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JP2006035491A - Inkjet head - Google Patents

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JP2006035491A JP2004215465A JP2004215465A JP2006035491A JP 2006035491 A JP2006035491 A JP 2006035491A JP 2004215465 A JP2004215465 A JP 2004215465A JP 2004215465 A JP2004215465 A JP 2004215465A JP 2006035491 A JP2006035491 A JP 2006035491A
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diaphragm
restrictor
flow path
chamber
ink
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Application number
JP2004215465A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Hida
悟 飛田
Toshiji Sumiya
利治 住谷
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Ricoh Printing Systems Ltd
Original Assignee
Ricoh Printing Systems Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem of a conventional channel as bubbles tend to remain in the pressure chamber. <P>SOLUTION: In the inkjet head, each plate constituting a channel substrate is formed by etching a substrate comprising single crystal silicon, a part of a diaphragm opposes a part of a restrictor, and the diaphragm is recessed as compared with a diaphragm plate both on the side being bonded to a chamber plate and the side being bonded to a piezoelectric element. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、気泡排除性を向上させたインクジェットヘッドに関するものである。   The present invention relates to an ink jet head with improved bubble elimination.

従来、インクジェットヘッドの流路を形成する材料としてシリコン単結晶基板を用い、これをドライエッチング、または異方性エッチングすることにより、高精度に形成してなるインクジェットヘッドに関しては、以下のようなものがある。   Conventionally, an inkjet head formed with high accuracy by using a silicon single crystal substrate as a material for forming a flow path of the inkjet head and performing dry etching or anisotropic etching on the substrate is as follows. There is.

ノズル開口へと連通する連通穴を有するチャンバ基板を、前記単結晶シリコン基板に酸化シリコン膜を形成し、ドライまたは異方性エッチングにより形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   A method is known in which a chamber substrate having a communication hole communicating with a nozzle opening is formed by forming a silicon oxide film on the single crystal silicon substrate and performing dry or anisotropic etching (for example, see Patent Document 1). .

一方、共通インク室からのインク供給路であるリストリクタやインク滴を吐出するノズル開口が非常に狭いことにより、インク内に混入したごみ等により詰まりが発生しインク滴が吐出しなくなるという問題を解決するために、ヘッド内部に異物除去フィルターを内蔵するインクジェットヘッドがある(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, the restrictor that is the ink supply path from the common ink chamber and the nozzle opening that ejects ink droplets are very narrow, which causes clogging due to dust mixed in the ink, and prevents ink droplets from being ejected. In order to solve the problem, there is an ink jet head in which a foreign matter removing filter is built in the head (for example, see Patent Document 2).

特許文献2に記載のヘッドは、共通のインク室にフィルターを配置した例である。このフィルターによりインクタンク、或いはインク供給経路に付着した異物をヘッド内の狭いインク流路の手前で除去して、例えば不吐出といった不具合を未然に防いでいる。   The head described in Patent Document 2 is an example in which a filter is disposed in a common ink chamber. This filter removes foreign matter adhering to the ink tank or the ink supply path before the narrow ink flow path in the head, thereby preventing problems such as non-ejection.

特開2003−182077号公報JP 2003-182077 A

特開2003−127364号公報JP 2003-127364 A

しかしながら、特許文献2で示すような、シリコンのエッチングにより内蔵フィルターをヘッド内に配置する場合、シリコンで形成されたダイアフラムプレートと同一面であって、かつ共通インク室内に同時加工して配置する構成となるが、前記フィルターはリストリクタ直前に位置することとなる。ここで、フィルターは、ヘッド内のインク流路の最も狭い流路径よりも小さい穴が多数開いている構成のため、上記特許文献2の構成の場合、インクを充填する際に気泡が残留しやすい。このフィルター部に残留した気泡が、インク滴の吐出中にリストリクタに侵入する恐れがある。   However, as shown in Patent Document 2, when the built-in filter is arranged in the head by etching of silicon, it is the same surface as the diaphragm plate formed of silicon and is arranged by processing simultaneously in the common ink chamber. However, the filter is located immediately before the restrictor. Here, since the filter has a structure in which many holes smaller than the narrowest flow path diameter of the ink flow path in the head are opened, in the case of the structure of the above-mentioned Patent Document 2, bubbles are likely to remain when the ink is filled. . There is a possibility that bubbles remaining in the filter portion may enter the restrictor during the ejection of ink droplets.

