JP2012076449A - Droplet discharge head, ink cartridge, image forming apparatus, and method of manufacturing the droplet discharge head - Google Patents

Droplet discharge head, ink cartridge, image forming apparatus, and method of manufacturing the droplet discharge head Download PDF

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清 山口
Masanori Kato
将紀 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variations in discharge characteristics by enhancing rigidity of a fixed end portion of a vibration plate.SOLUTION: The droplet discharge head includes: a nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets; a vibration plate that vibrates; a partition wall provided between the nozzle plate and the vibration plate to partition a discharge chamber formed in conformation to each of the nozzle holes; and a pressure generation means which displaces and deforms, for each discharge chamber, the vibration plate to generate a pressure for pressurizing liquid in the discharge chamber. A laminated film is provided in an area facing the partition wall on the side opposite to the side provided with the partition wall of the vibration plate to enhance the rigidity of the vibration plate along the partition wall. The width of the laminated film is larger than the width of the partition wall.

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, an ink cartridge, an image forming apparatus, and a method for manufacturing a droplet discharge head.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置(画像記録装置)として用いられるインクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さく、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く、安価な普通紙を使用できる等、多くの利点を有する。この中でも、記録が必要なときのみインク液滴を吐出するインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在では主流となってきている。   An inkjet recording apparatus used as an image forming apparatus (image recording apparatus) such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, etc. has an extremely low noise during recording, can perform high-speed printing, has a high degree of freedom in ink, and is inexpensive. It has many advantages such as the ability to use paper. Among these, the ink-on-demand system that ejects ink droplets only when recording is required does not require collection of ink droplets that are not necessary for recording, and is now mainstream.

このようなインクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室(加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。)と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを搭載している。液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段により発生した圧力で吐出室内のインク液を加圧することにより、ノズルからインク液滴を吐出させる。   Such an ink jet recording apparatus adds a nozzle that discharges ink droplets, a discharge chamber (also referred to as a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, an ink flow path, and the like) that communicates with the nozzle, and ink in the discharge chamber. A droplet discharge head including pressure generating means for generating pressure to be pressed is mounted. The droplet discharge head discharges ink droplets from the nozzles by pressurizing the ink liquid in the discharge chamber with the pressure generated by the pressure generating means.

液滴吐出ヘッドには、圧力発生手段として圧電素子等の電気機械変換素子を用いて、吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させてインク液滴を吐出させるピエゾ型や、吐出室内に配設した発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させ、インク液滴を吐出させるバブル型(サーマル型)等が知られている。また、ピエゾ型には、縦振動型、横振動(ベンドモード)型の他、剪断変形を利用したシェアモード型等がある。その中で、近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立され、コストの安いSi基板に吐出室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータの構成が検討されている。   The droplet discharge head uses a piezoelectric type that discharges ink droplets by deforming and displacing the diaphragm forming the wall surface of the discharge chamber using an electromechanical transducer element such as a piezoelectric element as a pressure generating means, There is known a bubble type (thermal type) in which bubbles are generated by boiling an ink film using an electrothermal conversion element such as a heating resistor disposed in a room and ink droplets are ejected. In addition, the piezoelectric type includes a longitudinal mode, a lateral mode (bend mode) type, and a shear mode type using shear deformation. Among them, in recent years, with the advance of semiconductor processes and micromachining technology, patterning technology has been established, and the configuration of an actuator that directly forms a discharge chamber and a piezoelectric element on a low-cost Si substrate has been studied.

ここで、上述したピエゾ型の液滴吐出ヘッドのうち、例えば振動板上に下電極、圧電材、上電極を順次積層することで形成される横振動(ベンドモード)型のアクチュエータでは、通常、振動板が、吐出室を構成する他の面よりも剛性が小さい(構造コンプライアンスが大きい)。また、振動板を用いた液滴吐出ヘッドのインク液滴の形成は、振動板の変位によるため、振動板の変位に影響を与える振動板の幅のバラツキは、吐出特性を左右する重要な要素となる。なお、この振動板の幅のバラツキは、吐出室を形成するときの吐出室の幅のバラツキに起因する。   Here, among the above-described piezo-type droplet discharge heads, for example, in a lateral vibration (bend mode) type actuator formed by sequentially laminating a lower electrode, a piezoelectric material, and an upper electrode on a vibration plate, The diaphragm is less rigid than the other surfaces constituting the discharge chamber (large structural compliance). In addition, since the formation of ink droplets in the droplet discharge head using a diaphragm is due to the displacement of the diaphragm, the variation in the width of the diaphragm that affects the displacement of the diaphragm is an important factor that affects the ejection characteristics. It becomes. The variation in the width of the diaphragm is caused by the variation in the width of the discharge chamber when the discharge chamber is formed.

そこで、従来では、深さのある加工により圧力室の加工精度が悪いことから、加工精度の高い薄膜材料を犠牲層として用いて振動板の幅のバラツキを低減する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、従来では、振動板に厚肉部と薄肉部とを形成して、振動板の剛性を確保する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   Therefore, conventionally, since the processing accuracy of the pressure chamber is poor due to processing with a depth, a method of reducing the variation in the width of the diaphragm using a thin film material with high processing accuracy as a sacrificial layer is known (for example, , See Patent Document 1). Further, conventionally, a method is known in which a thick part and a thin part are formed on the diaphragm to ensure the rigidity of the diaphragm (for example, see Patent Document 2).

更に、圧力発生室を仕切る隔壁の対向領域近傍から振動板上に形成された圧電素子上に保護膜を設け、圧電素子上面の保護膜の厚さを振動板上の膜厚よりも薄くすることで吐出特性及び耐湿性能を向上させようとする方法が知られている(例えば、特許文献3及び4参照)。   Furthermore, a protective film is provided on the piezoelectric element formed on the diaphragm from the vicinity of the opposing region of the partition wall that partitions the pressure generating chamber, and the thickness of the protective film on the upper surface of the piezoelectric element is made thinner than the film thickness on the diaphragm. There are known methods for improving ejection characteristics and moisture resistance (see, for example, Patent Documents 3 and 4).

しかしながら、上述した特許文献1の手法では、圧力室の振動板端部に犠牲層を除去した後の窪みが残り、この空間に気泡が溜まりやすくなる。そのため、圧力室の気泡によってインク液滴の吐出特性を低下させてしまう。また、上述した特許文献2の手法では、振動板に厚肉部と薄肉部とを形成するため、工程数が多くなり、コストが上昇してしまうことが考えられる。また、振動板の厚肉部分が剛性の高い駆動手段に接合されているため、振動板全体の剛性が振動板の固定端部分の形状によって影響されない構成である。   However, in the method of Patent Document 1 described above, a recess after removing the sacrificial layer remains at the diaphragm end portion of the pressure chamber, and bubbles tend to accumulate in this space. For this reason, the ejection characteristics of the ink droplets are deteriorated by the bubbles in the pressure chamber. Further, in the method of Patent Document 2 described above, since the thick part and the thin part are formed on the diaphragm, the number of steps increases, and the cost may increase. Further, since the thick part of the diaphragm is joined to the drive means having high rigidity, the rigidity of the whole diaphragm is not affected by the shape of the fixed end part of the diaphragm.

更に、上述した特許文献3及び4の手法では、保護膜が振動板の圧電素子上及び隔壁の対向領域近傍に設けられ、振動板の圧力発生室が形成された対向領域には圧電素子及び保護膜が形成されているため、振動板の圧力発生室が形成された対向領域の厚さが振動板の隔壁に対向する領域の厚さよりも厚くなる。したがって、上述した圧力発生室の加工のバラツキは振動板の幅のバラツキに影響し、吐出特性が影響を受けることになる。   Further, in the methods of Patent Documents 3 and 4 described above, a protective film is provided on the piezoelectric element of the diaphragm and in the vicinity of the opposing area of the partition wall, and the piezoelectric element and the protective film are provided in the opposing area where the pressure generating chamber of the diaphragm is formed. Since the film is formed, the thickness of the facing region where the pressure generation chamber of the diaphragm is formed is thicker than the thickness of the region facing the partition wall of the diaphragm. Therefore, the variation in the processing of the pressure generation chamber described above affects the variation in the width of the diaphragm, and the discharge characteristics are affected.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減する液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and improves the rigidity of the fixed end of the diaphragm and reduces the variation in ejection characteristics, a droplet ejection head, an ink cartridge, an image forming apparatus, and a droplet ejection An object is to provide a method for manufacturing a head.

本発明は、上記目的を達成するために、液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を備え、前記積層膜の幅は、前記隔壁の幅よりも広いことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets, a vibration plate that can vibrate, and the nozzle hole between the nozzle plate and the vibration plate. Liquid droplet ejection comprising partition walls partitioning the ejection chambers formed corresponding to each, and pressure generating means for generating pressure for displacing and deforming the diaphragm to pressurize the liquid in the ejection chambers for each ejection chamber A laminated film that increases rigidity of the diaphragm along the partition wall in a region facing the partition wall on the opposite side of the diaphragm on the side where the partition wall is provided, and the width of the stacked film Is wider than the width of the partition wall.

また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとが一体化されたことを特徴とするインクカートリッジである。   The present invention also provides an ink cartridge in which the above-described droplet discharge head and an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head are integrated.

また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置である。   According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the above-described droplet discharge head.

また、本発明は、液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を各吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を、前記隔壁の幅よりも広く形成する積層膜形成工程を備えることを特徴とする。   Further, the present invention provides a nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets, a vibrating plate capable of vibrating, and formed between the nozzle plate and the vibrating plate corresponding to each of the nozzle holes. A liquid for manufacturing a droplet discharge head, comprising: a partition wall that partitions the discharged discharge chamber; and a pressure generating means that generates a pressure to pressurize the liquid in the discharge chamber for each discharge chamber by displacing and deforming the diaphragm. In a method for manufacturing a droplet discharge head, a laminated film that increases rigidity of the diaphragm along the partition wall in a region facing the partition wall on a side opposite to the side on which the partition wall of the diaphragm is provided, It is characterized by comprising a laminated film forming step of forming wider than the width of the partition wall.

本発明によれば、振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減することを可能とする。   According to the present invention, it is possible to increase the rigidity of the fixed end portion of the diaphragm and reduce the variation in discharge characteristics.

本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す液滴吐出ヘッドをX−X'で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the droplet discharge head shown in FIG. 1 by XX '. 液滴吐出ヘッドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a droplet discharge head. 本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the droplet discharge head which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the droplet discharge head which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る液室基板を保護基板側から見た場合の模式図である。It is a schematic diagram at the time of seeing the liquid chamber board | substrate which concerns on 4th Embodiment of this invention from the protective substrate side. 図8をA−A′に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected FIG. 8 along AA '. 本発明の第4実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on 4th Embodiment of this invention. 図8をB−B′に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected FIG. 8 along BB '. 図8をC−C′に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected FIG. 8 along CC '. 本発明の第5実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係るヘッド一体型インクカートリッジの斜視図である。It is a perspective view of a head integrated ink cartridge concerning a 6th embodiment of the present invention. 本発明の第7実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図である。It is a perspective view of the inkjet recording device which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態に係るインクジェット記録装置の側面図である。It is a side view of the inkjet recording device which concerns on 7th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<第1実施形態:液滴吐出ヘッド>
図1は、本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図を示している。なお、液滴吐出ヘッド1の一部は、断面図で示している。また、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッド1は、本発明に係るアクチュエータを用いたものであり、インク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシューター方式の例を示すものである。
<First Embodiment: Droplet Discharge Head>
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention. A part of the droplet discharge head 1 is shown in a sectional view. The droplet discharge head 1 according to the first embodiment uses the actuator according to the present invention, and shows an example of a side shooter system that discharges ink droplets from nozzle holes provided on the surface of the substrate. It is.

