JP2011156682A - Liquid droplet jetting head and method for manufacturing liquid droplet jetting head - Google Patents
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Abstract
【課題】インク等の液滴が電気浸透することにより、圧電素子が短絡する可能性を抑え、且つ、圧電素子の駆動により生じる変位を、効率よく圧力発生室へ伝達させることが可能な液滴浸透保護部を備える液滴噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】アクチュエータ30と、圧力室19を備えたキャビティユニット10との間に、4層の応力緩和層21a〜21dと、3層のストップ部材22〜24とが交互に配置され、複数の1層目ストップ部材22により、圧力室19の開放面に対応する領域が覆われ、1層目ストップ部材22により覆われない領域が、2層目ストップ部材23と3層目ストップ部材24により覆われる。
【選択図】 図3A droplet capable of suppressing a possibility that a piezoelectric element is short-circuited by electroosmosis of a droplet of ink or the like and efficiently transmitting a displacement generated by driving the piezoelectric element to a pressure generating chamber. Provided is a liquid droplet ejecting head including a permeation protection unit.
Between an actuator 30 and a cavity unit 10 having a pressure chamber 19, four layers of stress relaxation layers 21a to 21d and three layers of stop members 22 to 24 are alternately arranged, and a plurality of layers are provided. The area corresponding to the open surface of the pressure chamber 19 is covered by the first layer stop member 22, and the area not covered by the first layer stop member 22 is covered by the second layer stop member 23 and the third layer stop member 24. Is called.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、圧電素子が駆動され、液滴が噴射される液滴噴射ヘッド、及び液滴噴射ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a droplet ejecting head in which a piezoelectric element is driven to eject droplets, and a method for manufacturing the droplet ejecting head.
従来、キャビティユニットと、アクチュエータユニットを備えた液体吐出装置がある。キャビティユニットは、液体を吐出するノズル及びインク室に連通する圧力室を備える。アクチュエータユニットは、セラミックス層と、共通電極または個別電極とが交互に積層され、キャビティユニットの圧力室に吐出圧を発生する。アクチュエータユニットのセラミックス層が、キャビティユニットに接合され、液体吐出装置は形成される。しかしながら、アクチュエータユニットは、焼成時もしくは駆動時に、セラミックス層にクラックを生じやすく、インクが圧力室を介してクラックに侵入すると、セラミックス層内に浸透し、共通電極と個別電極とを電気的に短絡させる恐れがある。その為、特許文献1に記載の液体吐出装置のアクチュエータユニットにおいては、セラミックス層と共通電極との間に、液体を通さないバリア層を複数の圧力室に共通して設け、それらを焼結し一体化した構成により、セラミックス層にクラックが生じても、電極の電気的な短絡を防止するようにしていた。 Conventionally, there is a liquid ejection device including a cavity unit and an actuator unit. The cavity unit includes a nozzle that ejects liquid and a pressure chamber that communicates with the ink chamber. In the actuator unit, ceramic layers and common electrodes or individual electrodes are alternately stacked to generate a discharge pressure in the pressure chamber of the cavity unit. The ceramic layer of the actuator unit is bonded to the cavity unit to form the liquid ejection device. However, the actuator unit tends to crack in the ceramic layer during firing or driving, and when ink enters the crack through the pressure chamber, it penetrates into the ceramic layer and electrically shorts the common electrode and individual electrodes. There is a fear. For this reason, in the actuator unit of the liquid ejection device described in Patent Document 1, a barrier layer that does not allow liquid to pass between the ceramic layer and the common electrode is commonly provided in a plurality of pressure chambers, and these are sintered. The integrated configuration prevents the electrodes from being electrically short-circuited even if a crack occurs in the ceramic layer.
しかしながら、バリア層とセラミックス層を焼結して一体化したアクチュエータユニットであっても、キャビティユニットに接合する工程等において、キャビティユニットに接着する面、又はキャビティユニットに接着する面と反対側の面に力が加えられると、バリア層は、一体化されたセラミックス層と共にクラックを発生する恐れがある。セラミックス層及びバリア層にクラックが発生した液体吐出装置が使用されると、液体はクラックを介してアクチュエータユニットへ浸透し、電気的な短絡を生じさせる可能性がある。また、クラックの発生を抑えるためにバリア層を厚くし、複数の圧力室に共通して設けると、各圧力室の壁が阻害要因となり、アクチュエータユニットの駆動による変位が十分に圧力室へ伝えられないという問題がある。 However, even in the case of an actuator unit in which the barrier layer and the ceramic layer are integrated by sintering, the surface bonded to the cavity unit or the surface opposite to the surface bonded to the cavity unit in the process of bonding to the cavity unit, etc. When a force is applied to the barrier layer, the barrier layer may crack together with the integrated ceramic layer. When a liquid ejection device in which a crack is generated in the ceramic layer and the barrier layer is used, the liquid may permeate the actuator unit through the crack and cause an electrical short circuit. In addition, if the barrier layer is thickened to prevent the occurrence of cracks and is provided in common for multiple pressure chambers, the walls of each pressure chamber will be an impeding factor, and displacement due to driving of the actuator unit will be sufficiently transmitted to the pressure chamber. There is no problem.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、アクチュエータユニットの電気的な短絡の可能性を抑え、且つ、アクチュエータユニットの駆動により生じる変位を、圧力室へ効率よく伝える液滴噴射ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a liquid that suppresses the possibility of an electrical short circuit of an actuator unit and efficiently transmits a displacement generated by driving the actuator unit to a pressure chamber. An object is to provide a droplet ejecting head.
この目的を達成するために、請求項1記載の液滴噴射ヘッドは、液体供給源に接続可能な圧力室を有する液滴噴射部と、前記圧力室を加圧する圧電素子部と、前記圧電素子部と、前記液滴噴射部との間に配置された液体浸透保護部と、を備え、前記液体浸透保護部は、前記圧力室からの液体が前記圧電素子部へ浸透することを防止するための複数層からなるストップ層と、前記圧電素子部に面する領域と、前記ストップ層間と、前記圧力室に面する領域とにそれぞれ配置された少なくとも前記ストップ層それぞれの前記圧電素子部側の面及び前記圧力室側の面を挟着する応力緩和層と、から成り、前記ストップ層は、細分化された複数のストップ部材から構成されると共に、前記一のストップ層のストップ部材は、複数のストップ部材により前記圧力室を覆うように配置され、前記一のストップ層と面する前記圧力室の面に対して、前記他のストップ層のストップ部材が隙間なく配置されていることを特徴とする。 In order to achieve this object, a droplet ejecting head according to claim 1 includes a droplet ejecting unit having a pressure chamber connectable to a liquid supply source, a piezoelectric element unit that pressurizes the pressure chamber, and the piezoelectric element. And a liquid permeation protector disposed between the liquid droplet ejecting unit, and the liquid permeation protector prevents liquid from the pressure chamber from penetrating into the piezoelectric element unit. A stop layer composed of a plurality of layers, a region facing the piezoelectric element portion, a surface between the stop layer, and a region facing the pressure chamber, at least the surface on the piezoelectric element portion side of each stop layer And a stress relaxation layer sandwiching the pressure chamber side surface, the stop layer is composed of a plurality of subdivided stop members, and the stop member of the one stop layer is a plurality of stop members. By stop member Is disposed so as to cover the serial pressure chamber, to the surface of the pressure chamber facing said one stop layer, the stop members of the other of the stop layer is characterized in that it is arranged without a gap.
また、請求項2記載の液滴噴射ヘッドは、前記圧力室に対応して配置される前記圧力室より小さい個別電極と、前記個別電極に対向する共通電極と、から成り、前記一のストップ層のストップ部材の少なくとも一つは、前記個別電極と、前記圧力室とに対応する領域に配置されることを特徴とする。 The droplet ejection head according to claim 2, comprising: an individual electrode smaller than the pressure chamber disposed corresponding to the pressure chamber; and a common electrode facing the individual electrode, wherein the one stop layer At least one of the stop members is arranged in a region corresponding to the individual electrode and the pressure chamber.
また、請求項3記載の液滴噴射ヘッドは、前記圧力室に最寄りの前記ストップ層のストップ部材のそれぞれは、少なくとも前記圧力室を区画する壁の対向する2辺を横断せずに前記圧力室の一部を覆うように配置されていることを特徴とする。 The droplet ejecting head according to claim 3, wherein each of the stop members of the stop layer closest to the pressure chamber does not cross at least two opposing sides of the wall defining the pressure chamber. It arrange | positions so that a part of may be covered.
また、請求項4記載の液滴噴射ヘッドは、前記個別電極に最寄りの前記ストップ層のストップ部材のそれぞれは、少なくとも前記個別電極の対向する2辺を横断せずに前記個別電極の一部を覆うように配置されていることを特徴とする液滴噴射ヘッド。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to claim 4, each of the stop members of the stop layer closest to the individual electrode may be configured so that a part of the individual electrode is not traversed at least across two opposing sides of the individual electrode. A liquid droplet ejecting head, wherein the liquid droplet ejecting head is arranged so as to cover.
また、請求項5記載の液滴噴射ヘッドは、前記一のストップ層に配置される複数のストップ部材は、前記ストップ部材の大きさより狭い間隔で配置されていることを特徴とする。 Further, the liquid droplet ejecting head according to claim 5 is characterized in that the plurality of stop members arranged in the one stop layer are arranged at an interval narrower than the size of the stop member.
また、請求項6記載の液滴噴射ヘッドは、前記ストップ層は、各層が同一形状のストップ部材を、前記各層の面方向に平行に延びる複数の直線上に複数個配置した3層構造をなし、第1ストップ層の前記ストップ部材が、前記圧力室を覆うように配置され、第2ストップ層の前記ストップ部材が、前記第1ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分を覆うよう配置され、第3ストップ層の前記ストップ部材が、前記第1ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分であり、且つ前記第2ストップ層の前記ストップ部材により覆われない前記接続部分を覆うよう配置されることを特徴とする。 The droplet ejecting head according to claim 6 has a three-layer structure in which the stop layer includes a plurality of stop members having the same shape on a plurality of straight lines extending in parallel to the surface direction of the layers. The stop member of the first stop layer is disposed so as to cover the pressure chamber, the stop member of the second stop layer is disposed so as to cover a connection portion between the stop members of the first stop layer, The stop member of the third stop layer is disposed so as to cover the connection portion between the stop members of the first stop layer and not covered by the stop member of the second stop layer. It is characterized by.
