JP2003118114A - Ink jet head and its manufacturing method - Google Patents

Ink jet head and its manufacturing method

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JP2003118114A
JP2003118114A JP2001317089A JP2001317089A JP2003118114A JP 2003118114 A JP2003118114 A JP 2003118114A JP 2001317089 A JP2001317089 A JP 2001317089A JP 2001317089 A JP2001317089 A JP 2001317089A JP 2003118114 A JP2003118114 A JP 2003118114A
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Japan
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ink
diaphragm
ink chamber
manufacturing
chamber
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JP2001317089A
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Japanese (ja)
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Susumu Hirata
進 平田
Hisashi Yoshimura
久 吉村
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely jet ink droplets and reduce cross talks between ink chambers. SOLUTION: In the multi-nozzle ink jet head having a plurality of nozzles 11 for jetting ink droplets and a plurality of ink chambers 21 formed corresponding to the nozzles 11, a diaphragm 3 is set to each ink chamber 21, and a volume change of the ink chamber by buckling of the diaphragm 3 is utilized to jet ink droplets, whereby the jet efficiency for ink droplets is enhanced. Moreover, grooves are set to boundaries of ink chambers 21, thereby preventing vibration from being transmitted to the adjacent ink chambers 21.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を噴出し
て記録紙上に記録ドットを形成するオンデマンド型のイ
ンクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-demand type ink jet head for ejecting ink droplets to form recording dots on a recording paper and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタの記録ヘッド
(インクジェットヘッド)として、特開平2−3054
3号公報に、片持ち梁または両持ち梁の板状振動板に温
度勾配を発生させ、構成物質が持つ熱膨張係数に起因す
る熱応力を生じさせることにより板状振動板を変形さ
せ、このときに生じる圧力でノズルからインク滴を噴出
して記録紙上に記録ドットを形成する構造の記録ヘッド
が開示されている。
2. Description of the Related Art As a recording head (inkjet head) of an inkjet printer, Japanese Patent Laid-Open No. 2-3054
No. 3, the plate-shaped diaphragm is deformed by generating a temperature gradient in the plate-shaped diaphragm of a cantilever beam or a double-supported beam to generate a thermal stress due to a thermal expansion coefficient of a constituent material. There is disclosed a recording head having a structure in which a recording dot is ejected from a nozzle by ejecting an ink droplet with a pressure that occurs occasionally.

【0003】この公報に記載の記録ヘッドは、片持ち梁
または両持ち梁の板状振動板を熱歪によりノズルプレー
ト側へ変形させ、インク室の圧力を高めることによりノ
ズルからインク滴を噴出する構造となっている。
In the recording head described in this publication, a cantilevered beam or a doubly supported beam-like vibrating plate is deformed toward the nozzle plate side by thermal strain, and the pressure of the ink chamber is increased to eject ink droplets from the nozzle. It has a structure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような構造の記録ヘッドでは以下の問題がある。
However, the recording head having the above-mentioned structure has the following problems.

【0005】(1)圧力発生部材が片持ち梁または両持
ち梁構造であり、インク室内でインクを煽る構造である
ので圧力が漏れてしまう。このため、インク室に大きな
圧力を発生することが困難であり、インクを噴出するの
に大きなエネルギーが必要である。
(1) Since the pressure generating member has a cantilevered structure or a double-supported beam structure and is a structure that stirs ink in the ink chamber, pressure leaks. Therefore, it is difficult to generate a large pressure in the ink chamber, and a large amount of energy is required to eject the ink.

【0006】(2)マルチノズルのヘッドを構成した場
合、隣接するチャンネル(インク室)に圧力発生部材の
振動が伝わるので、クロストークの問題が発生する。
(2) When a multi-nozzle head is constructed, the vibration of the pressure generating member is transmitted to the adjacent channels (ink chambers), which causes a problem of crosstalk.

【0007】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、インク室の圧力が漏れることがなく
てインク滴を確実に噴出することができ、しかも、各イ
ンク室間のクロストークを軽減することが可能なマルチ
ノズルのインクジェットヘッドの提供を目的とする。ま
た、性能が安定したインクジェットヘッドを容易に製造
することが可能な製造方法の提供を目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem. It is possible to reliably eject ink droplets without leaking the pressure in the ink chambers, and moreover, to cross the ink chambers. An object is to provide a multi-nozzle inkjet head capable of reducing talk. Moreover, it aims at providing the manufacturing method which can manufacture easily the inkjet head with stable performance.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インク滴を噴出するための複数のノズルを有
するノズルプレートと、前記ノズルに対応して形成され
た複数のインク室と、各インク室にインクを供給するイ
ンク流路と、インク流路にインクを導くインク供給口を
備えたマルチノズルのインクジェットヘッドにおいて、
各インク室にダイヤフラムが形成されており、そのダイ
ヤフラムの座屈変形によるインク室の容積変化で発生す
る圧力によってインク滴をノズルから噴出するように構
成されているとともに、各インク室の境界に溝が設けら
れていることによって特徴づけられる。
An ink jet head of the present invention is a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a plurality of ink chambers formed corresponding to the nozzles, and each ink chamber. In a multi-nozzle inkjet head having an ink flow path for supplying ink to the ink and an ink supply port for guiding the ink to the ink flow path,
A diaphragm is formed in each ink chamber, and the ink droplets are ejected from the nozzle by the pressure generated by the volume change of the ink chamber due to the buckling deformation of the diaphragm. Is characterized by being provided.

【0009】本発明のインクジェットヘッドによれば、
ダイヤフラムの変形によるインク室の容積変化をインク
滴の噴出に利用しているので、従来の片持ち梁または両
持ち梁で煽る構造と比較して圧力が漏れることがなく、
インク滴を効率よく噴出することができる。さらに、各
圧力室は溝で分離されているので、振動が隣のインク室
に伝わることがなく、クロストークを軽減することがで
きる。
According to the ink jet head of the present invention,
Since the volume change of the ink chamber due to the deformation of the diaphragm is used for ejecting ink droplets, there is no pressure leakage compared with the conventional cantilever beam or double-supported beam fan structure.
Ink droplets can be efficiently ejected. Furthermore, since each pressure chamber is separated by the groove, vibration is not transmitted to the adjacent ink chamber, and crosstalk can be reduced.

【0010】本発明のインクジェットヘッドにおいて、
ダイヤフラム自体が熱膨張により座屈変形するようにす
れば、単純な構造でインク滴を効率よく噴出することが
できるので、低コスト化が可能になる。
In the ink jet head of the present invention,
If the diaphragm itself is buckled and deformed by thermal expansion, the ink droplets can be efficiently ejected with a simple structure, so that the cost can be reduced.

