JP4634106B2 - Ink jet head and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明はインクジェットプリンタに用いるインクジェットヘッドに係り、特にオンデマンド式のインクジェットヘッド及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an ink jet head used in an ink jet printer, and more particularly to an on-demand ink jet head and a manufacturing method thereof.
インクジェットヘッドは一般に、インクをヘッド内に導入し、圧電素子等を駆動させてインクが導入された圧力室に圧力変動を加えることにより、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たりす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ーが装着されている。   In general, an ink jet head is configured to eject ink from a nozzle by introducing ink into the head and driving a piezoelectric element or the like to apply a pressure fluctuation to a pressure chamber into which the ink has been introduced. In such an ink jet head, if foreign matter is present in the supplied ink, the nozzles are clogged, resulting in ejection failure. Also, air bubbles present in the ink may cause ejection failure due to the reason that the flow of ink is hindered or the pressure applied by the piezoelectric element or the like is absorbed. For this reason, a filter that normally has a plurality of fine holes in the ink supply path and removes foreign matters and bubbles in the ink is attached.
このフィルターとしては、従来から、繊維あるいは金属線を織って織り目をフィルター孔とした構造のフィルターが用いられており、このフィルター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ーは繊維をあまり細くすることが出来ないために、フィルター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。   As this filter, conventionally, a filter having a structure in which fibers or metal wires are woven to make a filter hole is used, and foreign matters and bubbles are removed when ink passes through the filter hole. However, since the filter of this structure cannot make the fiber so thin, when the filter hole is made small, the aperture ratio becomes small. As a result, the pressure loss when the ink flows is increased, and the discharge performance is lowered. There is a problem.
このような問題点に対し、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ーとする方法が特許文献1に開示されている。この提案によれば、フィルターの開口率は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ーが製作可能である。   As a method for increasing the aperture ratio, Patent Document 1 discloses a method in which a nickel plate having round holes formed by electroforming is used as a filter. According to this proposal, the filter has an aperture ratio of about 30%, and a filter that does not significantly affect the pressure loss of the ink flow can be manufactured.
特開平11−291514号公報JP 11-291514 A
従来のフィルターでは比較的粗大なゴミがフィルター表面に張り付くため、フィルターの実質的な開口率がヘッドを使用するにつれて低下し、ヘッド特性をも低下させるという問題がある。   In the conventional filter, since relatively coarse dust sticks to the filter surface, there is a problem that the substantial aperture ratio of the filter decreases as the head is used, and the head characteristics also deteriorate.
本発明の課題は、インクが流れる孔を小さく形成し、ゴミの付着による流路抵抗の増大を抑えた長寿命フィルターを具備するインクジェットヘッドを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an inkjet head including a long-life filter in which a hole through which ink flows is formed to be small and an increase in flow resistance due to adhesion of dust is suppressed.
前記課題を達成するため本発明は、インク流路に連通するインク室と、該インク室に連通する複数のノズルと、前記インク室の一部をなす振動板と、該振動板のインク室と対向した位置に設けられたインク室加圧手段よりなり、該インク室加圧手段によりインク室内圧を変化させ、前記ノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドを対象とするものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides an ink chamber that communicates with an ink flow path, a plurality of nozzles that communicate with the ink chamber, a diaphragm that forms part of the ink chamber, and an ink chamber of the diaphragm. The present invention is intended for an ink jet head that includes ink chamber pressurizing means provided at opposed positions, in which the ink chamber pressure is changed by the ink chamber pressurizing means, and ink is ejected from the nozzles.
そして、流路内にたとえば、シリコンによりフィルターを形成し、且つ、該フィルターは相対的に目の粗い第一フィルターと目の細かい第二フィルターが一体に構成されていることを特徴とするものである。さらには、上記のインクジェットヘッドにおいて、該第一フィルターには、第二フィルターへのインク流れを確保するための連通路が形成されていることを特徴とするものである。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、フィルター孔の径も5μm〜10μmと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もある。しかし、本発明の実施形態におけるシリコンを用いたフィルターにはそのような問題がない。   In the flow path, for example, a filter is formed of silicon, and the filter is formed by integrally forming a relatively coarse first filter and a fine second filter. is there. Furthermore, in the above-described ink jet head, the first filter is formed with a communication path for ensuring the ink flow to the second filter. As the nozzle diameter of the head has been reduced with the recent high definition of printing, the diameter of the filter hole needs to be made smaller and smaller, such as 5 μm to 10 μm. There are cases where it is impossible to cope with the limitation of the patterning resolution. There is also a problem that nickel is attacked when the liquid to be discharged is a solvent or a corrosive liquid. However, the filter using silicon in the embodiment of the present invention does not have such a problem.
