JP3336312B2 - Color printing head - Google Patents

Color printing head

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JP3336312B2
JP3336312B2 JP2001078728A JP2001078728A JP3336312B2 JP 3336312 B2 JP3336312 B2 JP 3336312B2 JP 2001078728 A JP2001078728 A JP 2001078728A JP 2001078728 A JP2001078728 A JP 2001078728A JP 3336312 B2 JP3336312 B2 JP 3336312B2
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ink jet
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卓朗 関谷
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カラー印写ヘッドに関
し、特に複数色のインクが複数個の吐出オリフィスから
噴射されるマルチノズルタイプのカラーインクジェット
記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color printing head, and more particularly to a multi-nozzle type color ink jet recording head in which a plurality of color inks are ejected from a plurality of ejection orifices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ノンインパクト記録装置は、記録
時における騒音が無視し得る程度に小さいという点にお
いて関心を集めており、その中でも、高速印字が可能
で、しかもいわゆる普通紙に特別な定着処理を施さずに
記録が行えるインクジェット記録(液体噴射記録)法
は、極めて有力な記録装置であって、近時ではカラーイ
ンクを用いたカラー印写方式も種々提案され、また、改
良が加えられている。
2. Description of the Related Art Heretofore, non-impact recording apparatuses have attracted attention in that noise during recording is negligibly small. Among them, high-speed printing is possible, and special fixing to so-called plain paper has been performed. The ink jet recording (liquid jet recording) method, which can perform recording without performing any processing, is an extremely powerful recording apparatus. In recent years, various color printing methods using color inks have been proposed and improved. ing.

【0003】従来のこの種のカラー印写方式は、複数色
のインクの小滴(droplet)を飛翔させ、記録部材に付着
させて記録を行うものがあり、例えば特公昭63−37
50号公報に記載されたようなものがあり、図16のよう
に示される。図16において、カラーインクジェットヘッ
ドユニット1は、発熱抵抗体を有する発熱体基板2と、
複数色のインクA、B、Cをそれぞれ交互に供給可能
で、同一面に配列された液体供給溝が形成されている溝
付きプレート3と、複数色のインクA、B、Cを液体供
給溝に供給するためのブロック4A、4B、4Cおよび
供給管5A、5B、5Cと、画像信号印加用のプリント
基板6と、からなり、多色インク用の吐出オリフィス7
が高密度に配列されたマルチオリフィスアレイを構成し
ている。
A conventional color printing system of this type performs printing by flying droplets of ink of a plurality of colors and attaching them to a recording member.
There is one such as described in Japanese Patent Publication No. 50, which is shown in FIG. In FIG. 16, a color inkjet head unit 1 includes a heating element substrate 2 having a heating resistor,
A grooved plate 3 in which a plurality of inks A, B, and C can be alternately supplied, and in which liquid supply grooves arranged on the same surface are formed; 4A, 4B, and 4C, supply pipes 5A, 5B, and 5C, and a printed circuit board 6 for applying image signals, and a discharge orifice 7 for multicolor ink.
Constitute a multi-orifice array arranged at high density.

【0004】このような構成を有するカラーインクジェ
ットヘッドユニット1にあっては、供給ブロック4A、
4B、4Cを通して液体供給溝に3原色のインクA、
B、Cが供給されており、選択的に駆動される電気熱変
換体により所定位置の吐出オリフィス7から所定の色の
インクの小滴を噴射することにより、このインクを記録
部材に付着するようになっている。
In the color ink jet head unit 1 having such a configuration, the supply block 4A,
Ink A of three primary colors is supplied to the liquid supply groove through 4B and 4C,
B and C are supplied, and a small droplet of ink of a predetermined color is ejected from a discharge orifice 7 at a predetermined position by an electrothermal transducer selectively driven so that the ink adheres to the recording member. It has become.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たカラーインクジェットヘッドユニット1にあっては、
吐出オリフィス7から3色のインクA、B、Cが配列方
向一端側から他端側に向かってA、B、C、A、B、
C、A、B、Cというような順序で噴射するように配列
されているため、構造が複雑になり、製造コストが高い
という問題があった。
However, in the color ink jet head unit 1 described above,
The three colors of ink A, B, and C are discharged from the discharge orifice 7 from one end side to the other end side in the arrangement direction.
Since they are arranged so as to be ejected in the order of C, A, B, C, there is a problem that the structure is complicated and the manufacturing cost is high.

