JP2008030337A - Liquid ejecting head, liquid ejector and image formation device - Google Patents

Liquid ejecting head, liquid ejector and image formation device Download PDF

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Shuya Abe
修也 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the rigidity adjustment of a vibrating plate cannot be performed on the whole or locally without being accompanied by the reduction of a vibrating-plate area rate and a substantial increase of process. <P>SOLUTION: A vibrating plate area 12A of the vibrating plate 12 and a fixed electrode 14A are faced through an aperture 13. In the side of the vibrating plate 12, projections 41 which serve as two or more beams located along the short arm direction of the vibrating plate are arranged at a required spacing and in a required area in the long arm direction of the vibrating plate. In the side of the fixed electrode 14A, a grooved part 42 into which the projection 41 serving as the beam at the side of the vibrating plate 12 is formed as deep as penetrating the fixed electrode 14A. The rigidity of the vibrating plate 12 is adjusted in the area wherein the projection 41 serving as the beam at the side of the vibrating plate 12 is arranged and formed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置に関し、特に、静電型液体吐出ヘッド、これを備える液体吐出装置、画像形成装置に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge apparatus, and an image forming apparatus, and more particularly, to an electrostatic liquid discharge head, a liquid discharge apparatus including the same, and an image forming apparatus.

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液(液体)の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体(以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。)を搬送しながら、液体としての記録液(以下、インクともいう。)を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。)を行なうものがある。   In general, a printer, a fax machine, a copier, a plotter, or an image forming apparatus that combines a plurality of these functions includes, for example, a recording head composed of a liquid ejection head that ejects liquid droplets of recording liquid (liquid). Using a liquid ejection apparatus, while conveying a medium (hereinafter also referred to as “paper”, the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, recording paper, and the like are also used synonymously). In some cases, a recording liquid (hereinafter also referred to as ink) as a liquid is attached to a sheet to form an image (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously).

なお、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、「液体」とは、記録液、インクに限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。さらに、「液体吐出装置」は液体吐出ヘッドから液体を吐出させる装置であって画像を形成するものに限定されない。   The “image forming apparatus” means an apparatus that forms an image by discharging liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. “Formation” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium. The “liquid” is not limited to recording liquid and ink, and is not particularly limited as long as it becomes a fluid when ejected, and includes, for example, a DNA sample, a resist, a pattern material, and the like. It is. Further, the “liquid ejecting apparatus” is an apparatus that ejects liquid from a liquid ejecting head and is not limited to an apparatus that forms an image.

液体吐出ヘッドとしては、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静電型アクチュエータを備えた静電型液体吐出ヘッドが知られている。   The liquid discharge head includes a nozzle that discharges droplets, a liquid chamber (also referred to as a discharge chamber, a pressure chamber, a pressure chamber, an ink flow path, and the like) that communicates with the nozzle, and a wall surface of the liquid chamber. It has a variable electrode that constitutes at least a part of the diaphragm to be formed, and a counter electrode that faces this variable electrode, and the voltage is applied between the electrodes to displace the variable electrode (diaphragm) with an electrostatic force. An electrostatic liquid discharge head including an electrostatic actuator that generates pressure in a liquid chamber by a mechanical restoring force of a diaphragm is known.

このような静電型液体吐出ヘッドにおいては、振動板の変位特性が安定した液滴吐出を行う上で重要な要素であり、この振動板の変位特性として振動板剛性が重要なパラメータの1つである。そこで、従来から振動板構成(形状)を工夫することで、工法面の精度などを変更することなく振動板の厚みのバラツキを小さくし、また、振動板剛性を場所(領域)ごとに細かく設定することで特性の向上を図ることが行われている。   Such an electrostatic liquid discharge head is an important element for ejecting droplets with a stable displacement characteristic of the diaphragm, and diaphragm rigidity is one of the important parameters as the displacement characteristic of the diaphragm. It is. Therefore, by devising the configuration (shape) of the diaphragm, the variation in the thickness of the diaphragm is reduced without changing the accuracy of the construction method, and the rigidity of the diaphragm is set finely for each location (area). By doing so, it is attempted to improve the characteristics.

例えば、特許文献1には、振動板が薄い場合には剛性が不足し、インク吐出に足る十分な吐出力が得られないが、一方で、振動板を厚くすることは難しく、厚みがバラツキ、印刷の品位及び信頼性が良くない、ということから、電極(固定電極)基板又は流路基板に、振動板の外周以外の部分を支持し、振動板の変形を一部規制する支柱を設けることが記載されている。
特開平07−246706号公報
For example, Patent Document 1 discloses that when the diaphragm is thin, the rigidity is insufficient and sufficient ejection force sufficient for ink ejection cannot be obtained. On the other hand, it is difficult to increase the thickness of the diaphragm, and the thickness varies. Since the printing quality and reliability are not good, a support column that supports the part other than the outer periphery of the diaphragm and restricts the deformation of the diaphragm is provided on the electrode (fixed electrode) substrate or the flow path substrate. Is described.
JP 07-246706 A

特許文献2には、振動板の一部に他の部分より剛性の低い低剛性部からなる高駆動コンプライアンス部、例えば、他の部分より薄い部分、他の部分より広い幅を有する部分を形成して、この高駆動コンプライアンス部を従動振動手段とし、これに対向する対向壁を振動規制手段とすることが記載されている。
特開平09−314837号公報
In Patent Document 2, a high drive compliance portion composed of a low-rigidity portion having lower rigidity than other portions is formed on a part of the diaphragm, for example, a portion thinner than other portions and a portion having a wider width than other portions. Thus, it is described that the high drive compliance portion is a driven vibration means, and the opposing wall facing the high drive compliance section is a vibration regulating means.
JP 09-314837 A

特許文献3には、振動板と電極の間に微小空隙を形成する必要をなくし、比較的低電圧の印加によっても大きな振動板の変形を誘起できるようにするため、振動板の板厚に分布を持たせ、吐出口に近づくに従って厚くした構成が記載されている。
特開平10−211697号公報
In Patent Document 3, there is no need to form a minute gap between the diaphragm and the electrode, and a large deformation of the diaphragm can be induced even by applying a relatively low voltage. A configuration is described in which the thickness is increased toward the discharge port.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-211697

特許文献4には、駆動電圧を低くするため振動板と固定電極間の空隙を狭くしてもインク吐出に充分な振動板の変位が得られ、かつ振動板が固定電極に接することなく駆動できるようにし、駆動周波数を向上させるため、振動板を短辺両端近傍では薄く中央部では厚くし、空隙内の振動板下の短辺両端に段差を具備し、固定電極と段差の側面とが凹構造をなし、振動板の厚い部分と前記段差上面との距離より前記振動板の厚い部分と個別固定電極との距離の方が遠くなるようにした構成が記載されている。
特開2000−052551号公報
In Patent Document 4, even if the gap between the diaphragm and the fixed electrode is narrowed in order to reduce the drive voltage, the diaphragm can be displaced sufficiently for ink ejection, and the diaphragm can be driven without contacting the fixed electrode. In order to improve the driving frequency, the diaphragm is made thin near the both ends of the short side and thick at the center, and provided with a step at both ends of the short side under the diaphragm in the gap, and the fixed electrode and the side surface of the step are recessed. A structure is described in which the distance between the thick part of the diaphragm and the individual fixed electrode is longer than the distance between the thick part of the diaphragm and the upper surface of the step.
JP 2000-052551 A

特許文献5には、電極と振動板が非平行状態で配置されている場合、振動板に凹部又は凸部からなる変位制御パターンを設けた構成が記載されている。
特開2001−010036号公報
Patent Document 5 describes a configuration in which a displacement control pattern including a concave portion or a convex portion is provided on the diaphragm when the electrodes and the diaphragm are arranged in a non-parallel state.
JP 2001-010036 A

特許文献6には、一対の対向電極の対向面の少なくともいずれか一方に凸構造が設けられ、凸構造の対向部に相当する電極には内周形状が投影される凸形状と同じ、もしくは凸形状を含むスリットを形成する構成が記載されている。
特開2005−094948号公報
In Patent Document 6, a convex structure is provided on at least one of the opposing surfaces of the pair of opposing electrodes, and the electrode corresponding to the opposing portion of the convex structure is the same as or convex to the convex shape in which the inner peripheral shape is projected. A configuration for forming a slit including a shape is described.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-094948

特許文献7には、犠牲層エッチングでギャップを形成することが記載されている。
特開2004−106089号公報
Patent Document 7 describes that a gap is formed by sacrificial layer etching.
JP 2004-106089 A

特許文献8には、液滴を吐出可能な駆動電圧の最小電圧をVminとし、振動板が対向する面に接触する最小当接電圧をVthとしたとき、Vth≦Vmin≦1.25×Vth、の関係を充足するように振動板の剛性を規定することが記載されている。
特開2005−001258号公報
In Patent Document 8, when the minimum voltage of the drive voltage that can eject droplets is Vmin and the minimum contact voltage that contacts the surface facing the diaphragm is Vth, Vth ≦ Vmin ≦ 1.25 × Vth, It is described that the rigidity of the diaphragm is defined so as to satisfy the above relationship.
JP 2005-001258 A

特許文献9には、振動板と電極との吸着防止のために凸部を形成することが記載されている。
特開2004−284098号公報
Patent Document 9 describes that a convex portion is formed to prevent adsorption between the diaphragm and the electrode.
JP 2004-284098 A

その他、ピエゾ型液体吐出ヘッドの振動板については特許文献10に記載されている。
特開2003−276192号公報
In addition, the diaphragm of the piezo-type liquid discharge head is described in Patent Document 10.
JP 2003-276192 A

上述した特許文献には、概ね、振動板の剛性を変える構成として、(1)振動板の幅(短辺長)を変える構成、(2)振動板の厚みを変える(凹部、凸部形成することを含む)構成、(3)振動板の変形を一部規制する支柱を設ける構成が開示されている。   In the above-mentioned patent documents, as a configuration for changing the rigidity of the diaphragm, (1) a configuration in which the width (short side length) of the diaphragm is changed, and (2) a thickness of the diaphragm is changed (concave and convex portions are formed). (3) and (3) a configuration in which a support column for partially restricting the deformation of the diaphragm is provided.

