JP2018051934A - Liquid jet head and liquid jet device - Google Patents

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貴俊 杉山
Takatoshi Sugiyama
貴俊 杉山
栄樹 平井
Eiki Hirai
栄樹 平井
雅夫 中山
Masao Nakayama
雅夫 中山
本規 ▲高▼部
本規 ▲高▼部
Honki Takabe
泰幸 松本
Yasuyuki Matsumoto
泰幸 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid jet head of high reliability.SOLUTION: A liquid jet head includes: a pressure chamber formation member in which a pressure generation chamber is formed, that communicates with a nozzle for discharging droplets and that is partitioned by partition walls; and a piezoelectric element disposed on one surface of the pressure chamber formation member and obtained by laminating a first electrode layer, a piezoelectric layer, and a second electrode layer. The first electrode layer is formed at a position corresponding to the pressure generation chamber, whereas the piezoelectric layer is formed at a position corresponding to the pressure generation chamber, so as to cover an upper face and an end face of the first electrode layer. The second electrode layer covers the piezoelectric layer and is formed at a position corresponding to the pressure generation chamber and an upper part of the partition walls. Further, in the liquid jet head, a resin layer is formed on the second electrode layer formed on the upper part of the partition walls.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus.

従来、例えば、特許文献1に記載されているように、液滴を吐出するノズルに連通し、隔壁によって区画された圧力発生室が形成された圧力室形成部材と、圧力室形成部材の一方の面に設けられ、第1電極層、圧電体層、および第2電極層で積層されている圧電素子とを備えた液体噴射ヘッドが知られていた。   Conventionally, for example, as described in Patent Document 1, a pressure chamber forming member that is in communication with a nozzle that discharges droplets and that is partitioned by a partition wall is formed, and one of the pressure chamber forming members. There has been known a liquid ejecting head that includes a piezoelectric element that is provided on a surface and is laminated with a first electrode layer, a piezoelectric layer, and a second electrode layer.

特開2009−172878号公報JP 2009-172878 A

しかしながら、特許文献1に記載の液体噴射ヘッドでは、圧電素子がたわむ際に隔壁端部に応力が集中しやすいために、隔壁端部から亀裂が発生してしまう課題があった。   However, the liquid ejecting head described in Patent Document 1 has a problem that cracks are generated from the end of the partition wall because stress tends to concentrate on the end of the partition wall when the piezoelectric element is bent.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る液体噴射ヘッドは、液滴を吐出するノズルに連通し、隔壁によって区画された圧力発生室が形成された圧力室形成部材と、前記圧力室形成部材の一方の面に設けられ、第1電極層、圧電体層、および第2電極層で積層されている圧電素子と、を備え、前記第1電極層は、前記圧力発生室に対応する位置に形成され、前記圧電体層は、前記圧力発生室に対応する位置であって、前記第1電極層の上面および端面を覆うように形成され、前記第2電極層は、前記圧電体層を覆うとともに、前記圧力発生室および前記隔壁の上部に対応した位置に形成された液体噴射ヘッドであって、前記隔壁の上部に形成された前記第2電極層の上に、樹脂層が形成されていることを特徴とする。   Application Example 1 A liquid jet head according to this application example includes a pressure chamber forming member in which a pressure generating chamber is formed which communicates with a nozzle for discharging droplets and is partitioned by a partition, and one of the pressure chamber forming members And a piezoelectric element laminated on the first electrode layer, the piezoelectric layer, and the second electrode layer, wherein the first electrode layer is formed at a position corresponding to the pressure generating chamber. The piezoelectric layer is a position corresponding to the pressure generating chamber and is formed so as to cover an upper surface and an end surface of the first electrode layer, and the second electrode layer covers the piezoelectric layer, A liquid ejecting head formed at a position corresponding to the pressure generating chamber and the upper part of the partition wall, wherein a resin layer is formed on the second electrode layer formed on the upper part of the partition wall. Features.

本適用例によれば、隔壁の上部に樹脂層を設けることによって、圧電素子のたわみに対する隔壁の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッドの損傷を防止することができる。   According to this application example, by providing the resin layer on the upper part of the partition wall, the stress concentration of the partition wall with respect to the deflection of the piezoelectric element is relieved, and damage to the liquid ejecting head can be prevented.

[適用例2]上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記樹脂層は、前記隔壁の上部に形成された前記第2電極層上および、前記圧力発生室に対応した位置に形成された前記第2電極層上に形成されていることが好ましい。   Application Example 2 In the liquid ejecting head according to the application example, the resin layer is formed on the second electrode layer formed on the partition and at a position corresponding to the pressure generation chamber. It is preferably formed on the second electrode layer.

