JP5168912B2 - Liquid discharge head, liquid discharge head unit, and image forming apparatus - Google Patents

Liquid discharge head, liquid discharge head unit, and image forming apparatus Download PDF

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Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge head unit, and an image forming apparatus.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液(液体)の液滴を吐出する液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッド)で構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体(以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。)を搬送しながら、液体としての記録液(以下、インクともいう。)を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。)を行なうものがある。   As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, and a multifunction machine of these, for example, a liquid ejection apparatus including a recording head composed of a liquid ejection head (droplet ejection head) that ejects liquid droplets of a recording liquid (liquid) As a liquid while transporting a medium (hereinafter also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, recording paper, etc. are also used synonymously). The recording liquid (hereinafter also referred to as ink) is attached to a sheet to form an image (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously).

なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、液体とは記録液、インクに限るものではなく、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像を形成するものに限らない。   The image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. The term “not only” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium. Further, the liquid is not limited to the recording liquid and ink, and is not particularly limited as long as it is a liquid capable of forming an image. Further, the liquid ejection apparatus means an apparatus that ejects liquid from a liquid ejection head, and is not limited to an apparatus that forms an image.

このような画像形成装置に用いられる液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッド)としては、液滴を吐出するノズルが連通する液室(流路、加圧液室、圧力室なども同義である。)内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段(アクチュエータ手段)として、電気熱変換素子を用いて気泡による圧力を発生させるサーマル型ヘッド、圧電素子(電気機械変換素子)を用いて振動板を変形させて圧力を発生させる圧電型ヘッド、電極と振動板との間で生じる静電力で振動板を変形させて圧力を発生させる静電型ヘッドなどがある。   As a liquid discharge head (droplet discharge head) used in such an image forming apparatus, a liquid chamber (a flow path, a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, and the like have the same meaning) communicated with a nozzle for discharging a droplet. As a pressure generating means (actuator means) for generating pressure to pressurize the liquid inside, a thermal head that generates pressure due to bubbles using an electrothermal conversion element, a diaphragm using a piezoelectric element (electromechanical conversion element) There are piezoelectric heads that generate pressure by being deformed, and electrostatic heads that generate pressure by deforming the diaphragm with an electrostatic force generated between an electrode and the diaphragm.

また、液体吐出ヘッドには、ノズルの軸方向と液体供給流れ方向が平行であるエッジシュータ型と、ノズルの軸方向と液体供給流れ方向が直交するサイドシュータ型とがある。エッジシュータ型は、例えばサーマル型ヘッドでは流路板に電気熱変換素子や配線を設けて天板を貼り付けることで基本的な構成が得られ、量産に向くため初期のプリンタで広く使用されていたが、その反面、リフィル応答速度が遅く、吐出パワーがサイドシュータ型よりも低く、キャビテーションが生じやすいデメリットがある。   The liquid ejection head includes an edge shooter type in which the nozzle axial direction and the liquid supply flow direction are parallel, and a side shooter type in which the nozzle axial direction and the liquid supply flow direction are orthogonal to each other. The edge shooter type, for example, in a thermal type head, has a basic structure obtained by attaching an electrothermal conversion element or wiring to a flow path plate and attaching a top plate, and is widely used in early printers for mass production. However, on the other hand, the refill response speed is slow, the discharge power is lower than that of the side shooter type, and cavitation is likely to occur.

一方、サイドシュータ型は、例えばサーマル型ヘッドではノズルが電気熱変換素子の真上に位置することで、液体を升で量る効果があり滴吐出量が均一化し、また、吐出する時に気泡が大気に連通するためキャビテーションが生じないことからヘッド寿命が長く、更に気泡発生方向と吐出方向が一致するので、吐出パワーが高まり、また流路側に大きな衝撃波が伝わらないので、リフィルが速く、メニスカスも安定するため、高速印字に適しており、現在のプリンタの主流となっている。   On the other hand, in the side shooter type, for example, in a thermal type head, the nozzle is positioned directly above the electrothermal conversion element, which has the effect of measuring the liquid with a broom, and the droplet discharge amount is uniformed. Cavitation does not occur because it communicates with the atmosphere, so the head life is long, the bubble generation direction matches the discharge direction, the discharge power increases, and no large shock waves are transmitted to the flow path side, so refilling is fast, meniscus is also Since it is stable, it is suitable for high-speed printing and is the mainstream of current printers.

ところで、画像形成装置に対する高画質、高速、高信頼性の要求の高まりに伴って、液体吐出ヘッドのノズルの高密度化、多ノズル化は必須となっているが、これに伴いヘッド内側のノズルからの吐出により周囲に負圧が発生しその影響によりヘッド周辺のノズルから吐出された液滴に曲がり(以下、「端ヨレ」と言う。)が発生し、適正な位置へ着弾しないという問題が明らかになっている。この端ヨレの現象は、特に、高密度化、多ノズル化がし易く、小滴を多用するサーマル型でサイドシュータ型のヘッドにおいて顕著に現れる。   By the way, with increasing demands for high image quality, high speed, and high reliability for image forming apparatuses, it is essential to increase the density and the number of nozzles of the liquid ejection head. A negative pressure is generated in the surroundings due to the discharge from the nozzle, and the liquid droplets discharged from the nozzles around the head are bent (hereinafter referred to as “end deviation”) due to the influence, and the problem that the ink does not land at an appropriate position. It has become clear. This edge twist phenomenon is particularly easy to achieve high density and multi-nozzle, and it appears remarkably in thermal type and side shooter type heads that use many droplets.

そこで、特許文献1に記載されているように、インク滴の体積が大きいインクを吐出する大ノズルの列からなる複数の大ノズル列群と、大ノズルから吐出されるインク滴より小さい体積のインクを吐出する小ノズルの列からなる複数の小ノズル列群とを含み、大ノズル列群と小ノズル列群との間隔が、大ノズル列群同士の間隔よりも広い構成としたインクジェット記録ヘッドがある。
特開2005−169927号公報
Therefore, as described in Patent Document 1, a plurality of large nozzle row groups composed of rows of large nozzles that eject ink with a large volume of ink droplets, and ink with a volume smaller than the ink droplets ejected from the large nozzles An ink jet recording head including a plurality of small nozzle row groups each including a row of small nozzles that discharge the nozzle, wherein the interval between the large nozzle row group and the small nozzle row group is wider than the interval between the large nozzle row groups. is there.
JP 2005-169927 A

また、特許文献2に記載されているように、同一平面上に所定の密度で所定の方向に配列された液体を吐出するための複数の吐出口と、少なくとも該複数の吐出口の配列範囲の側端部に、複数の吐出口の配列方向とは異なる方向に延在して、同一平面より突出した凸部領域とを有するインクジェット記録ヘッドがある。
特開2004−216774号公報
Further, as described in Patent Document 2, a plurality of discharge ports for discharging liquid arranged in a predetermined direction at a predetermined density on the same plane, and at least an array range of the plurality of discharge ports There is an ink jet recording head that has, at a side end portion, a convex region that extends in a direction different from the arrangement direction of the plurality of ejection ports and protrudes from the same plane.
JP 2004-216774 A

