JP2003127360A - Ink jet recording head and ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording device

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JP2003127360A
JP2003127360A JP2001325999A JP2001325999A JP2003127360A JP 2003127360 A JP2003127360 A JP 2003127360A JP 2001325999 A JP2001325999 A JP 2001325999A JP 2001325999 A JP2001325999 A JP 2001325999A JP 2003127360 A JP2003127360 A JP 2003127360A
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JP
Japan
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pressure generating
ink jet
forming substrate
recording head
generating chamber
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Shiro Yazaki
士郎 矢崎
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head in which pressure-generating chambers are arranged with high-density, and defective discharging is prevented, and also to provide an ink jet recording device having the head. SOLUTION: The ink jet recoding head is provided with nozzle plates 20 each having a nozzle opening 21, a flow passage forming substrate 10 in which pressure generating chambers 12 communicating with the nozzle opening 21 are partitioned, and piezoelectric elements 300 arranged in an area corresponding to the pressure generating chambers 12 in the flow passage forming substrate 10 through diaphragms and imparting a pressure to discharge ink to the inside of the pressure generating chambers 12. The flow passage forming substrate 10 and the nozzle plates 20 are bonded through an adhesive agent 25. At least one groove 15 which communicates with an end of each pressure generating chamber 12 on the nozzle opening 21 side in longitudinal direction of the chamber and has the adhesive agent get in the groove is provided on a bonding surface between the flow passage forming substrate 10 and the nozzle plate 20. As a result, clogging of the nozzle opening 21 with the adhesive agent 25 is prevented.

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]

【発明が解決しようとする課題】このようにインクジェ
ット式記録ヘッドでは、一般的に、圧力発生室を形成し
た流路形成基板に、インク滴を吐出するための複数のノ
ズル開口を穿設したノズルプレートが接着剤によって接
合された構造となっている。
As described above, in the ink jet recording head, in general, a nozzle in which a plurality of nozzle openings for ejecting ink droplets are formed on the flow path forming substrate in which the pressure generating chamber is formed. It has a structure in which the plates are joined by an adhesive.

【0007】このため、上述したように圧力発生室(圧
電素子)を高密度に配設すると、ノズルプレートと流路
形成基板との接着面積が小さくなり、無駄な接着剤が圧
力発生室内に過度に流れ出す虞がある。そして、圧力発
生室に流れ出した接着剤によってノズル開口が塞がれ、
吐出不良が発生するという問題がある。
For this reason, when the pressure generating chambers (piezoelectric elements) are arranged at a high density as described above, the adhesive area between the nozzle plate and the flow path forming substrate becomes small, and waste adhesive is excessively generated in the pressure generating chambers. There is a risk that it will flow out to. Then, the nozzle opening is closed by the adhesive flowing out into the pressure generating chamber,
There is a problem that defective ejection occurs.

【0008】本発明は、このような事情に鑑み、圧力発
生室を高密度に配設でき、且つ吐出不良を防止したイン
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 pressure generating chambers can be arranged at a high density and ejection defects can be 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、ノズル開口を有するノズルプレート
と、このノズル開口に連通する圧力発生室が画成される
流路形成基板と、該流路形成基板の圧力発生室に対応す
る領域に振動板を介して設けられて前記圧力発生室内に
インク吐出のための圧力を付与す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
基板と前記ノズルプレートとが接着剤を介して接合さ
れ、前記流路形成基板の前記ノズルプレートとの接合面
に、各圧力発生室の前記ノズル開口との連通側の長手方
向端部に連通すると共に、前記接着剤が入り込んだ少な
くとも一つの溝部が設けられていることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドにある。
A first aspect of the present invention for solving the above problems is a nozzle plate having a nozzle opening, and a flow path forming substrate defining a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening. An inkjet recording head comprising: a piezoelectric element which is provided in a region corresponding to the pressure generating chamber of the flow path forming substrate via a vibration plate and applies a pressure for ejecting ink into the pressure generating chamber, The flow path forming substrate and the nozzle plate are bonded via an adhesive, and a longitudinal end portion of each pressure generating chamber on the side of communication with the nozzle opening, on the bonding surface of the flow path forming substrate with the nozzle plate. The ink jet recording head is characterized by being provided with at least one groove portion which is communicated with the above and into which the adhesive has entered.

【0010】かかる第1の態様では、流路形成基板とノ
ズルプレートとを接着する際に、無駄な接着剤が溝部に
流れ込む。これにより、圧力発生室内に接着剤が流れ出
す量を著しく抑えることができ、ノズル開口の詰まり等
の不良を防止することができる。
In the first aspect, when the flow path forming substrate and the nozzle plate are bonded together, useless adhesive flows into the groove. As a result, the amount of adhesive flowing out into the pressure generating chamber can be significantly suppressed, and defects such as clogging of nozzle openings can be prevented.

