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JPH091795A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

Info

Publication number
JPH091795A
JPH091795A JP14893395A JP14893395A JPH091795A JP H091795 A JPH091795 A JP H091795A JP 14893395 A JP14893395 A JP 14893395A JP 14893395 A JP14893395 A JP 14893395A JP H091795 A JPH091795 A JP H091795A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
substrate
buckling
pressure generating
generating means
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
JP14893395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Inui
哲也 乾
Koji Matoba
宏次 的場
Susumu Hirata
進 平田
Yorishige Ishii
頼成 石井
Shingo Abe
新吾 阿部
Masaharu Kimura
正治 木村
Masaru Horinaka
大 堀中
Yutaka Onda
裕 恩田
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP14893395A priority Critical patent/JPH091795A/en
Publication of JPH091795A publication Critical patent/JPH091795A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14346Ejection by pressure produced by thermal deformation of ink chamber, e.g. buckling

Landscapes

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

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内部に満たされたイン
ク液に圧力を加え、内部から外部へインクを吐出させて
記録を行うインクジェットヘッド及びその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head for recording by applying pressure to an ink liquid filled inside to eject ink from the inside to a recording method.

【0002】[0002]

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

【0003】[0003]

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

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

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

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のインクジェットヘッドでは、基板上にインクを
吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、該
圧力発生手段に対向する位置にノズルを有するノズルプ
レートと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前
記圧力発生手段は、中央部が両端部に比べて幅が狭く形
成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆
動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記駆
動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラム
と、により形成されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, in an ink jet head of the present invention, pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink onto a substrate and a nozzle at a position facing the pressure generating means are provided. And a nozzle plate having a nozzle plate having a pressure generating means, wherein the pressure generating means has a central portion formed to be narrower in width than both end portions, and causes a buckling deformation due to thermal expansion, and both end portions of the driving body. It is characterized in that it is formed by a heater layer provided under the portion and a diaphragm formed under the driver and the heater layer.

【0007】また、基板上にインクを吐出させるための
圧力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対
向する位置にノズルを有するノズルプレートと、を備え
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段
は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成さ
れ、中央部が両端部に比べて幅が狭い構造をもち、熱膨
張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端部
の下部に設けられたヒーター層と、により形成されるこ
とを特徴とする。
Further, in an ink jet head provided with a pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink on a substrate, and a nozzle plate having a nozzle at a position facing the pressure generating means, the pressure generating means Is a diaphragm, a drive member formed in a lower portion of the diaphragm, having a central portion having a narrower width than both end portions, and a buckling deformation caused by thermal expansion. And a formed heater layer.

【0008】また、基板上にインクを吐出させるための
圧力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対
向する位置にノズルを有するノズルプレートと、を備え
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生手段
は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下部に形成さ
れ、中央部が両端部に比べて厚さが薄い構造をもち、熱
膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該駆動体の両端
部の下部に設けられたヒーター層と、により形成される
ことを特徴とする。
Further, in an ink jet head provided with a pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink onto the substrate, and a nozzle plate having a nozzle at a position facing the pressure generating means, the pressure generating means is provided. Is a diaphragm, a drive member that is formed in the lower portion of the diaphragm, has a central portion that is thinner than both end portions, and causes buckling deformation due to thermal expansion, and a lower portion of both end portions of the drive member. And a heater layer provided.

【0009】[0009]

【作用】本願のインクジェットヘッドでは、駆動体の中
央部の幅を狭くした構造により中央部に比べてその両端
部は座屈しにくくなり、中央部のみ座屈する。そしてヒ
ーター層を駆動体の両端部にのみ形成したため、ヒータ
ー層と基板との距離は動作中でも一定に保つことがで
き、放熱効果がよくなる。
In the ink jet head of the present application, the structure in which the width of the central portion of the driving body is narrowed makes it less likely that both ends thereof will buckle, and only the central portion will buckle. Since the heater layer is formed only on both ends of the driving body, the distance between the heater layer and the substrate can be kept constant even during operation, and the heat dissipation effect is improved.

