[go: up one dir, main page]

JP2007216669A - Liquid discharge head and manufacturing method thereof - Google Patents

Liquid discharge head and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2007216669A
JP2007216669A JP2007001933A JP2007001933A JP2007216669A JP 2007216669 A JP2007216669 A JP 2007216669A JP 2007001933 A JP2007001933 A JP 2007001933A JP 2007001933 A JP2007001933 A JP 2007001933A JP 2007216669 A JP2007216669 A JP 2007216669A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
discharge head
liquid
liquid discharge
liquid chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007001933A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Miyoshi Shiki
美佳 志岐
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2007001933A priority Critical patent/JP2007216669A/en
Publication of JP2007216669A publication Critical patent/JP2007216669A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

【課題】個別液室の端部で振動板に割れが発生するのを防ぐ。
【解決手段】圧電駆動部6によって振動板7を変形させることで、基体3に形成された個別液室5内の液体を加圧し、吐出口2から吐出する。個別液室5の長手方向の両端では振動板7の変形量が増大し、割れが発生するおそれがあるため、振動板7から個別液室5に段状に突出する凸部8を形成し、振動板7の両端部の剛性を強化する。高精細化のために細くした個別液室5に対応して薄い振動板7を用いた場合でも、振動板7の変形量が局部的に増大して割れを発生するのを防ぐことができる。
【選択図】図1
A diaphragm is prevented from cracking at an end portion of an individual liquid chamber.
A diaphragm 7 is deformed by a piezoelectric drive unit 6 to pressurize a liquid in an individual liquid chamber 5 formed on a base 3 and discharge the liquid from a discharge port 2. Since the deformation amount of the diaphragm 7 increases at both ends in the longitudinal direction of the individual liquid chamber 5 and cracks may occur, a convex portion 8 that protrudes in a step shape from the diaphragm 7 is formed, The rigidity of both ends of the diaphragm 7 is strengthened. Even when the thin diaphragm 7 is used corresponding to the individual liquid chamber 5 which is thinned for high definition, it is possible to prevent the deformation amount of the diaphragm 7 from locally increasing and cracking.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、液滴を吐出する吐出口とこれに連通する個別液室を備え、個別液室に対応して設けられその一部を構成する振動板に変位を与えることにより液滴を吐出させる液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関するものである。   The present invention includes an ejection port for ejecting liquid droplets and an individual liquid chamber communicating with the ejection port, and ejects liquid droplets by applying displacement to a vibration plate provided corresponding to the individual liquid chamber and constituting a part thereof. The present invention relates to a liquid discharge head and a manufacturing method thereof.

従来より液体吐出ヘッドは、低騒音、低ランニングコスト、装置の小型化およびカラー化が容易である等の理由から、プリンタやファクシミリ等の記録装置に広く内蔵されている。また特に圧電アクチュエータを用いた液体吐出ヘッドは、吐出させる液体の選択自由度の高さからデバイス製造向けのパターニング装置としての用途も拡大している。   2. Description of the Related Art Conventionally, liquid discharge heads have been widely incorporated in recording apparatuses such as printers and facsimiles for reasons such as low noise, low running cost, and easy size and colorization of the apparatus. In particular, liquid discharge heads using piezoelectric actuators are also being used as patterning apparatuses for device manufacturing because of the high degree of freedom in selecting the liquid to be discharged.

圧電アクチュエータを用いた液体吐出ヘッドにおいて、液体が吐出口から吐出される過程を詳細に見ると、まず電気信号の投入により個別液室の一部を構成する振動板に、時間とともに推移する変位を与えることによって個別液室の容積を収縮または膨張させる。このような容積制御を実施することにより、液柱状態で液体が外界へ伸び、突き出しはじめる。その後表面張力によって複数の液滴に分離しながら、例えば、記録ヘッド(液体吐出ヘッド)と被記録材間のギャップを飛翔する。一方、記録装置、パターニング装置いずれの用途としても、ノズル並びの高解像度化、吐出液滴の微量化が進められている。またあわせて液滴着弾精度の高精度化が図られている。このうち、高解像度化の主な方法としては個別液室の幅を細くすることが検討されている。   In the liquid discharge head using a piezoelectric actuator, looking at the process of discharging liquid from the discharge port in detail, the displacement that changes with time is first applied to the diaphragm that forms part of the individual liquid chamber by the input of an electrical signal. By applying, the volume of the individual liquid chamber is contracted or expanded. By carrying out such volume control, the liquid extends to the outside in the liquid column state and begins to protrude. After that, for example, the gap between the recording head (liquid ejection head) and the recording material flies while being separated into a plurality of droplets by surface tension. On the other hand, for both uses of a recording apparatus and a patterning apparatus, higher resolution of nozzles and a smaller amount of ejected droplets are being promoted. At the same time, the accuracy of droplet landing has been improved. Among these, as the main method for increasing the resolution, it is considered to narrow the width of the individual liquid chamber.

