JPH03124449A - 液体噴射ヘッド - Google Patents
液体噴射ヘッドInfo
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- JPH03124449A JPH03124449A JP26425889A JP26425889A JPH03124449A JP H03124449 A JPH03124449 A JP H03124449A JP 26425889 A JP26425889 A JP 26425889A JP 26425889 A JP26425889 A JP 26425889A JP H03124449 A JPH03124449 A JP H03124449A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はインクジェットプリンタ等に用いられる液体噴
射ヘッド、特に圧電素子を用いた液体噴射ヘッドに関す
る。
射ヘッド、特に圧電素子を用いた液体噴射ヘッドに関す
る。
［従来の技術］
従来のインクジェットプリンタにおける液体噴射ヘッド
は、小林正人他（画像電子学会誌１２巻４号ｐｐ、２７
７〜２８４．１９８３）等に示されるごとく、基板と該
基板に対向して設ける可動板により形成されていた。ま
た特公昭６０−８９５３に示されるごとく、自由端を有
する棒の曲げ振動を利用した液体噴射ヘッドも存在する
。
は、小林正人他（画像電子学会誌１２巻４号ｐｐ、２７
７〜２８４．１９８３）等に示されるごとく、基板と該
基板に対向して設ける可動板により形成されていた。ま
た特公昭６０−８９５３に示されるごとく、自由端を有
する棒の曲げ振動を利用した液体噴射ヘッドも存在する
。
［発明が解決しようとする課題］
従来の、基板と可動板により成る液体噴射ヘッドにおい
ては、該可動板に圧電素子を貼り付けていたため、該圧
電素子を微細化することが困難であり、このため液体噴
射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長尺
に形成するマルチノズル化が困難であった。また特公昭
６０−８９５３に示される、自由端を有する棒の曲げ振
動を利用した液体噴射ヘッドも、櫛状に製作した棒を取
り付ける構造であるため、棒の製作やノズルとの位置合
わせ等の問題があり、このため液体噴射を行うノズルの
高密度化や、ノズルをライン状に長尺に形成するマルチ
ノズル化が困難であった。また、いずれの液体噴射ヘッ
ドにおいても組立が煩雑であるため、該液体噴射ヘッド
は高価なものとなっていた。
ては、該可動板に圧電素子を貼り付けていたため、該圧
電素子を微細化することが困難であり、このため液体噴
射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長尺
に形成するマルチノズル化が困難であった。また特公昭
６０−８９５３に示される、自由端を有する棒の曲げ振
動を利用した液体噴射ヘッドも、櫛状に製作した棒を取
り付ける構造であるため、棒の製作やノズルとの位置合
わせ等の問題があり、このため液体噴射を行うノズルの
高密度化や、ノズルをライン状に長尺に形成するマルチ
ノズル化が困難であった。また、いずれの液体噴射ヘッ
ドにおいても組立が煩雑であるため、該液体噴射ヘッド
は高価なものとなっていた。
本発明は以上の課題を解決するもので、その目的とする
ところは、ノズルの高密度化やマルチノズル化が容易で
あり、更に安価に形成できる液体噴射ヘッドを実現する
ことにある。
ところは、ノズルの高密度化やマルチノズル化が容易で
あり、更に安価に形成できる液体噴射ヘッドを実現する
ことにある。
［課題を解決するための手段］
以上述べた課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッ
ドは、 （１）基板表面に設けた液体噴射孔、該液体噴射孔に接
続し基板の断面方向に伸びたノズル、該ノズルに接続し
た圧力室、該圧力室上に張った片持ち梁、核用持ち梁上
に設けた圧電膜による圧電素子より成ること （２）前記基板材として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたこと （３）前記片持ち梁が前記基板材をパターニングするこ
とにより形成されること を特徴とする。
ドは、 （１）基板表面に設けた液体噴射孔、該液体噴射孔に接
続し基板の断面方向に伸びたノズル、該ノズルに接続し
た圧力室、該圧力室上に張った片持ち梁、核用持ち梁上
