JP5492850B2

JP5492850B2 - Inkjet head

Info

Publication number: JP5492850B2
Application number: JP2011205228A
Authority: JP
Inventors: 千秋田沼; 竜太郎楠; 周平横山; 竜一新井
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: JP2013067026A

Description

本発明の実施形態は、インクジェットへッドに関する。 Embodiments of the present invention relate to an inkjet head.

画像信号に従ってノズルからインク滴を吐出させて、記録紙上にインク摘による画像を形成するオンデマンド型インクジェットヘッドが知られている。 2. Description of the Related Art An on-demand type ink jet head is known that ejects ink droplets from nozzles in accordance with an image signal and forms an image by ink picking on recording paper.

このオンデマンド型インクジェットヘッドには、圧電素子型がある。 This on-demand type inkjet head includes a piezoelectric element type.

圧電素子型は、アクチュエータとしての圧電素子（ピエノ素子）の変形動作を利用してインク圧力室に貯蔵されたインクをノズルプレートのノズルから吐出させる構成である。 The piezoelectric element type has a configuration in which ink stored in the ink pressure chamber is ejected from the nozzles of the nozzle plate by utilizing a deformation operation of a piezoelectric element (pieno element) as an actuator.

そして、この圧電素子型には、アクチュエータをノズルプレートに一体的に組み込んで構成されるものがある。このノズルプレートとアクチュエータとを一体化するものにあっては、アクチュエータの駆動電圧を下げるためにノズルプレートとアクチュエータを薄型化する必要がある。 In this piezoelectric element type, there is one in which an actuator is integrated into a nozzle plate. In the case where the nozzle plate and the actuator are integrated, it is necessary to make the nozzle plate and the actuator thin in order to reduce the driving voltage of the actuator.

しかしながら、ノズルプレートを薄くすると、その分、ノズルの長さが短くなり、圧電素子（ピエノ素子）の変形動作により、インク圧力室の体積が収縮状態から膨張状態に戻った時に、ノズル内のインクがインク圧力室内に戻ってしまうことがある。このとき、インクとともに外部の空気もノズルから気泡となってインク圧力室内に混入する。このような場合には、圧電素子（ピエノ素子）の変形動作により、インク圧力室の体積を膨張状態から収縮状態にしてインクを吐出しようとしても、気泡が収縮動作を邪魔し、インクをノズルから良好に吐出させることができなくなるという問題があった。 However, when the nozzle plate is made thinner, the length of the nozzle is shortened accordingly, and when the volume of the ink pressure chamber returns from the contracted state to the expanded state due to the deformation operation of the piezoelectric element (pieno element), the ink in the nozzle May return to the ink pressure chamber. At this time, the external air is also bubbled from the nozzle together with the ink and mixed into the ink pressure chamber. In such a case, even if an attempt is made to eject ink by changing the volume of the ink pressure chamber from the expanded state to the contracted state by the deformation operation of the piezoelectric element (pieno element), the bubbles interfere with the contraction operation, and the ink is discharged from the nozzle. There was a problem that it was not possible to discharge well.

特開２０１１−３７０５７号公報JP 2011-37057 A

解決しようとする課題は、ノズルプレートを薄型化しても、インクを良好に吐出できるようにインクジェットヘッドを提供することにある。 The problem to be solved is to provide an ink jet head so that ink can be discharged well even if the nozzle plate is made thin.

実施形態は、ノズルプレートに、圧電体膜とこの圧電体膜を動作させてインク圧力室内のインクをノズルから吐出させる駆動電極とからなるアクチュエータを一体的に配設するインクジェットヘッドにおいて、前記アクイチュエータに前記インク圧力室側に向かって突設され、内部に前記ノズルと前記インク圧力室とを連通させてノズル長を延伸させる通路を有するノズル延伸部を具備する。 The embodiment is an inkjet head in which an actuator including a piezoelectric film and a driving electrode that operates the piezoelectric film and ejects ink in an ink pressure chamber from the nozzle is integrally disposed on the nozzle plate. And a nozzle extending portion having a passage extending inside the nozzle and extending the nozzle length by communicating the nozzle and the ink pressure chamber.

