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JP2002210973A - Inkjet print head - Google Patents

Inkjet print head

Info

Publication number
JP2002210973A
JP2002210973A JP2001010211A JP2001010211A JP2002210973A JP 2002210973 A JP2002210973 A JP 2002210973A JP 2001010211 A JP2001010211 A JP 2001010211A JP 2001010211 A JP2001010211 A JP 2001010211A JP 2002210973 A JP2002210973 A JP 2002210973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
flow path
discharge port
supply port
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001010211A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Azumaya
良行 東家
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001010211A priority Critical patent/JP2002210973A/en
Publication of JP2002210973A publication Critical patent/JP2002210973A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/1404Geometrical characteristics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14387Front shooter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吐出の初期から後期において発泡の挙動が同
一で、安定した吐出特性が得られるインクジェットプリ
ントヘッドを提供すること。 【構成】 複数のヒーター(吐出エネルギー発生素子)
31と、インク吐出口41と、インク供給口33を有す
る基板32と、共通液室と、吐出口プレート34と、前
記基板31と前記吐出口プレート34が接合されて基板
32と吐出口プレート34との間に前記インク吐出口4
1と前記インク供給口33とを連通するよう形成された
インク流路42とを備えたインクジェットプリントヘッ
ドにおいて、前記インク流路42の流路始点の中心軸ベ
クトルと流路終点の中心軸ベクトルの成す角度を90度
〜270度に設定する。
(57) [Summary] [Object] To provide an ink jet print head in which the foaming behavior is the same from the initial stage to the late stage of ejection and stable ejection characteristics can be obtained. [Configuration] Multiple heaters (ejection energy generating elements)
31, an ink discharge port 41, a substrate 32 having an ink supply port 33, a common liquid chamber, a discharge port plate 34, and the substrate 31 and the discharge port plate 34 are joined to form a substrate 32 and a discharge port plate 34. Between the ink discharge ports 4
1 and an ink flow path 42 formed so as to communicate with the ink supply port 33, the center axis vector of the flow path start point of the ink flow path 42 and the center axis vector of the flow path end point The angle formed is set to 90 to 270 degrees.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク小滴を飛翔
させて被記録媒体に記録を行なうインクジェット記録方
式に用いられるインクジェットプリントヘッドに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet print head used in an ink jet recording system for recording on a recording medium by flying small ink droplets.

【0002】[0002]

【従来技術】今日広く一般的に用いられているインクジ
ェット記録方式のインク吐出方法には、インク滴を吐出
するために用いられる吐出エネルギー発生素子として電
気熱変換素子(ヒーター)を利用する方法と圧電素子
(ピエゾ)を利用する方法があり、何れも電気的な信号
によってインク滴の吐出を制御することが可能である。
2. Description of the Related Art Ink jet recording ink jetting methods widely used today include a method using an electrothermal transducer (heater) as an ejection energy generating element used for ejecting ink droplets and a piezoelectric device. There is a method using an element (piezo), and any of them can control the ejection of ink droplets by an electric signal.

【0003】例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴
吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与える
ことによって電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして
沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激
な気泡の成長によってインク滴を高速で吐出させるもの
である。
For example, the principle of an ink droplet ejection method using an electrothermal transducer is that an electric signal is applied to the electrothermal transducer to instantaneously boil the ink near the electrothermal transducer, and the phase of the ink at that time is changed. Ink droplets are ejected at high speed by rapid growth of bubbles generated by the change.

【0004】一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方
法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることによって
該圧電素子が変位し、この変位時の圧力によってインク
滴を吐出させるものである。
On the other hand, the principle of the method of ejecting ink droplets using a piezoelectric element is that the piezoelectric element is displaced by applying an electric signal to the piezoelectric element, and the ink droplet is ejected by the pressure at the time of this displacement.

【0005】特に、電気熱変換素子を用いるインク滴吐
出方法では、インク滴の吐出密度を上げることが比較的
容易なものがあり、この方法は小液滴高密度印字用プリ
ンターには最適である。
[0005] In particular, in some ink droplet ejection methods using an electrothermal transducer, it is relatively easy to increase the ejection density of ink droplets, and this method is most suitable for a printer for high-density printing of small droplets. .

【0006】図8及び図9(図8のB−B線断面図)に
従来のインクジェットプリントヘッドの構成を示す。
FIGS. 8 and 9 (cross-sectional views taken along the line BB in FIG. 8) show the configuration of a conventional ink jet print head.

【0007】図9に示す駆動基板32には、片側300
dpi(84.7μmピッチ)で2列に、しかも、8
4.7/2=42.35μmオフセットされて千鳥状に
配した28μm×28μmの吐出エネルギー発生素子3
1とその配列方向に沿って延在する0.155mm×l
lmmの貫通口であるインク供給口33が形成されてお
り、表面には保護膜層35が形成されている。
The drive board 32 shown in FIG.
2 rows at 8 dpi (84.7 μm pitch)
4.7 / 2 = 28 μm × 28 μm ejection energy generating element 3 arranged in a staggered manner offset by 42.35 μm
1 and 0.155 mm × l extending along the arrangement direction
An ink supply port 33 which is a 1 mm through-hole is formed, and a protective film layer 35 is formed on the surface.

