JP2010228274A - Liquid jetting head and liquid jetting device - Google Patents

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JP2010228274A JP2009077849A JP2009077849A JP2010228274A JP 2010228274 A JP2010228274 A JP 2010228274A JP 2009077849 A JP2009077849 A JP 2009077849A JP 2009077849 A JP2009077849 A JP 2009077849A JP 2010228274 A JP2010228274 A JP 2010228274A
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Kinzan Ri
欣山 李
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid jetting head having highly-densified nozzle openings and a liquid delivering characteristics of which the variation and degradation is suppressed, and to provide a liquid jetting device. <P>SOLUTION: A partition wall 11 of a pressure generating chamber 12 on a flow channel forming substrate 10 in a width direction includes a narrow width part 18 provided at a pressure generating means 300 side and a wide width part 19 that is provided at an opposite side of the pressure generating means 300 and has a width larger than that of the narrow width part 18. The width of the narrow width part 18 is not less than one-tenth of the width of the wide width part 19 and is in a range from 5 to 15 μm. A length of the narrow width part 18 in a depth direction of the pressure generating chamber 12 is shorter than a depth of the pressure generating chamber 12 and is not less than one-tenth of the depth of the pressure generating chamber 12. The length of the narrow width part 18 is in a range from 2 to 20 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特にインクを吐出す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。   The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that eject liquid, and more particularly, to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that eject ink.

液体噴射ヘッドの代表的な例としては、ノズルからインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インク滴を噴射するノズル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からインク滴を吐出させるものがある。また、インクジェット式記録ヘッドに採用される圧電素子としては、例えば、一対の電極とこれらの電極間に挟持される圧電体層とからなるものが知られている。   A typical example of the liquid ejecting head is an ink jet recording head that ejects ink droplets from nozzles. As an ink jet recording head, for example, a part of a pressure generation chamber communicating with a nozzle for ejecting ink droplets is configured by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize ink in the pressure generation chamber. Some eject ink droplets from nozzles. In addition, as a piezoelectric element employed in an ink jet recording head, for example, an element composed of a pair of electrodes and a piezoelectric layer sandwiched between these electrodes is known.

また、圧力発生室の振動板側を幅広にしたインクジェット式記録ヘッドが提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。   In addition, an ink jet recording head has been proposed in which the diaphragm side of the pressure generating chamber is wide (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

特許第3882936号公報Japanese Patent No. 3882936 特開平11−227190号公報JP-A-11-227190 特開2004−209874号公報JP 2004-209874 A 特許第3713921号公報Japanese Patent No. 3713921

しかしながら、ノズル開口の高密度化に伴い、圧力発生室を画成する隔壁が薄くなって剛性が低下してしまうという問題がある。そして、隔壁の剛性が低下すると、あるノズル開口からインクを吐出した際に圧力発生手段の動作による圧力発生室のインクの圧力変動に伴い、隔壁が隣の圧力発生室側にたわみ変形して、圧力損失(クロストーク)が発生し、インクの飛翔速度の低下や、インク吐出量の減少等の吐出特性が変化してしまう虞がある。また、隔壁の剛性を向上するために、隔壁の厚さ(圧力発生室の並設方向における幅)を厚くすると、圧力発生室の容積の減少や、圧力発生手段が変位を行う領域が減少し、所望のインク吐出特性を得ることができない。   However, as the density of nozzle openings is increased, there is a problem that the partition wall defining the pressure generating chamber becomes thinner and the rigidity is lowered. Then, when the rigidity of the partition wall is lowered, the partition wall is bent and deformed to the adjacent pressure generation chamber side in accordance with the pressure fluctuation of the ink in the pressure generation chamber due to the operation of the pressure generation unit when ink is ejected from a certain nozzle opening. There is a possibility that pressure loss (crosstalk) occurs, and ejection characteristics such as a decrease in the flying speed of the ink and a decrease in the ink ejection amount change. In addition, in order to improve the rigidity of the partition wall, increasing the thickness of the partition wall (width in the direction in which the pressure generating chambers are arranged in parallel) reduces the volume of the pressure generating chamber and the area in which the pressure generating means is displaced. Therefore, desired ink ejection characteristics cannot be obtained.

ちなみに、特許文献1〜4の構成では、幅広部が設けられているものが開示されているものの、クロストークを抑制する隔壁の厚さの規定が行われていない。   Incidentally, in the configurations of Patent Documents 1 to 4, although a wide portion is disclosed, the thickness of the partition wall for suppressing crosstalk is not defined.

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドに限定されず、他の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。   Such a problem is not limited to the ink jet recording head, and similarly exists in a liquid ejecting head that ejects another liquid.

本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口を高密度化すると共に、液体吐出特性のばらつき及び低下を抑制した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that increase the density of nozzle openings and suppress variation and decrease in liquid ejection characteristics.

上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室がその幅方向に隔壁によって区画されて複数設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を具備し、前記流路形成基板の前記圧力発生室の幅方向における前記隔壁は、前記圧力発生手段側に設けられた幅狭部と、前記圧力発生手段とは反対側に設けられて前記幅狭部よりも大きな幅を有する幅広部とを有し、前記幅狭部の幅が、前記幅広部の幅の1/10以上の大きさを有すると共に、前記幅狭部が5μm〜15μmの幅を有し、前記圧力発生室の前記圧力発生手段が設けられた一方面から他方面に向かう方向において、前記幅狭部の長さが、前記圧力発生室の深さよりも短く、且つ前記圧力発生室の深さの1/10以上の長さを有し、前記幅狭部の長さが2μm〜20μmであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。   An aspect of the present invention that solves the above problems includes a flow path forming substrate in which a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening is partitioned by a partition wall in the width direction and provided on one surface side of the flow path forming substrate. Pressure generating means for causing a pressure change in the pressure generating chamber, and the partition in the width direction of the pressure generating chamber of the flow path forming substrate is a narrow width provided on the pressure generating means side. And a wide portion provided on the opposite side of the pressure generating means and having a width larger than the narrow portion, and the width of the narrow portion is 1/10 or more of the width of the wide portion. The narrow portion has a width of 5 μm to 15 μm, and the length of the narrow portion in the direction from the one surface where the pressure generating means of the pressure generating chamber is provided to the other surface. Is shorter than the depth of the pressure generating chamber, and The liquid ejecting head has a length of 1/10 or more of the depth of the pressure generating chamber, and the length of the narrow portion is 2 μm to 20 μm.

