JP2007175940A - Droplet jet head, droplet jet device, method for manufacturing droplet jet head, and method for manufacturing droplet jet device - Google Patents

Droplet jet head, droplet jet device, method for manufacturing droplet jet head, and method for manufacturing droplet jet device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet jet head that is equipped with discrete electrodes each having a plurality of step faces and can control an amount of an ink droplet to be ejected by controlling flowing of an ink in an ejection chamber formed on a cavity substrate, and to provide a droplet jet device, a method for manufacturing the droplet jet head and a method for manufacturing the droplet jet device. <P>SOLUTION: This droplet jet head 100 is equipped with a glass substrate 30 comprising a glass groove 32 having step face sections 40-60 on which the discrete electrodes 31 each having the plurality step faces in a stairway shape, respectively. The step face sections are formed in the stairway shape from the step face section 60 at the lowermost portion formed on the bottom face of the glass groove 32 toward both ends in the longitudinal direction of the glass groove 32. The lengths of the two pairs of step face sections in the stairway shape (the step face section 40a and the step face section 40b, and the step face section 50a and the step face 50b) arranged toward both ends in the longitudinal direction are not symmetric in the longitudinal direction of the glass groove 32. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関し、特に吐出室内のインクの流れ及びインクの吐出量を調整可能にした液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device, and in particular, a droplet that can adjust the flow of ink and the amount of ink discharged in a discharge chamber. The present invention relates to a discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device.

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、たとえばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。一般に、このインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル孔に連通する吐出室や、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。このようにインク滴を吐出させる手段としては、静電気力を利用する静電駆動方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット(登録商標)方式等が存在する。   As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known. In general, this inkjet head has a nozzle substrate formed with a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets, an ejection chamber joined to the nozzle substrate and communicating with the nozzle holes, and an ink flow path such as a reservoir. And a cavity substrate, and is configured to eject ink droplets from selected nozzle holes by applying pressure to the ejection chamber. As means for ejecting ink droplets as described above, there are an electrostatic drive system using electrostatic force, a piezoelectric system using a piezoelectric element, a bubble jet (registered trademark) system using a heating element, and the like.

このうち、静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、吐出室の底部を振動板としたキャビティ基板と、この振動板に所定のギャップ(空隙)を介して対向する個別電極を形成したガラス基板とを接合させた構成となっている。この個別電極は、振動板の変位を可能とするよう所定のギャップ長を確保するために、たとえばガラス基板の表面に形成された凹部の底面にITO(Indium Tin Oxide)等をスパッタして形成されている。   Among these, in an electrostatic drive type inkjet head, a cavity substrate having a bottom plate of a discharge chamber as a vibration plate and a glass substrate on which individual electrodes facing the vibration plate through a predetermined gap (gap) are formed. The structure is joined. This individual electrode is formed by sputtering ITO (Indium Tin Oxide) or the like on the bottom surface of a recess formed on the surface of a glass substrate, for example, in order to ensure a predetermined gap length so as to allow the vibration plate to be displaced. ing.

そして、インク滴を吐出する際には、個別電極に駆動電圧を印加してプラスに帯電させ、対応する振動板に駆動電圧を印加してマイナスに帯電させる。そうすると、この時に生じる静電引力により振動板が個別電極側に弾性変形する。この駆動電圧をオフにすると、振動板が復元する。このとき、吐出室の内部の圧力が急激に上昇し、吐出室内のインクの一部をインク滴としてノズル孔から吐出されることになる。   Then, when ejecting ink droplets, a drive voltage is applied to the individual electrodes to be positively charged, and a drive voltage is applied to the corresponding diaphragm to be negatively charged. Then, the diaphragm is elastically deformed toward the individual electrode by the electrostatic attractive force generated at this time. When this drive voltage is turned off, the diaphragm is restored. At this time, the pressure inside the discharge chamber rises rapidly, and a part of the ink in the discharge chamber is discharged from the nozzle hole as an ink droplet.

近年、このような静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、ノズル孔の高密度化が求められている。また、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく、インク吐出量を確保することが求められている。その一つの方策として、「振動板と該振動板とギャップを介して接合された電極基板上に前記振動板に対向して設けられた個別電極を有し、前記振動板と前記個別電極間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電力により変形させる静電型アクチュエータであって、短辺と長辺の長方形で構成された前記振動板と個別電極との間に空隙を形成しているギャップを有し、該ギャップの短辺は凹形状であって、かつ、少なくとも二つ以上のギャップ長を持つ階段状に形成されている静電アクチュエータ」が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   In recent years, in such an electrostatic drive type ink jet head, it is required to increase the density of nozzle holes. In addition, it is required to secure an ink discharge amount without causing an increase in driving voltage. As one of the measures, “having a diaphragm and an individual electrode provided opposite to the diaphragm on an electrode substrate bonded to the diaphragm via a gap, and between the diaphragm and the individual electrode, An electrostatic actuator that applies a driving voltage and deforms the diaphragm by an electrostatic force, and forms a gap between the diaphragm, which is formed of a rectangle having a short side and a long side, and an individual electrode. There has been proposed an electrostatic actuator that has a gap, the short side of which is a concave shape, and is formed in a step shape having at least two gap lengths (for example, Patent Document 1). reference).

また、「インクを吐出するインクノズルと、このノズルに連通していると共にインクを保持しているインク室と、このインク室にインクを供給するインク供給路と、前記インク室を区画形成している周壁に形成され、面外方向に弾性変位可能となっている振動板と、前記インク室の外側において前記振動板に対して隙間を置いて対向配置されている対向壁とを有し、前記振動板の振動に応じて前記インク室に発生する圧力変動を利用して、前記インクノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板と前記対向壁の隙間として、相対的に、大きな隙間部分と小さな隙間部分とを備えているインクジェットヘッド」が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。   Further, “an ink nozzle that ejects ink, an ink chamber that communicates with the nozzle and holds the ink, an ink supply path that supplies ink to the ink chamber, and the ink chamber are partitioned. A diaphragm that is formed on the peripheral wall and is elastically displaceable in an out-of-plane direction; and an opposing wall that is disposed opposite to the diaphragm on the outside of the ink chamber, In an inkjet head that ejects ink droplets from the ink nozzles using pressure fluctuations generated in the ink chamber in response to vibration of the diaphragm, a relatively large gap is provided as the gap between the diaphragm and the opposing wall. An “inkjet head having a portion and a small gap portion” has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2000−318155号公報(第1頁、第2図)JP 2000-318155 A (first page, FIG. 2) 特開平09−39235(第5頁、第1図)JP 09-39235 (Page 5, FIG. 1)

特許文献1に記載の静電アクチュエータは、個別電極を階段状に多段に形成することによって、振動板が静電引力により弾性変形したときに階段状の個別電極の段差部に沿って当接し十分な弾性変形が得られるようになっている。したがって、駆動電圧を上げなくても(もしくは駆動電圧を低くしても)所定のインク吐出量を確保することが可能になっている。また、ガラス溝にある電極部に絶縁膜を形成することにより、当接時の短絡を防止するようになっている。   In the electrostatic actuator described in Patent Document 1, the individual electrodes are formed in multiple steps in a stepped manner, and when the diaphragm is elastically deformed by electrostatic attraction, it abuts along the stepped portions of the stepped individual electrodes. Elastic deformation can be obtained. Therefore, it is possible to ensure a predetermined ink discharge amount without increasing the drive voltage (or lowering the drive voltage). In addition, by forming an insulating film on the electrode portion in the glass groove, a short circuit at the time of contact is prevented.

しかしながら、このような静電アクチュエータでは、段差数が増加すればするほどパターニングとエッチングの回数が比例して増加することになってしまう。そうすると、それに伴って製造工程の作業工数が増加してしまい手間がかかっていた。また、作業工数が増加すると、歩留まりが低下することから、静電アクチュエータの製造コストが大幅に上昇するといった問題があった。   However, in such an electrostatic actuator, the number of patterning and etching increases proportionally as the number of steps increases. As a result, the number of man-hours in the manufacturing process increased accordingly, which was troublesome. In addition, when the number of work steps increases, the yield decreases, and thus there is a problem that the manufacturing cost of the electrostatic actuator increases significantly.

特許文献2に記載のインクジェットヘッドは、振動板と対向電極との間に印加する駆動電圧が小さくても、小さな隙間部分に位置している振動板の部分が容易に対向壁の側に弾性変位するようになっている。したがって、印加する駆動電圧を小さくすることが可能になっている。また、放電速度を制御して振動板に各対向壁の当接を制御することによって、インクの振動系によるコンプライアンスを変化させることができ、吐出させるインク滴の量を調整することが可能になっている。   In the ink jet head described in Patent Document 2, even if the driving voltage applied between the diaphragm and the counter electrode is small, the diaphragm portion located in the small gap is easily elastically displaced toward the counter wall. It is supposed to be. Therefore, it is possible to reduce the applied drive voltage. In addition, by controlling the discharge rate to control the contact of each opposing wall with the diaphragm, the compliance by the ink vibration system can be changed, and the amount of ink droplets to be ejected can be adjusted. ing.

