JP2007307865A - Inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクを吐出してインク液滴を形成し、記録を行うインクジェット記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドに関する。 The present invention relates to an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus that performs recording by ejecting ink to form ink droplets.
今日広く一般的に用いられているインクジェット記録方式のインク吐出方法にはインク滴を吐出するために用いられる圧力発生素子として電気熱変換素子(ヒータ)を利用する方法と圧電素子(ピエゾ)を利用する方法があり、いずれも電気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能である。例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。ここで、前者の方法は圧力発生素子のスペースをそれほど設けなくとも済み、インクジェット記録ヘッドの構造が単純で、高集積化が容易であること等の利点がある。 Ink-jet recording methods that are widely used today are a method that uses an electrothermal transducer (heater) and a piezoelectric element (piezo) as a pressure generating element used to eject ink droplets. In any case, ejection of ink droplets can be controlled by an electrical signal. For example, the principle of the ink droplet ejection method using an electrothermal conversion element is that an electric signal is given to the electrothermal conversion element to instantaneously boil ink near the electrothermal conversion element, and the phase change of the ink at that time Ink droplets are ejected at high speed by the rapid bubble growth that occurs. On the other hand, the principle of the ink droplet ejection method using a piezoelectric element is that an electric signal is given to the piezoelectric element, whereby the piezoelectric element is displaced and the ink droplet is ejected by the pressure at the time of the displacement. Here, the former method does not require a large space for the pressure generating element, and has an advantage that the structure of the ink jet recording head is simple and high integration is easy.
近年、パソコンの処理速度の高性能化、インターネットなどの普及よりカラー画像に対する高速化の欲求もますます増大してきていて、高精細あるいは階調性のあるいわゆる非常に高品位な記録物を迅速に記録する需要が高まっており、高画質でかつ高速であるプリンターが求められている。インクジェット記録装置は、記録ヘッドの微細な吐出口から微小なインク滴を吐出して、紙やOHPフィルムなどの被記録媒体に画像を記録する。そのため、非記録動作状態が続いて、記録ヘッドがインクを吐出していない場合には、吐出口内のインクが蒸発乾燥してしまい、増粘・固化したインクが吐出口内に発生して、ヨレ(インクの吐出方向の変化)や吐出不良を引き起こすことが分かっている。この吐出不良現象を以下では発一現象と呼ぶこととする。 In recent years, the demand for high-speed color images has been increasing due to the increase in processing speed of personal computers and the spread of the Internet, etc., and so-called very high-quality recorded materials with high definition or gradation can be quickly produced. There is an increasing demand for recording, and there is a demand for printers with high image quality and high speed. An ink jet recording apparatus records an image on a recording medium such as paper or an OHP film by ejecting minute ink droplets from a minute ejection port of a recording head. Therefore, when the non-recording operation state continues and the recording head does not eject ink, the ink in the ejection port evaporates and dries, and thickened and solidified ink is generated in the ejection port, resulting in a twist ( It has been found that a change in the ink ejection direction) and ejection failure occur. Hereinafter, this ejection failure phenomenon will be referred to as a firing phenomenon.
小液滴になるほど発一現象が発生するまでの時間が短くなり、例えば吐出体積2plないし4plのインクジェット記録ヘッドでは、数秒で発一現象が発生し、ヨレや吐出不良を引き起こす。数秒で発一現象が発生するということは、印字中に、ある色のインクを数秒吐出しなかった場合、この色の吐出を開始した時に正常に吐出しないということを意味する。 The smaller the droplet size, the shorter the time until the occurrence of the phenomenon occurs. For example, in an ink jet recording head having an ejection volume of 2 pl to 4 pl, the occurrence of the occurrence phenomenon occurs in a few seconds, causing a twist or ejection failure. The occurrence of a phenomenon in a few seconds means that if a certain color of ink is not ejected for several seconds during printing, it will not be ejected normally when the ejection of this color is started.
