JPH07276627A - Ink jetting head and manufacture thereof - Google Patents

Ink jetting head and manufacture thereof

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JPH07276627A
JPH07276627A JP6689894A JP6689894A JPH07276627A JP H07276627 A JPH07276627 A JP H07276627A JP 6689894 A JP6689894 A JP 6689894A JP 6689894 A JP6689894 A JP 6689894A JP H07276627 A JPH07276627 A JP H07276627A
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thin film
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隆廣 中
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隆志 中村
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize an ink jetting head, with which densification and the high discharging speed if ink drops are obtained and which is excellent in reliability and mas-productivity. CONSTITUTION:An ink jetting head consists of a plurality of pressure chambers 22, nozzle openings 13a, which communicate with respective pressure chambers 22 and diaphragms 20, each of which forms at least some part of the pressure chamber 21 and is equipped with a thin part and a piezoelectric transducer 1, one end of which is fixed to a base and the other end of which abuts against a projecting part, so as to discharge ink drops from the nozzle opening 13a through the expansion and contraction of the piezoelectric transducer 1. The diaphragm 20 consists of the thin part 20a made of resin film, thin metal film 20c closely contacting with the resin film and the projecting part 20b, which is closely contactingly formed on the thin metal film 20c through the precipitation of metal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてイン
ク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像を形
成するインクジェット記録装置に用いる高密度インクジ
ェットヘッドとその製造方法に関し、より詳細にはイン
ク滴を吐出するための圧力室の一壁面を形成し、圧電変
換器の伸縮を圧力室に伝達する振動板の構成およびその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high density ink jet head used in an ink jet recording apparatus for forming an ink image on a recording medium such as recording paper by ejecting ink droplets according to a print signal and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a configuration of a vibrating plate that forms one wall surface of a pressure chamber for ejecting ink droplets and transmits expansion and contraction of a piezoelectric transducer to the pressure chamber, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭58−119870号公報や特開
昭58−119872号公報によれば、一端が基台に固
定された圧電変換器の他端に、圧力室を形成する振動板
が島状の突起(前記公報では脚部と称す)を介して当接
するように構成され、圧電変換器の伸縮により、圧力室
のインクをノズル開口から液滴として飛翔させるよう構
成されている。
2. Description of the Related Art According to Japanese Patent Laid-Open No. 58-119870 and Japanese Patent Laid-Open No. 58-198772, a vibration plate forming a pressure chamber is provided at the other end of a piezoelectric transducer having one end fixed to a base. It is configured to abut via an island-shaped protrusion (referred to as a leg portion in the above-mentioned publication), and is configured to cause ink in the pressure chamber to fly as droplets from the nozzle opening due to expansion and contraction of the piezoelectric transducer.

【0003】しかしこれら公報のいずれにも、振動板の
具体的な構造なり製造方法は提案されておらず、また脚
部は軸受けとかん合する複雑な構造であるため、小型
化、高密度化が困難であるばかりか、脚部と軸受けを高
精度に多数組み立てることはきわめてむずかしい。
However, none of these publications proposes a concrete structure or manufacturing method of the diaphragm, and since the legs have a complicated structure that engages with the bearings, they can be made compact and highly densified. Not only is it difficult to assemble, but it is extremely difficult to assemble a large number of legs and bearings with high precision.

【0004】振動板の構成を示した例として、特開平3
−15555号公報には、変位発生素子はバイモルフ、
またはユニモルフ型のたわみ変形を使った圧電変換器で
あるが、図18に示すように厚さ1.8μmのシリコン
からなる薄部61a(同号公報では振動板と称す)と厚
さ100μmの酸化シリコンからなる突部61bを振動
板61に形成し、突部61bと圧電変換器60とを当接
する例が開示されている。
As an example showing the structure of the diaphragm, Japanese Patent Laid-Open No. Hei.
No. 15555, a displacement generating element is a bimorph.
Alternatively, as shown in FIG. 18, a unimorph-type piezoelectric transducer using flexural deformation is used, but as shown in FIG. 18, a thin portion 61a made of silicon having a thickness of 1.8 μm (referred to as a diaphragm in the publication) and an oxide having a thickness of 100 μm An example is disclosed in which a protrusion 61b made of silicon is formed on the diaphragm 61 and the protrusion 61b and the piezoelectric converter 60 are brought into contact with each other.

【0005】また第2の例として同号公報では他に、厚
さが1〜10μm前後であって、ニッケル、ステンレ
ス、鉄、銅、銀等の金属からなる薄部61a上に、電鋳
法によって突部61bを形成し、突部61bと圧電変換
器60とを当接する方法が開示されている。
Further, as a second example, in the same publication, an electroforming method is used on a thin portion 61a having a thickness of about 1 to 10 μm and made of a metal such as nickel, stainless steel, iron, copper or silver. There is disclosed a method in which the protrusion 61b is formed by and the protrusion 61b and the piezoelectric converter 60 are brought into contact with each other.

【0006】さらに、第3の例として同号公報では他
に、厚さが50μmの有機材料フィルムからなる薄部6
1a上に、材料とその方法の明示されない突部61bを
固着し、突部61bと圧電変換器60とを当接する例が
開示されている。
Further, as a third example, in the same publication, a thin portion 6 made of an organic material film having a thickness of 50 μm is also used.
An example is disclosed in which a protrusion 61b whose material and method thereof are not specified is fixed on 1a and the protrusion 61b and the piezoelectric transducer 60 are brought into contact with each other.

【0007】他方第4の例として特開平3−19074
4号公報では、図19に示すように、電極71a上に1
00μm程度のダミー層を形成した圧電変換器70が示
されており、厚さが略50μmからなる突部をもたない
ガラス、またはステンレスからなる薄部73a(同号公
報では覆板部材と称す)にエポキシ系接着剤により固着
する例が開示されている。
On the other hand, as a fourth example, JP-A-3-19074
In Japanese Patent No. 4 publication, as shown in FIG.
A piezoelectric transducer 70 in which a dummy layer of about 00 μm is formed is shown, and a thin portion 73a made of glass or stainless having a thickness of about 50 μm and having no protrusion (referred to as a cover plate member in the above publication). ), An example of fixing with an epoxy adhesive is disclosed.

【0008】さらに第5の例として特開平5−1696
51号公報では金属薄板からなる薄部と樹脂材料からな
る突部をもつ振動板、およびその突部に垂直に当接する
圧電変換器が開示されている。
Further, as a fifth example, JP-A-5-1696.
Japanese Patent No. 51 discloses a vibrating plate having a thin portion made of a thin metal plate and a protrusion made of a resin material, and a piezoelectric transducer that is in vertical contact with the protrusion.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来例をもってしても以下のような問題が生じ、圧電変
換器を高速度で伸縮させ、また圧力室を高密度に配置さ
せたインクジェットヘッドを実現することがむずかし
い。
However, even with these conventional examples, the following problems occur, and an ink jet head in which the piezoelectric transducer is expanded and contracted at high speed and the pressure chambers are arranged at a high density is realized. It is difficult to do.

【0010】薄部61aに50μmの厚さの高分子樹脂
を用いた前記従来のインクジェットヘッドの圧電変換器
はたわみ変形型であるため、変位量は比較的取り出せる
が、たわみ振動に関する固有振動数は低く、緩慢に振動
板を押圧する。一方本発明の圧力発生素子は軸方向に伸
縮し、その伸縮に関する固有振動数は非常に高いため、
高速度変位であり、速いインク滴吐出速度を可能とす
る。変位量は数μmである。
Since the piezoelectric transducer of the conventional ink jet head using a polymer resin having a thickness of 50 μm for the thin portion 61a is a flexural deformation type, the displacement amount can be taken out relatively, but the natural frequency related to flexural vibration is Press the diaphragm slowly and slowly. On the other hand, the pressure generating element of the present invention expands and contracts in the axial direction, and the natural frequency related to the expansion and contraction is very high.
It has a high velocity displacement and enables a high ink droplet ejection velocity. The displacement amount is several μm.

【0011】従って、低ヤング率の高分子樹脂を用い
て、変位量に比較して20倍程度も厚い振動板では、高
速度変位は樹脂の変形で吸収されてしまい、インク滴を
吐出するに十分な圧力と容積変化を圧力室64に発生さ
せることができない。
Therefore, in a diaphragm using a polymer resin having a low Young's modulus and being 20 times thicker than the displacement amount, the high-speed displacement is absorbed by the deformation of the resin, and ink droplets are ejected. Sufficient pressure and volume change cannot be generated in the pressure chamber 64.

【0012】突部として樹脂材料を用いたときも同様の
問題が生じ、突部の厚さによっては十分な吐出速度、吐
出量が得られない、また突部厚さのわずかなばらつきで
伝達効率が変化し、吐出特性にばらつきが生じてしま
う。
The same problem occurs when a resin material is used for the protrusions, and a sufficient discharge speed and discharge amount cannot be obtained depending on the thickness of the protrusions, and the transmission efficiency is small due to a slight variation in the thickness of the protrusions. Changes and the ejection characteristics vary.

【0013】薄部として提案されているシリコンや金属
フィルムは数億回〜数十億回にも及ぶ繰り返しの屈曲変
形に耐えられず、疲労破壊してしまう。特に高密度ヘッ
ドにあっては変形動作する薄部の寸法が数十μmしかな
く、一方高密度ヘッドでは圧電変換器の変位量を増す必
要があるため、薄部にかかる応力は著しく大きいものと
なる。すなわち、これら材料は高速で、しかも延べ数億
回以上の変形を繰り返すインクジェットヘッド用の振動
板には適さない。また薄部はピンホールなどの欠陥を勘
案すると、その厚みは2μmまでが限界である。しかし
厚さ2μm以上の金属材やシリコン材では、本発明者ら
が目論む高密度ヘッドにおいては曲げ剛性が高すぎて流
路基板自体がたわんでしまうという問題もある。
The silicon or metal film proposed as a thin portion cannot endure repeated bending deformations of hundreds of millions to billions of times, resulting in fatigue failure. Particularly in a high-density head, the thin portion that deforms has a size of only a few tens of μm, while in a high-density head, it is necessary to increase the displacement of the piezoelectric transducer, so the stress applied to the thin portion is extremely large. Become. That is, these materials are not suitable for a diaphragm for an inkjet head which is deformed at a high speed and a total of hundreds of millions of times or more. The thickness of the thin portion is limited to 2 μm in consideration of defects such as pinholes. However, with a metal material or a silicon material having a thickness of 2 μm or more, there is a problem that the flow path substrate itself bends because the bending rigidity is too high in the high-density head that the present inventors intend.

