JP2000103059A - Ink jet recording head, its manufacture and ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording head, its manufacture and ink jet recording device

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JP2000103059A
JP2000103059A JP27713098A JP27713098A JP2000103059A JP 2000103059 A JP2000103059 A JP 2000103059A JP 27713098 A JP27713098 A JP 27713098A JP 27713098 A JP27713098 A JP 27713098A JP 2000103059 A JP2000103059 A JP 2000103059A
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ink jet
jet recording
recording head
pressure generating
generating chamber
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head in which air bubbles are prevented from accumulating in the corner part of a pressure generation chamber, and improvement in discharge of accumulated babbles and the durability of a vibration plate are contrived, and provide further a method for manufacturing the ink jet recording head as well as an ink jet recording device. SOLUTION: This ink jet recording head comprises a piezoelectric element 300 formed in a region corresponding to a pressure generation chamber 12 through an elastic membrane constituting a part of the pressure generation chamber 12 communicating with a nozzle port by a membrane formation and lithographic process. In this ink jet recording head, an adhesive layer 14 is formed in a corner part formed of the elastic membrane 50 and faces 15, 16 constituting the peripheral wall of the pressure generation chamber 12. Thus it is possible to prevent air bubbles from accumulating in the corner part and enhance the performance of discharge of accumulated bubbles. Further, the durability of the vibration plate is enhanced as the stress concentrating part of the vibration plate is reinforced.

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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure generating chamber which communicates with a nozzle opening for discharging ink droplets. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ink jet recording head for ejecting ink droplets by using the method, a method for manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus.

【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。
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 the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads for ejecting ink droplets have been put into practical use, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric element that expands and contracts in the axial direction of a piezoelectric element, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric element. 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、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。
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 bending vibration, and it is difficult to perform high-density arrangement.

【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】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。
However, in the above-described manufacturing method using the thin film technology and the lithography method,
The pressure generating chamber is formed after patterning of the thin film. However, since the corners of the pressure generating chamber are formed at an acute angle, bubbles are easily collected, and the discharged bubbles are poorly discharged, which adversely affects ink ejection. There's a problem.

【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。
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 are capable of preventing accumulation of bubbles and improving the discharging property of bubbles.

【0009】[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
に形成された圧力発生室の一部を構成する振動板を介し
て前記圧力発生室に対応する領域に圧電素子を成膜及び
リソグラフィ法により形成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, which solves the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to provide a pressure-generating chamber formed in a flow path forming substrate communicating with a nozzle opening. In an ink jet recording head in which a piezoelectric element is formed in a region corresponding to the pressure generating chamber by film formation and lithography, an adhesive layer is present at least at a corner formed by the vibration plate and a peripheral wall of the pressure generating chamber. An ink jet recording head is characterized in that:

【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。
[0010] In the first aspect, the accumulation of air bubbles at the corners of the pressure generating chamber is prevented, and the stress concentration portion of the diaphragm is reinforced by the adhesive layer.

【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。
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 surfaces having a plane orientation (111). The inkjet recording head is characterized by being formed by:

【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。
In the second aspect, the corners of the pressure generating chamber are formed sharply, but no bubbles are accumulated by the adhesive layer.

【0013】本発明の第3の態様は、第2の態様におい
て、前記圧力発生室が前記流路形成基板に異方性エッチ
ング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 third aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the second aspect, the pressure generation chamber is formed on the flow path forming substrate by anisotropic etching. is there.

【0014】かかる第3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。
According to the third aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured relatively easily in large quantities.

【0015】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。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the 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. The ink jet recording head is characterized in that:

【0016】かかる第4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。
In the fourth aspect, the accumulation of bubbles in the corners of the pressure generating chamber is reliably prevented.

【0017】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。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the width of the adhesive layer along the diaphragm is 1/3 or less of the width of the pressure generating chamber. An ink jet recording head is characterized in that:

【0018】かかる第5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。
In the fifth aspect, the adhesive layer does not adversely affect the vibration of the diaphragm.

