JP2002264329A - Ink jet head and ink jet recorder - Google Patents

Ink jet head and ink jet recorder

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JP2002264329A
JP2002264329A JP2001064497A JP2001064497A JP2002264329A JP 2002264329 A JP2002264329 A JP 2002264329A JP 2001064497 A JP2001064497 A JP 2001064497A JP 2001064497 A JP2001064497 A JP 2001064497A JP 2002264329 A JP2002264329 A JP 2002264329A
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JP
Japan
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ink
substrate
liquid chamber
common liquid
ink jet
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Application number
JP2001064497A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyoshi Fujii
光美 藤井
Koichi Otaka
剛一 大高
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • 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
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    • B41J2002/14419Manifold

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet head comprising a nozzle for ejecting an ink drop, a pressure chamber communicating with the nozzle, a common liquid chamber communicating with the pressure chamber, and a pressure generating means for pressurizing ink in the pressure chamber and ejecting an ink drop from the nozzle by driving the pressure generating means to eject ink in the pressure chamber in which stability of ink drop ejection is enhanced by enhancing the performance for discharging a bubble in the common liquid chamber, and to provide an ink jet recorder which can record an image with high image quality. SOLUTION: Cross-sectional area of the common liquid chamber 18 decreases as it recedes from an ink supply opening 33 supplying ink to the common liquid chamber 18.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド及
びインクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置或いは画像形成装置として用い
るインクジェット記録装置において使用するインクジェ
ットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、ノズ
ルが連通する圧力室(インク流路、インク室、吐出室、
加圧室、加圧液室等とも称される。)と、圧力室に流体
抵抗部を介して連通する共通液室と、圧力室のインクを
加圧する圧力を発生する圧力発生手段、例えば圧電素子
などの電気機械変換素子、或いはヒータなどの電気熱変
換素子、若しくはインク流路の壁面を形成する振動板と
これに対向する電極とを備えて、圧力室内の圧力/体積
を変形させることによりノズルからインク滴を吐出させ
るものである。
2. Description of the Related Art As an ink jet head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter or an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus, a nozzle for discharging ink droplets and a pressure chamber (ink) for communicating the nozzle are used. Channels, ink chambers, ejection chambers,
Also referred to as a pressurized chamber, a pressurized liquid chamber, and the like. ), A common liquid chamber communicating with the pressure chamber via a fluid resistance section, and pressure generating means for generating a pressure for pressurizing the ink in the pressure chamber, for example, an electromechanical transducer such as a piezoelectric element, or an electric heater such as a heater. The apparatus includes a conversion element or a vibration plate that forms a wall surface of an ink flow path and an electrode opposed thereto, and discharges an ink droplet from a nozzle by deforming the pressure / volume in a pressure chamber.

【0003】例えば静電型インクジェットヘッドとして
は、例えば特開平11−300959号公報に記載され
ているようなものがある。このインクジェットヘッド
は、図16及び図17に示すように、第1基板(流路基
板)201、第1基板201の下面に接合した第2基板
(電極基板)202、第1基板201の上面に接合した
第3基板(蓋部材)203とを積層して接合し、第1基
板にはノズル溝204、ノズル溝204が連通する圧力
室206及び圧力室206に流体抵抗部207を介して
連通する共通液室208、圧力室206の底面を形成す
る振動板210を設け、第2基板202には振動板21
0に対向する電極を配置したものである。
[0003] For example, as an electrostatic type ink jet head, there is one described in, for example, JP-A-11-300959. As shown in FIGS. 16 and 17, this ink jet head has a first substrate (flow path substrate) 201, a second substrate (electrode substrate) 202 joined to the lower surface of the first substrate 201, and an upper surface of the first substrate 201. The joined third substrate (lid member) 203 is laminated and joined, and the first substrate communicates with the nozzle groove 204, the pressure chamber 206 to which the nozzle groove 204 communicates, and the pressure chamber 206 via the fluid resistance portion 207. A diaphragm 210 forming the bottom surface of the common liquid chamber 208 and the pressure chamber 206 is provided.
The electrode facing 0 is arranged.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッドにあっては、インクカー
トリッジ等からインクを充填する場合、共通液室208
に気泡Bが滞留し、これがインクの吐出性能に悪影響を
及ぼすという課題がある。
However, in the above-described conventional ink jet head, when ink is filled from an ink cartridge or the like, the common liquid chamber 208 is used.
There is a problem in that bubbles B stay in the air, which adversely affects the ink ejection performance.

【0005】すなわち、インクの充填時、共通液室20
8において、図示しないインク供給口から共通液室20
8を経て各圧力室206へのインクの流れ209が発生
する。ここで、流路基板にはシリコン基板の異方性エッ
チングで圧力室、振動板及び共通液室などを形成するた
め、図17に示すように、共通液室208の断面形状は
台形状になり、またその断面積は一定となる。
That is, when the ink is filled, the common liquid chamber 20
8, a common liquid chamber 20 is supplied from an ink supply port (not shown).
8, an ink flow 209 to each pressure chamber 206 is generated. Here, since the pressure chamber, the diaphragm, the common liquid chamber, and the like are formed in the flow path substrate by anisotropic etching of the silicon substrate, the cross section of the common liquid chamber 208 has a trapezoidal shape as shown in FIG. , And its cross-sectional area is constant.

【0006】そのため、共通液室208の端部210で
はインクの流れが極端に低下し、澱みが発生し、気泡B
が排出されず共通液室208の端部210に留まること
になる。このように、共通液室208の端部210に気
泡Bが滞留すると、付近の液室206へのインクの流入
が悪くなり、インク滴吐出が不安定になり、画像品質が
低下する。
As a result, the flow of ink at the end 210 of the common liquid chamber 208 is extremely reduced, stagnation occurs, and bubbles B
Is not discharged and stays at the end 210 of the common liquid chamber 208. As described above, when the bubble B stays at the end 210 of the common liquid chamber 208, the flow of ink into the nearby liquid chamber 206 becomes poor, the ink droplet ejection becomes unstable, and the image quality deteriorates.

【0007】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、インク滴吐出安定性に優れたインクジェットヘ
ッド及びこのインクジェットヘッドを搭載して高画質画
像を記録できるインクジェット記録装置を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides an ink jet head having excellent ink droplet ejection stability and an ink jet recording apparatus capable of recording a high quality image by mounting the ink jet head. Aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、共通液室
は、この共通液室にインクを供給するインク供給口から
離れるに従って断面積が小さくなる形状である構成とし
たものである。
In order to solve the above-mentioned problems, in the ink jet head according to the present invention, the cross-sectional area of the common liquid chamber decreases as the distance from the ink supply port for supplying ink to the common liquid chamber decreases. The configuration is a shape.

【0009】ここで、圧力発生手段の少なくとも一部を
設けた基板とインク供給口を設けたインク供給部材とが
嵌合されて共通液室の壁面の少なくとも一部が形成さ
れ、基板が結晶面方位(100)のシリコン基板から形
成されていることが好ましい。
Here, the substrate provided with at least a part of the pressure generating means and the ink supply member provided with the ink supply port are fitted to form at least a part of the wall surface of the common liquid chamber, and the substrate is formed on a crystal plane. It is preferably formed from a silicon substrate having an orientation (100).

