JP2003089203A - Liquid drop discharge head and ink jet recorder - Google Patents

Liquid drop discharge head and ink jet recorder

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JP2003089203A
JP2003089203A JP2001282507A JP2001282507A JP2003089203A JP 2003089203 A JP2003089203 A JP 2003089203A JP 2001282507 A JP2001282507 A JP 2001282507A JP 2001282507 A JP2001282507 A JP 2001282507A JP 2003089203 A JP2003089203 A JP 2003089203A
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JP
Japan
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ink
pressure chamber
droplet discharge
liquid
discharge head
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Application number
JP2001282507A
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Yamaguchi
清 山口
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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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
    • B41J2002/14419Manifold

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem caused by limits on a common liquid chamber height resulting from irregularities of a channel pattern shape. SOLUTION: Pressure chambers 6 and an ink supply path 7 are formed by etching a silicon substrate. The channel pattern shape of a liquid inflow part to the supply path 7 is planar having all internal angles of 180 deg. or smaller.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びイン
クジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head and an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)として用いる
インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通する液室(インク流路、吐出室、
圧力室、加圧液室、流路等とも称される。)と、この液
室内のインクを加圧するための駆動手段(圧力発生手
段)とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット
ヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドと
しては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐
出ヘッド、DNAの試料を液滴として吐出する液滴吐出
ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを
中心に説明する。
2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile machine, a copying machine and a plotter, has a nozzle for ejecting ink droplets and a liquid chamber (ink flow path, which communicates with this nozzle). Discharge chamber,
It is also called a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, a flow path, or the like. ) And a driving means (pressure generating means) for pressurizing the ink in the liquid chamber, an inkjet head as a droplet discharge head is mounted. As the droplet discharge head, for example, there are a droplet discharge head that discharges a liquid resist as droplets, a droplet discharge head that discharges a DNA sample as droplets, etc., but the following description will focus on the inkjet head.

【0003】インクジェットヘッドとしては、駆動手段
が圧電素子であるもの(特公平2−51734号公
報)、インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でイ
ンクを吐出させる方法(特公昭61−59911号公
報)、駆動手段に静電気力を利用したもの(特開平5−
50601号公報)などがある。
As the ink jet head, the driving means is a piezoelectric element (Japanese Patent Publication No. 2-51734), and a method of heating the ink to generate bubbles and ejecting the ink by the pressure (Japanese Patent Publication No. 61-59911). Which uses electrostatic force as the driving means (Japanese Laid-Open Patent Publication No.
No. 50601).

【0004】このようなインクジェットヘッドにおい
て、高画質記録化および高速記録化を達成するために
は、ノズル密度の高密度化が重要である。この高密度化
を達成するため、圧力室を形成する材料としてシリコン
基板を用いる方法が多く採られている。これは、シリコ
ン基板として(110)の面方位を持つものを用いるこ
とにより、異方性エッチングによって隣接チャネル間の
隔壁をほぼ垂直に形成できるからである。
In order to achieve high quality recording and high speed recording in such an ink jet head, it is important to increase the nozzle density. In order to achieve this high density, a method using a silicon substrate as a material for forming the pressure chamber is often adopted. This is because by using a silicon substrate having a (110) plane orientation, the partition between adjacent channels can be formed almost vertically by anisotropic etching.

【0005】従来のインクジェットヘッドにおけるシリ
コン基板を用いた一般的な流路形成部材の流路パターン
の一例を図12に示している。この流路形成部材では、
液滴を吐出する複数のノズル201に各々連通する複数
の圧力室202、各圧力室202にそれぞれインク供給
路203を介してインクを供給する共通液室204を形
成しており、共通液室204にはインク供給口205に
外部からインクを供給する。
FIG. 12 shows an example of a flow path pattern of a general flow path forming member using a silicon substrate in a conventional ink jet head. With this flow path forming member,
A plurality of pressure chambers 202 that communicate with a plurality of nozzles 201 that eject droplets, and a common liquid chamber 204 that supplies ink to each pressure chamber 202 via an ink supply path 203 are respectively formed. Ink is supplied to the ink supply port 205 from the outside.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッドの流路形成部材のよう
に、シリコン基板上に共通液室204と供給路203、
圧力室201を連続した流路パターンで形成した場合、
図12の領域206で示すように、共通液室204から
各個別の供給路203への接続部分(供給路203への
インク流入部分)で必ず流路パターンの内角が180°
を越える部分が発生する。
However, like the above-mentioned flow path forming member of the conventional ink jet head, the common liquid chamber 204 and the supply path 203 are provided on the silicon substrate.
When the pressure chamber 201 is formed in a continuous flow path pattern,
As shown by a region 206 in FIG. 12, the internal angle of the flow path pattern is always 180 ° at the connection part (the ink inflow part to the supply path 203) from the common liquid chamber 204 to each individual supply path 203.
The part that exceeds is generated.

【0007】ところが、通常シリコン基板の加工にはK
OH水溶液などを使った異方性エッチングが用いられ
る。この場合、上述したように180°を越える流路パ
ターンでは頂点で高次面が発生し、エッチングストップ
性が得られない。このため、この点を起点にしてパター
ンの外側にエッチングが進行し、パターン形状を劣化さ
せていくことになる。そこで、このパターン劣化をあら
かじめ予想し初期のマスクパターンを工夫しているが、
仕上がりパターンのばらつきが大きく、このばらつきを
改善することは困難であるという課題がある。
However, it is usually K for processing a silicon substrate.
Anisotropic etching using an OH aqueous solution or the like is used. In this case, as described above, in the flow path pattern exceeding 180 °, a high-order surface is generated at the apex, and the etching stop property cannot be obtained. Therefore, starting from this point, the etching progresses to the outside of the pattern, and the pattern shape is deteriorated. Therefore, we have devised an initial mask pattern by predicting this pattern deterioration in advance.
There is a problem that the variation of the finished pattern is large and it is difficult to improve the variation.

【0008】また、シリコン基板は厚みを厚くすると貫
通加工の際の加工時間が増加する。このため、通常はハ
ンドリングの際の割れを回避できるところまで薄くする
ことが好ましい。しかしながら、共通液室をシリコン液
室形成部材に形成する場合、共通液室の高さはこのシリ
コン基板の厚さが上限となってしまうため、供給口から
各供給路への流体抵抗値を改善することが難しく、高速
化を進める際の障害となっている。
Further, if the thickness of the silicon substrate is increased, the processing time at the time of penetration processing increases. For this reason, it is usually preferable to reduce the thickness so that cracking during handling can be avoided. However, when the common liquid chamber is formed in the silicon liquid chamber forming member, since the height of the common liquid chamber becomes the upper limit of the thickness of the silicon substrate, the fluid resistance value from the supply port to each supply path is improved. It is difficult to do so, which is an obstacle to the speedup.

【0009】さらに、共通液室全体の体積もこのシリコ
ン基板の厚さによって現実的には上限が決められてしま
い、共通液室内の圧力変動を押さえるために必要な体積
を得ることが難しく、このため別の方法でコンプライア
ンスを確保しなければならないという課題がある。
Further, the upper limit of the total volume of the common liquid chamber is practically determined by the thickness of the silicon substrate, and it is difficult to obtain the volume necessary for suppressing the pressure fluctuation in the common liquid chamber. Therefore, there is a problem that compliance must be secured by another method.

