JP2006192765A - Liquid ejection head, liquid cartridge and image forming device - Google Patents

Liquid ejection head, liquid cartridge and image forming device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the inside of gap cannot be completely shut from the outside air, even if an etching hole is sealed when forming the gap by sacrifice layer etching, and the operation of a diaphragm becomes instable by the fluctuation in pressure within an actuator drive chamber to vary the ejection characteristic. <P>SOLUTION: The actuator substrate 1 comprises the diaphragm 12 and an electrode 14 which are disposed facing with each other via a void 13 formed by the sacrifice layer etching, and the sacrifice layer hole 30 to remove the sacrifice layer is sealed with a silicon oxide film 28 which constitutes a part of the diaphragm 12 as a sealing film, forming a corrosion resistant film 29 on the silicon oxide film 28. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, a liquid cartridge, and an image forming apparatus.

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としては、記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室(吐出室、圧力室、加圧室、インク流路等とも称される。)と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、電極間に電圧が印加されることによって可変電極(振動板)を静電力で変位させて、振動板の機械的な復元力によって液室内に圧力を発生させることでノズルから液滴が吐出される静電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド(静電ヘッド)を記録ヘッドとして搭載したものがある。   For example, as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, a plotter, etc., a nozzle that discharges a recording liquid droplet and a liquid chamber (discharge chamber, pressure chamber, pressurizing chamber, ink flow path) communicating with the nozzle are used. And a variable electrode constituting at least a part of the diaphragm forming the wall surface of the liquid chamber, and a counter electrode facing the variable electrode, and a voltage is applied between the electrodes. An electrostatic actuator that discharges droplets from the nozzle by displacing the variable electrode (vibrating plate) with electrostatic force and generating pressure in the liquid chamber by the mechanical restoring force of the vibrating plate is provided. Some have a droplet discharge head (electrostatic head) mounted as a recording head.

このような静電ヘッドにおいては、微小なギャップ(空隙)を高精度に形成しなければならず、微小ギャップの形成方法としては、ギャップ段差が形成されたアクチュエータ基板と振動板及び液室が形成された液室基板とを接合して形成されるものが知られているが、この場合、ギャップの加工精度や液室間の隔壁の剛性の確保が十分でない。   In such an electrostatic head, a minute gap (gap) must be formed with high precision. As a method for forming the minute gap, an actuator substrate, a diaphragm and a liquid chamber formed with a gap step are formed. However, in this case, it is not sufficient to ensure the gap processing accuracy and the rigidity of the partition wall between the liquid chambers.

そこで、振動板と電極とを犠牲層エッチングによって形成したギャップを介して対向配置したアクチュエータ基板と液室が形成された液室基板(流路基板)とを接合することが行なわれている。   Therefore, an actuator substrate in which a diaphragm and an electrode are arranged to face each other via a gap formed by sacrificial layer etching and a liquid chamber substrate (flow path substrate) in which a liquid chamber is formed are joined.

しかしながら、犠牲層エッチングによってギャップを形成した場合には、形成後のギャップ内の気密性を保つために、犠牲層を除去するために用いた犠牲層除去孔(以下「犠牲層ホール」ともいう。)を封止する必要がある。つまり、静電ヘッドにおいて、ギャップの気密性が不十分である場合には、振動板の変位量にばらつきを生じ、静電ヘッドの駆動信頼性の低下につながることになる。   However, when the gap is formed by sacrificial layer etching, the sacrificial layer removal hole (hereinafter referred to as “sacrificial layer hole”) used to remove the sacrificial layer in order to maintain airtightness in the gap after the formation. ) Must be sealed. That is, in the electrostatic head, if the airtightness of the gap is insufficient, the displacement amount of the diaphragm is varied, leading to a decrease in driving reliability of the electrostatic head.

そこで、従来の静電ヘッドとして、特許文献1に記載されているようにポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂系膜によって犠牲層ホールを封止するようにしたもの、あるいは、特許文献2に記載されているようにNi等の金属膜によって犠牲層ホールを封止するようにしたものが知られている。
特開2004−98425号公報 特許第3500636号公報
Therefore, as a conventional electrostatic head, a sacrificial layer hole is sealed with an organic resin film such as polyimide or polybenzoxazole as described in Patent Document 1, or described in Patent Document 2. It is known that the sacrificial layer hole is sealed with a metal film such as Ni.
JP 2004-98425 A Japanese Patent No. 3500636

ここで、従来の静電ヘッドの一例について図14ないし図16を参照して説明する。
この静電ヘッドは、液滴を吐出するノズル511を形成したノズル基板501と、ノズル511が連通する液室521を形成した流路基板502と、静電型アクチュエータを含むアクチュエータ基板503とを積層して接合したものである。
Here, an example of a conventional electrostatic head will be described with reference to FIGS.
This electrostatic head is formed by laminating a nozzle substrate 501 having a nozzle 511 for discharging droplets, a flow path substrate 502 having a liquid chamber 521 communicating with the nozzle 511, and an actuator substrate 503 including an electrostatic actuator. And joined.

アクチュエータ基板503は、シリコン基板531上に熱酸化膜532を形成し、この熱酸化膜532上に固定電極533を形成し、更に固定電極533上に絶縁膜534、犠牲層535を順次積層形成し、犠牲層535上に液室521の壁面を形成する振動板536を構成する、シリコン酸化膜537、可変電極となるポリシリコン膜538、シリコン窒化膜539、及びシリコン酸化膜540を順次積層形成し、振動板536に形成し犠牲層除去孔(犠牲層ホール)541を通じて、固定電極533と振動板536との間の犠牲層535を除去してギャップ542を形成した後、振動板536の表面に耐腐食性膜543を形成することで犠牲層ホール541を封止している。   In the actuator substrate 503, a thermal oxide film 532 is formed on a silicon substrate 531, a fixed electrode 533 is formed on the thermal oxide film 532, and an insulating film 534 and a sacrificial layer 535 are sequentially stacked on the fixed electrode 533. A silicon oxide film 537, a polysilicon film 538 serving as a variable electrode, a silicon nitride film 539, and a silicon oxide film 540 are sequentially stacked to form a diaphragm 536 that forms the wall surface of the liquid chamber 521 on the sacrificial layer 535. After forming the gap 542 by removing the sacrificial layer 535 between the fixed electrode 533 and the diaphragm 536 through the sacrificial layer removal hole (sacrificial layer hole) 541 formed on the diaphragm 536, the gap 542 is formed on the surface of the diaphragm 536. The sacrificial layer hole 541 is sealed by forming the corrosion resistant film 543.

