JP4526870B2 - Ink jet head, ink jet recording apparatus, and method of manufacturing ink jet head - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to an inkjet head, an inkjet recording apparatus, and an inkjet head manufacturing method.

従来、インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置は、記録媒体に対して複数のノズルから選択的にインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッドを備えており、このインクジェットヘッドによって記録媒体に画像を記録する装置である。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet recording apparatus such as an ink jet printer is provided with an ink jet head that selectively ejects ink as ink droplets from a plurality of nozzles to a recording medium, and is an apparatus that records an image on a recording medium using the ink jet head. is there.

このようなインクジェットヘッドでは、記録動作や使用環境等による温度変化によって反りやうねり等が生じて、クラック等の破損が発生してしまうことがある。特に、インクジェットヘッドを製造する工程では、熱硬化型の接着剤(加熱接着)を使用することが多く、このときに加える熱によっても、反りやうねり等が生じてクラック等の破損が発生してしまうことがある。これを防止するため、特許文献1や特許文献2等の技術が提案されている。   In such an ink jet head, warpage, undulation, or the like may occur due to a temperature change caused by a recording operation or a use environment, and damage such as a crack may occur. In particular, in the process of manufacturing an ink jet head, a thermosetting adhesive (heat bonding) is often used, and the heat applied at this time causes warping or undulation and breakage such as cracks. It may end up. In order to prevent this, techniques such as Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.

特許文献1では、記録素子基板と、液室を備えた天板と、記録素子基板を支える保持基板とを同一材料で形成することによって、温度変化による反りやクラック等の発生を抑える技術が提案されている。   Patent Document 1 proposes a technique for suppressing the occurrence of warpage, cracks, and the like due to temperature changes by forming a recording element substrate, a top plate provided with a liquid chamber, and a holding substrate that supports the recording element substrate with the same material. Has been.

特許文献2では、圧電部材からなり表面に複数の溝を有する基板の裏面にその基板と同等の熱膨張係数を有するダミー基板を設けることによって、温度変化による反りやうねり等の発生を抑える技術が提案されている。   In Patent Document 2, there is a technique for suppressing the occurrence of warpage and undulation due to temperature change by providing a dummy substrate having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the substrate on the back surface of the substrate made of a piezoelectric member and having a plurality of grooves on the surface. Proposed.

特開平9−52365号公報JP-A-9-52365 特開平10−157105号公報JP-A-10-157105

しかしながら、特許文献1のように、記録素子基板と、液室を備えた天板と、記録素子基板を支える保持基板とを同一材料で形成するだけでは、それらの板部材の形状や大きさ等が異なっているため、温度変化による反りやクラック等の発生を完全に抑えることができないという問題がある。特に、インクジェットヘッドを製造する工程で加熱接着を行う場合には、その加熱による反りやクラック等の発生を完全に抑えることができない。   However, as in Patent Document 1, if the recording element substrate, the top plate provided with the liquid chamber, and the holding substrate that supports the recording element substrate are formed of the same material, the shape and size of these plate members, etc. Therefore, there is a problem that it is impossible to completely suppress the occurrence of warpage, cracks, and the like due to temperature changes. In particular, when heat bonding is performed in the process of manufacturing an inkjet head, it is not possible to completely suppress the occurrence of warpage, cracks, and the like due to the heating.

また、特許文献2のように、圧電部材からなる基板の裏面にその基板と同等の熱膨張係数を有するダミー基板を設けるだけでは、それらの基板の形状や大きさ等が異なっているため、温度変化による反りやうねり等の発生を完全に抑えることができないという問題がある。特に、インクジェットヘッドを製造する工程で加熱接着を行う場合には、その加熱による反りやクラック等の発生を完全に抑えることができない。   Further, as in Patent Document 2, simply by providing a dummy substrate having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the substrate on the back surface of the substrate made of a piezoelectric member, the shape, size, etc. of these substrates are different. There is a problem that it is not possible to completely suppress the occurrence of warping and undulation due to changes. In particular, when heat bonding is performed in the process of manufacturing an inkjet head, it is not possible to completely suppress the occurrence of warpage, cracks, and the like due to the heating.

本発明の目的は、温度変化、特に加熱による反りやうねりの発生を完全に抑え、破損の発生を防止することである。   The object of the present invention is to completely suppress the occurrence of warpage and undulation due to temperature changes, particularly heating, and prevent the occurrence of breakage.

本発明は、その前面から後面に向けてその途中まで略平行に伸びる複数の溝を有するヘッド本体に、開口部及び底部が設けられた凹部及びその凹部に連通する貫通孔である流入口を有する第1基板をその凹部の開口部を複数の溝に対向させて設け、第1基板と同じ材料から形成され且つ同じ形状を有する第2基板を第1基板に対しヘッド本体を挟んで対向させてその凹部の開口部をヘッド本体に向けて設け、複数の溝にそれぞれ連通する複数のノズルを有するノズルプレートを複数の溝に対向させて設けるようにした。 The present invention has a head body having a plurality of grooves extending substantially in parallel from the front surface to the rear surface of the head, and a recess provided with an opening and a bottom, and an inlet that is a through hole communicating with the recess. a first substrate disposed to face the opening of the recess into a plurality of grooves, are opposed across the head body to the second substrate and having a same shape is formed from the first substrate and the same material first substrate An opening of the recess is provided toward the head body, and a nozzle plate having a plurality of nozzles respectively communicating with the plurality of grooves is provided to face the plurality of grooves.

本発明によれば、同じ材料から形成され且つ同じ形状の部材である第1基板と第2基板とはそれぞれの開口部をヘッド本体に向けてヘッド本体を挟持するようにヘッド本体に設けられることから、それぞれが同様にヘッド本体に設けられ、温度変化、特に加熱による反りやうねりの発生の原因となる応力が相殺されるため、温度変化による反りやうねりの発生を完全に抑え、破損の発生を防止することができる。特に、ヘッド本体に第1 基板と第2基板とを加熱接着する場合でも、その加熱による反りやうねりの発生を防止することができる。 According to the present invention, is provided to the head body so as to sandwich the head body toward the first substrate and the second head body of each of the openings to the substrate and formed a member of the same shape from the same material Therefore, each of them is also provided in the head body in the same way, and the temperature change, especially the stress that causes the warpage and waviness due to heating, is canceled out. Occurrence can be prevented. In particular, even when the first substrate and the second substrate are heat-bonded to the head body, it is possible to prevent warping and waviness due to the heating.