本発明において、相対的に目の粗い第一フィルターに形成される穴または凹部は有底であって、その底部に、第二フィルターを構成する微孔が形成される。穴または凹部は独立したものでも良いし、穴または凹部同士が連通溝でつながったものでも良い。また、いわゆる穴でなく、平行又は非平行突起でも良い。突起の間は底部をなし、その底部に微孔が形成される。なお、第二フィルターとして形成される孔を、本明細書では微孔と言う。微孔は第一フィルターの突起間、穴又は平行突起間等の底部に形成される。   In the present invention, the hole or the recess formed in the relatively coarse first filter has a bottom, and a micropore constituting the second filter is formed in the bottom. The holes or recesses may be independent, or the holes or recesses may be connected by a communication groove. Moreover, not a so-called hole but a parallel or non-parallel protrusion may be used. A bottom is formed between the protrusions, and a micropore is formed in the bottom. In addition, the hole formed as a 2nd filter is called a micropore in this specification. Micropores are formed at the bottom of the first filter, such as between the projections, between the holes or between the parallel projections.
本発明によれば、第一フィルターによりインク中の大きな異物を確実に捕捉し、かつその異物によってインクの流路が塞がれる状態が形成されないように構成したので、流路抵抗の増大を最小限に抑えることが出来る。   According to the present invention, since the first filter reliably captures large foreign matter in the ink and does not form a state where the foreign matter is blocked by the foreign matter, the increase in flow resistance is minimized. It can be suppressed to the limit.
次に本発明に係るインクジェットヘッドを実施するための最良の形態を、図とともに説明する。なお、本発明の実施形態の主なものを挙げると以下のとおりである。   Next, the best mode for carrying out the ink jet head according to the present invention will be described with reference to the drawings. The main embodiments of the present invention are as follows.
(1)上記フィルターは相対的に目の粗い第一フィルターと、第一フィルターの目の内部に形成された細かい第二フィルターとが一体化されているインクジェットヘッド。   (1) The above-mentioned filter is an inkjet head in which a first filter having a relatively coarse mesh and a fine second filter formed inside the first filter are integrated.
(2)上記第一フィルターは多数の桝目を有し、上記第二フィルターは上記桝目内に形成された多数の微孔を有するインクジェットヘッド。   (2) The ink jet head in which the first filter has a large number of cells, and the second filter has a large number of micropores formed in the cells.
(3)上記第一フィルターは複数の平行又は非平行突起により構成され、上記第二フィルターは上記平行又は非平行突起間に形成された多数の微孔により構成されたインクジェットヘッド。   (3) The first filter is constituted by a plurality of parallel or non-parallel protrusions, and the second filter is an ink-jet head constituted by a large number of micropores formed between the parallel or non-parallel protrusions.
(4)上記第一フィルターは多数の穴と該穴間を連通する溝により構成され、上記第二フィルターは上記穴内に形成された多数の微孔とを有するインクジェットヘッド。   (4) The ink jet head, wherein the first filter includes a large number of holes and grooves communicating between the holes, and the second filter includes a large number of micro holes formed in the holes.
(5)シリコン基板とストッパー層と活性層(デバイスの機能層として使用されるもので、一般に数μm〜数十μmの厚さである)とを積層一体化したSOI(Silicon On Insulator)基板の前記基板面に第一シリコン酸化膜を形成し;該第一シリコン酸化膜をパターニングして、内部フィルターの第一フィルターとなるべきパターンを形成し;上記パターン上にマスク材を形成し;上記マスク材を用いて、第一フィルターとなるべきパターンをエッチングし;上記マスク材を除去した後、上記パターンを、上記ストッパー層までエッチングし;上記活性層面に第ニシリコン酸化膜を形成し;上記第ニシリコン酸化膜をパターニングして第二フィルターの微孔となるべきパターンを形成し;上記ストッパー層を除去する、インクジェットヘッドの製造方法。   (5) SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a silicon substrate, a stopper layer, and an active layer (used as a functional layer of a device and generally have a thickness of several μm to several tens of μm) are stacked and integrated. Forming a first silicon oxide film on the substrate surface; patterning the first silicon oxide film to form a pattern to be a first filter of an internal filter; forming a mask material on the pattern; Etching the pattern to be the first filter using a material; after removing the mask material, etching the pattern up to the stopper layer; forming a second silicon oxide film on the active layer surface; Patterning the oxide film to form a pattern to be a micropore of the second filter; removing the stopper layer; Method of manufacturing the ink jet head.
