JP3649284B2

JP3649284B2 - Printer head

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Publication number: JP3649284B2
Application number: JP2001385011A
Authority: JP
Inventors: 武夫江口; 正人中村; 裕康内田; 明仁宮崎; 成行高倉; 伸一堀井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: JP2003182082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱抵抗体を有するインク加圧室を基板上に複数並設し、前記発熱抵抗体を駆動することで、前記インク加圧室内のインクをノズルから吐出させるプリンタヘッドチップを複数並設したプリンタヘッドであって、放熱効果を高めたプリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット方式のラインプリンタに用いられるプリンタヘッドが知られている。
ラインプリンタにおいては、記録媒体に対して、１ラインを１回で印画するため、そのプリンタヘッドとしては、複数のプリンタヘッドチップを印画ライン方向に並設したものが知られている。
【０００３】
各プリンタヘッドチップは、例えば、半導体基板にインクを加熱するための発熱抵抗体が設けられ、この発熱抵抗体の周囲を囲むようにインク加圧室が形成され、さらに、発熱抵抗体の上部に、インク滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートが設けられたものである。そして、発熱抵抗体の急速な加熱によって、インク加圧室内のインクを加熱し、インク気泡（バブル）の力によってインクをノズルから吐出させるものである。
【０００４】
また、プリンタヘッドには、プリンタヘッドチップの並設方向に沿って、プリンタヘッドチップのインク加圧室にインクを供給するためのインク流路が設けられている。
さらに、プリンタヘッドチップ上には、インク流路部材が設けられ、インク流路部材には、その長手方向に沿ってインク流路と連通する流路溝が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の技術において、プリンタヘッドチップの駆動、すなわち発熱抵抗体の加熱によって、プリンタヘッドチップが発熱するが、プリンタヘッドチップで発生した熱を、どのように放熱させるべきかが問題となる。
発熱抵抗体で発生した熱の一部は、吐出するインクによって外部に放出されるが、残った熱は、プリンタヘッドチップに蓄積される。したがって、インクの吐出を連続して行った場合（連続して印画を行った場合）には、プリンタヘッドチップには、短時間で１００℃以上の温度上昇が生じる。
【０００６】
特に、ラインプリンタのプリンタヘッドでは、多数のプリンタヘッドチップを設けたものであるため、プリンタヘッドチップの数だけ発熱対象が存在するので、発熱を無視することはできない。
インクを正しく吐出しようとする場合には、プリンタヘッドチップの動作温度は、インクの沸点（約１００℃）以下に抑えなければならない。仮に、この温度を超えると、正しい量のインクが正しく吐出されなくなり、印画品位が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
ここで、ある時間の印画を行った後は、ある時間の休みを入れ、温度を低下させてから再度印画を開始する方法が知られている。しかし、温度上昇を抑制するために休みを多くすると、全体の印画速度が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
また、プリンタヘッドに放熱部材を設けることが考えられる。しかし、プリンタヘッド内に放熱部材を配置する場合において、その放熱部材の表面積を大きくしないと十分な自然放熱は行われない。しかし、大きな放熱部材を組み込むと、プリンタヘッドが大型化してしまうという問題がある。一方、放熱部材の表面積を小さくしてしまうと、十分な自然放熱を行うことが困難となる。
さらに、ラインプリンタのプリンタヘッドでは、プリンタヘッドチップがいわゆる千鳥状に配列されたものが知られているが、このようなプリンタヘッドにおいては、そのプリンタヘッドチップの配列に合わせて放熱部材を精度良く加工し、組み込むことは困難であるという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、プリンタヘッドチップを並設したラインプリンタのプリンタヘッドにおいて、構造を複雑にすることなく、かつ大型化することなく、プリンタヘッドチップで発生する熱を効率良く放熱できるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明（請求項１に記載の発明）は、インク加圧室を有するとともに、前記インク加圧室内のインクをノズルから吐出させるプリンタヘッドチップを複数並設したプリンタヘッドであって、各前記プリンタヘッドチップの前記インク加圧室と連通し、前記インク加圧室にインクを供給するためのものであって、前記プリンタヘッドチップの並設方向に延在するインク流路を備え、ここで、前記インク流路は、前記プリンタヘッドチップと、前記プリンタヘッドチップと同一の厚みを有するように形成されるとともに前記プリンタヘッドチップ間の前記プリンタヘッドチップが配置されていない領域に配置されたインクの吐出を行わないダミーチップと、前記インク流路と連通する流路溝を有するインク流路部材とにより構成され、さらに、前記インク流路部材は、前記インク流路を覆うように複数の前記プリンタヘッドチップ及び前記ダミーチップ上に接着され、かつ前記プリンタヘッドチップとの接着部分を含む少なくとも一部が前記プリンタヘッドチップに発生した熱を放熱する放熱手段を兼ねていることを特徴とする。
【００１１】
（作用）
本発明においては、プリンタヘッドチップで発生した熱は、プリンタヘッドチップに接着されているインク流路部材に伝達される。したがって、プリンタヘッドチップで発生した熱は、速やかにプリンタヘッドチップ外に伝達される。
さらには、インク流路部材は、インクが流通することにより常時冷却されるので、自然放熱以上の冷却効果を有する。
また、プリンタヘッドチップ間のプリンタヘッドチップが配置されていない領域には、インクの吐出を行わないダミーチップが配置されることにより、インク流路は、プリンタヘッドチップとダミーチップとインク流路部材とにより構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明によるプリンタヘッドに用いられるプリンタヘッドチップ１１を示す外観斜視図であり、図２は、図１の外観斜視図において、ノズルシート１７を分解して示す斜視図である。
プリンタヘッドチップ１１において、基板部材１４は、シリコン等から成る半導体基板１５と、この半導体基板１５の一方の面に析出形成された発熱抵抗体１３とを備えるものである。発熱抵抗体１３は、半導体基板１５上に形成された導体部（図示せず）を介して外部回路と電気的に接続されている。
【００１３】
また、バリア層１６は、例えば、露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、半導体基板１５の発熱抵抗体１３が形成された面の全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることにより形成されている。さらにまた、ノズルシート１７は、複数のノズル１８が形成されたものであり、例えば、ニッケルによる電鋳技術により形成され、ノズル１８の位置が発熱抵抗体１３の位置と合うように、すなわちノズル１８が発熱抵抗体１３に対向するようにバリア層１６の上に貼り合わされている。
【００１４】
インク加圧室１２は、発熱抵抗体１３を囲むように、基板部材１４とバリア層１６とノズルシート１７とから構成されたものである。すなわち、基板部材１４は、図中、インク加圧室１２の底壁を構成し、バリア層１６は、インク加圧室１２の側壁を構成し、ノズルシート１７は、インク加圧室１２の天壁を構成する。これにより、インク加圧室１２は、図１及び図２中、右側前方面に開口面を有し、この開口面と後述するインク流路とが連通される。
【００１５】
上記の１個のプリンタヘッドチップ１１には、通常、１００個単位の複数の発熱抵抗体１３、及びそれら発熱抵抗体１３を備えたインク加圧室１２を備え、プリンタの制御部からの指令によってこれら発熱抵抗体１３のそれぞれを一意に選択して発熱抵抗体１３に対応するインク加圧室１２内のインクを、インク加圧室１２に対向するノズル１８から吐出させることができる。
【００１６】
すなわち、プリンタヘッドチップ１１において、プリンタヘッドチップ１１と結合されたインクタンク（図示せず）から、後述するインク流路を通じてインク加圧室１２にインクが満たされる。そして、発熱抵抗体１３に短時間、例えば、１〜３マイクロ秒の間パルス電流を流すことにより、発熱抵抗体１３が急速に加熱され、その結果、発熱抵抗体１３と接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によってある体積のインクが押しのけられ、それによって、ノズル１８に接する部分の上記押しのけられたインクと同等の体積のインクがインク滴としてノズル１８から吐出され、紙等の記録媒体上に着弾される。
【００１７】
次に、本実施形態におけるラインプリンタ用のプリンタヘッドについて説明する。ラインプリンタ用のプリンタヘッドでは、上述のプリンタヘッドチップ１１が多数設けられている。ラインプリンタにおいては、記録媒体に対して、１ラインを１回で印画するため、複数のプリンタヘッドチップ１１を印画ライン方向に並設している。
【００１８】
図３は、第１実施形態のプリンタヘッド１０を示す平面図である。プリンタヘッド１０には、その長手方向に、上述のプリンタヘッドチップ１１が並設されている。図３では、５個のプリンタヘッドチップ１１（１１Ａ〜１１Ｅ）のみを図示しているが、実際には、多数のプリンタヘッドチップ１１が並設されている。
【００１９】
各プリンタヘッドチップ１１は、プリンタヘッド１０の長手方向（印画ライン方向）において千鳥状に配置されている。例えば、図３中、隣接するプリンタヘッドチップ１１Ａと１１Ｂとは、上下に所定量だけずれて配置されている。さらにプリンタヘッドチップ１１Ｂと隣接するプリンタヘッドチップ１１Ｃは、印画ライン方向においてプリンタヘッドチップ１１Ａと同一ライン上に位置するように配置されている。
【００２０】
さらにまた、隣接するプリンタヘッドチップ１１、例えばプリンタヘッドチップ１１Ａと１１Ｂとは、その隣接部分に位置する双方の複数のノズル１８がプリンタヘッドチップ１０の並設方向においてオーバーラップするように配置されている。図４は、隣接するプリンタヘッドチップ１１間のノズル１８がオーバーラップした状態を示す平面図である。
【００２１】
図４の例では、隣接するプリンタヘッドチップ１１のうち、図４中、左側のプリンタヘッドチップ１１の右端側の４個のノズル１８と、右側のプリンタヘッドチップ１１の左端側の４個のノズル１８とが、プリンタヘッド１０の長手方向においてオーバーラップしている。このように配置することにより、隣接するプリンタヘッドチップ１１間における特性の相違、例えばインクの吐出角度の相違があっても、オーバーラップ部においては、印画時に、隣接する２つのプリンタヘッドチップ１１によるインク滴を混在させることができる。よって、隣接するプリンタヘッドチップ１１間の特性の相違を目立たなくして、印画品位の低下を防止することができる。
【００２２】
説明を図３に戻す。
インク流路２０は、各プリンタヘッドチップ１１のインク加圧室１２と連通し、インク加圧室１２にインクを供給するためのものである。
複数のプリンタヘッドチップ１１は、インク流路２０に沿って配置されるとともに、インク流路２０を隔てて千鳥状に配置されている。
さらに、インク流路２０を隔てた両側のプリンタヘッドチップ１１は、インク流路２０を介して対向配置されている。すなわち、各プリンタヘッドチップ１１のインク加圧室１２の開口された側（図１及び図２中、右前方側）がインク流路２０側を向くように配置されている。このため、隣接するプリンタヘッドチップ１１は、その向きが１８０度回転した関係となるように配置されている。これにより、全てのプリンタヘッドチップ１１のインク加圧室１２とインク流路２０とが連通している。
【００２３】
さらにまた、インク流路２０に沿って配置されたプリンタヘッドチップ１１間のプリンタヘッドチップ１１が配置されていない領域、例えば図３において、プリンタヘッドチップ１１Ａと１１Ｃとの間には、ダミーチップ２１が配置されている。
【００２４】
ダミーチップ２１は、プリンタヘッドチップ１１と同様に、半導体基板１５、バリア層１６及びノズルシート１７が積層されたものである。ダミーチップ２１の半導体基板１５、バリア層１６及びノズルシート１７は、プリンタヘッドチップ１１の半導体基板１５、バリア層１６及びノズルシート１７とそれぞれ同一の材料から形成され、同一の厚みを有するものである。よって、ダミーチップ２１は、プリンタヘッドチップ１１と同一の厚みを有する。しかし、ダミーチップ２１には、発熱抵抗体１３は形成されていない。さらに、バリア層１６は設けられているものの、フォトリソプロセス等の処理は行われていない。このため、インク加圧室１２は形成されていない。よって、ダミーチップ２１は、プリンタヘッドチップ１１と同様の構成からなる積層体であるが、インクの吐出を行わないものである。
なお、ダミーチップ２１をプリンタヘッドチップ１１と全く同一に、すなわち発熱抵抗体１３やインク加圧室１２を含めて形成し、単に、ダミーチップ２１には電子信号を入力しない（配線を施さない等、電気的接続を行わない）ようにしても良い。
さらに、ダミーチップ２１のノズルシート１７は、プリンタヘッドチップ１１のノズルシート１７と同様にノズル１８が形成されていても良いが、形成されていないものでも良い。
【００２５】
ダミーチップ２１の長手方向の長さは、本実施形態では、プリンタヘッドチップ１１より短く形成されている。これは、プリンタヘッドチップ１１が上記のようにオーバーラップして配置されているので、インク流路２０に対して同一側に配置されたプリンタヘッドチップ１１間の距離、例えばプリンタヘッドチップ１１Ａと１１Ｃとの間の距離は、１つのプリンタヘッドチップ１１の長さよりも狭いからである。
【００２６】