本発明を実施するための最良の一形態を図面に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

<インクジェット記録装置>
図1は本実施の形態のインクジェット記録装置の構成を概略的に示す模式図、図2はインクジェット記録装置が備えるインクジェットヘッドを概略的に示す分解斜視図、図3はインクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図である。
<Inkjet recording apparatus>
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the ink jet recording apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing an ink jet head provided in the ink jet recording apparatus, and FIG. 3 schematically shows the ink jet head. It is a vertical side view.

インクジェット記録装置1は、複数のノズル2から選択的にインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッド3、そのインクジェットヘッド3の内部にインクを供給するインク供給部4、及びインクジェットヘッド3の内部に温度制御した液体を供給する液体供給部5等を備えている。さらに、インクジェット記録装置1は、記録媒体(図示せず)を順次送り出して副走査方向に搬送する記録媒体搬送部やインクジェットヘッド3を搭載して主走査方向に往復移動するキャリッジ(いずれも図示せず)等も備えている。   The inkjet recording apparatus 1 includes an inkjet head 3 that selectively ejects ink as ink droplets from a plurality of nozzles 2, an ink supply unit 4 that supplies ink to the interior of the inkjet head 3, and temperature control inside the inkjet head 3. And a liquid supply unit 5 for supplying the liquid. Further, the ink jet recording apparatus 1 includes a recording medium transport unit that sequentially feeds recording media (not shown) and transports them in the sub-scanning direction, and a carriage that carries the ink-jet head 3 and reciprocates in the main scanning direction (not shown). Etc.).

インクジェットヘッド3は、インクを吐出させるための複数の貫通孔であるノズル2を有するノズルプレート6 、インクを収容して複数のノズル2 にそれぞれ連通する複数のインク室7を有するヘッド本体8、ヘッド本体8に設けられインク室7に連通する収容室9を有する第1基板である天板10、その天板10とヘッド本体8を挟んで対向する位置に位置付けられてヘッド本体8に設けられた第2基板である基板11等から構成されている。この基板11は、天板10と同じ材料から形成され且つ同じ形状の部材である。したがって、天板10と基板11とは同一材料で形成されており、その形状も全く同じである。 The ink jet head 3 includes a nozzle plate 6 having nozzles 2 that are a plurality of through holes for discharging ink, a head body 8 having a plurality of ink chambers 7 that contain ink and communicate with the nozzles 2, respectively, A top plate 10 that is a first substrate having a storage chamber 9 that is provided in the main body 8 and communicates with the ink chamber 7, and is provided at the position facing the top plate 10 with the head main body 8 interposed therebetween. It is comprised from the board | substrate 11 etc. which are 2nd board | substrates. The substrate 11 is a member and the same shape are formed from the same material as the top plate 10. Therefore, the top board 10 and the board | substrate 11 are formed with the same material, and the shape is also the same.

ヘッド本体8は、少なくとも一方が圧電部材よりなる上層基板12及び下層基板13が積層されて形成されている。なお、本実施の形態では、ヘッド本体8は、板厚方向に分極した2枚の圧電部材よりなる上層基板12及び下層基板13を分極方向が逆向きとなるように接着して形成されている。このヘッド本体8には、上層基板12及び下層基板13をその積層方向にダイヤモンドホイール等により削り、上層基板12の上面から下層基板13の内部まで達する複数の溝14が形成されている。これらの溝14は、上層基板12の上面から下層基板13の内部まで到達するとともに、前面が開口し後部が閉鎖するように形成されている。すなわち、複数の溝14は、ヘッド本体8にその前面から後面に向けてその途中まで略平行に伸びている。   The head body 8 is formed by laminating an upper layer substrate 12 and a lower layer substrate 13 at least one of which is made of a piezoelectric member. In the present embodiment, the head body 8 is formed by bonding the upper layer substrate 12 and the lower layer substrate 13 made of two piezoelectric members polarized in the plate thickness direction so that the polarization directions are opposite to each other. . In the head body 8, the upper layer substrate 12 and the lower layer substrate 13 are shaved in the stacking direction with a diamond wheel or the like, and a plurality of grooves 14 reaching from the upper surface of the upper layer substrate 12 to the inside of the lower layer substrate 13 are formed. These grooves 14 are formed so as to reach the inside of the lower layer substrate 13 from the upper surface of the upper layer substrate 12, and the front surface is opened and the rear portion is closed. That is, the plurality of grooves 14 extend substantially parallel to the head main body 8 from the front surface to the rear surface until the middle.

複数の溝14の内面には、無電界ニッケルメッキ法等により電極15が形成されている。また、上層基板12の上面には、電極15と連続する配線パターン16が形成されている。なお、インクとして水性インクを使用する場合には、電極15及び配線パターン16の一部、すなわちインクと接触する部分に絶縁膜17が形成されている(図3参照)。ここで、インク室7は、溝14の底壁18、溝14の両側に形成された側壁19及び天板10の一部により構成されている。   Electrodes 15 are formed on the inner surfaces of the plurality of grooves 14 by an electroless nickel plating method or the like. A wiring pattern 16 that is continuous with the electrode 15 is formed on the upper surface of the upper substrate 12. When water-based ink is used as the ink, an insulating film 17 is formed on a part of the electrode 15 and the wiring pattern 16, that is, a portion that comes into contact with the ink (see FIG. 3). Here, the ink chamber 7 includes a bottom wall 18 of the groove 14, a side wall 19 formed on both sides of the groove 14, and a part of the top plate 10.