【0008】上記駆動基板32の図9の下部に接合され
たサブインクタンク4Oがインク供給口41とで形成さ
れる共通液室37にインクの供給を行う。駆動基板32
の図9の上部に接合された吐出口プレート34には各吐
出エネルギー発生素子31上に直径φ21μmの吐出口
41とその吐出口41と共通液室37とを連通するイン
ク流路42が形成されている。
The sub-ink tank 40 joined to the lower part of the drive substrate 32 in FIG. 9 supplies ink to a common liquid chamber 37 formed by the ink supply port 41. Drive board 32
In the discharge port plate 34 joined to the upper part of FIG. 9, a discharge port 41 having a diameter of 21 μm and an ink flow path 42 communicating the discharge port 41 and the common liquid chamber 37 are formed on each discharge energy generating element 31. ing.

【0009】吐出エネルギー発生素子31によってイン
ク供給口33からの距離が異なるため、インク流路42
には長いものと短いものが存在する。図6に示すよう
に、各列においてインク吐出口41はm個のグループに
分けられており、各グループ間でX方向に僅かにずれて
配置されている。一般に、全吐出口から同時にインクを
吐出すると瞬間的に大きな電力が要求されるため、吐出
口は幾つかにグループ分けされ、各グループがタイミン
グを微妙にずらして吐出される。その吐出タイミングの
ずれによるインク滴着弾位置のずれを補正するために吐
出口はX方向にずらして配置されている。各ノズル群の
吐出タイミングのずれをtとし、キャリッジ速度をvと
すると、x=v・tだけずれている。従来例では、t=
3.5μsec、v=338.8mm/secであり、
x=1.2μmとなる。
Since the distance from the ink supply port 33 differs depending on the ejection energy generating element 31, the ink flow path 42
There are long and short ones. As shown in FIG. 6, the ink discharge ports 41 in each row are divided into m groups, and are arranged slightly shifted in the X direction between the groups. Generally, when ink is simultaneously ejected from all ejection ports, a large amount of electric power is required instantaneously. Therefore, ejection ports are divided into several groups, and each group is ejected with a slightly shifted timing. In order to correct the displacement of the ink droplet landing position due to the displacement of the ejection timing, the ejection ports are arranged shifted in the X direction. Assuming that the shift of the ejection timing of each nozzle group is t and the carriage speed is v, the shift is x = v · t. In the conventional example, t =
3.5 μsec, v = 338.8 mm / sec,
x = 1.2 μm.

【0010】インク流路42の形状としては、今まで幾
つか提案がなされ、特開平5−116317号公報には
L型の流路が記載されているが、どの形状においても、
ヒーターの前方抵抗と後方抵抗のバランスが吐出特性を
決定する上で非常に重要である。
Several proposals have been made as to the shape of the ink flow path 42, and an L-shaped flow path is described in JP-A-5-116317.
The balance between the front resistance and the rear resistance of the heater is very important in determining the discharge characteristics.

【0011】流路抵抗は慣性項と粘性項の和で決まり、
慣性項は流路内のインクの質量に関係し、粘性項は流路
の流抵抗に関係している。即ち、 慣性項∝S×L(=体積) 粘性項∝L/(S×S)(=流抵抗) ここで、S:断面積、L:長さ、V:体積である。
The flow path resistance is determined by the sum of the inertia term and the viscosity term.
The inertia term relates to the mass of the ink in the flow path, and the viscosity term relates to the flow resistance of the flow path. That is, inertia term ∝S × L (= volume) Viscosity term ∝L / (S × S) (= flow resistance) Here, S: sectional area, L: length, and V: volume.

【0012】発泡初期では慣性項の影響が大きく寄与
し、吐出後期は粘性項の影響が大きい。インク流路の長
さが異なると流路抵抗も異なるため、吐出特性に影響を
与える。図10にインク流路長さと吐出量Vd及びリフ
ィル時間frの特性を示す。特に微少液滴を扱う場合は
その影響は無視できなくなる。
In the early stage of foaming, the influence of the inertia term greatly contributes, and in the late stage of ejection, the influence of the viscous term is large. If the length of the ink flow path differs, the flow path resistance also changes, which affects the ejection characteristics. FIG. 10 shows the characteristics of the ink flow path length, the ejection amount Vd, and the refill time fr. In particular, when handling minute droplets, the effect cannot be ignored.