に設けた圧電膜による圧電素子より成ること （２）前記基板材として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたこと （３）前記片持ち梁が前記基板材をパターニングするこ
とにより形成されること を特徴とする。
［実施例］
第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図である。同図
において、１０１は基板、１０２及び１０３は液体が通
過するノズル、１０４及び１０５は液体に圧力を印加す
る圧力室、１０６及び１０７はそれぞれ圧力室１０４及
び１０５上に張った片持ち梁、１０８及び１０９はそれ
ぞれ片持ち梁１０６及び１０７上に設けた圧電膜による
圧電素子、１１０は液体噴射孔、１１１は圧電素子の下
電極、１１２は圧電膜、１１３は圧電素子の上電極であ
り、１１１乃至１１３で圧電素子が形成される。１１４
は液体噴射ヘッドの周囲を囲む枠、１１５は枠１１４に
より囲まれた領域であり、液体貯蔵室となる。
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図である。同図
において、１０１は基板、１０２及び１０３は液体が通
過するノズル、１０４及び１０５は液体に圧力を印加す
る圧力室、１０６及び１０７はそれぞれ圧力室１０４及
び１０５上に張った片持ち梁、１０８及び１０９はそれ
ぞれ片持ち梁１０６及び１０７上に設けた圧電膜による
圧電素子、１１０は液体噴射孔、１１１は圧電素子の下
電極、１１２は圧電膜、１１３は圧電素子の上電極であ
り、１１１乃至１１３で圧電素子が形成される。１１４
は液体噴射ヘッドの周囲を囲む枠、１１５は枠１１４に
より囲まれた領域であり、液体貯蔵室となる。
同図（ｂ）をもとに本実施例の液体噴射ヘッドの製造方
法の一例を示す、まず、基板１０１を加工し、ノズル１
０２及び圧力室１０４を形成する。
法の一例を示す、まず、基板１０１を加工し、ノズル１
０２及び圧力室１０４を形成する。
基板１０１にガラスを用いた場合は、エツチングもしく
はレーザ加工等の手段によりノズル１０２や圧力室１０
４を形成すればよい０次に片持ち梁１０６を形成するが
、これは基板１０１に薄板ガラス等の材料を接着もしく
は圧着等の手段で乗せ、パターニングを行えばよい。そ
して、下電極１１１、圧電膜１１２、上電極１１３と形
成して行けばよい。圧電膜１１２にはＰＺＴ等の圧電材
料、上下電極１１１及び１１３にはＰｔ、Ｎｉ等の金属
材料をスパッタ法等により形成し用いればよい。
はレーザ加工等の手段によりノズル１０２や圧力室１０
４を形成すればよい０次に片持ち梁１０６を形成するが
、これは基板１０１に薄板ガラス等の材料を接着もしく
は圧着等の手段で乗せ、パターニングを行えばよい。そ
して、下電極１１１、圧電膜１１２、上電極１１３と形
成して行けばよい。圧電膜１１２にはＰＺＴ等の圧電材
料、上下電極１１１及び１１３にはＰｔ、Ｎｉ等の金属
材料をスパッタ法等により形成し用いればよい。
この様な片持ち梁の構造を形成する方法は以上の方法に
限定されるわけでなく、例えば圧電素子を形成した後に
片持ち梁を形成したり、また圧力室等を形成した後にそ
の凹部を゛樹脂等で充填し、片持ち梁材を膜で形成し、
前記樹脂を取り除くことにより片持ち梁を形成してもよ
い。そして、液体噴射ヘッドの周囲を囲む枠１１４を任
意の材料、形状で形成し、液体貯蔵室１１５を形成する
。
限定されるわけでなく、例えば圧電素子を形成した後に
片持ち梁を形成したり、また圧力室等を形成した後にそ
の凹部を゛樹脂等で充填し、片持ち梁材を膜で形成し、
前記樹脂を取り除くことにより片持ち梁を形成してもよ
い。そして、液体噴射ヘッドの周囲を囲む枠１１４を任
意の材料、形状で形成し、液体貯蔵室１１５を形成する
。
以上のごとく形成した液体噴射ヘッドの動作の一例を示
すと、以下のごとくなる。液体貯蔵室１１５及び圧力室
１０４及びノズル１０２に液体が満たされているものと
する。圧電素子の上下電極１１３及び１１１間に電圧を
印加すると、１１１乃至１１３により構成される圧電素
子及び片持ち梁１０６が歪む。すると圧力室１０４中の
液体に圧力が印加され、ノズル１０２を介して液体は液
体噴射孔１１０より噴射される。次に圧電素子の上下電
極１１３及び１１１間の電圧印加をやめると、１１１乃
至１１３により構成される圧電素子及び片持ち梁１０６
の歪は元に戻り、圧力室１゜４中の液体は減圧され、１
０４中には液体貯蔵室１１５より液体が供給される。
すと、以下のごとくなる。液体貯蔵室１１５及び圧力室
１０４及びノズル１０２に液体が満たされているものと
する。圧電素子の上下電極１１３及び１１１間に電圧を
印加すると、１１１乃至１１３により構成される圧電素
