【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体噴射ヘッドに係り、特に液体に混入している異物及び気泡等を除去するためのフィルタを具備する液体噴射ヘッド及びそれを搭載した記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射ヘッド（以下インクジェットヘッドという）は一般に、インク導入口から導入されたインクに、圧電素子等を駆動させて圧力を加えて、ノズルから吐出させるように構成されている。このようなインクジェットヘッドは、供給されたインク内に異物が存在するとノズルが詰まり、吐出不良が発生する。またインク内に存在する気泡によっても、インクの流れが阻害されたり、圧電素子等によって加えられた圧力が吸収される等の理由により吐出不良が発生する。そのため、通常はインク供給路の途中に複数の微細な穴を有し、インク内の異物や気泡を除去するためのフィルタが装着されている。
【０００３】
このフィルタとしては、従来から、繊維を織って織り目をフィルタ孔とした構造のフィルタが用いられており、このフィルタ孔をインクが通過する際に異物及び気泡が除去される。しかしこの構造のフィルタは繊維をあまり細くすることが出来ないために、フィルタ孔を小さくしようとすると開口率が小さくなり、この結果、インクを流す際の圧力損失が大きくなり、吐出性能が低下するという問題がある。
【０００４】
また開口率を増加させる方法としてエレクトロフォーミングにより丸孔を形成したニッケル板をフィルタとする方法が特開平１１−２９１５１４に開示されている。この方法で製作されたフィルタの開口率は３０％程度でありインクの流れの圧力損失にあまり影響しないフィルタが製作可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の印字の高精細化に伴うヘッドのノズル径の小径化に伴い、フィルタ孔の径も益々小さく形成する必要がでてきており、上述のエレクトロフォーミングによる方法では、そのレジストのパターニング分解能の限界により対応できない場合が生じている。
また、吐出させる液体が溶剤や腐食性液体の場合にはニッケルが侵されるという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、このような事情に鑑み、インク等の噴射せしめる液体が流れる孔を小さく形成し、且つ耐食性を有したフィルタを具備する液体噴射ヘッド及び記録装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、液体を蓄える加圧室と、該加圧室にフィルタ部を通して液体を供給する手段と、上記加圧室からオリフィスを通して液体液滴を噴射する手段を備えた液体噴射ヘッドにおいて、前記フィルタ部の表面と裏面に所定形状の凹部を形成し、該凹部が重なり合う領域に貫通穴を形成してフィルタを構成したことに一つの特徴がある。
このように構成することにより、微小な径を有する開孔を精度よく形成することが可能になる。
【０００８】
本発明の他の特徴は、フィルタ部の表面に多数の溝状の凹部を形成すると共に、上記フィルタ部の裏面には上記の溝と直交する方向に多数の溝状の凹部を形成し、該凹部が重なり合う領域に貫通穴を形成したことにある。
このように構成すると、溝の幅及びピッチを調整することにより開孔の径及び開孔率を任意に設定することが可能になる。
【０００９】
本発明の他の特徴は、液体噴射ヘッドにおけるフィルタ部の表面に円形又は矩形状の多数の凹部を形成し、前記フィルタ部の裏面には上記の円形または矩形より小さい径又は辺の円形又は矩形の多数の凹部を形成し、該凹部が重なり合う領域に貫通穴を形成したことにある。
このように構成すると、フィルタ部の開孔の径を液体の流入側と流出側で変えることができ、フィルタの性能を維持したまま、流路抵抗の低減を図ることが可能になる。
【００１０】
本発明の他の特徴は、液体噴射ヘッドにおけるフィルタ部の表面に多数の矩形状の凹部を形成し、前記フィルタ部の裏面には、上記の矩形と一部が重なり合うようにずれた位置に多数の矩形状の凹部が形成し、該凹部が重なり合う領域に貫通穴を形成したことにある。
このように構成することにより、微小な径を有する開孔を簡単に形成することが可能になる。
【００１１】
本発明の他の特徴は、液体噴射ヘッドにおけるフィルタ部をステンレス鋼で形成したことにある。このようにすると、フィルタの耐食性の向上を図ることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、上記のように構成された液体噴射ヘッドを印刷用紙の走行方向に対してほぼ直角の方向に多数配列してなるプリントヘッド組と、ヘッドのオリフィスと対向して印刷用紙を搬送する機構を備えた式記録装置を実現したことにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ここでは、液体噴射ヘッドの代表的な使用形態であるインクジェットヘッドを一例として説明する。