【0014】また特開平3−190744号公報には圧
電変換器が当接するための突部を持たない振動板が示さ
れている。しかしこれでは圧電変換器の当接位置が定ま
らない。またもし薄部73aが樹脂フィルムであるなら
ば、透過したインク蒸気が直接圧電変換器をアタックす
るため、新たに透過防止手段を取り入れる必要がある。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-190744 discloses a diaphragm which does not have a protrusion for contacting the piezoelectric transducer. However, this does not determine the contact position of the piezoelectric transducer. If the thin portion 73a is a resin film, the permeated ink vapor directly attacks the piezoelectric transducer, so that a new permeation prevention means needs to be incorporated.

【0015】尚、前述の各公報からわかるように、優れ
た吐出特性と信頼性を有するインクジェットヘッドのた
めの適した製造方法がまだ詳しく開示されていない。
As can be seen from the above publications, a suitable manufacturing method for an ink jet head having excellent ejection characteristics and reliability has not yet been disclosed in detail.

【0016】本発明では上記した課題を解決して、高密
度化に適するとともに、高いインク滴吐出速度と高信頼
性を有し、さらには容易に量産できるインクジェットヘ
ッドの構成と製造方法を開示するものである。
According to the present invention, there is disclosed a structure and a manufacturing method of an ink jet head which solves the above-mentioned problems and is suitable for high density, has a high ink droplet ejection speed and high reliability, and can be easily mass-produced. It is a thing.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、複数
の圧力室と該圧力室の各々に連通するノズル開口と圧力
室の少なくとも一部を形成し、薄部と一端が基台に固定
された圧電変換器の他端が当接する突部をもつ振動板を
備え、該圧電変換器の伸縮によりノズル開口からインク
滴を吐出するインクジェットヘッドであって、該振動板
は樹脂フィルムからなる前記薄部と該フィルムに密着形
成された金属薄膜と該金属薄膜上に密着して金属の析出
により形成した前記突部から構成する。またこうした構
成を実現するための優れた製造方法により課題を解決す
る。
Therefore, in the present invention, a plurality of pressure chambers, a nozzle opening communicating with each of the pressure chambers, and at least a part of the pressure chambers are formed, and a thin portion and one end are fixed to a base. An ink jet head having a vibrating plate having a protrusion with which the other end of the piezoelectric transducer abuts, and ejecting ink droplets from a nozzle opening by expansion and contraction of the piezoelectric transducer, the vibrating plate being made of a resin film. And a metal thin film formed in close contact with the film, and the projection formed in close contact with the metal thin film by metal deposition. In addition, the problem is solved by an excellent manufacturing method for realizing such a configuration.

【0018】[0018]

【実施例】以下に本発明の実施例に沿って詳細に説明す
る。図1は本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例の分解斜視図である。フレーム10内を貫通する取り
付け穴11は、圧電変換器1のX軸、Y軸方向の位置決
めをするべく、後述するプレート部材5を支持してい
る。圧電変換器1の長手方向の先端面は、振動板20に
形成された突部20bに接合されている。ノズル開口1
3aをもつ板状のノズル基板13と振動板20と流路基
板12とを順に積層することで、流路は形成されてい
る。
Embodiments will be described in detail below along with embodiments of the present invention. FIG. 1 is an exploded perspective view of an embodiment of an inkjet head according to the present invention. A mounting hole 11 penetrating through the frame 10 supports a plate member 5, which will be described later, in order to position the piezoelectric transducer 1 in the X-axis and Y-axis directions. The longitudinal end surface of the piezoelectric converter 1 is joined to a protrusion 20b formed on the vibration plate 20. Nozzle opening 1
The flow path is formed by sequentially stacking the plate-shaped nozzle substrate 13 having 3a, the vibration plate 20, and the flow path substrate 12.

【0019】図2は、本実施例を適用したインクジェッ
トヘッドの部分断面図である。圧力室22は、ノズル開
口13aを形成したノズル基板13、流路基板12、振
動板20によって形成されている。振動板20は無機薄
膜21、樹脂製の薄部20a、金属薄膜20cと金属か
らなる剛体突部20bの積層体からなる。無機薄膜21
は後述するように、主として樹脂製の薄部20aへのイ
ンクの浸透による物性変化を防止する働きを持つ。23
は前記突部20bと同時形成した肉厚部である。
FIG. 2 is a partial sectional view of an ink jet head to which this embodiment is applied. The pressure chamber 22 is formed by the nozzle substrate 13 having the nozzle openings 13 a, the flow path substrate 12, and the vibration plate 20. The vibration plate 20 is composed of a laminated body of an inorganic thin film 21, a resin thin portion 20a, a metal thin film 20c and a rigid protrusion 20b made of metal. Inorganic thin film 21
As will be described later, has a function of mainly preventing a change in physical properties due to permeation of the ink into the resin-made thin portion 20a. 23
Is a thick portion formed at the same time as the protrusion 20b.

【0020】また図示しないインク溜めと、インク供給
管14と、インク連絡口16と、圧力室22とは連通関
係にあって、インク溜めよりノズル開口13aまで水溶
性インク6で満たされている。圧電変換器1はプレート
部材5を介してフレーム10に接着剤99で固定されて
いる。
The ink reservoir (not shown), the ink supply pipe 14, the ink communication port 16 and the pressure chamber 22 are in communication with each other, and the nozzle opening 13a is filled with the water-soluble ink 6 from the ink reservoir. The piezoelectric converter 1 is fixed to the frame 10 with an adhesive 99 via the plate member 5.

【0021】フレーム10と肉厚部23は数μm〜数十
μm厚さの接着剤24にて接合され、また圧電変換器1
と突部20bは数μm〜7μm厚さの接着剤24にて接
合されている。
The frame 10 and the thick wall portion 23 are joined by an adhesive 24 having a thickness of several μm to several tens of μm, and the piezoelectric transducer 1
The protrusions 20b are joined by an adhesive 24 having a thickness of several μm to 7 μm.

【0022】圧電変換器1を駆動するための配線は、第
1配線30a、第2配線30bと、プレート部材上の第
1の導電膜5aと、変換器上の第1の導電膜4a、第2
の導電膜4bとからなる。薄部20aは電気絶縁材料で
あり、圧電変換器1の電極4aとインク6間の絶縁を容
易にとることができる。
Wirings for driving the piezoelectric converter 1 are the first wiring 30a, the second wiring 30b, the first conductive film 5a on the plate member, the first conductive film 4a on the converter, and the first conductive film 4a. Two
Of the conductive film 4b. The thin portion 20a is an electrically insulating material and can easily provide insulation between the electrode 4a of the piezoelectric transducer 1 and the ink 6.

【0023】かかる構成において、インク滴の吐出原理
は図3に示すごとくである。図3(a)は待機状態を示
す。図3(b)に示すように吐出に先だって圧電変換器1
に電圧が印加されると振動板20を引っ張るように圧電
変換器1は収縮する。この電界を解除し、圧電変換器1
に貯った電荷を急速に放電するにともない、図3(c)に
示すように圧電変換器1は高速度で復元し、圧力室22
内のインク6の圧力を高めてノズル開口13aよりイン
ク滴6aを吐出させ、圧電変換器1は再び待機状態に戻
る。
In such a structure, the principle of ejecting ink droplets is as shown in FIG. FIG. 3A shows a standby state. As shown in FIG. 3 (b), the piezoelectric transducer 1 is used prior to ejection.
When a voltage is applied to the piezoelectric transducer 1, the piezoelectric transducer 1 contracts so as to pull the diaphragm 20. This electric field is released and the piezoelectric transducer 1
As the electric charge stored in the pressure chamber 22 is rapidly discharged, the piezoelectric transducer 1 is restored at a high speed as shown in FIG.
The pressure of the ink 6 inside is increased to eject the ink droplet 6a from the nozzle opening 13a, and the piezoelectric converter 1 returns to the standby state again.

【0024】図4は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの吐出圧力発生手段の実施例を示した斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the ejection pressure generating means of the ink jet head according to the present invention.

【0025】インク6を液滴として吐出させるための圧
力発生手段は、圧電変換器1であって、圧電体2と導電
材3a、3b(内部電極3a、3b)とが交互に積み重
ねられた多層構造である。圧電変換器1には導電材4
a、4b(外部電極4a、4b)が形成されており、外
部電極4aは内部電極3aと、外部電極4bは内部電極
3bと、電気的に接続されている。圧電変換器1の後方
はプレート部材5に接合され、前方の先端は、前述のよ
うに、振動板20の突部20bと接合している。
The pressure generating means for ejecting the ink 6 as droplets is the piezoelectric converter 1, which is a multi-layer in which piezoelectric bodies 2 and conductive materials 3a and 3b (internal electrodes 3a and 3b) are alternately stacked. It is a structure. Conductive material 4 for the piezoelectric transducer 1
a and 4b (external electrodes 4a and 4b) are formed, and the external electrode 4a is electrically connected to the internal electrode 3a, and the external electrode 4b is electrically connected to the internal electrode 3b. The rear side of the piezoelectric transducer 1 is joined to the plate member 5, and the front end is joined to the protrusion 20b of the diaphragm 20 as described above.