また、端ヨレとは直接関係ないが、特許文献3には共通液室の内壁の振動板側の開口端縁に接する領域に一側の開口端を有し他側が外部に開口した気泡排出路を形成し、共通液室内で発生する気泡を気泡排出路を介して速やかに外部に排出するヘッドが記載されている。
特開2003―072065号公報
In addition, although not directly related to the end twist, Patent Document 3 discloses a bubble discharge passage having an opening end on one side in a region in contact with the opening end edge on the diaphragm side of the inner wall of the common liquid chamber and the other side opening to the outside. And a head for quickly discharging bubbles generated in a common liquid chamber to the outside through a bubble discharge path is described.
JP 2003-072065 A

特許文献4には記録ヘッドにヘッド移動方向に開口部を持つ空気流入口を形成し、該空気流入口から導き入れた空気を記録ヘッドのインク吐出方向と同方向で、且つ、吐出口よりヘッド移動方向前方に設けられた排出口から排出するようにしたものが記載されている。
特開2002−272859号公報
In Patent Document 4, an air inlet having an opening in the head moving direction is formed in the recording head, and the air introduced from the air inlet is in the same direction as the ink discharging direction of the recording head and from the outlet to the head. It describes what is discharged from a discharge port provided in front of the moving direction.
JP 2002-272859 A

特許文献5にはエアーダクトからノズルにエアーを送りながらノズルからインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドにおいて、エアーダクトに可動手段を設け、インクジェット記録時および記録待機時にはエアーダクトをノズルプレートのノズル形成面より突出させてエアーを噴射し、記録ヘッドの保全動作時にはエアーダクトをノズルプレート側に後退させてエアーを噴射するインクジェット式記録ヘッドが記載されている。
特許第3781284号公報
Patent Document 5 discloses an ink jet recording head that discharges ink from a nozzle while sending air from the air duct to the nozzle. A movable means is provided in the air duct, and the air duct is used as a nozzle forming surface of the nozzle plate during ink jet recording and recording standby. An ink jet recording head is described in which air is ejected while being further protruded, and air is ejected by retracting an air duct toward the nozzle plate during the maintenance operation of the recording head.
Japanese Patent No. 3782844

しかしながら、特許文献1に記載の構成にあっては、ヘッド面積が大きくなることや減圧の発生そのものに対する対策でないため、例えばノズル径やノズル数などの設計が変わればその都度最適化が必要となりコストアップにつながる。また、特許文献2に記載の構成にあっては、凸部のみでは周囲からの空気の流れを完全に遮断することは難しく、また前者と同様に減圧の発生そのものに対する対策でないため根本的な対策となっていない。   However, since the configuration described in Patent Document 1 is not a measure against an increase in head area or the occurrence of pressure reduction, optimization is required each time the design of the nozzle diameter, the number of nozzles, etc. changes, and the cost is reduced. Leading up. Further, in the configuration described in Patent Document 2, it is difficult to completely block the air flow from the surroundings only by the convex portion, and since it is not a measure against the occurrence of decompression as in the former case, it is a fundamental measure. It is not.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、端ヨレをなくした液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドユニット及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid discharge head, a liquid discharge head unit, and an image forming apparatus including the liquid discharge head, which are free from an end deviation.

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルが並べて配列されたノズル列が、前記ノズルの並び方向と交差する方向に複数並べて配列されたノズル面を有する液体吐出ヘッドにおいて、
一方が前記ノズル面で大気に開口し、他方が前記ノズル面以外の面で大気に開口して、前記ノズル面側と前記ノズル面以外の面側とをヘッド内部を通じて連通する大気連通路が設けられ
前記大気連通路は、前記ノズル面側では、隣り合う2つのノズル列に挟まれた領域内で、かつ、前記ノズル列の端部のノズルと該端部のノズルに隣り合うノズルとの間で大気に開口している
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
In a liquid discharge head having a nozzle surface in which a plurality of nozzles that discharge droplets are arranged side by side and arranged in a plurality of rows in a direction that intersects the direction in which the nozzles are arranged,
One is open to the atmosphere at the nozzle surface and the other open to the atmosphere at a surface other than the nozzle face, air communicating passage communicating the provided and the surface side other than the nozzle surface and the nozzle surface side through the internal head It is,
The atmosphere communication path is on the nozzle surface side in a region sandwiched between two adjacent nozzle rows and between a nozzle at an end of the nozzle row and a nozzle adjacent to the nozzle at the end. It was set as the structure opened to air | atmosphere .

本発明に係る液体吐出ヘッドユニットは、
液滴を吐出する複数のノズルが並べて配列されたノズル列が設けられたノズル面を有する複数個の液体吐出ヘッドを、前記ノズルの並び方向と交差する方向に並べて配置した液体吐出ヘッドユニットにおいて、
この液体吐出ヘッドユニットの複数のノズル列の配列方向で最も外側のノズル列と該最も外側のノズル列に隣り合うノズル列との間に、一方が前記ノズル面で大気に開口し、他方が前記ノズル面以外の面で大気に開口して、前記ノズル面側と前記ノズル面以外の面側とをヘッドユニット内部を通じて連通する大気連通路が設けられ
前記大気連通路は、前記ノズル面側では、前記ノズル列の端部のノズルと該端部のノズルに隣り合うノズルとの間で大気に開口している
構成とした。
The liquid discharge head unit according to the present invention is
In a liquid ejection head unit in which a plurality of liquid ejection heads having a nozzle surface provided with a nozzle row in which a plurality of nozzles for ejecting liquid droplets are arranged side by side are arranged in a direction intersecting with the arrangement direction of the nozzles ,
Between the outermost nozzle row in the arrangement direction of the plurality of nozzle rows of the liquid discharge head unit and the nozzle row adjacent to the outermost nozzle row , one opens to the atmosphere on the nozzle surface, and the other opens to the air An atmosphere communication path is provided that opens to the atmosphere on a surface other than the nozzle surface and communicates the nozzle surface side and the surface side other than the nozzle surface through the inside of the head unit ,
The atmosphere communication path is configured to open to the atmosphere between the nozzle at the end of the nozzle row and the nozzle adjacent to the nozzle at the end on the nozzle surface side .

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッド又は液体吐出ヘッドユニットを備えているものである。   The image forming apparatus according to the present invention includes the liquid discharge head or the liquid discharge head unit according to the present invention.

本発明に係る液体吐出ヘッド、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットによれば、滴吐出の曲がり(端ヨレ)が発生しない。 According to the liquid discharge head according to the present invention and the liquid discharge head unit according to the present invention, the bending (end deflection) of the droplet discharge does not occur.

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッド又は液体吐出ヘッドユニットを備えているので、端ヨレがなく高画質画像を形成することができる。   According to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid discharge head or the liquid discharge head unit according to the present invention is provided, it is possible to form a high-quality image with no edge deviation.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る液体吐出ヘッドユニットの第1実施形態について図1ないし図3を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの要部平面説明図、図2は図1のA−A線に沿う断面説明図、図3は図1のB−B線に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドユニットHUは、複数個(ここでは3個で図示)の液体吐出ヘッドHを一体に形成したものである。つまり、この液体吐出ヘッドユニットHUは、3個の液体吐出ヘッドHに共通のアクチュエータ基板1と、流路形成部材2と、ノズル板3とを積層し、液滴を吐出するノズル(ノズル穴)4が連通する流路(液室)5を形成し、ノズル4に対向してアクチュエータ基板1には流路5の一部を仕切られた個別流路5A内に膜沸騰による気泡を発生させて吐出エネルギーを発生させる圧力発生手段としての熱電気熱変換素子(発熱抵抗体:ヒータ)6をそれぞれ設け、また流路5に記録液(インク)を供給するインク供給穴7を形成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A first embodiment of a liquid discharge head unit according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an explanatory plan view of the main part of the head, FIG. 2 is an explanatory sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory sectional view taken along the line BB in FIG.
This liquid discharge head unit HU is a unit in which a plurality of (here, three) liquid discharge heads H are integrally formed. In other words, this liquid discharge head unit HU is a nozzle (nozzle hole) for stacking the actuator substrate 1 common to the three liquid discharge heads H, the flow path forming member 2 and the nozzle plate 3 to discharge liquid droplets. 4 is formed, a flow path (liquid chamber) 5 is formed, and bubbles due to film boiling are generated in the individual flow path 5A in which a part of the flow path 5 is partitioned on the actuator substrate 1 facing the nozzle 4. Thermoelectric heat conversion elements (heating resistors: heaters) 6 are provided as pressure generating means for generating discharge energy, and ink supply holes 7 for supplying recording liquid (ink) to the flow path 5 are formed.

