JP2011031400A - Liquid ejection head - Google Patents

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健 土井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejection head which satisfies both improvement of an energy efficiency and improvement of a refilling speed in the case where nozzles with a heater for generating a heat energy for ejecting a liquid are mounted highly densely. <P>SOLUTION: The heater with a planar heating surface is arranged to a side wall of a liquid path to make the heating surface perpendicular to a substrate surface and orthogonal to a nozzle arrangement direction. A shape and a size of the heater can be set without any effects given when the width of the liquid path is narrowed corresponding to high-density mounting of the nozzles, so that the energy efficiency is improved. Moreover, there is no need of expanding the heater, eventually a length of the liquid path so as to secure the area of the heating surface, so that an increase in a flow resistance is avoided and a refilling capability of the liquid is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェット記録に適用されるインクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドに関するものである。   The present invention relates to a liquid discharge head such as an ink jet head applied to ink jet recording.

液体吐出ヘッドは、液体の吐出口、その吐出口に連通する液路、および、液路に配されて液体を吐出するために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子(以下、特にことわらない限りこれらをノズルと総称する)を有している。そして、液体吐出ヘッド、特に液体であるインクを吐出して記録を行うインクジェット記録に適用されるインクジェットヘッドでは、記録の高速化および高精細化の観点から、多数のノズルが配列されているのが一般的である。   The liquid discharge head includes a liquid discharge port, a liquid path communicating with the discharge port, and an energy generating element (hereinafter not particularly specified) that generates energy used for discharging the liquid disposed in the liquid path. As long as these are collectively referred to as nozzles). In an inkjet head applied to a liquid ejection head, particularly an inkjet recording that performs recording by ejecting liquid ink, a large number of nozzles are arranged from the viewpoint of high-speed recording and high definition. It is common.

かかる形態の液体吐出ヘッド(以下、インクジェットヘッドまたは記録ヘッドとも言う)としては、通電に応じて発熱し、インクを発泡させる熱エネルギを付与する発熱素子(以下ヒータと称する)をエネルギ発生素子として用いるものがある。かかる記録ヘッドには、ノズルが配列された基板面に実質的に平行な方向にインクを吐出するものや、実質的に垂直な方向にインクを吐出するものがあるが、いずれも平面状のヒータがノズル配列方向ないしは基板面に平行に配置されている(例えば特許文献1)。   As such a liquid discharge head (hereinafter also referred to as an ink jet head or a recording head), a heating element (hereinafter referred to as a heater) that generates heat in response to energization and imparts thermal energy for foaming ink is used as an energy generating element. There is something. Such recording heads include those that eject ink in a direction substantially parallel to the substrate surface on which the nozzles are arranged, and those that eject ink in a direction substantially perpendicular to each other. Are arranged in parallel with the nozzle arrangement direction or the substrate surface (for example, Patent Document 1).

しかしそのようにヒータがノズル配列方向に平行に配置されている構成では、ノズルの高密度実装化に伴い、ノズル配列方向に対応したヒータの寸法(ヒータ幅)が狭くなる。従って、インクに発泡を生じさせるのに十分な熱エネルギを付与するヒータ面積を確保するためには、ノズル配列方向と直交する方向のヒータの寸法(ヒータ長)を長くしなければならない。しかしながら、ヒータ幅を縮小する一方でヒータ長を拡大するにつれて、八方が生じるのに十分な熱エネルギをインクに付与できるヒータ上の面積(以下、有効発泡面積)が小さくなって行くことが知られている。このため、ヒータの有効発泡面積を確保するにはヒータ面積全体を増やす必要が生じ、これによってさらにヒータ長を拡大しなければならないことになる。すなわち、特許文献1は、複数のノズルに共通に連通してインクを供給する共通液室から各液路に配されたヒータまでの距離を一定に保ちながらノズルを高密度実装化した構成であるため、ヒータ幅に関する寸法制約が大きい。   However, in such a configuration in which the heaters are arranged in parallel with the nozzle arrangement direction, the dimensions (heater width) of the heater corresponding to the nozzle arrangement direction become narrower as the nozzles are mounted with higher density. Therefore, in order to secure a heater area that gives sufficient thermal energy to cause foaming in the ink, the heater dimension (heater length) in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction must be increased. However, it is known that as the heater width is reduced while the heater width is reduced, the area on the heater (hereinafter referred to as effective foaming area) capable of imparting sufficient heat energy to the ink to generate eight sides becomes smaller. ing. For this reason, in order to ensure the effective foaming area of the heater, it is necessary to increase the entire heater area, and thus the heater length must be further increased. That is, Patent Document 1 has a configuration in which nozzles are mounted at high density while maintaining a constant distance from a common liquid chamber that communicates with a plurality of nozzles in common to supply ink to a heater disposed in each liquid path. For this reason, there are large dimensional constraints on the heater width.

以上に対し、特許文献2には、特許文献1とは異なる構成の記録ヘッドが開示されている。これは、吐出口に連通する円筒状液路の内壁に円筒状のヒータを設けた構成である。かかる構成では、ノズルの高密度実装化に伴って円筒状液路の内径が小さくなると、その分円筒状ヒータの径も小さくなる。従って、円筒状ヒータでインクに発泡を生じさせると、液路内のインクは相当の流抵抗を受けながら流れることになる。つまり、ノズルの高密度実装化に伴って円筒状液路の径が小さくなるほど液路内の流抵抗が大きくなるので、インクのリフィル速度が遅くなり、駆動周波数や記録速度の低下につながる。流抵抗の増大に伴うインクの吐出効率の低下を抑制し、適正な吐出状態を維持するためには、ヒータ面積を大きくする必要があるが、しかしその分ヒータの消費電力が増加する。すると、電源の大型化が必要となり、記録装置の製造価格やランニングコストの上昇につながる。また、記録ヘッドが昇温し易くなり、吐出量や吐出速度が変動し易くなるため、記録品位の低下につながる。しかも、ヒータ面積を大きくするためには円筒状ヒータの幅の拡大が不可欠であり、そのため流抵抗はさらに大きくなり、リフィル速度が低下することになるので、ヒータ面積の増大が吐出状態の適正化に結びつかないという問題もある。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a recording head having a configuration different from that of Patent Document 1. This is a configuration in which a cylindrical heater is provided on the inner wall of a cylindrical liquid passage communicating with the discharge port. In such a configuration, when the inner diameter of the cylindrical liquid passage becomes smaller as the nozzles are mounted with higher density, the diameter of the cylindrical heater is also reduced accordingly. Therefore, when the ink is foamed by the cylindrical heater, the ink in the liquid passage flows while receiving a considerable flow resistance. That is, as the diameter of the cylindrical liquid path decreases as the nozzle density increases, the flow resistance in the liquid path increases, so that the ink refill speed decreases and the drive frequency and recording speed decrease. In order to suppress a decrease in ink ejection efficiency due to an increase in flow resistance and maintain an appropriate ejection state, it is necessary to increase the heater area, but the power consumption of the heater increases accordingly. Then, it is necessary to increase the size of the power source, leading to an increase in the manufacturing price and running cost of the recording apparatus. In addition, the temperature of the recording head is easily raised, and the discharge amount and the discharge speed are likely to fluctuate, leading to a reduction in recording quality. Moreover, in order to increase the heater area, it is indispensable to increase the width of the cylindrical heater, which further increases the flow resistance and lowers the refill speed. There is also a problem that it is not connected to.

特開2003−311964号公報JP 2003-31964 A 特開平05−338172号公報JP 05-338172 A

本発明は、上記特許文献1,2に開示されたような従来の構造とは全く異なる構造の液体吐出ヘッドを提供し、エネルギ効率の向上とリフィル速度の向上とを両立させることを目的とする。また、本発明は、これにより、少ない消費電力で、高精細画像を品位高くかつ高速度に形成できるようにすることを目的とする。   The present invention provides a liquid discharge head having a structure completely different from the conventional structures disclosed in Patent Documents 1 and 2, and aims to achieve both improvement in energy efficiency and improvement in refill speed. . Another object of the present invention is to enable high-definition images to be formed with high quality and high speed with low power consumption.

そのために、本発明は、液体を吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する液路と、前記液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する平面状の発熱面を有する発熱素子と、を具えた液体吐出ヘッドにおいて、前記発熱面が、前記液路が設けられる基板の面と垂直となるように、前記発熱素子が配置されていることを特徴とする。   To this end, the present invention provides a heat generating device having a discharge port for discharging a liquid, a liquid path communicating with the discharge port, and a flat heat generating surface for generating thermal energy used for discharging the liquid. In the liquid discharge head including the element, the heat generating element is arranged so that the heat generating surface is perpendicular to a surface of the substrate on which the liquid path is provided.

本発明によれば、平面状の発熱面を有するヒータを、その発熱面が基板面に対して垂直となるように配置する。これにより、ノズルの高密度実装化に対応して液路幅を狭くする場合にも、その影響を受けずにヒータの形状および寸法を定めることができ、エネルギ効率が向上する。また、発熱面の面積を確保するためにヒータひいては液路長を拡大する必要がないので、流抵抗の増大が生じず、液体のリフィル性が向上する。   According to the present invention, a heater having a flat heat generating surface is arranged so that the heat generating surface is perpendicular to the substrate surface. As a result, even when the liquid passage width is narrowed corresponding to the high-density mounting of the nozzles, the shape and dimensions of the heater can be determined without being affected by this, and the energy efficiency is improved. Further, since it is not necessary to increase the heater and thus the liquid path length in order to ensure the area of the heat generating surface, the flow resistance does not increase and the liquid refilling property is improved.

