JPH1029307A - Ink jet recording device - Google Patents
Ink jet recording deviceInfo
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- JPH1029307A JPH1029307A JP9993797A JP9993797A JPH1029307A JP H1029307 A JPH1029307 A JP H1029307A JP 9993797 A JP9993797 A JP 9993797A JP 9993797 A JP9993797 A JP 9993797A JP H1029307 A JPH1029307 A JP H1029307A
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- jet recording
- ink jet
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出させ
て印写を行うインクジェット記録装置に関し、より詳細
には、400dpi(dot par inch)より高密度な印写を
行なえるインクジェット記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus for performing printing by discharging ink, and more particularly to an ink jet recording apparatus capable of performing printing at a density higher than 400 dpi (dot par inch).
【0002】[0002]
【従来の技術】ノンインパクト記録方法は、記録時にお
ける騒音の発生が無視できる程度に極めて小さいという
点で、オフィス用等として注目されている。その中で、
高速記録が可能であり、しかも、普通紙に特別の定着処
理を必要とせずに記録を行なうことができる、所謂、イ
ンクジェット記録方法は極めて有力な記録方法であり、
これまでにも様々な方式が提案され、又は、既に製品
化、実用化されている。2. Description of the Related Art The non-impact recording method has been attracting attention for office use and the like because the noise generation during recording is extremely small to a negligible level. inside that,
The so-called ink jet recording method is an extremely effective recording method that can perform high-speed recording and can perform recording without requiring a special fixing process on plain paper.
Various systems have been proposed or commercialized and put into practical use.
【0003】このようなインクジェット記録方法は、所
謂インクと称される記録液体の小液滴(インク滴)を飛
翔させ、このインク滴を被記録体に付着させて記録を行
なうものであって、例えば、本出願人が特公昭56−9
429号公報として出願している。ここで、この特公昭
56−9429号公報に記載された発明を要約すれば、
液室内のインクを加熱して気泡を発生させることにより
インクに圧力上昇を生じさせ、このインクを微細なノズ
ル先端のインク吐出口から吐出させて記録を行なうもの
である。In such an ink-jet recording method, recording is performed by flying small droplets (ink droplets) of a recording liquid called so-called ink and attaching the ink droplets to a recording medium. For example, the applicant filed Japanese Patent Publication No. 56-9
No. 429. Here, the invention described in JP-B-56-9429 can be summarized as follows:
By heating the ink in the liquid chamber to generate bubbles, a pressure rise is generated in the ink, and the ink is ejected from an ink ejection port at the tip of a fine nozzle to perform recording.
【0004】その後この原理を利用して多くの発明がな
され、その一つとして、例えば、特公昭62−5967
2号公報に記載されている発明が知られている。これ
は、アルミナ等のセラミックス、金属、プラスチックス
等を形成して得られる基板にインクを吐出させるための
エネルギー源としての発熱素子や圧電素子等のエネルギ
ー作用部を設置し、その基板上に感光性樹脂層を塗布法
やラミネート法等によって設けた後、この感光性樹脂層
に通常行なわれているフォトリソグラフィーの手段によ
ってインク流路溝を形成し、ついで、インク流路溝が設
けられた基板に上蓋を接合してインクジェット記録ヘッ
ドを製作するというものである。また、特開昭57−4
3876号公報に記載されている発明が知られており、
これは、上述した特公昭62−59672号公報に記載
された発明から一歩進んで、上蓋を接合した後、ダイシ
ング法によって基板と上蓋とを切断することによりイン
ク吐出口を形成するという点にまで言及しており、イン
クジェット記録ヘッドの製作方法がより明確になってい
る。After that, many inventions have been made utilizing this principle. One of them is, for example, Japanese Patent Publication No. 62-5967.
The invention described in Japanese Patent Publication No. 2 is known. This is achieved by installing an energy acting part such as a heating element or a piezoelectric element as an energy source for discharging ink on a substrate obtained by forming ceramics such as alumina, metal, plastics, etc. After forming a conductive resin layer by a coating method or a laminating method, an ink flow channel is formed on the photosensitive resin layer by a photolithography method usually performed, and then a substrate provided with the ink flow channel is provided. To form an ink jet recording head. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 57-4
The invention described in Japanese Patent No. 3876 is known,
This is one step further from the invention described in Japanese Patent Publication No. 62-59672 described above. After joining the upper cover, the ink discharge port is formed by cutting the substrate and the upper cover by a dicing method. As mentioned, the method of manufacturing the ink jet recording head is more clear.
【0005】しかしながら、上述した公報においては、
基板上にフォトリソグラフィー等の技術を用いてインク
ジェット記録ヘッドとして必要な構成(インク流路溝や
インク吐出口等)を形成する方法についての記載はある
が、具体的にどの位の大きさのインクジェット記録ヘッ
ドを作るのかという記載はない。However, in the above publication,
Although there is a description of a method for forming a configuration (ink flow channel groove, ink ejection port, etc.) necessary for an ink jet recording head on a substrate by using a technique such as photolithography, the specific size of the ink jet is described. There is no mention of whether to make a recording head.
【0006】一方、特開昭55−132267号公報に
は、その明細書中に記載されているように8〜12個/
mm(200〜300個/inch)程度の密度にインク吐
出口を配列したインクジェット記録ヘッドが検討されて
いる。又、特開昭55−161665号公報では、その
明細書中に記載されているように、発熱抵抗体パターン
(エネルギー作用部)のサイズが80μm×200μm
であり、先端にインク吐出口を形成するインク流路溝の
サイズが幅80μm×深さ80μmであることから、イ
ンク吐出口の配列密度が8個/mm程度のインクジェッ
ト記録ヘッドが検討されている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-132267 discloses that, as described in the specification,
An ink jet recording head in which ink ejection ports are arranged at a density of about 200 mm (200 to 300 pieces / inch) has been studied. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-161665, the size of a heating resistor pattern (energy acting portion) is 80 μm × 200 μm, as described in the specification.
Since the size of the ink flow passage groove forming the ink discharge port at the tip is 80 μm in width × 80 μm in depth, an ink jet recording head having an ink discharge port array density of about 8 / mm is being studied. .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
より高精細、高画質の記録品質が要求されており、上述
した従来技術で開示されている程度のインク吐出口配列
密度のインクジェット記録ヘッドでは市場のニーズに応
えられなくなってきている。具体的には、400dpi
以上の高密度記録が要求されてきており、従来のインク
ジェット記録ヘッドではこれに対処することができな
い。However, in recent years,
There is a demand for higher definition and higher image quality recording quality, and it is no longer possible to meet the needs of the market with an ink jet recording head having an ink ejection port arrangement density as disclosed in the above-mentioned prior art. Specifically, 400 dpi
The above-mentioned high-density recording has been demanded, and the conventional ink jet recording head cannot cope with this.
【0008】そして、このような高密度記録を行なうこ
とができるインクジェット記録ヘッドは実現されておら
ず、従って、400dpi以上の高密度記録を行なう具
体的方法についても充分検討されていないということが
実状である。An ink jet recording head capable of performing such high-density recording has not been realized, and therefore, it has not been sufficiently studied that a specific method for performing high-density recording of 400 dpi or more has been sufficiently studied. It is.
【0009】そこで本発明は、印写密度が400dpi
以上の高密度印写を達成できるインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。Therefore, the present invention provides a printing density of 400 dpi.
An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of achieving the above high density printing.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
480dpi以上の高密度印写を行うインクジェット記
録装置において、インク吐出口のサイズをφ40μm以
下とし、インクに吐出エネルギーを与えるエネルギー作
用部の表面と前記インク吐出口とがほぼ平行である。従
って、インクに吐出エネルギーを与えるエネルギー作用
部の表面とインク吐出口とをほぼ平行とすることによ
り、エネルギー作用部からインクに与えられた吐出エネ
ルギーがインクの吐出に効率良く使用される。このた
め、インク吐出口のサイズを小さくし、従来にない高密
度印写を行うインクジェット記録装置であっても、イン
ク吐出口から吐出するインクは10m/s以上の吐出速
度が得られ、インクが高速で安定して吐出する。According to the first aspect of the present invention,
In an ink jet recording apparatus that performs high-density printing of 480 dpi or more, the size of the ink ejection port is set to φ40 μm or less, and the surface of an energy applying section that applies ejection energy to ink is substantially parallel to the ink ejection port. Therefore, by making the surface of the energy application section that applies the ejection energy to the ink substantially parallel to the ink ejection port, the ejection energy given to the ink from the energy application section is efficiently used for ejecting the ink. For this reason, even with an ink jet recording apparatus that performs unprecedented high-density printing by reducing the size of the ink ejection port, the ink ejected from the ink ejection port can achieve an ejection speed of 10 m / s or more, and Dispenses stably at high speed.
