JP2001287362A - Ink jet recording head and ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recorder

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JP2001287362A
JP2001287362A JP2000108388A JP2000108388A JP2001287362A JP 2001287362 A JP2001287362 A JP 2001287362A JP 2000108388 A JP2000108388 A JP 2000108388A JP 2000108388 A JP2000108388 A JP 2000108388A JP 2001287362 A JP2001287362 A JP 2001287362A
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ink jet
pressure generating
jet recording
recording head
generating chamber
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JP2000108388A
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Yutaka Furuhata
豊 古畑
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/14241Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm having a cover around the piezoelectric thin film element
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/135Nozzles
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    • B41J2002/14491Electrical connection

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head and an ink jet recorder in which nozzles can be arranged at a high density while reducing the manufacturing cost. SOLUTION: The ink jet recording head comprises a channel forming substrate 10 defining pressure generating chambers 12 communicating with nozzle openings, and a piezoelectric element 300 provided in a region corresponding to the pressure generating chamber 12 through a diaphragm constituting a part thereof and causing a pressure variation in the pressure generating chamber 12 wherein an integrated circuit 15 is formed integrally on a barrier wall 11 sectioning each pressure generating chamber 12 of the channel forming substrate 10 in order to reduce the size of a head.

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】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、各種集積回路、例えば、圧電素子を駆動する
ための駆動回路を圧力発生室が形成される流路形成基板
とは別の実装用の基板に設け、FPC等の配線によって
接続していた。
Further, in such an ink jet recording head, various integrated circuits, for example, a driving circuit for driving a piezoelectric element are mounted on a mounting substrate different from a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber is formed. Provided and connected by wiring such as FPC.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このF
PC等による接続では、ヘッドが大型化し、また部品点
数が多くなり製造コストが高くなってしまうという問題
がある。さらに、FPC内の配線数には限りがあるた
め、ノズル数を増やすのに限界があるという問題があ
る。
However, this F
In connection with a PC or the like, there is a problem that the head becomes large, the number of parts increases, and the manufacturing cost increases. Furthermore, since the number of wirings in the FPC is limited, there is a problem that there is a limit in increasing the number of nozzles.

【0009】本発明は、このような事情に鑑み、ノズル
を高密度に配設でき且つ製造コストを低減したインクジ
ェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提
供することを課題とする。
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus in which nozzles can be arranged at a high density and manufacturing cost is reduced.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
画成される流路形成基板と、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各圧力発生室を区画する隔壁上
に、集積回路が一体的に形成されていることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate defining a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, and a part of the pressure generating chamber. A piezoelectric element provided in a region corresponding to the pressure generating chamber via a vibrating plate and configured to generate a pressure change in the pressure generating chamber. An ink jet recording head is characterized in that an integrated circuit is integrally formed on a partition that partitions a chamber.

【0011】かかる第1の態様では、流路形成基板を大
きくすることなく集積回路を一体的に形成でき、ヘッド
を小型化できると共に部品点数を削減してコストを抑え
ることができる。
According to the first aspect, the integrated circuit can be integrally formed without increasing the size of the flow path forming substrate, the head can be reduced in size, the number of components can be reduced, and the cost can be reduced.

【0012】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記集積回路が、前記圧電素子を駆動するための駆
動回路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。
A second aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the first aspect, wherein the integrated circuit is a drive circuit for driving the piezoelectric element.

【0013】かかる第2の態様では、圧電素子を駆動す
るための駆動回路を比較的容易に形成できる。
[0013] In the second aspect, a drive circuit for driving the piezoelectric element can be formed relatively easily.

【0014】本発明の第3の態様は、第1の態様におい
て、前記集積回路が、ヘッドの温度を検出する温度検出
手段又は前記温度を制御する温度制御回路であることを
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 aspect, the integrated circuit is a temperature detecting means for detecting a temperature of the head or a temperature control circuit for controlling the temperature. In the recording head.

【0015】かかる第3の態様では、温度検出手段又は
温度制御回路を比較的容易に形成できる。
In the third aspect, the temperature detecting means or the temperature control circuit can be formed relatively easily.

【0016】本発明の第4の態様は、第1の態様におい
て、前記集積回路が、前記ノズル開口から吐出されるイ
ンク滴の吐出回数を検出する吐出回数検出手段であるこ
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 fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the integrated circuit is ejection number detecting means for detecting the number of ejections of ink droplets ejected from the nozzle openings. In the recording head.

