JP2001287363A - Ink jet recording head and ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recorder

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JP2001287363A
JP2001287363A JP2000108430A JP2000108430A JP2001287363A JP 2001287363 A JP2001287363 A JP 2001287363A JP 2000108430 A JP2000108430 A JP 2000108430A JP 2000108430 A JP2000108430 A JP 2000108430A JP 2001287363 A JP2001287363 A JP 2001287363A
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JP
Japan
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ink jet
jet recording
recording head
piezoelectric element
pressure generating
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Application number
JP2000108430A
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Japanese (ja)
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Yutaka Furuhata
豊 古畑
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, 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
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    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • 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 where pressure generating chambers 12 communicating with nozzle openings are defined by a plurality of barrier walls 11, 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 a substrate 30 is bonded to the piezoelectric element 300 side of the channel forming substrate 10 and an integrated circuit is formed integrally in a region of the bonded substrate 30 facing the barrier wall 11 on the side being bonded to 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
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圧電素
子側に接合される接合基板を有し、該接合基板の前記流
路形成基板との接合面側の前記隔壁に対向する領域に、
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 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. Having a bonding substrate to be bonded to the piezoelectric element side, in a region facing the partition on the bonding surface side of the bonding substrate with the flow path forming substrate,
An ink jet recording head is characterized in that an integrated circuit is integrally formed.

【0011】かかる第1の態様では、接合基板を大きく
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。
In the first aspect, the integrated circuit can be formed integrally without increasing the size of the bonding 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、前記接合基板が、前記圧電素子に対向する領域に、
その運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で当該
空間を密封可能な圧電素子保持部を有する封止板である
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 second aspect of the present invention, in the first aspect, the bonding substrate is provided in a region facing the piezoelectric element.
An ink jet recording head is a sealing plate having a piezoelectric element holding portion capable of sealing the space while securing a space that does not hinder the movement.

【0013】かかる第2の態様では、外部環境に起因す
る圧電素子の破壊が防止される。
[0013] In the second aspect, the destruction of the piezoelectric element due to the external environment is prevented.

【0014】本発明の第3の態様は、第2の態様におい
て、前記接合基板の前記圧電素子保持部は、各圧電素子
毎に区画壁によって区画され、該区画壁に前記集積回路
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 third aspect of the present invention, in the second aspect, the piezoelectric element holding portion of the bonding substrate is partitioned by partition walls for each piezoelectric element, and the integrated circuit is integrated with the partition walls. The ink jet recording head is characterized in that the ink jet recording head is formed.

【0015】かかる第3の態様では、流路形成基板に接
合することにより、駆動回路と圧電素子とが電気的に接
合される。
In the third aspect, the drive circuit and the piezoelectric element are electrically connected by bonding to the flow path forming substrate.

【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、前記接合基板には、前記圧力発生室に
インクを供給するリザーバが形成されていることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a reservoir for supplying ink to the pressure generating chamber is formed in the bonding substrate. In the recording head.

【0017】かかる第4の態様では、接合基板がリザー
バ形成基板を兼ねるため、別途リザーバ形成基板を設け
る必要がなく、製造コストを低減することができる。
In the fourth aspect, since the bonding substrate also serves as the reservoir forming substrate, there is no need to provide a separate reservoir forming substrate, and the manufacturing cost can be reduced.

【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、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。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to any one of the first to fourth aspects, the integrated circuit is a drive circuit for driving the piezoelectric element. is there.

【0019】かかる第5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することができ
る。
In the fifth aspect, a drive circuit for driving the piezoelectric element can be formed relatively easily.

【0020】本発明の第6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、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 sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the integrated circuit is temperature detecting means for detecting the temperature of the head or a temperature control circuit for controlling the temperature. The feature is the ink jet recording head.

【0021】かかる第6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することができる。
In the sixth aspect, the temperature detecting means or the temperature control circuit can be formed relatively easily.

【0022】本発明の第7の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記集積回路が、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 seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the integrated circuit is a discharge count detecting means for detecting a discharge count of ink droplets discharged from the nozzle opening. An ink jet recording head is characterized in that:

【0023】かかる第7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 seventh aspect, the number-of-discharges detecting means can be formed relatively easily.

