JP2005153369A - Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head - Google Patents
Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005153369A JP2005153369A JP2003396479A JP2003396479A JP2005153369A JP 2005153369 A JP2005153369 A JP 2005153369A JP 2003396479 A JP2003396479 A JP 2003396479A JP 2003396479 A JP2003396479 A JP 2003396479A JP 2005153369 A JP2005153369 A JP 2005153369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forming substrate
- reservoir
- flow path
- path forming
- liquid ejecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 131
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 16
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 16
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 208000016169 Fish-eye disease Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】 ノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 液体を噴射するノズル開口21に連通する圧力発生室12が形成される流路形成基板10と、流路形成基板10の一方面側に振動板を介して圧力発生室12内に圧力変化を生じさせる圧電素子300とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、流路形成基板10には、圧力発生室12の長手方向一端部に連通する連通部13が設けられ、流路形成基板10の圧電素子300側の面には、連通部13に連通するリザーバ部31を有するリザーバ形成基板30が接合されており、リザーバ部31と連通部13との境界に対応する領域には、少なくとも振動板を貫通する貫通部110が設けられ、貫通部110の内側の縁面を流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接合する接合部材35(35a)によって覆うようにする。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, and a liquid ejecting head manufacturing method capable of reliably preventing ejection failure such as nozzle clogging.
SOLUTION: A flow path forming substrate 10 in which a pressure generating chamber 12 communicating with a nozzle opening 21 for ejecting liquid is formed, and one side of the flow path forming substrate 10 in the pressure generating chamber 12 via a vibration plate. In the liquid jet head including the piezoelectric element 300 that causes a pressure change, the flow path forming substrate 10 is provided with a communication portion 13 that communicates with one end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12. A reservoir forming substrate 30 having a reservoir portion 31 communicating with the communicating portion 13 is joined to the surface on the piezoelectric element 300 side, and at least a diaphragm is provided in a region corresponding to the boundary between the reservoir portion 31 and the communicating portion 13. A penetrating portion 110 penetrating the substrate 110 is provided, and an inner edge surface of the penetrating portion 110 is covered with a joining member 35 (35a) for joining the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 30.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクを圧電素子によって加圧することにより、ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置並びにインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid, a liquid ejecting apparatus, and a method for manufacturing a liquid ejecting head, and in particular, pressurizes ink supplied to a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects ink droplets using a piezoelectric element. The present invention relates to an ink jet recording head, an ink jet recording apparatus, and an ink jet recording head manufacturing method for ejecting ink droplets from nozzle openings.
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズル開口と連通した圧力発生室のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。 As the liquid ejecting apparatus, for example, a plurality of pressure generating chambers that generate pressure for ejecting ink droplets by piezoelectric elements or heat generating elements, a common reservoir that supplies ink to each pressure generating chamber, and each pressure generating chamber There is an ink jet recording apparatus that includes an ink jet recording head having a nozzle opening that communicates with the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus applies ejection energy to ink in a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening corresponding to a print signal. Ink droplets are ejected from the nozzle openings.
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの2種類が実用化されている。 A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。 The former can change the volume of the pressure generation chamber by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and it is possible to manufacture a head suitable for high-density printing, while the piezoelectric element is arranged in an array of nozzle openings. There is a problem that the manufacturing process is complicated because a difficult process of matching the pitch into a comb-like shape and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are necessary.
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。 On the other hand, the latter can flexibly vibrate, although a piezoelectric element can be built on the diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of piezoelectric material according to the shape of the pressure generation chamber and firing it. There is a problem that a certain amount of area is required for the use of, and high-density arrangement is difficult.
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成することで高密度配列を実現したものがある。 On the other hand, in order to eliminate the disadvantages of the latter recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric material layer is shaped to correspond to the pressure generating chamber by lithography. In some cases, a high-density array is realized by forming piezoelectric elements so that each pressure generating chamber is independent.
また、このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の圧電素子側にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を設け、振動板に形成された貫通部を介してリザーバ部と圧力発生室とを連通した構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, as such an ink jet recording head, a reservoir forming substrate having a reservoir portion constituting a part of the reservoir is provided on the piezoelectric element side of the flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is formed, There has been proposed a structure in which a reservoir portion and a pressure generation chamber are communicated with each other through a penetrating portion formed in a diaphragm (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、貫通部は振動板を機械的に加工することによって形成されている。このような機械的な加工では、加工カスが圧力発生室などの流路形成基板内から排除し難く、流路形成基板内に残留した加工カスによってノズル開口が塞がれて吐出不良が発生してしまうという問題がある。また、貫通部を機械的に加工することにより形成すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生するという問題がある。この亀裂が発生した状態でインクを充填して吐出させると、振動板の亀裂等が生じている部分から破片が脱落し、この破片によってノズル開口が塞がれて吐出不良が発生するという問題がある。 However, in such an ink jet recording head, the through portion is formed by mechanically processing the diaphragm. In such mechanical processing, it is difficult to remove the processing residue from the inside of the flow path forming substrate such as the pressure generating chamber, and the nozzle opening is blocked by the processing residue remaining in the flow path forming substrate, resulting in a discharge failure. There is a problem that it ends up. In addition, when the through part is formed by mechanical processing, there is a problem that a crack or the like is generated around the through part. When ink is filled and discharged in the state where this crack has occurred, there is a problem in that debris will fall off from the cracked portion of the diaphragm and the nozzle opening will be blocked by this fragment, resulting in ejection failure. is there.
