JP2002225268A - Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder - Google Patents

Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder

Info

Publication number
JP2002225268A
JP2002225268A JP2001028859A JP2001028859A JP2002225268A JP 2002225268 A JP2002225268 A JP 2002225268A JP 2001028859 A JP2001028859 A JP 2001028859A JP 2001028859 A JP2001028859 A JP 2001028859A JP 2002225268 A JP2002225268 A JP 2002225268A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filler
recording head
pressure generating
jet recording
ink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001028859A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kamei
宏行 亀井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2001028859A priority Critical patent/JP2002225268A/en
Publication of JP2002225268A publication Critical patent/JP2002225268A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/14241Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm having a cover around the piezoelectric thin film element
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • 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
    • B41J2002/14419Manifold

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head in which an ink discharge characteristic is improved, its manufacturing method, and an ink-jet recorder. SOLUTION: The ink-jet recording head is equipped with a fluid passage forming substrate 10 consisting of a silicon single crystal substrate in which a pressure generation chamber 12 communicating with a nozzle opening 21 is partitioned, a lower substrate 60 set through a diaphragm 50 on one face side of the fluid passage forming substrate 10, and a piezoelectric element 300 comprising a piezoelectric layer 70 and an upper electrode 80. At least at an angle part of an inside face of the pressure generation chamber 12, a protection layer 110 is set.

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
録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure generating chamber which communicates with a nozzle opening for discharging ink droplets, which is constituted by a vibrating plate. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ink-jet recording head for ejecting ink droplets by a method, a method for manufacturing the same, and an ink-jet recording apparatus.

【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、圧電素子が軸方向に伸長、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 and to form an ink through the nozzle opening. Ink jet recording heads that eject droplets use a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator in which piezoelectric elements expand and contract in the axial direction, 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】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、圧電素子が形成された流路形成基板とノズル
開口の穿設されたノズルプレートとは接着剤を介して接
合されている。
In such an ink jet recording head, the flow path forming substrate on which the piezoelectric element is formed and the nozzle plate having the nozzle openings are bonded via an adhesive.

【0008】このノズルプレートの接着剤による接合
は、例えば、流路形成基板の圧力発生室が開口する開口
面に接着剤を転写塗布し、ノズルプレートを流路形成基
板側に対して所定の圧力で押圧した状態で接着剤を硬化
させることによって行われる。
The bonding of the nozzle plate with the adhesive is performed, for example, by transferring and applying an adhesive to the opening surface of the flow path forming substrate where the pressure generating chamber is opened, and pressing the nozzle plate against the flow path forming substrate at a predetermined pressure. This is performed by curing the adhesive in a state where the adhesive is pressed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノズル
開口を高密度化、すなわち圧力発生室を高密度化するほ
ど、圧力発生室を画成する隔壁の厚さが薄く剛性が低く
なる。このため、ノズルプレートを加圧接着すると隔壁
が圧力発生室の並設方向に変形し、圧力発生室の幅が均
一ではなくなってしまいインク吐出特性にバラツキが発
生するという問題がある。
However, the higher the density of the nozzle openings, that is, the higher the density of the pressure generating chamber, the thinner the partition walls defining the pressure generating chamber and the lower the rigidity. For this reason, when the nozzle plate is pressure-bonded, the partition walls are deformed in the direction in which the pressure generating chambers are juxtaposed, and the width of the pressure generating chambers becomes non-uniform.

【0010】本発明はこのような事情に鑑み、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その
製造方法並びにインクジェット式記録装置を提供するこ
とを課題とする。
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head having improved ink ejection characteristics, a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus.

【0011】[0011]

【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、ノズル開口に連通する圧力発生室が
画成されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基板
と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電
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、前記圧力発生室
の内面の少なくとも角部に保護層を有することを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate comprising a silicon single crystal substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined. In an ink jet recording head including a lower electrode, a piezoelectric layer, and a piezoelectric element including an upper electrode via a vibration plate on one surface side of a path forming substrate, a protective layer is provided on at least a corner of the inner surface of the pressure generating chamber. An ink jet recording head comprising:

【0012】かかる第1の態様では、隔壁の変形を防止
してインク吐出特性を向上することができる。
According to the first aspect, it is possible to prevent the deformation of the partition walls and improve the ink ejection characteristics.

【0013】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記保護層が前記圧力発生室の内面の全面に亘って
設けられていることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。
A second aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the first aspect, wherein the protective layer is provided over the entire inner surface of the pressure generating chamber.

【0014】かかる第2の態様では、隔壁の変形を防止
してインク吐出特性を向上することができる。
According to the second aspect, it is possible to prevent the deformation of the partition wall and improve the ink ejection characteristics.

【0015】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記保護層が融点600〜700℃の金属に
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 third aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to the first or second aspect, wherein the protective layer is formed of a metal having a melting point of 600 to 700 ° C.

【0016】かかる第3の態様では、所定温度で保護層
を溶融形成することにより、圧電体層の破壊を確実に防
止することができる。また、流路形成基板に接合基板を
陽極接合で接合できる。
In the third aspect, the protection layer is melt-formed at a predetermined temperature, so that the breakage of the piezoelectric layer can be reliably prevented. Further, the bonding substrate can be bonded to the flow path forming substrate by anodic bonding.

【0017】本発明の第4の態様は、第3の態様におい
て、前記金属が、アルミニウム、アンチモン及びマグネ
シウムからなる群から選択されることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドにある。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to the third aspect, wherein the metal is selected from the group consisting of aluminum, antimony and magnesium.

【0018】かかる第4の態様では、保護層に所定の材
料を用いることにより、容易に且つ確実に保護層を溶融
形成することができる。
In the fourth aspect, by using a predetermined material for the protective layer, the protective layer can be easily and reliably formed by melting.

【0019】本発明の第5の態様は、第1又は2の態様
において、前記保護層が熱可塑性樹脂により形成されて
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 fifth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to the first or second aspect, wherein the protective layer is formed of a thermoplastic resin.

【0020】かかる第5の態様では、保護層に熱可塑性
樹脂を使用することにより、容易に且つ確実に保護層を
溶融形成することができる。
In the fifth aspect, by using a thermoplastic resin for the protective layer, the protective layer can be easily and reliably melt-formed.

【0021】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記保護層が親水性を有することを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a 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 protective layer has hydrophilicity.

【0022】かかる第6の態様では、圧力発生室の親水
性が向上し、インク吐出特性を向上する。
In the sixth aspect, the hydrophilicity of the pressure generating chamber is improved, and the ink ejection characteristics are improved.

【0023】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.

【0024】かかる第7の態様では、インク吐出特性を
向上したインクジェット式記録装置を実現できる。
According to the seventh aspect, an ink jet recording apparatus having improved ink ejection characteristics can be realized.

【0025】本発明の第8の態様は、ノズル開口に連通
する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形
成基板の一方面側に振動板を介して成膜及びリソグラフ
ィ法により形成された薄膜からなる下電極、圧電体層及
び上電極からなる圧電素子とを有すると共に、前記流路
形成基板の他方面に前記圧力発生室の一部を画成する接
合基板を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法
において、前記圧力発生室に充填剤を充填する工程と、
前記流路形成基板の他方面に前記接合基板を接合する工
程と、前記充填剤を除去する工程とを有することを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
According to an eighth 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, and a film forming and lithography method on one side of the flow path forming substrate via a diaphragm. A lower electrode composed of a thin film formed by a method, a piezoelectric element composed of a piezoelectric layer and an upper electrode, and a bonding substrate defining a part of the pressure generating chamber on the other surface of the flow path forming substrate. In the method of manufacturing an ink jet recording head, a step of filling the pressure generating chamber with a filler,
A method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: a step of bonding the bonding substrate to the other surface of the flow path forming substrate; and a step of removing the filler.

