JP2001171104A - Acoustic ink jet recording head - Google Patents

Acoustic ink jet recording head

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JP2001171104A
JP2001171104A JP36305499A JP36305499A JP2001171104A JP 2001171104 A JP2001171104 A JP 2001171104A JP 36305499 A JP36305499 A JP 36305499A JP 36305499 A JP36305499 A JP 36305499A JP 2001171104 A JP2001171104 A JP 2001171104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acoustic
ink
recording head
ink jet
piezoelectric elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP36305499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Usami
浩之 宇佐美
Hiroshi Ikeda
宏 池田
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP36305499A priority Critical patent/JP2001171104A/en
Publication of JP2001171104A publication Critical patent/JP2001171104A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic ink jet recording head which can be manufactured and mounted easily while exhibiting excellent durability and which can fly an ink drop stably while preventing crosstalk effectively. SOLUTION: The acoustic ink jet recording head comprises a substrate having one side arranged with a plurality of piezoelectric elements 34 at a specified interval and the other side arranged with acoustic lenses 38 corresponding to the piezoelectric elements 34, and an ink holding part 42 formed on the other side of the substrate 30 and provided with ink ejection openings 48 at positions corresponding to the focal position of the acoustic lenses 38. The space between the piezoelectric elements 34 is preferably filled with a substance 102 softer than the piezoelectric elements 34.

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、音響インクジェッ
ト記録ヘッドに関し、詳しくは、音響インクジェット方
式の記録装置に使用される集積音響レンズアレイを備え
た音響インクジェット記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic ink jet recording head, and more particularly, to an acoustic ink jet recording head provided with an integrated acoustic lens array used in an acoustic ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】紙や布などの記録媒体に飛翔させたイン
クの微小滴を付着させて記録を行うインクジェット方式
のプリンタは、他の記録方式に比べて騒音が少なく、小
型化が容易であることから、パーソナル用を中心に広く
普及している。従来、種々のインクジェット方式のプリ
ンタが提案されており、代表的なものとしては、熱エネ
ルギーによってインク中に気泡を発生させ、発生した気
泡の圧力によりインク滴を吐出させるサーマルインクジ
ェット方式(特公昭56−9492号公報等)や、ピエ
ゾ素子を用いて物理的にインク室に圧力変動を発生さ
せ、インク室からインク滴を吐出させるピエゾ方式(特
公昭53−12138号公報等)のものを挙げることが
できる。
2. Description of the Related Art Ink jet printers which perform printing by adhering fine droplets of ink jetted onto a recording medium such as paper or cloth perform recording with less noise and can be easily miniaturized as compared with other recording systems. Therefore, it is widely used mainly for personal use. Conventionally, various ink jet printers have been proposed. A typical example is a thermal ink jet printer that generates bubbles in ink by thermal energy and ejects ink droplets by the pressure of the generated bubbles (Japanese Patent Publication No. -9492) or a piezo method (JP-B-53-12138) in which a pressure fluctuation is physically generated in an ink chamber using a piezo element to eject ink droplets from the ink chamber. Can be.

【0003】しかしながら、従来のサーマルインクジェ
ット方式やピエゾ方式のインクジェットプリンタでは、
解像度を上げるためにノズルの口径を小さくすると、イ
ンクによるノズルの目詰まりが発生し易くなり信頼性に
欠けるという問題があった。また、このような小口径の
ノズルの作製にも高度の作製技術を必要とし、製造歩留
まりが低下するという問題もあった。
However, in a conventional thermal ink jet system or piezo system ink jet printer,
If the diameter of the nozzle is reduced in order to increase the resolution, clogging of the nozzle with ink tends to occur, and there is a problem that reliability is lacking. In addition, the production of such a small-diameter nozzle also requires a high-level production technique, and there is a problem that the production yield is reduced.

