JP3683941B2 - Ink jet head, ink jet cartridge having the head, and ink jet apparatus equipped with the head - Google Patents

Ink jet head, ink jet cartridge having the head, and ink jet apparatus equipped with the head Download PDF

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【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、第1基体と第2基体とを接合することでインク路が形成されるインクジェットヘッドに関する。
【0002】
また、本発明は記録信号が与えられてインクを吐出するインクジェットヘッドと該ヘッドにインクを供給するインクタンクとが一体的に構成されたインクジェットヘッドカートリッジに関する。
【0003】
さらに本発明は、インクジェットカートリッジを搭載し所望の記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【0004】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、記録に際し、記録ヘッドに設けられた微細な吐出口よりインク滴を飛翔させ、そのインク滴を記録紙上に着弾させることで所望の記録を行うものである。
【0005】
図10は、前述のインクジェット記録方式に用いられるインクジェットヘッドの一部を概略的に示す概略斜視図である。
【0006】
図10において、1は複数の吐出エネルギー発生素子、例えば電気熱変換素子(図示せず)が配された基板である。2は複数のインク吐出口9及びインク吐出口9に連通したインク路7となる溝部7a及びインク路壁となる壁部7b及びインク路7へインクを供給する共通液室8とが一体化されて作られた溝付天板である。3は各部品を構築して構成する為のAl製支持部材である。4は前記インク路7を形成するために基板1と溝付天板2とを機械的に圧着接合させる手段たるバネ製板状部材である。
【0007】
このバネ製板状部材4は略コ字状の形状であり、基板1と溝付天板2とを接合方向の上下から挟みこんで押圧して接合している。その際バネ製板状部材4は、溝付天板2の上面と面接触の状態で加圧力を前記上面に対して加えてあり、その押圧力で基板1と溝付天板2とを接合している。
【0008】
このような接合方法に関しては、板バネの端部を折曲げ、その線状となった端面で第2の基体を圧接することが本発明者らによってすでに提案されている(特開平3−101955号公報)。それを図11(a)(b)に示した。
【0009】
バネ製板状部材4は、図11(a)、(b)に示されるように溝付天板2の上面に略平行な平面部4cと、基板1と溝付天板2との接合面側に沿った側面部4dとを有した略コ字形状をしており、側面部4dにはさらに支持板3と係合してバネ製板状部材4に押圧力を付勢するためのアーム部4eが設けられている。さらにバネ製板状部材4には、平面部4cから延在され、溝付天板2の上面側に折り曲げられた線圧発生部6が設けられている。この線圧発生部6によって基板1と溝付天板2とが線圧によって押圧接合されることで押圧の応力が集中し、均一な押圧力が得られ確実で信頼性が高い接合が行われる。
【0010】
【発明が解決しようとしている課題】
このような方法により、吐出圧発生部のある第1の基体(基板)と、液流路となる溝部をもった第2の基体(溝付天板)との、密着が十分に達成され、それによってクロストークのない非常に品位の良好な印字が可能であることが開示されている。
【0011】
しかしながら、この方法では、流路数にして50〜100本程度までの大きさの溝付天板では、十分な品位が得られたが、さらに高速プリントを達成すべく、150本程度の流路数の第2基体を作成しテストしたところ基板と、溝付天板の密着が不十分なために両者の間にすきまが生じ、隣接する流路との分離が不十分なためにインク流路間でクロストークが発生し、印字品位の著しい劣化が見られた。これは溝付天板のサイズが大型化することで成形時のソリや変形が大きくなったために、バネの押圧では基板との密着が十分に達成されなかったためであると推定される。これを解決するためにバネ圧力を強くしてみたが、少し程度バネ圧力を強くしたからといってあまり効果はなかった。さらにバネ圧を高くする場合、基板がアーム部4eによって破壊される虞れがあるため、あまり望ましくない。
【0012】
本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、前述のように基板1と溝付天板2とを押圧部材4によって押圧接合する際の押圧力の均一性及び確実性を確保、補償し、高品位記録が達成できるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【0013】
また、前述のような優れた特性を有するインクジェットヘッドに対してインクを供給するインクタンクを一体的に設け、インクジェット装置に対して交換可能にしたインクジェットヘッドカートリッジを提供することを目的とする。
【0014】
さらに、前述の優れた特性を有するインクジェットヘッドを用いたインクジェットヘッドカートリッジが搭載されて記録が行われるインクジェット装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述の目的を達成するために鋭意努力を重ねた結果、樹脂製の溝付天板に関して、バネによって当接される部分を複数に分割することによって十分な密着状態が得られるようにしたものである。すなわち、インクを吐出するための複数のインク吐出口と、該複数のインク吐出口にそれぞれ連通する複数のインク路と、前記インクを吐出するために利用される複数の吐出エネルギー発生素子と、該複数の吐出エネルギー発生素子を有した第1の基体と、前記複数のインク路を構成するための溝を有する第2の基体と、該第2の基体を前記第1の基体に対して押圧接合するための押圧部材とを備え、前記第1の基体と前記第2の基体とが接合されることにより前記インク路が形成されるインクジェットヘッドにおいて、前記第2の基体は、前記押圧部材に当接される部分に前記押圧部材の押圧力によってつぶれる複数の凸部を有することにより、前記押圧部材の押圧力を複数の点で受けることを特徴とするインクジェットヘッドを提案するものである。これによって溝付天板に対してバネによる圧力が加わった時に、溝付天板の変形を容易にさせ、それによってたとえ第2基体側のソリや変形がある程度あったとしても、基板との密着向上が図れるようにしたものである。
【0016】
【実施例】
(参考例)
以下、本発明の参考例を図面を用いて具体的に説明する。なお、以下の参考例、実施例においては液体としてインクを例にして説明するが、これに限られるものでなく、本発明の原理で吐出可能な液体であれば、いかなる液体を用いてもよい。図1(a)、(b)は、本発明の参考例のインクジェットヘッドの一部を概略的に表わした分解斜視図及び断面図である。1は複数の吐出エネルギー発生素子、本例では電気熱変換素子を備えている基板(第1基体)であり、主にSiで構成されている。2は多数の吐出口9及び多数の流路(インク路)7及び流路となる溝部7a及びインク路壁となる壁部7b及びインクを各インク路へ送る為のインクを貯溜する共通インク室8を有した溝付天板2第2の基板で樹脂で構成された成形品でできている。3は各部品を構築してヘッドを構成する為の支持部材となるAl板であり、4はインク路7、共通インク室8を形成するために基板1と溝付天板2とを機械的に圧着させる押圧部材、ここではバネ製板状部材を用いており、例えば、リン青銅、バネ用ステンレス等の金属やFRP等でできている。5は基板1と溝付天板2とを仮止めする為の接着剤であり、光硬化型の接着剤である。
【0017】
また本発明の溝付天板2においては上面(押圧部材の当接面側)に、溝部10が図示されるようにインク路7の配列方向と交差する方向(実質的に直交する方向が最も望ましい)に形成されている(図では2本のものを示した)。
【0018】
本参考例のヘッドでは、128個の吐出口9を設け(図では簡略化のため5ヶにしてある)、溝部10を1本から5本までのものをそれぞれ10個作成し、それぞれヘッドとして組立てた後、印字品位の確認を行なった。この際、用いたバネはリン青銅製で荷重約1.0kgのものを使い、また溝部10の深さは、溝付天板2の基板1接合面と垂直方向の長さの約30%のものを用いた。この結果を図2に示す。比較例として溝部を形成していないものを付記した。
【0019】
図2から明らかなように溝部10が形成されていない比較例では、10個のヘッドの内8ヶは満足できる品位のものではなく、多少の固体差はあるものの、隣接ノズルとのクロストークを起こしていた。それに対して溝部10を設けたものは、比較例に対して明らかに品位の向上が認められ、特に溝部10を4本以上設けたものは、10個のヘッドのすべてが非常に良好な印字品位を示した。
【0020】
溝の本数が多いもののほうが、品位が良かった訳であるが、これは、そのまま基板と溝付天板の密着状態が良好であることに他ならない。すなわち、溝の本数が多い方が、一定のバネ荷重を受けた時に、変形が容易なため、密着状態が良いことを示していると考えられる。本発明者らは、この実験事実を、さらに確認するために、図3及び図4に示したような簡略化したモデル実験を行なった。図において、21は、前述の溝付天板と同材質(この場合ポリサルフォンを用いた)のブロックに、溝部としての溝を入れたもので(この図では、2本のものを示した)、このブロックの両端を固定(22で図示)し、反対側の中央部に対して荷重をかけ、その変形量(ソリ量)を測定した。その結果を図4で示している。この図から明らかなように、溝部の本数が多い方が、変形量が大きく荷重による変形が容易であることがわかる。
【0021】
これと関連して、同様のモデルテストで溝の深さを変化させた場合の変位量との相関を図5に示した。この場合、溝の本数を2本に固定し、溝の深さを変化させた。荷重は1kg及び2kgである。図から明らかなように、当然のことながら深さの深いものの方が、変形量が大きい。
【0022】
以上説明したように、一定のバネ荷重で、基板と溝付天板の密着を向上させて、クロストークのない良い印字品位を得るためには、溝付天板に溝部を設けて変形し易い形状とするのが効果的である。その際溝部の本数と深さをどう選択・設計するかは、その応用製品の設計に関わる問題であり、使用できるバネの強さ、溝付天板のソリ量、溝部10をつけた時の樹脂の成形時の流れ性など設計上の制約の中で採り得る最適のものを選べばよい。
【0023】
(実施例)
本発明実施例について詳述するため、以下、図12を用いながら説明する。図12は、本発明のインクジェットヘッドの一部を概略的に表わした分解斜視図である。112は複数の吐出エネルギー発生素子(本例では電気熱変換素子)を備えている素子基板であり、主にSiで構成されている。113は複数のインク吐出口101及び複数の液流路及び液流路となる溝及びインク路壁となる壁部及びインクを各インク路へ送る為のインクを貯留する共通液室を有した溝付部材(天板)113で樹脂の成形品でできている。111は各部品を構築してヘッドを構成する為の支持部材となるベースプレートであり、114は液流路、共通液室を形成するためにヒーターボード112と天板113とを機械的に圧着させるバネ等の押圧部材であり、例えば、リン青銅、バネ用ステンレス、FRP等でできている。