【0026】かかる第8の態様では、圧力発生室に充填
剤を充填した状態で流路形成基板に接合基板を接合する
ため、接合時に隔壁が変形することがない。
In the eighth aspect, since the joining substrate is joined to the flow path forming substrate in a state where the pressure generating chamber is filled with the filler, the partition does not deform at the time of joining.

【0027】本発明の第9の態様は、第8の態様におい
て、前記充填剤を除去する工程では、前記ノズル開口、
又は前記圧力発生室にインクを供給するインク供給路か
ら前記充填剤を除去することを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドの製造方法にある。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the step of removing the filler comprises the step of:
Alternatively, there is provided a method of manufacturing an ink jet recording head, wherein the filler is removed from an ink supply path for supplying ink to the pressure generating chamber.

【0028】かかる第9の態様では、ノズル開口又はイ
ンク供給路から充填剤を容易に且つ確実に除去すること
ができる。
In the ninth aspect, the filler can be easily and reliably removed from the nozzle opening or the ink supply path.

【0029】本発明の第10の態様は、第8又は9の態
様において、前記充填剤を充填する工程では、前記充填
剤を溶融して充填し、硬化させることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
A tenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the eighth or ninth aspect, wherein in the step of filling the filler, the filler is melted, filled and cured. Manufacturing method.

【0030】かかる第10の態様では、接合基板と流路
形成基板との接合時に隔壁の変形を確実に防止すること
ができる。
According to the tenth aspect, it is possible to reliably prevent deformation of the partition wall when the joining substrate and the flow path forming substrate are joined.

【0031】本発明の第11の態様は、第8〜10の何
れかの態様において、前記充填剤を除去する工程では、
前記充填剤を溶融して除去することを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the eighth to tenth aspects, the step of removing the filler comprises:
A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that the filler is melted and removed.

【0032】かかる第11の態様では、充填剤を溶融す
ることにより、容易に且つ確実に充填剤を除去すること
ができる。
In the eleventh aspect, the filler can be easily and reliably removed by melting the filler.

【0033】本発明の第12の態様は、第8〜11の何
れかの態様において、前記充填剤が融点600〜700
℃の金属であることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドの製造方法にある。
A twelfth aspect of the present invention is the method according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the filler has a melting point of 600 to 700.
A method of manufacturing an ink jet recording head, wherein the method is a metal having a temperature of ° C.

【0034】かかる第12の態様では、融点が所定温度
の充填剤を使用することにより、圧電体層の破壊を防止
して充填剤を溶融形成することができる。
In the twelfth aspect, by using a filler having a melting point of a predetermined temperature, it is possible to prevent breakage of the piezoelectric layer and to form the filler by melting.

【0035】本発明の第13の態様は、第12の態様に
おいて、前記金属が、アルミニウム、アンチモン及びマ
グネシウムからなる群から選択されることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
A thirteenth aspect of the present invention is the method for manufacturing an ink jet recording head according to the twelfth aspect, wherein the metal is selected from the group consisting of aluminum, antimony and magnesium.

【0036】かかる第13の態様では、充填剤に所定の
材料を使用することにより、容易に且つ確実に圧力発生
室に充填できる。
In the thirteenth aspect, by using a predetermined material for the filler, the pressure generating chamber can be easily and reliably filled.

【0037】本発明の第14の態様は、第8〜13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
板又はガラス基板からなり、前記流路形成基板に前記接
合基板を接合する工程では、両者を陽極接合により接合
することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製
造方法にある。
A fourteenth aspect of the present invention is the method according to any one of the eighth to thirteenth aspects, wherein the bonding substrate is a silicon single crystal substrate or a glass substrate, and the bonding substrate is bonded to the flow path forming substrate. Then, there is provided a method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the two are joined by anodic bonding.

【0038】かかる第14の態様では、接合基板を陽極
接合により容易に且つ確実に流路形成基板に接合でき
る。
In the fourteenth aspect, the bonding substrate can be easily and reliably bonded to the flow path forming substrate by anodic bonding.

【0039】本発明の第15の態様は、第8〜11の何
れかの態様において、前記充填剤が、熱可塑性樹脂であ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造
方法にある。
A fifteenth aspect of the present invention is the method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the filler is a thermoplastic resin.

【0040】かかる第15の態様では、充填剤に所定の
材料を使用することにより隔壁の剛性を確実に高めて、
充填剤を容易に且つ確実に圧力発生室に充填できる。
In the fifteenth aspect, the rigidity of the partition is reliably increased by using a predetermined material for the filler.
The pressure generating chamber can be easily and reliably filled with the filler.

【0041】本発明の第16の態様は、第15の態様に
おいて、前記流路形成基板に前記接合基板を接合する工
程では、両者を熱硬化型接着剤を介して接合することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にあ
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, in the step of bonding the bonding substrate to the flow path forming substrate, the two are bonded via a thermosetting adhesive. In a method for manufacturing an ink jet recording head.

【0042】かかる第16の態様では、接合基板を接着
剤により容易に且つ確実に流路形成基板に接合できる。
In the sixteenth aspect, the bonding substrate can be easily and reliably bonded to the flow path forming substrate by the adhesive.

【0043】本発明の第17の態様は、第8又は9の態
様において、前記充填剤が前記ノズル開口よりも小径の
粒状であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドの製造方法にある。
A seventeenth aspect of the present invention is the method for manufacturing an ink jet recording head according to the eighth or ninth aspect, wherein the filler has a smaller particle diameter than the nozzle opening.

【0044】かかる第17の態様では、充填剤をノズル
開口から容易に且つ確実に除去することができる。
In the seventeenth aspect, the filler can be easily and reliably removed from the nozzle opening.

【0045】本発明の第18の態様は、第8又は9の態
様において、前記充填剤を除去する工程では、前記充填
剤を溶剤により溶解して除去することを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
An eighteenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the eighth or ninth aspect, wherein in the step of removing the filler, the filler is dissolved and removed with a solvent. In the manufacturing method.

【0046】かかる第18の態様では、溶剤により充填
剤を容易に且つ確実に除去することができる。
In the eighteenth aspect, the filler can be easily and reliably removed by the solvent.

【0047】本発明の第19の態様は、第8〜18の何
れかの態様において、前記充填剤を除去する工程では、
前記圧力発生室内に圧力を印加又は前記充填剤を吸引す
ることにより行われることを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドの製造方法にある。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in any one of the eighth to eighteenth aspects, the step of removing the filler comprises:
A method of manufacturing an ink jet recording head, wherein the method is performed by applying pressure or sucking the filler into the pressure generating chamber.

【0048】かかる第19の態様では、充填剤の除去を
短時間で且つ確実に行うことができる。
In the nineteenth aspect, the filler can be removed in a short time and reliably.

【0049】[0049]

【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.

【0050】(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(a)は、インクジェット式記録ヘッドの
圧力発生室の長手方向断面図であり、(b)は(a)の
A−A′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 (a) is a longitudinal direction of a pressure generating chamber of the ink jet recording head. It is sectional drawing, (b) is AA 'sectional drawing of (a).

【0051】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の一方の面は開口面となり、
他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコン
からなる、厚さ0.1〜2μmの弾性膜50が形成され
ている。
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. One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface,
On the other surface, an elastic film 50 having a thickness of 0.1 to 2 μm and made of silicon dioxide formed in advance by thermal oxidation is formed.