また、請求項7記載の液滴噴射ヘッドは、前記ストップ層は、特定の直線上に配置されたストップ部材が、隣接する直線上に配置された2つのストップ部材に接するように配置されることを特徴とする。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to claim 7, the stop layer is disposed such that a stop member disposed on a specific straight line is in contact with two stop members disposed on adjacent straight lines. It is characterized by.
また、請求項8記載の液滴噴射ヘッドは、前記ストップ部材は、前記圧電素子部方向または前記液滴噴射部方向に凸形状であることを特徴とする。 The droplet ejecting head according to claim 8 is characterized in that the stop member has a convex shape in the direction of the piezoelectric element portion or in the direction of the droplet ejecting portion.
また、請求項9記載の液滴噴射ヘッドの製造方法は、請求項1記載の液滴噴射ヘッドの製造方法において、前記液滴浸透保護部の複数層からなる前記ストップ層のそれぞれは、前記圧電素子部側から前記液滴噴射部側へ順に積層されることを特徴とする。 The method for manufacturing a liquid droplet ejecting head according to claim 9 is the method for manufacturing a liquid droplet ejecting head according to claim 1, wherein each of the stop layers composed of a plurality of layers of the liquid droplet permeation protection portion is the piezoelectric. They are stacked in order from the element unit side to the droplet ejecting unit side.
請求項1記載の液滴噴射ヘッドは、一のストップ層のストップ部材が、圧力室を覆うように配置され、他のストップ層のストップ部材が、前記一のストップ層のストップ部材間に跨るように配置されるので、圧力室から圧電素子部までの液体の浸透経路を長くし、圧電素子部が電気浸透により短絡する可能性を低減できる。また、応力緩和層が前記各ストップ層間に設けられるので、各ストップ層に集中する応力を軽減し、ストップ部材の破損を抑える。また、ストップ部材は細分化されているので、圧電素子部による変位を、圧力室へ伝えることが可能である。 The liquid droplet ejecting head according to claim 1, wherein the stop member of one stop layer is disposed so as to cover the pressure chamber, and the stop member of the other stop layer straddles between the stop members of the one stop layer. Therefore, the liquid permeation path from the pressure chamber to the piezoelectric element portion can be lengthened, and the possibility that the piezoelectric element portion is short-circuited due to electroosmosis can be reduced. Further, since the stress relaxation layer is provided between the stop layers, the stress concentrated on each stop layer is reduced, and the breakage of the stop member is suppressed. Further, since the stop member is subdivided, the displacement due to the piezoelectric element portion can be transmitted to the pressure chamber.
また、請求項2記載の液滴噴射ヘッドは、ストップ部材が、個別電極と、圧力室とに挟まれる領域に設けられるので、個別電極及び圧力室間の液体の最短浸透経路を遮り、液の電気浸透による個別電極の短絡の発生を防ぐことができる。 In the liquid droplet ejecting head according to the second aspect, since the stop member is provided in a region sandwiched between the individual electrode and the pressure chamber, the shortest permeation path of the liquid between the individual electrode and the pressure chamber is blocked, Occurrence of short-circuiting of individual electrodes due to electroosmosis can be prevented.
また、請求項3記載の液滴噴射ヘッドは、圧力室に最寄りのストップ層のストップ部材のそれぞれが、少なくとも圧力室を区画する壁の対向する2辺を横断せずに圧力室の一部を覆うように配置されるので、ストップ部材が割れる可能性を低減し、圧電素子の短絡の発生を防ぎ、且つ圧電素子部による変位を、圧力室に伝えることができる。 According to a third aspect of the present invention, each of the stop members of the stop layer closest to the pressure chamber allows at least a part of the pressure chamber to pass without traversing at least two opposing sides of the wall defining the pressure chamber. Since it arrange | positions so that it may cover, possibility that a stop member will crack is reduced, generation | occurrence | production of the short circuit of a piezoelectric element can be prevented, and the displacement by a piezoelectric element part can be transmitted to a pressure chamber.
また、請求項4記載の液滴噴射ヘッドは、個別電極に最寄りのストップ層のストップ部材のそれぞれが、少なくとも前記個別電極の対向する2辺を横断せずに前記個別電極の一部を覆うように配置されるので、ストップ部材が割れる可能性を低減し、個別電極の電気的な短絡を防ぐことができる。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to claim 4, each of the stop members of the stop layer closest to the individual electrode covers at least a part of the individual electrode without traversing two opposing sides of the individual electrode. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the stop member breaks and to prevent an electrical short circuit between the individual electrodes.
また、請求項5記載の液滴噴射ヘッドは、ストップ層の複数のストップ部材が、ストップ部材の幅より狭い間隔でそれぞれ設けられるので、ストップ部材間の幅を埋めるストップ部材を必要以上に設けることなく、限られたストップ部材数及び層数で効率よく圧力室を覆うことができる。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to the fifth aspect, since the plurality of stop members of the stop layer are provided at intervals narrower than the width of the stop member, the stop member that fills the width between the stop members is provided more than necessary. In addition, the pressure chamber can be efficiently covered with a limited number of stop members and layers.
また、請求項6記載の液滴噴射ヘッドは、複数の同一形状のストップ部材が、平行に延びる複数の直線上に配置され、3層のストップ部材により圧力室が覆われるので、ストップ部材の形状及び配置に応じて、ストップ部材ごとの形状を考慮して、一のストップ層のストップ部材のみにより前記圧力室を覆う配置とする必要がなく、少ない層数で圧力室を覆うことができる。また、少ない層数であるので、圧電素子部による変位を確実に圧力室へ伝達することができる。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to claim 6, since the plurality of stop members having the same shape are arranged on a plurality of straight lines extending in parallel and the pressure chamber is covered by the three layers of stop members, the shape of the stop member In consideration of the shape of each stop member according to the arrangement, it is not necessary to arrange the pressure chamber with only the stop member of one stop layer, and the pressure chamber can be covered with a small number of layers. Moreover, since the number of layers is small, the displacement due to the piezoelectric element portion can be reliably transmitted to the pressure chamber.
また、請求項7記載の液滴噴射ヘッドは、特定の直線上に配置されたストップ部材が、隣接する直線上に配置された2つのストップ部材と接するように配置されるので、ストップ部材を効率のよい間隔で配置することができ、少ない部材数、且つ最少の層数により圧力室を覆うことができる。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to the seventh aspect, since the stop member arranged on the specific straight line is arranged so as to contact the two stop members arranged on the adjacent straight line, the stop member is made efficient. The pressure chamber can be covered with a small number of members and a minimum number of layers.
また、請求項8記載の液滴噴射ヘッドは、ストップ部材が、圧電素子部方向または液滴噴射部方向に凸形状の構成であるので、ストップ部材が平面である場合より、圧電素子部及び液体噴射部方向に高さを有し、液体の浸透経路を長くすることができ、圧電素子部の短絡が発生する可能性を低減することができる。 Further, in the liquid droplet ejecting head according to the eighth aspect, since the stop member has a convex shape in the direction of the piezoelectric element portion or the direction of the liquid droplet ejecting portion, the piezoelectric element portion and the liquid are less than the case where the stop member is a flat surface. It has a height in the direction of the ejecting portion, can extend the liquid permeation path, and can reduce the possibility of a short circuit of the piezoelectric element portion.
また、請求項9記載の液滴噴射ヘッドの製造方法は、一のストップ層のストップ部材が圧力室を覆うように配置され、他のストップ層のストップ部材が、前記一のストップ層のストップ部材間に跨るように配置されるので、圧力室から圧電素子部までの液体の浸透経路を長くし、圧電素子部が電気浸透により短絡する可能性を低減できる。また、液体浸透保護部の複数層からなるストップ層のそれぞれは、圧電素子部側から液滴噴射部側へ順に積層されるので、圧電素子部に対応させてストップ層を設け、電気浸透により短絡する可能性を確実に低減させることができる。また、応力緩和層が各ストップ層間に設けられるので、各ストップ層に集中する応力を軽減し、ストップ部材の破損を抑えることができる。また、細分化されたストップ部材により、圧電素子部による変位を確実に、圧力室へ伝えることが可能である。 Further, in the method of manufacturing the droplet ejecting head according to claim 9, the stop member of one stop layer is disposed so as to cover the pressure chamber, and the stop member of the other stop layer is the stop member of the one stop layer. Since it is arranged so as to straddle between, the liquid penetration path from the pressure chamber to the piezoelectric element part can be lengthened, and the possibility that the piezoelectric element part is short-circuited by electroosmosis can be reduced. In addition, each stop layer consisting of multiple layers of the liquid permeation protection part is laminated in order from the piezoelectric element part side to the droplet ejecting part side, so a stop layer is provided corresponding to the piezoelectric element part and short-circuited by electroosmosis It is possible to reliably reduce the possibility of doing so. In addition, since the stress relaxation layer is provided between the stop layers, the stress concentrated on each stop layer can be reduced, and breakage of the stop member can be suppressed. Further, the subdivided stop member can reliably transmit the displacement due to the piezoelectric element portion to the pressure chamber.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
<実施形態1>
図1及び図2を用いて、圧電式インクジェットヘッド1の全体構成を説明する。図1は、前記圧電式インクジェットヘッド1の分解斜視図である。図2は、図1に示す前記圧電式インクジェットヘッド1の部分断面図である。本実施形態1における左右方向、上下方向及び前後方向を図1に示すように定めて、前記圧電式インクジェットヘッド1を説明する。前記圧電式インクジェットヘッド1は、キャビティユニット10と、インク浸透保護層20と、アクチュエータ30と、フレキシブル配線材40により構成される。図1に示すように、前記圧電式インクジェットヘッド1は、前記キャビティユニット10に前記インク浸透保護層20と、前記アクチュエータ30とが上方向に積層され、更に前記フレキシブル配線材40が前記アクチュエータ30に重ねて配置される。
<Embodiment 1>
The overall configuration of the piezoelectric inkjet head 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an exploded perspective view of the piezoelectric inkjet head 1. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the piezoelectric inkjet head 1 shown in FIG. The left-right direction, the up-down direction, and the front-rear direction in the first embodiment are defined as shown in FIG. 1, and the piezoelectric inkjet head 1 will be described. The piezoelectric inkjet head 1 includes a cavity unit 10, an ink permeation protection layer 20, an actuator 30, and a flexible wiring material 40. As shown in FIG. 1, in the piezoelectric inkjet head 1, the ink permeation protection layer 20 and the actuator 30 are stacked on the cavity unit 10 in the upward direction, and the flexible wiring member 40 is further attached to the actuator 30. Arranged in layers.