ここで、ノズル板3のノズル面3aには、複数のノズル4が列状に並べられて構成される複数のノズル列4Aが、ノズル4の並び方向と交差する方向に並べて配列されている。また、1つの液体吐出ヘッドHには2つのノズル列4A、4Aが配置されている。   Here, on the nozzle surface 3 a of the nozzle plate 3, a plurality of nozzle rows 4 </ b> A configured by arranging a plurality of nozzles 4 in a row are arranged side by side in a direction crossing the direction in which the nozzles 4 are arranged. In addition, two nozzle rows 4A and 4A are arranged in one liquid discharge head H.

そして、一方がノズル板3のノズル面3aで大気に開口し、他方がノズル面以外の面、すなわちノズル面3aと反対側のアクチュエータ基板1の底面1aで大気に開口して、ノズル面3a側とノズル面以外の面1a側とをヘッド内部を通じて連通する大気連通路8を形成している。この大気連通路8は、ノズル板3に形成された大気連通孔8a、流路形成部材2に形成された大気連通孔8b、アクチュエータ基板1に形成された大気連通孔8cで構成されている。   One side opens to the atmosphere at the nozzle surface 3a of the nozzle plate 3, and the other side opens to the atmosphere at a surface other than the nozzle surface, that is, the bottom surface 1a of the actuator substrate 1 on the opposite side of the nozzle surface 3a. And an air communication path 8 that communicates the surface 1a side other than the nozzle surface with the inside of the head. The atmosphere communication path 8 includes an atmosphere communication hole 8 a formed in the nozzle plate 3, an atmosphere communication hole 8 b formed in the flow path forming member 2, and an atmosphere communication hole 8 c formed in the actuator substrate 1.

ここで、1つの液体吐出ヘッドHにおいては、一方がノズル面3aの2つのノズル列4A、4Aに挟まれた領域内で大気に開口し、他方がノズル面以外の面である底面1aで大気に開口して、ノズル面3a側とノズル面以外の面である底面1a側とをヘッド内部を通じて連通する大気連通路8が設けられている構成となる。   Here, in one liquid discharge head H, one opens to the atmosphere in the region sandwiched between the two nozzle rows 4A and 4A of the nozzle surface 3a, and the other is the atmosphere on the bottom surface 1a which is a surface other than the nozzle surface. The atmosphere communication path 8 is provided so as to communicate the nozzle surface 3a side and the bottom surface 1a side other than the nozzle surface through the inside of the head.

また、液体吐出ヘッドユニットHUにおいては、この液体吐出ヘッドユニットHUの複数のノズル列4Aの配列方向で最も外側のノズル列4A(4M)よりも内側に、一方がノズル面3aで大気に開口し、他方がノズル面以外の面である底部1aで大気に開口して、ノズル面3a側とノズル面以外の面である底面1a側とをヘッドユニット内部を通じて連通する大気連通路8が設けられている構成となる。さらに、この液体吐出ヘッドユニットHUでは、各ノズル列4Aに対応して大気連通路8が設けられている構成としている。   Further, in the liquid discharge head unit HU, one of the liquid discharge head units HU opens to the atmosphere on the inner side of the outermost nozzle row 4A (4M) in the arrangement direction of the plurality of nozzle rows 4A, and one is open to the atmosphere on the nozzle surface 3a. An air communication path 8 is provided that opens to the atmosphere at the bottom 1a that is the surface other than the nozzle surface, and communicates the nozzle surface 3a side and the bottom surface 1a side that is a surface other than the nozzle surface through the inside of the head unit. It becomes the composition which is. Further, the liquid discharge head unit HU is configured such that an atmospheric communication path 8 is provided corresponding to each nozzle row 4A.

ここで、ノズル板3の製造工程の一例について図4ないし図6を参照して説明する。なお、図4は同製造工程の説明に供する模式的説明図、図5はノズル板の要部平面説明図、図6は図5のC−C線に沿う断面説明図である。
ここでは、ノズル板3のノズル4及び大気連通路8を構成する大気連通孔8aはレーザを用いて形成している。レーザ加工方法には、大別して次の2つの方式があるが、本発明ではいずれの方法を用いてもよい。1つは、レーザを光学系で絞り込みノズル板3上に焦点を当てて1孔1孔穿孔する方法である。もう1つは、マスクを使用して多くのノズル穴を一度に穿孔する方法である。前者は、1点ずつ穿孔箇所を移動する際に時間がかかるため、後者の方が加工効率、即ち生産コストの点で優れている。
Here, an example of the manufacturing process of the nozzle plate 3 will be described with reference to FIGS. 4 is a schematic explanatory view for explaining the manufacturing process, FIG. 5 is an explanatory plan view of a main part of the nozzle plate, and FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view taken along line CC in FIG.
Here, the nozzle 4 of the nozzle plate 3 and the atmosphere communication hole 8a constituting the atmosphere communication path 8 are formed using a laser. Laser processing methods are roughly classified into the following two methods, and any method may be used in the present invention. One is a method in which a laser is narrowed down by an optical system and focused on the nozzle plate 3 to make one hole per hole. The other is a method of drilling many nozzle holes at once using a mask. In the former, since it takes time to move the drilling point one by one, the latter is superior in terms of processing efficiency, that is, production cost.

さらに、マスクを使用する方法は、図5に示すように、穿孔前のノズル板3に犠牲層20を介してマスク21を密着させ、レーザ光22を照射する方式(密着型)と、図示しないが、マスクとノズル板の間にレンズを介在させる方式(レンズ介在型)とがある。前者の密着型は、マスクとノズル板の密着度によって光の干渉度合いが変わってしまう。また、密着度が1つのノズル板上でばらつく場合、穿孔されるノズルの形状、大きさがばらつくことになり、ひいては滴吐出量のばらつきにつながってしまうという不利な点がある。これに対して、後者のレンズ介在型はマスクの密着度に依存することなく、均一なノズル穿孔ができる点で最も優れた方式である。   Further, as shown in FIG. 5, a method of using a mask includes a method (contact type) in which a mask 21 is brought into close contact with a nozzle plate 3 before drilling through a sacrificial layer 20 and irradiated with laser light 22 (not shown). However, there is a system (lens interposition type) in which a lens is interposed between the mask and the nozzle plate. In the former contact type, the light interference degree changes depending on the contact degree between the mask and the nozzle plate. Moreover, when the degree of adhesion varies on one nozzle plate, the shape and size of the nozzles to be perforated vary, which leads to variations in droplet discharge amount. On the other hand, the latter lens intervening type is the most excellent method in that uniform nozzle drilling can be performed without depending on the degree of adhesion of the mask.

