JP2016165853A - Droplet discharge head, liquid cartridge, and image formation device - Google Patents

Droplet discharge head, liquid cartridge, and image formation device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an adhesive from flowing out to an actuator part.SOLUTION: A droplet discharge head includes: a nozzle substrate 300 having a nozzle hole 16; an actuator substrate 100 having a passage formation layer, which has a liquid chamber 15 communicating with the nozzle hole 16 and a liquid chamber division wall 14, a diaphragm 13 forming a part of a wall surface of the liquid chamber 15, and a piezoelectric element 12 disposed at a surface of the diaphragm 13 which is opposite to the liquid chamber 15; and a support substrate 200 which includes an air gap formed in a portion facing the piezoelectric element 12 and is joined to the actuator substrate 100 by an adhesive 49. The actuator substrate 100 and the support substrate 200 have joint parts 47, 48 which are jointed to or contact with each other. A joint part of the actuator substrate 100 comprises two or more joint parts 47a, 48a having different heights from the diaphragm 13.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよび画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge head, a liquid cartridge, and an image forming apparatus.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、液滴吐出ヘッドを含む装置を用いて、記録媒体(以下、用紙ともいうが材質を限定するものではなく、印刷媒体、被記録媒体、記録用紙、転写材、記録紙なども同義で使用する)を搬送しながら、液体としてのインク(記録液)を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる)を行なう、いわゆるインクジェット方式の画像形成装置(インクジェット記録装置ともいう)が知られている。   As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying machine, or a multifunction machine of these, an apparatus including a droplet discharge head is used, and a recording medium (hereinafter also referred to as paper, but the material is not limited; While recording media, recording paper, transfer materials, recording paper, etc. are used in the same way), image formation (recording, printing, printing, printing is also synonymous) with ink as a liquid (recording liquid) attached to the paper A so-called ink jet type image forming apparatus (also referred to as an ink jet recording apparatus) is known.

近年、インクジェット記録装置は、印刷速度の高速化、高画質化、低価格化、小型化が進んで広く普及している。このようなインクジェット記録装置に用いられる液滴吐出ヘッドは、一般に、複数のノズル列を有し、ノズル列に連通した複数の個別液室(圧力室)を有し、該複数の個別液室には比較的容積の大きな共通の共通液室が連通されている構成が一般的である。個別液室に選択的にエネルギーを印加することにより個別液室を変形させ、液滴を吐出させて任意の画像をオンデマンドで形成することができる。エネルギーの印加媒体(駆動手段、アクチュエータともいう)としては、例えば、圧電素子やヒーターチップなどが知られている。   In recent years, inkjet recording apparatuses have become widespread due to advances in printing speed, image quality, price reduction, and miniaturization. A droplet discharge head used in such an ink jet recording apparatus generally has a plurality of nozzle rows, a plurality of individual liquid chambers (pressure chambers) communicating with the nozzle rows, and the plurality of individual liquid chambers. In general, a common liquid chamber having a relatively large volume is communicated. By selectively applying energy to the individual liquid chamber, the individual liquid chamber can be deformed, and droplets can be ejected to form an arbitrary image on demand. As energy application media (also referred to as drive means or actuators), for example, piezoelectric elements, heater chips, and the like are known.

インクジェット記録装置に用いる液滴吐出ヘッドには、より高品位な画像を、より速い印刷速度で出力できること(印刷速度の高速化および高画質化)が求められており、画像の高画質化の要求に対しては、ノズルの数を増加して高密度化する傾向にある。   Droplet discharge heads used in inkjet recording devices are required to output higher quality images at higher printing speeds (higher printing speed and higher image quality), and demand for higher image quality. However, the number of nozzles tends to be increased to increase the density.

液滴吐出ヘッドに用いるアクチュエータを搭載するアクチュエータ基板において、液室高さは、例えば、100[um]程度であるが、アクチュエータ基板を液室高さまで薄くするとその後の工程でのハンドリング(処理装置内の搬送や、工程間搬送等)でアクチュエータ基板が割れやすく、安定した生産ができない。そこで、アクチュエータ基板を薄くする前に液流路等が形成された支持基板を接着剤で接合し、アクチュエータ基板の補強を行う。   In the actuator substrate on which the actuator used for the droplet discharge head is mounted, the height of the liquid chamber is, for example, about 100 [um], but if the actuator substrate is thinned to the height of the liquid chamber, handling in the subsequent steps (inside the processing apparatus) The actuator substrate is easily cracked during the transfer and the transfer between processes, and stable production cannot be performed. Therefore, before thinning the actuator substrate, the support substrate on which the liquid flow path and the like are formed is joined with an adhesive to reinforce the actuator substrate.

ここで、アクチュエータ基板のアクチュエータ部(振動板および圧電素子)は、可動部であるため、アクチュエータ基板と支持基板が接合されるに際し、アクチュエータ部が支持基板と直接接しないように、アクチュエータ部の周囲には凸形状の接合部が備えられている。   Here, since the actuator part (diaphragm and piezoelectric element) of the actuator board is a movable part, when the actuator board and the support board are joined, the actuator part is not in contact with the support board directly. Is provided with a convex joint.

しかし支持基板側に薄膜転写技術を用いて、厚さ1〜4[um]程度の接着剤を形成し、その後アクチュエータ基板と一般的な接合技術で接合する際、アクチュエータ基板の凸部と接合した接着剤が接合面からはみ出て、アクチュエータ部で固化することがある。アクチュエータ部で接着剤が固化すると、振動板の変位を抑制してしまい、本来の特性を得ることができず、各アクチュエータ間で特性のバラツキが生じる。   However, an adhesive having a thickness of about 1 to 4 [um] is formed on the support substrate side using a thin film transfer technique, and then joined to the convex portion of the actuator substrate when joined to the actuator substrate by a general joining technique. The adhesive may protrude from the joint surface and solidify at the actuator portion. When the adhesive is solidified in the actuator portion, the displacement of the diaphragm is suppressed, the original characteristics cannot be obtained, and the characteristics vary among the actuators.

このような接着剤の流れ出しを制御する技術として、例えば、特許文献1では、接合部の支持基板側に凹部を持たせることで接着剤の流れ出しを防止している。   As a technique for controlling the flow of such an adhesive, for example, in Patent Document 1, the flow of the adhesive is prevented by providing a recess on the support substrate side of the joint.

また、特許文献2では、アクチュエータ基板側に接着剤をせき止めるための堤防を設けて接着剤の流れ出しを防止している。   Moreover, in patent document 2, the bank for preventing an adhesive agent is provided in the actuator board | substrate side, and the flow-out of an adhesive agent is prevented.

しかしながら、特許文献1のように、接合部の支持基板側に凹部を持たせる構造では、接合面積の低下に繋がり接合強度が低下する。また、支持を少なくとも2回パターニングする必要がありコストアップの要因となる。   However, as in Patent Document 1, in the structure in which the concave portion is provided on the support substrate side of the joint portion, the joint area is reduced and the joint strength is lowered. Further, it is necessary to pattern the support at least twice, which increases the cost.

また、特許文献2のように、アクチュエータ基板側に接着剤をせき止めるための堤防を設ける方法では、基板上に余分な構造体が必要になることから、単位面積当たりのノズル密度が低下するなど高速化および高画質化する上で障害になりうる。また、パターンを細くしすぎるとパターン倒れが発生し不良となる。   Further, in the method of providing a dike for damming the adhesive on the actuator substrate side as in Patent Document 2, an extra structure is required on the substrate, so that the nozzle density per unit area is reduced. It may become an obstacle to the improvement of quality and image quality. On the other hand, if the pattern is too thin, the pattern collapses and becomes defective.