【0006】本発明は、低コストでコンパクト化が実現
できるマルチノズルタイプのカラーインクジェット記録
ヘッドを提案することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to propose a multi-nozzle type color ink jet recording head capable of realizing compactness at low cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するためにインクに噴射圧を付与する
インク噴射圧付与手段と、前記インク噴射圧付与手段に
信号を入力する電極部と、前記インク噴射圧付与手段
インク噴射圧付与部にインクを供給するインク流路とを
有するインク噴射圧付与ブロックを独立に形成し、前記
独立に形成したインク噴射圧付与ブロック複数一体化
したインク噴射圧付与ユニットと、前記インク噴射圧付
与ユニットの各インク流路と連通する吐出オリフィスを
1枚のプレートに形成したマルチノズルプレートと、を
備えることを特徴としている。請求項2記載の発明は、
上記課題を解決するために、前記インク噴射圧付与ブロ
ックは、前記インク噴射圧付与手段と、前記インク噴射
圧付与手段に信号を供給する電極部を有する基板と、前
記インク噴射圧付与手段にインクを供給するインク流路
を構成する部材を合わせて成る構造であることを特徴と
している。請求項3記載の発明は、上記課題を解決する
ために、前記インク噴射圧付与ユニットは、板状構造の
前記インク噴射圧付与ブロックを複数積層して一体化し
たことを特徴としている。 請求項4記載の発明は、上記
課題を解決するために、前記インク噴射圧付与手段はピ
エゾ素子を駆動力とすることを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
In order to solve the above problems, an ink injection pressure application device which applies a jetting pressure to the ink, an electrode portion for inputting a signal to the ink ejection pressure applying means, the ink ejection pressure applying means
An ink flow path for supplying ink to the ink ejection pressure applying unit;
Independently forming an ink jet pressure applying block having
An ink ejection pressure applying unit integrating a plurality of independently formed ink ejection pressure applying blocks ;
And a multi-nozzle plate in which a discharge orifice communicating with each ink flow path of the dispensing unit is formed in one plate. The invention according to claim 2 is
In order to solve the above-mentioned problems, the ink jet pressure applying blow
The ink jet pressure applying means and the ink jet pressure;
A substrate having an electrode section for supplying a signal to the pressure applying means;
Ink flow path for supplying ink to the ink ejection pressure applying means
Is characterized in that it has a structure in which members constituting the above are combined . The invention according to claim 3 solves the above problem.
Therefore, the ink jet pressure applying unit has a plate-like structure.
A plurality of the ink ejection pressure applying blocks are laminated and integrated.
It is characterized by that. The invention according to claim 4 is the above-mentioned invention.
In order to solve the problem, the ink jetting pressure applying means includes a
It is characterized in that the piezo element is used as the driving force.

【0008】[0008]