(6)シリコン基板とストッパー層と活性層とを積層一体化したSOI基板の前記活性層面に第ニシリコン酸化膜を形成し;上記第ニシリコン酸化膜をパターニングして第二フィルターの微孔となるべきパターンを形成し;前記基板面に第一シリコン酸化膜を形成し;該第一シリコン酸化膜をパターニングして、内部フィルターの第一フィルターとなるべきパターンを形成し;上記パターン上にマスク材を形成し、上記マスク材を用いて、第一フィルターとなるべきパターンをエッチングし;上記マスク材を除去した後、上記パターンを、上記ストッパー層までエッチングし;上記ストッパー層を除去する、インクジェットヘッドの製造方法。   (6) forming a second silicon oxide film on the active layer surface of the SOI substrate in which a silicon substrate, a stopper layer and an active layer are laminated and integrated; patterning the second silicon oxide film to form micropores in the second filter Forming a pattern; forming a first silicon oxide film on the substrate surface; patterning the first silicon oxide film to form a pattern to be a first filter of an internal filter; and applying a mask material on the pattern Forming and etching the pattern to be the first filter using the mask material; after removing the mask material, etching the pattern up to the stopper layer; removing the stopper layer; Production method.
(7)上記SOI基板はダイアフラム部と内部フィルター部の領域を含み、ダイアフラム部においては、上記第2シリコン酸化膜を活性層上に形成した後、パターニングしないで、上記ストッパー層を除去した後、シリコン酸化膜を除去して振動板を形成する、上記のインクジェットヘッドの製造方法。   (7) The SOI substrate includes a region of a diaphragm portion and an internal filter portion. In the diaphragm portion, after the second silicon oxide film is formed on the active layer, the stopper layer is removed without patterning. The method of manufacturing an ink jet head, wherein the diaphragm is formed by removing the silicon oxide film.
図1は本実施形態に係るインクジェットヘッド1の斜視図、図2はそのインクジェットヘッド1の分解斜視図、図3はそのインクジェットヘッド1の1つのノズルに対応する流路構成を断面図で示したものである。インクジェットヘッド1は図2に示したように、大きく分けて駆動部100と流路部101とから構成されている。   1 is a perspective view of an inkjet head 1 according to the present embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a flow path configuration corresponding to one nozzle of the inkjet head 1. Is. As shown in FIG. 2, the inkjet head 1 is roughly composed of a drive unit 100 and a flow path unit 101.
流路部101は、ノズル2を有するオリフィスプレート3、圧力室4を有するチャンバープレート5、流路内へのゴミ混入を防ぐための内部フィルター6及び振動板7を有するダイアフラムプレート8、流路を補強するための補強プレート9などから構成されている。本実施例では内部フィルター6を有するダイアフラムプレート8、ノズルプレート3及びチャンバープレート5の全てを、シリコンのエッチングにより形成している。   The flow path unit 101 includes an orifice plate 3 having a nozzle 2, a chamber plate 5 having a pressure chamber 4, a diaphragm plate 8 having an internal filter 6 and a diaphragm 7 for preventing dust from entering the flow path, and a flow path. It is composed of a reinforcing plate 9 for reinforcing. In this embodiment, all of the diaphragm plate 8, the nozzle plate 3 and the chamber plate 5 having the internal filter 6 are formed by etching of silicon.
駆動部100は、電源、制御装置などの外部と電気的に接続する可撓性ケーブル(FPC)13、インク室4に対応した中継部材10と、圧電振動子11と支持基板12などから構成され、圧電振動子11は支持基板12の端部に接着されている。   The drive unit 100 includes a flexible cable (FPC) 13 that is electrically connected to the outside such as a power source and a control device, a relay member 10 corresponding to the ink chamber 4, a piezoelectric vibrator 11, a support substrate 12, and the like. The piezoelectric vibrator 11 is bonded to the end of the support substrate 12.
図3に示すように、インクはインク供給口14から導入されて内部フィルター6を通過し、インクの流量を制御するリストリクター15を通って圧力室4に至る。圧力室4の一壁が圧電振動子11に接着され、圧電振動子11の変位を受けて振動する振動板7となっており、振動板7の振動によって圧力室4に圧力変動が発生し、ノズル2よりインクが吐出される。   As shown in FIG. 3, the ink is introduced from the ink supply port 14, passes through the internal filter 6, and reaches the pressure chamber 4 through the restrictor 15 that controls the flow rate of the ink. One wall of the pressure chamber 4 is bonded to the piezoelectric vibrator 11 to be a diaphragm 7 that vibrates in response to the displacement of the piezoelectric vibrator 11, and pressure fluctuations are generated in the pressure chamber 4 due to the vibration of the diaphragm 7, Ink is ejected from the nozzle 2.