つまり、インクの吐出時の応答性を速くして高速でインク滴を吐出させ、インクの吐出後における流体運動を緩和させるようにして、不必要なインク滴の吐出を抑制するようになっている。しかしながら、吐出する速度でインク滴の量を調整することはできるものの、振動板の変動によって吐出室内のインクの流れを制御し、吐出するインク滴の量を調整するということはできなかった。   In other words, the responsiveness at the time of ink ejection is increased to eject ink droplets at high speed, and the fluid movement after ink ejection is relaxed to suppress unnecessary ink droplet ejection. . However, although the amount of ink droplets can be adjusted at the ejection speed, it has not been possible to control the flow of ink in the ejection chamber by adjusting the vibration plate and adjust the amount of ink droplets to be ejected.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、複数段の段面を有する個別電極を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、キャビティ基板に形成する吐出室内のインクの流れを制御し、吐出させるインク滴の量を調節することが可能な液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls the flow of ink in a discharge chamber formed on a cavity substrate in a droplet discharge head provided with individual electrodes having a plurality of step surfaces. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head, a droplet discharge device, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge device capable of adjusting the amount of ink droplets to be discharged.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる吐出室が形成されたキャビティ基板と、振動板に対向し振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板と、吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、個別電極は、平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を有して形成されており、両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称としたことを特徴とする。   The droplet discharge head according to the present invention includes a cavity substrate on which a bottom wall forms a vibration plate and a discharge chamber for storing and discharging droplets, and an individual electrode that faces the vibration plate and drives the vibration plate. A droplet discharge head comprising a glass substrate and a nozzle substrate in which nozzle holes for discharging droplets transferred from a discharge chamber are formed. The step is formed with a plurality of step surfaces stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction with the portion as the lowermost step surface, and the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces toward both ends The length in the longitudinal direction is asymmetric.

したがって、電極(個別電極)に当接される振動板の離脱時に発生する傾斜面を利用して吐出室内のインクの流れを制御することができる。また、インクの流れを制御できるとともに、ノズル孔から吐出させるインクの吐出量を調節することも可能になる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じた使い分けをすることができ、ユーザの要求する目的及び用途に応じた設定が可能となっている。   Therefore, it is possible to control the flow of ink in the discharge chamber by using the inclined surface generated when the diaphragm abutted on the electrode (individual electrode) is detached. In addition, the flow of ink can be controlled, and the amount of ink discharged from the nozzle holes can be adjusted. In other words, it can be used properly according to the use of the droplet discharge head, and can be set according to the purpose and use requested by the user.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ガラス基板に個別電極を設置するためのガラス溝を設け、ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、個別電極の両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称としたことを特徴とする。したがって、複雑な製造工程を要することなくガラス基板を加工することができる。   The droplet discharge head according to the present invention is provided with a glass groove for installing an individual electrode on a glass substrate, and the glass groove has an intermediate portion of the plane as a lowermost surface and extends from the intermediate portion to both ends in the longitudinal direction. A plurality of step surfaces are formed in a step shape, and the lengths in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the two step surface steps toward both ends of the individual electrode are made asymmetric. Therefore, the glass substrate can be processed without requiring a complicated manufacturing process.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極毎に、両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さの非対称を設定可能にしたことを特徴とする。したがって、個別電極毎に吐出させるインク量を調整でき、液滴吐出ヘッドの設定を更に詳細に実行できる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じて設定したインクの吐出量をさらに詳細に設定してからユーザに提供することが可能である。   The droplet discharge head according to the present invention is characterized in that, for each individual electrode, an asymmetry of the length in the longitudinal direction of the step surface having the same height in the two stepped step surfaces facing both ends can be set. Therefore, the amount of ink ejected for each individual electrode can be adjusted, and the setting of the droplet ejection head can be executed in more detail. That is, it is possible to provide the user after setting the ink discharge amount set according to the use of the droplet discharge head in more detail.

本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。したがって、液滴吐出装置は、上述の液滴吐出ヘッドが有している効果と同じ効果を有している。   A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the above-described droplet discharge head. Therefore, the droplet discharge device has the same effect as the above-described droplet discharge head.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる吐出室が形成されたキャビティ基板と、振動板に対向し振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板とを、振動板と個別電極との間にギャップを隔てて接合し、吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板を、キャビティ基板に接合する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、ガラス基板に個別電極を設置するためのガラス溝を設け、個別電極に、平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を設け、両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称として形成したことを特徴とする。   The manufacturing method of a droplet discharge head according to the present invention includes a cavity substrate on which a bottom wall forms a vibration plate and a discharge chamber in which droplets are collected and discharged, and an individual electrode that faces the vibration plate and drives the vibration plate The glass substrate on which the nozzle is formed is bonded with a gap between the diaphragm and the individual electrode, and the nozzle substrate on which the nozzle hole for discharging the droplets transferred from the discharge chamber is formed is bonded to the cavity substrate. A method for manufacturing a droplet discharge head is provided, wherein a glass groove for installing an individual electrode is provided on a glass substrate, the plane of the individual electrode has an elongated shape, and an intermediate portion of the plane is used as a lowermost surface. A plurality of step surfaces are provided stepwise from the portion toward both ends in the longitudinal direction, and the lengths in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces facing both ends are formed as asymmetric. .

したがって、電極(個別電極)に当接される振動板の離脱時に発生する傾斜面を利用して吐出室内のインクの流れを制御することができる。また、インクの流れを制御できるとともに、ノズル孔から吐出させるインクの吐出量を調節することも可能になる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じた使い分けをすることができ、ユーザの要求する目的及び用途に応じた設定が可能となっている。   Therefore, it is possible to control the flow of ink in the discharge chamber by using the inclined surface generated when the diaphragm abutted on the electrode (individual electrode) is detached. In addition, the flow of ink can be controlled, and the amount of ink discharged from the nozzle holes can be adjusted. In other words, it can be used properly according to the use of the droplet discharge head, and can be set according to the purpose and use requested by the user.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、個別電極の両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の長手方向長さを非対称としたことを特徴とする。   In the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, a plurality of step surfaces are formed stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction in the glass groove, with the intermediate portion of the plane being the lowest step surface. The longitudinal lengths of the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces facing both ends of the individual electrode are asymmetric.

したがって、電極(個別電極)に当接される振動板の離脱時に発生する傾斜面を利用して吐出室内のインクの流れを制御することができる。また、インクの流れを制御できるとともに、ノズル孔から吐出させるインクの吐出量を調節することも可能になる。すなわち、液滴吐出ヘッドの用途に応じた使い分けをすることができ、ユーザの要求する目的及び用途に応じた設定が可能となっている。   Therefore, it is possible to control the flow of ink in the discharge chamber by using the inclined surface generated when the diaphragm abutted on the electrode (individual electrode) is detached. In addition, the flow of ink can be controlled, and the amount of ink discharged from the nozzle holes can be adjusted. In other words, it can be used properly according to the use of the droplet discharge head, and can be set according to the purpose and use requested by the user.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極をスパッタにより形成することを特徴とする。したがって、特別な工程を要することなく液滴吐出ヘッドを製造することができる。また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法を含むことを特徴とする。したがって、上述した液滴吐出ヘッドの製造方法による効果と同じ効果を有している。   The manufacturing method of the droplet discharge head according to the present invention is characterized in that the individual electrodes are formed by sputtering. Therefore, the droplet discharge head can be manufactured without requiring a special process. In addition, a method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention includes the above-described method for manufacturing a droplet discharge head. Therefore, it has the same effect as the above-described manufacturing method of the droplet discharge head.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド100の分解斜視図である。図2は、液滴吐出ヘッド100の概略構成を示す断面図である。図1及び図2に基づいて、液滴吐出ヘッド100の構成及び動作について説明する。なお、実施の形態では、静電駆動方式で駆動する静電アクチュエータを搭載したデバイスの代表として、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを例に説明するものとする。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the droplet discharge head 100. The configuration and operation of the droplet discharge head 100 will be described with reference to FIGS. In the embodiment, as a representative of a device equipped with an electrostatic actuator that is driven by an electrostatic drive method, a face ejection type droplet discharge head that discharges droplets from nozzle holes provided on the surface side of the nozzle substrate. Is described as an example. Moreover, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.

図1に示すように、この液滴吐出ヘッド100は、ノズル基板10、キャビティ基板20及びガラス基板30の3つの基板が順に積層されるように接合された3層構造を特徴としている。このキャビティ基板20の一方の面(上面)にはノズル基板10が接合されており、他方の面(下面)にはガラス基板30が接合されている。すなわち、キャビティ基板20をガラス基板30とノズル基板10とが上下から挟む構造となっている。   As shown in FIG. 1, this droplet discharge head 100 is characterized by a three-layer structure in which three substrates, a nozzle substrate 10, a cavity substrate 20, and a glass substrate 30, are joined in order. The nozzle substrate 10 is bonded to one surface (upper surface) of the cavity substrate 20, and the glass substrate 30 is bonded to the other surface (lower surface). That is, the cavity substrate 20 is sandwiched between the glass substrate 30 and the nozzle substrate 10 from above and below.

この実施の形態では、ガラス基板30とキャビティ基板20とは陽極接合により接合するものとし、キャビティ基板20とノズル基板10とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合するものとして説明する。また、液滴吐出ヘッド100のガラス基板30に形成する個別電極31は、図示省略のドライバIC等の電力供給手段によって駆動信号(パルス電圧)が供給されるようになっている。   In this embodiment, it is assumed that the glass substrate 30 and the cavity substrate 20 are bonded by anodic bonding, and the cavity substrate 20 and the nozzle substrate 10 are bonded using an adhesive such as an epoxy resin. The individual electrodes 31 formed on the glass substrate 30 of the droplet discharge head 100 are supplied with a drive signal (pulse voltage) by a power supply means such as a driver IC (not shown).

