JPH11115185A - Ink-jet recording head - Google Patents

Ink-jet recording head

Info

Publication number
JPH11115185A
JPH11115185A JP28067897A JP28067897A JPH11115185A JP H11115185 A JPH11115185 A JP H11115185A JP 28067897 A JP28067897 A JP 28067897A JP 28067897 A JP28067897 A JP 28067897A JP H11115185 A JPH11115185 A JP H11115185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
pressure generating
film
recording head
generating chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP28067897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mari Sakai
真理 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP28067897A priority Critical patent/JPH11115185A/en
Publication of JPH11115185A publication Critical patent/JPH11115185A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent breakage due to the excess current of a contact hole and breakdown due to migration by excess current. SOLUTION: A piezoelectric vibrator composed of a vibration plate which constitutes part of a pressure generation chamber 12 communicating with a nozzle opening and at least the upper surface of which acts as a lower electrode 60, and a piezoelectric material active part 320 consisting of a piezoelectric material layer 70 formed on the surface of the vibration plate and an upper electrode 80 formed on the surface of the layer 70 is provided. In an area opposite to the chamber 12, a contact part 90a to be a joint part between a lead electrode for applying voltage to the active part 320 and the active part 320 is formed. The upper electrode 80 has a thick film part 330 which is thicker than the other parts of the electrode 80 at least in a part corresponding to the contact part 90a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板の表面に圧電体層を形成して、圧電体
層の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure generating chamber which is in communication with a nozzle opening for discharging ink droplets, and which is constituted by a vibrating plate. The present invention relates to an ink jet recording head that ejects ink droplets by displacement of a layer.

【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
電振動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、圧電振動子の軸方向に伸長、収縮す
る縦振動モードの圧電振動子を使用したものと、たわみ
振動モードの圧電振動子を使用したものの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 which communicates with a nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibrating plate. There are two types of ink-jet recording heads that eject ink droplets from a piezoelectric vibrator, one that uses a longitudinal vibration mode piezoelectric vibrator that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric vibrator, and the other that uses a flexural vibration mode piezoelectric vibrator. Has been put to practical use.

【0003】前者は圧電振動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、圧電振動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
た圧電振動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。
In the former method, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric vibrator into contact with the vibrating plate, so that a head suitable for high-density printing can be manufactured. A complicated process of cutting the piezoelectric vibrators into a comb-tooth shape in accordance with the arrangement pitch of the nozzle openings, and a work of positioning and fixing the separated piezoelectric vibrators in the pressure generating chambers, which complicates the manufacturing process. There is.

【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振動子を
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, a piezoelectric vibrator can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material according to the shape of a pressure generating chamber and firing the green sheet. 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振動子を形成したものが提案
されている。
On the other hand, in order to solve the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which this piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chambers by lithography, and a piezoelectric vibrator is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.

【0006】これによれば圧電振動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振動子を作り付けることができる
ばかりでなく、圧電振動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。
[0006] According to this, the work of attaching the piezoelectric vibrator to the diaphragm is not required, and the precision of the lithography method is used.
In addition to the fact that the piezoelectric vibrator can be manufactured by a simple and simple method, there is an advantage that the thickness of the piezoelectric vibrator can be reduced and high-speed driving is possible.

【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
電振動子を駆動することができるが、単位駆動電圧当た
りの変位量および圧力発生室に対向する部分とその外側
とを跨ぐ部分で圧電体層に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、圧力発生室に
対向する領域内に設けるか、少なくとも一端部以外は圧
力発生室に対向する領域外に出ないように形成するのが
望ましい。
In this case, the piezoelectric vibrator corresponding to each pressure generating chamber is driven by providing at least only the upper electrode for each pressure generating chamber while the piezoelectric material layer is provided on the entire surface of the vibration plate. However, due to the problem of the amount of displacement per unit drive voltage and the stress applied to the piezoelectric layer at the portion facing the pressure generating chamber and the portion straddling the outside thereof, the piezoelectric active portion composed of the piezoelectric layer and the upper electrode is required. It is desirable that the pressure sensor be provided in a region facing the pressure generating chamber or be formed so that at least one end portion does not come out of the region facing the pressure generating chamber.

