JPH02206558A - Liquid jet recording device - Google Patents
Liquid jet recording deviceInfo
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- JPH02206558A JPH02206558A JP2607789A JP2607789A JPH02206558A JP H02206558 A JPH02206558 A JP H02206558A JP 2607789 A JP2607789 A JP 2607789A JP 2607789 A JP2607789 A JP 2607789A JP H02206558 A JPH02206558 A JP H02206558A
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- recording
- electrode
- liquid
- orifice
- ink
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
皮4分立
本発明は、液体噴射記録装置に関し、より詳細には、イ
ンクジェットプリンタの記録装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid jet recording device, and more particularly to a recording device for an inkjet printer.
従】」11
ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の
行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録法
であって、これまでにも様々な方式が提案され、改良が
加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお実用
化への努力が続けられているものもある。[11] Non-impact recording methods have recently attracted attention because the noise generated during recording is so small that it can be ignored. Among them, high-speed recording is possible,
However, the so-called inkjet recording method, which allows recording on plain paper without the need for special fixing treatment, is an extremely powerful recording method, and various methods have been proposed, improved, and commercialized. Some have been developed, and efforts are still being made to put them into practical use.
この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液体の小滴(droplet)を飛翔させ、記録
部材に付着させて記録を行うものであって、この記録液
体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向
を制御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別さ
れる。In this type of inkjet recording method, recording is performed by causing droplets of a recording liquid called ink to fly and adhere to a recording member. There are several types of methods depending on the control method used to control the flight direction of the generated recording liquid droplets.
先ず第1の方式は、例えば米国特許第3060429号
明細書に開示されているもの(Teletype方式)
であって、記録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、
発生した記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、
記録部材上に記録液体小滴を選択的に付着させて記録を
行うものである。First, the first method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,060,429 (Teletype method).
The generation of small droplets of recording liquid is carried out by electrostatic attraction,
The generated recording liquid droplet is controlled by an electric field according to the recording signal,
Recording is performed by selectively depositing recording liquid droplets onto a recording member.
これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間に
電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小滴をノズル
より吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号に
応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。To explain this in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject a negatively charged recording liquid droplet from the nozzle, and the ejected recording liquid droplet is converted into a recording signal. Accordingly, the droplet is caused to fly between x and y deflection electrodes configured to be electrically controllable, and the droplet is selectively deposited on the recording member by changing the intensity of the electric field to perform recording.
第2の方式は1例えば米国特許第3596275号明細
書、米国特許第3298030号明細書等に開示されて
いる方式(Sweet方式)であって、連続振動発生法
によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生させ
、この発生された帯電量の制御された小滴を、−様の電
界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、記
録部材上に記録を行うものである。The second method is the method (Sweet method) disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 3,596,275, U.S. Pat. Recording is performed on a recording member by generating droplets with a controlled amount of charge and flying the generated droplets between deflection electrodes to which a negative electric field is applied.
具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出口)
の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子に一
定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を
機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記録液
体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電極間
を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受け、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。Specifically, the orifice (discharge port) of a nozzle, which is a part of the recording head to which the piezo vibrating element is attached.
A charged electrode configured to have a recording signal applied thereto is arranged at a predetermined distance in front of the piezo vibrating element, and an electric signal of a constant frequency is applied to the piezo vibrating element to mechanically vibrate the piezo vibrating element, A small droplet of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, charges are electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. When a droplet of recording liquid with a controlled amount of charge flies between deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, it is deflected according to the amount of charge applied.
Only the droplets carrying the recording signal are allowed to deposit on the recording member.
第3の方式は、例えば米国特許第3416153号明細
書に開示されている方式(Hertz方式)であって、
ノズルとリング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動
発生法によって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録
する方式である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間
に掛ける電界強度を記録信号に応じて変調することによ
って小滴の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出し
て記録する。The third method is, for example, the method disclosed in U.S. Pat. No. 3,416,153 (Hertz method),
In this method, an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charged electrode, and small droplets of recording liquid are generated and atomized using a continuous vibration generation method to perform recording. That is, in this method, the atomization state of droplets is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced.
第4の方式は、例えば米国特許第3747120号明細
書に開示されている方式(Stsmme方式)で、この
方式は前記3つの方式とは根本的に原理が異なるもので
ある。The fourth method is, for example, the method disclosed in US Pat. No. 3,747,120 (Stsmme method), and this method is fundamentally different in principle from the above three methods.
即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し
、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着さ
せて記録を行うのに対して。That is, in all three methods, the droplets of recording liquid ejected from the nozzle are electrically controlled while they are in flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively attached to the recording member. In contrast, recording is performed by
このStama+s方式は、記録信号に応じて吐出口よ
り記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録するものである
。This Stama+s method performs recording by ejecting small droplets of recording liquid from an ejection port in response to a recording signal.
つまり、Steame方式は、記録液体を吐出する吐出
口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子
に、電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号を
ピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従
って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記
録部材に付着させることで記録を行うものである。In other words, the Steam method applies an electrical recording signal to a piezo vibrating element attached to a recording head that has an ejection port for ejecting recording liquid, and converts this electrical recording signal into mechanical vibration of the piezo vibrating element. In this method, recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from the ejection opening according to the mechanical vibrations and adhering them to the recording member.
これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。These four conventional methods each have their own advantages, but there are also points that can be solved in the other method.
即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。That is, in the first to third methods, the direct energy for generating droplets of the recording liquid is electrical energy, and the deflection control of the droplets is also electric field control.
その為、第1の方式は、構成上はシンプルであるが、小
滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズ
ル化が困難であるので高速記録には不向きである。Therefore, although the first method is simple in structure, it requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to use a multi-nozzle recording head, making it unsuitable for high-speed recording.
第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。The second method allows the recording head to have multiple nozzles and is suitable for high-speed recording, but it has a complicated structure, and the electrical control of recording liquid droplets is sophisticated and difficult, and satellite dots are placed on the recording member. There are problems such as easy occurrence of.
第3の方式は、記録液体小滴を霧化することによって階
調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他方
霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリが
生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難で、
高速記録には不向きであること等の諸問題点が存する。The third method has the advantage of being able to record images with excellent gradation by atomizing recording liquid droplets, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state and fog occurs in the recorded image. In addition, it is difficult to create a multi-nozzle recording head.
There are various problems such as being unsuitable for high-speed recording.
第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド(on−do■and)で記録液体をノズルの吐
出口より吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の方式
の様に吐出飛翔する小滴の中。The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. In other words, the configuration is simple, and in order to perform recording by ejecting recording liquid from the ejection opening of the nozzle on-demand (on-do and), a small ejecting liquid is used as in the first to third methods. Inside the drops.
