JP2008018675A - Inkjet recording head - Google Patents

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Hidenori Watanabe
秀則 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording head having a high drive frequency and high printing quality. <P>SOLUTION: A liquid flow channel is constituted in a structure including a plurality of grooves 5 which are formed by engraving, from the vicinity of both sides of ejection pressure generating elements 2, the substrate having the ejection pressure generating elements arranged toward supply ports. A shielding object blocking the flow of liquid is arranged in a part of the flow channel formed in a region other than the plurality of grooves. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクなどの液体を液滴として吐出し、それを紙などの被記録材に付着させて記録を行う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 that performs recording by ejecting liquid such as ink as droplets and attaching it to a recording material such as paper.

インクジェット記録方式(液体噴射記録方式)に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に、微細な吐出口(オリフィス)、それに通じる液流路、および該液流路の一部に設けられた、吐出圧力発生素子を備える吐出圧力発生部を複数備えている。吐出圧力発生素子としては、例えば、電気熱変換素子が用いられる。このインクジェット記録ヘッドにおいては、電気熱変換素子に駆動信号が印加され、それによって、電気熱変換素子はインクの核沸騰を越える急激な温度上昇を生じてインク内に気泡を生じさせる。この際に生じる圧力によって、インクの液滴が吐出される。各電気熱変換素子には、記録情報に応じて駆動信号が印加され、それによってインクは各吐出口から選択に吐出される。   An ink jet recording head applied to an ink jet recording method (liquid jet recording method) is generally a fine discharge port (orifice), a liquid flow path leading to it, and a discharge pressure generation provided in a part of the liquid flow path. A plurality of discharge pressure generation units including elements are provided. For example, an electrothermal conversion element is used as the discharge pressure generating element. In this ink jet recording head, a drive signal is applied to the electrothermal conversion element, whereby the electrothermal conversion element causes a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling of the ink, thereby generating bubbles in the ink. The ink droplets are ejected by the pressure generated at this time. A drive signal is applied to each electrothermal conversion element in accordance with recording information, whereby ink is selectively ejected from each ejection port.

このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、高精細で高品位の画像を得られるようにすることが望まれている。このためには、吐出口から小さな液滴を吐出できるようにし、また、液滴をそれぞれの吐出口から常に同じ体積、吐出速度で吐出できるようにすることが望ましい。   In such an ink jet recording head, it is desired to obtain a high-definition and high-quality image. For this purpose, it is desirable that small droplets can be discharged from the discharge ports, and that the droplets can always be discharged from each discharge port at the same volume and discharge speed.

これを達成する方法として、特許文献1ないし特許文献3には、電気熱変換素子によって生成された気泡を外気と連通させて液滴を吐出させる方法が開示されている。この方法によれば、吐出される液滴の大きさは、吐出口の大きさ、および電気熱変換素子とオリフィス面との距離(以下、「OH距離」と称す。)によって決まり、常にほぼ一定の大きさの小さな液滴を吐出させることができる。   As a method for achieving this, Patent Documents 1 to 3 disclose a method in which bubbles generated by an electrothermal conversion element are communicated with outside air to discharge droplets. According to this method, the size of the ejected droplet is determined by the size of the ejection port and the distance between the electrothermal transducer and the orifice surface (hereinafter referred to as “OH distance”), and is almost constant. Droplets having a small size can be ejected.

このような方法によって液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、より小さな液滴を吐出させて、より高精彩な画像を形成できるようにするためには、OH距離を短くすることが好ましい。   In an ink jet recording head that ejects droplets by such a method, it is preferable to shorten the OH distance in order to eject smaller droplets and form a higher-definition image.

インクジェット記録ヘッドにおいて、吐出された液体は通常複数に分裂し、最も体積の大きな液滴(以下、主滴と呼ぶ)と、その他の液滴(以下、サテライトと呼ぶ)に分裂する。一般にサテライトは画像品位を低下させる原因となるので、サテライトの発生を抑制することが望まれる。このサテライトの発生を抑制するためにも、OH距離を短くすること有効である。   In an ink jet recording head, the discharged liquid is usually divided into a plurality of droplets, which are divided into droplets having the largest volume (hereinafter referred to as main droplets) and other droplets (hereinafter referred to as satellites). In general, satellites cause a reduction in image quality, so it is desirable to suppress the generation of satellites. In order to suppress the generation of this satellite, it is effective to shorten the OH distance.