【0011】本発明のインクジェットヘッドにおいて、
ダイヤフラムを金属で構成すれば、ダイヤフラムの熱伝
導・熱膨張が大きくなるので、高効率化を実現すること
ができる。また、この場合、ダイヤフラムを構成する金
属が電気熱変換素子であることが好ましい。このように
ダイヤフラム自体を電気熱変換素子とすれば、ダイヤフ
ラムとは別に電気熱変換素子を設ける必要がなくなるの
で、構造・プロセスが簡単となり低コスト化を達成でき
る。
In the ink jet head of the present invention,
If the diaphragm is made of metal, the thermal conductivity and thermal expansion of the diaphragm are increased, so that high efficiency can be realized. Further, in this case, the metal forming the diaphragm is preferably an electrothermal conversion element. When the diaphragm itself is used as the electrothermal conversion element in this manner, it is not necessary to provide the electrothermal conversion element separately from the diaphragm, so that the structure / process can be simplified and the cost can be reduced.

【0012】本発明のインクジェットヘッドにおいて、
ダイヤフラムのインク室の反対側の面に、ダイヤフラム
よりも熱膨張係数が小さい材料を設けて、電流供給時に
おいてダイヤフラムがインク室側に変形するようにすれ
ば、インク滴をノズルから勢いよく噴出することができ
る。
In the ink jet head of the present invention,
If a material with a coefficient of thermal expansion smaller than that of the diaphragm is provided on the surface of the diaphragm opposite to the ink chamber, and the diaphragm is deformed toward the ink chamber when current is supplied, ink droplets are ejected vigorously from the nozzle. be able to.

【0013】すなわち、金属で構成されたダイヤフラム
は電流供給時(加熱時)の方が、電流遮断時(冷却時)
よりも変形速度が大きいことから、この点を利用し、電
流供給時においてダイヤフラムがインク室側に変形する
ようにすることで、電流供給時にインク室の容積は急激
に小さくなり、インク滴をノズルから勢いよく噴出する
ことができる。
That is, for a diaphragm made of metal, when the current is supplied (when heated), when the current is cut off (when cooled)
Since the deformation speed is faster than that of the above, by utilizing this point, the diaphragm is deformed toward the ink chamber side when the current is supplied, and the volume of the ink chamber sharply decreases when the current is supplied, causing the ink droplets to drop. It can spurt vigorously from.

【0014】本発明のインクジェットヘッドにおいて、
ダイヤフラムを構成する電気熱変換素子つまり振動する
電気熱変換素子に電流を供給する方法としては、インク
室を有する基板に形成された配線パターンに、ダイヤフ
ラムをワイヤーボンディングにて接続するという方法が
最適である。
In the ink jet head of the present invention,
As a method of supplying current to the electrothermal conversion element that constitutes the diaphragm, that is, the vibrating electrothermal conversion element, the method of connecting the diaphragm to the wiring pattern formed on the substrate having the ink chamber by wire bonding is the most suitable. is there.

【0015】本発明の製造方法は、インク滴を噴出する
ための複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノ
ズルに対応して形成された複数のインク室と、各インク
室にインクを供給するインク流路と、インク流路にイン
クを導くインク供給口を備え、インク室の圧力変化よっ
てインク滴をノズルから噴出するように構成されている
とともに、各インク室の境界に溝が設けられてなるマル
チノズルのインクジェットヘッドを製造する工程におい
て、前記インク室を形成する基板に少なくとも1つの貫
通口を形成し、その貫通口を、ノズルプレートを基板に
接着する際のアライメントマークに用いることによって
特徴づけられる。
In the manufacturing method of the present invention, a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a plurality of ink chambers formed corresponding to the nozzles, and ink for supplying ink to each ink chamber are provided. It has a flow path and an ink supply port for guiding ink to the ink flow path, and is configured to eject an ink droplet from a nozzle according to a pressure change of the ink chamber, and a groove is provided at a boundary of each ink chamber. In a process of manufacturing a multi-nozzle inkjet head, at least one through hole is formed in a substrate forming the ink chamber, and the through hole is used as an alignment mark when the nozzle plate is bonded to the substrate. To be

【0016】この発明の製造方法によれば、インク室を
有する基板とノズルを有するノズルプレートとのアライ
メントを容易にかつ正確に行うことができる。
According to the manufacturing method of the present invention, the alignment between the substrate having the ink chambers and the nozzle plate having the nozzles can be performed easily and accurately.

【0017】この発明の製造方法において、アライメン
トマークに用いる貫通口を、インク供給口を作製する工
程で形成するようにすれば、プロセスが簡便となり低コ
スト化を実現できる。
In the manufacturing method of the present invention, if the through hole used for the alignment mark is formed in the step of forming the ink supply port, the process is simplified and the cost can be reduced.

【0018】本発明の製造方法は、インク滴を噴出する
ための複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノ
ズルに対応して形成された複数のインク室と、各インク
室にインクを供給するインク流路と、インク流路にイン
クを導くインク供給口を備えているとともに、各インク
室にダイヤフラムが形成されており、そのダイヤフラム
の座屈変形によるインク室の容積変化で発生する圧力に
よってインク滴をノズルから噴出するように構成され、
かつ各インク室の境界に溝が設けられてなるインクジェ
ットヘッドを製造する工程において、前記インク室を形
成する基板に少なくとも1つの貫通口を形成し、その貫
通口を、ノズルプレートを基板に接着する際のアライメ
ントマークに用いることによって特徴づけられる。
According to the manufacturing method of the present invention, a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a plurality of ink chambers formed corresponding to the nozzles, and ink for supplying ink to each ink chamber are provided. In addition to having a flow path and an ink supply port that guides ink to the ink flow path, a diaphragm is formed in each ink chamber, and ink drops due to the pressure generated by the volume change of the ink chamber due to the buckling deformation of the diaphragm. Is configured to eject from the nozzle,
In the process of manufacturing an inkjet head in which a groove is provided at the boundary of each ink chamber, at least one through hole is formed in the substrate forming the ink chamber, and the through hole is adhered to the nozzle plate on the substrate. It is characterized by using it as an alignment mark.

【0019】この発明の製造方法によれば、インク室及
びダイヤフラムを有する基板とノズルを有するノズルプ
レートとのアライメントを容易にかつ正確に行うことが
できる。
According to the manufacturing method of the present invention, the alignment between the substrate having the ink chamber and the diaphragm and the nozzle plate having the nozzle can be easily and accurately performed.