【0008】さらに、このようなたわみモードの圧電振
動子を使用した記録ヘッドでは、各圧力発生室に対応す
る圧電振動子は絶縁体層で覆われ、この絶縁体層には各
圧電振動子を駆動するための電圧を供給するリード電極
との接続部を形成するために窓(以下、コンタクトホー
ルという)が各圧力発生室に対応して設けられており、
各圧電振動子とリード電極との接続部がコンタクトホー
ル内に形成される。
Further, in a recording head using such a flexural mode piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrators corresponding to the respective pressure generating chambers are covered with an insulator layer, and each of the piezoelectric vibrators is covered with the insulator layer. A window (hereinafter, referred to as a contact hole) is provided for each pressure generating chamber to form a connection portion with a lead electrode that supplies a voltage for driving,
A connection portion between each piezoelectric vibrator and the lead electrode is formed in the contact hole.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上電極
は振動板の変形を妨げない程度に薄く形成されているた
め抵抗が大きく、これに対し、リード電極は圧電体層に
確実に電力を供給するため抵抗を小さくする必要があ
り、両者の抵抗の差が大きいため、電流はコンタクトホ
ールの端部近傍に集中してしまい、過電流によって、コ
ンタクトホールが破壊したり、過電流によるマイグレー
ションで圧電体層が絶縁破壊を起こしたりするという問
題がある。
However, since the upper electrode is formed so thin that it does not hinder the deformation of the diaphragm, the resistance is large, whereas the lead electrode reliably supplies power to the piezoelectric layer. Therefore, it is necessary to reduce the resistance, and since the difference between the two resistances is large, the current is concentrated near the end of the contact hole, and the overcurrent destroys the contact hole or migrates due to the overcurrent. There is a problem that the layer causes dielectric breakdown.

【0010】本発明はこのような事情に鑑み、コンタク
トホールの過電流による破壊、また、過電流によるマイ
グレーションに起因する絶縁破壊を防止することができ
るインクジェット式記録ヘッド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 recording head capable of preventing a contact hole from being destroyed due to an overcurrent and a dielectric breakdown caused by migration due to the overcurrent. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】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の一部を構成し、少な
くとも上面が下電極として作用する振動板と、該振動板
の表面に形成された圧電体層及び該圧電体層の表面に形
成された上電極からなる圧電体能動部とからなる圧電振
動子を備え、前記圧電体能動部へ電圧を印加するための
リード電極と当該圧電体能動部との接続部となるコンタ
クト部が設けられているインクジェット式記録ヘッドに
おいて、前記上電極は少なくとも前記コンタクト部に対
応する部分に当該上電極の他の主要部分より厚肉である
厚膜部を有することを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided:
A vibrating plate constituting a part of a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, at least an upper surface of which acts as a lower electrode, a piezoelectric layer formed on the surface of the vibrating plate, and a piezoelectric layer formed on the surface of the piezoelectric layer A piezoelectric vibrator comprising a piezoelectric active part comprising an upper electrode; a lead electrode for applying a voltage to the piezoelectric active part; and a contact part serving as a connection part between the piezoelectric active part and the lead electrode. In the ink jet recording head, the upper electrode has a thick film portion which is thicker than other main portions of the upper electrode at least in a portion corresponding to the contact portion.

【0012】かかる第1の態様では、上電極とリード電
極との抵抗の差が低減され、電流のコンタクト部の一部
への集中が防止される。
In the first aspect, the difference in resistance between the upper electrode and the lead electrode is reduced, and concentration of current on a part of the contact portion is prevented.

【0013】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記圧電体能動部の上面には絶縁体層が形成され、
前記コンタクト部は当該絶縁体層に形成されたコンタク
トホール内に形成されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an insulator layer is formed on an upper surface of the piezoelectric active portion,
The contact portion is formed in a contact hole formed in the insulator layer.

【0014】かかる第2の態様では、コンタクトホール
内で圧電体能動部に電圧を印加する際の電流の集中が低
減され、コンタクトホール周辺での圧電体層の破壊が防
止される。
In the second aspect, the concentration of current when applying a voltage to the piezoelectric active portion in the contact hole is reduced, and the breakage of the piezoelectric layer around the contact hole is prevented.

【0015】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、少なくとも前記圧電体能動部の長手方向一端
部が前記圧力発生室の側壁に対向する部分まで延設さ
れ、前記厚膜部は前記圧力発生室の長手方向端部近傍か
ら側壁に対向する部分に亘って形成され、且つ前記コン
タクト部は当該側壁に対向する領域に形成されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, at least one longitudinal end of the piezoelectric active portion extends to a portion facing a side wall of the pressure generating chamber, and the thick film The portion is formed from a portion near the longitudinal end of the pressure generating chamber to a portion facing the side wall, and the contact portion is formed in a region facing the side wall. is there.