吐出される液滴の大きさを所望の大きさにするために、OH距離を正確に、また再現性良く設定できることが必要である。   In order to obtain a desired droplet size, it is necessary to set the OH distance accurately and with good reproducibility.

このようにOH距離を正確に再現性良く所定の距離に設定することができる、インクジェット記録ヘッドの製造方法としては、特許文献4に開示された方法がある。この製造方法では、吐出圧力発生素子が形成された基板上に溶解可能な樹脂にて液流路の型を形成する。その後、常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む被覆樹脂を溶媒に溶解して、これを溶解可能な樹脂層上にソルベントコートして、各液流路間を仕切る流路壁などを構成する被覆樹脂層を形成する。その後、被覆樹脂層に吐出口を開口する。最後に、溶解可能な樹脂層を溶出させて除去する。   As a method for manufacturing an ink jet recording head that can set the OH distance to a predetermined distance accurately and with good reproducibility, there is a method disclosed in Patent Document 4. In this manufacturing method, the liquid flow path mold is formed of a soluble resin on the substrate on which the discharge pressure generating element is formed. Thereafter, a coating resin containing an epoxy resin that is solid at room temperature is dissolved in a solvent, and this is solvent-coated on a resin layer that can be dissolved to form a coating that forms a channel wall that partitions each liquid channel A resin layer is formed. Thereafter, a discharge port is opened in the coating resin layer. Finally, the soluble resin layer is eluted and removed.

図13に、このようにして作られたインクジェット記録ヘッドの模式図を示す。図13(a)は、このインクジェット記録ヘッドの、被覆樹脂層によって形成されたオリフィスプレート23を取り外した状態で示す斜視図、図13(b)は図13(a)のA−A‘線に沿って切断した拡大断面図である。   FIG. 13 is a schematic diagram of the ink jet recording head thus manufactured. FIG. 13A is a perspective view showing the ink jet recording head with the orifice plate 23 formed by the coating resin layer removed, and FIG. 13B shows the AA ′ line in FIG. It is the expanded sectional view cut | disconnected along.

このインクジェット記録ヘッドは、表側の面に複数の吐出圧力発生素子22が形成された基板21を有している。基板21には、裏面マスク層25をマスクとするエッチングによって、基板21を貫通するスルーホールとして形成された供給口26が設けられている。吐出圧力発生素子22は、供給口26の、基板21の表側の面の、開口の長手方向に沿ってその両側に一列ずつ所定のピッチで並んで形成されている。このインクジェット記録ヘッドは、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドであり、基板21上に形成されたオリフィスプレート23には、各吐出圧力発生素子22の表面に対向する位置に吐出口24が開口されている。   This ink jet recording head has a substrate 21 on which a plurality of ejection pressure generating elements 22 are formed on the front side surface. The substrate 21 is provided with a supply port 26 formed as a through hole penetrating the substrate 21 by etching using the back mask layer 25 as a mask. The discharge pressure generating elements 22 are formed in a line at a predetermined pitch on both sides of the supply port 26 on the front side surface of the substrate 21 along the longitudinal direction of the opening. This ink jet recording head is a so-called side shooter type recording head, and the orifice plate 23 formed on the substrate 21 has a discharge port 24 opened at a position facing the surface of each discharge pressure generating element 22. .

また、このようなインクジェット記録ヘッドでは、画像の高精細化、高品位化が求められる一方で、高速化も望まれている。このためには、吐出周波数(駆動周波数)を高くできるようにするために、液滴吐出後に流路内にインクを再充填する、すなわちリフィルするのを速くする必要がある。リフィルを速くするには、供給口から吐出口までの間の、インクの供給経路の流抵抗を小さくすることが望まれる。   In addition, such an ink jet recording head is required to have a high-definition and high-quality image, and at the same time, a high speed is also desired. For this purpose, in order to increase the ejection frequency (driving frequency), it is necessary to refill the ink in the flow path after droplet ejection, that is, to refill the ink quickly. In order to speed up the refill, it is desired to reduce the flow resistance of the ink supply path between the supply port and the discharge port.

