JP2002248758A - Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus

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JP2002248758A
JP2002248758A JP2001048958A JP2001048958A JP2002248758A JP 2002248758 A JP2002248758 A JP 2002248758A JP 2001048958 A JP2001048958 A JP 2001048958A JP 2001048958 A JP2001048958 A JP 2001048958A JP 2002248758 A JP2002248758 A JP 2002248758A
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JP
Japan
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ink
jet recording
recording head
pressure generating
forming substrate
Prior art date
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Application number
JP2001048958A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinao Miyata
佳直 宮田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head having an ink supply path formed in an appropriate length, and an ink-jet recording apparatus. SOLUTION: An ink supply path 12 is formed in a nozzle plate 10 with a plurality of nozzle openings 11 formed, for supplying an ink to each pressure generating chamber 31 formed in a channel forming substrate 30. Thereby, since the ink supply path formed in the nozzle plate is not influenced by applying a polishing process to the channel forming substrate so as to be thinned, the length of the ink supply path can be provided by an appropriate value. Therefore, the ink can be supplied to the pressure generating chamber without excess or shortage as well as a good vibration damping characteristic of the ink in the pressure generating chamber can be provided so as to raise the driving frequency of a recording head for achieving highly fine recording.

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、圧力発生室内に貯
留されているインクを加圧してノズル開口からインク滴
として吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びその
ヘッドを用いて情報を記録媒体に印刷するインクジェッ
ト式記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for pressurizing ink stored in a pressure generating chamber and discharging the ink as ink droplets from nozzle openings, and an ink jet for printing information on a recording medium using the head. The present invention relates to an expression recording device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、インクジェット式記録ヘッド
は、ノズル開口と、このノズル開口に連通されており、
一部が振動板で構成されている略直方体状の圧力発生室
と、この圧力発生室の振動板に連接されている圧電素子
を備えている。このような構成において、圧電素子を駆
動,変位させて振動板を変形させ、圧力発生室内に貯留
されているインクを加圧してノズル開口からインク滴と
して吐出させることにより、情報を記録媒体に記録する
ようになっている。
2. Description of the Related Art In general, an ink jet recording head communicates with a nozzle opening and the nozzle opening.
The pressure generating chamber has a substantially rectangular parallelepiped pressure generating chamber partially constituted by a diaphragm, and a piezoelectric element connected to the diaphragm of the pressure generating chamber. In such a configuration, information is recorded on the recording medium by driving and displacing the piezoelectric element to deform the diaphragm, pressurizing the ink stored in the pressure generating chamber and discharging the ink as ink droplets from the nozzle openings. It is supposed to.

【0003】上記インクジェット式記録ヘッドとして
は、軸方向に伸長・収縮する縦振動モードの圧電素子を
使用した方式のものが実用化されている。この方式のイ
ンクジェット式記録ヘッドによれば、圧電素子の端面を
振動板に接触させることにより圧力発生室の容積を変化
させることができるので、高密度印刷に適したものとす
ることができる。ところが、圧電素子を振動板に配設す
る製造工程において、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、切り分けた圧電素子
を圧力発生室に位置決めして固定するという複雑かつ困
難な作業が必要になるという問題がある。
As the ink jet type recording head, a type using a longitudinal vibration mode piezoelectric element which expands and contracts in the axial direction has been put to practical use. According to the ink jet recording head of this type, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the diaphragm, so that it can be suitable for high-density printing. However, in the manufacturing process of disposing the piezoelectric element on the diaphragm, the piezoelectric element is cut into a comb shape in accordance with the arrangement pitch of the nozzle openings, and the cut and divided piezoelectric element is positioned and fixed in the pressure generating chamber. There is a problem that difficult work is required.

【0004】一方、他の方式のインクジェット式記録ヘ
ッドとしては、たわみ振動モードの圧電素子を使用した
方式のものが実用化されている。この方式のインクジェ
ット式記録ヘッドによれば、圧電材料でなるグリーンシ
ートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し焼成するのみ
という比較的簡単な作業で圧電素子を振動板に配設する
ことができるので、上記問題を解消することができる。
ところが、たわみ振動を利用しているため、圧電素子の
面積がある程度必要であり、高密度配列が困難であると
いう問題がある。
On the other hand, as another type of ink jet recording head, a type using a flexural vibration mode piezoelectric element has been put to practical use. According to the ink jet recording head of this type, the piezoelectric element can be disposed on the diaphragm by a relatively simple operation of merely sticking and firing a green sheet made of a piezoelectric material in accordance with the shape of the pressure generating chamber and firing the green sheet. Therefore, the above problem can be solved.
However, since the flexural vibration is used, a certain area of the piezoelectric element is required, and there is a problem that high-density arrangement is difficult.