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明のインクジェット記録装置において、エネルギー作用
部は、その表面からインクに熱エネルギーを付与してイ
ンク中で気泡を発生せしめる発熱体であり、この気泡の
作用力により前記エネルギー作用部の表面とほぼ垂直方
向にインクを吐出させる。従って、インク中で発生した
気泡の作用力が無駄なくインクの吐出に用いられるの
で、従来にない高密度印写を行うようなインクジェット
記録装置であっても、インク吐出口から吐出するインク
は10m/s以上の吐出速度が得られ、インクは高速で
安定して吐出する。According to a second aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the first aspect of the present invention, the energy application section is a heating element that applies thermal energy to the ink from its surface to generate bubbles in the ink. The ink is ejected in a direction substantially perpendicular to the surface of the energy application section by the action force of the bubble. Accordingly, since the action force of the bubbles generated in the ink is used for the ink ejection without waste, the ink ejected from the ink ejection port is 10 m even in an ink jet recording apparatus which performs a high-density printing which has not been conventionally performed. / S or more is obtained, and the ink is stably ejected at a high speed.
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明のインクジェット記録装置において、発熱体は、その
大きさが45μm×45μm以下である。従って、イン
ク中で発生した気泡の作用力が無駄なくインクの吐出に
用いられるので、発熱体が小型になってもインクの吐出
が良好に行われる。According to a third aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus of the second aspect, the heating element has a size of 45 μm × 45 μm or less. Therefore, since the acting force of the bubbles generated in the ink is used for the ink ejection without waste, the ink ejection can be favorably performed even if the heating element is downsized.
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1,2又は
3記載の発明のインクジェット記録装置において、イン
ク吐出口は、樹脂シートにエキシマレーザー加工により
穿孔され、前記インク吐出口を穿孔する部分の前記樹脂
シートの厚さを10μm〜50μmとした。従って、エ
キシマレーザー加工でインク吐出口を穿孔する場合に、
樹脂シートにおけるインク吐出口を穿孔する部分の樹脂
シートの厚さが10μm〜50μmであるので、インク
吐出口の寸法精度が高くなる。According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the first, second or third aspect of the present invention, the ink discharge ports are perforated by excimer laser processing on a resin sheet, and the ink discharge ports are perforated. The thickness of the resin sheet was 10 μm to 50 μm. Therefore, when drilling the ink ejection port by excimer laser processing,
Since the thickness of the resin sheet at the portion of the resin sheet where the ink ejection ports are perforated is 10 μm to 50 μm, the dimensional accuracy of the ink ejection ports is increased.
【0014】請求項5記載の発明は、インクを吐出させ
るインク吐出口と前記インクに吐出エネルギーを与える
エネルギー作用部とを有するインクジェット記録ヘッド
を備えたインクジェット記録装置において、前記エネル
ギー作用部に対向する側に前記インク吐出口を形成し、
前記インクを前記エネルギー作用部に対してほぼ垂直方
向へ吐出させて印写を行うとともに、印写密度が400
dpi〜800dpiのインクジェット記録ヘッドは、
前記エネルギー作用部の表面から前記インク吐出口の外
側表面までの距離を40μm〜70μmとした。従っ
て、エネルギー作用部の表面からインク吐出口の外側表
面までの距離を40μm〜70μmとすることにより、
吐出するインクが飛散することなく、また、10m/s
以上の吐出速度を得ることができ、インクが高速で安定
して吐出する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising an ink jet recording head having an ink discharge port for discharging ink and an energy action section for applying ejection energy to the ink, wherein the ink jet recording head faces the energy action section. Forming the ink ejection port on the side,
The ink is ejected in a direction substantially perpendicular to the energy application section to perform printing, and the printing density is 400%.
The ink jet recording head of dpi to 800 dpi is:
The distance from the surface of the energy application section to the outer surface of the ink ejection port was set to 40 μm to 70 μm. Therefore, by setting the distance from the surface of the energy application section to the outer surface of the ink ejection port to be 40 μm to 70 μm,
The ink to be ejected is not scattered, and 10m / s
The above ejection speed can be obtained, and the ink is ejected stably at high speed.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。図1は本発明に係るインクジェット記
録装置に使用されるインクジェット記録ヘッド1の完成
図であり、図2はその分解斜視図である。まず、基板で
ある発熱体基板2上にはエネルギー作用部である複数個
の発熱体3が一列に設けられ、さらに、これらの発熱体
3には個別の制御電極4と共通の共通電極5とが電気的
に接続されている。なお、これらの電極4,5の端部は
前記発熱体基板2の同一サイドに引き出され、各々がボ
ンディングパッド6,7とされている。また、前記発熱
体基板2には、前記発熱体3の配列方向端部に位置させ
てインクを導入するインク導入口8が貫通形成され、こ
のインク導入口8にはフィルタ9を介してインク導入チ
ューブ10が接続されている。また、前記発熱体基板2
上には、前記発熱体3やインク導入口8をカバーし得る
大きさの凹部11が形成された蓋部材12が積層されて
いる。なお、この蓋部材12は前記凹部11を前記発熱
体3に対向させる向きに積層されており、前記発熱体基
板2の上面部と前記凹部11とに囲まれた部分がインク
が導入されるインク室とされている。そして、前記蓋部
材12には前記発熱体3と対向する位置にインク吐出口
13が形成されている。図3は前記蓋部材12を内側か
ら見た斜視図であり、蓋部材12の凹部11側内周面に
おけるインク吐出口13の周囲には、前記発熱体3側へ
突出した凸部である障壁14が形成されている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a completed view of an ink jet recording head 1 used in an ink jet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof. First, a plurality of heating elements 3 serving as energy action sections are provided in a row on a heating element substrate 2 serving as a substrate. Further, these heating elements 3 are provided with individual control electrodes 4 and a common electrode 5. Are electrically connected. The ends of these electrodes 4 and 5 are led out to the same side of the heating element substrate 2 and are used as bonding pads 6 and 7, respectively. An ink introduction port 8 for introducing ink is formed through the heating element substrate 2 at an end of the heating element 3 in the arrangement direction, and ink is introduced through the ink introduction port 8 through a filter 9. Tube 10 is connected. The heating element substrate 2
A lid member 12 having a concave portion 11 large enough to cover the heating element 3 and the ink inlet 8 is laminated on the upper portion. The lid member 12 is laminated so that the concave portion 11 faces the heating element 3, and a portion surrounded by the upper surface of the heating element substrate 2 and the concave portion 11 is an ink into which ink is introduced. Room. In addition, an ink discharge port 13 is formed in the cover member 12 at a position facing the heating element 3. FIG. 3 is a perspective view of the lid member 12 as viewed from the inside, and a barrier, which is a convex portion protruding toward the heating element 3, is provided around the ink discharge port 13 on the inner peripheral surface of the lid member 12 on the concave portion 11 side. 14 are formed.
【0016】なお、これらの図1乃至図3、さらには、
後述する各図では、説明を簡単にするため、必要に応じ
て簡略化した構造等を図示するものであり、いくつかの
省略点、誇張点を持つものである。例えば、発熱体基板
2には発熱体3や電極4,5の他に蓄熱層や保護層等が
設けられているが、ここでは図示を省略し、後述するも
のとした。また、発熱体3とインク吐出口13との対は
図示例では3個だけとしたが、実際には多数設けられる
ものであり、ローエンドシリアルプリンタの例では64
〜256個設けられ、ハイエンドマルチプリンタの例で
は2000〜4000個設けられている。また、発熱体
3等の数が多くなるに伴い、インク導入口8の数も増や
され、或いは、開口面積が大きくされる。このようなイ
ンク導入口8は例えばシリコン等による発熱体基板2の
場合であれば、レーザービーム加工或いはエッチングに
より容易に形成できる。また、図示例の各部の寸法比率
は判り易さを優先させてあり、必ずしも現実に即したも
のではない。Note that FIGS. 1 to 3 and FIGS.
