JPH091795A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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JPH091795A
JPH091795A JP14893395A JP14893395A JPH091795A JP H091795 A JPH091795 A JP H091795A JP 14893395 A JP14893395 A JP 14893395A JP 14893395 A JP14893395 A JP 14893395A JP H091795 A JPH091795 A JP H091795A
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JP
Japan
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diaphragm
formed
substrate
buckling
generating means
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Pending
Application number
JP14893395A
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Japanese (ja)
Inventor
Shingo Abe
Susumu Hirata
Masaru Horinaka
Tetsuya Inui
Yorishige Ishii
Masaharu Kimura
Koji Matoba
Yutaka Onda
哲也 乾
大 堀中
進 平田
裕 恩田
正治 木村
宏次 的場
頼成 石井
新吾 阿部
Original Assignee
Sharp Corp
シャープ株式会社
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Publication of JPH091795A publication Critical patent/JPH091795A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, 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

Abstract

PURPOSE: To achieve an effective heat radiation and a satisfactory response speed by forming a pressure generating means of a driving body having a central part narrower than both the ends in width, and generating buckling deformation by thermal expansion, a heater layer at the lower part of the driving body, and a diaphragm layer on the upper part thereof. CONSTITUTION: On a silicon single substrate 1, there is provided successively a diaphragm 2, a first insulating layer 3, a heater layer 4, a second insulating layer 5, and a buckling body 6 as a driving body generating buckling deformation from thermal expansion, and further a nozzle plate 7 having a nozzle 12 formed thereon. The buckling body 6 is joined with the diaphragm 2 at the central connection part 10, and secured to the substrate 1 at the securing part 6a, and its root part 6b and central part 6c arc spaced apart from the substrate 1 through the gap 9, and the central part 6c is formed narrower than the securing part 6a and root part 6b in width W. Thus, when the diaphragm 2 or the like is deformed, since the distance between the heater layer 4 and the substrate 1 scarcely vary, the distance is made shorter, the element can be formed with a fast heat-radiation and good response speed.

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を吐出させて記録を行うインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure applied to the ink liquid filled therein, an ink jet head and a manufacturing method thereof for recording by ejecting ink from the inside to the outside.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来より、液体状のインクを微少なノズルから吐出させて記録を行う、いわゆるインクジェットプリンタが開発されてきている。 Conventionally, performs recording by ejecting liquid ink from a minute nozzle, a so-called ink jet printers have been developed. インクを吐出させる方式として従来より用いられてきたヘッドの構造を図7に示す。 The structure of the head which has been used conventionally as a method of ejecting the ink is shown in FIG. 基板上に圧力発生部材が一部を基板に固着され、 Pressure generating member on the substrate is fixed to a portion on the substrate,
一部が浮いた状態で構成されている。 It is composed of a partially floating state. また、圧力発生部材とともに発熱部材が形成されている。 Further, the heat generating member is formed with pressure generating member. この発熱部材に通電すると圧力発生部材は加熱され、基板と垂直な方向に変形する。 When energized the heating member pressure generating member is heated, deformed direction perpendicular to the substrate. このためインク室の圧力は高められ、ノズルプレートに設けられたノズル開口からインクを吐出させることができる構造である。 Pressure Therefore the ink chamber is increased, a structure in which ink can be ejected from the nozzle openings provided in the nozzle plate.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが従来のヘッドでは以下のような問題点がある。 In However, the conventional head [0006] has the following problems. 圧力発生部材は変形を生じた後、速やかにもとの状態に復帰する必要がある。 After the pressure generating member deformed, it is necessary to rapidly return to the original state.
これは、プリンターの印字速度を高めるためにはヘッドが高速で駆動する必要があるからである。 This is in order to increase the printing speed of the printer it is necessary that the head is driven at a high speed. もとの状態に復帰するためには、加熱された圧力発生部材の温度が急速に低下する必要があり、放熱はインク層を介して行われている。 To return to the original state, the temperature of the heated pressure generating member must rapidly decreases, the heat radiation is performed through the ink layer.