【0005】そこで、この問題を解消すべく成膜技術を
利用したインクジェット式記録ヘッドが提案されてい
る。すなわち、振動板の表面全面にわたって圧電材料層
を均一に成膜し、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圧電素子を各
圧力発生室毎に独立するように形成する。これによれ
ば、リソグラフィ法という精密で簡便な手法により圧電
素子を振動板に配設することができるので、圧電素子を
振動板に貼付する作業が不要となり、さらに圧電素子の
厚みが薄くなって高速駆動が可能になるという利点があ
る。
In order to solve this problem, an ink jet recording head utilizing a film forming technique has been proposed. That is, a piezoelectric material layer is formed uniformly over the entire surface of the vibration plate, and this piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generation chambers by lithography, and the piezoelectric elements are formed independently for each pressure generation chamber. I do. According to this, the piezoelectric element can be disposed on the diaphragm by a precise and simple method called lithography, so that the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm becomes unnecessary, and the thickness of the piezoelectric element is further reduced. There is an advantage that high-speed driving becomes possible.

【0006】図6は、従来の成膜技術を利用したインク
ジェット式記録ヘッドを示す概略断面図である。このイ
ンクジェット式記録ヘッドは、ノズルプレート1の上に
圧電素子2が形成された流路形成基板3が接合され、流
路形成基板3の上にリザーバ形成基板4が接合され、リ
ザーバ形成基板4の上に封止板5及び圧電素子2の駆動
回路(ドライバIC)6が接合され、これらがケースヘ
ッド7で覆われた構成となっている。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an ink jet recording head utilizing a conventional film forming technique. In this ink jet recording head, a flow path forming substrate 3 having a piezoelectric element 2 formed on a nozzle plate 1 is joined, a reservoir forming substrate 4 is joined on the flow path forming substrate 3, and the reservoir forming substrate 4 A sealing plate 5 and a drive circuit (driver IC) 6 for the piezoelectric element 2 are joined thereon, and these are covered with a case head 7.

【0007】流路形成基板3には上記圧力発生室3a及
びこの圧力発生室3aにインクを供給するインク供給路
3bが形成され、ノズルプレート1には圧力発生室3a
内に貯留されているインクをインク滴として吐出するノ
ズル開口1aが形成されている。そして、圧力発生室3
aは、流路形成基板3をハーフエッチングすることによ
り形成され、インク供給路3bは、上記ハーフエッチン
グした後の流路形成基板3を研磨することにより形成さ
れ、ノズル開口1aは、ノズルプレート1をハーフエッ
チングすることにより形成されている。
The pressure generating chamber 3a and the ink supply path 3b for supplying ink to the pressure generating chamber 3a are formed in the flow path forming substrate 3, and the pressure generating chamber 3a is formed in the nozzle plate 1.
There is formed a nozzle opening 1a for discharging ink stored therein as ink droplets. And the pressure generating chamber 3
a is formed by half-etching the flow path forming substrate 3, the ink supply path 3 b is formed by polishing the flow path forming substrate 3 after the half-etching, and the nozzle opening 1 a is formed by the nozzle plate 1. Is formed by half-etching.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の成膜技
術を利用したインクジェット式記録ヘッドを高密度化す
る場合、図7(A)に示すように例えば厚さt1が20
0μmの流路形成基板3を上記研磨加工により同図
(B)に示すように例えば厚さt2を70μm程度の流
路形成基板3にする必要がある。ところが、同図(A)
に示すように流路形成基板3に形成される圧力発生室3
aの側面3aaは斜面にハーフエッチングされるため、
上記研磨加工を行うと同図(B)に示すようにインク供
給路3bの長さlは必要以上に長くなってしまう。
In the case of increasing the density of an ink jet recording head utilizing the above-mentioned conventional film forming technique, for example, as shown in FIG.
The flow path forming substrate 3 having a thickness of about 70 μm, for example, having a thickness t2 of about 70 μm as shown in FIG. However, FIG.
The pressure generating chamber 3 formed in the flow path forming substrate 3 as shown in FIG.
Since the side surface 3aa of a is half-etched on the slope,
If the above polishing is performed, the length 1 of the ink supply path 3b becomes longer than necessary as shown in FIG.

【0009】そして、インク供給路3bの長さlが必要
以上に長くなると、圧力発生室3aへのインクの供給が
不足する事態が発生し易くなる。また、圧力発生室3a
内のインクの振動減衰特性が悪化、すなわち振動減衰時
間が長くなってしまい、圧電素子の駆動周波数を上げて
高精細記録することが困難になるという問題がある。
If the length 1 of the ink supply path 3b becomes longer than necessary, a situation in which the supply of ink to the pressure generating chamber 3a becomes insufficient tends to occur. Further, the pressure generating chamber 3a
However, the vibration damping characteristics of the ink inside the ink cartridge deteriorate, that is, the vibration damping time becomes longer, which makes it difficult to increase the driving frequency of the piezoelectric element to perform high-definition printing.

