JPH08142336A - Ink jet recording apparatus and method and reliability recovery method - Google Patents

Ink jet recording apparatus and method and reliability recovery method

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JPH08142336A
JPH08142336A JP28467894A JP28467894A JPH08142336A JP H08142336 A JPH08142336 A JP H08142336A JP 28467894 A JP28467894 A JP 28467894A JP 28467894 A JP28467894 A JP 28467894A JP H08142336 A JPH08142336 A JP H08142336A
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JP
Japan
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ink
substrate
energy acting
ink supply
energy
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Application number
JP28467894A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08142336A publication Critical patent/JPH08142336A/en
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Abstract

PURPOSE: To eliminate clogging and to facilitate the washing of an energy acting part by constituting an energy acting substrate having the energy acting part formed thereon and a common ink supply part for supplying ink in a separable manner. CONSTITUTION: An opening 11 is provided to a first substrate 8 and ink is guided to the ink supply liquid chamber 12 formed by laminating the first substrate 8, a second substrate 9 and a spacer 10 through the opening 11. The spacer 10 is not provided to the region near to an energy acting substrate 1 but provided to the outer peripheral part of the first substrate 8 in order to form a gap (cavity region) becoming the ink supply liquid chamber 12. By making the energy acting substrate 1 and an ink supply part 7 separable, even if a phenomenon losing reliability such as the adhesion of waste refuse or the drying of ink is generated in the energy acting substrate 1, the substrate 1 can be easily separated to be washed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクを噴射して記録
する、いわゆる、インクジェット記録装置及びその記録
方法並びに信頼性回復方法に関し、より詳細には、大規
模ラージアレイ方式のインクジェットにおいて、簡単な
構成で、しかも、信頼性の高い新規な原理や構造を有す
る記録装置及び記録方法並びに信頼性回復方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called ink jet recording apparatus for ejecting and recording ink, a recording method therefor, and a reliability recovery method, and more particularly, it is simple in a large-scale large array ink jet system. The present invention relates to a recording apparatus, a recording method, and a reliability recovery method having a novel structure and a highly reliable novel principle and structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、高速記録
が可能であり、しかも、所謂普通紙に特別の定着処理を
必要とせずに記録の行える、いわゆる、インクジェット
記録法は極めて有力な記録法であって、これまでにも様
々な方式が提案され、改良が加えられて商品化されたも
のもあれば、現在もなお実用化への努力が続けられてい
るものもある。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently attracted interest in that noise generation during recording is negligibly small. Among them, the so-called inkjet recording method, which enables high-speed recording and can perform recording on so-called plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method, and various recording methods have been used so far. Some methods have been proposed and improved, and some have been commercialized, while others have been making efforts to put them into practical use.

【0003】このようなインクジェット記録法は、いわ
ゆるインクと称される記録液体の小滴(droplet)を飛
翔させ、記録部材に付着させて記録を行うものであっ
て、例えば、本出願人により、特公昭56−9429号
公報に提案されている。この公報のものは、液室内のイ
ンクを加熱して気泡を発生させてインクに圧力上昇を生
じさせ、微細な毛細管ノズルからインクを飛び出させて
記録するものである。
Such an ink jet recording method is one in which droplets of a recording liquid, which is so-called ink, are ejected and adhered to a recording member to perform recording. It is proposed in Japanese Examined Patent Publication No. 56-9429. In this publication, the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles to cause a pressure increase in the ink, and the ink is ejected from a fine capillary nozzle for recording.

【0004】その後、この原理を利用して多くの発明が
なされた。例えば、特公平3−5992号公報に記載の
発明は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する
発熱体が形成された基板と、該基板の前記発熱体に対応
して、基板に接合され、前記液体を吐出するためのオリ
フィスおよび前記液体を前記発熱体部分へ供給するため
の液室を形成する液体案内部とを有するインクジェット
ヘッドブロックの複数が該複数のインクジェットヘッド
ブロックのそれぞれに共通な板の上下領域面に設けられ
ているというものである。このような構成をとった場
合、インクジェットヘッドブロックを記録紙幅全域をカ
バーするように配列することにより、いわゆるフルライ
ンタイプのマルチノズルヘッドが実現し、1分間に数1
0枚というような高速のプリンタが実現する。
Since then, many inventions have been made utilizing this principle. For example, in the invention described in Japanese Patent Publication No. 3-5992, a substrate on which a heating element that generates thermal energy for ejecting a liquid is formed, and the heating element of the substrate is bonded to the substrate. A plurality of inkjet head blocks having an orifice for discharging the liquid and a liquid guide portion forming a liquid chamber for supplying the liquid to the heating element portion are common to each of the plurality of inkjet head blocks. It is provided on the upper and lower surface of the plate. When such a configuration is adopted, by arranging the inkjet head blocks so as to cover the entire recording paper width, a so-called full line type multi-nozzle head is realized, and several 1 / minute is achieved.
A high speed printer such as 0 sheets is realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フルラインタイプのインクジェット記録装置では、ノズ
ル数も非常に多くなり、例えば、A4サイズの紙の短手
方向をカバーする例で考えると、400dpiの配列密度
とした場合、3000個以上ものノズル数となり、ノズ
ルの目づまり対策といった信頼性の面での課題が問題点
となる。また、別の問題点として、各インクジェットヘ
ッドブロックのつなぎ目の精度不足による白スジ(白抜
け)や黒スジの発生という画質上の問題点もある。
However, in the conventional full-line type ink jet recording apparatus, the number of nozzles becomes very large. For example, when considering an example of covering the short side direction of A4 size paper, 400 dpi When the array density is used, the number of nozzles is 3000 or more, and a problem in reliability, such as measures against nozzle clogging, becomes a problem. Further, as another problem, there is a problem in image quality that white streaks (white spots) and black streaks are generated due to insufficient accuracy of joints of the inkjet head blocks.

【0006】ところで、このような白スジや黒スジの問
題は、例えば、特開平3−58848号公報に開示され
ているような、いわゆる大規模ラージアレイ方式によっ
てフルラインタイプのマルチノズルヘッドを形成すれば
解決できる。しかしながら、この方法でも依然として、
ノズルの目づまりという問題点は解決できない。
The problem of such white stripes and black stripes is that a full-line type multi-nozzle head is formed by a so-called large-scale large array method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-58848. You can solve it. However, this method still
The problem of nozzle clogging cannot be solved.

【0007】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、大規模ラージアレイ方式のインクジェットに
おいて、第1に、従来にはない新規な構成によるインク
ジェット記録ヘッドを提案すること、第2に、このよう
な新規なインクジェット記録ヘッドの簡単な構成による
インク供給部を提案すること、第3に、このようなイン
ク供給部のエネルギー作用基板との接続部の構成をより
明確にすること、第4に、このような新規なインクジェ
ット記録ヘッドのインク飛翔効率を高めること、第5
に、このようなインク飛翔効率を高めたインクジェット
記録ヘッドのエネルギー作用部近傍の障壁、あるいはイ
ンク供給部の破損を防止すること、第6に、このような
新規なインクジェット記録ヘッドのインク供給部から供
給されるインクが不必要な領域に移動することを防止す
ること、第7に、その移動の防止をより確実にするこ
と、第8に、このような新規なインクジェット記録ヘッ
ドを用いて記録を行う方法を提案すること、第9に、こ
のような新規な記録方法における信頼性回復方法を提案
すること、第10に、さらに別の信頼性回復方法を提案
すること、を目的としてなされたものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances. First, in a large-scale large array type ink jet system, firstly, an ink jet recording head having a novel constitution which has not been hitherto proposed is proposed. To propose an ink supply unit with a simple structure of such a novel inkjet recording head, and third, to clarify the structure of the connection unit of the ink supply unit with the energy acting substrate. Fourth, to increase the ink flying efficiency of such a novel inkjet recording head,
First, to prevent damage to the barrier in the vicinity of the energy acting portion of the ink jet recording head or the ink supply portion with improved ink flying efficiency. Sixth, from the ink supply portion of such a novel ink jet recording head. Preventing the supplied ink from moving to unnecessary areas, 7th, ensuring the prevention of the movement, 8th, recording using such a novel inkjet recording head The purpose of the present invention is to propose a method for carrying out the method, ninthly, to propose a reliability recovery method in such a novel recording method, and tenthly, to propose another reliability recovery method. Is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、下記のごとく構成したものである。第1
に、インクジェット記録ヘッドにおいて、複数個のエネ
ルギー作用部を形成したエネルギー作用基板と、該基板
に押し当てて前記エネルギー作用部にインクを供給する
共通のインク供給部とよりなり、前記エネルギー作用基
板と、前記インク供給部とは分離可能であるようにし
た。第2に、前記第1のインクジェット記録ヘッドにお
いて、前記インク供給部は、2枚の基板を間隙を設けて
積層して成り、該間隙をインク供給液室とした。第3
に、前記第2のインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記2枚の基板のうち、一方のみを前記エネルギー作用基
板に接するように前記2枚の基板の端部の位置をずらし
て積層した。第4に、前記1又は2又は3のインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、前記エネルギー作用の隣り合
うエネルギー作用部間に障壁を設けた。第5に、前記第
4のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記障壁が、
前記インク供給部の2枚の基板のうちの前記エネルギー
作用基板に接しない基板に接触しない高さに設定されて
いるようにした。第6に、前記2又は3又は5に記載の
インクジェット記録ヘッドにおいて、前記エネルギー作
用基板の、前記インク供給部の2枚の基板のうち、1枚
と接する領域近傍を撥水もしくは撥油処理した。第7
に、前記第2又は3又は5又は6に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記エネルギー作用基板の、前
記インク供給部の2枚の基板のうちの1枚と接する領域
近傍であって、前記基板をはさんで前記エネルギー作用
部と反対側の領域に不要インクの流出を防止するための
障壁を設けた。第8に、インクジェット記録方法におい
て、エネルギー作用部を形成したエネルギー作用基板に
インク供給手段を押し当て、該インク供給手段より前記
エネルギー作用部にインクを供給し、前記エネルギー作
用部に画像情報に応じて信号を入力し、前記エネルギー
作用部を駆動させて近傍のインクの一部を飛翔させて被
記録体に付着させて記録するようにした。第9に、複数
個のエネルギー作用部を形成したエネルギー作用基板
と、該基板に押し当てて前記エネルギー作用部にインク
を供給する共通のインク供給部とよりなり、前記エネル
ギー作用基板と、前記インク供給部とは分離可能である
インクジェット記録ヘッドの信頼性回復方法において、
前記インク供給部を前記エネルギー作用基板から移動せ
しめ、前記エネルギー作用部に洗浄液をかけるようにし
た。第10に、複数個のエネルギー作用部を形成したエ
ネルギー作用基板と、該基板に押し当てて前記エネルギ
ー作用部にインクを供給する共通のインク供給部とより
なり、前記エネルギー作用基板と、前記インク供給部と
は分離可能であるインクジェット記録ヘッドの信頼性回
復方法において、前記インク供給部を前記エネルギー作
用基板から移動せしめ、前記エネルギー作用部を洗浄液
中にひたすようにした。
In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. First
In the ink jet recording head, the energy acting substrate is formed with a plurality of energy acting portions and a common ink supply portion that presses against the substrate to supply ink to the energy acting portion. The ink supply unit is separable from the ink supply unit. Secondly, in the first ink jet recording head, the ink supply unit is formed by stacking two substrates with a gap therebetween, and the gap serves as an ink supply liquid chamber. Third
In the second ink jet recording head, the two substrates were laminated by shifting the positions of the end portions of the two substrates so that only one of the two substrates was in contact with the energy acting substrate. Fourthly, in the inkjet recording head of 1 or 2 or 3, a barrier is provided between the adjacent energy action portions of the energy action. Fifthly, in the fourth inkjet recording head, the barrier is
The height is set so that it does not come into contact with the one of the two substrates of the ink supply unit that does not come into contact with the energy acting substrate. Sixthly, in the ink jet recording head described in the paragraph 2 or 3 or 5, water-repellent or oil-repellent treatment is applied to a region of the energy-applying substrate which is in contact with one of the two substrates of the ink supply unit. . Seventh
In the ink jet recording head according to the second or third or fifth or sixth aspect, in the vicinity of a region of the energy acting substrate which is in contact with one of the two substrates of the ink supply unit, the substrate is A barrier for preventing outflow of unnecessary ink is provided in the area opposite to the energy acting portion by sandwiching. Eighth, in the ink jet recording method, the ink supply means is pressed against the energy application substrate on which the energy application part is formed, the ink is supplied from the ink supply means to the energy application part, and the energy application part responds to the image information. Then, a signal is input to drive the energy acting portion to cause a part of the ink in the vicinity to fly and adhere to the recording medium for recording. Ninth, it comprises an energy acting substrate having a plurality of energy acting parts and a common ink supply part which is pressed against the substrate to supply ink to the energy acting part. In a method for recovering the reliability of an inkjet recording head that is separable from the supply unit,
The ink supply unit was moved from the energy application substrate, and the cleaning liquid was applied to the energy application unit. Tenth, it comprises an energy acting substrate having a plurality of energy acting portions and a common ink supply portion pressed against the substrate to supply ink to the energy acting portions, the energy acting substrate and the ink. In the method of recovering the reliability of an ink jet recording head that is separable from the supply unit, the ink supply unit is moved from the energy application substrate and the energy application unit is immersed in a cleaning liquid.