【0004】最近では、ピエゾ素子などの振動子を用い
て発生させた超音波を利用してインク滴を飛翔させる、
音響インクジェット方式も提案されている(K.A.Krouse
等、「インクジェットの収束」IBM Technical Disclosu
re Bulletin, Vil.16, No.4.1973.9, 1168-1170)。音
響インクジェット方式のインク噴射の原理は、電圧を印
加して振動子で発生させた超音波が、音響媒体を伝播
し、音響レンズによりインクの自由表面で焦点を結ぶよ
うに収束させられて、自由表面から液滴を飛翔させるも
のである。この音響インクジェット方式の記録ヘッド
は、ノズルを持たない簡単な構造であるため、ノズルの
目詰まりの問題は発生しない。この点で、音響インクジ
ェット方式は、これまで主流であったサーマルインクジ
ェット方式やピエゾ方式の持つ問題点を解決する記録方
法であるといえる。
Recently, ink droplets are made to fly using ultrasonic waves generated using a vibrator such as a piezo element.
An acoustic ink jet system has also been proposed (KAKrouse
"Inkjet convergence" IBM Technical Disclosu
re Bulletin, Vil. 16, No.4.1973.9, 1168-1170). The principle of ink ejection in the acoustic ink jet system is that ultrasonic waves generated by a vibrator by applying a voltage propagate through an acoustic medium and are converged by an acoustic lens so as to focus on the free surface of the ink. Droplets fly from the surface. Since the recording head of this acoustic ink jet system has a simple structure without a nozzle, the problem of nozzle clogging does not occur. In this regard, the acoustic ink jet method can be said to be a recording method that solves the problems of the thermal ink jet method and the piezo method, which have hitherto been mainstream.

【0005】しかしながら、音響レンズをアレイ状に集
積する場合、音波の回折によりクロストークが発生する
という問題があった。すなわち、音響インクジェット方
式の記録ヘッドでは、図13に示すように、駆動電極3
2と対向電極36A、36B、及び36Cとの間に圧電
素子34を挟持して構成されている。例えば、駆動電極
32と対向電極36Bとの間にRF駆動電圧が印加され
ると、圧電素子34が振動し超音波が発生する。発生し
た超音波は基板30を伝播し、音響レンズ38Bによっ
て音響ビームとしてインク44の自由表面(気液界面)
48B付近で焦点を結ぶように収束させられて、インク
44の自由表面48Bにエネルギーが付与され、インク
滴50Bが飛翔する。このとき圧電素子34で発生した
超音波の一部は、共通部材である圧電素子34や基板3
0内で拡散し、矢印で示すように、インク中を伝播して
インク保持板40により反射され、反射波として隣接す
る音響レンズ38Aや38Cに入射する。このため、音
響レンズ38Aや38Cで同時に音響ビームを収束させ
る際に、この反射波が収束波と打ち消し合って収束する
音響ビームを弱めたり、焦点距離を変動させたりする、
いわゆるクロストークが発生する。クロストークは、イ
ンク滴の発生不良やインク滴速度の低下等、インク飛翔
の安定性を低下させるため、音響インクジェット方式の
記録ヘッドでは重要な問題となる。
However, when acoustic lenses are integrated in an array, there is a problem that crosstalk occurs due to diffraction of sound waves. That is, in the recording head of the acoustic ink jet system, as shown in FIG.
The piezoelectric element 34 is sandwiched between the second electrode 2 and the counter electrodes 36A, 36B, and 36C. For example, when an RF drive voltage is applied between the drive electrode 32 and the counter electrode 36B, the piezoelectric element 34 vibrates and generates an ultrasonic wave. The generated ultrasonic wave propagates through the substrate 30, and is converted into an acoustic beam by the acoustic lens 38B as a free surface of the ink 44 (gas-liquid interface).
The focus is converged so as to form a focus near 48B, energy is applied to the free surface 48B of the ink 44, and the ink droplet 50B flies. At this time, a part of the ultrasonic waves generated by the piezoelectric element 34 is shared by the piezoelectric element 34 and the
The light diffuses within 0, propagates through the ink, is reflected by the ink holding plate 40, and enters the adjacent acoustic lenses 38A and 38C as reflected waves as indicated by arrows. For this reason, when the acoustic beams are simultaneously converged by the acoustic lenses 38A and 38C, the reflected wave cancels the converged wave to weaken the converged acoustic beam, or changes the focal length.
So-called crosstalk occurs. Crosstalk is a serious problem in acoustic ink jet type recording heads because it lowers the stability of ink flight, such as poor ink drop generation and reduced ink drop speed.