【0010】また、圧力発生手段の少なくとも一部を設
けた基板とインク供給口を設けたインク供給部材とが嵌
合されて共通液室の壁面の少なくとも一部が形成され、
基板が結晶面方位(110)のシリコン基板から形成さ
れていることが好ましい。
A substrate provided with at least a part of the pressure generating means and an ink supply member provided with an ink supply port are fitted to form at least a part of a wall surface of the common liquid chamber,
Preferably, the substrate is formed from a silicon substrate having a crystal plane orientation of (110).

【0011】さらに、基板にはサンドブラスト工法で共
通液室を構成する開口部が形成されていることが好まし
い。
[0011] Further, it is preferable that an opening constituting a common liquid chamber is formed in the substrate by a sand blast method.

【0012】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして本発明
に係るインクジェットヘッドを搭載したものである。
[0012] The ink jet recording apparatus according to the present invention comprises:
The inkjet head according to the present invention is mounted as an inkjet head that ejects ink droplets.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施形態
に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図2は
同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図、図3は同
ヘッドのノズル配列方向に沿う模式的断面説明図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the head along a diaphragm longitudinal direction, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the same head along a nozzle arrangement direction. FIG.

【0014】このインクジェットヘッド1は、ヘッドチ
ップ2と、このヘッドチップ2に接合したインク供給部
材3とを有している。ヘッドチップ2は、第1基板であ
る流路基板11と、流路基板11の下側に設けた第2基
板である電極基板12と、流路基板11の上側に設けた
第3基板であるノズル板13とを重ねて接合した積層構
造体であり、このヘッドチップ2にインク供給部材3を
接合して、これらにより複数のノズル15、各ノズル1
5が連通するインク流路である圧力室16、圧力室16
に流体抵抗部17を介して連通する共通液室18を形成
している。
The ink jet head 1 has a head chip 2 and an ink supply member 3 joined to the head chip 2. The head chip 2 is a channel substrate 11 as a first substrate, an electrode substrate 12 as a second substrate provided below the channel substrate 11, and a third substrate provided above the channel substrate 11. This is a laminated structure in which the nozzle plate 13 is overlapped and joined. The ink supply member 3 is joined to the head chip 2, and a plurality of nozzles 15, each nozzle 1
Pressure chambers 16, which are ink flow paths communicating with each other,
And a common liquid chamber 18 which communicates with a fluid resistance part 17 via a fluid resistance part 17.

【0015】流路基板11には、複数の圧力室16及び
この圧力室16の底部となる壁面を構成する振動板20
を形成する凹部、また個々の圧力室16に流体抵抗部1
7を介してインクを供給するための共通液室18を形成
するための開口部(貫通開口部)19が形成されてい
る。
The flow path substrate 11 has a plurality of pressure chambers 16 and a diaphragm 20 forming a bottom wall of the pressure chambers 16.
The fluid resistance portion 1 is formed in the concave portion forming the
An opening (through-opening) 19 for forming a common liquid chamber 18 for supplying ink via 7 is formed.

【0016】この流路基板11は、結晶面方位(11
0)の単結晶シリコン基板に高濃度p型不純物であるボ
ロンを拡散して高濃度ボロン拡散層を形成し、この高濃
度ボロン拡散層をエッチングストップ層としてシリコン
基板を異方性エッチングして、圧力室16及び共通液室
18とともに高濃度ボロン拡散層からなる振動板20を
形成したものである。なお、振動板20を形成した後に
共通液室18となる部分に残存している高濃度ボロン拡
散層をエッチング除去することで開口部19が形成され
る。
The channel substrate 11 has a crystal plane orientation (11
0) boron, which is a high concentration p-type impurity, is diffused into the single crystal silicon substrate to form a high concentration boron diffusion layer, and the silicon substrate is anisotropically etched using the high concentration boron diffusion layer as an etching stop layer. A diaphragm 20 composed of a high-concentration boron diffusion layer is formed together with the pressure chamber 16 and the common liquid chamber 18. The opening 19 is formed by etching and removing the high-concentration boron diffusion layer remaining in the portion that becomes the common liquid chamber 18 after the formation of the vibration plate 20.

【0017】なお、この実施形態では振動板20は第1
電極を兼ねているが、別途、振動板20に電極膜を形成
することもできる。また、振動板20の電極基板12側
の表面には、図示しないが、ショート防止のため熱酸化
によるシリコン酸化膜を形成している。
In this embodiment, the diaphragm 20 is the first
Although the electrode also serves as an electrode, an electrode film may be separately formed on the diaphragm 20. Although not shown, a silicon oxide film by thermal oxidation is formed on the surface of the vibration plate 20 on the electrode substrate 12 side to prevent a short circuit.

【0018】電極基板12には結晶面方位(100)の
単結晶シリコン基板を用いて熱酸化法、ウエット酸化法
などで酸化膜12aを形成し、この熱酸化膜12aに電
極形成用溝(凹部)24を形成し、この凹部24の底面
に振動板20に所定のギャップ26を介して対向する第
2電極である個別電極25を形成し、これらの振動板2
0と電極25で静電アクチュエータを構成している。
An oxide film 12a is formed on the electrode substrate 12 by a thermal oxidation method, a wet oxidation method, or the like using a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation (100), and an electrode forming groove (recess) is formed in the thermal oxide film 12a. ) 24, and an individual electrode 25 as a second electrode facing the diaphragm 20 via a predetermined gap 26 is formed on the bottom surface of the concave portion 24.
0 and the electrode 25 constitute an electrostatic actuator.

【0019】この実施形態の電極基板12は、熱酸化膜
12aを形成したシリコン基板上に、フッ化水素水溶液
でエッチングにより凹部24を所望の深さで形成し、こ
の凹部24に電極材料としてTiNをスパッタ、CV
D、蒸着等の薄膜形成法で所望の厚さに成膜して、その
後電極パターンにフォトレジストを形成してエッチング
することにより、凹部24底面に電極25を形成してい
る。
In the electrode substrate 12 of this embodiment, a concave portion 24 is formed at a desired depth by etching with a hydrogen fluoride aqueous solution on a silicon substrate on which a thermal oxide film 12a is formed. Sputter, CV
D. An electrode 25 is formed on the bottom surface of the concave portion 24 by forming a film to a desired thickness by a thin film forming method such as vapor deposition, and then forming and etching a photoresist on the electrode pattern.

【0020】また、電極25の上にシリコン酸化膜から
なる絶縁保護膜27を形成し、ショート等による電極2
5の破損を防止している。さらに、電極基板12には流
路基板11の開口部19とともに共通液室18を形成す
る開口部29を形成している。
Further, an insulating protective film 27 made of a silicon oxide film is formed on the electrode 25, and the electrode 2
5 is prevented from being damaged. Further, the electrode substrate 12 has an opening 29 for forming the common liquid chamber 18 together with the opening 19 of the flow path substrate 11.

【0021】そして、これらの電極基板12と流路基板
11とは、接着剤による接合も可能であるが、より信頼
性の高い物理的な接合、例えば電極基板12をシリコン
基板で形成しているので、酸化膜を介した直接接合法で
接合している。この直接接合は1000℃程度の高温化
で実施する。
The electrode substrate 12 and the flow path substrate 11 can be bonded by an adhesive, but more reliable physical bonding, for example, the electrode substrate 12 is formed of a silicon substrate. Therefore, they are joined by a direct joining method via an oxide film. This direct bonding is performed at a high temperature of about 1000 ° C.