この課題を解決するものとして、共通インク室に配置されたフィルターの位置をリストリクタの位置から遠ざけることが考えられる。その結果、ダイアフラムと一体でプレートを形成しようとすると、図8に示すようにフィルターの位置をリストリクタの入り口より高い位置に配置する構成となる。   In order to solve this problem, it is conceivable to move the position of the filter disposed in the common ink chamber away from the position of the restrictor. As a result, when the plate is formed integrally with the diaphragm, the position of the filter is arranged higher than the entrance of the restrictor as shown in FIG.

図9は、図8を振動板なるダイアフラムプレート3側より見た平面図を示す。このような構成の場合、リストリクタ14の出口、つまりは圧力室13入り口でインク流路が急激に拡大することになる。結果的に、フィルターにより圧力室への気泡の侵入を防ぐことは容易となるが、リストリクタから圧力発生室への入り口部は流路が急激に拡大される。   FIG. 9 is a plan view of FIG. 8 viewed from the diaphragm plate 3 side serving as a diaphragm. In such a configuration, the ink flow path rapidly expands at the outlet of the restrictor 14, that is, at the inlet of the pressure chamber 13. As a result, although it becomes easy to prevent bubbles from entering the pressure chamber by the filter, the flow path is rapidly expanded at the entrance from the restrictor to the pressure generating chamber.

更には、ダイアフラム側に凹形状をしており、リストリクタ出口上部のダイアフラム側の隅部は一様な流れとならず滞留し易い為、気泡も動きづらい。従って、圧力室内に気泡が残留し易くなるという課題が発生する。   Furthermore, since it has a concave shape on the diaphragm side and the corner on the diaphragm side at the upper part of the restrictor outlet does not flow uniformly, it tends to stay, so that bubbles do not move easily. Therefore, there arises a problem that bubbles easily remain in the pressure chamber.

上記課題を解決するため、本発明では、インク滴を吐出するノズル開口を有するノズルプレート、該ノズル開口に連通する連通穴と圧力発生室と共通のインク室から前記圧力発生室の幅よりも狭い流路であるリストリクタとを有するチャンバープレート、前記共通のインク室内に位置するフィルターと圧力発生室を封止する領域に薄板の振動板とを有するダイアフラムプレート、から成る流路基板と、前記振動板に当接した圧電素子と、からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路基板を構成する前記各プレートは全て単結晶シリコンを有する基板をエッチング加工して形成され、前記振動板の一部と前記リストリクタの一部とが対面してなり、且つ、前記振動板は、チャンバープレートに接合される側及び圧電素子と接合される両面がダイアフラムプレートに比べて凹形状であることを特徴とする。   In order to solve the above problems, in the present invention, a nozzle plate having a nozzle opening for discharging ink droplets, a communication hole communicating with the nozzle opening, a pressure generating chamber, and a common ink chamber are narrower than the width of the pressure generating chamber. A flow path substrate comprising a chamber plate having a restrictor as a flow path, a filter located in the common ink chamber, and a diaphragm plate having a thin vibration plate in a region sealing the pressure generating chamber, and the vibration In an ink jet recording head comprising a piezoelectric element in contact with a plate, each of the plates constituting the flow path substrate is formed by etching a substrate having single crystal silicon, and a part of the diaphragm A part of the restrictor is faced, and the diaphragm is joined to the side to be joined to the chamber plate and the piezoelectric element. Both sides, characterized in that it is concave in comparison with the diaphragm plate.

また、前記振動板によって封止されているリストリクタの振動板との隙間の流路抵抗は、リストリクタ出口部での流路抵抗とほぼ同じになるようにしたことを特徴とする。   The flow path resistance in the gap between the restrictor and the diaphragm sealed by the diaphragm is substantially the same as the flow path resistance at the outlet of the restrictor.

さらに、前記流路基板を構成する各プレート間の接合は、陽極接合であることを特徴とする。   Further, the bonding between the plates constituting the flow path substrate is anodic bonding.

本発明によれば、フィルターと振動板とを一体で形成したダイアフラムプレートを、圧力発生室を封止する領域に振動板がリストリクタの一部を覆うように配置し、かつリストリクタから遠ざかる位置に前記ダイアフラムを配置し、リストリクタのダイアフラムとの隙間は、リストリクタのインク流路の深さより小さくすることで、気泡排除性を高め、吐出信頼性の高いインクジェットヘッドを提供可能となる。   According to the present invention, the diaphragm plate in which the filter and the diaphragm are integrally formed is disposed so that the diaphragm covers a part of the restrictor in the region where the pressure generating chamber is sealed, and the position away from the restrictor. The diaphragm is disposed in the gap, and the gap between the restrictor and the diaphragm is made smaller than the depth of the ink flow path of the restrictor, so that it is possible to improve the bubble evacuation and provide an inkjet head with high ejection reliability.

