JP2016052723A - Ink jet head and ink jet recording device - Google Patents

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    • B41J2202/15Moving nozzle or nozzle plate

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet head suppressed in reduction in driving efficiency of a driving element, and to provide an ink jet recording device.SOLUTION: An ink jet head 21 includes: a nozzle 101 discharging ink; a base material having a pressure chamber 201 storing the ink and communicating with the nozzle; a vibration plate 104 having a first surface 104a blocking up the pressure chamber 201 and a second surface 104b located at a side opposite to the first surface 104a; a driving element 102 deforming the vibration plate 104 when voltage is applied thereon, and mounted on the second surface 104b of the vibration plate 104 varying the cubic capacity of the pressure chamber 201; and a protection film 110 on which the driving element 102 is not mounted and which is arranged on the second surface 104b of the vibration plate 104. In addition, the protection film 110 is fitted so as to lie at least at the outside of a region where the driving element 102 is located, and cover part of the pressure chamber 201 across the vibration plate 104.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an inkjet head and an inkjet recording apparatus.

インクジェットヘッドは、例えば、インクを収容する圧力室を有し、圧力室の一方の端部に、駆動素子が取り付けられた振動板がある。また、振動板にはインクを吐出するためのノズルも形成されている。そして、駆動素子を用いて振動板を変形させ、圧力室内の圧力の変化を利用してインクを吐出する。駆動素子を有する振動板の表面には、インクや空気中の水分による腐食から駆動素子を防護するため、保護膜が設けられている。   The ink jet head has, for example, a diaphragm having a pressure chamber for containing ink, and a driving element attached to one end of the pressure chamber. In addition, nozzles for ejecting ink are also formed on the diaphragm. Then, the vibration plate is deformed by using the driving element, and ink is ejected by utilizing the change in pressure in the pressure chamber. A protective film is provided on the surface of the diaphragm having the drive element in order to protect the drive element from corrosion due to ink or moisture in the air.

特開2013−208900号公報JP2013-208900A

しかし、駆動素子を保護膜で覆うと、駆動素子の動作が抑制されてしまい、駆動効率が低下することがある。   However, when the drive element is covered with a protective film, the operation of the drive element is suppressed, and the drive efficiency may be reduced.

そこで、駆動効率の低下を抑制できるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の開発が望まれている。   Therefore, development of an ink jet head and an ink jet recording apparatus that can suppress a decrease in driving efficiency is desired.

実施形態に係るインクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルと、インクを収容し、ノズルに連通する圧力室を有する基材と、圧力室を塞ぐ第1の面と、この第1の面の反対側にある第2の面とを有する振動板と、電圧が印加されたときに振動板を変形させ、圧力室の容積を変化させる振動板の第2の面に備えられる駆動素子と、この駆動素子が設けられていない振動板の第2の面に配置される保護膜を有する。加えて、この保護膜は、少なくとも、この駆動素子のある領域の外側であって、振動板を挟んで圧力室の一部を覆うように設けられている。   An inkjet head according to an embodiment includes a nozzle that ejects ink, a base material that contains ink and has a pressure chamber that communicates with the nozzle, a first surface that closes the pressure chamber, and a side opposite to the first surface. And a driving element provided on the second surface of the diaphragm that deforms the diaphragm when a voltage is applied to change the volume of the pressure chamber, and the driving element. Has a protective film disposed on the second surface of the diaphragm not provided. In addition, the protective film is provided so as to cover at least a part of the pressure chamber on the outside of a region where the drive element is present and sandwiching the diaphragm.

図1は、第1の実施形態に係るインクジェットプリンタを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an inkjet printer according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the ink jet head according to the first embodiment. 図3は、図2のインクジェットヘッドをF4−F4で切断した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 2 taken along F4-F4. 図4は、第1の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、第1絶縁膜を設けた状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the first insulating film is provided in the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment. 図5は、第1の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、共通電極の配線部を設けた状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the wiring portion of the common electrode is provided in the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、第2絶縁膜を設けた状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the second insulating film is provided in the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment. 図7は、第1の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、保護膜を設けた状態を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a protective film is provided in the manufacturing process of the ink jet head of the first embodiment. 図8は、第1の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、ノズルおよび開口部を設けた状態を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which nozzles and openings are provided in the manufacturing process of the ink jet head of the first embodiment. 図9は、インクジェットヘッドの第2の実施形態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the inkjet head. 図10は、インクジェットヘッドの第3の実施形態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the inkjet head. 図11は、インクジェットヘッドの第4の実施形態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the inkjet head.

以下に、第1の実施形態について、図1から図8を参照して説明する。なお、複数の表現が可能な各要素に、一つ以上の他の表現の例を付すことがある。しかし、これは、他の表現が付されていない要素について異なる表現がされることを否定するものではないし、例示されていない他の表現がされることを制限するものでもない。また、各図面は実施形態を概略的に示すものであり、図面に示される各要素の寸法は、実施形態の説明と異なることがある。   The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. Note that one or more examples of other expressions may be attached to each element capable of a plurality of expressions. However, this does not deny that a different expression is given for an element to which no other expression is attached, and does not restrict other expressions not illustrated. Each drawing schematically shows an embodiment, and the size of each element shown in the drawing may differ from the explanation of the embodiment.

図1は、第1の実施の形態に係るインクジェットプリンタ1を示す概略図である。インクジェットプリンタ1は、インクジェット記録装置の一例である。なお、インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。   FIG. 1 is a schematic view showing an ink jet printer 1 according to the first embodiment. The ink jet printer 1 is an example of an ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus is not limited to this, and may be another apparatus such as a copying machine.

図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、例えば、記録媒体である記録紙Pを搬送しながら画像形成等の各種処理を行う。インクジェットプリンタ1は、筐体10と、給紙カセット11と、排紙トレイ12と、保持ローラ(ドラム)13と、搬送装置14と、保持装置15と、画像形成装置16と、除電剥離装置17と、反転装置18と、クリーニング装置19とを含む。   As shown in FIG. 1, the inkjet printer 1 performs various processes such as image formation while conveying a recording paper P that is a recording medium, for example. The ink jet printer 1 includes a housing 10, a paper feed cassette 11, a paper discharge tray 12, a holding roller (drum) 13, a conveying device 14, a holding device 15, an image forming device 16, and a static elimination device 17. And a reversing device 18 and a cleaning device 19.

給紙カセット11は、複数の記録紙Pを収容して、筐体10内に配置される。排紙トレイ12は、筐体10の上部にある。インクジェットプリンタ1によって画像形成がされた記録紙Pは、排紙トレイ12に排出される。   The paper feed cassette 11 accommodates a plurality of recording papers P and is disposed in the housing 10. The paper discharge tray 12 is at the top of the housing 10. The recording paper P on which an image is formed by the ink jet printer 1 is discharged to the paper discharge tray 12.

搬送装置14は、記録紙Pが搬送される経路に沿って配置された複数のガイドおよび複数の搬送ローラを有する。当該搬送ローラは、モータによって駆動されて回転することで、記録紙Pを給紙カセット11から排紙トレイ12まで搬送する。   The transport device 14 has a plurality of guides and a plurality of transport rollers arranged along a path along which the recording paper P is transported. The conveyance roller is driven and rotated by a motor to convey the recording paper P from the paper feed cassette 11 to the paper discharge tray 12.

保持ローラ13は、導体によって形成された円筒状のフレームと、このフレームの表面に形成された薄い絶縁層(図示せず)とを有する。このフレームは接地(グランド接続)されている。保持ローラ13は、その表面上に記録紙Pを保持した状態で回転することにより、記録紙Pを搬送する。   The holding roller 13 has a cylindrical frame formed of a conductor and a thin insulating layer (not shown) formed on the surface of the frame. This frame is grounded (ground connection). The holding roller 13 conveys the recording paper P by rotating while holding the recording paper P on the surface thereof.

保持装置15は、搬送装置14によって給紙カセット11から搬出された記録紙Pを、保持ローラ13の表面(外周面)に吸着させて保持させる。保持装置15は、記録紙Pを保持ローラ13に対して押圧した後、帯電による静電気力で記録紙Pを保持ローラ13に吸着させる。   The holding device 15 holds the recording paper P carried out of the paper feed cassette 11 by the transport device 14 by adsorbing it on the surface (outer peripheral surface) of the holding roller 13. The holding device 15 presses the recording paper P against the holding roller 13 and then attracts the recording paper P to the holding roller 13 by electrostatic force due to charging.

画像形成装置16は、保持装置15によって保持ローラ13の外面に保持された記録紙Pに、画像を形成する。画像形成装置16は、保持ローラ13の表面に面する複数のインクジェットヘッド21を有する。複数のインクジェットヘッド21は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの四色のインクを、それぞれ記録紙Pに吐出することで、カラー画像を形成する。   The image forming apparatus 16 forms an image on the recording paper P held on the outer surface of the holding roller 13 by the holding device 15. The image forming apparatus 16 includes a plurality of inkjet heads 21 that face the surface of the holding roller 13. The plurality of inkjet heads 21 form color images by, for example, ejecting four colors of ink of cyan, magenta, yellow, and black onto the recording paper P, respectively.

除電剥離装置17は、画像が形成された記録紙Pを、除電することで、保持ローラ13から剥離する。除電剥離装置17は、電荷を供給して記録紙Pを除電し、記録紙Pと保持ローラ13との間に爪を挿入する。これにより、記録紙Pは保持ローラ13から剥離される。保持ローラ13から剥離された記録紙Pは、搬送装置14によって、排紙トレイ12または反転装置18に搬送される。   The neutralization peeling device 17 peels the recording paper P on which the image is formed from the holding roller 13 by neutralizing the recording paper P. The neutralization peeling device 17 supplies electric charges to neutralize the recording paper P, and inserts a claw between the recording paper P and the holding roller 13. As a result, the recording paper P is peeled off from the holding roller 13. The recording paper P peeled off from the holding roller 13 is transported by the transport device 14 to the paper discharge tray 12 or the reversing device 18.

クリーニング装置19は、保持ローラ13を清浄する。クリーニング装置19は、保持ローラ13の回転方向において除電剥離装置17よりも下流にある。クリーニング装置19は、回転する保持ローラ13の表面にクリーニング部材19aを当接させ、回転する保持ローラ13の表面を洗浄する。   The cleaning device 19 cleans the holding roller 13. The cleaning device 19 is downstream of the static elimination device 17 in the rotation direction of the holding roller 13. The cleaning device 19 brings the cleaning member 19 a into contact with the surface of the rotating holding roller 13 and cleans the surface of the rotating holding roller 13.

反転装置18は、保持ローラ13から剥離された記録紙Pの表裏面を反転させ、当該記録紙Pを再び保持ローラ13の表面上に供給する。反転装置18は、例えば記録紙Pを前後方向逆にスイッチバックさせる所定の反転経路に沿って記録紙Pを搬送することにより、記録紙Pを表裏反転させる。   The reversing device 18 reverses the front and back surfaces of the recording paper P peeled from the holding roller 13 and supplies the recording paper P onto the front surface of the holding roller 13 again. The reversing device 18 reverses the recording paper P, for example, by conveying the recording paper P along a predetermined reversing path for switching back the recording paper P in the front-rear direction.

図2は、画像形成装置16に含まれる一つのインクジェットヘッド21を示す斜視図である。図3は、図2のF4−F4線に沿ってインクジェットヘッド21の一部を示す断面図である。なお、図2は、ノズルプレート100を示すため、インクジェットヘッド21を保持ローラ13側から見た斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view showing one inkjet head 21 included in the image forming apparatus 16. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the inkjet head 21 along the line F4-F4 of FIG. FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head 21 as viewed from the holding roller 13 side to show the nozzle plate 100.

インクジェットプリンタ1は、複数のインクジェットヘッド21に接続される複数のインクタンク23および複数の制御部24を備える。インクジェットヘッド21は、対応する色のインクを収容するインクタンク23に接続される。インクジェットヘッド21は、保持ローラ13に保持された記録紙Pに、インク滴を吐出することで文字や画像を形成する。   The ink jet printer 1 includes a plurality of ink tanks 23 and a plurality of control units 24 connected to a plurality of ink jet heads 21. The inkjet head 21 is connected to an ink tank 23 that stores ink of a corresponding color. The inkjet head 21 forms characters and images by ejecting ink droplets onto the recording paper P held by the holding roller 13.

図2に示すように、インクジェットヘッド21は、ノズルプレート100と、圧力室構造体200と、インク流路構造体300とを備える。インクジェットヘッド21は、インクタンク23および制御部24に接続する。   As shown in FIG. 2, the inkjet head 21 includes a nozzle plate 100, a pressure chamber structure 200, and an ink flow path structure 300. The inkjet head 21 is connected to the ink tank 23 and the control unit 24.

インクジェットヘッド21は、インクタンク23から供給されるインクを、インク流路構造体300を介して圧力室構造体200の圧力室201に充填する。インクジェットヘッド21は、圧力室201のインクを、ノズルプレート100に形成される複数のノズル101から、インク滴としてそれぞれ吐出して、記録紙Pに画像を形成する。複数のノズル101は、例えば、ノズルプレート100に2列に配列される。ノズルプレート100の隣接するノズル101の中心間距離を、たとえば長手方向において340μmとし、短手方向において240μmとする。   The ink jet head 21 fills the pressure chamber 201 of the pressure chamber structure 200 with the ink supplied from the ink tank 23 via the ink flow path structure 300. The inkjet head 21 forms an image on the recording paper P by ejecting the ink in the pressure chamber 201 as ink droplets from a plurality of nozzles 101 formed on the nozzle plate 100. For example, the plurality of nozzles 101 are arranged in two rows on the nozzle plate 100. The distance between the centers of adjacent nozzles 101 of the nozzle plate 100 is, for example, 340 μm in the longitudinal direction and 240 μm in the short direction.

