1206, which are positioning references.

記録素子基板H1100は、図1に示すように第1のプレート上H1200に千鳥状に配置され、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、ノズル群の長さが1インチ+αの13の記録素子基板H1100a、H1100b、H1100c、H1100dを千鳥状に配置し、13インチ幅の記録を可能にしている。   The recording element substrates H1100 are arranged in a staggered manner on the first plate H1200 as shown in FIG. 1, and wide recording with the same color is possible. For example, 13 recording element substrates H1100a, H1100b, H1100c, and H1100d with a nozzle group length of 1 inch + α are arranged in a staggered manner to enable 13-inch width recording.

また、各記録素子基板の吐出口群の端部は、千鳥状に隣接する記録素子基板のノズル群の端部と、記録方向に対して、重複する領域(L)を設け、各記録素子基板による印刷に隙間が生じることを防止している。例えば、ノズル群H1106aとノズル群H1106bに重複領域H1109a、H1109bを設けている。   In addition, the end of each ejection element group of each recording element substrate is provided with a region (L) overlapping with the end of the nozzle group of the recording element board adjacent to the staggered pattern in the recording direction. Prevents gaps from being generated by printing. For example, overlapping regions H1109a and H1109b are provided in the nozzle group H1106a and the nozzle group H1106b.

電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板H1100を組み込むための開口部を有しており、裏面には第2のプレートH1400が接着固定される。また、電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100の電極H1103に対応する電極端子H1302と、この配線端部に位置し記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を有している。電気配線基板H1300と記録素子基板H1100は、電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板H1100の電極H1103と電気配線基板H1300の電極端子H1302を金ワイヤーH1303(不図示)を用いたワイヤーボンディング技術によりにより電気的に接続される。電気配線基板H1300の素材としては、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はポリイミドフィルムで覆われている。   The electrical wiring substrate H1300 applies an electrical signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100, has an opening for incorporating the recording element substrate H1100, and has a second surface on the back surface. The plate H1400 is bonded and fixed. The electric wiring board H1300 has an electrode terminal H1302 corresponding to the electrode H1103 of the recording element board H1100, and an external signal input terminal H1301 for receiving an electric signal from the recording apparatus main body located at the end of the wiring. Yes. The electrical wiring substrate H1300 and the recording element substrate H1100 are electrically connected. For example, the electrode H1103 of the recording element substrate H1100 and the electrode terminal H1302 of the electrical wiring substrate H1300 are connected to a gold wire H1303 (not shown). It is electrically connected by the wire bonding technique used. As a material of the electrical wiring board H1300, for example, a flexible wiring board having a two-layer structure is used, and a surface layer is covered with a polyimide film.

第2のプレートH1400は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSUS板で形成されている。なお、第2のプレートの素材は、SUSに限られることなく、耐インク性を有し、良好な平面性を有する材料で作られてもよい。そして、第2のプレートH1400は、第1のプレートH1200に接着固定された記録素子基板H1100および該記録素子基板を取り込む開口部を有し、第1のプレートに接着固定される。   The second plate H1400 is formed of a SUS plate having a thickness of 0.5 to 1 mm, for example. Note that the material of the second plate is not limited to SUS, and may be made of a material having ink resistance and good flatness. The second plate H1400 has a recording element substrate H1100 bonded and fixed to the first plate H1200 and an opening for taking in the recording element substrate, and is bonded and fixed to the first plate.

第2のプレートの開口部H1402と記録素子基板H1100の側面によって形成される溝部には、第1の封止剤H1304が充填され、前記電気配線基板H1300の電気実装部を封止している。また、記録素子基板の電極H1103は、第2の封止剤H1305で封止し、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。   A groove formed by the opening H1402 of the second plate and the side surface of the recording element substrate H1100 is filled with the first sealant H1304, and the electrical mounting portion of the electrical wiring substrate H1300 is sealed. Further, the electrode H1103 of the recording element substrate is sealed with a second sealant H1305 to protect the electrical connection portion from corrosion by ink and external impact.

また、第1のプレートH1100の裏面側インク供給口H1201には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルター部材H1600が接着固定される。   Further, a filter member H1600 for removing foreign matters mixed in the ink is bonded and fixed to the back surface side ink supply port H1201 of the first plate H1100.

