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JPH07178897A - Thermal ink jet printer - Google Patents

Thermal ink jet printer

Info

Publication number
JPH07178897A
JPH07178897A JP34607093A JP34607093A JPH07178897A JP H07178897 A JPH07178897 A JP H07178897A JP 34607093 A JP34607093 A JP 34607093A JP 34607093 A JP34607093 A JP 34607093A JP H07178897 A JPH07178897 A JP H07178897A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzles
ink
nozzle
print head
print
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34607093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Ikeda
賢治 池田
Hiroshi Ikeda
宏 池田
Naoki Morita
直己 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP34607093A priority Critical patent/JPH07178897A/en
Publication of JPH07178897A publication Critical patent/JPH07178897A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve high definition printing without reducing printing speed without cross talks. CONSTITUTION:With a print head 1 placed in the position A, nozzles 3 and 5 are driven with a printing pulse applied. Nozzles 4 and 6 are driven in the position B with a printing pulse applied later than the point of the stop of cross talks. The nozzles are constructed so that ink drop jetting courses for the nozzles 3 and 5 are deflected toward the front side of moving direction of the print head 1 while the ink drop jetting courses for the nozzles 4 and 6 are deflected toward the rear side of moving direction of the print head 1. The amount of movement from the position A to the position B, namely a time lag in drivings of the nozzles 3, 5 and the nozzles 4, 6, is made to agree with the degree of deflection between the nozzles 3, 5 and the nozzles 4, 6, and thereby printing dots 7, 9 and printing dots 8, 10 are formed on the same line as shown in the attached figure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルインクジェッ
トプリンタ、特に、高密度マルチノズルヘッドとして構
成されたサーマルインクジェットプリンタに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal ink jet printer, and more particularly to a thermal ink jet printer configured as a high density multi-nozzle head.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタは、種々の方法
により記録液であるインクを吐出し、記録媒体に付着さ
せて記録を行なうプリンタである。インクを吐出する方
式として、ポンプによって連続的に微小液滴を噴射し、
電界等により偏向させるコンティニアス方式や、圧力素
子等を用いて、流路内に圧力変化を発生させて、その圧
力により微小液滴を発生させるオンデマンド方式も知ら
れている。
2. Description of the Related Art An ink jet printer is a printer that ejects ink, which is a recording liquid, by various methods and attaches it to a recording medium for recording. As a method of ejecting ink, minute droplets are continuously ejected by a pump,
There are also known a continuous method of deflecting by an electric field or the like, and an on-demand method of generating a pressure change in a flow channel by using a pressure element or the like and generating minute droplets by the pressure.

【0003】このようなインクジェットプリンタの中で
も、流路内に付設した発熱体にエネルギーを与えて発熱
させ、インクを発熱体上で膜沸騰させることによってイ
ンクを吐出するサーマルインクジェットプリントヘッド
を用いたプリンタは、他の方式のプリンタに比べて、構
造が簡単であり、マルチノズル化が容易で、しかも、長
尺化や2次元化が可能であること、また、半導体技術を
駆使することにより小型化が容易で、高密度にノズルを
配置することができるという利点をもっていることか
ら、高解像度のプリントができるという大きな特徴を有
している。
Among such ink jet printers, a printer using a thermal ink jet print head for ejecting ink by giving energy to a heating element provided in the flow path to generate heat and film-boiling the ink on the heating element. Is simpler than other types of printers, can easily be multi-nozzle, and can be made longer and two-dimensional, and can be miniaturized by making full use of semiconductor technology. Since it has the advantage that it is easy and nozzles can be arranged at high density, it has a major feature that high resolution printing can be performed.

【0004】しかし、高密度化とマルチノズル化が進む
にしたがって、隣接するノズル間で液滴をほぼ同時に吐
出する際に、互いの圧力が共通リザーバを介して相互に
影響を及ぼし合うクロストークが発生し、不要なメニス
カス振動が起き、印字品位が低下するという欠点があっ
た。
However, as the density is increased and the number of nozzles is increased, when the liquid droplets are ejected from the adjacent nozzles almost at the same time, the mutual pressures influence each other through the common reservoir. However, there is a drawback in that unnecessary meniscus vibration occurs and print quality is degraded.

【0005】この欠点を解決する手段として、特開昭5
6−77158号公報では、共通インク室から圧電素子
内の液室へのインク供給路を多層にして直角に何回も折
り曲げて、隣接ノズルとのクロストークを防ぐ方法を提
案している。しかし、この方法では、流路抵抗が増大
し、周波数特性が著しく悪化するという欠点を持つ。ま
た、特開昭62−116154号公報では、他のノズル
の駆動状況に応じて、駆動パルスを変えるという方法を
提案している。しかし、この方法は、複数の他のノズル
の駆動状況を考慮するため、複雑な制御ロジックが必要
であり、また、温度によりインクの物性が変化し、圧力
伝播状態が変化することを補正するのは非常に困難であ
る。
As a means for solving this drawback, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-77158 proposes a method in which an ink supply path from a common ink chamber to a liquid chamber in a piezoelectric element is multilayered and bent at right angles many times to prevent crosstalk with an adjacent nozzle. However, this method has the drawback that the flow path resistance increases and the frequency characteristics deteriorate significantly. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-116154 proposes a method of changing the drive pulse according to the drive status of other nozzles. However, this method requires complicated control logic because it takes into account the driving status of a plurality of other nozzles, and it also compensates for changes in the physical properties of the ink due to temperature and changes in the pressure propagation state. Is very difficult.