個別液室の幅を細くすることによって解像度を高くする場合、吐出量および吐出速度といった所望の吐出性能を実現するため、変位効率の向上が必要となる。そこでこの対策として振動板の厚みを薄くすることが知られている(特許文献1および特許文献2参照)。
特開平11−291495号公報 特開平11−300971号公報
When the resolution is increased by narrowing the width of the individual liquid chamber, it is necessary to improve the displacement efficiency in order to realize desired discharge performance such as discharge amount and discharge speed. Therefore, it is known to reduce the thickness of the diaphragm as a countermeasure (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP 11-291495 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-300971

しかしながら、本発明者の詳細な検討から、振動板の厚みをできる限り薄くした場合、次のような技術課題が明らかとなった。   However, when the thickness of the diaphragm is made as thin as possible, the following technical problem has been clarified from the detailed examination of the inventor.

検討対象は、振動板に圧電駆動部である圧電体および電極を形成したユニモルフ型(ベンダー型)ピエゾ記録ヘッドである。このピエゾ記録ヘッドにて振動板の厚みを変えたものを数種類作成して吐出寿命を比較した。ここでの寿命と判断する基準としては振動板の割れによる振動板部分での液漏れ発生時期とし、その時点までの吐出動作回数で評価した。容易に予想される通り振動板が薄いものほど振動板の割れによる寿命は短かった。   The object of study is a unimorph type (bender type) piezo recording head in which a piezoelectric body as a piezoelectric drive unit and electrodes are formed on a diaphragm. Several types of piezoelectric recording heads having different diaphragm thicknesses were prepared, and the discharge lifetimes were compared. The criterion for judging the life here was the time of occurrence of liquid leakage at the diaphragm portion due to the cracking of the diaphragm, and the evaluation was made by the number of discharge operations up to that time. As expected easily, the thinner the diaphragm, the shorter the lifetime due to cracking of the diaphragm.

また、ユニモルフ型ピエゾ記録ヘッドの1素子の個別液室長さ方向における振動板変位量を測定したところ、以下のような傾向が観測された。   Further, when the displacement amount of the diaphragm in the length direction of the individual liquid chamber of one element of the unimorph type piezo recording head was measured, the following tendency was observed.

図8はユニモルフ型ピエゾ記録ヘッドの断面図である。個別液室105の長さは2.5mmである。圧電素子106に電圧を印加することで振動板107が変形する。図9は電圧入力後、ある時間における個別液室長手方向に対する振動板107の変位量をプロットしたものである。   FIG. 8 is a sectional view of a unimorph type piezo recording head. The length of the individual liquid chamber 105 is 2.5 mm. The diaphragm 107 is deformed by applying a voltage to the piezoelectric element 106. FIG. 9 is a plot of the displacement of the diaphragm 107 with respect to the longitudinal direction of the individual liquid chamber at a certain time after voltage input.

時刻tがt1、t2、t3と経過していくに際し、振動板107が変形していく様子が曲線T1 、T2 、T3 で示されている。しかし、個別液室105の両端領域、すなわち吐出口102の近傍と共通液室側の端部における振動板107の変位量はその他の場所と比較して、大きく変位していることが分かる。 Curves T 1 , T 2 , and T 3 show how the diaphragm 107 is deformed as time t elapses from t1, t2, and t3. However, it can be seen that the displacement amount of the diaphragm 107 in the both end regions of the individual liquid chamber 105, that is, in the vicinity of the discharge port 102 and the end portion on the common liquid chamber side, is greatly displaced as compared with other places.

このように吐出口側および共通液室側の端部で振動板の変位量が他の大部分の領域よりも特異的に大きく変位してしまうと、その部分での振動板の破壊や割れが発生しやすくなる。特に振動板を薄くした場合は、吐出口側および共通液室側の振動板端部は一層割れやすくなることが分かった。   In this way, if the displacement of the diaphragm at the end on the discharge port side and the common liquid chamber side is significantly larger than that in most other areas, the diaphragm is broken or cracked at that part. It tends to occur. In particular, when the diaphragm is made thin, it has been found that the diaphragm end portions on the discharge port side and the common liquid chamber side are more easily broken.

