JP2003266689A - Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder - Google Patents

Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder

Info

Publication number
JP2003266689A
JP2003266689A JP2002073465A JP2002073465A JP2003266689A JP 2003266689 A JP2003266689 A JP 2003266689A JP 2002073465 A JP2002073465 A JP 2002073465A JP 2002073465 A JP2002073465 A JP 2002073465A JP 2003266689 A JP2003266689 A JP 2003266689A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid chamber
nozzle
forming member
discharge head
droplet discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002073465A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003266689A5 (en
Inventor
Shigeru Kanehara
滋 金原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2002073465A priority Critical patent/JP2003266689A/en
Priority to EP02783792A priority patent/EP1453680B1/en
Priority to CN2008101087558A priority patent/CN101284450B/en
Priority to PCT/JP2002/012790 priority patent/WO2003049951A1/en
Priority to DE60237229T priority patent/DE60237229D1/en
Priority to US10/487,012 priority patent/US7232202B2/en
Priority to CNB02816878XA priority patent/CN100398322C/en
Publication of JP2003266689A publication Critical patent/JP2003266689A/en
Publication of JP2003266689A5 publication Critical patent/JP2003266689A5/ja
Priority to US11/800,270 priority patent/US7571984B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that bubbles are easy to stay to cause discharge failures. <P>SOLUTION: A surface roughness of a wall face 1a opposite to a diaphragm 2 of a pressure liquid chamber 6 of a channel plate 1 where the pressure liquid chamber 6 and the like are formed is made 2 μm or smaller in average roughness Ra. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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その
製造方法並びに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, a method of manufacturing the same, 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インク流路(吐出室、圧力
室、加圧液室、液室等とも称される。)と、このインク
流路内のインクを加圧する駆動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 an ink flow path (ejection chamber, which communicates with this nozzle). Also referred to as a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, a liquid chamber, etc.) and a drive unit for pressurizing the ink in the ink flow path, and 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、インク流
路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段として、圧電素子を用いてインク流路の壁面
を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化
させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの
(特開平2−51734号公報参照)、或いは、発熱抵
抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発
生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆ
るサーマル型のもの(特開昭61−59911号公報参
照)、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対
向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によ
って振動板を変形させることで、インク流路内容積を変
化させてインク滴を吐出させる静電型のもの(特開平5
−50601号公報参照)などが知られている。
In the ink jet head, as an energy generating means for generating energy for pressurizing the ink in the ink flow passage, a piezoelectric element is used to deform a vibrating plate forming a wall surface of the ink flow passage, thereby forming a volume in the ink flow passage. Of a so-called piezo type in which ink droplets are discharged by changing the temperature (see Japanese Patent Laid-Open No. 2-51734), or pressure generated by heating ink in an ink flow path using a heating resistor to generate bubbles. A so-called thermal type in which ink droplets are ejected (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-59911), a diaphragm forming the wall surface of the ink flow path and an electrode are arranged so as to face each other, and are generated between the diaphragm and the electrode. An electrostatic type that changes the internal volume of the ink flow path to eject ink droplets by deforming the vibrating plate by the electrostatic force that is applied (Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 5 (1998)
No. -50601) and the like are known.

【0004】これらの各種ヘッドの内でも、ノズル開口
が形成されたノズルプレート(のズル形成部材)と振動
板とをスぺーサ(液室形成部材)の両面に接着して圧力
室(液室)を形成し、振動板を圧電振動子により変形さ
せる方式のインクジェットヘッドは、インク滴を飛翔さ
せるための駆動源として熱エネルギーを使用しないため
熱によるインクの変質がなく、特に熱により劣化しやす
いカラーインクを吐出させる上で利点がある。しかも、
圧電振動子の変位量を調整してインク滴のインク量を自
在に調節することが可能であるため、高品質なカラー印
刷のためのインクジェット記録装置を構成するのに最適
なヘッドである。
Among these various heads, a nozzle plate (a nozzle forming member) having a nozzle opening and a vibrating plate are adhered to both surfaces of a spacer (liquid chamber forming member) to form a pressure chamber (liquid chamber). ) Is formed and the vibration plate is deformed by the piezoelectric vibrator, the thermal energy is not used as a drive source for flying the ink droplets, so there is no deterioration of the ink due to heat, and it is particularly easy to deteriorate due to heat. There is an advantage in ejecting color ink. Moreover,
Since it is possible to freely adjust the amount of ink droplets by adjusting the amount of displacement of the piezoelectric vibrator, this head is optimal for constructing an inkjet recording device for high-quality color printing.

【0005】ところで、インクジェットヘッドは記録媒
体上のドットをインク滴により構成する関係上、インク
滴のサイズを小さくすることにより、極めて高い解像度
での記録、印刷が可能である。
By the way, the ink jet head can record and print with an extremely high resolution by reducing the size of the ink droplets because the dots on the recording medium are composed of ink droplets.

【0006】しかしながら、効率よく記録するために
は、インク開口の数を多くする(ノズル数を多くする)
必要があり、特に、圧電振動子を駆動手段とするものに
あっては、圧電振動子のエネルギーを効率よく使用する
ために圧力室(加圧液室)を大きくする必要がある。こ
のことは、ヘッドの小型化要請とは相反することであ
る。このような相反する問題を解消するため、通常隣り
合う圧力室を区画している壁(隔壁)を薄くすると共に
圧力室の形状を長手方向に大きくして容積を稼ぐことが
行われている。
However, in order to print efficiently, the number of ink openings is increased (the number of nozzles is increased).
It is necessary to increase the pressure chamber (pressurized liquid chamber) in order to use the energy of the piezoelectric vibrator efficiently in the case where the piezoelectric vibrator is used as the driving means. This is contrary to the demand for smaller heads. In order to solve such contradictory problems, the walls (partition walls) partitioning the adjacent pressure chambers are usually thinned and the shape of the pressure chambers is increased in the longitudinal direction to increase the volume.

【0007】このような圧力室やリザーバは、振動板と
ノズルプレートの間隔を所定の値に保持する部材である
液室形成部材にて形成するが、上述したように、極めて
小さく、しかも複雑な形状を備えた圧力室を形成する必
要上、通常エッチング技術が使用されている。このよう
な液室形成部材を形成する材料としては、感光性樹脂膜
が使用されることが多いが、これは機械的強度が低いた
めクロストークや撓み等が生じ高い解像度を得ようとす
ると印字品質が低下するという問題がある。
Such a pressure chamber and a reservoir are formed by a liquid chamber forming member which is a member for keeping the distance between the vibrating plate and the nozzle plate at a predetermined value, but as described above, it is extremely small and complicated. Etching techniques are commonly used because of the need to form shaped pressure chambers. As a material for forming such a liquid chamber forming member, a photosensitive resin film is often used. However, because of its low mechanical strength, crosstalk, bending, etc. occur, and printing is attempted to obtain high resolution. There is a problem that the quality deteriorates.

【0008】そこで、比較的簡単な手法で微細な形状を
高い精度で加工が可能なシリコン単結晶基板の異方性エ
ッチングを用いた部品製作技術、いわゆるマイクロマシ
ニング技術を適用してインクジェットヘッドを構成する
部材を加工することが行われるようになっている。特
に、結晶方位(110)の単結晶シリコン基板を液室形
成部材に用いて、異方性エッチングを行って、圧力室や
リザーバを形成することが行われる。単結晶シリコンを
使用したスペーサは、機械的剛性が高いため、圧電振動
子の変形に伴う記録ヘッド全体のたわみを小さくできる
とともに、エッチングを受けた壁面が表面に対してほぼ
垂直であるため圧力室を均一に構成することが可能であ
るという大きな利点を備えている。
Therefore, an ink jet head is constructed by applying a so-called micromachining technique, which is a component manufacturing technique using anisotropic etching of a silicon single crystal substrate capable of processing a fine shape with high precision by a relatively simple method. Processing of a member to be processed is performed. In particular, a single crystal silicon substrate having a crystal orientation (110) is used as a liquid chamber forming member to perform anisotropic etching to form a pressure chamber or a reservoir. Since the spacer using single crystal silicon has high mechanical rigidity, the deflection of the entire recording head due to the deformation of the piezoelectric vibrator can be reduced, and the etched wall surface is almost perpendicular to the surface, so the pressure chamber It has a great advantage that it can be configured uniformly.

【0009】例えば、特開平7−178908号公報に
は、ノズル開口が列状に形成されたノズルプレートと圧
力発生室、インク供給口、およびリザーバを形成するス
ペーサと、蓋板とを備え、スペーサを形成する結晶方位
(110)のシリコン単結晶基板を異方性エッチングす
る際に、圧力発生室を形成する通孔を区画するノズル開
口近傍の壁面を、シリコン単結晶基板の表面に垂直で互
いに鈍角で接する4つの壁面とシリコン単結晶基板の断
面方向で鈍角に接する2つの壁面の計6つの壁面で形成
し、インクが停滞しやすいノズル開口近傍のインクの流
れを可及的に均一にして気泡の停滞を防止するようにし
たヘッドが記載されている。
For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-178908 discloses a spacer including a nozzle plate having nozzle openings formed in rows, a spacer for forming a pressure generating chamber, an ink supply port, and a reservoir, and a cover plate. When anisotropically etching a silicon single crystal substrate having a crystal orientation (110) that forms a groove, the wall surface near the nozzle opening that defines the through hole that forms the pressure generating chamber is perpendicular to the surface of the silicon single crystal substrate. Formed with a total of six wall surfaces, four wall surfaces contacting at an obtuse angle and two wall surfaces contacting at an obtuse angle in the cross-sectional direction of the silicon single crystal substrate, to make the ink flow near the nozzle opening where ink stagnates as uniformly as possible. A head is described which is adapted to prevent the stagnation of air bubbles.

