JP5733992B2 - Ink ejection head - Google Patents

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本発明は、インクジェット記録装置に使用可能なインク吐出ヘッドに関する。   The present invention relates to an ink discharge head that can be used in an ink jet recording apparatus.

近年、インクジェット記録装置として、柔軟性の高いデータ処理が可能なオンディマンド型のものが広く用いられるようになってきている。このようなインクジェット記録装置では、記録の高精細化や高速化が求められる。   In recent years, an on-demand type capable of highly flexible data processing has been widely used as an ink jet recording apparatus. In such an ink jet recording apparatus, high definition and high speed recording are required.

インクジェット記録装置は、インクの吐出動作を行うインク吐出ヘッドを用いて記録を行う。インク吐出ヘッドによるインク吐出動作では、まず、インクタンクから供給されたインクが、流路を通ってインク室に流入する。インク室内にはエネルギ発生素子が設けられており、エネルギ発生素子はエネルギを発生させて瞬間的にインク室内の圧力を高める。これにより、インク室内のインクが、インク室に設けられたインク吐出口(以下、「ノズル」という。)から吐出される。   An ink jet recording apparatus performs recording using an ink discharge head that performs an ink discharge operation. In the ink discharge operation by the ink discharge head, first, the ink supplied from the ink tank flows into the ink chamber through the flow path. An energy generating element is provided in the ink chamber, and the energy generating element generates energy to instantaneously increase the pressure in the ink chamber. Thereby, ink in the ink chamber is discharged from an ink discharge port (hereinafter referred to as “nozzle”) provided in the ink chamber.

インクジェット記録装置による記録の高精細化の為には、インク吐出ヘッドによる吐出動作が精確に行われることが求められる。精確なインク吐出動作は、吐出されるインク滴の微細化により達成可能である。微細なインク滴を形成するために、溶剤の含有量が少ない高粘度のインクを用いることが有効である。インクに用いられる溶剤としては、たとえば水や有機液体が挙げられる。   In order to achieve high definition recording by the ink jet recording apparatus, it is required that the ejection operation by the ink ejection head be accurately performed. Accurate ink ejection operation can be achieved by miniaturization of ejected ink droplets. In order to form fine ink droplets, it is effective to use a highly viscous ink with a low solvent content. Examples of the solvent used in the ink include water and organic liquid.

一方、高粘度のインクは流動しにくい性質を有する。そのため、高粘度のインクは、インク吐出動作後にインクの量が減少したインク室内へのインクの補充(以下、「リフィル」という。)が遅滞する場合がある。リフィルの遅滞が続くと、やがてインク室内のインクの量が不十分となり、インク吐出ヘッドはインク吐出動作を正常に行えなくなる。   On the other hand, high-viscosity ink has the property of not easily flowing. Therefore, in the case of high-viscosity ink, replenishment of ink into the ink chamber (hereinafter referred to as “refill”) in which the amount of ink has decreased after the ink ejection operation may be delayed. If the refill delay continues, the amount of ink in the ink chamber will eventually become insufficient, and the ink ejection head will not be able to perform the ink ejection operation normally.

特許文献1には、リフィルの遅滞が生じにくい構成を備えたインク吐出ヘッドが開示されている。一般的なインク吐出ヘッドでは、インク室と流路とを隔てる隔壁は樹脂などの材料で形成され、流路から、隔壁の一部に設けられた開口部を通じてリフィルが行われる。一方、特許文献1に記載のインク吐出ヘッドの隔壁は、スポンジやセラミックスなどの多孔質材料で形成されている。多孔質材料は無数の細孔を有する組織からなり、インクは多孔質材料内の細孔を通過可能である。したがって、このインク吐出ヘッドでは、流路から隔壁全体を通じて迅速なリフィルを行うことが可能である。   Patent Document 1 discloses an ink ejection head having a configuration in which refill delay is unlikely to occur. In a general ink ejection head, a partition wall that separates an ink chamber and a flow path is formed of a material such as a resin, and refilling is performed from the flow path through an opening provided in a part of the partition wall. On the other hand, the partition walls of the ink discharge head described in Patent Document 1 are formed of a porous material such as sponge or ceramics. The porous material is composed of a tissue having innumerable pores, and the ink can pass through the pores in the porous material. Therefore, in this ink discharge head, it is possible to perform a quick refill from the flow path through the entire partition wall.

特開平5−185593号公報JP-A-5-185593

特許文献1に記載のインク吐出ヘッドでは、迅速なリフィルが可能であるものの、不使用時にインクがノズル付近に滞留した状態が続くと、インクに含まれる溶剤がノズルから蒸発し、ノズル付近におけるインクの粘度が高くなる。このように粘度が高くなったインクは、ノズル付近に滞留する場合がある。この状態で、インク吐出ヘッドが再びインク吐出動作を行おうとしても、ノズル付近に滞留したインクは、吐出されずにノズルの目詰まりを引き起こす。ノズルの目詰まりは、高粘度のインクを用いる場合に顕著に生じる。   In the ink discharge head described in Patent Document 1, although quick refill is possible, if the ink stays in the vicinity of the nozzle when not in use, the solvent contained in the ink evaporates from the nozzle, and the ink in the vicinity of the nozzle The viscosity becomes higher. The ink having such a high viscosity may stay in the vicinity of the nozzle. In this state, even if the ink ejection head tries to perform the ink ejection operation again, the ink staying in the vicinity of the nozzle is not ejected and causes clogging of the nozzle. Nozzle clogging is noticeable when high viscosity ink is used.

ノズルの目詰まりを防止するため、不使用時にノズル付近のインクを流動させるインク吐出ヘッドがある。このようなインク吐出ヘッドでは、インクがノズル付近に滞留しにくく、ノズルの目詰まりが生じにくい。しかし、このようなインク吐出ヘッドでも、不使用時にノズル付近のインクから溶剤が蒸発して増粘し、ノズル付近のインクが流動せずに徐々に蓄積してしまう場合がある。このような場合には、上述と同様に、ノズル付近に滞留したインクがノズルの目詰まりを引き起こす。   In order to prevent clogging of the nozzles, there is an ink discharge head that flows ink near the nozzles when not in use. In such an ink discharge head, the ink hardly stays in the vicinity of the nozzle, and the nozzle is not easily clogged. However, even in such an ink discharge head, there is a case where the solvent evaporates from the ink near the nozzle and thickens when not in use, and the ink near the nozzle gradually accumulates without flowing. In such a case, as described above, the ink staying in the vicinity of the nozzle causes clogging of the nozzle.

そこで本発明は、ノズルの目詰まりを防止可能なインク吐出ヘッドを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an ink discharge head capable of preventing nozzle clogging.