【0019】本発明の第6の態様は、第1〜5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。
A sixth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to fifth aspects, wherein an adhesive layer is present at a corner formed between the peripheral walls. .

【0020】かかる第6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。
In the sixth aspect, the accumulation of bubbles in the pressure generating chamber is more reliably prevented.

【0021】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記流路形成基板の前記圧力発生室の
開口面側に接着された封止板と前記周壁とで形成される
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。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, a sealing plate adhered to the opening side of the pressure generating chamber of the flow path forming substrate and the peripheral wall are formed. The ink jet recording head is characterized in that an adhesive layer is present at the corner to be formed.

【0022】かかる第7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。
In the seventh aspect, the accumulation of bubbles in the pressure generating chamber is more reliably prevented.

【0023】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、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し、少なくとも
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。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, there is provided a common ink chamber for supplying ink to the pressure generating chamber, and a flow path communicating the pressure generating chamber with the common ink chamber. And a flow path forming substrate, wherein an adhesive layer is present on at least a surface of the flow path facing the sealing plate.

【0024】かかる第8の態様では、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。
In the eighth aspect, the flow of ink from the common ink chamber to the pressure generating chamber is improved.

【0025】本発明の第9の態様は、第1〜8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 ninth 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 eighth aspects.

【0026】かかる第9の態様では、圧力発生室の角部
の気泡溜まりが防止され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 ninth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus in which the accumulation of bubbles at the corners of the pressure generating chamber is prevented.

【0027】本発明の第10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。
According to a tenth 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. Forming a piezoelectric element composed of the lower electrode layer, the piezoelectric layer and the upper electrode layer in a region corresponding to the pressure generating chamber by patterning the silicon single crystal substrate. A step of bonding a sealing plate to the side surface of the opening and flowing the adhesive into a corner formed by an elastic film and a peripheral wall constituting a part of the pressure generating chamber to form an adhesive layer. A feature of the invention is a method of manufacturing an ink jet recording head.

【0028】かかる第10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。
In the tenth aspect, the adhesive layer can be formed at the corner of the pressure generating chamber.

【0029】本発明の第11の態様は、第10の態様に
おいて、前記封止板を接着する際に、前記シリコン単結
晶基板と前記封止板の間に過剰な接着剤を供給し、少な
くとも前記角部に流入させて前記接着剤層を形成するこ
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。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, when bonding the sealing plate, an excess adhesive is supplied between the silicon single crystal substrate and the sealing plate, and And forming the adhesive layer by flowing the adhesive layer into an ink jet recording head.

【0030】かかる第11の態様では、圧力発生室の角
部に接着剤層を容易に形成することができる。
In the eleventh aspect, the adhesive layer can be easily formed at the corner of the pressure generating chamber.

【0031】本発明の第12の態様は、第10の態様に
おいて、前記圧力発生室を形成する周壁同士で形成され
る角部に接着剤を供給して前記弾性膜と周壁とで形成さ
れる前記角部に流入させて前記接着剤層を形成すること
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。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth aspect, an adhesive is supplied to a corner formed by the peripheral walls forming the pressure generating chamber to form the elastic film and the peripheral wall. The method of manufacturing an ink jet recording head, wherein the adhesive layer is formed by flowing into the corner portion.

【0032】かかる第12の態様では、周壁間の角部に
供給された接着剤は、弾性膜と周壁との間の角部に流入
して接着剤層を形成する。
In the twelfth aspect, the adhesive supplied to the corner between the peripheral walls flows into the corner between the elastic film and the peripheral wall to form an adhesive layer.

