JP2007261167A - Inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、特に、熱エネルギーで液体を加熱発泡させて発生する運動エネルギーを利用して液体を吐出するインクジェット記録ヘッドに関するものである。 The present invention relates to an ink jet recording head that discharges a desired liquid by applying energy to the liquid from the outside, and in particular, an ink jet recording head that discharges a liquid using kinetic energy generated by heating and foaming the liquid with thermal energy. It is about.
この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特開昭54-51837に記載されているインクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。即ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。 With respect to this type of ink jet recording head, for example, the ink jet recording method described in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 54-51837 is another ink jet recording method in that it provides thermal energy to a liquid to obtain droplet driving force. It has different characteristics. That is, in the recording method disclosed in the above publication, the liquid subjected to the action of thermal energy is heated to generate bubbles, and droplets are discharged from the orifice at the tip of the recording head by the action force based on the generation of bubbles. It is characterized in that information is recorded by forming the droplets on the recording member. A recording head applied to this recording method generally includes an orifice provided for ejecting a liquid, and a heat acting portion that is a portion where heat energy for ejecting droplets communicated with the orifice acts on the liquid. A liquid discharge section having a liquid flow path having a liquid crystal structure as a part, a heating resistance layer as a heat conversion body that is a means for generating thermal energy, an upper protective layer that protects it from ink, and a lower layer for storing heat It has.
近年では、より高速に高精細の画像の記録を実現するため、より印字幅が広く、よりオリフィスの配置密度の高いものが要求されており、その要求に対応したインクジェット記録ヘッドの従来例を図10〜12を用いて説明する。 In recent years, in order to realize high-definition image recording at a higher speed, there has been a demand for a wider print width and a higher arrangement density of orifices. 10 to 12 will be described.
図10は従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す外観斜視図で、図11は、その主要部の断面を模式的に示した模式的斜視図、図12は、その上面を模式的に示した模式的平面図である。 FIG. 10 is an external perspective view showing an example of a conventional ink jet recording head, FIG. 11 is a schematic perspective view schematically showing the cross section of the main part, and FIG. 12 is a schematic view schematically showing the top surface thereof. FIG.
このインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板101上にヒーター111を設け、ノズル材113でノズルを形成する。インクは、シリコン基板101を貫通する穴として形成されたインク供給口110を通じてシリコン基板101の裏面から供給される。ヒーター111に電気エネルギを印加してインクを加熱、発泡させることで、インクを吐出口102から吐出させ、記録を行う。ヒーター111への電気エネルギの印加は、外部から電気コネクタ108を通じて入力される信号に応じて、電気回路基板107、フレキシブル回路基板105を通じてシリコン基板101上に設けられた、駆動素子103内のトランジスタ回路によって行われる。駆動素子103にはその実装部にインクが進入するのを防止するため、封止材112が盛られている。このようなインクジェット記録ヘッドに、高密度、高精度のノズル及び吐出口を形成する方法として特開平5-330066,及び特開平6-286149に示されている方法が提案されている。また、インク供給口110の形成については、特開平10-138478に開示されているような、Si(110)基板に垂直エッチした供給口形成する方法が知られている。
In this ink jet recording head, a
このような構成のインクジェット記録ヘッドを長尺化する場合は、上記の手法にて形成されたインク供給口を、図12に示すように、1列のノズル列に対し、複数個のインク供給口110を設け、シリコン基板301の機械的強度を保つための梁115が設けられている。また、サイズの小さいインクジェット記録ヘッドに比べ、シリコン基板301の厚さを厚くすることでシリコン基板301の機械的強度を保つ方法が従来知られている。
しかしながら、上記説明したような従来の構成のインクジェット記録ヘッドには以下のような問題点があった。 However, the conventional ink jet recording head as described above has the following problems.
