JP2003080706A - Ink jet recording head and ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recorder

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JP2003080706A
JP2003080706A JP2001278116A JP2001278116A JP2003080706A JP 2003080706 A JP2003080706 A JP 2003080706A JP 2001278116 A JP2001278116 A JP 2001278116A JP 2001278116 A JP2001278116 A JP 2001278116A JP 2003080706 A JP2003080706 A JP 2003080706A
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pressure generating
generating chamber
forming substrate
ink jet
recording head
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head and an ink jet recorder in which a channel forming substrate is prevented from being broken. SOLUTION: The ink jet recording head comprises a channel forming substrate 10 in which pressure generating chambers 12 communicating with nozzle openings are defined, and piezoelectric elements 300 provided in regions facing the pressure generating chambers 12 through a diaphragm constituting a part thereof and generating a pressure variation in the pressure generating chambers 12. At the opposite end parts of the channel forming substrate 10 in the array direction of the pressure generating chambers 12, stress relaxing parts 16 are provided to lower the rigidity by forming a plurality of recesses 15 and the channel forming substrate 10 is prevented from cracking by varying the width of the plurality of recesses 15 stepwise thereby varying the rigidity.

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 comprises a vibrating plate which constitutes a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting ink droplets, and a piezoelectric element is provided through the vibrating plate to displace the piezoelectric element. The present invention relates to an ink jet type recording head and an ink jet type recording apparatus for ejecting ink droplets.

【0002】[0002]

【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
2種類が実用化されている。
2. Description of the Related Art A part of a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening for ejecting ink droplets is composed of a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize ink in the pressure generating chamber to eject it from the nozzle opening. Two types of inkjet recording heads that eject ink droplets have been put into practical use: one that uses a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of a piezoelectric element, and one that uses a flexural vibration mode piezoelectric actuator. ing.

【0003】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
The former allows the volume of the pressure generating chamber to be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibrating plate, and a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that the manufacturing process is complicated because a difficult process of matching the array pitch of the openings and cutting into comb teeth or a work of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required.

【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, the piezoelectric element can be formed on the vibration plate by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material in conformity with the shape of the pressure generating chamber and firing it. However, due to the use of flexural vibration, a certain area is required, and there is a problem 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 eliminate the disadvantage of the latter recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-286131. It has been proposed that the piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chamber by a lithographic method and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.

【0006】[0006]

【発明を解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット式記録ヘッドでは、圧力発生室が形成された流路形
成基板には、複数のノズル開口を有するノズルプレート
等が接合されている。このノズルプレートは、一般的
に、流路形成基板と異なる材料からなるため、流路形成
基板とノズルプレートとを熱硬化性の接着剤で接合する
際、あるいは圧電素子にワイヤボンディング等で配線を
接続する際などに、流路形成基板とノズルプレートとの
熱膨張率の違いによって変形し、流路形成基板に割れ等
の破壊が発生するという問題がある。
In such an ink jet recording head, a nozzle plate having a plurality of nozzle openings and the like are joined to the flow path forming substrate in which the pressure generating chamber is formed. Since this nozzle plate is generally made of a material different from that of the flow path forming substrate, wiring is performed by bonding the flow path forming substrate and the nozzle plate with a thermosetting adhesive or by wire bonding to the piezoelectric element. At the time of connection, there is a problem in that the flow path forming substrate and the nozzle plate are deformed due to the difference in thermal expansion coefficient, and breakage such as cracking occurs in the flow path forming substrate.

【0007】特に、流路形成基板の周縁部近傍は、圧力
発生室が設けられた中央部に比べて剛性が高いため、こ
の剛性が高い領域と剛性が低い領域との境界近傍に応力
が集中して割れが発生しやすいという問題がある。
In particular, since the rigidity in the vicinity of the peripheral portion of the flow path forming substrate is higher than that in the central portion where the pressure generating chamber is provided, stress concentrates near the boundary between the high rigidity region and the low rigidity region. Then, there is a problem that cracks are likely to occur.