かかる態様では、隔壁を圧力発生手段側に設けた幅狭部と、幅広部とで構成するようにしたため、幅狭部のみで構成した隔壁に比べて、幅広部によって隔壁の剛性を高めることができる。これにより、圧力発生室を従来と同様に高密度に配設しても、隔壁による圧力発生室間の圧力損失(クロストーク)の発生を低減して、液体吐出特性を向上することができる。また、隔壁の剛性を高めて隔壁を変形し難くすることで、隔壁を挟んで隣り合うノズル開口から液体を同時に吐出した場合と、隔壁を挟んで隣り合うノズル開口の何れか一方からのみ液体を吐出した場合とで、液体吐出特性を揃えることができる。さらに、隔壁の圧力発生手段側に幅狭部を形成することによって、圧力発生室の幅を拡幅した拡幅部を設けることができる。この拡幅部によって、圧力発生手段の変位に利用できる振動可能領域を広げることができ、圧力発生手段の変位特性を向上することができ、液体吐出特性を向上することができる。   In this aspect, since the partition wall is configured by the narrow part provided on the pressure generating means side and the wide part, the wide part can increase the rigidity of the partition compared to the partition configured by only the narrow part. it can. Thereby, even if the pressure generating chambers are arranged at a high density as in the prior art, the generation of pressure loss (crosstalk) between the pressure generating chambers due to the partition walls can be reduced, and the liquid ejection characteristics can be improved. In addition, by increasing the rigidity of the partition wall and making it difficult for the partition wall to deform, liquid can be discharged from only one of the adjacent nozzle openings with the partition wall sandwiched between when the liquid is discharged simultaneously from the adjacent nozzle openings. The liquid ejection characteristics can be made uniform in the case of ejection. Further, by forming the narrow portion on the pressure generating means side of the partition wall, it is possible to provide a widened portion that widens the width of the pressure generating chamber. By this widened portion, it is possible to widen a vibrable region that can be used for the displacement of the pressure generating means, improve the displacement characteristics of the pressure generating means, and improve the liquid ejection characteristics.

また、前記隔壁の前記幅広部によって画成される凹部の内面が、曲面状に形成されていることが好ましい。これによれば、凹部内の角部に気泡が滞留するなどの不具合の発生を抑制することができる。   Moreover, it is preferable that the inner surface of the recessed part defined by the said wide part of the said partition is formed in the curved surface shape. According to this, generation | occurrence | production of malfunctions, such as a bubble staying in the corner | angular part in a recessed part, can be suppressed.

また、前記流路形成基板の前記圧力発生手段側には、振動板が形成されていることが好ましく、前記振動板に前記幅狭部の少なくとも一部が形成されていてもよい。これによれば、振動板の振動領域を広げて液体吐出特性を向上することができる。   Moreover, it is preferable that a diaphragm is formed on the pressure generating means side of the flow path forming substrate, and at least a part of the narrow portion may be formed on the diaphragm. According to this, it is possible to widen the vibration region of the diaphragm and improve the liquid ejection characteristics.

さらに、本発明の他の態様は、上記態様に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。   According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect.

かかる態様では、高密度印刷及び印刷品質を向上することができる液体噴射装置を実現できる。   In this aspect, a liquid ejecting apparatus that can improve high-density printing and print quality can be realized.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る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 cross-sectional view of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態2に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a recording head according to Embodiment 2 of the invention. 本発明の実施形態3に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a recording head according to Embodiment 3 of the invention. 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、インクジェット式記録ヘッドの平面図及びA−A′断面図であり、図3は、図2(b)のB−B′断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an ink jet recording head that is an example of a liquid ejecting head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view taken along line AA ′ of the ink jet recording head. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.

本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIを構成する流路形成基板10は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には酸化シリコンを主成分とする弾性膜50が形成されている。   The flow path forming substrate 10 constituting the ink jet recording head I of the present embodiment is made of a silicon single crystal substrate, and an elastic film 50 mainly composed of silicon oxide is formed on one surface thereof.

流路形成基板10には、隔壁11によって区画された複数の圧力発生室12が、その幅方向に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、各圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14及び連通路15を介して連通されている。連通部13は、後述する保護基板のリザーバー部31と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ーの一部を構成する。インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路形成基板10には、圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15からなる液体流路が設けられており、隔壁11によって圧力発生室12、インク供給路14及び連通路15が画成されている。   In the flow path forming substrate 10, a plurality of pressure generating chambers 12 partitioned by a partition wall 11 are arranged in parallel in the width direction. In addition, a communication portion 13 is formed in a region outside the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 of the flow path forming substrate 10, and the communication portion 13 and each pressure generation chamber 12 are provided for each pressure generation chamber 12. Communication is made via a supply path 14 and a communication path 15. The communication part 13 communicates with a reservoir part 31 of a protective substrate, which will be described later, and constitutes a part of a reservoir that becomes a common ink chamber of each pressure generating chamber 12. The ink supply path 14 is formed with a narrower width than the pressure generation chamber 12, and maintains a constant flow path resistance of ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 13. In the present embodiment, the flow path forming substrate 10 is provided with a liquid flow path including a pressure generation chamber 12, a communication portion 13, an ink supply path 14, and a communication path 15. The ink supply path 14 and the communication path 15 are defined.

また、各圧力発生室12の弾性膜50側(後述する圧力発生手段である圧電素子300側)には、圧力発生室12の幅(圧力発生室12の並設方向である短手方向の幅)方向に広がった拡幅部16が長手方向に沿って設けられている。この拡幅部16は、圧力発生室12を画成する隔壁11の弾性膜50側に圧力発生室12の長手方向に亘って設けられた凹部17によって画成されている。   Further, the width of the pressure generation chamber 12 (the width in the short direction, which is the direction in which the pressure generation chambers 12 are juxtaposed), is disposed on the elastic film 50 side of each pressure generation chamber 12 (on the piezoelectric element 300 side, which will be described later). The widened portion 16 extending in the direction is provided along the longitudinal direction. The widened portion 16 is defined by a concave portion 17 provided in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 on the elastic membrane 50 side of the partition wall 11 defining the pressure generating chamber 12.

