JP2012006150A - Line head and ink jet recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はラインヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to a line head and an ink jet recording apparatus.
従来から、インクジェット記録装置における画像形成において、画像の高精細化,記録速度の高速化は強く要望されている。この問題を解決する方法として、記録ヘッドを千鳥状に配列し、紙送りのみで描画をおこなう1パス描画方式(ラインヘッド方式)が知られている。記録ヘッドは通常、ノズル基板,ガラス基板,圧力室基板などが順次積層され製造されるが、ラインヘッド方式では、記録ヘッドを列状に配列するという構成上、記録ヘッド(ノズル基板)間の位置ずれが大きな問題となる。たとえば、特許文献1の技術では、ノズル基板に嵌合部(7,8)を形成して嵌合部同士を当接させ、これを防止している(段落0018〜0020,図3など参照)。 Conventionally, in image formation in an inkjet recording apparatus, there has been a strong demand for higher definition of images and higher recording speed. As a method for solving this problem, there is known a one-pass drawing method (line head method) in which recording heads are arranged in a zigzag pattern and drawing is performed only by paper feeding. The recording head is usually manufactured by sequentially laminating a nozzle substrate, a glass substrate, a pressure chamber substrate, and the like. In the line head method, the position between the recording heads (nozzle substrates) is arranged because the recording heads are arranged in a row. Deviation becomes a big problem. For example, in the technique of Patent Document 1, fitting portions (7, 8) are formed on the nozzle substrate to bring the fitting portions into contact with each other to prevent this (see paragraphs 0018 to 0020, FIG. 3, etc.). .
近年では、ノズル基板,ガラス基板,圧力室基板を陽極接合により強固に接合することがあり(特許文献2参照)、この場合、特許文献1のように単純にノズル基板同士を嵌合させるといった技術では、対応しきれなくなってきている。
すなわち、ノズル基板,圧力室基板はシリコン(Si)から構成される。特許文献1のようにノズル基板に嵌合部(切欠き部)を設けることは、シリコン材料の裁断にコストがかかるし、特にノズル基板はウエハ状のシリコンからダイシングにより得られるため、ダイシング後のチップ状のシリコンをさらに裁断するのはシリコン材料を無駄にすることになる。特許文献2のような陽極接合にあたっては、電極を接続するため、ガラス基板をノズル基板や圧力室基板から露出させる必要がある。その方法として、ノズル基板や圧力室基板に切り欠きを形成する方法やガラス基板自体のサイズを大きくする方法がある。前者の方法は、上記のとおり各基板を構成するシリコンの裁断にコストがかかり材料の無駄を招くため、後者の方法が採用される。
In recent years, a nozzle substrate, a glass substrate, and a pressure chamber substrate may be firmly bonded by anodic bonding (see Patent Document 2). In this case, a technique of simply fitting nozzle substrates together as in Patent Document 1 Then, it has become impossible to cope.
That is, the nozzle substrate and the pressure chamber substrate are made of silicon (Si). Providing the fitting part (notch part) in the nozzle substrate as in Patent Document 1 is costly for cutting the silicon material. In particular, the nozzle substrate is obtained by dicing from wafer-like silicon. Cutting the chip-like silicon further wastes silicon material. In anodic bonding as in
この場合において、図7に示すとおり、記録ヘッド100を千鳥状に配列したとき、ノズル基板102から露出したガラス基板104であって電極接続用に露出した部分同士が互いに当接するため、ガラス基板104同士で位置ずれが発生すると(図7中矢印参照)、必然的にノズル基板102同士でも位置ずれが発生する。
したがって、本発明の主な目的は、記録ヘッドがノズル基板,ガラス基板,圧力室基板を陽極接合して製造されるラインヘッドであって、ノズル基板同士の位置ずれを防止することができるラインヘッドおよびこれを備えるインクジェット記録装置を提供することにある。
In this case, as shown in FIG. 7, when the
Accordingly, a main object of the present invention is a line head manufactured by anodically bonding a nozzle substrate, a glass substrate, and a pressure chamber substrate, and the line head capable of preventing positional displacement between nozzle substrates And providing an ink jet recording apparatus including the same.