【0008】本発明はこのような事情に鑑み、流路形成
基板の破壊を防止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 type recording head and an ink jet type recording apparatus in which destruction of the flow path forming substrate is prevented.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
画成される流路形成基板と、前記圧力発生室の一部を構
成する振動板を介して前記圧力発生室に対向する領域に
設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧
電素子とを具備するインクジェット式記録ヘッドにおい
て、前記流路形成基板の前記圧力発生室の列方向両端部
には、複数の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、且つ前記凹部の幅を段階的に
変化させることによって前記流路形成基板の剛性を変化
させ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 for solving the above problems, a flow path forming substrate defining a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening and a part of the pressure generating chamber are provided. In an ink jet recording head, which comprises a piezoelectric element that is provided in a region facing the pressure generating chamber through a vibrating plate that constitutes the pressure generating chamber and causes a pressure change in the pressure generating chamber, the pressure generation of the flow path forming substrate At both ends in the row direction of the chamber, stress relaxation portions whose rigidity is reduced by forming a plurality of recesses are provided, and the rigidity of the flow path forming substrate is increased by changing the width of the recesses stepwise. The inkjet recording head is characterized by being changed.

【0010】かかる第1の態様では、流路形成基板の剛
性を段階的に低下させることにより、流路形成基板の変
形による応力集中を防止して割れの発生を防止すること
ができる。
In the first aspect, the rigidity of the flow path forming substrate is gradually reduced, whereby stress concentration due to deformation of the flow path forming substrate can be prevented and cracking can be prevented.

【0011】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記流路形成基板の端部側ほど前記凹部の幅が狭く
なっ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, characterized in that the width of the recess is narrowed toward the end of the flow path forming substrate.

【0012】かかる第2の態様では、流路形成基板の端
部に向かって徐々に剛性が高くなり、流路形成基板の変
形による応力集中が効果的に防止される。
In the second aspect, the rigidity gradually increases toward the end of the flow path forming substrate, and stress concentration due to the deformation of the flow path forming substrate is effectively prevented.

【0013】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記流路形成基板には、各圧力発生室が連通
し、前記圧力発生室の共通のインク室となるリザーバの
少なくとも一部を構成する連通部が形成され、且つ前記
応力緩和部が、前記圧力発生室の列方向の前記連通部の
端部に対応する領域よりも内側又は外側に形成されてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, each pressure generating chamber communicates with the flow path forming substrate, and at least a reservoir serving as a common ink chamber for the pressure generating chambers. A communication part forming a part is formed, and the stress relaxation part is formed inside or outside a region corresponding to an end of the communication part in the row direction of the pressure generating chambers. Inkjet type recording head.

【0014】かかる第3の態様では、応力緩和部を構成
する凹部に沿って流路形成基板に割れが発生することな
く、流路形成基板の剛性を低下させることができる。
In the third aspect, the rigidity of the flow path forming substrate can be reduced without causing cracks in the flow path forming substrate along the concave portion forming the stress relaxation portion.

【0015】本発明の第4の態様は、ノズル開口に連通
する圧力発生室が画成される流路形成基板と、前記圧力
発生室の一部を構成する振動板を介して前記圧力発生室
に対向する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変
化を生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット式
記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記圧力発生
室の列方向両端部には、複数の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、且つ該応力
緩和部が、前記圧力発生室の列方向の前記連通部の端部
に沿った領域の内側又は外側の少なくとも何れか一方側
に形成されていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。
According to a fourth aspect of the present invention, the pressure generating chamber is formed via a flow path forming substrate defining a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening and a vibrating plate forming a part of the pressure generating chamber. In an ink jet recording head provided with a piezoelectric element that is provided in a region facing each other and that causes a pressure change in the pressure generation chamber, a plurality of pressure generating chambers of the flow path forming substrate are provided at both ends in the column direction. A stress relaxation portion whose rigidity is reduced by forming a recess is provided, and the stress relaxation portion is at least one of inside and outside of a region along the end of the communication portion in the column direction of the pressure generating chambers. The inkjet recording head is characterized in that it is formed on one side.

【0016】かかる第4の態様では、応力緩和部を構成
する凹部に沿って流路形成基板に割れが発生することな
く、流路形成基板の剛性を低下させることができる。
In the fourth aspect, the rigidity of the flow path forming substrate can be reduced without causing cracks in the flow path forming substrate along the concave portion forming the stress relaxation portion.

【0017】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記応力緩和部を構成する各凹部の幅
が、前記圧力発生室の幅よりも狭い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 fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth aspects, a width of each recess forming the stress relaxation portion is narrower than a width of the pressure generating chamber. It is in an inkjet recording head.

【0018】かかる第5の態様では、流路形成基板の剛
性を低下させ過ぎることなく、適度に剛性を低下させる
ことができる。
In the fifth aspect, the rigidity of the flow path forming substrate can be appropriately decreased without being excessively decreased.

