JP2001270113A - Ink-jet recording head and ink-jet recorder - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recorder

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JP2001270113A
JP2001270113A JP2000084849A JP2000084849A JP2001270113A JP 2001270113 A JP2001270113 A JP 2001270113A JP 2000084849 A JP2000084849 A JP 2000084849A JP 2000084849 A JP2000084849 A JP 2000084849A JP 2001270113 A JP2001270113 A JP 2001270113A
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JP
Japan
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pressure generating
recording head
generating chamber
jet recording
ink
Prior art date
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Application number
JP2000084849A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Mizutani
肇 水谷
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head and an ink-jet recorder which prevent crosstalks among pressure generation chambers and suppress a decrease of a quantity of displacement of a diaphragm. SOLUTION: This ink-jet recording head has a channel form substrate 10 in which pressure generation chambers 12 communicating with nozzle openings are defined by a plurality of partition walls 11, and piezoelectric elements 300 set to regions corresponding to the pressure generation chambers 12 via the diaphragm constituting part of the pressure generation chambers 12 for generating a pressure change in the pressure generation chambers 12. There are formed slit parts 15 and storage parts 16 to regions opposite to the partition walls 11 of the channel form substrate 10. The slits parts 15 defined to the diaphragm communicate with at least one end parts of a breadth direction of the pressure generation chambers 12. The storage parts 16 formed to regions corresponding to peripheral walls of the pressure generation chambers 12 communicate with the slit parts 15 via communication passages. The ink in the slit parts 15 is thus made fluid.

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 pressure generating chamber which communicates with a nozzle opening for discharging ink droplets, which is constituted by a vibrating plate. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus for ejecting ink droplets by means of a printer.

【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 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。
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.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力発
生室を高密度で配列した場合、各圧力発生室間の隔壁の
厚さが小さくなることによって隔壁の剛性が不足し、各
圧力発生室間のクロストークが発生するという問題があ
る。
However, when the pressure generating chambers are arranged at a high density, the rigidity of the partition walls becomes insufficient due to the small thickness of the partition walls between the pressure generating chambers, and the pressure generating chambers between the pressure generating chambers are arranged at a high density. There is a problem that crosstalk occurs.

【0008】このような問題を解決するために、例え
ば、縦振動モードの圧電アクチュエータでは、圧力発生
室の振動板側に幅広部を設け、それ以外の部分の圧力発
生室の幅を小さくして隔壁の厚さを大きくする構造が考
えられている。しかし、このような構造では、幅広部内
のインクに流動性がないため、圧電素子の駆動による振
動板の変形を妨げ、十分な変位が得られないという問題
がある。
In order to solve such a problem, for example, in a piezoelectric actuator of a longitudinal vibration mode, a wide portion is provided on the diaphragm side of the pressure generating chamber, and the width of the pressure generating chamber in other portions is reduced. A structure in which the thickness of the partition wall is increased has been considered. However, in such a structure, there is a problem that since the ink in the wide portion has no fluidity, deformation of the diaphragm due to driving of the piezoelectric element is hindered, and sufficient displacement cannot be obtained.

【0009】本発明は、このような事情に鑑み、各圧力
発生室間のクロストークを防止すると共に振動板の変位
量の低下を抑え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。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which prevent crosstalk between pressure generating chambers and suppress a decrease in displacement of a diaphragm. Make it an issue.

【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
複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、前記圧
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設けられて前記圧力発生室内に圧力
変化を生じさせ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隔壁に
対向する領域に前記振動板との間に画成されて前記圧力
発生室の少なくとも幅方向一方側に連通するスリット部
と、前記圧力発生室の周壁に対応する領域に形成され連
通路を介して前記スリット部と連通する貯留部とを有す
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 by a plurality of partition walls; A piezoelectric element provided in a region corresponding to the pressure generating chamber via a vibration plate constituting a part of the piezoelectric generating member to generate a pressure change in the pressure generating chamber. A slit portion defined between the diaphragm in a region facing the partition wall and communicating with at least one widthwise side of the pressure generating chamber; and a slit formed in a region corresponding to a peripheral wall of the pressure generating chamber. An ink jet type recording head having a storage portion communicating with the slit portion via a passage.

【0011】かかる第1の態様では、各圧力発生室間の
隔壁の厚さを大きくすることができ、剛性を高めること
ができ、且つ貯留部によってスリット部内のインクに流
動性が生じるため、圧電素子の駆動による振動板の変位
を阻害することがない。
In the first aspect, since the thickness of the partition wall between the pressure generating chambers can be increased, the rigidity can be increased, and the ink in the slit portion is made to flow by the storage portion, so that the piezoelectricity can be increased. The displacement of the diaphragm due to the driving of the element is not hindered.