図5(a)は第一のプレートH1100と第二のプレートH1200および電気配線基板H1300の接着を示す図であり、図5(b)は図5(a)のA−A断面図である。   FIG. 5A is a view showing adhesion between the first plate H1100, the second plate H1200, and the electric wiring board H1300, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

これに示すとおり、第一のプレートH1100、第二のプレートH1200、電気配線基板H1300が接合された後、第一のプレートH1100と第二のプレートH1200に設けられたスリット形態の接着剤充填領域H1700に、より接着性を増すための第二の接着剤H1701が充填される。この接着剤は、前工程である電気配線基板H1300と第二のプレートH1200との接着に用いた第一の接着剤より硬度が高く接着力の強固なものを使用する。例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化あるいは常温硬化型の接着剤、もしくは紫外線硬化併用型のものである。   As shown in this, after the first plate H1100, the second plate H1200, and the electric wiring board H1300 are joined, the slit-shaped adhesive filling region H1700 provided in the first plate H1100 and the second plate H1200. In addition, the second adhesive H1701 for increasing the adhesiveness is filled. This adhesive is harder than the first adhesive used for bonding the electrical wiring board H1300 and the second plate H1200, which is the previous process, and has a strong adhesive force. For example, a heat-curing or room-temperature-curing adhesive mainly composed of an epoxy resin, or a UV-curing combined type.

(1−2)インク供給ユニット
インク供給部材H1500は、例えば、樹脂成形もしくはアルミナ等のセラミック材料やカーボングラファイトなどにより形成され、共通液室H1501と、Z方向基準面H1502を具備している。そして、Z基準面H1502は、記録素子ユニットを位置決め固定するとともに、記録ヘッドH1000のZ基準となっている。
(1-2) Ink Supply Unit The ink supply member H1500 is formed of, for example, resin molding or a ceramic material such as alumina, carbon graphite, or the like, and includes a common liquid chamber H1501 and a Z-direction reference surface H1502. The Z reference plane H1502 positions and fixes the recording element unit and serves as the Z reference for the recording head H1000.

(1−3)記録素子ユニットとインク供給ユニットの結合
前述の図2に示した通り、記録ヘッドH1000は、記録素子ユニットH1001をインク供給部材H1500に結合することにより完成する。
(1-3) Combination of Recording Element Unit and Ink Supply Unit As shown in FIG. 2, the recording head H1000 is completed by connecting the recording element unit H1001 to the ink supply member H1500.

結合は以下のように行われる。   The coupling is performed as follows.

インク供給部材H1500の開口部と記録素子ユニットH1001を第3の封止剤H1503により封止し、共通液室H1501を密閉する。そして、インク供給部材のZ基準H1502に記録素子ユニットH1001のZ基準H1502を、例えば接着剤等により位置決め固定する。第3の封止剤H1503は、耐インク性があり、かつ、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性のある封止剤が望ましい。   The opening of the ink supply member H1500 and the recording element unit H1001 are sealed with a third sealant H1503, and the common liquid chamber H1501 is sealed. Then, the Z reference H1502 of the recording element unit H1001 is positioned and fixed to the Z reference H1502 of the ink supply member by, for example, an adhesive. The third sealant H1503 is desirably a sealant that has ink resistance, is cured at room temperature, and can withstand the linear expansion difference between different materials.

また、記録素子ユニットH1001の外部信号入力端子H1301部分は、例えば、インク供給部材H1501の側面に位置決め固定される。   Further, the external signal input terminal H1301 portion of the recording element unit H1001 is positioned and fixed on the side surface of the ink supply member H1501, for example.