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドのノズル部の構成の一実施例を示す断面図である。１はオリフィス、２は加圧室、３は振動板、４は圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は圧電素子固定板、７は共通インク供給路８と加圧室２とを連結し加圧室２へのインク流入を制御するリストリクタ、８は共通インク供給路、９はフィルタ、１０は振動板３と圧電素子４とを連結するシリコン接着剤等の弾性を有する接着剤、１１はリストリクタ７を形成するリストリクタプレート、１２は加圧室２を形成する加圧室プレート、１３はオリフィス１を形成するオリフィスプレート、１４は振動板３を補強する支持板、１５は共通インク供給路８を形成するための共通インク供給路部材、１６はフィルタ９を形成するフィルタプレートである。
【００１４】
振動板３、リストリクタプレート１１、加圧室プレート１２、支持板１４は、例えばステンレス材から作られ、オリフィスプレート１３はニッケル材あるいはステンレス材から作られている。また、圧電素子固定板６は、セラミックス，ポリイミドなどの絶縁物から作られている。インクは、上流から下流へ向かって、共通インク供給路８の途中で，フィルタ９を通過して、リストリクタ７，加圧室２，オリフィス１の順に流れる。圧電素子４は信号入力端子５ａと５ｂの間に電位差が印加されたときに伸縮し、信号入力端子５ａと５ｂ間に電位差が無くなれば伸縮前の形に戻る。この圧電素子４の変形によって、加圧室２内のインクに圧力が加わり、オリフィス１からインクが吐出する。
【００１５】
図２は上記のフィルタプレート１６の平面図を示す。フィルタプレート１６は、フィルタ９が形成される部分と、くり貫かれた部分１６ａとを有する。フィルタ部９は共通インク供給路８の全面にわたって形成されている。またくり貫かれた部分１６ａは圧電素子４が挿入される空間になる。
【００１６】
図３はフィルタ部９の構成図を示す。フィルタ部９の表面には縦方向に多数の溝が等間隔に形成され、裏面にはそれと直交する方向に多数の溝が等間隔に形成されている。図４はこれを拡大して示したもので、１０１，１０２，１０３が表面の溝、２０１，２０２，２０３が裏面に形成された溝を表わす。そして各溝の深さは、それぞれフィルタプレート１６の厚みの半分の厚さと等しくなるように形成される。
【００１７】
この結果、表面の溝１０１，１０２，１０３と裏面の溝２０１，２０２，２０３の交わる部分３０１，３０２，３０３は正方形の貫通孔１７が形成される。図５は、図３のＡ−Ａ断面を示しており、貫通孔１７が等間隔に形成されており、この貫通孔１７をインクが通過することにより、インク中の異物が除去される。
【００１８】
次に本発明に係るインクジェットプリントヘッドに用いられるフィルタプレートの製作工程を図６を参照して説明する。
まず、（ａ）に示すように、圧延された２５μｍ厚のステンレス鋼（ＳＵＳ）の薄板１８の両面にラミネータによりドライフィルムレジスト１９を貼り付ける。次に（ｂ）に示すように、薄板１８の表面と裏面のドライフィルムレジスト１９をフォトリソグラフィ工程により溝幅３０μｍにパターニングする。この場合、表面のレジストを縦方向に等間隔にパターンニングしたら、裏面のレジストは横方向に等間隔にパターニングして、両方のレジスト層が直交するように形成する。
【００１９】
次に（ｃ）に示すように、溝部のステンレス鋼（ＳＵＳ）の薄板１８を塩化第２鉄溶液にて深さ１２．５μｍまで両面からエッチングを行う。なおこの時、両面のエッチングばらつきを減らすために、エッチング液を両面同時にスプレーで吹き付けると良い。最後に（ｄ）に示すように、両面のドライフィルムレジスト１９を剥離液によって除去することによって、等間隔に貫通孔１７が形成されたフィルタ部が完成する。
【００２０】
本実施例では、溝幅を３０μｍとしたがこの数値に限定されるものではない。すなわち、オリフィス１の径より小さい溝幅であれば、一辺の長さがオリフィス径よりも小さなフィルタが形成されるため、オリフィス１が目詰まりを起こすことはない。通常オリフィスの径は８０μｍ以下であることが望ましく、溝幅は２０〜６０μｍの範囲が望ましい。
【００２１】
溝のピッチを調整することによって貫通孔１７の数を調整することができ、従って開孔率も任意に設定することができる。例えば、溝幅を３０μｍ、ピッチを５５μｍとし場合、開孔率は１３．２％となる。開孔率はインクの流れにおける抵抗に関係があり、インク吐出時の周波数応答性に影響を与える。通常、開孔率は１０％以上であれば問題ないとされており、この範囲で溝ピッチを選定すると良い。
【００２２】
図７は本実施例のフィルタプレートを組み込んだプリントヘッドの駆動周波数と液滴の吐出速度の関係を示す。駆動周波数が２０ｋＨｚにおいてもインク滴の速度変動は少なく、良好な特性を示していることが分かる。
【００２３】