【0052】この流路形成基板10には、異方性エッチ
ングにより形成され、複数の隔壁11によって区画され
る圧力発生室12がその幅方向に並設されている。ま
た、その長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板
のリザーバ部に連通して各圧力発生室12の共通のイン
ク室となるリザーバ100の一部を構成する連通部13
が形成され、各圧力発生室12の長手方向一端部とそれ
ぞれインク供給路14を介して連通されている。
In the flow path forming substrate 10, pressure generating chambers 12 formed by anisotropic etching and divided by a plurality of partition walls 11 are arranged in parallel in the width direction. On the outside in the longitudinal direction, a communication portion 13 which forms a part of a reservoir 100 which communicates with a reservoir portion of a reservoir forming substrate, which will be described later, and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12.
Are formed, and are communicated with one end in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12 via the ink supply path 14.

【0053】また、圧力発生室12内の少なくとも角部
には、それぞれ保護層110が形成されている。ここで
角部とは、圧力発生室12の内面の三面又は二面が交差
する領域であり、保護層110は少なくとも三面が交差
する角部に設けられていればよい。なお、この保護層1
10については詳しくは後述する。
Further, protective layers 110 are formed at least at the corners in the pressure generating chamber 12. Here, the corner is a region where three or two surfaces of the inner surface of the pressure generating chamber 12 intersect, and the protective layer 110 may be provided at least at the corner where the three surfaces intersect. This protective layer 1
Details of 10 will be described later.

【0054】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)と約35度の角度をなす第2の(11
1)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1/18
0であるという性質を利用して行われるものである。か
かる異方性エッチングにより、二つの第1の(111)
面と斜めの二つの第2の(111)面とで形成される平
行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うこと
ができ、圧力発生室12を高密度に配列することができ
る。
Here, in the anisotropic etching, when the 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 The second (11) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the above (110).
1) plane appears, and the etching rate of the (111) plane is about 1/18 as compared with the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 0. By such anisotropic etching, two first (111)
Precision processing can be performed based on the depth processing of a parallelogram formed by two surfaces and two oblique second (111) surfaces, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density.

【0055】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. That is, the ink supply path 14
Is formed by etching (half-etching) the silicon single crystal substrate halfway in the thickness direction. Note that the half etching is performed by adjusting the etching time.

【0056】このような流路形成基板10の厚さは、圧
力発生室12を配列密度に合わせて最適な厚さを選択す
ればよく、例えば、1インチ当たり180個程度の配列
密度であれば、流路形成基板10の厚さは、220μm
程度であればよいが、例えば、1インチ当たり200個
以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板
10の厚さは、100μm以下と比較的薄くするのが好
ましい。これは、隣接する圧力発生室12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。
The thickness of such a flow path forming substrate 10 may be determined by selecting an optimum thickness in accordance with the arrangement density of the pressure generating chambers 12. For example, if the arrangement density is about 180 per inch, , The thickness of the flow path forming substrate 10 is 220 μm
However, for example, in the case of arranging at a relatively high density of 200 or more per inch, the thickness of the flow path forming substrate 10 is preferably set to be relatively thin at 100 μm or less. This is because the partition 11 between the adjacent pressure generating chambers 12
This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity.

【0057】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12のインク供給口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
接合されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが
例えば、0.1〜1mmで、線膨張係数が300℃以下
で、例えば2.5〜4.5[×10- 6/℃]であるガラ
ス、単結晶シリコン、不錆鋼又はステンレス鋼(SU
S)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
晶基板からなる流路形成基板10を衝撃や外力から保護
する補強板の役目も果たす。
On the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating therewith on the side opposite to the ink supply port 14 of each pressure generating chamber 12 is joined. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, at 0.1 to 1 mm, in the linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5~4.5 [× 10 - 6 / ℃ ] glass is, a single crystal Silicon, stainless steel or stainless steel (SU
S). The nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one side, and also serves as a reinforcing plate for protecting the flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate from impact or external force.

【0058】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.

【0059】この流路形成基板10とノズルプレート2
0との接合方法としては、接着剤による接着や、陽極接
合等が挙げられる。本実施形態では、ノズルプレート2
0にガラス基板を用いて、ノズルプレート20と流路形
成基板10とを陽極接合により接合するようにした。
The flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 2
Examples of the bonding method with 0 include bonding with an adhesive, anodic bonding, and the like. In the present embodiment, the nozzle plate 2
The nozzle plate 20 and the flow path forming substrate 10 were bonded by anodic bonding using a glass substrate as the sample No. 0.

【0060】この陽極接合とは、詳しくは、相対する面
を鏡面状に研磨したシリコン単結晶基板からなる流路形
成基板10と、ガラス基板からなるノズルプレート20
とを重ね、全体を450℃近くに昇温させ、200〜1
000Vの電位を両端に印加する。このとき、ガラスの
融点以下の温度でも、正のNa+イオンはガラスの中で
動きやすくなるため、負電界に引かれてガラスの表面に
到達する。一方、ガラス中に残った多量の負イオンがシ
リコン単結晶基板との接合面に空間電荷層を形成して、
シリコン単結晶基板とガラス基板との間に強い吸引力が
生じ、流路形成基板10とノズルプレート20とを陽極
接合させる。
More specifically, the anodic bonding refers to a flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate whose opposite surfaces are polished to a mirror surface, and a nozzle plate 20 made of a glass substrate.
And the whole is heated to near 450 ° C.
A voltage of 000 V is applied to both ends. At this time, even at a temperature equal to or lower than the melting point of the glass, the positive Na + ions easily move in the glass, and are attracted to the negative electric field to reach the glass surface. On the other hand, a large amount of negative ions remaining in the glass form a space charge layer on the interface with the silicon single crystal substrate,
A strong suction force is generated between the silicon single crystal substrate and the glass substrate, and the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are anodically bonded.

【0061】このノズルプレート20と流路形成基板1
0とは、詳しくは後述するが、圧力発生室12内に充填
剤が充填された状態で接合される。圧力発生室12内に
充填された充填剤は、両者が接合された後に溶融除去さ
れる。このとき、圧力発生室12の少なくとも角部に
は、充填剤が残留し、残留した充填剤が保護層110と
なる。
The nozzle plate 20 and the flow path forming substrate 1
As described in detail later, 0 is bonded in a state where the pressure generating chamber 12 is filled with the filler. The filler filled in the pressure generating chamber 12 is melted and removed after both are joined. At this time, the filler remains in at least the corners of the pressure generating chamber 12, and the remaining filler becomes the protective layer 110.

【0062】この保護層110、すなわち充填剤の材料
は、ノズルプレート20と流路形成基板10との接合温
度よりも高く、圧電体層の破壊を防ぐ融点の材料であれ
ば特に限定されない。本実施形態では、ノズルプレート
20にガラス基板を用いて、ノズルプレート20と流路
形成基板10とを陽極接合により接合するようにしたた
め、融点が陽極接合の加熱温度(450℃)よりも高
く、圧電体層を破壊しない温度、すなわち、600℃〜
700℃の金属、例えば、アルミニウム、アンチモン及
びマグネシウムを用いることができる。本実施形態で
は、保護層110(充填剤)として融点が660℃のア
ルミニウムを用いた。
The material of the protective layer 110, that is, the filler is not particularly limited as long as it is higher than the bonding temperature between the nozzle plate 20 and the flow path forming substrate 10 and has a melting point that prevents the piezoelectric layer from being broken. In this embodiment, since the nozzle plate 20 and the flow path forming substrate 10 are joined by anodic bonding using a glass substrate for the nozzle plate 20, the melting point is higher than the heating temperature (450 ° C.) of anodic joining. Temperature at which the piezoelectric layer is not destroyed, that is, 600 ° C.
Metals at 700 ° C., such as aluminum, antimony and magnesium can be used. In this embodiment, aluminum having a melting point of 660 ° C. is used as the protective layer 110 (filler).