【0033】本発明の第13の態様は、第10の態様に
おいて、前記圧力発生室内に接着剤を供給した後、前記
シリコン単結晶基板を面内で回転させ接着剤を少なくと
も前記角部に流入させて前記接着剤層を形成することを
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。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the tenth aspect, after supplying the adhesive into the pressure generating chamber, the silicon single crystal substrate is rotated in a plane to flow the adhesive into at least the corners. Forming the adhesive layer in the above manner.

【0034】かかる第13の態様では、圧力発生室内に
供給された接着剤は遠心力により弾性膜と周壁との間の
角部に集まって接着剤層を形成する。
In the thirteenth aspect, the adhesive supplied into the pressure generating chamber gathers at the corner between the elastic film and the peripheral wall by centrifugal force to form an adhesive layer.

【0035】[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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments.

【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。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view and a cross section of one of the pressure generating chambers in the longitudinal direction. It is a figure showing a structure.

【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、150〜3
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 formed of 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.

【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。
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】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。
On the other hand, a silicon single crystal substrate is anisotropically etched on the opening surface of the flow path forming substrate
A nozzle opening 11 and a pressure generating chamber 12 are formed.

【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(1
11)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。
Here, in the anisotropic etching, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as potassium hydroxide, the substrate is gradually eroded and becomes the first (1) plane perpendicular to the (110) plane.
An (11) plane and a second (111) plane which forms an angle of about 70 degrees with the first (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane appear, and (110) This is performed by utilizing the property that the etching rate of the (111) plane is about 1/180 compared to the etching rate of the plane. By such anisotropic etching, precision processing can be performed based on the depth processing of a parallelogram formed by two first (111) planes and two oblique second (111) planes. , The pressure generating chambers 12 can be arranged at a high density.

【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。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。
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. 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】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。
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. In addition,
Half etching is performed by adjusting the etching time.

【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。
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 11 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 11 need to be formed with a groove width of several tens of μm with high accuracy.

【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1
2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。
Further, each pressure generating chamber 12 and a common ink chamber 31 described later are connected to each pressure generating chamber 1 of the sealing plate 20 described later.
The ink is supplied from a common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of the pressure generation chamber 12. Distributed to

【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1
2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2
0は、他面で共通インク室31の一壁面を構成する。
The sealing plate 20 is provided with an ink supply communication port 21 corresponding to each of the pressure generating chambers 12 and has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less. , For example, 2.5-4.5 [× 10 −6 / ° C.]. In addition, the ink supply communication port 21
Each of the pressure generating chambers 1 is, as shown in FIGS.
It may be one slit hole 21A crossing the vicinity of the second ink supply side end or a plurality of slit holes 21B. The sealing plate 20 is provided on one side with the flow path forming substrate 10.
, And also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impacts and external forces. Also, sealing plate 2
0 forms one wall surface of the common ink chamber 31 on the other surface.

【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。
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】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。
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 pressure generated at the time of ink droplet ejection 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 positive or negative pressure from being applied.
In the present embodiment, the ink chamber side plate 40 is made 0.2 mm in consideration of rigidity required at the time of connection between the ink introduction port 42 and an external ink supply means, and a part of the thickness is 0.02 mm.
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】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。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。
On the other hand, the thickness of the elastic film 50 on the opposite side of the opening surface of the flow path forming substrate 10 is, for example, about 0.5 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. 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 this 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】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。
Here, a process for 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】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110
0℃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。
As shown in FIG. 4A, first, a silicon single crystal substrate wafer serving as the flow path forming substrate 10 is
Thermal oxidation is performed in a diffusion furnace at 0 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.

【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。
Next, as shown in FIG. 4B, a 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 a piezoelectric film 70 described later formed by sputtering or a sol-gel method is used.
Is from 600 to 600 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after film formation.
This is because it is necessary to perform crystallization by firing at a temperature of about 1000 ° C. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity under such an oxidizing atmosphere at a high temperature. In particular, when lead zirconate titanate is used for the piezoelectric film 70, the material of the It is desirable that the change in conductivity due to the diffusion of lead be small, and for these reasons, platinum is preferred.

