JPH0911458A - Ink jet head and manufacture thereof - Google Patents

Ink jet head and manufacture thereof

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Publication number
JPH0911458A
JPH0911458A JP16372595A JP16372595A JPH0911458A JP H0911458 A JPH0911458 A JP H0911458A JP 16372595 A JP16372595 A JP 16372595A JP 16372595 A JP16372595 A JP 16372595A JP H0911458 A JPH0911458 A JP H0911458A
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JP
Japan
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buckling structure
peltier element
structure body
forming
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP16372595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Hirata
進 平田
Koji Matoba
宏次 的場
Tetsuya Inui
哲也 乾
Yorishige Ishii
頼成 石井
Shingo Abe
新吾 阿部
Yutaka Onda
裕 恩田
Masaharu Kimura
正治 木村
Masaru Horinaka
大 堀中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to JP16372595A priority Critical patent/JPH0911458A/en
Publication of JPH0911458A publication Critical patent/JPH0911458A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14346Ejection by pressure produced by thermal deformation of ink chamber, e.g. buckling

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE: To impart to an ink jet head excellent response characteristics by heating and cooling and to make it suitable for high-speed printing, by constructing a pressure generating means of a buckled structure body and a heater layer and by providing a Peltier element between a base and the buckled structure body. CONSTITUTION: A heater circuit 3 is formed on the base side of a buckled structure body 1 with a second insulating film 4 interlaid and further a first insulating film 2 is formed between the heater circuit 3 and a base 7 so as to ensure insulation between the heater circuit 3 and the base 7. Besides, a diaphragm 5 is formed on the nozzle plate 10 side of the buckled structure body 1, constructing a pressure generating member. On the surface of a third insulating film 6 located on the base 7, a Peltier element 12 and power sources 13a and 13b for driving the Peltier element are provided at a position opposite to the buckled structure body and on the circumference thereof. Electrodes 14a and 14b are formed at the opposite end parts of the buckled structure body 1 and a voltage can be impressed on the electrode 14a by a power source 16.

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、内部に満たされたイン
ク液に圧力を加え、内部から外部へインク液を吐出させ
るインクジェットヘッド及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 an ink jet head for applying a pressure to an ink liquid filled inside to eject the ink liquid from the inside to a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より記録液を吐出、飛翔させて記録
を行うインクジェット記録方法が知られているが、該方
法は低騒音で比較的高速印字が可能であること、装置の
小型化やカラー記録が容易であること等数々の利点を有
している。このようなインクジェト記録方法で用いられ
るインクジェットヘッドの形式としては、従来より幾つ
かの方式が用いられている。例えば、図9及び図10に
示すようにキャビティ内部にヒータを設け、このヒータ
を急速に加熱することによりインクを沸騰させて泡を形
成し、この泡の発生による圧力変化でインクをノズルか
ら吐出させるいわゆるバブルジェット方式や、図11に
示す特開平2−30543のように、温度変化により駆
動する駆動体の変位を用いてインク圧力室に圧力を発生
させ、これによりノズルからインクを粒状にして吐出さ
せる方式がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet recording method has been known in which a recording liquid is ejected and jetted to perform recording. However, the method is capable of relatively high speed printing with low noise, downsizing of an apparatus and color printing. It has a number of advantages such as ease of recording. As a type of inkjet head used in such an ink jet recording method, several types have been conventionally used. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, a heater is provided in the cavity, and the heater is rapidly heated to boil the ink to form bubbles, and the ink is ejected from the nozzle by the pressure change due to the generation of the bubbles. A so-called bubble jet method is used, or pressure is generated in the ink pressure chamber by using the displacement of a driving body driven by a temperature change, as in JP-A-2-30543 shown in FIG. There is a method of discharging.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には以下のような問題点がある。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0004】まずバブルジェット方式では、インクを沸
騰させて泡を形成するにはヒータを瞬間的に1000℃
の高温にする必要があり、このためヒータの劣化が避け
られずヘッドの寿命が短い、という問題点がある。
First, in the bubble jet method, in order to boil ink to form bubbles, the heater is momentarily heated to 1000 ° C.
Therefore, there is a problem that the deterioration of the heater cannot be avoided and the life of the head is short.

【0005】特開平2−30543の方式では、圧力発
生部材は加熱により変位し、その後冷却されて元の形状
に復帰する。つまり、圧縮力発生部材の変位と復帰とを
連続的に繰り返すために圧縮力発生部材の加熱と冷却と
が連続的に繰り返されるが、この冷却時において圧力発
生部材が冷却されにくく、加熱、冷却による圧力発生部
材の応答特性が良くないため高速印字に適さない、とい
う問題点がある。
In the system of Japanese Patent Laid-Open No. 30543/1993, the pressure generating member is displaced by heating and then cooled to return to its original shape. That is, heating and cooling of the compressing force generating member are continuously repeated in order to continuously repeat displacement and returning of the compressing force generating member. Due to the poor response characteristics of the pressure generating member, there is a problem that it is not suitable for high speed printing.

【0006】これらの問題点に鑑み本発明では、加熱及
び冷却による良好な応答特性を有し、高速印字に適した
インクジェットヘッドを提供することを目的とする。ま
た、小さな寸法を維持したまま大きな吐出力を得ること
できる寿命の長いインクジェットヘッドを提供すること
を目的とする。
In view of these problems, it is an object of the present invention to provide an ink jet head having good response characteristics by heating and cooling and suitable for high speed printing. It is another object of the present invention to provide an inkjet head having a long life, which can obtain a large ejection force while maintaining a small size.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願のインクジェットヘ
ッドでは、基板上にインクを吐出させるための圧力を発
生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段と所定の間隔
を隔て、インクを吐出させるノズルを有するノズルプレ
ートと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記
圧力発生手段は、熱膨張により座屈変形を生じる座屈構
造体と、該座屈構造体に沿って設けられたヒータ層から
なり、前記基板と前記座屈構造体との間には、ペルチェ
素子を設けたことを特徴とする。
In an ink jet head of the present application, a pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink on a substrate and a nozzle for ejecting ink at a predetermined distance from the pressure generating means are provided. In the ink jet head including a nozzle plate having the buckling structure, the pressure generating unit includes a buckling structure body that causes buckling deformation due to thermal expansion, and a heater layer provided along the buckling structure body. A Peltier element is provided between and the buckling structure.