ここで、(1)の構成では、振動板のレイアウト(形状)を変更するだけで良いので、工程増無しで振動板剛性の調整が可能になるという利点がある。しかしながら、振動板の幅(短辺長)を狭くした部分で、ノズルピッチ(ノズル間隔)及び加工精度で決まる最大振動板幅に対して振動板面積が小さくなる(振動板面積率が下がる)、振動板幅(短辺方向)内で振動板剛性を変える(例えば、振動板の短辺長両端付近で柔らかく、中央部で固くする)等の局所的な振動板の剛性調整や剛性に方向性を持たせることができないという課題がある。   Here, in the configuration (1), it is only necessary to change the layout (shape) of the diaphragm, so that there is an advantage that the rigidity of the diaphragm can be adjusted without increasing the number of processes. However, in the portion where the width (short side length) of the diaphragm is narrowed, the diaphragm area becomes smaller with respect to the maximum diaphragm width determined by the nozzle pitch (nozzle interval) and processing accuracy (the diaphragm area ratio is reduced), Change the rigidity of the diaphragm within the width (short side direction) of the diaphragm (for example, soften near the both ends of the short side of the diaphragm and stiffen at the center), and adjust the rigidity of the diaphragm locally. There is a problem that it cannot be given.

(2)の構成では、振動板幅をノズルピッチ及び加工精度で決まる最大幅に保ったまま振動板剛性の調整が可能で、(1)の構成よりも振動板面積率が高く、また、振動板幅(短辺方向)内で振動板の剛性を変える等、局所的に振動板の剛性調整が可能であり、凹部、凸部の配置によっては、剛性に方向性を持たせることも可能であるという利点がある。しかしながら、振動板厚みの異なる部分を形成するために工程が増加するという課題がある。   With the configuration (2), it is possible to adjust the diaphragm rigidity while maintaining the diaphragm width at the maximum width determined by the nozzle pitch and machining accuracy, and the diaphragm area ratio is higher than that of the configuration (1). The rigidity of the diaphragm can be adjusted locally, such as changing the rigidity of the diaphragm within the width (short side direction). Depending on the arrangement of the concave and convex parts, the rigidity can be given directionality. There is an advantage of being. However, there is a problem that the number of steps increases in order to form portions having different diaphragm thicknesses.

(3)の構成では、固定電極側に支柱を作成する場合、工程を増加することなく振動板の剛性の調整が可能であるという利点がある。しかしながら、支柱によりある領域の剛性を調整すると、それに伴って他の領域も影響を受け、振動板として有効に働かない領域ができるので、(1)と異なって振動板面積自体は低下しないが、有効な振動板面積率が低下し、また、同様な理由で、振動板面積率の低下を伴わない局所的な剛性調整等が困難であり、支柱を形成するため、振動板側に支柱を形成する場合には工程数が増加するという課題がある。   In the configuration of (3), when the support is formed on the fixed electrode side, there is an advantage that the rigidity of the diaphragm can be adjusted without increasing the number of steps. However, when adjusting the rigidity of a certain region by the support column, other regions are affected accordingly, and there is a region that does not work effectively as a diaphragm. Therefore, unlike (1), the diaphragm area itself does not decrease, The effective diaphragm area ratio is reduced, and for the same reason, it is difficult to adjust the local stiffness without lowering the diaphragm area ratio. In this case, there is a problem that the number of processes increases.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、大幅な工程増加を伴うことなく、振動板面積率を低下させることなく、全体的にも局所的にも振動板の剛性調整が可能で、振動板剛性に方向性を持たせることも可能な液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、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-mentioned problems, and it is possible to adjust the rigidity of the diaphragm globally and locally without reducing the area ratio of the diaphragm without significantly increasing the number of processes. An object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of giving directionality to the vibration plate rigidity, a liquid discharge apparatus including the liquid discharge head, and an image forming apparatus.

上記課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルが連通する流路の壁面を形成する振動板と、この振動板に犠牲層エッチングにより形成された空隙を介して対向する電極とを備え、振動板を静電力で変形させて機械的な復元力により液滴を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、振動板の電極に対する面にこの振動板の梁となる凸部が形成され、電極側には、振動板の凸部を逃げる溝が形成されている構成とした。   In order to solve the above-described problems, a liquid discharge head according to the present invention includes a diaphragm that forms a wall surface of a flow path through which a nozzle that discharges droplets communicates, and a gap formed by sacrificial layer etching on the diaphragm. In a liquid discharge head that includes an opposing electrode and deforms the diaphragm with an electrostatic force and ejects liquid droplets by a mechanical restoring force, a convex portion serving as a beam of the diaphragm is formed on the surface of the diaphragm with respect to the electrode. The groove is formed on the electrode side to escape the convex portion of the diaphragm.

ここで、電極側に形成された溝は、電極を形成する層を貫通し、電極を積層形成している下地層に入り込んでいない構成、電極側に形成された溝は、電極を形成する層を貫通し、更に電極を積層形成している下地層に入り込んでいる構成、電極を形成する層はこの電極を積層形成している下地層上のほぼ全域にわたって残存している構成、液体吐出ヘッドに液体を供給する液体収容部が一体化されている構成とすることができる。   Here, the groove formed on the electrode side penetrates the layer forming the electrode and does not enter the underlying layer on which the electrodes are stacked, and the groove formed on the electrode side is the layer forming the electrode , A structure in which the electrode is further laminated into the underlying layer on which the electrode is laminated, a layer in which the electrode is formed remains over almost the entire area of the underlying layer on which the electrode is laminated, a liquid discharge head It is possible to adopt a configuration in which a liquid storage portion for supplying a liquid is integrated.

本発明に係る液体吐出装置、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたものである。   The liquid ejection apparatus according to the present invention and the image forming apparatus according to the present invention include the liquid ejection head according to the present invention.

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、振動板の電極に対する面にこの振動板の梁となる凸部が形成され、電極側には、振動板の凸部を逃げる溝が形成されている構成としたので、大幅な工程増加を伴うことなく、振動板面積率を低下させることなく、全体的にも局所的にも振動板の剛性調整が可能で、振動板剛性に方向性を持たせることも可能になる。   According to the liquid discharge head according to the present invention, a convex portion that becomes a beam of the diaphragm is formed on the surface of the diaphragm with respect to the electrode, and a groove that escapes the convex portion of the diaphragm is formed on the electrode side. As a result, the rigidity of the diaphragm can be adjusted globally and locally without reducing the area ratio of the diaphragm without significantly increasing the number of processes, and providing directionality to the diaphragm rigidity. Will also be possible.

本発明に係る液体吐出装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出特性が得られる。本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出特性が得られ、高画質画像を形成できる。   According to the liquid ejection device according to the present invention, since the liquid ejection head according to the present invention is provided, stable droplet ejection characteristics can be obtained. The image forming apparatus according to the present invention includes the liquid ejection head according to the present invention, so that stable droplet ejection characteristics can be obtained and a high-quality image can be formed.

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。本発明の第1実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図1ないし図8を参照して説明する。なお、図1は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドの平面説明図、図3は同ヘッドの振動板の説明図、図4は図2のX1−X1線に沿う断面説明図、図5は図2のX2−X2線に沿う断面説明図、図6は図4の部分拡大断面説明図、図7は図2のY1−Y1線に沿う断面説明図、図8は図2のY2−Y2線に沿う断面説明図である。なお、断面線としてのX1−X1、X2−X2、Y1−Y1、Y2−Y2線は各図の対応する箇所に入れている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A liquid discharge head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the liquid discharge head, FIG. 2 is an explanatory plan view of the head, FIG. 3 is an explanatory view of a diaphragm of the head, and FIG. 4 is a cross section taken along line X1-X1 in FIG. FIG. 5 is a sectional explanatory view taken along line X2-X2 of FIG. 2, FIG. 6 is a partially enlarged sectional explanatory view of FIG. 4, FIG. 7 is a sectional explanatory view taken along line Y1-Y1 of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y2-Y2 of FIG. Note that the X1-X1, X2-X2, Y1-Y1, and Y2-Y2 lines as the cross-sectional lines are placed in the corresponding locations in the drawings.

この液体吐出ヘッドは、第1の基板であるアクチュエータ基板1と第2の基板である流路基板2と第3の基板であるノズル板3を順次積層して構成し、これら3枚の基板1、2、2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(連通管)5を介して連通する液室(吐出室)6、液室6に液体(インク)を供給するための流体抵抗部7及び共通液室8を形成している。各液室8は液室間隔壁9で仕切られている。また、共通液室8にはアクチュエータ基板1の液供給口19から液体が供給される。   The liquid discharge head is configured by sequentially stacking an actuator substrate 1 as a first substrate, a flow path substrate 2 as a second substrate, and a nozzle plate 3 as a third substrate. 2 and 2 are joined to supply liquid (ink) to the liquid chamber (discharge chamber) 6 and the liquid chamber 6 in which the nozzle 4 that discharges droplets communicates via a nozzle communication path (communication pipe) 5. The fluid resistance portion 7 and the common liquid chamber 8 are formed. Each liquid chamber 8 is partitioned by a liquid chamber interval wall 9. The common liquid chamber 8 is supplied with a liquid from a liquid supply port 19 of the actuator substrate 1.