本発明の一実施形態にかかる液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を、吐出口の側から見た模式的平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of the liquid discharge head (recording head) according to the embodiment of the present invention as viewed from the discharge port side. 正方形状のヒータを基準とし、ヒータ幅を変えたときに、当該基準の正方形ヒータの有効発泡面積を保つのに必要なヒータ面積およびヒータ長の変化をそれぞれ示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the heater area and heater length which are respectively required in order to maintain the effective foaming area of the said square heater when the heater width is changed on the basis of the square heater. 従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、それぞれ、ヒータを正方形状の基準ヒータとした場合のノズルの平面図およびそのIIIb−IIIb線の断面図である。FIG. 4 is a plan view of a nozzle and a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb in the case where a recording head to which a conventional technique is applied has a heater serving as a square reference heater. 従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、1200dpiの密度で配列されたノズルで所定量のインク吐出量を実現する場合のノズル構成の2例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing two examples of nozzle configurations when a predetermined amount of ink ejection is realized by nozzles arranged at a density of 1200 dpi in a recording head to which the conventional technology is applied. 従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、2400dpiの密度で配列されたノズルで所定量のインク吐出量を実現する場合のノズル構成の例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating an example of a nozzle configuration in a case where a predetermined amount of ink discharge amount is realized by nozzles arranged at a density of 2400 dpi in a recording head to which a conventional technique is applied. 従来技術を適用した記録ヘッドのノズルの諸元および評価の基準となる計算結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation result used as the criteria of the item of the nozzle of the recording head to which a prior art is applied, and evaluation. 他の従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、600dpiの密度で配列されたノズルで所定吐出量を実現する場合のノズルの平面図およびそのVIIb−VIIb線の断面図である。FIG. 6 is a plan view of a nozzle and a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb in a case where a predetermined discharge amount is realized with nozzles arranged at a density of 600 dpi in a recording head to which another conventional technique is applied. 他の従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、1200dpiの密度で配列されたノズルで所定吐出量を実現する場合のノズルの平面図およびそのVIIIb−VIIIb線の断面図である。FIG. 9 is a plan view of a nozzle and a cross-sectional view taken along line VIIIb-VIIIb in a case where a predetermined discharge amount is realized by nozzles arranged at a density of 1200 dpi in a recording head to which another conventional technique is applied. 他の従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、1200dpiの密度で配列されたノズルで所定吐出量を実現する場合の他のノズル構成の平面図およびそのIXb−IXb線の断面図である。FIG. 10 is a plan view of another nozzle configuration and a cross-sectional view taken along the line IXb-IXb in the case where a predetermined discharge amount is realized with nozzles arranged at a density of 1200 dpi in a recording head to which another conventional technique is applied. 他の従来技術を適用した記録ヘッドにおいて、2400dpiの密度で配列されたノズルで所定吐出量を実現する場合のノズルの平面図およびそのXb−Xb線の断面図である。FIG. 7 is a plan view of a nozzle and a cross-sectional view taken along line Xb-Xb in a case where a predetermined discharge amount is realized by nozzles arranged at a density of 2400 dpi in a recording head to which another conventional technique is applied. 他の従来技術を適用した記録ヘッドのノズルの諸元および評価の基準となる計算結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation result used as the reference | standard of the item specification and evaluation of the nozzle of the recording head to which another prior art is applied. 本発明の第1の実施形態の特徴構成を適用した実施例1に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXIIb−XIIb線の断面図である。FIG. 3 is a plan view of a nozzle of a recording head according to Example 1 to which the characteristic configuration of the first embodiment of the present invention is applied, and a cross-sectional view taken along the line XIIb-XIIb. 本発明の第1の実施形態の特徴構成を適用した実施例2に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXIIIb−XIIIb線の断面図である。FIG. 6 is a plan view of a nozzle of a recording head according to Example 2 to which the characteristic configuration of the first embodiment of the present invention is applied, and a cross-sectional view taken along the line XIIIb-XIIIb. 本発明の第1の実施形態の特徴構成を適用した実施例3に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXIVb−XIVb線の断面図である。FIG. 6 is a plan view of a nozzle of a recording head according to Example 3 to which the characteristic configuration of the first embodiment of the present invention is applied, and a cross-sectional view taken along the line XIVb-XIVb. 本発明の第1〜第3の実施形態を適用した記録ヘッドのノズルの諸元および評価の基準となる計算結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation result used as the criteria of the item of the nozzle of the recording head to which the 1st-3rd embodiment of this invention is applied, and evaluation. 本発明の第2の実施形態に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXVIb−XVIb線の断面図である。FIG. 6 is a plan view of a nozzle of a recording head according to a second embodiment of the present invention and a cross-sectional view of the XVIb-XVIb line. 本発明の第3の実施形態に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXVIIb−XVIIb線の断面図である。FIG. 10 is a plan view of a nozzle of a recording head according to a third embodiment of the present invention and a cross-sectional view taken along the line XVIIb-XVIIb. 本発明の第4の実施形態に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXVIIIb−XVIIIb線の断面図である。FIG. 10 is a plan view of a nozzle of a recording head according to a fourth embodiment of the present invention and a cross-sectional view taken along the line XVIIIb-XVIIIb.

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

1.第1実施形態
1.1 全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係り、液体(インク)を吐出するために熱エネルギを利用する形態の液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を、吐出口の側から見た模式的平面図である。この記録ヘッドは、Si等の基体に、エッチング等により表裏両面を貫くインク供給孔3と、共通液室5およびこれに連通する各ノズル10の液路11となる溝と、が形成された基板1を有している。7は共通液室5と各液路11との連通部付近に設けられたフィルタであり、微小な気泡や塵埃等が液路11内に流入するのを阻止する。また、各ノズル10の液路11の側壁には、通電に応じて発熱することでに発泡を生じさせる発熱素子(ヒータ)13が配置される。そして、各ノズル10に対応して吐出口15が形成される部材(オリフィスプレート)が基板1に密着して配されることで、記録ヘッドが構成される。
1. 1. First Embodiment 1.1 Overall Configuration FIG. 1 relates to an embodiment of the present invention, and shows a liquid discharge head (recording head) that uses thermal energy to discharge liquid (ink). It is the typical top view seen from the side. This recording head is a substrate in which an ink supply hole 3 penetrating both front and back surfaces by etching or the like, and a groove serving as a liquid path 11 of each nozzle 10 communicating with the common liquid chamber 5 are formed on a substrate such as Si. 1 Reference numeral 7 denotes a filter provided in the vicinity of the communication portion between the common liquid chamber 5 and each liquid path 11, which prevents minute bubbles, dust, and the like from flowing into the liquid path 11. Further, a heating element (heater) 13 that generates foam by generating heat in response to energization is disposed on the side wall of the liquid path 11 of each nozzle 10. A member (orifice plate) in which the discharge port 15 is formed corresponding to each nozzle 10 is disposed in close contact with the substrate 1 to constitute a recording head.

複数のノズル10はインク供給孔3ないし共通液室5の両側に1列ずつ所定のピッチpで配列され、これらが同じ色調のインクを吐出する吐出部を形成している。1つの吐出部に配列される2列のノズル列は互いに2分の1ピッチ(p/2)だけずれて形成され、従って1ノズル列におけるノズル配列ピッチの2倍の記録密度を実現している。なお、図1においては3つの吐出部が示されているが、この数は適宜定め得るものである。また、各吐出部が吐出するインクの色調についても任意所望に定め得るものである。さらに、ノズル列はインク供給孔3ないし共通液室5の片側にのみ配されたものでもよい。   The plurality of nozzles 10 are arranged at a predetermined pitch p one by one on both sides of the ink supply holes 3 or the common liquid chamber 5, and these form a discharge portion that discharges the same color ink. The two nozzle rows arranged in one ejection section are formed with a shift of one half pitch (p / 2) from each other, and thus a recording density twice as high as the nozzle arrangement pitch in one nozzle row is realized. . In addition, in FIG. 1, although three discharge parts are shown, this number can be determined suitably. Further, the color tone of the ink discharged from each discharge portion can be arbitrarily determined. Further, the nozzle row may be arranged only on one side of the ink supply hole 3 or the common liquid chamber 5.

本実施形態において、ヒータ13は液路11の側壁に配置されている。このヒータ13は平面状であり、その面は基板面に対して垂直で、かつノズル配列方向に対して直交する(ヒータ面の法線がノズル配列方向に平行である)ものとなっている。   In the present embodiment, the heater 13 is disposed on the side wall of the liquid path 11. The heater 13 has a planar shape, and its surface is perpendicular to the substrate surface and orthogonal to the nozzle arrangement direction (the normal of the heater surface is parallel to the nozzle arrangement direction).