そこで、このような問題を解決するために、積層膜を機械的な加工によって貫通して形成された貫通部の周囲を保護膜によって覆うようにした構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この構造によれば、貫通部の周囲がインクに曝されることがないため、その貫通部の周囲の亀裂等から発生した破片によってノズル開口が塞がれて吐出不良となるのを防止することができる。しかしながら、貫通部は振動板を機械的に加工することにより形成されることから、加工時の加工カスが流路形成基板内に残留するのを防止することはできない。したがって、加工カスによってノズル開口が塞がれて吐出不良が発生してしまうことまでは防止できない。また、積層膜の貫通部の周縁部はリザーバ内に残って突出しており、また、この貫通部は流路形成基板とリザーバ形成基板とを接合した後に形成する関係上、その後に貫通部の周縁部を保護膜で完全に覆うのは非常に困難であるという問題がある。また、このようにリザーバ内に積層膜が突出していると、リザーバ部から連通部へのインクの流れが妨げられ、インク供給不良となるという問題もある。なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。 Therefore, in order to solve such a problem, a structure has been proposed in which the periphery of a penetrating portion formed by penetrating the laminated film by mechanical processing is covered with a protective film (for example, Patent Document 2). reference). According to this structure, since the periphery of the through portion is not exposed to ink, the nozzle opening is blocked by a fragment generated from a crack or the like around the through portion, thereby preventing ejection failure. Can do. However, since the penetrating portion is formed by mechanically processing the diaphragm, it is impossible to prevent the machining residue during processing from remaining in the flow path forming substrate. Therefore, it cannot be prevented that the nozzle opening is blocked by the machining residue and a discharge failure occurs. Further, the peripheral portion of the penetration portion of the laminated film remains in the reservoir and protrudes, and this penetration portion is formed after the flow path forming substrate and the reservoir formation substrate are joined. There is a problem that it is very difficult to completely cover the portion with a protective film. Further, when the laminated film protrudes into the reservoir as described above, there is a problem that the ink flow from the reservoir portion to the communication portion is hindered, resulting in an ink supply failure. Such a problem exists not only in an ink jet recording head that ejects ink, but also in a method of manufacturing another liquid ejecting head that ejects liquid other than ink.
本発明は、このような事情に鑑み、ノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, and a method for manufacturing the liquid ejecting head that can reliably prevent ejection failure such as nozzle clogging.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板には、前記圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部が設けられ、当該流路形成基板の前記圧電素子側の面には、前記連通部に連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板が接合されており、前記リザーバ部と前記連通部との境界に対応する領域には、少なくとも前記振動板を貫通する貫通部が設けられ、当該貫通部の内側の縁面が前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板とを接合する接合部材により覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第1の態様では、貫通部の内側の縁面が接合部材によって覆われるため、その貫通部の縁面からその内部に液体が浸漬することがない。このため、液体の浸漬による膜剥がれ等が防止され、膜剥がれ等によって異物が発生することがなく、異物によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。
According to a first aspect of the present invention for solving the above problem, a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and a diaphragm is provided on one surface side of the flow path forming substrate. In the liquid jet head including a piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generation chamber, the flow path forming substrate is provided with a communication portion that communicates with one end portion in the longitudinal direction of the pressure generation chamber. A reservoir forming substrate having a reservoir portion communicating with the communicating portion is joined to the surface of the path forming substrate on the piezoelectric element side, and an area corresponding to a boundary between the reservoir portion and the communicating portion includes at least A liquid ejecting head, wherein a penetrating portion that penetrates the diaphragm is provided, and an inner edge surface of the penetrating portion is covered with a joining member that joins the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate. It is in
In the first aspect, since the inner edge surface of the penetrating portion is covered with the joining member, the liquid is not immersed in the inside from the edge surface of the penetrating portion. For this reason, film peeling or the like due to liquid immersion is prevented, foreign matter is not generated due to film peeling or the like, and ejection failure such as nozzle clogging due to foreign matter is reliably prevented.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記貫通部の前記連通部側の開口領域が前記連通部の前記振動板側の開口領域よりも大きく形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第2の態様では、振動板がリザーバ内に突出しないため、リザーバ部内から連通部に供給される液体の流れを妨げることがなく、液体の供給不良が防止される。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an opening area of the penetrating portion on the side of the communicating portion is formed larger than an opening area of the communicating portion on the diaphragm side. Located in the liquid jet head.
In the second aspect, since the diaphragm does not protrude into the reservoir, the flow of the liquid supplied from the reservoir portion to the communicating portion is not hindered, and liquid supply failure is prevented.
