JP2000085122A - Ink jet type recording head and ink jet type recording device - Google Patents

Ink jet type recording head and ink jet type recording device

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JP2000085122A
JP2000085122A JP25584198A JP25584198A JP2000085122A JP 2000085122 A JP2000085122 A JP 2000085122A JP 25584198 A JP25584198 A JP 25584198A JP 25584198 A JP25584198 A JP 25584198A JP 2000085122 A JP2000085122 A JP 2000085122A
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ink jet
piezoelectric element
recording head
lower electrode
jet recording
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佳直 宮田
Mari Sakai
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet type recording head and an ink jet type recording device, the improvement of the bonding strength and of the durability of a board are contrived. SOLUTION: In an ink jet type recording head equipped with a flow passage forming board 10, on which pressure generating chambers 12 each communicating with a nozzle opening, and a piezoelectric element 300 having at least a lower electrode 60, a piezoelectric body layer 7 and an upper electrode 80 provided on one side of the flow passage forming board 10, a bonding member 20 having a piezoelectric element holding part 24, in which a too much space to impede the motion of the piezoelectric element is ensured and which is bonded to the piezoelectric element 300 side of the flow passage forming board, is equipped so as to provide a mixedly existing part 360, in which at least two parts selected from the group consisting of a lower electrode removed part 330, in which the lower electrode 60 is removed a lower electrode exposed part, in which the lower electrode is exposed, and an upper electrode exposed part 350, in which the upper electrode is exposed, in at least some part of the peripheral edge of the piezoelectric element holding part 24 of the bonding surface of the bonding member 20 of the flow passage forming board 10, in order to improve the bonding strength between the board and the bonding member 20.

Description

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

【0001】[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、この振動板の表面に圧電素子を形成して、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
記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a part of a pressure generating chamber which communicates with a nozzle opening for discharging ink droplets, which is constituted by a vibrating plate, and a piezoelectric element is formed on the surface of the vibrating plate. The present invention relates to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that eject ink droplets by displacement.

【0002】[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
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
2種類が実用化されている。
2. Description of the Related Art A part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging ink droplets 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 pass through the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads that eject ink droplets have been commercialized, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric actuator. ing.

【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。
In the former method, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the diaphragm, so that a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that a difficult process of cutting into a comb shape in accordance with the arrangement pitch of the openings 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】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、たわ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。
On the other hand, in the latter, a piezoelectric element can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material according to the shape of a pressure generating chamber and firing the green sheet. In addition, there is a problem that a certain area is required due to the use of flexural vibration, and that high-density arrangement is difficult.

【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。
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 the piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chambers by a lithography method, and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.

【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。
This eliminates the need for attaching the piezoelectric element to the vibration plate, which not only allows the piezoelectric element to be manufactured by a precise and simple method such as lithography, but also reduces the thickness of the piezoelectric element. There is an advantage that it can be made thin and can be driven at high speed. 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】[0007]

【発明が解決しようとする課題】また、このような圧力
発生室が形成された流路形成基板には、例えば、圧電素
子を密封して外部環境と遮断する空間を有するキャップ
部材等の接合部材を接合する場合がある。
Further, a joining member such as a cap member having a space for sealing a piezoelectric element and shutting off the external environment is provided on a flow path forming substrate in which such a pressure generating chamber is formed. May be joined.

【0008】しかしながら、このような接合部材と流路
形成基板とは、一般的に接着剤等によって接合される
が、接合強度に関しては、特に考慮されていない。
However, such a bonding member and the flow path forming substrate are generally bonded by an adhesive or the like, but no special consideration is given to the bonding strength.

【0009】本発明はこのような事情に鑑み、基板の接
合強度の向上及び耐久性の向上を図ったインクジェット
式記録ヘッド及び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。
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which improve the bonding strength of a substrate and the durability.

【0010】[0010]

【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圧力発生室が
画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に
設けられて少なくとも下電極、圧電体層及び上電極を有
する圧電素子とを具備するインクジェット式記録ヘッド
において、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合さ
れ、その運動を阻害しない程度の空間を確保した圧電素
子保持部を有する接合部材を具備し、前記流路形成基板
の前記接合部材との接合面の少なくとも前記圧電素子保
持部の周縁の一部には、前記下電極が除去された下電極
除去部と、前記下電極が露出した下電極露出部と、前記
上電極が露出した上電極露出部とから選択される少なく
とも二種が混在する混在部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にある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and one surface of the flow path forming substrate. And a piezoelectric element having at least a lower electrode, a piezoelectric layer, and a piezoelectric element having an upper electrode, wherein the space is joined to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate and does not hinder its movement. The lower electrode is removed on at least a part of the periphery of the piezoelectric element holding portion of the joining surface of the flow path forming substrate with the joining member, the lower electrode being removed. An ink jet type comprising a lower electrode removing portion, a lower electrode exposed portion where the lower electrode is exposed, and a mixed portion where at least two types selected from an upper electrode exposed portion where the upper electrode is exposed are mixed. Record In the head.

【0011】かかる第1の態様では、混在部によって流
路形成基板と接合部材との接合強度が向上され、ヘッド
の耐久性が向上する。
In the first aspect, the joint strength between the flow path forming substrate and the joining member is improved by the mixed portion, and the durability of the head is improved.

【0012】本発明の第2の態様では、第1の態様にお
いて、前記接合部材の前記圧電素子保持部は、各圧電素
子毎に区画壁によって区画され、該区画壁に対応する部
分の前記接合面に、前記混在部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にある。
In a second aspect of the present invention, in the first aspect, the piezoelectric element holding portion of the joining member is divided by a partition wall for each piezoelectric element, and the joining of a portion corresponding to the partition wall is performed. An ink jet recording head having the mixed portion on a surface.

【0013】かかる第2の態様では、区画壁が接合され
る部分の流路形成基板の強度が向上される。
In the second aspect, the strength of the flow path forming substrate at the portion where the partition wall is joined is improved.