インク流路構造体300は、インク供給口302、インク流路301、及びインク排出口303を備える。インクは、インク供給口302を介してインクジェットヘッド21に供給され、インク流路301から各圧力室201に流入する。圧力室201に流入しないインクは、インク流路301内を通ってインク排出口303からインクタンク23に排出される。インクジェットヘッド21は、インクタンク23とインク流路301との間でインクを循環して、インクの温度を一定に保ち、熱によるインクの変質を抑制する。   The ink flow path structure 300 includes an ink supply port 302, an ink flow path 301, and an ink discharge port 303. Ink is supplied to the inkjet head 21 through the ink supply port 302 and flows into the pressure chambers 201 from the ink flow path 301. Ink that does not flow into the pressure chamber 201 passes through the ink flow path 301 and is discharged from the ink discharge port 303 to the ink tank 23. The ink-jet head 21 circulates ink between the ink tank 23 and the ink flow path 301 to keep the temperature of the ink constant, and suppress the deterioration of the ink due to heat.

図3に示すように、ノズルプレート100は、振動板104上に、駆動部である複数の駆動素子102,第1絶縁膜105,保護膜110及び撥インク膜112を備える。振動板104は、駆動素子102の動作により厚み方向に変形する。インクジェットヘッド21は、振動板104の変形により圧力室構造体200の圧力室201内に発生する圧力変化によって、ノズル101に供給されたインクを吐出する。   As illustrated in FIG. 3, the nozzle plate 100 includes a plurality of driving elements 102 that are driving units, a first insulating film 105, a protective film 110, and an ink repellent film 112 on a vibration plate 104. The diaphragm 104 is deformed in the thickness direction by the operation of the driving element 102. The ink jet head 21 ejects ink supplied to the nozzles 101 by a pressure change generated in the pressure chamber 201 of the pressure chamber structure 200 due to the deformation of the vibration plate 104.

複数の駆動素子102は、複数のノズル101に対応して配置される。言い換えると、駆動素子102は、対応するノズル101と同心状に位置する。駆動素子102は、円環状に形成され、対応するノズル101を囲む。駆動素子102はこれに限らず、例えば、一部が開放された円環状(C字状)であっても良い。   The plurality of drive elements 102 are arranged corresponding to the plurality of nozzles 101. In other words, the drive element 102 is positioned concentrically with the corresponding nozzle 101. The drive element 102 is formed in an annular shape and surrounds the corresponding nozzle 101. The drive element 102 is not limited to this, and may be, for example, an annular shape (C-shape) with a part opened.

圧力室構造体200は、シリコンウエハによって、矩形の板状に形成される。なお、圧力室構造体200はこれに限らず、例えば、炭化シリコン(SiC)やゲルマニウム基板のような他の半導体であっても良い。また、基材はこれに限らず、セラミックス,ガラス,石英,樹脂,または金属のような他の材料によって形成されても良い。利用されるセラミックスは、例えば、アルミナセラミックス,ジルコニア,炭化ケイ素,窒化ケイ素,またはチタン酸バリウムのような窒化物,炭化物,または酸化物である。利用される樹脂は、例えば、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン),ポリアセタール,ポリアミド,ポリカーボネート、またはポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材である。利用される金属は、例えば、アルミまたはチタンである。圧力室構造体200の厚さは、例えば525μmである。圧力室構造体200の厚さは、例えば、100〜775μmの範囲にある。   The pressure chamber structure 200 is formed in a rectangular plate shape using a silicon wafer. The pressure chamber structure 200 is not limited to this, and may be another semiconductor such as silicon carbide (SiC) or a germanium substrate. The base material is not limited to this, and may be formed of other materials such as ceramics, glass, quartz, resin, or metal. The ceramics used are, for example, alumina ceramics, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, or nitrides, carbides or oxides such as barium titanate. The resin used is, for example, a plastic material such as ABS (acrylonitrile butadiene styrene), polyacetal, polyamide, polycarbonate, or polyethersulfone. The metal used is, for example, aluminum or titanium. The thickness of the pressure chamber structure 200 is, for example, 525 μm. The thickness of the pressure chamber structure 200 is, for example, in the range of 100 to 775 μm.

振動板104は、例えば圧力室構造体200と一体に形成される。圧力室構造体200であるシリコンウエハを酸素雰囲気で加熱処理すると、シリコンウエハの表面にSiO(酸化シリコン)膜が形成される。本実施形態の振動板104は、酸素雰囲気で加熱処理して形成されるシリコンウエハ表面の厚さ4μmのSiO(酸化シリコン)膜である。振動板104は、シリコンウエハ表面にCVD法(化学的気相成膜法)でSiO(酸化シリコン)膜を成膜して形成しても良い。 The diaphragm 104 is formed integrally with the pressure chamber structure 200, for example. When the silicon wafer as the pressure chamber structure 200 is heat-treated in an oxygen atmosphere, a SiO 2 (silicon oxide) film is formed on the surface of the silicon wafer. The diaphragm 104 of this embodiment is a SiO 2 (silicon oxide) film having a thickness of 4 μm on the surface of a silicon wafer formed by heat treatment in an oxygen atmosphere. The vibration plate 104 may be formed by forming a SiO 2 (silicon oxide) film on the silicon wafer surface by a CVD method (chemical vapor deposition method).

振動板104は、駆動素子102と圧力室201の間にある層であり、複数の層で構成された積層膜で形成されていても良い。振動板104の膜厚は、1〜50μmの範囲が好ましい。振動板104は、SiO(酸化シリコン)膜に代えて、SiN(窒化シリコン)等の半導体材料、或いは、Al(酸化アルミニウム)等を用いることもできる。 The diaphragm 104 is a layer between the driving element 102 and the pressure chamber 201 and may be formed of a laminated film including a plurality of layers. The film thickness of the diaphragm 104 is preferably in the range of 1 to 50 μm. The diaphragm 104 may be made of a semiconductor material such as SiN (silicon nitride), Al 2 O 3 (aluminum oxide), or the like, instead of the SiO 2 (silicon oxide) film.

圧力室構造体200は、シリコンウエハを用いて形成される。厚さ525μmの圧力室構造体200は、振動板104から離間した反対側の面に、反り低減層である反り低減膜202を有する。圧力室構造体200は、反り低減膜202を貫通して振動板104まで達し、ノズル101と連通する圧力室201を複数形成する。ここで、圧力室構造体200は、振動板104が配置される側を第1の面200aとし、反り低減膜202が配置される側を第2の面200bとする。   The pressure chamber structure 200 is formed using a silicon wafer. The pressure chamber structure 200 having a thickness of 525 μm has a warp reduction film 202 that is a warp reduction layer on the opposite surface separated from the diaphragm 104. The pressure chamber structure 200 penetrates the warp reduction film 202 to reach the diaphragm 104 and forms a plurality of pressure chambers 201 communicating with the nozzle 101. Here, in the pressure chamber structure 200, the side on which the vibration plate 104 is disposed is the first surface 200a, and the side on which the warp reduction film 202 is disposed is the second surface 200b.

圧力室201は、円形の孔である。圧力室201の直径は、例えば、190μmである。なお、圧力室201の形状はこれに限らない。   The pressure chamber 201 is a circular hole. The diameter of the pressure chamber 201 is, for example, 190 μm. The shape of the pressure chamber 201 is not limited to this.

複数の圧力室201は、複数のノズル101に対応して配置される。言い換えると、圧力室201は、対応するノズル101と同心状に形成される。ノズル101は、それぞれ対応する圧力室201に連通する。圧力室201は、ノズル101を介してインクジェットヘッド21の外部とつながる。   The plurality of pressure chambers 201 are arranged corresponding to the plurality of nozzles 101. In other words, the pressure chamber 201 is formed concentrically with the corresponding nozzle 101. The nozzles 101 communicate with the corresponding pressure chambers 201, respectively. The pressure chamber 201 is connected to the outside of the inkjet head 21 through the nozzle 101.

インク流路構造体300は、例えば、矩形の板状に形成される。インク流路構造体300の厚さは、例えば、4mmである。インク流路構造体300の材料は、ステンレスである。なお、インク流路構造体300の材料は、例えば、セラミックスまたは樹脂のような他の材料によって形成しても良い。使用されるセラミックスは、例えば、アルミナセラミックス,ジルコニア,炭化ケイ素,窒化ケイ素のような窒化物,炭化物または酸化物である。使用される樹脂は、例えば、ABS,ポリアセタール,ポリアミド,ポリカーボネートまたはポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材である。インク流路構造体300の材料は、インクを吐出するための圧力の発生に影響が生じないように、ノズルプレート100との膨張係数の差を考慮して選択される。   The ink flow path structure 300 is formed in a rectangular plate shape, for example. The thickness of the ink flow path structure 300 is, for example, 4 mm. The material of the ink flow path structure 300 is stainless steel. Note that the material of the ink flow path structure 300 may be formed of other materials such as ceramics or resin. The ceramics used are, for example, nitrides, carbides or oxides such as alumina ceramics, zirconia, silicon carbide, silicon nitride. The resin used is, for example, a plastic material such as ABS, polyacetal, polyamide, polycarbonate or polyethersulfone. The material of the ink flow path structure 300 is selected in consideration of the difference in expansion coefficient from the nozzle plate 100 so as not to affect the generation of pressure for ejecting ink.

圧力室構造体200の反り低減膜202は、例えば、エポキシ系接着剤によりインク流路構造体300と接着される。圧力室構造体200の圧力室201は、反り低減膜202側で、インク流路構造体300のインク流路301に連通する。   The warp reduction film 202 of the pressure chamber structure 200 is bonded to the ink flow path structure 300 with, for example, an epoxy adhesive. The pressure chamber 201 of the pressure chamber structure 200 communicates with the ink flow path 301 of the ink flow path structure 300 on the warp reduction film 202 side.

インク流路301は、圧力室構造体200に接着される側のインク流路構造体300の表面に形成された溝である。インク流路301の深さは、例えば2mmである。   The ink flow path 301 is a groove formed on the surface of the ink flow path structure 300 on the side bonded to the pressure chamber structure 200. The depth of the ink flow path 301 is 2 mm, for example.

インク供給口302は、インク流路301の一方の端部に開口する。インク供給口302は、例えば、チューブを介してインクタンク23に接続される。インクタンク23は、インク流路301を介して複数の圧力室201に接続される。   The ink supply port 302 opens at one end of the ink flow path 301. The ink supply port 302 is connected to the ink tank 23 via, for example, a tube. The ink tank 23 is connected to the plurality of pressure chambers 201 via the ink flow path 301.

インクタンク23のインクは、インク供給口302を通って、インク流路301に流入する。インク流路301に供給されたインクは、複数の圧力室201に供給される。圧力室201に充填されたインクは、圧力室201に開口するノズル101内にも流入する。インクジェットプリンタ1は、インクの圧力を適切な負圧に保つことで、インクをノズル101内に留める。インクは、ノズル101内にメニスカスを生じさせるとともに、ノズル101から漏れ出さないように維持される。   The ink in the ink tank 23 flows into the ink flow path 301 through the ink supply port 302. The ink supplied to the ink flow path 301 is supplied to the plurality of pressure chambers 201. The ink filled in the pressure chamber 201 also flows into the nozzle 101 that opens in the pressure chamber 201. The ink jet printer 1 keeps the ink in the nozzle 101 by keeping the ink pressure at an appropriate negative pressure. The ink causes a meniscus in the nozzle 101 and is maintained so as not to leak from the nozzle 101.

図3に示すように、圧力室201の孔の形状は、サイズD(直径)より、サイズL(深さ)を大きくすることが好ましい。圧力室201の形状を深さL>直径Dとすることにより、圧力室201内のインクに係る圧力が、インク流路301に逃げるのを遅らせることができる。尚、インクジェットヘッド21は、圧力室201とインク流路301との間にセパレートプレート(図示せず)を備えて、圧力室201内のインクにかかる圧力が、インク流路301に逃げないようにする構造でも良い。   As shown in FIG. 3, the shape of the hole of the pressure chamber 201 is preferably larger in size L (depth) than in size D (diameter). By setting the shape of the pressure chamber 201 to depth L> diameter D, it is possible to delay the pressure relating to the ink in the pressure chamber 201 from escaping to the ink flow path 301. The inkjet head 21 includes a separate plate (not shown) between the pressure chamber 201 and the ink channel 301 so that the pressure applied to the ink in the pressure chamber 201 does not escape to the ink channel 301. The structure to do may be sufficient.

反り低減膜202は、例えば、シリコンウエハを酸素雰囲気で加熱処理し、そのシリコンウエハの表面に形成される厚さ4μmのSiO(酸化シリコン)膜を用いる。また、反り低減膜202は、シリコンウエハの表面にCVD法(化学的気相成膜法)によりSiO(酸化シリコン)膜を成膜して形成することもできる。 As the warp reduction film 202, for example, a SiO 2 (silicon oxide) film having a thickness of 4 μm formed on the surface of the silicon wafer by heating the silicon wafer in an oxygen atmosphere is used. Further, the warp reduction film 202 can be formed by forming a SiO 2 (silicon oxide) film on the surface of a silicon wafer by a CVD method (chemical vapor deposition method).

反り低減膜202は、シリコンウエハの反りを低減するよう機能する。反り低減膜202は、圧力室構造体200と振動板104との膜応力の違いや、後述する駆動素子102の各種構成膜の膜応力の違い等によるシリコンウエハの反りを低減する。反り低減膜202は、成膜プロセスを用いてインクジェットヘッド21の構成部材を作成する場合に、インクジェットヘッド21が反るのを低減する。   The warp reduction film 202 functions to reduce warpage of the silicon wafer. The warp reduction film 202 reduces the warpage of the silicon wafer due to a difference in film stress between the pressure chamber structure 200 and the diaphragm 104, a difference in film stress between various constituent films of the drive element 102 described later, and the like. The warp reduction film 202 reduces the warp of the ink jet head 21 when a constituent member of the ink jet head 21 is formed using a film forming process.

