JP2007069127A - 印刷ヘッド、印刷装置及び印刷ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インク室に気泡が溜まり難い印刷ヘッドを提供する。
【解決手段】
本発明の印刷ヘッド２０はインク室４６を有しており、インク室４６は導入管４７と流出管４８を介して供給管４１と排出管４２に接続されている。供給管４１に導入管４７が接続された第二の流出口５８は上端が供給管４１天井よりも低く、インクに混入した気泡は供給管４１の天井部分を流れるので、第二の流出口に気泡は入り込まない。インク室４６に気泡が入り込んだとしても、インク室４６に流出管４８が接続された第一の流出口５７は、上端の高さがインク室４６天井と同じになっているので、インク室４６に溜まったインクは第一の流出口５７から排出される。流出管４８が排出管４２に接続された第二の流入口５９は上端の高さが排出管４２の天井と同じなので、流出管４８を流れた気泡は排出管４２に排出される。
【選択図】図５

Description

本発明は印刷装置の技術分野に関し、特にインクジェット印刷に用いられる印刷ヘッドと印刷装置に関する。

従来より、液晶表示素子のカラーフィルター、スペーサー、配向膜、有機ＥＬ表示素子の発光層、プラズマ表示素子の配線等、ＦＰＤ分野の製造、実装配線基板の製造等にはインクジェットプリンタが用いられている。

図１２は従来技術のインクジェットプリンタに用いられる印刷ヘッドを説明するための平面図であり、印刷ヘッド１５０内には供給管１６２と、複数のインク室１６６が設けられている。

各インク室１６６は導入管１６４によって供給管１６２にそれぞれ接続されており、供給管１６２を流れるインクは 各導入管１６４に分配され、インク室１６６に供給される。インク室１６６にはノズル１６５が接続されており、吐出手段１７０によってインク室１６６内に圧力がかかると、インク室１６６に蓄液されたインクがノズル１６５から吐出される。

ところで、供給管１６２を流れるインクには気泡が混入することがあり、気泡が導入管１６４を通ってインク室１６６に入り込むと、ノズル１６５からのインクの吐出量が不安定になったり、甚だしい場合はノズル１６５からインクが吐出されなくなる。
特開平２００５−１３８４４５号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的はインク室に気泡が溜まり難い印刷ヘッドを提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、インク室と、前記インク室の底面に接続された吐出口とを有し、前記インク室には第一の流入口と第一の流出口がそれぞれ設けられ、前記インク室には前記第一の流入口を通ってインクが供給され、前記インクは前記インク室から前記第一の流出口を通って排出されるように構成され、前記インク室に設けられた吐出手段によって、前記インク室の容積が変わると、前記インク室に供給された前記インクが前記吐出口から吐出されるように構成された印刷ヘッドであって、前記インク室の底面からの高さは、前記第一の流入口の上端よりも前記第一の流出口の上端の方が高くされた印刷ヘッドである。
請求項２記載の発明は、供給管と、前記供給管に設けられた第二の流出口と、一端が前記第二の流出口に接続され、他端が前記第一の流入口に接続された導入管とを有し、前記インクは前記供給管内を流れ、前記第二の流出口を通って前記導入管に分配され、前記第一の流入口を通って前記インク室に供給されるように構成された請求項１記載の印刷ヘッドであって、前記インク室の底面からの高さは、前記第二の流出口の上端よりも、前記供給管の上端の高さの方が高くされた印刷ヘッドである。
請求項３記載の発明は、排出管と、前記排出管に設けられた第二の流入口と、一端が前記第一の流出口に接続され、他端が前記第二の流入口に接続された流出管とを有し、前記インクは、前記第一の流出口から排出された後、前記流出管内を流れ、前記第二の流入口を通って前記排出管に排出されるよう構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記インク室の底面から前記第二の流入口の上端までの高さは、前記インク室の底面から前記排出管の上端までの高さと同じか、それよりも低くされた印刷ヘッドである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記排出管には、前記インク室を通ったインクだけが排出されるように構成された印刷ヘッドである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記供給管の、前記分配口が設けられた位置よりも前記インクが流れる方向の下流側には接続管の一端が接続され、前記接続管の他端は、前記排出管の前記排出口が設けられた位置よりも前記インクの流れる方向の上流側に接続され、前記排出管には、前記インク室を通った前記インクの他に、前記接続管を通った前記インクが排出される印刷ヘッドである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の印刷ヘッドであって、前記接続管の内径の少なくとも一部は、前記排出管の内径よりも狭くされた印刷ヘッドである。
請求項７記載の発明は、請求項５記載の印刷ヘッドであって、前記接続管にはコンダクタンス調整手段が設けられ、前記コンダクタンス調整手段によって、前記インクの流れる流路の広さが変化するように構成された印刷ヘッド。
請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置である。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の印刷ヘッドを製造する印刷ヘッドの製造方法であって、ノズルプレート上に、第一、第二の下側太溝と、複数の下側開口と、一端が前記下側開口に接続され、他端が前記第一の下側太溝に接続された上側細溝とを有する下側プレートを配置し、カバーシート上に、前記第一、第二の下側太溝と対応する位置に形成された第一、第二の上側太溝と、前記下側開口と対応する位置にそれぞれ形成された上側開口と、一端が前記上側開口に接続され、他端が前記第二の上側太溝に接続された上側細溝とを有する上側プレートを配置し、前記ノズルプレートの前記下側プレートが配置された面と、前記カバーシートの前記上側プレートが配置された面とを貼り合わせ、前記第一の上側太溝を前記第一の下側太溝に連通させて前記供給管を構成し、前記第二の上側太溝を前記第二の下側太溝に連通させて前記排出管を構成し、前記各上側開口を対応する前記下側開口に連通させて前記インク室を構成し、前記下側細溝を前記上層で蓋をして前記導入管を構成し、前記上側細溝を前記下層で蓋をして前記流出管を構成する印刷ヘッドの製造方法である。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の印刷ヘッドの製造方法であって、前記ノズルプレート上に前記下側プレートを配置した後、前記下側プレートをエッチングして前記第一、第二の下側太溝と前記各下側開口と前記各下側細溝を形成する印刷ヘッドの製造方法である。
請求項１１記載の発明は、請求項９又は請求項１０のいずれか１項記載の印刷ヘッドの製造方法であって、前記カバーシート上に前記上側プレートを配置した後、前記上側プレートをエッチングして前記第一、第二の上側太溝と前記各上側開口と前記各上側細溝を形成する印刷ヘッドの製造方法である。