上記目的を達成するため、本発明のインク吐出ヘッドは、インクが供給されるインク室を構成する周囲壁に、インクを吐出するノズルが形成された第1の壁部と、インクが通過可能に構成された第2の壁部と、が含まれているインク吐出ヘッドであって、第2の壁部は、第1の壁部に対して相対的に遠い位置から近い側に向かって延びる複数の柱状体で構成されており、複数の柱状体は、第1の壁部に対して相対的に近い側の方が遠い側よりもインクの流抵抗が低くなるように第1の壁部に向かって延びる長さが異なっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the ink ejection head of the present invention has a first wall portion in which nozzles for ejecting ink are formed on a peripheral wall constituting an ink chamber to which ink is supplied , and ink can pass therethrough. A second wall portion configured to include a plurality of second wall portions, the second wall portion extending from a position relatively far from the first wall portion toward a side closer to the first wall portion. The plurality of columnar bodies are arranged on the first wall portion so that the ink flow resistance is lower on the side relatively closer to the first wall portion than on the far side. It is characterized in that the lengths extending toward it are different .

本発明によれば、ノズルの目詰まりを防止可能なインク吐出ヘッドを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an ink discharge head capable of preventing nozzle clogging.

本発明の第1の実施形態に係るインク吐出ヘッドの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an ink discharge head according to a first embodiment of the present invention. 図1に示したインク吐出ヘッドの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the ink ejection head illustrated in FIG. 1. 図1に示したインク吐出ヘッドの製造過程を示した部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the ink discharge head illustrated in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態に係るインク吐出ヘッドの隔壁の斜視図である。It is a perspective view of the partition of the ink discharge head which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図4に示した隔壁を備えたインク吐出ヘッドの製造過程を示した部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an ink ejection head including the partition wall illustrated in FIG. 4. 本発明の第3の実施形態に係るインク吐出ヘッドの隔壁の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the partition of the ink discharge head which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図6に示したインク吐出ヘッドの製造過程を示した部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the ink ejection head illustrated in FIG. 6. 本発明の第4の実施形態に係るインク吐出ヘッドの平面図である。It is a top view of the ink discharge head which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るインク吐出ヘッドの平面図である。It is a top view of the ink discharge head which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1(A)は本発明の第1の実施形態に係るインク吐出ヘッドの部分断面図である。このインク吐出ヘッドには、2つの板状部材であるノズルプレート30と底部基板70とが対向配置されている。ノズルプレート30と底部基板70との間には、隔壁20が挟持されている。ノズルプレート30と底部基板70との間の空間は、隔壁20によって、流路41と、インク室10と、流路42と、に分けられている。隔壁20は、ノズルプレート30と底部基板70とに挟持されている。すなわち、インク室10は、隔壁20と、ノズルプレート30と、底部基板70と、によって構成される周囲壁によって構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1A is a partial cross-sectional view of the ink ejection head according to the first embodiment of the present invention. In this ink ejection head, two plate-like members, the nozzle plate 30 and the bottom substrate 70 are arranged to face each other. A partition wall 20 is sandwiched between the nozzle plate 30 and the bottom substrate 70. A space between the nozzle plate 30 and the bottom substrate 70 is divided by the partition wall 20 into a flow path 41, an ink chamber 10, and a flow path 42. The partition wall 20 is sandwiched between the nozzle plate 30 and the bottom substrate 70. That is, the ink chamber 10 is constituted by a peripheral wall constituted by the partition wall 20, the nozzle plate 30, and the bottom substrate 70.

第1の壁部であるノズルプレート30のインク室10に対応する位置には、インク室10を外部空間に連通させるノズル35が開口されている。インク室10内には、底部基板70上に設けられた吐出エネルギ発生素子60がノズル35に対向する位置に設けられている。   At a position corresponding to the ink chamber 10 of the nozzle plate 30 that is the first wall portion, a nozzle 35 that communicates the ink chamber 10 with the external space is opened. In the ink chamber 10, an ejection energy generating element 60 provided on the bottom substrate 70 is provided at a position facing the nozzle 35.

このインク吐出ヘッドのインク吐出動作では、インク室10内に供給されたインクが、吐出エネルギ発生素子60が発生させるエネルギによって、ノズル35から外部空間へ向けて吐出可能である。ここで、ノズル35から外部空間に向けてインクを吐出する方向を吐出方向ということとする。吐出方向は、ノズルプレート30に垂直な方向であり、図1(A)に示す上方向である。このインク吐出ヘッドがインクジェット記録装置に用いられる場合には、このインク吐出動作により用紙などの記録媒体に記録が行われる。インク吐出動作の際に、インク室10内のインクがノズル35から吐出されると、インク室10内へのインクの補充(リフィル)が、流路41,42から隔壁20を介して行われる。   In the ink discharge operation of the ink discharge head, the ink supplied into the ink chamber 10 can be discharged from the nozzle 35 to the external space by the energy generated by the discharge energy generating element 60. Here, the direction in which ink is ejected from the nozzle 35 toward the external space is referred to as the ejection direction. The discharge direction is a direction perpendicular to the nozzle plate 30 and is an upward direction shown in FIG. When this ink ejection head is used in an ink jet recording apparatus, recording is performed on a recording medium such as paper by this ink ejection operation. When ink in the ink chamber 10 is ejected from the nozzle 35 during the ink ejection operation, ink replenishment (refill) into the ink chamber 10 is performed from the flow paths 41 and 42 through the partition wall 20.

第2の壁部である隔壁20の詳細について図1(B)および図1(C)を参照して説明する。図1(B)は、隔壁20を拡大して示した斜視図であり、図1(C)は、隔壁20を拡大して示した平面図である。図1(B),図1(C)ではノズルプレート30および底部基板70が省略して示されている。   The detail of the partition 20 which is a 2nd wall part is demonstrated with reference to FIG. 1 (B) and FIG.1 (C). FIG. 1B is a perspective view showing the partition 20 in an enlarged manner, and FIG. 1C is a plan view showing the partition 20 in an enlarged manner. 1B and 1C, the nozzle plate 30 and the bottom substrate 70 are omitted.

隔壁20は、図1(A)に示す底部基板70から直立した複数の柱状体50が等間隔にマトリックス状に並べられた構造体からなる。各柱状体50は、底部基板70に平行な横断面が円形であり、底部基板70からノズルプレート30に向けて連続的に細くなる形状である。換言すると、各柱状体50は、円錐の頂部を底面に平行に切除した形状である。   The partition wall 20 includes a structure in which a plurality of columnar bodies 50 standing upright from the bottom substrate 70 illustrated in FIG. 1A are arranged in a matrix at equal intervals. Each columnar body 50 has a circular cross section parallel to the bottom substrate 70 and is continuously narrowed from the bottom substrate 70 toward the nozzle plate 30. In other words, each columnar body 50 has a shape in which the top of the cone is cut out parallel to the bottom surface.

隔壁20を構成する構造体における各柱状体50間には間隙が形成されている。インクはこの間隙に通って隔壁20内を流動可能である。このインク吐出ヘッドでは、流路41、インク室10、および流路42間をインクが流動できればよい。そのため、隔壁20は、吐出方向と交差する方向にインクが通過可能な構成であればよい。当該構成により、このインク吐出ヘッドでは、リフィルの際に、流路41,42内のインクが隔壁20の全体を通過してインク室10内に流入する。   A gap is formed between the columnar bodies 50 in the structure constituting the partition wall 20. The ink can flow in the partition wall 20 through the gap. In this ink discharge head, it is only necessary that the ink can flow between the flow path 41, the ink chamber 10, and the flow path 42. For this reason, the partition wall 20 may be configured to allow ink to pass in a direction intersecting the ejection direction. With this configuration, in this ink ejection head, the ink in the flow paths 41 and 42 flows through the entire partition 20 into the ink chamber 10 during refilling.