そこで本発明は、接着剤がアクチュエータ部へ流れ出すことを防止することができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a droplet discharge head that can prevent an adhesive from flowing out to an actuator portion.

かかる目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル孔に通じる液室及び液室隔壁を有する流路形成層、前記液室の壁面の一部を構成する振動板、並びに前記振動板の前記液室とは反対面に配置された圧電素子を有するアクチュエータ基板と、前記圧電素子に対向する部分に空隙が形成され、前記アクチュエータ基板に接着剤によって接合される支持基板と、を備え、前記アクチュエータ基板および前記支持基板は、互いに接合または接触する接合部を有し、前記アクチュエータ基板の接合部は、前記振動板からの高さの異なる二以上の接合部からなるものである。   In order to achieve such an object, a liquid droplet ejection head according to the present invention includes a nozzle substrate having nozzle holes, a liquid channel communicating with the nozzle holes, a flow path forming layer having a liquid chamber partition wall, and a wall surface of the liquid chamber. And an actuator substrate having a piezoelectric element disposed on a surface opposite to the liquid chamber of the diaphragm, and a gap is formed in a portion facing the piezoelectric element, and an adhesive is formed on the actuator substrate. And the actuator substrate and the support substrate have joint portions that are joined or in contact with each other, and the joint portions of the actuator substrate have two or more different heights from the diaphragm It consists of a joint part.

本発明によれば、接着剤がアクチュエータ部へ流れ出すことを防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the adhesive from flowing out to the actuator portion.

液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。It is sectional drawing of the liquid chamber short direction in (a) a part without a piezoelectric element of a droplet discharge head, and (b) a part with a piezoelectric element. 液滴吐出ヘッドの液室長手方向の断面図である。It is sectional drawing of the liquid chamber longitudinal direction of a droplet discharge head. 実施例1に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view in the lateral direction of the liquid chamber in the portion (a) where there is no piezoelectric element and (b) the portion where there is a piezoelectric element of the liquid droplet ejection head according to Example 1. 実施例2に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view in the lateral direction of the liquid chamber in a portion (a) where there is no piezoelectric element and (b) a portion where there is a piezoelectric element of a droplet discharge head according to Example 2. 実施例3に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view in the lateral direction of the liquid chamber in a portion (a) where there is no piezoelectric element and (b) a portion where there is a piezoelectric element of a droplet discharge head according to Example 3. 実施例4に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図(1)である。FIG. 6A is a cross-sectional view (1) in a lateral direction of a liquid chamber at a portion (a) without a piezoelectric element and (b) a portion with a piezoelectric element of a droplet discharge head according to Example 4. 実施例4に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)支持基板に複数の凹部が設けられた場合の圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図(2)である。Sectional view (2) in the short direction of the liquid chamber in the portion (a) where there is no piezoelectric element and (b) the portion where the piezoelectric element is provided in the case where a plurality of recesses are provided on the support substrate of the droplet discharge head according to Example 4. ). 実施例4に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)凹部が多段構造を有する場合の圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図(3)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (3) in the lateral direction of the liquid chamber in a portion (a) where there is no piezoelectric element and (b) a portion where there is a piezoelectric element when a recess has a multi-stage structure. 実施例5に係る液滴吐出ヘッドの(a)圧電素子がない部分、(b)圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view of a liquid droplet ejection head according to Example 5 in a lateral direction of a liquid chamber in a portion where (a) a piezoelectric element is not present and (b) a portion where a piezoelectric element is present. 液滴吐出ヘッドを搭載した記録装置の斜視図である。2 is a perspective view of a recording apparatus equipped with a droplet discharge head. FIG. 液滴吐出ヘッドを搭載した記録装置の機構部の構成を示す側面断面図である。FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating a configuration of a mechanism unit of a recording apparatus equipped with a droplet discharge head.

(液滴吐出ヘッド)
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル孔(16)を有するノズル基板(300)と、ノズル孔(16)に通じる液室(15)及び液室隔壁(14)を有する流路形成層、液室(15)の壁面の一部を構成する振動板(13)、並びに振動板(13)の液室(15)とは反対面に配置された圧電素子(12)を有するアクチュエータ基板(100)と、圧電素子(12)に対向する部分に空隙が形成され、アクチュエータ基板(100)に接着剤(49)によって接合された支持基板(200)と、を備え、アクチュエータ基板(100)および支持基板(200)は、互いに接合または接触する接合部(47,48)を有し、アクチュエータ基板(100)の接合部は、振動板(13)からの高さの異なる二以上の接合部(47a,48a)からなる。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
(Droplet ejection head)
The droplet discharge head according to this embodiment includes a nozzle substrate (300) having nozzle holes (16), a flow path forming layer having a liquid chamber (15) and a liquid chamber partition wall (14) communicating with the nozzle holes (16). An actuator substrate having a diaphragm (13) constituting a part of the wall surface of the liquid chamber (15) and a piezoelectric element (12) disposed on the surface of the diaphragm (13) opposite to the liquid chamber (15). 100) and a support substrate (200) in which a gap is formed in a portion facing the piezoelectric element (12) and bonded to the actuator substrate (100) with an adhesive (49), the actuator substrate (100) and The support substrate (200) has joints (47, 48) that join or contact each other, and the joint of the actuator substrate (100) has two or more joints (height from the diaphragm (13) ( 47a, 4 Consisting of a). In addition, the code | symbol in embodiment and the example of application are shown in a parenthesis.

すなわち、接合部(接触する場合も含む)の高さに差をつけることにより、余剰接着剤が、振動板領域にはみ出すことを抑制できる。したがって、接着剤の振動板へのはみ出しによる振動変位のばらつきを防止することができ、高精度で信頼性の高い液滴吐出ヘッド、ひいては液滴吐出装置を実現することができるものである。   That is, by making a difference in the height of the joint (including the case of contact), it is possible to suppress the excess adhesive from protruding into the diaphragm region. Therefore, it is possible to prevent variation in vibration displacement due to the protrusion of the adhesive to the diaphragm, and to realize a highly accurate and reliable droplet discharge head, and thus a droplet discharge device.

以下、本実施形態に係る構成を図1から図11に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration according to this embodiment will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

図1(a)、(b)および図2は、本実施形態の圧電型アクチュエータを有する液滴吐出ヘッド1の断面図である。図1(a)は圧電素子が配置されず液室がない部分の液室短手方向の断面図、図1(b)は圧電素子が設置され液室がある部分の液室短手方向の断面図、図2は液室長手方向の断面図である。   FIGS. 1A, 1B and 2 are cross-sectional views of a droplet discharge head 1 having a piezoelectric actuator of this embodiment. FIG. 1A is a cross-sectional view in the short direction of the liquid chamber where no piezoelectric element is disposed and there is no liquid chamber, and FIG. FIG. 2 is a sectional view in the longitudinal direction of the liquid chamber.