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、振動板の割れを防止して寿命を延ばし、高解像度で充分な吐出寿命を有する液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the conventional technology, and prevents the cracking of the diaphragm to extend the life, and has a high discharge resolution and a sufficient discharge life, and a method of manufacturing the same Is intended to provide.

本発明の液体吐出ヘッドは、圧電駆動部が設けられた振動板と、該振動板を支持し、液体を吐出する吐出口に連通する圧力発生室が前記圧電駆動部に対応して設けられている基体と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生室の長手方向に関する端部の領域における、前記基体の前記振動板側の部分が、前記長手方向に沿って前記圧力発生室に段状に突出していることを特徴とする。   The liquid discharge head according to the present invention includes a diaphragm provided with a piezoelectric drive unit, and a pressure generation chamber that supports the diaphragm and communicates with a discharge port that discharges liquid, corresponding to the piezoelectric drive unit. In the liquid discharge head having the substrate, a portion on the diaphragm side of the substrate in a region of an end portion in the longitudinal direction of the pressure generating chamber is stepped in the pressure generating chamber along the longitudinal direction. It is characterized by protruding.

圧力発生室の長手方向の両端において振動板を支持する基体が凸部として突出することで、振動板の長手方向両端に発生するツノ状の二山の変位を凸部によって抑制することができる。   Since the base body supporting the diaphragm projects as convex portions at both ends in the longitudinal direction of the pressure generating chamber, it is possible to suppress the displacement of two horn-like peaks generated at both longitudinal ends of the diaphragm by the convex portions.

特に高解像度実現のために圧力発生室の幅を狭くした構成では、振動板変位を充分確保するために振動板を薄くする必要がある。このような場合でも、振動板の割れを防止して寿命を延ばし、充分な吐出寿命を確保できる。   In particular, in a configuration in which the width of the pressure generation chamber is narrowed in order to achieve high resolution, it is necessary to make the diaphragm thin in order to ensure sufficient diaphragm displacement. Even in such a case, the diaphragm can be prevented from cracking to extend its life, and a sufficient discharge life can be secured.

また、SOI基板のBOX層をエッチングストップ層とすることで、隣接素子間の振動板膜厚の均一化、1素子内の振動板平坦化が可能となる。このことで、素子間の変位量のばらつきを低減させることができる。   In addition, by using the BOX layer of the SOI substrate as an etching stop layer, it is possible to make the diaphragm film thickness between adjacent elements uniform and flatten the diaphragm within one element. This can reduce variations in the amount of displacement between elements.

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は実施例1による液体吐出ヘッドを示すもので、ノズルプレート1は液滴を吐出するための吐出口(ノズル)2を有し、基体3は、吐出口2に連通する連通口4および圧力発生室である個別液室5を備えている。液滴を吐出するための圧力を発生させる圧電駆動部6は、上電極6a、圧電膜6b、下電極6cを有し、振動板7を介して個別液室5内の液体を加圧する。   FIG. 1 shows a liquid discharge head according to a first embodiment. A nozzle plate 1 has a discharge port (nozzle) 2 for discharging droplets, and a base 3 has a communication port 4 communicating with the discharge port 2 and An individual liquid chamber 5 which is a pressure generating chamber is provided. The piezoelectric drive unit 6 that generates a pressure for discharging a droplet includes an upper electrode 6 a, a piezoelectric film 6 b, and a lower electrode 6 c, and pressurizes the liquid in the individual liquid chamber 5 via the vibration plate 7.