【0008】また、前記インクジェットヘッドにおい
て、各ヘッドは、ペルチェ素子を駆動させるペルチェ素
子駆動電源と、座屈構造体を駆動させる座屈構造体駆動
電源とを備え、ペルチェ素子への電流の供給は、座屈構
造体を駆動させるヒータへの電流供給が終了すると同時
に、直ちに一定時間行われることを特徴とする。
In the ink jet head, each head is provided with a Peltier element driving power source for driving the Peltier element and a buckling structure driving power source for driving the buckling structure, and the current is not supplied to the Peltier element. The current supply to the heater for driving the buckling structure is completed, and the current supply is immediately performed for a certain period of time.

【0009】また、本願のインクジェットヘッドの製造
方法では、基板上に、スパッタ法でN型半導体を成膜し
パターニングを行う工程と、P型半導体を成膜しパター
ニングを行う工程と、前記N型半導体とP型半導体との
間をスパッタ法あるいはスピンコート法により絶縁膜で
埋める工程と、隣り合ったN型半導体とP型半導体とが
導通するようスパッタ法で銅を成膜する工程からなるペ
ルチェ素子を形成する工程と、該形成したペルチェ素子
上にスパッタ法で第1犠牲層を形成する工程と、該第1
犠牲層上にメッキ法により座屈構造体となる第1金属層
を形成する工程と、該第1金属層上に第2犠牲層を形成
する工程と、該第2犠牲層上にメッキ法によりダイヤフ
ラムとなる第2金属層を形成する工程と、前記第1及び
第2犠牲層をエッチングするための窓を前記基板の裏面
に空ける工程と、該窓からエッチングを行い、前記第1
及び第2犠牲層を一括してエッチングし、ペルチェ素子
と座屈構造体、及び座屈構造体とダイヤフラムを分離す
る工程と、前記第2金属層をパターニング加工して所定
の形状を持つダイヤフラムを形成する工程と、を有する
ことを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing an ink jet head of the present application, a step of forming and patterning an N-type semiconductor on a substrate by a sputtering method, a step of forming a P-type semiconductor and performing patterning, and the N-type A Peltier process comprising a step of filling an insulating film between a semiconductor and a P-type semiconductor by a sputtering method or a spin coating method, and a step of forming a copper film by a sputtering method so that the adjacent N-type semiconductor and P-type semiconductor are electrically connected. A step of forming an element, a step of forming a first sacrificial layer on the formed Peltier element by a sputtering method, and a step of forming the first sacrificial layer.
Forming a buckling structure first metal layer on the sacrificial layer by plating; forming a second sacrificial layer on the first metal layer; and plating on the second sacrificial layer by plating. A step of forming a second metal layer to be a diaphragm; a step of forming a window for etching the first and second sacrificial layers on the back surface of the substrate;
And a step of collectively etching the second sacrificial layer to separate the Peltier element from the buckling structure, and the buckling structure from the diaphragm, and patterning the second metal layer to form a diaphragm having a predetermined shape. And a forming step.

【0010】[0010]

【作用】請求項1に記載のインクジェットヘッドでは、
座屈構造体が最大変位に達し、加熱を終了して冷却期間
に入ると、座屈体及びヒータ層の熱は、基板上のペルチ
ェ素子、または座屈構造体の取り付け部を通して周辺部
のペルチェ素子に吸収され基板を通してインク室外へ放
出されるため、圧力発生部材の冷却速度が速くなる。
In the ink jet head according to claim 1,
When the buckling structure reaches the maximum displacement, the heating is completed and the cooling period is started, the heat of the buckling body and the heater layer passes through the Peltier element on the substrate or the mounting portion of the buckling structure, and the Peltier of the peripheral portion. Since it is absorbed by the element and discharged through the substrate to the outside of the ink chamber, the cooling rate of the pressure generating member is increased.

【0011】請求項2に記載のインクジェットヘッドで
は、ヒータへの電源供給が終了すると同時に、直ちに一
定時間ペルチェ素子に電流を供給することにより、座屈
構造体の加熱速度、冷却速度が速くなり、しかも小電力
で行うことができる。また、各ヘッドがそれぞれ電源を
有することから、駆動した座屈構造体についてのみペル
チェ素子を駆動するよう制御することができ、座屈構造
体の過熱、過冷却を防ぐことができる。
In the ink jet head according to the second aspect of the present invention, the heating rate and the cooling rate of the buckling structure are increased by immediately supplying the current to the Peltier element for a certain time at the same time when the power supply to the heater is finished. Moreover, it can be performed with a small amount of power. Further, since each head has its own power source, it is possible to control so that the Peltier element is driven only for the driven buckling structure, and it is possible to prevent overheating and overcooling of the buckling structure.

【0012】請求項3に記載のインクジェットヘッドの
製造方法では、圧力発生部材を半導体プロセスによって
作製できるので、ペルチェ素子と座屈構造体との位置合
わせを高精度に制御することができる。また、ペルチェ
素子と座屈構造体との間の間隙と、座屈構造体とダイヤ
フラムとの間の間隙とを、第1犠牲層と第2犠牲層を連
続的にエッチングして除去することにより一括して形成
できるので、作製工程を簡素化することができる。
In the ink jet head manufacturing method according to the third aspect of the present invention, since the pressure generating member can be manufactured by a semiconductor process, the alignment between the Peltier element and the buckling structure can be controlled with high accuracy. In addition, the gap between the Peltier element and the buckling structure and the gap between the buckling structure and the diaphragm are removed by continuously etching the first sacrificial layer and the second sacrificial layer. Since they can be formed collectively, the manufacturing process can be simplified.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明のインクジェットヘッドを実施
例により詳細に説明する。
EXAMPLES The ink jet head of the present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0014】図1は、本発明のインクジェットヘッドの
待機状態における構成を概略的に示した断面図であり、
図2は、本発明のインクジェットヘッドの分解斜視図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of an ink jet head of the present invention in a standby state.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head of the present invention.

【0015】本発明のインクジェットヘッドは、座屈構
造体1、第1絶縁膜2、ヒータ回路3、第2絶縁膜4、
ダイヤフラム5、第3絶縁膜6、基板7、スペーサー
8、筺体9、ノズルプレート10、ノズル11、ペルチ
ェ素子12、ペルチェ素子駆動電極13a、13b、座
屈構造体駆動電極14a、14b、ペルチェ素子駆動電
源15、座屈構造体駆動電源16、及びインク供給口1
7より構成される。
The ink jet head of the present invention comprises a buckling structure 1, a first insulating film 2, a heater circuit 3, a second insulating film 4,
Diaphragm 5, third insulating film 6, substrate 7, spacer 8, housing 9, nozzle plate 10, nozzle 11, Peltier element 12, Peltier element drive electrodes 13a, 13b, buckling structure drive electrodes 14a, 14b, Peltier element drive Power supply 15, buckling structure drive power supply 16, and ink supply port 1
7.

