JP2007076236A - Inkjet cartridge - Google Patents

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JP2007076236A
JP2007076236A JP2005268659A JP2005268659A JP2007076236A JP 2007076236 A JP2007076236 A JP 2007076236A JP 2005268659 A JP2005268659 A JP 2005268659A JP 2005268659 A JP2005268659 A JP 2005268659A JP 2007076236 A JP2007076236 A JP 2007076236A
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Tetsuya Ohashi
哲也 大橋
亘 ▲高▼橋
Wataru Takahashi
Hiromasa Yasuma
弘雅 安間
Masashi Ogawa
将史 小川
Yasuo Kotaki
小瀧  靖夫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet cartridge which does not affect a head size, does not require an additional process in the formation of a bubble buffer chamber, keeps a stable discharging state by suppressing an ink vibration in a passage at the time of an ink discharge by the formation of the bubble buffer chamber having a filter deformation-preventing function as well, and by which images of a high grade are always obtained. <P>SOLUTION: An inkjet recording head comprises a recording element board, and an ink passage. In this case, the recording element board has a discharging port for discharging an ink, and a discharge energy generating element which generates an energy for discharging the ink. The ink passage can hold an ink housing section which stores the ink being fed to the recording element board, and communicates with the discharging port. In the inkjet recording head, the connection between the ink housing section and the ink passage has a protruding section which constitutes a filter holding section and a protruding section, and is brought into contact with the ink housing section. Then, a buffer chamber which makes a gas exist is provided in the protruding section. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、紙や布などの記録媒体に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録ヘッド、インクジェットカートリッジ及びこの記録ヘッドを用いたプリント装置に関する。   The present invention relates to an ink jet recording head that performs recording by ejecting ink onto a recording medium such as paper or cloth, an ink jet cartridge, and a printing apparatus using the recording head.

従来プリンタ、複写機、ファクシミリ等のプリント装置は、画像情報に基づき被記録材上にドットパターンからなる画像を記録していくよう構成されている。前記プリント装置は、そのプリント方式により、インクジェット方式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等に分けることができ、そのうちインクジェット式はインクジェット記録ヘッドを備え、その液路にインクを吐出させるために利用される吐出エネルギーを発生するエネルギー変換手段を有し、インクをインク供給口から液室を介して上記液路に導き、ここでインクにエネルギー変換手段から与えられた吐出エネルギーによりインクを飛翔液滴として被記録材に向けて飛翔させ、その着弾により記録が行われるよう構成されている。中でも熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドは、記録用のインク滴を吐出して飛翔液滴を形成するためのインク吐出口を高密度に配列することが可能であるほか、全体的にコンパクト化も容易であること等の利点があるため実用化されている。   Conventional printing apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines are configured to record an image formed of a dot pattern on a recording material based on image information. The printing device can be divided into an ink jet method, a wire dot method, a thermal method, a laser beam method, and the like according to the printing method. Among them, the ink jet method includes an ink jet recording head, in order to eject ink into the liquid path. Energy conversion means for generating ejection energy to be used, and the ink is led from the ink supply port to the liquid path through the liquid chamber, and the ink is ejected by the ejection energy given from the energy conversion means to the ink. The droplets are made to fly toward the recording material and are recorded by the landing. In particular, inkjet recording heads that eject ink using thermal energy can arrange the ink ejection ports for ejecting ink droplets for recording to form flying droplets at high density. In particular, it has been put into practical use because of its advantages such as easy compactness.

近年においては高速記録の要求からインクジェット記録ヘッドに配列されるノズル数も多ノズル化されるようになりインク流路を流れるインク流量も高流量化してきている。   In recent years, due to the demand for high-speed recording, the number of nozzles arranged in the ink jet recording head has been increased, and the flow rate of ink flowing through the ink flow path has been increased.

インクジェット記録ヘッドにおいては、インク吐出口へのゴミ詰まりを防止する為インク流路にゴミ等をトラップするフィルタを設けることが一般的に用いられているが、インク流路を流れるインク流量の増加とともにインク供給不足による吐出不良を防止する為、フィルタ面積を大きくとるか薄くしてフィルタによる圧力損失を低減させる必要がある。しかしながらフィルタ面積を大きく構成したり薄くすると、フィルタの変形が起き易くなり変形による吐出不良が発生する危険性がある。さらにインクジェット方式では流体であるインクを取り扱うために、特に高密度に多ノズル配列されたインクジェット記録ヘッドにおいては単位時間あたりのインク流量が多くなり、吐出が停止された時のタンク系のインクが前方へ移動しようとする慣性力も大きく、この慣性力によりノズルに正圧がかかりメニスカスが飛び出した状態になる。このときに次の印字信号が入ると小さなインク滴が飛び散る、いわゆるスプラッシュ状の印字になってしまう。このようにインク振動によりメニスカス振動を大きく乱すと画像品位の劣化を発生させることがある。   In an ink jet recording head, it is generally used to provide a filter for trapping dust in the ink flow path in order to prevent clogging of dust at the ink discharge port. In order to prevent ejection failure due to insufficient ink supply, it is necessary to reduce the pressure loss due to the filter by increasing or decreasing the filter area. However, if the filter area is made large or thin, the filter is likely to be deformed, and there is a risk that ejection failure may occur due to the deformation. Furthermore, in order to handle fluid ink in the ink jet system, the ink flow rate per unit time increases especially in an ink jet recording head arranged in a multi-nozzle with a high density, and the ink of the tank system when the discharge is stopped The inertial force that tends to move to the nozzle is also large, and this inertial force causes a positive pressure on the nozzle, causing the meniscus to protrude. At this time, when the next print signal is input, small ink droplets are scattered, so-called splash-like printing is performed. Thus, when the meniscus vibration is greatly disturbed by the ink vibration, the image quality may be deteriorated.

