JP3485014B2 - Ink jet recording head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording apparatus

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JP3485014B2
JP3485014B2 JP5022399A JP5022399A JP3485014B2 JP 3485014 B2 JP3485014 B2 JP 3485014B2 JP 5022399 A JP5022399 A JP 5022399A JP 5022399 A JP5022399 A JP 5022399A JP 3485014 B2 JP3485014 B2 JP 3485014B2
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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】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。
According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm becomes unnecessary, and not only the piezoelectric element can be built by a precise and simple method such as a lithography method, but also the thickness of the piezoelectric element can be reduced. It has the advantage that it can be made thin and can be driven at high speed.

【0007】また、この場合、圧電材料層は振動板の表
面全体に設けたままで少なくとも上電極のみを各圧力発
生室毎に設けることにより、各圧力発生室に対応する圧
電素子を駆動することができるが、単位駆動電圧当たり
の変位量及び圧力発生室に対向する部分とその外部とを
跨ぐ部分で圧電体層へかかる応力の問題から、圧電体層
及び上電極からなる圧電体能動部を圧力発生室外に出な
いように形成することが望ましい。
Further, in this case, the piezoelectric material layer is provided on the entire surface of the diaphragm, and at least only the upper electrode is provided for each pressure generating chamber, whereby the piezoelectric element corresponding to each pressure generating chamber can be driven. However, due to the problem of the amount of displacement per unit drive voltage and the stress applied to the piezoelectric layer at the part that faces the pressure generating chamber and the part that extends outside the pressure generating chamber, the piezoelectric active part consisting of the piezoelectric layer and upper electrode is pressed. It is desirable to form it so that it does not go out of the generation chamber.

【0008】そこで、各圧力発生室に対応する圧電体能
動部から、例えば、圧電体層及び上電極を圧力発生室外
に延設する構造が提案されている。
Therefore, a structure has been proposed in which, for example, the piezoelectric layer and the upper electrode are extended outside the pressure generating chamber from the piezoelectric active portion corresponding to each pressure generating chamber.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構造では、圧力発生室の圧電体層及び上電極の引き出し
側の端部で、電界が集中してしまうため上電極と下電極
との間に放電が起こり、圧電体層が絶縁破壊してしまう
という問題がある。
However, in the above structure, the electric field is concentrated at the end portion of the pressure generating chamber on the lead-out side of the piezoelectric layer and the upper electrode, so that the electric field is concentrated between the upper electrode and the lower electrode. There is a problem that discharge occurs and the piezoelectric layer is dielectrically broken down.

【0010】本発明は、このような事情に鑑み、圧電体
層の破壊を防止したインクジェット式記録ヘッド及びイ
ンクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an ink jet type recording head and an ink jet type recording apparatus which prevent the piezoelectric layer from being destroyed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室
と、この圧力発生室に対応する領域に設けられた下電
極、該下電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層の
表面に設けられた上電極からなる圧電素子とを備えるイ
ンクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧電素子を構
成する少なくとも前記圧電体層及び前記上電極が前記圧
力発生室の長手方向一端部の前記下電極が除去された領
域から周壁に対向する領域まで延設され、当該一端部近
傍に対向する領域の前記下電極の幅は、他の領域の幅よ
り狭くなった幅狭部となっていることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, a lower electrode provided in a region corresponding to the pressure generating chamber, and a lower electrode In an ink jet recording head including a piezoelectric layer provided on an electrode and a piezoelectric element including an upper electrode provided on a surface of the piezoelectric layer, at least the piezoelectric layer and the upper electrode forming the piezoelectric element. Is extended from the region where the lower electrode is removed at one end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber to a region facing the peripheral wall, and the width of the lower electrode in the region facing near the one end is equal to that of the other region. The inkjet recording head is characterized in that it has a narrower portion that is narrower than the width.

【0012】かかる第1の態様では、圧電体層及び上電
極が圧力発生室の領域内から領域外に延設される部分で
の電極間の絶縁破壊が防止される。
In the first aspect, the dielectric breakdown between the electrodes is prevented at the portion where the piezoelectric layer and the upper electrode extend from the inside of the pressure generating chamber to the outside thereof.

【0013】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記下電極の前記幅狭部の少なくとも先端部の幅
が、前記延設される圧電体層及び上電極より狭いことを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
A second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the width of at least the tip of the narrow portion of the lower electrode is narrower than that of the extended piezoelectric layer and the upper electrode. And an inkjet recording head.