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記貫通部の前記リザーバ部側の開口領域が前記リザーバ部の前記貫通部側の開口領域よりも大きく形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第3の態様では、接合部材のはみ出しによって貫通部の内側の縁面が確実に覆われる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, an opening area of the penetrating part on the reservoir part side is formed larger than an opening area of the reservoir part on the penetrating part side. It is in the liquid jet head.
In the third aspect, the inner edge surface of the penetrating portion is reliably covered by the protrusion of the joining member.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記貫通部の前記連通部側の開口領域よりも前記リザーバ部側の開口領域が大きく形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第4の態様では、貫通部の内側の縁面の表面積が大きくなるため、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合領域が大きくなり、ヘッドの剛性が高められる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, an opening region on the reservoir portion side is formed larger than an opening region on the communication portion side of the penetrating portion. In the liquid jet head.
In the fourth aspect, since the surface area of the inner edge surface of the penetrating portion is increased, the bonding area between the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate is increased, and the rigidity of the head is increased.
本発明の第5の態様は、第4の態様において、前記貫通部は前記振動板をエッチングにより貫通して形成されたものであり、且つ当該貫通部の内側の縁面は、前記連通部側の開口領域及び前記リザーバ部側の開口領域の大小により前記リザーバ部側に向かって階段状に漸大した形状となっていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第5の態様では、貫通部の内側の縁面の表面積が大きくなるため、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合領域が大きくなり、ヘッドの剛性が高められる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the penetrating portion is formed by etching through the diaphragm, and an inner edge surface of the penetrating portion is on the side of the communicating portion. According to another aspect of the invention, the liquid ejecting head has a stepped shape toward the reservoir portion side depending on the size of the opening region and the opening region on the reservoir portion side.
In the fifth aspect, since the surface area of the inner edge surface of the penetrating portion is increased, the bonding area between the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate is increased, and the rigidity of the head is increased.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第6の態様では、信頼性を向上した液体噴射装置が比較的容易に実現される。
According to a sixth aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to any one of the first to fifth aspects.
In the sixth aspect, the liquid ejecting apparatus with improved reliability can be realized relatively easily.
本発明の第7の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて各圧力発生室の共通の液体室であるリザーバの一部を構成するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する領域に対向する部分の少なくとも前記振動板を厚さ方向に貫通して貫通部を形成する工程と、前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板とを接合する接合部材により前記貫通部の内側の縁面を覆うと共に前記流路形成基板の前記圧電素子側の面上に前記リザーバ形成基板を接合する工程と、前記流路形成基板の他方面側からのエッチングにより前記貫通部を介して前記リザーバ部に連通する前記連通部及び前記圧力発生室を形成する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第7の態様では、振動板及び圧電素子を形成する際に貫通部をエッチングにより形成するため、従来の連通部を形成した後の機械的な加工による膜破り工程を省略でき、製造工程が簡略化される。また、貫通部をエッチングにより形成するため、ヘッド製造時に異物の発生がなく、異物によるヘッドの組み立て不良が低減される。さらに、貫通部の内側の縁面が接合部材によって覆われるため、貫通部の縁面からその内部に液体が浸漬することがない。このため、液体の浸漬による膜剥がれ等が防止され、膜剥がれ等によって異物が発生することがなく、異物によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and the pressure generating chamber via a diaphragm on one surface side of the flow path forming substrate. A piezoelectric element that causes a pressure change in the substrate, and a reservoir part that is bonded to the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and forms a part of a reservoir that is a common liquid chamber of each pressure generating chamber. In the method of manufacturing a liquid jet head including a reservoir forming substrate, the step of forming the diaphragm and the piezoelectric element on one surface side of the flow path forming substrate, and the length of the pressure generating chamber of the flow path forming substrate Forming a penetrating portion by penetrating at least the diaphragm in the thickness direction at a portion facing a region forming a communicating portion that communicates with one end in the direction, and joining the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate Depending on the joining member The step of covering the inner edge surface of the penetrating portion and bonding the reservoir forming substrate on the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side, and the penetration by etching from the other surface side of the flow path forming substrate And a step of forming the communicating portion and the pressure generating chamber communicating with the reservoir portion via a portion.
In the seventh aspect, since the penetrating part is formed by etching when forming the diaphragm and the piezoelectric element, the film breaking process by mechanical processing after forming the conventional communicating part can be omitted, and the manufacturing process can be omitted. Simplified. In addition, since the penetrating portion is formed by etching, no foreign matter is generated when the head is manufactured, and the assembly failure of the head due to the foreign matter is reduced. Furthermore, since the inner edge surface of the penetrating portion is covered with the joining member, the liquid is not immersed in the inside from the edge surface of the penetrating portion. For this reason, film peeling or the like due to liquid immersion is prevented, foreign matter is not generated due to film peeling or the like, and ejection failure such as nozzle clogging due to foreign matter is reliably prevented.