図5は従来のインクジェット記録ヘッドで所定の吐出をしたときの吐出パルスに対するインク流路内の圧力振動波形を示した図であり、図6は図1中のA区間(吐出開始前)、B区間(吐出動作中)、C区間(吐出停止後)のメニスカスの様子を示すノズル断面図である。吐出停止後の流路内の圧力振動振幅が大きく正圧とになっており、この振動が次の吐出時のメニスカス振動を乱すことになる。詳しくは図5中のA区間では図6(A)に示すように安定したメニスカスMを形成しており、この状態でB区間のように吐出動作を行うと図6(B)のように良好な液滴50を生じる。そして吐出停止した直後のC区間に入ると、吐出口51に向けての液移動の慣性により流路52内圧力が大きく正圧となり、図6(C)に示すように吐出口形成面に盛り上がった状態でメニスカスMが形成されたり、最悪は吐出口51よりインクが垂れ落ちる。したがって、図6(C)の状態で次の吐出を開始すると小さなインク滴が飛び散り、前にも述べたように良好な印字は行えない。このような現象を解決する方法とし、フィルタ径やインク流路の変更により流抵抗調整を行い、メニスカス振動を安定させることも行われている。また液室または流路にバッファ室を設け気泡を持たせることで圧力振動を吸収する方法がある。これは圧力振動を抑える手段として完全であり、多くのインクジェット記録ヘッドにおいて採用されている。この中で圧力振動を抑える手段として泡バッファ室を液室に形成する方法が(特開平6−210872)にある。この場合、共通液室にバッファ室を設けるためバッファ容積や形状に自由度がなくなってしまう。またノズル近傍に気泡が存在するため気泡の成長によりインク不吐出が発生する危険性が高くなる。また、流路形成部材の結合によりインク流路から連通路を引き出し外部に泡バッファを形成する方法が(特開2002−144602)にある。しかしながらこの場合部品点数とともに流路部材接合のための工程が必要となるためコストが上がってしまう。インク流路に連通する貫通路を設けてバッファ室を構成する手段もあるが、貫通部を閉塞させる部材および工程が必要となり、前記に同じくコストが上がってしまう。またインク流路および液室から外部に連通路を引き出しバッファ室の形成を行い、吐出口を有する記録素子基板でシールする方法もあるが、記録素子基板を大きくする必要がありインクジェット記録ヘッドが大きくなるとともに前記同様コストが上がってしまう。   FIG. 5 is a diagram showing a pressure oscillation waveform in the ink flow path with respect to an ejection pulse when a predetermined ejection is performed by a conventional inkjet recording head. FIG. 6 is a section A (before ejection start) and B in FIG. FIG. 6 is a nozzle cross-sectional view illustrating a state of a meniscus in a section (during discharge operation) and a section C (after discharge is stopped). The amplitude of the pressure vibration in the flow channel after stopping the discharge becomes a large positive pressure, and this vibration disturbs the meniscus vibration during the next discharge. Specifically, in section A in FIG. 5, a stable meniscus M is formed as shown in FIG. 6 (A), and when the discharge operation is performed in this state as in section B, it is good as shown in FIG. 6 (B). New droplet 50 is produced. Then, when entering the C section immediately after stopping the discharge, the pressure in the flow path 52 becomes a large positive pressure due to the inertia of the liquid movement toward the discharge port 51, and rises to the discharge port forming surface as shown in FIG. 6 (C). In this state, a meniscus M is formed, or in the worst case, ink drips from the ejection port 51. Therefore, when the next ejection is started in the state of FIG. 6C, small ink droplets are scattered, and good printing cannot be performed as described above. As a method for solving such a phenomenon, the flow resistance is adjusted by changing the filter diameter and the ink flow path to stabilize the meniscus vibration. Further, there is a method of absorbing pressure vibration by providing a buffer chamber in a liquid chamber or a flow path to provide bubbles. This is perfect as a means for suppressing pressure vibration, and is used in many ink jet recording heads. Among them, as a means for suppressing pressure vibration, there is a method of forming a bubble buffer chamber in a liquid chamber (Japanese Patent Laid-Open No. 6-210872). In this case, since the buffer chamber is provided in the common liquid chamber, the buffer volume and shape are not flexible. In addition, since there are bubbles in the vicinity of the nozzle, there is a high risk of ink ejection failure due to bubble growth. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-144602 discloses a method of drawing a communication path from an ink flow path by coupling a flow path forming member to form a bubble buffer outside. However, in this case, since the process for joining the flow path member is required together with the number of parts, the cost increases. Although there is a means for forming a buffer chamber by providing a through passage communicating with the ink flow path, a member and a process for closing the through portion are required, and the cost is also increased as described above. There is also a method of drawing a communication path from the ink flow path and the liquid chamber to the outside, forming a buffer chamber, and sealing with a recording element substrate having an ejection port. However, the recording element substrate needs to be large and the inkjet recording head is large. At the same time, the cost increases as described above.