【0020】この発明の製造方法において、インク室を
シリコンの異方性エッチングで形成すれば、複数のイン
ク室を同じ大きさに作製できるので、性能にばらつきの
ないヘッドの実現が可能になる。また、インク流路をシ
リコンの異方性エッチングによって形成すれば、複数の
インク流路を同じ大きさに作製できるので、性能にばら
つきのないヘッドの実現が可能になる。
In the manufacturing method of the present invention, if the ink chambers are formed by anisotropic etching of silicon, a plurality of ink chambers can be made to have the same size, so that it is possible to realize a head having no variation in performance. Further, if the ink flow paths are formed by anisotropic etching of silicon, a plurality of ink flow paths can be made to have the same size, so that it is possible to realize a head with no variation in performance.

【0021】さらに、インク室、インク流路及びインク
供給口を、1枚のシリコン基板の異方性エッチングによ
って形成すれば、同じ工程で作製できるので低コスト化
が可能になる。
Furthermore, if the ink chamber, the ink flow path and the ink supply port are formed by anisotropic etching of one silicon substrate, they can be manufactured in the same process, so that the cost can be reduced.

【0022】この発明の製造方法において、インク室と
インク流路とを、前記貫通口を基準に位置合わせして形
成するようにすると、精度の高い位置合わせが可能とな
り、高解像度・小型化・低コスト化が可能になる。
In the manufacturing method of the present invention, if the ink chamber and the ink flow path are formed by aligning with the through-hole as a reference, highly accurate alignment becomes possible, and high resolution, miniaturization, and Cost reduction is possible.

【0023】この発明の製造方法において、前記ダイヤ
フラムを金属で形成するとともに、インク室のダイヤフ
ラム以外の部分である側壁をシリコンで形成し、そのシ
リコンと金属で形成したダイヤフラムとの境界に熱伝導
率の小さい膜を設けておいてもよい。このようにすれ
ば、座屈変形するダイヤフラムが断熱構造になるので、
加熱効率を高めることができる。また、ダイヤフラムの
下地にTa膜を設けておけば、ダイヤフラムとインク室
の側壁との密着力が強くなって、信頼性が高くなる。
In the manufacturing method of the present invention, the diaphragm is made of metal, the side wall of the ink chamber other than the diaphragm is made of silicon, and the thermal conductivity is provided at the boundary between the silicon and the diaphragm made of metal. It is also possible to provide a small film. In this way, the diaphragm that buckles and deforms becomes a heat insulating structure,
The heating efficiency can be improved. Further, if a Ta film is provided on the base of the diaphragm, the adhesion between the diaphragm and the side wall of the ink chamber becomes strong and the reliability becomes high.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1は本発明のインクジェットヘッドの実
施形態の構造を模式的に示す断面図(A)及び平面図
(B)である。
FIG. 1 is a sectional view (A) and a plan view (B) schematically showing the structure of an embodiment of an ink jet head of the present invention.

【0026】なお、図1にはヘッド1個分の構造のみを
示しているが、実際には、このような構造のヘッドを1
次元的に複数配置するか、あるいは、図2に示すように
マトリックス状に複数配置することにより、マルチノズ
ルのインクジェットヘッドが構成される。
Although only the structure for one head is shown in FIG. 1, in practice, a head having such a structure is
A multi-nozzle inkjet head is configured by arranging a plurality of dimensions or by arranging a plurality in a matrix as shown in FIG.

【0027】この実施形態のインクジェットヘッドは、
一般的なインクジェットプリンタに使用される熱歪駆動
方式の記録ヘッドであって、図1に示すように、ノズル
プレート1とシリコン基板2とを備えている。これらノ
ズルプレート1とシリコン基板2とは接着剤にて接着さ
れている。
The ink jet head of this embodiment is
This is a thermal distortion drive type recording head used in a general inkjet printer, and includes a nozzle plate 1 and a silicon substrate 2, as shown in FIG. The nozzle plate 1 and the silicon substrate 2 are bonded with an adhesive.

【0028】ノズルプレート1には、インク滴を噴出す
るためのノズル11が形成されている。
Nozzles 11 for ejecting ink droplets are formed on the nozzle plate 1.

【0029】シリコン基板2には、側壁21aを有する
インク室21と、インク流路22と、インク流路22に
インクを導くためのインク供給口23が形成されてい
る。
The silicon substrate 2 is provided with an ink chamber 21 having a side wall 21a, an ink channel 22, and an ink supply port 23 for guiding ink to the ink channel 22.

【0030】インク室21は、ノズルプレート1の各ノ
ズル11に対応する位置に設けられており、そのノズル
11の中心とインク室21の中心とが略一致している。
これらインク室21、インク流路22及びインク供給口
23は、例えばシリコンの異方性エッチングにより形成
されている。
The ink chamber 21 is provided at a position corresponding to each nozzle 11 of the nozzle plate 1, and the center of the nozzle 11 and the center of the ink chamber 21 are substantially coincident with each other.
The ink chamber 21, the ink flow path 22, and the ink supply port 23 are formed by anisotropic etching of silicon, for example.

【0031】インク室21の裏面側(側壁21aの端
部)には、変形可能なダイヤフラム3が設けられてい
る。ダイヤフラム3の周囲はインク室21の側壁21a
に固定されている。ダイヤフラム3は、Ni膜によって
構成されており、電流を流すことにより生じる熱膨張に
よって座屈変形を起こす電気熱変換素子である。
A deformable diaphragm 3 is provided on the back surface side (end portion of the side wall 21a) of the ink chamber 21. The periphery of the diaphragm 3 is a side wall 21a of the ink chamber 21.
It is fixed to. The diaphragm 3 is composed of a Ni film and is an electrothermal conversion element that causes buckling deformation due to thermal expansion caused by flowing an electric current.

【0032】そして、ダイヤフラム3には、電流を供給
するための電極パッド6が形成されている。このダイヤ
フラム3の電極パッド6は、シリコン基板2上に形成さ
れた配線パターン(図示せず)の電極パッド7に、ワイ
ヤーボンディング8にて接続されている。
The diaphragm 3 is provided with an electrode pad 6 for supplying a current. The electrode pad 6 of the diaphragm 3 is connected to the electrode pad 7 of a wiring pattern (not shown) formed on the silicon substrate 2 by wire bonding 8.

【0033】なお、シリコン基板2にはアライメントマ
ーク(貫通口)25が形成されている。また、ノズルプ
レート1にもアライメントマーク12が形成されてい
る。これらアライメントマーク25,12は、インクジ
ェットヘッドの製作時において各部の位置合わせに使用
される。
An alignment mark (through hole) 25 is formed on the silicon substrate 2. An alignment mark 12 is also formed on the nozzle plate 1. These alignment marks 25 and 12 are used for aligning each part when manufacturing the inkjet head.