図1に示すように、液滴吐出ヘッド1は、ノズル基板10と、液室基板20と、保護基板30とからなる3枚の基板を重ねた積層構造となっている。   As shown in FIG. 1, the droplet discharge head 1 has a laminated structure in which three substrates, which are a nozzle substrate 10, a liquid chamber substrate 20, and a protective substrate 30, are stacked.

ノズル基板10は、インク液滴を吐出する複数のノズル孔11を有している。液室基板20は、振動可能な振動板21と、ノズル孔11に対応して形成され、インク液を収容する吐出室22と、吐出室22を仕切る隔壁23と、振動板21を振動させて吐出室22のインク液に圧力を与える圧電素子を備えた圧力発生手段としてのアクチュエータ24と、吐出室22に連通する流体抵抗部25と、共通液室26とを有している。   The nozzle substrate 10 has a plurality of nozzle holes 11 for ejecting ink droplets. The liquid chamber substrate 20 is formed corresponding to the vibration plate 21 that can vibrate, the discharge holes 22 that store the ink liquid, the partition walls 23 that partition the discharge chambers 22, and the vibration plate 21. An actuator 24 serving as a pressure generating unit including a piezoelectric element that applies pressure to the ink liquid in the discharge chamber 22, a fluid resistance portion 25 communicating with the discharge chamber 22, and a common liquid chamber 26 are provided.

保護基板30は、アクチュエータ24を保護する保護空間31と、隔壁23を支える柱32と、インク供給孔33とを有している。   The protective substrate 30 includes a protective space 31 that protects the actuator 24, a column 32 that supports the partition wall 23, and an ink supply hole 33.

次に、図2を用いて、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッド1について更に具体的に説明する。図2は、図1に示す液滴吐出ヘッドをX−X'で切断した断面図を示している。なお、ここでは、便宜上2つの吐出室のみ示してある。また、図2には、インク液滴12及び記録紙13が示されている。   Next, the droplet discharge head 1 according to the first embodiment will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the droplet discharge head shown in FIG. 1 cut along XX ′. Here, only two discharge chambers are shown for convenience. FIG. 2 also shows ink droplets 12 and recording paper 13.

図2に示すように、振動板21は、例えばシリコン酸化膜21−1と、ポリシリコン21−2と、シリコン酸化膜21−3とからなる3層の積層膜によって構成されている。なお、後述するように、シリコン酸化膜21−1及びポリシリコン21−2には、シリコン基板上にシリコン酸化膜21−1とポリシリコン21−2とを張り合わせたSOI(Silicon on Insulator)基板を用いている。   As shown in FIG. 2, the vibration plate 21 is configured by a three-layered film including, for example, a silicon oxide film 21-1, a polysilicon 21-2, and a silicon oxide film 21-3. As will be described later, an SOI (Silicon on Insulator) substrate in which a silicon oxide film 21-1 and a polysilicon 21-2 are bonded to a silicon substrate is used as the silicon oxide film 21-1 and the polysilicon 21-2. Used.

また、シリコン酸化膜21−3の上面(図2に示す保護基板30側の面)には、例えば、圧電変位して振動板21を変位変形させるユニモルフ型の薄膜圧電素子となる白金膜からなる下電極40と、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる圧電材41と、白金膜からなる上電極42とが形成されている。   Further, the upper surface of the silicon oxide film 21-3 (the surface on the side of the protective substrate 30 shown in FIG. 2) is made of, for example, a platinum film that becomes a unimorph type thin film piezoelectric element that displaces and deforms the diaphragm 21 by piezoelectric displacement. A lower electrode 40, a piezoelectric material 41 made of PZT (lead zirconate titanate), and an upper electrode 42 made of a platinum film are formed.

圧力発生手段としてのアクチュエータ24は、上述のように振動板21に形成された多層構成からなる。また、アクチュエータ24は、吐出室22に対向する領域に形成されている。また、アクチュエータ24には、図2に示す圧電材41と上電極42の側面、及び上電極42の上面(図2に示す保護基板30側の面)を覆うように、下電極40と上電極42と配線材料との層間に配置する層間絶縁膜43と、配線材料を保護するためのパッシベーション膜44とが形成されている。   The actuator 24 as the pressure generating means has a multilayer structure formed on the diaphragm 21 as described above. The actuator 24 is formed in a region facing the discharge chamber 22. Further, the actuator 24 has a lower electrode 40 and an upper electrode so as to cover the side surfaces of the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 shown in FIG. 2 and the upper surface of the upper electrode 42 (the surface on the protective substrate 30 side shown in FIG. 2). An interlayer insulating film 43 disposed between the layers 42 and the wiring material and a passivation film 44 for protecting the wiring material are formed.

更に、振動板21に対し、隔壁23が設けられた側の反対側の隔壁23に対向する領域(位置)には、隔壁23に沿って、層間絶縁膜43と同一の絶縁膜である層間絶縁膜45と、パッシベーション膜44と同一のシリコン窒化膜であるパッシベーション膜46とからなる積層膜47が形成されている。ここで、積層膜47の幅は、隔壁23の幅より広い幅で形成されている。なお、層間絶縁膜45には例えばシリコン酸化膜等を用いて、パッシベーション膜46には例えばシリコン窒化膜等を用いると良い。   Further, in the region (position) opposite to the partition wall 23 on the side opposite to the side where the partition wall 23 is provided with respect to the diaphragm 21, an interlayer insulation that is the same insulating film as the interlayer insulating film 43 is formed along the partition wall 23. A laminated film 47 including a film 45 and a passivation film 46 that is the same silicon nitride film as the passivation film 44 is formed. Here, the width of the laminated film 47 is formed wider than the width of the partition wall 23. For example, a silicon oxide film or the like may be used for the interlayer insulating film 45, and a silicon nitride film or the like may be used for the passivation film 46, for example.

なお、図2に示すノズル基板10は、例えばニッケル高速電鋳法等により形成されたニッケル基板であり、厚さは約30〔μm〕である。ノズル基板10の面部には、吐出室22と連通するノズル孔11が形成されている。また、保護基板30には、圧電素子を含むアクチュエータ24の保護、及び変位を妨げないための保護空間31と、隔壁23の剛性を高めるため、隔壁23を支える柱32とが形成されている。   The nozzle substrate 10 shown in FIG. 2 is a nickel substrate formed by, for example, a nickel high-speed electroforming method, and has a thickness of about 30 [μm]. A nozzle hole 11 communicating with the discharge chamber 22 is formed in the surface portion of the nozzle substrate 10. The protective substrate 30 is formed with a protective space 31 for protecting the actuator 24 including the piezoelectric element and preventing displacement, and a pillar 32 for supporting the partition wall 23 in order to increase the rigidity of the partition wall 23.

<液滴吐出ヘッド1の動作>
次に、上述した図1、図2に示すように構成された液滴吐出ヘッド1の動作について説明する。インク液は、インク供給孔33から共通液室26を経由して各吐出室22内に供給される。吐出室22がインクに満たされた状態で、圧電素子の下電極40と上電極42間に所定のパルス幅のパルス電圧を印加する。
<Operation of Droplet Discharge Head 1>
Next, the operation of the droplet discharge head 1 configured as shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The ink liquid is supplied into each discharge chamber 22 from the ink supply hole 33 via the common liquid chamber 26. A pulse voltage having a predetermined pulse width is applied between the lower electrode 40 and the upper electrode 42 of the piezoelectric element in a state where the discharge chamber 22 is filled with ink.

これにより、横振動モードで変形する圧電素子が縮み、圧電素子と密着している振動板21全体が吐出室22側に凸形状に変形する。吐出室22内の体積は、減少して、吐出室22内の圧力が急激に上昇することにより、ノズル孔11よりインク液滴12が記録紙13に向けて吐出する。このように、吐出室22内の圧力変動周期に合せたパルス電圧を連続的に印加することにより、ノズル孔11より連続的にインク液滴12を吐出することが可能となる。   As a result, the piezoelectric element that is deformed in the transverse vibration mode contracts, and the entire diaphragm 21 that is in close contact with the piezoelectric element is deformed into a convex shape toward the discharge chamber 22. The volume in the discharge chamber 22 decreases and the pressure in the discharge chamber 22 rapidly increases, so that the ink droplets 12 are discharged from the nozzle holes 11 toward the recording paper 13. As described above, by continuously applying the pulse voltage in accordance with the pressure fluctuation period in the discharge chamber 22, it is possible to discharge the ink droplets 12 continuously from the nozzle holes 11.

<隔壁23の対向領域に設けられた積層膜47>
次に、図3を用いて、振動板21の隔壁23に対向する領域に設けられた積層膜47について説明する。図3は、液滴吐出ヘッドの拡大断面図を示している。なお、図3(A)は、従来の液滴吐出ヘッドの拡大断面図を示しており、図3(B)は、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの拡大断面図を示している。
<Laminated film 47 provided in the area opposite to the partition wall 23>
Next, the laminated film 47 provided in the area | region facing the partition 23 of the diaphragm 21 is demonstrated using FIG. FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of the droplet discharge head. 3A shows an enlarged cross-sectional view of a conventional droplet discharge head, and FIG. 3B shows an enlarged cross-sectional view of the droplet discharge head according to the first embodiment.

図3(A)、図3(B)に示す吐出室22は、後述するように約50〜100〔μm〕程度の深さでシリコン基板をエッチングする工程により形成される。この工程では、パターン幅のバラツキが非常に大きくなるため、隔壁23によって仕切られる吐出室22の幅に、バラツキが生じてしまう。   The discharge chamber 22 shown in FIGS. 3A and 3B is formed by a process of etching a silicon substrate at a depth of about 50 to 100 [μm] as will be described later. In this step, the variation in the pattern width becomes very large, so that the width of the discharge chamber 22 partitioned by the partition wall 23 varies.

例えば、図3(A)に示す従来の振動板21では、吐出室22の幅が、振動板21の幅Lとなる。そのため、上述したように、吐出室22の幅にバラツキが生じた場合には、振動板21の幅Lにバラツキが生じる。また、振動板21の幅Lのバラツキは、振動板21の剛性のバラツキを生じさせる。   For example, in the conventional diaphragm 21 shown in FIG. 3A, the width of the discharge chamber 22 is the width L of the diaphragm 21. Therefore, as described above, when the width of the discharge chamber 22 varies, the width L of the diaphragm 21 varies. Further, the variation in the width L of the diaphragm 21 causes the rigidity of the diaphragm 21 to vary.

これに対して、図3(B)に示す第1実施形態では、振動板21の隔壁23が設けられた側と反対側の隔壁23に対向する領域に、隔壁23に沿って振動板21の剛性を高める積層膜47として層間絶縁膜45及びパッシベーション膜46が形成されている。また、積層膜47の幅Wsは、隔壁23の幅Wcよりも広い幅となっている。   On the other hand, in the first embodiment shown in FIG. 3B, the diaphragm 21 is disposed along the partition wall 23 in a region facing the partition wall 23 on the side opposite to the side where the partition wall 23 of the diaphragm 21 is provided. An interlayer insulating film 45 and a passivation film 46 are formed as a laminated film 47 that increases rigidity. Further, the width Ws of the laminated film 47 is wider than the width Wc of the partition wall 23.

