JPH11198372A - Ink jet head and its manufacture - Google Patents

Ink jet head and its manufacture

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JPH11198372A
JPH11198372A JP875998A JP875998A JPH11198372A JP H11198372 A JPH11198372 A JP H11198372A JP 875998 A JP875998 A JP 875998A JP 875998 A JP875998 A JP 875998A JP H11198372 A JPH11198372 A JP H11198372A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
jet head
ink jet
diaphragm
container
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP875998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhisa Fujii
泰久 藤井
Nan Touno
楠 東野
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11198372A publication Critical patent/JPH11198372A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To densify an interval of dots on a recording medium due to an ink to be discharged while reducing a production cost. SOLUTION: This ink jet head discharges an ink 306 in an ink channel 307 from a nozzle 305 based on a displacement of a diaphragm 302 for forming one surface of the channel 307 in a direction of an arrow D1. In this head, a pressure generating chamber 303 in which a fluid dielectric substance is charged is disposed adjacent to the channel 307 via the diaphragm 302, and the diaphragm 302 is displaced based on a voltage applied between individual electrodes 312 and a common electrode 313 provided on upper and lower surfaces of the chamber 303.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドに関し、特に、所定の容器の1面となる振動板を変
位させることに基づいて容器内のインクをノズルから吐
出させるインクジェットヘッド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 an ink-jet head, and more particularly to an ink-jet head for discharging ink in a container from a nozzle based on displacement of a diaphragm serving as one surface of a predetermined container, and a method of manufacturing the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタのプ
リントヘッドに圧電素子を用いたものが知られている。
このようなインクジェットヘッド(インクジェットプリ
ンタのプリントヘッド)では、圧電素子に、画像データ
に応じたパルス電圧が印加され、パルス電圧の印加によ
って生じる圧電素子(PZT)の歪みにより所定の容器
であるインクチャンネル内のインクが加圧され、インク
チャンネルに設けられたノズルから紙、OHPシート等
の記録シートに向かってインクドロップが吐出される。
記録シート上には、これらのインクドロップの吐出によ
って、パソコン等から送信される画像データに基づいた
画像が印字される。
2. Description of the Related Art An ink jet printer using a piezoelectric element as a print head has been known.
In such an ink-jet head (print head of an ink-jet printer), a pulse voltage corresponding to image data is applied to a piezoelectric element, and a distortion of the piezoelectric element (PZT) caused by the application of the pulse voltage causes an ink channel as a predetermined container. Is pressurized, and ink drops are ejected from a nozzle provided in the ink channel toward a recording sheet such as paper, an OHP sheet, or the like.
An image based on image data transmitted from a personal computer or the like is printed on the recording sheet by discharging these ink drops.

【0003】このようなインクジェットヘッドについ
て、図7、図8を用いて詳細に説明する。図7、図8は
このような従来のインクジェットヘッドを示す図であ
る。(この従来のインクジェットヘッドを有するインク
ジェットプリンタの全体構成は、図1に示す本発明の実
施の形態のインクジェットプリンタに準ずるものとす
る。)図7は従来のインクジェットヘッドのノズル20
5を含む主走査方向への面での断面図であり、図8は図
7のVIII−VIII線断面図である。
[0003] Such an ink jet head will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8 show such a conventional ink jet head. (The overall configuration of the ink jet printer having the conventional ink jet head is based on the ink jet printer of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1.) FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a plane in the main scanning direction, including FIG. 5, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII of FIG.

【0004】図7に示すように、従来のインクジェット
ヘッドは、ノズルプレート201、振動板202、PZ
T203、セラミック基板204を一体に重ねた構成と
なっている。
As shown in FIG. 7, a conventional ink jet head includes a nozzle plate 201, a diaphragm 202, a PZ
T203 and a ceramic substrate 204 are integrally laminated.

【0005】ノズルプレート201は、金属またはセラ
ミック等からなり、ノズル205を有する。振動板20
2には、薄肉フィルムが使用されており、ノズルプレー
ト201とPZT203との間に固定されている。ま
た、ノズルプレート201と振動板202との間には、
インク206を収容する複数のインクチャンネル207
と、各インクチャンネル207をインク供給室208に
連結するインクインレット209が形成されている。イ
ンク供給室208は図示しないインクカートリッジに接
続されており、インク供給室208内のインク206は
インクチャンネル207へと供給される。
[0005] The nozzle plate 201 is made of metal, ceramic, or the like, and has nozzles 205. Diaphragm 20
2, a thin film is used and is fixed between the nozzle plate 201 and the PZT 203. Further, between the nozzle plate 201 and the diaphragm 202,
Plurality of ink channels 207 containing ink 206
And an ink inlet 209 for connecting each ink channel 207 to the ink supply chamber 208. The ink supply chamber 208 is connected to an ink cartridge (not shown), and the ink 206 in the ink supply chamber 208 is supplied to an ink channel 207.