【0014】かかる第2の態様では、少なくとも幅狭部
の先端部が圧電体層で覆われて、上電極と確実に絶縁さ
れる。
In the second aspect, at least the tip of the narrow portion is covered with the piezoelectric layer, and is reliably insulated from the upper electrode.

【0015】本発明の第3の態様は、第2の態様におい
て、前記下電極の前記幅狭部の全体の幅が前記延設され
る圧電体層及び上電極より狭いことを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッドにある。
In a third aspect of the present invention, the inkjet printer according to the second aspect is characterized in that the entire width of the narrow portion of the lower electrode is narrower than that of the extended piezoelectric layer and the upper electrode. On the recording head.

【0016】かかる第3の態様では、幅狭部全体が圧電
体層で覆われ、下電極の幅狭部と上電極とが確実に絶縁
される。
In the third aspect, the narrow portion is entirely covered with the piezoelectric layer, and the narrow portion of the lower electrode and the upper electrode are reliably insulated.

【0017】本発明の第4の態様は、第1の態様におい
て、前記下電極の前記幅狭部の幅が前記延設される圧電
体層及び上電極の幅より幅広で、前記幅狭部の幅方向端
面と前記上電極の幅方向端面との距離が約10μm以下
であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the width of the narrow portion of the lower electrode is wider than the width of the extended piezoelectric layer and the upper electrode, and the narrow portion. The inkjet recording head is characterized in that the distance between the end face in the width direction and the end face in the width direction of the upper electrode is about 10 μm or less.

【0018】かかる第4の態様では、下電極と上電極と
の距離を所定距離内とすることにより、両電極間の放電
が防止される。
In the fourth aspect, the distance between the lower electrode and the upper electrode is set within the predetermined distance, so that the discharge between both electrodes is prevented.

【0019】本発明の第5の態様は、第4の態様におい
て、前記下電極の幅狭部の幅が、前記圧力発生室の幅よ
りも狭いことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
A fifth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the fourth aspect, characterized in that the width of the narrow portion of the lower electrode is narrower than the width of the pressure generating chamber.

【0020】かかる第5の態様では、下電極と上電極と
の距離が確実に所定距離内となり、両電極間の放電が防
止される。
In the fifth aspect, the distance between the lower electrode and the upper electrode is surely within the predetermined distance, and the discharge between both electrodes is prevented.

【0021】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板
に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子の各
層が薄膜及びリソグラフィ法により形成されたものであ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the pressure generating chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is a thin film and lithography. An ink jet recording head characterized by being formed by a method.

【0022】かかる第6の態様では、高密度のノズル開
口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ比
較的容易に製造することができる。
In the sixth aspect, an ink jet recording head having high density nozzle openings can be manufactured in large quantity and relatively easily.

【0023】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様のインクジェット式記録ヘッドを具備することを
特徴とするインクジェット式記録装置にある。
A seventh aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to sixth aspects.

【0024】かかる第7の態様では、ヘッドの信頼性を
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。
According to the seventh aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus with improved head reliability.

【0025】[0025]

【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.

【0026】(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、その平面図及び1つの圧力発生室の長
手方向における断面図である。
(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 cross section of one pressure generating chamber in the longitudinal direction. It is a figure.

【0027】図示するように、流路形成基板10は、本
実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板10としては、通常、150〜3
00μm程度の厚さのものが用いられ、望ましくは18
0〜280μm程度、より望ましくは220μm程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. The flow path forming substrate 10 is usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used, preferably 18
The thickness is preferably about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm. This is because the array density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【0028】流路形成基板10の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成され
ている。
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is provided with an elastic film 50 of 1 to 2 μm in thickness made of silicon dioxide formed by thermal oxidation in advance.

【0029】一方、流路形成基板10の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
ノズル開口11、圧力発生室12が形成されている。
On the other hand, the opening surface of the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched into a silicon single crystal substrate,
A nozzle opening 11 and a pressure generating chamber 12 are formed.

【0030】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板を水酸化カリウム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(1
11)面と、この第1の(111)面と約70度の角度
をなし且つ上記(110)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もの
である。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。
In the anisotropic etching, when the silicon single crystal substrate is dipped in an alkaline solution such as potassium hydroxide, it is gradually eroded and the first (1) perpendicular to the (110) plane is formed.
The (11) plane and the second (111) plane forming an angle of about 70 degrees with the first (111) plane and forming an angle of about 35 degrees with the (110) plane appear, and the (110) plane appears. This is performed by utilizing the property that the etching rate of the (111) plane is about 1/180 compared to the etching rate of the plane. 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.