【0012】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記スリット部が前記圧電素子の幅方向外側まで延
設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 second aspect of the present invention, there is provided the ink jet recording head according to the first aspect, wherein the slit portion extends to the outside in the width direction of the piezoelectric element.

【0013】かかる第2の態様では、圧電素子の下側に
流路形成基板が存在しないため、駆動による振動板の変
位が容易となる。
In the second aspect, since the flow path forming substrate does not exist below the piezoelectric element, the displacement of the diaphragm by driving is facilitated.

【0014】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記スリット部の前記流路形成基板の厚さ方
向の深さが、0.5〜10μm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 first or second aspect, a depth of the slit portion in a thickness direction of the flow path forming substrate is 0.5 to 10 μm. In the ink jet recording head.

【0015】かかる第3の態様では、圧力発生室の容積
を増加させることなく排除体積の増加が得られるため、
インクの吐出効率が向上される。
[0015] In the third aspect, the rejected volume can be increased without increasing the volume of the pressure generating chamber.
The ink ejection efficiency is improved.

【0016】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記スリット部が前記圧力発生室の長
手方向端部側にも連通し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 slit portion communicates with a longitudinal end of the pressure generating chamber. In the recording head.

【0017】かかる第4の態様では、圧力発生室の長手
方向端部近傍の振動板の変位が増加する。
In the fourth aspect, the displacement of the diaphragm near the longitudinal end of the pressure generating chamber increases.

【0018】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記貯留部が、少なくとも2つ以上の
圧力発生室に共通して設けら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 fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the storage section is provided commonly to at least two or more pressure generating chambers. In the recording head.

【0019】かかる第5の態様では、貯留部を複数の圧
力発生室に共通して設けた場合であっても、確実に各ス
リット部内のインクに流動性が生じる。
In the fifth aspect, even when the storage section is provided in common for a plurality of pressure generating chambers, the ink in each slit section surely has fluidity.

【0020】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記貯留部が、前記圧力発生室の前記
ノズル開口側に設けら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 any one of the first to fifth aspects, the storage section is provided on the nozzle opening side of the pressure generating chamber. In the head.

【0021】かかる第6の態様では、インク吐出の際の
インクの圧力変化がより効果的に吸収される。
In the sixth aspect, the change in the pressure of the ink at the time of discharging the ink is more effectively absorbed.

【0022】本発明の第7の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記貯留部が、前記圧力発生室を区画
する隔壁に対向する領域に設けら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 seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the storage section is provided in a region facing a partition partitioning the pressure generating chamber. In the ink jet recording head.

【0023】かかる第7の態様では、流路形成基板に貯
留部を形成する領域を新たに設け、ヘッドを大型化する
必要がない。
In the seventh aspect, an area for forming a storage section is newly provided on the flow path forming substrate, and there is no need to increase the size of the head.

【0024】本発明の第8の態様は、第5〜7の何れか
の態様において、前記流路形成基板には、各圧力発生室
にインクを供給するリザーバが形成され、該リザーバが
前記貯留部を兼ね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 fifth to seventh aspects, a reservoir for supplying ink to each of the pressure generating chambers is formed in the flow path forming substrate, and the reservoir is provided with the reservoir. The ink jet recording head is characterized in that it also serves as a part.

【0025】かかる第8の態様では、スリット部のイン
クに流動性が生じると共に、リザーバから圧力発生室へ
のインク供給が容易となり、圧力発生室へのインク供給
部不足が解消される。
In the eighth aspect, the ink in the slit portion has fluidity, the ink can be easily supplied from the reservoir to the pressure generation chamber, and the shortage of the ink supply portion to the pressure generation chamber can be solved.

【0026】本発明の第9の態様は、第1〜8の何れか
の態様において、前記貯留部の少なくとも一部が、可撓
性を有する可撓部材で封止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 ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, at least a part of the storage section is sealed with a flexible member having flexibility. Ink-jet recording head.

【0027】かかる第9の態様では、可撓部材によって
インクの流動性をさらに向上することができ、より確実
に振動板の変位量が増加する。
In the ninth aspect, the fluidity of the ink can be further improved by the flexible member, and the displacement of the diaphragm can be more reliably increased.

【0028】本発明の第10の態様は、第1〜9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 tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth 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 lithography. An ink jet recording head characterized by being formed by a method.

【0029】かかる第10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且つ比
較的容易に製造することができる。
According to the tenth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【0030】本発明の第11の態様は、第1〜10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。
An eleventh aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to tenth aspects.

【0031】かかる第11の態様では、ヘッドの特性を
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 eleventh aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus having improved head characteristics.

【0032】[0032]

【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.