(2)駆動回路の説明
本発明の記録ヘッドH1000は図1に示されるように4つの記録素子基板H1100がチッププレートH1200の上に精度良く配列され、さらに4つの記録素子基板H1100が電気配線基板H1300で配線されている。図9はこの4つの記録素子基板間の信号配線を示す回路図である。図中H1100a〜H1100dがそれぞれ4つの記録素子基板に相当し、各記録素子基板は図7および図8に示す奇数、偶数2つのノズル列の駆動回路から成り立っている。HEATO、EおよびIDATAO、Eは素子毎に奇偶別々に取り出されており、記録素子基板毎にHEAT1〜8およびIDATA1〜8の信号名で示されている。それ以外の信号は記録素子基板間で共通に配線されている。LTCLK、DCLK、HEAT1〜8、IDATA1〜8は外部信号入力端子H1301に接続され、電源系であるVH、GNDH、VDD、GNDは電源端子H1302に接続されている。
(2) Description of Drive Circuit As shown in FIG. 1, in the recording head H1000 of the present invention, four recording element substrates H1100 are accurately arranged on a chip plate H1200, and further four recording element substrates H1100 are electric wiring substrates. It is wired with H1300. FIG. 9 is a circuit diagram showing signal wiring between the four recording element substrates. In the drawing, H1100a to H1100d correspond to four recording element substrates, and each recording element substrate is composed of a drive circuit for odd and even two nozzle arrays shown in FIGS. HEATO, E and IDATAO, E are taken out separately for each element evenly and oddly, and are indicated by signal names HEAT1-8 and IDATA1-8 for each recording element substrate. Other signals are wired in common between the recording element substrates. LTCLK, DCLK, HEAT 1 to 8, and IDATA 1 to 8 are connected to an external signal input terminal H1301, and VH, GNDH, VDD, and GND that are power supply systems are connected to a power supply terminal H1302.

図4は記録素子基板H1100の構成を示す図で、インク供給口H1101を挟んで両側に奇数、偶数2つのノズル列がノズルピッチの半分ずらして配置されている。これら2つの駆動回路は記録素子基板上に半導体プロセスにより形成され、HEATO、EおよびIDATAO、Eの信号はそれぞれの駆動回路で独立に配線されているが、それ以外の信号(DCLK、LTCLK)と電源(VDD、GND、VH、HGND)は記録素子基板内においても共通配線となっている。奇数および偶数ノズル列には共に640ノズルが600dpiピッチで配列されており、前述のようにハーフピッチ分ずれているため、記録素子基板としては1200dpi、1280ノズルを構成することになる。各ノズル列の駆動回路は全く同じであるため、図7により駆動回路の概要を説明する。640の各ノズルにはそれぞれ吐出ヒータH1102−1〜1279が設けられ、各吐出ヒータを駆動することによりノズル内のインクを発泡させ、インク滴を吐出する。吐出ヒータは20個づつ、32の駆動ブロックに分割されており、時分割で駆動される。駆動ブロックはBE0〜31の信号により選択され、駆動ブロック内に属する20個の吐出ヒータはトランジスタE1006−1〜20のON/OFFにより吐出するか否かが決定させる。   FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the recording element substrate H1100. On the both sides of the ink supply port H1101, odd-numbered and even-numbered nozzle rows are shifted by half the nozzle pitch. These two drive circuits are formed on the recording element substrate by a semiconductor process, and signals HEATO, E and IDATAO, E are wired independently in each drive circuit, but other signals (DCLK, LTCLK) and The power supplies (VDD, GND, VH, HGND) are common wirings in the recording element substrate. In both the odd and even nozzle rows, 640 nozzles are arranged at a pitch of 600 dpi and are shifted by half pitch as described above, so that a 1200 dpi, 1280 nozzle is configured as the recording element substrate. Since the drive circuit of each nozzle row is exactly the same, the outline of the drive circuit will be described with reference to FIG. Each of the nozzles 640 is provided with discharge heaters H1102-1 to 1279, and by driving each discharge heater, the ink in the nozzles is foamed and ink droplets are discharged. The 20 discharge heaters are divided into 32 drive blocks, each of which is driven in a time division manner. The drive block is selected by signals BE0-31, and the 20 discharge heaters belonging to the drive block determine whether or not to discharge by turning ON / OFF the transistors E1006-1 to E1006-1.

