JP3555653B2

JP3555653B2 - Ink jet recording head and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP3555653B2
Application number: JP27713098A
Authority: JP
Inventors: 哲司高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP2000103059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を介して圧電素子を設け、この圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電素子を使用したものと、撓み振動モードの圧電素子を使用したものの２種類が実用化されている。
【０００３】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、撓み振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００５】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるように、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている。
【０００６】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。なお、この場合、圧電材料層は振動板の表面全体に設けたままで少なくとも上電極のみを各圧力発生室毎に設けることにより、各圧力発生室に対応する圧電素子を駆動することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した薄膜技術およびリソグラフィ法による製造方法では、薄膜のパターニング後に圧力発生室を形成するが、圧力発生室の角部が鋭角に形成されているために気泡が溜まり易く、また、溜まった気泡の排出性が悪く、インク吐出に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、気泡溜まりの防止、及び気泡の排出性の向上を図ったインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に形成されて前記圧力発生室の一部を構成する振動板と、該振動板を介して前記圧力発生室に対応する領域に形成されて下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記流路形成基板の他方面側に形成されて前記圧力発生室の一部を構成する封止板とを具備したインクジェット式記録ヘッドにおいて、少なくとも前記振動板と前記圧力発生室の周壁とで形成される角部に接着剤層が存在し、且つ前記圧力発生室にインクを供給する共通インク室と、前記圧力発生室と前記共通インク室を連通する流路とを前記流路形成基板に具備すると共に、前記流路の前記封止板と対向する面に接着剤層が存在することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１０】
かかる第１の態様では、圧力発生室の角部に気泡が溜まるのが防止され、且つ接着剤層によって振動板の応力集中箇所が補強される。また、共通インク室から圧力発生室へのインクの流れが良好になる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記流路形成基板が、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板であり、前記周壁が面方位（１１１）の４つの面で形成されることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１２】
かかる第２の態様では、圧力発生室の角部が鋭く形成されるが、接着剤層により気泡が溜まることがない。
【００１５】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記振動板と前記圧力発生室の周壁との角部を埋める前記接着剤層の表面は凹形状となっていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１６】
かかる第３の態様では、圧力発生室の角部への気泡溜まりが確実に防止される。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記接着剤層の前記振動板に沿った幅が、前記圧力発生室の幅の１／３以下であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１８】
かかる第４の態様では、接着剤層が振動板の振動に悪影響を及ぼすことがない。
【００１９】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記周壁間で形成される角部に接着剤層が存在することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２０】
かかる第５の態様では、圧力発生室の気泡溜まりが、さらに確実に防止される。
【００２７】
本発明の第６の態様は、圧力発生室を形成するシリコン単結晶基板の一方面に設けられた弾性膜上に下電極層、圧電体層及び上電極層を順次積層して各層をパターニングすることにより前記圧力発生室に対応する領域に前記下電極層、前記圧電体層及び前記上電極層からなる圧電素子を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記シリコン単結晶基板の開口側面に封止板を接着すると共に当該接着剤を、前記シリコン単結晶基板に接着することなく設けられ前記圧力発生室の一部を構成する弾性膜と周壁とで形成される角部に流入させて接着剤層を形成する工程を有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００２８】
かかる第６の態様では、圧力発生室の角部に接着剤層を形成することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、平面図及びその１つの圧力発生室の長手方向における断面構造を示す図である。
【００３７】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００３８】
流路形成基板１０の一方の面は開口面となり、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ０．１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００３９】
一方、流路形成基板１０の開口面には、シリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、ノズル開口１１、圧力発生室１２が形成されている。
【００４０】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板を水酸化カリウム等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われるものである。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００４１】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。なお、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。
【００４２】
一方、各圧力発生室１２の一端に連通する各ノズル開口１１は、圧力発生室１２より幅狭で且つ浅く形成されている。すなわち、ノズル開口１１は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００４３】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口１１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口１１は数十μｍの溝幅で精度よく形成する必要がある。
【００４４】
また、各圧力発生室１２と後述する共通インク室３１とは、後述する封止板２０の各圧力発生室１２の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク供給連通口２１を介して連通されており、インクはこのインク供給連通口２１を介して共通インク室３１から供給され、各圧力発生室１２に分配される。
【００４５】
封止板２０は、前述の各圧力発生室１２に対応したインク供給連通口２１が穿設された、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^−６／℃］であるガラスセラミックスからなる。なお、インク供給連通口２１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、各圧力発生室１２のインク供給側端部の近傍を横断する一つのスリット孔２１Ａでも、あるいは複数のスリット孔２１Ｂであってもよい。封止板２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、封止板２０は、他面で共通インク室３１の一壁面を構成する。