【0016】座屈構造体1の基板側に、第2絶縁膜4を
介してヒータ回路3を形成しており、さらにヒータ回路
3と基板7との絶縁性を確保するため、ヒータ回路3と
基板7間に第1絶縁膜2を形成している。また、座屈構
造体1のノズルプレート10側にはダイヤフラム5が形
成され、座屈構造体1及びダイヤフラム5により圧力発
生部材を構成している。基板7上にある第3絶縁膜6の
表面には、前記座屈構造体に対向する位置及びその周辺
に、ペルチェ素子12及びペルチェ素子駆動電源13
a、13bが設けられている。
A heater circuit 3 is formed on the substrate side of the buckling structure 1 with a second insulating film 4 interposed therebetween. Further, in order to ensure insulation between the heater circuit 3 and the substrate 7, The first insulating film 2 is formed between the substrates 7. A diaphragm 5 is formed on the side of the nozzle plate 10 of the buckling structure 1, and the buckling structure 1 and the diaphragm 5 constitute a pressure generating member. On the surface of the third insulating film 6 on the substrate 7, a Peltier element 12 and a Peltier element driving power supply 13 are provided at a position facing the buckling structure and in the vicinity thereof.
a and 13b are provided.

【0017】座屈構造体1の両端は、第3絶縁膜6を介
して基板7の一方表面に固定されている。またダイヤフ
ラム5は、周囲を基板7に固定されている。さらに基板
7には、圧力発生部材とノズルプレート10の間にイン
クを供給するためのインク供給口17が形成されてい
る。
Both ends of the buckling structure 1 are fixed to one surface of the substrate 7 via the third insulating film 6. The periphery of the diaphragm 5 is fixed to the substrate 7. Further, the substrate 7 is provided with an ink supply port 17 for supplying ink between the pressure generating member and the nozzle plate 10.

【0018】座屈構造体1の両端部には電極14a、1
4bが形成されており、電極14aには電源16により
電圧が印加可能である。電極14bは接地状態とされて
いる。また、ペルチェ素子12の両端部には電極13
a、13bが形成されており、電極13aには電源15
により電圧が印加可能である。電極13bは接地状態と
されている。
Electrodes 14a and 1 are provided at both ends of the buckling structure 1.
4b is formed, and a voltage can be applied to the electrode 14a by the power supply 16. The electrode 14b is grounded. Further, electrodes 13 are provided on both ends of the Peltier device 12.
a and 13b are formed, and a power source 15 is provided on the electrode 13a.
Can apply a voltage. The electrode 13b is grounded.

【0019】基板7の座屈構造体1が取り付けられた側
には、スペーサー8を介してノズルプレート10が取り
付けられている。ノズルプレート10にはノズル11が
形成されている。基板7の座屈構造体1が取り付けられ
た側と反対側には、筺体9が取り付けられている。座屈
構造体1とダイヤフラム5の間、ダイヤフラム5とノズ
ルプレート10の間、第1絶縁膜2と筺体9の間はイン
ク18で満たされている。
A nozzle plate 10 is attached via a spacer 8 to the side of the substrate 7 to which the buckling structure 1 is attached. Nozzles 11 are formed on the nozzle plate 10. A housing 9 is attached to the opposite side of the substrate 7 to which the buckling structure 1 is attached. Ink 18 is filled between the buckling structure 1 and the diaphragm 5, between the diaphragm 5 and the nozzle plate 10, and between the first insulating film 2 and the housing 9.

【0020】座屈構造体1は、ニッケルなどの金属材料
により構成され、各ノズルオリフィス11に対応するよ
うに設けられている。第2絶縁膜4及び第1絶縁膜2
は、酸化シリコンあるいはアルミナなどの絶縁性材料よ
り形成され、ヒータ回路3はニッケルあるいはニッケル
クロム合金などの抵抗の高い材料より形成されている。
ダイヤフラム5はニッケルなどの延性材料より形成さ
れ、基板7はシリコンあるいはガラスなどにより構成さ
れている。ただし基板7の材質としては、熱伝導率が5
0J(msK)-1以上のものであればどんな材質でもよ
い。
The buckling structure 1 is made of a metal material such as nickel and is provided so as to correspond to each nozzle orifice 11. Second insulating film 4 and first insulating film 2
Is formed of an insulating material such as silicon oxide or alumina, and the heater circuit 3 is formed of a material having high resistance such as nickel or a nickel chrome alloy.
The diaphragm 5 is made of a ductile material such as nickel, and the substrate 7 is made of silicon or glass. However, the material of the substrate 7 has a thermal conductivity of 5
Any material may be used as long as it is 0J (msK) -1 or more.

【0021】ノズルプレート10は、厚さ0.2mmあ
るいはそれ以下のガラス、プラスチックシート、あるい
はニッケル等の金属材料により構成されている。ノズル
プレート10にはノズルプレート10を貫通し、かつ一
定方向に配列された複数個のノズル11が円錐場または
漏斗状に形成されている。
The nozzle plate 10 is made of glass, plastic sheet or metal material such as nickel having a thickness of 0.2 mm or less. A plurality of nozzles 11 penetrating the nozzle plate 10 and arranged in a certain direction are formed in the nozzle plate 10 in a conical field or funnel shape.

【0022】スペーサー8は、ポリイミドあるいはアク
リル系の感光性接着剤などの絶縁性材料より形成されて
いる。またノズルプレート10とダイヤフラム5の間に
は、インクを導くインクの供給口17を形成している。
The spacer 8 is made of an insulating material such as polyimide or acrylic photosensitive adhesive. Further, an ink supply port 17 for guiding the ink is formed between the nozzle plate 10 and the diaphragm 5.