【0006】特公平6−45233号公報には、図14
に示すように、基板30に狭い溝を形成して分離し、こ
の溝を空気、あるいは音響媒体である基板と音響的不整
合が生じる媒体102で満たすと共に、分離した基板ご
とに圧電素子34A、34B、及び34Cをそれぞれ形
成することにより、音響レンズ38A、38B、及び3
8Cをそれぞれ音響的に絶縁した音響インクジェット記
録ヘッドが開示されている。この構造によれば、例え
ば、圧電素子34Bで発生した超音波は基板30を伝播
する際に拡散することがなく、クロストークを防止する
ことができる。
In Japanese Patent Publication No. 6-45233, FIG.
As shown in FIG. 3, a narrow groove is formed in the substrate 30 and separated, and the groove is filled with air or a medium 102 that causes acoustic mismatch with the substrate which is an acoustic medium, and the piezoelectric elements 34A, The formation of the acoustic lenses 38A, 38B, and 3
An acoustic ink jet recording head in which each of 8C is acoustically insulated is disclosed. According to this structure, for example, the ultrasonic waves generated by the piezoelectric element 34B do not diffuse when propagating through the substrate 30, and thus crosstalk can be prevented.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、音響イ
ンクジェット記録装置においても、現実には600dp
i以上の解像度が必要とされ、音響レンズが高密度で配
置された記録ヘッドを用いることになるため、各音響レ
ンズを音響的に絶縁するために基板に溝を刻むのは、ド
ライエッチング、ウエットエッチング、ダイシング等の
技術を用いても困難である。
However, in the acoustic ink jet recording apparatus, 600 dp is actually used.
Since a recording head having a resolution of i or higher is required and acoustic lenses are arranged at high density, grooves are formed in the substrate to acoustically insulate each acoustic lens by dry etching and wet etching. It is difficult to use techniques such as etching and dicing.

【0008】また、音響レンズを高密度で配置する場
合、音響レンズに対応して設けられる圧電素子の電極も
共通電極を用いるなど簡略化した配線が必要となるが、
図14のように、基板に深い溝を形成すると、少なくと
も駆動電極を共通にすることはできず、また、圧電素子
間に隙間が開いているため対向電極を共通にすることも
難しい。
When the acoustic lenses are arranged at a high density, the electrodes of the piezoelectric elements provided corresponding to the acoustic lenses require simplified wiring such as using a common electrode.
As shown in FIG. 14, when a deep groove is formed in a substrate, at least a common drive electrode cannot be used, and it is also difficult to use a common counter electrode because a gap is opened between piezoelectric elements.

【0009】さらに、基板に深い溝を形成すると、基板
強度が著しく低下するし、この溝を他の媒体で埋める場
合にも、均一に埋めることが難しくなる。
Further, when a deep groove is formed in the substrate, the strength of the substrate is significantly reduced, and it is difficult to fill the groove uniformly with another medium.

【0010】従って、本発明の目的は、製造及び実装が
容易で、耐久性に優れ、クロストークを効果的に防止す
ることができ、インク滴を安定に飛翔させることができ
る音響インクジェット記録ヘッドを提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide an acoustic ink jet recording head which is easy to manufacture and mount, has excellent durability, can effectively prevent crosstalk, and can stably fly ink droplets. To provide.

【0011】[0011]

【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の音響インクジェット記録ヘッドは、一方の
面に所定間隔離間して配列された複数の圧電素子を備
え、他方の面に該圧電素子の各々に対応する音響レンズ
を備えた基板と、前記基板の他方の面との間に形成され
ると共に、前記音響レンズの焦点位置の各々に対応した
位置にインク噴射口が設けられたインク保持部と、を備
えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an acoustic ink jet recording head according to the present invention comprises a plurality of piezoelectric elements arranged on one surface at predetermined intervals, and the other surface comprises a plurality of piezoelectric elements. A substrate provided with an acoustic lens corresponding to each of the piezoelectric elements, and formed between the other surface of the substrate and an ink ejection port provided at a position corresponding to each of the focal positions of the acoustic lens. And an ink holding unit.

【0012】本発明では、複数の圧電素子が所定間隔離
間して配列されているため、圧電素子内での振動の伝播
がなく、初期の段階で超音波の拡散が防止できるため、
効果的にクロストークを防止することができ、インク滴
を安定に飛翔させることができる。また、基板に溝など
を設けることがないため、製造及び実装が容易で、耐久
性に優れている。
In the present invention, since a plurality of piezoelectric elements are arranged at predetermined intervals, vibration is not propagated in the piezoelectric elements, and diffusion of ultrasonic waves can be prevented at an early stage.
Crosstalk can be effectively prevented, and ink droplets can fly stably. In addition, since no groove or the like is provided on the substrate, manufacture and mounting are easy and the durability is excellent.

