JP5007526B2

JP5007526B2 - Liquid jet head

Info

Publication number: JP5007526B2
Application number: JP2006153041A
Authority: JP
Inventors: 真一坪田; 博之石川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: JP2007320171A

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに関するものであり、特に、複数のヘッド構成部材を接着剤によって接合して構成される液体噴射ヘッドに関するものである。 The present invention relates to a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and more particularly to a liquid ejecting head configured by joining a plurality of head constituent members with an adhesive.

液体噴射装置は液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドから液体状のインクをインク滴として吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置（プリンタ）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶パネル向けのカラーフィルタ、有機ＥＬ素子、薄膜トランジスタの形成等にも液体噴射ヘッドが応用されている。 The liquid ejecting apparatus includes a liquid ejecting head capable of ejecting liquid as droplets, and ejects various liquids from the liquid ejecting head. As a typical example of this liquid ejecting apparatus, for example, an ink jet recording apparatus that includes an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) and performs recording by ejecting liquid ink from the recording head as ink droplets. And an image recording apparatus such as a printer. In recent years, liquid ejecting heads have been applied not only to this image recording apparatus but also to the formation of color filters for liquid crystal panels, organic EL elements, thin film transistors, and the like.

上記の液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力室と、この圧力室に供給する液体を導入する共通インク室と、この共通インク室と圧力室を連通して共通インク室内のインクを圧力室側に供給するインク供給路とを備え、圧力発生源を作動させて圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることによって、圧力室内のインクをノズル開口からインク滴として吐出可能に構成されたものがある。この記録ヘッドとしては、種々の駆動方式のものがある。例えば、圧電振動子や発熱素子等の圧力発生素子を備え、この圧力発生素子を作動させることでインク滴を吐出するように構成されているものや、対向電極間に発生する静電気力により、圧力室を区画する弾性面を弾性変形させてインク滴を吐出するように構成されているもの等がある。 As a recording head which is a kind of the liquid ejecting head, a pressure chamber communicating with a nozzle opening, a common ink chamber for introducing a liquid supplied to the pressure chamber, and a common ink chamber communicating with the pressure chamber are shared. An ink supply path for supplying ink in the ink chamber to the pressure chamber side, and operating the pressure generation source to cause pressure fluctuations in the liquid in the pressure chamber, thereby discharging the ink in the pressure chamber as ink droplets from the nozzle openings. Some are configured to be possible. As this recording head, there are various drive systems. For example, a pressure generating element such as a piezoelectric vibrator or a heating element is provided, and an ink droplet is ejected by operating the pressure generating element, or a pressure generated by an electrostatic force generated between opposing electrodes. Some of them are configured to eject ink droplets by elastically deforming the elastic surface defining the chamber.

このような記録ヘッドは、複数のプレート状のヘッド構成部材を積層して構成されているものが一般的である。例えば、複数のノズル開口が列状に開設されたノズル基板や、共通インク室及び圧力室を通ってノズル開口に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する流路基板等を、接着剤を間に介在させた状態で積層して接合している（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。 Such a recording head is generally configured by laminating a plurality of plate-shaped head constituent members. For example, a nozzle substrate in which a plurality of nozzle openings are formed in a row, a flow path substrate that forms a series of ink flow paths (liquid flow paths) from the common ink chamber and the pressure chamber to the nozzle openings, etc. And laminated and bonded with an adhesive interposed therebetween (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).

特開平０５−３３００６５号公報JP 05-330065 A 特開平１１−３４８２８２号公報JP 11-348282 A

このような構成の記録ヘッドでは、基板同士の接合時に接着剤のインク流路への流入に留意する必要がある。即ち、接着剤がインク流路側に流れ込んでしまうと、流れ込んだ接着剤によってインク流路が塞がれ、インク滴の吐出に支障を来す虞があるからである。特に、共通インク室内のインクを圧力室側に供給するインク供給路は、イナータンスや流路抵抗の調整のため、或いは、異物のトラップとして機能させるために流路が絞られているので、流入した接着剤によって塞がれる可能性が高い。 In the recording head having such a configuration, it is necessary to pay attention to the inflow of the adhesive into the ink flow path when the substrates are bonded to each other. That is, if the adhesive flows into the ink flow path side, the ink flow path is blocked by the flowed adhesive, and there is a possibility that the ejection of ink droplets may be hindered. In particular, the ink supply path that supplies ink in the common ink chamber to the pressure chamber side has flowed in to adjust the inertance and flow path resistance, or to function as a trap for foreign matter, and thus flowed in. There is a high possibility of being blocked by the adhesive.

このため、上記特許文献１に記載されている記録ヘッドの製造方法では、インク流路とは独立して形成された比較的浅い非接着面を設け、基板同士の接合時には、表面張力によって接着剤が被接着面に流れ込むように構成し、これにより、インク流路側への接着剤の流入を防止している。また、特許文献２に記載されている記録ヘッドでは、圧力室近傍に複数の凹部を形成して、基板同士の接合時にこの凹部に余剰な接着剤を導入し、圧力室などのインク流路側に接着剤が流入しないようにしている。 For this reason, in the recording head manufacturing method described in Patent Document 1, a relatively shallow non-adhesive surface formed independently of the ink flow path is provided, and the adhesive is applied by surface tension when the substrates are joined together. Flows into the adherend surface, thereby preventing the adhesive from flowing into the ink flow path side. Further, in the recording head described in Patent Document 2, a plurality of recesses are formed in the vicinity of the pressure chamber, and excessive adhesive is introduced into the recesses when the substrates are joined to each other, so that the ink flow path side such as the pressure chamber is provided. The adhesive is prevented from flowing in.