【0024】
押圧部材114は図12に示すように天板113の上面に略平行な鋼性の高い折り返し端部114Aが形成されている。一方天板113のバネ部材押圧部側(溝部分の反対側)には、複数の凸部113Cが設けられている。この凸部113Cを、押圧部材114の折り返し端部114Aが押圧することにより素子基板112と天板113を押圧接合している。この様に押圧部材114の押圧力を複数の点で受けることにより、天板113の押圧部材による押圧部側のソリや変形、押圧部材114の折り返し端部114Aの出来具合による精度のバラツキによるインク吐出口並び方向の押圧力のバラツキを分散させることができインク吐出口近傍全域を均一な押圧力で押さえることができ確実で信頼性の高い接合が行なわれる。
【0025】
本実施例においては、押圧部材114としては、バネ用ステンレスを用いており板厚0.35mmで約3kgの力を発生している。しかしながら、前述の如く従来のように、天板113のバネ部材押圧部を平面で構成すると、樹脂製である天板113のソリや変形、押圧部材114折り返し端部114Aの精度のバラツキにより、押圧力が部分的に集中し、吐出口の並び方向全域にわたって均一な押圧力で接合することは、難しかった。しかし、本実施例では、溝付天板113の押圧部材押圧部に押圧部材114の折り返し端部114Aの当接する部分を液流路の配列方向に対してほぼ垂直な方向に細長い形状をした複数の凸部113Cを液流路の配列方向に沿った方向に設けることにより、天板113のソリや変形、押圧部材114の精度バラツキによる押圧部材の折り返し端部114Aと、天板113の凸部113Cの当りの強い部分が、他の部分より大きく凸部113Cがつぶされ全体として押圧力がインク吐出口並び方向に分散され、より均一な押圧力で、接合することが可能となる。又、押圧部材114の折り返し端部114Aが押圧する位置は、少なくとも素子基板112と天板113との接合によって形成される液流路領域を押圧していることが好ましい。さらにはインク吐出口側により近い領域を押圧することが好ましく、最も好ましくは吐出口形成領域を押圧することが好ましい。
【0026】
一方、押圧部材114の折り返し端部114Aの押圧領域はインク吐出口に連通する液流路の配列方向の形成領域が全幅にわたって押圧されるような幅で形成することが最も好ましい。一方、天板113の押圧部に設けた凸部113Cは、押圧部材の押圧力によりある程度つぶれる様に押圧部材114との当接部をより小さく形成し、本実施例のようにインク吐出口の並び方向に末広がりに形成することが好ましい。
【0027】
凸部113Cのピッチは、インク吐出口の数等によって最適なピッチ数を決めることが必要である。凸部の数を増しピッチを小さくしすぎると、1つの当りの突起にかかる力が弱くなり、凸部113Cがあまりつぶれず、天板113のソリや変形、押圧部材114の精度のバラツキにより、全域にわたって、押圧部材の折り返し端部114Aが凸部113Cに当接しない部分等ができ、良い結果が得られなかった。逆にピッチを広げすぎると、凸部と凸部の間のインク路が素子基板112にしっかりと押圧されず、安定したインク吐出が得られない。
【0028】
本実施例では、インク吐出口12ケに1ケの割合で凸部113Cを設けた場合に最適な結果が得られた。
【0029】
(実施例2)
図13は本発明の別の実施例を示す。図13に示すように、天板113の押圧部の複数の凸部113Cを設けた部分の肉抜きを施し、しかも前記凸部113Cをインク吐出方向に細長く形成することによって、天板113がインク吐出口の並び方向の剛性が弱くなり、インク吐出口の並び方向全域に渡って、より均等に押圧接合することができる。
【0030】
(実施例3)
図14は、本発明にかかる第3の実施例の溝付部材(天板)の図である。
【0031】
図14において、11は液流路群を分離するための液室分離溝(ダミーノズル)、13は共通液室分離溝、15は共通液室分離溝壁、16はオリフィスプレート、17は共通液室分離溝の封止剤注入口、18A、B、C、及びDは共通液室を構成する複数の凹部であり、封止剤により各共通液室は完全に分離される。20は流路を構成する溝である。
【0032】
ここで、共通液室A部のノズルは、ピッチ71μmで64本配列されている。共通液室B部、C部、D部のノズルは、ピッチ71μmで24本配列されている。
【0033】
共通液室の高さh1は、回復時の泡抜け性及びノズルへのインク安定供給等から0.1mm〜1mm程度が良い。またヒーターボード接合面から天板上面h2は1.2mm〜1.5mm程度が成形時のひけ、反り等に対して良い。そしてそのような寸法の天板と接合するヒーターボードの幅h3は14mm程度でコンパクトなカラー一体ヘッドを実現できる。
【0034】
図15は、図14の複数の共通液室を有したインクジェットヘッドの本発明の実施例を示す。図15に示すように天板16の押圧部の各共通液室に対応した位置に複数の凸部16A、16B、16C及び16Dを設けて、押圧部材114によって押圧することにより有効な力が各共通液室のノズルに加えられ、ヒーターボード112との密着性が向上する。
【0035】
なお、本実施例においては、流路の配列方向と交差(実質的に直交する)各流路群の中心を取る中心線(中心面zz)に対してほぼ対称な位置に凸部を設けている。このため各共通液室を均一に押圧することができる。
【0036】
(実施例4)
図16は本発明の第4の実施例を示す。本実施例においては、流路配列方向の幅が短い液室に対応した凸部16B'、16C'及び16D'は幅が長い液室に対応した凸部16A'よりも0.01mm〜0.1mm高く形成している。これにより共通液室幅の短い、つまり剛性の高い位置のノズルに特に有効に力を作用させ、密着性を向上させることができた。
【0037】
次に、図7乃至図9を用いて、本発明が実施もしくは適用される好適なインクジェットユニットIJU、インクジェットヘッドIJH、インクジェットカートリッジIJC、インクジェット装置本体IJRAの説明図である。以下これらの図面を用いて各部構成の説明を行う。
【0038】
本例でのインクジェットカートリッジIJCは、図8の斜視図でわかるように、インクジェットヘッドユニットとインクタンクとが一体化されたものであり、インクの収納割合が大きくなっているものである。このインクジェットカートリッジIJCは、インクジェット記録装置本体IJRAに載置されているキャリッジの位置決め手段及び電気的接点とによって固定支持されると共に、該キャリッジに対して着脱可能なディスポーザブルタイプである。
【0039】
インクジェットユニットIJUは、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット方式のユニットである。
【0040】
図2において、100はSi基板上に複数の列状に配された電気熱変換体(吐出ヒータ)と、これに電力を供給するAl等の電気配線とが成膜技術により形成されて成るヒータボード(第1の基体)である。200はヒータボード100に対する配線基板である。
【0041】
1300は複数のインク流路を夫々区分するための隔壁(溝)や各インク流路(液流路)へインクを与えるためにインクを収納するための共通液室等を設けた溝付天板で、各インク流路に対応した吐出口を複数有するオリフィスプレート400を一体成型したものである。これらの一体成型材料としてはポリサルフォン樹脂が好ましいが、他の成型用樹脂材料でも良い。
【0042】
300は配線基板200の裏面を平面で支持する例えば金属製の支持体で、インクジェットユニットの底板となる。500は押圧部材である押えばねであり、M字形状でそのM字の中央で共通液室を軽圧で押圧すると共に前だれ部501で液路の一部、好ましくは吐出口近傍の領域を線圧で集中押圧する。ヒータボード100および天板1300を押えばねの足部が支持体300の穴3121を通って支持体300の裏面側に係合することでこれらを挟み込んだ状態で両者を係合させることにより、押えばね500とその前だれ部501の集中付勢力によってヒータボード100と天板1300とを圧着固定されている。
【0043】
インクタンクは、カートリッジ本体1000と、インク吸収体900とインク吸収体900をカートリッジ本体1000の上記ユニットIJU取付面とは反対側の側面から挿入した後、これを封止する蓋部材1100とで構成されている。1200はユニットIJUに対してインクを供給するための供給口である。1401はカートリッジ内部を大気に連通するために蓋部材に設けられた大気連通口である。
【0044】
尚、本実施例においては天板1300は耐インク性に優れたポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリプロピレンなどの樹脂を用い、ポリフィスプレート部400と共に金型内で一体に同時成型してある。
【0045】
上述のように一体成型部品は、インク供給部材600、天板・オリフィスプレート一体、インクタンク本体1000としたので組立て精度が高水準になるばかりでなく、大量生産の品質向上に極めて有効である。又部品点数の個数は従来に比較して減少できているので、優れた所望特性を確実に発揮できる。
【0046】
図9は本発明が適用されるインクジェット記録装置IJRAの概観図で、駆動モータ5013の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア5011、5009を介して回転するリードスクリュー5005のら線溝5004に対して係合するキャリッジHCはピン(不図示)を有し、矢印a、b方向に往復移動される。5002は紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテン5000に対して押圧する。5007、5008はフォトカプラでキャリッジのレバー5006のこの域での存在を確認してモータ5013の回転方向切換等を行うためのホームポジション検知手段である。5016は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材5022を支持する部材で、5015はこのキャップ内を吸引する吸引手段でキャップ内開口5023を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。5017はクリーニングブレードで、5019はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板5018にこれらは支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用できることはいうもでもない。又、5012は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジと係合するカム5020の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。
【0047】
これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきたときにリードスクリュー5005の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれば、本例には何れも適用できる。上述における各構成は単独でも複合的に見ても優れた発明であり、本発明にとって好ましい構成例を示している。
【0048】
尚、本装置には吐出エネルギー発生素子を駆動するための駆動信号供給手段を有している。