【0004】ここで圧力発生部材の冷却の過程は、おもに熱伝導によって支配されている。 [0004] Process Here the pressure generating member cooling is mainly dominated by heat conduction. まず圧力発生部材の熱は周囲のインクに伝わり、さらに回りの基板に伝わって放熱される。 Heat first pressure generating member is transmitted to the ink in the periphery, is radiated further transmitted around the substrate. 基板(固体)の熱伝導率は一般に液体より大きいため基板での放熱は良好であるが、インクの層は熱伝導率が基板より低いため、このインク層での熱伝導が問題となる。 Although the thermal conductivity of the substrate (solid) are generally heat radiation at the substrate larger than the liquid is good, the layer of ink is low than the substrate thermal conductivity, heat conduction in the ink layer becomes a problem. つまり、図7で圧力発生部材が変形して基板から離れると圧力発生部材と基板との間の距離が大きくなるため放熱効果が悪くなる。 In other words, the heat radiation effect because the distance increases between the pressure generating member and the substrate away from the substrate to deform the pressure generating member in FIG. 7 is deteriorated. 連続的にヘッドを駆動して熱がヒーター周辺に蓄積し、この熱が時間とともに増大すると、次第にヘッド全体の温度が上昇して、 Continuously driving the head heat accumulates around the heater, when the heat increases with time, temperature of the entire head is gradually increased,
ひどい場合にはインクの変質や沸騰をきたすという問題点を生ずる。 In severe cases it causes a problem that causes a deterioration or boiling of the ink.

【0005】本願ではこれらの問題点に鑑み、放熱が効果的に行われ、応答速度の良好なインクジェットヘッドを提供することを目的とする。 [0005] In this application the light of these problems, heat dissipation is effectively carried out, and to provide good ink jet head of the response speed.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本発明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、該圧力発生手段に対向する位置に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、中央部が両端部に比べて幅が狭く形成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記駆動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラムと、により形成されることを特徴とする。 In the ink jet head of the present invention for solving the above problems SUMMARY OF THE INVENTION, nozzle and pressure generating means for generating a pressure for ejecting the ink onto the substrate, at a position opposed to the pressure generating means in the inkjet head including a nozzle plate, a with the pressure generating means, the central portion is formed narrower than the end portions, and a driving body to produce a buckling deformation due to thermal expansion, both ends of 該駆 body parts and heater layer provided at the lower portion of a diaphragm formed in a lower portion of the drive member and the heater layer, characterized in that it is formed by.

【0007】また、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、該圧力発生手段に対向する位置に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、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成され、中央部が両端部に比べて幅が狭い構造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、により形成されることを特徴とする。 Further, a pressure generating means for generating a pressure for ejecting the ink onto a substrate, a nozzle plate having a nozzle at a position opposite to the pressure generating means, in the ink jet head wherein the pressure generating means includes a diaphragm formed in a lower portion of the diaphragm, the central portion has a narrow structure width than the end portions, and a driving body to produce a buckling deformation due to thermal expansion, provided in the lower portion of the both end portions of 該駆 body a heater layer which is characterized in that it is formed by.

【0008】また、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、該圧力発生手段に対向する位置に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、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成され、中央部が両端部に比べて厚さが薄い構造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、により形成されることを特徴とする。 Further, a pressure generating means for generating a pressure for ejecting the ink onto a substrate, a nozzle plate having a nozzle at a position opposite to the pressure generating means, in the ink jet head wherein the pressure generating means the diaphragm and is formed in a lower portion of the diaphragm, the central portion has a thin thickness structure in comparison with the end portions, and a driving body to produce a buckling deformation due to thermal expansion, the lower part of both end portions of 該駆 body a heater layer provided, characterized in that it is formed by.

【0009】 [0009]

【作用】本願のインクジェットヘッドでは、駆動体の中央部の幅を狭くした構造により中央部に比べてその両端部は座屈しにくくなり、中央部のみ座屈する。 [Action] In the present ink jet head, its ends by narrowed structure the width of the central portion of the driver compared to the central portion becomes less buckling succumb only the central portion seat. そしてヒーター層を駆動体の両端部にのみ形成したため、ヒーター層と基板との距離は動作中でも一定に保つことができ、放熱効果がよくなる。 And since the formation of the heater layer only at both end portions of the driver, the distance between the heater layer and the substrate can be kept constant even during operation, the heat radiation effect is improved.

【0010】また、駆動体の表面をダイヤフラムで覆う構造とした場合には、中央部の幅を狭くして中央部にのみ変形を生じさせ、ヒーター層と基板との距離を一定に保つことができると同時に、ダイアフラム表面の温度上昇を押さえることができる。 Further, in the case of the structure that covers the surface of the drive body at the diaphragm, to be kept by narrowing the width of the center portion causes a deformation only in the central portion, the distance between the heater layer and the substrate constant can at the same time, it is possible to suppress the temperature rise of the diaphragm surface.