【0011】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記溝部の幅が20μmよりも小さく且つ深さが5
μmよりも小さ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。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the groove has a width of less than 20 μm and a depth of 5 μm.
The inkjet recording head is characterized by being smaller than μm.

【0012】かかる第2の態様では、溝部を所定の大き
さとすることにより、流路形成基板とノズルプレートと
を接着する接着剤によって溝部が埋まるため、溝部に気
泡等が残留することが無く、インク吐出特性の低下が防
止される。
In the second aspect, since the groove is made to have a predetermined size and the groove is filled with the adhesive agent for bonding the flow path forming substrate and the nozzle plate, air bubbles and the like do not remain in the groove. Deterioration of ink ejection characteristics is prevented.

【0013】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記溝部は、前記圧力発生室の幅方向略中央
部に連通して設けられていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。
A third aspect of the present invention is the ink jet recording according to the first or second aspect, characterized in that the groove portion is provided so as to communicate with a substantially central portion in the width direction of the pressure generating chamber. On the head.

【0014】かかる第3の態様では、無駄な接着剤が溝
部内に流れ込みやすく、接着剤が圧力発生室内に流れ出
すのを効果的に抑えることができる。
In the third aspect, wasteful adhesive easily flows into the groove portion, and it is possible to effectively prevent the adhesive from flowing out into the pressure generating chamber.

【0015】本発明の第4の態様は、第1又は2の態様
において、前記溝部が、前記圧力発生室の少なくとも幅
方向両端部にそれぞれ連通して設けられていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
A fourth aspect of the present invention is the ink jet system according to the first or second aspect, characterized in that the groove portion is provided so as to communicate with at least both widthwise end portions of the pressure generating chamber. It is on the recording head.

【0016】かかる第4の態様では、無駄な接着剤が溝
部に確実に流れ込むため、接着剤が圧力発生室内に流れ
出すのを効果的に防止することができる。
In the fourth aspect, since the waste adhesive is surely flown into the groove, it is possible to effectively prevent the adhesive from flowing out into the pressure generating chamber.

【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、前記溝部内には、前記流路形成基板と
前記ノズルプレートとを接着する接着剤が充填されてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the groove portion is filled with an adhesive agent for adhering the flow path forming substrate and the nozzle plate. The inkjet recording head is characterized by

【0018】かかる第5の態様では、溝部内に気泡等が
溜まることによる吐出不良の発生を防止できる。
In the fifth aspect, it is possible to prevent the occurrence of ejection failure due to the accumulation of bubbles and the like in the groove.

【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、前記圧力発生室の配列密度が200d
pi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。
A sixth aspect of the present invention is any one of the first to fifth aspects, wherein the arrangement density of the pressure generating chambers is 200d.
The inkjet recording head is characterized by having a pi or more.

【0020】かかる第6の態様では、圧力発生室が高密
度に配列されているため、圧力発生室内に接着剤が流れ
出しやすいが、溝部を設けることにより接着剤の流れ出
しを効果的に防止することができる。
In the sixth aspect, since the pressure generating chambers are arranged at a high density, the adhesive easily flows out into the pressure generating chamber, but the groove is provided to effectively prevent the adhesive from flowing out. You can

【0021】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記流路形成基板がシリコン単結晶基
板からなり、前記圧力発生室及び前記溝部が異方性エッ
チングによって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 seventh aspect of the present invention according to any one of the first to sixth aspects, the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate, and the pressure generating chamber and the groove are formed by anisotropic etching. The inkjet recording head is characterized in that

【0022】かかる第7の態様では、圧力発生室及び溝
部を比較的高精度に形成することができる。
In the seventh aspect, the pressure generating chamber and the groove can be formed with relatively high accuracy.

【0023】本発明の第8の態様は、第7の態様におい
て、前記流路形成基板は、主面が(110)面であるシ
リコン単結晶基板からなることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドにある。
According to an eighth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the seventh aspect, the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate whose main surface is a (110) plane. is there.

【0024】かかる第8の態様では、圧力発生室及び溝
部を比較的高精度に形成することができる。また、主面
が(110)面であるシリコン単結晶基板を用いた場
合、接着剤によるノズル開口の詰まりが特に起こりやす
いが、溝部を設けることによってノズル開口の詰まりを
確実に防止することができる。
In the eighth aspect, the pressure generating chamber and the groove can be formed with relatively high accuracy. Further, when a silicon single crystal substrate having a (110) plane as a main surface is used, the nozzle opening is particularly likely to be clogged with an adhesive, but the provision of the groove portion can surely prevent the nozzle opening from being clogged. .