【0049】
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブルジェット方式のインクジェットヘッド、インクジェット装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。
【0050】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第4723129号明細書、同第4740796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持されているシートや液路に対応して配置されていて電気熱変換体に、記録情報を対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体(インク)内の気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第4463359号明細書、同第4345262号明細書に記載されているようなものが適している。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記録を行うことができる。
【0051】
インクジェットヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成(直線状液流路又は直角液流路)の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第4558333号明細書、米国特許第4459600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59年第123670号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応せる構成を開示する特開昭59年第138461号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。
【0052】
更に、インクジェット装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプのインクジェットヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体的に形成された一個のインクジェットヘッドとしての構成のいずれでも良いが、本発明では、上述した効果を一層有効に発揮することができる。
【0053】
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプのインクジェットヘッド、あるいはインクジェットヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプのインクジェットヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【0054】
又、本発明のインクジェット装置の構成として設けられる、インクジェットヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定した記録を行なうために有効である。更に、インクジェット装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、インクジェットヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異なる色の複色カラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、溝付天板のバネ(押圧部材)によって当接される部分に前記押圧部材の押圧力によってつぶれる複数の凸部を有することにより、バネの押圧力を複数の点で受けるようにしている。このことによって押圧部材によって荷重をかけた場合、溝付天板の変形が生じ易く、基板と溝付天板の密着が十分に行なえるため、吐出圧力波が隣接するインク流路へ逃げることもなくなり、クロストークのないインク滴の安定した吐出が得られ、常に安定した良好な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【0056】
また、本発明によれば、基板と溝付天板とを押圧部材によって押圧接合する際の押圧力の均一性及び確実性を確保、補償し、高品位記録が達成できるインクジェット記録ヘッド及び装置を提供することができる。
【0057】
さらに、複数の液流路群をそれに対応した複数の共通液室を有するカラー一体ヘッドを形成する上で、本発明の構成をとることにより、共通液室分離部や幅の狭い共通液室等により剛性の高い溝付天板のインク流路と基板との接着性を向上させることが可能である。これによって溝付天板のソリや変形、押圧部材の精度のバラツキ等の影響を最少限に押さえられ、安定した吐出が得られ、常に安定した良好なカラー印字品位を得ることができるインクジェットヘッドおよび装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の参考例に係るインクジェットヘッドの一例を示す概略斜視図であり、(b)は(a)の断面図である。
【図2】本発明の効果を説明する図である。
【図3】本発明の効果を説明する図である。
【図4】本発明の効果を説明する図である。
【図5】本発明の効果を説明する図である。
【図6】本発明の他の例を説明する図である。
【図7】本発明に係るインクジェットカートリッジの一例の分解斜視図である。
【図8】本発明に係るインクジェットカートリッジの概略斜視図である。
【図9】本発明に係るインクジェット装置を示す概略斜視図である。
【図10】従来のインクジェットヘッドを示す概略斜視図である。
【図11】従来のインクジェットヘッドを示す概略斜視図である。
【図12】本発明第1実施例を実施したインクジェットヘッドの一部の分解斜視図。
【図13】本発明第2実施例を実施したインクジェットヘッドの一部の分解斜視図。
【図14】本発明第3実施例の溝付天板を説明するための図。
【図15】本発明第3実施例のインクジェットヘッドを説明するための図。
【図16】本発明第4実施例のインクジェットヘッドを説明するための図。
【符号の説明】
1 基板
2、12 溝付天板
3 支持部材
4 バネ製板状部材
5 仮止め接着材
6 線圧発生部
7 インク路
8 共通インク室
9 インク吐出口
10 溝部
11 液室分離溝
13 共通液室分離溝
15 共通液室分離溝壁
16 オリフィスプレート
17 封止剤注入口
18 共通液室となる凹部
20 流路を構成する溝
101 インク吐出口
111 ベースプレート
112 ヒータボード
113 天板
113A インク吐出口を形成した吐出口形成部材(オリフィスプレート)
113B バネ部材押圧部(図5)
113C 複数の凸部
114 バネ部材
114A 折り返し端部
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an ink jet head in which an ink path is formed by bonding a first base and a second base.
[0002]
The present invention also relates to an ink jet head cartridge in which an ink jet head that discharges ink when a recording signal is given and an ink tank that supplies ink to the head are integrally formed.
[0003]
Furthermore, the present invention relates to an ink jet recording apparatus that mounts an ink jet cartridge and performs desired recording.
[0004]
[Prior art]
In the ink jet recording system, desired recording is performed by causing ink droplets to fly from fine discharge ports provided in a recording head and landing the ink droplets on recording paper.
[0005]
FIG. 10 is a schematic perspective view schematically showing a part of an inkjet head used in the above-described inkjet recording method.
[0006]
In FIG. 10, reference numeral 1 denotes a substrate on which a plurality of ejection energy generating elements, for example, electrothermal conversion elements (not shown) are arranged. In FIG. 2, a plurality of ink discharge ports 9, a groove portion 7 a serving as an ink path 7 communicating with the ink discharge ports 9, a wall portion 7 b serving as an ink path wall, and a common liquid chamber 8 that supplies ink to the ink path 7 are integrated. It is a grooved top board made by. Reference numeral 3 denotes an Al support member for constructing and configuring each part. Reference numeral 4 denotes a spring plate-like member which is a means for mechanically pressure-bonding the substrate 1 and the grooved top plate 2 to form the ink path 7.
[0007]
This spring-made plate-like member 4 has a substantially U-shape, and the substrate 1 and the grooved top plate 2 are sandwiched and pressed from above and below in the joining direction. At that time, the spring-made plate-like member 4 applies pressure to the upper surface in a state of surface contact with the upper surface of the grooved top plate 2, and the substrate 1 and the grooved top plate 2 are joined by the pressing force. doing.
