JP2007296642A - Inkjet recording head - Google Patents

Inkjet recording head Download PDF

Info

Publication number
JP2007296642A
JP2007296642A JP2006123867A JP2006123867A JP2007296642A JP 2007296642 A JP2007296642 A JP 2007296642A JP 2006123867 A JP2006123867 A JP 2006123867A JP 2006123867 A JP2006123867 A JP 2006123867A JP 2007296642 A JP2007296642 A JP 2007296642A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording
ink
recording element
element substrate
recording head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006123867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Yasuda
淳司 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006123867A priority Critical patent/JP2007296642A/en
Publication of JP2007296642A publication Critical patent/JP2007296642A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording head and a recorder whereby the reliability is enhanced by eliminating defects at the printing time by effectively removing bubbles in a liquid chamber, and also an amount of deformation at the time of a temperature rise can be suppressed. <P>SOLUTION: In the inkjet recording head, a recording element substrate where a plurality of nozzles for ejecting a liquid and a plurality of recording elements which generate an ejection energy are arranged is disposed on a recording element substrate supporting plate. A channel for supplying the ink to the recording element substrate is prepared in the recording element substrate supporting plate H1207. A filter member H1601 which prevents mixing of foreign matter into the recording element substrate is inserted in a gap of the recording element substrate supporting plate comprised of two or more layers. <P>COPYRIGHT: (C)2008,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、より高精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-definition 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 recording of high-detail images at a higher speed, the printing width has become longer, and realization of a longer recording head is also desired in the future. Specifically, a head having a length of 4 inches to 13 inches or the like has been required.

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。
特開平02-000525号公報
As another conventional example, Patent Document 1 can be cited.
Japanese Patent Laid-Open No. 02-000525

課題(1)
このようにヘッドが長尺化・高速化していくとインクを供給するための流路や共通液室などに気泡が残留しやすくなり、印刷時の不良の原因となりやすい。
Challenge (1)
As the head becomes longer and faster in this way, bubbles tend to remain in the flow path for supplying ink, the common liquid chamber, and the like, which tends to cause defects during printing.

このため、従来はインク供給流路や共通液室内の気泡は可能な限り除去した上で印刷駆動を行うような制御シーケンスがとられてきた。   For this reason, conventionally, a control sequence has been adopted in which printing is performed after removing bubbles in the ink supply flow path and the common liquid chamber as much as possible.

しかしながら図12に示すように共通液室H2000内にフィルタ部材H1600などの突起物が存在するとインクの流れが妨げられ気泡を効率的に排除できないため、流速や加圧力を上げる等の手法をとっていた。これらの手法には大出力ポンプが必要で、またリフレッシングによるインクの浪費を増やす事にもつながっていた。さらに、気泡を除去する方法として、インクに溶存するガスを取り除いた脱気インクを用いる方法もあるが、長期的な脱気度を保つために、記録装置内に脱気用装置を組み込むかあるいはインクタンクから供給経路に至るすべての部品にガス透過性の低い金属材料など高価な部品を使用する必要があった。   However, as shown in FIG. 12, if there are protrusions such as the filter member H1600 in the common liquid chamber H2000, the flow of ink is hindered and bubbles cannot be efficiently removed. It was. These methods require high power pumps and increase the waste of ink due to refreshing. Further, as a method of removing bubbles, there is a method of using deaerated ink from which gas dissolved in the ink is removed, but in order to maintain a long-term deaeration degree, a deaeration device is incorporated in the recording apparatus, or It was necessary to use expensive parts such as a metal material having low gas permeability for all parts from the ink tank to the supply path.

つまりは記録装置本体のコストアップや、ランニングコストの上昇につながりユーザーの負担が大きくなっていた。   In other words, the burden on the user has increased because of an increase in the cost of the recording apparatus main body and an increase in running cost.

課題(2)
また、インクジェットヘッドの長尺化に伴い熱による変形も大きくなるが異なる部材の貼り合わせにより、温度上昇時の線膨張係数の差による反りが生じ、インク滴の着弾精度の悪化につながるものであった。特にフィルタ部材H1600の基材となる樹脂材料H1602は線膨張係数が比較的大きいく接着剤H1604で強固に固定する必要があったため、変形に対する影響が大きかった。
Challenge (2)
Although the deformation due to heat increases as the inkjet head becomes longer, the bonding of different members causes warpage due to the difference in linear expansion coefficient when the temperature rises, leading to deterioration in the accuracy of ink droplet landing. It was. In particular, the resin material H1602 serving as the base material of the filter member H1600 has a relatively large linear expansion coefficient and needs to be firmly fixed with the adhesive H1604, and thus has a great influence on deformation.