【0033】(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、インクジェット式記録ヘッドの平面図
及び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 of the ink jet recording head and one pressure generating chamber. It is a figure showing the section structure in the longitudinal direction.

【0034】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 single crystal silicon 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.

【0035】この流路形成基板には、例えば、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ている。また、
各圧力発生室12の長手方向一端部には、各圧力発生室
12の共通のインク室となるリザーバ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。
In this flow path forming substrate, pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 are arranged side by side in the width direction by, for example, anisotropic etching. Also,
At one end in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12, a reservoir 13 serving as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12 is formed,
Each of the pressure generating chambers 12 is communicated with one longitudinal end thereof via an ink supply path 14.

【0036】また、流路形成基板10の一方面側には、
例えば、酸化ジルコニウム(ZrO 2)等の絶縁層から
なる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が設けられ、その一
方の面で圧力発生室12の一壁面を構成している。な
お、流路形成基板10の他方面側には、弾性膜50と同
様の絶縁層からなり、圧力発生室12等を形成する際の
マスクとなる保護膜55が設けられている。
On one side of the flow path forming substrate 10,
For example, zirconium oxide (ZrO) Two) Etc. from the insulating layer
The elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm is provided.
One surface constitutes one wall surface of the pressure generating chamber 12. What
On the other surface side of the flow path forming substrate 10, the same as the elastic film 50
When forming the pressure generating chamber 12 and the like.
A protective film 55 serving as a mask is provided.

【0037】さらに、この流路形成基板10の弾性膜5
0側表面の各隔壁11に対応する領域には、例えば、圧
力発生室12と同様に異方性エッチングすることによ
り、各圧力発生室12に連通するスリット部15が設け
られている。さらに、圧力発生室12のリザーバ13と
は反対側の周壁に対応する領域には、各スリット部15
毎に一定量のインク等を貯留するための貯留部16が形
成されており、連通路17を介して各スリット部15と
連通されている。
Further, the elastic film 5 of the flow path forming substrate 10
In the region corresponding to each partition 11 on the 0-side surface, for example, a slit portion 15 communicating with each pressure generating chamber 12 is provided by performing anisotropic etching similarly to the pressure generating chamber 12. Further, in a region corresponding to the peripheral wall of the pressure generating chamber 12 on the side opposite to the reservoir 13, each slit portion 15 is provided.
A storage section 16 for storing a fixed amount of ink or the like is formed for each time, and is connected to each slit section 15 via a communication path 17.

【0038】一方、流路形成基板10の他方面側の保護
膜55上には、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21が穿設されたノズル
プレート20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20は、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、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート
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、ノズルプレート20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20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 other hand, on the protective film 55 on the other surface side of the flow path forming substrate 10, the nozzle plate 20 having the nozzle opening 21 communicating with the pressure supply chamber 12 on the opposite side to the ink supply path 14 is formed. Are fixed via an adhesive or a heat-sealing film. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less.
For example, it is made of glass ceramics having a temperature of 2.5 to 4.5 [× 10 −6 / ° C.] or non-rusting steel. The nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, the nozzle plate 20 may be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the flow path forming substrate 10. In this case, since the deformation of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 due to heat become substantially the same, it is possible to easily join them using a thermosetting adhesive or the like.

【0039】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21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21は数十μmの直径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 21 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 21 need to be formed with a diameter of several tens of μm with high accuracy.

【0040】また、流路形成基板10に設けられた弾性
膜50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の圧電体層70と、厚
さが例えば、約0.1μmの上電極膜80とが、後述す
るプロセスで積層形成されて、圧電素子300を構成し
ている。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧
電体層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層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層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という。本実施形態では、下電極膜
60を圧電素子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弾性膜とを
合わせて圧電アクチュエータと称する。
The lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.5 μm and the piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm are formed on the elastic film 50 provided on the flow path forming substrate 10. The upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm is formed by lamination in a process described later to form the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each of the pressure generating chambers 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. 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. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the elastic film whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

【0041】ここで、本実施形態のインクジェット式記
録ヘッドの製造工程、特に、流路形成基板10に圧力発
生室12等を形成する工程及びこの圧力発生室12に対
応する領域に圧電素子300を形成する工程について説
明する。なお、図3〜図5は、圧力発生室12の長手方
向の断面図である。
Here, the manufacturing process of the ink jet recording head of this embodiment, in particular, the process of forming the pressure generating chamber 12 and the like in the flow path forming substrate 10 and the piezoelectric element 300 in the region corresponding to the pressure generating chamber 12 The step of forming will be described. 3 to 5 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction.