本発明の第8の態様は、第7の態様において、前記リザーバ形成基板を接合する工程では、少なくとも前記振動板の面上と前記リザーバ部の前記流路形成基板側の開口縁部とを前記接合部材によって接合すると共に当該接合部材を前記振動板の面上から前記貫通部の内側の縁面に達するまではみ出させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第8の態様では、貫通部の内側の縁面がはみ出した接合部材によって比較的容易に覆われる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, in the step of joining the reservoir forming substrate, at least the surface of the diaphragm and the opening edge of the reservoir portion on the flow path forming substrate side are In the method of manufacturing a liquid ejecting head, the joining member is joined by the joining member and protrudes from the surface of the diaphragm until reaching the inner edge surface of the through portion.
In the eighth aspect, the inner edge surface of the penetrating portion is relatively easily covered with the protruding joining member.
本発明の第9の態様は、第7又は8の態様において、前記連通部及び前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成基板の他方面側をエッチングして前記連通部の前記振動板側の開口領域を前記貫通部の前記連通部側の開口領域よりも小さく形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第9の態様では、振動板がリザーバ内に突出して形成されることがないため、リザーバ部内から連通部に供給される液体の流れを妨げることがなく、液体の供給不良が防止される。
According to a ninth aspect of the present invention, in the seventh or eighth aspect, in the step of forming the communication portion and the pressure generating chamber, the other surface side of the flow path forming substrate is etched to cause the vibration of the communication portion. In the method of manufacturing a liquid jet head, the opening area on the plate side is formed to be smaller than the opening area on the side of the communicating portion of the penetrating portion.
In the ninth aspect, since the diaphragm does not protrude from the reservoir, the flow of the liquid supplied from the reservoir to the communicating portion is not hindered, and liquid supply failure is prevented.
本発明の第10の態様は、第9の態様において、前記連通部を形成する工程では、少なくとも前記リザーバ部の内面を耐エッチング性の材料からなる保護膜で覆った状態で行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第10の態様では、リザーバ部の内面が保護膜で覆われるためエッチング液に曝されることがなく、保護膜によってリザーバ部が確実に保護される。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the step of forming the communicating portion is performed with at least the inner surface of the reservoir portion covered with a protective film made of an etching resistant material. A method of manufacturing a liquid jet head.
In the tenth aspect, since the inner surface of the reservoir portion is covered with the protective film, it is not exposed to the etching solution, and the reservoir portion is reliably protected by the protective film.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成されている。流路形成基板10には、複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、各圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14を介して連通されている。なお、連通部13は、後述するリザーバ形成基板30のリザーバ部31と連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する。インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, the flow
また、流路形成基板10の開口面側には、圧力発生室12を形成する際のマスクとして用いられた絶縁膜51を介して、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.01〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。
Further, on the opening surface side of the flow
一方、このような流路形成基板10の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約1.0μmの弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜55が形成されている。さらに、この絶縁体膜55上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約1.0μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜80とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60を圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。上述した例では、弾性膜50及び絶縁体膜55が振動板として作用するが、この絶縁体膜55上に形成された下電極膜60も振動板としての役割を果たす。
On the other hand, as described above, the
例えば、本実施形態では、下電極膜60は、圧力発生室12の長手方向では、圧力発生室12に対向する領域の内側でパターニングされ、複数の圧力発生室12に対応する領域に連続的に設けられている。また、下電極膜60は、圧力発生室12の列の外側の領域で流路形成基板10の端部近傍まで延設され、その先端部が後述する駆動IC120から延設された接続配線130が接続される接続部60aとなっている。圧電体層70及び上電極膜80は、基本的には圧力発生室12に対向する領域内に設けられているが、圧力発生室12の長手方向では、圧力発生室12に対向する領域よりも外側まで延設されており、下電極膜60の一方の端面は圧電体層70によって覆われている。また、上電極膜80の一端部近傍にはリード電極90が接続されている。このリード電極90は、流路形成基板10の端部近傍まで延設されており、その先端部は、下電極膜60の接続部60aと同様に、接続配線130が接続される接続部90aとなっている。