【0026】このような軸方向に伸縮する縦型且つ積層
型振動子を用いることにより、たわみ変形では得られな
い高い変位速度と所要の変位を、しかも低い電圧で得る
ことができ、結果として高い吐出速度と高密度なインク
ジェットヘッドを可能としている。
By using such a vertical and laminated vibrator that expands and contracts in the axial direction, it is possible to obtain a high displacement speed and a required displacement which cannot be obtained by flexural deformation, and at a low voltage, resulting in a high displacement. It enables an ink jet head with high ejection speed and high density.

【0027】図5は本発明の一実施例を適用したインク
ジェットヘッドの要部を下方より見た斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a main part of an ink jet head to which an embodiment of the present invention is applied, as seen from below.

【0028】本発明者らの開発例によれば、圧力室22
の長さ(図2中l1)は1.5mm、圧力室22の深さ
(図2中h1)は0.2mm、圧力室22の幅は0.1
mm、薄部20aの厚さは4μm、突部20bの長さ
(図2中l2)は1.3mm、突部20bの高さ(図2
中h2)は40μm、突部20bの幅(図5中w2)は
30μmとし、圧力室22の配列密度を1インチ当たり
180個(180dpi)まで高めた。突部20bは厚
みを増すことによって十分な剛性を確保した。
According to the development example of the present inventors, the pressure chamber 22
Has a length (11 in FIG. 2) of 1.5 mm, the depth of the pressure chamber 22 (h1 in FIG. 2) is 0.2 mm, and the width of the pressure chamber 22 is 0.1 mm.
mm, the thickness of the thin portion 20a is 4 μm, the length of the protrusion 20b (12 in FIG. 2) is 1.3 mm, and the height of the protrusion 20b (see FIG. 2).
The middle h2) was 40 μm, the width of the protrusion 20b (w2 in FIG. 5) was 30 μm, and the array density of the pressure chambers 22 was increased to 180 (180 dpi) per inch. By increasing the thickness of the protrusion 20b, sufficient rigidity is secured.

【0029】薄部20aとしてポリイミドを用い、無機
薄膜21として厚さ0.15μmのクロムを、また金属
薄膜20cとして厚さ0.2μmの銅を、また突部20
bとしてニッケルを用いた。さらに、圧電変換器1の寸
法を、幅80μm、配列ピッチ180dpi、積層圧電
変換器の厚さを0.5mm、内部電極間距離(内部圧電
体の厚さ)を20μm、活性長さ(実際に変位動作する
部分の長さ)を5mmとした。この寸法で圧電変換器の
伸縮に関する固有振動数は120KHz、外部電極4a
と4b間に30Vの電圧を印加し、8μsで放電する
と、圧電変換器1の先端で1.5μmの変位を得ること
ができ、径40μmのノズル開口からは0.1μg、1
0m/秒のインク滴の吐出を得た。
Polyimide is used as the thin portion 20a, chromium having a thickness of 0.15 μm is used as the inorganic thin film 21, copper having a thickness of 0.2 μm is used as the metal thin film 20c, and protrusions 20 are used.
Nickel was used as b. Further, the dimensions of the piezoelectric transducer 1 are: width 80 μm, array pitch 180 dpi, thickness of laminated piezoelectric transducer 0.5 mm, distance between internal electrodes (thickness of internal piezoelectric body) 20 μm, active length (actually The length of the portion for displacement operation) was set to 5 mm. With this size, the natural frequency of expansion and contraction of the piezoelectric transducer is 120 KHz, and the external electrode 4a
When a voltage of 30 V is applied between 4 and 4b and a discharge is performed for 8 μs, a displacement of 1.5 μm can be obtained at the tip of the piezoelectric converter 1, and 0.1 μg from the nozzle opening having a diameter of 40 μm, 1
An ink droplet ejection rate of 0 m / sec was obtained.

【0030】インクジェットヘッドの高密度化を進める
と圧力室のサイズは自ずと制限され、よって同時に突部
20bの面積を拡大することはできない。また数億回以
上の変形を繰り返す振動板20の耐久性維持のためには
薄部20aの領域をある一定以上確保する必要があり、
突部20bの面積を容易に拡大することはできないが、
本発明では薄部20aはできるだけ柔軟であって、突部
20bはできるだけ剛直であり、従って突部20bは圧
電変換器1先端に比較してできるだけ圧力室22を広く
押圧するよう設計でき、上記の通りの高密度と、且つ大
きい吐出インク滴体積および吐出速度を得ている。さら
に、薄い樹脂材料を用いることによって、20億動作以
上の耐久性を確保することができた。
When the density of the ink jet head is increased, the size of the pressure chamber is naturally limited, so that the area of the protrusion 20b cannot be increased at the same time. Further, in order to maintain the durability of the vibration plate 20 which is repeatedly deformed several hundreds of millions of times, it is necessary to secure the region of the thin portion 20a above a certain level.
Although the area of the protrusion 20b cannot be easily enlarged,
In the present invention, the thin portion 20a is as flexible as possible and the protrusion 20b is as rigid as possible, so that the protrusion 20b can be designed so as to press the pressure chamber 22 as widely as possible compared to the tip of the piezoelectric transducer 1. It has a high density and a large ejected ink droplet volume and ejection speed. Furthermore, by using a thin resin material, it was possible to secure durability of 2 billion operations or more.

【0031】尚、突部20bを剛直に、すなわち高剛性
の材料を用い、且つ変位方向に厚く突部を形成すること
はインク滴体積を確保する上で効果的な方策である。す
なわち本発明のごとく突部20bとして金属材料を用
い、且つ後述するように、厚く形成できるよう金属を析
出させた本発明による製法が製造方法として有効である
ことが確かめられた。
Incidentally, it is an effective measure to secure the volume of the ink droplet that the protrusion 20b is made rigid, that is, a material having high rigidity is used and the protrusion is formed thick in the displacement direction. That is, it was confirmed that the manufacturing method according to the present invention, in which a metal material is used as the protrusion 20b as in the present invention, and the metal is deposited so that the protrusion 20b can be formed thick, is effective as a manufacturing method.

【0032】また本発明者らが幾種もの実験を重ねた結
果判明したことであるが、薄部20aと剛体の島状突部
20bの間に接着剤を介在させると、その接着剤の厚み
により、変位の伝達効率が変化し、吐出特性のばらつき
を抑えることが困難であることがわかった。圧電変換器
の変位を圧力室に伝えることはそれほど微妙な動作であ
り、したがって薄部20aと突部20bとは直接固着さ
せることが肝要であるが、本発明ではその問題をも解決
した。
Further, the inventors of the present invention have found out as a result of conducting various experiments. When an adhesive is interposed between the thin portion 20a and the rigid island-shaped protrusion 20b, the thickness of the adhesive is increased. As a result, it was found that it is difficult to suppress variations in ejection characteristics because the displacement transmission efficiency changes. Transmitting the displacement of the piezoelectric transducer to the pressure chamber is such a delicate operation that it is essential to fix the thin portion 20a and the protrusion 20b directly. However, the present invention has solved that problem.

【0033】金属薄膜20Cは樹脂フィルム20aと突
部20bの間の密着強度を上げる。すなわち、突部20
bは厚く作られて高い剛性を目的とし、一方金属薄膜2
0Cは樹脂フィルムと突部間の密着性のアップを目的と
している。したがって、密着強度の確保には密着強度に
優れた薄膜形成手段を用い、突部20bの形成には形成
速度の速い手段をとることで、生産性を上げることがで
きた。
The metal thin film 20C enhances the adhesion strength between the resin film 20a and the protrusion 20b. That is, the protrusion 20
b is made thick to have high rigidity, while metal thin film 2
0C is intended to improve the adhesion between the resin film and the protrusion. Therefore, productivity can be improved by using a thin film forming means having excellent adhesion strength to secure the adhesion strength and using a means having a high formation speed to form the protrusion 20b.

【0034】図6は本発明によるインクジェットヘッド
の振動板20の実施例を示す平面図、図7は流路基板1
2の実施例を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an embodiment of the vibration plate 20 of the ink jet head according to the present invention, and FIG. 7 is a flow path substrate 1.
It is a top view which shows the Example of 2.

【0035】流路基板12は、2列に並んだ複数の圧力
室22と圧力室22に連通する共通のインク室25を備
えており、感光性樹脂材料やシリコンにより、精密に形
成することができる。振動板20は、2列に並んだ複数
の突部20bとそれらの突部20bを囲む薄部20a
と、周囲の肉厚部23、細長でやや面積が広い薄部26
からなる。流路基板12と振動板20は位置決め用基準
穴29、27を用いて重ね合わされ、接着され、振動板
の突部20bが圧力室22の中央に、また薄部26が共
通のインク室25にあって、各圧力室のインク供給側に
位置するようになる。丸穴28はインク溜めに連通する
共通インク室25へのインク導入口である。
The flow path substrate 12 is provided with a plurality of pressure chambers 22 arranged in two rows and a common ink chamber 25 communicating with the pressure chambers 22, and can be precisely formed of a photosensitive resin material or silicon. it can. The diaphragm 20 includes a plurality of protrusions 20b arranged in two rows and a thin portion 20a surrounding the protrusions 20b.
And surrounding thick part 23, thin part 26 which is elongated and has a slightly larger area
Consists of. The flow path substrate 12 and the vibration plate 20 are overlapped and bonded using the positioning reference holes 29 and 27, and the projection 20b of the vibration plate is in the center of the pressure chamber 22 and the thin part 26 is in the common ink chamber 25. Therefore, they are located on the ink supply side of each pressure chamber. The round hole 28 is an ink inlet port to the common ink chamber 25 that communicates with the ink reservoir.