【0034】そして、この実施形態においては、ダイヤ
フラム3から側壁21aへの電流の漏洩を防ぎ、かつ、
ダイヤフラム3で発生した熱が側壁21aに伝達しない
ようにするために、ダイヤフラム3と側壁21aとの間
に二酸化シリコン等の絶縁膜5が設けられている。ま
た、ダイヤフラム3と絶縁膜5との密着力を強くするた
めに、ダイヤフラム3と絶縁膜5との間にTa膜4が設
けられている。
In this embodiment, the leakage of current from the diaphragm 3 to the side wall 21a is prevented, and
In order to prevent the heat generated in the diaphragm 3 from being transferred to the side wall 21a, an insulating film 5 made of silicon dioxide or the like is provided between the diaphragm 3 and the side wall 21a. Further, a Ta film 4 is provided between the diaphragm 3 and the insulating film 5 in order to increase the adhesion between the diaphragm 3 and the insulating film 5.

【0035】さらに、インク室21の境界となる部分に
分離溝24が形成されている。この分離溝24は、例え
ばシリコンの異方性エッチングにより形成されている。
Further, a separation groove 24 is formed at the boundary of the ink chamber 21. The separation groove 24 is formed by, for example, anisotropic etching of silicon.

【0036】次に、図1に示す構造のインクジェットヘ
ッドの動作を図3を参照しながら説明する。
Next, the operation of the ink jet head having the structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0037】まず、ダイヤフラム3に電源9からワイヤ
ーボンディング8を通じて金属の所定の電流を流すと、
ダイヤフラム3にジュール熱が発生して、その発熱によ
りダイヤフラム3が膨張する。ところが、ダイヤフラム
3の周囲はインク室21の側壁21aに固定されている
ので、図3(B)に示すように、インク室21側に急激
に座屈変形する。このようにダイヤフラム3が座屈変形
すると、インク室21の圧力が急激に増大して、ノズル
11からインク滴が噴出する。
First, when a predetermined current of metal is applied to the diaphragm 3 from the power source 9 through the wire bonding 8,
Joule heat is generated in the diaphragm 3, and the generated heat causes the diaphragm 3 to expand. However, since the periphery of the diaphragm 3 is fixed to the side wall 21a of the ink chamber 21, it suddenly buckles and deforms toward the ink chamber 21 as shown in FIG. 3B. When the diaphragm 3 buckles and deforms in this way, the pressure in the ink chamber 21 rapidly increases, and ink droplets are ejected from the nozzle 11.

【0038】次に、電流を遮断すると、ダイヤフラム3
は、図3(A)に示すように、元の状態に戻る。なお、
図3では説明を簡単にするために、変形するダイヤフラ
ム3のみを示しており、図1の絶縁膜5とTa膜4は省
略している。
Next, when the current is cut off, the diaphragm 3
Returns to the original state, as shown in FIG. In addition,
In order to simplify the description, only the deformable diaphragm 3 is shown in FIG. 3, and the insulating film 5 and the Ta film 4 in FIG. 1 are omitted.

【0039】ここで、図1に示す構造のインクジェット
ヘッドにおいては、ダイヤフラム3と側壁21aとの間
に熱伝導率の低い絶縁膜5を設けているので、この絶縁
膜5が断熱材として働くためダイヤフラム3の熱容量が
小さくなる結果、ダイヤフラム3の加熱効率が高いイン
クジェットヘッドを実現することができる。
Here, in the ink jet head having the structure shown in FIG. 1, since the insulating film 5 having a low thermal conductivity is provided between the diaphragm 3 and the side wall 21a, the insulating film 5 acts as a heat insulating material. As a result of the reduced heat capacity of the diaphragm 3, it is possible to realize an inkjet head with high efficiency in heating the diaphragm 3.

【0040】なお、絶縁膜5は、製造プロセスにおいて
シリコン基板の裏面に形成する熱酸化膜(SiO2)1
03であってもよい(図6参照)。
The insulating film 5 is the thermal oxide film (SiO 2 ) 1 formed on the back surface of the silicon substrate in the manufacturing process.
It may be 03 (see FIG. 6).

【0041】次に、ダイヤフラムの変形について図4を
参照しながら説明する。
Next, the deformation of the diaphragm will be described with reference to FIG.

【0042】図4は、金属に供給するパルス電流に対し
て、金属の加熱・冷却過程の温度カーブを示した図であ
る。この図4から明らかなように、ダイヤフラムを金属
で構成した場合、加熱時の方が冷却時よりもカーブが急
峻であるので、ダイヤフラムの変形の速度は加熱時の方
が大きい。従って、加熱時にインク室の容積を小さくす
る方が、冷却時にインク室の容積を小さくするよりも、
インク滴を勢いよく噴出することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a temperature curve in the heating / cooling process of the metal with respect to the pulse current supplied to the metal. As is clear from FIG. 4, when the diaphragm is made of metal, the curve during heating is steeper than that during cooling, so the deformation speed of the diaphragm is higher during heating. Therefore, it is better to reduce the volume of the ink chamber during heating than to reduce the volume of the ink chamber during cooling.
Ink droplets can be ejected vigorously.

【0043】ただし、本発明はこれに限定されるもので
はなく、加熱時においてインク室の反対側(インク室か
ら遠ざかる方向)にダイヤフラムが変形し、冷却時にダ
イヤフラムが初期状態に戻る際にインク室に発生する圧
力でインク滴を噴出するようにしても構わない。
However, the present invention is not limited to this, and the diaphragm is deformed on the side opposite to the ink chamber (the direction away from the ink chamber) during heating, and when the diaphragm returns to the initial state during cooling, the ink chamber is restored. The ink droplet may be ejected by the pressure generated at the time.

【0044】以上のように、本実施形態のインクジェッ
トヘッドによれば、ダイヤフラム3の座屈変形によるイ
ンク室21の容積変化で発生する圧力によってインク滴
をノズル11から噴出しているので、従来の片持ち梁ま
たは両持ち梁で煽る構造と比較して圧力が漏れることが
なく、インク滴を効率よく噴出することができる。
As described above, according to the ink jet head of this embodiment, the ink droplets are ejected from the nozzle 11 by the pressure generated by the volume change of the ink chamber 21 due to the buckling deformation of the diaphragm 3, so that the conventional ink jet head is used. Compared with the structure supported by a cantilever beam or a double-supported beam, pressure does not leak, and ink droplets can be ejected efficiently.

【0045】また、インク室21はダイヤフラム3の座
屈変形により振動するが、図1及び図2に示すように、
各インク室21は分離溝24によって分離されているの
で、振動が隣のインク室21が伝わることがなく、クロ
ストークを軽減することができる。
Although the ink chamber 21 vibrates due to the buckling deformation of the diaphragm 3, as shown in FIGS.
Since each ink chamber 21 is separated by the separation groove 24, vibration is not transmitted to the adjacent ink chamber 21 and crosstalk can be reduced.

【0046】図5は本発明のインクジェットヘッドの他
の実施形態の模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of another embodiment of the ink jet head of the present invention.