In each of the drawings described later, for simplification of the description, a simplified structure or the like is illustrated as necessary, and has some omissions and exaggeration points. For example, the heating element substrate 2 is provided with a heat storage layer, a protective layer, and the like in addition to the heating element 3 and the electrodes 4 and 5, but is not illustrated here and will be described later. Although the number of pairs of the heating element 3 and the ink discharge port 13 is only three in the illustrated example, a large number is actually provided, and in the example of the low-end serial printer, 64 pairs are provided.
Up to 256 printers are provided, and in an example of a high-end multi-printer, 2000 to 4000 printers are provided. Further, as the number of heating elements 3 and the like increases, the number of ink introduction ports 8 increases, or the opening area increases. In the case of the heating element substrate 2 made of, for example, silicon, the ink inlet 8 can be easily formed by laser beam processing or etching. Further, the dimensional ratios of the respective parts in the illustrated example are given priority for ease of understanding, and are not necessarily realistic.
【0017】つぎに、図4を参照しながらインク15の
吐出原理について説明する。なお、図4はインクジェッ
ト記録ヘッド1におけるインク吐出口13の近傍を断面
にしたものである。Next, the principle of discharging the ink 15 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the ink ejection port 13 in the ink jet recording head 1.
【0018】まず、同図(a)は定常状態であり、イン
ク吐出口13においてインク15の表面張力と外圧とが
平衡状態に保たれている。First, FIG. 1A shows a steady state, in which the surface tension of the ink 15 and the external pressure at the ink discharge port 13 are kept in an equilibrium state.
【0019】同図(b)は発熱体3が加熱されて発熱体
3の表面温度が急上昇し、隣接インク層に膜沸騰現象が
生じて沸騰膜を作り、発熱体3の表面で気泡16が成長
した状態である。この時、インク吐出口13の圧力は気
泡16の成長した分だけ上昇し、外圧とのバランスがく
ずれ、インク吐出口13からインク柱15aが成長しは
じめる。FIG. 2B shows that the heating element 3 is heated, the surface temperature of the heating element 3 rises rapidly, a film boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and a boiling film is formed, and bubbles 16 are formed on the surface of the heating element 3. It has grown. At this time, the pressure of the ink ejection port 13 rises by the growth of the bubble 16, the balance with the external pressure is lost, and the ink column 15 a starts to grow from the ink ejection port 13.
【0020】同図(c)は気泡16が最大に成長した状
態であり、インク吐出口13からインク柱15aが押し
出される。この時、発熱体3には電流が流れていない状
態であり、発熱体3の表面温度は降下しつつある。気泡
16の体積の最大値は発熱体3に対する電気パルス印加
のタイミングからやや遅れる。FIG. 3C shows a state in which the bubble 16 has grown to the maximum, and the ink column 15 a is pushed out from the ink discharge port 13. At this time, no current is flowing through the heating element 3, and the surface temperature of the heating element 3 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 16 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse to the heating element 3.
【0021】同図(d)は気泡16がインク15等によ
り冷却されて収縮した状態を示す。インク柱15a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16の収縮に伴なうインク吐出口13内の圧力減
少によりインク15が逆流し、インク柱15aの根本が
くびれ、その後、インク柱15aはくびれ部から切断さ
れ、インク滴15bとなってインク吐出口13から吐出
する。この時、インク吐出口13の内圧が外圧より低い
状態となるため、メニスカスが大きくインク吐出口13
内に入り込んだ状態となる。なお、吐出時におけるイン
ク滴15bの先端部は10〜18m/sの吐出速度をも
ち、インク吐出口13に対向する位置に設けられている
記録紙(図示せず)へ向けて吐出する。FIG. 2D shows a state in which the bubble 16 has been cooled and contracted by the ink 15 or the like. At the front end of the ink column 15a, the ink column 15a advances while maintaining the pushed speed, and at the rear end, the ink 15 flows backward due to a decrease in the pressure in the ink discharge port 13 due to the contraction of the bubble 16, and the root of the ink column 15a After constriction, the ink column 15a is cut from the constricted portion, and is discharged from the ink discharge port 13 as an ink droplet 15b. At this time, since the internal pressure of the ink ejection port 13 is lower than the external pressure, the meniscus is large and the ink ejection port 13
It will be in a state of getting inside. The tip of the ink droplet 15b at the time of ejection has an ejection speed of 10 to 18 m / s, and ejects toward a recording paper (not shown) provided at a position facing the ink ejection port 13.
【0022】同図(e)は毛細管現象によってインク1
5がインク吐出口13へ再び供給されて同図(a)に示
した状態と同じ状態に戻った状態であり、気泡16は完
全に消滅している。FIG. 5E shows the ink 1 due to the capillary phenomenon.
5 is again supplied to the ink ejection port 13 and returned to the same state as shown in FIG. 9A, and the bubble 16 has completely disappeared.
【0023】以下、上記吐出原理をよりよいものとする
ための各部の構成・製造方法等を個別に説明する。ま
ず、発熱体基板2の構造及びその製造方法等を図5を参
照して説明する。発熱体基板2は本実施例において重要
なパーツの一つであり、この発熱体基板2自体は、例え
ば、ガラス、アルミナ(Al2 O3 )、シリコン等の材
質によるものが用いられる。この発熱体基板2上に形成
される蓄熱層17は、例えばSiO2 層よりなり、ガラ
ス又はアルミナ基板の場合であればスパッタリング法等
の薄膜形成法により形成され、シリコン基板の場合には
熱酸化法によって形成される。蓄熱層17の膜厚として
は1〜5μm程度がよい。Hereinafter, the configuration and manufacturing method of each part for improving the above-mentioned ejection principle will be individually described. First, the structure of the heating element substrate 2 and its manufacturing method will be described with reference to FIG. The heating element substrate 2 is one of important parts in the present embodiment, and the heating element substrate 2 itself is made of a material such as glass, alumina (Al 2 O 3 ), or silicon. The heat storage layer 17 formed on the heating element substrate 2 is made of, for example, an SiO 2 layer. In the case of a glass or alumina substrate, it is formed by a thin film forming method such as a sputtering method. Formed by the method. The thickness of the heat storage layer 17 is preferably about 1 to 5 μm.
【0024】発熱体3を構成する材料としては、タンタ
ル−SiO2 の混合物、窒化タンタル、ニクロム、銀−
パラジウム合金、シリコン半導体、或いは、ハフニウ
ム、ランタン、ジルコニウム、チタン、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
の金属の硼化物が使用可能ある。これらの内、金属の硼
化物が特に好ましく、その中でも、硼化ハフニウムが最
も特性的に好ましく、次いで、硼化ジルコニウム、硼化
ランタン、硼化バナジウム、硼化ニオブの順に好ましい
ものとなる。発熱体3はこのような材料を用い、電子ビ
ーム法、蒸着法、スパッタリング法等により形成され
る。膜厚は単位時間当たりの発熱量が所望値となるよう
に、その面積、材質、熱作用部分の形状及び大きさ、実
際面での消費電力等に応じて適宜設定されるが、通常は
0.001〜5μm程度、好ましくは0.01〜1μm
程度とされる。The material constituting the heating element 3 is a mixture of tantalum-SiO 2 , tantalum nitride, nichrome, silver
A palladium alloy, a silicon semiconductor, or a boride of a metal such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium can be used. Of these, metal borides are particularly preferable, and among them, hafnium boride is most preferable, and then zirconium boride, lanthanum boride, vanadium boride, and niobium boride are preferable in this order. The heating element 3 is formed using such a material by an electron beam method, an evaporation method, a sputtering method, or the like. The film thickness is appropriately set according to the area, the material, the shape and size of the heat acting portion, the power consumption on the actual surface, and the like so that the calorific value per unit time becomes a desired value. 0.001 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm
Degree.