【0010】本発明は、上記のような課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、適正な長さに形成されたイ
ンク供給路を有す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を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus having an ink supply path formed in an appropriate length. It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の請求項1に係るインクジェット式記録ヘッドで
は、複数のノズル開口が形成されたノズルプレートと、
前記ノズル開口にそれぞれ連通した複数の圧力発生室が
形成された流路形成基板とを備え、前記圧力発生室内に
貯留されている前記インクを加圧して前記ノズル開口か
らインク滴として吐出させるインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、前記各圧力発生室に前記インクを供給する
インク供給路が前記ノズルプレートに形成されているこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the ink jet recording head according to the first aspect of the present invention, a nozzle plate having a plurality of nozzle openings is provided;
A flow path forming substrate formed with a plurality of pressure generating chambers each communicating with the nozzle opening, and an ink jet type that pressurizes the ink stored in the pressure generating chamber and discharges the ink as ink droplets from the nozzle opening. In the recording head, an ink supply path for supplying the ink to each of the pressure generating chambers is formed in the nozzle plate.

【0012】これにより、流路形成基板を薄く研磨加工
してもノズルプレートに形成されるインク供給路には影
響を及ぼさないので、インク供給路の長さを適正な値に
することができる。よって、圧力発生室へインクを過不
足無く供給することができると共に、圧力発生室内のイ
ンクの振動減衰特性を良好にして記録ヘッドの駆動周波
数を上昇させて高精細記録することができる。
Thus, even if the flow path forming substrate is thinly polished, it does not affect the ink supply path formed in the nozzle plate, so that the length of the ink supply path can be set to an appropriate value. Therefore, ink can be supplied to the pressure generating chamber without excess and deficiency, and the vibration damping characteristics of the ink in the pressure generating chamber can be improved to increase the driving frequency of the recording head to perform high-definition recording.

【0013】請求項2に係る発明では、請求項1に記載
のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記インク供
給路は、前記ノズル開口の配置に対応する前記圧力発生
室の長手方向の一端側とは反対側にて、前記圧力発生室
への供給入口側の幅が供給出口側の幅よりも狭くなるよ
うに形成されていることを特徴としている。これによ
り、圧力発生室への供給入口側の流路抵抗が増加するの
で、圧力発生室内のインクの振動減衰特性を良好にする
ことができる。
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first aspect, the ink supply path is opposite to one longitudinal end of the pressure generating chamber corresponding to the arrangement of the nozzle openings. The width is formed so that the width on the supply inlet side to the pressure generating chamber is smaller than the width on the supply outlet side. Accordingly, the flow path resistance on the supply inlet side to the pressure generating chamber increases, so that the vibration damping characteristics of the ink in the pressure generating chamber can be improved.

【0014】請求項3に係る発明では、請求項1または
2に記載のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
インク供給路は、異種の材料で成る2枚の板材を張り合
わせた前記ノズルプレートにおける一方の前記板材に形
成されていることを特徴としている。これにより、各板
材のエッチングレートが異なることになるので、インク
供給路を一方の板材のみに高精度に形成することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first or second aspect, the ink supply path is one of the nozzle plates in the nozzle plate in which two plates made of different materials are bonded to each other. It is characterized by being formed on a plate material. Thus, since the etching rates of the respective plate members are different, the ink supply path can be formed with high accuracy only on one of the plate members.

【0015】上記目的達成のため、本発明の請求項4に
係るインクジェット式記録装置では、請求項1〜3の何
れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッドを備え、
そのヘッドを用いて情報を記録媒体に印刷することを特
徴としている。これにより、上述した各作用を奏する記
録装置を提供することができる。
To achieve the above object, an ink jet recording apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes the ink jet recording head according to any one of the first to third aspects,
It is characterized in that information is printed on a recording medium using the head. Accordingly, it is possible to provide a recording device that performs the above-described operations.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の実施の形態に係るインク
ジェット式記録装置の1つであるインクジェット式プリ
ンタの構成例を示す斜視図である。このインクジェット
式プリンタは、本体101内にインクジェット式プリン
ト(記録)ヘッド100、ヘッド駆動機構102、オー
トシートフィーダ(自動連続給紙機構)103が配設さ
れ、本体101上部後方にトレイ104が配設されてい
る。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an ink jet printer which is one of the ink jet recording apparatuses according to the embodiment of the present invention. In this ink jet printer, an ink jet print (recording) head 100, a head driving mechanism 102, and an automatic sheet feeder (automatic continuous paper feed mechanism) 103 are provided in a main body 101, and a tray 104 is provided at the upper rear of the main body 101. Have been.

【0018】インクジェット式プリントヘッド100
は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの計
4色のインクカートリッジ105を備えており、フルカ
ラー印刷が可能なように構成されている。そして、イン
クジェット式プリントヘッド100のインク吐出タイミ
ング及びヘッド駆動機構102の走査が、本体101に
内蔵されている専用コントローラボード等により制御さ
れ、高精度なインクドット制御、ハーフトーン処理等が
実行されるようになっている。
Ink jet print head 100
Is provided with a total of four color ink cartridges 105, for example, yellow, magenta, cyan, and black, and is configured to be capable of full-color printing. The ink ejection timing of the inkjet print head 100 and the scanning of the head drive mechanism 102 are controlled by a dedicated controller board or the like built in the main body 101, and high-precision ink dot control, halftone processing, and the like are executed. It has become.

