JP2009143014A - Liquid droplet ejection head, ink cartridge and inkjet apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接着剤のはみ出しを防止する液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge head, an ink cartridge, and an ink jet apparatus that prevent an adhesive from protruding.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する微細な液滴吐出口(以下ノズルと称す)と、このノズルが連通する液室(吐出室、圧力室、加圧液室、インク流路とも称される)と、この液室内のインクを加圧する為のエネルギー発生手段、ならびに外部よりインクを供給するインク供給口を備えた素子基板、そしてインク供給系等外部機構との接続や素子基板そのものの保持の必要性から、支持基板(フレームとも称される)と接合した構成となっている。 A droplet discharge head used in an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, or a plotter is connected to a fine droplet discharge port (hereinafter referred to as a nozzle) that discharges a droplet. A liquid chamber (also called a discharge chamber, a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, and an ink flow path), an energy generating means for pressurizing the ink in the liquid chamber, and an ink supply port for supplying ink from the outside The element substrate is connected to an external mechanism such as an ink supply system and the element substrate itself is required to be held, so that it is joined to a support substrate (also referred to as a frame).
素子基板と支持基板を接着剤で接合する場合は、インク供給口にはみ出した接着剤が、毛管現象で素子基板のインク流路等に這い上がりインク吐出不良の原因となるため、基板の接合時、素子基板と支持基板の位置合わせ精度、接着剤塗布厚、接着剤の粘度管理、接着剤硬化条件等厳密な管理が必要である。 When bonding the element substrate and the support substrate with an adhesive, the adhesive that protrudes from the ink supply port crawls into the ink flow path of the element substrate due to capillary action and causes ink discharge failure. Strict management is required, such as the alignment accuracy of the element substrate and the support substrate, adhesive coating thickness, adhesive viscosity management, and adhesive curing conditions.
今後、画像形成装置の市場での競争力を獲得する為やヘッドの低コスト化や高画質化に対応する為、液滴吐出ヘッドの小型化、1ヘッド多色化等が必要とされ、これらを実現する為には更なる微細化に伴い、より高精度な工程管理が要求される。 In the future, in order to acquire competitiveness in the market of image forming apparatuses, and to cope with cost reduction and high image quality of the head, it is necessary to reduce the size of the droplet discharge head and increase the number of colors of the head. In order to realize this, with further miniaturization, more accurate process management is required.
ところで、インクジェットヘッドにおける接着剤接合時の接着剤はみ出しの影響を抑えるものとして、記録素子基板の記録液供給口への接着剤進入を防止する目的で、記録素子基板の裏面に溝形状を設け、支持部材上の接着剤塗布形状に不連続性を作り張り合わせる構成がある。 By the way, in order to suppress the influence of the adhesive protruding at the time of adhesive bonding in the inkjet head, a groove shape is provided on the back surface of the recording element substrate for the purpose of preventing the adhesive from entering the recording liquid supply port of the recording element substrate. There is a configuration in which discontinuities are created and pasted together on the adhesive application shape on the support member.
また、インク供給口内へ接着剤流れ込み防止と多数色を1基板に形成する際の隣接する異色の混色を確実に防止し、且つ基板と支持板との位置合わせが容易な方法を提供する目的で、基板裏面よりインクを供給するインク供給口とこのインク供給口の外周を囲む凹部を形成し、これに対応して支持基板のインク供給口の外周に凸部が形成され、この支持基板凸部の外周に接着剤を塗布し、基板凹部と支持基板凸部が嵌合する構成、工法がある。 Another object of the present invention is to provide a method for preventing the adhesive from flowing into the ink supply port, reliably preventing adjacent color mixing when forming multiple colors on one substrate, and easily aligning the substrate and the support plate. An ink supply port for supplying ink from the back surface of the substrate and a recess surrounding the outer periphery of the ink supply port are formed, and correspondingly, a protrusion is formed on the outer periphery of the ink supply port of the support substrate. There is a configuration and a construction method in which an adhesive is applied to the outer periphery of the substrate and the substrate concave portion and the support substrate convex portion are fitted.
特許文献1には、ノズル板の下地層とインク流路基板の接着剤接合において、余剰接着剤を逃がし、接合強度を向上させ、接合信頼性を向上する目的で、下地層に凹部を備える構成が開示されている。 Patent Document 1 discloses a configuration in which a concave portion is provided in a base layer for the purpose of releasing excess adhesive, improving joint strength, and improving joint reliability in adhesive joint between the base layer of the nozzle plate and the ink flow path substrate. Is disclosed.