本適用例によれば、隔壁の上部に加え、圧力発生室の上部にも樹脂層を設けることによって、さらに圧電素子のたわみに対する隔壁の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッドの損傷を防止することができる。   According to this application example, by providing a resin layer on the upper part of the pressure generation chamber in addition to the upper part of the partition wall, the stress concentration of the partition wall against the deflection of the piezoelectric element is further reduced, and damage to the liquid ejecting head is prevented. Can do.

[適用例3]上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記樹脂層は、前記圧電素子の厚み以上の厚みを有して形成されていることが好ましい。   Application Example 3 In the liquid jet head according to the application example described above, it is preferable that the resin layer is formed to have a thickness equal to or greater than the thickness of the piezoelectric element.

本適用例によれば、樹脂層を厚く形成することで、より圧電素子のたわみに対する隔壁の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッドの損傷を防止することができる。   According to this application example, by forming the resin layer thick, the stress concentration of the partition wall with respect to the deflection of the piezoelectric element is further reduced, and damage to the liquid ejecting head can be prevented.

[適用例4]上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記樹脂層は、感光性樹脂材であることが好ましい。   Application Example 4 In the liquid jet head according to the application example described above, it is preferable that the resin layer is a photosensitive resin material.

本適用例によれば、感光性樹脂材を用いることで、容易に樹脂層を形成することができる。   According to this application example, the resin layer can be easily formed by using the photosensitive resin material.

[適用例5]上記適用例に記載の液体噴射ヘッドは、前記圧電素子の上部を覆う保護基板を有し、前記保護基板と前記隔壁の上部に形成された前記樹脂層とが接していることが好ましい。   Application Example 5 The liquid jet head according to the application example includes a protective substrate that covers an upper portion of the piezoelectric element, and the protective substrate is in contact with the resin layer formed on the upper portion of the partition wall. Is preferred.

本適用例によれば、隔壁の上部の樹脂層と保護基板とが接することで、隔壁に対して樹脂層が安定して押し当てられるため、隔壁の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッドの損傷を防止することができる。   According to this application example, since the resin layer on the upper side of the partition wall and the protective substrate are in contact with each other, the resin layer is stably pressed against the partition wall, so that the stress concentration on the partition wall is alleviated and the liquid jet head is damaged. Can be prevented.

[適用例6]本適用例にかかる液体噴射装置は、上記に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする。   Application Example 6 A liquid ejecting apparatus according to this application example includes the liquid ejecting head described above.

本適用例によれば、液体噴射ヘッドの損傷が低減され、信頼性の高い液体噴射装置を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a highly reliable liquid ejecting apparatus in which damage to the liquid ejecting head is reduced.

実施形態1に係る液体噴射ヘッドの分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the liquid ejecting head according to the first embodiment. 実施形態1に係る液体噴射ヘッドの平面図。FIG. 3 is a plan view of the liquid ejecting head according to the first embodiment. 実施形態1に係る液体噴射ヘッドの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid ejecting head according to the first embodiment. 実施形態1に係る液体噴射ヘッドを示す一部断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating the liquid ejecting head according to the first embodiment. 実施形態2に係る液体噴射ヘッドを示す一部断面図。FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a liquid jet head according to a second embodiment. 実施形態3に係る液体噴射ヘッドの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid jet head according to a third embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッド1の概略構成を示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図であり、図3は、図2のA−A′断面図であり、図4は、図2のB−B′一部断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a liquid jet head 1 according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is AA ′ of FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

図示するように、液体噴射ヘッド1において、圧力室形成部材10は、本実施形態では結晶面方位が(110)であるシリコン単結晶基板からなり、その一方面には酸化膜からなる弾性膜50が形成されている。圧力室形成部材10には、隔壁11によって区画され一方の面が弾性膜50で構成される複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。   As shown in the figure, in the liquid ejecting head 1, the pressure chamber forming member 10 is made of a silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of (110) in this embodiment, and an elastic film 50 made of an oxide film on one surface thereof. Is formed. In the pressure chamber forming member 10, a plurality of pressure generating chambers 12 which are partitioned by a partition wall 11 and whose one surface is constituted by an elastic film 50 are arranged in parallel in the width direction.