For example, in the present embodiment, the
また、流路形成基板10上の圧電素子300側の面には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部31を有するリザーバ形成基板30が接合部材、例えば、本実施形態では、エポキシ系の接着剤35aにより形成された接着剤層35を介して接着されている。このリザーバ部31は、本実施形態では、リザーバ形成基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。なお、本実施形態では、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とをエポキシ系の接着剤35aからなる接着剤層35により接着しているが、勿論これに限定されず、両基板を密着性金属等により接合(金属接合)してもよい。
In addition, on the surface of the flow
さらに、本実施形態では、連通部13とリザーバ部31とを連通する貫通部110のリザーバ部31側の開口周縁部には、リザーバ形成基板30のリザーバ部31の開口周縁部が接着剤35aにより形成された接着剤層35によって接着され、詳細は後述するが、この接着剤層35によって貫通部110の内側の縁面(内面)は完全に覆われている。この貫通部110は、連通部13に対向する領域の弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60を厚さ方向に貫通することで設けられている。例えば、本実施形態では、貫通部110は、弾性膜50を貫通することで設けられた第1の貫通孔111と、絶縁体膜55を貫通することで設けられた第2の貫通孔112と、下電極膜60を貫通することで設けられた第3の貫通孔113とからなる。そして、リザーバ部31内のインクは、これら第1〜第3の貫通孔111,112,113からなる貫通部110を介して連通部13に供給されるようになっている。
Further, in the present embodiment, the opening peripheral portion of the
ここで、このような貫通部110の連通部13側の開口領域は、連通部13の振動板(弾性膜50)側の開口領域よりも大きく形成されているのが好ましい。本実施形態では、第1の貫通孔111の開口領域を連通部13の弾性膜50側の開口領域よりも大きくした。これにより、少なくとも弾性膜50が連通部13の開口領域内に突出することがないため、リザーバ100内のインクの流れを妨げることを防止できる。
Here, it is preferable that the opening area of the
また、このような貫通部110の内側の縁面は、連通部13側の開口領域及びリザーバ部31側の開口領域の大小によりリザーバ部31側に向かって階段状に漸大した形状となっていることが好ましい。本実施形態では、第2の貫通孔112の開口領域を第1の貫通孔111の開口領域よりも大きくし、第3の貫通孔113の開口領域を第2の貫通孔112の開口領域よりも大きくした。すなわち、本実施形態の貫通部110は、第1〜3の貫通孔111,112,113の開口領域の大小によって連通部13側からリザーバ部31側に向かって階段状に漸大した形状となっている。このように、貫通部110の内側の縁面を階段状に形成することにより、流路形成基板10とリザーバ形成基板30との接着領域、具体的には、貫通部110の開口周縁部とリザーバ部31の開口周縁部との接着領域が大きくなり、ヘッドの剛性を高めることができる。また、このように貫通部110の内側の縁面を階段状とすることで、弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60の各膜が少なくとも連通部13の開口領域内に突出して形成されることはない。これにより、リザーバ100内のインクの流れが妨げられることはなく、インクの供給不良を防止することができ、インクの吐出特性を向上することができる。なお、このような貫通部110は、詳しくは後述するが、連通部13に対向する領域の振動板をエッチングにより除去することによって形成されている。このため、貫通部110を機械的な加工により形成する場合と異なり、貫通部110の形成時に加工カスが発生することはない。したがって、加工カスによってノズル開口21が塞がれてインク吐出不良が発生するのを確実に防止することができる。
Further, the inner edge surface of the penetrating
さらに、貫通部110のリザーバ部31側の開口領域は、リザーバ部31の貫通部110側の開口領域よりも大きく形成されているのが好ましい。本実施形態では、第3の貫通孔113の開口領域をリザーバ部31の開口領域よりも大きくし、また、第1及び第2の貫通孔111,112の開口領域をリザーバ部31の開口領域よりも大きくした。これにより、リザーバ部31の開口縁部と貫通部110の開口縁部との接着領域が大きくなり、ヘッドの剛性を高めることができる。また、貫通部110の内側の縁面を接着剤層35によって確実に且つ比較的容易に覆うことができる。
Furthermore, it is preferable that the opening area of the
そして、このような貫通部110の内側の縁面は、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接着する接着剤35aにより一体的に形成された接着剤層35によって覆われている。具体的には、リザーバ部31の開口周縁部と貫通部110の開口周縁部とが接着剤層35を介して接着され、この接着剤層35は、下電極膜60の面上から第1の貫通孔111内に露出した流路形成基板10の面上に達するまで一体的に形成されている。そして、この接着剤層35によって貫通部110の内側の縁面、すなわち、第1〜第3の貫通孔111,112,113の内側の端面が完全に覆われている。例えば、本実施形態では、詳細は後述するが、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接着する際に接着剤35aをはみ出させ、貫通部110の内側の縁面をそのはみ出させた接着剤35aからなる接着剤層35によって覆うようにした。
The inner edge surface of the penetrating
また、貫通部110の内側の縁面を覆う接着剤層35は、連通部13の開口領域内に突出して形成されていないのが好ましい。接着剤層35がリザーバ部31内から連通部13に供給されるインクの流れを妨げるからである。本実施形態では、接着剤層35の連通部13側の縁部と連通部13の開口縁部とが略一致するようにした。これにより、リザーバ100内のインクの流れが妨げられることはないので、インクの供給不良を確実に防止することができ、インクの吐出特性を向上することができる。なお、接着剤35aとしては、例えば、本実施形態では、エポキシ系樹脂を用いているが、耐インク性及び耐エッチング性を有する材料からなるものであれば限定されない。
Moreover, it is preferable that the
以上説明したように、本実施形態では、貫通部110の内側の縁面を流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接着する接着剤35aにより一体的に形成された接着剤層35によって覆うようにしたので、リザーバ100内にインクを充填しても、貫通部110の内側の縁面からその内部、すなわち、弾性膜50と絶縁体膜55、及び絶縁体膜55と下電極膜60との各膜の間からインクが浸漬して膜剥がれ等が発生することがない。このため、このような膜剥がれ等による異物の発生を防止することができる。したがって、異物等によってノズル開口が塞がれてインク吐出不良が発生するのを確実に防止することができ、ヘッドの信頼性を向上することができる。
As described above, in the present embodiment, the inner edge surface of the penetrating
なお、リザーバ形成基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部32が設けられている。圧電素子300は、この圧電素子保持部32内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、このようなリザーバ形成基板30の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
