JP2004090297A - Liquid drop ejection head and inkjet recorder - Google Patents

Liquid drop ejection head and inkjet recorder Download PDF

Info

Publication number
JP2004090297A
JP2004090297A JP2002252259A JP2002252259A JP2004090297A JP 2004090297 A JP2004090297 A JP 2004090297A JP 2002252259 A JP2002252259 A JP 2002252259A JP 2002252259 A JP2002252259 A JP 2002252259A JP 2004090297 A JP2004090297 A JP 2004090297A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin portion
thick portion
thick
head
diaphragm
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.)
Granted
Application number
JP2002252259A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4012787B2 (en
Inventor
Kiyoshi Yamaguchi
山口 清
Hironori Maebayashi
前林 宏典
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 JP2002252259A priority Critical patent/JP4012787B2/en
Publication of JP2004090297A publication Critical patent/JP2004090297A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4012787B2 publication Critical patent/JP4012787B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that integration is limited in a head employing a diaphragm having an overhanging part. <P>SOLUTION: The diaphragm 2 has a thick part 12 abutting against a piezoelectric element 7, and a thin part 11 around the thick part 12. The thick part 12 has a pattern edge part overhanging in two steps with respect to the thin part 11 wherein the total thickness of the thin part 11 and the thick part 12 is 10 μm or above. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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。
【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、インク室等とも称される。)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。
【0003】
このようなインクジェット記録装置において多色化、高画質化、高速化を達成するためには、ノズル数を増加することが有効であるが、単純にノズル数を増加させると、ヘッドが大型化し、このことがコストアップの原因となる。そこで、ヘッド自体の集積度を上げることによってノズル数を増加させつつヘッドの大型化を防ぐ必要がある。
【0004】
ところで、インクジェットヘッドとしては、液室内で気化熱によって気泡を発生させるサーマル型のもの、圧電体などの電気機械変換素子を用いて液室の壁面を構成する振動板を変形させて液室内に圧力を発生させるピエゾ型のものが良く知られている。
【0005】
このうち、後者のピエゾ型ヘッドは、インク選択の自由度が大きく、さらに内部圧力を精密にコントロールすることによって、吐出滴の大きさを自由にコントロールすることができるので、高画質化にとって有利である。しかし、サーマル型ヘッドに比べて、構造が複雑であるため、集積化に限界があり、その集積化を阻む要因の一つとして振動板の高密度化が挙げられる。
【0006】
すなわち、積層圧電体を用いた一般的なインクジェットヘッドは、図9に示すように、液室隔壁201を形成する流路板と、ノズル202を形成したノズル板203と、振動板204を積層接合して、ノズル202が連通する液室(圧力室)205を形成し、振動板205には厚肉部206とその周囲の薄肉部207とを形成して、厚肉部206に積層型圧電素子210を当接して接合し、圧電素子201を駆動することによって液室205内の圧力を変化させてノズル202からインク的を吐出させる。
【0007】
ここで、このような振動板の作製方法としては、例えば特開平6−143573号公報に記載されているように電鋳を用いる方法が知られている。この電鋳による振動板の作製工程について、図10を参照して説明する。
【0008】
同図(a)に示すように電鋳支持基板211に薄肉部208を形成する第一層212を形成し、同図(b)に示すように厚肉部207間に相当する部分が窓213となるレジストパターン214を形成して例えばニッケル電鋳を行うことで、同図(c)に示すように、第一層212上にニッケルが析出され堆積してニッケル層215が形成され、更に電鋳を継続することで、同図(d)に示すように、窓213から突出するまでニッケル層215が成長すると、エッジ効果によりパターン214,214の表面方向にも肥大してオーバハング部215aが生じる。このプロセスを継続していくと、同図(e)に示すようにニッケル層215は厚み方向と平面方向にさらに伸長し、所定の成長の段階で電鋳を終了した後、パターン214を除去することで、同図(f)に示すように、凹部216により囲まれた断面鋲型のアイランド状厚肉部206を備えた振動板が得られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような振動板の作製方法を用いることで、振動板の薄肉部と厚肉部を同一の工程で作製できる。また、厚肉部のパターン形成にフォトリソグラフィーを用いることができ、高いパターン精度が期待できる。
【0010】
しかしながら、部品としてのハンドリング等を考慮した場合、厚肉部は或る一定以上の厚みが必要であり、このためオーバーハング215aが発生するのは避けられない。このためパターン214間の間隔を狭くした場合、このオーバーハング形状が重なってしまうため、微細化には限界が生じる。
【0011】
また、微細化するためオーバーハング間の距離を小さくすると、レジストパターンを剥離するときにレジストが剥離しきれずにオーバーハング部に残ってしまう不都合が生じる。
【0012】
さらに、オーバーハング間の距離に対して相対的にオーバーハング長さが長くなるため、オーバーハング下の薄肉部にもしピンホール等が発生していた場合、発見する事ができなくなり、部品の信頼性が低くなる。
【0013】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドの高集積化を可能とする信頼性の高い振動板を備えた液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【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、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、薄肉部と厚肉部とを合わせた総厚が10μm以上である構成としたものである。
【0015】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、薄肉部から一段目のオーバーハング部で薄肉部と接する点から該オーバーハング面の該接点に対向する点までの角度は、薄肉部上面から見て5°以上である構成としたものである。
【0016】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、隣接する厚肉部の1段目のオーバーハング部間の距離が15μm以上である構成としたものである。
【0017】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、薄肉部から1段目のオーバーハング部から対向する厚肉部上部へ引いた接線の角度は、薄肉部上面から見て45°以下である構成としたものである。
【0018】
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であるインクジェットヘッドを搭載したものである。
【0019】
【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。本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの実施形態について図1を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短辺方向に沿う要部断面説明図である。
【0020】
このインクジェットヘッドは、液室間隔壁1aを有する流路板1と、振動板2と、ノズル4を形成したノズル板3とを接合することによって、ノズル4が連通する液室6を形成し、また、図示しないが、液室6に流体抵抗部を介してインクを供給するための共通液室を形成している。