画像の記録に要さなかった小滴を回収することが不要で
あること及び第1乃至第2の方式の様に、導電性の記録
液体を使用する必要性がなく記録液体の物質上の自由度
が大であること等の大きな利点を有する。丙午ら、一方
において、記録ヘッドの加工上に問題があること、所望
の共振数を有するピエゾ振動素子の小型化が極めて困難
であること等の理由から記録ヘッドのマルチノズル化が
難しく、又、ピエゾ振動素子の機械的振動という機械的
エネルギーによって記録液体小滴の吐出飛翔を行うので
高速記録には向かないこと1等の欠点を有する。There is no need to collect droplets that are not needed for image recording, and there is no need to use a conductive recording liquid as in the first and second methods, so there is material freedom for the recording liquid. It has great advantages such as high strength. On the other hand, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because there are problems in processing the recording head, and it is extremely difficult to miniaturize the piezoelectric vibrating element having the desired resonance number. Since the recording liquid droplets are ejected into flight using the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezo vibrating element, it has the disadvantage that it is not suitable for high-speed recording.
更には、特開昭48−9622号公報(前記米国特許第
3747120号明細書に対応)には、変形例として、
前記のピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネル
ギーを利用する代わりに熱エネルギーを利用することが
記載されている。Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (corresponding to the above-mentioned US Pat. No. 3,747,120) discloses, as a modification,
It is described that thermal energy is used instead of using mechanical vibration energy by means such as the piezo vibration element described above.
即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発生
する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動素
子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジェ
ットの液体噴射記録装置が記載されている。That is, the above-mentioned publication describes a so-called bubble jet liquid jet recording device that uses a heating coil that directly heats liquid as a pressure increasing means instead of a piezo vibrating element to generate steam that causes a pressure increase. There is.
しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コイ
ルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしかな
い袋状のインク室(液室)内の液体インクを直接加熱し
て蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰返
し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いかは、
何等示唆されるところがない、加えて、加熱コイルが設
けられている位置は、液体インクの供給路から遥かに遠
い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド構造
上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用には、
不向きとなっている。However, in the above publication, the liquid ink in the bag-shaped ink chamber (liquid chamber), which has only one opening through which liquid ink can go in and out, is directly heated and vaporized by energizing the heating coil as a pressure increasing means. However, when discharging liquid continuously and repeatedly, it is not clear how to heat it.
There is no suggestion whatsoever.In addition, the heating coil is located at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber, far from the liquid ink supply path, so the head structure is complicated. In addition, for continuous repeated use at high speeds,
It is not suitable.
しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上重
要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出の
準備状態を速やかに形成するととは出来ない。Moreover, based on the technical content described in the above-mentioned publication, it is not possible to immediately prepare for the next liquid ejection after ejecting the liquid using the generated heat, which is important for practical use.
このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生およ
び記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があっ
て、その長所を利する用途にしか適用し得ないという制
約が存在していた。As described above, conventional methods have advantages and disadvantages in terms of structure, high-speed recording, multi-nozzle recording heads, generation of satellite dots, and fogging of recorded images. There was a restriction that it could only be applied.
特にバブルジェットは、いわゆるdrop ondem
and記録法に極めて有効に適用され、吐出オリフィス
を高密度に設けることができるばかりでなく、吐出オリ
フィスと同密度で発熱部を設けることができる為、高密
度マルチオリフィス化が容易に具現化できるが、実際に
作製するにあたり、まだ、解決すべき問題点が存在する
。マルチオリフィスとした場合、特開昭58−1852
68号公報に示されているようにヘッド側にシリアル・
パラレル変換素子を設け、ヘッド部に入力する信号線の
数を減らす方法が知られている。この方法は、感熱記録
ヘッドにおいても用いられている周知の技術であるが、
バブルジェットヘッドは発熱部形成、電極部形成、流路
形成等極めて精度を要する加工が要求されており、さら
にシリアル・パラレル変換素子等の制御素子を設けるこ
とは、歩留り悪化の原因となる。また、シリアル・パラ
レル交換で駆動した場合には、その駆動情報を、シリア
ル・パラレル変換素子に送る為の時間が必要であり、フ
ルラインタイプのような超高集積ヘッドではこの時間が
吐出周波数に限界を与えてしまい、例えば4 K Hz
より上で吐出する場合には極めて高速の処理速度が要求
され、処理の為の素子が高価なものとなる。この問題を
解決しているのが特開昭58−63457号公報であり
、この公報に記載されているように、液吐出部、即動制
御部を分割して両者をワイヤボンデングにより電気的に
接続することは、上記欠点を解決するものである。In particular, bubble jets are so-called drop ondem
It is extremely effectively applied to the AND recording method, and not only can ejection orifices be provided at a high density, but also heat generating parts can be provided at the same density as the ejection orifices, making it easy to realize high-density multi-orifice formation. However, there are still problems to be solved in actual production. In the case of multi-orifice, JP-A-58-1852
As shown in Publication No. 68, there is a serial number on the head side.
A method is known in which a parallel conversion element is provided to reduce the number of signal lines input to the head section. This method is a well-known technique that is also used in thermal recording heads.
Bubble jet heads require extremely precise processing such as formation of heat generating parts, electrode parts, and flow path formation, and furthermore, the provision of control elements such as serial/parallel conversion elements causes a decrease in yield. In addition, when driving with serial/parallel exchange, time is required to send the drive information to the serial/parallel conversion element, and in ultra-highly integrated heads such as full-line types, this time will change the ejection frequency. For example, 4 KHz
When discharging at a higher level, an extremely high processing speed is required, and the processing elements become expensive. This problem was solved in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-63457, and as described in this publication, the liquid discharge part and the immediate action control part are divided and both are electrically connected by wire bonding. This connection solves the above drawbacks.