【0024】本発明の第8の態様は、第2〜4の何れか
の態様において、前記集積回路が、前記圧電素子保持部
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。
An eighth aspect of the present invention is the humidity control circuit according to any one of the second to fourth aspects, wherein the integrated circuit controls humidity detecting means for detecting humidity of the piezoelectric element holding section. An ink jet recording head is characterized in that:

【0025】かかる第8の態様では、湿度制御回路を比
較的容易に形成することができる。
In the eighth aspect, the humidity control circuit can be formed relatively easily.

【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。
A ninth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to eighth aspects, wherein the integrated circuit comprises a MOS transistor.

【0027】かかる第9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 ninth aspect, the integrated circuit is a MOS
It can be formed relatively easily by a type transistor.

【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、前記圧
力発生室の列の並設方向外側に対向する領域の前記接合
基板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 tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the terminal for connecting the integrated circuit to an external wiring for sending a drive signal to the integrated circuit is provided with the pressure generating circuit. An ink jet recording head is provided on the bonding substrate in a region facing the outside of the row of chambers in the juxtaposition direction.

【0029】かかる第10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 tenth aspect, it is easy to take out the wiring from the integrated circuit.

【0030】本発明の第11の態様は、第1〜10の何
れかの態様において、前記圧電素子と前記集積回路とが
フリップチップ実装によって電気的に接続されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, the piezoelectric element and the integrated circuit are electrically connected by flip-chip mounting. In the recording head.

【0031】かかる第11の態様では、流路形成基板と
接合基板とを接合することにより、集積回路と圧電素子
とを容易に接続することができる。
In the eleventh aspect, the integrated circuit and the piezoelectric element can be easily connected by joining the flow path forming substrate and the joining substrate.

【0032】本発明の第12の態様は、第11の態様に
おいて、前記流路形成基板には、前記集積回路と外部配
線とを接続する駆動配線が形成され、前記集積回路と前
記駆動配線とがフリップチップ実装によって電気的に接
続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 twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, a drive wiring for connecting the integrated circuit and an external wiring is formed on the flow path forming substrate, and the integrated circuit and the drive wiring are connected to each other. Are electrically connected by flip-chip mounting.

【0033】かかる第12の態様では、流路形成基板と
接合基板とを接合することにより、集積回路と圧電素子
とを容易に接続することができる。
In the twelfth aspect, the integrated circuit and the piezoelectric element can be easily connected by joining the flow path forming substrate and the joining substrate.

【0034】本発明の第13の態様は、第1〜12の何
れかの態様において、前記接合基板が、シリコン単結晶
基板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。
A thirteenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the bonding substrate is formed of a silicon single crystal substrate.

【0035】かかる第13の態様では、接合基板に集積
回路を比較的容易に一体的に精度良く形成することがで
きる。
According to the thirteenth aspect, an integrated circuit can be formed relatively easily and integrally with high accuracy on the bonding substrate.

【0036】本発明の第14の態様は、第1〜13の何
れかの態様において、前記圧力発生室が異方性エッチン
グにより形成され、前記振動板及び前記圧電素子を構成
する各層が成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 fourteenth aspect of the present invention, in any one of the first to thirteenth aspects, the pressure generating chamber is formed by anisotropic etching, and each of the layers constituting the diaphragm and the piezoelectric element is formed as a film. And an ink jet recording head formed by a lithography method.

【0037】かかる第14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 fourteenth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be formed in a large amount and relatively easily.

【0038】本発明の第15の態様は、第1〜14の何
れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to fourteenth aspects.

【0039】かかる第15の態様では、小型化したイン
クジェット式記録装置を実現することができる。
In the fifteenth aspect, a downsized ink jet recording apparatus can be realized.

【0040】[0040]

【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.

【0041】(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.

【0042】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 drawing, the flow path forming substrate 10 is formed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【0043】流路形成基板10の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成され
ている。
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with a 1-2 μm-thick elastic film 50 made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.

【0044】一方、流路形成基板10の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁11により区画された圧力発生室12が幅方
向に並設され、その長手方向外側には、後述する接合基
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1
3が形成され、各圧力発生室12の長手方向一端部とそ
れぞれインク供給路14を介して連通されている。
On the other hand, a silicon single crystal substrate is anisotropically etched on the opening surface of the flow path forming substrate
The pressure generating chambers 12 divided by the plurality of partition walls 11 are arranged in parallel in the width direction, and on the outer side in the longitudinal direction, communicate with a reservoir portion of a bonding substrate described later to be a common ink chamber of each pressure generating chamber 12. Communication part 1 forming a part of reservoir 100
3 are formed and communicate with the one end of each pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction through the ink supply path 14.