【0021】
そして、振動板2の外面側には振動板2を変形させて液室6内のインクを加圧するための駆動手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての積層型圧電素子7と支柱部8とを設けている。これらの圧電素子7及び支柱部8の他端部は基板9に接合している。
【0022】
ここで、流路板1は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)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、液室6などの流路パターンを形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【0023】
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、例えばエレクトロフォーミング法(電鋳法)で作製している。この振動板2は液室16に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部11及び圧電素子7と当接して接合するための厚肉部12を形成するとともに、隔壁1aに対応する部分にも厚肉部12を形成し、平坦面側を流路板1に接着剤接合し、厚肉部12を圧電素子7に接着剤接合し、更に他の厚肉部12を支柱部8に接着剤で接合している。なお、支柱部8は圧電素子7と同じに形成したものであるが、駆動電圧を印加しないため単なる支柱として機能する。この振動板2の構造の詳細については後述する。
【0024】
ノズル板3は各液室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。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。
【0025】
圧電素子7は、圧電材料9aと内部電極9bとを交互に積層した積層型圧電素子(ここではPZT)である。この実施形態では、圧電素子7の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室6内インクを加圧する構成としている。
【0026】
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7に対して選択的に20〜50V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7が積層方向に伸長して振動板2をノズル4方向に変形させ、液室6の容積/体積変化によって液室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。
【0027】
そして、インク滴の吐出に伴って液室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7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、共通液室から液室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7にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。
【0028】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや引き−押し打ちを行うこともできる。
【0029】
そこで、振動板2の構造の詳細について図2以降をも参照して説明する。
振動板2の厚肉部12のパターンエッジ部分は2段のオーバーハング部12a、12bを有するオーバハング形状をしている。ここで、振動板2の厚肉部12を拡大して図2に、更にこの図2のA部を拡大して図3に示している。
【0030】
厚肉部12はパターンエッジ部分が薄肉部11に対して2段のオーバーハング形状であり、薄肉部11と厚肉部12とを合わせた総厚Tを10μm以上、この例では27μmとしている。
【0031】
このように、厚肉部12の厚みを10μm以上とすることによって部品単体でのハンドリング性を確保することができ、また、2段のオーバーハング形状とすることによってオーバーハング長さdを小さくすることができるので、厚肉パターン間の距離を微細化することも可能になり、ヘッドの高集積化を図ることができる。
【0032】
なお、この例におけるその他の各部の寸法は、オーバーハング長さd=9、オーバーハング高さe=3、厚肉部幅g=40、薄肉部幅f=40(単位はすべてμm)としている。
【0033】
また、薄肉部11から1段目のオーバーハング部12aで薄肉部11との接する点cからオーバーハング面の接点cとこれに対向する点aとの接線21が振動板2の薄肉部11の上面となす角度θ1は5°以上、この例では約18°としている。
【0034】
このように薄肉部から一段目のオーバーハング部で薄肉部と接する点から該オーバーハング面の該接点に対向する点までの角度は、薄肉部上面から見て5°以上とする(θ1=5°以上とする)ことによって、部品製作時におけるレジスト剥離性を確保でき、更にオーバーハング部分と薄肉部の間を間接的に照明することが可能となり、たとえば部分22にピンホールがあるような場合でも、振動板2に対して厚肉部12の側から45°程度の斜め照明をすることによって、反対側(平坦側)から観測することができ、オーバーハング部12aの陰となる薄肉部11のピンホールを逃さず検査することができるようになり、信頼性が向上する。
【0035】
さらに、隣接する厚肉部12、12間の1段目のオーバーハング部12a間の距離hは15μm以上、この例では22μmとしている。
【0036】
このように隣接する厚肉部12、12間の1段目のオーバーハング部12a間の距離hは15μm以上の間隔を保つことによって、振動板製作時のレジスト剥離性を確保することが可能となり、信頼性が向上する。
【0037】
さらにまた、薄肉部11から1段目のオーバーハング部12aから対向する厚肉部12の上部bへ引いた接線23が振動板2の薄肉部11上面となす角度θ2は45°以下、この例では34°としている。
【0038】
前述したように薄肉部11のピンホール検査は斜め45°程度からの照明をすることが好ましいが、この角度θ2が45°よりも大きくなった場合、薄肉部11は、厚肉部12の完全に陰となってしまい、ピンホール検査が不充分になる。そこで、多段オーバーハング形状とした場合でも、薄肉部から1段目のオーバーハング部から対向する厚肉部上部へ引いた接線の角度は、薄肉部上面から見て45°以下(θ2=45°以下にする。)ことによって、ピンホール検査が可能となり、信頼性の高い振動板の製造が可能となる。
【0039】
次に、上記振動板の製作工程の一例を図4及び図5を参照して説明する。
先ず、図4(a)に示すように、シリコン基板41の主平面側には導電層としてTi42をスパッタリングを用いて100nm成膜し、次いで電解メッキによってTi42上にNi43を3μm成膜する。
【0040】
その後、同図(b)に示すように、フォトリソグラフィーによってNi膜43上の薄肉部となる部分にレジストパターン44を形成する。レジストは通常用いられるノボラック系のポジ型レジストを用い、厚さは3μmとした。
【0041】
次いで、同図(c)に示すように、電解メッキを用いてNi膜45を12μm成膜する。このときレジスト厚さが3μmであるため、厚肉部となるNi膜45のオーバーハング量は堆積厚さからレジスト厚さを引いた9μmとなる。
【0042】
さらに、同図(d)に示すように、フォトリソグラフィを用いてレジストパターン46を形成する。レジストパターン44に対してレジストパターン46は外側に3μmオーバーラップさせて設計する。これにより、マスク間のアライメントずれやパターンの仕上がりばらつきを考慮しても、確実にパターン46をパターン44に対してオーバーラップした位置関係に保つことができる。レジストは通常用いられるノボラック系のポジ型レジストを用い、厚さは3μmとした。
【0043】
次に、図5(a)に示すように、電解メッキを用いてNi膜47を12μm成膜する。このときレジスト厚さが3μmであるため、厚肉部となるNi膜47のオーバーハング量は堆積厚さからレジスト厚さを引いた9μmとなる。このとき、レジストパターン46はレジストパターン44に対してオーバーラップした位置関係となっているため、厚肉部となるNi膜47のパターンの側面部分は確実に2段のオーバーハング形状とすることができる。
【0044】
その後、同図(b)に示すように、レジストパターン46、44を剥離する。隣接するオーバーハング間距離(図3の距離h)が15μm以上に保たれており、また図3の角度θ1が15°以上になっているため、オーバーハング下のレジストに対して剥離液が充分に拡散することができ、レジスト剥離が可能となる。
【0045】
そして、同図(c)に示すように、Ni膜をTi42との界面から引き剥がすことにより、2段のオーバハング形状を有する厚肉部12を備えた振動板部材が得られる。このようにして、電鋳を用いて高密度化が可能な振動板を作製できる。
【0046】
次に、この振動板2の薄肉部11のピンホール検査方法の概略について図6を参照して説明する。振動板2の凸部面側(厚肉部12を形成した面側)には少なくても2方向から主面に対して45°の角度を持って検査光51を照明する。一方、振動板の凸部裏面側(平坦面側)には光検出器52を配置する。
【0047】
これにより、もし薄肉部11にピンホールが存在する場合にはピンホールを介して検査光51が裏面側に漏れるため、それによってピンホールの有無を検出でき、確実な検査が可能となる。これにより、高い信頼性を有する振動板が得られる。
【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7及び図8を参照して説明する。なお、図7は同記録装置の斜視説明図、図8は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【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112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116に排紙する。