【0006】PZT203の振動板202に接する面に
は、フレキシブル配線211を介してドライバ回路21
0に接続されインクジェットヘッド内の複数のPZT2
03に個別に接続される個別電極側配線部212が設け
られ、セラミック基板204上には、アースに接続され
インクジェットヘッド内の複数のPZT203に共通に
接続される共通電極側配線部213が設けられる。PZ
T203は、シート状の2つの電極とシート状のPZT
とが複数積層されることにより構成され、個別電極側配
線部212はPZT203内で個別電極とされるシート
状の2つの電極の一方に接続され、共通電極側配線部2
13はPZT203内で共通電極とされるシート状の2
つの電極のもう一方に接続される。
[0006] The surface of the PZT 203 which is in contact with the diaphragm 202 is connected to the driver circuit 21 via a flexible wiring 211.
PZT2 connected to the inkjet head
The common electrode side wiring portion 213 connected to the ground is provided on the ceramic substrate 204 and is connected to the plurality of PZTs 203 in the ink jet head. . PZ
T203 is a sheet-like two electrodes and a sheet-like PZT
And the individual electrode side wiring portion 212 is connected to one of the two sheet-like electrodes which are individual electrodes in the PZT 203, and the common electrode side wiring portion 2
Reference numeral 13 denotes a sheet-like 2 serving as a common electrode in the PZT 203.
Connected to the other of the two electrodes.

【0007】これらのような従来のインクジェットヘッ
ドでは、PZT203の個別電極と共通電極との間に画
像データに対応する所定の電圧が印加され、振動板20
2はインクチャンネル207を押す方向に変形する。こ
の振動板202の変形によりインクチャンネル207内
のインク206は加圧され、ノズル205を介してイン
クドロップが記録シートに向かって飛翔し、このインク
ドロップの飛翔に基づいて画像が記録される。
In such a conventional ink jet head, a predetermined voltage corresponding to image data is applied between the individual electrodes of the PZT 203 and the common electrode, and the diaphragm 20
2 deforms in the direction in which the ink channel 207 is pushed. Due to the deformation of the vibration plate 202, the ink 206 in the ink channel 207 is pressurized, the ink drop flies toward the recording sheet via the nozzle 205, and an image is recorded based on the flying of the ink drop.

【0008】また、これらのような従来のインクジェッ
トヘッドを製造する際には、まず、PZT203とPZ
T柱部215とを含み一体となった板状の積層されたP
ZTが、基板204上に接着剤により固定され、次に、
ダイサー等によりPZT203とPZT柱部214(図
8参照)とが分断され、セパレート溝215、216が
形成される。
When manufacturing such a conventional ink jet head, first, PZT 203 and PZT 203 are used.
A plate-shaped laminated P including the T column 215
ZT is fixed on the substrate 204 by an adhesive, and then
The PZT 203 and the PZT pillar 214 (see FIG. 8) are separated by a dicer or the like, and separate grooves 215 and 216 are formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェットヘッドで上述のようにPZTを用いる
と、150npi(ノズルのピッチ169μm)以上で
はPZTの加工方法が無いこと、180npi(ノズル
のピッチ141μm)以上ではPZTの実装、PZTへ
の配線が困難になること、また、180npi以上でP
ZT駆動による発生力、変位量の低下により吐出が不可
能になること等により、飛翔されるインクドロップによ
る記録シート上のドットの間隔の高密度化に限界が生じ
る。また、PZTを含むことにより上述のような従来の
インクジェットヘッドの製造工程は非常に複雑であり、
生産コストがかかる。
However, when PZT is used in a conventional ink jet head as described above, there is no PZT processing method at 150 npi (nozzle pitch 169 μm) or more, and 180 npi (nozzle pitch 141 μm) or more. Makes it difficult to mount PZT and wiring to PZT.
Since the ejection becomes impossible due to a decrease in the generated force and the displacement amount due to the ZT drive, there is a limit in increasing the density of the intervals between the dots on the recording sheet due to the flying ink drops. In addition, the production process of the conventional inkjet head as described above is very complicated by including PZT,
High production costs.

【0010】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたもので、その目的は、生産コストを低減させつつ
吐出されるインクによる記録媒体上のドットの間隔を高
密度化することのできる、インクジェットヘッドおよび
インクジェットヘッドの製造方法を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to increase the density of dots on a recording medium by ink ejected while reducing production costs. It is an object of the present invention to provide an inkjet head and a method for manufacturing the inkjet head.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、第1の容器の1面となる振動板を変位させることに
基づいて第1の容器内のインクをノズルから記録媒体に
吐出させるインクジェットヘッドである。
According to a first aspect of the present invention, ink in the first container is ejected from a nozzle to a recording medium based on displacement of a diaphragm serving as one surface of the first container. This is an inkjet head to be used.