上述したように静電ヘッドは、振動板の変位によって液滴を吐出させるものであり、振動板の変位量のばらつきが吐出性能に大きく影響を及ぼすところから、ギャップの気密性を維持することが重要である。特に、犠牲層エッチングによって形成されたギャップについては、犠牲層ホールをいかに封止するかが重要な課題となる。ギャップの気密性が不十分である場合、連続駆動のときにギャップ内の圧力に変動が生じ、それによって振動板の変位量にばらつきが生じることとなる。特に静電ヘッドを高周波で駆動させた場合には、この現象が顕著であり、吐出性能の低下が明らかである。   As described above, the electrostatic head discharges droplets by the displacement of the diaphragm, and variation in the amount of displacement of the diaphragm greatly affects the discharge performance, so that the airtightness of the gap can be maintained. is important. In particular, regarding the gap formed by the sacrificial layer etching, how to seal the sacrificial layer hole is an important issue. When the airtightness of the gap is insufficient, the pressure in the gap fluctuates during continuous driving, thereby causing variations in the displacement of the diaphragm. In particular, when the electrostatic head is driven at a high frequency, this phenomenon is remarkable, and the discharge performance is clearly reduced.

しかしながら、前述した犠牲層ホールをポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂膜で封止した場合、有機樹脂膜が有する透気性によってギャップの気密性を維持することが困難であり、連続駆動のときにギャップの内圧力に変動が生じ、振動板の変位にばらつきをもたらすこととなる。   However, when the sacrificial layer hole is sealed with an organic resin film such as polyimide or polybenzoxazole, it is difficult to maintain the airtightness of the gap due to the air permeability of the organic resin film. Variations occur in the internal pressure of the gap, resulting in variations in the displacement of the diaphragm.

また、このように透気性を有した構成においては、外界の影響性も無視できず、温湿度の変化によって振動板に変形が見られ、実効のギャップ長が変動したり、あるいは部分的に振動板と電極が固着したりする等の課題が生じている。   In addition, in such a structure having air permeability, the influence of the outside world cannot be ignored, and the diaphragm is deformed by changes in temperature and humidity, and the effective gap length fluctuates or partially vibrates. Problems such as adhesion between the plate and the electrode have arisen.

さらに、有機樹脂膜を封止材料として用いた場合には、図17に示すように、有機樹脂膜を形成する封止材料がギャップ542内にまで浸透する問題が生じ、製造歩留りの低下につながるという課題もある。   Further, when an organic resin film is used as a sealing material, as shown in FIG. 17, there arises a problem that the sealing material forming the organic resin film penetrates into the gap 542, leading to a decrease in manufacturing yield. There is also a problem.

また、Ni等の金属膜を封止材料として用いた場合には、膜形成時の被覆性が劣ることから、犠牲層ホール内のステップカバレッジが悪化し気密性の確保が困難になるという課題がある。   In addition, when a metal film such as Ni is used as a sealing material, the coverage at the time of film formation is inferior, so that the step coverage in the sacrificial layer hole deteriorates and it is difficult to ensure airtightness. is there.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、確実にギャップを封止して安定した吐出性能を得られる液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを備える液体カートリッジ及び画像形成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 provides a liquid droplet ejection head capable of reliably sealing a gap and obtaining stable ejection performance, a liquid cartridge including the liquid droplet ejection head, and an image forming apparatus. The purpose is to do.

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、空隙を形成するための犠牲層除去孔が絶縁膜又は絶縁膜及び導電性膜の積層膜からなる封止膜によって封止されている構成とした。   In order to solve the above problems, in the liquid droplet ejection head according to the present invention, the sacrificial layer removal hole for forming a void is sealed with a sealing film made of an insulating film or a laminated film of an insulating film and a conductive film. It was set as the structure.

ここで、封止膜を構成する絶縁膜がシリコン酸化膜であることが好ましい。また、封止膜が振動板の一部を構成することが好ましい。   Here, the insulating film constituting the sealing film is preferably a silicon oxide film. Further, it is preferable that the sealing film constitutes a part of the diaphragm.

また、封止膜がシリコン酸化膜とポリシリコン膜の積層膜であることが好ましい。この場合、シリコン酸化膜が振動板の一部を構成することが好ましい。   The sealing film is preferably a laminated film of a silicon oxide film and a polysilicon film. In this case, it is preferable that the silicon oxide film constitutes a part of the diaphragm.

さらに、封止膜の上層に耐腐食性膜を有することが好ましい。この場合、封止膜の上層に形成される耐腐食性膜が有機樹脂系膜であることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to have a corrosion-resistant film as an upper layer of the sealing film. In this case, it is preferable that the corrosion resistant film formed on the upper layer of the sealing film is an organic resin film.

また、封止膜の膜厚が空隙の2倍以上であり、犠牲層除去孔の径の2分の1以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the film thickness of a sealing film is 2 times or more of a space | gap, and is 1/2 or less of the diameter of a sacrifice layer removal hole.

本発明に係る液体カートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドを一体に備えている構成とした。   The liquid cartridge according to the present invention has a configuration in which the droplet discharge head according to the present invention is integrally provided.

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は本発明に係る液体カートリッジを搭載する構成とした。   The image forming apparatus according to the present invention is configured to mount the liquid droplet ejection head according to the present invention or the liquid cartridge according to the present invention.

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、空隙を形成するための犠牲層除去孔が絶縁膜又は絶縁膜及び導電性膜の積層膜からなる封止膜によって封止されているので、ギャップを確実に気密に封止することができて、安定した吐出性能が得られる。   According to the droplet discharge head according to the present invention, the sacrificial layer removal hole for forming the gap is sealed with the sealing film made of the insulating film or the laminated film of the insulating film and the conductive film. It can be surely hermetically sealed and stable ejection performance can be obtained.

本発明に係る液体カートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを一体に備えているので、ギャップを確実に気密に封止することができて、安定した吐出性能が得られる。   According to the liquid cartridge according to the present invention, since the liquid droplet ejection head according to the present invention is integrally provided, the gap can be surely hermetically sealed, and stable ejection performance can be obtained.