【作用】請求項1記載の発明では、インクに噴射圧を付
与するインク噴射圧付与手段と、前記インク噴射圧付与
手段に信号を入力する電極部と、前記インク噴射圧付与
手段のインク噴射圧付与部にインクを供給するインク流
路とを有するインク噴射圧付与ブロックを独立に形成
し、前記独立に形成したインク噴射圧付与ブロック複数
一体化したインク噴射圧付与ユニットと、前記インク
噴射圧付与ユニットの各インク流路と連通する吐出オリ
フィスを1枚のプレートに形成したマルチノズルプレー
トと、を備える。したがって、カラーインクジェットヘ
ッドがコンパクトに一体化できかつ製造コストを削減で
きる。請求項2記載の発明では、前記インク噴射圧付与
ブロックは、前記インク噴射圧付与手段と、前記インク
噴射圧付与手段に信号を供給する電極部を有する基板
と、前記インク噴射圧付与手段にインクを供給するイン
ク流路を構成する部材を合わせて成る構造である。した
がって、カラーインクジェットヘッドがコンパクトに一
体化できかつ製造コストを削減できる。 請求項3記載の
発明では、前記インク噴射圧付与ユニットは、板状構造
の前記インク噴射圧付与ブロックを複数積層して一体化
した。したがって、カラーインクジェットヘッドが更に
コンパクトに一体化できかつ製造コストを削減できる。
請求項4記載の発明では、前記インク噴射圧付与手段は
ピエゾ素子を駆動力とする。したがって、半導体技術を
使って製造されるサーマルインクジェットヘッドと比較
して構造上大きくなりがちなピエゾ素子を用いても、カ
ラーインクジェットヘッドがコンパクトに一体化できか
つ製造コストを削減できる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an ink jet pressure applying means for applying an ink jet pressure to ink, an electrode section for inputting a signal to the ink jet pressure applying means, and an ink jet pressure of the ink jet pressure applying means. Ink flow for supplying ink to the application section
Independently formed ink jet pressure applying block with path
A plurality of the independently formed ink ejection pressure applying blocks
An ink ejection pressure applying unit that integrates the ink
A multi-nozzle plate in which a discharge orifice communicating with each ink flow path of the ejection pressure applying unit is formed in one plate. Therefore, the color inkjet head can be compactly integrated and the manufacturing cost can be reduced. According to the second aspect of the invention, the application of the ink ejection pressure is performed.
The block comprises: the ink ejection pressure applying means;
Substrate having electrode portion for supplying signal to injection pressure applying means
And supplying ink to the ink jetting pressure applying means.
This is a structure formed by combining members constituting a flow channel. did
Therefore, the color inkjet head is compact
And can reduce manufacturing costs. Claim 3
In the invention, the ink jet pressure applying unit has a plate-like structure.
A plurality of the above-mentioned ink jet pressure applying blocks are laminated and integrated.
did. Therefore, color inkjet heads
It can be compactly integrated and can reduce manufacturing costs.
In the invention according to claim 4, the ink jetting pressure applying means is
The piezo element is used as the driving force. Therefore, semiconductor technology
Compared to thermal inkjet head manufactured using
Even if a piezo element that tends to be large due to
The ink jet head can be integrated compactly?
Production costs can be reduced.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず最初に、インクジェットヘッドの一例を図5〜図8に
基づいて説明する。図5は、インクジェットヘッドの一
例としてバブルジェット(登録商標)ヘッドの動作説明
をするための図、図6はバブルジェットヘッドの一例を
示す斜視図、図7は図6に示したバブルジェットヘッド
を構成する蓋基板(図7(a))と、発熱体基板(図7
(b))に分解したときの斜視図、図8は図7(a)に示し
た蓋基板を裏側から見た斜視図で、図5〜図8におい
て、21は蓋基板、22は発熱体基板、23は選択(独立)電
極、24は共通電極、25は発熱体 (ヒータ) 、26は隣接イ
ンク層 (インク) 、27は気泡、28は飛翔インク滴、29は
記録液体(インク)流入口、30は吐出オリフィス、31は
流路、32は液室を形成するための領域である。
Embodiments of the present invention will be described below. First, an example of the inkjet head will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a view for explaining the operation of a bubble jet (registered trademark) head as an example of an ink jet head, FIG. 6 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. 7 is a view showing the bubble jet head shown in FIG. The lid substrate (FIG. 7A) and the heating element substrate (FIG. 7A)
7B is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 7A as viewed from the back side. In FIGS. 5 to 8, 21 is a lid substrate, and 22 is a heating element. Substrate, 23 is a selection (independent) electrode, 24 is a common electrode, 25 is a heating element (heater), 26 is an adjacent ink layer (ink), 27 is a bubble, 28 is a flying ink droplet, 29 is a recording liquid (ink) flow An inlet, 30 is a discharge orifice, 31 is a flow path, and 32 is a region for forming a liquid chamber.

【0010】最初に図5を参照しながらバブルジェット
によるインク噴射について説明する。(a)は定常状態
であり、オリフィス面でインク26の表面張力と外圧とが
平衡状態にある。(b)はヒータ25が加熱されて、ヒー
タ25の表面温度が急上昇し隣接インク層26に沸騰現象が
起きるまで加熱され、微小な気泡27が点在している状態
にある。
First, the ink ejection by the bubble jet will be described with reference to FIG. (a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 26 and the external pressure are in an equilibrium state at the orifice surface. 6B, the heater 25 is heated until the surface temperature of the heater 25 sharply rises and the adjacent ink layer 26 is heated until a boiling phenomenon occurs, and minute bubbles 27 are scattered.

【0011】(c)は、ヒータ25の全面で急激に加熱さ
れた隣接インク層26が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、こ
の気泡27が生長した状態である。この時、ノズル内の圧
力は、気泡の生長した分だけ上昇し、オリフィス面での
外圧とのバランスがくずれ、オリフィスよりインク柱が
生長し始める。(d)は気泡27が最大に生長した状態で
あり、オリフィス面より気泡の体積に相当する分のイン
ク26が押し出される。この時、ヒータ25は電流が流れて
いない状態にあり、ヒータ25の表面温度は降下しつつあ
る。気泡27の体積の最大値は電気パルス印加のタイミン
グからやや遅れる。
FIG. 3C shows a state in which the adjacent ink layer 26, which is rapidly heated on the entire surface of the heater 25, is instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 27 grow. At this time, the pressure in the nozzle rises by an amount corresponding to the growth of the bubble, the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, and the ink column starts to grow from the orifice. (D) is a state in which the bubble 27 has grown to the maximum, and the ink 26 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 25, and the surface temperature of the heater 25 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 27 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

【0012】(e)は気泡27がインクなどにより冷却さ
れて収縮を開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部
では押し出された速度を保ちつつ前進し、後端部では気
泡の収縮に伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面
からノズル内へインクが逆流してインク柱にくびれが生
じている。(f)はさらに気泡27が収縮し、ヒータ25面
に隣接インク層26が接し、ヒータ25面がさらに急速に冷
却される状態にある。オリフィス面では、外圧がノズル
内圧より高い状態になるため、メニスカスが大きくノズ
ル内に入り込んで来ている。インク柱の先端部はインク
滴28になり記録紙の方向へ5〜10m/secの速度で飛
翔している。
FIG. 3E shows a state in which the bubble 27 is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink moves forward while maintaining the pushed speed, and at the rear end, the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle due to a decrease in the nozzle internal pressure due to the contraction of the bubble, and the ink column is constricted. . In (f), the bubble 27 is further contracted, the adjacent ink layer 26 is in contact with the surface of the heater 25, and the surface of the heater 25 is cooled more rapidly. On the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so that a large meniscus has entered the nozzle. The tip of the ink column becomes an ink drop 28 and flies at a speed of 5 to 10 m / sec toward the recording paper.