【0014】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記混在部では、前記下電極除去部、前記下
電極露出部及び前記上電極露出部の少なくとも二種が、
所定の配列でそれぞれ島状に形成されていることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, in the mixed portion, at least two of the lower electrode removing portion, the lower electrode exposed portion, and the upper electrode exposed portion are:
An ink jet recording head is characterized in that it is formed in an island shape in a predetermined arrangement.

【0015】かかる第3の態様では、島状に形成された
混在部によって、下電極の連続性を図る又は接合面間の
支柱部を形成すると共に接合強度を向上することができ
る。
[0015] In the third aspect, by the mixed portion formed in an island shape, the continuity of the lower electrode can be achieved, or the support portion between the bonding surfaces can be formed, and the bonding strength can be improved.

【0016】本発明の第4の態様は、第1又は2の態様
において、前記混在部では、前記下電極除去部、前記下
電極露出部及び前記上電極露出部の少なくとも二種が、
帯状に形成され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。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, in the mixed portion, at least two of the lower electrode removing portion, the lower electrode exposed portion, and the upper electrode exposed portion are:
An ink jet recording head is formed in a belt shape.

【0017】かかる第4の態様では、帯状に形成された
混在部によって、下電極の連続性を図る又は接合面間の
支柱部を形成すると共に接合強度を向上することができ
る。本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様に
おいて、前記接合部材は、前記圧力発生室にインクを供
給するリザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ部
を有するリザーバ形成基板であり、前記流路形成基板の
当該リザーバ形成基板とは反対側の面には、前記ノズル
開口を形成するノズル形成部材が接合されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
In the fourth aspect, the band-shaped mixed portion can improve the continuity of the lower electrode or form the support between the bonding surfaces and improve the bonding strength. According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the bonding member is a reservoir forming substrate having a reservoir part that constitutes at least a part of a reservoir that supplies ink to the pressure generating chamber. An ink jet recording head is characterized in that a nozzle forming member for forming the nozzle opening is joined to a surface of the flow path forming substrate opposite to the reservoir forming substrate.

【0018】かかる第5の態様では、流路形成基板とリ
ザーバ形成基板との接合強度が向上される。
In the fifth aspect, the bonding strength between the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate is improved.

【0019】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記リザーバの周囲全てに亘って設けられる前記混
在部には、少なくとも前記上電極露出部が帯状に形成さ
れ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。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, at least the upper electrode exposed portion is formed in a strip shape in the mixed portion provided over the entire periphery of the reservoir. And an ink jet recording head.

【0020】かかる第6の態様では、リザーバの周囲の
接合強度が向上されると共に、帯状の上電極露出部によ
って、リザーバが確実に密封される。
In the sixth aspect, the bonding strength around the reservoir is improved, and the reservoir is securely sealed by the strip-shaped upper electrode exposed portion.

【0021】本発明の第7の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記接合部材は、前記圧電素子保持部
を密封可能としたキャップ部材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。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the joining member is a cap member capable of sealing the piezoelectric element holding portion. In the head.

【0022】かかる第7の態様は、流路形成基板とキャ
ップ部材との接合強度が向上される。
In the seventh aspect, the bonding strength between the flow path forming substrate and the cap member is improved.

【0023】本発明の第8の態様は、第7の態様におい
て、前記キャップ部材の前記圧電素子保持部全体又は各
圧電素子保持部の周囲全てに亘って設けられた前記混在
部では、少なくとも前記上電極露出部が帯状に形成され
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。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, at least the piezoelectric element holding portion of the cap member or the mixed portion provided over the entire periphery of each of the piezoelectric element holding portions has the above-mentioned configuration. An ink jet recording head is characterized in that the exposed portion of the upper electrode is formed in a belt shape.

【0024】かかる第8の態様では、圧電素子が圧電素
子保持部内に確実に密封される。
According to the eighth aspect, the piezoelectric element is securely sealed in the piezoelectric element holding portion.

【0025】本発明の第9の態様は、第1〜8の何れか
の態様において、前記接合部材の熱膨張係数が、前記流
路形成基板の熱膨張係数と略同一であることを特徴する
インクジェット式記録ヘッドにある。
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the thermal expansion coefficient of the joining member is substantially the same as the thermal expansion coefficient of the flow path forming substrate. In the ink jet recording head.

【0026】かかる第9の態様では、流路形成基板と接
合部材との高温での接着が可能となり、製造工程を簡略
化することができる。
In the ninth aspect, the bonding between the flow path forming substrate and the joining member can be performed at a high temperature, and the manufacturing process can be simplified.

【0027】本発明の第10の態様は、第1〜8の何れ
かの態様において、前記接合部材の材料が、シリコン、
ガラス及びセラミックスからなる群から選択されること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the material of the joining member is silicon,
An ink jet recording head is selected from the group consisting of glass and ceramics.

【0028】かかる第10の態様では、接合部材を特定
の材料で形成することにより、製造工程を簡略化するこ
とができる。
In the tenth aspect, the manufacturing process can be simplified by forming the joining member from a specific material.

【0029】本発明の第11の態様は、第1〜10の何
れかの態様において、前記圧力発生室がセラミックス製
の基板に形成され、前記圧電素子の各層がグリーンシー
ト貼付又は印刷により形成され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。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, the pressure generating chamber is formed on a ceramic substrate, and each layer of the piezoelectric element is formed by pasting or printing a green sheet. The ink jet recording head is characterized in that:

【0030】かかる第11の態様では、ヘッドを容易に
製造することができる。
In the eleventh aspect, the head can be easily manufactured.

【0031】本発明の第12の態様は、第1〜10の何
れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶
基板に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子
の各層が薄膜及びリソグラフィ法により形成されたもの
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。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed of a thin film and a lithographic apparatus. An ink jet recording head characterized by being formed by a method.