発一現象が発生した場合、例えば特開平6−40042で開示されているように、メディア(紙)領域以外の場所で吐出を行う等の回復動作を行い、吐出不良の発生を防止する方法が知られている。
特許文献1による方法では発一特性が悪いほど回復動作を行う頻度が高くなり、この結果、印字速度が低下するという問題があった。従って印字中に発一現象が起こり難くすることは非常に重要である。
The method according to
発一現象は、吐出していない吐出口からインクが蒸発乾燥することにより発生することから、吐出口周囲の湿度が大きく影響することが分かっている。発明者の検討では、25℃/10%と25℃/45%では、発一現象に大きな差があり、湿度が10%の場合の方がかなり短時間で不吐出が発生していた。 It is known that the occurrence phenomenon is caused by the evaporation and drying of the ink from the ejection ports that are not ejected, so that the humidity around the ejection ports greatly affects. According to the inventor's study, there was a large difference in the phenomenon between 25 ° C./10% and 25 ° C./45%, and non-ejection occurred in a shorter time when the humidity was 10%.
そこで本発明は、上述したような従来の問題に着目し、吐出口からの蒸発による、不吐出、ヨレの課題に対して発一現象が生じにくい信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention pays attention to the conventional problems as described above, and provides a highly reliable ink jet recording head that is less likely to cause a discharge phenomenon due to evaporation from the discharge port. Objective.
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、複数の圧力発生手段と、前記圧力発生手段が設けられた複数の圧力室と、前記各圧力室にインクを導くための複数のインク流路と、前記各インク流路に連通し、インクを吐出するための複数の吐出口が形成された吐出口プレートとを有し、前記吐出口が複数並んだ吐出口列を、1列ないし複数列有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記1列ないし複数列の吐出口列の近傍に、加湿された空気が噴出される噴出口を有することを特徴とする。 To achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention comprises a plurality of pressure generating means, a plurality of pressure chambers provided with the pressure generating means, and a plurality of ink flow paths for guiding ink to the pressure chambers. And a discharge port plate formed with a plurality of discharge ports for discharging ink and communicating with each of the ink flow paths, wherein one or a plurality of discharge port arrays are arranged. In the ink jet recording head having the above, it is characterized in that a jet outlet through which humidified air is jetted is provided in the vicinity of the one or a plurality of discharge port rows.
噴出口から加湿された空気が噴出され、吐出口近傍の湿度を増加させるため、より長い休止時間後の吐出においても、液滴は正常に吐出する。 Since humidified air is ejected from the ejection port and the humidity near the ejection port is increased, the droplets are ejected normally even during ejection after a longer rest time.
本発明のインクジェット記録ヘッドは、空気を加湿する加湿装置を有する加湿管を有し、該加湿管の第一端は、前記ヘッドの吐出口プレート面と平行な面に形成された前記噴出口に接続され、該加湿管の第二端は、前記ヘッドの吐出口プレート面とほぼ垂直な面に形成された空気導入口と接続されていることを特徴とする。 The ink jet recording head of the present invention has a humidifying tube having a humidifying device for humidifying air, and the first end of the humidifying tube is connected to the jet port formed on a surface parallel to the discharge port plate surface of the head. The second end of the humidifying tube is connected to an air inlet formed on a surface substantially perpendicular to the discharge port plate surface of the head.
前記空気導入口の吐出口プレート面と垂直方向の寸法は、前期ヘッドと被印字物の距離より大きいことが望まれる。 It is desirable that the dimension of the air inlet port in the direction perpendicular to the discharge port plate surface is larger than the distance between the head and the printing medium.
前記空気導入口は、ヘッドの主走査方向の上流側に位置し、印字に伴うヘッドの移動により発生する圧力差により、前記噴出口からの加湿された空気が噴出される。この場合、加湿空気噴出のための加圧用モータ等が必要でなくなり、コストアップを抑えて加湿空気の噴出を実現できる。 The air inlet is located upstream in the main scanning direction of the head, and humidified air from the outlet is ejected by a pressure difference generated by the movement of the head accompanying printing. In this case, a pressurizing motor or the like for ejecting the humidified air is not necessary, and it is possible to realize the ejection of the humidified air while suppressing an increase in cost.
前記加湿装置への水の補給は、ヘッドに搭載された水タンクから供給される。 Water supply to the humidifier is supplied from a water tank mounted on the head.
前記加湿装置は、加熱手段を有しても良い。 The humidifier may have a heating means.