【0019】また、トレイ104に給紙されている記録
用紙106は、オートシートフィーダ103により自動
的に送り出され、本体101正面に設けられている排紙
口107から排出されるようになっている。この記録用
紙106としては、普通紙、専用紙、推奨OHPシー
ト、光沢紙、光沢フィルム、ラベルシート、官製葉書等
が利用できる。
The recording paper 106 fed to the tray 104 is automatically sent out by the automatic sheet feeder 103 and is discharged from a paper discharge port 107 provided on the front of the main body 101. . As the recording paper 106, plain paper, special paper, recommended OHP sheet, glossy paper, glossy film, label sheet, postcard made by government, etc. can be used.

【0020】図2は、図1のインクジェット式プリント
へッド100の概略構成例を示す分解斜視図である。な
お、この図では便宜上、1色分のヘッドのみを示してい
る。このインクジェット式プリントへッド100は、ノ
ズルプレート10の上に圧電素子20が形成された流路
形成基板30が接合され、流路形成基板30の上にリザ
ーバ形成基板40が接合され、リザーバ形成基板40の
上に封止板50及び圧電素子20の駆動回路(ドライバ
IC)60が接合され、これらがケースヘッド70で覆
われた構成となっている。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration example of the ink jet print head 100 of FIG. In this figure, only one color head is shown for convenience. In the ink jet type print head 100, a flow path forming substrate 30 in which the piezoelectric element 20 is formed on the nozzle plate 10 is joined, and a reservoir forming substrate 40 is joined on the flow path forming substrate 30 to form a reservoir. A sealing plate 50 and a drive circuit (driver IC) 60 for the piezoelectric element 20 are joined on the substrate 40, and these are covered with a case head 70.

【0021】図3は、図2のインクジェット式プリント
へッド100を組み立てたときの詳細を示す断面図であ
る。なお、この図でも便宜上、1色分のヘッドのみを示
している。ノズルプレート10は、厚さが例えば0.1
mm〜1mm、面方位が(100)のシリコン単結晶基
板で作製されている。このノズルプレート10には、図
3に示すように、2列に並んだ複数のノズル開口11が
異方性エッチングにより穿孔されている。さらに、ノズ
ルプレート10の流路形成基板30と対向する面側に
は、本発明の特徴的な部分であり、後で詳述する複数の
隔壁で区画されたインク供給路12が異方性エッチング
により形成されている。
FIG. 3 is a sectional view showing details when the ink jet print head 100 of FIG. 2 is assembled. In this figure, only the head for one color is shown for convenience. The nozzle plate 10 has a thickness of, for example, 0.1
It is made of a silicon single crystal substrate having a plane orientation of (100) mm to 1 mm. As shown in FIG. 3, a plurality of nozzle openings 11 arranged in two rows are formed in the nozzle plate 10 by anisotropic etching. Further, on the side of the nozzle plate 10 facing the flow path forming substrate 30, an ink supply path 12, which is a characteristic part of the present invention and is divided by a plurality of partition walls, which will be described in detail later, is anisotropically etched. Is formed.

【0022】なお、ノズルプレート10の材料として
は、厚さが例えば0.1mm〜1mm、面方位が(10
0)のシリコン単結晶基板に限られるものではなく、厚
さが例えば0.1mm〜1mm、線膨張係数が例えば3
00゜C以下で2.5〜4.5(×10-6/゜C)であ
るガラスセラミックスや不錆鋼等で作製してもよい。
The material of the nozzle plate 10 has a thickness of, for example, 0.1 mm to 1 mm and a plane orientation of (10
0) The thickness is, for example, 0.1 mm to 1 mm and the coefficient of linear expansion is, for example, 3 mm.
It may be made of glass ceramics, non-rust steel, or the like having a temperature of not more than 00 ° C and 2.5 to 4.5 (× 10 −6 / ° C).

【0023】流路形成基板30は、厚さが例えば150
μm〜300μm、面方位が(110)のシリコン単結
晶基板で作製されている。図3に示すように、この流路
形成基板30のノズルプレート10と対向する面は開口
面として形成され、リザーバ形成基板40と対向する面
には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンから成る
厚さ1μm〜2μmの図示しない弾性膜が形成され、図
2にも示すように、さらに圧電素子20が形成されてい
る。
The flow path forming substrate 30 has a thickness of, for example, 150
It is made of a silicon single crystal substrate having a thickness of from μm to 300 μm and a plane orientation of (110). As shown in FIG. 3, the surface of the flow path forming substrate 30 facing the nozzle plate 10 is formed as an opening surface, and the surface of the flow path forming substrate 30 facing the reservoir forming substrate 40 has a thickness of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation. An elastic film (not shown) of 1 μm to 2 μm is formed, and a piezoelectric element 20 is further formed as shown in FIG.