【0009】[0009]

【作用】ノズルを使用せず、しかも、エネルギー作用部
と、インク供給部を分離可能と、目づまりがなく、しか
も、エネルギー作用部の洗浄が容易なインクジェット記
録ヘッドを提供する。
The present invention provides an ink jet recording head in which an energy acting portion and an ink supplying portion can be separated without using a nozzle, which is free from clogging and in which the energy acting portion can be easily washed.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明によるインクジェット記録ヘ
ッドの一実施例を説明するための要部構成図で、図中、
1は発熱体基板で、該発熱体基板1は第1電極(制御電
極)2、第2電極(アース電極)3、発熱体4、ボンデ
ィグパット5,6等から成っている。また、7はインク
供給部で、該インク供給部7は第1の基板8、第2の基
板9、スペーサ10等から成り、同図は、発熱体基板1
とインク供給部7を分離した状態の斜視図であるが、実
際にインクを飛翔させる場合には、図2に示すように、
発熱体基板1にインク供給部7の第1の基板8を押し当
てた状態で使用する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
Reference numeral 1 denotes a heating element substrate, and the heating element substrate 1 is composed of a first electrode (control electrode) 2, a second electrode (earth electrode) 3, a heating element 4, bonding pads 5, 6 and the like. Further, 7 is an ink supply unit, which is composed of a first substrate 8, a second substrate 9, a spacer 10 and the like.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the ink supply unit 7 and the ink supply unit 7 are separated, but when actually ejecting ink, as shown in FIG.
The heating element substrate 1 is used while being pressed against the first substrate 8 of the ink supply unit 7.

【0011】図2は、図1に示したインクジェット記録
ヘッドの使用状態を示す断面図で、図示のように、第1
の基板8には、開口11が設けられており、インクはそ
の開口11を通して、第1の基板8と第2の基板9とス
ペーサ10とを積層して形成されるインク供給液室12
へ導かれる。スペーサ10は、インク供給液室12とな
る間隙(空洞領域)を形成するために、発熱体基板1に
近い領域にはなく、第1の基板8の外周部に設けられ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a state of use of the ink jet recording head shown in FIG. 1. As shown in FIG.
The substrate 8 is provided with an opening 11, and the ink passes through the opening 11 to form an ink supply liquid chamber 12 formed by stacking a first substrate 8, a second substrate 9 and a spacer 10.
Be led to. The spacer 10 is provided in the outer peripheral portion of the first substrate 8 rather than in the region close to the heating element substrate 1 in order to form a gap (hollow region) which becomes the ink supply liquid chamber 12.

【0012】次に、発熱体基板1および発熱体4につい
て説明する。図3は、図1の断面A−A部の拡大図であ
り、発熱体近傍の断面図である。図3において、31は
基板(Si)、32は蓄熱層(SiO2)、33は発熱
体(HfB2)、34は電極(Al)、35は保護層
(SiO2)、36は電極保護層(Resin)、37は耐
キャビテーション保護層(Ta)、38は発熱部、39
は電極部であり、各々の発熱体は独立に駆動可能であ
る。なお、第2電極3は、複数個の発熱体(第1電極)
に対して1つの共通の第2電極とすることも可能であ
る。このような発熱体列は、例えば、400dpiの配列
密度で3072個設けられ、A4サイズ紙の短手方向を
カバーできるような印写幅とされる。
Next, the heating element substrate 1 and the heating element 4 will be described. FIG. 3 is an enlarged view of a section AA in FIG. 1 and is a sectional view near the heating element. In FIG. 3, 31 is a substrate (Si), 32 is a heat storage layer (SiO 2 ), 33 is a heating element (HfB 2 ), 34 is an electrode (Al), 35 is a protective layer (SiO 2 ), and 36 is an electrode protective layer. (Resin), 37 is a cavitation-resistant protective layer (Ta), 38 is a heat generating portion, 39
Is an electrode part, and each heating element can be driven independently. The second electrode 3 is composed of a plurality of heating elements (first electrodes).
However, it is also possible to use one common second electrode. For example, 3072 such heating element rows are provided with an array density of 400 dpi, and have a printing width that can cover the lateral direction of A4 size paper.

【0013】このような大きなサイズの発熱体基板1
は、例えば、サーマルヘッドなどを製作する際に使用さ
れるグレース層を設けたアルミナ基板に、スパッタリン
グ等の薄膜形成技術やフォトリソーエッチング等のパタ
ーン形成技術を駆使して製作される。また、近年は、S
iウエハもφ8インチ以上のものもできるようになった
ので、Siウエハによっても形成できる。そこで、ここ
では、Siウエハを用いてこのような発熱体基板を製作
する方法を簡単に説明する。
The heating element substrate 1 having such a large size
Is manufactured, for example, by making full use of a thin film forming technique such as sputtering and a pattern forming technique such as photolithography etching on an alumina substrate provided with a grace layer used when manufacturing a thermal head or the like. In recent years, S
Since an i-wafer having a diameter of 8 inches or more can be manufactured, a Si wafer can also be used. Therefore, here, a method of manufacturing such a heating element substrate using a Si wafer will be briefly described.

【0014】最初に、Siウエハ31は、例えば、拡散
炉中でO2,H2Oのガスを流しながら800〜1000
℃の高温にさらされ、表面に熱酸化膜SiO2を1〜2
μm成長させる。このSiO2は蓄熱層32として働
き、後述の発熱体で発生した熱が基板の方へ逃げないよ
うにし、インクの方向に効率良く伝わるようにするため
のものである。
First, the Si wafer 31 is, for example, 800 to 1000 while flowing O 2 and H 2 O gases in a diffusion furnace.
Exposed to a high temperature of ℃, thermal oxide film SiO 2 on the surface 1-2
Grow μm. This SiO 2 acts as a heat storage layer 32, and prevents heat generated by a heat generating element described later from escaping to the substrate, so that heat can be efficiently transmitted in the direction of the ink.

【0015】次に、発熱体33および電極34等の形成
方法について説明する。図3は、発熱体部近傍の詳細断
面図で、蓄熱層(SiO2)32の上には発熱体層33
が形成されるが、該発熱体33を構成する材料として有
用なものには、タンタルーSiO3の混合物、窒化タン
タル、ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコン半導
体、あるいはハフニウム、ランタン、ジルコニウム、チ
タン、タンタル、タングステン、モリブテン、ニオブ、
クロム、バナジウム等の金属の硼化物があげられる。金
属の硼化物のうち、最も特性の優れているのは、硼化ハ
フニウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ラン
タン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順
となっている。
Next, a method of forming the heating element 33, the electrodes 34, etc. will be described. FIG. 3 is a detailed cross-sectional view of the vicinity of the heating element part, in which the heating element layer 33 is formed on the heat storage layer (SiO 2 ) 32.
However, useful materials for the heating element 33 include tantalum-SiO 3 mixture, tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, or hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum. , Tungsten, molybdenum, niobium,
Examples thereof include borides of metals such as chromium and vanadium. Among the metal borides, hafnium boride has the most excellent properties, followed by zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

【0016】発熱体33は、前述の材料を用いて電子ビ
ーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成するこ
とができる。発熱体の膜厚は、単位時間当りの発熱量が
所望通りとなるように、その面積や材質及び熱作用部分
の形状及び大きさ、更には実際面での消費電力等に従っ
て決定されるものであるが、通常の場合、0.001〜
5μm、好適には0.01〜1μmとされる。本発明の
実施例では、HfB2を2000Åスパッタリングした
例を示した。
The heating element 33 can be formed by using a method such as electron beam evaporation or sputtering using the above-mentioned materials. The film thickness of the heating element is determined according to the area and material, the shape and size of the heat-acting portion, and the actual power consumption so that the heat generation amount per unit time is as desired. However, in the normal case, 0.001-
The thickness is 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm. In the embodiment of the present invention, an example was shown in which HfB 2 was sputtered at 2000Å.

【0017】電極34を構成する材料としては、通常使
用されている電極材料の多くのものが有効に使用され、
具体的には、たとえば、Al,Ag,Au,Pt,Cu
等があげられ、これらの使用して蒸着等の手法で所定位
置に所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。本発明で
は、Alをスパッタリングにより1.4μm形成した。
As the material forming the electrode 34, many of the commonly used electrode materials are effectively used.
Specifically, for example, Al, Ag, Au, Pt, Cu
Etc., and these are used to provide a predetermined size, shape, and thickness at a predetermined position by a technique such as vapor deposition. In the present invention, Al is formed to a thickness of 1.4 μm by sputtering.