【0013】ヒーターとインク供給口までの距離が異な
るために流路長さが異なるノズル間で後方抵抗を揃える
ために、 例1)流路が短いものは後方抵抗が小さいために吐出量
が少な目となる。そこで、図11に示すように、後方抵
抗を長いものに揃えるためには断面積を小さくする手段
があり、粘性項は断面積の2乗に反比例して大きくな
る。しかし、このとき、慣性項は断面積に比例して小さ
くなるため、その分だけ更に断面積を小さくする必要が
ある。
In order to make the rearward resistance uniform between nozzles having different flow path lengths because the distance between the heater and the ink supply port is different. Becomes Therefore, as shown in FIG. 11, there is a means for reducing the cross-sectional area in order to make the rearward resistance longer, and the viscosity term increases in inverse proportion to the square of the cross-sectional area. However, at this time, since the inertia term decreases in proportion to the cross-sectional area, it is necessary to further reduce the cross-sectional area.

【0014】例2)図12に示すように、エネルギー発
生素子31によってインク供給口33の幅を変えること
によってインク供給口33からエネルギー発生素子31
までの距離を一定にすることによって、流路長を同一に
揃えて後方抵抗を同じにすることも可能である。
Example 2) As shown in FIG. 12, by changing the width of the ink supply port 33 by the energy generation element 31, the energy generation element 31
It is also possible to make the flow path length the same and make the rearward resistance the same by making the distance to the constant.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では、図10に示すように、各吐出グループ(即
ち、各インク流路長さ)によって吐出量Vd及びリフィ
ル時間frが微妙に異なり、微少液滴を扱う場合はその
影響は無視できなくなり、印字品位に悪影響を与える。
特に、各吐出グループは周期的に並んでいるため、印字
上スジとして現れ易い。
However, in the conventional example, as shown in FIG. 10, the ejection amount Vd and the refill time fr slightly differ depending on each ejection group (that is, each ink flow path length). When dealing with droplets, the effect cannot be ignored and adversely affects print quality.
In particular, since the ejection groups are arranged periodically, they tend to appear as streaks on printing.

【0016】前記対応策である例1)では、吐出量Vd
を或る程度均一に揃えることができるが、粘性項が極端
に増すためにリフィル時間frが極端に悪くなってしま
う。又、粘性項と慣性項のバランスが大きく崩れるた
め、吐出の初期から後期において発泡の挙動がノズル間
で大きく変わることによる弊害も考えられる。この方法
では、慣性項と粘性項を完全に同一にするのは困難であ
る。
In example 1), which is the above countermeasure, the discharge amount Vd
Can be made uniform to some extent, but the refill time fr becomes extremely bad because the viscosity term is extremely increased. In addition, since the balance between the viscous term and the inertia term is greatly disturbed, there may be an adverse effect due to a large change in the foaming behavior between the nozzles from the early stage to the late stage of ejection. In this method, it is difficult to make the inertia term and the viscosity term completely identical.

【0017】例2)では、供給口幅をノズル位置によっ
て変えるのは実際問題として非常に困難な加工となり、
実現性に乏しい。
In Example 2), changing the supply port width depending on the nozzle position is a very difficult process as a practical matter.
Poor feasibility.

【0018】従って、本発明の目的とする処は、吐出の
初期から後期において発泡の挙動が同一で、安定した吐
出特性が得られるインクジェットプリントヘッドを提供
することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ink jet print head in which the foaming behavior is the same from the early stage to the late stage of the discharge and stable discharge characteristics can be obtained.

【0019】又、本発明の目的とする処は、ヒーター配
列とインク供給口との位置に関係なく、任意に流路抵抗
を設定できるノズル構造とすることによって流路設計の
自由度を高めることができるインクジェットプリントヘ
ッドを提供することにある。
Another object of the present invention is to increase the degree of freedom in flow path design by adopting a nozzle structure capable of arbitrarily setting flow path resistance regardless of the positions of the heater arrangement and the ink supply port. It is an object of the present invention to provide an ink-jet printhead capable of performing the above-mentioned.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、インク滴を吐出するために用いられるエ
ネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、
前記インク滴を吐出するインク吐出口と、前記複数の吐
出エネルギー発生素子を列状に配するとともに該吐出エ
ネルギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口か
ら成るインク供給口を有する基板と、前記インク供給口
に連通する共通液室と、前記インク吐出口を備える吐出
口プレートと、前記基板と前記吐出口プレートが接合さ
れて基板と吐出口プレートとの間に前記インク吐出口と
前記インク供給口とを連通するよう形成されたインク流
路とを備えたインクジェットプリントヘッドにおいて、
前記インク流路の流路始点の中心軸ベクトルと流路終点
の中心軸ベクトルの成す角度を90度〜270度に設定
したことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a plurality of ejection energy generating elements for generating energy used for ejecting ink droplets,
A substrate having an ink ejection port for ejecting the ink droplets, an ink supply port including a plurality of ejection energy generating elements arranged in rows, and a through-hole extending along an arrangement direction of the ejection energy generating elements; A common liquid chamber communicating with the ink supply port, a discharge port plate including the ink discharge port, the substrate and the discharge port plate are joined, and the ink discharge port and the substrate are disposed between the substrate and the discharge port plate. An ink jet print head having an ink flow path formed to communicate with the ink supply port,
An angle formed by a central axis vector of a flow path start point and a central axis vector of a flow path end point of the ink flow path is set to 90 degrees to 270 degrees.

