JP2003118110A - Ink-jet recording head and ink-jet recorder - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recorder

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JP2003118110A
JP2003118110A JP2001315629A JP2001315629A JP2003118110A JP 2003118110 A JP2003118110 A JP 2003118110A JP 2001315629 A JP2001315629 A JP 2001315629A JP 2001315629 A JP2001315629 A JP 2001315629A JP 2003118110 A JP2003118110 A JP 2003118110A
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recording head
jet recording
ink jet
pressure generating
generating chamber
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head and an ink-jet recorder which can hold ink discharge characteristics good and can also uniform the characteristics. SOLUTION: The ink-jet recording head is provided with a channel formation substrate 10 where pressure generation chambers 12 communicating with nozzle openings are formed, and piezoelectric elements 300 set via a diaphragm to one face side of the channel formation substrate 10 for generating a pressure change to the interior of the pressure generation chambers 12. A plurality of connecting parts 100A are set on a common electrode 60 shared by the plurality of piezoelectric elements 300, to which an external wiring line connected to a driving circuit for driving the piezoelectric elements 300 is connected. Moreover, the plurality of these connecting parts 100A are connected by a wiring electrode 65 set on the common electrode 60. A resistance value of the common electrode 60 is substantially decreased accordingly.

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、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素
子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element, in which a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting ink droplets is composed of a vibrating plate, and a piezoelectric element is formed on the surface of the vibrating plate. The present invention relates to an inkjet recording head and an inkjet recording device that eject ink droplets by displacement.

【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】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高密度に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。
According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm becomes unnecessary, and not only the piezoelectric element can be densely formed by a precise and simple method such as a lithography method, but also the piezoelectric element. The advantage is that the thickness can be reduced and high speed driving is possible.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子を高密度に配列したインクジェット式記録ヘッドで
は、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を
一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電素子の変
位量が不安定となり、インク吐出特性が低下するという
問題がある。
However, in the ink jet recording head in which the piezoelectric elements are arranged in high density, when a large number of piezoelectric elements are simultaneously driven to eject a large number of ink droplets, a voltage drop occurs. As a result, the amount of displacement of the piezoelectric element becomes unstable and the ink ejection characteristics deteriorate.

【0008】また、外部配線が接続される接続部から遠
い位置に設けられた圧電素子ほど印加される電圧が低く
なり易い。このため、一列に並設された圧電素子であっ
ても接続部からの距離によってインク吐出特性にばらつ
きが生じてしまうという問題がある。
Moreover, the applied voltage is likely to be lower as the piezoelectric element is located farther from the connection portion to which the external wiring is connected. For this reason, there is a problem that even if the piezoelectric elements are arranged side by side in a row, the ink ejection characteristics vary depending on the distance from the connection portion.

【0009】また、このように薄膜で形成された圧電素
子の電極は、その膜厚が薄いため抵抗値が比較的高く、
このような問題が特に生じやすい。
The electrode of the piezoelectric element formed of a thin film as described above has a relatively high resistance value due to its thin film thickness.
Such problems are particularly likely to occur.

【0010】本発明はこのような事情に鑑み、インク吐
出特性を良好に保持できると共に、均一化を図ることの
でき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 which can maintain good ink ejection characteristics and can make them uniform.

【0011】[0011]

【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
形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、複数の圧電素子に共通する共通電
極上に、前記圧電素子を駆動するための駆動回路に繋が
る外部配線が接続される複数の接続部を有し、且つこれ
ら複数の接続部が、前記共通電極上に設けられる配線電
極によって接続されていることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is formed, and one surface side of the flow path forming substrate. In order to drive the piezoelectric element on the common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, in an ink jet recording head including a piezoelectric element that is provided via a vibration plate to generate a pressure change in the pressure generating chamber. An ink jet recording head having a plurality of connecting portions to which external wiring connected to the driving circuit is connected, and the plurality of connecting portions are connected by a wiring electrode provided on the common electrode. It is in.

【0012】かかる第1の態様では、配線電極によって
共通電極の抵抗値が実質的に低下するため、多数の圧電
素子を同時に駆動しても電圧降下が生じることがなく、
インク吐出特性が安定する。
In the first aspect, since the resistance value of the common electrode is substantially reduced by the wiring electrode, there is no voltage drop even if a large number of piezoelectric elements are driven at the same time.
Ink ejection characteristics are stable.

【0013】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記圧電素子を構成する少なくとも前記共通電極
が、薄膜及びリソグラフィ法により形成されたものであ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
A second aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the first aspect, characterized in that at least the common electrode constituting the piezoelectric element is formed by a thin film and a lithography method. It is in.