子及び片持ち梁１０６が歪む。すると圧力室１０４中の
液体に圧力が印加され、ノズル１０２を介して液体は液
体噴射孔１１０より噴射される。次に圧電素子の上下電
極１１３及び１１１間の電圧印加をやめると、１１１乃
至１１３により構成される圧電素子及び片持ち梁１０６
の歪は元に戻り、圧力室１゜４中の液体は減圧され、１
０４中には液体貯蔵室１１５より液体が供給される。
以上のごとき液体噴射ヘッドは、圧力室１０４、片持ち
梁１０６、圧電素子１１１乃至１１３等をフォトリソグ
ラフィー技術を用いて形成できるため、精度良くかつ微
細に形成できる。特に、この様な構造の液体噴射ヘッド
における液体噴射特性を大きく支配する、圧力室１０４
の深さ、片持ち梁１０６や圧電素子を構成する１１１乃
至１１３の厚み等も容易に制御できる。このため、液体
噴射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長
尺に形成するマルチノズル化が容易となり、１０ｄｏｔ
／ｍｍの解像度で５ｃｍの長さを持つライン液体噴射ヘ
ッドが形成できた。また、本発明の構成をとることによ
り１００ｄｏｔ／ｍｍ程度までの高解像度化も可能であ
る。また、本発明の液体噴射ヘッドは、前述のごとくほ
とんどの工程をフォトリソグラフィー技術を用いて形成
できるため、その組立に要する工程が大いに軽減され、
このため安価なものとなる。
梁１０６、圧電素子１１１乃至１１３等をフォトリソグ
ラフィー技術を用いて形成できるため、精度良くかつ微
細に形成できる。特に、この様な構造の液体噴射ヘッド
における液体噴射特性を大きく支配する、圧力室１０４
の深さ、片持ち梁１０６や圧電素子を構成する１１１乃
至１１３の厚み等も容易に制御できる。このため、液体
噴射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長
尺に形成するマルチノズル化が容易となり、１０ｄｏｔ
／ｍｍの解像度で５ｃｍの長さを持つライン液体噴射ヘ
ッドが形成できた。また、本発明の構成をとることによ
り１００ｄｏｔ／ｍｍ程度までの高解像度化も可能であ
る。また、本発明の液体噴射ヘッドは、前述のごとくほ
とんどの工程をフォトリソグラフィー技術を用いて形成
できるため、その組立に要する工程が大いに軽減され、
このため安価なものとなる。
第２図に、本発明の実施例における、圧電素子の下電極
が片持ち梁になっている液体噴射ヘッドの断面図を示す
。同図において、第１図と同一の記号は第１図と同一の
ものを表す。２０１は圧電素子の下電極であり、これが
片持ち梁となっている。この様な構造の液体噴射ヘッド
の製造方法の一例を示すと、まず、第１図実施例に示す
ごとき方法で基板１０１を加工する。そして、圧電素子
の下電極となる金属板、例えばｐｔ板を加工済みの基板
１０１上に接着する。これをパターニングした後、圧電
膜１１２、上電極１１３と形成して行けばよい。この様
な構造の形成方法は以上の方法に限定されることなく、
例えば前述のごとく、圧電素子を形成した後に片持ち梁
を形成したり、また、圧力室等を形成した後にその四部
を樹脂等で充填し、金属膜を形成し片持ち梁とし、前期
樹脂を取り除くことにより形成してもよい。本実施例の
ごとき構造とすることにより、第１図における片持ち梁
１０６が不用となり、液体噴射ヘッドの更なる低価格化
が実現される。
が片持ち梁になっている液体噴射ヘッドの断面図を示す
。同図において、第１図と同一の記号は第１図と同一の
ものを表す。２０１は圧電素子の下電極であり、これが
片持ち梁となっている。この様な構造の液体噴射ヘッド
の製造方法の一例を示すと、まず、第１図実施例に示す
ごとき方法で基板１０１を加工する。そして、圧電素子
の下電極となる金属板、例えばｐｔ板を加工済みの基板
１０１上に接着する。これをパターニングした後、圧電
膜１１２、上電極１１３と形成して行けばよい。この様
な構造の形成方法は以上の方法に限定されることなく、
例えば前述のごとく、圧電素子を形成した後に片持ち梁
を形成したり、また、圧力室等を形成した後にその四部
を樹脂等で充填し、金属膜を形成し片持ち梁とし、前期
樹脂を取り除くことにより形成してもよい。本実施例の
ごとき構造とすることにより、第１図における片持ち梁
１０６が不用となり、液体噴射ヘッドの更なる低価格化
が実現される。
第３図に、本発明の実施例における、基板材に珪素ウェ
ハを用い、片持ち梁をこれをパターニングすることによ
り形成した液体噴射ヘッドの断面図を示す。同図におい
て、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す、