【0006】特開昭55−109672号公報には、隣
接したノズルの駆動に位相差を設ける方法が提案されて
いる。しかし、位相差が小さいと効果はなく、クロスト
ークをなくすほどの位相差を設けると、記録媒体上での
ドット形成位置がずれてしまうという問題がある。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 55-109672 proposes a method of providing a phase difference for driving adjacent nozzles. However, if the phase difference is small, there is no effect, and if a phase difference is provided to eliminate crosstalk, there is a problem that the dot formation position on the recording medium shifts.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、サーマルインクジェットプ
リンタにおいて、印字速度を落とすことなく、複雑なロ
ジックを用いることもなく、クロストークをなくし、高
品位な印字を達成することを目的としてなされたもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and in a thermal ink jet printer, there is no reduction in printing speed, no complicated logic is used, and crosstalk is eliminated. The purpose of this is to achieve high quality printing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、液滴を吐出す
るための熱エネルギーを発生する発熱体を付設した複数
のインク流路と、該インク流路にインクを供給するイン
クリザーバと、前記インク流路に対して前記液滴を吐出
するノズルを複数並べてなるプリントヘッドを備えたサ
ーマルインクジェットプリンタにおいて、前記各ノズル
が互いに隣接したノズルに対して記録媒体とプリントヘ
ッドの相対移動方向に対して異なる噴射方向性を有し、
前記各発熱体は隣接する発熱体間でタイミングをずらし
たパルスが印加されることを特徴とするものである。
According to the present invention, there are provided a plurality of ink flow paths provided with heating elements for generating thermal energy for ejecting liquid drops, and an ink reservoir for supplying ink to the ink flow paths. In a thermal inkjet printer including a print head in which a plurality of nozzles for ejecting the liquid droplets are aligned with respect to the ink flow path, the nozzles are adjacent to each other in the relative movement direction of the recording medium and the print head. Have different injection directions,
Each of the heating elements is applied with a pulse whose timing is shifted between adjacent heating elements.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、サーマルインクジェットプリ
ントヘッドにおいて、クロストークによる印字品位の低
下を防ぐためにパルスタイミングを隣接する発熱体間で
ずらす方式を用い、その結果生ずる記録媒体上でのドッ
ト形成位置のズレを、噴射方向性の異なるノズルで補正
し、同一直線上へのドット形成を行なわせることができ
る。したがって、特に、高密度マルチノズルのサーマル
インクジェットプリンタにおいて、高品位の印字が可能
である。
According to the present invention, in the thermal ink jet print head, a method of shifting the pulse timing between adjacent heating elements is used in order to prevent deterioration of the printing quality due to crosstalk, and the resulting dot formation position on the recording medium. The deviation can be corrected by nozzles having different jetting directions, and dots can be formed on the same straight line. Therefore, particularly in a high density multi-nozzle thermal inkjet printer, high quality printing is possible.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明のサーマルインクジェットプ
リントヘッドの一実施例の説明図である。図中、1はプ
リントヘッド、2は記録媒体、3〜6はノズル、7〜1
0は印字ドットである。図では、説明を分かりやすくす
るために、プリントヘッド1には、3〜6の4つのノズ
ルのみを図示した。印字ドット7はノズル3から吐出さ
れたインクドロップで形成されたものであり、印字ドッ
ト8はノズル4から、印字ドット9はノズル5から、印
字ドット10はノズル6からそれぞれ形成されたドット
を示している。また、矢印は、プリントヘッド1が、A
の位置からBの位置へ移動することを表わしている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an illustration of an embodiment of the thermal ink jet print head of the present invention. In the figure, 1 is a print head, 2 is a recording medium, 3 to 6 are nozzles, and 7 to 1
0 is a print dot. In the figure, only four nozzles 3 to 6 are shown in the print head 1 for the sake of clarity. The print dots 7 are formed by ink drops ejected from the nozzles 3, the print dots 8 are dots formed by the nozzles 4, the print dots 9 are dots formed by the nozzles 5, and the print dots 10 are dots formed by the nozzles 6. ing. The arrow indicates that the print head 1
It means that the position moves from the position B to the position B.

【0011】この実施例では、ノズル3および5は、そ
の噴射方向が、記録媒体2またはプリントヘッド1の移
動方向の前方に偏ったノズルであり、ノズル4および6
は、その噴射方向が、記録媒体2またはプリントヘッド
1の移動方向の後方に偏ったノズルである。
In this embodiment, the nozzles 3 and 5 are nozzles whose ejection direction is biased forward in the moving direction of the recording medium 2 or the print head 1, and the nozzles 4 and 6 are provided.
Is a nozzle whose ejection direction is biased rearward in the moving direction of the recording medium 2 or the print head 1.