しかし、さらに高密度高マルチオリフィス化する場合に
は、新たな問題が生じてしまう、即ち、上記公報に示さ
れているように、8本/ymtaの密度で132本のオ
リフィスを形成する場合には、オリフィス列の長さは1
6.375mmとなり、例えば、隣接ボンデングバット
の間隔を200μmとじた場合、ボンデングバット列の
長さは17.6851となる為、オリフィス列長と大き
く違わず電極も略平行に配することができ、よって電極
抵抗の差による各発熱抵抗体に加わる電圧のバラツキが
、吐出液滴の速度や形状、大きさ等に大きく影響するま
でには至らない、また、一般に電極の巾は10μ−〜5
0pm50μあり、電極間隔125μm〜200μmに
比べ十分余裕がある為、上記の微小な電極抵抗の差も許
されない場合には、特開昭60−204370号公報に
示されているように、隣接する電極までの範囲内で迂回
させ、電極抵抗の差をなくすことも可能である。ところ
が、16本/鳳肩以上のような超高密度でフルラインタ
イプのオリフィスを作製しようとする場合1例えばA4
巾のフルラインタイプではオリフィス数は3360個と
なり、オリフィス列長210■に対して200μmピッ
チでボンデングパッドを設ける場合には671.8m鵬
となり、吐出オリフィス長に対して3倍以上の長さの基
板が必要となり、発熱抵抗体基板そのものが高価になる
。また、接続する相手基板も当然同じ長さ以上必要とな
り、相手基板(制御素子基板または配線基板)も高価な
ものになってしまう。However, when creating a higher density and multiple orifices, a new problem arises. Namely, as shown in the above publication, when forming 132 orifices at a density of 8 orifices/ymta, , the length of the orifice row is 1
For example, if the interval between adjacent bonding butts is 200 μm, the length of the bonding butt row will be 17.6851 mm, so it is not much different from the orifice row length and the electrodes can be arranged approximately parallel. Therefore, variations in the voltage applied to each heating resistor due to differences in electrode resistance do not significantly affect the speed, shape, size, etc. of the ejected droplets. 5
0pm is 50μ, which is a sufficient margin compared to the electrode spacing of 125μm to 200μm, so if the above-mentioned minute difference in electrode resistance is not allowed, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 60-204370, adjacent electrode It is also possible to eliminate the difference in electrode resistance by making a detour within the range of . However, when trying to create a full-line type orifice with an ultra-high density of 16 or more, for example, A4
The number of orifices is 3,360 in a full-line type, and when bonding pads are provided at a pitch of 200 μm for an orifice row length of 210 mm, the length is 671.8 m, which is more than three times the length of the discharge orifice. , and the heating resistor substrate itself becomes expensive. Furthermore, the mating board to be connected must of course be longer than the same length, and the mating board (control element board or wiring board) also becomes expensive.
さらに、超高密度マルチオリフィスヘッドの場合、発熱
抵抗体基板上の発熱抵抗体、電極、保護層等の各層は、
フォトリソグラフィ技術により形成するのが最適であり
1発熱抵抗体基板が大きくなるとフォトマスクも大きな
ものを使用しなければならず、コストアップとなってし
まうという欠点もあった。Furthermore, in the case of an ultra-high-density multi-orifice head, each layer of the heating resistor, electrode, protective layer, etc. on the heating resistor substrate is
Optimally, it is formed by photolithography, and as the heating resistor substrate becomes larger, a larger photomask must be used, which also has the drawback of increasing costs.
さらに、オリフィス列長とボンデングバット列長の差が
大きい為、最も短い電極と最も長い電極の差が著しくな
ってしまう0例えば、第4図のようにオリフィス列を基
板の中央部に配置し、基板の巾を10a++mとした場
合、最も中央に位置する電極201の長さと最も端にあ
る電極202の長さの差は約452m+aとなり、この
差による電極抵抗の差は無視することができないもので
ある。このような不具合は超高密度でオリフィスを形成
した場合、オリフィス数256本以上になると無視でき
ず、特に512本以上になると吐出速度のバラツキが大
きく著しい印字品質の悪化となってしまった・、この不
具合は高密度になるにつれ電極が細くなる為益々顕著に
表われてくる。Furthermore, because the difference between the orifice row length and the bonding butt row length is large, the difference between the shortest electrode and the longest electrode becomes significant.For example, if the orifice row is placed in the center of the substrate as shown in Figure 4, When the width of the substrate is 10a++m, the difference in length between the electrode 201 located at the center and the electrode 202 at the end is approximately 452m+a, and the difference in electrode resistance due to this difference cannot be ignored. It is. When orifices are formed at an ultra-high density, such problems cannot be ignored when the number of orifices exceeds 256, and especially when the number of orifices exceeds 512, the dispersion of the ejection speed becomes large and the print quality deteriorates significantly. This problem becomes more and more noticeable as the electrode becomes thinner as the density increases.
また、さらに前述したように、発熱抵抗体基板の長さお
よび相手基板の長さが、吐出オリフィス長、即ち、印字
領域の3倍以上の長さになる為、印字領域に比べ機械本
体の大きさが極めて大きくなってしまい1機械本体のカ
バー等が高価なものになってしまうという不具合も生じ
た。これらの不具合は高密度になればなるほど、また、
高集積化されればされる程大きな問題となるにもかかわ
らず、前述したような公開公報においては何ら記載がな
されていない0本発明者らは数多くのヘッドを作製し、
実験することで8本/朧1の密度で132本程度のヘッ
ドでは殆ど問題とならなかった上記欠点が、超高密度マ
ルチオリフィスヘッドでは極めて大きな問題であり、し
かも、発熱抵抗体の配列間隔と電極端子の配列間隔に大
きくかかわっていることを見出し本発明に至った。Furthermore, as mentioned above, the length of the heating resistor board and the length of the mating board are more than three times the length of the discharge orifice, that is, the printing area, so the machine body is larger than the printing area. This also caused the problem that the cover for the main body of the machine became expensive. The higher the density of these defects, the more
Although the problem becomes more serious as the integration becomes higher, there is no mention of it in the above-mentioned publications. The present inventors have manufactured a large number of heads,
Experiments have shown that the above-mentioned drawback, which was hardly a problem with a head with a density of 8/Oboro and 132, is an extremely serious problem with an ultra-high density multi-orifice head. It was discovered that this is largely related to the arrangement spacing of the electrode terminals, leading to the present invention.
m−枚
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
吐出速度の安定した高印字品質の超高密度マルチオリフ
ィスヘッドを提供することを主たる目的とする。また、
別の目的は、安価な超高密度マルチオリフィス・インク
ジェットプリンターを提供することである。また、別の
目的は高周波数で吐出可能な超高密度マルチオリフィス
ヘッドを提供することである。本発明は、特に、16本
/m+a以上の高密度オリフィスのヘッドに好適に効果
を上げ、また、高集積化されたヘッド、特に、256本
以上に集積されたヘッドにおいて、さらには、4 K
Hzより上の高周波数吐出において、最も効果を上げる
ように構成した液体噴射記録装置を提供することを目的
としてなされたものである。m-sheet The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and
The main objective is to provide an ultra-high density multi-orifice head with stable ejection speed and high print quality. Also,
Another objective is to provide an inexpensive ultra-high density multi-orifice inkjet printer. Another object is to provide an ultra-high density multi-orifice head capable of ejecting at high frequencies. The present invention is particularly effective for heads with high-density orifices of 16 orifices/m+a or more, and is particularly effective for heads with high density orifices of 256 or more orifices/m+a.
The purpose of this invention is to provide a liquid jet recording device configured to be most effective in high frequency ejection above Hz.