【0045】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面
と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且
つ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(1
11)面とが出現し、(110)面のエッチングレート
と比較して(111)面のエッチングレートが約1/1
80であるという性質を利用して行われるものである。
かかる異方性エッチングにより、二つの第1の(11
1)面と斜めの二つの第2の(111)面とで形成され
る平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行う
ことができ、圧力発生室12を高密度に配列することが
できる。
Here, in the anisotropic etching, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, it 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.

【0046】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.

【0047】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通
するノズル開口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。
Further, on the opening 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.

【0048】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 ink droplet to be ejected, 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.

【0049】一方、流路形成基板10の開口面とは反対
側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μm
の下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層
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30
0を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極
膜60、圧電体層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 elastic film 50 on the opposite side of the opening surface of the flow path forming substrate 10 has a thickness of about 0.2 μm, for example.
A lower electrode film 60, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated and formed by a process described later, and the piezoelectric element 30 is formed.
0. 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 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if the upper electrode film 80 is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Also, here
The combination of the piezoelectric element 300 and the diaphragm whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 is referred to as a piezoelectric actuator.

【0050】また、流路形成基板10の圧電素子300
側、本実施形態では、弾性膜50及び下電極膜60上に
は、圧電素子300に対向する領域にその運動を阻害し
ない程度の空間を確保した状態でこの空間を密封可能な
圧電素子保持部31を有する接合基板30が接合されて
いる。この圧電素子保持部31は、本実施形態では、各
圧電素子300毎に区画壁32によって区画されてお
り、この各区画壁32は、それぞれ流路形成基板10に
接合されている。また、接合基板30の隔壁11に対向
する領域、すなわち、圧電素子保持部31を区画する区
画壁32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33が一体的に
形成されている。さらに、圧力発生室12の列の並設方
向外側に対向する領域の接合基板30の上には、この駆
動回路33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34が設けられており、駆動回
路33と端子部34とは、圧力発生室12の長手方向端
部側の周壁上に延設された駆動配線35を介して電気的
に接続されている。
The piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
On the other hand, in the present embodiment, a piezoelectric element holding portion capable of sealing this space on the elastic film 50 and the lower electrode film 60 in a state where a space that does not hinder the movement is secured in a region facing the piezoelectric element 300. A bonding substrate 30 having a bonding member 31 is bonded. In the present embodiment, the piezoelectric element holding section 31 is partitioned by partition walls 32 for each piezoelectric element 300, and each partition wall 32 is joined to the flow path forming substrate 10. Further, a predetermined integrated circuit, in this embodiment, a driving circuit for driving each piezoelectric element 300 is provided in a region of the bonding substrate 30 facing the partition 11, that is, a partition wall 32 that partitions the piezoelectric element holding portion 31. 33 are integrally formed. Further, on the bonding substrate 30 in a region facing the outside of the row of the pressure generating chambers 12 in the juxtaposition direction, a terminal portion 34 connected to an external wiring 110 such as an FPC for transmitting a driving signal to the driving circuit 33 is provided. The drive circuit 33 and the terminal 34 are electrically connected to each other via a drive wiring 35 extending on a peripheral wall of the pressure generating chamber 12 on the longitudinal end side.

【0051】また、この駆動回路33と圧電素子300
の上電極膜80とは、リード電極90を介して接続され
ている。例えば、本実施形態では、リード電極90は、
上電極膜80上から弾性膜50上まで延設されており、
その端部と駆動配線35とが、例えば、異方性導電材
(ACF)や微少金属粉等を介して電気的に接続されて
いる。
The driving circuit 33 and the piezoelectric element 300
The upper electrode film 80 is connected via a lead electrode 90. For example, in the present embodiment, the lead electrode 90 is
It extends from above the upper electrode film 80 to above the elastic film 50,
The end and the drive wiring 35 are electrically connected via, for example, an anisotropic conductive material (ACF) or fine metal powder.

【0052】なお、このような接合基板30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されており、駆動回路33は、シリ
コン単結晶基板からなる接合基板30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。
It is preferable that the bonding substrate 30 be made of a material such as glass or ceramic material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the flow path forming substrate 10. The drive circuit 33 is a semiconductor integrated circuit formed integrally with a bonding substrate 30 made of a silicon single crystal substrate by a semiconductor process using a silicon single crystal substrate made of the same material as that of the driving circuit 33.