図1(a)、(b)および図2に示すように、液滴吐出ヘッド1は、液室15内の記録液を、ノズル孔16を通じて記録媒体に吐出する。液室15は、アクチュエータ基板100とノズル基板300によって形成され、液室隔壁14によって仕切られている。振動板13はノズル基板300の反対側の面に位置し、振動板13の液室15の反対面には共通電極10(下部電極)と個別電極11(上部電極)に挟まれた圧電素子12が設置されている。また、圧電素子12は共通電極10、個別電極11に挟まれており、各電極層に配線層を積層し電圧を印加する。ここで、本実施形態では下部電極を共通電極とし上部電極を個別電極としたが、下部電極を個別電極とし上部電極を共通電極としても良い。   As shown in FIGS. 1A, 1B and 2, the droplet discharge head 1 discharges the recording liquid in the liquid chamber 15 to the recording medium through the nozzle holes 16. The liquid chamber 15 is formed by the actuator substrate 100 and the nozzle substrate 300, and is partitioned by the liquid chamber partition wall 14. The diaphragm 13 is located on the opposite surface of the nozzle substrate 300, and the piezoelectric element 12 sandwiched between the common electrode 10 (lower electrode) and the individual electrode 11 (upper electrode) is disposed on the opposite surface of the diaphragm 13 to the liquid chamber 15. Is installed. The piezoelectric element 12 is sandwiched between the common electrode 10 and the individual electrode 11, and a wiring layer is laminated on each electrode layer to apply a voltage. In this embodiment, the lower electrode is a common electrode and the upper electrode is an individual electrode. However, the lower electrode may be an individual electrode and the upper electrode may be a common electrode.

アクチュエータ基板100と、支持基板200は、それぞれ相手方の基板と接合または接触する接合部47,48を有している。アクチュエータ基板100の接合部は、圧電素子12が設置される周囲の部分の接合部48a(第一接合部)と、その他の部分の接合部47a(第二接合部)と、からなる。接合部48aに対向する支持基板200側の接合部を接合部48b、接合部47aに対向する支持基板200側の接合部を接合部47bと呼ぶ。各接合箇所には接着剤49が形成される。したがって、接合部47は、接合部47a、接着剤49および接合部47bからなり、接合部48は、接合部48a、接着剤49および接合部48bからなる。   The actuator substrate 100 and the support substrate 200 have bonding portions 47 and 48 that are bonded to or in contact with the counterpart substrate, respectively. The joint portion of the actuator substrate 100 includes a joint portion 48a (first joint portion) in a peripheral portion where the piezoelectric element 12 is installed, and a joint portion 47a (second joint portion) in the other portion. The joint part on the support substrate 200 side facing the joint part 48a is called a joint part 48b, and the joint part on the support substrate 200 side facing the joint part 47a is called a joint part 47b. An adhesive 49 is formed at each joint location. Therefore, the joint portion 47 includes the joint portion 47a, the adhesive 49, and the joint portion 47b, and the joint portion 48 includes the joint portion 48a, the adhesive 49, and the joint portion 48b.

図1の例では、接合部47a,48aは、層間絶縁膜45、配線層42、パッシベーション膜50により形成されている。   In the example of FIG. 1, the joint portions 47 a and 48 a are formed by the interlayer insulating film 45, the wiring layer 42, and the passivation film 50.

アクチュエータ基板100、支持基板200、およびノズル基板300を接合することにより、液滴吐出ヘッド1が形成される。   The droplet discharge head 1 is formed by bonding the actuator substrate 100, the support substrate 200, and the nozzle substrate 300.

液滴吐出ヘッド1においては、各液室15内に記録液(インク)が満たされた状態で、画像データに基づいた制御部からの信号を受信すると、圧電素子12には例えば20[V]のパルス電圧が印加される。   In the droplet discharge head 1, when a signal from the control unit based on image data is received in a state where each liquid chamber 15 is filled with recording liquid (ink), the piezoelectric element 12 receives, for example, 20 [V]. The pulse voltage is applied.

圧電素子12は電圧パルスが印加されることにより、電歪効果により振動板13と平行方向に縮み、振動板13は液室15方向に撓む。これにより、液室15内の圧力が急激に上昇して、液室15に連通するノズル孔16から記録液が吐出する。   When a voltage pulse is applied to the piezoelectric element 12, the piezoelectric element 12 contracts in a direction parallel to the diaphragm 13 due to an electrostrictive effect, and the diaphragm 13 bends in the direction of the liquid chamber 15. As a result, the pressure in the liquid chamber 15 rapidly increases, and the recording liquid is ejected from the nozzle holes 16 communicating with the liquid chamber 15.

パルス電圧印加後は、縮んだ圧電素子12が元に戻る。すると、撓んだ振動板13は元の位置に戻るため、液室15内が共通液室内に比べて負圧となり、外部から液滴供給口66を介して供給されている記録液が共通液滴供給路19、共通液室18から流体抵抗部17を経て液室15に供給される。任意のタイミングで電圧パルスの印加を繰り返すことにより、液滴を記録媒体の目的とする場所に吐出し、液滴吐出ヘッド1に対向して配置した記録媒体に画像を形成する。   After applying the pulse voltage, the contracted piezoelectric element 12 returns to its original state. Then, since the deflected diaphragm 13 returns to the original position, the liquid chamber 15 has a negative pressure compared to the common liquid chamber, and the recording liquid supplied from the outside via the droplet supply port 66 is the common liquid. The liquid is supplied from the droplet supply path 19 and the common liquid chamber 18 to the liquid chamber 15 via the fluid resistance portion 17. By repeating the application of the voltage pulse at an arbitrary timing, the droplets are ejected to the target location of the recording medium, and an image is formed on the recording medium disposed facing the droplet ejection head 1.

パルス電圧は、記録液の吐出を行いたいノズル孔16に対応する個別電極11に対して、配線層42(引き出し配線)、層間絶縁膜45に形成された接続孔を介して、発振回路により印加される。   The pulse voltage is applied to the individual electrode 11 corresponding to the nozzle hole 16 from which the recording liquid is to be ejected by the oscillation circuit through the wiring layer 42 (lead-out wiring) and the connection hole formed in the interlayer insulating film 45. Is done.

<実施例1>
以下に本発明に係る液滴吐出ヘッドの実施例および比較例について説明する。
<Example 1>
Hereinafter, examples and comparative examples of the droplet discharge head according to the present invention will be described.

図3は、実施例1に係る液滴吐出ヘッドのアクチュエータ基板100の液室短手方向の断面図を示す。下記に製法を示す。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the actuator substrate 100 of the droplet discharge head according to the first embodiment in the lateral direction of the liquid chamber. The production method is shown below.

アクチュエータ基板100として、例えば、面方位(110)のシリコン単結晶基板(例えば板厚400[μm])上に振動板13を成膜する。振動板13は、振動板としての機能と後のプロセス整合性を確保しておれば、単層、積層膜のどちらでもかまわない。   As the actuator substrate 100, for example, the diaphragm 13 is formed on a silicon single crystal substrate (for example, a plate thickness of 400 [μm]) having a plane orientation (110). The diaphragm 13 may be either a single layer or a laminated film as long as the function as the diaphragm and the later process consistency are ensured.

例えば、振動板13の材料として、LP−CVD法(Low Pressure−Chemical Vapor Deposition:低圧化学気相成長法)でシリコン酸化膜、ポリシリコン膜、あるいはアモルファスシリコン膜、シリコン窒化膜を用い、所望の振動板剛性になるように積層に成膜する。プロセス整合性、振動板剛性、及び振動板13全体の応力を鑑みて、積層数は、3〜7層程度が好ましい。後の共通電極10との密着性を確保する為に振動板13の最上層は、LP−CVD法で形成したシリコン酸化膜とする。その後、共通電極10を、例えば、スパッタ法で各々20[nm]と160[nm]成膜する。共通電極10の層構成は、絶縁保護膜の二酸化チタン(TiO)と伝導体層の白金(Pt)やイリジウム(Ir)などが挙げられる。 For example, as the material of the diaphragm 13, a silicon oxide film, a polysilicon film, an amorphous silicon film, or a silicon nitride film is used by a LP-CVD method (Low Pressure-Chemical Vapor Deposition). A film is formed on the laminate so that the diaphragm has rigidity. In view of process consistency, diaphragm rigidity, and stress of the entire diaphragm 13, the number of stacked layers is preferably about 3 to 7 layers. In order to ensure adhesion with the later common electrode 10, the uppermost layer of the diaphragm 13 is a silicon oxide film formed by LP-CVD. Thereafter, the common electrode 10 is formed by sputtering, for example, by 20 [nm] and 160 [nm], respectively. Examples of the layer configuration of the common electrode 10 include titanium dioxide (TiO 2 ) as an insulating protective film and platinum (Pt) and iridium (Ir) as conductor layers.