【0063】このように圧力発生室12内に保護層11
0を設けることにより、圧力発生室12の内面の親水性
を向上して、インク内の気泡が角部等に溜まるのを防止
することができる。このため、印刷不良等を防止してイ
ンク吐出特性を向上することができる。
As described above, the protective layer 11 is provided in the pressure generating chamber 12.
By providing 0, the hydrophilicity of the inner surface of the pressure generating chamber 12 can be improved, and bubbles in the ink can be prevented from accumulating at corners and the like. For this reason, it is possible to improve the ink ejection characteristics by preventing printing defects and the like.

【0064】なお、保護層110を圧力発生室12の内
面の全面に亘って設けるようにすれば、圧力発生室12
の内面の親水性を向上してインク吐出特性をさらに向上
することができる。
If the protective layer 110 is provided over the entire inner surface of the pressure generating chamber 12, the pressure generating chamber 12
The ink ejection characteristics can be further improved by improving the hydrophilicity of the inner surface of the ink.

【0065】一方、流路形成基板10に設けられた弾性
膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極
膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層70と、
厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80とが、後述
するプロセスで積層形成されて、圧電素子300を構成
している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、
圧電体層70、及び上電極膜80を含む部分をいう。一
般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電
極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室1
2毎にパターニングして構成する。そして、ここではパ
ターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70か
ら構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生
じる部分を圧電体能動部という。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8
0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, the lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm and the piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm are formed on the elastic film 50 provided on the flow path forming substrate 10. When,
The upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm is laminated and formed by a process described later, and forms the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 includes the lower electrode film 60,
A portion including the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80. Generally, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are connected to each of the pressure generating chambers 1.
It is structured by patterning every two. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 8
Although 0 is used as the individual electrode of the piezoelectric element 300, there is no problem even if this 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 piezoelectric element 300
The diaphragm and the vibration plate that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator. In the example described above, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 function as a diaphragm, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.

【0066】また、圧電素子300の個別電極である上
電極膜80は、圧電素子300の長手方向一端部近傍か
ら弾性膜50上に延設されたリード電極90を介して図
示しない外部配線と接続されている。
The upper electrode film 80, which is an individual electrode of the piezoelectric element 300, is connected to an external wiring (not shown) via a lead electrode 90 extending from the vicinity of one end in the longitudinal direction of the piezoelectric element 300 on the elastic film 50. Have been.

【0067】さらに、流路形成基板10の圧電素子30
0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1
2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1
2の共通のインク室となるリザーバ100を構成してい
る。
Further, the piezoelectric element 30 of the flow path forming substrate 10
On the 0 side, a reservoir forming substrate 30 having a reservoir portion 31 constituting at least a part of the reservoir 100 is joined. In the present embodiment, the reservoir section 31 penetrates the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction, and
2 and is communicated with the communicating portion 13 of the flow path forming substrate 10 as described above, and each of the pressure generating chambers 1 is formed.
The two reservoirs 100 serve as a common ink chamber.

【0068】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て形成した。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であっても両
者を確実に接着することができる。したがって、製造工
程を簡略化することができる。
As such a 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. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material as that of No. 10. Thereby, even if both are bonded at a high temperature using a thermosetting adhesive, both can be bonded reliably. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

【0069】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は並設された複数の
圧電素子300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 the present embodiment, the piezoelectric element holding section 32 is formed to have a size that covers the plurality of piezoelectric elements 300 arranged in parallel.

【0070】さらに、リザーバ形成基板30には、封止
膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板
40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が
低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリ
フェニレンスルフィド(PPS)フィルム)からなり、
この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止
されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料
(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(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.

【0071】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。
Further, an ink introduction port 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.

【0072】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 according to this embodiment takes in ink from the ink inlet 44 connected to external ink supply means (not shown), and
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.

【0073】ここで、このようなインクジェット式記録
ヘッドの製造方法を詳細に説明する。なお、図3及び図
4は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧
力発生室の並設方向の断面図である。
Here, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described in detail. FIG. 3 and FIG. 4 are cross-sectional views in the direction in which the pressure generating chambers are arranged, showing the method for manufacturing the ink jet recording head.

【0074】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 wafer of a silicon single crystal substrate to be
Thermal oxidation is performed in a diffusion furnace at 0 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.

【0075】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, the 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.

【0076】次に、図3(c)に示すように、圧電体層
70及び上電極膜80を形成すると共に圧電体層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。
Next, as shown in FIG. 3C, a piezoelectric layer 70 and an upper electrode film 80 are formed, and only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are etched to pattern the piezoelectric element 300. .

【0077】この圧電体層70は、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。
In the present embodiment, for example, in this embodiment, a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a catalyst is applied, dried and gelled, and further baked at a high temperature to form a piezoelectric material made of a metal oxide. The layer 70 was formed by using a so-called sol-gel method. 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).

【0078】また、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
温で結晶化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 crystallizing the film at a low temperature by a high pressure treatment in an alkaline aqueous solution may be used. Good.

【0079】さらに、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。
Further, the upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as aluminum, gold, nickel and platinum, and conductive oxides can be used. In the present embodiment, platinum is formed by sputtering.

【0080】次に、図3(d)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. 3D, 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.

【0081】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、図3(e)に示すように、前述
したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エ
ッチングを行い、圧力発生室12を形成する。また、同
様に、図示しないが連通部13及びインク供給路14を
形成する。
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, as shown in FIG. 3E, the silicon single crystal substrate is subjected to anisotropic etching with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12. Similarly, a communication portion 13 and an ink supply path 14 are formed (not shown).

【0082】このような一連の膜形成及び異方性エッチ
ングによって、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に
形成し、プロセス終了後、図1に示すような一つのチッ
プサイズの流路形成基板10毎に分割する。そして、分
割した流路形成基板10に、ノズルプレート20、リザ
ーバ形成基板30及びコンプライアンス基板40を順次
接着して一体化し、インクジェット式記録ヘッドとす
る。
By a series of film formation and anisotropic etching as described above, a number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after the process is completed, a flow path forming substrate of one chip size as shown in FIG. Divide every ten. Then, the nozzle plate 20, the reservoir forming substrate 30, and the compliance substrate 40 are sequentially bonded to and integrated with the divided flow path forming substrate 10 to obtain an ink jet recording head.

【0083】ここで、流路形成基板10とノズルプレー
ト20との接合方法について詳細に説明する。
Here, a method of joining the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 will be described in detail.

【0084】まず、図4(a)に示すように、流路形成
基板10の圧力発生室12の開口する面を上にして、圧
力発生室12内に充填剤111を充填する。なお、充填
剤111の形状は、例えば、チップ状、粒状等特に限定
されない。本実施形態では、ノズルプレート20にガラ
ス基板を用い、後の工程で流路形成基板10とノズルプ
レート20とを陽極接合により接合するため、充填剤1
11として、粒状で融点が660℃のアルミニウムを用
いた。
First, as shown in FIG. 4A, the pressure generating chamber 12 is filled with a filler 111 with the opening of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10 facing upward. Note that the shape of the filler 111 is not particularly limited, for example, a chip shape, a granular shape, and the like. In this embodiment, a glass substrate is used for the nozzle plate 20, and the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined by anodic joining in a later step.
As 11, granular aluminum having a melting point of 660 ° C. was used.