In the region facing the
また、圧力発生室12の列の外側の領域の下電極膜60、及びリード電極90は、上述したように流路形成基板10の端部近傍まで延設され、下電極膜60の接続部60a及びリード電極90の接続部90aは圧電素子保持部32の外側に設けられている。そして、これら下電極膜60の接続部60a及びリード電極90の接続部90aに、リザーバ形成基板30上に実装された駆動IC120から延設される接続配線130の一端が接続されている。
Further, the
さらに、リザーバ形成基板30上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
Further, a
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動IC120からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧を印加し、弾性膜50、絶縁体膜55、下電極膜60及び圧電体層70をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出する。
In the ink jet recording head of this embodiment, after taking ink from an external ink supply means (not shown) and filling the interior from the
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図3〜図5を参照して説明する。なお、図3〜図5は、圧力発生室12の長手方向の断面図である。まず、図3(a)に示すように、シリコン単結晶基板である流路形成基板10を約1100℃の拡散炉で熱酸化し、流路形成基板10の表面に弾性膜50及びマスク膜51を構成する二酸化シリコン膜52を形成する。次いで、図3(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜52)上に、ジルコニウム(Zr)層を形成後、例えば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる絶縁体膜55を形成する。次いで、図3(c)に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜55上に積層することにより下電極膜60を形成後、この下電極膜60を所定形状にパターニングする。この際、本実施形態では、連通部13が形成される領域に対向する部分の下電極膜60を除去して第3の貫通孔113を形成しておく。次に、図3(d)に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、例えば、イリジウムからなる上電極膜80とを流路形成基板10の全面に形成する。次いで、図3(e)に示すように、圧電体層70及び上電極膜80を、各圧力発生室12に対向する領域にパターニングして圧電素子300を形成する。
Here, a method of manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views of the
次に、リード電極90を形成する。具体的には、図4(a)に示すように、流路形成基板10の全面に亘って、例えば、チタンタングステン(TiW)、ニッケルクロム(NiCr)等の密着性金属からなる密着層91を形成し、この密着層91上の全面に、例えば、金(Au)等からなる金属層92を形成する。その後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン(図示なし)を介して金属層92を各圧電素子300毎にパターニングし、さらに密着層91をエッチングによりパターニングすることで、図4(b)に示すようなリード電極90が形成される。
Next, the
次いで、貫通孔110を形成する。具体的には、図4(c)に示すように、まず、連通部13が形成される領域に対向する部分、すなわち、第3の貫通孔113内に露出した絶縁体膜55を、マスク(図示しない)を介してエッチングにより除去して第2の貫通孔112を形成する。この第2の貫通孔112の開口領域は、第3の貫通孔113の開口領域より小さく形成した。次に、この第2の貫通孔112内に露出した弾性膜50を、マスク(図示しない)を介してエッチングにより除去して第1の貫通孔111を形成する。この第1の貫通孔111の開口領域は、第2の貫通孔112の開口領域より小さく形成した。これにより、第1〜第3の貫通孔111,112,113からなる階段状の縁面を有する貫通部110が形成される。
Next, the through
次に、図5(a)に示すように、流路形成基板10の圧電素子300側の面にリザーバ形成基板30をエポキシ系樹脂からなる接着剤35aによって接着する。この際、リザーバ形成基板30のリザーバ部31の開口周縁と下電極膜60の第3の貫通孔113の開口周縁とを接着する接着剤35aを貫通部110の内側の縁面を覆うようにはみ出させる。これにより、貫通部110の内側の縁面が接着剤35aからなる接着剤層35によって完全に覆われた状態で、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とが接着剤層35を介して接着される。なお、このリザーバ形成基板30の全面には、耐エッチング性の材料、例えば、二酸化シリコンからなる保護膜30aが予め形成されている。また、リザーバ形成基板30としては、リザーバ部31の流路形成基板10側の開口領域が振動板に形成した貫通部110(第3の貫通孔113)の開口領域より小さいものを接着する。
Next, as shown in FIG. 5A, the
そして、次に、図5(b)に示すように、所定形状にパターニングしたマスク膜51を介して流路形成基板10を異方性エッチングすることにより圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13等を形成する。具体的には、流路形成基板10のリザーバ形成基板30が接着された側とは反対側から厚さ方向に異方性エッチングすることにより、圧力発生室12等を形成する。また、振動板の連通部13に対向する領域には、貫通部110が設けられているため、この異方性エッチングにより連通部13が形成されると、貫通部110を介して連通部13とリザーバ部31とが連通し、リザーバ100が形成される。このように異方性エッチングにより圧力発生室12等を形成する際には、本実施形態では、少なくともリザーバ部31の内面が保護膜30aによって覆われているため、エッチング液によってリザーバ部31の内面がエッチングされることはない。また、流路形成基板10をエッチングする際、リザーバ形成基板30の表面は、エッチング溶液が接触しないようにPPS等の樹脂フィルムで覆うことによって保護しておく。さらに、リザーバ部31の連通部13側とは反対側の開口は、リザーバ部31を介してリザーバ形成基板30の表面側にエッチング溶液が接触しないように、例えば、樹脂材料等で予め封止しておく。なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10毎に分割する。
Then, as shown in FIG. 5B, the
その後は、流路形成基板10にマスク膜51を介してノズルプレート20を接合し、リザーバ形成基板30上に駆動IC120を実装すると共にコンプライアンス基板40を接合する。さらに、ワイヤボンディングすることによって、駆動IC120と下電極膜60及びリード電極90の接続部60a,90aとの間に接続配線130を形成することにより本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとなる。
Thereafter, the
以上説明したように、本実施形態では、圧電素子300及び振動板を形成した後に、貫通部110を形成し、その後、リザーバ部31に貫通孔110を介して連通する連通部13を形成して、リザーバ部31と連通部13とから構成されるリザーバ100を形成するようにしたので、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接着した後に、機械的な加工により貫通部を形成する工程を省略できる。このため、加工カス等の異物が発生することはなく、ヘッドの製造工程において、異物による組み立て不良が発生するのを確実に防止することができる。また、機械的な加工によって貫通部を形成する工程を省略できるため、製造プロセスを簡略化することができる。さらに、貫通部110を連通部13側の開口領域よりもリザーバ部31側の開口領域を大きく形成することにより、リザーバ100内に弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60の一部が突出して形成されるのを防止できる。これにより、リザーバ部31内から連通部13に供給されるインクの流れを妨げることがないため、インクの供給不良を確実に防止できる。さらには、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接着する際に、接着剤35aのはみ出しにより一体的に形成された接着剤層35によって貫通部110の内側の縁面を比較的容易に且つ確実に覆うことができる。なお、このように接着剤35aのはみ出しにより貫通部110の内側の縁面を確実に覆うことができるため、リザーバ形成基板を流路形成基板に接着した後の別工程において貫通部の内側の縁面を保護膜で覆う作業を省略でき、製造プロセスを簡略化できるという効果も奏する。