絶縁保護膜のTiOは、例えば次のように形成する。Tiをスパッタ成膜後、成膜したチタン膜をRTA(Rapid Thermal Annealing)装置を用いて熱酸化して酸化チタン膜にする。熱酸化の条件は、例えば、650[℃]以上800[℃]以下の範囲の温度、1[分]以上30[分]以下の範囲の処理時間、及びO雰囲気である。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいがチタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。 For example, the insulating protective film TiO 2 is formed as follows. After Ti is formed by sputtering, the formed titanium film is thermally oxidized using an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus to form a titanium oxide film. The conditions for thermal oxidation are, for example, a temperature in the range of 650 [° C.] to 800 [° C.], a treatment time in the range of 1 [min] to 30 [min], and an O 2 atmosphere. To form the titanium oxide film, reactive sputtering may be used, but thermal oxidation of the titanium film at a high temperature is desirable.

次に、共通電極10上に圧電素子12としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を例えばスピンコート法で複数回に分けて成膜し、最終的に2[μm]厚成膜する。次に、ルテニウム酸ストロンチウム(SRO)とPtからなる個別電極11をスパッタ法で各々40[nm]と100[nm]成膜する。個別電極11としてはIrなどを用いても良い。ここで、圧電素子12の成膜方法は、スピンコート法に限らず、例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法、あるいはインクジェット法等などで成膜してもよい。また、圧電素子12としてはPZTに限られるものではなく、例えば、Pb,Zr,Ti以外の元素を添加したチタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)などを用いても良い。そしてフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いるパターン形成方法(リソエッチ法)により、後に形成する液室15に対応する位置に圧電素子12と個別電極11を形成する。   Next, lead zirconate titanate (PZT) is formed on the common electrode 10 as a piezoelectric element 12 in a plurality of times, for example, by spin coating, and finally a film having a thickness of 2 [μm] is formed. Next, an individual electrode 11 made of strontium ruthenate (SRO) and Pt is formed by sputtering to a thickness of 40 [nm] and 100 [nm], respectively. Ir or the like may be used as the individual electrode 11. Here, the film forming method of the piezoelectric element 12 is not limited to the spin coating method, and may be formed by, for example, a sputtering method, an ion plating method, an air sol method, a sol gel method, an ink jet method, or the like. The piezoelectric element 12 is not limited to PZT, and for example, lead lanthanum zirconate titanate (PLZT) to which elements other than Pb, Zr, and Ti are added may be used. Then, the piezoelectric element 12 and the individual electrode 11 are formed at a position corresponding to the liquid chamber 15 to be formed later by a pattern formation method (lithoetch method) using a photolithography technique and an etching technique.

また、本実施形態では、接合部48aに対応する位置に圧電素子12を形成している(詳細は後述する)。   In the present embodiment, the piezoelectric element 12 is formed at a position corresponding to the joint portion 48a (details will be described later).

次に、共通電極10、圧電素子12と後に形成する配線層42とを絶縁するために層間絶縁膜45を成膜する。層間絶縁膜45は、例えばプラズマCVD法(Plasma−enhanced Chemical Vapor Deposition:プラズマ化学気相成長法)で二酸化ケイ素(SiO)膜を1000[nm]成膜する。層間絶縁膜45は、圧電素子12や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマCVD法のSiO以外の膜でもよい。 Next, an interlayer insulating film 45 is formed to insulate the common electrode 10 and the piezoelectric element 12 from the wiring layer 42 to be formed later. As the interlayer insulating film 45, a silicon dioxide (SiO 2 ) film having a thickness of 1000 nm is formed by, for example, a plasma CVD method (plasma-enhanced chemical vapor deposition). The interlayer insulating film 45 may be a film other than the SiO 2 of the plasma CVD method as long as it does not affect the piezoelectric element 12 and the electrode material and has an insulating property.

次に、個別電極11と配線層42とを接続する接続孔30をリソエッチ法で形成する。なお、共通電極10を配線層42と接続する場合も、同様に接続孔を形成する。   Next, the connection hole 30 for connecting the individual electrode 11 and the wiring layer 42 is formed by a lithoetch method. In the case where the common electrode 10 is connected to the wiring layer 42, a connection hole is similarly formed.

次に、配線層42として、例えば窒化チタン(TiN)/アルミニウム(Al)を各々膜厚30[nm]/3[um]をスパッタ法で成膜する。TiNは、接続孔30底部で、個別電極11、あるいは共通電極10の材料であるPtが、配線層42の材料であるAlが直接接することにより、後の工程による熱履歴で合金化し、体積変化によるストレスによる膜剥がれ等を防止するために、合金化を防ぐバリア層として適用している。また、接合部47aとなる箇所にも配線層42を形成している。   Next, as the wiring layer 42, for example, titanium nitride (TiN) / aluminum (Al) is formed in a thickness of 30 [nm] / 3 [um] by sputtering. TiN is alloyed in the thermal history of the subsequent process by Pt, which is the material of the individual electrode 11 or the common electrode 10, and Al, which is the material of the wiring layer 42, at the bottom of the connection hole 30. It is applied as a barrier layer to prevent alloying in order to prevent film peeling and the like due to stress caused by the above. Further, the wiring layer 42 is also formed at a location that becomes the joint 47a.

次に、パッシベーション膜50として、例えばプラズマCVD法でシリコン窒化膜を1000nm厚成膜する。パッシベーション膜50を成膜することにより、配線層42が絶縁体で覆われ、例えば、電極材料に安価なAlもしくはAlを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高い液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)とすることができる。   Next, as the passivation film 50, a silicon nitride film having a thickness of 1000 nm is formed by plasma CVD, for example. By forming the passivation film 50, the wiring layer 42 is covered with an insulator, and for example, inexpensive Al or an alloy material containing Al as a main component can be used as the electrode material. As a result, a low-cost and highly reliable droplet discharge head (inkjet head) can be obtained.

その後、リソエッチ法で、配線層42の引き出し配線パッド部と圧電素子12部、及び共通液滴流路19の開口も行う。   Thereafter, the lead-out wiring pad portion of the wiring layer 42, the piezoelectric element 12 portion, and the common droplet channel 19 are also opened by the lithoetch method.

次に、リソエッチ法により、共通液室流路19、後の共通液室18になる箇所の振動板13を除去する。   Next, the diaphragm 13 is removed by the litho-etching method at the location that becomes the common liquid chamber flow path 19 and the later common liquid chamber 18.

次に、圧電素子12に対応する位置にザグリ67を形成した支持基板200と、アクチュエータ基板100と、を、接合部47,48を介して接着剤で接合する。本実施形態では、接着剤は、一般的な薄膜転写装置により、支持基板200側に厚さ2〜4[um]程度塗布している。本実施形態では、接合部47aの振動板13からの高さを4[um]とし、接合部48aの振動板13からの高さを3[um]とし、接合部47aの方を高くしている。   Next, the support substrate 200 in which the counterbore 67 is formed at a position corresponding to the piezoelectric element 12 and the actuator substrate 100 are bonded with an adhesive via the bonding portions 47 and 48. In this embodiment, the adhesive is applied to the support substrate 200 side by a thickness of about 2 to 4 [um] by a general thin film transfer device. In the present embodiment, the height of the joint 47a from the diaphragm 13 is 4 [um], the height of the joint 48a from the diaphragm 13 is 3 [um], and the joint 47a is made higher. Yes.

