JP2007055048A - Inkjet recording head - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording head capable of preventing the wall for shielding ejection port nozzles which are arranged at the opposite ends of a chip and wherein a plurality of groups or lines of ejection ports are adjacent to each other, from being peeled from an energy generating element substrate, even if a heat stress is applied onto the chip in the same mounting process as the current process. <P>SOLUTION: The inkjet recording head has a plurality of ejection ports arranged in high density for ejecting recording liquid droplets and having a plurality types of ejection port diameters, liquid passages arranged corresponding to respective ejection ports, energy generating elements for generating energy to eject the recording liquid in the liquid passage through the ejection ports, and liquid chambers communicating with the liquid passages, wherein the ejection ports are arranged on the same surface, and every group or every line of the plurality of ejection ports having the same ejection port diameter is provided with the liquid chamber common to the respective liquid passages. The groups or lines of the ejection ports thick in the thickness of the wall for shielding the mutually adjacent ejection ports or the lines are arranged at the opposite ends of the chip. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばインク等の液体を液滴として吐出させて記録媒体に記録を行うための液体吐出ヘッドに関し、特にインクジェット記録を行う液体吐出ヘッドに関する。   The present invention relates to a liquid discharge head for performing recording on a recording medium by discharging a liquid such as ink as droplets, and more particularly to a liquid discharge head for performing ink jet recording.

サーマルインクジェット技術を用いたカラーインクジェットプリンタは年々高解像度化しており、特に、画質を形成するために使用する記録ヘッドにおいては個々の液滴を吐出する吐出口配列の解像度が６００ｄｐｉ，１２００ｄｐｉと年々高解像度化している。   Color ink jet printers using thermal ink jet technology have been increasing in resolution year by year, and in particular, in the recording head used to form the image quality, the resolution of the ejection port array for ejecting individual droplets has increased to 600 dpi and 1200 dpi year by year. The resolution is increasing.

又、画像を形成する吐出インク滴のサイズに関してはグレースケールのハーフトーン部や、カラーフォト画像における中間調、ハイライト部での粒状性を軽減させるべく、特にカラーインクを吐出させる記録ヘッドでは１５ｐｌ程度から５ｐｌ、更には１ｐｌと年々小液滴化する傾向にある。   Further, regarding the size of the ink droplets that form the image, 15 pl is particularly used for the recording head that ejects color ink in order to reduce the graininess in the grayscale halftone portion, the halftone in the color photo image, and the highlight portion. There is a tendency for droplets to decrease year by year from 5 pl to 1 pl.

しかし、小液滴、高解像度の記録ヘッドにおいては、高品位なカラーグラフィック画像や、フォト画像の印刷出力では高品位のユーザーニーズに対応できるが、モノクロテキスト印刷や、帳票におけるカラーグラフ等の解像度の要求されない粗い画像の印刷出力に対しては、小液滴、高解像度により画像出力データの肥大化及びデータ転送時間を多く必要とするため、高速印刷の要求には反する結果となる。   However, for small droplets and high-resolution recording heads, high-quality color graphic images and photo image printouts can meet high-quality user needs, but resolution such as monochrome text printing and color graphs in forms For a rough image print output that is not required, a large droplet of image output data and a large data transfer time are required due to small droplets and high resolution, which is contrary to the requirement for high-speed printing.

このため、インクジェット記録ヘッドにおけるチップと称するインク滴を吐出させる部品には吐出口の多吐出口化、吐出口の高密度化、複数種の吐出口径が混在する構成になる。
特開平９−１１８０２５号公報 For this reason, a component for ejecting ink droplets called a chip in an ink jet recording head has a configuration in which a plurality of ejection ports, a higher density of ejection ports, and a plurality of types of ejection port diameters are mixed.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-118025

吐出口の多吐出口化に伴い、チップのサイズが長尺化する。又、吐出口の高密度化に伴い、隣接する吐出口を遮る壁の設置面積及び壁の厚みが小さくなる。   As the number of discharge ports increases, the chip size becomes longer. In addition, as the discharge port density increases, the installation area of the wall and the wall thickness that block the adjacent discharge port are reduced.