さらに、プリンタヘッド１０の両端部においても、ダミーチップ２１と同様のダミーチップ２２が配置されている。このダミーチップ２２は、長手方向における長さがダミーチップ２１より短く形成されたものであり、構造としてはダミーチップ２１と同一である。また、ダミーチップ２２の厚みもダミーチップ２１と同一である。
ダミーチップ２２は、プリンタヘッド１０のインク流路２０の両端部を閉塞するために設けられたものであり、その長手方向がプリンタヘッドチップ１１及びダミーチップ２１の長手方向と直交するように配置されている。
【００２７】
以上のようにして、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１及び２２が配置されると、インク流路２０は、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１及び２２とに囲まれるようになる。
【００２８】
ここで、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１との隙間の設計値を、例えば０．０５ｍｍとし、プリンタヘッドチップ１１及びダミーチップ２１の長手方向の寸法誤差が±０．０１ｍｍであり、組立誤差（プリンタヘッドチップ１１及びダミーチップ２１の取付位置誤差）が±０．０２ｍｍであるとする。この場合、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１との間の距離は、最短で０ｍｍ、最長で＋０．１ｍｍとなる。よって、＋０．１ｍｍの隙間を埋めることができるような接着剤を用いて両者間を封止すれば、製造誤差の範囲内では、常に隙間を埋めることができる。
【００２９】
また、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１及び２２の厚みはほぼ同一であるので、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１及び２２とでインク流路２０を囲んでいる部分の上面は、ほぼ平坦面となる。
【００３０】
以上のように、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１及び２２とが配列された上部には、インク流路部材２３が設けられる。
図５は、図３のＡ−Ａ断面に相当する断面図であって、プリンタヘッドチップ１１並びにダミーチップ２１及び２２上に設けられたインク流路部材２３を併せて示すものである。また、図６は、図３のＢ−Ｂ断面に相当する断面図であって、上記インク流路部材２３を併せて示すものである。さらにまた、図７は、図３のＣ−Ｃ断面に相当する断面図であって、上記インク流路部材２３を併せて示すものである。
【００３１】
インク流路部材２３は、プリンタヘッドチップ１１並びにダミーチップ２１及び２２が配置された領域を覆うように配置される。インク流路部材２３のプリンタヘッドチップ１１等側には、断面がほぼ逆凹状の流路溝２３ａが形成されており、この流路溝２３ａとインク流路２０とが対応するように配置される。これにより、流路溝２３とインク流路２０とが連通する。
【００３２】
インク流路部材２３の図５〜図７中、下面と、プリンタヘッドチップ１１並びにダミーチップ２１及び２２の上面とが、接着剤（例えば、シリコーン樹脂系接着剤）により接着されている。これにより、両者の接着面には、接着剤層が介在し、両者の隙間を封止する。よって、インク流路部材２３の流路溝２３ａ及びインク流路２０を流れるインクは、外部に漏れ出すことはない。
【００３３】
ここで、プリンタヘッドチップ１１とダミーチップ２１及び２２とで形成される上面は平坦面であるので、これに対応して、この面に接着されるインク流路部材２３の下面もまた平坦面である。
これに対し、ダミーチップ２１及び２２が配置されていない場合には、プリンタヘッドチップ１１の有無に合わせて、インク流路部材２３のプリンタヘッドチップ１１との接着面を凹凸面に形成する必要がある。
【００３４】
しかし、本実施形態では、プリンタヘッドチップ１１が配置されていない領域にダミーチップ２１及び２２が配置されているので、インク流路部材２３の接着面側は平坦面となり、断面がほぼ逆凹状の流路溝２３ａを形成すれば足り、プリンタヘッドチップ１１の有無に合わせて凹凸に加工する必要がない。よって、この接着面は、複雑な形状をしていないので、その加工を簡略化することができるとともに、その分だけ、寸法精度を高めることができる。
【００３５】
また、インク流路部材２３は、アルミニウム又はアルミニウムを含む材料（例えばアルミニウム合金）から形成されている。これは、アルミニウムの熱伝導率が高いからである。すなわち、本発明では、インク流路部材２３を熱伝導率の高い材料から形成し、インク流路部材２３がプリンタヘッドチップ１１の発熱抵抗体１３で発生した熱を放熱する放熱手段を兼ねるようにするためである。
【００３６】
以上の構成からなるプリンタヘッド１０において、印画時には、発熱抵抗体１３の加熱によって各プリンタヘッドチップ１１が発熱する。しかし、プリンタヘッドチップ１１に接着されたインク流路部材２３の熱伝導率が高いことから、プリンタヘッドチップ１１で発生した熱は、速やかにインク流路部材２３に伝達され、インク流路部材２３の表面から放熱が行われる。
【００３７】
さらに、プリンタヘッドチップ１１のノズル１８からインク滴が吐出されると、インクタンク（図示せず）からインク加圧室１２にインクが補充されるが、これらのインクは、インク流路部材２３の流路溝２３ａを通る。よって、インク流路部材２３の流路溝２３ａ内には常にインクが満たされているとともに、流路溝２３ａ内をインクが流れるので、このインクによっても、インク流路部材２３が冷却される。よって、インク流路部材２３の放熱効率をさらに高めることができる。
【００３８】
次に、プリンタヘッドチップ１１の温度変化を計算により求めた例を示す。図８は、本発明を適用したプリンタヘッドチップ１１の具体的形状を示す断面図である。また、図９は、外形が図８のものと同一であるが、インク流路部材２３の材質が異なる断面図を示す。なお、図８及び図９中に示した寸法の単位は、μｍである。
【００３９】
図８及び図９において、エポキシからなるノズルシート５上に、プリンタヘッドチップ１１及びダミーチップ２１が接着されている。その上部には、インク流路部材２３が接着されている。さらに、インク流路部材２３の両側には、アルミナからなるヘッドフレーム６が設けられている。
図８及び図９において、インク流路部材２３のうち、斜線部で示す部分は、ガラスエポキシから形成されている。また、点の集合で示す部分（図８中、「Ａｌ」の部分）は、アルミニウムから形成されている。
【００４０】
すなわち、図８のインク流路部材２３は、プリンタヘッドチップ１１及びダミーチップ２１に接着された部分を含む、約半分がアルミニウムから形成されており、その他がガラスエポキシから形成されている。
これに対し、図９のインク流路部材２３は、全体がガラスエポキシから形成されている。
【００４１】
以上の構造において、以下の条件にて、温度変化を計算により求めた。
（１）プリンタヘッドチップ１１（全体）の発熱を、
１．２〔Ｗ〕×１．５〔μｓ〕×９．６〔ＫＨｚ〕と仮定。
（２）インクの吐出による放熱を、
３〔ｐｌ〕×４．２（インクの比熱）×ΔＴ（温度上昇分）×９．６〔ＫＨｚ〕と仮定。
（３）空気の自然対流による表面からの放熱を、熱伝導率１０〔Ｗ／ｍ^２Ｋ〕により算出。
（４）初期値における全体の温度を０℃（周囲空気は常に０℃）と仮定。
【００４２】
図１０は、上記条件における、経過時間と温度上昇との関係を示すグラフである。図１０中、「Ａ」は図８のものを示し、「Ｂ」は図９のものを示す。
図１０より、「Ｂ（図９）」のものは、５秒後に約１００℃に到達したが、「Ａ（図８）」のものは、５秒後の温度は、約７０℃程度であった。この結果より、上記のプリンタヘッドチップ１１の構造において、インク流路部材２３のプリンタヘッドチップ１１と接着された一部をアルミニウムから形成することによって、温度上昇を抑制できることがわかる。
【００４３】
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態であるプリンタヘッド１０Ａを示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。
第２実施形態のプリンタヘッド１０Ａでは、第１実施形態と同様に、各プリンタヘッドチップ１１がインク流路２０を介して千鳥状に（交互に）配列されているものの、第１実施形態と異なり、オーバーラップ部を有さないものである。
【００４４】
また、上述のように配置されたプリンタヘッドチップ１１において、各プリンタヘッドチップ１１のノズル間の間隔をＬとすると、隣接するプリンタヘッドチップ１１の端部同士のノズル間の間隔もまたＬになるように配置される。具体的には、図１１中、プリンタヘッドチップ１１Ａの右端部のノズルと、プリンタヘッドチップ１１Ｂの左端部のノズルとの間隔（プリンタヘッドチップ１１の並設方向の間隔）がＬになるように配置される。
このようにすれば、複数のプリンタヘッドチップ１１を用いてインクを吐出するときに、全てのインク滴を間隔Ｌで記録媒体上に着弾させることができる。
【００４５】
以上のように各プリンタヘッドチップ１１を配列したときには、ダミーチップ２１’の長手方向における長さは、プリンタヘッドチップ１１の長さとほぼ同一にすることができる。よって、例えば発熱抵抗体１３が形成されていないプリンタヘッドチップ１１を、そのままダミーチップ２１’として用いることも可能となる。
その他の点については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態であるプリンタヘッド１０Ｂを示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。また、図１３は、図１２のＤ−Ｄ断面を示す断面図であって、インク流路部材２３’を併せて示すものである。第３実施形態のプリンタヘッド１０Ｂでは、両端部にダミーチップ２２が設けられていない点が第１実施形態と異なる。
【００４７】
そして、第３実施形態では、インク流路２０の両側を、インク流路部材２３’が閉塞している。このため、インク流路部材２３’には、第１実施形態のインク流路部材２３と異なり、その両端部に凸部２３ｂが設けられている。凸部２３ｂは、ノズルシート５に直接接着される。このように形成すれば、インク流路部材２３’の両端部の凸部２３ｂがインク流路２０の両端部を閉塞するので、第１実施形態のようにダミーチップ２２を設ける必要はない。
なお、図１２において、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面は、第１実施形態で示した図６及び図７と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
（第４実施形態）
図１４は、本発明の第４実施形態であるプリンタヘッド１０Ｃを示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。また、図１５は、図１４のＥ−Ｅ断面を示す断面図であって、インク流路部材２３”を併せて示すものである。さらにまた、図１６は、図１４のＦ−Ｆ断面を示す断面図であって、インク流路部材２３”を併せて示すものである。さらに、図１７は、図１４のＧ−Ｇ断面を示す断面図であって、インク流路部材２３”を併せて示すものである。
【００４９】
第４実施形態では、第１実施形態と異なり、ダミーチップ２１及び２２は設けられていない。このため、インク流路部材２３”のプリンタヘッドチップ１１との接着面は、凹凸を有する。すなわち、図１５等に示すように、インク流路部材２３”のプリンタヘッドチップ１１が入り込む部分には、凹部２３ｃが形成されている。また、プリンタヘッドチップ１１が存在しない部分では、凹部２３ｃは形成されておらず、インク流路部材２３”が直接、ノズルシート５に接着される。さらに、インク流路２０の両端部を閉塞するため、インク流路部材２３”の両端部には、第３実施形態と同様に、凸部２３ｂが設けられている。
【００５０】
本実施形態では、インク流路部材２３”の形状は、プリンタヘッドチップ１１に対応する位置に凹部２３ｃを形成しなければならないので、第１実施形態のインク流路部材２３の形状より複雑となる。しかし、ダミーチップ２１及び２２を設ける必要がなくなる。
【００５１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）インク流路部材２３、２３’及び２３”は、全体を熱伝導率の高い材料から形成する必要はなく、図８で示したように、プリンタヘッドチップ１１に接着される部分を含む、少なくとも一部を熱伝導率の高い材料から形成すれば良い。なお、インク流路部材２３、２３’又は２３”の全体を熱伝導率の高い材料から形成しても良いのは勿論である。
【００５２】
（２）本実施形態では、インク流路部材２３、２３’又は２３”の少なくとも一部を構成する熱伝導率の高い材料として、アルミニウム又はアルミニウム合金を例に挙げたが、それ以外の材料を用いることも可能である。一般の金属材料においては、純粋な金属材料ほど熱伝導率が優れている。また、熱伝導率の優れる金属材料としては、Ａｇ、Ｃｕ、若しくはＡｕ、又はこれらの合金、又はこれらの金属と他の金属を含む合金が挙げられる。あるいは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｌ粉末を分散させた樹脂材料であっても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、プリンタヘッドチップで発生した熱が、プリンタヘッドチップ外に設けた放熱手段としてのインク流路部材に速やかに伝達されるようにした。さらに、放熱手段としてのインク流路部材は、インクの流通によって常時冷却される。
これにより、プリンタヘッドチップ又はプリンタヘッドの構造を複雑にすることなく、かつ大型化することなく、プリンタヘッドチップで発生する熱を効率良く放熱することができる。
また、インク流路を、プリンタヘッドチップとダミーチップとにより構成したことで、インクは、外部に漏れ出すことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリンタヘッドに用いられるプリンタヘッドチップを示す外観斜視図である。
【図２】図１の外観斜視図において、ノズルシートを分解して示す斜視図である。
【図３】第１実施形態のプリンタヘッドを示す平面図である。