【0047】図5に示すインクジェットヘッドは、図1
の構成に加えて、ダイヤフラム3の裏面(インク室21
の反対側の面)に、金属よりも熱膨張係数が小さい二酸
化シリコンまたはガラス等の別の絶縁膜10を配置して
いる点に特徴がある。
The ink jet head shown in FIG.
In addition to the above configuration, the back surface of the diaphragm 3 (the ink chamber 21
Is characterized in that another insulating film 10 such as silicon dioxide or glass having a thermal expansion coefficient smaller than that of metal is arranged on the surface opposite to the above.

【0048】この場合の各構成材料の厚さは、例えば、
ダイヤフラム3とインク室21との間の絶縁膜5が50
0Å、Ta膜4が400Å、ダイヤフラム3が2μmで
あり、別の絶縁膜10が2μmである。
The thickness of each constituent material in this case is, for example,
The insulating film 5 between the diaphragm 3 and the ink chamber 21 is 50
0 Å, Ta film 4 is 400 Å, diaphragm 3 is 2 μm, and another insulating film 10 is 2 μm.

【0049】このような厚さにすると、絶縁膜5及びT
a膜4の厚さは、ダイヤフラム3と別の絶縁膜10の厚
さに比べて無視できるくらいに小さくなるので、熱膨張
による変形は、ダイヤフラム3と別の絶縁膜10につい
て考えればよい。
With such a thickness, the insulating film 5 and T
Since the thickness of the a film 4 is negligibly smaller than the thickness of the insulating film 10 different from the diaphragm 3, deformation due to thermal expansion may be considered in the insulating film 10 different from the diaphragm 3.

【0050】図5の構造において、通電によるダイヤフ
ラム3の加熱により、ダイヤフラム3と別の絶縁膜10
とは膨張する。このとき、ダイヤフラム3(Ni膜)の
方が、別の絶縁膜10(例えば二酸化シリコン膜)より
も熱膨張係数が大きいので、ダイヤフラム3の方が別の
絶縁膜10よりも大きく膨張する。従って、ダイヤフラ
ム3はインク室21側に向けてより急激に座屈変形する
ようになる。
In the structure of FIG. 5, by heating the diaphragm 3 by energization, the insulating film 10 different from the diaphragm 3 is heated.
And expand. At this time, the diaphragm 3 (Ni film) has a larger thermal expansion coefficient than the other insulating film 10 (for example, a silicon dioxide film), so that the diaphragm 3 expands more than the other insulating film 10. Therefore, the diaphragm 3 is more rapidly buckled and deformed toward the ink chamber 21 side.

【0051】ここで、以上の実施形態では、金属(導
体)製のダイヤフラム3に電流を流して熱を発生する構
造としているが、本発明はこれに限られることなく、絶
縁体材料製のダイヤフラムの上にヒータを形成し、その
ヒータへの通電により熱を発生させてダイヤフラムを座
屈変形させる構造としてもよい。
Here, in the above embodiment, the structure is such that the electric current is passed through the diaphragm 3 made of metal (conductor) to generate heat, but the present invention is not limited to this, and the diaphragm made of an insulating material is used. It is also possible to form a heater on the above and generate heat by energizing the heater to buckle and deform the diaphragm.

【0052】次に、図1に示すインクジェットヘッドの
製造方法を図6及び図7を参照しながら説明する。
Next, a method for manufacturing the ink jet head shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

【0053】図6(A):基板として両面に熱酸化膜1
02,103が形成されたシリコン基板101を用い
る。
FIG. 6A: Thermal oxide film 1 on both sides as a substrate
The silicon substrate 101 on which 02 and 103 are formed is used.

【0054】図6(B):シリコン基板101裏面の熱
酸化膜103上に、スパッタ法により、Taを例えば1
00Åの厚さで成膜し、次いでメッキの下地としてNi
を例えば200Åの厚さで成膜する。
FIG. 6B: On the thermal oxide film 103 on the back surface of the silicon substrate 101, Ta is deposited by, for example, 1 by sputtering.
A film with a thickness of 00Å is formed, and then Ni is used as the plating base
Is deposited to a thickness of 200Å, for example.

【0055】次に、スルファミン酸Ni浴にシリコン基
板101を浸漬し、前記下地Niを電極にして、電流密
度20mA/cm2、pH4.4、温度50℃の条件で
電解メッキを行う(厚さ:例えば5μm)。このとき、
図8に示すメッキ膜の応力特性(応力と電流密度の関
係)のように、電流密度20mA/cm2でのメッキに
よるNiメッキ膜の応力はゼロである。
Next, the silicon substrate 101 is dipped in a bath of nickel sulfamate, and the underlying Ni is used as an electrode to carry out electrolytic plating under conditions of a current density of 20 mA / cm 2 , pH 4.4 and a temperature of 50 ° C. (thickness). : For example, 5 μm). At this time,
As shown in the stress characteristics (relationship between stress and current density) of the plated film shown in FIG. 8, the stress of the Ni plated film by plating at the current density of 20 mA / cm 2 is zero.

【0056】Niメッキが完了した後、Niメッキ膜上
にフォトレジスト(図示せず)を塗布しダイヤフラム3
の形状にパターニング(露光・現像)する。次に、Ni
メッキ膜及びTa膜(下地Ni)をエッチングにて加工
してダイヤフラム3及びTa膜4を得た後、前記フォト
レジストを剥離する。
After the Ni plating is completed, a photoresist (not shown) is applied on the Ni plated film to form the diaphragm 3
Patterning (exposure and development). Next, Ni
The plating film and the Ta film (underlying Ni) are processed by etching to obtain the diaphragm 3 and the Ta film 4, and then the photoresist is peeled off.

【0057】なお、Ta膜4は、シリコン基板101裏
面の熱酸化膜103(絶縁膜5)とダイヤフラム3の密
着力を上げるために成膜する。
The Ta film 4 is formed to increase the adhesion between the thermal oxide film 103 (insulating film 5) on the back surface of the silicon substrate 101 and the diaphragm 3.

【0058】図6(C):熱酸化膜103上にフォトレ
ジスト(図示せず)を塗布した後、形成すべきアライメ
ントマークに対応した形状にパターニング(露光・現
像)する。次に、CF4ガスを用いて熱酸化膜103を
RIE(反応性イオンエッチング)で乾式エッチングし
た後、前記フォトレジストを剥離する。
FIG. 6C: After applying a photoresist (not shown) on the thermal oxide film 103, patterning (exposure / development) is performed in a shape corresponding to the alignment mark to be formed. Next, the thermal oxide film 103 is dry-etched by RIE (reactive ion etching) using CF 4 gas, and then the photoresist is removed.