【0012】本インクジェットヘッドは、第1の容器に
は上記の振動板を挟んで第2の容器が隣接し、第2の容
器内に充填された流動性の誘電体に電圧を印加すること
に基づいて振動板を変位させることを特徴としている。
In this ink jet head, the second container is adjacent to the first container with the above-mentioned diaphragm interposed therebetween, and the voltage is applied to the fluid dielectric filled in the second container. It is characterized in that the diaphragm is displaced based on this.

【0013】請求項1に記載の発明によると、第1の容
器には上記の振動板を挟んで第2の容器が隣接し、第2
の容器内に充填された流動性の誘電体に電圧を印加する
ことに基づいて振動板が変位される。これにより、従来
のように圧電素子を用いることなく構成が簡素となり、
生産コストが低減され、吐出されるインクによる記録媒
体上のドットの間隔を高密度化することができるように
なる。
According to the first aspect of the present invention, the second container is adjacent to the first container with the vibration plate interposed therebetween,
The diaphragm is displaced based on applying a voltage to the fluid dielectric filled in the container. This simplifies the configuration without using a piezoelectric element as in the past,
The production cost is reduced, and the density of the dots on the recording medium by the ejected ink can be increased.

【0014】請求項2に記載の発明は、所定の容器の1
面となる振動板を変位させることに基づいて容器内のイ
ンクをノズルから記録媒体に吐出させるインクジェット
ヘッドの製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method according to claim 1, wherein
This is a method of manufacturing an ink jet head that discharges ink in a container from a nozzle to a recording medium based on displacement of a diaphragm serving as a surface.

【0015】本インクジェットヘッドの製造方法は、ウ
ェーハを異方性エッチングによりエッチングし、ノズル
を有するプレートを接合することに基づいて上記の容器
を形成することを特徴としている。
The method of manufacturing an ink jet head according to the present invention is characterized in that the above-described container is formed by etching a wafer by anisotropic etching and joining a plate having nozzles.

【0016】請求項2に記載の発明によると、ウェーハ
が異方性エッチングによりエッチングされ、ノズルを有
するプレートが接合されることに基づいて上記の容器が
形成される。これにより、従来より製造工程を簡素にす
ることができ、生産コストが低減され、吐出されるイン
クによる記録媒体上のドットの間隔を高密度化すること
ができるようになる。
According to the second aspect of the present invention, the container is formed based on the fact that the wafer is etched by anisotropic etching and the plate having the nozzles is joined. As a result, the manufacturing process can be simplified, the production cost can be reduced, and the density of dots of the ejected ink on the recording medium can be increased.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態であるインクジェットヘッドについて説明
する。まず、本発明の第1の実施の形態であるインクジ
ェットヘッドについて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ink jet head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an inkjet head according to a first embodiment of the present invention will be described.

【0018】図1は、第1の実施の形態のインクジェッ
トヘッド3を有するインクジェットプリンタ1の概略構
成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ink jet printer 1 having an ink jet head 3 according to the first embodiment.

【0019】インクジェットプリンタ1は、用紙やOH
Pシート等の記録媒体である記録シート2に印字を行な
う、インクジェット方式のプリントヘッドであるインク
ジェットヘッド3と、インクジェットヘッド3を保持し
図示しないモータによって駆動されるキャリッジ4と、
キャリッジ4を記録シート2の記録面に平行に往復移動
させるための揺動軸5、6と、モータの回転をキャリッ
ジ4の往復運動に変えるためのアイドルプーリ7、8、
タイミングベルト9とを含んでいる。
The ink jet printer 1 is used for paper or OH
An inkjet head 3 that is an inkjet print head that prints on a recording sheet 2 that is a recording medium such as a P sheet; a carriage 4 that holds the inkjet head 3 and is driven by a motor (not shown);
Oscillating shafts 5 and 6 for reciprocating the carriage 4 in parallel with the recording surface of the recording sheet 2, and idle pulleys 7 and 8 for changing the rotation of the motor into the reciprocating motion of the carriage 4.
And a timing belt 9.

【0020】また、インクジェットプリンタ1は、記録
シート2を給紙するための給紙トレイ10と、駆動モー
タ11によって駆動される歯車12〜15により回転さ
れ、記録シート2を搬送する送りローラ16と、記録シ
ート2を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねイン
クジェットヘッド3と対向することによって記録部を形
成するプラテン17と、記録を終えた記録シート2を排
出する排出ローラ18とを含んでいる。
The ink jet printer 1 has a paper feed tray 10 for feeding the recording sheets 2, a feed roller 16 which is rotated by gears 12 to 15 driven by a drive motor 11 and conveys the recording sheets 2. A platen 17 which also serves as a guide plate for guiding the recording sheet 2 along the transport path and forms a recording portion by facing the ink jet head 3, and a discharge roller 18 for discharging the recording sheet 2 after recording. I have.