図８は本発明に係るインクジェットプリントヘッドのフィルタ部の第２の実施例を示す断面図、図９がその上面図である。この実施例では、図９のようにフィルタプレートの表面と裏面に多数の正方形の凹部がエッチングにより形成されている。表面の凹部４０１，４０２，４０３の深さはフィルタプレートの厚さのほぼ半分の深さにエッチングされる。一方、裏面の凹部５０１，５０２の正方形の大きさは、表面の凹部４０１，４０２，４０３の正方形の大きさより大きめにエッチングされ、その深さはフィルタプレートの厚さのほぼ半分に設定されている。 この結果、図８に示すように、フィルタ部８の貫通孔１７はインク流入側の溝幅がインク流出側よりも広く形成される。
【００２４】
インクがフィルタ部８の貫通孔１７を通過する際の抵抗は孔径だけではなく、貫通孔１７の長さにも影響を受ける。異物の通過を阻止するというフィルタの機能には、貫通孔の長さは影響しないため、抵抗を小さくするために極力フィルタプレートの厚さを薄くするほうが望ましいが、加工時及びヘッド組立時のハンドリングの容易さから限界がある。つまり、あまり薄すぎるその加工及び組み立てが著しく困難になる。そのため本実施例では貫通孔の径は所定の大きさに維持したまま、インク流れの抵抗を小さくし、且つハンドリングを容易にしたものである。
【００２５】
なお上記の実施例では、フィルタ部に正方形の孔１７を形成した例を示したが、この孔の形状は正方形に限定されず、例えば断面円形であってもよい。また表面および裏面をエッチングすることにより形成される凹部の深さは、それぞれフィルタプレートの厚さの半分程度としたが、これもいろいろな変形が可能である。
【００２６】
従来のフィルタプレートの厚さは、開孔部の流路抵抗と、ハンドリングのし易さとの兼ね合いから３０μｍ程度の厚さに設定されている。しかし図８のような形状の開孔部にすれば流路抵抗を低減できるので、フィルタプレートの厚さは５０μｍ程度にしても差し支えない。また、開孔部１７の孔径の小さい部分の厚さは最小で１０μｍ程度にすることが可能であり、流路抵抗から２５μｍ以下にすることが望ましい。したがって孔径の大きい部分の厚さは、全体の厚さが５０μｍのときは２５〜４０μｍ、全体の厚さが３０μｍのときは１５〜２０μｍ程度が望ましい。
【００２７】
すなわち本実施例の望ましい範囲は、フィルタプレートが３０〜５０μｍ、小さい径の開孔部の厚さは１０μｍ〜２５μｍ、大きい径の開孔部の厚さは１５μｍ以上ということになる。
【００２８】
図１０は本発明にかかるインクジェットヘッドのフィルタ部の第３の実施例を示す上面図である。この実施例は、フィルタプレートの表面を矩形７０１，７０２の形状にエッチングして凹部を形成し、裏面にはこれとずれた位置に矩形６０１，６０２，６０３の形状にエッチングして凹部を形成したものである。このようにすると、矩形７０１，７０２と矩形６０１，６０２，６０３の重なる領域８０１，８０２，８０３が貫通孔となる。
【００２９】
リソグラフィー技術の進歩により小さい孔径の開孔を形成することは比較的容易になったが、プレートの材料や厚さによって数１０μｍの孔を空けることが困難な場合もある。しかし第３の実施例のようにして開孔部を形成すればリソグラフィーの解像度としてはそれほど高い精度を要求されず、しかも微小な孔部を形成できるという効果がある。
【００３０】
次に上述のインクジェットヘッドを用いた本発明のインクジェット式記録装置の一実施例について説明する。
図１１において、筺体３０の上部にヘッドベース３１が配置され、その上に４本のプリントヘッド組３２が設けられている。筺体３０の内部にはロール紙搬送装置や制御装置が収納されているが図示を省略してある。４本のプリントヘッド組３２には４本のインク供給管３４から、カラーの印刷をするためにシアン、マジェンタ、イエロー、ブラックのインクが供給される。各ヘッド組３２には、印刷用紙の搬送方向に対して所定角度傾けた状態で、例えば２０個のヘッドが配列され、各ヘッドには図１に示したノズルが例えば１２８個設けられている。ノズルのオリフィス１（図１）と対向するように印刷用紙３３が搬送される。この図では矢印の方向にロール紙が搬送され、その上流にロール紙供給装置が配置されるが図面では省略してある。
【００３１】
筺体３０の上部のフレーム３９と４０との間にロッド３７，３８が設けられ、そのロッド３７，３８を支持体３５，３６が摺動できるように支持されている。この支持体３５，３６に前記へードベース３１が取付けられているので、プリントヘッド組３２は印刷用紙３３の長手方向と直角の方向に移動してヘッドクリーニング機構４０の位置まで移動することができる。
【００３２】
上述した実施例においては薄板１８に耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いたが、これに代わるものとしてパラジウム合金を使用してもよい。
本発明の液体噴射ヘッドは上記のような記録装置のほかに汎用の小形のインクジェット式記録装置にも勿論使用することができる。更に、有機ＥＬ層塗布、液晶パネルの配向膜及びカラーフィルタ塗布、プリント基板上への配線パターン形成等の工業用塗布装置への適用も可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による液体噴射ヘッドは、フィルタプレートの表面と裏面に溝状あるいは矩形の凹部を形成し、その形状の重なり合う部分に貫通孔を形成してフィルタ部を構成しているので、微小な径の開孔を有するフィルタを製作可能であり、このフィルタプレート用いることにより高精細の液体噴射が実現可能である。