【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(P
ZT)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。
Next, as shown in FIG. 4C, a piezoelectric film 70 is formed. In this embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried, and gelled,
Further, a so-called sol-gel method of obtaining a piezoelectric film 70 made of a metal oxide by firing at a high temperature is used. As a material of the piezoelectric film 70, lead zirconate titanate (P
It is suitable when a ZT) -based material is used for 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】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。
Further, after forming a precursor film of lead zirconate titanate by a sol-gel method or a sputtering method,
A method of growing crystals at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used.

【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。
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 can use many metals such as aluminum, gold, nickel, and platinum, and a conductive oxide. In the present embodiment, platinum is formed by sputtering.

【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。
Next, as shown in FIG. 5A, the piezoelectric elements are arranged in each of the pressure generating chambers 12 so that
The piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned.
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. 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 to pattern the piezoelectric film 70 as well. Also, after this,
The lower electrode film 60 is patterned to remove unnecessary portions.

【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。
Next, as shown in FIG. 5B, after the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned, the upper surface of each upper electrode film 80 and the side surfaces of the piezoelectric film 70 are electrically insulated. An insulator layer 90 having properties is formed.

【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。
As shown in FIG. 5C, a part of the insulating layer 90 covering the upper surface of the part corresponding to one end of each piezoelectric element 300 is connected to a lead electrode 100 described later. A contact hole 90a for exposing a part of the upper electrode film 80 is formed in the contact hole 90a.
One end is connected to each of the upper electrode films 80 through the other, and a lead electrode 100 whose other end extends to the connection terminal portion is formed. The lead electrode 100 is formed so as to be as narrow as possible so as to reliably supply a drive signal to the upper electrode film 80.

【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。
After forming the film in this manner, FIG.
As shown in (d), 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】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。
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, a flow path forming substrate having one chip size as shown in FIG. Divide every ten. 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】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。
FIG. 6A is a front view of an essential part of the pressure generating chamber thus formed, and FIG. 6B is a sectional view of the essential part. When bonding the sealing plate 20 to the flow path forming substrate 10,
An appropriate amount of the 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】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1
5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。
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, a longitudinal side wall 15 and a width side wall 16. Of the elastic film 50 and the longitudinal side wall 1
5 and the corner between the elastic film 50 and the width direction side wall 16, and then is cured by heating to form the adhesive layer 14.

【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。
Further, 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 applied to the corner between the longitudinal side wall 15 and the width side wall 16. The adhesive may be supplied to 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】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。
Further, an adhesive is supplied into the pressure generating chamber 12, and the flow path forming substrate 10 is rotated horizontally in a plane, and the adhesive is applied between the elastic film 50 and the longitudinal side wall 15 by centrifugal force. It may be allowed to flow into the corner and the corner between the elastic film 50 and the width direction side wall 16.

【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。
The adhesive layer 14 thus formed
Has the effect of preventing the accumulation of air bubbles at the corners of the pressure generating chamber 12, and also improves the air bubble discharge performance.

【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。
The adhesive layer 14 has a corner portion between the longitudinal side wall 15 and the width side wall 16, a corner portion between the sealing plate 20 and the longitudinal side wall 15, and It may be formed at the corner between the width direction side wall 16 and the same effect as described above.

【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。
Conventionally, the elastic film 50 near the corner has
Although the stress concentration is caused by the large displacement of the elastic film 50 due to the driving of the piezoelectric element, by forming the adhesive layer 14 at the corners, the elastic film 50 is reinforced and the effect of improving the durability is also obtained.

【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。
The adhesive layer 14 preferably has a concave surface, and the width W of the adhesive layer along the elastic film 50 is smaller than the width Wc of the pressure generating chamber 12. When it is 1/3 or less, the vibration of the diaphragm is not adversely affected.