圧力室形成部材10には、圧力発生室12の長手方向一端部側に、隔壁11によって区画された各圧力発生室12に連通するインク供給路13と連通路14とが設けられている。連通路14の外側には、各連通路14と連通する連通部15が設けられている。この連通部15は、保護基板30のリザーバ部32と連通して、各圧力発生室12の共通のインク室(液体室)となるリザーバ100の一部を構成する。なお、圧力発生室12の長手方向は平面図の図2においてA−A′断面図に平行な方向であり、圧力発生室12の短手方向及び幅方向は平面図の図2においてB−B′断面図に平行な方向である。また、厚さ方向とは、圧力室形成基板や保護基板30等の厚さ方向であり、平面図の図2において紙面垂直な方向な方向である。   In the pressure chamber forming member 10, an ink supply path 13 and a communication path 14 are provided on one end side in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 and communicate with each pressure generating chamber 12 partitioned by the partition wall 11. A communication portion 15 that communicates with each communication path 14 is provided outside the communication path 14. The communication portion 15 communicates with the reservoir portion 32 of the protective substrate 30 and constitutes a part of the reservoir 100 that becomes a common ink chamber (liquid chamber) of each pressure generating chamber 12. The longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 is a direction parallel to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 2 of the plan view, and the short direction and the width direction of the pressure generating chamber 12 are BB in FIG. 'The direction is parallel to the cross-sectional view. Further, the thickness direction is the thickness direction of the pressure chamber forming substrate, the protective substrate 30 and the like, and is a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2 of the plan view.

ここで、インク供給路13は、圧力発生室12よりも狭い断面積となるように形成されており、連通部15から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。例えば、インク供給路13は、リザーバ100と各圧力発生室12との間の圧力発生室12側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室12の幅より小さい幅で形成されている。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、各連通路14は、圧力発生室12の幅方向両側の隔壁11を連通部15側に延設してインク供給路13と連通部15との間の空間を区画することで形成されている。   Here, the ink supply path 13 is formed to have a narrower cross-sectional area than the pressure generation chamber 12, and the flow path resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 15 is kept constant. . For example, the ink supply path 13 is formed with a width smaller than the width of the pressure generation chamber 12 by narrowing the flow path on the pressure generation chamber 12 side between the reservoir 100 and each pressure generation chamber 12 in the width direction. . In this embodiment, the ink supply path is formed by narrowing the width of the flow path from one side. However, the ink supply path may be formed by narrowing the width of the flow path from both sides. Further, the ink supply path may be formed by narrowing from the thickness direction instead of narrowing the width of the flow path. Each communication passage 14 is formed by extending the partition walls 11 on both sides in the width direction of the pressure generating chamber 12 toward the communication portion 15 to partition the space between the ink supply path 13 and the communication portion 15. Yes.

なお、圧力室形成部材10の材料として、本実施形態ではシリコン単結晶基板を用いているが、勿論これに限定されず、例えば、ガラスセラミックス、ステンレス鋼等を用いてもよい。   As a material for the pressure chamber forming member 10, a silicon single crystal substrate is used in the present embodiment, but it is needless to say that the material is not limited thereto. For example, glass ceramics, stainless steel, or the like may be used.

圧力室形成部材10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路13とは反対側の端部近傍に連通するノズル21が穿設されたノズルプレート20が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート20は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼などからなる。   On the opening surface side of the pressure chamber forming member 10, a nozzle plate 20 having a nozzle 21 communicating with the vicinity of the end portion of each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 13 is provided with an adhesive or heat welding. It is fixed by a film or the like. The nozzle plate 20 is made of, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, stainless steel, or the like.

一方、このような圧力室形成部材10の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、弾性膜50とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜55が形成されている。さらに、この絶縁体膜55上には、第1電極層60と圧電体層70と第2電極層80とからなる圧電素子300が形成されている。ここで、圧電素子300は、第1電極層60、圧電体層70及び第2電極層80を有する部分だけでなく、少なくとも圧電体層70を有する部分を含む。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧電体層70と共に圧力発生室12毎にパターニングして個別電極とする。またここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55及び第1電極層60が振動板として作用するが、弾性膜50、絶縁体膜55を設けずに、第1電極層60のみを残して第1電極層60を振動板としてもよい。また、圧電素子300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。   On the other hand, the elastic film 50 is formed on the opposite side of the pressure chamber forming member 10 as described above, and an oxide film made of a material different from the elastic film 50 is formed on the elastic film 50. An insulating film 55 is formed. Furthermore, a piezoelectric element 300 including a first electrode layer 60, a piezoelectric layer 70, and a second electrode layer 80 is formed on the insulator film 55. Here, the piezoelectric element 300 includes at least a portion having the piezoelectric layer 70 as well as a portion having the first electrode layer 60, the piezoelectric layer 70 and the second electrode layer 80. In general, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode is patterned together with the piezoelectric layer 70 for each pressure generating chamber 12 to form individual electrodes. Also, here, the piezoelectric element 300 and the diaphragm that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as an actuator device. In the example described above, the elastic film 50, the insulator film 55, and the first electrode layer 60 function as a diaphragm, but the elastic film 50 and the insulator film 55 are not provided, and only the first electrode layer 60 is left. The first electrode layer 60 may be a diaphragm. Further, the piezoelectric element 300 itself may substantially serve as a diaphragm.