【0031】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。なお、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。
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. Note that the elastic film 50 has a very small amount of being attacked by the alkaline solution that etches the silicon single crystal substrate.

【0032】一方、各圧力発生室12の一端に連通する
各ノズル開口11は、圧力発生室12より幅狭で且つ浅
く形成されている。すなわち、ノズル開口11は、シリ
コン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング(ハー
フエッチング)することにより形成されている。なお、
ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行わ
れる。
On the other hand, each nozzle opening 11 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is formed narrower and shallower than the pressure generating chamber 12. That is, the nozzle opening 11 is formed by halfway etching the silicon single crystal substrate in the thickness direction. In addition,
Half etching is performed by adjusting the etching time.

【0033】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11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11は数十μmの溝幅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 11 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 droplets per inch, it is necessary to accurately form the nozzle openings 11 with a groove width of several tens of μm.

【0034】また、各圧力発生室12と後述する共通イ
ンク室31とは、後述する封止板20の各圧力発生室1
2の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク
供給連通口21を介して連通されており、インクはこの
インク供給連通口21を介して共通インク室31から供
給され、各圧力発生室12に分配される。
The pressure generating chambers 12 and the common ink chamber 31 described later are the pressure generating chambers 1 of the sealing plate 20 described later.
The ink is communicated through an ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of each of the two, and the ink is supplied from the common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 and each pressure generation chamber 12 Will be distributed to.

【0035】封止板20は、前述の各圧力発生室12に
対応したインク供給連通口21が穿設された、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
スセラミックスからなる。なお、インク供給連通口21
は、図3(a),(b)に示すように、各圧力発生室1
2のインク供給側端部の近傍を横断する一つのスリット
孔21Aでも、あるいは複数のスリット孔21Bであっ
てもよい。封止板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、封止板2
0は、他面で共通インク室31の一壁面を構成する。
The sealing plate 20 is provided with the ink supply communication port 21 corresponding to each of the pressure generating chambers 12 and has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less. , 2.5-4.5 [× 10 −6 / ° C.], for example. The ink supply communication port 21
As shown in FIGS. 3A and 3B, each pressure generation chamber 1
There may be one slit hole 21A crossing the vicinity of the two ink supply side ends, or a plurality of slit holes 21B. The sealing plate 20 has the flow passage forming substrate 10 on one surface.
It also serves as a reinforcing plate that completely covers one surface and protects the silicon single crystal substrate from impact and external force. Also, the sealing plate 2
The other surface 0 forms one wall surface of the common ink chamber 31.

【0036】共通インク室形成基板30は、共通インク
室31の周壁を形成するものであり、ノズル開口数、イ
ンク滴吐出周波数に応じた適正な厚みのステンレス板を
打ち抜いて作製されたものである。本実施形態では、共
通インク室形成基板30の厚さは、0.2mmとしてい
る。
The common ink chamber forming substrate 30 forms the peripheral wall of the common ink chamber 31, and is made by punching out a stainless plate having an appropriate thickness according to the number of nozzle openings and the ink droplet ejection frequency. . In this embodiment, the common ink chamber forming substrate 30 has a thickness of 0.2 mm.

【0037】インク室側板40は、ステンレス基板から
なり、一方の面で共通インク室31の一壁面を構成する
ものである。また、インク室側板40には、他方の面の
一部にハーフエッチングにより凹部40aを形成するこ
とにより薄肉壁41が形成され、さらに、外部からのイ
ンク供給を受けるインク導入口42が打抜き形成されて
いる。なお、薄肉壁41は、インク滴吐出の際に発生す
るノズル開口11と反対側へ向かう圧力を吸収するため
のもので、他の圧力発生室12に、共通インク室31を
経由して不要な正又は負の圧力が加わるのを防止する。
本実施形態では、インク導入口42と外部のインク供給
手段との接続時等に必要な剛性を考慮して、インク室側
板40を0.2mmとし、その一部を厚さ0.02mm
の薄肉壁41としているが、ハーフエッチングによる薄
肉壁41の形成を省略するために、インク室側板40の
厚さを初めから0.02mmとしてもよい。
The ink chamber side plate 40 is made of a stainless steel substrate, and one surface thereof constitutes one wall surface of the common ink chamber 31. Further, the ink chamber side plate 40 is formed with a thin wall 41 by forming a recess 40a in a part of the other surface by half etching, and further, an ink introduction port 42 for receiving an ink supply from the outside is formed by punching. ing. It should be noted that the thin wall 41 is for absorbing a pressure generated when ink droplets are ejected and directed to the side opposite to the nozzle opening 11, and is unnecessary for another pressure generating chamber 12 via the common ink chamber 31. Prevents the application of positive or negative pressure.
In the present embodiment, the ink chamber side plate 40 has a thickness of 0.2 mm, and a part of the ink chamber side plate 40 has a thickness of 0.02 mm in consideration of the rigidity required when connecting the ink introduction port 42 and an external ink supply means.
However, the thickness of the ink chamber side plate 40 may be 0.02 mm from the beginning in order to omit the formation of the thin wall 41 by half etching.

