JPH03124448A - 液体噴射ヘッド - Google Patents
液体噴射ヘッドInfo
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- JPH03124448A JPH03124448A JP26425689A JP26425689A JPH03124448A JP H03124448 A JPH03124448 A JP H03124448A JP 26425689 A JP26425689 A JP 26425689A JP 26425689 A JP26425689 A JP 26425689A JP H03124448 A JPH03124448 A JP H03124448A
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Links
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［従来の技術］
従来のインクジェットプリンタにおける液体噴射ヘッド
は、小林正人他（画像電子学会誌１２巻４号ｐｐ、２７
７〜２８４．１９８３）等に示されるごとく、基板と該
基板に対向して設ける可動板により形成されていた。ま
た特公昭６０−８９５３に示されるごとく、自由端を有
する棒の曲げ振動を利用した液体噴射ヘッドも存在する
。
は、小林正人他（画像電子学会誌１２巻４号ｐｐ、２７
７〜２８４．１９８３）等に示されるごとく、基板と該
基板に対向して設ける可動板により形成されていた。ま
た特公昭６０−８９５３に示されるごとく、自由端を有
する棒の曲げ振動を利用した液体噴射ヘッドも存在する
。
［発明が解決しようとする課題］
従来の、基板と可動板により成る液体噴射ヘッドにおい
ては、該可動板に圧電素子を貼り付けていたため、該圧
電素子を微細化することが困難であり、このため液体噴
射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長尺
に形成するマルチノズル化が困難であった。また特公昭
６０−８９５３に示される、自由端を有する棒の曲げ振
動を利用した液体噴射ヘッドも、櫛状に製作した棒を取
り付ける構造であるため、棒の製作やノズルとの位置合
わせ等の問題があり、このため液体噴射を行うノズルの
高密度化や、ノズルをライン状に長尺に形成するマルチ
ノズル化が困難であった。また、いずれの液体噴射ヘッ
ドにおいても組立が煩雑であるため、該液体噴射ヘッド
は高価なものとなっていた。
ては、該可動板に圧電素子を貼り付けていたため、該圧
電素子を微細化することが困難であり、このため液体噴
射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長尺
に形成するマルチノズル化が困難であった。また特公昭
６０−８９５３に示される、自由端を有する棒の曲げ振
動を利用した液体噴射ヘッドも、櫛状に製作した棒を取
り付ける構造であるため、棒の製作やノズルとの位置合
わせ等の問題があり、このため液体噴射を行うノズルの
高密度化や、ノズルをライン状に長尺に形成するマルチ
ノズル化が困難であった。また、いずれの液体噴射ヘッ
ドにおいても組立が煩雑であるため、該液体噴射ヘッド
は高価なものとなっていた。
本発明は以上の課題を解決するもので、その目的とする
ところは、ノズルの高密度化やマルチノズル化が容易で
あり、更に安価に形成できる液体噴射ヘッドを実現する
ことにある。
ところは、ノズルの高密度化やマルチノズル化が容易で
あり、更に安価に形成できる液体噴射ヘッドを実現する
ことにある。
［課題を解決するための手段］
以上述べた課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッ
ドは、 （１）基板表面に設けた液体噴射孔、該液体噴射孔に接
続し基板の断面方向に伸びたノズル、該ノズルに接続し
た圧力室、該圧力室上に張った両端支持梁、該両端支持
梁上に設けた圧電膜による圧電素子より成ること （２）前記基板材として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたこと （３）前記両端支持梁が前記基板材をパターニングする
ことにより形成されること を特徴とする。
ドは、 （１）基板表面に設けた液体噴射孔、該液体噴射孔に接
続し基板の断面方向に伸びたノズル、該ノズルに接続し
た圧力室、該圧力室上に張った両端支持梁、該両端支持
梁上に設けた圧電膜による圧電素子より成ること （２）前記基板材として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたこと （３）前記両端支持梁が前記基板材をパターニングする
ことにより形成されること を特徴とする。
［実施例コ
第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図である。同図
において、１０１は基板、１０２及び１０３は液体が通