【0010】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、流路パターン形状のばらつきを低減し、共通液
室高さの制限に起因する不具合を解決した液滴吐出ヘッ
ドを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a droplet discharge head that reduces variations in the flow path pattern shape and solves the problems caused by the limitation of the height of the common liquid chamber. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧力室及び供給路
はシリコン基板をエッチングして形成され、供給路への
液体流入部分の流路パターン形状は平面形状ですべての
内角が180°以下の形状である構成としたものであ
る。
In order to solve the above problems, in the droplet discharge head according to the present invention, the pressure chamber and the supply passage are formed by etching a silicon substrate, and the liquid inflow portion into the supply passage is formed. The flow path pattern shape is a planar shape and all internal angles are 180 ° or less.

【0012】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧力室及
び供給路はシリコン基板をエッチングして形成され、供
給路への液体流入部分の流路パターン形状は各ノズルに
対応してそれぞれ独立し、各流路パターンは隣接する流
路パターンと接続されていない構成としたものである。
In the droplet discharge head according to the present invention, the pressure chamber and the supply path are formed by etching a silicon substrate, and the flow path pattern shape of the liquid inflow portion into the supply path is independent for each nozzle. The flow path patterns are not connected to the adjacent flow path patterns.

【0013】これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドに
おいて、供給路に液体を供給する共通液室は供給路と異
なる平面に形成されていることが好ましい。
In each of the droplet discharge heads according to the present invention, it is preferable that the common liquid chamber for supplying the liquid to the supply passage is formed on a plane different from that of the supply passage.

【0014】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧力室及
び供給路はシリコン基板をエッチングして形成され、共
通液室は供給路を形成するシリコン基板とは別の基板で
形成され、これらの基板が積層接合されている構成とし
たものである。
In the droplet discharge head according to the present invention, the pressure chamber and the supply passage are formed by etching a silicon substrate, and the common liquid chamber is formed by a substrate different from the silicon substrate forming the supply passage. The substrate is laminated and bonded.

【0015】これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドに
おいて、共通液室と供給路との間に薄層部材を介在さ
せ、この薄層部材に独立した開口部を形成することが好
ましい。この薄層部材は圧力室の壁面を形成する振動板
を形成する振動板部材とすることができる。
In each of the droplet discharge heads according to the present invention, it is preferable that a thin layer member is interposed between the common liquid chamber and the supply passage, and an independent opening is formed in the thin layer member. This thin layer member may be a diaphragm member forming a diaphragm forming the wall surface of the pressure chamber.

【0016】本発明に係るインクジェット記録装置は、
本発明に係る液滴吐出ヘッドを適用したインクジェット
ヘッドを搭載したものである。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
An inkjet head to which the droplet discharge head according to the present invention is applied is mounted.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの実
施形態に係るインクジェットヘッドについて図1を参照
して説明する。なお、同図は同ヘッドの流路形状を説明
する平面説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An inkjet head according to an embodiment of the droplet discharge head of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is an explanatory plan view for explaining the flow path shape of the same head.

【0018】このインクジェットヘッドにおいては、流
路基板1にシリコン基板を用いて、このシリコン基板を
エッチングすることでインク滴を吐出するノズル2が連
通する圧力室6及び圧力室6に連通するインク供給路7
を形成している。なお、流路基板1で形成するのは圧力
室6及びインク供給路7となる凹部或いは溝部である
が、本明細書では単に圧力室6、インク供給路7等と表
現する。
In this ink jet head, a silicon substrate is used as the flow path substrate 1, and the pressure chamber 6 communicating with the nozzle 2 for ejecting ink droplets by etching this silicon substrate and the ink supply communicating with the pressure chamber 6 are connected. Road 7
Is formed. It should be noted that the flow path substrate 1 is formed with the pressure chamber 6 and the concave portion or the groove portion which becomes the ink supply passage 7, but in the present specification, it is simply expressed as the pressure chamber 6, the ink supply passage 7, and the like.

【0019】このインク供給路7の底部には共通液室8
からインクが流入する開口部9を形成している。この開
口部9は各インク供給路7毎に独立して形成している。
したがって、このインク供給路7のインク流入部分の流
路パターン形状は、同図に示すように、平面形状ですべ
ての内角が180°以内になる。また、供給路7へのイ
ンク流入部分の流路パターン形状は各ノズル4に対応し
てそれぞれ独立し、各供給路7の流路パターンは隣接す
る供給路7の流路パターンと接続しないことになる。
A common liquid chamber 8 is provided at the bottom of the ink supply passage 7.
An opening 9 is formed through which the ink flows in. The opening 9 is formed independently for each ink supply path 7.
Therefore, the flow path pattern shape of the ink inflow portion of the ink supply path 7 is, as shown in FIG. Further, the shape of the flow path pattern of the ink inflow portion to the supply path 7 is independent corresponding to each nozzle 4, and the flow path pattern of each supply path 7 is not connected to the flow path pattern of the adjacent supply path 7. Become.

【0020】また、供給路7にインクを供給するための
共通液室8は流路基板1とは別の基板(別部材)2に形
成しており、この共通液室8を形成する基板2に流路基
板1を積層接合している。したがって、共通液室8と供
給路7は異なる平面に形成され、共通液室8はそれぞれ
ノズル4に対応して独立形成した開口部9を介して供給
路7と連通し、また、共通液室8には外部からインク供
給口10を介してインクを供給する。
The common liquid chamber 8 for supplying ink to the supply passage 7 is formed on a substrate (separate member) 2 different from the flow path substrate 1, and the substrate 2 forming the common liquid chamber 8 is formed. The flow path substrate 1 is laminated and bonded. Therefore, the common liquid chamber 8 and the supply passage 7 are formed on different planes, and the common liquid chamber 8 communicates with the supply passage 7 through the openings 9 independently formed corresponding to the nozzles 4, respectively. Ink is supplied from the outside through the ink supply port 10.

【0021】このように、流路基板1の圧力室6及び供
給路7の流路パターン形状はすべての内角が180°以
下となるようになっているので、流路パターンのすべて
の頂点で、高次面が発生せず、エッチング後のパターン
寸法のばらつきを押さえることができる。また、各個別
の圧力室6及び供給路7の流路パターンをそれぞれ独立
したパターンとすることによって、共通液室8と個別の
圧力室6をシリコン基板上のパターンで接続する必要が
無くなり、180°を越える内角が形成されることのな
いレイアウトが可能となる。
As described above, the pressure chambers 6 of the flow path substrate 1 and the flow path pattern shapes of the supply paths 7 are designed such that all interior angles are 180 ° or less, so that at all vertices of the flow path pattern, A high-order surface is not generated, and it is possible to suppress variations in pattern dimensions after etching. Further, by making the flow patterns of the individual pressure chambers 6 and the supply passages 7 independent of each other, it is not necessary to connect the common liquid chamber 8 and the individual pressure chambers 6 with the pattern on the silicon substrate. It is possible to make a layout in which an interior angle exceeding 0 ° is not formed.

