JP2016036978A - Actuator substrate, liquid discharge member, liquid cartridge and image formation device - Google Patents

Actuator substrate, liquid discharge member, liquid cartridge and image formation device Download PDF

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黒田 隆彦
Takahiko Kuroda
隆彦 黒田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a recess which can efficiently suppress the outflow of an adhesive agent on an adhesive surface without increasing the manufacturing process.SOLUTION: In an actuator substrate which applies a drive voltage signal to an electromechanical conversion element 101 via a wiring pattern 108 formed by removing a non-wiring part after forming a wiring material layer on one surface side of a displacement plate on which the electromechanical conversion element 101 is provided and displaces the displacement plate by deforming the electromechanical conversion element, an adhesion object member is adhered onto a wiring material layer 108', and a recess 109a capable of storing an adhesive agent is formed on the adhesive surface or in the vicinity of the adhesive surface of the wiring material layer to which the adhesion object member is adhered.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、印加する駆動電圧信号に応じて圧電素子等の電気機械変換素子を変形させることにより変位板を変位させるアクチュエータ基板、並びに、これを用いた液体吐出部材、液体カートリッジ及び画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an actuator substrate that displaces a displacement plate by deforming an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element in accordance with an applied drive voltage signal, and a liquid ejection member, a liquid cartridge, and an image forming apparatus using the same. Is.

この種のアクチュエータ基板においては、例えば、インクジェット記録装置の液体吐出部材のノズル孔から加圧液室内の液体を吐出させるために加圧液室を加圧するものが知られている。   In this type of actuator substrate, for example, one that pressurizes the pressurized liquid chamber in order to eject the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole of the liquid ejection member of the ink jet recording apparatus is known.

特許文献1に記載されている液体噴射ヘッド(液体吐出部材)においては、圧力発生室(加圧液室)等が形成された流路形成基板にノズルプレートが接着剤により接着されている。また、流路形成基板のノズルプレート側とは反対側には、弾性膜(変位板)が形成され、その弾性膜の上に圧電素子が形成されている。このようにして圧電素子が形成された弾性膜の上には、圧電素子に駆動電圧信号を印加するための配線パターンが形成される。そして、このような流路形成基板の圧電素子側すなわち弾性膜の圧電素子側には、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した圧電素子保持部が形成されたシリコン単結晶基板(接着対象部材)が、接着剤により接着されている。この液体噴射ヘッドにおいて、流路形成基板の圧電素子側(弾性膜の圧電素子側)に接着されるシリコン単結晶基板上の接着面には、余分な接着剤を収容するための凹部が形成されている。これにより、余分な接着剤が接着面から流れ出ることが防止されている。   In the liquid ejecting head (liquid ejecting member) described in Patent Document 1, a nozzle plate is bonded with an adhesive to a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber (pressurized liquid chamber) and the like are formed. Further, an elastic film (displacement plate) is formed on the side opposite to the nozzle plate side of the flow path forming substrate, and a piezoelectric element is formed on the elastic film. A wiring pattern for applying a drive voltage signal to the piezoelectric element is formed on the elastic film on which the piezoelectric element is formed in this manner. Then, a silicon single crystal substrate (adhesive) in which a piezoelectric element holding portion that secures a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element is formed on the piezoelectric element side of the flow path forming substrate, that is, the piezoelectric element side of the elastic film. The target member is bonded with an adhesive. In this liquid ejecting head, a concave portion for accommodating excess adhesive is formed on the bonding surface on the silicon single crystal substrate that is bonded to the piezoelectric element side (the piezoelectric element side of the elastic film) of the flow path forming substrate. ing. This prevents excess adhesive from flowing out of the adhesive surface.

しかしながら、特許文献1に記載の構成においては、シリコン単結晶基板を厚さ方向の途中までエッチング(ハーフエッチング)して、接着面となる箇所に凹部を形成する。この場合、製造工程中に、シリコン単結晶基板の接着面の凹部を形成するためのエッチング処理を追加する必要がある。しかも、シリコン単結晶基板に対するエッチング処理では、一般に、凹部の寸法や形状の自由度が低いので、接着剤の流れだしを抑制できる効率的な凹部パターンを形成することが難しい。   However, in the configuration described in Patent Document 1, the silicon single crystal substrate is etched halfway in the thickness direction to form a concave portion at a location to be an adhesion surface. In this case, it is necessary to add an etching process for forming a recess in the bonding surface of the silicon single crystal substrate during the manufacturing process. In addition, in the etching process for the silicon single crystal substrate, since the degree of freedom of the size and shape of the recess is generally low, it is difficult to form an efficient recess pattern that can suppress the flow of the adhesive.

上述した課題を解決するため、本発明は、変位板の一方の面上に設けられる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子が設けられた後の前記変位板の前記一方の面側に配線材料層を形成した後に非配線部分を除去して形成される配線パターンと、前記変位板の前記一方の面側に、直接又は中間部材を介して間接的に、接着剤により接着される接着対象部材とを備え、前記配線パターンを介して前記電気機械変換素子に印加される駆動電圧信号に応じて該電気機械変換素子を変形させることにより前記変位板を変位させるアクチュエータ基板において、前記接着対象部材は、前記配線材料層の上に接着され、前記接着対象部材が接着される前記配線材料層の接着面内又は該配線材料層の接着面近傍に、接着剤を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the present invention provides an electromechanical conversion element provided on one surface of a displacement plate, and wiring on the one surface side of the displacement plate after the electromechanical conversion element is provided. A wiring pattern formed by removing a non-wiring portion after forming a material layer, and an object to be bonded to the one surface side of the displacement plate directly or indirectly via an intermediate member A member to be bonded, wherein the displacement plate is displaced by deforming the electromechanical conversion element according to a drive voltage signal applied to the electromechanical conversion element via the wiring pattern. Is formed on the wiring material layer, and in the bonding surface of the wiring material layer to which the member to be bonded is bonded, or in the vicinity of the bonding surface of the wiring material layer, a recess capable of accommodating an adhesive is formed. It is characterized in.

本発明によれば、製造工程を増やすことなく、接着剤の流れだしを効率的に抑制できる凹部を接着面に形成することができるという優れた効果が奏される。   According to the present invention, there is an excellent effect that a concave portion capable of efficiently suppressing the flow of the adhesive can be formed on the adhesive surface without increasing the number of manufacturing steps.