【0085】なお、ノズルプレート20に、例えば、不
錆鋼又はステンレス鋼(SUS)等を用いた場合には、
後の工程で、接着剤、例えば、エポキシ系、アクリル
系、ウレタン系及びシリコン系等の熱硬化型接着剤を使
用して接合することができる。この熱硬化型接着剤によ
る接合では、接着剤の耐久温度が略200℃と低温なた
め、充填剤としては、融点が耐久温度(略200℃)よ
りも低い熱可塑性樹脂、例えば、塩化ビニル樹脂、オレ
フィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリ
アミド樹脂(ナイロン)、フッ素樹脂、ポリスチレン、
メタクリル樹脂及びポリカーボネート等を用いるのが好
ましい。
In the case where non-rusting steel or stainless steel (SUS) is used for the nozzle plate 20, for example,
In a later step, bonding can be performed using an adhesive, for example, a thermosetting adhesive such as an epoxy-based, acrylic-based, urethane-based, or silicon-based adhesive. In the joining with this thermosetting adhesive, the durable temperature of the adhesive is as low as about 200 ° C., and therefore, as a filler, a thermoplastic resin having a melting point lower than the durable temperature (about 200 ° C.), for example, a vinyl chloride resin , Olefin resin (polyethylene, polypropylene), polyamide resin (nylon), fluororesin, polystyrene,
It is preferable to use methacrylic resin, polycarbonate and the like.

【0086】勿論、ノズルプレート20にガラス基板又
はシリコン単結晶基板を用いた場合でも、充填剤に熱可
塑性樹脂を用いて両者を熱硬化型接着剤により接合する
ことができる。
Of course, even when a glass substrate or a silicon single crystal substrate is used for the nozzle plate 20, both can be joined with a thermosetting adhesive using a thermoplastic resin as a filler.

【0087】次いで、図4(b)に示すように、圧力発
生室12内の充填剤111を加熱溶融して硬化すること
で圧力発生室12の弾性膜50側に充填層112を形成
する。
Next, as shown in FIG. 4B, the filler 111 in the pressure generating chamber 12 is heated and melted and hardened to form a filling layer 112 on the elastic film 50 side of the pressure generating chamber 12.

【0088】このように、圧力発生室12内に充填層1
12を設けることにより、隔壁11の剛性を高めること
ができる。なお、本実施形態では、充填剤111を加熱
溶融して硬化させることで充填層112を形成したが、
必ずしも充填剤を加熱溶融する必要はない。例えば、圧
力発生室12内に粒状の充填剤111を密に充填するこ
とでも隔壁11の変形を防止することができる。勿論、
充填剤111を充填する際に溶解せずに、除去する際の
み溶融するようにしてもよい。
As described above, the packed bed 1 is placed in the pressure generating chamber 12.
By providing 12, the rigidity of the partition 11 can be increased. In the present embodiment, the filling layer 112 is formed by melting and curing the filler 111 by heating.
It is not necessary to heat and melt the filler. For example, deformation of the partition 11 can be prevented by densely filling the pressure generating chamber 12 with the granular filler 111. Of course,
The filler 111 may be melted only when it is removed without dissolving it when filling it.

【0089】次いで、図4(c)に示すように、流路形
成基板10の圧力発生室12が開口した面にノズルプレ
ート20を接合する。本実施形態では、ノズルプレート
20にガラス又は単結晶シリコンを用いて、陽極接合に
より接合した。このとき、充填層112の材料として融
点が陽極接合の加熱温度(略450℃)以上の材料の充
填剤111、すなわち、融点が660℃のアルミニウム
を用いたため、充填層112が溶融することなく、隔壁
11の剛性を高めた状態でノズルプレート20を接合す
ることができる。このため、ノズルプレート20を流路
形成基板10に対して荷重をかけて接合しても、隔壁1
1の変形を防止して、圧力発生室12の形状を均一化す
ることができる。
Next, as shown in FIG. 4C, the nozzle plate 20 is joined to the surface of the flow path forming substrate 10 where the pressure generating chamber 12 is open. In the present embodiment, the nozzle plate 20 is bonded by anodic bonding using glass or single crystal silicon. At this time, since the filler 111 of a material having a melting point higher than the anodic bonding heating temperature (approximately 450 ° C.), that is, aluminum having a melting point of 660 ° C. is used as the material of the filling layer 112, the filling layer 112 is not melted. The nozzle plate 20 can be joined with the rigidity of the partition 11 increased. Therefore, even if the nozzle plate 20 is bonded to the flow path forming substrate 10 by applying a load, the partition wall 1
1 can be prevented and the shape of the pressure generating chamber 12 can be made uniform.

【0090】次いで、図4(d)に示すように、圧力発
生室12内の充填層112を除去する。本実施形態で
は、充填層112を加熱溶融することで充填層112を
ノズル開口21から排出して除去するようにした。
Next, as shown in FIG. 4D, the filling layer 112 in the pressure generating chamber 12 is removed. In the present embodiment, the filling layer 112 is discharged from the nozzle opening 21 and removed by heating and melting the filling layer 112.

【0091】なお、この際、例えば、ノズル開口21か
ら圧力発生室12内を吸引する、又はインク供給路14
側から空気を送り込む等によって圧力発生室12内を加
圧することにより、充填層112を確実且つ短時間で除
去することができる。
At this time, for example, the inside of the pressure generating chamber 12 is sucked from the nozzle opening 21 or the ink supply path 14 is sucked.
By pressurizing the inside of the pressure generating chamber 12 by sending air from the side or the like, the filling layer 112 can be removed reliably and in a short time.

【0092】また、充填剤111を除去する際に、充填
剤111にノズル開口21よりも小径の粒状の部材を用
いた場合には、ノズル開口21から溶融することなく重
力により除去してもよいし、ノズル開口21から圧力発
生室12内を吸引して充填剤を除去するようにしてもよ
い。これにより、充填剤を溶融する手間を省くことがで
き、製造工程を簡略化することができる。
When the filler 111 is removed by using a granular member having a smaller diameter than the nozzle opening 21, the filler 111 may be removed by gravity without melting from the nozzle opening 21. Then, the inside of the pressure generating chamber 12 may be suctioned from the nozzle opening 21 to remove the filler. Thereby, the work of melting the filler can be omitted, and the manufacturing process can be simplified.

【0093】さらに、充填層112を溶融除去する際、
上述したように、圧力発生室12の内面の少なくとも角
部には、充填層112が残留し、この残留した充填層1
12が保護層110となる。
Further, when melting and removing the filling layer 112,
As described above, the filling layer 112 remains at least at the corners of the inner surface of the pressure generating chamber 12, and the remaining filling layer 1
12 becomes the protective layer 110.

【0094】このように本実施形態では、圧力発生室1
2内に充填層112を設け、ノズルプレート20と流路
形成基板10とを接合するようにしたので、隔壁11の
剛性を高めた状態で両者を確実に接合することができ
る。このため、隔壁11の変形を防止して、圧力発生室
12を均一な形状で画成することができ、インク吐出特
性を向上することができる。
As described above, in the present embodiment, the pressure generating chamber 1
Since the filling layer 112 is provided in the inside 2 and the nozzle plate 20 and the flow path forming substrate 10 are joined, both can be surely joined with the rigidity of the partition wall 11 increased. For this reason, the deformation of the partition 11 can be prevented, the pressure generating chamber 12 can be defined in a uniform shape, and the ink ejection characteristics can be improved.

【0095】(実施形態2)図5は、実施形態2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。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of an ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0096】本実施形態は、製造方法の他の例であり、
具体的には、流路形成基板10とノズルプレート20と
を接合した後に充填剤を溶剤により溶融除去するように
した例である。なお、ノズルプレート20の接合前まで
の製造工程は、上述した実施形態1と同様の工程なの
で、重複する説明は省略する。
This embodiment is another example of the manufacturing method.
Specifically, in this example, the filler is melted and removed with a solvent after the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined. Note that the manufacturing steps before the joining of the nozzle plate 20 are the same as those in the above-described first embodiment, and thus redundant description will be omitted.