【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。なお、ヘッド一体型インクカートリッジを用いることもできる。
【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。
【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。
【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。
【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113を案内するガイド部材133と、給紙された用紙113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134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。
【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144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。
【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124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。
【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。
【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(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。
【0059】
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に係る高集積化を図った信頼性の高い振動板を備えたインクジェットヘッドを搭載しているので、高画質記録が可能になる。
【0060】
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。
【0061】
【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、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、薄肉部と厚肉部とを合わせた総厚が10μm以上である構成としたので、高集積化を図ることができる。
【0062】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、薄肉部から一段目のオーバーハング部で薄肉部と接する点から該オーバーハング面の該接点に対向する点までの角度は、薄肉部上面から見て5°以上である構成としたので、高集積化及び信頼性の向上を図ることができる。
【0063】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、隣接する厚肉部の1段目のオーバーハング部間の距離が15μm以上である構成としたので、高集積化及び信頼性の向上を図ることができる。
【0064】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、厚肉部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、薄肉部から1段目のオーバーハング部から対向する厚肉部上部へ引いた接線の角度は、薄肉部上面から見て45°以下である構成としたので、高集積化及び信頼性の向上を図ることができる。
【0065】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたので、高画質記録化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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の実施形態を示す振動板短手方向に沿う断面説明図
【図2】同ヘッドの振動板の要部拡大説明図
【図3】図2のA部の拡大説明図
【図4】同振動板の製作工程の一例を説明する断面説明図
【図5】図4に続く工程を説明する断面説明図
【図6】同振動板のピンホール検査の説明に供する説明図
【図7】本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図
【図8】同記録装置の機構部の側面説明図
【図9】従来のインクジェットヘッドの要部を説明する断面説明図
【図10】従来の振動板の製作工程を説明する断面説明図
【符号の説明】
1…流路板、1a…隔壁、2…振動板、3…ノズル板、4…ノズル、6…液室、7…圧電素子、8…支柱部、11…薄肉部、12…厚肉部、12a…オーバーハング部。
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a droplet discharge head and an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
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, a copying apparatus, and a plotter includes a nozzle for ejecting ink droplets and an ink flow path (ejection chamber, pressure chamber, pressurizing chamber) communicating with the nozzle. A liquid chamber, a liquid chamber, an ink chamber, etc.) and a driving unit for pressurizing the ink in the ink flow path are mounted with an inkjet head as a droplet discharge head. The droplet discharge head includes, for example, a droplet discharge head that discharges a liquid resist as droplets, a droplet discharge head that discharges a DNA sample as droplets, and the like, but the following description will focus on an inkjet head.
[0003]
It is effective to increase the number of nozzles in such an ink jet recording apparatus in order to achieve multicolor, higher image quality, and higher speed. However, simply increasing the number of nozzles increases the size of the head, This causes a cost increase. Therefore, it is necessary to increase the number of nozzles by increasing the degree of integration of the head itself, while preventing the head from becoming large.
[0004]
By the way, the ink jet head is of a thermal type in which bubbles are generated by heat of vaporization in the liquid chamber, and a diaphragm constituting the wall of the liquid chamber is deformed by using an electromechanical transducer such as a piezoelectric material to generate a pressure in the liquid chamber. The piezo-type which generates phenomena is well known.
[0005]
Among these, the latter piezo type head has a large degree of freedom in ink selection and can control the size of ejected droplets freely by precisely controlling the internal pressure, which is advantageous for high image quality. is there. However, since the structure is more complicated than that of the thermal type head, integration is limited, and one of the factors that hinders the integration is an increase in the density of the diaphragm.