【0022】そして、供給路7と共通液室8とを異なる
平面に形成することによって、ここでは、供給路7への
インク供給はノズルと対向する方向からそれぞれ独立に
供給することで、供給路7から分離した共通液室8を無
理なく配置できる。さらに、共通液室8を流路基板1と
は別部材(別の基板)に形成することで、共通液室8は
流路基板1となるシリコン基板の厚さによる寸法上の制
限が無くなり、供給時の流体抵抗値の改善や、必要コン
プライアンスを得られるだけの容積を確保することがで
きる。
By forming the supply passage 7 and the common liquid chamber 8 on different planes, the ink is supplied to the supply passage 7 independently from the direction facing the nozzles. The common liquid chamber 8 separated from 7 can be arranged without difficulty. Further, by forming the common liquid chamber 8 in a member (separate substrate) different from the flow channel substrate 1, the common liquid chamber 8 has no dimensional limitation due to the thickness of the silicon substrate that will be the flow channel substrate 1, It is possible to improve the fluid resistance value at the time of supply and to secure a volume that can obtain the required compliance.

【0023】そこで、具体的な第1実施形態に係るイン
クジェットヘッドについて図2及び図3を参照して説明
する。なお、図2は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面
説明図、図3は同ヘッドの平面説明図である。このイン
クジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した液
室形成部材である流路基板(液室基板)11と、この流
路基板11の下面に接合した振動板部材12と、流路基
板11の上面に接合したノズル板13とを有し、これら
によってインク滴を吐出するノズル14がノズル連通路
15を介して連通する流路(インク液室)である圧力室
16及び圧力室16と後述の共通液室18との連通部で
あるインク供給路17を形成している。
Therefore, an ink jet head according to the first specific embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is a cross-sectional explanatory view of the head along the longitudinal direction of the liquid chamber, and FIG. 3 is a plan explanatory view of the head. This ink jet head includes a flow channel substrate (liquid chamber substrate) 11 that is a liquid chamber forming member formed of a single crystal silicon substrate, a diaphragm member 12 bonded to the lower surface of the flow channel substrate 11, and a flow channel substrate 11. The pressure chamber 16 and the pressure chamber 16 which are flow paths (ink liquid chambers) having a nozzle plate 13 bonded to the upper surface and communicating with the nozzles 14 for ejecting ink droplets through the nozzle communication passages 15 and An ink supply path 17 that is a communication portion with the common liquid chamber 18 is formed.

【0024】そして、振動板部材12の面外側(液室1
6と反対面側)に各圧力室16に対応して駆動手段とし
ての圧電素子22をそれぞれ接着剤23で接合し、圧電
素子22の他端部はベース基板24に接合して固定して
いる。また、圧電素子22には駆動波形を与えるための
FPCケーブル25を接続している。ベース基板24と
しては、セラミックス基板、例えばチタン酸バリウム、
アルミナ、フォルステライトなどの絶縁性の基板を用い
ている。
The outer surface of the vibrating plate member 12 (the liquid chamber 1)
Piezoelectric elements 22 as driving means are bonded to the pressure chambers 16 (on the side opposite to 6) with an adhesive 23, and the other end of the piezoelectric elements 22 is bonded and fixed to a base substrate 24. . Further, an FPC cable 25 for giving a drive waveform is connected to the piezoelectric element 22. As the base substrate 24, a ceramic substrate such as barium titanate,
An insulating substrate such as alumina or forsterite is used.

【0025】さらに、振動板部材12の面外側には樹脂
製のフレーム部材(共通液室形成部材)26を接着剤2
3で接合し、この共通液室形成部材26には共通液室1
8を形成するとともに、この共通液室18に外部からイ
ンクを供給するインク供給口27を形成している。そし
て、振動板部材12には共通液室18に対応した開口部
19を形成している。
Further, a resin frame member (common liquid chamber forming member) 26 is provided on the outer surface of the vibrating plate member 12 with the adhesive 2
3, and the common liquid chamber forming member 26 is connected to the common liquid chamber 1
8 and an ink supply port 27 for supplying ink to the common liquid chamber 18 from the outside. The diaphragm member 12 has an opening 19 corresponding to the common liquid chamber 18.

【0026】ここで、流路基板11は、例えば面方位
(110)に単結晶シリコン基板からなる。(110)
シリコン基板を使用することにより、ノズルのピッチ方
向に対して垂直な壁面を有する圧力室16を形成するこ
とができ、微細化、狭ピッチ化に有利となる。この流路
基板1のノズル連通孔15は、例えばドライエッチング
法により形成しているが、レーザー加工法、サンドブラ
スト法、放電加工法による加工で形成することもでき
る。また、圧力室16となる凹部及びインク供給路17
となる凹部はアルカリ水溶液を用いた異方性エッチング
で形成している。
Here, the flow path substrate 11 is made of, for example, a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110). (110)
By using the silicon substrate, the pressure chamber 16 having a wall surface perpendicular to the pitch direction of the nozzle can be formed, which is advantageous for miniaturization and narrow pitch. The nozzle communication hole 15 of the flow path substrate 1 is formed by, for example, a dry etching method, but it may be formed by a laser processing method, a sandblast method, or an electric discharge processing method. In addition, the recess serving as the pressure chamber 16 and the ink supply path 17 are provided.
The concave portion to be formed is formed by anisotropic etching using an alkaline aqueous solution.

【0027】また、振動板部材12は、圧力室16の壁
面を形成し変形を容易にするための厚み1〜7μm程度
のダイヤフラム部31と、このダイヤフラム部31の面
外側に形成した圧電素子22と接合して連結するための
島状凸部32と、液室間の隔壁部などに対応する厚肉部
33とを有している。この振動板部材2は、平坦面側を
流路基板1に接着剤接合している。なお、振動板部材1
2は、例えばニッケルの金属プレートから形成したもの
であるが、この他、樹脂部材或いは樹脂部材と金属部材
の積層部材などで形成することができる。
The diaphragm member 12 forms a wall surface of the pressure chamber 16 to facilitate deformation, and a diaphragm portion 31 having a thickness of about 1 to 7 μm, and a piezoelectric element 22 formed outside the surface of the diaphragm portion 31. It has an island-shaped convex portion 32 for joining and connecting with, and a thick portion 33 corresponding to a partition wall portion between liquid chambers and the like. The diaphragm member 2 has a flat surface side bonded to the flow path substrate 1 with an adhesive. The diaphragm member 1
2 is formed of, for example, a nickel metal plate, but it may be formed of a resin member or a laminated member of a resin member and a metal member.

【0028】圧電素子22は、例えば厚さ10〜50μ
m/層のチタン酸ジルコン酸(PZT)と厚さ数μm/
層の銀パラジューム(AgPd)からなる内部電極とを
交互に積層したものである。圧電素子22を厚さ10〜
50μm/層の積層型とすることによって低電圧駆動を
可能としている。なお、駆動手段としての電気機械変換
素子はPZTに限られるものではない。
The piezoelectric element 22 has a thickness of 10 to 50 μm, for example.
m / layer zirconate titanate (PZT) and thickness of several μm /
The layers are alternately laminated with internal electrodes made of silver palladium (AgPd). The piezoelectric element 22 has a thickness of 10
Low voltage driving is possible by adopting a laminated type of 50 μm / layer. The electromechanical conversion element as the driving means is not limited to PZT.

