JPH1086375A - Ink jet printing head - Google Patents
Ink jet printing headInfo
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- JPH1086375A JPH1086375A JP24332496A JP24332496A JPH1086375A JP H1086375 A JPH1086375 A JP H1086375A JP 24332496 A JP24332496 A JP 24332496A JP 24332496 A JP24332496 A JP 24332496A JP H1086375 A JPH1086375 A JP H1086375A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱素子の発熱に
よってインク中に気泡を発生させ、その気泡の圧力によ
ってインクを飛翔させ記録を行なうサーマル方式のイン
クジェットプリントヘッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal type ink jet print head in which bubbles are generated in ink by the heat generated by a heating element, and the ink is caused to fly by the pressure of the bubbles to perform recording.
【０００２】[0002]
【従来の技術】サーマル方式のインクジェットプリント
ヘッドでは、各ノズルに対応する発熱素子に電流を流
し、発熱素子を発熱させる。そのため、同時にインクを
吐出するノズルが多いと、その分だけ大きな電流が必要
となり、電源や回路等の電流容量を大きくしなければな
らない。これを回避するため、全てのノズルを同時に駆
動せず、いくつかのノズルごとにブロック化し、ブロッ
クごとに時分割で駆動する手法が採られている。2. Description of the Related Art In a thermal type ink jet print head, a current is applied to heating elements corresponding to respective nozzles to cause the heating elements to generate heat. Therefore, if there are many nozzles that simultaneously eject ink, a larger current is required and the current capacity of a power supply, a circuit, and the like must be increased. In order to avoid this, a method is adopted in which all nozzles are not driven at the same time, but some nozzles are divided into blocks, and each block is driven in a time-division manner.
【０００３】このような時分割駆動を行なう場合、イン
クジェットプリントヘッドの移動方向に直交する方向に
ノズルを配列して、ブロックごとに順次駆動してゆく
と、駆動タイミングのズレによって各ブロック間のイン
クの着弾位置のズレが生じる。また、ブロックごとの駆
動タイミングのズレ量に応じて予めインクジェットプリ
ントヘッドを傾けておくことも考えられているが、この
場合には同時に駆動されるブロック内の各ノズルの位置
が、傾き量だけずれてしまうという問題がある。In such time-division driving, nozzles are arranged in a direction perpendicular to the direction of movement of the ink-jet printhead, and if the nozzles are sequentially driven, the ink between the blocks is shifted due to a shift in drive timing. Shifts in the landing position. It is also considered that the ink jet print head is tilted in advance in accordance with the amount of drive timing shift for each block. In this case, the positions of the nozzles in the blocks driven simultaneously are shifted by the amount of tilt. Problem.
【０００４】このような時分割駆動によるインクの着弾
位置のズレを補正するための１つの方法として、ノズル
の並び方向に対して、ノズルの位置を異ならせ、それと
同時に対応する圧力室およびエネルギー発生体も位置を
異ならせる方法が考えられている。しかし、これによっ
てインク供給源から各ノズルの位置までの距離が変化
し、駆動可能周波数、流速、ドロップ体積等といった噴
射特性が異なり、印字品質に影響が出るといった問題が
発生する。As one method for correcting the deviation of the ink landing position due to such time-division driving, the positions of the nozzles are made different in the arrangement direction of the nozzles, and at the same time, the corresponding pressure chambers and energy generation are made. There are ways to change the position of the body. However, this causes a change in the distance from the ink supply source to the position of each nozzle, resulting in different ejection characteristics such as a drivable frequency, a flow velocity, a drop volume, and the like, resulting in a problem that printing quality is affected.
【０００５】この問題の改善策として、例えば、特開平
８−３９８０３号公報では、インク流路の形状や寸法を
変化させて、インク供給源からの距離の違いを補償して
噴射特性を均一に保ちつつ、ノズル位置を異ならせる方
法が提案されている。この方法によって、ノズルの位置
を異ならせても噴射特性をほぼ均一とすることができ
る。この構成では、流路の形状が複雑でかつ隣接間で異
なるため、樹脂層をフォトファブリケーションで加工す
る方法が必要とされる。感光性の樹脂層は、インク、特
に耐水化を進めたインクに対して長期間の信頼性に欠け
るという問題がある。また、インクの流路を発熱素子を
配置した基板に形成し、ノズルを別体の部材に形成する
ことになるため、コスト高となる。さらに、ノズルを形
成する部材は、発熱素子からノズルの先端までの距離を
短くしてエネルギー効率を良くするため、通常は薄いプ
レート状となり、強度に問題がある。[0005] As a measure for solving this problem, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-39803, the shape and dimensions of the ink flow path are changed to compensate for the difference in the distance from the ink supply source and to make the ejection characteristics uniform. A method of keeping the nozzle position different while maintaining the same has been proposed. By this method, the ejection characteristics can be made substantially uniform even if the position of the nozzle is changed. In this configuration, since the shape of the flow channel is complicated and different between adjacent channels, a method of processing the resin layer by photofabrication is required. There is a problem that the photosensitive resin layer lacks long-term reliability with respect to ink, particularly ink which has been improved in water resistance. Further, since the ink flow path is formed on the substrate on which the heating elements are arranged, and the nozzle is formed on a separate member, the cost increases. Further, the member forming the nozzle is usually formed in a thin plate shape in order to improve the energy efficiency by shortening the distance from the heating element to the tip of the nozzle, and there is a problem in strength.
【０００６】一方、特願平８−８４９１１号に記載され
ているように、インクの流路とノズルを樹脂成型によっ
て１つの部材に形成する構成が提案されている。この構
成では、製造コストを低減し、また、ノズルを形成する
部材の厚みを確保することができるため、強度的にも問
題はない。しかし、この構成では上述の特開平８−３９
８０３号公報に記載されているような構造を実現するた
めには、微細な流路溝もノズル形成部材に一体的に形成
しなければならない。流路絞り部分や圧力室の位置をノ
ズルの並び方向に直交する方向にずらすことは、型加工
方法に多くの制約を受け、その実現は困難であった。On the other hand, as described in Japanese Patent Application No. 8-84911, a configuration has been proposed in which an ink flow path and a nozzle are formed in one member by resin molding. In this configuration, the manufacturing cost can be reduced and the thickness of the member forming the nozzle can be ensured, so that there is no problem in strength. However, in this configuration, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-39
In order to realize the structure described in JP-A-803-803, a fine flow channel must also be formed integrally with the nozzle forming member. Shifting the positions of the flow path constricted portion and the pressure chamber in a direction orthogonal to the direction in which the nozzles are arranged is subject to many restrictions on the mold processing method, and it has been difficult to realize such a method.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、簡易な構造によって時分割
駆動に対応したインクの着弾位置を揃え、高画質を得る
ことができ、より安価なインクジェットプリントヘッド
を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has a simple structure to align ink landing positions corresponding to time-division driving to obtain high image quality. It is an object to provide an inexpensive inkjet print head.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の発熱素子を有する基板と、前記発熱素子に対
応してインクを噴射する複数の噴射口と圧力室と個別流
路溝が形成された流路形成部材とが接合されてなるイン
クジェットプリントヘッドにおいて、前記流路形成部材
に形成された前記個別流路溝および前記圧力室は一列ま
たは複数列に直線上にならんでおり、前記噴射口の位置
が前記直線に直交する方向に噴射駆動タイミングに応じ
て位置がずれて形成されていることを特徴とするもので
ある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate having a plurality of heating elements, a plurality of ejection ports for ejecting ink corresponding to the heating elements, a pressure chamber, and an individual flow channel. In the ink jet print head which is joined with the flow path forming member formed with, the individual flow path grooves and the pressure chambers formed in the flow path forming member are linearly arranged in one or more rows, The position of the injection port is formed so as to be shifted in the direction orthogonal to the straight line in accordance with the injection drive timing.
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記個別流
路溝および前記圧力室は樹脂成型によって形成され、前
記噴射口は成型された前記流路形成部材の前記圧力室の
形成面にレーザー加工により形成されていることを特徴
とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the ink jet print head according to the first aspect, the individual flow path grooves and the pressure chambers are formed by resin molding, and the ejection ports are formed by the molded flow path formation. The member is formed by laser processing on a surface of the member where the pressure chamber is formed.
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記圧力室
から前記噴射口に至るノズルと前記圧力室との接続部か
ら前記圧力室内の前記発熱素子までの高さをＰH 、前記
ノズルの長さをＮL 、前記圧力室へインクを供給する前
記個別流路溝の最小高さをＲL とするとき、ＲL ＜ＰH
≦ＮL の関係にあることを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the ink jet print head according to the first aspect, from a connection portion between a nozzle from the pressure chamber to the ejection port and the pressure chamber to the heating element in the pressure chamber. the height P H, the length N L of the nozzle, the minimum height of the individual flow grooves for supplying ink to the pressure chamber when the R L, R L <P H
≤ NL .
