JP2007296776A - Inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録液(例えばインク)を記録媒体へ吐出して記録動作を行うインクジェット記録装置に適用される記録ヘッドに関するものである。 The present invention relates to a recording head applied to an ink jet recording apparatus that performs a recording operation by discharging a recording liquid (for example, ink) onto a recording medium.
なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサー等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。 In addition to a general printing apparatus, the present invention is an apparatus such as a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printing unit, and an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. Can be applied.
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と様々な記録メディアに対して記録することが可能であって、記録時における大きな音がほとんど生じないといった特徴を有している。この種の液体噴射記録装置で用いられる液体噴射記録方式は、代表的な例としては、吐出エネルギ発生素子として電気熱変換素子を用いた方式がある。この方式を用いた液体噴射記録ヘッドは、電気熱変換素子を加圧室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを印加する事により記録液に熱エネルギを与え、記録液の相変化によって生じる記録液の発泡時(沸騰時)の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用している。その記録方法は、図6に示されるように、矢印Pの方向に送られる記録媒体30に対してインクジェット記録装置本体10に搭載された記録ヘッドカートリッジ20を矢印Hの方向に走査させながらインクを吐出することによって行われる。
The ink jet recording apparatus is a so-called non-impact recording type recording apparatus, which can record on high-speed recording and various recording media, and has a feature that almost no loud sound is generated during recording. ing. As a typical example of the liquid jet recording method used in this type of liquid jet recording apparatus, there is a method using an electrothermal conversion element as a discharge energy generating element. In a liquid jet recording head using this method, an electrothermal conversion element is provided in a pressurizing chamber, and an electric pulse serving as a recording signal is applied thereto to give thermal energy to the recording liquid, resulting from a phase change of the recording liquid. The bubble pressure at the time of foaming (boiling) of the recording liquid is used for ejecting the recording droplets. As shown in FIG. 6, the recording method is as follows. Ink is applied to the
このようなインクジェット記録ヘッドの一つの形態として、インク吐出用発熱抵抗体が形成された基板であるヒーターボードに対し垂直方向にインク滴を吐出するサイドシュータ型と呼ばれる記録ヘッドの構成が数々提案されている。その中でも、インク吐出口と記録シートまでの距離を近づけて、高精細記録に対応させた微小液滴化に伴う吐出インク滴の着弾精度の低下を防止できる記録ヘッドとして、吐出ノズルへのインクの供給をヒーターボードの発熱抵抗体形成面の裏面からヒーターボードを貫通する貫通口を介して行う構成が知られている。 As one form of such an ink jet recording head, a number of configurations of a recording head called a side shooter type that ejects ink droplets in a vertical direction with respect to a heater board, which is a substrate on which an ink discharge heating resistor is formed, have been proposed. ing. Among them, as a recording head that can reduce the landing accuracy of ejected ink droplets due to the formation of fine droplets that are compatible with high-definition recording by reducing the distance between the ink ejection port and the recording sheet, the ink to the ejection nozzles can be prevented. There is known a configuration in which the supply is performed from the back surface of the heating resistor forming surface of the heater board through a through hole penetrating the heater board.
記録ヘッド21は、図7からわかるように、記録ヘッドカートリッジ20を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジ20は、記録ヘッド21と記録ヘッド21に着脱自在に設けられたインクタンク22とで構成されている。この記録ヘッドカートリッジ20は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジの位置決め手段及び電気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジに対して着脱可能となっている。
As can be seen from FIG. 7, the
図12は従来の記録ヘッドを示す斜視図、図8および図9はそれぞれ従来の記録ヘッドの要所を説明するための分解斜視図、図12のB−B断面における概略断面図である。記録ヘッド21は、記録素子基板100、支持部材200、電気配線テープ300、電気コンタクト基板400、および第1のプレート500から成る記録素子ユニット22と、第2のプレート600、インク供給部材700、およびタンクホルダ800で構成されている。
FIG. 12 is a perspective view showing a conventional recording head, FIGS. 8 and 9 are exploded perspective views for explaining the main points of the conventional recording head, and a schematic sectional view taken along the line BB in FIG. The
記録素子基板100は、電気配線テープ300を介して電気信号を受け、インクを熱エネルギによって吐出するためデバイスであり、支持部材200に対して位置精度良く接着固定されている。
The
インク供給部材700は、インクタンクから記録素子ユニット22へインクを導くためのインク流路701が形成され、支持部材200と接合されている。
The
このような記録ヘッドの構成では、インク供給を記録素子基板100の裏面より行えるため、ノズルと記録媒体の距離を自由に近づけて着弾精度を向上させることができるため、高画質の印字が可能となる。
In such a recording head configuration, since ink can be supplied from the back surface of the
また、支持部材200の裏面には第2のプレート600が接着されている。第2のプレート600はインク供給部材700のインク流路701が通る開口部601を有している。第2のプレート600は熱伝導率の高い材料で形成されており、記録素子基板100から発生した熱を放出しやすくしている。
A
従来例としては、例えば特許文献1をあげることが出来る。
さらに、今日では、記録の高速化、高画質化がますます要求され、これらを実現するために、
(1)印字幅を大きくするために記録素子基板上に配置されるノズル群の列を長くする
(2)解像度を高くするためにノズル密度を高くする
(3)階調表現をより豊かにするためにブラック、シアン、マゼンタ、イエローだけでなく、それ以外の色のインクを吐出するための記録素子基板を搭載する
(4)吐出されたインク液滴を記録媒体上で素早く定着させるために、インクと反応する反応液を吐出するための記録素子基板を搭載する
などの手段がとられている。このため発熱量が増大する傾向にあり、現状の記録ヘッドの構成では昇温を抑制できなくなってきている。
Furthermore, today, there is an ever-increasing demand for higher recording speed and higher image quality.