【0010】また、特開平7−125198号公報に
は、結晶方位のシリコン単結晶基板を異方性エッチング
する際に、圧力発生室とリザーバとを形成する通孔をそ
れぞれ一方の壁面を同一面として形成し、また圧力発生
室を形成する通孔を区画するノズル開口近傍の壁面を相
互に鈍角で接する壁面で形成することにより、インク供
給口と圧力発生室を平滑な流路として構成して、インク
が停滞しやすいノズル開口近傍の壁面がノズル開口に対
して可及的に等距離になるようにしたヘッドが記載され
ている。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 7-125198, when anisotropically etching a silicon single crystal substrate having a crystal orientation, through holes for forming a pressure generating chamber and a reservoir are formed on the same wall surface. And the wall surface in the vicinity of the nozzle opening that defines the through hole that forms the pressure generating chamber is formed as a wall surface that is in contact with each other at an obtuse angle, thereby configuring the ink supply port and the pressure generating chamber as a smooth flow path. A head is described in which the wall surface near the nozzle opening where ink is likely to stay is made equidistant from the nozzle opening as much as possible.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ンをエッチングして液室形成部材を形成する場合、エッ
チングがシリコンの結晶方位に依存するため、理想的な
形状に加工することが困難で、インクの淀みや停滞を招
き易い。
However, when the liquid chamber forming member is formed by etching silicon, it is difficult to form an ideal shape because the etching depends on the crystal orientation of the silicon. It is easy to cause stagnation and stagnation.

【0012】そのため、上述した公報に記載されている
ようなヘッドが提案されているが、エッチングによって
液室壁面を形成するシリコン表面に荒れが生じるため、
インクのスムーズな流れを確保できず、気泡が滞り易
く、吐出不良が生じるなど、安定した滴吐出を行えない
という課題がある。
Therefore, a head as described in the above-mentioned publication is proposed, but since the silicon surface forming the wall surface of the liquid chamber is roughened by etching,
There is a problem in that a stable flow of ink cannot be ensured, bubbles tend to stagnate, ejection failure occurs, and stable droplet ejection cannot be performed.

【0013】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、安定した滴吐出を行うことができる液滴吐出ヘ
ッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置を
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 an object of the present invention is to provide a droplet discharge head capable of stable droplet discharge, a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus.

【0014】[0014]

【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、液室形成部材がシ
リコンから形成され、この液室形成部材の液流路の壁面
を形成する面の表面粗さがRaで2μmを越えない構成
とした。
In order to solve the above problems, in a droplet discharge head according to the present invention, a liquid chamber forming member is made of silicon, and a wall surface of a liquid flow path of the liquid chamber forming member is formed. The surface roughness of the surface to be subjected to Ra does not exceed 2 μm.

【0015】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液室形成
部材がシリコンから形成され、この液室形成部材の振動
板に対向する液流路の壁面の表面粗さがRaで2μmを
越えない構成とした。
In the droplet discharge head according to the present invention, the liquid chamber forming member is formed of silicon, and the surface roughness of the wall surface of the liquid flow path facing the vibration plate of the liquid chamber forming member does not exceed 2 μm in Ra. It was configured.

【0016】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液室形成
部材がシリコンから形成され、この液室形成部材のノズ
ル連通路の壁面の表面粗さがRaで2μmを越えない構
成とした。
In the droplet discharge head according to the present invention, the liquid chamber forming member is formed of silicon, and the surface roughness of the wall surface of the nozzle communication passage of the liquid chamber forming member does not exceed Ra of 2 μm.

【0017】これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドに
おいては、液室の壁面には酸化膜又は窒化チタン膜が形
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 an oxide film or a titanium nitride film is formed on the wall surface of the liquid chamber.

【0018】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法であっ
て、溶液濃度25%以上の水酸化カリウム水溶液を用い
て、処理温度80℃以上でシリコン基板をウエットエッ
チングして液室形成部材を形成するものである。
A method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, which uses a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 25% or more and a treatment temperature of 80 ° C. As described above, the silicon substrate is wet-etched to form the liquid chamber forming member.

【0019】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法であっ
て、シリコン基板をウエットエッチングして液室形成部
材を形成し、この形成工程にはエッチング時に生じる気
泡がエッチング面に付着することを防止する工程を含む
ものである。
A method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, wherein a silicon substrate is wet-etched to form a liquid chamber forming member, and this forming step is performed. Includes a step of preventing bubbles generated during etching from adhering to the etching surface.

【0020】ここで、ウエットエッチングを行うときに
シリコン基板を揺動させる、あるいは、ウエットエッチ
ングを行うときにシリコン基板に超音波を加えることが
好ましい。
Here, it is preferable to rock the silicon substrate when performing wet etching, or to apply ultrasonic waves to the silicon substrate when performing wet etching.

【0021】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドで
ある構成としたものである。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
The inkjet head is a droplet discharge head according to the present invention.

【0022】[0022]

【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第
1実施形態に係るインクジェットヘッドについて図1乃
至図4を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分
解斜視説明図、図2は同ヘッドの液室長手方向に沿う断
面説明図、図3は同ヘッドの液室短手方向に沿う要部断
面説明図、図4は同ヘッドの液室形成部材の説明図であ
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 a first embodiment of a droplet discharge head of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. 1 is an exploded perspective view of the same head, FIG. 2 is a cross-sectional view of the same head along the longitudinal direction of the liquid chamber, FIG. 3 is a cross-sectional view of main parts of the same head along the lateral direction of the liquid chamber, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of a liquid chamber forming member of the same head.

【0023】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板1と、こ
の流路板1の下面に接合した振動板2と、流路板1の上
面に接合したノズル板3とを有し、これらによってイン
ク滴を吐出するノズル4がノズル連通路5を介して連通
する加圧液室6、加圧液室6に流体抵抗部となるインク
供給路7を介してインクを供給する共通液室8などの液
流路を形成し、流路板1のインクに接する面(液流路の
壁面)となる加圧液室6、インク供給路7、共通液室8
の各壁面には酸化膜又は窒化チタン膜、或いはポリイミ
ド膜などの有機樹脂膜からなる耐液性薄膜10を成膜し
ている。
In this ink jet head, a flow path plate 1 which is a liquid chamber forming member formed of a single crystal silicon substrate, a vibration plate 2 bonded to the lower surface of the flow path plate 1, and a top surface of the flow path plate 1 are bonded. And a nozzle plate 3 for ejecting ink droplets, and a pressurizing liquid chamber 6 in which the nozzle 4 communicates via a nozzle communication passage 5, and an ink supply passage 7 serving as a fluid resistance portion in the pressurizing liquid chamber 6. A pressurized liquid chamber 6, an ink supply passage 7, a common liquid that forms a liquid flow path such as a common liquid chamber 8 through which ink is supplied and serves as a surface (wall surface of the liquid flow path) of the flow path plate 1 in contact with the ink. Room 8
A liquid-resistant thin film 10 made of an organic resin film such as an oxide film, a titanium nitride film, or a polyimide film is formed on each wall surface.

【0024】そして、振動板2の外面側(液室6と反対
面側)に各加圧液室6に対応して積層型圧電素子12を
接合し、この積層型圧電素子12はベース基板13に接
合して固定し、この圧電素子12の列の周囲にはスペー
サ部材14(図1では図示を省略している。)をベース
基板13に接合している。
Then, a laminated piezoelectric element 12 is bonded to the outer surface side (the surface opposite to the liquid chamber 6) of the vibrating plate 2 so as to correspond to each pressurizing liquid chamber 6, and the laminated piezoelectric element 12 is formed on the base substrate 13. A spacer member 14 (not shown in FIG. 1) is bonded to the base substrate 13 around the row of the piezoelectric elements 12.

【0025】この圧電素子12は、例えば厚さ10〜5
0μn/層のチタン酸ジルコン酸(PZT)などの圧電
層15と厚さ数μm/層の銀パラジューム(AgPd)な
どからなる内部電極16とを交互に積層したものであ
る。なお、電気機械変換素子としてはPZTに限られる
ものではない。そして、この圧電素子の内部電極16を
交互に端面に取り出して端面電極として、ベース基板1
3上に形成した共通電極パターン及び個別電極パターン
に電気的に接続し、共通電極パターン及び共通電極パタ
ーンに接続したFPCケーブルを介してPCB基板と接
続して駆動波形を印加することによって積層方向の伸び
の変位を発生させるようにしている。
The piezoelectric element 12 has a thickness of 10 to 5, for example.
A piezoelectric layer 15 made of zirconate titanate (PZT) of 0 μn / layer and an internal electrode 16 made of silver palladium (AgPd) having a thickness of several μm / layer are alternately laminated. The electromechanical conversion element is not limited to PZT. Then, the internal electrodes 16 of the piezoelectric element are alternately taken out to the end faces to serve as end face electrodes, and the base substrate 1
3 is electrically connected to the common electrode pattern and the individual electrode pattern formed on 3, and is connected to the PCB substrate through the FPC cable connected to the common electrode pattern and the common electrode pattern to apply a driving waveform, thereby applying a driving waveform. It is designed to generate elongation displacement.

【0026】なお、ここでは、圧電素子12のd33方
向の変位を用いて加圧液室6内インクを加圧する構成と
しているが、圧電素子12のd31方向の変位を用いて
加圧液室6内インクを加圧する構成とすることもでき
る。また、図示は省略するが、外部から共通液室8にイ
ンクを供給するためのインク供給口を形成するための貫
通穴をベース基板13、スペーサ部材、振動板2に形成
している。
Although the ink in the pressurized liquid chamber 6 is pressurized by using the displacement of the piezoelectric element 12 in the d33 direction, the pressurized liquid chamber 6 is used by using the displacement of the piezoelectric element 12 in the d31 direction. Alternatively, the internal ink may be pressurized. Although not shown, through holes for forming ink supply ports for supplying ink to the common liquid chamber 8 from the outside are formed in the base substrate 13, the spacer member, and the diaphragm 2.

【0027】ここで、流路板1は、結晶面方位(11
0)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(K
OH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エ
ッチングすることで、各加圧液室6となる凹部、インク
供給路7となる溝部、共通液室8となる凹部をそれぞれ
形成し、ドライエッチングと異方性エッチングでノズル
連通路5を形成している。
Here, the flow path plate 1 has a crystal plane orientation (11
0) single crystal silicon substrate to a potassium hydroxide aqueous solution (K
By performing anisotropic etching using an alkaline etching solution such as OH), a concave portion that becomes each pressurizing liquid chamber 6, a groove portion that becomes the ink supply path 7, and a concave portion that becomes the common liquid chamber 8 are formed, respectively, and dry etching is performed. And the nozzle communication path 5 is formed by anisotropic etching.