したがって、第1実施形態では、振動板21の固定端部は、積層膜47により決定(規定)される。すなわち、振動板21の幅Mは、振動板21の固定端部に形成された積層膜47の幅Wsによって決定(規定)される。また、振動板21の固定端部の剛性は、積層膜47の幅Wsによって高めることが可能となる。なお、積層膜47は、層間絶縁膜45及びパッシベーション膜46のいずれか一方又は両方を含む構成としても良い。   Therefore, in the first embodiment, the fixed end portion of the diaphragm 21 is determined (defined) by the laminated film 47. That is, the width M of the diaphragm 21 is determined (defined) by the width Ws of the laminated film 47 formed at the fixed end of the diaphragm 21. Further, the rigidity of the fixed end portion of the diaphragm 21 can be increased by the width Ws of the laminated film 47. The laminated film 47 may include any one or both of the interlayer insulating film 45 and the passivation film 46.

また、第1実施形態では、吐出室22を形成する工程におけるパターン幅のバラツキよりも精度の高い(バラツキが小さい)積層膜47の薄膜材料のパターニングにより、振動板21の低剛性部分の幅を決定(規定)することが可能となる。これにより、第1実施形態では、図3(A)と比べて振動板21の剛性が吐出室22の幅のバラツキの影響を受けにくくなり、インク液滴を吐出する際の吐出特性の安定化を図ることが可能となる。   In the first embodiment, the width of the low-rigidity portion of the vibration plate 21 is reduced by patterning the thin film material of the laminated film 47 with higher accuracy (small variation) than the variation in pattern width in the process of forming the discharge chamber 22. It becomes possible to decide (normative). As a result, in the first embodiment, the rigidity of the diaphragm 21 is less affected by variations in the width of the discharge chamber 22 than in FIG. 3A, and the discharge characteristics when ink droplets are discharged are stabilized. Can be achieved.

なお、積層膜47に用いる絶縁膜が、ヤング率の高い膜であればより薄い膜で振動板固定端の剛性を上げる効果があるため、積層膜47を例えば剛性の高いアルミナ膜、SiCやIr、Ta等の導電性の膜で成膜すればより高い効果を得ることが可能となる。   If the insulating film used for the laminated film 47 is a film having a high Young's modulus, a thinner film has the effect of increasing the rigidity of the diaphragm fixed end. Therefore, the laminated film 47 is made of, for example, a highly rigid alumina film, SiC or Ir. If a conductive film such as Ta is used, a higher effect can be obtained.

<液滴吐出ヘッド1の製造方法>
次に、図4を用いて、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図4は、本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。第1実施形態では、シリコン基板110に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成する。
<Method for Manufacturing Droplet Discharge Head 1>
Next, a manufacturing method of the droplet discharge head according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows steps of a method for manufacturing a droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, an actuator is created by depositing a diaphragm material and a piezoelectric element material on a silicon substrate 110.

図4(A)に示すように、厚み約400〔μm〕の<100>シリコン基板110の一方の表面上に、絶縁膜であるシリコン酸化物(SiO)からなるシリコン酸化膜21−1を約0.2〔μm〕と、振動板21を形成する材料となるポリシリコン21−2を約2.0〔μm〕を張り合わせたSOI基板を用いる。なお、シリコン基板110の反対側の面には、シリコン酸化膜27を形成する。 As shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 21-1 made of silicon oxide (SiO 2 ) as an insulating film is formed on one surface of a <100> silicon substrate 110 having a thickness of about 400 [μm]. An SOI substrate in which about 0.2 [μm] and about 2.0 [μm] of polysilicon 21-2 which is a material for forming the diaphragm 21 are used is used. A silicon oxide film 27 is formed on the opposite surface of the silicon substrate 110.

次に、SOI基板の表面に、パイロ(Wet)酸化法により、シリコン酸化物(SiO)からなる約0.3〔μm〕のシリコン酸化膜21−3を形成することにより、振動板21を形成する。 Next, by forming a silicon oxide film 21-3 of about 0.3 [μm] made of silicon oxide (SiO 2 ) on the surface of the SOI substrate by a pyro oxidation method, the diaphragm 21 is formed. Form.

次に、図4(B)に示すように、シリコン酸化膜21−3上に、圧電素子の下電極40となる白金(Pt)層をスパッタ法により約0.2〔μm〕成膜し、更にスパッタ法により、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる圧電材41を約2〔μm〕成膜し、その上に上電極42となる白金(Pt)層をスパッタ法により約0.1〔μm〕成膜する。   Next, as shown in FIG. 4B, a platinum (Pt) layer to be the lower electrode 40 of the piezoelectric element is formed on the silicon oxide film 21-3 by sputtering to a thickness of about 0.2 [μm]. Further, a piezoelectric material 41 made of lead zirconate titanate (PZT) is formed by sputtering to a thickness of about 2 [μm], and a platinum (Pt) layer serving as the upper electrode 42 is formed thereon by sputtering to a thickness of about 0.1 [μm]. μm] is formed.

次に、図4(C)に示すように、リソエッチ法により上電極42と圧電材41をパターニングする。これにより、振動板21の吐出室22に対向する領域に圧電素子が形成される。次に、下電極40、パターニングした圧電材41、上電極42を覆うように、プラズマCVD法により層間絶縁膜43となる絶縁膜を約0.3〔μm〕成膜し、リソエッチ法により配線コンタクトを取るためのビアホールを形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, the upper electrode 42 and the piezoelectric material 41 are patterned by a lithoetch method. Thereby, a piezoelectric element is formed in a region facing the discharge chamber 22 of the vibration plate 21. Next, an insulating film to be an interlayer insulating film 43 is formed by plasma CVD so as to cover the lower electrode 40, the patterned piezoelectric material 41, and the upper electrode 42, and wiring contact is formed by lithoetching. A via hole is formed for removing the hole.

次に、アルミ材料による配線パターンを形成後、図4(D)に示すように、層間絶縁膜43となる絶縁膜上に、アルミ配線を保護するパッシベーション膜44となる例えばシリコン窒化膜をプラズマCVD法により約0.8〔μm〕成膜する。その後、パッド開口と同時にアクチュエータ24が形成される部分と、隔壁23が形成される振動板21の対向領域との間に成膜された絶縁膜及びシリコン窒化膜をリソエッチ法により除去する。   Next, after forming a wiring pattern made of an aluminum material, as shown in FIG. 4D, a silicon nitride film, for example, serving as a passivation film 44 for protecting the aluminum wiring is formed on the insulating film to be the interlayer insulating film 43 by plasma CVD. About 0.8 [μm] is formed by the method. Thereafter, the insulating film and the silicon nitride film formed between the portion where the actuator 24 is formed simultaneously with the pad opening and the opposing region of the diaphragm 21 where the partition wall 23 is formed are removed by a lithoetch method.

これにより、アクチュエータ24が形成される部分には、圧電材41、上電極42を覆う層間絶縁膜43とパッシベーション膜44とが形成される。また、振動板21の隔壁23が形成される側と反対側の隔壁23の対向領域には、振動板21の剛性を高める層間絶縁膜45及びパッシベーション膜46を含む積層膜47が形成される。   As a result, the interlayer insulating film 43 and the passivation film 44 that cover the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 are formed in the portion where the actuator 24 is formed. A laminated film 47 including an interlayer insulating film 45 and a passivation film 46 for increasing the rigidity of the diaphragm 21 is formed in a facing region of the diaphragm 23 on the side opposite to the side where the partition wall 23 of the diaphragm 21 is formed.

次に、図4(E)に示すように、シリコン基板110の反対面にICPドライエッチングにより吐出室22、流体抵抗部25及び共通液室26となる凹部を形成する。これにより、アクチュエータ24と、積層膜47とが形成された液室基板20が完成する。   Next, as shown in FIG. 4E, recesses to be the discharge chamber 22, the fluid resistance portion 25, and the common liquid chamber 26 are formed on the opposite surface of the silicon substrate 110 by ICP dry etching. Thereby, the liquid chamber substrate 20 on which the actuator 24 and the laminated film 47 are formed is completed.

なお、上述したように、シリコン基板110を約50〜100〔μm〕の深さでエッチングして形成される吐出室22は、寸法のバラツキが非常に大きくなるため、吐出室22の幅が振動板21の幅となる構造では、吐出室22の幅のバラツキが、振動板21の幅のバラツキとなり、振動板21の幅のバラツキが、振動板21の剛性のバラツキを生じる。しかしながら、第1実施形態では、振動板21を挟んで隔壁23と対向する領域に層間絶縁膜45及びパッシベーション膜46を含む積層膜47が形成される。また、積層膜47の幅は、隔壁23の幅よりも幅が広くなるように形成されている。   Note that, as described above, the discharge chamber 22 formed by etching the silicon substrate 110 to a depth of about 50 to 100 [μm] has a very large dimensional variation, and thus the width of the discharge chamber 22 vibrates. In the structure having the width of the plate 21, the variation in the width of the discharge chamber 22 becomes the variation in the width of the vibration plate 21, and the variation in the width of the vibration plate 21 causes the variation in the rigidity of the vibration plate 21. However, in the first embodiment, the laminated film 47 including the interlayer insulating film 45 and the passivation film 46 is formed in a region facing the partition wall 23 with the vibration plate 21 interposed therebetween. The laminated film 47 is formed to have a width wider than that of the partition wall 23.

このように、振動板21の端部に寸法制御性の高い薄膜を、隔壁23の幅を越えて両側の吐出室22側にせり出すように幅広に形成することで、吐出室22の幅にバラツキが生じても、振動板21の剛性が変化し難い構造とすることが可能となる。   In this way, a thin film with high dimensional controllability is formed at the end of the diaphragm 21 so as to protrude beyond the partition wall 23 toward the discharge chambers 22 on both sides, thereby varying the width of the discharge chamber 22. Even if this occurs, a structure in which the rigidity of the diaphragm 21 does not easily change can be achieved.

次に、図4(F)に示すように、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたノズル基板10を、液室基板20の吐出室22側に接着する。   Next, as shown in FIG. 4F, the nozzle substrate 10 manufactured by high-speed electroforming with a sulfamic acid bath is bonded to the discharge chamber 22 side of the liquid chamber substrate 20.

最後に、図4(G)に示すように、別途シリコン基板110を用いてリソエッチ法で凹形状の保護空間31を形成した保護基板30を、液室基板20の圧電素子が形成されている側の面に接着する。また、圧電素子の上電極42及び下電極40と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続する。これにより、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッド1が完成する。   Finally, as shown in FIG. 4G, a protective substrate 30 in which a concave protective space 31 is separately formed using a silicon substrate 110 by a litho-etching method is connected to the side on which the piezoelectric element of the liquid chamber substrate 20 is formed. Adhere to the surface. Further, the aluminum wiring portion connected to the upper electrode 42 and the lower electrode 40 of the piezoelectric element is connected to the drive circuit. Thereby, the droplet discharge head 1 according to the first embodiment is completed.

なお、保護基板30は、<110>シリコン基板110をTMAH、KOH等のアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも良く、ガラス基板にブラスト加工で溝を形成した基板でも良い。また、保護基板30は、樹脂モールドやメタルインジェクションモールド等の成型部品でも良い。   The protective substrate 30 may be a <110> silicon substrate 110 processed by wet etching using an alkaline etching solution such as TMAH or KOH, or may be a substrate in which grooves are formed on a glass substrate by blasting. Further, the protective substrate 30 may be a molded part such as a resin mold or a metal injection mold.

また、駆動回路をアクチュエータ24が形成された液室基板20上に一体形成する際、上述したパイロ酸化法で形成したシリコン酸化膜をLOCOS酸化法で形成し、シリコン酸化膜の形成領域を選択することで、駆動回路を同一基板上に形成することもできる。   Further, when the drive circuit is integrally formed on the liquid chamber substrate 20 on which the actuator 24 is formed, the silicon oxide film formed by the pyro oxidation method described above is formed by the LOCOS oxidation method, and a region for forming the silicon oxide film is selected. Thus, the drive circuit can be formed over the same substrate.