【0053】また、この接合基板30は、本実施形態で
は、圧力発生室12にインクを供給するリザーバ100
の少なくとも一部を構成するリザーバ部36を有するリ
ザーバ形成基板を兼ねている。このリザーバ部36は、
本実施形態では、接合基板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、流路形成基板10の連通部13と貫通孔51を介し
て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。
In this embodiment, the bonding substrate 30 is a reservoir 100 for supplying ink to the pressure generating chamber 12.
Also serves as a reservoir forming substrate having a reservoir portion 36 constituting at least a part of the above. This reservoir section 36
In the present embodiment, the pressure generating chamber 12 is formed so as to extend through the bonding substrate 30 in the thickness direction and in the width direction of the pressure generating chamber 12. The reservoir 100 communicates with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 through the through hole 51 and serves as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12.

【0054】さらに、接合基板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36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(SUS)等)で形
成される。この固定板42のリザーバ100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
形可能になっている。
Further, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded to the bonding substrate 30. 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 section 36. Has been stopped. The fixing plate 42 is formed of a hard material such as a metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since a region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed with only the sealing film 41 having flexibility. And can be deformed by changes in internal pressure.

【0055】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37が形
成されている。さらに、接合基板30には、インク導入
口37とリザーバ100の側壁とを連通するインク導入
路38が設けられている。
Further, an ink inlet 37 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 joining substrate 30 is provided with an ink introduction path 38 that communicates the ink introduction port 37 with the side wall of the reservoir 100.

【0056】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38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21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 38 connected to an external ink supply means (not shown), and fills the inside 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
0, the lower electrode film 60 and the piezoelectric layer 70 are flexibly deformed, whereby the pressure in each pressure generating chamber 12 is increased, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

【0057】また、このような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を形成する工程及びこの圧力発生室1
2に対応する領域に圧電素子300を形成する工程につ
いて、以下に説明する。なお、図3及び図4は、圧力発
生室12の長手方向の断面図である。なお、図3及び図
4では、圧力発生室12等は形成前であるため点線で示
す。
The manufacturing process of the ink jet recording head of this embodiment, particularly, the flow path forming substrate 10
Forming pressure generating chamber 12 in pressure generating chamber 1
The step of forming the piezoelectric element 300 in the region corresponding to No. 2 will be described below. 3 and 4 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction. In FIGS. 3 and 4, the pressure generating chambers 12 and the like are shown by dotted lines because they are not formed.

【0058】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基板のウェハを約110
0℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性
膜50を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a silicon single crystal substrate wafer serving as the flow path forming
Thermal oxidation is performed in a diffusion furnace at 0 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.

【0059】次に、図3(b)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. 3B, 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.

【0060】次に、図3(c)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. 3C, 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).

【0061】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.

【0062】次に、図3(d)に示すように、上電極膜
80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料で
あればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多
くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態
では、白金をスパッタリングにより成膜している。
Next, as shown in FIG. 3D, 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.

【0063】次いで、図4(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、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51を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, 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 elastic film 50 and the lower electrode film 60 in the region facing the communicating portion 13 in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 are patterned to form the through-hole 51.

【0064】次に、図4(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毎にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 4B, 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.

【0065】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、連通部13及びインク供給路14等を形成す
る。
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, the silicon single crystal substrate is subjected to anisotropic etching with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12, the communication section 13, the ink supply path 14, and the like.

【0066】その後、流路形成基板10の圧電素子30
0側、本実施形態では、下電極膜60上に接合基板30
を接合する。このとき、同時に、リード電極90の端部
及び駆動配線35とを、例えば、異方性導電材(AC
F)や微少金属粉等を介して電気的に接続する。すなわ
ち、圧電素子300と駆動回路33とを電気的に接続す
る。
Thereafter, the piezoelectric element 30 of the flow path forming substrate 10
0 side, in the present embodiment, the bonding substrate 30 is formed on the lower electrode film 60.
To join. At this time, at the same time, the end of the lead electrode 90 and the drive wiring 35 are connected, for example, with an anisotropic conductive material (AC
F) or via a fine metal powder or the like. That is, the piezoelectric element 300 and the drive circuit 33 are electrically connected.