【0017】かかる第4の態様では、吐出回数検出手段
を比較的容易に形成することができる。
In the fourth aspect, the number-of-discharges detecting means can be formed relatively easily.

【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、前記集積回路が、MOS型トランジス
タからな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, there is provided an ink jet recording head according to any one of the first to fourth aspects, wherein the integrated circuit comprises a MOS transistor.

【0019】かかる第5の態様では、集積回路をMOS
型トランジスタによって比較的容易に形成できる。
In the fifth aspect, the integrated circuit is a MOS
It can be formed relatively easily by a type transistor.

【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、前記集積回路と該集積回路に駆動信号
を送るための外部配線とを接続する端子部が、前記流路
形成基板に並設された前記圧力発生室の列の並設方向外
側端部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, a terminal portion for connecting the integrated circuit and an external wiring for sending a drive signal to the integrated circuit is provided in the flow path. An ink jet recording head is provided at an outer end in a juxtaposition direction of a row of the pressure generating chambers juxtaposed on a formation substrate.

【0021】かかる第6の態様では、集積回路からの配
線の取り出しが容易となる。
In the sixth aspect, it is easy to take out the wiring from the integrated circuit.

【0022】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 seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the pressure generation 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.

【0023】かかる第7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
的容易に形成できる。
In the seventh aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be formed in a large amount and relatively easily.

【0024】本発明の第8の態様は、第1〜7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 an eighth 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 seventh aspects.

【0025】かかる第8の態様では、インクジェット式
記録装置の小型化を実現することができる。
In the eighth aspect, the size of the ink jet recording apparatus can be reduced.

【0026】[0026]

【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.

【0027】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解視図で
あり、図2は、図1の平面図及び断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a sectional view of FIG.

【0028】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.

【0029】この流路形成基板10には、シリコン単結
晶基板を異方性エッチングすることにより、複数の隔壁
11により区画された圧力発生室12が幅方向に並設さ
れ、その長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板
のリザーバ部に連通して各圧力発生室12の共通のイン
ク室となるリザーバ100の一部を構成する連通部13
が形成され、各圧力発生室12の長手方向一端部とそれ
ぞれインク供給路14を介して連通されている。
In the flow path forming substrate 10, pressure generating chambers 12 divided by a plurality of partition walls 11 are provided in parallel in the width direction by anisotropically etching a silicon single crystal substrate. Is a communication part 13 which constitutes a part of a reservoir 100 which communicates with a reservoir part of a reservoir forming substrate which will be described later and serves as a common ink chamber of each pressure generating chamber 12.
Are formed, and are communicated with one end in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12 via the ink supply path 14.

【0030】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 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.

【0031】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.

【0032】また、流路形成基板10の各圧力発生室1
2を区画する隔壁11には、所定の集積回路、本実施形
態では、各圧電素子300を駆動するための駆動回路1
5が、一体的に形成されている。また、流路形成基板1
0に並設された圧力発生室12の列の並設方向外側に
は、この駆動回路15に駆動信号を送るためのFPC等
の外部配線110と接続する端子部17が設けられてお
り、駆動回路15と端子部17とは、圧力発生室12の
長手方向端部側の周壁上に形成された駆動配線16を介
して電気的に接続されている。なお、この駆動回路15
は、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板10に半
導体プロセスによって一体的に形成された半導体集積回
路である。
Each pressure generating chamber 1 of the flow path forming substrate 10
A drive circuit 1 for driving a predetermined integrated circuit, in this embodiment, each piezoelectric element 300,
5 are integrally formed. In addition, the flow path forming substrate 1
Outside the row of the pressure generating chambers 12 arranged side by side in the direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged side by side, a terminal portion 17 connected to an external wiring 110 such as an FPC for sending a drive signal to the drive circuit 15 is provided. The circuit 15 and the terminal portion 17 are electrically connected via a drive wiring 16 formed on a peripheral wall on the longitudinal end side of the pressure generating chamber 12. The driving circuit 15
Is a semiconductor integrated circuit integrally formed on a flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate by a semiconductor process.

【0033】このような流路形成基板10の一方面側に
は、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO2)等の絶縁層
からなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が設けられてい
る。この弾性膜50は、その一方の面で圧力発生室12
の一壁面を構成している。
An elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm and made of an insulating layer such as zirconium oxide (ZrO 2 ) is provided on one surface of the flow path forming substrate 10. The elastic film 50 has a pressure generating chamber 12 on one side thereof.
One wall.

