JP3384184B2 - Inkjet printhead - Google Patents

Inkjet printhead

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JP3384184B2
JP3384184B2 JP9401795A JP9401795A JP3384184B2 JP 3384184 B2 JP3384184 B2 JP 3384184B2 JP 9401795 A JP9401795 A JP 9401795A JP 9401795 A JP9401795 A JP 9401795A JP 3384184 B2 JP3384184 B2 JP 3384184B2
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Inventor
学 西脇
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セイコーエプソン株式会社
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、入力される印字データに応じて選択的にインク滴を記録用紙上に飛翔・固着させることにより可視画像を得るインクジェットプリンタに用いるインクジェットプリントヘッドに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] FIELD OF THE INVENTION The present invention is an ink jet to obtain a visible image by fly and fixed selectively ink droplets in response to print data input to the recording sheet an ink jet print head used in the printer. 【0002】さらに詳しくはノズル板、インク加圧室基板を積層しインク加圧室基板の表面に積層された弾性膜と圧電性膜のたわみ変形により加圧してインク滴を飛翔させるオンデマンド型インクジェトヘッドに関する。 [0002] More particularly the nozzle plate, the ink pressurized elastic membrane a chamber substrate laminated on the laminated surface of the ink pressurizing chamber substrate and the piezoelectric film of the deflection pressurizes the on-demand type of flying ink droplets inkjet by deformation head on. 【0003】 【従来の技術】本発明に関わる従来技術としては、特公昭62-22790号公報、特開平5-504740公報等がある。 As a conventional art relating to the prior art the present invention, there is JP-B 62-22790, JP-A No. 5-504740 Publication. 【0004】これらの従来例ではインク加圧室を内包する基材に圧電性膜をスパッタやゾルゲル法等のいわゆる薄膜製法で一体形成することにより、簡易な構造で高性能なオンデマンド型インクジェットプリントヘッドを実現している。 [0004] By integrally forming a so-called thin film process such as sputtering or sol-gel method the piezoelectric film to a substrate containing the ink pressure chamber in these conventional examples, high performance on-demand type ink jet printing with a simple structure It is realized the head. 【0005】しかし今日プリンタに要求される高解像度・高速印字性能を満足させるためには、前記加圧室基材の最適な材質・製法(とそれに適合する圧電膜製法)を選ぶことが肝要である。 However in order to satisfy the high-resolution, high-speed printing performance required for the printer today, (piezoelectric film process compatible therewith and) the pressurized optimum material and manufacturing method of the pressure chamber substrate is important to choose the is there. 【0006】加圧室基材の製法としては、セラミック基板を焼成前に型抜きして形成する方法があるが、焼成時の収縮にともなう精度劣化を考慮すると、高密度・高品質のヘッドには適さない。 [0006] Preparation of the pressurizing chamber substrate, there is a method of forming by stamping prior to firing the ceramic substrate, in consideration of the accuracy deterioration due to shrinkage during sintering, the high density and high quality of the head not suitable. 【0007】一方米国特許第4,312,008号明細書に示されるような単結晶シリコン基板を異方性エッチングで穿孔し加圧室を形成する方法は1:100以上の幅対深さ比を得、かつ寸法精度も数μmと高く、好適である。 [0007] The method of forming the other hand U.S. Patent No. 4,312,008 Pat perforations to the pressurizing chamber of the single crystal silicon substrate by anisotropic etching as shown 1: 100 or more to obtain a width-to-depth ratio, and dimensional accuracy as high as several [mu] m, are preferred. 【0008】圧電性膜はチタン酸ジルコン酸鉛(以下PZT [0008] The piezoelectric film is a lead zirconate titanate (hereinafter PZT
と略称する)等の鉛酸化金属系材料が最も圧電性能が高く、この材料をスパッタ法、ゾルゲル法等の薄膜法を用いるのが好ましい。 And lead oxide metallic material abbreviated) or the like is most piezoelectric performance is high, sputtering the material, it is preferable to use a thin film method such as the sol-gel technique. 【0009】 【発明が解決しようとする課題】上記の薄膜製法で酸化物系圧電膜を形成する場合、製造上膜厚は薄いほうが成膜にかかる時間や工数を低減することができるので好ましい。 [0009] SUMMARY OF THE INVENTION] When forming an oxide-based piezoelectric film in the above thin film production process, since manufacturing film thickness can be thinner to reduce the time and effort it takes to deposition preferred. また圧電膜が厚くなるに従い焼成時のクラック等の膜不良や厚み方向の組成不均一性が著しく増加し、歩留や圧電性能が低下した。 