特許文献2には、フレームと振動板の間に流路に開口した段差(はみ出し防止)に関する構成が開示されている。
上述した特許文献1に記載されているように余剰接着剤を逃がす凹部を設けることで、ある程度余剰接着剤のはみ出しを抑制できるが、接着剤のはみ出しを完全に防止する事はできない為、接着剤のはみ出しが原因で生ずる不具合を確実に回避することは難しい。 As described in Patent Document 1 described above, by providing a recess that allows excess adhesive to escape, it is possible to prevent the excess adhesive from protruding to some extent, but it is not possible to completely prevent the adhesive from protruding. It is difficult to reliably avoid problems caused by overhang.
また、凸部外周に接着剤を塗布することにより、インク供給口に接着剤が、はみ出ることはないが、インク供給口と凸部までの接合すべき面に接着剤が充填されず、隙間ができインク充填しても隙間の空気が排除できない為、インク吐出の不安定要因になったり、十分な接合強度が得られず所望の信頼性、耐久性が得られない原因となる。 In addition, by applying an adhesive to the outer periphery of the convex portion, the adhesive does not protrude from the ink supply port, but the surface to be joined to the ink supply port and the convex portion is not filled with the adhesive, leaving a gap. Even if the ink is filled, the air in the gap cannot be excluded, which may cause unstable ink ejection, or may not provide sufficient bonding strength, resulting in failure to obtain desired reliability and durability.
また、微細な領域に凸部と凹部の嵌合をおこなうが、特に凹部の形成工程で異物等により、凹部形状が一部でも設計通りに仕上がらない場合は、凸部との嵌め合いが不十分となり、基板間で隙間が生じ、結果的に接合強度が十分得られない、あるいはインク漏れ等の原因となる。 In addition, the projections and recesses are fitted in a fine area, but the fitting with the projections is not sufficient, especially if the recess shape is not finished as designed even if part of the recess shape is caused by foreign matter in the recess formation process. As a result, a gap is generated between the substrates, resulting in insufficient bonding strength or ink leakage.
特許文献1では、基板にインク供給口部とは別の本来接合部となる基板面に凹部、あるいは凸部を形成しているが、今後益々微細化が進むと凹部や凸部を配置するスペースの制約が厳しくなり、十分な機能を持たす為の凹部や凸部の配置が困難になると予想され、接着剤はみ出しに起因する不具合の対策が十分得られないことが考えられる。 In Patent Document 1, a concave portion or a convex portion is formed on the substrate surface, which is an original joint portion different from the ink supply port portion, on the substrate. However, it is expected that it will be difficult to dispose the recesses and projections for providing sufficient functions, and it is considered that countermeasures for defects caused by the protruding adhesive cannot be obtained sufficiently.
特許文献2では、接着剤のはみ出しを防止する、凹部の深さ(接着剤を留めて空間)には、振動板厚の制約から、十分なマージンをもって接着剤を凹部で吸収できない可能性がある。また、振動板凹部から接着がはみ出しても逃げ部を設け、ここで接着剤を逃がすことができる構成であるが、接着剤を機能部(液滴吐出を担う部分)へはみ出すこと自体、リスクを負うことになる。
In
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、段差部の寸法自由度も大きく、十分マージンを持って接着剤はみ出し防止を実現でき、また、段差部から接着剤がはみ出しても、確実に支持基板側へはみ出させる液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, the degree of dimensional freedom of the step portion is large, can prevent the adhesive from protruding with a sufficient margin, and even if the adhesive protrudes from the step portion, It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head, an ink cartridge, and an ink jet apparatus that reliably protrude to the support substrate side.