【0021】キャリッジ4は、図示しないモータ、アイ
ドルプーリ7、8、タイミングベルト9により、揺動軸
5、6に沿って記録シート2を横方向に主走査し、キャ
リッジ4に取り付けられたインクジェットヘッド3は1
ライン分の画像を記録する。1ライン分の記録が終わる
毎に、給紙トレイ10から給紙される記録シート2は駆
動モータ11、歯車12〜15、送りローラ16により
縦方向に副走査され、次のラインが記録される。
The carriage 4 main-scans the recording sheet 2 in the horizontal direction along swing shafts 5 and 6 by motors (not shown), idle pulleys 7 and 8 and a timing belt 9, and an inkjet head mounted on the carriage 4. 3 is 1
Record the image for the line. Each time recording for one line is completed, the recording sheet 2 fed from the paper feed tray 10 is sub-scanned in the vertical direction by the drive motor 11, the gears 12 to 15, and the feed roller 16, and the next line is recorded. .

【0022】記録シート2にはこのようにして画像が記
録され、記録部を通過した記録シート2はその搬送方向
下流側に配置された排出ローラ18によって排出され
る。
The image is recorded on the recording sheet 2 in this manner, and the recording sheet 2 that has passed through the recording section is discharged by a discharge roller 18 disposed on the downstream side in the transport direction.

【0023】次に、図2、図3を用いて、インクジェッ
トヘッド3の構成、動作とその製造方法とを説明する。
Next, the structure and operation of the ink jet head 3 and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIGS.

【0024】図2は、インクジェットヘッド3のノズル
305を含む主走査方向への面での断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the ink jet head 3 in a plane including the nozzles 305 in the main scanning direction.

【0025】インクジェットヘッド3は、ノズルプレー
ト301、チャンネルプレート317、振動板302、
共通電極313、圧力発生室303、個別電極312を
重ねた構成となっている。
The ink jet head 3 includes a nozzle plate 301, a channel plate 317, a diaphragm 302,
The common electrode 313, the pressure generating chamber 303, and the individual electrode 312 are stacked.

【0026】図2に示すように、インクジェットヘッド
3には、ノズル305を有するノズルプレート301と
チャンネルプレート317と振動板302によって、イ
ンク306を収容する複数のインクチャンネル307が
形成されており、各インクチャンネル307を共通のイ
ンク供給室308に連結するインクインレット309が
形成されている。インク供給室308は図示しないイン
クカートリッジに接続されており、インク供給室308
内のインク306はインクチャンネル307へと供給さ
れる。
As shown in FIG. 2, a plurality of ink channels 307 for accommodating ink 306 are formed in the ink jet head 3 by a nozzle plate 301 having nozzles 305, a channel plate 317, and a vibration plate 302. An ink inlet 309 that connects the ink channel 307 to a common ink supply chamber 308 is formed. The ink supply chamber 308 is connected to an ink cartridge (not shown).
Is supplied to the ink channel 307.

【0027】また、インクジェットヘッド3に設けられ
るインクチャンネル307の各々に対応して圧力発生室
303が設けられる。圧力発生室303には流動誘電体
が充填され、この圧力発生室303を挟むようにして共
通電極313、個別電極312が形成される。この共通
電極313は各インクチャンネル307に対して共通に
アースに接続され、個別電極312は各インクチャンネ
ル307に対して個別に形成され、フレキシブル配線3
11を介してドライバ回路310に接続される。
A pressure generating chamber 303 is provided for each of the ink channels 307 provided in the ink jet head 3. The pressure generating chamber 303 is filled with a flowing dielectric, and a common electrode 313 and an individual electrode 312 are formed so as to sandwich the pressure generating chamber 303. The common electrode 313 is commonly connected to the ground for each ink channel 307, and the individual electrode 312 is formed individually for each ink channel 307, and the flexible wiring 3
11 is connected to the driver circuit 310.

【0028】個別電極312と共通電極313との間に
は、画像データに応じた所定の電圧が印加され、これに
応じた歪みが圧力発生室303内の流動誘電体に生ず
る。この歪みにより振動板302は矢印D1方向に押さ
れ、インクチャンネル307内のインク306はノズル
305よりインクドロップとなって記録シート2(図1
参照)に向かって飛翔する。
A predetermined voltage corresponding to the image data is applied between the individual electrode 312 and the common electrode 313, and a distortion corresponding to this is generated in the flowing dielectric in the pressure generating chamber 303. Due to this distortion, the diaphragm 302 is pushed in the direction of the arrow D1, and the ink 306 in the ink channel 307 becomes an ink drop from the nozzle 305 and becomes a recording sheet 2 (FIG. 1).
See).

【0029】図3は、インクジェットヘッド3の製造方
法を説明するための図である。図3では、丸で囲った番
号はインクジェットヘッド3の主な工程の順序を示して
いる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the ink jet head 3. In FIG. 3, the circled numbers indicate the order of the main steps of the inkjet head 3.

【0030】図3に示すように、インクジェットヘッド
3の製造では、まず、Siウェーハが0.2mmtで両
面ラッピングされ(工程1)、Siウェーハの両面に酸
化膜が形成された後(工程2)、表面にレジストが塗布
され、露光、現像が行なわれる。
As shown in FIG. 3, in manufacturing the ink jet head 3, first, a double-sided lapping of a Si wafer is performed at 0.2 mmt (Step 1), and an oxide film is formed on both sides of the Si wafer (Step 2). Then, a resist is applied to the surface, and exposure and development are performed.