このように、インクの供給経路の流抵抗を小さくする構成として、特許文献5および特許文献6には、供給口近傍の流路高さが吐出圧力発生素子近傍の流路高さより高いことを特徴とするインクジェット記録ヘッドとその製造方法が提案されている。これらの公報に記載された製造方法では、基板の、供給口近傍から吐出圧力発生素子近傍までの間に相当する部分を掘り込むことによって、供給口近傍の流路高さを高くしている。これによって、インクの供給経路の断面積が大きくなり、したがって、その流抵抗が低減される。このように、これらの公報に記載された構成は、高速化を実現する上で有効な手法である。   As described above, Patent Document 5 and Patent Document 6 are characterized in that the flow path height near the supply port is higher than the flow path height near the discharge pressure generating element as a configuration for reducing the flow resistance of the ink supply path. Inkjet recording heads and methods for manufacturing the same have been proposed. In the manufacturing methods described in these publications, the height of the flow path in the vicinity of the supply port is increased by digging a corresponding portion of the substrate between the vicinity of the supply port and the vicinity of the discharge pressure generating element. This increases the cross-sectional area of the ink supply path, thus reducing its flow resistance. As described above, the configurations described in these publications are effective techniques for realizing high speed.

このような構成の記録ヘッドの製造方法として、流路と吐出口を構成するオリフィスプレートを基板上に形成する前に、掘り込みやスルーホールである供給口を基板に形成する方法がある。   As a method of manufacturing a recording head having such a configuration, there is a method in which a supply port which is a digging or a through hole is formed on a substrate before forming an orifice plate constituting a flow path and a discharge port on the substrate.

また、吐出口形成後に掘り込みと、スルーホールである供給口を基板に形成する方法もある。この場合、基板に裏面から表側の面まで穴を開けた後、掘り込み部を形成する。   In addition, there is a method of digging after forming the discharge port and forming a supply port which is a through hole in the substrate. In this case, a hole is formed in the substrate from the back surface to the front surface, and then the digging portion is formed.

また、ドライエッチング等により掘り込み部を形成し、引き続いて前記した特許文献4に開示された方法で液流路を形成しても良い。   Further, the digging portion may be formed by dry etching or the like, and the liquid flow path may be subsequently formed by the method disclosed in Patent Document 4 described above.

ところで、特許文献5および特許文献6に記載されたような記録ヘッドのでは、以下のような問題があった。図11を用いて詳細に説明する。   Incidentally, the recording heads described in Patent Document 5 and Patent Document 6 have the following problems. This will be described in detail with reference to FIG.

図11は従来のインクジェットヘッドの、吐出圧力発生素子の近傍の構造を示した図である。図11において1は吐出圧力発生素子が形成されている基板、2は吐出圧力発生素子、3は吐出口、流路壁が形成されているオリフィスプレートである。5は流路、6は基板1が掘り込まれた掘り込み部、7は供給口、8は吐出口である。   FIG. 11 is a view showing a structure in the vicinity of a discharge pressure generating element of a conventional inkjet head. In FIG. 11, 1 is a substrate on which discharge pressure generating elements are formed, 2 is a discharge pressure generating element, 3 is an orifice plate on which discharge ports and flow path walls are formed. Reference numeral 5 denotes a flow path, 6 denotes a dug portion in which the substrate 1 is dug, 7 denotes a supply port, and 8 denotes a discharge port.

前記したように、図11に示した構造では、吐出圧力発生素子2とオリフィス面の距離OHが短く、基板1の流路を構成する部分が掘り込まれ、掘り込み部6が形成されているため流路5の高さが高く、流抵抗が低い構造となっている。したがって印字特性に優れかつリフィル周波数の高いインクジェットヘッドが可能となっている。   As described above, in the structure shown in FIG. 11, the distance OH between the discharge pressure generating element 2 and the orifice surface is short, the portion constituting the flow path of the substrate 1 is dug, and the dug portion 6 is formed. Therefore, the flow path 5 has a high height and a low flow resistance. Therefore, an ink jet head having excellent printing characteristics and a high refill frequency is possible.

しかしながら図11に示した構造では流路5の流抵抗が低いため、吐出圧力発生素子を駆動しインクを吐出させる際、泡9が図12に示したように流路側と流路と反対側で非対称に成長してしまうという問題があった。この時、吐出される液体に加わる圧力が非対称になり、液体が理想とする吐出方向(通常はオリフィス面に対して垂直方向)に飛翔せず、理想とする吐出方向からある傾きを持って飛翔してしまうという問題が発生する。この場合、液滴は所望の位置からずれて被記録材に着弾するため印字品位が低下する。   However, since the flow resistance of the flow path 5 is low in the structure shown in FIG. 11, when the discharge pressure generating element is driven and ink is discharged, bubbles 9 are formed on the flow path side and the opposite side of the flow path as shown in FIG. There was a problem of growing asymmetrically. At this time, the pressure applied to the discharged liquid becomes asymmetrical, and the liquid does not fly in the ideal discharge direction (usually perpendicular to the orifice surface), but with a certain inclination from the ideal discharge direction. The problem of end up occurs. In this case, since the liquid droplets are displaced from the desired position and land on the recording material, the print quality is lowered.