【0014】かかる第2の態様では、共通電極の抵抗値
が比較的高いが、配線電極によって共通電極の抵抗値が
効果的に低下する。
In the second aspect, the resistance value of the common electrode is relatively high, but the resistance value of the common electrode is effectively reduced by the wiring electrode.

【0015】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記共通電極の膜厚が、0.5μm以下であ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
A third aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the first or second aspect, characterized in that the common electrode has a thickness of 0.5 μm or less.

【0016】かかる第3の態様では、共通電極の抵抗値
が比較的高いが、配線電極によって共通電極の抵抗値が
効果的に低下する。
In the third aspect, the resistance value of the common electrode is relatively high, but the resistance value of the common electrode is effectively reduced by the wiring electrode.

【0017】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記配線電極が前記圧力発生室の前記
圧電素子の個別電極が引き出される側とは反対側の周壁
上に当該圧力発生室の並設方向に沿って延設されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the wiring electrode is provided on a peripheral wall on a side opposite to a side where the individual electrode of the piezoelectric element of the pressure generating chamber is drawn out. The inkjet recording head is characterized in that the pressure generating chambers are extended along the juxtaposed direction.

【0018】かかる第4の態様では、ヘッドを大型化す
ることなく、共通電極上に配線電極を比較的容易に形成
できる。
In the fourth aspect, the wiring electrode can be formed relatively easily on the common electrode without increasing the size of the head.

【0019】本発明の第5の態様は、第4の態様におい
て、前記配線電極が前記圧力発生室の長手方向一端部を
跨ぐように設けられていることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドにある。
A fifth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the fourth aspect, characterized in that the wiring electrode is provided so as to straddle one longitudinal end of the pressure generating chamber. .

【0020】かかる第5の態様では、圧電素子を駆動に
よる応力が、圧力発生室の長手方向端部に集中するのを
防止できる。
In the fifth aspect, it is possible to prevent the stress caused by driving the piezoelectric element from being concentrated on the longitudinal end portion of the pressure generating chamber.

【0021】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記配線電極の前記圧力発生室に対向する領域に当
該圧力発生室の長手方向端部側に当該配線電極が除去さ
れた凹部を有することを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, in the region of the wiring electrode facing the pressure generating chamber, a concave portion is formed on the longitudinal end side of the pressure generating chamber, the wiring electrode being removed. An inkjet recording head characterized by having:

【0022】かかる第6の態様では、圧電素子を駆動に
よって圧力発生室の長手方向端部にかかる応力が効果的
に分散される。
In the sixth aspect, the stress applied to the longitudinal end portion of the pressure generating chamber is effectively dispersed by driving the piezoelectric element.

【0023】本発明の第7の態様は、第6の態様におい
て、前記凹部の少なくとも一部が前記圧力発生室の幅よ
りも広い幅で形成され、且つ前記凹部の端面と前記圧力
発生室の幅方向端面とのなす角が90°以上であること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, at least a part of the recess is formed with a width wider than the width of the pressure generating chamber, and the end face of the recess and the pressure generating chamber are formed. The inkjet recording head is characterized in that the angle formed with the end face in the width direction is 90 ° or more.

【0024】かかる第7の態様では、圧電素子を駆動に
よって圧力発生室の長手方向端部にかかる応力が効果的
に分散される。
In the seventh aspect, the stress applied to the longitudinal end portion of the pressure generating chamber is effectively dispersed by driving the piezoelectric element.

【0025】本発明の第8の態様は、第6又は7の態様
において、前記凹部の端面が略円形形状となっているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
An eighth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the sixth or seventh aspect, characterized in that the end surface of the recess is substantially circular.

【0026】かかる第8の態様では、圧電素子を駆動に
よって圧力発生室の長手方向端部にかかる応力をより効
果的に分散させることができる。
According to the eighth aspect, the stress applied to the longitudinal end portion of the pressure generating chamber can be more effectively dispersed by driving the piezoelectric element.

【0027】本発明の第9の態様は、第8の態様におい
て、前記圧電素子の前記配線電極側の端面が、前記凹部
の端面と同心円である略円形形状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。
A ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the eighth aspect, the end surface of the piezoelectric element on the side of the wiring electrode is formed in a substantially circular shape which is concentric with the end surface of the recess. Inkjet type recording head.