【0011】また、駆動体の形状を中央部のみ厚さを薄く形成し、ヒーター層を駆動体の両端部に配置し、さらに駆動体の全面を覆うようにダイアフラムを形成した場合には、駆動体の中央部でのみ変形を生じてヒーター層と基板との距離を一定に保つことができると同時に、厚さの違いにより変形を生じさせる力が大きくなるので、 Further, to form the shape of the driver thin only a central portion thickness of the heater layer disposed on both end portions of the driver, when further forming the diaphragm so as to cover the entire surface of the drive member, the drive at the same time the distance between the heater layer and the substrate to deform only in the central portion of the body can be kept constant, the force causing the deformation due to the difference in thickness becomes large,
駆動体の幅を狭くすることができる。 It is possible to reduce the width of the driver.

【0012】 [0012]

【実施例】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, will be described in detail with reference to the accompanying drawings of the present invention.

【0013】図1(a)に本発明による第1の実施例を示す。 [0013] A first embodiment according to the present invention in FIG. 1 (a). シリコン単結晶基板1上にダイアフラム2、第1 Diaphragm 2 on the silicon single crystal substrate 1, first
絶縁層3、ヒーター層4、第2絶縁層5、座屈体6が順次形成され、その上にはノズル12を有するノズルプレート7が形成されている。 Insulating layer 3, the heater layer 4, second insulating layer 5, the buckling member 6 are sequentially formed, the nozzle plate 7 thereon having a nozzle 12 is formed. ここで座屈体とは、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体を指している。 Here buckling member and refers to a driving member resulting in buckling deformation due to thermal expansion.

【0014】基板1には裏面貫通孔8が形成され、またダイアフラム2と第1絶縁層3及び座屈体6の間にはギャップ9が形成されている。 [0014] The substrate 1 is formed the back surface through hole 8, also between the diaphragm 2 of the first insulating layer 3 and the buckling member 6 gap 9 is formed. 座屈体6とダイアフラム2 Buckling member 6 and the diaphragm 2
は中央の連結部分10で結合されている。 It is coupled with the central connecting portion 10 of the.

【0015】図1(b)はヘッドの平面図である。 [0015] FIG. 1 (b) is a plan view of the head. 固着部分6aは座屈体6のうち基板1に固着されている部分であり、根本部分6b、中央部分6cはギャップ9により基板1から離れた状態にある。 Fixed portions 6a is a portion which is fixed to the substrate 1 of the buckling member 6, the root portion 6b, the central portion 6c is in a state away from the substrate 1 by a gap 9. 座屈体6の中央部分6 The central portion of the buckling member 6 6
cは固着部分6a、根本部分6bより幅Wが狭く形成されている。 c is fixed portions 6a, the width W is narrower than the base portion 6b. またヒーター層4は、座屈体6の固着部分6 The heater layer 4, anchoring portion of the buckling member 6 6
aから根本部分6bにかけてのみ形成され、中央部分6 It is formed only over the root portion 6b from a, a central portion 6
cには形成されていない。 Not formed to c.

【0016】ノズルプレート7とダイアフラム2で囲まれた部分がインク室11であり、インク室11の圧力を高くすることによりノズル12からインクを吐出させる。 The portion surrounded by the nozzle plate 7 and the diaphragm 2 are the ink chamber 11, ink is ejected from the nozzle 12 by increasing the pressure in the ink chamber 11.

【0017】本実施例で特徴的であるのは、座屈体6の形状を中央部のみ幅を狭くし、かつヒーター層4を座屈体6の幅の広い根本部分及び固着部分にのみ形成したことにある。 [0017] The is characteristic of the present embodiment, forming the shape of the buckling member 6 by narrowing the width only the central portion, and a heater layer 4 only in wide base portion and anchoring portion of the buckling member 6 It lies in that it has.