【0012】印字動作について説明する。まず、ノズル
3,5に印字パルスが印加されて駆動され、ついで、ノ
ズル4,6は、その印字パルスからクロストークが収束
する時間以上遅れた印字パルスが印加されて駆動され
る。ノズル3,5の駆動とノズル4,6の駆動との間
で、プリントヘッド1はAの位置からBの位置へ移動す
る。AからBへの移動量、すなわち、ノズル3,5とノ
ズル4,6との駆動タイミングのズレと、ノズル3,5
とノズル4,6との偏りを合致させるようにしておくこ
とによって、図に示すように、印字ドット7,9と印字
ドット8,10とを同一直線上に形成させることができ
る。
The printing operation will be described. First, a print pulse is applied to the nozzles 3 and 5 to drive them, and then the nozzles 4 and 6 are driven to receive a print pulse delayed from the print pulse by a time longer than the time when the crosstalk converges. The print head 1 moves from the position A to the position B between the driving of the nozzles 3 and 5 and the driving of the nozzles 4 and 6. The amount of movement from A to B, that is, the drive timing deviation between the nozzles 3, 5 and the nozzles 4, 6 and the nozzles 3, 5
As shown in the figure, the print dots 7 and 9 and the print dots 8 and 10 can be formed on the same straight line by making the deviations between the nozzles 4 and 6 coincide with each other.

【0013】図2は、駆動パルスのタイムチャートであ
る。図中、Tは印字パルス、Tpは印字パルス幅、Tc
はクロストークが収束する時間、△Tは印字パルス間隔
である。ノズル3,5が印字パルス幅Tpの印字パルス
で駆動され、その後、クロストークが収束する時間Tc
以上遅らせた印字パルスがノズル4,6に印加される。
この場合、印字パルス間隔△Tは、 △T>(Tp+Tc) であることが必要であり、それによって、クロストーク
による印字品位の低下を防ぐことができる。
FIG. 2 is a time chart of drive pulses. In the figure, T is the print pulse, Tp is the print pulse width, and Tc
Is the time when the crosstalk converges, and ΔT is the print pulse interval. The nozzles 3 and 5 are driven by the print pulse having the print pulse width Tp, and then the time Tc at which the crosstalk converges.
The printing pulse delayed as described above is applied to the nozzles 4 and 6.
In this case, the print pulse interval ΔT needs to be ΔT> (Tp + Tc), which can prevent deterioration of the print quality due to crosstalk.

【0014】次に、記録媒体上で同一直線上への印字ド
ットの形成を行なわせるパルスのタイミングについて、
図2,図3で説明する。
Next, regarding the timing of the pulse for forming the print dots on the same straight line on the recording medium,
This will be described with reference to FIGS.

【0015】図3は、プリントヘッド1が、移動速度V
でAの位置からBの位置に矢印の方向に移動しながら印
字を行なうことを表わしている。Lはプリントヘッド1
のノズル面と記録媒体2との距離を示す。また、θ1
ノズル3,5の噴射方向の前方への偏角、θ2 はノズル
4,6の噴射方向の後方への偏角を示している。これら
ノズル3〜6によって記録媒体2上に、プリントヘッド
1の移動方向に垂直なラインを形成する場合の条件は、
図3に示すように、プリントヘッド1がAの位置で印字
した印字ドットの位置と、△Tの後にBの位置で印字し
た印字ドットの位置が、横からみて一致することであ
り、 △T=(tanθ1 +tanθ2 )×L/V の関係を満足すればよいことが分かる。なお、上述した
ように、この△Tは、クロストークの収束する時間Tc
より長くなるように設定することが必要であることはい
うまでもない。
In FIG. 3, the print head 1 moves at a moving speed V.
Indicates that printing is performed while moving from the position A to the position B in the direction of the arrow. L is print head 1
The distance between the nozzle surface and the recording medium 2 is shown. Further, θ 1 represents a forward deviation angle of the nozzles 3 and 5 in the ejection direction, and θ 2 represents a backward deviation angle of the nozzles 4 and 6 in the ejection direction. The conditions for forming a line perpendicular to the moving direction of the print head 1 on the recording medium 2 by these nozzles 3 to 6 are as follows.
As shown in FIG. 3, the position of the print dot printed by the print head 1 at the position A and the position of the print dot printed at the position B after ΔT are the same when viewed from the side. It is understood that it is sufficient to satisfy the relationship of = (tan θ 1 + tan θ 2 ) × L / V. As described above, this ΔT is the time Tc at which the crosstalk converges.
It goes without saying that it is necessary to set it to be longer.

【0016】なお、θ1 ,θ2 は、プリントヘッドが移
動していない状態において、その噴射方向を測定してそ
の値としてもよいが、実際は、プリントヘッドが移動し
ながら印字が行なわれるので、移動状態における噴射位
置と記録媒体上での印字ドットの位置から、噴射方向を
決定するのが、より正確である。また、プリントヘッド
の移動速度をVとして説明したが、記録媒体が移動して
もよく、したがって、プリントヘッドの移動速度は、プ
リントヘッドと記録媒体との相対的な移動速度を意味す
るものである。
It should be noted that θ 1 and θ 2 may be measured by measuring the jetting direction of the print head while the print head is not moving, but in practice, printing is performed while the print head is moving. It is more accurate to determine the ejection direction from the ejection position in the moving state and the position of the print dot on the recording medium. Although the moving speed of the print head has been described as V, the recording medium may move. Therefore, the moving speed of the print head means the relative moving speed of the print head and the recording medium. .