【0042】まず、図3(a)に示すように、流路形成
基板10となるシリコン単結晶板の一方面側から、例え
ば、酸化シリコン等からなる所定形状のマスクを用いて
異方性エッチングすることにより各圧力発生室12とな
る領域に、それぞれスリット部15、貯留部16及びこ
れらを連通する連通路17を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, anisotropic etching is performed from one side of a silicon single crystal plate serving as the flow path forming substrate 10 using a mask having a predetermined shape made of, for example, silicon oxide. By doing so, a slit portion 15, a storage portion 16, and a communication passage 17 that communicates these are formed in a region to be each pressure generating chamber 12.

【0043】次に、図3(b)に示すように、流路形成
基板10に形成されたスリット部15、貯留部16及び
連通路17に犠牲層100を充填する。例えば、本実施
形態では、流路形成基板10の全面に亘って犠牲層10
0をスリット部15の深さと略同一厚さで形成した後、
スリット部15、貯留部16及び連通路17以外の犠牲
層100をケミカル・メカニカル・ポリッシュ(CM
P)により除去することにより形成した。
Next, as shown in FIG. 3B, the sacrifice layer 100 is filled in the slit portion 15, the storage portion 16, and the communication passage 17 formed in the flow path forming substrate 10. For example, in the present embodiment, the sacrificial layer 10 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10.
0 is formed with substantially the same thickness as the depth of the slit portion 15,
The sacrifice layer 100 other than the slit portion 15, the storage portion 16, and the communication passage 17 is formed by chemical mechanical polishing (CM).
P).

【0044】このような犠牲層100の材料は、特に限
定されないが、例えば、ポリシリコン又はリンドープ酸
化シリコン(PSG)等を用いればよく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いPSGを用いた。
The material of the sacrificial layer 100 is not particularly limited. For example, polysilicon or phosphorus-doped silicon oxide (PSG) may be used. In this embodiment, PSG having a relatively high etching rate is used. .

【0045】なお、犠牲層100の形成方法は特に限定
されず、例えば1μm以下の超微粒子をヘリウム(H
e)等のガスの圧力によって高速で基板に衝突させるこ
とにより成膜するいわゆるガスデポジション法あるいは
ジェットモールディング法と呼ばれる方法を用いてもよ
い。この方法では、スリット部15、貯留部16及び連
通路17に対応する領域のみに犠牲層100を部分的に
形成することができる。
The method of forming the sacrificial layer 100 is not particularly limited. For example, ultrafine particles of 1 μm or less
A method called a gas deposition method or a jet molding method in which a film is formed by colliding with a substrate at high speed by the pressure of a gas such as e) may be used. According to this method, the sacrifice layer 100 can be partially formed only in a region corresponding to the slit portion 15, the storage portion 16, and the communication path 17.

【0046】次に、図3(c)に示すように、流路形成
基板10の両面に弾性膜50及び保護膜55を形成す
る。例えば、本実施形態では、流路形成基板10の両面
にジルコニウム層を形成後、500〜1200℃の拡散
炉で熱酸化して酸化ジルコニウムからなる弾性膜50及
び保護膜55とした。
Next, as shown in FIG. 3C, an elastic film 50 and a protective film 55 are formed on both surfaces of the flow path forming substrate 10. For example, in this embodiment, after the zirconium layers are formed on both surfaces of the flow path forming substrate 10, the elastic film 50 and the protective film 55 made of zirconium oxide are thermally oxidized in a diffusion furnace at 500 to 1200 ° C.

【0047】次に、各圧力発生室12に対応して弾性膜
50上に圧電素子300を形成する。
Next, a piezoelectric element 300 is formed on the elastic film 50 corresponding to each pressure generating chamber 12.

【0048】圧電素子300を形成する工程としては、
まず、図4(a)に示すように、弾性膜50上にスパッ
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、イリジウム等が好適である。こ
れは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述
の圧電体層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、圧電体層70としてチタ
ン酸ジルコン酸鉛(PZT)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、イリジウムが好適である。
The steps for forming the piezoelectric element 300 include:
First, as shown in FIG. 4A, a lower electrode film 60 is formed on the elastic film 50 by sputtering. This lower electrode film 60
Platinum, iridium, and the like are preferable as the material. This is because it is necessary to crystallize a piezoelectric layer 70 described later, which is formed by a sputtering method or a sol-gel method, by firing at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation. Because. That is, the lower electrode film 60
The material must be able to maintain conductivity under such high temperature and oxidizing atmosphere. In particular, when lead zirconate titanate (PZT) is used for the piezoelectric layer 70, the diffusion of lead oxide It is desirable that there is little change in conductivity due to Pt, and for these reasons, platinum and iridium are preferred.