The piezoelectric film is made in accordance with the film composition heterogeneity of defects and thickness direction of such cracks is increased significantly during the firing thick, yield and piezoelectric performance is lowered. 【0010】一方所望のインク吐出を得るためには、圧力発生膜からインクの粘弾性に抗してノズルからインクを押し出すだけの変位体積が必要である。 On the other hand in order to obtain the desired ink ejection is required displacement volume of only pushes ink from the nozzles against the viscoelasticity of the ink from the pressure generating film. 圧電膜を薄くすると圧力発生膜の剛性が低下し、十分な圧力を発生することができない。 When thinning the piezoelectric layer reduces the rigidity of the pressure generating film, it is impossible to generate sufficient pressure. 剛性低下を補うためには圧力発生膜の梁の幅を狭くすればよいが、これは変位面積の減少につながるのでその分圧力発生膜を長くしなければならない。 May be narrower the width of the beam of the pressure generating film in order to compensate for the reduction in rigidity, which must be longer correspondingly pressure generating film because leads to a reduction of the displacement area. しかし圧力発生膜長を増やすと圧力室も長くなり、 But the pressure chamber by increasing the pressure generating film length becomes longer,
結果的に圧力室は狭小で細長い形状となり、インクの流体抵抗が増え吐出効率の低下やインク供給能力の低下をまねいてしまう。 Consequently the pressure chamber becomes elongated and narrow shape, which leads to reduction in the degradation or the ink supply capability of the ejection efficiency increased fluid resistance of the ink. 【0011】本発明はかかる課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、製造工数の簡略化と圧電膜の品質を向上させるために圧電膜を薄膜化した上で、インク吐出特性を確保した高解像度で高性能のたわみ形インクジェットプリントヘッドを提供することにある。 [0011] The present invention has been made to solve such problems, it is an object on which the piezoelectric film is thinned to improve the quality of simplicity and piezoelectric film of the manufacturing steps, an ink ejection It is to provide a high-performance deflection type ink jet print head with high resolution while ensuring characteristics. 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットプリントヘッドは列状に隔壁を介して配列されたインク加圧室を有する単結晶シリコンからなる加圧室基板、この加圧室基板の片面を覆蓋し前記隔壁により懸架かつ固定され、加圧室の一壁面をなすがごとく配置された弾性膜と下部駆動電極と圧電性膜と上部駆動電極からなる圧力発生膜、各々の加圧室の壁面に設けられたインク吐出ノズルとインク供給孔からなるインクジェットヘッドであって、 前記加圧室に対応する前記圧力発生膜を支持す [0012] Inkjet printhead pressurizing chamber substrate of single crystal silicon having an ink pressure chamber arranged through the partition wall in a row of the Summary of the present invention, the pressurizing chamber substrate It is then covering the one surface of the suspension and fixed by the partition, pressing the elastic membrane disposed as if forming one wall of chamber and the lower drive electrode and the piezoelectric film and the pressure-generating film made of an upper drive electrode, each of the pressure an ink discharge nozzle and ink jet head comprising an ink supply hole provided on the wall surface of the chamber, to support the pressure generating film corresponding to the pressure chamber
前記インク加圧室隔壁と略平行の線状固定部を1つ以上形成することを特徴とする。 And forming the ink pressurizing chamber bulkhead and the linear fixed portion of substantially parallel one or more that. 【0013】 【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。 [0013] [Embodiment] Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the drawings. 【0014】[実施例1]図1、図2、図3を用いて本発明の1実施例を説明する。 [0014] [Embodiment 1] FIG. 1, FIG. 2, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 図1は本発明の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの概略斜視図、図2は図1の2点鎖線Aで示す平面内の断面図、図3は図2中矢印Bで示す鎖線の断面を表わす図である。 Figure 1 is a schematic perspective view of an ink jet print head in the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view in a plane indicated by the two-dot chain line A in FIG. 1, FIG. 3 represents a cross-section of a chain line shown in FIG arrow B it is a diagram. 【0015】1はインク加圧室基板であり、2列に千鳥状に配列された加圧室2、各加圧室にインク(図示せず) [0015] 1 denotes an ink pressure chamber substrate, two rows pressure chamber 2 are arranged in a staggered manner, (not shown) ink to each pressure chamber