実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す透視斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of an ink jet recording apparatus according to an embodiment. 同インクジェット記録装置の機構部の側面図である。It is a side view of the mechanism part of the ink jet recording apparatus. 液滴吐出ヘッド及びインクカートリッジが一体化したカートリッジの例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a cartridge in which a droplet discharge head and an ink cartridge are integrated. 同インクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドの内部構成を示す部分破断した斜視図である。FIG. 2 is a partially broken perspective view showing an internal configuration of a droplet discharge head in the ink jet recording apparatus. 同液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータ基板の上面図である。It is a top view of an actuator substrate constituting the droplet discharge head. 図5中A−A’における液滴吐出ヘッドの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the droplet discharge head taken along line A-A ′ in FIG. 5. 図5中C−C’における液滴吐出ヘッド50の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the droplet discharge head 50 taken along C-C ′ in FIG. 5. (a)〜(d)は、同液滴吐出ヘッドの製造工程の前段部分を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the cross section orthogonal to the row direction of a nozzle hole, in order to demonstrate the front | former stage part of the manufacturing process of the droplet discharge head. (a)〜(c)は、同液滴吐出ヘッドの製造工程の中段部分を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the cross section orthogonal to the arrangement direction of a nozzle hole, in order to demonstrate the middle step part of the manufacturing process of the droplet discharge head. (a)〜(c)は、同液滴吐出ヘッドの製造工程の後段部分を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the cross section orthogonal to the arrangement direction of a nozzle hole, in order to demonstrate the back | latter stage part of the manufacturing process of the droplet discharge head. (a)は、引き出し配線が形成された直後のアクチュエータ基板の一部を示す上面図である。(b)は、引き出し配線の形成後に形成されるパッシベーション膜が形成された状態のアクチュエータ基板の一部を示す上面図である。(A) is a top view showing a part of the actuator substrate immediately after the lead-out wiring is formed. (B) is a top view showing a part of the actuator substrate in a state where a passivation film formed after the formation of the lead-out wiring is formed. (a)は、同アクチュエータ基板における保持基板用接着面近傍に形成される凹部の形状パターンを示す平面図である。(b)は、凹部の他の形状パターンを示す平面図である。(A) is a top view which shows the shape pattern of the recessed part formed in the adhesion surface for holding | maintenance boards in the actuator board | substrate. (B) is a top view which shows the other shape pattern of a recessed part. 図12(a)中E−E’におけるアクチュエータ基板の断面図である。It is sectional drawing of the actuator board | substrate in E-E 'in Fig.12 (a). 凹部の深さの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the depth of a recessed part. 凹部の深さの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the depth of a recessed part. 凹部の深さの更に他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another example of the depth of a recessed part.

以下、本発明に係るアクチュエータ基板を有する液体吐出部材としての液滴吐出ヘッドを、画像形成装置としてのインクジェット記録装置に適用した一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment in which a droplet discharge head as a liquid discharge member having an actuator substrate according to the present invention is applied to an ink jet recording apparatus as an image forming apparatus will be described.

図1は、本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す透視斜視図である。
図2は、本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図1及び図2に示すインクジェット記録装置は、装置本体の内部に主走査方向へ移動可能なキャリッジ1を備えている。このキャリッジ1には、液滴吐出ヘッド50及び液滴吐出ヘッド50に対してインクを供給するインクカートリッジ2等が搭載れている。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the ink jet recording apparatus of this embodiment.
FIG. 2 is a side view of a mechanism portion of the ink jet recording apparatus according to the present embodiment.
The ink jet recording apparatus shown in FIGS. 1 and 2 includes a carriage 1 that can move in the main scanning direction inside the apparatus main body. The carriage 1 includes a droplet discharge head 50 and an ink cartridge 2 that supplies ink to the droplet discharge head 50.

液滴吐出ヘッド50及びインクカートリッジ2は、図3に示すようには、これらを一体化した構成としてもよい。このように液滴吐出ヘッド50及びインクカートリッジ2が一体となった構成では、液滴吐出ヘッド50のアクチュエータ基板を高精度化、高密度化、および高信頼化することが容易となる。よって、歩留まりや信頼性を向上することができ、低コスト化を図ることができる。   As shown in FIG. 3, the droplet discharge head 50 and the ink cartridge 2 may have a configuration in which these are integrated. Thus, with the configuration in which the droplet discharge head 50 and the ink cartridge 2 are integrated, it becomes easy to increase the accuracy, density, and reliability of the actuator substrate of the droplet discharge head 50. Thus, yield and reliability can be improved, and cost can be reduced.

装置本体の下方部には、前方側(図2中左側)から多数枚の記録材30を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)4が抜き差し自在に装着されている。また、記録材30を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ5も有している。給紙カセット4あるいは手差しトレイ5から給送される記録材30は、印字機構部3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6に排紙される。なお、記録材30は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の材質の媒体を含むものとする。   A paper feed cassette (or a paper feed tray) 4 on which a large number of recording materials 30 can be stacked from the front side (left side in FIG. 2) is detachably attached to the lower part of the apparatus main body. Further, it also has a manual feed tray 5 that is opened to manually feed the recording material 30. The recording material 30 fed from the paper feed cassette 4 or the manual feed tray 5 records a required image by the printing mechanism unit 3 and then is discharged to a paper discharge tray 6 mounted on the rear side. The recording material 30 includes a medium made of a material such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics.

印字機構部3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7と従ガイドロッド8とでキャリッジ1を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ1には、複数のインク吐出口(ノズル孔)が主走査方向と直交する副走査方向に配列され、液滴吐出方向が下方に向くように、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴(液滴)を吐出する液滴吐出ヘッド50が装着されている。また、キャリッジ1には、液滴吐出ヘッド50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2を交換可能に装着している。   The printing mechanism unit 3 holds the carriage 1 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 7 and a sub guide rod 8 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). In the carriage 1, a plurality of ink discharge ports (nozzle holes) are arranged in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and yellow (Y), cyan (C), A droplet discharge head 50 for discharging ink droplets (droplets) of each color of magenta (M) and black (Bk) is mounted. In addition, each ink cartridge 2 for supplying ink of each color to the droplet discharge head 50 is mounted on the carriage 1 in a replaceable manner.

インクカートリッジ2は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド50へインクを供給する供給口が設けられている。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液滴吐出ヘッド50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、液滴吐出ヘッド50としては、色ごとに異なる液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の液滴吐出ヘッドでもよい。   The ink cartridge 2 is provided with an air opening communicating with the atmosphere above, and a supply opening supplying ink to the droplet discharge head 50 below. A porous body filled with ink is contained inside, and the ink supplied to the droplet discharge head 50 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, as the droplet discharge head 50, a different droplet discharge head is used for each color, but a single droplet discharge head having nozzles for discharging ink droplets of each color may be used.

キャリッジ1は、後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド7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8に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ1を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ9aで回転駆動される駆動プーリ10と従動プーリ11との間にタイミングベルト12を張装している。このタイミングベルト12をキャリッジ1に固定し、主走査モータ9aの正逆回転によりキャリッジ1が往復に走査される。   The carriage 1 is slidably fitted to the main guide rod 7 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the secondary guide rod 8 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). Yes. In order to move and scan the carriage 1 in the main scanning direction, a timing belt 12 is stretched between a driving pulley 10 and a driven pulley 11 that are rotationally driven by a main scanning motor 9a. The timing belt 12 is fixed to the carriage 1, and the carriage 1 is reciprocally scanned by forward and reverse rotation of the main scanning motor 9a.

また、本インクジェット記録装置は、給紙カセット4から記録材30を分離給装する給紙ローラ13及びフリクションパッド14、記録材30を案内するガイド部材15、給紙された記録材30を反転させて搬送する搬送ローラ16なども備えている。更に、この搬送ローラ16の周面に押し付けられる搬送コロ17及び搬送ローラ16からの記録材30の送り出し角度を規定する先端コロ18も有している。搬送ローラ16は副走査モータ9bによってギヤ列を介して回転駆動される。   The ink jet recording apparatus also reverses the paper feed roller 13 and the friction pad 14 for separating and feeding the recording material 30 from the paper feed cassette 4, the guide member 15 for guiding the recording material 30, and the fed recording material 30. And a transporting roller 16 for transporting. Further, a conveyance roller 17 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 16 and a leading end roller 18 that defines the feeding angle of the recording material 30 from the conveyance roller 16 are also provided. The conveyance roller 16 is rotationally driven through a gear train by the sub-scanning motor 9b.