【0013】(g)はオリフィスにインク26が毛細管現
象により再び供給(リフィル)されて (a)の状態にも
どる過程で、気泡27は完全に消滅している。図9は上述
したバブルジェットヘッドの要部構成を説明するための
典型例を示す図であり、図9(a)はバブルジェットヘッ
ドのオリフィス側から見た正面詳細部分図、図9(b)は
一点鎖線AーAで切断した場合の切断面部分図である。
(G) In the process in which the ink 26 is supplied (refilled) to the orifice again by capillary action and returns to the state of (a), the bubbles 27 are completely eliminated. FIG. 9 is a view showing a typical example for explaining a main part configuration of the above-described bubble jet head. FIG. 9 (a) is a detailed front partial view from the orifice side of the bubble jet head, and FIG. 9 (b). FIG. 3 is a partial sectional view taken along the dashed-dotted line AA.

【0014】これらの図に示されたバブルジェットヘッ
ド41は、その裏面に電気熱変換体42が設けられている基
板43上に、所定の線密度で所定の幅と深さの溝が所定数
設けられている溝付き板44を該基板43を覆うように接合
することによって、液体を飛翔させるためのオリフィス
45を含む液吐出部46が形成された構造を有している。
In the bubble jet head 41 shown in these figures, a predetermined number of grooves having a predetermined line density and a predetermined width and depth are formed on a substrate 43 provided with an electrothermal transducer 42 on the back surface thereof. An orifice for causing liquid to fly by joining a grooved plate 44 provided so as to cover the substrate 43
It has a structure in which a liquid ejection part 46 including 45 is formed.

【0015】液吐出部46は、オリフィス45と電気熱変換
体42より発生される熱エネルギーが液体に作用して気泡
を発生させ、その体積の膨張と収縮による急激な状態変
化を引き起こすところである熱作用部47とを有する。熱
作用部47は、電気熱変換体42の熱発生部48の上部に位置
し、熱発生部48の液体と接触する面としての熱作用面49
をその低面としている。
The liquid discharge part 46 is a heat source in which thermal energy generated by the orifice 45 and the electrothermal transducer 42 acts on the liquid to generate bubbles, which cause a sudden state change due to expansion and contraction of the volume. And an action part 47. The heat acting portion 47 is located above the heat generating portion 48 of the electrothermal transducer 42 and has a heat acting surface 49 serving as a surface of the heat generating portion 48 that comes into contact with the liquid.
Is the low side.

【0016】熱発生部48は、基板43上に設けられた下部
層50、該下部層50上に設けられた発熱抵抗層51、該発熱
抵抗層51上に設けられた上部層52とで構成される。発熱
抵抗装置51には、熱を発生させるために該層51に通電す
るための電極53、54がその表面に設けられており、これ
らの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部48が形成され
ている。
The heat generating section 48 includes a lower layer 50 provided on the substrate 43, a heating resistor layer 51 provided on the lower layer 50, and an upper layer 52 provided on the heating resistor layer 51. Is done. The heating resistance device 51 is provided with electrodes 53 and 54 for supplying electricity to the layer 51 for generating heat on its surface, and a heat generation portion 48 is formed by the heating resistance layer between these electrodes. ing.

【0017】電極53は、各液吐出部の熱発生部に共通の
電極であり、電極54は、各液吐出部の熱発生部を選択し
て発熱させるための選択電極であって、液吐出部の液流
路に沿って設けられている。保護層52は、熱発生部48に
おいては発熱抵抗層51を、使用する液体から化学的、物
理的に保護するために発熱抵抗層51と液吐出部46の液流
路を満たしている液体とを隔絶すると共に、液体を通じ
て電極53、54間が短絡するのを防止し、さらに隣接する
電極間における電気的リークを防止する役目を有してい
る。
The electrode 53 is a common electrode for the heat generating section of each liquid discharging section, and the electrode 54 is a selection electrode for selecting the heat generating section of each liquid discharging section to generate heat. It is provided along the liquid flow path of the section. The protective layer 52 is a liquid that fills the liquid flow path of the heat generating resistance layer 51 and the liquid discharge unit 46 in order to chemically and physically protect the heat generating resistance layer 51 in the heat generating unit 48 from the liquid used. And prevents short circuit between the electrodes 53 and 54 through the liquid, and also prevents electric leakage between adjacent electrodes.