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
複数の記録ヘッドが千鳥状に配列されたラインヘッドにおいて、
前記記録ヘッドは、
複数のノズルが列状に形成されたノズル基板と、
前記ノズルに連通する圧力室を有する圧力室基板と、
前記ノズル基板と前記圧力室基板との間に介在するガラス基板とを有し、
前記ノズル基板、前記ガラス基板および前記圧力室基板がこの順に積層され、
前記ノズル基板および前記ガラス基板が矩形状を呈しており、
前記ガラス基板が前記ノズル基板より幅広でかつその4隅の角部が切り欠かれていることを特徴とするラインヘッドが提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
In a line head in which a plurality of recording heads are arranged in a staggered pattern,
The recording head is
A nozzle substrate in which a plurality of nozzles are formed in a row;
A pressure chamber substrate having a pressure chamber communicating with the nozzle;
A glass substrate interposed between the nozzle substrate and the pressure chamber substrate;
The nozzle substrate, the glass substrate and the pressure chamber substrate are laminated in this order,
The nozzle substrate and the glass substrate have a rectangular shape,
A line head is provided in which the glass substrate is wider than the nozzle substrate, and corners at four corners thereof are cut away.
本発明の他の態様によれば、
記録媒体を搬送する搬送ローラと、
前記記録媒体を支持するプラテンと、
複数の記録ヘッドが千鳥状に配列されたラインヘッドとを備え、
前記記録ヘッドは、
複数のノズルが列状に形成されたノズル基板と、
前記ノズルに連通する圧力室を有する圧力室基板と、
前記ノズル基板と前記圧力室基板との間に介在するガラス基板とを有し、
前記ノズル基板、前記ガラス基板および前記圧力室基板がこの順に積層され、
前記ノズル基板および前記ガラス基板が矩形状を呈しており、
前記ガラス基板が前記ノズル基板より幅広でかつその4隅の角部が切り欠かれていることを特徴とするインクジェット記録装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A transport roller for transporting the recording medium;
A platen that supports the recording medium;
A line head in which a plurality of recording heads are arranged in a staggered manner,
The recording head is
A nozzle substrate in which a plurality of nozzles are formed in a row;
A pressure chamber substrate having a pressure chamber communicating with the nozzle;
A glass substrate interposed between the nozzle substrate and the pressure chamber substrate;
The nozzle substrate, the glass substrate and the pressure chamber substrate are laminated in this order,
The nozzle substrate and the glass substrate have a rectangular shape,
An ink jet recording apparatus is provided in which the glass substrate is wider than the nozzle substrate, and corners at four corners thereof are cut away.
本発明によれば、ガラス基板がノズル基板より幅広でその4隅の角部が切り欠かれているから、記録ヘッドを千鳥状に配列した状態において、ノズル基板の一部であってガラス基板の切欠き部に対応する部位同士を互いに当接することができ、ノズル基板同士の位置ずれを防止することができる。 According to the present invention, since the glass substrate is wider than the nozzle substrate and the corners of the four corners are notched, in a state where the recording heads are arranged in a staggered manner, it is a part of the nozzle substrate and the glass substrate. The portions corresponding to the notch portions can be brought into contact with each other, and displacement of the nozzle substrates can be prevented.
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す通り、インクジェット記録装置2は記録媒体4を支持するプラテン6を有している。プラテン6の前後には記録媒体4を搬送するための搬送ローラ8が設けられている。搬送ローラ8が駆動されると、記録媒体4がプラテン6に支持された状態で後方から前方に搬送される。
下記では、記録媒体4の搬送方向を「Y方向」といい、当該搬送方向に直交する方向を「X方向」という。Y方向,X方向は水平面上の方向である。
As shown in FIG. 1, the
In the following, the conveyance direction of the
プラテン6の上方には、Y方向の上流側から下流側にかけてラインヘッド10,12,14,16が設けられている。各ラインヘッド10,12,14,16はX方向に延在しており、Y,M,C,Kの各プロセスカラーのインクを記録媒体4に向けて吐出するようになっている。
Above the
ラインヘッド10を下方から平面視すると、図2に示すとおり、5つの記録ヘッド20がX方向に沿って千鳥状に配列されている。
図3に示すとおり、記録ヘッド20は、外観上、直方体状の筐体22を有しており、筐体22にノズル基板30が設けられている。筐体22の前後の側部にはフランジ24が一体に形成されている。図2中の拡大部分(断面)に示すとおり、フランジ24には凹部24aが形成され、ネジ26によりフランジ24がラインヘッド10の一部である支持体28に固定されている。ネジ26の頭部は凹部24aに埋没している。
なお、他のラインヘッド12,14,16もラインヘッド10と同様の構成を有している。
When the
As shown in FIG. 3, the
The other line heads 12, 14, 16 also have the same configuration as the
図4に示すとおり、記録ヘッド20は大まかにはノズル基板30,ガラス基板32,圧力室層34,第1接着層36,配線層38および第2接着層40の6つの部材が上下方向に積層され、その上にインクタンク42が設けられている。
下記では、これら部材の積層方向を「Z方向」という。Z方向はX方向,Y方向と直交している。
As shown in FIG. 4, the
In the following, the stacking direction of these members is referred to as the “Z direction”. The Z direction is orthogonal to the X direction and the Y direction.