【0019】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板
に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子の各
層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the pressure generating chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed and formed. The inkjet recording head is characterized by being formed by a lithography method.

【0020】かかる第6の態様では、高密度のノズル開
口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ比
較的容易に製造することができる。
In the sixth aspect, an ink jet recording head having high density nozzle openings can be manufactured in large quantities and relatively easily.

【0021】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。
A seventh aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to sixth aspects.

【0022】かかる第7の態様では、ヘッドのインク吐
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, it is possible to realize an ink jet recording apparatus with improved ink ejection characteristics of the head.

【0023】[0023]

【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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below based on embodiments.

【0024】(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の斜視図であり、
図2は、その上面図及び断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a top view and a sectional view thereof.

【0025】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
らなり、その一方面側には、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。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment, and one surface side thereof is made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation. Elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm
Are formed.

【0026】また、この流路形成基板10には、弾性膜
50とは反対側の面から異方性エッチングすることによ
り形成され、流路形成基板10を略貫通する複数の圧力
発生室12が幅方向に並設されている。また、圧力発生
室12の長手方向外側には、各圧力発生室12がインク
供給路13を介して連通する連通部14が形成されてい
る。この連通部14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
であるリザーバ100の一部を構成する。
In addition, a plurality of pressure generating chambers 12 are formed on the flow path forming substrate 10 by anisotropically etching from the surface opposite to the elastic film 50 and substantially penetrate the flow path forming substrate 10. They are arranged side by side in the width direction. Further, a communication portion 14 is formed outside the pressure generating chambers 12 in the longitudinal direction so that the pressure generating chambers 12 communicate with each other via the ink supply paths 13. The communicating portion 14 communicates with a reservoir portion of a reservoir forming substrate, which will be described later, and constitutes a part of the reservoir 100 that is a common ink chamber of each pressure generating chamber 12.

【0027】なお、本実施形態では、流路形成基板10
には、幅方向に並設された圧力発生室12の列が2列設
けられ、且つ各圧力発生室12は、その長手方向では直
線上に並ばないように、幅方向に若干ずらして設けられ
ている。
In this embodiment, the flow path forming substrate 10 is used.
Is provided with two rows of pressure generating chambers 12 arranged side by side in the width direction, and each pressure generating chamber 12 is provided with a slight offset in the width direction so as not to be aligned in a straight line in the longitudinal direction. ing.

【0028】また、流路形成基板10の圧力発生室12
の列の両外側には、圧力発生室12の幅方向に並設され
た複数の凹部15からなる応力緩和部16が設けられて
いる。
Further, the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10
On both outer sides of the row, a stress relaxation portion 16 including a plurality of recesses 15 arranged in parallel in the width direction of the pressure generating chamber 12 is provided.

【0029】この応力緩和部16を構成する各凹部15
は、圧力発生室12と同様に、流路形成基板10を略貫
通して設けられ、且つ圧力発生室12よりも狭い幅を有
する。また、本実施形態では、各凹部15は、流路形成
基板10の端部側ほどその幅が狭くなっている。すなわ
ち、応力緩和部16を構成する各凹部15の幅を段階的
に変化させることにより、流路形成基板の剛性をその端
部側に向かって徐々に大きくなるように変化させてい
る。
Recesses 15 constituting the stress relaxation section 16
Like the pressure generating chamber 12, is provided so as to substantially penetrate the flow path forming substrate 10 and has a width narrower than that of the pressure generating chamber 12. Further, in the present embodiment, the width of each recess 15 is narrower toward the end of the flow path forming substrate 10. That is, the rigidity of the flow path forming substrate is changed so as to gradually increase toward the end side by changing the width of each concave portion 15 forming the stress relaxation portion 16 stepwise.

【0030】このような応力緩和部16を設けることに
より、詳しくは後述するが、流路形成基板10に割れが
発生するのを防止することができる。
By providing the stress relieving portion 16 as described above, it is possible to prevent the flow path forming substrate 10 from cracking, which will be described in detail later.