本発明の印刷ヘッドはインク室に気泡が入りにくく、インク室に気泡が入り込んだとしても、その気泡はインクと一緒に排出管に排出されるので、インク室に気泡が溜まり難い。従って、吐出手段でインク室の容積を減少させた時に生じる圧力は気泡に吸収されず、ノズルからはインクが良好に吐出される。

図１、２の符号１０は本発明の印刷装置を示しており、この印刷装置１０は、台１５と、保持体１６と、複数の印刷ヘッド２０とを有している。台１５の側方にはレール１７ａ、１７ｂ延設されており、保持体１６は台１５上でレール１７ａ、１７ｂの延設方向に沿って往復移動が可能なように、レール１７ａ、１７ｂに取り付けられている。

図１、２の符号７は処理対象物を示しており、処理対象物７は表面を鉛直上方に向けた状態で台１５上に配置されている。各印刷ヘッド２０は処理対象物７の表面から所定距離だけ離間するように、保持体１６にそれぞれ取り付けられており、保持体１６が移動する時には、各印刷ヘッド２０も保持体１６と一緒に移動し、各印刷ヘッド２０は処理対象物７と接触することなく、処理対象物７上を移動する。

台１５上の処理対象物７は表面を鉛直上方に向けられ、印刷ヘッド２０は吐出口が形成された面が鉛直下方に向けられているので、印刷ヘッド２０が処理対象物７上を移動する時には、各吐出口は処理対象物７表面と対向したまま移動する。

各印刷ヘッド２０は後述する供給系４にそれぞれ接続されており、印刷ヘッド２０を処理対象物７上を移動させながら、吐出口からインクを吐出すると、処理対象物７の表面に印刷ヘッド２０の移動方向に沿ってインクが塗布される。

図１の符号４は供給系を示している。供給系４は保持体１６外部に配置された据え置きタンク２４と、保持体１６内部に配置された移動タンク２１とを有しており、移動タンク２１と据え置きタンク２４は可撓性配管２９によって接続され、保持体１６が移動する時も、不図示のポンプによって据え置きタンク２４から移動タンク２１にインクが供給される。