上述したように、第1実施形態によれば、振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to increase the rigidity of the fixed end portion of the diaphragm and reduce variations in discharge characteristics.

<第2実施形態:液滴吐出ヘッド>
次に、図5を用いて、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図を示している。
なお、第2実施形態は、第1実施形態において振動板21の隔壁23の対向領域に積層された積層膜47の構成が異なる。第2実施形態では、積層膜47に更に圧電素子が含まれる。なお、その他の部分については、同一の符号を用いて、説明を省略する。
<Second Embodiment: Droplet Discharge Head>
Next, a liquid droplet ejection head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a cross-sectional view of a liquid droplet ejection head according to the second embodiment of the present invention.
The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the laminated film 47 laminated in the region facing the partition wall 23 of the diaphragm 21. In the second embodiment, the laminated film 47 further includes a piezoelectric element. In addition, about another part, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

図5に示すように、振動板21に対し、隔壁23が設けられた側の反対側の隔壁23に対向する領域には、下電極40上に圧電材48と、上電極49とが積層され、圧電素子が形成されている。また、下電極40上に積層された圧電材48と上電極49とを覆うように層間絶縁膜45とパッシベーション膜46とが積層されている。なお、圧電材48と上電極49は、第1実施形態における圧電材41と上電極42と同一の材料等により形成されたものである。   As shown in FIG. 5, a piezoelectric material 48 and an upper electrode 49 are laminated on the lower electrode 40 in a region facing the partition wall 23 on the opposite side of the diaphragm 21 from the side where the partition wall 23 is provided. A piezoelectric element is formed. An interlayer insulating film 45 and a passivation film 46 are stacked so as to cover the piezoelectric material 48 and the upper electrode 49 stacked on the lower electrode 40. The piezoelectric material 48 and the upper electrode 49 are made of the same material as the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 in the first embodiment.

このように、第2実施形態では、振動板21の隔壁23に対向する領域には、下電極40上に、圧電材48と、上電極49と、層間絶縁膜45と、パッシベーション膜46とからなる積層膜50が形成されている。また、図5に示すように、積層膜50の幅は、隔壁23の幅より広い幅で形成されている。   As described above, in the second embodiment, the piezoelectric material 48, the upper electrode 49, the interlayer insulating film 45, and the passivation film 46 are formed on the lower electrode 40 in the region facing the partition wall 23 of the diaphragm 21. A laminated film 50 is formed. Further, as shown in FIG. 5, the width of the laminated film 50 is formed wider than the width of the partition wall 23.

<液滴吐出ヘッドの製造方法>
次に、図6を用いて、第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。
<Method for manufacturing droplet discharge head>
Next, a manufacturing method of the droplet discharge head according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows steps of a method for manufacturing a droplet discharge head according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すように、第2実施形態では、第1実施形態と同様の工程を経て構成材料を積層していく。   As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the constituent materials are stacked through the same steps as in the first embodiment.

図6(B)に示すように、シリコン基板110に形成した振動板21上に、圧電素子となる下電極40と、圧電材41と、上電極42を成膜により形成した後、図6(C)に示すように、リソエッチ法により圧電材41と上電極42をパターニングする。   As shown in FIG. 6B, a lower electrode 40, a piezoelectric material 41, and an upper electrode 42, which are piezoelectric elements, are formed on the vibration plate 21 formed on the silicon substrate 110 by film formation. As shown in C), the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 are patterned by a lithoetch method.

ここで、第2実施形態では、第1実施形態とは異なり、吐出室22に対向する領域だけでなく、振動板21の隔壁23に対向する領域に対しても、圧電材41、上電極42が残るようにパターニングする。   Here, in the second embodiment, unlike the first embodiment, not only the region facing the discharge chamber 22 but also the region facing the partition wall 23 of the diaphragm 21, the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42. Is patterned so as to remain.

これにより、振動板21の吐出室22に対向する領域には、パターニングされた圧電材41と上電極42が形成され、振動板21の隔壁23に対向する領域には、パターニングされた圧電材41からなる圧電材48と、上電極42からなる上電極49とが形成される。次に、第1実施形態と同様に、層間絶縁膜43となる絶縁膜を成膜する。   As a result, the patterned piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 are formed in the region facing the discharge chamber 22 of the vibration plate 21, and the patterned piezoelectric material 41 is formed in the region facing the partition wall 23 of the vibration plate 21. A piezoelectric material 48 made of the above and an upper electrode 49 made of the upper electrode 42 are formed. Next, as in the first embodiment, an insulating film to be the interlayer insulating film 43 is formed.

次に、上述した図6(D)に示すように、第1実施形態と同様に、ビアホールを形成し、配線パターニングを経て、パッシベーション膜44となる例えばシリコン窒化膜等を成膜し、成膜された絶縁膜とシリコン窒化膜等をパターニングする。   Next, as shown in FIG. 6D described above, as in the first embodiment, via holes are formed, and after wiring patterning, for example, a silicon nitride film or the like that becomes the passivation film 44 is formed, and the film formation is performed. The formed insulating film, silicon nitride film and the like are patterned.

これにより、振動板21の吐出室22に対向する領域のアクチュエータ24となる部分には、層間絶縁膜43とパッシベーション膜44が形成される。また、振動板21の隔壁23に対向する領域には、層間絶縁膜45とパッシベーション膜46により圧電材48と上電極49とが覆われた積層膜50が形成される。   As a result, an interlayer insulating film 43 and a passivation film 44 are formed in a portion of the vibration plate 21 that becomes the actuator 24 in a region facing the discharge chamber 22. In addition, a laminated film 50 in which the piezoelectric material 48 and the upper electrode 49 are covered with the interlayer insulating film 45 and the passivation film 46 is formed in a region facing the partition wall 23 of the vibration plate 21.

次に、図6(E)に示すように、第1実施形態と同様に、シリコン基板110の反対面にICPドライエッチングにより吐出室22、流体抵抗部25及び共通液室26となる凹部を形成する。これにより、アクチュエータ24と、積層膜50とが形成された液室基板20が完成する。   Next, as shown in FIG. 6 (E), as in the first embodiment, recesses to be the discharge chamber 22, the fluid resistance portion 25, and the common liquid chamber 26 are formed on the opposite surface of the silicon substrate 110 by ICP dry etching. To do. Thereby, the liquid chamber substrate 20 in which the actuator 24 and the laminated film 50 are formed is completed.

なお、上述したように、下電極40上に形成された圧電材は、振動板21の吐出室22に対向する領域に形成された圧電材41と、振動板21の隔壁23に対向する領域に形成された圧電材48とに分離して形成されている。また、圧電材48の幅は、隔壁23の幅よりも幅が広く形成されている。   Note that, as described above, the piezoelectric material formed on the lower electrode 40 is applied to the piezoelectric material 41 formed in the region facing the discharge chamber 22 of the vibration plate 21 and the region facing the partition wall 23 of the vibration plate 21. The piezoelectric material 48 is formed separately. The width of the piezoelectric material 48 is wider than the width of the partition wall 23.

したがって、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、吐出室22の寸法のバラツキが非常に大きく、振動板21の幅のバラツキに影響を与える構造であっても、振動板21の固定端部には、寸法制御性が高く、剛性が高い圧電材48が形成されている。これにより、吐出室22の幅にバラツキが生じても、振動板21の剛性が変化し難い構造とすることが可能となる。また、圧電材48に加え、その他の積層膜も形成することで、その効果を更に高めることが可能となる。   Therefore, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the variation in the dimensions of the discharge chamber 22 is very large, and even if the width of the vibration plate 21 is affected, the vibration plate 21 is fixed. A piezoelectric material 48 having high dimensional controllability and high rigidity is formed at the end. As a result, even when the width of the discharge chamber 22 varies, it is possible to make the structure in which the rigidity of the diaphragm 21 hardly changes. In addition to the piezoelectric material 48, the effect can be further enhanced by forming other laminated films.

なお、図6(F)に示すように、第1実施形態と同様に、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたノズル基板10を、液室基板20の吐出室22側に接着する。   As shown in FIG. 6F, similarly to the first embodiment, the nozzle substrate 10 manufactured by high-speed electroforming with a sulfamic acid bath is bonded to the discharge chamber 22 side of the liquid chamber substrate 20.

最後に、図6(G)に示すように、第1実施形態と同様に、別途シリコン基板110を用いてリソエッチ法で凹形状の保護空間31を形成した保護基板30を、液室基板20の圧電素子が形成されている側の面に接着する。また、圧電素子の上電極42、下電極40、上電極49等と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続する。これにより、第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドが完成する。   Finally, as shown in FIG. 6G, similarly to the first embodiment, a protective substrate 30 in which a concave protective space 31 is separately formed using a silicon substrate 110 by a litho-etching method is formed on the liquid chamber substrate 20. Adhere to the surface on which the piezoelectric element is formed. In addition, an aluminum wiring portion connected to the upper electrode 42, the lower electrode 40, the upper electrode 49, and the like of the piezoelectric element is connected to the drive circuit. Thereby, the droplet discharge head according to the second embodiment is completed.

<第3実施形態:液滴吐出ヘッド>
次に、図7を用いて、本発明の第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図7は、本発明の第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドを説明するための図である。なお、第3実施形態では、図5に示すアクチュエータ24の圧電材41と、圧電材48とに同期された異なる駆動電圧を印加して、振動板21の剛性を調整する。
<Third Embodiment: Droplet Discharge Head>
Next, a droplet discharge head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a view for explaining a droplet discharge head according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, different driving voltages synchronized with the piezoelectric material 41 and the piezoelectric material 48 of the actuator 24 shown in FIG. 5 are applied to adjust the rigidity of the diaphragm 21.

図7(A)に示すように、圧電材41には、インク液滴を吐出する動作期間の間、インク液滴を吐出するタイミングに合わせて駆動パルスが印加される。また、図7(B)に示すように、圧電材48には、インク液滴を吐出する動作開始時に圧電材41に印加する駆動パルスと同期させたDCバイアスが印加される。   As shown in FIG. 7A, a driving pulse is applied to the piezoelectric material 41 in accordance with the timing of ejecting ink droplets during the operation period of ejecting ink droplets. Further, as shown in FIG. 7B, a DC bias synchronized with a drive pulse applied to the piezoelectric material 41 at the start of the operation of ejecting ink droplets is applied to the piezoelectric material 48.

これにより、圧電材41が動作する際、圧電材48をDCバイアスで伸縮させて、振動板21の張力を調整することが可能となる。なお、インク液滴を吐出する吐出特性は、振動板21の僅かな剛性のバラツキによって変化する。したがって、圧電材48に印加するDCバイアスの大小により振動板21の張力を調整して、液滴吐出ヘッド特性を揃えることが可能となる。このように、圧電材48には付加すべき剛性に対応して、駆動電圧を印加する。   Thereby, when the piezoelectric material 41 operates, the piezoelectric material 48 can be expanded and contracted by a DC bias, and the tension of the diaphragm 21 can be adjusted. The ejection characteristics for ejecting ink droplets vary depending on slight rigidity variations of the diaphragm 21. Therefore, it is possible to adjust the tension of the diaphragm 21 by the magnitude of the DC bias applied to the piezoelectric material 48 to make the droplet discharge head characteristics uniform. Thus, a driving voltage is applied to the piezoelectric material 48 in accordance with the rigidity to be added.