前記したように、インクジェット記録ヘッドにおいて、吐出された液体は通常複数に分裂し、主滴とサテライトに分裂する。   As described above, in the ink jet recording head, the ejected liquid is usually divided into a plurality of parts and divided into main droplets and satellites.

液体に加わる圧力が非対称になった場合、主滴の吐出方向が理想方向からずれるだけでなく、主滴とサテライトの吐出方向がずれるという問題も発生する。   When the pressure applied to the liquid becomes asymmetric, not only the ejection direction of the main droplet is deviated from the ideal direction, but also a problem that the ejection directions of the main droplet and the satellite are deviated occurs.

この場合、被記録材に着弾した液滴の形状は、主滴とサテライトが分離して被記録材に着弾するため、理想的な真円形状からずれ、印字品位を低下させる。
特開平4−10940号公報 特開平4−10941号公報 特開平4−10942号公報 特登録3143307号公報 特開平10−095119号公報 特開平10−034928号公報
In this case, since the main droplet and the satellite are separated and land on the recording material, the shape of the droplet landed on the recording material is deviated from an ideal perfect circular shape, and the print quality is lowered.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-10940 JP-A-4-10941 JP-A-4-10942 Japanese Patent Registration No. 3143307 JP-A-10-095119 Japanese Patent Laid-Open No. 10-034928

本発明は前記の課題を解決するもので、OH距離が短く、流路の流抵抗が小さく、液滴がオリフィス面に対して垂直方向に飛翔する、すなわち駆動周波数が高く、かつ印字品位の高いインクジェットヘッドを提供することである。   The present invention solves the above-mentioned problems, and the OH distance is short, the flow resistance of the flow path is small, the droplets fly in the direction perpendicular to the orifice surface, that is, the drive frequency is high and the print quality is high. An inkjet head is provided.

上述の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、外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く液流路と、該液流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成されるインクジェット記録ヘッドであって、
前記液流路は、前記吐出圧力発生素子の両側近傍から、前記供給口に向かって前記基板を掘り込んで形成された複数の溝を含む構造で構成されることを特徴とする。
To achieve the above objective,
The ink jet recording head of the present invention includes a supply port through which liquid is supplied from the outside, a discharge port through which the liquid is discharged, and the discharge port that communicates with the liquid supplied from the supply port to the discharge port. A liquid flow path for guiding, and a discharge pressure generating section for generating a pressure for discharging the liquid provided in a part of the liquid flow path, and the supply port constitutes the discharge pressure generating section An inkjet recording head formed as a through-hole in a substrate on which a discharge pressure generating element is formed,
The liquid flow path has a structure including a plurality of grooves formed by digging the substrate from the vicinity of both sides of the discharge pressure generating element toward the supply port.

前記複数の溝上に形成された流路の高さLH1と、該複数の溝以外の領域に形成された流路の高さLH2が、LH1>LH2のであることを特徴とする。   The height LH1 of the flow path formed on the plurality of grooves and the height LH2 of the flow path formed in a region other than the plurality of grooves satisfy LH1> LH2.

前記複数の溝は2本であり、該溝上に形成された流路の幅がW1、該複数の溝以外の領域に形成された流路の幅W2である場合、LH1×W1×2>LH2×W2、であることを特徴とする。   When the plurality of grooves are two and the width of the flow path formed on the grooves is W1, and the width W2 of the flow path formed in a region other than the plurality of grooves, LH1 × W1 × 2> LH2 × W2.

前記複数の溝以外の領域に形成された流路の一部に、液体の流れを阻止する遮蔽物を有しても良い。   A part of the flow path formed in a region other than the plurality of grooves may have a shield that prevents the liquid flow.

本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、OH距離、インク流路の流抵抗が自由に調整でき、また吐出されるインクに均一に圧力が加わる。   In the ink jet recording head of this embodiment, the OH distance and the flow resistance of the ink flow path can be freely adjusted, and pressure is uniformly applied to the ejected ink.

したがって、より小さな液滴を吐出させて、より高精彩な画像を形成できるようにOH距離を短くしても、インクの供給経路の流抵抗を小さくすることが可能であり、それによって駆動周波数すなわち記録速度を高くすることが可能である。   Therefore, even if the OH distance is shortened so that a smaller droplet can be ejected and a higher-definition image can be formed, the flow resistance of the ink supply path can be reduced. It is possible to increase the recording speed.