【0028】かかる第9の態様では、圧力発生室の長手
方向一端部における振動板の剛性が均一化される。
In the ninth aspect, the rigidity of the vibrating plate at one longitudinal end of the pressure generating chamber is made uniform.

【0029】本発明の第10の態様は、第1〜9の何れ
かの態様において、前記配線電極が、前記共通電極より
も固有抵抗の小さい金属で形成されていることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
A tenth aspect of the present invention is the ink jet method according to any one of the first to ninth aspects, characterized in that the wiring electrode is formed of a metal having a smaller specific resistance than the common electrode. It is on the recording head.

【0030】かかる第10の態様では、共通電極の抵抗
を確実に低下し、電圧降下の発生がより確実に防止され
る。
In the tenth aspect, the resistance of the common electrode is surely reduced, and the occurrence of voltage drop is more reliably prevented.

【0031】本発明の第11の態様は、第1〜10の何
れかの態様において、前記配線電極の厚さが、1μm以
上であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
An eleventh aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to tenth aspects, characterized in that the thickness of the wiring electrode is 1 μm or more.

【0032】かかる第11の態様では、共通電極の抵抗
を確実に低下し、電圧降下の発生がより確実に防止され
る。
In the eleventh aspect, the resistance of the common electrode is surely reduced, and the occurrence of voltage drop is more reliably prevented.

【0033】本発明の第12の態様は、第1〜11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。
In a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to eleventh 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.

【0034】かかる第12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 twelfth aspect, it is possible to manufacture a large number of ink jet recording heads having high density nozzle openings and relatively easily.

【0035】本発明の第13の態様は、第1〜12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イ
ンクジェット式記録装置にある。
A thirteenth aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus including the ink jet recording head according to any one of the first to twelfth aspects.

【0036】かかる第13の態様では、インク吐出特性
を安定させ、信頼性を向上したインクジェット式記録装
置を実現することができる。
In the thirteenth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus with stable ink ejection characteristics and improved reliability.

【0037】[0037]

【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.

【0038】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図2は、図1の断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of FIG.

【0039】図示するように、流路形成基板10は、本
実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板10としては、通常、150〜3
00μm程度の厚さのものが用いられ、望ましくは18
0〜280μm程度、より望ましくは220μm程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. The flow path forming substrate 10 is usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used, preferably 18
The thickness is preferably about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm. This is because the array density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【0040】流路形成基板10の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成され
ている。
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is provided with an elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm and made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.

【0041】一方、流路形成基板10の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁11により区画された圧力発生室12が幅方
向に並設され、その長手方向外側には、後述するリザー
バ形成基板30のリザーバ部31と貫通孔51を介して
連通され各圧力発生室12の共通のインク室となるリザ
ーバ110の一部を構成する連通部13が形成され、各
圧力発生室12の長手方向一端部とそれぞれインク供給
路14を介して連通されている。
On the other hand, the opening surface of the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched to form a silicon single crystal substrate.
The pressure generating chambers 12 partitioned by the plurality of partition walls 11 are arranged side by side in the width direction, and the pressure generating chambers are communicated with the reservoir portion 31 of the reservoir forming substrate 30 described later through the through holes 51 on the outside in the longitudinal direction. A communication portion 13 that forms a part of the reservoir 110 that serves as a common ink chamber of 12 is formed, and is communicated with one end portion of each pressure generation chamber 12 in the longitudinal direction via an ink supply passage 14.

【0042】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 the 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.

【0043】本実施形態では、各圧力発生室12の長辺
を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で
形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板1
0をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。ここで、弾性膜50は、
シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵
される量がきわめて小さい。また各圧力発生室12の一
端に連通する各インク供給路14は、圧力発生室12よ
り浅く形成されており、圧力発生室12に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給路14は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中ま
でエッチング(ハーフエッチング)することにより形成
されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時
間の調整により行われる。
In the present 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. Further, each ink supply passage 14 communicating with one end of each pressure generation chamber 12 is formed shallower than the pressure generation chamber 12, and keeps the flow resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 constant. That is, the ink supply path 14 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.

【0044】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通
するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が
接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。な
お、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.1〜1
mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜
4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、又
は不錆鋼などからなる。ノズルプレート20は、一方の
面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、シリコン
単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果
たす。また、ノズルプレート20は、流路形成基板10
と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよ
い。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート
20との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の
接着剤等を用いて容易に接合することができる。
On the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 that communicates with the pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is fixed via an adhesive or a heat-welding film. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1
mm, a coefficient of linear expansion of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to
It is made of glass ceramics of 4.5 [× 10 −6 / ° C.] or rust-free steel. 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. Further, the nozzle plate 20 is used as the flow path forming substrate 10.
It may be made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient. In this case, since the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 have substantially the same deformation due to heat, they can be easily joined using a thermosetting adhesive or the like.