そのため、接合時に十分な圧力で接合すると、支持基板200と振動板13のギャップは接合部47の高さによって規定され、接合部48では過剰に接着剤49が加圧されることがなく接着剤49のはみ出しが抑制される。   Therefore, when bonding is performed with sufficient pressure at the time of bonding, the gap between the support substrate 200 and the diaphragm 13 is defined by the height of the bonding portion 47, and the adhesive 49 is not excessively pressurized at the bonding portion 48. The protrusion of 49 is suppressed.

この時、接合部47の周辺には圧電素子12が配置されていないため、接着剤49のはみ出しは問題とならない。その後、液室15、共通液室18、流体抵抗部17を形成するためにアクチュエータ基板100を所望の厚さt(例えば厚さ80[μm])になるように、公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。なお、接合部47、48の高さは、上記関係(振動板13からの高さが、接合部47a>48a)を満たしていれば、特に限られるものでない。また、接着剤を塗布する厚さ等も、特に限られるものでない。   At this time, since the piezoelectric element 12 is not disposed around the joint portion 47, the protrusion of the adhesive 49 is not a problem. Thereafter, in order to form the liquid chamber 15, the common liquid chamber 18, and the fluid resistance portion 17, the actuator substrate 100 is polished by a known technique so as to have a desired thickness t (for example, a thickness of 80 [μm]). Etching may be used in addition to the polishing method. Note that the heights of the joint portions 47 and 48 are not particularly limited as long as the above relationship (the height from the vibration plate 13 satisfies the joint portion 47a> 48a) is satisfied. Moreover, the thickness etc. which apply | coat an adhesive agent are not specifically limited.

次に、リソグラフィ法により、液室15、共通液室18、流体抵抗部17以外の隔壁部をレジストで被覆する。その後、アルカリ溶液(水酸化カリウム(KOH)溶液、あるいは水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液)で異方性ウェットエッチをおこない液室15、共通液室18、流体抵抗部17を形成する。なお、アルカリ溶液による異方エッチング以外にICP(誘導結合型)エッチャーを用いたドライエッチで液室15、共通液室18、流体抵抗部17を形成してもよい。   Next, a partition wall portion other than the liquid chamber 15, the common liquid chamber 18, and the fluid resistance portion 17 is covered with a resist by lithography. Thereafter, anisotropic wet etching is performed with an alkaline solution (potassium hydroxide (KOH) solution or tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution) to form the liquid chamber 15, the common liquid chamber 18, and the fluid resistance portion 17. The liquid chamber 15, the common liquid chamber 18, and the fluid resistance portion 17 may be formed by dry etching using an ICP (inductive coupling type) etcher other than anisotropic etching using an alkaline solution.

次に、別に形成した各液室15に対応した位置にノズル孔16を開口したノズル基板300をアクチュエータ基板100に接合することにより液滴吐出ヘッド1が完成する。   Next, the nozzle substrate 300 having the nozzle holes 16 opened at positions corresponding to the separately formed liquid chambers 15 is joined to the actuator substrate 100 to complete the droplet discharge head 1.

上記のように、実施例1では、接合部47と接合部48の両接合部を比較すると、アクチュエータ基板100側の接合部48aの方が接合部47aよりも振動板13からの高さが低くなっている。ここで、支持基板200側の接合部47b,48bの高さは同一としているため、接合部48における接着剤49の厚みは、接合部47aの接合部高さによって規定され、基板接合時の基板面内への加圧力差に係らず接合部48における接着剤膜厚は一定となる。これにより接合時に接合部48に過剰な圧力がかかることによる振動板13の圧電素子12が設けられた領域の振動板13への接着剤49のはみ出しが抑制される。一方、駆動部以外の位置に相当する接合部47からは接着剤49がはみ出しても、問題は生じ難い。   As described above, in the first embodiment, when the joint portions 47 and 48 are compared, the joint portion 48a on the actuator substrate 100 side has a lower height from the diaphragm 13 than the joint portion 47a. It has become. Here, since the joint portions 47b and 48b on the support substrate 200 side have the same height, the thickness of the adhesive 49 in the joint portion 48 is defined by the joint portion height of the joint portion 47a. Regardless of the in-plane pressure difference, the adhesive film thickness at the joint 48 is constant. Accordingly, the adhesive 49 is prevented from protruding to the diaphragm 13 in the region where the piezoelectric element 12 of the diaphragm 13 is provided due to excessive pressure applied to the joint portion 48 during joining. On the other hand, even if the adhesive 49 protrudes from the joint portion 47 corresponding to a position other than the drive portion, a problem hardly occurs.

したがって、接合部48の周辺に位置する圧電素子12の駆動領域(アクチュエータ部)への接着剤49の流れ込みによる駆動ばらつきをなくして、安定駆動が可能となり、信頼性が高く安定した液滴吐出ヘッド1を歩留まりよく実現することができる。   Therefore, it is possible to eliminate the drive variation due to the flow of the adhesive 49 to the drive region (actuator portion) of the piezoelectric element 12 positioned around the joint portion 48, and to stably drive the droplet discharge head with high reliability and stability. 1 can be realized with a high yield.

ここで、接合部47,48は、接合部47,48の形成のために成膜とエッチングでパターン形成を行ってもよいが、アクチュエータ基板100に元々用いられている層(圧電素子12、層間絶縁膜45、配線層42(配線部材)、配線保護膜など)の部材を利用して高さに差をつけることで工程およびコストを増加させること無く接着剤の流れ出し量を抑えることができる。例えば、接合部48aでは圧電素子12(圧電体層)とパッシベーション層50、接合部47aでは、配線層42とパッシベーション層50を用いている。なお、接合部47a,48aの層構成は、高さに差をつけられるのであれば特に限るものではない。   Here, the joint portions 47 and 48 may be patterned by film formation and etching to form the joint portions 47 and 48, but the layers originally used in the actuator substrate 100 (piezoelectric element 12, interlayer layers). By using the members of the insulating film 45, the wiring layer 42 (wiring member), the wiring protective film, etc.), the flow amount of the adhesive can be suppressed without increasing the process and cost. For example, the piezoelectric element 12 (piezoelectric layer) and the passivation layer 50 are used in the bonding portion 48a, and the wiring layer 42 and the passivation layer 50 are used in the bonding portion 47a. The layer configuration of the joint portions 47a and 48a is not particularly limited as long as the height can be varied.

このようにすることで、高さの異なる接合部等を作るためにマスクの変更のみで実現することができる。また、高さそのものも接合条件に合わせて水準を振ることが出来る自由度がある。従って製造コストをアップすることなくビット間ばらつきを抑制でき、且つ信頼性の高い液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置を得ることができる。   By doing in this way, it can be realized only by changing the mask in order to make joints having different heights. In addition, the height itself has a degree of freedom in which the level can be adjusted according to the joining conditions. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable droplet discharge head and droplet discharge device that can suppress the variation between bits without increasing the manufacturing cost.

なお、ここまで説明した液滴吐出ヘッド1は、高さが異なる2種類の接合部を有しているが、高さの異なる3種類以上の接合部等を有していてもよい。   The droplet discharge head 1 described so far has two types of joints having different heights, but may have three or more types of joints having different heights.