反り低減膜202の材料及び膜厚等は、振動板104と異なるものであっても良い。但し、反り低減膜202を振動板104と同じ材料で同じ膜厚とすれば、シリコンウエハ両面にての振動板104の膜応力と反り低減膜202の膜応力は同じになる。反り低減膜202を振動板104と同じ材料で同じ膜厚とすれば、インクジェットヘッド21に生じる反りをより効果的に低減することができる。   The material and thickness of the warp reduction film 202 may be different from those of the diaphragm 104. However, if the warp reduction film 202 is made of the same material as the diaphragm 104 and has the same film thickness, the film stress of the diaphragm 104 and the film stress of the warp reduction film 202 on both sides of the silicon wafer are the same. If the warp reduction film 202 is made of the same material as the diaphragm 104 and has the same film thickness, the warp generated in the inkjet head 21 can be more effectively reduced.

次に、ノズルプレート100について詳しく説明する。図3に示すように、ノズルプレート100は、上述のノズル101および駆動素子102と、振動板104と、第1絶縁膜105と、複数の配線電極108と、共有電極109と、第2絶縁膜106と、保護膜110と、撥インク膜112とを含む。   Next, the nozzle plate 100 will be described in detail. As shown in FIG. 3, the nozzle plate 100 includes the nozzle 101 and the driving element 102, the diaphragm 104, the first insulating film 105, the plurality of wiring electrodes 108, the shared electrode 109, and the second insulating film. 106, a protective film 110, and an ink repellent film 112.

振動板104は、第1の面104aと、第2の面104bとを有する。第1の面104aは、圧力室構造体200に固着し、複数の圧力室201を塞ぐ。第2の面104bは、第1の面104aの反対側の面である。   The diaphragm 104 has a first surface 104a and a second surface 104b. The first surface 104 a is fixed to the pressure chamber structure 200 and closes the plurality of pressure chambers 201. The second surface 104b is a surface opposite to the first surface 104a.

複数の配線電極108は、振動板104の第2の面104bに形成される。図2および図3に示すように、複数の配線電極108は、端子部108aと、配線部(第1引出配線)108bと、電極部(第1電極)108cとをそれぞれ有する。複数の配線電極108の端子部108aは、振動板104の短手方向の一方の端部に位置し、振動板104の長手方向に沿って並ぶ。各端子部108aの間の距離は、例えば、170μmである。   The plurality of wiring electrodes 108 are formed on the second surface 104 b of the diaphragm 104. As shown in FIGS. 2 and 3, each of the plurality of wiring electrodes 108 includes a terminal portion 108a, a wiring portion (first lead wiring) 108b, and an electrode portion (first electrode) 108c. The terminal portions 108 a of the plurality of wiring electrodes 108 are positioned at one end of the diaphragm 104 in the short direction and are arranged along the longitudinal direction of the diaphragm 104. The distance between each terminal part 108a is 170 micrometers, for example.

共有電極109は、二つの端子部109aと、複数の配線部(第2引出配線)109bと、複数の電極部(第2電極)109cと、を有する。配線部109bは、引出配線の一例である。二つの端子部109aは、振動板104の短手方向の一方の端部に位置し、振動板104の長手方向の両端部に配置される。複数の配線電極108の端子部108aは、共有電極109の二つの端子部109aの間に並ぶ。   The shared electrode 109 includes two terminal portions 109a, a plurality of wiring portions (second lead wires) 109b, and a plurality of electrode portions (second electrodes) 109c. The wiring portion 109b is an example of a lead wiring. The two terminal portions 109 a are located at one end of the diaphragm 104 in the short direction and are disposed at both ends of the diaphragm 104 in the longitudinal direction. The terminal portions 108 a of the plurality of wiring electrodes 108 are arranged between the two terminal portions 109 a of the shared electrode 109.

複数の配線電極108は、例えば、Pt(白金)およびAl(アルミニウム)の薄膜である。共有電極109の端子部109aおよび配線部109bは、例えば、Ti(チタン)およびAlの薄膜である。共有電極109の電極部109cは、Ptの薄膜である。なお、複数の配線電極108および共有電極109は、Ni(ニッケル),Cu(銅),Al(アルミニウム),Ag(銀),Ti(チタン),W(タングステン),Mo(モリブデン),Au(金)のような他の材料によって形成されても良い。   The plurality of wiring electrodes 108 are, for example, thin films of Pt (platinum) and Al (aluminum). The terminal portion 109a and the wiring portion 109b of the shared electrode 109 are, for example, Ti (titanium) and Al thin films. The electrode portion 109c of the shared electrode 109 is a Pt thin film. The plurality of wiring electrodes 108 and the common electrode 109 are made of Ni (nickel), Cu (copper), Al (aluminum), Ag (silver), Ti (titanium), W (tungsten), Mo (molybdenum), Au ( It may be formed of other materials such as gold.

複数の配線電極108および共有電極109の厚さは、例えば0.5μmである。複数の配線電極108および共有電極109の膜厚は、概ね0.01〜1μmの範囲にある。複数の配線電極108および共有電極109の配線部108b,109bの幅は、例えば80μmである。   The thicknesses of the plurality of wiring electrodes 108 and the shared electrode 109 are, for example, 0.5 μm. The film thicknesses of the plurality of wiring electrodes 108 and the common electrode 109 are generally in the range of 0.01 to 1 μm. The width of the wiring portions 108b and 109b of the plurality of wiring electrodes 108 and the shared electrode 109 is, for example, 80 μm.

図3に示すように、駆動素子102は、振動板104の第2の面104bにある。駆動素子102は、対応するノズル101からインク滴を吐出させるための圧力を対応する圧力室201内に発生させる。   As shown in FIG. 3, the drive element 102 is on the second surface 104 b of the diaphragm 104. The drive element 102 generates a pressure for ejecting ink droplets from the corresponding nozzle 101 in the corresponding pressure chamber 201.

複数の駆動素子102は、配線電極108の電極部108cと、共有電極109の電極部109cと、圧電体膜111とをそれぞれ有する。配線電極108の電極部108cは、第1電極の一例であり、下部電極とも称される。共有電極109の電極部109cは、第2電極の一例であり、上部電極とも称される。圧電体膜111は、圧電体の一例である。   The plurality of drive elements 102 each have an electrode portion 108 c of the wiring electrode 108, an electrode portion 109 c of the shared electrode 109, and a piezoelectric film 111. The electrode part 108c of the wiring electrode 108 is an example of a first electrode and is also referred to as a lower electrode. The electrode portion 109c of the shared electrode 109 is an example of a second electrode and is also referred to as an upper electrode. The piezoelectric film 111 is an example of a piezoelectric body.

配線電極108の電極部108cは、振動板104の第2の面104bにある。電極部108cは、ノズル101を囲む円環状に形成される。電極部108cは、ノズル101と同心状に位置する。電極部108cの外径は、例えば133μmである。電極部108cの内径は、例えば30μmである。このため、電極部108cは、ノズル101から離間する。   The electrode portion 108 c of the wiring electrode 108 is on the second surface 104 b of the diaphragm 104. The electrode part 108 c is formed in an annular shape surrounding the nozzle 101. The electrode part 108 c is located concentrically with the nozzle 101. The outer diameter of the electrode part 108c is, for example, 133 μm. The inner diameter of the electrode portion 108c is, for example, 30 μm. For this reason, the electrode part 108 c is separated from the nozzle 101.

配線電極108の配線部108bは、振動板104の第2の面104bに形成される。図2に示すように、配線部108bは、対応する駆動素子102の電極部108cと端子部108aとを接続する。複数の配線部108bは、ノズルプレート100の短手方向に沿って平行に延びる。幾つかの配線部108bは、並んだ駆動素子102の間を通過する。   The wiring part 108 b of the wiring electrode 108 is formed on the second surface 104 b of the diaphragm 104. As shown in FIG. 2, the wiring part 108 b connects the electrode part 108 c and the terminal part 108 a of the corresponding driving element 102. The plurality of wiring portions 108 b extend in parallel along the short direction of the nozzle plate 100. Some wiring parts 108b pass between the drive elements 102 arranged side by side.

図3に示すように、圧電体膜111は、ノズル101を囲むとともに、配線電極108の電極部108cと大よそ同じ大きさの円環状に形成される。圧電体膜111は、配線電極108の電極部108cよりも僅かに小さく形成されるが、電極部108cより大きくても良い。圧電体膜111は、ノズル101と同心状に位置する。圧電体膜111は、配線電極108の電極部108cを覆う。   As shown in FIG. 3, the piezoelectric film 111 surrounds the nozzle 101 and is formed in an annular shape having approximately the same size as the electrode portion 108 c of the wiring electrode 108. The piezoelectric film 111 is formed slightly smaller than the electrode portion 108c of the wiring electrode 108, but may be larger than the electrode portion 108c. The piezoelectric film 111 is located concentrically with the nozzle 101. The piezoelectric film 111 covers the electrode portion 108 c of the wiring electrode 108.

本実施形態では、圧電体膜111は、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O:PZT)の膜である。なお、圧電体膜111はこれに限らず、例えば、PTO(PbTiO:チタン酸鉛),PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O−PbTiO),PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)O−PbTiO),ZnOおよびAlNのような種々の圧電性材料によって形成されても良い。 In the present embodiment, the piezoelectric film 111 is a film of lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 : PZT). The piezoelectric film 111 is not limited to this, and for example, PTO (PbTiO 3 : lead titanate), PMNT (Pb (Mg1 / 3Nb2 / 3) O 3 —PbTiO 3 ), PZNT (Pb (Zn1 / 3Nb2 / 3 ) ) O 3 —PbTiO 3 ), ZnO and AlN may be used to form the piezoelectric material.

圧電体膜111の厚さは、例えば2μmである。圧電体膜の厚さは、例えば、圧電特性および絶縁破壊電圧によって決定される。圧電体膜の厚さは、概ね0.1μmから5μmの範囲にある。   The thickness of the piezoelectric film 111 is, for example, 2 μm. The thickness of the piezoelectric film is determined by, for example, piezoelectric characteristics and dielectric breakdown voltage. The thickness of the piezoelectric film is generally in the range of 0.1 μm to 5 μm.

圧電体膜111は、その厚み方向に分極を発生させる。当該分極の方向と同方向の電界が圧電体膜111に印加されると、圧電体膜111は、当該電界の方向と直交する方向に伸縮する。言い換えると、圧電体膜111は、膜厚に対して直交する方向(面内方向)に収縮または伸長する。   The piezoelectric film 111 generates polarization in the thickness direction. When an electric field in the same direction as the polarization direction is applied to the piezoelectric film 111, the piezoelectric film 111 expands and contracts in a direction orthogonal to the direction of the electric field. In other words, the piezoelectric film 111 contracts or expands in a direction (in-plane direction) orthogonal to the film thickness.

なお、圧電体膜111としてPZTのような強誘電体を使用した場合は、分極方向と反対の電界を加えることにより分極反転を生じる。したがって、実質的に分極方向と同じ方向にのみ電界を印加することが可能であり、電界を加えることにより圧電体膜111は膜厚方向に伸長し、膜厚に対して直交する方向(面内方向)に収縮する。   When a ferroelectric material such as PZT is used as the piezoelectric film 111, polarization inversion occurs by applying an electric field opposite to the polarization direction. Therefore, it is possible to apply an electric field substantially only in the same direction as the polarization direction. By applying the electric field, the piezoelectric film 111 extends in the film thickness direction and is orthogonal to the film thickness (in-plane Direction).

共有電極109の電極部109cは、ノズル101を囲むとともに、配線電極108の電極部108cおよび圧電体膜111と大よそ同じ大きさの円環状に形成される。共有電極109の電極部109cは、圧電体膜111よりも僅かに小さく形成されるが、圧電体膜111より大きくても良い。電極部109cは、ノズル101と同心状に位置する。電極部109cは、圧電体膜111を覆う。言い換えると、電極部109cは、圧電体膜111の吐出側(インクジェットヘッド21の外に向く側)に設けられる。   The electrode part 109 c of the shared electrode 109 surrounds the nozzle 101 and is formed in an annular shape having approximately the same size as the electrode part 108 c of the wiring electrode 108 and the piezoelectric film 111. The electrode portion 109 c of the shared electrode 109 is formed slightly smaller than the piezoelectric film 111, but may be larger than the piezoelectric film 111. The electrode portion 109 c is located concentrically with the nozzle 101. The electrode portion 109 c covers the piezoelectric film 111. In other words, the electrode portion 109c is provided on the ejection side (side facing the ink jet head 21) of the piezoelectric film 111.

圧電体膜111は、配線電極108の電極部108cと、共有電極109の電極部109cとの間に介在する。言い換えると、圧電体膜111に、配線電極108および共有電極109の電極部108c,109cが重なる。圧電体膜111は、二つの電極部108c,109cの間を絶縁する。共有電極109の電極部109cは、圧電体膜111を介して配線電極108の電極部108cに対向する。   The piezoelectric film 111 is interposed between the electrode portion 108 c of the wiring electrode 108 and the electrode portion 109 c of the shared electrode 109. In other words, the electrode portions 108 c and 109 c of the wiring electrode 108 and the shared electrode 109 overlap the piezoelectric film 111. The piezoelectric film 111 insulates between the two electrode portions 108c and 109c. The electrode part 109 c of the shared electrode 109 faces the electrode part 108 c of the wiring electrode 108 with the piezoelectric film 111 interposed therebetween.