天板10は、インク供給部4から供給される液体であるインクが流入する流入口20、流入口20に連通してインクを収容する収容室9、収容室9に連通してインクが流出する流出口21等を有している。収容室9は、開口部22及び底部23を有する凹部24である。収容室9は、複数のインク室7に連通しており、それらのインク室7にインクを供給する。このような天板10は、収容室9の開口部22を複数の溝14に対向させてヘッド本体8に設けられている。このとき、天板10は、例えば熱硬化型の接着剤(加熱接着)によりヘッド本体8に固定されている。   The top plate 10 communicates with the inflow port 20 into which ink, which is a liquid supplied from the ink supply unit 4 flows, the accommodation chamber 9 that accommodates ink and communicates with the accommodation chamber 9, and the ink flows out. The outlet 21 is provided. The storage chamber 9 is a recess 24 having an opening 22 and a bottom 23. The storage chamber 9 communicates with the plurality of ink chambers 7 and supplies ink to these ink chambers 7. Such a top plate 10 is provided in the head main body 8 with the openings 22 of the storage chamber 9 facing the plurality of grooves 14. At this time, the top plate 10 is fixed to the head main body 8 with, for example, a thermosetting adhesive (heat bonding).

基板11は、天板10と同じ材料から形成され且つ同じ形状の部材であり、液体供給部5から供給される液体が流入する流入口25、流入口25に連通して液体を収容する収容室26、収容室26に連通して開口して液体が流出する流出口27等を有している。収容室26は、開口部22及び底部23を有する凹部24である。このような基板11は、その収容室26の開口部22をヘッド本体8に向けて天板10とヘッド本体8を挟んで対向するように設けられている。このとき、基板11は、例えば熱硬化型の接着剤(加熱接着)によりヘッド本体8に固定されている。 Substrate 11 is a member and the same shape are formed from the same material as the top plate 10, accommodating the inflow port 25 which is liquid supplied from the liquid supply unit 5 flows, and communicates with the inlet port 25 accommodating the liquid It has the outflow port 27 etc. from which the chamber 26 and the accommodation chamber 26 communicate and open and the liquid flows out. The storage chamber 26 is a recess 24 having an opening 22 and a bottom 23. Such a substrate 11 is provided so that the opening 22 of the accommodation chamber 26 faces the head main body 8 and faces the top plate 10 and the head main body 8. At this time, the substrate 11 is fixed to the head body 8 by, for example, a thermosetting adhesive (heat bonding).

インク供給部4は、インクを収容するインクタンク28、インクタンク28と天板10の流入口20とを連通するインク供給パイプ29、インク供給パイプ29中に設けられ天板10の収容室9にインクを供給するための供給力を発生させるポンプ30、及び天板10の流出口21とインクタンク28とを連通するインク流出パイプ31等から構成されている。なお、インク供給パイプ29、インクジェットヘッド3の収容室9及びインク流出パイプ31等が、インクが流れるインク流路を構成している。   The ink supply unit 4 includes an ink tank 28 that stores ink, an ink supply pipe 29 that communicates the ink tank 28 and the inlet 20 of the top plate 10, and an ink supply pipe 29 that is provided in the storage chamber 9 of the top plate 10. The pump 30 is configured to generate a supply force for supplying ink, and an ink outflow pipe 31 that connects the outlet 21 of the top plate 10 and the ink tank 28. The ink supply pipe 29, the storage chamber 9 of the inkjet head 3, the ink outflow pipe 31, and the like constitute an ink flow path through which ink flows.

このようなインク供給部4は、ポンプ30による供給力により、インクタンク28から天板10の収容室9にインク供給パイプ29を介してインクを供給する。さらに、インク供給部4は、天板10の流出口21からインクを流出させてインク流出パイプ31を介してインクタンク28にインクを戻す。すなわち、インク供給部4は、天板10の流出口21から流出したインクを再び天板10の流入口20に流入させる。これにより、インクがインク流路内を循環するため、天板10の収容室9の内部に存在する気泡を除去することができる。   Such an ink supply unit 4 supplies ink from the ink tank 28 to the storage chamber 9 of the top plate 10 through the ink supply pipe 29 by the supply force of the pump 30. Further, the ink supply unit 4 causes ink to flow out from the outlet 21 of the top plate 10 and return the ink to the ink tank 28 via the ink outlet pipe 31. That is, the ink supply unit 4 causes the ink flowing out from the outlet 21 of the top plate 10 to flow into the inlet 20 of the top plate 10 again. Thereby, since the ink circulates in the ink flow path, the bubbles existing inside the storage chamber 9 of the top plate 10 can be removed.

液体供給部5は、液体を収容する液体タンク32、液体タンク32と基板11の流入口25とを連通する液体供給パイプ33、液体供給パイプ33中に設けられ基板11の収容室26に液体を供給するための供給力を発生させるポンプ34、液体供給パイプ33中に設けられ通過する液体の温度を所定温度に調整する温度調整部35、及び基板11の流出口27と液体タンク32とを連通する液体流出パイプ36等から構成されている。なお、液体供給パイプ33、基板11の収容室26及び液体流出パイプ36等が、液体が流れる液体流路を構成している。   The liquid supply unit 5 includes a liquid tank 32 that stores liquid, a liquid supply pipe 33 that connects the liquid tank 32 and the inflow port 25 of the substrate 11, and a liquid that is provided in the storage chamber 26 of the substrate 11 provided in the liquid supply pipe 33. A pump 34 for generating a supply force for supply, a temperature adjusting unit 35 provided in the liquid supply pipe 33 for adjusting the temperature of the passing liquid to a predetermined temperature, and the outlet 27 of the substrate 11 and the liquid tank 32 communicate with each other. The liquid outflow pipe 36 and the like are configured. The liquid supply pipe 33, the storage chamber 26 of the substrate 11, the liquid outflow pipe 36, and the like constitute a liquid flow path through which the liquid flows.

温度調整部35は、水等の液体を所定温度に調整する装置である。ここでは、温度調整部35は、例えばペルチェ素子等を使用して水等の液体を所定温度に冷却し、さらに、例えば発熱素子を使用して液体を所定温度に加熱する装置である。なお、液体としては、例えば水が使用されているが、これに限るものではない。   The temperature adjustment unit 35 is a device that adjusts a liquid such as water to a predetermined temperature. Here, the temperature adjustment unit 35 is a device that cools a liquid such as water to a predetermined temperature using, for example, a Peltier element, and further heats the liquid to a predetermined temperature using, for example, a heating element. In addition, although water is used as a liquid, for example, it is not restricted to this.