【0021】又、本発明は、インク滴を吐出するために
用いられるエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー
発生素子と、前記インク滴を吐出するインク吐出口と、
前記複数の吐出エネルギー発生素子を列状に配するとと
もに前記吐出エネルギー発生素子の配列方向に沿って延
在する貫通口から成るインク供給口を有し、且つ、前記
吐出エネルギー発生素子と前記インク供給口との距離が
m(m>1)種類存在する基板と、前記インク供給口に
連通する共通液室と、前記インク吐出口を備える吐出口
プレートと、前記基板と前記吐出口プレートが接合され
て基板と吐出口プレートとの間に前記インク吐出口と前
記インク供給口とを連通するよう形成されたインク流路
とを備えたインクジェットプリントヘッドにおいて、前
記インク流路の流路始点の中心軸ベクトルと流路終点の
中心軸ベクトルの成す角度を90度〜270度に設定し
たことを特徴とする。
The present invention also provides a plurality of ejection energy generating elements for generating energy used for ejecting ink droplets, an ink ejection port for ejecting the ink droplets,
An ink supply port comprising a plurality of discharge energy generating elements arranged in a row and having a through-hole extending along the direction in which the discharge energy generating elements are arranged, and the discharge energy generating element and the ink supply; A substrate having m (m> 1) distances from a port, a common liquid chamber communicating with the ink supply port, a discharge port plate including the ink discharge port, and the substrate and the discharge port plate being joined to each other. And an ink flow path formed between the substrate and the discharge port plate so as to communicate the ink discharge port and the ink supply port. The angle formed by the vector and the center axis vector of the flow path end point is set to 90 degrees to 270 degrees.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0023】図5は本発明に係るインクジェットプリン
トヘッドを備えるインクジェットプリンタの一部を破断
した斜視図である。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of an ink jet printer having an ink jet print head according to the present invention.

【0024】図5に示すインクジェットプリンタにおい
ては、ケーシング8内に搬送装置30が長手方向に沿っ
て設けられており、この搬送装置30は記録媒体として
の用紙28を図の矢印C方向に間欠的に搬送する。又、
ケーシング8内には、用紙28の搬送方向Cに直交する
方向に平行に往復動せしめられる記録部10と、該記録
部10を往復移動させる駆動手段としての記録部移動駆
動部6が設けられている。
In the ink jet printer shown in FIG. 5, a conveying device 30 is provided in a casing 8 along a longitudinal direction, and the conveying device 30 intermittently moves a sheet 28 as a recording medium in an arrow C direction in the drawing. Transport to or,
In the casing 8, a recording unit 10 reciprocated in a direction perpendicular to the transport direction C of the sheet 28 and a recording unit moving drive unit 6 as a driving unit for reciprocating the recording unit 10 are provided. I have.

【0025】前記搬送装置30は、互いに平行に対向配
置される一対のローラユニット22a,22bと、一対
のローラユニット24a,24bと、これらを駆動する
駆動部20とを備えている。駆動部20が作動状態とさ
れるとき、用紙28が図5の矢印C方向にそれぞれのロ
ーラユニット24a,24bによって狭持されて間欠送
りで搬送される。
The transfer device 30 includes a pair of roller units 22a and 22b, which are arranged in parallel and opposed to each other, a pair of roller units 24a and 24b, and a drive unit 20 for driving these. When the drive unit 20 is in the operating state, the paper 28 is conveyed by intermittent feeding while being nipped by the respective roller units 24a and 24b in the direction of arrow C in FIG.

【0026】又、前記移動駆動部6は、所定の間隔をも
って対向配置される回転軸に配されたプーリ26a,2
6bに巻き掛けられたベルト16と、ローラユニット2
2a,22bに平行に配置されて記録部10のキャリッ
ジ部材10aの移動を平行に案内するガイドシャフト1
4と、記録部10におけるキャリッジ部材10aに連結
されるベルト16を順方向及び逆方向に駆動するモータ
18を含んで構成されている。
The moving drive unit 6 is provided with pulleys 26a, 26
6b and the roller unit 2
A guide shaft 1 arranged in parallel with 2a and 22b to guide the movement of the carriage member 10a of the recording unit 10 in parallel
4 and a motor 18 for driving the belt 16 connected to the carriage member 10a in the recording section 10 in the forward and reverse directions.

【0027】而して、モータ18が作動状態とされてベ
ルト16が図5の矢印S方向に回転駆動されると、記録
部10のキャリッジ部材10aが同方向に所定の移動量
だけ移動せしめられ、又、モータ18が作動状態とされ
てベルト16が図5の矢印Sとは逆方向に回転駆動され
ると、記録部10のキャリッジ部材10aが図5の矢印
Sとは反対方向に所定の移動量だけ移動せしめられる。
When the motor 18 is activated and the belt 16 is driven to rotate in the direction of arrow S in FIG. 5, the carriage member 10a of the recording unit 10 is moved by a predetermined amount in the same direction. When the motor 18 is operated and the belt 16 is driven to rotate in the direction opposite to the arrow S in FIG. 5, the carriage member 10a of the recording unit 10 moves in a predetermined direction in the direction opposite to the arrow S in FIG. It can be moved by the movement amount.