またバッファ室構成として、バッファ室内の気体とインクの界面が液室および流路形成空間に近接する場合、インク吐出およびインク吸引動作による圧力変動により、バッファ室内の気体がインク流路および液室に混入し印字不良を引き起こす危険性がある。
特開平6−210872号公報 特開2002−144602号公報
In the buffer chamber configuration, when the interface between the gas and the ink in the buffer chamber is close to the liquid chamber and the flow path formation space, the gas in the buffer chamber enters the ink flow path and the liquid chamber due to pressure fluctuations due to ink discharge and ink suction operations. There is a risk of mixing and causing printing defects.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-210872 JP 2002-144602 A

本発明は上述の課題を解決すべく成されたもので、コスト優位性を確保し、コンパクト化されたインクジェットカートリッジであって、フィルタ変形による印字不良を引き起こすことが無く、さらにインクの吐出に伴うインク振動によるインク吐出不安定さを抑制するインクジェットカートリッジおよび該インクジェットカートリッジを搭載する記録装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a compact ink-jet cartridge that secures a cost advantage and does not cause printing defects due to filter deformation, and is accompanied by ink ejection. An object of the present invention is to provide an ink jet cartridge that suppresses ink ejection instability due to ink vibration and a recording apparatus equipped with the ink jet cartridge.

インクを吐出するための吐出口とインクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する記録素子基板と、該記録素子基板に供給するインクを貯溜するインク収容部が保持可能で、該吐出口に連通するインク流路を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、インク収容部と前記インク流路の接続はフィルタ保持部とインク流路を構成しインク収容部に当接される凸部を有し、該凸部に気体を存在させるバッファ室を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドを提案する。   A recording element substrate having an ejection port for ejecting ink and an ejection energy generating element for generating energy for ejecting ink, and an ink containing portion for storing ink to be supplied to the recording element substrate can be held. In the ink jet recording head having an ink flow path communicating with the ejection port, the connection between the ink containing portion and the ink flow path has a filter holding portion and a convex portion that forms an ink flow path and comes into contact with the ink containing portion, The present invention proposes an ink jet recording head characterized in that a buffer chamber for allowing gas to exist is provided on the convex portion.

前記バッファ室は一方を前記フィルタに近接する突形状とし、一方を前記吐出口に向けて開口され内部に気体を存在させるバッファ室であることが好ましい。   It is preferable that one of the buffer chambers has a protruding shape close to the filter, and one of the buffer chambers is opened toward the discharge port and gas is present inside.

さらに前記バッファ室は両端を開口する開放空間であり、一方を吐出口に向けて開口し、対向側開口部は前記フィルタに当接していることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the buffer chamber is an open space that opens at both ends, one of which is open toward the discharge port, and the opposite opening is in contact with the filter.

加えて前記バッファ室断面積は吐出口側開口部からバッファ室中央に向かい段階的に広くなるよう構成され、前記バッファ室の吐出口側開口部の狭部空間にはインクが保持されていることが好ましい。   In addition, the cross-sectional area of the buffer chamber is configured to gradually increase from the discharge port side opening toward the center of the buffer chamber, and ink is held in the narrow space of the discharge port side opening of the buffer chamber. Is preferred.

また、前記フィルタと前記記録素子基板に設けられた吐出口は前記インク流路を介して直線的に連結され、前記フィルタと吐出口が対向して構成されているこが好ましい。   In addition, it is preferable that the discharge port provided in the filter and the recording element substrate is linearly connected via the ink flow path, and the filter and the discharge port are configured to face each other.

(作用)
上記の構成により、インクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録ヘッドを搭載する記録装置において、コスト優位性を確保すると共にコンパクト性に優れ、フィルタ変形による印字不良を引き起こすことが無く、さらにインクの吐出に伴うインク振動によるインク吐出不安定さを抑制し常に高品位な画像を得ることが可能となる。
(Function)
With the above configuration, in the ink jet recording head and the recording apparatus equipped with the ink jet recording head, the cost advantage is ensured, the compactness is excellent, the printing defect due to the filter deformation is not caused, and the ink accompanying the ink ejection Instability of ink ejection due to vibration can be suppressed and a high-quality image can always be obtained.