アクチュエータ基板1は、液室6の一部の壁面を形成する振動板領域(変形可能領域)12Aを形成する振動板12と、この振動板12の振動板領域12Aに犠牲層エッチングによって形成した空隙(ギャップ)13を介して対向する固定電極14A備え、これらの空隙13を介して対向する振動板領域12Aと固定電極14Aによって各液室6に対応する静電型アクチュエータを構成している。   The actuator substrate 1 includes a diaphragm 12 that forms a diaphragm region (deformable region) 12A that forms a part of the wall surface of the liquid chamber 6, and a gap formed by sacrificial layer etching in the diaphragm region 12A of the diaphragm 12. An electrostatic actuator corresponding to each liquid chamber 6 is configured by the fixed electrode 14A facing through the (gap) 13 and the diaphragm region 12A and the fixed electrode 14A facing through the gap 13.

このアクチュエータ基板1は、シリコン基板21上に下地層である絶縁膜22が積層され、この絶縁膜22上に固定電極14A、固定電極引出し部14B、ダミー電極(スペーサ)部14Cが電極形成層をエッチングして形成されている。これらの固定電極14A、固定電極引出し部14B、スペーサ部14Cの表面には固定電極側絶縁層25が形成されている。この絶縁層25上には空隙13、スペーサ部(残存犠牲層)26が犠牲層エッチングで形成されている   In this actuator substrate 1, an insulating film 22 as a base layer is laminated on a silicon substrate 21, and a fixed electrode 14A, a fixed electrode lead-out portion 14B, and a dummy electrode (spacer) portion 14C serve as electrode forming layers on the insulating film 22. It is formed by etching. A fixed electrode side insulating layer 25 is formed on the surfaces of the fixed electrode 14A, the fixed electrode lead portion 14B, and the spacer portion 14C. On this insulating layer 25, a gap 13 and a spacer portion (residual sacrificial layer) 26 are formed by sacrificial layer etching.

この空隙13を挟んで固定電極14A側に対向する振動板12は、振動板側絶縁膜27と、この絶縁膜27上に積層された振動板電極層をエッチングして形成される振動板電極28A及びダミー振動板電極(スペーサ部)28Bと、これらの振動板電極28A及びダミー振動板電極(スペーサ部)28B上に順次積層された応力調整層29(図6以外では図示省略、例えば四窒化三ケイ素膜)、振動板割れ防止膜30(例えば二酸化ケイ素膜)、接液膜(耐腐食膜)31で構成されている。   The diaphragm 12 facing the fixed electrode 14A with the gap 13 interposed therebetween is a diaphragm electrode 28A formed by etching the diaphragm side insulating film 27 and the diaphragm electrode layer laminated on the insulating film 27. And a dummy diaphragm electrode (spacer part) 28B, and a stress adjustment layer 29 (not shown except for FIG. 6, for example, three tetranitride) sequentially laminated on the diaphragm electrode 28A and the dummy diaphragm electrode (spacer part) 28B. Silicon film), diaphragm crack prevention film 30 (for example, silicon dioxide film), and liquid contact film (corrosion resistant film) 31.

なお、このアクチュエータ基板1の固定電極14Aは固定電極引出し部14Bから配線33を介して外部への電気的接続部34に接続されている。   The fixed electrode 14 </ b> A of the actuator substrate 1 is connected to the external electrical connection portion 34 through the wiring 33 from the fixed electrode lead-out portion 14 </ b> B.

アクチュエータ基板1の上に接着剤層35を介して接合する流路基板2は、例えば、結晶面方位(110)のシリコン基板に、液室(吐出室)6と、各々の液室6に流体抵抗部7を介して連通する共通液室8を設けている(実際に溝部又は凹部である。)。   The flow path substrate 2 joined to the actuator substrate 1 via the adhesive layer 35 is, for example, a silicon substrate having a crystal plane orientation (110), a liquid chamber (discharge chamber) 6, and a fluid in each liquid chamber 6. A common liquid chamber 8 communicating with the resistor 7 is provided (actually a groove or a recess).

流路基板2の上に接着剤層36を介して接合するノズル板3は、例えば、厚さ50μmのニッケルを用い、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。   The nozzle plate 3 joined to the flow path substrate 2 via the adhesive layer 36 is made of nickel having a thickness of 50 μm, for example, and the nozzle 4 can be formed by a known method such as dry or wet etching or laser processing. it can.

このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、各液室6内に記録液(インク)が満たされた状態で、図示しない制御部からの画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル4に対応する固定電極14Aに対して、発振回路により40Vのパルス電圧を印加する。この電圧を印加することにより固定電極14の表面にプラス電荷が帯電し、個別電極14と、振動板電極28Aを含む振動板領域12Aとの間に静電力による吸引作用が働いて、振動板領域12Aが下方へ撓む。これにより、液室6の容積が広げられることから、その容積分の記録液が共通液室8より流体抵抗部7を介して液室6へ流入する。   In the droplet discharge head configured as described above, the nozzles that are desired to discharge the recording liquid based on the image data from the control unit (not shown) in a state where each liquid chamber 6 is filled with the recording liquid (ink). A pulse voltage of 40 V is applied to the fixed electrode 14A corresponding to 4 by the oscillation circuit. By applying this voltage, a positive charge is charged on the surface of the fixed electrode 14, and an electrostatic action acts between the individual electrode 14 and the diaphragm region 12 </ b> A including the diaphragm electrode 28 </ b> A. 12A bends downward. As a result, the volume of the liquid chamber 6 is expanded, and the recording liquid corresponding to that volume flows from the common liquid chamber 8 into the liquid chamber 6 through the fluid resistance portion 7.

その後、固定電極14Aへのパルス電圧を0Vにする(印加を止める)ことにより、静電力により下方へ撓んだ振動板領域12Aは自身の剛性による復元力により元の位置に戻る。これにより、液室6内の圧力が急激に上昇して、液室6に連通するノズル4より記録液の液滴が吐出される。そして、この動作を繰り返してノズル4から記録液を連続的に吐出することにより、液体吐出ヘッドに対向して送られる用紙に画像を形成する。   Thereafter, by setting the pulse voltage to the fixed electrode 14A to 0V (stopping the application), the diaphragm region 12A bent downward by the electrostatic force returns to the original position by the restoring force due to its own rigidity. As a result, the pressure in the liquid chamber 6 rises rapidly, and a recording liquid droplet is ejected from the nozzle 4 communicating with the liquid chamber 6. By repeating this operation and continuously ejecting the recording liquid from the nozzles 4, an image is formed on a sheet fed facing the liquid ejection head.

そこで、アクチュエータ基板1のうちの本発明に係る特徴的部分について説明する。
振動板12側の固定電極14A側表面には、液室6の短手方向に所要の長さを有する複数の梁となる凸部(突条部)41を液室6の長手方向に沿って並べて形成している。ここでは、複数の凸部41は、図3に示すように、振動板12の振動領域12Aのノズル4側からほぼ同じ間隔で長手方向の長さのほぼ1/2まで配置し、流体抵抗部7側には形成していない。
Therefore, a characteristic part according to the present invention in the actuator substrate 1 will be described.
On the surface on the fixed electrode 14 </ b> A side on the diaphragm 12 side, convex portions (protrusions) 41 serving as a plurality of beams having a required length in the short direction of the liquid chamber 6 are provided along the longitudinal direction of the liquid chamber 6. It is formed side by side. Here, as shown in FIG. 3, the plurality of convex portions 41 are arranged up to approximately ½ of the length in the longitudinal direction at substantially the same interval from the nozzle 4 side of the vibration region 12 </ b> A of the diaphragm 12. It is not formed on the 7 side.

一方、固定電極14A側には、振動板12側の凸部41が入り込む溝42を形成している。この溝42は固定電極14Aを形成する固定電極形成層を貫通している(固定電極形成層がないという意味で、絶縁層25は残存している。)している深さまで形成している。   On the other hand, a groove 42 into which the convex portion 41 on the diaphragm 12 side enters is formed on the fixed electrode 14A side. The groove 42 is formed to a depth that penetrates the fixed electrode forming layer forming the fixed electrode 14A (the insulating layer 25 remains in the sense that there is no fixed electrode forming layer).

ここで、固定電極14A側の溝42は、固定電極形成層をエッチングして固定電極14Aなどを分離形成するときに、溝42が形成される固定電極パターニング用フォトマスクを用いることで形成できる。そのため、従前の固定電極14Aなどをエッチングで形成する工法や工程の変更を行うことなく溝42を形成することができる。   Here, the groove 42 on the fixed electrode 14A side can be formed by using a fixed electrode patterning photomask in which the groove 42 is formed when the fixed electrode forming layer is etched to separate the fixed electrode 14A and the like. Therefore, the groove 42 can be formed without changing the construction method or process for forming the conventional fixed electrode 14A or the like by etching.

この場合、溝42は、他の固定電極14Aを分離する分離溝と同様に、固定電極形成層を貫通し下地層である絶縁膜22まで到達するように形成される。この溝42は、固定電極形成層を下地層である絶縁膜22に対して選択性のあるエッチングにて形成することで、ほぼ固定電極形成層の部分にのみ形成され、絶縁膜22部分にはほとんど形成されない(選択比は無限大ではないのでわずかな窪みは形成される。)。これにより、溝42の深さは固定電極形成層(固定電極14A)の厚みとほぼ同じになり、また、その結果、振動板12側の凸部41の高さもそれに等しくなり、凸部41の高さを精度よく形成することができる。   In this case, the groove 42 is formed so as to penetrate the fixed electrode forming layer and reach the insulating film 22 as the base layer, like the separation groove for separating the other fixed electrode 14A. The groove 42 is formed only in the portion of the fixed electrode forming layer by forming the fixed electrode forming layer by etching selective to the insulating film 22 as the base layer. It is hardly formed (the selection ratio is not infinite, so a slight depression is formed). As a result, the depth of the groove 42 is substantially the same as the thickness of the fixed electrode forming layer (fixed electrode 14A). As a result, the height of the convex portion 41 on the diaphragm 12 side is also equal to that, The height can be accurately formed.