[ガラス基板30]
ガラス基板30は、たとえば、厚さ1mmのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、ガラス基板30がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、ガラス基板30を単結晶シリコンで形成してもよい。このガラス基板30の表面には、後述するキャビティ基板20の吐出室21となる凹部21aの形状に合わせて複数のガラス溝32が形成されている。
[Glass substrate 30]
The glass substrate 30 is preferably formed using, for example, glass such as borosilicate glass having a thickness of 1 mm as a main material. Here, a case where the glass substrate 30 is formed of borosilicate glass is shown as an example, but the glass substrate 30 may be formed of single crystal silicon. On the surface of the glass substrate 30, a plurality of glass grooves 32 are formed in accordance with the shape of the recess 21 a that becomes the discharge chamber 21 of the cavity substrate 20 described later.

また、このガラス溝32の内部(特に底部)には、固定電極となる個別電極31が、一定の間隔を有してキャビティ基板20の各吐出室21(振動板22)と対向するように作製されている。そして、このガラス溝32は、その一部が個別電極31を装着できるように、これらの形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成されている。この個別電極31は、たとえばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を0.1μmの厚さでスパッタして作製するとよい。   In addition, inside the glass groove 32 (particularly at the bottom), the individual electrodes 31 serving as fixed electrodes are formed so as to face the respective discharge chambers 21 (vibrating plates 22) of the cavity substrate 20 with a certain interval. Has been. And this glass groove | channel 32 is pattern-formed by the slightly large shape similar to these shapes so that the one part can mount | wear with the individual electrode 31. FIG. The individual electrode 31 may be produced by sputtering ITO (Indium Tin Oxide) with a thickness of 0.1 μm, for example.

さらに、個別電極31は、リード部33及び端子部34が一体となって作製されている。そして、個別電極31は、その一端(端子部34)が図示省略の電力供給手段と接続されており、その電力供給手段から個別電極31に駆動信号が供給されるようになっている。なお、特に区別する必要がない限り、リード部33と端子部34とを組み合わせて個別電極31として説明するものとする。   Further, the individual electrode 31 is manufactured by integrating the lead portion 33 and the terminal portion 34. One end (terminal portion 34) of the individual electrode 31 is connected to a power supply unit (not shown), and a drive signal is supplied from the power supply unit to the individual electrode 31. Note that the lead portion 33 and the terminal portion 34 are combined to be described as the individual electrode 31 unless it is particularly necessary to distinguish between them.

ここで、実施の形態1の特徴部分であるガラス溝32の詳細について説明する。
このガラス溝32の底面には、ガラス溝32(または、個別電極31)の長手方向(長辺方向)に3段の階段状の段面部40、50及び60が設けられている。この段面とは、所定の高さの段差を有する面のことをいうものとする。そして、これらの段面部40、50及び60上に同数の段面を持つ個別電極31が形成されている。したがって、図2に示すように、個別電極31は、ガラス基板30とキャビティ基板20との接合時において、振動板22との間に階段状のギャップ長G1、G2及びG3を有する構成となっている。このギャップ長G1、G2及びG3は、振動板22の下面に形成された絶縁膜24の表面(下面)と階段状に形成された個別電極31の表面との距離である。
Here, the detail of the glass groove | channel 32 which is the characteristic part of Embodiment 1 is demonstrated.
On the bottom surface of the glass groove 32, three stepped step surface portions 40, 50, and 60 are provided in the longitudinal direction (long side direction) of the glass groove 32 (or the individual electrode 31). The step surface means a surface having a step having a predetermined height. The individual electrodes 31 having the same number of step surfaces are formed on these step surface portions 40, 50 and 60. Therefore, as shown in FIG. 2, the individual electrode 31 has stepped gap lengths G1, G2, and G3 between the diaphragm 22 and the glass substrate 30 and the cavity substrate 20 when bonded. Yes. The gap lengths G1, G2, and G3 are distances between the surface (lower surface) of the insulating film 24 formed on the lower surface of the diaphragm 22 and the surface of the individual electrode 31 formed in a step shape.

また、段面部40及び50は、長手方向に対して2つの分割された同じ高さの部分で構成されている。つまり、段面部40は、段面部40a及び段面部40bで構成されており、段面部50は、段面部50a及び段面部50bで構成されている。そして、これらの段面部の長さに差を設けている。すなわち、同じ高さの段面部の長さを非対称としているのである。図1及び図2では、ノズル孔11に近い方の段面部(段面部40a及び段面部50a)を、ノズル孔11に遠い方の段面部(段面部40b及び段面部50b)よりも短く形成している。   Moreover, the step surface parts 40 and 50 are comprised by the part of the same height divided into 2 with respect to the longitudinal direction. That is, the step surface portion 40 includes a step surface portion 40a and a step surface portion 40b, and the step surface portion 50 includes a step surface portion 50a and a step surface portion 50b. And the difference is provided in the length of these step surface parts. That is, the length of the stepped portion having the same height is made asymmetric. In FIG. 1 and FIG. 2, the step surface portions closer to the nozzle hole 11 (step surface portion 40 a and step surface portion 50 a) are formed shorter than the step surface portions farther from the nozzle hole 11 (step surface portion 40 b and step surface portion 50 b). ing.

このように、同じ高さの段面部の長さを非対称とすることにより、吐出室21内のインクの流れを制御するようにしている。つまり、同じ高さの段面部の長さを非対称にすると、振動板22が個別電極31に当接維持される時間に差が生じることになり、このことを利用して吐出室21内のインクの流れを制御するようにしている。図1に示すように、段面部40a及び段面部50aが段面部40b及び段面部50bよりも短い場合、当接されている振動板22は、段面部40a及び段面部50aの方から離脱する。   In this way, the flow of ink in the discharge chamber 21 is controlled by making the length of the stepped surface portions of the same height asymmetric. In other words, if the lengths of the stepped surface portions having the same height are made asymmetrical, a difference occurs in the time during which the diaphragm 22 is kept in contact with the individual electrode 31. The flow is controlled. As shown in FIG. 1, when the stepped surface portion 40a and the stepped surface portion 50a are shorter than the stepped surface portion 40b and the stepped surface portion 50b, the contacting diaphragm 22 is detached from the stepped surface portion 40a and the stepped surface portion 50a.

したがって、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量を少なくしたい場合に有効である(詳細については、図3及び図4で説明する)。反対に、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量を多くしたい場合には、ノズル孔11に近い方の段面部(段面部40a及び段面部50a)を、ノズル孔11に遠い方の段面部(段面部40b及び段面部50b)よりも長く形成すればよい。また、各ノズル孔11の吐出量を変化させるように、個別電極31毎に段面を非対称にさせてもよい(図8及び図9参照)。   Therefore, it is effective when it is desired to reduce the amount of ink droplets ejected from the nozzle hole 11 (details will be described with reference to FIGS. 3 and 4). On the other hand, when it is desired to increase the amount of ink droplets ejected from the nozzle hole 11, the step surface portion closer to the nozzle hole 11 (the step surface portion 40 a and the step surface portion 50 a) is changed to the step surface portion farther from the nozzle hole 11 ( What is necessary is just to form longer than the step surface part 40b and the step surface part 50b). Further, the step surface may be made asymmetric for each individual electrode 31 so as to change the discharge amount of each nozzle hole 11 (see FIGS. 8 and 9).

ガラス基板30とキャビティ基板20とを接合すると、振動板22と個別電極31との間には、振動板22が撓む(変位する)ことができる一定のギャップ(空隙)が、ガラス基板30のガラス溝32により形成されるようになっている。このガラス溝32は、上述したように、階段状の段面部が設けられているので、ギャップは、その段面部に応じたギャップ長(すなわち、ギャップ長G1、G2及びG3)を有するようになっている。なお、ガラス基板30には、図示省略の外部のインクタンクから供給される液体を取り入れる流路となるインク供給穴25が設けられている。   When the glass substrate 30 and the cavity substrate 20 are joined, a certain gap (air gap) that allows the vibration plate 22 to bend (displace) between the vibration plate 22 and the individual electrode 31. It is formed by the glass groove 32. Since the glass groove 32 is provided with the stepped step surface portion as described above, the gap has a gap length corresponding to the step surface portion (that is, the gap lengths G1, G2, and G3). ing. The glass substrate 30 is provided with an ink supply hole 25 serving as a flow path for taking in liquid supplied from an external ink tank (not shown).

この液滴吐出ヘッド100は、複数の個別電極31が長辺及び短辺を有する長方形状に形成されており、この個別電極31が、互いの長辺が平行になるように配置されている。そして、図1では、個別電極31の短辺方向に伸びる2つの電極列を示している。なお、個別電極31の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極31が細長い平行四辺形状になっている場合には、長辺方向に直角方向に伸びる電極列を形成するようにすればよい。   In the droplet discharge head 100, a plurality of individual electrodes 31 are formed in a rectangular shape having long sides and short sides, and the individual electrodes 31 are arranged so that their long sides are parallel to each other. FIG. 1 shows two electrode rows extending in the short side direction of the individual electrode 31. In addition, when the short side of the individual electrode 31 is formed obliquely with respect to the long side and the individual electrode 31 has an elongated parallelogram shape, an electrode array extending in a direction perpendicular to the long side direction is formed. What should I do?

[キャビティ基板20]
キャビティ基板20は、たとえば厚さ約50μm(マイクロメートル)のシリコン単結晶基板(以下、単にシリコン基板と称する)を主要な材料として構成されている。このキャビティ基板20には、底壁が振動板22となる吐出室(または、圧力室)21となる凹部21aが複数形成されている。この吐出室21は、個別電極31の電極列に対応して形成されるようになっている。
[Cavity substrate 20]
The cavity substrate 20 is configured with, for example, a silicon single crystal substrate (hereinafter simply referred to as a silicon substrate) having a thickness of about 50 μm (micrometer) as a main material. The cavity substrate 20 is formed with a plurality of recesses 21 a that serve as discharge chambers (or pressure chambers) 21 whose bottom wall serves as the diaphragm 22. The discharge chamber 21 is formed corresponding to the electrode row of the individual electrode 31.