【0036】薄部26は、圧力室から伝わる圧力を吸収
して各圧力室間のクロストークを防ぐとともに、インク
供給時にはバッファとしてインク供給能力を向上させ
る。本発明によれば薄部26は樹脂製の薄フィルムであ
るため、小面積で十分な上記機能をもたせることがで
き、ヘッドを小型化できる。またパージ時にノズルを通
じて吸引したとき発生する大きな負圧力が作用するにも
かかわらず優れた耐久性をもつ。また薄部26と薄部2
0aは一体の樹脂フィルムで形成されて、圧力室および
共通のインク室を覆うので、インク漏れの問題がない。
The thin portion 26 absorbs the pressure transmitted from the pressure chambers to prevent crosstalk between the pressure chambers, and improves the ink supply capability as a buffer when ink is supplied. According to the present invention, since the thin portion 26 is a resin thin film, it is possible to provide the above-mentioned functions with a small area, and the head can be miniaturized. Further, it has excellent durability despite the fact that a large negative pressure generated when sucking through the nozzle during purging acts. Also, thin portion 26 and thin portion 2
Since 0a is formed of an integral resin film and covers the pressure chamber and the common ink chamber, there is no problem of ink leakage.

【0037】上記本発明の構成を実現した製造方法につ
いて以下に説明する。
A manufacturing method that realizes the above-described configuration of the present invention will be described below.

【0038】図8(a)〜(f)と図9(a)〜(e)に、本発
明の第1の製造方法の実施例を示す。
FIGS. 8A to 8F and FIGS. 9A to 9E show an embodiment of the first manufacturing method of the present invention.

【0039】先ず、厚さが20μm〜500μmのベー
スプレート80(図8(a))の一面に、薄い単軸あるい
はニ軸等の延伸フィルム80aを粘着剤を介してラミネ
ートした積層プレートを形成する(図8(b))。ベース
プレート80の材料としては高分子材料や金属材料が使
えるが、ラミネート性と後述する剥離性からはPET
(ポリエチレンテレフタレート)、ポリフェニレンサル
ファイド(PPS)、などの樹脂フィルムがその柔軟
性、平滑性故に好ましく、また厚さは30μm〜150
μmが好適である。延伸フィルム80aは前述の振動板
の薄部20aと薄部26を構成するもので、インク滴吐
出と強度に関する設計上からその厚さが決められる。本
発明が開示するような高密度インクジェットヘッドにあ
っては、延伸フィルム80aの厚さは2μm〜10μm
が良く、本発明者らは3μm〜5μmのPPSの延伸フ
ィルムを用いた。
First, a laminated plate is formed by laminating a thin uniaxially or biaxially stretched film 80a with an adhesive on one surface of a base plate 80 (FIG. 8A) having a thickness of 20 μm to 500 μm ( FIG. 8 (b)). As the material of the base plate 80, a polymer material or a metal material can be used, but PET is preferable from the viewpoint of laminating property and peeling property described later.
A resin film such as (polyethylene terephthalate) or polyphenylene sulfide (PPS) is preferable because of its flexibility and smoothness, and has a thickness of 30 μm to 150 μm.
μm is preferred. The stretched film 80a constitutes the thin portion 20a and the thin portion 26 of the vibration plate described above, and the thickness thereof is determined from the design related to ink droplet ejection and strength. In the high-density inkjet head as disclosed in the present invention, the stretched film 80a has a thickness of 2 μm to 10 μm.
The present inventors used a stretched film of PPS having a thickness of 3 μm to 5 μm.

【0040】延伸フィルム80aはインクに接触するだ
けでなく、ヘッド組立工程においても各種薬品類に接触
するため、これら液体に対し耐腐食性をもつような材料
が選ばれる。本発明者らが評価した結果、材料として、
PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ポリアミドイ
ミド(PAI)、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミ
ド(PI)が適し、また入手可能な延伸フィルムであっ
た。
Since the stretched film 80a contacts not only the ink but also various chemicals in the head assembling process, a material having corrosion resistance to these liquids is selected. As a result of evaluation by the present inventors, as a material,
PPS (polyphenylene sulfide), polyamide imide (PAI), polyethylene terephthalate (PE
T), polyethylene naphthalate (PEN) and polyimide (PI) were suitable and available stretched films.

【0041】延伸フィルムは自身の持つ特質から厚さ精
度に優れ、強度的に優れ、また何よりもピンホールがな
いといったインクジェットヘッドの振動板として欠かせ
ない特徴がある。
The stretched film is excellent in thickness accuracy and strength due to its own characteristics, and above all has no pinholes.

【0042】次に、延伸フィルム80a上に金属薄膜8
3を形成する(図8(c))。形成手段は蒸着、スパッタ
リング、CVD等周知の手段である。材料はニッケル、
金、クロム、チタン、銅等のいずれかまたはこれらの材
料の積層からなり、フィルム材質と表面処理状態に応じ
て適宜材質を選択する。金属薄膜の密着強度試験結果に
よれば銅またはクロムが好適であった。
Next, the metal thin film 8 is formed on the stretched film 80a.
3 is formed (FIG. 8C). The forming means is a well-known means such as vapor deposition, sputtering and CVD. Material is nickel,
It is made of any one of gold, chromium, titanium, copper, etc., or a laminate of these materials, and the material is appropriately selected according to the film material and the surface treatment state. According to the adhesion strength test result of the metal thin film, copper or chromium was suitable.

【0043】次にフォトレジスト81を塗布した後、フ
ォトマスク82を介して、フォトレジスト81へ紫外線
を照射する(図8(d))。フォトレジスト81は露光、
現像の過程を経て、選択的に形成および除去される(図
8(e))。次いで、フォトレジストの除去部81bに金
属薄膜83を電極として金属80bを析出(金属メッ
キ)させ、振動板の突部20b及び肉厚部23が形成さ
れる(図8(f))。
Next, after applying the photoresist 81, the photoresist 81 is irradiated with ultraviolet rays through the photomask 82 (FIG. 8D). The photoresist 81 is exposed,
It is selectively formed and removed through a developing process (FIG. 8E). Next, the metal 80b is deposited (metal plated) on the photoresist removal portion 81b using the metal thin film 83 as an electrode to form the protrusion 20b and the thick portion 23 of the diaphragm (FIG. 8 (f)).

【0044】フォトレジスト81aを除去し、次にベー
スプレート80を剥離し、洗浄すれば振動板20が完成
する(図9(a))。
After removing the photoresist 81a, the base plate 80 is peeled off and washed to complete the vibration plate 20 (FIG. 9A).

【0045】図9(a)において金属薄膜83は薄部80
a上一面に形成されたままであるが、突部や肉厚部がな
い薄部のみからなる単層部分の金属薄膜にはインクの透
過によって亀裂や浮きが生じやすいことがわかってきて
いる。そこで図9(b)に示すように金属薄膜83をエッ
チングにて除去するほうが好ましい。
In FIG. 9A, the metal thin film 83 has a thin portion 80.
It has been found that the metal thin film of the single layer portion, which is still formed on the entire surface of a, but has only a thin portion without a protrusion or a thick portion, is likely to be cracked or floated due to ink penetration. Therefore, it is preferable to remove the metal thin film 83 by etching as shown in FIG.

【0046】以上の製造実施例において、振動板20の
外形寸法は10mmx10mmより小さいものであり、
実際は多数の振動板20を一枚のベースプレート80上
に形成し、各一枚毎に分割の後ベースプレート80を剥
離するか、またはベースプレート80を剥離した後、各
一枚毎の振動板20に分割する。
In the above-described manufacturing example, the outer dimensions of the diaphragm 20 are smaller than 10 mm × 10 mm,
Actually, a large number of diaphragms 20 are formed on one base plate 80, and after separating each one, the base plate 80 is peeled off, or after peeling off the base plate 80, each diaphragm 20 is divided. To do.

【0047】一方、流路基板12は感光性樹脂材料やシ
リコン材料を用いれば精密に形成できる。感光性樹脂材
料にあっては、いわゆるフォト工程を経て流路を形成で
きる。またシリコン基板においては、異方性エッチング
によって精密に流路を形成できる。
On the other hand, the flow path substrate 12 can be precisely formed by using a photosensitive resin material or a silicon material. With the photosensitive resin material, the flow path can be formed through a so-called photo process. Further, in the silicon substrate, the flow path can be precisely formed by anisotropic etching.

【0048】形成された流路基板12と振動板20とを
正確に位置決めした状態で接合し(図9(c))、更にノ
ズル基板13を流路基板12の他方の面に接合する(図
9(d))。
The formed flow path substrate 12 and the vibrating plate 20 are joined in a state of being accurately positioned (FIG. 9 (c)), and the nozzle substrate 13 is further joined to the other surface of the flow path substrate 12 (FIG. 9 (c)). 9 (d)).

【0049】尚、図6に示した基準穴27やインク導入
口穴28は、金属からなる肉厚部23をマスクとして、
肉厚部23側からのレーザ光照射によるアブレーション
加工によって形成する。
The reference hole 27 and the ink inlet hole 28 shown in FIG. 6 use the thick portion 23 made of metal as a mask.
It is formed by ablation processing by laser light irradiation from the thick portion 23 side.

【0050】次にフレーム10に振動板20の肉厚部2
3を接合し(図9(e))、次にプレート部材5をフレー
ム10の貫通穴11に嵌合させつつ圧力発生部を挿入し
て、振動板20の突部20bと圧電変換器1の先端面を
当接させる(図2または図9e)。
Next, the thick portion 2 of the diaphragm 20 is attached to the frame 10.
3 (FIG. 9 (e)), and then the plate member 5 is fitted into the through hole 11 of the frame 10 to insert the pressure generating portion, and the protrusion 20b of the vibration plate 20 and the piezoelectric transducer 1 are connected. The tip surfaces are brought into contact with each other (Fig. 2 or Fig. 9e).

【0051】図10(a)〜(c)に本発明の第2の製造方
法の実施例を示す。
10 (a) to 10 (c) show an embodiment of the second manufacturing method of the present invention.