[0006]
That is, as shown in FIG. 9, a general ink-jet head using a laminated piezoelectric body is formed by laminating and joining a flow path plate forming a liquid chamber partition 201, a nozzle plate 203 forming a nozzle 202, and a vibration plate 204. Then, a liquid chamber (pressure chamber) 205 communicating with the nozzle 202 is formed, a thick portion 206 and a thin portion 207 around the thick portion 206 are formed on the vibration plate 205, and the laminated piezoelectric element is formed on the thick portion 206. The pressure in the liquid chamber 205 is changed by driving the piezoelectric element 201 by abutting and joining 210, and the ink is ejected from the nozzle 202.
[0007]
Here, as a method for manufacturing such a diaphragm, for example, a method using electroforming is known as described in JP-A-6-143573. The process of manufacturing a diaphragm by electroforming will be described with reference to FIG.
[0008]
A first layer 212 forming a thin portion 208 is formed on an electroformed support substrate 211 as shown in FIG. 7A, and a portion corresponding to a portion between the thick portions 207 is a window 213 as shown in FIG. By forming a resist pattern 214 and performing nickel electroforming, for example, nickel is deposited and deposited on the first layer 212 to form a nickel layer 215 as shown in FIG. By continuing the casting, as shown in FIG. 9D, when the nickel layer 215 grows until it protrudes from the window 213, the edge effect enlarges also in the surface direction of the patterns 214, 214 to generate an overhang portion 215a. . When this process is continued, the nickel layer 215 further extends in the thickness direction and the plane direction as shown in FIG. 9E, and after the electroforming is completed at a predetermined growth stage, the pattern 214 is removed. As a result, as shown in FIG. 7F, a diaphragm having a stud-shaped island-shaped thick portion 206 surrounded by the concave portion 216 is obtained.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By using the method for manufacturing a diaphragm as described above, a thin portion and a thick portion of the diaphragm can be manufactured in the same process. In addition, photolithography can be used to form a pattern in a thick portion, and high pattern accuracy can be expected.
[0010]
However, in consideration of handling as a part, the thick portion needs to have a certain thickness or more, and it is inevitable that the overhang 215a occurs. For this reason, when the interval between the patterns 214 is reduced, the overhang shapes overlap, which limits the miniaturization.
[0011]
Further, if the distance between overhangs is reduced for miniaturization, there is a disadvantage that the resist cannot be completely removed and remains in the overhang portion when the resist pattern is removed.
[0012]
Furthermore, since the overhang length is relatively long with respect to the distance between the overhangs, if a pinhole or the like has occurred in the thin portion under the overhang, it cannot be detected, and the reliability of the parts cannot be improved. Is less effective.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a droplet discharge head including a highly reliable diaphragm that enables high integration of a head, and an inkjet recording apparatus including the droplet discharge head. The purpose is to provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a droplet discharge head according to the present invention, a diaphragm has a thick portion with which a driving unit contacts, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has a pattern. The edge portion has an overhang shape of at least two stages with respect to the thin portion, and the total thickness of the thin portion and the thick portion is 10 μm or more.
[0015]
In the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has a thick portion with which the driving means abuts, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has a pattern edge portion with respect to the thin portion. The angle from the point of contact with the thin portion in the first overhang portion from the thin portion to the point of the overhang surface facing the contact is at least two steps or more, as viewed from the top of the thin portion. Is 5 ° or more.
[0016]
In the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has a thick portion with which the driving means abuts, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has a pattern edge portion with respect to the thin portion. At least two or more overhangs are formed, and the distance between the first overhangs of adjacent thick portions is 15 μm or more.
[0017]
In the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has a thick portion with which the driving means abuts, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has a pattern edge portion with respect to the thin portion. At least two or more steps of overhang shape, and the angle of a tangent drawn from the thin part to the upper part of the opposing thick part from the first overhang part is 45 ° or less when viewed from the top of the thin part. It is what it was.
[0018]
An ink jet recording apparatus according to the present invention is equipped with an ink jet head, which is a droplet discharge head according to the present invention.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. An embodiment of an ink jet head which is a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a main part of the head along the short side direction of the diaphragm.
[0020]
The ink jet head forms a liquid chamber 6 with which the nozzles 4 communicate by joining the flow path plate 1 having the liquid chamber spacing wall 1a, the vibration plate 2, and the nozzle plate 3 on which the nozzles 4 are formed. Although not shown, a common liquid chamber for supplying ink to the liquid chamber 6 via a fluid resistance portion is formed.
[0021]
On the outer surface side of the vibration plate 2, a laminated piezoelectric element 7 as an electromechanical conversion element which is a driving means (actuator means) for deforming the vibration plate 2 to pressurize the ink in the liquid chamber 6 and a support portion 8 is provided. The other ends of the piezoelectric element 7 and the support 8 are joined to the substrate 9.
[0022]
Here, the flow path plate 1 is formed by, for example, anisotropically etching a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation (110) using an alkaline etching solution such as an aqueous potassium hydroxide solution (KOH) to form a liquid chamber 6 or the like. Although the flow path pattern is formed, it is not limited to a single crystal silicon substrate, and other stainless steel substrates, photosensitive resins, and the like can be used.
[0023]
The diaphragm 2 is formed from a nickel metal plate, and is manufactured by, for example, an electroforming method (electroforming method). The diaphragm 2 has a thin portion 11 for facilitating deformation and a thick portion 12 for contacting and joining the piezoelectric element 7 at a portion corresponding to the liquid chamber 16 and a portion corresponding to the partition wall 1a. Also, a thick portion 12 is formed, the flat surface side is bonded to the flow path plate 1 with an adhesive, the thick portion 12 is bonded to the piezoelectric element 7 with an adhesive, and another thick portion 12 is formed on the support portion 8. Bonded with adhesive. Note that the support portion 8 is formed in the same manner as the piezoelectric element 7, but functions as a simple support since no drive voltage is applied. Details of the structure of the diaphragm 2 will be described later.