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１または
３に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前
記基板上の前記発熱素子の発熱領域の位置が、前記噴射
口の位置に対応して前記噴射口の並び方向に直交する方
向にずれて形成されていることを特徴とするものであ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet print head according to the first or third aspect, a position of a heating area of the heating element on the substrate corresponds to a position of the ejection port. It is characterized by being formed so as to be shifted in a direction orthogonal to the direction in which the mouths are arranged.
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１、３、
４のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッ
ドにおいて、前記圧力室から前記噴射口に至るノズル
は、インクの噴射方向に向かってその断面積が縮小する
方向に傾斜を有する面によって構成されており、前記ノ
ズルの並び方向の傾斜に対して前記ノズルの並び方向に
直交する方向の傾斜が大きいことを特徴とするものであ
る。[0012] The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1, 3,
5. The ink jet print head according to any one of 4, wherein a nozzle extending from the pressure chamber to the ejection port is formed by a surface having an inclination in a direction in which a cross-sectional area decreases in a direction in which ink is ejected. The inclination in the direction orthogonal to the direction in which the nozzles are arranged is greater than the inclination in the direction in which the nozzles are arranged.
【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１、３、
４、５のいずれか１項に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいて、前記圧力室から前記噴射口に至るノズ
ルの位置に対応して前記ノズルの寸法、前記発熱領域の
寸法、駆動信号の少なくとも１つを変化させることを特
徴とするものである。[0013] The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1, 3,
4. The ink jet print head according to any one of 4, 5 or 6, wherein at least one of the size of the nozzle, the size of the heating area, and the drive signal corresponding to the position of the nozzle from the pressure chamber to the ejection port. It is characterized by being changed.
【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項１、３、
４、５のいずれか１項に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいて、前記個別流路が連通するインク共通液
室から前記噴射口の位置までの距離が長いものは短いも
のに対して前記圧力室から前記噴射口に至るノズルの径
を相対的に小さく形成したことを特徴とするものであ
る。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the first aspect of the invention.
4. The ink jet print head according to any one of 4, 5 or 6, wherein a longer distance from the ink common liquid chamber to which the individual flow path communicates to the position of the ejection port is shorter than a shorter distance from the pressure chamber. It is characterized in that the diameter of the nozzle reaching the injection port is formed relatively small.
【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項１、３、
４、５のいずれか１項に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいて、前記個別流路が連通するインク共通液
室から前記噴射口の位置までの距離が長いものは短いも
のに対して前記発熱素子の前記発熱領域の寸法を相対的
に小さくしたことを特徴とするものである。[0015] The invention described in claim 8 is the first invention, the third invention,
4. The ink-jet printhead according to any one of 4, 5 or 6, wherein a longer distance from the common ink chamber to which the individual flow path communicates to the position of the ejection port is shorter than that of the heating element. The size of the heat generating region is relatively reduced.
【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項１、３、
４、５のいずれか１項に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいて、１つの前記発熱素子に印加される駆動
信号は、少なくとも吐出のための駆動パルスと、該駆動
パルスの前に与えられ気泡を発生しない事前駆動パルス
を含む２つ以上のパルスから構成されるものであって、
前記個別流路が連通するインク共通液室から前記噴射口
の位置までの距離が長いものは短いものに対して前記事
前駆動パルスによって与えるエネルギーを小さくするこ
とを特徴とするものである。According to the ninth aspect of the present invention, there is provided an image processing apparatus comprising:
4. The ink-jet printhead according to any one of items 4 and 5, wherein the drive signal applied to one of the heating elements includes at least a drive pulse for ejection and a bubble that is given before the drive pulse and does not generate bubbles. It is composed of two or more pulses including a pre-driving pulse,
When the distance from the ink common liquid chamber communicating with the individual flow path to the position of the ejection port is long, the energy given by the pre-driving pulse is smaller than that of the short one.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図５は、本発明のインクジェット
プリントヘッドの実施の一形態を示す断面図、図６は、
同じく平面図、図７は、同じく分解斜視図である。図
中、１はヘッドチップ、２はヒートシンク、３は開口
部、４は流路形成部材、５はノズル、６はジョイント、
７はインク供給管、８は共通液室、９はボンディングワ
イヤである。FIG. 5 is a sectional view showing an embodiment of an ink jet print head according to the present invention, and FIG.
FIG. 7 is a plan view and FIG. 7 is an exploded perspective view. In the figure, 1 is a head chip, 2 is a heat sink, 3 is an opening, 4 is a flow path forming member, 5 is a nozzle, 6 is a joint,
7 is an ink supply pipe, 8 is a common liquid chamber, and 9 is a bonding wire.
【００１８】ヘッドチップ１は、例えばＳｉ基板などに
よって構成され、その表面に複数の発熱素子と、発熱素
子を駆動するための電気配線などが成膜されている。後
述するように、発熱素子の位置は、流路形成部材４に形
成された個別流路の方向に、その発熱素子の駆動タイミ
ングに応じてずらして形成することができる。Ｓｉ基板
状には、発熱素子のほか、各発熱素子を駆動するための
駆動回路も形成される場合もある。さらに、平坦化層、
または保護層として感光性樹脂などによる薄い樹脂層が
成膜される場合もある。The head chip 1 is made of, for example, a Si substrate, and has a plurality of heating elements and electric wiring for driving the heating elements formed on the surface thereof. As described later, the position of the heating element can be shifted in the direction of the individual flow path formed in the flow path forming member 4 according to the drive timing of the heating element. In some cases, a drive circuit for driving each of the heating elements is formed on the Si substrate in addition to the heating elements. In addition, a planarization layer,
Alternatively, a thin resin layer of a photosensitive resin or the like may be formed as a protective layer.
【００１９】ヒートシンク２は、例えばＡｌなどで構成
された金属基板である。このヒートシンク２上に、例え
ば銀エポキシなどの熱伝導性のよい接着材などを用いて
ヘッドチップ１が載置され、熱的に結合している。この
ヒートシンク２によってヘッドの強度を保つとともに、
ヘッドチップ１で発生する熱を逃がす。また、このヒー
トシンク２の表面には、プリンタ本体とヘッドチップを
結ぶための電気配線が施されており、ヘッドチップ１と
の間はボンディングワイヤ９などによって電気的に接続
されている。また、ヒートシンク２には、ノズル５の配
列方向に延在する開口部３が設けられている。この開口
部３を通してジョイント６が挿入される。ヘッドチップ
１はこの開口部３にかかるように配置される。The heat sink 2 is a metal substrate made of, for example, Al. The head chip 1 is mounted on the heat sink 2 by using, for example, an adhesive having good thermal conductivity such as silver epoxy or the like, and is thermally coupled. The heat sink 2 maintains the strength of the head,
The heat generated in the head chip 1 is released. The surface of the heat sink 2 is provided with electric wiring for connecting the printer body and the head chip, and is electrically connected to the head chip 1 by bonding wires 9 or the like. The heat sink 2 has an opening 3 extending in the direction in which the nozzles 5 are arranged. The joint 6 is inserted through the opening 3. The head chip 1 is arranged so as to cover the opening 3.
【００２０】流路形成部材４は、例えば樹脂などによっ
て成形され、開口部３を覆うように配置される。流路形
成部材４はヘッドチップ１の上部も一部覆っており、ヘ
ッドチップ１にアライメント接合または密着される。ヘ
ッドチップ１上の部分は厚さが薄く形成されている。そ
して、ヘッドチップ１上に形成されている発熱素子の位
置に合わせてノズル５となる開口が設けられている。こ
のノズル５は、個別のインク流路の方向に、その発熱素
子の駆動タイミングに応じてずらして形成する。ヘッド
チップ１と流路形成部材４は、各インクの流路を閉塞し
ないように各部が接着され、インクが漏れ出さないよう
に封止される。The flow path forming member 4 is formed of, for example, resin or the like, and is arranged so as to cover the opening 3. The flow path forming member 4 partially covers the upper part of the head chip 1 and is aligned or bonded to the head chip 1. The portion on the head chip 1 is formed to be thin. An opening serving as a nozzle 5 is provided in accordance with the position of the heating element formed on the head chip 1. The nozzles 5 are formed to be shifted in the direction of the individual ink flow paths in accordance with the drive timing of the heating element. Each part of the head chip 1 and the flow path forming member 4 is adhered so as not to block the flow path of each ink, and is sealed so that the ink does not leak.