【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7
0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。
The ink jet head thus configured takes in ink from an ink inlet 42 connected to external ink supply means (not shown), fills the inside from the common ink chamber 31 to the nozzle opening 11 with ink, and
In accordance with a recording signal from an external drive circuit (not shown), 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 7 are applied.
By flexing 0, the pressure in the pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 11.

【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。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a sectional view of a main part of Embodiment 2 of the present invention.

【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。
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. The adhesive layer 19 is formed by flowing the adhesive also into the surface of the flow path 18 that communicates the generation chamber 12 and the common ink chamber 17 with the sealing plate.

【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。
Since the flow path 18 is formed by half-etching the relevant portion of the flow path forming substrate 10 to a predetermined depth, the flow path surface facing the sealing plate has a relatively rough surface.
For this reason, in the present embodiment, the adhesive layer 19 is also provided 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】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。
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, there is an effect of preventing the accumulation of bubbles in the pressure generating chamber 12 and improving the discharging property of the bubbles, and the stress concentration portions of the elastic film 50 are reinforced. The durability is still improved.

【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。
(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.

【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。
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. Changes are free.

【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。
In the above-described embodiment, the nozzle openings are formed on the end surface of the flow path forming substrate 10. However, the nozzle openings may be formed to project in a direction perpendicular to the surface.

【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2
0,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。
FIG. 8 is an exploded perspective view of the embodiment constructed as described above, and FIG. 9 is a 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 for communicating the nozzle opening 11 with the pressure generating chamber 12 is provided in the sealing plate 2.
0, the common ink chamber forming plate 30, the thin plate 41A, and the ink chamber side plate 40A are arranged so as to penetrate therethrough.

【0077】なお、本実施形態は、その他、薄肉板41
A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。
In this embodiment, the thin plate 41
A is basically the same as the above-described embodiment except that the ink chamber side plate 40A and the ink chamber side plate 40A are separate members, and the opening is formed in the ink chamber side plate 40. Is omitted.

【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。
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】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。
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 flow path forming substrate.

【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。
In each of the embodiments described above, a thin-film type ink jet recording head which can be manufactured by applying a film forming and lithography process is described as an example.
Of course, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is applied to ink jet recording heads of various structures, such as a piezoelectric film formed by screen printing or a piezoelectric film formed by crystal growth. can do.

【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。
Further, the example in which the insulator layer is provided between the piezoelectric element and the lead electrode has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, without providing the insulator layer, each of the upper electrodes may be anisotropically conductive. The film may be thermally welded, and the anisotropic conductive film may be connected to a lead electrode, or may be connected using various bonding techniques such as wire bonding.

【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。
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】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。
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. 1 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

【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。
As shown in FIG. 10, recording head units 1A and 1B having an ink jet recording head are
Cartridges 2A and 2B constituting ink supply means are detachably provided. 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. I have. The recording head units 1A and 1B are, for example,
Each of them ejects a black ink composition and a color ink composition.

【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。
The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and a timing belt 7 (not shown), 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 3. The platen 8 can be rotated by a driving force of a paper feed motor (not shown), and a recording sheet S as a recording medium such as paper fed by a paper feed roller is wound around the platen 8 and conveyed. It has become so.

【0086】[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。
As described above, according to the present invention,
By providing the adhesive layer at the corners of the pressure generating chamber, the accumulation of bubbles at the corners of the pressure generating chamber is prevented, and the discharged property of the collected air bubbles is improved, thereby improving ink discharge. Further, the stress concentration portions of the diaphragm are reinforced, and the durability of the diaphragm is also 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
録ヘッドを示す図であり、図1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, showing the same.

【図3】図1の封止板の変形例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the sealing plate of FIG. 1;

【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。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a thin-film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a thin-film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【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。
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.

【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。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of an inkjet recording head according to a second embodiment of the invention.