上記の梁115を設けることで、梁にかかるノズル116が発生してしまい、このノズルでは、特にインク吐出口102までの流抵抗が大きくなり、インクのリフィル周波数が特に低くなってしまっていた。
By providing the
さらに、ヘッドの長尺化にともない、インク供給口110の小さなインクジェット記録ヘッドに比べ、どうしても梁115部分の機械的強度が低くなってしまい、インクジェット記録ヘッドの製造工程中での破損が多く、歩留まりの低下を招いてしまっていた。
Further, as the head becomes longer, the mechanical strength of the
このような問題を解決するための方法の1つとして、インク供給口110を図12のように一列に形成するのではなく、図13、図14に示すように2列の千鳥配置に並べることが考えられる。このようにすることにより、ヘッドの機械的強度を高くすることができ、かつ、梁の部分にかかるノズルが無くなるため、インクのリフィル周波数が低くなることも無い。しかしながらインク供給口を2列にすることに伴って吐出口102も2列となる。そのため、例えば、図13、図14に示す吐出口AとB、A’とB’等のように、違う列に属する吐出口によって隣り合った画素が記録される場合に、2つの吐出口列間の距離Lと、図のX方向へ走査速度に対応したインク打込時間差が生じることになる。隣り合った画素に時間差をもってインクが打込まれた場合、後から打込まれたインクが、先に打込まれた隣のインクの影響を受けその一部が隣の画素へ移動してしまう場合がある。その場合、画素当たり同種同量のインクが打込まれながら、隣合った画素で記録物の光学濃度が異なるということになり、画像としていわゆる白スジ、黒スジといった欠陥となる。このインク打込み時間差の影響は、時間差の大小、画素密度、インクの種類や打込み量、被記録材の種類によって異なるが、一般的に光沢紙など、より高画質な記録に適した被記録材において顕著であり、いずれの場合にもインクの打込み時間差が大きいほど顕著になる。
As one method for solving such a problem, the
本発明は、まず、インク供給口を2列千鳥状に配設し、かつ、複数の電気熱変換素子およびそれに対応したノズル、吐出口を、前記千鳥状に並んだ複数の供給口の、内側に位置する一辺に沿って配設されていることを特徴とする。このような構成をとることにより、上記従来例の、梁にかかるノズルをなくし、全てのノズルのインクリフィル特性を向上し、インクジェット記録ヘッドをより高速印字に対応できるものにするとともに、幅の細い梁状の構造をなくすことで、インクジェットの機械的強度も向上させ、さらに吐出口列の間隔Lを十分小さくすることができ、結果として前述の隣り合った画素にインクが打込まれる時間差も小さく、より高品質な記録に適したインクジェット記録ヘッドを提供するものである。 In the present invention, first, ink supply ports are arranged in a zigzag pattern in two rows, and a plurality of electrothermal conversion elements and nozzles and discharge ports corresponding thereto are arranged inside the plurality of supply ports arranged in a staggered pattern. It arrange | positions along one side located in this. By adopting such a configuration, the above-described conventional example eliminates the nozzles on the beam, improves the ink refill characteristics of all the nozzles, makes the inkjet recording head compatible with higher speed printing, and has a narrow width. By eliminating the beam-like structure, the mechanical strength of the ink jet can be improved, and the interval L between the ejection port arrays can be made sufficiently small. As a result, the time difference in which ink is ejected into the adjacent pixels is also small. An ink jet recording head suitable for higher quality recording is provided.
以上説明してきたように、本発明は、インク供給口を複数個千鳥状に配設することで、前述の、梁にかかるノズルをなくし、全てのノズルのインクリフィル特性を向上して、インクジェット記録ヘッドをより高速印字に対応できるものにするとともに、幅の細い梁状の構造をなくすことで、インクジェットの機械的強度も向上させ、さらにノズル・吐出口列の間隔を小さくして、隣合う画素でのインク打込み時間差による画像の欠陥を生じにくくすることができる。 As described above, according to the present invention, the plurality of ink supply ports are arranged in a staggered manner, so that the above-mentioned nozzles on the beam are eliminated, and the ink refill characteristics of all the nozzles are improved. By making the head compatible with higher-speed printing and eliminating the narrow beam-like structure, the mechanical strength of the ink jet is also improved, and the interval between the nozzle and discharge port arrays is reduced, so that adjacent pixels Therefore, it is possible to make it difficult to cause image defects due to the difference in the ink implantation time.
(実施例1)
図1〜図9は本発明の第1の実施例を説明するための図であり、図1は、本発明の実施例の模式的外観斜視図、図2は、模式的断面図、図3は、本実施例のインクジェット記録ヘッドの上面を模式的に示した模式的平面図、図4,図5は、それぞれ図3のA-A断面及びB-B断面における断面図、図9は、本発明のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の構造を模式的に示した斜視図である。
Example 1
1 to 9 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic external perspective view of the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view, and FIG. FIG. 4 is a schematic plan view schematically showing the upper surface of the ink jet recording head of the present embodiment, FIGS. 4 and 5 are cross sectional views taken along the AA and BB sections of FIG. 3, respectively, and FIG. It is the perspective view which showed typically the structure of the inkjet recording device using a recording head.