以上説明したように本発明によれば、吐出口が複数並んだ吐出口列を、1列ないし複数列有するインクジェット記録ヘッドにおいて、吐出口列の近傍に、加湿された空気が噴出する噴出口を有し、この噴出口から加湿された空気が噴出して吐出口近傍の湿度を増加させるため、吐出口からの蒸発が抑制されて発一現象を発生しにくくすることができる。 As described above, according to the present invention, in an ink jet recording head having one or a plurality of discharge port rows in which a plurality of discharge ports are arranged, a jet port from which humidified air is jetted in the vicinity of the discharge port row. Since the humidified air is ejected from the ejection port and the humidity in the vicinity of the ejection port is increased, evaporation from the ejection port is suppressed and the occurrence of the occurrence phenomenon can be made difficult.
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。なお、以下の各実施形態において、用いる寸法、数値等は一例を示したものであり、これに限定されるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the dimensions, numerical values, etc. used are merely examples, and the present invention is not limited to these.
(第1の実施形態)
図1に、本発明のインクジェット記録装置の概観斜視図を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view of the ink jet recording apparatus of the present invention.
本発明のインクジェット記録装置100は、インクジェットヘッドを搭載するキャリッジ101と、キャリッジ101を走査移動させるキャリッジ駆動モータ102と、インクジェット記録装置100の制御部(不図示)から電気信号をインクジェットカートリッジに送るためのフレキシブルケーブル103と、インクジェットヘッドの回復処理を行うための回復手段104と、紙などの記録媒体を積層状態で蓄える給紙トレイ105と、キャリッジ101の位置を光学式に読み取る光学式位置センサ106と、記録がなされて排出された記録媒体を保持する排紙トレイ107を有する。 An ink jet recording apparatus 100 according to the present invention sends an electrical signal to an ink jet cartridge from a carriage 101 on which an ink jet head is mounted, a carriage drive motor 102 that scans and moves the carriage 101, and a control unit (not shown) of the ink jet recording apparatus 100. Flexible cable 103, recovery means 104 for performing recovery processing of the inkjet head, paper feed tray 105 for storing recording media such as paper in a stacked state, and optical position sensor 106 for optically reading the position of the carriage 101. And a paper discharge tray 107 that holds the recording medium that has been recorded and discharged.
このような構成のインクジェット記録装置100は、キャリッジ101を記録媒体の搬送方向(副走査方向)と直交する主走査方向に移動させ、インクジェット記録ヘッドの吐出口列の幅に対応した幅の記録を行う一方、非記録時に記録媒体をすでに決められている量、間欠的に搬送する。 The inkjet recording apparatus 100 having such a configuration moves the carriage 101 in the main scanning direction orthogonal to the recording medium conveyance direction (sub-scanning direction), and performs recording with a width corresponding to the width of the ejection port array of the inkjet recording head. On the other hand, the recording medium is intermittently conveyed by a predetermined amount during non-recording.
なお、図1ではインクジェット記録装置100の構成をわかり易く示すために、外装(カバー)は図示していない。実際のインクジェット記録装置では、キャリッジ、駆動モータ等は外装に覆われている。 In FIG. 1, the exterior (cover) is not shown for easy understanding of the configuration of the inkjet recording apparatus 100. In an actual ink jet recording apparatus, a carriage, a drive motor, and the like are covered with an exterior.
図2に、本発明のインクジェット記録ヘッドに搭載されている、ヒータ、吐出口等が形成されているチップの構造の模式図を示す。図2には、圧力発生素子として電気熱変換素子(ヒータ)を利用する場合に関して示した。 FIG. 2 shows a schematic diagram of the structure of a chip mounted with the ink jet recording head of the present invention and formed with a heater, a discharge port, and the like. FIG. 2 shows a case where an electrothermal conversion element (heater) is used as the pressure generating element.
図2はチップをヒータが配置された面から見た平面図である。図2において201はシリコン基板から成るチップ、202はTaN、TaSiN、TaAl等から成るヒータ、203はチップ裏面に設けたインクタンク(不図示)から、チップ表面にインクを導くための供給口である。図2にはヒータ202および供給口203の配置のみを示した。
FIG. 2 is a plan view of the chip as viewed from the surface on which the heater is disposed. In FIG. 2, 201 is a chip made of a silicon substrate, 202 is a heater made of TaN, TaSiN, TaAl or the like, and 203 is a supply port for guiding ink from the ink tank (not shown) provided on the back surface of the chip to the chip surface. . FIG. 2 shows only the arrangement of the
図3に、インクジェット記録ヘッドに搭載されているチップの模式図を示す。図3は図2中のA−A‘線での断面図である。 FIG. 3 is a schematic diagram of a chip mounted on the ink jet recording head. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in FIG.