【0013】圧電素子間の隙間に、振動吸収材料等の圧
電素子よりも軟性の物質を充填することもできる。圧電
素子間の隙間に圧電素子よりも軟性の物質を充填するこ
とで、圧電素子間が音響的により絶縁される。
The gaps between the piezoelectric elements can be filled with a substance softer than the piezoelectric elements, such as a vibration absorbing material. By filling the gap between the piezoelectric elements with a softer substance than the piezoelectric elements, the piezoelectric elements are acoustically insulated from each other.

【0014】すなわち、基板に溝が設けられていないた
め、基板側の電極を共通電極とすることができ、圧電素
子間の隙間に軟性の物質を充填したときには、圧電素子
に電圧を印加するため一対の電極の少なくとも一方の電
極の少なくとも一部分を、共通電極とすることができ、
音響レンズが高密度で配置される場合にも、簡略化した
配線が可能となる。
That is, since no groove is provided in the substrate, the electrode on the substrate side can be used as a common electrode, and when a gap between the piezoelectric elements is filled with a soft substance, a voltage is applied to the piezoelectric elements. At least a portion of at least one of the pair of electrodes can be a common electrode,
Even when acoustic lenses are arranged at high density, simplified wiring is possible.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本実施
の形態の音響インクジェット記録ヘッドを適用した音響
インクジェットプリンタについて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an acoustic ink jet printer to which an acoustic ink jet recording head of the present embodiment is applied will be described with reference to the drawings.

【0016】図1に示すように、音響インクジェットプ
リンタ100は、例えばパーソナルコンピュータ等の上
位ホスト10に、図示しないパラレルポートやネットワ
ークを介して接続され、上位ホスト10からの記録情報
に基づいて印字を行う。音響インクジェットプリンタ1
00の上面後部には、給紙口14が設けられており、給
紙口14から記録用紙16が音響インクジェットプリン
タ100内に導入される。導入された記録用紙16は、
図示しない駆動モータにより回転駆動されるローラ18
Aに挟持されて下流側に搬送され、搬送途中でキャリッ
ジ20に保持された記録ヘッド22の下方直近を通過す
る。記録ヘッド22は紙幅に合わせてキャリッジ20内
を搬送方向と直交する方向に往復移動し、下方直近を通
過する記録用紙16に印字を行う。印字後の記録用紙1
6は、図示しない駆動モータにより回転駆動されるロー
ラ18Bに挟持されて下流側に搬送され、音響インクジ
ェットプリンタ100の前面下部に設けられた排紙トレ
イ24に排出される。
As shown in FIG. 1, the acoustic inkjet printer 100 is connected to an upper-level host 10 such as a personal computer via a parallel port or a network (not shown), and prints based on recording information from the upper-level host 10. Do. Acoustic inkjet printer 1
A paper feed port 14 is provided at the rear of the upper surface of the sheet 00, and the recording paper 16 is introduced into the acoustic inkjet printer 100 from the paper feed port 14. The introduced recording paper 16 is
Roller 18 driven to rotate by a drive motor (not shown)
The recording paper 22 is conveyed to the downstream side while being pinched by A, and passes immediately below the recording head 22 held by the carriage 20 during the conveyance. The recording head 22 reciprocates in the carriage 20 in a direction perpendicular to the conveying direction in accordance with the paper width, and prints on the recording paper 16 passing immediately below. Recording paper 1 after printing
6 is conveyed to the downstream side while being nipped by a roller 18B rotated by a drive motor (not shown), and is discharged to a paper discharge tray 24 provided at a lower front surface of the acoustic inkjet printer 100.

【0017】記録ヘッド22は、図2にその一部分の断
面図を示すように、音響媒体からなる基板30と、イン
ク保持部としてのインク溜め42と、を備えている。
The recording head 22 includes a substrate 30 made of an acoustic medium and an ink reservoir 42 as an ink holding part, as shown in FIG.