また、キャリッジ1の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ16から送り出された記録材30を液滴吐出ヘッド50の下方側で案内するため、用紙ガイド部材である印写受け部材19も有している。この印写受け部材19の用紙搬送方向下流側には、記録材30を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ20と拍車21を設け、さらに記録材30を排紙トレイ6に送り出す排紙ローラ23と拍車24と、排紙経路を形成するガイド部材25,26とを配設している。   Further, in order to guide the recording material 30 fed from the conveying roller 16 corresponding to the moving range of the carriage 1 in the main scanning direction on the lower side of the droplet discharge head 50, the printing receiving member 19 which is a paper guide member is also provided. Have. A conveyance roller 20 and a spur 21 which are rotationally driven to send the recording material 30 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 19 in the paper conveyance direction, and the recording material 30 is further sent to the paper discharge tray 6. A paper discharge roller 23, a spur 24, and guide members 25 and 26 that form a paper discharge path are disposed.

インクジェット記録装置で画像を記録する際、キャリッジ1を移動させながら、画像信号に応じて液滴吐出ヘッド50を駆動することにより、停止している記録材30にインクを吐出して1行分を記録し、その後、記録材30を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または記録材30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、記録材30を排紙する。   When an image is recorded by the ink jet recording apparatus, by moving the carriage 1 and driving the droplet discharge head 50 according to the image signal, the ink is discharged onto the recording material 30 that has stopped, and one line is left. After recording, the recording material 30 is conveyed by a predetermined amount, and then the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the recording material 30 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the recording material 30 is discharged.

また、キャリッジ1の移動方向一端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド50の吐出不良を回復するための回復装置27を配置している。回復装置27はそれぞれ図示していないキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ1は、印字待機中には回復装置27側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド50をキャッピングしてノズル孔の湿潤状態を保つことによりインクの乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、すべてのノズル孔のインクの粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   Further, a recovery device 27 for recovering the ejection failure of the droplet ejection head 50 is disposed at a position outside the recording area on one end side in the moving direction of the carriage 1. The recovery device 27 has a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit, which are not shown. The carriage 1 is moved to the recovery device 27 side during printing standby and capping the droplet discharge head 50 by the capping unit to keep the nozzle hole wet, thereby preventing discharge failure due to ink drying. Further, by ejecting ink not related to recording during recording or the like, the viscosity of ink in all nozzle holes is made constant, and stable ejection performance is maintained.

更に、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド50のノズル孔を密封し、チューブを通して吸引手段でノズル孔からインクとともに気泡等を吸い出す。これにより、ノズル面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   Further, when a discharge failure occurs, the nozzle hole of the droplet discharge head 50 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the nozzle hole with the suction unit through the tube. As a result, ink or dust adhering to the nozzle surface is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. Further, 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.

次に、液滴吐出ヘッド50の構成について説明する。
図4は、本実施形態の液滴吐出ヘッド50の内部構成を示す部分破断した斜視図である。
図5は、液滴吐出ヘッド50を構成するアクチュエータ基板の上面図である。
図6は、図5中A−A’における液滴吐出ヘッド50の断面図である。
図7は、図5中C−C’における液滴吐出ヘッド50の断面図である。
Next, the configuration of the droplet discharge head 50 will be described.
FIG. 4 is a partially broken perspective view showing the internal configuration of the droplet discharge head 50 of the present embodiment.
FIG. 5 is a top view of the actuator substrate constituting the droplet discharge head 50.
6 is a cross-sectional view of the droplet discharge head 50 taken along line AA ′ in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the droplet discharge head 50 taken along the line CC ′ in FIG.

本実施形態の液滴吐出ヘッド50は、主に、アクチュエータ基板100と、保持基板200と、ノズル基板300とから構成されている。アクチュエータ基板100は、変位板としての振動板102の素子取付面(図中上面)上に、液体吐出エネルギーを発生させる電気機械変換素子としての圧電素子101を備えている。本実施形態における圧電素子101は、図6に示すように、下部電極である共通電極層101−1と上部電極である個別電極層101−2との間に圧電体層101−3が挟まれた構成となっている。また、アクチュエータ基板100は、振動板102の素子取付面とは反対側の面(図中下面)に隔壁部103を備えている。振動板102と隔壁部103とノズル基板300によって囲まれる空間が加圧液室104となる。また、アクチュエータ基板100により、流体抵抗部105及び共通液室106も形成される。   The droplet discharge head 50 of this embodiment is mainly composed of an actuator substrate 100, a holding substrate 200, and a nozzle substrate 300. The actuator substrate 100 includes a piezoelectric element 101 as an electromechanical conversion element that generates liquid discharge energy on an element mounting surface (upper surface in the drawing) of a vibration plate 102 as a displacement plate. In the piezoelectric element 101 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, a piezoelectric layer 101-3 is sandwiched between a common electrode layer 101-1 that is a lower electrode and an individual electrode layer 101-2 that is an upper electrode. It becomes the composition. In addition, the actuator substrate 100 includes a partition wall 103 on the surface (lower surface in the drawing) opposite to the element mounting surface of the diaphragm 102. A space surrounded by the diaphragm 102, the partition wall 103, and the nozzle substrate 300 is a pressurized liquid chamber 104. In addition, the fluid resistance portion 105 and the common liquid chamber 106 are also formed by the actuator substrate 100.

保持基板200は、インクカートリッジ2からのインクを供給するインク供給口201を備えており、アクチュエータ基板100に接合されることにより、共通インク流路202と、アクチュエータ基板100の振動板102が撓んで変位できる空間を形成するザグリ203とを形成する。保持基板200は、シリコンエッチング、プラスチック成型品等により形成できる。図5中符号Dで示すアクチュエータ基板100上の領域は、保持基板200によって覆われる領域である。   The holding substrate 200 includes an ink supply port 201 that supplies ink from the ink cartridge 2. When the holding substrate 200 is joined to the actuator substrate 100, the common ink flow path 202 and the vibration plate 102 of the actuator substrate 100 are bent. A counterbore 203 that forms a space that can be displaced is formed. The holding substrate 200 can be formed by silicon etching, plastic molding, or the like. A region on the actuator substrate 100 indicated by a symbol D in FIG. 5 is a region covered with the holding substrate 200.

ノズル基板300は、個々の加圧液室104に対応した位置にノズル孔301が形成されている。ノズル基板300は、例えばSUSからなる板に対して、パンチ加工、エッチング、シリコンエッチング、ニッケル電気鋳造、樹脂レーザー加工などを施すことにより形成されたものを用いることができる。   In the nozzle substrate 300, nozzle holes 301 are formed at positions corresponding to the individual pressurized liquid chambers 104. As the nozzle substrate 300, for example, a plate formed of SUS by punching, etching, silicon etching, nickel electroforming, resin laser processing, or the like can be used.

本実施形態の液滴吐出ヘッド50は、各加圧液室104内にインクを満たした状態で、制御部(不図示)の制御の下、駆動電圧信号を個別電極層101−2に印加する。この駆動電圧信号としては、発振回路により生成した20[V]のパルス電圧を用いることができる。このような電圧パルスを印加することにより、圧電体層101−3は、圧電効果により圧電体層101−3そのものが振動板102と平行方向に縮む。これにより、振動板102が加圧液室104側へ凸になるように撓む結果、加圧液室104内の圧力が急激に上昇し、加圧液室104に連通するノズル孔301からインクが吐出される。   The droplet discharge head 50 of the present embodiment applies a drive voltage signal to the individual electrode layer 101-2 under the control of a control unit (not shown) in a state where each pressurized liquid chamber 104 is filled with ink. . As this drive voltage signal, a pulse voltage of 20 [V] generated by an oscillation circuit can be used. By applying such a voltage pulse, the piezoelectric layer 101-3 contracts in the direction parallel to the diaphragm 102 due to the piezoelectric effect. As a result, the vibration plate 102 is bent so as to protrude toward the pressurizing liquid chamber 104, and as a result, the pressure in the pressurizing liquid chamber 104 increases rapidly, and ink is ejected from the nozzle hole 301 communicating with the pressurizing liquid chamber 104. Is discharged.