【0028】振動板2はニッケルの金属プレートから形
成したもので、エレクトロフォーミング法で製造してい
る。この振動板2は加圧液室6に対応する部分に変形を
容易にするための薄肉部21及び圧電素子12と接合す
るための厚肉部22を形成するとともに、液室間隔壁2
0に対応する部分にも厚肉部23を形成し、平坦面側を
流路板1に接着剤接合している。この振動板2の液室間
隔壁20に対応する厚肉部23とベース基板13との間
には支柱部24を介設している。この支柱部24は圧電
素子12と同じ構成である。
The diaphragm 2 is formed of a nickel metal plate and is manufactured by the electroforming method. The vibrating plate 2 has a thin portion 21 for facilitating deformation and a thick portion 22 for joining with the piezoelectric element 12 at a portion corresponding to the pressurized liquid chamber 6, and the liquid chamber spacing wall 2
The thick portion 23 is also formed in the portion corresponding to 0, and the flat surface side is adhesively bonded to the flow path plate 1. A column 24 is provided between the thick portion 23 of the diaphragm 2 corresponding to the liquid chamber spacing wall 20 and the base substrate 13. The pillar portion 24 has the same structure as the piezoelectric element 12.

【0029】ノズル板3は各加圧液室6に対応して直径
10〜30μmのノズル4を形成し、流路板1に接着剤
接合している。なお、ノズル4は2列形成して千鳥状に
配置している(図2は説明のため同一断面で示してい
る。)。このノズル板3としては、ステンレス、ニッケ
ルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹
脂との組み合せ、シリコン、及びそれらの組み合わせか
らなるものを用いることができる。また、ノズル面(吐
出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水性を確保
するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングな
どの周知の方法で撥水膜を形成している。
The nozzle plate 3 is provided with nozzles 4 having a diameter of 10 to 30 μm corresponding to the respective pressurized liquid chambers 6 and bonded to the flow path plate 1 with an adhesive. The nozzles 4 are formed in two rows and are arranged in a staggered manner (FIG. 2 shows the same cross section for the sake of explanation). The nozzle plate 3 may be made of a metal such as stainless steel or nickel, a combination of metal and a resin such as a polyimide resin film, silicon, or a combination thereof. Further, on the nozzle surface (surface in the ejection direction: ejection surface), a water repellent film is formed by a known method such as a plating film or a water repellent agent coating in order to ensure water repellency with respect to the ink.

【0030】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12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12が積層方向(図3の場合)
に変位して振動板2をノズル5方向に変形させ、加圧液
室6の容積/体積変化によって加圧液室6内のインクが
加圧され、ノズル4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 12.
By applying the drive pulse voltage of V, the piezoelectric element 12 to which the pulse voltage is applied is laminated in the stacking direction (in the case of FIG. 3).
Is displaced to deform the vibrating plate 2 in the direction of the nozzle 5, and the ink in the pressurized liquid chamber 6 is pressurized by the volume / volume change of the pressurized liquid chamber 6, and ink droplets are ejected (jetted) from the nozzle 4. It

【0031】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
6内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性に
よって加圧液室6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12への電圧の印加をオフ状
態にすることによって、振動板2が元の位置に戻って加
圧液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生す
る。このとき、インク供給口から共通液室8、流体抵抗
部であるインク供給路7を経て加圧液室6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12にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させ
る。
Then, the liquid pressure in the pressurized liquid chamber 6 decreases as the ink droplets are discharged, and a slight negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 6 due to the inertia of the ink flow at this time. In this state, by turning off the voltage application to the piezoelectric element 12, the diaphragm 2 returns to its original position and the pressurized liquid chamber 6 returns to its original shape, so that a negative pressure is further generated. To do. At this time, ink is filled in the pressurized liquid chamber 6 from the ink supply port through the common liquid chamber 8 and the ink supply path 7 which is a fluid resistance portion. Therefore, after the vibration of the ink meniscus surface of the nozzle 4 is attenuated and stabilized, a pulse voltage is applied to the piezoelectric element 12 to eject the ink droplet in order to eject the next ink droplet.

【0032】ここで、インクジェットヘッドの液室形成
部材である流路板1は、図4を参照して、振動板3に対
向する加圧液室6を形成する凹部の壁面1a及びノズル
連通路5の壁面1bを表面粗さがRaで2μmを越えな
い表面性で形成している。なお、流路板1のみで加圧液
室6が形成されるものではないが、説明の便宜上、流路
板1の加圧液室6を形成する凹部のことを「流路板1の
加圧液室6」と表現する。
Here, referring to FIG. 4, the flow path plate 1 which is the liquid chamber forming member of the ink jet head, the wall surface 1a of the concave portion which forms the pressurized liquid chamber 6 facing the vibrating plate 3 and the nozzle communication path. The wall surface 1b of No. 5 is formed to have a surface roughness Ra of 2 μm or less. Although the pressurized liquid chamber 6 is not formed only by the flow path plate 1, for convenience of description, the concave portion that forms the pressurized liquid chamber 6 of the flow path plate 1 is referred to as “the addition of the flow path plate 1”. Pressure chamber 6 ".

【0033】この点について図5ないし図10を参照し
て説明する。ここで、図5は本発明の実施形態に係る流
路板1のノズル板接合面の平面図及びノズル連通路の拡
大平面説明図、図6は同流路板1の振動板接合面の平面
図及び加圧液室の拡大平面説明図、図7は図6のA−A
線に沿う拡大断面説明図である。
This point will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is a plan view of the nozzle plate joint surface of the flow channel plate 1 according to the embodiment of the present invention and an enlarged plan explanatory view of the nozzle communication passage, and FIG. 6 is a plan view of the vibration plate joint surface of the flow channel plate 1. And FIG. 7 is an enlarged plan view of the pressurized liquid chamber, FIG.
It is an expanded sectional explanatory view which follows a line.

【0034】また、図8は比較例に係る流路板1’のノ
ズル板接合面の平面図及びノズル連通路の拡大平面説明
図、図9は同流路板1’の振動板接合面の平面図及び加
圧液室の拡大平面説明図、図10は図9のB−B線に沿
う拡大断面説明図である。
FIG. 8 is a plan view of a nozzle plate joint surface of a flow channel plate 1'according to a comparative example and an enlarged plan explanatory view of a nozzle communication path. FIG. 9 is a vibration plate joint surface of the flow channel plate 1 '. A plan view and an enlarged plan explanatory view of the pressurized liquid chamber, and FIG. 10 is an enlarged sectional explanatory view taken along the line BB of FIG. 9.

【0035】なお、ここでは、流路板1、1’のノズル
板接合面には接着剤逃がし用凹部(肉抜き部)31を、
振動板接合面にも接着剤逃がし用凹部(肉抜き部)32
をそれぞれ形成している。
In this case, an adhesive escape concave portion (thinning portion) 31 is formed on the nozzle plate joint surface of the flow path plates 1 and 1 '.
Recessed portion (removed portion) 32 for releasing the adhesive on the diaphragm bonding surface
Are formed respectively.

【0036】これらの図から分かるように、本発明の実
施形態に係る流路板1の加圧液室6の振動板に対向する
壁面1aの表面粗さはRaで2μmを越えない表面性に
形成している。これは、流路板1を形成するためのシリ
コンのエッチング時に発生する水素が壁面に付着するこ
とを防止する措置を施すことで得られるものである。こ
れは、例えば、エッチング時にシリコン基板を揺動させ
たり、あるいは、超音波を加えることで行うことができ
る。
As can be seen from these figures, the surface roughness of the wall surface 1a of the flow path plate 1 according to the embodiment of the present invention which faces the vibrating plate of the pressurized liquid chamber 6 is Ra which does not exceed 2 μm. Is forming. This is obtained by taking measures to prevent hydrogen generated during etching of silicon for forming the flow path plate 1 from adhering to the wall surface. This can be performed, for example, by rocking the silicon substrate during etching or by applying ultrasonic waves.

【0037】これに対して、比較例に係る流路板1’の
加圧液室6’の振動板に対向する壁面1a’の表面粗さ
はRaで2μmを越える表面性になる。これは、流路板
1’を形成するためのシリコンのエッチング時に発生す
る水素(気泡)が壁面に付着して壁面1a’が荒れ、表
面粗さをRaで2μm以下にすることができないことに
よる。
On the other hand, the surface roughness Ra of the wall surface 1a 'of the flow passage plate 1'according to the vibrating plate of the pressurized liquid chamber 6'according to the comparative example exceeds 2 .mu.m. This is because hydrogen (air bubbles) generated at the time of etching silicon for forming the flow path plate 1 ′ adheres to the wall surface to roughen the wall surface 1a ′, and the surface roughness Ra cannot be set to 2 μm or less. .

【0038】このように、流路板1の振動板に対向する
壁面1aの表面粗さがRaで2μmを越えないことによ
り、加圧液室6を流れるインクの流れがスムーズにな
り、また、図7に示すように、気泡Baが壁面1aの微
細な凹凸に引っ掛かって滞留することが低減し、吐出不
良などを生じることが防止されて、安定した滴吐出を行
うことができる。
As described above, since the surface roughness of the wall surface 1a of the flow path plate 1 facing the vibrating plate does not exceed 2 μm in Ra, the flow of ink in the pressurized liquid chamber 6 becomes smooth, and As shown in FIG. 7, it is possible to prevent the bubbles Ba from being caught by the fine irregularities of the wall surface 1a and staying therein, to prevent defective ejection, and to perform stable droplet ejection.

【0039】これに対して、流路板1’のように、振動
板に対向する壁面1a’の表面粗さがRaで2μmを越
えると、加圧液室6’を流れるインクの流れがスムーズ
でなくなり、また、図10に示すように、気泡Baが壁
面1a’の凹凸に引っ掛かって滞留し易くなるため、吐
出不良などを生じて、安定した滴吐出を行うことができ
なくなる。
On the other hand, when the surface roughness of the wall surface 1a 'facing the vibrating plate exceeds Ra of 2 μm like the flow path plate 1', the flow of the ink flowing through the pressurized liquid chamber 6'is smooth. In addition, as shown in FIG. 10, the bubbles Ba easily catch on the irregularities of the wall surface 1a ′ and easily stay, so that ejection failure occurs and stable droplet ejection cannot be performed.

【0040】なお、この第1実施形態における流路板1
は、ノズル連通路5、加圧液室6、流体抵抗部7及び共
通液室8を形成する各壁面の表面粗さがRaで2μmを
越えないようにしているが、少なくとも、加圧液室6の
壁面1a、あるいはノズル連通路5の壁面1bの表面粗
さがRaで2μmを越えないことが好ましい。
The flow channel plate 1 according to the first embodiment
Is such that the surface roughness of each wall surface forming the nozzle communication passage 5, the pressurized liquid chamber 6, the fluid resistance portion 7 and the common liquid chamber 8 does not exceed 2 μm in Ra. It is preferable that the surface roughness Ra of the wall surface 1a of No. 6 or the wall surface 1b of the nozzle communication passage 5 does not exceed 2 μm in Ra.