【0045】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.

【0046】一方、流路形成基板10の開口面とは反対
側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μm
の下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層
70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80と
が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子30
0を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極
膜60、圧電体層70、及び上電極膜80を含む部分を
いう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極
を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力
発生室12毎にパターニングして構成する。そして、こ
こではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体
層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電
歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態で
は、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上
電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、
駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部
が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素
子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じ
る振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
On the other hand, a thickness of, for example, about 0.2 μm is formed on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
The lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and the upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated in a process described below to form the piezoelectric element 30.
Configures 0. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. 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 patterned for each pressure generating chamber 12. 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 is the common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is the individual electrode of the piezoelectric element 300.
There is no problem in reversing this due to the driving circuit and wiring.
In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate that is displaced by the driving of the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

【0047】ここで、図3に示すように、圧電素子30
0の個別電極である各上電極膜80には、インク供給路
14とは反対側の端部近傍から流路形成基板10の端部
近傍まで延設される、例えば、金(Au)等からなるリ
ード電極90が接続され、このリード電極90の端部近
傍は、圧電素子300を駆動するための駆動回路に繋が
る外部配線(図示なし)が接続される接続部100とな
っている。
Here, as shown in FIG. 3, the piezoelectric element 30
Each upper electrode film 80, which is an individual electrode of 0, extends from the vicinity of the end opposite to the ink supply path 14 to the vicinity of the end of the flow path forming substrate 10, for example, from gold (Au) or the like. The lead electrode 90 is connected, and the vicinity of the end portion of the lead electrode 90 is a connection portion 100 to which an external wiring (not shown) connected to a drive circuit for driving the piezoelectric element 300 is connected.

【0048】また、圧電素子300の共通電極である下
電極膜60は、圧力発生室12の並設方向に亘って連続
的に延設され、且つ圧電素子300の一端部近傍でパタ
ーニングされている。すなわち、下電極膜60は、リー
ド電極90が延設される領域を除く他の領域に連続的に
設けられている。また、下電極膜60の圧力発生室12
の並設方向端部近傍には、外部配線が接続される接続部
100Aがそれぞれ設けられている。
The lower electrode film 60, which is the common electrode of the piezoelectric element 300, is continuously extended in the direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged in parallel, and is patterned near one end of the piezoelectric element 300. . That is, the lower electrode film 60 is continuously provided in the area other than the area where the lead electrode 90 extends. In addition, the pressure generating chamber 12 of the lower electrode film 60
100 A of connection parts to which external wiring is connected are respectively provided in the vicinity of the end portions in the parallel arrangement direction.

【0049】本実施形態では、下電極膜60上には導電
材料からなる配線電極65が、圧力発生室12のリード
電極90が引き出される側とは反対側の周壁上を介して
圧力発生室12の列の外側まで延設され、配線電極65
の両端部がそれぞれ接続部100Aとなっている。すな
わち、下電極膜60の各接続部100Aは、配線電極6
5によって電気的に接続されている。
In this embodiment, the wiring electrode 65 made of a conductive material is provided on the lower electrode film 60 via the peripheral wall of the pressure generating chamber 12 opposite to the side from which the lead electrode 90 is drawn out. Of the wiring electrode 65
Both ends of each of them are connection parts 100A. That is, each connection portion 100A of the lower electrode film 60 is connected to the wiring electrode 6
It is electrically connected by 5.

【0050】また、この配線電極65の材質は、特に限
定されないが、例えば、金(Au)、銅(Cu)、アル
ミニウム(Al)等の比較的固有抵抗の小さい金属を用
いることが好ましく、少なくとも下電極膜60よりも固
有抵抗の小さい金属を用いることが望ましい。
The material of the wiring electrode 65 is not particularly limited, but it is preferable to use a metal having a relatively small specific resistance such as gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), and the like. It is desirable to use a metal whose specific resistance is smaller than that of the lower electrode film 60.

【0051】このような構成では、配線電極65によっ
て、下電極膜60の抵抗値を実質的に低下させることが
でき、多数の圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が生
じることがない。したがって、常に所定の大きさのイン
ク滴を吐出させることができ、印刷品質を常に良好に保
持することができる。
In such a configuration, the resistance value of the lower electrode film 60 can be substantially reduced by the wiring electrode 65, and a voltage drop will not occur even if a large number of piezoelectric elements are driven at the same time. Therefore, it is possible to always eject ink droplets of a predetermined size, and it is possible to always maintain good print quality.