レーザの光源としては、エキシマレーザが好ましい。YAGレーザでは穴が開くもののエッジ面が荒れ、また赤外線であるCOレーザでは穴の周囲にクレーターを生じるという欠点を有しており、これらのレーザ加工はいわゆるレーザ熱加工であって、光エネルギーを熱エネルギーに変換することにより加工を行うため、加工形状を崩しやすく微細な加工を行うことは困難である。これに対し、エキシマレーザによるレーザアブレーション加工は、炭素原子の共有結合を切断する光化学反応によって昇華エッチングを行うものであるため、加工形状を崩しにくく、非常に高精度の加工が行えるものである。ここで、レーザアブレーション加工方法とは、液相状態を介することなくレーザにより昇華加工を行う方法を意味するものである。 As a laser light source, an excimer laser is preferable. A YAG laser has a defect that a hole is opened, but the edge surface is rough, and an infrared CO 2 laser has a defect that a crater is generated around the hole. Therefore, it is difficult to perform fine processing because the processing shape is easily broken. On the other hand, laser ablation processing using an excimer laser performs sublimation etching by a photochemical reaction that cuts a covalent bond of a carbon atom, so that the processing shape is not easily broken and very high-precision processing can be performed. Here, the laser ablation processing method means a method of performing sublimation processing with a laser without going through a liquid phase state.

そこで、ここでは、レンズ介在型でエキシマレーザを用いて図5及び図6に示すように、ノズル4及び大気連通孔8aをノズル板3に形成している。この場合、複数のノズル4を並べたノズル列4A、4A間に大気連通孔8aを並べた大気連通孔列8Aを配置している。   Therefore, here, as shown in FIGS. 5 and 6, the nozzle plate 3 and the air communication hole 8 a are formed in the nozzle plate 3 using an excimer laser with a lens interposed type. In this case, the atmosphere communication hole row 8A in which the air communication holes 8a are arranged is arranged between the nozzle rows 4A and 4A in which the plurality of nozzles 4 are arranged.

次に、同ヘッド全体の製造工程について図7及び図8を参照して説明する。なお、図7は同製造工程の説明に供する図1のB−B線に沿う断面に相当する断面説明図、図8は同じく図1のA−A線に沿う断面に相当する断面説明図である。
先ず、図7(a)及び図8(a)に示すように、Si基板31上にヒーターの熱を効率よく記録液(インク)に伝えるための蓄熱層として熱酸化膜32を膜厚1〜3μm程度で形成し、次に電子ビーム蒸着やスパッタ法などによりヒーターとなる発熱抵抗層33を膜厚0.3〜1μm程度で成膜する。発熱抵抗層材料としては、HfB、ZrB等の金属ホウ化物は特性がよく一般的に使用されるが、その他の材料でも通電されることによって所望の熱が発生するものであればよい。この発熱抵抗層の上にAlやCu等の低抵抗配線材料層34を膜厚0.3〜1μm程度で発熱抵抗層と同様に電子ビーム蒸着やスパッタ法などにより成膜する。
Next, the manufacturing process of the entire head will be described with reference to FIGS. 7 is a cross-sectional explanatory view corresponding to a cross section taken along the line BB in FIG. 1 and FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view corresponding to a cross section taken along the line AA in FIG. is there.
First, as shown in FIGS. 7A and 8A, a thermal oxide film 32 is formed on the Si substrate 31 as a heat storage layer for efficiently transferring the heat of the heater to the recording liquid (ink). Then, a heating resistance layer 33 serving as a heater is formed to a thickness of about 0.3 to 1 μm by electron beam evaporation or sputtering. As the heating resistance layer material, metal borides such as HfB 2 and ZrB 2 are generally used because of their good characteristics, but other materials may be used as long as they generate desired heat when energized. On this heat generating resistance layer, a low resistance wiring material layer 34 such as Al or Cu is formed by electron beam evaporation, sputtering or the like in the same manner as the heat generating resistance layer with a film thickness of about 0.3 to 1 μm.

次に、各図(b)に示すように、リソグラフィ及びエッチング技術によりレジスト30を用いて低抵抗配線材料34及び発熱抵抗層33を所望の配線パターン35を形成し、更に各図(c)に示すように、再度リソグラフィ及びエッチング技術により配線パターン35上の低抵抗配線材料34を所望のヒーター形状にパターニングしヒーター36を形成する(低抵抗配線材料34は断面に現れないので図示されていない。)。   Next, as shown in each figure (b), a desired wiring pattern 35 is formed on the low resistance wiring material 34 and the heating resistance layer 33 using a resist 30 by lithography and etching techniques. As shown, the low-resistance wiring material 34 on the wiring pattern 35 is patterned into a desired heater shape again by lithography and etching techniques to form a heater 36 (the low-resistance wiring material 34 is not shown because it does not appear in the cross section). ).

次に、各図(d)に示すように、膜厚0.5〜3μm程度のSiO等の耐インク層37及びインクの消泡時に発生するキャビテーションに耐えるための耐キャビテーション層38として膜厚0.5〜1μm程度のTa等をスパッタ等により成膜する。 Next, as shown in each figure (d), the film thickness serves as an ink-resistant layer 37 such as SiO 2 having a film thickness of about 0.5 to 3 μm and a cavitation-resistant layer 38 for withstanding cavitation that occurs when the ink is defoamed. A film of Ta or the like of about 0.5 to 1 μm is formed by sputtering or the like.

次に、各図(e)に示すように、リソグラフィ技術によりSi基板31に大気連通孔8c及びインク供給孔7を形成するためのレジストパターン30を形成し、このレジストパターン30をマスクに耐キャビテーション層38及び耐インク層37をメタルドライエッチング装置にてドライエッチングを行って開口する。さらに、酸化膜ドライエッチ装置により熱酸化膜32のドライエッチングを行い酸化膜32を開口する。これにより、大気連通孔8c及びインク供給口7のための掘り込み39、30を形成してSi基板31を露出させる。   Next, as shown in each figure (e), a resist pattern 30 for forming the air communication holes 8c and the ink supply holes 7 is formed on the Si substrate 31 by lithography, and the resist pattern 30 is used as a mask to prevent cavitation. The layer 38 and the ink-resistant layer 37 are opened by dry etching with a metal dry etching apparatus. Further, the oxide film 32 is opened by dry etching the thermal oxide film 32 using an oxide film dry etching apparatus. As a result, diggings 39 and 30 for the atmosphere communication hole 8c and the ink supply port 7 are formed, and the Si substrate 31 is exposed.

次に、各図(f)に示すように、ICPドライエッチング装置を用いてSi基板31を貫通エッチングすることでSi基板31に大気連通孔8c及びインク供給孔7が形成される。ICPエッチャーのエッチングではエッチングとデポプロセスを交互に切り替えて側壁を守りながらエッチングを進行させるボッシュプロセスを使用することが有効である。具体的にはエッチングステップにおいては圧力100〜200mT、コイルパワー2000〜3000W、1サイクルエッチング時間7〜10sec、SF流量300〜500sccm、プラテンパワー60〜100W、デポステップにおいては圧力20〜50mT、コイルパワー1800〜2500W、1サイクルデポ時間3〜5sec、C流量100〜200sccmのエッチング条件で良好な形状を得ることができる。 Next, as shown in each figure (f), the atmospheric air communicating hole 8c and the ink supply hole 7 are formed in the Si substrate 31 by penetrating and etching the Si substrate 31 using an ICP dry etching apparatus. In etching an ICP etcher, it is effective to use a Bosch process in which etching is performed while alternately switching between etching and deposition processes to protect the sidewall. Specifically, in the etching step, the pressure is 100 to 200 mT, the coil power is 2000 to 3000 W, the one cycle etching time is 7 to 10 sec, the SF 6 flow rate is 300 to 500 sccm, the platen power is 60 to 100 W, and the pressure is 20 to 50 mT in the deposition step. A good shape can be obtained under the etching conditions of power 1800 to 2500 W, 1 cycle deposition time 3 to 5 sec, and C 4 F 8 flow rate 100 to 200 sccm.