図1の基板1は、概ね次のような製造工程により作製可能である。すなわち、
(1)Si基体のエッチングにより、インク供給孔3と、共通液室5およびこれに連通する各ノズル10の液路11となる溝流路を形成し、
(2)CVD装置により液路壁面に成膜し、
(3)超音波ノズル等によりレジストをミスト化して液路壁面に所定の厚みのネガレジストを塗布し
(4)テレセントリック光学照明系とDMD(Digital Micromirror Device)を用い、フォトマスク無しでパターンをレジスト上に形成できる露光装置で液路壁間の隙間から流路壁を斜めに照射して液路壁面のレジストにパターン潜像形成し、
(5)レジスト未露光部を除去し、
(6)エッチングにより上記(2)の工程で成膜した膜をパターニングし、
(7)レジスト露光部を除去する、
各工程を含むものである。そして、上記工程(2)〜(7)を蓄熱層、ヒータ膜、配線、保護膜等について順次必要なパターニングを行うことにより、液路壁面にインクを加熱し発泡させることができるヒータを設けることができる。その後、吐出口15を設けたオリフィスプレートを基盤1に接合することで、記録ヘッドが完成する。なお、ノズル寸法を適切に選択すること等により、後述する実施例1〜3等のように所望の密度を有する記録ヘッドを形成することができる。
The substrate 1 shown in FIG. 1 can be manufactured generally by the following manufacturing process. That is,
(1) By etching the Si substrate, the ink supply hole 3, the common liquid chamber 5, and the groove flow path serving as the liquid path 11 of each nozzle 10 communicating with the common liquid chamber 5 are formed.
(2) A film is formed on the liquid channel wall surface by a CVD apparatus,
(3) Mist the resist with an ultrasonic nozzle, etc., and apply a negative resist of a predetermined thickness on the liquid channel wall. (4) Use a telecentric optical illumination system and DMD (Digital Micromirror Device) to resist the pattern without a photomask. With the exposure device that can be formed on the upper surface, a pattern latent image is formed on the resist on the wall surface of the liquid path by irradiating the flow path wall obliquely from the gap between the liquid path walls
(5) The resist unexposed part is removed,
(6) patterning the film formed in the step (2) by etching;
(7) removing the resist exposure part;
Each step is included. Then, a heater capable of heating and foaming the ink on the wall surface of the liquid path is provided by sequentially performing the necessary patterning on the heat storage layer, the heater film, the wiring, the protective film, etc. in the steps (2) to (7). Can do. Thereafter, the recording plate is completed by joining the orifice plate provided with the discharge ports 15 to the substrate 1. It should be noted that a recording head having a desired density can be formed as in Examples 1 to 3 and the like described later by appropriately selecting nozzle dimensions.

1.2 記録ヘッドの従来例の評価
本発明者は、まず特許文献1および2に記載された従来技術に係る記録ヘッドを作製し、次のように評価を行った。
1.2 Evaluation of Conventional Example of Recording Head The inventor first manufactured a recording head according to the prior art described in Patent Documents 1 and 2, and evaluated it as follows.

特許文献1に係る記録ヘッドの問題点
特許文献1に開示されたような記録ヘッドでは、上述したように、ノズルの高密度実装化に対応するためにヒータ長を長くして行くと、発泡に寄与しないヒータ周縁部がヒータ面積に対して占める割合が大きくなる。これは、ヒータ周縁部は通電時に発生する熱が逃げ易く温度が低下してしまうため、ヒータの内側部分上のみで発泡が生じ、ヒータ端から内側2μm程度の領域上では発泡が生じないことによる。以下、この発泡が生じない領域を額縁領域、実際に発泡が生じて吐出に寄与するヒータ内側の領域を有効発泡領域(その面積が上述した有効発泡面積である)と呼称する。
Problems of the recording head according to Patent Document 1 In the recording head as disclosed in Patent Document 1, as described above, if the heater length is increased in order to cope with high-density mounting of nozzles, foaming occurs. The proportion of the heater peripheral portion that does not contribute to the heater area increases. This is because the heat generated at the periphery of the heater easily escapes from the heat when the heater is energized, and foaming occurs only on the inner part of the heater, and foaming does not occur on the inner area of about 2 μm from the heater end. . Hereinafter, the region where foaming does not occur is referred to as a frame region, and the region inside the heater where foaming actually occurs and contributes to discharge is referred to as an effective foaming region (the area is the above-described effective foaming area).

図2(a)は、ヒータ幅26μm、ヒータ長26μmの正方形状のヒータを基準とし、ヒータ幅を変えたときに、当該正方形ヒータの有効発泡面積484μm2(額縁領域の幅2μmに対応した面積を除いた分)を保つのに必要なヒータ面積を示すグラフである。このグラフより明らかなように、ヒータ幅が15μm程度以下となると急激に効率が低下し、必要なヒータ面積が大幅に増大してしまうことがわかる。また、このときのヒータ長の変化を図2(b)に示す。ヒータ面積と同様に、ヒータ幅が15μm程度以下となるとヒータ長が非常に長くなっているのがわかる。この結果、上述したような問題が生じるのであり、これは特に2400dpi(ドット/インチ;参考値)以上の密度でノズルを配列する場合に顕著になる。これをさらに詳細に説明する。 FIG. 2A shows a square heater having a heater width of 26 μm and a heater length of 26 μm as a reference. When the heater width is changed, the effective foaming area of the square heater is 484 μm 2 (the area corresponding to the frame region width of 2 μm). It is a graph which shows a heater area required in order to keep the part which remove | excluded. As is apparent from this graph, when the heater width is about 15 μm or less, the efficiency is drastically reduced, and the necessary heater area is greatly increased. Moreover, the change of the heater length at this time is shown in FIG.2 (b). Similar to the heater area, it can be seen that the heater length is very long when the heater width is about 15 μm or less. As a result, the above-described problem occurs, and this becomes particularly noticeable when the nozzles are arranged at a density of 2400 dpi (dot / inch; reference value) or more. This will be described in more detail.

図3(a)および(b)は、特許文献1に記載の技術を適用した記録ヘッドにおいて、それぞれ、ヒータ13を正方形状の基準ヒータとした場合のノズル10の平面図およびそのIIIb−IIIb線の断面図である。ここで、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は42.3μm(1/600dpiに相当)、隣接する液路11の間を区画する液路壁12の厚みは10μm、液路奥側の壁14とヒータ13とのクリアランスは2μmである。600dpiの密度で配列されたノズルで例えば5.7plのインク吐出量を実現する場合、典型的なヒータ寸法は幅Yl=24μm、長さXl=24μmの正方形状である。従って、ヒータ面積は576μm2、ヒータの有効発泡面積は400μm2(額縁領域の幅2μmに対応した面積を除いた分)となる。以下、この構成の記録ヘッドを「従来例1」と称する。 FIGS. 3A and 3B are a plan view of the nozzle 10 and its IIIb-IIIb line when the heater 13 is a square reference heater in the recording head to which the technique described in Patent Document 1 is applied. FIG. Here, the distance between the centers of the heaters between adjacent nozzles is 42.3 μm (corresponding to 1/600 dpi), the thickness of the liquid path wall 12 partitioning between the adjacent liquid paths 11 is 10 μm, and the wall 14 on the back side of the liquid path The clearance with the heater 13 is 2 μm. When an ink discharge amount of, for example, 5.7 pl is realized by nozzles arranged at a density of 600 dpi, a typical heater dimension is a square shape having a width Yl = 24 μm and a length Xl = 24 μm. Accordingly, the heater area is 576 μm 2 , and the effective foaming area of the heater is 400 μm 2 (excluding the area corresponding to the frame area width of 2 μm). Hereinafter, the recording head having this configuration is referred to as “conventional example 1”.

次に、図4(a)は、特許文献1に記載の技術を適用した記録ヘッドにおいて、1200dpiの密度で配列されたノズルで5.7plのインク吐出量を実現する場合のノズルの平面図である。この場合、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は21.2μm、液路壁の厚みおよび液路奥壁とヒータとのクリアランスは従来例1と同じで、それぞれ10μmおよび2μmである。この構成で額縁領域の幅2μmを考慮してヒータの有効発泡面積を従来例1の場合(400μm2)と等しくするには、ヒータ幅Ym=7.2μm、ヒータ長130μmが必要となり、このときのヒータ面積は934μm2となる。これは、従来例1のヒータ面積576μm2の1.62倍であり、従ってヒータの消費電力も1.62倍と大幅に増加する。また、ヒータ長が130μmと非常に長くなるので、液路を130μm以上の長さにする必要が生じる。その結果、液路の流抵抗が大幅に増加し、リフィル時間が大幅に長くなる。また、液路が長くなった分だけ基板1の寸法も大型化する。 Next, FIG. 4A is a plan view of a nozzle when an ink discharge amount of 5.7 pl is realized with nozzles arranged at a density of 1200 dpi in a recording head to which the technique described in Patent Document 1 is applied. is there. In this case, the heater center distance between adjacent nozzles is 21.2 μm, the thickness of the liquid channel wall and the clearance between the liquid channel inner wall and the heater are the same as in Conventional Example 1 and are 10 μm and 2 μm, respectively. In order to make the effective foaming area of the heater equal to that of the conventional example 1 (400 μm 2 ) in consideration of the frame region width of 2 μm with this configuration, the heater width Ym = 7.2 μm and the heater length of 130 μm are required. The heater area is 934 μm 2 . This is 1.62 times the heater area of 576 μm 2 in the conventional example 1, and thus the power consumption of the heater is also greatly increased to 1.62 times. Further, since the heater length is as long as 130 μm, it is necessary to make the liquid path longer than 130 μm. As a result, the flow resistance of the liquid channel is greatly increased, and the refill time is significantly increased. In addition, the size of the substrate 1 increases as the liquid path becomes longer.