[0008]
With respect to such a joining method, the present inventors have already proposed that the end portion of the leaf spring is bent and the second base is pressed against the linear end surface (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-101955). Issue gazette). This is shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
[0009]
As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the spring-made plate-like member 4 includes a plane portion 4 c substantially parallel to the upper surface of the grooved top plate 2, and a joint surface between the substrate 1 and the grooved top plate 2. The side surface 4d has a substantially U-shape, and the side surface 4d is further engaged with the support plate 3 to urge the spring plate member 4 with a pressing force. A portion 4e is provided. Further, the spring plate-like member 4 is provided with a linear pressure generating portion 6 that extends from the flat surface portion 4 c and is bent on the upper surface side of the grooved top plate 2. When the substrate 1 and the grooved top plate 2 are pressed and bonded by the linear pressure by the linear pressure generating portion 6, the stress of pressing is concentrated, and a uniform pressing force is obtained and reliable and highly reliable bonding is performed. .
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By such a method, the first substrate (substrate) having the discharge pressure generating portion and the second substrate (grooved top plate) having the groove serving as the liquid flow path are sufficiently achieved, Thus, it is disclosed that printing with very good quality without crosstalk is possible.
[0011]
However, in this method, sufficient quality was obtained with a grooved top plate having a size of about 50 to 100 channels, but about 150 channels were used to achieve higher speed printing. When a plurality of second substrates were prepared and tested, a gap was generated between the substrate and the grooved top plate due to insufficient adhesion, and separation between adjacent channels was insufficient, resulting in an ink channel. Crosstalk occurred between them, and the print quality was significantly deteriorated. This is presumably because the warpage and deformation at the time of molding increased due to the increase in the size of the grooved top plate, and the contact with the substrate was not sufficiently achieved by the pressing of the spring. In order to solve this problem, the spring pressure was increased, but just because the spring pressure was increased to a certain extent was not very effective. Further, when the spring pressure is increased, the substrate may be destroyed by the arm portion 4e, which is not desirable.
[0012]
The present invention is intended to solve these problems, and ensures the uniformity and certainty of the pressing force when the substrate 1 and the grooved top plate 2 are pressed and joined by the pressing member 4 as described above. An object of the present invention is to provide an ink jet head that can compensate and achieve high quality recording.
[0013]
Another object of the present invention is to provide an ink jet head cartridge which is integrally provided with an ink tank for supplying ink to the ink jet head having excellent characteristics as described above and is replaceable with respect to the ink jet apparatus.
[0014]
It is another object of the present invention to provide an ink jet apparatus in which an ink jet head cartridge using an ink jet head having the above-described excellent characteristics is mounted and recording is performed.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive efforts to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention obtained a sufficient contact state by dividing a portion abutted by a spring into a plurality of resin-made grooved top plates. It is intended to be. That is, a plurality of ink ejection ports for ejecting ink, a plurality of ink paths communicating with the plurality of ink ejection ports, a plurality of ejection energy generating elements used for ejecting the ink, A first substrate having a plurality of ejection energy generating elements; a second substrate having grooves for forming the plurality of ink paths; and pressing and bonding the second substrate to the first substrate. In the ink jet head in which the ink path is formed by joining the first base and the second base, the second base is in contact with the press member. Proposed is an ink jet head characterized by having a plurality of protrusions that are crushed by the pressing force of the pressing member at the contacted portion, and receiving the pressing force of the pressing member at a plurality of points. Than it is. As a result, when a spring pressure is applied to the grooved top plate, the grooved top plate is easily deformed, so that even if there is a certain amount of warpage or deformation on the second substrate side, it is in close contact with the substrate. It is intended to improve.