課題(3)
記録素子を搭載する支持基板を複数用いる構成の場合、接着剤がインク流路にはみ出すが、その成分がインクへ溶出し、長時間の使用においてインク吐出性能が劣化する事が生じる場合があった。これを防止するためには接着剤の選定が必要であり、開発が困難なものになりがちであり、コストに影響を与えるものであった。
Challenge (3)
In the case of a configuration using a plurality of support substrates on which the recording elements are mounted, the adhesive protrudes into the ink flow path, but the component is eluted into the ink, and the ink discharge performance may be deteriorated after long-term use. . In order to prevent this, it is necessary to select an adhesive, which tends to be difficult to develop, and affects the cost.

本発明は、これら上記従来技術の有する問題点に鑑み、安価に印字信頼性が高いヘッドおよび記録装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a head and a recording apparatus that are inexpensive and have 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、
各記録素子基板へインクを供給する共通液室内のインク流れに対して突起物となるフィルタ部材を記録素子基板支持板内に内装した構成であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the inkjet recording head of the present invention comprises:
It is characterized in that a filter member, which is a protrusion for the ink flow in the common liquid chamber for supplying ink to each recording element substrate, is built in the recording element substrate support plate.

以上説明したように本発明では、従来共通液室内に突起していたフィルタ部材を記録素子基板支持板に内装したことによって、共通液室内のインク流を滑らかにし、流抵抗を低くし、気泡の引っかかりを無くす事が可能となる。   As described above, in the present invention, the filter member that has been conventionally projected into the common liquid chamber is built in the recording element substrate support plate, thereby smoothing the ink flow in the common liquid chamber, reducing the flow resistance, It becomes possible to eliminate the catch.

また、線膨張係数の大きな樹脂材料で構成されるフィルター部材を接着剤で固定しないため、温度上昇時の変形を最小限に押さえ込める。   Further, since the filter member made of a resin material having a large linear expansion coefficient is not fixed with an adhesive, deformation at the time of temperature rise can be minimized.

よって従来必要とされていた大規模なポンプや脱気装置が不要となる。またインクリフレッシングの多用による無駄なインク消耗をも減らすことができる。また温度上昇によるヘッドの変形量を最小限に抑えこめるため、印字の劣化を防ぐことが可能となる。   Therefore, a large-scale pump and deaeration device that have been conventionally required are not required. In addition, wasteful ink consumption due to frequent use of ink refreshing can be reduced. Further, since the amount of deformation of the head due to the temperature rise can be suppressed to the minimum, it is possible to prevent the deterioration of printing.

つまりは信頼性の高い記録ヘッドならびに記録装置を安価に提供することが可能となる。   That is, it is possible to provide a recording head and a recording apparatus with high reliability at a low cost.

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. The 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. And the like that discharge ink droplets, or those that heat a liquid by an electrothermal conversion element having a heating resistor.

本件の提案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 proposal in this case is useful for any type of drive system, but here, representatively, it generates heat energy to generate film boiling for ink in response to an electrical signal. A description will be given using a bubble jet (registered trademark) side shooter type recording head which 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の支持基板H1200、第2の支持基板H1208、電気配線基板H1300、第3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 support substrate H1200, a second support substrate H1208, an electric wiring substrate H1300, a third plate H1400, a filter. It consists of 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 composed 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 electric wiring such as the element H1102 and Al is 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の支持基板H1200及び第2の支持基板H1208は例えば厚さ0.5〜10mmのアルミナ(Al2O3)材料で形成されている。なお、第1の支持基板H1200及び第2の支持基板H1208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の支持基板H1200及び第2の支持基板H1208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(Si3N4)、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の支持基板H1200及び第2の支持基板H1208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に対応する。   The first support substrate H1200 and the second support substrate H1208 are made of, for example, an alumina (Al2O3) material having a thickness of 0.5 to 10 mm. The material of the first support substrate H1200 and the second support substrate H1208 is not limited to alumina, and has a linear expansion coefficient equivalent to the linear expansion coefficient of the material of the recording element substrate H1100, and the recording element. The substrate H1100 may be made of a material having a thermal conductivity equal to or higher than that of the material. The material of the first support substrate H1200 and the second support substrate H1208 is, for example, silicon (Si), aluminum nitride (AlN), zirconia, silicon nitride (Si3N4), silicon carbide (SiC), molybdenum (Mo), tungsten. Any of (W) may be used. An ink supply port H1201 for supplying ink to the recording element substrate H1100 is formed in the first support substrate H1200 and the second support substrate H1208, and the ink supply port H1101 of the recording element substrate H1100 is the first support substrate H1100. This corresponds to the ink supply port H1201 of the plate H1200.

図5(a)は第1の支持基板H1200及び第2の支持基板H1208とフィルタ部材H1600の構成を説明する図であり、図5(b)は図5(a)のA-A'断面である。   FIG. 5A is a diagram illustrating the configuration of the first support substrate H1200, the second support substrate H1208, and the filter member H1600, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. is there.