【0025】制御電極4や共通電極5の材料としては、
通常の電極材料と同じでよく、例えば、Al、Ag、A
u、Pt、Cu等が用いられる。これらは蒸着法等によ
り、所定位置に所定の大きさ、形状、膜厚で形成され
る。前記発熱体3の上部には保護層18が形成されてお
り、この保護層18は発熱体3で発生した熱を効果的に
インク15側に伝達することを妨げずに発熱体3を保護
するためのものであり、材料としては、酸化シリコン
(SiO2 )、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、酸化ジルコニウム等が用
いられる。製法は、電子ビーム法、蒸着法、スパッタリ
ング法等による。膜厚は、通常0.01〜10μm、好
ましくは0.1〜5μm(中でも、0.1〜3μmが最
適)とされる。保護層18はこれらの材料を用いて1層
又は複数層構造で形成されるが、これらの層の他に、気
泡16が収縮・消滅する際に発生するキャビテーション
作用から保護するためにタンタル等の金属層を表面に形
成することが望ましい。具体的には、タンタル等の金属
層を膜厚0.05〜1μm程度で形成すればよい。As a material of the control electrode 4 and the common electrode 5,
It may be the same as a normal electrode material, for example, Al, Ag, A
u, Pt, Cu and the like are used. These are formed at a predetermined position in a predetermined size, shape, and film thickness by an evaporation method or the like. A protective layer 18 is formed on the heating element 3, and the protective layer 18 protects the heating element 3 without preventing heat generated by the heating element 3 from being effectively transmitted to the ink 15 side. As a material, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, or the like is used. The production method is based on an electron beam method, an evaporation method, a sputtering method, or the like. The film thickness is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm (among others, 0.1 to 3 μm is optimal). The protective layer 18 is formed of one or more layers using these materials. In addition to these layers, the protective layer 18 is made of tantalum or the like to protect against cavitation generated when the air bubbles 16 contract and disappear. It is desirable to form a metal layer on the surface. Specifically, a metal layer such as tantalum may be formed with a thickness of about 0.05 to 1 μm.
【0026】前記電極4,5の上部には電極保護層19
が形成されており、この電極保護層19の材料として
は、例えばポリイミドイソインドロキナゾリンジオン
(商品名:PIQ,日立化成社製)、ポリイミド樹脂
(商品名:PYRALIN,デュポン社製)、環化ポリ
ブタジエン(商品名:JSR−CBR,日本合成ゴム社
製)、フォトニース(商品名,東レ社製)、その他の感
光性ポリイミド樹脂等が用いられる。An electrode protection layer 19 is formed on the electrodes 4 and 5.
Are formed. Examples of the material of the electrode protective layer 19 include polyimide isoindoloquinazolinedione (trade name: PIQ, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), polyimide resin (trade name: PYRALIN, manufactured by DuPont), cyclization Polybutadiene (trade name: JSR-CBR, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.), Photo Nice (trade name, manufactured by Toray Industries, Inc.), and other photosensitive polyimide resins are used.
【0027】つぎに、前記蓋部材(図1乃至図3参照)
12の製作方法について説明する。蓋部材12は樹脂の
一体成形で形成され、樹脂材料としては、耐インク性に
優れたポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリ
フェニレンオキサイド、ポリプロピレン等が用いられ
る。その中でも、成形のために流動性のよい(melt flo
w rateが10g/10分以上)材料を用いることが好ま
しい。成形機は市販の射出成形機を用いるが、微細な形
状を精度良く転写するために射出圧力が2000kg/
cm2 以上の能力を有する成形機が望ましい。また、樹
脂の流動性を高めるため、シリンダ温度を400℃以上
に加熱する。金型は、図3に示した蓋部材12と対にな
る形状の金型を用いる。また、転写性を良くするため、
金型の材料の熱変形温度以上に加熱できるようにヒータ
ー、熱触媒等を金型内に設ける。なお、金型の樹脂充填
部を真空ポンプ等により減圧して転写性を高めることも
有効である。Next, the lid member (see FIGS. 1 to 3)
Twelve manufacturing methods will be described. The lid member 12 is formed by integral molding of a resin, and as a resin material, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polypropylene, or the like having excellent ink resistance is used. Among them, good fluidity for molding (melt flo
It is preferable to use a material having a w rate of 10 g / 10 min or more). As the molding machine, a commercially available injection molding machine is used, but the injection pressure is set to 2000 kg /
A molding machine having a capacity of at least cm 2 is desirable. Further, in order to increase the fluidity of the resin, the cylinder temperature is heated to 400 ° C. or higher. As the mold, a mold having a shape to be paired with the lid member 12 shown in FIG. 3 is used. Also, to improve the transferability,
A heater, a thermal catalyst, and the like are provided in the mold so that the material can be heated to a temperature higher than the heat deformation temperature of the material of the mold. It is also effective to increase the transferability by reducing the pressure of the resin-filled portion of the mold using a vacuum pump or the like.
【0028】なお、以上の説明では、蓋部材12はイン
ク吐出口13も同時に一体成形する例であるが、他の方
法として、金型内ではインク吐出口13を有しない状態
の樹脂シートを成形し、金型内から取り出した樹脂シー
トに対してレーザー装置で紫外線を照射し、樹脂を除去
・蒸発させてインク吐出口13を形成することにより、
高精度なインク吐出口13を形成することができる。特
に、エキシマレーザーを適切に用いると、マスクパター
ンに沿った精密な加工を簡単に行なうことができるた
め、例えば、400dpiを超えるような非常に高密度
な印写を行なうインクジェット記録ヘッド1のように、
従来にない微小な(φ30μmより小さい)インク吐出
口13を形成するためには大変都合がよい。In the above description, the lid member 12 and the ink discharge port 13 are integrally formed at the same time. However, as another method, a resin sheet having no ink discharge port 13 in a mold is formed. Then, the resin sheet taken out of the mold is irradiated with ultraviolet light by a laser device to remove and evaporate the resin, thereby forming the ink ejection port 13.
The highly accurate ink ejection port 13 can be formed. In particular, when an excimer laser is appropriately used, precise processing along the mask pattern can be easily performed. For example, as in the case of the ink jet recording head 1 that performs extremely high-density printing exceeding 400 dpi, for example. ,
It is very convenient to form an ink ejection port 13 that is small (smaller than φ30 μm) than ever before.
【0029】以上が本発明のインクジェット記録装置に
おいて用いるインクジェット記録ヘッド1の概略説明で
あるが、このインクジェット記録ヘッド1では図より明
らかなように、発熱体3の表面に対してほぼ垂直方向へ
インク滴15bを吐出させるサイドシューター方式を採
用している。これに対し、図6に示したように、発熱体
3の表面に対してインク滴15bを平行方向へ吐出する
方式(エッジシューター方式)のインクジェット記録ヘ
ッドがある。本出願人は、両構造のインクジェット記録
ヘッドを各種試作して測定を行なった結果、非常に高精
細な印写、例えば、400dpiを超えるような高密度
印写を行なうためには、サイドシューター方式が適して
いることを見い出した。表1と表2とはその測定結果を
示したもので、表1はエッジシューター方式のインクジ
ェット記録ヘッドを試作してインク滴15bを吐出さ
せ、吐出したインク滴15bの先端部の吐出速度を測定
した結果である。一方、表2はサイドシューター方式の
インクジェット記録ヘッドを試作して同様の測定を行な
った結果である。ここで、試作したインクジェット記録
ヘッドは、インク吐出口の数を64個とし、その配列密
度を300〜1000個/inchまで変えたものである。
また、使用したインク15は、表面張力が40.5 dyn
/cm、粘度1.62cpのものである。さらに、サイ
ドシューター方式のインクジェット記録ヘッドには、図
3に示したような障壁14を図8に示したようにインク
吐出口13の周囲に4個形成した。また、駆動周波数は
すべて5kHzに統一した。The above is a brief description of the ink jet recording head 1 used in the ink jet recording apparatus of the present invention. As apparent from FIG. A side shooter method for discharging the droplet 15b is employed. On the other hand, as shown in FIG. 6, there is an ink jet recording head of a system (edge shooter system) in which an ink droplet 15b is discharged in a direction parallel to the surface of the heating element 3. The present applicant has made various types of ink jet recording heads of both structures and measured them. As a result, in order to perform very high-definition printing, for example, high-density printing exceeding 400 dpi, a side shooter method was used. Was found to be suitable. Tables 1 and 2 show the measurement results. Table 1 shows a prototype of an ink jet recording head of the edge shooter type, in which ink droplets 15b are ejected, and the ejection speed of the tip of the ejected ink droplets 15b is measured. This is the result. On the other hand, Table 2 shows the results of similar measurements made on a trial production of a side shooter type ink jet recording head. Here, the prototype ink jet recording head has 64 ink ejection ports, and its array density is changed from 300 to 1000 / inch.