ここで、本発明に係る内部フィルター6の斜視図を図4に示す。このフィルターは比較的粗大なゴミを捕らえるために、一辺が50μm程度の桝目又は網目形状をした第一フィルター16と、直径5μm程度の微孔を多数有する第二フィルター17が一体に形成されている。また、内部フィルター6の拡大斜視図を図5に示す。第一フィルター16には各枡間に連通溝18が形成されており、図4、図5から明らかなように、第一フィルターは連続した又は不連続の多数の突起部を有し、その高さは、微孔を有する第二フィルターの面よりも高くなる。その結果、図6に示すように、粗大なゴミ19がフィルターに付着した場合、ゴミによって第二フィルターの微孔が塞がれることはなく、インクは微孔を通過することができ、しかもこの連通溝18を通してインクを流し、流路抵抗の増大を抑えることができる。   Here, a perspective view of the internal filter 6 according to the present invention is shown in FIG. In order to catch relatively coarse dust, this filter is integrally formed with a first filter 16 having a mesh or mesh shape with a side of about 50 μm and a second filter 17 having many micropores with a diameter of about 5 μm. . An enlarged perspective view of the internal filter 6 is shown in FIG. The first filter 16 has a communication groove 18 formed between the ribs. As is apparent from FIGS. 4 and 5, the first filter has a large number of continuous or discontinuous protrusions, and its height is high. The height is higher than the surface of the second filter having micropores. As a result, as shown in FIG. 6, when coarse dust 19 adheres to the filter, the fine holes of the second filter are not blocked by the dust, and the ink can pass through the fine holes. Ink can be flowed through the communication groove 18 to suppress an increase in channel resistance.
本発明によるフィルターはフィルター機能としての位置による不均一性がなく、どの位置においても粗大なゴミを捕らえることができ、しかも微細なゴミをフィルターから逃さずに捕らえることできる。フィルター面上に、粗い目の第一フィルターと微細な目の第二フィルターが別個に存在すれば、インクは流通抵抗の低い粗い目の第一フィルターに流れ、かつ本来第二フィルターにより捕捉されるべき微細ゴミが第一フィルターを通過する恐れがあるが、本発明ではそのようなことがない。また、第一フィルターの突起部が、第二フィルターの面よりも高くなっているため、粗大なゴミが第二フィルター面に付着せず、したがって第二フィルターが目詰まりを起こしにくいという効果がある。   The filter according to the present invention has no non-uniformity due to the position as a filter function, can capture coarse dust at any position, and can catch fine dust without escaping from the filter. If the first filter with coarse eyes and the second filter with fine eyes exist separately on the filter surface, the ink flows to the first filter with coarse flow having low flow resistance and is originally captured by the second filter. There is a risk that fine dust should pass through the first filter, but this is not the case with the present invention. In addition, since the protrusion of the first filter is higher than the surface of the second filter, there is an effect that coarse dust does not adhere to the second filter surface, and therefore the second filter is less likely to be clogged. .
本実施の形態では内部フィルター6をドライエッチングにより形成した。内部フィルター6の製造方法を以下に述べる。   In the present embodiment, the internal filter 6 is formed by dry etching. A method for manufacturing the internal filter 6 will be described below.
本実施形態で使用したSOI基板201の断面図を図7に示す。このSOI基板は、内部フィルター6の製造のための基板である。支持層202の厚さは550μm、活性層203の厚さを3μmとした。面方位は(100)である。また、ストッパー層204は厚さ1μmのSiO層である。SOI基板201のエッチング工程を断面図8(a)〜図8(f)を用いて説明する。 A cross-sectional view of the SOI substrate 201 used in this embodiment is shown in FIG. This SOI substrate is a substrate for manufacturing the internal filter 6. The thickness of the support layer 202 was 550 μm, and the thickness of the active layer 203 was 3 μm. The plane orientation is (100). The stopper layer 204 is a 1 μm thick SiO 2 layer. An etching process of the SOI substrate 201 will be described with reference to cross-sectional views (a) to (f) of FIG.
まず、水蒸気雰囲気下1150℃で酸化し、表面にSiO膜205を1.5μm形成した後、フォトリソグラフィー法により、表裏のSiO膜205をフッ酸でパターンニングする。その後、支持層側のSiO膜205の上にAl膜206を0.8μmスパッタ蒸着し、フォトリソグラフィー法により、Al膜206を1%のフッ酸水溶液でパターンニングした(図8(a))。 First, after oxidizing at 1150 ° C. in a water vapor atmosphere to form a SiO 2 film 205 having a thickness of 1.5 μm on the surface, the front and back SiO 2 films 205 are patterned with hydrofluoric acid by photolithography. Thereafter, an Al film 206 was sputter-deposited on the SiO 2 film 205 on the support layer side by 0.8 μm, and the Al film 206 was patterned with a 1% hydrofluoric acid aqueous solution by photolithography (FIG. 8A). .