【００２１】ジョイント６は、図示しないインクタンク
に保持されているインクをインク供給管７を介して供給
する。ジョイント６は開口部３に挿入される。ジョイン
ト６が開口部３に挿入される部分は、ほぼ開口部３と同
様の形状を有しており、インク供給管７が接続されてい
る部分を除き、ヒートシンク２の面とほぼ平行な面を有
している。この面とヘッドチップ１の裏面との間、およ
び流路形成部材４の裏面との間でシールされる。これに
より、ヘッドチップ１の側面と流路形成部材４の面、お
よびジョイント６の上面で形成される、個別のインク流
路の配列方向に延在する共通液室８を形成する。インク
供給管７から供給されたインクは、共通液室８を介して
それぞれ個別のインク流路へと供給され、発熱素子の発
熱による気泡の発生によってノズル５から噴射される。
インク供給管７の途中には、インク中のゴミや気泡を除
去するためのフィルタを挿入しておくとよい。The joint 6 supplies ink held in an ink tank (not shown) through an ink supply pipe 7. The joint 6 is inserted into the opening 3. The portion where the joint 6 is inserted into the opening 3 has substantially the same shape as the opening 3, and has a surface substantially parallel to the surface of the heat sink 2 except for a portion to which the ink supply pipe 7 is connected. Have. Sealing is performed between this surface and the back surface of the head chip 1 and between the back surface of the flow path forming member 4. As a result, a common liquid chamber 8 is formed on the side surface of the head chip 1, the surface of the flow path forming member 4, and the upper surface of the joint 6, and extends in the direction in which the individual ink flow paths are arranged. The ink supplied from the ink supply pipe 7 is supplied to each of the individual ink flow paths via the common liquid chamber 8, and is ejected from the nozzle 5 by generation of bubbles due to heat generated by the heat generating element.
A filter for removing dust and air bubbles in the ink may be inserted in the middle of the ink supply pipe 7.
【００２２】上述の例では、ジョイント６と流路形成部
材４の底面との間でシールする例を示したが、これに限
らず、ジョイント６の一端を共通液室８の上部まで延在
させ、流路形成部材４の薄肉部でシールするように構成
してもよい。あるいは逆に、流路形成部材４の底面から
ヒートシンク２の開口部３を貫通するような突起を伸ば
し、ヒートシンク２の裏面側でジョイント６と接続する
ように構成してもよい。In the above-described example, an example is shown in which the seal is provided between the joint 6 and the bottom surface of the flow path forming member 4. However, the present invention is not limited to this, and one end of the joint 6 extends to the upper part of the common liquid chamber 8. Alternatively, the thin portion of the flow path forming member 4 may be sealed. Or, conversely, a projection may be formed to extend from the bottom surface of the flow path forming member 4 so as to penetrate the opening 3 of the heat sink 2, and to be connected to the joint 6 on the back surface side of the heat sink 2.
【００２３】また、ヒートシンク２に開口部３を設けな
くても、ヒートシンク２の端部を用いることができる。
ヒートシンク２の端部にかかるようにヘッドチップ１を
載置し、流路形成部材４およびジョイント６を接続する
構成とする。この場合、図５の左側に分離して図示され
ているヒートシンク２の部分がない構成となる。The end of the heat sink 2 can be used without providing the opening 3 in the heat sink 2.
The head chip 1 is placed so as to cover the end of the heat sink 2, and the flow path forming member 4 and the joint 6 are connected. In this case, there is no heat sink 2 shown separately on the left side of FIG.
【００２４】図１は、本発明のインクジェットプリント
ヘッドの実施の一形態におけるノズル部分の一部拡大平
面図、図２は、同じくＸ１−Ｘ１断面図、図３は、同じ
くＸ２−Ｘ２断面図、図４は、同じくＹ１−Ｙ１断面図
である。図中、１１は発熱素子、１２は個別流路、１３
は絞り部、１４は加圧室、１５，１６はノズルテーパー
面、１７は隔壁、１８はノズル面である。FIG. 1 is a partially enlarged plan view of a nozzle portion in one embodiment of the ink jet print head of the present invention, FIG. 2 is a sectional view also taken along line X1-X1, FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line Y1-Y1. In the figure, 11 is a heating element, 12 is an individual flow path, 13
Is a throttle section, 14 is a pressure chamber, 15 and 16 are nozzle tapered surfaces, 17 is a partition wall, and 18 is a nozzle surface.
【００２５】流路形成部材４には、ヘッドチップ１上に
設けられた各発熱素子１１に対応して、隔壁１７によっ
て隔てられ、ノズル５、加圧室１４、個別流路１２が、
例えば樹脂成型等によって形成されている。また各個別
流路１２は共通液室８に連通している。各個別流路１２
には絞り部１３が設けられ、インクの噴射方向と逆方向
にインクの流路を絞っている。すなわち、加圧室１４内
の高さをＰH 、絞り部１３の先端からヘッドチップ１ま
での間隔をＲL とすると、ＰH ＞ＲL となるように構成
している。この絞り部１３によって加圧室１４内に発生
する気泡成長時の圧力エネルギーを共通液室８側に極力
伝搬させないようにし、効率的に吐出方向へ向かうよう
にして、エネルギー効率を向上させている。この気泡に
よる圧力の共通液室８側への伝搬の防止は、言い換えれ
ば、発熱素子１１を境にノズル５側流路と共通液室８側
流路との流体抵抗のバランスを適当に設定することであ
る。すなわち、共通液室８側の流路を広くして、流体抵
抗を小さくすると、圧力エネルギーはより共通液室側へ
逃げ、インクの流速やインク滴の体積が小さくなり、エ
ネルギー効率が悪化する。逆に狭くしすぎると、流体抵
抗が大きくなり、吐出後のインク再供給が遅くなり、高
速印字ができなくなる。The nozzle 5, the pressurizing chamber 14, and the individual channel 12 are separated from each other by a partition 17 in the channel forming member 4 corresponding to each of the heating elements 11 provided on the head chip 1.
For example, it is formed by resin molding or the like. Each individual flow channel 12 communicates with the common liquid chamber 8. Each individual channel 12
Is provided with a throttle unit 13 for narrowing the ink flow path in the direction opposite to the ink ejection direction. That is, if the height in the pressurizing chamber 14 is P H and the distance from the tip of the narrowed portion 13 to the head chip 1 is R L , the configuration is such that P H > R L. The pressure energy at the time of bubble growth generated in the pressurized chamber 14 by the constricted portion 13 is prevented from propagating to the common liquid chamber 8 side as much as possible, so that the energy is efficiently directed to the discharge direction, thereby improving energy efficiency. . In order to prevent the pressure from being propagated to the common liquid chamber 8 side by the bubbles, in other words, the balance of the fluid resistance between the nozzle 5 side flow path and the common liquid chamber 8 side flow path is set appropriately with the heating element 11 as a boundary. That is. That is, if the flow path on the common liquid chamber 8 side is widened and the fluid resistance is reduced, the pressure energy escapes further to the common liquid chamber side, the flow velocity of the ink and the volume of the ink droplets are reduced, and the energy efficiency is deteriorated. Conversely, if the width is too narrow, the fluid resistance increases, the re-supply of ink after ejection becomes slow, and high-speed printing cannot be performed.
【００２６】この絞り部１３は、従来のように個別流路
１２の配列方向に絞る構造ではないので、個別流路に余
計な幅を必要とせず、圧力室１４とともに個別流路１２
の幅を狭くすることができる。これによってノズル５の
配置密度を高めることができる。また、成形型が切削加
工によっても作製可能な簡易な形状となるので、製造コ
ストを低減することができる。もちろん、個別流路１２
の幅を圧力室１４と同一にせずに、圧力室１４に比べて
狭くすることにより、共通液室８側への圧力伝搬を防止
してもよいが、型加工の観点からは作製が困難な形状と
なる。Since the throttle section 13 does not have a structure in which the individual flow paths 12 are narrowed in the direction in which the individual flow paths 12 are arranged as in the prior art, an extra width is not required for the individual flow paths.
Can be narrowed. Thereby, the arrangement density of the nozzles 5 can be increased. Further, since the molding die has a simple shape that can be produced even by cutting, the production cost can be reduced. Of course, the individual flow path 12
By not making the width of the pressure chamber 14 equal to that of the pressure chamber 14, the pressure may be made narrower than that of the pressure chamber 14 to prevent the pressure from propagating to the common liquid chamber 8 side. Shape.
【００２７】加圧室１４は、共通液室８から等距離に同
じ形状で形成されている。このとき、上述の特開平８−
３９８０３号公報に記載されているように各加圧室１４
の位置をずらすことはない。ここでは１列に配置した例
を示しているが、２列以上配置されることもある。２列
以上の場合も、それぞれ直線状に配置されることには変
わりはない。加圧室１４の幅および高さは、個別流路１
２とほぼ等しく形成されている。これにより、更に型加
工は容易となり、直交する２種の切削加工で、流路溝、
絞り部、圧力室部の型が作製できる。The pressurizing chamber 14 is formed in the same shape at an equal distance from the common liquid chamber 8. At this time, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-
As described in JP 39803, each pressurizing chamber 14
Is not shifted. Here, an example in which they are arranged in one row is shown, but they may be arranged in two or more rows. Even in the case of two or more rows, it is still the same that they are arranged linearly. The width and height of the pressurizing chamber 14 are determined by the individual flow path 1
It is formed substantially equal to 2. Thereby, the mold processing is further facilitated, and the flow channel,
A mold for a constricted portion and a pressure chamber portion can be manufactured.