(1) Increase the length of the nozzle group arranged on the recording element substrate to increase the printing width. (2) Increase the nozzle density to increase the resolution. (3) Make the gradation expression richer. (4) In order to quickly fix the ejected ink droplets on the recording medium, a recording element substrate for ejecting inks of colors other than black, cyan, magenta and yellow is mounted. A measure such as mounting a recording element substrate for discharging a reaction liquid that reacts with ink is taken. For this reason, the amount of heat generation tends to increase, and it is impossible to suppress the temperature rise with the current recording head configuration.
現状のヘッド構成では、放熱性を良くするために第2のプレート600が設けられているが、この構成では記録素子基板から発生した熱が支持部材200を介して第2のプレート600に伝達されるため、放熱特性は支持部材200の熱伝導率に依存してしまう。
In the current head configuration, the
理想的には、熱伝導率が記録素子基板100のベースであるSiと同等もしくはそれ以上の材料で、かつ熱容量が大きい材料で支持部材200を形成すれば良い。しかしながら、支持部材200には、耐インク性があること、線膨張係数がSiと同等であることなど、多くの特性が要求され、これ加え熱伝導率も高い材料というのは限定されてしまう。それらの材料で、図10に示すような複雑な形状を形成しようとすると、コストが大幅にアップしてしまう。
Ideally, the
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、本発明は、インクを吐出するためのノズル及び吐出エネルギを発生する記録素子を具備し、記録素子が形成された面の反対面からインクが供給されるインク供給口が形成された記録素子基板と、該記録素子基板にインクを供給するためのインク供給口が形成され、記録素子基板を保持固定する第1の支持部材と、第1の支持部材に形成されたインク供給口と対応する位置にインク供給口が形成され、第1の支持部材と接合される第2の支持部材と、第2の支持部材を保持固定しインク供給口にインクを導くためインク流路が形成されたインク供給部材と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、第1の支持部材と第2の支持部材は異なった材料、形状であり、第1の支持部材は記録素子基板と同程度の熱伝導率を有し、かつ第2の支持部材より熱伝導率が高く、第2の支持部材は第1の支持部材より熱容量が大きい材料で形成されており、互いに一体的に接合されていることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems. The present invention includes a nozzle for ejecting ink and a recording element for generating ejection energy, and the ink is formed from the surface opposite to the surface on which the recording element is formed. A recording element substrate on which an ink supply port is formed; an ink supply port for supplying ink to the recording element substrate; a first support member for holding and fixing the recording element substrate; An ink supply port is formed at a position corresponding to the ink supply port formed in the support member, and a second support member to be joined to the first support member, and the second support member are held and fixed, and the ink supply port In an ink jet recording head having an ink supply member in which an ink flow path is formed to guide ink to the first support member and the second support member, the first support member and the first support member have different materials and shapes. Recording element The second support member has the same thermal conductivity as the plate, has a higher thermal conductivity than the second support member, and the second support member is formed of a material having a larger heat capacity than the first support member. It is characterized by being joined to.
第1の支持部材はSiまたはSiCまたはカーボングラファイトからなる材料、第2の支持部材はアルミナまたはSUSからなる材料であることを特徴とする。 The first support member is a material made of Si, SiC, or carbon graphite, and the second support member is a material made of alumina or SUS.