週−一一戊
本発明は、上記目的を達成するために、基板上に設けら
れて少なくとも一対の電極と電気的に接続された複数の
発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の夫々に対応して設けられ
た吐出オリフィスと、該吐出オリフィスに連通し、前記
吐出オリフィスから吐出される記録液に熱エネルギーを
作用させる熱エネルギー作用部を少なくともその一部に
設けた液路と、前記電極と電気的に接続された電極端子
とを有し、前記発熱抵抗体が超高密度で設けられた液体
噴射記録装置において、前記発熱抵抗体の配列間隔rと
前記電極端子の配列間隔Rとが。In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of heat generating resistors provided on a substrate and electrically connected to at least one pair of electrodes, and a plurality of heat generating resistors corresponding to each of the heat generating resistors. a liquid passage communicating with the discharge orifice and having at least a part thereof provided with a thermal energy application section that applies thermal energy to the recording liquid discharged from the discharge orifice; In a liquid jet recording device having electrode terminals that are connected to each other, and in which the heating resistors are provided at an extremely high density, an arrangement interval r of the heating resistors and an arrangement interval R of the electrode terminals are set.
r≦R≦2.5rの関係を満たすことを特徴としたもの
である。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。It is characterized by satisfying the relationship r≦R≦2.5r. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.
最初に、第3図に基づいてバブルジェットによるインク
噴射の原理について説明する。図中、21は蓋基板、2
2は発熱抵抗体基板、27は選択(独立)電極、28は
共通電極、29は発熱抵抗体、30はインク、31は気
泡、32は飛翔インク滴である。First, the principle of ink ejection using a bubble jet will be explained based on FIG. In the figure, 21 is a lid substrate, 2
2 is a heating resistor substrate, 27 is a selective (independent) electrode, 28 is a common electrode, 29 is a heating resistor, 30 is ink, 31 is a bubble, and 32 is a flying ink droplet.
(a)は定常状態であり、オリフィス面でインク30の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。(a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 30 and the external pressure are in equilibrium on the orifice surface.
(b)はヒータ29が加熱されて、ヒータ29の表面温
度が急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱
され、微小気泡31が点在している状態にある。In (b), the heater 29 is heated until the surface temperature of the heater 29 rises rapidly and boiling development occurs in the adjacent ink layer, and microbubbles 31 are scattered.
(、)はヒータ29の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡31が生
長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の
生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラ
ンスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める
。(,) shows a state in which the adjacent ink layer that is rapidly heated on the entire surface of the heater 29 instantaneously vaporizes to form a boiling film, and the bubbles 31 grow. At this time, the pressure inside the nozzle increases by the amount of bubble growth, and the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, causing an ink column to begin to grow from the orifice.
(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク30が押し出さ
れる。この時、ヒータ29には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ29の表面温度は降下しつつある。気泡
31の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。(d) shows a state in which the bubble has grown to its maximum, and ink 30 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 29, and the surface temperature of the heater 29 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 31 is slightly delayed from the timing of electric pulse application.
(a)は気泡31がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す、インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。(a) shows a state in which the bubbles 31 are cooled by ink or the like and begin to contract.The tip of the ink column moves forward while maintaining the extruded speed, and the rear end of the column moves forward as the bubbles contract. Due to the decrease in internal pressure, ink flows back into the nozzle from the orifice surface, creating a constriction in the ink column.
(f)はさらに気泡31が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜1
0 m / secの速度で飛翔している。In (f), the air bubbles 31 are further contracted, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled even more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the nozzle internal pressure, so the meniscus is largely moving into the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and drops 5 to 1 droplets toward the recording paper.
It is flying at a speed of 0 m/sec.
(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。In (g), the air bubbles have completely disappeared in the process of refilling the orifice with ink by capillary action and returning to the state of (a).
第5図は1発熱部を上から見た図であり、301.30
2,303は発熱抵抗体、304゜305.306は各
発熱抵抗体の選択電極、307は共通電極である。第6
図は、発熱部の構造図である。基板401上に蓄熱層4
02、発熱抵抗体M403、選択電極層404、共通電
極層405、発熱部・抗体保護層406、電極保護層4
07をフォトリソグラフィなどの半導体プロセス技術に
より形成して作られる。基板の材料としてはシリコン、
セラミックス、ガラス等が用いられる。基板上に蓄熱層
としてSin、膜を形成する。蓄熱層は、発熱抵抗体O
N時には基板へ熱が逃げるのを押え、発熱抵抗体OFF
時には基板へ適度に熱を伝えるという相反する特性が要
求される。この為、蓄熱層の厚みが気泡の発生と消滅に
大きく影響する為、適正な厚みを選択しなければならな
い1通常0.1〜10μm厚が好ましい。Figure 5 is a top view of 1 heat generating part, 301.30
2 and 303 are heating resistors, 304, 305, and 306 are selection electrodes of each heating resistor, and 307 is a common electrode. 6th
The figure is a structural diagram of the heat generating part. Heat storage layer 4 on substrate 401
02, heating resistor M403, selective electrode layer 404, common electrode layer 405, heating part/antibody protection layer 406, electrode protection layer 4
07 using semiconductor process technology such as photolithography. The substrate material is silicon,
Ceramics, glass, etc. are used. A film of Sin is formed as a heat storage layer on the substrate. The heat storage layer is a heating resistor O
When N, heat escapes to the board and the heating resistor is turned off.
Sometimes contradictory properties are required to conduct heat appropriately to the substrate. For this reason, since the thickness of the heat storage layer greatly influences the generation and disappearance of bubbles, an appropriate thickness must be selected.1 Usually, a thickness of 0.1 to 10 μm is preferable.
また、蓄熱71の形成方法としては、スパッタ、拮、C
VD法、プラズマCVD法等、既存の薄膜形成方法が好
適に使用できる。In addition, as a method of forming the heat storage 71, sputtering, sputtering, C
Existing thin film forming methods such as VD method and plasma CVD method can be suitably used.
次に、蓄熱層上に発熱抵抗体層を設ける。発熱抵抗体層
を構成する材料としては、例えば、窒化タンタル、ニク
ロム、銀−パラジウム合金及びシリコン半導体、メタリ
ックガラス、酸化スズ、更にハフニウム、ランタン、ジ
ルコニウム、チタン。Next, a heating resistor layer is provided on the heat storage layer. Examples of materials constituting the heating resistor layer include tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, metallic glass, tin oxide, and further hafnium, lanthanum, zirconium, and titanium.
タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム
、バナジウム等の金属及びその合金、並びにそれらの硼
化物等があげられる。中でも特に。Examples include metals such as tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium, alloys thereof, and borides thereof. Among other things.
