JP2008149673A - Recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインクジェット記録装置において、記録ヘッドの構成に関する。 The present invention relates to a configuration of a recording head in an ink jet recording apparatus.
インクジェット記録で空気流を補助的に用い、インク滴速度や階調性を上げる提案は、例えば圧電インクジェットとの組み合わせで特開昭52−82426や特開昭57−115354、サーマルインクジェットとの組み合わせで特開平5−201031、静電インクジェットとの組み合わせで特開平5−104716などがあり公知である。
しかしながらこれらの提案は単独ノズルか、たかだかのマルチノズル化にしか対応できなかった。今後のインクジェットプリンタの高速化に必須な高密度(例えば600dpi以上)で紙幅分(例えば8インチないし12インチ)のフルマルチヘッドにはとても対応できるものでは無かった。 However, these proposals could only deal with single nozzles or at most multi-nozzles. The high density (for example, 600 dpi or more) essential for future high speed inkjet printers and the full multi-head for the paper width (for example, 8 inches to 12 inches) have not been very compatible.
したがって本発明は高密度でかつ長尺のフルマルチヘッドに対応可能な空気流を用いた新規な記録ヘッドを提供しようとするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel recording head using an air flow that is compatible with a high-density and long full multi-head.
液体インクを記録媒体に向かって吐出し記録を行なう記録装置において、表面に少なくとも1列に複数の発熱体を設けたヒータ基板と、該ヒータ基板上に前記発熱体と対向して設けられた複数のインク吐出口と、該インク吐出口に対向して設けられた複数の空気吐出口を有し、該空気吐出口の等価直径が50μm以下とすることである。 In a recording apparatus that performs recording by discharging liquid ink toward a recording medium, a heater substrate having a plurality of heating elements provided on at least one row on the surface, and a plurality of heater substrates provided on the heater substrate so as to face the heating elements And a plurality of air discharge ports provided opposite to the ink discharge ports, and the equivalent diameter of the air discharge ports is 50 μm or less.
本発明によれば、高密度でかつフルマルチ化に対応可能なインクの発泡圧力と空気流とを用いた記録ヘッドを提供する事が出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a recording head that uses high-density and full-multi ink ink foaming pressure and air flow.
図1は本発明の実施例のヘッドを示す平面図で、図2はそのA−A断面拡大図、図3は図2のB−B断面図、図4は図2のC−C断面図である。 1 is a plan view showing a head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA, FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2, and FIG. It is.
図1に示すように、ヘッドには5がピッチp=42.3μm(600dpi)で一列に配置され、ヘッドの有効長Lは約600mm(12インチ)で総計7200個の5が並んでいる。ヘッドの幅Wは約20mmである。図2を元にさらに詳しく構成を説明すると、1はプラスチックの射出成形またはセラミックで作られたヘッド基体、2はシリコンのヒータ基板、3はヒータ基板2の表面に作られた発熱体、4−1、4−2、4−3は2の表面に作られたバンプ、5はインク吐出口、6はインク吐出口部材、7は空気吐出口、8は空気吐出口部材、9は駆動ICチップ、10はFPC(フレキシブルプリント基板)である。ヘッド基体1には液室11、インク流入口12、空気室13、空気流入口14、ヒータ基板2にはインク流入孔15、空気流入孔16、インク吐出孔部材6にはインク分配流路17、空気吐出孔部材8には空気分配流路18が設けられている。インク流入口12、液室11、インク流入孔15、インク分配流路17、インク吐出口5はインク19で満たされており、空気流入口14、空気室13、空気流入孔16、空気分配流路18、空気吐出口7には空気流20が流れている。
As shown in FIG. 1, 5 heads are arranged in a line at a pitch p = 42.3 μm (600 dpi), the effective length L of the head is about 600 mm (12 inches), and a total of 7200 5s are arranged. The width W of the head is about 20 mm. The configuration will be described in more detail with reference to FIG. 2. 1 is a head base made of plastic injection molding or ceramic, 2 is a silicon heater substrate, 3 is a heating element made on the surface of the
図2の構成で、図示されていない本体からの駆動信号がFPC10を介してバンプ4−3に与えられ、バンプ4−2から駆動ICチップ9に信号が流れる。駆動ICチップ9からの出力はバンプ4−1を介して発熱体3に負荷され、発熱体3は所定温度に発熱しそれによりインク分配流路17中のインク19は沸騰しその圧力でインク19はインク吐出口5から吐出され、空気吐出孔7を通して流出する空気流20にのって図示していない記録媒体に向かって飛翔し、記録が行われる。
In the configuration of FIG. 2, a drive signal from a main body (not shown) is given to the bump 4-3 through the