【0029】なお、ここでは上述のように圧電素子22
の圧電方向としてd33方向の変位(ここでは積層方向
と直交する方向の変位)を用いて圧力室16内インクを
加圧する構成としているが、圧電素子22の圧電方向と
してd31方向の変位(ここでは積層方向と直交する方
向の変位)を用いて圧力室16内インクを加圧する構成
とすることもできる。
Here, as described above, the piezoelectric element 22 is used.
The ink in the pressure chamber 16 is pressurized by using the displacement in the d33 direction (here, the displacement in the direction orthogonal to the stacking direction) as the piezoelectric direction, while the displacement in the d31 direction (here, as the piezoelectric direction of the piezoelectric element 22). It is also possible to adopt a configuration in which the ink in the pressure chamber 16 is pressurized by using the displacement in the direction orthogonal to the stacking direction).

【0030】ノズル板13にはインク滴を飛翔させるた
めの微細孔である多数のノズル14が各圧力室16の先
端部分に対応して形成されており、このノズル14の径
は20〜35μmとしている。このノズル板13は、例
えば電鋳工法によって製造したNiの金属プレートを用
いているが、シリコンやその他金属材料、金属材料と樹
脂材料との積層部材などを用いることができる。また、
ノズル板13の表面(吐出面)には撥水性の表面処理膜
を成膜している。
A large number of nozzles 14, which are fine holes for ejecting ink droplets, are formed on the nozzle plate 13 so as to correspond to the tip portions of the pressure chambers 16, and the diameter of the nozzles 14 is 20 to 35 μm. There is. The nozzle plate 13 uses, for example, a Ni metal plate manufactured by an electroforming method, but silicon or other metal material, a laminated member of a metal material and a resin material, or the like can be used. Also,
A water-repellent surface treatment film is formed on the surface (ejection surface) of the nozzle plate 13.

【0031】このように構成したインクジェットヘッド
においては、圧電素子22に対して選択的に20〜50
Vの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電
圧が印加された圧電素子22が積層方向(d33方向を
用いる場合)に変位して振動板部材12のダイヤフラム
部31をノズル14方向に変形させ、圧力室16の容積
/体積変化によって圧力室16内のインクが加圧され、
ノズル14からインク滴が吐出(噴射)される。
In the ink jet head constructed as described above, 20 to 50 is selectively applied to the piezoelectric element 22.
By applying the driving pulse voltage of V, the piezoelectric element 22 to which the pulse voltage is applied is displaced in the stacking direction (when the d33 direction is used) to deform the diaphragm portion 31 of the diaphragm member 12 toward the nozzle 14, The ink in the pressure chamber 16 is pressurized by the volume / volume change of the pressure chamber 16,
Ink droplets are ejected (jetted) from the nozzles 14.

【0032】そして、インク滴の吐出に伴って圧力室1
6内のインク圧力が低下し、このときのインク流れの慣
性によって圧力室16内には若干の負圧が発生する。こ
の状態の下において、圧電素子22への電圧の印加をオ
フ状態にすることによって、振動板部材12が元の位置
に戻って圧力室16が元の形状になるため、さらに負圧
が発生する。このとき、インク供給口27から共通液室
18、開口部19、インク供給路17を経て圧力室16
内にインクが充填される。そこで、ノズル4のインクメ
ニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴
吐出のために圧電素子22にパルス電圧を印加しインク
滴を吐出させる。
Then, as the ink droplets are ejected, the pressure chamber 1
The ink pressure in 6 decreases, and due to the inertia of the ink flow at this time, a slight negative pressure is generated in the pressure chamber 16. Under this state, by turning off the application of the voltage to the piezoelectric element 22, the diaphragm member 12 returns to its original position and the pressure chamber 16 returns to its original shape, so that a negative pressure is further generated. . At this time, the pressure chamber 16 passes from the ink supply port 27 through the common liquid chamber 18, the opening 19, and the ink supply passage 17.
Ink is filled inside. Therefore, after the vibration of the ink meniscus surface of the nozzle 4 is damped and stabilized, a pulse voltage is applied to the piezoelectric element 22 to eject the ink droplet for the next ink droplet ejection.

【0033】このインクジェットヘッドにおいても、図
3に示すように、インク供給路17のインク流入部分の
流路パターン形状は平面形状ですべての内角が180°
以内になるので、流路パターンのすべての頂点で、高次
面が発生せず、エッチング後のパターン寸法のばらつき
を押さえることができる。また、インク供給路17にイ
ンクを供給するための共通液室18は流路基板11とは
別基板(共通液室形成部材26)で形成することで、共
通液室18とインク供給路17は異なる平面に形成さ
れ、共通液室18はそれぞれノズル4に対応して独立形
成した開口部19を介してインク供給路17と連通して
いるので、流路基板11となるシリコン基板の厚さによ
る寸法上の制限が無くなり、供給時の流体抵抗値の改善
や、必要コンプライアンスを得られるだけの容積を確保
することができる。
Also in this ink jet head, as shown in FIG. 3, the flow path pattern shape of the ink inflow portion of the ink supply path 17 is a plane shape and all interior angles are 180 °.
Since it is within the range, no higher-order surface is generated at all the vertices of the flow path pattern, and it is possible to suppress variation in pattern dimensions after etching. Further, the common liquid chamber 18 for supplying ink to the ink supply passage 17 is formed by a substrate (common liquid chamber forming member 26) different from the flow path substrate 11, so that the common liquid chamber 18 and the ink supply passage 17 are separated from each other. Since the common liquid chambers 18 are formed on different planes and communicate with the ink supply passage 17 through the openings 19 formed independently corresponding to the nozzles 4, the common liquid chamber 18 depends on the thickness of the silicon substrate to be the flow passage substrate 11. Since there is no dimensional limitation, it is possible to improve the fluid resistance value at the time of supply and to secure a volume that can obtain the required compliance.

【0034】ここで、このインクジェットヘッドの流路
基板11の製造方法について図4及び図5を参照して説
明する。各図(a)に示すように、p型にドープされた
(110)の面方位を持つシリコン基板51を用いて、
全面にLP−CVDによってシリコン窒化膜52を成膜
し、圧力室面側のパターニングをし、圧力室16に対応
する開口パターン53を形成する。
Now, a method of manufacturing the flow path substrate 11 of the ink jet head will be described with reference to FIGS. As shown in each figure (a), using a silicon substrate 51 having a (110) plane orientation doped to p-type,
A silicon nitride film 52 is formed on the entire surface by LP-CVD, the pressure chamber surface side is patterned, and an opening pattern 53 corresponding to the pressure chamber 16 is formed.

【0035】さらに、ノズル面側にマグネトロンスパッ
タ法を用いてAl膜54を成膜し、Al膜54とシリコン
窒化膜52を連続的にパターニングを行い、ノズル連通
路15に対応する開口パターン55を形成する。
Further, an Al film 54 is formed on the nozzle surface side by a magnetron sputtering method, the Al film 54 and the silicon nitride film 52 are continuously patterned, and an opening pattern 55 corresponding to the nozzle communication passage 15 is formed. Form.

【0036】次に、同図(b)に示すように、ICPド
ライエッチングによってシリコン基板51をエッチング
してノズル連通路5を形成した後、ウェットエッチング
法によって、Al膜54のみ選択的に剥離する。さら
に、同図(c)に示すように、KOH系のウェットエッ
チャントを用いてシリコン基板51の異方性エッチング
を行ってインク供給路17及び圧力室16を形成した
後、シリコン窒化膜52を剥離して流路基板11を得
る。
Next, as shown in FIG. 3B, after the silicon substrate 51 is etched by ICP dry etching to form the nozzle communication path 5, only the Al film 54 is selectively removed by wet etching. . Further, as shown in FIG. 7C, the silicon substrate 51 is anisotropically etched using a KOH-based wet etchant to form the ink supply path 17 and the pressure chamber 16, and then the silicon nitride film 52 is peeled off. Then, the flow path substrate 11 is obtained.