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又はこれを含む液体カートリッジを備えているので、吐出性能が安定して高画質記録を行うことができる。   According to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid droplet ejection head according to the present invention or the liquid cartridge including the liquid ejection head is provided, the ejection performance is stable and high-quality recording can be performed.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第1実施形態について図1ないし図6を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの平断面説明図、図2は同ヘッドを分解した状態の平面説明図、図3は図2のA部の拡大平断面説明図、図4は図3のX−X線に沿う断面説明図、図5は図3のY−Y線に沿う断面説明図、図6は図4の要部拡大断面説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan sectional view of the head, FIG. 2 is a plan sectional view of the head in an exploded state, FIG. 3 is an enlarged plan sectional view of part A in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view taken along line X-Y, FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view taken along line YY in FIG. 3, and FIG.

この静電型液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドは、アクチュエータ基板1と流路基板2とノズル基板3を順次積層して構成し、これら3枚の基板1、2、3を接合することで、液滴を吐出するノズル4がノズル連通路5を介して連通する液室6、液室6に記録液(インク)を供給するための流体抵抗部7及びインク供給孔8を形成している。各液室6は液室間隔壁9で仕切られている。   The inkjet head, which is an electrostatic droplet discharge head, is configured by sequentially laminating an actuator substrate 1, a flow path substrate 2, and a nozzle substrate 3, and by bonding these three substrates 1, 2, and 3, A nozzle 4 for discharging droplets forms a liquid chamber 6 that communicates via a nozzle communication path 5, a fluid resistance portion 7 for supplying a recording liquid (ink) to the liquid chamber 6, and an ink supply hole 8. Each liquid chamber 6 is partitioned by a liquid chamber interval wall 9.

アクチュエータ基板1には、アクチュエータ素子11が各液室6に対応して形成されている。このアクチュエータ素子11は、液室6の壁面の一部を形成する振動板12と、この振動板12と犠牲層エッチングで形成されたギャップ(空隙)13を介して対向する電極(個別電極)14とで構成される。   Actuator elements 11 are formed on the actuator substrate 1 corresponding to the respective liquid chambers 6. The actuator element 11 includes a diaphragm 12 that forms part of the wall surface of the liquid chamber 6, and an electrode (individual electrode) 14 that faces the diaphragm 12 via a gap (gap) 13 formed by sacrificial layer etching. It consists of.

また、アクチュエータ基板1には流路基板2のインク供給孔8が臨み、外部からインクが供給されるインク供給路15を形成している。   In addition, the ink supply hole 8 of the flow path substrate 2 faces the actuator substrate 1 to form an ink supply path 15 through which ink is supplied from the outside.

流路基板2は、例えば、結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板をKOH水溶液などの強アルカリ性エッチング液で異方性エッチングすることによって形成したものであり、アクチュエータ基板1と流路基板2は接着接合によって一体化している。   The flow path substrate 2 is formed, for example, by anisotropically etching a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation (110) with a strong alkaline etching solution such as a KOH aqueous solution, and the actuator substrate 1 and the flow path substrate 2. Are integrated by adhesive bonding.

ノズル基板3は、NiやSUSなどの金属板、あるいはセラミックス、ガラス、あるいは樹脂などによって形成し、ノズル4はドライ又はウェットエッチングやレーザー加工など周知の方法で形成することができる。また、このノズル基板3の吐出方向面には、インクとの撥水性を確保するために、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が形成している。   The nozzle substrate 3 is formed of a metal plate such as Ni or SUS, ceramics, glass, or resin, and the nozzle 4 can be formed by a known method such as dry or wet etching or laser processing. In addition, a water repellent film is formed on the ejection direction surface of the nozzle substrate 3 by a known method such as a plating film or a water repellent coating in order to ensure water repellency with ink.

ここで、アクチュエータ基板1においては、図4及び図5に示すように、シリコン基板21上に熱酸化膜22などの絶縁膜を形成し、この熱酸化膜22上に固定電極14を形成している。この電極14とギャップ13を介して対向する振動板12は、ここでは、下側から、絶縁膜であるシリコン酸化膜25、所要の形状にパターニングした可変電極(振動板電極)であるポリシリコン膜26、絶縁膜であるシリコン窒化膜27、絶縁膜であるシリコン酸化膜28で構成している。   Here, in the actuator substrate 1, as shown in FIGS. 4 and 5, an insulating film such as a thermal oxide film 22 is formed on the silicon substrate 21, and the fixed electrode 14 is formed on the thermal oxide film 22. Yes. Here, the diaphragm 12 facing the electrode 14 via the gap 13 includes a silicon oxide film 25 that is an insulating film and a polysilicon film that is a variable electrode (diaphragm electrode) patterned into a required shape from below. 26, a silicon nitride film 27 as an insulating film and a silicon oxide film 28 as an insulating film.

可変電極材料としてポリシリコンを用いているが、電極材料としては、高温耐性を有し、加工性に優れ、且つ成膜表面の凹凸が少ない材料が好ましく、ポリシリコン以外ではTiN等の高融点金属材料も使用可能である。また、電極14上に形成される固定電極側の絶縁膜23、振動板12の可変電極であるポリシリコン膜26の電極14側に形成されるシリコン酸化膜25及びシリコン窒化膜27は犠牲層エッチング時の耐エッチングマスクに用いるとともに、電極14と振動板12が当接するときの短絡あるいは放電による損傷を防止するとともに、ギャップ13のスペーサーを兼ねるよう構成している。   Polysilicon is used as the variable electrode material, but as the electrode material, a material having high temperature resistance, excellent workability, and less film surface unevenness is preferable. Other than polysilicon, a refractory metal such as TiN is used. Materials can also be used. Further, the insulating film 23 on the fixed electrode side formed on the electrode 14, the silicon oxide film 25 and the silicon nitride film 27 formed on the electrode 14 side of the polysilicon film 26 which is a variable electrode of the diaphragm 12 are sacrifice layer etching. In addition to being used as an anti-etching mask, the electrode 14 and the diaphragm 12 are prevented from being damaged by a short circuit or electric discharge, and also serve as a spacer for the gap 13.