【0017】上述した実施例では、プリントヘッドのノ
ズルを、2つのグループに分けて、2通りの噴射方向性
を持たせるようにしたが、nのグループに分けて、n通
りの噴射方向性を持つノズルを備えるようにしてもよ
い。ノズルをnのグループに分けたプリントヘッドに対
しても、各グループごとに噴射方向性の異なるノズルに
加えられる印字パルスの印字パルス間隔を△Tnとし、
1つのグループのノズルを駆動した後、次のグループに
及ぼすクロストークが収束する時間をTcとした場合、 △Tn>(Tp+Tc) となるようにすればよい。また、印字パルスの周期T
は、 T>n×△Tn であることが必要である。
In the above-described embodiment, the nozzles of the print head are divided into two groups so as to have two kinds of ejection directionality. However, the nozzles are divided into n groups and have n kinds of ejection directionality. You may make it equip with the nozzle to have. Even for a print head in which nozzles are divided into n groups, the print pulse interval of the print pulses applied to the nozzles having different ejection directions for each group is ΔTn,
After the nozzles of one group are driven, when the time when the crosstalk affecting the next group converges is Tc, ΔTn> (Tp + Tc) may be satisfied. Also, the print pulse cycle T
Needs to be T> n × ΔTn.

【0018】図4は、噴射方向に偏角を持たせたノズル
の一実施例の原理図である。図中、11は親水性処理
膜、12は疎水性処理膜、13はノズル吐出口、14は
インクメニスカス面、15はインクである。この実施例
では、ノズル内面の上部に親水性処理膜11を設けたこ
とによって、インクに対し親水的である。また、ノズル
内面の下部は、疎水性処理膜12を設けたことによっ
て、インクに対し疎水的である。インクが吐出された
後、疎水的な内面に対しては、インクがリフィルされ
ず、したがって、インクメニスカス面14は、図に示す
ように、傾いて形成される。図示しない発熱体に印字信
号が印加され、発熱体上でインクが膜沸騰して発生した
バブルの作用でノズル吐出口13よりインクが吐出され
るが、インクメニスカス面14が傾いて形成されている
ため、親水性処理膜11側は、インク吐出が早く進行
し、疎水性処理膜12側は、インク吐出が遅く進行する
ことになり、親水性処理膜11が形成された上方に曲が
ってインクが吐出される。
FIG. 4 is a principle view of an embodiment of a nozzle having a deviation angle in the jetting direction. In the figure, 11 is a hydrophilic treatment film, 12 is a hydrophobic treatment film, 13 is a nozzle ejection port, 14 is an ink meniscus surface, and 15 is ink. In this embodiment, by providing the hydrophilic treatment film 11 on the inner surface of the nozzle, it is hydrophilic to the ink. Further, the lower portion of the inner surface of the nozzle is hydrophobic with respect to the ink due to the provision of the hydrophobic treatment film 12. After the ink is ejected, the hydrophobic inner surface is not refilled with the ink, and thus the ink meniscus surface 14 is formed to be inclined as shown in the figure. A print signal is applied to a heating element (not shown), and ink is ejected from the nozzle ejection port 13 by the action of bubbles generated by film boiling of the ink on the heating element, but the ink meniscus surface 14 is formed inclined. Therefore, on the hydrophilic treatment film 11 side, the ink ejection progresses quickly, and on the hydrophobic treatment film 12 side, the ink ejection progresses slowly, so that the ink bends upward and the ink is ejected. Is ejected.

【0019】インク吐出方向の角度は、親水性処理膜,
疎水性処理膜の親水性,疎水性の程度や、長さ,面積等
に応じて選定することができる。もちろん、親水性処理
膜,疎水性処理膜の両方を設けることは必ずしも必要で
はなく、一方の処理膜のみを設けるようにしてもよい。
The angle of the ink ejection direction depends on the hydrophilic treatment film,
It can be selected according to the degree of hydrophilicity and hydrophobicity of the hydrophobic treatment film, length, area and the like. Of course, it is not always necessary to provide both the hydrophilic treatment film and the hydrophobic treatment film, and only one treatment film may be provided.