次に高周波誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング装置(図示しない)を用い、Al膜206をマスクとしてドライエッチングを行い、支持層202側を約200μmエッチングした(図8(b))。これにより第一フィルター16及び連通溝18が形成される。Al膜206を1%のフッ酸水溶液で溶解除去し、SiO膜205を表面に露出させる(図8(c))。次に、SiO膜205をマスクとして、ストッパー層204までエッチングを行う(図8(d))。 Next, using a high frequency inductively coupled plasma reactive ion etching apparatus (not shown), dry etching was performed using the Al film 206 as a mask, and the support layer 202 side was etched by about 200 μm (FIG. 8B). Thereby, the first filter 16 and the communication groove 18 are formed. The Al film 206 is dissolved and removed with a 1% hydrofluoric acid aqueous solution to expose the SiO 2 film 205 on the surface (FIG. 8C). Next, etching is performed up to the stopper layer 204 using the SiO 2 film 205 as a mask (FIG. 8D).
次に活性層203側の加工工程を説明する。支持層202側の加工と同様に熱酸化によりSiO膜207を1μm形成した後、フォトリソグラフィー法により、フッ酸でパターンニングする(図8(e))。その後、SiO膜207をマスクとして、ストッパー層204までエッチングを行い、さらに露出したストッパー層204をフッ酸により除去する(図8(f))。この工程により、支持層204側に形成された第一フィルター16に対応して、活性層203側に第二フィルター17が形成される。また、活性層203により振動板7も同時に形成されている。本実施の形態では、第一フィルター16は一辺が52μmの桝目形状とし、第二フィルター17の穴径は5μmであり、ピッチ7.5μmの細密配列とした。従って、第一フィルター16の1枡あたり、約56孔の第二フィルター穴20が形成され、その開口率は約40%である。なお、活性層、支持層のどちらを先に加工してもよい。 Next, the processing steps on the active layer 203 side will be described. Similarly to the processing on the support layer 202 side, a SiO 2 film 207 of 1 μm is formed by thermal oxidation, and then patterned with hydrofluoric acid by a photolithography method (FIG. 8E). Thereafter, etching is performed up to the stopper layer 204 using the SiO 2 film 207 as a mask, and the exposed stopper layer 204 is removed with hydrofluoric acid (FIG. 8F). By this step, the second filter 17 is formed on the active layer 203 side corresponding to the first filter 16 formed on the support layer 204 side. In addition, the diaphragm 7 is simultaneously formed by the active layer 203. In the present embodiment, the first filter 16 has a grid shape with a side of 52 μm, the hole diameter of the second filter 17 is 5 μm, and a fine array with a pitch of 7.5 μm. Accordingly, about 56 holes of the second filter holes 20 are formed per 1 meter of the first filter 16, and the aperture ratio is about 40%. Either the active layer or the support layer may be processed first.
図9、図10は内部フィルター6の他の構成例を示す断面図を示したものである。このように第1フィルター16あるいは第2フィルター17の形状を変えることで多種類のフィルターが考えられるが、どのような形状でも、上記した製造工程で形成することができる。図9に示した例では、第一フィルター16は桝目形状又は網目形状ではなく、平行又は非平行の突起部と、該突起部の間に形成された微孔とから構成されている。設計上、製造上の観点から、図9のフィルターはより好ましい構成例である。突起部は連続又は非連続の平行又は非平行構造があるが、設計上、製造上の観点からは、実質的に平行突起が望ましい。   9 and 10 are cross-sectional views showing other configuration examples of the internal filter 6. In this way, various types of filters can be considered by changing the shape of the first filter 16 or the second filter 17, but any shape can be formed by the manufacturing process described above. In the example shown in FIG. 9, the first filter 16 is not a mesh shape or a mesh shape, but is constituted by parallel or non-parallel protrusions and micropores formed between the protrusions. From the viewpoint of design and manufacturing, the filter of FIG. 9 is a more preferable configuration example. Although the protrusion has a continuous or non-continuous parallel or non-parallel structure, a substantially parallel protrusion is desirable in terms of design and manufacturing.