ここで、本実施形態に係る圧電素子300の構造について詳しく説明する。図4に示すように、圧電素子300を構成する第1電極層60は、各圧力発生室12に対向する領域毎に、圧力発生室12の幅よりも狭い幅で設けられて各圧電素子300の個別電極を構成している。また第1電極層60は、各圧力発生室12の長手方向一端部側から周壁上まで延設されている。そして第1電極層60には、圧力発生室12の外側の領域で、例えば、金(Au)等からなるリード電極90がそれぞれ接続され、このリード電極90を介して各圧電素子300に選択的に電圧が印加されるようになっている。一方、圧力発生室12の長手方向他端部側の第1電極層60の端部は、圧力発生室12に対向する領域内に位置している。   Here, the structure of the piezoelectric element 300 according to the present embodiment will be described in detail. As shown in FIG. 4, the first electrode layer 60 constituting the piezoelectric element 300 is provided with a width narrower than the width of the pressure generation chamber 12 for each region facing each pressure generation chamber 12. The individual electrodes are configured. The first electrode layer 60 is extended from one end side in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12 to the peripheral wall. The first electrode layer 60 is connected to a lead electrode 90 made of, for example, gold (Au) or the like in a region outside the pressure generation chamber 12, and is selectively connected to each piezoelectric element 300 via the lead electrode 90. A voltage is applied to. On the other hand, the end of the first electrode layer 60 on the other end side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 is located in a region facing the pressure generation chamber 12.

圧電体層70は、第1電極層60の幅よりも広い幅で且つ圧力発生室12の幅よりも狭い幅で設けられている。圧力発生室12の長手方向においては、圧電体層70の両端部は、圧力発生室12の端部の外側まで延設されている。すなわち圧電体層70は、圧力発生室12に対向する領域の第1電極層60の上面及び端面を完全に覆うように設けられている。なお、圧力発生室12の長手方向一端部側の圧電体層70の端部は、圧力発生室12の端部近傍に位置しておりその外側の領域には第1電極層60がさらに延設されている。   The piezoelectric layer 70 is provided with a width wider than the width of the first electrode layer 60 and narrower than the width of the pressure generation chamber 12. In the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12, both end portions of the piezoelectric layer 70 are extended to the outside of the end portion of the pressure generation chamber 12. That is, the piezoelectric layer 70 is provided so as to completely cover the upper surface and the end surface of the first electrode layer 60 in a region facing the pressure generation chamber 12. Note that the end of the piezoelectric layer 70 on one end side in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 is located in the vicinity of the end of the pressure generating chamber 12, and the first electrode layer 60 further extends in the outer region. Has been.

第2電極層80は、複数の圧力発生室12に対向する領域に連続的に形成され、また圧力発生室12の長手方向他端部側から周壁上まで延設されている。すなわち、第2電極層80は、圧力発生室12に対向する領域の圧電体層70の上面及び端面のほぼ全域を覆って設けられている。   The second electrode layer 80 is continuously formed in a region facing the plurality of pressure generating chambers 12, and extends from the other end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 to the peripheral wall. That is, the second electrode layer 80 is provided so as to cover almost the entire upper surface and end surface of the piezoelectric layer 70 in a region facing the pressure generation chamber 12.