【0038】一方、流路形成基板10の開口面とは反対
側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.5μm
の下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体膜
70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80と
が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子30
0を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極
膜60、圧電体膜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膜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
膜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、下電極膜60は圧電素子300の共通電極と
し、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としてい
るが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障は
ない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体
能動部が形成されていることになる。また、ここでは、
圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位
が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称す
る。
On the other hand, a thickness of, for example, about 0.5 μm is formed on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
The lower electrode film 60, the piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and the upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated and formed in 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 film 70, and the upper electrode film 80. In general, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric film 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 film 70 and in which piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. 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. However, there is no problem even if this is reversed due to the drive circuit and wiring. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Also 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.

【0039】ここで、シリコン単結晶基板からなる流路
形成基板10上に、圧電体膜70等を形成するプロセス
を図4及び図5を参照しながら説明する。なお、図4及
び図5は、圧力発生室12の幅方向の断面図である。
Here, a process of forming the piezoelectric film 70 and the like on the flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the width direction.

【0040】まず、図4(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. 4A, 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.

【0041】次に、図4(b)に示すように、スパッタ
リングで下電極膜60を形成する。下電極膜60の材料
としては、白金等が好適である。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膜70は、
成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜10
00℃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、圧電体膜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. 4B, the lower electrode film 60 is formed by sputtering. Platinum or the like is suitable as the material of the lower electrode film 60. This is because the piezoelectric film 70 described later formed by the sputtering method or the sol-gel method is
After film formation, 600 to 10 in air atmosphere or oxygen atmosphere
This is because it is necessary to crystallize by firing at a temperature of about 00 ° C. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity under such a high temperature and oxidizing atmosphere, and in particular, when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric film 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.

【0042】次に、図4(c)に示すように、下電極膜
60をパターニングする。本実施形態では、圧力発生室
12の長手方向一端部近傍に対向する領域の下電極膜6
0をパターニングして、すなわち、圧力発生室12の幅
方向両側の下電極膜60を除去することにより、各圧力
発生室12毎に他の部分の下電極膜60よりも平面方向
に突出した突出部61を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, the lower electrode film 60 is patterned. In this embodiment, the lower electrode film 6 in a region facing the vicinity of one longitudinal end of the pressure generating chamber 12 is formed.
By patterning 0, that is, by removing the lower electrode film 60 on both sides of the pressure generating chamber 12 in the width direction, a protrusion protruding in the plane direction from the lower electrode film 60 of the other portion for each pressure generating chamber 12. The part 61 is formed.

【0043】次に、図4(d)に示すように、圧電体膜
70を成膜する。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
膜70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成し
た。圧電体膜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、この圧電体膜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. 4D, a piezoelectric film 70 is formed. In the present embodiment, a so-called sol in which a metal organic material is dissolved / dispersed in a solvent is applied, dried and gelled,
It was formed by using a so-called sol-gel method, in which the piezoelectric film 70 made of a metal oxide was obtained by baking at a higher temperature. As a material for the piezoelectric film 70, a lead zirconate titanate-based material is suitable for use in an inkjet recording head. The method of forming the piezoelectric film 70 is not particularly limited, and may be formed by, for example, a sputtering method.

【0044】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.

【0045】次に、図4(e)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. 4E, 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.