一実施の形態であるインクジェットヘッドを示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing an ink jet head according to an embodiment. 図１のノズルプレートを示す平面図。The top view which shows the nozzle plate of FIG. 図２中Ａ−Ａ線に沿って示す断面図。Sectional drawing shown along the AA line in FIG. （ａ）〜（ｅ）は、図１のインクジェットヘッドの製造方法を示す図。(A)-(e) is a figure which shows the manufacturing method of the inkjet head of FIG. （ａ）〜（ｃ）は、図１のインクジェットヘッドの製造方法を示す図。(A)-(c) is a figure which shows the manufacturing method of the inkjet head of FIG. （ａ），（ｂ）は、図１のインクジェットヘッドの製造方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the manufacturing method of the inkjet head of FIG. 図１のアクチュエータに形成されるノズル延伸部の第１の他の製造方法を示す図。The figure which shows the 1st other manufacturing method of the nozzle extending part formed in the actuator of FIG. （ａ），（ｂ）は、図１のアクチュエータに形成されるノズル延伸部の第２の他の製造方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the 2nd other manufacturing method of the nozzle extending | stretching part formed in the actuator of FIG. （ａ），（ｂ）は、図１のアクチュエータに形成されるノズル延伸部の第３の他の製造方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the 3rd other manufacturing method of the nozzle extending part formed in the actuator of FIG. （ａ），（ｂ）は、図１のアクチュエータに形成されるノズル延伸部の第４の他の製造方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the 4th other manufacturing method of the nozzle extending part formed in the actuator of FIG. （ａ），（ｂ）は、図１のアクチュエータに形成されるノズル延伸部の第４の他の製造方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the 4th other manufacturing method of the nozzle extending part formed in the actuator of FIG.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図１は、一実施の形態であるインクジェットへッド１を示す分解斜視図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing an inkjet head 1 according to an embodiment.

このインクジェットへッド１は、ノズルプレート１００、インク圧力室構造体２００、及びインク供給路構造体３００によって構成されている。 The inkjet head 1 includes a nozzle plate 100, an ink pressure chamber structure 200, and an ink supply path structure 300.

ノズルプレート１００にはその厚さ方向に貫通するインク吐出用のノズル１０１が複数形成されている。 The nozzle plate 100 is formed with a plurality of ink ejection nozzles 101 penetrating in the thickness direction.

インク圧力室構造体２００には複数の円形状のインク圧力室２０１が配設され、これらインク圧力室２０１内には画像形成のためのインクが保持されている。複数のインク圧力室２０１はそれぞれノズルプレート１００のノズル１０１に連通されている。 The ink pressure chamber structure 200 is provided with a plurality of circular ink pressure chambers 201, and ink for image formation is held in the ink pressure chambers 201. Each of the plurality of ink pressure chambers 201 communicates with the nozzle 101 of the nozzle plate 100.

インク供給路構造体３００にはインク供給路３０２が設けられ、その内底部には、インク供給口３０１が設けられている。インク供給口３０１にはインクジェットへッド１の外部からインクが供給される。インク供給路３０２は全てのインク圧力室２０１に連通されている。 The ink supply path structure 300 is provided with an ink supply path 302, and an ink supply port 301 is provided at the inner bottom thereof. Ink is supplied to the ink supply port 301 from the outside of the inkjet head 1. The ink supply path 302 is in communication with all the ink pressure chambers 201.

図２は、ノズルプレート１００をインク吐出側から見た平面図である。 FIG. 2 is a plan view of the nozzle plate 100 as viewed from the ink ejection side.

ノズルプレート１００は、インクを吐出させるノズル１０１と、このノズル１０１からインクを吐出させるための圧力を発生させるアクチュエータ１０２と、このアクチュエータ１０２を駆動するための信号を伝送する第１の電極としての配線電極１０３と、この配線電極１０３に接続され、外部から送信されるインクジェットへッド１を駆動するための信号を受ける電極端子１０４と、アクチュエータ１０２を動作させる他方の電極となる第２の電極としての共通電極（後述の電極膜１０９、電鋳膜１１２）を有している。 The nozzle plate 100 includes a nozzle 101 that ejects ink, an actuator 102 that generates pressure for ejecting ink from the nozzle 101, and a wiring as a first electrode that transmits a signal for driving the actuator 102. As an electrode 103, an electrode terminal 104 connected to the wiring electrode 103 and receiving a signal for driving the inkjet head 1 transmitted from the outside, and a second electrode serving as the other electrode for operating the actuator 102 Common electrodes (an electrode film 109 and an electroformed film 112 described later).

図３は図２中Ａ−Ａ線に沿って示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

ノズル１０１は、インク圧力室２０１側からノズルプレート１００のインク吐出側にかけて断面積が狭まる、円錐形状となっている。すなわち、インク圧力室２０１側の開口面積がノズルプレート１００のインク吐出側の開口面積より大きくなっている。 The nozzle 101 has a conical shape with a cross-sectional area that narrows from the ink pressure chamber 201 side to the ink ejection side of the nozzle plate 100. That is, the opening area on the ink pressure chamber 201 side is larger than the opening area on the ink ejection side of the nozzle plate 100.

アクチュエータ１０２は圧電体膜１０７と、この圧電体膜１０７を挟む２つの電極によって構成されている。圧電体膜１０７を成膜すると、圧電体膜１０７の膜厚方向に分極が発生する。 The actuator 102 includes a piezoelectric film 107 and two electrodes sandwiching the piezoelectric film 107. When the piezoelectric film 107 is formed, polarization occurs in the film thickness direction of the piezoelectric film 107.