過するノズル、１０４及び１０５は液体に圧力を印加す
る圧力室、１０６及び１０７はそれぞれ圧力室１０４及
び１０５上に張った両端支持梁、１０８及び１０９はそ
れぞれ両端支持梁１０６及び１０７上に設けた圧電膜に
よる圧電素子、１１０は液体噴射孔、１１１は圧電素子
の下電極、１１２は圧電膜、１１３は圧電素子の上電極
であり、１１１乃至１１３で圧電素子が形成される。１
１４は液体噴射・ヘッドの周囲を囲む枠、１１５は枠１
１４により囲まれた領域であり、液体貯蔵室となる。
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図である。同図
において、１０１は基板、１０２及び１０３は液体が通
過するノズル、１０４及び１０５は液体に圧力を印加す
る圧力室、１０６及び１０７はそれぞれ圧力室１０４及
び１０５上に張った両端支持梁、１０８及び１０９はそ
れぞれ両端支持梁１０６及び１０７上に設けた圧電膜に
よる圧電素子、１１０は液体噴射孔、１１１は圧電素子
の下電極、１１２は圧電膜、１１３は圧電素子の上電極
であり、１１１乃至１１３で圧電素子が形成される。１
１４は液体噴射・ヘッドの周囲を囲む枠、１１５は枠１
１４により囲まれた領域であり、液体貯蔵室となる。
同図（ｂ）をもとに本実施例の液体噴射ヘッドの製造方
法の一例を示す。まず、基板１０１を加工し、ノズル１
０２及び圧力室１０４を形成する。
法の一例を示す。まず、基板１０１を加工し、ノズル１
０２及び圧力室１０４を形成する。
基板１０１にガラスを用いた場合は、エツチングもしく
はレーザ加工等の手段によりノズル１０２や圧力室１０
４を形成すればよい。次に両端支持梁１０６を形成する
が、これは基板１０１に薄板ガラス等の材料を接着もし
くは圧着等の手段で乗せ、パターニングを行えばよい、
そして、下電極１１１、圧電膜１１２、上電極１１３と
形成して行けばよい、圧電膜１１２にはＰＺＴ等の圧電
材料、上下電極１１１及び１１３にはＰｔ、Ｎｉ等の金
属材料をスパッタ法等により形成し用いればよい。この
様な両端支持梁の構造を形成する方法は以上の方法に限
定されるわけでなく、例えば圧電素子を形成した後に両
端支持梁を形成したり、また圧力室等を形成した後にそ
の凹部を樹脂等で充填し、両端支持梁材を膜で形成し、
前記樹脂を取り除くことにより両端支持梁を形成しても
よい。
はレーザ加工等の手段によりノズル１０２や圧力室１０
４を形成すればよい。次に両端支持梁１０６を形成する
が、これは基板１０１に薄板ガラス等の材料を接着もし
くは圧着等の手段で乗せ、パターニングを行えばよい、
そして、下電極１１１、圧電膜１１２、上電極１１３と
形成して行けばよい、圧電膜１１２にはＰＺＴ等の圧電
材料、上下電極１１１及び１１３にはＰｔ、Ｎｉ等の金
属材料をスパッタ法等により形成し用いればよい。この
様な両端支持梁の構造を形成する方法は以上の方法に限
定されるわけでなく、例えば圧電素子を形成した後に両
端支持梁を形成したり、また圧力室等を形成した後にそ
の凹部を樹脂等で充填し、両端支持梁材を膜で形成し、
前記樹脂を取り除くことにより両端支持梁を形成しても
よい。
そして、液体噴射ヘッドの周囲を囲む枠１１４を任意の
材料、形状で形成し、液体貯蔵室１１５を形成する。
材料、形状で形成し、液体貯蔵室１１５を形成する。
以上のごとく形成した液体噴射ヘッドの動作の一例を示
すと、以下のごとくなる。液体貯蔵室１１５及び圧力室
１０４及びノズル１０２に液体が満たされているものと
する。圧電素子の上下電極１１３及び１１１間に電圧を
印加すると、１１１乃至１１３により構成される圧電素
子及び両端支持梁１０６が歪む、すると圧力室１０４中
の液体に圧力が印加され、ノズル１０２を介して液体は
液体噴射孔１１０より噴射される。次に圧電素子の上下
電極１１３及び１１１間の電圧印加をやめると、１１１
乃至１１３により構成される圧電素子及び両端支持梁１
０６の歪は元に戻り、圧力室１０４中の液体は減圧され
、１０４中には液体貯蔵室１１５より液体が供給される
。
すと、以下のごとくなる。液体貯蔵室１１５及び圧力室
１０４及びノズル１０２に液体が満たされているものと
する。圧電素子の上下電極１１３及び１１１間に電圧を
印加すると、１１１乃至１１３により構成される圧電素
子及び両端支持梁１０６が歪む、すると圧力室１０４中
の液体に圧力が印加され、ノズル１０２を介して液体は
液体噴射孔１１０より噴射される。次に圧電素子の上下
電極１１３及び１１１間の電圧印加をやめると、１１１
乃至１１３により構成される圧電素子及び両端支持梁１
０６の歪は元に戻り、圧力室１０４中の液体は減圧され
、１０４中には液体貯蔵室１１５より液体が供給される
。
以上のごとき液体噴射ヘッドは、圧力室１０４、両端支
持梁１０６、圧電索子１１１乃至１１３等をフォトリソ
グラフィー技術を用いて形成できるため、精度良くかつ
微細に形成できる。特に、この様な構造の液体噴射ヘッ
ドにおける液体噴射特性を大きく支配する、圧力室１０
４の深さ、両端支持梁１０６や圧電素子を構成する１１
