JP2002205405A - Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus

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JP2002205405A
JP2002205405A JP2001003433A JP2001003433A JP2002205405A JP 2002205405 A JP2002205405 A JP 2002205405A JP 2001003433 A JP2001003433 A JP 2001003433A JP 2001003433 A JP2001003433 A JP 2001003433A JP 2002205405 A JP2002205405 A JP 2002205405A
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JP
Japan
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forming substrate
jet recording
flow path
recording head
path forming
Prior art date
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JP2001003433A
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Japanese (ja)
Inventor
Soichi Moriya
壮一 守谷
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head and an ink-jet recording apparatus, capable of preventing destruction of a channel forming substrate by deformation, with an improved ink ejection characteristic. SOLUTION: In an ink-jet recording head comprising a channel forming substrate 10 made of a single crystal silicon, with a pressure generating chamber 12 communicating with a nozzle opening 21 sectioned by a plurality of partition walls, and a piezoelectric element 300 including a lower electrode 60 provided on one side surface of the channel forming substrate 10 via a vibration plate 50, a piezoelectric layer 70 and an upper electrode 80, a nozzle plate 20 having the nozzle opening 21 formed with a material different from that of the channel forming substrate 10 is bonded on the other side surface side of the channel forming substrate 10 as well as a stress alleviating part 23 with the rigidity lowered by partially forming a recess part 22 is provided on the channel forming substrate 10 side surface of the nozzle plate 20.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板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 using an ink jet recording head.

【0002】[0002]

【従来技術】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. Ink jet recording heads that eject droplets use a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
The types have been put to practical use.

【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】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット式記録ヘッドには、ノズル開口を有するノズルプレ
ートが接合されている。このノズルプレートは、流路形
成基板と異なる材料、例えば、ステンレス板等からな
り、このノズルプレートを熱硬化性の接着剤で接合する
際や、圧電素子にワイヤボンディング等で駆動配線を接
続する際など、ノズルプレートの接合された流路形成基
板を高温で加熱すると、熱膨張率の違いからノズルプレ
ートが変形してしまい流路形成基板にクラック等が発生
して破壊されてしまう。
A nozzle plate having nozzle openings is joined to such an ink jet recording head. The nozzle plate is made of a material different from that of the flow path forming substrate, for example, a stainless steel plate. When the nozzle plate is joined with a thermosetting adhesive, or when the drive wiring is connected to the piezoelectric element by wire bonding or the like. For example, when the flow path forming substrate to which the nozzle plate is bonded is heated at a high temperature, the nozzle plate is deformed due to a difference in thermal expansion coefficient, and the flow path forming substrate is cracked and broken.

【0007】このような流路形成基板の破壊は、ノズル
プレートの厚みを薄くして熱膨張による変形を抑えるこ
とで防止できるが、ノズルプレートのコンプライアンス
が高くなるため、インク滴を吐出する際の圧力によって
ノズルプレートが変形しインク吐出特性が低下してしま
うという問題がある。
[0007] Such destruction of the flow path forming substrate can be prevented by reducing the thickness of the nozzle plate to suppress the deformation due to thermal expansion. However, since the compliance of the nozzle plate is increased, it is difficult to discharge ink droplets. There is a problem that the pressure causes the nozzle plate to be deformed and the ink ejection characteristics to deteriorate.

【0008】また、ノズルプレートの接合された流路形
成基板を高温で加熱しないために、ワイヤボンディング
時の加熱温度を低温とすると、接続の確実性が低下する
と共に接続に時間がかかり製造コストが高くなってしま
うという問題がある。
Further, if the heating temperature at the time of wire bonding is set to a low temperature in order not to heat the flow path forming substrate to which the nozzle plate is joined at a high temperature, the reliability of the connection is reduced, the connection is time-consuming, and the manufacturing cost is reduced. There is a problem that it becomes expensive.

【0009】本発明はこのような事情に鑑み、変形によ
る流路形成基板の破壊を防止すると共にインク吐出特性
を向上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, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which prevent the flow path forming substrate from being broken due to deformation and have improved ink ejection characteristics.

【0010】[0010]

【発明が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、単結晶シリコンからなりノズル開口
に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成される流
路形成基板と、該流路形成基板の一方面に振動板を介し
て設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電
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他方面側には、当該流路形成基
板と異なる材料で形成された前記ノズル開口を有するノ
ズルプレートが接合されていると共に該ノズルプレート
の前記流路形成基板側の表面には、部分的に凹部を形成
することにより剛性を低下させた応力緩和部が設けられ
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 first aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate made of single crystal silicon, wherein a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined by a plurality of partition walls. A lower electrode provided on one surface of the flow path forming substrate via a vibrating plate, a piezoelectric element including a piezoelectric layer and an upper electrode, and the other surface side of the flow path forming substrate. A nozzle plate having the nozzle opening formed of a material different from that of the flow path forming substrate is joined, and a concave portion is partially formed on a surface of the nozzle plate on the flow path forming substrate side. An ink jet recording head is provided with a stress relieving portion having reduced rigidity.