【0037】次に、振動板部材12について図6を参照
して説明する。この振動板部材12は、前述したように
Ni電鋳によって製作しているが、この場合、共通液室
18とインク供給路17を連通する開口部19は各圧力
室16のパターンに個別に対応するようにしている。
Next, the diaphragm member 12 will be described with reference to FIG. The vibrating plate member 12 is manufactured by Ni electroforming as described above. In this case, the opening 19 that connects the common liquid chamber 18 and the ink supply passage 17 corresponds to the pattern of each pressure chamber 16 individually. I am trying to do it.

【0038】即ち、例えば図7に示すように、振動板部
材12に共通液室18とすべてのインク供給路17を連
通する全チャンネル連続した開口部19´を形成した場
合、振動板部品12に大きな穴が開くことになり、振動
板部材12を流路基板11に接合する際の部品の取り扱
いが煩雑となる。また、本実施形態のように振動板部材
12をNi電鋳で作製する場合、このように大きな面積
で非電鋳領域があると、その周囲の電鋳膜厚が増加し、
厚みむらが発生するという不都合も生じる。
That is, for example, as shown in FIG. 7, when the diaphragm member 12 is formed with continuous openings 19 ′ for all channels which connect the common liquid chamber 18 and all the ink supply paths 17, Since a large hole is opened, the handling of parts when joining the diaphragm member 12 to the flow path substrate 11 becomes complicated. Further, when the diaphragm member 12 is manufactured by Ni electroforming as in the present embodiment, if there is a non-electroformed region with such a large area, the electroformed film thickness around it increases,
The inconvenience of uneven thickness also occurs.

【0039】そこで、上述したように、インク供給路1
7に個別的に対応する開口部19を形成することによ
り、部品の取扱い性を向上し、電鋳製作する場合の厚み
ムラの発生を防止することができる。
Therefore, as described above, the ink supply path 1
By forming the openings 19 individually corresponding to 7, it is possible to improve the handleability of parts and prevent the occurrence of uneven thickness in electroforming.

【0040】次に、具体的な第2実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図8及び図9を参照して説明す
る。なお、図8は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説
明図、図9は同ヘッドの平面説明図である。このインク
ジェットヘッドは、流路基板である第1基板61と、こ
の第1基板61の下側に設けた電極基板である第2基板
62と、第1基板61の上側に設けた第3基板であるノ
ズル板63とを備え、これらによってインク滴を吐出す
るノズル64が連通するインク流路である圧力室66、
各圧力室66に通じるインク供給路67を形成してい
る。なお、ノズル板63は第2実施形態のノズル板13
と同様であるので説明を省略する。
Next, an ink jet head according to a second specific embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. 8 is a cross-sectional explanatory view of the head along the longitudinal direction of the liquid chamber, and FIG. 9 is a plan explanatory view of the head. This inkjet head includes a first substrate 61 which is a flow path substrate, a second substrate 62 which is an electrode substrate provided below the first substrate 61, and a third substrate which is provided above the first substrate 61. A pressure plate 66, which is an ink flow path through which a nozzle 64 for ejecting ink droplets communicates,
An ink supply path 67 communicating with each pressure chamber 66 is formed. The nozzle plate 63 is the nozzle plate 13 of the second embodiment.
The description is omitted because it is similar to the above.

【0041】第1基板61には、単結晶シリコン基板を
用いて圧力室66及びこの圧力室66の壁面である底部
をなす振動板70を形成する凹部と、インク供給路67
を形成する凹部を形成している。第1基板61は、シリ
コン基板に高濃度ボロンをドーピングして高濃度ボロン
拡散層61aを形成し、KOH系のウェットエッチャン
トによって異方性エッチングを行うことにより、高濃度
ボロン拡散層61aをエッチングストップ層とすること
で、圧力室66、インク供給路67を形成するととも
に、高濃度ボロン拡散層61aからなる薄層振動板70
を形成している。なお、第1基板61の厚さは100〜
200μm、振動板70の厚さは2μm〜3μmであ
る。
The first substrate 61 is made of a single crystal silicon substrate, and a pressure chamber 66 and a concave portion for forming a vibration plate 70 forming a bottom portion which is a wall surface of the pressure chamber 66, and an ink supply path 67.
To form a recess. In the first substrate 61, a high-concentration boron diffusion layer 61a is formed by doping a silicon substrate with high-concentration boron, and anisotropic etching is performed using a KOH-based wet etchant to stop the high-concentration boron diffusion layer 61a. By forming the layer, the pressure chamber 66 and the ink supply path 67 are formed, and the thin layer vibration plate 70 including the high-concentration boron diffusion layer 61a is formed.
Is formed. The thickness of the first substrate 61 is 100 to
The thickness of the diaphragm 70 is 200 μm, and the thickness of the diaphragm 70 is 2 μm to 3 μm.

【0042】第2基板62には、単結晶シリコン基板に
熱酸化法などで酸化膜層72を形成し、この酸化膜層7
2に凹部74を形成して、この凹部74底面に、振動板
70に所定(例えば約0.1〜0.3μm)のギャップ
76を置いて対向する高融点金属、例えば窒化チタンか
らなる個別の電極75を形成し、これらの振動板70と
電極75とによって静電型アクチュエータ部を構成して
いる。なお、電極75は外部に延設して電極端子部75
aを一体形成している。
On the second substrate 62, an oxide film layer 72 is formed on a single crystal silicon substrate by a thermal oxidation method or the like, and the oxide film layer 7 is formed.
2 is provided with a concave portion 74, and an individual refractory metal such as titanium nitride, which is opposed to the diaphragm 70 at a predetermined gap (eg, about 0.1 to 0.3 μm), is formed on the bottom surface of the concave portion 74. The electrode 75 is formed, and the diaphragm 70 and the electrode 75 form an electrostatic actuator section. The electrode 75 is extended to the outside so that the electrode terminal portion 75
a is integrally formed.

【0043】また、電極75表面には電極75の耐久性
を向上させるためにSiO膜などの誘電絶縁層(酸化
膜系絶縁膜)或いはSi3膜などの窒化膜系絶縁膜か
らなる電極保護膜77を成膜しているが、電極77表面
に電極保護膜77を形成しないで、或いは、電極75表
面に電極保護膜77を形成するとともに振動板70側に
絶縁膜を形成することもできる。
On the surface of the electrode 75, in order to improve the durability of the electrode 75, a dielectric insulating layer (oxide film type insulating film) such as SiO 2 film or a nitride film type insulating film such as Si 3 N 4 film is formed. The electrode protective film 77 is formed, but the electrode protective film 77 is not formed on the surface of the electrode 77, or the electrode protective film 77 is formed on the surface of the electrode 75 and the insulating film is formed on the diaphragm 70 side. You can also

【0044】さらに、第2基板61の下面には別部材と
なるベース基板80を接合している。このベース基板8
0には外部のインク供給口81からインクが供給される
共通液室68となる凹部を形成している。そして、この
共通液室68と個別のインク供給路67とを連通するた
め、第2基板62及び振動板70を形成する振動板部材
となっている高濃度ボロン拡散層61bにはそれぞれ開
口部69を形成する貫通穴82、83を形成している。
Further, a base substrate 80, which is a separate member, is bonded to the lower surface of the second substrate 61. This base substrate 8
At 0, a recess serving as a common liquid chamber 68 to which ink is supplied from an external ink supply port 81 is formed. Further, since the common liquid chamber 68 and the individual ink supply path 67 are communicated with each other, the openings 69 are formed in the high-concentration boron diffusion layer 61b which is a vibration plate member forming the second substrate 62 and the vibration plate 70. Through holes 82 and 83 are formed.