最後に、チャンバープレート5に、オリフィスプレート3、ダイアフラムプレート8を陽極接合にて接合し、図1に示したインクジェットヘッド1を得た。本実施形態によって得られた内部フィルター6は、シリコンのエッチングにより第一フィルター16と第二フィルター17を一体に形成しており、インク内の比較的大きなゴミと比較的小さなゴミを分離することができる。さらには、第一フィルター16にインク流れを確保するための連通路18が形成されているので、比較的粗大なゴミがフィルターに付着した場合でも連通路18を通ってインクが流れるため、流路抵抗の増大を最小限に抑えることが出来る。さらには、このような流路抵抗の増大により発生するインク吐出特性の経時変化を最小限に抑えることができ、高品質で長寿命のインクジェットヘッドを提供することが可能となった。   Finally, the orifice plate 3 and the diaphragm plate 8 were joined to the chamber plate 5 by anodic bonding to obtain the ink jet head 1 shown in FIG. In the internal filter 6 obtained by this embodiment, the first filter 16 and the second filter 17 are integrally formed by etching silicon, so that relatively large dust and relatively small dust in the ink can be separated. it can. Furthermore, since the communication path 18 for securing the ink flow is formed in the first filter 16, the ink flows through the communication path 18 even when relatively coarse dust adheres to the filter. The increase in resistance can be minimized. Furthermore, it is possible to minimize the change over time in the ink ejection characteristics caused by such an increase in flow path resistance, and to provide a high-quality and long-life inkjet head.
上記実施形態によれば、シリコンのエッチングによりフィルターを形成するため、フィルター穴径5μmが容易に精度良く形成でき、また、第一フィルターと第二フィルターにて構成されており、インク内のゴミがひとつのフィルターに集中して溜まることを防ぎ、さらには、第一フィルターにインク流れを確保するための連通路が形成されているので、比較的粗大なゴミがフィルターに付着した場合でも連通路を通ってインクが流れるため、流路抵抗の増加を防止することができる。   According to the above embodiment, since the filter is formed by etching silicon, a filter hole diameter of 5 μm can be easily formed with high accuracy, and is configured by the first filter and the second filter. The first filter is formed with a communication path for ensuring ink flow, so that even if relatively coarse dust adheres to the filter, the communication path is prevented. Since ink flows through, an increase in channel resistance can be prevented.
本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図。1 is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. インクジェットヘッドの分解斜視図。The disassembled perspective view of an inkjet head. インクジェットヘッドのノズルに対応する流路構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the flow-path structure corresponding to the nozzle of an inkjet head. 内部フィルター6の斜視図。The perspective view of the internal filter 6. FIG. 内部フィルター6の拡大斜視図。FIG. 3 is an enlarged perspective view of an internal filter 6. 内部フィルター6の断面図。Sectional drawing of the internal filter 6. FIG. 本発明の実施形態で使用したSOI基板201の構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an SOI substrate 201 used in an embodiment of the present invention. SOI基板201のエッチングの第一工程を示すフロー図。3 is a flowchart showing a first step of etching the SOI substrate 201. FIG. SOI基板201のエッチングの第二工程を示すフロー図。The flowchart which shows the 2nd process of the etching of SOI substrate 201. FIG. SOI基板201のエッチングの第三工程を示すフロー図。FIG. 9 is a flowchart showing a third step of etching the SOI substrate 201. SOI基板201のエッチングの第四工程を示すフロー図。FIG. 9 is a flowchart showing a fourth step of etching the SOI substrate 201. SOI基板201のエッチングの第五工程を示すフロー図。FIG. 9 is a flowchart showing a fifth step of etching the SOI substrate 201. SOI基板201のエッチングの第六工程を示すフロー図。The flowchart which shows the 6th process of the etching of SOI substrate 201. FIG. 内部フィルター6の他の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structure of the internal filter 6. FIG. 内部フィルター6に更に他の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows another structure for the internal filter 6. FIG.
符号の説明Explanation of symbols
1…インクジェットヘッド、2…ノズル、3…オリフィスプレート、4…圧力室、5…チャンバープレート、6…内部フィルター、7…振動版、8…ダイアフラムプレート、9…補強プレート、10…中継部材、11…圧電振動子、12…支持基板、13…FPC、14…インク供給口、15…リストリクター、16…第一フィルター、17…第二フィルター、18…連通溝、100…駆動部、101…流路部、201…SOI基板、202…支持層、203…活性層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head, 2 ... Nozzle, 3 ... Orifice plate, 4 ... Pressure chamber, 5 ... Chamber plate, 6 ... Internal filter, 7 ... Vibration plate, 8 ... Diaphragm plate, 9 ... Reinforcement plate, 10 ... Relay member, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Piezoelectric vibrator, 12 ... Support substrate, 13 ... FPC, 14 ... Ink supply port, 15 ... Restrictor, 16 ... First filter, 17 ... Second filter, 18 ... Communication groove, 100 ... Drive part, 101 ... Flow Road part, 201 ... SOI substrate, 202 ... support layer, 203 ... active layer.

