JP6503484B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド100(以下、単に、ヘッド100と称する)の要部を示す部分拡大断面図である。図2は、図1の構成を複数備えたヘッド100の一部を示す概略斜視図である。図2では、圧電素子50およびその配線構造を見易くするため、絶縁膜60の図示を省略してある。ヘッド100は、図2に示すように、その表面に複数の圧電素子50を行列状に並べて有する。圧電素子50の行の数や列の数は、任意に変更可能である。
まず、図示しない外部のインク供給ポンプからヘッド100にインクが供給される。インクは、共通インク供給路31を介して各列の複数の個別インク供給路21へ流入し、対応するインク圧力室11へ流れ込む。各インク圧力室11へ流れ込んだインクは、図示しない外部のインク排出ポンプにより排出される。このとき、複数のインク圧力室11内のインクが、個別インク排出路22を介して共通インク排出路32へ流出される。これにより、複数のインク圧力室11内をインクが循環する。このとき、各インク圧力室11内に発生した気泡等も速やかにインク圧力室11外に排出される。
まず、図6に示すように、熱酸化により駆動基板10を酸化してSi酸化膜からなるノズルプレート40を形成する。本実施形態では、Si基板の熱酸化によりノズルプレート40を形成したが、熱酸化法以外のプラズマCVD法やTEOSを原材料とするCVD法なども使用することができる。
上述した第1の実施形態によると、駆動基板10に形成する複数のインク圧力室11は、駆動基板10の第2面10b側から裏面フォトリソグラフィーおよび深掘りエッチング(D−RIE)により形成する。このとき、駆動基板10のエッチングおよびパッシベーションを数回繰り返して所望の深さの複数のインク圧力室11を形成する。このため、各インク圧力室11のノズルプレート40側(駆動基板10の第1面10a側)の開口形状と、各インク圧力室11の流路基板20側(駆動基板10の第2面10b側)の開口形状がわずかに異なる。
図16は、第2の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド200(以下、単にヘッド200と称する)の要部を示す部分拡大断面図である。本実施形態のヘッド200は、供給基板30の代りに支持基板210を有する以外、上述した第1の実施形態のヘッド100と略同じ構造を有する。よって、ここでは、第1の実施形態と異なる構成について説明し、第1の実施形態と同様に機能する構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図17は、第3の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド300(以下、単にヘッド300と称する)の要部を示す部分拡大断面図である。ヘッド300は、ノズルプレート40のインク圧力室11側に、枠状のテンプレート側壁310を有するとともに、ノズル41をインク圧力室11側に延長した筒状のノズル延長部320を有する。それ以外は、上述した第2の実施形態のヘッド200と同様である。したがって、第2の実施形態と重複する内容については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図18は、第4の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド400(以下、単にヘッド400と称する)の要部を示す部分拡大断面図である。本実施形態のヘッド400は、駆動基板10を厚くし、個別インク供給路21を供給基板30まで延出させ、個別インク排出路22を供給基板30まで延出させ、且つ共通インク供給路31および共通インク排出路32を面方向にずらした構造を有する。それ以外は、上述した第1の実施形態のヘッド100と略同じ構造を有する。よって、ここでは、第1の実施形態と異なる構成について説明し、第1の実施形態と同様に機能する構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
[1]
第1の方向に配列された複数のインク圧力室と、
前記各インク圧力室に連通したノズルと、
前記各インク圧力室の前記第1の方向の一端に連通して前記第1の方向と交差する第2の方向に配列され、前記各インク圧力室へインクを個別に供給する複数の個別インク供給路と、
前記各インク圧力室の前記第1の方向の他端に連通して前記第2の方向に配列され、前記各インク圧力室からインクを個別に排出させる複数の個別インク排出路と、
前記各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、
前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク供給路と、
前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク排出路と、
を有するインクジェット式記録ヘッド。
[2]
前記インク圧力室の両端に前記個別インク供給路および前記個別インク排出路を接続した個別インク流路の断面積は、その全長にわたって5000μm2〜30000μm2である、
[1]のインクジェット式記録ヘッド。
[3]
前記ノズルから前記インク圧力室および前記個別インク供給路を介して前記共通インク供給路に至る流路長、および前記ノズルから前記インク圧力室および前記個別インク排出路を介して前記共通インク排出路に至る流路長は、500μm〜1250μmである、