ノズル基板30はシリコン製の基板であり、最下層に位置している。ノズル基板30には複数のノズル30aが形成されている。ノズル30aは、図2,図3に示すとおり、複数列にわたりX方向に沿って延在している。
The
ガラス基板32はガラス製の基板であり、図4に示すとおり、ノズル基板30の上面に積層され、ノズル基板30と陽極接合されている。ガラス基板32には、ノズル基板30のノズル30aと連通する貫通孔32aがZ方向に形成されている。
The
圧力室層34は、圧力室基板34aと振動板34bとから構成されている。
圧力室基板34aはシリコン製の基板であり、ガラス基板32の上面に積層され、ガラス基板32と陽極接合されている。
圧力室基板34aには、ノズル30aから吐出されるインクに吐出圧力を付与する圧力室34cが形成されている。圧力室34cは圧力室基板34aをZ方向へ貫通するように形成されている。圧力室34cは、貫通孔32aおよびノズル30aの上方に設けられ、貫通孔32aおよびノズル30aと連通している。
振動板34bは、圧力室34cの開口を覆うように圧力室基板34aの上面に積層され、接合されている。すなわち、振動板34bは、圧力室34cの上壁部を構成している。振動板34bの表面には酸化膜が形成されている。
圧力室基板34a,振動板34bには貫通孔で構成される流路34dが形成されている。圧力室34cと流路34dとは、ガラス基板32に形成された連通路32bを介して連通している。
The
The
The
The
A flow path 34d formed of a through hole is formed in the
第1接着層36は振動板34bの上面に積層されている。第1接着層36は振動板34bと配線層38とを接着する感光性樹脂層であるとともに、その内部に空間36aを形成する隔壁層となっている。空間36aは、第1接着層36をZ方向へ貫通するように圧力室34cの上方に形成され、内部に圧電素子50を収容している。
圧電素子50は、圧力室34cとほぼ同一の平面視形状に形成され、振動板34bを挟んで圧力室34cと対向する位置に設けられている。圧電素子50は、振動板34bを変形させるためのPZT(lead zirconium titanate)からなるアクチュエータである。圧電素子42の上面および下面には2つの電極52,54が設けられており、このうち下面側の電極54が振動板34bに接続されている。
第1接着層36には貫通孔で構成される流路36bが形成されている。流路36bは流路32bと連通している。
The first
The piezoelectric element 50 is formed in substantially the same plan view shape as the
The first
配線層38はシリコン製の基板であるインターポーザ38aを備えている。
インターポーザ38aの下面には2層の酸化ケイ素の絶縁層38b,38cが被覆され、上面にも同じく酸化ケイ素の絶縁層38dが被覆されている。絶縁層38b,38cのうち下方に位置する絶縁層38cが、第1接着層36の上面に積層され、接合されている。
インターポーザ38aにはスルーホール38eがZ方向に形成されており、スルーホール38eには貫通電極38fが挿通されている。貫通電極38fの下端には、水平方向に延在するアルミ基板38gの一端が接続されている。アルミ基板38gの他端には、圧電素子50上面の電極52に設けられたスタッドバンプ56が、空間36a内に露出した半田58を介して接続されている。アルミ基板38gは、インターポーザ38a下面の2層の絶縁層38b,38cによって挟まれて保護されている。貫通電極38fの上端には銅基板38hが接続されている。銅基板38hは水平方向に延在している。
インターポーザ38aおよび絶縁層38b,38c,38dには貫通孔で構成された流路38iが形成されている。流路38iは、インターポーザ38aをZ方向へ貫通するように形成されている。流路38iは流路36bと連通している。
The
The lower surface of the
A through
The
第2接着層40は、配線層38の上面に配設された銅基板38hを覆いつつ、インターポーザ38aの絶縁層38dの上面に積層され、接合されている。
第2接着層40は、インクタンク42を接着する感光性樹脂層であるとともに、銅基板38hを保護する保護層となっている。
第2接着層40には、貫通孔で構成された流路40aがZ方向へ形成されている。流路40aは配線層38の流路38iと連通している。
The second
The second
In the second
以上の構成を具備する記録ヘッド20では、インクタンク42内のインクが各流路40a,38i,36b,34dと連通路32bとを通じて圧力室34cに供給される。この状態で、銅基板38h,貫通電極38f,アルミ基板38g,半田58およびスタッドバンプ56を通じて電極52,54間に電圧が印加されると、電極52,54に挟まれた圧電素子50が振動板34bとともに変形し、圧力室34c内のインクが押し出されてノズル30aから吐出される。
In the
ここで、ノズル基板30を平面視した場合、図5(a)に示すとおり、ノズル基板30は矩形状を呈している。他方、ガラス基板32を平面視した場合、図5(b)に示すとおり、ガラス基板32もほぼ矩形状を呈しているものの、4隅の角部が切り欠かれており、ガラス基板32には4つの切欠き部32c〜32fが形成されている。各切欠き部32c〜32f間には凸部32g〜32jが形成されている。