図10の駆動タイミングチャートと図7により記録ヘッドH1000の駆動について説明する。PRINT信号は1カラムの吐出を開始するタイミングを与えるパルス信号で、パルスの立ち上がりタイミングで駆動回路の動作が開始する。駆動回路が動作を開始すると最初にLTCLKが生成され、それから数100ps後に転送クロックDCLKが転送データ分、すなわち25クロック出力される。IDATA1〜8の各信号にはDCLKに同期して転送データが出力され、25ビットシフトレジスタE1001にシリアル転送される。   The drive of the recording head H1000 will be described with reference to the drive timing chart of FIG. 10 and FIG. The PRINT signal is a pulse signal that gives the timing for starting ejection of one column, and the operation of the drive circuit starts at the rise timing of the pulse. When the drive circuit starts operation, LTCLK is generated first, and several hundreds ps after that, the transfer clock DCLK is output for the transfer data, that is, 25 clocks. Transfer data is output to each signal of IDATA1 to 8 in synchronization with DCLK and serially transferred to a 25-bit shift register E1001.

そして、シフトレジスタE1001に格納されたデータは次の駆動ブロックの最初に出力されるLTCLKのタイミングで25ビットラッチE1002に記憶される。そのため、最初の転送データにしたがって実際の駆動がなされるのはその次のブロックの転送が行われるタイミングである。   The data stored in the shift register E1001 is stored in the 25-bit latch E1002 at the timing of LTCLK output at the beginning of the next drive block. Therefore, the actual driving is performed according to the first transfer data at the timing when the next block is transferred.

ここで転送されるデータ内容は駆動されるブロックの番号BENB0〜4が5ビット、続いてそのブロックで駆動される電気熱変換素子H1102の駆動データが20ビットの合計25ビットである。駆動ブロックBENB0〜4は5→3デコーダE1003でBE0〜31にデコードされ、トランジスタE1005−1〜32のベース電極に接続される。よって、常に32個のトランジスタE1005−1〜32の内、1個だけが駆動されることになり、指定ブロックに属する電気熱変換素子の一端にのみ駆動電源(VH)が供給されることになる。   The data content transferred here is a total of 25 bits, ie, the drive block number BENB0-4 is 5 bits and the drive data of the electrothermal transducer H1102 driven in that block is 20 bits. The drive blocks BENB0-4 are decoded into BE0-31 by the 5 → 3 decoder E1003 and connected to the base electrodes of the transistors E1005-1-312. Therefore, only one of the 32 transistors E1005-1 to 32 is always driven, and the drive power supply (VH) is supplied only to one end of the electrothermal conversion element belonging to the designated block. .

一方、電気熱変換素子H1102−1〜1279のもう一端はセグメント毎に32個づつ並列接続されて、それぞれ20個のトランジスタE1006−1〜20のコレクタ電極に接続されている。これらのトランジスタの駆動はベース電極に接続されているANDゲートE1004−1〜20出力により制御される。ANDゲートの一方の入力には20ビットの駆動データ信号が接続され、もう一方には電気熱変換素子を実際に駆動するタイミングを与えるパルス信号HEAT1〜8が接続されている。   On the other hand, the other ends of the electrothermal transducers H1102-1 to 1279 are connected in parallel by 32 for each segment, and are connected to the collector electrodes of 20 transistors E1006-1 to 20, respectively. The driving of these transistors is controlled by the outputs of AND gates E1004-1 to 20 connected to the base electrode. A 20-bit drive data signal is connected to one input of the AND gate, and pulse signals HEAT1 to 8 for giving timing for actually driving the electrothermal transducer are connected to the other input.

よって、トランジスタE1006−1〜20は上記2信号のANDで制御されることになり、その結果20ビットの駆動データによって指定されたセグメントに対してHEAT1〜8のパルスタイミングで駆動されることになる。以上のようにして、PRINT信号が発効すると駆動回路が動作を開始し、最初に0ブロック目が駆動され順次1、2、…となって、最後に31ブロック目は駆動が完了して、全記録素子基板の全ノズルの吐出が制御される。   Therefore, the transistors E1006-1 to 20 are controlled by AND of the two signals, and as a result, the segment specified by the 20-bit drive data is driven at the pulse timing of HEAT1 to 8. . As described above, when the PRINT signal is activated, the drive circuit starts to operate, the first block is driven first, sequentially becomes 1, 2,..., And finally the 31st block is completely driven. The ejection of all nozzles on the printing element substrate is controlled.