【0025】本発明の第9の態様は、第7又は8の態様
において、前記圧力発生室と前記溝部とが別工程で形成
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 ninth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the seventh or eighth aspect, characterized in that the pressure generating chamber and the groove are formed in separate steps.

【0026】かかる第9の態様では、圧力発生室及び溝
部をより高精度に形成することができる。
In the ninth aspect, the pressure generating chamber and the groove can be formed with higher accuracy.

【0027】本発明の第10の態様は、第1〜9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 tenth 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 ninth aspects.

【0028】かかる第10の態様では、ヘッドの吐出不
良を防止でき、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 tenth aspect, it is possible to realize the ink jet recording apparatus which can prevent the ejection failure of the head and improve the reliability.

【0029】[0029]

【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.

【0030】(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の平面図及び断面図である。
(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 plan view and a sectional view of FIG.

【0031】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。この流路形成基板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。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and an elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm made of silicon dioxide formed in advance by thermal oxidation is formed on the other surface.

【0032】この流路形成基板10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によって区画された圧力発生室12が幅方向に並設
されている。この圧力発生室12の配列密度は、1イン
チ当たり200個以上、すなわち、200dpi以上で
あることが好ましく、例えば、本実施形態では、360
dpiである。また、その長手方向外側には、後述する
リザーバ形成基板30のリザーバ部31に連通して各圧
力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の
一部を構成する連通部13が形成され、各圧力発生室1
2の長手方向一端部とそれぞれインク供給路14を介し
て連通されている。
In this flow path forming substrate 10, pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 are arranged side by side in the width direction by anisotropically etching a silicon single crystal substrate. The arrangement density of the pressure generating chambers 12 is preferably 200 or more per inch, that is, 200 dpi or more. For example, in the present embodiment, it is 360.
It is dpi. Further, on the outside in the longitudinal direction, there is formed a communication portion 13 that communicates with a reservoir portion 31 of a reservoir forming substrate 30 described later and constitutes a part of the reservoir 100 that serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12. Each pressure generation chamber 1
The two longitudinal ends are communicated with each other via the ink supply paths 14.

【0033】また、流路形成基板10には、圧力発生室
12のノズル開口21との連通側の長手方向端部、すな
わち、圧力発生室12の連通部13とは反対側の端部に
連通する少なくとも一つの溝部15が、各圧力発生室1
2のそれぞれに対応して設けられている。例えば、本実
施形態では、圧力発生室12の幅方向略中央部に連通す
る一つの溝部15が、各圧力発生室12に対応して設け
られている。
Further, the flow path forming substrate 10 is communicated with a longitudinal end portion of the pressure generating chamber 12 which is in communication with the nozzle opening 21, that is, an end portion of the pressure generating chamber 12 opposite to the communication portion 13. At least one groove portion 15 is formed in each pressure generating chamber 1
It is provided corresponding to each of the two. For example, in the present embodiment, one groove portion 15 that communicates with the substantially central portion in the width direction of the pressure generating chamber 12 is provided corresponding to each pressure generating chamber 12.

【0034】ここで、流路形成基板10の開口面側に
は、後述するノズルプレート20が接着剤25によって
接着されている。そして、溝部15は、流路形成基板1
0とこのノズルプレート20とを接着剤25によって接
着する際に、圧力発生室12内に無駄な接着剤25が流
れ出すのを抑えている。すなわち、この溝部15内に無
駄な接着剤が流れ込むことによって、圧力発生室12内
に接着剤25が流れ出すのを抑えている。このため、全
ての溝部15内に、流路形成基板10とノズルプレート
20とを接合する接着剤25が流れ込んでいる。
Here, a nozzle plate 20 described later is adhered to the opening surface side of the flow path forming substrate 10 with an adhesive 25. The groove portion 15 is formed in the flow path forming substrate 1
When the No. 0 and the nozzle plate 20 are bonded to each other with the adhesive 25, the unnecessary adhesive 25 is prevented from flowing out into the pressure generating chamber 12. That is, it is possible to prevent the adhesive 25 from flowing out into the pressure generating chamber 12 by the useless adhesive flowing into the groove 15. Therefore, the adhesive 25 that joins the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 flows into all the groove portions 15.