【0022】ノズル板13には、多数のノズル5を形成
するとともに、共通液室8と圧力室16を連通するため
の流体抵抗部17を形成する溝部を形成している。ここ
では、インク吐出面(ノズル表面側)には撥水性皮膜を
成膜している。このノズル板13にはガラス基板、プラ
スチック板、ステンレス等の金属板、シリコン基板、エ
レクトロフォーミング(電鋳)工法によるニッケルメッ
キ膜、ポリイミド等の樹脂にエキシマレーザー加工をし
たもの、金属と樹脂とを積層したもの等を用いることが
できる。
The nozzle plate 13 has a large number of nozzles 5 and a groove for forming a fluid resistance portion 17 for communicating the common liquid chamber 8 and the pressure chamber 16. Here, a water-repellent film is formed on the ink ejection surface (nozzle surface side). The nozzle plate 13 includes a glass substrate, a plastic plate, a metal plate such as stainless steel, a silicon substrate, a nickel plating film formed by an electroforming (electroforming) method, a resin such as polyimide processed by excimer laser, a metal and a resin. Laminated ones can be used.

【0023】インク供給部材3は、電極基板12の裏面
に接合する接合面31に、電極基板12の開口部29に
嵌合して共通液室18の壁面を形成する嵌合部32を有
するとともに、共通液室18に外部からインクを供給す
るためのインク供給口33を嵌合部32を形成していな
い部分に形成している。そして、このインク供給部材3
は電極基板12の裏面に接着剤で接合している。ここ
で、図4に示すように、インク供給部材31の嵌合部3
2は断面形状で略くさび状に形成することで、共通液室
18はインク供給口33から離れるに従って連続的或い
は段階的に断面積が小さくなる形状になるようにしてい
る。
The ink supply member 3 has, on a bonding surface 31 that is bonded to the back surface of the electrode substrate 12, a fitting portion 32 that fits into the opening 29 of the electrode substrate 12 to form the wall surface of the common liquid chamber 18. An ink supply port 33 for supplying ink from outside to the common liquid chamber 18 is formed in a portion where the fitting portion 32 is not formed. Then, the ink supply member 3
Is bonded to the back surface of the electrode substrate 12 with an adhesive. Here, as shown in FIG.
2 is formed in a substantially wedge-shaped cross-section so that the common liquid chamber 18 has a shape in which the cross-sectional area decreases continuously or stepwise as the distance from the ink supply port 33 increases.

【0024】そして、ヘッドチップ2の電極25の電極
パッド部25aにFPCケーブル41を熱圧着などで接
続して、このFPCケーブル41には電極25に対して
駆動波形を印加するためのドライバIC42を搭載し、
このドライバIC42はインク供給部材3の側面に形成
した凹部38に収納している。これらのヘッドチップ2
及びインク供給部材3の外側にはフレーム部材44を配
設して、このフレーム部材44とノズル板13とを接合
している。
Then, an FPC cable 41 is connected to the electrode pad portion 25a of the electrode 25 of the head chip 2 by thermocompression bonding or the like, and a driver IC 42 for applying a drive waveform to the electrode 25 is connected to the FPC cable 41. Mounted,
The driver IC 42 is housed in a recess 38 formed on the side surface of the ink supply member 3. These head chips 2
A frame member 44 is provided outside the ink supply member 3 and the frame member 44 and the nozzle plate 13 are joined.

【0025】このインクジェットヘッド1においては、
振動板20をグラウンドとして、第1電極を兼ねた振動
板20と第2電極である電極25の間に、例えば10〜
100V程度のパルス電位を印加することで、振動板2
0の表面にマイナス電荷が誘起され、電極間(振動板2
0と電極25との間)の静電力により振動板20が電極
25側に変形し、圧力室16内にインクが充填される。
続いて、電極25の電圧印加をオフにすると、電極間に
蓄積された電荷の放出に伴い、振動板20が圧力室16
側に復元する。その際、圧力室16内に急激な体積変化
/圧力変化が生じ、充填されたインクがノズル15より
インク滴として吐出される。
In the ink jet head 1,
With the diaphragm 20 as a ground, for example, 10 to 10 between the diaphragm 20 also serving as the first electrode and the electrode 25 as the second electrode.
By applying a pulse potential of about 100 V, the diaphragm 2
0, a negative charge is induced on the surface of the electrode (diaphragm 2).
The diaphragm 20 is deformed toward the electrode 25 by the electrostatic force (between 0 and the electrode 25), and the pressure chamber 16 is filled with ink.
Subsequently, when the voltage application to the electrode 25 is turned off, the diaphragm 20 is moved to the pressure chamber 16 with the release of the electric charge accumulated between the electrodes.
Restore to the side. At that time, a rapid change in volume / pressure occurs in the pressure chamber 16, and the filled ink is ejected from the nozzle 15 as an ink droplet.

【0026】そして、このインクジェットヘッド1にお
いては、インク供給口33を備えたインク供給部材3の
嵌合部32を設けることで、共通液室18はインクを供
給するインク供給口33から離れるに従って断面積が小
さくなる形状となり、流速の低下する端部18aの断面
積が小さくなるので、図3に示すように、インク供給口
33などから供給されるインクは矢印35で示すように
流れ、気泡が共通液室18の端部でトラップされること
がなくなり、スムーズに流体抵抗部17、圧力室16に
移動してノズル15から排出される。
In the ink jet head 1, by providing the fitting portion 32 of the ink supply member 3 having the ink supply port 33, the common liquid chamber 18 is cut off as the distance from the ink supply port 33 supplying the ink increases. Since the area becomes smaller and the cross-sectional area of the end 18a where the flow velocity decreases becomes smaller, the ink supplied from the ink supply port 33 and the like flows as shown by an arrow 35 as shown in FIG. The trap is no longer trapped at the end of the common liquid chamber 18 and smoothly moves to the fluid resistance section 17 and the pressure chamber 16 and is discharged from the nozzle 15.

【0027】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について図4乃至図7を参照して説明する。なお、図
6及び図7は図5の工程以後の工程であるが、一部を拡
大して示している。まず、電極基板2の製造方法につい
て説明する。図4(a)に示すように、低抵抗品として
販売されているp型の単結晶シリコンで、結晶面方位が
(100)である電極基板12上に、ウェットあるいは
ドライの熱酸化法によって保護膜となるシリコン酸化膜
12aを約2μmの厚さに形成する。
Next, a manufacturing process of the ink jet head will be described with reference to FIGS. 6 and 7 show the steps after the step of FIG. 5, but show a part of them in an enlarged manner. First, a method for manufacturing the electrode substrate 2 will be described. As shown in FIG. 4A, a p-type single crystal silicon which is sold as a low resistance product and is protected on the electrode substrate 12 having a (100) crystal plane orientation by a wet or dry thermal oxidation method. A silicon oxide film 12a serving as a film is formed to a thickness of about 2 μm.