【００４６】
共通インク室形成基板３０は、共通インク室３１の周壁を形成するものであり、ノズル開口数、インク滴吐出周波数に応じた適正な厚みのステンレス板を打ち抜いて作製したものである。本実施形態では、共通インク室形成基板３０の厚さは、０．２ｍｍとしている。
【００４７】
インク室側板４０は、ステンレス基板からなり、一方の面で共通インク室３１の一壁面を構成するものである。また、インク室側板４０には、他方の面の一部にハーフエッチングにより凹部４０ａを形成することにより薄肉壁４１が形成され、さらに、外部からのインク供給を受けるインク導入口４２が打抜き形成されている。なお、薄肉壁４１は、インク滴吐出の際に発生するノズル開口１１と反対側へ向かう圧力を吸収するためのもので、他の圧力発生室１２に、共通インク室３１を経由して不要な正又は負の圧力が加わるのを防止する。本実施形態では、インク導入口４２と外部のインク供給手段との接続時等に必要な剛性を考慮して、インク室側板４０を０．２ｍｍとし、その一部を厚さ０．０２ｍｍの薄肉壁４１としているが、ハーフエッチングによる薄肉壁４１の形成を省略するために、インク室側板４０の厚さを初めから０．０２ｍｍとしてもよい。
【００４８】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．５μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体膜７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体膜７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体膜７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板と合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用するが、下電極膜６０が弾性膜５０を兼ねるようにしてもよい。
【００４９】
ここで、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０上に、圧電体膜７０等を形成するプロセスを図４を参照しながら説明する。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、まず、流路形成基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１００℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性膜５０を形成する。
【００５１】
次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタリングで下電極膜６０を形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金等が好適である。これは、スパッタリングやゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体膜７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体膜７０としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適である。
【００５２】
次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体膜７０を成膜する。本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体膜７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いている。圧電体膜７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体膜７０の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。
【００５３】
さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
【００５４】
次に、図４（ｄ）に示すように、上電極膜８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００５５】
次に、図５（ａ）に示すように、各圧力発生室１２それぞれに対して圧電素子を配設するように、圧電体膜７０及び上電極膜８０のパターニングを行う。図５（ａ）では圧電体膜７０を上電極８０と同一のパターンでパターニングを行った場合を示しているが、上述したように、圧電体膜７０は必ずしもパターニングを行う必要はない。これは、上電極膜８０のパターンを個別電極として電圧を印加した場合、電界はそれぞれの上電極８０と、共通電極である下電極膜６０との間にかかるのみで、その他の部位には何ら影響を与えないためである。しかしながら、この場合には、同一の排除体積を得るためには大きな電圧印加が必要となるため、圧電体膜７０もパターニングするのが好ましい。また、この後、下電極膜６０をパターニングして不要な部分を除去する。
【００５６】
次いで、図５（ｂ）に示すように、圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターニングした後には、各上電極膜８０の上面、圧電体膜７０の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層９０を形成する。
【００５７】
そして、図５（ｃ）に示すように、絶縁体層９０の各圧電素子３００の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部には後述するリード電極１００と接続するために上電極膜８０の一部を露出させるコンタクトホール９０ａを形成し、このコンタクトホール９０ａを介して各上電極膜８０に一端が接続し、また他端が接続端子部に延びるリード電極１００を形成する。リード電極１００は、駆動信号を上電極膜８０に確実に供給できる程度に可及的に狭い幅となるように形成されている。
【００５８】
このようにして膜形成を行った後、図５（ｄ）に示すように、前述したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、圧力発生室１２等を形成する。
【００５９】
以上説明した一連の膜形成及び異方性エッチングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割する。また、分割した流路形成基板１０を、封止板２０、共通インク室形成基板３０、及びインク室側板４０と順次接着して一体化し、インクジェット式記録ヘッドとする。
【００６０】
このようにして形成された圧力発生室の要部正面図を図６（ａ）、要部断面図を図６（ｂ）に示す。流路形成基板１０に封止板２０を接着する際には、流路形成基板１０の開口側面に適当な量の熱硬化性接着剤１３を塗布し、封止板２０を圧着させる。
【００６１】
圧力発生室１２は、流路形成基板１０に形成された面方位（１１１）の４つの面、すなわち、長手方向側壁１５と幅方向側壁１６とで画成されており、このとき流れ出した接着剤が弾性膜５０と長手方向側壁１５との間の角部、及び弾性膜５０と幅方向側壁１６との間の角部に流入し、その後加熱することによって硬化し、接着剤層１４を形成する。
【００６２】
また、長手方向側壁１５が弾性膜５０に対して約３５度の角度をもって形成されていることを利用し、長手方向側壁１５と幅方向側壁１６との間の角部に接着剤を供給して、接着剤を弾性膜５０と長手方向側壁１５との間の角部、及び弾性膜５０と幅方向側壁１６との間の角部に流入させてもよい。
【００６３】
さらにまた、圧力発生室１２内に接着剤を供給し、流路形成基板１０を面内で水平に回転させ、遠心力によって接着剤を弾性膜５０と長手方向側壁１５との間の角部、及び弾性膜５０と幅方向側壁１６との間の角部に流入させてもよい。
【００６４】
このようにして形成された接着剤層１４は、圧力発生室１２の角部での気泡溜まりを防止する効果があり、且つ気泡の排出性も向上する。
【００６５】
このような接着剤層１４は、長手方向側壁１５と幅方向側壁１６との間の角部、封止板２０と長手方向側壁１５との間の角部、及び封止板２０と幅方向側壁１６との間の角部に形成してもよく、上記と同様の効果がある。
【００６６】
また、従来、角部付近の弾性膜５０には、圧電素子の駆動による弾性膜５０の大きな変位によって応力集中が発生したが、角部に接着剤層１４を形成することによって弾性膜５０が補強され、耐久性が向上するという効果も奏する。
【００６７】
このような接着剤層１４は、表面の形状が凹形状を成していることが好ましく、さらに、接着剤層の弾性膜５０に沿った幅Ｗが圧力発生室１２の幅Ｗｃの１／３以下であると振動板の振動に悪影響を及ぼすことがない。
【００６８】