[0024]
The nozzle plate 3 forms a nozzle 4 having a diameter of 10 to 30 μm corresponding to each liquid chamber 6, and is bonded to the flow path plate 1 with an adhesive. The nozzle plate 3 may be made of a metal such as stainless steel or nickel, a combination of a metal and a resin such as a polyimide resin film, silicon, or a combination thereof. A water-repellent film is formed on the nozzle surface (surface in the discharge direction: discharge surface) by a well-known method such as a plating film or a water-repellent agent coating in order to ensure water repellency with ink.
[0025]
The piezoelectric element 7 is a laminated piezoelectric element (here, PZT) in which piezoelectric materials 9a and internal electrodes 9b are alternately laminated. In this embodiment, the ink in the liquid chamber 6 is pressurized using the displacement of the piezoelectric element 7 in the direction d33 as the piezoelectric direction.
[0026]
In the ink jet head configured as described above, by selectively applying a driving pulse voltage of 20 to 50 V to the piezoelectric element 7, the piezoelectric element 7 to which the pulse voltage is applied extends in the laminating direction, and 2 is deformed in the direction of the nozzle 4, the ink in the liquid chamber 6 is pressurized by the volume / volume change of the liquid chamber 6, and an ink droplet is ejected (ejected) from the nozzle 4.
[0027]
Then, the liquid pressure in the liquid chamber 6 decreases as the ink droplets are ejected, and a slight negative pressure is generated in the liquid chamber 6 due to the inertia of the ink flow at this time. In this state, when the application of the voltage to the piezoelectric element 7 is turned off, the diaphragm 2 returns to the original position and the liquid chamber 6 has the original shape, so that a further negative pressure is generated. At this time, ink is filled into the liquid chamber 16 from the common liquid chamber. Then, 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 7 to discharge the next ink droplet, and the ink droplet is discharged.
[0028]
The method of driving the head is not limited to the above-described example (pushing), but pulling or pulling-pushing may be performed according to a driving waveform.
[0029]
Therefore, the details of the structure of the diaphragm 2 will be described with reference to FIGS.
The pattern edge portion of the thick portion 12 of the diaphragm 2 has an overhang shape having two-stage overhang portions 12a and 12b. Here, FIG. 2 is an enlarged view of the thick portion 12 of the diaphragm 2, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
[0030]
The thick portion 12 has a pattern edge portion having a two-stage overhang shape with respect to the thin portion 11, and the total thickness T of the thin portion 11 and the thick portion 12 is 10 μm or more, and in this example, 27 μm.
[0031]
As described above, by setting the thickness of the thick portion 12 to 10 μm or more, it is possible to ensure the handleability of a single component, and to reduce the overhang length d by forming a two-stage overhang shape. Therefore, the distance between the thick patterns can be reduced, and the high integration of the head can be achieved.
[0032]
The dimensions of other parts in this example are overhang length d = 9, overhang height e = 3, thick part width g = 40, and thin part width f = 40 (all units are μm). .
[0033]
In addition, a tangent line 21 between the point c where the thin portion 11 contacts the thin portion 11 and the contact c of the overhang surface and the point a facing the portion a in the first overhang portion 12a from the thin portion 11 is the thin portion 11 of the diaphragm 2. The angle θ1 formed with the upper surface is 5 ° or more, and is approximately 18 ° in this example.
[0034]
As described above, the angle from the point where the first portion of the overhang portion contacts the thin portion to the point where the overhang surface faces the contact point is 5 ° or more when viewed from the top of the thin portion (θ1 = 5). ° or more), it is possible to secure the resist strippability at the time of component production, and further to indirectly illuminate between the overhang portion and the thin portion. For example, when the portion 22 has a pinhole However, by illuminating the diaphragm 2 at an angle of about 45 ° from the side of the thick portion 12, the diaphragm 2 can be observed from the opposite side (flat side), and the thin portion 11 serving as a shadow of the overhang portion 12 a can be observed. Inspection can be performed without missing the pinhole, and the reliability is improved.
[0035]
Further, the distance h between the first-stage overhang portions 12a between the adjacent thick portions 12, 12 is 15 μm or more, and is 22 μm in this example.
[0036]
In this way, by keeping the distance h between the first-stage overhang portions 12a between the adjacent thick portions 12, 12 at an interval of 15 μm or more, it is possible to ensure the resist peeling property at the time of manufacturing the diaphragm. , Reliability is improved.
[0037]
Furthermore, the angle θ2 formed by the tangent line 23 extending from the thin portion 11 to the upper portion b of the thick portion 12 facing from the first-stage overhang portion 12a to the upper surface of the thin portion 11 of the diaphragm 2 is 45 ° or less. Is 34 °.
[0038]
As described above, in the pinhole inspection of the thin portion 11, it is preferable to illuminate at an angle of about 45 °, but when the angle θ2 becomes larger than 45 °, the thin portion 11 And the pinhole inspection becomes insufficient. Therefore, even in the case of a multi-stage overhang shape, the angle of a tangent drawn from the thin portion to the upper portion of the opposing thick portion from the first-stage overhang portion is 45 ° or less when viewed from the top of the thin portion (θ2 = 45 °). By doing so, a pinhole inspection can be performed, and a highly reliable diaphragm can be manufactured.
[0039]
Next, an example of a manufacturing process of the diaphragm will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4A, a Ti42 film is formed as a conductive layer to a thickness of 100 nm as a conductive layer on the main plane side of the silicon substrate 41 by sputtering, and then Ni43 is formed to a thickness of 3 μm on the Ti42 by electrolytic plating.
[0040]
Thereafter, as shown in FIG. 3B, a resist pattern 44 is formed on the Ni film 43 by photolithography in a portion to be a thin portion. The resist used was a commonly used novolak-based positive resist having a thickness of 3 μm.