【0011】かかる第1の態様では、ノズルプレートに
部分的に形成した凹部からなる応力緩和部を設けること
により、剛性を維持したまま熱膨張による変形を防止す
ることができる。
In the first aspect, by providing the nozzle plate with the stress relieving portion composed of the concave portion formed partially, it is possible to prevent deformation due to thermal expansion while maintaining rigidity.

【0012】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記凹部がハニカム状、スリット状、格子状及び円
柱状から選択された形状で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 second aspect of the present invention, in the first aspect, the concave portion is formed in a shape selected from a honeycomb shape, a slit shape, a lattice shape, and a column shape. In the head.

【0013】かかる第2の態様では、凹部を所定形状で
形成することにより、剛性を維持したまま確実に熱膨張
を防止することができる。
In the second aspect, by forming the concave portion in a predetermined shape, it is possible to reliably prevent thermal expansion while maintaining rigidity.

【0014】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記凹部が前記ノズル開口近傍以外の領域に
設けられ、前記ノズルプレートは前記ノズル開口近傍に
残留部を有することを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the concave portion is provided in a region other than the vicinity of the nozzle opening, and the nozzle plate has a residual portion near the nozzle opening. And an ink jet recording head.

【0015】かかる第3の態様では、ノズル開口を所望
の形状に形成することができる。
In the third aspect, the nozzle opening can be formed in a desired shape.

【0016】本発明の第4の態様は、第3の態様におい
て、前記ノズル開口の周縁部は所定の厚さを有し、前記
流路形成基板側に向かって内径が漸大するテーパ部を有
することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, a peripheral portion of the nozzle opening has a predetermined thickness and a tapered portion whose inner diameter gradually increases toward the flow path forming substrate. An ink jet recording head comprising:

【0017】かかる第4の態様では、ノズル開口近傍の
気泡をテーパ部によって留めることができ、インク吐出
特性が向上する。
In the fourth aspect, the bubbles near the nozzle opening can be stopped by the tapered portion, and the ink ejection characteristics are improved.

【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、前記凹部が前記ノズルプレートの前記
流路形成基板との接合面以外の領域に設けられているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the concave portion is provided in a region other than a joint surface of the nozzle plate with the flow path forming substrate. And an ink jet recording head.

【0019】かかる第5の態様では、ノズルプレートの
剛性を維持したまま熱膨張による変形を確実に防止する
ことができる。
In the fifth aspect, deformation due to thermal expansion can be reliably prevented while maintaining the rigidity of the nozzle plate.

【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、前記圧電素子が成膜及びリソグラフィ
法により形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドにある。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the piezoelectric element is formed by film formation and lithography.

【0021】かかる第6の態様では、比較的容易且つ高
精度に圧力発生室を高密度に形成することができる。
According to the sixth aspect, the pressure generating chambers can be formed relatively easily and with high precision at a high density.

【0022】本発明の第7の態様は、第1〜6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 seventh aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus including the ink jet recording head according to any one of the first to sixth aspects.

【0023】かかる第7の態様では、ヘッドの耐久性及
び信頼性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現
できる。
According to the seventh aspect, it is possible to realize an ink jet recording head having improved durability and reliability of the head.

【0024】[0024]

【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.

【0025】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図2は、インクジェット式記録ヘッドの上面図
及び圧力発生室の長手方向の断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a top view of the ink jet recording head and a longitudinal direction of a pressure generating chamber. FIG.

【0026】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11の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできる
からである。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition 11 between the adjacent pressure generating chambers.

【0027】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 of silicon dioxide formed by thermal oxidation in advance.

【0028】一方、流路形成基板10の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁11により区画された圧力発生室12が幅方
向に並設され、その長手方向外側には、後述するリザー
バ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発生室12の
共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する
連通部13が形成され、各圧力発生室12の長手方向一
端部とそれぞれインク供給路14を介して連通されてい
る。
On the other hand, 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 provided in parallel in the width direction, and on the outside in the longitudinal direction, a common ink chamber of each pressure generating chamber 12 communicates with a reservoir portion of a reservoir forming substrate described later. A communication portion 13 forming a part of the reservoir 100 is formed, and is communicated with one end of each pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction via an ink supply path 14.

【0029】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 is formed. A second (1) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane.
11) plane, and the etching rate of the (111) plane is about 1/1 compared to the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 80.
By such anisotropic etching, two first (11
Precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by the 1) plane and two oblique second (111) planes, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density. it can.

【0030】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. Further, each ink supply path 14 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is
It is formed shallower and keeps the flow resistance of the ink flowing into the pressure generating chamber 12 constant. 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.