ノズル基板30とガラス基板32との平面形状を比較した場合、ノズル基板30の長さL1はガラス基板32の長さL2と同一となっている。ノズル基板30の幅W1はガラス基板32の幅W2より狭く、凸部32g,32hの幅W3より広くなっている。ガラス基板32中では、切欠き部32c,32dの深さD1が切欠き部32e,32fの深さD2より深くなっている。
以上のノズル基板30とガラス基板32とを積層した場合には、図5(c)に示すとおり、ガラス基板32の凸部32i,32jの一部がノズル基板30から露出している。
Here, when the
When the planar shapes of the
When the
記録ヘッド20をX方向に千鳥状に配列した状態においては、図6に示すとおり、2つの記録ヘッド20が隣り合う組合せ60では、ノズル基板30同士の側面が領域60aで当接してノズル基板30同士の平行度が保持され、ガラス基板32の凸部32gと凸部32jとが領域60bで当接して記録ヘッド20同士の位置決めがなされるようになっている。他の組合せ62でも、ノズル基板30同士の側面が領域62aで当接してノズル基板30同士の平行度が保持され、ガラス基板32の凸部32gと凸部32iとが領域62bで当接して記録ヘッド20同士の位置決めがなされるようになっている。
In a state where the recording heads 20 are arranged in a staggered pattern in the X direction, as shown in FIG. 6, in the
以上の本実施形態によれば、ガラス基板32の幅W2がノズル基板30の幅W1より広く、ガラス基板32には切欠き部32c〜32fが形成されているから、記録ヘッド20をX方向に千鳥状に配列した状態において、ノズル基板30の各部のうちガラス基板32の切欠き部32c〜32fに対応する部位を互いに直接的に当接させることができ(図6中の領域60a,62a参照)、ノズル基板30同士の位置ずれを防止することができる。そしてその結果として、従来のようにガラス基板32の側面同士を当接させる場合よりも、記録ヘッド20の全体幅W0(図6参照)を狭く抑えることができ、ラインヘッド10,12,14,16における記録ヘッド20の配置スペースをコンパクト化することができる。
According to the present embodiment described above, the width W2 of the
さらに、本実施形態によれば、ガラス基板32のX方向に沿う一方の側の切欠き部32c,32dと他方の側の切欠き部32e,32fとで深さD1,D2が互いに異なっているから、記録ヘッド20をX方向に千鳥状に配列した状態において、ガラス基板32同士を単に凸部32gと凸部32i,32jとで当接させれば(図6中の領域60b,62b参照)、切欠き部32c〜32f同士を完全に嵌合させるまでもなく、記録ヘッド20のX方向の位置決めを容易におこなうことができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the depths D1 and D2 are different from each other in the
2 インクジェット記録装置
4 記録媒体
6 プラテン
8 搬送ローラ
10,12,14,16 ラインヘッド
20 記録ヘッド
22 筐体
24 フランジ
26 ネジ
28 支持体
30 ノズル基板
30a ノズル
32 ガラス基板
32a 貫通孔
32b 連通路
32c〜32f 切欠き部
32g〜32j 凸部
34 圧力室層
34a 圧力室基板
34b 振動板
34c 圧力室
34d 流路
36 第1接着層
36a 空間
36b 流路
38 配線層
38a インターポーザ
38b,38c,38d 絶縁層
38e スルーホール
38f 貫通電極
38g アルミ基板
38h 銅基板
38i 流路
40 第2接着層
40a 流路
42 インクタンク
50 圧電素子
52,54 電極
56 スタッドバンプ
58 半田
60 組合せ
60a,60b 領域
62 組合せ
62a,62b 領域
100 記録ヘッド
102 ノズル基板
104 ガラス基板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記記録ヘッドは、
複数のノズルが列状に形成されたノズル基板と、
前記ノズルに連通する圧力室を有する圧力室基板と、
前記ノズル基板と前記圧力室基板との間に介在するガラス基板とを有し、
前記ノズル基板、前記ガラス基板および前記圧力室基板がこの順に積層され、
前記ノズル基板および前記ガラス基板が矩形状を呈しており、
前記ガラス基板が前記ノズル基板より幅広でかつその4隅の角部が切り欠かれていることを特徴とするラインヘッド。 In a line head in which a plurality of recording heads are arranged in a staggered pattern,
The recording head is
A nozzle substrate in which a plurality of nozzles are formed in a row;
A pressure chamber substrate having a pressure chamber communicating with the nozzle;
A glass substrate interposed between the nozzle substrate and the pressure chamber substrate;
The nozzle substrate, the glass substrate and the pressure chamber substrate are laminated in this order,