【0035】また、溝部15内には、この接着剤25が
完全に充填されていることが好ましい。これにより、圧
力発生室12内にインクを充填してインク滴を吐出する
際に、吐出不良が発生するのを防止することができる。
仮に、溝部15に接着剤25が充填されずに空間が存在
すると、圧力発生室12にインクを充填する際にこの空
間に気泡が残留し、この気泡がインク内に混入されて吐
出不良が発生する虞がある。
It is preferable that the adhesive 25 is completely filled in the groove 15. As a result, when the pressure generating chamber 12 is filled with ink and ink droplets are ejected, it is possible to prevent ejection failure from occurring.
If the groove 15 has a space without being filled with the adhesive 25, bubbles remain in this space when the pressure generating chamber 12 is filled with ink, and the bubbles are mixed in the ink to cause ejection failure. There is a risk of

【0036】このような溝部15の大きさは、流路形成
基板10とノズルプレート20とを接着する接着剤25
の量に応じて、適宜決定されればよいが、溝部15の幅
は、20μmより小さいことが好ましく、深さは、5μ
mよりも小さいことが好ましい。これにより、溝部15
内に接着剤25が完全に充填され、且つ無駄な接着剤が
圧力発生室12内に流れ出すのを効果的に抑えることが
できる。
The size of the groove 15 is such that the adhesive 25 for bonding the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 together.
The width of the groove 15 is preferably smaller than 20 μm, and the depth is 5 μm.
It is preferably smaller than m. Thereby, the groove 15
The adhesive 25 is completely filled in the inside, and it is possible to effectively prevent wasteful adhesive from flowing out into the pressure generating chamber 12.

【0037】なお、このような溝部15も圧力発生室1
2等と同様に流路形成基板10を異方性エッチングする
ことによって形成されている。
Incidentally, such a groove portion 15 is also formed in the pressure generating chamber 1
It is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate 10 in the same manner as 2 and the like.

【0038】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.

【0039】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。また、溝部15もインク供給路14と同様
に、シリコン単結晶基板をハーフエッチングすることに
よって形成される。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. 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). Further, the groove portion 15 is also formed by half-etching the silicon single crystal substrate similarly to the ink supply passage 14. The half etching is performed by adjusting the etching time.

【0040】このような流路形成基板10の厚さは、圧
力発生室12を配列密度に合わせて最適な厚さを選択す
ればよく、例えば、180dpi程度の配列密度であれ
ば、流路形成基板10の厚さは、220μm程度であれ
ばよいが、本実施形態のように、圧力発生室12を20
0dpi以上と比較的高密度に配列する場合には、流路
形成基板10の厚さは、100μm以下と比較的薄くす
るのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室12間の
隔壁11の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。
As for the thickness of the flow path forming substrate 10, an optimum thickness may be selected in accordance with the array density of the pressure generating chambers 12. For example, if the array density is about 180 dpi, the flow path forming substrate 10 is formed. The thickness of the substrate 10 may be about 220 μm, but the pressure generating chamber 12 may not be formed in the same manner as in the present embodiment.
When the flow passage forming substrate 10 is arranged in a relatively high density of 0 dpi or more, it is preferable that the thickness of the flow path forming substrate 10 is 100 μm or less. This is because the array density can be increased while maintaining the rigidity of the partition walls 11 between the adjacent pressure generating chambers 12.

【0041】また、流路形成基板10の開口面側には、
上述したように、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25によって接合されてい
る。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.
1〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば
2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミッ
クス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート20
は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆
い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強
板の役目も果たす。また、ノズルプレート20は、流路
形成基板10と熱膨張係数が略同一の材料で形成するよ
うにしてもよい。この場合には、流路形成基板10とノ
ズルプレート20との熱による変形が略同一となるた
め、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することが
できる。
Further, on the opening side of the flow path forming substrate 10,
As described above, the ink supply passage 14 of each pressure generating chamber 12
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 that communicates with the opposite side thereof is joined by an adhesive 25. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.
It is made of glass ceramics having a linear expansion coefficient of 1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or lower, for example, 2.5 to 4.5 [× 10 −6 / ° C.], or rust-free steel. Nozzle plate 20
The one side entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 and also serves as a reinforcing plate that protects the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, the nozzle plate 20 may be formed of a material having a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the flow path forming substrate 10. 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.

【0042】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.

【0043】一方、流路形成基板10に設けられた弾性
膜50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0.5〜3μmの圧電体層7
0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, on the elastic film 50 provided on the flow path forming substrate 10, the lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm and the piezoelectric film having a thickness of, for example, about 0.5 to 3 μm. Body layer 7
0 and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated and formed by a process described later 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.

【0044】また、圧電素子300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の端部近傍には、圧電素子30
0を駆動するための駆動回路に繋がる外部配線(図示な
し)が接続されるようになっている。
Further, each upper electrode film 80, which is an individual electrode of the piezoelectric element 300, 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, a lead electrode 90 made of gold (Au) or the like is connected, and the piezoelectric element 30 is provided near the end of the lead electrode 90.
An external wiring (not shown) connected to a drive circuit for driving 0 is connected.