１乃至１１３の厚み等も容易に制御できる。このため、
液体噴射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状
に長尺に形成するマルチノズル化が容易となり、１０ｄ
ｏｔ／ｍｍの解像度で５ｃｍの長さを持つライン液体噴
射ヘッドが形成できた。また、本発明の構成をとること
により１００ｄｏｔ／ｍｍ程度までの高解像度化も可能
である。また、本発明の液体噴射ヘッドは、前述のごと
くほとんどの工程をフォトリソグラフィー技術を用いて
形成できるため、その組立に要する工程が大いに軽減さ
れ、このため安価なものとなる。加えて、両端支持梁は
自由端を有する片持ち梁等に比べて構造的に強固であり
、またその固有振動数も大きいため圧力室１０４中の液
体に加わる圧力が大きい。
持梁１０６、圧電索子１１１乃至１１３等をフォトリソ
グラフィー技術を用いて形成できるため、精度良くかつ
微細に形成できる。特に、この様な構造の液体噴射ヘッ
ドにおける液体噴射特性を大きく支配する、圧力室１０
４の深さ、両端支持梁１０６や圧電素子を構成する１１
１乃至１１３の厚み等も容易に制御できる。このため、
液体噴射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状
に長尺に形成するマルチノズル化が容易となり、１０ｄ
ｏｔ／ｍｍの解像度で５ｃｍの長さを持つライン液体噴
射ヘッドが形成できた。また、本発明の構成をとること
により１００ｄｏｔ／ｍｍ程度までの高解像度化も可能
である。また、本発明の液体噴射ヘッドは、前述のごと
くほとんどの工程をフォトリソグラフィー技術を用いて
形成できるため、その組立に要する工程が大いに軽減さ
れ、このため安価なものとなる。加えて、両端支持梁は
自由端を有する片持ち梁等に比べて構造的に強固であり
、またその固有振動数も大きいため圧力室１０４中の液
体に加わる圧力が大きい。
このため、本発明の液体噴射ヘッドは構造的に強固であ
り、またその液体噴射特性もよい。
り、またその液体噴射特性もよい。
第２図に、本発明の実施例における、圧電素子の下電極
が両端支持梁になっている液体噴射ヘッドの断面図を示
す、同図において、第１図と同一の記号は第１図と同一
のものを表す。２０１は圧電素子の下電極であり、これ
が両端支持梁となっている。この様な構造の液体噴射ヘ
ッドの製造方法の一例を示すと、まず、第１図実施例に
示すごとき方法で基板１０１を加工する。そして、圧電
素子の下電極となる金属板、例えばｐｔ板を加工済みの
基板１０１上に接着する。これをパターニングした後、
圧電膜１１２、上電極１１３と形成して行けばよい、こ
の様な構造の形成方法は以上の方法に限定されることな
く、例えば前述のごとく、圧電素子を形成した後に両端
支持梁を形成したり、また、圧力室等を形成した後にそ
の凹部を樹脂等で充填し、金属膜を形成し両端支持梁と
し、前記樹脂を取り除くことにより形成してもよい。
が両端支持梁になっている液体噴射ヘッドの断面図を示
す、同図において、第１図と同一の記号は第１図と同一
のものを表す。２０１は圧電素子の下電極であり、これ
が両端支持梁となっている。この様な構造の液体噴射ヘ
ッドの製造方法の一例を示すと、まず、第１図実施例に
示すごとき方法で基板１０１を加工する。そして、圧電
素子の下電極となる金属板、例えばｐｔ板を加工済みの
基板１０１上に接着する。これをパターニングした後、
圧電膜１１２、上電極１１３と形成して行けばよい、こ
の様な構造の形成方法は以上の方法に限定されることな
く、例えば前述のごとく、圧電素子を形成した後に両端
支持梁を形成したり、また、圧力室等を形成した後にそ
の凹部を樹脂等で充填し、金属膜を形成し両端支持梁と
し、前記樹脂を取り除くことにより形成してもよい。
本実施例のごとき構造とすることにより、第１図におけ
る両端支持梁１０６が不用となり、液体噴射ヘッドの更
なる低価格化が実現される。
る両端支持梁１０６が不用となり、液体噴射ヘッドの更
なる低価格化が実現される。
第３図に、本発明の実施例における、基板材に珪素ウェ
ハを用い、両端支持梁をこれをパターニングすることに
より形成した液体噴射ヘッドの断面図を示す、同図にお
いて、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す
、３０１はＢを高温度にドーピングしたＳｉ層であり、
これが圧電素子の下電極兼両端支持梁となっている。珪
素基板１０１の加工方法の一例は、まずノズル１０２を
形成しておき、奥山雅則ら（材料別冊箱３８巻筒４２５
号ｐｐ、８９〜９９）に示されるごとく、両端支持梁を
作成したい部分に高温度のＢを拡散させ、これをエチレ
ンジアミン、ピロカテコール、水の混合液により選択エ
ツチングすればよい、この引用例は片持ち梁を作成して
いる例であるが、同様の方法で容易に両端支持梁が形成
できる。高温度にＢを拡散させたＳｉ層３０１による両
端支持梁はそのまま圧電素子の下電極となるため、３０
１上に圧電膜１１２、電極１１３と形成して行けばよい