(3)インクジェット記録装置の説明
本発明のインクジェット記録装置M4000は、図6に示すように、例えば、写真画質の記録に対応して6色分の記録ヘッドが具備されている。記録ヘッドH1000Bkは、ブラックインク用の記録ヘッドであり、記録ヘッドH1000Cはシアンインク用、記録ヘッドH1000Mマゼンタインク用、記録ヘッドH1000Yはイエローインク用、記録ヘッドH1000LCはライトシアンインク用、記録ヘッドH1000LMはライトマゼンタインク用である。これらの記録ヘッドH1000を、記録装置本体M4000に載置されているキャリッジM4001の位置決め手段及び電気的接点M4002によって固定支持する。
(3) Description of Inkjet Recording Device As shown in FIG. 6, the inkjet recording device M4000 of the present invention includes, for example, recording heads for six colors corresponding to photographic image quality recording. The recording head H1000Bk is a recording head for black ink, the recording head H1000C is for cyan ink, the recording head H1000M is for magenta ink, the recording head H1000Y is for yellow ink, the recording head H1000LC is for light cyan ink, and the recording head H1000LM is light. For magenta ink. These recording heads H1000 are fixedly supported by positioning means and electrical contacts M4002 of a carriage M4001 mounted on the recording apparatus main body M4000.

そして、これらの記録ヘッドを、先述の駆動回路によって制御し、記録媒体に対して記録を行うものである。なお、図6の記録装置では、記録ヘッドが記録媒体幅分のノズルを有するフルラインタイプであり、記録ヘッドは固定で、記録媒体が矢印の方向に走査することで記録を行う方式である。   These recording heads are controlled by the drive circuit described above to perform recording on a recording medium. 6 is a full-line type in which the recording head has nozzles corresponding to the width of the recording medium, the recording head is fixed, and recording is performed by scanning the recording medium in the direction of the arrow.

(第2の実施形態)
図11は、本発明が実施もしくは適用される好適な記録ヘッドを説明するための説明図である。これ以外の部分の説明に関しては、第1の実施形態と同様であるため省略する。以下、この図面を参照して説明することにする。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a suitable recording head to which the present invention is applied or applied. The description of other parts is the same as in the first embodiment, and will be omitted. Hereinafter, description will be made with reference to this drawing.

(1)記録ヘッドの説明
図11(a)は第一のプレートH1100と第二のプレートH1200および電気配線基板H1300の接着を示す図であり、図11(b)は図11(a)のA−A断面図である。
(1) Description of Recording Head FIG. 11A is a diagram showing adhesion between the first plate H1100, the second plate H1200, and the electric wiring board H1300, and FIG. 11B is a diagram of A in FIG. It is -A sectional drawing.

これに示すとおり、第一のプレートH1100、第二のプレートH1200、電気配線基板H1300が接合された後、第一のプレートH1100と第二のプレートH1200に設けられた貫通穴形態の接着剤充填領域H1700に、より接着性を増すための第二の接着剤H1701が充填される。この接着剤は、前工程である電気配線基板H1300と第二のプレートH1200との接着に用いた第一の接着剤より硬度が高く接着力の強固なものを使用する。例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化あるいは常温硬化型の接着剤、もしくは紫外線硬化併用型のものである。   As shown in this, after the first plate H1100, the second plate H1200, and the electric wiring board H1300 are joined, the adhesive filling region in the form of through holes provided in the first plate H1100 and the second plate H1200. H1700 is filled with a second adhesive H1701 for increasing adhesion. This adhesive is harder than the first adhesive used for bonding the electrical wiring board H1300 and the second plate H1200, which is the previous process, and has a strong adhesive force. For example, a heat-curing or room-temperature-curing adhesive mainly composed of an epoxy resin, or a UV-curing combined type.

記録ヘッドに関するその他の項目や、駆動回路、記録装置本体の構成については第1の実施形態と同じであるためここでは省略する。   Other items relating to the recording head, the drive circuit, and the configuration of the recording apparatus main body are the same as those in the first embodiment, and are omitted here.