【0018】各液吐出部に設けられている液流路は、各
吐出部の上流において、液流路の一部を構成する共通液
室(図示略)を介して連通されている。各液吐出部に設
けられた電気熱変換体42に接続されている電極53、54は
その設計上の都合により、前記上部層に保護されて熱作
用部の上流側において前記共通液室下を通るように設け
られている。
The liquid flow paths provided in the respective liquid discharge sections are communicated upstream of each discharge section via a common liquid chamber (not shown) constituting a part of the liquid flow paths. The electrodes 53 and 54 connected to the electrothermal converter 42 provided in each liquid discharge section are protected by the upper layer and pass under the common liquid chamber on the upstream side of the heat acting section due to the design convenience. It is provided to pass through.

【0019】図10は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手
段の構造を説明するための図で、図中61は発熱抵抗体、
62は電極、63は保護層、64は電源装置を示し、発熱抵抗
体61を構成する材料として、有用なものには、例えば、
タンタル−SiO2 の混合物、窒化タンタル、ニクロ
ム、銀−パラジウム合金、シリコン半導体、あるいはハ
フニウム、ランタン、ジルコニウム、チタン、タンタ
ル、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、バナ
ジウム等の金属の硼化物があげられる。
FIG. 10 is a view for explaining the structure of a bubble generating means using a heating resistor. In the drawing, reference numeral 61 denotes a heating resistor;
62 is an electrode, 63 is a protective layer, 64 is a power supply device, and useful materials for forming the heating resistor 61 include, for example,
A mixture of tantalum-SiO2, tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor or boride of metal such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, vanadium and the like can be mentioned.

【0020】これらの発熱抵抗体61を構成する材料の
中、殊に金属硼化物が優れたものとして挙げることがで
き、その中でも最も特性の優れているのが、硼化ハフニ
ウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタ
ン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順と
なっている。発熱抵抗体61、上記の材料を用いて、電子
ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成する
ことができる。発熱抵抗体61の膜厚は、単位時間当たり
の発熱量が所望通りとなるように、その面積、材質及び
熱作用部分の形状及び大きさ、更には実際面での消費電
力等に従って決定されるものであるが、通常の場合、0.
001 〜5μm、好適には0.01〜1μmとされる。
Among the materials constituting the heating resistor 61, metal borides can be mentioned as being particularly excellent. Among them, hafnium boride has the most excellent characteristics, The order is zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride. The heating resistor 61 can be formed using the above-mentioned materials by using a technique such as electron beam evaporation or sputtering. The film thickness of the heating resistor 61 is determined according to its area, material, shape and size of the heat acting portion, and furthermore, power consumption in an actual plane, so that the amount of heat generated per unit time is as desired. But usually 0.
001 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm.

【0021】電極62を構成する材料としては、通常使用
されている電極材料の多くのものが有効に使用され、具
体的には、例えばAl、Ag、Au、Pt、Cu等があ
げられ、これらを使用して蒸着等の手法で所定位置に、
所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。保護層63に要
求される特性は、発熱抵抗体61で発生された熱を記録液
体に効果的に伝達することを妨げずに、記録液体より発
熱抵抗体61を保護するということである。保護層63を構
成する材料として有用なものには、例えば酸化シリコ
ン、窒化シリコン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウ
ム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等があげられ、こ
れらは、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用
いて形成することができる。保護層63の膜厚は、通常は
0.01〜10μm、好適には0.1 〜5μm、最適には0.1 〜
3μmとされるのが望ましい。
As the material constituting the electrode 62, many of the commonly used electrode materials are effectively used, and specifically, for example, Al, Ag, Au, Pt, Cu and the like are mentioned. At a predetermined position by a method such as evaporation using
It is provided in a predetermined size, shape, and thickness. The characteristic required for the protective layer 63 is to protect the heating resistor 61 from the recording liquid without preventing the heat generated by the heating resistor 61 from being effectively transmitted to the recording liquid. Useful materials for forming the protective layer 63 include, for example, silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like. Can be formed. The thickness of the protective layer 63 is usually
0.01-10 μm, preferably 0.1-5 μm, optimally 0.1-
Desirably, it is 3 μm.

【0022】図11、12は、本発明に適用されるイン
クジェットヘッドの他の例を示す図であり、図11(a)
(b)はその原理図、図12はマルチオリフィスヘッドの
例である。図11、12において、71はピエゾ素子、72
はインク圧力室、73は吐出オリフィス、74は共同インク
室、75はバルブ、76はインクフィルタ、77はインクジェ
ットヘッド、78はプリント面、79はインク滴である。
FIGS. 11 and 12 show another example of the ink jet head applied to the present invention.
(b) is a principle diagram thereof, and FIG. 12 is an example of a multi-orifice head. 11 and 12, 71 is a piezo element, 72
Is an ink pressure chamber, 73 is a discharge orifice, 74 is a common ink chamber, 75 is a valve, 76 is an ink filter, 77 is an inkjet head, 78 is a print surface, and 79 is an ink droplet.