共有電極109の電極部109cは、駆動素子102の外面102aを形成する。外面102aは、振動板104から離間した側の駆動素子102の一面である。言い換えると、外面102aは、駆動素子102の吐出側の面である。外面102aは、振動板104の第2の面104bと略平行な面である。   The electrode portion 109 c of the shared electrode 109 forms the outer surface 102 a of the drive element 102. The outer surface 102 a is one surface of the drive element 102 on the side separated from the diaphragm 104. In other words, the outer surface 102 a is a surface on the ejection side of the drive element 102. The outer surface 102 a is a surface that is substantially parallel to the second surface 104 b of the diaphragm 104.

第1絶縁膜105は、振動板104の第2の面104bと、駆動素子102の表面102aと、配線電極108の配線部108bと、を覆う。第1絶縁膜105は、複数の配線電極108の端子部108aを露出させる複数の孔を有する。   The first insulating film 105 covers the second surface 104 b of the vibration plate 104, the surface 102 a of the drive element 102, and the wiring part 108 b of the wiring electrode 108. The first insulating film 105 has a plurality of holes that expose the terminal portions 108 a of the plurality of wiring electrodes 108.

第1絶縁膜105は、例えば、SiOによって形成される。第1絶縁膜105は、例えば、SiN(窒化ケイ素)のような他の材料によって形成されても良い。第1絶縁膜105は、振動板104の第2の面104bと、駆動素子102の外面102aと、配線電極108の配線部106bと、の上において、おおよそ均一な厚さを有する。第1絶縁膜105の厚さは1μmである。第1絶縁膜105は、大よそ0.1μmから5μmの厚さを有する。なお、第1絶縁膜105の厚さは、部分的に異なっても良い。 The first insulating film 105 is formed by, for example, SiO 2. The first insulating film 105 may be formed of other materials such as SiN (silicon nitride), for example. The first insulating film 105 has a substantially uniform thickness on the second surface 104 b of the diaphragm 104, the outer surface 102 a of the drive element 102, and the wiring part 106 b of the wiring electrode 108. The thickness of the first insulating film 105 is 1 μm. The first insulating film 105 has a thickness of approximately 0.1 μm to 5 μm. Note that the thickness of the first insulating film 105 may be partially different.

第1絶縁膜105は、複数のコンタクト部113を有する。コンタクト部113は、対応する駆動素子102の外面102aの上にある第1絶縁膜105の一部に設けられた孔である。コンタクト部113は、例えば、直径20μmの円形に形成される。コンタクト部113は、共有電極109の電極部109cの一部を露出させる。コンタクト部113は、円環状の電極部109cの内周と外周との間の中央よりも、電極部109cの外周に近く配置される。   The first insulating film 105 has a plurality of contact portions 113. The contact portion 113 is a hole provided in a part of the first insulating film 105 on the outer surface 102 a of the corresponding driving element 102. The contact portion 113 is formed in a circular shape with a diameter of 20 μm, for example. The contact part 113 exposes a part of the electrode part 109 c of the shared electrode 109. The contact portion 113 is disposed closer to the outer periphery of the electrode portion 109c than the center between the inner periphery and the outer periphery of the annular electrode portion 109c.

共有電極109の二つの端子部109aと、複数の配線部109bとは、第1絶縁膜105の表面105aにある。言い換えると、共有電極109の端子部109aおよび配線部109bは、第1絶縁膜105の上にある。第1絶縁膜105の表面105aは、振動板104から離間した側の反対の面である。   The two terminal portions 109 a and the plurality of wiring portions 109 b of the shared electrode 109 are on the surface 105 a of the first insulating film 105. In other words, the terminal portion 109 a and the wiring portion 109 b of the shared electrode 109 are on the first insulating film 105. The surface 105 a of the first insulating film 105 is a surface opposite to the side away from the diaphragm 104.

図2に示すように、共有電極109の複数の配線部109bは、対応する駆動素子102の電極部109cと、二つの端子部109aとから、それぞれ延びる。複数の配線部109bは、ノズルプレート100の短手方向に沿って互いに平行に延びる。   As shown in FIG. 2, the plurality of wiring portions 109b of the shared electrode 109 extend from the corresponding electrode portion 109c of the driving element 102 and the two terminal portions 109a. The plurality of wiring portions 109 b extend in parallel to each other along the short direction of the nozzle plate 100.

複数の配線部109bは、ノズルプレート100の短手方向の他方の端部において合体し、ノズルプレート100の長手方向に沿って延びる部分を形成する。このため、二つの端子部109aと、複数の電極部109cとは、複数の配線部109bによって接続される。   The plurality of wiring portions 109 b are combined at the other end portion in the short direction of the nozzle plate 100 to form a portion extending along the longitudinal direction of the nozzle plate 100. For this reason, the two terminal portions 109a and the plurality of electrode portions 109c are connected by the plurality of wiring portions 109b.

図3に示すように、共有電極109の配線部109bは、駆動素子102を覆う第1絶縁膜105の表面105aに設けられる。配線部109bの一方の端部は、コンタクト部113を通って、共有電極109の電極部109cに接続される。言い換えると、コンタクト部113は、配線部109bを電極部109cに接続するために、第1絶縁膜105が部分的に除去された部分である。   As shown in FIG. 3, the wiring portion 109 b of the shared electrode 109 is provided on the surface 105 a of the first insulating film 105 that covers the driving element 102. One end of the wiring portion 109 b is connected to the electrode portion 109 c of the shared electrode 109 through the contact portion 113. In other words, the contact portion 113 is a portion where the first insulating film 105 is partially removed in order to connect the wiring portion 109b to the electrode portion 109c.

第1絶縁膜105は、共有電極109の配線部109bと、配線電極108の電極部108cとの間を隔てる。第1絶縁膜105は、配線電極108と共有電極109とが電気的に接続することを防ぐ。   The first insulating film 105 separates the wiring portion 109 b of the shared electrode 109 and the electrode portion 108 c of the wiring electrode 108. The first insulating film 105 prevents the wiring electrode 108 and the shared electrode 109 from being electrically connected.

第2絶縁膜106は、共有電極109の配線部109bと第1絶縁膜105の表面105aの上にあり、共有電極109の配線部109bを覆う。第2絶縁膜106は、例えば、インクや空気中の水分などの付着を防止し、配線部109bが腐食、劣化、および性能低下することを防ぐ。   The second insulating film 106 is on the wiring portion 109 b of the shared electrode 109 and the surface 105 a of the first insulating film 105 and covers the wiring portion 109 b of the shared electrode 109. For example, the second insulating film 106 prevents adhesion of ink or moisture in the air, and prevents the wiring portion 109b from being corroded, deteriorated, and deteriorated in performance.

第2絶縁膜106は、例えば、SiOによって形成される。第2絶縁膜106は、例えば、SiN(窒化ケイ素)のような他の材料によって形成されても良い。第2絶縁膜106の厚みは、1μmである。第2絶縁膜106の厚さは、大よそ0.1μmから5μmの範囲にある。なお、第2絶縁膜106の厚さは、部分的に異なっても良い。 The second insulating film 106 is made of, for example, SiO 2 . The second insulating film 106 may be formed of other materials such as SiN (silicon nitride), for example. The thickness of the second insulating film 106 is 1 μm. The thickness of the second insulating film 106 is approximately in the range of 0.1 μm to 5 μm. Note that the thickness of the second insulating film 106 may be partially different.

保護膜110は、振動板104の第2の面104b上にある。保護膜110は、例えば、東レ株式会社のフォトニース(登録商標)のような感光性ポリイミドによって形成される。すなわち、保護膜110は、第1絶縁膜105、第2絶縁膜106と異なる材料によって形成される。保護膜110はこれに限らず、他の樹脂材料によって形成されても良い。保護膜110として用いることができる樹脂材料は、例えば、他の種類のポリイミド,ABS,ポリアセタール,ポリアミド,ポリカーボネート,ポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材料である。   The protective film 110 is on the second surface 104 b of the diaphragm 104. The protective film 110 is made of, for example, photosensitive polyimide such as Photo Nice (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc. That is, the protective film 110 is formed of a material different from that of the first insulating film 105 and the second insulating film 106. The protective film 110 is not limited to this, and may be formed of other resin materials. Resin materials that can be used as the protective film 110 are plastic materials such as other types of polyimide, ABS, polyacetal, polyamide, polycarbonate, and polyethersulfone.

保護膜110の材料は、耐熱性,絶縁性,熱膨張係数,平滑性,インクに対する濡れ性を考慮して選択される。なお、保護膜110の材料の絶縁性は、インクジェットプリンタ1が導電率の高いインクを使用する場合、駆動素子102が駆動する際のインクの変質度合いに影響する。   The material of the protective film 110 is selected in consideration of heat resistance, insulation, thermal expansion coefficient, smoothness, and ink wettability. Note that the insulation of the material of the protective film 110 affects the degree of ink alteration when the drive element 102 is driven when the ink jet printer 1 uses ink with high conductivity.

保護膜110は、振動板104の第2の面104bの駆動素子102がある領域以外の領域を覆う。保護膜110は、振動板104と接着し、振動板104が座屈変形することを妨げる。つまり、保護膜110は、駆動素子102による振動板104の湾曲変形を支え、振動板104が破損することを防止する。具体的には、保護膜100は、振動板104を挟んで圧力室201の一部を覆うように配置される。言い換えれば、保護膜100は、圧力室201の縁から圧力室201の内側へはみ出すように設けられる。これにより、振動板104が、駆動素子102の駆動に連動して変形した際、振動板104が変形し破損することを防止する。   The protective film 110 covers a region other than the region where the driving element 102 is present on the second surface 104 b of the diaphragm 104. The protective film 110 adheres to the diaphragm 104 and prevents the diaphragm 104 from buckling. That is, the protective film 110 supports the bending deformation of the vibration plate 104 by the drive element 102 and prevents the vibration plate 104 from being damaged. Specifically, the protective film 100 is disposed so as to cover a part of the pressure chamber 201 with the diaphragm 104 interposed therebetween. In other words, the protective film 100 is provided so as to protrude from the edge of the pressure chamber 201 to the inside of the pressure chamber 201. Accordingly, when the diaphragm 104 is deformed in conjunction with driving of the drive element 102, the diaphragm 104 is prevented from being deformed and damaged.

保護膜110の材料は、振動板104の材料とヤング率が異なる。振動板104を形成するSiOのヤング率は、80.6GPaである。一方、保護膜110を形成するポリイミドのヤング率は、4GPaである。すなわち、保護膜110のヤング率は振動板104のヤング率よりも小さい。 The material of the protective film 110 is different from the material of the diaphragm 104 in Young's modulus. The Young's modulus of SiO 2 forming the diaphragm 104 is 80.6 GPa. On the other hand, the Young's modulus of the polyimide forming the protective film 110 is 4 GPa. That is, the Young's modulus of the protective film 110 is smaller than the Young's modulus of the diaphragm 104.

なお、保護膜110は、配線電極108の複数の端子部108a、および共有電極109の複数の端子部109aをそれぞれ露出させる複数の孔を有する。   The protective film 110 has a plurality of holes exposing the plurality of terminal portions 108a of the wiring electrode 108 and the plurality of terminal portions 109a of the shared electrode 109, respectively.

駆動素子102,配線電極108、および共有電極109がある部分以外の保護膜110の厚さは、約4μmである。保護膜110の膜厚は、概ね1〜50μmの範囲にある。保護膜110の厚さは、振動板104の第2の面104bから、保護膜110の表面110aまでの距離である。   The thickness of the protective film 110 other than the portion where the drive element 102, the wiring electrode 108, and the shared electrode 109 are present is about 4 μm. The thickness of the protective film 110 is generally in the range of 1 to 50 μm. The thickness of the protective film 110 is a distance from the second surface 104 b of the diaphragm 104 to the surface 110 a of the protective film 110.

保護膜110は、駆動素子102の上に保護膜110を設けない開口部(除去部、凹部)115を有する。開口部115の外径は、駆動素子102の外径とほぼ同一である。言い換えると、保護膜110は、駆動素子102の上には形成されない。   The protective film 110 has an opening (removal part, recess) 115 where the protective film 110 is not provided on the driving element 102. The outer diameter of the opening 115 is substantially the same as the outer diameter of the driving element 102. In other words, the protective film 110 is not formed on the driving element 102.

開口部115は、対応するノズル101を囲む。開口部115は、対応するノズル101と同心状に配置される。言い換えると、開口部115は、ノズル101の中心軸を軸とした回転対称形状に形成される。   The opening 115 surrounds the corresponding nozzle 101. The opening 115 is arranged concentrically with the corresponding nozzle 101. In other words, the opening 115 is formed in a rotationally symmetric shape with the central axis of the nozzle 101 as an axis.

開口部115は、駆動素子102の上にある第1絶縁膜105と、共有電極109の配線部109bの上にある第2絶縁膜106を露出する。   The opening 115 exposes the first insulating film 105 on the driving element 102 and the second insulating film 106 on the wiring part 109 b of the shared electrode 109.

撥インク膜112は、保護膜110と、開口部115に位置する第1絶縁膜105,第2絶縁膜106を覆う。撥インク膜112は、撥液性を有するシリコーン系撥液材料またはフッ素含有系有機材料によって形成される(例えば、旭硝子株式会社のサイトップ(登録商標))。   The ink repellent film 112 covers the protective film 110 and the first insulating film 105 and the second insulating film 106 located in the opening 115. The ink repellent film 112 is formed of a liquid repellent silicone-based liquid repellent material or a fluorine-containing organic material (for example, Cytop (registered trademark) of Asahi Glass Co., Ltd.).

撥インク膜112の表面112aは、ノズルプレート100の表面を形成する。撥インク膜112の表面112aは、保護膜110、第1絶縁膜105,第2絶縁膜106の振動板104から離間した反対側に位置する。   The surface 112 a of the ink repellent film 112 forms the surface of the nozzle plate 100. The surface 112 a of the ink repellent film 112 is located on the opposite side of the protective film 110, the first insulating film 105, and the second insulating film 106 separated from the vibration plate 104.