【0067】なお、駆動回路33が一体的に形成された
接合基板30の形成方法は、特に限定されず、例えば、
駆動回路33を半導体プロセスで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、端子部34及び駆動配線35を形成し、その
後、圧電素子保持部31及びリザーバ部36をエッチン
グ等によって形成すればよい。
The method for forming the bonding substrate 30 on which the drive circuit 33 is integrally formed is not particularly limited.
The drive circuit 33 is integrally formed in a semiconductor process, and a terminal portion 34 and a drive wiring are formed by forming and patterning a highly conductive material, for example, a metal such as aluminum or gold, or a conductive oxide. Then, the piezoelectric element holding portion 31 and the reservoir portion 36 may be formed by etching or the like.

【0068】以上説明したような本実施形態のインクジ
ェット式記録ヘッドでは、接合基板30の隔壁11に対
向する領域、すなわち、区画壁32に圧電素子300を
駆動するための駆動回路33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。
In the ink jet recording head according to the present embodiment as described above, the driving circuit 33 for driving the piezoelectric element 300 is integrally formed in the region of the bonding substrate 30 facing the partition wall 11, that is, the partition wall 32. Since it is formed, the size of the head can be reduced. Also,
The number of parts can be reduced, the manufacturing process can be simplified, and the cost can be reduced.

【0069】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.

【0070】また、本実施形態では、流路形成基板10
に圧力発生室12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5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33からの配線をFPC等の外部配線11
0によって容易に取り出すことができる。
In this embodiment, the flow path forming substrate 10
Although the example in which the pressure generating chambers 12 are arranged in a single row has been described above, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of rows of the pressure generating chambers 12 may be provided as shown in FIG. As a result, the wiring from the drive circuit 33 for driving the piezoelectric elements 300 arranged at a higher density can be replaced with the external wiring 11 such as an FPC.
0 allows easy removal.

【0071】(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 structure of the ink jet recording head is not limited to the above.

【0072】例えば、上述の実施形態では、接合基板3
0の隔壁11に対向する領域に、圧電素子300を駆動
するための駆動回路33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、接合基板にヘッドの温
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
制御回路等を設けるようにしてもよい。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
出回数検出手段であってもよいし、圧電素子保持部の湿
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
であってもよい。何れにしても、これらを接合基板の隔
壁に対向する領域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 embodiment, the bonding substrate 3
The drive circuit 33 for driving the piezoelectric element 300 is integrally provided in a region opposed to the partition wall 11 of the “0”. However, the present invention is not limited to this. Means or a temperature control circuit or the like for controlling the temperature may be provided. Alternatively, it may be a number-of-ejections detecting means for detecting the number of ejections of the ink droplets ejected from the nozzle openings, a humidity control circuit for controlling humidity detecting means for detecting the humidity of the piezoelectric element holding portion, or the like. Is also good. In any case, by providing these integrally in the region facing the partition wall of the bonding substrate, the head can be reduced in size and the number of parts can be reduced, thereby reducing the cost, as in the above-described embodiment. it can.

【0073】また、例えば、上述の実施形態では、駆動
回路と端子部とを接続する駆動配線を接合基板に設ける
ようにしたが、これに限定されず、例えば、駆動配線を
流路形成基板上に設け、流路形成基板と接合基板とを接
合する際に駆動回路と接続するようにしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the drive wiring for connecting the drive circuit and the terminal portion is provided on the joining substrate. However, the present invention is not limited to this. May be connected to a drive circuit when the flow path forming substrate and the bonding substrate are bonded.

【0074】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、接合基板、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 of (110) is used as the flow path forming substrate 10, but the present invention is not limited to this. May be used. Furthermore, bonding substrates, compliance substrates, etc.
There is no particular limitation as long as it has a similar function, and another structure may be used.

【0075】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.

【0076】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6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 or 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.

【0077】図6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. 6, 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.

【0078】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.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、接合基
板の流路形成基板との接合面側の隔壁に対向する領域
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、流路形成基板及び
接合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 a piezoelectric element are integrated in a region facing a partition on a bonding surface side of a bonding substrate with a flow path forming substrate. The integrated circuit can be integrally provided without increasing the size of the flow path forming substrate and the joining 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.