据え置きタンク２４は供給元１４に接続され、不図示のポンプによって供給元１４から据え置きタンク２４にインクが補充される。移動タンク２１には太いパイプ（ヘッダ２２）が接続されている。各印刷ヘッド２０には後述する流路が設けられ、該流路はヘッダ２２に接続され、移動タンク２１からヘッダ２２に供給されたインクは各流路に分配される。

尚、流路は分配管２６によってヘッダ２２に接続されている。分配管２６の途中にはフィルタ２３が設けられており、流路にはフィルタ２３で異物が除去された後のインクが供給される。

流路はヘッダ２２の他に排出本管２７に接続されている。排出本管２７は移動タンク２１又は供給系４とは別の排出系に接続されており、流路に供給されたインクは供給系４に戻るか、排出系に排出される。

従って、インクは供給系４と印刷ヘッド２０の流路の間を循環するか、供給系４から流路を通って排出系に排出される。
図４は印刷ヘッド２０を模式的に示す平面図であり、印刷ヘッド２０は供給管４１と排出管４２と複数のインク室４６とを有している。

図５は図４のＡ−Ａ切断線断面図を示しており、印刷ヘッド２０は更にノズルプレート５０を有している。ノズルプレート５０には表面から裏面まで貫通する貫通孔５５が複数設けられている。

ノズルプレート５０表面には下側プレート５３と上側プレート６３とカバーシート６１とが記載した順番に積層されている。貫通孔５５上には、下側プレート５３と上側プレート６３を連通する開口が形成されており、上記インク室４６は該開口のノズルプレート５０とカバーシート６１とで挟まれた空間で構成されているので、貫通孔５５はインク室４６と接続された状態になっている。

上述したノズル４５は貫通孔５５の下側プレート５３とは反対側の開口で構成され、外部雰囲気に露出しているので、インク室４６はノズル４５を介して外部雰囲気と接続される。

ここでは、ノズル４５は直線状に並べられており、各インク室４６はノズル４５上に位置するので、インク室４６もノズル４５と同じ直線上に並べられた状態になっている。

インク室４６の両側には、下側プレート５３と上側プレート６３を連通する太溝がインク室４６の列と平行に延設されており、一方の太溝で上記供給管４１が構成され、他方の太溝で上記排出管４２が構成されている。

下側プレート５３と上側プレート６３には、一端が供給管４１の一端に接続され、他端が排出管４２の一端に接続された不図示の太溝が形成されており、その太溝で供給管４１を排出管４２に接続する接続管が構成されている。図４の符号４３はその接続管を示している。

供給管４１の一端は上述した分配管２６に接続され、排出管４２の一端は排出本管２７に接続されている。供給管４１の他端と排出管４２の他端は接続管４３によって互いに接続されているので、供給管４１と接続管４３と排出管４２とで構成される流路４０は、分配管２６と排出本管２７の両方に接続されている。

上述した供給系４には不図示のポンプが接続されており、ポンプによって分配管２６にインクが押し出されると、供給管４１の一端にインクが供給され、インクは流路４０を供給管４１側から排出管４２側に向かって流れ、排出管４２の一端から排出本管２７に排出される。

下側プレート５３には一端が供給管４１に接続され、他端がインク室４６に接続された細溝が形成され、上側プレート６３には一端がインク室４６に接続され、他端が排出管４２に接続された細溝が形成されている。

図４の符号４７はインク室４６を供給管４１に接続する細溝で構成された導入管を示し、同図の符号４８はインク室４６を排出管４２に接続する流出管を示しており、インク室４６は導入管４７と流出管４８によって供給管４１と排出管４２の両方に接続されている。従って、供給管４１と排出管４２は接続管４３を介してだけでなく、インク室４６を介して互いに接続された状態になっている。

図５の符号５６、５７はインク室４６に導入管４７と流出管４８が接続された第一の流入口と第一の流出口を示しており、同図の符号５８は導入管４７が供給管４１に接続された第二の流出口を示し、同図の符号５９は流出管４８が排出管４２に接続された第二の流入口を示している。

上述したように、流路４０にはインク供給系４のポンプからインクが押し出されるようになっており、流路４０内の圧力はポンプに近い方が高く、ポンプに遠い方が低い。

流路４０のうち、供給管４１は排出管４２よりもポンプに近く、第二の流出口５８は供給管４１に設けられているのに対し、第二の流入口５９は排出管４２に設けられているから、第二の流出口５８はポンプに近くて圧力の高いところに設けられ、第二の流入口５９は第二の流出口５８よりもポンプに遠くて圧力の低いところに設けられたことになる。従って、供給管４１内を流れるインクは圧力差によって第二の流出口５８に引き込まれ、インク室４６を通って第二の流入口５９から排出管４２に流れ込む。