ギャップ13は、振動板12を構成するシリコン酸化膜25、ポリシリコン膜26、シリコン窒化膜27を形成した後、犠牲層ホール30を形成し、この犠牲層ホール30を介して絶縁膜23と絶縁膜25との間に形成した犠牲層24のうち、振動板12と電極14との間の犠牲層24を犠牲層エッチングによって除去することで形成している。   The gap 13 forms a sacrificial layer hole 30 after forming the silicon oxide film 25, the polysilicon film 26, and the silicon nitride film 27 constituting the diaphragm 12, and is insulated from the insulating film 23 through the sacrificial layer hole 30. Of the sacrificial layer 24 formed between the film 25, the sacrificial layer 24 between the diaphragm 12 and the electrode 14 is removed by sacrificial layer etching.

この犠牲層エッチング後にシリコン酸化膜28を形成することによって、犠牲層ホール30を封止するとともに振動板12の最終工程を同時に形成している。   By forming the silicon oxide film 28 after this sacrificial layer etching, the sacrificial layer hole 30 is sealed and the final step of the diaphragm 12 is simultaneously formed.

この振動板12の上層にはアクチュエータ部分へのインク浸漬を防止するための耐腐食性膜29を形成している。この耐腐食性膜29としては、ポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂膜を用いている。   A corrosion-resistant film 29 for preventing ink from being immersed in the actuator portion is formed on the upper layer of the vibration plate 12. As the corrosion resistant film 29, an organic resin film such as polyimide or polybenzoxazole is used.

この場合、図6に示すように、封止膜を構成するシリコン酸化膜28の膜厚Tは、ギャップ13の深さgに対して2倍以上であり、犠牲層ホール30の径aの2分の1以下であることが好ましい。これよりも膜厚Tが薄い場合には封止性が不完全となり、厚い場合には振動板12の総厚が厚くなり駆動電圧の上昇につながる。この範囲内とすることで、封止を確実に行なうことができるとともに駆動電圧の上昇を抑制することができる。   In this case, as shown in FIG. 6, the film thickness T of the silicon oxide film 28 constituting the sealing film is more than twice the depth g of the gap 13 and is 2 times the diameter a of the sacrificial layer hole 30. It is preferable that it is 1 or less. When the film thickness T is thinner than this, the sealing performance is incomplete, and when it is thick, the total thickness of the diaphragm 12 becomes thick, leading to an increase in driving voltage. By being within this range, sealing can be performed reliably and an increase in drive voltage can be suppressed.

さらに、電極14は図1にも示すように接続部16を介して外部に電極パッド部17に接続している。   Further, the electrode 14 is connected to the electrode pad portion 17 through the connection portion 16 as shown in FIG.

このヘッドにおけるアクチュエータ基板1の製造工程(製造方法)の一例について図7及び図8を参照して説明する。
まず、図7(a)に示すようにシリコン基板21に熱酸化膜22を1.5μm厚みに形成し、この熱酸化膜22上に固定の個別電極14としてポリシリコン膜34を0.5μm厚みで形成する。その後、ポリシリコン膜の電気抵抗を下げるために、リン等の不純物を熱拡散によってドーピングする。
An example of the manufacturing process (manufacturing method) of the actuator substrate 1 in this head will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 7A, a thermal oxide film 22 is formed on a silicon substrate 21 to a thickness of 1.5 μm, and a polysilicon film 34 is formed as a fixed individual electrode 14 on the thermal oxide film 22 to a thickness of 0.5 μm. Form with. Thereafter, in order to lower the electrical resistance of the polysilicon film, impurities such as phosphorus are doped by thermal diffusion.

次いで、図7(b)に示すように、ポリシリコン膜34をリソエッチによって所望の電極形状にパターニングして個別電極14を形成し、その上に個別電極側保護膜としての絶縁膜23として、例えばシリコン酸化膜をCVDにより0.15μm厚みに形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, the polysilicon film 34 is patterned into a desired electrode shape by lithoetch to form the individual electrode 14, and an insulating film 23 as an individual electrode side protective film is formed thereon, for example, A silicon oxide film is formed to a thickness of 0.15 μm by CVD.

その後、図7(c)に示すように、犠牲層24としてポリシリコン膜を0.2μm厚みで形成し、所望のパターンを形成する。ここで形成される犠牲層24の膜厚がギャップ13の深さg(ギャップ長)となる。次に、図7(d)に示すように犠牲層24上にシリコン酸化膜25を0.15μm厚みで形成し、更に可変電極26となるポリシリコン膜36を0.2μm厚みで、いずれもCVDにより順次形成する。ここで、電極として用いるポリシリコン膜36に対して電気抵抗を下げるためにリンまたはボロン等の不純物をイオン注入あるいは熱拡散によってドーピングする。   Thereafter, as shown in FIG. 7C, a polysilicon film having a thickness of 0.2 μm is formed as the sacrificial layer 24 to form a desired pattern. The thickness of the sacrificial layer 24 formed here is the depth g (gap length) of the gap 13. Next, as shown in FIG. 7D, a silicon oxide film 25 is formed on the sacrificial layer 24 to a thickness of 0.15 μm, and a polysilicon film 36 to be the variable electrode 26 is formed to a thickness of 0.2 μm, both of which are CVD. Are sequentially formed. Here, an impurity such as phosphorus or boron is doped by ion implantation or thermal diffusion in order to lower the electrical resistance of the polysilicon film 36 used as an electrode.

その後、図7(e)に示すように、ポリシリコン膜36を所望のパターンに形成して可変電極26を形成し、その後、シリコン窒化膜(絶縁膜)27を0.1μm厚みで形成する。ここで、シリコン窒化膜27は可変電極26であるポリシリコン膜36の耐エッチングマスクに用いられるとともに、積層膜で構成される振動板12の内部応力の調整膜として機能する。つまり、他のシリコン酸化膜25、28あるいはポリシリコン膜36が圧縮応力を有するに対して、シリコン窒化膜27は引張応力を有しており、振動板12の撓みに大きく影響を及ぼすものであり膜厚の設定に留意が必要である。   Thereafter, as shown in FIG. 7E, a polysilicon film 36 is formed in a desired pattern to form the variable electrode 26, and then a silicon nitride film (insulating film) 27 is formed to a thickness of 0.1 μm. Here, the silicon nitride film 27 is used as an etching resistant mask for the polysilicon film 36 that is the variable electrode 26 and also functions as a film for adjusting the internal stress of the diaphragm 12 formed of a laminated film. In other words, the silicon nitride film 27 has a tensile stress while the other silicon oxide films 25 and 28 or the polysilicon film 36 have a compressive stress, which greatly affects the bending of the diaphragm 12. Care must be taken in setting the film thickness.