Claims (9)

  1. インク流路に連通するインク室と、該インク室に連通する複数のノズルと、該インク室の一部をなす振動板と、該振動板のインク室と対向した位置に設けられたインク室加圧手段を有し、該インク室加圧手段によりインク室内圧を変化させ、前記ノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
    上記流路内に配置されたフィルターを有し、該フィルターは複数の突起部とその突起部の間に形成された第二フィルターから構成され,上記複数の突起部は相対的に粗い目の第一フィルターを構成し、上記第二フィルターは微孔を有し、上記複数の突起部の高さは、上記第二フィルターの面よりも突出し、上記複数の突起部には隣接する第二フィルターへのインク流れを確保するための連通路が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
    An ink chamber that communicates with the ink flow path, a plurality of nozzles that communicate with the ink chamber, a diaphragm that forms part of the ink chamber, and an ink chamber that is provided at a position facing the ink chamber of the diaphragm. In an inkjet head that includes a pressure unit, changes an ink chamber pressure by the ink chamber pressurizing unit, and discharges ink from the nozzle.
    A filter disposed in the flow path, the filter including a plurality of protrusions and a second filter formed between the protrusions, the plurality of protrusions having a relatively coarse mesh; The second filter has micropores, and the height of the plurality of protrusions protrudes from the surface of the second filter, and the plurality of protrusions are adjacent to the second filter. An ink jet head, wherein a communication path for ensuring the ink flow is formed .
  2. 請求項1のインクジェットヘッドにおいて、上記フィルターはシリコンからなることを特徴とするインクジェットヘッド。   2. The ink jet head according to claim 1, wherein the filter is made of silicon.
  3. インク流路に連通するインク室と、該インク室に連通する複数のノズルと、前記インク室の一部をなす振動板と、該振動板のインク室と対向した位置に設けられた圧電振動子を有し、該圧電振動子の分極方向に対して平行な伸縮によりインク室内圧を変化させ、前記ノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
    上記流路内に形成されたフィルターを有し、該フィルターは複数の突起部によって構成された第一フィルターと、上記突起部によって囲まれた領域に形成された微孔を有する第二フィルターとからなり、上記複数の突起部の高さは、上記第二フィルターの面よりも突出し、上記複数の突起部には隣接する第二フィルターへのインク流れを確保するための連通路が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
    An ink chamber communicating with the ink flow path, a plurality of nozzles communicating with the ink chamber, a vibration plate forming a part of the ink chamber, and a piezoelectric vibrator provided at a position facing the ink chamber of the vibration plate An ink jet head that changes ink chamber pressure by expansion and contraction parallel to the polarization direction of the piezoelectric vibrator, and ejects ink from the nozzles.
    A filter formed in the flow path, the filter comprising: a first filter constituted by a plurality of protrusions; and a second filter having micropores formed in a region surrounded by the protrusions. Thus, the height of the plurality of protrusions protrudes from the surface of the second filter, and the plurality of protrusions are formed with communication paths for ensuring ink flow to the adjacent second filter. An inkjet head characterized by that.
  4. 請求項1又はのインクジェットヘッドにおいて、
    上記第一フィルターは多数の桝目を有し、上記第二フィルターは上記桝目内に形成された多数の微孔を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
    The inkjet head according to claim 1 or 3 ,
    The ink jet head according to claim 1, wherein the first filter has a number of meshes, and the second filter has a number of micropores formed in the cells.
  5. 請求項1又はのインクジェットヘッドにおいて、
    上記第一フィルターは複数の平行突起部により構成され、上記第二フィルターは上記平行突起間に形成された多数の微孔により構成されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
    The inkjet head according to claim 1 or 3 ,
    2. The ink jet head according to claim 1, wherein the first filter includes a plurality of parallel protrusions, and the second filter includes a plurality of micropores formed between the parallel protrusions.
  6. 請求項1又はのインクジェットヘッドにおいて、
    上記第一フィルターは多数の穴と該穴間を連通する溝により構成され、上記第二フィルターは上記穴内に形成された多数の微孔とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
    The inkjet head according to claim 1 or 3 ,
    The ink jet head according to claim 1, wherein the first filter includes a plurality of holes and grooves communicating between the holes, and the second filter includes a plurality of micro holes formed in the holes.