このように、振動板側の固定電極側の面に梁となる凸部を形成することで、振動板の剛性を調整することできるので、振動板の幅はノズルピッチ及び加工精度で決まる最大幅に保つことが可能で、振動板面積率は低下しない。また、凸部を形成することにより、例えば、振動板の幅(短辺方向)内で局所的に振動板剛性を変えること、振動板の剛性に方向性を持たせることなど、細かい調整ができる。   In this way, the rigidity of the diaphragm can be adjusted by forming a convex portion as a beam on the surface on the fixed electrode side on the diaphragm side, so the width of the diaphragm is the maximum width determined by the nozzle pitch and processing accuracy The diaphragm area ratio does not decrease. Further, by forming the convex portion, for example, it is possible to make fine adjustments such as locally changing the rigidity of the diaphragm within the width (short side direction) of the diaphragm, or giving directionality to the rigidity of the diaphragm. .

また、固定電極側に凸部が入り込む溝を形成することで、この溝を利用して振動板側の凸部を形成し、また、固定電極の溝形成は、固定電極パターン形成用のマスクで行うことができるから、従前の犠牲層エッチングプロセスによる製造工程を増加することなく、振動板側に凸部を形成することができる。   Also, by forming a groove into which the convex part enters the fixed electrode side, the convex part on the diaphragm side is formed using this groove, and the groove of the fixed electrode is formed by a mask for forming the fixed electrode pattern. Since it can be performed, the convex portion can be formed on the diaphragm side without increasing the number of manufacturing steps by the conventional sacrificial layer etching process.

この場合、固定電極側の溝(振動板側の凸部に対応した溝)は、固定電極を形成する層を貫通して固定電極を積層形成する下地層まで到達するように形成することで、工程の増加を全く招くことがなく形成することができ(固定電極を形成する従前の工程と全く同じ工程で形成できる。)とともに、下地層でエッチングをストップさせることができるので、溝の深さを精度良く形成することができ、つまりは振動板側の凸部の高さを精度よく形成することができる。   In this case, the groove on the fixed electrode side (the groove corresponding to the convex part on the diaphragm side) is formed so as to penetrate the layer forming the fixed electrode and reach the base layer on which the fixed electrode is laminated, It can be formed without causing any increase in the number of steps (it can be formed in the same step as the previous step for forming the fixed electrode) and the etching can be stopped at the base layer, so that the depth of the groove Can be formed with high accuracy, that is, the height of the convex portion on the diaphragm side can be formed with high accuracy.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第2実施形態について図9を参照して説明する。なお、図9は同ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。
ここでは、複数の梁となる凸部41を、振動板12の振動板領域12Aのノズル4側で密に、中央部で疎に、流体抵抗部7側には配置しない構成としている。この場合、図10に示すように、振動板領域12Aのノズル側の剛性が相対的に高く、中央部で中間、流体抵抗部7側で低い、3段階の剛性分布を持たせている。また、複数の梁となる凸部41は、振動板短辺方向の幅と略同じ長さW1に形成している。この梁となる凸部41の配置の仕方(密度)により、さらに多段階の変化をつけることも可能である。
Next, a second embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an explanatory plan view of the electrode side surface of the diaphragm of the head.
Here, the convex portions 41 serving as a plurality of beams are arranged not densely on the nozzle 4 side of the diaphragm region 12 </ b> A of the diaphragm 12, sparsely on the center portion, and on the fluid resistance portion 7 side. In this case, as shown in FIG. 10, the rigidity on the nozzle side of the diaphragm region 12A is relatively high, and has a three-stage rigidity distribution that is intermediate in the center and low on the fluid resistance part 7 side. Moreover, the convex part 41 used as the some beam is formed in the length W1 substantially the same as the width | variety of a diaphragm short side direction. Depending on the arrangement (density) of the convex portions 41 to be the beams, it is possible to make further changes in multiple stages.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第3実施形態について図10を参照して説明する。なお、図10は同ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。
ここでは、複数の梁となる凸部41は、振動板短辺方向の長さW2が振動板短辺方向の幅よりも短く、振動板短辺方向で振動板中央付近に、振動板長手方向に沿って所要の間隔(一定である場合、一定でない場合のいずれも含む。)で配置している。これにより、短辺方向の振動板中央付近は相対的に剛性が高く、短辺方向両端部で低くすることができる。
Next, a third embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory plan view of the electrode side surface of the diaphragm of the head.
Here, the convex portions 41 serving as a plurality of beams have a length W2 in the diaphragm short-side direction shorter than a width in the diaphragm short-side direction, and in the diaphragm short-side direction near the diaphragm center, in the diaphragm longitudinal direction Are arranged at a required interval (including a case where the distance is constant and a case where the distance is not constant). Accordingly, the rigidity in the vicinity of the diaphragm center in the short side direction is relatively high and can be lowered at both ends in the short side direction.

それにより、振動板の短辺方向の剛性が均一な場合の振動板の撓み形状は図11に示すように、中央部付近(中心)で大きく、両端が小さい形状になるのに対し、この実施形態のように、短辺方向の振動板中央部付近は相対的に剛性が高く、短辺方向両端部で低い場合の撓み形状は図12に示すようになり、同じ変位量(ピーク位置)でより大きな体積変化を得ることができるようになる。   As a result, the bending shape of the diaphragm when the rigidity in the short side direction of the diaphragm is uniform is large near the center (center) and small at both ends as shown in FIG. Like the form, the vicinity of the diaphragm in the short side direction is relatively high in rigidity, and the bending shape when it is low at both ends in the short side direction is as shown in FIG. 12, with the same amount of displacement (peak position). A larger volume change can be obtained.

なお、ギャップ形状を、ギャップ内の振動板下の短辺両端に段差を備え、対向電極と段差の側面とが凹構造をなし、振動板の梁となる凸部と段差上面との距離より振動板の梁となる凸部と対向電極との距離の方が遠い構成とすることで、ギャップを狭くしても液滴吐出に充分な振動板の変位が得られ、かつ振動板が対向電極に接することなく駆動でき、このため、駆動周波数を向上することができるようになる。   The gap shape has a step at both ends of the short side under the diaphragm in the gap, the counter electrode and the side surface of the step have a concave structure, and vibrates from the distance between the convex part that becomes the beam of the diaphragm and the upper surface of the step. By adopting a configuration in which the distance between the convex portion serving as a beam of the plate and the counter electrode is far, even when the gap is narrowed, sufficient displacement of the diaphragm can be obtained for droplet discharge, and the diaphragm is used as the counter electrode. Driving can be performed without touching, and thus the driving frequency can be improved.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第4実施形態について図13及び図14を参照して説明する。なお、図13は同ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図、図14は図13のX1―X1線に沿う断面説明図である。
ここでは、本発明における剛性調整用の梁となる凸部41の間に、振動板側と固定電極側との固着防止・耐久性向上用の凸部43を形成している。なお、剛性調整用の梁となる凸部41は振動板短辺方向に沿って長さL2を有し、振動板長辺方向に沿って並べて配置している。
Next, a fourth embodiment of the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 13 is an explanatory plan view of the electrode side surface of the diaphragm of the head, and FIG. 14 is an explanatory sectional view taken along line X1-X1 in FIG.
Here, convex portions 43 for preventing adhesion and improving durability between the diaphragm side and the fixed electrode side are formed between the convex portions 41 which are beams for adjusting rigidity in the present invention. In addition, the convex part 41 which becomes a beam for rigidity adjustment has a length L2 along the diaphragm short side direction, and is arranged side by side along the diaphragm long side direction.

固着防止・耐久性向上用の凸部43については、凸部43の部分でのみ振動板と固定電極が当接し、他の部分では当接しないように振動板剛性、ギャップ長及び凸部寸法(平面寸法、高さ)とする。また、固着防止・耐久性向上用の凸部43の周辺では、振動板電極、固定電極間に電圧が印加されないような構成とすることでより耐久性向上が可能となるが、一方で、その場合その部分に電圧印加されないために、振動板を変形させる力(振動板−固定電極間の静電力)が小さくなる(空隙長、印加電圧が同じ場合で比較)。そのため、この点からは、凸部の大きさはできるだけ小さく、数は少なくしたいという要求がある。   For the protrusion 43 for preventing sticking and improving durability, the diaphragm and the fixed electrode are in contact with each other only at the portion of the protrusion 43, and the vibration plate rigidity, gap length and protrusion dimensions ( Plane dimensions and height). In addition, in the vicinity of the convex portion 43 for preventing sticking and improving durability, it is possible to improve durability by adopting a configuration in which no voltage is applied between the diaphragm electrode and the fixed electrode. In this case, since no voltage is applied to the portion, the force for deforming the diaphragm (electrostatic force between the diaphragm and the fixed electrode) becomes small (compared when the gap length and the applied voltage are the same). Therefore, from this point, there is a demand for the size of the projections to be as small as possible and the number to be reduced.

この例では、固着防止・耐久性向上用の凸部43の周りの振動板剛性を剛性調整用の梁となる凸部41により調整することにより、固着防止用・耐久性向上用の凸部43の寸法を小さく、個数を少なくしている。もちろん、振動板剛性調整用の凸部41の部分では振動板電極と固定電極間に振動板を撓ませるような静電力が発生しないが、振動板剛性調整用の梁となる凸部41と固着防止・耐久性向上用の凸部43、それぞれの配置・寸法を適切に設定することにより、トータルで振動板を変形させる力を大きくすることができる(空隙長、印加電圧が同じ場合で比較)。   In this example, by adjusting the rigidity of the diaphragm around the convex portion 43 for preventing adhesion / improving durability by the convex portion 41 serving as a beam for adjusting rigidity, the convex portion 43 for preventing adhesion / durability is improved. The dimensions are small and the number is small. Of course, the electrostatic force that causes the diaphragm to bend between the diaphragm electrode and the fixed electrode does not occur in the portion of the convex part 41 for adjusting the diaphragm rigidity, but is fixed to the convex part 41 that serves as a beam for adjusting the diaphragm rigidity. By appropriately setting the arrangement and dimensions of the projections 43 for preventing and improving durability, the total force to deform the diaphragm can be increased (compared when the gap length and applied voltage are the same). .