請求項1記載の発明は、複数の液滴吐出素子を具備し、液滴吐出素子が設けられた面とは反対側の面に液滴吐出素子に液滴材料を供給する一つ以上の供給口を具備する液滴素子基板と、液滴供給口を備えた支持基板が接着剤を用いて接合されている液滴吐出ヘッドにおいて、基板接合部近傍の液滴材料が接する部位には、支持基板側に基板同士の接合面よりも低い段差を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドである。 The invention according to claim 1 includes at least one supply that includes a plurality of droplet discharge elements and supplies the droplet material to the droplet discharge element on a surface opposite to the surface on which the droplet discharge elements are provided. In a droplet discharge head in which a droplet element substrate having a mouth and a support substrate having a droplet supply port are bonded using an adhesive, the portion where the droplet material in the vicinity of the substrate bonding portion is in contact is supported. The droplet discharge head is characterized in that the substrate has a lower step than the bonding surface between the substrates.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の液滴吐出ヘッドにおいて、複数の液滴吐出素子を具備し、液滴吐出素子が設けられた面とは反対側の面に液滴吐出素子に液滴を供給する一つ以上の供給口を具備する液滴素子基板と、液滴供給口を備えた支持基板が接着剤を用いて接合されている液滴吐出ヘッドにおいて、素子基板、支持基板両方の基板接合部近傍の液滴材料に接する部位に段差を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first aspect, the liquid droplet ejection element includes a plurality of liquid droplet ejection elements, and the surface of the liquid droplet ejection element is opposite to the surface on which the liquid droplet ejection elements are provided. In a droplet discharge head in which a droplet element substrate having one or more supply ports for supplying droplets and a support substrate having a droplet supply port are bonded using an adhesive, the element substrate and the support substrate There is a step in the portion in contact with the droplet material in the vicinity of both substrate joints.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の液滴吐出ヘッドにおいて、支持基板の液滴供給口の開口間口が素子基板側の液滴供給口開口間口より大きいことを特徴する。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first or second aspect, the opening front opening of the support substrate has a larger opening front opening than the liquid supply opening opening front of the element substrate.
請求項4記載の発明は、液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したインクカートリッジにおいて、液滴吐出ヘッドが請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを具備することを特徴とするインクカートリッジである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink cartridge in which a liquid droplet ejection head and an ink tank that supplies ink to the liquid droplet ejection head are integrated, and the liquid droplet ejection head is a liquid according to any one of the first to third aspects. An ink cartridge comprising a droplet discharge head.
請求項5記載の発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット装置において、液滴吐出ヘッドが請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet apparatus equipped with a liquid droplet ejection head for ejecting liquid droplets, the liquid droplet ejection head includes the liquid droplet ejection head according to any one of the first to third aspects. Inkjet apparatus.
段差部の寸法自由度も大きく、十分マージンを持って接着剤はみ出し防止を実現でき、また、段差部から接着剤がはみ出しても、確実に支持基板側へはみ出させる液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット装置を提供することができる。 The degree of dimensional freedom of the step part is large, it is possible to prevent the adhesive from protruding with a sufficient margin, and even if the adhesive protrudes from the step part, the liquid droplet ejection head, ink cartridge, An ink jet device can be provided.
以下、本発明の実施の形態を添付図面で参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施例における液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図2は図1の下記に詳記する構造を持つ3枚の基板1・2・3と支持基板4を重ね合せた図で、一部断面図で示してある。本実施例はインク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシュータタイプの例を示すものである。本実施例の液滴吐出ヘッドは、下記に詳記する構造を持つ3枚の基板1・2・3と支持基板4を重ねた積層構造となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. It is an overlapped view and is shown in a partial cross-sectional view. This embodiment shows an example of a side shooter type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided on the surface of the substrate. The droplet discharge head of this embodiment has a laminated structure in which three
第1の基板1は、液滴吐出エネルギー発生素子として静電型アクチュエータ10を複数具備している。また、静電型アクチュエータ10を個別に駆動させる為に電極(不図示)に外部から駆動パルスを印加できるようにパッド11が配置されている。また、第1の基板1の裏面からインクを供給できるよう第1の基板1を貫通する共通インク供給口12が備えられている。第1の基板1の上面に接合される第2の基板2には、<110>シリコン基板に静電型アクチュエータ10表面を底壁とする吐出室13と、各々の吐出室13にインクを供給するための共通液室14が設けられている。共通液室14と吐出室13を連通させる流体抵抗部15が設けられている。続けて第2の基板の上面に接合される第3の基板3には、厚さ50ミクロンのニッケル基板を用い、基板2の面部に、吐出室13と連通するようにそれぞれノズル孔16が備わっている。上記基板(基板1,2,3)を接合した後、外部からのインク供給をおこなう為、インク供給口17を備えた支持基板4と接着剤で接合する。
The first substrate 1 includes a plurality of
本発明において、前記する各部分は、重要ではなく、公知の従来技術工法で形成可能である為、詳細説明は省略する。 In the present invention, each of the above-described parts is not important and can be formed by a known prior art method.