圧電体膜１０７の形状は円形とし、ノズル１０１の吐出側開口と同心円に配置されている。つまり圧電体膜１０７はノズル１０１の吐出側開口を囲むように形成され、その中心にノズル１０１が配置されている。 The piezoelectric film 107 has a circular shape and is arranged concentrically with the discharge-side opening of the nozzle 101. That is, the piezoelectric film 107 is formed so as to surround the discharge side opening of the nozzle 101, and the nozzle 101 is arranged at the center thereof.

配線電極１０３はそれぞれの圧電体膜１０７に個別に繋がり、それぞれの圧電体膜１０３を独立に動作させるための個別電極として作用する。配線電極１０３は、円形の圧電体膜１０７より小径の円形の電極部分と電極端子１０４に繋がる配線部で構成される。円形の電極部分の中心にはノズル１０１が形成されるため、ノズル１０１と同心円状に配線電極膜がない部分ができる。 The wiring electrode 103 is individually connected to each piezoelectric film 107 and functions as an individual electrode for operating each piezoelectric film 103 independently. The wiring electrode 103 includes a circular electrode portion having a smaller diameter than the circular piezoelectric film 107 and a wiring portion connected to the electrode terminal 104. Since the nozzle 101 is formed at the center of the circular electrode portion, a portion without the wiring electrode film is formed concentrically with the nozzle 101.

上記した構成において、圧電体膜１０７に対し、その分極の方向と同方向の電界を電極を介して印加すると、アクチュエータ１０２は電界方向と直交する方向に伸縮する。この伸縮によりノズルプレート１００が変形し、インク圧力室２０１内のインクに圧力変化が発生する。この圧力変化によってインク圧力室２０１内のインクがノズル１０１から吐出されることになる。 In the above configuration, when an electric field in the same direction as the polarization direction is applied to the piezoelectric film 107 via the electrode, the actuator 102 expands and contracts in a direction orthogonal to the electric field direction. Due to this expansion and contraction, the nozzle plate 100 is deformed, and a pressure change occurs in the ink in the ink pressure chamber 201. This pressure change causes ink in the ink pressure chamber 201 to be ejected from the nozzle 101.

ところで、アクチュエータ１０２の駆動電圧を下げるためには、ノズルプレート１００を薄型化する必要がある。 By the way, in order to lower the drive voltage of the actuator 102, it is necessary to make the nozzle plate 100 thinner.

しかしながら、ノズルプレート１００を薄くすると、その分、ノズル１０１の長さが短くなり、圧電体膜１０７の変形動作により、インク圧力室２０１の体積が収縮状態から膨張状態に戻った時に、ノズル１０１内のインクがインク圧力室２０１内に戻ってしまうことがある。このとき、インクとともに外部の空気もノズル１０１から気泡となってインク圧力室２０１内に混入する。このような場合には、圧電体膜１０７の変形動作により、インク圧力室２０１の体積を膨張状態から収縮状態にしてインクを吐出しようとしても、気泡が収縮動作を邪魔し、インクをノズル１０１から良好に吐出させることができなくなってしまう。 However, when the nozzle plate 100 is made thinner, the length of the nozzle 101 is reduced correspondingly, and when the volume of the ink pressure chamber 201 returns from the contracted state to the expanded state due to the deformation operation of the piezoelectric film 107, the inside of the nozzle 101 is reduced. Ink may return to the ink pressure chamber 201. At this time, external air is also bubbled from the nozzle 101 together with the ink and mixed into the ink pressure chamber 201. In such a case, even if an attempt is made to eject ink by changing the volume of the ink pressure chamber 201 from the expanded state to the contracted state by the deformation operation of the piezoelectric film 107, the bubbles interfere with the contraction operation, and the ink is discharged from the nozzle 101. It becomes impossible to discharge well.

そこで、この実施の形態では、図３に示すように、アクチュエータ１０２のインク圧力室２０１側にノズル延伸部１１９を一体的に突設している。このノズル延伸部１１９にはノズル１０１とインク圧力室２０１とを連通させてノズル長を延伸させる通路１１９ａが形成されている。この通路１１９ａのインク圧力室２０１側の開口面積は、ノズル１０１のアクチュエータ１０２側の開口面積よりも大きくなっている。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the nozzle extending portion 119 is integrally projected on the ink pressure chamber 201 side of the actuator 102. The nozzle extending portion 119 is formed with a passage 119a that allows the nozzle 101 and the ink pressure chamber 201 to communicate with each other to extend the nozzle length. The opening area of the passage 119a on the ink pressure chamber 201 side is larger than the opening area of the nozzle 101 on the actuator 102 side.

このようにノズル延伸部１１９を突設することによりノズル長が延伸されるため、ノズルプレート１００を薄型化しても、ノズル１０１内のインクがインク圧力室２０１内に戻ってしまうことがない。 Since the nozzle length is extended by protruding the nozzle extending portion 119 in this way, the ink in the nozzle 101 does not return into the ink pressure chamber 201 even if the nozzle plate 100 is made thinner.