３０１はＢを高温度にドーピングしたＳｉ層であり、こ
れが圧電素子の下電極兼片持ち梁となっている。珪素基
板１０１の加工方法の一例は、まずノズル１０２を形成
しておき、奥仕雅則ら（材料別冊箱３８巻筒４２５号ｐ
ｐ、、８９〜９９）に示されるごとく、片持ち梁を作成
したい部分に高温度のＢを拡散させ、これをエチレンジ
アミン、ピロカテコール、水の混合液により選択エツチ
ングすればよい、高温度にＢを拡散させたＳｉ層３０１
による片持ち梁はそのまま圧電素子の下電極となるため
、３０１上に圧電膜１１２、電極１１３と形成して行け
ばよい。この様にして形成する一液体噴射ヘッドは、圧
力室１０４と片持ち梁を同時に形成−できるため、その
製造工程数が第２図に示す実施例の液体噴射ヘッドより
も更に低減され、低価格化が実現される。また、珪素基
板を用いた液体噴射ヘッドは以上の構造に限定されるこ
となく、例えば、珪素酸化膜や珪素窒化膜を片持ち梁に
用いるような構造でもよい。
ハを用い、片持ち梁をこれをパターニングすることによ
り形成した液体噴射ヘッドの断面図を示す。同図におい
て、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す、
３０１はＢを高温度にドーピングしたＳｉ層であり、こ
れが圧電素子の下電極兼片持ち梁となっている。珪素基
板１０１の加工方法の一例は、まずノズル１０２を形成
しておき、奥仕雅則ら（材料別冊箱３８巻筒４２５号ｐ
ｐ、、８９〜９９）に示されるごとく、片持ち梁を作成
したい部分に高温度のＢを拡散させ、これをエチレンジ
アミン、ピロカテコール、水の混合液により選択エツチ
ングすればよい、高温度にＢを拡散させたＳｉ層３０１
による片持ち梁はそのまま圧電素子の下電極となるため
、３０１上に圧電膜１１２、電極１１３と形成して行け
ばよい。この様にして形成する一液体噴射ヘッドは、圧
力室１０４と片持ち梁を同時に形成−できるため、その
製造工程数が第２図に示す実施例の液体噴射ヘッドより
も更に低減され、低価格化が実現される。また、珪素基
板を用いた液体噴射ヘッドは以上の構造に限定されるこ
となく、例えば、珪素酸化膜や珪素窒化膜を片持ち梁に
用いるような構造でもよい。
第４図に、本発明の実施例における、圧力室を全ノズル
共通にした液体噴射ヘッドの平面図を示す。同図におい
て、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す。
共通にした液体噴射ヘッドの平面図を示す。同図におい
て、第１図と同一の記号は第１図と同一のものを表す。
４０１は全ノズル共通の圧力室である。この様な構成と
した場合、ノズル１０２．１０３間の圧力室側壁が不用
となるため、ノズル間隔を短くすることができ、更に高
解像度の液体噴射ヘッドが実現される。
した場合、ノズル１０２．１０３間の圧力室側壁が不用
となるため、ノズル間隔を短くすることができ、更に高
解像度の液体噴射ヘッドが実現される。
なお、本発明の液体噴射ヘッドは以上述べた実施例のみ
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジェットプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイプライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジェットプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイプライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。
［発明の効果コ
以上述べたごとく本発明を用いることにより、フォトリ
ソグラフィー技術を用いて圧力室、片持ち梁、圧電素子
が連続形成できるため、ノズルの高密度化やマルチノズ
ル化が容易な液体噴射ヘツドが実現される。また同時に
、煩雑な組立工程が不用となったため、安価な液体噴射
ヘッドが実現される。特に、珪素基板を用い、これをパ
ターニングすることにより片持ち梁を形成した液体噴射
ヘッドは、製造工程数が特に少なく、安価なものとなる
。
ソグラフィー技術を用いて圧力室、片持ち梁、圧電素子
が連続形成できるため、ノズルの高密度化やマルチノズ
ル化が容易な液体噴射ヘツドが実現される。また同時に
、煩雑な組立工程が不用となったため、安価な液体噴射
ヘッドが実現される。特に、珪素基板を用い、これをパ
ターニングすることにより片持ち梁を形成した液体噴射
ヘッドは、製造工程数が特に少なく、安価なものとなる
。