【0046】その後、図5(a)に示すように、圧電体
膜70及び上電極膜80のみをエッチングして圧電体能
動部320のパターニングを行う。以上が膜形成プロセ
スである。また、このようにして膜形成を行った後、図
5(b)に示すように、前述したアルカリ溶液によるシ
リコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、圧力発生
室12等を形成する。
After that, as shown in FIG. 5A, only the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are etched to pattern the piezoelectric active portion 320. The above is the film forming process. Further, after the film formation is performed in this way, as shown in FIG. 5B, the pressure generation chamber 12 and the like are formed by anisotropically etching the silicon single crystal substrate with the above-described alkaline solution.

【0047】以上説明した圧電体能動部320及び圧力
発生室12等の一連の膜形成及び異方性エッチングは、
一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセ
ス終了後、図1に示すような一つのチップサイズの流路
形成基板10毎に分割する。また、分割した流路形成基
板10を、封止板20、共通インク室形成基板30、及
びインク室側板40と順次接着して一体化し、インクジ
ェット式記録ヘッドとする。
The series of film formation and anisotropic etching of the piezoelectric active portion 320 and the pressure generating chamber 12 described above are
A large number of chips are simultaneously formed on a single wafer, and after the process is completed, the chips are divided into flow path forming substrates 10 of one chip size as shown in FIG. In addition, the divided flow path forming substrate 10 is sequentially bonded and integrated with the sealing plate 20, the common ink chamber forming substrate 30, and the ink chamber side plate 40 to form an ink jet recording head.

【0048】また、このように構成したインクジェット
ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したイ
ンク導入口42からインクを取り込み、共通インク室3
1からノズル開口11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60及び圧電体膜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11からインク滴が吐出する。
Further, the ink jet head thus constructed takes in ink from the ink introduction port 42 connected to the external ink supply means (not shown), and the common ink chamber 3
After filling the interior from 1 to the nozzle opening 11 with ink, a voltage is applied between the upper electrode film 80 and the lower electrode film 60 according to a recording signal from an external drive circuit (not shown), and the elastic film 50, By flexurally deforming the lower electrode film 60 and the piezoelectric film 70, the pressure in the pressure generating chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 11.

【0049】このように形成されたインクジェット式記
録ヘッドの要部平面及び断面を図6に示す。
FIG. 6 shows the plane and cross section of the main part of the ink jet recording head thus formed.

【0050】図6に示すように、圧電体能動部320は
基本的には圧力発生室12に対向する領域内に設けら
れ、圧電体膜70及び上電極膜80が圧力発生室12の
長手方向一端部から周壁に対向する領域まで連続的に延
設されている。一方、下電極膜60は、並設された複数
の圧力発生室12に対応する領域に亘って設けられ、且
つ圧力発生室12の圧電体膜70及び上電極膜80が延
設される側の端部は、圧力発生室12に対応する領域の
内側でパターニングされている。
As shown in FIG. 6, the piezoelectric active portion 320 is basically provided in a region facing the pressure generating chamber 12, and the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are arranged in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12. It continuously extends from one end to a region facing the peripheral wall. On the other hand, the lower electrode film 60 is provided over the region corresponding to the plurality of pressure generating chambers 12 arranged side by side, and on the side where the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 of the pressure generating chamber 12 are extended. The end portion is patterned inside the region corresponding to the pressure generating chamber 12.

【0051】また、本実施形態では、圧力発生室12の
上電極膜80及び圧電体膜70が延設される側の端部近
傍に対向する領域の下電極膜60は、圧力発生室12の
幅方向両側の下電極膜60が除去されて、他の部分より
も幅の狭い幅狭部61となっている。また、この幅狭部
61は、本実施形態では、圧力発生室12に対向する領
域内で圧電体膜70の幅よりも狭く形成されており、そ
の幅方向両端面が圧電体膜70によって覆われている。
Further, in this embodiment, the lower electrode film 60 in the region facing the vicinity of the end portion on the side where the upper electrode film 80 and the piezoelectric film 70 of the pressure generating chamber 12 are extended is the pressure generating chamber 12 of the pressure generating chamber 12. The lower electrode films 60 on both sides in the width direction are removed to form a narrow portion 61 having a narrower width than other portions. Further, in the present embodiment, the narrow portion 61 is formed to be narrower than the width of the piezoelectric film 70 in the region facing the pressure generating chamber 12, and both widthwise end surfaces thereof are covered with the piezoelectric film 70. It is being appreciated.