このように構成したインクジェットヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口４２からインクを取り込み、共通インク室３１からノズル開口１１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、リード電極１００を介して下電極６０と上電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極６０及び圧電体層７０を撓み変形させることにより、圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口１１からインク滴が吐出する。
【００６９】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２の要部断面図である。
【００７０】
本実施例は、圧力発生室１２にインクを供給する共通インク室１７を流路形成基板１０内に設けた形態のインクジェットヘッドであり、実施形態１の接着剤層に加えて、圧力発生室１２と共通インク室１７とを連通する流路１８の封止板と対向する面にも接着剤を流入させて接着剤層１９を形成したものである。
【００７１】
流路１８は流路形成基板１０の当該箇所を所定の深さまでハーフエッチングして形成するため、封止板と対向する流路面は比較的表面が粗くなっている。このため、本実施例では、圧力発生室１２と共通インク室１７とを連通する流路１８の封止板と対向する面にも接着剤層１９を設けることにより、流路１８の封止板と対向する面を平滑化して、共通インク室１７から圧力発生室１２へのインクの流動性の改善を図っている。
【００７２】
また、本実施形態でも、実施形態１と同様に、圧力発生室１２の気泡溜まりの防止と気泡の排出性の向上に効果があり、且つ弾性膜５０の応力集中箇所を補強して耐久性が向上することにかわりはない。
【００７３】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７４】
例えば、上述した封止板２０の他、共通インク室形成板３０をガラスセラミックス製としてもよく、さらには、薄肉膜４１を別部材としてガラスセラミックス製としてもよく、材料、構造等の変更は自由である。
【００７５】
また、上述した実施形態では、ノズル開口を流路形成基板１０の端面に形成しているが、面に垂直な方向に突出するノズル開口を形成してもよい。
【００７６】
このように構成した実施形態の分解斜視図を図８、その流路の断面を図９にぞれぞれ示す。この実施形態では、ノズル開口１１が圧電素子とは反対のノズル基板１２０に穿設され、これらノズル開口１１と圧力発生室１２とを連通するノズル連通口２２が、封止板２０，共通インク室形成板３０及び薄肉板４１Ａ及びインク室側板４０Ａを貫通するように配されている。
【００７７】
なお、本実施形態は、その他、薄肉板４１Ａとインク室側板４０Ａとを別部材とし、インク室側板４０に開口４０ｂを形成した以外は、基本的に上述した実施形態と同様であり、同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００７８】
この実施形態においても、上述した実施形態と同様に、圧力発生室の角部に接着剤層１４を設けることにより、角部の気泡溜まりが防止され、且つ気泡の排出性が向上する。また、弾性膜５０の応力集中箇所が補強され、弾性膜５０の耐久性を向上することができる。
【００７９】
また、勿論、共通インク室を流路形成基板内に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも同様に応用できる。
【００８０】
また、以上説明した各実施形態は、成膜及びリソグラフィプロセスを応用することにより製造できる薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、スクリーン印刷等により圧電体膜を形成するもの、又は結晶成長により圧電体膜を形成するもの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本発明を採用することができる。
【００８１】
さらに、圧電素子とリード電極との間に絶縁体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜を熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続したり、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング技術を用いて接続したりする構成としてもよい。
【００８２】
このように、本発明は、その趣旨に反しない限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができる。
【００８３】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１０は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００８４】
図１０に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００８５】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ３に沿ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧力発生室の角部に接着剤層を設けることにより、圧力発生室の角部に気泡が溜まるのが防止され、且つ溜まった気泡の排出性が向上してインク吐出が良好になる。さらに、振動板の応力集中箇所が補強され、振動板の耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す図であり、図１の平面図及び断面図である。
【図３】図１の封止板の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１にかかるインクジェット式記録ヘッドの要部正面図及び要部断面図である。
【図７】本発明の実施形態２にかかるインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
１０流路形成基板
１１ノズル開口
１２圧力発生室
１４接着剤層
５０弾性膜
６０下電極膜
７０圧電体膜
８０上電極膜
９０絶縁体層
１００リード電極
３００圧電素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, there is provided an ink-jet apparatus in which a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibrating plate, a piezoelectric element is provided via the vibrating plate, and an ink droplet is discharged by displacement of the piezoelectric element. The present invention relates to a recording head, a method for manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
A part of the pressure generating chamber communicating with the nozzle opening for discharging the ink droplet is constituted by a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generating chamber to discharge the ink droplet from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric element that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric element.
[0003]
In the former, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that a difficult process of cutting the piezoelectric element into a comb shape in accordance with the pitch and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required, and the manufacturing process is complicated.
[0004]
On the other hand, in the latter, the piezoelectric element can be formed on the diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material in accordance with the shape of the pressure generating chamber and firing the green sheet. However, there is a problem that a certain amount of area is required due to the use of, and that high-density arrangement is difficult.