【0028】続いて、同図(b)に示すように、電極基
板12となるウェハにフォトリソグラフィを用いて有機
レジストをパターニングし、このレジストパターンをマ
スクとして、弗化アンモニウムなどの緩衝成分を含む弗
化水素溶液を用いて、シリコン酸化膜12aに電極形成
溝である凹部24を掘り込む。
Subsequently, as shown in FIG. 2B, an organic resist is patterned on the wafer serving as the electrode substrate 12 by using photolithography, and the resist pattern is used as a mask to contain a buffer component such as ammonium fluoride. Using a hydrogen fluoride solution, a recess 24 which is an electrode forming groove is dug in the silicon oxide film 12a.

【0029】このときの凹部24の掘り込み量(深さ)
は、電極材料の厚さと、電極25と振動板20との間に
必要な空間量(ギャップ長)を足した分だけ掘り込むこ
とになる。なお、このときの掘り込み量は約1μm程度
以下と少ないので、弗化水素溶液を用いたウェットエッ
チングによる掘り込みにおいても、ウェハ面内の掘り込
み量のばらつきは極めて小さくできる。
The digging amount (depth) of the recess 24 at this time.
Is dug by the sum of the thickness of the electrode material and the amount of space (gap length) required between the electrode 25 and the diaphragm 20. Since the amount of digging at this time is as small as about 1 μm or less, even when digging by wet etching using a hydrogen fluoride solution, variation in the amount of digging in the wafer surface can be extremely reduced.

【0030】続いて、同図(c)に示すように、N2を
添加したArでTiターゲットをスパッタして電極材料
となる窒化チタン膜41を成膜し、更に、プラズマCV
Dで窒化チタン膜41上に酸化膜42を成膜した後、フ
ォトリソグラフィで有機レジストをパターニングし、こ
のレジストパターンをマスクとして、酸化膜42をエッ
チングしてアッシングして絶縁保護膜27を形成し、更
に過酸化水素水とアンモニアの混合液でTiN膜41を
エッチングして個別電極25を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a Ti target is sputtered with Ar to which N2 is added to form a titanium nitride film 41 serving as an electrode material.
After an oxide film 42 is formed on the titanium nitride film 41 by D, an organic resist is patterned by photolithography, and using this resist pattern as a mask, the oxide film 42 is etched and ashed to form an insulating protective film 27. Then, the TiN film 41 is etched with a mixed solution of hydrogen peroxide solution and ammonia to form the individual electrodes 25.

【0031】一方、図5(a)に示すように、流路基板
11としてp型の極性を持ち、(110)の面方位を持
つ両面研磨のシリコン基板51の接合面に高濃度のホウ
素を注入(1E20cm以上)後、これを活性化し、
所定の深さ(振動板の厚さ)まで拡散させて高濃度ボロ
ン拡散層52を形成する。
On the other hand, as shown in FIG. 5A, high-concentration boron is applied to the bonding surface of the double-side polished silicon substrate 51 having a p-type polarity and a (110) plane orientation as the flow path substrate 11. After injection (1E20 cm 3 or more), activate this,
The high-concentration boron diffusion layer 52 is formed by diffusing to a predetermined depth (thickness of the diaphragm).

【0032】なお、不純物の注入にはボロンガラスを用
いた固体拡散法を用いたが、イオン注入法や、不純物ガ
ラスの塗布法などによって、硼素を注入拡散しても良
い。また、高濃度不純物基板上に、シリコンをエピ成長
させた基板を利用しても良い。さらに、不純物を注入拡
散したシリコン基板に代えて、SOI基板の活性層を用
いて振動板20を形成するようにすることもできる。
Although the impurity is implanted by a solid diffusion method using boron glass, boron may be implanted and diffused by an ion implantation method or an impurity glass coating method. Further, a substrate obtained by epitaxially growing silicon on a high-concentration impurity substrate may be used. Further, the diaphragm 20 may be formed by using an active layer of an SOI substrate instead of the silicon substrate into which impurities are implanted and diffused.

【0033】そして、不純物を拡散したシリコンウェハ
の両面をCMPなどの方法で鏡面研磨し、その表面粗さ
をRa値で、0.2nm以下に加工する。これは、不純
物の注入拡散によって、シリコンウェハの表面が荒れて
しまうことを補正するためのもので、その研磨量は0.
01μm程度で良い。この研磨量は、シリコンウェハの
最終研磨仕上げの工法と全く同じであり、非常に精度良
く仕上げることができる。
Then, both surfaces of the silicon wafer in which the impurities are diffused are mirror-polished by a method such as CMP, and the surface roughness is processed to an Ra value of 0.2 nm or less. This is to correct that the surface of the silicon wafer is roughened by the implantation and diffusion of the impurities.
It may be about 01 μm. This polishing amount is exactly the same as the method of final polishing and finishing of the silicon wafer, and the polishing can be performed very accurately.

【0034】続いて、シリコン基板51と電極基板12
とを接合する。例えば、各基板51、2をRCA洗浄で
知られる基板洗浄法を用いて洗浄した後、硫酸と過酸化
水素水の熱混合液に浸漬し、接合面を親水化させること
で直接接合をし易い表面状態とする。
Subsequently, the silicon substrate 51 and the electrode substrate 12
And join. For example, after the substrates 51 and 2 are cleaned by using a substrate cleaning method known as RCA cleaning, the substrates 51 and 2 are immersed in a hot mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide to make the bonding surfaces hydrophilic, thereby facilitating direct bonding. Surface condition.

【0035】そして、これらの基板51、12をオリエ
ンテーションフラット部分を利用、あるいは、あらかじ
めアライメントマークを準備しておき、各基板51、2
を整合し接合する。アライメントが完了した基板51、
2を真空チャンバー中に導入し、1×10−3mbar
以下の真空度になるまで減圧する。
Then, these substrates 51 and 12 are used by using an orientation flat portion, or alignment marks are prepared in advance, and each substrate 51 and 12 is prepared.
Align and join. The substrate 51 whose alignment has been completed,
2 into a vacuum chamber and 1 × 10 −3 mbar
Reduce the pressure to the following degree of vacuum.

【0036】続いて、各基板51、2のアライメントが
ずれないような状態で、各ウェハを押さえ付けることで
プリ接合を完了する。この時、位置ずれしないように押
さえると共に、押圧力は基板51、2に歪みを与えた
り、位置ずれを起こさない範囲で強く押さえることが重
要である。
Subsequently, the pre-bonding is completed by pressing each wafer in a state where the alignment of the substrates 51 and 2 does not shift. At this time, it is important that the substrate is pressed so as not to be displaced, and that the pressing force is strongly suppressed within a range where the substrates 51 and 2 are not distorted or displaced.

【0037】さらに、この後、貼り合わせたウェハを窒
素ガス雰囲気下で、1000℃、2時間焼成し強固な接
合を得た。このときの焼成温度は、800〜12000
℃の温度範囲であれば、後の切断研磨工程に耐えうるだ
けの十分な強度が得られる。したがって、電極材料の種
類や、不純物の再拡散の発生しない温度選択で実施する
ことができる。
Thereafter, the bonded wafers were baked at 1000 ° C. for 2 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain strong bonding. The firing temperature at this time is 800 to 12000
Within the temperature range of ° C., sufficient strength can be obtained to withstand the subsequent cutting and polishing step. Therefore, it can be carried out by selecting the type of electrode material and the temperature that does not cause re-diffusion of impurities.