以上で説明したように、本発明のインクジェットカートリッジは、インク収容容器のフィルタが取付けられた煙突部内に気体を存在させる泡バッファ室を形成し、泡バッファ室がフィルタに近接または当接する構成であることから、コスト優位性を確保すると共にコンパクト性に優れ、フィルタ変形による印字不良を引き起こすことが無く、さらにインクの吐出に伴うインク振動によるインク吐出不安定さを抑制し常に高品位な画像を得る効果がる。さらには、泡バッファ室の一方を記録素子基板に向けた開口部を形成してインク供給路連通し、もう一方も開口する貫通構造としてフィルタに当接し、さらに記録素子基板側開口面積をバッファ室空間断面積より小さい細管部を構成することで、泡バッファ室内に環境変化に対してもより安定して気体を存在させることが可能となる効果がある。   As described above, the ink jet cartridge of the present invention is configured to form a bubble buffer chamber in which gas exists in a chimney portion to which a filter of an ink container is attached, and the bubble buffer chamber is close to or abuts the filter. Therefore, it ensures cost superiority and is excellent in compactness, does not cause printing defects due to filter deformation, and further suppresses ink ejection instability due to ink vibration accompanying ink ejection, and always obtains high-quality images. Effective. In addition, an opening is formed in which one of the bubble buffer chambers faces the recording element substrate to communicate with the ink supply path, and the other is also in contact with the filter as a penetrating structure that opens. By configuring the narrow tube portion smaller than the space cross-sectional area, there is an effect that the gas can be more stably present in the bubble buffer chamber against the environmental change.

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

(第1の実施形態)
図3は本発明における第1の実施形態に係るインクジェットカートリッジの構成を示す模式図であり、図3(a)模式的分解斜視図、図3(b)は組み立てた状態の斜視図である。インクジェットカートリッジH1001に搭載されている記録素子基板は、電気信号に応じてインクに対して膜沸騰を生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いたバブルジェット(登録商標)方式の記録ヘッドであり、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドである。本実施においては電気熱変換体を用いた方式で行ったが、電気信号を圧力振動に変換するピエゾ素子を用いてインク吐出を行うインクジェット記録装ヘッドにも有効な手段である。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the ink jet cartridge according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a schematic exploded perspective view, and FIG. 3 (b) is an assembled perspective view. The recording element substrate mounted on the ink jet cartridge H1001 is a bubble jet (registered trademark) type recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy for causing film boiling of ink according to an electrical signal. It is a so-called side shooter type ink jet recording head, which is a head and is disposed so that the electrothermal transducer and the ink discharge port face each other. In this embodiment, the method using an electrothermal transducer is used, but it is also an effective means for an ink jet recording head that ejects ink using a piezo element that converts an electric signal into pressure vibration.

インクジェットカートリッジH1001は、図3(a)の分解斜視図に示すように、記録素子基板H1100とインク収容容器H1003から構成されており、記録素子基板H1100は、インク収容容器H1003に接着によって取付け固定される。電気フレキケーブルH1300はTAB(Tape Automated Bonding)テープ上に配線を形成して構成されたものであり、可撓性を有しており、折り曲げを行いインク収容容器に接着固定される。   As shown in the exploded perspective view of FIG. 3A, the ink jet cartridge H1001 includes a recording element substrate H1100 and an ink storage container H1003. The recording element substrate H1100 is attached and fixed to the ink storage container H1003 by adhesion. The The electric flexible cable H1300 is formed by forming wiring on a TAB (Tape Automated Bonding) tape, has flexibility, and is bent and fixed to an ink container.

インクを保持し負圧を発生するインク吸収体H1004は、圧縮された状態でインク収容容器H1003内に挿入される。その後インク収容容器H1003内にインク注入され、フタH1005はインク収容容器H1003に溶着固定される。   The ink absorber H1004 that holds ink and generates negative pressure is inserted into the ink container H1003 in a compressed state. Thereafter, ink is injected into the ink container H1003, and the lid H1005 is welded and fixed to the ink container H1003.