ここで、インク吐出ヘッドの隔壁をスポンジやセラミックスなどの多孔質材料で形成する場合を仮定する。これらの多孔質材料は、一般的に、大きさの異なる細孔が不均一に分散した組織からなる。多孔質材料内をインクが通過する速度は、細孔の大きさが大きいほど、また、細孔の量が多いほど速くなる。そのため、インクが隔壁を通過する速度は隔壁を構成する組織に依存する。したがって、このようなインク吐出ヘッドでは、リフィルの際に隔壁を通過するインクの速度はインク室によって異なるため、インク室によってリフィルの速度が異なる。   Here, it is assumed that the partition wall of the ink discharge head is formed of a porous material such as sponge or ceramics. These porous materials are generally composed of a structure in which pores having different sizes are dispersed non-uniformly. The speed at which the ink passes through the porous material increases as the size of the pores increases and the amount of the pores increases. Therefore, the speed at which the ink passes through the partition wall depends on the structure constituting the partition wall. Accordingly, in such an ink ejection head, the speed of ink passing through the partition wall during refilling varies depending on the ink chamber, and therefore the refilling speed varies depending on the ink chamber.

一方、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの隔壁20は、柱状体50が等間隔にマトリックス状に並べられた構造を有している。すなわち、インク室10を囲む隔壁20を構成する柱状体50の間隙は、全てのインク室10において等しい。そのため、リフィルの際に隔壁20を通過するインクの速度はインク室によらず等しい。すなわち、各インク室10におけるリフィルの速度が一定である。したがって、このインク吐出ヘッドでは、リフィル時に、全てのインク室10に正確な量のインクを補充することが可能である。   On the other hand, the partition wall 20 of the ink ejection head according to the present embodiment has a structure in which the columnar bodies 50 are arranged in a matrix at equal intervals. That is, the gaps between the columnar bodies 50 constituting the partition wall 20 surrounding the ink chamber 10 are the same in all the ink chambers 10. Therefore, the speed of the ink passing through the partition wall 20 during refilling is the same regardless of the ink chamber. That is, the refill speed in each ink chamber 10 is constant. Therefore, with this ink ejection head, it is possible to replenish an accurate amount of ink to all the ink chambers 10 during refilling.

図2は図1に示したインク吐出ヘッドの平面図である。図2には、ノズルプレート30および吐出エネルギ発生素子60が省略して示されており、ノズル35の位置が破線で示されている。インク室10は、ノズルプレート30に平行な方向から隔壁20に囲まれており、流路41,42は隔壁20に隣接している。各ノズル35は各インク室10に対応して設けられており、複数のインク室10と複数のノズル35とが、流路41,42に沿って一方向に配列されている。   FIG. 2 is a plan view of the ink discharge head shown in FIG. In FIG. 2, the nozzle plate 30 and the ejection energy generating element 60 are omitted, and the position of the nozzle 35 is indicated by a broken line. The ink chamber 10 is surrounded by the partition wall 20 from a direction parallel to the nozzle plate 30, and the flow paths 41 and 42 are adjacent to the partition wall 20. Each nozzle 35 is provided corresponding to each ink chamber 10, and the plurality of ink chambers 10 and the plurality of nozzles 35 are arranged in one direction along the flow paths 41 and 42.

このインク吐出ヘッドは、不使用時にインク室10内のインクを流動させて、ノズル付近のインクを常に置換し続けるインク置換動作が可能な構成である。このインク置換動作では、インクは、流路41、インク室10、流路42の順に流れる。インク置換動作におけるインクの流動経路の詳細を考慮すると、インクは、微視的には、絶えず方向を変えながら流動する。しかし、ここでは、インクは、その微視的な流動経路を問わず、吐出方向と、インク室10の配列方向とに交差する方向(たとえば図2に示す矢印方向である。)に、流路41、インク室10、流路42を流動すればよいものとする。したがって、隔壁20は、インク室10の配列方向(図2に示す左右方向である。)にインクが流動できない構成であってもよい。   This ink discharge head is configured to perform an ink replacement operation in which the ink in the ink chamber 10 flows when not in use and the ink in the vicinity of the nozzles is constantly replaced. In this ink replacement operation, ink flows in the order of the flow path 41, the ink chamber 10, and the flow path 42. Considering the details of the ink flow path in the ink replacement operation, the ink flows while changing its direction microscopically. However, here, the ink flows in the direction intersecting the ejection direction and the arrangement direction of the ink chambers 10 (for example, the arrow direction shown in FIG. 2) regardless of the microscopic flow path. 41, the ink chamber 10, and the flow path 42 may flow. Therefore, the partition 20 may be configured such that ink cannot flow in the arrangement direction of the ink chambers 10 (the left-right direction shown in FIG. 2).

インク置換動作の際、隔壁20の柱状体50が図1(B)に示した底部基板70からノズルプレート30に向けて連続的に細くなる形状であるため、インクが通過可能な隔壁20の間隙は、ノズルプレート30に近いほど広くなる。したがって、インクは、ノズルプレート30に近いほど流抵抗が低く、ノズルプレート30から遠い、すなわち、底部基板70に近いほど流抵抗が高い。そのため、インク置換動作の際に隔壁20を通過するインクの流速は、ノズルプレート30に近いほど相対的に速く、底部基板70に近いほど相対的に遅くなる。   During the ink replacement operation, the columnar body 50 of the partition wall 20 has a shape that continuously narrows from the bottom substrate 70 toward the nozzle plate 30 shown in FIG. Becomes wider as it is closer to the nozzle plate 30. Therefore, the ink has a lower flow resistance as it is closer to the nozzle plate 30, and has a higher flow resistance as it is farther from the nozzle plate 30, that is, closer to the bottom substrate 70. Therefore, the flow rate of the ink passing through the partition wall 20 during the ink replacement operation is relatively faster as it is closer to the nozzle plate 30 and is relatively slower as it is closer to the bottom substrate 70.

以上に述べた隔壁20の構成により、このインク吐出ヘッドでは、インク置換動作時のインク室10内でのインクの流速がノズル35付近で最も速くなる。そのため、インクはノズル35付近に留まる時間が短いため溶媒成分が蒸発しにくい。また、ノズル付近に溜まったインクがあっても、本構成により有効に置換できる。したがって、本実施形態に係るインク吐出ヘッドでは、高粘度のインクを用いた場合にも、ノズル35付近に滞留しにくく、ノズル35の目詰まりが生じにくい。   Due to the configuration of the partition wall 20 described above, in this ink ejection head, the ink flow velocity in the ink chamber 10 during the ink replacement operation is the fastest in the vicinity of the nozzle 35. Therefore, since the ink stays in the vicinity of the nozzle 35 for a short time, the solvent component does not easily evaporate. Further, even if there is ink collected in the vicinity of the nozzle, it can be effectively replaced by this configuration. Therefore, in the ink ejection head according to the present embodiment, even when high-viscosity ink is used, it is difficult to stay in the vicinity of the nozzle 35 and the nozzle 35 is not easily clogged.