そのようなチップは、実装プロセスでの熱応力がチップに加わった場合、チップの両端に配置されている複数の吐出口の組又は列の隣接する吐出口を遮る壁がエネルギー発生素子基板より剥がれ易くなり、インク液滴吐出が不安定になり品質問題が発生し易い。又、このような問題を実装プロセスで解決しようとすると、現行生産ラインと変わるのでコストの上昇、又は品質確認等に莫大な開発費と時間が掛かる。   In such a chip, when thermal stress in the mounting process is applied to the chip, the wall that blocks the adjacent discharge ports in the set or rows of the plurality of discharge ports arranged at both ends of the chip is peeled off from the energy generating element substrate. The ink droplet ejection becomes unstable and quality problems are likely to occur. Further, if such a problem is to be solved by the mounting process, it will change from the current production line, so it will take an enormous amount of development cost and time for cost increase or quality confirmation.

そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、複数種の吐出口径を持つ複数種の吐出口を同一面上に有するインクジェット記録ヘッドにおいて、現行と同一な実装プロセスで熱応力がチップに加わっても、チップの両端に配置されている複数の吐出口の組又は列の隣接する吐出口ノズルを遮る壁のエネルギー発生素子基板からの剥がれを防ぐことができるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides an inkjet recording head having a plurality of types of discharge ports on the same surface, in which thermal stress is applied to the chip in the same mounting process as the current one. To provide an ink jet recording head that can prevent peeling of a wall blocking an adjacent discharge port nozzle in a set or a plurality of discharge ports arranged at both ends of a chip from an energy generating element substrate even if added. Objective.

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、記録液滴が吐出される高密度に配列された複数種の吐出口径を持つ複数の吐出口と、各吐出口に対応して配列された液流路と、前記液流路内にある記録液を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記液流路と連通する液室を有し、前記吐出口が同一面上に配され、同一吐出口径の複数の吐出口の組又は列ごとに、各液流路に共通の前記液室を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、隣接する前記吐出口同士を遮る壁の厚みが厚い前記吐出口の組又は列がチップの両端に配置されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is arranged in correspondence with each of the plurality of discharge ports having a plurality of types of discharge port diameters arranged at high density from which recording droplets are discharged. A liquid passage, an energy generating element for generating energy for discharging the recording liquid in the liquid flow path from the discharge port, and a liquid chamber communicating with the liquid flow path, In an inkjet recording head provided with the liquid chamber common to each liquid flow path for each set or row of a plurality of discharge openings having the same discharge opening diameter on the same surface, a wall that blocks adjacent discharge openings A set or row of the discharge ports having a large thickness is arranged at both ends of the chip.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記隣接する前記吐出口同士を遮る壁の接地面積が大きい前記吐出口の組又は列がチップの両端に配置されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the set or rows of the discharge ports having a large ground contact area between the adjacent discharge ports are arranged at both ends of the chip. And

本発明によれば、インクジェット記録ヘッドの実装プロセスでの熱応力がチップに加わりチップを変形する力が働いても、チップの両端に配置されている複数の吐出口の組又は列の隣接する吐出口を遮る壁がエネルギー発生素子基板より剥がれが生じることを防ぐことが可能となる。   According to the present invention, even when thermal stress in the mounting process of the ink jet recording head is applied to the chip and a force for deforming the chip is applied, a set of a plurality of discharge ports arranged at both ends of the chip or adjacent discharges in the row are arranged. It is possible to prevent the wall blocking the outlet from being peeled off from the energy generating element substrate.

以下に本発明の実施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.

図２はインクジェット記録ヘッドの分解斜視図であり、同図に示すように、記録素子基盤８、電気配線基盤９、第２プレート１０、第１プレート１１から構成されている。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the ink jet recording head. As shown in FIG. 2, the ink jet recording head includes a recording element substrate 8, an electric wiring substrate 9, a second plate 10, and a first plate 11.

実装プロセスについて説明する。   The mounting process will be described.