【0018】保護層35に要求される特性は、発熱体で
発生された熱を記録液体に効果的に伝達することを妨げ
ずに、記録液体より発熱体を保護するということであ
る。保護層35を構成する材料として有用なものには、
例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウ
ム等があげられ、これらは、電子ビーム蒸着やスパッタ
リング等の手法を用いて形成することができる。また、
炭化ケイ素、酸化アルミニウム(アルミナ)等のセラミ
ック材料も好適に用いられる材料である。保護層の膜厚
は、通常は、0.01〜10μm、好適には0.1〜5μ
m、最適には0.1〜3μmとされるのが望ましい。本
発明では、スパッタリングによりSiO2を1.2μm形
成した。さらに、本発明では、発熱体領域を気泡発生に
よるキャビテーション破壊から保護するために、耐キャ
ビテーション保護層37として、Taをスパッタリング
により4000Å形成した。また、電極保護層36とし
てResin層を2μm形成している。
The characteristic required of the protective layer 35 is that the heating element is protected from the recording liquid without hindering effective transfer of the heat generated by the heating element to the recording liquid. The useful material for the protective layer 35 includes:
Examples thereof include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like, which can be formed by a method such as electron beam evaporation or sputtering. Also,
Ceramic materials such as silicon carbide and aluminum oxide (alumina) are also preferably used materials. The thickness of the protective layer is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm.
m, most preferably 0.1 to 3 μm. In the present invention, SiO 2 is formed to a thickness of 1.2 μm by sputtering. Further, in the present invention, in order to protect the heating element region from the cavitation destruction due to the generation of bubbles, Ta was formed as the cavitation resistant protective layer 37 by sputtering by 4000 Å. Further, a resin layer having a thickness of 2 μm is formed as the electrode protection layer 36.

【0019】次に、本発明のインクジェット記録ヘッド
によってインクが飛翔する様子について、図4(a)〜
(h)によって説明する。図中、4は発熱体、13はイ
ンク、14は気泡、15は成長したインク柱、16は飛
翔インクである。図4(a)は定常状態を示しており、
インク供給部より供給されたインク13は、発熱体4の
近傍で、表面張力によって保持されたメニスカスを形成
した状態となる。次に、図示しない画像信号発生手段に
接続された発熱体4に画像情報に応じて信号パルスが入
力され、発熱体表面が加熱されることにより、図4
(b)に示すように、微小気泡14が発生する。さらに
発熱体4への通電を続けることにより、前記微小気泡1
4は合体した1つの気泡14となる(図4(c))。さ
らに、通電を続けると、気泡14は、図4(d)に示す
ように、最大の大きさとなり、それにともなって、イン
クメニスカスの表面が盛り上がり、成長したインク柱1
5となる(図4(e))。この時点で、発熱体4への通
電は止められ、気泡14は、周囲のインクおよび発熱体
基板に熱を奪われ、収縮をはじめる。それによって、前
記インク柱15は、根本の部分にくびれが生じ、やがて
その部分でインク柱15は切断され、飛翔インク16と
なる(図4(f))。その後、インクメニスカスはいっ
たん引込み(へこみ、図4(g)の状態)、やがで、ま
た、元の定常状態となる(図4(h))。
Next, the manner in which the ink jets by the ink jet recording head of the present invention is ejected, as shown in FIGS.
This will be described with reference to (h). In the figure, 4 is a heating element, 13 is ink, 14 is a bubble, 15 is a grown ink column, and 16 is flying ink. FIG. 4A shows a steady state,
The ink 13 supplied from the ink supply unit is in the state of forming a meniscus held by surface tension near the heating element 4. Next, a signal pulse is input to the heating element 4 connected to the image signal generating means (not shown) according to the image information, and the surface of the heating element is heated.
As shown in (b), micro bubbles 14 are generated. Further, by continuing to energize the heating element 4, the minute bubbles 1
4 becomes one united bubble 14 (FIG. 4 (c)). Further, when the energization is continued, the bubble 14 becomes the maximum size as shown in FIG. 4D, and the surface of the ink meniscus rises accordingly, and the grown ink column 1
5 (FIG. 4 (e)). At this point, the heating element 4 is de-energized, and the bubbles 14 are deprived of heat by the surrounding ink and the heating element substrate, and begin to contract. As a result, the ink column 15 has a constriction at its root portion, and the ink column 15 is eventually cut off at that portion to become flying ink 16 (FIG. 4 (f)). After that, the ink meniscus is once retracted (dented, the state shown in FIG. 4G), and then becomes the original steady state (FIG. 4H).

【0020】ここで、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの発熱体4への信号パルスの通電時間は、数μs〜1
0数μsが望ましく、長くても30μsまでとされる。
これは、一つには、瞬時に発熱体を300〜400℃に
加熱して、いわゆる膜沸騰状態を得ることによって安定
した気泡の発生〜成長〜収縮〜消滅を得、安定したイン
ク飛翔を行うためである(通常、100℃で沸騰する方
法では、安定した気泡の発生〜消滅は得られない)。
又、別の理由としては、あまり長時間発熱体4に通電す
ると、発熱体4を破損せしめるからである。
Here, the energization time of the signal pulse to the heating element 4 of the ink jet recording head of the present invention is several μs to 1 μs.
0 μs is desirable, and at most 30 μs is set.
This is because, in part, the heating element is instantly heated to 300 to 400 ° C. to obtain a so-called film boiling state, so that stable bubble generation-growth-contraction-disappearance is achieved and stable ink flight is performed. This is because the boiling and boiling at 100 [deg.] C. usually does not allow stable generation and disappearance of bubbles.
Another reason is that if the heating element 4 is energized for too long, the heating element 4 will be damaged.

【0021】次に、本発明の他の特徴について説明す
る。本発明のインク飛翔は原理的には、上記の如く行わ
れるが、本発明は、いわゆる従来のインクジェットのよ
うなノズルが存在せず、インク飛翔の原動力である気泡
による圧力が周囲に分散して飛翔の効率がやや低いとい
う性質がある。又、隣接する発熱体による気泡の圧力が
互いに影響を及ぼし(クロストーク)、インク飛翔が不
安定になるという性質もある。そこで、以下に、そのよ
うな性質を改善するために、圧力分散防止と、クロスト
ーク防止のための障壁を設けた例について説明する。
Next, another feature of the present invention will be described. In principle, the ink flying of the present invention is performed as described above, but the present invention does not have a nozzle such as a so-called conventional ink jet, and the pressure due to the bubbles that are the driving force of the ink flying is dispersed in the surroundings. It has the property that the efficiency of flight is rather low. Further, there is also a property that the pressures of bubbles caused by the adjacent heating elements influence each other (crosstalk), and the ink flying becomes unstable. Therefore, an example in which a barrier for preventing pressure dispersion and a barrier for preventing crosstalk is provided in order to improve such properties will be described below.

【0022】図5は、図1に示したような発熱体基板1
に障壁40を形成した場合の斜視図、図6(a)〜図6
(c)は、上記障壁40の形成工程を説明するための図
で、図6(a)は発熱体基板の断面図、図6(b)は露
光状態を示す図、図6(c)は現像後の状態を示す図
で、図中、41は基板(Siあるいはアルミナ)、42
は発熱体、43は保護膜などの薄膜、44はフォトレジ
スト、44aは露光により現像後に形成される障壁、4
5はフォトマスク、46は露光して現像後に形成される
流路である。
FIG. 5 shows a heating element substrate 1 as shown in FIG.
6A to 6 are perspective views in the case where the barrier 40 is formed in FIG.
6C is a diagram for explaining the step of forming the barrier 40, FIG. 6A is a sectional view of the heating element substrate, FIG. 6B is a diagram showing an exposed state, and FIG. In the figure, 41 is a substrate (Si or alumina), and 42 is a state after development.
Is a heating element, 43 is a thin film such as a protective film, 44 is a photoresist, 44a is a barrier formed after development by exposure, 4
Reference numeral 5 is a photomask, and 46 is a flow path formed after exposure and development.

【0023】図6(a)は、発熱体基板を示しており
(図1の矢印B方向から見た図)、次の図6(b)に示
す工程では、図6(a)に示した発熱体基板の上に、例
えば、1000〜2000cpのフォトレジスト44を
スピンコーティング、ディップコーティングあるいはロ
ーラコーティングによって、10数μm〜30μm程度
にコートする。この厚さは、最終的には障壁の高さにな
る。30μm以上の厚さのレジスト層を得たい場合に
は、液状のフォトレジストではなく、ドライフィルムタ
イプのフォトレジストを用いればよい。ドライフィルム
タイプのフォトレジストを使用すれば、厚さ100μm
程度のレジスト層まで形成することができる。その場合
には、熱と圧力をかけて基板上にラミネートすることに
よってレジスト層を形成する。
FIG. 6A shows a heating element substrate (as seen from the direction of the arrow B in FIG. 1), and in the next step shown in FIG. 6B, it is shown in FIG. 6A. For example, a photoresist 44 of 1000 to 2000 cp is coated on the heating element substrate by spin coating, dip coating, or roller coating to have a thickness of about several tens of μm to 30 μm. This thickness will ultimately be the height of the barrier. To obtain a resist layer having a thickness of 30 μm or more, a dry film type photoresist may be used instead of a liquid photoresist. If a dry film type photoresist is used, the thickness is 100 μm.
It is possible to form even a resist layer. In that case, a resist layer is formed by applying heat and pressure to laminate on the substrate.

【0024】続いて、図6(b)に示すように、発熱体
基板面に設けたフォトレジスト44上に所定のパターン
を有するフォトマスク45を重ね合せた後、該フォトマ
スク45の上部からの露光を行う。このとき、発熱体4
2の設置位置と前記パターンの位置合せを行っておく必
要がある。図6(c)は、前記露光済みのフォトレジス
ト44の未露光部分を炭酸ナトリウム水溶液等のアルカ
リ現像液にて溶解除去した後の工程を説明するための図
で、基板41に残されたフォトレジスト44の露光され
た部分44aの耐インク性向上のため、熱硬化処理(例
えば、150〜250℃で30分〜60時間加熱)、ま
たは、紫外線照射(例えば、50〜200mW/cm2
又はそれ以上の紫外線強度)を行い、充分に重合硬化反
応を進める。前記熱硬化と紫外線による硬化の両方を兼
用するのも効果的である。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, a photomask 45 having a predetermined pattern is superposed on the photoresist 44 provided on the surface of the heating element substrate, and then the photomask 45 is removed from above. Expose. At this time, the heating element 4
It is necessary to align the installation position of No. 2 and the pattern. FIG. 6C is a diagram for explaining a step after the unexposed portion of the exposed photoresist 44 is dissolved and removed by an alkali developing solution such as an aqueous solution of sodium carbonate, and the photo remaining on the substrate 41. In order to improve ink resistance of the exposed portion 44a of the resist 44, heat curing treatment (for example, heating at 150 to 250 ° C. for 30 minutes to 60 hours) or ultraviolet irradiation (for example, 50 to 200 mW / cm 2).
Or more (ultraviolet intensity) to sufficiently advance the polymerization and curing reaction. It is also effective to use both the heat curing and the ultraviolet curing.

【0025】以上のように、障壁を形成した場合は、障
壁を形成していない場合(図1,図2参照)に比べて、
インク供給部7から供給されるインクの発熱体近傍にお
けるメニスカス形成を、安定に再現よく行うことができ
るという利点、それにより、インク飛翔が安定し再現よ
く行われるという利点がある。さらに、この障壁により
発生した気泡の圧力が分散することなく効率よく、イン
ク飛翔に寄与するので、インク飛翔速度が速く、飛翔す
るインク滴(又はインク柱)が安定し、被記録体(たと
えば、紙)の所望の位置に正確に打ち込むことができ、
ドットの位置精度が向上し、高画質が得られるという利
点がある。
As described above, in the case where the barrier is formed, compared with the case where the barrier is not formed (see FIGS. 1 and 2).
There is an advantage that the meniscus formation of the ink supplied from the ink supply unit 7 in the vicinity of the heating element can be performed stably and with good reproducibility, and thus an advantage that the ink flying is stable and performed with good reproducibility. Furthermore, since the pressure of bubbles generated by this barrier contributes efficiently to ink flying without being dispersed, the ink flying speed is fast, the flying ink droplets (or ink columns) are stable, and the recording medium (for example, Can be accurately driven to the desired position on the
There are advantages that the dot position accuracy is improved and high image quality is obtained.