次に、各図(g)に示すように、レジスト除去後、耐インク性をもつ膜、例えばポリパラキシリレン等を蒸着装置にて蒸着する。このとき、ICPエッチング部においても耐インク性のある膜11が成膜され、アクチュエータ基板1が完成する。   Next, as shown in each figure (g), after removing the resist, a film having ink resistance, such as polyparaxylylene, is deposited by a deposition apparatus. At this time, an ink-resistant film 11 is also formed in the ICP etching portion, and the actuator substrate 1 is completed.

次に、各図(h)に示すように、アクチュエータ基板1上に流路形成部材2としてドライフィルムレジストを貼りリソグラフィ技術により流路6及び大気連通孔8bを形成する。   Next, as shown in each figure (h), a dry film resist is pasted on the actuator substrate 1 as the flow path forming member 2 to form the flow paths 6 and the air communication holes 8b by lithography.

次に、各図(i)に示すように、前述したノズル板3を接着する。これにより、ノズル板3の大気連通穴8a、流路形成部材2の大気連通孔8b、アクチュエータ基板1の大気連通孔8cが連通して大気連通路8が形成される。   Next, as shown in each figure (i), the nozzle plate 3 mentioned above is adhere | attached. Thereby, the atmosphere communication hole 8 is formed by the communication between the atmosphere communication hole 8 a of the nozzle plate 3, the atmosphere communication hole 8 b of the flow path forming member 2, and the atmosphere communication hole 8 c of the actuator substrate 1.

そこで、このように構成した液体吐出ヘッドにおける端ヨレの防止作用について図9及び図10をも参照して説明する。
大気連通路8を設けた液体吐出ヘッドにおいては、図9(a)に示すように、画像データの端部領域でのノズルから液滴が吐出されることにより、吐出インク滴周囲のある粘性を持つ空気がインク滴とほぼ同じ方向へ動くことになる。すると、ノズル列全体の空気がインク滴と同じ方向に動くようになり、その部分は減圧状態になる。そのために、吐出インク滴周囲以外の空気は、減圧されている方向へ移動するようになり、白抜き矢印で示されるような気流(大気圧の流れ)が発生し、ノズル列の端部領域にあるノズルから吐出されるインク滴の吐出方向がこの気流によってノズル列中央部方向に曲げられて狙いの位置からずれた位置41に着弾することになる。その結果、図9(b)に示すように、着弾領域43,44がノズル列の中央部分にずれることになり、スジ45(端ヨレ)が生じることになる。
Therefore, an effect of preventing the end deflection in the liquid discharge head configured as described above will be described with reference to FIGS. 9 and 10 as well.
In the liquid discharge head provided with the atmosphere communication path 8, as shown in FIG. 9A, a certain viscosity around the discharge ink droplet is obtained by discharging the droplet from the nozzle in the end region of the image data. The air it has moves in the same direction as the ink droplets. Then, the air in the entire nozzle row moves in the same direction as the ink droplets, and the portion is in a decompressed state. For this reason, the air other than the area around the ejected ink droplets moves in the depressurized direction, and an air flow (atmospheric pressure flow) as indicated by the white arrow is generated, and is generated in the end region of the nozzle row. The ejection direction of ink droplets ejected from a certain nozzle is bent toward the center of the nozzle row by this air flow, and landed at a position 41 that deviates from the target position. As a result, as shown in FIG. 9B, the landing areas 43 and 44 are shifted to the center portion of the nozzle row, and a streak 45 (end deviation) is generated.

これに対して、図10に示すように、大気連通路8を設けた液体吐出ヘッドにおいては、液滴吐出時にはアクチュエータ基板1、流路形成部材2を経由して最短距離でノズル4近傍の大気連通路8の開口からノズル面側に大気が供給されるため、滴吐出で減圧状態とならない。よって、ノズル列の端部においても端ヨレが発生せず、設計通りの位置42に液滴を着弾させることができ、高品質の印字が可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 10, in the liquid discharge head provided with the atmosphere communication path 8, the atmosphere in the vicinity of the nozzle 4 at the shortest distance via the actuator substrate 1 and the flow path forming member 2 when droplets are discharged. Since air is supplied from the opening of the communication passage 8 to the nozzle surface side, the pressure is not reduced by droplet discharge. Therefore, the end deviation of the nozzle row does not occur, and the liquid droplets can be landed at the designed position 42, thereby enabling high quality printing.

このように、この液体吐出ヘッドにおいては、一方がノズル面の複数のノズル列に挟まれた領域内で大気に開口し、他方がノズル面以外の面で大気に開口して、ノズル面側とノズル面以外の面側とをヘッド内部を通じて連通する大気連通路が形成されているので、滴吐出に伴ってノズル列間のノズル面側空間が負圧になろうとするときに大気連通路を介して大気がノズル面側に供給されるので、減圧状態にならず、滴吐出の曲がり(端ヨレ)が発生しない。   Thus, in this liquid ejection head, one opens to the atmosphere in the region sandwiched between the plurality of nozzle rows on the nozzle surface, the other opens to the atmosphere on the surface other than the nozzle surface, and the nozzle surface side Since an atmosphere communication path is formed to communicate with the surface side other than the nozzle surface through the inside of the head, when the nozzle surface side space between the nozzle rows is going to become negative pressure along with droplet discharge, the atmosphere communication path is connected. Thus, since the atmosphere is supplied to the nozzle surface side, the pressure is not reduced, and the droplet discharge bend (end deflection) does not occur.

また、複数の液体吐出ヘッドを一体に形成した液体吐出ヘッドユニットにおいては、液体吐出ヘッドユニットの複数のノズル列の配列方向で最も外側のノズル列よりも内側に、一方がノズル面で大気に開口し、他方がノズル面以外の面で大気に開口して、ノズル面側とノズル面以外の面側とをヘッドユニット内部を通じて連通する大気連通路が設けられている構成としたので、滴吐出に伴って最も外側のノズル列より内側のノズル面側空間が負圧になろうとするときに大気連通路を介して大気がノズル面側に供給されるので、減圧状態にならず、滴吐出の曲がり(端ヨレ)が発生しない。   Further, in a liquid discharge head unit in which a plurality of liquid discharge heads are integrally formed, the liquid discharge head unit is opened to the atmosphere on the inner side of the outermost nozzle row in the arrangement direction of the plurality of nozzle rows, and one is open to the atmosphere on the nozzle surface. However, the other side is open to the atmosphere on the surface other than the nozzle surface, and the atmosphere communication path is provided to connect the nozzle surface side and the surface side other than the nozzle surface through the inside of the head unit. At the same time, when the nozzle surface side space inside the outermost nozzle row is going to be negative pressure, the atmosphere is supplied to the nozzle surface side through the atmosphere communication path, so the pressure is not reduced and the droplet discharge is bent. (Edge misalignment) does not occur.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る液体吐出ヘッドユニットの第2実施形態について図11及び図12を参照して説明する。なお、図11は同ヘッドの要部平面説明図、図12は図11のC−C線に沿う断面説明図である。   Next, a second embodiment of the liquid discharge head unit according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 is an explanatory plan view of the main part of the head, and FIG. 12 is an explanatory sectional view taken along the line CC of FIG.