【図４】隣接するプリンタヘッドチップ間のノズルがオーバーラップした状態を示す平面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面に相当する断面図であって、プリンタヘッドチップ及びダミーチップ上に設けられたインク流路部材を併せて示すものである。
【図６】図３のＢ−Ｂ断面に相当する断面図であって、インク流路部材を併せて示すものである。
【図７】図３のＣ−Ｃ断面に相当する断面図であって、インク流路部材を併せて示すものである。
【図８】本発明を適用したプリンタヘッドの具体的形状を示す断面図である。
【図９】外形が図８のものと同一であって、インク流路部材の材質が異なる例を示す断面図である。
【図１０】図８及び図９のプリンタヘッドチップにおける経過時間と温度上昇との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態であるプリンタヘッドを示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態であるプリンタヘッドを示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ断面を示す断面図であって、インク流路部材を併せて示すものである。
【図１４】本発明の第４実施形態であるプリンタヘッドを示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ断面に相当する断面図であって、インク流路部材を併せて示すものである。
【図１６】図１４のＦ−Ｆ断面に相当する断面図であって、インク流路部材を併せて示すものである。
【図１７】図１４のＧ−Ｇ断面に相当する断面図であって、インク流路部材を併せて示すものである。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃプリンタヘッド
１１（１１Ａ、１１Ｂ、・・）プリンタヘッドチップ
１２インク加圧室
１３発熱抵抗体
１４基板部材
１８ノズル
２０インク流路
２１、２１’、２２ダミーチップ
２３、２３’、２３” インク流路部材
２３ａ流路溝
２３ｂ凸部
２３ｃ凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, a plurality of ink pressurization chambers having heating resistors are arranged side by side on a substrate, and a plurality of printer head chips for discharging ink in the ink pressurization chambers from nozzles by driving the heating resistors are arranged. The present invention relates to a printer head provided with improved heat dissipation effect.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, printer heads used for inkjet line printers are known.
In line printers, one line is printed at a time on a recording medium. Therefore, a printer head having a plurality of printer head chips arranged in parallel in the print line direction is known.
[0003]
In each printer head chip, for example, a heating resistor for heating ink is provided on a semiconductor substrate, an ink pressurizing chamber is formed so as to surround the heating resistor, and further, an upper portion of the heating resistor is formed. A nozzle sheet on which nozzles for ejecting ink droplets are formed is provided. Then, the ink in the ink pressurizing chamber is heated by the rapid heating of the heating resistor, and the ink is ejected from the nozzle by the force of the ink bubbles.
[0004]
Further, the printer head is provided with an ink flow path for supplying ink to the ink pressurization chamber of the printer head chip along the direction in which the printer head chips are arranged.
Further, an ink flow path member is provided on the printer head chip, and a flow path groove communicating with the ink flow path is formed along the longitudinal direction of the ink flow path member.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technology, the printer head chip generates heat by driving the printer head chip, that is, heating the heating resistor. However, there is a problem as to how to dissipate the heat generated in the printer head chip.
A part of the heat generated by the heating resistor is released to the outside by the ejected ink, but the remaining heat is accumulated in the printer head chip. Therefore, when ink is ejected continuously (when printing is performed continuously), a temperature rise of 100 ° C. or more occurs in the printer head chip in a short time.
[0006]
In particular, since a printer head of a line printer is provided with a large number of printer head chips, there are as many heat generation targets as the number of printer head chips, and thus heat generation cannot be ignored.
In order to eject ink correctly, the operating temperature of the printer head chip must be kept below the boiling point of ink (about 100 ° C.). If this temperature is exceeded, there is a problem in that the correct amount of ink is not ejected correctly and the print quality is degraded.
[0007]
Here, a method is known in which after printing for a certain period of time, a period of a certain period of time is taken, the temperature is lowered, and printing is started again. However, if the number of holidays is increased in order to suppress the temperature rise, there is a problem that the overall printing speed is lowered.
[0008]
It is also conceivable to provide a heat radiating member in the printer head. However, when the heat radiating member is disposed in the printer head, sufficient natural heat radiating cannot be performed unless the surface area of the heat radiating member is increased. However, when a large heat radiating member is incorporated, there is a problem that the printer head becomes large. On the other hand, if the surface area of the heat radiating member is reduced, it becomes difficult to perform sufficient natural heat dissipation.
Furthermore, printer heads of line printers are known in which printer head chips are arranged in a so-called zigzag pattern. However, in such printer heads, the heat dissipating members are accurately arranged according to the arrangement of the printer head chips. There is a problem that it is difficult to process and incorporate.
[0009]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to efficiently generate heat generated in the printer head chip without complicating the structure and increasing the size of the printer head of the line printer in which the printer head chips are arranged side by side. It is to be able to dissipate heat well.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention solves the above-described problems by the following means.
  The present invention (invention according to claim 1) is a printer head having an ink pressurizing chamber and a plurality of printer head chips arranged in parallel to eject ink in the ink pressurizing chamber from nozzles. The head chip communicates with the ink pressure chamber and supplies ink to the ink pressure chamber, and extends in the direction in which the printer head chips are arranged side by side.An ink flow path, wherein the ink flow path comprises:The printer head chip;While formed to have the same thickness as the printer head chipA dummy chip that does not discharge ink disposed in a region where the printer head chip is not disposed between the printer head chips;,Having a channel groove communicating with the ink channel;An ink flow path member andConsists ofFurther, the ink flow path member isHeat radiation that is bonded onto the plurality of printer head chips and the dummy chip so as to cover the ink flow path, and at least a part including the bonding portion with the printer head chip dissipates heat generated in the printer head chip. Doubles as a meansingIt is characterized by that.