【0052】先ず樹脂フィルム、例えば延伸フィルム9
0aを用意し(図10(a))、その片面に金属薄膜93
を形成する(図10(b))。次にベースプレート90に
ラミネートして積層体をつくる(図10(c))。次に該
金属薄膜93上にフォトレジストを形成する、その後の
工程は先に図8、図9に沿って説明した通りである。
First, a resin film, for example, a stretched film 9
0a is prepared (FIG. 10 (a)), and the metal thin film 93 is provided on one side thereof.
Are formed (FIG. 10B). Next, it is laminated on the base plate 90 to form a laminated body (FIG. 10 (c)). Next, a photoresist is formed on the metal thin film 93, and the subsequent steps are as described above with reference to FIGS.

【0053】図11(a)〜(c)に第3の製造実施例を示
す。すなわち本実施例では、先ず樹脂フィルム例えば延
伸フィルム100aの一方の面に金属薄膜103を、他
方の面に、図2で示した無機薄膜21として機能する無
機薄膜100cを形成する(図11(a))。次に無機薄
膜100c面を内側としてベースプレート100と積層
する(図11(b))。その後の工程は先に説明した通り
である。本実施例に沿って完成された振動板20は図1
1cに示すように、薄部100aの一面に無機薄膜10
0cを有し、無機薄膜100cはインク接触面に位置す
る。
FIGS. 11A to 11C show a third manufacturing example. That is, in this embodiment, first, the metal thin film 103 is formed on one surface of the resin film, for example, the stretched film 100a, and the inorganic thin film 100c that functions as the inorganic thin film 21 shown in FIG. 2 is formed on the other surface (FIG. 11 (a)). )). Next, the surface of the inorganic thin film 100c is placed inside and laminated with the base plate 100 (FIG. 11B). The subsequent steps are as described above. The diaphragm 20 completed according to this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1c, the inorganic thin film 10 is formed on one surface of the thin portion 100a.
0c, and the inorganic thin film 100c is located on the ink contact surface.

【0054】無機薄膜100cは振動板20、特には薄
部100a(図6の20a、26)の劣化と材料定数の
変化の防止、およびインク組成物の透過による金属薄膜
103と薄部100aとの密着強度の低下を防止する。
無機薄膜100cの厚さはインク組成物の遮蔽性の機能
を損なわず、特にピンホールが少なく、且つ薄部として
の柔軟性を阻害しないよう、0.1〜0.5μmが好適
である。無機薄膜としてはセラミックス材料、ガラス材
料、クロム、チタン、金、ニッケル、白金等の金属材料
が使用可能で、耐強度信頼性上好ましくは金属材料であ
る。インクとの長時間接触試験によれば、チタン0.1
〜0.3μm、またはクロム0.1〜0.3μm、また
はクロム0.05μmとその上のニッケル0.1〜0.
2μmからなる成膜が最も優れた密着強度を持つとの結
果を得ている。
The inorganic thin film 100c prevents the diaphragm 20, particularly the thin portion 100a (20a and 26 in FIG. 6) from being deteriorated and the material constant from being changed, and the metal thin film 103 and the thin portion 100a are prevented from permeating the ink composition. Prevents a decrease in adhesion strength.
The thickness of the inorganic thin film 100c is preferably 0.1 to 0.5 μm so that the function of shielding the ink composition is not impaired, pinholes are particularly small, and flexibility as a thin portion is not impaired. As the inorganic thin film, a ceramic material, a glass material, a metal material such as chromium, titanium, gold, nickel or platinum can be used, and a metal material is preferable in terms of strength and reliability. According to the long-term contact test with ink, titanium 0.1
.About.0.3 .mu.m, or chromium 0.1 to 0.3 .mu.m, or chromium 0.05 .mu.m and nickel 0.1 to 0.
It has been obtained that the film having a thickness of 2 μm has the best adhesion strength.

【0055】尚、無機薄膜100c(図2の薄膜21)
は本発明の目的達成には必ずしも必須のものではなく、
インクの選択、インク組成、薄部材料および吐出特性設
計上の許容値の選択によって、実使用上問題ない場合に
は省くことが可能であり、かかる実施例は既に述べた通
りである。
The inorganic thin film 100c (thin film 21 in FIG. 2)
Is not necessarily essential for achieving the object of the present invention,
By selecting the ink, the ink composition, the material of the thin portion, and the allowable value for designing the ejection characteristics, it is possible to omit it when there is no problem in practical use, and such an embodiment has already been described.

【0056】突部形成方法に関し、例えばエッチングで
形成しようとすると高密度に突部を配置する事は不可能
であり、また厚みが厚くなると所要の形状が得られない
が、本発明による方法であれば高密度ヘッドにおいも均
一且つ充分な厚みの突部20bを形成できた。
Regarding the method of forming the protrusions, it is impossible to dispose the protrusions at a high density when forming them by etching, and the desired shape cannot be obtained when the thickness is increased. If so, the protrusion 20b having a uniform and sufficient thickness can be formed in the high-density head.

【0057】図12は突部20bと圧電変換器1の当接
部の拡大断面図を示したもので、フォトレジスト(破線
で示す)の厚さに応じて突部20bの形が変わる様子を
示している。フォトレジストの厚さが小さいとき、図1
2(b)に示すように突部20bの上部が茸のように広が
ると共に圧電変換器1と接合する上面が孤形状となる。
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the contact portion between the protrusion 20b and the piezoelectric converter 1, showing how the shape of the protrusion 20b changes depending on the thickness of the photoresist (shown by the broken line). Shows. When the photoresist thickness is small,
As shown in FIG. 2 (b), the upper portion of the protrusion 20b spreads like a mushroom, and the upper surface joined to the piezoelectric transducer 1 has an arc shape.

【0058】上面が広がると隣接する突部20b間が接
近する。また圧電変換器1と突部20bとの接合に際
し、圧電変換器1が図の2点鎖線のように位置ずれを起
こすと、狭い矢印部分で接着剤がブリッジ状につながっ
てしまう。また突部上面が円孤形状となれば圧電変換器
との当接が安定しない。
When the upper surface spreads, the adjacent protrusions 20b come closer to each other. Further, when the piezoelectric transducer 1 and the protrusion 20b are joined, if the piezoelectric transducer 1 is displaced as shown by the two-dot chain line in the figure, the adhesive is connected in a bridge shape at the narrow arrow portion. Further, if the upper surface of the protrusion has an arcuate shape, the contact with the piezoelectric transducer is not stable.

【0059】一方図12(a)のように、突部の高さ付近
まで、またはそれより高くフォトレジスト(破線で示
す)を形成すると、突部20bの上面は広がらず且つ上
面がフラットとなり、前述した問題を解消でき、結果と
して突部配置間隔を縮小でき、高密度化ヘッドが可能と
なる。
On the other hand, as shown in FIG. 12 (a), when a photoresist (shown by a broken line) is formed up to or near the height of the protrusion, the upper surface of the protrusion 20b does not spread and the upper surface becomes flat. The above-mentioned problems can be solved, and as a result, the protrusion arrangement interval can be reduced, and a high-density head can be realized.

【0060】図13(a)〜(e)に本発明の第4の製造方
法の実施例を示す。
13 (a) to 13 (e) show an embodiment of the fourth manufacturing method of the present invention.

【0061】先ず厚さが0.01〜0.3mmの金属あ
るいはセラミックスからなるベースプレート120を準
備する(図13(a))。材質として銅、ニッケル、ステ
ンレス、シリコン等、場合によっては樹脂プレートが使
用可能である。ベースプレート120の何れか一方の面
に高分子樹脂120aを成膜し、焼成する(図13
(b))。厚さはインク滴吐出及び振動板の強度設計によ
り決定するが、大体2〜10μmの範囲、本発明者らは
4μmとした。成膜方法としては、真空成膜方、浸せき
法、ロールコート法、スピンナーコート法、スプレー
法、注型法らが可能である。高分子樹脂の材料として
は、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(P
EI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリサ
ルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルサルホン(PE
S)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエ
ーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリフェニレ
ンサルファイド(PPS)樹脂、ポリオレフィン(AP
O)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、
アラミド樹脂を挙げることができる。材料によって可能
な成膜方法は異なるが、容易に平滑で均一な厚さの薄膜
が形成できるロールコート法や注型法が好適である。
First, a base plate 120 made of metal or ceramics having a thickness of 0.01 to 0.3 mm is prepared (FIG. 13A). As a material, copper, nickel, stainless steel, silicon, or the like, and a resin plate can be used depending on the case. A polymer resin 120a is formed on one of the surfaces of the base plate 120 and baked (FIG. 13).
(b)). The thickness is determined by the ink droplet ejection and the strength design of the vibrating plate, but is generally in the range of 2 to 10 μm, and the present inventors set it to 4 μm. As a film forming method, a vacuum film forming method, a dipping method, a roll coating method, a spinner coating method, a spray method, a casting method and the like are possible. Materials for the polymer resin include polyimide (PI) resin and polyetherimide (P
EI) resin, polyamide imide (PAI) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PE)
S) resin, polyetherketone (PEK) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyolefin (AP
O) resin, polyethylene naphthalate (PEN) resin,
An aramid resin can be mentioned. Possible film forming methods differ depending on the material, but a roll coating method and a casting method, which can easily form a thin film having a smooth and uniform thickness, are preferable.

【0062】また製造工程で使用される各種薬品類やイ
ンクに耐えることことができるような高分子樹脂材料と
その成膜方法が採用される。
Further, a polymer resin material capable of withstanding various chemicals and inks used in the manufacturing process and a film forming method thereof are adopted.