【0031】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12にインク供給路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
加熱硬化性の接着剤を介して固着されている。
On the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is fixed via a thermosetting adhesive.

【0032】本実施形態では、ノズルプレート20の厚
みを50〜80μmとして、ノズルプレート20の流路
形成基板10側の表面に、部分的に所定のパターンで設
けられた凹部22を形成することにより応力緩和部23
が構成されている。
In the present embodiment, the thickness of the nozzle plate 20 is set to 50 to 80 μm, and the concave portion 22 which is partially provided in a predetermined pattern is formed on the surface of the nozzle plate 20 on the side of the flow path forming substrate 10. Stress relief part 23
Is configured.

【0033】ここで凹部22は、図3に示すようにノズ
ルプレート20全体に対して所定領域のみに設けられて
おり、本実施形態では、凹部22を、流路形成基板10
の各開口、すなわち、圧力発生室12、連通部13及び
インク供給路14に対向する領域に、各開口と略同等の
大きさでノズルプレート20を貫通することなく設けら
れている。なお、本実施形態では、この凹部22の深さ
を、ノズルプレート20の凹部22が形成された領域の
厚みが、略30μmとなるようにした。
Here, the concave portion 22 is provided only in a predetermined region with respect to the entire nozzle plate 20 as shown in FIG. 3, and in the present embodiment, the concave portion 22 is
, That is, in a region facing the pressure generating chamber 12, the communication portion 13, and the ink supply path 14, the openings are provided in the same size as the openings without penetrating the nozzle plate 20. In the present embodiment, the depth of the concave portion 22 is set so that the thickness of the region of the nozzle plate 20 where the concave portion 22 is formed is approximately 30 μm.

【0034】このように設けられた複数の凹部22から
なる応力緩和部23によって、ノズルプレート20の面
内方向の剛性を低下させ、且つ面外方向の剛性を保つこ
とができる。そのため、ノズルプレート20を流路形成
基板10に加熱硬化性の接着剤で接着する際や、後述す
る圧電素子に駆動配線を接続する際など、ノズルプレー
ト20が接合された流路形成基板10を高温で加熱して
も、ノズルプレート20の面内方向の剛性が低いため熱
膨張による変形を防止することができ、流路形成基板1
0にクラック等の破壊が発生するのを防止することがで
きる。また、ノズルプレート20は面外方向の剛性を保
つためコンプライアンスが低く、インク滴の吐出時にノ
ズルプレート20の変形によってインク吐出特性が低下
することがない。
The stress relaxation portion 23 composed of the plurality of recesses 22 provided as described above can reduce the in-plane rigidity of the nozzle plate 20 and maintain the out-of-plane rigidity. Therefore, when the nozzle plate 20 is bonded to the flow path forming substrate 10 with a thermosetting adhesive, or when a drive wiring is connected to a piezoelectric element described later, the flow path forming substrate 10 to which the nozzle plate 20 is bonded is used. Even when heated at a high temperature, the nozzle plate 20 has low rigidity in the in-plane direction, so that deformation due to thermal expansion can be prevented.
It is possible to prevent the occurrence of breakage such as cracks at 0. Further, since the nozzle plate 20 maintains rigidity in an out-of-plane direction, the compliance is low, and the ink ejection characteristics are not deteriorated due to the deformation of the nozzle plate 20 at the time of ejecting ink droplets.

【0035】なお、本実施形態では、凹部22を流路形
成基板10の各開口と略同等の大きさとなるように設け
たが、これに限定されず、例えば、圧力発生室12と略
同等の大きさとしてもよく、圧力発生室12の幅より狭
い幅で形成してもよい。このように、凹部22の幅及び
長さは特に限定されないが、高温で加熱した際に変形し
ない程度の剛性を有し且つインク滴吐出の際は変形によ
るインク吐出特性を低下させない程度で形成する必要が
ある。例えば、ノズルプレート20の圧力発生室12に
対向する領域の略30〜70%程度の面積で、且つノズ
ルプレート20の略20〜70%程度の深さとなるよう
に凹部22を設けるのが好ましい。
In the present embodiment, the concave portion 22 is provided so as to have substantially the same size as each opening of the flow path forming substrate 10. However, the present invention is not limited to this. The pressure generating chamber 12 may be formed to have a width smaller than the width thereof. As described above, the width and the length of the concave portion 22 are not particularly limited. There is a need. For example, it is preferable to provide the concave portion 22 so as to have an area of about 30 to 70% of a region of the nozzle plate 20 facing the pressure generating chamber 12 and a depth of about 20 to 70% of the nozzle plate 20.