【0031】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われ
る。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をK
OH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(11
0)面と約35度の角度をなす第2の(111)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1/180である
という性質を利用して行われる。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, the anisotropic etching is performed by utilizing the difference in etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, in this embodiment, the silicon single crystal substrate is set to K.
When it is dipped in an alkaline solution such as OH, it is gradually eroded and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane
Forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane of
A second (111) plane that makes an angle of about 35 degrees with the (0) plane appears, and the etching rate of the (111) plane is about 1/180 of the etching rate of the (110) plane. Is done using. By such anisotropic etching, it is possible to perform precision machining based on the depth machining of the parallelogram shape formed by the two first (111) planes and the two diagonal second (111) planes. The pressure generating chambers 12 can be arranged in high density.

【0032】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13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13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 in the flow path forming substrate 1
It is formed by etching through almost 0 to reach the elastic film 50. Here, the elastic film 50 is
The amount of the alkaline solution that etches the silicon single crystal substrate is extremely small. In addition, each ink supply path 13 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is
It is formed to be shallower and keeps the flow path resistance of the ink flowing into the pressure generating chamber 12 constant. That is, the ink supply path 13 is formed by etching the silicon single crystal substrate halfway in the thickness direction (half etching). The half etching is performed by adjusting the etching time.

【0033】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12とインク供給路13とは反対側の端部
近傍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、例えば、加熱硬化性の接着剤によって固着
されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例え
ば、0.1〜1mmの不錆鋼などからなる。また、ノズ
ルプレート20は、一方の面で流路形成基板10の一面
を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から
保護する補強板の役目も果たす。
On the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 that communicates with each other in the vicinity of the end on the opposite side of each pressure generating chamber 12 and the ink supply path 13 is fixed by, for example, a thermosetting adhesive. In addition, the nozzle plate 20 is made of, for example, non-rust steel having a thickness of 0.1 to 1 mm. Further, the nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 with one surface, and also serves as a reinforcing plate that protects the silicon single crystal substrate from impact and external force.

【0034】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 that applies the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 21 that ejects 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 drops per inch, it is necessary to accurately form the nozzle openings 21 with a diameter of several tens of μm.

【0035】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。
On the other hand, on the elastic film 50 provided on the flow path forming substrate 10, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm and a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm. When,
The upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm is laminated and formed in a process described later to form the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 includes the lower electrode film 60,
It refers to 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 used as the pressure generating chambers 1.
It is configured by patterning every two. Further, here, a portion which is composed of one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which 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 serves as 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 the convenience of the drive circuit and wiring. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. In addition, here, the piezoelectric element 300
And the diaphragm that is displaced by the driving of the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

【0036】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。
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.

【0037】また、流路形成基板10の圧電素子300
側には、リザーバ100の一部を構成するリザーバ部3
1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の列方向に
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14と連通されてリザーバ100を構成してい
る。
Further, the piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
On the side, a reservoir portion 3 forming a part of the reservoir 100
The reservoir forming substrate 30 having No. 1 is bonded. In this embodiment, the reservoir portion 31 penetrates the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction and is formed in the row direction of the pressure generating chambers 12, and as described above, the flow passage forming substrate 10 is formed.
The reservoir 100 is formed by being communicated with the communication portion 14 of FIG.

【0038】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 coefficient of thermal expansion as that of the passage forming substrate 10, such as glass or a ceramic material. In the present embodiment, the passage forming substrate is used. A silicon single crystal substrate of the same material as 10 was used. As a result, both can be reliably bonded by high-temperature bonding using a thermosetting adhesive, and the manufacturing process can be simplified.

【0039】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。
Further, the piezoelectric element 3 of the reservoir forming substrate 30
In a region facing 00, a piezoelectric element holding portion 32 that can seal the space is provided in a state where a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is secured, and the piezoelectric element 300 includes the piezoelectric element holding portion 32. It is sealed inside.

【0040】さらに、リザーバ形成基板30には、圧電
素子300の上電極膜80に接続されたリード電極90
の端部近傍に対向する領域に、厚さ方向に貫通する貫通
溝37が圧力発生室12の並設方向に亘って設けられて
いる。そして、図示しない駆動回路に接続される駆動配
線が、例えば、ワイヤボンディング等によってこの貫通
溝37内に延設され、各リード電極90と電気的に接続
されている。
Further, on the reservoir forming substrate 30, a lead electrode 90 connected to the upper electrode film 80 of the piezoelectric element 300.
A through groove 37 penetrating in the thickness direction is provided in a region facing the vicinity of the end of the pressure generating chamber 12 in the direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged in parallel. Then, a drive wiring connected to a drive circuit (not shown) is extended in the through groove 37 by, for example, wire bonding or the like, and is electrically connected to each lead electrode 90.