このように隔壁11に凹部17を形成することで、隣り合う圧力発生室12の間の隔壁11には、弾性膜50側の凹部17が形成された領域に幅(厚さ)が狭い幅狭部18と、凹部17が形成されておらず、幅狭部18よりも幅(厚さ)が大きな幅広部19とが設けられている。   By forming the recess 17 in the partition 11 in this way, the partition 11 between the adjacent pressure generating chambers 12 has a narrow width (thickness) in the region where the recess 17 on the elastic film 50 side is formed. The part 18 and the recessed part 17 are not formed, and a wide part 19 having a larger width (thickness) than the narrow part 18 is provided.

ここで、幅狭部18の幅Wは、隔壁11の幅広部19の幅Wに対して、1.0<(W/W)≦10を満たす条件で形成されている。言い換えると、幅狭部18の幅Wは、幅広部19の幅Wよりも狭く、且つ1/10以上の大きさを有するものである。また、幅狭部18の幅Wは、5μm〜15μmで形成されている。 Here, the width W 2 of the narrow portion 18 is formed under a condition that satisfies 1.0 <(W 1 / W 2 ) ≦ 10 with respect to the width W 1 of the wide portion 19 of the partition wall 11. In other words, the width W 2 of the narrow portion 18 is narrower than the width W 1 of the wide portion 19 and has a size of 1/10 or more. The width W 2 of the narrow portion 18 is formed in 5Myuemu~15myuemu.

また、流路形成基板10の厚さ方向、すなわち、弾性膜50(詳しくは後述する圧力発生手段である圧電素子300)が設けられた一方面から他方面(圧力発生室12が開口する面)に向かう幅狭部18の長さDは、圧力発生室12の深さDに対して、1.0<(D/D)≦10を満たす条件で形成されている。ちなみに、幅狭部18の長さDは、凹部17の深さのことである。また、幅狭部18の長さDは、2μm〜20μmで形成されている。 Further, the thickness direction of the flow path forming substrate 10, that is, from one surface on which the elastic film 50 (a piezoelectric element 300 which is a pressure generating means to be described later in detail) is provided to the other surface (the surface on which the pressure generating chamber 12 opens). The length D 2 of the narrow portion 18 toward the surface is formed on the condition that satisfies 1.0 <(D 1 / D 2 ) ≦ 10 with respect to the depth D 1 of the pressure generation chamber 12. Incidentally, the length D < b > 2 of the narrow portion 18 is the depth of the concave portion 17. The length D2 of the narrow portion 18 is 2 μm to 20 μm.

また、凹部17の内面は、曲面状に形成されている。凹部17の内面が曲面状とは、凹部17に内面に角部が存在しないことを言う。このように凹部17の内面を曲面状とすることで、凹部17の内面の角部に気泡が付着するなどを不具合を抑制することができる。   Moreover, the inner surface of the recessed part 17 is formed in the curved surface shape. The inner surface of the recess 17 having a curved surface means that the recess 17 has no corners on the inner surface. Thus, by making the inner surface of the recessed part 17 into a curved surface shape, it is possible to suppress problems such as bubbles adhering to the corners of the inner surface of the recessed part 17.

なお、本実施形態では、凹部17を隔壁11の圧力発生室12を画成する領域のみに形成したが、凹部17を圧力発生室12、インク供給路14、連通路15を画成する領域に亘って連続して設けるようにしてもよい。もちろん、圧力発生室12の幅方向を画成する隔壁11のみに限定されず、圧力発生室12の短手方向の端部を画成する壁部にも、凹部17を形成するようにしてもよい。   In this embodiment, the concave portion 17 is formed only in the region that defines the pressure generation chamber 12 of the partition wall 11. However, the concave portion 17 is formed in the region that defines the pressure generation chamber 12, the ink supply path 14, and the communication path 15. You may make it provide continuously over. Of course, the present invention is not limited to the partition wall 11 that defines the width direction of the pressure generation chamber 12, and the recess portion 17 may be formed in the wall portion that defines the end of the pressure generation chamber 12 in the short direction. Good.

このような圧力発生室12、連通部13、インク供給路14、連通路15及び凹部17は、流路形成基板10をエッチングすることで形成することができる。これらの製造方法については、詳しくは後述する。   Such a pressure generation chamber 12, the communication portion 13, the ink supply path 14, the communication path 15, and the recess 17 can be formed by etching the flow path forming substrate 10. These manufacturing methods will be described later in detail.

また、流路形成基板10の弾性膜50が形成された一方面とは反対側の他方面である開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に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によって固着されている。なお、ノズルプレート20は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。   Further, on the opening surface side, which is the other surface opposite to the one surface on which the elastic film 50 of the flow path forming substrate 10 is formed, in the vicinity of the end portion of each pressure generating chamber 12 on the opposite side to the ink supply path 14. A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating therewith is fixed by an adhesive, a heat welding film, or the like. The nozzle plate 20 is made of, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, stainless steel, or the like.

一方、このような流路形成基板10の開口面とは反対側には、弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、酸化ジルコニウムを主成分とする絶縁体膜55が形成されている。さらに、この絶縁体膜55上には、第1電極60と、圧電体層70と、第2電極80と、が積層形成されて圧電素子300(本実施形態の圧力発生手段)を構成している。ここで、圧電素子300は、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部320という。本実施形態では、第1電極60を圧電素子300の共通電極とし、第2電極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。また、駆動により変位が生じる圧電素子300をアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55及び第1電極60が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜50及び絶縁体膜55を設けずに、第1電極60のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。   On the other hand, an elastic film 50 is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, and an insulating film 55 mainly composed of zirconium oxide is formed on the elastic film 50. Yes. Further, the first electrode 60, the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80 are laminated on the insulator film 55 to form the piezoelectric element 300 (the pressure generating means of the present embodiment). Yes. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the first electrode 60, the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80. In general, one electrode 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. In this case, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the first electrode 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the second electrode 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In addition, the piezoelectric element 300 that is displaced by driving is referred to as an actuator device. In the above-described example, the elastic film 50, the insulator film 55, and the first electrode 60 function as a diaphragm. However, the present invention is not limited to this. For example, the elastic film 50 and the insulator film 55 are provided. Instead, only the first electrode 60 may act as a diaphragm. Further, the piezoelectric element 300 itself may substantially serve as a diaphragm.