また、実施例1の液滴吐出ヘッド1は、組み込んだインクカートリッジ99や、インクジェット記録装置90にも組み込んで提供することができる。   Further, the droplet discharge head 1 according to the first embodiment can be provided by being incorporated in the incorporated ink cartridge 99 or the inkjet recording apparatus 90.

<実施例2>
実施例2の構成を図4に示す。実施例2では、実施例1の構成において、支持基板200側の接合部47bに、はみ出した接着剤49を吸収する複数の溝46を設けた。これにより接合部47において接着剤49の厚みを十分に薄くすることが出来るため、接着時における接合部47の高さの精度を高めることができ、結果としてより安定して支持基板200とアクチュエータ基板100のギャップを規定することができた。また、接合部47における接着剤49のはみ出し量も抑制することができた。なお、溝46の形状は図4のような角溝に限られず、例えばV字型やU字型等であってもよく、その数、位置も特に限られるものではない。
<Example 2>
The configuration of Example 2 is shown in FIG. In Example 2, in the configuration of Example 1, a plurality of grooves 46 for absorbing the protruding adhesive 49 were provided in the joint portion 47b on the support substrate 200 side. Thereby, since the thickness of the adhesive 49 can be sufficiently reduced in the joint portion 47, the accuracy of the height of the joint portion 47 at the time of adhesion can be increased, and as a result, the support substrate 200 and the actuator substrate can be more stably provided. One hundred gaps could be defined. In addition, the amount of the adhesive 49 protruding from the joint portion 47 could be suppressed. The shape of the groove 46 is not limited to the square groove as shown in FIG. 4, but may be, for example, a V-shape or a U-shape, and the number and position thereof are not particularly limited.

<実施例3>
実施例3の構成を図5に示す。実施例3では、実施例1の構成において、支持基板200側の接合部48bにおいて、接着剤49と接着する部分にラウンド形状を設けた。ラウンド形状とする部分はグレースケールマスクを適用し、リソエッチ法によりパターンを得て成形した。これにより接着剤49のはみ出し量をさらに抑制することができた。適用する形状はラウンド形状に限らず、接着剤49を逃がす構造になっていれば例えばテーパー形状等でもよい。また、接着剤49を逃がす構造をアクチュエータ基板100側の接合部48aに設けてもよい。また、接合部48aおよび接合部48bの双方に設けてもよい。
<Example 3>
The configuration of Example 3 is shown in FIG. In Example 3, in the configuration of Example 1, a round shape was provided in a portion that is bonded to the adhesive 49 in the joint portion 48b on the support substrate 200 side. A gray scale mask was applied to the round part, and a pattern was obtained by a lithoetch method. Thereby, the protrusion amount of the adhesive 49 could be further suppressed. The shape to be applied is not limited to the round shape, and may be, for example, a tapered shape as long as the adhesive 49 is allowed to escape. Further, a structure for releasing the adhesive 49 may be provided in the joint portion 48a on the actuator substrate 100 side. Moreover, you may provide in both the junction part 48a and the junction part 48b.

<実施例4>
実施例4の構成を図6に示す。実施例4では、実施例1の構成において、支持基板200側の接合部48bにおいて、接着剤49と接着する部分に凹形状61を設けた。これにより接着剤49のはみ出し量をさらに抑制することができた。適用する形状は単純な凹形状61に限らず、図7のように複数の凹みを設けた凹形状61aや、図8のように凹みの中に段をつけた凹形状61bであってもよい。また、その形状をアクチュエータ基板100側の接合部48aに設けてもよい。また、接合部48aおよび接合部48bの双方に設けてもよい。
<Example 4>
The configuration of Example 4 is shown in FIG. In the fourth embodiment, in the configuration of the first embodiment, the concave portion 61 is provided in a portion to be bonded to the adhesive 49 in the joint portion 48b on the support substrate 200 side. Thereby, the protrusion amount of the adhesive 49 could be further suppressed. The shape to be applied is not limited to the simple concave shape 61, and may be a concave shape 61a having a plurality of recesses as shown in FIG. 7, or a concave shape 61b having a step in the recess as shown in FIG. . Further, the shape may be provided in the joint portion 48a on the actuator substrate 100 side. Moreover, you may provide in both the junction part 48a and the junction part 48b.

<実施例5>
実施例5の構成を図9に示す。この実施例では、実施例1の構成において、図3(a)の接合部47に相当する箇所おいて接着剤49で接合せず、支持基板200とアクチュエータ基板100が直接接触する接触部とした。これにより接合部47における接着剤厚によらず支持基板200とアクチュエータ基板100のギャップを接触部47の高さに規定でき、接合部48により安定した圧力をかけることができた。そのため接着剤49のはみ出し量もより抑えることができた。なお、接着剤49の塗布方法の一例として、グラビアオフセット法により行う方法がある。なお、グラビアオフセット法によれば接着剤を特定の部位にのみ塗布することが可能である。
<Example 5>
The configuration of the fifth embodiment is shown in FIG. In this embodiment, in the configuration of the first embodiment, the contact portion where the support substrate 200 and the actuator substrate 100 are in direct contact with each other is not bonded with the adhesive 49 in the portion corresponding to the bonding portion 47 in FIG. . As a result, the gap between the support substrate 200 and the actuator substrate 100 can be defined at the height of the contact portion 47 regardless of the adhesive thickness at the joint portion 47, and a stable pressure can be applied to the joint portion 48. Therefore, the protruding amount of the adhesive 49 could be further suppressed. An example of a method for applying the adhesive 49 is a gravure offset method. In addition, according to the gravure offset method, it is possible to apply | coat an adhesive agent only to a specific site | part.

なお、本発明は上記実施例で記載されたアクチュエータ基板100以外についても適用可能である。例えば、圧電素子12、共通電極10、個別電極11、およびパッシベーション膜50のみで構成されたアクチュエータ基板等にも適用することができる。   Note that the present invention can also be applied to other than the actuator substrate 100 described in the above embodiment. For example, the present invention can also be applied to an actuator substrate configured only by the piezoelectric element 12, the common electrode 10, the individual electrode 11, and the passivation film 50.

(インクジェット記録装置)
液滴吐出ヘッド1を搭載したインクジェット記録装置の一例について図10の斜視図と図11の機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。
(Inkjet recording device)
An example of an ink jet recording apparatus equipped with the droplet discharge head 1 will be described with reference to a perspective view of FIG. 10 and a side view showing a configuration of a mechanism portion of FIG.

インクジェット記録装置90は、装置本体の内部に走査方向に移動可能なキャリッジ98とキャリッジ98に搭載した液滴吐出ヘッド1及び液滴吐出ヘッド1へインクを供給するインクカートリッジ99等で構成される印字機構部91等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙92を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)93を抜き差し自在に装着されている。また、用紙92を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ94を有し、給紙カセット93あるいは手差しトレイ94から給送される用紙92を取り込み、印字機構部91によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ95に排紙する。   The ink jet recording apparatus 90 includes a carriage 98 that can move in the scanning direction inside the apparatus main body, a droplet discharge head 1 mounted on the carriage 98, an ink cartridge 99 that supplies ink to the droplet discharge head 1, and the like. A mechanism 91 or the like is housed, and a paper feed cassette (or a paper feed tray) 93 capable of stacking a large number of sheets 92 from the front side is detachably mounted on the lower part of the apparatus main body. Further, it has a manual feed tray 94 that is opened to manually feed the paper 92, takes in the paper 92 fed from the paper feed cassette 93 or the manual feed tray 94, and records a required image by the printing mechanism 91. Thereafter, the paper is discharged to a paper discharge tray 95 mounted on the rear side.