さらに、キャビティ基板20の下面(ガラス基板30と対向する面)には、振動板22と個別電極31との間を電気的に絶縁するためのTEOS膜(ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン(珪酸エチル)を用いてできるSiO2 膜をいう)からなる絶縁膜24をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:TEOS−pCVDともいう)法を用いて、0.1μm成膜している。これは、振動板22の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、インク等の液滴によるキャビティ基板20のエッチングを防止するためのものである。 Furthermore, on the lower surface of the cavity substrate 20 (the surface facing the glass substrate 30), a TEOS film (herein, tetraethylsilane: tetraethoxysilane) for electrically insulating between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is provided. An insulating film 24 made of (which is an SiO 2 film made of ethyl silicate) is formed to a thickness of 0.1 μm by plasma CVD (also referred to as Chemical Vapor Deposition: TEOS-pCVD). This is for preventing dielectric breakdown and short-circuit when the diaphragm 22 is driven, and for preventing etching of the cavity substrate 20 by droplets of ink or the like.

ここでは、絶縁膜24がTEOS膜である場合を示しているが、これに限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質であればよい。たとえば、Al23(酸化アルミニウム(アルミナ))を用いてもよい。また、キャビティ基板20にも、インク供給穴25が設けられている(ガラス基板30に設けられたインク供給穴25と連通するようになっている)。さらに、図示省略の電力供給手段から振動板22に個別電極31と反対の極性の電荷を供給する際の端子となる共通電極端子27を備えている。 Although the case where the insulating film 24 is a TEOS film is shown here, the present invention is not limited to this, and any material that improves the insulating performance may be used. For example, Al 2 O 3 (aluminum oxide (alumina)) may be used. The cavity substrate 20 is also provided with ink supply holes 25 (in communication with the ink supply holes 25 provided in the glass substrate 30). Furthermore, a common electrode terminal 27 is provided which serves as a terminal for supplying a charge having a polarity opposite to that of the individual electrode 31 from the power supply means (not shown) to the diaphragm 22.

なお、振動板22は、高濃度のボロンドープ層で形成するようにしてもよい。水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液による単結晶シリコンのエッチングにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場合、約5×1019atoms/cm3 以上の高濃度の領域において、非常に小さくなる。このため、振動板22の部分を高濃度のボロンドープ層とし、アルカリ溶液による異方性エッチングによって吐出室21を形成する際に、ボロンドープ層が露出してエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を用いることにより、振動板22を所望の厚さに形成することができる。 The diaphragm 22 may be formed of a high concentration boron doped layer. The etching rate in etching single crystal silicon with an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution is very small in a high concentration region of about 5 × 10 19 atoms / cm 3 or more when the dopant is boron. For this reason, when the diaphragm 22 is formed as a high-concentration boron-doped layer and the discharge chamber 21 is formed by anisotropic etching with an alkaline solution, the boron-doped layer is exposed and the etching rate becomes extremely small, so-called etching stop. By using the technique, the diaphragm 22 can be formed to a desired thickness.

[ノズル基板10]
ノズル基板10は、たとえば厚さ約100μmのシリコン基板を主要な材料として構成されている。そして、キャビティ基板20の上面(ガラス基板30を接合する面の反対面)と接合している。ノズル基板10の上面には、吐出室21と連通するノズル孔11が複数形成されている。各ノズル孔11は、吐出室21から移送された液滴を外部に吐出するようになっている。なお、ノズル孔11を複数段(たとえば、2段)で形成すると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。
[Nozzle substrate 10]
The nozzle substrate 10 is composed of, for example, a silicon substrate having a thickness of about 100 μm as a main material. And it is joined to the upper surface of the cavity substrate 20 (the surface opposite to the surface to which the glass substrate 30 is joined). A plurality of nozzle holes 11 communicating with the discharge chamber 21 are formed on the upper surface of the nozzle substrate 10. Each nozzle hole 11 discharges the liquid droplets transferred from the discharge chamber 21 to the outside. In addition, when the nozzle hole 11 is formed in a plurality of stages (for example, two stages), it is possible to expect improvement in straightness when ejecting droplets.

下面にはオリフィス12となる細溝を設け、吐出室21とリザーバ23となる凹部とを連通させる。ここでは、ノズル孔11を有するノズル基板10を上面とし、ガラス基板30を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズル基板10の方がガラス基板30よりも下面となることが多い。なお、実施の形態1では、ノズル基板10にオリフィス12が形成されている場合を例に示しているが、キャビティ基板20にオリフィス12を形成するようにしてもよい。また、ノズル基板10には、振動板22によりリザーバ23側の液体に加わる圧力を緩衝するためのダイヤフラム13が設けられている。   A narrow groove serving as the orifice 12 is provided on the lower surface, and the discharge chamber 21 and the recess serving as the reservoir 23 are communicated with each other. Here, the nozzle substrate 10 having the nozzle holes 11 is described as the upper surface, and the glass substrate 30 is described as the lower surface. However, when actually used, the nozzle substrate 10 is often lower than the glass substrate 30. . In the first embodiment, the case where the orifice 12 is formed on the nozzle substrate 10 is shown as an example, but the orifice 12 may be formed on the cavity substrate 20. The nozzle substrate 10 is provided with a diaphragm 13 for buffering the pressure applied to the liquid on the reservoir 23 side by the vibration plate 22.

ここで、液滴吐出ヘッド100の動作について説明する。リザーバ23には、インク供給穴15を介して外部からインク等の液滴が供給されている。また、吐出室21には、供給口32を介してリザーバ23から液滴が供給されている。そして、ドライバIC等の電力供給手段によって選択された個別電極31には0V〜40V程度のパルス電圧が印可され、その個別電極31を正に帯電させる。   Here, the operation of the droplet discharge head 100 will be described. A droplet such as ink is supplied to the reservoir 23 from the outside through the ink supply hole 15. In addition, droplets are supplied from the reservoir 23 to the discharge chamber 21 via the supply port 32. A pulse voltage of about 0 V to 40 V is applied to the individual electrode 31 selected by the power supply means such as a driver IC, and the individual electrode 31 is positively charged.

このとき、共通電極端子27を介してキャビティ基板20には負の極性を有する電荷が供給され、正に帯電された個別電極31に対応する振動板22を相対的に負に帯電させる。そのため、選択された個別電極31と振動板22との間では静電気力が発生することになる。そうすると、振動板22は、静電気力によって個別電極31側に引き寄せられて撓むことになる。   At this time, charge having a negative polarity is supplied to the cavity substrate 20 through the common electrode terminal 27, and the diaphragm 22 corresponding to the positively charged individual electrode 31 is relatively negatively charged. Therefore, an electrostatic force is generated between the selected individual electrode 31 and the diaphragm 22. If it does so, the diaphragm 22 will be drawn near to the individual electrode 31 side by electrostatic force, and will bend.

つまり、個別電極31は前述のように長手方向の中央部が最も低くなるように複数段の段面部40、50及び60が階段状に設けられており、それに伴ってギャップ長も階段状に大きくなっているので、振動板22が段面部40から段面部60まで順送りで変位していき、個別電極31に引き寄せられて当接することになる。これによって吐出室21の容積が増大する。   That is, as described above, the individual electrode 31 is provided with a plurality of stepped surface portions 40, 50 and 60 in a step shape so that the central portion in the longitudinal direction is the lowest, and the gap length is accordingly increased stepwise. Therefore, the diaphragm 22 is displaced from the step surface portion 40 to the step surface portion 60 by forward feeding, and is attracted to the individual electrode 31 and comes into contact therewith. As a result, the volume of the discharge chamber 21 increases.

その後、個別電極31への電荷の供給を止めると、振動板22と個別電極31との間の静電気力がなくなり、振動板22はその弾性力により元の状態に復元する。このとき、吐出室21の容積が急激に減少するため、吐出室21内部の圧力が急激に上昇する。これにより、吐出室21内のインクの一部がインク滴としてノズル孔11より吐出されることになる。この液滴が、たとえば記録紙に着弾することによって印刷等が行われるようになっている。その後、液滴がリザーバ23から供給口32を通じて吐出室21内に補給され、初期状態に戻る。   Thereafter, when the supply of electric charges to the individual electrode 31 is stopped, the electrostatic force between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 disappears, and the diaphragm 22 is restored to the original state by the elastic force. At this time, since the volume of the discharge chamber 21 is rapidly decreased, the pressure inside the discharge chamber 21 is rapidly increased. Thereby, a part of the ink in the discharge chamber 21 is discharged from the nozzle hole 11 as an ink droplet. Printing or the like is performed by the droplets landing on a recording sheet, for example. Thereafter, the droplets are replenished from the reservoir 23 into the discharge chamber 21 through the supply port 32, and the initial state is restored.

図3は、振動板22が個別電極31に当接している状態を示す説明図である。図4は、個別電極31に当接していた振動板22が離脱する際の状態を示す説明図である。図3及び図3に基づいて、吐出室21内におけるインクの流れの制御について説明する。この液滴吐出ヘッド100において、振動板22と個別電極31との間に、ギャップ長G1に対応する部分の振動板22が個別電極31に当接するのに必要十分な電圧を印加すると、振動板22がギャップ長の最も小さい1段目の個別電極31に当接し保持される。   FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which the diaphragm 22 is in contact with the individual electrode 31. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state when the diaphragm 22 that has been in contact with the individual electrode 31 is detached. Based on FIGS. 3 and 3, control of the flow of ink in the ejection chamber 21 will be described. In the liquid droplet ejection head 100, when a voltage sufficient and sufficient for the diaphragm 22 corresponding to the gap length G1 to contact the individual electrode 31 is applied between the diaphragm 22 and the individual electrode 31, the diaphragm 22 is held in contact with the individual electrode 31 of the first stage having the smallest gap length.