このような液体供給部5は、ポンプ34による供給力により、液体タンク32から基板11の収容室26に液体供給パイプ33を介して液体を供給する。このとき、液体供給部5は、温度調整部35により液体を所定温度に調整する。これにより、基板11の収容室26には、温度調整した液体が供給される。さらに、液体供給部5は、基板11の流出口27から液体を流出させて液体流出パイプ36を介して液体タンク32に液体を戻す。すなわち、液体供給部5は、基板11の流出口27から流出した液体を再び基板11の流入口25に流入させる。これにより、液体は、その温度が所定温度に調整され、液体流路内を循環するため、接触するヘッド本体8を直接的に冷却又は保温することができる。特に、インクジェットヘッド3の駆動時には、駆動により発生する熱を冷却し、インクジェットヘッド3の未使用時には、インクジェットヘッド3の内部のインクを保温する。これにより、インク粘度が安定し、インクは安定してノズル2から吐出するため、良好な印字画像を得ることができる。   Such a liquid supply unit 5 supplies the liquid from the liquid tank 32 to the storage chamber 26 of the substrate 11 through the liquid supply pipe 33 by the supply force of the pump 34. At this time, the liquid supply unit 5 adjusts the liquid to a predetermined temperature by the temperature adjustment unit 35. Thereby, the temperature-adjusted liquid is supplied to the storage chamber 26 of the substrate 11. Further, the liquid supply unit 5 causes the liquid to flow out from the outlet 27 of the substrate 11 and return the liquid to the liquid tank 32 via the liquid outflow pipe 36. That is, the liquid supply unit 5 causes the liquid that has flowed out from the outlet 27 of the substrate 11 to flow into the inlet 25 of the substrate 11 again. As a result, the temperature of the liquid is adjusted to a predetermined temperature and circulates in the liquid flow path, so that the head body 8 that is in contact can be directly cooled or kept warm. In particular, when the inkjet head 3 is driven, the heat generated by the driving is cooled, and when the inkjet head 3 is not used, the ink inside the inkjet head 3 is kept warm. Thereby, the ink viscosity is stabilized, and the ink is stably ejected from the nozzle 2, so that a good print image can be obtained.

ここで、インクとしては、例えば水性インク、油性インク、溶剤インク及びUVインク(紫外線硬化型インク)等の様々なインクが用いられる。UVインクは、例えば、顔料、モノマー、オリゴマー、光重合開始剤、分散剤やその他の添加剤(例えば表面張力調整剤)等から構成されている。   Here, as the ink, for example, various inks such as water-based ink, oil-based ink, solvent ink, and UV ink (ultraviolet curable ink) are used. The UV ink is composed of, for example, a pigment, a monomer, an oligomer, a photopolymerization initiator, a dispersant, and other additives (for example, a surface tension adjusting agent).

なお、本実施の形態においては、インク吐出エネルギー手段として、圧電部材(例えばピエゾ素子)を利用する圧電方式のインクジェットヘッド3が用いられているが、これに限るものではなく、例えば発熱体を利用するサーマルインクジェット方式のインクジェットヘッドが用いられても良い。この場合には、発熱体はノズル2に連通する溝14、すなわちインク室7に設けられる。特に、発熱体は溝14の底壁18に形成される。   In the present embodiment, the piezoelectric inkjet head 3 using a piezoelectric member (for example, a piezo element) is used as the ink ejection energy means. However, the present invention is not limited to this. For example, a heating element is used. A thermal ink jet type ink jet head may be used. In this case, the heating element is provided in the groove 14 communicating with the nozzle 2, that is, in the ink chamber 7. In particular, the heating element is formed on the bottom wall 18 of the groove 14.

次に、インクジェット記録装置1が備える各部の電気的接続について図4を参照して説明する。図4はインクジェット記録装置1が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。   Next, the electrical connection of each part provided in the inkjet recording apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram schematically showing the electrical connection of each part provided in the inkjet recording apparatus 1.

インクジェット記録装置1は、コントローラ50を内蔵している。このコントローラ50は、各部を集中的に制御するCPU(Central Processing Unit)51、CPU51が実行する各種プログラム等を格納するROM(Read Only Memory)52及びCPU51のワークエリアとして機能するRAM(Random Access Memory)53等をバスライン54で接続することによって構成されている。   The ink jet recording apparatus 1 includes a controller 50. The controller 50 includes a central processing unit (CPU) 51 that centrally controls each unit, a read only memory (ROM) 52 that stores various programs executed by the CPU 51, and a random access memory (RAM) that functions as a work area for the CPU 51. ) 53 etc. are connected by the bus line 54.

CPU51には、インクジェットヘッド制御回路55を介してインクジェットヘッド3が接続されており、ポンプ制御回路56を介してポンプ30,34が接続されており、温度調整部制御回路57を介して温度調整部35が接続されている。さらに、CPU51には、通信インターフェース(図示せず)を介して例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置(図示せず)が接続されており、駆動制御部(図示せず)を介して記録媒体搬送部及びキャリッジが接続されている。   The inkjet head 3 is connected to the CPU 51 via an inkjet head control circuit 55, the pumps 30 and 34 are connected via a pump control circuit 56, and a temperature adjustment unit via a temperature adjustment unit control circuit 57. 35 is connected. Furthermore, an external device (not shown) such as a personal computer is connected to the CPU 51 via a communication interface (not shown), and a recording medium transport unit and a drive unit (not shown) are connected. The carriage is connected.

このような構成において、インクジェット記録装置1は、通信インターフェースを介して外部装置から受信した画像データに基づいて、記録媒体搬送部によって副走査方向に記録媒体を搬送しながら、インクジェットヘッド3が搭載されたキャリッジをホームポジション(待機位置)から主走査方向に移動させ、インクジェットヘッド3を駆動制御することによって画像を記録媒体に形成する。すなわち、インクジェットヘッド3は、選択的に所望のインク室7の体積を変化させてインクに圧力を加えることで、インク室7に供給されたインクを複数のノズル2から選択的にインク滴として吐出させる。なお、インク室7には、天板10の収容室9からインクが供給される。   In such a configuration, the inkjet recording apparatus 1 is equipped with the inkjet head 3 while conveying the recording medium in the sub-scanning direction by the recording medium conveying unit based on the image data received from the external device via the communication interface. The carriage is moved from the home position (standby position) in the main scanning direction, and the inkjet head 3 is driven and controlled to form an image on the recording medium. That is, the ink jet head 3 selectively ejects ink supplied to the ink chamber 7 from a plurality of nozzles 2 as ink droplets by selectively changing the volume of the desired ink chamber 7 and applying pressure to the ink. Let The ink chamber 7 is supplied with ink from the storage chamber 9 of the top plate 10.