図5でさらに詳しくその動作を説明する。図5(a)は非吐出状態を示し、インク19はインク吐出口5の表面でメニスカスを形成し、空気流20は空気吐出口7を通って一定の速度で流れている。図5(b)において、所定の駆動パルスが発熱体3に印加され、発熱体3が発熱するとインク19は沸騰しバブル21が発生する。21の圧力でインク19はインク滴22となってインク吐出口5から吐出を始め、空気流20に押されながら加速される。駆動された後発熱体3は冷却し、21も収縮を始めるが、22は慣性と空気流20により加速されインク吐出口5から飛出していく。ここで注目すべきなのは、本実施例では発熱体3とインク吐出口5の間が極めて狭く、その容積が小さいため、発熱体3に対向するインク19は殆どすべて22となって飛んでいくことである。その結果発熱体3の表面はインク吐出孔5を介して大気と連通する。
The operation will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 5A shows a non-ejection state. The ink 19 forms a meniscus on the surface of the
つぎに本発明の空気吐出口について述べる。図1ないし図5で述べた実施例のヘッドで空気吐出口7の等価直径(正方形など各種形状を面積の等しい等価円として代替して考えた時の直径)を振ったものと、対象例として従来から提案されている空気吐出口をスリットを含め調べたところ図7のような結果となった。したがって高密度、長尺のフルマルチに適した空気吐出口等価直径daは従来提案されていたよりもはるかに小さいda≦50μm、さらに望ましくはda≦30μm、特にインク滴が4pl以下の場合にはda≦20μmであることがわかった。またインク吐出口5と空気吐出口7の距離(空気層厚さ)haもha<20μm、さらに望ましくはha<15μm、インク滴が4pl以下の場合にはha<10μmが望ましいことがわかった。表1でインク滴速度が低速とは空気流でほとんど加速されなかったことを示し、必要空気量膨大とは7000ノズルもあるフルマルチプリンタで消費空気量が無視できないほど多く、大型で騒音の高いポンプが必要なことを示している。
Next, the air discharge port of the present invention will be described. Examples of the head of the embodiment described in FIGS. 1 to 5 with the equivalent diameter of the air discharge port 7 (diameters when various shapes such as squares are considered as equivalent circles having the same area) are used, When the conventionally proposed air outlets were examined including the slits, the results shown in FIG. 7 were obtained. Therefore, the air discharge port equivalent diameter da suitable for a high density and long full multi is much smaller than previously proposed da ≦ 50 μm, more preferably da ≦ 30 μm, particularly when the ink droplet is 4 pl or less. It was found that ≦ 20 μm. Further, it was found that the distance (air layer thickness) ha between the
図8に本発明の空気吐出孔の等価直径daと発熱体の等価直径dhとの関係を示す。この結果から空気吐出孔の等価直径daと発熱体の等価直径dhが0.5*dh≦da≦2*dhであればインク滴が安定して加速され空気流の効果があることが判る。さらに0.8*dh≦da≦1.5*dhであればより安定した吐出が可能である。空気吐出孔の等価直径daが小さすぎるとインク滴が空気吐出口を通過する時に空気流で粉砕されスプラッシュとして飛び散り、空気吐出口の等価直径daが大きすぎると空気流の効果が出ず、インク滴の加速が行われない。前述したように本発明のヘッドは発熱体3前面のほとんどのインクがインク吐出口5から吐出されるから、インク吐出孔5の大きさに関わらず、吐出インク滴22の量は決まるから、発熱体の等価直径dhと空気吐出口の等価直径daの密接な最適関係を持つことが理解されよう。
FIG. 8 shows the relationship between the equivalent diameter da of the air discharge hole of the present invention and the equivalent diameter dh of the heating element. From this result, it can be seen that if the equivalent diameter da of the air discharge hole and the equivalent diameter dh of the heating element are 0.5 * dh ≦ da ≦ 2 * dh, the ink droplets are stably accelerated and have an airflow effect. Furthermore, if 0.8 * dh ≦ da ≦ 1.5 * dh, more stable ejection is possible. If the equivalent diameter da of the air discharge hole is too small, the ink droplets are pulverized and splashed as a splash when passing through the air discharge port. Drop acceleration is not performed. As described above, since most of the ink on the front surface of the
図6に本発明の記録ヘッドの製造方法を示す。
ステップ(a)
ヒータ基板2の表面に所定の絶縁膜などを構成し、発熱体3、バンプ4−1、バンプ4−2、バンプ4−3等を作る。必要に応じ発熱体3表面に保護膜を構成する。
ステップ(b)
インク分配流路17などの流路を構成すべき部分の型材としてポジ型感光樹脂31を塗布、露光、パターニングする。
ステップ(c)
インク吐出孔部材6となるべきネガ型感光性樹脂32を塗布、露光する。
ステップ(d)
空気分配流路18などの流路を構成すべき部分の型材としてポジ型感光樹脂33を塗布、露光、パターニングする。
ステップ(e)
空気吐出孔部材8となるべきネガ型感光性樹脂34を塗布、露光する。
ステップ(f)
ネガ型感光性樹脂32、ネガ型感光性樹脂34をエッチングしパターニングする。この時空気吐出孔7も形成される。
ステップ(g)
ヒータ基板2に異方性エッチングによりインク流入孔15、空気流入孔16が形成される。
ステップ(h)
ポジ型感光樹脂33、ポジ型感光樹脂31がエッチング液で除去されインク分配流路17、空気分配流路18が形成される。
ステップ(i)
ネガ型感光性樹脂32のインク吐出孔5および空気流路35がエッチングされる。
ステップ(j)
駆動ICチップ9およびFPC10がACFによって電気的接続される。さらにアルミナ、またはノリル製のヘッド基体1が接着されヘッド体が完成する。
FIG. 6 shows a method for manufacturing the recording head of the present invention.