従って、インクとともに外部の空気がノズル１０１から気泡となってインク圧力室２０１内に混入することがなく、インクをノズル１０１から良好に吐出させることが可能となる。 Therefore, the external air together with the ink does not become bubbles from the nozzle 101 and enter the ink pressure chamber 201, and the ink can be discharged from the nozzle 101 satisfactorily.

次に、上記したインクジェットヘッド１の主要部の製造方法について図４〜図６を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the main part of the above-described ink jet head 1 will be described with reference to FIGS.

まず、図４（ａ）に示すように支持基板１０５を用意し、この支持基板１０５上の全面に第一電極となる電極膜１０３を形成し、さらに、その上に圧電体膜１０７を形成する。この形成後、フォトリソグラフィ技術を用いて図４（ｂ）に示すように、圧電体膜１０７と電極膜１０３を順次所望の形状に加工する。この加工後、図４（ｃ）に示すように絶縁膜１０６を前面に形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて圧電体膜１０７の所望の位置から絶縁体膜１０６を除去する。この除去後、ノズル１０１となる部分にレジストが残るようにフォトリソグラフィ技術を用いて図４（ｄ）に示すようにレジスト１２０を形成する。この形成後、図４（ｅ）に示すように第二電極膜形成のための下地電極となる電極膜１０９を全面に成膜する。この成膜後、図５（ａ）に示すように全面に第二電極１１２を形成する。このとき、必要であれば、全面が平滑になるように研磨する。 First, as shown in FIG. 4A, a support substrate 105 is prepared, an electrode film 103 serving as a first electrode is formed on the entire surface of the support substrate 105, and a piezoelectric film 107 is further formed thereon. . After this formation, as shown in FIG. 4B, the piezoelectric film 107 and the electrode film 103 are sequentially processed into a desired shape by using a photolithography technique. After this processing, an insulating film 106 is formed on the front surface as shown in FIG. 4C, and the insulating film 106 is removed from a desired position of the piezoelectric film 107 using a photolithography technique. After this removal, a resist 120 is formed as shown in FIG. 4D by using a photolithography technique so that the resist remains in a portion that becomes the nozzle 101. After this formation, as shown in FIG. 4 (e), an electrode film 109 to be a base electrode for forming the second electrode film is formed on the entire surface. After the film formation, the second electrode 112 is formed on the entire surface as shown in FIG. At this time, if necessary, polishing is performed so that the entire surface is smooth.

つづいて、図５（ｂ）に示すようにノズル延伸部１１９を形成するために、感光性樹脂１２１を所望の厚みとなるように全面に塗布する。この塗布後、図５（ｃ）に示すようにフォトリソグラフィ技術を用いて所望の位置にノズル延伸部１１９を残して不要な部分の感光性樹脂１２１を除去する。この時、ノズル１０１となる部分のレジスト１２０も同時に除去を行う。ここでインクジェットヘッドの主要部であるアクチュエータ１０２が完成する。 Subsequently, in order to form the nozzle extending portion 119 as shown in FIG. 5B, the photosensitive resin 121 is applied to the entire surface so as to have a desired thickness. After this application, as shown in FIG. 5C, unnecessary portions of the photosensitive resin 121 are removed using the photolithography technique, leaving the nozzle extension 119 at a desired position. At this time, the portion of the resist 120 that becomes the nozzle 101 is also removed. Here, the actuator 102 which is the main part of the ink jet head is completed.

ついで、この状態のアクチュエータ１０２に図６（ａ）に示すように、インクジェットに必要なインク圧力室２０１を形成する。インク圧力室２０１とアクチュエータ１０２が一体化されたのちに、図６（ｂ）に示すように、支持基板１０５を除去する。 Next, as shown in FIG. 6A, an ink pressure chamber 201 necessary for inkjet is formed in the actuator 102 in this state. After the ink pressure chamber 201 and the actuator 102 are integrated, the support substrate 105 is removed as shown in FIG.

ここで、支持基板１０５は、金属、セラミックス、ガラスなど素材の適当な厚みの物を用いることができる。素材の選択は、製造プロセスの加熱温度やアクチュエータを構成する材料の線膨脹係数、弾性率などから加工性、残留歪などの条件を満たす材料の選択により決定される。 Here, the support substrate 105 can be made of an appropriate material such as metal, ceramics, or glass. The selection of the material is determined by selecting a material that satisfies the conditions such as workability and residual strain from the heating temperature of the manufacturing process, the linear expansion coefficient of the material constituting the actuator, the elastic modulus, and the like.

この実施の形態では、耐熱性に優れ、線膨脹係数が比較的小さな1.1mmの厚みの石英基板を用いた。アクチュエータ１０２を構成する第一電極１０３、圧電体膜１０７、絶縁膜１０６、第二電極１０９，１１２は、それぞれ成膜プロセスを考慮して材料の選択を行った。 In this embodiment, a quartz substrate having a thickness of 1.1 mm having excellent heat resistance and a relatively small linear expansion coefficient was used. The first electrode 103, the piezoelectric film 107, the insulating film 106, and the second electrodes 109 and 112 constituting the actuator 102 were selected in consideration of the film forming process.