これらの振動板剛性調整用の梁となる凸部41と固着防止・耐久性向上用の凸部43の形成は、いずれもパターニング用フォトマスクの設計変更のみで対応することができ、工程の変更なしで作製することができる。   The formation of the projection 41 serving as a diaphragm for adjusting the rigidity of the diaphragm and the projection 43 for preventing sticking and improving durability can be dealt with only by changing the design of the photomask for patterning. Can be made without.

ここで、振動板剛性調整用の梁となる凸部41と固着防止・耐久性向上用の凸部43の違いについて表1にて説明している。   Here, the difference between the convex portion 41 serving as a beam for adjusting diaphragm rigidity and the convex portion 43 for preventing sticking and improving durability is described in Table 1.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第5実施形態について図15及び図16を参照して説明する。なお、図15は同ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図、図16は図15のX1―X1線に沿う断面説明図である。
ここでは、本発明における剛性調整用の梁となる凸部41の間に、振動板側と固定電極側との固着防止・耐久性向上用の凸部43を形成している。なお、剛性調整用の梁となる凸部41は振動板長辺方向に沿って長さL3(長辺方向両端部の凸部41は長さL3より短い)を有し、振動板長辺方向に沿って並べて配置している。
Next, a fifth embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 15 is an explanatory plan view of the electrode side surface of the diaphragm of the head, and FIG. 16 is an explanatory sectional view taken along line X1-X1 in FIG.
Here, convex portions 43 for preventing adhesion and improving durability between the diaphragm side and the fixed electrode side are formed between the convex portions 41 which are beams for adjusting rigidity in the present invention. In addition, the convex part 41 which becomes a beam for rigidity adjustment has a length L3 (the convex parts 41 at both ends in the long side direction are shorter than the length L3) along the long side direction of the diaphragm, and the long side direction of the diaphragm Are arranged side by side.

このように構成しても第4実施形態と同様の作用効果が得られる。   Even if comprised in this way, the effect similar to 4th Embodiment is acquired.

なお、これらの第2ないし第5実施形態の構成以外にも、単純振動板の全面に梁となる凸部を均一に形成することで、薄い振動板で高い剛性を得ることもできる。   In addition to the configurations of the second to fifth embodiments, it is possible to obtain high rigidity with a thin diaphragm by uniformly forming convex portions as beams on the entire surface of the simple diaphragm.

本発明の第6実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図17及び図18を参照して説明する。なお、図17は図18のX1−X1線に沿う液室長手方向の断面説明図、図18は図17のY1−Y1線に沿う液室短手方向の断面説明図である。   A liquid discharge head according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 is a sectional explanatory view in the longitudinal direction of the liquid chamber along the X1-X1 line in FIG. 18, and FIG. 18 is a sectional explanatory view in the lateral direction in the liquid chamber along the Y1-Y1 line in FIG.

ここでは、振動板12側の梁となる凸部51に対応する固定電極14A側の溝52は、固定電極形成層を貫通せず、溝52の底部分に固定電極形成層が残るようにしている。このような構成としたので、剛性を大きくする効果は前記第1実施形態よりも小さくなるが、一方で、電圧が印加される部分(振動板電極と固定電極が対向する部分)の面積が相対的に大きくなるので、同一空隙長・同一電圧で比較した場合、振動板変形力(振動板−固定電極間の静電引力)は第1実施形態よりも大きくすることができる。   Here, the groove 52 on the fixed electrode 14A side corresponding to the convex portion 51 serving as a beam on the diaphragm 12 side does not penetrate the fixed electrode forming layer, and the fixed electrode forming layer remains at the bottom portion of the groove 52. Yes. With such a configuration, the effect of increasing the rigidity is smaller than in the first embodiment, but on the other hand, the area of the portion to which the voltage is applied (the portion where the diaphragm electrode and the fixed electrode face each other) is relatively Therefore, when compared with the same gap length and the same voltage, the diaphragm deformation force (electrostatic attractive force between the diaphragm and the fixed electrode) can be made larger than that in the first embodiment.

この第6実施形態の工程電極側の製造工程の一例について図19を参照して説明する。
図19(a)に示すように、絶縁膜22上に形成した固定電極形成層24上に、ポジレジスト55を塗布し、固定電極パターニング用マスク56を用いて露光を行う。
An example of the manufacturing process on the process electrode side of the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 19A, a positive resist 55 is applied on the fixed electrode forming layer 24 formed on the insulating film 22 and exposed using a fixed electrode patterning mask 56.

固定電極パターニング用マスク56は、図20(a)にも示すように、固定電極に分離するための溝部に対応する透明部56a、凸部51を形成する溝(窪み)に対応する半透明部56bを有する。透明部56a、半透明部56bの透過率は図20(b)に示すようになる。また、半透明領部56bの透過率、露光量、(次ステップでの)現像時間はレジストの感度特性に応じて適切に設定する。   As shown in FIG. 20A, the fixed electrode patterning mask 56 includes a transparent portion 56a corresponding to a groove portion for separation into fixed electrodes, and a translucent portion corresponding to a groove (dent) forming the convex portion 51. 56b. The transmittances of the transparent part 56a and the translucent part 56b are as shown in FIG. Further, the transmittance, exposure amount, and development time (in the next step) of the translucent area 56b are appropriately set according to the sensitivity characteristics of the resist.

また、固定電極パターニング用マスク56としては、図21に示すように、解像しない寸法のガラスエリア(透明エリア)56cをクロムエリア(遮光エリア)56dに対して残存部分(遮光部分)が格子状になるように配置することで半透明部56bを構成したものなども使用できる。この場合、開口率にて透過率を設定することができる。さらに、ネガレジスト及びコントラストが反転したマスクを用いても良い。   Further, as shown in FIG. 21, the fixed electrode patterning mask 56 has a non-resolved glass area (transparent area) 56c with a lattice-shaped remaining portion (light-shielding portion) with respect to the chrome area (light-shielding area) 56d. It is also possible to use a translucent part 56b that is arranged so as to be. In this case, the transmittance can be set by the aperture ratio. Further, a negative resist and a mask with reversed contrast may be used.

図19(b)に戻って、現像処理を行うことにより、固定電極形成層24上に、分割溝に対応してレジスト55が完全に除去された開口部55aと凸部に対応してレジスト55の一部が除去されて薄くなっているが開口していない部分55bを有するレジストパターンが得られる。   Returning to FIG. 19B, by performing development processing, on the fixed electrode formation layer 24, the resist 55 corresponding to the opening 55a from which the resist 55 has been completely removed corresponding to the dividing grooves and the convex portion are formed. As a result, a resist pattern having a portion 55b that is thinned but not opened is obtained.

図19(c)に示すように、レジスト55と固定電極形成層24の両方がエッチングされる条件にてエッチングを行うことで、固定電極分離溝用の開口部55aに対応する部分は固定電極形成層24の途中までエッチングされ、凸部51に対応する部分55bに対応した部分では、レジスト55が膜減り消失する。なお、レジスト55と固定電極形成層24の選択比によってはこの段階で分離溝部分がすべてエッチングされるが、それでも良い。   As shown in FIG. 19C, by performing etching under conditions where both the resist 55 and the fixed electrode forming layer 24 are etched, a portion corresponding to the opening 55a for the fixed electrode separation groove is formed as a fixed electrode. In the portion corresponding to the portion 55b corresponding to the convex portion 51, the resist 55 is reduced and disappears in the portion corresponding to the portion 55b corresponding to the convex portion 51. Depending on the selection ratio between the resist 55 and the fixed electrode formation layer 24, all of the separation groove portions are etched at this stage.

その後、エッチングが進み、エッチング時間を適切に設定することで、図19(d)に示すように、固定電極形成層24に分離溝24aが形成されて固定電極24Aなどに分離されるとともに、固定電極24Aには振動板側の凸部51に対応する部分24bが途中までエッチングされた状態になり、この上に絶縁膜23を形成することで溝52が形成される。その後、図示しないが、犠牲層や振動板12の構成層を形成してエッチングを行うことで、凸部51が形成される。   Thereafter, the etching proceeds, and the etching time is set appropriately, whereby a separation groove 24a is formed in the fixed electrode forming layer 24 and separated into the fixed electrode 24A and the like as shown in FIG. In the electrode 24A, the portion 24b corresponding to the convex portion 51 on the diaphragm side is etched halfway, and the insulating film 23 is formed thereon, whereby the groove 52 is formed. Thereafter, although not shown, the convex portion 51 is formed by forming a sacrificial layer or a constituent layer of the diaphragm 12 and performing etching.

また、図示しないが、電極形成層に分離溝部をエッチングで形成する(途中まで又はすべて)工程(第1ステップ)、レジストをエッチングしてレジストマスクの凸部対応窪み部を開口する工程(第2ステップ)、電極形成層をエッチングして溝部分離を完了し、凸部対応窪み部を形成する工程(第3ステップ)の3ステップのエッチングを行うようにすることもできる。   In addition, although not shown, a step (first step) of forming a separation groove portion in the electrode forming layer by etching (first step), a step of etching the resist and opening a recess corresponding to the convex portion of the resist mask (second step) Step), the electrode forming layer is etched to complete the groove separation, and the three-step etching of the step (third step) for forming the depression corresponding to the convex portion can be performed.

これらのいずれによっても、同一のエッチングチャンバー内で連続的に処理した場合には、従来の工程に対し工程時間の増加はほとんどなく、コスト増加もほとんどない。   In any case, when the processing is continuously performed in the same etching chamber, the process time is hardly increased and the cost is hardly increased as compared with the conventional process.