【0052】このような構成とすることにより、圧力発
生室12の下電極膜60の端部近傍で、上電極膜80と
下電極膜60とが確実に絶縁され、これらの間に放電が
起こることが無い。したがって、圧電体膜70の絶縁破
壊等を防止することができる。
With this structure, the upper electrode film 80 and the lower electrode film 60 are reliably insulated from each other in the vicinity of the end of the lower electrode film 60 of the pressure generating chamber 12, and a discharge occurs between them. There is nothing. Therefore, the dielectric breakdown of the piezoelectric film 70 can be prevented.

【0053】(実施形態2)図7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断面図である。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a sectional view of an essential part of an ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0054】本実施形態では、図7に示すように、下電
極膜60の幅狭部61が、圧力発生室12に対向する領
域内に形成されているが、圧電体膜70の幅よりも広い
幅で形成され、圧電体膜70及び上電極膜80が幅狭部
61上に延設されている以外は、実施形態1と同様であ
る。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the narrow portion 61 of the lower electrode film 60 is formed in the region facing the pressure generating chamber 12, but it is smaller than the width of the piezoelectric film 70. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are formed to have a wide width and extend on the narrow portion 61.

【0055】ここで、一般的に、パッシェン曲線と呼ば
れるグラフで示されるように、電極間の距離が一定値以
下であれば、これらの間に放電が起こらないことがわか
っている。例えば、本実施形態では、幅狭部61の幅方
向端面と上電極膜80の幅方向端面との距離が、およそ
10μm以下であればよく、本実施形態では、これらの
距離が約7μmとなるようにした。
Here, it is generally known that, as shown by a graph called a Paschen curve, if the distance between the electrodes is a certain value or less, no discharge occurs between them. For example, in the present embodiment, the distance between the widthwise end face of the narrow portion 61 and the widthwise end face of the upper electrode film 80 may be about 10 μm or less, and in the present embodiment, these distances are about 7 μm. I did it.

【0056】したがって、このような構成としても、実
施形態1と同様に、圧力発生室12の長手方向端部での
上電極膜80と下電極膜60との間の放電が防止され、
圧電体膜70の絶縁破壊が抑えられる。
Therefore, even with such a structure, as in the first embodiment, discharge between the upper electrode film 80 and the lower electrode film 60 at the longitudinal end of the pressure generating chamber 12 is prevented,
The dielectric breakdown of the piezoelectric film 70 is suppressed.

【0057】なお、本実施形態では、幅狭部61を圧力
発生室12に対向する領域内に設けるようにしたが、こ
れに限定されず、上電極膜80と下電極膜60との間に
放電が起こらない距離であればよく、例えば、図7
(c)に示すように、幅狭部61を、圧力発生室12の
幅方向周壁上まで延設するようにしてもよい。
In this embodiment, the narrow portion 61 is provided in the region facing the pressure generating chamber 12, but the present invention is not limited to this, and the narrow portion 61 is provided between the upper electrode film 80 and the lower electrode film 60. Any distance may be used as long as no discharge occurs, for example, as shown in FIG.
As shown in (c), the narrow portion 61 may be extended to the circumferential wall of the pressure generating chamber 12 in the width direction.

【0058】(実施形態3)図8は、実施形態3に係る
インクジェット式記録ヘッドの平面図である。
(Third Embodiment) FIG. 8 is a plan view of an ink jet recording head according to a third embodiment.

【0059】本実施形態は、下電極膜60の幅狭部61
を先端側ほど幅が漸小する略台形形状とし、且つ少なく
ともその先端部分が圧力発生室12に対向する領域内で
圧電体膜70に覆われるようにした以外は、実施形態1
と同様である。
In this embodiment, the narrow portion 61 of the lower electrode film 60 is used.
Is substantially trapezoidal with the width gradually decreasing toward the tip side, and at least the tip portion is covered with the piezoelectric film 70 in a region facing the pressure generating chamber 12.
Is the same as.

【0060】したがって、下電極膜60の端部では圧電
体膜70が薄くなり易く、電界の集中が起こり易いため
圧電体膜70の絶縁破壊等が特に起こり易いが、幅狭部
61の先端部分が圧電体膜70によって覆われて下電極
膜60と上電極膜80とが絶縁されているため、これら
の間に放電が起こることが無く、圧電体膜70の絶縁破
壊等を防止することができる。
Therefore, the piezoelectric film 70 is easily thinned at the end portion of the lower electrode film 60, and the electric field is likely to be concentrated, so that dielectric breakdown or the like of the piezoelectric film 70 is particularly likely to occur, but the tip portion of the narrow portion 61 is formed. Is covered with the piezoelectric film 70 to insulate the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 from each other, so that electric discharge does not occur between them and dielectric breakdown of the piezoelectric film 70 can be prevented. it can.