これに対して、図4(b)に示すような構成で1200dpiのノズル配列密度を実現すると、上記課題が改善される。図4(b)に示すノズルは、同図(a)に示すノズルに対し、液路壁12の厚み、ヒータと液路奥壁とのクリアランス、および、ヒータと液路壁とのクリアランスをすべて1μmまで狭くした構成とされている。この構成では、ヒータ幅Ymを18.2μmまで広くできるので、ヒータ長Xmは32μmまで短くできる。その結果、ヒータ面積を586μm2まで小さくでき、ヒータの消費電力は図3(a)に示した従来例1のノズル(600dpi)のヒータ13の1.02倍程度とほぼ同等にできる。 On the other hand, when the nozzle arrangement density of 1200 dpi is realized with the configuration as shown in FIG. The nozzle shown in FIG. 4 (b) has all the thickness of the liquid channel wall 12, the clearance between the heater and the liquid channel back wall, and the clearance between the heater and the liquid channel wall as compared with the nozzle shown in FIG. 4 (a). The configuration is narrowed to 1 μm. In this configuration, the heater width Ym can be widened to 18.2 μm, so the heater length Xm can be shortened to 32 μm. As a result, the heater area can be reduced to 586 μm 2 , and the power consumption of the heater can be made approximately equal to about 1.02 times that of the heater 13 of the nozzle (600 dpi) of the conventional example 1 shown in FIG.

しかし、図5に示すようにさらに2400dpiのノズル配列密度とする場合を考えると、図4(b)と同様に液路壁の厚み、ヒータと液路奥壁とのクリアランス、および、ヒータと液路壁とのクリアランスをすべて1μmまで狭くしても所期の効果は得られない。つまり、ヒータ幅Yhは7.6μmに制限され、ヒータ長Xhは116μmまで長くなるからである。その結果、ヒータ面積は877μm2となり、図3(a)に示した従来例1のノズル(600dpi)のヒータ13の1.52倍と大幅に増加することになる。 However, considering the case where the nozzle arrangement density is further 2400 dpi as shown in FIG. 5, the thickness of the liquid passage wall, the clearance between the heater and the back passage of the heater, and the heater and liquid are the same as in FIG. Even if the clearance with the road wall is reduced to 1 μm, the desired effect cannot be obtained. That is, the heater width Yh is limited to 7.6 μm and the heater length Xh is increased to 116 μm. As a result, the heater area becomes 877 μm 2 , which is a large increase of 1.52 times the heater 13 of the nozzle (600 dpi) of the conventional example 1 shown in FIG.

図6は、特許文献1に開示の技術を適用して5.7plのインク吐出量を実現する場合の、以上の構成の諸元および評価基準となる計算結果をまとめたものである。ここで、「600dpi」、「1200dpi typeA」、「1200dpi typeB」および「2400dpi」の欄は、それぞれ、図3(a)、図4(a)、図4(b)および図5の構成に対応している。このように、5.7plの吐出量を実現する場合において、従来例1に示す構成でノズルを1200dpi以上あるいは2400dpi以上に高密度実装していくと、ヒータ幅が狭く制限される。そしてこれにより、ヒータの面積が増加し、ヒータの消費電力が増加することがわかる。また、ヒータ長が長くなることによって液路長も長くなり、リフィル時間が長くなることがわかる。さらに、液路が長くなった分だけ基板寸法が大型化することは勿論である。なお、上述の構成は5.7plの吐出量を実現する場合であるが、吐出量が5.7pl以下の小液滴、例えば2.8pl〜0.6plの小液滴を実現する場合においても傾向は同様であり、同様の問題が顕在化する。   FIG. 6 summarizes the specifications of the above configuration and the calculation results that serve as the evaluation criteria when the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to achieve an ink discharge amount of 5.7 pl. Here, the columns “600 dpi”, “1200 dpi type A”, “1200 dpi type B”, and “2400 dpi” correspond to the configurations of FIG. 3A, FIG. 4A, FIG. 4B, and FIG. 5, respectively. is doing. As described above, when a discharge amount of 5.7 pl is realized, if the nozzles are mounted at a high density of 1200 dpi or more or 2400 dpi or more with the configuration shown in the conventional example 1, the heater width is narrowly limited. As a result, the area of the heater increases and the power consumption of the heater increases. In addition, it can be seen that as the heater length increases, the liquid path length also increases and the refill time increases. Furthermore, it goes without saying that the size of the substrate increases as the liquid path becomes longer. The above-described configuration is a case where a discharge amount of 5.7 pl is realized. However, even when a small droplet having a discharge amount of 5.7 pl or less, for example, a small droplet of 2.8 pl to 0.6 pl, is realized. The trends are similar and similar problems become apparent.

特許文献2に係る記録ヘッドの問題点
特許文献2に開示されたような記録ヘッドでは、上述したように、ノズルの高密度実装化に対応するために円筒状液路の径を小さくなるほど液路内の流抵抗が大きくなるために、上述したような問題が生じる。そしてこれは、特に2400dpi以上の密度でノズルを配列する場合に顕著になる。これを詳細に説明する。
Problems of the recording head according to Patent Document 2 In the recording head as disclosed in Patent Document 2, as described above, the liquid path becomes smaller as the diameter of the cylindrical liquid path becomes smaller in order to cope with high-density mounting of nozzles. Since the internal flow resistance increases, the above-described problems occur. This is particularly noticeable when nozzles are arranged at a density of 2400 dpi or higher. This will be described in detail.

まず、液路の流抵抗は、
流抵抗=インク粘度×液路の断面係数×液路長/液路断面積2
で表され、以下ではインク粘度を20[Pa・s]として説明する。なお、上記従来例1の場合の流抵抗は、液路幅および液路高をそれぞれ32.3μmおよび14μm(従って液路断面積=452μm2)、液路長を20μm、断面係数を38とすると、7.3×10-2[kPa・μs/μm3]となる。
First, the flow resistance of the liquid path is
Flow resistance = ink viscosity x liquid path cross section coefficient x liquid path length / liquid path cross-sectional area 2
In the following description, the ink viscosity is 20 [Pa · s]. The flow resistance in the case of the conventional example 1 is as follows: the liquid channel width and the liquid channel height are 32.3 μm and 14 μm (therefore, the liquid channel cross-sectional area = 452 μm 2 ), the liquid channel length is 20 μm, and the section modulus is 38. 7.3 × 10 −2 [kPa · μs / μm 3 ].

図7(a)および(b)は、それぞれ、特許文献2に記載の技術を適用した記録ヘッドにおいて吐出量5.7plを実現する場合のノズルの平面図およびそのVIIb−VIIb線の断面図である。ここで、111、113および115は、それぞれ、円筒状液路、円筒状ヒータおよび吐出口であり、これらがノズルを構成する。また、105は液路111に連通する液室、112は液路を画成する液路壁である。そして、隣接する円筒状ノズル中心間距離は42.3μm(1/600dpiに相当)、液路壁の厚みは10μm、円筒液路径は32.3μmであり、円筒状液路断面積は821μm2である。また、5.7plの吐出量を実現するための、従来例1における幅24μm×長さ24μmの正方形状ヒータと同じヒータ有効発泡面積を有する円筒状ヒータの寸法は円周方向長さが102μm、吐出口方向の幅Wlが7.9μmとなる。この円筒状液路の円筒状ヒータ部の幅Wl=7.9μm分の流抵抗は、インク粘度を20[Pa・s]、断面係数を28とすると、6.7×10-3[kPa・μs/μm3]となる。すなわちこの場合は、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗より小さくなる。 7A and 7B are a plan view of a nozzle and a sectional view taken along line VIIb-VIIb in the case where a discharge amount of 5.7 pl is realized in a recording head to which the technique described in Patent Document 2 is applied, respectively. is there. Here, 111, 113, and 115 are respectively a cylindrical liquid passage, a cylindrical heater, and a discharge port, and these constitute a nozzle. Reference numeral 105 denotes a liquid chamber communicating with the liquid path 111, and 112 denotes a liquid path wall that defines the liquid path. The distance between the centers of adjacent cylindrical nozzles is 42.3 μm (corresponding to 1/600 dpi), the thickness of the liquid channel wall is 10 μm, the cylindrical liquid channel diameter is 32.3 μm, and the cylindrical liquid channel cross-sectional area is 821 μm 2 . is there. In order to realize a discharge amount of 5.7 pl, the cylindrical heater having the same effective heater foaming area as the square heater having a width of 24 μm and a length of 24 μm in Conventional Example 1 has a circumferential length of 102 μm, The width Wl in the discharge port direction is 7.9 μm. The flow resistance corresponding to the width W1 = 7.9 μm of the cylindrical heater portion of the cylindrical liquid path is 6.7 × 10 −3 [kPa · s where the ink viscosity is 20 [Pa · s] and the section modulus is 28. μs / μm 3 ]. That is, in this case, the flow resistance is smaller than that of the configuration of the conventional example 1 shown in FIGS.