図2に示すように、前記キャビティユニット10は、ノズルプレート11、スペーサプレート12、マニーホールド13、サプライプレート14、ベースプレート15、キャビティプレート16が上方向に積層される構成である。前記ノズルプレート11には、ノズル口17が設けられる。前記マニーホールド13の一部には、インクの流路であるインク室18が設けられる。前記インク室18には、図示外のインクカートリッジ等の液体供給源から、インクが供給される。前記キャビティプレート16の一部には、前記ノズル口17及び前記インク室18と連通する圧力室19が設けられる。前記キャビティユニット10においては、後述する個別電極31と上下方向に平行する位置になるよう前記圧力室19が位置決めされ、キャビティプレート16の上面が前記インク浸透保護層20に接合される。 As shown in FIG. 2, the cavity unit 10 has a configuration in which a nozzle plate 11, a spacer plate 12, a manifold 13, a supply plate 14, a base plate 15, and a cavity plate 16 are stacked in the upward direction. The nozzle plate 11 is provided with a nozzle port 17. An ink chamber 18 serving as an ink flow path is provided in a part of the manifold 13. Ink is supplied to the ink chamber 18 from a liquid supply source such as an ink cartridge (not shown). A pressure chamber 19 that communicates with the nozzle port 17 and the ink chamber 18 is provided in a part of the cavity plate 16. In the cavity unit 10, the pressure chamber 19 is positioned so as to be parallel to the individual electrode 31 (described later) in the vertical direction, and the upper surface of the cavity plate 16 is joined to the ink permeation protection layer 20.
前記アクチュエータ30は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などの圧電セラミックス材料からなる9つの圧電シート層35と、前記個別電極31及び共通電極32とが、上方向に交互に積層された構造である。図2に示すように、前記個別電極31と前記共通電極32は、最下面及び最上面の前記圧電シート層35を除く7つの前記各圧電シート層35のそれぞれを挟んで互いに対向するように交互に配置される。前記各圧電シート層35のそれぞれは、その厚さが約30μmであり、複数の前記圧力室19にわたって配置される。 The actuator 30 has a structure in which nine piezoelectric sheet layers 35 made of a piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT), the individual electrodes 31 and the common electrodes 32 are alternately stacked in the upward direction. . As shown in FIG. 2, the individual electrode 31 and the common electrode 32 are alternately arranged so as to face each other across the seven piezoelectric sheet layers 35 excluding the lowermost and uppermost piezoelectric sheet layers 35. Placed in. Each of the piezoelectric sheet layers 35 has a thickness of about 30 μm and is disposed over the plurality of pressure chambers 19.
図1に示すように、前記アクチュエータ30の最上面には、表面電極33および34が形成される。前記表面電極33および34は、図2に示す前記個別電極31及び前記共通電極32に対応して形成される。図1に示す前記表面電極33および34は、前記アクチュエータ30の図示外のスルーホールに充填された導電性材料を介して、前記個別電極31及び前記共通電極32と導通される。前記アクチュエータ30の最下面は、接着剤等により前記インク浸透保護層20と接合される。このとき、前記アクチュエータ30は、前記個別電極31が前記圧力室19と上下方向において同位置に配置するように接合される。 As shown in FIG. 1, surface electrodes 33 and 34 are formed on the uppermost surface of the actuator 30. The surface electrodes 33 and 34 are formed corresponding to the individual electrode 31 and the common electrode 32 shown in FIG. The surface electrodes 33 and 34 shown in FIG. 1 are electrically connected to the individual electrode 31 and the common electrode 32 through a conductive material filled in a through hole (not shown) of the actuator 30. The lowermost surface of the actuator 30 is joined to the ink permeation protective layer 20 with an adhesive or the like. At this time, the actuator 30 is joined so that the individual electrode 31 is disposed at the same position as the pressure chamber 19 in the vertical direction.
前記フレキシブル配線材40には、外部からの制御信号を伝達するための配線パターンが配設される。具体的には、前記表面電極33に対応する前記個別端子41と、前記表面電極34に対応する前記共通端子42と、前記フレキシブル配線材40に実装された駆動回路を内装する駆動ICチップ43と、前記駆動ICチップ43から延びる配線44と、前記フレキシブル配線材40の外周に沿って形成された前記共通電位導線45が配置される。フレキシブル配線材40においては、前記配線44及び前記共通電位導線45が、それぞれ前記端子41及び42に接続されることにより、前記アクチュエータ30と電気的に接続される。 The flexible wiring member 40 is provided with a wiring pattern for transmitting a control signal from the outside. Specifically, the individual terminal 41 corresponding to the surface electrode 33, the common terminal 42 corresponding to the surface electrode 34, and a drive IC chip 43 that houses a drive circuit mounted on the flexible wiring member 40, The wiring 44 extending from the driving IC chip 43 and the common potential conducting wire 45 formed along the outer periphery of the flexible wiring member 40 are disposed. In the flexible wiring member 40, the wiring 44 and the common potential conducting wire 45 are electrically connected to the actuator 30 by being connected to the terminals 41 and 42, respectively.
前記駆動ICチップ43は、前記キャビティユニット10にインクの電気浸透現象が発生しないような電位差の電圧を、前記個別電極31と前記共通電極32の間に印加し、対応する前記インク浸透保護層20を選択的に変位させる。その変位により前記圧力室19の容積が変化され、前記インク室18を通るインクが、前記ノズル口17から吐出される。本実施形態1においては、前記個別電極31に正の電位が印加され、前記共通電極32にグランド電位が印加される。 The driving IC chip 43 applies a voltage having a potential difference between the individual electrode 31 and the common electrode 32 so as not to cause an ink electroosmosis phenomenon in the cavity unit 10, and the corresponding ink permeation protection layer 20. Is selectively displaced. Due to the displacement, the volume of the pressure chamber 19 is changed, and ink passing through the ink chamber 18 is ejected from the nozzle port 17. In the first embodiment, a positive potential is applied to the individual electrode 31 and a ground potential is applied to the common electrode 32.
図3は、図2に示す前記インク浸透保護層20の具体的構成を示す断面図である。前記インク浸透保護層20は、前記キャビティプレート16と前記圧電シート35の最下面との間に設けられる。前記インク浸透保護層20は、応力緩和層21a〜21dが4層にわたって上方向に積層され、前記応力緩和層21a〜21dのそれぞれの間に、複数の前記各ストップ部材22〜24が配置される。具体的には、図3に示すように、前記応力緩和層21a及び21b間に第1層目ストップ部材22が配置され、前記応力緩和層21b及び21c間に第2層目ストップ部材23が配置され、前記応力緩和層21c及び21d間に第3層目ストップ部材24が配置される。前記各応力緩和層21a〜22dのそれぞれの厚さが約1〜数μm程度であり、ポリイミド(PI)、ポリウレタン(PU)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリパラキシリレン(PPX)、環状ポリオレフィン(COP)等の吸水率の低い樹脂材料が用いられる。前記各ストップ部材22〜24のそれぞれは、その厚さが約1μm程度以下であり、シリカ系酸化膜やシリカ系窒化膜やDLC(Diamond Like Carbon)膜等で形成される。具体的には、SiO2、SiN、SiCN等が用いられる。前記各ストップ部材22〜24は、厚さが薄いほど、前記各ストップ部材22〜24間に積層される前記各応力緩和層21a〜21dそれぞれに対する段差が生じにくく、前記アクチュエータ30の駆動による変位が前記圧力室19へ伝えられやすい。尚、本実施形態1において、前記第1層目ストップ部材22、前記第2層目ストップ部材23及び前記第3層目ストップ部材24が、本発明のストップ層の一例を示し、また前記ストップ部材22〜24それぞれの上下方向に設けられる前記応力緩和層21a〜21dが、本発明のストップ層それぞれ圧電素子部側の面及び圧力室側の面を挟着する応力緩和層の一例を示している。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the ink permeation protective layer 20 shown in FIG. The ink permeation protection layer 20 is provided between the cavity plate 16 and the lowermost surface of the piezoelectric sheet 35. In the ink permeation protection layer 20, the stress relaxation layers 21a to 21d are stacked upward over four layers, and the plurality of stop members 22 to 24 are disposed between the stress relaxation layers 21a to 21d. . Specifically, as shown in FIG. 3, a first layer stop member 22 is disposed between the stress relaxation layers 21a and 21b, and a second layer stop member 23 is disposed between the stress relaxation layers 21b and 21c. The third layer stop member 24 is disposed between the stress relaxation layers 21c and 21d. Each of the stress relaxation layers 21a to 22d has a thickness of about 1 to several micrometers, and is composed of polyimide (PI), polyurethane (PU), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyparaxylylene (PPX). A resin material having a low water absorption such as cyclic polyolefin (COP) is used. Each of the stop members 22 to 24 has a thickness of about 1 μm or less, and is formed of a silica-based oxide film, a silica-based nitride film, a DLC (Diamond Like Carbon) film, or the like. Specifically, SiO2, SiN, SiCN or the like is used. As the thickness of each of the stop members 22 to 24 is reduced, a step with respect to each of the stress relaxation layers 21 a to 21 d laminated between the stop members 22 to 24 is less likely to occur, and displacement due to driving of the actuator 30 is less likely to occur. Easy to be transmitted to the pressure chamber 19. In the first embodiment, the first layer stop member 22, the second layer stop member 23, and the third layer stop member 24 show an example of the stop layer of the present invention, and the stop member The stress relaxation layers 21a to 21d provided in the vertical direction of 22 to 24 show an example of a stress relaxation layer that sandwiches the surface on the piezoelectric element portion side and the surface on the pressure chamber side of the stop layer of the present invention. .
前記各ストップ部材22〜24のそれぞれは、互いに対応して位置決めされる前記圧力室19と前記個別電極31とを基準に、予め定められた配列規則により配置される。前記各ストップ部材22〜24のそれぞれは、図3に示す前記圧力室19と前記個別電極31とに挟まれる領域26に、層毎に位置をずらして配置される。具体的には、前記圧力室19側から上方向に、又は前記個別電極31側から下方向に投影したとき、前記ストップ部材22〜24のそれぞれが配置される位置が一致しないように、左右方向の位置をずらして配置される。前記圧力室19の前記応力緩和層21aが接する面を開放面とするとき、前記圧力室19側から上方向に、又は前記個別電極31側から下方向に投影すると、前記圧力室19の前記開放面は、前記各ストップ部材22〜24のいずれかにより全て塞がれた状態となるように、各ストップ部材22〜24が配置される。 Each of the stop members 22 to 24 is arranged according to a predetermined arrangement rule with reference to the pressure chamber 19 and the individual electrode 31 positioned corresponding to each other. Each of the stop members 22 to 24 is disposed in a region 26 sandwiched between the pressure chamber 19 and the individual electrode 31 shown in FIG. Specifically, when projected upward from the pressure chamber 19 side or downward from the individual electrode 31 side, the positions where the stop members 22 to 24 are arranged do not coincide with each other. The positions of are shifted. When the surface of the pressure chamber 19 that is in contact with the stress relaxation layer 21a is an open surface, the opening of the pressure chamber 19 is projected from the pressure chamber 19 side upward or from the individual electrode 31 side downward. Each stop member 22-24 is arrange | positioned so that the surface may be in the state where all the said stop members 22-24 were block | closed.