【0023】次に、ペルチェ素子の構造と動作につい
て、図3及び図4を用いて説明する。ペルチェ素子はガ
ラスなど絶縁性の基板20、銅などの駆動電源21、イ
ンジウムなどのiii族元素から成るP型半導体22、ビ
スマスなどのV族元素から成るN型半導体23、絶縁性
部材24、銅などの電極25及び上側絶縁性部材26か
ら成る。図4の矢印方向に電流を流すと、上部は低温、
下部は高温となり、熱の流れができる。そして上部では
吸熱、下部では発熱が起こるものである。
Next, the structure and operation of the Peltier device will be described with reference to FIGS. The Peltier element is an insulating substrate 20 such as glass, a driving power source 21 such as copper, a P-type semiconductor 22 made of a group iii element such as indium, an N-type semiconductor 23 made of a group V element such as bismuth, an insulating member 24, copper. Etc. and an upper insulating member 26. When an electric current is passed in the direction of the arrow in FIG.
The lower part becomes hot and heat can flow. And heat is absorbed in the upper part and heat is generated in the lower part.

【0024】次に、図1、図5及び図6を用いて本発明
のインクジェットヘッドの動作について説明する。まず
図1のごとくインクの供給口17を通じてインク18が
供給され、ダイヤフラム5はインク18に浸された状態
となる。この後、電極14aに電源16により電圧が印
加される。これによりヒータ3に電流が流れ、ヒータ3
の抵抗発熱により座屈構造体1は加熱され、長手方向に
伸びようとする。しかしながら、座屈構造体1の長手方
向の両端部は基板7に固定されており、座屈構造体1は
その長手方向に伸びることができない。それゆえ座屈構
造体1にはその反力として圧縮力P0が発生し蓄積され
る。この圧縮力P0が座屈荷重をこえると座屈構造体1
は、図5に示すように座屈変形を起こす。
Next, the operation of the ink jet head of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 5 and 6. First, as shown in FIG. 1, the ink 18 is supplied through the ink supply port 17, and the diaphragm 5 is immersed in the ink 18. After that, a voltage is applied to the electrode 14a by the power supply 16. As a result, a current flows through the heater 3 and the heater 3
The buckling structure body 1 is heated by the resistance heat generation of 1, and tends to extend in the longitudinal direction. However, both ends of the buckling structure 1 in the longitudinal direction are fixed to the substrate 7, and the buckling structure 1 cannot extend in the longitudinal direction. Therefore, a compressive force P 0 is generated and accumulated in the buckling structure body 1 as its reaction force. When this compressive force P 0 exceeds the buckling load, the buckling structure 1
Causes buckling deformation as shown in FIG.

【0025】座屈構造体1の変形は、図5に示すように
座屈構造体1の中央部がノズルプレート10側へ変形す
る。この時、座屈構造体1に連結しているダイヤフラム
5もノズルプレート10側へ変形する。このためインク
18がノズル11を通じて外部へ押し出され、インクジ
ェットヘッドの外部にインク滴が形成される。このイン
ク滴の噴出によりプリント面への印字が行われる。
As for the deformation of the buckling structure 1, as shown in FIG. 5, the central portion of the buckling structure 1 is deformed toward the nozzle plate 10. At this time, the diaphragm 5 connected to the buckling structure 1 is also deformed toward the nozzle plate 10. Therefore, the ink 18 is pushed out through the nozzle 11 and an ink droplet is formed outside the inkjet head. Printing on the print surface is performed by the ejection of the ink droplets.

【0026】次に電極14a、14bへの電流を断ち、
座屈構造体1の加熱をやめると同時に、図6に示すよう
に、電極13aに電源15により電圧を印加する。する
と、ペルチェ素子12に電流が流れ、ペルチェ素子12
の上側が低温となり吸熱が起こり、ペルチェ素子の基板
側は高温となり発熱が起こる。したがって、座屈構造体
1及びヒータ3の熱はインク18を通ってペルチェ素子
12に吸収され、基板7を通してヘッドの外へ放出され
る。また、座屈構造体1及びヒータ3の熱の一部は、座
屈構造体1の取り付け部19を通ってペルチェ素子12
に吸収され、基板を通してヘッドの外へ放出される。こ
れにより、座屈構造体1は速やかに冷却されて図1の待
機状態に戻ることができるため、インクジェットヘッド
の応答特性は良くなり、高速印字が可能となる。
Next, the current to the electrodes 14a and 14b is cut off,
At the same time as heating of the buckling structure 1 is stopped, a voltage is applied to the electrode 13a by the power supply 15 as shown in FIG. Then, a current flows through the Peltier element 12 and the Peltier element 12
The upper side of the Peltier element becomes low temperature and heat absorption occurs, and the substrate side of the Peltier element becomes high temperature and heat generation occurs. Therefore, the heat of the buckling structure 1 and the heater 3 is absorbed by the Peltier element 12 through the ink 18, and is radiated to the outside of the head through the substrate 7. Further, part of the heat of the buckling structure 1 and the heater 3 passes through the mounting portion 19 of the buckling structure 1 and the Peltier element 12.
Is absorbed by the substrate and is emitted to the outside of the head through the substrate. As a result, the buckling structure 1 can be quickly cooled and returned to the standby state shown in FIG. 1, so that the response characteristics of the inkjet head are improved and high-speed printing is possible.

【0027】例えば、座屈構造体1の温度上昇を100
degとし、立ち上がり応答速度(tr)、立ち下がり
応答速度(td)及び消費電力を熱伝導解析によるシミ
ュレーションで計算した。ここで、立ち上がり応答速度
(tr)は座屈構造体1が100deg温度上昇する時
間、立ち下がり応答速度(td)は座屈構造体1が上昇
した温度から座屈温度(40deg)へ降下する時間で
ある。なお、温度上昇を100degとしたのは、別の
エネルギー計算でインク滴が吐出するのに必要なエネル
ギーを、インク滴の“運動エネルギー+表面エネルギ
ー”の十倍として設定したためである。
For example, the temperature rise of the buckling structure 1 is set to 100
The rising response speed (t r ), the falling response speed (t d ), and the power consumption were calculated by simulation by heat conduction analysis. Here, the rising response speed (t r ) is the time when the buckling structure body 1 rises by 100 deg temperature, and the falling response speed (t d ) is the temperature when the buckling structure body 1 rises down to the buckling temperature (40 deg). It's time to do it. The reason why the temperature rise is set to 100 deg is that the energy required for ejecting the ink droplet in another energy calculation is set to be ten times the “kinetic energy + surface energy” of the ink droplet.