ヘッド内のインク流路における気泡侵入と排除性を高めるという目的を、フィルターと振動板を単結晶シリコンのドライエッチング加工で一体形成したダイアフラムにおいて、共通インク室内に位置するようにフィルターをリストリクタから遠ざけるように構成し、圧力発生室を封止する領域に薄板の振動板がリストリクタの一部を覆うように配置することで実現した。   In the diaphragm in which the filter and diaphragm are integrally formed by dry etching processing of single crystal silicon, the filter is removed from the restrictor so that it is located in the common ink chamber for the purpose of enhancing bubble penetration and exclusion in the ink flow path in the head. It was configured to be far away and realized by arranging a thin diaphragm so as to cover a part of the restrictor in an area where the pressure generating chamber was sealed.

図1は、本発明によるインクジェット式記録ヘッドの流路構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a flow path configuration of an ink jet recording head according to the present invention.

インク流路を分かり易くするため、破断部のみを示す図としてある。複数のノズル11を有するオリフィスプレート1と、ノズル11と連通する連通穴12と、圧力室13と、共通のインク室15から圧力室13にインクを供給する細長い流路のリストリクタ14を有するチャンバープレート2と、前記共通インク室15内に異物除去用のフィルター17と前記圧力室13とリストリクタ14の一部を封止する振動板16なるダイアフラムプレート3とによって、インク流路基板10が構成される。   In order to facilitate understanding of the ink flow path, only the broken portion is shown. A chamber having an orifice plate 1 having a plurality of nozzles 11, a communication hole 12 communicating with the nozzles 11, a pressure chamber 13, and a narrow channel restrictor 14 for supplying ink from the common ink chamber 15 to the pressure chamber 13. The ink flow path substrate 10 is configured by the plate 2, the filter 17 for removing foreign matter in the common ink chamber 15, and the diaphragm plate 3 that is a diaphragm 16 that seals part of the pressure chamber 13 and the restrictor 14. Is done.

リストリクタ14は、図6に示す様に、複数本(本例では2本)の流路を持ち、圧力室13の流路幅に比べ1/3〜1/4程度と狭く形成されている。そして、前記ダイアフラムプレート3には、長軸方向に伸縮する圧電素子4が配置され、この圧電素子4の伸縮により、圧力室13の容積が変化し、それによって発生するインクの圧力波が、連通穴12を経由してノズル11よりインク滴となって吐出される。   As shown in FIG. 6, the restrictor 14 has a plurality of (in this example, two) flow paths, and is formed narrower by about 1/3 to 1/4 than the flow path width of the pressure chamber 13. . The diaphragm plate 3 is provided with a piezoelectric element 4 that expands and contracts in the major axis direction. The expansion and contraction of the piezoelectric element 4 changes the volume of the pressure chamber 13, and the pressure wave of the ink generated thereby communicates. An ink droplet is ejected from the nozzle 11 through the hole 12.

ここで、上記各プレートは同一種の材料で構成されており、具体的には単結晶シリコンをドライエッチング又は異方性エッチングを利用して各々の形状が形成される。本技術には、一般的に半導体部品などに使われる技術で安価な(100)ウエハを用いることが出来る。   Here, each of the above plates is made of the same kind of material, and specifically, each shape is formed using dry etching or anisotropic etching of single crystal silicon. In this technique, an inexpensive (100) wafer can be used which is a technique generally used for semiconductor parts.

次に、各プレートの製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for manufacturing each plate will be described.

図2は、オリフィスプレート1の製作例を示す図である。初めに、シリコン基板表面に熱酸化法などで酸化シリコン膜30を形成し、オリフィスプレート1のノズル11、例えば、2段形状となる側(オリフィス吐出面と反対側の面)の形状に合わせてフォトリソグフィー法によりパターニングを行い、前記酸化シリコン膜30を完全に除去する(図2(a))。   FIG. 2 is a view showing a manufacturing example of the orifice plate 1. First, a silicon oxide film 30 is formed on the surface of the silicon substrate by a thermal oxidation method or the like, and matched with the shape of the nozzle 11 of the orifice plate 1, for example, the side having a two-stage shape (surface opposite to the orifice discharge surface). The silicon oxide film 30 is completely removed by patterning by a photolithography method (FIG. 2A).