【００２８】加圧室１４の上部にはノズル５が設けられ
ている。ノズル５は、図１に示すように、そのノズル５
に対応する発熱素子１１の駆動タイミングに従って個別
流路１２の方向にずらして配置されている。図１に示す
例では、４本のノズルおきに同時噴射を行なう場合を示
している。図中の上から１〜４番目のノズル５に対応す
る発熱素子１１は、それぞれ異なる駆動タイミングで駆
動され、図中の上から１番目と５番目、２番目と６番
目、３番目と７番目、４番目と８番目のノズル５に対応
する発熱素子１１は、同じ駆動タイミングで駆動される
ため加圧室１４の同じ位置に配置されている。例えば、
図中の１番目と５番目のノズル５は、図２に示すように
加圧室１４の最奥部に設けられ、４番目と８番目のノズ
ル５は、図３に示すように加圧室１４の最も共通液室８
に近い部分に設けられている。このとき、個別流路１２
の並び方向のノズル５のズレはなく、図４に示すように
加圧室１４の幅いっぱいに、あるいは幅の中央に設けら
れる。なお、ここでは４本のノズルおきに同時に噴射を
行なう場合の例として、４本おきに同じ位置にノズル５
を形成したが、３本おきや５本以上おきに同時に噴射を
行なうように構成することもでき、その場合にも同時に
噴射を行なうノズル５については同じ位置に形成すれば
よい。A nozzle 5 is provided above the pressurizing chamber 14. The nozzle 5 is, as shown in FIG.
Are displaced in the direction of the individual flow path 12 in accordance with the drive timing of the heat generating element 11 corresponding to. The example shown in FIG. 1 shows a case where simultaneous injection is performed every four nozzles. The heating elements 11 corresponding to the first to fourth nozzles 5 from the top in the figure are respectively driven at different drive timings, and the first, fifth, second and sixth, third and seventh from the top in the figure. The heating elements 11 corresponding to the fourth and eighth nozzles 5 are arranged at the same position in the pressurizing chamber 14 because they are driven at the same drive timing. For example,
The first and fifth nozzles 5 in the figure are provided at the innermost part of the pressurizing chamber 14 as shown in FIG. 2, and the fourth and eighth nozzles 5 are provided as shown in FIG. 14 most common liquid chambers 8
It is provided in the part near. At this time, the individual flow path 12
There is no displacement of the nozzles 5 in the arrangement direction, and as shown in FIG. 4, the nozzles 5 are provided at the full width of the pressure chamber 14 or at the center of the width. Here, as an example in which the injection is performed simultaneously for every four nozzles, the nozzle 5 is placed at the same position every four nozzles.
However, it is also possible to adopt a configuration in which injection is performed every three or five or more nozzles at the same time. In this case, the nozzles 5 that simultaneously perform injection may be formed at the same position.
【００２９】各ノズル５は、発熱素子１１から開口部へ
向けて、個別流路１２の延在する方向のノズルテーパー
面１５および個別流路の配列方向のノズルテーパー面１
６によってインクの噴射方向に絞られている。ノズルテ
ーパー面１５は、ノズルテーパー面１６よりもテーパー
角度を大きくしている。この構造によって、ノズル５を
ずらして配置したことによる共通液室８側への流体抵抗
の変化がさらに小さくなり、ノズル５間での吐出特性の
揃ったヘッドが得られる。また、ノズル部での圧力損失
が小さくなり、エネルギー効率のよいヘッドが得られ
る。この例では、個別流路１２の幅が狭いため、ノズル
テーパー面１６のテーパー角度をあまりとれないが、十
分なテーパー角度をとれる場合には、ノズルテーパー面
１５と同じテーパー角度としてもよい。上述のようなテ
ーパー角の異なる面を有するノズル５の加工方法として
は、例えば一般的なエキシマレーザー装置を用い、２種
のマスクを通過させて加工面にレーザー光を照射した
り、または複数回のレーザー光照射を行なう方法などが
ある。Each nozzle 5 has a nozzle tapered surface 15 in the direction in which the individual flow path 12 extends and a nozzle tapered surface 1 in the direction in which the individual flow paths are arranged, from the heating element 11 toward the opening.
6 narrows the direction of ink ejection. The nozzle taper surface 15 has a larger taper angle than the nozzle taper surface 16. With this structure, a change in the fluid resistance toward the common liquid chamber 8 due to the disposition of the nozzles 5 is further reduced, and a head having uniform discharge characteristics between the nozzles 5 is obtained. Further, the pressure loss in the nozzle portion is reduced, and a head with high energy efficiency can be obtained. In this example, since the width of the individual flow channel 12 is narrow, the taper angle of the nozzle taper surface 16 cannot be made too large. However, if a sufficient taper angle can be obtained, the same taper angle as that of the nozzle taper surface 15 may be used. As a processing method of the nozzle 5 having a surface having a different taper angle as described above, for example, a general excimer laser device is used, a processing surface is irradiated with laser light through two types of masks, or a plurality of times. And the like.
【００３０】ノズル５の長さＮL は、圧力室１４の高さ
ＰH との寸法関係がＰH ≦ＮL となるように形成され
る。このような寸法関係にすることで、発熱素子１１上
で発生する気泡の成長がノズル５内で行なわれ、インク
吐出方向が安定して良好なインク吐出を実現できる。ま
た、このような構成によりノズル長ＮL を長くとっても
エネルギー効率の低下がなく、また最薄肉部が厚くとれ
るので成形が容易で、丈夫なヘッドとなる。このとき、
圧力室１４またはノズル５と発熱素子１１の位置関係が
ノズル５ごとに多少異なることになり、共通液室８側へ
の流体抵抗が変化する。しかし、上述のように絞り部１
３の先端からヘッドチップ１までの間隔ＲL と圧力室１
４の高さＰH との関係ＲL ＜ＰH から、ほぼ個別流路１
２の最小高さＲL および長さで決定される。そのため、
上述したようにバランスされた流体抵抗には大きな差が
なく、最高駆動周波数や吐出速度、吐出インク量に大き
な差がでない。The length N L of the nozzle 5, dimensional relation between the height P H of the pressure chamber 14 is formed such that P H ≦ N L. With such a dimensional relationship, bubbles generated on the heating element 11 are grown in the nozzles 5, and the ink ejection direction is stabilized, and good ink ejection can be realized. Further, with such a configuration, even if the nozzle length NL is increased, the energy efficiency does not decrease, and the thinnest portion can be made thick, so that the molding is easy and a durable head is obtained. At this time,
The positional relationship between the pressure chamber 14 or the nozzle 5 and the heating element 11 is slightly different for each nozzle 5, and the fluid resistance toward the common liquid chamber 8 changes. However, as described above, the throttle unit 1
Distance from the third tip to the head chip 1 R L and the pressure chamber 1
From the relationship R L <P H with 4 height P H, substantially individual channel 1
It is determined by a minimum height R L and a length of 2. for that reason,
As described above, there is no large difference in the balanced fluid resistance, and there is no large difference in the maximum drive frequency, the ejection speed, and the ejection ink amount.
【００３１】この例では、ノズル５が開口するノズル面
１８は、流路形成部材４の他の領域より凹んでいる。そ
のため、発熱素子１１の面からノズル５までの距離を小
さくしてインクの吐出のためのエネルギー効率を向上さ
せている。また、このノズル面１８以外の部分の材厚を
厚くできるので、流路形成部材４の強度を増すことがで
きる。In this example, the nozzle surface 18 where the nozzle 5 opens is recessed from other regions of the flow path forming member 4. Therefore, the distance from the surface of the heating element 11 to the nozzle 5 is reduced to improve the energy efficiency for discharging ink. Further, since the material thickness of the portion other than the nozzle surface 18 can be increased, the strength of the flow path forming member 4 can be increased.
【００３２】加圧室１４の底部には発熱素子１１が設け
られている。この発熱素子１１は、個別流路１２の方向
に長い略長方形に設けられている。これにより、ノズル
５の並び方向の幅を小さくし、発熱素子１１の配置密度
を高くしている。発熱素子１１は、加圧室１４内の同じ
位置にすべて配置することもできるが、図２および図３
に示すように、駆動タイミングに応じてずらして配置す
ることもできる。発熱素子１１をずらして配置する場
合、発熱領域の中心位置は、ノズル５の中心位置に概略
一致させる。このように発熱素子１１をずらして配置す
ることによって、吐出に寄与しないエネルギーを減らし
て吐出効率を向上させることができる。The heating element 11 is provided at the bottom of the pressure chamber 14. The heating element 11 is provided in a substantially rectangular shape that is long in the direction of the individual flow path 12. Thereby, the width of the nozzles 5 in the arrangement direction is reduced, and the arrangement density of the heating elements 11 is increased. The heating elements 11 can be all arranged at the same position in the pressurizing chamber 14, but FIGS.