金属硼化物が発熱抵抗体として優れている。その中でも
最も優れているのは、硼化ハフニウム、次いで、硼化ジ
ルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタル、硼化バナジ
ウムである0発熱抵抗体の抵抗値は急激に高温にしなけ
ればならないことや電流波形がいわゆるなまっていない
波形、即ち、入力駆動信号に即やかに従かわなければな
らないことから、高抵抗にはできず、また、消費電力の
低減化より小さ過ぎても不都合である。よって、通常1
0〜500Ωである0発熱抵抗体層の膜厚は上記抵抗値
や耐久性等を考慮して、一般には200人〜3μm、好
適には、1000人〜1μmとするのが良い。Metal borides are excellent as heating resistors. The best among them are hafnium boride, followed by zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, and vanadium boride. Since the waveform is a so-called unrounded waveform, that is, it must immediately follow the input drive signal, it is not possible to make the resistance high, and it is also disadvantageous to make it too small rather than reducing power consumption. Therefore, usually 1
The thickness of the zero-heating resistor layer having a resistance of 0 to 500 ohms is generally 200 to 3 μm, preferably 1000 to 1 μm, taking into consideration the above resistance value and durability.
発熱抵抗体の形成方法はフォトリングラフィ技術と、ス
パッタ法、CVD法、真空蒸着法等の薄膜形成法により
形成する。この為、発熱抵抗体は極めて微細に精度良く
形成することができ、超高密度、高集積化された発熱抵
抗体列を形成することができる。The heating resistor is formed by a photolithography technique and a thin film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vacuum evaporation method. Therefore, the heat generating resistor can be formed extremely finely and precisely, and a heat generating resistor array with extremely high density and high integration can be formed.
第1図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するための構成図で、上述の方法で作られた発熱抵
抗体を示すものである。FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a liquid jet recording apparatus according to the present invention, and shows a heat generating resistor made by the method described above.
第1図において、501は蓄熱層502上に設けられた
発熱抵抗体、503はオリフィス側端面。In FIG. 1, 501 is a heating resistor provided on a heat storage layer 502, and 503 is an end face on the orifice side.
504は電極端子側端面である。第1図では説明上、オ
リフィス端面より電極端子側端面までの長さQ2を縮め
て書いているが、16本/11腸のような超高密度の場
合には発熱抵抗体間隔Q1は0.0625a+鳳となり
、発熱抵抗体中は0.0625mmより小さくなる。よ
ってΩ2は、この第11図によって表わされている長さ
とは異なり、実際には、後述の流路及び共通液室等を設
ける為、約5+s+m以上になる。504 is an end surface on the electrode terminal side. In FIG. 1, the length Q2 from the end face of the orifice to the end face on the electrode terminal side is shortened for explanation purposes, but in the case of ultra-high density such as 16 resistors/11 resistors, the interval Q1 between the heating resistors is 0. 0625a+Otori, and the inside of the heating resistor is smaller than 0.0625mm. Therefore, Ω2 is different from the length shown in FIG. 11, but actually becomes approximately 5+s+m or more due to the provision of a flow path, a common liquid chamber, etc., which will be described later.
しかし、オリフィス端面と電極端子側端面の距離が長す
ぎると、当然基板コストが上がってしまう為、通常は5
躍層以上で100m11以下の範囲で用いるのが望まし
い。However, if the distance between the orifice end face and the electrode terminal side end face is too long, the board cost will naturally increase, so it is usually
It is desirable to use it in a range above the cline and below 100 m11.
この基板に電極及び電極端子部をフォトリングラフィ技
術及びスパッタ法、CVD法、プラズマCVD法等の薄
膜形成法でパターニングする。第2図は、電極及び電極
端子部を形成する為のフォトマスクである。このフォト
マスクには共通電極部となる601、選択電極部となる
602〜605、電極端子部となる606〜609がパ
タニングされている。また、電極端子間隔Q3は、Q1
≦Q3≦2.5 Qlとなるようにパターニングされて
いる。Electrodes and electrode terminal portions are patterned on this substrate using a photolithography technique and a thin film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a plasma CVD method. FIG. 2 shows a photomask for forming electrodes and electrode terminals. This photomask is patterned with a common electrode section 601, selection electrode sections 602 to 605, and electrode terminal sections 606 to 609. Moreover, the electrode terminal interval Q3 is Q1
It is patterned so that ≦Q3≦2.5 Ql.
電極層の構成材料としては、通常使用されている電極材
料の多くのものが使用できる0例えば。As the constituent material of the electrode layer, many commonly used electrode materials can be used, for example.
AQ、Ag、Au、Pt、Cu等、及びこれら金属の合
金が用いられる。また、電極層の膜厚は通常500人〜
2μmが好ましい、超高密度(16本/mm)バブルジ
ェットでは、発熱抵抗体のピッチは62.5μmで設け
られており、各発熱抵抗体の選択電極304,305,
306の電極巾は、隣接電極との絶縁性や高周波数で駆
動する為に特に問題となる隣接電極間に生じる電磁的な
りロストーク、さらに、通常10mA〜500mAの電
流で駆動する為、この駆動電流が十分に流せること等を
考慮して15μm〜50μm、好適には、10μm〜3
0μmとするのがよい。AQ, Ag, Au, Pt, Cu, etc., and alloys of these metals are used. In addition, the thickness of the electrode layer is usually 500 ~
In an ultra-high density (16 lines/mm) bubble jet, preferably 2 μm, the pitch of the heating resistors is 62.5 μm, and the selection electrodes 304, 305,
The electrode width of 306 is determined by insulation with adjacent electrodes, electromagnetic losstalk that occurs between adjacent electrodes which is a particular problem due to high frequency driving, and because it is normally driven with a current of 10 mA to 500 mA, this driving current 15 μm to 50 μm, preferably 10 μm to 3
It is preferable to set it to 0 μm.
電極端子部の配列方法としては、第8図に示すようなも
のが例として上げられ、それらすべてにおいて、本発明
は好適に適用される。第8図(a)は電極804の電極
端子部806を一列に並べた例であり、第8図(b)は
前後2段にいわゆる千鳥配列した例であり、第8図(c
)は3段に配列した例である。これらの例中、電極端子
部の巾Qwを同一にした場合には、単位長さ当りの配列
個数は第8図(a)が最も少なく、第8図(c)が最も
多くなり、さらに、段数を増やしても良いが、その場合
、ボンデングワイヤー間の接触等が生じ易くなる為、5
段までにとどめておくのが好ましい。本発明においては
、上記を含むあらゆる配列方法に効果を有し、即ち、配
列方法にかかわらず隣接する電極の端子との関係が本発
明の関係式をみたせばその効果を有するものである。Examples of methods for arranging the electrode terminal portions include those shown in FIG. 8, and the present invention is suitably applied to all of them. FIG. 8(a) shows an example in which the electrode terminal portions 806 of the electrodes 804 are arranged in a row, FIG.