ところが、インク流路はノズル開口を通じて大気開放されているのに対し、上記特許文献１における非接着面や上記特許文献２における凹部は、大気開放されていない閉塞された空間となっているため、基板同士を貼り合わせた際にこれらの空間の内圧が上昇し、これにより、接着剤がインク流路側に流れてしまう可能性があった。 However, while the ink flow path is open to the atmosphere through the nozzle opening, the non-adhesive surface in Patent Document 1 and the recess in Patent Document 2 are closed spaces that are not open to the atmosphere. When the substrates are bonded to each other, the internal pressure of these spaces rises, which may cause the adhesive to flow to the ink flow path side.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヘッド構成部材を接着剤によって接合する際の当該接着剤の液体流路への流れ込みを効果的に防止することが可能な液体噴射ヘッドを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to effectively prevent the adhesive from flowing into the liquid flow path when the head constituent member is joined with the adhesive. It is an object of the present invention to provide a possible liquid jet head.

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液滴を吐出するノズル開口が開設されたノズル基板と、
前記ノズル基板との接合状態でノズル開口に連通する圧力室を含む液体流路を形成する流路基板と、
圧力室の一部を区画する振動板を変形させることにより、当該圧力室の容積を変化させる圧力発生源と、を備え、
前記圧力発生源の作動によって前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることにより、圧力室内の液体を前記ノズル開口から液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドであって、
前記流路基板において、圧力室の列設方向の両側に液滴の吐出に関与しないダミー圧力室を配設し、前記液体流路およびダミー圧力室よりも圧力室列設方向の外側の領域にはノズル基板と流路基板とを接合する際の余剰な接着剤を導入する逃げ溝部を設け、
前記逃げ溝部は、圧力室列設方向に直交する方向に並ぶ複数の小溝部により構成され、
前記ノズル基板に、圧力室列設方向に延在する通路であって大気と連通する大気連通路を形成すると共に、大気連通路とダミー圧力室とを連通する第１連通溝、大気連通路と逃げ溝部とを連通する第２連通溝、および前記流路基板との接合状態において隣接する小溝部同士を連通する第３連通溝を形成し、
前記第１連通溝及び前記大気連通路を通じて前記ダミー圧力室を大気開放すると共に、前記第２連通溝及び前記大気連通路を通じて前記逃げ溝部を大気開放したことを特徴とする。 The present invention has been proposed to achieve the above object, and a nozzle substrate having a nozzle opening for discharging droplets;
A flow path substrate that forms a liquid flow path including a pressure chamber communicating with the nozzle opening in a bonded state with the nozzle substrate;
A pressure generating source that changes the volume of the pressure chamber by deforming a diaphragm that partitions a part of the pressure chamber;
A liquid ejecting head capable of ejecting the liquid in the pressure chamber as droplets from the nozzle opening by causing pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber by the operation of the pressure generation source;
In the flow path substrate, dummy pressure chambers that are not involved in the discharge of droplets are disposed on both sides in the direction in which the pressure chambers are arranged, and in a region outside the liquid flow path and the dummy pressure chambers in the pressure chamber arrangement direction. Is provided with a relief groove for introducing an excess adhesive when joining the nozzle substrate and the flow path substrate,
The escape groove portion is constituted by a plurality of small groove portions arranged in a direction orthogonal to the pressure chamber arrangement direction,
The nozzle substrate, the first communicating groove which communicates with, and atmosphere communication path with the dummy pressure chamber a passage extending to the pressure chamber column arrangement direction to form a air communicating passage communicating with the atmosphere, a large Killen passage Forming a second communication groove that communicates with the escape groove , and a third communication groove that communicates between the adjacent small grooves in the joined state with the flow path substrate ,
The dummy pressure chamber is opened to the atmosphere through the first communication groove and the atmosphere communication path, and the escape groove portion is opened to the atmosphere through the second communication groove and the atmosphere communication path.

上記構成によれば、第１連通溝及び大気連通路を通じてダミー圧力室を大気開放すると共に、第２連通溝及び前記大気連通路を通じて逃げ溝部を大気開放するので、基板同士の接合時におけるダミー圧力室と逃げ溝部の内圧の上昇を防止することができ、これにより、余剰な接着剤をダミー圧力室と逃げ溝部に積極的に導入することができる。その結果、液体流路側に接着剤が流入することを効果的に防止することが可能となる。 According to the above configuration, the dummy pressure chamber is opened to the atmosphere through the first communication groove and the atmosphere communication passage, and the escape groove portion is opened to the atmosphere through the second communication groove and the atmosphere communication passage. It is possible to prevent the internal pressure of the chamber and the escape groove portion from increasing, and thereby it is possible to positively introduce excess adhesive into the dummy pressure chamber and the escape groove portion. As a result, it is possible to effectively prevent the adhesive from flowing into the liquid channel side.

また、上記構成において、前記流路基板における液体流路、ダミー圧力室、および逃げ溝部よりも圧力室列設方向の外側の領域に、大気と連通してヘッドの内部の圧力と外気との圧力差を緩和するキャビティダイアフラム部を形成し、
前記ノズル基板に、流路基板との接合状態において前記キャビティダイアフラム部と前記逃げ溝部とを連通する第４連通溝、及び、逃げ溝部と前記ダミー圧力室とを連通する第５連通溝を形成する構成とすることもできる。 In the above structure, the liquid flow path in the flow path substrate, the dummy pressure chamber, and outside the area of the pressure chamber rows arrangement direction than escaping groove, the pressure between the internal pressure and the ambient air of the head communicates with the atmosphere Forming a cavity diaphragm to alleviate the difference,
A fourth communication groove that communicates the cavity diaphragm portion and the escape groove portion in a joined state with the flow path substrate and a fifth communication groove that communicates the escape groove portion and the dummy pressure chamber are formed in the nozzle substrate. It can also be configured.