As shown in (1), they can be arranged staggered according to the drive timing. When the heating elements 11 are displaced from each other, the center position of the heat generation region is substantially matched with the center position of the nozzle 5. By displacing the heating elements 11 in this manner, energy that does not contribute to ejection can be reduced and ejection efficiency can be improved.
【００３３】具体的なインクジェットプリントヘッドに
おける各部の寸法の例としては、 ノズル５の並びピッチ：４２．５μｍ ノズル５の出口径：φ２０μｍ ノズル５の入口側の個別流路１２の並び方向の直径：２
６μｍ ノズル５の入口側の個別流路１２の延在する方向の直
径：３２μｍ ノズルテーパー面１５のノズルテーパー角度：１０゜ ノズルテーパー面１６のノズルテーパー角度：５゜ ノズル５の長さＮL ：３５μｍ 圧力室１４の高さＰH ：２０μｍ（ＰH 領域の個別流路
１２の延在する方向の長さ：７０μｍ、個別流路１２の
並び方向の長さ：２６μｍ） 個別流路１２の最小高さＲL ：１０μｍ（最小高さ部分
の個別流路１２の延在する方向の長さ：１５μｍ） 発熱領域１１の寸法：個別流路１２の並び方向２８μ
ｍ、個別流路１２の延在する方向６０μｍ とすることができる。As an example of the dimensions of each part in a specific ink jet print head, the arrangement pitch of the nozzles 5: 42.5 μm The exit diameter of the nozzle 5: φ20 μm The diameter in the arrangement direction of the individual flow paths 12 on the entrance side of the nozzle 5: 2
6 μm Diameter in the direction in which the individual flow path 12 on the inlet side of the nozzle 5 extends: 32 μm Nozzle taper angle of the nozzle taper surface 15: 10 ° Nozzle taper angle of the nozzle taper surface 16: 5 ° Length NL of the nozzle 5: the height P H of 35μm pressure chamber 14: 20 [mu] m (P H region of the individual channel 12 extending to the direction of the length of: 70 [mu] m, the length of the arrangement direction of the individual channel 12: 26 .mu.m) minimum individual channels 12 Height R L : 10 μm (Length of the minimum height in the direction in which the individual flow channels 12 extend: 15 μm) Dimensions of the heat generating area 11: 28 μ in the direction in which the individual flow channels 12 are arranged
m, the direction in which the individual channels 12 extend is 60 μm.
【００３４】図８は、本発明のインクジェットプリント
ヘッドの実施の一形態におけるノズル位置による噴射特
性の一例の説明図である。上述の例では、発熱素子１１
は圧力室１４の流路方向でノズル位置に関係なく一定
（ほぼ中央）の場合である。このヘッドにおけるノズル
位置による噴射特性の差は、図８に示すようになってい
た。インク流速、インク吐出量ともに、その差は１〜２
％のレベルであり、測定誤差に近い値であって、画質に
影響を与えるものではなかった。FIG. 8 is a view for explaining an example of the ejection characteristics depending on the nozzle position in the embodiment of the ink jet print head of the present invention. In the above example, the heating element 11
Is a case where the pressure is constant (substantially at the center) regardless of the nozzle position in the flow path direction of the pressure chamber 14. FIG. 8 shows the difference in the ejection characteristics depending on the nozzle position in this head. The difference between the ink flow rate and the ink ejection amount is 1-2.
%, A value close to the measurement error, and did not affect the image quality.
【００３５】上述の本発明のインクジェットプリントヘ
ッドの実施の位置形態における動作の一例について、概
要を説明する。図示しないインク供給源から供給された
インクは、共通液室８から複数の各個別流路１３を介し
て各加圧室１４へ供給される。加圧室１４に供給された
インクは、ヘッドチップ１上の発熱素子１１により加熱
され、気泡を発生する。気泡は、加圧室１４内およびノ
ズル５へと成長してゆく。その気泡の成長の際の圧力エ
ネルギーにより、ノズル５よりインクを吐出し、図示し
ない被記録材上に付着することで、１ドット分の画像を
形成する。An outline of an example of the operation of the above-described embodiment of the ink jet print head according to the present invention will be described. Ink supplied from an ink supply source (not shown) is supplied from the common liquid chamber 8 to each pressurizing chamber 14 through a plurality of individual flow paths 13. The ink supplied to the pressure chamber 14 is heated by the heating element 11 on the head chip 1 to generate bubbles. The bubbles grow inside the pressurizing chamber 14 and the nozzle 5. The ink is ejected from the nozzles 5 by the pressure energy at the time of the bubble growth and adheres to a recording material (not shown) to form an image for one dot.
【００３６】また、図１に示すように４本ごとにノズル
５の位置をずらして形成したインクジェットプリントヘ
ッドを用い、このインクジェットプリントヘッドを図中
右から左方向へ移動させ、あるいは、被記録材を図中左
から右方向へ移動させて記録を行なう場合を考える。図
中の縦にドットが１列に並ぶ直線を記録する場合、まず
１，５，９，・・・番目のノズル５に対応する発熱素子
１１が同時に駆動され、４ドットおきの画像が記録され
る。その後、インクジェットプリントヘッドと被記録材
の相対移動によって、２，６，１０，・・・番目のノズ
ル５の位置がインクを吐出すべき位置となるので、つぎ
のタイミングでこれらのノズル５に対応する発熱素子１
１を駆動し、４ドットおきの画像を記録する。さらにイ
ンクジェットプリントヘッドと被記録材の相対移動によ
って、次は３，７，１１，・・・番目のノズル５の位置
がインクを吐出すべき位置となり、つぎのタイミングで
これらのノズル５に対応する発熱素子１１を駆動し、４
ドットおきの画像を記録する。さらにインクジェットプ
リントヘッドと被記録材の相対移動によって、４，８，
１２，・・・番目のノズル５の位置がインクを吐出すべ
き位置となるので、つぎのタイミングでこれらのノズル
５に対応する発熱素子１１を駆動し、４ドットおきの画
像を記録する。このようにして、４回に分割した駆動に
よって、すべてのノズルからのインクの吐出を行なうこ
とができる。記録されたドットは直線上に並ぶので、高
品質の画像を得ることができる。また、同時に駆動され
る発熱素子１１は、最大でも全体の１／４であるので、
電源容量を１／４にすることができ、装置の小型化が可
能である。Further, as shown in FIG. 1, an ink jet print head formed by shifting the position of the nozzle 5 for every four nozzles is used, and the ink jet print head is moved from right to left in the figure, or Is moved from left to right in the figure to perform recording. In the case of recording a straight line in which dots are arranged in a line in the vertical direction in the figure, first, the heating elements 11 corresponding to the first, fifth, ninth,... You. Thereafter, the position of the second, sixth, tenth,... Nozzles 5 becomes the position where ink should be ejected due to the relative movement between the ink jet print head and the recording material. Heating element 1
1 is driven to record an image every four dots. Further, due to the relative movement between the ink jet print head and the recording material, the positions of the third, seventh, eleventh,... Th nozzles 5 become the positions where ink should be ejected, and correspond to these nozzles 5 at the next timing. By driving the heating element 11,
Record the image every dot. Further, the relative movement of the ink jet print head and the recording material causes 4, 8,
Since the positions of the twelfth,..., Nozzles 5 are the positions at which ink is to be ejected, the heating elements 11 corresponding to these nozzles 5 are driven at the next timing to record images every four dots. In this manner, the ink can be ejected from all the nozzles by the drive divided into four times. Since the recorded dots are arranged in a straight line, a high-quality image can be obtained. Further, since the number of the heating elements 11 driven at the same time is at most 1/4 of the whole,
The power supply capacity can be reduced to 1/4, and the size of the device can be reduced.
【００３７】上述のようにノズル５を設ける位置を、発
熱素子１１の駆動タイミングに応じてずらした場合、ノ
ズル間でほとんど影響はないものの、多少の噴射特性の
ばらつきは生じる（例えば図８参照）。例えば、図２に
示したように共通液室８から遠いノズル５の位置（以
下、位置Ａと呼ぶ）と、図３に示したように共通液室８
に近いノズル５の位置（以下、位置Ｂと呼ぶ）とで比較
すると、インク吐出速度では位置Ａの方が位置Ｂよりも
速い。また、インク吐出量では、位置Ａでは位置Ｂ以上
の吐出量となる。さらに、最高駆動周波数は、位置Ａよ
り位置Ｂの方が高い。以下の説明では、このような噴射
特性のばらつきを均一化し、さらなる高画質化を実現し
たインクジェットプリントヘッドについて述べる。When the position where the nozzle 5 is provided is shifted according to the drive timing of the heating element 11 as described above, there is little effect between the nozzles, but a slight variation in the ejection characteristics occurs (for example, see FIG. 8). . For example, the position of the nozzle 5 farther from the common liquid chamber 8 as shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as position A) and the position of the common liquid chamber 8 as shown in FIG.