パルス電圧が印加された後は、縮んだ圧電体層101−3が元に戻り、これに伴って撓んだ振動板102も元の位置に戻る。このため、加圧液室104内が共通液室106内に比べて負圧となり、インクカートリッジ2からインク供給口201を介して供給されているインクが共通インク流路202、共通液室106から流体抵抗部105を介して加圧液室104へ供給される。これを繰り返すことにより、インクの液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッド50に対向して配置される記録材に画像を形成する。   After the pulse voltage is applied, the contracted piezoelectric layer 101-3 returns to its original position, and the vibration plate 102 bent along with this returns to its original position. For this reason, the pressurized liquid chamber 104 has a negative pressure compared to the common liquid chamber 106, and the ink supplied from the ink cartridge 2 via the ink supply port 201 is supplied from the common ink flow path 202 and the common liquid chamber 106. The fluid is supplied to the pressurized liquid chamber 104 via the fluid resistance unit 105. By repeating this, ink droplets can be ejected continuously, and an image is formed on a recording material disposed facing the droplet ejection head 50.

次に、本実施形態における液滴吐出ヘッド50の製造方法について説明する。
図8〜図10は、本実施形態の液滴吐出ヘッド50の製造工程を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the droplet discharge head 50 in the present embodiment will be described.
8 to 10 are cross-sectional views showing a cross section orthogonal to the arrangement direction of the nozzle holes in order to explain the manufacturing process of the droplet discharge head 50 of the present embodiment.

はじめに、図8(a)に示すように、アクチュエータ基板100として、面方位(110)のシリコン単結晶基板(例えば板厚400μm)上に振動板102となる膜を成膜する。この振動板102は、振動板としての機能と後のプロセス整合性とが確保できれば、単層膜でも積層膜でもよい。振動板102の材料として、例えば、LP−CVD法で、シリコン酸化膜、ポリシリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜、シリコン窒化膜を、所望の振動板剛性になるように積層して成膜する。プロセス整合性、振動板剛性及び振動板全体の応力を考慮すると、積層数は、おおよそ3層〜7層程度が好ましい。ただし、振動板102の上に形成される共通電極層101−1との密着性を確保するために、振動板102の最上層は、LPCVD法で形成したシリコン酸化膜とする。そして、振動板102の上に形成される共通電極層101−1としては、例えば、TiOとPtをスパッタ法で各々50nmと100nmで成膜したものを用いることができる。 First, as shown in FIG. 8A, as the actuator substrate 100, a film to be the vibration plate 102 is formed on a silicon single crystal substrate (for example, having a thickness of 400 μm) having a plane orientation (110). The diaphragm 102 may be a single-layer film or a laminated film as long as the function as the diaphragm and subsequent process consistency can be ensured. As a material of the diaphragm 102, for example, a silicon oxide film, a polysilicon film, an amorphous silicon film, or a silicon nitride film is laminated and formed to have a desired diaphragm rigidity by LP-CVD. In consideration of process consistency, diaphragm rigidity, and overall stress of the diaphragm, the number of stacked layers is preferably about 3 to 7 layers. However, in order to ensure adhesion with the common electrode layer 101-1 formed on the vibration plate 102, the uppermost layer of the vibration plate 102 is a silicon oxide film formed by LPCVD. As the common electrode layer 101-1 formed on the vibration plate 102, for example, TiO 2 and Pt formed by sputtering at 50 nm and 100 nm, respectively, can be used.

次に、図8(b)に示すように、共通電極層101−1上に圧電体層101−2を形成する。圧電体層101−2としては、PZTを例えばスピンコート法で複数回に分けて成膜し、最終的に2μm厚に成膜したものを用いることができる。圧電体層101−2を成膜した後、Ptの個別電極層101−2をスパッタ法で例えば100nmに成膜する。ここで、圧電体層101−3の成膜方法は、スピンコート法に限らず、例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法、インクジェット法などで成膜してもよい。圧電体層101−3を成膜した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いたパターニング法(以下「リソエッチ法」という。)により個別電極層101−2と圧電体層101−3をパターニングして、後に形成する加圧液室104に対応する位置に圧電素子101を形成する。このとき、後に共通インク流路202となる箇所の共通電極層101−1もパターニングして除去しておく。   Next, as shown in FIG. 8B, the piezoelectric layer 101-2 is formed on the common electrode layer 101-1. As the piezoelectric layer 101-2, it is possible to use a film in which PZT is formed in a plurality of times, for example, by spin coating, and finally formed to a thickness of 2 μm. After the piezoelectric layer 101-2 is formed, the Pt individual electrode layer 101-2 is formed to a thickness of, for example, 100 nm by sputtering. Here, the film formation method of the piezoelectric layer 101-3 is not limited to the spin coating method, and may be formed by, for example, a sputtering method, an ion plating method, an air sol method, a sol gel method, an ink jet method, or the like. After the piezoelectric layer 101-3 is formed, the individual electrode layer 101-2 and the piezoelectric layer 101-3 are patterned by a patterning method using a photolithography technique and an etching technique (hereinafter referred to as “lithoetch method”). Then, the piezoelectric element 101 is formed at a position corresponding to the pressurized liquid chamber 104 to be formed later. At this time, the common electrode layer 101-1 at a location that will later become the common ink flow path 202 is also patterned and removed.

次に、図8(c)に示すように、共通電極層101−1及び圧電素子101と、後に形成する引き出し配線108との間を絶縁するために、層間絶縁膜110を成膜する。層間絶縁膜110は、例えばプラズマCVD法で成膜したSiO膜を用いることができる。層間絶縁膜110は、圧電素子101や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマCVD法で成膜したSiO膜以外の絶縁膜でもよい。層間絶縁膜110を成膜した後、個別電極層101−2と引き出し配線108とを接続するための接続孔111をリソエッチ法で形成する。ここでは図示していないが、共通電極層101−1を別の引き出し配線と接続する場合には、同様に接続孔を層間絶縁膜110に形成する。 Next, as shown in FIG. 8C, an interlayer insulating film 110 is formed to insulate the common electrode layer 101-1 and the piezoelectric element 101 from the lead wiring 108 to be formed later. As the interlayer insulating film 110, for example, a SiO 2 film formed by a plasma CVD method can be used. The interlayer insulating film 110 may be an insulating film other than the SiO 2 film formed by the plasma CVD method as long as it has an insulating property without affecting the piezoelectric element 101 and the electrode material. After the interlayer insulating film 110 is formed, a connection hole 111 for connecting the individual electrode layer 101-2 and the lead wiring 108 is formed by a lithoetch method. Although not shown here, when the common electrode layer 101-1 is connected to another lead wiring, a connection hole is similarly formed in the interlayer insulating film 110.