この構成によれば、大気連通路に加えてキャビティダイアフラム部も利用して逃げ溝部とダミー圧力室を大気開放することができるので、逃げ溝部とダミー圧力室において大気連通路から遠い位置に配置されている部分についてもキャビティダイアフラム部への経路を取ることで大気開放することができる。これにより、液体流路側に接着剤が流入することをより効果的に防止することが可能となる。 According to this configuration, the escape groove portion and the dummy pressure chamber can be opened to the atmosphere using the cavity diaphragm portion in addition to the atmosphere communication passage. Even the part that is present can be opened to the atmosphere by taking a route to the cavity diaphragm. This makes it possible to more effectively prevent the adhesive from flowing into the liquid flow path side.

また、上記各構成において、前記ノズル基板及び前記流路基板は、結晶性基材により成り、
前記流路基板における液体流路をウェットエッチングによって形成する一方、前記ノズル基板における前記ノズル開口、前記大気連通路、及び前記各連通溝をドライエッチングによって形成する構成を採用することができる。 In each of the above configurations, the nozzle substrate and the flow path substrate are made of a crystalline base material,
It is possible to adopt a configuration in which the liquid channel in the channel substrate is formed by wet etching, while the nozzle opening, the atmosphere communication path, and the communication grooves in the nozzle substrate are formed by dry etching.

この構成によれば、ノズル基板における前記ノズル開口、前記大気連通路、及び前記各連通溝をドライエッチングによって形成するので、結晶方位に拘らず、より効率的な大気開放経路を設けることができる。また、これらの通路や溝等をノズル開口と同一工程で形成することができるので簡便である。 According to this configuration, since the nozzle opening, the atmosphere communication path, and the communication grooves in the nozzle substrate are formed by dry etching, a more efficient atmosphere release path can be provided regardless of the crystal orientation. Moreover, since these passages, grooves, and the like can be formed in the same process as the nozzle openings, it is convenient.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射ヘッドとして、インクジェット式プリンタ（液体噴射装置の一種）に搭載されるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を例に挙げて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head) mounted on an ink jet printer (a type of liquid ejecting apparatus) will be described as an example of the liquid ejecting head of the present invention.

図１は、本実施形態の記録ヘッド１の構成を示す分解斜視図であり、図２は、記録ヘッド１の圧力室長手方向の断面図である。この記録ヘッド１は、シリコン（結晶性基材の一種）製の流路基板２の一方の面に同じくシリコン製のノズル基板３を、流路基板２の他方の面にガラス製の電極基板４を、各々配置して積層し、各部材間を接着剤によって接合することで３層構造となっている。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the recording head 1 of the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the recording head 1 in the longitudinal direction of the pressure chamber. The recording head 1 includes a silicon nozzle substrate 3 on one surface of a flow path substrate 2 made of silicon (a kind of crystalline base material) and a glass electrode substrate 4 on the other surface of the flow path substrate 2. Are arranged and laminated, and each member is joined by an adhesive to form a three-layer structure.

上記ノズル基板３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル開口３ｎを列状に開設した板材である。本実施形態では、ノズル開口３ｎをＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングによって形成している。上記流路基板２には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなるエッチング溶液を用いてウェットエッチングを施すことにより、圧力室や共通インク室などのインク流路（液体流路の一種）となる流路部８が形成されており、この流路部８の開口部分がノズル基板３によって封止されることにより、各ノズル開口３ｎに対応して設けられた複数の圧力室５、各圧力室に共通のインクが導入される共通インク室６（共通液体室）、及び、共通インク室６と各圧力室５とを連通するインク供給路７から成る一連のインク流路が区画される。 The nozzle substrate 3 is a plate material in which a plurality of nozzle openings 3n are opened in a row at a pitch (for example, 180 dpi) corresponding to the dot formation density. In the present embodiment, the nozzle openings 3n are formed by ICP (Inductively Coupled Plasma) dry etching. The flow path substrate 2 is subjected to wet etching using an etching solution made of a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, whereby a flow that becomes an ink flow path (a kind of liquid flow path) such as a pressure chamber or a common ink chamber. The passage portion 8 is formed, and the opening portion of the flow passage portion 8 is sealed by the nozzle substrate 3, whereby a plurality of pressure chambers 5 provided corresponding to the respective nozzle openings 3 n are provided in the respective pressure chambers. A series of ink flow paths including a common ink chamber 6 (common liquid chamber) into which common ink is introduced and an ink supply path 7 that communicates the common ink chamber 6 with each pressure chamber 5 are defined.

流路基板２において、共通インク室６となる溝部の底面には、基板厚さ方向に貫通したインク導入口９が開設されている。また、各圧力室５となる溝部の底面には、ヘッド積層方向（図２において上下方向）に弾性変位可能な振動板として機能する薄肉部５ａが形成されている。そして、流路基板２には共通電極端子１０が形成されており、この流路基板２は導電性を有するので、上記薄肉部５ａは共通電極としても機能するようになっている。なお、流路基板２における電極基板４が接合される面には、無機ガラスからなる絶縁層（図示せず）が設けられている。 In the flow path substrate 2, an ink introduction port 9 penetrating in the thickness direction of the substrate is opened at the bottom surface of the groove portion that becomes the common ink chamber 6. In addition, a thin portion 5 a that functions as a vibration plate that can be elastically displaced in the head stacking direction (vertical direction in FIG. 2) is formed on the bottom surface of the groove portion that becomes each pressure chamber 5. And the common electrode terminal 10 is formed in the flow-path board | substrate 2, Since this flow-path board | substrate 2 has electroconductivity, the said thin part 5a functions also as a common electrode. Note that an insulating layer (not shown) made of inorganic glass is provided on the surface of the flow path substrate 2 to which the electrode substrate 4 is bonded.