【0045】このインクジェットヘッド1においては、
振動板70をグラウンドとして、振動板70と電極75
の間に、例えば10〜50V程度のパルス電圧を印加す
ることで、振動板70の表面にマイナス電荷が誘起さ
れ、振動板70と電極75との間の静電吸引力により振
動板70が電極75側に変形し、圧力室66の内容積が
増加するので、インク供給口81から共通液室68、開
口部69を通じ、更にインク供給路67を通じて圧力室
66にインクが補充充填される。
In this ink jet head 1,
With the diaphragm 70 as the ground, the diaphragm 70 and the electrode 75
By applying a pulse voltage of, for example, about 10 to 50 V between the electrodes, a negative charge is induced on the surface of the diaphragm 70, and the electrostatic attraction force between the diaphragm 70 and the electrode 75 causes the diaphragm 70 to become an electrode. Since the pressure chamber 66 is deformed to the 75 side and the internal volume of the pressure chamber 66 increases, the pressure chamber 66 is replenished and filled from the ink supply port 81 through the common liquid chamber 68 and the opening 69, and further through the ink supply path 67.

【0046】続いて、電極75の電圧印加をオフにする
と、電極間に蓄積された電荷の放出に伴い、振動板70
が圧力室66側に復元する。その際、圧力室66内に急
激な体積変化/圧力変化が生じ、充填されたインクがノ
ズル64よりインク滴として吐出される。
Subsequently, when the voltage application to the electrodes 75 is turned off, the vibration plate 70 is released along with the discharge of the charges accumulated between the electrodes.
Is restored to the pressure chamber 66 side. At that time, a rapid volume change / pressure change occurs in the pressure chamber 66, and the filled ink is ejected from the nozzle 64 as an ink droplet.

【0047】このインクジェットヘッドにおいても、イ
ンク供給路67のインク流入部分の流路パターン形状は
平面形状ですべての内角が180°以内になるので、流
路パターンのすべての頂点で、高次面が発生せず、エッ
チング後のパターン寸法のばらつきを押さえることがで
きる。また、インク供給路67にインクを供給するため
の共通液室68は流路基板61とは別部材で形成するこ
とで、共通液室68とインク供給路67は異なる平面に
形成され、共通液室68はそれぞれノズルに対応して独
立形成した開口部69を介してインク供給路67と連通
しているので、流路基板61となるシリコン基板の厚さ
による寸法上の制限が無くなる。
Also in this ink jet head, since the flow path pattern shape of the ink inflow portion of the ink supply path 67 is a flat shape and all interior angles are within 180 °, the high-order surface is formed at every vertex of the flow path pattern. It is possible to suppress the variation in the pattern dimension after etching without generating. Further, the common liquid chamber 68 for supplying ink to the ink supply passage 67 is formed as a separate member from the flow path substrate 61, so that the common liquid chamber 68 and the ink supply passage 67 are formed on different planes, and the common liquid chamber 68 is formed. Since the chamber 68 communicates with the ink supply path 67 through the openings 69 formed independently corresponding to the nozzles, there is no dimensional limitation due to the thickness of the silicon substrate serving as the flow path substrate 61.

【0048】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装
置の一例について図10及び図11を参照して説明す
る。なお、図10は同記録装置の斜視説明図、図11は
同記録装置の機構部の側面説明図である。
Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head which is a liquid droplet ejection head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. 10 is a perspective explanatory view of the recording apparatus, and FIG. 11 is a side view of a mechanical portion of the recording apparatus.

【0049】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体111の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部11
2等を収納し、装置本体111の下方部には前方側から
多数枚の用紙113を積載可能な給紙カセット(或いは
給紙トレイでもよい。)114を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙113を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ115を開倒することができ、給紙カ
セット114或いは手差しトレイ115から給送される
用紙113を取り込み、印字機構部112によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ1
16に排紙する。
In this ink jet recording apparatus, a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 111, a recording head including the ink jet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. Printing mechanism section 11 composed of
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 114 capable of accommodating a large number of sheets 113 from the front side can be detachably attached to the lower portion of the apparatus main body 111 for accommodating 2 or the like. The manual feed tray 115 for manually feeding the paper 113 can be opened and closed, the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in, and a desired image is recorded by the printing mechanism unit 112. After that, the output tray 1 mounted on the rear side
The paper is discharged to 16.

【0050】印字機構部112は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド121と
従ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方
向(図11で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、この
キャリッジ123にはイエロー(Y)、シアン(C)、
マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド124を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ123
にはヘッド124に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ125を交換可能に装着している。
The printing mechanism 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 11) by the main guide rod 121 and the sub guide rod 122, which are guide members that are laterally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 123 is freely held, and yellow (Y), cyan (C),
A head 124, which is an ink jet head that is a droplet ejection head according to the present invention that ejects ink droplets of each color of magenta (M) and black (Bk), is arranged in a direction in which a plurality of ink ejection ports intersects the main scanning direction. , The ink droplet ejection direction is downward. Also, the carriage 123
Each ink cartridge 125 for supplying each color ink to the head 124 is replaceably mounted.

【0051】インクカートリッジ125は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。
The ink cartridge 125 has an air port communicating with the atmosphere above, a supply port for supplying ink to the ink jet head below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of.

【0052】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド124を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する1個のヘッドでもよい。
Although the heads 124 for the respective colors are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets for the respective colors may be used.

【0053】ここで、キャリッジ123は後方側(用紙
搬送方向下流側)を主ガイドロッド121に摺動自在に
嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッ
ド122に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ123を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ127で回転駆動される駆動プーリ128と従動
プーリ129との間にタイミングベルト130を張装
し、このタイミングベルト130をキャリッジ123に
固定しており、主走査モーター127の正逆回転により
キャリッジ123が往復駆動される。
Here, the carriage 123 is slidably fitted to the main guide rod 121 on the rear side (downstream side in the sheet transport direction) and slidably fitted to the slave guide rod 122 on the front side (upstream side in the sheet transport direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between the drive pulley 128 and the driven pulley 129 which are rotationally driven by the main scanning motor 127, and the timing belt 130 is mounted on the carriage 123. The carriage 123 is reciprocally driven by the forward and reverse rotations of the main scanning motor 127.

【0054】一方、給紙カセット114にセットした用
紙113をヘッド124の下方側に搬送するために、給
紙カセット114から用紙113を分離給装する給紙ロ
ーラ131及びフリクションパッド132と、用紙11
3を案内するガイド部材133と、給紙された用紙11
3を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬送
ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ135及
び搬送ローラ134からの用紙113の送り出し角度を
規定する先端コロ136とを設けている。搬送ローラ1
34は副走査モータ137によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, in order to convey the paper 113 set in the paper feed cassette 114 to the lower side of the head 124, the paper feed roller 131 and the friction pad 132 for separately feeding the paper 113 from the paper feed cassette 114, and the paper 11 are provided.
Guide member 133 for guiding the sheet 3 and the fed sheet 11
A conveyance roller 134 that reverses and conveys 3 is provided, a conveyance roller 135 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 134, and a leading end roller 136 that defines the feed angle of the paper 113 from the conveyance roller 134. Conveyor roller 1
The sub-scanning motor 137 is rotationally driven through a gear train.