(第3の実施形態)
図13は、本発明が実施もしくは適用される好適な記録ヘッドを説明するための説明図である。これ以外の部分の説明に関しては、第1の実施形態および第2の実施形態と同様であるため省略する。以下、この図面を参照して説明することにする。
(Third embodiment)
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a suitable recording head to which the present invention is implemented or applied. The description of other parts is the same as in the first embodiment and the second embodiment, and is therefore omitted. Hereinafter, description will be made with reference to this drawing.

(1)記録ヘッドの説明
図12(a)は第一のプレートH1100と第二のプレートH1200および電気配線基板H1300の接着を示す図であり、図12(b)は図12(a)のA−A’断面図である。
(1) Description of recording head FIG. 12A is a view showing adhesion of the first plate H1100, the second plate H1200, and the electric wiring board H1300, and FIG. 12B is a view of A in FIG. It is -A 'sectional drawing.

これに示すとおり、第一のプレートH1100、第二のプレートH1200、電気配線基板H1300が接合された後、第一のプレートH1100と第二のプレートH1200に設けられた櫛歯状スリット形態の接着剤充填領域H1700に、より接着性を増すための第二の接着剤H1701が充填される。この接着剤は、前工程である電気配線基板H1300と第二のプレートH1200との接着に用いた第一の接着剤より硬度が高く接着力の強固なものを使用する。例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化あるいは常温硬化型の接着剤、もしくは紫外線硬化併用型のものである。   As shown in this, after the first plate H1100, the second plate H1200, and the electric wiring board H1300 are joined, the adhesive in the form of comb-shaped slits provided on the first plate H1100 and the second plate H1200. The filling area H1700 is filled with a second adhesive H1701 for increasing the adhesiveness. This adhesive is harder than the first adhesive used for bonding the electrical wiring board H1300 and the second plate H1200, which is the previous process, and has a strong adhesive force. For example, a heat-curing or room-temperature-curing adhesive mainly composed of an epoxy resin, or a UV-curing combined type.

記録ヘッドに関するその他の項目や、駆動回路、記録装置本体の構成については第1の実施形態と同じであるためここでは省略する。   Other items relating to the recording head, the drive circuit, and the configuration of the recording apparatus main body are the same as those in the first embodiment, and are omitted here.

本発明の記録ヘッドの外観斜視図External perspective view of recording head of the present invention 本発明の記録ヘッドの分解斜視図1 is an exploded perspective view of a recording head of the present invention. 記録素子ユニットの分解斜視図Exploded perspective view of recording element unit 記録素子基板を説明する図で、(a)斜視図、(b)A−A断面図It is a figure explaining a recording element board | substrate, (a) Perspective view, (b) AA sectional drawing (a),(b) 本発明の断面模式図(A), (b) Cross-sectional schematic diagram of the present invention インクジェット記録装置(フルライン方式)を説明する図Diagram explaining inkjet recording device (full line system) 奇数のノズル列の駆動回路を説明する図The figure explaining the drive circuit of an odd nozzle row 偶数のノズル列の駆動回路を説明する図The figure explaining the drive circuit of an even-numbered nozzle row 4つの記録素子基板間の信号配線を説明する図The figure explaining the signal wiring between four recording element substrates 駆動タイミングチャート図Drive timing chart (a),(b) 本発明の断面模式図(A), (b) Cross-sectional schematic diagram of the present invention (a),(b) 本発明の断面模式図(A), (b) Cross-sectional schematic diagram of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