次に、図8(a)に示すように、ギャップ13を形成する領域に対応して犠牲層ホール30を形成し、次いで図8(b)に示すように、犠牲層ホール30を介して犠牲層エッチングにより所要部分の犠牲層24を除去してギャップ13を形成する。ここで、犠牲層エッチングは、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)によるウェットエッチングあるいはSF又はXeFガスを用いたドライエッチングによって行われる。ギャップ13内の個別電極側絶縁膜23及び振動板12側のシリコン酸化膜25へのダメージやスループットを勘案すると、ウェットエッチングの方が好ましい。 Next, as shown in FIG. 8A, a sacrificial layer hole 30 is formed corresponding to the region where the gap 13 is to be formed, and then as shown in FIG. 8B, the sacrificial layer hole 30 is sacrificed. A gap 13 is formed by removing the sacrificial layer 24 at a required portion by layer etching. Here, the sacrificial layer etching is performed by wet etching using TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) or dry etching using SF 6 or XeF 2 gas. In consideration of damage to the individual electrode side insulating film 23 in the gap 13 and the silicon oxide film 25 on the diaphragm 12 side and throughput, wet etching is preferable.

そして、図8(c)に示すように、犠牲層ホール30を封止する封止膜としてのシリコン酸化膜28を形成し、犠牲層ホール30を封止すると同時に振動板12を形成する。ここで、シリコン酸化膜28は、前述したように、ギャップ13の深さに対して2倍以上、また犠牲層ホール30の径に対して2分の1以下に形成することにより、確実なギャップの封止が可能となる。   Then, as shown in FIG. 8C, a silicon oxide film 28 as a sealing film for sealing the sacrificial layer hole 30 is formed, and at the same time as the sacrificial layer hole 30 is sealed, the diaphragm 12 is formed. Here, as described above, the silicon oxide film 28 is formed to be not less than twice the depth of the gap 13 and not more than half the diameter of the sacrificial layer hole 30, thereby ensuring a reliable gap. Can be sealed.

なお、本実施形態においては、ギャップ13の深さが0.2μm、犠牲層ホール30の径が1.2μmで構成されていることから、シリコン酸化膜28の膜厚は0.6〜0.8μmとしている。   In the present embodiment, since the gap 13 has a depth of 0.2 μm and the sacrificial layer hole 30 has a diameter of 1.2 μm, the thickness of the silicon oxide film 28 is 0.6 to 0.00 mm. 8 μm.

次に、図8(d)に示すように、シリコン酸化膜28としてポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂系膜を1.0μm厚みで形成している。   Next, as shown in FIG. 8D, an organic resin film such as polyimide or polybenzoxazole is formed as a silicon oxide film 28 with a thickness of 1.0 μm.

以上の製造工程を経てアクチュエータ基板1が形成される。   The actuator substrate 1 is formed through the above manufacturing steps.

以上のように構成したヘッドにおいては、振動板12を共通電極とし、固定電極14を個別電極として、これらの電極間に駆動パルス電圧を印加することによって、振動板12と個別電極14間に発生した静電力によって振動板12が個別電極14側に変形変位する。その後、駆動パルス電圧を放電することによって、振動板12が復帰変形して、液室6の内容積の変化、及び圧力の作用によってノズル4から液滴が吐出する。   In the head configured as described above, the diaphragm 12 is used as a common electrode, the fixed electrode 14 is used as an individual electrode, and a drive pulse voltage is applied between these electrodes, thereby generating between the diaphragm 12 and the individual electrode 14. The diaphragm 12 is deformed and displaced toward the individual electrode 14 by the electrostatic force. Thereafter, by discharging the drive pulse voltage, the diaphragm 12 is restored and deformed, and droplets are ejected from the nozzle 4 due to the change in the internal volume of the liquid chamber 6 and the action of pressure.

このヘッドにおいては、犠牲層エッチングに使用する犠牲層ホールを絶縁膜で封止することによってギャップを封止しているので、ギャップ内の気密性が確実なものとなり、駆動に伴うギャップ内の気圧変動が抑止され、振動板の変位のばらつきが低減して安定した液滴吐出性能が得られる。   In this head, the gap is sealed by sealing the sacrificial layer hole used for sacrificial layer etching with an insulating film, so that the airtightness in the gap is ensured, and the air pressure in the gap due to driving is increased. The fluctuation is suppressed, the variation in the displacement of the diaphragm is reduced, and a stable droplet discharge performance is obtained.

この場合、封止膜として使用する絶縁膜として緻密なシリコン酸化膜を用いることによって、封止がより確実なものになり、また、製造工程が容易となり、製造品質の安定したヘッドを得ることができる。さらに、上述したように犠牲層ホールの封止材料(シリコン酸化膜)によって振動板の一部を構成することで、製造方法が簡素化され製造コストの低減を図れるようになる。   In this case, by using a dense silicon oxide film as the insulating film used as the sealing film, sealing becomes more reliable, the manufacturing process becomes easy, and a head with stable manufacturing quality can be obtained. it can. Furthermore, as described above, by forming a part of the diaphragm with the sacrificial layer hole sealing material (silicon oxide film), the manufacturing method can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

また、振動板を構成する封止膜上に耐腐食性膜を形成することによって、アクチュエータ部への記録液の浸漬が抑止され、ヘッドの吐出性能が一層安定するとともに長期信頼性を向上することができる。   Also, by forming a corrosion-resistant film on the sealing film that constitutes the diaphragm, the immersion of the recording liquid into the actuator unit is suppressed, and the ejection performance of the head is further stabilized and long-term reliability is improved. Can do.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第2実施形態について図9を参照して説明する。
この第2実施形態の特徴は、上記第1実施形態において犠牲層ホール30がシリコン酸化膜28によって封止されているのに対して、シリコン酸化膜28とポリシリコン膜40の積層膜を封止膜として使用して封止するところにある。
Next, a second embodiment of the droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIG.
The feature of the second embodiment is that the sacrificial layer hole 30 is sealed by the silicon oxide film 28 in the first embodiment, whereas the laminated film of the silicon oxide film 28 and the polysilicon film 40 is sealed. It is in a place to be sealed as a film.