【0026】さらに、別の利点は、この障壁が存在する
ことにより、隣接する発熱体をほぼ同時に駆動した場合
に、通常のインクジェットでよく見られる現象である。
いわゆるクロストークと呼ばれる互いに干渉し合う現象
がほとんどなくなるということである。これは、障壁4
0が、発生した気泡の圧力が互いに隣り同士に影響を及
ぼすことを阻止する役目をはたすからである。このよう
にクロストークがなくなることにより、隣接ジェット
(インク柱、インク滴)が互いに影響を及ぼさないの
で、それぞれの飛翔方向が安定し、ドット位置精度が向
上し、高画質が得られるという利点がある。又、従来の
インクジェットでは、クロストークがある場合には、隣
接ジェットも同時に噴射するということを行わず、一方
を噴射してから、その影響がおさまっておら、もう一方
を噴射するというような手法をとっており、それにより
印写速度が低下するという問題があったが、本発明で
は、障壁を設けてクロストークを防止できるので、時間
差をおいてインクを飛翔させる必要はなく、隣接ジェッ
トもほぼ同時に飛翔させることができるので、印写速度
が低下するということもないという利点がある。
Another advantage is that the presence of this barrier is a phenomenon often seen in ordinary ink jets when adjacent heating elements are driven at about the same time.
This means that there is almost no phenomenon called so-called crosstalk that interferes with each other. This is barrier 4
This is because 0 serves to prevent the pressure of the generated bubbles from affecting each other. By eliminating crosstalk in this way, adjacent jets (ink columns, ink droplets) do not affect each other, so that the flight directions of each jet are stable, the dot position accuracy is improved, and high image quality is obtained. is there. Further, in the conventional inkjet, when there is crosstalk, a method of ejecting one of the adjacent jets without ejecting the adjacent jets at the same time, and then the other effect is suppressed However, in the present invention, since it is possible to prevent the crosstalk by providing a barrier, it is not necessary to fly the ink at a time lag and the adjacent jets Since it is possible to fly at almost the same time, there is an advantage that the printing speed does not decrease.

【0027】次に、本発明の他の特徴について説明す
る。本発明は、前述のように、エネルギー作用基板(発
熱体基板)1と、インク供給部7とを分離可能な構成と
している。これは、特開平3−58848号公報に開示
されているような従来のノズルを有する方式のインクジ
ェットで、フルラインタイプのマルチノズルヘッドを構
成した場合に、ノズルの目づまりの問題を解決しきれな
いという点に鑑みなされたものであり、いわゆる、従来
のノズルというものをなくし、目づまりの問題を解決
し、あるいは、従来の目づまりに相当するような問題が
発生しても、すぐにそれを解消できるような構成として
いる。図により、具体的に説明する。
Next, another feature of the present invention will be described. In the present invention, as described above, the energy acting substrate (heating element substrate) 1 and the ink supply unit 7 are separable. This cannot solve the problem of clogging of nozzles when a full line type multi-nozzle head is constructed in an inkjet system of the conventional type having nozzles as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-58848. In view of this, the so-called conventional nozzle is eliminated to solve the problem of clogging, or even if a problem equivalent to conventional clogging occurs, it can be immediately solved. It has such a configuration. This will be specifically described with reference to the drawings.

【0028】図7(a)は、本発明のインクジェット記
録ヘッドを支持部材20に装着した例を示している。こ
こで、21はインク供給部保持部であり、22はエネル
ギー作用基板保持部である。23は発熱体基板(エネル
ギー作用基板)チャック部であり、シャフト24によ
り、エネルギー作用基板保持部22と接続され、又、そ
こで回転自在となっている。なお、25は洗浄液回収容
器である。図7(a)は、通常の印写状態における発熱
体基板(エネルギー作用基板)1と、インク供給部7の
位置関係を示している。通常、このような状態で使用し
ていると、空気中に浮遊しているゴミ等の異物、紙粉な
どが発熱体4の近傍に付着したり、あるいは、インクが
乾燥、固化するような事態に陥いることもある。しかし
ながら、本発明では、そのような状態になっても、図7
(b)に示すように、発熱体基板1を、インク供給部7
から分離し、洗浄液噴射ノズル26より洗浄液を噴射し
て洗浄することにより、前述のような異物除去、乾燥イ
ンクの除去が行え、発熱体4の近傍を、たとえば、清浄
な状態に保つことができ、安定したインク飛翔を行うこ
とができる。洗浄方法を簡単に説明する。
FIG. 7A shows an example in which the ink jet recording head of the present invention is mounted on the supporting member 20. Here, 21 is an ink supply unit holding unit, and 22 is an energy acting substrate holding unit. Reference numeral 23 denotes a heating element substrate (energy acting substrate) chuck portion, which is connected to the energy acting substrate holding portion 22 by a shaft 24 and is rotatable there. Incidentally, 25 is a cleaning liquid recovery container. FIG. 7A shows a positional relationship between the heating element substrate (energy acting substrate) 1 and the ink supply unit 7 in a normal printing state. Usually, when used in such a state, foreign matter such as dust floating in the air, paper dust, etc. adhere to the vicinity of the heating element 4, or the ink dries and solidifies. Sometimes fall into. However, according to the present invention, even in such a state, as shown in FIG.
As shown in (b), the heating element substrate 1 is connected to the ink supply unit 7
The cleaning liquid is sprayed from the cleaning liquid spray nozzle 26 for cleaning to remove foreign matter and dry ink as described above, and the vicinity of the heating element 4 can be kept clean, for example. It is possible to perform stable ink flight. The cleaning method will be briefly described.

【0029】まずはじめに、図7(a)は印写時の状態
である。異物の付着、あるいは、インクの乾燥等によっ
てインク飛翔に異常が生じた場合(これは印写状態を見
ることによって検出できる)、図7(b)に示すよう
に、発熱体基板1は、チャック部23でシャフト24の
まわりに回転移動させて、洗浄液回収容器25の内部に
置かれる。次に、図示しない移動装置によって、洗浄液
噴射ノズル26と空気噴射ノズル27が発熱体4の近傍
に移動せしめられ、洗浄液を噴射し、異物除去を行う。
その後、フィルターろ過された清浄空気をふきつけるこ
とにより、洗浄液をふきとばし、発熱体基板1の発熱体
4の近傍を清浄化する。その後、洗浄液噴射ノズル26
と、空気噴射ノズル27は退避し、発熱体基板1は、ふ
たたび、シャフト24の回転移動によってインク供給部
7と接触し、図7(a)に示すような、元の状態にもど
され、印写可能な状態となる。
First, FIG. 7A shows a state at the time of printing. When an abnormality occurs in ink flight due to adhesion of foreign matter, ink drying, or the like (this can be detected by observing the printing state), as shown in FIG. The part 23 is rotated around the shaft 24 and placed inside the cleaning liquid recovery container 25. Next, the cleaning liquid jet nozzle 26 and the air jet nozzle 27 are moved to the vicinity of the heating element 4 by a moving device (not shown), and the cleaning liquid is jetted to remove foreign matter.
After that, the cleaning liquid is wiped off by wiping clean air that has been filtered through the filter, and the vicinity of the heating element 4 of the heating element substrate 1 is cleaned. Then, the cleaning liquid injection nozzle 26
Then, the air jet nozzle 27 is retracted, the heating element substrate 1 again comes into contact with the ink supply portion 7 by the rotational movement of the shaft 24, and is returned to the original state as shown in FIG. It is ready for copying.

【0030】なお、ここで使用する洗浄液は、1〜複数
の成分よりなるが、少なくとも1つの組成物は、インク
を構成する組成物と同じとされる。具体的には、たとえ
ば、インクとして、グリセリン:30wt%、エチルア
ルコール:4.8wt%、水:63wt%、ダイレクト
ブラック154(染料):2.2wt%のような組成の
ものを使用した場合、洗浄液は、水:96wt%、エチ
ルアルコール:3wt%、界面活性剤(BT12):1
wt%のような組成のものを使用すればよい。言うまで
もなく、この組成に限定されることなく、たとえば、
水:100wt%の洗浄液であってもよい。なお、洗浄
液として、水以外の成分を大量に含む場合(たとえば、
水80部、それ以外20部という具合に)、洗浄液噴射
ノズルを2本設け、最初に洗浄液を噴射して、その後、
水を噴射して洗浄液を洗い流すようにするのがよい。
又、上記の例は、インクとして水をベースとした例を示
しているが、溶剤ベースのインクの場合には、洗浄液も
溶剤ベースとするのがよい。その際、発生する溶剤蒸気
が周囲に漂わないように、密閉、回収の装置が必要とな
る。なお、洗浄化空気は1〜5μm程度のフィルターに
よってろ過された空気が使用される。また、洗浄液、空
気の噴射圧力は、1〜3kg/cm2とされる。
The cleaning liquid used here is composed of one to a plurality of components, but at least one composition is the same as the composition constituting the ink. Specifically, for example, when the ink having a composition such as glycerin: 30 wt%, ethyl alcohol: 4.8 wt%, water: 63 wt%, direct black 154 (dye): 2.2 wt% is used, The cleaning liquid is water: 96 wt%, ethyl alcohol: 3 wt%, surfactant (BT12): 1
A composition such as wt% may be used. Needless to say, without being limited to this composition, for example,
Water: A cleaning liquid of 100 wt% may be used. If the cleaning liquid contains a large amount of components other than water (for example,
(80 parts of water and 20 parts other than that), two cleaning liquid injection nozzles are provided, the cleaning liquid is first injected, and then,
It is advisable to spray water to flush out the cleaning liquid.
Further, the above example shows an example in which water is used as the ink, but in the case of solvent-based ink, it is preferable that the cleaning liquid is also solvent-based. At that time, a device for sealing and recovery is required so that the generated solvent vapor does not drift around. As the cleaning air, air filtered with a filter of about 1 to 5 μm is used. Further, the injection pressure of the cleaning liquid and the air is set to 1 to 3 kg / cm 2 .

【0031】図8は、発熱体部4の洗浄方法の他の例を
示す図で、この場合は、洗浄液をふきつけるのではな
く、洗浄容器28内の洗浄液中に、発熱体基板1をジャ
ブ付けした例を示している。この場合も、洗浄後は、洗
浄容器28より発熱体基板1を回転移動によって引きあ
げた後、インク供給部7と接触させる前に、図示しない
空気噴射ノズルによって清浄空気をふきつけ、洗浄液を
ふきとばすことが行われる。このようなジャブ付け洗浄
は、洗浄液が確実に被洗浄部(よごれ)にゆきわたると
いう効果がある。なお、洗浄容器28内で発熱体基板1
を揺動したり、あるいは、洗浄容器28に超音波発振器
を取り付け、超音波洗浄を行えば、さらに確実な洗浄が
行われる。又、図7(b)に示した洗浄液噴射ノズルに
よる洗浄と、このジャブ付け洗浄を組み合せた場合に
は、最も確実な洗浄を行うことができる。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the method for cleaning the heating element portion 4. In this case, instead of wiping the cleaning solution, the heating element substrate 1 is jabbed in the cleaning solution in the cleaning container 28. The attached example is shown. Also in this case, after the cleaning, the heating element substrate 1 is lifted from the cleaning container 28 by rotational movement, and before contacting with the ink supply unit 7, clean air is wiped by an air jet nozzle (not shown) and the cleaning liquid is wiped off. Is done. Such cleaning with a jab has the effect that the cleaning liquid is surely spread over the portion to be cleaned (dirt). In the cleaning container 28, the heating element substrate 1
If the ultrasonic wave is swung or an ultrasonic oscillator is attached to the cleaning container 28 and ultrasonic cleaning is performed, more reliable cleaning is performed. Further, when the cleaning with the cleaning liquid jet nozzle shown in FIG. 7B is combined with this jabing cleaning, the most reliable cleaning can be performed.