【0045】ここで、このようなインクジェット式記録
ヘッドの製造方法、特に、圧電素子及び圧力発生室等の
形成方法について、図3〜図5を参照して説明する。な
お、図3〜図5は、圧力発生室12の長手方向の断面図
である。
Here, a method of manufacturing such an ink jet recording head, in particular, a method of forming a piezoelectric element and a pressure generating chamber will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction.

【0046】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.

【0047】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. 3B, after the lower electrode film 60 is formed on the entire surface of the elastic film 50 by sputtering, 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.

【0048】次に、図3(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. 3C, 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.

【0049】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 lead zirconate titanate precursor film 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.

【0050】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 body layer 70 thus formed, the crystals are preferentially oriented unlike the bulk piezoelectric body, and in the present embodiment, the piezoelectric body 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.

【0051】次に、図3(d)に示すように、上電極膜
80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料で
あればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多
くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態
では、白金をスパッタリングにより成膜している。
Next, as shown in FIG. 3D, 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.

【0052】次に、図4(a)に示すように、圧電体層
70及び上電極膜80のみをエッチングして圧電素子3
00のパターニングを行う。また、下電極膜60及び弾
性膜50を貫通して貫通孔51を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are etched to etch the piezoelectric element 3.
00 patterning is performed. Further, a through hole 51 is formed so as to penetrate the lower electrode film 60 and the elastic film 50.

【0053】次に、図4(b)に示すように、リード電
極90を形成する。具体的には、例えば、金(Au)等
からなるリード電極90を流路形成基板10の全面に亘
って形成すると共に、各圧電素子300毎にパターニン
グする。
Next, as shown in FIG. 4B, the lead electrode 90 is formed. Specifically, for example, the lead electrode 90 made of gold (Au) or the like is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10, and is patterned for each piezoelectric element 300.

【0054】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って
シリコン単結晶基板からなる流路形成基板10を異方性
エッチングして、図4(c)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等を形成する。
The above is the film forming process. After the film formation is performed in this manner, the flow path forming substrate 10 made of the silicon single crystal substrate is anisotropically etched by the above-described alkaline solution, and as shown in FIG. The communication section 13 and the ink supply path 14 are formed.

【0055】次いで、図4(d)に示すように、圧力発
生室12等とは別工程で、再度、流路形成基板10を異
方性エッチングすることによって溝部15を形成する。
このように溝部15を圧力発生室12とは別工程で形成
することにより、異方性エッチングによって溝部15を
比較的容易且つ高精度に形成できる。
Next, as shown in FIG. 4 (d), the groove portion 15 is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate 10 again in a step different from the pressure generating chamber 12 and the like.
By thus forming the groove 15 in a separate process from the pressure generating chamber 12, the groove 15 can be formed relatively easily and highly accurately by anisotropic etching.

【0056】その後、図5(a)に示すように、流路形
成基板10にノズル開口21が穿設されたノズルプレー
ト20を接着剤25によって接合する。このとき、流路
形成基板10のノズルプレート20との接合面に、圧力
発生室12に連通する溝部15が形成されているため、
無駄な接着剤25がこの溝部15に流れ込み、接着剤2
5が圧力発生室12内に過度に流れ込んでノズル開口2
1が接着剤25で塞がれることがない。これにより、イ
ンク吐出不良の発生を防止して、流路形成基板10とノ
ズルプレート20とを良好に接合することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, the nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed therein is bonded to the flow path forming substrate 10 with the adhesive 25. At this time, since the groove portion 15 communicating with the pressure generating chamber 12 is formed on the joint surface of the flow path forming substrate 10 with the nozzle plate 20,
The useless adhesive 25 flows into the groove 15 and the adhesive 2
5 excessively flows into the pressure generating chamber 12 and the nozzle opening 2
1 is not blocked by the adhesive 25. As a result, it is possible to prevent the occurrence of defective ink ejection, and to bond the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 well.