上述したように、印刷ヘッド２０はノズル４５を鉛直下方に向けて配置されているので、供給管４１とインク室４６と導入管４７と流出管４８と排出管４２は、それぞれノズルプレート５０側の面を底面とし、カバーシート６１側の面を天井とする。

供給管４１と排出管４２とを構成する太溝と、インク室４６を構成する開口は、カバーシート６１とノズルプレート５０で挟まれているので、供給管４１と排出管４２とインク室４６の各底面はノズルプレート５０表面で構成され、各天井はカバーシート６１表面で構成されている。

導入管４７を構成する細溝は底面にノズルプレート５０が露出し、天井は上側プレート６３で蓋されているので、その底面はインク室４６や供給管４１の各底面と面一であるが、その天井のインク室４６底面からの高さは、インク室４６や供給管４１の各天井よりも低い。従って、インク室４６底面からの高さは、導入管４７の第二の流出口５８よりも、供給管４１の天井の方が高い。

インクの比重は気泡よりも重く、供給管４１の流れるインクに気泡が混入した場合、その気泡は供給管４１の天井部分を流れるので、第二の流出口５８には気泡が入り込まずインクだけが導入管４７を通ってインク室４６に供給される。

第一の流入口５６は、下端がインク室４６底面に位置し、上端がインク室４６の天井よりも低い位置にあるので、第一の流入口５６からインク室４６の底面部分にインクが供給される。

流出管４８を構成する上側プレート６３の細溝は底面に下側プレート５３が露出し、天井がカバーシート６１で蓋されているので、流出管４８の底面はインク室４６や排出管４２に比べてインク室４６底面よりも高い位置にあるが、その天井はインク室４６や排出管４２の各天井と同一面内にある。
従って、流出管４８の第一の流出口５７の上端は、インク室４６底面からの高さが第一の流入口５６よりも高く、かつ、インク室４６の天井と略等しくなっている。

仮に、インク室４６に供給されるインクに気泡が混入したり、ノズル４５から空気が入り込んだ場合、気泡はインク室４６の天井部分に溜まるので、気泡はインクと一緒に第一の流出口５７から流出管４８に排出される。

上述したように、印刷ヘッド２０はノズル４５が形成された面が鉛直下方に向けられ、カバーシート６１は表面が略水平に向けられているので、インク室４６と排出管４２と流出管４８の各天井は略水平になっている。従って、気泡は流出管４８内に留まらず、インクの流れに乗って排出管４２に向かって流れる。

流出管４８の天井は排出管４２の天井と面一なので、第二の流入口５９の上端は、インク室４６底面からの高さが排出管４２の天井と同じ高さになっている。従って、第二の流入口５９には気泡が溜まらず、気泡はインクと一緒に排出管４２に速やかに排出される。

このように、本発明の印刷ヘッド２０では、インク室４６内に気泡が入り込みに難く、仮にインク室４６に気泡が入り込んでもその気泡が速やかに排出されるので、インク室４６に気泡が溜まらない。

カバーシート６１のインク室４６の真上位置には吐出手段３０が配置されている。例えば吐出手段３０は第一、第二の電極３２、３３と、第一、第二の電極３２、３３に挟まれた圧電体３１とを有している。

第一、第二の電極３２、３３に通電し、圧電体３１に圧力をかけると、吐出手段３０が変形し、吐出手段３０と一緒にインク室４６の天井を構成するカバーシート６１も変形してインク室４６内の容積が変化する。インク室４６の容積を減少させて内部圧力を高くすると、インク室４６内のインクが貫通孔５５にインクが押し出され、ノズル４５からインクが吐出される。

この時、インク室４６に気泡が溜まっていると、吐出手段３０によって生じた圧力が気泡で打ち消され、吐出不良となるが、上述したようにインク室４６には気泡が溜まらないので、ノズル４５からは正常にインクが吐出される。

導入管４７の径は、単位時間当たりにノズル４５から吐出される液量よりも、単位時間当たりに導入管４７からインク室４６に供給される液量の方が多くなるように設定されているので、ノズル４５からインクが吐出される時も、排出管４２には流出管４８を通ったインクが排出され、排出管４２からは流出管４８にインクが逆流しない。