を供給するための共通流路3、各々の加圧室2と共通流路 Common channel 3, each common channel and the pressure chamber 2 for supplying the
3を連通する供給路9を有する。 3 has a supply path 9 communicating. 配列ピッチは180分の1インチ、約141ミクロンとし2列で360ドット/インチの印字密度を有するプリントヘッドを実現している。 Arrangement pitch is realized printhead having a printing density of 360 dots / inch in two rows to 1 inch, about 141 microns to 180 minutes. 【0016】この加圧室基板1の下面には圧力発生膜となる弾性膜4、下部駆動電極10、圧電性膜11、上部駆動電極12が一体に順次積層された圧力発成膜5を形成する。 [0016] forming an elastic membrane 4, the lower drive electrode 10, piezoelectric film 11, the pressure onset deposition 5 upper drive electrode 12 are sequentially laminated together as a pressure generating film on the lower surface of the pressurizing chamber substrate 1 to. 8は変位素子に信号を供給するための配線基板である。 8 is a wiring board for supplying a signal to the displacement element. 【0017】6は前記加圧室2に対応してインク吐出用ノズル7を複数穿ったノズル板である。 [0017] 6 is a nozzle plate having drilled a plurality of ink discharge nozzles 7 in correspondence to the pressure chamber 2. 前記インク加圧室基板1とノズル板6を接着後、基体90に嵌着しインクジェットプリントヘッドを成す。 After bonding the ink pressurizing chamber substrate 1 and the nozzle plate 6, fitted to the base body 90 forms an ink jet printhead. 【0018】図3は同じく図1の加圧室配列方向の断面図であり、7はノズル板6内のノズル、13は配列された加圧室2内のインク、4は弾性膜、10は下部駆動電極、 [0018] Figure 3 is a likewise cross-sectional view of the pressure chamber arrangement direction of FIG. 1, the nozzles in the nozzle plate 6 7, ink inside the pressure chamber 2 arranged in 13, 4 the elastic membrane, the 10 lower drive electrode,
11は圧電性膜、12は上部駆動電極である。 11 piezoelectric film, 12 denotes an upper drive electrode. 圧電性膜11は各加圧室に対応し、食刻により加圧室幅より若干狭小幅に形成する。 Piezoelectric film 11 corresponding to each pressure chamber is formed slightly narrower width than the pressure chamber width by etching. 14,15,16,17は模式的に表わした配線回路であり、14は駆動電圧源、15は駆動電圧源14 14, 15, 16, 17 is a wiring circuit showing schematically 14 driving voltage source, 15 is a driving voltage source 14
と下部駆動電極10を接続する配線、16は駆動電圧源14と上部駆動電極12をつなぐ配線、17は各圧電性膜 And connecting the lower drive electrode 10 wiring, 16 wiring for connecting the driving voltage source 14 and the upper drive electrode 12, 17 each piezoelectric film
11と配線間に介在する、駆動信号のスイッチである。 11 and interposed between the wires, a switch drive signal. このように1個のインク吐出素子19はノズル7、隔壁18で仕切られた加圧室2、隔壁18間に連架される弾性膜 Thus one ink ejection element 19 nozzle 7, the pressure chamber 2 partitioned by the partition wall 18, the elastic membrane is Lenka between partition wall 18
4、下部駆動電極10、圧電性膜11、上部駆動電極12、スイッチ17で構成される。 4, the lower drive electrode 10, piezoelectric film 11, upper drive electrode 12, and a switch 17. 【0019】40は加圧室中央に加圧室隔壁18と同様に形成した中央隔壁であり、この中央隔壁により弾性膜4の中央41が線状に固定される。 [0019] 40 is a central partition wall which is formed in a similar manner to the pressurizing chamber bulkhead 18 into the compression chamber center, the center 41 of the elastic membrane 4 is fixed to the linearized by the central bulkhead. 圧電性膜11及び上部駆動電極12はこの中央隔壁により隔てられた加圧室に対応して形成される。 Piezoelectric film 11 and the upper drive electrode 12 is formed corresponding to the pressure chamber separated by the central partition wall. 【0020】本例では加圧室のピッチを141μm、2つの加圧室の幅を46μm、長さ(図3中奥行き方向)を2mmとし、中央隔壁の幅は15μmとした。 [0020] In this example 141μm pitch of the pressurizing chamber, 46 [mu] m and two pressurizing width of chamber, length (in FIG. 3 the depth direction) and 2 mm, the width of the middle partition was 15 [mu] m. 【0021】ここでインク吐出の原理を簡略に説明する。 [0021] here to explain the principle of ink discharge briefly. 待機時はスイッチ17aが開き、次の吐出に備える。 During standby open switch 17a is to prepare for the next ejection.