H1000 記録ヘッド
H1001 記録素子ユニット
H1002 インク供給ユニット
H1100 記録素子基板
H1101 インク供給口
H1102 電気熱変換素子
H1103 電極
H1104 インク流路
H1105 ノズル
H1106 ノズル群
H1107 発泡室
H1108 Si基板
H1110 ノズルプレート
H1200 第1のプレート
H1201 インク供給口
H1204 X方向基準
H1205 Y方向基準
H1206 Z方向基準
H1300 電気配線基板
H1302 電極端子
H1303 金ワイヤー(不図示)
H1304 第1の封止剤
H1305 第2の封止剤
H1400 第2のプレート
H1500 インク供給部材
H1501 液室(不図示)
H1502 Z基準面
H1503 第3の封止剤(不図示)
H1504 インク供給口(不図示)
H1600 PCB
H1601 外部信号入力端子
H1700 接着剤注入領域
H1701 第二の接着剤
H1800 インクタンク
H1802 チューブ
M4000 インクジェット記録装置
M4001 キャリッジ
M4002 電気的接点
E1001 シフトレジスタ
E1002 25ビットラッチ
E1003 デコーダ
E1004 ANDゲート
E1005 トランジスタ
E1006 トランジスタ
K1000 記録媒体
H1000 Recording head H1001 Recording element unit H1002 Ink supply unit H1100 Recording element substrate H1101 Ink supply port H1102 Electrothermal conversion element H1103 Electrode H1104 Ink flow path H1105 Nozzle H1106 Nozzle group H1107 Foaming chamber H1108 Si substrate H1110 Nozzle plate H1200 First plate H1201 Ink supply port H1204 X-direction reference H1205 Y-direction reference H1206 Z-direction reference H1300 Electrical wiring board H1302 Electrode terminal H1303 Gold wire (not shown)
H1304 First sealant H1305 Second sealant H1400 Second plate H1500 Ink supply member H1501 Liquid chamber (not shown)
H1502 Z reference plane H1503 Third sealant (not shown)
H1504 Ink supply port (not shown)
H1600 PCB
H1601 External signal input terminal H1700 Adhesive injection region H1701 Second adhesive H1800 Ink tank H1802 Tube M4000 Inkjet recording apparatus M4001 Carriage M4002 Electrical contact E1001 Shift register E1002 25-bit latch E1003 Decoder E1004 AND gate E1005 Transistor E1006 Transistor K1000 Recording medium

Claims (4)

液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を複数配列した記録素子基板が記録素子基板支持板上に配置され、印字領域がA4短辺(約200mm)以上の印字領域を持ち、
記録素子基板からの電気的信号や駆動電源の接続がフレキシブル配線基板からなる電気配線基板を介して為され、電気配線基板と記録素子基板支持板が第一の接着剤で接着されているインクジェット記録ヘッドにおいて、
電気配線基板の折り曲げ部に相当する記録素子基板支持板に接着剤注入用の隙間を設け、前記第一の接着剤とは成分の異なる第二の接着剤を注入する事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A recording element substrate in which a plurality of nozzles for ejecting liquid and a plurality of recording elements for generating ejection energy are arranged is arranged on a recording element substrate support plate, and the printing area has a printing area of A4 short side (about 200 mm) or more. Have
Inkjet recording in which an electrical signal from the recording element substrate and a drive power source are connected via an electric wiring substrate composed of a flexible wiring substrate, and the electric wiring substrate and the recording element substrate supporting plate are bonded with a first adhesive. In the head
Ink jet recording, characterized in that a recording element substrate support plate corresponding to a bent portion of an electric wiring substrate is provided with a gap for injecting an adhesive, and a second adhesive having a component different from that of the first adhesive is injected. head.
前記フレキシブル配線基板と前記記録素子基板支持板との間に第二のプレートを挟んで接合されるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記第二のプレートにおける電気配線基板の折り曲げ部に相当する部位に接着剤注入用の隙間を設け、前記第二の接着剤を注入する事を特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
In an ink jet recording head bonded with a second plate between the flexible wiring substrate and the recording element substrate support plate,
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a gap for injecting an adhesive is provided in a portion corresponding to a bent portion of the electric wiring board in the second plate, and the second adhesive is injected. 3.
液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を複数配列した記録素子基板が記録素子基板支持板上に、ノズル配列方向、あるいはノズル配列と垂直な方向に複数個配置されている事を特徴とする請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。   A plurality of recording element substrates in which a plurality of nozzles for discharging liquid and a plurality of recording elements for generating discharge energy are arranged are arranged on the recording element substrate support plate in the nozzle arrangement direction or in a direction perpendicular to the nozzle arrangement. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is provided. 液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を複数配列した1個の記録素子基板が記録素子基板支持板上に配置されている事を特徴とする請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。   2. A recording element substrate in which a plurality of nozzles for ejecting liquid and a plurality of recording elements for generating ejection energy are arranged are arranged on a recording element substrate support plate. 2. An ink jet recording head according to 2.
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