[0041]
Next, as shown in FIG. 3C, a Ni film 45 is formed to a thickness of 12 μm by using electrolytic plating. At this time, since the resist thickness is 3 μm, the amount of overhang of the Ni film 45 to be a thick portion is 9 μm obtained by subtracting the resist thickness from the deposition thickness.
[0042]
Further, as shown in FIG. 4D, a resist pattern 46 is formed by using photolithography. The resist pattern 46 is designed to overlap the resist pattern 44 by 3 μm on the outside. Accordingly, the pattern 46 can be surely maintained in an overlapping positional relationship with the pattern 44 even when the misalignment between the masks and the variation in the finished pattern are considered. The resist used was a commonly used novolak-based positive resist having a thickness of 3 μm.
[0043]
Next, as shown in FIG. 5A, a 12 μm thick Ni film 47 is formed using electrolytic plating. At this time, since the resist thickness is 3 μm, the amount of overhang of the Ni film 47 to be a thick portion is 9 μm obtained by subtracting the resist thickness from the deposition thickness. At this time, since the resist pattern 46 has a positional relationship overlapping with the resist pattern 44, the side surface portion of the pattern of the Ni film 47 which is to be a thick portion is surely formed in a two-stage overhang shape. it can.
[0044]
After that, the resist patterns 46 and 44 are peeled off as shown in FIG. Since the distance between adjacent overhangs (distance h in FIG. 3) is maintained at 15 μm or more, and the angle θ1 in FIG. 3 is 15 ° or more, sufficient stripping liquid is applied to the resist under the overhangs. And the resist can be stripped off.
[0045]
Then, as shown in FIG. 3C, the diaphragm member having the thick portion 12 having a two-stage overhang shape is obtained by peeling off the Ni film from the interface with Ti42. In this way, it is possible to manufacture a diaphragm that can be densified using electroforming.
[0046]
Next, an outline of a pinhole inspection method for the thin portion 11 of the diaphragm 2 will be described with reference to FIG. The inspection light 51 is illuminated on the convex surface (the surface on which the thick portion 12 is formed) of the diaphragm 2 from at least 45 degrees with respect to the main surface from at least two directions. On the other hand, the photodetector 52 is disposed on the rear surface side (flat surface side) of the convex portion of the diaphragm.
[0047]
As a result, if a pinhole exists in the thin portion 11, the inspection light 51 leaks to the rear surface side via the pinhole, whereby the presence or absence of the pinhole can be detected, and a reliable inspection can be performed. Thus, a highly reliable diaphragm can be obtained.
[0048]
Next, an example of an ink-jet recording apparatus equipped with an ink-jet head which is a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 is an explanatory perspective view of the recording apparatus, and FIG. 8 is an explanatory side view of a mechanism of the recording apparatus.
[0049]
The inkjet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 111, a recording head including the inkjet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. A paper cassette (or a paper tray) 114 capable of loading a large number of sheets 113 from the front side is detachably attached to a lower portion of the apparatus main body 111. The manual feed tray 115 for manually feeding the paper 113 can be opened, and the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in. After the image is recorded, the sheet is discharged to a sheet discharge tray 116 mounted on the rear side.
[0050]
The printing mechanism 112 holds a carriage 123 slidably in the main scanning direction with a main guide rod 121 and a sub guide rod 122, which are guide members laterally mounted on left and right side plates (not shown). (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). A head 124 composed of an ink jet head, which is a liquid droplet discharge head according to the present invention, which discharges ink droplets of each color, mainly includes a plurality of ink discharge ports. They are arranged in a direction crossing the scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Each ink cartridge 125 for supplying each color ink to the head 124 is exchangeably mounted on the carriage 123. Note that a head-integrated ink cartridge can also be used.
[0051]
The ink cartridge 125 has an upper air port that communicates with the atmosphere, a lower supply port for supplying ink to the inkjet head, and a porous body filled with ink inside. Maintains the ink supplied to the inkjet head at a slight negative pressure.
[0052]
Further, although the heads 124 of each color are used as the recording heads here, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of each color may be used.
[0053]
Here, the carriage 123 is slidably fitted on the main guide rod 121 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the front guide rod 122 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). are doing. In order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between a drive pulley 128 and a driven pulley 129 which are driven to rotate by a main scanning motor 127. , And the carriage 123 is reciprocally driven by forward and reverse rotation of the main scanning motor 127.
[0054]
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 113 is guided by a paper feed roller 131 and a friction pad 132 for separating and feeding the paper 113 from the paper feed cassette 114. A guide member 133, a transport roller 134 that transports the fed paper 113 in a reversed state, a transport roller 135 pressed against the peripheral surface of the transport roller 134, and a leading end that defines an angle at which the paper 113 is fed from the transport roller 134. A roller 136 is provided. The transport roller 134 is driven to rotate by a sub-scanning motor 137 via a gear train.
[0055]
Further, an image receiving member 139 is provided as a paper guide member for guiding the paper 113 sent from the transport roller 134 below the recording head 124 in accordance with the movement range of the carriage 123 in the main scanning direction. On the downstream side of the printing receiving member 139 in the paper transport direction, there are provided a transport roller 141 and a spur 142 which are driven to rotate to transport the paper 113 in the paper discharge direction. Rollers 143 and spurs 144 and guide members 145 and 146 forming a paper discharge path are provided.
[0056]
At the time of recording, the recording head 124 is driven in accordance with an image signal while moving the carriage 123, thereby ejecting ink to the stopped paper 113 to record one line, and after transporting the paper 113 by a predetermined amount, Record the line. Upon receiving a recording end signal or a signal indicating that the rear end of the sheet 113 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 113 is discharged. In this case, the inkjet head according to the present invention, which forms the head 124, has improved controllability of ink droplet ejection and suppresses characteristic fluctuation, so that an image of high image quality can be stably recorded.