【0063】高分子樹脂層120aの上に、金属薄膜1
23を成膜する(図13(c))。形成手段は蒸着、スパ
ッタリング、CVD等の周知の手段である。膜材料はク
ロム、ニッケル、銅、金、チタン、あるいはこれらの中
から2種選択して積層する。金属薄膜123の上に、フ
ォトレジストを形成し、更にフォトマスクを介してフォ
トレジストへ紫外線を照射して、フォトレジストを選択
的に露光し、次に現像する。フォトレジストは露光、現
像の過程を経て、選択的に形成および除去される。次い
で、フォトレジストの除去部の金属薄膜123の上に金
属を析出(金属メッキ)させ、振動板の突部20b及び
肉厚部23を形成する。最後にフォトレジストを除去
し、次にベースプレート120をエッチングにより溶解
除去すれば所用の振動板20が完成する(図13
(d))。
The metal thin film 1 is formed on the polymer resin layer 120a.
23 is formed (FIG. 13C). The forming means is a well-known means such as vapor deposition, sputtering and CVD. As the film material, chromium, nickel, copper, gold, titanium, or two kinds selected from these are laminated. A photoresist is formed on the metal thin film 123, and the photoresist is irradiated with ultraviolet rays through a photomask to selectively expose the photoresist, and then developed. The photoresist is selectively formed and removed through the processes of exposure and development. Next, a metal is deposited (metal plated) on the metal thin film 123 in the photoresist removal portion to form the protrusion 20b and the thick portion 23 of the diaphragm. Finally, the photoresist is removed, and then the base plate 120 is dissolved and removed by etching to complete the required vibration plate 20 (FIG. 13).
(d)).

【0064】必要に応じて振動板20のインク接触面に
金属あるいはセラミックスからなる無機薄膜21を成膜
する(図13(e))。無機薄膜21は振動板20、特に
は薄部20aの劣化と材料定数の変化の防止、およびイ
ンク組成物の透過による突部と薄部との密着強度の低下
を防止する。
If necessary, an inorganic thin film 21 made of metal or ceramics is formed on the ink contact surface of the vibration plate 20 (FIG. 13 (e)). The inorganic thin film 21 prevents deterioration of the diaphragm 20, especially the thin portion 20a, and changes in the material constants, and also prevents a decrease in the adhesion strength between the protrusion and the thin portion due to the permeation of the ink composition.

【0065】図14(a)〜(e)、図15(a)〜(e)と図
16(a)、(b)に本発明による製造工程の第5の実施例
を示す。
FIGS. 14A to 14E, FIGS. 15A to 15E and FIGS. 16A and 16B show a fifth embodiment of the manufacturing process according to the present invention.

【0066】先ず結晶方位(110)面を持つシリコン
ウェハー130を準備する(図14(a))。熱酸化炉を
用いてシリコン酸化膜(SiO2膜)138、139を
表面に形成する(図14(b))。シリコン酸化膜139
の上に樹脂層130aを形成する(図14(c))。形成
方法としては、真空成膜法、浸せき法、ロールコート
法、スピンナーコート法、スプレー法、注型法らが可能
である。高分子樹脂の材料としては、ポリイミド(P
I)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリア
ミドイミド(PAI)樹脂、ポリサルホン(PSF)樹
脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテ
ルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン
(PEEK)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PP
S)樹脂、ポリオレフィン(APO)樹脂、ポリエチレ
ンナフタレート(PEN)樹脂、アラミド樹脂を挙げる
ことができる。材料によって可能な成膜方法は異なる
が、容易に平滑で均一な厚さの薄膜が形成できる方法が
好適である。
First, a silicon wafer 130 having a crystal orientation (110) plane is prepared (FIG. 14A). Silicon oxide films (SiO 2 films) 138 and 139 are formed on the surface using a thermal oxidation furnace (FIG. 14B). Silicon oxide film 139
A resin layer 130a is formed on top of this (FIG. 14 (c)). As a forming method, a vacuum film forming method, a dipping method, a roll coating method, a spinner coating method, a spray method, a casting method and the like can be used. Polyimide (P
I) resin, polyetherimide (PEI) resin, polyamideimide (PAI) resin, polysulfone (PSF) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetherketone (PEK) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin , Polyphenylene sulfide (PP
Examples thereof include S) resin, polyolefin (APO) resin, polyethylene naphthalate (PEN) resin, and aramid resin. The film formation method that can be performed differs depending on the material, but a method that can easily form a thin film having a smooth and uniform thickness is preferable.

【0067】次に樹脂130aとして感光製樹脂を採用
するとき(例えば感光性ポリイミド樹脂)、周知のフォ
ト工程によって位置決め用、あるいはインク供給用の穴
137を形成する(図14(d))。
Next, when a photosensitive resin is used as the resin 130a (for example, photosensitive polyimide resin), a hole 137 for positioning or ink supply is formed by a known photo process (FIG. 14D).

【0068】次に樹脂層の上に金属薄膜133を形成し
(図14(e))、さらにフォトレジスト131をコート
し、フォトレジスト131をパターニングする(図15
(a))。次いで金属膜133の上に金属130bを析出
させることは既に述べた製造方法と同様である(図15
(b))。
Next, a metal thin film 133 is formed on the resin layer (FIG. 14E), a photoresist 131 is further coated, and the photoresist 131 is patterned (FIG. 15).
(a)). Then, depositing the metal 130b on the metal film 133 is similar to the manufacturing method described above (FIG. 15).
(b)).

【0069】フォトレジスト131を除去した後、圧力
室22を形成しようとする部分のシリコン酸化膜138
を除去し(図15(c))、シリコン基板の他面からエッ
チングによって圧力室となる凹部22を形成する(図1
5(d))。異方性エッチングによれば、垂直な(11
1)面からなる圧力室22を精密に形成できる。金属薄
膜133をエッチングにより除去し(図15(e))、最
後に酸化膜138を除去する(図16(a))。次にノズ
ル基板13を圧力室を閉じるよう接着する(図16
(b))。本実施例によれば振動板20と圧力室はじめ流
路が一体的に形成される。したがって圧力室22と突部
130b(20b)の位置関係が正確であること、流路
基板と振動板の接合信頼性が高いこと、など数々の効果
がある。尚、実際は1枚のシリコンウェハ上に多数の上
記振動板部及び流路部を形成し、その後ダイシングによ
り分割することで、なお一層生産性を高めている。
After removing the photoresist 131, the silicon oxide film 138 in the portion where the pressure chamber 22 is to be formed.
Is removed (FIG. 15 (c)), and a recess 22 to be a pressure chamber is formed from the other surface of the silicon substrate by etching (FIG. 1).
5 (d)). According to anisotropic etching, vertical (11
1) The pressure chamber 22 composed of the surface can be formed precisely. The metal thin film 133 is removed by etching (FIG. 15 (e)), and finally the oxide film 138 is removed (FIG. 16 (a)). Next, the nozzle substrate 13 is bonded so as to close the pressure chamber (FIG. 16).
(b)). According to this embodiment, the diaphragm 20 and the pressure chamber and the flow passage are integrally formed. Therefore, there are various effects such that the positional relationship between the pressure chamber 22 and the protrusion 130b (20b) is accurate, and the reliability of joining the flow path substrate and the diaphragm is high. Actually, the productivity is further enhanced by forming a large number of the vibrating plate portions and the flow path portions on one silicon wafer and then dividing them by dicing.

【0070】図17(a)〜(f)は本発明による第6の製
造方法の実施例である。
FIGS. 17A to 17F show an embodiment of the sixth manufacturing method according to the present invention.

【0071】先ず結晶方位(110)面を持つシリコン
ウェハー140を準備する(図17(a))。熱酸化炉を
用いてシリコン酸化膜(SiO2膜)148、149を
形成する(図17(b))。
First, a silicon wafer 140 having a crystal orientation (110) plane is prepared (FIG. 17A). Silicon oxide films (SiO 2 films) 148 and 149 are formed using a thermal oxidation furnace (FIG. 17B).

【0072】次にシリコンウェハー140の一方の面に
無機薄膜146を薄く成膜する(図17(c))。形成手
段は蒸着、スパッタリング、CVD等である。膜材料は
クロム、ニッケル、銅、金、チタン、あるいはこれらの
中から2種積層したものである。本発明者らはクロムを
薄く成膜し、重ねてニッケルを成膜することでより強固
な密着力を得た。無機薄膜146上に樹脂層140aを
形成する。その後の工程は図14〜図16に沿っての説
明の通りであり、図17(f)にノズル基板13を接合し
た後の断面図を示した。
Next, an inorganic thin film 146 is thinly formed on one surface of the silicon wafer 140 (FIG. 17C). The forming means is vapor deposition, sputtering, CVD or the like. The film material is chromium, nickel, copper, gold, titanium, or a laminate of two of these. The inventors obtained a stronger adhesion by forming a thin film of chromium and then forming a nickel film. A resin layer 140a is formed on the inorganic thin film 146. The subsequent process is as described with reference to FIGS. 14 to 16. FIG. 17F shows a cross-sectional view after the nozzle substrate 13 is bonded.

【0073】本実施例によれば振動板のインク接触側に
無機薄膜146を形成できる(図17(f))。
According to this embodiment, the inorganic thin film 146 can be formed on the ink contact side of the vibration plate (FIG. 17 (f)).

【0074】以上の実施例の図14、図15、図16、
および図17において、シリコン基板と樹脂層の間に、
またシリコン基板と無機薄膜の間に厚さ0.1μm〜
0.5μmのシリコン酸化膜139、149を配してい
る。シリコン酸化膜は必ずしも必要でなく省くことも可
能である。しかし圧力室を形成するとき、異方性エッチ
ングに使用するKOHを主組成とするアルカリ性のエッ
チング液から振動板を保護するために非常に有用である
ことがわかった。従って安定的製造の実現にとって、シ
リコン酸化膜を配置することは非常に重要なポイントで
ある。
FIG. 14, FIG. 15, FIG. 16 of the above embodiment
And in FIG. 17, between the silicon substrate and the resin layer,
In addition, the thickness between the silicon substrate and the inorganic thin film is 0.1 μm
0.5 μm silicon oxide films 139 and 149 are arranged. The silicon oxide film is not always necessary and can be omitted. However, it has been found that when forming the pressure chamber, it is very useful for protecting the diaphragm from the alkaline etching solution containing KOH as the main composition used for anisotropic etching. Therefore, the placement of the silicon oxide film is a very important point for realizing stable manufacturing.