[0011]
  (Function)
  In the present invention, the heat generated in the printer head chip is transmitted to the ink flow path member bonded to the printer head chip. Therefore, the heat generated in the printer head chip is quickly transmitted outside the printer head chip.
  Furthermore, since the ink flow path member is always cooled by the circulation of the ink, the ink flow path member has a cooling effect more than natural heat dissipation.
  In addition, a dummy chip that does not discharge ink is disposed in an area where the printer head chip is not disposed between the printer head chips, so that the ink flow path includes the printer head chip and the dummy chip.An ink flow path member andConsists of.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is an external perspective view showing a printer head chip 11 used in a printer head according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing a nozzle sheet 17 in the external perspective view of FIG.
In the printer head chip 11, the substrate member 14 includes a semiconductor substrate 15 made of silicon or the like, and a heating resistor 13 deposited on one surface of the semiconductor substrate 15. The heating resistor 13 is electrically connected to an external circuit via a conductor portion (not shown) formed on the semiconductor substrate 15.
[0013]
The barrier layer 16 is made of, for example, an exposure-curing dry film resist, and is laminated on the entire surface of the semiconductor substrate 15 on which the heating resistor 13 is formed, and then unnecessary portions are removed by a photolithography process. It is formed by. Furthermore, the nozzle sheet 17 is formed with a plurality of nozzles 18, and is formed by, for example, nickel electroforming, so that the position of the nozzle 18 matches the position of the heating resistor 13, that is, the nozzle 18. Is laminated on the barrier layer 16 so as to face the heating resistor 13.
[0014]
The ink pressurizing chamber 12 includes a substrate member 14, a barrier layer 16, and a nozzle sheet 17 so as to surround the heating resistor 13. That is, the substrate member 14 constitutes the bottom wall of the ink pressurizing chamber 12 in the figure, the barrier layer 16 constitutes the side wall of the ink pressurizing chamber 12, and the nozzle sheet 17 is the top of the ink pressurizing chamber 12. Make up the wall. Thereby, the ink pressurizing chamber 12 has an opening surface on the right front surface in FIGS. 1 and 2, and the opening surface communicates with an ink flow path described later.
[0015]
The one printer head chip 11 is usually provided with a plurality of heating resistors 13 in units of 100 and an ink pressurizing chamber 12 including the heating resistors 13, according to a command from a control unit of the printer. Each of the heating resistors 13 can be uniquely selected, and the ink in the ink pressurizing chamber 12 corresponding to the heating resistor 13 can be ejected from the nozzle 18 facing the ink pressurizing chamber 12.
[0016]
That is, in the printer head chip 11, the ink pressurization chamber 12 is filled with ink from an ink tank (not shown) coupled to the printer head chip 11 through an ink flow path described later. Then, by supplying a pulse current to the heating resistor 13 for a short time, for example, 1 to 3 microseconds, the heating resistor 13 is rapidly heated. As a result, the portion in contact with the heating resistor 13 is in a gas phase. An ink bubble is generated, and a certain volume of ink is pushed away by the expansion of the ink bubble, whereby an ink having a volume equivalent to the pushed ink in a portion in contact with the nozzle 18 is ejected from the nozzle 18 as an ink droplet, Landed on a recording medium such as paper.
[0017]
Next, a printer head for a line printer in this embodiment will be described. A printer head for a line printer is provided with a large number of the above-described printer head chips 11. In a line printer, a plurality of printer head chips 11 are arranged in parallel in the print line direction in order to print one line at a time on a recording medium.
[0018]
FIG. 3 is a plan view showing the printer head 10 of the first embodiment. The printer head chip 11 is juxtaposed in the longitudinal direction of the printer head 10. In FIG. 3, only five printer head chips 11 (11A to 11E) are illustrated, but actually, a large number of printer head chips 11 are arranged in parallel.
[0019]
The printer head chips 11 are arranged in a staggered pattern in the longitudinal direction (print line direction) of the printer head 10. For example, in FIG. 3, the adjacent printer head chips 11A and 11B are arranged so as to be shifted vertically by a predetermined amount. Further, the printer head chip 11C adjacent to the printer head chip 11B is arranged so as to be located on the same line as the printer head chip 11A in the printing line direction.
[0020]
Furthermore, the adjacent printer head chips 11, for example, the printer head chips 11A and 11B, are arranged such that the plurality of nozzles 18 located in the adjacent portions overlap in the direction in which the printer head chips 10 are arranged in parallel. Yes. FIG. 4 is a plan view showing a state in which the nozzles 18 between adjacent printer head chips 11 overlap.
[0021]
In the example of FIG. 4, among the adjacent printer head chips 11, four nozzles 18 on the right end side of the left printer head chip 11 and four nozzles on the left end side of the right printer head chip 11 in FIG. 4. 18 overlap in the longitudinal direction of the printer head 10. By arranging in this way, even if there is a difference in characteristics between adjacent printer head chips 11, for example, a difference in ink ejection angle, the overlap portion is affected by two adjacent printer head chips 11 during printing. Ink droplets can be mixed. Therefore, the difference in characteristics between the adjacent printer head chips 11 can be made inconspicuous, and the deterioration of the print quality can be prevented.
[0022]
Returning to FIG.
The ink flow path 20 communicates with the ink pressurization chamber 12 of each printer head chip 11 and supplies ink to the ink pressurization chamber 12.
The plurality of printer head chips 11 are arranged along the ink flow path 20 and are arranged in a staggered manner with the ink flow path 20 therebetween.