本発明の第7実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図22ないし図25を参照して説明する。なお、図22は図23のX1−X1線に沿う液室長手方向の断面説明図、図23は図22のY1−Y1線に沿う液室短手方向の断面説明図、図24は図22のY3−Y3線に沿う拡大断面説明図、図25は図22のY4−Y4線に沿う拡大断面説明図である。   A liquid discharge head according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22 is a sectional explanatory view in the longitudinal direction of the liquid chamber along the line X1-X1 in FIG. 23, FIG. 23 is a sectional explanatory view in the lateral direction in the liquid chamber along the line Y1-Y1 in FIG. 22, and FIG. FIG. 25 is an enlarged cross-sectional explanatory view taken along line Y4-Y4 in FIG. 22.

ここでは、振動板12に形成した梁となる凸部61に対応する固定電極14A側の溝62は、固定電極14Aを貫通し、更に固定電極14Aを積層形成した下地層である絶縁層22にまで同一のパターンで形成されている。   Here, the groove 62 on the fixed electrode 14A side corresponding to the convex portion 61 to be a beam formed on the diaphragm 12 penetrates the fixed electrode 14A, and further on the insulating layer 22 which is a base layer formed by laminating the fixed electrode 14A. Are formed in the same pattern.

この場合、アクチュエータ基板1表面の段差が大きくなり、レジストや接液膜31のスピンコート時に塗布厚ムラが発生することを防止するために、固定電極形成層24をアクチュエータ基板1の概ね全面(電極引き出し部33、電極取り出し部34、その他)に亘って残存させている。   In this case, in order to prevent the unevenness of the coating thickness from occurring during spin coating of the resist or the wetted film 31, the fixed electrode forming layer 24 is formed on almost the entire surface of the actuator substrate 1 (electrode The lead-out part 33, the electrode lead-out part 34, etc.) remain.

また、製造工程は固定電極14Aの加工工程で固定電極形成層24をエッチングした後、同一マスクで連続的に下地絶縁層22のエッチングをする工程を増加するだけで、その他は第1実施形態と同様に行うことができる。固定電極形成層24をアクチュエータ基板1の概ね全面に亘って残存させる点も、固定電極パターニング用のマスクを変更するのみで、工程的にはなんら変わりなく行える。   In addition, the manufacturing process is the same as that of the first embodiment except that after the fixed electrode forming layer 24 is etched in the processing process of the fixed electrode 14A, the number of processes for continuously etching the base insulating layer 22 with the same mask is increased. The same can be done. The point where the fixed electrode forming layer 24 is left over almost the entire surface of the actuator substrate 1 can be performed without any change in the process only by changing the mask for patterning the fixed electrode.

このような構成とすることで、溝62の深さがより深くなり、振動板側の凸部61の高さを高くすることができるので、その部分でより大きく振動板剛性を高めることができる。一方、製造工程上も、固定電極の下地層も固定電極形成層と同一マスクで連続的にエッチングすることで、工程増加も極わずかであり、コスト増加もほとんどない。   By adopting such a configuration, the depth of the groove 62 becomes deeper and the height of the convex portion 61 on the diaphragm side can be increased, so that the diaphragm rigidity can be greatly increased at that portion. . On the other hand, in the manufacturing process, the base layer of the fixed electrode is continuously etched with the same mask as the fixed electrode forming layer, so that the number of processes is increased and the cost is hardly increased.

また、図24及び図25に示すように、電極配線33、外部への電気的接続部34の下に残存させた固定電極形成層24については、隣接する電極配線33、外部への電気的接続部34の間で固定電極形成層24を分離することで、浮遊容量を低減させるようにした。   Further, as shown in FIGS. 24 and 25, the electrode wiring 33 and the fixed electrode forming layer 24 left under the external electrical connection portion 34 are connected to the adjacent electrode wiring 33 and the external electrical connection. By separating the fixed electrode formation layer 24 between the portions 34, the stray capacitance is reduced.

なお、本実施形態では、固定電極形成層をアクチュエータ基板の概ね全面(電極引き出し部、電極取り出し部、その他)に亘って残存させることでアクチュエータ基板表面の平坦化を図っているが、第5実施形態の固定電極加工工程の例とは逆に、凸部61に対応した溝62に対応する部分が透明で、固定電極分離溝部分が半透明のフォトマスクを使用することで、工程増加無しに、凸部61に対応した窪み部分は下地層にも溝を形成し、固定電極分離溝部分は電極形成層のみエッチングした形状とすることで平坦化を図ることもできる。   In the present embodiment, the surface of the actuator substrate is flattened by leaving the fixed electrode forming layer over substantially the entire surface of the actuator substrate (electrode extraction portion, electrode extraction portion, etc.). Contrary to the fixed electrode processing step of the embodiment, by using a photomask in which the portion corresponding to the groove 62 corresponding to the convex portion 61 is transparent and the fixed electrode separation groove portion is translucent, there is no increase in the number of steps. Further, it is possible to achieve flattening by forming a recess in the underlying layer corresponding to the convex portion 61 and forming a groove in the underlying layer and etching only the electrode forming layer in the fixed electrode separation groove.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第7実施形態について図26を参照して説明する。なお、図26は同液体吐出ヘッドの一例を示す斜視説明図である。
この液体吐出ヘッド90は、ノズル91を有する液体吐出ヘッド部92に液体としての例えば記録液を供給する液体収容部(タンク)93とを一体的に備えている。これにより、タンク一体化型液体吐出ヘッドを得ることができる。
Next, a seventh embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 26 is an explanatory perspective view showing an example of the liquid discharge head.
The liquid discharge head 90 is integrally provided with a liquid storage portion (tank) 93 that supplies, for example, a recording liquid as a liquid to a liquid discharge head portion 92 having a nozzle 91. Thereby, a tank integrated liquid discharge head can be obtained.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る液体吐出装置を含む画像形成装置の一例について図27を参照して説明する。なお、図27は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
この画像形成装置は、媒体の印字領域幅以上の長さのノズル列(ノズル4を並べたもの)を有するフルライン型ヘッドからなる記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置である。
Next, an example of an image forming apparatus including the liquid ejection apparatus according to the present invention including the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 27 is a schematic configuration diagram for explaining the overall configuration of the mechanism section of the apparatus.
This image forming apparatus is a line type image forming apparatus equipped with a recording head composed of a full line type head having a nozzle row (with nozzles 4 arranged) longer than the print area width of the medium.

この画像形成装置は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド101k、101c、101m、101y(色を区別しないときには「記録ヘッド101)という。)を備え、各記録ヘッド101はノズル4を形成した面を下方に向けて図示しないヘッドホルダに装着している。また、各記録ヘッド101に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構102を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド101と維持回復機構102とを相対的に移動させて、記録ヘッド101のノズル面に維持回復機構102を構成するキャッピング部材などを対向させる。   This image forming apparatus is, for example, four full-line liquid ejection heads that eject droplets of each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). The recording heads 101k, 101c, 101m, and 101y (which are referred to as “recording heads 101” when colors are not distinguished) are provided, and each recording head 101 is mounted on a head holder (not shown) with the surface on which the nozzles 4 are formed facing downward. In addition, a maintenance / recovery mechanism 102 for maintaining / recovering the head performance corresponding to each recording head 101 is provided, and during the head performance maintenance operation such as purge processing and wiping processing, the recording head 101 is maintained / recovered. The mechanism 102 is moved relatively so that the capping member constituting the maintenance / recovery mechanism 102 faces the nozzle surface of the recording head 101. .

なお、ここでは、記録ヘッド101は、用紙搬送方向上流側から、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。   Here, the recording head 101 is arranged to eject droplets of each color in the order of black, cyan, magenta, and yellow from the upstream side in the paper conveyance direction, but the arrangement and the number of colors are not limited to this. Further, as the line-type head, one or a plurality of heads provided with a plurality of nozzle rows for discharging droplets of each color at predetermined intervals can be used, and a recording liquid cartridge for supplying a recording liquid to the head and the head. Can be integrated or separated.

給紙トレイ103は、用紙104を載置する底板105と、用紙104を給送するための給紙コロ(半月コロ)106を備えている。底板105はベース108に取り付けられた回転軸109を中心に回転可能であって、加圧ばね110によって給紙コロ106側に付勢されている。なお、給紙コロ106に対向して、用紙104の重送を防止するため、人工皮、コルク材等の摩擦係数の大きい材質からなる図示しない分離パッドが設けられている。また、底板105と給紙コロ106の当接を解除する図示しないリリースカムが設けられている。   The paper feed tray 103 includes a bottom plate 105 on which the paper 104 is placed and a paper feed roller (half-moon roller) 106 for feeding the paper 104. The bottom plate 105 can rotate around a rotation shaft 109 attached to the base 108 and is urged toward the sheet feeding roller 106 by a pressure spring 110. A separation pad (not shown) made of a material having a large friction coefficient, such as an artificial leather or a cork material, is provided to face the sheet feeding roller 106 to prevent double feeding of the sheet 104. In addition, a release cam (not shown) for releasing the contact between the bottom plate 105 and the paper feed roller 106 is provided.

そして、この給紙トレイ103から給紙された用紙104を搬送ローラ112とピンチローラ113との間に送り込むために用紙104を案内するガイド部材110、111を設けている。   Guide members 110 and 111 for guiding the paper 104 are provided to feed the paper 104 fed from the paper feed tray 103 between the transport roller 112 and the pinch roller 113.

搬送ローラ112は、図示しない駆動源によって回転されて、送り込まれる用紙104を記録ヘッド101に対向して配置したプラテン115に向けて搬送する。プラテン115は、記録ヘッド101と用紙104とのギャップを維持することができるものであれば、剛体構造体でもよいし、搬送ベルトなどを用いることもできる。   The conveyance roller 112 is rotated by a driving source (not shown) and conveys the fed paper 104 toward the platen 115 disposed facing the recording head 101. As long as the platen 115 can maintain the gap between the recording head 101 and the paper 104, a rigid structure may be used, or a conveyance belt may be used.