【0018】次に本実施例の動作を説明する。 [0018] Next the operation of this embodiment will be described. 図2は本実施例の素子の動作を示したものである。 Figure 2 shows the operation of the device of the present embodiment. ヒーター層4 Heater layer 4
に電流を流して加熱を行うと、座屈体6は熱膨張し矢印Aで示した方向に伸びる。 When subjected to heat by passing a current to, buckling member 6 extends in the direction indicated by the thermal expansion and the arrow A. ところが、座屈体6の中央部6cは両端部に比べて幅が狭くなっているため、この部分の圧縮応力は根本部分6bに比べて大きく、根本部分6bが座屈する前に座屈応力を越え先に座屈を生じる。 However, since the central portion 6c of the buckling member 6 is narrower in width than the end portions, the compressive stress in this portion is larger than that of the root portion 6b, the buckling stress before base portion 6b buckles cause buckling to exceed destination.
このため図2に示したように座屈体6の中央部分のみ変形を生じ、根本部分6bの変形は非常に少ない状態となる。 Thus resulting only deformation central portion of the buckling member 6 as shown in FIG. 2, the deformation of the root portion 6b becomes very small state. また、これと連結されているダイアフラム2は、中央部6cに連結されているので変形が大きく生じ、インク室を加圧してインクを吐出する作用を生じる。 Further, the diaphragm 2 connected thereto is deformed because it is connected to the center portion 6c is caused largely produces an action of ejecting ink to the ink chamber is pressurized.

【0019】次に本発明による第2の実施例を図3 [0019] Next a second embodiment of the present invention FIG 3
(a)に示す。 It is shown in (a). シリコン単結晶基板13上に第1絶縁層14、ヒーター層15、第2絶縁層16、座屈体17、 The first insulating layer 14 on the silicon single crystal substrate 13, a heater layer 15, second insulating layer 16, the buckling member 17,
ダイヤフラム18が順次形成され、その上にはノズル2 Diaphragm 18 are sequentially formed, the nozzle 2 on which
4を有するノズルプレート19が形成されている。 4 the nozzle plate 19 having is formed.

【0020】基板13には裏面貫通孔20が形成されている。 [0020] The substrate 13 backside through hole 20 is formed. また、座屈体17とダイヤフラム18、及び基板13と第1絶縁層14との間にはギャップ21、22がそれぞれ形成されている。 Further, the gap 21, 22 are respectively formed between the buckling member 17 and the diaphragm 18, and the substrate 13 and the first insulating layer 14. 座屈体17とダイアフラム1 Buckling member 17 and the diaphragm 1
8は中央の連結部分25で結合されている。 8 are coupled at the center of the connecting portion 25.

【0021】図3(b)はヘッドの平面図である。 [0021] FIG. 3 (b) is a plan view of the head. 座屈体17の固着部分17aは基板13に固着されているが、根本部分17b、中央部分17cはギャップ22により基板13から離れた状態にある。 While anchoring portion 17a of the buckling member 17 is fixed to the substrate 13, the base portion 17b, the central portion 17c is in a state away from the substrate 13 by a gap 22. また座屈体17の中央部分17cは根本部分17a、固着部分17bより幅が狭く形成されている。 The central portion 17c of the addition buckling member 17 has base portion 17a, is wider than fixed portion 17b is formed narrow. ヒーター層15は座屈体17 The heater layer 15 is buckling member 17
の固着部分17aから根本部分17bにかけてのみ形成され、中央部分17cには形成されていない。 Formed from the anchor portions 17a only toward the root portion 17b, it is not formed in the central portion 17c.

【0022】ノズルプレート19とダイアフラム18で囲まれた部分がインク室23であり、インク室23の圧力を高くすることによりノズル24からインクを吐出させる。 The portion surrounded by the nozzle plate 19 and the diaphragm 18 is an ink chamber 23, ink is ejected from the nozzle 24 by increasing the pressure in the ink chamber 23.

【0023】本実施例で特徴的であるのは、座屈体17 [0023] is the characteristic of the present embodiment, the buckling member 17
の形状を中央部分17cのみ幅を狭く形成し、かつヒーター層15を座屈体17の幅の広い根本部分17b及び固着部分17aにのみに形成し、さらに座屈体17を全面覆うようにダイアフラム18を配置したことにある。 Diaphragms and shape so narrowly forms a width only the central portion 17c, and a heater layer 15 formed only on the wider base portion 17b and fixed portion 17a of the buckling member 17, to cover the entire surface of the buckling member 17 18 lies in the arrangement.