【0028】座屈構造体1の単位体積当たりの消費エネ
ルギーを6.4×108J/m3、消費電力を4×1013
W/m3、パルス幅を16μsとして座屈構造体1を駆
動させた。また電極14a、14bの電流を断ち、座屈
構造体1の加熱をやめると同時に電極13aに電源15
により電圧を印加し、ペルチェ素子を駆動させた。
Energy consumption per unit volume of the buckling structure body 1 is 6.4 × 10 8 J / m 3 and power consumption is 4 × 10 13.
The buckling structure 1 was driven with W / m 3 and a pulse width of 16 μs. In addition, the current of the electrodes 14a and 14b is cut off, the heating of the buckling structure 1 is stopped, and at the same time, the power supply 15 is applied to the electrode 13a.
Voltage was applied to drive the Peltier device.

【0029】図7(a)は、上記の条件で座屈構造体1
を駆動させた場合の駆動波形であり、図7(b)はペル
チェ素子の駆動波形である。また図7(c)は、上記の
条件で座屈構造体1を駆動させた場合の、時間に対する
座屈構造体の上昇温度の変化をシミュレーションで計算
した結果を表すグラフである。
FIG. 7A shows the buckling structure 1 under the above conditions.
FIG. 7B shows a driving waveform of the Peltier device when the Peltier device is driven. Further, FIG. 7C is a graph showing a result of calculation by simulation of a change in the temperature rise of the buckling structure body with respect to time when the buckling structure body 1 is driven under the above conditions.

【0030】図7(c)の上昇温度カーブから応答速度
を計算すると、立ち上がり応答速度(tr)は14μ
s、立ち下がり応答速度(td)は130μsとなり、
この結果駆動周波数が6.9kHzでの駆動が可能にな
ることがわかった。
When the response speed is calculated from the rising temperature curve of FIG. 7 (c), the rising response speed (t r ) is 14 μm.
s, the fall response speed (t d ) is 130 μs,
As a result, it was found that driving at a driving frequency of 6.9 kHz is possible.

【0031】駆動周波数が速くなったのは、主に立ち下
がり応答が速くなったためである。すなわち、座屈構造
体1及びヒータ3の熱は、インク18を通ってペルチェ
素子12に吸収され、基板を通してヘッドの外へ放出さ
れる。また、座屈構造体1及びヒータ3の熱の一部は、
座屈構造体1の取り付け部を通ってペルチェ素子12に
吸収され、基板を通してヘッドの外へ放出される。これ
により座屈構造対は速やかに冷却され、図1の待機状態
に戻ることができる。したがって、高速印字が可能とな
るのである。特に、図7のごとく、ペルチェ素子への電
流の供給が、ヒーターへの電流供給を終了した後、直ち
に行われるようにした場合には、座屈構造体1を加熱し
ているときには、ペルチェ素子12が駆動していないの
で座屈構造体は速やかに加熱され、その後座屈構造体の
冷却期間に入ると、ペルチェ素子が直ちに駆動するので
座屈構造体は速やかに冷却される。したがって、応答速
度が速くなり、高速印字を行うことができる。また、本
願のインクジェットヘッドでは、各ヘッドがそれぞれ電
源を有することから、駆動した座屈構造体についてのみ
ペルチェ素子が駆動するよう制御することが可能であ
る。
The faster drive frequency is mainly due to the faster fall response. That is, the heat of the buckling structure 1 and the heater 3 is absorbed by the Peltier element 12 through the ink 18, and is radiated to the outside of the head through the substrate. Further, part of the heat of the buckling structure 1 and the heater 3 is
It is absorbed by the Peltier element 12 through the mounting portion of the buckling structure 1, and is emitted to the outside of the head through the substrate. As a result, the buckling structure pair is quickly cooled and can be returned to the standby state shown in FIG. Therefore, high-speed printing is possible. In particular, as shown in FIG. 7, when the electric current is supplied to the Peltier element immediately after the electric current is supplied to the heater, when the buckling structure 1 is being heated, the Peltier element is heated. Since the buckling structure 12 is not driven, the buckling structure is quickly heated. Then, when the cooling period of the buckling structure is started, the Peltier element is immediately driven, so that the buckling structure is quickly cooled. Therefore, the response speed is increased and high-speed printing can be performed. Further, in the inkjet head of the present application, since each head has its own power source, it is possible to control the Peltier device to drive only the driven buckling structure.

【0032】図7(c)には、ペルチェ素子を駆動しな
い場合の、時間に対する座屈構造体1の上昇温度の変化
をシミュレーションで計算した結果も同時に示した。こ
の上昇温度カーブから応答速度を計算すると、立ち上が
り応答速度(tr)は14μs、立ち下がり応答速度
(td)は170μs、駆動周波数は5.4kHzとな
り、ペルチェ素子を駆動したときよりも応答速度が遅い
ことがわかる。
FIG. 7 (c) also shows the result of simulation calculation of changes in the temperature rise of the buckling structure 1 with respect to time when the Peltier device is not driven. When the response speed is calculated from this rising temperature curve, the rising response speed (t r ) is 14 μs, the falling response speed (t d ) is 170 μs, and the driving frequency is 5.4 kHz, which is faster than when the Peltier element is driven. It turns out that is slow.

【0033】なお、本実施例では座屈構造体の上にダイ
ヤフラムを形成した構造でシミュレーションを行った
が、ペルチェ素子を駆動した効果はダイヤフラムが形成
された場合に限定されるものではなく、ダイヤフラムが
ない場合にも同様の効果を示す。また、座屈構造体がな
く、ダイヤフラムが直接座屈する構造の場合も同様の効
果を示す。
In this embodiment, the simulation is performed with the structure in which the diaphragm is formed on the buckling structure. However, the effect of driving the Peltier element is not limited to the case where the diaphragm is formed, but the diaphragm is used. The same effect is exhibited even when there is no. Further, the same effect is exhibited in the case where the diaphragm is directly buckled without the buckling structure.

【0034】次に、本発明のインクジェットヘッドに係
る圧力発生部材の製造方法について、図8を用いて工程
順に説明する。なお、用いる物質、膜厚等はこれに限定
されるものではない。
Next, a method of manufacturing the pressure generating member according to the ink jet head of the present invention will be described in the order of steps with reference to FIG. It should be noted that the substance used, the film thickness, etc. are not limited to these.

【0035】まず図8(a)に示すように、面方位(1
00)のシリコン基板100の表裏両面に、熱酸化膜1
10を所定の厚さ(例えば1μm)に形成する。
First, as shown in FIG. 8A, the plane orientation (1
00) on both front and back surfaces of the silicon substrate 100.
10 is formed to have a predetermined thickness (for example, 1 μm).