The position A is faster than the position B in the ink ejection speed when compared with the position of the nozzle 5 close to the position (hereinafter, referred to as position B). In addition, in the ink ejection amount, the ejection amount at the position A is equal to or higher than the position B. Further, the highest driving frequency is higher at the position B than at the position A. In the following description, an ink-jet printhead that has uniformed such a variation in ejection characteristics and has achieved higher image quality will be described.
【００３８】本発明では、上述のような噴射特性のばら
つきを、発熱素子１１のサイズ、ノズル５の径、発熱素
子１１に印加するエネルギーなどで補正する。従来のよ
うにインクの流路の長さや形状などを発熱素子１１ごと
に変更することはしていない。In the present invention, the above-mentioned variation in the ejection characteristics is corrected by the size of the heating element 11, the diameter of the nozzle 5, the energy applied to the heating element 11, and the like. Unlike the conventional case, the length, shape, and the like of the ink flow path are not changed for each heating element 11.
【００３９】発熱素子１１のサイズは、位置Ａの場合に
位置Ｂの場合よりも小さくする（Ａ＜Ｂ）。位置Ａで
は、インク流路の流体抵抗バランスにより、位置Ａでは
発生圧力エネルギーの吐出方向へ向かうエネルギー比が
大きくなるので、発熱素子１１のサイズを小さくして全
体の発生圧力エネルギーを小さくし、吐出方向へ向かう
気泡成長時の圧力エネルギーを位置Ｂと同等とする。こ
のとき、共通液室８側への圧力エネルギーが位置Ａより
も位置Ｂの方が大きくなり、位置Ａでのインクの再供給
速度が向上して最高駆動周波数を高め、位置Ｂと同等に
できる。ここでは発熱素子１１の単位面積当たりのエネ
ルギーは同等としている。The size of the heating element 11 is smaller at the position A than at the position B (A <B). At the position A, the energy ratio of the generated pressure energy toward the ejection direction is increased at the position A due to the fluid resistance balance of the ink flow path. Therefore, the size of the heating element 11 is reduced to reduce the entire generated pressure energy, The pressure energy at the time of bubble growth in the direction is made equal to the position B. At this time, the pressure energy to the common liquid chamber 8 is larger at the position B than at the position A, the re-supply speed of the ink at the position A is improved, the maximum drive frequency is increased, and the pressure can be made equal to the position B. . Here, it is assumed that the energy per unit area of the heating element 11 is equal.
【００４０】ノズル５の径は、位置Ｂにおける径を位置
Ａにおける径よりも大きく（Ａ＜Ｂ）するとよい。これ
により、インク吐出量が小さな位置Ｂにおけるインク吐
出量を増加させ、位置Ａと同等のインク吐出量に調整で
きる。ただし、ノズル５の開口径が大きくなるためにイ
ンク吐出速度の低下を引き起こすが、速度の変化は吐出
量の変化ほどは大きくない。また、ノズル５の径を大き
く変化させると流路の流体抵抗バランスが崩れてしまう
ため、あまり大きく変化させることはできない。The diameter of the nozzle 5 is preferably larger at the position B than at the position A (A <B). Thereby, the ink ejection amount at the position B where the ink ejection amount is small can be increased, and the ink ejection amount can be adjusted to the same amount as the position A. However, the increase in the opening diameter of the nozzle 5 causes a decrease in the ink discharge speed, but the change in the speed is not as large as the change in the discharge amount. Also, if the diameter of the nozzle 5 is greatly changed, the fluid resistance balance of the flow path will be lost, so that it cannot be changed so much.
【００４１】発熱素子１１に印加するエネルギーは、位
置Ｂよりも位置Ａを小さくする（Ａ＜Ｂ）。上述のよう
に位置Ａでは吐出方向へ向かう圧力エネルギー比が大き
くなるので、位置Ａの発熱素子１１に印加するエネルギ
ーを小さくすることにより、吐出方向へ向かう気泡成長
時の圧力エネルギーを位置Ｂと同等とする。図９は、駆
動パルス波形の一例の説明図である。発熱素子１１にエ
ネルギーを印加する場合、１つの駆動パルスを印加する
ほか、図９に示すように複数の駆動パルスを印加する場
合もある。図９に示すように２つの駆動パルスＰ１とＰ
３を印加する場合、駆動パルスＰ１は、気泡を発生しな
いで発熱素子１１を発熱させるためのパルスであり、気
泡が発生する前に発熱素子１１の周辺のインクの温度を
上昇させる。また、駆動パルスＰ３は気泡を発生させて
実際にインクを吐出させるためのパルスである。上述の
ようにノズル５の位置に応じて印加するエネルギーを異
ならせる場合、例えば駆動パルスＰ１のエネルギーを変
化させればよい。駆動パルスＰ１のエネルギーを異なら
せることにより、発熱素子１１の周辺のインクの温度を
変化させ、発生する気泡体積、すなわちインク滴を変化
することができる。The energy applied to the heating element 11 is smaller at the position A than at the position B (A <B). As described above, at the position A, the pressure energy ratio in the ejection direction increases, so that the energy applied to the heating element 11 at the position A is reduced, so that the pressure energy during bubble growth in the ejection direction is equivalent to that at the position B. And FIG. 9 is an explanatory diagram of an example of the drive pulse waveform. When energy is applied to the heating element 11, one drive pulse may be applied, or a plurality of drive pulses may be applied as shown in FIG. As shown in FIG. 9, two driving pulses P1 and P
When 3 is applied, the drive pulse P1 is a pulse for causing the heating element 11 to generate heat without generating bubbles, and raises the temperature of ink around the heating element 11 before bubbles are generated. The driving pulse P3 is a pulse for generating bubbles and actually discharging ink. In the case where the energy to be applied is made different depending on the position of the nozzle 5 as described above, for example, the energy of the drive pulse P1 may be changed. By changing the energy of the drive pulse P1, the temperature of the ink around the heating element 11 can be changed, and the volume of generated bubbles, that is, the ink droplet can be changed.
【００４２】好ましくは、上記の３種類の調整方法のう
ち、２種類以上の組み合わせにて調整するのが好まし
く、この場合は上述した調整方向が逆転する場合もあ
る。このほかにも、例えばノズル５のノズルテーパー面
１５のテーパー角度などによって微調整したり、絞り部
１３による個別流路１２の絞り量によって微調整するな
ど、種々の微調整の方法を適用することができる。ま
た、これらの各種の噴射特性のばらつきの補正方法をい
くつか組み合わせることによって補正を行なうこともで
きる。Preferably, the adjustment is performed by a combination of two or more of the above three types of adjustment methods. In this case, the above-described adjustment direction may be reversed. In addition, various fine adjustment methods such as fine adjustment by the taper angle of the nozzle taper surface 15 of the nozzle 5 or fine adjustment by the throttle amount of the individual flow path 12 by the throttle unit 13 may be applied. Can be. In addition, the correction can be performed by combining some of these various methods of correcting the variation of the injection characteristics.
【００４３】図１０は、本発明のインクジェットプリン
トヘッドの別の実施の形態におけるノズル部分の一部拡
大平面図である。図１０に示した例では、隣接した４本
のノズル５を同時噴射するタイプの駆動方法に対応した
ノズル５の配置を示したものである。図１０に示すよう
に、隣接した同時噴射する４本のノズル５については同
じ位置にノズル５を形成し、４本ごとに異なる位置にノ
ズル５を形成している。なお、位置の異なるノズル５間
の補正は、上述の例と同様にして行なうことができる。FIG. 10 is a partially enlarged plan view of a nozzle portion in another embodiment of the ink jet print head of the present invention. The example shown in FIG. 10 shows an arrangement of the nozzles 5 corresponding to a driving method of a type in which four adjacent nozzles 5 are simultaneously jetted. As shown in FIG. 10, the nozzles 5 are formed at the same position with respect to four adjacent nozzles 5 that simultaneously jet, and the nozzles 5 are formed at different positions for every four nozzles. The correction between the nozzles 5 at different positions can be performed in the same manner as in the above-described example.
【００４４】この例において、インクジェットプリント
ヘッドを図中右から左方向へ移動させ、あるいは、被記
録材を図中左から右方向へ移動させて記録を行なう場合
を考える。図中の縦にドットが１列に並ぶ直線を記録す
る場合、まず１〜４番目のノズル５に対応する発熱素子
１１が同時に駆動され、４ドットの画像が記録される。
その後、インクジェットプリントヘッドと被記録材の相
対移動によって、５〜８番目のノズル５の位置がインク
を吐出すべき位置となるので、つぎのタイミングでこれ
らのノズル５に対応する発熱素子１１を駆動し、４ドッ
トの画像を記録する。このようにして順次吐出すべき位
置となる４本のノズル５について発熱素子１１を駆動し
てゆくことにより、４ドットずつ複数回の駆動によって
１列の記録を行なうことができる。このとき、記録され
たドットは直線上に並ぶので、高品質の画像を得ること
ができる。また、同時に駆動される発熱素子１１は４個
であるので、電源容量を少なくして装置の小型化を図る
ことができる。In this example, it is assumed that recording is performed by moving the ink jet print head from right to left in the drawing or moving the recording material from left to right in the drawing. In the case of recording a straight line in which dots are arranged in a line in the vertical direction in the drawing, first, the heating elements 11 corresponding to the first to fourth nozzles 5 are simultaneously driven, and an image of four dots is recorded.