【0031】続いて、Siウェーハ表面の酸化膜がエッ
チングされ(工程3)、5μmtでSi異方性エッチン
グが行なわれ(工程4)、ボロンドーピングが行なわれ
る。このボロンドーピングが行なわれる層は、後に振動
板となるエッチングストップ層である。この後、10μ
mtで拡散が行なわれ(工程5)、表面の酸化膜が除去
され、電極の成膜が行なわれ、露光、現像が行なわれ
る。次に、電極がエッチングされ(工程6)、表面にS
iO2が成膜されて、裏面にレジストが塗布され、露
光、現像が行なわれる。
Subsequently, the oxide film on the surface of the Si wafer is etched (step 3), and anisotropic etching of Si is performed at 5 μm (step 4), and boron doping is performed. The layer on which boron doping is performed is an etching stop layer that will later become a diaphragm. After this, 10μ
Diffusion is performed at mt (step 5), the oxide film on the surface is removed, an electrode is formed, and exposure and development are performed. Next, the electrode is etched (step 6) and S
iO2 is deposited, a resist is applied to the back surface, and exposure and development are performed.

【0032】さらに、裏面の酸化膜がエッチングされ
(工程7)、裏面に対して180μmtでSi異方性エ
ッチングが行なわれる(工程8)。続いて、ノズルプレ
ートが陽極接合された後に(工程9)、表側に流動誘電
体が充填され、インクチャンネル側に電極が形成された
表ふたが接着されて、インクジェットヘッドが完成す
る。
Further, the oxide film on the back surface is etched (Step 7), and the back surface is subjected to Si anisotropic etching at 180 μmt (Step 8). Subsequently, after the nozzle plate is anodically bonded (step 9), the front side is filled with a flowable dielectric, and the front lid having electrodes formed on the ink channel side is bonded to complete the ink jet head.

【0033】このようにSiの異方性エッチングを用い
ることにより、インクジェットヘッドの製法とこれによ
って製造されるインクジェットヘッドの構造とは、簡素
なものとなり、従来より生産コストを低減することがで
きる。
By using the anisotropic etching of Si in this manner, the method of manufacturing the ink jet head and the structure of the ink jet head manufactured by the method are simplified, and the production cost can be reduced as compared with the related art.

【0034】また、インクジェットヘッドの振動板を駆
動するために、流動誘電体を用いることにより、180
npi以上に高密度化しても十分にインクの吐出を実現
することができ、流動誘電体は電圧により駆動するので
駆動回路には安価なゲート素子を基本にしたものを用い
るのみで済ませることができる。
Further, by using a flowable dielectric to drive the diaphragm of the ink jet head, 180
Even if the density is increased to npi or more, it is possible to sufficiently discharge ink, and since the fluid dielectric is driven by voltage, it is only necessary to use a drive circuit based on an inexpensive gate element for the drive circuit. .

【0035】以上のようなインクジェットヘッド3によ
る振動板302(図2参照)の変位を説明する。[表
1]は、インクジェットヘッド3の振動板302(共通
電極313)の変位の計算結果を示している。ここで、
F:1枚の電極に働く力、εr:流動誘電体の比誘電
率、εo:真空の誘電率(=8.854×10-12 [F
/m])、S:電極1枚の面積、V:電極間の電圧、
d:電極間の距離、Δx:変位量、l:長方形状の隔壁
の短辺の長さ、h:振動板の厚み、E:ヤング率、P:
発生圧力、ΔV:変位体積、L:隔壁の長辺の長さとし
て、F=1/2×εr・εo×SV2 /d2 、Δx=
0.0284×l4 /(E・h3 )×P、ΔV=8/1
5×L×l×Δxとしている。また、インクドロップが
ノズル305から飛翔するためには、発生圧力は0.3
[MPa]以上、変位体積は30[pl]以上必要であ
る。
The displacement of the diaphragm 302 (see FIG. 2) by the ink jet head 3 will be described. [Table 1] shows the calculation results of the displacement of the diaphragm 302 (common electrode 313) of the inkjet head 3. here,
F: force acting on one electrode, εr: relative dielectric constant of fluid dielectric, εo: dielectric constant of vacuum (= 8.854 × 10 −12 [F
/ M]), S: area of one electrode, V: voltage between electrodes,
d: distance between electrodes, Δx: displacement, l: length of short side of rectangular partition, h: thickness of diaphragm, E: Young's modulus, P:
Generated pressure, ΔV: displacement volume, L: length of the long side of the partition wall, F = 1/2 × εr · εo × SV 2 / d 2 , Δx =
0.0284 × l 4 / (E · h 3 ) × P, ΔV = 8/1
5 × L × 1 × Δx. In order for the ink drop to fly from the nozzle 305, the generated pressure is 0.3
[MPa] or more, and the displacement volume is required to be 30 [pl] or more.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[表1]A、Bに示すように、隔壁(振動
板302)の厚み、電極間の距離、長方形状の隔壁の短
辺の長さ・長辺の長さ、圧力発生室303に充填する流
動誘電体の比誘電率を設定し、電極間に印加する電圧を
100、75[V]と変化させる。
[Table 1] As shown in A and B, the thickness of the partition (diaphragm 302), the distance between the electrodes, the length of the short side and the length of the rectangular partition, and the length of the pressure generating chamber 303 Is set, and the voltage applied between the electrodes is changed to 100 or 75 [V].