【0020】図5,図6は、図4で説明した実施例を実
際のノズルに適応したプリントヘッドの第1の具体例を
説明するためのもので、図5は、インク流路方向の断面
図、図6は、ノズル面側からみた正面図である。図中、
11は親水性処理膜、12は疎水性処理膜、16はチャ
ネル基板、17,18は厚膜樹脂層、19はヒーター基
板、20はヒーター、21はインクリザーバである。こ
のプリントヘッドは、厚膜樹脂層17,18とヒーター
20とを備えたヒーター基板19と、異方性エッチング
によりインク流路が形成されたチャネル基板16とを接
合し、ダイシングすることにより個々のヘッドチップに
分離して形成されたものである。ヒーター20には、駆
動電流を供給する電極が接続され、ヒーター下部には発
生した熱を効率良くインクに伝えるための蓄熱層を備
え、ヒーター表面には、インクとの絶縁とバブルの収縮
によるキャビテーションダメージから保護するための保
護層が設けられているが、これらの図示は省略した。
FIGS. 5 and 6 are for explaining a first specific example of the print head in which the embodiment described in FIG. 4 is applied to actual nozzles, and FIG. 5 is a cross section in the ink flow path direction. 6 and 6 are front views seen from the nozzle surface side. In the figure,
Reference numeral 11 is a hydrophilic treatment film, 12 is a hydrophobic treatment film, 16 is a channel substrate, 17 and 18 are thick film resin layers, 19 is a heater substrate, 20 is a heater, and 21 is an ink reservoir. In this print head, a heater substrate 19 provided with thick film resin layers 17 and 18 and a heater 20 and a channel substrate 16 in which an ink flow path is formed by anisotropic etching are joined and then diced. It is formed separately on the head chip. An electrode for supplying a driving current is connected to the heater 20, a heat storage layer for efficiently transmitting the generated heat to the ink is provided under the heater, and cavitation due to insulation of the ink and contraction of bubbles is provided on the heater surface. Although a protective layer for protecting from damage is provided, these are not shown.

【0021】インクリザーバ21は、複数のインク流路
に共通してインクを供給しており、バブルの発生圧力
が、インクリザーバ21を介して隣接する流路に伝搬さ
れてしまう。
The ink reservoir 21 supplies ink to a plurality of ink channels in common, and the generated pressure of bubbles is propagated to the adjacent channels via the ink reservoir 21.

【0022】チャネル基板16側のノズル内面には、1
ノズルおきに交互に親水性処理膜11と疎水性処理膜1
2が施されている。ヒーター基板19側のノズル内面
は、それぞれ対応するチャネル基板16側の処理膜の親
水性,疎水性とは逆の疎水性,親水性の処理膜が施され
ている。親水処理膜11は、金属薄膜を蒸着させるこ
と、あるいは、シランカップリング剤をスプレーコート
すること等によって形成される。また、疎水性処理膜1
2は、シリコーン樹脂,フッ素系樹脂,シラザン系化合
物等を、不必要なところに処理が及ばないようマスキン
グをした後、スプレーコートあるいはスパッタリング等
により形成される。この親水性処理および疎水性処理
は、製造工程において、チャネル基板16とヒーター基
板19との接合前になされるのが、製造上容易である。
1 is provided on the inner surface of the nozzle on the side of the channel substrate 16.
The hydrophilic treatment film 11 and the hydrophobic treatment film 1 are alternately arranged every nozzle.
2 has been given. The inner surface of the nozzle on the heater substrate 19 side is provided with a hydrophobic or hydrophilic treatment film that is opposite to the hydrophilic or hydrophobic treatment film on the corresponding channel substrate 16 side. The hydrophilic treatment film 11 is formed by vapor-depositing a metal thin film, spray-coating a silane coupling agent, or the like. In addition, the hydrophobic treatment film 1
2 is formed by spray coating or sputtering after masking with a silicone resin, a fluororesin, a silazane compound or the like so that unnecessary portions are not treated. The hydrophilic treatment and the hydrophobic treatment are easily performed in the manufacturing process before joining the channel substrate 16 and the heater substrate 19 in terms of manufacturing.

【0023】図7,図8は、図4で説明した実施例を実
際のノズルに適応したプリントヘッドの第2の具体例を
説明するためのもので、図7は、インク流路方向の断面
図、図8は、ノズル面側からみた正面図である。図中、
図5,図6と同様な部分には同じ符号を付して説明を省
略する。親水性処理もしくは疎水性処理は、必ずしもヒ
ーター基板側、チャネル基板側の両側に施す必要はな
い。メニスカス面さえ傾いて形成されればよいのであ
り、この具体例では、ヒーター基板19側の内面のみ
に、ノズル列の交互に、親水性処理膜11、もしくは、
疎水性処理膜12を施した。この具体例でも、隣接する
ノズル間で噴射方向性を変えることができる。
7 and 8 are for explaining a second specific example of the print head in which the embodiment described in FIG. 4 is applied to an actual nozzle, and FIG. 7 is a cross section in the ink flow path direction. 8 and 9 are front views seen from the nozzle surface side. In the figure,
The same parts as those in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The hydrophilic treatment or the hydrophobic treatment need not necessarily be performed on both sides of the heater substrate side and the channel substrate side. It suffices that only the meniscus surface be formed to be inclined. In this specific example, only the inner surface on the heater substrate 19 side, the nozzle rows alternate, the hydrophilic treatment films 11 or
The hydrophobic treatment film 12 was applied. In this specific example as well, the ejection directionality can be changed between the adjacent nozzles.