【0038】次に、接合ウェハを自然冷却した後、同図
(b)に示すように、シリコン基板51の研削、研磨、
CMP等の手段によって、シリコン基板51の厚さを約
80μmにまで薄く(液室高さを低く)する。このよう
な機械的、物理的あるいは、化学的手法によってウェハ
の厚さを薄くしても、直接接合によって接合した界面が
剥離したり破壊されることはない。
Next, after the bonded wafer is naturally cooled, as shown in FIG.
The thickness of the silicon substrate 51 is reduced to about 80 μm (the height of the liquid chamber is reduced) by means such as CMP. Even if the thickness of the wafer is reduced by such a mechanical, physical, or chemical method, the interface bonded by the direct bonding does not peel or break.

【0039】続いて、同図(c)に示すように、基板を
熱処理しバッファ酸化膜を約50nmの厚さに形成した
後、更に後工程でのエッチングバリア層となるシリコン
窒化膜54a、54bをCVDなどの方法で成膜し、同
図(d)に示すように、電極基板12の電極パターンに
対して、赤外線アライメント方法などを用いて、電極基
板12側に開口部29となるシリコン窒化膜54bのパ
ターンを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, after the substrate is heat-treated to form a buffer oxide film with a thickness of about 50 nm, the silicon nitride films 54a and 54b to be an etching barrier layer in a later step are further formed. Is formed by a method such as CVD, and as shown in FIG. 3D, the silicon nitride to be the opening 29 on the electrode substrate 12 side is formed on the electrode pattern of the electrode substrate 12 by using an infrared alignment method or the like. The pattern of the film 54b is formed.

【0040】その後、この基板を高濃度の水酸化カリウ
ム溶液(例えば、80℃に加熱した30%濃度KOH溶
液)中に浸漬し、シリコン(電極基板2)の異方性エッ
チングを行うことで所望の開口部29の形状にエッチン
グする。このとき、電極基板12のシリコンの結晶性に
よって、自己整合的に開口部29の形状が形成され、こ
のときのエッチングはシリコン基板51との接合面に存
在するシリコン酸化膜によって自己収束的に停止する。
Thereafter, the substrate is immersed in a high-concentration potassium hydroxide solution (for example, a 30% KOH solution heated to 80 ° C.), and anisotropic etching of silicon (electrode substrate 2) is performed. Is etched into the shape of the opening 29. At this time, the shape of the opening 29 is formed in a self-aligned manner due to the crystallinity of silicon of the electrode substrate 12, and the etching at this time is stopped in a self-convergent manner by the silicon oxide film present on the bonding surface with the silicon substrate 51. I do.

【0041】次に、図6(a)に示すように、シリコン
基板51上のシリコン窒化膜54aに、液室16、共通
液室18を形成するための開口部19、電極パッド25
aに対応する部分となるパターンをフォトリソグラフィ
ーによってパターニングし、シリコン基板51を前記高
濃度の水酸化カリウム(KOH)溶液中に浸漬し、シリ
コンの異方性エッチングを行うことで所望の液室16、
共通液室18を形成するための開口部19、パッド開口
対応部分などを形成する。このとき異方性エッチングは
高濃度ボロン層52に急激にエッチレートが低下し、こ
れにより高濃度ボロン層52からなる振動板20が高精
度に形成され、流路基板11を得ることができる。な
お、エッチング液としては、KOH溶液に代えて、TM
AH(テトラ・メチル・アンンモニウム・ヒドロキシ
ド)を使ったウェットエッチングでも良い。
Next, as shown in FIG. 6A, an opening 19 for forming the liquid chamber 16 and the common liquid chamber 18 and an electrode pad 25 are formed in the silicon nitride film 54a on the silicon substrate 51.
The pattern corresponding to the portion a is patterned by photolithography, the silicon substrate 51 is immersed in the high-concentration potassium hydroxide (KOH) solution, and silicon is subjected to anisotropic etching to obtain a desired liquid chamber 16. ,
An opening 19 for forming the common liquid chamber 18 and a portion corresponding to the pad opening are formed. At this time, the anisotropic etching sharply lowers the etch rate of the high-concentration boron layer 52, whereby the diaphragm 20 including the high-concentration boron layer 52 is formed with high precision, and the flow path substrate 11 can be obtained. Note that, as an etching solution, TM was used instead of the KOH solution.
Wet etching using AH (tetramethylammonium hydroxide) may be used.

【0042】また、このとき、先に開口した電極基板1
2の開口部29側が再びエッチング液にさらされること
になるが、シリコンの結晶異方性によって、エッチング
が抑制されるため再エッチングは殆ど起こらず、開口部
29の形状が変わることはない。
At this time, the electrode substrate 1 opened earlier
The second opening 29 is exposed again to the etchant, but the etching is suppressed by the crystal anisotropy of silicon, so that re-etching hardly occurs, and the shape of the opening 29 does not change.

【0043】次いで、同図(b)に示すように、フッ酸
溶液によってシリコン酸化膜を除去し、同図(c)に示
すように、ドライエッチングなどの方法で開口部29に
残る高濃度ボロン層52を除去して、流路基板11の開
口部19と電極基板12の開口部29とを連通させる。
Next, as shown in FIG. 2B, the silicon oxide film is removed by a hydrofluoric acid solution, and as shown in FIG. 2C, high-concentration boron remaining in the opening 29 by a method such as dry etching. The layer 52 is removed, and the opening 19 of the flow path substrate 11 and the opening 29 of the electrode substrate 12 are communicated.

【0044】次に、図7(a)に示すように、シリコン
窒化膜54a、54bをウエットエッチングで除去し、
同図(b)に示すようにメタルマスクを用いて流路基板
11に共通電極パッド部55を形成した後、シリコンウ
エハをダイシングで個々のヘッドチップ2に分割する。
Next, as shown in FIG. 7A, the silicon nitride films 54a and 54b are removed by wet etching.
After the common electrode pad portion 55 is formed on the flow path substrate 11 using a metal mask as shown in FIG. 1B, the silicon wafer is divided into individual head chips 2 by dicing.

【0045】そして、ヘッドチップ化した後、同図
(c)に示すように、圧力室16、振動板20、共通液
室開口部19等を形成した部分をレジストなどで覆い、
SF6の混合ガスなどのフッ素系ガスで電極取り出し部
25aに対応する部分を開口し、更に同図(d)に示す
ように電極取り出し部25a上の電極保護膜(酸化膜)
27を除去する。
After forming the head chip, as shown in FIG. 4C, the portion where the pressure chamber 16, the vibration plate 20, the common liquid chamber opening 19 and the like are formed is covered with a resist or the like.
A portion corresponding to the electrode take-out portion 25a is opened with a fluorine-based gas such as a mixed gas of SF6, and an electrode protective film (oxide film) on the electrode take-out portion 25a as shown in FIG.
27 is removed.

【0046】その後、電極基板12の裏面側にインク供
給部材3の嵌合部32を開口部29に嵌合させて接着接
合し、フレキシブルケーブル44を電極パッド部25a
に熱圧着して接続し、流路基板11上にノズル板13を
接着接合して、完成する。
Thereafter, the fitting portion 32 of the ink supply member 3 is fitted into the opening 29 and bonded to the back surface of the electrode substrate 12 by bonding, and the flexible cable 44 is connected to the electrode pad portion 25a.
The nozzle plate 13 is bonded to the flow path substrate 11 by adhesive bonding.