【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。
FIG. 8 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 10 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 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 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 (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する流路形成基板に形
成された圧力発生室の一部を構成する振動板を介して前
記圧力発生室に対応する領域に圧電素子を成膜及びリソ
グラフィ法により形成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 piezoelectric element is formed in a region corresponding to a pressure generating chamber by a lithography method through a diaphragm constituting a part of the pressure generating chamber formed in a flow path forming substrate communicating with a nozzle opening. In the formed ink jet recording head, an adhesive layer is present at least at a corner formed by the diaphragm and the peripheral wall of the pressure generating chamber.
【請求項2】 請求項1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。
2. The method according to claim 1, wherein the flow path forming substrate is a silicon single crystal substrate having a plane orientation of (110), and the peripheral wall is formed of four planes having a plane orientation of (111). Inkjet recording head.
【請求項3】 請求項2において、前記圧力発生室が前
記流路形成基板に異方性エッチング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。
3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the pressure generating chamber is formed on the flow path forming substrate by anisotropic etching.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、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。
4. The ink jet printer according to claim 1, wherein a surface of the adhesive layer that fills a corner between the vibration plate and a peripheral wall of the pressure generating chamber has a concave shape. Type recording head.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、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。
5. The ink jet recording 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. head.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、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。
6. An ink jet recording head according to claim 1, wherein an adhesive layer is present at a corner formed between said peripheral walls.
【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記流
路形成基板の前記圧力発生室の開口面側に接着された封
止板と前記周壁と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。
7. An adhesive according to claim 1, wherein a corner formed by a sealing plate adhered to the opening side of the pressure generating chamber of the flow path forming substrate and the peripheral wall is provided. An ink jet recording head comprising a layer.
【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、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
形成基板に具備し、少なくとも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。
8. The flow path forming substrate according to claim 1, wherein a common ink chamber that supplies ink to the pressure generation chamber, and a flow path that communicates the pressure generation chamber with the common ink chamber. Wherein an adhesive layer is present on at least a surface of the flow path facing the sealing plate.
【請求項9】 請求項1〜8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。
9. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
【請求項10】 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。
10. The pressure is obtained by sequentially laminating a lower electrode layer, a piezoelectric layer and an upper electrode layer on an elastic film provided on one surface of a silicon single crystal substrate forming a pressure generating chamber and patterning each layer. In a 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 a generation chamber, a sealing plate is provided on an opening side surface of the silicon single crystal substrate. An ink jet recording head comprising a step of adhering and flowing the adhesive into a corner formed by an elastic film and a peripheral wall constituting a part of the pressure generating chamber to form an adhesive layer. Manufacturing method.
【請求項11】 請求項10において、前記封止板を接
着する際に、前記シリコン単結晶基板と前記封止板の間
に過剰な接着剤を供給し、少なくとも前記角部に流入さ
せて前記接着剤層を形成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。
11. The adhesive according to claim 10, wherein, when bonding the sealing plate, an excessive amount of adhesive is supplied between the silicon single crystal substrate and the sealing plate and is allowed to flow into at least the corners. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising forming a layer.
【請求項12】 請求項10において、前記圧力発生室
を形成する周壁同士で形成される角部に接着剤を供給し
て前記弾性膜と周壁とで形成される前記角部に流入させ
て前記接着剤層を形成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。
12. The method according to claim 10, wherein an adhesive is supplied to a corner formed by the peripheral walls forming the pressure generating chamber and flows into the corner formed by the elastic film and the peripheral wall. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising forming an adhesive layer.
【請求項13】 請求項10において、前記圧力発生室
内に接着剤を供給した後、前記シリコン単結晶基板を面
内で回転させ接着剤を少なくとも前記角部に流入させて
前記接着剤層を形成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。
13. The adhesive layer according to claim 10, wherein after the adhesive is supplied into the pressure generating chamber, the silicon single crystal substrate is rotated in a plane so that the adhesive flows into at least the corners to form the adhesive layer. A method for manufacturing an ink jet recording head.
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