[0005]
On the other hand, in order to solve the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which a material layer is cut into a shape corresponding to a pressure generating chamber by a lithography method and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.
[0006]
According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm becomes unnecessary, and not only can the piezoelectric element be manufactured by the precise and simple method of lithography, but also the thickness of the piezoelectric element can be reduced. There is an advantage that high-speed driving becomes possible. In this case, the piezoelectric element corresponding to each pressure generating chamber can be driven by providing at least only the upper electrode for each pressure generating chamber while the piezoelectric material layer is provided on the entire surface of the vibration plate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing method using the thin film technology and the lithography method described above, the pressure generation chamber is formed after the thin film is patterned. There is a problem that the discharge property of the air bubbles is poor, which adversely affects the ink ejection.
[0008]
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head, a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus which prevent bubble accumulation and improve air bubble discharge.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate communicating with a nozzle opening, and a diaphragm formed on one side of the flow path forming substrate and constituting a part of the pressure generating chamber. And a piezoelectric element formed in a region corresponding to the pressure generating chamber via the vibration plate and including a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode; and a piezoelectric element formed on the other surface side of the flow path forming substrate. In an ink jet recording head including a sealing plate constituting a part of a generation chamber, an adhesive layer is present at least at a corner formed by the vibration plate and a peripheral wall of the pressure generation chamber , and A common ink chamber that supplies ink to the generation chamber, and a flow path that connects the pressure generation chamber and the common ink chamber to the flow path forming substrate, and a surface of the flow path that faces the sealing plate. ink, characterized in that the adhesive layer is present In the jet type recording head.
[0010]
In the first aspect, air bubbles are prevented from accumulating at the corners of the pressure generating chamber, and the stress concentration portion of the diaphragm is reinforced by the adhesive layer. In addition, the flow of ink from the common ink chamber to the pressure generating chamber is improved.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the flow path forming substrate is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110), and the peripheral wall is formed of four planes having a plane orientation (111). An ink jet recording head is characterized in that:
[0012]
In the second aspect, the corners of the pressure generating chamber are sharply formed, but no bubbles are accumulated by the adhesive layer.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a surface of the adhesive layer that fills a corner between the diaphragm and the peripheral wall of the pressure generating chamber has a concave shape. Ink jet recording head.
[0016]
In the third aspect, accumulation of bubbles in the corners of the pressure generating chamber is reliably prevented.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a width of the adhesive layer along the diaphragm is not more than 1/3 of a width of the pressure generating chamber. And an ink jet recording head.
[0018]
In the fourth aspect, the adhesive layer does not adversely affect the vibration of the diaphragm.
[0019]
A fifth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to fourth aspects, wherein an adhesive layer is present at a corner formed between the peripheral walls.