【0075】上記実施例のいずれにおいても、共通のイ
ンク室25部分に位置する薄部26(図6)は既に説明
してきた薄部20aと一体であり、且つ薄部20aと同
工程でつくられるため、品質およびコストに関し優れ
る。
In any of the above embodiments, the thin portion 26 (FIG. 6) located in the common ink chamber 25 is integral with the thin portion 20a which has already been described, and is formed in the same step as the thin portion 20a. Therefore, it is excellent in terms of quality and cost.

【0076】また図6における基準穴27と、共通のイ
ンク室へのインク供給用丸穴28は紫外線レーザによる
アブレーション加工によって形成することは既に説明し
た。
It has already been explained that the reference hole 27 and the circular hole 28 for supplying ink to the common ink chamber in FIG. 6 are formed by ablation processing by an ultraviolet laser.

【0077】無機薄膜(図11の100c)を持つ場合
は、樹脂フィルムと無機薄膜は同時にレーザ加工で穴明
けされる。
In the case of having an inorganic thin film (100c in FIG. 11), the resin film and the inorganic thin film are simultaneously drilled by laser processing.

【0078】樹脂材料として感光性樹脂材料を用いると
き、基準孔27、丸穴28はフォト工程によって形成で
きることも既に説明した。但し図17の実施例のよう
に、無機薄膜146を形成した場合、穴部に残る無機薄
膜はレーザー加工によって除去するのがよい。
It has already been described that when the photosensitive resin material is used as the resin material, the reference hole 27 and the round hole 28 can be formed by a photo process. However, when the inorganic thin film 146 is formed as in the embodiment of FIG. 17, the inorganic thin film remaining in the holes is preferably removed by laser processing.

【0079】尚、以上の各実施例に於いて突部20b及
び肉圧部23を形成する材料としてはニッケルが最も相
応しいが、他の材料、例えば金、クロム、銅等も可能で
ある。
In each of the above embodiments, nickel is the most suitable material for forming the protrusion 20b and the wall pressure portion 23, but other materials such as gold, chromium and copper are also possible.

【0080】また以上の各実施例において製造された振
動板20の薄部20aはたるむことなく、常に張架され
た状態にある必要がある。なぜならたるみは圧力室内に
発生した圧力と容積変化を吸収するため、たるみはイン
ク滴吐出速度と吐出量を減少させる。樹脂膜がインクに
接触して膨潤したときも薄部20aを張架させておくこ
とが必要である。
Further, the thin portion 20a of the diaphragm 20 manufactured in each of the above-described embodiments needs to be in a stretched state without sagging. Because the slack absorbs the pressure and volume change generated in the pressure chamber, the slack reduces the ink droplet ejection speed and the ejection amount. Even when the resin film is in contact with the ink and swells, it is necessary to stretch the thin portion 20a.

【0081】そこで、上記第1〜3の製造方法におい
て、延伸フィルムには張力を付与しつつベースプレート
に積層する方法を採る。
Therefore, in the above-mentioned first to third manufacturing methods, a method of laminating on the base plate while applying tension to the stretched film is adopted.

【0082】また第4〜6の製造方法においては、樹脂
材料と溶剤組成、樹脂材料の成膜条件、その後の焼成条
件、を最適化することで積極的な張力付与を達成できる
ことがわかっている。
In addition, in the fourth to sixth manufacturing methods, it is known that active tension application can be achieved by optimizing the resin material and the solvent composition, the film forming conditions of the resin material, and the subsequent firing conditions. .

【0083】樹脂フィルム単体または無機薄膜を付けた
樹脂フィルムがインクとの接触によって伸びる比率をa
%、図8(b)のベースプレート80、図13(b)のベー
スプレート120、あるいは図14(c)、図17(d)の
シリコン基板を除去したとき、樹脂フィルムが縮む比率
をb%とするとき、a<bであるとき薄部20aは撓ま
ない。
The ratio of the resin film alone or the resin film with an inorganic thin film stretched by contact with ink is defined as a
%, When the base plate 80 of FIG. 8 (b), the base plate 120 of FIG. 13 (b), or the silicon substrate of FIG. 14 (c), FIG. 17 (d) is removed, the shrinkage ratio of the resin film is b%. At this time, when a <b, the thin portion 20a does not bend.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によるイン
クジェットヘッドおよびその製造方法は、複数の圧力室
と該圧力室の各々に連通するノズル開口と圧力室の少な
くとも一部を形成し、薄部と一端が基台に固定された圧
電変換器の他端が当接する突部をもつ振動板を備え、該
圧電変換器の伸縮によりノズル開口からインク滴を吐出
するもので、該振動板は樹脂フィルムからなる薄肉部と
該フィルムに密着形成された金属薄膜と該薄膜上に密着
して析出形成された金属の突部からなるとともに、これ
ら構成を実現した製造方法であり、 (1)振動板の薄部が樹脂フィルムであるため、必要な
変形と必要な繰り返し回数に耐えられ、さらにはその耐
久性を生かして可及的に突部幅をも拡大でき、高密度化
とより大きな吐出インク滴体積の両立を可能とした。
As described above, the ink jet head and the method of manufacturing the same according to the present invention form a plurality of pressure chambers, a nozzle opening communicating with each of the pressure chambers, and at least a part of the pressure chambers. And a vibration plate whose one end is fixed to the base and which has a protrusion with which the other end abuts. The expansion and contraction of the piezoelectric converter ejects ink droplets from the nozzle opening. A thin-walled portion made of a film, a metal thin film formed in close contact with the film, and a metal projection formed in close contact with the thin film and deposited, and a manufacturing method that realizes these configurations. Since the thin part of is a resin film, it can withstand the required deformation and the required number of repetitions, and furthermore, by utilizing its durability, the width of the protrusion can be expanded as much as possible, and the density can be increased and the ejected ink can be larger. Compatibility of drop volume Made possible.

【0085】(2)圧電変換器と薄部との間は金属で構
成され、薄部と突部の間にも低ヤング率の材料は介在し
ないので、圧電変換器の高速度変位はそのまま圧力室に
伝達される。
(2) Since the piezoelectric transducer and the thin portion are made of metal, and a material having a low Young's modulus does not exist between the thin portion and the protrusion, the high speed displacement of the piezoelectric transducer is directly applied to the pressure. Transmitted to the room.

【0086】(3)樹脂フィルム上に金属薄膜を介して
金属を析出させる方法により、突部を高剛性材料で且つ
厚く形成でき、さらに樹脂フィルムと突部の間に金属薄
膜を介在させることで大きな密着力を得た。
(3) By the method of depositing a metal on the resin film via the metal thin film, the protrusion can be formed of a high-rigidity material and thick, and the metal thin film is interposed between the resin film and the protrusion. I got great adhesion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のインクジェットヘッドの構成を示す分
解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of an inkjet head of the present invention.

【図2】本発明のインクジェットヘッドの部分断面図で
ある。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the inkjet head of the present invention.

【図3】本発明のインクジェットヘッドの動作を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an operation of the inkjet head of the present invention.

【図4】本発明のインクジェットヘッドの圧力発生手段
を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing pressure generating means of the inkjet head of the present invention.

【図5】本発明のインクジェットヘッドの要部を下方よ
り見た部分斜視図である。
FIG. 5 is a partial perspective view of a main part of the inkjet head of the present invention as viewed from below.

【図6】本発明の振動板の一実施例を示した平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing an embodiment of the diaphragm of the present invention.

【図7】本発明の流路基板の一実施例を示した平面図で
ある。
FIG. 7 is a plan view showing an embodiment of the flow path substrate of the present invention.

【図8】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一
実施例を示す製造工程図である。
FIG. 8 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the manufacturing method of the inkjet head of the present invention.

【図9】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の実
施例を示す図8に続く製造工程図である。
9 is a manufacturing process diagram following FIG. 8 showing an embodiment of a method for manufacturing an inkjet head of the present invention.

【図10】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す製造工程図である。
FIG. 10 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the method of manufacturing the inkjet head of the present invention.

【図11】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す製造工程図である。
FIG. 11 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the manufacturing method of the inkjet head of the present invention.

【図12】振動板の突部の形状に関する説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram related to the shape of the protrusion of the diaphragm.

【図13】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す製造工程図である。
FIG. 13 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the manufacturing method of the inkjet head of the present invention.

【図14】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す製造工程図である。
FIG. 14 is a manufacturing process diagram illustrating an embodiment of the manufacturing method of the inkjet head of the present invention.

【図15】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す、図14に続く製造工程図である。
FIG. 15 is a manufacturing process diagram following that of FIG. 14, showing an embodiment of a method for manufacturing an inkjet head of the present invention.

【図16】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す、図15に続く製造工程図である。
16 is a manufacturing process diagram following FIG. 15, showing an embodiment of a method for manufacturing an inkjet head of the present invention.

【図17】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の
一実施例を示す製造工程図である。
FIG. 17 is a manufacturing process chart showing an embodiment of the method of manufacturing the inkjet head of the present invention.

【図18】従来のインクジェットヘッドの実施例を示す
図。
FIG. 18 is a diagram showing an example of a conventional inkjet head.