図3において、201はチップ、202はヒータ、203は供給口、204は絶縁膜、205は保護膜、206はTa等から成る耐キャビテーション膜、207は流路、208は圧力室、209は吐出口、210は吐出口プレート、211は基板裏面の絶縁膜、である。 In FIG. 3, 201 is a chip, 202 is a heater, 203 is a supply port, 204 is an insulating film, 205 is a protective film, 206 is a cavitation resistant film made of Ta or the like, 207 is a flow path, 208 is a pressure chamber, and 209 is discharge. An outlet, 210 is a discharge port plate, and 211 is an insulating film on the back surface of the substrate.
吐出口209は図3に示したように、ヒータ202のほぼ真上に配置されている。ヒータは図2に示したように、供給口203の両端に配置されても良いし、供給口203の片側のみに配置されても良い。隣接するヒータの配置は、一般的には300dpiないし1200dpiである。図2に示したように供給口の両端で、隣接するヒータ間隔の半分の距離オフセットして配置することにより、実質的に倍の密度のヒータ配置を実現できる。
As shown in FIG. 3, the
図3ではチップの構造を明確に説明するためにヒータの個数は24個としているが、一般的なインクジェット記録ヘッドでは各列に配列されている吐出口の数は、64ないし2048個である。 In FIG. 3, the number of heaters is 24 in order to clearly explain the structure of the chip, but in a general ink jet recording head, the number of ejection openings arranged in each row is 64 to 2048.
絶縁膜204および211は、シリコン基板を熱酸化して作成される熱酸化膜、あるいはCVDにより作成される酸化膜もしくは窒化膜等のいずれの膜でもよい。
The
保護膜205は、CVDにより作成される酸化膜または窒化膜等いずれの膜でもよい。
The
吐出口209および流路207を形成している吐出口プレート210の形成は、あらかじめ吐出口および流路を有した吐出口プレートを半導体基板に貼り付けても良いし、半導体プロセスで用いられているフォトリソグラフィー技術を用いてチップ201上に形成しても良い。
The
ヒータ202の両端にはアルミニウム等からなる配線(不図示)が接続され、該配線を介してヒータ202両端に所望の電圧パルスが印加される。
A wiring (not shown) made of aluminum or the like is connected to both ends of the
インクは基板裏面から図4に示したように、供給口203を通って基板表面に導かれ、流路207を通り吐出口209まで導かれる。ヒータ202両端に所望の電圧パルスが印加されると、ヒータ近傍のインクが急激に加熱され、瞬時にして沸騰し、インクは図4に示したように吐出する。
As shown in FIG. 4, the ink is guided to the substrate surface through the
供給口203は、たとえは水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液を用いたシリコンの異方性エッチングにより作製される。この場合図3に示したように、基板表面に対して約54.7°の角度で傾斜して開口する。
The
チップ内にヒータを駆動するための半導体素子を備えても良いし、チップ内には半導体素子を備えず、チップ外部から入力される電気信号を伝達する配線およびヒータのみで構成されても良い。 A semiconductor element for driving the heater may be provided in the chip, or the semiconductor element may not be provided in the chip, and may be configured only by wiring and a heater for transmitting an electric signal input from the outside of the chip.
次に、本発明の実施形態の特徴であるヘッドの構造について図面を参照して説明する。 Next, the structure of the head, which is a feature of the embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings.
図5は、図1に示したインクジェット記録装置に搭載される、本発明のインクジェット記録ヘッドの概観斜視図である。 FIG. 5 is a schematic perspective view of the ink jet recording head of the present invention mounted on the ink jet recording apparatus shown in FIG.
図5において、1は複数の吐出口が配列された吐出口列、2は吐出口プレート、3はフレキシブル配線、4はコンタクト部、5はタンクホルダ、6は噴出口、7は空気導入口である。 In FIG. 5, 1 is a discharge port array in which a plurality of discharge ports are arranged, 2 is a discharge port plate, 3 is flexible wiring, 4 is a contact portion, 5 is a tank holder, 6 is a jet port, and 7 is an air inlet port. is there.