また、インクジェット記録装置1は、所定のタイミング、例えばインクタンク28の交換後等に、インク供給部4によりインクタンク28からインクジェットヘッド3の天板10の収容室9にインク供給パイプ29を介してインクを供給し、天板10の流出口21からインクを流出させてインク流出パイプ31を介してインクタンク28にインクを戻す。このとき、インクはインク流路を循環し、天板10の収容室9に存在する気泡をインクと共にその外部に移動させて除去する。   In addition, the ink jet recording apparatus 1 is connected to the storage chamber 9 of the top plate 10 of the ink jet head 3 from the ink tank 28 via the ink supply pipe 29 by the ink supply unit 4 at a predetermined timing, for example, after the ink tank 28 is replaced. Ink is supplied, the ink is caused to flow out from the outlet 21 of the top plate 10, and the ink is returned to the ink tank 28 via the ink outlet pipe 31. At this time, the ink circulates in the ink flow path, and the bubbles existing in the storage chamber 9 of the top plate 10 are moved together with the ink to be removed.

さらに、インクジェット記録装置1は、所定のタイミング、例えばインクジェットヘッド3の駆動時には、液体供給部5により基板11の収容室26に温度調整した液体を供給してヘッド本体8を冷却し、インクジェットヘッド3の未使用時には、液体供給部5により基板11の収容室26に温度調整した液体を供給してインクジェットヘッド3の内部のインクを保温する。このとき、液体は液体流路を循環する。   Further, the ink jet recording apparatus 1 cools the head main body 8 by supplying the temperature adjusted liquid to the storage chamber 26 of the substrate 11 by the liquid supply unit 5 at a predetermined timing, for example, when the ink jet head 3 is driven. When not in use, the liquid supply unit 5 supplies the temperature-adjusted liquid to the storage chamber 26 of the substrate 11 to keep the ink inside the inkjet head 3 warm. At this time, the liquid circulates through the liquid flow path.

以上説明したように、本実施の形態では、同じ材料から形成され且つ同じ形状の部材である天板10及び基板11をそれぞれの開口部22をヘッド本体8に向けてヘッド本体8を挟持するように設けることで、それぞれが同様にヘッド本体8に設けられ、温度変化、特に加熱による反りやうねりの発生の原因となる応力が相殺されるため、温度変化による反りやうねりの発生を完全に抑え、破損の発生を防止することができる。特に、ヘッド本体8に天板10と基板11とを加熱接着する場合でも、その加熱による反りやうねりの発生を防止することができる。 As described above, in this embodiment, to sandwich the head body 8 toward respective openings 22 a top plate 10 and the substrate 11 is a member and the same shape are formed from the same material to the head body 8 In this way, each is similarly provided in the head body 8, and the temperature change, in particular, the stress that causes the warp and the undulation due to the heating is offset, so the occurrence of the warp and the undulation due to the temperature change is completely eliminated. Suppressing and preventing the occurrence of breakage. In particular, even when the top plate 10 and the substrate 11 are heat-bonded to the head body 8, it is possible to prevent warpage and undulation from being generated.

また、所定温度に調整した液体を基板11の収容室26に供給することで、ヘッド本体8を直接的に冷却又は保温することが可能になる。これにより、ヘッド本体8の温度上昇を抑えることができ、必要とするときにヘッド本体8の温度を上げることができる。前述したように、例えば、インクジェットヘッド3の駆動時には、駆動により発生する熱を冷却し、インクジェットヘッド3の未使用時には、インクジェットヘッド3の内部のインクを保温する。これにより、インク粘度が安定し、インクは安定してノズル2から吐出するため、良好な印字画像を得ることができる。   Further, by supplying the liquid adjusted to a predetermined temperature to the storage chamber 26 of the substrate 11, the head body 8 can be directly cooled or kept warm. Thereby, the temperature rise of the head main body 8 can be suppressed, and the temperature of the head main body 8 can be raised when necessary. As described above, for example, when the inkjet head 3 is driven, heat generated by the driving is cooled, and when the inkjet head 3 is not used, the ink inside the inkjet head 3 is kept warm. Thereby, the ink viscosity is stabilized, and the ink is stably ejected from the nozzle 2, so that a good print image can be obtained.

なお、本実施の形態では、第1基板である天板10及び第2基板である基板11は、凹部24である収容室9,26に連通する貫通孔である流出口21,27をそれぞれ有していることから、天板10の収容室9の流出口21からインクを流出させることができ、さらに、基板11の収容室26の流出口27から水等の液体を流出させることができる。   In this embodiment, the top plate 10 as the first substrate and the substrate 11 as the second substrate have outlets 21 and 27 that are through holes communicating with the storage chambers 9 and 26 that are the recesses 24, respectively. Therefore, ink can flow out from the outflow port 21 of the storage chamber 9 of the top plate 10, and liquid such as water can flow out of the outflow port 27 of the storage chamber 26 of the substrate 11.

また、本実施の形態では、インクジェットヘッド3と、天板10の流入口20にインクを流入させるインク供給部4と、液体を所定温度に調整し、その調整した液体を基板11の流入口25に流入させる液体供給部5と、を備えることから、所定温度に調整した液体を基板11の収容室26に供給することが可能になるため、ヘッド本体8を直接的に冷却又は保温することができる。   In the present embodiment, the ink jet head 3, the ink supply unit 4 that allows ink to flow into the inlet 20 of the top plate 10, and the liquid are adjusted to a predetermined temperature, and the adjusted liquid is supplied to the inlet 25 of the substrate 11. Since the liquid supply unit 5 is supplied to the storage chamber 26, the liquid adjusted to a predetermined temperature can be supplied to the storage chamber 26 of the substrate 11. Therefore, the head body 8 can be directly cooled or kept warm. it can.