このような圧電素子300が形成された圧力室形成部材10上には、圧電素子300に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部31を有する保護基板30が接着剤35を介して接合されている。圧電素子300は、この圧電素子保持部31内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。また、保護基板30には、圧力室形成部材10の連通部15に対応する領域にリザーバ部32が設けられている。このリザーバ部32は、本実施形態では、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の並設方向に沿って設けられており、上述したように圧力室形成部材10の連通部15と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。   On the pressure chamber forming member 10 on which such a piezoelectric element 300 is formed, a protective substrate 30 having a piezoelectric element holding portion 31 capable of ensuring a space that does not hinder its movement in a region facing the piezoelectric element 300 is provided. They are joined via an adhesive 35. Since the piezoelectric element 300 is formed in the piezoelectric element holding part 31, it is protected in a state hardly affected by the external environment. The protective substrate 30 is provided with a reservoir portion 32 in a region corresponding to the communication portion 15 of the pressure chamber forming member 10. In the present embodiment, the reservoir portion 32 is provided along the direction in which the pressure generation chambers 12 pass through the protective substrate 30 in the thickness direction. As described above, the communication portion of the pressure chamber forming member 10 is provided. 15, a reservoir 100 is formed which serves as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12.

さらに、保護基板30の圧電素子保持部31とリザーバ部32との間の領域には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられ、第1電極層60に接続されたリード電極90の端部がこの貫通孔33内に露出されている。そして、図示しないが、リード電極90は、貫通孔33内に延設される接続配線によって圧電素子300を駆動するための駆動IC等に接続される。   Further, a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction is provided in a region between the piezoelectric element holding portion 31 and the reservoir portion 32 of the protective substrate 30, and leads connected to the first electrode layer 60. An end portion of the electrode 90 is exposed in the through hole 33. Although not shown, the lead electrode 90 is connected to a drive IC or the like for driving the piezoelectric element 300 by connection wiring extending in the through hole 33.

なお、保護基板30の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、圧力室形成部材10の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、圧力室形成部材10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。   In addition, examples of the material of the protective substrate 30 include glass, ceramic material, metal, resin, and the like, but it is more preferable that the protective substrate 30 is formed of substantially the same material as the thermal expansion coefficient of the pressure chamber forming member 10. In this embodiment, the pressure chamber forming member 10 is formed using a silicon single crystal substrate made of the same material.

この保護基板30上には、さらに、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜41によってリザーバ部32の一方面が封止されている。固定板42は、金属等の硬質の材料で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。   On the protective substrate 30, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is further bonded. The sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility, and one surface of the reservoir portion 32 is sealed by the sealing film 41. The fixed plate 42 is formed of a hard material such as metal. Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このような本実施形態の液体噴射ヘッド1では、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル21に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動ICからの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの圧電素子300に電圧を印加し、圧電素子300をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル21から液滴としてのインク滴が吐出する。   In the liquid ejecting head 1 according to this embodiment, after taking ink from an external ink supply unit (not shown) and filling the interior from the reservoir 100 to the nozzle 21 with the ink, according to a recording signal from a driving IC (not shown), By applying a voltage to each piezoelectric element 300 corresponding to the pressure generation chamber 12 to bend and deform the piezoelectric element 300, the pressure in each pressure generation chamber 12 increases, and ink droplets as droplets are ejected from the nozzles 21. .

ここで、本実施形態にかかる液体噴射ヘッド1では、隔壁11の上部に形成された第2電極層80の上(第2電極における絶縁体膜が位置する側とは反対側)に、樹脂層110が形成されている。具体的には、図1および図4に示すように、樹脂層110は、略直方体の形状を成し、隔壁11の長手方向(圧力発生室12の長手方向)に延設している。樹脂層110の短手方向(圧力発生室12の短手方向、圧力発生室12の幅方向)の両端部の幅は、隔壁11の幅と同等かそれより広く形成されている。また、図1および図2に示すように、樹脂層110の長手方向の長さは、各圧力発生室12に対応して形成された圧電素子300の長手方向における長さと同等かそれより長く形成され、樹脂層110と各圧力発生室12に対応して形成された圧電素子300とが並列して形成されている。   Here, in the liquid jet head 1 according to the present embodiment, the resin layer is formed on the second electrode layer 80 formed on the upper part of the partition wall 11 (on the side opposite to the side where the insulator film is located in the second electrode). 110 is formed. Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, the resin layer 110 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and extends in the longitudinal direction of the partition wall 11 (longitudinal direction of the pressure generating chamber 12). The widths of both end portions of the resin layer 110 in the short direction (short direction of the pressure generating chamber 12 and width direction of the pressure generating chamber 12) are equal to or wider than the width of the partition wall 11. As shown in FIGS. 1 and 2, the length of the resin layer 110 in the longitudinal direction is equal to or longer than the length of the piezoelectric element 300 formed corresponding to each pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction. In addition, the resin layer 110 and the piezoelectric element 300 formed corresponding to each pressure generating chamber 12 are formed in parallel.