【0036】なお、このような凹部22からなる応力緩
和部23は、予めノズル開口21の穿設されたノズルプ
レート20にフォトレジスト等でパターニングした後、
エッチングすることにより所定形状に容易に形成するこ
とができる。
The stress relaxation portion 23 composed of such a concave portion 22 is patterned on a nozzle plate 20 in which the nozzle opening 21 is formed in advance with a photoresist or the like.
By etching, it can be easily formed in a predetermined shape.

【0037】また、ノズルプレート20のノズル開口2
1には、流路形成基板10に向かって内径が漸大するテ
ーパ部24を設けるためにノズル開口21近傍に凹部2
2を形成しないようにして残留部25を形成した。
The nozzle opening 2 of the nozzle plate 20
1 has a concave portion 2 near the nozzle opening 21 in order to provide a tapered portion 24 whose inner diameter gradually increases toward the flow path forming substrate 10.
2 was formed without forming the remaining portion 25.

【0038】このテーパ部24によれば、ノズル開口2
1からインクを吐出した際に発生する気泡が、テーパ部
24に留まることによって、吸引動作などで気泡を吸引
し易くしている。
According to the tapered portion 24, the nozzle opening 2
Air bubbles generated when the ink is ejected from No. 1 stay in the tapered portion 24, so that the air bubbles are easily sucked by a suction operation or the like.

【0039】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口21の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口21は数十μmの直径で精度よく形成する必要
がある。
Here, the size of the pressure generating chamber 12 for applying the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 21 for ejecting the ink droplet depend on the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. Optimized. For example,
When recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 21 need to be formed with a diameter of several tens of μm with high accuracy.

【0040】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、成膜及びリソグラフィ法等により積層形成されて、
圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子30
0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30
0の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個
別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆
にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発
生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。ま
た、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の
駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチ
ュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜50
及び下電極膜60が振動板として作用するが、下電極膜
が弾性膜を兼ねるようにしてもよい。
On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, the thickness is, for example, about 0.2 μm.
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 formed by film formation and lithography to form a laminate.
The piezoelectric element 300 is constituted. Here, the piezoelectric element 30
0 is the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80
Means the part containing 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. In this case, the piezoelectric active layer 320 is composed of one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70, and the portion where the piezoelectric strain is generated by the application of the voltage to both the electrodes is formed.
That. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is
Although the common electrode is 0 and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300, it does not matter if the configuration is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. 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. In the example described above, the elastic film 50
The lower electrode film 60 functions as a diaphragm, but the lower electrode film may also serve as an elastic film.

【0041】また、圧電素子300の個別電極である上
電極膜80は、上電極膜80上から弾性膜50上まで延
設されたリード電極90を介して図示しない駆動配線と
接続されている。なお、この駆動配線の接続は、ワイヤ
ボンディング等により接続されており、このワイヤボン
ディングでは、接続時にノズルプレート20の接合され
た流路形成基板10を高温、例えば100℃〜120℃
に加熱する必要があるが、本実施形態では、ノズルプレ
ート20に部分的に所定形状に設けられた凹部22から
なる応力緩和部23を設けたため、ノズルプレート20
の接合された流路形成基板10を高温で加熱しても熱膨
張により変形せず、流路形成基板10にクラック等の破
壊が発生することがない。このため、ワイヤボンディン
グによる接続を高温で行うことができ、接続にかかる時
間を短縮することができため、製造コストを低減するこ
とができると共に確実に駆動配線を接続することができ
る。
The upper electrode film 80, which is an individual electrode of the piezoelectric element 300, is connected to a drive wiring (not shown) through a lead electrode 90 extending from the upper electrode film 80 to the elastic film 50. The connection of the driving wires is performed by wire bonding or the like. In this wire bonding, the flow path forming substrate 10 to which the nozzle plate 20 is bonded at the time of connection is heated to a high temperature, for example, 100 ° C. to 120 ° C.
However, in the present embodiment, since the nozzle plate 20 is provided with the stress relaxation portion 23 composed of the concave portion 22 partially formed in a predetermined shape,
Even when the flow path forming substrate 10 bonded to the above is heated at a high temperature, the flow path forming substrate 10 is not deformed by thermal expansion, and the flow path forming substrate 10 is not broken or broken. Therefore, the connection by wire bonding can be performed at a high temperature, and the time required for the connection can be shortened, so that the manufacturing cost can be reduced and the drive wiring can be reliably connected.

【0042】また、流路形成基板10の圧電素子300
側には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリ
ザーバ部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おり、上述のように流路形
成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12
の共通のインク室となるリザーバ100を構成してい
る。
The piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
On the side, a reservoir forming substrate 30 having a reservoir part 31 constituting at least a part of the reservoir 100 is joined. In this embodiment, the reservoir portion 31 penetrates the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction, and
Each of the pressure generating chambers 12 is communicated with the communicating portion 13 of the flow path forming substrate 10 as described above.
Constitute a reservoir 100 serving as a common ink chamber.