駆動素子102,共有電極109および配線電極108がある部分以外の撥インク膜112の厚さは、例えば1μmである。撥インク膜112の厚さは、例えば、0.01〜10μmの範囲にある。駆動素子102が設けられた部分における撥インク膜112の厚さは、他の部分よりも薄い。なお、撥インク膜112の厚さは一定でも良い。   The thickness of the ink repellent film 112 other than the portion where the drive element 102, the shared electrode 109, and the wiring electrode 108 are present is, for example, 1 μm. The thickness of the ink repellent film 112 is, for example, in the range of 0.01 to 10 μm. The thickness of the ink repellent film 112 in the portion where the drive element 102 is provided is thinner than the other portions. The thickness of the ink repellent film 112 may be constant.

インクの吐出安定性は、インクがノズル101近傍に付着すると低下するおそれがある。撥インク膜112は、インクがノズルプレート100の表面に付着することを抑制する。   Ink ejection stability may be reduced when ink adheres to the vicinity of the nozzle 101. The ink repellent film 112 suppresses ink from adhering to the surface of the nozzle plate 100.

ノズル101は、振動板104と、駆動素子102と、撥インク膜112とを貫通する。言い換えると、ノズル101は、振動板104と、駆動素子102、撥インク膜112とから形成される。振動板104が親インク性(親液性)を有するため、圧力室201に収容されたインクのメニスカスは、ノズル101内に保たれる。   The nozzle 101 passes through the vibration plate 104, the drive element 102, and the ink repellent film 112. In other words, the nozzle 101 is formed of the vibration plate 104, the driving element 102, and the ink repellent film 112. Since the vibration plate 104 has ink affinity (lyophilic property), the meniscus of the ink stored in the pressure chamber 201 is kept in the nozzle 101.

図2に示すように、配線電極108の端子部108aに、例えばフレキシブルケーブルを介して、制御部24が接続される。制御部24は、例えば、インクジェットヘッド21を制御するICや、インクジェットプリンタ1を制御するマイクロコンピュータである。一方、共有電極109の端子部109aは、例えば、GND(グランド接地=0V)に接続される。   As shown in FIG. 2, the control unit 24 is connected to the terminal unit 108a of the wiring electrode 108 via, for example, a flexible cable. The control unit 24 is, for example, an IC that controls the inkjet head 21 or a microcomputer that controls the inkjet printer 1. On the other hand, the terminal portion 109a of the shared electrode 109 is connected to, for example, GND (ground ground = 0V).

制御部24は、複数の配線電極108に、対応する駆動素子102を駆動するための信号を伝送する。配線電極108は、複数の駆動素子102を独立して動作させるための個別電極として用いられる。   The control unit 24 transmits a signal for driving the corresponding driving element 102 to the plurality of wiring electrodes 108. The wiring electrode 108 is used as an individual electrode for operating the plurality of driving elements 102 independently.

振動板104は、駆動素子102が電界方向と直交する方向に伸びた場合、圧力室201の容積を縮小させる方向に湾曲する。反対に、振動板104は、駆動素子102が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、圧力室201の容積を拡大させる方向に湾曲する。   When the driving element 102 extends in a direction orthogonal to the electric field direction, the vibration plate 104 bends in a direction that reduces the volume of the pressure chamber 201. On the other hand, when the driving element 102 is contracted in a direction orthogonal to the electric field direction, the diaphragm 104 is curved in a direction in which the volume of the pressure chamber 201 is increased.

ノズルプレート100に開口部115を形成しない場合、駆動素子102は、第1絶縁膜105と、第2絶縁膜106と、保護膜110により覆われる。この場合、駆動素子102の変形は、開口部115を形成した場合と比べて大きく阻害される。言い換えると、開口部115は、駆動素子102の変形を阻害する保護膜110の膜応力を小さくしている。   When the opening 115 is not formed in the nozzle plate 100, the driving element 102 is covered with the first insulating film 105, the second insulating film 106, and the protective film 110. In this case, the deformation of the driving element 102 is greatly inhibited as compared with the case where the opening 115 is formed. In other words, the opening 115 reduces the film stress of the protective film 110 that hinders the deformation of the drive element 102.

振動板104は、膜応力が小さくなることで、駆動素子102が電界方向と直交する方向に伸びた場合、圧力室201の容積を縮小させるようにより大きく湾曲できる。反対に、振動板104は、駆動素子102が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、圧力室201の容積を拡張させる方向により大きく湾曲できる。   When the driving element 102 extends in a direction orthogonal to the electric field direction, the diaphragm 104 can be bent more greatly so that the volume of the pressure chamber 201 is reduced by reducing the film stress. On the other hand, when the driving element 102 contracts in a direction perpendicular to the electric field direction, the diaphragm 104 can be greatly curved in a direction in which the volume of the pressure chamber 201 is expanded.

例えば、インクジェットヘッド21は、以下のようにインクを吐出する。
ユーザの操作によって、制御部24に印字指示信号が入力される。制御部24は、当該印字指示に基づいて、複数の駆動素子102に信号を伝達する。言い換えると、制御部24は、配線電極108の電極部108cに、選択的に駆動電圧を印加する。
For example, the inkjet head 21 discharges ink as follows.
A print instruction signal is input to the control unit 24 by a user operation. The control unit 24 transmits a signal to the plurality of drive elements 102 based on the print instruction. In other words, the control unit 24 selectively applies a drive voltage to the electrode unit 108 c of the wiring electrode 108.

配線電極108の電極部108cに駆動電圧が印加されると、配線電極108の電極部108cと、共有電極109の電極部109cとの間に電位差が生じる。これにより、駆動素子102の圧電体膜111には、分極方向と同方向の駆動電圧が印加される。駆動素子102は、電界方向と直交する方向に伸縮する。駆動素子102は、ベンディングモード(屈曲振動)で動作する。   When a driving voltage is applied to the electrode portion 108 c of the wiring electrode 108, a potential difference is generated between the electrode portion 108 c of the wiring electrode 108 and the electrode portion 109 c of the common electrode 109. As a result, a drive voltage in the same direction as the polarization direction is applied to the piezoelectric film 111 of the drive element 102. The drive element 102 expands and contracts in a direction orthogonal to the electric field direction. The drive element 102 operates in a bending mode (bending vibration).

上記に記載した通り、駆動素子102は、電圧が印加されたときに、振動板104を変形させることで、圧力室201の容積を変化させる。つまり、駆動素子102が電界方向と直交する方向へ伸長することで、圧力室201の容積を増大させる方向に振動板104が変形する。これにより、圧力室201に収容されたインクに負圧を生じる。この結果、インクは、インク流路301から圧力室201に流入する。   As described above, the drive element 102 changes the volume of the pressure chamber 201 by deforming the diaphragm 104 when a voltage is applied. That is, when the drive element 102 extends in a direction perpendicular to the electric field direction, the diaphragm 104 is deformed in a direction that increases the volume of the pressure chamber 201. As a result, negative pressure is generated in the ink stored in the pressure chamber 201. As a result, the ink flows from the ink flow path 301 into the pressure chamber 201.

一方、駆動素子102が電界方向と直交する方向に収縮すると、圧力室201の容積を減少させる方向に振動板104が変形する。これにより、圧力室201内のインクが加圧される。このように振動板104の変形により加圧されたインクの一部は、ノズル101から吐出される。   On the other hand, when the drive element 102 contracts in a direction orthogonal to the electric field direction, the diaphragm 104 is deformed in a direction that reduces the volume of the pressure chamber 201. Thereby, the ink in the pressure chamber 201 is pressurized. A part of the ink pressurized by the deformation of the vibration plate 104 in this way is ejected from the nozzle 101.

本実施形態のように、保護膜110に開口部115を設けることにより、振動板104の変形を阻害する駆動素子102による膜応力を低減することができる。このように、駆動素子102にかかる保護膜110の膜応力を低減することにより、インク吐出に必要な電圧を低くすることができる。このため、本実施形態のインクジェットヘッド21は、効率良くインクを吐出できる。   By providing the opening 115 in the protective film 110 as in this embodiment, the film stress due to the drive element 102 that inhibits the deformation of the diaphragm 104 can be reduced. Thus, by reducing the film stress of the protective film 110 applied to the driving element 102, the voltage required for ink ejection can be lowered. For this reason, the inkjet head 21 of this embodiment can discharge ink efficiently.

また、図3に示すように、開口部115に位置する振動板104の第2の面104bから駆動素子102の上にある撥インク膜112の表面112aまでの厚さH2は、開口部115の外側における振動板104の第2の面104bから保護膜110を挟んで撥インク膜112の表面112aまでの厚さH1よりも薄い。言い換えれば、開口部115の領域はその他の領域よりも窪んでいる。   Further, as shown in FIG. 3, the thickness H2 from the second surface 104b of the diaphragm 104 located at the opening 115 to the surface 112a of the ink repellent film 112 on the driving element 102 is It is thinner than the thickness H1 from the second surface 104b of the diaphragm 104 on the outside to the surface 112a of the ink repellent film 112 with the protective film 110 interposed therebetween. In other words, the region of the opening 115 is depressed more than other regions.

ノズルプレート100の表面は、付着したインクを洗浄するため図示しないワイピングブレードによって定期的に拭かれる。開口部115の領域はその他の領域よりも窪んでいるため、ワイピングプレードが直接、駆動素子102に引っかかることがない。よって、本実施形態のインクジェットヘッド21によると、駆動素子102にワイピングプレードが接触することによる破損が発生しにくい。言い換えると、開口部115は、ワイピングブレードによるノズルプレート100の表面の洗浄の際の駆動素子102の破損を抑制する。   The surface of the nozzle plate 100 is periodically wiped by a wiping blade (not shown) in order to clean the attached ink. Since the region of the opening 115 is depressed more than the other regions, the wiping blade is not directly caught by the driving element 102. Therefore, according to the ink jet head 21 of the present embodiment, the damage due to the wiping blade coming into contact with the driving element 102 is unlikely to occur. In other words, the opening 115 suppresses damage to the drive element 102 when the surface of the nozzle plate 100 is cleaned by the wiping blade.

次に、インクジェットヘッド21の製造方法の一例について、図4から図8を用いて説明する。図4は、第1絶縁膜105が形成された製造工程中のインクジェットヘッド21を示す断面図である。   Next, an example of a method for manufacturing the inkjet head 21 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the inkjet head 21 in the manufacturing process in which the first insulating film 105 is formed.

まず、圧力室201が形成される前の圧力室構造体200(シリコンウエハ)の第1の面200aの全域に、振動板104(SiO膜)を成膜する。当該SiO膜は、例えば、熱酸化膜法によって成膜される。なお、SiO膜は、CVD法のような他の方法によって成膜することもできる。 First, the diaphragm 104 (SiO 2 film) is formed over the entire first surface 200a of the pressure chamber structure 200 (silicon wafer) before the pressure chamber 201 is formed. The SiO 2 film is formed by, for example, a thermal oxide film method. The SiO 2 film can be formed by other methods such as a CVD method.

圧力室構造体200を形成するシリコンウエハは、大きな一枚の円板である。圧力室構造体200は、当該シリコンウエハから複数枚に切り分けられる。なお、一枚の矩形のシリコンウエハから、一つの圧力室構造体200を形成しても良い。   The silicon wafer forming the pressure chamber structure 200 is a single large disk. The pressure chamber structure 200 is cut into a plurality of pieces from the silicon wafer. One pressure chamber structure 200 may be formed from one rectangular silicon wafer.

シリコンウエハは、インクジェットヘッド21の製造工程において、繰り返し加熱され、薄膜を成膜される。圧力室構造体200の形成に用いられるシリコンウエハは、耐熱性を有し、SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)規格に準じ、且つ鏡面研磨によって平滑化されている。   The silicon wafer is repeatedly heated in the manufacturing process of the inkjet head 21 to form a thin film. The silicon wafer used for forming the pressure chamber structure 200 has heat resistance, and is smoothed by mirror polishing according to SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) standard.

次に、振動板104の第2の面104bに、配線電極108を形成する金属膜を成膜する(図4参照)。配線電極108は、スパッタリング法を用いてTiの膜とPtの膜とを順番に成膜することで形成する。Ptの膜厚は、例えば0.45μmであり、Ti膜厚は、例えば0.05μmである。なお、配線電極108の金属膜は、蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。   Next, a metal film for forming the wiring electrode 108 is formed on the second surface 104b of the vibration plate 104 (see FIG. 4). The wiring electrode 108 is formed by sequentially forming a Ti film and a Pt film using a sputtering method. The film thickness of Pt is, for example, 0.45 μm, and the film thickness of Ti is, for example, 0.05 μm. The metal film of the wiring electrode 108 may be formed by other manufacturing methods such as vapor deposition and plating.

そして、配線電極108を形成する金属膜の上に、圧電体膜111を形成する(図4参照)。圧電体膜111は、例えば、RFマグネトロンスパッタリング法により成膜される。このときのシリコンウエハの温度は、例えば350℃である。圧電体膜111は、成膜後、圧電体膜111に圧電性を付与するため、650℃で3時間熱処理される。   Then, a piezoelectric film 111 is formed on the metal film that forms the wiring electrode 108 (see FIG. 4). The piezoelectric film 111 is formed by, for example, an RF magnetron sputtering method. The temperature of the silicon wafer at this time is 350 ° C., for example. After the film formation, the piezoelectric film 111 is heat-treated at 650 ° C. for 3 hours in order to impart piezoelectricity to the piezoelectric film 111.