図4A〜Cは、図3に示す前記個別電極31側から下方向に投影したとき、前記圧力室19の前記開放面に対する前記各ストップ部材22〜24それぞれの配置状態を示す投影図である。図4A〜4Cの前記各ストップ部材22〜24は、形状が正六角形であり、前記正六角形のいずれか一辺から、前記一辺と平行な他辺までの長さが、前記圧力室19を区画する壁の前後方向の間隔より小さくなるよう細分化された大きさである。以下、前記各ストップ部材22〜24それぞれの配置を具体的に説明する。 4A to 4C are projection views showing arrangement states of the respective stop members 22 to 24 with respect to the open surface of the pressure chamber 19 when projected downward from the individual electrode 31 side shown in FIG. Each of the stop members 22 to 24 in FIGS. 4A to 4C has a regular hexagonal shape, and the length from one side of the regular hexagon to the other side parallel to the one side defines the pressure chamber 19. The size is subdivided to be smaller than the space in the front-rear direction of the wall. Hereinafter, the arrangement of each of the stop members 22 to 24 will be specifically described.
図4Aは、図3における前記圧力室19と、前記第1層目ストップ部材22との配置の関係を示す図である。尚、説明の便宜上、図4Aにおいて、前記圧力室19の左右方向(前記圧力室19の長手方向)に延びる中心線19aと、前記圧力室19を区画する壁上であって、前記中心線19aに対して前後対称に設けられる壁上線19b及び19cを設定し、前記第1層目ストップ部材22の配置を説明する。 FIG. 4A is a diagram showing the arrangement relationship between the pressure chamber 19 and the first layer stop member 22 in FIG. 3. For convenience of explanation, in FIG. 4A, a center line 19a extending in the left-right direction of the pressure chamber 19 (longitudinal direction of the pressure chamber 19) and a wall partitioning the pressure chamber 19, the center line 19a The upper wall lines 19b and 19c provided symmetrically in the longitudinal direction are set, and the arrangement of the first layer stop member 22 will be described.
図4Aは、図3に示す前記圧力室19と前記個別電極31とに挟まれる領域26であって、前記応力緩和層21a上に、1層目ストップ部材22a〜22hが配置された図である。具体的には、第1層目ストップ部材22a及び22bが、前記中心線19aの上方向に配置される。前記第1層目ストップ部材22c、22d及び22eは、前記壁上線19b上に、配置される。前記第1層目ストップ部材22f、22g及び22hは、前記壁上線19c上に配置される。前記1層目ストップ部材22cは、前記1層目ストップ部材22fと前後方向において平行に配置される。前記1層目ストップ部材22dは、前記1層目ストップ部材22gと前後方向において平行に配置される。前記1層目ストップ部材22eは、前記1層目ストップ部材22hと前後方向において平行に配置される。前記1層目ストップ部材22aは、4つの前記1層目ストップ部材22c、22d、22f、22gにより囲まれる位置に配置される。前記1層目ストップ部材22bは、4つの前記1層目ストップ部材22d、22e、22g、22hにより囲まれる位置に配置される。互いに対向して配置される二つの前記各ストップ部材22a〜22h辺の間隔それぞれは、前記圧力室19を区画する壁上の壁上線19bと壁上線19cの間隔より狭い間隔であれば差し支えない。前記応力緩和層21a上において、第1層目ストップ部材22c〜22hが、前記第1層目ストップ部材22a及び22bが配置された領域以外の空間の上方向に配置される構成により、前記圧力室19に対応して効率よく、且つ等間隔に配置される。尚、本実施形態1における前記中心線19aが、本発明の複数の直線及び特定の直線の一例であり、前記中心線19aに対し左右対称に設けられた前記壁上線19b及び19cが、本発明の複数の直線及び隣接する直線の一例である。 FIG. 4A is a region 26 sandwiched between the pressure chamber 19 and the individual electrode 31 shown in FIG. 3 and is a view in which first layer stop members 22a to 22h are arranged on the stress relaxation layer 21a. . Specifically, the first layer stop members 22a and 22b are arranged above the center line 19a. The first layer stop members 22c, 22d and 22e are disposed on the wall top line 19b. The first layer stop members 22f, 22g, and 22h are disposed on the upper wall line 19c. The first layer stop member 22c is arranged in parallel with the first layer stop member 22f in the front-rear direction. The first layer stop member 22d is arranged in parallel with the first layer stop member 22g in the front-rear direction. The first layer stop member 22e is disposed in parallel with the first layer stop member 22h in the front-rear direction. The first layer stop member 22a is disposed at a position surrounded by the four first layer stop members 22c, 22d, 22f, and 22g. The first layer stop member 22b is disposed at a position surrounded by the four first layer stop members 22d, 22e, 22g, and 22h. The intervals between the two stop members 22 a to 22 h arranged opposite to each other may be narrower than the interval between the upper wall line 19 b and the upper wall line 19 c on the wall defining the pressure chamber 19. On the stress relaxation layer 21a, the first-layer stop members 22c to 22h are arranged above the space other than the region where the first-layer stop members 22a and 22b are arranged, so that the pressure chamber 19 is arranged efficiently and at equal intervals. The center line 19a in the first embodiment is an example of a plurality of straight lines and a specific straight line according to the present invention, and the on-wall lines 19b and 19c provided symmetrically with respect to the center line 19a are the present invention. It is an example of a plurality of straight lines and adjacent straight lines.
図4Bは、前記開放面の上方向である図3に示す前記領域26に、前記第2層目ストップ部材23が、図4Aの前記第1層目ストップ部材22a〜22hに対して位置をずらして積層された図である。図4Aにおいて、中心線19aに垂直であって、前記第1層目ストップ部材22aの中心と、前記第1層目ストップ部材22bの中心との間を3等分する2つの垂直線19d及び19eを設ける。前記第2層目ストップ部材23は、図4Aに示す前記第1層目ストップ部材22a〜22hの配置と、配置パターンが同様であり、前記2層目ストップ部材23のうち、一つの前記第2層目ストップ部材23が、前記垂直線19e上に設けられるように配置される。図4Bに示すように、圧力室19の上方向には、7つの前記第2層目ストップ部材23が、前記各第1層目ストップ部材22a〜22hの複数に跨る位置の上方向に、前記応力緩和層21bを介して配置される。前記各第2層目ストップ部材23それぞれは、前記中心線19a及び前記壁上線19b及び19c上に、図4Aに示す前記第1層目ストップ部材22と同間隔で配列される。図4Bにおいては、第2層目ストップ部材23aは、前記第1層目ストップ部材22bと、前記第1層目ストップ部材22dと、第1層目ストップ部材22gとにより囲まれる隙間を埋めるように、3つの各第1層目の前記ストップ部材22b、22d、22gに跨る位置の上方向に配置される。前記第2層目の他のストップ部材23も、同様に、3つの前記第1層目ストップ部材22により囲まれる隙間を埋めるように、3つの前記各第1層目ストップ部材22に跨って配置される。 FIG. 4B shows that the second layer stop member 23 is displaced from the first layer stop members 22a to 22h in FIG. 4A in the region 26 shown in FIG. FIG. In FIG. 4A, two vertical lines 19d and 19e that are perpendicular to the center line 19a and divide equally between the center of the first layer stop member 22a and the center of the first layer stop member 22b. Is provided. The second layer stop member 23 has the same arrangement pattern as the arrangement of the first layer stop members 22a to 22h shown in FIG. 4A, and one of the second layer stop members 23 is the second layer stop member 23. The layer stop member 23 is disposed so as to be provided on the vertical line 19e. As shown in FIG. 4B, in the upward direction of the pressure chamber 19, the seven second-layer stop members 23 are in the upward direction at positions over the plurality of first-layer stop members 22 a to 22 h. It arrange | positions through the stress relaxation layer 21b. Each of the second layer stop members 23 is arranged on the center line 19a and the wall top lines 19b and 19c at the same interval as the first layer stop member 22 shown in FIG. 4A. In FIG. 4B, the second layer stop member 23a fills a gap surrounded by the first layer stop member 22b, the first layer stop member 22d, and the first layer stop member 22g. It arrange | positions in the upper direction of the position over the said stop members 22b, 22d, and 22g of each three 1st layers. Similarly, the other stop members 23 of the second layer are also arranged across the three first layer stop members 22 so as to fill a gap surrounded by the three first layer stop members 22. Is done.
図4Cは、図3に示す前記領域26であって、図4Bに示す前記第1層目ストップ部材22及び前記第2層目ストップ部材23が設けられない領域の上方向に、複数の前記第3層目ストップ部材24が、前記応力緩和層21cを介して、積層された図である。前記第3層目ストップ部材24は、図4Bに示す前記第1層目ストップ部材22及び前記第2層目ストップ部材23の配置と、配置パターンが同様であり、前記3層目ストップ部材23のうち、一つの前記第3層目ストップ部材24が、前記垂直線19e上に設けられるように配置される。図4Cにおいて、6つの前記第3層目ストップ部材24が、前記応力緩和層21cを介した前記第2層目ストップ部材23の上方向に、前記第1層目ストップ部材22及び前記第2層目ストップ部材23により埋められない前記開放面の領域に対応して配置される。前記第3層目ストップ部材24の配列は、図4A及び図4Bに示す前記第1層目ストップ部材22及び前記第2層目ストップ部材23の配列と同様であり、前記第1層目ストップ部材22及び前記第2層目ストップ部材23と同間隔で、前記中心線19a、前記壁上線19b及び19cの上方向に配列される。 FIG. 4C is the region 26 shown in FIG. 3, and a plurality of the first layers are disposed above the region where the first layer stop member 22 and the second layer stop member 23 shown in FIG. 4B are not provided. FIG. 6 is a view in which a third layer stop member 24 is laminated via the stress relaxation layer 21c. The third layer stop member 24 has the same arrangement pattern as the arrangement of the first layer stop member 22 and the second layer stop member 23 shown in FIG. Of these, one third-layer stop member 24 is disposed on the vertical line 19e. In FIG. 4C, the six third layer stop members 24 are arranged in the upward direction of the second layer stop member 23 via the stress relaxation layer 21c, and the first layer stop member 22 and the second layer. It is arranged corresponding to the area of the open surface that is not filled with the eye stop member 23. The arrangement of the third layer stop member 24 is the same as the arrangement of the first layer stop member 22 and the second layer stop member 23 shown in FIGS. 4A and 4B, and the first layer stop member. 22 and the second layer stop member 23 are arranged above the center line 19a and the upper wall lines 19b and 19c at the same interval.