【0041】次に、同第2実施形態に係るインクジェッ
トヘッドについて図11を参照して説明する。なお、同
図は同ヘッドの液室形成部材である流路板を示す断面説
明図である。このヘッドにおいては、流路板41にノズ
ル板3のノズル4にインクが流れるための液流路とし
て、ノズル面側流路42と振動板側流路43とを形成し
ている。すなわち、第1実施形態のヘッドの流路板1が
振動板側流路のみの片面流路方式であるのに対し、この
第2実施形態のヘッドの流路板41は両面流路方式であ
る。
Next, the ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that this figure is a cross-sectional explanatory view showing a flow path plate which is a liquid chamber forming member of the same head. In this head, a nozzle surface side flow path 42 and a diaphragm side flow path 43 are formed in the flow path plate 41 as liquid flow paths for ink to flow into the nozzles 4 of the nozzle plate 3. That is, the flow path plate 1 of the head of the first embodiment is a single-sided flow path system having only the diaphragm-side flow path, whereas the flow path plate 41 of the head of the second embodiment is a double-sided flow path method. .

【0042】この流路板41を用いる場合、振動板側流
路43が圧電素子などに圧力発生手段によってインクが
加圧される加圧液室(加圧流路)となる。そして、ノズ
ル面側流路42と振動板側流路43とは連通路44、4
5でそれぞれ連通されている。
When this flow path plate 41 is used, the vibration plate side flow path 43 serves as a pressurized liquid chamber (pressurized flow path) in which the piezoelectric element or the like pressurizes the ink by the pressure generating means. The nozzle surface side flow passage 42 and the vibration plate side flow passage 43 communicate with the communication passages 44, 4
5 are in communication with each other.

【0043】このように、ノズル板3のノズル4に対し
てノズル面側流路42と振動板側流路43とを有するこ
とにより、加圧流路である振動板側流路43で加圧され
たインクは連通路44及びノズル面側流路42を介して
ノズル4に至るとともに連通路45を介してノズル4に
至るので、高周波数での駆動時でもインクのリフィルを
十分に確保することができる。
As described above, since the nozzle 4 of the nozzle plate 3 has the nozzle surface side flow channel 42 and the vibration plate side flow channel 43, pressure is applied in the vibration plate side flow channel 43 which is a pressure flow channel. Since the ink reaches the nozzle 4 via the communication passage 44 and the nozzle surface side flow passage 42 and reaches the nozzle 4 via the communication passage 45, sufficient refilling of the ink can be ensured even when driven at a high frequency. it can.

【0044】次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法
に係る第1実施形態として前記第1実施形態のヘッドの
流路板1を製造する工程について図12及び図13を参
照して説明する。先ず、図12(a)に示すように、厚
さ400μmで面方位(110)のシリコン基板(シリ
コンウエハを用いる。)61を用意し、このシリコン基
板61両表面に厚さ1.0μmのシリコン酸化膜62及
び厚さ0.2μmの窒化膜63を形成した。なお、窒化
膜63はLP−CVDで形成した。
Next, as a first embodiment of the method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention, a process of manufacturing the flow path plate 1 of the head of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. To do. First, as shown in FIG. 12A, a silicon substrate (using a silicon wafer) 61 having a thickness of 400 μm and a plane orientation (110) is prepared, and silicon having a thickness of 1.0 μm is formed on both surfaces of the silicon substrate 61. An oxide film 62 and a nitride film 63 having a thickness of 0.2 μm were formed. The nitride film 63 was formed by LP-CVD.

【0045】次いで、同図(b)に示すように、シリコ
ン基板61のノズル板接合面側の窒化膜63表面に、ノ
ズル連通路5を形成するための開口とノズル板3との接
合時の余剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部31を形成す
るための開口とを有するレジストパターン64を形成
し、その後、ドライエッチングを行って窒化膜63にノ
ズル連通路5を形成するための開口65とノズル板3と
の接合時の余剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部31を形
成するための開口66とをパターニングする。このと
き、このノズル連通路形成パターンの開口65は鈍角で
接する6辺によって形成された形状となっている。な
お、レジストはエッチングしない面側にはベタ形成する
が、図示は省略する。
Next, as shown in FIG. 3B, when the nozzle plate 3 is joined to the opening for forming the nozzle communication passage 5 on the surface of the nitride film 63 on the nozzle plate joining surface side of the silicon substrate 61. A resist pattern 64 having an opening for forming a thinned portion 31 for allowing an excess adhesive to flow is formed, and then dry etching is performed to form an opening 65 and a nozzle for forming the nozzle communication path 5 in the nitride film 63. The opening 66 for forming the lightening portion 31 into which the surplus adhesive is caused to flow at the time of joining with the plate 3 is patterned. At this time, the opening 65 of the nozzle communication path forming pattern has a shape formed by six sides that are in contact with each other at an obtuse angle. Although the resist is solidly formed on the side not to be etched, the illustration is omitted.

【0046】次に、同図(c)に示すように、窒化膜6
3の開口66を埋め込み、窒化膜63の開口65に対応
し、ノズル連通路5の形状に対応する開口を有するレジ
ストパターン67を形成し、このレジストパターン67
をマスクとしてドライエッチングを行って、シリコン酸
化膜62にノズル連通路5の形状に対応する開口68を
パターニングする。
Next, as shown in FIG. 7C, the nitride film 6 is formed.
The opening 66 of No. 3 is buried, and a resist pattern 67 having an opening corresponding to the opening 65 of the nitride film 63 and corresponding to the shape of the nozzle communication path 5 is formed.
Is used as a mask to perform dry etching to pattern an opening 68 corresponding to the shape of the nozzle communication path 5 in the silicon oxide film 62.

【0047】その後、同図(d)に示すように、シリコ
ン基板61の振動板接合面側の窒化膜63表面に、加圧
液室6を形成するための開口と振動板2との接合時の余
剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部32を形成するための
開口とを有するレジストパターン69を形成し、その
後、ドライエッチングを行って窒化膜63に加圧液室6
を形成するための開口70と振動板2との接合時の余剰
接着剤を流れ込ませる肉抜き部32を形成するための開
口71とをパターニングする。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, when the diaphragm 2 is bonded to the diaphragm 2 on the surface of the silicon substrate 61 on the diaphragm bonding surface side, the opening for forming the pressurized liquid chamber 6 is bonded. A resist pattern 69 having an opening for forming the thinned-out portion 32 for allowing the excess adhesive to flow, and then dry etching is performed on the nitride film 63 to pressurize the liquid chamber 6.
The openings 70 for forming the holes and the openings 71 for forming the thinned portions 32 into which the surplus adhesive at the time of joining the diaphragm 2 are patterned.

【0048】そして、同図(e)に示すように、窒化膜
63の開口71を埋め込み、窒化膜63の開口70に対
応し、ノズル連通路5の形状に対応する開口を有するレ
ジストパターン72を形成し、このレジストパターン7
2をマスクとしてドライエッチングを行って、シリコン
酸化膜62にノズル連通路5の形状に対応する開口73
をパターニングする。
Then, as shown in FIG. 7E, a resist pattern 72 having an opening 71 formed in the nitride film 63 and having an opening corresponding to the opening 70 of the nitride film 63 and corresponding to the shape of the nozzle communication path 5 is formed. Form this resist pattern 7
2 is used as a mask to perform dry etching, and an opening 73 corresponding to the shape of the nozzle communication path 5 is formed in the silicon oxide film 62.
Pattern.

【0049】次に、図13(a)に示すように、ICP
ドライエッチャーを使用して、シリコン基板61に振動
板接合面側からノズル連通路5となる掘り込み74のパ
ターニングを行った。この際のレジスト72の膜厚は8
μmにて行った。ICPエッチャーを使用してのドライ
エッチングによる掘り込み74は300μmの深さまで
行った。
Next, as shown in FIG. 13A, the ICP
Using a dry etcher, the silicon substrate 61 was patterned from the diaphragm bonding surface side to form the dug 74 to be the nozzle communication path 5. At this time, the film thickness of the resist 72 is 8
μm. The digging 74 by dry etching using an ICP etcher was performed to a depth of 300 μm.

【0050】その後、同図(b)に示すように、レジス
ト72を除去して、水酸化カリウム水溶液によりシリコ
ンの異方性エッチングを行い、シリコン基板61を貫通
させてノズル連通路5となる貫通穴75を形成した。こ
の水酸化カリウム水溶液によるシリコン基板61のノズ
ル連通路5となる貫通穴75の形成工程(貫通工程)で
は、ノズル板接合面側及び振動板接合面側の両面よりエ
ッチングを行った。貫通穴75の貫通直後は異方性エッ
チングによる傾斜部が発生するが、本実施形態ではこの
傾斜部をこの貫通工程にて後退させることで傾斜部全て
のエッチングを行っている。
After that, as shown in FIG. 7B, the resist 72 is removed, and anisotropic etching of silicon is performed by using an aqueous solution of potassium hydroxide to penetrate the silicon substrate 61 to form the nozzle communication passage 5. The hole 75 was formed. In the step (penetration step) of forming the through hole 75 that becomes the nozzle communication path 5 of the silicon substrate 61 with this potassium hydroxide aqueous solution, etching was performed from both the nozzle plate joint surface side and the diaphragm plate joint surface side. Immediately after the penetration of the through hole 75, an inclined portion is generated by anisotropic etching, but in the present embodiment, the inclined portion is set back in the penetrating step to etch the entire inclined portion.

【0051】次いで、同図(c)に示すように、窒化膜
63をマスクとして希ふっ酸により酸化膜62のウェッ
トエッチングを行い、シリコン酸化膜62に加圧液室6
を形成するための開口76と肉抜き部31、32を形成
するための開口77、78とをパターニングする。
Then, as shown in FIG. 7C, the oxide film 62 is wet-etched with dilute hydrofluoric acid using the nitride film 63 as a mask, and the silicon oxide film 62 is pressurized in the pressurized liquid chamber 6.
The openings 76 for forming the holes and the openings 77, 78 for forming the thinned portions 31, 32 are patterned.