【0018】基板30の一方の面には、図3に示すよう
に、n(n≧2)個の音響レンズ38が所定解像度、例
えば100dpiの間隔で一列に並べられ、このn個の
レンズ列が各列の音響レンズ38の配列方向に1/nピ
ッチずつずらされてm(m≧2)列(本実施の形態では
6列)配置された、いわゆる千鳥配置とされている。ま
た、音響レンズ38は基板30と一体となるように形成
され、音響レンズ38の焦点距離だけ離間した位置に
は、基板30に対向するようにインク保持板40が設け
られている。基板30とインク保持板40との間には、
インク保持部としてのインク溜め42が形成され、イン
ク溜め42はインク44で満たされている。また、イン
ク保持板40には、各音響レンズ38の焦点位置に対応
してインク噴射口46が千鳥状に穿設されている。イン
ク噴射口46には、インクの表面張力により自由表面
(気液界面)48が形成されている。
As shown in FIG. 3, on one surface of the substrate 30, n (n ≧ 2) acoustic lenses 38 are arranged in a line at a predetermined resolution, for example, at an interval of 100 dpi. Are arranged in m (m ≧ 2) rows (six rows in this embodiment) so as to be shifted by 1 / n pitch in the arrangement direction of the acoustic lenses 38 in each row, that is, a so-called staggered arrangement. The acoustic lens 38 is formed so as to be integral with the substrate 30, and an ink holding plate 40 is provided at a position separated by the focal length of the acoustic lens 38 so as to face the substrate 30. Between the substrate 30 and the ink holding plate 40,
An ink reservoir 42 as an ink holding unit is formed, and the ink reservoir 42 is filled with ink 44. In addition, in the ink holding plate 40, ink ejection ports 46 are formed in a staggered manner corresponding to the focal positions of the acoustic lenses 38. A free surface (gas-liquid interface) 48 is formed in the ink ejection port 46 by the surface tension of the ink.

【0019】一方、基板30の他方の面には、図4に示
すように、n個の駆動電極32が、各レンズ列のk(k
=1,2,3,.....,n)番目のレンズに対応し
た圧電素子を直列に接続するように設けられ、k番目の
レンズに対応した圧電素子に対して共通電極になってい
る。各駆動電極32には、図2に示すように、各音響レ
ンズ38に対応する位置に、円柱状の圧電素子34が所
定間隔隔てて配置され、圧電素子と圧電素子との隙間に
は、圧電素子よりも軟性の物質(以下、単に「軟性物
質」と称する)102が埋設されている。各圧電素子3
4には、図4に示すように、各列内の圧電素子を直列に
接続するように、m個の対向電極36が設けられてい
る。対向電極36は各列内の圧電素子に対して共通電極
となる。
On the other hand, on the other surface of the substrate 30, as shown in FIG.
= 1, 2, 3,. . . . . , N) is provided so as to connect the piezoelectric elements corresponding to the lens in series, and serves as a common electrode for the piezoelectric element corresponding to the k-th lens. As shown in FIG. 2, a columnar piezoelectric element 34 is disposed at a position corresponding to each acoustic lens 38 at a predetermined interval on each drive electrode 32, and a piezoelectric element is provided in a gap between the piezoelectric elements. A substance 102 that is softer than the element (hereinafter simply referred to as “soft substance”) 102 is embedded. Each piezoelectric element 3
4, m counter electrodes 36 are provided so as to connect the piezoelectric elements in each column in series, as shown in FIG. The counter electrode 36 serves as a common electrode for the piezoelectric elements in each row.

【0020】この記録ヘッド22の駆動電極32と対向
電極36との間にRF駆動電圧が印加されると、電圧が
印加された駆動電極32と対向電極36との交差位置に
挟持された圧電素子34が振動し音波が発生する。各圧
電素子34が分離されて配置されているため、発生した
音波は拡散することなく基板30を通って伝播し、音響
レンズ38によって音響ビームとしてインク44の自由
表面(気液界面)48付近で焦点を結ぶように収束させ
られて、インク44の自由表面48にエネルギーが付与
され、インク滴50が飛翔する。
When an RF driving voltage is applied between the driving electrode 32 and the counter electrode 36 of the recording head 22, the piezoelectric element sandwiched at the intersection of the driving electrode 32 and the counter electrode 36 to which the voltage is applied. 34 vibrates to generate a sound wave. Since each piezoelectric element 34 is arranged separately, the generated sound wave propagates through the substrate 30 without being diffused, and is formed as an acoustic beam by the acoustic lens 38 near the free surface (gas-liquid interface) 48 of the ink 44. Focused and focused, energy is applied to the free surface 48 of the ink 44 and the ink droplet 50 flies.