【0032】かかる第12の態様では、高密度のノズル
開口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ
比較的容易に製造することができる。
In the twelfth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【0033】本発明の第13の態様は、第1〜12の何
れかの態様において、前記下電極の下側には、弾性膜が
形成され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。
A thirteenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to twelfth aspects, wherein an elastic film is formed below the lower electrode. .

【0034】かかる第13の態様では、下電極及び上電
極に電圧を印加して、圧電体層を変形させることにより
弾性膜が変形し、インクが吐出される。
In the thirteenth aspect, a voltage is applied to the lower electrode and the upper electrode to deform the piezoelectric layer, whereby the elastic film is deformed and ink is ejected.

【0035】本発明の第14の態様は、第13の態様に
おいて、前記流路形成基板がシリコンで形成されると共
に前記弾性膜が二酸化シリコンで形成され、前記下電極
除去部に対応する領域の前記弾性膜が露出されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the flow path forming substrate is formed of silicon, the elastic film is formed of silicon dioxide, and a region corresponding to the lower electrode removing portion is formed. An ink jet recording head, wherein the elastic film is exposed.

【0036】かかる第14の態様では、流路形成基板及
び弾性膜を特定の材質で形成することにより、下電極膜
除去部での接合強度がさらに向上する。
In the fourteenth aspect, by forming the flow path forming substrate and the elastic film with specific materials, the bonding strength at the lower electrode film removed portion is further improved.

【0037】本発明の第15の態様では、第1〜14の
何れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備する
ことを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to fourteenth aspects.

【0038】かかる第15の態様では、ヘッドの耐久性
が向上され、信頼性を向上したインクジェット式記録装
置を実現することができる。
According to the fifteenth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus in which the durability of the head is improved and the reliability is improved.

【0039】[0039]

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments.

【0040】(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視図で
あり、図2は、図1の平面図及び断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a sectional view of FIG.

【0041】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、150〜3
00μm程度の厚さのものが用いられ、望ましくは18
0〜280μm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。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【0042】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1〜2μmの弾性膜50が形成され
ている。
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with an elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm and made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.

【0043】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、
複数の隔壁11により区画された圧力発生室12が幅方
向に並設され、その長手方向外側には、後述するリザー
バ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発生室12の
共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する
連通部13が形成され、各圧力発生室12の長手方向一
端部とそれぞれインク供給路14を介して連通されてい
る。
On the other hand, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched on the opening surface of the flow path forming substrate
The pressure generating chambers 12 divided by the plurality of partition walls 11 are provided in parallel in the width direction, and on the outside in the longitudinal direction, a common ink chamber of each pressure generating chamber 12 communicates with a reservoir portion of a reservoir forming substrate described later. A communication portion 13 forming a part of the reservoir 100 is formed, and is communicated with one end of each pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction via an ink supply path 14.

【0044】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をKOH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(1
11)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1/1
80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(11
1)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。
Here, in the anisotropic etching, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, the substrate is gradually eroded, and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane is formed. A second (1) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane.
11) plane, and the etching rate of the (111) plane is about 1/1 compared to the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 80.
By such anisotropic etching, two first (11
Precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by the 1) plane and two oblique second (111) planes, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density. it can.

【0045】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1
0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。ここで、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。また各圧力発生室12の一
端に連通する各インク供給口14は、圧力発生室12よ
り浅く形成されており、圧力発生室12に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給口14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。
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 chamber 12 is provided on the flow path forming substrate 1.
It is formed by etching until it reaches the elastic film 50 almost through 0. Here, the elastic film 50 is
The amount attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small. Each of the ink supply ports 14 communicating with one end of each of the pressure generating chambers 12 is formed shallower than the pressure generating chambers 12 to maintain a constant flow resistance of the ink flowing into the pressure generating chambers 12. That is, the ink supply port 14 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.

【0046】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通
するノズル開口15が穿設されたノズルプレート16が
接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。な
お、ノズルプレート16は、厚さが例えば、0.1〜1
mm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、又
は不錆鋼などからなる。ノズルプレート16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、ノズルプレート16は、流路形成基板10
と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよ
い。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート
16との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の
接着剤等を用いて容易に接合することができる。
On the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 16 provided with a nozzle opening 15 communicating with the pressure supply chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is fixed via an adhesive, a heat welding film, or the like. The thickness of the nozzle plate 16 is, for example, 0.1 to 1
mm, the coefficient of linear expansion is 300 ° C. or less, for example, 2.5 to
It is made of 4.5 [× 10 −6 / ° C.] glass-ceramic or non-rusting steel. The nozzle plate 16 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. Further, the nozzle plate 16 is provided with the flow path forming substrate 10.
May be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the material. In this case, since the deformation of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 16 due to heat become substantially the same, it is possible to easily join them using a thermosetting adhesive or the like.

【0047】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15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15は数十μmの溝幅で精度よく形成する必要
がある。
Here, the size of the pressure generating chamber 12 for applying the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 15 for ejecting the ink droplet depend on the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. Optimized. For example,
When recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 15 need to be formed with a groove width of several tens of μm with high accuracy.

【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0.2μm
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30
0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。そして、こ
こではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体
膜70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電
歪みが生じる部分を圧電体能動部320という。本実施
形態では、下電極膜60は圧電素子300の共通電極と
し、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としてい
るが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障は
ない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体
能動部が形成されていることになる。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
が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称す
る。なお、上述した例では、弾性膜50及び下電極膜6
0が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ね
るようにしてもよい。
On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, for example, a thickness of about 0.2 μm
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later.
0. 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. Generally, 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 pressure generating chamber 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric film 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if the upper electrode film 80 is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Also, here
The combination of the piezoelectric element 300 and the vibration plate whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 is referred to as a piezoelectric actuator. In the example described above, the elastic film 50 and the lower electrode film 6
Although 0 functions as a diaphragm, the lower electrode film may also serve as an elastic film.