また吐出された液滴は、ほぼ理想とする吐出方向(通常はオリフィス面に対して垂直方向)に飛翔し、紙面に着弾した液滴のドット形状は真円に近い理想的な物となり、画像品位を向上させることが出来る。   In addition, the ejected droplets fly in an almost ideal ejection direction (usually perpendicular to the orifice surface), and the dot shape of the droplets that land on the paper surface is an ideal object that is close to a perfect circle. The quality can be improved.

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1ないし4を参照して、本発明の第1の実施形態の、インクジェット記録ヘッドについて説明する。本実施形態では吐出圧力発生素子として、電気熱変換素子(ヒータ)を使用し、液体としてはインクを使用した場合について説明する。
(First embodiment)
An ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where an electrothermal conversion element (heater) is used as the discharge pressure generating element and ink is used as the liquid will be described.

図1は本発明のインクジェット記録ヘッドの平面図、図2は図1のA−A‘線に沿って切断した断面図である。図3は図1のB−B‘線に沿って切断した断面図である。図4は図1のC−C‘線に沿って切断した断面図である。   FIG. 1 is a plan view of the ink jet recording head of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of FIG.

図1ないし4において、1はシリコン等からなる基板、2はヒータ、3はインク流路壁および吐出口が形成されたオリフィスプレートである。   1 to 4, 1 is a substrate made of silicon or the like, 2 is a heater, 3 is an orifice plate in which ink flow path walls and discharge ports are formed.

4はヒータが配置された基板表面とオリフィスプレートに挟まれた領域からなる流路高さの低いインク流路、5は基板が掘り込まれた領域とオリフィスプレートに挟まれた領域からなる流路高さの高いインク流路である。   4 is an ink flow path having a low flow path composed of a substrate surface on which a heater is disposed and a region sandwiched between orifice plates, and 5 is a flow channel composed of a region where the substrate is dug and a region sandwiched between orifice plates. This is a high ink flow path.

6は基板1が掘り込まれた掘り込み部(溝)、7は供給口、8は吐出口である。   6 is a digging portion (groove) in which the substrate 1 is dug, 7 is a supply port, and 8 is a discharge port.

通常、基板1には、ヒータ2を駆動するためのトランジスタなどを含む半導体回路や、記録ヘッドを記録装置本体側と電気的に接続するのための電極パッドが形成されているが、図面を分かりやすくするため、各図においては図示を省略している。また図1では、オリフィスプレート3の一部からなる流路の側壁のみを示し、吐出口8や吐出口が配置されているオリフィスプレート3の表面は図示していない。   Usually, the substrate 1 is formed with a semiconductor circuit including a transistor for driving the heater 2 and an electrode pad for electrically connecting the recording head to the recording apparatus main body side. For ease of illustration, illustration is omitted in each figure. Further, FIG. 1 shows only the side wall of the flow path formed of a part of the orifice plate 3, and the surface of the orifice plate 3 on which the discharge port 8 and the discharge port are arranged is not shown.

本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、図1に示すように、インクを吐出させる圧力を発生する複数のヒータ2が、基板上に所望の間隔で配置されている。   As shown in FIG. 1, in the ink jet recording head of this embodiment, a plurality of heaters 2 that generate pressure for ejecting ink are arranged on a substrate at desired intervals.

ヒータ2は、供給口7の長手方向に沿ってその両側にそれぞれ一列に並んで所定のピッチで配置されており、両側の列における吐出圧力発生素子2の並びは、半ピッチだけずれている。各ヒータ2の表面に対面する位置には図2、図4に示すように吐出口8が配置さている。   The heaters 2 are arranged in a line on both sides along the longitudinal direction of the supply port 7 and arranged at a predetermined pitch, and the arrangement of the discharge pressure generating elements 2 in both the lines is shifted by a half pitch. As shown in FIGS. 2 and 4, a discharge port 8 is disposed at a position facing the surface of each heater 2.

図1、図3、図4に示したように、基板1のヒータ2が形成された表側の面の一部は、ヒータ2の両端近傍から供給口7に至るまで所望の幅で図3中Xで示した深さで掘り込まれ、掘り込み部6が形成されている。   As shown in FIGS. 1, 3, and 4, a part of the front surface of the substrate 1 on which the heater 2 is formed has a desired width from the vicinity of both ends of the heater 2 to the supply port 7 in FIG. 3. The digging portion 6 is formed by digging at a depth indicated by X.