【0032】次に、本発明のさらに別の特徴について説
明する。本発明のインク供給部は、図1,図2に示した
ように基本的には、せまい間隙を毛管現象によってイン
クが運ばれ、発熱体近傍で、メニスカスを作るような構
成をとっている。具体的な作り方を以下に説明する。図
9は、図1に示したインク供給部7の分解斜視図であ
り、超音波加工、レーザー加工、あるいはエッチング等
の技術によって、アルミナセラミック、あるいはパイレ
ックスガラス等の材料よりなる第1の基板8に、インク
を導入するための開口11を形成する。次に、毛管現象
によってインクを移動せしめるための間隙(インク供給
液室12)を形成するために、スペーサ10を形成す
る。これは、たとえば前述の発熱体基板に障壁を形成す
るために利用したフォトリソ技術を利用することにより
実現する。スペーサ領域の厚さ(=毛管現象でインクが
移動するための間隙になる)は、たとえば、50〜20
0μmとされ、ドライフィルムタイプの感光性樹脂を利
用することにより得られる。次に、第2の基板9として
パイレックスガラスのような材料を積層することによ
り、インク供給部は完成する。ここで、上記スペーサ1
0と第2の基板9との接合は、感光性樹脂が完全に硬化
する前の半硬化状態の粘着性を利用して行うことができ
る。又、必要に応じて加熱、加圧することにより、その
接合はより強固なものとなる。あるいは、第2の基板9
側に接合層として感光性樹脂層を設け、感光性樹脂間の
接合力によって接合してもよい。又、接着剤を利用する
のも良い方法である。
Next, another feature of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the ink supply unit of the present invention is basically configured such that the ink is carried through the narrow gap by the capillary phenomenon and a meniscus is formed in the vicinity of the heating element. A specific method of making the same will be described below. FIG. 9 is an exploded perspective view of the ink supply unit 7 shown in FIG. 1, and the first substrate 8 made of a material such as alumina ceramics or Pyrex glass is formed by a technique such as ultrasonic processing, laser processing, or etching. An opening 11 for introducing ink is formed therein. Next, the spacer 10 is formed in order to form a gap (ink supply liquid chamber 12) for moving the ink by the capillary phenomenon. This is achieved, for example, by using the photolithography technique used to form the barrier on the heating element substrate described above. The thickness of the spacer region (= the gap for ink movement due to the capillary phenomenon) is, for example, 50 to 20.
It is set to 0 μm and can be obtained by using a dry film type photosensitive resin. Next, by stacking a material such as Pyrex glass as the second substrate 9, the ink supply unit is completed. Here, the spacer 1
The 0 and the second substrate 9 can be joined by utilizing the tackiness of the semi-cured state before the photosensitive resin is completely cured. In addition, the joining becomes stronger by heating and pressurizing as needed. Alternatively, the second substrate 9
A photosensitive resin layer may be provided as a bonding layer on the side, and bonding may be performed by the bonding force between the photosensitive resins. It is also a good method to use an adhesive.

【0033】なお、上記方法によって形成する場合、第
1の基板8の厚さは、インク供給部7全体の機械的強度
を考慮した場合、0.5mmよりも厚くすることが望ま
しい。又、第2の基板9の厚さは、これは発熱体基板と
接触させてインクのメニスカスを形成する際のメニスカ
ス領域の大きさを考慮に入れる必要があり、0.05〜
1mmの厚さにするのが望ましい。これより、薄いと製
作上、あるいは、取扱い上、破壊しやすく、又、厚いと
形成されるメニスカス領域が大きく(広く)なりすぎて
インク飛翔に最適のメニスカスにはならない。
When formed by the above method, the thickness of the first substrate 8 is preferably larger than 0.5 mm in consideration of the mechanical strength of the entire ink supply section 7. Further, the thickness of the second substrate 9 needs to take into consideration the size of the meniscus region when the meniscus of the ink is formed by contacting with the heating element substrate.
A thickness of 1 mm is desirable. If the thickness is smaller than this, the meniscus region is easily destroyed in manufacturing or handling, and if the thickness is thick, the formed meniscus region becomes too large (wide), and the meniscus is not optimal for flying ink.

【0034】次に、本発明のさらに別の特徴について説
明する。本発明のインク供給部は、上述のような方法に
よって形成されるが、図1,図2,図4,図7,図8,
図9から明らかなように、第1の基板8と第2の基板9
の端部の位置をずらして積層されている。これは、図4
(a)などで明らかなように、供給されたインクのメニ
スカスが好適に形成され、発熱体領域を適当なインク量
でおおうようにするためである。好ましいずれ量Δ(図
10参照)は、印写密度、発熱体の大きさ等にも依存す
るが、印写密度として、400dpi〜800dpi相当を狙
い、発熱体の大きさを、30μm×160μm(400
dpiの場合)〜16μm×80μm(800dpiの場合)
とした場合、120μm〜30μm程度とされる。又、
このずれ量Δは、前述のように、発熱体4の両側に障壁
40を形成したような場合には、その障壁40の高さも
考慮に入れる必要がある。すなわち、図11に示すよう
に、インク供給部7を発熱体基板1に接触させた状態で
障壁40と、第2の基板9とが、接触しないようなギャ
ップGが生じるようにしておく必要がある。具体的なギ
ャップGの値としては、少なくとも20μm程度、ある
いは、それ以上とすることにより、インク供給部7と発
熱体基板を接触させた場合に、第2の基板9と、障壁4
0がぶつかり合って破損するというような事態は回避さ
れる。
Next, another feature of the present invention will be described. The ink supply unit of the present invention is formed by the method as described above, but the ink supply unit shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, FIG.
As is apparent from FIG. 9, the first substrate 8 and the second substrate 9
The end portions of the sheets are stacked with the positions thereof shifted. This is shown in Figure 4.
This is because the meniscus of the supplied ink is preferably formed and the heating element region is covered with an appropriate amount of ink, as is apparent from FIG. The preferable deviation amount Δ (see FIG. 10) depends on the printing density, the size of the heating element, etc., but the printing density is 400 μm to 800 dpi, and the size of the heating element is 30 μm × 160 μm. (400
dpi) ~ 16μm x 80μm (800dpi)
In that case, the thickness is about 120 μm to 30 μm. or,
As described above, in the case where the barriers 40 are formed on both sides of the heating element 4, the deviation amount Δ needs to take the height of the barriers 40 into consideration. That is, as shown in FIG. 11, it is necessary to make a gap G so that the barrier 40 and the second substrate 9 are not in contact with each other while the ink supply unit 7 is in contact with the heating element substrate 1. is there. The specific value of the gap G is at least about 20 μm, or more, so that when the ink supply unit 7 and the heating element substrate are brought into contact with each other, the second substrate 9 and the barrier 4 are provided.
The situation where 0s collide and are damaged is avoided.

【0035】次に、本発明のさらに別の特徴について説
明する。本発明は上述のように、インク供給部9と発熱
体基板1とを分離可能とし、必要に応じてそれらを分離
したり、又、接触(接続)させたりして使用する。その
際、インク供給部のインクが発熱体基板の好ましくない
領域(たとえば、ボンディングパット等の電気的接続部
等)に付着して予期せぬ故障が生じかねない。そこで、
本発明では、万一インク供給部の余分なインクが発熱体
基板1の本来あるべき位置、つまり、発熱体4の近傍以
外の部分に付着しても、そのインクが、他の領域に流れ
ていったり、浸透していったりしないようにするため
に、インク供給部7の第1の基板8が発熱体基板1と接
する領域の近傍S(図12参照)において、発熱体基板
上に、撥水もしくは撥油処理を施している。具体的な撥
水、撥油処理は、たとえば、シリコン樹脂のトルエン溶
液、アラビアゴム−リン酸水溶液、あるいは、テフロン
分散液などを、スプレーコーティングによって塗布する
ことによって行われる。
Next, another feature of the present invention will be described. In the present invention, as described above, the ink supply unit 9 and the heating element substrate 1 can be separated, and they are separated or contacted (connected) when necessary. At that time, the ink in the ink supply unit may adhere to an undesired region of the heating element substrate (for example, an electrical connection unit such as a bonding pad) and cause an unexpected failure. Therefore,
According to the present invention, even if extra ink in the ink supply unit is attached to the original position of the heating element substrate 1, that is, a portion other than the vicinity of the heating element 4, the ink still flows to other areas. In order to prevent the ink from flowing into or penetrating into the heating element substrate in the vicinity S (see FIG. 12) of the area where the first substrate 8 of the ink supply unit 7 is in contact with the heating element substrate 1, Water or oil repellent treatment is applied. Specific water and oil repellency treatments are carried out, for example, by applying a toluene solution of silicone resin, an aqueous solution of gum arabic-phosphoric acid, a Teflon dispersion, or the like by spray coating.

【0036】同様の不具合に対する他の対策としては、
不要なインクが、他の領域に流れていかないように、障
壁を形成することによっても得られる。図13は、その
例を示したものであり、上述の撥水、撥油処理のかわり
に、不要インクが流れていなかないように、障壁50を
形成したものである。このような障壁50は、前述の発
熱体4の近傍に設けた圧力分散阻止のために形成した障
壁40と同様の手法、すなわち、フォトリソ技術によっ
て形成できる。特に、その圧力分散阻止のための障壁と
同時に形成すれば、インクの流れを防止するための障壁
を単独に別工程で製作する必要もなく、コストダウンも
実現する。又、上述の撥水、撥油処理とこの障壁形成と
の両方を組合せることにより、不要インクの流れ出しの
防止は、確実に行える。
As another countermeasure against the similar problem,
It can also be obtained by forming a barrier so that unnecessary ink does not flow to other areas. FIG. 13 shows an example thereof, and a barrier 50 is formed in place of the above-mentioned water repellent and oil repellent treatment so that unnecessary ink does not flow. Such a barrier 50 can be formed by the same method as the barrier 40 formed in the vicinity of the heating element 4 for preventing pressure dispersion, that is, the photolithography technique. Particularly, if it is formed at the same time as the barrier for preventing the pressure dispersion, it is not necessary to separately manufacture the barrier for preventing the ink flow in a separate process, and the cost can be reduced. Further, by combining both the water-repellent and oil-repellent treatments and the formation of the barrier, it is possible to surely prevent the unnecessary ink from flowing out.