Further, the printer head chips 11 on both sides across the ink flow path 20 are arranged to face each other with the ink flow path 20 interposed therebetween. That is, the side of each printer head chip 11 where the ink pressurizing chamber 12 is opened (the right front side in FIGS. 1 and 2) is arranged to face the ink flow path 20 side. For this reason, the adjacent printer head chips 11 are arranged so that their orientations are rotated by 180 degrees. Thereby, the ink pressurization chambers 12 and the ink flow paths 20 of all the printer head chips 11 are communicated with each other.
[0023]
Furthermore, a dummy chip 21 is provided between the printer head chips 11 arranged along the ink flow path 20 in the area where the printer head chips 11 are not arranged, for example, between the printer head chips 11A and 11C in FIG. Is arranged.
[0024]
Similar to the printer head chip 11, the dummy chip 21 is formed by stacking the semiconductor substrate 15, the barrier layer 16, and the nozzle sheet 17. The semiconductor substrate 15, the barrier layer 16, and the nozzle sheet 17 of the dummy chip 21 are made of the same material as the semiconductor substrate 15, the barrier layer 16, and the nozzle sheet 17 of the printer head chip 11, and have the same thickness. . Therefore, the dummy chip 21 has the same thickness as the printer head chip 11. However, the heating resistor 13 is not formed on the dummy chip 21. Furthermore, although the barrier layer 16 is provided, processing such as a photolithography process is not performed. For this reason, the ink pressurizing chamber 12 is not formed. Therefore, the dummy chip 21 is a laminated body having the same configuration as the printer head chip 11, but does not discharge ink.
The dummy chip 21 is formed exactly the same as the printer head chip 11, that is, including the heating resistor 13 and the ink pressurizing chamber 12, and no electronic signal is simply input to the dummy chip 21 (no wiring is provided, etc.) , Electrical connection may not be performed).
Further, the nozzle sheet 17 of the dummy chip 21 may be formed with the nozzles 18 as in the case of the nozzle sheet 17 of the printer head chip 11, but may not be formed.
[0025]
The length of the dummy chip 21 in the longitudinal direction is shorter than that of the printer head chip 11 in this embodiment. This is because the printer head chip 11 is arranged so as to overlap as described above, and therefore the distance between the printer head chips 11 arranged on the same side with respect to the ink flow path 20, for example, the printer head chips 11A and 11C. This is because the distance between the two is narrower than the length of one printer head chip 11.
[0026]
Further, dummy chips 22 similar to the dummy chips 21 are arranged at both ends of the printer head 10. The dummy chip 22 has a length in the longitudinal direction shorter than that of the dummy chip 21, and has the same structure as the dummy chip 21. The thickness of the dummy chip 22 is the same as that of the dummy chip 21.
The dummy chip 22 is provided to close both ends of the ink flow path 20 of the printer head 10 and is arranged so that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the longitudinal directions of the printer head chip 11 and the dummy chip 21. ing.
[0027]
As described above, when the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 are arranged, the ink flow path 20 is surrounded by the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22.
[0028]
Here, the design value of the gap between the printer head chip 11 and the dummy chip 21 is, for example, 0.05 mm, the dimensional error in the longitudinal direction of the printer head chip 11 and the dummy chip 21 is ± 0.01 mm, and the assembly error ( Assume that the mounting position error of the printer head chip 11 and the dummy chip 21 is ± 0.02 mm. In this case, the distance between the printer head chip 11 and the dummy chip 21 is 0 mm at the shortest and +0.1 mm at the longest. Therefore, if the gap between the two is sealed with an adhesive that can fill a gap of +0.1 mm, the gap can always be filled within the range of manufacturing errors.
[0029]
Since the thickness of the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 are substantially the same, the upper surface of the portion surrounding the ink flow path 20 by the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 is substantially flat. Become.
[0030]
As described above, the ink flow path member 23 is provided in the upper part where the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 are arranged.
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of FIG. 3 and also shows the ink flow path member 23 provided on the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22. FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to the BB cross section of FIG. 3 and also shows the ink flow path member 23. FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to the CC cross section of FIG. 3, and also shows the ink flow path member 23.
[0031]
The ink flow path member 23 is disposed so as to cover the area where the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 are disposed. A channel groove 23a having a substantially reverse concave cross section is formed on the ink channel member 23 on the printer head chip 11 side, and the channel groove 23a and the ink channel 20 are arranged to correspond to each other. . Thereby, the flow channel 23 and the ink flow channel 20 communicate with each other.
[0032]
5 to 7, the lower surface of the ink flow path member 23 is bonded to the upper surfaces of the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 with an adhesive (for example, a silicone resin adhesive). As a result, the adhesive layer is interposed between the bonding surfaces of the two, and the gap between the two is sealed. Therefore, the ink flowing through the flow channel groove 23a and the ink flow channel 20 of the ink flow channel member 23 does not leak to the outside.
[0033]
Here, since the upper surface formed by the printer head chip 11 and the dummy chips 21 and 22 is a flat surface, the lower surface of the ink flow path member 23 bonded to this surface is also a flat surface. is there.