【0049】また、流路形成基板10の圧電素子300
側には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリ
ザーバ部21を有するリザーバ形成基板20が接合され
ている。このリザーバ部21は、本実施形態では、リザ
ーバ形成基板20を厚さ方向に貫通して圧力発生室12
の幅方向に亘って形成されている。そして、上述のよう
に流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発
生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成
している。
The piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
On the side, a reservoir forming substrate 20 having a reservoir portion 21 constituting at least a part of the reservoir 100 is joined. In this embodiment, the reservoir portion 21 penetrates the reservoir forming substrate 20 in the thickness direction, and
Are formed over the width direction. As described above, the reservoir 100 communicates with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12.

【0050】このリザーバ形成基板20としては、例え
ば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板10の熱
膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施
形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結
晶基板を用いて形成した。これにより、上述のノズルプ
レート16の場合と同様に、両者を熱硬化性の接着剤を
用いた高温での接着であっても両者を確実に接着するこ
とができる。したがって、製造工程を簡略化することが
できる。
As the reservoir forming substrate 20, it is preferable to use a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as that of the flow path forming substrate 10, such as glass or ceramic material. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material. As a result, as in the case of the nozzle plate 16 described above, the two can be reliably bonded even when they are bonded at a high temperature using a thermosetting adhesive. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

【0051】さらに、このリザーバ形成基板20には、
封止膜31及び固定板32とからなるコンプライアンス
基板30が接合されている。ここで、封止膜31は、剛
性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmの
ポリフェニレンスルフィド(PPS)フィルム)からな
り、この封止膜31によってリザーバ部21の一方面が
封止されている。また、固定板32は、金属等の硬質の
材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SU
S)等)で形成される。この固定板32のリザーバ10
0に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部33となっているため、リザーバ100の一方面は可
撓性を有する封止膜31のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能な可撓部22となっている。すなわ
ち、例えば、圧電素子300の駆動時のインクの流れに
よって発生するリザーバ100内の圧力変化を、この可
撓部22が変形することによって吸収し、リザーバ10
0内の圧力を常に略一定に保持することができる。
Further, the reservoir forming substrate 20 includes:
The compliance substrate 30 including the sealing film 31 and the fixing plate 32 is joined. Here, the sealing film 31 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and one side of the reservoir 21 is sealed by the sealing film 31. Has been stopped. The fixing plate 32 is made of a hard material such as a metal (for example, stainless steel (SU
S) etc.). The reservoir 10 of the fixing plate 32
Since the region facing 0 is the opening 33 completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with the sealing film 31 having flexibility, and the internal pressure changes. Thus, the flexible portion 22 can be deformed. That is, for example, a change in pressure in the reservoir 100 caused by the flow of ink when the piezoelectric element 300 is driven is absorbed by the deformation of the flexible portion 22, and
The pressure within zero can always be kept substantially constant.

【0052】また、このリザーバ100の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板30上には、リザーバ
100にインクを供給するためのインク導入口25が形
成されている。さらに、リザーバ形成基板20には、イ
ンク導入口25とリザーバ100の側壁とを連通するイ
ンク導入路26が設けられている。なお、本実施形態で
は、一つのインク導入口25及びインク導入路26によ
って、リザーバ100にインクを供給するようにしてい
るが、これに限定されず、例えば、所望のインク供給量
に応じて、複数のインク導入口及びインク導入路を設け
るようにしてもよいし、あるいはインク導入口の開口面
積を大きくしてインク流路を拡大するようにようにして
もよい。
Further, an ink inlet 25 for supplying ink to the reservoir 100 is formed on the compliance substrate 30 substantially outside the longitudinal center of the reservoir 100. Further, the reservoir forming substrate 20 is provided with an ink introduction path 26 that communicates the ink introduction port 25 with the side wall of the reservoir 100. In the present embodiment, the ink is supplied to the reservoir 100 by one ink inlet 25 and the ink inlet path 26. However, the present invention is not limited to this. For example, according to a desired ink supply amount, A plurality of ink introduction ports and ink introduction paths may be provided, or the opening area of the ink introduction ports may be increased to enlarge the ink flow path.

【0053】一方、リザーバ形成基板20の圧電素子3
00に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可
能な圧電素子保持部24が設けられ、圧電素子300の
少なくとも圧電体能動部320は、この圧電素子保持部
24内に封止されている。また、本実施形態では、圧電
素子保持部24は、圧力発生室12の周壁11に対向す
る領域に形成された区画壁27によって各圧電素子30
0毎に区画された空間であり、各圧電素子保持部24毎
にそれぞれ圧電素子300が封止されている。すなわ
ち、リザーバ形成基板20は、リザーバ100を構成す
ると共に、圧電素子300を外部環境と遮断するための
キャップ部材を兼ねている。
On the other hand, the piezoelectric element 3 of the reservoir forming substrate 20
In a region opposed to the piezoelectric element 300, a piezoelectric element holding portion 24 capable of sealing the space is provided with a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300, and at least the piezoelectric active portion 320 of the piezoelectric element 300 is provided. Are sealed in the piezoelectric element holding portion 24. Further, in the present embodiment, the piezoelectric element holding portion 24 is provided with a partition wall 27 formed in a region facing the peripheral wall 11 of the pressure generating chamber 12 so that each piezoelectric element 30 is formed.
Each of the piezoelectric elements 300 is sealed in each of the piezoelectric element holding portions 24. That is, the reservoir forming substrate 20 constitutes the reservoir 100 and also serves as a cap member for blocking the piezoelectric element 300 from the external environment.