【0024】流路形成基板30の開口面には、図3に示
すように、複数の隔壁で区画された圧力発生室31が異
方性エッチングにより幅方向に並設され、その長手方向
外側には、図2及び図3に示すように、後述するリザー
バ形成基板40のリザーバ部41に連通して各圧力発生
室31の共通のインク室となるリザーバ80の一部を構
成する連通部32が異方性エッチングにより形成され、
各圧力発生室31の長手方向一端部とそれぞれノズルプ
レート10に設けられているインク供給路12を介して
連通されている。
As shown in FIG. 3, pressure generating chambers 31 defined by a plurality of partition walls are arranged in the width direction on the opening surface of the flow path forming substrate 30 by anisotropic etching. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, a communication part 32 that forms a part of a reservoir 80 that communicates with a reservoir part 41 of a reservoir forming substrate 40 to be described later and serves as a common ink chamber of each pressure generation chamber 31 is formed. Formed by anisotropic etching,
One end of each pressure generating chamber 31 in the longitudinal direction is communicated with an ink supply path 12 provided in the nozzle plate 10.

【0025】そして、この流路形成基板30の開口面側
には、図3に示すように、ノズルプレート10が、圧力
発生室31の長手方向一端側にノズル開口11が位置
し、圧力発生室31の長手方向他端側にインク供給路1
2が位置するようにして、接着剤や熱溶着フイルム等を
介して固着されている。このため、ノズルプレート10
は、一方の面で流路形成基板30の一面を全面的に覆っ
て衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たすことに
なる。なお、ノズルプレート10と流路形成基板30は
シリコン単結晶基板という同一の材料で形成されてお
り、ノズルプレート10と流路形成基板30との熱によ
る変形が同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて
容易かつ確実に接合することが可能である。
As shown in FIG. 3, the nozzle plate 10 is located on the opening side of the flow path forming substrate 30 and the nozzle opening 11 is located at one longitudinal end of the pressure generating chamber 31. Ink supply path 1 at the other end in the longitudinal direction of
2 is fixed via an adhesive, a heat welding film or the like so as to be positioned. For this reason, the nozzle plate 10
One of the surfaces also functions as a reinforcing plate that entirely covers one surface of the flow path forming substrate 30 and protects it from impact and external force. The nozzle plate 10 and the flow path forming substrate 30 are formed of the same material as a silicon single crystal substrate, and the nozzle plate 10 and the flow path forming substrate 30 have the same deformation due to heat. It is possible to easily and surely join using an adhesive or the like.

【0026】一方、流路形成基板30の開口面とは反対
側の弾性膜の上には、図2及び図3に示すように、厚さ
が例えば約0.2μmの下電極膜と、厚さが例えば約1
μmの圧電体層と、厚さが例えば約0.1μmの上電極
膜とで成る圧電素子20が、薄膜形成プロセスで積層形
成されている。一般的には、圧電素子20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を各圧
力発生室31毎にパターニングして構成する。そして、
圧電素子20の上電極膜の長手方向一端部近傍からリー
ド電極21が圧力発生室31の周壁に対向する領域に延
設されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the lower electrode film having a thickness of about 0.2 μm For example, about 1
A piezoelectric element 20 composed of a piezoelectric layer having a thickness of μm and an upper electrode film having a thickness of, for example, about 0.1 μm is laminated by a thin film forming process. Generally, one of the electrodes of the piezoelectric element 20 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer are patterned for each of the pressure generating chambers 31. And
The lead electrode 21 extends from the vicinity of one longitudinal end of the upper electrode film of the piezoelectric element 20 to a region facing the peripheral wall of the pressure generating chamber 31.

【0027】リザーバ形成基板40は、厚さが例えば1
50μm〜300μm、面方位が(110)のシリコン
単結晶基板で作製されている。これにより、上述のノズ
ルプレート10の場合と同様に、流路形成基板30とリ
ザーバ形成基板40とを熱硬化性の接着剤等を用いて容
易かつ確実に接着することが可能となる。
The reservoir forming substrate 40 has a thickness of, for example, 1
It is made of a silicon single crystal substrate having a size of 50 μm to 300 μm and a plane orientation of (110). Thus, similarly to the case of the nozzle plate 10 described above, the flow path forming substrate 30 and the reservoir forming substrate 40 can be easily and reliably bonded using a thermosetting adhesive or the like.

【0028】このリザーバ形成基板40には、図2及び
図3に示すように、上述した流路形成基板30の各圧力
発生室31の共通のインク室となるリザーバ80の一部
を構成する連通部32に連通したリザーバ部41が異方
性エッチングにより幅方向に並設され、図3に示すよう
に、さらに後述する封止板50のインク導入ロ51に連
通するインク導入路42が異方性エッチングにより形成
されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the reservoir forming substrate 40 communicates with a part of a reservoir 80 which serves as a common ink chamber for the pressure generating chambers 31 of the flow path forming substrate 30 described above. The reservoir section 41 communicating with the section 32 is arranged in the width direction by anisotropic etching. As shown in FIG. 3, an ink introduction path 42 communicating with an ink introduction port 51 of a sealing plate 50 described later is anisotropic. It is formed by reactive etching.