【0038】電極間に印加する電圧を100[V]とし
た際([表1]A)には、発生圧力は0.5305[M
Pa]、変位体積は33.1[pl]と求められ、75
[V]とした際([表1]B)には、発生圧力は0.2
984[MPa]、変位体積は29.9[pl]と求め
られる。
When the voltage applied between the electrodes is 100 [V] ([Table 1] A), the generated pressure is 0.5305 [M
Pa], and the displacement volume is determined to be 33.1 [pl].
[V] ([Table 1] B), the generated pressure was 0.2
The displacement volume is determined to be 984 [MPa] and the displacement volume is determined to be 29.9 [pl].

【0039】これらのようにして得られる発生圧力、変
位体積は、いずれも上記の条件を満たしており、安定し
たインクドロップの飛翔が可能である。
The generated pressure and displacement volume obtained as described above satisfy both of the above-mentioned conditions, and the ink drop can fly stably.

【0040】次に、本発明の第2の実施の形態であるイ
ンクジェットヘッドについて説明する。
Next, an ink jet head according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0041】図4は、第2の実施の形態のインクジェッ
トヘッドのノズルを含む主走査方向への面での断面図で
ある。また、図5は、本インクジェットヘッドのノズル
面を説明するための図である。図5(a)は本インクジ
ェットヘッドのノズル面を示す図であり、図5(b)は
図5(a)に示す本インクジェットヘッドのA部を示す
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view in the main scanning direction including the nozzles of the ink jet head of the second embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining the nozzle surface of the present inkjet head. FIG. 5A is a diagram illustrating a nozzle surface of the present inkjet head, and FIG. 5B is a diagram illustrating a portion A of the present inkjet head illustrated in FIG.

【0042】第2の実施の形態のインクジェットヘッド
を示す図4は、第1の実施の形態のインクジェットヘッ
ドを示す図2に対応し、図4、図5では、図2と同様の
機能を有する部分には同様の符号を用いている。
FIG. 4 showing the ink jet head of the second embodiment corresponds to FIG. 2 showing the ink jet head of the first embodiment, and FIGS. 4 and 5 have the same functions as FIG. The same reference numerals are used for the parts.

【0043】第1の実施の形態のインクジェットヘッド
では、振動板302がノズル面とは垂直な方向(図2の
矢印D1方向)に変位するのに対し、第2の実施の形態
のインクジェットヘッドでは、振動板302は、インク
チャンネル307の側壁に設けられており、ノズル面と
は平行な方向に変位する(図5(b)の矢印D2方
向)。
In the ink jet head of the first embodiment, the vibration plate 302 is displaced in a direction perpendicular to the nozzle surface (the direction of arrow D1 in FIG. 2), whereas in the ink jet head of the second embodiment, The vibration plate 302 is provided on the side wall of the ink channel 307, and is displaced in a direction parallel to the nozzle surface (the direction of arrow D2 in FIG. 5B).

【0044】本インクジェットヘッドでは、第1の実施
の形態のインクジェットヘッドと同様に圧力発生室30
3に流動誘電体が充填されており、個別電極312と共
通電極313との間に画像データに応じた所定の電圧が
印加され、流動誘電体のノズル面と平行な方向への歪み
により振動板302が矢印D2方向に押され、インクチ
ャンネル307内のインク306はノズル305よりイ
ンクドロップとなって記録シート2(図1参照)に向か
って飛翔する。
In the present ink jet head, similarly to the ink jet head of the first embodiment, the pressure generating chamber 30 is formed.
3 is filled with a fluid dielectric, a predetermined voltage corresponding to image data is applied between the individual electrode 312 and the common electrode 313, and the diaphragm is distorted in a direction parallel to the nozzle surface of the fluid dielectric. 302 is pushed in the direction of arrow D2, and the ink 306 in the ink channel 307 becomes an ink drop from the nozzle 305 and flies toward the recording sheet 2 (see FIG. 1).

【0045】図6は、本インクジェットヘッドの製造方
法を説明するための図である。図6では、図3と同様、
丸で囲った番号は本インクジェットヘッドの主な工程の
順序を示している。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing the present ink jet head. In FIG. 6, as in FIG.
The circled numbers indicate the order of the main steps of the inkjet head.