このとき、ギャップ長G1とギャップ長G2とに対応する境界部分では、ギャップ長が一時的に(ギャップ長G2−ギャップ長G1)となる。それにより、大きな静電吸引力が振動板22に作用するため、次のギャップ長G2に対応する部分の振動板22も、対向電極31に同一電圧にて当接する。このように順送りの作用が、ギャップ長の最も大きいG3に対応する部分まで連続して誘発される。   At this time, the gap length temporarily becomes (gap length G2−gap length G1) at the boundary portion corresponding to the gap length G1 and the gap length G2. Thereby, since a large electrostatic attraction force acts on the diaphragm 22, the diaphragm 22 corresponding to the next gap length G <b> 2 is also in contact with the counter electrode 31 with the same voltage. In this way, the forward feeding action is continuously induced up to the portion corresponding to G3 having the largest gap length.

したがって、結局、ギャップ長G1に対応する部分の振動板22が対向電極31に当接するのに必要十分な電圧で、振動板22の全体が対向電極31に当接可能となる。このように、振動板22が対向電極31の各段に沿って順に当接する仕方もしくは当接状態を「連成当接」と呼ぶことにする。なお、振動板22は、必ずしも対向電極31の全ての段面部に当接させる必要はない。たとえば、最下段の対向電極31に振動板22が当接しない場合もあるが、このような状態も「連成当接」の概念に含むものとする。   Accordingly, the entire diaphragm 22 can be brought into contact with the counter electrode 31 with a voltage necessary and sufficient for the portion of the diaphragm 22 corresponding to the gap length G1 to come into contact with the counter electrode 31. In this way, the manner or contact state in which the diaphragm 22 contacts in order along each step of the counter electrode 31 is referred to as “coupled contact”. The diaphragm 22 does not necessarily have to be in contact with all the stepped surface portions of the counter electrode 31. For example, the diaphragm 22 may not come into contact with the lowermost counter electrode 31, but such a state is also included in the concept of “coupled contact”.

どの段面部まで振動板22を当接させるかは、個別電極31に駆動信号を供給する電力供給手段によって制御される。つまり、この電力供給手段により供給される駆動信号の供給時間を調整することで、当接位置を制御するとよい。したがって、実施の形態1に係る液滴吐出ヘッド100は、駆動電圧を上げることなく、もしくは低い駆動電圧でも、振動板22の変位を大きくすることができる。そのため、インク吐出量を安定して確保することができる。   The step surface portion to which the diaphragm 22 is brought into contact is controlled by power supply means for supplying a drive signal to the individual electrode 31. That is, the contact position may be controlled by adjusting the supply time of the drive signal supplied by the power supply means. Therefore, the droplet discharge head 100 according to Embodiment 1 can increase the displacement of the diaphragm 22 without increasing the drive voltage or even with a low drive voltage. Therefore, it is possible to stably secure the ink discharge amount.

さらに、段面部40の段面部40aと段面部40bとでは、ガラス溝32の長手方向に対する長さが非対称となるように形成されている。段面部50についても同様である。こうすることにより、連成当接させた振動板22の離脱時の傾きを利用して、吐出室21内のインクの流れを制御している。図4に示すように、振動板22は、長さの短い段面部(ここでは、段面部50a)から離脱する。このとき、振動板22には所定の傾斜面が生ずることになる。   Furthermore, the step surface portion 40a and the step surface portion 40b of the step surface portion 40 are formed such that the length of the glass groove 32 in the longitudinal direction is asymmetric. The same applies to the stepped surface portion 50. In this way, the flow of ink in the discharge chamber 21 is controlled by using the inclination when the diaphragm 22 that is in contact with the combined contact is detached. As shown in FIG. 4, the diaphragm 22 is detached from the short step surface portion (here, the step surface portion 50 a). At this time, the diaphragm 22 has a predetermined inclined surface.

すなわち、そのとき生じる傾斜面を利用することによって、吐出室21内のインクの流れを制御するのである。たとえば、図4に示すように、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量が少ない方が好ましい条件の元で液滴吐出ヘッド100を使用する場合には、ノズル孔11に近い方の段面部を短くしておけば、吐出室21内のインクの多くは、ノズル孔11とは反対方向(図に示す矢印方向)に流れることになる。逆に、ノズル孔11から吐出させるインク滴の量が多い方が好ましい条件の元で液滴吐出ヘッド100を使用する場合には、ノズル孔11に近い方の段面部を長くすればよい。   That is, the flow of ink in the discharge chamber 21 is controlled by using the inclined surface generated at that time. For example, as shown in FIG. 4, when the droplet discharge head 100 is used under conditions where it is preferable that the amount of ink droplets discharged from the nozzle holes 11 is small, a stepped surface portion closer to the nozzle holes 11 is formed. If shortened, most of the ink in the discharge chamber 21 flows in the direction opposite to the nozzle holes 11 (in the direction of the arrows in the figure). Conversely, when the droplet discharge head 100 is used under conditions where it is preferable that the amount of ink droplets discharged from the nozzle holes 11 is large, the stepped surface portion closer to the nozzle holes 11 may be made longer.

このように、液滴吐出ヘッド100は、ガラス基板30のガラス溝32の底面が長手方向に階段状の段面部40、50及び60を有し、その底面上に形成される個別電極31が同数の階段状のギャップ長G1〜G3を有するように形成されているので、駆動時、振動板22の弾性変形が図3に示すように個別電極31の段面部に沿って連成当接する。したがって、吐出室21の容積増加が大きくなり、その結果、駆動電圧を上げなくても必要なインク吐出量を確保することができる。   As described above, the droplet discharge head 100 has the stepped surface portions 40, 50 and 60 in which the bottom surface of the glass groove 32 of the glass substrate 30 has a stepped shape in the longitudinal direction, and the same number of individual electrodes 31 formed on the bottom surface. Therefore, the elastic deformation of the diaphragm 22 abuts along the step surface portion of the individual electrode 31 during driving, as shown in FIG. Therefore, the volume increase of the discharge chamber 21 is increased, and as a result, a necessary ink discharge amount can be ensured without increasing the drive voltage.

さらに、段面部40及び段面部50を構成する段面部40a及び段面部40bと、段面部50a及び段面部50bとの長さを非対称としてあるので、液滴吐出ヘッド100の用途に応じた使い分けをすることが可能になっている。したがって、連成当接させる位置によってインク滴の量を調整することができるとともに、連成当接の離脱する際の傾斜面を利用することによって吐出室21内のインクの流れを制御することができるようになっている。   Furthermore, since the lengths of the stepped surface portion 40a and the stepped surface portion 40b constituting the stepped surface portion 40 and the stepped surface portion 50 and the stepped surface portion 50a and the stepped surface portion 50b are asymmetrical, they are selectively used according to the application of the droplet discharge head 100. It is possible to do. Therefore, the amount of ink droplets can be adjusted according to the position where the combined contact is made, and the flow of ink in the discharge chamber 21 can be controlled by using the inclined surface when the combined contact is released. It can be done.

なお、ギャップ長G1〜G3の深さを特に限定するものではない。たとえば、最も大きい(深い)ギャップ長G3は、140μm、最も小さい(浅い)ギャップ長G1は、80μmとすればよい。また、個別電極31の各段の段面は、ガラス溝32の中央部に行くに従って小さくなるように形成されていることが好ましい。このようにすると、ギャップ長が最も小さい部分において振動板22と対向電極31が当接する駆動電圧で、振動板22の全体を対向電極31に当接しやすくなるからである。   Note that the depths of the gap lengths G1 to G3 are not particularly limited. For example, the largest (deep) gap length G3 may be 140 μm, and the smallest (shallow) gap length G1 may be 80 μm. In addition, the step surface of each step of the individual electrode 31 is preferably formed so as to become smaller toward the center of the glass groove 32. This is because the entire vibration plate 22 can be easily brought into contact with the counter electrode 31 with a driving voltage at which the vibration plate 22 and the counter electrode 31 are in contact with each other in the portion having the smallest gap length.

さらに、実施の形態1では、段面部を3つ形成している場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、段面部が2つ以下でもよく、4つ以上あってもよく、液滴吐出ヘッド100の用途に応じて、段面部の個数を設定するとよい。また、段面部40a及び40bと、段面部50a及び段面部50bとの長さを特に限定するものではない。たとえば、吐出室21内におけるインクの流れを考慮して、各段面部の長さを決定するとよい。   Furthermore, in Embodiment 1, although the case where the three step surface parts were formed was demonstrated to the example, it is not limited to this. For example, the number of stepped surface portions may be two or less, or may be four or more, and the number of stepped surface portions may be set according to the application of the droplet discharge head 100. Further, the lengths of the stepped surface portions 40a and 40b and the stepped surface portion 50a and the stepped surface portion 50b are not particularly limited. For example, the length of each stepped surface portion may be determined in consideration of the ink flow in the ejection chamber 21.