図4は、使用頻度の高いブラックのインク用の第1の記録素子基板H1100の構成を説明するために一部破断して示す斜視図である。第1の記録素子基板H1100には、例えば、厚さ0.5〜1mmのSi基板H1110に、インク流路である長溝状の貫通口である共通液室H1102が形成されている。共通液室H1102を挟んだ両側には、電気熱変換素子H1103がそれぞれ1列ずつ並べて配置されて形成されており、さらに電気熱変換素子H1103に電力を供給するAlなどからなる不図示の電気配線が形成されている。これら電気熱変換素子H1103と電気配線とは成膜技術により形成されている。電気熱変換素子H1103は、各列千鳥状に配列されて、すなわち各列の吐出口の位置が、その並び列方向に直交する方向に並ばないように少しずれて配置されている。さらに、この電気配線に電力を供給するための電極部H1104が電気熱変換素子H1103の両外側の側辺に沿って配列して形成されており、電極部H1104上にはAuなどからなるバンプH1105が形成されている。   FIG. 4 is a partially cutaway perspective view illustrating the configuration of the first recording element substrate H1100 for black ink that is frequently used. In the first recording element substrate H1100, for example, a common liquid chamber H1102 that is a long groove-like through-hole that is an ink flow path is formed in a Si substrate H1110 having a thickness of 0.5 to 1 mm. On both sides of the common liquid chamber H1102, the electrothermal conversion elements H1103 are arranged and arranged in a line, and electric wiring (not shown) made of Al or the like for supplying electric power to the electrothermal conversion elements H1103. Is formed. These electrothermal conversion elements H1103 and electric wiring are formed by a film forming technique. The electrothermal conversion elements H1103 are arranged in a staggered manner in each row, that is, the positions of the ejection ports in each row are slightly shifted so as not to line up in a direction orthogonal to the row direction. Furthermore, electrode portions H1104 for supplying electric power to the electric wiring are formed along the outer sides of the electrothermal transducer H1103, and bumps H1105 made of Au or the like are formed on the electrode portions H1104. Is formed.

そして、Si基板H1110上の、これらが形成された面上には、電気熱変換素子H1103に対応したインク流路を形成するインク流路壁H1106とその上方を覆う天井部とを有し、天井部に吐出口H1107が開口された、樹脂材料からなる構造体がフォトリソ技術によって形成されている。吐出口1107は、電気熱変換素子H1103に対向して設けられており、吐出口群H1108を形成している。この第1の記録素子H1100において、インク流路H1102から供給されたインクは各電気熱変換素子H1103の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子H1103に対向する吐出口1107から吐出される。   On the surface of the Si substrate H1110 on which these are formed, there is an ink flow path wall H1106 that forms an ink flow path corresponding to the electrothermal conversion element H1103 and a ceiling portion that covers the ink flow path wall H1106. A structure made of a resin material, in which a discharge port H1107 is opened, is formed by photolithography. The discharge port 1107 is provided to face the electrothermal conversion element H1103, and forms a discharge port group H1108. In the first recording element H1100, the ink supplied from the ink flow path H1102 is ejected from the ejection port 1107 facing each electrothermal conversion element H1103 by the pressure of the bubbles generated by the heat generated by each electrothermal conversion element H1103. The

記録素子基板H1100のそれぞれの共通液室1102がインク収容容器H1003のインク供給路H1006にそれぞれ連通するように接続され、インク収容容器H1003に対して精度良く位置するように接着固定される。   The common liquid chambers 1102 of the recording element substrate H1100 are connected so as to communicate with the ink supply path H1006 of the ink storage container H1003, respectively, and are bonded and fixed so as to be accurately positioned with respect to the ink storage container H1003.

電気フレキケーブル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電気信号経路を形成するものである。電気フレキケーブルH1300には、記録素子基板H1100に対応する開口部が形成されている。この開口部の縁付近には、それぞれの記録素子基板H1100の電極部H1104に接続される電極端子(不図示)が形成され、記録素子基板H1100への接合側端部の反対側に、本体と電気的に接合されるコンタクトパッドH1301が形成されている。電気フレキケーブルH1300は裏面で接着剤によってインク収容容器H1003に接着固定され、さらに、インク収容容器H1003の一側面側に折り曲げられ、インク収容容器H1003の側面に接着固定されている。電気フレキケーブルH1300と記録素子基板H1100の電気的な接続は、例えば、記録素子基板H1100と電気フレキケーブルH1300の電極端子とを熱超音波圧着法により電気接合させることにより行われている。そして、第1の記録素子基板H1100と電気フレキケーブルH1300との電気接続部分は、封止剤によって封止されており、これによって電気接続部分がインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。   The electric flexible cable H1300 forms an electric signal path for applying an electric signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100. An opening corresponding to the recording element substrate H1100 is formed in the electric flexible cable H1300. Near the edge of the opening, electrode terminals (not shown) connected to the electrode portions H1104 of the respective recording element substrates H1100 are formed, and on the opposite side of the joint-side end to the recording element substrate H1100, the main body and A contact pad H1301 to be electrically bonded is formed. The electric flexible cable H1300 is bonded and fixed to the ink container H1003 with an adhesive on the back surface, and further bent to one side of the ink container H1003 and bonded and fixed to the side surface of the ink container H1003. The electrical connection between the electric flexible cable H1300 and the recording element substrate H1100 is performed, for example, by electrically joining the recording element substrate H1100 and the electrode terminal of the electric flexible cable H1300 by a thermal ultrasonic pressure bonding method. The electrical connection portion between the first recording element substrate H1100 and the electric flexible cable H1300 is sealed with a sealant, thereby protecting the electrical connection portion from ink corrosion and external impact.