図5では、4列の吐出口列が存在している場合に関して示した。各列はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクを吐出する吐出口列に相当する。 FIG. 5 shows a case where there are four rows of ejection port rows. Each row corresponds to an ejection port row that ejects yellow, magenta, cyan, and black ink, respectively.
インクの吐出は、吐出口プレート2に張り合わされたチップ(不図示)に設けられた圧力発生素子(不図示)によって行われる。圧力発生素子としては、前記したようにヒータやピエゾ素子が知られている。
Ink is discharged by a pressure generating element (not shown) provided on a chip (not shown) bonded to the
チップにはフレキシブル配線を通して電力が供給され、圧力発生素子を駆動する。ヘッドにはインクジェット記録装置から、コンタクト部を介して電力が供給される。 Electric power is supplied to the chip through flexible wiring to drive the pressure generating element. Power is supplied to the head from the ink jet recording apparatus via a contact portion.
次に本発明の特徴である、加湿装置に関して詳しく説明する。 Next, the humidifying device, which is a feature of the present invention, will be described in detail.
図6に、インクジェットヘッドの模式的平面図を示す。 FIG. 6 shows a schematic plan view of the inkjet head.
図7に、インクジェットヘッドの模式的断面図を示す。図7は、図6中に示したB−B‘線での断面図である。 FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the inkjet head. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ shown in FIG. 6.
図6および図7において、1は吐出口列、2は吐出口プレート、5はタンクホルダ、6は噴出口、7は空気導入口、8は加湿管、9は加湿装置、10はインクタンク、11は水タンク、12は吐出口である。 6 and 7, 1 is a discharge port array, 2 is a discharge port plate, 5 is a tank holder, 6 is a spout, 7 is an air inlet, 8 is a humidification tube, 9 is a humidifier, 10 is an ink tank, 11 is a water tank, 12 is a discharge port.
前記したように、前記吐出口列1は、複数の吐出口12が所望の間隔で配列されて構成されている。
As described above, the
本実施例では加湿装置9は、ポリプロピレン繊維等から成る水分を保持可能な物質で形成され、水タンク11から流路(不図示)を介して水が供給される。加湿装置9は少なくとも一部を加湿管8の内面に露出している。したがって、加湿管8内の加湿装置9の近傍では、加湿装置9に保持されている水が蒸発し、湿度は高い状態になる。
In the present embodiment, the
次に図8を用いて本発明の説明をより詳しく行う。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
図8において、1は吐出口列、2は吐出口プレート、6は噴出口、7は空気導入口、8は加湿管、9は加湿装置、13は紙である。 In FIG. 8, 1 is a discharge port array, 2 is a discharge port plate, 6 is a spout, 7 is an air inlet, 8 is a humidification tube, 9 is a humidifier, and 13 is paper.
印字のためヘッドが図8中黒色で示したブロック矢印の方向移動すると、ヘッドの移動に伴う空気の流れにより、空気導入口7においての圧力は、噴出口6においての圧力より高くなるため、図8中、白色で示したブロック矢印で示したような空気の流れが生じる。この時、湿度の高い領域の空気が噴出口6から吐出口の近傍に流れ、加湿された状況で印字が行われる。従って、従来のインクジェット記録装置と比較して、休止時間が長くても正常に吐出が行われる発一特性に優れたインクジェット記録装置が実現できる。
When the head moves in the direction of the block arrow shown in black in FIG. 8 for printing, the pressure at the
空気の流れを積極的に起こすためには、空気導入口7の紙面と垂直方向の寸法を、吐出口プレートと紙の間隔より大きくする必要がある。
In order to generate air flow positively, it is necessary to make the dimension of the
また、本構成では、印字する際にのみ加湿された空気が、加湿を必要とする吐出口近傍に効率良く供給されるため、加湿に必要な水が不必要に消費されることは無い。 Further, in this configuration, air humidified only when printing is efficiently supplied to the vicinity of the discharge port that requires humidification, so that water necessary for humidification is not unnecessarily consumed.