上記電極基板４は、ホウ珪酸ガラスによって作製されている。このホウ珪酸ガラスは、熱膨張率がシリコンと同程度である。このため、温度変化によるヘッド構成部材間の剥離が生じ難くなっている。この電極基板４の流路基板２に接合される面において、圧力室５の薄肉部５ａに対向する位置には、トレイ状に浅くエッチングされた凹部４ａが、各圧力室５に対応して形成されている。この凹部４ａの底面には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの薄膜を積層して形成された個別電極１１がそれぞれ敷設されている。各個別電極１１は、各圧力室５に対応して延在するセグメント電極１１ａと、外部に露出している電極端子部１１ｂとから構成されている。そして、電極基板４を流路基板２に接合すると、各圧力室５の薄肉部５ａと各個別電極１１のセグメント電極１１ａとが、狭小な隙間を形成した状態でそれぞれ対向する。この隙間は封止材１３によって封止されて密閉状態となっている。 The electrode substrate 4 is made of borosilicate glass. This borosilicate glass has a thermal expansion coefficient similar to that of silicon. For this reason, separation between the head constituent members due to temperature changes is difficult to occur. On the surface of the electrode substrate 4 bonded to the flow path substrate 2, a recess 4 a shallowly etched in a tray shape is formed corresponding to each pressure chamber 5 at a position facing the thin portion 5 a of the pressure chamber 5. Has been. Individual electrodes 11 formed by laminating thin films such as indium tin oxide (ITO) are laid on the bottom surfaces of the recesses 4a. Each individual electrode 11 is composed of a segment electrode 11a extending corresponding to each pressure chamber 5 and an electrode terminal portion 11b exposed to the outside. When the electrode substrate 4 is joined to the flow path substrate 2, the thin portion 5 a of each pressure chamber 5 and the segment electrode 11 a of each individual electrode 11 face each other with a narrow gap formed therebetween. This gap is sealed by the sealing material 13 and is in a sealed state.

また、この電極基板４には、基板厚さ方向を貫通したインク導入路１２が形成されており、このインク導入路１２は、流路基板２との接合状態でインク導入口９と連通するようになっている。このインク導入路１２とインク導入口９を通じて、インクカートリッジなどの液体貯留部材（図示せず）からのインクが共通インク室６内に導入されるようになっている。そして、共通インク室６のインクは、この共通インク室６から分岐したインク供給路７を通って各圧力室５に分配供給される。 The electrode substrate 4 is formed with an ink introduction path 12 penetrating the substrate thickness direction, and the ink introduction path 12 communicates with the ink introduction port 9 in a joined state with the flow path substrate 2. It has become. Ink from a liquid storage member (not shown) such as an ink cartridge is introduced into the common ink chamber 6 through the ink introduction path 12 and the ink introduction port 9. The ink in the common ink chamber 6 is distributed and supplied to each pressure chamber 5 through an ink supply path 7 branched from the common ink chamber 6.

流路基板２の共通電極端子１０と、電極基板４の個別電極１１との間には、駆動電圧供給源１５が電気的に接続されている。この駆動電圧供給源１５によって、各個別電極１１と共通電極端子１０との間に駆動電圧が印加される。これにより、共通電極として機能する薄肉部５ａと個別電極１１との間に静電気力が発生し、この静電気力によって、薄肉部５ａが弾性変形して個別電極１１側に撓み、セグメント電極１１ａの表面に吸着する。この結果、圧力室５の容積が増加して、インク供給路７を通じて共通インク室６側からインクが圧力室５内に流入する。そして、駆動電圧供給源１５からの駆動電圧が非印加状態となって静電気力が解除されると、薄肉部５ａはその弾性力によってセグメント電極１１ａの表面から離れて初期状態に復帰する。その結果、圧力室５の容積が急激に減少する。これにより、圧力室５内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動によって圧力室５内のインクの一部が、ノズル開口３ｎからインク滴として吐出される。即ち、薄肉部５ａ及び個別電極１１は、本発明における圧力発生源として機能する。 A driving voltage supply source 15 is electrically connected between the common electrode terminal 10 of the flow path substrate 2 and the individual electrode 11 of the electrode substrate 4. A driving voltage is applied between each individual electrode 11 and the common electrode terminal 10 by the driving voltage supply source 15. Thereby, an electrostatic force is generated between the thin portion 5a functioning as a common electrode and the individual electrode 11, and by this electrostatic force, the thin portion 5a is elastically deformed and bent to the individual electrode 11 side, and the surface of the segment electrode 11a Adsorb to. As a result, the volume of the pressure chamber 5 increases, and ink flows into the pressure chamber 5 from the common ink chamber 6 side through the ink supply path 7. When the drive voltage from the drive voltage supply source 15 is not applied and the electrostatic force is released, the thin portion 5a is separated from the surface of the segment electrode 11a by the elastic force and returns to the initial state. As a result, the volume of the pressure chamber 5 is rapidly reduced. As a result, a pressure fluctuation occurs in the ink in the pressure chamber 5, and a part of the ink in the pressure chamber 5 is ejected as an ink droplet from the nozzle opening 3n due to the pressure fluctuation. That is, the thin part 5a and the individual electrode 11 function as a pressure generation source in the present invention.