プラテン115の下流側には、画像が形成された用紙104を排紙するための排紙ローラ116及びこれに対向する拍車117を配置し、排紙ローラ116によって画像が形成された用紙104を排紙トレイ118に排紙する。   On the downstream side of the platen 115, a paper discharge roller 116 for discharging the paper 104 on which an image is formed and a spur 117 facing the paper discharge roller 116 are arranged, and the paper 104 on which an image is formed by the paper discharge roller 116 is discharged. The paper is discharged to the paper tray 118.

また、排紙トレイ118と反対側には、用紙104を手差し給紙するための手差しトレイ121と、手差しトレイ121に載置された用紙104を給紙する給紙コロ122を配置している。この手差しトレイ121から給紙される用紙104はガイド部材111に案内されて搬送ローラ112とピンチローラ113との間に送り込まれる。   Further, on the side opposite to the paper discharge tray 118, a manual feed tray 121 for manually feeding the paper 104 and a paper feed roller 122 for feeding the paper 104 placed on the manual feed tray 121 are arranged. The sheet 104 fed from the manual feed tray 121 is guided by the guide member 111 and fed between the transport roller 112 and the pinch roller 113.

この画像形成装置においては、待機状態では、リリースカムが給紙トレイ103底板105を所定位置まで押し下げ、底板105と給紙コロ106との当接を解除している。そして、この状態で、搬送ローラ112が回転されることによって、この回転駆動力が図示しないギア等により給紙コロ106及び図示しないリリースカムに伝達されて、リリースカムが底板105から離れて底板105が上昇し、給紙コロ106と用紙104が当接し、給紙コロ106の回転に伴って用紙104がピックアップされて給紙が開始され、図示しない分離爪によって一枚ずつ分離される。   In this image forming apparatus, in the standby state, the release cam pushes down the sheet feeding tray 103 bottom plate 105 to a predetermined position, and releases the contact between the bottom plate 105 and the sheet feeding roller 106. In this state, when the transport roller 112 is rotated, this rotational driving force is transmitted to the sheet feeding roller 106 and a release cam (not shown) by a gear or the like (not shown), and the release cam is separated from the bottom plate 105 and moved to the bottom plate 105. The sheet feeding roller 106 and the sheet 104 come into contact with each other, the sheet 104 is picked up as the sheet feeding roller 106 rotates, and sheet feeding is started, and the sheets are separated one by one by a separation claw (not shown).

そして、給送コロ106の回転によって用紙104がガイド部材110、111に案内されて搬送ローラ112とピンチローラ113との間に送り込まれ、搬送ローラ112によって用紙104がプラテン115上に送り出される。その後、用紙104の後端は給紙コロ106のDカット部に対向して当接が解除され、搬送ローラ112によってプラテン115上に搬送される。なお。給紙コロ106と搬送ローラ112との間に、補助的に、搬送回転対を設けることもできる。   Then, the sheet 104 is guided by the guide members 110 and 111 by the rotation of the feeding roller 106 and is fed between the conveying roller 112 and the pinch roller 113, and the sheet 104 is fed onto the platen 115 by the conveying roller 112. Thereafter, the trailing edge of the sheet 104 is released from contact with the D-cut portion of the sheet feeding roller 106 and is conveyed onto the platen 115 by the conveying roller 112. Note that. A conveyance rotation pair may be provided between the sheet feeding roller 106 and the conveyance roller 112 as an auxiliary.

このようにしてプラテン115上を搬送される用紙104に対して、記録ヘッド1から液滴を吐出して画像を形成し、画像が形成された用紙104は排紙ローラ116によって排紙トレイ118に排紙される。なお、画像形成時における紙搬送の速度と液滴吐出のタイミングは図示しない制御部によって制御される。   In this way, an image is formed by ejecting droplets from the recording head 1 on the sheet 104 conveyed on the platen 115, and the sheet 104 on which the image is formed is placed on a sheet discharge tray 118 by a sheet discharge roller 116. The paper is ejected. Note that the paper conveyance speed and the droplet discharge timing during image formation are controlled by a control unit (not shown).

このように、この画像形成装置においては本発明を実施した振動板剛性を調整可能な液体吐出ヘッドを備えて安定した液体吐出を行うことができる液体吐出ヘッドを搭載しているので、高密度化も可能となり高画質、高速記録に対応できる画像形成装置を得ることができる。   As described above, the image forming apparatus is equipped with the liquid discharge head capable of adjusting the rigidity of the diaphragm according to the present invention, and is equipped with a liquid discharge head capable of performing stable liquid discharge. Therefore, an image forming apparatus that can cope with high image quality and high-speed recording can be obtained.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る液体吐出装置を含む画像形成装置の他の例について図28及び図29を参照して説明する。なお、図28は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図29は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図29で矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Next, another example of the image forming apparatus including the liquid discharge apparatus according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 28 is a schematic configuration diagram for explaining the overall configuration of the mechanism portion of the apparatus, and FIG. 29 is a plan view for explaining a main portion of the mechanism portion.
This image forming apparatus is a serial type image forming apparatus, and a carriage 233 is slidably held in the main scanning direction by main and sub guide rods 231 and 232 which are guide members horizontally mounted on the left and right side plates 201A and 201B. The main scanning motor that does not move is moved and scanned in the direction indicated by the arrow (carriage main scanning direction) in FIG. 29 via the timing belt.

このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド234a、234b(区別しないときは「記録ヘッド234」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。   The carriage 233 has recording heads 234a and 234b (which are composed of liquid ejection heads according to the present invention for ejecting ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). When not distinguished, it is referred to as “recording head 234”). A nozzle row composed of a plurality of nozzles is arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and is mounted with the ink droplet ejection direction facing downward.

記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。   Each of the recording heads 234 has two nozzle rows. One nozzle row of the recording head 234a has black (K) droplets, the other nozzle row has cyan (C) droplets, and the recording head 234b has one nozzle row. One nozzle row ejects magenta (M) droplets, and the other nozzle row ejects yellow (Y) droplets.

また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク235a、235b(区別しないときは「ヘッドタンク35」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ36を介して、各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。   The carriage 233 is equipped with head tanks 235a and 235b (referred to as “head tank 35” when not distinguished) for supplying ink of each color corresponding to the nozzle rows of the recording head 234. The sub tank 235 is supplementarily supplied with ink of each color from the ink cartridge 210 of each color via the supply tube 36 of each color.

一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the paper 242 stacked on the paper stacking unit (pressure plate) 241 of the paper feed tray 202, a half-moon roller (feeding) that separates and feeds the paper 242 one by one from the paper stacking unit 241. A separation pad 244 made of a material having a large coefficient of friction is provided opposite to the sheet roller 243 and the sheet feeding roller 243, and the separation pad 244 is urged toward the sheet feeding roller 243 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。   In order to feed the sheet 242 fed from the sheet feeding unit to the lower side of the recording head 234, a guide member 245 for guiding the sheet 242, a counter roller 246, a conveyance guide member 247, and a tip pressure roller. And a conveying belt 251 which is a conveying means for electrostatically attracting the fed paper 242 and conveying it at a position facing the recording head 234.

この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、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。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによって図29のベルト搬送方向に周回移動する。   The conveyor belt 251 is an endless belt, and is configured to wrap around the conveyor roller 252 and the tension roller 253 so as to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). In addition, a charging roller 256 that is a charging unit for charging the surface of the transport belt 251 is provided. The charging roller 256 is disposed so as to come into contact with the surface layer of the conveyor belt 251 and to rotate following the rotation of the conveyor belt 251. The transport belt 251 rotates in the belt transport direction of FIG. 29 when the transport roller 252 is rotationally driven through timing by a sub-scanning motor (not shown).

さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 242 recorded by the recording head 234, a separation claw 261 for separating the paper 242 from the transport belt 251, a paper discharge roller 262, and a paper discharge roller 263 are provided. A paper discharge tray 203 is provided below the paper discharge roller 262.

また、装置本体1の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。   A duplex unit 271 is detachably mounted on the back surface of the apparatus body 1. The duplex unit 271 takes in the paper 242 returned by the reverse rotation of the transport belt 251, reverses it, and feeds it again between the counter roller 246 and the transport belt 251. The upper surface of the duplex unit 271 is a manual feed tray 272.

さらに、図29に示すように、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構281を配置している。   Further, as shown in FIG. 29, in the non-printing area on one side of the carriage 233 in the scanning direction, the state of the nozzles of the recording head 234 is maintained, and the head according to the present invention including recovery means for recovery is maintained. A maintenance / recovery mechanism 281 as a device is arranged.

この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」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283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うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。   The maintenance / recovery mechanism 281 includes cap members (hereinafter referred to as “caps”) 282a and 282b (hereinafter referred to as “caps 282” when not distinguished) for capping each nozzle surface of the recording head 234, and nozzle surfaces. A wiper blade 283 that is a blade member for wiping the ink, and an empty discharge receiver 284 that receives liquid droplets for discharging the liquid droplets that do not contribute to recording in order to discharge the thickened recording liquid. ing.

また、図29に示すように、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに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うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット(空吐出受け)288を配置し、このインク回収ユニット288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。   As shown in FIG. 29, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the carriage 233, idle discharge is performed to discharge liquid droplets that do not contribute to recording in order to discharge the recording liquid thickened during recording or the like. An ink recovery unit (empty discharge receiver) 288, which is a liquid recovery container for receiving liquid droplets at that time, is arranged, and this ink recovery unit 288 is provided with an opening 289 along the nozzle row direction of the recording head 234 and the like.