[0020]
In the fifth aspect, accumulation of bubbles in the pressure generating chamber is more reliably prevented.
[0027]
According to a sixth aspect of the present invention, a lower electrode layer, a piezoelectric layer, and an upper electrode layer are sequentially laminated on an elastic film provided on one surface of a silicon single crystal substrate forming a pressure generating chamber, and each layer is patterned. The method for manufacturing an ink jet recording head in which a piezoelectric element including the lower electrode layer, the piezoelectric layer, and the upper electrode layer is formed in a region corresponding to the pressure generating chamber, Affixing the sealing plate and flowing the adhesive into the corner formed by the elastic film and the peripheral wall, which are provided without bonding to the silicon single crystal substrate, and constitute a part of the pressure generating chamber, and bond the adhesive. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising a step of forming an agent layer.
[0028]
In the sixth aspect, an adhesive layer can be formed at a corner of the pressure generating chamber.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
[0036]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a diagram showing a cross-sectional structure of one of the pressure generating chambers in a longitudinal direction.
[0037]
As shown in the drawing, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment. As the flow path forming substrate 10, a substrate having a thickness of about 150 to 300 μm is usually used, and a substrate having a thickness of preferably about 180 to 280 μm, more preferably about 220 μm is suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.
[0038]
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with a 0.1 to 2 μm thick elastic film 50 made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.
[0039]
On the other hand, nozzle openings 11 and pressure generating chambers 12 are formed on the opening surface of the flow path forming substrate 10 by anisotropically etching a silicon single crystal substrate.
[0040]
Here, in the anisotropic etching, when the silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as potassium hydroxide, the substrate is gradually eroded and a first (111) plane perpendicular to the (110) plane is formed. A second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane appears, and is compared with the etching rate of the (110) plane by ( This is performed by utilizing the property that the etching rate of the (111) plane is about 1/180. By such anisotropic etching, precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by two first (111) surfaces and two oblique second (111) surfaces. , The pressure generating chambers 12 can be arranged at a high density.
[0041]
In this embodiment, the long side of each pressure generating chamber 12 is formed by the first (111) plane, and the short side is formed by the second (111) plane. The pressure generating chambers 12 are formed by substantially penetrating the flow path forming substrate 10 and etching until reaching the elastic film 50. The amount of the elastic film 50 that is attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small.
[0042]
On the other hand, each nozzle opening 11 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is formed narrower and shallower than the pressure generating chamber 12. That is, the nozzle opening 11 is formed by partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. Note that the half etching is performed by adjusting the etching time.
[0043]
Here, the size of the pressure generating chamber 12 that applies the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 11 that ejects the ink droplet are optimized according to the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. You. For example, when recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 11 need to be formed with a groove width of several tens of μm with high accuracy.
[0044]
Each pressure generating chamber 12 communicates with a common ink chamber 31 described below via an ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of each pressure generating chamber 12 of the sealing plate 20 described later. The ink is supplied from the common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 and is distributed to the pressure generating chambers 12.
[0045]
The sealing plate 20 has, for example, a thickness of 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or lower, for example, 2 It is made of glass ceramics having a density of 0.5 to 4.5 [× 10 ⁻⁶ / ° C.]. In addition, as shown in FIGS. 3A and 3B, the ink supply communication port 21 may be a single slit hole 21A crossing the vicinity of the ink supply side end of each pressure generating chamber 12, or a plurality of slit holes. The hole 21B may be used. The sealing plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impact and external force. The other surface of the sealing plate 20 forms one wall surface of the common ink chamber 31.
[0046]
The common ink chamber forming substrate 30 forms the peripheral wall of the common ink chamber 31, and is formed by punching a stainless steel plate having an appropriate thickness according to the number of nozzles and the ink droplet ejection frequency. In the present embodiment, the thickness of the common ink chamber forming substrate 30 is 0.2 mm.
[0047]
The ink chamber side plate 40 is made of a stainless steel substrate, and one surface of the ink chamber side plate 40 constitutes one wall surface of the common ink chamber 31. In the ink chamber side plate 40, a thin wall 41 is formed by forming a concave portion 40a by half etching on a part of the other surface, and an ink introduction port 42 for receiving ink supply from the outside is punched and formed. ing. The thin wall 41 is for absorbing the pressure generated at the time of discharging the ink droplet toward the side opposite to the nozzle opening 11, and is unnecessary for the other pressure generating chambers 12 via the common ink chamber 31. Prevents the application of positive or negative pressure. In the present embodiment, the ink chamber side plate 40 has a thickness of 0.2 mm and a part thereof has a thickness of 0.02 mm in consideration of rigidity required when the ink introduction port 42 is connected to an external ink supply unit. Although the wall 41 is used, the thickness of the ink chamber side plate 40 may be 0.02 mm from the beginning in order to omit the formation of the thin wall 41 by half etching.