具体的には、図4Cにおいては、6つの前記第3層目ストップ部材24が、複数の前記第2層目ストップ部材23のいずれによっても埋められなかった前記圧力室19の前記開放面の領域の上方向に配置される。前記第3層目ストップ部材24aは、前記第1層目ストップ部材22dと前記第1層目ストップ部材22gと、前記第1層目ストップ部材22aとにより囲まれる隙間であって、前記個別電極31から前記圧力室19の前記開放面に対して垂直方向である下方向に投影したとき、前記第2層目ストップ部材23が設けられていない領域を塞ぐように、前記応力緩和層21cを介して配置される。前記第3層目の他のストップ部材24も、同様に、3つの前記第1層目ストップ部材22により囲まれる隙間であって、前記第2層目ストップ部材23が設けられていない領域を塞ぐように、前記応力緩和層21cを介して配置される。 Specifically, in FIG. 4C, the area of the open surface of the pressure chamber 19 in which the six third layer stop members 24 are not filled with any of the plurality of second layer stop members 23. It is arranged in the upward direction. The third layer stop member 24a is a gap surrounded by the first layer stop member 22d, the first layer stop member 22g, and the first layer stop member 22a. Through the stress relaxation layer 21c so as to close the region where the second layer stop member 23 is not provided when projected downward from the pressure chamber 19 in a direction perpendicular to the open surface of the pressure chamber 19. Be placed. Similarly, the other stop member 24 of the third layer is a gap surrounded by the three first layer stop members 22 and closes a region where the second layer stop member 23 is not provided. Thus, it arrange | positions through the said stress relaxation layer 21c.
上述のように、前記応力緩和層21a及び21b間に配置される前記第1層目ストップ部材22と、前記応力緩和層21b及び21c間に配置される前記第2層目ストップ部材23と、前記応力緩和層21c及び21d間に配置される前記第3層目ストップ部材24は、上方向に積層して配置された状態の前記開放面を前記個別電極31側から下方向に投影したとき、前記開放面の全ての領域を、図4Cに示すように前記各ストップ部材22〜24により塞ぐように配置される。尚、本実施形態1における、前記圧力室19の前記開放面の全ての領域を埋める前記第2層目ストップ部材23及び前記第3層目ストップ部材24が、本発明における、圧力室に隙間なく配置される他のストップ層のストップ部材の一例である。 As described above, the first layer stop member 22 disposed between the stress relaxation layers 21a and 21b, the second layer stop member 23 disposed between the stress relaxation layers 21b and 21c, and the When the third layer stop member 24 disposed between the stress relaxation layers 21c and 21d is projected downward from the individual electrode 31 side, the open surface in a state of being laminated in the upward direction is As shown to FIG. 4C, it arrange | positions so that all the area | regions of an open surface may be block | closed by each said stop member 22-24. In the first embodiment, the second layer stop member 23 and the third layer stop member 24 filling the entire area of the open surface of the pressure chamber 19 have no gap in the pressure chamber in the present invention. It is an example of the stop member of the other stop layer arrange | positioned.
本実施形態1において、前記インク浸透保護層20は、前記応力緩和層21aが前記キャビティプレート16及び前記圧力室19に接し、前記応力緩和層21dが前記アクチュエータ30に接するように配置され、前記応力緩和層21a〜21d間には、複数の前記ストップ部材22〜24が、それぞれ所定の間隔を置いて3層により配置されることにより、前記開放面が全て塞がれる。この構成により、前記圧電式インクジェットヘッド1が製造されるとき、前記アクチュエータ30又は前記インク浸透保護層20に力が加えられても、前記インク浸透保護層20が破損する可能性を抑え、前記個別電極31と前記共通電極32の電気的な短絡を防ぐことができる。また、前記圧力室19大より小さい複数の前記ストップ部材22〜24により前記開放面が覆われる構成により、前記アクチュエータ30の駆動による変位が前記圧力室19を区画する壁により阻害される恐れがなく、前記圧力室19に変位が確実に伝えられ、前記ノズル口17からインクを吐出させることができる。本実施形態1における前記第1層目ストップ部材22が、本発明の第1ストップ層のストップ部材の一例であり、前記第2層目ストップ部材23が、本発明の第2ストップ層のストップ部材の一例であり、前記第3層目ストップ部材24が、本発明の第3ストップ層のストップ部材の一例である。 In the first embodiment, the ink permeation protective layer 20 is disposed such that the stress relaxation layer 21a is in contact with the cavity plate 16 and the pressure chamber 19, and the stress relaxation layer 21d is in contact with the actuator 30. A plurality of the stop members 22 to 24 are arranged in three layers at a predetermined interval between the relaxing layers 21a to 21d, so that all the open surfaces are blocked. With this configuration, when the piezoelectric inkjet head 1 is manufactured, even if a force is applied to the actuator 30 or the ink permeation protection layer 20, the possibility that the ink permeation protection layer 20 is damaged can be suppressed. An electrical short circuit between the electrode 31 and the common electrode 32 can be prevented. In addition, since the open surface is covered with the plurality of stop members 22 to 24 that are smaller than the pressure chamber 19, there is no possibility that displacement due to the driving of the actuator 30 is hindered by the walls that define the pressure chamber 19. The displacement is reliably transmitted to the pressure chamber 19, and ink can be ejected from the nozzle port 17. The first layer stop member 22 in Embodiment 1 is an example of a stop member of the first stop layer of the present invention, and the second layer stop member 23 is a stop member of the second stop layer of the present invention. The third layer stop member 24 is an example of a stop member of the third stop layer of the present invention.
[製造方法]
次に、本実施形態1における前記圧電式インクジェットヘッド1の製造方法について説明する。前記インク浸透保護層20が形成されるとき、前記アクチュエータ30には、前記フレキシブル配線材40が既に接合されている。本実施形態1において、前記インク浸透保護層20は、前記アクチュエータ30の前記フレキシブル配線材40が設けられない側の面から順に積層される構成である。以下、本実施形態1の前記圧電式インクジェットヘッド1の製造方法を、図5A及び図5Bを用いて説明する。図5Aは、本実施形態1における前記インク浸透保護層20の製造手順を示すフローチャートである。図5Bは、図5Aに示す製造手順フローに対応する前記インク浸透保護層20の変化を示す図である。本実施形態1における前記圧電式インクジェットヘッド1の製造方法においては、図5Bに示すように、前記インク浸透保護層20が、前記アクチュエータ30の前記フレキシブル配線材40が設けられない側に形成される。図5Bは、図3に示す前記圧電式インクジェットヘッド1の上下方向を反転させて表したものである。尚、本実施形態1における前記圧電式インクジェットヘッド1は、前記圧力室19と前記個別電極31が互いに対応して設けられ、図2に示すように、前記圧力室19の左右方向の壁間の長さと、前記個別電極31の左右方向の長さがほぼ等しく、前記開放面の大きさと前記個別電極31の領域の大きさがほぼ等しい。即ち、前記圧電式インクジェットヘッド1は、前記圧力室19と、前記個別電極31が、図2に示すように、左右方向において同位置に積層して配置されるものとして、以下を説明する。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the piezoelectric inkjet head 1 according to the first embodiment will be described. When the ink permeation protection layer 20 is formed, the flexible wiring member 40 is already bonded to the actuator 30. In the first embodiment, the ink permeation protection layer 20 is configured to be laminated in order from the surface of the actuator 30 on the side where the flexible wiring member 40 is not provided. Hereinafter, a method for manufacturing the piezoelectric inkjet head 1 of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A is a flowchart showing a manufacturing procedure of the ink permeation protective layer 20 in the first embodiment. FIG. 5B is a diagram showing changes in the ink permeation protective layer 20 corresponding to the manufacturing procedure flow shown in FIG. 5A. In the method for manufacturing the piezoelectric inkjet head 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 5B, the ink permeation protective layer 20 is formed on the side of the actuator 30 where the flexible wiring member 40 is not provided. . FIG. 5B shows the piezoelectric inkjet head 1 shown in FIG. In the piezoelectric ink jet head 1 according to the first embodiment, the pressure chamber 19 and the individual electrode 31 are provided corresponding to each other, and as shown in FIG. The length is substantially equal to the length of the individual electrode 31 in the left-right direction, and the size of the open surface is substantially equal to the size of the region of the individual electrode 31. That is, the piezoelectric ink jet head 1 will be described below assuming that the pressure chambers 19 and the individual electrodes 31 are stacked in the same position in the left-right direction as shown in FIG.
図5Bに記載する前記インク浸透保護層20を形成する方法は、化学気相成長法(プラズマ、熱、光及びレーザーによるCVD法)、スパッタリング法(直流、高周波、マグネトロン及びイオンスパッタリング)及び物理気相成長法(真空及び低圧雰囲気蒸着法)等による被覆形成方法を用いることができる。本実施形態1では、プラズマCVD法により1つの図示外のCVD装置に原料である所定ガスを充填させ、前記応力緩和層21a〜21dと、前記各ストップ部材22〜24を被覆合成し、前記インク浸透保護層20を形成する方法を説明する。前記応力緩和層21a〜21dを形成するCVD装置と、前記各ストップ部材22〜24を形成するCVD装置は、それぞれ異なる装置を用いてもよい。前記各ストップ部材22〜24は、互いに離間して配置する複数の前記ストップ部材22〜24のそれぞれを形成するための図示外のマスキング部材を介して、前記応力緩和層21a〜21dに面して形成される。前記マスキング部材は、図4Aに示す前記1層目ストップ部材22の配列に従って、多数の正六角形状の孔が設けられた板状の部材である。以下、図5Aに示す製造手順フローチャートに従って、前記圧電式インクジェットヘッド1の製造方法を説明する。 The method for forming the ink permeation protective layer 20 shown in FIG. 5B includes chemical vapor deposition (plasma, heat, light and laser CVD), sputtering (direct current, high frequency, magnetron and ion sputtering) and physical vapor. A coating formation method such as a phase growth method (vacuum and low-pressure atmosphere deposition method) can be used. In the first embodiment, a predetermined CVD gas is filled in one CVD apparatus (not shown) by plasma CVD, and the stress relaxation layers 21a to 21d and the stop members 22 to 24 are covered and synthesized, and the ink A method for forming the permeation protective layer 20 will be described. Different apparatuses may be used for the CVD apparatus for forming the stress relaxation layers 21a to 21d and the CVD apparatus for forming the stop members 22 to 24, respectively. Each of the stop members 22 to 24 faces the stress relaxation layers 21a to 21d through a masking member (not shown) for forming each of the plurality of stop members 22 to 24 arranged separately from each other. It is formed. The masking member is a plate-like member provided with a number of regular hexagonal holes in accordance with the arrangement of the first layer stop members 22 shown in FIG. 4A. Hereinafter, the manufacturing method of the piezoelectric inkjet head 1 will be described according to the manufacturing procedure flowchart shown in FIG. 5A.