隔壁20は、ノズルプレート30に近い方の端部が底部基板70に近い方の端部よりも相対的にインクの通過速度を速められる構造であればよい。たとえば、図1に示す柱状体50の太さは、底部基板70からノズルプレート30に向けて連続的に細くなるように形成されているが、段階的に細くなるように形成されていてもよい。   The partition wall 20 may have a structure in which the end portion closer to the nozzle plate 30 can relatively increase the ink passage speed than the end portion closer to the bottom substrate 70. For example, the thickness of the columnar body 50 shown in FIG. 1 is formed so as to be continuously reduced from the bottom substrate 70 toward the nozzle plate 30, but may be formed so as to be gradually reduced. .

また、隔壁20の「ノズルプレート30に近い方の端部」とは、隔壁20の、ノズルプレート30から一定の距離内にある部分を示す。この一定の距離としては、隔壁20の吐出方向の長さの50%以内で任意に決定可能である。   Further, “the end portion closer to the nozzle plate 30” of the partition wall 20 indicates a portion of the partition wall 20 within a certain distance from the nozzle plate 30. This fixed distance can be arbitrarily determined within 50% of the length of the partition wall 20 in the ejection direction.

同様に、隔壁20の「底部基板70に近い方の端部」とは、隔壁20の、底部基板70から一定の距離内にある部分を示す。この一定の距離としては、隔壁20の吐出方向の長さの50%以内で任意に決定可能である。   Similarly, “the end portion closer to the bottom substrate 70” of the partition wall 20 indicates a portion of the partition wall 20 within a certain distance from the bottom substrate 70. This fixed distance can be arbitrarily determined within 50% of the length of the partition wall 20 in the ejection direction.

次に、図3を参照して、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造方法について説明する。図3は、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造過程を示した部分断面図である。本実施形態に係るインク吐出ヘッドの、図3に示した部分以外の部分については、一般的なインク吐出ヘッドと同様の技術で製造することが可能である。   Next, with reference to FIG. 3, a method for manufacturing the ink ejection head according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the ink ejection head according to the present embodiment. Portions other than the portion shown in FIG. 3 of the ink discharge head according to the present embodiment can be manufactured by the same technique as that of a general ink discharge head.

インク吐出ヘッドの製造技術には、一般的なMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いることができる。MEMS技術としては、たとえば、エッチング技術、メッキ技術、レーザアブレーション技術、ダイシング技術などが挙げられる。本実施形態で用いた技術はその一例にすぎず、インク吐出ヘッドの製造には適当な技術を適宜選択することができる。   A general MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique can be used for the manufacturing technique of the ink discharge head. Examples of the MEMS technique include an etching technique, a plating technique, a laser ablation technique, and a dicing technique. The technique used in the present embodiment is merely an example, and an appropriate technique can be appropriately selected for manufacturing the ink ejection head.

本実施形態では、まず、図3(A)に示すようにSi基板100の表面にCr薄膜110を形成した。Cr薄膜110の膜厚を200nmとし、成膜方法には電子ビーム蒸着法を用いた。Cr薄膜110の膜厚は数百nm程度であることが望ましく、Cr薄膜110に代えてSi酸化膜を形成してもよい。また、Si基板100に代えてNiやSUSで形成された基板を用いることもできる。   In this embodiment, first, a Cr thin film 110 is formed on the surface of the Si substrate 100 as shown in FIG. The film thickness of the Cr thin film 110 was 200 nm, and the electron beam evaporation method was used as the film formation method. The film thickness of the Cr thin film 110 is preferably about several hundred nm, and a Si oxide film may be formed instead of the Cr thin film 110. Further, instead of the Si substrate 100, a substrate formed of Ni or SUS can be used.

次に、図3(B)に示すように、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてCr薄膜110の一部を除去してパターン111を形成した。パターン111の寸法は、数μmから数mmまでの範囲で適宜選択可能である。また、パターン111の間隔も、数μmから数mmまでの範囲で適宜選択可能である。   Next, as shown in FIG. 3B, a pattern 111 was formed by removing a part of the Cr thin film 110 using a photolithography technique and an etching technique. The dimension of the pattern 111 can be appropriately selected within a range from several μm to several mm. Further, the interval between the patterns 111 can be appropriately selected within a range of several μm to several mm.

次に、図3(C)に示すように、パターン111をマスクとしてSi基板100の表面をエッチングした。エッチング技術としてはボッシュプロセス(Bosch Process)を用いた。本実施形態では、ガス流量や処理時間などのエッチング条件を順次変更しながら処理することにより、底面と側面とのなす角度が鈍角となる溝を形成した。この溝がインク室10や、柱状体50の間の間隙となっている。本工程は、エッチングと表面保護とを交互に行うことによっても行うことができる。   Next, as shown in FIG. 3C, the surface of the Si substrate 100 was etched using the pattern 111 as a mask. As an etching technique, a Bosch process was used. In the present embodiment, by performing etching while sequentially changing the etching conditions such as the gas flow rate and the processing time, a groove having an obtuse angle between the bottom surface and the side surface is formed. This groove serves as a gap between the ink chamber 10 and the columnar body 50. This step can also be performed by alternately performing etching and surface protection.

エッチングにより形成する溝の深さは、インク室10の大きさや柱状体50の長さによって適宜決定され、10μmから数mmまでの範囲内であることが望ましく、本実施形態では20μmとした。   The depth of the groove formed by etching is appropriately determined depending on the size of the ink chamber 10 and the length of the columnar body 50, and is preferably in the range of 10 μm to several mm. In this embodiment, it is 20 μm.

次に、図3(D)に示すように、Crエッチング液によって、パターン111を除去した。以上に示した工程により、底部基板70と隔壁20とが一体となって形成される。なお、底部基板70と隔壁20とを一体に形成せずに、底部基板70と隔壁20とを個別に用意して、両者を接合する方法を用いてもよい。接合の方法として、基板間の直接接合や、基板の接合面に接合材料を付与した間接接合がある。間接接合の例として、金属膜(例えば、Au)を介した接合や、バンプ接合や、接着剤を利用した接合がある。両者を接合する場合、吐出エネルギ発生素子60を底部基板70上に形成してから接合することによって、製法や電極の引出を簡単化できることがある。   Next, as shown in FIG. 3D, the pattern 111 was removed with a Cr etching solution. Through the steps described above, the bottom substrate 70 and the partition wall 20 are integrally formed. Instead of forming the bottom substrate 70 and the partition wall 20 integrally, a method may be used in which the bottom substrate 70 and the partition wall 20 are separately prepared and bonded together. As a bonding method, there are direct bonding between substrates and indirect bonding in which a bonding material is applied to the bonding surface of the substrates. Examples of indirect bonding include bonding via a metal film (for example, Au), bump bonding, and bonding using an adhesive. When both are bonded, the manufacturing method and the extraction of the electrode may be simplified by forming the ejection energy generating element 60 on the bottom substrate 70 and then bonding them.