個別液室5の長手方向の両端には、図1の(b)に示すように、振動板7の変位を抑制するための部分(以下、「凸部」と称す)8が段状に設けられる。すなわち、圧力発生室の長手方向に関する端部の領域における、基体の振動板側の部分が、長手方向に沿って圧力発生室に段状に突出している。これにより、圧電駆動部6の変位量増加あるいは駆動電圧の低下に伴う個別液室の長手方向の両端領域での振動板7の変位を制御し、この領域における特異的な振動板の変位挙動を抑制することができる。凸部は、本発明においては、振動板の変位を抑制しつつ一緒に変位するものなので、厚さが5μm以下であることが好ましく、3μm以下であることが一層好ましい。本実施例において、凸部の厚さは3μmである。   At both ends in the longitudinal direction of the individual liquid chamber 5, as shown in FIG. 1B, portions (hereinafter referred to as “convex portions”) 8 for suppressing the displacement of the diaphragm 7 are provided in steps. It is done. In other words, the diaphragm side portion of the base in the region of the end portion in the longitudinal direction of the pressure generating chamber protrudes stepwise into the pressure generating chamber along the longitudinal direction. As a result, the displacement of the diaphragm 7 in the both end regions in the longitudinal direction of the individual liquid chamber accompanying the increase in the amount of displacement of the piezoelectric drive unit 6 or the decrease in the drive voltage is controlled, and the specific displacement behavior of the diaphragm in this region is controlled. Can be suppressed. In the present invention, since the convex portions are displaced together while suppressing the displacement of the diaphragm, the thickness is preferably 5 μm or less, and more preferably 3 μm or less. In the present embodiment, the thickness of the convex portion is 3 μm.

なお、本実施例においては、図1の(a)に示すように、個別液室5の短手方向の両端にも、振動板7の変位を抑制するための凸部8aが段状に設けられる。これにより、個別液室5の短手方向についても、同様の効果を奏することができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 1A, convex portions 8a for suppressing the displacement of the diaphragm 7 are provided in steps at both ends of the individual liquid chamber 5 in the short direction. It is done. Thereby, the same effect can be produced also in the lateral direction of the individual liquid chamber 5.

本実施例においては、凸部が圧力発生室に段状に突出しているので、段状でない場合に比べて圧力発生室の空間が大きいものとなる。この結果、圧力発生室に気泡が滞留しにくい、という効果も奏する。   In this embodiment, since the convex portion protrudes stepwise from the pressure generating chamber, the space in the pressure generating chamber is larger than that in the case where the convex portion is not stepped. As a result, there is also an effect that bubbles do not easily stay in the pressure generation chamber.

本実施例の液体吐出ヘッドは以下の工程によって製作される。図2の(a)に示すように、SOI基板10として、活性層10aの厚さ6μm、BOX(buried oxide)層10bの厚さ0.5μm、ハンドル層10cの厚さ200μmのものを準備する。SOI基板10は任意の層膜厚でよく、活性層10aおよびハンドル層10cの表面に酸化膜が形成されていてもよい。   The liquid discharge head of this embodiment is manufactured by the following process. As shown in FIG. 2A, an SOI substrate 10 having an active layer 10a thickness of 6 .mu.m, a BOX (buried oxide) layer 10b thickness of 0.5 .mu.m, and a handle layer 10c thickness of 200 .mu.m is prepared. . The SOI substrate 10 may have an arbitrary film thickness, and an oxide film may be formed on the surfaces of the active layer 10a and the handle layer 10c.

SOI基板10の活性層10aに圧電駆動部6の下電極6c、圧電膜6bをスパッタ法によりそれぞれ成膜する。下電極6cとしてTi/Ptを30/300nm成膜するが、電極材料、電極膜厚はこれに限定するものではない。圧電膜6bとしては鉛、チタン、ジルコニウムから構成されたPb(Zr、Ti)O3 ペロブスカイト型酸化物(PZT)をスパッタ法で3μm成膜する。良好な圧電性を得るため、PZT薄膜の組成がPb(Zr0.52Ti0.48)O3 となるようにする。PZT膜の組成としては必ずしも上記組成に限定されず、他の組成でも構わない。またPZT膜厚も望ましい性能を実現するための厚みを任意で決めればよい。 A lower electrode 6c and a piezoelectric film 6b are formed on the active layer 10a of the SOI substrate 10 by sputtering. Although the Ti / Pt film is formed to 30/300 nm as the lower electrode 6c, the electrode material and the electrode film thickness are not limited thereto. As the piezoelectric film 6b, a Pb (Zr, Ti) O 3 perovskite oxide (PZT) composed of lead, titanium, and zirconium is formed to a thickness of 3 μm by sputtering. In order to obtain good piezoelectricity, the composition of the PZT thin film is Pb (Zr 0.52 Ti 0.48 ) O 3 . The composition of the PZT film is not necessarily limited to the above composition, and other compositions may be used. Further, the PZT film thickness may be arbitrarily determined to achieve a desired performance.