【0052】そして、同図(d)に示すように、再度水
酸化カリウム水溶液により、シリコン基板61の異方性
エッチングを行って、シリコン基板61に、加圧液室6
となる凹部80、及び肉抜き部31、32となる凹部8
1、82を形成した。
Then, as shown in FIG. 6D, the silicon substrate 61 is anisotropically etched again with an aqueous solution of potassium hydroxide, and the pressurized liquid chamber 6 is placed in the silicon substrate 61.
The concave portion 80 that becomes the lightening portion 31 and 32
1, 82 were formed.

【0053】ここで、加圧液室部形成時のシリコンの異
方性エッチングは、水酸化カリウム水溶液として溶液濃
度30%のものを用いて、処理温度85℃で行った。さ
らに、シリコン基板61(シリコンウエハ)の揺動を機
械的に行った。このエッチング時のシリコン基板61の
揺動によって、エッチングで発生する水素が壁面に付着
することが防止されて、加圧液室6となる凹部80の底
面(振動板に対向する壁面)の表面粗さがRaで2μm
以下に抑えられる。
Here, the anisotropic etching of silicon at the time of forming the pressurized liquid chamber portion was performed at a treatment temperature of 85 ° C. using a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 30%. Further, the silicon substrate 61 (silicon wafer) was mechanically rocked. Due to the swinging of the silicon substrate 61 during this etching, hydrogen generated by etching is prevented from adhering to the wall surface, and the surface roughness of the bottom surface (wall surface facing the vibrating plate) of the recess 80 that becomes the pressurized liquid chamber 6 is prevented. Ra is 2 μm
It can be kept below.

【0054】そして、同図(e)に示すように、窒化膜
63及びシリコン酸化膜62を除去し、その後図示しな
いが、耐インク接液膜(耐液性薄膜)10としてシリコ
ン酸化膜を1μmの厚さで形成して、インクジェット用
流路板1を得た。
Then, as shown in FIG. 7E, the nitride film 63 and the silicon oxide film 62 are removed, and thereafter, although not shown, a silicon oxide film having a thickness of 1 μm is used as an ink-resistant liquid contact film (liquid resistant thin film) 10. To obtain an ink jet flow path plate 1.

【0055】このように、加圧液室6の振動板に対向す
る面の表面粗さをRaで2μm以下に抑えるように処理
を行ったため、インクの流れがスムースで、気泡の滞留
のない高信頼性のインクジェットを得ることができた。
Since the surface roughness of the surface of the pressurized liquid chamber 6 facing the vibrating plate is controlled to be Ra of 2 μm or less in this way, the ink flow is smooth and there is no bubble retention. It was possible to obtain a reliable inkjet.

【0056】ここで、シリコンの異方性エッチングにつ
いて図14をも参照して説明する。同図は、シリコンの
異方性エッチング時の水酸化カリウム濃度と温度及び表
面性の関係を示すものである。
Now, anisotropic etching of silicon will be described with reference to FIG. This figure shows the relationship between the concentration of potassium hydroxide and the temperature and surface property during anisotropic etching of silicon.

【0057】水酸化カリウム水溶液の濃度が高くなると
表面粗さを小さくすることができる。ただし、濃度を高
くしすぎると、マイクロピラミッドと呼ばれるSi(1
11)面で囲まれた突起物が生じることが知られてい
る。同図中、領域Aはマイクロピラミッドが生じない領
域である。また、領域Cはエッチング面の表面粗さがR
aで2μm以下となる領域である。領域Bはマイクロピ
ラミッドが生じなく、かつエッチング面の表面粗さがR
aで2μm以下となる領域である。したがって、シリコ
ンの異方性エッチング条件としては、気泡付着防止を行
うと共に上記領域Bに相当する条件で処理することが好
ましい。
The surface roughness can be reduced by increasing the concentration of the aqueous potassium hydroxide solution. However, if the concentration is too high, Si (1
It is known that a protrusion surrounded by the 11) plane is generated. In the figure, the area A is an area where no micropyramid occurs. Further, in the area C, the surface roughness of the etching surface is R.
It is a region where a is 2 μm or less. In area B, micropyramids do not occur, and the surface roughness of the etched surface is R.
It is a region where a is 2 μm or less. Therefore, as the anisotropic etching conditions for silicon, it is preferable to prevent bubbles from adhering and to perform the processing under the conditions corresponding to the region B.

【0058】また、シリコンの異方性エッチングを水酸
化カリウム水溶液にて行う場合、シリコンのエッチング
レートは水酸化カリウム水溶液の濃度が20〜25%の
ときに最大値となる。この濃度でシリコンエッチング面
の状態を上記領域Bとするには、処理温度を80℃以上
とすることが好ましい。エッチング時の処理条件(濃
度、温度)と、気泡の付着によるエッチングの進行ばら
つきを抑えることにより、より信頼性の高いインクジェ
ットヘッドを形成することができる。
When the anisotropic etching of silicon is performed with an aqueous solution of potassium hydroxide, the etching rate of silicon reaches its maximum value when the concentration of the aqueous solution of potassium hydroxide is 20 to 25%. In order to bring the state of the silicon etching surface to the region B at this concentration, the treatment temperature is preferably 80 ° C. or higher. By suppressing the processing conditions (concentration, temperature) at the time of etching and the progress of etching due to the adhesion of air bubbles, a more reliable inkjet head can be formed.

【0059】次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法
に係る第2実施形態として前記第2実施形態のヘッドの
流路板41を製造する工程について図15及び図16を
参照して説明する。先ず、図15(a)に示すように、
厚さ400μmで面方位(110)のシリコン基板(シ
リコンウエハを用いる。)91を用意し、このシリコン
基板91両表面に厚さ1.0μmのシリコン酸化膜92
及び厚さ0.2μmの窒化膜93を形成した。なお、窒
化膜93はLP−CVDで形成した。
Next, as a second embodiment of the method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention, a process of manufacturing the flow path plate 41 of the head of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. To do. First, as shown in FIG.
A silicon substrate (using a silicon wafer) 91 having a thickness of 400 μm and a plane orientation (110) is prepared, and a silicon oxide film 92 having a thickness of 1.0 μm is formed on both surfaces of the silicon substrate 91.
And a nitride film 93 having a thickness of 0.2 μm was formed. The nitride film 93 was formed by LP-CVD.

【0060】次いで、同図(b)に示すように、シリコ
ン基板91のノズル板接合面側の窒化膜93表面に、ノ
ズル面側流路42を形成するための開口とノズル板3と
の接合時の余剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部31を形
成するための開口とを有するレジストパターン94を形
成し、その後、ドライエッチングを行って窒化膜93に
ノズル面側流路42を形成するための開口95とノズル
板3との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部3
1を形成するための開口96とをパターニングする。こ
のとき、このノズル面側流路パターンの開口95は鈍角
で接する4辺によって形成された形状となっている。な
お、レジストはエッチングしない面側にはベタ形成する
が、図示は省略する。
Next, as shown in FIG. 9B, the nozzle plate 3 is bonded to the opening for forming the nozzle surface side flow path 42 on the surface of the nitride film 93 on the nozzle plate bonding surface side of the silicon substrate 91. A resist pattern 94 having an opening for forming the lightening portion 31 into which the excess adhesive at the time is to be formed, and then dry etching is performed to form the nozzle surface side channel 42 in the nitride film 93. The lightening portion 3 into which the surplus adhesive flows when the opening 95 and the nozzle plate 3 are joined.
1 and the opening 96 for forming 1 are patterned. At this time, the opening 95 of the nozzle surface side flow path pattern has a shape formed by four sides that are in contact with each other at an obtuse angle. Although the resist is solidly formed on the side not to be etched, the illustration is omitted.

【0061】次に、同図(c)に示すように、窒化膜9
3の開口96を埋め込み、ノズル面側流路42と振動板
側流路43とを連通する連通路44、45の形状に対応
する開口を有するレジストパターン97を形成し、この
レジストパターン97をマスクとしてドライエッチング
を行って、シリコン酸化膜92に連通路44、45の形
状に対応する開口98、98をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 7C, the nitride film 9 is formed.
The opening 96 of No. 3 is filled in to form a resist pattern 97 having openings corresponding to the shapes of the communication passages 44 and 45 that connect the nozzle surface side flow passage 42 and the diaphragm side flow passage 43. The resist pattern 97 is used as a mask. As a result, dry etching is performed to pattern openings 98, 98 in the silicon oxide film 92 corresponding to the shapes of the communication paths 44, 45.

【0062】その後、同図(d)に示すように、シリコ
ン基板91の振動板接合面側の窒化膜93表面に、振動
板側流路43を形成するための開口と振動板2との接合
時の余剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部32を形成する
ための開口とを有するレジストパターン99を形成し、
その後、ドライエッチングを行って窒化膜93に振動板
側流路43を形成するための開口100と振動板2との
接合時の余剰接着剤を流れ込ませる肉抜き部32を形成
するための開口101とをパターニングする。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the opening for forming the diaphragm side flow channel 43 and the diaphragm 2 are bonded to the surface of the nitride film 93 on the diaphragm bonding surface side of the silicon substrate 91. Forming a resist pattern 99 having an opening for forming the thinned portion 32 for allowing the excess adhesive at the time to flow in,
After that, dry etching is performed to form the opening 100 for forming the diaphragm-side channel 43 in the nitride film 93 and the opening 101 for forming the thinned-out portion 32 into which the surplus adhesive at the time of joining the diaphragm 2 flows. And pattern.

【0063】そして、同図(e)に示すように、窒化膜
93の開口101を埋め込み、ノズル面側流路42と振
動板側流路43とを連通する連通路44、45の形状に
対応する開口を有するレジストパターン102を形成
し、このレジストパターン102をマスクとしてドライ
エッチングを行って、シリコン酸化膜92に連通路4
4、45の形状に対応する開口103、103をパター
ニングする。
Then, as shown in FIG. 7E, the opening 101 of the nitride film 93 is embedded to correspond to the shapes of the communication passages 44 and 45 which connect the nozzle surface side flow passage 42 and the diaphragm side flow passage 43. A resist pattern 102 having an opening is formed, and dry etching is performed using the resist pattern 102 as a mask to connect the silicon oxide film 92 to the communication path 4.
The openings 103, 103 corresponding to the shapes of 4, 45 are patterned.

【0064】次に、図16(a)に示すように、ICP
ドライエッチャーを使用して、シリコン基板91に振動
板接合面側から連通路44、45となる掘り込み104
のパターニングを行った。この際のレジスト102の膜
厚は8μmにて行った。
Next, as shown in FIG. 16A, the ICP
Using a dry etcher, the silicon substrate 91 is dug 104 which forms the communication passages 44 and 45 from the diaphragm bonding surface side.
Was patterned. At this time, the film thickness of the resist 102 was 8 μm.