【0010】また、駆動体の表面をダイヤフラムで覆う
構造とした場合には、中央部の幅を狭くして中央部にの
み変形を生じさせ、ヒーター層と基板との距離を一定に
保つことができると同時に、ダイアフラム表面の温度上
昇を押さえることができる。
Further, when the surface of the driving body is covered with the diaphragm, the width of the central portion is narrowed so that only the central portion is deformed so that the distance between the heater layer and the substrate can be kept constant. At the same time, the temperature rise on the surface of the diaphragm can be suppressed.

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

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

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

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

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

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

【0017】本実施例で特徴的であるのは、座屈体6の
形状を中央部のみ幅を狭くし、かつヒーター層4を座屈
体6の幅の広い根本部分及び固着部分にのみ形成したこ
とにある。
The feature of this embodiment is that the shape of the buckling body 6 is narrowed only in the central portion, and the heater layer 4 is formed only in the wide root portion and the fixed portion of the buckling body 6. There is something I did.

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

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

【0020】基板13には裏面貫通孔20が形成されて
いる。また、座屈体17とダイヤフラム18、及び基板
13と第1絶縁層14との間にはギャップ21、22が
それぞれ形成されている。座屈体17とダイアフラム1
8は中央の連結部分25で結合されている。
A back surface through hole 20 is formed in the substrate 13. Further, gaps 21 and 22 are formed between the buckling body 17 and the diaphragm 18, and between the substrate 13 and the first insulating layer 14, respectively. Buckling body 17 and diaphragm 1
8 are connected by a central connecting portion 25.

【0021】図3(b)はヘッドの平面図である。座屈
体17の固着部分17aは基板13に固着されている
が、根本部分17b、中央部分17cはギャップ22に
より基板13から離れた状態にある。また座屈体17の
中央部分17cは根本部分17a、固着部分17bより
幅が狭く形成されている。ヒーター層15は座屈体17
の固着部分17aから根本部分17bにかけてのみ形成
され、中央部分17cには形成されていない。
FIG. 3B is a plan view of the head. The fixed portion 17a of the buckling body 17 is fixed to the substrate 13, but the root portion 17b and the central portion 17c are separated from the substrate 13 by the gap 22. Further, the central portion 17c of the buckling body 17 is formed to be narrower than the root portion 17a and the fixed portion 17b. The heater layer 15 is a buckling member 17
Is formed only from the fixed portion 17a to the root portion 17b, and is not formed in the central portion 17c.

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

【0023】本実施例で特徴的であるのは、座屈体17
の形状を中央部分17cのみ幅を狭く形成し、かつヒー
ター層15を座屈体17の幅の広い根本部分17b及び
固着部分17aにのみに形成し、さらに座屈体17を全
面覆うようにダイアフラム18を配置したことにある。
The characteristic feature of this embodiment is that the buckling member 17 is used.
Is formed in a narrow width only in the central portion 17c, and the heater layer 15 is formed only in the wide root portion 17b and the fixed portion 17a of the buckling body 17, and the diaphragm is formed so as to cover the entire buckling body 17. 18 is placed.

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

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

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

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

【0028】次に、本発明によるインクジェットヘッド
の製造方法を図6を用いて説明する。まず図6(a)の
ごとくシリコン単結晶基板38の両面に熱酸化膜39を
形成する。続いて図6(b)のごとく裏面にパターニン
グをおこなって、裏面供給口の形状40に相当する部分
だけ熱酸化膜を除去する。そして図6(c)のごとく基
板をKOHを主成分とするエッチング液に浸積して異方
性エッチングを行い、裏面供給口41を形成する。ただ
しこの時点では、裏面供給口は基板38を貫通せず、途
中でエッチングを停止して基板38の表面に穴があかな
いようにする。
Next, a method of manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 6A, thermal oxide films 39 are formed on both surfaces of the silicon single crystal substrate 38. Subsequently, as shown in FIG. 6B, patterning is performed on the back surface to remove the thermal oxide film only in the portion corresponding to the shape 40 of the back surface supply port. Then, as shown in FIG. 6C, the substrate is immersed in an etching solution containing KOH as a main component for anisotropic etching to form a back surface supply port 41. However, at this time, the back surface supply port does not penetrate the substrate 38, and etching is stopped midway so that there is no hole on the surface of the substrate 38.