また、本実施形態の樹脂層110の厚みは、圧電素子300の厚みと同等以上の厚みを有していることが望ましい。例えば、圧電素子300の厚みの1倍以上2倍以下で形成されることが望ましい。   In addition, the thickness of the resin layer 110 of the present embodiment is desirably equal to or greater than the thickness of the piezoelectric element 300. For example, it is desirable to form the piezoelectric element 300 with a thickness that is 1 to 2 times the thickness of the piezoelectric element 300.

また、本実施形態の樹脂層110の材料としては、例えば、感光性樹脂材を用いる。これにより、フォトリソグラフィ加工で形成することが可能となり、高精度かつ容易に樹脂層110を形成することができる。なお、樹脂層110の材料は感光性樹脂材に限定されず、例えば、熱硬化系樹脂材等を用いても構わない。   Moreover, as a material of the resin layer 110 of this embodiment, for example, a photosensitive resin material is used. Thereby, it can be formed by photolithography, and the resin layer 110 can be easily formed with high accuracy. The material of the resin layer 110 is not limited to the photosensitive resin material, and for example, a thermosetting resin material or the like may be used.

以上述べたように、本実施形態に係る液体噴射ヘッド1によれば、圧電素子300が駆動すると、弾性膜50を含む振動板がたわみ、隔壁11と弾性膜50とが接続される部分(隔壁11の端部)に応力が集中して、亀裂を生じてしまう可能性があるが、隔壁11の上部に樹脂層110を設けることによって、弾性膜50を含む振動板のたわみによる隔壁11の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッド1の損傷を防止する効果を得ることができる。   As described above, according to the liquid jet head 1 according to the present embodiment, when the piezoelectric element 300 is driven, the diaphragm including the elastic film 50 bends, and the partition 11 and the elastic film 50 are connected to each other (the partition wall). However, the stress of the partition wall 11 due to the deflection of the diaphragm including the elastic film 50 can be obtained by providing the resin layer 110 on the top of the partition wall 11. The concentration is relaxed, and the effect of preventing damage to the liquid jet head 1 can be obtained.

(実施形態2)
図5は、実施形態2に係る液体噴射ヘッド1aの断面図を示す。
なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid jet head 1a according to the second embodiment.
In addition, about the component same as Embodiment 1, the same number is used and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本実施形態にかかる液体噴射ヘッド1aでは、隔壁11の上部に形成された第2電極層80の上および、圧力発生室12に対応する位置に形成された第2電極層80上に、樹脂層110aが形成されている。具体的には、図5に示すように、隔壁11の上部に形成された第2電極層上の全領域、および圧力発生室12の上部に形成された第2電極層上の全領域が樹脂層110aで形成されている。   In the liquid ejecting head 1a according to the present embodiment, the resin layer is formed on the second electrode layer 80 formed on the partition 11 and on the second electrode layer 80 formed at a position corresponding to the pressure generation chamber 12. 110a is formed. Specifically, as shown in FIG. 5, the entire region on the second electrode layer formed above the partition wall 11 and the entire region on the second electrode layer formed above the pressure generating chamber 12 are made of resin. The layer 110a is formed.

また、本実施形態の樹脂層110aは、図5に示すように、表面が平坦になるように形成されている。すなわち、隔壁11上部と圧電素子300上部とでは、樹脂層110aの厚みが異なっている。なお、図5のように樹脂層110aが平坦に形成されずに、圧電素子300の形状に沿って凹凸に形成されても構わない。すなわち、樹脂層110aの厚みを均一としても良い。   Further, as shown in FIG. 5, the resin layer 110a of the present embodiment is formed so that the surface is flat. That is, the thickness of the resin layer 110a is different between the upper part of the partition wall 11 and the upper part of the piezoelectric element 300. Note that the resin layer 110 a may not be formed flat as shown in FIG. 5 but may be formed unevenly along the shape of the piezoelectric element 300. That is, the thickness of the resin layer 110a may be uniform.