Thereafter, the positions of the fifth to eighth nozzles 5 become the positions at which ink is to be ejected due to the relative movement of the ink jet print head and the recording material, so that the heating elements 11 corresponding to these nozzles 5 are driven at the next timing. Then, a 4-dot image is recorded. In this manner, by driving the heating element 11 for the four nozzles 5 that are to be sequentially ejected, printing in one row can be performed by driving four dots a plurality of times. At this time, the recorded dots are arranged in a straight line, so that a high-quality image can be obtained. Further, since the number of the heating elements 11 driven at the same time is four, the capacity of the power supply can be reduced and the size of the apparatus can be reduced.
【００４５】この例では、４本のノズルを同時に駆動す
る例を示したが、３本以下や５本以上のノズルを同時に
駆動する構成であってももちろんよい。また、上述した
２つの例に限らず、種々の駆動方法に対応して構成する
ことが可能である。例えば、隣接する数本のノズルをブ
ロックとし、離れた複数のブロックを同時駆動するよう
に構成してもよい。どのような駆動方法を用いる場合に
も、同時に駆動するノズルについては同じ位置とし、異
なるタイミングで駆動するノズルについては異なる位置
にノズルを形成すればよい。In this example, an example in which four nozzles are simultaneously driven has been described. However, a configuration in which three or less nozzles or five or more nozzles are simultaneously driven may be employed. Further, the present invention is not limited to the two examples described above, and can be configured to correspond to various driving methods. For example, a configuration may be adopted in which several adjacent nozzles are used as blocks, and a plurality of distant blocks are simultaneously driven. Regardless of the driving method used, nozzles that are driven at the same time may be set at the same position, and nozzles that are driven at different timings may be formed at different positions.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、個別流路の構造は同じにし
て、噴射口の位置を噴射駆動タイミングに応じてずらし
て形成したので、時分割駆動に対応してインクの着弾位
置が揃い、高画質の記録を行なうことのできるインクジ
ェットプリントヘッドを得ることができる。As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the structure of the individual flow paths is the same, and the positions of the injection ports are formed to be shifted according to the injection drive timing. Therefore, it is possible to obtain an ink jet print head in which the landing positions of the inks are aligned according to the time-division driving, and high-quality recording can be performed.
【００４７】また、請求項２に記載の発明のように、個
別流路溝および圧力室を樹脂成型で形成することによっ
て、安価なインクジェットプリントヘッドが得られる。
また、噴射駆動タイミングに応じてずらして形成しなけ
ればならない噴射口をレーザー加工により形成すること
によって、容易に噴射口を加工することができ、製造コ
ストを低減することができる。また、強度的にも十分な
インクジェットプリントヘッドを製造することができ
る。Further, by forming the individual flow passage grooves and the pressure chambers by resin molding, an inexpensive ink jet print head can be obtained.
In addition, by forming the injection ports that must be formed staggered according to the injection drive timing by laser processing, the injection ports can be easily processed, and the manufacturing cost can be reduced. Further, it is possible to manufacture an ink jet print head having sufficient strength.
【００４８】さらに、請求項４に記載の発明のように、
発熱素子の発熱領域の位置を噴射口の位置に対応してず
らして形成することによって、噴射効率のよいインクジ
ェットプリントヘッドが得られる。Further, as in the invention according to claim 4,
By forming the position of the heating region of the heating element so as to be shifted in accordance with the position of the ejection port, an ink jet print head having good ejection efficiency can be obtained.
【００４９】さらに、請求項５に記載の発明のように、
ノズルは、インクの噴射方向に向かってその断面積が縮
小する方向に傾斜を有する面によって構成されており、
ノズルの並び方向の傾斜に対して前記ノズルの並び方向
に直交する方向の傾斜が大きくなるように形成したこと
によって、より噴射効率がよく、よりノズルごとに噴射
特性の揃ったヘッドが得られる。Further, as in the invention according to claim 5,
The nozzle is constituted by a surface having an inclination in a direction in which its cross-sectional area decreases in the ink ejection direction,
By forming the inclination in the direction perpendicular to the direction in which the nozzles are arranged to be greater than the inclination in the direction in which the nozzles are arranged, it is possible to obtain a head having higher ejection efficiency and more uniform ejection characteristics for each nozzle.
【００５０】個別流路、圧力室、噴射口の関係は、請求
項３に記載の発明のように、圧力室から噴射口に至るノ
ズルと圧力室との接続部から、圧力室内の発熱素子まで
の高さをＰH 、ノズルの長さをＮL 、圧力室へインクを
供給する個別流路溝の最小高さをＲL とするとき、ＲL
＜ＰH ≦ＮL の関係とすることにより、圧力室や個別流
路とノズルとの相対位置が異なっても、インクの流速や
駆動可能周波数などの噴射特性があまり変わらないよう
にすることができる。そのため、ノズルの位置を駆動タ
イミングに応じて異ならせても、噴射特性をそれほど変
えることなく記録を行なうことができ、高品質の記録画
像を得ることができる。この時、ノズル長ＮL を長くと
ってもエネルギー効率が低下せず、成形時の最薄肉部を
薄くできるので、成形が容易であり、歩留まりの向上が
図れる。また、強度的にも頑丈なヘッドとなる。The relationship between the individual flow path, the pressure chamber, and the injection port is from the connection between the nozzle and the pressure chamber from the pressure chamber to the injection port to the heating element in the pressure chamber. when the height P H, the length N L of the nozzle, the minimum height of the individual flow grooves for supplying the ink to the pressure chamber R L, R L
By setting the relationship of <P H ≦ NL , even if the relative positions of the nozzles and the pressure chambers or the individual flow paths are different, the ejection characteristics such as the ink flow velocity and the drivable frequency do not change much. it can. Therefore, even if the position of the nozzle is changed in accordance with the drive timing, printing can be performed without significantly changing the ejection characteristics, and a high-quality print image can be obtained. At this time, even if the nozzle length NL is increased, the energy efficiency does not decrease, and the thinnest portion at the time of molding can be made thin. Therefore, molding is easy and the yield can be improved. In addition, the head becomes strong in terms of strength.
【００５１】さらに噴射特性を揃えるため、請求項６に
記載の発明のように、圧力室から噴射口に至るノズルの
位置に対応して、ノズルの寸法、発熱領域の寸法、駆動
信号の少なくとも１つを変化させることによって、より
噴射特性を均一に制御することができる。例えば、ノズ
ルの寸法については、請求項７に記載の発明のように、
個別流路が連通するインク共通液室から噴射口の位置ま
での距離が長いものは短いものに対して、ノズルの径を
相対的に小さくし、吐出インク量を均一にすることがで
きる。また、発熱領域の寸法としては、請求項８に記載
の発明のように、個別流路が連通するインク共通液室か
ら噴射口の位置までの距離が長いものは短いものに対し
て、発熱素子の発熱領域の寸法を相対的に小さくすれば
よく、インク吐出速度と吐出インク量を均一にすること
ができる。さらに、駆動信号については、請求項９に記
載の発明のように、駆動信号として、少なくとも吐出の
ための駆動パルスと、該駆動パルスの前に与えられ気泡
を発生しない事前駆動パルスを含む２つ以上のパルスか
ら構成される場合、個別流路が連通するインク共通液室
から前記噴射口の位置までの距離が長いものは短いもの
に対して、事前駆動パルスによって与えるエネルギーを
小さくすることによってインク吐出速度と吐出インク量
を均一にすることができるという効果がある。In order to further uniform the injection characteristics, at least one of the size of the nozzle, the size of the heat generating area, and the drive signal corresponding to the position of the nozzle from the pressure chamber to the injection port is provided. By changing one of them, the injection characteristics can be more uniformly controlled. For example, regarding the dimensions of the nozzle, as in the invention described in claim 7,
When the distance from the ink common liquid chamber communicating with the individual flow path to the position of the ejection port is long, the diameter of the nozzle can be made relatively small as compared with the short one, and the discharged ink amount can be made uniform. In addition, the size of the heat generating region is set such that a long distance from the ink common liquid chamber to which the individual flow path communicates to the position of the ejection port is shorter than a short distance. The size of the heat generating region may be relatively reduced, and the ink discharge speed and the amount of discharged ink can be made uniform. Further, as for the drive signal, as in the invention according to claim 9, the drive signal includes at least a drive pulse for ejection and a pre-drive pulse given before the drive pulse and not generating bubbles. In the case where the above-described pulse is used, the ink provided by the pre-driving pulse is made smaller by shortening the energy given by the pre-driving pulse, when the distance from the ink common liquid chamber communicating with the individual flow path to the position of the ejection port is long. There is an effect that the discharge speed and the discharge ink amount can be made uniform.