【0034】また、流路形成基板10の他方面側には、
各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通
するノズル開口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、0.1〜1
mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜
4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、又
は不錆鋼などからなる。ノズルプレート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 side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 20 provided with a nozzle opening 21 communicating with the pressure supply chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is fixed via an adhesive or a heat welding film. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1
mm, the coefficient of linear expansion is 300 ° C. or less, for example, 2.5 to
It is made of 4.5 [× 10 −6 / ° C.] glass-ceramic or non-rusting steel. The nozzle plate 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 is connected to the flow path forming substrate 10.
May be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the material. In this case, since the deformation of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 due to heat become substantially the same, it is possible to easily join them using a thermosetting adhesive or the like.

【0035】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.

【0036】一方、流路形成基板10に設けられた弾性
膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極
膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層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1
2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320という。本実施形態で
は、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上
電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、
駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部
が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素
子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じ
る振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
On the other hand, the lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 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. When,
The upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm is laminated and formed by a process described later, and forms the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 includes the lower electrode film 60,
A portion including the piezoelectric layer 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 layer 70 are connected to each of the pressure generating chambers 1.
It is structured by patterning every two. 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 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300.
Even if this is reversed for convenience of the drive circuit and wiring, there is no problem.
In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and a diaphragm whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

【0037】また、各圧電素子300の上電極膜80と
流路形成基板10に一体的に設けられた駆動回路15と
の間には、それぞれリード電極90が弾性膜50上に延
設されており、各リード電極90と駆動回路15とは、
弾性膜50の駆動回路15に対向する領域に設けられた
接続孔51を介して、それぞれ電気的に接続されてい
る。
A lead electrode 90 extends on the elastic film 50 between the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300 and the drive circuit 15 provided integrally with the flow path forming substrate 10. And each lead electrode 90 and the drive circuit 15
The elastic films 50 are electrically connected to each other through connection holes 51 provided in a region facing the drive circuit 15.

【0038】ここで、シリコン単結晶板からなる流路形
成基板10に圧力発生室12を形成する工程及び、この
圧力発生室に対応する領域に圧電素子300を形成する
プロセスを図3〜図5を参照しながら説明する。なお、
図3は、圧力発生室12の隔壁となる領域の断面図であ
り、図4及び図5は、圧力発生室12となる領域の断面
図である。
Here, a process of forming the pressure generating chamber 12 in the flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal plate and a process of forming the piezoelectric element 300 in a region corresponding to the pressure generating chamber are shown in FIGS. This will be described with reference to FIG. In addition,
FIG. 3 is a cross-sectional view of a region serving as a partition wall of the pressure generating chamber 12, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views of a region serving as the pressure generating chamber 12.

【0039】まず、図3(a)に示すように、流路形成
基板10に形成される圧力発生室12の隔壁11に対向
する領域に半導体プロセスによって半導体集積回路から
なる駆動回路15を一体的に形成すると共に、導電性の
高い材料、例えば、アルミニウム、金等の金属や、導電
性酸化物等を成膜及びパターニングすることにより、駆
動配線16及び端子部17(図示なし)を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a drive circuit 15 composed of a semiconductor integrated circuit is integrally formed in a region of the pressure generating chamber 12 formed in the flow path forming substrate 10 facing the partition 11 by a semiconductor process. The drive wiring 16 and the terminal portion 17 (not shown) are formed by forming and patterning a highly conductive material, for example, a metal such as aluminum or gold, or a conductive oxide.

【0040】なお、本実施形態では、駆動配線16及び
端子部17を、流路形成基板10に半導体集積回路から
なる駆動回路15を一体的に形成する際に、同時に形成
するようにしたが、これに限定されず、例えば、後述す
る圧電体層70又は上電極膜80のパターニング後に形
成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the drive wiring 16 and the terminal portion 17 are formed simultaneously when the drive circuit 15 composed of a semiconductor integrated circuit is integrally formed on the flow path forming substrate 10. The present invention is not limited to this, and may be formed, for example, after patterning a piezoelectric layer 70 or an upper electrode film 80 described later.