次に、図8(a)および(b)は、それぞれ、特許文献2に記載の技術を適用した記録ヘッドにおいて、1200dpiの密度で配列されたノズルで吐出量5.7plを実現する場合のノズルの平面図およびそのVIIIb−VIIIb線の断面図である。ここで、隣接する円筒状ノズル中心間距離は21.2μm、液路壁の厚みは10μm、円筒状液路径は11.2μmであり、円筒状液路断面積は98μm2である。また、5.7plの吐出量を実現するための、従来例1における幅24μm×長さ24μmの正方形状ヒータと同じヒータ有効発泡面積を有する円筒状ヒータの寸法は円周方向長さが35μm、吐出口方向の幅Wmが15.4μmとなる。この円筒状液路の円筒状ヒータ部の幅Wm=15.4μm分の流抵抗は9.1×10-1[kPa・μs/μm3]となり、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗の12.5倍と大幅に増加する。従って、この構成で適正な吐出状態を維持するためにはヒータ面積を上述の寸法より大幅に大きくする必要があり、ヒータの消費電力が大幅に増加する。また、円筒状ヒータ部の大きい流抵抗によってリフィル速度は大幅に低下し、駆動周波数が低下する。さらに、適正な吐出状態を維持するためにヒータ面積を大きくすると円筒状ヒータの幅Wmがさらに広がるため、円筒状ヒータ部の流抵抗は一層大きくなり、リフィル速度がさらに低下することになる。 Next, FIGS. 8A and 8B show nozzles when a discharge amount of 5.7 pl is realized by nozzles arranged at a density of 1200 dpi in a recording head to which the technique described in Patent Document 2 is applied. FIG. 6 is a plan view of FIG. 6 and a sectional view taken along line VIIIb-VIIIb. Here, the distance between the centers of adjacent cylindrical nozzles is 21.2 μm, the thickness of the liquid channel wall is 10 μm, the cylindrical liquid channel diameter is 11.2 μm, and the cylindrical liquid channel cross-sectional area is 98 μm 2 . In order to realize a discharge amount of 5.7 pl, the cylindrical heater having the same effective heater foaming area as the square heater having a width of 24 μm and a length of 24 μm in Conventional Example 1 has a circumferential length of 35 μm, The width Wm in the discharge port direction is 15.4 μm. The flow resistance for the width Wm = 15.4 μm of the cylindrical heater portion of this cylindrical liquid passage is 9.1 × 10 −1 [kPa · μs / μm 3 ], which is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). In addition, the flow resistance of the configuration of Conventional Example 1 is greatly increased to 12.5 times. Therefore, in order to maintain an appropriate discharge state with this configuration, it is necessary to make the heater area significantly larger than the above-described dimensions, and the power consumption of the heater is greatly increased. In addition, the refill speed is greatly reduced by the large flow resistance of the cylindrical heater portion, and the drive frequency is lowered. Further, if the heater area is increased in order to maintain an appropriate discharge state, the width Wm of the cylindrical heater further increases, so that the flow resistance of the cylindrical heater portion is further increased and the refill speed is further reduced.

これに対して、図9(a)および(b)に示すような構成で1200dpiのノズル配列密度を実現すると、上記課題が改善される。これらの図に示す構成のノズルは、隣接する円筒状ノズル中心間距離は21.2μmであるが、液路壁の厚みを1μmまで狭くしている。そのため、円筒状液路径は20.2μmまで大きくなり、円筒状液路断面積は319μm2まで増加する。5.7plの吐出量を実現するための、従来例1における幅24μm×長さ24μmの正方形状ヒータと同じヒータ有効発泡面積を確保する円筒状ヒータの寸法は、円周方向長さが63μm、吐出口方向の幅Wmが10.3μmとなる。この円筒状ヒータ部の幅Wm=10.3μm分の流抵抗は5.7×10-2[kPa・μs/μm3]となり、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗より小さくなる。 On the other hand, when the nozzle arrangement density of 1200 dpi is realized with the configuration shown in FIGS. 9A and 9B, the above problem is improved. In the nozzles shown in these drawings, the distance between the centers of adjacent cylindrical nozzles is 21.2 μm, but the thickness of the liquid channel wall is reduced to 1 μm. Therefore, the cylindrical liquid path diameter increases to 20.2 μm, and the cylindrical liquid path cross-sectional area increases to 319 μm 2 . In order to realize a discharge amount of 5.7 pl, the cylindrical heater that secures the same effective heater foaming area as the square heater having a width of 24 μm and a length of 24 μm in Conventional Example 1 has a circumferential length of 63 μm, The width Wm in the discharge port direction is 10.3 μm. The flow resistance for the width Wm = 10.3 μm of this cylindrical heater portion is 5.7 × 10 −2 [kPa · μs / μm 3 ], which is the conventional example 1 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Less than the flow resistance of the configuration.

しかし、図10(a)および(b)に示すように、さらに2400dpiのノズル配列密度とする場合を考えると、所期の効果は得られない。図10(a)および(b)に示す円筒状液路構成のノズルは、液路壁の厚みは1μmと狭いものの、隣接する円筒状ノズル中心間距離が10.6μmと狭くなるため、円筒状液路径は9.6μm、円筒状液路断面積は72μm2となる。さらに、5.7plの吐出量を実現するための、従来例1における幅24μm×長さ24μmの正方形状ヒータと同じヒータ有効発泡面積を確保する円筒状ヒータの寸法は、円周方向長さが30μm、吐出口方向の幅Whが17.3μmとなる。この円筒状ヒータ部の幅Wh=17.3μm分の流抵抗は1.9[kPa・μs/μm3]となり、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗の26倍と大幅に増加する。 However, as shown in FIGS. 10A and 10B, when the nozzle arrangement density is further set to 2400 dpi, the desired effect cannot be obtained. 10 (a) and 10 (b), the nozzle of the cylindrical liquid path configuration has a narrow liquid path wall thickness of 1 μm, but the distance between adjacent cylindrical nozzle centers is as narrow as 10.6 μm. The liquid channel diameter is 9.6 μm, and the cylindrical liquid channel cross-sectional area is 72 μm 2 . Furthermore, in order to realize a discharge amount of 5.7 pl, the dimension of the cylindrical heater that secures the same effective heater foaming area as the square heater having a width of 24 μm and a length of 24 μm in the conventional example 1 has a circumferential length of The width Wh in the discharge port direction is 30 μm and 17.3 μm. The flow resistance for the width Wh = 17.3 μm of the cylindrical heater portion is 1.9 [kPa · μs / μm 3 ], and the flow resistance of the configuration of the conventional example 1 shown in FIGS. This is a 26-fold increase.

図11は、特許文献2に開示の技術を適用して5.7plのインク吐出量を実現する場合の、以上の構成の諸元および評価基準となる計算結果を従来例1の場合とともにまとめたものである。ここで、「円筒流路」の欄が以上の計算結果に対応したものであり、そのうち「600dpi」の欄が図7(a)および(b)の構成に対応している。また、「1200dpi typeA」、「1200dpi typeB」および「2400dpi」の欄は、それぞれ、図8(a),(b)、図9(a),(b)、および図10(a),(b)の構成に対応している。このように、特許文献2に開示された構成で適正な吐出状態を維持するためにはヒータ面積を上述の寸法より大幅に大きくする必要があり、これによってヒータの消費電力が大幅に増加することが理解される。また、円筒状ヒータ部の非常に大きい流抵抗によってリフィル速度は大幅に低下し、駆動周波数が低下することが理解される。さらに、適正な吐出状態を維持するためにヒータ面積を大きくすると円筒状ヒータの幅がさらに広がるため、円筒状ヒータ部の流抵抗は一層大きくなり、リフィル速度がさらに低下することが理解される。なお、上述の構成は5.7plの吐出量を実現する場合であるが、吐出量が5.7pl以下の小液滴、例えば2.8pl〜0.6plの小液滴を実現する場合においても傾向は同様であり、同様の問題が顕在化する。   FIG. 11 summarizes the specifications of the above configuration and the calculation results that serve as evaluation criteria in the case of realizing the ink discharge amount of 5.7 pl by applying the technique disclosed in Patent Document 2, together with the case of the conventional example 1. Is. Here, the column of “cylindrical channel” corresponds to the above calculation results, and the column of “600 dpi” corresponds to the configuration of FIGS. 7A and 7B. Further, the columns of “1200 dpi type A”, “1200 dpi type B”, and “2400 dpi” are respectively shown in FIGS. 8A, 8B, 9A, 9B, and 10A, 10B. ). As described above, in order to maintain an appropriate discharge state with the configuration disclosed in Patent Document 2, it is necessary to make the heater area significantly larger than the above-described dimensions, thereby greatly increasing the power consumption of the heater. Is understood. In addition, it is understood that the refill speed is significantly lowered and the driving frequency is lowered due to the very large flow resistance of the cylindrical heater portion. Further, it is understood that if the heater area is increased in order to maintain an appropriate discharge state, the width of the cylindrical heater is further expanded, so that the flow resistance of the cylindrical heater portion is further increased and the refill speed is further reduced. The above-described configuration is a case where a discharge amount of 5.7 pl is realized. However, even when a small droplet having a discharge amount of 5.7 pl or less, for example, a small droplet of 2.8 pl to 0.6 pl, is realized. The trends are similar and similar problems become apparent.

1.3 記録ヘッドの実施例
以上に対し、本実施形態は、平面状のヒータ13が液路11の側壁に配置され、その面は基板面に対して垂直で、かつノズル配列方向に対して直交する(ヒータ面の法線がノズル配列方向に平行である)ことを主たる特徴としている。以下、上述した従来構成の各ノズルに対応して構成した具体的な実施例を説明する。
1.3 Examples of the recording head In the present embodiment, the planar heater 13 is disposed on the side wall of the liquid path 11, the surface thereof is perpendicular to the substrate surface, and with respect to the nozzle arrangement direction. The main feature is that they are orthogonal (the normal of the heater surface is parallel to the nozzle arrangement direction). Hereinafter, specific examples configured corresponding to the nozzles of the conventional configuration described above will be described.