[0016]
【Example】
(Reference example)
Hereinafter, a reference example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the following reference examples and examples, ink will be described as an example of the liquid. However, the present invention is not limited to this, and any liquid may be used as long as it is a liquid that can be discharged according to the principle of the present invention. . FIGS. 1A and 1B are an exploded perspective view and a cross-sectional view schematically showing a part of an ink jet head according to a reference example of the present invention. Reference numeral 1 denotes a substrate (first base) provided with a plurality of discharge energy generating elements, in this example, electrothermal conversion elements, and is mainly composed of Si. A common ink chamber 2 stores a large number of ejection ports 9, a large number of flow paths (ink paths) 7, a groove section 7a serving as a flow path, a wall section 7b serving as an ink path wall, and ink for sending ink to each ink path. The grooved top plate 2 having the second substrate 8 is made of a molded product made of resin. Reference numeral 3 denotes an Al plate which is a support member for constructing each part to constitute a head, and 4 is a mechanical connection between the substrate 1 and the grooved top plate 2 in order to form an ink path 7 and a common ink chamber 8. A pressing member to be crimped to the plate, here a plate member made of spring, is used, and is made of metal such as phosphor bronze, stainless steel for spring, or FRP, for example. Reference numeral 5 denotes an adhesive for temporarily fixing the substrate 1 and the grooved top plate 2 and is a photo-curing adhesive.
[0017]
Further, in the grooved top plate 2 of the present invention, on the upper surface (the contact surface side of the pressing member), the direction in which the groove portion 10 intersects with the arrangement direction of the ink paths 7 as shown in the drawing (the direction that is substantially orthogonal is the most). (Preferably two are shown in the figure).
[0018]
In the head of this reference example, 128 discharge ports 9 are provided (in the drawing, five are provided for simplification), and ten grooves with one to five grooves 10 are formed, respectively. After assembly, the print quality was confirmed. At this time, the spring used is made of phosphor bronze and has a load of about 1.0 kg, and the depth of the groove portion 10 is about 30% of the length in the direction perpendicular to the substrate 1 joint surface of the grooved top plate 2. A thing was used. The result is shown in FIG. A comparative example in which no groove was formed was added.
[0019]
As is clear from FIG. 2, in the comparative example in which the groove 10 is not formed, 8 of the 10 heads are not of satisfactory quality and there are some solid differences, but there is a crosstalk with the adjacent nozzle. I was waking up. On the other hand, in the case where the groove portion 10 is provided, the improvement in the quality is clearly recognized as compared with the comparative example, and in particular, in the case where four or more groove portions 10 are provided, all of the 10 heads have very good print quality. showed that.
[0020]
The one with a larger number of grooves was better in quality, but this is none other than the good adhesion between the substrate and the grooved top plate. That is, it is considered that the larger number of grooves indicates that the contact state is better because deformation is easier when a constant spring load is applied. In order to further confirm this experimental fact, the present inventors conducted a simplified model experiment as shown in FIG. 3 and FIG. In the figure, 21 is a block made of the same material as that of the above-mentioned grooved top plate (in this case, using polysulfone), with grooves as grooves (in this figure, two are shown), Both ends of this block were fixed (illustrated by 22), a load was applied to the central part on the opposite side, and the amount of deformation (the amount of warpage) was measured. The result is shown in FIG. As is apparent from this figure, it can be seen that the larger the number of grooves, the greater the deformation amount and the easier the deformation due to the load.
[0021]
In this connection, FIG. 5 shows the correlation with the amount of displacement when the groove depth is changed in the same model test. In this case, the number of grooves was fixed to two and the depth of the grooves was changed. The loads are 1 kg and 2 kg. As is obvious from the figure, the deeper one has a larger deformation amount as a matter of course.
[0022]
As described above, in order to improve the adhesion between the substrate and the grooved top plate with a constant spring load and to obtain a good print quality without crosstalk, the grooved top plate is easily deformed by providing a groove portion. The shape is effective. In this case, how to select and design the number and depth of the groove is a problem related to the design of the applied product, the strength of the spring that can be used, the amount of warpage of the grooved top plate, and the groove 10 What is necessary is just to choose the optimal thing which can be taken in design restrictions, such as flowability at the time of molding of resin.
[0023]
(Example)
In order to describe the embodiment of the present invention in detail, it will be described below with reference to FIG. FIG. 12 is an exploded perspective view schematically showing a part of the ink jet head of the present invention. An element substrate 112 includes a plurality of ejection energy generating elements (electrothermal conversion elements in this example), and is mainly composed of Si. Reference numeral 113 denotes a plurality of ink discharge ports 101, a plurality of liquid flow paths, a groove serving as a liquid flow path, a wall portion serving as an ink path wall, and a groove having a common liquid chamber for storing ink for sending ink to each ink path. The attached member (top plate) 113 is made of a resin molded product. 111 is a base plate serving as a support member for constructing each part and constituting a head, and 114 is a mechanical pressure bonding of the heater board 112 and the top plate 113 to form a liquid flow path and a common liquid chamber. It is a pressing member such as a spring, and is made of, for example, phosphor bronze, spring stainless steel, FRP, or the like.
[0024]
As shown in FIG. 12, the pressing member 114 has a folded end portion 114 </ b> A having a high steel property substantially parallel to the upper surface of the top plate 113. On the other hand, a plurality of convex portions 113C are provided on the top plate 113 on the spring member pressing portion side (opposite the groove portion). The element substrate 112 and the top plate 113 are pressed and joined by pressing the convex portion 113 </ b> C by the folded end portion 114 </ b> A of the pressing member 114. In this way, by receiving the pressing force of the pressing member 114 at a plurality of points, ink due to warpage or deformation on the pressing portion side by the pressing member of the top plate 113, or variation in accuracy due to the condition of the folded end portion 114A of the pressing member 114. Variations in the pressing force in the direction in which the discharge ports are arranged can be dispersed, and the entire vicinity of the ink discharge ports can be pressed with a uniform pressing force, and reliable and highly reliable joining is performed.
[0025]
In this embodiment, the pressing member 114 is made of spring stainless steel and generates a force of about 3 kg with a plate thickness of 0.35 mm. However, as described above, when the spring member pressing portion of the top plate 113 is configured as a flat surface as in the conventional case, the pressing is caused by the warp or deformation of the resin-made top plate 113 and the accuracy variation of the pressing member 114 folded end portion 114A. It was difficult to join with a uniform pressing force over the entire region in the direction in which the discharge ports were aligned because the pressure was partially concentrated. However, in the present embodiment, a plurality of elongated portions in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the liquid flow paths are formed at the portion where the folded end portion 114A of the pressing member 114 contacts the pressing member pressing portion of the grooved top plate 113. By providing the convex portion 113C in the direction along the arrangement direction of the liquid flow path, the folding end portion 114A of the pressing member due to warpage or deformation of the top plate 113, or the accuracy variation of the pressing member 114, and the convex portion of the top plate 113 The portion with a strong contact with 113C is larger than the other portions, and the projection 113C is crushed, and the pressing force is dispersed in the direction in which the ink discharge ports are arranged as a whole, so that the bonding can be performed with a more uniform pressing force. Further, it is preferable that the position where the folded end portion 114 </ b> A of the pressing member 114 presses at least the liquid flow path region formed by joining the element substrate 112 and the top plate 113. Furthermore, it is preferable to press a region closer to the ink discharge port side, and it is most preferable to press the discharge port formation region.