【0029】また、リザーバ形成基板40の圧電素子2
0に対応する領域には、図3に示すように、圧電素子2
0の運動を阻害しない程度の密封可能な空間43が異方
性エッチングにより形成され、さらにこの空間43と外
部とを連通する図示しない連通孔が異方性エッチングに
より設けられている。また、この空間43の形成面とは
反対側の面には、図2及び図3に示すように、圧電素子
20の駆動回路60及び配線パターン61が配設されて
いる。
The piezoelectric element 2 of the reservoir forming substrate 40
In the area corresponding to 0, as shown in FIG.
A sealable space 43 is formed by anisotropic etching so as not to hinder the movement of zero, and a communication hole (not shown) for communicating the space 43 with the outside is provided by anisotropic etching. In addition, a drive circuit 60 and a wiring pattern 61 for the piezoelectric element 20 are provided on the surface opposite to the surface on which the space 43 is formed, as shown in FIGS.

【0030】上記空間43内には例えば不活性ガス等の
乾燥流体が連通孔を介して充填され封止されている。こ
の空間43内は大気よりも低い気圧で密封されており、
これにより圧電素子20は乾燥流体雰囲気中に確実に密
封されて外部環境と遮断される。なお、乾燥流体として
は、不活性ガスの他、還元性ガスを用いることもできる
が、逆に、酸化性ガスを含有させることにより、圧電体
層の劣化を防止する環境を形成することができる。ま
た、このような不活性ガスを用いる場合には、その中の
水の蒸気圧(分圧)をできるだけ低くするのが望まし
い。
The space 43 is filled and sealed with a drying fluid such as an inert gas through a communication hole. The inside of this space 43 is sealed at a pressure lower than the atmosphere,
Thus, the piezoelectric element 20 is securely sealed in the dry fluid atmosphere and is isolated from the external environment. As the drying fluid, a reducing gas can be used in addition to the inert gas. Conversely, by including an oxidizing gas, an environment for preventing the deterioration of the piezoelectric layer can be formed. . When such an inert gas is used, it is desirable to reduce the vapor pressure (partial pressure) of water therein as much as possible.

【0031】そして、リザーバ形成基板40のリザーバ
部41と空間43の形成部との間には、図2及び図3に
示すように、圧電素子20の配置面側から駆動回路60
の配置面側に貫通しており、圧電素子20のリード電極
21と駆動回路60とを電気的に接続する複数の配線6
2が通る貫通溝44が異方性エッチングにより形成され
ている。
As shown in FIGS. 2 and 3, between the reservoir 41 of the reservoir forming substrate 40 and the formation of the space 43, the drive circuit 60
And a plurality of wirings 6 penetrating the lead surface 21 of the piezoelectric element 20 and the drive circuit 60.
A through-groove 44 through which 2 passes is formed by anisotropic etching.

【0032】封止板50は、例えばPPSフィルムとス
テンレス鋼板の積層板で作製されている。この封止板5
0はリザーバ80を封止する役目を有している。また、
図3に示すように、封止板50には上述したようにリザ
ーバ形成基板40のインク導入路42に連通するインク
導入ロ51が形成されている。ケースヘッド70は、上
記各部を覆って保護し、また図3に示すように、駆動回
路60と配線62の封止樹脂71の注入空間部を形成す
る役目を有している。
The sealing plate 50 is made of, for example, a laminate of a PPS film and a stainless steel plate. This sealing plate 5
0 has a role of sealing the reservoir 80. Also,
As shown in FIG. 3, the ink introduction slot 51 communicating with the ink introduction path 42 of the reservoir forming substrate 40 is formed on the sealing plate 50 as described above. The case head 70 has a role of covering and protecting the above-described components, and forming a space for injecting the sealing resin 71 of the drive circuit 60 and the wiring 62 as shown in FIG.

【0033】図4(A)、(B)は、圧力発生室31周
りのノズルプレート10と流路形成基板30を示す断面
図及び平面図である。ノズルプレート10における圧力
発生室31の長手方向一端側に対応する位置には、ノズ
ル開口11が穿孔され、圧力発生室31の長手方向他端
側に対応する位置には、インク供給路12が形成されて
いる。このインク供給路12は、圧力発生室31への供
給入口側の幅w1が供給出口側の幅w2よりも狭くなる
ように形成されている。
FIGS. 4A and 4B are a sectional view and a plan view showing the nozzle plate 10 and the flow path forming substrate 30 around the pressure generating chamber 31. FIG. A nozzle opening 11 is perforated at a position corresponding to one longitudinal end of the pressure generating chamber 31 in the nozzle plate 10, and an ink supply path 12 is formed at a position corresponding to the other longitudinal end of the pressure generating chamber 31. Have been. The ink supply path 12 is formed such that the width w1 on the supply inlet side to the pressure generating chamber 31 is smaller than the width w2 on the supply outlet side.