【0059】図6(D):(C)の状態のシリコン基板
101をKOH溶液に浸漬して異方性エッチングを行
う。この異方性エッチングにより、図に示すようなテー
パ形状の貫通口104が形成される。この貫通口104
の表面の狭い孔はアライメントマーク25で、以降のプ
ロセスのアライメントに使用することができる。
FIG. 6D: The silicon substrate 101 in the state of FIG. 6C is immersed in a KOH solution for anisotropic etching. By this anisotropic etching, a tapered through hole 104 as shown in the drawing is formed. This through hole 104
The narrow hole on the surface of the is an alignment mark 25, which can be used for alignment in the subsequent processes.

【0060】なお、貫通口104の表面には熱酸化膜1
02が残っているが、貫通口104はシリコン基板10
1を貫通しているので、シリコン基板101の表面側
(熱酸化膜102側)からアライメントマーク25を認
識することができる。
The thermal oxide film 1 is formed on the surface of the through hole 104.
02 remains, but the through-hole 104 has the silicon substrate 10
Since it penetrates through No. 1, the alignment mark 25 can be recognized from the front surface side (the thermal oxide film 102 side) of the silicon substrate 101.

【0061】また、貫通口104は、インクをインク流
路22に導くためのインク供給口23として利用するこ
とができる。
Further, the through hole 104 can be used as the ink supply port 23 for guiding the ink to the ink flow path 22.

【0062】図6(E):シリコン基板101表面の熱
酸化膜102上にフォトレジスト(図示せず)を塗布
し、形成すべきインク室21及びインク流路22に対応
した形状にパターニング(露光・現像)する。このと
き、使用するフォトマスクは、アライメントマーク25
を基準にシリコン基板101に対して位置合わをしてお
くと、高精度の位置合わせができる。
FIG. 6E: A photoresist (not shown) is applied on the thermal oxide film 102 on the surface of the silicon substrate 101, and patterning (exposure) is performed in a shape corresponding to the ink chamber 21 and the ink flow path 22 to be formed. ·develop. At this time, the photomask used is the alignment mark 25.
If the alignment is performed with respect to the silicon substrate 101 on the basis of, the alignment can be performed with high accuracy.

【0063】次に、CF4ガスを用いて熱酸化膜102
をRIEで乾式エッチングした後、前記フォトレジスト
を剥離する。
Next, a thermal oxide film 102 is formed by using CF 4 gas.
Is dry-etched by RIE, and then the photoresist is removed.

【0064】図6(F):(E)の状態のシリコン基板
101をKOH溶液に浸漬して異方性エッチングを行
う。この異方性エッチングにより、図に示すように、テ
ーパ形状の溝105(インク室21)が形成される。ま
た、同時にインク流路22が形成される。
FIG. 6F: The silicon substrate 101 in the state of FIG. 6E is immersed in a KOH solution to perform anisotropic etching. By this anisotropic etching, as shown in the figure, a tapered groove 105 (ink chamber 21) is formed. At the same time, the ink flow path 22 is formed.

【0065】ここで、以上のシリコン基板101の異方
性エッチングにおいて、面方位(100)のシリコン基
板を用いると、形成される溝のテーパ部の面は(11
1)面であり、溝の深さdとパターンの幅xとの関係
は、2d=xtanθであり、溝の深さはパターンの幅
により自由に設計することができる。ここで、(11
1)面と(100)面との角度θは54.7度である。
In the above anisotropic etching of the silicon substrate 101, if a silicon substrate having a plane orientation (100) is used, the surface of the taper portion of the groove formed is (11).
1) surface, the relationship between the depth d of the groove and the width x of the pattern is 2d = xtan θ, and the depth of the groove can be freely designed according to the width of the pattern. Where (11
The angle θ between the 1) plane and the (100) plane is 54.7 degrees.

【0066】図7(G):シリコン基板101裏面の熱
酸化膜103上にフォトレジスト(図示せず)を塗布
し、形成すべきインク室21の側壁2a(隔壁)の厚さ
に対応した形状にパターニング(露光・現像)する。こ
のとき、使用するフォトマスクは、アライメントマーク
25、あるいは、そのアライメントマーク25を形成す
る際にシリコン基板101の裏面に形成した、アライメ
ントマーク(図示せず)を基準に位置合わせを行うと、
高精度の位置合わせができる。
FIG. 7G: A shape corresponding to the thickness of the side wall 2a (partition wall) of the ink chamber 21 to be formed by applying a photoresist (not shown) on the thermal oxide film 103 on the back surface of the silicon substrate 101. Patterning (exposure and development). At this time, if the photomask used is aligned with the alignment mark 25 or an alignment mark (not shown) formed on the back surface of the silicon substrate 101 when the alignment mark 25 is formed,
High-precision alignment is possible.

【0067】次に、CF4ガスを用いて熱酸化膜103
をRIE(反応性イオンエッチング)で乾式エッチング
した後、前記フォトレジストを剥離する。
Next, a thermal oxide film 103 is formed by using CF 4 gas.
Is dry-etched by RIE (reactive ion etching), and then the photoresist is removed.

【0068】図7(H):(G)の状態のシリコン基板
101をKOH溶液に浸漬して異方性エッチングを行
う。この異方性エッチングにより、図に示すようなテー
パ形状の溝106(分離溝24)が形成される。このと
き、形成される溝106によりインク室21の側壁21
aの厚さが決まる。さらに、このプロセス(溝106の
異方性エッチング)によって、図7には示さないが、図
2に示すように、隣のインク室とを分離することができ
る。
7H: The silicon substrate 101 in the state of (G) is immersed in a KOH solution for anisotropic etching. By this anisotropic etching, the tapered groove 106 (separation groove 24) as shown in the drawing is formed. At this time, the side wall 21 of the ink chamber 21 is formed by the groove 106 formed.
The thickness of a is determined. Further, this process (anisotropic etching of the groove 106) can separate the adjacent ink chamber, as shown in FIG. 2, although not shown in FIG.

【0069】図7(I):以上の工程により、インク室
21、インク流路22、インク供給口23、分離溝2
4、及びアライメントマーク25が形成されたシリコン
基板2と、別工程にて複数のノズル11及びアライメン
トマーク12が形成されたノズルプレート12とを、2
つのアライメントマーク25、12を基準に位置合わせ
した状態で接着剤(図示せず)で接着することにより、
インクジェットヘッドが完成する。
FIG. 7I: Through the above steps, the ink chamber 21, the ink flow path 22, the ink supply port 23, the separation groove 2 are formed.
4 and the silicon substrate 2 on which the alignment mark 25 is formed, and the nozzle plate 12 on which the plurality of nozzles 11 and the alignment mark 12 are formed in another process.
By aligning the two alignment marks 25 and 12 with each other by using an adhesive (not shown),
The inkjet head is completed.