また、印字に伴うヘッドの移動によって生じる圧力差を利用して、噴出口から加湿された空気を噴出するため、モータおよびモータを駆動するための特別な制御を必要とせず、コストアップを抑えて発一特性を改善することができる。 In addition, since the humidified air is ejected from the ejection port using the pressure difference generated by the movement of the head accompanying printing, the motor and the special control for driving the motor are not required, and the cost increase is suppressed. The launch characteristics can be improved.
本実施形態のインクジェット記録ヘッドと、加湿装置を持たない従来インクジェット記録ヘッドにより、インク粘度が上昇し吐出しにくい15℃/10%の環境における発一現象を比較した。比較に使用したインクジェット記録ヘッドは、圧力発生素子としてヒータを用いた吐出体積4plのサーマルインクジェットを用いた。 The ink jet recording head of the present embodiment and the conventional ink jet recording head without a humidifier were compared with each other in a 15 ° C./10% environment where the ink viscosity increased and ejection was difficult. The inkjet recording head used for the comparison was a thermal inkjet with a discharge volume of 4 pl using a heater as a pressure generating element.
この両者を比較したところ、加湿装置を持たない従来のヘッドでは4秒間吐出させないと、一部の吐出口が不吐出になったのに対し、本実施例のヘッドではは6秒間吐出させない場合に不吐出が発生した。このように加湿装置が形成された本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、発一現象が発生するまで時間が約1.5倍となり、発一現象を抑制することが可能であることが確認できた。 A comparison between the two shows that when the conventional head without a humidifier does not discharge for 4 seconds, some of the discharge ports fail to discharge, whereas the head of this embodiment does not discharge for 6 seconds. Non-ejection occurred. As described above, the ink jet recording head of the present embodiment in which the humidifying device is formed is about 1.5 times longer until the occurrence of the occurrence of the phenomenon, confirming that the occurrence of the occurrence of the phenomenon can be suppressed. .
なお、加湿装置9の位置は、図7に示した位置に限られるものではなく、図9に示したように加湿管8の上下にあっても良いし、加湿管8の内面全域にあっても良い。
The position of the
また加湿装置9は、ポリプロピレン繊維等から成る水分を保持可能な物質に限られるものではなく、図10に示したように、加湿管内に開口部を持つ複数の細管が集合した物でも良い。図11は、加湿管8の内面に配置された細管14の形態を示した物である。細管14の開口部は図11に示したように加湿管8の内面に2次元に配置される。各細管内には水タンクから水が供給される。細管内の水は表面張力により保持され、開口部からは水が蒸発する。従って細管開口部近傍では、湿度の高い状態になる。
In addition, the
(第2の実施形態)
図12に本発明の第2の実施例におけるインクジェット記録ヘッドの、模式的断面図を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the ink jet recording head in the second embodiment of the present invention.
本実施例ではインクジェット記録ヘッド内に加熱装置15を備える。本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、加湿装置15を備えること以外は、第1の実施形態で示したインクジェット記録ヘッドと同様である。よって、詳細の説明は省略するとともに、加熱機構15以外の符号は第1の実施形態で用いた符号を用いて説明することとする。
In this embodiment, a
加熱装置15は抵抗体(ヒータ)から成り、印字開始直前に抵抗体に電力を供給し印字を開始する。この場合、加湿装置8が加熱された状態で印字が行われ、この際より多くの水が蒸発するため加湿管内の湿度はより高くなり、噴出口から噴出する空気の湿度がより高くなる。従ってより発一特性が向上させることができる。
The
加熱温度は40℃ないし100℃である。 The heating temperature is 40 ° C to 100 ° C.
本実施形態のインクジェット記録ヘッドと、加湿装置を持たない従来インクジェット記録ヘッドにより、インク粘度が上昇し吐出しにくい15℃/10%の環境における発一現象を比較した。比較に使用したインクジェット記録ヘッドは、圧力発生素子としてヒータを用いた吐出体積4plのサーマルインクジェットを用いた。加熱装置15の加熱温度は60℃とした。
The ink jet recording head of the present embodiment and the conventional ink jet recording head without a humidifier were compared with each other in a 15 ° C./10% environment where the ink viscosity increased and ejection was difficult. The inkjet recording head used for the comparison was a thermal inkjet with a discharge volume of 4 pl using a heater as a pressure generating element. The heating temperature of the
この両者を比較したところ、加湿装置を持たない従来のヘッドでは4秒間吐出させないと、一部の吐出口が不吐出になったのに対し、本実施例のヘッドではは10秒間吐出させない場合に不吐出が発生した。このように加湿装置9および加熱装置15が形成された本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、発一現象が発生するまで時間が約2.5倍となり、発一現象を抑制することが可能であることが確認できた。
Comparing the two results, when the conventional head without a humidifier does not discharge for 4 seconds, some of the discharge ports fail to discharge, whereas the head of this embodiment does not discharge for 10 seconds. Non-ejection occurred. In the ink jet recording head of this embodiment in which the
(第3の実施形態)
図13に本発明の第3の実施例におけるインクジェット記録ヘッドの、模式的断面図を示す。
(Third embodiment)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the ink jet recording head in the third embodiment of the present invention.