次に、圧電膜6bを成膜したSOI基板10をスパッタ装置から取り出した後、酸素雰囲気中で700℃で焼成を行い、PZT膜を結晶化させる。   Next, after removing the SOI substrate 10 on which the piezoelectric film 6b is formed from the sputtering apparatus, baking is performed at 700 ° C. in an oxygen atmosphere to crystallize the PZT film.

その後、上電極6aとして、Tiを30nm、Ptを300nm成膜する。ここで電極材料、電極膜厚は下電極同様、上記に限定するものではない。   Thereafter, as the upper electrode 6a, a film of Ti and a thickness of 30 nm and Pt are formed, respectively. Here, the electrode material and the electrode film thickness are not limited to the above, like the lower electrode.

続いて、各々の個別液室5に対応するように、圧電膜6bと上電極6aをエッチングにより加工する。まず上電極6a上にフォトレジストを設け、パターニング後、ドライエッチングにより上電極6aを加工する。同様に、圧電膜6bのパターニングおよびエッチングを行う。続いて、上電極6aと同様に下電極6cのドライエッチング、活性層10aのSiドライエッチングにより不図示の液体供給口の一部を形成し、圧電素子デバイスである圧電駆動部6を形成する。   Subsequently, the piezoelectric film 6 b and the upper electrode 6 a are processed by etching so as to correspond to the individual liquid chambers 5. First, a photoresist is provided on the upper electrode 6a, and after patterning, the upper electrode 6a is processed by dry etching. Similarly, the piezoelectric film 6b is patterned and etched. Subsequently, a part of a liquid supply port (not shown) is formed by dry etching of the lower electrode 6c and Si dry etching of the active layer 10a in the same manner as the upper electrode 6a, thereby forming the piezoelectric driving unit 6 which is a piezoelectric element device.

次に、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチング装置を用い、ハンドル層10cに個別液室5等の流路を形成する。まず、図2の(b)に示すように、エッチングマスクとするための、厚さ2μmの酸化膜11をハンドル層10cの表面に形成し、さらに、振動板7の両端の凸部8に対応するようにレジストパターン12を形成して、酸化膜11をエッチングする。その後、図2の(c)に示すように、ICPエッチングでハンドル層10cのSiを3μm加工する。   Next, using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching apparatus, a flow path such as the individual liquid chamber 5 is formed in the handle layer 10c. First, as shown in FIG. 2B, an oxide film 11 having a thickness of 2 μm for forming an etching mask is formed on the surface of the handle layer 10c, and further, corresponding to the convex portions 8 at both ends of the diaphragm 7. Thus, a resist pattern 12 is formed and the oxide film 11 is etched. Thereafter, as shown in FIG. 2C, Si of the handle layer 10c is processed by 3 μm by ICP etching.

次に、レジストパターン12を剥離後、図3に示すように、個別液室形状となるよう再度レジストパターン13を形成する。酸化膜11をエッチング後、ICPエッチングでハンドル層10cのSiを加工し、振動板両端の凸部8となる部分以外をBOX層10bに到達させる。   Next, after peeling off the resist pattern 12, as shown in FIG. 3, the resist pattern 13 is formed again so as to have an individual liquid chamber shape. After the oxide film 11 is etched, the Si of the handle layer 10c is processed by ICP etching to reach the BOX layer 10b except for the portions that become the convex portions 8 at both ends of the diaphragm.

続いて、バッファードフッ酸によりBOX層10bであるSiO2 膜を剥離し、図4の(a)に示すように、ハンドル層10cからなる、個別液室5に面した振動板7を露出させる。さらに、図4の(b)に示すように、レジストパターン13を剥離する。 Subsequently, the SiO 2 film, which is the BOX layer 10b, is peeled off with buffered hydrofluoric acid to expose the diaphragm 7 made of the handle layer 10c and facing the individual liquid chamber 5, as shown in FIG. . Further, as shown in FIG. 4B, the resist pattern 13 is peeled off.

個別液室5の幅は100μm、長さは2.5mmとしたが、これに限られるものではないのは言うまでもない。   Although the individual liquid chamber 5 has a width of 100 μm and a length of 2.5 mm, it goes without saying that the present invention is not limited to this.

最後に、ノズルプレート1となる200μmのウエハを両面からICPエッチングし、連通口4、吐出口2等を形成し、このノズルプレート1と基体3とを接合することでピエゾ型インクジェットヘッドを作製する。   Finally, a 200 μm wafer serving as the nozzle plate 1 is ICP etched from both sides to form the communication port 4, the discharge port 2, and the like, and the nozzle plate 1 and the substrate 3 are joined to produce a piezo-type inkjet head. .