【0070】そして最後に、図1に示すように、電気熱
変換素子であるダイヤフラム3に電極パッド(バンプ)
6を形成するとともに、シリコン基板2上に形成した配
線パターン(図示せず)に電極パッド(バンプ)7を形
成し、これら電極パッド6,7を、例えばワイヤーボン
ディング8などの簡便な方法で接続して、ダイヤフラム
3に電流を供給できるようにする。
Finally, as shown in FIG. 1, an electrode pad (bump) is formed on the diaphragm 3 which is an electrothermal converting element.
6 is formed, electrode pads (bumps) 7 are formed on a wiring pattern (not shown) formed on the silicon substrate 2, and these electrode pads 6, 7 are connected by a simple method such as wire bonding 8. Then, the electric current can be supplied to the diaphragm 3.

【0071】なお、前記した図6(D)のプロセスで作
製した貫通口104の先端の孔を、ノズルプレート接着
時のアライメントマーク25として用いる方法は、図1
に示すようなダイヤフラム型のインクジェットヘッドに
限定されるものではない。
The method of using the hole at the tip of the through hole 104 produced by the process of FIG. 6D as the alignment mark 25 at the time of adhering the nozzle plate is as shown in FIG.
It is not limited to the diaphragm type ink jet head as shown in FIG.

【0072】例えば、図9に示すように、インク室22
1内に電気熱変換体223が配置され、その電気熱変換
体223に電流を流すことにより、インクに膜沸騰を起
こしてインク滴をノズル211から噴出する、いわゆる
バブルジェット(登録商標)方式のインクジェットヘッ
ドにも応用することことができる。また、図10に示す
ように、積層型圧電材料323の変形でインク室321
の圧力変化を起こすことにより、インク滴をノズル31
1から噴出する圧電方式のインクジェットヘッドにも応
用することができる。
For example, as shown in FIG. 9, the ink chamber 22
1 has an electrothermal converter 223 disposed therein, and a current is caused to flow through the electrothermal converter 223 to cause film boiling in the ink and eject ink droplets from the nozzle 211, which is a so-called bubble jet (registered trademark) system. It can also be applied to an inkjet head. Also, as shown in FIG. 10, the ink chamber 321 is deformed by the deformation of the laminated piezoelectric material 323.
Ink drops are generated by changing the pressure of the nozzle 31.
It can also be applied to a piezoelectric ink jet head ejecting from 1.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットヘッドによれば、ダイヤフラムの変形によるイン
ク室の容積の変化をインク滴の噴出に利用しているの
で、従来の片持ち梁または両持ち梁で煽る構造と比較し
て圧力が漏れることがなく、インク滴を効率よく噴出す
ることができる。また、各圧力室が溝によって分離され
ているので、振動が隣のインク室に伝わることがなく、
クロストークを軽減することができる。
As described above, according to the ink jet head of the present invention, the change in the volume of the ink chamber due to the deformation of the diaphragm is utilized for the ejection of the ink droplets. Ink droplets can be efficiently ejected without leaking pressure as compared with the structure in which the beam is agitated. Further, since each pressure chamber is separated by the groove, vibration is not transmitted to the adjacent ink chamber,
Crosstalk can be reduced.

【0074】本発明のインクジェットヘッドの製造方法
によれば、インク室を形成する基板に少なくとも1つの
貫通口を形成し、その貫通口を、ノズルプレートを基板
に接着する際のアライメントマークに用いるようにして
いるので、インク室を有する基板とノズルを有するノズ
ルプレートとのアライメントを容易にかつ正確に行うこ
とができる。従って、性能が安定した低コストのインク
ジェットヘッドを提供することができる。
According to the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, at least one through hole is formed in the substrate forming the ink chamber, and the through hole is used as an alignment mark when the nozzle plate is bonded to the substrate. Therefore, the substrate having the ink chambers and the nozzle plate having the nozzles can be aligned easily and accurately. Therefore, a low-cost inkjet head with stable performance can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のインクジェットヘッドの実施形態を模
式的に示す断面図(A)及び平面図(B)である。
FIG. 1 is a cross-sectional view (A) and a plan view (B) schematically showing an embodiment of an inkjet head of the present invention.

【図2】インク室の配列を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing an arrangement of ink chambers.

【図3】本発明のインクジェットヘッドの実施形態の動
作説明図である。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図4】金属にパルス電流を加えたときの金属の加熱・
冷却過程の温度カーブを示す図である。
[Fig. 4] Heating of metal when pulse current is applied to the metal
It is a figure which shows the temperature curve of a cooling process.

【図5】本発明のインクジェットヘッドの他の実施形態
を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図6】図1のインクジェットヘッドの製造方法の説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the inkjet head of FIG.

【図7】同じく製造方法の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the same manufacturing method.

【図8】メッキ膜の応力特性(応力と電流密度の関係)
を示すグラフである。
FIG. 8: Stress characteristics of plated film (relationship between stress and current density)
It is a graph which shows.

【図9】本発明の製造方法を適用することが可能なイン
クジェットヘッド(バブルジェット方式)の例を模式的
に示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of an inkjet head (bubble jet method) to which the manufacturing method of the present invention can be applied.

【図10】本発明の製造方法を適用することが可能なイ
ンクジェットヘッド(圧電方式)の例を模式的に示す断
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of an inkjet head (piezoelectric method) to which the manufacturing method of the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズルプレート 11 ノズル 12 アライメントマーク 2 シリコン基板 21 インク室 21a 側壁 22 インク流路 23 インク供給口 24 分離溝 3 ダイヤフラム(Ni膜) 4 Ta膜 5 絶縁膜 6 電極パッド 7 電極パッド 8 ワイヤーボンディング 9 電源 10 別の絶縁膜 101 シリコン基板 102,103 熱酸化膜 104 貫通口 1 nozzle plate 11 nozzles 12 Alignment mark 2 Silicon substrate 21 ink chamber 21a side wall 22 ink flow path 23 Ink supply port 24 separation groove 3 Diaphragm (Ni film) 4 Ta film 5 insulating film 6 electrode pads 7 electrode pad 8 wire bonding 9 power supplies 10 Another insulating film 101 Silicon substrate 102,103 thermal oxide film 104 through hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF40 AF93 AG55 AG85 AP02 AP25 AP32 AP34 AP52 AP55 AP77 AQ02 BA03 BA15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2C057 AF40 AF93 AG55 AG85 AP02                       AP25 AP32 AP34 AP52 AP55                       AP77 AQ02 BA03 BA15