The nozzle substrate and the glass substrate have a rectangular shape,
The line head, wherein the glass substrate is wider than the nozzle substrate, and corners at four corners thereof are cut out.
前記ガラス基板の4隅の角部の切欠き部のうち、前記ノズルの形成方向に沿う前側の切欠き部と後側の切欠き部とで深さが異なることを特徴とするラインヘッド。 The line head according to claim 1, wherein
Of the cutouts at the four corners of the glass substrate, the depth differs between the front cutout and the rear cutout along the nozzle forming direction.
隣り合う前記記録ヘッドは、前記ノズル基板同士が前記ガラス基板の角部の切欠き部に対応する領域で当接していることを特徴とするラインヘッド。 The line head according to claim 1 or 2,
The adjacent recording heads are characterized in that the nozzle substrates are in contact with each other in a region corresponding to a notch at a corner of the glass substrate.
前記記録媒体を支持するプラテンと、
複数の記録ヘッドが千鳥状に配列されたラインヘッドとを備え、
前記記録ヘッドは、
複数のノズルが列状に形成されたノズル基板と、
前記ノズルに連通する圧力室を有する圧力室基板と、
前記ノズル基板と前記圧力室基板との間に介在するガラス基板とを有し、
前記ノズル基板、前記ガラス基板および前記圧力室基板がこの順に積層され、
前記ノズル基板および前記ガラス基板が矩形状を呈しており、
前記ガラス基板が前記ノズル基板より幅広でかつその4隅の角部が切り欠かれていることを特徴とするインクジェット記録装置。 A transport roller for transporting the recording medium;
A platen that supports the recording medium;
A line head in which a plurality of recording heads are arranged in a staggered manner,
The recording head is
A nozzle substrate in which a plurality of nozzles are formed in a row;
A pressure chamber substrate having a pressure chamber communicating with the nozzle;
A glass substrate interposed between the nozzle substrate and the pressure chamber substrate;
The nozzle substrate, the glass substrate and the pressure chamber substrate are laminated in this order,
The nozzle substrate and the glass substrate have a rectangular shape,
An ink jet recording apparatus, wherein the glass substrate is wider than the nozzle substrate, and corners at four corners thereof are cut out.
前記ガラス基板の4隅の角部の切欠き部のうち、前記ノズルの形成方向に沿う前側の切欠き部と後側の切欠き部とで深さが異なることを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 4, wherein
Of the notches at the corners of the four corners of the glass substrate, the depth differs between the front notch and the rear notch along the nozzle forming direction.
隣り合う前記記録ヘッドは、前記ノズル基板同士が前記ガラス基板の角部の切欠き部に対応する領域で当接していることを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 4 or 5,
2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the adjacent recording heads are in contact with each other in a region in which the nozzle substrates correspond to a notch at a corner of the glass substrate.
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