【００３４】
また、フィルタプレートがステンレス鋼（ＳＵＳ）もしくはパラジウム合金で形成されていることから、インクのみならず多種の液体の噴射が可能となり、汎用性のある液体噴射ヘッドが実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットプリントヘッドの一実施例を示す断面図
【図２】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタプレートの平面図
【図３】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタ部の拡大図
【図４】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタ部をさらに拡大した上面図
【図５】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタ部の断面図
【図６】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタプレートの製造工程を示す説明図
【図７】本発明のインクジェットプリントヘッドの駆動周波数と液滴速度の関係を示す特性図
【図８】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタ部の第２の実施例を示す断面図
【図９】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタ部の第２の実施例を示す上面図
【図１０】本発明のインクジェットプリントヘッドのフィルタ部の第３の実施例を示す上面図
【図１１】本発明のインクジェットヘッドを用いた記録装置の一実施例を示す外観図である。
【符号の説明】
１はオリフィス、２は加圧室、３は振動板、４は圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は圧電素子固定基板、７はリストリクタ、８は共通インク供給路、９はフィルタ、１０は接着剤、１１はリストリクタプレート、１２は加圧室プレート、１３はオリフィスプレート、１４は支持板、１５は共通インク供給路部材、１６はフィルタプレート、１７は貫通孔、１８はＳＵＳ薄板、１９はドライフィルムレジストである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid ejecting head, and more particularly, to a liquid ejecting head having a filter for removing foreign matters, bubbles, and the like mixed in a liquid, and a recording apparatus equipped with the same.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid ejecting head (hereinafter, referred to as an ink jet head) is configured to drive a piezoelectric element or the like to apply pressure to ink introduced from an ink introduction port and discharge the ink from a nozzle. In such an ink jet head, when foreign matter is present in the supplied ink, nozzles are clogged, and ejection failure occurs. In addition, a discharge defect occurs due to bubbles existing in the ink, for example, because the flow of the ink is obstructed, or the pressure applied by the piezoelectric element or the like is absorbed. Therefore, usually, a plurality of fine holes are provided in the middle of the ink supply path, and a filter for removing foreign matters and bubbles in the ink is mounted.