[0048]
On the other hand, the lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.5 μm and the piezoelectric film having a thickness of, for example, about 1 μm are formed on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. 70 and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated to form a piezoelectric element 300 by a process described later. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80. In general, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric film 70 are patterned for each of the pressure generating chambers 12. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 are referred to as a piezoelectric actuator. In the present embodiment, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 function as a diaphragm, but the lower electrode film 60 may also serve as the elastic film 50.
[0049]
Here, a process of forming the piezoelectric film 70 and the like on the flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate will be described with reference to FIG.
[0050]
As shown in FIG. 4A, first, a silicon single crystal substrate wafer serving as the flow path forming substrate 10 is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.
[0051]
Next, as shown in FIG. 4B, the lower electrode film 60 is formed by sputtering. As a material of the lower electrode film 60, platinum or the like is preferable. This is because the piezoelectric film 70 described later, which is formed by sputtering or a sol-gel method, needs to be crystallized by firing at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation. It is. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity under such high temperature and oxidizing atmosphere. In particular, when lead zirconate titanate is used for the piezoelectric film 70, It is desirable that the change in conductivity due to the diffusion of lead is small, and for these reasons, platinum is preferred.
[0052]
Next, as shown in FIG. 4C, a piezoelectric film 70 is formed. In the present embodiment, a so-called sol-gel method is used in which a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried and gelled, and further fired at a high temperature to obtain a piezoelectric film 70 made of a metal oxide. ing. As a material for the piezoelectric film 70, a lead zirconate titanate (PZT) -based material is suitable when used in an ink jet recording head. The method for forming the piezoelectric film 70 is not particularly limited, and may be, for example, a sputtering method.
[0053]
Further, a method of forming a precursor film of lead zirconate titanate by a sol-gel method, a sputtering method, or the like, and then performing crystal growth at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used.
[0054]
Next, as shown in FIG. 4D, an upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as aluminum, gold, nickel, and platinum, and a conductive oxide can be used. In the present embodiment, platinum is formed by sputtering.
[0055]
Next, as shown in FIG. 5A, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned so that a piezoelectric element is provided for each of the pressure generating chambers 12. FIG. 5A shows a case where the piezoelectric film 70 is patterned with the same pattern as the upper electrode 80. However, as described above, the piezoelectric film 70 does not necessarily need to be patterned. This is because when a voltage is applied using the pattern of the upper electrode film 80 as an individual electrode, an electric field is applied only between each upper electrode 80 and the lower electrode film 60 which is a common electrode, and no electric field is applied to other portions. This is because it has no effect. However, in this case, it is necessary to apply a large voltage to obtain the same excluded volume. Therefore, it is preferable that the piezoelectric film 70 is also patterned. Thereafter, the lower electrode film 60 is patterned to remove unnecessary portions.
[0056]
Next, as shown in FIG. 5B, after patterning the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are provided with electric insulation so as to cover the upper surface of each upper electrode film 80 and the side surfaces of the piezoelectric film 70. An insulator layer 90 is formed.
[0057]
Then, as shown in FIG. 5C, a part of the insulator layer 90 that covers the upper surface of the part corresponding to one end of each piezoelectric element 300 has an upper electrode for connecting to a lead electrode 100 described later. A contact hole 90a exposing a part of the film 80 is formed, and one end is connected to each upper electrode film 80 via the contact hole 90a, and the other end is formed as a lead electrode 100 extending to the connection terminal portion. The lead electrode 100 is formed so as to have a width as narrow as possible so that a drive signal can be reliably supplied to the upper electrode film 80.
[0058]
After forming the film in this manner, as shown in FIG. 5D, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like.
[0059]
In the series of film formation and anisotropic etching described above, a number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after the process is completed, each chip-shaped flow path forming substrate 10 as shown in FIG. To divide. Further, the divided flow path forming substrate 10 is sequentially adhered and integrated with the sealing plate 20, the common ink chamber forming substrate 30, and the ink chamber side plate 40 to form an ink jet recording head.
[0060]
FIG. 6A is a front view of a main part of the pressure generating chamber thus formed, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the main part. When bonding the sealing plate 20 to the flow path forming substrate 10, an appropriate amount of a thermosetting adhesive 13 is applied to the opening side surface of the flow path forming substrate 10, and the sealing plate 20 is pressed.