第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図。 第２図は、本発明の実施例における、圧電素子の下電極
が片持ち梁になっている液体噴射ヘッドの断面図。 第３図は、本発明の実施例における、基板材に珪素ウェ
ハを用い、片持ち梁をこれをパターニングすることによ
り形成した液体噴射ヘッドの断面図。 第４図は、本発明の実施例における、圧力室を全ノズル
共通にした液体噴射ヘッドの平面図。 ０１ １０２゜ １０４゜ １０６゜ １０８゜ １０ ・・・基板 １０３・・・ノズル １０５・・・圧力室 １０７・・・月１寺ち梁 １０９・・・圧電素子 ・・・温体噴射孔 １１１・・・下電極 １１２・・・圧電膜 １１３・・・下電極 １１４・・・枠 １１５・・・温体貯蔵室 第１ 図 １・・・基板 ２．１０３・・・ノズル ４．１０５・・・圧力室 ６．１０７・・・片持ち梁 ８．１０９・・・圧電素子 ０・・・液体噴射孔 １・・・下電極 ２・・・圧電膜 ３・・・上電極 ４・・・枠 ５・・・液体貯蔵室
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図。 第２図は、本発明の実施例における、圧電素子の下電極
が片持ち梁になっている液体噴射ヘッドの断面図。 第３図は、本発明の実施例における、基板材に珪素ウェ
ハを用い、片持ち梁をこれをパターニングすることによ
り形成した液体噴射ヘッドの断面図。 第４図は、本発明の実施例における、圧力室を全ノズル
共通にした液体噴射ヘッドの平面図。 ０１ １０２゜ １０４゜ １０６゜ １０８゜ １０ ・・・基板 １０３・・・ノズル １０５・・・圧力室 １０７・・・月１寺ち梁 １０９・・・圧電素子 ・・・温体噴射孔 １１１・・・下電極 １１２・・・圧電膜 １１３・・・下電極 １１４・・・枠 １１５・・・温体貯蔵室 第１ 図 １・・・基板 ２．１０３・・・ノズル ４．１０５・・・圧力室 ６．１０７・・・片持ち梁 ８．１０９・・・圧電素子 ０・・・液体噴射孔 １・・・下電極 ２・・・圧電膜 ３・・・上電極 ４・・・枠 ５・・・液体貯蔵室
Claims (3)
- （１）基板表面に設けた液体噴射孔、該液体噴射孔に接
続し基板の断面方向に伸びたノズル、該ノズルに接続し
た圧力室、該圧力室上に張った片持ち梁、該片持ち梁上
に設けた圧電膜による圧電素子より成ることを特徴とす
る、液体噴射ヘッド。 - （２）前記基板材として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたことを特徴とする、請求項１記載の液体噴射ヘッ
ド。 - （３）前記片持ち梁が前記基板材をパターニングするこ
とにより形成されることを特徴とする、請求項１記載の
液体噴射ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26425889A JPH03124449A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26425889A JPH03124449A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124449A true JPH03124449A (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=17400679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26425889A Pending JPH03124449A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03124449A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7922300B2 (en) | 2004-09-24 | 2011-04-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejecting apparatus, method for manufacturing liquid ejecting apparatus, and ink-jet printer |
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-
1989
- 1989-10-11 JP JP26425889A patent/JPH03124449A/ja active Pending
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