【0023】この方式では、前述した方式のインクジェ
ットヘッドとは異なり、吐出オリフィス73とインク供給
源(共同インク室74)の途中にエネルギー作動部として
電歪振動子を構成するピエゾ素子71を設け、このピエゾ
素子71にパルス状の信号電圧を印加し、ピエゾ素子71を
歪ませてインク圧力室72の容積を減少させて圧力波を発
生させることによって吐出オリフィス73からインク滴79
を吐出するようになっている。図12は図11に示した
ピエゾ素子71を複数個配列することによってマルチオリ
フィスアレイを構成している。
In this method, unlike the ink jet head of the above-described method, a piezo element 71 constituting an electrostrictive vibrator is provided as an energy actuating part in the middle of a discharge orifice 73 and an ink supply source (common ink chamber 74). A pulse-like signal voltage is applied to the piezo element 71 to distort the piezo element 71 to reduce the volume of the ink pressure chamber 72 and generate a pressure wave.
Is discharged. FIG. 12 forms a multi-orifice array by arranging a plurality of piezo elements 71 shown in FIG.

【0024】図1は、本発明に係るカラーインクジェッ
ト記録装置の第1実施例を示す図であり、カラーインク
ジェットヘッドユニットを示している。図1は、図6に
示したヘッドを4個積層することにより、4色のイン
ク、具体的にはブラック(B)、シアン(C)、マゼン
タ(M)およびイエロー(Y)を各色毎に噴射する複数
個の吐出オリフィス81B、82C、83M、84Yが略同一平
面に配列されるようにして配列されたものであり、吐出
オリフィス81B、82C、83M、84Yが設けられた一対の
蓋基板85〜88および発熱体基板89〜92からなる記録ヘッ
ド93〜96が集積化されたバブルジェット式のカラーイン
クジェットヘッドユニット97が示されている。
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a color ink jet recording apparatus according to the present invention, and shows a color ink jet head unit. FIG. 1 shows that four inks, specifically, black (B), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are provided for each color by stacking four heads shown in FIG. A plurality of ejection orifices 81B, 82C, 83M and 84Y for ejection are arranged so as to be arranged on substantially the same plane, and a pair of lid substrates 85 provided with ejection orifices 81B, 82C, 83M and 84Y are provided. A bubble jet type color ink jet head unit 97 is shown in which recording heads 93 to 96 composed of elements 88 to 88 and heating element substrates 89 to 92 are integrated.

【0025】なお、このヘッドユニット97は図11に示
したようなピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドを
適用することもできる。図2は上述したヘッドユニット
97が装着されたカラーインクジェット記録装置の主要部
を示す。同図において、97はキャリッジ101に搭載した
図1に示すカラーインクジェットヘッドユニットであ
り、インク供給源から供給されたインクを貯留する貯留
部と、その貯留されたインクを噴射する吐出オリフィス
81B、82C、83M、84Yを設けた記録ヘッド93〜96と、
を有する。
It should be noted that an ink jet head using a piezo element as shown in FIG. 11 can be applied to the head unit 97. FIG. 2 shows the head unit described above.
Reference numeral 97 denotes a main part of the color inkjet recording apparatus to which the color inkjet recording apparatus is attached. In the figure, reference numeral 97 denotes a color ink jet head unit shown in FIG. 1 mounted on a carriage 101, and a storage unit for storing ink supplied from an ink supply source, and a discharge orifice for ejecting the stored ink.
Recording heads 93 to 96 provided with 81B, 82C, 83M, 84Y,
Having.

【0026】図3は本発明に係るカラーインクジェット
記録装置の第2実施例を示す図である。なお、本実施例
では、それぞれの吐出オリフィスにオリフィスプレート
を設けた例を示しており、第1実施例と同様の構成には
同一番号を付して説明を省略し、各ヘッド93〜96共に共
通の構成であるため、ヘッド93を用いて説明する。
FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the color ink jet recording apparatus according to the present invention. In this embodiment, an example in which an orifice plate is provided for each discharge orifice is shown. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Since the configuration is common, the description will be made using the head 93.