【0029】次に図6(d)のごとく表面に犠牲層42
の形成を行う。犠牲層の材料としてはAl、Znやフォ
トレジストを用いることができる。この犠牲層は、次に
形成するダイアフラムの円周方向に段差をつけるために
設けるが、必ずしも必要ではなく省略してもよい。次に
図6(e)のごとく表面に金属ダイアフラム層43を形
成する。ダイアフラムの材料としてはニッケル、銅、コ
バルトあるいはこれらの合金を用い、電気メッキで形成
することができる。続いて図6(f)のごとく表面に犠
牲層44を形成しパターニングする。犠牲層の材料とし
てはAl、Zn、フォトレジストなどを用いることが可
能である。犠牲層の中央部分には犠牲層を設けない部分
を設ける。次に図6(g)のごとく絶縁層で挟まれたヒ
ーター層45を設け、その上に図6(h)のごとく座屈
体層46を設ける。座屈体は、ニッケル、銅、コバルト
もしくはこれらの合金を用いて電気メッキで形成するこ
とができる。座屈体層を形成するときには、メッキを行
わない部分にレジストパターンを設けてメッキ層が積層
しないようにし、所望のパターンに座屈体層を形成する
ことが可能である。このとき、平面的な形状としては図
1に示したように、根本部分を中央部より広く形成す
る。また、図6(g)で形成するヒーター層は、この座
屈体の根本部分及び固着部分の下部にのみ位置するよう
に形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, the sacrificial layer 42 is formed on the surface.
Is formed. As the material of the sacrificial layer, Al, Zn or photoresist can be used. This sacrificial layer is provided to form a step in the circumferential direction of the diaphragm formed next, but it is not always necessary and may be omitted. Next, as shown in FIG. 6E, a metal diaphragm layer 43 is formed on the surface. As the material of the diaphragm, nickel, copper, cobalt or an alloy thereof can be used and can be formed by electroplating. Subsequently, as shown in FIG. 6F, a sacrificial layer 44 is formed on the surface and patterned. As the material of the sacrificial layer, Al, Zn, photoresist or the like can be used. A portion where the sacrificial layer is not provided is provided in the central portion of the sacrificial layer. Next, a heater layer 45 sandwiched between insulating layers is provided as shown in FIG. 6 (g), and a buckling body layer 46 is provided thereon as shown in FIG. 6 (h). The buckling body can be formed by electroplating using nickel, copper, cobalt or an alloy thereof. When forming the buckling body layer, it is possible to form a buckling body layer in a desired pattern by providing a resist pattern in a portion where plating is not performed so that the plating layers are not laminated. At this time, as a planar shape, as shown in FIG. 1, the root portion is formed wider than the central portion. In addition, the heater layer formed in FIG. 6G is formed so as to be located only under the root portion and the fixed portion of the buckling body.