[2]のインクジェット式記録ヘッド。
[4]
第1の方向に配列された複数のインク圧力室を有する第1基板と、
この第1基板の第1面に積層され、前記各インク圧力室に連通したノズルを前記各インク圧力室毎に有するノズルプレートと、
前記第1基板の前記第1面と反対の第2面に積層され、前記各インク圧力室の前記第1の方向の一端に連通して対応するインク圧力室へインクを供給する複数の個別インク供給路、および、前記各インク圧力室の前記第1の方向の他端に連通して対応するインク圧力室からインクを排出させる複数の個別インク排出路が、その厚さ方向に配列された第2基板と、
前記ノズルプレートの前記第1基板と反対側の面で前記各ノズルの周りに設けられ、前記各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、
を有するインクジェット式記録ヘッド。
[5]
前記第2基板の前記第1基板と反対側に積層され、前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク供給路、および、前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク排出路を有する第3基板をさらに有する、
[4]のインクジェット式記録ヘッド。
[6]
前記インク圧力室の両端に前記個別インク供給路および前記個別インク排出路を接続した個別インク流路の断面積は、その全長にわたって5000μm2〜30000μm2である、
[5]のインクジェット式記録ヘッド。
[7]
前記ノズルから前記インク圧力室および前記個別インク供給路を介して前記共通インク供給路に至る流路長、および前記ノズルから前記インク圧力室および前記個別インク排出路を介して前記共通インク排出路に至る流路長は、500μm〜1250μmである、
[6]のインクジェット式記録ヘッド。
[8]
前記複数のインク圧力室は、前記第1基板の前記第1面と前記第2面を連絡して前記第1基板を貫通した孔であり、
前記複数の個別インク供給路および前記複数の個別インク排出路は、前記第2基板を厚さ方向に貫通した孔であり、
前記第1基板の厚さと前記第2基板の厚さを足した厚さは、500μm以上である、
[6]のインクジェット式記録ヘッド。
[9]
前記複数のインク圧力室は、前記第1基板の前記第1面と前記第2面を連絡して前記第1基板を貫通した前記第1の方向に延びた長孔であり、
前記各インク圧力室の前記第1面側の開口形状は、前記第1の方向に長い長円形であり、
前記各インク圧力室の前記第2面側の開口形状は、前記長円形と比較して前記第1の方向の長さが長く、且つ前記第1の方向の中央部の幅が両端の幅より短い、
[4]のインクジェット式記録ヘッド。
[10]
前記個別インク供給路および前記個別インク排出路は、前記インク圧力室の前記第2面側の開口部の幅広の両端に対向して各インク圧力室に連通している、
[9]のインクジェット式記録ヘッド。
[11]
前記第2の基板が、前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク供給路、および、前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク排出路を有する、
[4]のインクジェット式記録ヘッド。
[12]
前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部、および前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部が、前記第3基板まで延びている、
[5]のインクジェット式記録ヘッド。
[13]
第1面とこの第1面と反対の第2面を連絡して第1の方向に配列した複数のインク圧力室を有する第1基板と、
この第1基板の前記第1面に積層され、前記各インク圧力室に連通したノズルを有するノズルプレートと、
前記第1基板の前記第2面に積層され、前記各インク圧力室の前記第1の方向の一端にそれぞれ連通した複数の個別インク供給路、および前記各インク圧力室の前記第1の方向の他端にそれぞれ連通した複数の個別インク排出路を有する第2基板と、
前記ノズルプレートの前記第1基板と反対側の面で前記各ノズルの周りに設けられ、前記各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、
前記各インク圧力室の前記第1面側の開口形状は、前記第1の方向に長い長円形であり、
前記各インク圧力室の前記第2面側の開口形状は、前記長円形と比較して前記第1の方向の長さが長く、且つ前記第1の方向の中央部の幅が両端の幅より短い、
インクジェット式記録ヘッド。
[14]
前記個別インク供給路および前記個別インク排出路は、前記インク圧力室の前記第2面側の開口部の幅広の両端に対向して各インク圧力室に連通している、
[13]のインクジェット式記録ヘッド。
[15]
前記インク圧力室の両端に前記個別インク供給路および前記個別インク排出路を接続した個別インク流路の断面積は、その全長にわたって5000μm2〜30000μm2である、
[14]のインクジェット式記録ヘッド。
[16]
前記インク圧力室、前記個別インク供給路、および前記個別インク排出路をつなげた個別インク流路の長さは、1000μm〜2500μmである、
[14]のインクジェット式記録ヘッド。
[17]
前記複数の個別インク供給路および前記複数の個別インク排出路は、前記第2基板を厚さ方向に貫通した孔であり、