上述したように、記録ヘッド１は、流路基板２の一方の面、即ち、流路部８の開口面に、ノズル基板３を接合し、流路基板２の他方の面にガラス製の電極基板４を接合して構成されている。流路基板２とノズル基板３との接合時には、ノズル基板３の接合面にシート状の接着剤を貼付し、両者を重合させた状態で圧着する。この際、接着剤がインク流路（流路部８）側に流れ込んでしまうと、流れ込んだ接着剤によってインク流路が塞がれ、インク滴の吐出に支障を来す虞がある。このため、本発明に係る記録ヘッド１では、流路基板２にダミー圧力室１８や逃げ溝部１９を設け（図３参照）、これらのダミー圧力室１８や逃げ溝部１９に余剰な接着剤が流れ込み易くするようにして上記の不具合を防止している。以下、この点について説明する。 As described above, in the recording head 1, the nozzle substrate 3 is bonded to one surface of the flow path substrate 2, that is, the opening surface of the flow path portion 8, and the glass electrode is connected to the other surface of the flow path substrate 2. The substrate 4 is joined. At the time of joining the flow path substrate 2 and the nozzle substrate 3, a sheet-like adhesive is applied to the joining surface of the nozzle substrate 3, and the two are polymerized and bonded together. At this time, if the adhesive flows into the ink flow path (flow path portion 8), the ink flow path is blocked by the flowed adhesive, which may hinder the ejection of ink droplets. Therefore, in the recording head 1 according to the present invention, the dummy pressure chamber 18 and the escape groove 19 are provided in the flow path substrate 2 (see FIG. 3), and excess adhesive flows into the dummy pressure chamber 18 and the escape groove 19. The above-mentioned problems are prevented by making it easier. Hereinafter, this point will be described.

図３は、ノズル基板３を透視して流路基板２を見た部分平面図である。また、図４は図３におけるＡ−Ａ断面図、図５は図３におけるＢ−Ｂ断面図、図６は図３におけるＣ−Ｃ断面図である。なお、図３において破線で示す部分はノズル基板３側の構成である。 FIG. 3 is a partial plan view of the flow path substrate 2 seen through the nozzle substrate 3. 4 is an AA cross-sectional view in FIG. 3, FIG. 5 is a BB cross-sectional view in FIG. 3, and FIG. 6 is a CC cross-sectional view in FIG. In addition, the part shown with a broken line in FIG. 3 is the structure by the side of the nozzle substrate 3. FIG.

図３に示すように、流路基板２には、ノズル基板３に開設された各ノズル開口３ｎに対応させて複数の圧力室５となる空部（以下、この空部と圧力室を区別せずに全て圧力室５として説明する）を列設している。また、これらの圧力室５の列設方向の両側には、インク滴の吐出が行われないダミー圧力室１８が形成されている。本実施形態におけるダミー圧力室１８は、圧力室５と同一の形状を呈しており、このダミー圧力室１８に対応するノズル開口は閉塞されている。そして、このダミー圧力室１８と隣の圧力室５とを隔てる隔壁の厚さは、圧力室５同士を隔てる隔壁の厚さに揃えられている。即ち、ダミー圧力室１８は、圧力室列の両端部に位置する圧力室５を区画する隔壁の剛性を列途中の他の圧力室５における隔壁の剛性に揃えて、全ての圧力室５におけるインク滴吐出特性を揃えるために設けられている。また、このダミー圧力室１８は、流路基板２とノズル基板３との接合時における余剰な接着剤を導入する空部としても機能する。 As shown in FIG. 3, the flow path substrate 2 includes a plurality of vacant spaces (hereinafter referred to as “vacant spaces” and pressure chambers) corresponding to the respective nozzle openings 3 n provided in the nozzle substrate 3. All of which are described as pressure chambers 5). In addition, dummy pressure chambers 18 in which ink droplets are not discharged are formed on both sides of the pressure chambers 5 in the row direction. The dummy pressure chamber 18 in the present embodiment has the same shape as the pressure chamber 5, and the nozzle opening corresponding to the dummy pressure chamber 18 is closed. The thickness of the partition that separates the dummy pressure chamber 18 from the adjacent pressure chamber 5 is equal to the thickness of the partition that separates the pressure chambers 5 from each other. That is, the dummy pressure chambers 18 align the rigidity of the partition walls that define the pressure chambers 5 positioned at both ends of the pressure chamber row with the rigidity of the partition walls in the other pressure chambers 5 in the row, so that the ink in all the pressure chambers 5 is used. It is provided to align the droplet ejection characteristics. The dummy pressure chamber 18 also functions as an empty portion for introducing excess adhesive when the flow path substrate 2 and the nozzle substrate 3 are joined.

図３，５に示すように、流路基板２において流路部８（インク流路）よりも外側の領域にはノズル基板３と流路基板２とを接合する際の余剰な接着剤を導入するための逃げ溝部１９が設けられている。本実施形態においては、基板厚さ方向の途中までウェットエッチング加工を施して、結晶方位面で構成される平面視平行四辺形の小溝部２０を穿設し、この小溝部２０を複数列設して逃げ溝部１９としている。各小溝部２０は、流路基板２上において互いに独立した状態に設けられているが、後述するように、流路基板２とノズル基板３の接合状態ではノズル基板３側に設けられた第３連通溝２８によって隣り合う小溝部２０同士が連通するようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 5, an excessive adhesive for joining the nozzle substrate 3 and the flow path substrate 2 is introduced into the area outside the flow path portion 8 (ink flow path) in the flow path substrate 2. An escape groove 19 is provided for this purpose. In the present embodiment, wet etching is performed halfway in the substrate thickness direction, and the parallelogram-shaped parallelogram-shaped small grooves 20 constituted by crystal orientation planes are formed, and a plurality of the small grooves 20 are arranged in a row. The escape groove 19 is formed. Each small groove portion 20 is provided in an independent state on the flow path substrate 2, but as will be described later, in a joined state of the flow path substrate 2 and the nozzle substrate 3, a third groove provided on the nozzle substrate 3 side. The adjacent small groove portions 20 communicate with each other through the communication groove 28.