このとき、ノズルプレート1は他の手法で加工したものや、数枚のプレートを貼り合わせたものでもかまわない。   At this time, the nozzle plate 1 may be processed by other methods, or may be a laminate of several plates.

本実施例によれば、図5に示すように、振動板7の変位形状における個別液室の長手方向両端のツノ状の二山を制御することができる。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 5, two horn-like ridges at both ends in the longitudinal direction of the individual liquid chamber in the displacement shape of the diaphragm 7 can be controlled.

Si基板に吐出口を形成したノズルプレートと、圧電駆動部と個別液室を形成したSOI基板とを接合して液体吐出ヘッドを製造する工程において、SOI基板のSiO2 膜からなるBOX層は振動板の凸部を形成するときのエッチングストップ層となる。これにより、振動板両端の凸部と振動板の厚みをそれぞれ精度良く形成し、素子間の変位量の均一化、振動板寿命の平均化をはかることができる。また、振動板の厚みと凸部の厚みの比率を変化させることにより、振動板の変位を任意にコントロールすることが可能となる。 In the process of manufacturing a liquid discharge head by bonding a nozzle plate having discharge ports formed in an Si substrate and an SOI substrate having a piezoelectric drive unit and individual liquid chambers, the BOX layer made of the SiO 2 film of the SOI substrate vibrates. It becomes an etching stop layer when forming the convex part of a board. Accordingly, the convex portions at both ends of the diaphragm and the thickness of the diaphragm can be formed with high accuracy, and the amount of displacement between elements can be made uniform and the life of the diaphragm can be averaged. In addition, the displacement of the diaphragm can be arbitrarily controlled by changing the ratio of the thickness of the diaphragm and the thickness of the convex portion.

図6、図7に示すように、本実施例は、実施例1の振動板7に、個別液室5の長手方向に延在するリブ状部材8bを付加し、長手方向の溝を形成したものである。SOI基板上に上電極、圧電体、下電極を形成し、パターニングする工程、および、ノズルプレートと接合する工程は実施例1と同様である。リブ状部材は、振動板と一緒に変位するものなので、厚さが5μm以下であることが好ましく、3μm以下であることが一層好ましい。本実施例において、リブ状部材の厚さは3μmである。   As shown in FIGS. 6 and 7, in this embodiment, a rib-like member 8 b extending in the longitudinal direction of the individual liquid chamber 5 is added to the diaphragm 7 of Embodiment 1 to form a longitudinal groove. Is. The steps of forming an upper electrode, a piezoelectric body, and a lower electrode on an SOI substrate, patterning, and joining the nozzle plate are the same as in the first embodiment. Since the rib-like member is displaced together with the diaphragm, the thickness is preferably 5 μm or less, and more preferably 3 μm or less. In the present embodiment, the thickness of the rib-like member is 3 μm.

ハンドル層の厚みが100μmであるSOI基板を用いて、前述と同様の工程により個別液室5を形成する。その後、リブ状部材8bの間の溝にエラストマー樹脂を流し込み、硬化させて、振動板7の平坦面を覆う保護層9を形成する。   The individual liquid chamber 5 is formed by the same process as described above using an SOI substrate having a handle layer thickness of 100 μm. Thereafter, an elastomer resin is poured into the grooves between the rib-like members 8 b and cured to form the protective layer 9 that covers the flat surface of the diaphragm 7.

保護層9を形成する材料としては、ヤング率が振動板7より充分に低ければ特に限定されるものではないが、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等も好適に使用できる。   The material for forming the protective layer 9 is not particularly limited as long as the Young's modulus is sufficiently lower than that of the diaphragm 7. For example, a silicone resin, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like can also be suitably used.

本実施例においては、液体吐出の時間経過とともに振動板7と凸部8の境目に溜まる泡を効率よく排除することができる。このことにより、泡不吐や変位量低下を抑制することができる。加えて、振動板7となるハンドル層を薄くしたSOI基板を用いることで、個別液室5の深さや、振動板7と個別液室5の短手幅のアスペクト比を低下させ、より加工精度の高い液体吐出ヘッドを提供することも可能となる。   In the present embodiment, it is possible to efficiently eliminate bubbles accumulated at the boundary between the diaphragm 7 and the convex portion 8 as the liquid discharge time elapses. This can suppress bubble discharge and a decrease in displacement. In addition, by using an SOI substrate with a thin handle layer to be the vibration plate 7, the depth of the individual liquid chamber 5 and the aspect ratio of the short width of the vibration plate 7 and the individual liquid chamber 5 are reduced, and the processing accuracy is increased. It is also possible to provide a liquid ejection head having a high height.