【0065】その後、同図(b)に示すように、レジス
ト102を除去して、水酸化カリウム水溶液によりシリ
コンの異方性エッチングを行い、シリコン基板91を貫
通させてノズル面側流路42と振動板側流路43とを連
通する連通路44、45となる貫通穴105、105を
形成した。
After that, as shown in FIG. 6B, the resist 102 is removed, and anisotropic etching of silicon is performed with an aqueous solution of potassium hydroxide to penetrate the silicon substrate 91 to form the nozzle surface side channel 42. Through holes 105, 105 are formed to form communication passages 44, 45 communicating with the diaphragm side flow passage 43.

【0066】次いで、同図(c)に示すように、窒化膜
93をマスクとして希ふっ酸により酸化膜92のウェッ
トエッチングを行い、シリコン酸化膜62にノズル面側
流路42と振動板側流路43を形成するための開口10
6、107と肉抜き部31、32を形成するための開口
108、109とをパターニングする。
Then, as shown in FIG. 6C, the oxide film 92 is wet-etched with dilute hydrofluoric acid using the nitride film 93 as a mask, and the silicon oxide film 62 is subjected to the nozzle surface side flow passage 42 and the diaphragm side flow. Aperture 10 for forming the passage 43
6 and 107 and openings 108 and 109 for forming the thinned portions 31 and 32 are patterned.

【0067】そして、同図(d)に示すように、再度水
酸化カリウム水溶液により、シリコン基板91の異方性
エッチングを行って、シリコン基板91に、ノズル面側
流路42となる凹部110及び振動板側流路43となる
凹部111、及び肉抜き部31、32となる凹部10
2、103を形成した。
Then, as shown in FIG. 6D, the silicon substrate 91 is anisotropically etched again with an aqueous solution of potassium hydroxide to form recesses 110 and the recesses 110 to be the nozzle surface side flow passages 42 in the silicon substrate 91. Recessed portion 111 that becomes diaphragm side flow path 43 and recessed portion 10 that becomes thinned portions 31 and 32
2, 103 was formed.

【0068】ここで、シリコンの異方性エッチングは、
水酸化カリウム水溶液として溶液濃度30%のものを用
いて、処理温度85℃で行った。さらに、シリコン基板
91(シリコンウエハ)の揺動を機械的に行った。この
エッチング時のシリコン基板91の揺動によって、エッ
チングで発生する水素が壁面に付着することが防止され
て、加圧液室となる凹部111の底面(振動板に対向す
る壁面)の表面粗さがRaで2μm以下に抑えられる。
Here, the anisotropic etching of silicon is performed as follows.
The treatment was carried out at a treatment temperature of 85 ° C. using a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 30%. Further, the silicon substrate 91 (silicon wafer) was mechanically rocked. The swing of the silicon substrate 91 during the etching prevents hydrogen generated by the etching from adhering to the wall surface, and the surface roughness of the bottom surface (wall surface facing the vibrating plate) of the recess 111 serving as the pressurized liquid chamber. Of Ra is suppressed to 2 μm or less.

【0069】そして、同図(e)に示すように、窒化膜
93及びシリコン酸化膜92を除去し、その後図示しな
いが、耐インク接液膜(耐液性薄膜)10としてシリコ
ン酸化膜を1μmの厚さで形成して、インクジェット用
流路板41を得た。
Then, as shown in (e) of the figure, the nitride film 93 and the silicon oxide film 92 are removed, and thereafter, although not shown, a silicon oxide film having a thickness of 1 μm is used as an ink-resistant liquid-contact film (liquid-resistant thin film) 10. To obtain an ink jet flow channel plate 41.

【0070】このように、加圧液室となる振動板側流路
43の振動板に対向する面の表面粗さをRaで2μm以
下に抑えるように処理を行ったため、インクの流れがス
ムースで、気泡の滞留のない高信頼性のインクジェット
を得ることができた。また、この流路板41は、ノズル
面側にもノズルへインクを供給するノズル面側流路42
が形成されており、高周波駆動時でのインクのリフィル
が十分確保することができ、高速印字が可能であった。
As described above, since the surface roughness of the surface of the vibrating plate side flow path 43, which is the pressurized liquid chamber, facing the vibrating plate is controlled to be 2 μm or less in Ra, the ink flow is smooth. It was possible to obtain a highly reliable ink jet in which no bubbles remained. The flow channel plate 41 also has a nozzle surface side flow channel 42 that supplies ink to the nozzles on the nozzle surface side.
Was formed, it was possible to secure sufficient refilling of ink during high frequency driving, and high-speed printing was possible.

【0071】ここで、上述した第1実施形態に係るイン
クジェットヘッドを作製して噴射評価を行った結果を図
17に示している。この噴射評価においては、液室面
(振動板に対向する面)の表面粗さがRaで2μmの液
室形成部材を構成要素とする本発明の実施形態に係るヘ
ッドと、水酸化カリウム水溶液の濃度、温度、気泡付着
防止条件を変えて、表面粗さ(Ra)を3μm、4μ
m、5μmに変化させた液室形成部材を構成要素とする
比較例に係るヘッドとを製作した。
FIG. 17 shows the result of jetting evaluation made by manufacturing the ink jet head according to the first embodiment. In this jet evaluation, the head according to the embodiment of the present invention having a liquid chamber forming member whose surface roughness Ra of the liquid chamber surface (the surface facing the vibrating plate) is 2 μm as Ra and a potassium hydroxide aqueous solution. Surface roughness (Ra) of 3μm, 4μ by changing the concentration, temperature and bubble adhesion prevention conditions.
m and a head according to a comparative example having a liquid chamber forming member changed to 5 μm as a component.

【0072】その結果、同図に示すように、加圧液室上
面(振動板に対向する壁面)の表面粗さがRaで2μm
を越える液室形成部材を用いたヘッドでは噴射ダウンビ
ットが発生し、表面粗さ(Ra)が大きくなるに従って
不良率が増加することが確認された。これに対して、加
圧液室上面の表面粗さ(Ra)が2μm以下の本発明に
係るヘッドでは噴射ダウンビットが生じないことが確認
された。
As a result, as shown in the figure, the surface roughness of the upper surface of the pressurized liquid chamber (wall surface facing the vibrating plate) was 2 μm in Ra.
It has been confirmed that in a head using a liquid chamber forming member exceeding the range, an ejection down bit occurs, and the defect rate increases as the surface roughness (Ra) increases. On the other hand, it was confirmed that the jet down bit did not occur in the head according to the present invention in which the surface roughness (Ra) of the upper surface of the pressurized liquid chamber was 2 μm or less.

【0073】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドとして
のインクジェットヘッドをインクタンクと一体にしたイ
ンクカートリッジについて図18を参照して説明する。
このインクカートリッジ200は、ノズル孔201等を
有する上記各実施形態のいずれかのインクジェットヘッ
ド202と、このインクジェットヘッド202対してイ
ンクを供給するインクタンク203とを一体化したもの
である。
Next, an ink cartridge in which an ink jet head as a droplet discharge head according to the present invention is integrated with an ink tank will be described with reference to FIG.
The ink cartridge 200 is one in which the inkjet head 202 of any of the above-described embodiments having a nozzle hole 201 and the like and an ink tank 203 for supplying ink to the inkjet head 202 are integrated.

【0074】このようにインクタンク一体型のヘッドの
場合、ヘッドの信頼性はただちにインクカートリッジ全
体の信頼性につながるので、上述したように不良率が少
なく安定した滴吐出を行い得るヘッドとインクタンクと
を一体化することで、インクカートリッジの歩留まり、
信頼性が向上する。
As described above, in the case of the head integrated with the ink tank, the reliability of the head immediately leads to the reliability of the entire ink cartridge. Therefore, as described above, the head and the ink tank which have a low defect rate and can perform stable droplet ejection. By integrating and, the yield of ink cartridges,
Improves reliability.

【0075】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
(インクカートリッジ一体型ヘッドを含む)を搭載した
インクジェット記録装置の一例について図19及び図2
0を参照して説明する。なお、図19は同記録装置の斜
視説明図、図20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 (including an ink cartridge integrated head) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 19 and 2.
This will be described with reference to 0. 19 is a perspective explanatory view of the recording apparatus, and FIG. 20 is a side view of a mechanical portion of the recording apparatus.

【0076】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体211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21
2等を収納し、装置本体211の下方部には前方側から
多数枚の用紙213を積載可能な給紙カセット(或いは
給紙トレイでもよい。)214を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙213を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ215を開倒することができ、給紙カ
セット214或いは手差しトレイ215から給送される
用紙213を取り込み、印字機構部212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2
16に排紙する。
This ink jet recording apparatus has a carriage movable inside the recording apparatus main body 211 in the main scanning direction, 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 21
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 214 capable of accommodating a plurality of sheets of paper 213 from the front side can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body 211. The manual feed tray 215 for manually feeding the paper 213 can be opened and closed, the paper 213 fed from the paper feed cassette 214 or the manual feed tray 215 is taken in, and a desired image is recorded by the printing mechanism unit 212. After that, the output tray 2 mounted on the rear side
The paper is discharged to 16.

【0077】印字機構部212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221と
従ガイドロッド222とでキャリッジ223を主走査方
向(図20で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、この
キャリッジ223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224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223
にはヘッド224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225を交換可能に装着している。な
お、上述したインクカートリッジ一体型ヘッドを搭載す
るようにすることもできる。
The printing mechanism section 212 slides the carriage 223 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 20) by the main guide rod 221 and the sub guide rod 222 which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 223 is freely held, and yellow (Y), cyan (C),
A head 224, 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 that intersects a plurality of ink ejection ports with the main scanning direction. , The ink droplet ejection direction is downward. Also the carriage 223
Each ink cartridge 225 for supplying each color ink to the head 224 is replaceably mounted. The ink cartridge integrated head described above may be mounted.

【0078】インクカートリッジ225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 225 has an air port communicating with the atmosphere above, a supply port 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.

【0079】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド224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 224 for the respective colors are used here as the recording heads, one head having nozzles for ejecting ink droplets for the respective colors may be used.