上記のように構成された液滴吐出ヘッドの動作を説明する。支持基板4のインク供給口17からインクが供給され、第1の基板1の共通インク供給口を通り、第2に基板2の吐出室12内がインクにより満たされた状態で個別電極に接続されているパッド11に発振回路により例えば40Vのパルス電位を印加する。電圧印加により静電型アクチュエータ10の個別電極(不図示)と振動板(不図示)との間に静電気の吸引作用が働き振動板(不図示)が下方へ撓み、共通液室14より流体抵抗15を通じて吐出室13へインクが流入する。その後個別電極(不図示)へのパルス電圧を0Vにすると静電気力により下方へ撓んだ振動板(不図示)が自身の剛性により元に戻る。その結果、吐出室13内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔16よりインク液滴を記録紙に向けて吐出する。これを繰り返すことによりインクを連続的に吐出することが出来る。
The operation of the droplet discharge head configured as described above will be described. Ink is supplied from the
本発明の液滴吐出ヘッドでは、支持基板4と第1の基板1との接着剤による接合時、余剰接着剤が第1の基板1の共通インク供給口12内壁を伝って、インクが流れる吐出室12やノズル孔16へ流入することを防止し精度良く、安定して液滴吐出吐出ヘッドを製造することが可能となる。
In the droplet discharge head of the present invention, when the
次に本発明の実施の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples.
(実施例1)
図3は、本発明の第1の実施例、及び従来技術に係る液滴吐出ヘッド(図1,2)の図2 S面での模式断面図、図4には、本発明の第1実施例の支持基板4の接合面から見た模式平面図とA-A’線模式断面図をそれぞれ示す。また、図5には、本発明の第1実施例の支持基板4の断面模式図を示す。図4同様従来例における液滴吐出吐出ヘッドの断面模式図を示す。
Example 1
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the first embodiment of the present invention and a droplet discharge head (FIGS. 1 and 2) according to the prior art on the S plane of FIG. 2, and FIG. 4 shows the first embodiment of the present invention. A schematic plan view and a cross-sectional view taken along line AA ′ of the
本発明の要点は、第1の基板と支持基板との接着剤による接合時、インク供給口内壁部にはみ出した余剰接着剤を第1の基板のインク供給口から第2の基板、第3の基板へ流れ込まないようにしたことに特徴があり、本実施例は以上の点について詳細説明する。 The main point of the present invention is that when the first substrate and the support substrate are bonded by the adhesive, the excess adhesive protruding from the inner wall of the ink supply port is removed from the ink supply port of the first substrate to the second substrate and the third substrate. This embodiment is characterized in that it does not flow into the substrate, and this embodiment will be described in detail with respect to the above points.
図3の本発明の実施例1の断面模式図では、静電型アクチュエータ10、共通インク供給口12を備えた第1の基板1、吐出室13、共通液室14、流体抵抗部15を備えた第2の基板2、及びノズル孔16を備えた第3の基板3を先に接合したもの(素子基板)と支持基板4が紫外線、あるいは熱硬化型の接着剤50を介して、接合されている。ここでの接合は、接着剤50を支持基板4に薄膜転写法、あるいは描画法で薄く、例えば1μm厚で塗布した後、素子基板(第1〜3の基板を接合したもの)と支持基板4を位置合わせし、加圧治具(不図示)等を用いて押圧しながら接着剤を硬化させる。
In the schematic cross-sectional view of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the
このとき、接着剤50の塗布異常が生じた場合など、硬化途中の余剰接着剤が第1の基板1の共通インク供給口内、及び支持基板4のインク供給口17内壁へはみ出すが、従来例のように第1の基板1の共通インク供給口内壁を伝って、第2の基板2の流体抵抗部15、吐出室13、あるいは第3の基板3のノズル孔16へ流れ込まないように支持基板4に段差100を設けて、はみ出した接着剤50がこの段差50内に留まるようにしている。この段差の寸法は、接着剤の粘度、塗布膜厚、及び共通インク供給口12とインク供給口17の表面性(濡れ性)によって最適すればよく、段差100の深さdと幅wは、1〜10μm程度で十分効果が得られる。
At this time, when an abnormal application of the adhesive 50 occurs, excess adhesive in the middle of curing protrudes into the common ink supply port of the first substrate 1 and the inner wall of the
また、段差断面形状は、図5に示すように最適な形状を設定すればよい。加えて、第1の基板1と支持基板4との接合面にある共通インク供給口112とインク供給口17の開口寸法は、図4に示すようにX1<X4、Y1<Y4とすることにより、接着剤のはみ出し量が段差の許容量を超えた場合でも接着剤は、第1の基板1の共通インク供給口へ這い上がらず、支持基板4のインク供給口17内壁を這い上がる為、従来技術のようにはみ出し接着剤による不具合を防止することができる。
Moreover, what is necessary is just to set an optimal shape as a level | step difference cross-sectional shape as shown in FIG. In addition, the opening dimensions of the common