この液滴吐出ヘッドのアクチュエータ基板1の製造工程(製造方法)について図10を参照して説明する。なお、犠牲層エッチングによりギャップ13が形成される工程までは前記第1実施形態の製造工程で説明したのと同様であるので、図示及び説明を省略する。   A manufacturing process (manufacturing method) of the actuator substrate 1 of the droplet discharge head will be described with reference to FIG. Since the process until the gap 13 is formed by the sacrificial layer etching is the same as that described in the manufacturing process of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.

図10(a)、(b)に示すように、犠牲層エッチングによってギャップ13が形成された後、封止膜としてのシリコン酸化膜28及びポリシリコン膜40を順次形成する。ここで、シリコン酸化膜28は0.2μm厚みで、ポリシリコン膜40は0.5μm厚みで形成している。   As shown in FIGS. 10A and 10B, after the gap 13 is formed by sacrificial layer etching, a silicon oxide film 28 and a polysilicon film 40 are sequentially formed as a sealing film. Here, the silicon oxide film 28 is formed with a thickness of 0.2 μm, and the polysilicon film 40 is formed with a thickness of 0.5 μm.

次に、図10(c)に示すように、異方性のドライエッチングによって振動板12上に形成されたポリシリコン膜40を除去する。これによって、犠牲層ホール30中にのみポリシリコン膜40が残った構造が形成されることになる。そこで、図10(d)に示すように、耐腐食性膜29としてポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂系膜を1.0μm厚みで形成している。   Next, as shown in FIG. 10C, the polysilicon film 40 formed on the vibration plate 12 is removed by anisotropic dry etching. As a result, a structure in which the polysilicon film 40 remains only in the sacrificial layer hole 30 is formed. Therefore, as shown in FIG. 10D, an organic resin film such as polyimide or polybenzoxazole is formed as a corrosion-resistant film 29 with a thickness of 1.0 μm.

このような構成とすることにより、第1実施形態と比較して振動板12を薄く形成することができる。つまり、犠牲層ホール30の封止に対してポリシリコン膜40を主とし、シリコン酸化膜28の膜厚を薄くできることで、振動板12の全体的な膜厚を薄く形成することができる。   By setting it as such a structure, the diaphragm 12 can be formed thinly compared with 1st Embodiment. That is, since the polysilicon film 40 is mainly used for sealing the sacrificial layer hole 30 and the thickness of the silicon oxide film 28 can be reduced, the overall thickness of the diaphragm 12 can be reduced.

なお、本実施形態におけるヘッドでは、上記構成および製造方法によって振動板12の短辺幅が60μm、長辺幅が800〜1000μm、隔壁幅が約24.5μmで形成されたアクチュエータ素子11が片側列に384個、2列の千鳥配置により、ノズル配列密度300dpiのヘッド構成としている。   In the head according to the present embodiment, the actuator element 11 formed with the diaphragm 12 having a short side width of 60 μm, a long side width of 800 to 1000 μm, and a partition wall width of about 24.5 μm is arranged on one side by the above-described configuration and manufacturing method. The head configuration has a nozzle arrangement density of 300 dpi by arranging 384 and two rows in a staggered manner.

次に、本発明に係る液体カートリッジについて図11を参照して説明する。
このヘッド一体型液体カートリッジ80は、ノズル81等を有する上記各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド82と、このインクジェットヘッド82に対して記録液としてのインクを供給するインクタンク83とを一体化したものである。
Next, a liquid cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
The head-integrated liquid cartridge 80 includes an ink jet head 82 that is a droplet discharge head according to any of the above embodiments having nozzles 81 and the like, and an ink tank that supplies ink as a recording liquid to the ink jet head 82. 83 is integrated.

このように本発明に係る液滴吐出ヘッドに記録液を供給する記録液タンク(液体タンク)を一体化することにより、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ(インクタンク一体型ヘッド)が低コストで得られる。   In this way, by integrating the recording liquid tank (liquid tank) that supplies the recording liquid to the droplet discharge head according to the present invention, there is little variation in the droplet discharge characteristics and a highly reliable droplet discharge head is integrated. The liquid cartridge (ink tank integrated head) can be obtained at low cost.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載した本発明に係る画像形成装置の一例について図12及び図13を参照して説明する。なお、図12は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図13は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ104でタイミングベルト105を介して図13で矢示方向(主走査方向)に移動走査する。
Next, an example of an image forming apparatus according to the present invention equipped with the droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the image forming apparatus, and FIG. 13 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus.
In this image forming apparatus, a carriage 103 is slidably held in a main scanning direction by a guide rod 101 and a guide rail 102 that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown), and a timing belt 105 is slid by a main scanning motor 104. 13 is moved and scanned in the direction indicated by the arrow (main scanning direction) in FIG.

このキャリッジ103には、例えば、それぞれイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)のインク滴を吐出する本発明に係る液体吐出ヘッドからなる4個の記録ヘッド107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。   The carriage 103 includes, for example, four recording heads 107 including the liquid ejection heads according to the present invention that eject ink droplets of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk), respectively. A plurality of ink ejection openings are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward.

記録ヘッド107を構成する液体吐出ヘッドとしては、前述したように静電型液体吐出ヘッドを用いている。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた1又は複数の液体吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。   As described above, the electrostatic liquid discharge head is used as the liquid discharge head constituting the recording head 107. Note that the recording head can also be configured by one or a plurality of liquid ejection heads provided with a plurality of nozzle rows that eject different colors.

キャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108にはインク供給チューブ109を介して図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。   The carriage 103 is equipped with a sub tank 108 for each color for supplying each color ink to the recording head 107. Ink is supplied to the sub tank 108 from a main tank (ink cartridge) (not shown) via an ink supply tube 109.

一方、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した用紙112を給紙するための給紙部として、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113及び給紙ローラ113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114を備え、この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding paper 112 stacked on a paper stacking unit (pressure plate) 111 such as a paper feeding cassette 110, a half-moon roller (separately feeding paper 112 one by one from the paper stacking unit 111) A separation pad 114 made of a material having a large friction coefficient is provided opposite to the sheet feeding roller 113 and the sheet feeding roller 113, and the separation pad 114 is urged toward the sheet feeding roller 113 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙112を記録ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125とを備えている。また、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ126を備えている。   As a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the recording head 107, a transport belt 121 for electrostatically attracting and transporting the paper 112, and a paper feed unit A counter roller 122 for transporting the paper 112 fed through the guide 115 while sandwiching it between the transport belt 121 and the paper 112 fed substantially vertically upward is changed by about 90 ° and copied on the transport belt 121. A conveying guide 123 for adjusting the pressure and a tip pressure roller 125 urged toward the conveying belt 121 by a pressing member 124. In addition, a charging roller 126 that is a charging unit for charging the surface of the conveyance belt 121 is provided.