図5Aに示すステップS1においては、前記フレキシブル配線材40が接合されていない側の前記圧電シート層35の一面に、プラズマCVD法により、前記応力緩和層21dが形成される。具体的には、真空に調整されたプラズマCVD装置内において、原料蒸発源であるジアミンとテトラカルボン酸二無水物を供給し、温度及び圧力が調整したうえで、加熱処理する。原料蒸発源は、加熱処理が行われるとプラズマ化し、ポリアミド酸となって前記圧電シート層35の一面に生成される。その後、ポリアミド酸は、窒素中において350℃に加熱されると、イミド化されたポリイミド膜となり、前記応力緩和層21dが形成される。ステップS1が行われ、前記アクチュエータ30に前記応力緩和層21dが配置された状態を図5Bの(1)に示す。前記応力緩和層21dが形成されると、その後ステップS2の処理が行われる。尚、本実施形態1において、前記一面とは、前記圧電シート層35の全領域を示している。 In step S1 shown in FIG. 5A, the stress relaxation layer 21d is formed by plasma CVD on one surface of the piezoelectric sheet layer 35 on the side where the flexible wiring member 40 is not bonded. Specifically, in a plasma CVD apparatus adjusted to a vacuum, the raw material evaporation source diamine and tetracarboxylic dianhydride are supplied, and the temperature and pressure are adjusted, followed by heat treatment. When the heat treatment is performed, the raw material evaporation source is turned into plasma and becomes polyamic acid, which is generated on one surface of the piezoelectric sheet layer 35. Thereafter, when the polyamic acid is heated to 350 ° C. in nitrogen, it becomes an imidized polyimide film, and the stress relaxation layer 21d is formed. FIG. 5B (1) shows a state in which step S1 is performed and the stress relaxation layer 21d is disposed on the actuator 30. FIG. After the stress relaxation layer 21d is formed, the process of step S2 is performed thereafter. In the first embodiment, the one surface indicates the entire region of the piezoelectric sheet layer 35.
図5Aに示すステップS2においては、前記応力緩和層21dに、複数の前記第3層目ストップ部材24が配置される。具体的には、図5Bにおいては、前記応力緩和層21dに、前記マスキング部材が仮設され、前記マスキング部材を介して前記ストップ部材24の原料であるTEOS(テトラエトキシシラン)ガスをプラズマCVD法によりプラズマ化する処理が行われ、二酸化ケイ素膜が形成される。二酸化ケイ素膜が形成されると、前記マスキング部材は取り外される。ステップS2の処理が行われると、前記3層目ストップ部材24は、図5Bの(2)に示す状態に配置される。前記第3層目ストップ部材24のそれぞれは前記個別電極31の対向する2辺を横断しないように配置され、その少なくとも一つは前記個別電極31に対応する領域内に配置される。 In step S2 shown in FIG. 5A, a plurality of third layer stop members 24 are arranged on the stress relaxation layer 21d. Specifically, in FIG. 5B, the masking member is temporarily provided on the stress relaxation layer 21d, and TEOS (tetraethoxysilane) gas, which is a raw material of the stop member 24, is plasma CVD method through the masking member. A process of turning into plasma is performed, and a silicon dioxide film is formed. When the silicon dioxide film is formed, the masking member is removed. When the process of step S2 is performed, the third layer stop member 24 is arranged in the state shown in (2) of FIG. 5B. Each of the third layer stop members 24 is disposed so as not to cross two opposing sides of the individual electrode 31, and at least one of them is disposed in a region corresponding to the individual electrode 31.
ステップS3においては、前記3層目ストップ部材24が設けられた前記応力緩和層21dの一面に、前記応力緩和層21cが配置される。前記応力緩和層21c及び後述の前記応力緩和層21a〜21bが形成される方法は、前記応力緩和層21dが形成される方法とほぼ同一であるので詳細の説明は省略する。ステップS3の処理が行われると、前記応力緩和層21cは、図5Bの(3)に示す状態に配置される。前記応力緩和層21cが形成されると、その後ステップS4の処理が行われる。 In step S3, the stress relaxation layer 21c is disposed on one surface of the stress relaxation layer 21d provided with the third layer stop member 24. The method of forming the stress relaxation layer 21c and the later described stress relaxation layers 21a to 21b is substantially the same as the method of forming the stress relaxation layer 21d, and thus detailed description thereof is omitted. When the process of step S3 is performed, the stress relaxation layer 21c is arranged in a state shown in (3) of FIG. 5B. After the stress relaxation layer 21c is formed, the process of step S4 is performed thereafter.
ステップS4においては、前記応力緩和層21cに、前記第2層目ストップ部材23が配置される。前記第2層目ストップ部材23及び後述する前記第1層目ストップ部材22が形成される方法は、前記第3層目ストップ部材が形成される方法とほぼ同一であるので詳細の説明は省略する。ステップS4の処理が行われると、前記第2層目ストップ部材23は、図5B(3)に示す状態に配置される。前記第2層目ストップ部材23は、ステップS3における前記第3層目ストップ部材24の配置を考慮して、少なくとも一つが前記第3層目ストップ部材24間を跨るように、前記個別電極31に対応する領域に配置される。 In step S4, the second layer stop member 23 is disposed on the stress relaxation layer 21c. The method of forming the second layer stop member 23 and the first layer stop member 22 to be described later is substantially the same as the method of forming the third layer stop member, and detailed description thereof will be omitted. . When the process of step S4 is performed, the second layer stop member 23 is arranged in the state shown in FIG. 5B (3). In consideration of the arrangement of the third layer stop member 24 in step S3, the second layer stop member 23 is arranged on the individual electrode 31 so that at least one of the second layer stop members 23 straddles between the third layer stop members 24. Arranged in the corresponding area.
ステップS5においては、前記第2層目ストップ部材23が設けられた前記応力緩和層21cの一面に、前記応力緩和層21bが配置される。ステップS5の処理が行われると、前記応力緩和層21cは、図5B(3)に示す状態に配置される。前記応力緩和層21bが形成されると、その後ステップS6の処理が行われる。 In step S5, the stress relaxation layer 21b is disposed on one surface of the stress relaxation layer 21c provided with the second layer stop member 23. When the process of step S5 is performed, the stress relaxation layer 21c is arranged in the state shown in FIG. 5B (3). After the stress relaxation layer 21b is formed, the process of step S6 is performed thereafter.
ステップS6においては、前記応力緩和層21bに、前記第1層目ストップ部材22が配置される。ステップS6の処理が行われると、前記第1層目ストップ部材22は、図5B(3)に示す状態に配置される。前記第1層目ストップ部材22は、ステップS3における前記第2層目ストップ部材23の配置と同様に、少なくとも一つが前記個別電極31に対応する領域内に配置される。 In step S6, the first layer stop member 22 is disposed on the stress relaxation layer 21b. When the process of step S6 is performed, the first layer stop member 22 is arranged in the state shown in FIG. 5B (3). At least one first layer stop member 22 is disposed in a region corresponding to the individual electrode 31 in the same manner as the second layer stop member 23 in step S3.
ステップS7においては、前記第1層目ストップ部材22の一面に、前記応力緩和層21aが形成される。ステップS7の処理が行われると、前記応力緩和層21aは図5B(4)に示す状態に配置される。ステップS1〜S7の処理が行われると、前記応力緩和層21a〜21d及び前記各ストップ部材22〜24が交互に積層され、前記インク浸透保護層20が形成される。 In step S <b> 7, the stress relaxation layer 21 a is formed on one surface of the first layer stop member 22. When the process of step S7 is performed, the stress relaxation layer 21a is arranged in the state shown in FIG. 5B (4). When the processing of steps S1 to S7 is performed, the stress relaxation layers 21a to 21d and the stop members 22 to 24 are alternately stacked, and the ink permeation protection layer 20 is formed.
ステップS8においては、前記応力緩和層21aに前記キャビティユニット10が位置決めされ、接着剤25により接着される。具体的には、前記キャビティプレート16が、前記圧力室19を区画する壁の対向する2辺が、前記第1層目ストップ部材22a〜22hを横断しないように位置決めされ、配置される。図5B(5)の状態において、ステップS8の処理が行われると、前記キャビティユニット10と、前記インク浸透保護層20と、前記アクチュエータ30とが配置される位置の関係は、図5B(6)に示す状態である。 In step S8, the cavity unit 10 is positioned on the stress relaxation layer 21a and bonded by the adhesive 25. Specifically, the cavity plate 16 is positioned and disposed such that two opposing sides of the wall defining the pressure chamber 19 do not cross the first layer stop members 22a to 22h. When the process of step S8 is performed in the state of FIG. 5B (5), the relationship among the positions where the cavity unit 10, the ink permeation protective layer 20, and the actuator 30 are arranged is as shown in FIG. 5B (6). It is the state shown in.
図6Aは、本実施形態1における前記インク浸透保護層20に対し、前記圧力室19の前記開放面に対応する領域において、左右前後平面における前記各ストップ部材22〜24の配置を示す前記個別電極31側から見た上面図である。図6Bは、前記上面図に対応し、上下方向における前記圧力室19に対応する前記各ストップ部材22〜24の配置を示す断面図である。本実施形態1によれば、図6A及び図6Bに示すように、前記インク浸透保護層20は、左右前後平面及び上下方向において、前記各ストップ部材22〜24により、前記圧力室19の前記開放面を全て覆うことが可能となる。本実施形態1において、前記個別電極31に対応する領域と、前記圧力室19に対応する領域は同一の領域であり、図3に示す前記圧力室19と前記個別電極31とに挟まれる領域26である。 6A shows the arrangement of the stop members 22 to 24 on the left and right front and rear planes in a region corresponding to the open surface of the pressure chamber 19 with respect to the ink permeation protection layer 20 according to the first embodiment. It is the top view seen from 31 side. FIG. 6B is a cross-sectional view corresponding to the top view and showing the arrangement of the stop members 22 to 24 corresponding to the pressure chamber 19 in the vertical direction. According to the first embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, the ink permeation protection layer 20 is opened to the pressure chamber 19 by the stop members 22 to 24 in the left and right front and rear planes and the vertical direction. It is possible to cover the entire surface. In the first embodiment, the region corresponding to the individual electrode 31 and the region corresponding to the pressure chamber 19 are the same region, and the region 26 sandwiched between the pressure chamber 19 and the individual electrode 31 shown in FIG. It is.