このようにインク供給口内壁部にはみ出し接着剤を留める段差を設ける事により、従来のインク供給口外周に溝を設ける構成に比べて、接着面の不連続部が無いため接着強度が十分得られるともに、本発明では、インク供給口そのものに段差を設ける為、外周部に溝を形成する従来技術に比べて、レイアウト的な制約が殆ど無い為、今後の低コスト化、高画質化、多色化に対応する為、益々微細化や高精度位置合わせ等の要求に十分耐えることができ、従来技術に比べ高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッドが実現できる。また、従来技術では困難であった良好な生産性、及び生産効率を有する寸法制御に優れた高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッド製造に適用できる。 In this way, by providing a step for fixing the protruding adhesive on the inner wall of the ink supply port, sufficient adhesive strength can be obtained because there is no discontinuous portion of the bonding surface as compared with the conventional configuration in which a groove is provided on the outer periphery of the ink supply port. In the present invention, since there is a step in the ink supply port itself, there are almost no layout restrictions compared to the conventional technique in which grooves are formed in the outer peripheral portion. In order to cope with this trend, it is possible to sufficiently withstand the demands for miniaturization and high-precision positioning, and a liquid droplet ejection head with higher accuracy, higher density, and higher reliability than the prior art can be realized. In addition, the present invention can be applied to the manufacture of a droplet discharge head having high accuracy, high density, and high reliability, which is excellent in dimensional control having good productivity and production efficiency, which has been difficult with the prior art.
なお、本実施例1では、液滴吐出エネルギー発生素子として、静電型アクチュエータを用いているが、電気熱変化素子や、圧電素子を適用してもかまわない。 In the first embodiment, an electrostatic actuator is used as the droplet discharge energy generating element. However, an electrothermal change element or a piezoelectric element may be applied.
(実施例2)
図6は、本発明の第2の実施例に係る液滴吐出ヘッドの第1の基板101と支持基板104の接合部断面模式図を示す。第2、及び第3の基板は、実施例1とおなじである。
(Example 2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a joint portion between the first substrate 101 and the support substrate 104 of the droplet discharge head according to the second embodiment of the present invention. The second and third substrates are the same as in the first embodiment.
本実施例では、図6に示すように支持基板104に段差110と第1の基板101に段差102、両基板に段差を設けていることが特徴である。第1の基板101の材料にSi基板を用いている場合は、公知の従来技術工法であるリソグラフィー技術によるパターニング後、アルカリ溶液によるウェットエッチ、あるいはドライエッチ法により、溝102を容易に形成することができる。ここでアルカリ溶液によるウェットエッチ法では、共通インク供給口12と同時に溝101が形成でき、量産性を低下させることなく、所望の形状を形成することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the
このように本実施例2は、共通インク供給口12、及びインク供給口17内へはみ出した接着剤が、第1の基板101共通インク供給口12内壁への這い上がり抑止効果が実施例1よりも高い。従って、実施例1同様、高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッドが実現できる。
As described above, the second embodiment is more effective than the first embodiment in that the adhesive that protrudes into the common
(実施例3)
次に、本発明に係るインクカートリッジについて図7を参照して説明する。
(Example 3)
Next, an ink cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
このインクカートリッジは、ノズル80等を有する上記各実施形態のいずれかのインクジェットヘッド81と、このインクジェットヘッド81に対してインクを供給するインクタンク82とを一体化したものである。
This ink cartridge is obtained by integrating the
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、アクチュエータ部を高信頼性化することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化が図れる。 Thus, in the case of an ink tank integrated head, by making the actuator part highly reliable, the yield and reliability of the ink cartridge are improved, and the cost of the head integrated ink cartridge can be reduced.