【0030】続いて図6(i)のごとくKOHを主成分
とするエッチング液に基板全体を浸積し、異方性エッチ
ングにより裏面供給口を設ける。このとき異方性エッチ
ングにより裏面供給口が形成され、かつ熱酸化膜はKO
Hにエッチングされにくいので、最初にシリコン基板上
に設けた熱酸化膜により異方性エッチングが停止する。
次に図6(j)のごとく裏面供給口にむき出しになった
熱酸化膜をエッチングで除去する。エッチング方法とし
ては、フッ酸もしくはフッ酸を含む緩衝溶液、あるいは
CF4ガスなどを用いたドライエッチングにより行うこ
とが可能である。続いて図6(k)のごとくエッチング
により犠牲層を除去する。座屈体とダイアフラムの間の
犠牲層は、座屈体側面からエッチング液が侵入すること
によりエッチングされる。最後に図6(l)のごとくオ
リフィスプレート47を接着し、インクジェットヘッド
を作製する。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (i), the entire substrate is immersed in an etching solution containing KOH as a main component, and a back surface supply port is provided by anisotropic etching. At this time, the back surface supply port is formed by anisotropic etching, and the thermal oxide film is KO.
Since it is hard to be etched by H, anisotropic etching is stopped by the thermal oxide film firstly provided on the silicon substrate.
Next, as shown in FIG. 6J, the thermal oxide film exposed at the back surface supply port is removed by etching. As an etching method, hydrofluoric acid, a buffer solution containing hydrofluoric acid, or dry etching using CF 4 gas or the like can be performed. Then, the sacrifice layer is removed by etching as shown in FIG. The sacrificial layer between the buckling body and the diaphragm is etched when the etching solution enters from the side surface of the buckling body. Finally, as shown in FIG. 6 (l), the orifice plate 47 is adhered to produce an inkjet head.

【0031】[0031]

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

【0032】また、第1の実施例では、ダイアフラム2
の裏側の裏面供給口8には必ずしも液体を満たす必要が
ない。これはヒーター層4からの放熱は、ギャップ9を
経て基板1へと行われるので、ダイアフラムの中央部分
を介して放熱を行う必要がなく、ダイアフラム2の裏側
に熱伝導率の低い空気層があっても差し支えないためで
ある。この点は素子の動作として大きな利点となる。な
ぜなら、裏面に液体(たとえばインク)が充填されてい
ると、ダイアフラム2の動きと一緒に裏面のインクも同
時に動かされてしまい、このことは素子の可動部重量を
増大させ、素子の応答周波数を低下させる原因となるか
らである。しかし本実施例のように裏面が空気層である
と、その質量は同体積のインクに比べて無視できるほど
小さく、可動部重量を減少させることができるので、応
答周波数を改善し、応答速度の良好な素子を得ることが
できる。
Further, in the first embodiment, the diaphragm 2
It is not always necessary to fill the back surface supply port 8 on the back side with the liquid. Since the heat radiation from the heater layer 4 is conducted to the substrate 1 through the gap 9, it is not necessary to perform the heat radiation through the central portion of the diaphragm, and there is an air layer having a low thermal conductivity on the back side of the diaphragm 2. This is because it does not matter. This is a great advantage for the operation of the device. This is because when the back surface is filled with a liquid (for example, ink), the ink on the back surface is moved at the same time as the movement of the diaphragm 2, which increases the weight of the movable portion of the element and increases the response frequency of the element. This is the cause of the decrease. However, when the back surface is an air layer as in this embodiment, its mass is so small that it can be ignored as compared with ink of the same volume, and the weight of the movable part can be reduced, so that the response frequency is improved and the response speed is improved. A good element can be obtained.

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

【0034】第3の実施例によれば、ヒーター28と基
板26との距離が変わらず、放熱の効果が妨げられない
こと、及びダイアフラム31が座屈体30を覆っている
ので、ヒーター28の熱がインク室に伝わりにくく、イ
ンク室中のインクを変質させることが少ないことは実施
例1、2と同様である。さらに実施例3では、座屈体3
0の中央部の厚さを薄くして、中央部に働く力を大きく
し、座屈を起こり易くしたので、実施例1、2に比べて
素子の幅を狭く作ることが可能である。このため素子の
間隔を小さくすることができ、素子を密に並べて解像度
の高いヘッドを構成することが可能となる。
According to the third embodiment, the distance between the heater 28 and the substrate 26 does not change, the effect of heat radiation is not hindered, and the diaphragm 31 covers the buckling member 30, so that the heater 28 As in Examples 1 and 2, the heat is less likely to be transferred to the ink chamber and the quality of the ink in the ink chamber is less likely to change. Further, in Example 3, the buckling member 3
Since the thickness of the central portion of 0 is thinned and the force acting on the central portion is increased to easily cause buckling, the element width can be made narrower than in the first and second embodiments. Therefore, the interval between the elements can be reduced, and the elements can be closely arranged to form a head with high resolution.