次に、図面に基づいてガラス基板30の製造工程について説明する。
図5〜図7は、ガラス基板30の製造工程を示す縦断面図である。ここでは、たとえば3段の段面部(段面部40〜段面部60)を有するガラス基板30の製造方法を例に示すが、これに限定するものではない。なお、以下の説明における基板の厚さやエッチングも深さ等はあくまでも一例であり、本発明を限定するものではない。
Next, the manufacturing process of the glass substrate 30 is demonstrated based on drawing.
5-7 is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the glass substrate 30. FIG. Here, although the manufacturing method of the glass substrate 30 which has a three-step step surface part (step surface part 40-step surface part 60) is shown as an example, it is not limited to this. In the following description, the thickness, etching, depth, etc. of the substrate are merely examples, and do not limit the present invention.

まず、所定の厚さ(たとえば、1mmの厚さ)に加工された硼珪酸系のガラス基板30aを用意する(図5(a))。次に、このガラス基板30aの表面に、たとえばスパッタによりクロム(Cr)からなるエッチングマスク80を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク80の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク80にガラス溝32の3段目の段面部60に対応する形状の開口部を形成する(図5(b))。   First, a borosilicate glass substrate 30a processed to a predetermined thickness (for example, 1 mm thick) is prepared (FIG. 5A). Next, an etching mask 80 made of chromium (Cr) is formed on the surface of the glass substrate 30a, for example, by sputtering, and etching is performed by patterning a resist (not shown) having a predetermined shape on the surface of the etching mask 80 by photolithography. Then, an opening having a shape corresponding to the third step surface portion 60 of the glass groove 32 is formed in the etching mask 80 (FIG. 5B).

それから、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板30aをエッチングすることにより、段面部60を形成していく(図5(c))。そして、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板30aをクロムエッチング液に浸しエッチングマスク80を除去する(図5(d))。次に、ガラス基板30aの端から段面部50までの部分を覆うように、フォトリソグラフィーによって2回目のエッチングマスク81のパターニングとエッチングを行う(図5(e))。   Then, for example, the stepped surface portion 60 is formed by etching the glass substrate 30a with a hydrofluoric acid aqueous solution (FIG. 5C). Then, after removing the resist with an organic stripping solution or the like, the glass substrate 30a is immersed in a chromium etching solution to remove the etching mask 80 (FIG. 5D). Next, the second etching mask 81 is patterned and etched by photolithography so as to cover the portion from the end of the glass substrate 30a to the stepped surface portion 50 (FIG. 5E).

すなわち、図5(d)のガラス基板30aの表面にたとえばスパッタによりクロムからなるエッチングマスク81を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク81の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク81に3段目の段面部60と2段目の段面部50を形成していく。そして、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板30aをエッチングすることにより、段面部50及び段面部60の部分を掘り下げる(図6(f))。   That is, an etching mask 81 made of chromium, for example, is formed by sputtering on the surface of the glass substrate 30a in FIG. 5D, and etching is performed by patterning a resist (not shown) having a predetermined shape on the surface of the etching mask 81 by photolithography. Then, the third step surface portion 60 and the second step surface portion 50 are formed on the etching mask 81. Then, for example, by etching the glass substrate 30a with a hydrofluoric acid aqueous solution, the stepped surface portion 50 and the stepped surface portion 60 are dug down (FIG. 6F).

次に、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板30aをクロムエッチング液に浸しエッチングマスク81を除去すれば、2段目及び3段目までの段面部50及び段面部60が階段状に形成される(図6(g))。なお、段面部50は、段面部50a及び段面部50bで構成されており、段面部50aのガラス基板30a長手方向の長さは、段面部50bのガラス基板30a長手方向の長さよりも短く形成されている。   Next, after stripping the resist with an organic stripping solution or the like, if the glass substrate 30a is immersed in a chrome etching solution and the etching mask 81 is removed, the step surface portion 50 and the step surface portion 60 up to the second and third steps are stepped. It is formed (FIG. 6 (g)). The step surface portion 50 includes a step surface portion 50a and a step surface portion 50b. The length of the step surface portion 50a in the longitudinal direction of the glass substrate 30a is shorter than the length of the step surface portion 50b in the longitudinal direction of the glass substrate 30a. ing.

それから、ガラス基板30aの端から1段目の段面部40までの表面部分を覆うように、フォトリソグラフィーによって3回目のエッチングマスク82のパターニングとエッチングを行う(図6(h))。すなわち、図6(g)のガラス基板30aの表面に、たとえばスパッタによりクロムからなるエッチングマスク82を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク82の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク82に1段目から3段目の段面部を形成する。   Then, the third etching mask 82 is patterned and etched by photolithography so as to cover the surface portion from the edge of the glass substrate 30a to the first stepped surface portion 40 (FIG. 6 (h)). That is, an etching mask 82 made of chromium, for example, is formed by sputtering on the surface of the glass substrate 30a in FIG. 6G, and a resist (not shown) having a predetermined shape is patterned on the surface of the etching mask 82 by photolithography. Steps 1 to 3 are formed on the etching mask 82.

そして、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板30aをエッチングすることにより、1段目の段面部40を掘り下げる(図6(i))。ついで、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板30aをクロムエッチング液に浸しエッチングマスク82を除去すれば、1段目から3段目までの段面部40〜60が階段状に形成される(図6(j))。なお、段面部40は、段面部40a及び段面部40bで構成されており、段面部40aのガラス基板30a長手方向の長さは、段面部40bのガラス基板30a長手方向の長さよりも短く形成されている。   Then, for example, by etching the glass substrate 30a with a hydrofluoric acid aqueous solution, the first stepped surface portion 40 is dug down (FIG. 6 (i)). Then, after the resist is stripped with an organic stripping solution or the like, the glass substrate 30a is immersed in a chrome etching solution and the etching mask 82 is removed, whereby the stepped surface portions 40 to 60 from the first step to the third step are formed stepwise. (FIG. 6 (j)). The step surface portion 40 includes a step surface portion 40a and a step surface portion 40b, and the length of the step surface portion 40a in the longitudinal direction of the glass substrate 30a is shorter than the length of the step surface portion 40b in the longitudinal direction of the glass substrate 30a. ing.

このように、エッチングマスク80〜エッチングマスク82を計3回それぞれパターニングとエッチングを繰り返し行うことにより、ガラス基板30aの底面に3段の段面部40〜60を形成することができる。なお、各段面部の深さ(ギャップ長G1〜G3)は、エッチング時間を調整することにより所要の寸法に形成することができる。また、各段面部の深さ及び長さを特に限定するものではない。   As described above, the patterning and etching of the etching mask 80 to the etching mask 82 are repeated three times in total, whereby the three stepped portions 40 to 60 can be formed on the bottom surface of the glass substrate 30a. In addition, the depth (gap length G1-G3) of each step surface part can be formed in a required dimension by adjusting etching time. Moreover, the depth and length of each step surface part are not specifically limited.

その後、このガラス基板30aのガラス溝を含む全面に、たとえばITO(Indium Tin Oxide)膜85をスパッタにより成膜する(図7(k))。ITO膜85の厚さは、階段状に形成されたガラス溝32のいずれの段面よりも厚く形成する。たとえば、厚さ0.1μmとなるように成膜するとよい。そして、フォトリソグラフィーによって図示省略のレジストをパターニングしてエッチングすることにより、個別電極31の部分に対応するITOパターンを形成する(図7(l))。   Thereafter, for example, an ITO (Indium Tin Oxide) film 85 is formed on the entire surface of the glass substrate 30a including the glass grooves by sputtering (FIG. 7 (k)). The ITO film 85 is formed to be thicker than any step surface of the glass groove 32 formed in a step shape. For example, the film may be formed to have a thickness of 0.1 μm. Then, a resist (not shown) is patterned and etched by photolithography to form an ITO pattern corresponding to the individual electrode 31 (FIG. 7L).

すなわち、個別電極31は、階段状の段面部40〜60上に形成されることになり、ギャップに複数のギャップ長G1〜G3ができるのである。なお、ここでは、この対向電極31の材料がITOである場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、クロム等の金属等を用いてもよい。但し、ITOは、透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすいことなどの理由から、一般にITOが用いられることが多い。   That is, the individual electrode 31 is formed on the stepped step surface portions 40 to 60, and a plurality of gap lengths G1 to G3 are formed in the gap. Here, the case where the material of the counter electrode 31 is ITO has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a metal such as chrome may be used. However, since ITO is transparent, it is generally often used because it is easy to check whether or not it has been discharged.

以上のように、ガラス基板30が作製される。その後、このガラス基板30に、振動板22を個別電極31に対向させて絶縁膜24を介してキャビティ基板20を陽極接合し、更にそのキャビティ基板20にノズル基板10をエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合することにより液滴吐出ヘッド100が作製される。なお、ここでは、被加工基板としてガラス基板30aを用いた場合を例に説明したが、基板材料は特に限定されるものではなく、たとえばシリコン基板を用いてもよい。   As described above, the glass substrate 30 is manufactured. After that, the cavity substrate 20 is anodically bonded to the glass substrate 30 through the insulating film 24 with the diaphragm 22 facing the individual electrode 31, and the nozzle substrate 10 is bonded to the cavity substrate 20 with an adhesive such as epoxy resin. The droplet discharge head 100 is manufactured by using and bonding. Here, the case where the glass substrate 30a is used as the substrate to be processed has been described as an example, but the substrate material is not particularly limited, and for example, a silicon substrate may be used.