【0041】次に、図3(b)に示すように、流路形成
基板10に弾性膜50を形成する。例えば、本実施形態
では、流路形成基板10の表面にジルコニウム層を形成
後、例えば、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とした。
Next, as shown in FIG. 3B, an elastic film 50 is formed on the flow path forming substrate 10. For example, in this embodiment, after forming a zirconium layer on the surface of the flow path forming substrate 10, the elastic film 50 made of zirconium oxide is thermally oxidized in a diffusion furnace at, for example, 500 to 1200 ° C.

【0042】次に、図4(a)に示すように、スパッタ
リングで下電極膜60を流路形成基板10の圧力発生室
12側に全面に亘って形成すると共に所定形状にパター
ニングする。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(PZ
T)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。
Next, as shown in FIG. 4A, a lower electrode film 60 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10 on the pressure generating chamber 12 side by sputtering, and is patterned into a predetermined shape. As a material of the lower electrode film 60, platinum,
Iridium and the like are preferred. This is because a piezoelectric layer 70 described later, which is formed by a sputtering method or a sol-gel method, has a thickness of 600 to 1000 in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation.
This is because it is necessary to crystallize by firing at a temperature of about ° C. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity under such high temperature and oxidizing atmosphere.
In particular, as the piezoelectric layer 70, lead zirconate titanate (PZ
When T) is used, it is desirable that the change in conductivity due to the diffusion of lead oxide is small, and for these reasons, platinum and iridium are preferred.

【0043】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).

【0044】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 in an alkaline aqueous solution may be used. Good.

【0045】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.

【0046】次いで、図5(a)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、駆動配線16に対向する領域の弾性膜50を除
去することにより、各圧電素子300との接続部となる
接続孔51を形成すると共に、圧力発生室12の長手方
向の連通部13に対向する領域の弾性膜50及び下電極
膜60をパターニングして貫通孔52を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, 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, by removing the elastic film 50 in a region facing the drive wiring 16, a connection hole 51 serving as a connection portion with each piezoelectric element 300 is formed, and the connection hole 13 facing the longitudinal direction communication portion 13 of the pressure generation chamber 12 is formed. The through-hole 52 is formed by patterning the elastic film 50 and the lower electrode film 60 in the region to be formed.

【0047】次に、図5(b)に示すように、リード電
極90を流路形成基板10の全面に亘って形成すると共
に、各圧電素子300毎にパターニングし、接続孔51
で駆動配線16と接続することにより、各圧電素子30
0の上電極膜80と駆動回路15とをそれぞれ電気的に
接続する。
Next, as shown in FIG. 5B, a lead electrode 90 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10 and is patterned for each piezoelectric element 300 to form a connection hole 51.
By connecting to the drive wiring 16 with each other, each piezoelectric element 30
0 and the drive circuit 15 are electrically connected to each other.

【0048】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、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。なお、図3〜図5では、圧力発生
室12は形成前であるため点線で示す。
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like. 3 to 5, the pressure generating chambers 12 are shown by dotted lines because they are not formed.

【0049】また、このように圧力発生室12等が形成
された流路形成基板10の圧電素子300側には、リザ
ーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部31
を有するリザーバ形成基板30が接合されている。この
リザーバ部31は、本実施形態では、リザーバ形成基板
30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘
って形成されている。そして、上述のように流路形成基
板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共
通のインク室となるリザーバ100を構成している。
Further, on the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate 10 in which the pressure generating chambers 12 and the like are formed as described above, a reservoir portion 31 constituting at least a part of the reservoir 100 is provided.
Are bonded to each other. In the present embodiment, the reservoir portion 31 is formed so as to penetrate the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction and to extend in the width direction of the pressure generating chamber 12. As described above, the reservoir 100 communicates with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12.

【0050】このリザーバ形成基板30としては、例え
ば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板10の熱
膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施
形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結
晶基板を用いて形成した。これにより、上述のノズルプ
レート20の場合と同様に、両者を熱硬化性の接着剤を
用いた高温での接着であっても両者を確実に接着するこ
とができる。したがって、製造工程を簡略化することが
できる。
For the reservoir forming substrate 30, it is preferable to use a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the flow path forming substrate 10, such as glass or ceramic material. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material. As a result, as in the case of the nozzle plate 20 described above, both can be securely bonded to each other even at a high temperature using a thermosetting adhesive. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

【0051】さらに、このリザーバ形成基板30には、
封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス
基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛
性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmの
ポリフェニレンスルフィド(PPS)フィルム)からな
り、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が
封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の
材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SU
S)等)で形成される。この固定板42のリザーバ10
0に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部43となっているため、リザーバ100の一方面は可
撓性を有する封止膜41のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能な可撓部32となっている。
Further, the reservoir forming substrate 30 includes:
The compliance substrate 40 including the sealing film 41 and the fixing plate 42 is joined. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and the sealing film 41 seals one surface of the reservoir 31. Has been stopped. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SU) having a thickness of 30 μm.
S) etc.). The reservoir 10 of the fixing plate 42
Since the region opposing to 0 is the opening 43 completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with the sealing film 41 having flexibility, and the internal pressure changes. Thus, the flexible portion 32 is deformable.