As described above, in this embodiment, after the
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、貫通部110の内側の縁面を各貫通孔111,112,113の開口領域の大小によって階段状に形成したが、これに限定されず、各貫通孔の開口領域を同じ大きさとし、リザーバ部側から連通部側に亘って貫通部の開口領域を同一形状に形成してもよい。この場合には、貫通部の開口領域をリザーバ部及び連通部の開口領域よりも大きくするのが好ましい。これにより、接着剤のはみ出しにより一体的に形成された接着剤層によって貫通部の内側の縁面を確実に覆うことができる。また、接着剤層が連通部の開口領域内に突出して形成されるのを防止できるため、インクの供給不良を防止できる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the inner edge surface of the through-
また、上述した実施形態では、振動板を弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60によって構成し、これら各膜に設けられた各貫通孔111,112,113によって貫通部110を構成するようにしたが、これに限定されず、例えば、連通部に対向する領域には弾性膜だけを設けるようにし、この弾性膜をエッチングにより貫通して貫通孔を設け、これを貫通部としてもよい。
なお、上述した実施形態では、下電極膜60をパターニングする際に第3の貫通孔113を形成した後に、圧電素子300を形成し、その後に第1の貫通孔111及び第2の貫通孔112を形成したが、これに限定されず、圧電素子を形成する前に、第1の貫通孔及び第2の貫通孔を形成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the diaphragm is constituted by the
In the embodiment described above, the
さらに、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図6は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図6に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8上を搬送されるようになっている。
Furthermore, the ink jet recording head of the above-described embodiment constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 6 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 6, in the
なお、上述した実施形態においては、本発明の液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射するものにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。 In the above-described embodiment, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head of the present invention. However, the basic configuration of the liquid ejecting head is not limited to the above-described configuration. The present invention covers a wide range of liquid ejecting heads, and can naturally be applied to those ejecting liquids other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (surface emitting displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.
10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 リザーバ形成基板、 31 リザーバ部、 32 圧電素子保持部、 35 接着剤層、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 55 絶縁体膜、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 100 リザーバ、 110 貫通部、 120 駆動IC、 130 接続配線、 300 圧電素子
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記流路形成基板には、前記圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部が設けられ、当該流路形成基板の前記圧電素子側の面には、前記連通部に連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板が接合されており、前記リザーバ部と前記連通部との境界に対応する領域には、少なくとも前記振動板を貫通する貫通部が設けられ、当該貫通部の内側の縁面が前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板とを接合する接合部材により覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for injecting liquid is formed, and a piezoelectric element for causing a pressure change in the pressure generating chamber via a vibration plate on one surface side of the flow path forming substrate; In a liquid jet head comprising:
The flow path forming substrate is provided with a communicating portion that communicates with one end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber, and a reservoir portion that communicates with the communicating portion is provided on the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side. A reservoir forming substrate having a through-hole penetrating at least the diaphragm is provided in a region corresponding to a boundary between the reservoir portion and the communication portion, and an inner edge surface of the through-portion A liquid ejecting head, wherein the liquid ejecting head is covered with a joining member that joins the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate.