電極材料としては、Au,Pt,Ni,Ti,Cr,Alなど様々な金属とSrTiO,SrRuO等の酸化物電極が使用できる。 As an electrode material, various metals such as Au, Pt, Ni, Ti, Cr and Al and oxide electrodes such as SrTiO and SrRuO can be used.

圧電体膜１０７は、最もポピュラーなPZTがあるが、AlN,ZnO,LiTaO3,LiNbO3、アルカリニオブ系、ビスマス系、チタン酸バリウム系の無鉛圧電材料等も使用できる。さらに,PVDFに代表される有機圧電材料も使用可能である。 The piezoelectric film 107 has the most popular PZT, but AlN, ZnO, LiTaO3, LiNbO3, alkali niobium, bismuth, and barium titanate lead-free piezoelectric materials can also be used. Furthermore, organic piezoelectric materials represented by PVDF can also be used.

絶縁膜材料としては、SiO2,Si3N4,HfO,Al2O3等の薄膜が利用できる。 As the insulating film material, a thin film such as SiO2, Si3N4, HfO, Al2O3 can be used.

電極膜の形成は、蒸着法、スパッタ法、メッキ法などが可能である。圧電体膜１０７の形成は、スパッタ法、CVD法、PLD法、水熱合成法、Sol-Gel法などの方法が利用できる。絶縁膜も同様に、蒸着法、スパッタ法、CVD法、PLD法等が利用できる。 The electrode film can be formed by vapor deposition, sputtering, plating, or the like. The piezoelectric film 107 can be formed by a method such as sputtering, CVD, PLD, hydrothermal synthesis, or Sol-Gel. Similarly, an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a PLD method, or the like can be used for the insulating film.

この実施の形態では、第一電極１０３に0.1μmの厚みのPt電極をスパッタ法に形成し、圧電体膜１０７に2μmの厚みのPZTをスパッタ法により形成した。 In this embodiment, a Pt electrode having a thickness of 0.1 μm is formed on the first electrode 103 by sputtering, and PZT having a thickness of 2 μm is formed on the piezoelectric film 107 by sputtering.

圧電体膜１０７の直径は、0.18mm、ノズル部分は、直径0.03mmの部分を除いてある。絶縁膜には、0.1μmのSiO2膜をCVD法で形成し、第二電極には、2μmの厚みのNiを鍍金法を用いて形成した。 The piezoelectric film 107 has a diameter of 0.18 mm, and the nozzle portion excludes a portion having a diameter of 0.03 mm. A 0.1 μm thick SiO 2 film was formed on the insulating film by a CVD method, and a 2 μm thick Ni film was formed on the second electrode by a plating method.

次に、上記したノズル延伸部１１９さらに、インク圧力室２０１の製造方法についてさらに詳細に説明する。 Next, the nozzle extending portion 119 and the method for manufacturing the ink pressure chamber 201 will be described in more detail.

上記したようにアクチュエータ１０２に感光性樹脂１２１を所望の厚みとなるように塗布し、プリベークを行った後に所望の形状となるようにフォトマスクを介して露光を行い、現像、ポストベークを行って、所望のノズル延伸部１１９を形成する。 As described above, the photosensitive resin 121 is applied to the actuator 102 so as to have a desired thickness, and after pre-baking, exposure is performed through a photomask so that a desired shape is obtained, and development and post-baking are performed. The desired nozzle extension 119 is formed.

この実施の形態では、フォトニース（東レ）を10回塗布して約10μmの厚みを得た。ノズルの延伸部分を長くするためには、フォトニース（東レ）をさらに重ねて塗布することで実現できる。この実施の形態では、フォトニース（東レ）を用いたが、SU-8,SU-10など厚塗りが可能な感光性樹脂を用いることができる。 In this embodiment, Photo Nice (Toray) was applied 10 times to obtain a thickness of about 10 μm. In order to lengthen the extended part of the nozzle, it can be realized by further applying Photo Nice (Toray). In this embodiment, Photo Nice (Toray) is used, but a photosensitive resin capable of thick coating such as SU-8 and SU-10 can be used.

続いて、アクチュエータ１０２にインク圧力室基板を接合する。インク圧力室基板は、別工程で所望の大きさのインク圧力室２０１とインク供給口２０１ａなどが設けられている。インク圧力室基板に用いる材料は、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックなどがあげられる。この実施の形態では、インク圧力室基板に厚さが1.2mmのガラス基板を用いた。インク圧力室２０１の形状は、直径が0.25mm、深さが1mmとなるようにそれぞれのノズル位置に合わせて加工した。 Subsequently, the ink pressure chamber substrate is bonded to the actuator 102. The ink pressure chamber substrate is provided with an ink pressure chamber 201 having a desired size and an ink supply port 201a in a separate process. Examples of the material used for the ink pressure chamber substrate include metals, ceramics, glass, and plastics. In this embodiment, a glass substrate having a thickness of 1.2 mm is used as the ink pressure chamber substrate. The shape of the ink pressure chamber 201 was processed according to each nozzle position so that the diameter was 0.25 mm and the depth was 1 mm.