圧電体層70は、第1電極60上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でも一般式ABOで示されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなる。圧電体層70としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O)、ジルコニウム酸鉛(PbZrO)、チタン酸鉛ランタン((Pb,La),TiO)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン((Pb,La)(Zr,Ti)O)又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)(Mg,Nb)O)等を用いることができる。 The piezoelectric layer 70 is made of a piezoelectric material that is formed on the first electrode 60 and has an electromechanical conversion action, and in particular, a metal oxide having a perovskite structure represented by the general formula ABO 3 among the piezoelectric materials. As the piezoelectric layer 70, for example, a ferroelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a material obtained by adding a metal oxide such as niobium oxide, nickel oxide, or magnesium oxide to the ferroelectric material is suitable. Specifically, lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La), TiO 3 ) ), Lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), lead magnesium titanate zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ), etc. Can do.

圧電体層70の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層70を0.5〜5μm前後の厚さで形成した。   The piezoelectric layer 70 is formed thick enough to suppress the thickness so as not to generate cracks in the manufacturing process and to exhibit sufficient displacement characteristics. For example, in this embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed with a thickness of about 0.5 to 5 μm.

圧電素子300の個別電極である各第2電極80には、インク供給路14側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜55上にまで延設される、例えば、金(Au)等からなるリード電極90が接続されている。   Each second electrode 80 which is an individual electrode of the piezoelectric element 300 is made of, for example, gold (Au) or the like which is drawn from the vicinity of the end on the ink supply path 14 side and extends to the insulator film 55. A lead electrode 90 is connected.

このような圧電素子300が形成された流路形成基板10上、すなわち、第1電極60、絶縁体膜55及びリード電極90上には、リザーバー100の少なくとも一部を構成するリザーバー部31を有する保護基板30が接着剤35を介して接合されている。このリザーバー部31は、本実施形態では、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバー100を構成している。また、流路形成基板10の連通部13を圧力発生室12毎に複数に分割して、リザーバー部31のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板10に圧力発生室12のみを設け、流路形成基板10と保護基板30との間に介在する部材(例えば、弾性膜50、絶縁体膜55等)にリザーバーと各圧力発生室12とを連通するインク供給路14を設けるようにしてもよい。   On the flow path forming substrate 10 on which such a piezoelectric element 300 is formed, that is, on the first electrode 60, the insulator film 55, and the lead electrode 90, there is a reservoir portion 31 that constitutes at least a part of the reservoir 100. The protective substrate 30 is bonded via an adhesive 35. In the present embodiment, the reservoir portion 31 is formed across the protective substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generating chamber 12, and as described above, the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 is formed. The reservoir 100 is configured as a common ink chamber for the pressure generating chambers 12. Alternatively, the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 may be divided into a plurality of pressure generation chambers 12 and only the reservoir portion 31 may be used as the reservoir. Further, for example, only the pressure generating chamber 12 is provided in the flow path forming substrate 10, and a reservoir is provided on a member (for example, the elastic film 50, the insulator film 55, etc.) interposed between the flow path forming substrate 10 and the protective substrate 30. An ink supply path 14 that communicates with each pressure generating chamber 12 may be provided.

また、保護基板30の圧電素子300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有する圧電素子保持部32が設けられている。圧電素子保持部32は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。   A piezoelectric element holding portion 32 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is provided in a region of the protective substrate 30 that faces the piezoelectric element 300. The piezoelectric element holding part 32 only needs to have a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300, and the space may be sealed or unsealed.

このような保護基板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 such a protective substrate 30, it is preferable to use a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, for example, a glass, a ceramic material or the like. The silicon single crystal substrate was used.

また、保護基板30には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられている。そして、各圧電素子300から引き出されたリード電極90の端部近傍は、貫通孔33内に露出するように設けられている。   The protective substrate 30 is provided with a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction. The vicinity of the end portion of the lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 300 is provided so as to be exposed in the through hole 33.

また、保護基板30上には、並設された圧電素子300を駆動するための駆動回路120が固定されている。この駆動回路120としては、例えば、回路基板や半導体集積回路(IC)等を用いることができる。そして、駆動回路120とリード電極90とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線121を介して電気的に接続されている。   A drive circuit 120 for driving the piezoelectric elements 300 arranged in parallel is fixed on the protective substrate 30. For example, a circuit board or a semiconductor integrated circuit (IC) can be used as the drive circuit 120. The drive circuit 120 and the lead electrode 90 are electrically connected via a connection wiring 121 made of a conductive wire such as a bonding wire.

また、このような保護基板30上には、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からなり、この封止膜41によってリザーバー部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板42のリザーバー100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバー100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。   In addition, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto the protective substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility, and one surface of the reservoir portion 31 is sealed by the sealing film 41. The fixing plate 42 is formed of a relatively hard material. Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIでは、インクカートリッジやインクタンクなどのインク貯留手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー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、駆動回路120からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの第1電極60と第2電極80との間に電圧を印加し、弾性膜50、絶縁体膜55、第1電極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。   In the ink jet recording head I of this embodiment, ink is taken in from an ink introduction port connected to an ink storage means such as an ink cartridge or an ink tank, and the interior is filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21. Thereafter, a voltage is applied between each of the first electrode 60 and the second electrode 80 corresponding to the pressure generation chamber 12 in accordance with a recording signal from the drive circuit 120, and the elastic film 50, the insulator film 55, and the first electrode. By bending and deforming 60 and the piezoelectric layer 70, the pressure in each pressure generating chamber 12 is increased and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIでは、圧力発生室12を画成する隔壁11を圧力発生手段である圧電素子300側に設けた幅狭部18と、圧電素子300とは反対側に設けた幅広部19とで構成するようにした。このため、幅狭部18のみで構成した隔壁に比べて、幅広部19によって隔壁11の剛性を高めることができる。これにより、圧力発生室12を従来と同様に高密度に配設しても、隔壁11による圧力発生室12間の圧力損失(クロストーク)の発生を低減して、インク吐出特性を向上することができる。   In the ink jet recording head I of the present embodiment, the partition wall 11 that defines the pressure generating chamber 12 is provided on the side opposite to the piezoelectric element 300 and the narrow portion 18 provided on the piezoelectric element 300 side that is the pressure generating means. The wide part 19 is used. For this reason, the rigidity of the partition 11 can be increased by the wide portion 19 as compared with the partition configured only by the narrow portion 18. As a result, even if the pressure generating chambers 12 are arranged at a high density as in the prior art, the generation of pressure loss (crosstalk) between the pressure generating chambers 12 due to the partition walls 11 is reduced, and ink ejection characteristics are improved. Can do.