【0037】具体例1 ・発熱体基板:80μm×400μm(抵抗値110
Ω)の大きさの発熱体をアルミナ基板上に200dpiの
配列密度で1列に1536個形成したもの ・発熱体両側の障壁:なし ・発熱体基板とインク供給部近傍の撥水処理:なし ・インク供給部:第1の基板…厚さ1.6mmのパイレ
ックスガラス 第2の基板…厚さ0.2mmのパイレックスガラス 第1,第2の基板の間隙…0.2mm 第2の基板の端部のずれ量…0.15mm ・インク:グリセリン;45wt%,エチルアルコー
ル;4.8wt%,水;48wt%,ダイレクトブラッ
ク154(染料);2.2wt% ・発熱体駆動条件:駆動電圧V0=28V、駆動パルス
幅Pw=7μs,駆動周波数F0=1kHz
Concrete Example 1 Heat generating substrate: 80 μm × 400 μm (resistance value 110
Ω) -sized heating element formed on an alumina substrate in 1 row at an array density of 200 dpi-Barriers on both sides of the heating element: None-Water repellent treatment near the heating element substrate and ink supply section: None- Ink supply part: First substrate ... Pyrex glass with a thickness of 1.6 mm Second substrate ... Pyrex glass with a thickness of 0.2 mm Gap between the first and second substrates ... 0.2 mm Edge of the second substrate Ink amount: glycerin; 45 wt%, ethyl alcohol; 4.8 wt%, water; 48 wt%, direct black 154 (dye); 2.2 wt% ・ Heating element drive condition: drive voltage V 0 = 28 V, drive pulse width Pw = 7 μs, drive frequency F 0 = 1 kHz

【0038】上述のような条件でインク飛翔させたとこ
ろ、インク飛翔速度は、Vj=8.5m/sとなり、記
録紙として三菱製紙製マットコート紙NMを使用してφ
178.4μmの大きさの画素を得ることができた。次
に、駆動周波数をF0=1kHzからF0=3kHzにあ
げたところ、インク飛翔が安定しなくなり、紙面上での
ドット位置精度が悪くなった。次に、隣接する2つの発
熱体を同時に駆動したところ、飛翔インクは互いに反発
し合って、その飛翔方向が悪くなることが観察された。
When the ink was ejected under the above conditions, the ink ejection speed was Vj = 8.5 m / s, and Φ was obtained by using Mitsubishi Paper Matt Coated Paper NM as the recording paper.
A pixel having a size of 178.4 μm could be obtained. Next, when the drive frequency was increased from F 0 = 1 kHz to F 0 = 3 kHz, ink flight became unstable, and the dot position accuracy on the paper surface deteriorated. Next, when two adjacent heating elements were driven at the same time, it was observed that the flying inks repel each other and the flying direction deteriorates.

【0039】次に、この装置を10日間放置したとこ
ろ、発熱体部近傍のインクが一部乾燥、固化したり、
又、ゴミが付着しているのが観察された。そこで、発熱
体基板と、インク供給部を分離し、発熱体部に純水をか
けたところ、乾燥、固化したインクおよびゴミは容易に
洗い流されて、もとの清浄な状態にすることができた。
その後、発熱体基板とインク供給部を接触させ、上記条
件でインク飛翔を行ったところ、以前とほぼ同じインク
飛翔を得ることができた。なお、インク供給部を再接触
させる際に、接触部近傍でインクが少しはみ出している
状態が観察された。
Next, when this apparatus was left for 10 days, the ink in the vicinity of the heating element part was partially dried and solidified,
Further, it was observed that dust was attached. Therefore, when the heating element substrate and the ink supply section are separated and pure water is applied to the heating element section, the dried and solidified ink and dust can be easily washed away to restore the original clean state. It was
After that, when the heating element substrate and the ink supply section were brought into contact with each other and ink was ejected under the above conditions, almost the same ink ejection as before could be obtained. When the ink supply section was re-contacted, it was observed that the ink was slightly protruding near the contact section.

【0040】具体例2 ・発熱体基板:80μm×400μm(抵抗値110
Ω)の大きさの発熱体をアルミナ基板上に200dpiの
配列密度で1列に1536個形成したもの ・発熱体両側の障壁:あり、障壁高さ;80μm ・発熱体基板とインク供給部近傍の撥水処理:なし ・インク供給部:第1の基板…厚さ1.6mmのパイレ
ックスガラス 第2の基板…厚さ0.2mmのパイレックスガラス 第1,第2の基板の間隙…0.2mm 第2の基板の端部のずれ量…0.15mm ・インク:グリセリン;45wt%,エチルアルコー
ル;4.8wt%,水;48wt%,ダイレクトブラッ
ク154(染料);2.2wt% ・発熱体駆動条件:駆動電圧V0=28V、駆動パルス
幅Pw=7μs,駆動周波数F0=1kHz
Specific Example 2 Heating substrate: 80 μm × 400 μm (resistance value 110
Ω) -sized heating element formed on an alumina substrate in 1 row at an array density of 200 dpi-Barriers on both sides of the heating element: Yes, barrier height: 80 μm-In the vicinity of the heating element substrate and the ink supply section Water repellent treatment: None ・ Ink supply part: first substrate ... Pyrex glass with a thickness of 1.6 mm Second substrate ... Pyrex glass with a thickness of 0.2 mm Gap between first and second substrates ... 0.2 mm 2) Substrate edge shift amount: 0.15 mm-Ink: glycerin; 45 wt%, ethyl alcohol; 4.8 wt%, water; 48 wt%, direct black 154 (dye); 2.2 wt% -heating element driving conditions : Drive voltage V 0 = 28 V, drive pulse width Pw = 7 μs, drive frequency F 0 = 1 kHz

【0041】上述のような条件でインク飛翔させたとこ
ろ、インク飛翔速度は、Vj=10.8m/sとなり、
記録紙として三菱製紙製マットコート紙NMを使用して
φ182.5μmの大きさの画素を得ることができた。
次に、駆動周波数をF0=1kHzからF0=3kHzに
あげたが、インク飛翔は安定しており、インク飛翔の様
子はほとんど変化しなかった。次に、隣接する2つの発
熱体を同時に駆動したが、両方の飛翔インクは安定した
飛翔が得られた。
When the ink was ejected under the above conditions, the ink ejection velocity was Vj = 10.8 m / s,
A matte coated paper NM manufactured by Mitsubishi Paper Mills was used as a recording paper, and a pixel with a size of φ182.5 μm could be obtained.
Next, the driving frequency was increased from F 0 = 1 kHz to F 0 = 3 kHz, but the ink flying was stable and the ink flying state hardly changed. Next, two adjacent heating elements were driven simultaneously, but stable flight was obtained with both flying inks.

【0042】具体例3 ・発熱体基板:30μm×160μm(抵抗値105
Ω)の大きさの発熱体をSiウエハ上に400dpiの配
列密度で1列に512個形成したもの ・発熱体両側の障壁:あり、障壁高さ;30μm ・発熱体基板とインク供給部近傍の撥水処理:なし ・インク供給部:第1の基板…厚さ1.6mmのパイレ
ックスガラス 第2の基板…厚さ0.1mmのパイレックスガラス 第1,第2の基板の間隙…0.1mm 第2の基板の端部のずれ量…0.06mm ・インク:グリセリン;45wt%,エチルアルコー
ル;4.8wt%,水;48wt%,ダイレクトブラッ
ク154(染料);2.2wt% ・発熱体駆動条件:駆動電圧V0=26V、駆動パルス
幅Pw=5μs,駆動周波数F0=4kHz
Concrete Example 3 Heating element substrate: 30 μm × 160 μm (resistance value 105
Ω) -sized heating elements formed on a Si wafer in an array density of 400 dpi in 512 rows.-Barriers on both sides of the heating element: Yes, barrier height; 30 μm-In the vicinity of the heating element substrate and ink supply part Water repellent treatment: None-Ink supply part: First substrate ... Pyrex glass with a thickness of 1.6 mm Second substrate ... Pyrex glass with a thickness of 0.1 mm Gap between first and second substrates ... 0.1 mm Amount of deviation of the edge of the substrate of No. 2 ... 0.06 mm-Ink: glycerin; 45 wt%, ethyl alcohol; 4.8 wt%, water; 48 wt%, direct black 154 (dye); 2.2 wt% -heating element driving conditions : Drive voltage V 0 = 26V, drive pulse width Pw = 5 μs, drive frequency F 0 = 4 kHz

【0043】上述のような条件でインク飛翔させたとこ
ろ、インク飛翔速度は、Vj=11.6m/sとなり、
記録紙として三菱製紙製マットコート紙NMを使用して
φ100.3μmの大きさの画素を得ることができた。
次に、隣接する2つの発熱体を同時に駆動したが、両方
の飛翔インクは安定した飛翔が得られた。なお、インク
供給部と発熱体基板を、何回も着脱させたところ、発熱
体基板の接触部近傍で、インクが広くにじみ、よごれる
状態が観察された。
When the ink was ejected under the above conditions, the ink ejection speed was Vj = 11.6 m / s,
Pixels with a size of φ100.3 μm could be obtained by using matte coated paper NM manufactured by Mitsubishi Paper Mills as recording paper.
Next, two adjacent heating elements were driven simultaneously, but stable flight was obtained with both flying inks. When the ink supply unit and the heating element substrate were attached and detached many times, it was observed that the ink was widely bleeding and smeared in the vicinity of the contact portion of the heating element substrate.

【0044】具体例4 ・発熱体基板:30μm×160μm(抵抗値105
Ω)の大きさの発熱体をSiウエハ上に400dpiの配
列密度で1列に512個形成したもの ・発熱体両側の障壁:あり、障壁高さ;30μm ・発熱体基板とインク供給部近傍の撥水処理:あり(テ
フロン樹脂コート) ・インク供給部:第1の基板…厚さ1.6mmのパイレ
ックスガラス 第2の基板…厚さ0.1mmのパイレックスガラス 第1,第2の基板の間隙…0.1mm 第2の基板の端部のずれ量…0.06mm ・インク:グリセリン;45wt%,エチルアルコー
ル;4.8wt%,水;48wt%,ダイレクトブラッ
ク154(染料);2.2wt% ・発熱体駆動条件:駆動電圧V0=26V、駆動パルス
幅Pw=5μs,駆動周波数F0=4kHz
Concrete Example 4 Heating element substrate: 30 μm × 160 μm (resistance value 105
Ω) -sized heating elements formed on a Si wafer in an array density of 400 dpi in 512 rows.-Barriers on both sides of the heating element: Yes, barrier height; 30 μm-In the vicinity of the heating element substrate and ink supply part Water repellent treatment: Yes (Teflon resin coating) -Ink supply part: First substrate ... Pyrex glass with a thickness of 1.6 mm Second substrate ... Pyrex glass with a thickness of 0.1 mm Gap between the first and second substrates … 0.1 mm Displacement of edge of second substrate… 0.06 mm ・ Ink: glycerin; 45 wt%, ethyl alcohol; 4.8 wt%, water; 48 wt%, direct black 154 (dye); 2.2 wt% Heating element driving condition: driving voltage V 0 = 26 V, driving pulse width Pw = 5 μs, driving frequency F 0 = 4 kHz

【0045】上述のような条件でインク飛翔させたとこ
ろ、インク飛翔速度は、Vj=11.5m/sとなり、
記録紙として三菱製紙製マットコート紙NMを使用して
φ100.6μmの大きさの画素を得ることができた。
なお、インク供給部と発熱体基板を、何回も着脱させた
ところ、発熱体基板の接触部近傍で、インクが付着して
いるのが観察されたが、撥水処理の効果により、インク
がそれ以上広がっていくようなことはなかった。
When the ink is ejected under the above conditions, the ink ejection velocity is Vj = 11.5 m / s,
A matte coated paper NM manufactured by Mitsubishi Paper Mills was used as a recording paper, and pixels with a size of φ100.6 μm could be obtained.
When the ink supply unit and the heating element substrate were attached and detached many times, it was observed that the ink was attached in the vicinity of the contact portion of the heating element substrate. It didn't spread any further.