図1は図3に示すインクジェットカートリッジの記録素子基板H1100部における吐出口配列方向の断面を示す模式的断面図である。インクを保持するインク吸収体H1005とインク供給路H1006の間には、ゴミなどの異物進入を防止する為フィルタH1007が構成されている。フィルタH1007はインク容器H1003に溶着固定され、フィルタ取付部はインク収容容器内で凸となる煙突部H1008を有しており、フィルタH1007はインク吸収体H1005に圧接される。煙突部H1008内部にはインク供給路H1006と共に内部に気体を存在させる泡バッファ室H1009が設けられている。このとき泡バッファ室H1009は一方を記録素子基板H1100側に向けてインク流路H1006に連通し、もう一方は閉塞され泡バッファ室H1009を閉塞空間としている。このように泡バッファ室H1009を構成した場合、インク吐出時または不図示のインクジェット記録装置によるインク吸引動作時におけるインク流路H1010内のインク流動方向に対し、泡バッファ室H1009は略平行に形成され、かつインク流動方向と同一方向に向けて開口部が構成されるためインク吐出及びインク吸引時における泡バッファ室H1009内へのインク侵入を回避することが可能となる。これによってインク流路H1010内には気体を存在させる閉塞空間が形成され、インク吐出時に発生する圧力振動を抑制することが可能となる。図7は本実施形態におけるインク吐出時の流路内圧力振動波形を示すもので、インク吐出後の圧力振動が抑制されていることがわかる。さらに泡バッファ室H1009はフィルタH1007に近接する凸形状を形成し、インク吸収体H1005との圧接等によるフィルタH1007の変形を防止し、安定したインク供給を行うことが可能となる。本実施例においてはインク収容容器とインク吐出部構成する記録素子基板H1100が一体的に構成されたインクジェットカートリッジを用いて行ったが、これに限られたものではなくインク収容部が分離可能に構成されるインクジェットカートリッジに適用することが可能である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a cross section in the ejection port array direction in the recording element substrate H1100 of the ink jet cartridge shown in FIG. A filter H1007 is configured between the ink absorber H1005 that holds ink and the ink supply path H1006 in order to prevent foreign matters such as dust from entering. The filter H1007 is welded and fixed to the ink container H1003, the filter mounting portion has a chimney H1008 that is convex in the ink container, and the filter H1007 is pressed against the ink absorber H1005. A bubble buffer chamber H1009 is provided in the chimney H1008 together with the ink supply path H1006 to allow gas to exist inside. At this time, one of the bubble buffer chambers H1009 is in communication with the ink flow path H1006 with one side facing the recording element substrate H1100, and the other is closed to make the bubble buffer chamber H1009 a closed space. When the bubble buffer chamber H1009 is configured in this way, the bubble buffer chamber H1009 is formed substantially parallel to the ink flow direction in the ink flow path H1010 during ink ejection or ink suction operation by an ink jet recording apparatus (not shown). In addition, since the opening is formed in the same direction as the ink flow direction, it is possible to avoid ink intrusion into the bubble buffer chamber H1009 during ink discharge and ink suction. As a result, a closed space in which gas is present is formed in the ink flow path H1010, and pressure vibrations that occur during ink ejection can be suppressed. FIG. 7 shows the pressure vibration waveform in the flow path during ink discharge in the present embodiment, and it can be seen that pressure vibration after ink discharge is suppressed. Further, the bubble buffer chamber H1009 has a convex shape close to the filter H1007, prevents deformation of the filter H1007 due to pressure contact with the ink absorber H1005, etc., and enables stable ink supply. In this embodiment, an ink jet cartridge in which an ink storage container and a recording element substrate H1100 constituting an ink discharge portion are integrally formed is used. However, the present invention is not limited to this, and the ink storage portion can be separated. It is possible to apply to an inkjet cartridge.

また本実施形態においては単色のインクジェットカートリッジの供給路に泡バッファ室を形成する構成を示したが、泡バッファ室は複数のカラーインク供給路を持つインクジェットカートリッジにも同様に形成することが可能である。   In this embodiment, the bubble buffer chamber is formed in the supply path of the single-color inkjet cartridge. However, the bubble buffer chamber can be similarly formed in the inkjet cartridge having a plurality of color ink supply paths. is there.