フィルタ部材H1600におけるフィルタH1601は記録素子基板上のインク吐出ノズルが異物によって詰まる事を防ぐため、異物除去用として設けられる。材料としてはSUS繊維の編み込み材料を用いる。フィルタH1601はポリサルフォン樹脂などで形成されたモールド部材H1602に超音波と熱による溶着によって接合される。H1603はゴム等の弾性体によるパッキンである。   The filter H1601 in the filter member H1600 is provided for removing foreign matter in order to prevent the ink discharge nozzles on the recording element substrate from being clogged with foreign matter. As the material, a braided material of SUS fiber is used. The filter H1601 is joined to a mold member H1602 formed of polysulfone resin or the like by welding with ultrasonic waves and heat. H1603 is a packing made of an elastic body such as rubber.

このフィルタ部材H1600を挟みこむ形で、第1の支持基板H1200及び第2の支持基板H1208を接着剤H1209で張り合わせる。   The first support substrate H1200 and the second support substrate H1208 are attached to each other with an adhesive H1209 so as to sandwich the filter member H1600.

記録素子基板H1100は第1の支持基板H1200に対して位置精度良く接着固定される。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の支持基板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 recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the first support substrate H1200 with high positional accuracy. 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 support substrate 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の支持基板上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。   As shown in FIG. 1, the recording element substrates H1100 are arranged in a zigzag pattern on the first support substrate H1200 to enable wide recording with the same color. 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3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 third 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3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3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3のプレートH1400は、第1の支持基板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の支持基板に接着固定される。   The third plate H1400 is formed of, for example, a SUS plate having a thickness of 0.5 to 1 mm. Note that the material of the third plate is not limited to SUS, and may be made of a material having ink resistance and good flatness. The third plate H1400 has a recording element substrate H1100 bonded and fixed to the first support substrate H1200 and an opening for taking in the recording element substrate, and is bonded and fixed to the first support substrate.

第3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 third 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.

(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 made of, for example, resin molding or a ceramic material such as alumina or carbon graphite, 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
先述の図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) Coupling of Recording Element Unit and Ink Supply Unit As shown in FIG. 2 described above, the recording head H1000 is completed by coupling 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)ヘッド内気泡除去及びインクリフレッシングの説明
図10はヘッドにインクを供給し、定期的にリフレッシュするためのシーケンスの一例を説明する図である。
(2) Explanation of bubble removal in head and ink refreshing FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a sequence for supplying ink to the head and refreshing it periodically.

(2−1)まず初期のインク充填として弁A、弁B共に開放しポンプP100による送液で記録ヘッド内の共通液室にインクを充填する。同時に、共通液室内のインクを循環させる事により共通液室内の気泡を可能な限り除去する。   (2-1) First, as initial ink filling, both the valve A and the valve B are opened, and ink is filled into the common liquid chamber in the recording head by liquid feeding by the pump P100. At the same time, bubbles in the common liquid chamber are removed as much as possible by circulating ink in the common liquid chamber.

(2−2)次に弁Bを閉鎖しP100による加圧で個別液室内にインクを充填する。   (2-2) Next, the valve B is closed and the individual liquid chamber is filled with ink by pressurization with P100.

(2−3)さらに、長期的な使用において、共通液室内のインクの溶存ガスが析出し気泡となるためこれを定期的に排除する。この手法は(2−1)と同じで共通液室内のインクを循環させ、インクと共に気泡を流しヘッド内から排除する。   (2-3) Further, in long-term use, the dissolved gas of the ink in the common liquid chamber is deposited to form bubbles, which are periodically excluded. This method is the same as (2-1), and the ink in the common liquid chamber is circulated and bubbles are allowed to flow together with the ink to be removed from the head.

(3)駆動回路の説明
本願の記録ヘッド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8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6および図7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。
(3) Description of Drive Circuit As shown in FIG. 1, in the recording head H1000 of the present application, four recording element substrates H1100 are accurately arranged on a chip plate H1200, and further four recording element substrates H1100 are electric wiring substrates H1300. It is wired with. FIG. 8 is a circuit diagram showing signal wiring between the four recording element substrates. In the figure, H1100a to H1100d each correspond to four printing element substrates, and each printing element substrate is composed of driving circuits for odd and even two nozzle rows 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6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 by 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 a 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9の駆動タイミングチャートと図6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。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。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。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。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。   The drive of the recording head H1000 will be described with reference to the drive timing chart of FIG. 9 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. 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. 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. . 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. 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.

(4)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5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。
(4) Description of Inkjet Recording Apparatus As shown in FIG. 5, the inkjet recording apparatus 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5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. 5 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.

また、これに対して、図10の記録装置では、記録ヘッドが主走査方向(キャリッジ移動方向)に往復移動しながら記録を行う、シリアル駆動方式の記録装置である。   On the other hand, the recording apparatus of FIG. 10 is a serial drive type recording apparatus in which the recording head performs recording while reciprocating in the main scanning direction (carriage movement direction).