前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する領域に対向する部分の少なくとも前記振動板を厚さ方向に貫通して貫通部を形成する工程と、前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板とを接合する接合部材により前記貫通部の内側の縁面を覆うと共に前記流路形成基板の前記圧電素子側の面上に前記リザーバ形成基板を接合する工程と、前記流路形成基板の他方面側からのエッチングにより前記貫通部を介して前記リザーバ部に連通する前記連通部及び前記圧力発生室を形成する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for injecting liquid is formed, and a piezoelectric element for causing a pressure change in the pressure generating chamber via a vibration plate on one surface side of the flow path forming substrate; And a reservoir forming substrate provided with a reservoir portion that is bonded to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and that constitutes a part of a reservoir that is a common liquid chamber of each pressure generating chamber. In the head manufacturing method,
The step of forming the diaphragm and the piezoelectric element on one surface side of the flow path forming substrate, and a region forming a communication portion that communicates with one longitudinal end of the pressure generating chamber of the flow path forming substrate. A step of forming a through portion by penetrating at least part of the diaphragm in the thickness direction, and covering an inner edge surface of the through portion with a joining member for joining the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate. The step of joining the reservoir forming substrate on the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side, and the communicating with the reservoir portion through the through portion by etching from the other surface side of the flow path forming substrate. And a step of forming the communication portion and the pressure generating chamber.
10. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 9, wherein the step of forming the communication portion is performed in a state where at least the inner surface of the reservoir portion is covered with a protective film made of an etching resistant material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003396479A JP2005153369A (en) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003396479A JP2005153369A (en) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005153369A true JP2005153369A (en) | 2005-06-16 |
Family
ID=34721912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003396479A Pending JP2005153369A (en) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005153369A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007118190A (en) * | 2005-10-24 | 2007-05-17 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing silicon device and method for manufacturing liquid jet head |
| JP2007245589A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Seiko Epson Corp | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| US8002390B2 (en) | 2008-02-20 | 2011-08-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Piezoelectric element substrate, liquid droplet ejecting head, liquid droplet ejecting device, and piezoelectric element substrate manufacturing method |
| US8070268B2 (en) | 2007-02-26 | 2011-12-06 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| JP2012131158A (en) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Canon Inc | Liquid ejection head manufacturing method |
| JP2018506457A (en) * | 2015-03-26 | 2018-03-08 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| EP3536504A1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and method of producing liquid discharge head |
-
2003
- 2003-11-27 JP JP2003396479A patent/JP2005153369A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007118190A (en) * | 2005-10-24 | 2007-05-17 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing silicon device and method for manufacturing liquid jet head |
| JP2007245589A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Seiko Epson Corp | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| US8070268B2 (en) | 2007-02-26 | 2011-12-06 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| US8002390B2 (en) | 2008-02-20 | 2011-08-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Piezoelectric element substrate, liquid droplet ejecting head, liquid droplet ejecting device, and piezoelectric element substrate manufacturing method |
| JP2012131158A (en) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Canon Inc | Liquid ejection head manufacturing method |
| JP2018506457A (en) * | 2015-03-26 | 2018-03-08 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| EP3536504A1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and method of producing liquid discharge head |
| JP2019151048A (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | ブラザー工業株式会社 | Liquid discharge head and liquid discharge head manufacturing method |
| US10870277B2 (en) | 2018-03-05 | 2020-12-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and method of producing liquid discharge head |
| US11325381B2 (en) | 2018-03-05 | 2022-05-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and method of producing liquid discharge head |
| JP7102788B2 (en) | 2018-03-05 | 2022-07-20 | ブラザー工業株式会社 | Liquid discharge head and manufacturing method of liquid discharge head |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2010042683A (en) | Liquid injection head and method of manufacturing the same, and liquid injection device | |
| JP4081664B2 (en) | Liquid ejecting head and manufacturing method thereof | |
| JP2007045129A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP4218309B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2006231909A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP4508595B2 (en) | Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus | |
| JP2005153369A (en) | Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head | |
| JP4129614B2 (en) | Inkjet recording head and inkjet recording apparatus | |
| JP2005053080A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP4457649B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP4614068B2 (en) | Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus | |
| JP4877481B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2005119199A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2005144804A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2005212289A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2004284176A (en) | Manufacturing method of liquid jet head | |
| JP4623287B2 (en) | Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus | |
| JP3953703B2 (en) | Inkjet recording head and inkjet recording apparatus | |
| JP4433787B2 (en) | Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus | |
| JP2006218776A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2003341056A (en) | Liquid ejecting head, method of manufacturing the same, and liquid ejecting apparatus | |
| JP2006007549A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP4784735B2 (en) | Piezoelectric actuator, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing piezoelectric actuator | |
| JP2005022192A (en) | Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus | |
| JP2005161672A (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |