JP2017071191A - Droplet discharge head, image formation device and manufacturing method of droplet discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge head, an image forming apparatus, and a method for manufacturing a droplet discharge head.
従来、インクジェット記録装置に使用され、画像形成用の液滴（インク滴）を吐出するノズル孔に連通する圧力発生室内の圧力を変化させてノズル孔から液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドが知られている。
例えば、特許文献１には、下電極、圧電体（以下、圧力発生用圧電体という。）及び上電極からなる圧電素子を備える液滴吐出ヘッドが開示されている。その液滴吐出ヘッドでは、圧電素子の変位が上記圧力発生室の壁面の一部を構成する振動板を介して圧力発生室内の圧力を変化させ、圧力発生室内に満たされた液体が液滴として上記ノズル孔から吐出される。そして、機械的強度を高めるため、圧力発生室の圧力付与に寄与しないダミー圧電素子の圧電体（以下、非圧力発生用圧電体という。）が設けられている。圧電体層を下電極上に形成し、その圧電体層のうち圧力発生用圧電体を形成する領域の外周に沿ってダイシングすることで圧電体層を除いて分離部を形成し、圧力発生用圧電体を周囲の非圧力発生用圧電体とする領域から分離している。さらに、その分離部は、圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四つの角部で、四角形の各辺の両端から外側の非圧力発生用圧電体の部分にまで延び出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a droplet discharge head that is used in an ink jet recording apparatus and changes the pressure in a pressure generation chamber communicating with a nozzle hole that discharges an image forming droplet (ink droplet) to discharge the droplet from the nozzle hole is known. It has been.
For example, Patent Document 1 discloses a droplet discharge head including a piezoelectric element including a lower electrode, a piezoelectric body (hereinafter referred to as a pressure generating piezoelectric body), and an upper electrode. In the droplet discharge head, the displacement of the piezoelectric element changes the pressure in the pressure generation chamber via a diaphragm that forms part of the wall surface of the pressure generation chamber, and the liquid filled in the pressure generation chamber is converted into droplets. It is discharged from the nozzle hole. In order to increase the mechanical strength, a piezoelectric body of a dummy piezoelectric element that does not contribute to the application of pressure in the pressure generation chamber (hereinafter referred to as a non-pressure generating piezoelectric body) is provided. A piezoelectric layer is formed on the lower electrode, and a dicing section is formed along the outer periphery of the piezoelectric layer for forming the pressure generating piezoelectric member, thereby forming a separation portion excluding the piezoelectric layer and generating pressure. The piezoelectric body is separated from the surrounding area as a non-pressure generating piezoelectric body. Further, the separation part is four corners of a quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric body, and extends from both ends of each side of the quadrangle to the outer non-pressure generating piezoelectric part.
上記特許文献１に開示の液滴吐出ヘッドによれば、上記分離部が圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺全てで両端が四つの角部の外側の非圧力発生用圧電体の部分まで延び出しているため、その延び出した分だけ機械的強度が劣っていた。 According to the droplet discharge head disclosed in Patent Document 1, the non-pressure generating piezoelectric material portion is located on all four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric material and both ends are outside the four corners. Therefore, the mechanical strength was inferior to that extent.
上述した課題を解決するために、ノズル孔に連通する圧力発生室内の圧力変化を生じさせる圧力発生用圧電体と、前記圧力発生室内の圧力変化を生じさせない非圧力発生用圧電体と、前記圧力発生用圧電体と前記非圧力発生用圧電体とを分離する分離部とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記分離部は、前記圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺のうち少なくとも一辺について、その一辺と交わる他の辺とで構成する角部で止めていることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problem, a pressure generating piezoelectric body that causes a pressure change in a pressure generating chamber communicating with a nozzle hole, a non-pressure generating piezoelectric body that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber, and the pressure In the liquid droplet ejection head including a separation unit that separates the generation piezoelectric member and the non-pressure generation piezoelectric member, the separation unit is provided on at least one of the four sides of a quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generation piezoelectric member. , And is stopped at a corner portion formed by the other side intersecting with the one side.
本発明によれば、液滴吐出ヘッドの機械的強度の低下を抑制できるという特有の効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a specific effect that a drop in the mechanical strength of the droplet discharge head can be suppressed.
はじめに、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の構成について図面を参照して説明する。図１はインクジェット記録装置の構成を示す斜視図、図２はインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図１及び図２に示す本実施形態のインクジェット記録装置１００は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１を備えている。このキャリッジ１０１に搭載したインクジェットヘッド１及びインクジェットヘッド１に対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される印字機構部１０３等を収納している。装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録材Ｐを積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着されている。また、記録材Ｐを手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５を有している。給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録材Ｐを取り込み、印字機構部１０３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。なお、記録材Ｐは、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の材質の媒体を含むものとする。
First, the configuration of an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head that is an example of a droplet discharge head according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an ink jet recording apparatus, and FIG. 2 is a side view of a mechanism portion of the ink jet recording apparatus.
The ink jet recording apparatus 100 of this embodiment shown in FIGS. 1 and 2 includes a carriage 101 that can move in the main scanning direction inside the apparatus main body. An ink jet head 1 mounted on the carriage 101 and a print mechanism 103 including an ink cartridge 102 for supplying ink to the ink jet head 1 are accommodated. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 104 in which a large number of recording materials P can be stacked from the front side is detachably attached to the lower part of the apparatus main body. In addition, a manual feed tray 105 that is opened to manually feed the recording material P is provided. The recording material P fed from the paper feed cassette 104 or the manual feed tray 105 is taken in, and after a required image is recorded by the printing mechanism unit 103, the paper is discharged to a paper discharge tray 106 mounted on the rear side. The recording material P includes a medium made of a material such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics.
印字機構部１０３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持する。このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド１を複数のインク吐出口（ノズル孔）を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０１にはインクジェットヘッド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１０２を交換可能に装着している。 The printing mechanism 103 holds the carriage 101 slidably in the main scanning direction with a main guide rod 107 and a sub guide rod 108 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 101 includes an inkjet head 1 that ejects ink droplets of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk), and a plurality of ink ejection openings (nozzle holes) in the main scanning direction. They are arranged in the orthogonal sub-scanning direction and mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. In addition, each ink cartridge 102 for supplying ink of each color to the inkjet head 1 is replaceably mounted on the carriage 101.
インクカートリッジ１０２は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１へインクを供給する供給口が設けられている。内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド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、インクジェットヘッド１としては各色毎に液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズル孔を有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。 The ink cartridge 102 is provided with an atmosphere port communicating with the atmosphere at the upper side and a supply port for supplying ink to the inkjet head 1 at the lower side. A porous body filled with ink is provided inside, and the ink supplied to the inkjet head 1 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, as the inkjet head 1, a droplet discharge head is used for each color, but a single droplet discharge head having nozzle holes for discharging ink droplets of each color may be used.
ここで、キャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９ａで回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装している。このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定し、主走査モータ１０９ａの正逆回転によりキャリッジ１０１が往復に走査される。 Here, the carriage 101 is slidably fitted to the main guide rod 107 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the secondary guide rod 108 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). doing. In order to move and scan the carriage 101 in the main scanning direction, a timing belt 112 is stretched between a driving pulley 110 and a driven pulley 111 that are rotationally driven by a main scanning motor 109a. The timing belt 112 is fixed to the carriage 101, and the carriage 101 is reciprocally scanned by forward and reverse rotation of the main scanning motor 109a.
一方、給紙カセット１０４にセットした記録材Ｐをインクジェットヘッド１の下方側に搬送する。このために、給紙カセット１０４から記録材Ｐを分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、記録材Ｐを案内するガイド部材１１５と、給紙された記録材Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ１１６とを備えている。更に、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録材Ｐの送り出し角度を規定する先端コロ１１８とを有する。搬送ローラ１１６は副走査モータ１０９ｂによってギヤ列を介して回転駆動される。 On the other hand, the recording material P set in the paper feed cassette 104 is conveyed to the lower side of the inkjet head 1. For this purpose, the feeding roller 113 and the friction pad 114 for separating and feeding the recording material P from the paper feeding cassette 104, the guide member 115 for guiding the recording material P, and the fed recording material P are reversed and conveyed. And a conveying roller 116 to be provided. Further, a conveyance roller 117 pressed against the circumferential surface of the conveyance roller 116 and a leading end roller 118 for defining a feeding angle of the recording material P from the conveyance roller 116 are provided. The conveyance roller 116 is rotationally driven via a gear train by the sub-scanning motor 109b.
そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録材Ｐをインクジェットヘッド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１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録材Ｐを排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１を設けている。さらには、記録材Ｐを排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５、１２６とを配設している。 In addition, a printing receiving member 119 that is a paper guide member is provided to guide the recording material P fed from the transport roller 116 corresponding to the range of movement of the carriage 101 in the main scanning direction on the lower side of the inkjet head 1. . A conveyance roller 120 and a spur 121 that are rotationally driven to send the recording material P in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 119 in the paper conveyance direction. Further, a discharge roller 123 and a spur 124 for feeding the recording material P to the discharge tray 106, and guide members 125 and 126 for forming a discharge path are provided.
このインクジェット記録装置１００で記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１を駆動することにより、停止している記録材Ｐにインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録材Ｐを所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または記録材Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録材Ｐを排紙する。 During recording by the inkjet recording apparatus 100, the inkjet head 1 is driven according to the image signal while moving the carriage 101, thereby ejecting ink onto the recording material P that has been stopped to record one line, and thereafter Then, after the recording material P 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 recording material P reaches the recording area, the recording operation is terminated and the recording material P is discharged.
また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド１の吐出不良を回復するための維持回復装置１２７を配置している。維持回復装置１２７はそれぞれ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１０１は印字待機中には維持回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段でインクジェットヘッド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の乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインクの粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。 Further, a maintenance / recovery device 127 for recovering the ejection failure of the inkjet head 1 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage 101. The maintenance / recovery device 127 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 101 is moved to the maintenance / recovery device 127 side during printing standby, and the ink jet head 1 is capped by the capping unit to keep the ejection port portion in a wet state, thereby preventing ejection failure due to drying of the ink. Further, by discharging ink that is not related to recording during recording or the like, the viscosity of ink at all of the discharge ports is made constant, and stable discharge performance is maintained.
更に、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でインクジェットヘッド１の吐出口（ノズル孔）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に気泡等を吸い出す。これにより、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 port (nozzle hole) of the inkjet head 1 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port through the tube with a suction unit. As a result, the ink, dust, etc. adhering to the ejection port surface 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.
次に、液滴吐出ヘッドについて概説する。
液滴吐出ヘッドの吐出方式として、圧力発生室の一面を形成する振動板を電気機械変換素子としての圧電素子により変形させて吐出圧力を発生させ、ノズル孔より液滴を吐出させるものがある。この方式は、多様な液滴に対応できる点で、サーマル方式に対し優位性がある。また、この吐出方式の液滴吐出ヘッドについて、高集積化のために、リソグラフィー法を用いて圧電素子等を形成するものが広く用いられている。このような液滴吐出ヘッドでは、圧電素子の駆動をノズル孔ごと個別に行うために、上電極または下電極のどちらかをノズルごとの個別に分離している。圧電体については分離しなくても変形はするが、圧電体を効率良く変形させるために、圧電体もノズル孔ごと個別に分離加工することが望ましい。その分離加工方法として、圧電体を基板全面に形成したのち、エッチングにより個別に分離する方法が一般的に用いられている。
Next, the droplet discharge head will be outlined.
As a discharge method of a droplet discharge head, there is a method in which a diaphragm that forms one surface of a pressure generation chamber is deformed by a piezoelectric element as an electromechanical conversion element to generate discharge pressure, and a droplet is discharged from a nozzle hole. This method is superior to the thermal method in that it can handle various droplets. In addition, with respect to the droplet discharge head of this discharge method, a device that forms a piezoelectric element or the like using a lithography method is widely used for high integration. In such a droplet discharge head, in order to drive the piezoelectric element individually for each nozzle hole, either the upper electrode or the lower electrode is individually separated for each nozzle. Although the piezoelectric body is deformed without being separated, in order to efficiently deform the piezoelectric body, it is desirable that the piezoelectric body is also individually separated for each nozzle hole. As a separation processing method, a method is generally used in which a piezoelectric body is formed on the entire surface of the substrate and then individually separated by etching.
このような液滴吐出ヘッドに対して、ノズル孔密度の高密度化、吐出特性の高精度化が求められており、そのため、圧電体の分離加工においても、高密度、高精度加工が要求されている。それを実現するために、液滴吐出ヘッドの圧電体の分離加工については、近年ではドライエッチングによって行われることが多い。圧電体としては、一般的には、圧電特性の良好なＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。このＰＺＴ膜は、圧電特性は良好なものの、ドライエッチングに対しては、反応生成物の蒸気圧が低く、その結果エッチングレートが小さく、ドライエッチングが困難であった。 For such a droplet discharge head, there is a demand for higher nozzle hole density and higher discharge characteristics. For this reason, high-density and high-precision processing is also required in piezoelectric material separation processing. ing. In order to realize this, separation processing of the piezoelectric body of the droplet discharge head is often performed by dry etching in recent years. As the piezoelectric body, generally, PZT (lead zirconate titanate) having excellent piezoelectric characteristics is used. Although this PZT film has good piezoelectric properties, the dry product has a low vapor pressure of the reaction product, resulting in a low etching rate and difficulty in dry etching.
それに対し、近年、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）等の高密度ブラズマ源を用いたエッチング装置が開発され、それにより、実用的な加工時間で、ＰＺＴのドライエッチング加工が可能となった。ただし、ＰＺＴは、材料的に、反応生成物の蒸気圧が低いことには変わりなく、それにより反応性生物が大量にエッチングチャンバー壁に付着する。しかも、その物質がある程度の導電性を有しているため、エッチングチャンバー壁への付着量が多くなってくると、電力供給源であるコイルからの電力が遮蔽されてしまい、エッチングがされなくなるという課題がある。また、付着物が厚くなるとエッチングチャンバー壁から剥がれて、パターン欠陥を生じさせるという課題もある。その課題に対しては、付着物の厚さが不具合の生じる厚さになる前に、エッチングチャンバー壁についた付着物を除去することで対応しているが、その手間がかかることと、その間エッチング装置が使えなくなり生産性が落ちることが、コストアップ要因となっている。 On the other hand, in recent years, an etching apparatus using a high-density plasma source such as inductively coupled plasma (ICP) has been developed, and PZT can be dry-etched in a practical processing time. . However, PZT is not changed in material because the vapor pressure of the reaction product is low, which causes a large amount of reactive organisms to adhere to the etching chamber wall. Moreover, since the substance has a certain degree of conductivity, if the amount of adhesion to the etching chamber wall increases, the power from the coil that is the power supply source is shielded and etching is not performed. There are challenges. In addition, when the deposit becomes thick, there is a problem that it peels off from the etching chamber wall and causes a pattern defect. The problem is dealt with by removing the deposit on the etching chamber wall before the thickness of the deposit becomes a thickness that causes a problem, but it takes time and etching. The loss of productivity due to the inability to use the equipment is a cause of cost increase.
次に、液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて説明する。
図３は、インクジェットヘッド１の分解斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ’線断面図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ’線断面図である。なお、図３、図４及び図５には、いずれも便宜上一部分のみ図示している。実際には、多数のノズル孔、例えば１列あたり３００個以上のノズル孔を有し、その列を複数列配置した構成とする。そのノズル孔列数もこれに限ったものではない。また、ドライバＩＣ、配線や電極端子の数もこれに限ったものではない。
Next, an inkjet head as a droplet discharge head will be described.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the inkjet head 1. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. In FIGS. 3, 4 and 5, only a part is shown for convenience. Actually, the nozzle has a number of nozzle holes, for example, 300 or more nozzle holes per row, and a plurality of the rows are arranged. The number of nozzle hole rows is not limited to this. Further, the number of driver ICs, wirings, and electrode terminals is not limited to this.
図１、図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１は、第１基板１０、第２基板２０及びノズル板４０を互いに接合して構成されている。第１基板１０は、保護基板であり、剛性や強度が十分でエッチング加工し易い材料、例えば単結晶シリコンを用いることが好ましい。第１基板１０には、第２基板２０上に形成される圧電素子２２の動作を妨げないための振動空間１１が凹部加工して形成されている。さらに、第１基板１０には、液供給路１７と、ドライバＩＣ５０を実装するＩＣ実装空間１８と、外部との電気的接続を行うための電気的接続空間１９とが第１基板１０を貫通して形成されている。液供給路１７、ＩＣ実装空間１８及び電気的接続空間１９は、ＩＣＰをプラズマ源とした、所謂ディープシリコンエッチャーを利用して形成する。 As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the inkjet head 1 is configured by bonding a first substrate 10, a second substrate 20, and a nozzle plate 40 to each other. The first substrate 10 is a protective substrate, and it is preferable to use a material that has sufficient rigidity and strength and is easily etched, such as single crystal silicon. In the first substrate 10, a vibration space 11 is formed by recess processing so as not to hinder the operation of the piezoelectric element 22 formed on the second substrate 20. Further, the first substrate 10 has a liquid supply path 17, an IC mounting space 18 for mounting the driver IC 50, and an electrical connection space 19 for electrical connection with the outside penetrating the first substrate 10. Is formed. The liquid supply path 17, the IC mounting space 18 and the electrical connection space 19 are formed using a so-called deep silicon etcher using ICP as a plasma source.
第２基板２０は、流路形成基板であって、第１基板１０と同じく単結晶シリコン基板を用いている。このように、第１基板１０と同じ材料を用いることで、熱膨張差によるストレス、反り等の発生が起きないようにしている。第２基板２０の第１基板１０側の面には、振動板２１、振動板２１上には空隙である圧力発生室３１に対応して電気機械変換素子としての圧電素子２２が形成されている。その圧電素子２２は、共通電極である下電極２２ａと、圧力発生用圧電体としての圧電体２２ｂと、個別電極である上電極２２ｃとからなり、圧電体２２ｂが変形することで圧力発生室３１の一部壁面を構成する振動板２１の面を変位させる。圧電素子２２は、圧力発生室内の圧力変化を生じさせる圧電素子である。その圧電素子２２上には、絶縁膜２４が形成され、圧電素子２２の吸湿防止及び配線２５と下電極２２ａとの電気的な短絡防止の役割を果たしている。そして、隣り合う圧電素子２２の間には、圧力発生室内の圧力変化を生じさせない圧電体ダミー２３が設けられている。圧電素子２２の圧電体２２ｂと非圧力発生用圧電体としての圧電体ダミー２３との間には、それら圧電体を分離する分離部２８が形成されている。 The second substrate 20 is a flow path forming substrate, and a single crystal silicon substrate is used similarly to the first substrate 10. As described above, by using the same material as that of the first substrate 10, it is possible to prevent the occurrence of stress, warpage, and the like due to the difference in thermal expansion. On the surface of the second substrate 20 on the first substrate 10 side, a piezoelectric element 22 as an electromechanical conversion element is formed on the vibration plate 21 corresponding to the pressure generating chamber 31 that is a gap. . The piezoelectric element 22 includes a lower electrode 22a that is a common electrode, a piezoelectric body 22b that is a pressure generating piezoelectric body, and an upper electrode 22c that is an individual electrode, and the pressure generating chamber 31 is deformed by the deformation of the piezoelectric body 22b. The surface of the diaphragm 21 constituting a part of the wall surface is displaced. The piezoelectric element 22 is a piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generating chamber. An insulating film 24 is formed on the piezoelectric element 22 and plays a role of preventing moisture absorption of the piezoelectric element 22 and preventing an electrical short circuit between the wiring 25 and the lower electrode 22a. A piezoelectric dummy 23 that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber is provided between adjacent piezoelectric elements 22. A separation portion 28 for separating the piezoelectric bodies is formed between the piezoelectric body 22b of the piezoelectric element 22 and the piezoelectric dummy 23 as a non-pressure generating piezoelectric body.
また、絶縁膜２４には、下電極２２ａ及び上電極２２ｃの接続部にて接続孔が開けられ、接続孔を介してそれぞれ配線２５と接続されている。配線２５の電極との接続部の反対側は、電極端子２７となっている。さらに、配線２５の材質によっては、配線２５を保護するためにパッシベーション膜によって配線２５を覆ってもよい。この場合には、電極端子２７の部分では、パッシベーション膜を開口する。 In addition, a connection hole is formed in the insulating film 24 at a connection portion between the lower electrode 22a and the upper electrode 22c, and is connected to the wiring 25 through the connection hole. An electrode terminal 27 is provided on the opposite side of the connection portion between the wiring 25 and the electrode. Furthermore, depending on the material of the wiring 25, the wiring 25 may be covered with a passivation film in order to protect the wiring 25. In this case, a passivation film is opened in the electrode terminal 27 portion.
また、配線２５上に電極端子２７とドライバＩＣ５０側の電極端子が接合するように、ドライバＩＣ５０がフリップチップ実装されている。そのフリップチップ実装部とその周辺では、ドライバＩＣ５０と第２基板２０の隙間を埋めるように、アンダーフィル剤が注入、封止され、信頼性（接合強度、耐湿性）を確保している。また、第２基板２０には、各ノズル／圧電素子に対応して、液供給部、流体抵抗部、圧力発生室３１からなる液流路がフォトリソ／エッチングプロセスにより一体的に形成されている。第１基板１０と第２基板２０とは接着剤により貼り合わされている。圧電素子２２は、変形動作を妨げられないように、第１基板１０に形成された振動空間１１内に封止され、耐環境性が確保されている。 The driver IC 50 is flip-chip mounted on the wiring 25 so that the electrode terminal 27 and the electrode terminal on the driver IC 50 side are joined. In the flip chip mounting portion and its periphery, an underfill agent is injected and sealed so as to fill a gap between the driver IC 50 and the second substrate 20 to ensure reliability (bonding strength and moisture resistance). In addition, a liquid flow path including a liquid supply unit, a fluid resistance unit, and a pressure generation chamber 31 is integrally formed on the second substrate 20 by a photolithographic / etching process corresponding to each nozzle / piezoelectric element. The first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded together with an adhesive. The piezoelectric element 22 is sealed in the vibration space 11 formed in the first substrate 10 so that the deformation operation is not hindered, and environmental resistance is ensured.
液流路内壁や液供給路１７、接着剤の露出部、第１基板１０及び第２基板２０のそれぞれの接合面と反対側には、耐液性保護膜が成膜され、吐出液が触れて腐食するのを防止している。ここで、耐液性保護膜は、吐出液に対する耐性が高く、濡れ性も良好で、かつ、接着剤との接着強度も確保可能な、ＳｉＴａＯｘ膜を用いた。 A liquid-resistant protective film is formed on the inner wall of the liquid flow path, the liquid supply path 17, the exposed portion of the adhesive, and the side opposite to the bonding surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 20. To prevent corrosion. Here, as the liquid-resistant protective film, a SiTaOx film that has high resistance to the discharged liquid, good wettability, and can secure adhesive strength with an adhesive is used.
ノズル板４０には、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス等を使用することができる。本例におけるノズル板４０では、厚さが３０［μｍ］のステンレスをプレス加工にてノズル孔４１を開口し、その後ノズル孔４１の吐出側の面に、撥液膜としてフッ素系の樹脂を蒸着にて成膜している。そのノズル板４０と第２基板２０とは、接着剤にて貼り合わせている。 For the nozzle plate 40, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, stainless steel or the like can be used. In the nozzle plate 40 in this example, the nozzle hole 41 is opened by pressing stainless steel with a thickness of 30 [μm], and then a fluorine-based resin is deposited on the discharge side surface of the nozzle hole 41 as a liquid repellent film. The film is formed. The nozzle plate 40 and the second substrate 20 are bonded together with an adhesive.
第２基板２０の一端付近には、液滴吐出ヘッドを搭載するヘッド本体との電気的接続部である複数の電極端子２７が配置されている。その部分には、第２基板２０を貫通する開口が形成されている。配線部材５２側の接続端子５３と第２基板２０側の電極端子２７が、異方性導電膜及び電極端子２７上に形成されたバンプを介して接続されている。 Near one end of the second substrate 20, a plurality of electrode terminals 27 that are electrical connection portions with a head body on which a droplet discharge head is mounted are arranged. In that portion, an opening penetrating the second substrate 20 is formed. The connection terminal 53 on the wiring member 52 side and the electrode terminal 27 on the second substrate 20 side are connected via an anisotropic conductive film and a bump formed on the electrode terminal 27.
次に、本発明の特徴部である本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおける圧電体のパターンについて説明する。
図６は、本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける圧電体のパターン部分のみを示す平面図である。図７は、従来の液滴吐出ヘッドにおける圧電体のパターン部分のみを示す平面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおける圧電体のパターンでは、ノズル孔に連通する圧力発生室内の圧力変化を生じさせる圧力発生用圧電体としての圧電素子２２となる部分にのみ圧電体を残すのではなく、圧力発生室内の圧力変化を生じさせない非圧力発生用圧電体としての圧電体ダミー２３を残存させている。圧電素子２２の圧電体２２ｂの外周には分離部２８が形成され、その分離部２８によって圧電体２２ｂと圧電体ダミー２３とを分離している。そして、圧電体ダミー２３において、液供給路１７が形成される部分については、予めその部分を抜いておく。このような圧電体のパターンとすることにより、圧電体の層をエッチングする開口面積を大幅に小さくすることができる。これに対し、図７に示すように、従来の圧電体のパターンでは、圧電体の層のうち、圧電体２２ｂのみを残存させて、それ以外の部分はエッチングして除去している。
Next, the pattern of the piezoelectric body in the droplet discharge head according to the present embodiment, which is a feature of the present invention, will be described.
FIG. 6 is a plan view showing only the pattern portion of the piezoelectric body in the liquid droplet ejection head of this embodiment. FIG. 7 is a plan view showing only a pattern portion of a piezoelectric body in a conventional droplet discharge head.
As shown in FIG. 6, in the piezoelectric body pattern in the liquid droplet ejection head according to the present embodiment, a portion that becomes a piezoelectric element 22 as a pressure generating piezoelectric body that causes a pressure change in the pressure generating chamber communicating with the nozzle hole. The piezoelectric dummy 23 as a non-pressure generating piezoelectric body that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber is left instead of leaving the piezoelectric body alone. A separation portion 28 is formed on the outer periphery of the piezoelectric body 22 b of the piezoelectric element 22, and the piezoelectric body 22 b and the piezoelectric dummy 23 are separated by the separation portion 28. In the piezoelectric dummy 23, the portion where the liquid supply path 17 is formed is removed in advance. With such a piezoelectric pattern, the opening area for etching the piezoelectric layer can be greatly reduced. On the other hand, as shown in FIG. 7, in the conventional piezoelectric material pattern, only the piezoelectric material 22b remains in the piezoelectric material layer, and other portions are removed by etching.
次に、チップ１／４の領域について、従来例の構成におけるエッチング領域面積と本実施例の構成におけるエッチング領域面積との比較を行った。基本レイアウトは、生産準備中の液吐出ヘッドである。チップレイアウトは、概ねチップの１／４の領域が４つ並んでいる構成（ミラー反転部有り）とする。図８に示すウェハ内に上記チップを複数（面積的に配置可能なだけ）、実際には３２［チップ／６インチ］のウェハを配置している。図９に示すチップ１／４領域について、従来例の開口面積と本実施例の開口面積との比較をすることで、ウェハ全体の比較ができる。なお、圧電体／加圧液室等は、３２０チャネル／（１／４チップ＝１列）配置している。 Next, for the region of the chip 1/4, the etching region area in the configuration of the conventional example was compared with the etching region area in the configuration of this example. The basic layout is a liquid discharge head in preparation for production. The chip layout has a configuration in which approximately four quarters of a chip are arranged (with a mirror inversion unit). In the wafer shown in FIG. 8, a plurality of the above chips (as much as possible in terms of area) are arranged, and actually a 32 [chip / 6 inch] wafer is arranged. By comparing the opening area of the conventional example and the opening area of the present embodiment with respect to the chip ¼ region shown in FIG. 9, the entire wafer can be compared. The piezoelectric body / pressurized liquid chamber and the like are arranged at 320 channels / (1/4 chip = 1 row).
エッチング領域を比較すると、エッチング面積比率（本実施例／従来例）は０．１１である。エッチング面積比率（従来例／本実施例）は９．０６であった。よって、本実施例の構成では、従来例の構成に比べて、約１１［％］＝約１／９のエッチング面積となった。 When etching regions are compared, the etching area ratio (this example / conventional example) is 0.11. The etching area ratio (conventional example / this example) was 9.06. Therefore, in the configuration of this example, the etching area was about 11 [%] = about 1/9 compared to the configuration of the conventional example.
以下に、詳細に説明すると、チップ１／４領域の面積は１０３．３６［ｍｍ２］である。図１０及び図１１に示すように、チップ１／４の長辺（図１０及び図１１のＸ方向）の長さは３２．３［ｍｍ］、短辺（図１０及び図１１のＹ方向）の長さは３．２［ｍｍ］である。そして、従来例の構成（圧電素子２２の圧電体２２ｂのみ配置）の圧電体エッチング面積は、図１０に示すように、チップ面積から圧電体面積を差し引いた面積とした。圧電体面積は、長辺の長さ（０．９５［ｍｍ］）と短辺の長さ（０．０４８［ｍｍ］）との積から算出した。圧電体の個数は３２０個とした。その結果、圧電体面積は、１４．５９２［ｍｍ２］となった。よって、従来例の圧電体エッチング面積は、１０３．３６［ｍｍ２］−１４．５９２［ｍｍ２］＝８８．７６８［ｍｍ２］となる。開口率は、８６［％］であった。 In more detail, the area of the chip ¼ region is 103.36 [mm 2 ]. As shown in FIGS. 10 and 11, the length of the long side (X direction in FIGS. 10 and 11) of the chip 1/4 is 32.3 [mm], and the short side (Y direction in FIGS. 10 and 11). The length of is 3.2 [mm]. Then, the piezoelectric etching area of the configuration of the conventional example (only the piezoelectric body 22b of the piezoelectric element 22 is arranged) is an area obtained by subtracting the piezoelectric body area from the chip area as shown in FIG. The piezoelectric body area was calculated from the product of the long side length (0.95 [mm]) and the short side length (0.048 [mm]). The number of piezoelectric bodies was 320. As a result, the piezoelectric body area was 14.592 [mm 2 ]. Therefore, the piezoelectric etching area of the conventional example is 103.36 [mm 2 ] -14.592 [mm 2 ] = 88.768 [mm 2 ]. The aperture ratio was 86 [%].
一方、本実施例の構成（圧電体２２ｂと圧電体ダミー２３との配置）の圧電体エッチング面積は、図１１及び図１１の拡大図である図１２に示すように、分離部の開口面積と液供給部の開口面積との合計で求めた。分離部の開口面積は、周囲長が２．０１２［ｍｍ］、開口幅が０．００８［ｍｍ］、圧電体の個数が３２０個であると、５．１５０７２［ｍｍ２］になった。液供給部の開口面積は、長辺の長さ（０．２２［ｍｍ］）と短辺の長さ（０．０６６［ｍｍ］）と個数との積で求められる。その結果、液供給部の開口面積は、４．６４６４［ｍｍ２］となった。よって、本実施例の圧電体エッチング面積は、９．７９７１２［ｍｍ２］となる。開口率は、９［％］であった。 On the other hand, as shown in FIG. 12 which is an enlarged view of FIGS. 11 and 11, the piezoelectric etching area of the configuration of this example (arrangement of the piezoelectric body 22 b and the piezoelectric dummy 23) is the opening area of the separation portion. It calculated | required in total with the opening area of a liquid supply part. The opening area of the separation portion, the peripheral length is 2.012 [mm], the opening width is 0.008 [mm], if the number of the piezoelectric body is 320, becomes 5.15072 [mm 2]. The opening area of the liquid supply unit is determined by the product of the length of the long side (0.22 [mm]), the length of the short side (0.066 [mm]) and the number. As a result, the opening area of the liquid supply part was 4.6464 [mm 2 ]. Accordingly, the piezoelectric etching area of this example is 9.97712 [mm 2 ]. The aperture ratio was 9 [%].
以上により、本実施形態によれば、ドライエッチング時に生じる反応生成物の量もそれに応じて低減され、エッチングチャンバー壁への付着物も低減できる。それにより、エッチングチャンバー壁についた付着物を除去するサイクルを大幅に（例えば９倍以上）延ばすことが可能となり、付着物除去の作業コスト、装置休止にともなう生産性の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the amount of reaction products generated during dry etching is also reduced accordingly, and deposits on the etching chamber wall can be reduced. As a result, the cycle for removing the deposits on the etching chamber wall can be greatly extended (for example, 9 times or more), and the work cost for removing deposits and the reduction in productivity due to the suspension of the apparatus can be suppressed. .
また、圧電体２２ｂと圧電体ダミー２３とは、必要最小限の幅の分離部２８により分離されている。すなわち、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、圧電体ダミー２３のノズル孔列方向に対し直交する方向の端部は、圧力発生室３３を形成する隔壁２０ａのノズル孔列方向に対し直交する方向の端部より、圧力発生室側へ突出しないように形成されている。突出してしまうと、振動板２１の剛性が変わり、振動板の変位特性が変化することになる。さらに、製造バラツキがあるため、圧電体のノズル孔列方向に対し直交する方向の幅、圧力発生室のノズル孔列方向に対し直交する方向の幅、あるいはそれらの合わせ精度が、公差範囲内でばらついても、それを満足する必要がある。なお、公差例として、圧電体加工寸法は±１［μｍ］、圧力発生室加工寸法は±２［μｍ］、それらの合わせずれは±１．５［μｍ］である。フォトリソ加工の場合、ピッチ等の寸法はマスクで決まり、プロセス上、ほとんどばらつかない。 In addition, the piezoelectric body 22b and the piezoelectric body dummy 23 are separated by a separation section 28 having a minimum necessary width. That is, as shown in FIGS. 13A, 13 </ b> B, and 13 </ b> C, the end of the piezoelectric dummy 23 in the direction orthogonal to the nozzle hole row direction is a nozzle of the partition wall 20 a that forms the pressure generating chamber 33. It is formed so as not to protrude from the end in the direction orthogonal to the hole row direction to the pressure generating chamber side. If protruding, the rigidity of the diaphragm 21 changes, and the displacement characteristics of the diaphragm change. Furthermore, due to manufacturing variations, the width of the piezoelectric body in the direction perpendicular to the nozzle hole row direction, the width of the pressure generating chamber in the direction perpendicular to the nozzle hole row direction, or their alignment accuracy is within the tolerance range. Even if it varies, it must be satisfied. As an example of tolerance, the processing dimensions of the piezoelectric body are ± 1 [μm], the processing dimensions of the pressure generating chamber are ± 2 [μm], and the misalignment thereof is ± 1.5 [μm]. In the case of photolithography, dimensions such as the pitch are determined by the mask and hardly vary in the process.
なお、圧電素子の圧電体２２ｂと圧電体ダミー２３とを分離する分離部の開口幅は、次の条件が成立するよう、必要最小限な値になっている。すなわち、分離部２８の開口幅は、加工可能な最小寸法の制約や、公差設計上からの制約で決まる。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、圧電体ダミーは、圧力変化室に重ならないことが重要である。圧電体ダミーが圧力変化室に重なると、振動板の変位を押える位置が圧力変化室側に移動することになる。その結果、振動板の剛性が変わり、振動板の変位特性が変化してしまう。製造のバラツキがあるので、圧電体幅や圧力発生室の幅、それらの合わせ精度が公差範囲内でばらついても、公差範囲におさまることが必要である。 Note that the opening width of the separating portion that separates the piezoelectric body 22b and the piezoelectric dummy 23 of the piezoelectric element is a minimum necessary value so that the following condition is satisfied. In other words, the opening width of the separation portion 28 is determined by the restriction on the minimum size that can be processed and the restriction on the tolerance design. As shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C, it is important that the piezoelectric dummy does not overlap the pressure change chamber. When the piezoelectric dummy overlaps the pressure change chamber, the position where the displacement of the diaphragm is suppressed moves to the pressure change chamber side. As a result, the rigidity of the diaphragm changes, and the displacement characteristics of the diaphragm change. Due to manufacturing variations, even if the width of the piezoelectric body, the width of the pressure generation chamber, and their alignment accuracy vary within the tolerance range, it is necessary to be within the tolerance range.
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程について説明する。
図１４は、本実施形態の液滴体吐出ヘッドの製造工程を説明する製造断面図である。
はじめに、図１３（ａ）に示すように、第２基板２０の液滴吐出方向と反対側の面に、振動板２１となる層、下電極２２ａとなる層、圧電体２２ｂや圧電体ダミーとなる層、上電極２２ｃとなる層の順で成膜する。次に、図１３（ｂ）に示すように、上電極２２ｃをパターニングし、図１３（ｃ）に示すように、圧電体２２ｂと圧電体ダミー２３をパターニングする。このように、圧力発生室内の圧力変化を生じさせる圧電体２２ｂのみを残すのではなく、圧力発生室内の圧力変化を生じさせない圧電体ダミー２３も残す。ここでは、フォトリソによりレジストパターンを形成した後、ドライエッチングにてパターニングする。圧電体２２ｂと圧電体ダミー２３とは、分離部２８によって分離されている。
Next, a manufacturing process of the droplet discharge head according to the present embodiment will be described.
FIG. 14 is a manufacturing cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment.
First, as shown in FIG. 13A, on the surface opposite to the droplet discharge direction of the second substrate 20, a layer to be the vibration plate 21, a layer to be the lower electrode 22a, a piezoelectric body 22b, a piezoelectric body dummy, The layer to be formed is formed in the order of the layer to be the upper electrode 22c. Next, as shown in FIG. 13B, the upper electrode 22c is patterned, and as shown in FIG. 13C, the piezoelectric body 22b and the piezoelectric dummy 23 are patterned. Thus, not only the piezoelectric body 22b that causes the pressure change in the pressure generation chamber is left, but also the piezoelectric body dummy 23 that does not cause the pressure change in the pressure generation chamber. Here, after forming a resist pattern by photolithography, patterning is performed by dry etching. The piezoelectric body 22b and the piezoelectric body dummy 23 are separated by a separation unit 28.
次に、図１３（ｄ）に示すように、絶縁膜２４、配線２５をパターニングする。そして、図１３（ｅ）に示すように、流路形成基板としての第２基板上に接着剤にて、保護基板としての第１基板１０を貼り合わせる。その第１基板１０には、予め、振動空間１１、液供給路やＩＣ実装空間を形成しておく。また、ＩＣ実装空間の部分には、ドライバＩＣ５０をフリップチップ実装する。その後、アンダーフィル材を第２基板２０とドライバＩＣ５０との隙間に注入、封止する。次に、図１３（ｆ）に示すように、第２基板２０の研削、研磨により所望の厚さに薄くする。本実施例においては、７５［μｍ］程度の厚さとした。そして、図１３（ｇ）に示すように、第２基板２０にフォトリソ・エッチングプロセスにより、液供給路、流体抵抗部及び圧力発生室３１の流路を形成する。ここでは、エッチングマスクにはフォトレジストを使用し、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）をプラズマ源としたいわゆるディープシリコンエッチャーにてシリコン基板である第２基板２０をエッチングして形成する。なお、原子層堆積（Atomic Layer deposition：ＡＬＤ）にて、耐液性膜を成膜する。図３のフレーム６０の接着、配線部材の接合を行う。以上により、従来のダイシング方法に比べて、直線状の分離部の延長線上に存在する圧電体ダミーの部分に分離部を形成せずに、圧電体と圧電体ダミーとを分離する分離部を容易に形成でき、機械的強度の高い液滴吐出ヘッドを製造することができる。 Next, as shown in FIG. 13D, the insulating film 24 and the wiring 25 are patterned. And as shown in FIG.13 (e), the 1st board | substrate 10 as a protective substrate is bonded together on the 2nd board | substrate as a flow-path formation board | substrate with an adhesive agent. In the first substrate 10, a vibration space 11, a liquid supply path, and an IC mounting space are formed in advance. The driver IC 50 is flip-chip mounted in the IC mounting space. Thereafter, an underfill material is injected into the gap between the second substrate 20 and the driver IC 50 and sealed. Next, as shown in FIG. 13F, the second substrate 20 is thinned to a desired thickness by grinding and polishing. In this embodiment, the thickness is about 75 [μm]. And as shown in FIG.13 (g), the flow path of a liquid supply path, a fluid resistance part, and the pressure generation chamber 31 is formed in the 2nd board | substrate 20 by the photolithographic etching process. Here, a photoresist is used as an etching mask, and the second substrate 20 which is a silicon substrate is formed by etching with a so-called deep silicon etcher using inductively coupled plasma (ICP) as a plasma source. A liquid-resistant film is formed by atomic layer deposition (ALD). Bonding of the frame 60 in FIG. 3 and bonding of the wiring members are performed. As described above, compared to the conventional dicing method, the separation part for separating the piezoelectric body and the piezoelectric body dummy can be easily formed without forming the separation part in the piezoelectric dummy part existing on the extension line of the linear separation part. Thus, a droplet discharge head having high mechanical strength can be manufactured.
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
ノズル孔４１に連通する圧力発生室３１内の圧力変化を生じさせる圧電体２２ｂ等の圧力発生用圧電体と、前記圧力発生室内の圧力変化を生じさせない圧電体ダミー２３等の非圧力発生用圧電体と、前記圧力発生用圧電体と前記非圧力発生用圧電体とを分離する分離部２８とを備えるインクジェットヘッド１等の液滴吐出ヘッドにおいて、前記分離部は、前記圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺のうち少なくとも一辺について、その一辺と交わる他の辺とで構成する角部で止めていることを特徴とするのである。
本態様では、分離部が圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺のうち少なくとも一辺についてその一辺と交わる他の辺とで構成する角部から外側に延び出していない。その結果、分離部が圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺全てで両端が四つの角部の外側から非圧力発生用圧電体の部分まで延び出している従来の構成に比べ、機械的強度が劣る部分の存在を少なく抑えられる。よって、液滴吐出ヘッドの機械的強度の低下を抑制できる。
なお、圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺のうち少なくとも一辺と交わる他辺とで構成する角部で止めて直線状の分離部を形成する方法として、例えばドライエッチングを用いることが可能である。
What was demonstrated above is an example, and there exists an effect peculiar for every following aspect.
(Aspect A)
A pressure generating piezoelectric body such as a piezoelectric body 22b that causes a pressure change in the pressure generating chamber 31 communicating with the nozzle hole 41, and a non-pressure generating piezoelectric body such as a piezoelectric dummy 23 that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber. In a droplet discharge head such as an ink jet head 1 having a body and a separating unit 28 for separating the pressure generating piezoelectric member and the non-pressure generating piezoelectric member, the separating unit is formed of the pressure generating piezoelectric member. It is characterized in that at least one side of the four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery is stopped by a corner formed by the other side intersecting with the one side.
In this aspect, the separation portion does not extend outward from a corner portion constituted by at least one side of the four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric body and the other side intersecting with the one side. As a result, compared to the conventional configuration where the separation part is all four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric body and both ends extend from the outside of the four corners to the non-pressure generating piezoelectric part. It is possible to suppress the presence of inferior parts. Therefore, it is possible to suppress a decrease in mechanical strength of the droplet discharge head.
For example, dry etching can be used as a method of forming a linear separation portion by stopping at a corner portion formed by at least one side of the four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric body. It is.
（態様Ｂ）
ノズル孔４１に連通する圧力発生室３１内の圧力変化を生じさせる圧電体２２ｂ等の圧力発生用圧電体と、前記圧力発生室内の圧力変化を生じさせない圧電体ダミー２３等の非圧力発生用圧電体と、前記圧力発生用圧電体と前記非圧力発生用圧電体とを分離する分離部２８等の分離部とを備えるインクジェットヘッド１等の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生用圧電体の外周は、一つの前記分離部で囲まれている。
本態様によれば、分離部が圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺全てで両端が四つの角部の外側から非圧力発生用圧電体の部分まで延び出していないので、機械的強度が劣る部分の存在を少なく抑えられる。よって、液滴吐出ヘッドの機械的強度の低下を抑制できる。
(Aspect B)
A pressure generating piezoelectric body such as a piezoelectric body 22b that causes a pressure change in the pressure generating chamber 31 communicating with the nozzle hole 41, and a non-pressure generating piezoelectric body such as a piezoelectric dummy 23 that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber. In a droplet discharge head such as an ink jet head 1 having a body and a separating section such as a separating section 28 that separates the pressure generating piezoelectric body and the non-pressure generating piezoelectric body, an outer periphery of the pressure generating piezoelectric body Is surrounded by one separation part.
According to this aspect, since the separation part is all four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric body, both ends do not extend from the outside of the four corners to the portion of the non-pressure generating piezoelectric body. The presence of inferior parts can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in mechanical strength of the droplet discharge head.
（態様Ｃ）
液滴吐出手段から液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、前記液滴吐出手段として、（態様Ａ）又は（態様Ｂ）のいずれかの液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とするものである。
これによれば、高精細、低コスト化で画像を形成することができる。
(Aspect C)
In an image forming apparatus that forms an image by ejecting droplets from a droplet ejection unit, the droplet ejection head of either (Aspect A) or (Aspect B) is used as the droplet ejection unit. It is what.
According to this, an image can be formed with high definition and low cost.
（態様Ｄ）
圧力発生室３１内に圧力変化を生じさせる圧電体２２ｂ等の第１圧電体と、該第１圧電体と分離部２８を介して分離する前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせない圧電体ダミー２３等の第２圧電体とを有し、前記第１圧電体によって前記圧力発生室内の圧力を変化させ前記圧力発生室と連通するノズル孔４１から液滴を吐出するインクジェットヘッド１等の液滴吐出ヘッドを製造する製造方法において、前記分離部をドライエッチングにより形成する工程を有することを特徴とするものである。
本態様によれば、圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺のうち少なくとも一辺と交わる他辺とで構成する角部で止めて直線状の分離部を形成する加工が、従来のダイシング方法に比べて、容易に可能になる。
(Aspect D)
A first piezoelectric body such as a piezoelectric body 22 b that causes a pressure change in the pressure generation chamber 31 and a piezoelectric dummy 23 that does not cause a pressure change in the pressure generation chamber separated from the first piezoelectric body via the separation unit 28. A second piezoelectric body such as an inkjet head 1 that discharges liquid droplets from a nozzle hole 41 communicating with the pressure generating chamber by changing the pressure in the pressure generating chamber by the first piezoelectric body. A manufacturing method for manufacturing a head includes a step of forming the separation portion by dry etching.
According to this aspect, the conventional dicing method is a process in which a linear separation portion is formed by stopping at a corner portion constituted by at least one other side intersecting with one of the four sides of the quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric body. Compared to, it becomes possible easily.
１ インクジェットヘッド
２１ 振動板
２２ 圧電素子
２２ａ 下電極
２２ｂ 圧電体
２２ｃ 上電極
２３ 圧電体ダミー
２８ 分離部
３１ 圧力発生室
４１ ノズル孔
１００ インクジェット記録装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 21 Diaphragm 22 Piezoelectric element 22a Lower electrode 22b Piezoelectric body 22c Upper electrode 23 Piezoelectric dummy 28 Separation part 31 Pressure generating chamber 41 Nozzle hole 100 Inkjet recording apparatus
Claims (4)
前記分離部は、前記圧力発生用圧電体の外周を囲む四角形の四辺のうち少なくとも一辺について、その辺と交わる他辺とで構成する角部で止めていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A pressure generating piezoelectric body that causes a pressure change in the pressure generating chamber communicating with the nozzle hole, a non-pressure generating piezoelectric body that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber, the pressure generating piezoelectric body, and the non-pressure generating In a droplet discharge head including a separation unit that separates the piezoelectric body for use,
The liquid droplet ejection head, wherein the separation unit is stopped at a corner portion formed by at least one side of the four sides of a quadrangle surrounding the outer periphery of the pressure generating piezoelectric member and the other side intersecting the side.
前記圧力発生用圧電体の外周は、一つの前記分離部で囲まれていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A pressure generating piezoelectric body that causes a pressure change in the pressure generating chamber communicating with the nozzle hole, a non-pressure generating piezoelectric body that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber, the pressure generating piezoelectric body, and the non-pressure generating In a droplet discharge head including a separation unit that separates the piezoelectric body for use,
An outer periphery of the pressure generating piezoelectric member is surrounded by one of the separation portions.
前記液滴吐出手段として、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus for forming an image by discharging droplets from a droplet discharge unit,
An image forming apparatus using the droplet discharge head according to claim 1 or 2 as the droplet discharge unit.
前記分離部をドライエッチングにより形成する工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A pressure generating piezoelectric body that causes a pressure change in the pressure generating chamber; and a non-pressure generating piezoelectric body that does not cause a pressure change in the pressure generating chamber that is separated from the pressure generating piezoelectric body through a separation unit. In the manufacturing method of manufacturing a droplet discharge head for discharging a droplet from a nozzle hole communicating with the pressure generation chamber by changing the pressure in the pressure generation chamber by the pressure generating piezoelectric body,
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising a step of forming the separation portion by dry etching.
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| JP2015201158A JP2017071191A (en) | 2015-10-09 | 2015-10-09 | Droplet discharge head, image formation device and manufacturing method of droplet discharge head |
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| JP2019130821A (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid discharge device |
| DE112018001739T5 (en) | 2017-03-31 | 2019-12-24 | Teijin Film Solutions Limited | Multi-layer film |
-
2015
- 2015-10-09 JP JP2015201158A patent/JP2017071191A/en active Pending
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