【0080】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分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded 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
録ヘッドの他の例を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing another example of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図6】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. 6 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 20 ノズルプレート 21 ノズル開口 30 接合基板 31 圧電素子保持部 32 区画壁 33 駆動回路 34 端子部 35 駆動配線 36 リザーバ部 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 generating chamber 13 Communication part 14 Ink supply path 20 Nozzle plate 21 Nozzle opening 30 Joining substrate 31 Piezoelectric element holding part 32 Partition wall 33 Drive circuit 34 Terminal 35 Drive wiring 36 Reservoir 40 Compliance board Reference Signs List 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric layer 80 upper electrode film 300 piezoelectric element

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室が複数
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圧電素子側に接合される接合基
板を有し、該接合基板の前記流路形成基板との接合面側
の前記隔壁に対向する領域に、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。
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. An ink jet recording head comprising: a piezoelectric element provided in a region to generate a pressure change in the pressure generating chamber; a bonding substrate bonded to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate; An ink jet recording head, wherein an integrated circuit is integrally formed in a region facing the partition wall on the side of the joint surface with the flow path forming substrate.
【請求項2】 請求項1において、前記接合基板が、前
記圧電素子に対向する領域に、その運動を阻害しない程
度の空間を確保した状態で当該空間を密封可能な圧電素
子保持部を有する封止板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 sealing device according to claim 1, wherein the bonding substrate has a piezoelectric element holding portion capable of sealing the space in a region facing the piezoelectric element in a state in which a space that does not hinder the movement is secured. An ink jet recording head, which is a stop plate.
【請求項3】 請求項2において、前記接合基板の前記
圧電素子保持部は、各圧電素子毎に区画壁によって区画
され、該区画壁に前記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。
3. The piezoelectric element holding portion according to claim 2, wherein the piezoelectric element holding portion of the bonding substrate is partitioned by a partition wall for each piezoelectric element, and the integrated circuit is integrally formed on the partition wall. Inkjet recording head.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記接
合基板には、前記圧力発生室にインクを供給するリザー
バが形成されていることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a reservoir for supplying ink to the pressure generating chamber is formed in the bonding substrate.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、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。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the integrated circuit is a driving circuit for driving the piezoelectric element.
【請求項6】 請求項1〜4の何れかにおいて、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。
6. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said integrated circuit is a temperature detecting means for detecting a temperature of the head or a temperature control circuit for controlling said temperature.
【請求項7】 請求項1〜4の何れかにおいて、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。
7. 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8】 請求項2〜4の何れかにおいて、前記集
積回路が、前記圧電素子保持部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であることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
8. An ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein said integrated circuit is a humidity control circuit for controlling humidity detecting means for detecting humidity of said piezoelectric element holding section. head.
【請求項9】 請求項1〜8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。
9. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said integrated circuit comprises a MOS transistor.
【請求項10】 請求項1〜9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、前記圧力発生室の列の並設方向
外側に対向する領域の前記接合基板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。
10. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein a terminal for connecting the integrated circuit and an external wiring for sending a drive signal to the integrated circuit is arranged outside a row of the pressure generating chambers. An ink jet recording head provided on the bonding substrate in a region facing the ink jet recording head.
【請求項11】 請求項1〜10の何れかにおいて、前
記圧電素子と前記集積回路とがフリップチップ実装によ
って電気的に接続されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
11. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said piezoelectric element and said integrated circuit are electrically connected by flip-chip mounting.
【請求項12】 請求項11において、前記流路形成基
板には、前記集積回路と外部配線とを接続する駆動配線
が形成され、前記集積回路と前記駆動配線とがフリップ
チップ実装によって電気的に接続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。
12. The flow path forming substrate according to claim 11, wherein a drive wiring for connecting the integrated circuit and an external wiring is formed on the flow path forming substrate, and the integrated circuit and the drive wiring are electrically connected by flip-chip mounting. An ink jet recording head, which is connected.
【請求項13】 請求項1〜12の何れかにおいて、前
記接合基板が、シリコン単結晶基板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。
13. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the bonding substrate is formed of a silicon single crystal substrate.
【請求項14】 請求項1〜13の何れかにおいて、前
記圧力発生室が異方性エッチングにより形成され、前記
振動板及び前記圧電素子を構成する各層が成膜及びリソ
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。
14. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed by anisotropic etching, and the respective layers constituting the diaphragm and the piezoelectric element are formed by film formation and lithography. An ink jet recording head, characterized in that:
【請求項15】 請求項1〜14の何れかのインクジェ
ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
ェット式記録装置。
15. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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