図3の左端の吐出素子に待機状態を示す。 Indicating the standby state at the left end of the ejection device of FIG. 吐出時には図3中央の吐出素子図に示す如く、スイッチ17bを閉じ、 As shown in the ejection elements of FIG 3 central during discharge closing switch 17b,
矢印Aに示す圧電性膜11の分極方向と同極性、換言すると分極時の印加電圧極性と同じように電圧を印加すると圧電性膜11は厚み方向に膨張すると共にその幅方向 The width direction with the polarization direction of the same polarity of the piezoelectric film 11 shown by the arrow A, is applied just like the voltage and the applied voltage polarity when polarization with other words piezoelectric film 11 expands in the thickness direction
(図3上は水平方向)に収縮する。 (On 3 horizontal) shrink. この収縮で圧電性膜11 The piezoelectric film 11 in this contracted
と弾性膜4の界面に圧縮の剪断応力が働き、結弾性膜4および圧電性膜11は図の上方向にたわむ。 And shear stress acts in compression at the interface of the elastic membrane 4, forming the elastic membrane 4 and the piezoelectric film 11 is deflected upward in FIG. このたわみにより加圧室2bの体積が減少しノズルからインク滴30が飛び出す。 The volume of the pressurizing chamber 2b by deflection the ink droplet 30 pops out from the reduced nozzle. その後図3右端に示す如く、再びスイッチ17cを開くと、たわんでいた弾性膜4等が復元し、加圧室体積の膨張により図示しないインク供給路よりインクが充填される。 Thereafter, as shown in Figure 3 the right end, again opening the switch 17c, it restores the elastic membrane 4 or the like which has deflected, the ink is filled from the ink supply path (not shown) by the expansion of the pressure chamber volume. 【0022】本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法を図4に基づいて説明する。 [0022] will be described with reference to FIG. 4 a method of manufacturing an inkjet printhead of the present invention. 加圧室を形成するに適した厚み、例えば220μmの結晶軸(1,1,0)に直交する面を有すシリコン単結晶基板20に、その全面に熱酸化法により2酸化シリコンからなるエッチング保護層21を形成する。 The thickness suitable for forming a pressure chamber, the silicon single crystal substrate 20 having a plane perpendicular to for example 220μm crystal axis of (1,1,0), etching consisting of silicon dioxide by thermal oxidation on the entire surface forming a protective layer 21. 【0023】シリコン単結晶基板20の一方面のエッチング保護層21表面にスパッタ成膜法等の薄膜形成方法により、弾性膜4を形成する。 [0023] The thin film forming method sputtering method or the like on one surface etching protective layer 21 surface of the silicon single crystal substrate 20 to form the elastic membrane 4. 本例では酸化ジルコニウムを高周波スパッタ法により600nmの厚みで積層した。 It was laminated with a 600nm thickness by RF sputtering zirconium oxide in this example. 【0024】さらにその上に下部駆動電極10となる白金を200nmの厚みで同じく製膜する。 Furthermore also forming a film of platinum as the lower drive electrode 10 thereon to a thickness of 200 nm. この際白金層とその上下層の間の密着力を上げるために極薄のチタン、クロム等を中間層として介してもよい。 Titanium ultrathin in order to increase the adhesion between the time the platinum layer and the upper and lower layers may be through a chromium or the like as an intermediate layer. また前記弾性膜4は下部駆動電極10が兼ねてもよい。 Further the elastic membrane 4 it may also serve as the lower drive electrode 10. 【0025】その上に圧電性膜の前駆体24を積層する。 [0025] laminating the precursor 24 of the piezoelectric film thereon.