なお、本実施形態の樹脂層110aが形成される圧力発生室12に対応する領域に関しては、圧力発生室12上部に形成された第2電極層80上の全領域に形成せずに、圧力発生室12上部に形成された第2電極層80上の少なくとも、圧電体層70の両端部を含む部分に対応する領域に樹脂層110aを形成しても良い。   Note that the region corresponding to the pressure generation chamber 12 in which the resin layer 110a of the present embodiment is formed is not formed in the entire region on the second electrode layer 80 formed in the upper portion of the pressure generation chamber 12, and pressure generation is performed. The resin layer 110a may be formed in a region corresponding to at least a portion including both ends of the piezoelectric layer 70 on the second electrode layer 80 formed in the upper portion of the chamber 12.

以上述べたように、液体噴射ヘッド1aによれば、実施形態1での効果に加えて、隔壁11の上部に加え、圧力発生室12の上部に形成された第2電極層80上に樹脂層110aに形成されることによって、さらに圧電素子300(振動板)のたわみに対する隔壁11の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッド1aの損傷を防止する効果を得ることができる。   As described above, according to the liquid jet head 1a, in addition to the effects of the first embodiment, the resin layer is formed on the second electrode layer 80 formed on the upper portion of the pressure generating chamber 12 in addition to the upper portion of the partition wall 11. By being formed in 110a, the stress concentration of the partition wall 11 with respect to the deflection of the piezoelectric element 300 (vibrating plate) is further relaxed, and the effect of preventing damage to the liquid jet head 1a can be obtained.

(実施形態3)
図6は、実施形態3に係る液体噴射ヘッド1bの断面図を示す。
なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid jet head 1b according to the third embodiment.
In addition, about the component same as Embodiment 1, the same number is used and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本実施形態にかかる液体噴射ヘッド1bでは、圧電素子300の上部を覆う保護基板30を有し、保護基板30と樹脂層110bとが接している。具体的には、図6に示すように、隔壁11上部であって、第2電極層80上に形成された樹脂層110bと、保護基板30の内側面30aとが接した状態で、圧電素子300上に保護基板30が配置されている。なお、樹脂層110bと保護基板30の内側面30aとを接着剤等で接合させても良い。   The liquid ejecting head 1b according to the present embodiment includes the protective substrate 30 that covers the upper portion of the piezoelectric element 300, and the protective substrate 30 and the resin layer 110b are in contact with each other. Specifically, as shown in FIG. 6, in the state where the resin layer 110 b formed on the second electrode layer 80 and the inner surface 30 a of the protective substrate 30 is in contact with the upper surface of the partition wall 11. A protective substrate 30 is disposed on 300. The resin layer 110b and the inner side surface 30a of the protective substrate 30 may be bonded with an adhesive or the like.

また、本実施形態の樹脂層110bは、1層のみで形成するのではなく、樹脂層110bが2層以上で構成されていても良い。   Further, the resin layer 110b of the present embodiment is not formed by only one layer, but the resin layer 110b may be configured by two or more layers.

以上述べたように、液体噴射ヘッド1bによれば、実施形態1での効果に加えて、隔壁11上部の第2電極層80上に形成された樹脂層110bが保護基板30と接することによって、さらに圧電素子300(振動板)のたわみに対する隔壁11の応力集中が緩和され、液体噴射ヘッド1bの損傷を防止する効果を得ることができる。   As described above, according to the liquid ejecting head 1b, in addition to the effects of the first embodiment, the resin layer 110b formed on the second electrode layer 80 above the partition wall 11 is in contact with the protective substrate 30. Furthermore, the stress concentration of the partition wall 11 with respect to the deflection of the piezoelectric element 300 (vibrating plate) is alleviated, and the effect of preventing damage to the liquid ejecting head 1b can be obtained.

以上述べた液体噴射ヘッド1,1a,1bは、カートリッジ等と連動するインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置(液体噴射装置)に搭載される。ヘッドユニットを搭載したキャリッジは装置本体に取り付けられたキャリッジ軸に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニットは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出する。そして、駆動モーターの駆動力が複数の歯車およびタイミングベルトを介してキャリッジに伝達されることで、ヘッドユニットを搭載したキャリッジはキャリッジ軸に沿って移動される。一方、装置本体にはキャリッジ軸にそってプラテンが設けられており、給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートがプラテンに巻きつけられて搬送されるようになっている。なお、ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するものを例として示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドが固定されて、紙等の記録シートを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式記録装置にも本発明を適用することができる。   The liquid ejecting heads 1, 1 a, and 1 b described above constitute a part of an ink jet recording head unit that includes an ink flow path that works with a cartridge or the like, and are mounted on an ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus). . A carriage on which the head unit is mounted is provided on a carriage shaft attached to the apparatus main body so as to be movable in the axial direction. For example, the head unit discharges a black ink composition and a color ink composition, respectively. The driving force of the driving motor is transmitted to the carriage via a plurality of gears and a timing belt, so that the carriage on which the head unit is mounted is moved along the carriage shaft. On the other hand, the apparatus body is provided with a platen along the carriage shaft, and a recording sheet, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller, is wound around the platen and conveyed. Yes. Note that the head is mounted on the carriage and moves in the main scanning direction as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, an ink jet recording head is fixed and a recording sheet such as paper is moved in the sub scanning direction. The present invention can also be applied to a so-called line type recording apparatus that performs printing only by moving it to the position.

なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。   In the above embodiment, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head, and an ink jet recording apparatus has been described as an example of a liquid ejecting apparatus. The present invention is intended for the entire apparatus, and can of course be applied to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that eject liquid other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bio-organic matter ejection head used for biochip production, and the like, and can also be applied to a liquid ejection apparatus provided with such a liquid ejection head.

1,1a,1b…液体噴射ヘッド、10…圧力室形成部材、11…隔壁、12…圧力発生室、20…ノズルプレート、21…ノズル、30…保護基板、30a…内側面、40…コンプライアンス基板、50…弾性膜、55…絶縁体膜、60…第1電極層、70…圧電体層、80…第2電極層、100…リザーバ、110,110a,110b…樹脂層、300…圧電素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ... Liquid jet head, 10 ... Pressure chamber formation member, 11 ... Partition, 12 ... Pressure generating chamber, 20 ... Nozzle plate, 21 ... Nozzle, 30 ... Protection substrate, 30a ... Inner side surface, 40 ... Compliance substrate , 50 ... elastic film, 55 ... insulator film, 60 ... first electrode layer, 70 ... piezoelectric layer, 80 ... second electrode layer, 100 ... reservoir, 110, 110a, 110b ... resin layer, 300 ... piezoelectric element.

Claims (6)

液滴を吐出するノズルに連通し、隔壁によって区画された圧力発生室が形成された圧力室形成部材と、前記圧力室形成部材の一方の面に設けられ、第1電極層、圧電体層、および第2電極層で積層されている圧電素子と、を備え、
前記第1電極層は、前記圧力発生室に対応する位置に形成され、
前記圧電体層は、前記圧力発生室に対応する位置であって、前記第1電極層の上面および端面を覆うように形成され、
前記第2電極層は、前記圧電体層を覆うとともに、前記圧力発生室および前記隔壁の上部に対応した位置に形成された液体噴射ヘッドであって、
前記隔壁の上部に形成された前記第2電極層の上に、樹脂層が形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
A pressure chamber forming member that communicates with a nozzle that discharges the liquid droplets and that has a pressure generating chamber partitioned by a partition; and is provided on one surface of the pressure chamber forming member; a first electrode layer; a piezoelectric layer; And a piezoelectric element laminated with a second electrode layer,
The first electrode layer is formed at a position corresponding to the pressure generation chamber,
The piezoelectric layer is a position corresponding to the pressure generation chamber, and is formed so as to cover the upper surface and the end surface of the first electrode layer,
The second electrode layer is a liquid jet head that covers the piezoelectric layer and is formed at a position corresponding to the upper part of the pressure generation chamber and the partition wall,
A liquid jet head, wherein a resin layer is formed on the second electrode layer formed on the partition.
請求項1に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記樹脂層は、前記隔壁の上部に形成された前記第2電極層上および、前記圧力発生室に対応した位置に形成された前記第2電極層上に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
The liquid ejecting head according to claim 1,
The resin layer is formed on the second electrode layer formed above the partition and on the second electrode layer formed at a position corresponding to the pressure generating chamber. Jet head.
請求項1または請求項2に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記樹脂層は、前記圧電素子の厚み以上の厚みを有していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the resin layer has a thickness equal to or greater than a thickness of the piezoelectric element.
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記樹脂層は、感光性樹脂材であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
The liquid ejecting head according to any one of claims 1 to 3,
The liquid ejecting head, wherein the resin layer is a photosensitive resin material.
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧電素子の上部を覆う保護基板を有し、前記保護基板と前記隔壁の上部に形成された前記樹脂層とが接していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
In the liquid ejecting head according to any one of claims 1 to 4,
A liquid ejecting head, comprising: a protective substrate covering an upper portion of the piezoelectric element, wherein the protective substrate is in contact with the resin layer formed on the upper portion of the partition wall.
請求項1から5の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。   A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1.
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