この構成によれば、インクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録ヘッドを搭載する記録装置において、コスト優位性を確保すると共にコンパクト性に優れ、フィルタ変形による印字不良を引き起こすことが無く、さらにインクの吐出に伴うインク振動によるインク吐出不安定さを抑制し常に高品位な画像を得ることが可能となる
(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態におけるインクジェットカートリッジを示す模式的断面図であり、泡バッファ室H2009が第1の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドと異なる構成となっている。第1の実施形態と同じ構成部については同一の符号を付し説明を省略する。図2において泡バッファ室H2009は、一方を記録素子基板H1100側に向けた開口部を形成しインク流路H1006に連通し、もう一方をフィルタH1007側に向けて開口する貫通構造となっている。また泡バッファ室H2009はフィルタH1007に当接し、インクをメニスカス保持したフィルタH1007によって閉栓される。さらに泡バッファ室H2009は記録素子基板H1100側開口面積をバッファ室空間断面積より小さい細管部H2010が形成されている。そしてインク注入時または初期吸引動作によって泡バッファ室H2009内を減圧させた後、吸引停止と共に泡バッファ室H2009内負圧が解消され細管部H2010にインクが引き込まれ、インクが保持される。泡バッファ室H2009内における気体とインクの界面は通常は細管部H2010内に存在し、細管部H2010容積および初期インク保持量は、通常使用時および物流時の減圧や温度変化による泡バッファ室H2010内減圧動作によってインク供給路H1006に放出されないよう調整されている。さらには、振動や環境温度変化により泡バッファ室H2009側に細管部H2010内インク界面が移動する場合においても泡バッファ室内へインクが入り込まないよう細管部容積およびインク保持量は調整されていると共に、段階的に開口断面積が変化さしていることで、イレギュラー的な細管部内H2010内インク移動に対しても開口部断面積変化部のメニスカス力によって泡バッファ室H2010内にインクが進入することを防止することが可能である。
According to this configuration, in the ink jet recording head and the recording apparatus equipped with the ink jet recording head, the cost advantage is ensured, the compactness is excellent, the print defect due to the filter deformation is not caused, and the ink discharge is accompanied. Ink ejection instability due to ink vibration can be suppressed and a high-quality image can always be obtained (second embodiment).
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an ink jet cartridge according to the second embodiment of the present invention. The bubble buffer chamber H2009 has a different configuration from the ink jet recording head according to the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 2, the bubble buffer chamber H2009 has a penetrating structure in which one side is formed with an opening facing the recording element substrate H1100 and communicates with the ink flow path H1006, and the other is opened toward the filter H1007. The bubble buffer chamber H2009 is in contact with the filter H1007 and is closed by the filter H1007 holding the ink meniscus. Further, the bubble buffer chamber H2009 is formed with a narrow tube portion H2010 in which the opening area on the recording element substrate H1100 side is smaller than the buffer chamber space sectional area. Then, after the pressure inside the bubble buffer chamber H2009 is reduced at the time of ink injection or by the initial suction operation, the suction buffer is stopped and the negative pressure in the bubble buffer chamber H2009 is canceled, and the ink is drawn into the narrow tube portion H2010, and the ink is held. The interface between the gas and the ink in the bubble buffer chamber H2009 usually exists in the narrow tube portion H2010, and the volume of the narrow tube portion H2010 and the initial ink retention amount are in the bubble buffer chamber H2010 due to pressure reduction and temperature change during normal use and physical distribution. The pressure is adjusted so as not to be discharged into the ink supply path H1006 by the decompression operation. Furthermore, the capillary volume and the amount of ink retained are adjusted so that ink does not enter the bubble buffer chamber even when the ink interface in the capillary tube H2010 moves toward the bubble buffer chamber H2009 due to vibration or environmental temperature change. By changing the opening cross-sectional area stepwise, ink can be prevented from entering the bubble buffer chamber H2010 due to the meniscus force of the opening cross-sectional area changing portion even in the case of irregular ink movement in the narrow tube H2010. Is possible.

この構成によればインクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録ヘッドを搭載する記録装置において、コスト優位性を確保すると共にコンパクト性に優れ、フィルタ変形による印字不良を引き起こすことが無く、さらにインクの吐出に伴うインク振動によるインク吐出不安定さを抑制し常に高品位な画像を得るとともに、更に泡バッファ室内により安定して気体を存在させることが可能となる。   According to this configuration, in the ink jet recording head and the recording apparatus equipped with the ink jet recording head, the cost advantage is ensured, the compactness is excellent, the printing defect due to the filter deformation is not caused, and the ink accompanying the ink ejection is further increased. Instability of ink ejection due to vibration can be suppressed and a high-quality image can be always obtained, and gas can be stably present in the bubble buffer chamber.