【0021】次に、本発明の音響インクジェット記録ヘ
ッドの製造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the acoustic ink jet recording head of the present invention will be described.

【0022】まず、図5に示すように、音響媒体からな
る基板30の一方の面に、フレネルレンズ等の音響レン
ズ38を形成する。基板の厚さは任意に規定できるが、
10mm〜0.1μmの範囲とするのが好ましい。ま
た、基板材料にはインク中での音速よりも遥かに大きい
伝播速度を有する材料を用いる。具体的には、シリコ
ン、窒化シリコン、溶融水晶、ガラスなどを用いること
ができる。
First, as shown in FIG. 5, an acoustic lens 38 such as a Fresnel lens is formed on one surface of a substrate 30 made of an acoustic medium. The thickness of the substrate can be arbitrarily specified,
It is preferable that the thickness be in the range of 10 mm to 0.1 μm. In addition, a material having a propagation speed much higher than the speed of sound in the ink is used as the substrate material. Specifically, silicon, silicon nitride, fused quartz, glass, or the like can be used.

【0023】次に、基板30の音響レンズ38を形成し
たのとは反対側の面に、駆動電極材料を着膜した後、フ
ォトリソグラフィ工程によって、各列のk番目の圧電素
子を直列に接続するようにパターンニングして、図6に
示すように、n個の駆動電極32を形成する。圧電素子
の振動を基板30に伝達できるように、駆動電極32は
できるだけ薄いことが好ましく、駆動電極の厚さは1μ
m以上が好ましく、約20μmが特に好ましい。電極材
料としては、Al、Ti、Ta等が好ましい。また、電
極は単層構造でも多層構造でもよく、Al単層電極のほ
か、例えば、Ti−Taからなる層を100nm形成
し、引き出し線としてAlを1μm着膜した後、パター
ニングして形成した2層構造の電極とすることもでき
る。
Next, after a driving electrode material is deposited on the surface of the substrate 30 opposite to the surface on which the acoustic lens 38 is formed, the k-th piezoelectric element in each row is connected in series by a photolithography process. Then, as shown in FIG. 6, n drive electrodes 32 are formed. The drive electrode 32 is preferably as thin as possible so that the vibration of the piezoelectric element can be transmitted to the substrate 30, and the thickness of the drive electrode is 1 μm.
m or more, and particularly preferably about 20 μm. As the electrode material, Al, Ti, Ta or the like is preferable. The electrode may have a single-layer structure or a multi-layer structure. In addition to the Al single-layer electrode, for example, a layer made of Ti-Ta is formed to a thickness of 100 nm, Al is deposited as a lead line to a thickness of 1 μm, and then patterned. An electrode having a layer structure may be used.

【0024】次に、図7に示すように、圧電素子34を
製膜する。圧電素子の厚さは、0.1μm〜10mmと
するのが好ましく、圧電素子の材料としては、PZT、
LiNbNO3、ZnO等を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 7, the piezoelectric element 34 is formed. The thickness of the piezoelectric element is preferably from 0.1 μm to 10 mm, and as the material of the piezoelectric element, PZT,
LiNbNO 3 , ZnO or the like can be used.

【0025】次に、図8に示すように、フォトリソグラ
フィ工程とエッチング工程とにより、溝104を形成し
て、圧電素子34の各々を個別にn×m個に分離し、図
9に示すように、軟性物質102を、圧電素子34と同
じ高さになるまで溝104に充填する。軟性物質は、圧
電素子よりも軟性の物質であれば特に制限はないが、圧
電素子の振動を吸収できる振動吸収材料を用いることが
好ましい。軟性物質としては、ゴム、エラストマー、熱
可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー等を用いる
ことができるが、耐熱性に優れる点で、ポリアミド、ポ
リイミドが好ましい。例えば、ポリイミドを充填する場
合には、ポリイミドを回転塗布した後、270℃で1時
間加熱処理を行ってポリイミドを溝内部に行き渡らせ、
その後、圧電素子と同じ高さになるまで研磨を行い、不
要なポリイミドを除去する。
Next, as shown in FIG. 8, a groove 104 is formed by a photolithography step and an etching step, and each of the piezoelectric elements 34 is individually separated into n × m pieces, as shown in FIG. Then, the groove 104 is filled with the soft substance 102 until the height becomes the same as that of the piezoelectric element 34. The soft material is not particularly limited as long as it is softer than the piezoelectric element, but it is preferable to use a vibration absorbing material capable of absorbing the vibration of the piezoelectric element. As the soft substance, rubber, elastomer, thermoplastic plastic, thermoplastic elastomer and the like can be used, but polyamide and polyimide are preferable in terms of excellent heat resistance. For example, when filling with polyimide, after spin-coating the polyimide, heat treatment is performed at 270 ° C. for 1 hour to spread the polyimide inside the groove,
Thereafter, polishing is performed until the height becomes the same as that of the piezoelectric element, and unnecessary polyimide is removed.