【0054】また、このように圧電素子保持部24によ
って密封されている圧電素子300の圧電体膜70及び
上電極膜80は、本実施形態では、圧力発生室12の長
手方向一端部から流路形成基板10上をリザーバ形成基
板20の外側まで延設されており、流路形成基板10の
リザーバ形成基板20との接合側の面が露出した表面上
で、例えば、フレキシブルケーブル等の外部配線40と
接続されている。
In the present embodiment, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 of the piezoelectric element 300 sealed by the piezoelectric element holding portion 24 are connected to the flow path from one end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12. The external wiring 40 such as a flexible cable or the like is provided on the surface of the flow path forming substrate 10 that extends on the forming substrate 10 to the outside of the reservoir forming substrate 20 and that is exposed on the surface of the flow path forming substrate 10 on the joining side with the reservoir forming substrate 20. Is connected to

【0055】本実施形態では、流路形成基板10の接合
面上に、下電極膜60が除去された下電極膜除去部33
0と、下電極膜が露出された下電極膜露出部340と、
上電極膜80が露出された上電極膜露出部350とが混
在する混在部360を設け、この混在部360を介して
流路形成基板10とリザーバ形成基板20とを接合する
ことにより、接合強度の向上を図っている。
In this embodiment, the lower electrode film removing portion 33 from which the lower electrode film 60 has been removed is provided on the bonding surface of the flow path forming substrate 10.
0, a lower electrode film exposed portion 340 where the lower electrode film is exposed,
By providing a mixed portion 360 in which the upper electrode film exposed portion 350 where the upper electrode film 80 is exposed is provided, and joining the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 20 via the mixed portion 360, the bonding strength is increased. Is being improved.

【0056】以下、この混在部360について説明す
る。なお、図3は、混在部360の配置を示す平面図及
び混在部360の接合状態を示す断面図である。
Hereinafter, the mixed section 360 will be described. FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the mixed section 360 and a cross-sectional view showing the joined state of the mixed section 360.

【0057】本実施形態の混在部360は、上述のよう
に、下電極膜除去部330、下電極膜露出部340及び
上電極膜露出部350からなり、図3に示すように、圧
電素子300の周囲、すなわち、圧電素子保持部300
の周縁及び区画壁に対向する領域に設けられている。ま
た、混在部360では、下電極膜除去部330と上電極
膜露出部350とがそれぞれ島状に設けられ、これらは
所定の間隔で直列に配列されている。そして、その他の
部分が下電極膜露出部340となっている。
As described above, the mixed portion 360 of this embodiment includes the lower electrode film removing portion 330, the lower electrode film exposed portion 340, and the upper electrode film exposed portion 350. As shown in FIG. Around, ie, the piezoelectric element holding portion 300
Is provided in a region facing the peripheral edge and the partition wall. In the mixed portion 360, the lower electrode film removing portion 330 and the upper electrode film exposing portion 350 are provided in an island shape, respectively, and these are arranged in series at a predetermined interval. The other portion is a lower electrode film exposed portion 340.

【0058】このように、圧電素子300の周囲の流路
形成基板10とリザーバ形成基板20との接合面に混在
部360を設けることにより、すなわち、下電極膜60
の連続性を保持しつつ下電極膜除去部330を設けるこ
とにより、弾性膜50の一部が露出する。したがって、
リザーバ形成基板20は、部分的には流路形成基板10
上の弾性膜50と直接接合されることになり、下電極膜
60のみと接合する場合よりも接合強度が向上し、ヘッ
ドの耐久性を向上することができる。これは、下電極膜
60とリザーバ形成基板20との接合強度と比較して、
弾性膜50とリザーバ形成基板20との接合強度が強い
ためである。
As described above, by providing the mixed portion 360 on the joint surface between the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 20 around the piezoelectric element 300, that is, the lower electrode film 60
By providing the lower electrode film removing portion 330 while maintaining the continuity of the elastic film 50, a part of the elastic film 50 is exposed. Therefore,
The reservoir forming substrate 20 is partially formed with the flow path forming substrate 10.
Since it is directly bonded to the upper elastic film 50, the bonding strength is improved as compared with the case where only the lower electrode film 60 is bonded, and the durability of the head can be improved. This is compared with the bonding strength between the lower electrode film 60 and the reservoir forming substrate 20,
This is because the bonding strength between the elastic film 50 and the reservoir forming substrate 20 is strong.

【0059】また、圧電素子保持部24を区画する区画
壁27と圧力発生室12の周壁11との接合部分では、
それぞれ区画壁27が接合されることにより、圧力発生
室12の周壁の剛性を向上し、圧電素子300を駆動し
た際の周壁の倒れ込みを抑えている。したがって、区画
壁27に対向する領域では、より接合強度を向上するこ
とが好ましく、混在部360が特に効果的である。
Further, at the junction between the partition wall 27 for partitioning the piezoelectric element holding portion 24 and the peripheral wall 11 of the pressure generating chamber 12,
By joining the partition walls 27, the rigidity of the peripheral wall of the pressure generating chamber 12 is improved, and the collapse of the peripheral wall when the piezoelectric element 300 is driven is suppressed. Therefore, it is preferable to further improve the bonding strength in the region facing the partition wall 27, and the mixed portion 360 is particularly effective.

【0060】また、圧電素子300の下電極膜60は、
各圧電素子300の共通電極となっているため、下電極
膜60の面積を広く残しておくのが好ましい。本実施形
態では、混在部360の下電極膜除去部330は、島状
に形成されており、その他の部分は、下電極膜60が残
存する下電極膜露出部340及び上電極膜露出部350
であるため、圧電素子300の駆動には全く支障がな
い。
The lower electrode film 60 of the piezoelectric element 300 is
Since the common electrode of each piezoelectric element 300 is used, it is preferable that the area of the lower electrode film 60 be kept large. In this embodiment, the lower electrode film removing portion 330 in the mixed portion 360 is formed in an island shape, and the other portions are the lower electrode film exposed portion 340 and the upper electrode film exposed portion 350 where the lower electrode film 60 remains.
Therefore, there is no problem in driving the piezoelectric element 300.