本発明の記録ヘッドの外観斜視図。FIG. 2 is an external perspective view of the recording head of the present invention. 本発明の記録ヘッドの分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the recording head of the present invention. 記録素子ユニットの分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of a recording element unit. 記録素子基板を説明する図(a)斜視図、(b)A−A断面図。FIG. 4A is a perspective view illustrating a recording element substrate, and FIG. 本発明の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of this 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。FIG. 6 illustrates an ink jet recording apparatus (full line method). 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 number 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 number nozzle row. 4つの記録素子基板間の信号配線を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining signal wiring between four recording element substrates. 駆動タイミングチャート図。The drive timing chart figure. 本発明の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of this invention. 本発明の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of this 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 支持基板
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
H1207 第1の支持基板
H1208 第2の支持基板
H1300 電気配線基板
H1301 外部信号入力端子
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 フィルタ部材
H1601 フィルタ
H1602 モールド部材
H1603 パッキン
H1604 接着剤
H1800 インクタンク
H1802 チューブ
H1900 PCB
H1901 外部信号入力端子
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 support substrate H1201 ink supply Port H1204 X direction reference H1205 Y direction reference H1206 Z direction reference H1207 First support substrate H1208 Second support substrate H1300 Electrical wiring substrate H1301 External signal input terminal 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 Filter member H1601 Filter H1602 Mold member H1603 Packing H1604 Adhesive H1800 Ink tank H1802 Tube H1900 PCB
H1901 External signal input terminal 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 (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2層以上の板材を接着剤による貼り合わせで構成される支持板上に配置され、記録素子基板には記録素子面と反対の面からインクを供給する供給口が設けられており、支持板には記録素子基板へインクを供給するための流路が設けられているインクジェット記録ヘッドにおいて、
記録素子基板への異物混入を防止するためのフィルタ部材を支持板の間に挟みこむ形態で内装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 support plate formed by bonding two or more layers of plates with an adhesive, and the recording element substrate Is provided with a supply port for supplying ink from the surface opposite to the recording element surface, and the support plate is provided with a flow path for supplying ink to the recording element substrate.
An ink jet recording head comprising a filter member for preventing foreign matter from entering a recording element substrate in a form of being sandwiched between support plates.
前記フィルタ部材を前記支持板内に固定する方法として、接着剤で拘束しない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。   The inkjet recording head according to claim 1, wherein the filter member is not restrained by an adhesive as a method of fixing the filter member in the support plate. 前記フィルタ部材と前記支持板との接合面にゴムの可撓性材料によるパッキンを挿入する事を特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。   3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein a packing made of a rubber flexible material is inserted into a joint surface between the filter member and the support plate.
JP2006123867A 2006-04-27 2006-04-27 Inkjet recording head Withdrawn JP2007296642A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006123867A JP2007296642A (en) 2006-04-27 2006-04-27 Inkjet recording head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006123867A JP2007296642A (en) 2006-04-27 2006-04-27 Inkjet recording head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007296642A true JP2007296642A (en) 2007-11-15

Family

ID=38766553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006123867A Withdrawn JP2007296642A (en) 2006-04-27 2006-04-27 Inkjet recording head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007296642A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007296638A (en) Liquid ejecting recording head, manufacturing method for liquid ejecting recording head, and liquid ejecting recorder
JP2005169628A (en) Inkjet recording device and inkjet recording method
JP4757011B2 (en) Ink jet recording head and manufacturing method
JP4646665B2 (en) Inkjet recording head
JP5002232B2 (en) Inkjet recording device
EP1186415B1 (en) Ink jet recording head and ink jet recording apparatus
JP2002079672A (en) Ink jet recording head
JP2008114378A (en) Element substrate, and recording head, head cartridge and recorder using this
JP2007320186A (en) Inkjet recording head and inkjet recorder
JP5089360B2 (en) Inkjet recording device
JP2006281673A (en) Recording device, recording head and its driving method
JP2007301729A (en) Inkjet recording head and recorder using it
JP2006281736A (en) Inkjet recording head
JP2006240147A (en) Ink jet recorder
JP2007320075A (en) Inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP2007290245A (en) Inkjet recording head and inkjet recorder
JP2009006560A (en) Ink-jet recording head and recording device
JP2005144919A (en) Inkjet recording head
JP2006281735A (en) Inkjet recording head
JP2007296642A (en) Inkjet recording head
JP2007290246A (en) Inkjet recording head and, function recovery method of inkjet recording head
JP5294615B2 (en) Inkjet recording device
JP4841010B2 (en) Inkjet recording head
JP2009149055A (en) Inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP2006312240A (en) Liquid delivering head and recording apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090707