本例ではチタン酸鉛、ジルコン酸鉛、マグネシウム-ニオブ酸鉛をそのモル配合比が50%,40%,10%となるようなP Lead titanate in this example, lead zirconate, magnesium - a molar mixing ratio of lead niobate is 50%, 40%, and 10% above P
ZT-PMN系圧電膜の前駆体をゾルゲル法にて最終的に1μm Finally 1μm precursors of ZT-PMN system piezoelectric film by a sol-gel method
厚みとなるまで6回のコートの脱脂を繰り返して成膜した。 It was formed by repeating the degreasing of 6 coats until the thickness. なお種々の思考実験の結果この圧電膜の化学式が、 Incidentally formula results this piezoelectric film of various thought experiments,
PbTiAZrB(Mg1/3Nb2/3)CO3+ePbO〔A PbTiAZrB (Mg1 / 3Nb2 / 3) CO3 + ePbO [A
+B+C=1〕にて表され、前記化学式中のA、B、 + B + C = 1 is expressed by], A in Formula, B,
C、eが、0.35≦A≦0.55、0.25≦B≦ C, e is, 0.35 ≦ A ≦ 0.55,0.25 ≦ B ≦
0.55、0.1≦C≦0.4、0≦e≦0.3の範囲内で選択すれば、実用に耐えうる圧電性を得ることができた。 If selected in the range of 0.55,0.1 ≦ C ≦ 0.4,0 ≦ e ≦ 0.3, it was possible to obtain a piezoelectric resistance to a practically. 言うまでもなく成膜方法は本方法に限らず高周波スパッタ成膜やCVD等を用いてもよい(図4(I))。 Needless to say the film forming method may be used a high-frequency sputtering or CVD or the like is not limited to this method (Fig. 4 (I)). 【0026】このように順次各膜を積層した後、圧電性膜11上に加圧室2が形成される位置に合わせて適当なエッチングマスク(図示せず)を施した後、フッ化水素にてエッチングし所定の分離形状を備えた圧電性膜前駆体を形成する。 [0026] After laminating the thus successively each film, after applying a suitable etch mask (not shown) in accordance with the position of the pressure chamber 2 is formed on the piezoelectric film 11, the hydrogen fluoride Te to form a piezoelectric film precursor having by etching predetermined separation shape. 以上の工程で形成された基板を圧電性膜前駆体の結晶化の為に加熱する。 The substrate formed by the above process is heated to the crystallization of the piezoelectric film precursor. 本例では赤外線輻射光源を An infrared radiation source in the present example
29用いて基板両面から、酸素雰囲気中で650℃で3分保持した後900℃で1分加熱し自然降温させることにより、圧電性膜の結晶化を行なった(図4(II))。 29 from the substrate both surfaces using, by in an oxygen atmosphere and heated for 1 minute at 900 ° C. After holding for 3 minutes at 650 ° C. Natural cooling was carried out crystallization of the piezoelectric film (FIG. 4 (II)). 【0027】次にこの基板20の反対面に加圧室2の形状に一致するようにエッチング保護層21をフッ化水素によりエッチングして窓22を形成した後、異方性エッチング液、たとえば80℃に保温された濃度17%程の水酸化カリウム水溶液を用いてシリコン単結晶基板20を体面側(図中下方)のエッチング後保護層に届くまで異方性エッチングする(図4(III))。 Next after forming the window 22 is etched by hydrogen fluoride etching protective layer 21 to conform to the shape of the pressure chamber 2 on the opposite surface of the substrate 20, anisotropic etchant, for example, 80 ℃ to anisotropic etching until reaching the protective layer after the etching of silicon using aqueous potassium hydroxide as the concentrations of 17% insulation single crystal substrate 20 of body surface side (in the figure downwards) (Fig. 4 (III)) . 【0028】その後分離された圧電性膜前駆体直下の酸化珪素膜23をフッ化水素にてエッチング除去する(図4(I [0028] The silicon oxide film 23 immediately below then separated piezoelectric film precursor is removed by etching with hydrogen fluoride (FIG. 4 (I