[0003]
Conventionally, as this filter, a filter having a structure in which fibers are woven and a weave is used as a filter hole is used to remove foreign matter and bubbles when ink passes through the filter hole. However, in the filter having this structure, the fiber cannot be made so thin that the aperture ratio becomes small when the filter hole is reduced. As a result, the pressure loss at the time of flowing the ink becomes large, and the ejection performance is reduced. There is a problem.
[0004]
Further, as a method of increasing the aperture ratio, a method of using a nickel plate having round holes formed by electroforming as a filter is disclosed in JP-A-11-291514. The aperture ratio of the filter manufactured by this method is about 30%, and a filter that does not significantly affect the pressure loss of the ink flow can be manufactured.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the recent reduction in the nozzle diameter of the head accompanying the high-definition printing, the diameter of the filter hole also needs to be made smaller and smaller. In some cases, it is not possible to cope with the limitations.
Further, when the liquid to be discharged is a solvent or a corrosive liquid, there is a problem that nickel is attacked.
[0006]
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head and a recording apparatus including a filter having corrosion resistance and having a small hole through which a liquid such as ink to be ejected flows.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a pressurized chamber for storing a liquid, a unit for supplying the liquid to the pressurized chamber through a filter unit, and a unit for ejecting a liquid droplet from the pressurized chamber through an orifice. One feature of the liquid jet head provided is that a filter is formed by forming a concave portion having a predetermined shape on the front and back surfaces of the filter portion and forming a through hole in a region where the concave portion overlaps.
With this configuration, it is possible to accurately form an opening having a small diameter.
[0008]
Another feature of the present invention is to form a large number of groove-shaped concave portions on the surface of the filter portion, and to form a large number of groove-shaped concave portions on the back surface of the filter portion in a direction orthogonal to the grooves. That is, a through hole is formed in a region where the concave portion overlaps.
With this configuration, it is possible to arbitrarily set the diameter and the opening ratio of the opening by adjusting the width and the pitch of the groove.
[0009]
Another feature of the present invention is that a large number of circular or rectangular concave portions are formed on the surface of the filter portion in the liquid jet head, and the circular or rectangular shape having a smaller diameter or side than the above-mentioned circular or rectangular shape is formed on the back surface of the filter portion. Are formed, and a through hole is formed in a region where the concave portions overlap.
With this configuration, the diameter of the opening of the filter portion can be changed between the inflow side and the outflow side of the liquid, and it is possible to reduce the flow path resistance while maintaining the performance of the filter.
[0010]
Another feature of the present invention is that a large number of rectangular concave portions are formed on the surface of the filter portion in the liquid ejecting head, and a large number of concave portions are formed on the back surface of the filter portion at positions displaced so as to partially overlap the rectangle. Is formed, and a through hole is formed in a region where the concave portion overlaps.
With this configuration, it is possible to easily form an opening having a small diameter.
[0011]
Another feature of the present invention resides in that the filter portion of the liquid jet head is formed of stainless steel. In this case, the corrosion resistance of the filter can be improved.