また、図３に示すように、流路基板２において逃げ溝部１９よりもさらに外側の領域に、キャビティダイアフラム部２１を形成している。このキャビティダイアフラム部２１は、記録ヘッド１の内部の圧力と外気との圧力差を緩和するための空部であり、本実施形態においては、圧力室５と同程度の大きさの空部に形成してある。また、このキャビティダイアフラム部２１は、後述するようにノズル基板３に設けられた大気開放口２９を通じて大気開放されている（図３，６参照）。 Further, as shown in FIG. 3, a cavity diaphragm portion 21 is formed in a region further outside the escape groove portion 19 in the flow path substrate 2. The cavity diaphragm portion 21 is an empty portion for relaxing the pressure difference between the pressure inside the recording head 1 and the outside air. In this embodiment, the cavity diaphragm portion 21 is formed in an empty portion having the same size as the pressure chamber 5. It is. The cavity diaphragm portion 21 is open to the atmosphere through an open air opening 29 provided in the nozzle substrate 3 as described later (see FIGS. 3 and 6).

ここで、薄肉部５ａを変形させる静電気力は薄肉部５ａと各個別電極１１との距離に依存しているため、その距離の最適値が定められている。ところが、記録ヘッド１の内圧が変わってしまうと、薄肉部５ａと各個別電極１１との距離が最適値からずれることがある。当該距離が最適値からずれてしまうと、吐出されるインク滴の液量や飛翔速度などの吐出特性が低下してしまう虞がある。このため、本実施形態における記録ヘッド１では、流路基板２にキャビティダイアフラム部２１を設け、このキャビティダイアフラム部２１における空気の流入又は流出によって記録ヘッド１の内圧を外気圧に揃えることにより、上記の不具合を防止するようになっている。 Here, since the electrostatic force that deforms the thin portion 5a depends on the distance between the thin portion 5a and each individual electrode 11, an optimum value of the distance is determined. However, if the internal pressure of the recording head 1 changes, the distance between the thin portion 5a and each individual electrode 11 may deviate from the optimum value. If the distance deviates from the optimum value, there is a possibility that the ejection characteristics such as the liquid amount and the flying speed of the ejected ink droplets are deteriorated. For this reason, in the recording head 1 according to the present embodiment, the cavity diaphragm portion 21 is provided on the flow path substrate 2, and the internal pressure of the recording head 1 is made equal to the external pressure by the inflow or outflow of air in the cavity diaphragm portion 21. It is designed to prevent malfunctions.

そして、図３，４に示すように、流路基板２には、基板厚さ方向に貫通した貫通開口部２２を開設している。この貫通開口部２２は、電極基板４に設けられた大気連通口２３に対応する位置に形成されており、流路基板２と電極基板４との接合状態において大気連通口２３と連通して、この大気連通口２３を通じて大気開放されるように構成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the flow path substrate 2 is provided with a through opening 22 penetrating in the substrate thickness direction. The through-opening 22 is formed at a position corresponding to the atmosphere communication port 23 provided in the electrode substrate 4, and communicates with the atmosphere communication port 23 in the bonded state of the flow path substrate 2 and the electrode substrate 4. The atmosphere is opened through the atmosphere communication port 23.

上記ノズル基板３には、ノズル開口３ｎの他、ダミー圧力室１８、逃げ溝部１９、キャビティダイアフラム部２１を大気開放させるための通路や溝を、ノズル開口３ｎと同様にドライエッチングによって刻設している。具体的には、大気と連通するための通路として機能する大気連通路２５と、この大気連通路２５にダミー圧力室１８を連通させる第１連通溝２６と、同じく大気連通路２５に逃げ溝部１９を連通させる第２連通溝２７と、隣り合う小溝部２０同士を連通させる第３連通溝２８と、キャビティダイアフラム部２１を大気開放するための大気開放口２９と、をノズル基板３の接合面側に形成している。本実施形態において、これらは何れも断面矩形状の溝となっている。 In the nozzle substrate 3, in addition to the nozzle openings 3n, passages and grooves for opening the dummy pressure chamber 18, the escape groove portion 19, and the cavity diaphragm portion 21 to the atmosphere are formed by dry etching in the same manner as the nozzle openings 3n. Yes. Specifically, the atmosphere communication path 25 that functions as a path for communicating with the atmosphere, the first communication groove 26 that allows the dummy pressure chamber 18 to communicate with the atmosphere communication path 25, and the escape groove portion 19 that is also connected to the atmosphere communication path 25. The second communication groove 27 that communicates with each other, the third communication groove 28 that communicates between the adjacent small groove portions 20, and the atmosphere opening port 29 that opens the cavity diaphragm portion 21 to the atmosphere. Is formed. In the present embodiment, these are all grooves having a rectangular cross section.

上記大気連通路２５は、流路基板２の貫通開口部２２に対応する位置からキャビティダイアフラム部２１に対応する位置までに渡って圧力室列設方向に延在する通路であり、貫通開口部２２側の一端部では、この貫通開口部２２及び大気連通口２３を通じて大気開放され、キャビティダイアフラム部２１側の他端部では、このキャビティダイアフラム部２１及び大気開放口２９を通じて大気開放されるように構成されている。したがって、上記ダミー圧力室１８は、第１連通溝２６によって大気連通路２５と連通するので、この大気連通路２５を通じて大気開放される。 The atmosphere communication passage 25 is a passage extending in a pressure chamber arrangement direction from a position corresponding to the through opening 22 of the flow path substrate 2 to a position corresponding to the cavity diaphragm portion 21. One end portion on the side is opened to the atmosphere through the through-opening portion 22 and the atmosphere communication port 23, and the other end portion on the cavity diaphragm portion 21 side is opened to the atmosphere through the cavity diaphragm portion 21 and the atmosphere opening port 29. Has been. Therefore, the dummy pressure chamber 18 communicates with the atmosphere communication path 25 through the first communication groove 26, so that the dummy pressure chamber 18 is opened to the atmosphere through the atmosphere communication path 25.