The used ink 15 has a surface tension of 40.5 dyn.
/ Cm and a viscosity of 1.62 cp. Further, in the side shooter type ink jet recording head, four barriers 14 as shown in FIG. 3 were formed around the ink discharge ports 13 as shown in FIG. In addition, the driving frequencies were all unified to 5 kHz.
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】[0031]
【表2】 [Table 2]
【0032】以上の測定結果より明らかなように、エッ
ジシューター方式のインクジェット記録ヘッドでは、イ
ンク吐出口の配列密度が480個/inch以上になると、
インク滴の先端部の吐出速度が10m/s以下となっ
た。As is clear from the above measurement results, in the edge shooter type ink jet recording head, when the arrangement density of the ink discharge ports is 480 / inch or more,
The ejection speed at the tip of the ink droplet became 10 m / s or less.
【0033】これに対してサイドシューター方式のイン
クジェット記録ヘッドでは、インク吐出口の配列密度が
480個/inchを超えてもインク滴の先端部の吐出速度
は13m/s以上であった。On the other hand, in the ink jet recording head of the side shooter system, even if the arrangement density of the ink ejection ports exceeds 480 / inch, the ejection speed of the tip of the ink droplet was 13 m / s or more.
【0034】このように、エッジシューター方式とサイ
ドシューター方式とのインクジェット記録ヘッドにおい
て、インク滴の先端部の吐出速度に違いが生じるのはそ
の構造に起因すると考えられる。本発明に適用したサイ
ドシューター方式のインクジェット記録ヘッド1では、
発生した気泡16の真上にインク吐出口13があるた
め、気泡16の成長方向とインク滴15bの吐出方向と
が一致している。従って、気泡16の成長によるインク
吐出の推進力は非常に効率良くインク15に伝達され、
発熱体3からインク15に与えられた吐出エネルギーに
対するインク15の吐出に直接使用される吐出エネルギ
ーの割合(吐出効率)が高くなる。さらに、本実施例で
は、インク吐出口13の周囲に障壁14を設けているた
め、その推進力は横方向に分散されにくく、吐出効率が
より一層高くなる。As described above, it is considered that the difference in the ejection speed of the leading end portion of the ink droplet occurs between the edge shooter type and the side shooter type ink jet recording head due to the structure. In the side shooter type inkjet recording head 1 applied to the present invention,
Since the ink ejection port 13 is located right above the generated bubble 16, the growth direction of the bubble 16 matches the ejection direction of the ink droplet 15 b. Therefore, the driving force of the ink ejection due to the growth of the bubbles 16 is transmitted to the ink 15 very efficiently,
The ratio (discharge efficiency) of the discharge energy directly used for discharging the ink 15 to the discharge energy given to the ink 15 from the heating element 3 increases. Further, in the present embodiment, since the barrier 14 is provided around the ink discharge port 13, the propulsive force is hardly dispersed in the lateral direction, and the discharge efficiency is further improved.
【0035】一方、図7はエッジシューター方式のイン
クジェット記録ヘッドにおいて、発生した気泡16の成
長方向とインク15の吐出方向とを示したもので、気泡
16の成長方向とインク15の吐出方向とが90゜の角
度を有して一致せず、また、インク吐出の推進力も半分
は逆向き(矢印A方向)に逃げるため、吐出効率は低下
している。On the other hand, FIG. 7 shows the growth direction of the generated bubbles 16 and the ejection direction of the ink 15 in the ink jet recording head of the edge shooter system. At 90 °, they do not coincide with each other, and half of the propulsive force of ink discharge escapes in the opposite direction (the direction of arrow A), so that the discharge efficiency is reduced.
【0036】このような構造的な違いを考えて表1と表
2とを比較すると、その結果に差異が出ることが理解で
きる。つまり、高密度印写を行なうためにインク吐出口
13の配列密度を密にしてインク吐出口13のサイズを
小さくしていくと、それに伴って各発熱体3のサイズを
小さくしたり駆動電圧を低下させる必要が生じて各発熱
体3からインク15に与えられる吐出エネルギーの量が
少なくなり、更には、インク吐出口13の口径が小さく
なるためにインク吐出時に流体抵抗が大きくなる。この
ため、吐出効率が低いエッジシューター方式のインクジ
ェット記録ヘッドでは、インク15の表面張力と外圧と
が平衡状態に保たれている状態のメニスカスを打ち破っ
てインク滴15bを吐出させることが次第に困難にな
る。従って、400dpiを超えるような高密度印写を
行なうインクジェット記録ヘッドでは高速度でインク吐
出を行なうためには、サイドシューター方式のインクジ
ェット記録ヘッド1としなければならない。Comparing Table 1 and Table 2 in consideration of such a structural difference, it can be understood that the results are different. That is, as the arrangement density of the ink discharge ports 13 is increased and the size of the ink discharge ports 13 is reduced in order to perform high-density printing, the size of each heating element 3 is reduced and the driving voltage is reduced. It is necessary to reduce the amount of ejection energy given to the ink 15 from each heating element 3, and the diameter of the ink ejection port 13 becomes smaller, so that the fluid resistance at the time of ink ejection becomes larger. For this reason, in the edge shooter type ink jet recording head having low ejection efficiency, it becomes gradually difficult to break down the meniscus in a state where the surface tension of the ink 15 and the external pressure are kept in an equilibrium state and eject the ink droplet 15b. . Therefore, in order to discharge ink at a high speed in an ink jet recording head that performs high-density printing exceeding 400 dpi, it is necessary to use a side shooter type ink jet recording head 1.
【0037】つぎに、インク吐出速度の違いが記録紙の
紙面上の画素径に及ぼす影響を調べた結果を示す。表3
は、サイドシューター方式とエッジシューター方式とで
それぞれ紙面上に画素を形成したその大きさを比較した
ものである。使用したインクは前述のものと同じであ
り、記録紙としては三菱製紙製マットコート紙NMを使
用した。なお、表3に示した画素径は、測定サンプル数
n(n=50個)の平均値である。Next, the results of examining the effect of the difference in the ink ejection speed on the pixel diameter on the recording paper surface will be described. Table 3
Fig. 3 compares the sizes of pixels formed on the paper surface in the side shooter method and the edge shooter method. The ink used was the same as that described above, and a matte coated paper NM made by Mitsubishi Paper Mills was used as the recording paper. Note that the pixel diameters shown in Table 3 are average values of the number of measurement samples n (n = 50).
【0038】[0038]
【表3】 [Table 3]
【0039】これよりわかるように、同じ配列密度のイ
ンクジェット記録ヘッドであっても、インク吐出速度が
速いサイドシューター方式で印写したほうが、約90%
の大きさとなった画素径を得ることができる。このこと
は、本発明のように、非常に高精細な記録を行なう際に
有利に働く。つまり、速いスピードでインクを吐出させ
ることにより、飛翔時も非常に安定して狙いどおりの紙
面上に着弾でき、さらに、吐出速度が速いために紙面上
に着弾した時も画素径が広がりにくく、にじみにくくな
るため、非常に高画質な印写が行なわれる。As can be seen from the above, even if the ink jet recording heads have the same arrangement density, printing by the side shooter method with a high ink ejection speed is about 90%.