図11における印字機後部91は、左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド96と従ガイドロッド97に沿った主走査方向に摺動自在にキャリッジ98を保持し、このキャリッジ98には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド1を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ98には液滴吐出ヘッド1に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ99を交換可能に装着している。   A printing machine rear portion 91 in FIG. 11 holds a carriage 98 slidably in a main scanning direction along a main guide rod 96 and a sub guide rod 97 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates. Is a droplet discharge head 1 that discharges yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) ink droplets across a plurality of ink discharge ports (nozzles) in the main scanning direction. The ink droplets are mounted with the ink droplet discharge direction facing downward. In addition, each ink cartridge 99 for supplying ink of each color to the droplet discharge head 1 is replaceably mounted on the carriage 98.

インクカートリッジ99は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド1へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド1へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド1としては各色の液滴吐出ヘッド1を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の液出ヘッドでもよい。インクカートリッジ99は、液滴吐出ヘッド1と、液滴吐出ヘッド1にインクを供給するインクタンクと、が一体となっている。   The ink cartridge 99 is provided with an air opening communicating with the atmosphere above, a supply opening for supplying ink to the droplet discharge head 1 below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the droplet discharge head 1 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, although the droplet discharge head 1 of each color is used as the droplet discharge head 1, a single liquid discharge head having nozzles for discharging ink droplets of each color may be used. In the ink cartridge 99, the droplet discharge head 1 and an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head 1 are integrated.

ここで、キャリッジ98は後方側(用紙搬送下流側)を主ガイドロッド96に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送上流側)を従ガイドロッド97に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ98を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター101で回転駆動される駆動プーリ102と従動プーリ103との間にタイミングベルト104を張装し、このタイミングベルト104をキャリッジ98に固定しており、主走査モーター101の正逆回転によりキャリッジ98が往復駆動される。   Here, the carriage 98 is slidably fitted to the main guide rod 96 on the rear side (sheet conveyance downstream side), and the front side (sheet conveyance upstream side) is slidably mounted on the sub guide rod 97. Yes. In order to move and scan the carriage 98 in the main scanning direction, a timing belt 104 is stretched between a driving pulley 102 and a driven pulley 103 that are rotationally driven by the main scanning motor 101, and the timing belt 104 is moved to the carriage 98. The carriage 98 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 101.

一方、給紙カセット93にセットした用紙92を液滴吐出ヘッド1に下方側に搬送するために、給紙カセット93から用紙92を分離給装する給紙ローラー105及びフリクションパッド106と、用紙92を案内するガイド部材107と、給紙された用紙92を反転させて搬送する搬送ローラー108と、この搬送ローラー108の周面に押し付けられる搬送コロ109及び搬送ローラー108からの用紙92の送り出し角度を規定する先端コロ110とを有する。搬送ローラー108は副走査モーターによってギア列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the paper 92 set in the paper feed cassette 93 downward to the droplet discharge head 1, the paper feed roller 105 and the friction pad 106 for separating and feeding the paper 92 from the paper feed cassette 93, and the paper 92 A guide member 107 that guides the sheet 92, a conveyance roller 108 that reverses and conveys the fed paper 92, a conveyance roller 109 that is pressed against the circumferential surface of the conveyance roller 108, and a feeding angle of the sheet 92 from the conveyance roller 108. And a tip roller 110 for defining. The transport roller 108 is rotationally driven through a gear train by a sub-scanning motor.

そして、キャリッジ98の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラー108から送り出された用紙92を液滴吐出ヘッド1の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材111を設けている。この印写受け部材111の用紙搬送方向下流側には、用紙92を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ112と拍車113を設け、さらに用紙92を排紙トレイ95に送り出す排紙ローラー114と拍車115と排紙経路を形成するガイド部材116、117とを配設している。   In addition, a printing receiving member 111 that is a paper guide member is provided to guide the paper 92 sent out from the transport roller 108 corresponding to the movement range of the carriage 98 in the main scanning direction on the lower side of the droplet discharge head 1. Yes. A conveyance roller 112 and a spur 113 that are rotationally driven to send the paper 92 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 111 in the paper conveyance direction, and the paper 92 is further discharged to the paper discharge tray 95. A roller 114, a spur 115, and guide members 116 and 117 that form a paper discharge path are disposed.

このインクジェット記録装置90で記録時には、キャリッジ98を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド1を駆動することにより、停止している用紙92にインクを吐出して1行分を記録し、その後、用紙92を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙92の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙92を排紙する。   When recording with the inkjet recording apparatus 90, the droplet discharge head 1 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 98, thereby discharging ink onto the stopped sheet 92 to record one line. Thereafter, after the sheet 92 is conveyed by a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 92 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the paper 92 is discharged.

また、キャリッジ98の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド1の吐出不良を回復するための回復装置を配置している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ98は印字待機中にはこの回復装置側に移動されてキャッピン手段で液滴吐出ヘッド1をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。   Further, a recovery device for recovering the ejection failure of the droplet ejection head 1 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 98. The recovery device has cap means, suction means, and cleaning means. During printing standby, the carriage 98 is moved to the recovery device side, and the droplet discharge head 1 is capped by the capping means to keep the discharge port portion in a wet state, thereby preventing discharge failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and a stable ejection state is maintained.

また、吐出不良が発生した場合等には、キャピング手段で液滴吐出ヘッド1の吐出出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともの気泡等を吸出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   Further, when a discharge failure occurs, the discharge outlet (nozzle) of the liquid droplet discharge head 1 is sealed with a capping unit, and bubbles with ink are sucked out from the discharge port by a suction unit through the tube. Ink, dust, etc. adhering to the ink are removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir installed at the lower part of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

このように、インクジェット記録装置90においては、上述の液滴吐出ヘッド1を搭載しているので、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。   As described above, since the above-described droplet discharge head 1 is mounted in the inkjet recording apparatus 90, stable ink discharge characteristics can be obtained, and image quality can be improved.

インクジェット記録装置90に液滴吐出ヘッド1を使用した場合のみならず、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド1を適用してもよい。   The droplet discharge head 1 may be applied not only to the case where the droplet discharge head 1 is used in the ink jet recording apparatus 90 but also to an apparatus that discharges droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning.

1 液滴吐出ヘッド
10 共通電極
11 個別電極
12 圧電素子
13 振動板
14 液室隔壁
15 液室
16 ノズル孔
17 流体抵抗部
18 共通液室
19 共通液室流路
30 接続孔
42 配線層
45 層間絶縁膜
46 溝
47,47a,47b 接合部
48,48a,48b 接合部
49 接着剤
50 パッシベーション膜
61 凹形状
66 液滴供給口
67 ザグリ
90 インクジェット記録装置
91 印字機構部
92 記録媒体(用紙)
93 給紙カセット
94 手差しトレイ
95 排紙トレイ
96 主ガイドロッド
97 従ガイドロッド
98 キャリッジ
99 インクカートリッジ
100 アクチュエータ基板
101 主走査モーター
102 駆動プーリ
103 従動プーリ
104 タイミングベルト
105 給紙ローラー
106 フリクションパッド
107 ガイド部材
108 搬送ローラー
109 搬送コロ
110 先端コロ
111 印写受け部材
112 搬送コロ
113 拍車
114 排紙ローラー
115 拍車
116,117 ガイド部材
200 支持基板
300 ノズル基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 10 Common electrode 11 Individual electrode 12 Piezoelectric element 13 Diaphragm 14 Liquid chamber partition 15 Liquid chamber 16 Nozzle hole 17 Fluid resistance part 18 Common liquid chamber 19 Common liquid chamber flow path 30 Connection hole 42 Wiring layer 45 Interlayer insulation Film 46 Grooves 47, 47a, 47b Joint portions 48, 48a, 48b Joint portion 49 Adhesive 50 Passivation film 61 Concave shape 66 Droplet supply port 67 Counterbore 90 Inkjet recording device 91 Printing mechanism portion 92 Recording medium (paper)
93 Paper feed cassette 94 Manual feed tray 95 Paper discharge tray 96 Main guide rod 97 Subordinate guide rod 98 Carriage 99 Ink cartridge 100 Actuator substrate 101 Main scanning motor 102 Drive pulley 103 Driven pulley 104 Timing belt 105 Paper feed roller 106 Friction pad 107 Guide member 108 Conveying roller 109 Conveying roller 110 End roller 111 Printing receiving member 112 Conveying roller 113 Spur 114 Discharge roller 115 Spur 116,117 Guide member 200 Support substrate 300 Nozzle substrate