【0036】次に図8(b)に示すように、基板の裏面
にフォトレジストを塗布し(図示しない)、形成すべき
インク循環口の形状に対応したパターニングを行い、C
HF3にて熱酸化膜110のエッチングを行う。続いて
このシリコン基板を水酸化カリウム溶液に浸すとエッチ
ング速度の遅い(111)面が残り、インク循環口18
が一部作成される。その後レジストを剥離する。
Next, as shown in FIG. 8B, a photoresist is applied to the back surface of the substrate (not shown), and patterning corresponding to the shape of the ink circulation port to be formed is performed.
The thermal oxide film 110 is etched with HF 3 . Subsequently, when this silicon substrate is dipped in a potassium hydroxide solution, the (111) surface with a slow etching rate remains, and the ink circulation port 18
Is partially created. After that, the resist is peeled off.

【0037】次に図8(c)に示すように、基板のイン
ク循環口を形成した面とは反対側の表面に、厚さ1μm
の銅120をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレジ
ストを塗布し(図示しない)、形成すべきペルチェ素子
の電極の形状に対応したパターニングを硝酸溶液等のエ
ッチングで行い、レジストを剥離する。
Next, as shown in FIG. 8C, a thickness of 1 μm is formed on the surface of the substrate opposite to the surface on which the ink circulation port is formed.
Of copper 120 is formed by a sputtering method, a photoresist is applied thereon (not shown), and patterning corresponding to the shape of the electrode of the Peltier element to be formed is performed by etching with a nitric acid solution or the like to remove the resist. .

【0038】次に、図8(d)に示すように、表面にビ
スマス等のV族元素であるN型半導体130をスパッタ
法で成膜し、この上にフォトレジスト140を塗布し、
形成すべきペルチェ素子の形状に対応したパターニング
をイオンミリング等の方法で行う。
Next, as shown in FIG. 8D, an N-type semiconductor 130, which is a group V element such as bismuth, is formed on the surface by a sputtering method, and a photoresist 140 is applied thereon.
Patterning corresponding to the shape of the Peltier element to be formed is performed by a method such as ion milling.

【0039】次に図8(e)に示すように、表面にイン
ジウム等のiii族元素であるP型半導体150をスパッ
タ法で成膜し、この上にフォトレジスト160を塗布
し、形成すべきペルチェ素子の形状に対応したパターニ
ングをイオンミリング等の方法で行う。
Next, as shown in FIG. 8E, a P-type semiconductor 150, which is a group iii element such as indium, is formed on the surface by a sputtering method, and a photoresist 160 is applied on the P-type semiconductor 150 to form a film. Patterning corresponding to the shape of the Peltier element is performed by a method such as ion milling.

【0040】次に図8(f)に示すように、前記レジス
ト140、160を剥離し、続いて表面に酸化シリコン
あるいはポリイミド等の絶縁膜170をスパッタ法ある
いはスピンコート法で成膜し、N型半導体130及びP
型半導体150の間が埋まり、表面が出るようにパター
ニングする。
Next, as shown in FIG. 8F, the resists 140 and 160 are peeled off, and subsequently an insulating film 170 of silicon oxide, polyimide or the like is formed on the surface by a sputtering method or a spin coating method. Type semiconductor 130 and P
The patterning is performed so that the space between the mold semiconductors 150 is filled and the surface is exposed.

【0041】次に図8(g)に示すように、厚さ1μm
の銅180をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレジ
ストを塗布し(図示しない)、形成すべきペルチェ素子
の電極の形状に対応するように、すなわち隣り合ったN
型半導体130とP型半導体150が導通するように、
硝酸溶液等のエッチングでパターニングを行い、レジス
トを剥離する。
Next, as shown in FIG. 8 (g), the thickness is 1 μm.
Of copper 180 is sputtered and a photoresist is applied (not shown) on the copper 180 so as to correspond to the shape of the electrodes of the Peltier device to be formed, that is, N adjacent
So that the p-type semiconductor 130 and the p-type semiconductor 150 are electrically connected,
Patterning is performed by etching with a nitric acid solution or the like to remove the resist.

【0042】次に図8(h)に示すように、表面に厚さ
0.5μmのアルミニウム190をスパッタ法で成膜
し、第1犠牲層を形成する。
Next, as shown in FIG. 8H, a first sacrificial layer is formed on the surface by sputtering aluminum 190 having a thickness of 0.5 μm.

【0043】次に図8(i)に示すように、表面に厚さ
0.5μmの酸化シリコン200をスパッター法で成膜
し、第1絶縁膜を形成する。続いて表面に厚さ0.01
μmのタンタル及び厚さ0.1μmのニッケルをスパッ
タ法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し(図示
しない)、形成すべきヒータ210の形状に対応したパ
ターニングを行いレジストを剥離する。タンタルは、酸
化シリコン200とニッケルとの密着力を上げるために
成膜する。
Next, as shown in FIG. 8I, a silicon oxide film 200 having a thickness of 0.5 μm is formed on the surface by a sputtering method to form a first insulating film. Then 0.01 on the surface
A film of tantalum having a thickness of 0.1 μm and nickel having a thickness of 0.1 μm is formed by a sputtering method, a photoresist is applied thereon (not shown), and patterning corresponding to the shape of the heater 210 to be formed is performed to remove the resist. Tantalum is formed to increase the adhesion between silicon oxide 200 and nickel.

【0044】次に図8(j)に示すように、表面に厚さ
0.3μmの酸化シリコン220をスパッタ法で成膜
し、第2絶縁膜を形成する。続いて電極取り出し用窓を
開けるためのパターニングを行う。
Next, as shown in FIG. 8J, a silicon oxide 220 having a thickness of 0.3 μm is formed on the surface by sputtering to form a second insulating film. Then, patterning is performed to open the electrode extraction window.

【0045】次に図8(k)に示すように、表面に厚さ
0.01μmのタンタル及び厚さ0.1μmのニッケル
をスパッター法で成膜し、この上にフォトレジストを塗
布し、形成すべき座屈構造体の形状に対応したパターニ
ングを行う(図示しない)。続いて前記ニッケル膜を電
極にして電解メッキ法により所定の厚さ(例えば5μ
m)のニッケルメッキ230を行う。電解メッキには、
例えばスルファミン酸ニッケル浴によるニッケルメッキ
を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8 (k), tantalum having a thickness of 0.01 μm and nickel having a thickness of 0.1 μm are formed on the surface by a sputtering method, and a photoresist is applied thereon to form a film. Patterning corresponding to the shape of the buckling structure to be performed is performed (not shown). Then, using the nickel film as an electrode, a predetermined thickness (for example, 5 μm) is formed by electrolytic plating.
m) nickel plating 230 is performed. For electrolytic plating,
For example, nickel plating with a nickel sulfamate bath can be used.