【0097】まず、図5(a)に示すように、流路形成
基板10の圧力発生室12に充填剤111Aを充填す
る。この充填剤111Aは、溶剤で溶融可能な部材であ
れば、特に限定されず、本実施形態では、粒状のガラス
を用いた。
First, as shown in FIG. 5A, the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10 is filled with a filler 111A. The filler 111A is not particularly limited as long as it is a member that can be melted with a solvent. In the present embodiment, granular glass is used.

【0098】次いで、図5(b)に示すように、流路形
成基板10の圧力発生室12が開口する面にノズルプレ
ート20を接合する。本実施形態では、熱硬化型接着剤
25を介して両者を接着するようにした。
Next, as shown in FIG. 5B, the nozzle plate 20 is joined to the surface of the flow path forming substrate 10 where the pressure generating chambers 12 open. In the present embodiment, the two are bonded via the thermosetting adhesive 25.

【0099】このとき、ノズルプレート20に流路形成
基板10に対して荷重をかけて密着させなくてはならな
いが、充填剤111Aを圧力発生室12内に密に充填す
ることにより隔壁11の剛性が高められているため、ノ
ズルプレート20の荷重をかけることによる隔壁11の
変形を防止することができる。このため、圧力発生室1
2の形状を均一化してインク吐出特性を向上することが
できる。
At this time, the nozzle plate 20 must be brought into close contact with the flow path forming substrate 10 by applying a load. However, the rigidity of the partition wall 11 can be improved by densely filling the pressure generating chamber 12 with the filler 111A. Is increased, it is possible to prevent the partition 11 from being deformed by applying a load to the nozzle plate 20. Therefore, the pressure generating chamber 1
2 can be made uniform to improve the ink ejection characteristics.

【0100】次いで、図5(c)に示すように、圧力発
生室12内の充填剤111Aを溶剤120により溶融す
る。本実施形態では、充填剤111Aに粒状のガラスを
用いたため、フッ酸等の溶剤120に浸漬することによ
り充填剤111Aを溶融した。
Next, as shown in FIG. 5C, the filler 111A in the pressure generating chamber 12 is melted by the solvent 120. In the present embodiment, since granular glass is used for the filler 111A, the filler 111A is melted by immersion in a solvent 120 such as hydrofluoric acid.

【0101】次いで、図5(d)に示すように、ノズル
プレート20の接合された流路形成基板10を溶剤12
0から引き上げ、充填剤111Aの溶融した溶剤120
をノズル開口21を介して圧力発生室12から除去す
る。
Next, as shown in FIG. 5D, the flow path forming substrate 10 to which the nozzle plate 20 is bonded is
0, and the molten solvent 120 of the filler 111A
Is removed from the pressure generating chamber 12 through the nozzle opening 21.

【0102】このような方法によっても、充填剤111
Aで隔壁11の剛性を高めた状態で、流路形成基板10
とノズルプレート20とを接合し、溶剤120により充
填剤111Aを除去することができる。したがって、隔
壁11の変形を防止して圧力発生室12を均一に画成す
ることができ、インク吐出特性を向上することができ
る。
[0102] The filler 111
A, the flow path forming substrate 10
And the nozzle plate 20, and the filler 111 A can be removed by the solvent 120. Therefore, the pressure generating chamber 12 can be defined uniformly by preventing the deformation of the partition wall 11, and the ink discharge characteristics can be improved.

【0103】なお、このような本実施形態の製造方法で
流路形成基板10とノズルプレート20とを接合した場
合、圧力発生室12内の充填剤111Aは完全に除去さ
れるため、圧力発生室12内に保護層が形成されない。
When the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined by the manufacturing method of the present embodiment, the filler 111A in the pressure generating chamber 12 is completely removed. No protective layer is formed in 12.

【0104】(実施形態3)図6は、実施形態3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。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of an ink jet recording head according to Embodiment 3.

【0105】本実施形態は、製造方法の他の例であり、
具体的には、流路形成基板10とノズルプレート20と
を接合した後に充填剤を溶融せずに除去するようにした
例である。なお、ノズルプレートの接合前までの製造工
程は、上述した実施形態1と同様の工程なので、重複す
る説明は省略する。
The present embodiment is another example of the manufacturing method.
Specifically, in this example, the filler is removed without melting after the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined. Note that the manufacturing process up to before the joining of the nozzle plate is the same as that of the first embodiment described above, and a duplicate description will be omitted.

【0106】まず、図6(a)に示すように、流路形成
基板10の圧力発生室12内に充填剤111Bを充填す
る。充填剤111Bは、圧力発生室12内にできるだけ
密に充填するのが好ましく、これにより隔壁11の剛性
を高めている。この充填剤111Bとしては、本実施形
態では、ノズル開口21の開口径よりも小径の粒状の材
料、例えば、粒状のガラスを用いている。
First, as shown in FIG. 6A, the filler 111B is filled in the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10. It is preferable that the filler 111B be filled into the pressure generating chamber 12 as densely as possible, thereby increasing the rigidity of the partition wall 11. In the present embodiment, as the filler 111B, a granular material having a smaller diameter than the opening diameter of the nozzle opening 21, for example, granular glass is used.

【0107】次いで、図6(b)に示すように、流路形
成基板10の圧力発生室12が開口する面にノズルプレ
ート20を接合する。本実施形態では、上述した実施形
態2と同様に、熱硬化型接着剤25により両者を接着し
た。
Next, as shown in FIG. 6B, the nozzle plate 20 is bonded to the surface of the flow path forming substrate 10 where the pressure generating chambers 12 open. In the present embodiment, both are adhered with the thermosetting adhesive 25 as in the second embodiment.

【0108】このとき、上述した実施形態2と同様に、
ノズルプレート20に流路形成基板10に対して荷重を
かけて密着させなくてはならないが、充填剤111Bを
密に充填することにより隔壁11の剛性が高められてい
るため、ノズルプレート20の荷重により隔壁11の変
形を防止することができる。このため、圧力発生室12
の形状を均一化してインク吐出特性を向上することがで
きる。
At this time, similar to the second embodiment,
The nozzle plate 20 must be brought into close contact with the flow path forming substrate 10 by applying a load. However, since the rigidity of the partition walls 11 is increased by densely filling the filler 111B, the load of the nozzle plate 20 is increased. Thereby, deformation of the partition 11 can be prevented. Therefore, the pressure generating chamber 12
Can be made uniform to improve the ink ejection characteristics.

【0109】次いで、図6(c)に示すように、充填剤
111Bをノズル開口21から除去する。本実施形態で
は、充填剤111Bの径がノズル開口21の開口径より
も小さいため、ノズル開口21を介して除去することが
できる。なお、充填剤111Bの除去では、流路形成基
板10に振動を与えたり、ノズル開口21から圧力発生
室12内を吸引することにより充填剤111を容易に除
去することができる。
Next, as shown in FIG. 6C, the filler 111B is removed from the nozzle opening 21. In the present embodiment, since the diameter of the filler 111B is smaller than the diameter of the nozzle opening 21, the filler 111B can be removed through the nozzle opening 21. In the removal of the filler 111B, the filler 111 can be easily removed by applying vibration to the flow path forming substrate 10 or sucking the inside of the pressure generating chamber 12 from the nozzle opening 21.

【0110】このように、充填剤111Bにノズル開口
21の開口径よりも小さい径の粒状の部材を用いること
により、充填剤111Bをノズル開口21からより容易
に除去することができる。
As described above, by using a granular member having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening 21 as the filler 111B, the filler 111B can be more easily removed from the nozzle opening 21.