この掘り込み部6と、オリフィスプレート3の間の領域から、流路高さの高いインク流路5が形成されている。流路高さの高いインク流路5の流路高さは図3中LH1で示してある。   An ink flow path 5 having a high flow path height is formed from a region between the digging portion 6 and the orifice plate 3. The flow path height of the ink flow path 5 having a high flow path height is indicated by LH1 in FIG.

一方、流路高さの低い流路4は図1、図2、図4に示したように、ヒータ2が配置された基板1の表面とオリフィスプレート3の間の領域から形成される。流路高さの低いインク流路4の流路高さは図2中LH2で示してある。   On the other hand, the flow path 4 having a low flow path height is formed from a region between the surface of the substrate 1 on which the heater 2 is disposed and the orifice plate 3 as shown in FIGS. 1, 2, and 4. The flow path height of the ink flow path 4 having a low flow path height is indicated by LH2 in FIG.

また、流路高さの高いインク流路5の幅を図4中W1で、流路高さの低いインク流路4の幅を図4中W2で示す。   Further, the width of the ink flow path 5 having a high flow path height is indicated by W1 in FIG. 4, and the width of the ink flow path 4 having a low flow path height is indicated by W2 in FIG.

このように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、ヒータ2の両側から、供給口7で向かって基板1を掘り込んで形成された複数の掘り込み部6を含む構造で構成される。   As described above, the ink jet recording head according to the present embodiment has a structure including a plurality of dug portions 6 formed by dug the substrate 1 from both sides of the heater 2 toward the supply port 7.

インク流路の流抵抗は掘り込み部6の深さや幅を調整することで変化させることが出来る。   The flow resistance of the ink flow path can be changed by adjusting the depth and width of the digging portion 6.

したがってこの構成をとることで、画像形成に影響を与えるOH距離を自由に設定しつつ、駆動周波数に影響を与えるインク流路の流抵抗を自由に設定できる。   Therefore, by adopting this configuration, it is possible to freely set the flow resistance of the ink flow path that affects the drive frequency while freely setting the OH distance that affects image formation.

供給口7からヒータ2へは、流路高さの低いインク流路4と、流路高さの高いインク流路5を経由してインクが供給される。   Ink is supplied from the supply port 7 to the heater 2 via the ink flow path 4 having a low flow path height and the ink flow path 5 having a high flow path height.

流路高さの低いインク流路4流路と、流路高さの高いインク流路5の寸法が下記(式1)の関係を満たす時、流路高さの高いインク流路5流路の流抵抗が、流路高さの低いインク流路4の流抵抗より低くなるため、インクは主に流路高さの高いインク流路5を経由して、供給口7からヒータ2近傍まで供給される。   When the dimensions of the ink flow path 4 having a low flow path height and the ink flow path 5 having a high flow path height satisfy the following relationship (Equation 1), the ink flow path 5 having a high flow path height: Therefore, the ink flows mainly from the supply port 7 to the vicinity of the heater 2 via the ink flow path 5 having a high flow path height. Supplied.

LH1×W1×2>LH2×W2 (式1)
この様子を図5に示す。
LH1 × W1 × 2> LH2 × W2 (Formula 1)
This is shown in FIG.

この様な構成の場合、ヒータを駆動し、インクを吐出させた場合の様子を図6ないし図8に示す。図6ないし図8で、9は泡、10は吐出されたインクを示す。   In the case of such a configuration, FIGS. 6 to 8 show states when the heater is driven and ink is ejected. 6 to 8, reference numeral 9 denotes bubbles and 10 denotes the ejected ink.

図6は本発明のインクジェット記録ヘッドの平面図、図7は図6のA−A‘線に沿って切断した断面図である。図8は図6のB−B‘線に沿って切断した断面図である。   6 is a plan view of the ink jet recording head of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 6.

泡は図6ないし図8に示したように主に流抵抗の低い方向に、すなわち流路高さの高いインク流路5に向かって成長し、流路高さの低いインク流路4の領域ではあまり成長しない。   Bubbles grow mainly in the direction of low flow resistance, that is, toward the ink flow path 5 having a high flow path height as shown in FIGS. 6 to 8, and the region of the ink flow path 4 having a low flow path height. Then it doesn't grow very much.