【0024】図9,図10は、図4で説明した実施例を
実際のノズルに適応したプリントヘッドの第3の具体例
を説明するためのもので、図9は、インク流路方向の断
面図、図10は、ノズル面側からみた正面図である。図
中、図5,図6と同様な部分には同じ符号を付して説明
を省略する。この具体例では、チャネル基板16側のみ
に親水性処理または疎水性処理を施した。第1または第
2の具体例と同様に、隣接するノズル間での噴射方向性
を変えることができる。
FIGS. 9 and 10 are for explaining a third specific example of the print head in which the embodiment described in FIG. 4 is applied to actual nozzles, and FIG. 9 is a cross section in the ink flow path direction. FIG. 10 and FIG. 10 are front views seen from the nozzle surface side. In the figure, the same parts as those in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this specific example, only the channel substrate 16 side was subjected to hydrophilic treatment or hydrophobic treatment. Similar to the first or second specific example, the ejection directionality between adjacent nozzles can be changed.

【0025】上述した具体例では、全てのノズルに、親
水性処理または疎水性処理を施した。しかし、未処理の
ノズルと、親水性処理や疎水性処理を施したノズルとで
は、メニスカス面の傾きが異なるようにできるから、全
てのノズルに処理を施す必要もなく、1ノズルおきに処
理をしたノズルと、処理をしないノズルとを、交互に配
列するようにしてもよい。
In the above-mentioned specific example, all the nozzles are subjected to hydrophilic treatment or hydrophobic treatment. However, since the inclination of the meniscus surface can be made different between the untreated nozzle and the nozzle that has been subjected to the hydrophilic treatment or the hydrophobic treatment, it is not necessary to treat all the nozzles, and the treatment is performed every other nozzle. The nozzles that have been subjected to the treatment and the nozzles that are not to be processed may be arranged alternately.

【0026】図11は、噴射方向に偏角を持たせたノズ
ルの他の実施例の原理図である。図中、13はノズル吐
出口、15はインク、15’は吐出されるインク、22
は突起である。この実施例では、ノズル吐出口13の付
近にインクの運動方向を変える突起22を形成した。突
起22を設けることによって、ノズル吐出口13におい
て、インクに横向きの運動量を与え、噴射方向を曲げる
ことができる。この実施例では、発熱体上に発生したバ
ブルの作用で、インク15に運動量が与えられ、ノズル
吐出口13よりインクが吐出される際に、ノズル内面上
部に突起22が出ているため、図の短い矢印で示す突起
22側のインクは流速が小さく、図の長い矢印で示す突
起22から離れた側のインクは流速が大きい。この流速
の差によって、吐出されるインク15’には、下向きに
運動量が与えられ、下方に曲がって吐出される。
FIG. 11 is a principle view of another embodiment of the nozzle having a deviation angle in the jetting direction. In the figure, 13 is a nozzle ejection port, 15 is ink, 15 'is ejected ink, 22
Is a protrusion. In this embodiment, a protrusion 22 that changes the ink movement direction is formed near the nozzle discharge port 13. By providing the protrusions 22, it is possible to impart a lateral momentum to the ink at the nozzle ejection ports 13 and bend the ejection direction. In this embodiment, the action of the bubbles generated on the heating element gives momentum to the ink 15, and when the ink is ejected from the nozzle ejection port 13, the protrusion 22 is projected on the upper part of the inner surface of the nozzle, The flow velocity of the ink on the side of the protrusion 22 indicated by the short arrow is low, and the flow velocity of the ink on the side away from the protrusion 22 indicated by the long arrow is high. Due to the difference in the flow velocities, the ejected ink 15 ′ is given a downward momentum, and is ejected while curving downward.

【0027】図12乃至図14は、図11で説明した実
施例のノズルの作製方法の一例の説明図である。図中、
図5と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。22は突起、23は長いチャネル、24は短いチャ
ネルである。
12 to 14 are explanatory views of an example of a method of manufacturing the nozzle of the embodiment described in FIG. In the figure,
The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. 22 is a protrusion, 23 is a long channel, and 24 is a short channel.

【0028】図12は、チャネル基板16の平面図であ
る。シリコン基板を用いて、異方性エッチングによっ
て、チャネルが形成されるが、互いに隣接するチャネル
においては、インク吐出口となる側の端部の位置が異な
るように、長いチャネル23と短いチャネル24を形成
する。突起が形成される短いチャネル24は、突起の形
成されない長いチャネル23より太く形成するのが望ま
しい。長いチャネル23と短いチャネル24を同じ太さ
で形成すると、突起22が形成されたノズルは、突起が
形成されないノズルに比べて、インク吐出口が小さくな
り、流路抵抗が大きくなる。突起22が形成される短い
チャネル24を、突起が形成されないチャネル23より
も太くすることによって、流路抵抗を同じとすることが
できるからである。
FIG. 12 is a plan view of the channel substrate 16. Channels are formed by anisotropic etching using a silicon substrate. In adjacent channels, a long channel 23 and a short channel 24 are formed so that the positions of the end portions on the ink ejection port side are different. Form. The short channel 24 in which the protrusion is formed is preferably thicker than the long channel 23 in which the protrusion is not formed. If the long channel 23 and the short channel 24 are formed to have the same thickness, the nozzle having the protrusion 22 has a smaller ink ejection port and a larger flow path resistance than the nozzle having no protrusion. This is because the channel resistance can be made the same by making the short channel 24 in which the projection 22 is formed thicker than the channel 23 in which the projection is not formed.