また、隔壁11の剛性を高めて隔壁11を変形し難くすることで、隔壁11を挟んで隣り合うノズル開口21からインクを吐出した場合と、隔壁11を挟んで隣り合うノズル開口21の一方からインクを吐出し、他方からインクを吐出させない場合とで、インク吐出特性を揃えることができる。ちなみに、吐出条件(インクを吐出するノズル開口21の数など)が異なる場合に隔壁11の変形量に変化が生じると、圧力損失(圧力発生室12間のクロストーク)が発生してインク吐出特性を揃えることができない。   Further, by increasing the rigidity of the partition wall 11 to make it difficult to deform the partition wall 11, when ink is ejected from the adjacent nozzle openings 21 across the partition wall 11, and from one of the adjacent nozzle openings 21 across the partition wall 11. Ink ejection characteristics can be made uniform when ink is ejected and ink is not ejected from the other. By the way, if the amount of deformation of the partition wall 11 changes when the discharge conditions (such as the number of nozzle openings 21 for discharging ink) are different, pressure loss (crosstalk between the pressure generation chambers 12) occurs and ink discharge characteristics. Cannot be aligned.

さらに、隔壁11の圧電素子300側に幅狭部18を形成することによって、圧力発生室12の圧電素子300側に圧力発生室12の幅を拡幅した拡幅部16を設けることができる。この拡幅部16によって、圧電素子300の変位に利用できる振動可能領域を広げることができ、圧電素子300の変位特性を向上することができる。ちなみに、幅広部19のみで隔壁を形成すると、圧力発生室12の圧電素子300側の開口面積が狭くなり、振動可能領域が減少して圧電素子300に所望の変位を行わせることができなくなる。   Further, by forming the narrow portion 18 on the piezoelectric element 300 side of the partition wall 11, it is possible to provide the widened portion 16 that widens the width of the pressure generating chamber 12 on the piezoelectric element 300 side of the pressure generating chamber 12. The widened portion 16 can widen a vibrable region that can be used for the displacement of the piezoelectric element 300, and can improve the displacement characteristics of the piezoelectric element 300. Incidentally, if the partition wall is formed only by the wide portion 19, the opening area of the pressure generating chamber 12 on the piezoelectric element 300 side is narrowed, and the vibrable region is reduced, making it impossible to cause the piezoelectric element 300 to perform a desired displacement.

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドIを製造する製造方法の一例について図4〜図7を参照して説明する。なお、図4〜図7は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面図である。   Hereinafter, an example of a manufacturing method for manufacturing such an ink jet recording head I will be described with reference to FIGS. 4 to 7 are cross-sectional views in the juxtaposition direction of the pressure generating chambers showing the method of manufacturing the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

まず、図4(a)に示すように、シリコンウェハーであり流路形成基板10が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハー110の圧電素子300が形成される面側に不純物をドーピングして、ドープ層111を形成する。   First, as shown in FIG. 4A, impurities are doped on the surface side of the wafer 110 for flow path forming substrate 110, which is a silicon wafer and in which a plurality of flow path forming substrates 10 are integrally formed, on which the piezoelectric element 300 is formed. Thus, the doped layer 111 is formed.

ここで、ドープ層111にドーピングする不純物としては、例えば、ボロンが挙げられる。このようにボロンがドーピングされたドープ層111は、後の工程でアルカリ溶液を用いた異方性エッチングを行った際に、シリコン単結晶基板である流路形成基板用ウェハー110の他の領域に比べてエッチングレートが早い。そして、後の工程で、不純物がドーピングされたドープ層111と他の領域とのエッチングレートの違いを利用して、ドープ層111に凹部17を形成する。したがって、不純物がドーピングされたドープ層111の厚さは、凹部17の深さ(D)に基づいて規定すればよい。 Here, as an impurity doped in the doped layer 111, for example, boron is cited. In this way, the doped layer 111 doped with boron is formed in another region of the flow path forming substrate wafer 110, which is a silicon single crystal substrate, when anisotropic etching using an alkaline solution is performed in a later step. The etching rate is faster than that. Then, in a later step, the recesses 17 are formed in the doped layer 111 by utilizing the difference in etching rate between the doped layer 111 doped with impurities and other regions. Therefore, the thickness of the doped layer 111 doped with impurities may be defined based on the depth (D 2 ) of the recess 17.

次に、図4(b)に示すように、流路形成基板用ウェハー110の一方面(ドープ層111側)に弾性膜50を構成する二酸化シリコン膜51を形成する。二酸化シリコン膜51は、例えば、スパッタリング法又は化学蒸着法(CVD法)によって形成することができる。また、二酸化シリコン膜51は、流路形成基板用ウェハー110を熱酸化することで形成することもできる。二酸化シリコン膜51を熱酸化により形成した場合には、流路形成基板用ウェハー110の一方面にはドープ層111が形成されているため、二酸化シリコン膜51は、二酸化シリコンを主成分として不純物がドーピングされたものとなる。すなわち、二酸化シリコン膜51は、ボロンがドープされた酸化シリコンで形成される。   Next, as shown in FIG. 4B, a silicon dioxide film 51 constituting the elastic film 50 is formed on one surface (on the dope layer 111 side) of the flow path forming substrate wafer 110. The silicon dioxide film 51 can be formed by, for example, a sputtering method or a chemical vapor deposition method (CVD method). Further, the silicon dioxide film 51 can also be formed by thermally oxidizing the flow path forming substrate wafer 110. When the silicon dioxide film 51 is formed by thermal oxidation, the doped layer 111 is formed on one surface of the flow path forming substrate wafer 110. Therefore, the silicon dioxide film 51 is mainly composed of silicon dioxide and has impurities. It will be doped. That is, the silicon dioxide film 51 is formed of silicon oxide doped with boron.