ヘッドユニットは、第１プレート１１に第２プレート１０を予め接着剤で固定したものに記録素子基盤８を第１プレート１１の上面に紫外線及び熱兼用型の接着剤（例えば、旭電化工業製、アデカオプトマーＫＳ８２０）を用いて、紫外線で記録素子基盤を仮止めし、熱キュア炉にて硬化させる。この場合、接着面には少なくとも１５０℃５分（メーカー参考条件）以上の熱が加わっている。   The head unit has a recording element base 8 on the first plate 11 fixed in advance with an adhesive, and an ultraviolet and heat combined adhesive (for example, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. Adeka optomer KS820) is used to temporarily fix the recording element substrate with ultraviolet rays and harden it in a thermal curing furnace. In this case, heat of at least 150 ° C. for 5 minutes (manufacturer reference conditions) or more is applied to the bonding surface.

次に、第１プレート１１、第２プレート１０、記録素子基盤８が固定された部材に電気配線基盤９を第２プレート１０上に熱硬化型の接着剤（例えば、京セラケミカル製、電子用接着ペーストＴＮＰ００１５Ａ）を用いて、電気配線基盤９上から熱を加え接着剤を硬化させる。この場合、ワークには１６０℃１０秒以上の熱が加わっている。   Next, the electric wiring board 9 is attached to the member on which the first plate 11, the second plate 10, and the recording element board 8 are fixed, and a thermosetting adhesive (for example, manufactured by Kyocera Chemical Co., Ltd.) Using the paste TNP0015A), heat is applied from above the electric wiring board 9 to cure the adhesive. In this case, heat of 160 ° C. for 10 seconds or more is applied to the workpiece.

次に、記録素子基盤８の構造について説明する。   Next, the structure of the recording element substrate 8 will be described.

図３はインクジェット記録ヘッド、ヘッドユニット部の記録素子基盤８の平面図であり、図４は記録素子基盤８のＸ−Ｘ’線断面図（図３参照）である。ここで、吐出口径とは、吐出口３の内寸ｒのことである。   3 is a plan view of the recording element base 8 of the ink jet recording head and head unit, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the recording element base 8 taken along line X-X ′ (see FIG. 3). Here, the discharge port diameter is the inner dimension r of the discharge port 3.

記録素子基盤８とは、図４に記載したＳｉ基板６にインク流路１２として長溝状の貫通口から成るインク供給口７がＳｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラスト等の方法で形成され、インク供給口７を挟んだ両側に電気熱変換素子（例えば、ヒーター等の抵抗体）５がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配置され、電気熱変換素子５と電気熱変換素子５に電力を供給するＡｌ配線等の電気配線は成膜技術により形成されている。   The recording element base 8 is a method such as anisotropic etching or sand blasting in which the ink supply port 7 formed of a long groove-like through-hole as the ink flow path 12 in the Si substrate 6 shown in FIG. The electrothermal conversion elements (for example, resistors such as heaters) 5 are arranged in a staggered pattern on both sides of the ink supply port 7 formed between the electrothermal conversion element 5 and the electrothermal conversion element 5. The electric wiring such as Al wiring for supplying is formed by a film forming technique.

Ｓｉ基板６上には、電気熱変換素子５に対応したインク流路１２を形成するためのインク流路壁１と吐出口３が樹脂材料でフォトリソ技術により形成され、吐出口群を形成している。従って、電気熱変換素子５に対向して吐出口３が設けられているため、インク供給口７から供給されたインクは電気熱変換素子５により発生した気泡により吐出される。インクは、インク供給口７から矢印方向に供給され、吐出口３へと流れる。   On the Si substrate 6, an ink flow path wall 1 and a discharge port 3 for forming an ink flow path 12 corresponding to the electrothermal conversion element 5 are formed of a resin material by a photolithography technique to form a discharge port group. Yes. Therefore, since the ejection port 3 is provided opposite to the electrothermal conversion element 5, the ink supplied from the ink supply port 7 is ejected by bubbles generated by the electrothermal conversion element 5. Ink is supplied from the ink supply port 7 in the direction of the arrow and flows to the ejection port 3.

更に、各インク流路１２には、インクに既存、又はインクタンクインク供給口から共通液室２までの間にインクに混入する異物を吐出口３に詰まらせないために吐出口直前でトラップする機能を持ったノズルフィルター４が設けられていても良い。   Further, in each ink flow path 12, a foreign substance existing in the ink or mixed in the ink between the ink tank ink supply port and the common liquid chamber 2 is trapped immediately before the discharge port 3 in order not to clog the discharge port 3. A nozzle filter 4 having a function may be provided.