以上説明したように、本発明によれば、単純な構成で記録ヘッドの放熱を行う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ができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording head capable of radiating heat from the recording head with a simple configuration.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1から図3を用いて本発明の第1の実施形態の記録ヘッドの構成を説明する。
(First embodiment)
The configuration of the recording head according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の記録ヘッドの斜視図で、図11は本発明の記録ヘッドの分解斜視図であり、図2は図1のA−A断面における要部を説明するための概略断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of the recording head of the present invention, FIG. 11 is an exploded perspective view of the recording head of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining the main part in the AA section of FIG. is there.
また、図3は、記録素子基板100の構成を説明するために一部を分解した状態で示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the
記録ヘッド21は記録素子基板100、第1の支持部材900、第2の支持部材1000、電気配線テープ300、電気コンタクト基板400、および第1のプレート500から成る記録素子ユニット23と、インク供給部材700、およびタンクホルダ800で構成されている。
The
記録素子基板100は、Si基板101にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口102がSiの結晶方位を利用した異方性エッチングで形成され、インク供給口102を挟んだ両側に記録素子である電気熱変換素子103がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列され、電気熱変換素子103と、電気熱変換素子103に電力を供給するAl等の電気配線が成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極部104が電気熱変換素子103の両外側に配列されている。そして、前記Si基板上には、電気熱変換素子102に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁105とノズル106が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形成されている。このように電気熱変換素子103に対向してノズル106が設けられているため、インク供給口102から供給されたインクは電気熱変換素子103により発生した気泡により吐出される。本実施例では図3に示す記録素子基板100を3枚ならべている。
In the
第1の支持部材900は、記録素子基板100を保持固定するためのプレートであり記録素子基板のインク供給口102に対応した位置にインク供給口901が形成されている。
The
第2の支持部材1000は第1の支持部材900を保持固定しインク供給部材700と接合するための部材である。
The
電気配線テープ300は記録素子基板100に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板100を組み込むための開口部301を有しており、第1のプレート500を解して第1の支持部材900に接着固定される。また、電気配線テープ300は、記録素子基板100の電極104に対応する電極端子302と、この配線端部に位置し、記録装置本体から電気コンタクト基板400を介して電気信号を受け取るための外部信号入力端子303を有している。
The
インク供給部材700はインクタンクから記録素子ユニット22へインクを導くためのインク流路および第2の支持部材のインク供給口1001と接続するためのインク供給部701が形成されており一般的には樹脂成形によって形成されている。
The
次に本実施例の構成を、組立て工程順を追って説明する。 Next, the configuration of this embodiment will be described in the order of the assembly process.
まず第1の支持部材900と第2の支持部材1000をそれぞれのインク供給口が連結するように精度よく接着し、第1のプレート500を第1の支持部材900に接着し、その後記録素子基板100を精度よく第1の支持部材900上に接着固定する。
First, the
次に電気配線テープ300の電極端子302と記録素子基板の電極104の位置が合うように電気配線テープ300を第1のプレート500上に正確に位置決めして接着固定する。
Next, the
そして電気配線テープ300の電極端子302と記録素子基板の電極104を超音波圧着法等により接合し、その部分を封止剤により封止し、さらに電気配線テープ300の外部信号入力端子303と電気コンタクト基板400の端子401が異方性導電フィルム(不図示)を用いた熱圧着によってそれぞれ電気的に接合され、封止剤で封止されている。
Then, the
最後に第2の支持部材1000をインク供給部材700と接合することによりヘッドは完成される。
Finally, the
第1の支持部材900の材料は記録素子基板100と同程度の熱伝導を有し、耐インク性を有するものであればどのような材料でもかまわないが、例えばシリコン(Si)、炭化珪素(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、などが適している。
The material of the
また第2の支持部材1000はインク流路を形成したり、インク供給部材700への固定部等を設ける必要があり、かつ熱容量を大きくし放熱性を良くしなければならないため、複雑な形状や比較的大きな形状が安くできる材料を選ぶ必要がある。例えばアルミナ(Al2O3)やSUSなどが適している。
In addition, the
また、第2の支持部材1000の熱容量がより大きくなるよう、図2(b)に示されるような形状となっていても良く、このような形状にすることによってさらに放熱効果の向上が図れる。
Moreover, it may have a shape as shown in FIG. 2 (b) so that the heat capacity of the
また、図2(c)のように、第1の支持部材900は第1のプレート500と一体となった形状をしていても良く、これによって部品点数を減らすことができ、ヘッドのコストダウンが図れる。
Further, as shown in FIG. 2C, the
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態を説明する図であり、図1のA−A断面の要部を説明するための概略断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention, and is a schematic sectional view for explaining a main part of the AA section of FIG.