また、本実施の形態では、インクジェットヘッド3と、天板10の流入口20にインクを流入させるインク供給部4と、液体を所定温度に調整し、その調整した液体を基板11の流入口25に流入させる液体供給部5とを備え、液体供給部5は、基板11の流出口27から流出した液体を再び所定温度に調整して基板11の流入口25に流入させることから、基板11の収容室26に絶えず温度調整した液体を供給することが可能になるため、ヘッド本体8を確実に冷却又は保温することができる。さらに、繰り返し液体を使用することが可能になるため、コストを抑えることができる。   In the present embodiment, the ink jet head 3, the ink supply unit 4 that allows ink to flow into the inlet 20 of the top plate 10, and the liquid are adjusted to a predetermined temperature, and the adjusted liquid is supplied to the inlet 25 of the substrate 11. The liquid supply unit 5 is configured to flow into the inlet 25 of the substrate 11 by adjusting the liquid flowing out from the outlet 27 of the substrate 11 to a predetermined temperature again and flowing into the inlet 25 of the substrate 11. Since the liquid whose temperature is constantly adjusted can be supplied to the storage chamber 26, the head body 8 can be reliably cooled or kept warm. Furthermore, since it becomes possible to use a liquid repeatedly, cost can be held down.

<インクジェットヘッドの製造方法>
次いで、インクジェットヘッド3の製造方法について図5を参照して説明する。図5はインクジェットヘッド3の製造工程を概略的に示す斜視図である。
<Inkjet head manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the inkjet head 3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view schematically showing the manufacturing process of the inkjet head 3.

インクジェットヘッド3の製造方法は、少なくとも一方が圧電部材よりなる上層基板12及び下層基板13を積層してヘッド本体8を形成する工程(積層工程:図5(a)参照)と、ヘッド本体8に複数の溝14を形成する工程(溝形成工程:図5(b)参照)と、複数の溝14に電極15を形成する工程(電極形成工程:図5(c)参照)と、天板10をその収容室9の開口部22を複数の溝14に対向させてヘッド本体8に設け、基板11を天板10とヘッド本体8を挟んで対向させてその収容室26の開口部22をヘッド本体8に向けて設ける工程(第1設置工程:図5(d)及び図2参照)と、ノズルプレート6を複数の溝14に対向させてヘッド本体8に設ける工程(第2設置工程:図5(e)参照)とから構成されている。なお、天板10と基板11とは同じ材料から形成され且つ同じ形状の部材である。したがって、天板10と基板11とは同一材料で形成されており、その形状も全く同じである。 The method of manufacturing the ink jet head 3 includes a step of laminating an upper layer substrate 12 and a lower layer substrate 13 at least one made of a piezoelectric member to form a head body 8 (lamination step: see FIG. 5A), A step of forming a plurality of grooves 14 (groove forming step: see FIG. 5B), a step of forming electrodes 15 in the plurality of grooves 14 (electrode forming step: see FIG. 5C), and the top plate 10 Is provided in the head body 8 with the openings 22 of the storage chamber 9 facing the plurality of grooves 14, and the substrate 11 is opposed to the head body 8 with the top plate 10 sandwiched between the head body 8 and the openings 22 of the storage chamber 26 are set to A process of providing the main body 8 (first installation process: see FIG. 5D and FIG. 2) and a process of providing the nozzle body 6 in the head main body 8 with the plurality of grooves 14 facing each other (second installation process: FIG. 5 (e)). Note that the top plate 10 and the substrate 11 is a member of the same shape and are formed from the same material. Therefore, the top board 10 and the board | substrate 11 are formed with the same material, and the shape is also the same.

ヘッド本体8を形成する工程では、上層基板12と下層基板13とを接着剤により貼り合わせる。接着剤としては、例えば加熱硬化型の接着剤が用いられる。接着剤は、例えば上層基板12にスクリーン印刷等により塗布される。なお、接着剤の塗布方法としては、スクリーン印刷の他にも、使用する接着剤に合わせてスピンコータ、スプレー塗布及び刷毛塗り等の方法を選択可能である。加熱硬化型の接着剤を用いた場合には、貼り合わされた上層基板12及び下層基板13をオートクレーブ装置(図示せず)に入れて加圧加熱し、接着剤を硬化させる(加熱接着)。なお、貼り合わされた上層基板12及び下層基板13を治具等により機械的に押さえ、その加圧状態でオーブンに入れて加熱硬化させても良い。また、ここでは、接着剤を硬化させず、後工程で接着剤を硬化させても良い。   In the step of forming the head body 8, the upper layer substrate 12 and the lower layer substrate 13 are bonded together with an adhesive. As the adhesive, for example, a thermosetting adhesive is used. The adhesive is applied to the upper substrate 12 by screen printing or the like, for example. In addition to screen printing, a method such as spin coater, spray coating, and brush coating can be selected as an adhesive coating method in accordance with the adhesive to be used. When a thermosetting adhesive is used, the bonded upper layer substrate 12 and lower layer substrate 13 are placed in an autoclave device (not shown) and heated under pressure to cure the adhesive (heat bonding). Note that the bonded upper layer substrate 12 and lower layer substrate 13 may be mechanically pressed with a jig or the like and placed in an oven in the pressurized state to be cured by heating. Here, the adhesive may be cured in a later step without curing the adhesive.

複数の溝14を形成する工程では、ヘッド本体8にその前面から後面に向けてその途中まで略平行に伸びる複数の溝14を形成する加工を行う。この溝加工は、ICウエハの切断等に用いるダイシングソーのダイヤモンドホイール等を使用して行われる。   In the step of forming the plurality of grooves 14, the head main body 8 is processed to form the plurality of grooves 14 extending substantially in parallel from the front surface toward the rear surface. This groove processing is performed using a diamond wheel of a dicing saw used for cutting an IC wafer or the like.