On the other hand, when the dummy chips 21 and 22 are not arranged, the adhesive surface of the ink flow path member 23 with the printer head chip 11 needs to be formed on the uneven surface in accordance with the presence or absence of the printer head chip 11. is there.
[0034]
However, in this embodiment, since the dummy chips 21 and 22 are arranged in the area where the printer head chip 11 is not arranged, the adhesion surface side of the ink flow path member 23 is a flat surface, and the cross section is substantially reverse concave. It is sufficient to form the flow path groove 23 a, and it is not necessary to process the unevenness according to the presence or absence of the printer head chip 11. Therefore, since this bonding surface does not have a complicated shape, the processing can be simplified, and the dimensional accuracy can be increased accordingly.
[0035]
The ink flow path member 23 is formed of aluminum or a material containing aluminum (for example, an aluminum alloy). This is because aluminum has a high thermal conductivity. That is, in the present invention, the ink flow path member 23 is formed of a material having high thermal conductivity, and the ink flow path member 23 also serves as a heat radiating means for radiating heat generated by the heat generating resistor 13 of the printer head chip 11. It is to do.
[0036]
In the printer head 10 having the above-described configuration, each printer head chip 11 generates heat by heating the heating resistor 13 during printing. However, since the thermal conductivity of the ink flow path member 23 bonded to the printer head chip 11 is high, the heat generated in the printer head chip 11 is quickly transmitted to the ink flow path member 23, and the ink flow path member 23. Heat is dissipated from the surface.
[0037]
Further, when ink droplets are ejected from the nozzles 18 of the printer head chip 11, ink is replenished from an ink tank (not shown) to the ink pressurizing chamber 12. It passes through the channel groove 23a. Therefore, the ink is always filled in the flow channel groove 23a of the ink flow channel member 23, and the ink flows in the flow channel groove 23a, so that the ink flow channel member 23 is also cooled by this ink. Therefore, the heat dissipation efficiency of the ink flow path member 23 can be further increased.
[0038]
Next, an example in which the temperature change of the printer head chip 11 is obtained by calculation will be shown. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a specific shape of the printer head chip 11 to which the present invention is applied. FIG. 9 is a cross-sectional view in which the outer shape is the same as that of FIG. 8, but the material of the ink flow path member 23 is different. The unit of dimensions shown in FIGS. 8 and 9 is μm.
[0039]
8 and 9, a printer head chip 11 and a dummy chip 21 are bonded on a nozzle sheet 5 made of epoxy. An ink flow path member 23 is bonded to the upper part. Further, on both sides of the ink flow path member 23, a head frame 6 made of alumina is provided.
8 and 9, the portion indicated by the hatched portion of the ink flow path member 23 is formed of glass epoxy. Further, the portion indicated by the set of points (“Al” portion in FIG. 8) is made of aluminum.
[0040]
That is, the ink flow path member 23 of FIG. 8 includes a portion bonded to the printer head chip 11 and the dummy chip 21, about half is formed of aluminum, and the other is formed of glass epoxy.
On the other hand, the ink flow path member 23 in FIG. 9 is entirely made of glass epoxy.
[0041]
In the above structure, the temperature change was obtained by calculation under the following conditions.
(1) Heat generation of the printer head chip 11 (entire)
Assumed to be 1.2 [W] × 1.5 [μs] × 9.6 [KHz].
(2) Dissipate heat by ejecting ink.
Assuming 3 [pl] × 4.2 (specific heat of ink) × ΔT (temperature rise) × 9.6 [KHz].
(3) Heat dissipation from the surface due to natural convection of air, thermal conductivity 10 [W / m² K].
(4) Assuming that the overall temperature at the initial value is 0 ° C. (ambient air is always 0 ° C.).
[0042]
FIG. 10 is a graph showing the relationship between elapsed time and temperature rise under the above conditions. In FIG. 10, “A” indicates that of FIG. 8, and “B” indicates that of FIG.
From FIG. 10, “B (FIG. 9)” reached about 100 ° C. after 5 seconds, whereas “A (FIG. 8)” had a temperature of about 70 ° C. after about 5 seconds. It was. From this result, it can be seen that, in the structure of the printer head chip 11, the temperature increase can be suppressed by forming a part of the ink flow path member 23 bonded to the printer head chip 11 from aluminum.
[0043]
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a plan view showing a printer head 10A according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment.
Unlike the first embodiment, in the printer head 10A of the second embodiment, the printer head chips 11 are arranged in a staggered manner (alternately) via the ink flow paths 20 as in the first embodiment. It does not have an overlap part.
[0044]
Further, in the printer head chip 11 arranged as described above, if the interval between the nozzles of each printer head chip 11 is L, the interval between the nozzles at the ends of the adjacent printer head chips 11 is also L. Are arranged as follows. Specifically, in FIG. 11, the interval between the nozzle at the right end of the printer head chip 11A and the nozzle at the left end of the printer head chip 11B (interval in the direction in which the printer head chips 11 are arranged in parallel) is L. Be placed.
In this way, when ink is ejected using a plurality of printer head chips 11, all ink droplets can be landed on the recording medium at intervals L.
[0045]
When the printer head chips 11 are arranged as described above, the length of the dummy chip 21 ′ in the longitudinal direction can be made substantially the same as the length of the printer head chip 11. Therefore, for example, the printer head chip 11 in which the heating resistor 13 is not formed can be used as it is as the dummy chip 21 '.
Since other points are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0046]
(Third embodiment)
FIG. 12 is a plan view showing a printer head 10B according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 12, and also shows the ink flow path member 23 '. The printer head 10B according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the dummy chips 22 are not provided at both ends.