【0111】なお、このような本実施形態の製造方法
で、流路形成基板10とノズルプレート20とを接合し
た場合、圧力発生室12内の充填剤111Bは完全に除
去されるため、圧力発生室12内に保護層が形成されな
い。
When the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined by the manufacturing method of the present embodiment, the filler 111B in the pressure generating chamber 12 is completely removed. No protective layer is formed in the chamber 12.

【0112】(他の実施形態)以上、本発明の一実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッド及びその
製造方法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) One embodiment of the present invention has been described above. However, the basic structure of the ink jet recording head and the method of manufacturing the same are not limited to those described above.

【0113】例えば、上述した実施形態1では、充填剤
111を溶融充填して充填層112を形成後、ノズルプ
レート20を接合して充填層112を溶融除去するよう
にしたが、これに限定されず、例えば、充填剤111を
溶融せずに充填して、ノズルプレート20を接合後、充
填剤111を溶融除去するようにしてもよい。
For example, in the first embodiment, the filling layer 112 is formed by melting and filling the filler 111, and then the nozzle plate 20 is joined to melt and remove the filling layer 112. However, the present invention is not limited to this. Instead, for example, the filler 111 may be filled without melting, and after the nozzle plate 20 is joined, the filler 111 may be melted and removed.

【0114】また、例えば、上述した実施形態1〜3で
は、接合基板としてノズル開口21の穿設されたノズル
プレート20としたが、これに限定されず、例えば、ノ
ズル開口を流路形成基板の圧力発生室の長手方向端部に
設けるようにしてもよい。このような例を図7に示す。
なお、図7は、インクジェット式記録ヘッドの平面図及
びそのB−B′断面図である。
Further, for example, in the above-described first to third embodiments, the nozzle plate 20 in which the nozzle openings 21 are formed is used as the bonding substrate. However, the present invention is not limited to this. The pressure generating chamber may be provided at the longitudinal end. FIG. 7 shows such an example.
FIG. 7 is a plan view of the ink jet recording head and a sectional view taken along line BB 'of FIG.

【0115】図7に示すように、流路形成基板10Aに
は、圧力発生室12の一端に連通して圧力発生室12よ
り幅狭で且つ浅く形成されたノズル開口21Aを有す
る。また、流路形成基板10Aの圧力発生室12の開口
する面には、接合基板20Aが接合されている。
As shown in FIG. 7, the flow path forming substrate 10A has a nozzle opening 21A which communicates with one end of the pressure generating chamber 12 and is formed narrower and shallower than the pressure generating chamber 12. Further, a joining substrate 20A is joined to a surface of the flow path forming substrate 10A where the pressure generating chamber 12 opens.

【0116】この接合基板20Aには、リザーバ100
Aを画成するリザーバ形成基板30A及びコンプライア
ンス基板40Aが順次接合されており、圧力発生室12
とリザーバ100Aとは接合基板20Aに設けられたイ
ンク供給路14Aを介して接合されている。なお、コン
プライアンス基板40Aには、インク導入路44A、可
撓部45Aが形成されている。
The joining substrate 20A has a reservoir 100
A, the reservoir forming substrate 30A and the compliance substrate 40A that define
And the reservoir 100A are joined via an ink supply path 14A provided in the joining substrate 20A. Note that an ink introduction path 44A and a flexible portion 45A are formed in the compliance substrate 40A.

【0117】このような構成のインクジェット式記録ヘ
ッドとしても、接合基板20Aを接合する際に、圧力発
生室12内に充填剤を設けることにより隔壁11の剛性
を高めて隔壁11の変形を防止することができ、インク
吐出特性を向上することができる。なお、充填剤を除去
する際は、ノズル開口21A又はインク供給路14Aか
ら除去することができる。
Also in the ink jet type recording head having such a configuration, when the bonding substrate 20A is bonded, a filler is provided in the pressure generating chamber 12 to increase the rigidity of the partition 11 and prevent the deformation of the partition 11. As a result, the ink ejection characteristics can be improved. When the filler is removed, the filler can be removed from the nozzle opening 21A or the ink supply path 14A.

【0118】また、上述した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8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 according to the above-described embodiment 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.

【0119】図8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. 8, the recording head units 1A and 1B having 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.

【0120】そして、駆動モータ6の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリ
ッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及
び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿っ
て移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ3に沿
ってプラテン8が設けられている。このプラテン8は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記
録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられ
て搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and a timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted moves along the carriage shaft 5. Moved. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage 3. The platen 8 can be rotated by a driving force of a paper feed motor (not shown), and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller, is wound around the platen 8 and conveyed. It has become so.

【0121】[0121]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
圧力発生室の内面の少なくとも角部に保護層を設けるこ
とにより、圧力発生室の内面の親水性を向上してインク
吐出特性を向上することができる。また、本発明の製造
方法によれば、隔壁の剛性を高めて接合基板と流路形成
基板とを接合することにより圧力発生室の形状を均一化
してインク吐出特性を向上することができる。
As described above, according to the present invention,
By providing the protective layer at least at the corners of the inner surface of the pressure generating chamber, the hydrophilicity of the inner surface of the pressure generating chamber can be improved, and the ink ejection characteristics can be improved. Further, according to the manufacturing method of the present invention, by increasing the rigidity of the partition wall and joining the joining substrate and the flow path forming substrate, the shape of the pressure generating chamber can be made uniform and the ink ejection characteristics can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの断面図であり、(a)は圧力発生室の長手方
向の断面図、(b)は(a)のA−A′断面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 2A is a cross-sectional view of a pressure generating chamber in a longitudinal direction, and FIG. It is.

【図3】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction in which pressure generating chambers are arranged, showing a method for manufacturing the ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view in a direction in which the pressure generating chambers are arranged, illustrating the method for manufacturing the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view in a direction in which pressure generating chambers are arranged, showing a method for manufacturing an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施形態3に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view in a direction in which pressure generating chambers are arranged, showing a method for manufacturing an ink jet recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す平面図及びそのB−B′断面
図である。
FIG. 7 is a plan view showing a modified example of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention, and a sectional view taken along line BB 'of FIG.

【図8】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. 8 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、10A 流路形成基板 11 隔壁 12、12A 圧力発生室 13 連通部 14、14A インク供給路 20 ノズルプレート 20A 接合基板 21、21A ノズル開口 30、30A リザーバ形成基板 40、40A 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 90 リード電極 100、100A リザーバ 110 保護層 111、111A、111B 充填剤 112 充填層 10, 10A flow path forming substrate 11 partition wall 12, 12A pressure generating chamber 13 communication part 14, 14A ink supply path 20 nozzle plate 20A bonding substrate 21, 21A nozzle opening 30, 30A reservoir forming substrate 40, 40A compliance substrate 50 elastic film 60 Lower electrode film 70 Piezoelectric layer 80 Upper electrode film 90 Lead electrode 100, 100A reservoir 110 Protective layer 111, 111A, 111B Filler 112 Filler layer