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

【図1】本発明のインクジェットヘッドの第1の実施例
を表す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an inkjet head of the present invention.

【図2】図1のインクジェットヘッドの駆動した状態を
表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a driven state of the inkjet head of FIG.

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

【図4】図3のインクジェットヘッドの駆動した状態を
表す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a driven state of the inkjet head of FIG.

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

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

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

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ダイヤフラム 3 第1絶縁層 4 ヒーター層 5 第2絶縁層 6 座屈体 7 ノズルプレート 9 ギャップ 11 インク室 12 ノズル 1 Substrate 2 Diaphragm 3 First Insulating Layer 4 Heater Layer 5 Second Insulating Layer 6 Buckling Element 7 Nozzle Plate 9 Gap 11 Ink Chamber 12 Nozzle

フロントページの続き (72)発明者 石井 頼成 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 木村 正治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 堀中 大 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内Front page continuation (72) Inventor Yoronari Ishii, 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Shingo Abe, 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka (72) Inventor Shoji Kimura, 22-22 Nagaikecho, Nagano-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Prefecture (72) Inventor, Dai Horiko, 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka (72) Inventor Yutaka Onda 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にインクを吐出させるための圧力
を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向す
る位置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生手段は、中央部が両端部に比べて幅が狭く
形成され、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該
駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、前記
駆動体及びヒーター層の下部に形成されたダイヤフラム
と、により形成されることを特徴とするインクジェット
ヘッド。
1. An ink jet head comprising: a pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink onto a substrate; and a nozzle plate having a nozzle at a position facing the pressure generating means. Is a driver whose central portion is formed to have a width narrower than that of both ends, and which causes buckling deformation due to thermal expansion, a heater layer provided below both ends of the driver, the driver and the heater layer. And a diaphragm formed on the lower part of the ink jet head.
【請求項2】 基板上にインクを吐出させるための圧力
を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向す
る位置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生手段は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラム
の下部に形成され、中央部が両端部に比べて幅が狭い構
造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、該
駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、によ
り形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. An ink jet head comprising: a pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink onto a substrate; and a nozzle plate having a nozzle at a position opposed to the pressure generating means, wherein the pressure generating means. Is a diaphragm, a drive member formed in a lower portion of the diaphragm, having a central portion having a narrower width than both end portions, and a buckling deformation caused by thermal expansion. And a heater layer formed on the ink jet head.
【請求項3】 基板上にインクを吐出させるための圧力
を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段に対向す
る位置にノズルを有するノズルプレートと、を備えたイ
ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生手段は、ダイヤフラムと、該ダイヤフラム
の下部に形成され、中央部が両端部に比べて厚さが薄い
構造をもち、熱膨張により座屈変形を生じる駆動体と、
該駆動体の両端部の下部に設けられたヒーター層と、に
より形成されることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
3. An ink jet head comprising: a pressure generating means for generating a pressure for ejecting ink onto a substrate; and a nozzle plate having a nozzle at a position facing the pressure generating means, wherein the pressure generating means. Is a diaphragm, and a driving member that is formed in a lower portion of the diaphragm and has a structure in which a central portion is thinner than both end portions and causes buckling deformation due to thermal expansion.
An ink jet head formed by a heater layer provided below both ends of the driving body.
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