【0046】図6に示すように、本インクジェットヘッ
ドの製造では、まず、Siウェーハが0.3mmtで両
面ラッピングされ(工程1)、Siウェーハ表面に酸化
膜が形成された後(工程2)、表面がCrとAuとによ
りスパッタリングされる。続いて、Siウェーハ表面に
レジストが塗布され、露光、現像が行なわれ、Siウェ
ーハ表面がCrとAuとによりエッチングされる。
As shown in FIG. 6, in the production of the present ink jet head, first, both sides of a Si wafer are lapped at 0.3 mmt (Step 1), and after an oxide film is formed on the surface of the Si wafer (Step 2), The surface is sputtered with Cr and Au. Subsequently, a resist is applied to the surface of the Si wafer, exposure and development are performed, and the surface of the Si wafer is etched by Cr and Au.

【0047】この後、Siウェーハ表面の酸化膜がエッ
チングされ(工程3)、Si異方性エッチング(Rea
ctive Ion Etching、RIE)が行な
われる(工程4)。次に、Siウェーハ表面に、CVD
(Chemical Vapor Depositio
n)法により電極が形成され(工程5)、表面酸化膜が
除去され(工程6)、流路の親水化、インクの流れやす
さの改善、気泡の残留防止、電極間に電圧を印加した際
のマイグレーションの防止、放電防止等のためにCVD
法により流路、電極の表面にSiO2等の保護膜が形成
される。
Thereafter, the oxide film on the surface of the Si wafer is etched (Step 3), and the Si anisotropic etching (Rea) is performed.
active ion etching (RIE) is performed (step 4). Next, CVD is applied to the surface of the Si wafer.
(Chemical Vapor Deposition
An electrode was formed by the n) method (Step 5), the surface oxide film was removed (Step 6), the channel was made hydrophilic, the ease of ink flow was improved, bubbles were prevented from remaining, and a voltage was applied between the electrodes. CVD for preventing migration and electric discharge
A protective film such as SiO2 is formed on the surfaces of the flow paths and the electrodes by the method.

【0048】これらの後、ノズルプレートがSiウェー
ハ表面に貼り付けられて(工程7)圧力発生室が形成さ
れ、圧力発生室内に流動誘電体(強誘電液晶)が注入さ
れて、インクジェットヘッドが完成する。
Thereafter, the nozzle plate is attached to the surface of the Si wafer (Step 7) to form a pressure generating chamber, and a fluid dielectric (ferroelectric liquid crystal) is injected into the pressure generating chamber to complete an ink jet head. I do.

【0049】このようにSiの異方性エッチングを用い
ることにより、インクジェットヘッドの製法とこれによ
って製造されるインクジェットヘッドの構造とは、簡素
なものとなり、従来より生産コストを低減することがで
きる。
By using the anisotropic etching of Si in this manner, the method of manufacturing the ink jet head and the structure of the ink jet head manufactured by the method are simplified, and the production cost can be reduced as compared with the related art.

【0050】また、インクジェットヘッドの振動板を駆
動するために、流動誘電体を用いることにより、180
npi以上に高密度化しても十分にインクの吐出を実現
することができ、流動誘電体は電圧により駆動するので
駆動回路には安価なゲート素子を基本にしたものを用い
るのみで済ませることができる。
Further, by using a fluid dielectric to drive the diaphragm of the ink jet head, 180
Even if the density is increased to npi or more, it is possible to sufficiently discharge ink, and since the fluid dielectric is driven by voltage, it is only necessary to use a drive circuit based on an inexpensive gate element for the drive circuit. .

【0051】以上のような第2の実施の形態のインクジ
ェットヘッドによる振動板302(図5(b)参照)の
変位を説明する。[表2]、[表3]は、本インクジェ
ットヘッドの振動板302(個別電極312あるいは共
通電極313)の変位の計算結果を示している。ここで
も、第1の実施の形態のインクジェットヘッドでの計算
と同様にして、F:1枚の電極に働く力、Δx:変位
量、ΔV:変位体積を求めている。また、インクドロッ
プがノズル305から飛翔するためには、発生圧力は
0.3[MPa]以上、変位体積は30[pl]以上必
要である。
The displacement of the diaphragm 302 (see FIG. 5B) by the ink jet head according to the second embodiment as described above will be described. [Table 2] and [Table 3] show calculation results of the displacement of the diaphragm 302 (individual electrode 312 or common electrode 313) of the inkjet head. Here, F: the force acting on one electrode, Δx: the amount of displacement, and ΔV: the displacement volume are obtained in the same manner as in the calculation in the ink jet head of the first embodiment. Further, in order for the ink drop to fly from the nozzle 305, the generated pressure needs to be 0.3 [MPa] or more and the displacement volume needs to be 30 [pl] or more.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】[0053]

【表3】 [Table 3]