図12(a)および(b)は、本実施形態の特徴構成を適用した実施例1に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXIIb−XIIb線の断面図である。ここで、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は42.3μm(1/600dpiに相当)、隣接する液路11の間を区画する液路壁12の厚みは10μm、液路奥側の壁14とヒータ13とのクリアランスは2μm、液路長は20μm、液路幅は32.3μmである。すなわち、600dpiの密度で配列されたノズルで5.7plのインク吐出量を実現する従来例1の構成(図3(a),(b))に対応したものとなっている。ヒータ形状および寸法についてもこれと同等であり、幅Yl=24μm、長さXl=24μmの正方形状のヒータであるが、本実施例のヒータ13は液路11の一側壁に配されている。本実施例の液路高の寸法は、吐出口下端15Aとヒータ13とのクリアランス(2μm)、ヒータ幅Yl(24μm)、および。ヒータ13と基板1の面とのクリアランス(4μm)とを加算した値(30μm)となっており、その分、断面係数は小さくなる。以上から、断面係数を29、インク粘度を20[Pa・s]として本実施例の液路の流抵抗を計算すると1.2×10-2[kPa・μs/μm3]となり、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗より小さくなる。 12A and 12B are a plan view of a nozzle of a recording head according to Example 1 to which the characteristic configuration of this embodiment is applied, and a cross-sectional view taken along the line XIIb-XIIb. Here, the distance between the centers of the heaters between adjacent nozzles is 42.3 μm (corresponding to 1/600 dpi), the thickness of the liquid path wall 12 partitioning between the adjacent liquid paths 11 is 10 μm, and the wall 14 on the back side of the liquid path The clearance from the heater 13 is 2 μm, the liquid path length is 20 μm, and the liquid path width is 32.3 μm. That is, this corresponds to the configuration of the conventional example 1 (FIGS. 3A and 3B) that realizes an ink discharge amount of 5.7 pl with nozzles arranged at a density of 600 dpi. The heater shape and dimensions are the same as this, and the heater is a square heater having a width Yl = 24 μm and a length Xl = 24 μm, but the heater 13 of this embodiment is disposed on one side wall of the liquid path 11. The dimensions of the liquid channel height in this example are the clearance (2 μm) between the discharge port lower end 15A and the heater 13, the heater width Yl (24 μm), and so on. A value (30 μm) is obtained by adding the clearance (4 μm) between the heater 13 and the surface of the substrate 1, and the section modulus is reduced accordingly. From the above, the flow resistance of the liquid channel of this example is calculated to be 1.2 × 10 −2 [kPa · μs / μm 3 ] when the section modulus is 29 and the ink viscosity is 20 [Pa · s], which is shown in FIG. It becomes smaller than the flow resistance of the configuration of Conventional Example 1 shown in a) and (b).

図13(a)および(b)は、本実施形態の特徴構成を適用した実施例2に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXIIIb−XIIIb線の断面図である。ここで、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は21.2μm(1/1200dpiに相当)である。また、隣接する液路11の間を区画する液路壁12の厚み、液路奥側の壁14とヒータ13とのクリアランス、および、吐出口下端とヒータとのクリアランスは実施例1と同じで、それぞれ、10μm、2μmおよび2μmである。また、液路長は実施例1の場合の1/2である10μmとした。   13A and 13B are a plan view of a nozzle of a recording head according to Example 2 to which the characteristic configuration of this embodiment is applied, and a cross-sectional view taken along the line XIIIb-XIIIb. Here, the distance between the heater centers between adjacent nozzles is 21.2 μm (corresponding to 1/1200 dpi). Further, the thickness of the liquid channel wall 12 partitioning between the adjacent liquid channels 11, the clearance between the wall 14 on the back side of the liquid channel and the heater 13, and the clearance between the lower end of the discharge port and the heater are the same as in the first embodiment. , 10 μm, 2 μm and 2 μm, respectively. Further, the liquid path length was set to 10 μm, which is ½ of the case of Example 1.

本実施例の場合、ノズル配列密度を1200dpiとすることで隣接ノズル間のヒータ中心間距離は21.2μmと狭くなり、液路幅も11.2μmに大幅に狭くなったが、ヒータ13を液路壁に設けてあるので、ヒータの形状および寸法はその影響を受けない。従って、実施例1と全く同じ形状および寸法のヒータとしてある。これによって、消費電力の上昇を全く伴わずに、高いエネルギ効率を得ることが可能となっている。液路幅が狭くなっている分、流抵抗の式に代入される断面係数は41と大きくなるが、実施例1と同様に本実施例の液路の流抵抗を計算すると7.4×10-2[kPa・μs/μm3]となる。これは、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗とほぼ同じになっている。従って、ノズルの配列密度を2倍にしながらも、リフィル速度を従来例1と同等に保つことが可能となっている。その結果、駆動周波数を低下させずに、ノズルの高密度実装化が可能となっている。 In the case of this embodiment, the nozzle arrangement density is 1200 dpi, the distance between the heater centers between adjacent nozzles is reduced to 21.2 μm, and the liquid path width is also greatly reduced to 11.2 μm. Since it is provided on the road wall, the shape and dimensions of the heater are not affected. Accordingly, the heater has exactly the same shape and dimensions as in the first embodiment. This makes it possible to obtain high energy efficiency without any increase in power consumption. As the liquid channel width becomes narrower, the section coefficient substituted into the flow resistance equation becomes as large as 41, but when the flow resistance of the liquid channel of this example is calculated in the same manner as in Example 1, it is 7.4 × 10. -2 [kPa · μs / μm 3 ]. This is almost the same as the flow resistance of the configuration of the conventional example 1 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Therefore, it is possible to keep the refill speed equal to that of the conventional example 1 while doubling the nozzle arrangement density. As a result, it is possible to mount the nozzles at a high density without reducing the driving frequency.

図14(a)および(b)は、本実施形態の特徴構成を適用した実施例3に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXIVb−XIVb線の断面図である。ここで、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は10.6μm(1/2400dpiに相当)である。また、液路奥側の壁14とヒータ13とのクリアランス、および、吐出口下端とヒータとのクリアランスは実施例1と同じで、ともに2μmである。液路壁12の厚みは、ヒータの保護膜の厚み(例えば0.45μm)、ヒータの厚み(例えば0.05μm)、蓄熱層の厚み(例えば1.5μm)を確保して、2μmとしてある。従って、液路幅は8.6μmとなる。また、液路長は実施例1の場合の1/4である5μmとした。   14A and 14B are a plan view of a nozzle of a recording head according to Example 3 to which the characteristic configuration of this embodiment is applied, and a cross-sectional view taken along the line XIVb-XIVb. Here, the distance between the heater centers between adjacent nozzles is 10.6 μm (corresponding to 1/2400 dpi). Further, the clearance between the wall 14 on the back side of the liquid passage and the heater 13 and the clearance between the lower end of the discharge port and the heater are the same as those in the first embodiment, and both are 2 μm. The thickness of the liquid path wall 12 is 2 μm to ensure the thickness of the protective film of the heater (for example, 0.45 μm), the thickness of the heater (for example, 0.05 μm), and the thickness of the heat storage layer (for example, 1.5 μm). Accordingly, the liquid channel width is 8.6 μm. Further, the liquid path length was set to 5 μm, which is a quarter of that in Example 1.

本実施例の場合、ノズル配列密度を2400dpiとすることで隣接ノズル間のヒータ中心間距離は10.6μmと狭くなり、液路幅も8.6μmと大幅に狭くなったが、ヒータ13を液路壁に設けてあるので、ヒータ寸法はその影響を受けない。従って、実施例1と全く同じ形状および寸法のヒータとしてある。これによって、消費電力の上昇を全く伴わずに、高いエネルギ効率を得ることが可能となっている。液路幅が狭くなっている分、流抵抗の式に代入される断面係数は50と大きくなるが、実施例1と同様に本実施例の液路の流抵抗を計算すると7.6×10-2[kPa・μs/μm3]となる。これは、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗とほぼ同じになっている。従って、ノズルの配列密度を4倍にしながらも、リフィル速度を従来例1と同等に保つことが可能となっている。その結果、駆動周波数を低下させずに、ノズルのさらなる高密度実装化が可能となっている。 In the case of this embodiment, the nozzle arrangement density is 2400 dpi, the distance between heater centers between adjacent nozzles is reduced to 10.6 μm, and the liquid path width is also significantly reduced to 8.6 μm. Since it is provided on the road wall, the heater dimensions are not affected. Accordingly, the heater has exactly the same shape and dimensions as in the first embodiment. This makes it possible to obtain high energy efficiency without any increase in power consumption. As the liquid channel width becomes narrower, the section coefficient assigned to the flow resistance equation becomes as large as 50. However, when the flow resistance of the liquid channel of this example is calculated in the same manner as in Example 1, it is 7.6 × 10. -2 [kPa · μs / μm 3 ]. This is almost the same as the flow resistance of the configuration of the conventional example 1 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Therefore, it is possible to keep the refill speed equal to that of the conventional example 1 while increasing the nozzle arrangement density by four times. As a result, the nozzles can be mounted at a higher density without lowering the driving frequency.

図15は、実施例1〜実施例3の構成の諸元および評価基準となる計算結果を従来例1の場合とともにまとめたものである。ここで、「液路壁面ヒータ」の欄に上述の計算結果に対応したものが示されており、そのうち「600dpi」の欄が図12(a)および(b)の構成に対応している。また、「1200dpi」が図13(a)および(b)の構成に、「2400dpi type A」が図14(a)および(b)の構成に対応している。このように、本実施形態の構成によれば、液路壁厚みを充分に厚く確保する一方、ヒータは最も効率の良い正方形状のものを採用できる。かつ、流抵抗を増加させることなく、1200dpiひいては2400dpiという高密度実装化に対応することが可能となる。その結果、エネルギ効率が高く、かつ高いリフィル速度を有する構造のノズルを高密度に実装した記録ヘッドを実現することが可能となる。従って、消費電力を増加させずに、高駆動周波数で高精細の記録が可能となり、電力コストや電源コストを低く維持し、記録ヘッドの昇温を抑制し、吐出特性を良好な状態に保ちながら高品位な画像を高いスループットで出力することが可能となる。   FIG. 15 summarizes the specifications of the configurations of Examples 1 to 3 and the calculation results that serve as evaluation criteria together with the case of Conventional Example 1. Here, the column corresponding to the above calculation result is shown in the column “Liquid Channel Wall Heater”, and the column “600 dpi” of the column corresponds to the configuration shown in FIGS. Further, “1200 dpi” corresponds to the configurations of FIGS. 13A and 13B, and “2400 dpi type A” corresponds to the configurations of FIGS. 14A and 14B. As described above, according to the configuration of the present embodiment, the thickness of the liquid channel wall is ensured sufficiently thick, while the heater having the most efficient square shape can be adopted. In addition, it is possible to cope with high-density mounting of 1200 dpi and thus 2400 dpi without increasing the flow resistance. As a result, it is possible to realize a recording head in which nozzles having a structure with high energy efficiency and a high refill speed are mounted at high density. Therefore, high-definition recording can be performed at a high drive frequency without increasing power consumption, while maintaining low power costs and power supply costs, suppressing the temperature rise of the print head, and maintaining the ejection characteristics in a good state. High-quality images can be output with high throughput.