【0047】次に、本発明の第2実施形態について図8
乃至図10を参照して説明する。なお、図8は同実施形
態に係るインクジェットヘッドの電極基板の平面説明
図、図9は図8のA−A線に沿うノズル板及び流路基板
を含む正断面説明図、図10は同ヘッドの作用説明に供
する平面説明図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. 8 is an explanatory plan view of an electrode substrate of the inkjet head according to the same embodiment, FIG. 9 is a front sectional explanatory view including a nozzle plate and a flow path substrate along line AA in FIG. 8, and FIG. FIG. 5 is an explanatory plan view for explaining the operation of FIG.

【0048】この実施形態では、電極基板12として結
晶面方位(110)のシリコン基板を用いて共通液室1
8を形成するための開口部29をKOH水溶液による異
方性エッチングで形成している。この場合、開口部29
の111面で囲まれた側壁面65は111面で囲まれた
垂直壁となる。
In this embodiment, a silicon substrate having a crystal plane orientation (110) is used as the electrode substrate 12 and the common liquid chamber 1 is used.
8 are formed by anisotropic etching using a KOH aqueous solution. In this case, the opening 29
The side wall surface 65 surrounded by the 111 surface becomes a vertical wall surrounded by the 111 surface.

【0049】このように電極基板12として結晶面方位
(110)のシリコン基板を用いて開口部29を異方性
エッチングで形成することにより、開口部29は平面形
状で一端部側から他端部側に狭くなる形状(先細りする
形状)に形成することができ、図10に示すように、一
端部側にインク供給部材3のインク供給口33を配置す
ることで、共通液室18はインク供給口33から離れる
に従って断面積が小さくなる形状となる。
As described above, the opening 29 is formed by anisotropic etching using the silicon substrate having the crystal plane orientation (110) as the electrode substrate 12, so that the opening 29 has a planar shape from one end to the other end. The common liquid chamber 18 can be formed in a shape that is narrowed toward the side (a tapered shape). As shown in FIG. The cross-sectional area becomes smaller as the distance from the mouth 33 increases.

【0050】したがって、前記第1実施形態と同様に、
図10に示すように、インク供給口33などから供給さ
れるインクは矢印66で示すように流れるので、気泡が
共通液室18の端部18aでトラップされることがなく
なり、スムーズに流体抵抗部17、圧力室16に移動し
てノズル15から排出され、気泡の滞留が低減する。ま
た、結晶面方位(110)のシリコン基板を用いること
で壁面がインク供給部材33の接合面に対して傾斜面と
ならないので、インク供給部材33の接合面と開口部2
9との間での気泡の滞留を防止できる。
Therefore, similar to the first embodiment,
As shown in FIG. 10, the ink supplied from the ink supply port 33 and the like flows as indicated by an arrow 66, so that bubbles are not trapped at the end 18 a of the common liquid chamber 18, and the fluid resistance portion 17, the air moves to the pressure chamber 16 and is discharged from the nozzle 15 to reduce the retention of bubbles. In addition, since the wall surface does not become an inclined surface with respect to the bonding surface of the ink supply member 33 by using the silicon substrate having the crystal plane orientation (110), the bonding surface of the ink supply member 33 and the opening 2 are formed.
9 can be prevented from remaining.

【0051】次に、本発明の第3実施形態について図1
1乃至図13を参照して説明する。なお、図11は同実
施形態に係るインクジェットヘッドの電極基板の開口部
の形成工程を説明する断面説明図、図12は同電極基板
の平面説明図、図10は同ヘッドの作用説明に供する平
面説明図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an opening in the electrode substrate of the inkjet head according to the embodiment, FIG. 12 is a plan view of the electrode substrate, and FIG. FIG.

【0052】この実施形態では、電極基板12として結
晶面方位(100)のシリコン基板を用いて共通液室1
8を形成するための開口部29をサンドブラスト工法で
形成している。すなわち、図11に示すように、流路基
板11の液室パターンを形成した後、電極基板12の裏
面側にドライフィルム67をパターニングして開口部2
9に対応するマスクを形成し、サンドブラスト工法によ
り、電極基板12に開口部29を形成する。このとき、
開口部29のみが切削されるので側壁はほぼ垂直な壁面
となる。その後、開口部29に対応する高濃度ボロン拡
散層52を除去し、マスキングしているドライフィルム
67を除去する。
In this embodiment, a silicon substrate having a crystal plane orientation (100) is used as the electrode substrate 12 and the common liquid chamber 1 is used.
8 are formed by a sand blast method. That is, as shown in FIG. 11, after the liquid chamber pattern of the flow path substrate 11 is formed, the dry film 67 is patterned on the back side of the electrode substrate 12 to form the opening 2.
9 is formed, and an opening 29 is formed in the electrode substrate 12 by a sand blast method. At this time,
Since only the opening 29 is cut, the side wall becomes a substantially vertical wall surface. After that, the high-concentration boron diffusion layer 52 corresponding to the opening 29 is removed, and the masked dry film 67 is removed.

【0053】このように電極基板12として結晶面方位
(100)のシリコン基板を用いた場合であってもサン
ドブラスト工法で開口部29を形成することにより、図
12に示すように、開口部29は平面形状で一端部側か
ら他端部側に狭くなる形状(先細りする形状)に形成す
ることができ、一端部側にインク供給部材3のインク供
給口33を配置することで、共通液室18はインク供給
口33から離れるに従って断面積が小さくなる形状とな
る。
Even when a silicon substrate having a crystal plane orientation (100) is used as the electrode substrate 12, the opening 29 is formed by the sandblasting method, as shown in FIG. The common liquid chamber 18 can be formed in a planar shape that is narrowed (a tapered shape) from one end to the other end, and the ink supply port 33 of the ink supply member 3 is arranged at one end. Has a shape in which the sectional area decreases as the distance from the ink supply port 33 increases.

【0054】したがって、前記第2実施形態と同様に、
図13に示すように、インク供給口33などから供給さ
れるインクは矢印67で示すように流れるので、気泡が
共通液室18の端部18aでトラップされることがなく
なり、スムーズに流体抵抗部17、圧力室16に移動し
てノズル15から排出され、気泡の滞留が低減する。ま
た、サンドブラスト工法で共通液室18を構成する開口
部29を形成することで、共通液室18の壁面が滑らか
になり気泡排出性が一層向上する。
Therefore, similarly to the second embodiment,
As shown in FIG. 13, the ink supplied from the ink supply port 33 and the like flows as indicated by an arrow 67, so that bubbles are not trapped at the end 18 a of the common liquid chamber 18, and the fluid resistance portion 17, the air moves to the pressure chamber 16 and is discharged from the nozzle 15 to reduce the retention of bubbles. In addition, by forming the opening 29 constituting the common liquid chamber 18 by the sand blasting method, the wall surface of the common liquid chamber 18 is smoothed, and the air bubble discharging property is further improved.