【0043】このようなリザーバ形成基板30として
は、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例え
ば、ガラス、セラミック材料等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た。これにより、両者を熱硬化
性の接着剤を用いた高温での接着により確実に接着し
て、製造工程を簡略化することができる。
As 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, for example, glass, ceramic material, or the like. A silicon single crystal substrate of the same material as 10 was used. As a result, the two can be securely bonded by high-temperature bonding using a thermosetting adhesive, and the manufacturing process can be simplified.

【0044】また、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32が設けられ、圧電素子300は
この圧電素子保持部32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32は幅方向に並設され
た複数の圧電素子300の各列毎を覆う大きさで形成さ
れている。
The piezoelectric element 3 of the reservoir forming substrate 30
A piezoelectric element holding portion 32 capable of sealing the space is provided in a region opposed to the piezoelectric element 300 while securing a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300. Sealed inside. In this embodiment, the piezoelectric element holding portion 32 is formed to have a size that covers each row of the plurality of piezoelectric elements 300 arranged in the width direction.

【0045】このように、リザーバ形成基板30はリザ
ーバ100の一部を構成するリザーバ部31と共に圧電
素子300を密封する圧電素子保持部32を有し、圧電
素子300を外部環境と遮断するための封止部材を兼ね
ており、大気中の水分等の外部環境による圧電素子30
0の破壊を防止している。
As described above, the reservoir forming substrate 30 has the piezoelectric element holding portion 32 that seals the piezoelectric element 300 together with the reservoir portion 31 that constitutes a part of the reservoir 100, and is used to shut off the piezoelectric element 300 from the external environment. The piezoelectric element 30 which also serves as a sealing member and is formed by an external environment such as atmospheric moisture.
0 is prevented from being destroyed.

【0046】また、このリザーバ形成基板30には、封
止膜41及び固定板42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(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4
3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45となっている。
Further, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is joined to the reservoir forming 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).
One surface of the reservoir 31 is sealed by the sealing film 41. The fixing plate 42 is made of a hard material such as a metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm).
Etc.). The area of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is the opening 4 completely removed in the thickness direction.
Therefore, one surface of the reservoir 100 is sealed with only the sealing film 41 having flexibility, thereby forming a flexible portion 45 that can be deformed by a change in internal pressure.

【0047】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44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44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44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。
Further, an ink inlet 44 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 44 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 44 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.

【0048】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44からインクを取り込み、リザーバ1
00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50、下
電極膜60及び圧電体層70をたわみ変形させることに
より、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口2
1からインク滴が吐出する。
The ink jet recording head of this embodiment takes in ink from the ink inlet 44 connected to external ink supply means (not shown),
After the inside is filled with ink from 00 to the nozzle opening 21, each lower electrode film 60 corresponding to the pressure generating chamber 12 is formed according to a recording signal from an external driving circuit (not shown).
By applying a voltage between the upper electrode film 80 and the elastic film 50, the lower electrode film 60 and the piezoelectric layer 70 are flexed and deformed, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases, and the nozzle opening 2
An ink droplet is ejected from 1.

【0049】このように本実施形態のインクジェット式
記録ヘッドでは、ノズルプレート20に凹部22からな
る応力緩和部23を設けることにより、高温加熱時にお
ける流路形成基板10とノズルプレート20との熱膨張
による変形を防止して流路形成基板10にクラック等が
発生して破壊されるのを防止することができる。また、
ノズルプレート20を全体的に薄くするのではなく、部
分的に所定形状で形成された凹部22からなる応力緩和
部23を設けることによって、ノズルプレート20のコ
ンプライアンスを低下させてインク滴吐出の際の変形を
防止することによりインク吐出特性を低下させることが
ない。
As described above, in the ink jet recording head of the present embodiment, the thermal expansion of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 during high-temperature heating is achieved by providing the nozzle plate 20 with the stress alleviating portion 23 composed of the concave portion 22. Thus, the flow path forming substrate 10 can be prevented from being broken due to cracks and the like. Also,
Rather than making the nozzle plate 20 thinner as a whole, the compliance of the nozzle plate 20 is reduced by providing a stress relaxation portion 23 composed of a concave portion 22 partially formed in a predetermined shape, so that the nozzle plate 20 can discharge ink droplets. By preventing deformation, the ink ejection characteristics are not reduced.

【0050】なお、本実施形態では、ノズルプレート2
0の流路形成基板10の開口に対向する領域に凹部22
からなる応力緩和部23を設けたが、これに限定され
ず、例えば、流路形成基板10との接合面に対向する領
域に凹部を設けるようにしてもよい。このような例を図
4に示す。なお、図4は、ノズルプレートの平面図及び
ノズル開口の並設方向の要部拡大断面図である。
In this embodiment, the nozzle plate 2
The recess 22 is formed in a region facing the opening of the
Although the stress relieving portion 23 made of is provided, the present invention is not limited to this. For example, a concave portion may be provided in a region facing the joint surface with the flow path forming substrate 10. Such an example is shown in FIG. FIG. 4 is a plan view of a nozzle plate and an enlarged cross-sectional view of a main part in a direction in which nozzle openings are juxtaposed.