[0012]
Another feature of the present invention is a print head set in which a large number of liquid ejecting heads configured as described above are arranged in a direction substantially perpendicular to the running direction of a printing sheet, and printing is performed in opposition to a head orifice. Another object of the present invention is to realize a recording apparatus having a mechanism for transporting a sheet.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. Here, an ink jet head, which is a typical use mode of a liquid ejecting head, will be described as an example.
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the configuration of the nozzle portion of the ink jet head according to the present invention. 1 is an orifice, 2 is a pressurizing chamber, 3 is a vibration plate, 4 is a piezoelectric element, 5a and 5b are signal input terminals, 6 is a piezoelectric element fixing plate, 7 is a common ink supply path 8 and the pressurizing chamber 2 are connected. A restrictor for controlling the flow of ink into the pressurizing chamber 2; a common ink supply path 8; a filter 9; an elastic adhesive such as a silicone adhesive for connecting the vibration plate 3 and the piezoelectric element 4; 11 is a restrictor plate forming the restrictor 7, 12 is a pressurizing chamber plate forming the pressurizing chamber 2, 13 is an orifice plate forming the orifice 1, 14 is a support plate for reinforcing the diaphragm 3, and 15 is a common plate. A common ink supply path member 16 for forming the ink supply path 8 is a filter plate for forming the filter 9.
[0014]
The diaphragm 3, the restrictor plate 11, the pressurizing chamber plate 12, and the support plate 14 are made of, for example, stainless steel, and the orifice plate 13 is made of nickel or stainless steel. The piezoelectric element fixing plate 6 is made of an insulating material such as ceramics and polyimide. The ink flows through the filter 9 in the middle of the common ink supply path 8 from the upstream to the downstream, and flows in the order of the restrictor 7, the pressurizing chamber 2, and the orifice 1. The piezoelectric element 4 expands and contracts when a potential difference is applied between the signal input terminals 5a and 5b, and returns to the shape before expansion and contraction when there is no potential difference between the signal input terminals 5a and 5b. Due to the deformation of the piezoelectric element 4, pressure is applied to the ink in the pressure chamber 2, and the ink is ejected from the orifice 1.
[0015]
FIG. 2 shows a plan view of the filter plate 16 described above. The filter plate 16 has a portion where the filter 9 is formed and a hollow portion 16a. The filter section 9 is formed over the entire surface of the common ink supply path 8. The hollowed portion 16a is a space into which the piezoelectric element 4 is inserted.
[0016]
FIG. 3 shows a configuration diagram of the filter unit 9. A large number of grooves are formed at equal intervals in the longitudinal direction on the front surface of the filter unit 9, and a large number of grooves are formed at equal intervals in a direction orthogonal to the longitudinal direction on the back surface. FIG. 4 shows this in an enlarged manner, where 101, 102 and 103 represent grooves on the front surface, and 201, 202 and 203 represent grooves formed on the back surface. The depth of each groove is formed to be equal to half the thickness of the filter plate 16.
[0017]
As a result, square through holes 17 are formed at portions 301, 302, 303 where the grooves 101, 102, 103 on the front surface and the grooves 201, 202, 203 on the back surface intersect. FIG. 5 shows an AA cross section of FIG. 3, in which through holes 17 are formed at equal intervals, and foreign matter in the ink is removed by passing the ink through the through holes 17.
[0018]
Next, a process of manufacturing a filter plate used in the ink jet print head according to the present invention will be described with reference to FIG.
First, as shown in (a), a dry film resist 19 is stuck on both surfaces of a rolled 25 μm-thick stainless steel (SUS) thin plate 18 using a laminator. Next, as shown in (b), the dry film resist 19 on the front and back surfaces of the thin plate 18 is patterned to a groove width of 30 μm by a photolithography process. In this case, after the resist on the front surface is patterned at equal intervals in the vertical direction, the resist on the back surface is patterned at equal intervals in the horizontal direction so that both resist layers are orthogonal to each other.