次に、図4(c)に示すように、弾性膜50上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜55を形成する。本実施形態では、弾性膜50上に、ジルコニウムを主成分とするジルコニウム層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウムを主成分とする絶縁体膜55を形成した。   Next, as shown in FIG. 4C, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50. In this embodiment, after forming a zirconium layer containing zirconium as a main component on the elastic film 50, the zirconium layer is thermally oxidized in a diffusion furnace at 500 to 1200 ° C., for example, to thereby mainly contain zirconium oxide. An insulator film 55 was formed.

次に、図4(d)に示すように、絶縁体膜55上の全面に第1電極60を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この第1電極60の材料は、特に限定されないが、圧電体層70としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第1電極60の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。また、第1電極60は、例えば、スパッタリング法やPVD法(物理蒸着法)などにより形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4D, the first electrode 60 is formed on the entire surface of the insulator film 55 and patterned into a predetermined shape. The material of the first electrode 60 is not particularly limited. However, when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70, it is desirable that the material has little change in conductivity due to diffusion of lead oxide. . For this reason, platinum, iridium, etc. are used suitably as a material of the 1st electrode 60. FIG. Moreover, the 1st electrode 60 can be formed by sputtering method, PVD method (physical vapor deposition method), etc., for example.

次に、図5(a)に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、例えば、イリジウムからなる第2電極80とを流路形成基板用ウェハー110の全面に形成する。なお、圧電体層70の形成方法は、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・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−ゲル法を用いて圧電体層70を形成した。なお、圧電体層70の形成方法は、特に限定されず、例えば、MOD(Metal-Organic Decomposition)法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のPVD(Physical Vapor Deposition)法等を用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 5A, for example, a piezoelectric layer 70 made of lead zirconate titanate (PZT) or the like, and a second electrode 80 made of iridium, for example, are used. On the entire surface. In this embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed by applying and drying a so-called sol obtained by dissolving and dispersing a metal organic substance in a solvent, gelling it, and baking it at a high temperature to form a piezoelectric layer made of a metal oxide. The piezoelectric layer 70 was formed using a so-called sol-gel method for obtaining 70. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited. For example, a PVD (Physical Vapor Deposition) method such as a MOD (Metal-Organic Decomposition) method, a sputtering method, or a laser ablation method may be used.

次に、図5(b)に示すように、第2電極80及び圧電体層70を同時にエッチングすることにより各圧力発生室12に対応する領域に圧電素子300を形成する。ここで、第2電極80及び圧電体層70のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。   Next, as shown in FIG. 5B, the second electrode 80 and the piezoelectric layer 70 are simultaneously etched to form the piezoelectric element 300 in a region corresponding to each pressure generating chamber 12. Here, examples of the etching of the second electrode 80 and the piezoelectric layer 70 include dry etching such as reactive ion etching and ion milling.

次に、図5(c)に示すように、流路形成基板用ウェハー110の全面に亘って金(Au)からなるリード電極90を形成後、各圧電素子300毎にパターニングする。   Next, as shown in FIG. 5C, a lead electrode 90 made of gold (Au) is formed over the entire surface of the flow path forming substrate wafer 110 and then patterned for each piezoelectric element 300.

次に、図6(a)に示すように、保護基板用ウェハー130を、流路形成基板用ウェハー110上に接着剤35を介して接着する。ここで、この保護基板用ウェハー130は、保護基板30が複数一体的に形成されたものであり、保護基板用ウェハー130には、リザーバー部31及び圧電素子保持部32が予め形成されている。保護基板用ウェハー130を接合することによって流路形成基板用ウェハー110の剛性は著しく向上することになる。   Next, as shown in FIG. 6A, the protective substrate wafer 130 is bonded onto the flow path forming substrate wafer 110 via an adhesive 35. Here, the protective substrate wafer 130 is formed by integrally forming a plurality of protective substrates 30, and the reservoir portion 31 and the piezoelectric element holding portion 32 are formed in advance on the protective substrate wafer 130. By joining the protective substrate wafer 130, the rigidity of the flow path forming substrate wafer 110 is remarkably improved.

次いで、図6(b)に示すように、流路形成基板用ウェハー110を所定の厚みに薄くする。   Next, as shown in FIG. 6B, the flow path forming substrate wafer 110 is thinned to a predetermined thickness.

次いで、図7(a)に示すように、流路形成基板用ウェハー110上にマスク膜52を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図7(b)に示すように、流路形成基板用ウェハー110をマスク膜52を介してKOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング(ウェットエッチング)することにより、圧電素子300に対応する圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15等を形成する。   Next, as shown in FIG. 7A, a mask film 52 is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. 7B, the flow path forming substrate wafer 110 is anisotropically etched (wet etching) using an alkaline solution such as KOH through the mask film 52, whereby the piezoelectric element 300 is formed. Corresponding pressure generating chambers 12, communication portions 13, ink supply passages 14, communication passages 15 and the like are formed.

このとき、上述のように流路形成基板用ウェハー110の圧電素子300側には、不純物がドープされたドープ層111が形成されており、このドープ層111は、他の領域(不純物がドーピングされていないシリコン領域)に比べてエッチングレートが早いため、ドープ層111に圧力発生室12の幅が拡幅された拡幅部16(凹部17)が形成される。これにより、隔壁11には、圧電素子300側に幅狭部18が形成されると共に、圧電素子300とは反対側に幅狭部18よりも幅(厚さ)が大きな幅広部19が形成される。   At this time, the doped layer 111 doped with impurities is formed on the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate wafer 110 as described above, and this doped layer 111 is formed in another region (impurities doped). Since the etching rate is higher than that of the non-silicon region, the widened portion 16 (recessed portion 17) in which the width of the pressure generating chamber 12 is widened is formed in the doped layer 111. Thus, the narrow portion 18 is formed on the partition wall 11 on the piezoelectric element 300 side, and the wide portion 19 having a larger width (thickness) than the narrow portion 18 is formed on the side opposite to the piezoelectric element 300. The

また、幅狭部18を形成する凹部17は、ドープ層111をエッチングすることにより形成されるため、その内面が曲面状に形成される。   Moreover, since the recessed part 17 which forms the narrow part 18 is formed by etching the dope layer 111, the inner surface is formed in a curved surface shape.