[0061]
The pressure generating chamber 12 is defined by four surfaces having a plane orientation (111) formed on the flow path forming substrate 10, that is, the longitudinal side wall 15 and the width side wall 16, and the adhesive that has flowed out at this time. Flow into the corners between the elastic film 50 and the longitudinal side walls 15 and the corners between the elastic film 50 and the width side walls 16, and then are cured by heating to form the adhesive layer 14. .
[0062]
Further, by utilizing the fact that the longitudinal side wall 15 is formed at an angle of about 35 degrees with respect to the elastic film 50, an adhesive is supplied to the corner between the longitudinal side wall 15 and the width direction side wall 16. Alternatively, the adhesive may flow into the corner between the elastic film 50 and the longitudinal side wall 15 and the corner between the elastic film 50 and the width side wall 16.
[0063]
Furthermore, an adhesive is supplied into the pressure generating chamber 12, the flow path forming substrate 10 is rotated horizontally in a plane, and the adhesive is centrifugally applied to the adhesive between the elastic film 50 and the longitudinal side wall 15, Alternatively, it may flow into the corner between the elastic film 50 and the width direction side wall 16.
[0064]
The adhesive layer 14 thus formed has an effect of preventing the accumulation of bubbles at the corners of the pressure generating chamber 12, and also improves the discharge property of the bubbles.
[0065]
Such an adhesive layer 14 includes a corner between the longitudinal side wall 15 and the width side wall 16, a corner between the sealing plate 20 and the longitudinal side wall 15, and a sealing plate 20 and the width side wall. 16 may be formed at the corner between them, and the same effect as described above can be obtained.
[0066]
Conventionally, stress concentration occurred in the elastic film 50 near the corner due to large displacement of the elastic film 50 due to driving of the piezoelectric element. However, the elastic film 50 was reinforced by forming the adhesive layer 14 at the corner. Thus, the effect of improving the durability is also achieved.
[0067]
It is preferable that the surface of the adhesive layer 14 has a concave shape, and the width W of the adhesive layer along the elastic film 50 is １／ of the width Wc of the pressure generating chamber 12. If it is less than the above, the vibration of the diaphragm is not adversely affected.
[0068]
The ink-jet head thus configured takes in ink from an ink inlet 42 connected to an external ink supply unit (not shown), fills the interior from the common ink chamber 31 to the nozzle opening 11 with ink, and then supplies the external ink (not shown). According to the recording signal from the drive circuit, a voltage is applied between the lower electrode 60 and the upper electrode 80 via the lead electrode 100, and the elastic film 50, the lower electrode 60, and the piezoelectric layer 70 are flexibly deformed, so that the pressure is reduced. The pressure in the generation chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 11.
[0069]
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of Embodiment 2 of the present invention.
[0070]
The present embodiment is an ink jet head in which a common ink chamber 17 for supplying ink to the pressure generating chamber 12 is provided in the flow path forming substrate 10. In addition to the adhesive layer of the first embodiment, the pressure generating chamber 12 An adhesive layer 19 is formed by injecting an adhesive also into a surface of the flow path 18 that communicates with the common ink chamber 17 and facing the sealing plate.
[0071]
Since the flow channel 18 is formed by half-etching the portion of the flow channel forming substrate 10 to a predetermined depth, the flow channel surface facing the sealing plate has a relatively rough surface. For this reason, in this embodiment, the sealing layer of the flow path 18 is provided by also providing the adhesive layer 19 on the surface of the flow path 18 that communicates the pressure generation chamber 12 and the common ink chamber 17 with the sealing plate. The surface opposite to the above is smoothed to improve the fluidity of the ink from the common ink chamber 17 to the pressure generating chamber 12.
[0072]
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, there is an effect of preventing the accumulation of air bubbles in the pressure generating chamber 12 and improving the discharging property of the air bubbles, and further, the stress concentration portion of the elastic film 50 is reinforced to improve the durability. There is no substitute for improvement.
[0073]
(Other embodiments)
As described above, each embodiment of the present invention has been described, but the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.
[0074]
For example, in addition to the sealing plate 20 described above, the common ink chamber forming plate 30 may be made of glass ceramic, and the thin film 41 may be made of glass ceramic as a separate member. It is.
[0075]
Further, in the above-described embodiment, the nozzle opening is formed on the end surface of the flow path forming substrate 10, but a nozzle opening protruding in a direction perpendicular to the surface may be formed.