この実施形態では液体吐出ヘッドユニットHUを構成する複数の液体吐出ヘッドHの隣り合うノズル列4A(4N)、4A(4N)間にも大気連通路8を設けている。これにより、隣り合う液体吐出ヘッドHのノズル列間に対応する空間が負圧状態になることを防止でき、端ヨレだけでなく、液体吐出ヘッドユニット内部における曲がり抑えることができる。つまり、前記第1実施形態で個々の液体吐出ヘッドのノズル列間に大気が導入されると、隣り合う液体吐出ヘッドHのノズル列間の空間との間で差が生じて滴曲がりが生じるおそれがあるが、この空間内にも大気を導入することでこのような不都合を抑えることができる。   In this embodiment, the atmosphere communication path 8 is also provided between adjacent nozzle rows 4A (4N) and 4A (4N) of a plurality of liquid discharge heads H constituting the liquid discharge head unit HU. Thereby, it is possible to prevent the space corresponding to the nozzle rows of the adjacent liquid discharge heads H from being in a negative pressure state, and it is possible to suppress not only the end deviation but also the bending inside the liquid discharge head unit. That is, if air is introduced between the nozzle rows of the individual liquid discharge heads in the first embodiment, a difference may occur between the spaces between the nozzle rows of the adjacent liquid discharge heads H, which may cause droplet bending. However, such inconvenience can be suppressed by introducing the atmosphere into this space.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る液体吐出ヘッドユニットの第3実施形態について図13及び図14を参照して説明する。なお、図13は図1のA−A線に相当する断面と同様な断面説明図、図14は図1のB−B線に相当する断面と同様な断面説明図である。
この実施形態では液体吐出ヘッドユニットHUを構成する各液体吐出ヘッドHに対して供給する記録液(液体)を収容する記録液収容手段である液体タンク51〜53を一体に設けている。この場合、ここではヘッドの背面側に大気連通路8の他方が開口しているので、液体タンク51〜53は大気連通路8の他方開口を塞がない形状に形成している。また、液体タンク51〜53は、例えば異なる色の記録液が収容され、それぞれ供給穴7を介して液体吐出ヘッドHの流路5に記録液を供給する。
Next, a third embodiment of the liquid discharge head unit according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 13 is a cross-sectional explanatory view similar to the cross section corresponding to the line AA in FIG. 1, and FIG. 14 is a cross-sectional explanatory view similar to the cross section corresponding to the line BB in FIG.
In this embodiment, liquid tanks 51 to 53 which are recording liquid storage means for storing recording liquid (liquid) supplied to each liquid discharge head H constituting the liquid discharge head unit HU are integrally provided. In this case, since the other side of the atmosphere communication path 8 is opened on the back side of the head here, the liquid tanks 51 to 53 are formed in a shape that does not block the other opening of the atmosphere communication path 8. The liquid tanks 51 to 53 store recording liquids of different colors, for example, and supply the recording liquids to the flow paths 5 of the liquid discharge heads H through the supply holes 7 respectively.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図15及び図16を参照して説明する。なお、図15は同装置の機構部を示す概略構成図、図16は同装置の要部平面説明図である。
左右のメイン側板101A、101Bに横架した主ガイドロッド111と従ガイドロッド112とでキャリッジ113を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Next, an example of the image forming apparatus according to the present invention including the liquid discharge head unit according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a mechanism part of the apparatus, and FIG. 16 is a plan view of an essential part of the apparatus.
The carriage 113 is slidably held in the main scanning direction by the main guide rod 111 and the secondary guide rod 112 horizontally mounted on the left and right main side plates 101A and 101B, and the direction indicated by the arrow through the timing belt by a main scanning motor (not shown). Move and scan in the carriage main scanning direction.

このキャリッジ113には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液滴を吐出する複数のノズル列を有する本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド114を複数のノズル(吐出口)を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。この記録ヘッド114は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各液滴を吐出する複数のノズル4を並べた各色のノズル列を備えている。   The carriage 113 includes a liquid ejection head unit according to the present invention having a plurality of nozzle rows that eject droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). The head 114 is mounted with a plurality of nozzles (ejection ports) arranged in a direction crossing the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is directed downward. The recording head 114 is provided with a nozzle row of each color in which a plurality of nozzles 4 that discharge each droplet of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) are arranged.

また、キャリッジ113には、記録ヘッド114に各色のインクを供給するための各色のヘッドタンク115を搭載している。この各色のヘッドタンク115には各色の可撓性を有する供給チューブ116を介して、カートリッジ装填部117に装着された各色のインクカートリッジ120から各色のインクが補充供給される。このカートリッジ装填部117にはインクカートリッジ120内のインクを送液するための送液手段である供給ポンプユニット118が設けられている。なお、供給チューブ116は前ステー121上に保持部材122にて途中部分が保持されている。   The carriage 113 is also equipped with a head tank 115 for each color for supplying ink of each color to the recording head 114. Each color head tank 115 is replenished and supplied with each color ink from each color ink cartridge 120 mounted on the cartridge loading section 117 via a flexible supply tube 116 for each color. The cartridge loading section 117 is provided with a supply pump unit 118 that is a liquid feeding means for feeding ink in the ink cartridge 120. The supply tube 116 is held on the front stay 121 by a holding member 122 in the middle.

一方、給紙トレイ140の用紙積載部(圧板)141上に積載した用紙142を給紙するための給紙部として、用紙積載部141から用紙142を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)143及び給紙コロ143に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド144を備え、この分離パッド144は給紙コロ143側に付勢されている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the paper 142 stacked on the paper stacking unit (pressure plate) 141 of the paper feeding tray 140, a half-moon roller (feeding) that separates and feeds the paper 142 one by one from the paper stacking unit 141. A separation pad 144 made of a material having a large friction coefficient is provided facing the paper roller 143 and the paper feed roller 143, and the separation pad 144 is urged toward the paper feed roller 143 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙142を記録ヘッド114の下方側に送り込むために、用紙142を案内するガイド部材145と、カウンタローラ146と、搬送ガイド部材147と、先端加圧コロ149を有する押さえ部材148とを備えるとともに、給送された用紙142を静電吸着して記録ヘッド114に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト151を備えている。   A guide member 145 for guiding the paper 142, a counter roller 146, a transport guide member 147, and a tip pressure roller for feeding the paper 142 fed from the paper feeding unit to the lower side of the recording head 114. And a holding belt 148 that is a conveying means for electrostatically attracting the fed paper 142 and conveying it at a position facing the recording head 114.