その後、必要な深さまでエッチングを行う(図2(b))。そして、その加工面を酸化シリコン膜30で再度覆い、オリフィス表面となる側を同様なフォトリソグフィー法によりパターニングを行い、ノズル径に位置する穴以外の酸化シリコン膜30を除去し、エッチングを行った後に前記酸化シリコン膜を完全に除去する(図2(c))。   Thereafter, etching is performed to a necessary depth (FIG. 2B). Then, the processed surface was covered again with the silicon oxide film 30, and the side that became the orifice surface was patterned by the same photolithography method, and the silicon oxide film 30 other than the hole located at the nozzle diameter was removed and etched. Later, the silicon oxide film is completely removed (FIG. 2C).

なお、酸化シリコン膜30の除去は、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液によって行う。同様に、チャンバープレート2もエッチングしたい以外の個所を酸化シリコン膜でマスクした後に、エッチングを行うことで容易に形成することが出来る。   The removal of the silicon oxide film 30 is performed with a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. Similarly, the chamber plate 2 can be easily formed by performing etching after masking portions other than the chamber plate 2 with a silicon oxide film.

また、ダイアフラムプレート3も同様な方法で製作可能で、まず振動板16とフィルター17となる領域を一方の面よりエッチングを行い(図3(a))、次に他方の面より同様に振動板16とフィルター17となる領域のエッチングを行う(図3(b))。最後に、フィルター17となる穴を形成することでH型のダイアフラムプレート3が形成される(図3(c))。このような単結晶シリコン基板を使用してインク流路10を形成することは、複雑な流路も最低限のプレートを製作することで容易に形成できることにある。例えば、薄板ステンレスプレートをエッチング加工して同様なダイアフラムプレートを形成しようとすると少なくとも3枚のプレートを積層する必要があるため、本構成の方式は材料費の低減や組み立て工数の削減に繋がる。   The diaphragm plate 3 can also be manufactured by the same method. First, the region to be the diaphragm 16 and the filter 17 is etched from one surface (FIG. 3A), and then the diaphragm is similarly fabricated from the other surface. 16 and the region to be the filter 17 are etched (FIG. 3B). Finally, an H-shaped diaphragm plate 3 is formed by forming a hole to be the filter 17 (FIG. 3C). Forming the ink flow path 10 using such a single crystal silicon substrate is that a complicated flow path can be easily formed by manufacturing a minimum number of plates. For example, if it is intended to form a similar diaphragm plate by etching a thin stainless steel plate, it is necessary to stack at least three plates, so that the method of this configuration leads to a reduction in material costs and assembly man-hours.

次に、図4を用いて、ノズル開口11からインク滴を吐出させる方法について説明する。なお、図1に示す本発明のヘッド構造とは多少異なるが、インク滴の吐出を説明するには問題ないので、従来技術のインクジェットヘッド構成に近い例にて説明する。   Next, a method for ejecting ink droplets from the nozzle openings 11 will be described with reference to FIG. Although slightly different from the head structure of the present invention shown in FIG. 1, there is no problem in explaining the ejection of ink droplets, so an example close to the conventional inkjet head configuration will be described.

まず、ヘッド内のインク流路へのインクの充填は、図示していないインクタンクより流路基板固定部材25に配設された供給路よりチャンバープレート2に形成された共通のインク室15にインクが充填され、各ノズル開口11に連通するリストリクタ14を経由し、加圧室13にインクが充填される。その充填方法は、インクタンクから圧力を加える加圧充填方法やインクジェットヘッドのノズル開口穴11から吸引する負圧吸引法などがある。   First, ink filling into the ink flow path in the head is performed by supplying ink from the ink tank (not shown) to the common ink chamber 15 formed in the chamber plate 2 from the supply path provided in the flow path substrate fixing member 25. And the pressure chamber 13 is filled with ink via a restrictor 14 communicating with each nozzle opening 11. The filling method includes a pressure filling method in which pressure is applied from an ink tank, a negative pressure suction method in which suction is performed from the nozzle opening hole 11 of the ink jet head, and the like.