【0024】次に本実施例の動作を説明する。 [0024] Next the operation of this embodiment will be described. 図4は本実施例の素子の動作を示したものである。 Figure 4 shows the operation of the device of the present embodiment. ヒーター層1 Heater layer 1
5に電流を流して加熱を行うと、座屈体17が熱膨張で膨張し、矢印Bで示す方向に伸びる。 When 5 performs heating by passing a current to, the buckling member 17 is expanded by thermal expansion, extending in the direction indicated by the arrow B. ところが、座屈体17の中央部分17cは、両端部に比べて幅が狭く形成されているため、この部分の圧縮応力は根本部分17b However, the central portion 17c of the buckling member 17, the width in comparison with both end portions are formed narrower, compressive stress in this portion is the base portion 17b
に比べ大きく、根本部分17bが座屈する前に座屈応力を越えて座屈を生じる。 Larger than the results buckling beyond the buckling stress before base portion 17b buckles. このため図4に示したように座屈体17の中央部分のみ変形を生じ、根本部分17bの変形は非常に少ない状態となる。 Thus resulting only deformation central portion of the buckling member 17 as shown in FIG. 4, the deformation of the root portion 17b is extremely small state. またダイアフラム18 The diaphragm 18
は、中央で座屈体17に連結されているので変形が大きく生じる。 Is deformed because the center is connected to the buckling member 17 is caused largely. このため、インク室を加圧してインクを吐出する作用を生じる。 Therefore, produces effects for ejecting ink of the ink chamber is pressurized.

【0025】次に、本発明による第3の実施例を図5に示す。 Next, a third embodiment according to the present invention shown in FIG. シリコン単結晶基板26上に第1絶縁層27、ヒーター層28、第2絶縁層29、座屈体30、ダイヤフラム31が順次形成され、その上にはノズル37を有するノズルプレート36が形成されている。 The first insulating layer 27 on the silicon single crystal substrate 26, the heater layer 28, second insulating layer 29, the buckling member 30, the diaphragm 31 are sequentially formed, thereon is formed a nozzle plate 36 having nozzles 37 there.

【0026】基板26には裏面貫通孔32が形成されている。 [0026] The substrate 26 backside through hole 32 is formed. また基板26と第1絶縁層27、及び座屈体30 The substrate 26 and the first insulating layer 27 and the buckling member 30,
とダイヤフラム31との間には、ギャップ33、34がそれぞれ形成されている。 And between the diaphragm 31, the gap 33 and 34 are formed respectively. 座屈体30とダイアフラム3 Buckling member 30 and the diaphragm 3
1は中央の連結部分35で結合されている。 1 is coupled with the central connecting portion 35 of the. また、図5 In addition, FIG. 5
(b)はヘッドの平面図である。 (B) is a plan view of the head.

【0027】本実施例で特徴的であるのは、座屈体30 [0027] is the characteristic of the present embodiment, the buckling member 30
の形状を中央部分のみ厚さを薄く形成し、かつヒーター層28を座屈体30の根本部分及び固着部分にのみ形成し、座屈体30の全面を覆うようにダイアフラム31を配置したことにある。 The shape formed thin thickness only the central portion, and the heater layer 28 is formed only on the root portion and the anchoring portion of the buckling member 30, in placing the diaphragm 31 so as to cover the entire surface of the buckling member 30 is there. この構造によれば、加熱により座屈体は座屈を生じるが、中央部分の厚さが薄く形成されているのでこの部分が先に座屈を生じ、結果として中央部分のみ変形を生じ、根本部分の変形は非常に少ない状態となる。 According to this structure, the buckling member by heating is caused buckling, since the thickness of the central portion is formed thinly cause buckling this part first, deform only the central portion as a result, fundamental deformation of the parts is extremely small state. また、厚さの違いにより中央部に働く力はより大きくなるため、座屈体の幅をさらに狭くしても座屈変形をおこすことが可能となり、図5(b)のごとく素子を密に形成することが可能となる。 Further, the force acting on the central portion due to the difference of the thickness is more becomes for larger, it is possible to even further reduce the width of the buckling member causes buckling deformation, dense element as shown in FIG. 5 (b) it is possible to form.

【0028】次に、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法を図6を用いて説明する。 Next, a method of manufacturing an inkjet head according to the present invention will be described with reference to FIG. まず図6(a)のごとくシリコン単結晶基板38の両面に熱酸化膜39を形成する。 First, both surfaces of the silicon single crystal substrate 38 as shown in FIG. 6 (a) to form a thermal oxide film 39. 続いて図6(b)のごとく裏面にパターニングをおこなって、裏面供給口の形状40に相当する部分だけ熱酸化膜を除去する。 Followed by performing patterning on the back as in FIG. 6 (b), the only portion corresponding to the shape 40 of the back feed opening to remove the thermal oxide film. そして図6(c)のごとく基板をKOHを主成分とするエッチング液に浸積して異方性エッチングを行い、裏面供給口41を形成する。 Then the substrate as shown in FIG. 6 (c) was immersed in an etching solution mainly composed of KOH anisotropic etching is carried out to form the backside supply port 41. ただしこの時点では、裏面供給口は基板38を貫通せず、途中でエッチングを停止して基板38の表面に穴があかないようにする。 However at this point, the back side feed opening does not penetrate the substrate 38, middle stop etching to prevent red hole in the surface of the substrate 38.