この搬送ベルト151は、無端状ベルトであり、搬送ローラ152とテンションローラ153との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト151の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ156を備えている。この帯電ローラ156は、搬送ベルト151の表層に接触し、搬送ベルト151の回動に従動して回転するように配置されている。さらに、搬送ベルト151の裏側には、記録ヘッド114による印写領域に対応してプラテン部となるガイド部材157を配置している。この搬送ベルト151は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ152が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。   The conveyor belt 151 is an endless belt, and is configured to wrap around the conveyor roller 152 and the tension roller 153 and circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). Further, a charging roller 156 that is a charging unit for charging the surface of the transport belt 151 is provided. The charging roller 156 is disposed so as to come into contact with the surface layer of the conveyor belt 151 and to rotate following the rotation of the conveyor belt 151. Further, a guide member 157 serving as a platen portion is disposed on the back side of the conveyance belt 151 corresponding to the printing area by the recording head 114. The transport belt 151 rotates in the belt transport direction when the transport roller 152 is rotationally driven through timing by a sub-scanning motor (not shown).

さらに、記録ヘッド114で記録された用紙142を排紙するための排紙部として、搬送ベルト151から用紙142を分離するための分離爪161と、排紙ローラ162及び排紙コロ(拍車コロ)163とを備え、排紙ローラ162の下方に排紙トレイ163を備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 142 recorded by the recording head 114, a separation claw 161 for separating the paper 142 from the conveying belt 151, a paper discharge roller 162, and a paper discharge roller (spur roller). 163, and a paper discharge tray 163 below the paper discharge roller 162.

また、装置本体の背面部には両面ユニット171が着脱自在に装着されている。この両面ユニット171は搬送ベルト151の逆方向回転で戻される用紙142を取り込んで反転させて再度カウンタローラ146と搬送ベルト151との間に給紙する。また、この両面ユニット171の上面は手差しトレイ172としている。   A double-sided unit 171 is detachably attached to the back surface of the apparatus main body. The duplex unit 171 takes in the paper 142 returned by the reverse rotation of the transport belt 151, reverses it, and feeds it again between the counter roller 146 and the transport belt 151. The upper surface of the duplex unit 171 is a manual feed tray 172.

さらに、キャリッジ113の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド114のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構181を配置している。この維持回復機構181には、記録ヘッド114の各ノズル11を一括してキャピングするためのキャップ部材182と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード183と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け184などを備えている。   Further, a maintenance / recovery mechanism 181 including a recovery means for maintaining and recovering the nozzle state of the recording head 114 is disposed in a non-printing area on one side in the scanning direction of the carriage 113. The maintenance / recovery mechanism 181 includes a cap member 182 for collectively capping the nozzles 11 of the recording head 114, a wiper blade 183 that is a blade member for wiping the nozzle surface, and a thickened recording liquid. An empty discharge receptacle 184 for receiving droplets when performing empty discharge for discharging droplets that do not contribute to recording in order to be discharged is provided.

そして、この維持回復機構181による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ182に排出されたインク、あるいはワイパーブレード183に付着してワイパークリーナ185で除去されたインク、空吐出受け194に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。   Then, the waste liquid of the recording liquid generated by the maintenance / recovery operation by the maintenance / recovery mechanism 181, the ink discharged to the cap 182, the ink attached to the wiper blade 183 and removed by the wiper cleaner 185, The discharged ink is discharged and stored in a waste liquid tank (not shown).

また、キャリッジ113の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け188を配置し、この空吐出受け188には記録ヘッド114のノズル列方向に沿った開口部189などを備えている。   In addition, in the non-printing area on the other side of the carriage 113 in the scanning direction, there is an empty space for receiving liquid droplets when performing empty discharge for discharging liquid droplets that do not contribute to recording in order to discharge the recording liquid thickened during recording or the like. A discharge receiver 188 is disposed, and the idle discharge receiver 188 includes an opening 189 along the nozzle row direction of the recording head 114.

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ140から用紙142が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙142はガイド145で案内され、搬送ベルト151とカウンタローラ146との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド147で案内されて先端加圧コロ149で搬送ベルト151に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In the ink jet recording apparatus configured as described above, the paper 142 is separated and fed one by one from the paper feed tray 140, and the paper 142 fed substantially vertically upward is guided by the guide 145, and the conveyance belt 151 and the counter roller 146, and the leading end is guided by the conveying guide 147 and pressed against the conveying belt 151 by the leading end pressing roller 149, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、図示しない制御部のACバイアス供給部から帯電ローラ156に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト151が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト151上に用紙142が給送されると、用紙142が搬送ベルト151に吸着され、搬送ベルト151の周回移動によって用紙142が副走査方向に搬送される。   At this time, a charging voltage pattern in which a positive output and a negative output are alternately repeated from the AC bias supply unit of the control unit (not shown) to the charging roller 156, that is, an alternating voltage is applied and the conveying belt 151 is alternating, That is, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width in the sub-scanning direction which is the circumferential direction. When the sheet 142 is fed onto the conveying belt 151 that is alternately charged with plus and minus, the sheet 142 is attracted to the conveying belt 151, and the sheet 142 is conveyed in the sub-scanning direction by the circumferential movement of the conveying belt 151.

そこで、キャリッジ113を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド114を駆動することにより、停止している用紙142にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙142を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙142の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙142を排紙トレイ163に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 114 according to the image signal while moving the carriage 113, ink droplets are ejected onto the stopped sheet 142 to record one line, and after the sheet 142 is conveyed by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 142 reaches the recording area, the recording operation is finished, and the paper 142 is discharged onto the paper discharge tray 163.

また、印字(記録)待機中にはキャリッジ113は維持回復機構181側に移動されて、キャップ部材182で記録ヘッド114の吐出面(ノズル面)がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことにより記録液乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ部材182で記録ヘッド114の吐出面をキャッピングした状態でここでは図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド114の安定した吐出性能を維持する。   During printing (recording) standby, the carriage 113 is moved to the maintenance / recovery mechanism 181 side, and the ejection surface (nozzle surface) of the recording head 114 is capped by the cap member 182 to keep the nozzle in a wet state. Prevents ejection failure due to recording liquid drying. Further, the recording liquid is sucked from the nozzle by a suction pump (not shown) with the cap member 182 capping the ejection surface of the recording head 114 (referred to as “nozzle suction” or “head suction”) to increase the viscosity. Perform recovery operation to discharge liquid and bubbles. In addition, an idle ejection operation for ejecting ink not related to recording is performed before the start of recording or during recording. Thereby, the stable ejection performance of the recording head 114 is maintained.

このようにこの画像形成装置では信頼性の高い本発明に係る液体吐出ヘッドユニット(又は液体吐出ヘッド)からなる記録ヘッド114を備えているので、端ヨレがなく高画質画像を形成することができる。   As described above, since the image forming apparatus includes the recording head 114 including the highly reliable liquid discharge head unit (or liquid discharge head) according to the present invention, it is possible to form a high-quality image without edge deviation. .

また、上記各実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液、定着処理液、DNA試料、レジストなどを用いる画像形成装置、その他の液滴を吐出する装置にも適用することができる。   In each of the above embodiments, the printer configuration has been described as the image forming apparatus according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. Further, the present invention can also be applied to an image forming apparatus using a recording liquid other than ink, a fixing processing liquid, a DNA sample, a resist or the like, and other apparatuses for ejecting liquid droplets.