具体的には、液滴吐出ヘッドの完成後の検査工程において、圧電材48に印加するDCバイアスを調整することで、液滴吐出ヘッドの吐出特性のバラツキを小さくすることが可能となる。なお、圧電材48へのDCバイアスは常に印加した方が、制御系が簡素化できるためコストメリットが大きい。一方、DCバイアスによる圧電材48の絶縁破壊を防ぐため、圧電材41において画像データに従った駆動パルスが供給された場合にのみ、印加しても良い。   Specifically, by adjusting the DC bias applied to the piezoelectric material 48 in the inspection process after the completion of the droplet discharge head, it is possible to reduce the variation in the discharge characteristics of the droplet discharge head. Note that the DC bias applied to the piezoelectric material 48 always has a large cost merit because the control system can be simplified. On the other hand, in order to prevent dielectric breakdown of the piezoelectric material 48 due to DC bias, the piezoelectric material 41 may be applied only when a drive pulse according to image data is supplied.

上述したように、第3実施形態によれば、振動板21の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。また、振動板21の固定端部の剛性を調整することにより、吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。   As described above, according to the third embodiment, it is possible to increase the rigidity of the fixed end portion of the diaphragm 21 and reduce the variation in the discharge characteristics. Further, by adjusting the rigidity of the fixed end portion of the vibration plate 21, it is possible to reduce the variation in the discharge characteristics.

<第4実施形態:液滴吐出ヘッド>
次に、図8及び図9を用いて、本発明の第4実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図8は、本発明の第4実施形態の液室基板を保護基板側から見た場合の模式図を示している。また、図9は、図8をA−A′に沿って切断した断面図を示している。
<Fourth Embodiment: Droplet Discharge Head>
Next, a liquid droplet ejection head according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a schematic view of the liquid chamber substrate according to the fourth embodiment of the present invention as viewed from the protective substrate side. FIG. 9 shows a cross-sectional view of FIG. 8 cut along AA ′.

なお、第4実施形態は、上述した第1実施形態と比較して、振動板21の隔壁23の対向領域に積層された積層膜47の形状(構造)が異なっている。   The fourth embodiment differs from the first embodiment described above in the shape (structure) of the laminated film 47 laminated in the region facing the partition wall 23 of the diaphragm 21.

すなわち、図9に示すように、振動板21の隔壁23の対向領域には、第1実施形態と同様に、下電極40上に第1の絶縁体膜としての層間絶縁膜45−1と第2の絶縁体膜としてのパッシベーション膜46−1を含む積層膜51を形成している。一方、圧電素子を形成する上電極42上(上電極42の圧電体41と対向する側、すなわち図9の保護基板30側の面)には、第1実施形態で用いられた層間絶縁膜43とパッシベーション膜44が除去されている。   That is, as shown in FIG. 9, in the region opposite to the partition wall 23 of the diaphragm 21, as in the first embodiment, the interlayer insulating film 45-1 as the first insulator film and the first insulating film on the lower electrode 40. A laminated film 51 including a passivation film 46-1 as a second insulator film is formed. On the other hand, on the upper electrode 42 forming the piezoelectric element (on the side facing the piezoelectric body 41 of the upper electrode 42, that is, the surface on the protective substrate 30 side in FIG. 9), the interlayer insulating film 43 used in the first embodiment. The passivation film 44 is removed.

また、層間絶縁膜45−1は、圧電材41と上電極42の側面、及び上電極42の上面(図9に示す保護基板30側の面)の所定領域を覆うように延設(伸)されている。ここで、所定領域とは、例えば、上電極42の上面上の周囲面(周辺部)を示しており、上電極42の上面には層間絶縁膜45−1の開口部45−2が設けられている。また、パッシベーション膜46−1は、第1実施形態と同様に、振動板21の低剛性領域の幅を規定する機能を持った構成となっている。   Further, the interlayer insulating film 45-1 extends (extends) so as to cover the predetermined regions of the side surfaces of the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 and the upper surface of the upper electrode 42 (the surface on the side of the protective substrate 30 shown in FIG. 9). Has been. Here, the predetermined region indicates, for example, a peripheral surface (peripheral portion) on the upper surface of the upper electrode 42, and an opening 45-2 of the interlayer insulating film 45-1 is provided on the upper surface of the upper electrode 42. ing. In addition, the passivation film 46-1 has a function of defining the width of the low-rigidity region of the diaphragm 21 as in the first embodiment.

なお、パッシベーション膜46−1は、第1実施形態と同様に、剛性の高い膜を用いることが好ましく、例えば金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物等が例として挙げられ、これらから高剛性の材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、シリコンカーバイド、炭化チタン、炭化タンタル等を用いることが可能である。   As in the first embodiment, the passivation film 46-1 is preferably a highly rigid film, and examples thereof include metal nitrides, metal oxides, metal carbides, and the like. As a material, silicon nitride, aluminum nitride, titanium nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, yttrium oxide, silicon carbide, titanium carbide, tantalum carbide, or the like can be used.

また、パッシベーション膜46−1の膜厚は、振動板21の低剛性領域の幅を規定するためには厚い方が好ましいが、パッシベーション膜46−1に上述した高剛性材料を用いて厚膜にした場合、内部応力によりクラック等が発生する場合がある。そこで、上述した振動板21の低剛性領域を規定することが可能であり、クラックが発生しない膜厚として、約0.5〜4〔μm〕の範囲とすることが好ましい。   The thickness of the passivation film 46-1 is preferably thick in order to define the width of the low-rigidity region of the diaphragm 21, but the passivation film 46-1 is made thick by using the above-described high-rigidity material. In such a case, cracks or the like may occur due to internal stress. Therefore, it is possible to define the low rigidity region of the diaphragm 21 described above, and it is preferable to set the film thickness so that cracks do not occur in the range of about 0.5 to 4 [μm].

なお、例えば高剛性の材料を用いたパッシベーション膜46−1を、振動板21の隔壁23に対向する領域のみでなく、圧電素子を覆うように積層した場合、振動板21の剛性とパッシベーション膜46−1の剛性が近くなるため、例えば圧電素子に電圧を印加しても、上記図3(A)に示すような振動板21の変位を阻害してしまう場合がある。   For example, when the passivation film 46-1 using a highly rigid material is laminated so as to cover not only the region facing the partition wall 23 of the diaphragm 21 but also the piezoelectric element, the rigidity of the diaphragm 21 and the passivation film 46. For example, even when a voltage is applied to the piezoelectric element, the displacement of the diaphragm 21 as shown in FIG. 3A may be hindered.

そこで、第4実施形態では、例えば図9等に示すように、第1実施形態における圧電素子上面を覆う高剛性の材料を用いたパッシベーション膜を除去した構成することで、振動板21の変位を阻害することなく、高い変位量を得ることが可能となる。これにより、第4実施形態では、低電圧で高い吐出能力の高効率ヘッドを得ることが可能となる。   Therefore, in the fourth embodiment, for example, as shown in FIG. 9 and the like, the displacement of the diaphragm 21 is reduced by removing the passivation film using the high-rigidity material that covers the upper surface of the piezoelectric element in the first embodiment. A high amount of displacement can be obtained without hindering. Thereby, in the fourth embodiment, it is possible to obtain a high-efficiency head having a low discharge voltage and a high discharge capacity.

また、層間絶縁膜45−1は、後述するように個別引出電極と圧電素子間に設けられる膜であり、高い剛性は必要とされない。そのため、層間絶縁膜45−1は、任意の絶縁体材料を用いることが可能であり、例えば酸化物、窒化物、炭化物等が用いられ、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜が絶縁性・成膜の容易さから一般的に用いられる。   Moreover, the interlayer insulating film 45-1 is a film provided between the individual extraction electrode and the piezoelectric element as described later, and does not require high rigidity. Therefore, any insulating material can be used for the interlayer insulating film 45-1. For example, an oxide, a nitride, a carbide, or the like is used, and the silicon oxide film or the silicon nitride film is insulative / film-formed. Generally used for ease.

また、上述したように、第4実施形態では、層間絶縁膜45−1は、パッシベーション膜46−1と同様に上電極42上の一部を除去する構成とし、上電極42の上面の所定領域を被覆する構成となっている。   In addition, as described above, in the fourth embodiment, the interlayer insulating film 45-1 is configured to remove a part on the upper electrode 42 similarly to the passivation film 46-1, and a predetermined region on the upper surface of the upper electrode 42. It is the structure which coat | covers.

これにより、第4実施形態では、圧電体41の側面、及び、圧電体41、上電極42、下電極40のそれぞれの界面端を絶縁膜で保護することとなる。また、第4実施形態では、電極端部を介する上電極42と下電極40間の異常放電を防止するとともに、界面への水分の浸透を防止することが可能となる、アクチュエータの信頼性を高めることが可能となる。   Thus, in the fourth embodiment, the side surfaces of the piezoelectric body 41 and the interface ends of the piezoelectric body 41, the upper electrode 42, and the lower electrode 40 are protected by the insulating film. Further, in the fourth embodiment, the abnormal discharge between the upper electrode 42 and the lower electrode 40 through the electrode end portion can be prevented, and moisture penetration to the interface can be prevented, and the reliability of the actuator is improved. It becomes possible.

また、層間絶縁膜45−1の膜厚は、絶縁性が確保できる範囲で薄くすることが好ましいが、薄すぎる場合は、絶縁性が確保できず電極間ショートの要因となり、厚すぎる場合はアクチュエータの振動を阻害する要因となるため、膜厚は例えば約200〔nm〕〜2〔μm〕程度の範囲とすることが好ましい。   The film thickness of the interlayer insulating film 45-1 is preferably thin as long as the insulating property can be ensured. However, if it is too thin, the insulating property cannot be ensured, causing a short circuit between the electrodes. For example, the film thickness is preferably in the range of about 200 [nm] to 2 [[mu] m].

なお、上電極42の上面の一部分(図9に示す保護基板30側の面における層間絶縁膜45−1の開口部45−2)は、層間絶縁膜45−1及びパッシベーション膜46−1に覆われていない状態となる。そこで、例えば上電極42の材料には、透湿性が低く、耐湿性の高い材料を選択することで、信頼性を高めることができる。例えば、上電極42の材料としては、Au、Pt、Pd、Ir等の化学的安定性の高い貴金属材料や、酸化物導電材料等を用いることが好ましい。   A part of the upper surface of the upper electrode 42 (the opening 45-2 of the interlayer insulating film 45-1 on the surface on the protective substrate 30 side shown in FIG. 9) covers the interlayer insulating film 45-1 and the passivation film 46-1. It will be in a state that is not broken. Therefore, for example, as the material of the upper electrode 42, reliability can be improved by selecting a material having low moisture permeability and high moisture resistance. For example, as the material of the upper electrode 42, it is preferable to use a noble metal material having high chemical stability such as Au, Pt, Pd, Ir, an oxide conductive material, or the like.

ここで、上述した図8を用いて、層間絶縁膜45−1、パッシベーション膜46−1の振動板21に対する配置の仕方について説明する。図8に示すように、隔壁23で区画される吐出室22に対向する振動板21の領域には、層間絶縁膜45−1の開口部45−2と、パッシベーション膜46−1の開口部46−2とが配置されている。ここで、上電極42の上面部の幅をWu、層間絶縁膜45−1の開口部45−2の幅をWi、パッシベーション膜46−1の開口部46−2の幅をWpとすると、本実施形態では、Wi<Wu<Wpとなるように構成される。   Here, a method of arranging the interlayer insulating film 45-1 and the passivation film 46-1 with respect to the diaphragm 21 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, in the region of the diaphragm 21 facing the discharge chamber 22 defined by the partition wall 23, an opening 45-2 of the interlayer insulating film 45-1 and an opening 46 of the passivation film 46-1. -2 are arranged. Here, when the width of the upper surface of the upper electrode 42 is Wu, the width of the opening 45-2 of the interlayer insulating film 45-1 is Wi, and the width of the opening 46-2 of the passivation film 46-1 is Wp, The embodiment is configured to satisfy Wi <Wu <Wp.