柱状体50は、Siなどの半導体材料以外にも、たとえば、NiやSUSなどの金属材料、SU−8やポリイミドなどの樹脂材料、PZTなどのセラミックス材料で形成することもできる。柱状体50の横断面の直径は、数μmから数mmの範囲内であることが望ましく、本実施形態では、ノズルプレート30の側の上端が3μmで、底部基板70の側の下端が6μmとなるようにした。柱状体50の横断面の形状は、円形以外にも、たとえば、四角形などの多角形や、楕円形でもよい。柱状体50の、底部基板70上での配列は、規則性をもつものであれば、本実施形態のようなマトリックス状以外でもよい。各柱状体50間の間隔は、数μmから数mmの範囲内であることが望ましく、本実施形態では8μmとした。   The columnar body 50 can be formed of, for example, a metal material such as Ni or SUS, a resin material such as SU-8 or polyimide, or a ceramic material such as PZT in addition to a semiconductor material such as Si. The diameter of the cross section of the columnar body 50 is preferably in the range of several μm to several mm. In this embodiment, the upper end on the nozzle plate 30 side is 3 μm and the lower end on the bottom substrate 70 side is 6 μm. It was made to become. The shape of the cross section of the columnar body 50 may be, for example, a polygon such as a quadrangle or an ellipse other than a circle. The arrangement of the columnar bodies 50 on the bottom substrate 70 may be other than the matrix form as in the present embodiment as long as it has regularity. The interval between the columnar bodies 50 is preferably within a range of several μm to several mm, and is 8 μm in this embodiment.

隔壁20の柱状体50の表面には、適当な単層膜や多層膜を形成することにより表面改質処理を行うことが望ましい。たとえば、インク耐性や電気特性や濡れ性などを考慮して、底部基板70や隔壁20の表面に耐食性膜や絶縁膜や金属膜を形成してもよい。本実施形態では、柱状体50の表面には、0.5μm程度の厚さのパリレン薄膜をCVD(Chemical Vapour Deposition)法により形成した。パリレン薄膜に代えて、柱状体50の表面に、酸素中での熱処理を施し、Siの酸化膜を形成してもよい。   It is desirable to perform a surface modification treatment on the surface of the columnar body 50 of the partition wall 20 by forming an appropriate single layer film or multilayer film. For example, in consideration of ink resistance, electrical characteristics, wettability, and the like, a corrosion resistant film, an insulating film, or a metal film may be formed on the surface of the bottom substrate 70 or the partition wall 20. In the present embodiment, a parylene thin film having a thickness of about 0.5 μm is formed on the surface of the columnar body 50 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Instead of the parylene thin film, a heat treatment in oxygen may be performed on the surface of the columnar body 50 to form an Si oxide film.

最後に、図1(A)に示すように、底部基板70に吐出エネルギ発生素子60を設け、隔壁20上にノズルプレート30を設ける。ノズルプレート30のノズル35を形成するタイミングは、ノズルプレート30を隔壁20上に設ける前であっても、ノズルプレート30を隔壁20上に設けた後であってもよい。   Finally, as shown in FIG. 1A, the ejection energy generating element 60 is provided on the bottom substrate 70, and the nozzle plate 30 is provided on the partition wall 20. The timing of forming the nozzle 35 of the nozzle plate 30 may be before the nozzle plate 30 is provided on the partition wall 20 or after the nozzle plate 30 is provided on the partition wall 20.

吐出エネルギ発生素子としてはサーマル方式のインク吐出ヘッドに一般的に用いられるヒータを設けているが、吐出エネルギを発生させることが可能な別の素子を設けてもよい。他の吐出エネルギ発生素子としては、たとえば圧電素子が挙げられる。吐出エネルギ発生素子は、不図示の回路基板に接続され、当該回路基板によって駆動される。   As a discharge energy generating element, a heater generally used for a thermal ink discharge head is provided, but another element capable of generating discharge energy may be provided. Examples of other ejection energy generating elements include piezoelectric elements. The ejection energy generating element is connected to a circuit board (not shown) and driven by the circuit board.

本実施形態では、ノズルプレート30はNiで形成されているが、SUSなどの他の金属材料や、Siなどの半導体材料や、ポリイミドなどの樹脂材料で形成してもよい。ノズルプレート30の厚さは5μmから100μmまでの範囲内であることが望ましく、本実施形態では15μmとした。ノズル35の内径は数nmから数μmまでの範囲内であることが望ましく、本実施形態では8μmとした。   In the present embodiment, the nozzle plate 30 is formed of Ni, but may be formed of other metal materials such as SUS, semiconductor materials such as Si, and resin materials such as polyimide. The thickness of the nozzle plate 30 is preferably in the range of 5 μm to 100 μm, and in this embodiment, it is 15 μm. The inner diameter of the nozzle 35 is preferably within a range from several nm to several μm, and in this embodiment, it is 8 μm.

本実施形態では、ノズル35をノズルプレート30に形成したが、ノズル35はプレート状の部材に形成されていることは必須ではない。たとえば、ノズル35は、隔壁20と一体に形成された部材に形成されていてもよい。
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態に係るインク吐出ヘッドの隔壁20aの斜視図である。本実施形態に係るインク吐出ヘッドの構成は、隔壁20a以外は第1の実施形態に係るインク吐出ヘッドと同様である。
In the present embodiment, the nozzles 35 are formed on the nozzle plate 30, but the nozzles 35 are not necessarily formed on a plate-like member. For example, the nozzle 35 may be formed on a member formed integrally with the partition wall 20.
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a perspective view of the partition 20a of the ink discharge head according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the ink ejection head according to the present embodiment is the same as that of the ink ejection head according to the first embodiment except for the partition wall 20a.

本実施形態に係る隔壁20aは、底部基板70(図1参照)から延び、マトリックス状に交互に並べられた円柱状の複数の柱状体51,52によって構成されている。柱状体51と柱状体52とでは長さが異なり、柱状体51はノズルプレート30(図1参照)まで延びているのに対し、柱状体52はノズルプレート30に向かう途中まで延びている。   The partition wall 20a according to the present embodiment is configured by a plurality of columnar bodies 51 and 52 having a columnar shape extending from the bottom substrate 70 (see FIG. 1) and arranged alternately in a matrix. The columnar body 51 and the columnar body 52 have different lengths, and the columnar body 51 extends to the nozzle plate 30 (see FIG. 1), whereas the columnar body 52 extends halfway toward the nozzle plate 30.

隔壁20aを構成する構造体は、底部基板70に近い方の端部には柱状体51および柱状体52の両方があるのに対し、ノズルプレート30に近い方の端部には柱状体51しかない。したがって、インクが通過可能な隔壁20aの間隙は、ノズルプレート30に近い方の端部では広く、底部基板70に近い方の端部では狭い。そのため、インク置換動作の際に隔壁20aを通過するインクの流速は、ノズルプレート30に近い方の端部の方が底部基板70に近い方の端部より速い。   The structure constituting the partition wall 20a has both the columnar body 51 and the columnar body 52 at the end closer to the bottom substrate 70, whereas only the columnar body 51 exists at the end closer to the nozzle plate 30. Absent. Accordingly, the gap between the partition walls 20 a through which ink can pass is wide at the end portion closer to the nozzle plate 30 and narrow at the end portion closer to the bottom substrate 70. Therefore, the flow rate of the ink passing through the partition wall 20 a during the ink replacement operation is faster at the end portion closer to the nozzle plate 30 than at the end portion closer to the bottom substrate 70.