尚、上述した本実施形態1のインク浸透保護層20の製造方法においては、前記ストップ部材22〜24は、所定の網目形状のマスキング部材を、前記ストップ部材22〜24を積層させる面に密着して接触させ、形成する方法を示したが、これに限らない。上述以外の前記ストップ部材22〜24を形成する方法として、前記マスキング部材を使用せず、前記ストップ部材22〜24を積層させる面の全面に前記ストップ部材22〜24を形成し、続いてプラズマエッチング法やレーザー加工法等により部分除去することにより、前記ストップ部材22〜24を形成する方法であってもよい。 In the method for manufacturing the ink permeation protective layer 20 of the first embodiment described above, the stop members 22 to 24 are closely attached to a surface on which the stop members 22 to 24 are laminated with a predetermined mesh-shaped masking member. However, the present invention is not limited to this. As a method of forming the stop members 22 to 24 other than the above, the stop members 22 to 24 are formed on the entire surface on which the stop members 22 to 24 are laminated without using the masking member, and then plasma etching is performed. Alternatively, the stop members 22 to 24 may be formed by partial removal by a method or a laser processing method.
また、前記応力緩和層21a〜21dは、上述したプラズマCVD法に限らず、スプレーコーティング法や、熱分解CVD法などにより形成されてもよい。スプレーコーティング法の一例としては、ポリアミド酸の液滴を、圧縮した噴霧ガスとともに塗布し、高温で一定時間の熱処理を行い、イミド化させてポリイミド膜を生成する方法がある。熱分解CVD法の一例としては、熱分解CVD装置内にセットした基板上において、ジパラキシリレンを、昇華させて熱分解させることにより、ポリパラキシリレンを基板上に積層させ、生成する方法がある。前記応力緩和層21a〜21dが、スプレーコート法により形成される場合、プラズマCVD法により形成する前記ストップ部材22〜24と、スプレーコート法により形成する前記応力緩和層21a〜21dは、それぞれの各層が別々且つ交互に形成される。 The stress relaxation layers 21a to 21d are not limited to the plasma CVD method described above, and may be formed by a spray coating method, a thermal decomposition CVD method, or the like. As an example of the spray coating method, there is a method in which a droplet of polyamic acid is applied together with a compressed spray gas and subjected to heat treatment at a high temperature for a certain period of time to imidize to form a polyimide film. As an example of the thermal decomposition CVD method, there is a method in which polyparaxylylene is laminated on the substrate and generated by sublimating and thermally decomposing diparaxylylene on the substrate set in the thermal decomposition CVD apparatus. When the stress relaxation layers 21a to 21d are formed by a spray coating method, the stop members 22 to 24 formed by a plasma CVD method and the stress relaxation layers 21a to 21d formed by a spray coating method are the respective layers. Are formed separately and alternately.
<実施形態2>
以下、本発明の実施形態2について、図面を用いて説明する。実施形態2は、インク浸透保護層を構成する各ストップ部材の形状が異なる点で、実施形態1と相違する。実施形態2は、他の部分の構成及び製造方法については実施形態1と同じであるので、相違する構成についてのみ詳述し、実施形態1と同じ構成については、その説明を省略する。
<Embodiment 2>
Hereinafter, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment is different from the first embodiment in that the shape of each stop member constituting the ink permeation protective layer is different. The second embodiment is the same as the first embodiment with respect to the configuration and manufacturing method of the other parts, so only the different configuration will be described in detail, and the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.
図7A及び図7Bは、本実施形態2において、インク浸透保護層120の各ストップ部材122〜124それぞれの配置を示す。前記各ストップ部材122〜124は、丸形状且つ、前記アクチュエータ30側に凸の湾曲形状である。前記各ストップ部材122〜124が、上下方向の高さを有することにより、液体の浸透経路を長くし、圧電素子部の短絡が発生する可能性を低減することができる。図7Aは、左右前後平面における前記各ストップ部材122〜124それぞれの配置を示す上面図である。図7Bは、上面図に対応し、上下方向における前記各ストップ部材122〜124それぞれの配置を示す断面図である。 7A and 7B show the arrangement of the respective stop members 122 to 124 of the ink permeation protection layer 120 in the second embodiment. Each of the stop members 122 to 124 has a round shape and a curved shape convex toward the actuator 30 side. Since each of the stop members 122 to 124 has a height in the vertical direction, it is possible to lengthen the liquid permeation path and reduce the possibility of a short circuit of the piezoelectric element portion. FIG. 7A is a top view showing the arrangement of the respective stop members 122 to 124 in the left and right front and rear planes. FIG. 7B corresponds to a top view and is a cross-sectional view showing the arrangement of the stop members 122 to 124 in the vertical direction.
図7Aに示すように、前記各ストップ部材122〜124は、丸形状の半径の大きさが、前記圧力室19を区画する壁上の壁上線19bと壁上線19cの間隔より小さい構成である。前述のとおり、前記各ストップ部材122〜124は、高さを有するが、2つの前記壁上線19b及び19cの間隔より小さい構成であるため、前記アクチュエータ30の駆動による変位を、前記圧力室19に確実に伝えることができる。また、各ストップ部材122〜124が丸形状であっても、実施形態1の正六角形状のストップ部材22〜24の場合と同様に、前記圧力室19の前記開放面を3層で覆うことが可能である。 As shown in FIG. 7A, each of the stop members 122 to 124 is configured such that the radius of the round shape is smaller than the interval between the wall upper line 19 b and the wall upper line 19 c on the wall that partitions the pressure chamber 19. As described above, each of the stop members 122 to 124 has a height, but is configured to be smaller than the interval between the two wall top lines 19b and 19c, so that the displacement due to the driving of the actuator 30 is transferred to the pressure chamber 19. I can tell you with certainty. Moreover, even if each stop member 122-124 is circular shape, the said open surface of the said pressure chamber 19 is covered with three layers similarly to the case of the regular hexagonal stop members 22-24 of Embodiment 1. Is possible.
図7Bに示すように、本実施形態2における丸形状の前記各ストップ部材122〜124それぞれは、前記アクチュエータ30が接合される側に上下方向の高さが約1〜数μmの凸の湾曲形状をしている。前記ストップ部材122〜124は、製造時に成膜する温度を200℃〜400℃の範囲内で上昇させることにより、膜応力が圧縮方向に大きくなり、反り量は増加する。前記各ストップ部材122〜124は、圧縮されると凹形状に反る。このことを利用して前記各ストップ部材122〜124に熱処理を行うと、上下方向のうち所望の方向に凸形状を形成させることができる。前記インク浸透保護層120は、実施形態1と同一の積層数の前記ストップ部材122〜124により構成されるが、上下方向に高さを有することにより、前記キャビティユニット10と前記アクチュエータ30の間における液体の浸透経路を長くすることができる。この構成により、前記インク浸透保護層120内に、万が一インクが浸透する場合であっても、前記アクチュエータ30の前記個別電極31及び前記共通電極32が短絡される可能性を低減することができる。 As shown in FIG. 7B, each of the round-shaped stop members 122 to 124 in Embodiment 2 has a convex curved shape whose height in the vertical direction is about 1 to several μm on the side where the actuator 30 is joined. I am doing. The stop members 122 to 124 increase the film forming temperature in the range of 200 ° C. to 400 ° C. at the time of manufacture, thereby increasing the film stress in the compression direction and increasing the amount of warpage. Each of the stop members 122 to 124 warps in a concave shape when compressed. When this is used to heat-treat each of the stop members 122 to 124, a convex shape can be formed in a desired direction in the vertical direction. The ink permeation protection layer 120 includes the stop members 122 to 124 having the same number of layers as in the first embodiment. However, the ink penetration protection layer 120 has a height between the cavity unit 10 and the actuator 30 in the vertical direction. The liquid permeation path can be lengthened. With this configuration, even when ink permeates into the ink permeation protective layer 120, the possibility that the individual electrode 31 and the common electrode 32 of the actuator 30 are short-circuited can be reduced.
<実施形態3>
以下、本発明の実施形態3について、図面を用いて説明する。実施形態3は、インク浸透保護層を構成する各ストップ部材の形状及び配置及び積層数が異なる点で、実施形態1と相違する。実施形態3は、他の部分の構成及び製造方法については実施形態1と同じであるので、相違する構成についてのみ詳述し、実施形態1と同じ構成については、その説明を省略する。
<Embodiment 3>
Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. The third embodiment is different from the first embodiment in that the shape and arrangement of the stop members constituting the ink permeation protection layer and the number of stacked layers are different. The third embodiment is the same as the first embodiment with respect to the configuration and manufacturing method of the other parts, so only the different configuration will be described in detail, and the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.
図8は、本実施形態3におけるインク浸透保護層220の配置を示す図である。図8において、インク浸透保護層220は、図示外の5層の応力緩和層それぞれの間に、4層の各ストップ部材222〜225が交互に積層される。前記各ストップ部材222〜225それぞれは、圧力室19の中心線19a、19b、19cの上方向に、全ての辺が他の前記各ストップ部材222〜225の辺と対向する位置関係で配置される。図8A及び図8Bは、前記インク浸透保護層220の前記各ストップ部材222〜225の配置を示す。図8Aは、左右前後平面における前記各ストップ部材222〜225の配置を示す上面図である。図8Bは、前記上面図に対応し、上下方向における前記各ストップ部材222〜225の配置を示す断面図である。 FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of the ink permeation protection layer 220 in the third embodiment. In FIG. 8, the ink permeation protection layer 220 has four layers of stop members 222 to 225 that are alternately laminated between five stress relaxation layers (not shown). Each of the stop members 222 to 225 is arranged in a positional relationship in which all sides face the sides of the other stop members 222 to 225 above the center lines 19a, 19b, and 19c of the pressure chamber 19. . 8A and 8B show the arrangement of the stop members 222 to 225 of the ink permeation protection layer 220. FIG. FIG. 8A is a top view showing the arrangement of the stop members 222 to 225 on the left and right front and rear planes. FIG. 8B is a cross-sectional view corresponding to the top view and showing the arrangement of the stop members 222 to 225 in the vertical direction.