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基板と、該
流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、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、 前記圧力発生室の内面の少なくとも角部に保護層を有す
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A flow path forming substrate formed of a silicon single crystal substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and a lower electrode and a piezoelectric body are provided on one side of the flow path forming substrate via a diaphragm. An ink jet recording head comprising a layer and a piezoelectric element comprising an upper electrode, wherein a protective layer is provided on at least a corner of the inner surface of the pressure generating chamber.
【請求項2】 請求項1において、前記保護層が前記圧
力発生室の内面の全面に亘って設けられていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the protective layer is provided over the entire inner surface of the pressure generating chamber.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記保護層が
融点600〜700℃の金属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。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the protective layer is formed of a metal having a melting point of 600 to 700 ° C.
【請求項4】 請求項3において、前記金属が、アルミ
ニウム、アンチモン及びマグネシウムからなる群から選
択され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 3, wherein said metal is selected from the group consisting of aluminum, antimony and magnesium.
【請求項5】 請求項1又は2において、前記保護層が
熱可塑性樹脂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。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the protective layer is formed of a thermoplastic resin.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記保
護層が親水性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。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the protective layer has hydrophilicity.
【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.
【請求項8】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振
動板を介して成膜及びリソグラフィ法により形成された
薄膜からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電
素子とを有すると共に、前記流路形成基板の他方面に前
記圧力発生室の一部を画成する接合基板を有するインク
ジェット式記録ヘッドの製造方法において、 前記圧力発生室に充填剤を充填する工程と、前記流路形
成基板の他方面に前記接合基板を接合する工程と、前記
充填剤を除去する工程とを有することを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法。
8. A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and a thin film formed by film formation and lithography on one surface side of the flow path forming substrate via a diaphragm. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a lower electrode, a piezoelectric layer, and a piezoelectric element comprising an upper electrode, and a joining substrate defining a part of the pressure generating chamber on the other surface of the flow path forming substrate. In the ink-jet type, comprising a step of filling the pressure generating chamber with a filler, a step of bonding the bonding substrate to the other surface of the flow path forming substrate, and a step of removing the filler. Manufacturing method of recording head.
【請求項9】 請求項8において、前記充填剤を除去す
る工程では、前記ノズル開口、又は前記圧力発生室にイ
ンクを供給するインク供給路から前記充填剤を除去する
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方
法。
9. The ink-jet method according to claim 8, wherein in the step of removing the filler, the filler is removed from the nozzle opening or an ink supply path for supplying ink to the pressure generating chamber. Manufacturing method of recording head.
【請求項10】 請求項8又は9において、前記充填剤
を充填する工程では、前記充填剤を溶融して充填し、硬
化させることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の製造方法。
10. The method according to claim 8, wherein in the step of filling the filler, the filler is melted, filled, and cured.
【請求項11】 請求項8〜10の何れかにおいて、前
記充填剤を除去する工程では、前記充填剤を溶融して除
去することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの
製造方法。
11. The method according to claim 8, wherein in the step of removing the filler, the filler is melted and removed.
【請求項12】 請求項8〜11の何れかにおいて、前
記充填剤が融点600〜700℃の金属であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
12. The method according to claim 8, wherein the filler is a metal having a melting point of 600 to 700 ° C.
【請求項13】 請求項12において、前記金属が、ア
ルミニウム、アンチモン及びマグネシウムからなる群か
ら選択されることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the metal is selected from the group consisting of aluminum, antimony, and magnesium.
【請求項14】 請求項8〜13の何れかにおいて、前
記接合基板がシリコン単結晶基板又はガラス基板からな
り、前記流路形成基板に前記接合基板を接合する工程で
は、両者を陽極接合により接合することを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法。
14. The bonding substrate according to claim 8, wherein the bonding substrate is made of a silicon single crystal substrate or a glass substrate, and in the step of bonding the bonding substrate to the flow path forming substrate, both are bonded by anodic bonding. A method of manufacturing an ink jet recording head.
【請求項15】 請求項8〜11の何れかにおいて、前
記充填剤が、熱可塑性樹脂であることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法。
15. The method according to claim 8, wherein the filler is a thermoplastic resin.
【請求項16】 請求項15において、前記流路形成基
板に前記接合基板を接合する工程では、両者を熱硬化型
接着剤を介して接合することを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドの製造方法。
16. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 15, wherein in the step of bonding the bonding substrate to the flow path forming substrate, the two are bonded via a thermosetting adhesive.
【請求項17】 請求項8又は9において、前記充填剤
が前記ノズル開口よりも小径の粒状であることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
17. The method according to claim 8, wherein the filler has a smaller particle size than the nozzle opening.
【請求項18】 請求項8又は9において、前記充填剤
を除去する工程では、前記充填剤を溶剤により溶解して
除去することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の製造方法。
18. The method according to claim 8, wherein in the step of removing the filler, the filler is dissolved and removed with a solvent.
【請求項19】 請求項8〜18の何れかにおいて、前
記充填剤を除去する工程では、前記圧力発生室内を加圧
又は吸引することにより行うことを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法。
19. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 8, wherein the step of removing the filler is performed by pressurizing or suctioning the pressure generating chamber.
JP2001028859A 2001-02-05 2001-02-05 Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder Pending JP2002225268A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001028859A JP2002225268A (en) 2001-02-05 2001-02-05 Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001028859A JP2002225268A (en) 2001-02-05 2001-02-05 Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002225268A true JP2002225268A (en) 2002-08-14

Family

ID=18893281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001028859A Pending JP2002225268A (en) 2001-02-05 2001-02-05 Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002225268A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004043617A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-27 Seiko Epson Corporation Piezoelectric vibrator, production method therefor, and equipment provided with this piezoelectric vibrator
JP2008036890A (en) * 2006-08-02 2008-02-21 Seiko Epson Corp Liquid jetting head, and liquid jetting apparatus
JP2011056937A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Ink-jet head and manufacturing method thereof
GB2510688A (en) * 2012-12-13 2014-08-13 Sii Printek Inc Liquid jet head having grooves with inclined end surfaces

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004043617A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-27 Seiko Epson Corporation Piezoelectric vibrator, production method therefor, and equipment provided with this piezoelectric vibrator
CN100417458C (en) * 2002-11-12 2008-09-10 精工爱普生株式会社 Piezoelectric vibrator, production method therefor, and equipment provided with this piezoelectric vibrator
JP2008036890A (en) * 2006-08-02 2008-02-21 Seiko Epson Corp Liquid jetting head, and liquid jetting apparatus
JP2011056937A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Ink-jet head and manufacturing method thereof
GB2510688A (en) * 2012-12-13 2014-08-13 Sii Printek Inc Liquid jet head having grooves with inclined end surfaces
US9010908B2 (en) 2012-12-13 2015-04-21 Sii Printek Inc. Liquid jet head, liquid jet apparatus, and method of manufacturing liquid jet head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3491688B2 (en) Ink jet recording head
JP2002160366A (en) Ink jet recording head and its manufacturing method, and ink jet recorder
JP2003159801A (en) Liquid jet head, method of manufacturing the same and liquid jet apparatus
JP2002210965A (en) Nozzle plate, ink jet recording head and ink jet recorder
JP4340048B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP3555653B2 (en) Ink jet recording head and method of manufacturing the same
JP4553129B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2003291343A (en) Liquid ejection head, its manufacturing method and liquid ejector
JP2002046281A (en) Ink jet recording head and its manufacturing method and ink jet recorder
JP2002036547A (en) Ink jet recording head, and its manufacturing method, and ink jet recorder
JP3988042B2 (en) Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus
JP2001287363A (en) Ink jet recording head and ink jet recorder
JP2002225268A (en) Ink-jet recording head, its manufacturing method, and ink-jet recorder
JP3800317B2 (en) Inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP4120761B2 (en) Inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP3786178B2 (en) Inkjet recording head, method for manufacturing the same, and inkjet recording apparatus
JP2002178514A (en) Ink-jet recording head and ink-jet recorder
JP2003118110A (en) Ink-jet recording head and ink-jet recorder
JP3832586B2 (en) Method for manufacturing liquid jet head
JP2004224035A (en) Liquid ejecting head, method of producing the same, and liquid ejecting device
JP2001270114A (en) Ink-jet recording head, manufacturing method therefor and ink-jet recorder
JP2002059544A (en) Ink-jet recording head, production method therefor and ink-jet recording device
JP2002187271A (en) Ink jet recording head and ink jet recording device
JP2002225290A (en) Ink jet type recording head, manufacturing method therefor, and ink jet type recording device
JP3882898B2 (en) Method for manufacturing ink jet recording head