次に、図8(d)に示すように、引き出し配線108として、配線材料層である例えばTiNとAlを各々膜厚30nmと1μmでスパッタ法により成膜し、リソエッチ法によりパターニング処理(除去処理)を行う。TiN膜は、接続孔111の底部で引き出し配線108の材料であるAlが個別電極層101−2に直接接することによって後の工程による熱履歴で合金化し、体積変化によるストレスによる膜剥がれ等が生じないようにする目的で設けられるバリア層として機能する。また、引き出し配線108の成膜時には、後の保持基板200が接着される被接着部材109となる箇所も膜(配線材料層)を残し、被接着部材109を形成する。   Next, as shown in FIG. 8D, as the lead-out wiring 108, for example, TiN and Al, which are wiring material layers, are formed by sputtering with a film thickness of 30 nm and 1 μm, respectively, and patterning processing (removal processing) is performed by lithoetching. )I do. The TiN film is alloyed by a thermal history in a later process when Al, which is the material of the lead-out wiring 108, is in direct contact with the individual electrode layer 101-2 at the bottom of the connection hole 111, and film peeling due to stress due to volume change occurs. It functions as a barrier layer provided for the purpose of preventing it. Further, at the time of forming the lead-out wiring 108, the adherend member 109 is formed by leaving a film (wiring material layer) at a portion to be the adherend member 109 to which the subsequent holding substrate 200 is adhered.

次に、図9(a)に示すように、パッシベーション膜112として、例えばプラズマCVD法によりシリコン窒化膜を1000nm厚で成膜する。その後、図9(b)に示すように、リソエッチ法により、個別電極パッド107となる引き出し配線108の端部と、圧電素子101の上面の一部と、共通インク流路202との箇所におけるパッシベーション膜112及び層間絶縁膜110を除去する。そして、図9(c)に示すように、リソエッチ法により、共通インク流路202と共通液室106とを連通させる箇所の振動板102を除去する。   Next, as shown in FIG. 9A, a silicon nitride film having a thickness of 1000 nm is formed as the passivation film 112 by, eg, plasma CVD. Thereafter, as shown in FIG. 9B, passivation is performed at the positions of the end portion of the lead-out wiring 108 to be the individual electrode pad 107, a part of the upper surface of the piezoelectric element 101, and the common ink flow path 202 by lithoetching. The film 112 and the interlayer insulating film 110 are removed. Then, as shown in FIG. 9C, the vibration plate 102 at a location where the common ink flow path 202 and the common liquid chamber 106 are communicated is removed by a lithoetch method.

次に、図10(a)に示すように、後述する振動板変位領域113に対応した位置にザグリ203を形成した保持基板200の足部200aと、アクチュエータ基板100の振動板102上に形成されている被接着部材109とを接着剤114で接着する。このとき、接着剤114は、一般的な薄膜転写装置などを用いて、振動板102の被接着部材109上に厚さ1〜4μm程度塗布し、その後、保持基板200の足部200aの下面を被接着部材109上に押し付けるようにして接着する。   Next, as shown in FIG. 10A, it is formed on the foot portion 200 a of the holding substrate 200 in which the counterbore 203 is formed at a position corresponding to a diaphragm displacement region 113 described later, and the diaphragm 102 of the actuator substrate 100. The bonded member 109 is bonded with an adhesive 114. At this time, the adhesive 114 is applied to the adherend member 109 of the vibration plate 102 with a thickness of about 1 to 4 μm using a general thin film transfer device, and then the lower surface of the foot portion 200a of the holding substrate 200 is applied. Bonding is performed by pressing onto the member to be bonded 109.

次に、図10(b)に示すように、リソ法により、加圧液室104、共通液室106、流体抵抗部105以外の隔壁部103をレジストで被覆した後、アルカリ溶液(KOH溶液あるいはTMHA溶液)で異方性ウェットエッチングを行い、加圧液室104、共通液室106、流体抵抗部105を形成する。アルカリ溶液による異方エッチング以外にも、例えばICPエッチャーを用いたドライエッチングで、加圧液室104、共通液室106、流体抵抗部105を形成してもよい。その後、図10(c)に示すように、各加圧液室104に対応した位置にノズル孔301が開口したノズル基板300を接合する。   Next, as shown in FIG. 10B, the partition wall portion 103 other than the pressurized liquid chamber 104, the common liquid chamber 106, and the fluid resistance portion 105 is coated with a resist by a litho method, and then an alkaline solution (KOH solution or An anisotropic wet etching is performed with a TMHA solution) to form a pressurized liquid chamber 104, a common liquid chamber 106, and a fluid resistance portion 105. In addition to anisotropic etching with an alkaline solution, the pressurized liquid chamber 104, the common liquid chamber 106, and the fluid resistance portion 105 may be formed by dry etching using, for example, an ICP etcher. Thereafter, as shown in FIG. 10C, the nozzle substrate 300 having the nozzle holes 301 opened at positions corresponding to the pressurized liquid chambers 104 is bonded.

なお、以上の説明は、液滴吐出ヘッド50の製造方法の一例であり、これに限られない。例えば、圧電素子101を覆う1又は2以上の保護層を形成してもよい。   The above description is an example of a method for manufacturing the droplet discharge head 50, and is not limited thereto. For example, one or more protective layers that cover the piezoelectric element 101 may be formed.

次に、本発明の特徴部分である、保持基板200をアクチュエータ基板100に接着するときの接着部の構成について説明する。
本実施形態においては、少なくともアクチュエータ基板100と保持基板200との接合には、上述したとおり、接着剤114を用いる。この接着の際、保持基板200の被接着部材109と保持基板200の足部200aとの間の接着面から余分な接着剤114が流れ出し、振動板変位領域113へ達することがある。ここでいう振動板変位領域113は、圧電素子101の伸縮によって振動板102が撓む(変位する)領域であり、図10(b)又は図10(c)に示すように、加圧液室104の壁面を構成する振動板102の部分に相当する。この振動板変位領域113まで接着剤114が流出してくると、振動板変位領域113の剛性が変化し、圧電素子101の伸縮によって振動板102の撓む量(変位量)が変わってくる。その結果、振動板102を所望のとおり撓ませる(変位させる)ことができず、吐出動作不良を引き起こすおそれがある。
Next, the structure of the bonding portion when the holding substrate 200 is bonded to the actuator substrate 100, which is a characteristic part of the present invention, will be described.
In this embodiment, as described above, the adhesive 114 is used at least for joining the actuator substrate 100 and the holding substrate 200. During this bonding, excess adhesive 114 may flow out from the bonding surface between the member to be bonded 109 of the holding substrate 200 and the foot portion 200 a of the holding substrate 200 and reach the diaphragm displacement region 113. The diaphragm displacement area 113 here is an area in which the diaphragm 102 bends (displaces) due to the expansion and contraction of the piezoelectric element 101. As shown in FIG. 10B or FIG. This corresponds to the portion of the diaphragm 102 constituting the wall surface 104. When the adhesive 114 flows out to the diaphragm displacement region 113, the rigidity of the diaphragm displacement region 113 changes, and the amount of deflection (displacement amount) of the diaphragm 102 changes due to the expansion and contraction of the piezoelectric element 101. As a result, the diaphragm 102 cannot be flexed (displaced) as desired, and there is a risk of causing a discharge operation failure.

図11(a)及び(b)は、本実施形態における液滴吐出ヘッド50を構成するアクチュエータ基板100の一部分を示す上面図である。
本実施形態においては、余分な接着剤114が振動板変位領域113まで流れでないように、保持基板200の足部200aが接着される保持基板200の被接着部材109の接着面近傍に、余分な接着剤114を収容可能な凹部109aが形成されている。なお、本実施形態では、接着面内には凹部が形成されていない例であるが、接着面内に凹部を形成してもよい。
FIGS. 11A and 11B are top views showing a part of the actuator substrate 100 constituting the droplet discharge head 50 in the present embodiment.
In the present embodiment, in order to prevent the excess adhesive 114 from flowing to the diaphragm displacement region 113, an excess is provided in the vicinity of the bonding surface of the member to be bonded 109 of the holding substrate 200 to which the foot portion 200a of the holding substrate 200 is bonded. A recess 109a that can accommodate the adhesive 114 is formed. In this embodiment, the recess is not formed in the bonding surface, but the recess may be formed in the bonding surface.