【0052】また、このような配線電極65は、図4に
示すように、圧力発生室12の長手方向端部を跨ぐよう
に延設されていることが好ましい。これにより、圧電素
子300を駆動した際に、圧力発生室12の長手方向端
部近傍に応力が集中するのを防止することができる。し
たがって、圧電素子300の繰り返し駆動によって、振
動板に割れ等が発生することがなく、耐久性及び信頼性
を向上することができる。
Further, such a wiring electrode 65 is preferably extended so as to straddle the longitudinal end portion of the pressure generating chamber 12, as shown in FIG. Thereby, when the piezoelectric element 300 is driven, it is possible to prevent stress from concentrating in the vicinity of the end portion in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12. Therefore, due to repeated driving of the piezoelectric element 300, cracks or the like do not occur in the diaphragm, and durability and reliability can be improved.

【0053】さらに、図5(a)に示すように、配線電
極65の圧力発生室12に対向する領域には、配線電極
65の一部を除去した凹部66を設けることが好まし
い。また、この凹部66は、配線電極65の端面での幅
が圧力発生室12よりも広く形成されていることが好ま
しく、且つ凹部66の端面と圧力発生室12の幅方向端
面とのなす角θが、90°以上であることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 5A, it is preferable that a recess 66 is formed by removing a part of the wiring electrode 65 in the region of the wiring electrode 65 facing the pressure generating chamber 12. Further, it is preferable that the recess 66 is formed such that the width of the end face of the wiring electrode 65 is wider than that of the pressure generating chamber 12, and the angle θ formed between the end face of the recess 66 and the width direction end face of the pressure generating chamber 12. Is preferably 90 ° or more.

【0054】このような凹部66の形状は、特に限定さ
れないが、端面を略円形形状とすることが好ましい。ま
た、凹部66の端面を略円形形状とした場合には、図5
(b)に示すように、圧電素子300の配線電極65側
の端面300aを、凹部66の端面と略同心円である円
形形状とすることが好ましい。
The shape of the recess 66 is not particularly limited, but it is preferable that the end surface has a substantially circular shape. In addition, when the end surface of the concave portion 66 has a substantially circular shape, as shown in FIG.
As shown in (b), it is preferable that the end surface 300a of the piezoelectric element 300 on the wiring electrode 65 side has a circular shape that is substantially concentric with the end surface of the recess 66.

【0055】配線電極65及び圧電素子300をこのよ
うな形状とすることにより、圧電素子300の駆動によ
って圧力発生室12の端部近傍にかかる応力が、一部に
集中することなく分散される。したがって、振動板の破
壊をより確実に防止することができる。
By forming the wiring electrode 65 and the piezoelectric element 300 in such a shape, the stress applied to the vicinity of the end of the pressure generating chamber 12 due to the driving of the piezoelectric element 300 is dispersed without being partially concentrated. Therefore, it is possible to more reliably prevent the vibration plate from being broken.

【0056】なお、流路形成基板10の圧電素子300
側には、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザ
ーバ110の少なくとも一部を構成するリザーバ部31
を有するリザーバ形成基板30が接合されている。この
リザーバ部31は、本実施形態では、リザーバ形成基板
30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘
って形成されており、弾性膜50を貫通して設けられた
貫通孔51を介して流路形成基板10の連通部13と連
通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザ
ーバ110を構成している。
The piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
On the side, a reservoir portion 31 that constitutes at least a part of a reservoir 110 that serves as a common ink chamber for each pressure generation chamber 12
The reservoir forming substrate 30 having the is bonded. In the present embodiment, the reservoir portion 31 is formed through the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction and across the width of the pressure generating chamber 12, and is a through hole provided through the elastic film 50. A reservoir 110, which is connected to the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 via 51 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12, is configured.

【0057】このリザーバ形成基板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。
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, for example, glass or a ceramic material. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material.

【0058】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。
In addition, 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.

【0059】また、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4
0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110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110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33となっている。
The reservoir forming substrate 30 has a compliance substrate 4 including a sealing film 41 and a fixing plate 42.
0 is joined. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and the sealing film 41 seals one surface of the reservoir portion 31. It has been stopped. 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 110 is the opening 4 completely removed in the thickness direction.
Therefore, the one surface of the reservoir 110 is sealed only by the sealing film 41 having flexibility, and is a flexible portion 33 that can be deformed by a change in internal pressure.