【0046】次に図8(l)に示すように、前記フォト
レジストを剥離し、表面に第2犠牲層となる厚さ0.5
μmのアルミニウム240をスパッター法で成膜し、こ
の上にフォトレジストを塗布して(図示しない)、形成
すべき座屈構造体とダイヤフラムとの間隙に対応したパ
ターニングを行い、レジストを剥離する。この第2犠牲
層の厚さでダイヤフラムと座屈構造体との間隔が決ま
る。
Next, as shown in FIG. 8 (l), the photoresist is peeled off, and a thickness of 0.5 is formed as a second sacrificial layer on the surface.
A 240 μm thick aluminum film is formed by a sputtering method, a photoresist is applied on the film (not shown), patterning is performed corresponding to the gap between the buckling structure to be formed and the diaphragm, and the resist is peeled off. The thickness of the second sacrificial layer determines the distance between the diaphragm and the buckling structure.

【0047】次に図8(m)に示すように、厚さ0.0
1μmのタンタル及び厚さ0.1μmのニッケルをスパ
ッター法で成膜し(図示しない)、これを電極にして電
解メッキ法により所定の厚さ(例えば4μm)のニッケ
ルメッキ250を行う。電解メッキには、例えばスルフ
ァミン酸ニッケル浴によるニッケルメッキを用いること
ができる。タンタルは、ニッケル230とニッケル25
0の密着力を上げるために成膜する。
Next, as shown in FIG. 8 (m), the thickness is 0.0
Tantalum of 1 μm and nickel of 0.1 μm in thickness are formed by sputtering (not shown), and this is used as an electrode to perform nickel plating 250 of a predetermined thickness (for example, 4 μm) by electrolytic plating. For the electrolytic plating, for example, nickel plating using a nickel sulfamate bath can be used. Tantalum is nickel 230 and nickel 25
A film is formed in order to increase the adhesion of 0.

【0048】次に図8(n)に示すように、前記の状態
のシリコン基板100を水酸化カリウム溶液に浸すと、
エッチング速度の遅い(111)面が残り、インク循環
口18が完成する。
Next, as shown in FIG. 8 (n), when the silicon substrate 100 in the above state is immersed in a potassium hydroxide solution,
The (111) plane having a slow etching rate remains, and the ink circulation port 18 is completed.

【0049】次に図8(o)に示すように、さらにこの
状態のシリコン基板100をフッ酸溶液に浸すと、シリ
コン基板100に覆われていない部分の熱酸化膜110
がエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 8O, when the silicon substrate 100 in this state is further dipped in a hydrofluoric acid solution, the thermal oxide film 110 in a portion not covered with the silicon substrate 100.
Is etched.

【0050】次に図8(p)に示すように、この状態の
シリコン基板100を水酸化カリウム溶液に浸すと、第
1犠牲層のアルミニウム190がエッチングされ、座屈
構造体が基板から分離される。また同時に、第2犠牲層
のアルミニウム240もエッチングされ、ダイヤフラム
が座屈構造体から分離される。続いて表面にフォトレジ
ストを塗布し、形成すべきダイヤフラムの形状に対応し
たパターニングを行い(図示しない)、フォトレジスト
を剥離して圧力発生器が完成する。
Next, as shown in FIG. 8P, when the silicon substrate 100 in this state is immersed in a potassium hydroxide solution, the aluminum 190 of the first sacrificial layer is etched and the buckling structure is separated from the substrate. It At the same time, the aluminum 240 of the second sacrificial layer is also etched, and the diaphragm is separated from the buckling structure. Subsequently, a photoresist is applied on the surface, patterning is performed corresponding to the shape of the diaphragm to be formed (not shown), and the photoresist is peeled off to complete the pressure generator.

【0051】最後に、図1に示すようなノズルプレート
10、圧力室及びインク供給口16を形成したスペーサ
ー8、圧力発生器、筺体9を接合してインクジェットヘ
ッドが完成する。
Finally, the nozzle head 10 as shown in FIG. 1, the spacer 8 having the pressure chamber and the ink supply port 16, the pressure generator and the housing 9 are joined to complete the ink jet head.

【0052】[0052]

【発明の効果】請求項1に記載のインクジェットヘッド
では、座屈構造体が最大変位に達し加熱を終了して冷却
期間に入るとペルチェ素子が駆動し、座屈構造体及びヒ
ータ層の熱はペルチェ素子に吸収されたり、あるいは座
屈構造体の取り付け部を通して周辺部のペルチェ素子に
吸収され、基板を通してインク室外へ放出される。した
がって、圧力発生部材の冷却速度が速くなる。この結
果、応答特性が良くなり、高速印字が可能となる。
In the ink jet head according to the first aspect of the present invention, when the buckling structure reaches the maximum displacement, heating is completed and the cooling period starts, the Peltier element is driven, and the heat of the buckling structure and the heater layer is released. It is absorbed by the Peltier element, or absorbed by the Peltier element in the peripheral portion through the mounting portion of the buckling structure body, and is discharged to the outside of the ink chamber through the substrate. Therefore, the cooling rate of the pressure generating member is increased. As a result, the response characteristics are improved and high-speed printing becomes possible.

【0053】請求項2に記載のインクジェットヘッドで
は、座屈構造体の加熱速度、冷却速度が速くなり、しか
も小電力で行うことができる。特に駆動した座屈構造体
についてのみペルチェ素子が駆動するよう制御すること
により、座屈構造体の過熱、過冷却を防ぐことが出来
る。この結果、応答特性が良くなり、高速印字が可能と
なる。
In the ink jet head according to the second aspect, the heating speed and the cooling speed of the buckling structure can be increased, and the operation can be performed with a small electric power. In particular, by controlling the Peltier element to drive only the driven buckling structure, it is possible to prevent the buckling structure from overheating and overcooling. As a result, the response characteristics are improved and high-speed printing becomes possible.

【0054】請求項3に記載のインクジェットヘッドの
製造方法では、ペルチェ素子と座屈構造体とを位置精度
良く形成することができ、集積化が可能となる。また、
犠牲層を除去することにより間隙を一括して形成するこ
とができ、作製工程を簡単にすることができる。また間
隙は犠牲層の厚さに応じて形成しているので、精度良く
設定することができる。
In the ink jet head manufacturing method according to the third aspect, the Peltier element and the buckling structure can be formed with high positional accuracy, and integration can be achieved. Also,
By removing the sacrificial layer, the gap can be collectively formed, and the manufacturing process can be simplified. Further, since the gap is formed according to the thickness of the sacrificial layer, it can be set with high accuracy.