尚、図６（ａ）に示したように接続管４３の少なくとも一部に内径が排出管４２の内径よりも狭い圧力調整部４４を設ければ、圧力調整部４４よりもインクの流れる方向の上流側は、下流側よりも圧力がより高くなる。従って、供給管４１内の圧力は、圧力調整部４４を設けない場合よりも高くなり、導入管４７とインク室４６と流出管４８を流れるインクの流速を速くすることができる。

圧力調整部４４の形成方法も特に限定されず、図６（ａ）に示したように接続管４３の幅を狭くすることで接続管４３の内径を狭くしてもよいし、接続管４３の幅を狭くしなくても、接続管４３を下側プレート５３又は上側プレート６３の一方に形成された太溝だけで構成し、底面から天井までの距離を短くすることでその内径を狭くすることもできる。

また、接続管４３に可変のコンダクタンス調整手段３４を設けることで、インク室４６の流速を速くすることもできる（図６（ｂ））。コンダクタンス調整手段３４は、具体的にはバタフライバルブや、ダイヤフラムバルブ、ニードルバルブ等のバルブを有しており、そのバルブの弁を閉めるとインクの流れる流路が狭くなり、弁を開けるとインクの流れる流路が広くなる。

流路を流れるインクの圧力損失は、その流路が広いと小さく、その流路が狭いと大きいので、バルブの開度を調整し、流路の広さを変えることで、コンダクタンス調整手段３４よりも上流側と下流側、即ち供給管４１と排出管４２の間の圧力差を所望の値に設定し、導入管４７とインク室４６と流出管４８を流れるインクの流速を所望の値に制御することができる。

また、コンダクタンス調整手段３４としてマスフローコントローラを設け、該マスフローコントローラで接続管４３内を流れるインクの流速を制御してコンダクタンスを調整してもよい。特に、インクがスペーサ粒子のような粒子材料を含有する場合には、粒子材料の径、濃度、液粘度に応じて、最適なコンダクタンス調整ができる。
尚、ここで流路の広さとは、インクが流れる空間を、インクが流れる方向と直交する方向に切断した時の断面積のことである。

更に、図７に示したように、接続管を設けず、供給管４１と排出管４２を分離し、供給管４１と排出管４２を導入管４７とインク室４６と流出管４８で構成される流路だけを介して接続することもできる。

供給管４１と排出管４２はインク室４６の列を挟んで互いに平行に配置されている。インク室４６の列の先頭側を供給管４１と排出管４２の一端とし、インク室４６の列の末尾側を、供給管４１と排出管の他端とすると、供給管４１の一端が分配管２６に接続された場合には、排出管４２の他端を排出本管２７に接続し、供給管４１内をインクが流れる方向Ｆと、排出管４２内をインクが流れる方向Ｆを同じ向きにし、他のインク室４６よりも供給管４１の上流側に接続されたインク室４６を他のインク室４６よりも排出管４２の上流側に接続し、逆に他のインク室４６よりも供給管４１の下流側に接続されたインク室４６を他のインク室４６よりも排出管４２の下流側に接続することが望ましい。

次に、上述した印刷ヘッド２０を製造する工程の一例について説明する。
図８（ａ）の符号５１はノズルプレート本体を示している。ノズルプレート本体５１の表面にはカバープレート５２が貼付され、ノズルプレート本体５１とカバープレート５２とでノズルプレート５０が構成されており、ノズルプレート５０のカバープレート５２側の面には下側プレート５３が貼付されている。

下側プレート５３の上述したインク室４６と供給管４１と排出管４２と導入管４７が形成されるべき位置をそれぞれエッチングし、上述したインク室４６が形成される位置に開口４６ａを形成し、上述した供給管４１と、排出管４２が形成される位置にそれぞれ太溝４１ａ、４２ａを形成し、上述した導入管４７が形成される位置に太溝４１ａ、４２ａよりも幅が狭い細溝４７ａを形成する（図８（ｂ））。

ここでは、下側プレート５３はカバープレート５２が露出するまでエッチングされており、従って、各開口４６ａと各太溝４１ａ、４２ａと各細溝４７ａの底面はノズルプレート５１のカバープレート５２側の表面で構成されている。

次に、各開口４６ａ底面に位置するノズルプレート５０を表面から裏面まで掘削して貫通孔を形成する。図８（ｃ）の符号１１は貫通孔５５が形成された状態の第一の仕掛品を示している。