ここで、搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されて、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、図11のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。   Here, the conveyance belt 121 is an endless belt, is stretched between the conveyance roller 127 and the tension roller 128, and the conveyance roller 127 is rotated from the sub-scanning motor 131 via the timing belt 132 and the timing roller 133. By doing so, it is configured to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction) of FIG. A guide member 129 is disposed on the back side of the conveyance belt 121 in correspondence with the image forming area formed by the recording head 107.

また、図31に示すように、搬送ローラ127の軸には、スリット円板134を取り付け、このスリット円板134のスリットを検知するセンサ135を設けて、これらのスリット円板134及びセンサ135によってエンコーダ136を構成している。   Further, as shown in FIG. 31, a slit disk 134 is attached to the shaft of the transport roller 127, and a sensor 135 for detecting the slit of the slit disk 134 is provided. An encoder 136 is configured.

帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触し、搬送ベルト121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。   The charging roller 126 is arranged so as to contact the surface layer of the conveyor belt 121 and rotate following the rotation of the conveyor belt 121, and applies 2.5N to both ends of the shaft as a pressing force.

また、キャリッジ103の前方側には、図12に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール142を設け、キャリッジ103の前面側にはエンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143を設け、これらによって、キャリッジ103の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ144を構成している。   Also, as shown in FIG. 12, an encoder scale 142 having slits is provided on the front side of the carriage 103, and an encoder sensor comprising a transmission type photosensor for detecting the slits of the encoder scale 142 on the front side of the carriage 103. The encoder 144 for detecting the position of the carriage 103 in the main scanning direction is configured by these.

さらに、記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 112 recorded by the recording head 107, a separation unit for separating the paper 112 from the conveying belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and paper discharge A paper discharge tray 154 for stocking the paper 112 to be printed.

また、背部には両面給紙ユニット161が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット161は搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。   A double-sided paper feeding unit 161 is detachably attached to the back. The double-sided paper feeding unit 161 takes in the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121, reverses it, and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.

さらに、図13に示すように、キャリッジ103の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド107のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構191を配置している。   Further, as shown in FIG. 13, a maintenance / recovery mechanism 191 for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head 107 is disposed in the non-printing area on one side of the carriage 103 in the scanning direction.

この維持回復機構191は、記録ヘッド107の各ノズル面をキャピングするための各キャップ192a〜192d(区別しないときは「キャップ192」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード193と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け194などを備えている。   The maintenance and recovery mechanism 191 includes caps 192a to 192d for capping each nozzle surface of the recording head 107 (referred to as “cap 192” when not distinguished) and a wiper that is a blade member for wiping the nozzle surface. A blade 193 and a blank discharge receptacle 194 for receiving droplets when performing blank discharge for discharging droplets that do not contribute to recording in order to discharge the thickened recording liquid are provided.

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125で搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In the image forming apparatus configured as described above, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and includes the conveyance belt 121 and the counter roller 122. The leading end is guided by the conveying guide 123 and pressed against the conveying belt 121 by the leading end pressure roller 125, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive voltage output and a negative output are alternately repeated from the high voltage power supply to the charging roller 126 by a control circuit (not shown), that is, an alternating voltage is applied, and a charging voltage pattern in which the conveying belt 121 alternates, that is, In the sub-scanning direction, which is the circumferential direction, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 charged alternately with plus and minus, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is conveyed in the sub-scanning direction by the circular movement of the conveyance belt 121. Is done.

そこで、キャリッジ103を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙112を排紙トレイ154に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 107 according to the image signal while moving the carriage 103, ink droplets are ejected onto the stopped paper 112 to record one line, and after the paper 112 is conveyed by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 112 has reached the recording area, the recording operation is finished, and the paper 112 is discharged onto the paper discharge tray 154.

また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット161内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ154に排紙する   In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the recording belt 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 161 by rotating the conveyor belt 121 in the reverse direction. The paper 112 is reversed (with the back surface being the printing surface), and is fed again between the counter roller 122 and the conveyor belt 121. The timing is controlled, and the sheet is conveyed onto the conveyor bell 121 as described above. After recording on the back side, the sheet is discharged to the discharge tray 154.

また、印字(記録)待機中にはキャリッジ103は維持回復機構191側に移動されて、キャップ192で記録ヘッド107のノズル面がキャッピングされて、ノズル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、キャップ192で記録ヘッド107をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド107のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード193でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド107の安定した吐出性能を維持する。   Further, during printing (recording) standby, the carriage 103 is moved to the maintenance / recovery mechanism 191 side, the nozzle surface of the recording head 107 is capped by the cap 192, and the nozzles are kept in a wet state. To prevent. In addition, the recording liquid is sucked from the nozzle in a state where the recording head 107 is capped with the cap 192 (referred to as “nozzle suction” or “head suction”), and a recovery operation is performed to discharge the thickened recording liquid or bubbles. Wiping is performed by the wiper blade 193 in order to clean and remove ink adhering to the nozzle surface of the recording head 107 by this recovery operation. In addition, an idle ejection operation for ejecting ink not related to recording is performed before the start of recording or during recording. Thereby, the stable ejection performance of the recording head 107 is maintained.

このように、この画像形成装置において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ているので、インク滴の吐出特性のバラツキが少なく、高い画像品質の画像を記録できる画像形成装置が得られる。   Thus, since this image forming apparatus is equipped with the ink jet head which is the liquid droplet ejection head according to the present invention, there is little variation in the ejection characteristics of the ink droplets and an image forming apparatus capable of recording an image with high image quality. Is obtained.