【0060】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110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、図示しない駆
動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発
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21からイン
ク滴が吐出する。
The ink jet recording head according to 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 110.
After filling the inside with ink up to 1, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12 via the external wiring in accordance with a recording signal from a drive circuit (not shown). Is applied to the elastic film 50 and the lower electrode film 60.
By flexurally deforming the piezoelectric layer 70, the pressure inside each pressure generating chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

【0061】以下、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法の一例について、図6及び
図7を参照して説明する。なお、図6及び図7は、圧力
発生室12の長手方向の一部を示す断面図である。
An example of the method of manufacturing the ink jet recording head of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. 6 and 7 are sectional views showing a part of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction.

【0062】まず、図6(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. 6A, 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.

【0063】次に、図6(b)に示すように、スパッタ
リングで下電極膜60を弾性膜50の全面に形成後、下
電極膜60をパターニングして全体パターンを形成す
る。この下電極膜60の材料としては、白金(Pt)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(PZT)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が好適である。
Next, as shown in FIG. 6B, the lower electrode film 60 is formed on the entire surface of the elastic film 50 by sputtering, and then the lower electrode film 60 is patterned to form an overall pattern. Platinum (Pt) or the like is suitable as a material for the lower electrode film 60. This is because the piezoelectric layer 70 described later, which is formed by the sputtering method or the sol-gel method, needs to be crystallized by baking at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in the air atmosphere or the oxygen atmosphere after the film formation. Because. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain the conductivity under such a high temperature and oxidizing atmosphere, and especially when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70. It is desirable that the change in conductivity due to the diffusion of lead oxide is small, and platinum is preferable for these reasons.

【0064】次に、図6(c)に示すように、圧電体層
70を成膜する。この圧電体層70は、結晶が配向して
いることが好ましい。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
いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層
70とした。圧電体層70の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛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
法で形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 6C, the piezoelectric layer 70 is formed. The piezoelectric layer 70 preferably has crystals oriented. For example, in the present embodiment, a so-called sol-gel method is used in which a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a catalyst is applied, dried, gelled, and fired at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of a metal oxide. To form a piezoelectric layer 70 in which crystals are oriented. As a material for the piezoelectric layer 70, a lead zirconate titanate-based material is suitable for use in an inkjet recording head. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited, and may be formed by, for example, a sputtering method.

【0065】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、
アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長さ
せる方法を用いてもよい。
Further, after forming a precursor film of lead zirconate titanate by a sol-gel method or a sputtering method,
A method of growing crystals at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used.

【0066】何れにしても、このように成膜された圧電
体層70は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層70は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に0.2〜5μmであ
る。
In any case, in the piezoelectric layer 70 thus formed, the crystals are preferentially oriented unlike the bulk piezoelectric body, and in the present embodiment, the piezoelectric layer 70 has the crystals. It has a columnar shape. Note that the preferential orientation means that the crystal orientation direction is not disordered, and a specific crystal plane is oriented in a substantially constant direction. Further, a thin film having a columnar crystal means a state in which crystals having a substantially columnar body are aggregated in a plane direction with the central axes substantially aligned with the thickness direction to form a thin film. Of course, it may be a thin film formed of preferentially oriented granular crystals. The thickness of the piezoelectric layer manufactured in the thin film process is generally 0.2 to 5 μm.

【0067】次に、図6(d)に示すように、上電極膜
80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料で
あればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多
くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態
では、白金をスパッタリングにより成膜している。
Next, as shown in FIG. 6D, the upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 may be made of a material having high conductivity, and many metals such as aluminum, gold, nickel and platinum, and a conductive oxide can be used. In this embodiment, platinum is deposited by sputtering.

【0068】次に、図7(a)に示すように、圧電体層
70及び上電極膜80のみをエッチングして圧電素子3
00のパターニングを行う。
Next, as shown in FIG. 7A, only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are etched to remove the piezoelectric element 3.
00 patterning is performed.

【0069】次いで、図7(b)に示すように、リード
電極90を形成する。例えば、本実施形態では、金(A
u)等からなるリード電極90となる膜を流路形成基板
10の全面に亘って形成し、その後、この膜を圧電素子
300毎にパターニングすることによって各リード電極
90とした。
Next, as shown in FIG. 7B, the lead electrode 90 is formed. For example, in the present embodiment, gold (A
A film to be the lead electrode 90 made of u) or the like is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10, and then this film is patterned for each piezoelectric element 300 to form each lead electrode 90.