例えば、パッシベーション膜46−1の開口部幅Wpは、吐出室22の幅より小さくする必要があり、更に吐出室22の加工のバラツキにより、その開口部端が隔壁23の対向領域部に重ならない位置に配置する必要がある。また、層間絶縁膜45−1の開口部幅Wiは、上電極42の上面部幅Wuに対して、上電極42を保護できるように狭くする必要があるが、狭すぎる場合には、上述したように振動板21の変位を阻害することになるため好ましくない。そこで、例えば層間絶縁膜45−1の開口部幅Wi、上電極40の上面部幅Wuの加工ばらつき等を考慮し、Wi−Wu(上電極40の上面部幅Wuから層間絶縁膜45−1の開口部幅Wiを引いた値)は、例えば約4〜20〔μm〕程度の範囲とすることが好ましい。   For example, the opening width Wp of the passivation film 46-1 needs to be smaller than the width of the discharge chamber 22, and the opening end thereof does not overlap the opposing region portion of the partition wall 23 due to processing variations of the discharge chamber 22. Must be placed in position. Further, the opening width Wi of the interlayer insulating film 45-1 needs to be narrower than the upper surface width Wu of the upper electrode 42 so that the upper electrode 42 can be protected. As described above, the displacement of the diaphragm 21 is hindered. Therefore, for example, considering the processing variation of the opening width Wi of the interlayer insulating film 45-1 and the upper surface width Wu of the upper electrode 40, Wi-Wu (from the upper surface width Wu of the upper electrode 40 to the interlayer insulating film 45-1). The value obtained by subtracting the opening width Wi) is preferably in the range of about 4 to 20 [μm], for example.

これにより、第4実施形態では、振動板21における低剛性領域の幅を高精度に規定することが可能となると同時に、吐出性能が高く、異常放電・電極間リークの少ない液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。   As a result, in the fourth embodiment, the width of the low-rigidity region in the diaphragm 21 can be defined with high accuracy, and at the same time, a liquid droplet ejection head having high ejection performance and less abnormal discharge / interelectrode leakage is obtained. It becomes possible.

<第4実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法>
次に、図10を用いて、第4実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図10は、本発明の第4実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。なお、第4実施形態では、第1実施形態と同様の製造工程を経て構成材料を積層していく。
<Method for Manufacturing Droplet Discharge Head According to Fourth Embodiment>
Next, a manufacturing method of the droplet discharge head according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows steps of a method for manufacturing a droplet discharge head according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the constituent materials are stacked through the same manufacturing process as in the first embodiment.

図10(A)に示すように、図4(B)と同様の工程により形成された振動板21に下電極40と、圧電材41と、上電極42とが積層されている。   As shown in FIG. 10A, the lower electrode 40, the piezoelectric material 41, and the upper electrode 42 are laminated on the diaphragm 21 formed by the same process as in FIG. 4B.

次に、図10(B)に示すように、例えば一般的なフォトリソグラフィ及びエッチング法等を用いて、圧電材41と、上電極42をパターニングすることで圧電素子を形成し、振動板21上の下電極40及び圧電素子を覆うように、層間絶縁膜45−1となる絶縁膜を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, a piezoelectric element is formed by patterning the piezoelectric material 41 and the upper electrode 42 using, for example, general photolithography and etching methods, and the vibration plate 21 is formed. An insulating film to be an interlayer insulating film 45-1 is formed so as to cover the lower electrode 40 and the piezoelectric element.

次に、図10(C)に示すように、上述したフォトリソグラフィ等を用いて、圧電素子の上電極40上を覆っている層間絶縁膜45−1に開口部45−2を形成すると、上電極42の上面が露出した状態となる。   Next, as shown in FIG. 10C, when the opening 45-2 is formed in the interlayer insulating film 45-1 covering the upper electrode 40 of the piezoelectric element by using the above-described photolithography or the like, The upper surface of the electrode 42 is exposed.

次に、図10(D)に示すように、層間絶縁膜45−1上に同様の方法を用いてパッシベーション膜46−1となる絶縁膜を積層し、パターニングすることで、振動板21の隔壁23が形成される側と反対側の隔壁23が形成される領域の対向領域に、パッシベーション46−1が形成される。次に、図10(E)に示すように、吐出室22を形成し、第4実施形態の機能を有する構成を得ることができる。このように、第1実施形態と同等の工程数で吐出性能を向上させることが可能となる。   Next, as shown in FIG. 10D, an insulating film to be the passivation film 46-1 is stacked on the interlayer insulating film 45-1 by using the same method and patterned, so that the partition walls of the diaphragm 21 are formed. A passivation 46-1 is formed in a region opposite to the region where the partition wall 23 on the side opposite to the side where the 23 is formed is formed. Next, as shown in FIG. 10E, a discharge chamber 22 is formed, and a configuration having the functions of the fourth embodiment can be obtained. As described above, it is possible to improve the discharge performance with the same number of steps as in the first embodiment.

上述したように、第4実施形態によれば、振動板21の隔壁23に対向する領域に形成される加工精度の高い薄膜材料パターンにより振動板21の低剛性領域の幅を規定し、吐出特性の安定化を図ることが可能となる。また、圧電素子上の積層膜が除去されるため振動板21の振動特性を向上させることが可能となる。また、工程数を増加することなく、低コストかつ安定した品質の液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。   As described above, according to the fourth embodiment, the width of the low-rigidity area of the diaphragm 21 is defined by the thin film material pattern with high processing accuracy formed in the area facing the partition wall 23 of the diaphragm 21, and the ejection characteristics Can be stabilized. Further, since the laminated film on the piezoelectric element is removed, the vibration characteristics of the diaphragm 21 can be improved. In addition, it is possible to obtain a liquid droplet ejection head with low cost and stable quality without increasing the number of steps.

<第5実施形態:液滴吐出ヘッド>
次に、図11及び図12を用いて、本発明の第5実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図11は、図8をB−B′に沿って切断した断面図を示している。また、図12は、図8をC−C′に沿って切断した断面図を示している。
<Fifth Embodiment: Droplet Discharge Head>
Next, a droplet discharge head according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 shows a cross-sectional view of FIG. 8 cut along BB ′. FIG. 12 shows a cross-sectional view of FIG. 8 taken along the line CC ′.

第5実施形態は、第4実施形態の構成において圧電素子の上電極に電圧を供給する個別引出電極を配置している。また、個別引出電極は、圧電素子の上電極上の所定領域を覆う層間絶縁膜45−1上に設けられ、層間絶縁体45−1に設けられたコンタクトホールにより、上電極42と個別引出電極とが接続される。   In the fifth embodiment, an individual extraction electrode that supplies a voltage to the upper electrode of the piezoelectric element in the configuration of the fourth embodiment is disposed. Further, the individual extraction electrode is provided on an interlayer insulating film 45-1 covering a predetermined region on the upper electrode of the piezoelectric element, and the upper electrode 42 and the individual extraction electrode are provided by a contact hole provided in the interlayer insulator 45-1. And are connected.

上述した図8を用いて第5実施形態を説明すると、液室基板20には、個別引出電極52が配置されている。また、吐出室22の長手方向端部付近の上電極42上に積層された層間絶縁膜45−1にはコンタクトホール45−3が形成されている。個別引出電極52は、層間絶縁膜45−1に形成されたコンタクトホール45−3により、上電極42と接続され、電気的に導通する。   The fifth embodiment will be described with reference to FIG. 8 described above. The individual extraction electrode 52 is disposed on the liquid chamber substrate 20. Further, a contact hole 45-3 is formed in the interlayer insulating film 45-1 laminated on the upper electrode 42 in the vicinity of the longitudinal end of the discharge chamber 22. The individual extraction electrode 52 is connected to and electrically connected to the upper electrode 42 through a contact hole 45-3 formed in the interlayer insulating film 45-1.

層間絶縁膜45−1に設けられるコンタクトホール45−3は、上述した層間絶縁膜45−1の開口部45−2とは別途形成される。コンタクトホール45−3の大きさは、個別引出電極52と上電極42とのコンタクト抵抗が十分に小さくできる範囲で小さくすることが好ましい。   The contact hole 45-3 provided in the interlayer insulating film 45-1 is formed separately from the opening 45-2 of the interlayer insulating film 45-1. The size of the contact hole 45-3 is preferably reduced within a range in which the contact resistance between the individual extraction electrode 52 and the upper electrode 42 can be sufficiently reduced.

個別引出電極52の材料には、例えば任意の金属、合金、導電性化合物等を用いることができる。個別引出電極52は、例えば、電気抵抗の小さい金属・合金を用いることで、個別引出電極52の厚みを薄くし、振動板21の変位量を阻害しない構成となるため好ましい。なお、このような金属・合金材料としては、一般的な材料を使用して、例えばAg、Al、Au、Cu等や、これらを含む合金材料等を例示することができる。また、一般的な配線材料としては、Al、Al−Si合金等が安価であり、好ましい。   As the material of the individual extraction electrode 52, for example, any metal, alloy, conductive compound, or the like can be used. The individual extraction electrode 52 is preferable because, for example, a metal / alloy having a small electric resistance is used so that the thickness of the individual extraction electrode 52 is reduced and the displacement of the diaphragm 21 is not hindered. In addition, as such a metal / alloy material, a general material can be used, for example, Ag, Al, Au, Cu, etc., an alloy material containing these, etc. can be illustrated. Moreover, as a general wiring material, Al, Al—Si alloy, etc. are preferable because they are inexpensive.

また、図11には、コンタクトホール45−3部分の短手方向の断面図が示されており、図12には、コンタクトホール45−3部分の長手方向の断面図が示されている。図11及び図12に示すように、パッシベーション膜46−1は、コンタクトホール45−3上に形成された個別引出電極52を覆うように形成される。   FIG. 11 shows a cross-sectional view in the short direction of the contact hole 45-3 portion, and FIG. 12 shows a cross-sectional view in the longitudinal direction of the contact hole 45-3 portion. As shown in FIGS. 11 and 12, the passivation film 46-1 is formed so as to cover the individual extraction electrode 52 formed on the contact hole 45-3.

第5実施形態におけるパッシベーション層46−1は、第4実施形態で説明したように、振動板21の低剛性領域の幅を規定する機能を有すると共に、コンタクトホール45−3上部の電極材料を保護する機能を有する。   As described in the fourth embodiment, the passivation layer 46-1 in the fifth embodiment has a function of defining the width of the low-rigidity region of the diaphragm 21, and protects the electrode material above the contact hole 45-3. It has the function to do.

上述したように、コンタクトホール45−3の上部側(図11及び図12に示す保護基板30側)に形成される個別引出配線52は、パッシベーション膜46−1で保護される。また、パッシベーション膜46−1は、コンタクトホール45−3の周辺部分の個別引出電極52の端部を含むように保護する。   As described above, the individual lead-out wiring 52 formed on the upper side of the contact hole 45-3 (the protection substrate 30 side shown in FIGS. 11 and 12) is protected by the passivation film 46-1. Further, the passivation film 46-1 protects the peripheral portion of the contact hole 45-3 so as to include the end portion of the individual extraction electrode 52.

これにより、層間絶縁膜45−1と個別引出電極52の界面、また上電極42と個別引出電極52の界面における接続信頼性を確保することが可能となる。   This makes it possible to ensure connection reliability at the interface between the interlayer insulating film 45-1 and the individual extraction electrode 52 and at the interface between the upper electrode 42 and the individual extraction electrode 52.