ヒータ2の両側に流路高さの高いインク流路5が配置されているため泡は、供給口7の長手方向に平行な方向にも、供給口7の長手方向に垂直な方向にもほぼ対称に成長する。   Since the ink flow path 5 having a high flow path height is arranged on both sides of the heater 2, the bubbles are almost parallel to the longitudinal direction of the supply port 7 and also in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the supply port 7. Grows symmetrically.

この時、吐出されるインクに加わる圧力もほぼ均一に加わるため、吐出されたインク10は、ほぼ理想とする吐出方向(通常はオリフィス面に対して垂直方向)に飛翔する。   At this time, since the pressure applied to the ejected ink is also applied substantially uniformly, the ejected ink 10 flies almost in the ideal ejection direction (usually perpendicular to the orifice surface).

この様な吐出状態では、主滴とサテライトの吐出方向がほぼ同一であり、紙面に着弾した液滴のドット形状は真円に近い理想的な物となる。   In such a discharge state, the discharge directions of the main droplet and the satellite are substantially the same, and the dot shape of the droplet that has landed on the paper surface is an ideal thing close to a perfect circle.

このように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、OH距離、インク流路の流抵抗が自由に調整でき、また吐出されるインクに均一に圧力が加わる。   As described above, in the ink jet recording head of this embodiment, the OH distance and the flow resistance of the ink flow path can be freely adjusted, and pressure is uniformly applied to the ejected ink.

したがって、より小さな液滴を吐出させて、より高精彩な画像を形成できるようにOH距離を短くしても、インクの供給経路の流抵抗を小さくすることが可能であり、それによって駆動周波数すなわち記録速度を高くすることが可能である。   Therefore, even if the OH distance is shortened so that a smaller droplet can be ejected and a higher-definition image can be formed, the flow resistance of the ink supply path can be reduced. It is possible to increase the recording speed.

また吐出された液滴は、ほぼ理想とする吐出方向に垂直に飛翔し、紙面に着弾した液滴のドット形状は真円に近い理想的な物となり、画像品位を向上させることが出来る。   In addition, the ejected liquid droplets fly substantially perpendicular to the ideal ejection direction, and the dot shape of the liquid droplets that have landed on the paper surface becomes an ideal thing close to a perfect circle, and the image quality can be improved.

(第2の実施形態)
次に、図9、図10を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第2の実施形態では、第1の実施形態で示した構造に加え、流路高さの低いインク流路4中に、液体の流れを阻止する遮蔽物11を有する。遮蔽物11が存在することにより、流路高さの低いインク流路4中でヒータ2から供給口7方向へのインクの流れが妨げられる。したがって、インク吐出時にヒータから供給口へ向かう泡の成長が抑制され、インク吐出時の泡は、供給口7の長手方向に平行な方向にも、供給口7の長手方向に垂直な方向にもより対称に成長する。また、吐出されるインクに加わる圧力の均一性も向上し、その結果、より画像品位を向上させることが出来る。   In the second embodiment, in addition to the structure shown in the first embodiment, the ink flow path 4 having a low flow path height has a shield 11 that blocks the flow of liquid. The presence of the shield 11 prevents the ink flow from the heater 2 toward the supply port 7 in the ink flow path 4 having a low flow path height. Therefore, the growth of bubbles from the heater to the supply port during ink discharge is suppressed, and the bubbles during ink discharge are both parallel to the longitudinal direction of the supply port 7 and in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the supply port 7. Grows more symmetrically. Further, the uniformity of the pressure applied to the ejected ink is improved, and as a result, the image quality can be further improved.

第1の実施形態で示した構造のインクジェット記録ヘッドを試作し、ドット形状の観察を行った。掘り込みはドライエッチングにより行い、LH1を15μm、LH2を6μm、W1を9μm、W2を20μmとした。   An ink jet recording head having the structure shown in the first embodiment was prototyped, and the dot shape was observed. The digging was performed by dry etching, and LH1 was 15 μm, LH2 was 6 μm, W1 was 9 μm, and W2 was 20 μm.

このようにして得られたインクジェット記録ヘッドでは、LH1×W1×2>LH2×W2、を満足し、駆動周波数20kHzで印字を行っても、ドット径が真円に近く画像品位の高い印字物が得られた。   The ink jet recording head thus obtained satisfies LH1 × W1 × 2> LH2 × W2, and even if printing is performed at a driving frequency of 20 kHz, a printed matter with a dot diameter close to a perfect circle and high image quality can be obtained. Obtained.