電極15を形成する工程では、複数の溝14の内面に無電界ニッケルメッキ法等により電極15を形成する。このとき、上層基板12の上面に電極15と連続する配線パターン16も形成する。インクとして水性インクを使用する場合には、電極15及び配線パターン16の一部、すなわちインクと接触する部分に絶縁膜17を形成する(図3参照)。この絶縁膜17は、例えば電着塗料により形成される。電着塗料の溶液は溝14の内部まで行き渡るため、絶縁膜17は電極15の上に均一に形成される。   In the step of forming the electrode 15, the electrode 15 is formed on the inner surfaces of the plurality of grooves 14 by an electroless nickel plating method or the like. At this time, a wiring pattern 16 continuous with the electrode 15 is also formed on the upper surface of the upper substrate 12. When water-based ink is used as the ink, the insulating film 17 is formed on a part of the electrode 15 and the wiring pattern 16, that is, a part in contact with the ink (see FIG. 3). This insulating film 17 is formed of, for example, an electrodeposition paint. Since the electrodeposition paint solution reaches the inside of the groove 14, the insulating film 17 is uniformly formed on the electrode 15.

第1設置工程では、ヘッド本体8に天板10及び基板11を接着剤により貼り合わせる。このとき、天板10及び基板11のそれぞれの開口部22は互いに向き合っている。接着剤としては、例えば加熱硬化型の接着剤が用いられる。接着剤は、例えば天板10及び基板11にスクリーン印刷等により塗布される。なお、接着剤の塗布方法としては、スクリーン印刷の他にも、使用する接着剤に合わせてスプレー塗布や刷毛塗り等の方法を選択可能である。加熱硬化型の接着剤を用いた場合には、天板10及び基板11が貼り合わされたヘッド本体8をオートクレーブ装置(図示せず)に入れて加圧加熱し、接着剤を硬化させる(加熱接着)。すなわち、天板10とヘッド本体8との間の接着剤及び基板11とヘッド本体8との間の接着剤を同時に加熱硬化させるようにする。このとき、天板10と基板11とによって、加熱による反りやうねりの発生の原因となる応力が相殺されるため、加熱による反りやうねりの発生を完全に抑えることができる。なお、貼り合わされた上層基板12及び下層基板13を治具等により機械的に押さえ、その加圧状態でオーブンに入れて加熱硬化させても良い。なお、ヘッド本体8を形成する工程で、接着剤を硬化させなかった場合には、この第1設置工程で同時に接着剤を硬化させても良い。   In the first installation step, the top plate 10 and the substrate 11 are bonded to the head body 8 with an adhesive. At this time, the openings 22 of the top plate 10 and the substrate 11 face each other. As the adhesive, for example, a thermosetting adhesive is used. The adhesive is applied to the top plate 10 and the substrate 11 by screen printing or the like, for example. As the method for applying the adhesive, in addition to screen printing, a method such as spray coating or brush coating can be selected in accordance with the adhesive to be used. When a thermosetting adhesive is used, the head main body 8 to which the top plate 10 and the substrate 11 are bonded is put in an autoclave device (not shown) and heated under pressure to cure the adhesive (heat bonding) ). That is, the adhesive between the top plate 10 and the head main body 8 and the adhesive between the substrate 11 and the head main body 8 are simultaneously heated and cured. At this time, the top plate 10 and the substrate 11 cancel out the stress that causes the warping and the undulation due to the heating, so that the occurrence of the warping and the undulation due to the heating can be completely suppressed. Note that the bonded upper layer substrate 12 and lower layer substrate 13 may be mechanically pressed with a jig or the like and placed in an oven in the pressurized state to be cured by heating. If the adhesive is not cured in the step of forming the head body 8, the adhesive may be cured at the same time in the first installation step.

第2設置工程では、ノズルプレート6を複数の溝14に対向させてヘッド本体8に接着剤により貼り合わせる。このノズルプレート6には、複数のノズル2が複数の溝14にそれぞれ対向させて形成されている。これらのノズル2は、複数の溝14にそれぞれ連通する。   In the second installation step, the nozzle plate 6 is bonded to the head body 8 with an adhesive so as to face the plurality of grooves 14. In the nozzle plate 6, a plurality of nozzles 2 are formed to face the plurality of grooves 14, respectively. These nozzles 2 communicate with the plurality of grooves 14, respectively.

このようにして、同じ材料から形成され且つ同じ形状の部材である天板10及び基板11をそれぞれの開口部22をヘッド本体8に向けてヘッド本体8を挟持するように設けることで、それぞれが同様にヘッド本体8に設けられ、温度変化、特に加熱による反りやうねりの発生の原因となる応力が相殺されるため、温度変化による反りやうねりの発生を完全に抑え、破損の発生を防止することができる。特に、ヘッド本体8に天板10と基板11とを加熱接着する場合でも、その加熱による反りやうねりの発生を防止することができる。 In this manner, by providing to sandwich the head body 8 toward respective openings 22 a top plate 10 and the substrate 11 is a member and the same shape are formed from the same material to the head main body 8, respectively Is also provided in the head body 8 to compensate for temperature changes, especially stress that causes warping and waviness due to heating, thus completely preventing warpage and waviness due to temperature changes and preventing damage. can do. In particular, even when the top plate 10 and the substrate 11 are heat-bonded to the head body 8, it is possible to prevent warpage and undulation from being generated.

また、ヘッド本体8と同等の熱膨張係数を有する高価な部材を使用する必要がなくなり、樹脂等の安価な部材を用いることが可能になるため、コストを抑えることができる。さらに、天板10と基板11とを共通化することで、部材毎に鋳型等を形成する必要が無くなり、コストを抑えることができる。   Further, it is not necessary to use an expensive member having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the head main body 8, and an inexpensive member such as a resin can be used, so that the cost can be suppressed. Furthermore, by making the top plate 10 and the substrate 11 common, it is not necessary to form a mold or the like for each member, and the cost can be suppressed.

なお、本実施の形態では、ヘッド本体8に第1基板である天板10及び第2基板である基板11を設ける工程(第1設置工程)では、ヘッド本体8に天板10及び基板11を熱硬化型の接着剤でそれぞれ貼り付け、その接着剤を同時に硬化させるようにしたことから、その加熱による反りやうねりの発生を確実に防止することができる。   In the present embodiment, in the step of providing the top body 10 as the first substrate and the substrate 11 as the second substrate on the head body 8 (first installation step), the top plate 10 and the substrate 11 are placed on the head body 8. Since each of the adhesives is affixed with a thermosetting adhesive and the adhesive is cured at the same time, it is possible to reliably prevent warping and undulation from occurring.