【0034】このように、インク供給路12を従来のよ
うに流路形成基板側ではなく、ノズルプレート10側に
形成しているので、流路形成基板30を薄く研磨加工し
てもノズルプレート10に形成されるインク供給路12
には影響を及ぼさない。したがって、インク供給路12
の長さを適正な値にすることができるため、圧力発生室
31へインクを過不足無く供給することができる。
As described above, since the ink supply path 12 is formed on the nozzle plate 10 side instead of the conventional flow path forming substrate side, even if the flow path forming substrate 30 is thinly polished, the nozzle plate 10 Ink supply path 12 formed in
Has no effect. Therefore, the ink supply path 12
Can be set to an appropriate value, so that ink can be supplied to the pressure generating chamber 31 without excess or deficiency.

【0035】さらには、インク供給路12の幅を圧力発
生室31への供給入口側よりも供給出口側が広くなるよ
うに形成しているため、圧力発生室31への供給入口側
の流路抵抗を増加させることができる。したがって、圧
力発生室31内のインクの振動減衰特性を良好にするこ
とができ、インクジェット式プリントへッド100の駆
動周波数を上昇させて高精細記録することができる。
Further, since the width of the ink supply path 12 is formed so that the supply outlet side is wider than the supply inlet side to the pressure generating chamber 31, the flow resistance on the supply inlet side to the pressure generating chamber 31 is reduced. Can be increased. Therefore, the vibration damping characteristics of the ink in the pressure generating chamber 31 can be improved, and the driving frequency of the inkjet print head 100 can be increased to perform high-definition recording.

【0036】図5(A)、(B)は、図4とは別の形態
の圧力発生室31周りのノズルプレート10'と流路形
成基板30を示す断面図及び平面図である。この例での
ノズルプレート10'は、接着剤により張り合わされた
異種の材料で成る2枚の板材13、14で構成されてい
る。そして、インク供給路12'は、ノズルプレート1
0'における一方の板材13、すなわち流路形成基板3
0側の板材13に形成されている。このインク供給路1
2'も、圧力発生室31への供給入口側の幅w1'が供給
出口側の幅w2'よりも狭くなるように形成されてい
る。
FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view showing a nozzle plate 10 'and a flow path forming substrate 30 around the pressure generating chamber 31 in a different form from FIG. The nozzle plate 10 'in this example is composed of two plate members 13 and 14 made of different kinds of materials bonded by an adhesive. The ink supply path 12 ′ is
0 ′, that is, one plate 13, that is, the flow path forming substrate 3
It is formed on the plate 13 on the 0 side. This ink supply path 1
2 ′ is also formed such that the width w1 ′ on the supply inlet side to the pressure generating chamber 31 is smaller than the width w2 ′ on the supply outlet side.

【0037】このインク供給路12'は、接着剤により
2枚の板材13、14を張り合わせた後、板材13のみ
を異方性エッチングすることにより形成される。インク
供給路12'が形成される板材13としては、例えば厚
さが例えば0.05mm〜0.5mm、面方位が(10
0)のシリコン単結晶基板で作製され、板材14として
は、例えば厚さが例えば0.05mm〜0.5mmのス
テンレス板で作製されている。なお、板材13として
は、シリコン単結晶基板に限られるものではなく、ステ
ンレス板以外の金属板を使用することができる。このよ
うに、各板材13、14の種類が異なることからエッチ
ングレートも異なることになるので、インク供給路12
を一方の板材13のみに高精度に形成することができ
る。
The ink supply path 12 'is formed by bonding the two plates 13 and 14 with an adhesive and then anisotropically etching only the plate 13. The plate material 13 on which the ink supply path 12 'is formed has a thickness of, for example, 0.05 mm to 0.5 mm and a plane orientation of (10
The plate member 14 is made of, for example, a stainless plate having a thickness of, for example, 0.05 mm to 0.5 mm. The plate 13 is not limited to a silicon single crystal substrate, and a metal plate other than a stainless steel plate can be used. As described above, since the type of each of the plate members 13 and 14 is different, the etching rate is also different.
Can be formed on only one of the plate members 13 with high accuracy.

【0038】なお、上述した実施形態では、プリンタを
例に説明したが、これに限られるものではなく、インク
ジェット式の記録装置、例えばファクシミリ装置やコピ
ー装置等にも適用可能である。
In the above-described embodiment, a printer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to an ink jet recording apparatus such as a facsimile apparatus and a copying apparatus.

【0039】以上、本発明を種々の実施形態に関して述
べたが、本発明は以上の実施形態に限られるものではな
く、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の
実施形態についても適用されるのは勿論である。
As described above, the present invention has been described with respect to various embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and other embodiments may be included within the scope of the invention described in the claims. It goes without saying that also applies.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
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
によれば、流路形成基板を薄く研磨加工してもノズルプ
レートに形成されるインク供給路には影響を及ぼさない
ので、インク供給路の長さを適正な値にすることができ
る。よって、圧力発生室へインクを過不足無く供給する
ことができると共に、圧力発生室内のインクの振動減衰
特性を良好にすることができる。したがって、記録ヘッ
ドの駆動周波数を上昇させることにより、高精細記録す
ることが可能となる。
As described above, according to the ink jet recording head and the ink jet recording apparatus of the present invention, the ink supply path formed in the nozzle plate is formed even when the flow path forming substrate is thinly polished. Since there is no influence, the length of the ink supply path can be set to an appropriate value. Therefore, ink can be supplied to the pressure generating chamber without excess and deficiency, and the vibration damping characteristics of the ink in the pressure generating chamber can be improved. Therefore, it is possible to perform high-definition recording by increasing the driving frequency of the recording head.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るインクジェット式記
録装置の1つであるインクジェット式プリンタの構成例
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an ink jet printer which is one of the ink jet recording apparatuses according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のインクジェット式プリントへッドの概略
構成例を示す分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration example of the inkjet print head of FIG.