) is an example of arranging in three stages. Among these examples, when the width Qw of the electrode terminal portion is made the same, the number of arrays per unit length is the smallest in FIG. 8(a) and the largest in FIG. 8(c), and furthermore, The number of stages may be increased, but in that case, contact between bonding wires is likely to occur, so
It is preferable to keep it within the tier. The present invention has an effect on all arrangement methods including those described above, that is, regardless of the arrangement method, it has the effect as long as the relationship between adjacent electrode terminals satisfies the relational expression of the present invention.
電極形成後、少なくとも発熱抵抗体を覆うように保護層
を設ける。保護層に要求される特性は、発熱抵抗体で発
生した熱を記録液に効果的に伝達すること、また記録液
より発熱抵抗体を保護すると共に、気泡の消滅時のダメ
ージから発熱抵抗体を保護することである。保護層を構
成する材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリ
コン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タン
タル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタ
ン、酸化イツトリウム、酸化マンガン、酸化カルシウム
、窒化アルミニウム、窒化ボロン、窒化タンタル等の酸
化物、窒化物およびこれらの複合体、更には、アモルフ
ァスシリコン、アモルファスセレン等の半導体薄膜が使
用できる。これら材料を用いて、蒸着法、スパッタ法、
CVD法。After forming the electrodes, a protective layer is provided to cover at least the heating resistor. The characteristics required of the protective layer are to effectively transfer the heat generated by the heating resistor to the recording liquid, to protect the heating resistor from the recording liquid, and to protect the heating resistor from damage when bubbles disappear. It is to protect. Examples of materials constituting the protective layer include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, manganese oxide, calcium oxide, aluminum nitride, boron nitride, Oxides such as tantalum nitride, nitrides, and composites thereof, as well as semiconductor thin films such as amorphous silicon and amorphous selenium can be used. Using these materials, vapor deposition method, sputtering method,
CVD method.
プラズマCVD法、気相反応法、液体コーティング法等
の膜形成手法により保護層を形成する。その後、電極保
護層407を形成する。電極保護層に要求される特性と
しては、耐液性や耐熱性に優れ、電気絶縁性が良いこと
等である。したがって、成膜性がよくピンホールが少な
く、使用インクに対し膨潤や溶解しないことが要求され
る。電極保護層を構成する材料としては、上記条件を満
たす多くの材料が使用できる0例えば、シリコン樹脂、
フッ素樹脂、芳香族ポリアミド、付加重合型ポリイミド
、金属キレート重合体、チタン酸エステル、エポキシ樹
脂、フタル酸樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、P−ビニ
ルフェノール樹脂、ザイロック樹脂、トリアジン樹脂等
の樹脂がある。The protective layer is formed by a film forming method such as a plasma CVD method, a gas phase reaction method, or a liquid coating method. After that, an electrode protection layer 407 is formed. The properties required of the electrode protective layer include excellent liquid resistance and heat resistance, and good electrical insulation. Therefore, it is required to have good film-forming properties, have few pinholes, and not swell or dissolve in the ink used. As the material constituting the electrode protective layer, many materials that meet the above conditions can be used. For example, silicone resin,
Resins include fluororesins, aromatic polyamides, addition polymerized polyimides, metal chelate polymers, titanate esters, epoxy resins, phthalic acid resins, thermosetting phenolic resins, P-vinylphenol resins, Zylock resins, and triazine resins. .
更に、種々の有機化合物モノマー、例えばチオウレア、
チオアセトアミド、ビニルフェロセン、1.3.5−ト
リクロロベンゼン、クロロベンゼン、スチレン、フェロ
セン、ピロリン、ナフタレン、ペンタメチルベンゼン、
ニトロトルエン、アクリロニトリル、ジフェニルセレナ
イド、P−トルイジン、P−キシレン、N、N−ジメチ
ル−P−トルイジン、トルエン、アニリン、ジフェニル
マーキュリ−、ヘキサメチルベンゼン、マロノニトリル
、テトラシアノエチレン、チオフェン、ベンゼンセレノ
ール、テトラフルオロエチレン、エチレン、N−ニトロ
ソジフェニルアミン、アセチレン、1.2.4− トリ
クロロベンゼン、プロパン等を使用してプラズマ重合法
によって成膜させて形成することもできる。Furthermore, various organic compound monomers such as thiourea,
Thioacetamide, vinylferrocene, 1.3.5-trichlorobenzene, chlorobenzene, styrene, ferrocene, pyrroline, naphthalene, pentamethylbenzene,
Nitrotoluene, acrylonitrile, diphenylselenide, P-toluidine, P-xylene, N,N-dimethyl-P-toluidine, toluene, aniline, diphenylmercury, hexamethylbenzene, malononitrile, tetracyanoethylene, thiophene, benzeneselenol, The film can also be formed by plasma polymerization using tetrafluoroethylene, ethylene, N-nitrosodiphenylamine, acetylene, 1.2.4-trichlorobenzene, propane, or the like.
しかしながら、高密度マルチオリフィスタイプの記録ヘ
ッドを作製するのであれば、上記した有機質材料とは別
に微細フォトリソグラフィー加工が極めて容易とされる
有機質材料を電極保護層の形成材料として使用するのが
望ましい。However, if a high-density multi-orifice type recording head is to be manufactured, it is desirable to use, in addition to the above-mentioned organic materials, an organic material that can be extremely easily processed by fine photolithography as the material for forming the electrode protective layer.
スピンナーあるいはロールコータ−等の塗工手段などを
用いて、感光性ポリアミドワニスあるいは感光性ポリイ
ミドワニス等の本発明に言う耐キャビテーションエロー
ジヨン性を有する樹脂を成分とする感光性樹脂を積層す
る。感光性樹脂の積層厚さとしては特に制限されるもの
ではないが、インクジェット記録ヘッドとしての実用性
を考慮するならば、少なくとも2〜100μm程度の比
較的厚い層とするのが好ましい。従って、感光性樹脂と
しても、このような厚さに積層し得るものであることが
好ましく、市販の感光性樹脂としては、前述の感光性ポ
リアミドワニス、すなわちプリンタイトEF95、ドブ
ロン(Toρ1on)、ナイロンプリント(Nylon
print)、あるいは感光性ポリイミドワニス、すな
わちフォトニースVR−3140、セレクティラックス
VTR−2が好ましく用いられる。Using a coating means such as a spinner or a roll coater, a photosensitive resin containing a resin having cavitation erosion resistance according to the present invention, such as photosensitive polyamide varnish or photosensitive polyimide varnish, is laminated. The thickness of the photosensitive resin layer is not particularly limited, but in consideration of practicality as an inkjet recording head, it is preferable to have a relatively thick layer of at least about 2 to 100 μm. Therefore, it is preferable that the photosensitive resin be one that can be laminated to such a thickness. Commercially available photosensitive resins include the aforementioned photosensitive polyamide varnishes, such as Printite EF95, Toρ1on, and Nylon. Print (Nylon
print), or photosensitive polyimide varnishes such as Photonice VR-3140 and Selectilux VTR-2 are preferably used.