【0061】(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.

【0062】例えば、上述した封止板20の他、共通イ
ンク室形成板30をガラスセラミックス製としてもよ
く、さらには、薄肉膜41を別部材としてガラスセラミ
ックス製としてもよく、材料、構造等の変更は自由であ
る。
For example, in addition to the sealing plate 20 described above, the common ink chamber forming plate 30 may be made of glass ceramics, and the thin film 41 may be made of glass ceramics as a separate member. Change is free.

【0063】また、上述した実施形態では、ノズル開口
を流路形成基板10の端面に形成しているが、面に垂直
な方向に突出するノズル開口を形成してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the nozzle opening is formed on the end surface of the flow path forming substrate 10, but the nozzle opening may be formed so as to project in the direction perpendicular to the surface.

【0064】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図9、その流路の断面を図10にぞれぞれ示す。この
実施形態では、ノズル開口11が圧電振動子とは反対の
ノズル基板120に穿設され、これらノズル開口11と
圧力発生室12とを連通するノズル連通口22が、封止
板20,共通インク室形成板30及び薄肉板41A及び
インク室側板40Aを貫通するように配されている。
FIG. 9 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 10 is a cross section of the flow path. In this embodiment, the nozzle openings 11 are formed in the nozzle substrate 120 opposite to the piezoelectric vibrator, and the nozzle communication ports 22 that communicate the nozzle openings 11 and the pressure generating chambers 12 have the sealing plate 20 and the common ink. The chamber forming plate 30, the thin plate 41A, and the ink chamber side plate 40A are arranged so as to penetrate therethrough.

【0065】なお、本実施形態は、その他、薄肉板41
Aとインク室側板40Aとを別部材とし、インク室側板
40Aに開口40bを形成した以外は、基本的に上述し
た実施形態と同様であり、同一部材には同一符号を付し
て重複する説明は省略する。
In this embodiment, the thin plate 41 is also used.
A and the ink chamber side plate 40A are separate members, and except that the opening 40b is formed in the ink chamber side plate 40A, it is basically the same as the above-described embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and overlapping description will be given. Is omitted.

【0066】勿論、以上説明した各実施形態は、適宜組
み合わせて実施することにより、より一層の効果を奏す
るものであることは言うまでもない。
Of course, it goes without saying that the respective embodiments described above can achieve further advantageous effects by being implemented in an appropriate combination.

【0067】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
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、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体膜を
形成するもの、又は水熱法等の結晶成長により圧電体膜
を形成するもの等、各種の構造のインクジェット式記録
ヘッドに本発明を採用することができる。
In each of the embodiments described above, the thin film type ink jet recording head which can be manufactured by applying the film forming and the lithographic process is taken as an example.
Of course, the present invention is not limited to this, and for example, one in which substrates are laminated to form a pressure generating chamber, one in which a piezoelectric film is formed by attaching a green sheet or screen printing, or a crystal such as a hydrothermal method. The present invention can be applied to ink jet recording heads of various structures such as those that form a piezoelectric film by growth.

【0068】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.

【0069】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図11
は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図
である。
The ink jet recording head of each of these embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. Figure 11
FIG. 3 is a schematic view showing an example of the inkjet recording apparatus.

【0070】図11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
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。
As shown in FIG. 11, the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording head are
Cartridges 2A and 2B forming an ink supply unit are detachably provided, and a carriage 3 having the recording head units 1A and 1B mounted thereon is provided on a carriage shaft 5 attached to an apparatus main body 4 so as to be axially movable. There is. The recording head units 1A and 1B are, for example,
The black ink composition and the color ink composition are respectively discharged.

【0071】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に巻き掛けられ
て搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears (not shown) and the timing belt 7, so that the carriage 3 having the recording head units 1A and 1B mounted thereon follows the carriage shaft 5. Be moved. On the other hand, a platen 8 is provided on the apparatus body 4 along the carriage 3. The platen 8 can be rotated by the driving force of a paper feed motor (not shown), and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller or the like, is wound around the platen 8 and conveyed. It has become so.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、圧電体
能動部から延設される上電極膜及び圧電体膜の下側に、
他の部分よりも平面方向に突出した突出部を設けるよう
にしたので、上電極膜が圧力発生室の周壁に対向する領
域に延設される部分で、上電極膜と下電極膜とが絶縁さ
れる。これにより、この部分での圧電体膜の絶縁破壊が
防止され、耐久性及び信頼性を向上したインクジェット
式記録ヘッドを実現することができる。
As described above, according to the present invention, on the lower side of the upper electrode film and the piezoelectric film extending from the piezoelectric active portion,
Since the protruding portion that protrudes in the plane direction more than the other portions is provided, the upper electrode film and the lower electrode film are insulated from each other in the portion where the upper electrode film extends in the region facing the peripheral wall of the pressure generating chamber. To be done. As a result, dielectric breakdown of the piezoelectric film at this portion is prevented, and an ink jet recording head with improved durability and reliability can be realized.