【0052】また、このリザーバ100の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板40上には、リザーバ
100にインクを供給するためのインク導入口35が形
成されている。さらに、リザーバ形成基板30には、イ
ンク導入口35とリザーバ100の側壁とを連通するイ
ンク導入路36が設けられている。なお、本実施形態で
は、一つのインク導入口35及びインク導入路36によ
って、リザーバ100にインクを供給するようにしてい
るが、これに限定されず、例えば、所望のインク供給量
に応じて、複数のインク導入口及びインク導入路を設け
るようにしてもよいし、あるいはインク導入口の開口面
積を大きくしてインク流路を拡大するようにようにして
もよい。
An ink inlet 35 for supplying ink to the reservoir 100 is formed on the compliance substrate 40 substantially outside the central portion in the longitudinal direction of the reservoir 100. Further, the reservoir forming substrate 30 is provided with an ink introduction path 36 that communicates the ink introduction port 35 with the side wall of the reservoir 100. In the present embodiment, the ink is supplied to the reservoir 100 by one ink introduction port 35 and the ink introduction path 36. However, the present invention is not limited to this. For example, according to a desired ink supply amount, A plurality of ink introduction ports and ink introduction paths may be provided, or the opening area of the ink introduction ports may be increased to enlarge the ink flow path.

【0053】一方、リザーバ形成基板30の圧電素子3
00に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可
能な圧電素子保持部33が設けられ、圧電素子300の
少なくとも圧電体能動部320は、この圧電素子保持部
33内に密封されている。なお、本実施形態では、圧電
素子保持部33は幅方向に並設された複数の圧電素子3
00を覆う大きさで形成されている。
On the other hand, the piezoelectric element 3 of the reservoir forming substrate 30
In a region opposed to the piezoelectric element 300, a piezoelectric element holding portion 33 capable of sealing the space is provided while securing a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300. At least the piezoelectric active portion 320 of the piezoelectric element 300 is provided. Are sealed in the piezoelectric element holding portion 33. In the present embodiment, the piezoelectric element holding portion 33 includes a plurality of piezoelectric elements 3 arranged in parallel in the width direction.
It is formed in a size to cover 00.

【0054】このように、リザーバ形成基板30は、リ
ザーバ100を構成すると共に、圧電素子300を外部
環境と遮断するためのキャップ部材を兼ねており、水分
等の外部環境による圧電素子300の破壊を防止するこ
とができる。また、本実施形態では、圧電素子保持部3
3の内部を密封状態にしただけであるが、例えば、圧電
素子保持部33内の空間を真空にしたり、あるいは窒素
又はアルゴン雰囲気等とすることにより、圧電素子保持
部33内を低湿度に保持することができ、圧電素子30
0の破壊をさらに確実に防止することができる。
As described above, the reservoir forming substrate 30 constitutes the reservoir 100 and also serves as a cap member for blocking the piezoelectric element 300 from the external environment. Can be prevented. In the present embodiment, the piezoelectric element holding unit 3
The inside of the piezoelectric element holding part 33 is kept in a low humidity state, for example, by evacuating the space inside the piezoelectric element holding part 33 or setting the inside of the piezoelectric element holding part 33 to a nitrogen or argon atmosphere. The piezoelectric element 30
0 can be more reliably prevented from being destroyed.

【0055】なお、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と
接続したインク導入口35からインクを取り込み、リザ
ーバ100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からの記録信
号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極
膜60と上電極膜80との間に電圧を印加し、弾性膜5
0、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15からインク滴が吐出する。
The ink jet recording head of this embodiment takes in ink from an ink inlet 35 connected to external ink supply means (not shown), and fills the interior from the reservoir 100 to the nozzle opening 21 with ink. After that, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12 in accordance with a recording signal from an external drive circuit (not shown), and the elastic film 5
By deforming 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 15.