本発明の第一の実施形態におけるインクジェットカートリッジを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the ink jet cartridge in a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態におけるインクジェットカートリッジを示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the inkjet cartridge in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるインクジェットカートリッジの模式図であり、図3(a)は分解斜視図、図3(b)は組み立てた状態の斜視図である。3A and 3B are schematic views of the ink jet cartridge according to the embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is an exploded perspective view, and FIG. 3B is an assembled perspective view. 図3のインクジェットカートリッジにおける記録素子基板を一部を破断して示す模式的斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a recording element substrate in the ink jet cartridge of FIG. 従来からのインクジェット記録ヘッドで所定の吐出をしたときの吐出パルスに対するインク流路内の圧力振動波形を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a pressure oscillation waveform in an ink flow path with respect to an ejection pulse when a predetermined ejection is performed by a conventional inkjet recording head. 図5中のA区間(吐出開始前)、B区間(吐出動作中)、C区間(吐出停止直後)のメニスカスの状態を示すノズル断面図である。FIG. 6 is a nozzle cross-sectional view illustrating a meniscus state in an A section (before discharge start), a B section (during discharge operation), and a C section (immediately after discharge stop) in FIG. 5. 本発明のインクジェット記録ヘッドの流路内圧力振動波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure oscillation waveform in the flow path of the inkjet recording head of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

350 インク液滴
351 吐出口
352 液流路
353 ヒーター
371 液流路
H1001 インクジェットカートリッジ
H1002、H2002 液体吐出ヘッドユニット
H1003 インク収容容器
H1004 インク吸収体
H1005 フタ
H1006 インク供給路
H1007 フィルタ
H1008 煙突部
H1009、H2009 泡バッファ室
H2010 細管部
H1100 記録素子基板
H1102 共通液室
H1103 電気熱変換素子
H1104 電極部
H1105 バンプ
H1106 インク流路壁
H1107 吐出口
H1108 吐出口群
H1110 Si基板
H1200 第1のプレ−ト
H1201 液体供給路
H1202 ビス止め部
H1300 電気電気フレキケーブル
H1301 電極パッド
350 Ink droplet 351 Discharge port 352 Liquid flow path 353 Heater 371 Liquid flow path H1001 Inkjet cartridge H1002, H2002 Liquid discharge head unit H1003 Ink container H1004 Ink absorber H1005 Cover H1006 Ink supply path H1007 Filter H1008 Chimney H1009, H2009 Bubble Buffer chamber H2010 Narrow tube portion H1100 Recording element substrate H1102 Common liquid chamber H1103 Electrothermal conversion element H1104 Electrode portion H1105 Bump H1106 Ink channel wall H1107 Discharge port H1108 Discharge port group H1110 Si substrate H1200 First plate H1201 Liquid supply channel H1202 Screw fixing part H1300 Electric / electric flexible cable H1301 Electrode pad

Claims (6)

インクを吐出するための吐出口とインクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する記録素子基板と、該記録素子基板に供給するインクを貯溜するインク収容部が保持可能で、該吐出口に連通するインク流路を有するインクジェットカートリッジにおいて、インク収容部と前記インク流路の接続はフィルタ保持部とインク流路を構成しインク収容部に当接される凸部を介して行われ、該凸部内に気体を存在させるバッファ室を設けたことを特徴とするインクジェットカートリッジ。   A recording element substrate having an ejection port for ejecting ink and an ejection energy generating element for generating energy for ejecting ink, and an ink containing portion for storing ink to be supplied to the recording element substrate can be held. In an ink jet cartridge having an ink flow path communicating with an ejection port, the connection between the ink storage portion and the ink flow path is made via a convex portion that forms a filter holding portion and an ink flow path and contacts the ink storage portion. An ink jet cartridge comprising a buffer chamber for allowing gas to exist in the convex portion. 前記バッファ室は一方を前記フィルタに近接する突形状とし、一方を前記吐出口に向けて開口され、内部に気体を存在させるバッファ室であることを特徴とする請求項1記載のインクジェットカートリッジ。   2. The ink jet cartridge according to claim 1, wherein one of the buffer chambers has a protruding shape close to the filter, and one of the buffer chambers is opened toward the discharge port, and gas is present inside the buffer chamber. 前記バッファ室は両端を開口する開放空間であり、一方を吐出口に向けて開口し、対向側開口部は前記フィルタに当接していることを特徴とする請求項2記載のインクジェットカートリッジ。   3. The ink jet cartridge according to claim 2, wherein the buffer chamber is an open space that opens at both ends, and one of the buffer chambers opens toward the discharge port, and the opposite opening is in contact with the filter. 前記バッファ室断面積は吐出口側開口部からバッファ室中央に向かい段階的に広くなるよう構成されていることを特徴とする請求項3記載のインクジェットカートリッジ   4. The ink jet cartridge according to claim 3, wherein the buffer chamber has a cross-sectional area that gradually increases from the opening on the discharge port side toward the center of the buffer chamber. 前記バッファ室の吐出口側開口部の狭部空間にはインクが保持されていることを特徴とする請求項4記載のインクジェットカートリッジ。   The ink jet cartridge according to claim 4, wherein ink is held in a narrow space of the discharge port side opening of the buffer chamber. 前記フィルタと前記記録素子基板に設けられた吐出口は前記インク流路を介して直線的に連結され、前記フィルタと吐出口が対向して構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のインクジェットカートリッジ。   The discharge port provided in the said filter and the said printing element board | substrate is connected linearly via the said ink flow path, The said filter and discharge port are comprised facing, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Item 6. The inkjet cartridge according to any one of Items 5.
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