図5は、ノズル開口11より液滴を吐出するために用いられる駆動パルスの一例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a driving pulse used for discharging a droplet from the nozzle opening 11.

図5に示されるような所定の電位差を持って電圧パルスが圧電素子に印加され、圧電素子が収縮する方向に電圧を印加される(図5(1))。これにより、前記加圧室13内の容積が膨張し、リストリクタ14を介して共通のインク室15よりインク20が流れ込むと同時にノズル開口11部に位置する空気とインクの界面であるメニスカスも圧力室13側に引き込まれる(図4(b))。   A voltage pulse is applied to the piezoelectric element with a predetermined potential difference as shown in FIG. 5, and a voltage is applied in a direction in which the piezoelectric element contracts (FIG. 5 (1)). As a result, the volume in the pressurizing chamber 13 expands, and the ink 20 flows from the common ink chamber 15 through the restrictor 14, and at the same time, the meniscus which is the interface between the air and the ink located in the nozzle opening 11 is also pressurized. It is drawn in to the chamber 13 side (FIG. 4B).

そのまま電圧をホールドする(図5(2))とメニスカスの引き込みが終了し、再度開口部11側へ戻ろうとする。ほぼその時点で今度は、圧電素子4が伸長する方向に前記収縮時よりは短時間で電圧を印加する(図5(3))。そうすると、前記膨張によって圧力室13内に溜まったインクが圧縮され、圧力室13内は高圧となる(図4(c))。その際に、圧電素子4周りのダイアフラムプレート3である振動板16は図4(c)に示されるように一端膨れるような形状を示し、その時間経過とともに徐々にインクに圧力が加えられ、そのエネルギーを利用してノズル開口11より液滴となってインク滴50が吐出される(図4(d))。   If the voltage is held as it is (FIG. 5 (2)), the meniscus pull-in is completed and it tries to return to the opening 11 side again. At this point, a voltage is applied in a shorter time than in the contraction in the direction in which the piezoelectric element 4 expands (FIG. 5 (3)). Then, the ink accumulated in the pressure chamber 13 due to the expansion is compressed, and the pressure chamber 13 becomes a high pressure (FIG. 4C). At that time, the diaphragm 16 which is the diaphragm plate 3 around the piezoelectric element 4 has a shape that swells at one end as shown in FIG. 4C, and pressure is gradually applied to the ink as time passes. Using the energy, the ink droplet 50 is ejected as a droplet from the nozzle opening 11 (FIG. 4D).

しかし、ヘッド内、特に圧力室13に気泡が侵入或いは残留した状態で上記動作が行われる場合、圧電素子4の収縮により発生する圧力室13内の圧力が気泡によって阻害され正常な圧力を得ることができなくなり、最悪の場合、インク滴が吐出されないという事態になる。   However, when the above operation is performed in the head, particularly in a state where the bubbles enter or remain in the pressure chamber 13, the pressure in the pressure chamber 13 generated by the contraction of the piezoelectric element 4 is inhibited by the bubbles to obtain a normal pressure. In the worst case, ink drops are not ejected.

本発明のインクジェットヘッドのインク流路構造は、共通インク室15内に配置されたフィルター17がリストリクタ14への入り口から遠い位置に配置されている。フィルター17の穴はノズル開口穴11よりも小さく非常に多くの穴が開けられているため、気泡が引っかかりやすくなる。そのため、インク滴の吐出によって繰り返しの圧力変化に対して気泡が動き、リストリクタ14に容易に侵入することを防止している。また、フィルター17と同時に加工される振動板16は、リストリクタ14の出口部、つまり、圧力室13への入り口近傍で前記リストリクタ部との間に隙間をもって覆われている構造となっている。なお、図6は、図1の断面A−Aを示す図である。   In the ink flow path structure of the ink jet head of the present invention, the filter 17 disposed in the common ink chamber 15 is disposed at a position far from the entrance to the restrictor 14. Since the hole of the filter 17 is smaller than the nozzle opening hole 11 and a very large number of holes are formed, bubbles are easily caught. Therefore, bubbles are prevented from moving due to repeated pressure changes due to ejection of ink droplets, and easily entering the restrictor 14. Further, the diaphragm 16 processed simultaneously with the filter 17 has a structure that is covered with a gap between the restrictor portion and the restrictor portion in the vicinity of the entrance to the pressure chamber 13. . FIG. 6 is a view showing a cross section AA of FIG.