(実施例5)
次に、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について図8及び図9を参照して説明する。なお、図8は同記録装置の斜視説明図、図9は同記録装置の機構部の側面説明図である。
(Example 5)
Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 is an explanatory perspective view of the recording apparatus, and FIG. 9 is an explanatory side view of a mechanism portion of the recording apparatus.
このインクジェット記録装置は、記録装置本体81の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部82等を収納し、装置本体81の下方部には前方側から多数枚の用紙83を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)84を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙83を手差しで給紙するための手差しトレイ85を開倒することができ、給紙カセット84或いは手差しトレイ85から給送される用紙83を取り込み、印字機構部82によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ86に排紙する。
This ink jet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus
印字機構部82は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド91と従ガイドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向(図9で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ93にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド94を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ93にはヘッド94に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ95を交換可能に装着している。
The
インクカートリッジ65は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド64を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。 The ink cartridge 65 has an air opening communicating with the atmosphere upward, a supply opening supplying ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside, and the capillary force of the porous body. Thus, the ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure. Further, although the heads 64 of the respective colors are used here as the recording heads, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.
ここで、キャリッジ63は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド61に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド62に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ63を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ67で回転駆動される駆動プーリ68と従動プーリ69との間にタイミングベルト70を張装し、このタイミングベルト70をキャリッジ63に固定しており、主走査モーター67の正逆回転によりキャリッジ63が往復駆動される。 Here, the carriage 63 is slidably fitted to the main guide rod 61 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the secondary guide rod 62 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). is doing. In order to move and scan the carriage 63 in the main scanning direction, a timing belt 70 is stretched between a driving pulley 68 and a driven pulley 69 that are rotationally driven by a main scanning motor 67, and the timing belt 70 is moved to the carriage 63. The carriage 63 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 67.
一方、給紙カセット84にセットした用紙83をヘッド94の下方側に搬送するために、給紙カセット84から用紙83を分離給装する給紙ローラ101及びフリクションパッド102と、用紙83を案内するガイド部材103と、給紙された用紙83を反転させて搬送する搬送ローラ104と、この搬送ローラ104の周面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ローラ104からの用紙83の送り出し角度を規定する先端コロ106とを設けている。搬送ローラ104は副走査モータ107によってギヤ列を介して回転駆動される。
On the other hand, in order to convey the
そして、キャリッジ93の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ104から送り出された用紙83を記録ヘッド94の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材109を設けている。この印写受け部材109の用紙搬送方向下流側には、用紙83を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ111、拍車112を設け、さらに用紙83を排紙トレイ86に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙経路を形成するガイド部材115,116とを配設している。
A
記録時には、キャリッジ93を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド94を駆動することにより、停止している用紙83にインクを吐出して1行分を記録し、用紙83を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙83の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙83を排紙する。
At the time of recording, the
また、キャリッジ93の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド94の吐出不良を回復するための回復装置117を配置している。回復装置117はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ93は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されてキャッピング手段でヘッド94をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
Further, a
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド94の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施した静電型アクチュエータを具備したインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。また低電圧で駆動できるヘッドを搭載するので、インクジェット記録装置全体の消費電力も低減できる。 Thus, since this inkjet recording apparatus is equipped with an inkjet head equipped with an electrostatic actuator embodying the present invention, there is no ink droplet ejection failure due to diaphragm drive failure, and stable ink droplet ejection characteristics. As a result, the image quality is improved. In addition, since a head that can be driven at a low voltage is mounted, the power consumption of the entire inkjet recording apparatus can be reduced.
なお、上記実施形態においては、本発明をインクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することできる。 In the above embodiment, the present invention is applied to an ink jet head. However, the present invention can also be applied to a liquid droplet ejection head that ejects liquid droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning.