こうした構成では、一列に配置された吐出口３の列（以下、「
吐出口列」 と称す）に対応するインク供給口７及び共通液室２から各吐出口３までのインク経路の流抵抗はほぼ同じようになるように設計されている。
このとき、１つのインクジェット記録ヘッド内に複数種の吐出口径を持つ吐出口３が有る場合、特に図３で示す１つの記録素子基盤８において各色のインク供給口７に対応する吐出口列ごとに吐出口径が異なっている場合、従来の吐出口数、吐出口密度では、実装における熱応力が記録素子基盤８に加わっても、フォトリソ技術で形成されたインク流路壁１はＳｉ基板６上から剥がれることはなかったが、吐出口数の増大で記録素子基盤８の大型化、吐出口密度が高密度化（ここでは６００ｄｐｉ以上を指す）することで、従来と同じ実装プロセスだとインク流路壁１がＳｉ基板６上から剥がれることが発生する。
上記のような１つのインクジェット記録ヘッドにおいて同一実装プロセスで製造する必要がある場合、本発明では次のような形態により、記録素子基盤８上に形成されたインク流路壁１のＳｉ基板６からの剥がれを解消した。 In such a configuration, the rows of the discharge ports 3 arranged in a row (hereinafter referred to as “
The flow resistances of the ink supply ports 7 and the ink paths from the common liquid chamber 2 to the respective discharge ports 3 corresponding to the “discharge port arrays” are designed to be substantially the same.
At this time, when there are discharge ports 3 having a plurality of types of discharge port diameters in one ink jet recording head, particularly for each discharge port array corresponding to each color ink supply port 7 in one recording element substrate 8 shown in FIG. When the diameters of the discharge ports are different, with the conventional number of discharge ports and discharge port density, the ink flow path wall 1 formed by the photolithography technique is peeled off from the Si substrate 6 even if thermal stress in mounting is applied to the recording element substrate 8. However, the increase in the number of ejection ports increases the size of the recording element substrate 8 and the density of the ejection ports (here, it indicates 600 dpi or more). Is peeled off from the Si substrate 6.
In the case where it is necessary to manufacture the same ink jet recording head as described above by the same mounting process, in the present invention, from the Si substrate 6 of the ink flow path wall 1 formed on the recording element substrate 8 in the following manner. Removed the peeling.

＜実施の形態１＞
図６は本発明の実施の形態１に係るインクジェット記録ヘッド内の記録素子基盤上のインク吐出口及びインク流路壁の概略拡大図であり、図１のインクジェット記録ヘッド上の吐出口を示す模式図と合わせて説明する。 <Embodiment 1>
6 is a schematic enlarged view of an ink discharge port and an ink flow path wall on the recording element base in the ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and is a schematic diagram showing the discharge port on the ink jet recording head of FIG. This will be described with reference to the figure.

１つのチップに複数のインク供給口７（図４参照）と連通する共通液室２がある場合、共通液室２並び方向の最外の列に配置される複数の吐出口３は、その吐出口３同士を遮るインク流路壁１幅が厚いインク流路壁大１ａを配置し、インク流路壁小１ｂはそれ以外の箇所に配置した。この結果、実装プロセスでの熱応力がチップに加わっても、最も熱応力の影響を受ける最外に配置される列のインク流路壁１が剥がれることをなくした。   When there is a common liquid chamber 2 communicating with a plurality of ink supply ports 7 (see FIG. 4) in one chip, the plurality of discharge ports 3 arranged in the outermost row in the arrangement direction of the common liquid chambers 2 A large ink flow path wall 1a having a thick ink flow path wall 1 that blocks the outlets 3 is disposed, and a small ink flow path wall 1b is disposed at other locations. As a result, even when thermal stress in the mounting process is applied to the chip, the ink flow path wall 1 in the outermost row that is most affected by the thermal stress is not peeled off.