【0027】第1実施例で示したヘッド93は図8の流路
31の先端がそのまま吐出オリフィス81Bを構成するもの
であるが、この吐出オリフィス81側のヘッド93に吐出オ
リフィス81Bに対応する複数の孔121aが形成されたオ
リフィスプレート121を取付け、この孔121aを介して吐
出オリフィス81(すなわち、図8における流路31の先端
部に相当)を連通するようにしたものであり、このプレ
ート121は各ヘッド93〜96にそれぞれ独立して設けられ
ている。
The head 93 shown in the first embodiment has a flow path shown in FIG.
The orifice plate 121 having a plurality of holes 121a corresponding to the discharge orifices 81B is attached to the head 93 on the side of the discharge orifices 81, and the distal end of the discharge orifice 81B is directly formed through the holes 121a. The discharge orifices 81 (that is, corresponding to the tip of the flow path 31 in FIG. 8) communicate with each other, and the plate 121 is provided independently for each of the heads 93 to 96.

【0028】このプレート121は例えば、フォトエッチ
ング、フォトエレクトロフォーミング等の技術によって
形成することができ、例えば、Niフォトエレクトロフ
ォーミングによってオリフィスプレート121を製造する
方法は特開昭54−87529号公報に記載されるよう
な技術を用いることができる。このようにプレート121
が取付けられたヘッド93は、オリフィスプレート121が
取付けられていないものに比べて吐出オリフィスの形状
の対称性が優れているため、安定したインク噴射(とり
わけ噴射方向の安定性)を行うことができる。
The plate 121 can be formed by, for example, a technique such as photoetching or photoelectroforming. For example, a method of manufacturing the orifice plate 121 by Ni photoelectroforming is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-87529. Such techniques can be used. Thus plate 121
Since the head 93 with the orifice plate is more excellent in the symmetry of the shape of the ejection orifice than the head without the orifice plate 121, it is possible to perform stable ink ejection (particularly, stability in the ejection direction). .

【0029】図4は本発明に係るカラーインクジェット
記録装置の第3実施例を示す図であり、本実施例では、
吐出オリフィス81B、82C、83M、84Yに1枚のオリフ
ィスプレートを設けた例を示している。なお、第1実施
例と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
本実施例では、吐出オリフィス81B、82C、83M、84Y
側のヘッド93〜96に81B、82C、83M、84Yに対応する
複数の孔131aが形成されたオリフィスプレート131を1
枚を取付け、この孔131aを介して吐出オリフィス81〜8
4(すなわち、図8の流路31の先端部に相当)を連通す
るようにしたものである。
FIG. 4 is a view showing a third embodiment of the color ink jet recording apparatus according to the present invention.
An example in which one orifice plate is provided for the discharge orifices 81B, 82C, 83M, and 84Y is shown. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In this embodiment, the discharge orifices 81B, 82C, 83M, 84Y
One orifice plate 131 in which a plurality of holes 131a corresponding to 81B, 82C, 83M and 84Y are formed in the heads 93 to 96 on the side.
Sheets, and discharge orifices 81 to 8 through these holes 131a.
4 (that is, corresponding to the tip of the flow path 31 in FIG. 8).

【0030】本実施例では、1枚のオリフィスプレート
131を設けているため、第2実施例に記載されたものに
比べてカラーインクジェットヘッドユニット97の製造コ
ストを低減することができる。
In this embodiment, one orifice plate
Since the 131 is provided, the manufacturing cost of the color ink jet head unit 97 can be reduced as compared with the one described in the second embodiment.

【0031】[0031]

【発明の効果】発明によれば、カラーインクジェット
ヘッドがコンパクトに一体化できかつ製作コストを低減
できる。また、半導体技術を使って製造されるサーマル
インクジェットヘッドと比較して構造上大きくなりがち
なピエゾ素子を用いても、カラーインクジェットヘッド
がコンパクトに一体化できかつ製造コストを削減でき
る。
According to the present invention, color ink jet head can be integrated into the compact and can be reduced manufacturing cost. In addition, thermal technology manufactured using semiconductor technology
Tends to be large in structure compared to inkjet heads
Color inkjet head
Can be integrated compactly and production costs can be reduced
You.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】カラーインクジェットヘッドユニットの斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view of a color inkjet head unit.

【図2】インクジェットプリンタの主要部を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a main part of the inkjet printer.

【図3】本発明に係るカラーインクジェット記録装置の
第2実施例を示す図であり、(a)はヘッドとオリフィス
プレートの分解斜視図、(b)は吐出オリフィスにオリフ
ィスプレートが取付けられたヘッドの斜視図である。
FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the color ink jet recording apparatus according to the present invention, wherein (a) is an exploded perspective view of a head and an orifice plate, and (b) is a head in which an orifice plate is attached to a discharge orifice. It is a perspective view of.

【図4】本発明に係るカラーインクジェット記録装置の
第3実施例を示す図であり、(a)はヘッドプレートとヘ
ッドユニットの分解斜視図、(b)は吐出オリフィスにオ
リフィスプレートが取付けられたヘッドユニットの斜視
図である。
FIG. 4 is a view showing a third embodiment of the color ink jet recording apparatus according to the present invention, wherein (a) is an exploded perspective view of a head plate and a head unit, and (b) is a discharge orifice having an orifice plate attached thereto. FIG. 3 is a perspective view of a head unit.