アクチュエータ１０２とインク圧力室基板とをエポキシ接着剤を用いて接合を行い、支持基板１０５を除去した。支持基板１０５の除去は、インク圧力室基板側を固定して、支持基板１０５を研削、研磨して、除去した。 The actuator 102 and the ink pressure chamber substrate were bonded using an epoxy adhesive, and the support substrate 105 was removed. The support substrate 105 was removed by fixing the ink pressure chamber substrate side and grinding and polishing the support substrate 105.

この実施の形態では、アクチュエータ１０２とインク圧力室基板の接合に接着剤を用いたが、使用する材料によっては、直接接合などの接着剤を用いない方法を採ることができる。また、支持基板１０５の除去方法としては、アクチュエータ形成時に支持基板１０５上に剥離剤を塗布または、シート状の剥離剤を接合してインクジェットヘッド完成時に熱や紫外線光などで支持基板１０５とアクチュエータ１０２を分離することもできる。 In this embodiment, an adhesive is used for bonding the actuator 102 and the ink pressure chamber substrate. However, depending on the material used, a method that does not use an adhesive such as direct bonding can be used. Further, as a method for removing the support substrate 105, a release agent is applied on the support substrate 105 when the actuator is formed, or a sheet-like release agent is bonded to the support substrate 105 and the actuator 102 by heat or ultraviolet light when the inkjet head is completed. Can also be separated.

なお、アクチュエータ１０２とインク圧力室基板が一体化されたインクジェットヘッド主要部は、駆動IC(図示せず)をアクチュエータ１０２と接続して、画像信号に応じてインク液滴を吐出する。また、インク圧力室基板には、インク供給路３０２を接続して、インク供給が行われる。 The main part of the ink jet head in which the actuator 102 and the ink pressure chamber substrate are integrated connects a driving IC (not shown) to the actuator 102 and ejects ink droplets according to the image signal. Ink supply is performed by connecting an ink supply path 302 to the ink pressure chamber substrate.

（第１の他の製造方法）
図７は上記したノズル延伸部１１９の第１の他の製造方法を示すものである。 (First other manufacturing method)
FIG. 7 shows a first other method of manufacturing the nozzle extending portion 119 described above.

この第１の他の製造方法では、アクチュエータ１０２のノズル延伸部の場所に印刷インキが塗布されるように印刷版を作製し、印刷インキを塗布して行う。この実施の形態では、スクリーン印刷法を用いてノズル延伸部１１９がおよそ10μmとなるように、印刷インキを重ねて印刷した。印刷インキとしては、エポキシ樹脂にフィラーを分散させたものを用いた。印刷が終了したのち、およそ１２０℃の雰囲気で、１時間硬化を行い、ノズル延伸部１１９とした。 In the first other manufacturing method, a printing plate is prepared so that the printing ink is applied to the location of the nozzle extension portion of the actuator 102, and the printing ink is applied. In this embodiment, the printing ink was overlaid and printed using a screen printing method so that the nozzle extension 119 was approximately 10 μm. As the printing ink, an epoxy resin in which a filler was dispersed was used. After the printing was completed, curing was performed for 1 hour in an atmosphere of approximately 120 ° C., and the nozzle extending portion 119 was obtained.

ノズル延伸部１１９の外側直径は、0.2mm、内側直径は0.05mmとした。この実施の形態では、ノズル延伸部１１９の材料として、エポキシ樹脂を用いたが、フェノール樹脂、フタル酸樹脂、アクリル樹脂などを用いることも可能である。また、印刷方式は、スクリーン印刷法を用いたが、転写印刷、オフセット印刷など様々な印刷技術が使える。また、インクジェット法は無版印刷が可能であり、様々な形のノズル延伸部１１９の形成が可能である。 The outer diameter of the nozzle extending portion 119 was 0.2 mm, and the inner diameter was 0.05 mm. In this embodiment, an epoxy resin is used as the material of the nozzle extending portion 119, but a phenol resin, a phthalic acid resin, an acrylic resin, or the like can also be used. The screen printing method is used as the printing method, but various printing techniques such as transfer printing and offset printing can be used. Further, the ink jet method can perform plateless printing, and can form the nozzle extending portions 119 having various shapes.

（第２の他の製造方法）
図８は上記したノズル延伸部１１９の第２の他の製造方法を示すものである。 (Second other manufacturing method)
FIG. 8 shows a second other method of manufacturing the nozzle extending portion 119 described above.