【0041】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 bonded 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 section 31 is sealed by the sealing film 41. The fixing plate 42 is made of a hard material such as 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, the one surface of the reservoir 100 is sealed by only the flexible sealing film 41, and is a flexible portion 45 that can be deformed by a change in internal pressure.

【0042】なお、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段か
らインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口2
1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1
2内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出
する。
The ink jet recording head of the present embodiment as described above takes in ink from an external ink supply means (not shown), and the nozzle opening 2 from the reservoir 100.
After filling the inside up to 1 with ink, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12 according to a recording signal from an external drive circuit (not shown). By deforming the elastic film 50, the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer 70 by bending, each pressure generating chamber 1
The pressure inside 2 rises and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

【0043】以下、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドの製造工程について、図3及び図4を参照して説明
する。なお、図3及び図4は、圧力発生室12の幅方向
の断面図である。
The manufacturing process of such an ink jet recording head will be described below with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the width direction.

【0044】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, about 110 wafers of a silicon single crystal substrate to be the flow path forming substrate 10 are prepared.
An elastic film 50 made of silicon dioxide is formed by thermal oxidation in a 0 ° C. diffusion furnace.

【0045】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 patterned into a predetermined shape. The material of the lower electrode film 60 is platinum,
Iridium and the like are preferable. This is because the piezoelectric layer 70 described later, which is formed by the sputtering method or the sol-gel method, is 600 to 1000 in the air atmosphere or the 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 a 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 diffusion of lead oxide is small, and for these reasons, platinum and iridium are preferable.

【0046】次に、図3(c)に示すように、圧電体層
70及び上電極膜80を順次積層形成すると共に、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, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are sequentially laminated, and only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are etched to form the piezoelectric element 300. Perform patterning.

【0047】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
ート法により成膜するようにしてもよい。
This piezoelectric layer 70 is, for example, in the present embodiment, a so-called sol in which a metal organic material is dissolved / dispersed in a catalyst is applied and dried to be gelled, and is further baked at a high temperature to form a piezoelectric body made of a metal oxide. The layer 70 was formed by using a so-called sol-gel method. As the material of the piezoelectric layer 70, a PZT-based material is suitable when it is used in an inkjet recording head. The method of forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited, and may be formed by, for example, a spin coating method such as a sputtering method or a MOD method (organic metal thermal coating decomposition method).

【0048】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。
Alternatively, a method of forming a lead zirconate titanate precursor film by a sol-gel method, a sputtering method, a MOD method or the like, and then crystallizing at a low temperature by a high pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used. Good.

【0049】また、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。
The upper electrode film 80 may be made of any material having high conductivity, and many metals such as aluminum, gold, nickel and platinum, and conductive oxides can be used. In this embodiment, platinum is deposited by sputtering.

【0050】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, the lead electrode 90 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10, and is patterned for each piezoelectric element 300.

【0051】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4(a)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からなる流
路形成基板10を異方性エッチングすることにより、圧
力発生室12等を形成する。また、本実施形態では、同
時に、流路形成基板10に応力緩和部16を構成する凹
部15を形成する。
The above is the film forming process. After the film formation is performed in this way, as shown in FIG. 4A, the pressure forming chamber 12 is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate 10 made of the silicon single crystal substrate by the above-mentioned alkaline solution. And so on. In addition, in the present embodiment, at the same time, the concave portion 15 that constitutes the stress relaxation portion 16 is formed in the flow path forming substrate 10.

【0052】次いで、図4(b)に示すように、流路形
成基板10の圧電素子300側にリザーバ形成基板30
を接合し、その後、図4(c)に示すように、流路形成
基板10の圧力発生室12が開口する面にノズルプレー
ト20を接着する。
Next, as shown in FIG. 4B, the reservoir forming substrate 30 is provided on the piezoelectric element 300 side of the flow passage forming substrate 10.
Then, as shown in FIG. 4C, the nozzle plate 20 is adhered to the surface of the flow path forming substrate 10 where the pressure generating chamber 12 is opened.

【0053】ここで、このノズルプレート20は、上述
したように、熱硬化性の接着剤によって流路形成基板1
0に接着している。このため、接着持の熱により流路形
成基板10、リザーバ形成基板30及びノズルプレート
20等の各基板が膨張し、各基板の熱膨張率の違いによ
って反りが発生し、この反りによって流路形成基板10
等に割れが発生する虞がある。
Here, as described above, the nozzle plate 20 is formed of the flow path forming substrate 1 by the thermosetting adhesive.
It adheres to 0. Therefore, each of the substrates such as the flow channel forming substrate 10, the reservoir forming substrate 30, the nozzle plate 20 and the like expands due to the heat of adhesion, and a warp occurs due to the difference in the thermal expansion coefficient of each substrate. Board 10
May crack.