[0057]
In addition, a recovery device 147 for recovering the ejection failure of the head 124 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage 123. The recovery device 147 has a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side during printing standby, the head 124 is capped by the capping means, and the ejection port is kept in a wet state, thereby preventing ejection failure due to ink drying. In addition, by discharging ink that is not related to printing during printing or the like, the ink viscosity of all the discharge ports is kept constant, and stable discharge performance is maintained.
[0058]
In the event of a discharge failure, for example, the discharge port (nozzle) of the head 124 is sealed by a capping unit, and air bubbles and the like are sucked out of the discharge port by a suction unit through a tube, and ink or dust adhered to the discharge port surface. Is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) provided at a lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.
[0059]
As described above, since the inkjet recording apparatus is equipped with the inkjet head having the highly reliable diaphragm with high integration according to the present invention, high-quality recording is possible.
[0060]
In the above embodiment, the droplet discharge head according to the present invention is applied to an inkjet head. However, droplets of liquid other than ink, for example, a droplet discharge head for discharging a liquid resist for patterning, a gene analysis sample, The present invention can also be applied to a droplet discharging head for discharging.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has the thick portion where the driving means abuts and the thin portion surrounding the thick portion, and the thick portion has the pattern. Since the edge portion has an overhang shape of at least two steps with respect to the thin portion and the total thickness of the thin portion and the thick portion is 10 μm or more, high integration can be achieved. it can.
[0062]
According to the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has a thick portion with which the driving means abuts and a thin portion around the thick portion, and the pattern portion of the thick portion is a thin portion. On the other hand, the angle from the point of contact with the thin portion at the first stage overhang portion from the thin portion to the point of the overhang surface facing the contact is at least two stages or more overhang shape. As a result, the configuration is 5 ° or more, so that high integration and improvement in reliability can be achieved.
[0063]
According to the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has a thick portion with which the driving means abuts and a thin portion around the thick portion, and the pattern portion of the thick portion is a thin portion. On the other hand, since the overhang shape has at least two or more stages and the distance between the first overhang portions of the adjacent thick portions is 15 μm or more, high integration and improvement in reliability are achieved. Can be planned.
[0064]
According to the droplet discharge head according to the present invention, the diaphragm has a thick portion with which the driving means abuts and a thin portion around the thick portion, and the pattern portion of the thick portion is a thin portion. On the other hand, the angle of the tangent drawn from the thin portion to the upper portion of the opposing thick portion from the first overhang portion is 45 ° or less when viewed from the upper surface of the thin portion. With a certain configuration, high integration and improvement in reliability can be achieved.
[0065]
Since the inkjet recording apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head according to the present invention that discharges ink droplets, high quality recording can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view taken along a lateral direction of a diaphragm showing an embodiment of an ink-jet head which is a droplet discharge head according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of a diaphragm of the head. FIG. 4 is an enlarged explanatory view of a portion A in FIG. 2; FIG. 4 is a sectional explanatory view illustrating an example of a manufacturing process of the diaphragm; FIG. 5 is a sectional explanatory view illustrating a step following FIG. 4; FIG. 7 is a perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus according to the present invention. FIG. 8 is a side view showing a mechanism of the recording apparatus. FIG. FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view illustrating a main part. FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a conventional diaphragm.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path plate, 1a ... Partition wall, 2 ... Vibration plate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 6 ... Liquid chamber, 7 ... Piezoelectric element, 8 ... Support part, 11 ... Thin part, 12 ... Thick part, 12a: Overhang portion.

Claims (5)

液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも1つの壁面を形成する変形可能な振動板と、この振動板を変形させて前記液室内の圧力を変化させる駆動手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、前記厚肉部はパターンエッジ部分が前記薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、前記薄肉部と厚肉部とを合わせた総厚が10μm以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。A liquid droplet discharger comprising: a deformable vibration plate forming at least one wall surface of a liquid chamber to which a nozzle for discharging liquid droplets communicates; and a drive unit for deforming the vibration plate to change the pressure in the liquid chamber. In the head, the diaphragm has a thick portion with which a driving unit is in contact, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has at least two steps of pattern edge portions with respect to the thin portion. Wherein the total thickness of the thin portion and the thick portion is 10 μm or more. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも1つの壁面を形成する変形可能な振動板と、この振動板を変形させて前記液室内の圧力を変化させる駆動手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、前記厚肉部はパターンエッジ部分が前記薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、前記薄肉部から一段目のオーバーハング部で薄肉部と接する点から該オーバーハング面の該接点に対向する点までの角度は、薄肉部上面から見て5°以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。A liquid droplet discharger comprising: a deformable vibration plate forming at least one wall surface of a liquid chamber to which a nozzle for discharging liquid droplets communicates; and a drive unit for deforming the vibration plate to change the pressure in the liquid chamber. In the head, the diaphragm has a thick portion with which a driving unit is in contact, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has at least two steps of pattern edge portions with respect to the thin portion. And the angle from the point of contact with the thin portion in the first overhang portion from the thin portion to the point of the overhang surface facing the contact is 5 ° as viewed from the top of the thin portion. A droplet discharge head characterized by the above. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも1つの壁面を形成する変形可能な振動板と、この振動板を変形させて前記液室内の圧力を変化させる駆動手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、前記厚肉部はパターンエッジ部分が前記薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、隣接する厚肉部の1段目のオーバーハング部間の距離が15μm以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。A liquid droplet discharger comprising: a deformable vibration plate forming at least one wall surface of a liquid chamber to which a nozzle for discharging liquid droplets communicates; and a drive unit for deforming the vibration plate to change the pressure in the liquid chamber. In the head, the diaphragm has a thick portion with which a driving unit is in contact, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has at least two steps of pattern edge portions with respect to the thin portion. Wherein the distance between the first-stage overhang portions of adjacent thick portions is 15 μm or more. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも1つの壁面を形成する変形可能な振動板と、この振動板を変形させて前記液室内の圧力を変化させる駆動手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は駆動手段が当接する厚肉部と、この厚肉部の周囲の薄肉部とを有し、前記厚肉部はパターンエッジ部分が前記薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、かつ、前記薄肉部から1段目のオーバーハング部から対向する厚肉部上部へ引いた接線の角度は、薄肉部上面から見て45°以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。A liquid droplet discharger comprising: a deformable vibration plate forming at least one wall surface of a liquid chamber to which a nozzle for discharging liquid droplets communicates; and a drive unit for deforming the vibration plate to change the pressure in the liquid chamber. In the head, the diaphragm has a thick portion with which a driving unit is in contact, and a thin portion around the thick portion, and the thick portion has at least two steps of pattern edge portions with respect to the thin portion. And the angle of a tangent drawn from the thin portion to the upper portion of the thick portion facing from the first overhang portion is 45 ° or less when viewed from the top of the thin portion. Droplet discharge head. インク滴を吐出す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。An inkjet recording apparatus comprising an inkjet head for ejecting ink droplets, wherein the inkjet head is the droplet ejection head according to any one of claims 1 to 4.