上記熱処理後の圧電体膜111は、良好な結晶性を得るとともに、良好な圧電性能を有する。圧電体膜111は、例えば、CVD(化学的気相成長法),ゾルゲル法,AD法(エアロゾルデポジション法),水熱合成法のような他の製法によって形成されても良い。   The piezoelectric film 111 after the heat treatment has good crystallinity and good piezoelectric performance. The piezoelectric film 111 may be formed by other manufacturing methods such as CVD (chemical vapor deposition), sol-gel method, AD method (aerosol deposition method), and hydrothermal synthesis method.

次に、圧電体膜111の上に、共有電極109の電極部109cを形成するPt(プラチナ)/Ti(チタン)の金属膜を成膜する(図4)。金属膜は、例えば、スパッタリング法によって成膜される。金属膜は、真空蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。   Next, a metal film of Pt (platinum) / Ti (titanium) that forms the electrode portion 109c of the shared electrode 109 is formed on the piezoelectric film 111 (FIG. 4). The metal film is formed by, for example, a sputtering method. The metal film may be formed by other manufacturing methods such as vacuum deposition and plating.

電極部109cおよび圧電体膜111は、上記金属膜および圧電体膜をエッチングすることによりパターニングされる。パターニングは、金属膜の上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクが施された箇所以外の金属膜および圧電体膜をエッチングによって除去することでなされる。金属膜および圧電体膜は、一緒にパターニングされる。なお、金属膜および圧電体膜は、個別にパターニングされても良い。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光,現像,およびポストベークによって形成される。   The electrode portion 109c and the piezoelectric film 111 are patterned by etching the metal film and the piezoelectric film. The patterning is performed by creating an etching mask on the metal film and removing the metal film and the piezoelectric film other than the portion where the etching mask is applied by etching. The metal film and the piezoelectric film are patterned together. Note that the metal film and the piezoelectric film may be individually patterned. The etching mask is formed by application of a photosensitive resist, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, and post-baking.

配線電極108は、パターニングにより形成される。パターニングは、圧電体膜111および共有電極109の電極部109cと、圧電体膜111の下の金属膜(Pt/Ti)との上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクが施された箇所以外の金属膜をエッチングによって除去することによりなされる。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光,現像およびポストベークによって形成される。   The wiring electrode 108 is formed by patterning. In the patterning, an etching mask is formed on the piezoelectric film 111 and the electrode portion 109c of the shared electrode 109 and the metal film (Pt / Ti) below the piezoelectric film 111, and the metal other than the portion where the etching mask is applied. This is done by removing the film by etching. The etching mask is formed by application of a photosensitive resist, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, and post-baking.

そして、配線電極108および共有電極109の電極部108c,109cと圧電体膜111との中心にノズル101が形成される(図4参照)。電極部108c,109cおよび圧電体膜111の中心と同心円の位置に、電極部108c,109cおよび圧電体膜111がない部分が形成される。言い換えれば、電極部108c,109cおよび圧電体膜111の中心と同心円の位置に、振動板104が露出する部分が形成される。   And the nozzle 101 is formed in the center of the electrode part 108c, 109c of the wiring electrode 108 and the shared electrode 109, and the piezoelectric material film 111 (refer FIG. 4). A portion where the electrode portions 108 c and 109 c and the piezoelectric film 111 are not formed is formed at a position concentric with the centers of the electrode portions 108 c and 109 c and the piezoelectric film 111. In other words, a portion where the diaphragm 104 is exposed is formed at a position concentric with the centers of the electrode portions 108 c and 109 c and the piezoelectric film 111.

図4に示すように、第1絶縁膜105は、振動板104の第2の面104bと、配線電極108の配線部108bと、駆動素子102との上に形成される。第1絶縁膜105は、良好な絶縁性を低温成膜にて実現できるCVD法によって形成される。第1絶縁膜105の形成方法は、これに限らず、スパッタリング法、または蒸着のような他の方法によって形成されても良い。   As shown in FIG. 4, the first insulating film 105 is formed on the second surface 104 b of the vibration plate 104, the wiring portion 108 b of the wiring electrode 108, and the driving element 102. The first insulating film 105 is formed by a CVD method that can realize good insulating properties at low temperature. The method for forming the first insulating film 105 is not limited to this, and the first insulating film 105 may be formed by other methods such as sputtering or vapor deposition.

第1絶縁膜105は、駆動素子102が配置された振動板の第2の面104bの全体に成膜され、その後にパターニングされる。第1絶縁膜105は、ノズル101を形成するため、駆動素子102の中心と同心円に位置する部分の膜は除かれる。また、コンタクト部113は、駆動素子102を覆う第1絶縁膜105の一部に形成される(図5参照)。パターニングは、エッチングマスクで覆われていない第1絶縁膜105をエッチングすることで実施される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光,現像,定着、およびポストベークによって形成される。   The first insulating film 105 is formed on the entire second surface 104b of the diaphragm on which the driving element 102 is disposed, and then patterned. Since the first insulating film 105 forms the nozzle 101, a portion of the film located concentrically with the center of the driving element 102 is removed. The contact portion 113 is formed on a part of the first insulating film 105 that covers the driving element 102 (see FIG. 5). The patterning is performed by etching the first insulating film 105 that is not covered with the etching mask. The etching mask is formed by application of a photosensitive resist, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, fixing, and post-baking.

図5は、共有電極109の配線部109bが形成された製造工程中のインクジェットヘッド21を示す断面図である。第1絶縁膜105の上に、共有電極109の端子部109a(図2参照)および配線部109bを形成する金属膜を成膜する。金属膜は、例えば、スパッタリング法によって成膜される。共有電極109を形成する金属膜の材料は、Pt(プラチナ)/Ti(チタン),Ti(チタン)/Al(アルミニウム)薄膜を用いることができる。Tiの膜厚は、例えば0.1μm,AlまたはTiの膜厚は、例えば0.4μmである。金属膜は、真空蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。配線部109bは、第1絶縁膜105に設けられたコンタクト部113を介して電極部109cと接続する。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the inkjet head 21 in the manufacturing process in which the wiring portion 109b of the shared electrode 109 is formed. On the first insulating film 105, a metal film for forming the terminal portion 109a (see FIG. 2) of the shared electrode 109 and the wiring portion 109b is formed. The metal film is formed by, for example, a sputtering method. Pt (platinum) / Ti (titanium), Ti (titanium) / Al (aluminum) thin film can be used as the material of the metal film forming the shared electrode 109. The film thickness of Ti is, for example, 0.1 μm, and the film thickness of Al or Ti is, for example, 0.4 μm. The metal film may be formed by other manufacturing methods such as vacuum deposition and plating. The wiring part 109 b is connected to the electrode part 109 c through the contact part 113 provided in the first insulating film 105.

図5に示すように、端子部109a(図2参照)および配線部109bは、上記金属膜をパターニングすることで形成される。パターニングは、金属膜上にエッチングマスクを作り、当該エッチングマスクで覆われた箇所以外の金属膜をエッチングすることにより実施される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光,現像,およびポストベークによって形成される。   As shown in FIG. 5, the terminal portion 109a (see FIG. 2) and the wiring portion 109b are formed by patterning the metal film. The patterning is performed by creating an etching mask on the metal film and etching the metal film other than the portion covered with the etching mask. The etching mask is formed by application of a photosensitive resist, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, and post-baking.

図6は、第2絶縁膜106が形成された製造工程中のインクジェットヘッド21を示す断面図である。図6に示すように、共有電極109の配線部109bの上に、第2絶縁膜106を形成する。第2絶縁膜106は、良好な絶縁性を低温成膜にて実現できるCVD法によって形成される。第2絶縁膜106はこれに限らず、スパッタリング法、または蒸着のような他の方法によって形成されても良い。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the inkjet head 21 in the manufacturing process in which the second insulating film 106 is formed. As shown in FIG. 6, the second insulating film 106 is formed on the wiring portion 109 b of the shared electrode 109. The second insulating film 106 is formed by a CVD method that can realize good insulating properties at low temperature. The second insulating film 106 is not limited to this, and may be formed by other methods such as sputtering or vapor deposition.

第2絶縁膜106は、第1絶縁膜105が成膜された振動板の第2の面104bに成膜され、その後にパターニングされる。第2絶縁膜106は、共有電極109の配線部109bを覆うように形成され、それ以外の箇所は除去される。パターニングは、第2絶縁膜106上にエッチングマスクを作り、当該エッチングマスクで覆われた箇所以外の第2絶縁膜106をエッチングすることにより実施される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光,現像,定着,およびポストベークによって形成される。   The second insulating film 106 is formed on the second surface 104b of the diaphragm on which the first insulating film 105 is formed, and then patterned. The second insulating film 106 is formed so as to cover the wiring portion 109b of the shared electrode 109, and other portions are removed. The patterning is performed by creating an etching mask on the second insulating film 106 and etching the second insulating film 106 other than the portion covered with the etching mask. The etching mask is formed by application of a photosensitive resist, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, fixing, and post-baking.

次に、振動板104を形成するSiO膜をパターニングし、ノズル101の一部を形成する。パターニングは、SiO膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクで覆われた箇所以外のSiO膜をエッチングすることにより実施される。エッチングマスクは、振動板104の上への感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光,現像,ポストベークによって形成される。 Next, the SiO 2 film that forms the vibration plate 104 is patterned to form part of the nozzle 101. Patterning is made an etching mask on the SiO 2 film is a SiO 2 film except portions covered with the etching mask is performed by etching. The etching mask is formed by applying a photosensitive resist on the vibration plate 104, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, and post-baking.

図7は、保護膜110が形成された製造工程中のインクジェットヘッド21を示す断面図である。保護膜110は、振動板104,第1絶縁膜105,第2絶縁膜106の上に、スピンコーティング法(スピンコート)によって形成される。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing the inkjet head 21 in the manufacturing process in which the protective film 110 is formed. The protective film 110 is formed on the diaphragm 104, the first insulating film 105, and the second insulating film 106 by a spin coating method (spin coating).

具体的には、保護膜110は、ポリイミド前駆体を含有した溶液で振動板104の第2の面104bおよび、第1絶縁膜105と第2絶縁膜106を覆う。次に、シリコンウエハを回転し、第2の面104bを覆っているポリイミド前駆体を含有した溶液の表面を平滑にする。そして、当該シリコンウエハを、所定時間ベークする。ポリイミド前駆体は、焼成成形により、熱重合と溶剤が除去されて保護膜110(ポリイミド)を形成する。保護膜110の形成方法は、スピンコーティングに限らない。保護膜110は、CVD、真空蒸着、または鍍金のような他の方法によって形成されても良い。   Specifically, the protective film 110 covers the second surface 104b of the diaphragm 104, the first insulating film 105, and the second insulating film 106 with a solution containing a polyimide precursor. Next, the silicon wafer is rotated to smooth the surface of the solution containing the polyimide precursor covering the second surface 104b. Then, the silicon wafer is baked for a predetermined time. The polyimide precursor is heat-polymerized and the solvent is removed by baking to form the protective film 110 (polyimide). The method for forming the protective film 110 is not limited to spin coating. The protective film 110 may be formed by other methods such as CVD, vacuum deposition, or plating.

図8は、ノズル101および開口部115が形成された製造工程中のインクジェットヘッド21を示す断面図である。
保護膜110は、パターニングされ、ノズル101および開口部115を形成するとともに、配線電極108の端子部108aと、共有電極109の端子部109aとを露出させる(開口部115)。パターニングは、保護膜110の材料に応じた手順で行われる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the inkjet head 21 in the manufacturing process in which the nozzle 101 and the opening 115 are formed.
The protective film 110 is patterned to form the nozzle 101 and the opening 115, and expose the terminal portion 108a of the wiring electrode 108 and the terminal portion 109a of the shared electrode 109 (opening 115). The patterning is performed according to a procedure corresponding to the material of the protective film 110.

まず、保護膜110が、東レ株式会社のセミコファイン(登録商標)のような非感光性ポリイミドによって形成される場合について説明する。この場合、まず、上述したように、ポリイミド前駆体を含有した溶液をスピンコーティング法によって成膜し、ベークによって熱重合と溶剤除去をして、非感光性ポリイミドの保護膜110を形成する。その後、非感光性ポリイミド膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクに覆われた部分以外のポリイミド膜をエッチングすることで、パターニングする。エッチングマスクは、非感光性ポリイミド膜上への感光性レジストの塗布,プリベーク,所望のパターンが形成されたエッチングマスクを用いた露光,現像,ポストベークによって形成される。   First, the case where the protective film 110 is formed of non-photosensitive polyimide such as Semicofine (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc. will be described. In this case, first, as described above, a solution containing a polyimide precursor is formed by spin coating, and thermal polymerization and solvent removal are performed by baking to form a protective film 110 of non-photosensitive polyimide. Thereafter, an etching mask is formed on the non-photosensitive polyimide film, and patterning is performed by etching the polyimide film other than the portion covered with the etching mask. The etching mask is formed by applying a photosensitive resist on the non-photosensitive polyimide film, pre-baking, exposure using the etching mask on which a desired pattern is formed, development, and post-baking.