図8Aに示すように、前記各ストップ部材222〜225は、正四角形状であり、各辺の長さが、前記圧力室19を区画する壁の前記壁上線19b及び19cの間隔より小さい構成である。前記各ストップ部材222〜225のそれぞれは、図8Bに示すように、他の層の2つの前記各ストップ部材222〜225の隙間を中心として跨るように配置される。そのため、前記圧力室19の前記開放面に対応する領域内は、位置に関わらず液体が浸透する可能性は同一であり、前記圧力室19に対応する開放面の全領域に対して、電気的に短絡する可能性が抑えられる。 As shown in FIG. 8A, each of the stop members 222 to 225 has a regular square shape, and the length of each side is smaller than the interval between the wall upper lines 19b and 19c of the wall defining the pressure chamber 19. is there. As shown in FIG. 8B, each of the stop members 222 to 225 is disposed so as to straddle the gap between the two stop members 222 to 225 in the other layer. For this reason, the possibility that the liquid permeates in the region corresponding to the open surface of the pressure chamber 19 is the same regardless of the position, and the entire region of the open surface corresponding to the pressure chamber 19 is electrically The possibility of short circuiting is reduced.
[変形例1]
本実施形態1において、前記各ストップ部材22〜24の形状は正六角形状であるが、これに限らない。例えば、六角より角数が多い偶数角形であってもよい。また、本実施形態1において前記第2層目ストップ部材23と前記第3層目ストップ部材24の形状及び大きさは、前記第1層目ストップ部材22と同一であるが、これに限らない。前記第2層目ストップ部材23及び前記第3層目ストップ部材24は、前記第1層目ストップ部材22により前記圧力室19を覆うことができない領域を覆うことが可能な形状であれば、前記第1層目ストップ部材22〜24より小さくてもよく、前記第1層目ストップ部材22と異なる形状であってもよい。また、前記各ストップ部材22〜24は、前記キャビティユニット10側に凸の湾曲形状であっても良い。
[Modification 1]
In the first embodiment, the shape of each of the stop members 22 to 24 is a regular hexagonal shape, but is not limited thereto. For example, it may be an even number of polygons with more corners than hexagons. In the first embodiment, the shape and size of the second layer stop member 23 and the third layer stop member 24 are the same as those of the first layer stop member 22, but are not limited thereto. If the second layer stop member 23 and the third layer stop member 24 have a shape that can cover the region where the pressure chamber 19 cannot be covered by the first layer stop member 22, It may be smaller than the first layer stop members 22 to 24, and may have a shape different from that of the first layer stop member 22. The stop members 22 to 24 may have a curved shape that is convex toward the cavity unit 10.
本実施形態1において、前記インク浸透保護層20は、3層の前記ストップ部材22〜24により構成されるが、これに限らない。前記圧力室19及び前記個別電極31の配置及び形状によって条件は異なるが、前記圧力室19の前記開放面の全面を覆うことが可能な構成であれば、ストップ部材は少なくとも2層により構成されていてもよい。また、3層より少ない層数に限られることはなく、3層以上の多層、例えば4層や5層により構成されてもよい。また、本実施形態1における前記各ストップ部材22〜24のそれぞれは、少なくとも前記圧力室19と前記個別電極31とに挟まれる前記領域26に設けられていれば、前記インク浸透保護層20の全面に設けられる必要はない。 In the first embodiment, the ink permeation protection layer 20 includes the three stop members 22 to 24, but is not limited thereto. Although the conditions vary depending on the arrangement and shape of the pressure chamber 19 and the individual electrode 31, the stop member is configured by at least two layers as long as the entire open surface of the pressure chamber 19 can be covered. May be. Further, the number of layers is not limited to less than three layers, and the number of layers may be three or more, for example, four or five layers. Further, each of the stop members 22 to 24 in Embodiment 1 is provided on the entire surface of the ink permeation protection layer 20 as long as it is provided at least in the region 26 sandwiched between the pressure chamber 19 and the individual electrode 31. There is no need to be provided.
[変形例2]
本実施形態1において、前記インク浸透保護層20の製造方法は、前記アクチュエータ30側から、前記キャビティユニット10側へ積層される方法であったが、これに限らない。例えば前記各ストップ部材22〜24は、フィルム状の前記応力緩和層21の上下方向の片面に設けられる、若しくは前記ストップ部材22〜24の各層がお互いに対向しない配置になるように両面に設けられる構成の応力緩和ストップ層組が、前記アクチュエータ30に位置決めして配置され、他の応力緩和ストップ層組が複数積層され、その後、前記キャビティユニット10が位置決めして接合される方法により、前記インク浸透保護層20が形成されてもよい。また、本実施形態1において前記インク浸透保護層20の各層は、プラズマCVD法を一例とした蒸着法により形成されていたが、周知の蒸着法や塗布、焼成等により形成されてもよい。
[Modification 2]
In the first embodiment, the method of manufacturing the ink permeation protective layer 20 is a method of stacking from the actuator 30 side to the cavity unit 10 side, but is not limited thereto. For example, each of the stop members 22 to 24 is provided on one surface of the film-like stress relaxation layer 21 in the vertical direction, or is provided on both surfaces so that the layers of the stop members 22 to 24 are not opposed to each other. A stress relaxation stop layer set having a configuration is positioned and arranged on the actuator 30, a plurality of other stress relaxation stop layer sets are stacked, and then the cavity unit 10 is positioned and bonded, whereby the ink permeation is performed. The protective layer 20 may be formed. In the first embodiment, each layer of the ink permeation protective layer 20 is formed by a vapor deposition method using a plasma CVD method as an example, but may be formed by a known vapor deposition method, coating, baking, or the like.
1 圧電式インクジェットヘッド
10 キャビティユニット
19 圧力室
19a 中心線
19b、19c 壁上線
20、120、220 インク浸透保護層
21a〜21d 応力緩和層
22a〜22h 1層目ストップ部材
23 2層目ストップ部材
24 3層目ストップ部材
30 アクチュエータ
31 個別電極
32 共通電極
122〜124、222〜225 ストップ部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric ink jet head 10 Cavity unit 19 Pressure chamber 19a Center line 19b, 19c Wall line 20, 120, 220 Ink permeation protection layer 21a-21d Stress relaxation layer 22a-22h First layer stop member 23 Second layer stop member 24 3 Layer stop member 30 Actuator 31 Individual electrode 32 Common electrode 122-124, 222-225 Stop member
Claims (9)
前記圧力室を加圧する圧電素子部と、
前記圧電素子部と、前記液滴噴射部との間に配置された液体浸透保護部と、を備え、
前記液体浸透保護部は、
前記圧力室からの液体が前記圧電素子部へ浸透することを防止するための複数層からなるストップ層と、
前記圧電素子部に面する領域と、前記ストップ層間と、前記圧力室に面する領域とにそれぞれ配置された少なくとも前記ストップ層それぞれの前記圧電素子部側の面及び前記圧力室側の面を挟着する応力緩和層と、から成り、
前記ストップ層は、細分化された複数のストップ部材から構成されると共に、
前記一のストップ層のストップ部材は、複数のストップ部材により前記圧力室を覆うように配置され、前記一のストップ層と面する前記圧力室の面に対して、積層される前記他のストップ層のストップ部材が隙間なく配置されていることを特徴とする液滴噴射ヘッド。 A droplet ejecting section having a pressure chamber connectable to a liquid supply source;
A piezoelectric element that pressurizes the pressure chamber;
A liquid permeation protection unit disposed between the piezoelectric element unit and the droplet ejection unit,
The liquid permeation protector is
A stop layer composed of a plurality of layers for preventing liquid from the pressure chamber from penetrating into the piezoelectric element portion;
The piezoelectric element portion side surface and the pressure chamber side surface of at least each of the stop layers disposed in the region facing the piezoelectric element portion, the stop layer, and the region facing the pressure chamber are sandwiched, respectively. A stress relaxation layer to be worn,
The stop layer is composed of a plurality of subdivided stop members,
The stop member of the one stop layer is disposed so as to cover the pressure chamber by a plurality of stop members, and is stacked on the surface of the pressure chamber facing the one stop layer. The droplet ejecting head is characterized in that the stop members are arranged without gaps.
前記一ストップ層のストップ部材の少なくとも一つは、前記個別電極と、前記圧力室とに対応する領域に配置されることを特徴とする請求項1に記載の液滴噴射ヘッド。 The piezoelectric element portion is composed of an individual electrode smaller than the pressure chamber arranged corresponding to the pressure chamber, and a common electrode facing the individual electrode,
The droplet ejecting head according to claim 1, wherein at least one of the stop members of the one stop layer is disposed in a region corresponding to the individual electrode and the pressure chamber.
前記ストップ部材の大きさより狭い間隔で配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴噴射ヘッド。 The plurality of stop members arranged in the one stop layer,
The liquid droplet ejecting head according to claim 1, wherein the liquid droplet ejecting head is arranged at an interval narrower than a size of the stop member.
第1ストップ層の前記ストップ部材が、前記圧力室を覆うように配置され、
第2ストップ層の前記ストップ部材が、前記第1ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分を覆うよう配置され、
第3ストップ層の前記ストップ部材が、前記第1ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分であり、且つ前記第2ストップ層の前記ストップ部材により覆われない前記接続部分を覆うよう配置される、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴噴射ヘッド。 The stop layer has a three-layer structure in which a plurality of stop members having the same shape are arranged along a plurality of straight lines extending in parallel with the surface direction of the stop layer,
The stop member of the first stop layer is disposed so as to cover the pressure chamber;
The stop member of the second stop layer is arranged to cover a connection portion between the stop members of the first stop layer;
The stop member of the third stop layer is a connection part between the stop members of the first stop layer, and is arranged to cover the connection part that is not covered by the stop member of the second stop layer.
The liquid droplet ejecting head according to claim 1, wherein:
前記液滴浸透保護部の複数層からなる前記ストップ層のそれぞれは、前記圧電素子部側から前記液滴噴射部側へ順に積層されることを特徴とする液滴噴射ヘッドの製造方法。 In the manufacturing method of the droplet jet head according to claim 1,
Each of the stop layers formed of a plurality of layers of the droplet permeation protection unit is laminated in order from the piezoelectric element unit side to the droplet ejection unit side.
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Patent Citations (4)
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JPH04255357A (en) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Ricoh Co Ltd | Ink jet recording apparatus |
JP2003017244A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-17 | Sony Corp | Organic electroluminescent device and method of manufacturing the same |
JP2007181818A (en) * | 2005-12-07 | 2007-07-19 | Sharp Corp | Laminated filter, its manufacturing method, and inkjet head equipped with the laminated filter |
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