[0047]
In the third embodiment, the ink flow path member 23 ′ is closed on both sides of the ink flow path 20. Therefore, unlike the ink flow path member 23 of the first embodiment, the ink flow path member 23 ′ is provided with convex portions 23 b at both ends thereof. The convex portion 23 b is directly bonded to the nozzle sheet 5. If formed in this way, the convex portions 23b at both ends of the ink flow path member 23 'close the both ends of the ink flow path 20, so that it is not necessary to provide the dummy chip 22 as in the first embodiment.
In FIG. 12, the BB cross section and the CC cross section are the same as those shown in FIGS.
[0048]
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is a plan view showing a printer head 10C according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. 15 is a cross-sectional view showing an EE cross section of FIG. 14 and also showing an ink flow path member 23 ″. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. It is sectional drawing shown, Comprising: Ink flow path member 23 '' is shown collectively. Further, FIG. 17 is a cross-sectional view showing the GG cross section of FIG. 14, and also shows the ink flow path member 23 ″.
[0049]
In the fourth embodiment, unlike the first embodiment, the dummy chips 21 and 22 are not provided. For this reason, the adhesive surface of the ink flow path member 23 ″ with the printer head chip 11 has irregularities. That is, as shown in FIG. A recess 23c is formed. Further, in the portion where the printer head chip 11 does not exist, the recess 23c is not formed, and the ink flow path member 23 ″ is directly bonded to the nozzle sheet 5. Further, both end portions of the ink flow path 20 are closed. Therefore, convex portions 23b are provided at both end portions of the ink flow path member 23 '', as in the third embodiment.
[0050]
In the present embodiment, the shape of the ink flow path member 23 ″ is more complicated than the shape of the ink flow path member 23 of the first embodiment because the recess 23c must be formed at a position corresponding to the printer head chip 11. However, it is not necessary to provide the dummy chips 21 and 22.
[0051]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following various deformation | transformation is possible.
(1) The ink flow path members 23, 23 ′ and 23 ″ do not need to be formed entirely from a material having high thermal conductivity, and include a portion bonded to the printer head chip 11 as shown in FIG. It is sufficient that at least a part is formed from a material having a high thermal conductivity. Of course, the entire ink flow path member 23, 23 ′ or 23 ″ may be formed from a material having a high thermal conductivity. .
[0052]
(2) In the present embodiment, aluminum or an aluminum alloy is used as an example of a material having high thermal conductivity constituting at least a part of the ink flow path member 23, 23 ′ or 23 ″, but other materials are used. In general metal materials, a pure metal material has a higher thermal conductivity, and examples of a metal material having a higher thermal conductivity include Ag, Cu, Au, and alloys thereof. Or an alloy containing these metals and other metals, or a resin material in which Ag, Cu, Au, or Al powder is dispersed.
[0053]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the heat generated in the printer head chip is promptly transmitted to the ink flow path member as a heat radiating means provided outside the printer head chip. Further, the ink flow path member as the heat radiating means is constantly cooled by the circulation of the ink.
  Thereby, the heat generated in the printer head chip can be efficiently radiated without complicating the structure of the printer head chip or the printer head and without increasing the size.
  Further, since the ink flow path is constituted by the printer head chip and the dummy chip, the ink does not leak to the outside.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view showing a printer head chip used in a printer head according to the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a nozzle sheet in the external perspective view of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a plan view showing the printer head of the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a state where nozzles between adjacent printer head chips overlap.
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of FIG. 3 and also shows ink flow path members provided on the printer head chip and the dummy chip.
6 is a cross-sectional view corresponding to the BB cross section of FIG. 3, and also shows an ink flow path member. FIG.
7 is a cross-sectional view corresponding to the CC cross section of FIG. 3 and also showing an ink flow path member. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a specific shape of a printer head to which the present invention is applied.
9 is a cross-sectional view showing an example in which the outer shape is the same as that of FIG. 8 and the material of the ink flow path member is different.
10 is a graph showing the relationship between elapsed time and temperature rise in the printer head chip of FIGS. 8 and 9. FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a printer head according to a second embodiment of the invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment.
12 is a plan view showing a printer head according to a third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment.
13 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 12, and also shows an ink flow path member. FIG.
FIG. 14 is a plan view showing a printer head according to a fourth embodiment of the invention, corresponding to FIG. 3 of the first embodiment.
15 is a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line EE of FIG. 14, and also shows an ink flow path member.
16 is a cross-sectional view corresponding to the FF cross section of FIG. 14 and also showing an ink flow path member.
FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to the GG cross section of FIG. 14, and also shows an ink flow path member.
[Explanation of symbols]
10, 10A, 10B, 10C Printer head
11 (11A, 11B, ...) Printer head chip
12 Ink pressurization chamber
13 Heating resistor
14 Substrate material
18 nozzles
20 Ink flow path
21, 21 ', 22 Dummy chip
23, 23 ', 23 "ink flow path member
23a Channel groove
23b Convex part
23c recess