[0019]
Next, as shown in (c), the stainless steel (SUS) thin plate 18 in the groove is etched from both surfaces to a depth of 12.5 μm with a ferric chloride solution. At this time, in order to reduce the variation in etching on both surfaces, it is preferable to spray the etching solution simultaneously on both surfaces. Finally, as shown in (d), by removing the dry film resist 19 on both sides with a stripper, a filter portion having through holes 17 formed at equal intervals is completed.
[0020]
In the present embodiment, the groove width is 30 μm, but is not limited to this value. That is, if the groove width is smaller than the diameter of the orifice 1, a filter having one side length smaller than the orifice diameter is formed, so that the orifice 1 does not clog. Usually, the diameter of the orifice is desirably 80 μm or less, and the groove width is desirably in the range of 20 to 60 μm.
[0021]
The number of the through holes 17 can be adjusted by adjusting the pitch of the grooves, so that the opening ratio can be arbitrarily set. For example, when the groove width is 30 μm and the pitch is 55 μm, the aperture ratio is 13.2%. The aperture ratio is related to the resistance in the flow of ink, and affects the frequency response at the time of ink ejection. Usually, it is considered that there is no problem if the opening ratio is 10% or more, and it is preferable to select the groove pitch in this range.
[0022]
FIG. 7 shows the relationship between the driving frequency of the print head incorporating the filter plate of the present embodiment and the discharge speed of the droplets. It can be seen that even when the driving frequency is 20 kHz, the fluctuation of the speed of the ink droplets is small and good characteristics are exhibited.
[0023]
FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of the filter section of the ink jet print head according to the present invention, and FIG. 9 is a top view thereof. In this embodiment, as shown in FIG. 9, a large number of square concave portions are formed on the front and back surfaces of the filter plate by etching. The depths of the recesses 401, 402, and 403 on the surface are etched to approximately half the thickness of the filter plate. On the other hand, the size of the squares of the concave portions 501 and 502 on the back surface is etched to be larger than the size of the squares of the concave portions 401, 402 and 403 on the front surface, and the depth thereof is set to approximately half the thickness of the filter plate. . As a result, as shown in FIG. 8, the through hole 17 of the filter portion 8 is formed such that the groove width on the ink inflow side is wider than that on the ink outflow side.
[0024]
The resistance when ink passes through the through hole 17 of the filter unit 8 is affected not only by the hole diameter but also by the length of the through hole 17. Since the length of the through-hole does not affect the function of the filter that blocks the passage of foreign matter, it is desirable to reduce the thickness of the filter plate as much as possible in order to reduce the resistance. There is a limit because of the ease of That is, its processing and assembly, which is too thin, becomes extremely difficult. Therefore, in this embodiment, the resistance of the ink flow is reduced and the handling is facilitated while the diameter of the through hole is maintained at a predetermined value.
[0025]
In the above-described embodiment, an example in which a square hole 17 is formed in the filter unit has been described. However, the shape of the hole is not limited to a square, and may be, for example, a circular cross section. Further, the depth of the concave portion formed by etching the front surface and the rear surface is set to about half of the thickness of the filter plate, but this can be variously modified.
[0026]
The thickness of the conventional filter plate is set to a thickness of about 30 μm in consideration of the flow path resistance of the opening and the ease of handling. However, if the openings are shaped as shown in FIG. 8, the flow path resistance can be reduced, so that the thickness of the filter plate may be about 50 μm. In addition, the thickness of the portion of the opening 17 having a small hole diameter can be set to about 10 μm at the minimum, and is preferably set to 25 μm or less in view of the flow path resistance. Therefore, the thickness of the portion having a large hole diameter is desirably about 25 to 40 μm when the entire thickness is 50 μm and about 15 to 20 μm when the entire thickness is 30 μm.
[0027]
That is, the desirable range of the present embodiment is that the filter plate has a thickness of 30 to 50 μm, the thickness of the small-diameter aperture is 10 to 25 μm, and the thickness of the large-diameter aperture is 15 μm or more.