【0028】更に、移動駆動部6の一端部のキャリッジ
部材10aのホームポジションとなる位置には、記録部
10の吐出回復処理を行うための回復ユニット26が記
録部10のインク吐出口配列に対向して設けられてい
る。
Further, a recovery unit 26 for performing the ejection recovery process of the recording unit 10 is provided at one end of the movement driving unit 6 at the home position of the carriage member 10a so as to face the ink ejection port arrangement of the recording unit 10. It is provided.

【0029】記録部10は、インクジェットプリントヘ
ッド12Y,12M,12C,12Bにそれぞれ各色の
インクを供給するインクタンクが記録部10のキャリッ
ジ部材10aに対して着脱自在に備えられている。尚、
インクジェットプリントヘッド12Y,12M,12
C,12Bの構造は同一であるため、以下、インクジェ
ットプリントヘッド12Yについてのみ説明し、他のイ
ンクジェットプリントヘッド12M,12C及び12B
についての説明は省略する。
The recording section 10 is provided with ink tanks for supplying inks of respective colors to the ink jet print heads 12Y, 12M, 12C, and 12B, which are detachably attached to a carriage member 10a of the recording section 10. still,
Inkjet print heads 12Y, 12M, 12
Since the structures of C and 12B are the same, only the ink jet print head 12Y will be described below, and the other ink jet print heads 12M, 12C and 12B will be described.
The description of is omitted.

【0030】インクジェットプリントヘッド12Yは、
図4に示すように、インク貯留部としてのサブインクタ
ンク40に固定された駆動基板32と、該駆動基板32
上に固定されたインク吐出口形成面部としての吐出口プ
レート34と、駆動基板32にワイヤ群38によって電
気的に接続された電極プレート部材36とを含んで構成
されている。そして、インクジェットプリントヘッド1
2Yは、例えば画素ピッチが42.35μm、1秒間当
たり最大8000画素の記録を行うのためにその走査速
度は338.8mm/sに設定される。
The ink jet print head 12Y is
As shown in FIG. 4, a driving board 32 fixed to a sub ink tank 40 as an ink storage section, and the driving board 32
It comprises an ejection port plate 34 as an ink ejection port formation surface portion fixed above, and an electrode plate member 36 electrically connected to the drive substrate 32 by a group of wires 38. Then, the inkjet print head 1
In 2Y, the scanning speed is set to 338.8 mm / s in order to record at a pixel pitch of 42.35 μm and a maximum of 8000 pixels per second, for example.

【0031】電極プレート部材36には、インクジェッ
トプリントヘッド12Yが記録部10に装着されると
き、記録部10の電極部にそれぞれ電気的に接続される
複数の電極部36aが配列されている。
The electrode plate member 36 has a plurality of electrode portions 36a electrically connected to the electrode portions of the recording portion 10 when the ink jet print head 12Y is mounted on the recording portion 10.

【0032】又、前記吐出口プレート34には、図4の
矢印X方向(即ち、走査方向X)に直交するY方向に沿
ってインク吐出口41がそれぞれ所定の間隔をもって2
列平行に設けられている。インク吐出口41の形状は、
例えば直径21μmの丸形状である。
In addition, ink discharge ports 41 are provided on the discharge port plate 34 at predetermined intervals along a Y direction orthogonal to the arrow X direction (ie, the scanning direction X) in FIG.
The columns are provided in parallel. The shape of the ink ejection port 41 is
For example, it has a round shape with a diameter of 21 μm.

【0033】図6に示すように、各列における各吐出口
41間のY方向ピッチPは、例えば84.7μmであ
り、又、2つの列は、Y方向に84.7/2=42.3
5μmオフセットされて配置されている。即ち、インク
吐出口41は千鳥状に並んでいる。更に、各列において
インク吐出口41はm個のグループに分けられており、
各グループ間でX方向に僅かにずれて配置されている。
一般に、全吐出口から同時にインクを吐出すると瞬間的
に大きな電力が要求されるため、吐出口は幾つかにグル
ープ分けされ、各グループがタイミングを微妙にずらし
て吐出される。その吐出タイミングのずれによるインク
滴着弾位置のずれを補正するためにインク吐出口はX方
向にずらして配置されている。
As shown in FIG. 6, the pitch P in the Y direction between the discharge ports 41 in each row is, for example, 84.7 μm, and the two rows have 84.7 / 2 = 42. 3
They are arranged offset by 5 μm. That is, the ink discharge ports 41 are arranged in a staggered manner. Further, the ink discharge ports 41 in each row are divided into m groups,
The groups are slightly shifted in the X direction between the groups.
Generally, when ink is simultaneously ejected from all ejection ports, a large amount of electric power is required instantaneously. Therefore, ejection ports are divided into several groups, and each group is ejected with a slightly shifted timing. In order to correct the shift of the ink droplet landing position due to the shift of the discharge timing, the ink discharge ports are arranged shifted in the X direction.