本実施形態における記録ヘッドを構成する部品は第1の実施形態に加え、さらに熱伝導率が高い材料で形成された第2のプレート600が第2の支持部材1000の裏面に接着されている。
In addition to the first embodiment, the components constituting the recording head in the present embodiment are bonded to the back surface of the
これによって、放熱効果が高まるとともに、熱容量をさらに大きくすることができるため、より記録ヘッドの温度上昇を抑制することができる。また、このような構成では、第2の支持部材1000が複雑な形状を有していないため、安価に実現することができる。
As a result, the heat dissipation effect is enhanced and the heat capacity can be further increased, so that the temperature rise of the recording head can be further suppressed. Moreover, in such a structure, since the 2nd supporting
第2のプレート600は直接インクに触れることはないためどのような材料でも良いが、例えば熱伝導率が高く、安価なアルミニウム(Al)や銅(Cu)などが適している。
The
第2のプレート600は、第2の支持部材1000との接触面積が大きくなるような形状をしていればどのような形状であっても良い。
The
また、第2のプレート600の側面および裏面に凹凸形状が形成されていても良く、これによって外気との接触面積が大きくなるため、より放熱効果を高めることができる。
Moreover, the uneven | corrugated shape may be formed in the side surface and back surface of the
また、インク供給部材700の側面に貫通穴が形成され、記録時にヘッドが走査することによって、第2のプレート600に空気が当たり易い構成となっていればさらに放熱効果を高めることができる。
Further, if the through-hole is formed in the side surface of the
(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態を説明する図であり、図1のA−A断面の要部を説明するための概略断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention, and is a schematic sectional view for explaining a main part of the AA section of FIG.
本実施形態における記録ヘッドを構成する部品は第2の実施形態と同様であり、本実施形態の記録ヘッドは、第2のプレート600の一部が第1の支持部材900と接触する構成となっている。このとき第2のプレート600と第1の支持部材900の接触面積が大きいほど良い。したがって、第1の支持部材900の熱は第2の支持部材1000を介さずに直接熱伝導率の高い第2のプレート600に伝導されるため、放熱効果をさらに高めることができる。
The components constituting the recording head in this embodiment are the same as those in the second embodiment, and the recording head of this embodiment has a configuration in which a part of the
10 インクジェット記録装置
11 キャリッジ
20 インクジェット記録カートリッジ
21 記録ヘッド
22 インクタンク
23 記録素子ユニット
30 記録媒体
100 記録素子基板
101 Si基板
102 インク供給口
103 電気熱変換素子
104 電極部
105 インク流路壁
106 ノズル
200 支持部材
201 インク供給口
300 電気配線テープ
301 開口部
302 電極端子
303 外部信号入力端子
400 電気コンタクト基板
401 端子
500 第1のプレート
600 第2のプレート
601 開口部
700 インク供給部材
701 インク供給部
702 液体貯留室
703 液体
800 タンクホルダ
900 第1の支持部材
901 インク供給口
1000 第2の支持部材
1001 インク供給口
H 記録ヘッドの走査方向
P 記録媒体の送り方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該記録素子基板にインクを供給するためのインク供給口が形成され、記録素子基板を保持固定する第1の支持部材と、
第1の支持部材に形成されたインク供給口と連結されるインク供給口が形成され、第1の支持部材接合される第2の支持部材と、
第2の支持部材を保持固定しインク供給口にインクを導くためインク流路が形成されたインク供給部材と、
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
第1の支持部材と第2の支持部材は異なった材料、形状であり、第1の支持部材は記録素子基板と同程度の熱伝導率を有し、かつ第2の支持部材より熱伝導率が高く、第のプレ−トは第1の支持部材より熱容量が大きい材料で形成されており、互いに一体的に接合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 recording element substrate having a nozzle for discharging ink and a recording element for generating discharge energy, and having an ink supply port through which ink is supplied from a surface opposite to the surface on which the recording element is formed;
An ink supply port for supplying ink to the recording element substrate; a first support member for holding and fixing the recording element substrate;
An ink supply port connected to an ink supply port formed in the first support member, and a second support member joined to the first support member;
An ink supply member in which an ink flow path is formed to hold and fix the second support member and guide ink to the ink supply port;
In an inkjet recording head having
The first support member and the second support member have different materials and shapes, the first support member has a thermal conductivity comparable to that of the recording element substrate, and has a thermal conductivity higher than that of the second support member. An inkjet recording head characterized in that the first plate is made of a material having a higher heat capacity than the first support member and is integrally joined to each other.
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2006
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