このような凹部109aが形成されていることにより、保持基板200の被接着部材109の接着面上に接着剤114により保持基板200の足部200aを接着させるときに余分な接着剤114が流れ出ても、その余分な接着剤114は、凹部109aの内部へと流れ込む。これにより、圧電素子101によって変位する振動板変位領域113まで接着剤114が流出することが抑制される。   By forming such a recess 109 a, excess adhesive 114 flows out when the foot part 200 a of the holding substrate 200 is bonded to the bonding surface of the member to be bonded 109 of the holding substrate 200 by the adhesive 114. However, the excess adhesive 114 flows into the recess 109a. As a result, the adhesive 114 is prevented from flowing out to the diaphragm displacement region 113 that is displaced by the piezoelectric element 101.

しかも、本実施形態の凹部109aは、図11(a)に示すように、引き出し配線108のパターニング処理(リソエッチ法による)の際に一緒に形成することができる。具体的には、本実施形態においては、引き出し配線108となる配線材料層を成膜した後、不要な部分を除去するためにリソエッチ法によりパターニング処理(除去処理)を行うが、このときに当該配線材料層108’で構成される被接着部材109の周辺形状が図11(a)に示すような凸凹パターンとなるようにパターニング処理を行う。これにより、引き出し配線108のパターニング処理によって、引き出し配線108の形成だけでなく、被接着部材109の周辺に凹部109aも形成することができる。   Moreover, as shown in FIG. 11A, the recess 109a of the present embodiment can be formed together during the patterning process (by lithoetching) of the lead-out wiring 108. Specifically, in this embodiment, after forming a wiring material layer to be the lead-out wiring 108, a patterning process (removal process) is performed by a litho-etch method in order to remove unnecessary portions. The patterning process is performed so that the peripheral shape of the member to be bonded 109 constituted by the wiring material layer 108 ′ becomes an uneven pattern as shown in FIG. Thus, not only the formation of the extraction wiring 108 but also the recess 109 a can be formed around the bonded member 109 by the patterning process of the extraction wiring 108.

なお、本実施形態においては、図12(a)に示すように、保持基板200の足部200aが接着される保持基板200の被接着部材109の接着面は、連続した面となっているが、これに限られない。例えば、図12(b)に示すように、接着面を凹部によって分断して不連続な面としてもよい。すなわち、接着面が、凹部109bによって分割された複数の凸部の頂面で構成されるようにしてもよい。この場合、余分な接着剤114を収容する凹部の容積が増えるので、振動板変位領域113まで接着剤114が流出することがより抑制される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 12A, the bonding surface of the bonded member 109 of the holding substrate 200 to which the foot portion 200a of the holding substrate 200 is bonded is a continuous surface. Not limited to this. For example, as shown in FIG. 12B, the adhesive surface may be divided by a concave portion to form a discontinuous surface. That is, the adhesive surface may be configured by the top surfaces of a plurality of convex portions divided by the concave portion 109b. In this case, since the volume of the concave portion that accommodates the excess adhesive 114 is increased, the adhesive 114 is further suppressed from flowing out to the diaphragm displacement region 113.

図13は、図12(a)中E−E’におけるアクチュエータ基板100の断面図である。
本実施形態において、凹部109aの深さは、図13に示すように、配線材料層108’の膜厚に相当する深さに設定している。この場合、配線材料層108’を除去するだけで凹部109aを形成することができる。ただし、凹部109aの深さは、適宜設定することができる。例えば、図14、15、16に示すように、凹部109aに対応する箇所の配線材料層108’の下地層にも凹部を形成することにより、凹部109aをより深くし、凹部109aの全体の容積を大きくしてもよい。この場合、凹部109aの容積が増える結果、振動板変位領域113まで接着剤114が流出することがより抑制される。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the actuator substrate 100 taken along line EE ′ in FIG.
In the present embodiment, the depth of the recess 109a is set to a depth corresponding to the film thickness of the wiring material layer 108 ′ as shown in FIG. In this case, the recess 109a can be formed simply by removing the wiring material layer 108 ′. However, the depth of the recess 109a can be set as appropriate. For example, as shown in FIGS. 14, 15, and 16, the concave portion 109a is made deeper by forming a concave portion in the underlying layer of the wiring material layer 108 ′ at the location corresponding to the concave portion 109a, so that the entire volume of the concave portion 109a is increased. May be increased. In this case, as a result of an increase in the volume of the recess 109a, the adhesive 114 can be further prevented from flowing out to the diaphragm displacement region 113.

具体的に凹部109aの形成方法としては、図14に示す例では、層間絶縁膜110に接続孔111を形成するリソエッチ法による除去処理の際に、層間絶縁膜110における凹部109aの対応箇所も除去して凹部を形成する。この場合、本実施形態の凹部109aよりも、層間絶縁膜110の膜厚分だけ凹部109aを深くできる。しかも、製造工程が増えることもない。   Specifically, as a method of forming the recess 109a, in the example shown in FIG. 14, the corresponding portion of the recess 109a in the interlayer insulating film 110 is also removed at the time of the removal process by the lithoetch method for forming the connection hole 111 in the interlayer insulating film 110 To form a recess. In this case, the recess 109a can be made deeper by the thickness of the interlayer insulating film 110 than the recess 109a of the present embodiment. Moreover, the manufacturing process does not increase.

また、図15に示す例では、図14の例に加えて、更に、共通電極層101−1の形成時に、共通電極層101−1における凹部109aの対応箇所を除去して凹部を形成する。この場合、本実施形態の凹部109aよりも、少なくとも層間絶縁膜110の膜厚分と共通電極層101−1の層厚分、凹部109aを深くできる。なお、図15に示す例は、共通電極層101−1だけでなく振動板102までも除去している例であるため、本実施形態の凹部109aよりも、層間絶縁膜110の膜厚分と共通電極層101−1の層厚分と振動板102の厚さ分、凹部109aを深くできる。   Further, in the example shown in FIG. 15, in addition to the example of FIG. 14, when forming the common electrode layer 101-1, the corresponding part of the recess 109a in the common electrode layer 101-1 is removed to form a recess. In this case, the recess 109a can be deeper than the recess 109a of the present embodiment by at least the thickness of the interlayer insulating film 110 and the layer thickness of the common electrode layer 101-1. The example shown in FIG. 15 is an example in which not only the common electrode layer 101-1 but also the vibration plate 102 is removed, so that the thickness of the interlayer insulating film 110 is larger than the recess 109 a of this embodiment. The concave portion 109 a can be deepened by the thickness of the common electrode layer 101-1 and the thickness of the diaphragm 102.

また、図16に示す例では、図15の例に加えて、更に、隔壁部103を構成するシリコン単結晶基板の厚さ方向一部分まで除去した例である。   In addition to the example of FIG. 15, the example shown in FIG. 16 is an example in which a portion of the silicon single crystal substrate constituting the partition wall 103 is further removed in the thickness direction.