【0055】次に、本発明に係るインクジェット記録装
置の一例について図14及び図15を参照して説明す
る。なお、図14は同記録装置の斜視説明図、図15は
同記録装置の機構部の側面説明図である。このインクジ
ェット記録装置は、記録装置本体111の内部に主走査
方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本
発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、
記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で
構成される印字機構部112等を収納し、装置本体11
1の下方部には前方側から多数枚の用紙113を積載可
能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)11
4を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙1
13を手差しで給紙するための手差しトレイ115を開
倒することができ、給紙カセット114或いは手差しト
レイ115から給送される用紙113を取り込み、印字
機構部112によって所要の画像を記録した後、後面側
に装着された排紙トレイ116に排紙する。
Next, an example of the ink jet recording apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 14 is an explanatory perspective view of the recording apparatus, and FIG. 15 is an explanatory side view of a mechanism of the recording apparatus. This inkjet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 111, a recording head including an inkjet head according to the present invention mounted on the carriage,
A printing mechanism 112 including an ink cartridge for supplying ink to the recording head, etc.
A paper feed cassette (or a paper feed tray) 11 capable of stacking a large number of papers 113 from the front side is provided at a lower portion of 1.
4 can be inserted and removed freely.
After the manual feed tray 115 for manually feeding the paper 13 can be opened, the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in, and a desired image is recorded by the printing mechanism 112. Then, the paper is discharged to a paper discharge tray 116 mounted on the rear side.

【0056】印字機構部112は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド12と従
ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方向
(図15で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキ
ャリッジ123にはイエロー(Y)、シアン(C)、マ
ゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐
出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッ
ド124を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する
方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着し
ている。またキャリッジ123にはヘッド124に各色
のインクを供給するための各インクカートリッジ125
を交換可能に装着している。
The printing mechanism 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 15) with the main guide rod 12 and the sub guide rods 122, which are guide members that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 123 is provided with a plurality of heads 124 each including an inkjet head according to the present invention, which ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The ink ejection ports are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Each ink cartridge 125 for supplying each color ink to the head 124 is provided on the carriage 123.
Is exchangeably mounted.

【0057】インクカートリッジ125は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。
The ink cartridge 125 has an air port that communicates with the atmosphere above, a supply port that supplies ink to the ink jet head below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head by the capillary force is maintained at a slight negative pressure.

【0058】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド124を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する1個のヘッドでもよい。
Although the heads 124 of each color are used here as recording heads, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of each color may be used.

【0059】ここで、キャリッジ123は後方側(用紙
搬送方向下流側)を主ガイドロッド112に摺動自在に
嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッ
ド122に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ123を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ127で回転駆動される駆動プーリ128と従動
プーリ129との間にタイミングベルト130を張装
し、このタイミングベルト130をキャリッジ123に
固定しており、主走査モーター127の正逆回転により
キャリッジ123が往復駆動される。
Here, the carriage 123 is slidably fitted to the main guide rod 112 on the rear side (downstream side in the paper transport direction), and slidably fitted on the front side (upstream side in the paper transport direction) to the slave guide rod 122. It is placed on. In order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between a driving pulley 128 and a driven pulley 129 which are driven to rotate by a main scanning motor 127. , And the carriage 123 is reciprocated by the forward and reverse rotation of the main scanning motor 127.

【0060】一方、給紙カセット114にセットした用
紙113をヘッド124の下方側に搬送するために、給
紙カセット114から用紙113を分離給装する給紙ロ
ーラ131及びフリクションパッド132と、用紙11
3を案内するガイド部材133と、給紙された用紙11
3を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬送
ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ135及
び搬送ローラ134からの用紙113の送り出し角度を
規定する先端コロ136とを設けている。搬送ローラ1
34は副走査モータ137によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, in order to transport the paper 113 set in the paper feed cassette 114 to the lower side of the head 124, a paper feed roller 131 and a friction pad 132 for separating and feeding the paper 113 from the paper feed cassette 114,
Guide member 133 for guiding the sheet 3 and the fed sheet 11
A transport roller 134 that reverses and transports the sheet 3, a transport roller 135 pressed against the peripheral surface of the transport roller 134, and a tip roller 136 that defines an angle at which the paper 113 is sent out from the transport roller 134 are provided. Transport roller 1
The sub-scanning motor 137 is driven to rotate via a gear train.

【0061】そして、キャリッジ113の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ134から送り出された
用紙113を記録ヘッド124の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材139を設けている。こ
の印写受け部材139の用紙搬送方向下流側には、用紙
113を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ141、拍車142を設け、さらに用紙113を排
紙トレイ116に送り出す排紙ローラ143及び拍車1
44と、排紙経路を形成するガイド部材145、146
とを配設している。
A print receiving member 139 is provided as a paper guide member for guiding the paper 113 sent out from the transport roller 134 below the recording head 124 in accordance with the movement range of the carriage 113 in the main scanning direction. I have. On the downstream side of the printing receiving member 139 in the paper transport direction, there are provided a transport roller 141 and a spur 142 that are driven to rotate to transport the paper 113 in the paper discharge direction. Roller 143 and spur 1
44 and guide members 145, 146 forming a paper discharge path
And are arranged.

【0062】記録時には、キャリッジ113を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド124を駆動するこ
とにより、停止している用紙113にインクを吐出して
1行分を記録し、用紙113を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙113の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙113を排紙する。
At the time of recording, by driving the recording head 124 according to the image signal while moving the carriage 113, ink is ejected onto the stopped paper 113 to record one line, and the paper 113 is moved by a predetermined amount. After transport, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the rear end of the sheet 113 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 113 is discharged.

【0063】また、キャリッジ113の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド124の吐出不良
を回復するための回復装置147を配置している。回復
装置147はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ123は印字待機中にはこ
の回復装置147側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド124をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。
A recovery device 147 for recovering the ejection failure of the head 124 is disposed at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 113 in the moving direction. The recovery device 147 has cap means, suction means, and cleaning means. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side during the printing standby, the head 124 is capped by the capping means, and the ejection port is kept in a wet state, thereby preventing ejection failure due to ink drying.
Also, by ejecting ink that is not related to printing during printing or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is kept constant,
Maintain stable discharge performance.

【0064】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド124の吐出口を密封し、チューブを
通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸
い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニ
ング手段により除去され吐出不良が回復される。また、
吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。
When a discharge failure occurs, the discharge port of the head 124 is sealed with a capping means, bubbles are sucked out of the discharge port with ink by a suction means through a tube, and ink, dust, etc. adhering to the discharge port surface are removed. Is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. Also,
The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) provided at a lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0065】なお、上記実施形態においては、本発明を
振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイド
シュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、振
動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジシ
ュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用する
ことができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the ink jet head of the side shooter type in which the diaphragm displacement direction and the ink droplet ejection direction are the same, but the diaphragm displacement direction and the ink droplet ejection direction are orthogonal. The present invention can be similarly applied to an edge shooter type ink jet head.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドは、共通液室がこの共通液室にインク
を供給するインク供給口から離れるに従って断面積が小
さくなる形状である構成としたので、気泡排出性が向上
して、安定したインク滴噴射動作が得られる。
As described above, the ink jet head according to the present invention has a configuration in which the cross-sectional area decreases as the distance from the ink supply port for supplying ink to the common liquid chamber increases. In addition, the bubble discharging property is improved, and a stable ink droplet ejection operation can be obtained.