【0061】またここで、上述のように、圧電素子30
0の圧電体層70及び上電極膜80は、長手方向一端部
から周壁上まで延設されているため、圧力発生室12の
周壁上で流路形成基板10とリザーバ形成基板20とが
圧電素子300を狭持した状態で接合されている。した
がって、これ以外の領域の接合面となる混在部360に
は、流路形成基板10とリザーバ形成基板20との接合
面が略平行になるように接合するために、上電極露出部
350が設けられている。これにより、この上電極膜露
出部350が支柱の役割を果し、リザーバ形成基板20
の接合面の位置が略均一となり、流路形成基板10とリ
ザーバ形成基板20との接合面を略平行とすることがで
き、接合状態のばらつきを抑えることができる。したが
って、圧電素子300の駆動によるインクの吐出特性等
のヘッドの特性を容易に均一化することができ、信頼性
を向上することができる。
Here, as described above, the piezoelectric element 30
Since the zero piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 extend from one end in the longitudinal direction to the peripheral wall, the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 20 are connected to the piezoelectric element on the peripheral wall of the pressure generating chamber 12. It is joined in a state where 300 is held. Therefore, the upper electrode exposed portion 350 is provided in the mixed portion 360 serving as a bonding surface in the other region so that the bonding surface between the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 20 is substantially parallel. Have been. Thus, the upper electrode film exposed portion 350 functions as a support, and the reservoir forming substrate 20
The positions of the bonding surfaces are substantially uniform, the bonding surfaces between the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 20 can be made substantially parallel, and variations in the bonding state can be suppressed. Therefore, the characteristics of the head such as the ejection characteristics of the ink by driving the piezoelectric element 300 can be easily made uniform, and the reliability can be improved.

【0062】以上説明した本実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、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25からインクを取り込み、リザーバ
100からノズル開口15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、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜6
0と上電極膜80との間に電圧を印加し、弾性膜50、
下電極膜60及び圧電体膜70をたわみ変形させること
により、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口
15からインク滴が吐出する。
The ink jet recording head of the present embodiment described above takes in ink from the ink inlet 25 connected to external ink supply means (not shown) and fills the inside from the reservoir 100 to the nozzle opening 15 with ink. According to a recording signal from an external driving circuit (not shown), each lower electrode film 6 corresponding to the pressure generating chamber 12 is formed.
0, and a voltage is applied between the upper electrode film 80 and the elastic film 50,
By bending and deforming the lower electrode film 60 and the piezoelectric film 70, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 15.

【0063】(実施形態2)図4は、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平面図及び断面図
である。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a plan view and a sectional view of a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0064】本実施形態は、下電極膜除去部330A、
下電極膜露出部340A及び上電極膜露出部350Aを
帯状に形成し、それぞれ並列に配置した混在部360A
を、リザーバ100を構成する流路形成基板10の連通
部13及びリザーバ形成基板20のリザーバ部21の連
結部分の周囲に亘って設けた以外、実施形態1と同様で
ある。
In this embodiment, the lower electrode film removing section 330A,
The lower electrode film exposed portion 340A and the upper electrode film exposed portion 350A are formed in a strip shape, and the mixed portions 360A are arranged in parallel.
Is provided over the periphery of the connecting portion between the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 and the reservoir portion 21 of the reservoir forming substrate 20 that constitute the reservoir 100.

【0065】詳しくは、図4示すように、本実施形態で
は、混在部360Aが、リザーバ100を構成するリザ
ーバ部21と連通部13との連結部分のうち、リザーバ
形成基板20にインク導入路26が形成されている部分
を除いて、全周に亘って形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the mixing portion 360 A is provided with the ink introduction passage 26 to the reservoir forming substrate 20 in the connection portion between the reservoir portion 21 and the communication portion 13 constituting the reservoir 100. Is formed over the entire circumference except for the part where is formed.

【0066】本実施形態の混在部360では、下電極膜
除去部330A、下電極膜露出部340A及び上電極膜
露出部350Aが3列の帯状に形成されており、その最
も内側、すなわち最もリザーバ100側には、上電極膜
露出部350Aが設けられている。そして、上電極膜露
出部350Aの外側には、下電極膜露出部340A及び
下電極膜除去部330Aが形成されている。
In the mixed portion 360 of this embodiment, the lower electrode film removing portion 330A, the lower electrode film exposing portion 340A, and the upper electrode film exposing portion 350A are formed in a three-row strip shape, and the innermost, that is, the most reservoir portion. On the 100 side, an upper electrode film exposed portion 350A is provided. The lower electrode film exposed portion 340A and the lower electrode film removed portion 330A are formed outside the upper electrode film exposed portion 350A.

【0067】このように、圧電素子300の周囲に加え
て、リザーバ100の周囲にも混在部360Aを設ける
ことにより、流路形成基板10とリザーバ形成基板20
とを常に略一定の位置でさらに確実に接合することがで
きる。また、リザーバ100を構成するリザーバ部21
と連通部13との接合状態も、常に略一定とすることが
できる。したがって、圧電素子300の駆動、さらには
インクの流れ等の特性も容易に均一化することができ、
ヘッドの信頼性をさらに向上することができる。
As described above, by providing the mixed portion 360 A around the reservoir 100 in addition to the periphery of the piezoelectric element 300, the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 20 are formed.
Can be more reliably joined at a substantially constant position. Further, the reservoir unit 21 constituting the reservoir 100
The connection state between the and the communication part 13 can be always substantially constant. Therefore, the driving of the piezoelectric element 300, and further, the characteristics such as the flow of the ink can be easily made uniform.
The reliability of the head can be further improved.