なお、本実施形態においては、インクを吐出する例であるが、吐出する液体は、インクに限るものではなく、吐出されるときに液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。
また、本実施形態においては、アクチュエータ基板をインクジェット記録装置における液滴吐出ヘッド50に用いた例について説明したが、本発明に係るアクチュエータ基板は他にも適用できる。例えば、光を走査するための偏向ミラーの向きをアクチュエータ基板の変位板の変位に応じて偏向する偏向ミラーの駆動手段にも適用することができる。
In this embodiment, ink is ejected. However, the liquid to be ejected is not limited to ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected. For example, Also included are DNA samples, resists, pattern materials, and the like.
In this embodiment, an example in which the actuator substrate is used for the droplet discharge head 50 in the ink jet recording apparatus has been described. However, the actuator substrate according to the present invention can be applied to other cases. For example, the present invention can be applied to a deflecting mirror driving unit that deflects the direction of the deflecting mirror for scanning light according to the displacement of the displacement plate of the actuator substrate.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
振動板102等の変位板の素子取付面等の一方の面上に設けられる圧電素子101等の電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子が設けられた後の前記変位板の前記一方の面側に配線材料層を形成した後に非配線部分を除去して形成される引き出し配線108等の配線パターンと、前記変位板の前記一方の面側に、直接又は被接着部材109等の中間部材を介して間接的に、接着剤114により接着される保持基板200等の接着対象部材とを備え、前記配線パターンを介して前記電気機械変換素子に印加される駆動電圧信号に応じて該電気機械変換素子を変形させることにより前記変位板を変位させるアクチュエータ基板100において、前記接着対象部材は、前記配線材料層108’の上に直接又はパッシベーション膜112等の中間層を介して接着され、前記接着対象部材が接着される前記配線材料層の接着面内又は該配線材料層の接着面近傍に、接着剤を収容可能な凹部109aが形成されていることを特徴とする。
本態様において、接着対象部材が接着される配線材料層に形成される凹部は、配線パターンを形成する際に非配線部分を除去する際の除去処理によって形成することができる。よって、製造工程を増やさずに接着面内又はその近傍に凹部を形成することができる。しかも、配線パターン形成時に行われる除去処理は、一般に、詳細なパターニングが可能なフォトリソグラフィ技術等を利用したフォトリソ法等が用いられる。よって、凹部の形成パターンの自由度が高く、接着剤の流れだしを抑制できる効率的な凹部パターンを容易に形成することができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
An electromechanical transducer element such as a piezoelectric element 101 provided on one surface such as an element mounting surface of a displacement plate such as a diaphragm 102, and the one surface of the displacement plate after the electromechanical transducer element is provided. A wiring pattern such as a lead-out wiring 108 formed by removing a non-wiring portion after forming a wiring material layer on the side, and an intermediate member such as a bonded member 109 directly or on the one surface side of the displacement plate A member to be bonded such as a holding substrate 200 bonded indirectly by the adhesive 114, and the electromechanical conversion according to a drive voltage signal applied to the electromechanical conversion element via the wiring pattern In the actuator substrate 100 that displaces the displacement plate by deforming an element, the member to be bonded is directly on the wiring material layer ′ or an intermediate layer such as a passivation film 112. A recess 109a capable of containing an adhesive is formed in or near the bonding surface of the wiring material layer to which the member to be bonded is bonded. To do.
In this aspect, the concave portion formed in the wiring material layer to which the bonding target member is bonded can be formed by a removal process when removing the non-wiring portion when forming the wiring pattern. Therefore, it is possible to form a recess in or near the bonding surface without increasing the number of manufacturing steps. In addition, the removal process performed at the time of forming the wiring pattern generally uses a photolithographic method using a photolithography technique or the like that enables detailed patterning. Therefore, the freedom degree of the formation pattern of a recessed part is high, and the efficient recessed part pattern which can suppress the flow of an adhesive agent can be formed easily.

(態様B)
前記態様Aにおいて、前記接着面は、前記凹部によって分割された複数の凸部の頂面であることを特徴とする。
これによれば、接着面が凹部によって分割されていない連続した面である場合と比べて、余分な接着剤を収容する凹部の容積を増やすことができる。よって、変位板の変位動作不良をより抑制することができる。
(Aspect B)
In the aspect A, the adhesive surface is a top surface of a plurality of convex portions divided by the concave portion.
According to this, the volume of the recessed part which accommodates an excess adhesive agent can be increased compared with the case where the bonding surface is a continuous surface which is not divided by the recessed part. Therefore, a displacement operation failure of the displacement plate can be further suppressed.

(態様C)
前記態様A又はBにおいて、前記電気機械変換素子は、圧電体層101−3等の圧電体を個別電極層101−2等の上部電極と共通電極層101−1等の下部電極で挟み込んだものであり、前記凹部109aの内部底面は、前記電気機械変換素子の下部電極の上面位置よりも低い位置まで形成されていることを特徴とする。
これによれば、凹部を深くして凹部の容積を増やすことができ、変位板の変位動作不良をより抑制することができる。
(Aspect C)
In the aspect A or B, the electromechanical transducer includes a piezoelectric body such as the piezoelectric layer 101-3 sandwiched between an upper electrode such as the individual electrode layer 101-2 and a lower electrode such as the common electrode layer 101-1. The inner bottom surface of the recess 109a is formed to a position lower than the upper surface position of the lower electrode of the electromechanical transducer.
According to this, a recessed part can be deepened and the volume of a recessed part can be increased, and the displacement operation defect of a displacement plate can be suppressed more.

(態様D)
前記態様A〜Cのいずれかの態様において、前記凹部の内部底面は、前記変位板の前記一方の面と同じ位置又は該一方の面位置よりも低い位置まで形成されていることを特徴とする。
これによれば、凹部を深くして凹部の容積を増やすことができ、変位板の変位動作不良をより抑制することができる。
(Aspect D)
In any one of the aspects A to C, the inner bottom surface of the recess is formed to the same position as the one surface of the displacement plate or a position lower than the one surface position. .
According to this, a recessed part can be deepened and the volume of a recessed part can be increased, and the displacement operation defect of a displacement plate can be suppressed more.

(態様E)
インク等の液体を吐出するノズル孔301が形成されたノズル基板300と、前記ノズル孔に連通する加圧液室104と、前記加圧液室の壁部の一部を構成する振動板102等の変位板及び該変位板上に設けられる圧電素子101等の電気機械変換素子を備えたアクチュエータ基板100とを備え、前記電気機械変換素子に印加される駆動電圧信号に応じて該電気機械変換素子を変形させることにより前記変位板が変位することで前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッド50等の液滴吐出部材において、前記アクチュエータ基板として、前記態様AからDのいずれかの態様に係るアクチュエータ基板を用いたことを特徴とする。
これによれば、吐出動作不良が抑制された液滴吐出部材を実現することができる。
(Aspect E)
Nozzle substrate 300 in which nozzle holes 301 for discharging liquid such as ink are formed, pressurized liquid chamber 104 communicating with the nozzle holes, diaphragm 102 constituting a part of the wall of the pressurized liquid chamber, and the like And an actuator substrate 100 including an electromechanical transducer such as a piezoelectric element 101 provided on the displacement plate, and the electromechanical transducer according to a drive voltage signal applied to the electromechanical transducer In the droplet discharge member such as the droplet discharge head 50 that discharges the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole by displacing the displacement plate by deforming the above, the above-mentioned aspects A to D are used as the actuator substrate. An actuator substrate according to any one of the above aspects is used.
According to this, it is possible to realize a droplet discharge member in which defective discharge operation is suppressed.