[0026]
On the other hand, it is most preferable that the pressing region of the folded end portion 114A of the pressing member 114 is formed with such a width that the forming region in the arrangement direction of the liquid flow paths communicating with the ink discharge ports is pressed over the entire width. On the other hand, the convex portion 113C provided on the pressing portion of the top plate 113 has a smaller contact portion with the pressing member 114 so as to be crushed to some extent by the pressing force of the pressing member. It is preferable to form a divergent shape in the arrangement direction.
[0027]
As for the pitch of the convex portions 113C, it is necessary to determine the optimum number of pitches according to the number of ink discharge ports and the like. If the number of projections is increased and the pitch is made too small, the force applied to one projection becomes weak, the projection 113C does not collapse much, and the top plate 113 is warped and deformed, and the accuracy of the pressing member 114 varies. A portion where the folded end portion 114A of the pressing member does not come into contact with the convex portion 113C was formed over the entire area, and good results were not obtained. Conversely, if the pitch is too wide, the ink path between the convex portions is not pressed firmly against the element substrate 112, and stable ink ejection cannot be obtained.
[0028]
In this example, the optimum result was obtained when the convex portions 113C were provided at a rate of one for the 12 ink discharge ports.
[0029]
(Example 2)
FIG. 13 shows another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the top plate 113 is made of ink by forming a thin portion of the pressing portion of the top plate 113 provided with a plurality of convex portions 113 </ b> C and forming the convex portions 113 </ b> C elongated in the ink discharge direction. The rigidity in the direction in which the ejection ports are arranged becomes weak, and press bonding can be performed more evenly over the entire region in which the ink ejection ports are arranged.
[0030]
(Example 3)
FIG. 14 is a view of a grooved member (top plate) according to a third embodiment of the present invention.
[0031]
In FIG. 14, 11 is a liquid chamber separation groove (dummy nozzle) for separating the liquid flow path group, 13 is a common liquid chamber separation groove, 15 is a common liquid chamber separation groove wall, 16 is an orifice plate, and 17 is a common liquid. The sealant inlets 18A, B, C, and D of the chamber separation groove are a plurality of recesses that constitute the common liquid chamber, and each common liquid chamber is completely separated by the sealant. Reference numeral 20 denotes a groove constituting the flow path.
[0032]
Here, 64 nozzles in the common liquid chamber A are arranged at a pitch of 71 μm. Twenty-four nozzles in the common liquid chambers B, C, and D are arranged with a pitch of 71 μm.
[0033]
The height h1 of the common liquid chamber is preferably about 0.1 mm to 1 mm from the viewpoint of bubble removal at the time of recovery and stable ink supply to the nozzles. Further, about 1.2 mm to 1.5 mm from the heater board joint surface to the top plate upper surface h2 is good for sink marks, warpage, etc. during molding. And the width h3 of the heater board joined to the top plate of such a dimension is about 14 mm, and a compact color integrated head can be realized.
[0034]
FIG. 15 shows an embodiment of the present invention of an ink jet head having a plurality of common liquid chambers of FIG. As shown in FIG. 15, a plurality of convex portions 16A, 16B, 16C and 16D are provided at positions corresponding to the common liquid chambers of the pressing portion of the top plate 16, and effective force is obtained by pressing with the pressing member 114. Added to the nozzles of the common liquid chamber, the adhesion with the heater board 112 is improved.
[0035]
In the present embodiment, the convex portions are provided at substantially symmetrical positions with respect to a center line (center plane zz) that takes the center of each flow path group that intersects (substantially orthogonally) the flow path arrangement direction. Yes. For this reason, each common liquid chamber can be pressed uniformly.
[0036]
(Example 4)
FIG. 16 shows a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the convex portions 16B ′, 16C ′, and 16D ′ corresponding to the liquid chamber having a short width in the flow path arrangement direction are 0.01 mm to 0. It is formed 1 mm higher. As a result, the force was particularly effectively applied to the nozzle having a short common liquid chamber width, that is, a highly rigid nozzle, and the adhesion could be improved.
[0037]
Next, FIG. 7 to FIG. 9 are explanatory diagrams of a suitable inkjet unit IJU, inkjet head IJH, inkjet cartridge IJC, and inkjet apparatus main body IJRA to which the present invention is implemented or applied. Hereinafter, the configuration of each part will be described with reference to these drawings.
[0038]
As can be seen from the perspective view of FIG. 8, the ink jet cartridge IJC in this example is one in which the ink jet head unit and the ink tank are integrated, and the ink storage ratio is large. The ink jet cartridge IJC is a disposable type that is fixedly supported by positioning means and electrical contacts of a carriage mounted on the ink jet recording apparatus main body IJRA and is detachable from the carriage.
[0039]
The ink jet unit IJU is a bubble jet unit that performs recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy for causing film boiling to occur in ink according to an electrical signal.
[0040]
In FIG. 2, reference numeral 100 denotes a heater in which electrothermal transducers (discharge heaters) arranged in a plurality of rows on a Si substrate and electric wiring such as Al for supplying electric power to the Si substrate are formed by a film forming technique. A board (first substrate). Reference numeral 200 denotes a wiring board for the heater board 100.
[0041]
Reference numeral 1300 denotes a grooved top plate provided with a partition (groove) for dividing a plurality of ink flow paths and a common liquid chamber for storing ink for supplying ink to each ink flow path (liquid flow path). Thus, the orifice plate 400 having a plurality of ejection openings corresponding to the respective ink flow paths is integrally molded. These integral molding materials are preferably polysulfone resins, but may be other molding resin materials.
[0042]
Reference numeral 300 denotes, for example, a metal support that supports the back surface of the wiring board 200 in a plane, and serves as a bottom plate of the ink jet unit. Reference numeral 500 denotes a presser spring as a pressing member, which is M-shaped and presses the common liquid chamber with light pressure at the center of the M-shape, and at the front portion 501, a part of the liquid path, preferably a region near the discharge port. Concentrated pressing with linear pressure. By holding the heater board 100 and the top plate 1300 in a state where the foot part of the presser spring is engaged with the back surface side of the supporter 300 through the hole 3121 of the supporter 300, the both are engaged. The heater board 100 and the top plate 1300 are pressure-bonded and fixed by the concentrated urging force of the spring 500 and the leading portion 501 thereof.
[0043]
The ink tank includes a cartridge main body 1000, and a lid member 1100 that seals the ink absorber 900 after inserting the ink absorber 900 from the side opposite to the unit IJU mounting surface of the cartridge main body 1000. Has been. Reference numeral 1200 denotes a supply port for supplying ink to the unit IJU. Reference numeral 1401 denotes an atmosphere communication port provided in the lid member for communicating the inside of the cartridge with the atmosphere.
[0044]
In this embodiment, the top plate 1300 is made of a resin such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, and polypropylene having excellent ink resistance, and is integrally molded in the mold together with the polyface plate portion 400. is there.