【0068】なお、本実施形態では、混在部360A
は、下電極膜除去部330A、下電極膜露出部340A
及び上電極膜露出部350Aで構成されているが、これ
に限定されず、例えば、混在部をリザーバ100の周囲
に設ける場合には、下電極膜60は、特に電極として作
用しないため、下電極膜露出部を設けなくてもよい。こ
の場合。下電極膜露出部の代りに、例えば、下電極膜除
去部を広く形成して、接合強度をさらに増加させてもよ
い。
In this embodiment, the mixed section 360A
Are the lower electrode film removal part 330A and the lower electrode film exposed part 340A
And the upper electrode film exposed portion 350A, but is not limited to this. For example, when a mixed portion is provided around the reservoir 100, the lower electrode film 60 does not particularly function as an electrode. It is not necessary to provide a film exposure part. in this case. Instead of the exposed portion of the lower electrode film, for example, the removed portion of the lower electrode film may be formed wider to further increase the bonding strength.

【0069】また、本実施形態では、下電極膜除去部3
30A、下電極膜露出部340A及び上電極膜露出部3
50Aを帯状に形成した混在部360Aをリザーバ10
0の周囲に設けるようにしたが、勿論、この混在部36
0Aを圧電素子300の周囲に設けるようにしてもよ
い。但し、この場合には、圧電素子300を構成する下
電極膜60の導通を取る必要があるため、下電極除去部
330Aを圧電素子300の全周を囲むよう設けること
ができず、下電極膜60が連続する部分を残す必要があ
る。
In this embodiment, the lower electrode film removing section 3
30A, lower electrode film exposed portion 340A and upper electrode film exposed portion 3
The mixed portion 360A formed in a strip shape with 50A is connected to the reservoir 10
0, but of course, this mixed portion 36
0 A may be provided around the piezoelectric element 300. However, in this case, since it is necessary to establish conduction of the lower electrode film 60 constituting the piezoelectric element 300, the lower electrode removing portion 330A cannot be provided so as to surround the entire circumference of the piezoelectric element 300. It is necessary to leave a portion where 60 continues.

【0070】(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。
(Other Embodiments) The embodiments of the present invention have been described above, but the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.

【0071】例えば、上述の実施形態では、流路形成基
板に接合される接合部材として、リザーバ形成基板を例
に説明したが、これに限定されず、例えば、圧電素子の
駆動を妨げない程度の空間を確保した状態で、この空間
を密封可能なキャップ部材等であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the reservoir forming substrate has been described as an example of the joining member to be joined to the flow path forming substrate. However, the present invention is not limited to this. A cap member or the like capable of sealing this space while securing the space may be used.

【0072】また、例えば、上述の各実施形態では、成
膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜
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、グリーンシート
を貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジ
ェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができ
る。
Further, for example, in each of the above-described embodiments, a thin-film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography process has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a thick-film type ink jet recording head formed by a method such as attaching a green sheet.

【0073】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5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。
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 an ink jet recording apparatus. FIG.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of the ink jet recording apparatus.

【0074】図5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1
B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。
As shown in FIG. 5, the recording head units 1A and 1B having ink jet recording heads are provided with detachable cartridges 2A and 2B constituting ink supply means.
The carriage 3 on which B is mounted is provided movably in the axial direction on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4. The recording head units 1A and 1B are, for example,
Each of them ejects a black ink composition and a color ink composition.

【0075】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にはキャリッジ軸5に
沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ロ
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。
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 moves along the carriage shaft 5. Moved. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown), is wound around the platen 8. It is designed to be transported.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
路形成基板とリザーバ形成基板との接合面の一部に下電
極膜除去部、下電極膜露出部及び上電極膜露出部を有す
る混在部を設けるようにしたので、流路形成基板とリザ
ーバ形成基板との接合強度を向上することができる。ま
た、流路形成基板とリザーバ形成基板とを常に略均一の
位置で容易に接合することができ、ヘッドの特性を容易
に均一化することができる。したがって、ヘッドの信頼
性を向上することができるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the lower electrode film removing portion, the lower electrode film exposing portion, and the upper electrode film exposing portion are formed on a part of the joint surface between the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate. Since the mixed portion is provided, the bonding strength between the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate can be improved. Further, the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate can always be easily joined at a substantially uniform position, and the characteristics of the head can be easily made uniform. Therefore, there is an effect that the reliability of the head can be improved.

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

【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。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。
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.

【図3】本発明の実施形態1に係る混在部を説明する図
であり、(a)はその要部平面図、(b)は(a)のA
−A’断面図である。
3A and 3B are diagrams illustrating a mixed portion according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view of a main portion thereof, and FIG.
It is -A 'sectional drawing.

【図4】本発明の実施形態2に係る混在部を説明する図
であり、(a)はその要部平面図、(b)は(a)のB
−B’断面図である。
4A and 4B are diagrams illustrating a mixed portion according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view of a main portion thereof, and FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along the line B-B '.

【図5】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。
FIG. 5 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流路形成基板 11 側壁 12 圧力発生室 13 連通部 14 インク供給路 15 ノズル開口 16 ノズルプレート 20 リザーバ形成基板 21 リザーバ部 22 可撓部 24 圧電素子保持部 25 インク導入口 26 インク導入路 27 区画壁 30 コンプライアンス基板 31 封止膜 32 固定板 60 下電極膜 70 圧電体膜 80 上電極膜 100 リザーバ 110 接着剤層 300 圧電素子 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 side wall 12 pressure generating chamber 13 communication part 14 ink supply path 15 nozzle opening 16 nozzle plate 20 reservoir forming substrate 21 reservoir part 22 flexible part 24 piezoelectric element holding part 25 ink introduction port 26 ink introduction path 27 section Wall 30 compliance substrate 31 sealing film 32 fixing plate 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 100 reservoir 110 adhesive layer 300 piezoelectric element