＜実施の形態２＞
図５は本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録ヘッド内の記録素子基盤上のインク吐出口及びインク流路壁の概略拡大図である。次に、実施の形態１について図１と合わせて説明する。
１つのチップに複数のインク供給口７（図４参照）と連通する共通液室２がある場合、共通液室２並び方向の最外の列に配置される複数の吐出口は、その吐出口３同士を遮るインク流路壁１のＳｉ基板６（図４参照）に接地する面積が大きいものを配置した。この結果、実装プロセスでの熱応力がチップに加わっても、最も熱応力の影響を受ける最外に配置される列のインク流路壁１が剥がれることをなくした。 <Embodiment 2>
FIG. 5 is a schematic enlarged view of the ink discharge port and the ink flow path wall on the recording element base in the ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention. Next, the first embodiment will be described with reference to FIG.
When there is a common liquid chamber 2 communicating with a plurality of ink supply ports 7 (see FIG. 4) in one chip, the plurality of discharge ports arranged in the outermost row in the arrangement direction of the common liquid chamber 2 are the discharge ports. One having a large area to be grounded was placed on the Si substrate 6 (see FIG. 4) of the ink flow path wall 1 that shields the three. As a result, even if thermal stress in the mounting process is applied to the chip, the ink flow path wall 1 in the outermost row that is most affected by the thermal stress is not peeled off.

本発明の実施の形態によるインクジェット記録ヘッド上の吐出口を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the discharge outlet on the inkjet recording head by embodiment of this invention. インクジェット記録ヘッドのヘッドユニット部を分解した斜視図である。It is the perspective view which decomposed | disassembled the head unit part of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッド内の記録素子基盤上の吐出口を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an ejection port on a recording element substrate in an inkjet recording head. 図２で示すインクジェット記録ヘッド内の記録素子基盤上のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line X-X ′ on a recording element substrate in the inkjet recording head shown in FIG. 2. 本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録ヘッド内の記録素子基盤上のインク吐出口及びインク流路壁を示す概略拡大図である。FIG. 6 is a schematic enlarged view showing ink discharge ports and ink flow path walls on a recording element base in an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態１に係るインクジェット記録ヘッド内の記録素子基盤上のインク吐出口及びインク流路壁を示す概略拡大図である。FIG. 2 is a schematic enlarged view showing ink discharge ports and ink flow path walls on a recording element base in the ink jet recording head according to Embodiment 1 of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ インク流路壁
１ａ インク流路壁厚み大
１ｂ インク流路壁厚み小
２ 共通液室
３ 吐出口
４ ノズルフィルター
５ 電気熱変換素子
６ Ｓｉ基板
７ インク供給口
８ 記録素子基盤
９ 電気配線基盤
１０ 第２プレート
１１ 第１プレート
１２ インク流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink channel wall 1a Ink channel wall thickness 1b Ink channel wall thickness 2 Common liquid chamber 3 Ejection port 4 Nozzle filter 5 Electrothermal conversion element 6 Si substrate 7 Ink supply port 8 Recording element base 9 Electrical wiring base 10 Second plate 11 First plate 12 Ink flow path

Claims (2)

記録液滴が吐出される高密度に配列された複数種の吐出口径を持つ複数の吐出口と、各吐出口に対応して配列された液流路と、前記液流路内にある記録液を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記液流路と連通する液室を有し、前記吐出口が同一面上に配され、同一吐出口径の複数の吐出口の組又は列ごとに、各液流路に共通の前記液室を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
隣接する前記吐出口同士を遮る壁の厚みが厚い前記吐出口の組又は列がチップの両端に配置されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 A plurality of discharge ports having a plurality of types of discharge ports arranged at high density from which recording droplets are discharged, a liquid channel arranged corresponding to each discharge port, and a recording liquid in the liquid channel A plurality of discharge ports having the same discharge port diameter, and an energy generating element that generates energy for discharging the discharge port from the discharge port, and a liquid chamber communicating with the liquid flow path. In each ink jet recording head provided with the liquid chamber common to each liquid flow path for each set or row,
An ink jet recording head, wherein a set or row of the discharge ports having a thick wall that blocks the adjacent discharge ports is arranged at both ends of the chip. 前記隣接する前記吐出口同士を遮る壁の接地面積が大きい前記吐出口の組又は列がチップの両端に配置されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。   2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a set or row of the discharge ports having a large ground contact area between the adjacent discharge ports is disposed at both ends of the chip.

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