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を噴出するための複数のノズル
を有するノズルプレートと、前記ノズルに対応して形成
された複数のインク室と、各インク室にインクを供給す
るインク流路と、インク流路にインクを導くインク供給
口を備えたマルチノズルのインクジェットヘッドにおい
て、各インク室にダイヤフラムが形成されており、その
ダイヤフラムの座屈変形によるインク室の容積変化で発
生する圧力によってインク滴をノズルから噴出するよう
に構成されているとともに、各インク室の境界に溝が設
けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a plurality of ink chambers formed corresponding to the nozzles, an ink flow path for supplying ink to each ink chamber, and an ink. In a multi-nozzle inkjet head that has an ink supply port that guides ink to the flow path, a diaphragm is formed in each ink chamber, and ink drops are generated by the pressure generated by the volume change of the ink chamber due to the buckling deformation of the diaphragm. An inkjet head characterized in that it is configured to eject from a nozzle and a groove is provided at a boundary of each ink chamber.
【請求項2】 前記ダイヤフラムは熱膨張により座屈変
形するように構成されていることを特徴とする請求項1
記載のインクジェットヘッド。
2. The diaphragm is configured to buckle and deform due to thermal expansion.
The described inkjet head.
【請求項3】 前記ダイヤフラムが金属で構成されてい
ることを特徴とする請求項1または2記載のインクジェ
ットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the diaphragm is made of metal.
【請求項4】 前記ダイヤフラムを構成する金属が電気
熱変換素子であることを特徴とする請求項3記載のイン
クジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 3, wherein the metal forming the diaphragm is an electrothermal conversion element.
【請求項5】 前記ダイヤフラムには、インク室の反対
側の面に前記ダイヤフラムよりも熱膨張係数が小さい材
料が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載のインクジェットヘッド。
5. The inkjet according to claim 1, wherein the diaphragm is provided with a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the diaphragm on a surface opposite to the ink chamber. head.
【請求項6】 前記ダイヤフラムを構成する電気熱変換
素子が、前記基板に形成された配線パターンにワイヤー
ボンディングで接続されていることを特徴とする請求項
1〜5のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. The ink jet head according to claim 1, wherein the electrothermal conversion element forming the diaphragm is connected to a wiring pattern formed on the substrate by wire bonding. .
【請求項7】 インク滴を噴出するための複数のノズル
を有するノズルプレートと、前記ノズルに対応して形成
された複数のインク室と、各インク室にインクを供給す
るインク流路と、インク流路にインクを導くインク供給
口を備え、インク室の圧力変化よってインク滴をノズル
から噴出するように構成されているとともに、各インク
室の境界に溝が設けられてなるマルチノズルのインクジ
ェットヘッドを製造する工程において、前記インク室を
形成する基板に少なくとも1つの貫通口を形成し、その
貫通口を、ノズルプレートを基板に接着する際のアライ
メントマークに用いることを特徴とするインクジェット
ヘッドの製造方法。
7. A nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a plurality of ink chambers formed corresponding to the nozzles, an ink flow path for supplying ink to each ink chamber, and an ink. A multi-nozzle inkjet head having an ink supply port for introducing ink to a flow path, configured to eject an ink droplet from a nozzle according to a pressure change in the ink chamber, and having a groove provided at a boundary between the ink chambers. In the step of manufacturing the inkjet head, at least one through hole is formed in the substrate forming the ink chamber, and the through hole is used as an alignment mark when the nozzle plate is bonded to the substrate. Method.
【請求項8】 前記貫通口を、前記インク供給口を作製
する工程で形成することを特徴とする請求項7記載のイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
8. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 7, wherein the through hole is formed in a step of forming the ink supply port.
【請求項9】 インク滴を噴出するための複数のノズル
を有するノズルプレートと、前記ノズルに対応して形成
された複数のインク室と、各インク室にインクを供給す
るインク流路と、インク流路にインクを導くインク供給
口を備えているとともに、各インク室にダイヤフラムが
形成されており、そのダイヤフラムの座屈変形によるイ
ンク室の容積変化で発生する圧力によってインク滴をノ
ズルから噴出するように構成され、かつ各インク室の境
界に溝が設けられてなるマルチノズルのインクジェット
ヘッドを製造する工程において、前記インク室を形成す
る基板に少なくとも1つの貫通口を形成し、その貫通口
を、ノズルプレートを基板に接着する際のアライメント
マークに用いることを特徴とするインクジェットヘッド
の製造方法。
9. A nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a plurality of ink chambers formed corresponding to the nozzles, an ink flow path for supplying ink to each ink chamber, and an ink. An ink supply port that guides ink to the flow path is provided, and a diaphragm is formed in each ink chamber, and ink droplets are ejected from the nozzle by the pressure generated by the volume change of the ink chamber due to the buckling deformation of the diaphragm. In the process of manufacturing a multi-nozzle inkjet head having the above-mentioned configuration and grooves provided at the boundaries of the ink chambers, at least one through hole is formed in the substrate forming the ink chamber, and the through hole is formed. A method for manufacturing an inkjet head, which is used as an alignment mark when a nozzle plate is bonded to a substrate.
【請求項10】 前記インク室をシリコンの異方性エッ
チングで形成することを特徴とする請求項9記載のイン
クジェットヘッドの製造方法。
10. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 9, wherein the ink chamber is formed by anisotropic etching of silicon.
【請求項11】 前記インク流路をシリコンの異方性エ
ッチングによって形成することを特徴とする請求項9ま
たは10記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. The method for manufacturing an inkjet head according to claim 9, wherein the ink flow path is formed by anisotropic etching of silicon.
【請求項12】 前記インク室、前記インク流路及び前
記インク供給口を、1枚のシリコン基板の異方性エッチ
ングによって形成することを特徴とする請求項9〜11
のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. The ink chamber, the ink flow path, and the ink supply port are formed by anisotropic etching of one silicon substrate.
5. The method for manufacturing an inkjet head according to any one of 1.
【請求項13】 前記インク室とインク流路とを、前記
貫通口を基準に位置合わせして形成することを特徴とす
る請求項9〜12のいずれかに記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。
13. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 9, wherein the ink chamber and the ink flow path are formed by aligning with the through hole as a reference.
【請求項14】 前記ダイヤフラムを金属で形成すると
ともに、インク室のダイヤフラム以外の部分である側壁
をシリコンで形成し、そのシリコンと金属で形成したダ
イヤフラムとの境界に熱伝導率の小さい膜を設けること
を特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載のインク
ジェットヘッドの製造方法。
14. The diaphragm is formed of metal, and a side wall of the ink chamber other than the diaphragm is formed of silicon, and a film having a small thermal conductivity is provided at a boundary between the silicon and the diaphragm formed of metal. The method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 9 to 13, wherein:
【請求項15】 前記ダイヤフラムの下地にTa膜を設
けることを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載
のインクジェットヘッドの製造方法。
15. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 9, wherein a Ta film is provided on the base of the diaphragm.
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