以上に述べた隔壁20aの構成により、このインク吐出ヘッドでは、インク置換動作時のインク室10内でのインクの流速がノズル35付近で速くなる(図1参照)。そのため、インクはノズル35付近に留まる時間が短いため溶媒成分が蒸発しにくい。また、ノズル付近に溜まったインクがあっても、本構成により有効に置換できる。したがって、このインク吐出ヘッドでは、高粘度のインクを用いた場合にも、ノズル35付近に滞留しにくく、ノズル35の目詰まりが生じにくい。   Due to the configuration of the partition wall 20a described above, in this ink ejection head, the flow rate of the ink in the ink chamber 10 during the ink replacement operation increases near the nozzle 35 (see FIG. 1). Therefore, since the ink stays in the vicinity of the nozzle 35 for a short time, the solvent component does not easily evaporate. Further, even if there is ink collected in the vicinity of the nozzle, it can be effectively replaced by this configuration. Therefore, in this ink discharge head, even when high-viscosity ink is used, it is difficult to stay in the vicinity of the nozzle 35 and the nozzle 35 is not easily clogged.

次に、図5を参照して、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造方法について説明する。図5は、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造過程を示した部分断面図である。図5では隔壁20aおよび底部基板70に対応する部分のみを示している。また、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの、図5に示した部分以外の部分については、一般的なインク吐出ヘッドと同様の技術で製造することが可能である。また、第1の実施形態と共通する内容についての説明は省略する。   Next, with reference to FIG. 5, a method for manufacturing the ink ejection head according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the ink ejection head according to the present embodiment. In FIG. 5, only the portions corresponding to the partition walls 20a and the bottom substrate 70 are shown. Further, portions other than the portion shown in FIG. 5 of the ink discharge head according to the present embodiment can be manufactured by the same technique as that of a general ink discharge head. Further, description of contents common to the first embodiment is omitted.

まず、第1の実施形態と同様に、図5(A)に示すようにSi基板100の表面にCr薄膜110を形成し、図5(B)に示すようにパターン111を形成した。   First, as in the first embodiment, a Cr thin film 110 was formed on the surface of the Si substrate 100 as shown in FIG. 5A, and a pattern 111 was formed as shown in FIG. 5B.

次に、図5(C)に示すように、パターン111をマスクとしてSi基板100の表面を垂直方向にエッチングして溝102を形成した。本実施形態ではエッチングプロセスとしてボッシュプロセスを用いたが、深掘りRIE(Reactive Ion Etching)などの他のプロセスを用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 5C, the groove 102 was formed by etching the surface of the Si substrate 100 in the vertical direction using the pattern 111 as a mask. In the present embodiment, the Bosch process is used as the etching process, but other processes such as deep RIE (Reactive Ion Etching) may be used.

次に、図5(D)に示すように、集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)技術を用いて、溝102の表面にGaイオンを打ち込み、薄膜パターン112を形成した。FIBの条件は、加速電圧を30kVとし、電流を5nAとした。薄膜パターン112は、Ga濃度のピーク値が約5×1020cm-3となるようにした。薄膜パターン111は、溝102の表面をマスクできるものであれば他の材料や形成方法でもよい。 Next, as shown in FIG. 5D, a thin film pattern 112 was formed by implanting Ga ions into the surface of the groove 102 using a focused ion beam (FIB) technique. The FIB conditions were an acceleration voltage of 30 kV and a current of 5 nA. The thin film pattern 112 had a Ga concentration peak value of about 5 × 10 20 cm −3 . As long as the thin film pattern 111 can mask the surface of the groove | channel 102, another material and a formation method may be sufficient as it.

次に、図5(E)に示すように、パターン111,112をマスクとしてSi基板100の表面を垂直方向にエッチングした。エッチングは、ボッシュプロセスにより行った。エッチング深さは22μmとした。しかし、エッチングプロセスやエッチング深さは適宜決定することができる。   Next, as shown in FIG. 5E, the surface of the Si substrate 100 was etched in the vertical direction using the patterns 111 and 112 as a mask. Etching was performed by a Bosch process. The etching depth was 22 μm. However, the etching process and the etching depth can be appropriately determined.

次に、図5(F)に示すように、Crエッチング液によってパターン111を除去した。このとき、薄膜パターン112は、アルゴンイオンのスパッタなどで除去することもできるが、除去しなくても差し支えないため、本実施形態では除去せずに残した。以上に示した工程により、底部基板70と隔壁20aとが一体となって形成される。柱状体51,52の表面には500nm程度の膜厚のパリレン薄膜を形成した。   Next, as shown in FIG. 5F, the pattern 111 was removed with a Cr etching solution. At this time, the thin film pattern 112 can be removed by sputtering with argon ions or the like. However, since the thin film pattern 112 may not be removed, it is not removed in this embodiment. Through the steps described above, the bottom substrate 70 and the partition wall 20a are integrally formed. A parylene thin film having a thickness of about 500 nm was formed on the surfaces of the columnar bodies 51 and 52.

本実施形態では、柱状体51、52の横断面の直径は4μmとし、各柱状体51、52の間隔は7.5μmとした。
(第3の実施形態)
図6は本発明の第3の実施形態に係るインク吐出ヘッドの隔壁20bおよび底部基板70の断面図である。本実施形態に係るインク吐出ヘッドの構成は、隔壁20b以外は第1の実施形態に係るインク吐出ヘッドと同様である。
In this embodiment, the diameter of the cross section of the columnar bodies 51 and 52 is 4 μm, and the interval between the columnar bodies 51 and 52 is 7.5 μm.
(Third embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the partition wall 20b and the bottom substrate 70 of the ink ejection head according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the ink ejection head according to the present embodiment is the same as that of the ink ejection head according to the first embodiment except for the partition wall 20b.

本実施形態に係る隔壁20bの構造体は、第1の実施形態と同様にマトリックス状に並べられた円柱状の複数の柱状体53を含む。また、柱状体53は、円柱状であり、第1の実施形態とは異なり横断面の直径が長手方向に均一である。隔壁20bには、第1の実施形態とは異なり、柱状体53と底部基板70との間の、隔壁20bの底部基板70の側の端部には間隙がない部分が存在する。   The structure of the partition wall 20b according to the present embodiment includes a plurality of columnar columns 53 arranged in a matrix like the first embodiment. Further, the columnar body 53 has a columnar shape, and unlike the first embodiment, the diameter of the cross section is uniform in the longitudinal direction. Unlike the first embodiment, the partition wall 20b has a portion between the columnar body 53 and the bottom substrate 70 where there is no gap at the end of the partition wall 20b on the bottom substrate 70 side.