【0026】次に、対向電極材料を着膜した後、フォト
リソグラフィ工程によって、各列内の圧電素子を直列に
つなぐようにパターンニングして、図10に示すよう
に、各列ごとに独立したm個の対向電極32を形成す
る。電極材料としてAl、Ti、Ta等が好ましい点、
電極は単層構造でも多層構造でもよい点は、駆動電極と
同様である。
Next, after the counter electrode material is deposited, the piezoelectric elements in each row are patterned so as to be connected in series by a photolithography process, and as shown in FIG. m counter electrodes 32 are formed. Al, Ti, Ta, etc. are preferable as the electrode material,
The point that the electrode may have a single-layer structure or a multilayer structure is the same as the drive electrode.

【0027】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘ
ッドは、複数の圧電素子が所定間隔離間して配列されて
いるため、圧電素子内での振動の伝播がなく、初期の段
階で超音波の拡散が防止できるため、効果的にクロスト
ークを防止することができ、インク滴を安定に飛翔させ
ることができる。
In the acoustic ink jet recording head according to the present embodiment, since a plurality of piezoelectric elements are arranged at predetermined intervals, vibration is not propagated in the piezoelectric elements, and ultrasonic waves are diffused in the initial stage. Therefore, crosstalk can be effectively prevented, and ink droplets can be stably fly.

【0028】また、基板に溝などを設けていないため、
製造及び実装が容易で、耐久性に優れている。特に、上
記の実施の形態では、圧電素子間の隙間に圧電素子より
も軟性の物質を充填することで、圧電素子間が音響的に
より完全に絶縁され、圧電素子の表面側にも共通の電極
を設けることが容易になる。
Also, since no grooves are provided on the substrate,
It is easy to manufacture and mount, and has excellent durability. In particular, in the above embodiment, the gap between the piezoelectric elements is filled with a softer substance than the piezoelectric elements, so that the piezoelectric elements are acoustically more completely insulated from each other. Can be easily provided.

【0029】上記実施の形態では、軟性物質102を溝
104に充填した構造としたが、この軟性物質に代えて
レジスト材料を溝104に充填し、対向電極32を形成
した後に、アッシングやエッチングにより溝104に埋
め込んだレジスト材料を除去し、図11に示すように、
溝104内を空洞としてもよい。
In the above embodiment, the groove 104 is filled with the soft substance 102. However, the groove 104 is filled with a resist material instead of this soft substance, and the counter electrode 32 is formed. The resist material embedded in the groove 104 is removed, and as shown in FIG.
The interior of the groove 104 may be hollow.

【0030】上記実施の形態では、軟性物質102を溝
104に埋め込んだ後に対向電極32を形成したが、電
極材料として、ポリイミド等の補強層106と配線層1
08とからなるTABテープを用いて、図12に示すよ
うに、溝104形成後に直接、対向電極32を形成する
こともできる。
In the above embodiment, the counter electrode 32 was formed after the soft substance 102 was embedded in the groove 104. However, as the electrode material, the reinforcing layer 106 of polyimide or the like and the wiring layer 1 were formed.
12, the counter electrode 32 can be formed directly after the formation of the groove 104, as shown in FIG.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の音響インクジェット記録ヘッド
は、製造及び実装が容易で、耐久性に優れ、クロストー
クを効果的に防止することができ、インク滴を安定に飛
翔させることができるという効果を奏する。
The acoustic ink jet recording head of the present invention is easy to manufacture and mount, has excellent durability, can effectively prevent crosstalk, and can stably eject ink droplets. To play.

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

【図1】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘッド
を適用した音響インクジェットプリンタの概略構成図で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an acoustic ink jet printer to which an acoustic ink jet recording head according to an embodiment is applied.

【図2】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘッド
を音響レンズ列方向の切断面の一部分を表す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of a cut surface of the acoustic inkjet recording head according to the present embodiment in the acoustic lens row direction.