【0056】以上説明したように、本実施形態のインク
ジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板10の圧力発
生室12の隔壁11に、各圧電素子300を駆動するた
めの駆動回路15を一体的に形成するようにしたので、
ヘッドの小型化を図ることができる。また、部品点数を
削減することができると共に製造工程を簡略化でき、コ
ストを抑えることができる。
As described above, in the ink jet recording head of this embodiment, the driving circuit 15 for driving each piezoelectric element 300 is integrally formed on the partition 11 of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10. Because it was formed
The size of the head can be reduced. Further, the number of parts can be reduced, the manufacturing process can be simplified, and the cost can be reduced.

【0057】さらに、外部配線と接続するための端子と
しては、集積回路の信号線と圧電素子に電圧を印加する
ための電源線だけを設ければよく、圧電素子を高密度に
配設したヘッドであっても実装が容易となる。
Further, as a terminal for connecting to an external wiring, only a signal line of an integrated circuit and a power supply line for applying a voltage to the piezoelectric element may be provided, and a head having a high density of piezoelectric elements is provided. However, mounting is easy.

【0058】また、本実施形態では、流路形成基板に圧
力発生室を1列に配設した例を説明したが、勿論これに
限定されず、例えば、図6に示すように、複数の圧力発
生室12の列を設けるようにしてもよい。これにより、
さらに高密度に配設した圧電素子300を駆動する駆動
回路15からの配線をFPC等の外部配線110によっ
て容易に取り出すことができる。
In this embodiment, the example in which the pressure generating chambers are arranged in a line in the flow path forming substrate has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A row of generation chambers 12 may be provided. This allows
Further, the wiring from the drive circuit 15 for driving the piezoelectric elements 300 arranged at high density can be easily taken out by the external wiring 110 such as an FPC.

【0059】(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.

【0060】例えば、上述の実施形態では、流路形成基
板10の圧力発生室12を区画する隔壁11上に圧電素
子300を駆動するための駆動回路15を一体的に設け
るようにしたが、これに限定されず、例えば、ヘッドの
温度を検出する温度検出手段又はその温度を制御する温
度制御回路、あるいはノズル開口から吐出されるインク
滴の吐出回数を検出する吐出回数検出手段等を設けるよ
うにしてもよい。さらに、上述の実施形態のように圧電
素子を圧電素子保持部内に封止する場合には、圧電素子
保持部内の湿度を検出する湿度検出手段の制御を行う湿
度制御回路等を設けるようにしてもよい。何れにして
も、これらを流路形成基板の圧力発生室を区画する各区
壁上に一体的に設けることにより、上述の実施形態と同
様に、ヘッドを小型化できると共に、部品点数を削減で
きてコストを削減することができる。
For example, in the above-described embodiment, the drive circuit 15 for driving the piezoelectric element 300 is integrally provided on the partition wall 11 that partitions the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10. Not limited to, for example, a temperature detecting means for detecting the temperature of the head, a temperature control circuit for controlling the temperature, or a discharge number detecting means for detecting the number of discharges of ink droplets discharged from the nozzle openings may be provided. You may. Further, when the piezoelectric element is sealed in the piezoelectric element holding section as in the above-described embodiment, a humidity control circuit or the like for controlling humidity detecting means for detecting humidity in the piezoelectric element holding section may be provided. Good. In any case, by providing these integrally on each partition wall that partitions the pressure generation chamber of the flow path forming substrate, the head can be reduced in size and the number of parts can be reduced as in the above-described embodiment. Costs can be reduced.

【0061】また、例えば、上述の実施形態では、流路
形成基板10として、面方位(110)のシリコン単結
晶基板を用いるようにしたが、これに限定されず、例え
ば、面方位(100)のシリコン単結晶基板であっても
よい。さらに、リザーバ形成基板、コンプライアンス基
板等は、同様の機能を有するものであれば、特に限定さ
れず、他の構造であってもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) is used as the flow path forming substrate 10. However, the present invention is not limited to this. May be used. Further, the reservoir forming substrate, the compliance substrate, and the like are not particularly limited as long as they have the same function, and may have other structures.

【0062】また、上述の実施形態では、成膜及びリソ
グラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインク
ジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定さ
れるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する
等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記
録ヘッドにも本発明を採用することができる。
In the above-described embodiment, a thin-film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography process is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a thick-film type ink jet recording head formed by a method such as sticking.