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In this image forming apparatus configured as described above, the sheets 242 are separated and fed one by one from the sheet feeding tray 202, and the sheet 242 fed substantially vertically upward is guided by the guide 245, and is conveyed to the conveyor belt 251 and the counter. It is sandwiched between the rollers 246 and conveyed, and further, the leading end is guided by the conveying guide 237 and pressed against the conveying belt 251 by the leading end pressing roller 249, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、帯電ローラ256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251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251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive output and a negative output are alternately applied to the charging roller 256, that is, an alternating voltage is applied, and a charging voltage pattern in which the conveying belt 251 alternates, that is, in the sub-scanning direction that is the circumferential direction. , Plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width. When the sheet 242 is fed onto the conveyance belt 251 charged alternately with plus and minus, the sheet 242 is attracted to the conveyance belt 251, and the sheet 242 is conveyed in the sub scanning direction by the circumferential movement of the conveyance belt 251.

そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242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242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242を排紙トレイ203に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 234 according to the image signal while moving the carriage 233, ink droplets are ejected onto the stopped paper 242 to record one line, and after the paper 242 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 242 has reached the recording area, the recording operation is finished and the paper 242 is discharged onto the paper discharge tray 203.

このようなシリアル型画像形成装置であっても、本発明を実施した振動板剛性を調整可能な液体吐出ヘッドを備えて安定した液体吐出を行うことができる液体吐出ヘッドを搭載しているので、高密度化も可能となり高画質、高速記録に対応できる画像形成装置を得ることができる。   Even such a serial type image forming apparatus is equipped with a liquid discharge head capable of performing stable liquid discharge with a liquid discharge head capable of adjusting the rigidity of the diaphragm according to the present invention. The density can be increased, and an image forming apparatus capable of high image quality and high-speed recording can be obtained.

なお、上記実施形態では本発明に係る液体吐出装置をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置にも適用することができる。また、記録液以外の液体を用いる液体吐出装置や画像形成装置、例えば、前述したように、DNA試料、レジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出装置や画像形成装置で用いる液体吐出ヘッドにも適用することができる。また、液体吐出ヘッドを構成してる静電型アクチュエータは、液体吐出ヘッドだけでなく、マイクロポンプ、光学デバイス(光変調デバイス)のみならず、マイクロスイッチ(マイクロリレー)、マルチ光学レンズのアクチュエータ(光スイッチ)、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用することができる。   In the above embodiment, the liquid ejection apparatus according to the present invention has been described as an example applied to an image forming apparatus having a printer configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine is used. It can also be applied to. Further, the present invention is also applicable to a liquid discharge apparatus and an image forming apparatus that use a liquid other than a recording liquid, for example, a liquid discharge head that is used in a liquid discharge apparatus or an image forming apparatus that discharges a DNA sample, resist, pattern material, or the like as described above. can do. In addition to the liquid discharge head, the electrostatic actuators that make up the liquid discharge head are not only micropumps and optical devices (light modulation devices), but also microswitches (microrelays) and multi-optical lens actuators (light Switch), micro flow meter, pressure sensor, and the like.

本発明の第1実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the liquid discharge head according to the first embodiment of the present invention. 同ヘッドの平面説明図である。It is a plane explanatory view of the head. 同ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the electrode side surface of the diaphragm of the head. 図2のX1−X1線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line X1-X1 in FIG. 図2のX2−X2線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line X2-X2 of FIG. 図4の部分拡大断面説明図である。FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional explanatory diagram of FIG. 4. 図2のY1−Y1線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y1-Y1 of FIG. 図2のY2−Y2線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y2-Y2 of FIG. 本発明の第2実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the electrode side surface of the diaphragm of the liquid ejection head concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the electrode side surface of the diaphragm of the liquid ejection head concerning a 3rd embodiment of the present invention. 振動板剛性が均一な場合の撓み形状の説明図である。It is explanatory drawing of the bending shape in case a diaphragm rigidity is uniform. 振動板中央部の剛性が高く、両端で低い場合の撓み形状の説明図である。It is explanatory drawing of the bending shape in case the rigidity of a diaphragm center part is high and it is low at both ends. 本発明の第4実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the electrode side surface of the diaphragm of the liquid ejection head concerning a 4th embodiment of the present invention. 図13のX1−X1線に沿う拡大断面説明図である。It is an expanded sectional explanatory view which follows the X1-X1 line | wire of FIG. 本発明の第5実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板の電極側表面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the electrode side surface of the diaphragm of the liquid ejection head concerning a 5th embodiment of the present invention. 図15のX1−X1線に沿う拡大断面説明図である。FIG. 16 is an enlarged cross-sectional explanatory view taken along line X1-X1 of FIG. 本発明の第6実施形態に係る液体吐出ヘッドの図18のX1−X1線に沿う液室長手方向の断面説明図である。FIG. 19 is a cross-sectional explanatory view in the longitudinal direction of a liquid chamber along the X1-X1 line in FIG. 18 of a liquid ejection head according to a sixth embodiment of the present invention. 同じく図17のY1−Y1線に沿う液室短手方向の断面説明図である。FIG. 18 is an explanatory cross-sectional view in the lateral direction of the liquid chamber along the Y1-Y1 line of FIG. 17. 同じく固定電極側の溝の形成工程の説明に供する断面説明図である。It is a cross-sectional explanatory drawing similarly used for description of the formation process of the groove | channel on the fixed electrode side. 同形成工程で用いる固定電極形成用マスクの一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the mask for fixed electrode formation used at the formation process. 同じく固定電極形成用マスクの他の例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the mask for fixed electrode formation similarly. 本発明の第7実施形態に係る液体吐出ヘッドの図23のX1−X1線に沿う液室長手方向の断面説明図である。FIG. 24 is a cross-sectional explanatory view in the longitudinal direction of the liquid chamber along the X1-X1 line of FIG. 23 of the liquid discharge head according to the seventh embodiment of the present invention. 同じく図22のY1−Y1線に沿う液室短手方向の断面説明図である。FIG. 23 is a cross-sectional explanatory view in the lateral direction of the liquid chamber along the Y1-Y1 line of FIG. 同じく図22のY3−Y3線に沿う拡大断面説明図である。FIG. 23 is an enlarged cross-sectional explanatory view along the Y3-Y3 line of FIG. 22. 同じく図22のY4−Y4線に沿う拡大断面説明図である。FIG. 23 is an enlarged cross-sectional explanatory view along the Y4-Y4 line of FIG. 22. 本発明の第8実施形態に係る液体吐出ヘッドの説明に供する斜視説明図である。FIG. 10 is an explanatory perspective view for explaining a liquid ejection head according to an eighth embodiment of the present invention. 本発明に係る液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置を備えた本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention including a liquid ejection apparatus including a liquid ejection head according to the present invention. 本発明に係る液体吐出装置を含む画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating another example of an image forming apparatus including a liquid ejection device 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.

符号の説明Explanation of symbols

1…アクチュエータ基板
2…流路基板
3…ノズル板
4…ノズル
5…ノズル連通路
6…液室(吐出室)
7…流体抵抗部
8…共通液室
12…振動板
13…空隙
14A…固定電極
41、51、61…梁となる凸部
42、52、62…溝
90…液体吐出ヘッド
101…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
234…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Actuator board | substrate 2 ... Channel board 3 ... Nozzle plate 4 ... Nozzle 5 ... Nozzle communication path 6 ... Liquid chamber (discharge chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Fluid resistance part 8 ... Common liquid chamber 12 ... Diaphragm 13 ... Air gap 14A ... Fixed electrode 41, 51, 61 ... Convex part 42, 52, 62 ... Groove 90 ... Liquid discharge head 101 ... Recording head (liquid Discharge head)
234... Recording head (liquid ejection head)

Claims (7)

液滴を吐出するノズルが連通する流路の壁面を形成する振動板と、この振動板に犠牲層エッチングにより形成された空隙を介して対向する電極とを備え、前記振動板を静電力で変形させて機械的な復元力により前記液滴を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記振動板の前記電極に対する面にこの振動板の梁となる凸部が形成され、前記電極側には、前記振動板の凸部を逃げる溝が形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
A diaphragm that forms a wall surface of a flow path that communicates with a nozzle that discharges droplets, and an electrode that is opposed to the diaphragm via a gap formed by sacrificial layer etching. The diaphragm is deformed by electrostatic force. In the liquid discharge head that discharges the droplets by mechanical restoring force,
A liquid discharge head, wherein a convex portion serving as a beam of the diaphragm is formed on a surface of the diaphragm with respect to the electrode, and a groove for escaping the convex portion of the diaphragm is formed on the electrode side. .
請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記電極側に形成された溝は、前記電極を形成する層を貫通し、前記電極を積層形成している下地層に入り込んでいないことを特徴とする液体吐出ヘッド。   2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the groove formed on the electrode side penetrates a layer forming the electrode and does not enter an underlayer on which the electrode is stacked. Liquid discharge head. 請求項1に記載されている液体吐出ヘッドにおいて、前記電極側に形成された溝は、前記電極を形成する層を貫通し、更に前記電極を積層形成している下地層に入り込んでいることを特徴とする液体吐出ヘッド。   2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the groove formed on the electrode side penetrates the layer forming the electrode, and further enters the base layer on which the electrode is stacked. A liquid discharge head. 請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記電極を形成する層はこの電極を積層形成している下地層上のほぼ全域にわたって残存していることを特徴とする液体吐出ヘッド。   4. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the layer forming the electrode remains over substantially the entire area of the base layer on which the electrode is laminated. . 請求項1ないし4のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、この液体吐出ヘッドに液体を供給する液体収容部が一体化されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   5. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a liquid storage unit that supplies liquid to the liquid discharge head is integrated. 6. 液体吐出ヘッドから液滴を吐出させる液体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項1ないし5のいずれかに記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする液体吐出装置。   6. A liquid discharge apparatus for discharging liquid droplets from a liquid discharge head, wherein the liquid discharge head is the liquid discharge head according to claim 1. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドを搭載して画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項1ないし5のいずれかに記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
6. An image forming apparatus for forming an image by mounting a liquid discharge head for discharging droplets, wherein the liquid discharge head is the liquid discharge head according to claim 1. .
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