【0049】次に、図4(b)に示すように、圧電体層
70を成膜する。例えば、本実施形態では、金属有機物
を触媒に溶解・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
る圧電体層70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて
形成した。圧電体層70の材料としては、PZT系の材
料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好
適である。なお、この圧電体層70の成膜方法は、特に
限定されず、例えば、スパッタリング法又はMOD法
(有機金属熱塗布分解法)等のスピンコート法により成
膜してもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, a piezoelectric layer 70 is formed. For example, in the present embodiment, a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a catalyst is applied and dried to form a gel, and then fired at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of a metal oxide. Formed by using As a material for the piezoelectric layer 70, a PZT-based material is suitable when used in an ink jet recording head. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited. For example, the piezoelectric layer 70 may be formed by a spin coating method such as a sputtering method or a MOD method (organic metal thermal coating decomposition method).

【0050】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはMOD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, a method of forming a precursor film of lead zirconate titanate by a sol-gel method, a sputtering method, a MOD method, or the like, and then growing the crystals at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used. Good.

【0051】何れにしても、このように成膜された圧電
体層70は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層70は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に0.2〜5μmであ
る。
In any case, unlike the bulk piezoelectric material, the crystal is preferentially oriented in the piezoelectric layer 70 formed in this way, and in the present embodiment, the piezoelectric layer 70 is It is formed in a column shape. Note that the preferential orientation refers to a state in which a crystal orientation direction is not disordered and a specific crystal plane is oriented in a substantially constant direction. In addition, a crystal having a columnar thin film refers to a state in which substantially columnar crystals are gathered in a plane direction with their central axes substantially aligned in the thickness direction to form a thin film. Of course, it may be a thin film formed of preferentially oriented granular crystals. The thickness of the piezoelectric layer manufactured in the thin film process is generally 0.2 to 5 μm.

【0052】次に、図4(c)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. 4C, 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.

【0053】次いで、図4(d)に示すように、圧電体
層70及び上電極膜80のみをエッチングして圧電素子
300のパターニングを行う。また、本実施形態では、
同時に保護膜55をパターニングして、各圧力発生室1
2、リザーバ13及びインク供給路14に対応する領域
に貫通孔55aを形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the piezoelectric element 300 is patterned by etching only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80. In the present embodiment,
At the same time, the protective film 55 is patterned to
2. A through hole 55a is formed in a region corresponding to the reservoir 13 and the ink supply path 14.

【0054】次に、図5(a)に示すように、流路形成
基板10の弾性膜50とは反対側の面から、保護膜55
をマスクとして異方性エッチング、例えば、ウェットエ
ッチングすることにより圧力発生室12、リザーバ13
及びインク供給路14を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, from the surface of the flow path forming substrate 10 opposite to the elastic film 50, the protective film 55 is formed.
Pressure generation chamber 12 and reservoir 13 by performing anisotropic etching, for example, wet etching using
And the ink supply path 14 is formed.

【0055】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 the 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 and the first (111) plane are 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.

【0056】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路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
供給路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 passages 14 communicating with one end of each of the pressure generating chambers 12 is formed shallower than the pressure generating chambers 12 and maintains a constant flow resistance of the ink flowing into the pressure generating chambers 12. That is, the ink supply path 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.

【0057】その後、図5(b)に示すように、圧力発
生室12を介してウェットエッチング又は蒸気によるエ
ッチングによってスリット部15、貯留部16及び連通
路17内の犠牲層100を除去する。本実施形態では、
犠牲層100の材料として、PSGを用いているため、
弗酸水溶液によってエッチングした。なお、ポリシリコ
ンを用いた場合には、弗酸及び硝酸の混合水溶液、ある
いは水酸化カリウム水溶液によってエッチングすること
ができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, the sacrifice layer 100 in the slit portion 15, the storage portion 16 and the communication path 17 is removed by wet etching or vapor etching through the pressure generating chamber 12. In this embodiment,
Since PSG is used as the material of the sacrificial layer 100,
Etching was performed using a hydrofluoric acid aqueous solution. When polysilicon is used, etching can be performed with a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid or an aqueous solution of potassium hydroxide.

【0058】以上のような工程で、圧力発生室12及び
圧電素子300等が形成される。なお、以上説明した一
連の膜形成及び異方性エッチングでは、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、ノズ
ルプレート20と接着して一体化し、インクジェット式
記録ヘッドとする。その後、図示しないホルダー等に固
定し、キャリッジに搭載されてインクジェット式記録装
置に組み込まれる。
Through the steps described above, the pressure generating chamber 12, the piezoelectric element 300, and the like are formed. In the above-described series of film formation and anisotropic etching, a large number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after the process,
Is divided for each flow path forming substrate 10 of one chip size as shown in FIG. Further, the divided flow path forming substrate 10 is adhered and integrated with the nozzle plate 20 to form an ink jet recording head. Then, it is fixed to a holder or the like (not shown), mounted on a carriage, and incorporated in an ink jet recording apparatus.