【0034】ここで、各ノズル群の吐出タイミングのず
れをtとし、キャリッジ速度をvとすると、x=v・t
だけずれている。本実施の形態では、t=3.5μse
c、v=338.8mm/secであるため、x=1.
2μmとなる。
Here, assuming that the deviation of the ejection timing of each nozzle group is t and the carriage speed is v, x = v · t
It is only shifted. In the present embodiment, t = 3.5 μs
Since c and v = 338.8 mm / sec, x = 1.
2 μm.

【0035】駆動基板32は、例えばシリコンで構成さ
れ、図2及び図3(図2のA−A線断面図)に示すよう
に、サブインクタンク40の内側にテーパ状に開口する
開口部としてのインク供給口33が吐出口プレート34
におけるインク吐出口41の配列に沿って伸びて設けら
れている。ここで、インク供給口33は、例えば異方性
のエッチングによって形成される。
The drive substrate 32 is made of, for example, silicon, and has an opening that opens in a tapered shape inside the sub-ink tank 40 as shown in FIGS. 2 and 3 (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2). Ink supply port 33 is a discharge port plate 34
Are provided to extend along the arrangement of the ink ejection ports 41. Here, the ink supply port 33 is formed by, for example, anisotropic etching.

【0036】又、駆動基板32における吐出口プレート
34が固定される表面全体には、例えば窒化珪素(Si
N)で作られた保護膜35が形成されている。この保護
膜35は、例えば厚さ0.6μmに形成されている。駆
動基板32の保護膜35によって覆われた表面には、図
2及び図3に示すように、吐出エネルギー発生素子であ
るヒーター31がインク吐出口41に対向した位置に配
されている。
On the entire surface of the drive substrate 32 to which the discharge port plate 34 is fixed, for example, silicon nitride (Si)
A protective film 35 made of N) is formed. This protective film 35 is formed, for example, to a thickness of 0.6 μm. As shown in FIGS. 2 and 3, a heater 31 serving as an ejection energy generating element is arranged on a surface of the drive substrate 32 covered by the protective film 35, facing the ink ejection port 41.

【0037】又、吐出口プレート34のインク吐出口4
1と保護膜35との間には、インク供給口33を通じて
供給されるインクをそれぞれ各ヒーター31に導くイン
ク流路42がインク供給口33を挟んで対称的に対向し
て吐出口プレート34と一体に形成されている。
The ink ejection port 4 of the ejection port plate 34
1 and the protective film 35, the ink flow paths 42 for guiding the ink supplied through the ink supply ports 33 to the respective heaters 31 are symmetrically opposed to each other with the ink supply ports 33 interposed therebetween, and the discharge port plate 34. It is formed integrally.

【0038】上記インク流路42は、図1に示すよう
に、各インク流路42を隔絶する一対の隔壁部44の間
に形成されており、インク供給口33側に開口する開口
端部を始点とし、ヒーター31を収容する収容室50に
接続される他端を終点とするU宇路で構成されている。
インク流路42の始点での中心軸ベクトルは、図1の紙
面上においてインク供給口33の長手方向中心軸に対し
て垂直方向外向きであり、ストレート部T1を経た後、
U宇部で180度向きを変え、更にストレート部T2で
収容室50に接続されている。この間、流路幅Waは3
2μmで一定である。図1上部のインク流路42のスト
レート部の全長T1+T2と、図1下部のインク流路4
2のストレート部の全長T1’+T2’は等しく、T1
+T2=T1’+T2’=kであり、この関係は全ての
インク流路42間で成り立つようになっている。
As shown in FIG. 1, the ink flow path 42 is formed between a pair of partition walls 44 separating the ink flow paths 42, and has an open end opening toward the ink supply port 33. It is constituted by a U-Uji having a starting point and the other end connected to the accommodation room 50 accommodating the heater 31.
The central axis vector at the starting point of the ink flow path 42 is outwardly perpendicular to the longitudinal central axis of the ink supply port 33 on the paper surface of FIG. 1, and after passing through the straight portion T1,
The direction is changed by 180 degrees at U Ube, and further connected to the accommodation room 50 at straight part T2. During this time, the flow path width Wa is 3
It is constant at 2 μm. 1. The total length T1 + T2 of the straight portion of the ink flow path 42 in the upper part of FIG.
2, the total length T1 '+ T2' of the straight portion is equal to T1 '
+ T2 = T1 ′ + T2 ′ = k, and this relationship is established between all the ink flow paths 42.

【0039】収容部50はヒーター31の3辺を所定の
間隔もって取り囲む壁面部によって形成されている。ヒ
ーター31は一辺が28μmの正方形であり、各辺と隔
壁部44で構成される壁面との距離は2μmである。
The accommodating portion 50 is formed by a wall portion surrounding three sides of the heater 31 at predetermined intervals. The heater 31 is a square having a side of 28 μm, and the distance between each side and the wall surface formed by the partition 44 is 2 μm.