【図3】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘッド
の基板を音響レンズ側から見た平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the substrate of the acoustic ink jet recording head according to the present embodiment as viewed from the acoustic lens side.

【図4】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘッド
の基板を圧電素子側から見た平面図である。
FIG. 4 is a plan view of the substrate of the acoustic inkjet recording head according to the present embodiment, as viewed from the piezoelectric element side.

【図5】音響インクジェット記録ヘッドの製造工程を示
す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view illustrating a manufacturing process of the acoustic ink jet recording head.

【図6】音響インクジェット記録ヘッドの製造工程を示
す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view illustrating a manufacturing process of the acoustic ink jet recording head.

【図7】音響インクジェット記録ヘッドの製造工程を示
す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view illustrating a manufacturing process of the acoustic inkjet recording head.

【図8】音響インクジェット記録ヘッドの製造工程を示
す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the acoustic inkjet recording head.

【図9】音響インクジェット記録ヘッドの製造工程を示
す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view illustrating a manufacturing process of the acoustic inkjet recording head.

【図10】音響インクジェット記録ヘッドの製造工程を
示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the acoustic ink jet recording head.

【図11】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘッ
ドの変形例を示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a modified example of the acoustic ink jet recording head of the present embodiment.

【図12】本実施の形態の音響インクジェット記録ヘッ
ドの他の変形例を示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing another modified example of the acoustic ink jet recording head of the present embodiment.

【図13】従来の音響インクジェット記録ヘッドの概略
断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view of a conventional acoustic ink jet recording head.

【図14】従来提案されているクロストーク防止型の音
響インクジェット記録ヘッドの概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a conventionally proposed cross-talk preventing acoustic ink jet recording head.

【符号の簡単な説明】 22 記録ヘッド 30 基板 32 駆動電極 34 圧電素子 36 対向電極 38 音響レンズ 40 インク保持板 42 インク溜め 44 インク 46 インク噴射口 48 自由表面 50 インク滴 100 音響インクジェットプリンタ 102 振動吸収物質 104 溝 106 補強層 108 配線層DESCRIPTION OF THE SYMBOLS 22 Recording head 30 Substrate 32 Drive electrode 34 Piezoelectric element 36 Counter electrode 38 Acoustic lens 40 Ink holding plate 42 Ink reservoir 44 Ink 46 Ink ejection port 48 Free surface 50 Ink drop 100 Acoustic inkjet printer 102 Vibration absorption Material 104 Groove 106 Reinforcement layer 108 Wiring layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF40 AF65 AF93 AG15 AG16 AG39 AG40 AG42 AG44 AG62 AG92 AG93 AG94 AP02 AP14 AP22 AP31 AP79 AQ01 AQ02 BF06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2C057 AF40 AF65 AF93 AG15 AG16 AG39 AG40 AG42 AG44 AG62 AG92 AG93 AG94 AP02 AP14 AP22 AP31 AP79 AQ01 AQ02 BF06

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の面に所定間隔離間して配列された
複数の圧電素子を備え、他方の面に該圧電素子の各々に
対応する音響レンズを備えた基板と、 前記基板の他方の面との間に形成されると共に、前記音
響レンズの焦点位置の各々に対応した位置にインク噴射
口が設けられたインク保持部と、 を備える音響インクジェット記録ヘッド。
1. A substrate having a plurality of piezoelectric elements arranged on one surface at predetermined intervals and having an acoustic lens corresponding to each of the piezoelectric elements on the other surface, and the other surface of the substrate. And an ink holding part formed between the ink lens and an ink ejection port provided at a position corresponding to each of the focal positions of the acoustic lens.
【請求項2】 前記圧電素子間に、圧電素子よりも軟性
の物質を充填した請求項1に記載の音響インクジェット
記録ヘッド。
2. The acoustic ink jet recording head according to claim 1, wherein a material softer than the piezoelectric element is filled between the piezoelectric elements.
【請求項3】 前記圧電素子に電圧を印加するため一対
の電極の少なくとも一方の電極の少なくとも一部分を、
共通電極とした請求項1または2に記載の音響インクジ
ェット記録ヘッド。
3. At least a part of at least one of a pair of electrodes for applying a voltage to the piezoelectric element,
3. The acoustic inkjet recording head according to claim 1, wherein the acoustic inkjet recording head is a common electrode.
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