  7. インク流路内に配置されるフィルターを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記フィルターは複数の突起部により構成される第一フィルターその突起部の間に形成された複数の第二フィルターから構成され,該複数の突起部は相対的に粗い目の複数の第一フィルターを構成し、上記第二フィルターは微孔を有し、上記複数の突起部の高さは、上記第二フィルターの面よりも突出し、上記複数の突起部には隣接する第二フィルターへのインク流れを確保するための連通路が形成され、
    上記フィルターを、
    シリコン基板とストッパー層と活性層とを積層一体化したSOI(Silicon on insulator)基板の記基板面に第一シリコン酸化膜を形成し、
    該第一シリコン酸化膜をパターニングして、内部フィルターの第一フィルターとなるべきパターンを形成し、
    上記パターン上にマスク材を形成し
    上記マスク材を用いて、第一フィルターとなるべきパターンをエッチングして前記突起部及び前記連通路を形成し
    上記マスク材を除去した後、上記パターンを、上記ストッパー層までエッチングし、
    上記活性層面に第二シリコン酸化膜を形成し、
    上記第二シリコン酸化膜をパターニングして第二フィルターの微孔となるべきパターンを形成し、
    上記ストッパー層を除去して製造する、
    ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
    A method for producing an ink jet head having a filter disposed in the ink flow path, said filter plurality of second filter and the first filter configured, formed between the protruding portions by the plurality of projections The plurality of protrusions constitute a plurality of first filters having relatively coarse eyes, the second filter has micropores, and the height of the plurality of protrusions is the second filter The plurality of protrusions are formed with communication paths for ensuring the ink flow to the adjacent second filter,
    The above filter
    A silicon substrate and the stopper layer and the active layer a first silicon oxide film is formed on the upper Symbol substrate surfaces of the laminated integral SOI (Silicon on insulator) substrate,
    Patterning the first silicon oxide film to form a pattern to be the first filter of the internal filter;
    A mask material is formed on the pattern and the mask material is used to etch the pattern to be the first filter to form the protrusion and the communication path ,
    After removing the mask material, the pattern is etched to the stopper layer,
    Forming a second silicon oxide film on the active layer surface;
    Patterning the second silicon oxide film to form a pattern to be a micropore of the second filter;
    Manufactured by removing the stopper layer,
    A method of manufacturing an ink-jet head.
  8. インク流路内に配置されるフィルターを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記フィルターは複数の突起部により構成された第一フィルターその突起部の間に形成された複数の第二フィルターから構成され,該複数の突起部は相対的に粗い目の複数の第一フィルターを構成し、上記第二フィルターは微孔を有し、上記複数の突起部の高さは、上記第二フィルターの面よりも突出し、上記複数の突起部は隣接する第二フィルターへのインク流れを確保するための連通路が形成され、
    上記フィルターを、
    シリコン基板とストッパー層と活性層とを積層一体化したSOI(Silicon on insulator)基板の上記活性層面に第二シリコン酸化膜を形成し、
    上記第二シリコン酸化膜をパターニングして第二フィルターの微孔となるべきパターンを形成し、
    上記基板面に第一シリコン酸化膜を形成し、
    該第一シリコン酸化膜をパターニングして、内部フィルターの第一フィルターとなるべきパターンを形成し、
    上記パターン上にマスク材を形成し
    上記マスク材を用いて、第一フィルターとなるべきパターンをエッチングし、前記突起部及び前記連通路を形成し
    上記マスク材を除去した後、上記パターンを、上記ストッパー層までエッチングし、
    上記ストッパー層を除去して製造する、
    ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
    A method for producing an ink jet head having a filter disposed in the ink flow path, the filter is a first filter composed of a plurality of protrusions, a plurality of second filter formed between the projections The plurality of protrusions constitute a plurality of first filters having relatively coarse eyes, the second filter has micropores, and the height of the plurality of protrusions is the second filter The plurality of protrusions are formed with communication paths for ensuring the ink flow to the adjacent second filter,
    The above filter
    Forming a second silicon oxide film on the active layer surface of an SOI (Silicon on Insulator) substrate in which a silicon substrate, a stopper layer and an active layer are laminated and integrated;
    Patterning the second silicon oxide film to form a pattern to be a micropore of the second filter;
    Forming a first silicon oxide film on the substrate surface;
    Patterning the first silicon oxide film to form a pattern to be the first filter of the internal filter;
    A mask material is formed on the pattern and the mask material is used to etch a pattern to be a first filter, to form the protrusion and the communication path ,
    After removing the mask material, the pattern is etched to the stopper layer,
    Manufactured by removing the stopper layer,
    A method of manufacturing an ink-jet head.
  9. 上記SOI基板はダイアフラム部と内部フィルター部の領域を含み、ダイアフラム部においては、上記第二シリコン酸化膜を活性層上に形成した後、パターニングしないで、上記ストッパー層を除去した後、シリコン酸化膜を除去して振動板を形成する、
    ことを特徴とする請求項又は記載のインクジェットヘッドの製造方法。
    The SOI substrate includes a region of a diaphragm part and an internal filter part. In the diaphragm part, after forming the second silicon oxide film on the active layer, the silicon oxide film is formed after removing the stopper layer without patterning. To form a diaphragm,
    The method of manufacturing an ink jet head according to claim 7 or 8 .
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