第2の実施例では加熱装置15を用いて、加湿装置8を加熱し加湿装置8近傍の湿度を高くしたが、第3の実施例では電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドの印字の際に発生する熱を利用して加湿装置8を加熱し、湿度を高くする。本実施例では、図13に示したように、電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドの吐出口プレート2の近傍から、加湿装置8の近傍まで、低熱抵抗物質16が配置される。本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、低熱抵抗物質16を備えること以外は、第1の実施形態で示したインクジェット記録ヘッドと同様である。よって、詳細の説明は省略するとともに、低熱抵抗物質16以外の符号は第1の実施形態で用いた符号を用いて説明することとする。低熱抵抗物質16は、銅、銀、等の金属でも良いし、ヒートパイプでも良い。
In the second embodiment, the
前記したように、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法では、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させる。この際全ての熱エネルギーがインク滴の吐出に使われるわけではなく、その結果電気熱変換素子が配置してあるチップ(不図示)の温度が上昇する。このチップは前記したように、吐出口プレート2と張り合わされている。
As described above, in the ink droplet discharge method using the electrothermal conversion element, by supplying an electric signal to the electrothermal conversion element, the ink in the vicinity of the electrothermal conversion element is instantaneously boiled, and the phase change of the ink at that time Ink droplets are ejected at a high speed by the rapid bubble growth caused by the above. At this time, not all the heat energy is used for ejecting the ink droplets, and as a result, the temperature of the chip (not shown) on which the electrothermal conversion element is arranged rises. As described above, the chip is bonded to the
本実施例では、このチップの温度を上昇させた熱を、低熱抵抗物質16を介して加湿装置8まで伝熱させ、加湿装置8を加熱し蒸発を促進する。この場合加熱する温度がチップ温度以下に制約され、また加熱されるタイミングを自由に選べなくなる等の制約を受けるが、新たに加熱用抵抗体および、抵抗体駆動装置を設ける必要は無く、ヘッドのコストを抑えることができる。
In the present embodiment, the heat of increasing the temperature of the chip is transferred to the
1 吐出口列
2 吐出口プレート
3 フレキシブル配線
4 コンタクト部
5 タンクホルダ
6 噴出口
7 空気導入口
8 加湿管、9は、10は、11は水タンク、12はノズル
9 加湿装置
10 インクタンク
11 水タンク
12 吐出口
13 紙
14 細管
15 加熱装置
16 低熱抵抗物質
100 インクジェット記録装置
101 キャリッジ
102 キャリッジ駆動モータ
103 フレキシブルケーブル
104 回復手段
105 光学位置センサ
106 給紙トレイ
107 排紙トレイ
201 チップ
202 ヒータ
203 供給口
204 絶縁膜
205 保護膜
206 耐キャビテーション膜
207 流路
208 圧力室
209 吐出口
210 吐出口プレート
211 基板裏面の絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記吐出口が複数並んだ吐出口列を、1列ないし複数列有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記1列ないし複数列の吐出口列の近傍に、加湿された空気が噴出される噴出口を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 A plurality of pressure generating means; a plurality of pressure chambers provided with the pressure generating means; a plurality of ink flow paths for guiding ink to the pressure chambers; and communicating with the ink flow paths to eject ink. And a discharge port plate on which a plurality of discharge ports are formed,
In an inkjet recording head having one to a plurality of rows of ejection port arrays in which a plurality of the ejection ports are arranged,
An ink jet recording head, comprising: a jet outlet through which humidified air is jetted in the vicinity of the one or a plurality of discharge outlet rows.
Priority Applications (1)
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