【0046】具体例5 ・発熱体基板:30μm×160μm(抵抗値105
Ω)の大きさの発熱体をSiウエハ上に400dpiの配
列密度で1列に512個形成したもの ・発熱体両側の障壁:あり、障壁高さ;30μm ・発熱体基板とインク供給部近傍の撥水処理:あり(テ
フロン樹脂コート) 発熱体基板とインク供給部の接触する領域で、インク供
給部を囲うように障壁を形成した。この障壁は、上記の
発熱体、両側の障壁を形成する際、同時にフォトリソで
形成したものである。 ・インク供給部:第1の基板…厚さ1.6mmのパイレ
ックスガラス 第2の基板…厚さ0.1mmのパイレックスガラス 第1,第2の基板の間隙…0.1mm 第2の基板の端部のずれ量…0.06mm ・インク:グリセリン;45wt%,エチルアルコー
ル;4.8wt%,水;48wt%,ダイレクトブラッ
ク154(染料);2.2wt% ・発熱体駆動条件:駆動電圧V0=26V、駆動パルス
幅Pw=5μs,駆動周波数F0=4kHz
Specific Example 5 Heating element substrate: 30 μm × 160 μm (resistance value 105
Ω) -sized heating elements formed on a Si wafer in an array density of 400 dpi in 512 rows.-Barriers on both sides of the heating element: Yes, barrier height; 30 μm-In the vicinity of the heating element substrate and ink supply part Water repellent treatment: Yes (Teflon resin coating) A barrier was formed so as to surround the ink supply section in the region where the heating element substrate and the ink supply section were in contact. This barrier is formed by photolithography at the same time when the heating element and the barriers on both sides are formed. Ink supply unit: First substrate ... Pyrex glass with a thickness of 1.6 mm Second substrate ... Pyrex glass with a thickness of 0.1 mm Gap between first and second substrates ... 0.1 mm Edge of second substrate Ink: Glycerin; 45 wt%, Ethyl alcohol; 4.8 wt%, Water; 48 wt%, Direct Black 154 (dye); 2.2 wt% ・ Heating element drive condition: Drive voltage V 0 = 26 V, drive pulse width Pw = 5 μs, drive frequency F 0 = 4 kHz

【0047】上述のような条件でインク飛翔させたとこ
ろ、インク飛翔速度は、Vj=11.2m/sとなり、
記録紙として三菱製紙製マットコート紙NMを使用して
φ100.1μmの大きさの画素を得ることができた。
なお、インク供給部と発熱体基板を、何回も着脱させた
ところ、発熱体基板の接触部近傍で、インクが付着して
いるのが観察されたが、撥水処理の効果により、およ
び、障壁にブロックされて、インクがそれ以上広がって
いくようなことはなかった。
When the ink was ejected under the above conditions, the ink ejection speed was Vj = 11.2 m / s,
Pixels with a size of φ100.1 μm could be obtained by using matte coated paper NM manufactured by Mitsubishi Paper Mills as a recording paper.
When the ink supply unit and the heating element substrate were attached and detached many times, it was observed that ink was attached near the contact portion of the heating element substrate, but due to the effect of the water repellent treatment, There was no way the ink could spread any further, blocked by the barrier.

【0048】具体例6 ・発熱体基板:18μm×76μm(抵抗値96Ω)の
大きさの発熱体をSiウエハ上に800dpiの配列密度
で1列に256個形成したもの ・発熱体両側の障壁:あり、障壁高さ;10μm ・発熱体基板とインク供給部近傍の撥水処理:あり(テ
フロン樹脂コート)発熱体基板とインク供給部の接触す
る領域で、インク供給部を囲うように障壁を形成した。
この障壁は、上記の発熱体、両側の障壁を形成する際、
同時にフォトリソで形成したものである。 ・インク供給部:第1の基板…厚さ1mmのパイレック
スガラス 第2の基板…厚さ0.05mmのパイレックスガラス 第1,第2の基板の間隙…0.05mm 第2の基板の端部のずれ量…0.03mm ・インク:グリセリン;45wt%,エチルアルコー
ル;4.8wt%,水;48wt%,ダイレクトブラッ
ク154(染料);2.2wt% ・発熱体駆動条件:駆動電圧V0=18V、駆動パルス
幅Pw=3μs,駆動周波数F0=5kHz〜30kH
Concrete Example 6-Heating element substrate: A heating element having a size of 18 μm × 76 μm (resistance value 96 Ω) formed on a Si wafer in an array density of 800 dpi in a row, and 256 barriers on both sides of the heating element: Yes, barrier height: 10 μm ・ Water repellent treatment in the vicinity of the heating element substrate and the ink supply section: Yes (Teflon resin coating) A barrier is formed so as to surround the ink supply section in the contact area between the heating element substrate and the ink supply section did.
This barrier is the above heating element, when forming the barrier on both sides,
At the same time, it is formed by photolithography. Ink supply unit: First substrate ... Pyrex glass with a thickness of 1 mm Second substrate ... Pyrex glass with a thickness of 0.05 mm Gap between first and second substrates ... 0.05 mm At the end of the second substrate Displacement amount ... 0.03 mm-Ink: glycerin; 45 wt%, ethyl alcohol; 4.8 wt%, water; 48 wt%, direct black 154 (dye); 2.2 wt% -Heating element drive condition: drive voltage V 0 = 18 V , Drive pulse width Pw = 3 μs, drive frequency F 0 = 5 kHz to 30 kHz
z

【0049】上述のような条件でインク飛翔させたとこ
ろ、インク飛翔速度は、Vj=9.1m/s〜10.5
m/sとなり、安定したインク飛翔が得られた。又、記
録紙として、三菱製紙製セットコート紙NMを使用し
て、駆動周波数F0=10kHz時に画素径φ46.3μ
mを得ることができた。なお、インク供給部と発熱体基
板を、何回も着脱させたところ、発熱体基板の接触部近
傍で、インクが付着しているのが観察されたが、撥水処
理の効果により、および、障壁にブロックされて、イン
クがそれ以上広がっていくようなことはなかった。
When ink is ejected under the above conditions, the ink ejection speed is Vj = 9.1 m / s-10.5.
m / s, and stable ink flight was obtained. Also, using Mitsubishi Paper Mills' set coated paper NM as the recording paper, the pixel diameter φ46.3 μ when the driving frequency F 0 = 10 kHz.
I was able to obtain m. When the ink supply unit and the heating element substrate were attached and detached many times, it was observed that ink was attached near the contact portion of the heating element substrate, but due to the effect of the water repellent treatment, There was no way the ink could spread any further, blocked by the barrier.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。請求項1に対応す
る効果:エネルギー作用部と、インク供給部を分離可能
とすることにより、エネルギー作用部で、万一、ゴミの
付着、インクの乾燥等の信頼性を損なうようなことがお
こっても、容易に分離し、洗浄が行えるため、極めて信
頼性の高いインクジェット装置が実現できた。とりわ
け、一般のいわゆるノズルを有するインクジェットがそ
のノズル数の増加にともない、目づまり等の信頼性に関
する不良が著しく増加するのに対して、本発明のよう
に、容易にエネルギー作用部を分離、洗浄できるような
構成をとることにより信頼性回復が簡単にできるため、
従来のインクジェットが不得手としていたマルチノズ
ル、とりわけ印写幅全域をカバーするようなラージアレ
イページプリンタータイプのインクジェット記録装置に
使用して最適である。 請求項2に対応する効果:インク供給部を2枚の基板に
間隙をあけて積層するだけという構成としたため、極め
て安いコストで簡単に製造できる。 請求項3に対応する効果:上記インク供給部の2枚の基
板を、その端部の位置をずらして積層することにより、
そこで、本発明の必要要件であるインクメニスカスを容
易に形成できるようになった。 請求項4に対応する効果:隣接エネルギー作用部間に障
壁を設けることにより、インク飛翔効率を高めることが
できる。それによって、低エネルギーで飛翔でき、さら
に、速いスピードのインク飛翔が得られ、ジェットが安
定し、紙面上でのドット位置精度が高く、高画質記録が
実現する。さらに、隣接ジェット間でのクロストークを
防止できるため、クロストークによるジェット不安定お
よび画質低下を防止できるだけでなく、クロストークを
気にすることなく、隣接エネルギー作用部を同時に駆動
できるため、印写スピードの向上にもつながる(従来、
クロストークがある場合、隣接ノズルを同時に駆動しな
いで、時間的なディレイをもたせて駆動しており、その
ために印写スピードが犠牲になっていた)。 請求項5に対応する効果:インク供給部の第1の基板と
第2の基板の端部のずれ量を、発熱体近傍の障壁の高さ
より大きくしたので、インク供給部を発熱体基板に接触
させた場合に、互いの破損を防ぐことができる。 請求項6に対応する効果:インク供給部が発熱体基板と
接触する近傍の発熱体基板を撥水、撥油処理したので、
着脱を繰り返すうちに、インク供給部のインクが周囲に
飛散、浸透して近傍を汚し、そのインクが移動していっ
て、不慮の事故(電気接点へのインクの浸透等)を起す
というようなことを防止できる。 請求項7に対応する効果:上記6の問題に対する別のア
プローチであり、不要インクが移動、浸透していくのを
障壁を設けて阻止するようにしたので、その効果はより
確実なものとなる。 請求項8に対応する効果:エネルギー作用部に分離可能
なインク供給部からインクを供給し、インクメニスカス
を形成してインクを飛翔させるという従来のノズルを有
するインクジェットとは、異なる新規なインクジェット
記録方法を提案できた。ノズルを有しない方法なので、
目づまり等の信頼性に対して有利である。 請求項9に対応する効果:上記の新規なインクジェット
の信頼性回復方法であり、エネルギー作用部とインク供
給部が分離可能である点、および、従来のようにノズル
を有していない点から、エネルギー作用部を簡単に分離
でき、その表面から洗浄液をかけることにより、簡単に
清浄化することができ、極めて高い信頼性を維持でき
る。 請求項10に対応する効果:エネルギー作用部を洗浄液
中に完全に浸す(ジャブ付け状態)ようにしたので、す
べての部分に洗浄液が確実にゆきわたり、洗浄を完全な
ものとすることができ、高い信頼性が維持できる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. Effect corresponding to claim 1: Separation of the energy action part and the ink supply part may cause the energy action part to lose reliability such as dust adhesion and ink drying. However, since it can be easily separated and washed, an extremely reliable inkjet device can be realized. In particular, in the case of a general inkjet having a so-called nozzle, defects related to reliability such as clogging significantly increase with an increase in the number of nozzles, whereas as in the present invention, the energy acting portion is easily separated and washed. Reliability can be easily restored by adopting such a configuration,
It is most suitable for use in a multi-nozzle which conventional ink jets are not good at, especially in a large array page printer type ink jet recording apparatus which covers the entire printing width. Effect corresponding to claim 2: Since the ink supply unit is simply laminated on two substrates with a gap therebetween, the ink supply unit can be easily manufactured at an extremely low cost. Effect corresponding to claim 3: By stacking the two substrates of the ink supply section by shifting the positions of the ends thereof,
Therefore, the ink meniscus, which is a necessary requirement of the present invention, can be easily formed. Effect corresponding to claim 4: By providing a barrier between the adjacent energy acting portions, ink flying efficiency can be improved. As a result, it is possible to fly with low energy, moreover, high-speed ink flight is obtained, the jet is stable, the dot position accuracy on the paper surface is high, and high image quality recording is realized. Furthermore, since crosstalk between adjacent jets can be prevented, not only can jet instability and image quality deterioration due to crosstalk be prevented, but also adjacent energy action parts can be driven simultaneously without worrying about crosstalk. It also improves speed (conventional,
When there is crosstalk, the adjacent nozzles are not driven at the same time, and they are driven with a time delay, which causes a sacrifice in printing speed). Effect corresponding to claim 5: Since the amount of deviation between the ends of the first substrate and the second substrate of the ink supply unit is made larger than the height of the barrier near the heating element, the ink supply unit contacts the heating element substrate. When it is made to, it can prevent mutual damage. Effect corresponding to claim 6: Since the heating element substrate in the vicinity of the contact of the ink supply portion with the heating element substrate is water-repellent or oil-repellent treated,
During repeated attachment and detachment, the ink in the ink supply part may scatter around and permeate to stain the neighborhood, and the ink may move, causing an unexpected accident (permeation of ink into electrical contacts, etc.). Can be prevented. Effect corresponding to claim 7: This is another approach to the problem of the above 6, and since a barrier is provided to prevent unnecessary ink from moving and penetrating, the effect becomes more certain. . Effect corresponding to claim 8: A novel ink jet recording method different from the ink jet recording having a conventional nozzle that supplies ink from a separable ink supply section to an energy acting section to form an ink meniscus and ejects the ink. I was able to propose. Since it is a method without a nozzle,
It is advantageous for reliability such as clogging. Effect corresponding to claim 9: The above-mentioned novel ink jet reliability recovery method, in which the energy acting part and the ink supply part are separable, and the fact that no nozzle is provided as in the conventional case, The energy acting portion can be easily separated and can be easily cleaned by applying a cleaning liquid from the surface thereof, and extremely high reliability can be maintained. Effect corresponding to claim 10: Since the energy acting part is completely immersed in the cleaning liquid (jab attached state), the cleaning liquid can be surely spread to all parts, and the cleaning can be completed, High reliability can be maintained.