【0051】図4に示すように、ノズルプレート20A
の流路形成基板10側の面には、流路形成基板10と接
合する領域に凹部22Aからなる応力緩和部23Aが設
けられている。すなわち、ノズルプレート20Aは流路
形成基板10の圧力発生室12、連通部13及びインク
供給路14に対応する領域以外をエッチングすることに
より凹部22Aからなる応力緩和部23Aが設けられて
いる。
As shown in FIG. 4, the nozzle plate 20A
The surface on the side of the flow path forming substrate 10 is provided with a stress relaxation portion 23A composed of a concave portion 22A in a region to be joined to the flow path forming substrate 10. That is, the nozzle plate 20A is provided with the stress relaxation portion 23A formed of the concave portion 22A by etching a region other than the region corresponding to the pressure generating chamber 12, the communication portion 13, and the ink supply passage 14 of the flow path forming substrate 10.

【0052】このような凹部22Aからなる応力緩和部
23Aとしてもノズルプレート20Aの面内方向の剛性
を低下させると共に面外方向の剛性を保つことができ
る。そのため、ノズルプレート20Aが接合された流路
形成基板10を高温で加熱した際に、熱膨張による変形
を防止して流路形成基板10にクラック等の破壊が発生
するのを防止することができる。また、面外方向の剛性
を保つことでインク吐出特性を低下させることがない。
The stress relaxing portion 23A composed of the recess 22A can also reduce the in-plane rigidity of the nozzle plate 20A and maintain the out-of-plane rigidity. Therefore, when the flow path forming substrate 10 to which the nozzle plate 20A is bonded is heated at a high temperature, deformation due to thermal expansion can be prevented, and the flow path forming substrate 10 can be prevented from being broken or otherwise broken. . In addition, by maintaining the rigidity in the out-of-plane direction, the ink ejection characteristics are not reduced.

【0053】(実施形態2)上述した実施形態1では、
応力緩和部23の一つの凹部22を流路形成基板10の
開口と略同等の大きさで設けるようにしたが、本実施形
態では、穴状や溝状の凹部を複数設けた例である。
(Embodiment 2) In Embodiment 1 described above,
Although one concave portion 22 of the stress relaxation portion 23 is provided with a size substantially equal to the opening of the flow path forming substrate 10, the present embodiment is an example in which a plurality of hole-shaped or groove-shaped concave portions are provided.

【0054】本実施形態では、応力緩和部の凹部として
ハニカム状、円柱状、スリット状及び格子状の形状に形
成された凹部について図5及び図6を参照して説明す
る。なお、図5及び図6は、実施形態2に係るノズルプ
レート平面図である。
In this embodiment, a concave portion formed in a honeycomb shape, a column shape, a slit shape and a lattice shape as the concave portion of the stress relaxation portion will be described with reference to FIGS. FIGS. 5 and 6 are plan views of the nozzle plate according to the second embodiment.

【0055】図5(a)に示す例は、ハニカム状の形状
に形成された凹部22Bの例であり、詳しくは、ノズル
プレート20Bには、各圧力発生室12、連通部13及
びインク供給路14に対向する領域に、複数の六角形状
の凹部22Aを並設することによりハニカム状の応力緩
和部23Bが形成されている。
The example shown in FIG. 5A is an example of the concave portion 22B formed in a honeycomb shape. More specifically, the nozzle plate 20B has the pressure generating chambers 12, the communication section 13, and the ink supply path. A plurality of hexagonal concave portions 22A are arranged side by side in a region facing 14 to form a honeycomb-shaped stress relaxation portion 23B.

【0056】また、図5(b)に示す例は、円柱状の形
状に形成された凹部22Cの例であり、ノズルプレート
20Cには、各圧力発生室12、連通部13及びインク
供給路14に対向する領域に、複数の円柱状の凹部22
Cからなる応力緩和部23Cが設けられている。
The example shown in FIG. 5B is an example of a concave portion 22C formed in a columnar shape. In the nozzle plate 20C, each pressure generating chamber 12, communication portion 13, and ink supply passage 14 are provided. A plurality of cylindrical recesses 22
A stress relaxation portion 23C made of C is provided.