【0063】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7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 these embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge and the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the ink jet recording apparatus.

【0064】図7に示すように、インクジェット式記録
ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、イ
ンク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着
脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1
Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けら
れたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。
As shown in FIG. 7, the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording heads are provided with detachable cartridges 2A and 2B constituting ink supply means.
The carriage 3 on which B is mounted is provided movably in the axial direction on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4. The recording head units 1A and 1B are, for example,
Each of them ejects a black ink composition and a color ink composition.

【0065】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。
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.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、流路形
成基板の圧力発生室を区画する隔壁に圧電素子を駆動す
るための駆動回路等の各種集積回路を一体的に設けるよ
うにしたので、流路形成基板を大型化することなく集積
回路を一体的に設けることができ、ヘッドを小型化する
ことができる。また、部品点数を削減できると共に製造
工程を簡略化できるため、コストを削減することができ
る。
As described above, according to the present invention, various integrated circuits such as a drive circuit for driving the piezoelectric element are integrally provided on the partition wall for partitioning the pressure generating chamber of the flow path forming substrate. Also, the integrated circuit can be provided integrally without increasing the size of the flow path forming substrate, and the head can be reduced in size. Further, the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified, so that the cost can be reduced.

【0067】特に、駆動回路を一体的に設けた場合に
は、外部配線と接続するための端子としては、集積回路
の信号線と圧電素子に電圧を印加するための電源線だけ
を設ければよく、圧電素子を高密度に配設したヘッドで
あっても実装が容易となるという効果を奏する。
In particular, when the drive circuit is integrally provided, only the signal line of the integrated circuit and the power supply line for applying a voltage to the piezoelectric element are provided as terminals for connection with external wiring. Also, there is an effect that mounting is easy even with a head in which piezoelectric elements are arranged at high density.

【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に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図4】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the ink jet recording head according to Embodiment 1 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
録ヘッドの他の例を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing another example of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図7】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. 7 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 連通部 14 インク供給路 15 駆動回路 16 駆動配線 17 端子部 20 ノズルプレート 30 リザーバ形成基板 40 コンプライアンス基板 50 弾性膜 60 下電極膜 70 圧電体層 80 上電極膜 300 圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path forming substrate 11 Partition wall 12 Pressure generation chamber 13 Communication part 14 Ink supply path 15 Drive circuit 16 Drive wiring 17 Terminal part 20 Nozzle plate 30 Reservoir forming substrate 40 Compliance substrate 50 Elastic film 60 Lower electrode film 70 Piezoelectric layer 80 Above Electrode film 300 Piezoelectric element

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、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各圧力発生室を区画する隔壁上に、
集積回路が一体的に形成されていることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。
A pressure generating chamber that defines a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening; and a diaphragm that is provided in a region corresponding to the pressure generating chamber via a vibration plate that forms a part of the pressure generating chamber. And a piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generation chamber, wherein on a partition partitioning each pressure generation chamber of the flow path forming substrate,
An ink jet recording head, wherein an integrated circuit is integrally formed.
【請求項2】 請求項1において、前記集積回路が、前
記圧電素子を駆動するための駆動回路であることを特徴
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 integrated circuit is a drive circuit for driving the piezoelectric element.
【請求項3】 請求項1において、前記集積回路が、ヘ
ッドの温度を検出する温度検出手段又は前記温度を制御
する温度制御回路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 1, wherein the integrated circuit is a temperature detecting means for detecting a temperature of the head or a temperature control circuit for controlling the temperature.
【請求項4】 請求項1において、前記集積回路が、前
記ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出回数を検出
する吐出回数検出手段であることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
4. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said integrated circuit is ejection number detecting means for detecting the number of ejections of ink droplets ejected from said nozzle openings.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記集
積回路が、MOS型トランジスタからなることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッド。
5. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said integrated circuit comprises a MOS transistor.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記集
積回路と該集積回路に駆動信号を送るための外部配線と
を接続する端子部が、前記流路形成基板に並設された前
記圧力発生室の列の並設方向外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. The flow path forming substrate according to claim 1, wherein a terminal portion for connecting the integrated circuit and an external wiring for sending a drive signal to the integrated circuit is provided in parallel with the flow path forming substrate. An ink jet recording head provided outside a row of pressure generating chambers in a direction in which the pressure generating chambers are arranged.
【請求項7】 請求項1〜6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。
7. 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8】 請求項1〜7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。
8. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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