【0070】次に、図7(c)に示すように、下電極膜
60上に配線電極65を形成する。すなわち、流路形成
基板10の全面に配線電極65を成膜後、エッチングす
ることによって所定パターンとする。この配線電極65
は、上述したように下電極膜60よりも固有抵抗の小さ
い金属で形成することが好ましく、例えば、金、銅、ア
ルミニウム等が挙げられる。本実施形態では、金をスパ
ッタリングによって形成した。
Next, as shown in FIG. 7C, the wiring electrode 65 is formed on the lower electrode film 60. That is, the wiring electrode 65 is formed on the entire surface of the flow path forming substrate 10 and then etched to form a predetermined pattern. This wiring electrode 65
Is preferably formed of a metal having a smaller specific resistance than that of the lower electrode film 60 as described above, and examples thereof include gold, copper, and aluminum. In this embodiment, gold is formed by sputtering.

【0071】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、前述したアルカリ溶液によるシ
リコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、図7
(d)に示すように、圧力発生室12、連通部13及び
インク供給路14等を形成し、その後、下電極膜60及
び弾性膜50を貫通させて貫通孔51を形成する。
The above is the film forming process. After the film formation is performed in this way, anisotropic etching of the silicon single crystal substrate is performed using the above-described alkaline solution, and
As shown in (d), the pressure generating chamber 12, the communication portion 13, the ink supply passage 14, and the like are formed, and then the lower electrode film 60 and the elastic film 50 are penetrated to form a through hole 51.

【0072】なお、実際には、上述した一連の膜形成及
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、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
て一体化することによってインクジェット式記録ヘッド
とする。
In practice, a large number of chips are simultaneously formed on one wafer by the above-described series of film formation and anisotropic etching, and after the process, one chip size as shown in FIG. The flow path forming substrate 10 is divided. Then, the reservoir forming substrate 30 and the compliance substrate 40 are sequentially adhered to and integrated with the divided flow path forming substrate 10 to form an ink jet recording head.

【0073】(他の実施形態)以上、本発明の一実施形
態を説明したが、本発明の構成は上述したものに限定さ
れるものではない。
(Other Embodiments) Although one embodiment of the present invention has been described above, the configuration of the present invention is not limited to the above.

【0074】例えば、上述の実施形態では、共通電極で
ある下電極膜60の接続部100Aを2カ所に設けてい
るが、接続部の数は特に限定されず、勿論、3カ所以上
に設けるようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the connecting portion 100A of the lower electrode film 60 which is the common electrode is provided at two places, but the number of connecting portions is not particularly limited, and of course, it may be provided at three or more places. You may

【0075】また、例えば、上述の実施形態では、リー
ド電極90の端部近傍が、圧電素子300の個別電極で
ある上電極膜80の接続部100となっているが、下電
極膜60の接続部100Aと同様に、リード電極90の
接続部100となる領域に、例えば、配線電極65と同
一の層からなる接続層を設けるようにしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the vicinity of the end portion of the lead electrode 90 is the connection portion 100 of the upper electrode film 80 which is the individual electrode of the piezoelectric element 300, but the connection of the lower electrode film 60. Similar to the portion 100A, for example, a connection layer made of the same layer as the wiring electrode 65 may be provided in a region of the lead electrode 90 which becomes the connection portion 100.

【0076】また、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。
Further, for example, in the above-described embodiment, the thin film type ink jet recording head manufactured by applying the film formation and the lithographic process is taken as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a thick film type ink jet recording head formed by a method such as attaching a green sheet.

【0077】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 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 8
It is a schematic diagram showing an example of the ink jet type recording device.

【0078】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 the ink jet recording head are detachably provided with the cartridges 2A and 2B constituting the ink supply means.
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.

【0079】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上に搬送されるようになっている。
The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears (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 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 onto the platen 8. It is like this.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、共
通電極上に設けた配線電極によって共通電極の抵抗値を
実質的に低下させることができる。したがって、多数の
圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が発生することが
なく、常に安定したインク吐出特性を得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, the wiring electrode provided on the common electrode can substantially reduce the resistance value of the common electrode. Therefore, even if a large number of piezoelectric elements are driven at the same time, a voltage drop does not occur, and stable ink ejection characteristics can always be obtained.

【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
録ヘッドの分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of 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
録ヘッドの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of 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
録ヘッドの配線パターンを示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a wiring pattern 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
録ヘッドの配線パターンの変形例を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a modification of the wiring pattern of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図5】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの配線パターンの変形例を示す要部平面図であ
る。
FIG. 5 is a main part plan view showing a modified example of the wiring pattern of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

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

【図7】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. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the inkjet recording head according to the first embodiment of the invention.