このようにして感光性樹脂が積層された基板に、以下に
示すような露光あるいは現像などの処理を施し、感光性
樹脂かる成るインク流路を形成する。The substrate on which the photosensitive resin is laminated in this manner is subjected to treatments such as exposure or development as described below to form ink channels made of the photosensitive resin.
尚、以下上として感光性樹脂をフォトニースVR−31
40とした場合を例として、これの処理操作について説
明するが、インク流路壁の形成方法は、用いる感光性樹
脂の種類等に応じた任意のものとし得ることは言うまで
もない。In addition, the photosensitive resin is Photonease VR-31 as shown below.
40 will be described as an example, but it goes without saying that the method of forming the ink flow path wall may be any method depending on the type of photosensitive resin used, etc.
すなわち、感光性樹脂たるフォトニースVR−3140
を積層した基板に必要に応じてプリベータを施す、プリ
ベータの条件は特に限定されるものではないが1本例で
は80℃、80分とした。In other words, photosensitive resin Photoneese VR-3140
The conditions for the prebeta are not particularly limited, but in this example, the conditions were 80° C. for 80 minutes.
プリベータ終了後、所望のパターンを有するフォトマス
クをフォトニースVR−3140上に重ね1次いでこの
フォトマスクを介して露光を行なう。After the preliminary beta is completed, a photomask having a desired pattern is placed on the Photoneese VR-3140, and then exposure is performed through this photomask.
露光終了後、フォトニースVR−3140の未露光部分
をフォトニースVR−3140用の現像液DV−505
を用いて現像し、未露光部分を溶解除去することによっ
て、インク流路とする予定の溝を形成する。After the exposure, the unexposed part of Photonice VR-3140 is treated with developer DV-505 for Photonice VR-3140.
Grooves that are to be used as ink flow channels are formed by developing the film using a etchant and dissolving and removing the unexposed portions.
こうして未露光部分を溶解除去した後、ボストベークを
施して基板上に残存するフォトニースVR−3140の
露光部分を硬化させ、基板上に所望のパターンを有する
インク流路壁にもフォトニースVR−3140の硬化膜
を形成する。ポストベーク条件は特に限定されるもので
はないが、本例では、100℃、30分→300℃、3
0分→400℃、30分の3段階で行なった。After dissolving and removing the unexposed areas in this manner, a post bake is performed to harden the exposed areas of Photoneese VR-3140 remaining on the substrate, and Photoneese VR-3140 is also applied to the ink channel walls having the desired pattern on the substrate. Forms a cured film. Post-bake conditions are not particularly limited, but in this example, 100°C, 30 minutes → 300°C, 30 minutes
The test was carried out in three steps: 0 minute → 400°C for 30 minutes.
このようにして感光性樹脂の硬化膜から成るインク流路
壁を形成した基板上に、インク流路の覆となる平板を積
層する。A flat plate serving as a cover for the ink flow path is laminated on the substrate on which the ink flow path wall made of the cured film of photosensitive resin is formed in this manner.
以上のようにして形成したバブルジェットのヘッド部は
第7図に示されており、ヘッド701と配線基板705
をAQ支持板702の上に接着あるいは嵌合し、両者を
アルミ線等703でワイヤーボンデングして電気的に接
続する。アルミ線の径としては超高密度配線となること
、電極端子の大きさが限られていること(巾約120μ
m以下)等により、15μm〜100μmのものを使用
するのが好ましく、この実施例では25μm径の1%S
i、AQ線を用いた。さらに、ワイヤーボンデングした
後には封止剤により封止してワイヤーの接触やワイヤー
の損傷から保護する。The head portion of the bubble jet formed as described above is shown in FIG. 7, with a head 701 and a wiring board 705.
are adhered or fitted onto the AQ support plate 702, and the two are electrically connected by wire bonding with an aluminum wire or the like 703. The diameter of the aluminum wire requires ultra-high density wiring, and the size of the electrode terminal is limited (width approximately 120μ).
It is preferable to use a material with a diameter of 15 μm to 100 μm, and in this example, 1% S with a diameter of 25 μm is used.
i, AQ line was used. Furthermore, after wire bonding, the wires are sealed with a sealant to protect them from contact with the wires and damage to the wires.
本発明者らは、シリコン基板上に、前述したような構造
や作成方法により、16本/l1lIの密度で512本
の発熱抵抗体のヘッドを作製した。この時、電極端子の
間隔を65μm、80μm、135μm、160μmと
して、吐出速度の安定性を比較した。また、24本/l
l11の密度で512本の発熱抵抗体のヘッドを作り、
45μm、60μm、80μm、100μm、135μ
mの端子間隔で比較実験を行なった。その結果を第1表
に示す。The present inventors fabricated a head of 512 heating resistors at a density of 16 pieces/l1lI on a silicon substrate using the structure and manufacturing method described above. At this time, the intervals between the electrode terminals were set to 65 μm, 80 μm, 135 μm, and 160 μm, and the stability of the ejection speed was compared. Also, 24 bottles/l
A head of 512 heating resistors was made with a density of l11,
45μm, 60μm, 80μm, 100μm, 135μm
A comparative experiment was conducted with a terminal spacing of m. The results are shown in Table 1.
第1表
バラツキの程度は、Oが2%以下、0が2〜5%、×が
5%以上である。The degree of variation in Table 1 is 2% or less for O, 2 to 5% for 0, and 5% or more for x.
この時、発熱抵抗体列の長さLlと、端子列の長さL2
の比(L□/Lよ)と必要な基板長さLをとると、以下
の第2表のような結果となる。At this time, the length Ll of the heating resistor row and the length L2 of the terminal row
By taking the ratio (L□/L) and the required substrate length L, the results are as shown in Table 2 below.
第2表
以上より、発熱抵抗体列の長さLlと端子列の長さり、
の比(L工/L2)が0.4以上のとき、吐出安定性が
良い、即ち、高印字品質のヘッドが得られることがわか
った。また、これは言いかえれば隣接する電極の端子間
のピッチRと、隣接する発熱抵抗体間ピッチrとの関係
が、R≦2.5rのとき、高印字品質が得られることに
なる。ここで、電極端子間ピッチRを発熱抵抗体間ピッ
チrより小さくすることは、ボンデング精度を落とす方
向であるとともに2発熱抵抗体列長の基板長は最低必要
であり、端子列長をそれ以下にしても技術的困難を有す
るだけであることより、r≦R≦2.5rの関係を満た
すことで十分な効果が得られる。From Table 2 and above, the length Ll of the heating resistor row and the length of the terminal row,
It was found that when the ratio (L/L2) was 0.4 or more, a head with good ejection stability, that is, high print quality, could be obtained. In other words, when the relationship between the pitch R between terminals of adjacent electrodes and the pitch r between adjacent heating resistors is R≦2.5r, high printing quality can be obtained. Here, making the pitch R between the electrode terminals smaller than the pitch r between the heating resistors will reduce the bonding accuracy, and the minimum board length of 2 heating resistor rows is required, and the terminal row length should be less than that. However, since this is only a technical difficulty, sufficient effects can be obtained by satisfying the relationship r≦R≦2.5r.