[0028]
FIG. 10 is a top view showing a third embodiment of the filter section of the ink jet head according to the present invention. In this embodiment, a concave portion was formed by etching the surface of the filter plate into the shape of rectangles 701 and 702, and a concave portion was formed on the back surface by etching the shape of rectangles 601, 602 and 603 at positions deviated therefrom. Things. By doing so, the areas 801, 802, 803 where the rectangles 701, 702 overlap the rectangles 601, 602, 603 become through holes.
[0029]
Although it has become relatively easy to form smaller diameter holes due to advances in lithography technology, it may be difficult to form holes of several tens of μm depending on the material and thickness of the plate. However, if the apertures are formed as in the third embodiment, there is an effect that very high precision is not required for the resolution of lithography, and a minute aperture can be formed.
[0030]
Next, an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention using the above ink jet head will be described.
In FIG. 11, a head base 31 is arranged on an upper portion of a housing 30, and four print head sets 32 are provided thereon. A roll paper transport device and a control device are housed inside the housing 30, but are not shown. The four print head groups 32 are supplied with cyan, magenta, yellow, and black inks for color printing from four ink supply tubes 34. In each head set 32, for example, 20 heads are arranged at a predetermined angle with respect to the transport direction of the printing paper, and each head is provided with, for example, 128 nozzles shown in FIG. The printing paper 33 is transported so as to face the nozzle orifice 1 (FIG. 1). In this figure, the roll paper is transported in the direction of the arrow, and a roll paper supply device is arranged upstream thereof, but is omitted in the drawing.
[0031]
Rods 37 and 38 are provided between the frames 39 and 40 on the upper part of the housing 30, and the rods 37 and 38 are supported so that the supports 35 and 36 can slide. Since the hard base 31 is attached to the supports 35 and 36, the print head set 32 can move in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the printing paper 33 and can move to the position of the head cleaning mechanism 40.
[0032]
In the embodiment described above, stainless steel (SUS) having high corrosion resistance is used for the thin plate 18, but a palladium alloy may be used instead.
The liquid ejecting head of the present invention can be used for a general-purpose small-sized ink jet recording apparatus in addition to the above recording apparatus. Further, the present invention can be applied to industrial coating apparatuses such as organic EL layer coating, liquid crystal panel alignment film and color filter coating, and wiring pattern formation on printed circuit boards.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the liquid ejecting head according to the present invention, the filter portion is formed by forming a groove-like or rectangular concave portion on the front surface and the rear surface of the filter plate, and forming a through-hole at a portion where the shape overlaps. Therefore, it is possible to manufacture a filter having an opening having a small diameter, and it is possible to achieve high-definition liquid ejection by using this filter plate.
[0034]
Further, since the filter plate is formed of stainless steel (SUS) or a palladium alloy, it is possible to eject not only ink but also various kinds of liquids, and a versatile liquid ejecting head can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ink jet print head of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a filter plate of the ink jet print head of the present invention. FIG. 3 is an enlarged view of a filter portion of the ink jet print head of the present invention. FIG. 4 is a top view in which the filter portion of the inkjet print head of the present invention is further enlarged; FIG. 5 is a cross-sectional view of the filter portion of the inkjet print head of the present invention; FIG. FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a driving frequency and a droplet speed of the inkjet print head of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a filter section of the inkjet print head of the present invention. FIG. 9 shows a second embodiment of the filter section of the ink jet print head of the present invention. Is an external view showing an embodiment of a recording apparatus using the ink jet head of a top view showing a third embodiment of the filter unit of the ink jet printhead of a top view the invention; FIG 11 present invention.
[Explanation of symbols]
1 is an orifice, 2 is a pressure chamber, 3 is a vibration plate, 4 is a piezoelectric element, 5a and 5b are signal input terminals, 6 is a piezoelectric element fixed substrate, 7 is a restrictor, 8 is a common ink supply path, and 9 is a filter. 10 is an adhesive, 11 is a restrictor plate, 12 is a pressure chamber plate, 13 is an orifice plate, 14 is a support plate, 15 is a common ink supply path member, 16 is a filter plate, 17 is a through hole, and 18 is SUS. The thin plate 19 is a dry film resist.