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

【図1】 本発明によるインクジェット記録ヘッドの一
実施例を説明するための要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram for explaining an embodiment of an inkjet recording head according to the present invention.

【図2】 本発明によるインクジェット記録ヘッドの使
用例を説明するための要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining an example of use of the inkjet recording head according to the present invention.

【図3】 図1のA−A線拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図4】 本発明によるインクジェット記録ヘッドの動
作原理を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation principle of the inkjet recording head according to the present invention.

【図5】 障壁を有する発熱体基板の例を説明するため
の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of a heating element substrate having a barrier.

【図6】 図5に示した障壁40を形成する方法を説明
するための図である。
6A and 6B are views for explaining a method of forming the barrier 40 shown in FIG.

【図7】 発熱体4部の洗浄方法の一例を説明するため
の図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a method of cleaning the heating element 4 section.

【図8】 発熱体4部の洗浄方法の他の例を説明するた
めの図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining another example of the method for cleaning the heating element 4 section.

【図9】 インク供給部の分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view of an ink supply unit.

【図10】 インク供給部7と発熱体基板1との配設例
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of the ink supply unit 7 and the heating element substrate 1.

【図11】 インク供給部7と発熱体基板1との配設の
他の例を示す図である。
11 is a diagram showing another example of the arrangement of the ink supply unit 7 and the heating element substrate 1. FIG.

【図12】 撥水又は撥油処理の一例を説明するための
図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of water repellent or oil repellent treatment.

【図13】 撥水又は撥油処理の他の例を説明するため
の図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining another example of the water repellent or oil repellent treatment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発熱体基板(エネルギー作用基板)、2…制御電
極、3…アース電極、4…発熱体、5,6…ボンディン
グパット、7…インク供給部、8…第1の基板、9…第
2の基板、10…スペーサ、11…インク供給口、12
…インク供給液室、13…インク、14…気泡、15…
インク柱、16…インク滴、20…インクジェット記録
ヘッド支持部材、21…インク供給部保持部、22…発
熱体基板保持部、23…チャック部、24…シャフト、
25…洗浄液回収容器、26…洗浄液噴射ノズル、27
…空気噴射ノズル、28…洗浄容器、40,50…障
壁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heating element substrate (energy acting substrate), 2 ... Control electrode, 3 ... Ground electrode, 4 ... Heating element, 5, 6 ... Bonding pad, 7 ... Ink supply part, 8 ... First substrate, 9 ... Second Substrate, 10 ... Spacer, 11 ... Ink supply port, 12
... Ink supply liquid chamber, 13 ... Ink, 14 ... Bubbles, 15 ...
Ink columns, 16 ... Ink droplets, 20 ... Ink jet recording head support member, 21 ... Ink supply section holding section, 22 ... Heating element substrate holding section, 23 ... Chuck section, 24 ... Shaft,
25 ... Cleaning liquid recovery container, 26 ... Cleaning liquid injection nozzle, 27
... Air injection nozzle, 28 ... Cleaning container, 40, 50 ... Barrier.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 3/04 103 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B41J 3/04 103 B

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個のエネルギー作用部を形成したエ
ネルギー作用基板と、該作用基板に押し当てて前記エネ
ルギー作用部にインクを供給する共通のインク供給部と
よりなり、前記エネルギー作用基板と前記インク供給部
とが分離可能であることを特徴とするインクジェット記
録ヘッド。
1. An energy acting substrate having a plurality of energy acting portions, and a common ink supply portion for pressing the energy acting portions to supply ink to the energy acting portions. An ink jet recording head characterized by being separable from an ink supply unit.
【請求項2】 前記インク供給部は、2枚の基板を間隙
を設けて積層して成り、前記間隙をインク供給液室とし
たことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記
録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink supply unit is formed by stacking two substrates with a gap therebetween, and the gap serves as an ink supply liquid chamber.
【請求項3】 前記2枚の基板のうち、一方のみを前記
エネルギー作用基板に接するように前記2枚の基板の端
部の位置をずらして積層したことを特徴とする請求項2
に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. The two substrates are stacked by shifting the positions of the end portions of the two substrates so that only one of the two substrates is in contact with the energy acting substrate.
The inkjet recording head according to 1.
【請求項4】 前記エネルギー作用の隣り合うエネルギ
ー作用部間に障壁を設けたことを特徴とする請求項1又
は2又は3に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a barrier is provided between adjacent energy acting portions of the energy acting.
【請求項5】 前記障壁は前記インク供給部の2枚の基
板のうちの前記エネルギー作用基板に接しない基板に接
触しない高さに設定されていることを特徴とする請求項
4に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. The inkjet according to claim 4, wherein the barrier is set to a height that does not come into contact with one of the two substrates of the ink supply unit that does not come into contact with the energy acting substrate. Recording head.
【請求項6】 前記エネルギー作用基板の、前記インク
供給部の2枚の基板のうち、1枚と接する領域近傍を撥
水もしくは撥油処理したことを特徴とする請求項2又は
3又は5に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. The water-repellent or oil-repellent treatment is applied to the vicinity of a region of the two substrates of the ink supply section of the energy-applying substrate which is in contact with one of the two substrates. The inkjet recording head described.
【請求項7】 前記エネルギー作用基板の、前記インク
供給部の2枚の基板のうちの1枚と接する領域近傍であ
って、前記基板をはさんで前記エネルギー作用部と反対
側の領域に不要インクの流出を防止するための障壁を設
けたことを特徴とする請求項2又は3又は5又は6に記
載のインクジェット記録ヘッド。
7. The energy acting substrate is not required in a region near a region in contact with one of the two substrates of the ink supply unit, the region opposite to the energy acting unit sandwiching the substrate. The ink jet recording head according to claim 2, 3 or 5 or 6, further comprising a barrier for preventing ink from flowing out.
【請求項8】 エネルギー作用部を形成したエネルギー
作用基板にインク供給手段を押し当て、該インク供給手
段より前記エネルギー作用部にインクを供給し、前記エ
ネルギー作用部に画像情報に応じて信号を入力し、前記
エネルギー作用部を駆動させて該エネルギー作用部近傍
のインクの一部を飛翔させて被記録体に付着させて記録
することを特徴とするインクジェット記録方法。
8. An ink supply means is pressed against an energy application substrate having an energy application part, ink is supplied from the ink supply means to the energy application part, and a signal is input to the energy application part according to image information. Then, the ink jet recording method is characterized in that the energy acting portion is driven to fly a part of the ink in the vicinity of the energy acting portion so that the ink adheres to a recording medium to perform recording.
【請求項9】 複数個のエネルギー作用部を形成したエ
ネルギー作用基板と、該作用基板に押し当てて前記エネ
ルギー作用部にインクを供給する共通のインク供給部と
よりなり、前記エネルギー作用基板と前記インク供給部
とが分離可能であるインクジェット記録ヘッドの信頼性
回復方法において、前記インク供給部を前記エネルギー
作用基板から移動せしめ、前記エネルギー作用部に洗浄
液をかけることを特徴とするインクジェットヘッドの信
頼性回復方法。
9. An energy acting substrate having a plurality of energy acting portions, and a common ink supply portion for pressing the energy acting portions to supply ink to the energy acting portions, the energy acting substrate and the energy acting substrate. In a method for recovering the reliability of an inkjet recording head that is separable from an ink supply unit, the reliability of the inkjet head is characterized in that the ink supply unit is moved from the energy application substrate and a cleaning liquid is applied to the energy application unit. Recovery method.
【請求項10】 複数個のエネルギー作用部を形成した
エネルギー作用基板と、該作用基板に押し当てて前記エ
ネルギー作用部にインクを供給する共通のインク供給部
とよりなり、前記エネルギー作用基板と前記インク供給
部とが分離可能であるインクジェット記録ヘッドの信頼
性回復方法において、前記インク供給部を前記エネルギ
ー作用基板から移動せしめ、前記エネルギー作用部を洗
浄液中にひたすことを特徴とするインクジェットヘッド
の信頼性回復方法。
10. An energy acting substrate having a plurality of energy acting portions, and a common ink supply portion for pressing the energy acting portions to supply ink to the energy acting portions, the energy acting substrate and the energy acting substrate. In a method for recovering the reliability of an inkjet recording head that is separable from an ink supply unit, the reliability of the inkjet head is characterized in that the ink supply unit is moved from the energy application substrate and the energy application unit is immersed in a cleaning liquid. Sex recovery method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006123212A (en) * 2004-10-26 2006-05-18 Seiko Epson Corp Process for manufacturing liquid ejection head and liquid ejection head
JP2009196293A (en) * 2008-02-25 2009-09-03 Kyocera Mita Corp Ink ejecting part cleaning method
JP2012153152A (en) * 2012-05-24 2012-08-16 Kyocera Document Solutions Inc Cleaning device for ink ejection part

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