前記第1基板の厚さと前記第2基板の厚さを足した厚さは、500μm以上である、
[14]のインクジェット式記録ヘッド。
Claims (6)
- 第1の方向に配列された複数のインク圧力室と、
前記各インク圧力室の前記第1の方向の中央に連通したノズルと、
前記各インク圧力室の前記第1の方向の一端に連通して前記第1の方向と交差する第2の方向に配列され、前記各インク圧力室へインクを個別に供給する複数の個別インク供給路と、
前記各インク圧力室の前記第1の方向の他端に連通して前記第2の方向に配列され、前記各インク圧力室からインクを個別に排出させる複数の個別インク排出路と、
前記各インク圧力室内のインクを加圧して前記ノズルを介してインク滴を吐出させる複数のアクチュエータと、
前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク供給路と、
前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク排出路と、を有し、
前記複数の個別インク供給路が前記インク圧力室に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅が、当該個別インク供給路が前記共通インク供給路に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅と同じであり、
前記複数の個別インク排出路が前記インク圧力室に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅が、当該個別インク排出路が前記共通インク排出路に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅と同じであり、
前記インク圧力室、前記個別インク供給路、および前記個別インク排出路をつなげた個別インク流路の長さが、前記インク滴の吐出時に前記インク圧力室で発生するインクの圧力変化に基づく振動波が前記共通インク供給路および前記共通インク排出路に伝わらない長さである、
インクジェット式記録ヘッド。 - 第1の方向に配列された複数のインク圧力室を有する第1基板と、
この第1基板の第1面に積層され、前記各インク圧力室の前記第1の方向の中央に連通したノズルを前記各インク圧力室毎に有するノズルプレートと、
前記第1基板の前記第1面と反対の第2面に積層され、前記各インク圧力室の前記第1の方向の一端に連通して対応するインク圧力室へインクを供給する複数の個別インク供給路、および、前記各インク圧力室の前記第1の方向の他端に連通して対応するインク圧力室からインクを排出させる複数の個別インク排出路が、その厚さ方向に配列された第2基板と、
前記ノズルプレートの前記第1基板と反対側の面で前記各ノズルの周りに設けられ、前記各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧して前記ノズルを介してインク滴を吐出させる複数のアクチュエータと、
前記第2基板の前記第1基板と反対側に積層され、前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク供給路、および、前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部に連通した共通インク排出路を有する第3基板と、を有し、
前記複数の個別インク供給路が前記インク圧力室に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅が、当該個別インク供給路が前記共通インク供給路に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅と同じであり、
前記複数の個別インク排出路が前記インク圧力室に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅が、当該個別インク排出路が前記共通インク排出路に連通した端部の前記第1の方向に沿った開口幅と同じであり、
前記インク圧力室、前記個別インク供給路、および前記個別インク排出路をつなげた個別インク流路の長さが、前記インク滴の吐出時に前記インク圧力室で発生するインクの圧力変化に基づく振動波が前記共通インク供給路および前記共通インク排出路に伝わらない長さである、
インクジェット式記録ヘッド。 - 前記個別インク流路の長さは、1mmより長い、
請求項1または2のインクジェット式記録ヘッド。 - 前記インク圧力室の両端に前記個別インク供給路および前記個別インク排出路を接続した前記個別インク流路の断面積は、その全長にわたって5000μm2〜30000μm2である、
請求項3のインクジェット式記録ヘッド。 - 前記複数のインク圧力室は、前記第1基板の前記第1面と前記第2面を連絡して前記第1基板を貫通した孔であり、
前記複数の個別インク供給路および前記複数の個別インク排出路は、前記第2基板を厚さ方向に貫通した孔であり、
前記第1基板の厚さと前記第2基板の厚さを足した厚さは、500μm以上である、
請求項2に従属した請求項3のインクジェット式記録ヘッド。 - 前記複数の個別インク供給路の前記各インク圧力室と反対側の端部、および前記複数の個別インク排出路の前記各インク圧力室と反対側の端部が、前記第3基板まで延びている、
請求項2に従属した請求項3のインクジェット式記録ヘッド。
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