【0057】特に、本実施形態のように、流路形成基板
10として主面が(110)面であるシリコン単結晶基
板を用いた場合には、インク吐出不良を効果的に防止で
きる。すなわち、主面が(110)面のシリコン単結晶
基板からなる流路形成基板10を異方性エッチングする
ことによって圧力発生室12を形成した場合、圧力発生
室12の長手方向の端面がその内側に向かって傾斜する
傾斜面12aとなるため、図5(b)に示すように、圧
力発生室12に流れ出した接着剤25が、この傾斜面1
2aとノズルプレート20との間に溜まり、ノズル開口
21を塞ぎやすい。しかしながら、圧力発生室12の長
手方向端部に連通する溝部15を設けることにより、無
駄な接着剤25が圧力発生室12に流れ出すのを抑える
ことができるため、インク吐出不良を効果的に防止する
ことができる。
In particular, when a silicon single crystal substrate whose main surface is the (110) plane is used as the flow path forming substrate 10 as in this embodiment, defective ink ejection can be effectively prevented. That is, when the pressure generating chamber 12 is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate 10 whose main surface is a (110) plane silicon single crystal substrate, the longitudinal end face of the pressure generating chamber 12 is the inner side thereof. 5B, the adhesive 25 that has flowed into the pressure generating chamber 12 becomes the inclined surface 12a that inclines toward the inclined surface 1a.
It collects between the nozzle 2a and the nozzle plate 20 and easily closes the nozzle opening 21. However, by providing the groove portion 15 that communicates with the longitudinal end portion of the pressure generating chamber 12, it is possible to suppress the wasteful adhesive 25 from flowing out to the pressure generating chamber 12, and thus it is possible to effectively prevent defective ink ejection. be able to.

【0058】また、本実施形態のように流路形成基板1
0の圧力発生室12を比較的高密度に配列した場合は、
ノズルプレート20との接合領域が小さくなるため、溝
部15を設けることによって、接着剤の流れ出しをより
効果的に防止することができる。
Further, as in the present embodiment, the flow path forming substrate 1
When the pressure generating chambers 0 of 0 are arranged in a relatively high density,
Since the joining area with the nozzle plate 20 becomes smaller, the groove portion 15 can be provided to more effectively prevent the adhesive from flowing out.

【0059】なお、上述した圧電素子300、圧力発生
室12等は、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として同時に形成さ
れる。そして、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毎に分割され、分割
した流路形成基板10に、後述するリザーバ形成基板3
0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な
る。
The piezoelectric element 300, the pressure generating chamber 12 and the like described above are simultaneously formed as a large number of chips on one wafer by a series of film formation and anisotropic etching. After the process is completed, the channel forming substrate 10 of one chip size as shown in FIG. 1 is divided, and the divided channel forming substrate 10 is divided into the reservoir forming substrate 3 described later.
The ink jet recording head is obtained by sequentially bonding and integrating the 0 and the compliance substrate 40.

【0060】すなわち、図1及び図2に示すように、圧
力発生室12等が形成された流路形成基板10の圧電素
子300側には、リザーバ100の少なくとも一部を構
成するリザーバ部31を有するリザーバ形成基板30が
接合されている。このリザーバ部31は、本実施形態で
は、リザーバ形成基板30を厚さ方向に貫通して圧力発
生室12の幅方向に亘って形成されている。そして、こ
のリザーバ部31が、弾性膜50及び下電極膜60を貫
通して設けられる貫通孔51を介して流路形成基板10
の連通部13と連通され、各圧力発生室12の共通のイ
ンク室となるリザーバ100が構成されている。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, a reservoir portion 31 forming at least a part of the reservoir 100 is provided on the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate 10 in which the pressure generating chamber 12 and the like are formed. The reservoir forming substrate 30 that it has is joined. In this embodiment, the reservoir portion 31 penetrates the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction and is formed across the width direction of the pressure generating chamber 12. Then, the reservoir portion 31 is provided with the passage forming substrate 10 through the through hole 51 that is provided to penetrate the elastic film 50 and the lower electrode film 60.
A reservoir 100 that communicates with the communication section 13 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12 is configured.

【0061】一方、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が設けられている。そして、圧
電素子300はこの圧電素子保持部32内に密封され、
大気中の水分等の外部環境に起因する破壊が防止されて
いる。
On the other hand, the piezoelectric element 3 of the reservoir forming substrate 30.
In a region facing 00, a piezoelectric element holding portion 32 is provided that can seal the space while ensuring a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300. The piezoelectric element 300 is sealed in the piezoelectric element holding portion 32,
Destruction due to the external environment such as atmospheric moisture is prevented.

【0062】このようなリザーバ形成基板30として
は、例えば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板
10の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好まし
く、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシ
リコン単結晶基板を用いて形成した。
As such a 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 this embodiment, the passage forming substrate 30 is used. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material as 10.

【0063】さらに、このリザーバ形成基板30には、
封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス
基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛
性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmの
ポリフェニレンサルファイド(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(SU
S)等)で形成される。この固定板42のリザーバ10
0に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部43となっているため、リザーバ100の一方面は可
撓性を有する封止膜41のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能な可撓部33となっている。
Further, the reservoir forming substrate 30 includes
A compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 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. Further, the fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel having a thickness of 30 μm (SU
S) and the like). The reservoir 10 of this fixed plate 42
Since the region facing 0 is the opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only by the flexible sealing film 41, and the internal pressure changes. The flexible portion 33 is deformable by.