図7は、本発明のヘッドをダイアフラムプレート3側より見た平面図を示す。   FIG. 7 shows a plan view of the head of the present invention viewed from the diaphragm plate 3 side.

図1に示されるように、振動板16のエリアの一部(図7の網掛け部)にまでリストリクタ14部が入り込む構造となっており、リストリクタ14からの出口は比較的緩やかに拡大された流路となっているため、インク20を充填する際のインク流速が低下する。リストリクタ14の入り込み量は、振動板16のエリアに僅かにでも入ることで良く、最大で圧電素子4の変位による振動板16の変形量を考慮し、振動板16に接着された側の圧電素子4のリストリクタ14側端部(図1のB部)付近までが良い。   As shown in FIG. 1, the restrictor 14 is inserted into a part of the area of the diaphragm 16 (the shaded portion in FIG. 7), and the outlet from the restrictor 14 expands relatively slowly. Therefore, the ink flow rate when the ink 20 is filled is lowered. The amount of the restrictor 14 that enters the area of the diaphragm 16 may be even a little. Considering the deformation amount of the diaphragm 16 due to the displacement of the piezoelectric element 4 at the maximum, the piezoelectric material on the side bonded to the diaphragm 16 is used. The vicinity of the end of the element 4 on the side of the restrictor 14 (part B in FIG. 1) is good.

従来の構造の場合、出口部に段差があると淀みが発生し、気泡の停滞を発生するが、本発明の場合、リストリクタ14の出口部近傍までをダイアフラムプレート3の薄板なる振動板16で覆うように構成し、さらにその隙間Hdにおける流路抵抗とリストリクタ14の流路抵抗をほぼ同じになるように構成すると良い。これにより、リストリクタ14上部の隅部の流速がリストリクタ14出口部での流速とおぼ同じとなり、一様な流れが発生し、気泡を滞留させることを防止できる。(図6)。また、隙間Hdは振動板16の変形量よりも僅かに大きくしておけば良い。このように流路を狭くすることで、そのエリアのインク流速は、圧力室13の流速よりは大きくなる。つまり、リストリクタ14出口部から圧力室までのインク20の流速を段階的に変化させることで、気泡の排除性を高めることが可能となる。   In the case of the conventional structure, if there is a step at the exit portion, stagnation occurs and stagnation of bubbles occurs, but in the case of the present invention, the diaphragm plate 3 that is a thin plate of the diaphragm plate 3 extends to the vicinity of the exit portion of the restrictor 14. It is preferable that the flow path resistance in the gap Hd is substantially the same as the flow path resistance of the restrictor 14. As a result, the flow velocity at the upper corner of the restrictor 14 is almost the same as the flow velocity at the outlet of the restrictor 14, and a uniform flow is generated and bubbles can be prevented from staying. (FIG. 6). The gap Hd may be slightly larger than the deformation amount of the diaphragm 16. By narrowing the flow path in this way, the ink flow rate in that area becomes larger than the flow rate in the pressure chamber 13. In other words, it is possible to improve the bubble elimination by changing the flow rate of the ink 20 from the outlet of the restrictor 14 to the pressure chamber in a stepwise manner.

また、流路プレートの接合には陽極接合により接合することが望ましい。陽極接合は、各流路プレートにスパッタ法などによりガラス薄膜を形成した後にそれぞれを正極と負極に接続し、温度を上げながらプレート間に電圧を加え、前記ガラス膜に含まれるNa+イオンの拡散が始まりプレート同士の陽極接合が完了する。これにより、吐出用インク内に含まれる溶媒の種類を選ばず、幅広いインクに対応できるインクジェットヘッドを提供できる。   In addition, it is desirable to join the flow path plates by anodic bonding. In anodic bonding, a glass thin film is formed on each flow path plate by sputtering or the like, and then each is connected to a positive electrode and a negative electrode. A voltage is applied between the plates while raising the temperature, and diffusion of Na + ions contained in the glass film occurs. At the beginning, anodic bonding between the plates is completed. Accordingly, it is possible to provide an ink jet head that can handle a wide range of inks, regardless of the type of solvent contained in the ejection ink.

なお、本実施例においては、本発明におけるインク滴の吐出のための手段として、圧電素子の歪を利用したピエゾ方式について説明したが、その構成は薄膜素子であっても圧電材料と電極を複数層積層したピエゾ素子であっても良い。   In this embodiment, as a means for ejecting ink droplets in the present invention, a piezo method using the distortion of a piezoelectric element has been described. However, even if the configuration is a thin film element, a plurality of piezoelectric materials and electrodes are used. A layered piezoelectric element may be used.