【0059】また、このように製造された本実施形態の
インクジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク
供給手段からリザーバ13にインクを取り込み、リザー
バ13からノズル開口21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を介して出力され
た記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれ
の圧電素子300、すなわち下電極膜60と上電極膜8
0との間に電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及
び圧電体層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21からインク
滴が吐出する。
The ink jet recording head of this embodiment manufactured as described above takes in ink from an external ink supply means (not shown) into the reservoir 13 and fills the interior from the reservoir 13 to the nozzle opening 21 with ink. Thereafter, in accordance with a recording signal output via an external drive circuit (not shown), each of the piezoelectric elements 300 corresponding to the pressure generating chamber 12, namely, the lower electrode film 60 and the upper electrode film 8
By applying a voltage between 0 and 0 to bend and deform the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer 70, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

【0060】このように製造された本実施形態のインク
ジェット式記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図を
図6に示す。
FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view showing a main part of the ink jet recording head of this embodiment manufactured as described above.

【0061】図6に示すように、本実施形態では、圧力
発生室12を区画する隔壁11に対向する領域には、各
圧力発生室12の幅方向両側に連通するスリット部15
が、例えば、0.5〜10μmの深さで、圧力発生室1
2の長手方向に亘って形成されている。また、圧力発生
室12の長手方向周壁に対応する領域、本実施形態で
は、ノズル開口21側の周壁に対応する領域には、弾性
膜50との間に各スリット部15に対応して複数の貯留
部16が画成されており、各貯留部16はそれぞれ連通
路17を介して各スリット部15に連通されている。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, a slit portion 15 communicating with both sides in the width direction of each pressure generating chamber 12 is provided in a region facing the partition 11 which partitions the pressure generating chamber 12.
Is, for example, at a depth of 0.5 to 10 μm,
2 are formed over the longitudinal direction. In the region corresponding to the peripheral wall in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12, in this embodiment, the region corresponding to the peripheral wall on the nozzle opening 21 side, a plurality of slits 15 are provided between the pressure generating chamber 12 and the elastic film 50. A storage section 16 is defined, and each storage section 16 is communicated with each slit section 15 via a communication path 17.

【0062】また、圧力発生室12に対応する領域に
は、下電極層60、圧電体層70及び上電極膜80から
なる圧電素子300が設けられ、スリット部15に対向
する領域で且つ周壁に接触しない領域に、圧電体層70
及び上電極膜80からなる実質的な駆動部である圧電体
能動部320が形成されている。すなわち、スリット部
15は、圧電素子300の幅方向外側まで延設されてい
る。
A piezoelectric element 300 including a lower electrode layer 60, a piezoelectric layer 70, and an upper electrode film 80 is provided in a region corresponding to the pressure generating chamber 12, and is provided in a region facing the slit portion 15 and on the peripheral wall. The piezoelectric layer 70
Further, a piezoelectric active portion 320 which is a substantial driving portion including the upper electrode film 80 is formed. That is, the slit portion 15 extends to the outside in the width direction of the piezoelectric element 300.

【0063】このような構成では、各圧力発生室12間
の隔壁11の幅を広くでき剛性を十分高くすることがで
きるため、クロストークを防止してインク吐出特性を向
上することができる。また、本実施形態では、スリット
部15の深さを比較的浅く形成しているため、隔壁11
の剛性を低下させることなく、クロストークを確実に防
止することができる。また、スリット部15を設けるこ
とにより、圧力発生室12の容積を増加させることな
く、すなわち、インクのコンプライアンスを増加するこ
となく、圧電素子300の駆動によるインクの排除体積
の増加が得られるため、インク吐出効率を向上すること
ができる。
In such a configuration, since the width of the partition 11 between the pressure generating chambers 12 can be increased and the rigidity can be sufficiently increased, the crosstalk can be prevented and the ink discharge characteristics can be improved. Further, in the present embodiment, since the depth of the slit portion 15 is formed relatively small, the partition wall 11 is formed.
Crosstalk can be reliably prevented without lowering the rigidity of the device. In addition, by providing the slit portion 15, the volume of the ink generated by driving the piezoelectric element 300 can be increased without increasing the volume of the pressure generating chamber 12, that is, without increasing the ink compliance. The ink ejection efficiency can be improved.