(態様F)
加圧液室104内のインク等の液体をノズル孔301から吐出させる液滴吐出ヘッド50等の液体吐出部材と該加圧液室へ供給される液体を収容するインクカートリッジ2等の液体収容部とが共通の支持部材に支持され、液体吐出装置に対して着脱自在な液体カートリッジにおいて、前記液体吐出部材として、前記態様Eに係る液体吐出部材を用いたことを特徴とする。
これによれば、吐出動作不良が抑制された液滴吐出部材を有する液体カートリッジを実現することができる。
(Aspect F)
A liquid discharge member such as a droplet discharge head 50 that discharges liquid such as ink in the pressurized liquid chamber 104 from the nozzle hole 301 and a liquid storage section such as an ink cartridge 2 that stores liquid supplied to the pressurized liquid chamber. In a liquid cartridge supported by a common support member and detachable from the liquid ejection device, the liquid ejection member according to the aspect E is used as the liquid ejection member.
According to this, it is possible to realize a liquid cartridge having a droplet discharge member in which defective discharge operation is suppressed.

(態様G)
液滴吐出ヘッド50等の液体吐出部材から液体を吐出して画像を形成するインクジェット記録装置等の画像形成装置において、前記液体吐出部材として、前記態様Eに係る液体吐出部材を用いたことを特徴とする。
これによれば、吐出動作不良が抑制された液滴吐出部材を有する画像形成装置を実現することができる。
(Aspect G)
In an image forming apparatus such as an ink jet recording apparatus that forms an image by discharging liquid from a liquid discharge member such as the droplet discharge head 50, the liquid discharge member according to the aspect E is used as the liquid discharge member. And
According to this, it is possible to realize an image forming apparatus having a droplet discharge member in which defective discharge operation is suppressed.

1 キャリッジ
2 インクカートリッジ
50 液滴吐出ヘッド
100 アクチュエータ基板
101 圧電素子
101−1 共通電極層
101−2 個別電極層
101−3 圧電体層
102 振動板
103 隔壁部
104 加圧液室
105 流体抵抗部
106 共通液室
108’ 配線材料層
108 引き出し配線
109 被接着部材
109a,109b 凹部
110 層間絶縁膜
111 接続孔
112 パッシベーション膜
113 振動板変位領域
114 接着剤
200 保持基板
200a 足部
300 ノズル基板
301 ノズル孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carriage 2 Ink cartridge 50 Droplet discharge head 100 Actuator board | substrate 101 Piezoelectric element 101-1 Common electrode layer 101-2 Individual electrode layer 101-3 Piezoelectric layer 102 Diaphragm 103 Partition part 104 Pressurized liquid chamber 105 Fluid resistance part 106 Common liquid chamber 108 'Wiring material layer 108 Draw-out wiring 109 Adhered members 109a, 109b Recess 110 Interlayer insulating film 111 Connection hole 112 Passivation film 113 Diaphragm displacement region 114 Adhesive 200 Holding substrate 200a Foot 300 Nozzle substrate 301 Nozzle hole

特許第4572371号公報Japanese Patent No. 4572371

Claims (7)

変位板の一方の面上に設けられる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子が設けられた後の前記変位板の前記一方の面側に配線材料層を形成した後に非配線部分を除去して形成される配線パターンと、
前記変位板の前記一方の面側に、直接又は中間部材を介して間接的に、接着剤により接着される接着対象部材とを備え、
前記配線パターンを介して前記電気機械変換素子に印加される駆動電圧信号に応じて該電気機械変換素子を変形させることにより前記変位板を変位させるアクチュエータ基板において、
前記接着対象部材は、前記配線材料層の上に直接又は中間層を介して接着され、
前記接着対象部材が接着される前記配線材料層の接着面内又は該配線材料層の接着面近傍に、接着剤を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とするアクチュエータ基板。
An electromechanical transducer provided on one surface of the displacement plate;
A wiring pattern formed by removing a non-wiring portion after forming a wiring material layer on the one surface side of the displacement plate after the electromechanical conversion element is provided;
On the one surface side of the displacement plate, directly or indirectly through an intermediate member, and an adhesion target member that is adhered by an adhesive,
In the actuator substrate that displaces the displacement plate by deforming the electromechanical transducer according to a drive voltage signal applied to the electromechanical transducer via the wiring pattern,
The bonding target member is bonded directly or via an intermediate layer on the wiring material layer,
An actuator substrate, wherein a recess capable of accommodating an adhesive is formed in an adhesive surface of the wiring material layer to which the bonding target member is bonded or in the vicinity of the bonding surface of the wiring material layer.
請求項1に記載のアクチュエータ基板において、
前記接着面は、前記凹部によって分割された複数の凸部の頂面であることを特徴とするアクチュエータ基板。
The actuator substrate according to claim 1,
The actuator substrate, wherein the adhesive surface is a top surface of a plurality of convex portions divided by the concave portion.
請求項1又は2に記載のアクチュエータ基板において、
前記電気機械変換素子は、圧電体を上部電極と下部電極で挟み込んだものであり、
前記凹部の内部底面は、前記電気機械変換素子の下部電極の上面位置よりも低い位置まで形成されていることを特徴とするアクチュエータ基板。
The actuator substrate according to claim 1 or 2,
The electromechanical transducer is a piezoelectric body sandwiched between an upper electrode and a lower electrode,
The actuator substrate, wherein an inner bottom surface of the recess is formed to a position lower than a top surface position of a lower electrode of the electromechanical transducer.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアクチュエータ基板において、
前記凹部の内部底面は、前記変位板の前記一方の面と同じ位置又は該一方の面位置よりも低い位置まで形成されていることを特徴とするアクチュエータ基板。
The actuator substrate according to any one of claims 1 to 3,
The actuator substrate, wherein an inner bottom surface of the recess is formed to the same position as the one surface of the displacement plate or a position lower than the one surface position.
液体を吐出するノズル孔が形成されたノズル基板と、
前記ノズル孔に連通する加圧液室と、
前記加圧液室の壁部の一部を構成する変位板及び該変位板上に設けられる電気機械変換素子を備えたアクチュエータ基板とを備え、
前記電気機械変換素子に印加される駆動電圧信号に応じて該電気機械変換素子を変形させることにより前記変位板が変位することで前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から吐出させる液滴吐出部材において、
前記アクチュエータ基板として、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアクチュエータ基板を用いたことを特徴とする液滴吐出部材。
A nozzle substrate on which nozzle holes for discharging liquid are formed;
A pressurized liquid chamber communicating with the nozzle hole;
A displacement plate that constitutes a part of the wall of the pressurized liquid chamber, and an actuator substrate that includes an electromechanical transducer provided on the displacement plate,
Droplet discharge for discharging the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole by displacing the displacement plate by deforming the electromechanical conversion element according to a drive voltage signal applied to the electromechanical conversion element In the member,
A droplet discharge member using the actuator substrate according to claim 1 as the actuator substrate.
加圧液室内の液体をノズル孔から吐出させる液体吐出部材と該加圧液室へ供給される液体を収容する液体収容部とが共通の支持部材に支持され、液体吐出装置に対して着脱自在な液体カートリッジにおいて、
前記液体吐出部材として、請求項5に記載の液体吐出部材を用いたことを特徴とする液体カートリッジ。
The liquid discharge member that discharges the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole and the liquid storage portion that stores the liquid supplied to the pressurized liquid chamber are supported by a common support member, and are detachable from the liquid discharge device. Liquid cartridges,
A liquid cartridge using the liquid discharge member according to claim 5 as the liquid discharge member.
液体吐出部材から液体を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
前記液体吐出部材として、請求項5に記載の液体吐出部材を用いたことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for forming an image by discharging liquid from a liquid discharge member,
An image forming apparatus using the liquid discharge member according to claim 5 as the liquid discharge member.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017042923A (en) * 2015-08-24 2017-03-02 セイコーエプソン株式会社 Electronic device and liquid injection head

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