その後は、流路形成基板用ウェハー110表面のマスク膜52を除去し、流路形成基板用ウェハー110及び保護基板用ウェハー130の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハー110の保護基板用ウェハー130とは反対側の面にノズル開口21が穿設されたノズルプレート20を接合すると共に、保護基板用ウェハー130にコンプライアンス基板40を接合し、流路形成基板用ウェハー110等を図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。   Thereafter, the mask film 52 on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is removed, and unnecessary portions of the outer peripheral edge portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 are cut by, for example, dicing. Remove. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the protective substrate wafer 130 is bonded, and the compliance substrate 40 is bonded to the protective substrate wafer 130. By dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into a single chip size flow path forming substrate 10 and the like as shown in FIG. 1, the ink jet recording head of this embodiment is obtained.

(実施形態2)
図8は、本発明の実施形態2に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の並設方向の要部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part in the direction in which the pressure generating chambers of the ink jet recording head which is an example of the liquid jet head according to the second embodiment of the present invention are arranged. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIは、圧力発生室12Aが、弾性膜50の厚さ方向の途中まで延設されているものである。具体的には、圧力発生室12Aの圧電素子300側には、拡幅部16Aが形成されており、この拡幅部16Aが、流路形成基板10と弾性膜50とに跨って設けられている。すなわち、圧力発生室12Aの並設方向(幅方向)を画成する隔壁11Aは、流路形成基板10と弾性膜50の厚さ方向の一部とで構成されており、隔壁11Aの凹部17Aが流路形成基板10と弾性膜50との境界部分に形成されることで、隔壁11Aの幅狭部18Aは流路形成基板10と弾性膜50の厚さ方向の一部で形成されている。一方、隔壁11Aの幅広部19は、流路形成基板10のみで形成されている。
このような構成としても、上述した実施形態1と同様の効果を奏することができる。
As shown in FIG. 8, in the ink jet recording head I of the present embodiment, the pressure generation chamber 12 </ b> A extends to the middle of the elastic film 50 in the thickness direction. Specifically, a widened portion 16A is formed on the pressure generating chamber 12A on the piezoelectric element 300 side, and the widened portion 16A is provided across the flow path forming substrate 10 and the elastic film 50. That is, the partition wall 11A that defines the juxtaposed direction (width direction) of the pressure generating chambers 12A includes the flow path forming substrate 10 and a part of the elastic film 50 in the thickness direction, and the recess 17A of the partition wall 11A. Is formed at the boundary portion between the flow path forming substrate 10 and the elastic film 50, so that the narrow portion 18A of the partition wall 11A is formed by a part of the flow path forming substrate 10 and the elastic film 50 in the thickness direction. . On the other hand, the wide part 19 of the partition wall 11 </ b> A is formed only by the flow path forming substrate 10.
Even with this configuration, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.

(実施形態3)
図9は、本発明の実施形態2に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の並設方向の要部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part in the direction in which the pressure generating chambers of the ink jet recording head which is an example of the liquid jet head according to the second embodiment of the present invention are arranged. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図9に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIは、圧力発生室12Bが弾性膜50を厚さ方向に貫通して設けられている。具体的には、圧力発生室12Bの圧電素子300側には、拡幅部16Bが形成されており、この拡幅部16Bが、弾性膜50を厚さ方向に貫通して設けられている。すなわち、隔壁11Bは、流路形成基板10と弾性膜50とで構成されており、隔壁11Bの凹部17Bが弾性膜50に形成されることで、隔壁11Bの幅狭部18Bは弾性膜50のみで形成されている。一方、隔壁11Bの幅広部19は、流路形成基板10のみで形成されている。
このような構成としても、上述した実施形態1と同様の効果を奏することができる。
As shown in FIG. 9, in the ink jet recording head I of this embodiment, the pressure generating chamber 12B is provided so as to penetrate the elastic film 50 in the thickness direction. Specifically, a widened portion 16B is formed on the pressure generating chamber 12B on the piezoelectric element 300 side, and the widened portion 16B is provided so as to penetrate the elastic film 50 in the thickness direction. That is, the partition wall 11B is composed of the flow path forming substrate 10 and the elastic film 50, and the recess 17B of the partition wall 11B is formed in the elastic film 50, so that the narrow part 18B of the partition wall 11B is only the elastic film 50. It is formed with. On the other hand, the wide part 19 of the partition wall 11 </ b> B is formed only by the flow path forming substrate 10.
Even with this configuration, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.

ちなみに、上述した実施形態2及び3の凹部17A、17Bの製造方法は、特に限定されず、例えば、圧力発生室12A、12Bの流路形成基板10を貫通する一部のみを異方性エッチングで形成後、圧力発生室12A、12Bの弾性膜50側をさらにドライエッチングや等方性エッチングすることによって拡幅部16A、16B(凹部17A、17B)を形成するようにしてもよい。なお、異方性エッチングであっても、横方向(幅方向)にオーバーエッチングされるため、拡幅部16A、16B(凹部17A、17B)を形成することができる。   Incidentally, the manufacturing method of the recesses 17A and 17B of the second and third embodiments described above is not particularly limited. For example, only a part of the pressure generating chambers 12A and 12B penetrating the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched. After the formation, the widened portions 16A and 16B (recessed portions 17A and 17B) may be formed by further dry-etching or isotropically etching the pressure generating chambers 12A and 12B on the elastic film 50 side. Even in the case of anisotropic etching, the widened portions 16A and 16B (recessed portions 17A and 17B) can be formed because overetching is performed in the lateral direction (width direction).

また、他の方法としては、例えば、圧力発生室12A、12Bの流路形成基板10を貫通する一部を異方性エッチングで形成後、流路形成基板10のみで形成された隔壁11A、11B上に耐エッチング性を有する保護膜を形成し、その後、さらにエッチングすることによって、拡幅部16A、16B(凹部17A、17B)を形成するようにしてもよい。もちろん、これらの方法は、上述した実施形態2及び3に限定されるものではなく、上述した実施形態1の拡幅部16(凹部17)も同様の方法で形成することができる。   In addition, as another method, for example, partition walls 11A and 11B formed only by the flow path forming substrate 10 after part of the pressure generating chambers 12A and 12B penetrating the flow path forming substrate 10 is formed by anisotropic etching. The widened portions 16A and 16B (recessed portions 17A and 17B) may be formed by forming a protective film having etching resistance on the top and then further etching. Of course, these methods are not limited to the above-described second and third embodiments, and the widened portion 16 (recessed portion 17) of the above-described first embodiment can be formed by the same method.