V))。 V)). 【0029】この後圧電性膜11上に上部駆動電極12を薄膜製法とエッチング方法を適宜用いて所定のパターンに形成する(図4(V))。 [0029] The upper drive electrode 12 on the piezoelectric film 11 after this by using a thin film method and the etching method suitably formed into a predetermined pattern (FIG. 4 (V)). 【0030】たわみ振動子の変形効率を稼ぐためには金、アルミニウム等の剛性の低い材料が望ましく、本例では金を200nm厚スパッタ成膜にて膜形成した後、イオンミリングにて所定形状にエッチングした。 [0030] In order to make the deformation efficiency of the flexural vibrator gold, low material is preferably rigid, such as aluminum, after film formation of gold at 200nm thick sputter deposited in this example, into a predetermined shape by ion milling and etching. 【0031】このようにして形成したインク加圧室基板 [0031] Ink pressurizing chamber substrate formed in this manner
1に先に図1、図2で説明した如く、基体90やノズル板6 1 earlier in 1, as described in FIG. 2, the base body 90 and a nozzle plate 6
を接着固定して、不良のない高品質のインクジェットプリントヘッドを実現することができた。 The bonded and fixed, it was possible to realize the ink jet printhead of defect-free high-quality. 【0032】例えば従来上記と同等仕様の180ドット/ [0032] For example, 180 of the conventional equivalent to the above specifications dot /
インチのインクジェットプリントヘッドを実現するためには、圧力発生膜の梁の幅を100μm程度とし、圧電性膜厚が2乃至3μm、圧力室長が3mm程は必要であった。 To realize inch ink jet print head is the width of the beam of the pressure generating film about 100 [mu] m, the piezoelectric film thickness is 2 to 3 [mu] m, the pressure chief is about 3mm was necessary. 圧電性膜厚が2μmを形成するためには例えばゾルゲル法では The sol-gel method for example to the piezoelectric film thickness to form a 2μm
10回以上の塗工と脱脂焼成を繰り替える必要があり、その工程中でクラックが多く発生して良質の膜を得ることが難しい。 Must Kurikaeru degreasing and firing 10 times or more of the coating, it is difficult to obtain a good quality of film cracks often occur in the process of. またスパッタ成膜法では成膜時間に1時間もかかってしまい、後の焼成時の不良も多かった。 In addition it takes an hour to the film-forming time in the sputtering film-forming method, after there were many bad at the time of firing. 【0033】本例の如く圧電性膜を1μm以下まで薄くすると、工程も減り膜不良も低減した。 [0033] When the piezoelectric film as in the present embodiment thinned to 1μm or less, and reduced both film reduction defective step. しかもたわみ方向の幅、すなわちインク圧力室の幅を狭小化し2本並列に設けることにより、圧力発生膜のたわみ剛性が増大し、吐出に必要な十分な圧力及び変位体積を得ることができた。 Moreover deflection width, namely by providing a width two narrows parallel ink pressure chambers, increases the bending stiffness of the pressure generating film, it was possible to obtain a sufficient pressure and displacement volume needed to discharge. また圧力室長さを2mmと短くすることができたので、インクの供給能力も増え従来繰り返し周波数が4k Since it was possible to shorten the 2mm pressure chamber length, the conventional repetition rate increasing number supply capability of the ink 4k
Hzが限界であったものが10kHzまで上げることができ、 Hz what was the limit can be increased up to 10 kHz,
また素子面積が減ったのでシリコン上は1枚辺りのとり個数が約50%増えた。 Further on the silicon so decreased that the element area takes the number of the one Atari has increased about 50 percent. 【0034】[実施例2]図5及び図6に本発明の第2の実施例におけるインク加圧室基板1の2方向の断面を示す。 [0034] A [Embodiment 2] FIG. 5 and a second two-way cross-section of the ink pressurizing chamber substrate 1 in the embodiment of the present invention in FIG. 6.