、この様にして形成する液体噴射ヘッドは、圧力室１０
４と両端支持梁を同時に形成できるため、その製造工程
数が第２図に示す実施例の液体噴射ヘッドよりも更に低
減され、低価格化が実現される。また、珪素基板を用い
た液体噴射ヘッドは以上の構造に限定されることなく、
例えば、珪素酸化膜や珪素窒化膜等を両端支持梁に用い
るような構造でもよい。
ハを用い、両端支持梁をこれをパターニングすることに
より形成した液体噴射ヘッドの断面図を示す、同図にお
いて、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す
、３０１はＢを高温度にドーピングしたＳｉ層であり、
これが圧電素子の下電極兼両端支持梁となっている。珪
素基板１０１の加工方法の一例は、まずノズル１０２を
形成しておき、奥山雅則ら（材料別冊箱３８巻筒４２５
号ｐｐ、８９〜９９）に示されるごとく、両端支持梁を
作成したい部分に高温度のＢを拡散させ、これをエチレ
ンジアミン、ピロカテコール、水の混合液により選択エ
ツチングすればよい、この引用例は片持ち梁を作成して
いる例であるが、同様の方法で容易に両端支持梁が形成
できる。高温度にＢを拡散させたＳｉ層３０１による両
端支持梁はそのまま圧電素子の下電極となるため、３０
１上に圧電膜１１２、電極１１３と形成して行けばよい
、この様にして形成する液体噴射ヘッドは、圧力室１０
４と両端支持梁を同時に形成できるため、その製造工程
数が第２図に示す実施例の液体噴射ヘッドよりも更に低
減され、低価格化が実現される。また、珪素基板を用い
た液体噴射ヘッドは以上の構造に限定されることなく、
例えば、珪素酸化膜や珪素窒化膜等を両端支持梁に用い
るような構造でもよい。
第４図に、本発明の実施例における、圧力室を全ノズル
共通にした液体噴射ヘッドの平面図を示す、同図におい
て、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す、
４０１は全ノズル共通の圧力室である。この様な構成と
した場合、ノズル１０２．１０３間の圧力室側壁が不用
となるため、ノズル間隔を短くすることができ、更に高
解像度の液体噴射ヘッドが実現される。
共通にした液体噴射ヘッドの平面図を示す、同図におい
て、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す、
４０１は全ノズル共通の圧力室である。この様な構成と
した場合、ノズル１０２．１０３間の圧力室側壁が不用
となるため、ノズル間隔を短くすることができ、更に高
解像度の液体噴射ヘッドが実現される。
なお、本発明の液体噴射ヘッドは以上述べた実施例のみ
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジエツトプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイプライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジエツトプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイプライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。
［発明の効果］
以上述べたごとく本発明を用いることにより、フォトリ
ソグラフィー技術を用いて圧力室、両端支持梁、圧電素
子が連続形成できるため、ノズルの高密度化やマルチノ
ズル化が容易な液体噴射ヘッドが実現される。また同時
に、煩雑な組立工程が不用となったため、安価な液体噴
射ヘッドが実現される。特に、珪素基板を用い、これを
パターニングすることにより両端支持梁を形成した液体
噴射ヘッドは、製造工程数が特に少なく、安価なものと
なる。
ソグラフィー技術を用いて圧力室、両端支持梁、圧電素
子が連続形成できるため、ノズルの高密度化やマルチノ
ズル化が容易な液体噴射ヘッドが実現される。また同時
に、煩雑な組立工程が不用となったため、安価な液体噴
射ヘッドが実現される。特に、珪素基板を用い、これを
パターニングすることにより両端支持梁を形成した液体
噴射ヘッドは、製造工程数が特に少なく、安価なものと
なる。
第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図。 第２図は、本発明の実施例における、圧電素子の下電極
が両端支持梁になっている液体噴射ヘッドの断面図。 第３図は、本発明の実施例における、基板材に珪素ウェ
ハを用い、両端支持梁をこれをパターニングすることに
より形成した液体噴射ヘッドの断面図。 第４図は、本発明の実施例における、圧力室を全ノズル
共通にした液体噴射ヘッドの平面図。 １０１・・・基板 １０２．１０３・・・ノズル １０４．１０５・・・圧力室 １０８．１０７・・・両端支持梁 １０８．１０９・・・圧電素子 １１０・・・液体噴射孔 １１１・・・下電極 １１２・・・圧電膜 １１３・・・上電極 １１４・・・枠 １１５・・・液体貯蔵室 （ｂ） 第１図 （ａ） １０ ・・・洛体噴射孔 第２図 第１図