なお、実施例1〜実施例3の構成はすべて5.7plの吐出量を得る際の構造であるが、5.7plより小さい吐出量を得るノズルはヒータ寸法が小さくなることを意味するので、本実施形態の特徴構成をより容易に適用できるようになることは勿論である。これは、以下に述べる第2〜第4の実施形態についても同様である。   In addition, although the structure of Example 1- Example 3 is a structure at the time of obtaining the discharge amount of 5.7pl all, since the nozzle which obtains the discharge amount smaller than 5.7pl means that a heater dimension becomes small, Of course, the characteristic configuration of the present embodiment can be applied more easily. The same applies to the second to fourth embodiments described below.

2.第2実施形態
図16(a)および(b)は、第2の実施形態に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXVIb−XVIb線の断面図である。本実施形態は、対向する液路側壁に、吐出口を中心に対称にヒータを設けたことに特徴があり、これによって吐出口位置に対する発泡位置の対称性が保たれ、吐出される液滴の飛翔方向が安定化する。ここで、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は10.6μm(1/2400dpiに相当)である。また、液路奥側の壁14とヒータ13とのクリアランス、および、吐出口下端とヒータとのクリアランスは第1実施形態の実施例1と同じで、ともに2μmである。液路壁12の厚みは、ヒータの保護膜の厚み(例えば0.45μm)、ヒータの厚み(例えば0.05μm)、蓄熱層の厚み(例えば1.5μm)を確保して、3μmとしてあり、従って、液路幅は7.6μmとなる。また、液路長は実施例1の場合の1/4である5μmとした。液路高はこれまで説明してきた構成より10μm高い40μmとした。
2. Second Embodiment FIGS. 16A and 16B are a plan view of nozzles of a recording head according to a second embodiment and a sectional view taken along the line XVIb-XVIb. The present embodiment is characterized in that heaters are provided symmetrically around the discharge port on the opposite liquid channel side wall, thereby maintaining the symmetry of the foaming position with respect to the discharge port position, and The flight direction is stabilized. Here, the distance between the heater centers between adjacent nozzles is 10.6 μm (corresponding to 1/2400 dpi). Further, the clearance between the wall 14 on the back side of the liquid path and the heater 13 and the clearance between the lower end of the discharge port and the heater are the same as those in Example 1 of the first embodiment, and both are 2 μm. The thickness of the liquid passage wall 12 is 3 μm by securing the thickness of the protective film of the heater (for example, 0.45 μm), the thickness of the heater (for example, 0.05 μm), and the thickness of the heat storage layer (for example, 1.5 μm), Accordingly, the liquid channel width is 7.6 μm. Further, the liquid path length was set to 5 μm, which is a quarter of that in Example 1. The liquid channel height was set to 40 μm, which is 10 μm higher than the structure described so far.

本例において、液路両側の液路壁12のそれぞれに、幅Yl=18μm、長さXl=18μmの正方形状のヒータ13を設けてある。これによって、従来例1における幅24μm×長さ24μmの正方形状ヒータと同等の5.7plの吐出量を得るのに必要な有効発泡面積を確保してある。この構成ではヒータ面積は648μm2となり、従来例1に係るヒータより消費電力は12.5%増加するが、従来例1に対応した2400dpiの構成に係るヒータでは消費電力が52%増加することに比べれば(図6参照)、消費電力は格段に低いものである。一方、本例の流抵抗は7.7×10-2[kPa・μs/μm3]となり、これは、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗とほぼ同じになっている。本例についての計算結果は、図15の「2400dpi type B」の欄に示されている。 In this example, a square heater 13 having a width Yl = 18 μm and a length Xl = 18 μm is provided on each of the liquid path walls 12 on both sides of the liquid path. Thus, an effective foaming area necessary for obtaining a discharge amount of 5.7 pl equivalent to the square heater having a width of 24 μm and a length of 24 μm in the conventional example 1 is secured. In this configuration, the heater area is 648 μm 2 , and the power consumption is 12.5% higher than that of the heater according to Conventional Example 1, but the power consumption is increased by 52% in the heater according to the 2400 dpi configuration corresponding to Conventional Example 1. In comparison (see FIG. 6), power consumption is much lower. On the other hand, the flow resistance of this example is 7.7 × 10 −2 [kPa · μs / μm 3 ], which is almost equal to the flow resistance of the configuration of the conventional example 1 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). It is the same. The calculation result for this example is shown in the column “2400 dpi type B” in FIG.

本実施形態でも上述した第1実施形態と同様の効果が得られる。また、本例の構成では吐出口を中心に対称にヒータを設けてあるので、吐出口から吐出される液滴が受ける力が吐出口を中心に対称となり、液滴は吐出口面に対し垂直に吐出されて行くことになる。その結果、記録媒体上での着弾位置が安定化し、高品位な画像を一層安定して形成することが可能となる。   Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment described above can be obtained. Further, in the configuration of this example, the heater is provided symmetrically around the discharge port, so that the force received by the droplet discharged from the discharge port is symmetric about the discharge port, and the droplet is perpendicular to the discharge port surface. Will be discharged. As a result, the landing position on the recording medium is stabilized, and a high-quality image can be formed more stably.

3.第3実施形態
図17(a)および(b)は、第3の実施形態に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXVIIb−XVIIb線の断面図である。本実施形態は、液路の両側壁にヒータが配置されるが、隣接ノズル間のヒータが共用されること、すなわち両面が発熱するヒータ13’が設けられていることに特徴がある。ここで、1つの液路の両側にある2個のヒータ13’の面がともに発熱した場合にはインクが吐出されるが、一方のヒータ面だけ発熱した場合の発泡ではインクが吐出できず、吐出口に形成されているインクのメニスカスが振動するだけに終わる構成とされる。これによって、記録データに応じインク吐出を行わないノズルから不本意な吐出が生じるのを抑制することができる。また、インク吐出を行うノズルに隣接する、インク吐出を行わないノズルのメニスカスを振動させることで、その吐出口先端部分のインクの粘度増加を軽減しインクの粘度増加に伴って発生する吐出不良を抑制できる。
3. Third Embodiment FIGS. 17A and 17B are a plan view of a nozzle of a recording head according to a third embodiment and a cross-sectional view taken along the line XVIIb-XVIIb. The present embodiment is characterized in that the heaters are arranged on both side walls of the liquid path, but the heaters between adjacent nozzles are shared, that is, the heaters 13 'that generate heat on both sides are provided. Here, when both of the surfaces of the two heaters 13 'on both sides of one liquid path generate heat, ink is ejected, but when only one heater surface generates heat, ink cannot be ejected, The ink meniscus formed at the ejection port ends only with vibration. As a result, it is possible to suppress unintentional ejection from nozzles that do not eject ink according to print data. In addition, by vibrating the meniscus of the nozzle that does not discharge ink adjacent to the nozzle that discharges ink, the increase in the viscosity of the ink at the tip of the discharge port is reduced, and the discharge failure that occurs as the viscosity of the ink increases is reduced. Can be suppressed.

本例において、隣接ノズル間のヒータ中心間距離は10.6μm(1/2400dpiに相当)である。また、液路奥側の壁14とヒータ13とのクリアランス、および、吐出口下端とヒータとのクリアランスは第1実施形態の実施例1と同じで、ともに2μmである。液路壁12の厚みは、例えばヒータ13'の厚みを0.05μmとするとともに、その両面のそれぞれに保護膜の厚みおよび蓄熱層の厚み(例えばともに0.475μm)を確保して1μmとしてあり、従って、液路幅は7.6μmとなる。また、液路壁が薄くなった分、液路長は実施例1の構成より長くでき、これを7μmとした。また、液路高は30μmとした。   In this example, the heater center distance between adjacent nozzles is 10.6 μm (corresponding to 1/2400 dpi). Further, the clearance between the wall 14 on the back side of the liquid path and the heater 13 and the clearance between the lower end of the discharge port and the heater are the same as those in Example 1 of the first embodiment, and both are 2 μm. The thickness of the liquid passage wall 12 is set to 1 μm, for example, by setting the thickness of the heater 13 ′ to 0.05 μm and ensuring the thickness of the protective film and the thickness of the heat storage layer (for example, 0.475 μm for both) on each of both surfaces. Therefore, the liquid channel width is 7.6 μm. Further, the liquid channel length can be made longer than the configuration of Example 1 as the liquid channel wall becomes thinner, and this is set to 7 μm. The liquid channel height was 30 μm.