【0054】すなわち、流路形成基板10は、圧力発生
室12が設けられた領域では剛性が比較的低く、その周
縁部は圧力発生室12が設けられた領域よりも剛性が高
い。したがって、圧力発生室12の列の両外側の領域
が、剛性が高い領域と低い領域との境界となり、この境
界部分に反りによる応力が集中することによって、流路
形成基板10には、圧力発生室12の側面に沿って割れ
等の破壊が発生する虞がある。
That is, the flow path forming substrate 10 has relatively low rigidity in the region where the pressure generating chamber 12 is provided, and its peripheral portion has higher rigidity than the region where the pressure generating chamber 12 is provided. Therefore, regions on both outer sides of the row of the pressure generating chambers 12 serve as boundaries between regions having high rigidity and regions having low rigidity, and stress due to warpage concentrates on the boundary portions, so that pressure generation occurs on the flow path forming substrate 10. Breakage such as cracking may occur along the side surface of the chamber 12.

【0055】しかしながら、本発明では、上述したよう
に、流路形成基板10の圧力発生室の列の両外側に複数
の凹部15からなる応力緩和部16を設けているため、
各基板に発生した反りによる応力が一部に集中すること
が無く、流路形成基板10に割れ等の破壊が発生するの
を防止することができる。
However, in the present invention, as described above, since the stress relaxation portions 16 composed of the plurality of concave portions 15 are provided on both outer sides of the row of the pressure generating chambers of the flow path forming substrate 10,
The stress due to the warpage generated in each substrate is not concentrated in a part, and it is possible to prevent the flow path forming substrate 10 from being broken or broken.

【0056】また、本実施形態では、各凹部15の幅
を、流路形成基板10の端部側に向かって段階的に狭く
することによって、流路形成基板10の剛性が徐々に大
きくなるようにしているので、流路形成基板10の一部
分への応力集中を確実に無くすことができる。
In the present embodiment, the rigidity of the flow path forming substrate 10 is gradually increased by gradually narrowing the width of each recess 15 toward the end of the flow path forming substrate 10. Therefore, stress concentration on a part of the flow path forming substrate 10 can be surely eliminated.

【0057】また、その後、リード電極90に接続配線
がワイヤボンディングによって接続され、その際、各基
板は、例えば、100℃〜120℃で加熱されるが、上
述したように流路形成基板10に応力緩和部16を設け
ることにより、流路形成基板10が反ることによる割れ
等の発生を防止することができる。
After that, the connection wiring is connected to the lead electrode 90 by wire bonding, and at that time, each substrate is heated at, for example, 100 ° C. to 120 ° C. By providing the stress relaxation portion 16, it is possible to prevent the occurrence of cracks or the like due to the flow path forming substrate 10 warping.

【0058】さらに、流路形成基板10に応力緩和部1
6を設けることにより、流路形成基板の剛性が全体的に
略均一となるため、弾性膜50の変位量のばらつきを抑
えることができ、インク吐出特性を向上することができ
る。
Further, the stress relaxation portion 1 is formed on the flow path forming substrate 10.
By providing 6, the rigidity of the flow path forming substrate becomes substantially uniform, so that it is possible to suppress variations in the displacement amount of the elastic film 50 and improve ink ejection characteristics.

【0059】(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要部を示す平面図であ
る。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to a second embodiment.

【0060】図5(a)及び(b)に示すように、本実
施形態では、複数の凹部15Aからなる応力緩和部16
Aが、リザーバの一部を構成する連通部14の端部に沿
った領域(図中B−B’線の近傍領域)の内側又は外側
に設けられている。また、応力緩和部16Aを構成する
各凹部15Aが同一幅で形成され、且つ圧力発生室12
の幅よりも狭い幅で形成されている。
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), in this embodiment, the stress relaxation portion 16 composed of a plurality of recesses 15A is formed.
A is provided inside or outside of a region (a region in the vicinity of the line BB ′ in the drawing) along the end of the communicating portion 14 that constitutes a part of the reservoir. Further, each recess 15A forming the stress relaxation portion 16A is formed with the same width, and the pressure generating chamber 12
Is formed with a width narrower than the width.