したがって、隔壁20bでは、柱状体53間の間隙があるノズルプレート30(図1参照)の側の先端部はインクが通過できるものの、底部基板70の側の後端部は間隙が無いためインクが通過できない。そのため、隔壁20bを通過するインクは、必然的にノズルプレート30の側を通る。   Therefore, in the partition wall 20b, ink can pass through the tip portion on the side of the nozzle plate 30 (see FIG. 1) where there is a gap between the columnar bodies 53, but the ink does not pass through the rear end portion on the bottom substrate 70 side. I can't pass. Therefore, the ink passing through the partition wall 20b inevitably passes through the nozzle plate 30 side.

以上に述べた隔壁20bの構成により、このインク吐出ヘッドでは、インク置換動作時のインク室10内でのインクの流速がノズル35(図1参照)付近で速くなる。そのため、インクはノズル35付近に留まる時間が短いため溶媒成分が蒸発しにくい。また、ノズル付近に溜まったインクがあっても、本構成により有効に置換できる。したがって、このインク吐出ヘッドでは、高粘度のインクを用いた場合にも、ノズル35付近に滞留しにくく、ノズル35の目詰まりが生じにくい。   Due to the configuration of the partition wall 20b described above, in this ink discharge head, the flow rate of ink in the ink chamber 10 during the ink replacement operation is increased near the nozzle 35 (see FIG. 1). Therefore, since the ink stays in the vicinity of the nozzle 35 for a short time, the solvent component does not easily evaporate. Further, even if there is ink collected in the vicinity of the nozzle, it can be effectively replaced by this configuration. Therefore, in this ink discharge head, even when high-viscosity ink is used, it is difficult to stay in the vicinity of the nozzle 35 and the nozzle 35 is not easily clogged.

次に、図7を参照して、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造方法について説明する。図7は、本実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造過程を示した部分断面図である。本実施形態に係るインク吐出ヘッドの、図7に示した部分以外の部分については、一般的なインク吐出ヘッドと同様の技術で製造することが可能である。また、第1の実施形態と共通する内容についての説明は省略する。   Next, with reference to FIG. 7, a method for manufacturing the ink ejection head according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the ink ejection head according to the present embodiment. The portions other than the portion shown in FIG. 7 of the ink discharge head according to the present embodiment can be manufactured by the same technique as that of a general ink discharge head. Further, description of contents common to the first embodiment is omitted.

まず、第1の実施形態と同様に、図7(A)に示すようにSi基板100の表面にパターン111を形成した。   First, as in the first embodiment, a pattern 111 was formed on the surface of the Si substrate 100 as shown in FIG.

次に、図7(B)に示すように、隔壁20bを形成する部分に、パターン111を覆うようにフォトレジストのパターン113を形成した。   Next, as shown in FIG. 7B, a photoresist pattern 113 was formed so as to cover the pattern 111 in the portion where the partition wall 20b was to be formed.

次に、図7(C)に示すように、パターン113をマスクとして、Si基板100をエッチングして溝102aを形成した。エッチングは、ボッシュプロセスにより行った。エッチング深さは10μmとした。エッチングプロセスやエッチング深さは適宜決定することができる。   Next, as shown in FIG. 7C, the Si substrate 100 was etched using the pattern 113 as a mask to form a groove 102a. Etching was performed by a Bosch process. The etching depth was 10 μm. The etching process and the etching depth can be determined as appropriate.

次に、図7(D)に示すように、パターン113を有機溶剤で除去し、パターン111をマスクとして、Si基板100をエッチングした。エッチングは、ボッシュプロセスにより行った。エッチング深さは15μmとした。エッチングプロセスやエッチング深さは適宜決定することができる。これにより、パターン111にマスクされた柱状体53が残り、インク室10と、各柱状体53間の間隙と、が形成される。   Next, as shown in FIG. 7D, the pattern 113 was removed with an organic solvent, and the Si substrate 100 was etched using the pattern 111 as a mask. Etching was performed by a Bosch process. The etching depth was 15 μm. The etching process and the etching depth can be determined as appropriate. Thereby, the columnar bodies 53 masked by the pattern 111 remain, and the ink chambers 10 and the gaps between the columnar bodies 53 are formed.

次に、図7(E)に示すように、Crエッチング液によって、パターン111を除去した。これにより、底部基板70と隔壁20bとが一体となって形成される。   Next, as shown in FIG. 7E, the pattern 111 was removed with a Cr etching solution. Thereby, the bottom substrate 70 and the partition wall 20b are integrally formed.

本実施形態では、柱状体53の横断面の直径は3μmとし、各柱状体53の間隔は5μmとした。
(第4の実施形態)
図8は、本発明の第4の実施形態に係るインク吐出ヘッドの平面図である。本実施形態に係るインク吐出ヘッドの構成は、以下に述べる構成以外、第1の実施形態に係るインク吐出ヘッドと同様である。
In this embodiment, the diameter of the cross section of the columnar body 53 is 3 μm, and the interval between the columnar bodies 53 is 5 μm.
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a plan view of an ink discharge head according to the fourth embodiment of the present invention. The configuration of the ink ejection head according to the present embodiment is the same as that of the ink ejection head according to the first embodiment, except for the configuration described below.

このインク吐出ヘッドでは、インク室10ごとに第2の実施形態に係る隔壁20aが各インク室10を囲み、各隔壁20aの間に連通路45が形成されている。連通路45は、流路41と流路42とを接続する空間である。連通路45の幅は数μから数十μmまでの範囲内にあることが望ましく、本実施形態では4μmとした。   In this ink discharge head, the partition 20a according to the second embodiment surrounds each ink chamber 10 for each ink chamber 10, and a communication path 45 is formed between each partition 20a. The communication path 45 is a space that connects the flow path 41 and the flow path 42. The width of the communication path 45 is preferably within a range from several μ to several tens of μm, and in this embodiment, the width is 4 μm.

本実施形態に係るインク吐出ヘッドでは、インク置換動作で、流路41から流路42にインクが通過する際の経路として、隔壁20aがある部分と、隔壁20aのない連通路45と、がある。インク置換動作で、インクの流速を高くする必要がある場合には隔壁20aにかかる負荷が大きくなるが、本実施形態では、連通路45が設けられていることにより、インクから加わる隔壁20aへの負荷が軽減される。以上に示した工程により、隔壁20aに損傷が加わることが防止されるため、インク吐出ヘッドの信頼性が向上する。
(第5の実施形態)
図9は、本発明の第5の実施形態に係るインク吐出ヘッドの平面図である。本実施形態に係るインク吐出ヘッドの構成は、以下に述べる構成以外、第1の実施形態に係るインク吐出ヘッドと同様である。
In the ink ejection head according to the present embodiment, there are a portion with the partition wall 20a and a communication passage 45 without the partition wall 20a as paths when ink passes from the channel 41 to the channel 42 in the ink replacement operation. . In the ink replacement operation, when it is necessary to increase the flow velocity of ink, the load applied to the partition wall 20a increases. However, in the present embodiment, the communication path 45 is provided so that the ink is applied to the partition wall 20a. The load is reduced. The steps described above prevent the partition 20a from being damaged, so that the reliability of the ink ejection head is improved.
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a plan view of an ink ejection head according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration of the ink ejection head according to the present embodiment is the same as that of the ink ejection head according to the first embodiment, except for the configuration described below.