次に、第一の仕掛品１１と貼り合わされる第二の仕掛品について説明する。
図９（ａ）の符号６１はカバーシートを示しており、カバーシート６１の表面には上側プレート６３が貼付され、カバーシート６１の裏面には予め所定位置に上述した吐出手段３０が配置されている。

上側プレート６３の上述したインク室４６と供給管４１と排出管４２と流出管４８が形成されるべき位置をそれぞれエッチングし、上述したインク室４６が形成される位置に開口４６ｂを形成し、上述した供給管４１と排出管４２が形成される位置に太溝４１ｂ、４２ｂを形成し、上述した流出管４８が形成される位置に太溝４１ｂ、４２ｂよりも細い細溝４８ｂを形成する（図９（ｂ））。

次いで、カバーシート６１の吐出手段３０が配置された側の面に保護層を形成し、少なくとも圧電体３１の第一、第二の電極３２、３３から露出する側面を保護層で覆う。
図９（ｃ）の符号１２は保護層６４が形成された状態の第二の仕掛品を示しており、圧電体３１は保護層６４と第一、第二の電極３２、３３で覆われ、外部雰囲気から遮断されているので、酸素や水分によって圧電体３１が劣化しない。

次に、図８（ｄ）に示すように、第一、第二の仕掛品１１、１２の下側プレート５３が配置された側の面と、上側プレート６３が配置された側の面を対向配置させ、上側プレート６３の開口４６ｂと下側プレート５３の開口４６ａとが互いに対向し、上側プレート６３の太溝４１ｂ、４２ｂと下側プレート５３の太溝４１ａ、４２ａが互いに対向するように位置合わせを行う。

位置合わせ後、第一、第二の仕掛品１１、１２を貼り合わせると、下側プレート５３の開口４６ａと上側プレート６３の開口４６ｂが連通して上記インク室４６が形成され、下側プレート５３の一方の太溝４１ａと上側プレート６３の一方の太溝４１ｂが連通して上記供給管４１が形成され、下側プレート５３の他方の太溝４２ａと上側プレート６３の他方の太溝４２ｂが連通して上記排出管４２が形成される。

他方、上側プレート６３には下側プレート５３の細溝４７ａに対応する位置に溝も開口も形成されておらず、また下側プレート５３には上側プレート６３の細溝４８ｂに対応する位置に溝も開口も形成されていないため、下側プレート５３の細溝４７ａは上側プレート６３で蓋されて上記導入管４７が形成され、上側プレート６３の細溝４８ｂは下側プレート５３で蓋されて上記流出管４８が形成される。

尚、下側プレート５３のエッチングと、上側プレート６３のエッチングはそれぞれノズルプレート５０とカバーシート６１に貼付する前に行い、上記太溝４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂや、開口４６ａ、４６ｂや、細溝４７ａ、４８ｂが形成された状態の下側プレート５３と上側プレート６３をそれぞれノズルプレート５０とカバーシート６１に貼付してもよい。

また、貫通孔５５を形成する工程を下側プレート５３をエッチングする前に行ってもよく、更に吐出手段３０をカバーシート６１上に配置する工程は、上側プレート６３をエッチングする工程の後や、第一、第二の仕掛品１１、１２を貼りあわせた後に行ってもよい。

以上は、下側プレート５３をノズルプレート５０表面が露出するまでエッチングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１０に示したように、下側プレート５３をノズルプレート５０表面が露出しないように下側プレート５３を途中までエッチングして、底面に下側プレート５３がそれぞれ露出する太溝４１ａ、４２ａと、開口４６ａと、細溝４７ａを形成してもよい。

下側プレート５３の各部分は同じ材質で構成されており、各太溝４１ａ、４２ａと細溝４７ａと開口４６ａのエッチング速度は略等しいので、各太溝４１ａ、４２ａと、各開口４６ａと、各細溝４７ａは略等しい深さまでエッチングされている。従って、各太溝４１ａ、４２ａと、開口４６ａの各底面は同一平面内に位置する。

この仕掛品４９を図９（ｃ）に示したような第二の仕掛品１２と貼り合わせれば、供給管４１と、排出管４２と、インク室４６と、導入管４７の各底面が面一であり、かつ、インク室４６底面からの高さが、導入管４７天井よりも流出管４８天井の方が高い印刷ヘッドが得られる。