【0064】また、スリット部15には連通路17を介
して貯留部16が連通されているため、スリット部15
内のインクに流動性を生じさせることができ、圧電素子
300の駆動によって振動板が変形する際にスリット部
15内にインクが停滞するのを防止できる。すなわち、
スリット部15内のインクが振動板の変位を妨げること
がなく、インク吐出特性を良好に保持することができ
る。
Since the storage section 16 communicates with the slit section 15 through the communication path 17, the slit section 15
It is possible to cause fluidity in the ink inside, and it is possible to prevent stagnation of ink in the slit portion 15 when the diaphragm is deformed by driving the piezoelectric element 300. That is,
The ink in the slit portion 15 does not hinder the displacement of the diaphragm, so that the ink ejection characteristics can be favorably maintained.

【0065】なお、スリット部15と連通されている貯
留部16には、インクを溜めておくようにしてもよい
が、空気を残留させておいてもよい。何れにしても、ス
リット部15内のインクに流動性を生じさせることがで
きる。
The ink may be stored in the storage 16 communicating with the slit 15, but air may be left in the storage. In any case, fluidity can be generated in the ink in the slit portion 15.

【0066】また、本実施形態では、各スリット部15
毎にそれぞれ貯留部16を設けるようにしたが、これに
限定されず、例えば、2つ以上のスリット部15に共通
する貯留部16を設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, each slit 15
Although the storage section 16 is provided for each, the present invention is not limited to this. For example, a storage section 16 common to two or more slit sections 15 may be provided.

【0067】また、本実施形態では、貯留部16は、弾
性膜50によって封止されているが、これに限定され
ず、例えば、図7に示すように、貯留部16に対向する
領域の弾性膜50に貫通孔51を設け、可撓性を有する
可撓性膜110等で封止するようにしてもよい。これに
より、スリット部15内のインクに、さらに大きな流動
性を生じさせることができ、スリット部15内のインク
の停滞が確実に防止される。
In the present embodiment, the storage section 16 is sealed by the elastic film 50, but is not limited to this. For example, as shown in FIG. The film 50 may be provided with a through hole 51 and sealed with a flexible film 110 having flexibility. Accordingly, the ink in the slit portion 15 can be made to have greater fluidity, and the stagnation of the ink in the slit portion 15 is reliably prevented.

【0068】(実施形態2)図8は、実施形態2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。
(Embodiment 2) FIG. 8 is a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0069】本実施形態は、各圧力発生室12にインク
を供給するリザーバ13が貯留部16を兼ねるようにし
た例であり、図8に示すように、スリット部15のリザ
ーバ13側の端部に連通路17Aが設けられ、スリット
部15とリザーバ13とがこの連通路17Aを介して連
通されている以外は、実施形態1と同様である。
The present embodiment is an example in which the reservoir 13 for supplying ink to each pressure generating chamber 12 also serves as the storage section 16, and as shown in FIG. 8, the end of the slit section 15 on the reservoir 13 side. Is provided with a communication passage 17A, and the slit 15 and the reservoir 13 are communicated with each other through the communication passage 17A.

【0070】このような構成では、上述の実施形態と同
様に、クロストークを防止できると共に、スリット部1
5内のインクに流動性が生じさせることができ、スリッ
ト部15内のインクが振動板の変位を妨げるのを防止で
きる。
In such a configuration, as in the above-described embodiment, crosstalk can be prevented and the slit 1
The fluid in the ink in the slit 5 can be prevented from disturbing the displacement of the diaphragm.

【0071】さらに、本実施形態では、スリット部15
が連通路17Aを介してリザーバ13に連通されている
ため、リザーバ13から圧力発生室12へのインクの供
給不足を解消することができる。
Further, in this embodiment, the slit 15
Is communicated with the reservoir 13 via the communication path 17A, so that the shortage of ink supply from the reservoir 13 to the pressure generating chamber 12 can be eliminated.

【0072】(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.

【0073】例えば、上述の各実施形態では、スリット
部15を圧力発生室12の幅方向両側に設けるようにし
たが、これに限定されず、例えば、図9に示すように、
スリット部15を圧力発生室12の幅方向端部から長手
方向端部側に連続的に設けるようにしてもよい。また、
例えば、スリット部15を圧力発生室12の幅方向一方
側のみに設けるようにしてもよい。勿論、このような構
成においても、上述の実施形態と同様の効果が得られ
る。
For example, in each of the above embodiments, the slits 15 are provided on both sides in the width direction of the pressure generating chamber 12, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG.
The slit 15 may be provided continuously from the widthwise end of the pressure generating chamber 12 to the longitudinal end. Also,
For example, the slit portion 15 may be provided only on one side in the width direction of the pressure generating chamber 12. Of course, even in such a configuration, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.

【0074】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.

【0075】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.