(比較例)
実施例1、2に係る各々の構成において、凸部やリブ状部材を省略した比較例に係る液体吐出ヘッドを製作し、矩形の電圧波形を投入して液体吐出動作を繰り返した。
(Comparative example)
In each configuration according to the first and second embodiments, a liquid discharge head according to a comparative example in which convex portions and rib-like members are omitted was manufactured, and a rectangular voltage waveform was input to repeat the liquid discharge operation.

その結果、実施例1、2は、比較例に比べて寿命が向上した。すなわち、個別液室の長手方向の数点にて非接触変位計を用いて圧電駆動部表面の変位の時刻歴データを取った結果、個別液室長手方向の両端に発生するツノ状の二山は抑制されており、その結果厳しい曲げが付加されなくなり、寿命が延びたものと考えられる。   As a result, the lifetimes of Examples 1 and 2 were improved compared to the comparative example. That is, as a result of taking time history data of the displacement of the surface of the piezoelectric drive unit using a non-contact displacement meter at several points in the longitudinal direction of the individual liquid chamber, two horn-like peaks generated at both ends in the longitudinal direction of the individual liquid chamber As a result, it is considered that severe bending is not added and the life is extended.

本発明の液体吐出ヘッドは、紙、布、革、不織布、OHPシート等に印刷する記録装置、基板、板材等の固体物に液体を付着させるパターニング装置、塗布装置等に適用可能である。   The liquid discharge head of the present invention can be applied to a recording apparatus that prints on paper, cloth, leather, nonwoven fabric, an OHP sheet, or the like, a patterning apparatus that applies liquid to a solid material such as a substrate or a plate, and a coating apparatus.

実施例1に係る液体吐出ヘッドを示すもので、(a)は個別液室の短手方向の断面図、(b)は長手方向の断面図である。1 shows a liquid discharge head according to a first embodiment, where (a) is a cross-sectional view of the individual liquid chamber in the short-side direction, and (b) is a cross-sectional view in the longitudinal direction. 図1の液体吐出ヘッドの製造工程の一部を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a part of the manufacturing process of the liquid ejection head in FIG. 1. 図1の液体吐出ヘッドの製造工程の一部を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a part of the manufacturing process of the liquid ejection head in FIG. 1. 図1の液体吐出ヘッドの製造工程の一部を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a part of the manufacturing process of the liquid ejection head in FIG. 1. 図1の液体吐出ヘッドの振動板の変形モードを示すグラフである。3 is a graph showing a deformation mode of a diaphragm of the liquid ejection head in FIG. 1. 実施例2による凸部およびリブ状部材を示す図である。It is a figure which shows the convex part and rib-shaped member by Example 2. FIG. 実施例2に係る液体吐出ヘッドを示すもので、(a)は個別液室の短手方向の断面図、(b)は長手方向の断面図である。FIG. 3 shows a liquid discharge head according to a second embodiment, where (a) is a cross-sectional view of the individual liquid chamber in the short direction, and (b) is a cross-sectional view in the longitudinal direction. 一従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one prior art example. 従来例の振動板の変形モードを示すグラフである。It is a graph which shows the deformation mode of the diaphragm of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズルプレート
2 吐出口
3 基体
4 連通口
5 個別液室
6 圧電駆動部
7 振動板
8a 凸部
8b リブ状部材
9 保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Ejection port 3 Base | substrate 4 Communication port 5 Individual liquid chamber 6 Piezoelectric drive part 7 Diaphragm 8a Protrusion part 8b Rib-shaped member 9 Protective layer

Claims (7)