次に、保護膜110が、東レ株式会社のフォトニース(登録商標)のような感光性ポリイミドによって形成される場合について説明する。まず、上記同様に、溶液をスピンコーティング法によって成膜した後、プリベークする。その後、エッチングマスクを用いた露光と、現像工程とを経てパターニングする。ポジ型感光性ポリイミドの場合、上記エッチングマスクは、ノズル101,開口部115,配線電極108の端子部108a,共有電極109の端子部109aに対応する部分を開口する(光が透過する)ように配置される。一方、ネガ型感光性ポリイミドの場合、上記エッチングマスクは、ノズル101,開口部115,配線電極108の端子部108a,共有電極109の端子部109aに対応する部分が遮光されるように配置される。その後、シリコンウエハは、ポストベークされ、保護膜110が形成される。   Next, the case where the protective film 110 is formed of photosensitive polyimide such as Photo Nice (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc. will be described. First, as described above, the solution is formed into a film by a spin coating method and then pre-baked. Thereafter, patterning is performed through an exposure using an etching mask and a development process. In the case of positive photosensitive polyimide, the etching mask opens a portion corresponding to the nozzle 101, the opening 115, the terminal portion 108a of the wiring electrode 108, and the terminal portion 109a of the common electrode 109 (light is transmitted). Be placed. On the other hand, in the case of negative photosensitive polyimide, the etching mask is arranged so that the portions corresponding to the nozzle 101, the opening 115, the terminal portion 108a of the wiring electrode 108, and the terminal portion 109a of the common electrode 109 are shielded from light. . Thereafter, the silicon wafer is post-baked to form the protective film 110.

次に、保護膜110の上にカバーテープ(図示せず。)を貼り付ける。カバーテープは、例えば、シリコンウエハの化学機械研磨(Chemical Mecanical Polishing:CMP)用の裏面保護テープである。カバーテープが貼り付けられた圧力室構造体200を上下反転し、圧力室構造体200に複数の圧力室201を形成する。圧力室201は、パターニングによって形成される。   Next, a cover tape (not shown) is affixed on the protective film 110. The cover tape is, for example, a back surface protective tape for chemical mechanical polishing (CMP) of a silicon wafer. The pressure chamber structure 200 to which the cover tape is attached is turned upside down to form a plurality of pressure chambers 201 in the pressure chamber structure 200. The pressure chamber 201 is formed by patterning.

パターニング方法は、例えば、シリコン基板専用のDeep−RIEと呼ばれる垂直深堀ドライエッチングを用いることができる。これにより、シリコンウエハのエッチングマスクで覆われていない部分が除去され、圧力室201が形成される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。   As the patterning method, for example, vertical deep dry etching called Deep-RIE dedicated to a silicon substrate can be used. As a result, the portion of the silicon wafer not covered with the etching mask is removed, and the pressure chamber 201 is formed. The etching mask is formed by application of a photosensitive resist, pre-baking, exposure using a mask on which a desired pattern is formed, development, and post-baking.

圧力室201の形成用に用いられるSF6ガスは、振動板104のSiOや保護膜110のポリイミドに対してはエッチング作用を及ぼさない。そのため、圧力室201を形成するシリコンウエハのドライエッチングの進行は、振動板104で止まる。言い換えると、振動板104は、上記エッチングのストップ層として機能する。 The SF 6 gas used for forming the pressure chamber 201 does not exert an etching action on the SiO 2 of the diaphragm 104 and the polyimide of the protective film 110. Therefore, the progress of dry etching of the silicon wafer forming the pressure chamber 201 stops at the vibration plate 104. In other words, the diaphragm 104 functions as a stop layer for the etching.

なお、上述のエッチングは、薬液を用いるウェットエッチング法、プラズマを用いるドライエッチング法のような、種々の方法を用いて良い。さらに、材料によってエッチング方法やエッチング条件を変えて良い。各感光性レジスト膜によるエッチング加工が終了した後、残った感光性レジスト膜は溶解液によって除去される。   Note that for the above-described etching, various methods such as a wet etching method using a chemical solution and a dry etching method using plasma may be used. Further, the etching method and etching conditions may be changed depending on the material. After the etching process using each photosensitive resist film is completed, the remaining photosensitive resist film is removed with a solution.

以上のように、インクジェットヘッド21の製造工程は、振動板104上に駆動素子102およびノズル101を形成する工程から、圧力室構造体200に圧力室201を形成する工程を含む。そして、上記製造工程は、成膜技術、フォトリソグラフィエッチング技術、およびスピンコーティング法等の技術を含む。ノズル101、駆動素子102、および圧力室201が、一つのシリコンウエハに精密かつ簡便に形成される。   As described above, the manufacturing process of the inkjet head 21 includes the process of forming the pressure chamber 201 in the pressure chamber structure 200 from the process of forming the drive element 102 and the nozzle 101 on the vibration plate 104. The manufacturing process includes techniques such as a film forming technique, a photolithography etching technique, and a spin coating method. The nozzle 101, the driving element 102, and the pressure chamber 201 are precisely and easily formed on one silicon wafer.

続いて、圧力室構造体200に、インク流路構造体300をエポキシ系接着剤で接着する。
次に、配線電極108の端子部108aと、共有電極109の端子部109aとを覆うように、カバーテープを保護膜110の一部に貼り付ける。カバーテープは樹脂によって形成され、保護膜110から容易に脱着可能である。カバーテープは、配線電極108の端子部108aおよび共有電極109の端子部109aに、撥インク膜112やゴミが付着することを防止する。
Subsequently, the ink flow path structure 300 is bonded to the pressure chamber structure 200 with an epoxy adhesive.
Next, a cover tape is attached to a part of the protective film 110 so as to cover the terminal portion 108 a of the wiring electrode 108 and the terminal portion 109 a of the common electrode 109. The cover tape is made of resin and can be easily detached from the protective film 110. The cover tape prevents the ink-repellent film 112 and dust from adhering to the terminal portion 108 a of the wiring electrode 108 and the terminal portion 109 a of the common electrode 109.

次に、保護膜110の振動板104とは反対側の面および開口部115に撥インク膜112を形成する(図3)。撥インク膜112の形成方法は、保護膜110等の上に液状の撥インク膜材料をスピンコーティングし成膜する。撥インク膜を成膜する際、インクジェットヘッド21は、インク供給口302より陽圧空気が注入される。陽圧空気は、インク流路301と繋がったノズル101から排出される。これにより、液体の撥インク膜材料は、保護膜110等の表面に塗布されるが、ノズル101の内周面に撥インク膜材料が付着することを抑制する。カバーテープは、撥インク膜112が形成された後、保護膜110から剥がされる。   Next, the ink repellent film 112 is formed on the surface of the protective film 110 opposite to the diaphragm 104 and the opening 115 (FIG. 3). The ink repellent film 112 is formed by spin-coating a liquid ink repellent film material on the protective film 110 or the like. When forming the ink repellent film, positive pressure air is injected into the inkjet head 21 from the ink supply port 302. The positive pressure air is discharged from the nozzle 101 connected to the ink flow path 301. Thereby, the liquid ink repellent film material is applied to the surface of the protective film 110 and the like, but the ink repellent film material is prevented from adhering to the inner peripheral surface of the nozzle 101. The cover tape is peeled off from the protective film 110 after the ink repellent film 112 is formed.

そして、上記のように一枚のシリコンウエハ上に形成された複数のインクジェットヘッド21が分割される。インクジェットヘッド21は、インクジェットプリンタ1の内部に搭載される。配線電極108の端子部108aに、例えば、フレキシブルケーブルを介して制御部24が接続される。さらに、インク流路構造体300のインク供給口302およびインク排出口303が、チューブ等を介してインクタンク23に接続される。   Then, the plurality of inkjet heads 21 formed on one silicon wafer as described above are divided. The inkjet head 21 is mounted inside the inkjet printer 1. For example, the control unit 24 is connected to the terminal unit 108a of the wiring electrode 108 via a flexible cable. Furthermore, the ink supply port 302 and the ink discharge port 303 of the ink flow path structure 300 are connected to the ink tank 23 via a tube or the like.

上記のように、第1の実施形態では、圧力室構造体200の上にノズルプレート100を作成する。しかし、ノズルプレート100を圧力室構造体200の上に作成する代わりに、圧力室構造体200の一部を、振動板104としても良い。例えば、圧力室構造体200の一方の面に駆動素子102を形成し、他方の面側から圧力室201に相当する穴を形成する。当該穴は、圧力室構造体200を貫通しない。圧力室構造体200の一方の面側には薄い層が残り、この部分が振動板104として動作する。   As described above, in the first embodiment, the nozzle plate 100 is formed on the pressure chamber structure 200. However, instead of creating the nozzle plate 100 on the pressure chamber structure 200, a part of the pressure chamber structure 200 may be used as the diaphragm 104. For example, the drive element 102 is formed on one surface of the pressure chamber structure 200, and a hole corresponding to the pressure chamber 201 is formed from the other surface side. The hole does not penetrate the pressure chamber structure 200. A thin layer remains on one surface side of the pressure chamber structure 200, and this portion operates as the diaphragm 104.

第1の実施形態のインクジェットプリンタ1によれば、保護膜110に開口部115を設けることで、駆動素子102の配置された領域には、保護膜110がない。このため、駆動素子102の変形を阻害する保護膜110の膜応力が除去される。したがって、駆動素子102は、少ない力で振動板104を変形させることができ、インクジェットヘッド21の駆動効率の低下を抑制できる。   According to the ink jet printer 1 of the first embodiment, the protective film 110 is not provided in the region where the driving element 102 is disposed by providing the opening 115 in the protective film 110. For this reason, the film stress of the protective film 110 that hinders the deformation of the drive element 102 is removed. Therefore, the drive element 102 can deform the diaphragm 104 with a small force, and can suppress a decrease in drive efficiency of the inkjet head 21.

また、インクジェットヘッド21のノズル101は、振動板104に形成され、駆動素子102の内側に保護膜110が設けられていない。このため、ノズル101の形状が不均一になることを抑制できる。すなわち、振動板104に設けられたノズル101の一部と、保護膜110に設けられたノズル101の一部とに、形状および位置の不均一が生じることを抑制できる。したがって、ノズル101の形状の均一性が向上し、複数のノズル101間のインク液滴の着弾位置精度が向上する。   Further, the nozzle 101 of the inkjet head 21 is formed on the vibration plate 104, and the protective film 110 is not provided inside the driving element 102. For this reason, it can suppress that the shape of the nozzle 101 becomes nonuniform. That is, it is possible to suppress the occurrence of non-uniform shapes and positions in part of the nozzle 101 provided on the vibration plate 104 and part of the nozzle 101 provided on the protective film 110. Accordingly, the uniformity of the shape of the nozzle 101 is improved, and the landing position accuracy of the ink droplets between the plurality of nozzles 101 is improved.

なお、本実施形態によると、駆動素子102は第1絶縁膜105および撥インク膜112によって覆われている。このため、開口部115が設けられても、駆動素子102がインクや空気中の水分のような外部要因によって、腐食、劣化、および性能低下することは防がれる。   According to the present embodiment, the driving element 102 is covered with the first insulating film 105 and the ink repellent film 112. For this reason, even if the opening 115 is provided, the driving element 102 is prevented from being corroded, deteriorated, and deteriorated in performance due to external factors such as ink and moisture in the air.

さらに、保護膜110は、振動板104を挟んで圧力室201の内側に配置されることにより、駆動素子102の屈曲振動を理由とする振動板104の破損を抑制することができる。   Further, the protective film 110 can be disposed inside the pressure chamber 201 with the diaphragm 104 interposed therebetween, thereby preventing the diaphragm 104 from being damaged due to the bending vibration of the drive element 102.

次に、図9から図11を参照して、第2から第4の実施の形態について説明する。
なお、以下に開示する複数の実施形態において、第1の実施形態のインクジェットプリンタ1と同様の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成要素については、その説明を一部または全て省略することがある。
Next, second to fourth embodiments will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
Note that, in a plurality of embodiments disclosed below, components having the same functions as those of the inkjet printer 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Further, the description of the constituent elements may be partially or entirely omitted.

図9は、第2の実施の形態に係るインクジェットヘッド21Aの一部を示す断面図である。インクジェットヘッド21Aは、ノズル101の一部に保護膜110が設けられている点が第1の実施形態のインクジェットヘッド21と異なる。なお、その他の構成は第1の実施形態のインクジェットヘッド21と同様である。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of an inkjet head 21A according to the second embodiment. The inkjet head 21 </ b> A is different from the inkjet head 21 of the first embodiment in that a protective film 110 is provided on a part of the nozzle 101. Other configurations are the same as those of the inkjet head 21 of the first embodiment.

インクジェットヘッド21Aは、ノズル101の外周部であって駆動素子102の内周部に円筒状の保護膜110を有する。このように駆動素子102の内側に保護膜110を設けることで、駆動素子102がインクや空気中の水分のような外部要因によって、腐食、劣化、および性能低下することをさらに抑制できる。   The ink jet head 21 </ b> A has a cylindrical protective film 110 on the outer peripheral portion of the nozzle 101 and on the inner peripheral portion of the driving element 102. Thus, by providing the protective film 110 inside the drive element 102, it is possible to further suppress the drive element 102 from being corroded, deteriorated, and deteriorated in performance due to external factors such as ink and moisture in the air.

図10は、第3の実施の形態に係るインクジェットヘッド21Bの一部を示す断面図である。インクジェットヘッド21Bの保護膜110は、駆動素子102の外周部102cと接触していない。言い換えると、本実施形態のインクジェットヘッド21Bは、保護膜110の駆動素子102側の側面110cと駆動素子102の外周部102c間に隙間116を有している。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of an inkjet head 21B according to the third embodiment. The protective film 110 of the inkjet head 21B is not in contact with the outer peripheral portion 102c of the drive element 102. In other words, the inkjet head 21 </ b> B of the present embodiment has a gap 116 between the side surface 110 c on the driving element 102 side of the protective film 110 and the outer peripheral portion 102 c of the driving element 102.

隙間116は、ノズル101と同心状に設けられ、駆動素子102を囲む円環状に形成される。隙間116の幅は、例えば5μm程度である。隙間116は、保護膜110に開口部115とノズル101を形成する際に、同時に形成される。   The gap 116 is provided concentrically with the nozzle 101 and is formed in an annular shape surrounding the drive element 102. The width of the gap 116 is, for example, about 5 μm. The gap 116 is formed at the same time when the opening 115 and the nozzle 101 are formed in the protective film 110.