[0045]
As described above, the integrally molded parts are the ink supply member 600, the top plate / orifice plate integrated, and the ink tank main body 1000, so that the assembly accuracy is not only high, but also extremely effective in improving the quality of mass production. In addition, since the number of parts can be reduced as compared with the prior art, excellent desired characteristics can be surely exhibited.
[0046]
FIG. 9 is a schematic view of an ink jet recording apparatus IJRA to which the present invention is applied. In the helical groove 5004 of the lead screw 5005 that rotates via the driving force transmission gears 5011 and 5009 in conjunction with the forward / reverse rotation of the driving motor 5013. The carriage HC to be engaged with has a pin (not shown) and is reciprocated in the directions of arrows a and b. Reference numeral 5002 denotes a paper pressing plate that presses the paper against the platen 5000 in the carriage movement direction. Reference numerals 5007 and 5008 denote home position detection means for confirming the presence of the carriage lever 5006 in this region by a photocoupler and switching the rotation direction of the motor 5013 and the like. Reference numeral 5016 denotes a member that supports a cap member 5022 that caps the front surface of the recording head. Reference numeral 5015 denotes suction means for sucking the inside of the cap, and performs suction recovery of the recording head through the cap opening 5023. Reference numeral 5017 denotes a cleaning blade, and reference numeral 5019 denotes a member that enables the blade to move in the front-rear direction, and these are supported by a main body support plate 5018. Needless to say, the blade is not in this form and a known cleaning blade can be applied to this example. Reference numeral 5012 denotes a lever for starting suction for suction recovery. The lever 5012 moves with the movement of the cam 5020 engaged with the carriage, and the driving force from the drive motor is controlled by a known transmission means such as clutch switching. Is done.
[0047]
These capping, cleaning, and suction recovery are configured so that desired processing can be performed at their corresponding positions by the action of the lead screw 5005 when the carriage comes to the home position side region. Any operation can be applied to this example as long as the operation is performed. Each of the above-described configurations is an excellent invention whether viewed alone or in combination, and shows preferable configuration examples for the present invention.
[0048]
Note that this apparatus has a drive signal supply means for driving the ejection energy generating element.
[0049]
The present invention brings about an excellent effect especially in a bubble jet type ink jet head and an ink jet apparatus among ink jet recording methods.
[0050]
As its typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). And applying at least one drive signal corresponding to the recording information and giving a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling to the electrothermal transducer, thereby generating thermal energy in the electrothermal transducer, and the recording head This is effective because the film is boiled on the heat acting surface, and as a result, bubbles in the liquid (ink) can be formed in a one-to-one correspondence with the drive signal. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve discharge of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness. As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.
[0051]
As the configuration of the inkjet head, in addition to the combination configuration (linear liquid channel or right-angle liquid channel) of the discharge port, the liquid channel, and the electrothermal transducer as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting part The configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose a configuration in which is disposed in a bending region, are also included in the present invention. In addition, for a plurality of electrothermal transducers, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 123-123670 which discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal transducer, or an opening for absorbing pressure waves of thermal energy The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Laid-Open No. 138461, which discloses a configuration that corresponds to the discharge section.
[0052]
Furthermore, as a full-line type inkjet head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the inkjet apparatus, the length can be set by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. Either a satisfying structure or a structure as a single inkjet head formed integrally may be used, but in the present invention, the above-described effects can be more effectively exhibited.
[0053]
In addition, it is mounted on the device main body so that it can be electrically connected to the device main body and supplied with ink from the device main body. The present invention is also effective when a cartridge type ink jet head is used.
[0054]
In addition, it is preferable to add recovery means for the ink jet head, preliminary auxiliary means, and the like provided as the configuration of the ink jet apparatus of the present invention, since the effects of the present invention can be further stabilized. Specifically, capping means, cleaning means, pressurizing or sucking means, electrothermal converter, heating element different from this, or preheating means using a combination thereof for the recording head. It is also effective to perform a preliminary ejection mode in which ejection is performed separately from recording, in order to perform stable recording. Furthermore, the recording mode of the inkjet apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but the inkjet head may be integrally formed or may be a combination of a plurality of colors. The present invention is extremely effective for an apparatus having at least one of full colors.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the pressing force of the spring is obtained by having the plurality of convex portions that are crushed by the pressing force of the pressing member at the portion abutted by the spring (pressing member) of the grooved top plate. Is received at multiple points. As a result, when a load is applied by the pressing member, the grooved top plate is easily deformed, and the substrate and the grooved top plate can be sufficiently adhered to each other, so that the discharge pressure wave can escape to the adjacent ink flow path. Accordingly, it is possible to provide an ink jet recording head that can stably discharge ink droplets without crosstalk and can always perform stable and good printing.
[0056]
In addition, according to the present invention, there is provided an ink jet recording head and apparatus capable of ensuring and compensating for the uniformity and certainty of the pressing force when the substrate and the grooved top plate are pressed and bonded by the pressing member, and achieving high quality recording. Can be provided.
[0057]
Furthermore, by forming a color integrated head having a plurality of liquid flow path groups and a plurality of common liquid chambers corresponding thereto, by adopting the configuration of the present invention, a common liquid chamber separating portion, a narrow common liquid chamber, etc. Thus, it is possible to improve the adhesion between the ink flow path of the grooved top plate having high rigidity and the substrate. As a result, an ink jet head capable of minimizing the influence of warpage and deformation of the grooved top plate, variation in accuracy of the pressing member, etc., obtaining stable discharge, and always obtaining stable and good color printing quality, and An apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
1A is a schematic perspective view showing an example of an ink jet head according to a reference example of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the present invention.
FIG. 7 is an exploded perspective view of an example of an ink jet cartridge according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic perspective view of an ink jet cartridge according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an ink jet apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a conventional inkjet head.
FIG. 11 is a schematic perspective view showing a conventional inkjet head.
FIG. 12 is an exploded perspective view of a part of the inkjet head in which the first embodiment of the present invention is implemented.
FIG. 13 is an exploded perspective view of a part of an inkjet head embodying a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view for explaining a grooved top plate according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view for explaining an ink jet head according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a view for explaining an ink jet head according to a fourth embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2, 12 Top plate with groove
3 Support members
4 Spring plate
5 Temporary adhesive
6 Line pressure generator
7 Ink path
8 Common ink chamber
9 Ink outlet
10 Groove
11 Liquid chamber separation groove
13 Common liquid chamber separation groove
15 Common liquid chamber separation groove wall
16 Orifice plate
17 Sealant inlet
18 Concave part that becomes common liquid chamber
20 Grooves constituting the flow path
101 Ink ejection port
111 Base plate
112 Heater board
113 Top plate
113A Discharge port forming member (orifice plate) formed with ink discharge ports
113B Spring member pressing part (FIG. 5)
113C Multiple convex parts
114 Spring member
114A folded end

Claims (14)

インクを吐出するための複数のインク吐出口と、該複数のインク吐出口にそれぞれ連通する複数のインク路と、前記インクを吐出するために利用される複数の吐出エネルギー発生素子と、該複数の吐出エネルギー発生素子を有した第1の基体と、前記複数のインク路を構成するための溝を有する第2の基体と、該第2の基体を前記第1の基体に対して押圧接合するための押圧部材とを備え、前記第1の基体と前記第2の基体とが接合されることにより前記インク路が形成されるインクジェットヘッドにおいて、
前記第2の基体は、前記押圧部材に当接される部分に前記押圧部材の押圧力によってつぶれる複数の凸部を有することにより、前記押圧部材の押圧力を複数の点で受けることを特徴とするインクジェットヘッド。
A plurality of ink ejection openings for ejecting ink; a plurality of ink paths communicating with the plurality of ink ejection openings; a plurality of ejection energy generating elements used for ejecting the ink; A first substrate having an ejection energy generating element, a second substrate having grooves for forming the plurality of ink paths, and press bonding the second substrate to the first substrate. An ink jet head in which the ink path is formed by joining the first base and the second base.