JP2002252259A 2002-08-30 2002-08-30 Droplet discharge head and inkjet recording apparatus Expired - Lifetime JP4012787B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002252259A JP4012787B2 (en) 2002-08-30 2002-08-30 Droplet discharge head and inkjet recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002252259A JP4012787B2 (en) 2002-08-30 2002-08-30 Droplet discharge head and inkjet recording apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004090297A true JP2004090297A (en) 2004-03-25
JP4012787B2 JP4012787B2 (en) 2007-11-21

Family

ID=32058580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002252259A Expired - Lifetime JP4012787B2 (en) 2002-08-30 2002-08-30 Droplet discharge head and inkjet recording apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4012787B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7810909B2 (en) 2005-11-25 2010-10-12 Ricoh Company, Ltd. Liquid drop jet apparatus and image forming apparatus capable of improving image quality and reducing cost
JP2012179813A (en) * 2011-03-02 2012-09-20 Ricoh Co Ltd Liquid discharge head and image forming apparatus
JP2012192709A (en) * 2011-03-18 2012-10-11 Ricoh Co Ltd Liquid ejection head, image forming apparatus and method for manufacturing liquid ejection head
US20130241990A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-19 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus, liquid-jet head, and method for manufacturing the liquid-jet head
US9102147B2 (en) 2013-03-07 2015-08-11 Ricoh Company, Ltd. Liquid discharge head and image forming apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5212181B2 (en) * 2009-03-02 2013-06-19 株式会社リコー Liquid ejection head and image forming apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7810909B2 (en) 2005-11-25 2010-10-12 Ricoh Company, Ltd. Liquid drop jet apparatus and image forming apparatus capable of improving image quality and reducing cost
JP2012179813A (en) * 2011-03-02 2012-09-20 Ricoh Co Ltd Liquid discharge head and image forming apparatus
JP2012192709A (en) * 2011-03-18 2012-10-11 Ricoh Co Ltd Liquid ejection head, image forming apparatus and method for manufacturing liquid ejection head
US20130241990A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-19 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus, liquid-jet head, and method for manufacturing the liquid-jet head
US9033456B2 (en) * 2012-03-19 2015-05-19 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus, liquid-jet head, and method for manufacturing the liquid-jet head
US9102147B2 (en) 2013-03-07 2015-08-11 Ricoh Company, Ltd. Liquid discharge head and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4012787B2 (en) 2007-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5332375B2 (en) Liquid discharge head, liquid discharge head manufacturing method, and image forming apparatus
JP2009274226A (en) Liquid droplet ejecting head, ink cartridge, image forming apparatus, piezoelectric actuator, micropump, and light modulating device
JP2004066652A (en) Liquid droplet jetting head, ink cartridge, and ink jet recorder
JP2009220471A (en) Liquid discharging head and liquid discharging device
JP2011018836A (en) Method of manufacturing piezoelectric actuator, and piezoelectric actuator manufactured by the method
JP4012787B2 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
JP2012051236A (en) Droplet ejecting head
JP5327435B2 (en) Liquid discharge head, method for manufacturing the same, and image forming apparatus
JP2005014345A (en) Liquid drop ejection head and image forming apparatus
JP2012061689A (en) Liquid droplet ejection head, method for manufacturing liquid droplet ejection head, liquid cartridge and image forming apparatus
JP2012126081A (en) Nozzle plate, droplet ejecting device, image forming apparatus, and method for manufacturing the nozzle plate
JP5728934B2 (en) Head recovery device and image forming apparatus
JP2003094641A (en) Droplet discharge head and manufacturing method therefor
JP2005053123A (en) Liquid droplet jet head and image forming apparatus
JP5982761B2 (en) Method for manufacturing liquid discharge head
JP5338715B2 (en) Liquid ejection head and image forming apparatus
JP2003094649A (en) Droplet discharge head
JP2001239671A (en) Nozzle forming member, liquid drop ejection head and ink jet recorder
JP2006076170A (en) Liquid droplet discharge head
JP5212181B2 (en) Liquid ejection head and image forming apparatus
JP4527466B2 (en) Liquid ejection head and image forming apparatus
JP4307795B2 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
JP2009066890A (en) Liquid jet head and image forming apparatus
JP6701784B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection unit, and device for ejecting liquid
JP2009066904A (en) Liquid jet head and image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070514

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070518

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4012787

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120914

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914

Year of fee payment: 6

EXPY Cancellation because of completion of term