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

【図1】本発明のインクジェットヘッドの構造を表す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of an inkjet head of the present invention.

【図2】図1のインクジェットヘッドの分解斜視図であ
る。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head of FIG.

【図3】本発明のインクジェットヘッドに係るペルチェ
素子を表す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a Peltier device according to the inkjet head of the present invention.

【図4】図3のペルチェ素子の動作状態における熱の移
動を表す図である。
FIG. 4 is a diagram showing heat transfer in an operating state of the Peltier device of FIG.

【図5】図1のインクジェットヘッドの駆動した状態を
表す図である。
5 is a diagram showing a driven state of the inkjet head of FIG. 1. FIG.

【図6】図1のインクジェットヘッドの別の駆動した状
態を表す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another driving state of the inkjet head of FIG.

【図7】座屈構造体の駆動波形、及び上昇温度の時間に
対する変化を表す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a drive waveform of a buckling structure and changes in temperature rise with time.

【図8】本発明に係る圧力発生部材の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of manufacturing a pressure generating member according to the present invention.

【図9】従来のインクジェットヘッドの構造を表す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing a structure of a conventional inkjet head.

【図10】従来のインクジェットヘッドの記録原理を説
明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a recording principle of a conventional inkjet head.

【図11】従来の別のインクジェットヘッドの構造を表
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the structure of another conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 座屈構造体 2 第1絶縁膜 3 ヒータ層 4 第2絶縁膜 5 ダイヤフラム 6 第3絶縁膜 7 基板 8 スペーサ 9 筺体 10 ノズルプレート 11 ノズル 12 ペルチェ素子 13 ペルチェ素子駆動回路 14 座屈構造体駆動電極 15 ペルチェ素子駆動電源 16 座屈構造体駆動電源 17 インク供給口 1 Buckling Structure 2 First Insulating Film 3 Heater Layer 4 Second Insulating Film 5 Diaphragm 6 Third Insulating Film 7 Substrate 8 Spacer 9 Housing 10 Nozzle Plate 11 Nozzle 12 Peltier Element 13 Peltier Element Drive Circuit 14 Buckling Structure Drive Electrode 15 Peltier element drive power supply 16 Buckling structure drive power supply 17 Ink supply port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 頼成 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 木村 正治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 堀中 大 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yorisei Ishii 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Co., Ltd. (72) Inventor Yutaka Onda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Sharp Corporation (72) In-house Shoji Kimura 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture 72) Inventor Dai Horinaka 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、インクを吐出させるための圧
力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段と所定
の間隔を隔て、インクを吐出させるノズルを有するノズ
ルプレートと、を備えたインクジェットヘッドにおい
て、 前記圧力発生手段は、熱膨張により座屈変形を生じる座
屈構造体と、該座屈構造体に沿って設けられたヒータ層
からなり、前記基板と前記座屈構造体との間には、ペル
チェ素子を設けたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
1. An ink jet system comprising: a substrate; pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink; and a nozzle plate having a nozzle for ejecting ink at a predetermined distance from the pressure generating means. In the head, the pressure generating means includes a buckling structure body that causes buckling deformation due to thermal expansion, and a heater layer provided along the buckling structure body, and the pressure generating means is provided between the substrate and the buckling structure body. The inkjet head is characterized in that a Peltier element is provided in the.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェットヘッドに
おいて、各ヘッドは、ペルチェ素子を駆動させるペルチ
ェ素子駆動電源と、座屈構造体を駆動させる座屈構造体
駆動電源とを備え、ペルチェ素子への電流の供給は、座
屈構造体を駆動させるヒータへの電流供給が終了すると
同時に、直ちに一定時間行われることを特徴とするイン
クジェットヘッド。
2. The inkjet head according to claim 1, wherein each head includes a Peltier element drive power source for driving a Peltier element and a buckling structure drive power source for driving a buckling structure, The inkjet head is characterized in that the current is supplied for a certain period of time immediately after the current supply to the heater for driving the buckling structure is completed.
【請求項3】 基板上に、スパッタ法でN型半導体を成
膜しパターニングを行う工程と、P型半導体を成膜しパ
ターニングを行う工程と、前記N型半導体とP型半導体
との間をスパッタ法あるいはスピンコート法により絶縁
膜で埋める工程と、隣り合ったN型半導体とP型半導体
とが導通するようスパッタ法で銅を成膜する工程からな
るペルチェ素子を形成する工程と、該形成したペルチェ
素子上にスパッタ法で第1犠牲層を形成する工程と、該
第1犠牲層上にメッキ法により座屈構造体となる第1金
属層を形成する工程と、該第1金属層上に第2犠牲層を
形成する工程と、該第2犠牲層上にメッキ法によりダイ
ヤフラムとなる第2金属層を形成する工程と、前記第1
及び第2犠牲層をエッチングするための窓を前記基板の
裏面に空ける工程と、該窓からエッチングを行い、前記
第1及び第2犠牲層を一括してエッチングし、ペルチェ
素子と座屈構造体、及び座屈構造体とダイヤフラムを分
離する工程と、前記第2金属層をパターニング加工して
所定の形状を持つダイヤフラムを形成する工程と、を有
す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 depositing and patterning an N-type semiconductor on a substrate by sputtering, a step of depositing a P-type semiconductor and patterning, and a step between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor. A step of forming a Peltier element comprising a step of filling an insulating film by a sputtering method or a spin coating method, and a step of forming a copper film by a sputtering method so that the adjacent N-type semiconductor and P-type semiconductor are electrically connected, and the formation thereof. Forming a first sacrificial layer on the Peltier element by sputtering, forming a first metal layer to be a buckling structure on the first sacrificial layer by plating, and forming a first metal layer on the first metal layer Forming a second sacrificial layer on the second sacrificial layer, forming a second metal layer to be a diaphragm on the second sacrificial layer by plating,
And a step of forming a window for etching the second sacrificial layer on the back surface of the substrate, etching from the window to collectively etch the first and second sacrificial layers, and a Peltier element and a buckling structure body. And a step of separating the buckling structure body and the diaphragm, and a step of patterning the second metal layer to form a diaphragm having a predetermined shape, the method of manufacturing an inkjet head.
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