以上は、下側プレート５３と上側プレート６３の２枚のプレートに形成された溝や開口で供給管４１と排出管４２とインク室４６と導入管４７と流出管４８を構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インク室４６底面からの高さが、第一の流入口５６の上端よりも第一の流出口５７の方が高くなるのであれば、１枚のプレート内に形成された溝や開口で、供給管４１と排出管４２とインク室４６と導入管４７と流出管４８を構成してもよいし、３枚以上のプレートに形成された溝や開口で供給管４１と排出管４２とインク室４６と導入管４７と流出管４８を構成してもよい。

更に、ノズルプレート５０を上述した下側プレートと上側プレートとを一体化し、ノズルプレート５０に形成された溝や開口で供給管４１と排出管４２とインク室４６と導入管４７と流出管４８を構成してもよい。

以上は、インク室４６と流出管４８と排出管４２の各天井を面一にする場合に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインク室４６底面からの高さを、流出管４８天井よりも排出管４２天井を高くして第二の流入口５９の上端よりも排出管４２の天井を高くしてもよいし、インク室４６底面からの高さを、インク室４６天井よりも流出管４８天井を高くしてインク室４６天井よりも第一の流出口５７の上端を高くしてもよい。いずれの場合も、インク室４６に溜まったインクはインク室４６や流出管４８に溜まらず、排出管４２に排出される。

ノズルプレート本体５１と、カバープレート５２と、下側プレート５３と、上側プレート６３は、例えばニッケルやその合金、ステンレス鋼（例えば材質が３１６、３１６Ｌ等）、アルミニウム、チタン等の金属板や、石英板、ガラス板、セラミクスプレート、シリコンプレート、プラスチックプレート等を用いることができる。

カバーシート６１も特に限定されないが、図５に示したようにカバーシート６１に吐出手段３０を設ける場合には、振動板、具体的にはステンレス薄板のような金属薄板を用いることが好ましい。またシリコン基板やセラミクス基板を振動板とし、その上に直接吐出手段３０である圧電素子を形成しても良い。

吐出手段３０はインク室４６の容積を変え、圧力を印加可能であれば特に限定されず、例えばインク室４６の側壁、底壁、インク室４６内部に設けることもできる。

本発明の印刷ヘッド２０に、例えばスペーサ粒子が溶剤に分散されたインクを用いて液晶パネルのスペーサを形成したり、金属粒子が溶剤に分散されたインクを用いて導電層を形成することができる。また、樹脂が溶剤に溶解したインクを用いて樹脂膜を形成したり、染料が溶剤に溶解したインクや顔料粒子が溶剤に分散されたインクを用いてカラーフィルターを形成することができる。

次に、比較例の印刷ヘッドについて説明する。
＜比較例＞
供給管１４１と排出管１４２をそれぞれ下側プレート５３に形成された太溝で構成し、導入管１４７と流出管１４８をそれぞれ上側プレート６３に形成された細溝で構成し、インク室１４６を上側プレート６３に形成された開口で構成して、供給管１４１と排出管１４２の各天井が、導入管１４７とインク室１４６と流出管１４８の各天井よりも低い比較例の印刷ヘッド１２０を作成した（図１１）。

供給管１４１にインクを流すと、インクは導入管１４７を通ってインク室１５６に供給されたが、供給管１４１の天井よりも導入管１４７の天井が高いため、インクと一緒に気泡も導入管１４７を通ってインク室１４６に入り込んだ。

また、排出管１４２の天井は流出管１４８よりも低いので、気泡は流出管１４８から排出管１４８に排出されず、結局インク室１４６に気泡が溜まり、吐出手段３０でインク室１４６に圧力を加えても、ノズル１４５からのインク吐出量が少なく、吐出不良となった。

本発明の印刷装置の一例を説明する平面図 本発明の印刷装置の一例を説明する断面図 印刷ヘッドと供給系の関係の一例を説明するブロック図 本発明第一例の印刷ヘッドを説明する平面図 本発明第一例の印刷ヘッドを説明する断面図 （ａ）：本発明第二例の印刷ヘッドを説明する平面図、（ｂ）：本発明の第三例の印刷ヘッドを説明する平面図 本発明第四例の印刷ヘッドを説明する平面図 （ａ）〜（ｄ）：本発明の印刷ヘッドの製造に用いる第一の仕掛品を説明する断面図 （ａ）〜（ｃ）：本発明の印刷ヘッドの製造に用いる第二の仕掛品を説明する断面図 第一の仕掛品の他の例を説明する断面図 比較例の印刷ヘッドを説明する断面図 従来技術の印刷ヘッドを説明する平面図