本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る液体吐出ヘッドユニットの第1実施形態を示す要部平面説明図である。FIG. 2 is an explanatory plan view of a main part showing a first embodiment of a liquid discharge head unit according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention. 図1のA−A線に沿う断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along line AA in FIG. 1. 図1のB−B線に沿う断面説明図である。It is a cross-sectional explanatory drawing which follows the BB line of FIG. ノズル板の製造工程の一例の説明に供する模式的説明図である。It is typical explanatory drawing with which it uses for description of an example of the manufacturing process of a nozzle plate. ノズル板の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of a nozzle plate. 図5のC−C線に沿う断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view taken along the line CC in FIG. 5. 同ヘッド全体の製造工程の説明に供する図1のA−A線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line AA of FIG. 1 for explaining the manufacturing process of the entire head. 同じく図1のB−B線に沿う断面に相当する断面説明図である。It is a cross-sectional explanatory drawing equivalent to the cross section which follows the BB line of FIG. 同液体吐出ヘッドにおける端ヨレの防止作用の説明に供する比較例の模式的説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a comparative example that is used to explain an effect of preventing end deflection in the liquid discharge head. 同液体吐出ヘッドにおける端ヨレの防止作用の説明に供する模式的説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining an end twist preventing action in the liquid discharge head. 本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る液体吐出ヘッドユニットの第2実施形態を示す要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing which shows 2nd Embodiment of the liquid discharge head unit which concerns on this invention including the liquid discharge head which concerns on this invention. 図11のC−C線に沿う断面説明図である。FIG. 12 is a cross-sectional explanatory view taken along the line CC in FIG. 11. 本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る液体吐出ヘッドユニットの第3実施形態を示す図1のA−A線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view corresponding to a cross section taken along line AA of FIG. 1 showing a third embodiment of the liquid discharge head unit according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention. 同じく図1のB−B線に沿う断面に相当する断面説明図である。It is a cross-sectional explanatory drawing equivalent to the cross section which follows the BB line of FIG. 本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の機構部を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a mechanical unit of an image forming apparatus according to the present invention including a liquid ejection head according to the present invention. 同装置の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

HU…液体吐出ヘッドユニット
H…液体吐出ヘッド
1…アクチュエータ基板
2…流路形成部材
3…ノズル板
4…ノズル
5…流路(液室)
6…発熱抵抗体(ヒーター)
7…インク供給口
8…大気連通路
8a、8b、8c…大気連通孔
51〜53…記録液収容手段(液体タンク)
113…キャリッジ
114…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
HU ... Liquid discharge head unit H ... Liquid discharge head 1 ... Actuator substrate 2 ... Flow path forming member 3 ... Nozzle plate 4 ... Nozzle 5 ... Flow path (liquid chamber)
6. Heating resistor (heater)
7 ... Ink supply port 8 ... Air communication path 8a, 8b, 8c ... Air communication hole 51-53 ... Recording liquid storage means (liquid tank)
113 ... Carriage 114 ... Recording head (liquid ejection head)

Claims (9)

液滴を吐出する複数のノズルが並べて配列されたノズル列が、前記ノズルの並び方向と交差する方向に複数並べて配列されたノズル面を有する液体吐出ヘッドにおいて、
一方が前記ノズル面で大気に開口し、他方が前記ノズル面以外の面で大気に開口して、前記ノズル面側と前記ノズル面以外の面側とをヘッド内部を通じて連通する大気連通路が設けられ
前記大気連通路は、前記ノズル面側では、隣り合う2つのノズル列に挟まれた領域内で、かつ、前記ノズル列の端部のノズルと該端部のノズルに隣り合うノズルとの間で大気に開口している
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
In a liquid discharge head having a nozzle surface in which a plurality of nozzles that discharge droplets are arranged side by side and arranged in a plurality of rows in a direction that intersects the direction in which the nozzles are arranged,
One is open to the atmosphere at the nozzle surface and the other open to the atmosphere at a surface other than the nozzle face, air communicating passage communicating the provided and the surface side other than the nozzle surface and the nozzle surface side through the internal head It is,
The atmosphere communication path is on the nozzle surface side in a region sandwiched between two adjacent nozzle rows and between a nozzle at an end of the nozzle row and a nozzle adjacent to the nozzle at the end. A liquid discharge head characterized by being open to the atmosphere .
請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルから液滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段に前記ノズルが対向して設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the nozzle is provided so as to face a pressure generating means for generating a pressure for discharging a droplet from the nozzle. 請求項2に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生手段が電気熱変換素子であることを特徴とする液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 2, wherein the pressure generating means is an electrothermal conversion element. 請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記大気連通路の他方が開口する前記ノズル面以外の面は前記ノズル面と反対側の面であることを特徴とする液体吐出ヘッド。   4. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a surface other than the nozzle surface in which the other of the atmospheric communication passages is open is a surface opposite to the nozzle surface. 5. . 請求項1ないし4のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル面側で、前記ノズル列の前記ノズルの並び方向中央部で開口する前記大気連通路が設けられていることを特徴する液体吐出ヘッド。 5. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the atmosphere communication path that opens at a central portion of the nozzle row in the nozzle arrangement direction is provided on the nozzle surface side. Discharge head. 液滴を吐出する複数のノズルが並べて配列されたノズル列が設けられたノズル面を有する複数個の液体吐出ヘッドを、前記ノズルの並び方向と交差する方向に並べて配置した液体吐出ヘッドユニットにおいて、
この液体吐出ヘッドユニットの複数のノズル列の配列方向で最も外側のノズル列と該最も外側のノズル列に隣り合うノズル列との間に、一方が前記ノズル面で大気に開口し、他方が前記ノズル面以外の面で大気に開口して、前記ノズル面側と前記ノズル面以外の面側とをヘッドユニット内部を通じて連通する大気連通路が設けられ
前記大気連通路は、前記ノズル面側では、前記ノズル列の端部のノズルと該端部のノズルに隣り合うノズルとの間で大気に開口している
ことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
In a liquid ejection head unit in which a plurality of liquid ejection heads having a nozzle surface provided with a nozzle row in which a plurality of nozzles for ejecting liquid droplets are arranged side by side are arranged in a direction intersecting with the arrangement direction of the nozzles ,
Between the outermost nozzle row in the arrangement direction of the plurality of nozzle rows of the liquid discharge head unit and the nozzle row adjacent to the outermost nozzle row , one opens to the atmosphere on the nozzle surface, and the other opens to the air An atmosphere communication path is provided that opens to the atmosphere on a surface other than the nozzle surface and communicates the nozzle surface side and the surface side other than the nozzle surface through the inside of the head unit ,
The liquid is characterized in that the atmosphere communication path is open to the atmosphere between the nozzle at the end of the nozzle row and the nozzle adjacent to the nozzle at the end on the nozzle surface side. Discharge head unit.
請求項6に記載の液体吐出ヘッドユニットにおいて、隣り合う前記液体吐出ヘッドの間で開口する前記大気連通路が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。 The liquid discharge head unit according to claim 6, wherein the atmosphere communication passage opening between the adjacent liquid discharge heads is provided. 請求項6又は7に記載の液体吐出ヘッドユニットにおいて、各液体吐出ヘッドは2つのノズル列を有し、前記2つのノズル列の間に各ノズル列に対応して開口する前記大気連通路が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。 The liquid ejection head unit according to claim 6 or 7, the liquid discharge head has two nozzle arrays, before Symbol atmosphere communication path which is open in correspondence with each nozzle array between the two nozzle rows A liquid discharge head unit provided. 液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置において、請求項1ないし5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド又は請求項6ないし8のいずれかに記載の液体吐出ヘッドユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus for forming an image by discharging droplets, comprising the liquid discharge head according to any one of claims 1 to 5 or the liquid discharge head unit according to any one of claims 6 to 8. An image forming apparatus.
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