本例ではインク加圧室2を形成するインク加圧室基板1 In this example the ink pressurizing chamber substrate 1 to form an ink pressure chamber 2
と、圧力発生膜を形成する圧力膜基板42を別体で構成した後、接着しテインクジェットプリントヘッドを形成した。 If, after configuring the pressure membrane substrate 42 to form the pressure generating film separately, to form an adhesive and tape inkjet printhead. 【0035】圧力膜基板42はあらかじめ圧電性膜11及びその上下の電極膜10,12、弾性膜を成膜、パターニングした後、基板の反対面より異方性エッチングにより溝43 The pressure membrane substrate 42 is preliminarily piezoelectric film 11 and the upper and lower electrode films 10 and 12, forming an elastic film, after patterning, the groove by anisotropic etching from the opposite surface of the substrate 43
を穿つ。 The drilling. 44はその際溝43中央に位置する隔壁であり線状固定部45にて圧力発生膜46を固定する。 44 secures the pressure generating film 46 at its Saimizo 43 be a partition wall is located in the central linear fixed portion 45. 【0036】この圧力膜基板42に、同じくシリコン単結晶基板を異方性エッチングにより形成した加圧室基板1 [0036] The pressure membrane substrate 42, the pressurizing chamber substrate 1 which also has a silicon single crystal substrate is formed by anisotropic etching
を各々の圧力発生膜46と加圧室2が相対する如く接着する。 The pressure generating film 46 and the pressure chamber 2 of each adhered as opposed. 47はこの際接着ギャップを圧力発生膜46の最大厚みと同じに調整するべく設けられた突出部である。 47 is a projecting portion provided to adjust this time the adhesive gap equal to the maximum thickness of the pressure membrane 46. 【0037】上記両基板に対し加圧室基板1にはノズル板6を、圧力膜基板42の下部には基体90を接着する。 [0037] The above two substrates to pressurizing chamber substrate 1 of the nozzle plate 6, the lower part of the pressure membrane substrate 42 to bond the substrate 90. 【0038】前述の実施例1では、加圧室2を結晶軸(1, [0038] In the above-described first embodiment, the pressure chamber 2 crystal axes (1,
1,0)に直交する面を有すシリコン単結晶基板を一方向からエッチングするので図2に如く圧力発生膜からノズル方向に60°程の角度で壁面が拡がる。 Since etching the silicon single crystal substrate having a plane perpendicular to 1,0) from one direction wall is expanded at an angle of degree 60 ° to the nozzle direction from the pressure generating film as in FIG. それに対し本例では圧力発生膜と別体で圧力室を形成するので、圧力発生膜からノズル方向に絞った形状にすることができる。 Since forming the pressure chamber by the pressure generating film and another member in this embodiment contrast, it may be shaped squeezed from the pressure generating film in the nozzle direction. このような形状にすると各加圧室隔壁18の面積を減らしその剛性を上げることができ、この隔壁を介した隣接加圧室へのクロストークの減少や特性向上に効果がある。 Such when the shape reduces the area of ​​each pressure chamber partition wall 18 can increase its rigidity, it is effective in reducing and characteristic improvement of the crosstalk to adjacent pressure chamber through the partition wall. 【0039】以上実施例1および2で述べたように圧力発生膜に線状の固定部を設けることにより好適な圧電性膜厚で高密度、小型のインクジェットプリントヘッドを実現することができた。 The above Examples 1 and 2 mentioned so densely in a suitable piezoelectric film thickness by providing a linear fixed portion to the pressure generating film, it was possible to reduce the size of the ink jet printhead. 【0040】尚本例では線状固定部を1本で説明したが、使用する圧電性膜の特性や製品仕様に応じて複数設けてもよい。 It should be noted in the present embodiment has been described linear fixed portion by one or may be more provided in accordance with the characteristics and product specifications of the piezoelectric film to be used. 【0041】 【発明の効果】本発明によれば、 加圧室に対応する圧力 [0041] According to the present invention, a pressure corresponding to the pressure chamber
発生膜を支持するインク加圧室隔壁と略平行の線状固定部を1つ以上設けることにより、製造状好適の圧電性膜厚で高密度、小型のインクジェットプリントヘッドを実現することができる。 The linear fixed portion of the ink pressurizing chamber bulkhead approximately parallel to support the generation film by providing one or more high density piezoelectric film thickness of manufacturing shaped suitably, it is possible to reduce the size of the ink jet printhead.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの概略斜視図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic perspective view of an ink jet print head in the embodiment of the present invention. 【図2】本発明の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの断面図である。 2 is a cross-sectional view of an ink jet print head in the embodiment of the present invention. 【図3】本発明の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの圧力室配列方向の断面図である。 3 is a cross-sectional view of the pressure chamber arrangement direction of the ink jet print head in the embodiment of the present invention. 【図4】本発明の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。 