【0029】次に図6(d)のごとく表面に犠牲層42 [0029] Next sacrificed surface as shown in FIG. 6 (d) layer 42
の形成を行う。 Carry out the formation. 犠牲層の材料としてはAl、Znやフォトレジストを用いることができる。 The material of the sacrificial layer can be used Al, Zn or a photoresist. この犠牲層は、次に形成するダイアフラムの円周方向に段差をつけるために設けるが、必ずしも必要ではなく省略してもよい。 The sacrificial layer is provided in order to give a step in the circumferential direction of the diaphragm then formed, or may be omitted without necessarily. 次に図6(e)のごとく表面に金属ダイアフラム層43を形成する。 Then to form the metal diaphragm layer 43 on the surface as in FIG. 6 (e). ダイアフラムの材料としてはニッケル、銅、コバルトあるいはこれらの合金を用い、電気メッキで形成することができる。 The material of the diaphragm using nickel, copper, cobalt, or an alloy thereof can be formed by electroplating. 続いて図6(f)のごとく表面に犠牲層44を形成しパターニングする。 Followed by patterning to form a sacrificial layer 44 on the surface as in FIG. 6 (f). 犠牲層の材料としてはAl、Zn、フォトレジストなどを用いることが可能である。 The material of the sacrificial layer can be used Al, Zn, and photoresist. 犠牲層の中央部分には犠牲層を設けない部分を設ける。 The central portion of the sacrificial layer providing a portion not provided with the sacrificial layer. 次に図6(g)のごとく絶縁層で挟まれたヒーター層45を設け、その上に図6(h)のごとく座屈体層46を設ける。 Next, the heater layer 45 sandwiched between the insulating layer as in shown in FIG. 6 (g) is provided, providing the buckling member layer 46 as in FIG. 6 (h) thereon. 座屈体は、ニッケル、銅、コバルトもしくはこれらの合金を用いて電気メッキで形成することができる。 Buckling member may be formed by electroplating using nickel, copper, cobalt or alloys thereof. 座屈体層を形成するときには、メッキを行わない部分にレジストパターンを設けてメッキ層が積層しないようにし、所望のパターンに座屈体層を形成することが可能である。 When forming a buckling member layer, the plating layer so as not to laminate provided a resist pattern on a portion that does not perform plating, it is possible to form the buckling body layer in a desired pattern. このとき、平面的な形状としては図1に示したように、根本部分を中央部より広く形成する。 At this time, as a planar shape shown in FIG. 1, to form a base portion wider than the central portion. また、図6(g)で形成するヒーター層は、この座屈体の根本部分及び固着部分の下部にのみ位置するように形成する。 Further, a heater layer formed in shown in FIG. 6 (g) is formed so as to be located only in the lower portion of the base portion and anchoring portion of the buckling member.

【0030】続いて図6(i)のごとくKOHを主成分とするエッチング液に基板全体を浸積し、異方性エッチングにより裏面供給口を設ける。 [0030] Subsequently immersed the entire substrate in an etching solution composed mainly of KOH as in FIG. 6 (i), providing a backside supply port by anisotropic etching. このとき異方性エッチングにより裏面供給口が形成され、かつ熱酸化膜はKO At this time the backside supply port is formed by anisotropic etching, and the thermal oxide film KO
Hにエッチングされにくいので、最初にシリコン基板上に設けた熱酸化膜により異方性エッチングが停止する。 Since hardly etched in H, anisotropic etching is stopped by the first thermal oxide film formed on a silicon substrate.
次に図6(j)のごとく裏面供給口にむき出しになった熱酸化膜をエッチングで除去する。 Then a thermal oxide film becomes exposed on the back feed opening as in FIG. 6 (j) is removed by etching. エッチング方法としては、フッ酸もしくはフッ酸を含む緩衝溶液、あるいはCF 4ガスなどを用いたドライエッチングにより行うことが可能である。 As the etching method, it is possible to carry out dry etching using buffered solution or CF 4 gas, containing hydrofluoric acid or hydrofluoric acid. 続いて図6(k)のごとくエッチングにより犠牲層を除去する。 Subsequently removing the sacrificial layer by etching as in FIG. 6 (k). 座屈体とダイアフラムの間の犠牲層は、座屈体側面からエッチング液が侵入することによりエッチングされる。 Sacrificial layer between the buckling member and the diaphragm is etched by entering etchant from buckling member side. 最後に図6(l)のごとくオリフィスプレート47を接着し、インクジェットヘッドを作製する。 Finally bonding the orifice plate 47 as in FIG. 6 (l), to produce the ink jet head.