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

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

【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す図であり、図1の平面図及び断面図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an ink jet recording head according to a first embodiment of the invention, and is a plan view and a sectional view of FIG.

【図3】図1の封止板の変形例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a modified example of the sealing plate of FIG.

【図4】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the thin film manufacturing process of Embodiment 1 of the present invention.

【図5】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the thin film manufacturing process of Embodiment 1 of the present invention.

【図6】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。
6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing a main part of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図7】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及び断面図である。
FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view showing a main part of an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.

【図8】本発明の実施形態3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. 8 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to a third embodiment of the invention.

【図9】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。
FIG. 9 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図11】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. 11 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流路形成基板 12 圧力発生室 50 弾性膜 60 下電極膜 61 幅狭部 70 圧電体膜 80 上電極膜 300 圧電素子 320 圧電体能動部 10 Flow path forming substrate 12 Pressure generation chamber 50 elastic membrane 60 Lower electrode film 61 Narrow part 70 Piezoelectric film 80 Upper electrode film 300 Piezoelectric element 320 Piezoelectric active part

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室と、こ
の圧力発生室に対応する領域に設けられた下電極、該下
電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層の表面に設
けられた上電極からなる圧電素子とを備えるインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、 前記圧電素子を構成する少なくとも前記圧電体層及び前
記上電極が前記圧力発生室の長手方向一端部の前記下電
極が除去された領域から周壁に対向する領域まで延設さ
れ、当該一端部近傍に対向する領域の前記下電極の幅
は、他の領域の幅より狭くなった幅狭部となっているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, a lower electrode provided in a region corresponding to the pressure generating chamber, a piezoelectric layer provided on the lower electrode, and a surface of the piezoelectric layer. In the ink jet recording head including a piezoelectric element including an upper electrode, at least the piezoelectric layer and the upper electrode forming the piezoelectric element have the lower electrode at one longitudinal end of the pressure generating chamber removed. An ink jet extending from a region to a region facing a peripheral wall, and a width of the lower electrode in a region facing the vicinity of the one end is a narrow portion narrower than a width of another region. Recording head.
【請求項2】 請求項1において、前記下電極の前記幅
狭部の少なくとも先端部の幅が、前記延設される圧電体
層及び上電極より狭いことを特徴とするインクジェット
式記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the width of at least the tip of the narrow portion of the lower electrode is narrower than that of the extended piezoelectric layer and the upper electrode.
【請求項3】 請求項2において、前記下電極の前記幅
狭部の全体の幅が前記延設される圧電体層及び上電極よ
り狭いことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the entire width of the narrow portion of the lower electrode is narrower than that of the extended piezoelectric layer and the upper electrode.
【請求項4】 請求項1において、前記下電極の前記幅
狭部の幅が前記延設される圧電体層及び上電極の幅より
幅広で、前記幅狭部の幅方向端面と前記上電極の幅方向
端面との距離が約10μm以下であることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。
4. The width of the narrow portion of the lower electrode is wider than the width of the extended piezoelectric layer and the upper electrode of the lower electrode, and the width direction end surface of the narrow portion and the upper electrode. The inkjet recording head is characterized in that the distance from the end face in the width direction is about 10 μm or less.
【請求項5】 請求項4において、前記下電極の幅狭部
の幅が、前記圧力発生室の幅よりも狭いことを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 4, wherein the width of the narrow portion of the lower electrode is narrower than the width of the pressure generating chamber.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記圧
力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングによ
り形成され、前記圧電素子の各層が薄膜及びリソグラフ
ィ法により形成されたものであることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
6. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed by a thin film and a lithography method. An ink jet recording head characterized by the above.
【請求項7】 請求項1〜6の何れかのインクジェット
式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェッ
ト式記録装置。
7. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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