この第２の他の製造方法では、図８（ａ）に示すようにアクチュエータ１０２にレジスト１２５を所望の厚みとなるように塗布し、プリベークを行った後に所望の形状となるようにフォトマスクを介して露光を行い、現像、ポストベークを行って、所望のノズル延伸部となるレジストパターンを形成する。 In this second other manufacturing method, as shown in FIG. 8A, a resist 125 is applied to the actuator 102 so as to have a desired thickness, and after prebaking, a photomask is formed so as to have a desired shape. Exposure, development, and post-baking are performed to form a resist pattern to be a desired nozzle extending portion.

ついで、このパターンを用いてメッキを行い、図８（ｂ）に示すように所望のノズル延伸部１１９を形成する。この実施の形態では、フォトニース(東レ)を10回塗布して約10μmの厚みを得た。ノズルの延伸部を長くするためには、フォトニース（東レ）をさらに重ねて塗布することで実現できる。この実施の形態では、フォトニース（東レ）を用いたが、SU-8,SU-10など厚塗りが可能な感光性樹脂を用いることができる。鍍金は、Ni電界鍍金を行った。残留ひずみが小さくなるように、メッキ膜の成長速度などを制御しておよそ１０μmの厚みのメッキを行った。鍍金は、Niの電界鍍金を用いたが、他のメッキ可能な金属と方法で実施することも可能である。 Next, plating is performed using this pattern to form a desired nozzle extending portion 119 as shown in FIG. In this embodiment, Photo Nice (Toray) was applied 10 times to obtain a thickness of about 10 μm. In order to lengthen the extended part of the nozzle, it can be realized by further applying Photo Nice (Toray). In this embodiment, Photo Nice (Toray) is used, but a photosensitive resin capable of thick coating such as SU-8 and SU-10 can be used. For plating, Ni electric field plating was performed. Plating with a thickness of about 10 μm was performed by controlling the growth rate of the plating film so as to reduce the residual strain. For plating, Ni field plating was used, but it is also possible to carry out plating using other plating metals and methods.

（第３の他の製造方法）
図９は上記したノズル延伸部１１９の第３の他の製造方法を示すものである。 (Third other manufacturing method)
FIG. 9 shows a third other method of manufacturing the nozzle extending portion 119 described above.

この第３の他の製造方法では、図９（ａ）に示すようにアクチュエータ１０２の裏面のノズル部分にディスペンサを用いて感光性樹脂１３１を所望の厚みとなるように滴下し、硬化させる。ついで、図９（ｂ）に示すように、支持基板１０５側から所望のノズル径となるようにレーザー光を照射してノズル穴１０１を形成する。ノズル穴１０１はレーザー光がノズル出口で最少となるようにレンズを用いて集光されたものを用いる。この実施の形態では、フォトニース（東レ）を10回滴下して約10μmの厚みを得た。ノズルの延伸部分を長くするためには、フォトニース（東レ）をさらに重ねて滴下することで実現できる。 In the third other manufacturing method, as shown in FIG. 9A, the photosensitive resin 131 is dropped onto the nozzle portion on the back surface of the actuator 102 using a dispenser so as to have a desired thickness, and is cured. Next, as shown in FIG. 9B, a nozzle hole 101 is formed by irradiating a laser beam from the support substrate 105 side so as to have a desired nozzle diameter. As the nozzle hole 101, a laser beam condensed using a lens is used so that the laser beam is minimized at the nozzle exit. In this embodiment, Photo Nice (Toray) was dropped 10 times to obtain a thickness of about 10 μm. In order to lengthen the extended part of the nozzle, it can be realized by further dropping photo Nice (Toray).

この実施の形態では、フォトニース（東レ）を用いたが、SU-8,SU-10など厚塗りが可能な感光性樹脂を用いることができる。感光性樹脂の滴下には、ディスペンサーを用いたが、インクジェット方式など一定体積の滴下が可能な装置を用いることも可能である。レーザー光は、所望の加工が可能な出力が得られる装置とし、波長は、254nmの光を用いた。レーザー光の波長は、使用する材料の特性に合わせて適宜選択すればよい。 In this embodiment, Photo Nice (Toray) is used, but a photosensitive resin capable of thick coating such as SU-8 and SU-10 can be used. A dispenser was used for dropping the photosensitive resin, but it is also possible to use an apparatus capable of dropping a certain volume, such as an inkjet method. The laser beam was an apparatus that can obtain an output capable of desired processing, and light having a wavelength of 254 nm was used. The wavelength of the laser beam may be appropriately selected according to the characteristics of the material to be used.

（第４の他の製造方法）
図１０は上記したノズル延伸部１１９の第４の他の製造方法を示すものである。 (Fourth other manufacturing method)
FIG. 10 shows a fourth other method of manufacturing the nozzle extending portion 119 described above.