【0057】また、図6(a)に示す例は、スリット状
の形状に形成された凹部22Dの例であり、ノズルプレ
ート20Dには、各圧力発生室12、連通部13及びイ
ンク供給路14に対向する領域に、圧力発生室12の幅
方向に沿って設けられた複数のスリット状の凹部22D
からなる応力緩和部23Dが形成されている。
The example shown in FIG. 6A is an example of a concave portion 22D formed in a slit shape. Each of the pressure generating chambers 12, the communication section 13, and the ink supply path 14 is provided in the nozzle plate 20D. A plurality of slit-shaped recesses 22D provided along the width direction of the pressure generating chamber 12 in a region facing the
Is formed.

【0058】さらに、図6(b)に示す例は、格子状の
形状に形成された凹部22Eの例であり、ノズルプレー
ト20Eには、各圧力発生室12、連通部13及びイン
ク供給路14に対向する領域に、格子状の凹部22Eか
らなる応力緩和部23Eが形成されている。
Further, the example shown in FIG. 6B is an example of a concave portion 22E formed in a lattice shape. Each of the pressure generating chambers 12, the communication portion 13, and the ink supply passage 14 is provided in the nozzle plate 20E. Is formed in a region opposed to the stress relief portion 23E composed of a lattice-shaped concave portion 22E.

【0059】このように、図4及び図5に示すような、
何れの形状の応力緩和部23B〜23Eとしても、ノズ
ルプレート20B〜20Eの面内方向の剛性を低下さ
せ、且つ面外方向の剛性を保つことができる。そのた
め、ノズルプレート20B〜20Eの接合された流路形
成基板10を高温で加熱した際は、熱膨張による変形を
防止してクラック等の破壊が発生するのを防止すること
ができる。また、ノズルプレート20B〜20Eの面外
方向の剛性を保つためコンプライアンスを低下させずに
インク吐出特性を低下させることがない。
As described above, as shown in FIGS.
Regardless of the shape of the stress relaxing portions 23B to 23E, the in-plane rigidity of the nozzle plates 20B to 20E can be reduced and the out-of-plane rigidity can be maintained. Therefore, when the flow path forming substrate 10 to which the nozzle plates 20B to 20E are joined is heated at a high temperature, it is possible to prevent deformation due to thermal expansion and prevent breakage such as cracks from occurring. Further, since the out-of-plane rigidity of the nozzle plates 20B to 20E is maintained, the ink ejection characteristics are not reduced without lowering the compliance.

【0060】なお、本実施形態では、ノズルプレート2
0B〜20Eの凹部22B〜22Eを流路形成基板10
の開口に対向する領域のみに設けるようにしたが、上述
した実施形態1と同様に、凹部22B〜22Eを形成す
る領域はこれに限定されないことは言うまでもない。
In this embodiment, the nozzle plate 2
The recesses 22B to 22E of the flow path forming substrate 10
It is needless to say that the regions where the concave portions 22B to 22E are formed are not limited to the same as in the first embodiment described above.

【0061】(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.

【0062】上述した実施形態1及び2では、応力緩和
部23〜23Dとして、流路形成基板の開口と略同等の
大きさの凹部22、ハニカム状の凹部22A、円柱状の
凹部22B、スリット状の凹部22C及び格子状の凹部
22Dを例示したが、勿論、凹部の形状等はこれに限定
されるものではない。
In Embodiments 1 and 2 described above, as the stress relaxing portions 23 to 23D, the concave portion 22 having substantially the same size as the opening of the flow path forming substrate, the honeycomb-shaped concave portion 22A, the columnar concave portion 22B, the slit-shaped The concave portion 22C and the lattice-shaped concave portion 22D have been exemplified, but the shape of the concave portion is not limited to this.

【0063】また、例えば、上述の実施形態1及び2で
は、圧力発生室12が流路形成基板10を貫通して形成
されたものを例示したが、勿論、圧力発生室の形状等は
特に限定されず、例えば、流路形成基板の一方面側に流
路形成基板を貫通することなく形成されたものであって
もよい。
Further, for example, in the above-described first and second embodiments, the pressure generating chamber 12 is formed so as to penetrate the flow path forming substrate 10, but the shape of the pressure generating chamber is not particularly limited. Instead, for example, it may be formed on one surface side of the flow path forming substrate without penetrating the flow path forming substrate.

【0064】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.

【0065】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.

【0066】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.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、ノズル
プレートの流路形成基板側の表面に、部分的に形成した
凹部からなる応力緩和部を設けることにより、流路形成
基板の剛性を維持したまま熱膨張による変形を防止する
ことができる。そのためノズルプレートの接合された流
路形成基板を高温で加熱した際に流路形成基板にクラッ
ク等が発生して破壊されるのを防止することができる。
また、ノズルプレートの接合された流路形成基板を高温
で加熱できるため、配線を接続する際に接続にかかる時
間を短縮して製造コストを低下すると共に確実に接続を
行うことができる。さらに、ノズルプレートの剛性を維
持することができるためインク吐出特性が低下すること
がない。
As described above, according to the present invention, the rigidity of the flow path forming substrate is maintained by providing a stress relaxation portion formed of a partially formed concave portion on the surface of the nozzle plate on the flow path forming substrate side. As a result, deformation due to thermal expansion can be prevented. Therefore, when the flow path forming substrate to which the nozzle plate is bonded is heated at a high temperature, it is possible to prevent the flow path forming substrate from being cracked or the like and destroyed.
In addition, since the flow path forming substrate to which the nozzle plate is bonded can be heated at a high temperature, the time required for connecting the wires can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the connection can be reliably performed. Further, since the rigidity of the nozzle plate can be maintained, the ink ejection characteristics do not deteriorate.