【0076】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 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, a platen 8 is provided on the apparatus main body 4 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.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、隔壁の
幅を広くして剛性を十分高くすることができ、クロスト
ークを防止することができる。また、スリット部には連
通路を介して貯留部が連通されているため、スリット部
内のインクに流動性が生じさせて、圧電素子の駆動によ
って振動板が変形する際にスリット部内にインクが停滞
するのを防止できる。すなわち、スリット部内のインク
が振動板の変位を妨げるのを防止でき、インク吐出特性
を良好に保持することができるという効果を奏する。
As described above, in the present invention, the rigidity can be sufficiently increased by increasing the width of the partition wall, and crosstalk can be prevented. In addition, since the storage portion communicates with the slit portion through the communication passage, the ink in the slit portion has fluidity, and the ink stays in the slit portion when the diaphragm is deformed by driving the piezoelectric element. Can be prevented. That is, it is possible to prevent the ink in the slit portion from hindering the displacement of the vibration plate, and it is possible to obtain an advantageous effect that the ink ejection characteristics can be favorably maintained.

【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
録ヘッドの概略を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing 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に係る製造工程を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態1に係る製造工程を示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態1に係る製造工程を示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。
FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view illustrating 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1に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。
FIGS. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。
FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of an ink jet recording head according to a second 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
記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。
FIG. 9 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of 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 隔壁 12 圧力発生室 13 リザーバ 14 インク供給路 15 スリット部 16 貯留部 17 連通路 20 ノズルプレート 21 ノズル開口 50 弾性膜 55 保護膜 60 下電極膜 70 圧電体層 80 上電極膜 300 圧電素子 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 partition wall 12 pressure generation chamber 13 reservoir 14 ink supply path 15 slit section 16 storage section 17 communication path 20 nozzle plate 21 nozzle opening 50 elastic film 55 protective film 60 lower electrode film 70 piezoelectric layer 80 upper electrode film 300 piezoelectric element

Claims (11)

【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複数
の隔壁によって画成される流路形成基板と、前記圧力発
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
対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化
を生じさせ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隔壁に対向する領域に前記振動
板との間に画成されて前記圧力発生室の少なくとも幅方
向一方側に連通するスリット部と、前記圧力発生室の周
壁に対応する領域に形成され連通路を介して前記スリッ
ト部と連通する貯留部と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 pressure generating chamber communicating with a nozzle opening corresponds to the pressure generating chamber via a flow path forming substrate defined by a plurality of partition walls and a diaphragm constituting a part of the pressure generating chamber. A piezoelectric element provided in a region and causing a pressure change in the pressure generating chamber; and a piezoelectric element defined in the region of the flow path forming substrate facing the partition between the diaphragm and the diaphragm. A slit portion communicating with at least one widthwise side of the pressure generating chamber, and a storage portion formed in a region corresponding to a peripheral wall of the pressure generating chamber and communicating with the slit portion through a communication passage. Inkjet recording head.
【請求項2】 請求項1において、前記スリット部が前
記圧電素子の幅方向外側まで延設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。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the slit portion extends to the outside in the width direction of the piezoelectric element.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記スリット
部の前記流路形成基板の厚さ方向の深さが、0.5〜1
0μm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 flow path forming substrate according to claim 1, wherein the depth of the slit portion in the thickness direction of the flow path forming substrate is 0.5 to 1 mm.
An ink jet recording head having a thickness of 0 μm.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記ス
リット部が前記圧力発生室の長手方向端部側にも連通し
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 recording head according to claim 1, wherein said slit portion communicates with a longitudinal end of said pressure generating chamber.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記貯
留部が、少なくとも2つ以上の圧力発生室に共通して設
けら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 ink jet recording head according to claim 1, wherein the storage section is provided in common to at least two or more pressure generating chambers.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記貯
留部が、前記圧力発生室の前記ノズル開口側に設けられ
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. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said storage section is provided on said nozzle opening side of said pressure generating chamber.
【請求項7】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記貯
留部が、前記圧力発生室を区画する隔壁に対向する領域
に設けら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。
7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the storage section is provided in a region facing a partition partitioning the pressure generating chamber.
【請求項8】 請求項5〜7の何れかにおいて、前記流
路形成基板には、各圧力発生室にインクを供給するリザ
ーバが形成され、該リザーバが前記貯留部を兼ねること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
8. The method according to claim 5, wherein a reservoir for supplying ink to each pressure generating chamber is formed in the flow path forming substrate, and the reservoir also serves as the storage section. Ink jet recording head.
【請求項9】 請求項1〜8の何れかにおいて、前記貯
留部の少なくとも一部が、可撓性を有する可撓部材で封
止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。
9. The ink jet recording head according to claim 1, wherein at least a part of the storage section is sealed with a flexible member having flexibility.
【請求項10】 請求項1〜9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。
10. 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11】 請求項1〜10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。
11. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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