【0067】ここで、圧力発生手段の少なくとも一部を
設けた基板とインク供給口を設けたインク供給部材とが
嵌合されて共通液室の壁面の少なくとも一部が形成さ
れ、基板が結晶面方位(100)のシリコン基板から形
成されているので、気泡排出性が向上して、安定したイ
ンク滴噴射動作が得られる。
Here, the substrate provided with at least a part of the pressure generating means and the ink supply member provided with the ink supply port are fitted to form at least a part of the wall surface of the common liquid chamber. Since it is formed from the silicon substrate having the azimuth (100), the bubble discharging property is improved, and a stable ink droplet ejection operation can be obtained.

【0068】また、圧力発生手段の少なくとも一部を設
けた基板とインク供給口を設けたインク供給部材とが嵌
合されて共通液室の壁面の少なくとも一部が形成され、
基板が結晶面方位(110)のシリコン基板から形成さ
れているので、気泡排出性が向上して、安定したインク
滴噴射動作が得られる。
Further, the substrate provided with at least a part of the pressure generating means and the ink supply member provided with the ink supply port are fitted to form at least a part of the wall surface of the common liquid chamber.
Since the substrate is formed of a silicon substrate having a crystal plane orientation of (110), the air bubble discharging property is improved, and a stable ink droplet ejection operation can be obtained.

【0069】さらに、基板にはサンドブラスト工法で共
通液室を構成する開口部が形成されていることで、共通
液室の壁面が滑らかになり、一層、気泡排出性が向上す
る。
Further, since the opening forming the common liquid chamber is formed on the substrate by the sandblasting method, the wall surface of the common liquid chamber becomes smooth, and the air bubble discharging property is further improved.

【0070】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして
本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したので、気
泡の残留が低減し、高画質画像を記録できる。
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, since the ink jet head of the present invention is mounted as an ink jet head for ejecting ink droplets, bubbles can be reduced and high quality images can be recorded.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの分解斜視説明図
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the head along a longitudinal direction of a diaphragm.

【図3】同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of the head taken along a nozzle arrangement direction.

【図4】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 4 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the head.

【図5】図4に続く工程を説明する説明図FIG. 5 is an explanatory view illustrating a step following FIG. 4;

【図6】図5に続く工程を説明する説明図FIG. 6 is an explanatory view illustrating a step following FIG. 5;

【図7】図6に続く工程を説明する説明図FIG. 7 is an explanatory view illustrating a step following FIG. 6;

【図8】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの電極基板の平面説明図
FIG. 8 is an explanatory plan view of an electrode substrate of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention.

【図9】図8のA−A線に沿う断面説明図FIG. 9 is an explanatory sectional view taken along line AA of FIG. 8;

【図10】同ヘッドの作用説明に供する平面説明図FIG. 10 is a plan view illustrating the operation of the head.

【図11】本発明の第3実施形態に係るインクジェット
ヘッドの電極基板の開口部の形成工程の説明に供する断
面説明図
FIG. 11 is an explanatory sectional view for explaining a step of forming an opening in an electrode substrate of an inkjet head according to a third embodiment of the present invention;

【図12】同ヘッドの電極基板の平面説明図FIG. 12 is an explanatory plan view of an electrode substrate of the head.

【図13】同ヘッドの作用説明に供する平面説明図FIG. 13 is an explanatory plan view for explaining the operation of the head;

【図14】本発明に係るインクジェット記録装置の機構
部を説明する斜視説明図
FIG. 14 is an explanatory perspective view illustrating a mechanism of the inkjet recording apparatus according to the invention.

【図15】同記録装置の側面説明図FIG. 15 is an explanatory side view of the recording apparatus.

【図16】従来のインクジェットヘッドの平面説明図FIG. 16 is an explanatory plan view of a conventional ink jet head.

【図17】同ヘッドの断面説明図FIG. 17 is an explanatory sectional view of the head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…インクジェットヘッド、2…ヘッドチップ、3…イ
ンク供給部材、11…流路基板、12…電極基板、13
…ノズル板、15…ノズル、16…圧力室、17…流体
抵抗部、18…共通液室、19…開口部、20…振動
板、25…電極、29…開口部、31…接合面、32…
嵌合部、33…インク供給口。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink-jet head, 2 ... Head chip, 3 ... Ink supply member, 11 ... Channel substrate, 12 ... Electrode substrate, 13
... nozzle plate, 15 ... nozzle, 16 ... pressure chamber, 17 ... fluid resistance part, 18 ... common liquid chamber, 19 ... opening, 20 ... vibrating plate, 25 ... electrode, 29 ... opening, 31 ... joining surface, 32 …
Fitting part, 33 ... ink supply port.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF80 AG14 AG55 AG68 AN01 AP02 AP22 AP26 AP34 AP52 AP53 AP54 AP56 AP60 AQ01 AQ02 BA03 BA15  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F-term (reference) 2C057 AF80 AG14 AG55 AG68 AN01 AP02 AP22 AP26 AP34 AP52 AP53 AP54 AP56 AP60 AQ01 AQ02 BA03 BA15

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する圧力室と、この圧力室に流体抵抗部を介し
て連通する共通液室と、前記圧力室内のインクを加圧す
る圧力を発生する圧力発生手段とを備えたインクジェッ
トヘッドにおいて、前記共通液室は、この共通液室にイ
ンクを供給するインク供給口から離れるに従って断面積
が小さくなる形状であることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
A nozzle for discharging ink droplets, a pressure chamber communicating with the nozzle, a common liquid chamber communicating with the pressure chamber via a fluid resistance portion, and a pressure for pressurizing the ink in the pressure chamber. Wherein the common liquid chamber has a cross-sectional area that decreases with distance from an ink supply port that supplies ink to the common liquid chamber.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記圧力発生手段の少なくとも一部を設けた
基板と前記インク供給口を設けたインク供給部材とが嵌
合されて前記共通液室の壁面の少なくとも一部が形成さ
れ、前記基板が結晶面方位(100)のシリコン基板か
ら形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein a substrate provided with at least a part of said pressure generating means and an ink supply member provided with said ink supply port are fitted to each other to form a wall surface of said common liquid chamber. Wherein the substrate is formed from a silicon substrate having a crystal plane orientation of (100).
【請求項3】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記圧力発生手段の少なくとも一部を設けた
基板と前記インク供給口を設けたインク供給部材とが嵌
合されて前記共通液室の壁面の少なくとも一部が形成さ
れ、前記基板が結晶面方位(110)のシリコン基板か
ら形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein a substrate provided with at least a part of said pressure generating means and an ink supply member provided with said ink supply port are fitted to each other to form a wall surface of said common liquid chamber. Wherein the substrate is formed from a silicon substrate having a crystal plane orientation of (110).
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記基板にはサンドブラス
ト工法で前記共通液室を構成する開口部が形成されてい
ることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the substrate has an opening that forms the common liquid chamber formed by a sand blast method.
【請求項5】 インク滴を吐出させて画像を記録するイ
ンクジェット記録装置において、前記請求項1乃至4の
いずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載している
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. An ink jet recording apparatus for recording an image by ejecting ink droplets, wherein the ink jet head according to claim 1 is mounted.
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