【0029】図12で説明したチャネル基板16を、ダ
イシングする位置を調整することによって、突起22を
形成することができる。図13に示すように、チャネル
基板16を、図示しないヒーター基板に接合した後、破
線A−Aで示すダイシング位置でダイシングする。異方
性エッチングによる斜めのエッチング形状によって、短
いチャネル24にはノズル開口部に突起22が残り、長
いチャネル23にはノズル開口部に突起は残らない。図
14は、その断面図であり、実線で示す短いチャネル2
4には、ダイシング位置A−Aにより突起22が残り、
点線で示す長いチャネル23には、突起は残らない。こ
のようにして1つおきのノズルに噴射方向を変える突起
22のあるものとないものとを形成することができる。
The protrusions 22 can be formed by adjusting the dicing position of the channel substrate 16 described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, after bonding the channel substrate 16 to a heater substrate (not shown), dicing is performed at a dicing position indicated by a broken line AA. Due to the oblique etching shape of the anisotropic etching, the projection 22 remains in the nozzle opening in the short channel 24 and the projection does not remain in the nozzle opening in the long channel 23. FIG. 14 is a sectional view of the short channel 2 shown by a solid line.
4, the protrusion 22 remains due to the dicing position AA,
No protrusions remain in the long channel 23 shown by the dotted line. In this way, it is possible to form the nozzles with and without the projections 22 that change the ejection direction on every other nozzle.

【0030】なお、上述の説明では、2通りの噴射方向
性のノズルを、1ノズルおきに配置したものについて述
べたが、n通りの噴射方向性を持つノズルをnノズルご
とに配置してもよい。噴射方向性の偏りをn通りのノズ
ルを持つヘッドは、親水処理もしくは疎水処理の面積を
段階的に変化させること、または、ノズル吐出口付近の
突起の大きさを段階的に変化させること、さらには、こ
れらの方法を組み合わせること、など適宜の方法で作成
することができる。
In the above description, the nozzle having two kinds of jetting direction is arranged every other nozzle, but the nozzle having n kinds of jetting direction is arranged every n nozzles. Good. A head having n nozzles with uneven jetting directionality is capable of changing the area of hydrophilic treatment or hydrophobic treatment stepwise, or changing the size of the protrusions near the nozzle outlet stepwise. Can be created by an appropriate method such as a combination of these methods.

【0031】実験例について説明する。実験例では、ヒ
ーター基板上に1ノズルおきにシリコーン樹脂(東レ・
ダウ・コーニング(株)製:商品名SR2411)の1
%トルエン溶液をディッピング処理し、疎水性の膜を形
成した。次に、この疎水性の膜を、120℃で1時間加
熱を行ない、硬化させ焼結を行なった。この疎水性処理
膜は、ダイシング後、ノズル吐出口よりも、8μm,1
5μm,37μmの位置まで達する3種類の大きさで作
製した。この基板をチャネル基板と接合し、ダイシング
して、図7,図8の具体例で説明したタイプで疎水性処
理のみをしたノズルを作製した。疎水性処理が施されな
い1つおきのノズルは、なんの処理もしていない。ノズ
ルの密度は、300spiである。
An experimental example will be described. In the experimental example, a silicone resin (Toray
Dow Corning Co., Ltd .: Product name SR2411) 1
% Toluene solution was subjected to dipping treatment to form a hydrophobic film. Next, this hydrophobic film was heated at 120 ° C. for 1 hour to be hardened and sintered. After the dicing, this hydrophobic treatment film is 8 μm, 1 μm
It was manufactured in three sizes reaching the positions of 5 μm and 37 μm. This substrate was bonded to a channel substrate and diced to produce a nozzle of the type described in the specific examples of FIGS. Every other nozzle not subjected to the hydrophobic treatment is not treated at all. The nozzle density is 300 spi.

【0032】このヘッドで印字をしたところ、図15に
示す噴射方向性の偏りを示した。この結果から、プリン
トヘッドから記録媒体までの距離1.5mm、駆動周波
数4.5kHz、ヘッド移動速度0.38m/s、クロ
ストークの収束する時間20μsとして、 tanθ1 +tanθ2 >5.0×10-3 ならばよいと計算された。そこで、処理膜を37μmま
で形成したヘッドを用いて、 θ1 =10mrad、 θ2 =0 より △T=39μs と求め、印字を4.5kHz,印字パルス間隔(△T)
を39μsで印字を行なったところ、クロストークのな
い、なおかつ、ドット形成位置のズレのない印字ができ
た。
When printing was carried out with this head, there was a bias in the jetting directionality shown in FIG. From these results, assuming that the distance from the print head to the recording medium is 1.5 mm, the driving frequency is 4.5 kHz, the head moving speed is 0.38 m / s, and the crosstalk convergence time is 20 μs, tan θ 1 + tan θ 2 > 5.0 × 10 -3 was calculated to be good. Therefore, using a head having a processed film formed up to 37 μm, ΔT = 39 μs was obtained from θ 1 = 10 mrad and θ 2 = 0, and printing was performed at 4.5 kHz and printing pulse interval (ΔT).
Was printed for 39 μs, it was possible to print without crosstalk and without deviation of the dot formation position.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、サーマルインクジェットプリンタにおいて、
クロストークが収束する時間以上遅らせたパルスを印加
しても、印字ドットのズレのないプリントヘッドを得る
ことができ、印字品位の低下を防ぎ、高品位な印字を達
成することができるという効果がある。
As is clear from the above description, according to the present invention, in the thermal ink jet printer,
Even if a pulse delayed by more than the time when the crosstalk converges is applied, it is possible to obtain a print head with no deviation of print dots, prevent the print quality from deteriorating, and achieve high-quality printing. is there.