【0080】ここで、キャリッジ223は後方側(用紙
搬送方向下流側)を主ガイドロッド221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222に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ223を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ227で回転駆動される駆動プーリ228と従動
プーリ229との間にタイミングベルト230を張装
し、このタイミングベルト230をキャリッジ223に
固定しており、主走査モーター227の正逆回転により
キャリッジ223が往復駆動される。
Here, the carriage 223 is slidably fitted to the main guide rod 221 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably fitted to the sub guide rod 222 on the front side (upstream side in the sheet conveying direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 223 in the main scanning direction, a timing belt 230 is stretched between a drive pulley 228 and a driven pulley 229 which are rotationally driven by the main scanning motor 227, and the timing belt 230 is mounted on the carriage 223. The carriage 223 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 227.

【0081】一方、給紙カセット214にセットした用
紙213をヘッド224の下方側に搬送するために、給
紙カセット214から用紙213を分離給装する給紙ロ
ーラ231及びフリクションパッド232と、用紙21
3を案内するガイド部材233と、給紙された用紙21
3を反転させて搬送する搬送ローラ234と、この搬送
ローラ234の周面に押し付けられる搬送コロ235及
び搬送ローラ234からの用紙213の送り出し角度を
規定する先端コロ236とを設けている。搬送ローラ2
34は副走査モータ237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 213 set in the paper feed cassette 214 to the lower side of the head 224, the paper feed roller 231 and the friction pad 232 for separating and feeding the paper 213 from the paper feed cassette 214, and the paper 21.
Guide member 233 for guiding the sheet 3 and the fed paper 21
A conveyance roller 234 that reverses and conveys 3 is provided, and a conveyance roller 235 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 234 and a leading end roller 236 that defines the delivery angle of the sheet 213 from the conveyance roller 234. Transport roller 2
The sub-scanning motor 237 is rotationally driven through a gear train.

【0082】そして、キャリッジ223の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ234から送り出された
用紙213を記録ヘッド224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239を設けている。こ
の印写受け部材239の用紙搬送方向下流側には、用紙
213を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ241、拍車242を設け、さらに用紙213を排
紙トレイ216に送り出す排紙ローラ243及び拍車2
44と、排紙経路を形成するガイド部材245,246
とを配設している。
A print receiving member 239, which is a paper guide member for guiding the paper 213 sent out from the transport roller 234 in the lower side of the recording head 224 in correspondence with the movement range of the carriage 223 in the main scanning direction, is provided. There is. A transport roller 241 and a spur 242, which are driven to rotate in order to send the paper 213 in the paper discharge direction, are provided on the downstream side of the print receiving member 239 in the paper transport direction, and the paper 213 is further discharged to the paper discharge tray 216. Roller 243 and spur 2
44, and guide members 245 and 246 that form a paper discharge path.
And are arranged.

【0083】記録時には、キャリッジ223を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド224を駆動するこ
とにより、停止している用紙213にインクを吐出して
1行分を記録し、用紙213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213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213を排紙する。この場合、ヘッド22
4を構成する本発明に係るインクジェットヘッドは滴吐
出効率が高いので、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 224 according to the image signal while moving the carriage 223, ink is ejected onto the stopped paper 213 to record one line, and the paper 213 is printed 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 213 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 213 is ejected. In this case, the head 22
Since the ink jet head according to the present invention that composes No. 4 has high droplet ejection efficiency, it is possible to stably record an image with high image quality.

【0084】また、キャリッジ223の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド224の吐出不良
を回復するための回復装置247を配置している。回復
装置247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223は印字待機中にはこ
の回復装置247側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド224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 247 for recovering the ejection failure of the head 224 is disposed at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 223 in the moving direction. The recovery device 247 has a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 223 is moved to the recovery device 247 side during printing standby, the head 224 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state 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.

【0085】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224の吐出口(ノズル)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 ejection failure occurs, the ejection port (nozzle) of the head 224 is sealed with a capping means.
Bubbles and the like are sucked out together with the ink from the discharge port by the suction means through the tube, and the ink and dust adhering to the surface of the discharge port are removed by the cleaning means to recover the discharge failure. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0086】このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施したインクジェットヘッド(ヘ
ッド一体型インクカートリッジを含む)を搭載している
ので、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質
が向上する。
As described above, in this ink jet recording apparatus, since the ink jet head embodying the present invention (including the head-integrated ink cartridge) is mounted, stable ink droplet ejection characteristics are obtained and the image quality is improved. improves.

【0087】なお、上記実施形態においては、本発明に
係る液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した
が、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の
液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試
料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することでき
る。また、上記各実施形態においては圧電素子を用いる
ヘッドで説明したが、前述したようなサーマル型、ある
いは静電型のヘッドにも同様に適用できる。
In the above embodiment, the droplet discharge head according to the present invention is applied to an ink jet head. However, a droplet discharge head for discharging a droplet of liquid other than ink, for example, a liquid resist for patterning, a gene. It can also be applied to a droplet discharge head that discharges an analysis sample. Further, in each of the above-described embodiments, the head using the piezoelectric element has been described, but the thermal type or the electrostatic type head as described above can be similarly applied.

【0088】さらに、液室形成部材は液流路を形成する
部材であればよいので、例えば流路形成部材に蓋部材を
接合するタイプのヘッドの当該蓋部材をシリコンで形成
する場合には本発明にいう液室形成部材に含まれるもの
である。
Further, since the liquid chamber forming member may be any member that forms a liquid flow path, for example, when the lid member of a head in which the lid member is joined to the flow path forming member is formed of silicon, It is included in the liquid chamber forming member referred to in the invention.

【0089】[0089]

【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、液室形成部材がシリコンから形成
され、この液室形成部材の液流路の壁面を形成する面の
表面粗さがRaで2μmを越えない構成としたので、信
頼性が向上し、安定した滴吐出を行うことができる。
As described above, according to the droplet discharge head of the present invention, the liquid chamber forming member is made of silicon, and the surface of the surface forming the wall surface of the liquid flow path of the liquid chamber forming member. Since the roughness is such that Ra does not exceed 2 μm, reliability is improved and stable droplet ejection can be performed.

【0090】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、液
室形成部材がシリコンから形成され、この液室形成部材
の振動板に対向する液流路の壁面の表面粗さがRaで2
μmを越えない構成としたので、信頼性が向上し、安定
した滴吐出を行うことができる。
According to the droplet discharge head of the present invention, the liquid chamber forming member is made of silicon, and the surface roughness of the wall surface of the liquid flow path facing the diaphragm of the liquid chamber forming member is Ra = 2.
Since the structure does not exceed μm, reliability is improved and stable droplet ejection can be performed.

【0091】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液室形成
部材がシリコンから形成され、この液室形成部材のノズ
ル連通路の壁面の表面粗さがRaで2μmを越えない構
成としたので、信頼性が向上し、安定した滴吐出を行う
ことができる。
In the droplet discharge head according to the present invention, the liquid chamber forming member is made of silicon, and the surface roughness of the wall surface of the nozzle communication passage of the liquid chamber forming member does not exceed 2 μm in Ra. The reliability is improved, and stable droplet ejection can be performed.

【0092】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法で
あって、溶液濃度25%以上の水酸化カリウム水溶液を
用いて、処理温度80℃以上でシリコン基板をウエット
エッチングして液室形成部材を形成するので、容易に、
表面粗さがRaで2μmを越えない液室形成部材を形成
できる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, wherein a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 25% or more is used and the treatment temperature is Since the liquid chamber forming member is formed by wet etching the silicon substrate at 80 ° C. or higher,
A liquid chamber forming member having a surface roughness Ra of 2 μm or less can be formed.

【0093】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する方法で
あって、シリコン基板をウエットエッチングして液室形
成部材を形成し、この形成工程にはエッチング時に生じ
る気泡がエッチング面に付着することを防止する工程を
含むので、表面粗さがRaで2μmを越えない液室形成
部材を形成できる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention, which is a method of manufacturing the droplet discharge head of the present invention, a silicon substrate is wet-etched to form a liquid chamber forming member. Since the forming step includes a step of preventing bubbles generated during etching from adhering to the etching surface, it is possible to form a liquid chamber forming member whose surface roughness Ra does not exceed 2 μm.

【0094】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドで
ある構成としたので、信頼性が向上し、安定して高品質
画像を記録することができる。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
Since the inkjet head is the droplet discharge head according to the present invention, the reliability is improved and a high quality image can be stably recorded.

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

【図1】本発明の液滴吐出ヘッドの第1実施形態に係る
インクジェットヘッドの分解斜視説明図
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to a first embodiment of a droplet discharge head of the invention.

【図2】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the same head taken along the longitudinal direction of the liquid chamber.

【図3】同ヘッドの液室短手方向に沿う要部断面説明図FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a main part of the same head along the lateral direction of the liquid chamber.

【図4】同ヘッドの液室形成部材の説明図FIG. 4 is an explanatory view of a liquid chamber forming member of the head.

【図5】本発明の実施形態に係る流路板のノズル板接合
面の説明図
FIG. 5 is an explanatory view of a nozzle plate joining surface of the flow path plate according to the embodiment of the present invention.

【図6】同流路板の振動板接合面の説明図FIG. 6 is an explanatory view of a vibration plate bonding surface of the flow path plate.

【図7】図6のA−A線に沿う拡大断面説明図7 is an enlarged cross-sectional explanatory view taken along the line AA of FIG.

【図8】比較例に係る流路板のノズル板接合面の説明図FIG. 8 is an explanatory view of a nozzle plate joint surface of a flow path plate according to a comparative example.

【図9】同流路板の振動板接合面の説明図FIG. 9 is an explanatory view of a vibration plate bonding surface of the flow channel plate.

【図10】図9のB−B線に沿う拡大断面説明図10 is an enlarged cross-sectional explanatory view taken along the line BB of FIG.

【図11】本発明の液滴吐出ヘッドの第2実施形態に係
るインクジェットヘッドの流路板の説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram of a flow path plate of an inkjet head according to a second embodiment of the droplet discharge head of the present invention.

【図12】本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法の第1実
施形態に係る流路板の製造工程の説明に供する説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the flow channel plate manufacturing process according to the first embodiment of the droplet discharge head manufacturing method of the present invention.

【図13】図12に続く工程を説明する説明図13 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図14】シリコンの異方性エッチング時の水酸化カリ
ウム濃度と温度及び表面性の関係の説明に供する説明図
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the concentration of potassium hydroxide and the temperature and surface property during anisotropic etching of silicon.