(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明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。例えば、上述した実施形態1では、流路形成基板10として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、SOI基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
(Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in the first embodiment described above, a silicon single crystal substrate is exemplified as the flow path forming substrate 10, but the present invention is not particularly limited thereto. For example, a material such as an SOI substrate or glass may be used.

また、上述した実施形態1では、圧力発生室12に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子300を有するアクチュエーター装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、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アクチュエーター装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエーター装置などを使用することができる。また、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。   In the first embodiment described above, the actuator device having the thin film type piezoelectric element 300 is described as the pressure generating means for causing the pressure change in the pressure generating chamber 12, but the invention is not particularly limited thereto. It is possible to use a thick film type actuator device formed by a method such as attaching a green sheet or a longitudinal vibration type actuator device in which piezoelectric materials and electrode forming materials are alternately stacked to expand and contract in the axial direction. it can. In addition, a so-called electrostatic actuator that generates static electricity between the diaphragm and the electrode, deforms the diaphragm by electrostatic force, and ejects droplets from the nozzle openings can be used.

また、これら上述したインクジェット式記録ヘッドI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10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 I described above constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 10 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

図10に示すインクジェット式記録装置IIにおいて、インクジェット式記録ヘッドI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1B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。   In the ink jet recording apparatus II shown in FIG. 10, the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording head I are detachably provided with cartridges 2A and 2B constituting ink supply means, and the recording head units 1A and 1B. Is mounted on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B, for example, are configured to eject a black ink composition and a color ink composition, respectively.

そして、駆動モーター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ーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになっている。   The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S that is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown) is wound around the platen 8. It is designed to be transported.

また、上述したインクジェット式記録装置IIでは、インクジェット式記録ヘッドI(ヘッドユニット1A、1B)がキャリッジ3に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドIが固定されて、紙等の記録シートSを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。   In the ink jet recording apparatus II described above, the ink jet recording head I (head units 1A, 1B) is mounted on the carriage 3 and moves in the main scanning direction. However, the present invention is not particularly limited thereto. The present invention can also be applied to a so-called line recording apparatus in which the ink jet recording head I is fixed and printing is performed simply by moving the recording sheet S such as paper in the sub-scanning direction.

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。   Furthermore, the present invention is intended for a wide range of liquid jet heads in general, for example, for manufacturing recording heads such as various ink jet recording heads used in image recording apparatuses such as printers, and color filters such as liquid crystal displays. The present invention can also be applied to a coloring material ejecting head, an organic EL display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an FED (field emission display), a bioorganic matter ejecting head used for biochip production, and the like.

また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置IIを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。   Further, although the ink jet recording apparatus II has been described as an example of the liquid ejecting apparatus, the liquid ejecting apparatus using the other liquid ejecting heads described above can also be used.

I インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 II インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 10 流路形成基板、 11、11A、11B 隔壁、 12、12A、12B 圧力発生室、 13 連通部、 14 インク供給路、 15 連通路、 16、16A、16B 拡幅部、 17、17A、17B 凹部、 18、18A、18B 幅狭部、 19 幅広部、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 31 リザーバー部、 32 圧電素子保持部、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 55 絶縁体膜、 60 第1電極、 70 圧電体層、 80 第2電極、 90 リード電極、 100 リザーバー、 120 駆動回路、 121 接続配線、 300 圧電素子(圧力発生手段)   I ink jet recording head (liquid ejecting head), II ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 10 flow path forming substrate, 11, 11A, 11B partition, 12, 12A, 12B pressure generating chamber, 13 communicating portion, 14 ink Supply path, 15 communication path, 16, 16A, 16B widened portion, 17, 17A, 17B recessed portion, 18, 18A, 18B narrowed portion, 19 widened portion, 20 nozzle plate, 21 nozzle opening, 30 protective substrate, 31 reservoir portion 32 piezoelectric element holder, 40 compliance substrate, 50 elastic film, 55 insulator film, 60 first electrode, 70 piezoelectric layer, 80 second electrode, 90 lead electrode, 100 reservoir, 120 drive circuit, 121 connection wiring, 300 Piezoelectric element (pressure generating means)

Claims (5)

ノズル開口に連通する圧力発生室がその幅方向に隔壁によって区画されて複数設けられた流路形成基板と、
前記流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を具備し、
前記流路形成基板の前記圧力発生室の幅方向における前記隔壁は、前記圧力発生手段側に設けられた幅狭部と、前記圧力発生手段とは反対側に設けられて前記幅狭部よりも大きな幅を有する幅広部とを有し、
前記幅狭部の幅が、前記幅広部の幅の1/10以上の大きさを有すると共に、前記幅狭部が5μm〜15μmの幅を有し、
前記圧力発生室の前記圧力発生手段が設けられた一方面から他方面に向かう方向において、前記幅狭部の長さが、前記圧力発生室の深さよりも短く、且つ前記圧力発生室の深さの1/10以上の長さを有し、前記幅狭部の長さが2μm〜20μmであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
A flow path forming substrate provided with a plurality of pressure generating chambers communicating with the nozzle openings and partitioned by a partition wall in the width direction;
Pressure generating means provided on one side of the flow path forming substrate to cause a pressure change in the pressure generating chamber,
The partition wall in the width direction of the pressure generating chamber of the flow path forming substrate is provided with a narrow portion provided on the pressure generating means side, and on a side opposite to the pressure generating means, and more than the narrow portion. A wide portion having a large width,
The width of the narrow portion has a size of 1/10 or more of the width of the wide portion, and the narrow portion has a width of 5 μm to 15 μm,
The length of the narrow portion is shorter than the depth of the pressure generating chamber and the depth of the pressure generating chamber in a direction from one surface of the pressure generating chamber where the pressure generating means is provided to the other surface. The liquid ejecting head is characterized in that the length of the narrow portion is 2 μm to 20 μm.
前記隔壁の前記幅広部によって画成される凹部の内面が、曲面状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 1, wherein an inner surface of the concave portion defined by the wide portion of the partition wall is formed in a curved surface shape. 前記流路形成基板の前記圧力発生手段側には、振動板が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッド。   The liquid jet head according to claim 1, wherein a vibration plate is formed on the pressure generating unit side of the flow path forming substrate. 前記振動板に前記幅狭部の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする請求項3記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 3, wherein at least a part of the narrow portion is formed on the vibration plate. 請求項1〜4の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。   A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1.
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