【図１】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態におけるノズル部分の一部拡大平面図であ
る。FIG. 1 is a partially enlarged plan view of a nozzle portion in an embodiment of an ink jet print head according to the present invention.
【図２】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態におけるノズル部分のＸ１−Ｘ１断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view taken along line X1-X1 of a nozzle portion in one embodiment of the inkjet print head of the present invention.
【図３】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態におけるノズル部分のＸ２−Ｘ２断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view taken along line X2-X2 of a nozzle portion in one embodiment of the inkjet print head of the present invention.
【図４】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態におけるノズル部分のＹ１−Ｙ１断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view taken along line Y1-Y1 of a nozzle portion in one embodiment of the inkjet print head of the present invention.
【図５】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing one embodiment of the ink jet print head of the present invention.
【図６】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an embodiment of the inkjet print head of the present invention.
【図７】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態を示す分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view showing one embodiment of the inkjet print head of the present invention.
【図８】 本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施の一形態の具体例におけるノズル位置による噴射特性
の一例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of an ejection characteristic depending on a nozzle position in a specific example of an embodiment of the inkjet print head of the present invention.
【図９】 駆動パルス波形の一例の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an example of a drive pulse waveform.
【図１０】 本発明のインクジェットプリントヘッドの
別の実施の形態におけるノズル部分の一部拡大平面図で
ある。FIG. 10 is a partially enlarged plan view of a nozzle portion in another embodiment of the ink jet print head of the present invention.
１…ヘッドチップ、２…ヒートシンク、３…開口部、４
…流路形成部材、５…ノズル、６…ジョイント、７…イ
ンク供給管、８…共通液室、９…ボンディングワイヤ、
１１…発熱素子、１２…個別流路、１３…絞り部、１４
…加圧室、１５，１６…ノズルテーパー面、１７…隔
壁、１８…ノズル面。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head chip, 2 ... Heat sink, 3 ... Opening, 4
... flow path forming member, 5 ... nozzle, 6 ... joint, 7 ... ink supply pipe, 8 ... common liquid chamber, 9 ... bonding wire
11: heating element, 12: individual flow path, 13: throttle part, 14
... pressurizing chamber, 15, 16 ... nozzle taper surface, 17 ... partition wall, 18 ... nozzle surface.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 直己 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 浜崎 聡信 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Naoki Morita 2274 Hongo, Ebina-shi, Kanagawa Fuji Xerox Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Hamasaki 2274 Hongo, Ebina-shi, Kanagawa Fuji Xerox Co., Ltd.
Claims (9)
熱素子に対応してインクを噴射する複数の噴射口と圧力
室と個別流路溝が形成された流路形成部材とが接合され
てなるインクジェットプリントヘッドにおいて、前記流
路形成部材に形成された前記個別流路溝および前記圧力
室は一列または複数列に直線上にならんでおり、前記噴
射口の位置が前記直線に直交する方向に噴射駆動タイミ
ングに応じて位置がずれて形成されていることを特徴と
するインクジェットプリントヘッド。A substrate having a plurality of heating elements, a plurality of ejection ports for ejecting ink corresponding to the heating elements, a pressure chamber, and a flow path forming member having an individual flow path groove are joined. In the inkjet print head, the individual flow channel grooves and the pressure chambers formed in the flow channel forming member are linearly arranged in one or more rows, and the position of the ejection port is in a direction orthogonal to the straight line. An ink jet print head, wherein the ink jet print head is formed so as to be displaced in accordance with the ejection drive timing.
成型によって形成され、前記噴射口は成型された前記流
路形成部材の前記圧力室の形成面にレーザー加工により
形成されていることを特徴とする請求項１に記載のイン
クジェットプリントヘッド。2. The method according to claim 2, wherein the individual flow channel and the pressure chamber are formed by resin molding, and the injection port is formed by laser processing on a surface of the molded flow channel forming member where the pressure chamber is formed. The ink-jet printhead according to claim 1, wherein:
と前記圧力室との接続部から前記圧力室内の前記発熱素
子までの高さをＰH 、前記ノズルの長さをＮL 、前記圧
力室へインクを供給する前記個別流路溝の最小高さをＲ
L とするとき、ＲL ＜ＰH ≦ＮL の関係にあることを特
徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッ
ド。Wherein the height up to the heat generating element P H of the pressure chamber from a connection portion between the nozzle and the pressure chamber leading to the injection opening from the pressure chamber, the length of the nozzle N L, the pressure The minimum height of the individual channel groove for supplying ink to the chamber is R
When L, the ink jet print head according to claim 1, characterized in that a relation of R L <P H ≦ N L .
位置が、前記噴射口の位置に対応して前記噴射口の並び
方向に直交する方向にずれて形成されていることを特徴
とする請求項１または３に記載のインクジェットプリン
トヘッド。4. The method according to claim 1, wherein a position of a heat generating area of the heat generating element on the substrate is formed so as to be shifted in a direction perpendicular to a direction in which the jets are arranged, corresponding to a position of the jet. The inkjet printhead according to claim 1.
は、インクの噴射方向に向かってその断面積が縮小する
方向に傾斜を有する面によって構成されており、前記ノ
ズルの並び方向の傾斜に対して前記ノズルの並び方向に
直交する方向の傾斜が大きいことを特徴とする請求項
１、３、４のいずれか１項に記載のインクジェットプリ
ントヘッド。5. A nozzle extending from the pressure chamber to the ejection port is formed by a surface having an inclination in a direction in which a sectional area of the nozzle decreases in an ejection direction of the ink. The ink jet print head according to any one of claims 1, 3, and 4, wherein the inclination in a direction orthogonal to the arrangement direction of the nozzles is large.
の位置に対応して前記ノズルの寸法、前記発熱領域の寸
法、駆動信号の少なくとも１つを変化させることを特徴
とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットプリントヘッド。6. The apparatus according to claim 1, wherein at least one of a size of the nozzle, a size of the heat generating area, and a drive signal is changed in accordance with a position of the nozzle from the pressure chamber to the injection port. The inkjet printhead according to any one of 3, 4, and 5.
から前記噴射口の位置までの距離が長いものは短いもの
に対して前記圧力室から前記噴射口に至るノズルの径を
相対的に小さく形成したことを特徴とする請求項１、
３、４、５のいずれか１項に記載のインクジェットプリ
ントヘッド。7. When the distance from the ink common liquid chamber to which the individual flow path communicates to the position of the ejection port is long, the diameter of the nozzle from the pressure chamber to the ejection port is relatively large as compared to the short one. 2. The device according to claim 1, wherein the device is formed small.
The inkjet printhead according to any one of 3, 4, and 5.
から前記噴射口の位置までの距離が長いものは短いもの
に対して前記発熱素子の前記発熱領域の寸法を相対的に
小さくしたことを特徴とする請求項１、３、４、５のい
ずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。8. The size of the heat generating region of the heat generating element is relatively small when the distance from the ink common liquid chamber communicating with the individual flow path to the position of the ejection opening is long. The inkjet printhead according to any one of claims 1, 3, 4, and 5, wherein
号は、少なくとも吐出のための駆動パルスと、該駆動パ
ルスの前に与えられ気泡を発生しない事前駆動パルスを
含む２つ以上のパルスから構成されるものであって、前
記個別流路が連通するインク共通液室から前記噴射口の
位置までの距離が長いものは短いものに対して前記事前
駆動パルスによって与えるエネルギーを小さくすること
を特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記
載のインクジェットプリントヘッド。9. A driving signal applied to one of the heating elements includes at least a driving pulse for ejection and two or more pulses including a pre-driving pulse given before the driving pulse and not generating bubbles. The distance from the ink common liquid chamber with which the individual flow path communicates to the position of the ejection port is long, and the energy given by the pre-driving pulse is reduced with respect to the short one. The inkjet printhead according to any one of claims 1, 3, 4, and 5, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24332496A JP3586987B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Inkjet print head |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP24332496A JP3586987B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Inkjet print head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1086375A true JPH1086375A (en) | 1998-04-07 |
| JP3586987B2 JP3586987B2 (en) | 2004-11-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24332496A Expired - Fee Related JP3586987B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Inkjet print head |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025577A (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-29 | Canon Inc | Liquid jet head |
| WO2021245802A1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | コニカミノルタ株式会社 | Droplet discharge head, image forming device, and manufacturing method |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24332496A patent/JP3586987B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025577A (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-29 | Canon Inc | Liquid jet head |
| WO2021245802A1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | コニカミノルタ株式会社 | Droplet discharge head, image forming device, and manufacturing method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3586987B2 (en) | 2004-11-10 |
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