第3の実施形態のインクジェットヘッド21Bにおいて、駆動素子102は、隙間116が設けられることにより、保護膜110と離間して配置される。そして、駆動素子102は、保護膜110と隙間116を挟んで配置されることで、駆動効率を向上する。具体的には、保護膜110は、ポリイミドなどの樹脂により形成されるため、熱膨張率が他の部材より大きい。このため、焼成成形後に室温に戻った保護膜110は、引張方向の残留応力を有している。このため、駆動素子102と保護膜110が接触している場合、保護膜110の引張方向の残留応力が、駆動素子102に作用する。   In the ink jet head 21 </ b> B of the third embodiment, the driving element 102 is disposed away from the protective film 110 by providing the gap 116. The drive element 102 is arranged with the protective film 110 and the gap 116 interposed therebetween, thereby improving drive efficiency. Specifically, since the protective film 110 is formed of a resin such as polyimide, the coefficient of thermal expansion is larger than that of other members. For this reason, the protective film 110 that has returned to room temperature after firing has a residual stress in the tensile direction. For this reason, when the driving element 102 and the protective film 110 are in contact, the residual stress in the tensile direction of the protective film 110 acts on the driving element 102.

一方、第3の実施形態では、駆動素子102は、保護膜110と隙間116を挟んで配置されている。このため、保護膜110から駆動素子102に作用する引張応力は無くなる。よって、第3の実施形態のインクジェットヘッド21Bは、駆動素子102の変形が保護膜110の残留応力により阻害されないため、駆動効率がさらに向上する。   On the other hand, in the third embodiment, the drive element 102 is disposed with the protective film 110 and the gap 116 interposed therebetween. For this reason, the tensile stress which acts on the drive element 102 from the protective film 110 is lost. Therefore, in the inkjet head 21 </ b> B of the third embodiment, the drive efficiency is further improved because the deformation of the drive element 102 is not hindered by the residual stress of the protective film 110.

また、駆動素子102を構成する圧電体膜111の材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)は、引張応力に対して破壊を起こしやすい。これに対し、本実施形態のインクジェットヘッド21Bは、駆動素子102と保護膜110が接触しないように、両者の間に隙間116有しているため、駆動素子102にかかる引張応力が低減し、駆動素子102の耐久性を向上させる。よって、インクジェットヘッド21Bの耐久性が向上する。   In addition, lead zirconate titanate (PZT), which is a material of the piezoelectric film 111 constituting the driving element 102, is liable to break against tensile stress. In contrast, the inkjet head 21B of the present embodiment has a gap 116 between the drive element 102 and the protective film 110 so that the drive element 102 and the protective film 110 do not contact with each other. The durability of the element 102 is improved. Therefore, the durability of the inkjet head 21B is improved.

図11は、第4の実施の形態に係るインクジェットヘッド21Cの一部を示す断面図である。第4の実施形態のインクジェットヘッド21Cは、駆動素子102の内周側に保護膜110が形成されている点が第3の実施形態のインクジェットヘッド21Bと異なっている。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of an inkjet head 21C according to the fourth embodiment. The inkjet head 21 </ b> C of the fourth embodiment is different from the inkjet head 21 </ b> B of the third embodiment in that a protective film 110 is formed on the inner peripheral side of the drive element 102.

第4の実施形態のインクジェットヘッド21Cによれば、ノズル101は振動板104および保護膜110により形成される。インクジェットヘッド21Cは、ノズル101の周囲に保護膜110を有しているため、絶縁膜105に直接インクが触れることがない。このため、インクジェットヘッド21Cは、絶縁膜105に隙間等が生じていた場合でも、保護膜110を有していることによりインクによる回路の短絡を防ぐことができる。   According to the inkjet head 21 </ b> C of the fourth embodiment, the nozzle 101 is formed by the diaphragm 104 and the protective film 110. Since the ink jet head 21 </ b> C has the protective film 110 around the nozzle 101, the ink does not directly touch the insulating film 105. For this reason, the ink jet head 21 </ b> C can prevent a short circuit of the circuit due to the ink by having the protective film 110 even when a gap or the like is generated in the insulating film 105.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、駆動素子102の形状も円形および菱形に限らず、楕円形または矩形のような他の形状であっても良い。さらに、開口部115は、撥インク膜112に覆われずに露出されても良い。   For example, the shape of the driving element 102 is not limited to a circle and a rhombus, and may be another shape such as an ellipse or a rectangle. Further, the opening 115 may be exposed without being covered with the ink repellent film 112.

また、上記の実施形態では、振動板104は、圧力室構造体200の上に形成される。又は、振動板104は、圧力室構造体200の表面を酸化することにより、圧力室構造体200の材料の酸化物として作成される。しかし、圧力室構造体200の材料の一部を振動板として利用しても良い。例えば、圧力室構造体200の第1の面200aに駆動素子102を形成し、第2の面200bから圧力室201に相当する位置に圧力室構造体200を貫通しない穴を形成する。圧力室構造体200の第1の面200a側には薄い層が残り、この部分が振動板として動作する。   In the above embodiment, the diaphragm 104 is formed on the pressure chamber structure 200. Alternatively, the diaphragm 104 is formed as an oxide of the material of the pressure chamber structure 200 by oxidizing the surface of the pressure chamber structure 200. However, a part of the material of the pressure chamber structure 200 may be used as the diaphragm. For example, the driving element 102 is formed on the first surface 200a of the pressure chamber structure 200, and a hole that does not penetrate the pressure chamber structure 200 is formed at a position corresponding to the pressure chamber 201 from the second surface 200b. A thin layer remains on the first surface 200a side of the pressure chamber structure 200, and this portion operates as a diaphragm.

1…インクジェット記録装置、10…筐体、11…給紙カセット、12…排紙トレイ、13…保持ローラ、14…搬送装置、15…保持装置、16…画像形成装置、17…除電剥離装置、18…反転装置、19…クリーニング装置、19a…クリーニング部材、21,21A,21B,21C…インクジェットヘッド、23…インクタンク、24…制御部、100…ノズルプレート、101…ノズル、102…駆動素子、102a…外面、104…振動板、104a…第1の面、104b…第2の面、105…第1絶縁膜、106…第2絶縁膜、108…配線電極、108a…端子部、108b…配線部(第1引出配線)、108c…電極部(第1電極)、109…共有電極、109a…端子部、109b…配線部(第2引出配線)、109c…電極部(第2電極)、110…保護膜、110a…表面、110c…駆動端子側の側面、111…圧電体膜、112…撥インク膜、112a…表面、116…隙間、200…圧力室構造体、200a…第1の面、200b…第2の面、201…圧力室、202…反り低減膜、300…インク流路構造体、301…インク流路、302…インク供給口、303…インク排出口。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet recording apparatus, 10 ... Housing | casing, 11 ... Paper feed cassette, 12 ... Paper discharge tray, 13 ... Holding roller, 14 ... Conveyance apparatus, 15 ... Holding apparatus, 16 ... Image forming apparatus, 17 ... Static elimination peeling apparatus, DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Reversing device, 19 ... Cleaning device, 19a ... Cleaning member, 21, 21A, 21B, 21C ... Inkjet head, 23 ... Ink tank, 24 ... Control part, 100 ... Nozzle plate, 101 ... Nozzle, 102 ... Drive element, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102a ... Outer surface, 104 ... Diaphragm, 104a ... 1st surface, 104b ... 2nd surface, 105 ... 1st insulating film, 106 ... 2nd insulating film, 108 ... Wiring electrode, 108a ... Terminal part, 108b ... Wiring Part (first lead wiring), 108c... Electrode part (first electrode), 109... Shared electrode, 109a... Terminal part, 109b .. wiring part (second lead wiring), 109 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Electrode part (2nd electrode), 110 ... Protective film, 110a ... Surface, 110c ... Side surface on the drive terminal side, 111 ... Piezoelectric film, 112 ... Ink-repellent film, 112a ... Surface, 116 ... Gap, 200 ... Pressure chamber Structure 200a ... first surface 200b ... second surface 201 ... pressure chamber 202 ... warp reduction film 300 ... ink flow channel structure 301 ... ink flow channel 302 ... ink supply port 303 ... Ink outlet.

Claims (5)

インクを吐出するノズルと、
インクを収容し、前記ノズルに連通する圧力室を有する基材と、
前記圧力室を塞ぐ第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面と、を有する振動板と、
電圧が印加されたときに前記振動板を変形させ、前記圧力室の容積を変化させる前記第2の面に備えられる駆動素子と、
前記駆動素子が設けられていない前記第2の面に配置される保護膜を備え、
前記保護膜は少なくとも、前記駆動素子のある領域の外側であって、前記振動板を挟んで前記圧力室の一部を覆うように設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
A nozzle for ejecting ink;
A substrate containing ink and having a pressure chamber communicating with the nozzle;
A diaphragm having a first surface that closes the pressure chamber, and a second surface opposite to the first surface;
A driving element provided on the second surface for deforming the diaphragm when a voltage is applied and changing a volume of the pressure chamber;
A protective film disposed on the second surface where the driving element is not provided;
The ink jet head according to claim 1, wherein the protective film is provided at least outside a region where the driving element is located so as to cover a part of the pressure chamber with the diaphragm interposed therebetween.
前記保護膜と前記駆動素子の間に隙間を有していることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein a gap is provided between the protective film and the driving element. 前記保護膜の厚みは、前記駆動素子の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein a thickness of the protective film is larger than a thickness of the driving element. 前記駆動素子は、圧電体と、前記圧電体に接続され前記振動板の前記第2の面にある第1電極と、前記圧電体を間に挟んで前記第1電極に対向する第2電極とを含み、
前記第1電極は第1引出配線を備え、前記第2電極は第2引出配線を備え、前記駆動素子、前記第1引出配線および前記第2引出配線は、絶縁膜により絶縁されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
The drive element includes a piezoelectric body, a first electrode connected to the piezoelectric body and located on the second surface of the diaphragm, and a second electrode facing the first electrode with the piezoelectric body interposed therebetween. Including
The first electrode includes a first lead wire, the second electrode includes a second lead wire, and the drive element, the first lead wire, and the second lead wire are insulated by an insulating film. The inkjet head according to any one of claims 1 to 3, wherein the inkjet head is characterized by the following.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドと、
前記圧力室へインクを供給するインクタンクと、
前記インクジェットヘッドからインクが吐出される位置に記録媒体を搬送する搬送部と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

The inkjet head according to any one of claims 1 to 4,
An ink tank for supplying ink to the pressure chamber;
A transport unit that transports a recording medium to a position where ink is ejected from the inkjet head;
An ink jet recording apparatus comprising:

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6171051B1 (en) * 2016-05-26 2017-07-26 株式会社東芝 Inkjet recording head
JP2018099857A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 東芝テック株式会社 Liquid discharge head and liquid discharge device
EP4124454A1 (en) * 2021-07-26 2023-02-01 Ricoh Company, Ltd. Actuator, liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus
WO2024018307A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Ricoh Company, Ltd. Actuator, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, and method for manufacturing actuator

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997003834A1 (en) * 1995-07-14 1997-02-06 Seiko Epson Corporation Laminated head for ink jet recording, production method thereof, and printer equipped with the recording head
JP2000085124A (en) * 1998-09-14 2000-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet head and manufacture thereof
JP2007276384A (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Seiko Epson Corp Inkjet head
JP2008126605A (en) * 2006-11-24 2008-06-05 Seiko Epson Corp Liquid jet head and its manufacturing method
JP2009054785A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Seiko Epson Corp Piezoelectric element and its manufacturing method, actuator, liquid injection head, and ferroelectric memory
JP2009255528A (en) * 2008-03-28 2009-11-05 Seiko Epson Corp Liquid jetting head, piezoelectric element, and liquid jetting device
JP2013111966A (en) * 2011-12-01 2013-06-10 Seiko Epson Corp Liquid injection head and liquid injection device
JP2013184321A (en) * 2012-03-06 2013-09-19 Toshiba Tec Corp Inkjet head and method of manufacturing the same
JP2013208900A (en) * 2012-02-27 2013-10-10 Toshiba Tec Corp Inkjet head and method of manufacturing the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997003834A1 (en) * 1995-07-14 1997-02-06 Seiko Epson Corporation Laminated head for ink jet recording, production method thereof, and printer equipped with the recording head
JP2000085124A (en) * 1998-09-14 2000-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet head and manufacture thereof
JP2007276384A (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Seiko Epson Corp Inkjet head
JP2008126605A (en) * 2006-11-24 2008-06-05 Seiko Epson Corp Liquid jet head and its manufacturing method
JP2009054785A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Seiko Epson Corp Piezoelectric element and its manufacturing method, actuator, liquid injection head, and ferroelectric memory
JP2009255528A (en) * 2008-03-28 2009-11-05 Seiko Epson Corp Liquid jetting head, piezoelectric element, and liquid jetting device
JP2013111966A (en) * 2011-12-01 2013-06-10 Seiko Epson Corp Liquid injection head and liquid injection device
JP2013208900A (en) * 2012-02-27 2013-10-10 Toshiba Tec Corp Inkjet head and method of manufacturing the same
JP2013184321A (en) * 2012-03-06 2013-09-19 Toshiba Tec Corp Inkjet head and method of manufacturing the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6171051B1 (en) * 2016-05-26 2017-07-26 株式会社東芝 Inkjet recording head
JP2017209890A (en) * 2016-05-26 2017-11-30 株式会社東芝 Inkjet recording head
JP2018099857A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 東芝テック株式会社 Liquid discharge head and liquid discharge device
EP4124454A1 (en) * 2021-07-26 2023-02-01 Ricoh Company, Ltd. Actuator, liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus
WO2024018307A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Ricoh Company, Ltd. Actuator, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, and method for manufacturing actuator

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