このインク吐出ヘッドは、底部基板70とノズルプレート30(図1参照)とに挟持された仕切り壁15が設けられている。仕切り壁15は図9に示したA領域とB領域との間を隔離している。そのため、このインク吐出ヘッドでは、A領域とB領域との間でインクなどの液体が流れない。すなわち、A領域とB領域とで同時に異なる動作を行うことが可能である。   This ink discharge head is provided with a partition wall 15 sandwiched between a bottom substrate 70 and a nozzle plate 30 (see FIG. 1). The partition wall 15 isolates the A region and the B region shown in FIG. Therefore, in this ink discharge head, liquid such as ink does not flow between the A area and the B area. That is, different operations can be performed simultaneously in the A region and the B region.

たとえば、A領域でインク吐出動作をしつつ、B領域で内部にインクの溶剤成分のみを流して洗浄動作を行うことができる。同様に、B領域でインク吐出動作をしつつ、A領域で内部にインクの溶剤成分のみを流して洗浄動作を行うことができる。   For example, while the ink discharge operation is performed in the A region, the cleaning operation can be performed by flowing only the solvent component of the ink in the B region. Similarly, while performing the ink ejection operation in the B region, it is possible to perform the cleaning operation by flowing only the solvent component of the ink in the A region.

このように、本実施形態に係るインク吐出ヘッドでは、内部の洗浄動作をインク吐出動作中に行う、いわゆるオンライン回復が可能である。   As described above, the ink discharge head according to the present embodiment can perform so-called online recovery in which the internal cleaning operation is performed during the ink discharge operation.

本実施形態のインク吐出ヘッドでは、その間をインクが流れないA領域とB領域との2つの領域に区分したが、3つ以上の領域に区分してもよい。   In the ink ejection head of this embodiment, the area is divided into two areas, the A area and the B area where ink does not flow, but may be divided into three or more areas.

10 インク室
20 隔壁
30 ノズルプレート
35 ノズル
41,42 流路
50 柱状体
60 吐出エネルギ発生素子
70 底部基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink chamber 20 Partition 30 Nozzle plate 35 Nozzle 41, 42 Flow path 50 Columnar body 60 Discharge energy generating element 70 Bottom substrate

Claims (9)

インクが供給されるインク室を構成する周囲壁に、インクを吐出するノズルが形成された第1の壁部と、インクが通過可能に構成された第2の壁部と、が含まれているインク吐出ヘッドであって、
前記第2の壁部は、前記第1の壁部に対して相対的に遠い位置から近い側に向かって延びる複数の柱状体で構成されており、前記複数の柱状体は、前記第1の壁部に対して相対的に近い側の方が遠い側よりもインクの流抵抗が低くなるように前記第1の壁部に向かって延びる長さが異なっていることを特徴とするインク吐出ヘッド。
A peripheral wall constituting an ink chamber to which ink is supplied includes a first wall portion in which a nozzle for ejecting ink is formed, and a second wall portion configured to allow ink to pass therethrough. An ink discharge head,
The second wall portion is composed of a plurality of columnar bodies extending from a position relatively distant from the first wall portion toward a near side, and the plurality of columnar bodies are formed by the first wall portion. An ink discharge head having different lengths extending toward the first wall so that the ink flow resistance is lower on the side relatively closer to the wall than on the far side. .
前記複数の柱状体は、前記第1の壁部まで延びている柱状体と、前記第1の壁部に向かう途中まで延びている柱状体とを含むことを特徴とする請求項1に記載のインク吐出ヘッド。  The plurality of columnar bodies include a columnar body that extends to the first wall portion and a columnar body that extends halfway toward the first wall portion. Ink ejection head. インクが供給されるインク室を構成する周囲壁に、インクを吐出するノズルが形成された第1の壁部と、インクが通過可能に構成された第2の壁部と、が含まれているインク吐出ヘッドであって、
前記第2の壁部は、前記第1の壁部に対して相対的に遠い位置から近い側に向かって延びる複数の柱状体で構成されており、前記複数の柱状体は、前記第1の壁部に対して相対的に遠い側に各前記柱状体の間に間隙が無い領域を有することを特徴とするインク吐出ヘッド。
A peripheral wall constituting an ink chamber to which ink is supplied includes a first wall portion in which a nozzle for ejecting ink is formed, and a second wall portion configured to allow ink to pass therethrough. An ink discharge head,
The second wall portion is composed of a plurality of columnar bodies extending from a position relatively far from the first wall portion toward a side closer to the first wall portion, and the plurality of columnar bodies include the first wall portion. An ink discharge head having a region having no gap between the columnar bodies on a side far from the wall.
前記柱状体が前記第1の壁部に対して相対的に遠い側から近い側に向けて細くなるように延びている、請求項1または3に記載のインク吐出ヘッド。 The columnar body extends so thin toward the near side from a relatively far side with respect to the first wall portion, the ink discharge head according to claim 1 or 3. 前記複数の柱状体は前記第1の壁部に向かって延びる長さが異なっている、請求項3または4に記載のインク吐出ヘッド。 5. The ink ejection head according to claim 3, wherein the plurality of columnar bodies have different lengths extending toward the first wall portion. 前記インク室は、隣り合う前記流路の間に、該流路に沿って配列されている、請求項1からのいずれか1項に記載のインク吐出ヘッド。 The ink ejection head according to any one of claims 1 to 5 , wherein the ink chamber is arranged between the adjacent flow paths along the flow path. 前記インク室の配列方向にて隣り合う前記インク室の間に、前記隣り合う流路を連通させる連通路が設けられている、請求項に記載のインク吐出ヘッド。 The ink ejection head according to claim 6 , wherein a communication path that communicates the adjacent flow paths is provided between the ink chambers adjacent in the arrangement direction of the ink chambers. 前記配列方向に沿って複数の領域に区分され、該複数の領域の間には、インクを通過させない仕切り壁が設けられている、請求項6または7に記載のインク吐出ヘッド。   The ink ejection head according to claim 6, wherein the ink ejection head is divided into a plurality of regions along the arrangement direction, and a partition wall through which ink does not pass is provided between the plurality of regions. インクが供給されるインク室を構成する周囲壁に、インクを吐出するノズルが形成された第1の壁部と、インクが通過可能に構成された第2の壁部と、が含まれているインク吐出ヘッドであって、A peripheral wall constituting an ink chamber to which ink is supplied includes a first wall portion in which a nozzle for ejecting ink is formed, and a second wall portion configured to allow ink to pass therethrough. An ink discharge head,
前記第2の壁部は、前記第1の壁部に対して相対的に遠い位置から近い側に向かって延びる複数の柱状体で構成されており、前記複数の柱状体は、前記第1の壁部に向かって延びる長さが異なっており、各前記柱状体の間に形成される間隙が前記第1の壁部に対して相対的に近い側の方が遠い側よりも広いことを特徴とするインク吐出ヘッド。The second wall portion is composed of a plurality of columnar bodies extending from a position relatively distant from the first wall portion toward a near side, and the plurality of columnar bodies are formed by the first wall portion. The length extending toward the wall portion is different, and the gap formed between the columnar bodies is wider on the side relatively closer to the first wall portion than on the far side. Ink discharge head.
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