【0064】なお、このように構成したインクジェット
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21に
至るまで内部をインクで満たした後、図示しない外部の
駆動回路からの記録信号に従い、上電極膜80と下電極
膜60との間に電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜6
0及び圧電体層70をたわみ変形させることにより、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 thus constructed takes in ink from an external ink supply means (not shown) and fills the interior from the reservoir 100 to the nozzle openings 21 with ink, and then an external drive circuit (not shown). A voltage is applied between the upper electrode film 80 and the lower electrode film 60 according to a recording signal from the elastic film 50, the lower electrode film 6
By flexurally deforming the piezoelectric layer 70 and the piezoelectric layer 70, the pressure inside the pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

【0065】(実施形態2)図6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。
(Embodiment 2) FIG. 6 is a plan view showing an essential part of an ink jet recording head according to Embodiment 2. As shown in FIG.

【0066】本実施形態は、圧力発生室12の長手方向
に連通して設けられる溝部を複数設けた例であり、図6
に示すように、2つの溝部15Aが各圧力発生室12の
幅方向両端部にそれぞれ連通して設けられている以外
は、実施形態1と同様である。
The present embodiment is an example in which a plurality of groove portions are provided so as to communicate with each other in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12, and FIG.
As shown in, the same as Embodiment 1 except that two groove portions 15A are provided so as to communicate with both widthwise end portions of each pressure generating chamber 12.

【0067】このような構成によっても、実施形態1と
同様に、流路形成基板10とノズルプレート20とを接
着剤25によって接合する際に、無駄な接着剤がこれら
の溝部15Aに流れ込み、圧力発生室12内への流れ出
しが防止されるため、インク吐出不良の発生を防止する
ことができる。
With this structure, as in the first embodiment, when the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are bonded by the adhesive 25, useless adhesive flows into these groove portions 15A and pressure is applied. Since the outflow into the generation chamber 12 is prevented, the occurrence of defective ink ejection can be prevented.

【0068】なお、溝部15Aを設ける位置は、特に限
定されないが、本実施形態のように、圧力発生室12の
幅方向両端部に連通するようにすることにより、無駄な
接着剤が溝部15Aに流れ込みやすくなり、圧力発生室
12内に流れ出すのをより確実に防止することができ
る。
The position at which the groove portion 15A is provided is not particularly limited. However, as in the present embodiment, by communicating with both ends of the pressure generating chamber 12 in the width direction, useless adhesive is provided in the groove portion 15A. It becomes easier to flow into the pressure generating chamber 12, and it is possible to more reliably prevent the pressure generating chamber 12 from flowing out.

【0069】(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.

【0070】例えば、図7に示すように、流路形成基板
10のノズルプレート20との接合面には、圧力発生室
12の長手方向端部に連通する溝部15と共に凹部16
を設け、流路形成基板10とノズルプレート20とを接
着剤25によって接合する際に、この凹部16にも無駄
な接着剤が流れ込むようにしてもよい。これにより、無
駄な接着剤が圧力発生室12内に流れ出すのをより効果
的に防止することができる。
For example, as shown in FIG. 7, on the joint surface of the flow path forming substrate 10 with the nozzle plate 20, the recess 16 is formed together with the groove 15 communicating with the longitudinal end of the pressure generating chamber 12.
May be provided, and when the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are bonded with the adhesive 25, useless adhesive may flow into the recess 16. Thereby, it is possible to more effectively prevent the waste adhesive from flowing out into the pressure generating chamber 12.

【0071】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-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 and, for example, 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.

【0072】さらに、上述の実施形態では、たわみ変位
型の圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドにつ
いて説明したが、例えば、圧電材料と電極形成材料とを
サンドイッチ状に交互に挟んで積層した構造の縦振動モ
ードの圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドに
応用することができる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the ink jet recording head having the flexural displacement type piezoelectric element has been described. For example, a vertical structure having a structure in which a piezoelectric material and an electrode forming material are alternately sandwiched and laminated. It can be applied to an ink jet recording head having a vibration mode piezoelectric element.

【0073】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。
As described above, the present invention can be applied to ink jet recording heads having various structures as long as it does not violate the gist thereof.

【0074】また、上述した実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図8は、
そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図であ
る。
Further, the ink jet recording head of the above-described embodiment constitutes a part of the recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. Figure 8
It is a schematic diagram showing an example of the ink jet type recording device.

【0075】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, 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.