【図15】本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法の第2実
施形態に係る流路板の製造工程の説明に供する説明図
FIG. 15 is an explanatory diagram used for explaining a flow channel plate manufacturing process according to the second embodiment of the droplet discharge head manufacturing method of the present invention.

【図16】図15に続く工程を説明する説明図16 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図17】液室表面粗さと不良率の評価結果の説明に供
する説明図
FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the evaluation results of the liquid chamber surface roughness and the defect rate.

【図18】本発明に係る液滴吐出ヘッドを一体化したイ
ンクカートリッジの斜視説明図
FIG. 18 is a perspective explanatory view of an ink cartridge integrated with a droplet discharge head according to the present invention.

【図19】本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載したイン
クジェット記録装置の一例を示す斜視説明図
FIG. 19 is a perspective explanatory view showing an example of an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head according to the present invention.

【図20】同記録装置の機構部の側面説明図FIG. 20 is an explanatory side view of a mechanism section of the recording apparatus.

【符号の説明】 1、41…流路板、2…振動板、3…ノズル板、4…ノ
ズル、5…ノズル連通路、6…加圧液室、7…流体抵抗
部、8…共通液室、10…耐液性薄膜、12…圧電素
子、13…ベース基板、42…ノズル面側流路、43…
振動板側流路、44、45…連通路、214…記録ヘッ
ド。
[Explanation of reference numerals] 1, 41 ... Flow path plate, 2 ... Vibration plate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 5 ... Nozzle communication passage, 6 ... Pressurized liquid chamber, 7 ... Fluid resistance part, 8 ... Common liquid Chamber, 10 ... Liquid resistant thin film, 12 ... Piezoelectric element, 13 ... Base substrate, 42 ... Nozzle surface side flow path, 43 ...
Diaphragm side flow path, 44, 45 ... Communication path, 214 ... Recording head.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズルが連通する液流路を形成する液室
形成部材を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記液室形
成部材がシリコンから形成され、この液室形成部材の前
記液流路の壁面を形成する面の表面粗さがRaで2μm
を越えないことをことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
1. In a droplet discharge head provided with a liquid chamber forming member that forms a liquid flow passage communicating with a nozzle, the liquid chamber forming member is formed of silicon, and the liquid flow passage of the liquid chamber forming member is formed. The surface roughness of the surface forming the wall surface is Ra 2 μm
A droplet discharge head characterized in that it does not exceed.
【請求項2】 ノズルを形成するノズル形成部材と、前
記ノズルが連通する液流路を形成する液室形成部材と、
前記液流路の壁面を形成する振動板とを備えた液滴吐出
ヘッドにおいて、前記液室形成部材がシリコンから形成
され、この液室形成部材の前記振動板に対向する前記液
流路の壁面の表面粗さがRaで2μmを越えないことを
特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. A nozzle forming member forming a nozzle, and a liquid chamber forming member forming a liquid flow path communicating with the nozzle.
In a droplet discharge head provided with a vibrating plate forming a wall surface of the liquid channel, the liquid chamber forming member is formed of silicon, and the wall surface of the liquid channel facing the vibrating plate of the liquid chamber forming member. And a surface roughness Ra of 2 μm or less.
【請求項3】 ノズルを形成するノズル形成部材と、前
記ノズルが連通する液流路及びこの液流路と前記ノズル
との間を連通するためのノズル連通路を形成する液室形
成部材と、前記液流路の壁面を形成する振動板とを備え
た液滴吐出ヘッドにおいて、前記液室形成部材がシリコ
ンから形成され、この液室形成部材の前記ノズル連通路
の壁面の表面粗さがRaで2μmを越えないことを特徴
とする液滴吐出ヘッド。
3. A nozzle forming member that forms a nozzle, a liquid flow path that connects the nozzle, and a liquid chamber forming member that forms a nozzle communication path that connects the liquid flow path and the nozzle. In a droplet discharge head including a vibrating plate forming a wall surface of the liquid flow path, the liquid chamber forming member is formed of silicon, and a surface roughness of a wall surface of the nozzle communication passage of the liquid chamber forming member is Ra. The liquid droplet ejection head is characterized in that it does not exceed 2 μm.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の液
滴吐出ヘッドにおいて、前記液流路の壁面には酸化膜又
は窒化チタン膜が形成されていることを特徴とする液滴
吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein an oxide film or a titanium nitride film is formed on a wall surface of the liquid flow path. .
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の液
滴吐出ヘッドを製造する方法であって、溶液濃度25%
以上の水酸化カリウム水溶液を用いて、処理温度80℃
以上でシリコン基板をウエットエッチングして液室形成
部材を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造
方法。
5. A method for manufacturing the droplet discharge head according to claim 1, wherein the solution concentration is 25%.
Using the above potassium hydroxide aqueous solution, the treatment temperature is 80 ° C.
A method for manufacturing a droplet discharge head, characterized in that the liquid chamber forming member is formed by wet etching the silicon substrate as described above.
【請求項6】 請求項1ないし4のいずれかに記載の液
滴吐出ヘッドを製造する方法であって、シリコン基板を
ウエットエッチングして前記液室形成部材を形成し、こ
の形成工程にはエッチング時に生じる気泡がエッチング
面に付着することを防止する工程を含むことを特徴とす
る液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the liquid chamber forming member is formed by wet etching a silicon substrate, and etching is performed in this forming step. A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising a step of preventing bubbles generated at times from adhering to an etching surface.
【請求項7】 請求項5又は6に記載の液滴吐出ヘッド
の製造方法において、前記ウエットエッチングを行うと
きに前記シリコン基板を揺動させることを特徴とする液
滴吐出ヘッドの製造方法。
7. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 5, wherein the silicon substrate is swung when the wet etching is performed.
【請求項8】 請求項5又は6に記載の液滴吐出ヘッド
の製造方法において、前記ウエットエッチングを行うと
きに前記シリコン基板に超音波を加えることを特徴とす
る液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 5, wherein ultrasonic waves are applied to the silicon substrate when the wet etching is performed.
【請求項9】 インク滴を吐出させるインクジェットヘ
ッドを備え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請求項1ないし4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。
9. An ink jet recording apparatus comprising 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 4.
JP2002073465A 2001-12-11 2002-03-18 Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder Pending JP2003266689A (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002073465A JP2003266689A (en) 2002-03-18 2002-03-18 Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder
EP02783792A EP1453680B1 (en) 2001-12-11 2002-12-05 Drop discharge head and method of producing the same
CN2008101087558A CN101284450B (en) 2001-12-11 2002-12-05 Drop discharge head and method of producing the same
PCT/JP2002/012790 WO2003049951A1 (en) 2001-12-11 2002-12-05 Drop discharge head and method of producing the same
DE60237229T DE60237229D1 (en) 2001-12-11 2002-12-05 DROP DISCHARGE HEAD AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US10/487,012 US7232202B2 (en) 2001-12-11 2002-12-05 Drop discharge head and method of producing the same
CNB02816878XA CN100398322C (en) 2001-12-11 2002-12-05 Drop discharge head and method of producing the same
US11/800,270 US7571984B2 (en) 2001-12-11 2007-05-03 Drop discharge head and method of producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002073465A JP2003266689A (en) 2002-03-18 2002-03-18 Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003266689A true JP2003266689A (en) 2003-09-24
JP2003266689A5 JP2003266689A5 (en) 2006-03-02

Family

ID=29203124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002073465A Pending JP2003266689A (en) 2001-12-11 2002-03-18 Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003266689A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008110585A (en) * 2006-10-31 2008-05-15 Kyocera Mita Corp Inkjet recording head and recorder
JP2011126271A (en) * 2009-11-18 2011-06-30 Canon Inc Liquid supply member, method for manufacturing the same, liquid ejection head, and method for manufacturing the same
JP2011189260A (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Toshiba Corp Droplet discharge apparatus and method for manufacturing droplet discharge apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008110585A (en) * 2006-10-31 2008-05-15 Kyocera Mita Corp Inkjet recording head and recorder
JP2011126271A (en) * 2009-11-18 2011-06-30 Canon Inc Liquid supply member, method for manufacturing the same, liquid ejection head, and method for manufacturing the same
JP2011189260A (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Toshiba Corp Droplet discharge apparatus and method for manufacturing droplet discharge apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5251187B2 (en) Liquid discharge head and liquid discharge apparatus
JP2004066652A (en) Liquid droplet jetting head, ink cartridge, and ink jet recorder
JP2012061689A (en) Liquid droplet ejection head, method for manufacturing liquid droplet ejection head, liquid cartridge and image forming apparatus
JP2011018836A (en) Method of manufacturing piezoelectric actuator, and piezoelectric actuator manufactured by the method
JP4342781B2 (en) Inkjet recording apparatus, image forming apparatus, and apparatus for ejecting droplets
JP2012121199A (en) Liquid droplet delivering head, ink cartridge and image forming apparatus
JP2004160827A (en) Liquid droplet jetting head, its manufacturing method, ink cartridge, and inkjet recording device
JP2003266689A (en) Liquid drop discharge head, its manufacturing method and inkjet recorder
JP4326772B2 (en) Droplet discharge head, ink cartridge, and ink jet recording apparatus
JP2003094641A (en) Droplet discharge head and manufacturing method therefor
JP3842120B2 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
JP3909746B2 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
JP2003276192A (en) Liquid drop ejection head, its manufacturing method and ink jet recorder
JP4307938B2 (en) Electrostatic actuator, droplet discharge head, liquid cartridge, and image forming apparatus
JP2004167951A (en) Liquid jet head, manufacturing method for the same, ink cartridge, and inkjet recorder
JP2001239671A (en) Nozzle forming member, liquid drop ejection head and ink jet recorder
JP2004306396A (en) Liquid droplet ejection head and its manufacturing process, ink cartridge and ink jet recorder
JP2004114315A (en) Liquid drop ejecting head, ink cartridge, and inkjet recorder
JP2009066890A (en) Liquid jet head and image forming apparatus
JP4527466B2 (en) Liquid ejection head and image forming apparatus
JP4138420B2 (en) Droplet ejection head, inkjet recording apparatus, image forming apparatus, and apparatus for ejecting droplets
JP2004082517A (en) Liquid drop ejection head and inkjet recorder
JP2003089203A (en) Liquid drop discharge head and ink jet recorder
JP2003094648A (en) Droplet discharge head
JP2003326725A (en) Liquid jet head, method of manufacturing the same, and inkjet recorder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041012

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060420

A521 Written amendment

Effective date: 20060615

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Effective date: 20060706

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02