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

【図1】 本発明のサーマルインクジェットプリントヘ
ッドの一実施例の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a thermal inkjet printhead of the present invention.

【図2】 駆動パルスのタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart of drive pulses.

【図3】 プリントヘッドの印字状態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a print state of a print head.

【図4】 噴射方向に偏角を持たせたノズルの一実施例
の原理図である。
FIG. 4 is a principle diagram of an embodiment of a nozzle having a deviation angle in a jet direction.

【図5】 図4で説明した実施例の第1の具体例のイン
ク流路方向の断面図である。
5 is a cross-sectional view of the first specific example of the embodiment described in FIG. 4 in the ink flow path direction.

【図6】 図4で説明した実施例の第1の具体例のノズ
ル面側からみた正面図である。
FIG. 6 is a front view of the first specific example of the embodiment described with reference to FIG. 4, as seen from the nozzle surface side.

【図7】 図4で説明した実施例の第2の具体例のイン
ク流路方向の断面図である。
7 is a cross-sectional view of the second specific example of the embodiment described in FIG. 4 in the ink flow path direction.

【図8】 図4で説明した実施例の第2の具体例のノズ
ル面側からみた正面図である。
FIG. 8 is a front view of the second specific example of the embodiment described in FIG. 4, as seen from the nozzle surface side.

【図9】 図4で説明した実施例の第3の具体例のイン
ク流路方向の断面図である。
9 is a cross-sectional view in the ink flow path direction of a third specific example of the embodiment described in FIG.

【図10】 図4で説明した実施例の第3の具体例のノ
ズル面側からみた正面図である。
FIG. 10 is a front view of the third specific example of the embodiment described in FIG. 4, as seen from the nozzle surface side.

【図11】 噴射方向に偏角を持たせたノズルの他の実
施例の原理図である。
FIG. 11 is a principle view of another embodiment of the nozzle having a deviation angle in the ejection direction.

【図12】 図11で説明した実施例のノズルにおける
チャネル基板の一例の説明図である。
12 is an explanatory diagram of an example of a channel substrate in the nozzle of the embodiment described in FIG.

【図13】 図12のチャネル基板のダイシング位置の
説明図である。
13 is an explanatory diagram of a dicing position of the channel substrate of FIG.

【図14】 図13のチャネル基板の断面図である。14 is a cross-sectional view of the channel substrate of FIG.

【図15】 実験結果の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of experimental results.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プリントヘッド、2…記録媒体、3〜6…ノズル、
7〜10…印字ドット、11…親水性処理膜、12…疎
水性処理膜、13…ノズル吐出口、14…インクメニス
カス面、15…インク、16…チャネル基板、17,1
8…厚膜樹脂層、19…ヒーター基板、20…ヒータ
ー、21…インクリザーバ、22…突起、23…長いチ
ャネル、24…短いチャネル。
1 ... Print head, 2 ... Recording medium, 3-6 ... Nozzle,
7 to 10 ... Print dots, 11 ... Hydrophilic treatment film, 12 ... Hydrophobic treatment film, 13 ... Nozzle ejection port, 14 ... Ink meniscus surface, 15 ... Ink, 16 ... Channel substrate, 17, 1
8 ... Thick film resin layer, 19 ... Heater substrate, 20 ... Heater, 21 ... Ink reservoir, 22 ... Protrusion, 23 ... Long channel, 24 ... Short channel.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 3/04 103 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B41J 3/04 103 B

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するための熱エネルギーを発
生する発熱体を付設した複数のインク流路と、該インク
流路にインクを供給するインクリザーバと、前記インク
流路に対して前記液滴を吐出するノズルを複数並べてな
るプリントヘッドを備えたサーマルインクジェットプリ
ンタにおいて、前記各ノズルが互いに隣接したノズルに
対して記録媒体とプリントヘッドの相対移動方向に対し
て異なる噴射方向性を有し、前記各発熱体は隣接する発
熱体間でタイミングをずらしたパルスが印加されること
を特徴とするサーマルインクジェットプリンタ。
1. A plurality of ink flow paths provided with a heating element for generating thermal energy for ejecting droplets, an ink reservoir for supplying ink to the ink flow paths, and the ink flow path for the ink flow paths. In a thermal inkjet printer including a print head in which a plurality of nozzles for ejecting liquid droplets are arranged, each of the nozzles has a different ejection direction with respect to a relative movement direction of a recording medium and a print head with respect to adjacent nozzles. The thermal ink jet printer is characterized in that each heating element is applied with a pulse whose timing is shifted between adjacent heating elements.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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