【0031】 [0031]

【発明の効果】第1の実施例では、図2のように座屈体6の中央部6bや、ダイアフラム2が変形を生じてもヒーター層4のある座屈体根本部6aはほとんど変形しない。 EFFECTS OF THE INVENTION A first embodiment, and the central portion 6b of the buckling member 6 as shown in FIG. 2, the buckling member base portion 6a with a heater layer 4 even if the diaphragm 2 is deformed will hardly deformed . このためヒーター層4と基板1との間の距離はほとんど変化せず、ヒーター層4からの放熱が妨げられることが少ない。 The distance between this end the heater layer 4 and the substrate 1 hardly changes, it is less heat dissipation from the heater layer 4 is prevented. 基板1からの距離は、犠牲層を形成することで1ミクロン以下に設定することが可能であるので、 The distance from the substrate 1 can be set below 1 micron by forming a sacrificial layer,
放熱速度が速く、応答速度の良好な素子を得ることができる。 Radiating rate is high, it is possible to obtain a good device response speed.

【0032】また、第1の実施例では、ダイアフラム2 [0032] In the first embodiment, the diaphragm 2
の裏側の裏面供給口8には必ずしも液体を満たす必要がない。 Is no need to satisfy necessarily a liquid on the back side of the back feed port 8. これはヒーター層4からの放熱は、ギャップ9を経て基板1へと行われるので、ダイアフラムの中央部分を介して放熱を行う必要がなく、ダイアフラム2の裏側に熱伝導率の低い空気層があっても差し支えないためである。 This heat radiation from the heater layer 4, since is performed to the substrate 1 through the gap 9, it is not necessary to heat radiation through the central portion of the diaphragm, a low air layer thermal conductivity on the back side of the diaphragm 2 and it is because it does not harm also. この点は素子の動作として大きな利点となる。 This point becomes a great advantage as the operation of the device. なぜなら、裏面に液体(たとえばインク)が充填されていると、ダイアフラム2の動きと一緒に裏面のインクも同時に動かされてしまい、このことは素子の可動部重量を増大させ、素子の応答周波数を低下させる原因となるからである。 This is because when liquid on the rear surface (e.g., ink) is filled, the ink of the back along with the movement of the diaphragm 2 also will be moved at the same time, this increases the moving part by weight of the element, the response frequency of the element This is because causes a decrease. しかし本実施例のように裏面が空気層であると、その質量は同体積のインクに比べて無視できるほど小さく、可動部重量を減少させることができるので、応答周波数を改善し、応答速度の良好な素子を得ることができる。 However, the back surface as in the present embodiment is an air layer, since its mass is negligibly small as compared with the ink of the same volume, it is possible to reduce the moving part by weight, to improve the response frequency, the response speed it is possible to obtain good element.

【0033】第2の実施例によれば、ヒーター15と基板13との距離が変わらないため、放熱の効果が妨げられないのは実施例1と同じである。 [0033] According to the second embodiment, since the distance between the heater 15 and the substrate 13 is not changed, the heat radiation effect is not prevented is the same as in Example 1. また実施例2では、 Also in Example 2,
これに加えて、ダイアフラム18が座屈体17を覆っているので、ヒーター15の熱がインク室23に伝わりにくく、インク室23中のインクを変質させることが少ない。 In addition to this, the diaphragm 18 so covers the buckling member 17, hardly transmitted to the heat the ink chamber 23 of the heater 15, it is less to alter the ink in the ink chamber 23.

【0034】第3の実施例によれば、ヒーター28と基板26との距離が変わらず、放熱の効果が妨げられないこと、及びダイアフラム31が座屈体30を覆っているので、ヒーター28の熱がインク室に伝わりにくく、インク室中のインクを変質させることが少ないことは実施例1、2と同様である。 According to the third embodiment, the distance between the heater 28 and the substrate 26 is not changed, the effect of heat radiation is not hindered, and since the diaphragm 31 covers the buckling member 30, the heater 28 heat is hardly transmitted to the ink chamber, it is less to alter the ink in the ink chamber is the same as in example 1 and 2. さらに実施例3では、座屈体3 In addition Example 3, the buckling member 3
0の中央部の厚さを薄くして、中央部に働く力を大きくし、座屈を起こり易くしたので、実施例1、2に比べて素子の幅を狭く作ることが可能である。 By reducing the thickness of the central portion of 0, increasing the force acting on the central portion, since the easily occurs buckling, it is possible to make narrow the width of the element as compared with Examples 1 and 2. このため素子の間隔を小さくすることができ、素子を密に並べて解像度の高いヘッドを構成することが可能となる。 Therefore it is possible to reduce the distance of the element, it is possible to construct a high resolution head by arranging elements densely.