ここまで述べてきたように、本実施形態の例として液滴吐出ヘッドを挙げてきたが、本発明に係る液滴吐出ヘッドのアクチュエータを構成する静電型アクチュエータは光学走査ミラーや光学バルブなどの光学デバイスとしても利用できるものである。   As described above, the droplet discharge head has been described as an example of this embodiment, but the electrostatic actuator constituting the actuator of the droplet discharge head according to the present invention is an optical scanning mirror, an optical valve, or the like. It can also be used as an optical device.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの第1実施形態を示す平断面説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan sectional explanatory view showing a first embodiment of a droplet discharge head according to the present invention. 同じく同ヘッドを分解した状態の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the state which decomposed | disassembled the head similarly. 図2の要部拡大平断面説明図である。FIG. 3 is an enlarged plan view of an essential part of FIG. 2. 図3のX−X線に沿う断面説明図である。FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view taken along line XX in FIG. 3. 図3のY−Y線に沿う断面説明図である。FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view taken along line YY in FIG. 3. 図4の要部拡大断面説明図である。It is principal part expanded sectional explanatory drawing of FIG. 同ヘッドのアクチュエータ基板の製造工程の説明に供する断面説明図である。It is sectional explanatory drawing with which it uses for description of the manufacturing process of the actuator board | substrate of the head. 同じく図7に続く工程の説明に供する断面説明図である。FIG. 8 is a cross-sectional explanatory diagram for explaining the process following the step in FIG. 7. 本発明に係る液滴吐出ヘッドの第2実施形態を示す図4と同様な断面説明図である。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view similar to FIG. 4 showing a second embodiment of a droplet discharge head according to the present invention. 同ヘッドのアクチュエータ基板の製造工程の説明に供する断面説明図である。It is sectional explanatory drawing with which it uses for description of the manufacturing process of the actuator board | substrate of the head. 本発明に係る液体カートリッジの説明に供する斜視説明図である。FIG. 6 is a perspective explanatory view for explaining a liquid cartridge according to the present invention. 本発明に係る画像形成装置の機構部の一例を説明する全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating an example of a mechanism unit of an image forming apparatus according to the present invention. 同じく要部平面説明図である。Similarly it is principal part plane explanatory drawing. 従来の静電ヘッドの一例を示す図4と同様な断面説明図である。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view similar to FIG. 4 illustrating an example of a conventional electrostatic head. 同じく図5と同様な断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view similar to FIG. 5. 同じく図14の要部拡大断面説明図である。Similarly, it is principal part expanded sectional explanatory drawing of FIG. 同じく封止不良が生じた場合の図14の要部拡大断面説明図である。It is a principal part expanded sectional explanatory drawing of FIG. 14 when the sealing failure similarly arises.

符号の説明Explanation of symbols

1…アクチュエータ基板
2…流路基板
3…ノズル基板
4…ノズル
5…ノズル連通路
6…液室
7…流体抵抗部
8…インク供給孔
9…液室間隔壁
11…アクチュエータ素子
12…振動板
13…ギャップ(空隙)
14…電極
21…シリコン基板
22…熱酸化膜
23…絶縁膜
24…犠牲層
25…絶縁膜
26…振動板電極
27…絶縁膜
28…絶縁膜
29…耐腐食性膜
30…犠牲層ホール(犠牲層除去孔)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Actuator board | substrate 2 ... Flow path board | substrate 3 ... Nozzle board | substrate 4 ... Nozzle 5 ... Nozzle communication path 6 ... Liquid chamber 7 ... Fluid resistance part 8 ... Ink supply hole 9 ... Liquid chamber space | interval wall 11 ... Actuator element 12 ... Diaphragm 13 ... gap
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Electrode 21 ... Silicon substrate 22 ... Thermal oxide film 23 ... Insulating film 24 ... Sacrificial layer 25 ... Insulating film 26 ... Diaphragm electrode 27 ... Insulating film 28 ... Insulating film 29 ... Corrosion-resistant film 30 ... Sacrificial layer hole (sacrificial) Layer removal hole)

Claims (10)

液滴を吐出するノズルを有するノズル基板と、各ノズルが連通する液室を形成する流路基板と、犠牲層エッチングにより形成された空隙を介して前記液室の壁面の一部を形成す振動板と電極とを対向配置した静電型アクチュエータ基板とを積層した液滴吐出ヘッドにおいて、前記空隙を形成するための犠牲層除去孔が絶縁膜又は絶縁膜及び導電性膜の積層膜からなる封止膜によって封止されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A nozzle substrate having nozzles for discharging liquid droplets, a flow path substrate that forms a liquid chamber that communicates with each nozzle, and a vibration that forms part of the wall surface of the liquid chamber via a gap formed by sacrificial layer etching In a droplet discharge head in which an electrostatic actuator substrate having a plate and an electrode arranged opposite to each other is laminated, a sacrificial layer removal hole for forming the gap is a sealing film made of an insulating film or a laminated film of an insulating film and a conductive film. A droplet discharge head, which is sealed with a stop film. 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止膜を構成する絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   2. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the insulating film constituting the sealing film is a silicon oxide film. 請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止膜が振動板の一部を構成することを特徴とする液滴吐出ヘッド。   3. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the sealing film constitutes a part of a vibration plate. 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止膜がシリコン酸化膜とポリシリコン膜の積層膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the sealing film is a laminated film of a silicon oxide film and a polysilicon film. 請求項4に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記シリコン酸化膜が振動板の一部を構成することを特徴とする液滴吐出ヘッド。   5. The droplet discharge head according to claim 4, wherein the silicon oxide film constitutes a part of a diaphragm. 請求項1ないし5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止膜の上層に耐腐食性膜を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。   6. The liquid droplet ejection head according to claim 1, further comprising a corrosion-resistant film as an upper layer of the sealing film. 請求項6に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止膜の上層に形成される耐腐食性膜が有機樹脂系膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   7. The droplet discharge head according to claim 6, wherein the corrosion-resistant film formed on the upper layer of the sealing film is an organic resin film. 請求項1ないし5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止膜の膜厚が前記空隙の2倍以上であり、犠牲層除去孔の径の2分の1以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。   6. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the sealing film has a film thickness that is not less than twice the gap and not more than one-half of the diameter of the sacrificial layer removal hole. A droplet discharge head that is characterized. 請求項1ないし8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを一体に備えていることを特徴とする液体カートリッジ。   9. A liquid cartridge comprising the droplet discharge head according to claim 1 integrally. 請求項1ないし8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド又は請求項9に記載の液体カートリッジを搭載することを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1 or the liquid cartridge according to claim 9.
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