Step (a)
A predetermined insulating film or the like is formed on the surface of the
Step (b)
A positive photosensitive resin 31 is applied, exposed, and patterned as a mold material for a portion of the flow path such as the ink
Step (c)
A negative
Step (d)
A positive
Step (e)
A negative photosensitive resin 34 to be the air
Step (f)
The negative
Step (g)
An
Step (h)
The positive
Step (i)
The
Step (j)
The driving
以上の実施例で判るように本実施例ではフォトプロセスでヘッドの重要部分を製造するから空気吐出孔の等価直径da、インク吐出孔等価直径di、発熱体の等価直径dh、空気層厚さhaやインク吐出孔高さhIが極めて精度よく作られ、空気流を用いた高密度な、長尺フルマルチヘッドを提供する事が出来る。 As can be seen from the above embodiments, since an important part of the head is manufactured by the photo process in this embodiment, the equivalent diameter da of the air discharge holes, the equivalent diameter di of the ink discharge holes, the equivalent diameter dh of the heating element, and the air layer thickness ha. In addition, an ink discharge hole height hI can be made with extremely high accuracy, and a high-density long full multihead using an air flow can be provided.
フルマルチを使ったラインプリンタは1パスで画像形成しなければならず、シリアルプリンタのようにマルチパスで高画質を得る手法が使えない。したがって各ノズルの濃度むらや着弾精度に厳しい要求があるが、空気流を使うことと、発熱体の前面のインクを全て吐出するサーマルヘッドの組み合わせで十分な品質を得ることが出来る。 A line printer using a full multi has to form an image in one pass, and a method for obtaining high image quality in a multi pass like a serial printer cannot be used. Therefore, although there is a strict requirement for density unevenness and landing accuracy of each nozzle, sufficient quality can be obtained by using an air flow and a combination of a thermal head that discharges all ink on the front surface of the heating element.
1 ヘッド基体
2 ヒータ基板
3 発熱体
4−1、4−2、4−3 バンプ
5 インク吐出口
6 インク吐出口部材
7 空気吐出口
8 空気吐出口部材
9 駆動ICチップ
10 FPC
11 液室
12 インク流入口
13 空気室
14 空気流入口
15 インク流入孔
16 空気流入孔
17 インク分配流路
18 空気分配流路
19 インク
20 空気流
21 バブル
22 インク滴
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
0.5*dh≦da≦2*dh
を満たすことを特徴とする記録ヘッド。 In a recording apparatus that performs recording by discharging liquid ink toward a recording medium, a heater substrate having a plurality of heating elements provided on at least one row on the surface, and a plurality of heater substrates provided on the heater substrate so as to face the heating elements And a plurality of air discharge ports provided opposite to the ink discharge ports, and the equivalent diameter da of the air discharge port and the equivalent diameter dh of the heating element are
0.5 * dh ≦ da ≦ 2 * dh
A recording head characterized by satisfying
0.8*dh≦da≦1.5*dh
であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の記録ヘッド。 The equivalent diameter da of the air discharge port and the equivalent diameter dh of the heating element are
0.8 * dh ≦ da ≦ 1.5 * dh
The recording head according to claim 1, wherein the recording head is a recording head.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006342531A JP2008149673A (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Recording head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011079274A (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Mimaki Engineering Co Ltd | Inkjet printer, inkjet head, and printing method |
JP2011161869A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Canon Inc | Liquid discharge device |
-
2006
- 2006-12-20 JP JP2006342531A patent/JP2008149673A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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