この第４の他の製造方法では、まず、図１０（ａ）に示すように、上記した図９（ａ）と同様にしてアクチュエータ１０２の裏面のノズル部分にディスペンサを用いて感光性樹脂１３１を所望の厚みとなるように滴下して硬化させる。 In the fourth other manufacturing method, first, as shown in FIG. 10A, the photosensitive resin 131 is applied to the nozzle portion on the back surface of the actuator 102 using a dispenser in the same manner as in FIG. 9A. It is dripped and hardened so that it may become desired thickness.

続いて、アクチュエータ１０２に上記した第１の実施形態で説明したと同様にしてインク圧力室２０１を有するインク圧力室基板を接合し、図１１（ａ）に示すように支持基板１０５を除去する。 Subsequently, the ink pressure chamber substrate having the ink pressure chamber 201 is joined to the actuator 102 in the same manner as described in the first embodiment, and the support substrate 105 is removed as shown in FIG.

続いて、図１１（ｂ）に示すように、支持基板１０５が取り付けられていた側から所望のノズル径となるようにレーザー光を照射してノズル穴１０１を形成するとともに、通路１１９ａを形成してノズル延伸部１１９とする。 Subsequently, as shown in FIG. 11B, the nozzle hole 101 is formed by irradiating the laser beam so as to have a desired nozzle diameter from the side where the support substrate 105 is attached, and the passage 119a is formed. The nozzle extending portion 119.

ノズル穴１０１はレーザー光がノズル出口で最少となるようにレンズを用いて集光されたものを用いる。レーザー光は、所望の加工が可能な出力が得られる装置とし、波長は、254nmの光を用いた。レーザー光の波長は、使用する材料の特性に合わせて適宜選択すればよい。 As the nozzle hole 101, a laser beam condensed using a lens is used so that the laser beam is minimized at the nozzle exit. The laser beam was an apparatus that can obtain an output capable of desired processing, and light having a wavelength of 254 nm was used. The wavelength of the laser beam may be appropriately selected according to the characteristics of the material to be used.

上記したように、この実施の形態によれば、ノズル長延伸部１１９を設けて、ノズル長を延伸させるため、ノズル近傍の液面の震動によりノズル１０１からインク圧力室２０１へ気泡が入り込む現象を低減することができる。 As described above, according to this embodiment, since the nozzle length extending portion 119 is provided to extend the nozzle length, the phenomenon that bubbles enter the ink pressure chamber 201 from the nozzle 101 due to the vibration of the liquid surface near the nozzle. Can be reduced.

従って、ノズル１０１とアクチュエータ１０２を一体で形成するインクジェットヘッドにおいて、圧電体膜１０７と振動板からなるアクチュエータ１０２の全体を厚くしてノズル長を延伸することなく、部分的な構造物を付加する方法でノズル長を延伸でき、アクチュエータ１０２の駆動効率を低下させることがない。 Therefore, in the inkjet head in which the nozzle 101 and the actuator 102 are integrally formed, a method of adding a partial structure without increasing the nozzle length by increasing the thickness of the entire actuator 102 including the piezoelectric film 107 and the vibration plate. Thus, the nozzle length can be extended and the driving efficiency of the actuator 102 is not lowered.

なお、上記した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above-described embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１００…ノズルプレート、１０１…ノズル、１０２…アクチュエータ、１０７…圧電体膜、１０３，１０９，１１２…駆動電極、１１９…ノズル延伸部、１１９ａ…通路、１１２，１３１…感光性樹脂、１２５…レジスト。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Nozzle plate, 101 ... Nozzle, 102 ... Actuator, 107 ... Piezoelectric film, 103, 109, 112 ... Drive electrode, 119 ... Nozzle extension part, 119a ... Passage, 112, 131 ... Photosensitive resin, 125 ... Resist.

Claims

In an inkjet head in which an actuator composed of a piezoelectric film and a drive electrode that operates the piezoelectric film and ejects ink in an ink pressure chamber from a nozzle is integrally disposed on a nozzle plate.
An ink jet comprising: a nozzle extending portion that protrudes toward the ink pressure chamber side of the actuator and has a passage that extends the nozzle length by communicating the nozzle and the ink pressure chamber. Head.

The nozzle extending portion is formed by applying a photosensitive resin to the actuator with a predetermined thickness, performing pre-baking, then performing exposure through a photomask so as to obtain a desired shape, developing, and post-baking. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is formed.

2. The ink jet head according to claim 1, wherein the nozzle extending portion is formed by applying printing ink to the actuator and then curing the nozzle in an atmosphere of about 120 ° C.

The nozzle extension part is applied to the actuator to have a desired thickness, and after pre-baking, it is exposed through a photomask so as to have a desired shape, developed, and post-baked. 2. The ink jet head according to claim 1, wherein the ink jet head is formed by forming a resist pattern and then plating using the pattern.

The nozzle extension part is formed by dripping and curing a photosensitive resin to a desired thickness using a dispenser on the actuator, and after the curing, the nozzle and the passage are formed by irradiation with laser light. The ink-jet head according to claim 1, wherein