上記第３連通溝２８は、図５に示すように、流路基板２とノズル基板３との接合状態において、隣り合う小溝部２０同士を跨ぐように形成されている。これにより、各小溝部２０が１つの逃げ溝部１９として連通するようになっている。そして、各小溝部２０のうちの１つ（図５において右端の小溝部２０）が第２連通溝２７を通じて大気連通路２５に連通するので、各小溝部２０がこの大気連通路２５を通じて大気開放される。 As shown in FIG. 5, the third communication groove 28 is formed so as to straddle the adjacent small groove portions 20 in the joined state of the flow path substrate 2 and the nozzle substrate 3. Thereby, each small groove part 20 communicates as one escape groove part 19. One of the small groove portions 20 (the rightmost small groove portion 20 in FIG. 5) communicates with the atmosphere communication path 25 through the second communication groove 27, so that each small groove section 20 is opened to the atmosphere through the atmosphere communication path 25. Is done.

このように、本発明に係る記録ヘッド１では、ダミー圧力室１８と逃げ溝部１９とを大気連通路２５を利用して大気開放するように構成しているので、流路基板２とノズル基板３との接合時にダミー圧力室１８と逃げ溝部１９における内圧の上昇を防止することができる。これにより、余剰な接着剤をダミー圧力室１８と逃げ溝部１９に積極的に導入することができ、インク流路側に接着剤が流入することを効果的に防止することが可能となる。その結果、インク流路に接着剤が流入することに起因するインク滴の吐出特性の低下を防止して、記録ヘッド１の歩留りの低下を抑えることができる。 As described above, in the recording head 1 according to the present invention, the dummy pressure chamber 18 and the escape groove portion 19 are configured to be released to the atmosphere using the atmosphere communication path 25, and thus the flow path substrate 2 and the nozzle substrate 3. It is possible to prevent an increase in internal pressure in the dummy pressure chamber 18 and the escape groove 19 at the time of joining. Thereby, surplus adhesive can be positively introduced into the dummy pressure chamber 18 and the escape groove 19, and it is possible to effectively prevent the adhesive from flowing into the ink flow path side. As a result, it is possible to prevent a drop in ink droplet ejection characteristics due to the adhesive flowing into the ink flow path, and to suppress a decrease in the yield of the recording head 1.

また、本実施形態においては、流路基板２とノズル基板３の接合状態においてキャビティダイアフラム部２１と逃げ溝部１９とを連通する第４連通溝３０、及び、逃げ溝部１９とダミー圧力室１８とを連通する第５連通溝３１を形成し、キャビティダイアフラム部２１側のダミー圧力室１８と逃げ溝部１９とを、キャビティダイアフラム部２１に連通させて大気開放している。これにより、大気連通路２５から遠い部分（具体的には、インク供給路７側）についてもキャビティダイアフラム部２１を利用して大気開放することができるので、インク流路側に接着剤が流入することをより効果的に防止することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the fourth communication groove 30 that connects the cavity diaphragm portion 21 and the escape groove portion 19 in the joined state of the flow path substrate 2 and the nozzle substrate 3, and the escape groove portion 19 and the dummy pressure chamber 18 are provided. A fifth communication groove 31 that communicates is formed, and the dummy pressure chamber 18 and the escape groove portion 19 on the cavity diaphragm portion 21 side are communicated with the cavity diaphragm portion 21 to open to the atmosphere. As a result, the portion far from the atmosphere communication path 25 (specifically, the ink supply path 7 side) can be opened to the atmosphere using the cavity diaphragm portion 21, so that the adhesive flows into the ink flow path side. Can be more effectively prevented.

さらに、本実施形態においては、ダミー圧力室１８や逃げ溝部１９を大気開放させるための通路や溝等を、ノズル基板３においてノズル開口３ｎと同様にドライエッチングによって形成しているので、結晶方位に拘らず、より効率的に大気開放経路を設けることができる。また、これらの通路や溝等をノズル開口３ｎと同一工程で形成することができるので簡便である。 Furthermore, in this embodiment, the passages and grooves for opening the dummy pressure chamber 18 and the escape groove 19 to the atmosphere are formed by dry etching in the nozzle substrate 3 in the same manner as the nozzle openings 3n. Regardless, the air release path can be provided more efficiently. Moreover, since these passages, grooves, and the like can be formed in the same process as the nozzle openings 3n, it is simple.

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
上記実施形態では、ダミー圧力室１８と逃げ溝部１９の両方を備える構成を例示したが、これには限られず、例えば、ダミー圧力室１８のみを備える構成や、逃げ溝部１９のみを備える構成のように、何れか一方を備える構成であっても良い。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
In the above-described embodiment, the configuration including both the dummy pressure chamber 18 and the escape groove portion 19 has been illustrated. However, the configuration is not limited thereto. For example, a configuration including only the dummy pressure chamber 18 or a configuration including only the escape groove portion 19 is shown. Moreover, the structure provided with either one may be sufficient.

また、上記実施形態では、薄肉部５ａ及び個別電極１１からなる圧力発生源によって、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることによりインク滴を吐出する記録ヘッド１を例示したが、これには限らず、圧電振動子や発熱素子等の他の圧力発生源（圧力発生素子）を用いて液滴を吐出する液体噴射ヘッドにも本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the recording head 1 is exemplified in which the ink droplets are ejected by causing a pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber by the pressure generation source including the thin portion 5a and the individual electrode 11. However, the present invention is not limited thereto. In addition, the present invention can also be applied to a liquid ejecting head that ejects droplets using another pressure generation source (pressure generation element) such as a piezoelectric vibrator or a heating element.