本発明のインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板101上にヒーター111を設け、ノズル材113でノズルを形成する。インクは、支持部材106中に形成されたインク共通液室117から、ベースプレート104を通り、シリコン基板101を貫通する穴として形成されたインク供給口110を通じてシリコン基板101の裏面からヒーター111上に供給される。
In the ink jet recording head of the present invention, a
インク供給口110の形成法は、面方位が(100)のシリコン基板101を用いて、シリコンの異方性エッチング法を用いて形成した。
The
印字は、ヒーター111に電気エネルギを印加してインクを加熱、発泡させることで、インクを吐出口102から吐出させ、記録を行う。ヒーター111への電気エネルギの印加は、外部から電気コネクタ108を通じて入力される信号に応じて、電気回路基板107、フレキシブル回路基板105を通じてシリコン基板101上に設けられた、駆動素子103内のトランジスタ回路によって行われる。駆動素子103にはその実装部にインクが進入するのを防止するため、封止材112が盛られている。
Printing is performed by applying electric energy to the
本発明においては、ノズル114列は2列設け、インク供給口110は、そのノズル114列それぞれに対応して図3に示すように千鳥に配列されている。インク供給口が千鳥状に配置されているため、図3中A-A断面及びB-B断面は図4および図5のような形状になっている。このため、シリコン基板101の機械的強度も向上している。また、ノズル114は全てインク供給口110の縁に配置されているため、各々のノズル114のインクリフィル特性も均一に高められている。
In the present invention, two
図9に本発明のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置を模式的に示す。図9には、本発明のインクジェット記録ヘッド120が4本用いられており、その各々にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色が充填されている。これらのインクジェット記録ヘッドは、上記の構造にすることで、長尺化を実現しており、図9に示すように、記録用紙201の幅いっぱいの印字幅をもっている。そのため、印字の際は、インクジェット記録ヘッド120を動かすことなく、記録用紙201を紙搬送ベルト202に吸着してインクジェット記録ヘッド120の下を1度くぐらせ、印字を行うことで印字を完了するものである。
FIG. 9 schematically shows an ink jet recording apparatus using the ink jet recording head of the present invention. In FIG. 9, four inkjet recording heads 120 of the present invention are used, each of which is filled with yellow, magenta, cyan, and black colors. These ink jet recording heads are made long by adopting the above-described structure, and as shown in FIG. 9, the recording width of the
本発明は、このように、インク供給口110を複数個千鳥に配列し、全てのノズル114をインク供給口110に隣接して配置することで、個々のノズル114のリフィル特性を向上しつつ、シリコン基板101の機械的強度が向上されており、かつ、ノズル、吐出口を、前記千鳥状に並んだ複数の供給口の、内側に位置する一辺に沿って配設することにより、2つのノズル・吐出口列の間隔Lが小さく、それにより隣合う画素間のインク打込み時間差が小さく、黒スジや白スジなどの画像欠陥の生じにくい高品質な記録に適したインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
As described above, the present invention arranges a plurality of
(実施例2)
図6は、本発明の第2の実施例のインクジェット記録ヘッドの上面を模式的に示した模式的平面図、図7,図8は、それぞれ図6のA-A断面及びB-B断面における断面図である。この場合には(110)方位のSi単結晶基板を用いている。実施例1と同様にSiの異方性エッチングによりインク供給口110を形成している。この場合にはインク供給口110の壁面を基板面に対して垂直に形成することが可能なため、千鳥状に配設した2列のインク供給口110の間隔を実施例1の場合よりも近づけることができる。このため、供給口列の内側に配置した吐出口列を一列に並べることも可能であり、この場合にはインク打込み時間差は無くなり、打込み時間差によって生ずる画像の欠陥を防止することができる。
(Example 2)
FIG. 6 is a schematic plan view schematically showing the upper surface of the ink jet recording head according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views taken along the AA and BB sections of FIG. 6, respectively. . In this case, a (110) -oriented Si single crystal substrate is used. As in the first embodiment, the
101 シリコン基板
102 インク吐出口
103 駆動素子
104 ベースプレート
105 フレキシブル回路基板
106 支持部材
107 電気回路基板
108 電気コネクタ
109 キャップ受け
110 インク供給口
111 ヒーター
112 封止材
113 ノズル材
114 ノズル
115 梁
201 記録用紙
202 紙搬送ベルト
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006091078A JP2007261167A (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Inkjet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006091078A JP2007261167A (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Inkjet recording head |
Publications (1)
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JP2007261167A true JP2007261167A (en) | 2007-10-11 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006091078A Withdrawn JP2007261167A (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Inkjet recording head |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007261167A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010179609A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Canon Inc | Liquid delivery head |
-
2006
- 2006-03-29 JP JP2006091078A patent/JP2007261167A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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