Can be obtained. This is advantageous when very high-definition recording is performed as in the present invention. In other words, by discharging ink at a high speed, it is possible to land on the target paper very stably even when flying, and because the discharge speed is high, the pixel diameter is unlikely to spread even when landing on the paper, Since the bleeding is difficult, very high quality printing is performed.
【0040】つぎに、本発明に係るインクジェット記録
ヘッド1の特徴の一つである、発熱体3の表面からイン
ク吐出口13の外側表面までの距離、及び、蓋部材12
におけるインク吐出口13を形成する部分の厚さ寸法に
ついて説明する。発生した気泡16によるインク吐出の
推進力を効率良くインク15に伝え、微小なインク吐出
口13からインク15を吐出させるには、図9に示した
ように発熱体3の表面からインク吐出口13の外側表面
までの距離“h”が大きな影響を及ぼす。また、同図に
おいて“t”は蓋部材12におけるインク吐出口13を
形成する部分の厚さ寸法である。Next, one of the features of the ink jet recording head 1 according to the present invention, the distance from the surface of the heating element 3 to the outer surface of the ink ejection port 13 and the lid member 12
The thickness dimension of the portion where the ink ejection port 13 is formed will be described. In order to efficiently transmit the propulsive force of the ink ejection by the generated air bubbles 16 to the ink 15 and eject the ink 15 from the minute ink ejection port 13, as shown in FIG. The distance "h" to the outer surface has a significant effect. Further, in the figure, “t” is a thickness dimension of a portion of the lid member 12 where the ink ejection port 13 is formed.
【0041】ここで、表4は上述した距離“h”や寸法
“t”を変えたインクジェット記録ヘッドを試作して吐
出するインク滴の先端部の吐出速度を測定した結果を示
したものである。なお、ここで使用したインクジェット
記録ヘッドは、表2の測定を行なうために試作したイン
クジェット記録ヘッドと同様に一つのインク吐出口13
の周囲に4個の障壁14を有し、他の吐出条件等も表2
の測定を行なう場合に準じて設定したものである。な
お、インク吐出口は、ポリサルフォン樹脂のシートにエ
キシマレーザーで加工したものである。Here, Table 4 shows the results of measuring the ejection speed of the tip of the ink droplet to be ejected by experimentally producing an ink jet recording head in which the above-mentioned distance "h" and dimension "t" were changed. . In addition, the ink jet recording head used here has one ink ejection port 13 like the ink jet recording head prototyped for performing the measurement in Table 2.
Table 4 has four barriers 14 around the periphery.
Are set according to the case where the measurement is performed. The ink discharge ports are formed by processing a polysulfone resin sheet with an excimer laser.
【0042】[0042]
【表4】 [Table 4]
【0043】この測定結果から、印写密度が400dp
i、或いは、それを超えるような高密度印写を行なうよ
うなインクジェット記録ヘッドにおいては、発熱体3の
表面からインク吐出口13の外側表面までの距離“h”
を70μm以下とする必要があることがわかる。なお、
“h”が70μm以上、例えば90μmであってもイン
ク滴の吐出は可能であるが、インク滴の先端部の吐出速
度が10m/s以下となり、その吐出力が弱く、外乱の
影響を受け易くなるために安定した印写を行なうには不
利となる。From this measurement result, the printing density was 400 dp.
In an ink jet recording head that performs high-density printing such as i or beyond, the distance “h” from the surface of the heating element 3 to the outer surface of the ink ejection port 13.
Is required to be 70 μm or less. In addition,
Even when “h” is 70 μm or more, for example, 90 μm, ink droplets can be ejected, but the ejection speed of the tip of the ink droplet is 10 m / s or less, the ejection force is weak, and the ink droplet is easily affected by disturbance. This is disadvantageous for performing stable printing.
【0044】また、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドのように非常に高密度の印写を行なう場合には、イ
ンク吐出口13の加工精度を高くして各インク吐出口1
3においてバラツキがないことが必要であり、表5はイ
ンク吐出口13の加工精度について測定した結果を示し
たものである。使用した材料はポリサルフォン樹脂のシ
ートであり、その材料の厚さを変えてφ28μmのイン
ク吐出口13をエキシマレーザーによって形成し、その
寸法精度を調べた。なお、インク吐出口13のサイズ
は、光学式測長機では高精度に測定することができなか
ったため、簡易ヘッドを製作し、一定時間それらのイン
ク吐出口13から純水を吐出させ、吐出された純水を採
取してその重量を測定することにより、インク吐出口1
3の口径に換算したものである。In the case where printing is performed at a very high density as in the case of the ink jet recording head according to the present invention, the processing accuracy of the ink discharge ports 13 is increased and each ink discharge port 1 is formed.
No. 3 requires no variation, and Table 5 shows the results of measuring the processing accuracy of the ink discharge ports 13. The material used was a sheet of polysulfone resin, and the thickness of the material was changed to form an ink ejection port 13 having a diameter of 28 μm using an excimer laser, and the dimensional accuracy was examined. In addition, since the size of the ink ejection port 13 could not be measured with high precision using an optical length measuring device, a simple head was manufactured, and pure water was ejected from the ink ejection port 13 for a certain period of time to discharge the ink. By collecting pure water and measuring its weight, the ink discharge port 1
It is converted to the caliber of 3.
【0045】[0045]
【表5】 [Table 5]
【0046】この測定結果から、ポリサルフォン樹脂の
厚さ“t”を50μm以下とすることにより、成形され
るインク吐出口13の寸法精度は、±0.3μm以内と
なることがわかる。一般に、非常に微小な画素を400
dpiを超えるような高密度に印写するには、インク吐
出口13の口径のバラツキは少なくとも±0.5μm以
内にする必要があるが、表5に示した測定結果から、材
料の厚さを10μm〜50μmとすることによってそれ
が達成できる。From this measurement result, it is understood that the dimensional accuracy of the formed ink discharge port 13 is within ± 0.3 μm by setting the thickness “t” of the polysulfone resin to 50 μm or less. In general, very small pixels
In order to print at a high density exceeding dpi, the variation in the diameter of the ink discharge ports 13 needs to be at least within ± 0.5 μm. From the measurement results shown in Table 5, the thickness of the material is reduced. This can be achieved by setting it to 10 μm to 50 μm.
【0047】つぎに、障壁14がインク15の吐出効率
に及ぼす影響についての測定結果について説明する。4
00dpiを超えるような高密度印写を行なう場合に
は、表1、表2に示したように吐出構造の違いもさるこ
とながら、インク吐出口13の周辺の構造も重要であ
る。これは、印写密度が400dpi以下の比較的粗い
印写を行なうインクジェット記録ヘッドでは、インク吐
出口のサイズも大きいためにインク吐出時の流体抵抗も
少なく、また、発熱体のサイズも大きいため発生する気
泡が充分大きいためにインクを吐出させる推進力も大き
いのに対し、400dpiを超えるような高密度印写を
行なうインクジェット記録ヘッドでは、インク吐出口や
発熱体のサイズが小さくなり、インク吐出時の流体抵抗
が大きくなると共にインクを吐出させるための推進力が
小さくなるためである。そこで、図3や図8に示したよ
うな障壁14をインク吐出口13の周囲に形成すること
により、気泡の推進力を横方向へ逃がさず、効率良くイ
ンク吐出口13側へ伝えることができる。Next, a description will be given of a measurement result on the effect of the barrier 14 on the ejection efficiency of the ink 15. 4
When high-density printing exceeding 00 dpi is performed, the structure around the ink ejection port 13 is important, as well as the difference in ejection structure as shown in Tables 1 and 2. This occurs in an ink jet recording head that performs relatively coarse printing with a printing density of 400 dpi or less, because the size of the ink discharge port is large, the fluid resistance at the time of ink discharge is small, and the size of the heating element is large. The propulsive force for ejecting ink is large because the bubbles generated are large enough. On the other hand, in the case of an ink jet recording head that performs high-density printing exceeding 400 dpi, the size of the ink ejection port and the heating element is reduced, and the ink ejection time is reduced. This is because the fluid resistance increases and the driving force for ejecting the ink decreases. Therefore, by forming the barrier 14 as shown in FIGS. 3 and 8 around the ink discharge port 13, the propulsive force of the bubble can be efficiently transmitted to the ink discharge port 13 side without escaping in the lateral direction. .