本実施形態によれば、素子基板と支持基板を接着剤で接合して作製する液滴吐出吐出ヘッドにおいて、余剰接着がインク流路内へはみ出してくるが、接合面のインク流路内壁に段差を設けることにより、はみ出した接着剤をこの段差に留めることができ、吐出室やノズル孔への接着剤這い上がりを防止できる。従って、従来の接着剤はみ出し対策(インク供給口外周部に溝を形成)に比べ、レイアウト的に自由度が高く、微細化、多色ヘッドに対応できる為、従来技術に比べ高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッドが実現できる。また、安定した接着強度が得られ、従来技術では困難であった良好な生産性、及び生産効率を有する寸法制御に優れた高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッド製造に適用できる。 According to this embodiment, in the droplet discharge / ejection head manufactured by bonding the element substrate and the support substrate with an adhesive, excess adhesion protrudes into the ink flow path, but a step is formed on the inner wall of the ink flow path on the bonding surface. By providing this, the protruding adhesive can be kept at this level difference, and it is possible to prevent the adhesive from creeping up into the discharge chamber and the nozzle hole. Therefore, compared to the conventional measures against protruding adhesives (grooves are formed on the outer periphery of the ink supply port), the layout is more flexible and can be used for miniaturization and multicolor heads. In addition, a liquid droplet ejection head having high reliability can be realized. In addition, it is possible to produce a liquid droplet ejection head with high precision, high density, and high reliability that has excellent adhesiveness, good productivity, and production efficiency that was difficult to achieve with conventional technology. Applicable to.
以下に各請求項ごとの目的、作用効果を記載する。 The purpose and effect of each claim are described below.
(請求項2)さらに接合基板両方にはみ出した接着剤を規制する段差を工数を殆ど増加させることなく設けることにより、請求項2の構成以上に接着剤はみ出しに対する対応が十分可能となる。従って、生産性の向上、歩留まり低下なく、高精度で信頼性の高い液滴吐出吐出ヘッドが得られる。
(Claim 2) Further, by providing a step for restricting the adhesive protruding to both of the bonded substrates without increasing the number of steps, it is possible to sufficiently cope with the adhesive protruding beyond the structure of
(請求項3)支持基板側のインク流路間口を素子基板側のインク流路間口より大きくする事により、はみ出した接着剤が段差内に留まらない状態になっても支持基板側のインク供給口内壁を這い上がって、インク吐出室側には接着剤の影響が及ばないようにできる為、プロセス許容値が広くなり、量産性向上が期待でき,安定した清算に寄与できる。 (3) An ink supply port on the support substrate side even when the protruding adhesive does not stay in the step by making the ink channel opening on the support substrate side larger than the ink channel port on the element substrate side. The inner wall can be crawled up so that the ink discharge chamber is not affected by the adhesive, so that the process tolerance is widened and mass productivity can be expected to improve, contributing to stable liquidation.
(請求項4)本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。 (Claim 4) Since the ink jet head which is any one of the liquid droplet ejection heads according to the present invention and the ink tank for supplying ink to the ink jet head are integrated, manufacturing defects can be reduced and the cost can be reduced. it can.
(請求項5)本発明に係るインクジェット記録装置によれば、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドを具備したインクジェットヘッドを搭載したので、製造不良が減少し、量産性が高いため、低コスト化を図ることができる。 (Claim 5) According to the ink jet recording apparatus according to the present invention, since the ink jet head equipped with any one of the droplet discharge heads according to the present invention is mounted, manufacturing defects are reduced and mass productivity is high. Cost can be reduced.
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。本発明はインクジェット記録装置に適用可能である。 Each embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. The present invention is applicable to an ink jet recording apparatus.
1,2,3 基板
4 支持基板
10 静電型アクチュエータ
11 パッド
12 共通インク供給口
13 吐出室
14 共通液室
15 流体抵抗部
16 ノズル孔
17 インク供給口
1, 2, 3
Claims (5)
基板接合部近傍の液滴材料が接する部位には、支持基板側に前記基板同士の接合面よりも低い段差を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A liquid having a plurality of droplet discharge elements, and having one or more supply ports for supplying the droplet material to the droplet discharge elements on a surface opposite to the surface on which the droplet discharge elements are provided In a droplet discharge head in which a droplet element substrate and a support substrate including the droplet supply port are bonded using an adhesive,
A droplet discharge head characterized in that a portion of the substrate bonding portion in contact with the droplet material has a level difference lower than the bonding surface between the substrates on the support substrate side.
前記素子基板、前記支持基板両方の基板接合部近傍の液滴材料に接する部位に段差を有することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。 A droplet having a plurality of droplet discharge elements and having one or more supply ports for supplying the droplets to the droplet discharge element on a surface opposite to the surface on which the droplet discharge elements are provided In a droplet discharge head in which an element substrate and a support substrate having the droplet supply port are bonded using an adhesive,
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein a step is formed at a portion in contact with the droplet material in the vicinity of the substrate bonding portion of both the element substrate and the support substrate.
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