<第5実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法>
次に、図13を用いて、第5実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図13は、本発明の第5実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。なお、第5実施形態は、第4実施形態と同等の工程数で形成することが可能である。
<Method for Manufacturing Droplet Discharge Head According to Fifth Embodiment>
Next, a manufacturing method of the droplet discharge head according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows steps of a method for manufacturing a droplet discharge head according to the fifth embodiment of the present invention. Note that the fifth embodiment can be formed with the same number of steps as the fourth embodiment.

図13(A)、図13(B)は、図10(A)、図10(B)に示す第4実施形態の工程と同様の工程となる。   13A and 13B are the same steps as those of the fourth embodiment shown in FIGS. 10A and 10B.

次に、図13(C)に示すように、図10(C)に示す層間絶縁膜45−1の開口部45−2を形成する際に、上電極40上の層間絶縁膜45−1に、コンタクトホール45−3を形成する。また、コンタクトホール45−3が形成された層間絶縁膜45−1上に、個別引出電極52を例えばスパッタ法等を用いて形成する。   Next, as shown in FIG. 13C, when the opening 45-2 of the interlayer insulating film 45-1 shown in FIG. 10C is formed, the interlayer insulating film 45-1 on the upper electrode 40 is formed. Then, a contact hole 45-3 is formed. Further, the individual extraction electrode 52 is formed on the interlayer insulating film 45-1 in which the contact hole 45-3 is formed by using, for example, a sputtering method.

次に、図13(D)に示すように、パッシベーション膜46−1となる絶縁膜を、コンタクトホール45−3に形成された個別引出電極52及び層間絶縁膜45−1を覆うように積層する。次に、図13(E)に示すように、吐出室22を形成し、第5実施形態の機能を有する構成を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 13D, an insulating film to be the passivation film 46-1 is laminated so as to cover the individual extraction electrode 52 and the interlayer insulating film 45-1 formed in the contact hole 45-3. . Next, as shown in FIG. 13E, a discharge chamber 22 can be formed to obtain a configuration having the function of the fifth embodiment.

上述したように、第5実施形態では、加工精度の高い積層膜を用いて振動板21の低剛性領域を規定することができるため、吐出室の加工のバラツキによらず安定した吐出性能を得ることが可能となる。また、振動板21の変位を阻害しない構成で、個別引出電極52を保護することにより、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。また、振動板21の低剛性領域を規定する積層膜を上電極端部を保護する保護層と個別引出電極52を保護する保護層と兼ねる構成とすることで、工程数を増加させることなく、安定した吐出品質と高い信頼性の液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。   As described above, in the fifth embodiment, a low rigidity region of the diaphragm 21 can be defined using a laminated film with high processing accuracy, so that stable discharge performance can be obtained regardless of processing variations in the discharge chamber. It becomes possible. Further, by protecting the individual extraction electrode 52 with a configuration that does not hinder the displacement of the vibration plate 21, it is possible to obtain a highly reliable droplet discharge head. In addition, the laminated film that defines the low-rigidity region of the vibration plate 21 serves as a protective layer that protects the upper electrode end and a protective layer that protects the individual extraction electrode 52, without increasing the number of steps. It is possible to obtain a stable discharge quality and a highly reliable droplet discharge head.

<第6実施形態:インクカートリッジ>
次に、図14を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第6実施形態に係るインクカートリッジについて説明する。図14は、本発明の第6実施形態に係るヘッド一体型インクカートリッジの斜視図を示している。第6実施形態は、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。
<Sixth Embodiment: Ink Cartridge>
Next, an ink cartridge according to a sixth embodiment to which the above-described droplet discharge head of the present invention can be applied will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a perspective view of a head-integrated ink cartridge according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, an ink tank that supplies ink to any one of the droplet discharge heads of the above-described embodiments is integrated.

具体的には、図14に示すように、インクカートリッジ60は、ノズル基板10等を有する上述した各実施形態のいずれかのインクジェットヘッド61と、インクジェットヘッド61にインクを供給するインクタンク62とを一体化したものである。   Specifically, as illustrated in FIG. 14, the ink cartridge 60 includes the inkjet head 61 according to each of the above-described embodiments having the nozzle substrate 10 and the like, and an ink tank 62 that supplies ink to the inkjet head 61. It is an integrated one.

このように、インクカートリッジ60に上述した各実施形態による液滴吐出ヘッドを用いることで、ヘッドの信頼性向上、低コスト化を図ることが可能となるため、インクカートリッジの歩留まりや信頼性を向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図ることが可能となる。   As described above, by using the droplet discharge head according to each of the embodiments described above for the ink cartridge 60, it becomes possible to improve the reliability and the cost of the head, thereby improving the yield and reliability of the ink cartridge. In addition, the cost of the head-integrated ink cartridge can be reduced.

<第7実施形態:インクジェット記録装置>
次に、図15及び図16を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第7実施形態に係るインクジェット記録装置の一例について説明する。図15は、本発明の第7実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図を示している。また、図16は、本発明の第7実施形態に係るインクジェット記録装置の側面図を示している。
<Seventh embodiment: inkjet recording apparatus>
Next, an example of an inkjet recording apparatus according to a seventh embodiment to which the above-described droplet discharge head of the present invention can be applied will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a perspective view of an ink jet recording apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 16 is a side view of the ink jet recording apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.

第7実施形態は、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを画像形成装置であるインクジェット記録装置に搭載したものである。   In the seventh embodiment, an inkjet head that is a droplet discharge head according to the present invention is mounted on an inkjet recording apparatus that is an image forming apparatus.

図15に示すように、インクジェット記録装置70は、記録装置本体71の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部72等を収納する。また、装置本体71の下方部には、前方側から多数枚の用紙73を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)74を抜き差し自在に装着することができる。   As shown in FIG. 15, the ink jet recording apparatus 70 includes a carriage that can move in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 71, a recording head that includes the ink jet head according to the present invention mounted on the carriage, and supplies ink to the recording head. A printing mechanism 72 composed of an ink cartridge or the like is housed. Further, a paper feed cassette (or a paper feed tray) 74 capable of stacking a large number of sheets 73 from the front side can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body 71.

また、インクジェット記録装置70は、用紙73を手差しで給紙するための手差しトレイ75を開倒して、給紙カセット74或いは手差しトレイ75から給送される用紙73を取り込み、印字機構部72によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ76に排紙する。   Further, the ink jet recording apparatus 70 opens the manual feed tray 75 for manually feeding the paper 73 and takes in the paper 73 fed from the paper feed cassette 74 or the manual feed tray 75, and the printing mechanism unit 72 performs the required operation. After the image is recorded, it is discharged to a discharge tray 76 mounted on the rear side.

印字機構部72は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド81と従ガイドロッド82とでキャリッジ83を主走査方向に摺動自在に保持する。また、キャリッジ83には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド84を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。   The printing mechanism 72 holds the carriage 83 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 81 and a sub guide rod 82 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). Further, the carriage 83 is a recording composed of an ink jet head which is a droplet discharge head according to the present invention for discharging ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The head 84 is mounted with a plurality of ink discharge ports (nozzles) arranged in a direction crossing the main scanning direction, and the ink droplet discharge direction is directed downward.

また、キャリッジ83には、記録ヘッド84に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ85を交換可能に装着している。   In addition, each ink cartridge 85 for supplying ink of each color to the recording head 84 is replaceably mounted on the carriage 83.

インクカートリッジ85は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとして、ここでは各色の記録ヘッド84を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。   The ink cartridge 85 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port for supplying ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside, and a capillary tube for the porous body. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by force. Further, although the recording heads 84 of the respective colors are used here as the recording heads, one head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

ここで、キャリッジ83は、後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド81に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド82に摺動自在に載置している。キャリッジ83を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ87で回転駆動される駆動プーリ88と従動プーリ89との間にタイミングベルト90を張装し、タイミングベルト90をキャリッジ83に固定して、主走査モータ87の正逆回転によりキャリッジ83が往復駆動される。   Here, the carriage 83 is slidably fitted to the main guide rod 81 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and slidably mounted on the secondary guide rod 82 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). It is location. In order to move and scan the carriage 83 in the main scanning direction, a timing belt 90 is stretched between a driving pulley 88 and a driven pulley 89 that are rotationally driven by a main scanning motor 87, and the timing belt 90 is fixed to the carriage 83. The carriage 83 is reciprocated by forward and reverse rotation of the main scanning motor 87.

一方、給紙カセット74にセットした用紙73を記録ヘッド84の下方側に搬送するために、給紙カセット74から用紙73を分離給装する給紙ローラ91及びフリクションパッド92と、用紙73を案内するガイド部材93と、給紙された用紙73を反転させて搬送する搬送ローラ94と、搬送ローラ94の周面に押し付けられる搬送コロ95及び搬送ローラ94からの用紙73の送り出し角度を規定する先端コロ96とを設けている。搬送ローラ94は副走査モータ97によってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the paper 73 set in the paper feed cassette 74 to the lower side of the recording head 84, the paper feed roller 91 and the friction pad 92 for separating and feeding the paper 73 from the paper feed cassette 74 and the paper 73 are guided. Guide member 93, a conveyance roller 94 that reverses and conveys the fed paper 73, a conveyance roller 95 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 94, and a tip that defines a feeding angle of the paper 73 from the conveyance roller 94 A roller 96 is provided. The transport roller 94 is rotationally driven by a sub-scanning motor 97 through a gear train.

キャリッジ83の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ94から送り出された用紙73を記録ヘッド84の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材99を設けている。   Corresponding to the range of movement of the carriage 83 in the main scanning direction, there is provided a printing receiving member 99 which is a sheet guide member for guiding the sheet 73 fed from the conveying roller 94 below the recording head 84.

印写受け部材99の用紙搬送方向下流側には、用紙73を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ101、拍車102を設け、更に用紙73を排紙トレイ76に送り出す排紙ローラ103、拍車104と、排紙経路を形成するガイド部材105、106とを配設している。   A conveyance roller 101 and a spur 102 which are rotationally driven to send out the paper 73 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 99 in the paper conveyance direction, and a paper discharge roller for sending the paper 73 to the paper discharge tray 76. 103, a spur 104, and guide members 105 and 106 that form a paper discharge path are disposed.

記録時には、キャリッジ83を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド84を駆動することにより、停止している用紙73にインクを吐出して1行分を記録し、用紙73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73の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙73を排紙する。   At the time of recording, the recording head 84 is driven according to the image signal while moving the carriage 83 to eject ink onto the stopped sheet 73 to record one line, and after conveying the sheet 73 by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 73 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 73 is discharged.

また、キャリッジ83の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド84の吐出不良を回復するための回復装置107を配置している。回復装置107はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。   Further, a recovery device 107 for recovering defective ejection of the recording head 84 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage 83. The recovery device 107 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit.

キャリッジ83は、印字待機中には回復装置107側に移動して、キャッピング手段で記録ヘッド84をキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   The carriage 83 moves to the recovery device 107 side during printing standby, capping the recording head 84 by the capping unit, and keeps the ejection port portion in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド84の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等は、クリーニング手段により除去して、吐出不良を回復する。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(図示せず)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the recording head 84 is sealed by the capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port by the suction unit through the tube. Etc. are removed by the cleaning means to recover the ejection failure. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

上述したように、インクジェット記録装置70の記録ヘッド84に、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドを適用することで、振動板の駆動不良によるインク液滴の吐出不良を防ぎ、安定したインク液滴の吐出特性が得られ、画像品質を向上することが可能となる。なお、上述した実施例中に記載した膜厚等の数値や材料はこれに限ったものではない。   As described above, by applying the droplet discharge head according to any of the above-described embodiments to the recording head 84 of the inkjet recording apparatus 70, it is possible to prevent ink droplet discharge failure due to vibration plate drive failure and to stabilize Ink droplet ejection characteristics can be obtained, and the image quality can be improved. In addition, the numerical values and materials such as the film thickness described in the above-described embodiments are not limited to this.