また、本実施例で用いた圧電方式にかえて、静電方式を用いた駆動方式であっても、本発明と同様の効果が得られることは当然のことである。   In addition, it is natural that the same effect as that of the present invention can be obtained even when the driving method using the electrostatic method is used instead of the piezoelectric method used in this embodiment.

本発明のインクジェットヘッドの実施方法を示した説明図である。(実施例1)It is explanatory drawing which showed the implementation method of the inkjet head of this invention. (Example 1) 本発明のインクジェットヘッドのオリフィスプレートの製作工程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the manufacturing process of the orifice plate of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドのダイアフラムプレートの製造工程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the manufacturing process of the diaphragm plate of the inkjet head of this invention. インクジェットヘッドのインク滴吐出の状態図を示す図である。It is a figure which shows the state figure of the ink droplet discharge of an inkjet head. インクジェットヘッドの駆動波形の一実施例である。It is one Example of the drive waveform of an inkjet head. 図1に示すA−A断面図である。It is AA sectional drawing shown in FIG. 本発明のインクジェットヘッドのダイアフラム側から見た平面図である。It is the top view seen from the diaphragm side of the ink jet head of the present invention. 従来技術のインクジェットヘッドを示した断面図である。It is sectional drawing which showed the inkjet head of the prior art. 従来技術のインクジェットヘッドのダイアフラム側から見た平面図である。It is the top view seen from the diaphragm side of the inkjet head of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1はオリフィスプレート、2はチャンバープレート、3はダイアフラムプレート、4は圧電素子、10は流路プレート、11はノズル、12は連通穴、13は圧力室、14はリストリクタ、15は共通インク室、16は振動板、17はフィルター、18はリストリクタ隔壁、30は熱酸化膜、50はインク滴である。
1 is an orifice plate, 2 is a chamber plate, 3 is a diaphragm plate, 4 is a piezoelectric element, 10 is a flow path plate, 11 is a nozzle, 12 is a communication hole, 13 is a pressure chamber, 14 is a restrictor, 15 is a common ink chamber , 16 is a diaphragm, 17 is a filter, 18 is a restrictor partition, 30 is a thermal oxide film, and 50 is an ink droplet.

Claims (3)

インク滴を吐出するノズル開口を有するノズルプレート、該ノズル開口に連通する連通穴と圧力発生室と共通のインク室から前記圧力発生室の幅よりも狭い流路であるリストリクタとを有するチャンバープレート、前記共通のインク室内に位置するフィルターと圧力発生室を封止する領域に薄板の振動板とを有するダイアフラムプレート、から成る流路基板と、前記振動板に当接した圧電素子と、からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記流路基板を構成する前記各プレートは全て単結晶シリコンを有する基板をエッチング加工して形成され、
前記振動板の一部と前記リストリクタの一部とが対面してなり、且つ、前記振動板は、チャンバープレートに接合される側及び圧電素子と接合される両面がダイアフラムプレートに比べて凹形状であることを特徴とするインクジェットヘッド。
A chamber plate having a nozzle plate having a nozzle opening for discharging ink droplets, a communication hole communicating with the nozzle opening, and a restrictor which is a flow path narrower than the pressure generating chamber from a common ink chamber with the pressure generating chamber A flow path substrate comprising a filter located in the common ink chamber and a diaphragm plate having a thin diaphragm in a region sealing the pressure generating chamber, and a piezoelectric element in contact with the diaphragm. In an ink jet recording head,
Each of the plates constituting the flow path substrate is formed by etching a substrate having single crystal silicon,
A part of the diaphragm and a part of the restrictor face each other, and the diaphragm has a concave shape on the side joined to the chamber plate and both sides joined to the piezoelectric element compared to the diaphragm plate. An ink jet head characterized by the above.
前記振動板によって封止されているリストリクタの振動板との隙間の流路抵抗は、リストリクタ出口部での流路抵抗とほぼ同じになるようにしたことを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。   The flow path resistance in a gap between the restrictor and the diaphragm sealed by the diaphragm is set to be substantially the same as the flow path resistance at the restrictor outlet. Inkjet head. 前記流路基板を構成する各プレート間の接合は、陽極接合であることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein bonding between the plates constituting the flow path substrate is anodic bonding.
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