【0048】ここで、表6は印写密度を変えると共に障
壁14の数を変えたインクジェット記録ヘッドを試作し
て吐出するインク滴の先端部の吐出速度を測定した結果
を示したものである。なお、障壁14が2個とは図3に
示した状態であり、障壁14が4個とは図8に示した状
態である。また、インク滴を吐出させる際の条件は上述
した測定を行なった場合に準じて設定しており、さら
に、上述した距離“h”を50μm、厚さ“t”を20
μmに設定している。Here, Table 6 shows the results of measuring the ejection speed of the leading end of the ink droplets ejected by experimentally producing an ink jet recording head in which the printing density was changed and the number of barriers 14 was changed. It should be noted that two barriers 14 are in the state shown in FIG. 3 and four barriers 14 are in the state shown in FIG. The conditions for ejecting ink droplets are set in accordance with the above-described measurement, and the distance “h” is set to 50 μm and the thickness “t” is set to 20.
It is set to μm.
【0049】[0049]
【表6】 [Table 6]
【0050】この測定結果から、印写密度が400dp
iのインクジェット記録ヘッドにおいては、障壁14が
なくても一応10m/s以上の吐出速度を得ることがで
きるが、印写密度が480dpiを超えるインクジェッ
ト記録ヘッドの場合には、障壁14がないと吐出速度が
遅くなり、外乱の影響を受け易くなるために安定した印
写を行なうことが困難になる。一方、印写密度が480
dpiを超える高密度印写を行なうインクジェット記録
ヘッドにおいては、障壁14を設けることによって充分
に速い吐出速度を確保することができ、障壁14の数も
2個より4個のほうが吐出速度を速くすることができ
る。From this measurement result, the printing density was 400 dp.
In the ink jet recording head i, an ejection speed of 10 m / s or more can be obtained even without the barrier 14, but in the case of the ink jet recording head having a printing density exceeding 480 dpi, the ejection is performed without the barrier 14. Since the speed becomes slow and the influence of disturbance becomes liable, it becomes difficult to perform stable printing. On the other hand, the printing density was 480
In an ink jet recording head that performs high-density printing exceeding dpi, a sufficiently high ejection speed can be secured by providing the barrier 14, and the number of the barriers 14 increases the ejection speed more than two. be able to.
【0051】以上より、高密度印写を行なう場合には障
壁14を設けることが効果的であることがわかったが、
一方では、隣接する発熱体3の間に障壁14を位置させ
るスペースを確保する必要があるため、その分発熱体3
を小さくしなければならないという不具合が生ずる。そ
こで、図10に示したように発熱体3の形状を、発熱体
3の配列方向(即ち、インク吐出口13の配列方向)と
直交する向きに縦長に形成した。これにより、発熱体3
の表面積を大きくして充分な発熱量を得ることができる
と共に隣接する発熱体3の間に障壁14を位置させるス
ペースを確保することができる。そして、本発明のよう
に高密度印写を行なう場合でも、インク吐出口13を最
終印写密度と同じ密度で一列に配列することができる。From the above, it has been found that it is effective to provide the barrier 14 when performing high-density printing.
On the other hand, since it is necessary to secure a space for positioning the barrier 14 between the adjacent heating elements 3, the heating elements 3
Has to be reduced. Therefore, as shown in FIG. 10, the shape of the heating element 3 is formed to be vertically long in a direction orthogonal to the arrangement direction of the heating elements 3 (that is, the arrangement direction of the ink ejection ports 13). Thereby, the heating element 3
In this case, a sufficient heat generation amount can be obtained by increasing the surface area of the first heating element, and a space for locating the barrier 14 between the adjacent heating elements 3 can be secured. Even when high-density printing is performed as in the present invention, the ink discharge ports 13 can be arranged in a line at the same density as the final printing density.
【0052】[0052]
【発明の効果】請求項1記載の発明のインクジェット記
録装置によれば、480dpi以上の高密度印写を行う
インクジェット記録装置において、インク吐出口のサイ
ズをφ40μm以下とし、インクに吐出エネルギーを与
えるエネルギー作用部の表面とインク吐出口とがほぼ平
行であるので、インクに吐出エネルギーを与えるエネル
ギー作用部の表面とインク吐出口とをほぼ平行とするこ
とにより、エネルギー作用部からインクに与えられた吐
出エネルギーをインクの吐出に効率良く使用することが
でき、このため、インク吐出口のサイズをφ40μm以
下と小さくした従来にない高密度印写を行うインクジェ
ット記録装置であっても、インク吐出口から吐出するイ
ンクの吐出速度を10m/s以上の高速とすることがで
き、インクを高速で安定して吐出させることができると
ともに紙面位置における高い画素位置精度を得ることが
でき、高画質印写を実現できる。According to the ink jet recording apparatus of the first aspect of the present invention, in an ink jet recording apparatus for performing high-density printing of 480 dpi or more, the size of the ink ejection port is set to φ40 μm or less, and the energy for giving ejection energy to the ink. Since the surface of the working portion and the ink discharge port are substantially parallel, the surface of the energy working portion, which applies the discharge energy to the ink, is substantially parallel to the ink discharge port. Energy can be efficiently used for ink ejection. Therefore, even in an ink jet recording apparatus that performs unprecedented high-density printing in which the size of the ink ejection port is reduced to φ40 μm or less, ejection from the ink ejection port is not possible. The ink ejection speed can be as high as 10 m / s or more. It is possible to discharge with a constant can be obtained with high pixel position accuracy in the plane position can be realized a high-quality mark copy.
【0053】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明のインクジェット記録装置において、エネルギ
ー作用部は、その表面からインクに熱エネルギーを付与
してインク中で気泡を発生せしめる発熱体であり、この
気泡の作用力により前記エネルギー作用部の表面とほぼ
垂直方向にインクを吐出させるので、インク中で発生し
た気泡の作用力を無駄なくインクの吐出に用いることが
でき、従来にない高密度印写を行うようなインクジェッ
ト記録装置であっても、インク吐出口から吐出するイン
クの吐出速度を10m/s以上の高速とすることがで
き、インクを高速で安定して吐出させることができると
ともに紙面位置における高い画素位置精度を得ることが
でき、高画質印写を実現できる。According to the second aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the first aspect, the energy applying section applies heat energy to the ink from its surface to generate bubbles in the ink. Since the ink is ejected in a direction substantially perpendicular to the surface of the energy application section by the action force of the bubble, the action force of the bubble generated in the ink can be used for ink ejection without waste, which has not been available in the past. Even in an ink jet recording apparatus that performs high-density printing, the ejection speed of the ink ejected from the ink ejection port can be increased to 10 m / s or more, and the ink can be ejected stably at a high speed. As a result, high pixel position accuracy in the paper position can be obtained, and high-quality printing can be realized.
【0054】請求項3記載の発明によれば、請求項2記
載の発明のインクジェット記録装置において、発熱体
は、その大きさが45μm×45μm以下であるので、
インク吐出口のサイズを小さくすることに伴って発熱体
を小型にすることができ、インク中で発生した気泡の作
用力が無駄なくインクの吐出に用いられるので発熱体を
小型にしてもインクの吐出を良好に行わせることができ
る。また、発熱体のサイズを45μm×45μm=20
25μm2 以下にしても、インクが高速で安定して吐出
し、他の構成のヘッド(発熱体の表面とほぼ平行方向に
インクを吐出させるような構成のヘッド)の場合より
も、効率の良いエネルギー作用部とすることができる。According to the third aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the second aspect of the present invention, since the size of the heating element is 45 μm × 45 μm or less,
By reducing the size of the ink ejection port, the heating element can be reduced in size, and the working force of the bubbles generated in the ink is used for ink ejection without waste. Discharge can be performed favorably. Further, the size of the heating element is set to 45 μm × 45 μm = 20.