本発明の実施の一形態のインクジェット記録装置の構成を概略的に示す模式図である。1 is a schematic diagram schematically illustrating a configuration of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. インクジェット記録装置が備えるインクジェットヘッドを概略的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows schematically the inkjet head with which an inkjet recording device is provided. インクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows an inkjet head schematically. インクジェット記録装置が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the electrical connection of each part with which an inkjet recording device is provided. インクジェットヘッドの製造工程を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of an inkjet head roughly.

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェット記録装置
2 ノズル
3 インクジェットヘッド
4 インク供給部
5 液体供給部
6 ノズルプレート
8 ヘッド本体
10 第1基板(天板)
11 第2基板(基板)
14 溝
20,25 流入口
21,27 流出口
22 開口部
23 底部
24 凹部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet recording device 2 Nozzle 3 Inkjet head 4 Ink supply part 5 Liquid supply part 6 Nozzle plate 8 Head main body 10 1st board | substrate (top plate)
11 Second substrate (substrate)
14 Groove 20, 25 Inlet 21, 27 Outlet 22 Opening 23 Bottom 24 Recess

Claims (6)

その前面から後面に向けてその途中まで略平行に伸びる複数の溝を有するヘッド本体と、
開口部及び底部が設けられた凹部及びその凹部に連通する貫通孔である流入口を有し、
その凹部の開口部を複数の前記溝に対向させて前記ヘッド本体に設けられた第1基板と、
前記第1基板と同じ材料から形成され且つ同じ形状を有する部材であって、前記第1基板に対し前記ヘッド本体を挟んで対向させてその凹部の開口部を前記ヘッド本体に向けて設けられた第2基板と、
複数の前記溝に対向させて前記ヘッド本体に設けられ、複数の前記溝にそれぞれ連通する複数のノズルを有するノズルプレートと、
を備えるインクジェットヘッド。
A head body having a plurality of grooves extending substantially in parallel from the front surface toward the rear surface to the middle;
A recess provided with an opening and a bottom, and an inflow port which is a through hole communicating with the recess;
A first substrate provided in the head body with the openings of the recesses facing the plurality of grooves;
A member and having a same shape is formed from the first substrate and the same material, provided the opening of the recess toward the head main body to face each other across the head body to said first substrate A second substrate,
A nozzle plate provided in the head body so as to face the plurality of grooves, and having a plurality of nozzles respectively communicating with the plurality of grooves;
An inkjet head comprising:
前記第1基板及び前記第2基板は、前記凹部に連通する貫通孔である流出口をそれぞれ有している、請求項1記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein each of the first substrate and the second substrate has an outlet that is a through hole communicating with the recess. 請求項1又は2記載のインクジェットヘッドと、
前記第1 基板の前記流入口にインクを流入させるインク供給部と、
液体を所定温度に調整し、その調整した液体を前記第2基板の前記流入口に流入させる液体供給部と、
を備えるインクジェット記録装置。
An inkjet head according to claim 1 or 2,
An ink supply unit for causing ink to flow into the inlet of the first substrate;
A liquid supply unit that adjusts the liquid to a predetermined temperature and causes the adjusted liquid to flow into the inlet of the second substrate;
An inkjet recording apparatus comprising:
請求項2記載のインクジェットヘッドと、
前記第1基板の前記流入口にインクを流入させるインク供給部と、
液体を所定温度に調整し、その調整した液体を前記第2 基板の前記流入口に流入させる液体供給部と、
を備え、
前記液体供給部は、前記第2基板の前記流出口から流出した液体を再び所定温度に調整して前記第2基板の前記流入口に流入させる、インクジェット記録装置。
An inkjet head according to claim 2;
An ink supply unit for causing ink to flow into the inlet of the first substrate;
A liquid supply unit that adjusts the liquid to a predetermined temperature and causes the adjusted liquid to flow into the inlet of the second substrate;
With
The liquid supply unit is an ink jet recording apparatus, wherein the liquid flowing out from the outlet of the second substrate is adjusted again to a predetermined temperature and flows into the inlet of the second substrate.
その前面から後面に向けてその途中まで略平行に伸びる複数の溝を有するヘッド本体に、開口部及び底部が設けられた凹部及びその凹部に連通する貫通孔である流入口を有する第1基板をその凹部の開口部を複数の溝に対向させて設け、前記第1基板と同じ材料から形成され且つ同じ形状を有する第2基板を前記第1基板に対し前記ヘッド本体を挟んで対向させてその凹部の開口部を前記ヘッド本体に向けて設ける工程と、
複数の前記溝にそれぞれ連通する複数のノズルを有するノズルプレートを複数の前記溝に対向させて前記ヘッド本体に設ける工程と、
を備えるインクジェットヘッドの製造方法。
A first substrate having a head body having a plurality of grooves extending substantially in parallel from the front surface to the rear surface thereof and having a recess provided with an opening and a bottom and an inflow port which is a through hole communicating with the recess. provided to face the opening of the recess into a plurality of grooves, it is opposed across the head body and the second substrate to the first substrate and having a same shape is formed from the first substrate and the same material Providing the opening of the recess toward the head body;
Providing a nozzle plate having a plurality of nozzles respectively communicating with the plurality of grooves in the head body so as to face the plurality of grooves;
A method for manufacturing an inkjet head comprising:
前記ヘッド本体に前記第1基板及び前記第2基板を設ける工程では、前記ヘッド本体に前記第1基板及び前記第2基板を熱硬化型の接着剤でそれぞれ貼り付け、その接着剤を同時に硬化させるようにした、請求項5記載のインクジェットヘッドの製造方法。   In the step of providing the first substrate and the second substrate on the head body, the first substrate and the second substrate are respectively attached to the head body with a thermosetting adhesive, and the adhesives are simultaneously cured. The manufacturing method of the inkjet head of Claim 5 which was made to do.
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