【0061】このように、流路形成基板に応力緩和部を
設けることにより、実施形態1と同様に、各基板に発生
した反りによる応力が一部に集中することが無く、流路
形成基板10に割れ等の破壊が発生するのを防止するこ
とができる。
In this way, by providing the stress relaxation portion on the flow path forming substrate, as in the first embodiment, the stress due to the warp generated on each substrate does not concentrate on a part, and the flow path forming substrate 10 It is possible to prevent the occurrence of breakage such as cracking.

【0062】また、連通部14の端部に沿った領域に凹
部15Aを設けると、この領域の剛性が著しく低下し、
基板の反りによる応力が集中して割れが発生しやすくな
ってしまう。しかしながら、本実施形態では、この連通
部14の端部に沿った領域に凹部15Aを設けることな
く、その領域の内側又は外側に設けるようにしているた
め、流路形成基板10の割れの発生をより確実に防止す
ることができる。
If the recess 15A is provided in the region along the end of the communicating portion 14, the rigidity of this region is significantly reduced,
The stress due to the warp of the substrate concentrates and cracks are likely to occur. However, in the present embodiment, since the concave portion 15A is not provided in the region along the end of the communicating portion 14 but is provided inside or outside the region, the flow path forming substrate 10 is not cracked. It can be prevented more reliably.

【0063】さらに、応力緩和部16Aを構成する凹部
15Aの幅は、特に限定されないが、本実施形態のよう
に、圧力発生室12よりも狭い幅で形成することが好ま
しい。これにより、流路形成基板10の剛性を必要以上
に低下させるのを防止することができる。
Further, the width of the concave portion 15A constituting the stress relaxation portion 16A is not particularly limited, but it is preferable that the width is narrower than that of the pressure generating chamber 12 as in the present embodiment. Thereby, it is possible to prevent the rigidity of the flow path forming substrate 10 from being lowered more than necessary.

【0064】なお、本実施形態では、応力緩和部16A
を構成する各凹部15Aの幅を略同一幅としたが、これ
に限定されず、勿論、実施形態1と同様に、流路形成基
板10の端部側に向かって段階的に凹部15Aの幅を狭
くするようにしてもよい。
In this embodiment, the stress relaxation portion 16A
The widths of the recesses 15A constituting the above are substantially the same, but the widths of the recesses 15A are not limited to this. May be narrowed.

【0065】また、本実施形態では、連通部14の端部
に沿った領域の内側又は外側の一方側のみに応力緩和部
16Aを設けているが、勿論、両側に設けるようにして
もよい。
Further, in the present embodiment, the stress relieving portions 16A are provided only on one side inside or outside the region along the end of the communicating portion 14, but of course they may be provided on both sides.

【0066】(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) Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the basic structure of the ink jet recording head is not limited to the above.

【0067】例えば、上述の実施形態では、成膜及びリ
ソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のイン
クジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定
されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付す
る等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式
記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
For example, in the above-mentioned embodiment, the thin film type ink jet recording head manufactured by applying the film formation and the lithographic process is taken as an example, but the present invention is not limited to this, for example, a green sheet. The present invention can be applied to a thick film type ink jet recording head formed by a method such as sticking.

【0068】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図6は、
そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図であ
る。
Further, the ink jet recording head of each of these embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. Figure 6
It is a schematic diagram showing an example of the ink jet type recording device.

【0069】図6に示すように、インクジェット式記録
ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、イ
ンク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着
脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1
Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けら
れたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。
As shown in FIG. 6, in the recording head units 1A and 1B having an ink jet recording head, the cartridges 2A and 2B constituting the ink supply means are detachably provided, and the recording head units 1A and 1B are provided.
The carriage 3 on which B is mounted is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B are, for example,
The black ink composition and the color ink composition are respectively discharged.