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に設け
られて少なくとも下電極、圧電体層及び上電極を有する
圧電素子とを具備するインクジェット式記録ヘッドにお
いて、 前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され、その運
動を阻害しない程度の空間を確保した圧電素子保持部を
有する接合部材を具備し、 前記流路形成基板の前記接合部材との接合面の少なくと
も前記圧電素子保持部の周縁の一部には、前記下電極が
除去された下電極除去部と、前記下電極が露出した下電
極露出部と、前記上電極が露出した上電極露出部とから
選択される少なくとも二種が混在する混在部を有するこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A flow path forming substrate defining a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, and a piezoelectric element provided on one surface of the flow path forming substrate and having at least a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode. An ink jet recording head comprising: a joining member that is joined to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate and has a piezoelectric element holding portion that secures a space that does not hinder the movement; At least part of the periphery of the piezoelectric element holding portion of the bonding surface of the forming substrate with the bonding member, a lower electrode removal portion from which the lower electrode has been removed, and a lower electrode exposed portion where the lower electrode is exposed, An ink jet recording head having a mixed portion in which at least two types selected from an upper electrode exposed portion where the upper electrode is exposed are mixed.
【請求項2】 請求項1において、前記接合部材の前記
圧電素子保持部は、各圧電素子毎に区画壁によって区画
され、該区画壁に対応する部分の前記接合面に、前記混
在部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。
2. The piezoelectric element holding portion of the bonding member according to claim 1, wherein the piezoelectric element holding portion of the bonding member is partitioned by partition walls for each piezoelectric element, and the mixed portion is provided on a portion of the bonding surface corresponding to the partition wall. An ink jet recording head, characterized in that:
【請求項3】 請求項1又は2において、前記混在部で
は、前記下電極除去部、前記下電極露出部及び前記上電
極露出部の少なくとも二種が、所定の配列でそれぞれ島
状に形成されていることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。
3. The mixed portion according to claim 1, wherein at least two of the lower electrode removing portion, the lower electrode exposed portion, and the upper electrode exposed portion are formed in an island shape in a predetermined arrangement. An ink jet recording head characterized in that:
【請求項4】 請求項1又は2において、前記混在部で
は、前記下電極除去部、前記下電極露出部及び前記上電
極露出部の少なくとも二種が、帯状に形成されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
4. The device according to claim 1, wherein at least two of the lower electrode removing portion, the lower electrode exposed portion, and the upper electrode exposed portion are formed in a strip shape in the mixed portion. Inkjet recording head.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記接
合部材は、前記圧力発生室にインクを供給するリザーバ
の少なくとも一部を構成するリザーバ部を有するリザー
バ形成基板であり、前記流路形成基板の当該リザーバ形
成基板とは反対側の面には、前記ノズル開口を形成する
ノズル形成部材が接合されていることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
5. The reservoir according to claim 1, wherein the joining member is a reservoir forming substrate having a reservoir part that constitutes at least a part of a reservoir that supplies ink to the pressure generating chamber, An ink jet recording head, wherein a nozzle forming member for forming the nozzle opening is joined to a surface of the forming substrate opposite to the reservoir forming substrate.
【請求項6】 請求項5において、前記リザーバの周囲
全てに亘って設けられる前記混在部には、少なくとも前
記上電極露出部が帯状に形成されていることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein at least the upper electrode exposed portion is formed in a strip shape in the mixed portion provided around the entire periphery of the reservoir.
【請求項7】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記接
合部材は、前記圧電素子保持部を密封可能としたキャッ
プ部材であることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。
7. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said joining member is a cap member capable of sealing said piezoelectric element holding portion.
【請求項8】 請求項7において、前記キャップ部材の
前記圧電素子保持部全体又は各圧電素子保持部の周囲全
てに亘って設けられた前記混在部では、少なくとも前記
上電極露出部が帯状に形成されていることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。
8. The at least one upper electrode exposed portion of the cap member according to claim 7, wherein at least the upper electrode exposed portion is formed in a strip shape over the entire piezoelectric element holding portion of the cap member or over the entire periphery of each piezoelectric element holding portion. An ink jet recording head characterized in that:
【請求項9】 請求項1〜8の何れかにおいて、前記接
合部材の熱膨張係数が、前記流路形成基板の熱膨張係数
と略同一であることを特徴するインクジェット式記録ヘ
ッド。
9. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the thermal expansion coefficient of the joining member is substantially the same as the thermal expansion coefficient of the flow path forming substrate.
【請求項10】 請求項1〜8の何れかにおいて、前記
接合部材の材料が、シリコン、ガラス及びセラミックス
からなる群から選択されることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッド。
10. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a material of the bonding member is selected from the group consisting of silicon, glass, and ceramics.
【請求項11】 請求項1〜10の何れかにおいて、前
記圧力発生室がセラミックス製の基板に形成され、前記
圧電素子の各層がグリーンシート貼付又は印刷により形
成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。
11. The ink jet printer according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed on a ceramic substrate, and each layer of the piezoelectric element is formed by pasting or printing a green sheet. Type recording head.
【請求項12】 請求項1〜10の何れかにおいて、前
記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチング
により形成され、前記圧電素子の各層が薄膜及びリソグ
ラフィ法により形成されたものであることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。
12. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed by a thin film and a lithography method. An ink jet recording head, characterized in that:
【請求項13】 請求項1〜12の何れかにおいて、前
記下電極の下側には、弾性膜が形成されていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
13. The ink jet recording head according to claim 1, wherein an elastic film is formed below the lower electrode.
【請求項14】 請求項13において、前記流路形成基
板がシリコンで形成されると共に前記弾性膜が二酸化シ
リコンで形成され、前記下電極除去部に対応する領域の
前記弾性膜が露出されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
14. The flow path forming substrate according to claim 13, wherein the flow path forming substrate is formed of silicon, the elastic film is formed of silicon dioxide, and the elastic film in a region corresponding to the lower electrode removal portion is exposed. An ink jet recording head, characterized in that:
【請求項15】 請求項1〜14の何れかのインクジェ
ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
ェット式記録装置。
15. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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