【図5】バブルジェットによるインク噴射の原理説明図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of ink ejection by a bubble jet.

【図6】バブルジェットヘッドの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a bubble jet head.

【図7】(a)は図6に示したバブルジェットヘッドを構
成する蓋基板の斜視図であり、(b)は図6に示した発熱
体基板の斜視図である。
7 (a) is a perspective view of a lid substrate constituting the bubble jet head shown in FIG. 6, and FIG. 7 (b) is a perspective view of a heating element substrate shown in FIG.

【図8】図7(a)に示した蓋基板を裏側から見た斜視図
である。
FIG. 8 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG.

【図9】(a)はバブルジェットヘッドをオリフィス側か
ら見た正面詳細部分図、(b)は一点鎖線AーAで切断し
た場合の切断面部分図である。
9 (a) is a detailed partial front view of the bubble jet head viewed from the orifice side, and FIG. 9 (b) is a partial sectional view taken along a chain line AA.

【図10】発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a bubble generating means using a heating resistor.

【図11】インクジェットヘッドの他の例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the inkjet head.

【図12】マルチオリフィスヘッドを示す図である。FIG. 12 is a view showing a multi-orifice head.

【図13】従来のカラーインクジェットヘッドユニット
の構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional color inkjet head unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

81B、82C、83M、84Y 吐出オリフィス 97 カラーインクジェットヘッドユニット 101 キャリッジ 113 ブレード(クリーニング部材) 121、131 オリフィスプレート P 記録紙 81B, 82C, 83M, 84Y Discharge orifice 97 Color inkjet head unit 101 Carriage 113 Blade (cleaning member) 121, 131 Orifice plate P Recording paper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−10948(JP,A) 特開 平2−8059(JP,A) 特開 平1−238943(JP,A) 実開 平1−80345(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/045 B41J 2/055 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-10948 (JP, A) JP-A-2-8059 (JP, A) JP-A-1-238943 (JP, A) 80345 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】インクに噴射圧を付与するインク噴射圧付
与手段と、前記インク噴射圧付与手段に信号を入力する
電極部と、前記インク噴射圧付与手段のインク噴射圧付
与部にインクを供給するインク流路とを有するインク噴
射圧付与ブロックを独立に形成し、前記独立に形成した
インク噴射圧付与ブロック複数一体化したインク噴射
圧付与ユニットと、前記インク噴射圧付与ユニットの各
インク流路と連通する吐出オリフィスを1枚のプレート
に形成したマルチノズルプレートと、を備えることを特
徴とする一体型カラーインクジェットヘッド。
An ink jetting means for applying an ink jetting pressure to the ink; an electrode unit for inputting a signal to the ink jetting pressure applying means ;
Ink jet having an ink flow path for supplying ink to the application section
The injection pressure applying block is formed independently, and formed independently.
Ink jet with an integrated ink jet pressure applying block more
An integrated color inkjet head, comprising: a pressure application unit ; and a multi-nozzle plate in which a discharge orifice communicating with each ink flow path of the ink ejection pressure application unit is formed in one plate.
【請求項2】前記インク噴射圧付与ブロックは、前記イ
ンク噴射圧付与手段と、前記インク噴射圧付与手段に信
号を供給する電極部を有する基板と、前記インク噴射圧
付与手段にインクを供給するインク流路を構成する部材
を合わせて成る構造であることを特徴とする請求項1に
記載の一体型カラーインクジェットヘッド。
2. The ink jet pressure applying block according to claim 1 , wherein
The ink jetting pressure applying means and the ink jetting pressure applying means.
A substrate having an electrode section for supplying a signal,
A member constituting an ink flow path for supplying ink to the applying means
2. The integrated color ink jet head according to claim 1, wherein the integrated color ink jet head has a structure formed by combining the following .
【請求項3】前記インク噴射圧付与ユニットは、板状構
造の前記インク噴射圧付与ブロックを複数積層して一体
化したことを特徴とする請求項2に記載の一体型カラー
インクジェットヘッド。
3. The ink jet pressure applying unit according to claim 1, wherein the ink jet pressure applying unit has a plate-like structure.
The above-mentioned ink jet pressure applying blocks are laminated and integrated.
The integrated collar according to claim 2, wherein the collar is formed as a single piece.
Ink jet head.
【請求項4】前記インク噴射圧付与手段はピエゾ素子を
駆動力とすることを特徴とする請求項1乃至3に記載の
一体型カラーインクジェットヘッド。
4. The ink jet pressure applying means includes a piezo element.
4. A driving force according to claim 1, wherein the driving force is a driving force.
Integrated color inkjet head.
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