【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
録ヘッドを示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view 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
録ヘッドを示す上面図及び断面図である。
FIG. 2 is a top view and a cross-sectional view illustrating the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態1に係るノズルプレートの上
面図及び要部を拡大した断面図である。
FIG. 3 is a top view of a nozzle plate according to Embodiment 1 of the present invention and a cross-sectional view in which main parts are enlarged.

【図4】本発明の実施形態1に係るノズルプレートの変
形例を示す上面図及び要部を拡大した断面図である。
FIG. 4 is a top view showing a modified example of the nozzle plate according to the first embodiment of the present invention and a cross-sectional view in which main parts are enlarged.

【図5】本発明の実施形態2に係るノズルプレートの上
面図である。
FIG. 5 is a top view of a nozzle plate according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態2に係るノズルプレートの上
面図である。
FIG. 6 is a top view of a nozzle plate according to a second 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 view 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 12 圧力発生室 13 連通部 14 インク供給路 15、15A〜15H 凹部 16、16A〜16H 応力緩和部 20、20A〜20E ノズルプレート 21 ノズル開口 22、22A〜22E 凹部 23、23A〜23E 応力緩和部 24 テーパ部 25 残留部 30 リザーバ形成基板 31 リザーバ部 32 圧電素子保持部 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 100 リザーバ 300 圧電素子 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 12 pressure generating chamber 13 communication part 14 ink supply path 15, 15A to 15H concave part 16, 16A to 16H stress relieving part 20, 20A to 20E nozzle plate 21 nozzle opening 22, 22A to 22E concave part 23, 23A to 23E Stress relaxation part 24 Tapered part 25 Residual part 30 Reservoir forming substrate 31 Reservoir part 32 Piezoelectric element holding part 40 Compliance substrate 50 Elastic film 60 Lower electrode film 70 Piezoelectric layer 80 Upper electrode film 100 Reservoir 300 Piezoelectric element

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単結晶シリコンからなりノズル開口に連
通する圧力発生室が複数の隔壁により画成される流路形
成基板と、該流路形成基板の一方面に振動板を介して設
けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子
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他方面側には、当該流路形成基板と
異なる材料で形成された前記ノズル開口を有するノズル
プレートが接合されていると共に該ノズルプレートの前
記流路形成基板側の表面には、部分的に凹部を形成する
ことにより剛性を低下させた応力緩和部が設けられてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
A pressure generating chamber made of single-crystal silicon and communicating with a nozzle opening is provided on a flow path forming substrate defined by a plurality of partition walls and on one surface of the flow path forming substrate via a diaphragm. In an ink jet recording head including a lower electrode, a piezoelectric layer, and a piezoelectric element including an upper electrode, the nozzle opening formed of a material different from the flow path forming substrate is provided on the other surface side of the flow path forming substrate. And a stress relieving portion whose rigidity is reduced by partially forming a concave portion is provided on the surface of the nozzle plate on the side of the flow path forming substrate. Inkjet recording head.
【請求項2】 請求項1において、前記凹部がハニカム
状、スリット状、格子状及び円柱状から選択された形状
で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。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recess is formed in a shape selected from a honeycomb shape, a slit shape, a lattice shape, and a column shape.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記凹部が前
記ノズル開口近傍以外の領域に設けられ、前記ノズルプ
レートは前記ノズル開口近傍に残留部を有することを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recess is provided in a region other than the vicinity of the nozzle opening, and the nozzle plate has a residual portion near the nozzle opening.
【請求項4】 請求項3において、前記ノズル開口の周
縁部は所定の厚さを有し、前記流路形成基板側に向かっ
て内径が漸大するテーパ部を有することを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。
4. The ink jet type according to claim 3, wherein a peripheral portion of the nozzle opening has a predetermined thickness and a tapered portion whose inner diameter gradually increases toward the flow path forming substrate. Recording head.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記凹
部が前記ノズルプレートの前記流路形成基板との接合面
以外の領域に設けられていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recess is provided in a region other than a joint surface of the nozzle plate with the flow path forming substrate.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記圧
電素子が成膜及びリソグラフィ法により形成されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
6. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said piezoelectric element is formed by film formation and lithography.
【請求項7】 請求項1〜6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。
7. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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