なお、ここでは、段面部が3段(段面部40〜60)の製造工程を例に説明したが、段面部の数を3段に限定するものではない。たとえば、段面部が2段以下であってもよく、4段以上あってもよい。また、各段面部の深さ及び長さは、液滴吐出ヘッド100が使用される用途に応じて設定するとよい。たとえば、インク滴を多く吐出させたいのであれば、ノズル孔11に近い方の段面部を短く形成すればよく、逆にインク滴を少なく吐出させたいのであれば、ノズル孔11に近い方の段面部を長く形成すればよい。   In addition, although the manufacturing process of the step surface portion has three steps (step surface portions 40 to 60) has been described as an example, the number of step surface portions is not limited to three steps. For example, the step surface portion may be two steps or less, or may be four steps or more. Further, the depth and length of each stepped surface portion may be set according to the application in which the droplet discharge head 100 is used. For example, if it is desired to eject a large amount of ink droplets, the stepped surface portion closer to the nozzle hole 11 may be formed shorter. Conversely, if it is desired to eject less ink droplets, the step closer to the nozzle hole 11 is required. What is necessary is just to form a surface part long.

実施の形態2.
図8は、実施の形態2に係る液滴吐出ヘッドに用いられるガラス基板35の斜視図である。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。すなわち、ガラス基板35のガラス溝32aに形成する段面部に違いを設けて、実施の形態1に係るガラス基板30と違いを設けている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a perspective view of the glass substrate 35 used in the droplet discharge head according to the second embodiment. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. That is, a difference is provided in the stepped surface portion formed in the glass groove 32a of the glass substrate 35, and the difference is provided from the glass substrate 30 according to the first embodiment.

[ガラス基板35]
ガラス基板35は、たとえば、厚さ1mmのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、ガラス基板35がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、ガラス基板35を単結晶シリコンで形成してもよい。このガラス基板35の表面には、複数のガラス溝32aが形成されている。
[Glass substrate 35]
The glass substrate 35 is preferably formed using, for example, glass such as borosilicate glass having a thickness of 1 mm as a main material. Here, a case where the glass substrate 35 is formed of borosilicate glass is shown as an example, but the glass substrate 35 may be formed of single crystal silicon. A plurality of glass grooves 32 a are formed on the surface of the glass substrate 35.

ここで、実施の形態2の特徴部分であるガラス溝32aの詳細について説明する。
このガラス溝32aの底面には、ガラス溝32aの長手方向に3段の階段状の段面部が設けられている。そして、この段面部上に同数の段面部を持つ個別電極31が形成されている。なお、実施の形態2では、個別電極31の電極列に対応させたガラス溝32aの一方の列(紙面左側)においてはノズル孔11に近い方の各段面部を、ノズル孔11に遠い方の各段面部より短く形成しており、他方の列(紙面右側)においてはノズル孔11に近い方の各段面部を、ノズル孔11に遠い方の各段面部より長く形成している。
Here, the details of the glass groove 32a which is a characteristic part of the second embodiment will be described.
On the bottom surface of the glass groove 32a, three stepped step surfaces are provided in the longitudinal direction of the glass groove 32a. The individual electrodes 31 having the same number of stepped surface portions are formed on the stepped surface portion. In the second embodiment, each step surface portion closer to the nozzle hole 11 in one row of the glass grooves 32 a corresponding to the electrode row of the individual electrode 31 (on the left side in the drawing) is located farther from the nozzle hole 11. Each step surface portion is formed shorter than each step surface portion, and in the other row (on the right side in the drawing), each step surface portion closer to the nozzle hole 11 is formed longer than each step surface portion farther from the nozzle hole 11.

すなわち、吐出させたいインク滴の量を列に応じて設定することが可能になっている。したがって、段面部の長さを非対称とすることにより、吐出室21内のインクの流れを制御するようにしつつ、吐出させるインク滴の量についても調整可能としているのである。このようにすれば、液滴吐出ヘッド100の用途に応じた使い分けを更に細かく設定することが可能となる。   That is, the amount of ink droplets to be ejected can be set according to the column. Therefore, by making the length of the stepped portion asymmetric, the amount of ink droplets to be ejected can be adjusted while controlling the flow of ink in the ejection chamber 21. In this way, it is possible to set the usage properly according to the application of the droplet discharge head 100.

実施の形態3.
図9は、実施の形態3に係る液滴吐出ヘッドに用いられるガラス基板36の斜視図である。なお、実施の形態3では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。すなわち、ガラス基板36のガラス溝32bに形成する段面部に違いを設けて、実施の形態1に係るガラス基板30と違いを設けている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a perspective view of the glass substrate 36 used in the droplet discharge head according to the third embodiment. In the third embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. That is, a difference is provided in the stepped surface portion formed in the glass groove 32b of the glass substrate 36, and the difference is provided from the glass substrate 30 according to the first embodiment.

[ガラス基板36]
ガラス基板36は、たとえば、厚さ1mmのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、ガラス基板36がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、ガラス基板36を単結晶シリコンで形成してもよい。このガラス基板36の表面には、複数のガラス溝32bが形成されている。
[Glass substrate 36]
The glass substrate 36 is preferably formed using, for example, glass such as borosilicate glass having a thickness of 1 mm as a main material. Here, a case where the glass substrate 36 is formed of borosilicate glass is shown as an example, but the glass substrate 36 may be formed of single crystal silicon. A plurality of glass grooves 32 b are formed on the surface of the glass substrate 36.

ここで、実施の形態3の特徴部分であるガラス溝32bの詳細について説明する。
このガラス溝32bの底面には、ガラス溝32bの長手方向に3段の階段状の段面部が設けられている。そして、この段面部上に同数の段面部を持つ個別電極31が形成されている。なお、実施の形態3では、個別電極31の電極列に対応させたガラス溝32bを一つ一つ交互に非対称の向きを変化させて設けるようにしている。
Here, the details of the glass groove 32b, which is a characteristic part of the third embodiment, will be described.
On the bottom surface of the glass groove 32b, three stepped step surfaces are provided in the longitudinal direction of the glass groove 32b. The individual electrodes 31 having the same number of stepped surface portions are formed on the stepped surface portion. In the third embodiment, the glass grooves 32b corresponding to the electrode rows of the individual electrodes 31 are alternately provided to change the asymmetric direction one by one.

すなわち、一つのガラス溝ではノズル孔11に近い方の各段面部をノズル孔11に遠い方の各段面部より短く形成した場合、その隣り合うガラス溝ではノズル孔11に近い方の各段面部をノズル孔11に遠い方の各段面部より長く形成している。したがって、高密度化させたノズル孔11一つ一つにおいて、インク滴の吐出量を設定することが可能となっているのである。   That is, when each step surface portion closer to the nozzle hole 11 is formed shorter than each step surface portion farther from the nozzle hole 11 in one glass groove, each step surface portion closer to the nozzle hole 11 in the adjacent glass groove 11 Is formed longer than each step surface portion far from the nozzle hole 11. Therefore, it is possible to set the ejection amount of ink droplets in each of the nozzle holes 11 having a high density.

換言すれば、吐出させたいインク滴の量をノズル孔11に応じて設定することが可能になっている。したがって、段面部の長さを非対称とすることにより、吐出室21内のインクの流れを制御するようにしつつ、吐出させるインク滴の量についてもノズル孔11毎に調整可能としているのである。このようにすれば、液滴吐出ヘッド100の用途に応じた使い分けを更に細かく設定することが可能となる。なお、図8及び図9では、ガラス溝の形状の一例について説明したものであり、ここで説明した内容に限定するものでない。すなわち、ガラス溝毎に非対称の割合を変化させて各ノズル孔11から吐出させるインク滴の量を調整することが可能となっているのである。   In other words, the amount of ink droplets to be ejected can be set according to the nozzle hole 11. Therefore, by making the length of the stepped surface portion asymmetric, the amount of ink droplets to be ejected can be adjusted for each nozzle hole 11 while controlling the flow of ink in the ejection chamber 21. In this way, it is possible to set the usage properly according to the application of the droplet discharge head 100. In addition, in FIG.8 and FIG.9, an example of the shape of a glass groove was demonstrated, and it does not limit to the content demonstrated here. That is, it is possible to adjust the amount of ink droplets ejected from each nozzle hole 11 by changing the asymmetric ratio for each glass groove.

実施の形態4.
図10は、実施の形態4に係る液滴吐出ヘッド200の概略構成を示す断面図である。なお、実施の形態4では実施の形態1〜実施の形態3との相違点を中心に説明し、実施の形態1〜実施の形態3と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。すなわち、ガラス基板37に形成する個別電極31aに段面部(段面部41、51及び61)を設けて吐出室21内のインクの流れを制御するようになっている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a droplet discharge head 200 according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, differences from the first to third embodiments will be mainly described, and the same parts as those in the first to third embodiments will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. It shall be. That is, the individual electrodes 31 a formed on the glass substrate 37 are provided with stepped surface portions (stepped surface portions 41, 51 and 61) to control the ink flow in the discharge chamber 21.

したがって、ガラス基板37に形成するガラス溝32cを一定の深さで形成することができる。この個別電極31aは、一般的にITOスパッタして作製するが、その際、段面部(段面部41、51及び61)を形成するようにスパッタして作成するようになっている。すなわち、ガラス溝32cに段面部を形成しなくてもよく、個別電極31aに段差をつけて形成するために、ガラス基板37をエッチングする工程等を省略することができ、製造工程にかかる手間を軽減することが可能となる。   Therefore, the glass groove 32c formed in the glass substrate 37 can be formed with a certain depth. The individual electrode 31a is generally produced by ITO sputtering. At that time, the individual electrode 31a is produced by sputtering so as to form step surfaces (step surfaces 41, 51 and 61). That is, it is not necessary to form a stepped surface portion in the glass groove 32c, and in order to form the individual electrode 31a with a step, the step of etching the glass substrate 37 and the like can be omitted. It becomes possible to reduce.