符号の説明

１０……印刷装置 ２０……印刷ヘッド ４１……供給管 ４２……排出管 ４５……ノズル ４６……インク室 ４７……導入管 ４８……流出管 ５６……第一の流入口 ５７……第一の流出口 ５８……第二の流出口 ５９……第二の流入口

Claims (11)

1. インク室と、前記インク室の底面に接続された吐出口とを有し、
   前記インク室には第一の流入口と第一の流出口がそれぞれ設けられ、
   前記インク室には前記第一の流入口を通ってインクが供給され、前記インクは前記インク室から前記第一の流出口を通って排出されるように構成され、
   前記インク室に設けられた吐出手段によって、前記インク室の容積が変わると、前記インク室に供給された前記インクが前記吐出口から吐出されるように構成された印刷ヘッドであって、
   前記インク室の底面からの高さは、前記第一の流入口の上端よりも前記第一の流出口の上端の方が高くされた印刷ヘッド。
2. 供給管と、前記供給管に設けられた第二の流出口と、一端が前記第二の流出口に接続され、他端が前記第一の流入口に接続された導入管とを有し、
   前記インクは前記供給管内を流れ、前記第二の流出口を通って前記導入管に分配され、前記第一の流入口を通って前記インク室に供給されるように構成された請求項１記載の印刷ヘッドであって、
   前記インク室の底面からの高さは、前記第二の流出口の上端よりも、前記供給管の上端の高さの方が高くされた印刷ヘッド。
3. 排出管と、前記排出管に設けられた第二の流入口と、一端が前記第一の流出口に接続され、他端が前記第二の流入口に接続された流出管とを有し、
   前記インクは、前記第一の流出口から排出された後、前記流出管内を流れ、前記第二の流入口を通って前記排出管に排出されるよう構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、
   前記インク室の底面から前記第二の流入口の上端までの高さは、前記インク室の底面から前記排出管の上端までの高さと同じか、それよりも低くされた印刷ヘッド。
4. 前記排出管には、前記インク室を通ったインクだけが排出されるように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
5. 前記供給管の、前記分配口が設けられた位置よりも前記インクが流れる方向の下流側には接続管の一端が接続され、
   前記接続管の他端は、前記排出管の前記排出口が設けられた位置よりも前記インクの流れる方向の上流側に接続され、
   前記排出管には、前記インク室を通った前記インクの他に、前記接続管を通った前記インクが排出される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
6. 前記接続管の内径の少なくとも一部は、前記排出管の内径よりも狭くされた請求項５記載の印刷ヘッド。
7. 前記接続管にはコンダクタンス調整手段が設けられ、前記コンダクタンス調整手段によって、前記インクの流れる流路の広さが変化するように構成された請求項５記載の印刷ヘッド。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、
   前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の印刷ヘッドを製造する印刷ヘッドの製造方法であって、
   ノズルプレート上に、第一、第二の下側太溝と、複数の下側開口と、一端が前記下側開口に接続され、他端が前記第一の下側太溝に接続された上側細溝とを有する下側プレートを配置し、
   カバーシート上に、前記第一、第二の下側太溝と対応する位置に形成された第一、第二の上側太溝と、前記下側開口と対応する位置にそれぞれ形成された上側開口と、一端が前記上側開口に接続され、他端が前記第二の上側太溝に接続された上側細溝とを有する上側プレートを配置し、
   前記ノズルプレートの前記下側プレートが配置された面と、前記カバーシートの前記上側プレートが配置された面とを貼り合わせ、
   前記第一の上側太溝を前記第一の下側太溝に連通させて前記供給管を構成し、
   前記第二の上側太溝を前記第二の下側太溝に連通させて前記排出管を構成し、
   前記各上側開口を対応する前記下側開口に連通させて前記インク室を構成し、
   前記下側細溝を前記上層で蓋をして前記導入管を構成し、
   前記上側細溝を前記下層で蓋をして前記流出管を構成する印刷ヘッドの製造方法。
10. 前記ノズルプレート上に前記下側プレートを配置した後、前記下側プレートをエッチングして前記第一、第二の下側太溝と前記各下側開口と前記各下側細溝を形成する請求項９記載の印刷ヘッドの製造方法。
11. 前記カバーシート上に前記上側プレートを配置した後、前記上側プレートをエッチングして前記第一、第二の上側太溝と前記各上側開口と前記各上側細溝を形成する請求項９又は請求項１０のいずれか１項記載の印刷ヘッドの製造方法。

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