【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 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 20 ノズルプレート 21 ノズル開口 30 リザーバ形成基板 40 コンプライアンス基板 60 下電極膜 65 配線電極 70 圧電体層 80 上電極膜 90 リード電極 100,100A 接続部 110 リザーバ 300 圧電素子 10 Flow path forming substrate 12 Pressure generation chamber 20 nozzle plate 21 nozzle opening 30 Reservoir forming substrate 40 compliance board 60 Lower electrode film 65 wiring electrode 70 Piezoelectric layer 80 Upper electrode film 90 Lead electrode 100,100A connection 110 reservoir 300 Piezoelectric element

Claims (13)

【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形成
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、 複数の圧電素子に共通する共通電極上に、前記圧電素子
を駆動するための駆動回路に繋がる外部配線が接続され
る複数の接続部を有し、且つこれら複数の接続部が、前
記共通電極上に設けられる配線電極によって接続されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A flow passage forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is formed, and a pressure change is generated in the pressure generating chamber provided on one surface side of the flow passage forming substrate via a vibration plate. In an ink jet recording head including a piezoelectric element, a plurality of connecting portions to which an external wiring connected to a drive circuit for driving the piezoelectric element is connected are provided on a common electrode common to the plurality of piezoelectric elements. An ink jet recording head characterized in that the plurality of connecting portions are connected by a wiring electrode provided on the common electrode.
【請求項2】 請求項1において、前記圧電素子を構成
する少なくとも前記共通電極が、薄膜及びリソグラフィ
法により形成されたものであることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein at least the common electrode forming the piezoelectric element is formed by a thin film and a lithography method.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記共通電極
の膜厚が、0.5μm以下であることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the common electrode has a film thickness of 0.5 μm or less.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記配
線電極が前記圧力発生室の前記圧電素子の個別電極が引
き出される側とは反対側の周壁上に当該圧力発生室の並
設方向に沿って延設されていることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。
4. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the wiring electrode is provided on a peripheral wall of the pressure generating chamber opposite to a side where the individual electrode of the piezoelectric element is pulled out. An ink jet recording head, which is characterized by being extended along the line.
【請求項5】 請求項4において、前記配線電極が前記
圧力発生室の長手方向一端部を跨ぐように設けられてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 4, wherein the wiring electrode is provided so as to straddle one longitudinal end of the pressure generating chamber.
【請求項6】 請求項5において、前記配線電極の前記
圧力発生室に対向する領域に当該圧力発生室の長手方向
端部側に当該配線電極が除去された凹部を有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
6. The inkjet according to claim 5, wherein the wiring electrode has a recess in the region facing the pressure generating chamber, the concave portion having the wiring electrode removed on the longitudinal end side of the pressure generating chamber. Recording head.
【請求項7】 請求項6において、前記凹部の少なくと
も一部が前記圧力発生室の幅よりも広い幅で形成され、
且つ前記凹部の端面と前記圧力発生室の幅方向端面との
なす角が90°以上であることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッド。
7. The method according to claim 6, wherein at least a part of the recess is formed to have a width wider than a width of the pressure generating chamber,
Further, the ink jet recording head is characterized in that an angle formed by an end face of the recess and an end face in the width direction of the pressure generating chamber is 90 ° or more.
【請求項8】 請求項6又は7において、前記凹部の端
面が略円形形状と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。
8. The ink jet recording head according to claim 6, wherein the end surface of the recess has a substantially circular shape.
【請求項9】 請求項8において、前記圧電素子の前記
配線電極側の端面が、前記凹部の端面と同心円である略
円形形状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。
9. The ink jet recording head according to claim 8, wherein the end surface of the piezoelectric element on the side of the wiring electrode is formed in a substantially circular shape that is concentric with the end surface of the recess.
【請求項10】 請求項1〜9の何れかにおいて、前記
配線電極が、前記共通電極よりも固有抵抗の小さい金属
で形成されていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。
10. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the wiring electrode is formed of a metal having a specific resistance smaller than that of the common electrode.
【請求項11】 請求項1〜10の何れかにおいて、前
記配線電極の厚さが、1μm以上であることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
11. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the wiring electrode has a thickness of 1 μm or more.
【請求項12】 請求項1〜11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。
12. 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13】 請求項1〜12の何れかのインクジェ
ット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装
置。
13. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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