上述したように、振動板の隔壁に対向する領域に、振動板材料とは異なるアクチュエータの構成材料によって積層膜を形成し、積層膜の幅を隔壁の幅よりも広くすることで、振動板の固定端部の剛性を上げ、振動板の剛性のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。また、加工幅のバラツキが少ない薄膜材料のパターンにより、振動板の低剛性部分の幅を決定(規定)するため、吐出室の加工幅のバラツキによる影響が低減され、吐出特性の安定化を図ることが可能となる。   As described above, a laminated film is formed of an actuator constituent material different from the diaphragm material in a region facing the diaphragm of the diaphragm, and the width of the laminated film is wider than the width of the diaphragm. It is possible to increase the rigidity of the fixed end portion and reduce the variation in discharge characteristics due to the variation in rigidity of the diaphragm. In addition, the width of the low-rigidity part of the diaphragm is determined (specified) by a thin film material pattern with little variation in the processing width, so that the influence of the variation in the processing width of the discharge chamber is reduced and the discharge characteristics are stabilized. It becomes possible.

また、従来の工法と比べて工程数を増やすことなく、振動板の剛性のバラツキを低減し、低コストで、安定した品質の振動板を形成して、低コストと信頼性が両立する液滴吐出ヘッドを製作することが可能となる。   In addition, the number of steps is not increased compared to conventional methods, and the variation in the rigidity of the diaphragm is reduced, forming a diaphragm of stable quality at a low cost, achieving both low cost and reliability. An ejection head can be manufactured.

また、振動板の隔壁に対向する領域に圧電材を設け、圧電材の幅を隔壁の幅よりも広くすることで、振動板の固定端部の剛性を上げ、振動板の剛性のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。また、加工幅のバラツキの少ない圧電材により、振動板の低剛性部分の幅を決定(規定)するため、吐出室の加工幅のバラツキによる影響が低減され、吐出特性の安定化を図ることが可能となる。   In addition, by providing a piezoelectric material in the region facing the diaphragm of the diaphragm and making the width of the piezoelectric material wider than the width of the diaphragm, the rigidity of the fixed end of the diaphragm is increased, and ejection due to variations in the rigidity of the diaphragm It becomes possible to reduce variation in characteristics. In addition, since the width of the low-rigidity portion of the diaphragm is determined (defined) by the piezoelectric material with less variation in the processing width, the influence of variations in the processing width of the discharge chamber is reduced, and the discharge characteristics can be stabilized. It becomes possible.

また、振動板の隔壁に対向する領域に設けられた第1の圧電材と、振動板の吐出室に対向する領域に設けられた第2の圧電材に異なる駆動パルス電圧を印加し、例えば、第1の圧電材に画像データに従ったパルス電圧を印加する際に、第2の圧電材に電圧を印加して収縮させる。これにより、振動板のテンション(張力)を変化させ、吐出性能を制御することが可能となる。   Further, different drive pulse voltages are applied to the first piezoelectric material provided in the region facing the partition wall of the diaphragm and the second piezoelectric material provided in the region facing the discharge chamber of the diaphragm, for example, When a pulse voltage according to image data is applied to the first piezoelectric material, a voltage is applied to the second piezoelectric material to cause contraction. As a result, it is possible to control the ejection performance by changing the tension of the diaphragm.

また、第2の圧電材にDCバイアスを印加し収縮させ、吐出室の振動板の張力に複雑な制御系を設けずに一定に制御することで、振動板が動作する際の振動板の剛性のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。これにより、低コストと信頼性が両立する液滴吐出ヘッドを製作することが可能となる。   In addition, by applying a DC bias to the second piezoelectric material to cause contraction and controlling the tension of the diaphragm in the discharge chamber to be constant without providing a complicated control system, the rigidity of the diaphragm when the diaphragm operates It is possible to reduce the variation in the discharge characteristics due to the variation in the above. This makes it possible to manufacture a droplet discharge head that achieves both low cost and reliability.

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications, within the scope of the gist of the present invention described in the claims, It can be changed.

1 液滴吐出ヘッド
10 ノズル基板
11 ノズル孔
12 インク液滴
13 記録紙
20 液室基板
21 振動板
21−1,21−3 シリコン酸化膜
21−2 ポリシリコン
22 吐出室
23 隔壁
24 アクチュエータ
25 流動抵抗部
26 共通液室
30 保護基板
31 保護空間
32 柱
33 インク供給孔
40 下電極
41,48 圧電材
42,49 上電極
43,45,45−1 層間絶縁膜
44,46,46−1 パッシベーション膜
45−2 層間絶縁膜開口部
45−3 コンタクトホール
46−2 パッシベーション膜開口部
47,50,51 積層膜
52 個別引出電極
60 インクカートリッジ
61 インクジェットヘッド
62 インクタンク
70 インクジェット記録装置
71 記録装置本体
72 印字機構部
73 用紙
74 給紙カセット
75 手差しトレイ
76 排紙トレイ
81 主ガイドロッド
82 従ガイドロッド
83 キャリッジ
84 記録ヘッド
85 インクカートリッジ
87 主走査モータ
88 駆動プーリ
89 従動プーリ
90 タイミングベルト
91 給紙ローラ
92 フリクションパッド
93 ガイド部材
94 搬送ローラ
95 搬送コロ
96 先端コロ
97 副走査モータ
99 印写受け部材
101 搬送コロ
102,104 拍車
103 排紙ローラ
105,106 ガイド部材
107 回復装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 10 Nozzle board | substrate 11 Nozzle hole 12 Ink droplet 13 Recording paper 20 Liquid chamber board | substrate 21 Diaphragm 21-1, 21-3 Silicon oxide film 21-2 Polysilicon 22 Discharge chamber 23 Partition 24 Actuator 25 Flow resistance Unit 26 Common liquid chamber 30 Protective substrate 31 Protective space 32 Column 33 Ink supply hole 40 Lower electrodes 41, 48 Piezoelectric materials 42, 49 Upper electrodes 43, 45, 45-1 Interlayer insulating films 44, 46, 46-1 Passivation film 45 -2 Interlayer insulating film opening 45-3 Contact hole 46-2 Passivation film opening 47, 50, 51 Laminated film 52 Individual extraction electrode 60 Ink cartridge 61 Inkjet head 62 Ink tank 70 Inkjet recording apparatus 71 Recording apparatus main body 72 Printing mechanism Section 73 Paper 74 Paper feed cassette 75 Manual feed tray 76 Tray 81 Main guide rod 82 Subordinate guide rod 83 Carriage 84 Recording head 85 Ink cartridge 87 Main scanning motor 88 Drive pulley 89 Driven pulley 90 Timing belt 91 Feed roller 92 Friction pad 93 Guide member 94 Transport roller 95 Transport roller 96 Tip roller 97 Sub-scanning motor 99 Printing receiving member 101 Conveying rollers 102, 104 Spur 103 Paper discharge rollers 105, 106 Guide member 107 Recovery device

特開2007−210198号公報JP 2007-210198 A 特許第3954813号公報Japanese Patent No. 3954813 特許第4068784号公報Japanese Patent No. 4068784 特許第4117504号公報Japanese Patent No. 4117504

Claims (11)

液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を備え、
前記積層膜の幅は、前記隔壁の幅よりも広いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets, a vibration plate capable of vibration, and a discharge chamber formed corresponding to each of the nozzle holes are partitioned between the nozzle plate and the vibration plate. A liquid droplet ejection head comprising: a partition; and a pressure generating means for generating a pressure to pressurize the liquid in the ejection chamber for each ejection chamber by displacing and deforming the diaphragm.
In a region facing the partition on the opposite side of the diaphragm on which the partition is provided, a laminated film that increases the rigidity of the diaphragm along the partition is provided.
The droplet discharge head according to claim 1, wherein the width of the laminated film is wider than the width of the partition wall.
前記積層膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のいずれか一方又は両方を含むことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the stacked film includes one or both of a silicon oxide film and a silicon nitride film. 前記積層膜は、圧電素子を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the laminated film includes a piezoelectric element. 前記圧電素子に駆動電圧を印加することにより、前記振動板の剛性を調整することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。   4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the rigidity of the diaphragm is adjusted by applying a drive voltage to the piezoelectric element. 5. 前記圧力発生手段と、前記圧電素子とに同期された異なる駆動電圧を印加することを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 4, wherein different driving voltages synchronized with the pressure generating unit and the piezoelectric element are applied. 前記圧電素子には付加すべき剛性に対応して、前記駆動電圧が印加されることを特徴とする請求項4又は5に記載の液滴吐出ヘッド。   6. The liquid droplet ejection head according to claim 4, wherein the driving voltage is applied to the piezoelectric element in accordance with rigidity to be added. 前記圧力発生手段は、前記振動板の前記吐出室が設けられた側と反対側の前記吐出室に対向する領域に沿って、下電極、圧電体層、上電極を含む圧電素子を有し、
前記積層膜は、前記振動板上に形成された第1の絶縁体膜と、前記第1の絶縁体膜上に形成された第2の絶縁体膜の2層を含み、
前記第1の絶縁体膜は、前記圧電素子の前記上電極上の所定領域を覆うように延設されることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
The pressure generating means has a piezoelectric element including a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode along a region facing the discharge chamber on the side opposite to the side where the discharge chamber is provided on the diaphragm.
The laminated film includes two layers of a first insulator film formed on the diaphragm and a second insulator film formed on the first insulator film,
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the first insulator film extends so as to cover a predetermined region on the upper electrode of the piezoelectric element.
前記圧電素子の上電極に電圧を供給する個別引出電極を有し、
前記個別引出電極は、前記上電極上の所定領域を覆う前記第1の絶縁体膜上に設けられ、前記第1の絶縁体膜に設けられたコンタクトホールにより、前記上電極と前記個別引出電極が接続されることを特徴とする請求項7に記載の液滴吐出ヘッド。
An individual extraction electrode for supplying a voltage to the upper electrode of the piezoelectric element;
The individual extraction electrode is provided on the first insulator film covering a predetermined region on the upper electrode, and the upper electrode and the individual extraction electrode are formed by a contact hole provided in the first insulator film. The droplet discharge head according to claim 7, wherein the droplet discharge head is connected.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとが一体化されたことを特徴とするインクカートリッジ。
A droplet discharge head according to any one of claims 1 to 8,
An ink cartridge comprising an ink tank for supplying ink to the droplet discharge head.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1. 液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を各吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を、前記隔壁の幅よりも広く形成する積層膜形成工程を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets, a vibration plate capable of vibration, and a discharge chamber formed corresponding to each of the nozzle holes are partitioned between the nozzle plate and the vibration plate. Droplet discharge head manufacturing method for manufacturing a droplet discharge head comprising: a partition wall; and pressure generating means for generating pressure to pressurize the liquid in the discharge chamber for each discharge chamber by displacing and deforming the diaphragm Because
A laminated film that forms a laminated film that increases the rigidity of the diaphragm along the partition in a region facing the partition opposite to the side on which the partition is provided of the diaphragm wider than the width of the partition. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising a forming step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014213480A (en) * 2013-04-23 2014-11-17 株式会社リコー Liquid droplet discharge head and image forming apparatus

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