Is a diagram showing a manufacturing process of the ink jet print head in the embodiment of the present invention; FIG. 【図5】本発明の第2の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの断面図である。 5 is a cross-sectional view of an ink jet print head according to the second embodiment of the present invention. 【図6】本発明の第2の実施例におけるインクジェットプリントヘッドの圧力室配列方向の断面図である。 6 is a cross-sectional view of the pressure chamber arrangement direction of the ink jet print head according to the second embodiment of the present invention. 【符号の説明】 1 インク加圧室基板2 加圧室3 共通流路4 弾性膜5 圧力発成膜6 ノズル板7 インク吐出用ノズル8 配線基板9 供給路10 下部駆動電極11 圧電性膜12 上部駆動電極13 インク14 駆動電圧源15 配線16 配線17 スイッチ18 加圧室隔壁19 インク吐出素子20 シリコン単結晶基板21 エッチング保護層22 窓23 圧電性膜直下の酸化珪素膜24 圧電性膜の前駆体25 加圧室隔壁26 間隙27 積層膜28 間隙40 中央隔壁41 線状固定部42 圧力膜基板43 溝44 中央隔壁45 線状固定部46 圧力発生膜47 突出部 [EXPLANATION OF SYMBOLS] 1 Ink pressurizing chamber substrate 2 pressure chamber 3 common flow path 4 elastic membrane 5 pressure onset deposition 6 nozzle plates 7 ink discharge nozzles 8 wiring board 9 supply path 10 lower drive electrodes 11 piezoelectric film 12 precursor of the upper drive electrode 13 ink 14 drive voltage source 15 wiring 16 wiring 17 switch 18 pressurizing chamber bulkhead 19 ink ejection elements 20 silicon single crystal substrate 21 etching protection layer 22 windows 23 piezoelectric film directly beneath the silicon oxide film 24 piezoelectric film body 25 pressurizing chamber bulkhead 26 gap 27 laminated film 28 gap 40 central bulkhead 41 linear fixed portion 42 pressure membrane substrate 43 groove 44 central bulkhead 45 linear fixed portion 46 pressure generating film 47 protrusion

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 列状に隔壁を介して配列されたインク加圧室を有する単結晶シリコンからなる加圧室基板、この加圧室基板の片面を覆蓋し前記隔壁により懸架かつ固定され、加圧室の一壁面をなすがごとく配置された弾性膜と下部駆動電極と圧電性膜と上部駆動電極からなる圧力発生膜、各々の加圧室の壁面に設けられたインク吐出ノズルとインク供給孔からなるインクジェットヘッドであって、 前記加圧室に対応する前記圧力発生膜を支持する (57) Patent Claims 1. A rows the pressurizing chamber substrate of single crystal silicon having an ink pressure chamber arranged over the partition wall, and covering one side of the pressurizing chamber substrate the suspended and fixed by a partition, pressing the elastic membrane disposed as if forming one wall of chamber and the lower drive electrode and the piezoelectric film and the pressure-generating film made of an upper drive electrode, provided on the wall surface of each of the pressure chamber an ink discharge nozzle and ink jet head comprising an ink supply hole which is to support the pressure generating film corresponding to the pressure chamber
    前記インク加圧室隔壁と略平行の線状固定部を1つ以上 Said ink pressurizing chamber bulkhead and the linear fixed portion of substantially parallel one or more
    形成することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。 Forming an inkjet printhead, characterized by. 【請求項2】 前記インク加圧室内に設けた壁状部材により圧力発生膜を固定することにより前記線状固定部が形成されたことを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリントヘッド。 Wherein the ink jet print head according to claim 1, characterized in that the linear fixed portion by fixing the pressure generating film by wall-like member provided in the ink pressure chamber is formed. 【請求項3】 前記圧力発生膜に対してインク加圧室の反対面に設けた壁状部材により圧力発生膜を固定することにより前記線状固定部が形成されたことを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリントヘッド。 3. A process according to claim, characterized in that the linear fixed portion by fixing the pressure generating film by wall-like member which is provided on the opposite side of the ink pressure chamber to the pressure generating film is formed 1 ink jet print head according. 【請求項4】 下部駆動電極膜が前記弾性膜を兼ねることを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリントヘッド。 4. The ink jet print head according to claim 1, wherein the lower drive electrode film is characterized in that also serves as the elastic film. 【請求項5】 前記圧電性膜の化学式が、PbTiAZ Formula according to claim 5, wherein said piezoelectric film, PbTiAZ
    rB(Mg1/3Nb2/3)CO3+ePbO〔A+B+C= rB (Mg1 / 3Nb2 / 3) CO3 + ePbO [A + B + C =
    1〕にて表され、前記化学式中のA、B、C、eが、 Is expressed by 1], A in Formula, B, C, e is,
    0.35≦A≦0.55、0.25≦B≦0.55、 0.35 ≦ A ≦ 0.55,0.25 ≦ B ≦ 0.55,
    0.1≦C≦0.4、0≦e≦0.3の範囲内であることを特徴とする請求項1および4記載のインクジェットプリントヘッド。 0.1 ≦ C ≦ 0.4, 0 claims 1 and 4 ink jet print head according to being in the range of ≦ e ≦ 0.3.
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