【図3】図2のインクジェット式プリントへッドを組み
立てたときの詳細を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing details when the ink jet print head of FIG. 2 is assembled.

【図4】図2のインクジェット式プリントへッドの圧力
発生室周りのノズルプレートと流路形成基板を示す断面
図及び平面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view and a plan view showing a nozzle plate and a flow path forming substrate around a pressure generating chamber of the ink jet print head of FIG. 2;

【図5】図2のインクジェット式記録へッドの別の形態
の圧力発生室周りのノズルプレートと流路形成基板を示
す断面図及び平面図である。
5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view showing a nozzle plate and a flow path forming substrate around a pressure generating chamber in another form of the ink jet recording head of FIG. 2;

【図6】従来の成膜技術を利用したインクジェット式記
録ヘッドを示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an ink jet recording head using a conventional film forming technique.

【図7】従来の成膜技術を利用したインクジェット式記
録ヘッドの問題点を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a problem of an ink jet recording head using a conventional film forming technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10' ノズルプレート 11 ノズル開口 12、12' インク供給路 13、14 板材 20 圧電素子 30 流路形成基板 31 圧力発生室 32 連通部 40 リザーバ形成基板 41 リザーバ部 42 インク導入路 43 空間 44 貫通溝 50 封止板 51 インク導入ロ 60 駆動回路(ドライバIC) 70 ケースヘッド 71 封止樹脂 80 リザーバ 100 インクジェット式プリントヘッド 101 本体 102 ヘッド駆動機構 103 オートシートフィーダ(自動連続給紙機
構) 104 トレイ 105 インクカートリッジ 106 記録用紙 107 排紙口
10, 10 'Nozzle plate 11 Nozzle opening 12, 12' Ink supply path 13, 14 Plate material 20 Piezoelectric element 30 Flow path forming substrate 31 Pressure generating chamber 32 Communication part 40 Reservoir forming substrate 41 Reservoir part 42 Ink introducing path 43 Space 44 Penetration Groove 50 Sealing plate 51 Ink inlet 60 Drive circuit (driver IC) 70 Case head 71 Sealing resin 80 Reservoir 100 Inkjet printhead 101 Main body 102 Head drive mechanism 103 Auto sheet feeder (automatic continuous paper feed mechanism) 104 Tray 105 Ink cartridge 106 recording paper 107 paper exit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズル開口が形成されたノズルプ
レートと、前記ノズル開口にそれぞれ連通した複数の圧
力発生室が形成された流路形成基板とを備え、前記圧力
発生室内に貯留されている前記インクを加圧して前記ノ
ズル開口からインク滴として吐出させるインクジェット
式記録ヘッドにおいて、 前記各圧力発生室に前記インクを供給するインク供給路
が前記ノズルプレートに形成されていることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzle openings formed therein; and a flow path forming substrate having a plurality of pressure generation chambers respectively connected to the nozzle openings, and stored in the pressure generation chamber. An ink jet recording head that pressurizes the ink and discharges the ink as ink droplets from the nozzle openings, wherein an ink supply path for supplying the ink to each of the pressure generating chambers is formed in the nozzle plate. Type recording head.
【請求項2】 前記インク供給路は、前記ノズル開口の
配置に対応する前記圧力発生室の長手方向の一端側とは
反対側にて、前記圧力発生室への供給入口側の幅が供給
出口側の幅よりも狭くなるように形成されていることを
特徴とする請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
2. The ink supply path, wherein a width of a supply inlet side to the pressure generation chamber is opposite to a longitudinal end of the pressure generation chamber corresponding to an arrangement of the nozzle opening, and the width of the supply inlet side is the supply outlet. 2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is formed to have a width smaller than a width of the side.
【請求項3】 前記インク供給路は、異種の材料で成る
2枚の板材を張り合わせた前記ノズルプレートにおける
一方の前記板材に形成されていることを特徴とする請求
項1または2に記載のインクジェット式記録ヘッド。
3. The ink-jet apparatus according to claim 1, wherein the ink supply path is formed in one of the plate members of the nozzle plate in which two plate members made of different materials are adhered to each other. Type recording head.
【請求項4】 請求項1〜3の何れか一項に記載のイン
クジェット式記録ヘッドを備え、そのヘッドを用いて情
報を記録媒体に印刷することを特徴とするインクジェッ
ト式記録装置。
4. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1, and printing information on a recording medium using the head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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