【0055】そして、キャリッジ123の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ134から送り出された
用紙113を記録ヘッド124の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材139を設けている。こ
の印写受け部材139の用紙搬送方向下流側には、用紙
113を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ141、拍車142を設け、さらに用紙113を排
紙トレイ116に送り出す排紙ローラ143及び拍車1
44と、排紙経路を形成するガイド部材145,146
とを配設している。
Then, a print receiving member 139, which is a paper guide member for guiding the paper 113 sent out from the carrying roller 134 below the recording head 124, corresponding to the movement range of the carriage 123 in the main scanning direction is provided. There is. A transport roller 141 and a spur 142 that are driven to rotate in order to send out the paper 113 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 139 in the paper transport direction, and further, the paper 113 is sent to the paper discharge tray 116. Roller 143 and spur 1
44, and guide members 145 and 146 that form the paper discharge path
And are arranged.

【0056】記録時には、キャリッジ123を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド124を駆動するこ
とにより、停止している用紙113にインクを吐出して
1行分を記録し、用紙113を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙113の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙113を排紙する。この場合、ヘッド12
4を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。
At the time of recording, by driving the recording head 124 in accordance with the image signal while moving the carriage 123, ink is ejected onto the stopped paper 113 to record one line, and the paper 113 is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 113 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 113 is ejected. In this case, the head 12
In the ink jet head according to the present invention, which composes No. 4, the controllability of ink droplet ejection is improved and the characteristic variation is suppressed, so that an image with high image quality can be stably recorded.

【0057】また、キャリッジ123の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド124の吐出不良
を回復するための回復装置147を配置している。回復
装置147はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ123は印字待機中にはこ
の回復装置147側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド124をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。
A recovery device 147 for recovering the ejection failure of the head 124 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 123 in the moving direction. The recovery device 147 has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side while the printing is on standby, the head 124 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying.
Also, by ejecting ink that is not related to recording during recording, etc., the ink viscosity of all ejection ports is made constant,
Maintains stable discharge performance.

【0058】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド124の吐出口を密封し、チューブを
通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸
い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニ
ング手段により除去され吐出不良が回復される。また、
吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。
When an ejection failure occurs, the ejection port of the head 124 is sealed by the capping means, and the bubbles are sucked together with the ink from the ejection port by the suction means through the tube. Is removed by the cleaning means and the ejection failure is recovered. Also,
The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower part of the main body, and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0059】このように本発明に係る液滴吐出ヘッドで
あるインクジェットヘッドを搭載することによって、流
路パターン形状のばらつきが低減して安定したインク滴
吐出特性が得られるので、高画質記録を行うことができ
る記録装置を得ることができる。
As described above, by mounting the ink jet head, which is the droplet discharge head according to the present invention, variation in the shape of the flow path pattern is reduced and stable ink droplet discharge characteristics are obtained, so that high quality recording is performed. It is possible to obtain a recording device that can.

【0060】なお、上記実施形態においては、本発明を
振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイド
シュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、振
動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジシ
ュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用する
ことができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the side shooter type ink jet head in which the vibrating plate displacement direction and the ink droplet ejecting direction are the same, but the vibrating plate displacement direction and the ink droplet ejecting direction are orthogonal. The same can be applied to the edge shooter type inkjet head.

【0061】また、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、DNAの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the liquid droplet ejection head is applied to the ink jet head has been described. However, as the liquid droplet ejection head other than the ink jet head, for example, the liquid droplet ejection for ejecting the liquid resist as the liquid droplets. The present invention can also be applied to other droplet discharge heads such as a head and a droplet discharge head that discharges a DNA sample as droplets.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、圧力室及び供給路はシリコン基板
をエッチングして形成され、供給路への液体流入部分の
流路パターン形状は平面形状ですべての内角が180°
以下の形状であるので、流路パターン形状のばらつきが
低減し、共通液室高さの制限に起因する不具合がなくな
る。
As described above, according to the droplet discharge head of the present invention, the pressure chamber and the supply passage are formed by etching the silicon substrate, and the flow passage pattern shape of the liquid inflow portion into the supply passage is formed. Is flat and all interior angles are 180 °
Since it has the following shape, the variation in the flow path pattern shape is reduced, and the problem caused by the limitation of the common liquid chamber height is eliminated.

【0063】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、圧
力室及び供給路はシリコン基板をエッチングして形成さ
れ、供給路への液体流入部分の流路パターン形状は各ノ
ズルに対応してそれぞれ独立し、各流路パターンは隣接
する流路パターンと接続されていないので、流路パター
ン形状のばらつきを低減し、共通液室高さの制限に起因
する不具合をなくする液室構成とすることができる。
According to the droplet discharge head of the present invention, the pressure chamber and the supply path are formed by etching the silicon substrate, and the flow path pattern shape of the liquid inflow portion into the supply path corresponds to each nozzle. Independently, since each flow path pattern is not connected to the adjacent flow path pattern, it is necessary to have a liquid chamber configuration that reduces variations in flow path pattern shape and eliminates the problems caused by the limitation of the common liquid chamber height. You can

【0064】これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドに
おいて、供給路に液体を供給する共通液室は供給路と異
なる平面に形成されていることで、容易に、供給路への
液体流入部分の流路パターン形状を平面形状ですべての
内角が180°以下の形状とすることができ、或いは、
供給路への液体流入部分の流路パターン形状を各ノズル
に対応してそれぞれ独立させ、各流路パターンは隣接す
る流路パターンと接続させないことができる。
In each of these droplet discharge heads according to the present invention, since the common liquid chamber for supplying the liquid to the supply passage is formed on a plane different from that of the supply passage, the liquid inflow portion to the supply passage can be easily formed. The flow path pattern shape of can be a planar shape and all internal angles are 180 ° or less, or
It is possible to make the flow path pattern shape of the liquid inflow portion into the supply path independent for each nozzle so that each flow path pattern is not connected to the adjacent flow path pattern.

【0065】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、圧
力室及び供給路はシリコン基板をエッチングして形成さ
れ、共通液室は供給路を形成するシリコン基板とは別の
基板で形成され、これらの基板が積層接合されているの
で、供給路の流路パターン形状のばらつきを低減し、共
通液室高さの制限に起因する不具合をなくすることがで
きる。
According to the droplet discharge head of the present invention, the pressure chamber and the supply passage are formed by etching a silicon substrate, and the common liquid chamber is formed of a substrate different from the silicon substrate forming the supply passage. Since these substrates are laminated and joined, it is possible to reduce the variation in the flow path pattern shape of the supply path and eliminate the problems caused by the limitation of the common liquid chamber height.