[0076]
FIG. 8 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the flow path. In this embodiment, the nozzle opening 11 is formed in the nozzle substrate 120 opposite to the piezoelectric element, and the nozzle communication port 22 that connects the nozzle opening 11 and the pressure generating chamber 12 is formed with the sealing plate 20 and the common ink chamber. It is arranged so as to penetrate the forming plate 30, the thin plate 41A, and the ink chamber side plate 40A.
[0077]
This embodiment is basically the same as the above-described embodiment except that the thin plate 41A and the ink chamber side plate 40A are formed as separate members, and the opening 40b is formed in the ink chamber side plate 40. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0078]
Also in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, by providing the adhesive layer 14 at the corner of the pressure generating chamber, the accumulation of bubbles at the corner is prevented, and the discharging property of the bubbles is improved. Further, the stress concentration portions of the elastic film 50 are reinforced, and the durability of the elastic film 50 can be improved.
[0079]
Further, needless to say, the present invention can be similarly applied to an ink jet recording head of a type in which a common ink chamber is formed in a passage forming substrate.
[0080]
In each of the embodiments described above, a thin-film ink jet recording head that can be manufactured by applying a film forming and lithography process is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to ink jet recording heads having various structures, such as a device that forms a piezoelectric film by using a liquid crystal or a device that forms a piezoelectric film by growing a crystal.
[0081]
Furthermore, an example in which an insulator layer is provided between the piezoelectric element and the lead electrode has been described. However, the present invention is not limited to this. The anisotropic conductive film may be welded and connected to the lead electrode, or may be connected using various bonding techniques such as wire bonding.
[0082]
As described above, the present invention can be applied to ink jet recording heads having various structures, as long as the gist of the present invention is not contradicted.
[0083]
Further, the ink jet recording head of each of the embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the ink jet recording apparatus.
[0084]
As shown in FIG. 10, the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording heads are provided with detachable cartridges 2A and 2B constituting an ink supply unit, and a carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted. Is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B discharge, for example, a black ink composition and a color ink composition, respectively.
[0085]
Then, the driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears (not shown) and the timing belt 7, so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. You. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage 3. The platen 8 can be rotated by the driving force of a paper feed motor (not shown), and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller or the like, is wound around the platen 8 and conveyed. It has become so.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing the adhesive layer at the corner of the pressure generating chamber, it is possible to prevent the accumulation of air bubbles at the corner of the pressure generating chamber, and to improve the discharging property of the accumulated air bubbles. This improves ink ejection. Further, the stress concentration portions of the diaphragm are reinforced, and the durability of the diaphragm is also improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention, illustrating the same.
FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the sealing plate of FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a thin-film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a thin-film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
6A and 6B are a front view and a cross-sectional view of a main part of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 nozzle opening 12 pressure generating chamber 14 adhesive layer 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 90 insulator layer 100 lead electrode 300 piezoelectric element

Claims

A flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, a vibration plate formed on one surface side of the flow path forming substrate and constituting a part of the pressure generating chamber, and via the vibration plate A piezoelectric element formed in a region corresponding to the pressure generating chamber and including a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode, and a part of the pressure generating chamber formed on the other surface side of the flow path forming substrate. In an ink jet recording head comprising a sealing plate ,
An adhesive layer at least at a corner formed by the vibrating plate and the peripheral wall of the pressure generation chamber, and a common ink chamber for supplying ink to the pressure generation chamber; and the pressure generation chamber and the common ink chamber. An ink-jet recording head, characterized in that the flow path forming substrate is provided with a flow path that communicates with the flow path, and an adhesive layer is present on a surface of the flow path facing the sealing plate .

2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the flow path forming substrate is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110), and the peripheral wall is formed of four planes having a plane orientation (111). .

3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the surface of the adhesive layer filling a corner between the diaphragm and the peripheral wall of the pressure generating chamber has a concave shape.

4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a width of the adhesive layer along the diaphragm is equal to or less than 1/3 of a width of the pressure generating chamber.

The ink jet recording head according to claim 1, wherein an adhesive layer is present at a corner formed between the peripheral walls.

A lower electrode layer, a piezoelectric layer, and an upper electrode layer are sequentially laminated on an elastic film provided on one surface of a silicon single crystal substrate forming a pressure generation chamber, and each layer is patterned to correspond to the pressure generation chamber. In a method of manufacturing an ink jet recording head for forming a piezoelectric element comprising the lower electrode layer, the piezoelectric layer and the upper electrode layer in a region,
A sealing plate is adhered to an opening side surface of the silicon single crystal substrate, and the adhesive is formed by an elastic film and a peripheral wall which are provided without being adhered to the silicon single crystal substrate and constitute a part of the pressure generating chamber. A method of forming an adhesive layer by flowing into a corner portion to be formed.