【図19】従来のインクジェットヘッドの実施例を示す
図。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電変換器 5 プレート部材 6 インク 10 フレーム 12 流路基板 13 ノズル基板 13a ノズル開口 20 振動板 20a 振動板の薄部 20b 振動板の突部 20c 金属薄膜 21 無機薄膜 22 圧力室 23 振動板の肉厚部 25 共通のインク室 26 共通のインク室に設けた薄部 27、29 基準穴 28 振動板に設けたインク導入穴 80、120 ベースプレート 80a、120a、130a 樹脂フィルム 83、123、133 金属薄膜 130、140 シリコン基板 139、149 シリコン酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric transducer 5 Plate member 6 Ink 10 Frame 12 Flow path substrate 13 Nozzle substrate 13a Nozzle opening 20 Vibration plate 20a Vibration plate thin part 20b Vibration plate protrusion 20c Metal thin film 21 Inorganic thin film 22 Pressure chamber 23 Vibration plate meat Thick part 25 Common ink chamber 26 Thin part 27, 29 provided in common ink chamber 27 Reference hole 28 Ink introduction hole provided in diaphragm 80, 120 Base plate 80a, 120a, 130a Resin film 83, 123, 133 Metal thin film 130 , 140 Silicon substrate 139, 149 Silicon oxide film

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の圧力室と該圧力室の各々に連通す
るノズル開口と前記圧力室の少なくとも一部を形成し、
薄部と一端が基台に固定された圧電変換器の他端が当接
する突部をもつ振動板を備え、該圧電変換器の伸縮によ
り直接該振動板を変形させてノズル開口からインク滴を
吐出するインクジェットヘッドにおいて、 前記振動板は樹脂フィルムからなる前記薄部と該フィル
ムに密着形成された少なくとも一層以上の金属薄膜と該
金属薄膜上に密着して金属の析出により形成された前記
突部からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A plurality of pressure chambers, a nozzle opening communicating with each of the pressure chambers, and at least a part of the pressure chambers are formed,
A vibrating plate having a thin portion and a protrusion whose one end is fixed to the base and the other end of which is in contact with the piezoelectric converter is provided, and the vibrating plate is directly deformed by expansion and contraction of the piezoelectric converter to eject ink droplets from the nozzle opening. In an ink jet head for discharging, the vibrating plate is formed by depositing metal by closely adhering to the thin portion formed of a resin film and at least one or more metal thin films formed in close contact with the film and the metal thin film. An inkjet head characterized by comprising.
【請求項2】 前記複数の圧力室に連通する共通のイン
ク室の一壁面は、前記圧力室を形成する樹脂フィルムと
一体の樹脂フィルムからなる薄部と該薄部を囲む、前記
突部と同時に形成された肉厚部からなることを特徴とす
る請求項1記載のインクジェットヘッド。
2. A wall surface of a common ink chamber communicating with the plurality of pressure chambers has a thin portion made of a resin film integral with a resin film forming the pressure chamber, and the projection portion surrounding the thin portion. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is formed of a thick portion formed at the same time.
【請求項3】 ベースプレートと前記薄部として機能す
る樹脂フィルムと該樹脂フィルム上の金属薄膜からなる
積層体を形成する工程、該金属薄膜上にフォトレジスト
をコートし、露光、現像の後選択的に該レジストを除去
する工程、該除去部に前記薄膜を電極として前記突部と
して機能する金属を析出させる工程、残余のフォトレジ
ストと前記ベースプレートを除去する工程、以上の各工
程を経て完成した振動板を圧力室を有する流路基板に接
合する工程、該突部に圧電変換器を当接する工程からな
ることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
3. A step of forming a laminate comprising a base plate, a resin film functioning as the thin portion, and a metal thin film on the resin film, a photoresist is coated on the metal thin film, and after exposure and development, selective treatment is performed. A step of removing the resist, a step of depositing a metal functioning as the protrusion on the removed portion using the thin film as an electrode, a step of removing the remaining photoresist and the base plate, and a vibration completed through the above steps. A method for manufacturing an ink jet head, comprising: a step of joining a plate to a flow path substrate having a pressure chamber; and a step of bringing a piezoelectric transducer into contact with the projection.
【請求項4】 前記積層体は、一方の面に金属薄膜を形
成した樹脂フィルムを、該金属薄膜を外側として前記ベ
ースプレートと積層することにより製造されることを特
徴とする請求項3記載のインクジェットヘッドの製造方
法。
4. The inkjet according to claim 3, wherein the laminated body is manufactured by laminating a resin film having a metal thin film formed on one surface thereof with the base plate with the metal thin film as an outer side. Head manufacturing method.
【請求項5】 前記積層体は、一方の面に金属薄膜を、
他方の面に無機薄膜を形成した樹脂フィルムを該無機薄
膜を密着面として前記ベースプレートと積層することに
より製造されることを特徴とする請求項3記載のインク
ジェットヘッドの製造方法。
5. The laminate has a metal thin film on one surface,
4. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 3, wherein the resin film having an inorganic thin film formed on the other surface is manufactured by laminating the resin film on the base plate with the inorganic thin film as a contact surface.
【請求項6】 前記樹脂フィルムは延伸フィルムである
ことを特徴とする請求項1、2、および請求項3、4、
5記載のインクジェットヘッドおよびその製造方法。
6. The resin film is a stretched film, and the resin film is a stretched film.
5. The inkjet head and the manufacturing method thereof according to 5.
【請求項7】 結晶方位(110)を結晶面とするシリ
コン基板の一方の面に前記振動板の薄部として機能する
樹脂フィルム層を形成する工程、該樹脂フィルム層上に
金属薄膜を形成する工程、該金属薄膜上にフォトレジス
トをコートし、露光、現像の後選択的に該レジストを除
去する工程、該除去部に前記金属薄膜を電極として、前
記突部として機能する金属を析出させる工程、該シリコ
ン基板の他面から該シリコン基板を異方性エッチングし
て圧力室として機能する凹部を形成する工程、該圧力室
開口部にノズル開口を備えたノズルプレートを接合する
工程、該突部に圧電変換素子を垂直に当接する工程、か
らなることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。
7. A step of forming a resin film layer functioning as a thin portion of the diaphragm on one surface of a silicon substrate having a crystal orientation (110) as a crystal plane, and forming a metal thin film on the resin film layer. A step of coating a photoresist on the metal thin film, selectively removing the resist after exposure and development, and a step of depositing a metal functioning as the protrusion on the removed portion using the metal thin film as an electrode A step of anisotropically etching the silicon substrate from the other surface of the silicon substrate to form a recess functioning as a pressure chamber, a step of joining a nozzle plate having a nozzle opening to the pressure chamber opening, the protrusion And a step of vertically contacting the piezoelectric conversion element with the step of manufacturing the inkjet head.
【請求項8】 結晶方位(110)を結晶面とするシリ
コン基板の一方の面に無機薄膜を形成する工程、該無機
薄膜上に前記振動板の薄部として機能する樹脂フィルム
層を形成する工程、該樹脂フィルム層上に金属薄膜を形
成する工程、該金属薄膜上にフォトレジストをコート
し、露光、現像の後選択的に該レジストを除去する工
程、該除去部に前記金属薄膜を電極として、前記突部と
して機能する金属を析出する工程、該シリコン基板の他
面から該シリコン基板を異方性エッチングして圧力室と
して機能する凹部を形成する工程、該圧力室開口部にノ
ズル開口を備えたノズルプレートを接合する工程、該突
部に圧電変換素子を垂直に当接する工程、からなること
を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
8. A step of forming an inorganic thin film on one surface of a silicon substrate having a crystal orientation (110) as a crystal plane, and a step of forming a resin film layer functioning as a thin portion of the diaphragm on the inorganic thin film. A step of forming a metal thin film on the resin film layer, a step of coating a photoresist on the metal thin film and selectively removing the resist after exposure and development, and using the metal thin film as an electrode in the removed portion. A step of depositing a metal functioning as the protrusion, a step of anisotropically etching the silicon substrate from the other surface of the silicon substrate to form a recess functioning as a pressure chamber, and forming a nozzle opening in the pressure chamber opening. A method for manufacturing an inkjet head, comprising: a step of joining a nozzle plate provided, and a step of vertically abutting a piezoelectric conversion element on the protrusion.
【請求項9】前記シリコン基板と前記樹脂フィルム層の
間にシリコン酸化膜(SiO2 膜)を形成したことを特
徴とする請求項7、8記載のインクジェットヘッドの製
造方法。
9. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 7, wherein a silicon oxide film (SiO 2 film) is formed between the silicon substrate and the resin film layer.
【請求項10】 前記フォトレジストの厚さは形成する
突部厚さより厚いか、またはほぼ同等であることを特徴
とする請求項3、7、8記載のインクジェットヘッドの
製造方法。
10. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 3, wherein the thickness of the photoresist is thicker than or substantially equal to the thickness of the protrusion to be formed.
【請求項11】 インクに接触することによる前記樹脂
フィルムの伸び量は、前記ベースプレートを除去したと
きの樹脂フィルムの縮み量より小さいことを特徴とする
請求項3記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 3, wherein the amount of elongation of the resin film due to contact with ink is smaller than the amount of shrinkage of the resin film when the base plate is removed.
【請求項12】 インクに接触することによる前記樹脂
フィルムの伸び量は、前記シリコン基板を除去したとき
の樹脂フィルムの縮み量より小さいことを特徴とする請
求項7、8記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. The manufacturing of an ink jet head according to claim 7, wherein the amount of elongation of the resin film due to contact with ink is smaller than the amount of shrinkage of the resin film when the silicon substrate is removed. Method.
【請求項13】 前記樹脂は感光性樹脂であることを特
徴とする請求項3、7、8記載のインクジェットヘッド
の製造方法。
13. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 3, wherein the resin is a photosensitive resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2007090521A (en) * 2005-09-26 2007-04-12 Fuji Xerox Co Ltd Diaphragm, diaphragm assembly, liquid drop ejection head, and liquid drop ejector
JP2010099976A (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Ricoh Co Ltd Method of manufacturing liquid drop ejection head, liquid drop ejection head, and image forming apparatus

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