本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図(平面図)Schematic diagram (plan view) of the ink jet recording head of the first embodiment of the present invention 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図であり、図1のA−A‘線に沿って切断した断面図FIG. 2 is a schematic diagram of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view cut along the line A-A ′ of FIG. 1. 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図であり、図1のB−B‘線に沿って切断した断面図FIG. 2 is a schematic view of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1. 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図であり、図1のC−C‘線に沿って切断した断面図FIG. 2 is a schematic diagram of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 1. 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの、効果を説明するための模式図(平面図)Schematic diagram (plan view) for explaining the effect of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの、効果を説明するための模式図(平面図)Schematic diagram (plan view) for explaining the effect of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの、効果を説明するための模式図であり、図6のA−A‘線に沿って切断した断面図FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the effect of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 6. 本発明の第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの、効果を説明するための模式図であり、図6のB−B‘線に沿って切断した断面図FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the effect of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 6. 本発明の第2の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図(平面図)Schematic diagram (plan view) of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式図であり、図9のA−A‘線に沿って切断した断面図FIG. 10 is a schematic diagram of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 9. 従来のインクジェット記録ヘッドの模式図(断面図)Schematic diagram (cross-sectional view) of a conventional inkjet recording head 従来のインクジェット記録ヘッドの問題点を説明するための模式図(断面図)Schematic diagram (cross-sectional view) for explaining problems of a conventional ink jet recording head 従来のインクジェット記録ヘッドの模式図であり、図13(a)は、オリフィスプレートを取り除いた状態で示す斜視図、図13(b)は図13(a)のA−A‘線に沿って切断した断面図である。FIG. 13A is a schematic view of a conventional ink jet recording head, FIG. 13A is a perspective view showing a state where an orifice plate is removed, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 ヒータ(吐出圧力発生素子)
3 オリフィスプレート
4 流路高さの低いインク流路
5 流路高さの高いインク流路
6 掘り込み部(溝)
7 供給口
8 吐出口
9 泡
10 吐出されたインク
11 遮蔽物
21 基板
22 吐出圧力発生素子
23 オリフィスプレート
24 吐出口
25 裏面マスク層
26 供給口
1 Substrate 2 Heater (Discharge pressure generating element)
3 Orifice plate 4 Ink flow path with low flow path height 5 Ink flow path with high flow path height 6 Digging part (groove)
7 Supply Port 8 Discharge Port 9 Bubble 10 Discharged Ink 11 Shielding Object 21 Substrate 22 Discharge Pressure Generating Element 23 Orifice Plate 24 Discharge Port 25 Back Mask Layer 26 Supply Port

Claims (4)

外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く液流路と、該液流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成されるインクジェット記録ヘッドであって、
前記液流路は、前記吐出圧力発生素子の両側近傍から、前記供給口に向かって前記基板を掘り込んで形成された複数の溝を含む構造で構成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A supply port through which liquid is supplied from the outside, a discharge port through which the liquid is discharged, a liquid flow path that communicates with the discharge port and guides the liquid supplied from the supply port to the discharge port, and the liquid A discharge pressure generating unit that is provided in a part of the flow path and generates a pressure for discharging the liquid, and the supply port forms a discharge pressure generating element that constitutes the discharge pressure generating unit. An ink jet recording head formed as a through hole in the substrate,
The ink jet recording head according to claim 1, wherein the liquid flow path includes a plurality of grooves formed by digging the substrate from the vicinity of both sides of the discharge pressure generating element toward the supply port.
前記複数の溝上に形成された流路の高さLH1と、該複数の溝以外の領域に形成された流路の高さLH2が、LH1>LH2、であること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 height LH1 of the flow path formed on the plurality of grooves and the height LH2 of the flow path formed in a region other than the plurality of grooves satisfy LH1> LH2. The inkjet recording head described. 前記複数の溝は2本であり、該溝上に形成された流路の幅がW1、該複数の溝以外の領域に形成された流路の幅W2である場合、LH1×W1×2>LH2×W2、であること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。   When the plurality of grooves are two and the width of the flow path formed on the grooves is W1, and the width W2 of the flow path formed in a region other than the plurality of grooves, LH1 × W1 × 2> LH2 The inkjet recording head according to claim 2, wherein the inkjet recording head is × W2. 前記複数の溝以外の領域に形成された流路の一部に、液体の流れを阻止する遮蔽物を有することを特徴とする、請求項1ないし請求項3に記載のインクジェット記録ヘッド。   4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a part of the flow path formed in a region other than the plurality of grooves has a shielding member for blocking a liquid flow. 5.
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