【0066】これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドに
おいて、共通液室と供給路との間に薄層部材を介在さ
せ、この薄層部材に独立した開口部を形成することで、
共通液室と供給路とを連通させ、かつ薄層部材の取扱い
性が向上する。この薄層部材は圧力室の壁面を形成する
振動板を形成する振動板部材とすることで、振動板を用
いるヘッドを容易に構成することができる。
In each of these droplet discharge heads according to the present invention, a thin layer member is interposed between the common liquid chamber and the supply path, and an independent opening is formed in this thin layer member.
The common liquid chamber and the supply passage are communicated with each other, and the handling of the thin layer member is improved. The thin layer member is a vibrating plate member that forms a vibrating plate that forms the wall surface of the pressure chamber, so that a head using the vibrating plate can be easily configured.

【0067】本発明に係るインクジェット記録装置は、
本発明に係る液滴吐出ヘッドをインク滴を吐出するイン
クジェットヘッドとして搭載したので、高画質記録を行
うことができる。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
Since the droplet discharge head according to the present invention is mounted as an inkjet head that discharges ink droplets, high image quality recording can be performed.

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

【図1】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド
の流路パターン形状を説明する平面説明図
FIG. 1 is an explanatory plan view illustrating a flow path pattern shape of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの液室長手方向に沿う断面説明図
FIG. 2 is an explanatory sectional view taken along the longitudinal direction of the liquid chamber of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention.

【図3】同ヘッドの平面説明図FIG. 3 is an explanatory plan view of the head.

【図4】同ヘッドの流路基板の製造方法を説明する平面
説明図
FIG. 4 is an explanatory plan view illustrating a method of manufacturing the flow path substrate of the head.

【図5】同ヘッドの流路基板の製造方法を説明する断面
説明図
FIG. 5 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a method of manufacturing the flow path substrate of the head.

【図6】同ヘッドの振動板の説明に供する説明図FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a diaphragm of the head.

【図7】同振動板と対比する振動板の説明に供する説明
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a diaphragm to be compared with the diaphragm.

【図8】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの液室長手方向に沿う断面説明図
FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view taken along the liquid chamber longitudinal direction of the inkjet head according to the second embodiment of the present invention.

【図9】同ヘッドの平面説明図FIG. 9 is an explanatory plan view of the head.

【図10】本発明に係るインクジェットを搭載したイン
クジェット記録装置の一例を示す斜視説明図
FIG. 10 is a perspective explanatory view showing an example of an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet according to the present invention.

【図11】同記録装置の機構部の側面説明図FIG. 11 is an explanatory side view of a mechanism section of the recording apparatus.

【図12】従来のインクジェットヘッドの平面説明図FIG. 12 is an explanatory plan view of a conventional inkjet head.

【符号の説明】 1…流路基板、2…振動板部材、3…ノズル板、4…ノ
ズル、6…圧力室、7…インク供給路、8…共通液室、
12…圧電素子、14…ベース基板、19…開口部。
[Explanation of Codes] 1 ... Flow path substrate, 2 ... Vibration plate member, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 6 ... Pressure chamber, 7 ... Ink supply passage, 8 ... Common liquid chamber,
12 ... Piezoelectric element, 14 ... Base substrate, 19 ... Opening part.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズ
ルが連通する複数の圧力室と、各圧力室にそれぞれ供給
路を介して液体を供給する1又は複数の共通液室と、前
記圧力室内の液体を加圧する圧力を発生するための駆動
手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力室及
び供給路はシリコン基板をエッチングして形成され、前
記供給路への液体流入部分の流路パターン形状は平面形
状ですべての内角が180°以下の形状であることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
1. A plurality of nozzles for ejecting liquid droplets, a plurality of pressure chambers communicating with each nozzle, one or a plurality of common liquid chambers for supplying a liquid to each pressure chamber via a supply passage, respectively. In a droplet discharge head provided with a driving means for generating a pressure for pressurizing the liquid in the pressure chamber, the pressure chamber and the supply path are formed by etching a silicon substrate, and the liquid inflow portion into the supply path is formed. A droplet discharge head characterized in that the flow path pattern has a planar shape and all interior angles are 180 ° or less.
【請求項2】 液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズ
ルが連通する複数の圧力室と、各圧力室にそれぞれ供給
路を介して液体を供給する1又は複数の共通液室と、前
記圧力室内の液体を加圧する圧力を発生するための駆動
手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力室及
び供給路はシリコン基板をエッチングして形成され、前
記供給路への液体流入部分の流路パターン形状は各ノズ
ルに対応してそれぞれ独立し、各流路パターンは隣接す
る流路パターンと接続されていないことを特徴とする液
滴吐出ヘッド。
2. A plurality of nozzles for ejecting droplets, a plurality of pressure chambers communicating with each nozzle, one or a plurality of common liquid chambers for supplying a liquid to each pressure chamber via a supply passage, respectively. In a droplet discharge head provided with a driving means for generating a pressure for pressurizing the liquid in the pressure chamber, the pressure chamber and the supply path are formed by etching a silicon substrate, and the liquid inflow portion into the supply path is formed. A droplet discharge head characterized in that the flow path pattern shape is independent for each nozzle and each flow path pattern is not connected to an adjacent flow path pattern.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記供給路に液体を供給する共通液室は前記
供給路と異なる平面に形成されていることを特徴とする
液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the common liquid chamber for supplying the liquid to the supply passage is formed on a plane different from that of the supply passage. head.
【請求項4】 液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズ
ルが連通する複数の圧力室と、各圧力室にそれぞれ供給
路を介して液体を供給する1又は複数の共通液室と、前
記圧力室内の液体を加圧する圧力を発生するための駆動
手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力室及
び供給路はシリコン基板をエッチングして形成され、前
記共通液室は前記供給路を形成するシリコン基板とは別
の基板で形成され、これらの基板が積層接合されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. A plurality of nozzles for ejecting droplets, a plurality of pressure chambers communicating with each nozzle, one or a plurality of common liquid chambers for supplying a liquid to each pressure chamber via a supply passage, respectively. In a droplet discharge head provided with a driving unit for generating a pressure for pressurizing a liquid in the pressure chamber, the pressure chamber and the supply passage are formed by etching a silicon substrate, and the common liquid chamber is formed in the supply passage. A droplet discharge head, which is formed of a substrate different from a silicon substrate to be formed, and these substrates are laminated and bonded.
【請求項5】 請求項3又は4に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記共通液室と供給路との間に薄層部材を介
在させ、この薄層部材に独立した開口部を形成したこと
を特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 3, wherein a thin layer member is interposed between the common liquid chamber and the supply passage, and an independent opening is formed in the thin layer member. A droplet discharge head characterized by:
【請求項6】 請求項5に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記薄層部材が前記圧力室の壁面を形成する振動板
を形成する振動板部材であることを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
6. The droplet discharge head according to claim 5, wherein the thin layer member is a diaphragm member that forms a diaphragm forming a wall surface of the pressure chamber.
【請求項7】 インク滴を吐出するインクジェットヘッ
ドを搭載したインクジェット記録装置において、前記イ
ンクジェットヘッドが前記請求項1乃至6のいずれかに
記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
7. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head for ejecting ink droplets, wherein the ink jet head is the droplet ejecting head according to any one of claims 1 to 6. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006187922A (en) * 2005-01-05 2006-07-20 Ricoh Co Ltd Droplet ejection head, ink cartridge equipped with it, and inkjet recording apparatus
JP2008290291A (en) * 2007-05-23 2008-12-04 Fuji Xerox Co Ltd Liquid droplet ejecting head and image forming apparatus
JP2013141762A (en) * 2012-01-10 2013-07-22 Ricoh Co Ltd Droplet ejection head and image forming apparatus

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