【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第1の実施例を表す図である。 1 is a diagram representing a first embodiment of an ink jet head of the present invention.

【図2】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。 2 is a diagram representing the driving state of the ink jet head of FIG.

【図3】本発明のインクジェットヘッドの第2の実施例を表す図である。 3 is a diagram showing a second embodiment of an ink jet head of the present invention.

【図4】図3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。 4 is a diagram illustrating a state where driving the ink jet head of FIG.

【図5】本発明のインクジェットヘッドの第3の実施例を表す図である。 5 is a diagram showing a third embodiment of an ink jet head of the present invention.

【図6】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明する図である。 6 is a diagram illustrating a method of producing an ink jet head of the present invention.

【図7】従来のインクジェットヘッドを表す図である。 7 is a diagram showing a conventional ink jet head.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 基板 2 ダイヤフラム 3 第1絶縁層 4 ヒーター層 5 第2絶縁層 6 座屈体 7 ノズルプレート 9 ギャップ 11 インク室 12 ノズル 1 substrate 2 diaphragm 3 first insulating layer 4 Heater layer 5 second insulating layer 6 buckling member 7 nozzle plate 9 gap 11 ink chamber 12 nozzle

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 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 (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 Of the front page Continued (72) inventor Ishii Ranjo Osaka Abeno-ku, Osaka Nagaike-cho, No. 22 No. 22 Shi Sharp within Co., Ltd. (72) inventor Shingo Abe Osaka Abeno-ku, Osaka Nagaike-cho, No. 22 No. 22 Shi Sharp within Co., Ltd. (72) inventor Shoji Kimura Osaka Abeno-ku, Osaka Nagaike-cho, No. 22 No. 22 shi Sharp within Co., Ltd. (72) inventor moat in large Osaka Abeno-ku, Osaka Nagaike-cho, No. 22 No. 22 shi Sharp within Co., Ltd. (72) inventor Hiroshi Onda Osaka Abeno-ku, Osaka Nagaike-cho, No. 22 No. 22 shi Sharp within Co., Ltd.

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【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、該圧力発生手段に対向する位置に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、中央部が両端部に比べて幅が狭く形成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記駆動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラムと、により形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。 A pressure generating means for generating a pressure for 1. A discharging the ink onto the substrate, a nozzle plate having a nozzle at a position opposite to the pressure generating means, in the ink jet head wherein the pressure generating means the central portion is formed narrower than the end portions, and a driving body to produce a buckling deformation due to thermal expansion, a heater layer provided in the lower part of both end portions of 該駆 body, said driving body and heater layer ink jet head, wherein the diaphragm is formed in a lower portion, to be formed by the.
  2. 【請求項2】 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、該圧力発生手段に対向する位置に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、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成され、中央部が両端部に比べて幅が狭い構造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、により形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。 A pressure generating means for generating a pressure for wherein ejecting ink onto a substrate, a nozzle plate having a nozzle at a position opposite to the pressure generating means, in the ink jet head wherein the pressure generating means includes a diaphragm formed in a lower portion of the diaphragm, the central portion has a narrow structure width than the end portions, and a driving body to produce a buckling deformation due to thermal expansion, provided in the lower portion of the both end portions of 該駆 body ink jet head, characterized in that it is formed a heater layer which is, by.
  3. 【請求項3】 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、該圧力発生手段に対向する位置に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、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成され、中央部が両端部に比べて厚さが薄い構造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、 A pressure generating means for generating a pressure for 3. ejecting ink onto a substrate, a nozzle plate having a nozzle at a position opposite to the pressure generating means, in the ink jet head wherein the pressure generating means includes a diaphragm formed in a lower portion of the diaphragm has a thin thickness structure than the central portion to both end portions, and a driving body to produce a buckling deformation due to thermal expansion,
    該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、により形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。 Ink jet head, wherein the heater layer provided in the lower part of both end portions of 該駆 body, that is formed by.
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