【0040】更に、図3に示すように、ヒーター31の
表面と吐出口プレート34の内面におけるインク吐出口
41との距離Haは13μmであり、吐出口プレート3
4のインク吐出口41部における厚さHbは12μmで
ある。
Further, as shown in FIG. 3, the distance Ha between the surface of the heater 31 and the ink discharge port 41 on the inner surface of the discharge port plate 34 is 13 μm.
The thickness Hb of the ink discharge port 41 of No. 4 is 12 μm.

【0041】ヒーター31の近傍のインクにおいて膜沸
騰現象により気泡Baが膨張状態とされるとき、吐出口
プレート34の厚さが比較的薄いために気泡Baの圧力
の影響を受け易いが、収容部50がヒーター31の3辺
を所定の間隔をもって取り囲む壁面部によって形成され
ているため、インク吐出時において吐出口プレート34
の振動が回避されることとなる。
When the bubble Ba is expanded due to the film boiling phenomenon in the ink near the heater 31, the thickness of the discharge port plate 34 is relatively small, so that the bubble Ba is easily affected by the pressure of the bubble Ba. 50 is formed by a wall portion surrounding three sides of the heater 31 at predetermined intervals, so that the ejection port plate 34 is
Is avoided.

【0042】又、距離Haが比較的小さいため、インク
供給口33に向かって逆流するインク量は僅かである。
Since the distance Ha is relatively small, the amount of ink flowing backward toward the ink supply port 33 is small.

【0043】尚、図示しないが、本実施の形態に係るイ
ンクジェットプリンタには、インクジェットプリントヘ
ッドの記録動作を制御する記録動作制御部が設けられて
いる。この記録動作制御部は、用紙28に記録されるべ
き画像を表す記録データに対し所定の画像処理が施され
て2値化されたデータに基づいて駆動制御パルス信号を
形成し、それを所定のタイミングでインクジェットプリ
ントヘッドに供給する。
Although not shown, the ink jet printer according to the present embodiment is provided with a recording operation control unit for controlling the recording operation of the ink jet print head. The recording operation control unit performs a predetermined image process on recording data representing an image to be recorded on the paper 28 to form a drive control pulse signal based on the binarized data. Supply to the inkjet print head at the timing

【0044】斯かる構成のもとで、記録部10が走査方
向に移動せしめられる場合、記録動作制御部からの駆動
制御パルス信号が各ヒーター31に供給されると、ヒー
ター31の近傍のインクにおいて膜沸騰現象により気泡
Baが膨張状態とされ、インクがインク吐出口41側に
押し上げられ、インク滴Doを形成することによって用
紙28の表面に対してインクの吐出が行われる。
With this configuration, when the recording unit 10 is moved in the scanning direction, when a drive control pulse signal from the recording operation control unit is supplied to each heater 31, the ink in the vicinity of the heater 31 The bubble Ba is expanded by the film boiling phenomenon, the ink is pushed up to the ink discharge port 41 side, and the ink is discharged to the surface of the paper 28 by forming the ink droplet Do.

【0045】而して、本実施の形態においては、全ての
ノズルにおいて流抵抗は慣性項と粘性項共に全く等しい
構成になっているため、ノズル間の吐出量Vdやリフィ
ル時間frは全く同一となり、極めて均一な安定したイ
ンクの吐出が行われる。
In this embodiment, since the flow resistance of all the nozzles is exactly the same for both the inertia term and the viscous term, the discharge amount Vd between the nozzles and the refill time fr are exactly the same. Thus, extremely uniform and stable ink ejection is performed.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、吐出の初期から後期において発泡の挙動が同一
で、安定した吐出特性が得られる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the foaming behavior is the same from the initial stage to the late stage of the discharge, and stable discharge characteristics can be obtained.

【0047】又、本発明によれば、ヒーター配列とイン
ク供給口との位置に関係なく、任意に流路抵抗を設定で
きるノズル構造とすることによって流路設計の自由度を
高めることができる。
Further, according to the present invention, the degree of freedom in designing a flow path can be increased by adopting a nozzle structure capable of arbitrarily setting the flow path resistance regardless of the positions of the heater arrangement and the ink supply port.

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

【図1】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
ノズル部分の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a nozzle portion of an ink jet print head according to the present invention.

【図2】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
部分平面図である。
FIG. 2 is a partial plan view of the inkjet print head according to the present invention.

【図3】図2のA−A線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of an inkjet print head according to the present invention.

【図5】本発明に係るインクジェットプリントヘッドを
備えるインクジェットプリンタの一部を破断した斜視図
である。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of an inkjet printer having an inkjet print head according to the present invention.

【図6】吐出口の配列図である。FIG. 6 is an arrangement diagram of discharge ports.

【図7】吐出特性図である。FIG. 7 is a discharge characteristic diagram.

【図8】従来のインクジェットプリントヘッドの部分平
面図である。
FIG. 8 is a partial plan view of a conventional inkjet print head.