【0076】そして、駆動モータ6の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリ
ッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及
び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿っ
て移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ3に沿
ってプラテン8が設けられている。このプラテン8は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記
録媒体である記録シートSがプラテン8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 body 4 along the carriage 3. The platen 8 can be rotated by the driving force of a paper feed motor (not shown) so that the recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller or the like, is conveyed on the platen 8. Has become.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、流路形
成基板のノズルプレートとの接合面に、各圧力発生室の
ノズル開口との連通側の長手方向端部に連通する溝部を
設けるようにしたので、圧力発生室内に無駄な接着剤が
流れ出すのを防止でき、ノズル開口の詰まり等によるイ
ンク吐出不良を防止することができる。
As described above, according to the present invention, a groove portion communicating with the longitudinal end of each pressure generating chamber on the side of communication with the nozzle opening is provided on the surface of the flow path forming substrate that is joined to the nozzle plate. Therefore, it is possible to prevent wasteful adhesive from flowing out into the pressure generating chamber, and prevent defective ink ejection due to clogging of the nozzle openings.

【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
録ヘッドの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the invention.

【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。
2A and 2B are a plan view and 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. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図6】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.

【図7】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to another embodiment of the present 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 11 隔壁 12 圧力発生室 13 連通部 14 インク供給路 15,15A 溝部 16 凹部 20 ノズルプレート 21 ノズル開口 50 弾性膜 60 下電極膜 70 圧電体層 80 上電極膜 90 リード電極 300 圧電素子 10 Flow path forming substrate 11 partitions 12 Pressure generation chamber 13 Communication 14 Ink supply path 15,15A groove 16 recess 20 nozzle plate 21 nozzle opening 50 elastic membrane 60 Lower electrode film 70 Piezoelectric layer 80 Upper electrode film 90 Lead electrode 300 Piezoelectric element

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口を有するノズルプレートと、
このノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路
形成基板と、該流路形成基板の圧力発生室に対応する領
域に振動板を介して設けられて前記圧力発生室内にイン
ク吐出のための圧力を付与す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、 前記流路形成基板と前記ノズルプレートとが接着剤を介
して接合され、前記流路形成基板の前記ノズルプレート
との接合面に、各圧力発生室の前記ノズル開口との連通
側の長手方向端部に連通すると共に、前記接着剤が入り
込んだ少なくとも一つの溝部が設けられていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A nozzle plate having a nozzle opening,
A flow path forming substrate that defines a pressure generating chamber that communicates with the nozzle opening, and a region of the flow path forming substrate that corresponds to the pressure generating chamber is provided via a vibration plate to discharge ink into the pressure generating chamber. In the ink jet recording head including a piezoelectric element that applies a pressure for, the flow path forming substrate and the nozzle plate are bonded via an adhesive, and the bonding surface of the flow path forming substrate with the nozzle plate is bonded. An ink jet recording head, characterized in that at least one groove portion, which is in communication with the longitudinal end portion of each pressure generating chamber on the communication side with the nozzle opening, and in which the adhesive has entered, is provided.
【請求項2】 請求項1において、前記溝部の幅が20
μmよりも小さく且つ深さが5μmよりも小さいことを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. The width of the groove portion according to claim 1,
An inkjet recording head having a size smaller than μm and a depth smaller than 5 μm.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記溝部は、
前記圧力発生室の幅方向略中央部に連通して設けられて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
3. The groove portion according to claim 1 or 2,
An ink jet recording head, which is provided so as to communicate with a substantially central portion in the width direction of the pressure generating chamber.
【請求項4】 請求項1又は2において、前記溝部が、
前記圧力発生室の少なくとも幅方向両端部にそれぞれ連
通して設けられていることを特徴とするインクジェット
式記録ヘッド。
4. The groove according to claim 1 or 2,
An ink jet recording head, wherein the pressure generating chamber is provided so as to communicate with at least both ends in the width direction of the pressure generating chamber.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記溝
部内には、前記流路形成基板と前記ノズルプレートとを
接着する接着剤が充填されていることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein an adhesive that bonds the flow path forming substrate and the nozzle plate is filled in the groove. .
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記圧
力発生室の配列密度が200dpi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。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the pressure generating chambers have an arrangement density of 200 dpi or more.
【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記流
路形成基板がシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発
生室及び前記溝部が異方性エッチングによって形成され
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。
7. The flow path forming substrate according to claim 1, wherein the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate, and the pressure generating chamber and the groove are formed by anisotropic etching. Inkjet recording head.
【請求項8】 請求項7において、前記流路形成基板
は、主面が(110)面であるシリコン単結晶基板から
なることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
8. The ink jet recording head according to claim 7, wherein the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate whose main surface is a (110) plane.
【請求項9】 請求項7又は8において、前記圧力発生
室と前記溝部とが別工程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。
9. The ink jet recording head according to claim 7, wherein the pressure generating chamber and the groove are formed in separate steps.
【請求項10】 請求項1〜9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。
10. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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