【0070】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上を搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the drive motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears (not shown) and the timing belt 7, so that the carriage 3 having the recording head units 1A and 1B mounted thereon follows the carriage shaft 5. Be 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 feed roller (not shown), is conveyed on the platen 8. It is like this.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、流路形
成基板に、複数の凹部を形成することにより剛性を低下
させた応力緩和部を設け、且つこれらの凹部の幅を段階
的に変化させることによって流路形成基板の剛性を変化
させるようにしたので、流路形成基板の一部分に反りに
よる応力が集中するのを効果的に抑えることができ、流
路形成基板に割れ等が発生するのを防止することができ
る。また、流路形成基板の剛性が略均一となるため、流
路形成基板に設けられた振動板の変位量のバラツキが抑
えられ、インク吐出特性を向上することができる効果を
奏する。
As described above, according to the present invention, the flow path forming substrate is provided with the stress relaxation portion whose rigidity is reduced by forming a plurality of recesses, and the widths of these recesses are changed stepwise. Since the rigidity of the flow path forming substrate is changed by doing so, it is possible to effectively suppress the concentration of the stress due to the warp on a part of the flow path forming substrate, and the flow path forming substrate is cracked or the like. Can be prevented. Further, since the rigidity of the flow path forming substrate is substantially uniform, the variation in the displacement amount of the diaphragm provided on the flow path forming substrate is suppressed, and the effect of improving the ink ejection characteristics is achieved.

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

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

【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す平面図及び断面図である。
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図3】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

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

【図5】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.

【図6】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置の概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of an inkjet 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 インク供給路 14 連通部 15,15A 凹部 16,16A 応力緩和部 20 ノズルプレート 21 ノズル開口 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 10 Flow path forming substrate 12 Pressure generation chamber 13 ink supply path 14 Communication 15,15A recess 16, 16A stress relaxation section 20 nozzle plate 21 nozzle opening 30 Reservoir forming substrate 31 Reservoir section 32 Piezoelectric element holder 40 compliance board 50 elastic membrane 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】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、前記圧力発生室の一部を構成す
る振動板を介して前記圧力発生室に対向する領域に設け
られて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素
子とを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記流路形成基板の前記圧力発生室の列方向両端部に
は、複数の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、且つ前記凹部の幅を段階的に変
化させることによって前記流路形成基板の剛性を変化さ
せていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。
1. A flow path forming substrate which defines a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a region which is opposed to the pressure generating chamber via a vibration plate forming a part of the pressure generating chamber. In the ink jet recording head including a piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generating chamber, a plurality of concave portions are formed at both ends of the flow path forming substrate in the column direction of the pressure generating chamber, thereby providing rigidity. The ink jet recording head is characterized in that a stress relaxation portion having a reduced pressure is provided, and the rigidity of the flow path forming substrate is changed by changing the width of the concave portion stepwise.
【請求項2】 請求項1において、前記流路形成基板の
端部側ほど前記凹部の幅が狭くなっ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 width of the recess is narrower toward the end of the flow path forming substrate.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記流路形成
基板には、各圧力発生室が連通し、前記圧力発生室の共
通のインク室となるリザーバの少なくとも一部を構成す
る連通部が形成され、且つ前記応力緩和部が、前記圧力
発生室の列方向の前記連通部の端部に対応する領域より
も内側又は外側に形成されていることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
3. The flow path forming substrate according to claim 1, wherein each pressure generating chamber communicates with each other, and a communicating portion that constitutes at least a part of a reservoir serving as a common ink chamber of the pressure generating chamber is provided. An ink jet recording head, wherein the stress relieving portion is formed inside or outside a region corresponding to an end of the communicating portion in the column direction of the pressure generating chambers.
【請求項4】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、前記圧力発生室の一部を構成す
る振動板を介して前記圧力発生室に対向する領域に設け
られて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素
子とを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記流路形成基板の前記圧力発生室の列方向両端部に
は、複数の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、且つ該応力緩和部が、前記圧力
発生室の列方向の前記連通部の端部に沿った領域の内側
又は外側の少なくとも何れか一方側に形成されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
4. A flow passage forming substrate that defines a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a region that faces the pressure generating chamber via a diaphragm that forms a part of the pressure generating chamber. In the ink jet recording head including a piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generating chamber, a plurality of concave portions are formed at both ends of the flow path forming substrate in the column direction of the pressure generating chamber, thereby providing rigidity. Is provided, and the stress relaxation portion is formed on at least one of the inside and the outside of the region along the end of the communication portion in the row direction of the pressure generating chambers. Inkjet recording head characterized by
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記応
力緩和部を構成する各凹部の幅が、前記圧力発生室の幅
よりも狭い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 width of each recess forming the stress relaxation portion is narrower than the width of the pressure generating chamber.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記圧
力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングによ
り形成され、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフ
ィ法により形成されたものであることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
6. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed by film formation and a lithography method. An ink jet recording head characterized by being present.
【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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