圧電駆動部が設けられた振動板と、該振動板を支持し、液体を吐出する吐出口に連通する圧力発生室が前記圧電駆動部に対応して設けられている基体と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生室の長手方向に関する端部の領域における、前記基体の前記振動板側の部分が、前記長手方向に沿って前記圧力発生室に段状に突出していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A liquid discharger comprising: a diaphragm provided with a piezoelectric drive unit; and a base that supports the vibration plate and communicates with a discharge port that discharges liquid and is provided corresponding to the piezoelectric drive unit. In the head
The liquid ejection head, wherein a portion of the base on the diaphragm side in an end region in the longitudinal direction of the pressure generating chamber protrudes stepwise into the pressure generating chamber along the longitudinal direction. .
前記部分は、厚さが5μm以下であることを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the portion has a thickness of 5 μm or less. 前記部分は、前記圧力発生室の短手方向に関する端部の領域にも設けられていることを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the portion is also provided in a region of an end portion of the pressure generation chamber with respect to a short direction. 前記振動板がSOI基板の活性層を含み、前記基体が前記SOI基板のハンドル層を含むことを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein the vibration plate includes an active layer of an SOI substrate, and the base includes a handle layer of the SOI substrate. 前記圧力発生室の長手方向に延在するリブ状部材が、前記基体に形成されていることを特徴とする請求項4記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 4, wherein a rib-like member extending in a longitudinal direction of the pressure generating chamber is formed on the base. 前記振動板を構成する材料よりヤング率が低い材料で前記リブ状部材同士の間が充填されていることを特徴とする請求項5記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 5, wherein a space between the rib-like members is filled with a material having a Young's modulus lower than that of the material constituting the diaphragm. 請求項4に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、
エッチングによって前記基体に前記圧力発生室を形成するに当たり、前記SOI基板のBOX層をエッチングのストップ層として用いることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
It is a manufacturing method of the liquid discharge head according to claim 4,
A method of manufacturing a liquid discharge head, wherein a BOX layer of the SOI substrate is used as an etching stop layer when the pressure generating chamber is formed in the substrate by etching.
JP2007001933A 2006-01-17 2007-01-10 Liquid discharge head and manufacturing method thereof Pending JP2007216669A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007001933A JP2007216669A (en) 2006-01-17 2007-01-10 Liquid discharge head and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006008146 2006-01-17
JP2007001933A JP2007216669A (en) 2006-01-17 2007-01-10 Liquid discharge head and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007216669A true JP2007216669A (en) 2007-08-30

Family

ID=38494437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007001933A Pending JP2007216669A (en) 2006-01-17 2007-01-10 Liquid discharge head and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007216669A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012218254A (en) * 2011-04-06 2012-11-12 Seiko Epson Corp Liquid ejection head and liquid ejection device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012218254A (en) * 2011-04-06 2012-11-12 Seiko Epson Corp Liquid ejection head and liquid ejection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100471793B1 (en) Inkjet recording device and its manufacturing method
EP1815991B1 (en) Piezoelectric inkjet printhead
US7963640B2 (en) Liquid discharge head and method for manufacturing the liquid discharge head
JP6117403B1 (en) Inkjet recording head
JP5745382B2 (en) Inkjet recording head
JP2014503390A (en) Operation of piezoelectric actuator membrane in pressure chamber
JP5849131B1 (en) Ink jet head and manufacturing method thereof
JP2008087471A (en) Liquid discharge head and manufacturing method thereof
JPWO2001072520A1 (en) Multi-nozzle inkjet head and manufacturing method thereof
JP2007216669A (en) Liquid discharge head and manufacturing method thereof
JP6373433B2 (en) Inkjet recording head
US7654651B2 (en) Liquid discharge head and manufacturing method of the same
JP2004209740A (en) Liquid ejection head
JP2004106217A (en) INK JET HEAD AND INK JET RECORDING APPARATUS HAVING THE SAME
JP5169973B2 (en) Inkjet head
JP5511202B2 (en) Piezoelectric element, liquid discharge head using the same, and recording apparatus
JP3666506B2 (en) Method for manufacturing ink jet recording apparatus
JP2005210887A (en) Diaphragm type piezoelectric element, liquid ejection mechanism and ink jet head using the diaphragm type piezoelectric element, and ink jet recording apparatus using the ink jet head
JP2005119044A (en) Droplet discharge head, droplet discharge head manufacturing method, droplet discharge apparatus, electroluminescence display panel manufacturing apparatus, microarray manufacturing apparatus, and color filter manufacturing apparatus
JP4435112B2 (en) Method for manufacturing liquid discharge head
JP2013000911A (en) Method for manufacturing liquid jet head
JP2003205612A (en) Inkjet head
JP2008126583A (en) Inkjet head
JP2002019113A (en) Ink jet recording head and method of manufacturing ink jet recording head
JP2006069112A (en) Ink-jet recording head and ink-jet recording device

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20090527