Claims

A printer head having an ink pressurizing chamber and a plurality of printer head chips for discharging ink in the ink pressurizing chamber from nozzles,
Communicating with the ink pressurization chamber of each of the printer head chips, for supplying ink to the ink pressurization chamber, comprising an ink flow path extending in a direction in which the printer head chips are juxtaposed ,
Here, the ink flow path is formed to have the same thickness as the printer head chip and the printer head chip, and is disposed in an area where the printer head chip is not disposed between the printer head chips. a dummy chip is not performed the ejection of ink, is constituted by an ink flow path member having a channel groove communicating with the ink flow path,
Further, the ink flow path member is bonded onto the plurality of printer head chips and the dummy chip so as to cover the ink flow path, and at least a part including an adhesive portion with the printer head chip is at least part of the printer head printer head, characterized in that it also serves as a heat dissipating means for dissipating the heat generated in the chip.

The printer head according to claim 1.
  The printer head chip includes at least a substrate, and a barrier layer formed on the substrate and constituting the ink pressurizing chamber,
  The dummy chip includes at least the substrate and a barrier layer having the same thickness as the barrier layer formed on the substrate.
  A printer head characterized by that.

The printer head according to claim 1.
At least a part of the ink flow path member including an adhesion portion with the printer head chip is formed of aluminum or a material containing aluminum.

A printer head in which a plurality of ink pressurizing chambers having heating resistors are arranged on a substrate, and a plurality of printer head chips are arranged to drive the heating resistors to discharge ink in the ink pressurizing chambers from nozzles. Because
Communicating with the ink pressurization chamber of each of the printer head chips, for supplying ink to the ink pressurization chamber, comprising an ink flow path extending in a direction in which the printer head chips are juxtaposed ,
Here, the ink flow path is formed to have the same thickness as the printer head chip, the printer head chip, and a dummy chip that does not discharge ink, and a flow path that communicates with the ink flow path. An ink flow path member having a groove ,
The plurality of printer head chips are arranged on both sides with the ink flow path therebetween,
The printer head chips on both sides across the ink flow path are arranged to face each other via the ink flow path,
The printer head chip located on one side across the ink flow path and the printer head chip located on the other side are alternately arranged in the extending direction of the ink flow path,
The dummy chip is disposed in a region where the printer head chip is not disposed between the printer head chips disposed along the ink flow path.
Further, the ink flow path member is bonded onto the plurality of printer head chips and the dummy chip so as to cover the ink flow path, and at least a part including an adhesive portion with the printer head chip is at least part of the printer head printer head, characterized in that it also serves as a heat dissipating means for dissipating the heat generated in the chip.

The printer head according to claim 4.
  The printer head chip includes at least a substrate, and a barrier layer formed on the substrate and constituting the ink pressurizing chamber,
  The dummy chip includes at least the substrate and a barrier layer having the same thickness as the barrier layer formed on the substrate.
  A printer head characterized by that.

The printer head according to claim 4 .
At least a part of the ink flow path member including an adhesion portion between the printer head chip and the dummy chip is formed of aluminum or a material containing aluminum.

The printer head according to claim 4.
The upper surface formed by the printer head chip and the dummy chip is a flat surface,
The printer head according to claim 1, wherein an adhesive surface of the ink flow path member to the printer head chip and the dummy chip is formed flat.

The printer head according to claim 4 .
The dummy chips are further disposed at both ends of the ink flow path,
The printer head, wherein the printer head chip and the dummy chip are arranged so as to surround the ink flow path.

The printer head according to claim 4.
At least a part of the ink flow path member including an adhesion portion between the printer head chip and the dummy chip is formed of aluminum or a material containing aluminum,
The upper surface formed by the printer head chip and the dummy chip is a flat surface,
The printer head according to claim 1, wherein an adhesive surface of the ink flow path member to the printer head chip and the dummy chip is formed flat.

The printer head according to claim 4 .
At least a part of the ink flow path member including an adhesion portion between the printer head chip and the dummy chip is formed of aluminum or a material containing aluminum,
The dummy chips are further disposed at both ends of the ink flow path,
The printer head, wherein the printer head chip and the dummy chip are arranged so as to surround the ink flow path.

The printer head according to claim 4.
The upper surface formed by the printer head chip and the dummy chip is a flat surface,
The adhesive surface between the printer head chip and the dummy chip of the ink flow path member is formed flat,
The dummy chips are further disposed at both ends of the ink flow path,
The printer head, wherein the printer head chip and the dummy chip are arranged so as to surround the ink flow path.

The printer head according to claim 4.
At least a part of the ink flow path member including an adhesion portion between the printer head chip and the dummy chip is formed of aluminum or a material containing aluminum,
The upper surface formed by the printer head chip and the dummy chip is a flat surface,
The adhesive surface between the printer head chip and the dummy chip of the ink flow path member is formed flat,
The dummy chips are further disposed at both ends of the ink flow path,
The printer head, wherein the printer head chip and the dummy chip are arranged so as to surround the ink flow path.