実施の形態5.
図11は、実施の形態1〜4の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置150の一例を示した斜視図である。図11に示す液滴吐出装置150は、一般的なインクジェットプリンタである。なお、この液滴吐出装置150は、周知の製造方法によって製造することができる。実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、ガラス基板30、ガラス基板35、ガラス基板36及びガラス基板37において特徴を有するものである。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a droplet discharge device 150 on which the droplet discharge heads of Embodiments 1 to 4 are mounted. A droplet discharge device 150 shown in FIG. 11 is a general inkjet printer. The droplet discharge device 150 can be manufactured by a known manufacturing method. The droplet discharge heads obtained in the first to fourth embodiments are characterized by the glass substrate 30, the glass substrate 35, the glass substrate 36, and the glass substrate 37.

すなわち、実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、振動板22を当接させる個別電極31及び個別電極31aに段面を設けて、振動板22が個別電極31及び個別電極31aから離脱する際に生じる傾斜面を利用して吐出室21内のインクの流れを制御するものである。この液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出装置150も同様な効果を有することができ、用途に応じて搭載する液滴吐出ヘッドを決定するとよい。   That is, the droplet discharge heads obtained in the first to fourth embodiments are provided with stepped surfaces on the individual electrode 31 and the individual electrode 31a with which the diaphragm 22 abuts, and the diaphragm 22 has the individual electrode 31 and the individual electrode 31a. The flow of ink in the discharge chamber 21 is controlled by using an inclined surface generated when the ink is separated from the ink. The droplet discharge device 150 on which this droplet discharge head is mounted can also have the same effect, and the droplet discharge head to be mounted may be determined according to the application.

なお、実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、図11に示す液滴吐出装置150の他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。また、実施の形態1〜4で得られた液滴吐出ヘッドは、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット(登録商標)方式の液滴吐出装置にも使用できる。   In addition to the droplet discharge device 150 shown in FIG. 11, the droplet discharge heads obtained in Embodiments 1 to 4 can be used to manufacture various color filters for liquid crystal displays and organic EL. The present invention can also be applied to formation of a light emitting portion of a display device, discharge of a biological liquid, and the like. The droplet discharge heads obtained in Embodiments 1 to 4 can also be used in piezoelectric-driven droplet discharge devices and bubble jet (registered trademark) droplet discharge devices.

なお、本発明の実施の形態に係る静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法は、上述の実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。また、実施の形態1〜実施の形態4に係る液滴吐出ヘッドがガラス基板30、キャビティ基板20及びノズル基板10からなる3層構造である場合を例に説明したが、液滴吐出ヘッドがガラス基板、キャビティ基板、リザーバ基板及びノズルプレートからなる4層構造であってもよい。   The electrostatic actuator, the droplet discharge head, the droplet discharge device, the method for manufacturing the electrostatic actuator, the method for manufacturing the droplet discharge head, and the method for manufacturing the droplet discharge device according to the embodiment of the present invention are described above. The present invention is not limited to the contents described in the embodiment, and can be changed within the scope of the idea of the present invention. Moreover, although the case where the droplet discharge head according to the first to fourth embodiments has a three-layer structure including the glass substrate 30, the cavity substrate 20, and the nozzle substrate 10 has been described as an example, the droplet discharge head is made of glass. A four-layer structure including a substrate, a cavity substrate, a reservoir substrate, and a nozzle plate may be used.

実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to Embodiment 1. FIG. 液滴吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a droplet discharge head. 振動板が個別電極に当接している状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the diaphragm contact | abuts to the separate electrode. 個別電極に当接していた振動板が離脱する際の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state at the time of the diaphragm which contact | abutted to the individual electrode detach | leave. ガラス基板の製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of a glass substrate. ガラス基板の製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of a glass substrate. ガラス基板の製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of a glass substrate. 実施の形態2のガラス基板の斜視図である。It is a perspective view of the glass substrate of Embodiment 2. 実施の形態3のガラス基板の斜視図である。It is a perspective view of the glass substrate of Embodiment 3. 実施の形態4に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a droplet discharge head according to Embodiment 4. FIG. 液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。It is the perspective view which showed an example of the droplet discharge apparatus carrying a droplet discharge head.

符号の説明Explanation of symbols

10 ノズル基板、11 ノズル孔、12 オリフィス、13 ダイヤフラム、20 キャビティ基板、21 吐出室(圧力室)、21a 凹部、22 振動板、23 リザーバ、24 絶縁膜、25 インク供給穴、27 共通電極端子、30 ガラス基板、30a ガラス基板、31 個別電極、31a 個別電極、32 ガラス溝、32a ガラス溝、32b ガラス溝、32c ガラス溝、33 リード部、34 端子部、35 ガラス基板、36 ガラス基板、37 ガラス基板、40 段面部、40a 段面部、40b 段面部、41 段面部、50 段面部、50a 段面部、50b 段面部、51 段面部、60 段面部、61 段面部、80 エッチングマスク、81 エッチングマスク、82 エッチングマスク、85 ITO膜、100 液滴吐出ヘッド、150 液滴吐出装置、200 液滴吐出ヘッド。
10 Nozzle Substrate, 11 Nozzle Hole, 12 Orifice, 13 Diaphragm, 20 Cavity Substrate, 21 Discharge Chamber (Pressure Chamber), 21a Recess, 22 Vibration Plate, 23 Reservoir, 24 Insulating Film, 25 Ink Supply Hole, 27 Common Electrode Terminal, 30 glass substrate, 30a glass substrate, 31 individual electrode, 31a individual electrode, 32 glass groove, 32a glass groove, 32b glass groove, 32c glass groove, 33 lead portion, 34 terminal portion, 35 glass substrate, 36 glass substrate, 37 glass Substrate, 40 step surface portion, 40a step surface portion, 40b step surface portion, 41 step surface portion, 50 step surface portion, 50a step surface portion, 50b step surface portion, 51 step surface portion, 60 step surface portion, 61 step surface portion, 80 etching mask, 81 etching mask, 82 Etching mask, 85 ITO film, 100 droplet ejection head, 150 droplet ejection device , 200 droplet discharge head.

Claims (8)

底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる吐出室が形成されたキャビティ基板と、
前記振動板に対向し前記振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板と、
前記吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記個別電極は、
平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を有して形成されており、前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称とした
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A cavity substrate in which a bottom wall forms a vibration plate and a discharge chamber for storing and discharging droplets is formed;
A glass substrate on which an individual electrode for driving the diaphragm facing the diaphragm is formed;
A droplet discharge head comprising a nozzle substrate on which nozzle holes for discharging droplets transferred from the discharge chamber are formed,
The individual electrodes are:
The flat surface has an elongated shape, and is formed with a plurality of step surfaces stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the middle portion of the plane being the lowest step surface. A droplet discharge head characterized in that the length in the longitudinal direction of the step surface having the same height in the stepped step surface is asymmetric.
前記ガラス基板に前記個別電極を設置するためのガラス溝を設け、
前記ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、前記個別電極の前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称とした
ことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
A glass groove for installing the individual electrode on the glass substrate is provided,
In the glass groove, a plurality of step surfaces are formed stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the intermediate portion of the plane being the lowest step surface, and two steps toward the both ends of the individual electrode The droplet discharge head according to claim 1, wherein the lengths in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the shape step surface are asymmetric.
前記個別電極毎に、前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さの非対称を設定可能にした
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。
3. The liquid according to claim 1, wherein an asymmetry of the length in the longitudinal direction of the step surfaces having the same height in the two stepped step surfaces facing the both ends can be set for each of the individual electrodes. Drop ejection head.
前記請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えた
ことを特徴とする液滴吐出装置。
A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1.
底壁が振動板を形成し液滴を溜めて吐出させる吐出室が形成されたキャビティ基板と、前記振動板に対向し前記振動板を駆動する個別電極が形成されたガラス基板とを、前記振動板と前記個別電極との間にギャップを隔てて接合し、
前記吐出室から移送される液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板を、前記キャビティ基板に接合する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ガラス基板に前記個別電極を設置するためのガラス溝を設け、
前記個別電極に、平面が細長形状で、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を設け、前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称として形成した
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A cavity substrate having a bottom wall forming a vibration plate to form a discharge chamber for collecting and discharging droplets, and a glass substrate on which an individual electrode for driving the vibration plate is formed facing the vibration plate. Bonding with a gap between the plate and the individual electrodes;
A method of manufacturing a droplet discharge head for bonding a nozzle substrate formed with a nozzle hole for discharging a droplet transferred from the discharge chamber to the cavity substrate,
A glass groove for installing the individual electrode on the glass substrate is provided,
The individual electrode is provided with a plurality of step surfaces in a staircase shape from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the middle portion of the plane being the lowermost step surface, and two steps toward the both ends. A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein the lengths in the longitudinal direction of stepped surfaces having the same height on the stepped surface are asymmetric.
前記ガラス溝に、その平面の中間部を最下段の面として該中間部から長手方向の両端に向かって階段状に複数の段面を形成して、前記個別電極の前記両端に向かう2つの階段状段面における同じ高さの段面の前記長手方向長さを非対称とした
ことを特徴とする請求項5に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
In the glass groove, a plurality of step surfaces are formed stepwise from the intermediate portion toward both ends in the longitudinal direction, with the intermediate portion of the plane being the lowest step surface, and two steps toward the both ends of the individual electrode The length in the longitudinal direction of the step surface of the same height in the shape step surface is asymmetric
The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 5.
前記個別電極をスパッタにより形成する
ことを特徴とする請求項5または6に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 5, wherein the individual electrodes are formed by sputtering.
前記請求項5〜7のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含む
ことを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
A method for manufacturing a droplet discharge device, comprising the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of claims 5 to 7.
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