本発明を適用した記録ヘッドの構成を説明する分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a recording head to which the invention is applied. 記録ヘッドの圧力室長手方向の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the recording head in the longitudinal direction of the pressure chamber. ノズル基板を透視して流路基板を見た部分平面図である。。It is the fragmentary top view which looked at the flow path substrate through the nozzle substrate. . 図３におけるＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing in FIG. 図３におけるＣ−Ｃ断面図である。It is CC sectional drawing in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…記録ヘッド，２…流路基板，３…ノズル基板，４…電極基板，５…圧力室，６…共通インク室，７…インク供給路，８…流路部，１８…ダミー圧力室，１９…逃げ溝部，２０…小溝部，２１…キャビティダイアフラム部，２２…貫通開口部，２３…大気連通口，２５…大気連通路，２６…第１連通溝，２７…第２連通溝，２８…第３連通溝，２９…大気開放口，３０…第４連通溝，３１…第５連通溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording head, 2 ... Channel substrate, 3 ... Nozzle substrate, 4 ... Electrode substrate, 5 ... Pressure chamber, 6 ... Common ink chamber, 7 ... Ink supply path, 8 ... Channel section, 18 ... Dummy pressure chamber, DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Escape groove part, 20 ... Small groove part, 21 ... Cavity diaphragm part, 22 ... Through-opening part, 23 ... Atmospheric communication port, 25 ... Atmospheric communication path, 26 ... First communication groove, 27 ... Second communication groove, 28 ... 3rd communication groove, 29 ... Air release port, 30 ... 4th communication groove, 31 ... 5th communication groove

Claims

液滴を吐出するノズル開口が開設されたノズル基板と、
前記ノズル基板との接合状態でノズル開口に連通する圧力室を含む液体流路を形成する流路基板と、
圧力室の一部を区画する振動板を変形させることにより、当該圧力室の容積を変化させる圧力発生源と、を備え、
前記圧力発生源の作動によって前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることにより、圧力室内の液体を前記ノズル開口から液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドであって、
前記流路基板において、圧力室の列設方向の両側に液滴の吐出に関与しないダミー圧力室を配設し、前記液体流路およびダミー圧力室よりも圧力室列設方向の外側の領域にはノズル基板と流路基板とを接合する際の余剰な接着剤を導入する逃げ溝部を設け、
前記逃げ溝部は、圧力室列設方向に直交する方向に並ぶ複数の小溝部により構成され、
前記ノズル基板に、圧力室列設方向に延在する通路であって大気と連通する大気連通路を形成すると共に、大気連通路とダミー圧力室とを連通する第１連通溝、大気連通路と逃げ溝部とを連通する第２連通溝、および前記流路基板との接合状態において隣接する小溝部同士を連通する第３連通溝を形成し、
前記第１連通溝及び前記大気連通路を通じて前記ダミー圧力室を大気開放すると共に、前記第２連通溝及び前記大気連通路を通じて前記逃げ溝部を大気開放したことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A nozzle substrate having a nozzle opening for discharging droplets;
A flow path substrate that forms a liquid flow path including a pressure chamber communicating with the nozzle opening in a bonded state with the nozzle substrate;
A pressure generating source that changes the volume of the pressure chamber by deforming a diaphragm that partitions a part of the pressure chamber;
A liquid ejecting head capable of ejecting the liquid in the pressure chamber as droplets from the nozzle opening by causing pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber by the operation of the pressure generation source;
In the flow path substrate, dummy pressure chambers that are not involved in the discharge of droplets are disposed on both sides in the direction in which the pressure chambers are arranged, and in a region outside the liquid flow path and the dummy pressure chambers in the pressure chamber arrangement direction. Is provided with a relief groove for introducing an excess adhesive when joining the nozzle substrate and the flow path substrate,
The escape groove portion is constituted by a plurality of small groove portions arranged in a direction orthogonal to the pressure chamber arrangement direction,
The nozzle substrate, the first communicating groove which communicates with, and atmosphere communication path with the dummy pressure chamber a passage extending to the pressure chamber column arrangement direction to form a air communicating passage communicating with the atmosphere, a large Killen passage Forming a second communication groove that communicates with the escape groove , and a third communication groove that communicates between the adjacent small grooves in the joined state with the flow path substrate ,
The liquid ejecting head, wherein the dummy pressure chamber is opened to the atmosphere through the first communication groove and the atmosphere communication path, and the escape groove is opened to the atmosphere through the second communication groove and the atmosphere communication path.

前記流路基板における液体流路、ダミー圧力室、および逃げ溝部よりも圧力室列設方向の外側の領域に、大気と連通してヘッドの内部の圧力と外気との圧力差を緩和するキャビティダイアフラム部を形成し、
前記ノズル基板に、流路基板との接合状態において前記キャビティダイアフラム部と前記逃げ溝部とを連通する第４連通溝、及び、逃げ溝部と前記ダミー圧力室とを連通する第５連通溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。 Cavity diaphragm that communicates with the atmosphere and relaxes the pressure difference between the pressure inside the head and the outside air in a region outside the liquid flow path, the dummy pressure chamber, and the escape groove in the flow path substrate in the pressure chamber arrangement direction. Forming part,
A fourth communication groove that communicates the cavity diaphragm portion and the relief groove portion in a joined state with the flow path substrate and a fifth communication groove that communicates the relief groove portion and the dummy pressure chamber are formed in the nozzle substrate. The liquid ejecting head according to claim 1.

前記ノズル基板及び前記流路基板は、結晶性基材により成り、
前記流路基板における液体流路をウェットエッチングによって形成する一方、前記ノズル基板における前記ノズル開口、前記大気連通路、及び前記各連通溝をドライエッチングによって形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。 The nozzle substrate and the flow path substrate are made of a crystalline base material,
2. The liquid channel in the channel substrate is formed by wet etching, while the nozzle opening, the air communication path, and the communication grooves in the nozzle substrate are formed by dry etching. Item 3. The liquid jet head according to Item 2.