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図。 第２図は、本発明の実施例における、圧電素子の下電極
が両端支持梁になっている液体噴射ヘッドの断面図。 第３図は、本発明の実施例における、基板材に珪素ウェ
ハを用い、両端支持梁をこれをパターニングすることに
より形成した液体噴射ヘッドの断面図。 第４図は、本発明の実施例における、圧力室を全ノズル
共通にした液体噴射ヘッドの平面図。 １０１・・・基板 １０２．１０３・・・ノズル １０４．１０５・・・圧力室 １０８．１０７・・・両端支持梁 １０８．１０９・・・圧電素子 １１０・・・液体噴射孔 １１１・・・下電極 １１２・・・圧電膜 １１３・・・上電極 １１４・・・枠 １１５・・・液体貯蔵室 （ｂ） 第１図 （ａ） １０ ・・・洛体噴射孔 第２図 第１図
Claims (3)
- （１）基板表面に設けた液体噴射孔、該液体噴射孔に接
続し基板の断面方向に伸びたノズル、該ノズルに接続し
た圧力室、該圧力室上に張った両端支持梁、該両端支持
梁上に設けた圧電膜による圧電素子より成ることを特徴
とする、液体噴射ヘッド。 - （２）前記基板材として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたことを特徴とする、請求項１記載の液体噴射ヘッ
ド。 - （３）前記両端支持梁が前記基板材をパターニングする
ことにより形成されることを特徴とする、請求項１記載
の液体噴射ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26425689A JPH03124448A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26425689A JPH03124448A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124448A true JPH03124448A (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=17400649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26425689A Pending JPH03124448A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03124448A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723867A2 (en) * | 1992-08-26 | 1996-07-31 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| US6601949B1 (en) | 1992-08-26 | 2003-08-05 | Seiko Epson Corporation | Actuator unit for ink jet recording head |
-
1989
- 1989-10-11 JP JP26425689A patent/JPH03124448A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723867A2 (en) * | 1992-08-26 | 1996-07-31 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| EP0723867A3 (ja) * | 1992-08-26 | 1996-08-28 | Seiko Epson Corp | |
| EP0988972A2 (en) * | 1992-08-26 | 2000-03-29 | Seiko Epson Corporation | Layer-built ink jet recording head |
| EP0988972A3 (en) * | 1992-08-26 | 2000-09-06 | Seiko Epson Corporation | Layer-built ink jet recording head |
| US6601949B1 (en) | 1992-08-26 | 2003-08-05 | Seiko Epson Corporation | Actuator unit for ink jet recording head |
| US6929354B2 (en) | 1992-08-26 | 2005-08-16 | Seiko Epson Corp | Multi-layer ink jet recording head and manufacturing method therefor |
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