The second base body has a plurality of protrusions that are crushed by the pressing force of the pressing member at a portion in contact with the pressing member, and receives the pressing force of the pressing member at a plurality of points. Inkjet head.
前記複数の凸部は前記複数のインク流路配列方向に沿って設けられている請求項1に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the plurality of convex portions are provided along the plurality of ink flow path arrangement directions. 前記インクジェットヘッドは、複数色のインクを吐出するものであり、各色ごとに前記インク路に連通する共通液室を有する請求項2に記載のインクジェットヘッド。The ink jet head according to claim 2, wherein the ink jet head ejects ink of a plurality of colors, and has a common liquid chamber communicating with the ink path for each color. 前記複数の凸部は前記各色ごとに設けられた共通液室に対応して複数設けられている請求項3に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 3, wherein a plurality of the plurality of convex portions are provided corresponding to the common liquid chamber provided for each of the colors. 前記凸部は、前記各共通液室に連通する前記インク路群中のインク路配列方向と交差する中心線に対してほぼ対称に配置されている請求項4に記載のインクジェットヘッド。5. The inkjet head according to claim 4, wherein the convex portion is disposed substantially symmetrically with respect to a center line intersecting with an ink path arrangement direction in the ink path group communicating with the common liquid chamber. 前記複数の共通液室の少なくとも1つは大きさが異なっており、大きな液室に対応した凸部の数は小さな液室に対応した凸部の数より多い請求項5に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 5, wherein at least one of the plurality of common liquid chambers has a different size, and the number of convex portions corresponding to a large liquid chamber is greater than the number of convex portions corresponding to a small liquid chamber. 前記複数の共通液室のうちインク路配列方向の幅が短い液室に対応した凸部の高さが他の凸部より高い請求項5に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 5, wherein a height of a convex portion corresponding to a liquid chamber having a short width in the ink path arrangement direction among the plurality of common liquid chambers is higher than other convex portions. 前記押圧部材は金属製のバネである請求項1に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the pressing member is a metal spring. 前記吐出エネルギー発生素子は電気熱変換素子である請求項1に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the ejection energy generation element is an electrothermal conversion element. 前記第2の基体は樹脂である請求項1に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the second substrate is a resin. 前記樹脂がポリサルフォンである請求項10に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 10, wherein the resin is polysulfone. インクを吐出するための複数のインク吐出口と、該複数のインク吐出口にそれぞれ連通する複数のインク路と、前記インクを吐出するために利用される複数の吐出エネルギー発生素子と、該複数の吐出エネルギー発生素子を有した第1の基体と、前記複数のインク路を構成するための溝を有する第2の基体と、該第2の基体を前記第1の基体に対して押圧接合するための押圧部材とを備え、前記第1の基体と前記第2の基体とが接合されることにより前記インク路が形成されるインクジェットヘッドと、
該ヘッドに供給されるインクを保持したインクタンクとを有するインクジェットカートリッジにおいて、
前記第2の基体は、前記押圧部材に当接される部分に前記押圧部材の押圧力によってつぶれる複数の凸部を有することにより、前記押圧部材の押圧力を複数の点で受けることを特徴とするインクジェットカートリッジ。
A plurality of ink ejection openings for ejecting ink; a plurality of ink paths communicating with the plurality of ink ejection openings; a plurality of ejection energy generating elements used for ejecting the ink; A first substrate having an ejection energy generating element, a second substrate having grooves for forming the plurality of ink paths, and press bonding the second substrate to the first substrate. An ink jet head in which the ink path is formed by joining the first base and the second base;
In an ink jet cartridge having an ink tank holding ink supplied to the head,
The second base body has a plurality of protrusions that are crushed by the pressing force of the pressing member at a portion in contact with the pressing member, and receives the pressing force of the pressing member at a plurality of points. Inkjet cartridge.
インクを吐出するための複数のインク吐出口と、該複数のインク吐出口にそれぞれ連通する複数のインク路と、前記インクを吐出するために利用される複数の吐出エネルギー発生素子と、該複数の吐出エネルギー発生素子を有した第1の基体と、前記複数のインク路を構成するための溝を有する第2の基体と、該第2の基体を前記第1の基体に対して押圧接合するための押圧部材とを備え、前記第1の基体と前記第2の基体とが接合されることにより前記インク路が形成されるインクジェットヘッドと、
該ヘッドに該ヘッドを駆動するための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
を有するインクジェット装置において、
前記第2の基体は、前記押圧部材に当接される部分に前記押圧部材の押圧力によってつぶれる複数の凸部を有することにより、前記押圧部材の押圧力を複数の点で受けることを特徴とするインクジェット装置。
A plurality of ink ejection openings for ejecting ink; a plurality of ink paths communicating with the plurality of ink ejection openings; a plurality of ejection energy generating elements used for ejecting the ink; A first substrate having an ejection energy generating element, a second substrate having grooves for forming the plurality of ink paths, and press bonding the second substrate to the first substrate. An ink jet head in which the ink path is formed by joining the first base and the second base;
Drive signal supply means for supplying a drive signal for driving the head to the head;
In an inkjet apparatus having
The second base body has a plurality of protrusions that are crushed by the pressing force of the pressing member at a portion in contact with the pressing member, and receives the pressing force of the pressing member at a plurality of points. Inkjet device.
インクを吐出するための複数のインク吐出口と、該複数のインク吐出口にそれぞれ連通する複数のインク路と、前記インクを吐出するために利用される複数の吐出エネルギー発生素子と、該複数の吐出エネルギー発生素子を有した第1の基体と、前記複数のインク路を構成するための溝を有する第2の基体と、該第2の基体を前記第1の基体に対して押圧接合するための押圧部材とを備え、前記第1の基体と前記第2の基体とが接合されることにより前記インク路が形成されるインクジェットヘッドと、
該ヘッドが吐出したインクによってプリントが行われる被プリント媒体を搬送するための搬送手段と、
を有するインクジェット装置において、
前記第2の基体は、前記押圧部材に当接される部分に前記押圧部材の押圧力によってつぶれる複数の凸部を有することにより、前記押圧部材の押圧力を複数の点で受けることを特徴とするインクジェット装置。
A plurality of ink ejection openings for ejecting ink; a plurality of ink paths communicating with the plurality of ink ejection openings; a plurality of ejection energy generating elements used for ejecting the ink; A first substrate having an ejection energy generating element, a second substrate having grooves for forming the plurality of ink paths, and press bonding the second substrate to the first substrate. An ink jet head in which the ink path is formed by joining the first base and the second base;
Transport means for transporting a print medium on which printing is performed by ink ejected by the head;
In an inkjet apparatus having
The second base body has a plurality of protrusions that are crushed by the pressing force of the pressing member at a portion in contact with the pressing member, and receives the pressing force of the pressing member at a plurality of points. Inkjet device.
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