【図9】図8のB−B線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 8;

【図10】吐出特性図である。FIG. 10 is a discharge characteristic diagram.

【図11】従来のインクジェットプリントヘッドの部分
平面図である。
FIG. 11 is a partial plan view of a conventional inkjet print head.

【図12】従来のインクジェットプリントヘッドの部分
平面図である。
FIG. 12 is a partial plan view of a conventional ink jet print head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12Y,12M,12C,12B インクジェットプリ
ントヘッド 31 ヒーター 32 駆動基板 33 インク供給口 34 吐出プレート 35 保護膜 40 サブインクタンク 41 吐出口 42 インク流路 44 隔壁部 50 収容室
12Y, 12M, 12C, 12B Ink-jet printhead 31 Heater 32 Drive board 33 Ink supply port 34 Discharge plate 35 Protective film 40 Sub-ink tank 41 Discharge port 42 Ink channel 44 Partition wall 50 Storage chamber

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するために用いられるエ
ネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、
前記インク滴を吐出するインク吐出口と、前記複数の吐
出エネルギー発生素子を列状に配するとともに該吐出エ
ネルギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口か
ら成るインク供給口を有する基板と、前記インク供給口
に連通する共通液室と、前記インク吐出口を備える吐出
口プレートと、前記基板と前記吐出口プレートが接合さ
れて基板と吐出口プレートとの間に前記インク吐出口と
前記インク供給口とを連通するよう形成されたインク流
路とを備えたインクジェットプリントヘッドにおいて、 前記インク流路の流路始点の中心軸ベクトルと流路終点
の中心軸ベクトルの成す角度を90度〜270度に設定
したことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
A plurality of ejection energy generating elements for generating energy used for ejecting ink droplets;
A substrate having an ink ejection port for ejecting the ink droplets, an ink supply port including a plurality of ejection energy generating elements arranged in rows, and a through-hole extending along an arrangement direction of the ejection energy generating elements; A common liquid chamber communicating with the ink supply port, a discharge port plate including the ink discharge port, the substrate and the discharge port plate are joined, and the ink discharge port and the substrate are disposed between the substrate and the discharge port plate. An ink jet print head having an ink flow path formed to communicate with an ink supply port, wherein an angle formed by a central axis vector of a flow path start point and a central axis vector of a flow path end point of the ink flow path is 90 degrees or more. An ink jet print head, which is set at 270 degrees.
【請求項2】 インク滴を吐出するために用いられるエ
ネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、
前記インク滴を吐出するインク吐出口と、前記複数の吐
出エネルギー発生素子を列状に配するとともに前記吐出
エネルギー発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口
から成るインク供給口を有し、且つ、前記吐出エネルギ
ー発生素子と前記インク供給口との距離がm(m>1)
種類存在する基板と、前記インク供給口に連通する共通
液室と、前記インク吐出口を備える吐出口プレートと、
前記基板と前記吐出口プレートが接合されて基板と吐出
口プレートとの間に前記インク吐出口と前記インク供給
口とを連通するよう形成されたインク流路とを備えたイ
ンクジェットプリントヘッドにおいて、 前記インク流路の流路始点の中心軸ベクトルと流路終点
の中心軸ベクトルの成す角度を90度〜270度に設定
したことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
2. A plurality of ejection energy generating elements for generating energy used for ejecting ink droplets,
An ink discharge port for discharging the ink droplets, and an ink supply port including a through-hole arranged along the direction in which the plurality of discharge energy generating elements are arranged in a row and the discharge energy generating elements are arranged; The distance between the ejection energy generating element and the ink supply port is m (m> 1).
Types of substrates, a common liquid chamber communicating with the ink supply port, and a discharge port plate including the ink discharge port,
An ink jet print head comprising an ink flow passage formed between the substrate and the discharge port plate, wherein the substrate and the discharge port plate are joined to communicate the ink discharge port and the ink supply port between the substrate and the discharge port plate. An ink jet print head, wherein an angle formed by a central axis vector of a flow path start point of the ink flow path and a central axis vector of a flow path end point is set to 90 degrees to 270 degrees.
【請求項3】 前記インク流路は、前記吐出エネルギー
発生素子と前記インク供給口との距離が異なるもの同士
においても、流路長が同一である組み合わせが存在する
ことを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット
プリントヘッド。
3. The ink flow path according to claim 1, wherein even if the distance between the ejection energy generating element and the ink supply port is different, there is a combination having the same flow path length. Or the inkjet print head according to 2.
【請求項4】 前記インク流路は、前記吐出エネルギー
発生素子と前記インク供給口との距離が異なるもの同士
においても、流路断面積及び流路長が同一である組み合
わせが存在することを特徴とする請求項1又は2記載の
インクジェットプリントヘッド。
4. A combination of the ink flow paths having the same flow path cross-sectional area and the same flow path length even when the distance between the discharge energy generating element and the ink supply port is different. The ink jet print head according to claim 1 or 2, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006159893A (en) * 2004-11-10 2006-06-22 Canon Inc Liquid discharge head

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