Even when the thickness is 25 μm 2 or less, the ink is stably ejected at a high speed at a high speed, and is more efficient than a head having another configuration (a head configured to discharge the ink in a direction substantially parallel to the surface of the heating element). It can be an energy acting part.
【0055】請求項4記載の発明によれば、請求項1,
2又は3記載の発明のインクジェット記録装置におい
て、インク吐出口は、樹脂シートにエキシマレーザー加
工により穿孔され、インク吐出口を穿孔する部分の樹脂
シートの厚さを10μm〜50μmとしたので、インク
吐出口の寸法精度を高くすることができ、インク吐出口
の寸法精度が高くなることによりそのインク吐出口から
吐出されるインクの質量を均一にすることができ、紙面
上の画素径も均一になるために画質を向上させることが
できる。According to the fourth aspect of the present invention,
In the ink jet recording apparatus according to the invention described in 2 or 3, the ink discharge ports are perforated by excimer laser processing on the resin sheet, and the thickness of the resin sheet at the portion where the ink discharge ports are perforated is 10 μm to 50 μm. The dimensional accuracy of the outlet can be increased, and the dimensional accuracy of the ink ejection port can be increased, so that the mass of the ink ejected from the ink ejection port can be made uniform, and the pixel diameter on the paper becomes uniform. Therefore, the image quality can be improved.
【0056】請求項5記載の発明によれば、インクを吐
出させるインク吐出口とインクに吐出エネルギーを与え
るエネルギー作用部とを有するインクジェット記録ヘッ
ドを備えたインクジェット記録装置において、インクジ
ェット記録ヘッドは印写密度が400dpi〜800d
piであり、エネルギー作用部に対向する側にインク吐
出口を形成し、インクをエネルギー作用部に対して略垂
直方向へ吐出させて印写を行ない、エネルギー作用部の
表面からインク吐出口の外側表面までの距離を40μm
〜70μmとしたので、インクをエネルギー作用部に対
して略垂直方向へ吐出させることによりエネルギー作用
部からインクに与えられた吐出エネルギーをインクの吐
出に効率良く使用することができ、さらに、エネルギー
作用部の表面からインク吐出口の外側表面までの距離が
40μm〜70μmであるためにインク吐出口から吐出
するインクの吐出速度を10m/s以上の高速とするこ
とができ、インクを高速で安定して吐出させることがで
きるとともに紙面位置における高い画素位置精度を得る
ことができ、高画質印写を実現できる。According to the fifth aspect of the present invention, in an ink jet recording apparatus provided with an ink jet recording head having an ink discharge port for discharging ink and an energy action section for applying discharge energy to the ink, the ink jet recording head is used for printing. Density is 400dpi-800d
pi, an ink ejection port is formed on the side facing the energy application section, ink is ejected in a direction substantially perpendicular to the energy application section, and printing is performed. 40 μm distance to the surface
Since the thickness is set to about 70 μm, by discharging the ink in a direction substantially perpendicular to the energy application section, the ejection energy given to the ink from the energy application section can be efficiently used for the ejection of the ink. Since the distance from the surface of the ink ejection port to the outer surface of the ink ejection port is 40 μm to 70 μm, the ejection speed of the ink ejected from the ink ejection port can be as high as 10 m / s or more. And high pixel position accuracy in the paper position can be obtained, and high quality printing can be realized.
【図1】本発明の一実施例におけるインクジェット記録
ヘッドを示した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
【図2】その分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view thereof.
【図3】蓋部材を内側から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the lid member as viewed from the inside.
【図4】サイドシューター方式のインクジェット記録ヘ
ッドにおけるインクの吐出原理を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of ink ejection in a side shooter type ink jet recording head.
【図5】発熱体基板の構造を詳細に示した縦断正面図で
ある。FIG. 5 is a vertical sectional front view showing the structure of a heating element substrate in detail.
【図6】エッジシューター方式のインクジェット記録ヘ
ッドにおけるインクの吐出原理を示した説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing the principle of ink ejection in an edge shooter type inkjet recording head.
【図7】その一部を拡大して示した説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a part of the enlarged view.
【図8】インク吐出口の周囲に4個の障壁を形成した状
態を示した斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a state in which four barriers are formed around an ink discharge port.
【図9】インク吐出口の周辺部を断面にして示した縦断
正面図である。FIG. 9 is a vertical sectional front view showing a peripheral portion of an ink discharge port in a cross section.
【図10】高密度に配列した発熱体と障壁との位置関係
を示した平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a positional relationship between a heating element and barriers arranged at high density.
1 インクジェット記録ヘッド 3 エネルギー作用部,発熱体 13 インク吐出口 15 インク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink jet recording head 3 Energy action part, heating element 13 Ink ejection opening 15 Ink
Claims (5)
ンクジェット記録装置において、インク吐出口のサイズ
をφ40μm以下とし、インクに吐出エネルギーを与え
るエネルギー作用部の表面と前記インク吐出口とがほぼ
平行であることを特徴とするインクジェット記録装置。In an ink jet recording apparatus for performing high-density printing of 480 dpi or more, the size of an ink ejection port is set to φ40 μm or less, and the surface of an energy application section that applies ejection energy to ink is substantially parallel to the ink ejection port. An ink jet recording apparatus, comprising:
クに熱エネルギーを付与してインク中で気泡を発生せし
める発熱体であり、この気泡の作用力により前記エネル
ギー作用部の表面とほぼ垂直方向にインクを吐出させる
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装
置。2. The energy application section is a heating element that applies thermal energy to the ink from its surface to generate bubbles in the ink, and the energy of the bubbles acts in a direction substantially perpendicular to the surface of the energy application section. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink is ejected.
μm以下であることを特徴とする請求項2記載のインク
ジェット記録装置。3. The heating element has a size of 45 μm × 45.
3. The ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein the diameter is not more than μm.
レーザー加工により穿孔され、前記インク吐出口を穿孔
する部分の前記樹脂シートの厚さを10μm〜50μm
としたことを特徴とする請求項1、2又は3記載のイン
クジェット記録装置。4. An ink discharge opening is formed by excimer laser processing in a resin sheet, and the thickness of the resin sheet at a portion where the ink discharge opening is formed is 10 μm to 50 μm.
The ink jet recording apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein
インクに吐出エネルギーを与えるエネルギー作用部とを
有するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェッ
ト記録装置において、前記エネルギー作用部に対向する
側に前記インク吐出口を形成し、前記インクを前記エネ
ルギー作用部に対してほぼ垂直方向へ吐出させて印写を
行うとともに、印写密度が400dpi〜800dpi
のインクジェット記録ヘッドは、前記エネルギー作用部
の表面から前記インク吐出口の外側表面までの距離を4
0μm〜70μmとしたことを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。5. An ink jet recording apparatus comprising an ink jet recording head having an ink discharge port for discharging ink and an energy action section for applying discharge energy to the ink, wherein the ink discharge port is provided on a side facing the energy action section. And printing is performed by ejecting the ink in a direction substantially perpendicular to the energy application section, and a printing density of 400 dpi to 800 dpi.
The distance from the surface of the energy applying section to the outer surface of the ink ejection port is 4
An ink jet recording apparatus having a thickness of 0 μm to 70 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9993797A JPH1029307A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Ink jet recording device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9993797A JPH1029307A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Ink jet recording device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20897992A Division JPH0655735A (en) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | Ink jet recording device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1029307A true JPH1029307A (en) | 1998-02-03 |
Family
ID=14260640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9993797A Pending JPH1029307A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Ink jet recording device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1029307A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003191469A (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-08 | Sony Corp | Ink ejection device |
| JP2006130930A (en) * | 2005-12-26 | 2006-05-25 | Sony Corp | Ink ejection device |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP9993797A patent/JPH1029307A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003191469A (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-08 | Sony Corp | Ink ejection device |
| US7537311B2 (en) | 2001-12-27 | 2009-05-26 | Sony Corporation | Method and apparatus for ejecting liquid |
| JP2006130930A (en) * | 2005-12-26 | 2006-05-25 | Sony Corp | Ink ejection device |
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