【0054】[表2]A、B、[表3]C、Dに示すよ
うに、隔壁(振動板302)の厚み、電極間の距離を設
定し、長方形状の隔壁の短辺の長さ・長辺の長さを変化
させることにより面積を変化させ、電極間に印加する電
圧、圧力発生室303に充填する流動誘電体の比誘電率
を変化させる。(流動誘電体としてBaTiO3を分散
させたものを用いるときにはεr=1000となる。)
[表2]A、B、[表3]C、DのうちAの場合には、
上記の発生圧力、変位体積の条件を満たすこととなり、
安定したインクドロップの飛翔が可能となる。
[Table 2] A, B, [Table 3] As shown in C and D, the thickness of the partition (diaphragm 302) and the distance between the electrodes are set, and the length of the short side of the rectangular partition is set. The area is changed by changing the length of the long side, and the voltage applied between the electrodes and the relative permittivity of the fluid dielectric filled in the pressure generating chamber 303 are changed. (When a material in which BaTiO3 is dispersed is used as a fluid dielectric, εr = 1000.)
[Table 2] A, B, [Table 3] In the case of A among C and D,
It satisfies the above conditions of generated pressure and displacement volume,
A stable ink drop flight becomes possible.

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

【図1】第1の実施の形態のインクジェットヘッド3を
有するインクジェットプリンタ1の概略構成を示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an inkjet printer 1 having an inkjet head 3 according to a first embodiment.

【図2】インクジェットヘッド3のノズル305を含む
主走査方向への面での断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a plane including a nozzle 305 of the inkjet head 3 in a main scanning direction.

【図3】インクジェットヘッド3の製造方法を説明する
ための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the inkjet head 3.

【図4】第2の実施の形態のインクジェットヘッドのノ
ズルを含む主走査方向への面での断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view in a main scanning direction including nozzles of an inkjet head according to a second embodiment.

【図5】本インクジェットヘッドのノズル面を説明する
ための図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a nozzle surface of the present inkjet head.

【図6】本インクジェットヘッドの製造方法を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method for manufacturing the present inkjet head.

【図7】従来のインクジェットヘッドのノズル206を
含む主走査方向への面での断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view in a main scanning direction including a nozzle 206 of a conventional inkjet head.

【図8】図7のVIII−VIII線断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インクジェットプリンタ 2 記録シート 3 インクジェットヘッド 4 キャリッジ 5、6 揺動軸 7、8 アイドルプーリ 9 タイミングベルト 10 給紙トレイ 11 駆動モータ 12〜15 歯車 16 送りローラ 17 プラテン 18 排出ローラ 301 ノズルプレート 302 振動板 303 圧力発生室 305 ノズル 306 インク 307 インクチャンネル 308 インク供給室 309 インクインレット 310 ドライバ回路 311 フレキシブル配線 312 個別電極 313 共通電極 317 チャンネルプレート REFERENCE SIGNS LIST 1 inkjet printer 2 recording sheet 3 inkjet head 4 carriage 5, 6 swing shaft 7, 8 idle pulley 9 timing belt 10 paper feed tray 11 drive motor 12 to 15 gear 16 feed roller 17 platen 18 discharge roller 301 nozzle plate 302 diaphragm 303 Pressure generation chamber 305 Nozzle 306 Ink 307 Ink channel 308 Ink supply chamber 309 Ink inlet 310 Driver circuit 311 Flexible wiring 312 Individual electrode 313 Common electrode 317 Channel plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の容器の1面となる振動板を変位さ
せることに基づいて前記第1の容器内のインクをノズル
から記録媒体に吐出させるインクジェットヘッドであっ
て、 前記第1の容器には前記振動板を挟んで第2の容器が隣
接し、前記第2の容器内に充填された流動性の誘電体に
電圧を印加することに基づいて前記振動板を変位させる
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
1. An ink jet head for discharging ink in a first container from a nozzle to a recording medium based on displacement of a diaphragm serving as one surface of a first container, wherein the first container A second container is adjacent to the diaphragm with the diaphragm interposed therebetween, and the diaphragm is displaced based on applying a voltage to a fluid dielectric filled in the second container. Inkjet head.
【請求項2】 所定の容器の1面となる振動板を変位さ
せることに基づいて前記容器内のインクをノズルから記
録媒体に吐出させるインクジェットヘッドの製造方法で
あって、 ウェーハを異方性エッチングによりエッチングし、ノズ
ルを有するプレートを接合することに基づいて前記容器
を形成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。
2. A method for manufacturing an ink jet head for discharging ink in a container from a nozzle to a recording medium based on displacement of a diaphragm serving as one surface of a predetermined container, wherein the wafer is anisotropically etched. A method of manufacturing an ink-jet head, wherein the container is formed based on joining by etching a plate having nozzles.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1232866A1 (en) * 2001-02-20 2002-08-21 Xerox Corporation Fluid ejection systems and methods with secondary dielectric fluid
JP2007237557A (en) * 2006-03-08 2007-09-20 Fuji Xerox Co Ltd Liquid droplet discharge head and liquid droplet discharge device

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