特開2013−163341号公報JP2013-163341A 特開2014−151537号公報JP 2014-151537 A

Claims (10)

ノズル孔を有するノズル基板と、
前記ノズル孔に通じる液室及び液室隔壁を有する流路形成層、前記液室の壁面の一部を構成する振動板、並びに前記振動板の前記液室とは反対面に配置された圧電素子を有するアクチュエータ基板と、
前記圧電素子に対向する部分に空隙が形成され、前記アクチュエータ基板に接着剤によって接合される支持基板と、を備え、
前記アクチュエータ基板および前記支持基板は、互いに接合または接触する接合部を有し、
前記アクチュエータ基板の接合部は、前記振動板からの高さの異なる二以上の接合部からなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle substrate having nozzle holes;
A flow path forming layer having a liquid chamber and a liquid chamber partition wall communicating with the nozzle hole, a vibration plate constituting a part of the wall surface of the liquid chamber, and a piezoelectric element disposed on the surface of the vibration plate opposite to the liquid chamber An actuator substrate having
A gap is formed in a portion facing the piezoelectric element, and a support substrate bonded to the actuator substrate by an adhesive, and
The actuator substrate and the support substrate have joints that join or contact each other;
The droplet discharge head, wherein the joint portion of the actuator substrate includes two or more joint portions having different heights from the diaphragm.
前記アクチュエータ基板の前記接合部は、該アクチュエータ基板に形成される層の一部または全部と同じ層からなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the joint portion of the actuator substrate is made of the same layer as a part or all of the layers formed on the actuator substrate. 前記アクチュエータ基板の前記接合部は、前記圧電素子が設置される周囲の部分である第一接合部と、その他の部分である第二接合部と、からなり、
前記第一接合部の前記振動板からの高さが、前記第二接合部の前記振動板からの高さよりも低いことを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。
The joint portion of the actuator substrate includes a first joint portion that is a peripheral portion where the piezoelectric element is installed, and a second joint portion that is another portion,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein a height of the first joint portion from the diaphragm is lower than a height of the second joint portion from the diaphragm.
前記第一接合部は、前記第二接合部よりも接着剤の厚さが厚くなっていることを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。   4. The droplet discharge head according to claim 3, wherein the first joint portion is thicker than the second joint portion. 前記第二接合部には、接着剤が塗布されていないことを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 3, wherein an adhesive is not applied to the second joint portion. 前記第二接合部と対向する前記支持基板の接合部に一または二以上の溝を設けたことを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 3, wherein one or more grooves are provided in a joint portion of the support substrate facing the second joint portion. 前記第一接合部、および/または該第一接合部と対向する前記支持基板の接合部は、テーパー形状またはラウンド形状を有することを特徴とする請求項3から6までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid according to any one of claims 3 to 6, wherein the first joint portion and / or the joint portion of the support substrate facing the first joint portion has a tapered shape or a round shape. Drop ejection head. 前記第一接合部、および/または該第一接合部と対向する前記支持基板の接合部に、凹部が設けられていることを特徴とする請求項3から7までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet according to any one of claims 3 to 7, wherein a concave portion is provided in the first joint portion and / or the joint portion of the support substrate facing the first joint portion. Discharge head. 液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクと、が一体となっている液体カートリッジにおいて、
前記液滴吐出ヘッドが請求項1から8までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
A droplet discharge head;
In a liquid cartridge integrated with an ink tank for supplying a recording liquid to the droplet discharge head,
A liquid cartridge, wherein the droplet discharge head is the droplet discharge head according to claim 1.
請求項1から8までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッドまたは請求項9に記載の液体カートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the liquid droplet ejection head according to claim 1 or the liquid cartridge according to claim 9.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017144625A (en) * 2016-02-17 2017-08-24 株式会社リコー Liquid emission head, liquid emission unit and liquid emission device
JP2019150991A (en) * 2018-03-01 2019-09-12 株式会社リコー Liquid discharge head, liquid discharge unit, and liquid discharge device
JP7463822B2 (en) 2019-07-30 2024-04-09 株式会社リコー Piezoelectric element substrate, liquid ejection head, liquid ejection unit, liquid ejection device, and bonded substrate

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5752303A (en) * 1993-10-19 1998-05-19 Francotyp-Postalia Ag & Co. Method for manufacturing a face shooter ink jet printing head
JP2007050551A (en) * 2005-08-15 2007-03-01 Seiko Epson Corp Liquid jetting head and liquid jetting apparatus
JP2010105391A (en) * 2008-09-30 2010-05-13 Fujifilm Corp Droplet jetting head, method of manufacturing droplet jetting head, and droplet jetting apparatus equipped with droplet jetting head
JP2014117915A (en) * 2012-12-18 2014-06-30 Seiko Epson Corp Liquid jet head and liquid jet device
JP2014172352A (en) * 2013-03-12 2014-09-22 Ricoh Co Ltd Liquid droplet discharge head, liquid droplet discharge cartridge and liquid droplet discharge device
JP2014213480A (en) * 2013-04-23 2014-11-17 株式会社リコー Liquid droplet discharge head and image forming apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5752303A (en) * 1993-10-19 1998-05-19 Francotyp-Postalia Ag & Co. Method for manufacturing a face shooter ink jet printing head
JP2007050551A (en) * 2005-08-15 2007-03-01 Seiko Epson Corp Liquid jetting head and liquid jetting apparatus
JP2010105391A (en) * 2008-09-30 2010-05-13 Fujifilm Corp Droplet jetting head, method of manufacturing droplet jetting head, and droplet jetting apparatus equipped with droplet jetting head
JP2014117915A (en) * 2012-12-18 2014-06-30 Seiko Epson Corp Liquid jet head and liquid jet device
JP2014172352A (en) * 2013-03-12 2014-09-22 Ricoh Co Ltd Liquid droplet discharge head, liquid droplet discharge cartridge and liquid droplet discharge device
JP2014213480A (en) * 2013-04-23 2014-11-17 株式会社リコー Liquid droplet discharge head and image forming apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017144625A (en) * 2016-02-17 2017-08-24 株式会社リコー Liquid emission head, liquid emission unit and liquid emission device
JP2019150991A (en) * 2018-03-01 2019-09-12 株式会社リコー Liquid discharge head, liquid discharge unit, and liquid discharge device
JP7010062B2 (en) 2018-03-01 2022-01-26 株式会社リコー Liquid discharge head, liquid discharge unit and device for discharging liquid
JP7463822B2 (en) 2019-07-30 2024-04-09 株式会社リコー Piezoelectric element substrate, liquid ejection head, liquid ejection unit, liquid ejection device, and bonded substrate

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