本例のヒータ13'は、幅Yl=18μm、長さXl=18μmの正方形状を有する。これによって、全ノズルから吐出を行う場合には、第2実施形態に係る構成の約1/2の電力で済み、大幅に消費電力を減らすことができる。また、本例の流抵抗は7.8×10-2[kPa・μs/μm3]となり、これは、図3(a)および(b)に示した従来例1の構成の流抵抗とほぼ同じになっている。本例についての計算結果は、図15の「2400dpi type C」の欄に示されている。 The heater 13 ′ of this example has a square shape with a width Yl = 18 μm and a length Xl = 18 μm. As a result, when discharging is performed from all nozzles, about half the power of the configuration according to the second embodiment is required, and power consumption can be greatly reduced. Further, the flow resistance of this example is 7.8 × 10 −2 [kPa · μs / μm 3 ], which is almost equal to the flow resistance of the configuration of the conventional example 1 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). It is the same. The calculation result for this example is shown in the column “2400 dpi type C” in FIG.

本実施形態でも上述した各実施形態と同様の効果が得られる。また、本例の構成ではインク吐出を行わないノズルのメニスカスを振動させることで、その吐出口先端部分のインクの粘度増加を軽減しインクの粘度増加に伴って発生する吐出不良を抑制できる。この結果、回復処理によってインクを排出する回数が減り、記録のスループット向上と廃インク量の低減とが可能となり、記録装置のランニングコスト低減に資することができる。   Also in this embodiment, the same effect as each embodiment mentioned above is acquired. Further, in the configuration of this example, by vibrating the meniscus of the nozzle that does not discharge ink, an increase in the viscosity of the ink at the tip of the discharge port can be reduced, and a discharge failure that occurs with an increase in the viscosity of the ink can be suppressed. As a result, the number of times ink is discharged by the recovery process is reduced, and it is possible to improve the throughput of recording and reduce the amount of waste ink, which can contribute to reducing the running cost of the recording apparatus.

4.第4実施形態
図18(a)および(b)は、第4の実施形態に係る記録ヘッドのノズルの平面図およびそのXVIIIb−XVIIIb線の断面図である。本実施形態は、実施例1と同様の構成を有するが、吐出口15を液路の長さ方向の中心軸から液路の片側の壁面に設けたヒータ13に偏倚させてオフセット配置したことに特徴がある。
4). Fourth Embodiment FIGS. 18A and 18B are a plan view of a nozzle of a recording head according to a fourth embodiment and a sectional view taken along the line XVIIIb-XVIIIb. The present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but the discharge port 15 is offset from the central axis in the length direction of the liquid channel and offset by the heater 13 provided on the wall surface on one side of the liquid channel. There are features.

吐出口15がヒータ位置から遠くなると、ヒータ13で気泡を生成させたときに液滴はノズル配列方向への力を受けるので、基板面に対して斜めに吐出される。その際、吐出液滴のいわゆる尾引き部分がノズル配列方向に非対称な力を受けるため、尾引き部分が曲がり易く、その結果、分離したサテライトの着弾位置の乱れが生じ、画像品位の低下を生じさせる恐れがある。一方、吐出口15をヒータ位置に近づけると、吐出口中心とヒータ中心とを結ぶ直線とノズル配列方向の直線とが成す角度が基板面に対して垂直に近づくことになる。従って、ヒータで気泡を生成させたとき、液滴はノズル配列方向ないし基板面に対してより垂直に近い方向の力を受けるので、より垂直に吐出される。これによって、吐出液滴のいわゆる尾引き部分はノズル配列方向に非対称な力を受けることが少なくなり、尾引き部分が曲がりにくく、その結果、サテライトの着弾位置が安定化することになるのである。   When the discharge port 15 is far from the heater position, the droplets are discharged obliquely with respect to the substrate surface because the droplets receive a force in the nozzle arrangement direction when bubbles are generated by the heater 13. At that time, the so-called tailing portion of the ejected droplets receives an asymmetric force in the nozzle arrangement direction, so the tailing portion tends to bend, resulting in disturbance of the landing position of the separated satellite, resulting in degradation of image quality. There is a fear. On the other hand, when the discharge port 15 is brought closer to the heater position, the angle formed by the straight line connecting the discharge port center and the heater center and the straight line in the nozzle arrangement direction approaches the substrate surface perpendicularly. Therefore, when bubbles are generated by the heater, the droplets are subjected to a force in a direction closer to the nozzle arrangement direction or the direction perpendicular to the substrate surface, and are thus discharged more vertically. As a result, the so-called tailing portion of the ejected droplets is less likely to receive an asymmetric force in the nozzle arrangement direction, and the tailing portion is unlikely to bend, and as a result, the landing position of the satellite is stabilized.

本実施形態でも上述した各実施形態と同様の効果が得られることに加え、サテライトの着弾位置を安定化することで、品位の高い画像形成が可能となる。   In this embodiment, in addition to the same effects as those of the above-described embodiments, high-quality image formation can be achieved by stabilizing the landing position of the satellite.

5.その他
以上、種々の実施形態ないしは実施例に基いて本発明を説明したが、以上で述べられた数値は単に例示であることは言うまでもない。
5). Others Although the present invention has been described based on various embodiments or examples, it goes without saying that the numerical values described above are merely examples.

また、以上ではノズルが配列された基板面に実質的に垂直な方向にインク(液体)を吐出する形態の記録ヘッド(液体吐出ヘッド)に本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、実質的に平行な方向にインクを吐出する形態の液体吐出ヘッドにも適用可能であることは勿論である。   Further, the case has been described above where the present invention is applied to a recording head (liquid ejection head) that ejects ink (liquid) in a direction substantially perpendicular to the substrate surface on which nozzles are arranged. However, it is needless to say that the present invention can also be applied to a liquid discharge head that discharges ink in a substantially parallel direction.

さらに、以上では平面状ヒータを、その発熱面が基板面に対して垂直かつノズル配列方向に対して直交する方向を向くように配置した。しかし、液路幅が狭くなってもその影響を受けず、全面積に対する有効発泡面積の比率が高い形状とでき、かつ発泡により生じる力が液体を吐出させる方向に有効に作用させることができるのであれば、発熱面がノズル配列方向を向いていることを必須としない。例えば、図12(a)および(b)に示した構成において、ヒータ13を液路11の奥側の壁14に配置することも可能である。   Further, in the above, the planar heater is arranged so that the heat generation surface thereof is perpendicular to the substrate surface and is orthogonal to the nozzle arrangement direction. However, even if the liquid channel width becomes narrow, it is not affected, and the shape of the effective foaming area with respect to the total area can be made high, and the force generated by foaming can effectively act in the direction of discharging the liquid. If it exists, it is not essential that the heat generating surface faces the nozzle arrangement direction. For example, in the configuration shown in FIGS. 12A and 12B, the heater 13 can be disposed on the wall 14 on the back side of the liquid path 11.

1 基板
10 ノズル
11 液路
12 液路壁
13、13’ 発熱素子(ヒータ)
15 吐出口
1 Substrate 10 Nozzle 11 Liquid path 12 Liquid path wall 13, 13 'Heating element (heater)
15 Discharge port

Claims (9)

液体を吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する液路と、前記液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する平面状の発熱面を有する発熱素子と、を具えた液体吐出ヘッドにおいて、
前記発熱面が、前記液路が設けられる基板の面と垂直となるように、前記発熱素子が配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A liquid comprising a discharge port for discharging a liquid, a liquid path communicating with the discharge port, and a heating element having a flat heating surface for generating thermal energy used for discharging the liquid In the discharge head,
The liquid discharge head, wherein the heat generating element is arranged so that the heat generating surface is perpendicular to a surface of a substrate on which the liquid path is provided.
複数の前記液路が配列され、前記発熱面が前記複数の液路の配列方向と直交するように前記発熱素子が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the plurality of liquid passages are arranged, and the heat generating elements are arranged so that the heat generation surface is orthogonal to an arrangement direction of the plurality of liquid passages. 前記発熱素子は前記基板と垂直な前記液路の壁面に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein the heat generating element is disposed on a wall surface of the liquid path perpendicular to the substrate. 前記発熱素子は、前記壁面と、これに対向する壁面とに配置されていることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 3, wherein the heat generating element is disposed on the wall surface and a wall surface facing the wall surface. 前記壁面に配置される前記発熱素子と、前記対向する壁面に配置される前記発熱素子とが、前記吐出口を中心に対称に位置することを特徴とする請求項4に記載の液体吐出ヘッド。   5. The liquid ejection head according to claim 4, wherein the heating element disposed on the wall surface and the heating element disposed on the opposing wall surface are positioned symmetrically with respect to the ejection port. 両面に前記発熱面を有する前記発熱素子が、隣接する前記液路を区画する壁に配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の液体吐出ヘッド。   6. The liquid discharge head according to claim 4, wherein the heat generating element having the heat generating surface on both sides is disposed on a wall that partitions the adjacent liquid path. 前記吐出口は、前記液路の長さ方向の中心軸から、前記発熱素子が配置される前記壁面の側に偏倚して配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。   4. The discharge port according to claim 1, wherein the discharge port is disposed to be deviated from a central axis in a length direction of the liquid path toward the wall surface on which the heating element is disposed. The liquid discharge head described. 前記複数の液路の配列密度が1200dpi以上であることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 2, wherein an arrangement density of the plurality of liquid paths is 1200 dpi or more. 前記複数の液路の配列密度が2400dpi以上であることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 2, wherein an arrangement density of the plurality of liquid paths is 2400 dpi or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014231219A (en) * 2013-05-02 2014-12-11 キヤノン株式会社 Liquid discharge head and ink jet recorder

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