本発明において、インクジェットヘッドと配線基板間は
ワイヤーボンデングで電気的接続を行なったが、接続方
法はこれだけにとどまらずTAB(Tape Auto
mated Bonding)等の半導体素子実装技術
も好適に使用できる。また、インクジェットヘッドと電
気的接続を行なう相手は、ガラス、工ポキシ基板等のボ
ードや、FPC,バターニングされたセラミック基板、
あるいは、支持板上に設けられた金属端子等であり、ま
た、それらには制御素子等が搭載されていていわゆる中
継ボードや中継ケーブルのようなものでも良い。In the present invention, the inkjet head and the wiring board are electrically connected by wire bonding, but the connection method is not limited to this.
Semiconductor element mounting techniques such as (mated bonding) can also be suitably used. In addition, the objects to be electrically connected to the inkjet head include boards such as glass and engineered poxy boards, FPCs, patterned ceramic boards, etc.
Alternatively, it may be a metal terminal provided on a support plate, or a so-called relay board or relay cable in which a control element or the like is mounted.
僧ニーー逮−
以上の説明から明らかなように1本発明によると、発熱
抵抗体の配列ピッチrと電極端子のピッチRをr≦R≦
2.5rとすることにより高印字品質の超高密度マルチ
オリフィスヘッドを実現でき、さらに、上記関係をみた
すことにより、必要以上に基板の大きさを要することが
なく、基板コスト、フォトマスクコストの安価な超高密
度マルチオリフィスヘッドを実現できた。またさらに、
発熱抵抗体を駆動索゛子を1対1に対応して設けること
が可能となり、シリアル・パラレル変換することなく、
高速で吐出が可能となる超高密度マルチオリフィスヘク
トを実現できた。As is clear from the above description, according to the present invention, the arrangement pitch r of the heating resistors and the pitch R of the electrode terminals are set such that r≦R≦
By setting 2.5r, it is possible to realize an ultra-high density multi-orifice head with high printing quality.Furthermore, by satisfying the above relationship, the size of the substrate is not required more than necessary, and the substrate cost and photomask cost can be reduced. We were able to realize an inexpensive ultra-high density multi-orifice head. Furthermore,
It is now possible to provide heating resistors in one-to-one correspondence with drive wires, without serial/parallel conversion.
We were able to realize an ultra-high-density multi-orifice hectome that enables high-speed discharge.
第1図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するための構成図で、発熱抵抗体を示す図、第2図
は、電極及び電極端子部を形成する為のフォト・マスク
を示す図、第3図は、ヘッドのインクの吐出と気泡発生
・消滅を説明するための原理図、第4図は、オリフィス
列とボンデングバッド列を示す図、第5@は、発熱部の
上面図。
第6図は、発熱部の構成図、第7図は、バブルジェット
ヘッドの斜視図、第8図(a)〜(c)は、電極端子の
配列構成図である。
501・・・発熱抵抗体、502・・・蓄熱層、503
・・・オリフィス側端面、504・・・電極端子側端面
。
601・・・共通電極部、602〜605・・・選択電
極部、606〜609・・・電極端子部。
特許出願人 株式会社 リコー
第1図
第2図
第4図
第5図
第6図
(a)
第8図
(b)
(C)FIG. 1 is a configuration diagram for explaining one embodiment of a liquid jet recording device according to the present invention, showing a heating resistor, and FIG. 2 is a diagram showing a photo mask for forming electrodes and electrode terminals. FIG. 3 is a principle diagram for explaining ink ejection and bubble generation/disappearance from the head. FIG. 4 is a diagram showing orifice rows and bonding pad rows. top view. FIG. 6 is a configuration diagram of a heat generating section, FIG. 7 is a perspective view of a bubble jet head, and FIGS. 8(a) to (c) are arrangement configuration diagrams of electrode terminals. 501... Heat generating resistor, 502... Heat storage layer, 503
... Orifice side end surface, 504 ... Electrode terminal side end surface. 601... Common electrode section, 602-605... Selection electrode section, 606-609... Electrode terminal section. Patent applicant Ricoh Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure 6 (a) Figure 8 (b) (C)
Claims (1)
に接続された複数の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の夫々
に対応して設けられた吐出オリフィスと、該吐出オリフ
ィスに連通し、前記吐出オリフィスから吐出される記録
液に熱エネルギーを作用させる熱エネルギー作用部を少
なくともその一部に設けた液路と、前記電極と電気的に
接続された電極端子とを有し、前記発熱抵抗体が超高密
度で設けられた液体噴射記録装置において、前記発熱抵
抗体の配列間隔rと前記電極端子の配列間隔Rとが、r
≦R≦2.5rの関係を満たす関係にあることを特徴と
する液体噴射記録装置。1. A plurality of heat generating resistors provided on the substrate and electrically connected to at least one pair of electrodes, a discharge orifice provided corresponding to each of the heat generating resistors, and communicating with the discharge orifice; The heating resistor has a liquid path in which at least a part thereof is provided with a thermal energy acting portion that applies thermal energy to the recording liquid discharged from the discharge orifice, and an electrode terminal electrically connected to the electrode. In a liquid jet recording device in which bodies are arranged in an ultra-high density, the arrangement interval r of the heating resistors and the arrangement interval R of the electrode terminals are r.
A liquid jet recording device characterized in that the relationship satisfies the relationship: ≦R≦2.5r.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2607789A JP2812975B2 (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | Liquid jet recording device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2607789A JP2812975B2 (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | Liquid jet recording device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206558A true JPH02206558A (en) | 1990-08-16 |
| JP2812975B2 JP2812975B2 (en) | 1998-10-22 |
Family
ID=12183584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2607789A Expired - Fee Related JP2812975B2 (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | Liquid jet recording device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812975B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007039681A (en) * | 2005-07-08 | 2007-02-15 | Canon Inc | Thermal inkjet ink and ink cartridge using the same |
| JP2020527485A (en) * | 2017-07-26 | 2020-09-10 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | Die contact formation |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP2607789A patent/JP2812975B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007039681A (en) * | 2005-07-08 | 2007-02-15 | Canon Inc | Thermal inkjet ink and ink cartridge using the same |
| JP2020527485A (en) * | 2017-07-26 | 2020-09-10 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | Die contact formation |
| US11135839B2 (en) | 2017-07-26 | 2021-10-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Die contact formations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2812975B2 (en) | 1998-10-22 |
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