【0016】かかる第3の態様では、厚膜部が圧力発生
室の長手方向端部近傍に対向する領域まで形成されてい
るので、この部分での圧電体能動部の駆動が抑制され、
圧電体能動部にかかる応力を低減でき、剥がれ、割れ等
が防止される。
In the third aspect, since the thick film portion is formed up to the region facing the vicinity of the longitudinal end of the pressure generating chamber, the driving of the piezoelectric active portion in this portion is suppressed,
The stress applied to the piezoelectric active portion can be reduced, and peeling, cracking and the like are prevented.

【0017】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記上電極は、前記厚膜部の周囲の前
記圧電体能動部端部近傍が当該厚膜部より薄肉であるこ
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 any one of the first to third aspects, the upper electrode is thinner near the end of the piezoelectric active portion around the thick film portion than the thick film portion. An ink jet recording head is characterized in that:

【0018】かかる第4の態様では、厚膜部の周囲の圧
電体能動部端部にかかる残留応力が低減され、また、圧
電体能動部の端部での上電極の抵抗が高いため、当該圧
電体能動部に電流を供給する際に電流がその幅方向に関
して中央部を流れるようになるので、圧電体能動部の端
部近傍での破壊が防止される。
In the fourth aspect, the residual stress applied to the end of the piezoelectric active portion around the thick film portion is reduced, and the resistance of the upper electrode at the end of the piezoelectric active portion is high. When a current is supplied to the piezoelectric active portion, the current flows through the central portion in the width direction, so that breakage near the end of the piezoelectric active portion is prevented.

【0019】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記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、前記圧電振動子の
各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたもので
あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed as a film. And an ink jet recording head formed by a lithography method.

【0020】かかる第5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。
According to the fifth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下に本発明を一実施形態に基づ
いて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on one embodiment.

【0022】(実施形態1)図1は、本発明の一実施形
態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す組立斜視図
であり、図2は、平面図およびその1つの圧力発生室の
長手方向における断面構造を示す図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an assembly perspective view showing an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross section of one of the pressure generating chambers in the longitudinal direction. It is a figure showing a structure.

【0023】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. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【0024】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 formed with an elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm and made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.

【0025】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, a silicon single crystal substrate is anisotropically etched on the opening surface of the flow path forming substrate
A nozzle opening 11 and a pressure generating chamber 12 are formed.

【0026】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面
と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且
つ上記(110)と約35度の角度をなす第2の(11
1)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1/18
0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。
Here, in the anisotropic etching, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, the substrate is gradually eroded, and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane are formed. The second (11) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the above (110).
1) plane appears, and the etching rate of the (111) plane is about 1/18 as compared with the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 0. By such anisotropic etching, two first (111)
Precision processing can be performed based on the depth processing of a parallelogram formed by two surfaces and two oblique second (111) surfaces, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density.

【0027】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 on the flow path forming substrate 1.
It is formed by etching until it reaches the elastic film 50 almost through 0. The amount of the elastic film 50 that is attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small.

【0028】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 partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. In addition,
Half etching is performed by adjusting the etching time.

【0029】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 for applying the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 11 for ejecting 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, the nozzle openings 11 need to be formed with a groove width of several tens of μm with high accuracy.

【0030】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。
Further, each pressure generating chamber 12 and a common ink chamber 31 described later are connected to each pressure generating chamber 1 of the sealing plate 20 described later.
The ink is supplied from a common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of the pressure generation chamber 12. Distributed to

【0031】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20
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 an ink supply communication port 21 corresponding to each of the pressure generating chambers 12 described above, and has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less. , For example, 2.5-4.5 [× 10 −6 / ° C.]. In addition, the ink supply communication port 21
Each of the pressure generating chambers 1 is, as shown in FIGS.
It may be one slit hole 21A crossing the vicinity of the second ink supply side end or a plurality of slit holes 21B. The sealing plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impact and external force. In addition, the sealing plate 20
The other surface constitutes one wall surface of the common ink chamber 31.

【0032】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 formed by punching a stainless steel plate having an appropriate thickness according to the number of nozzles and the ink droplet ejection frequency. . In the present embodiment, the thickness of the common ink chamber forming substrate 30 is 0.2 mm.

【0033】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 of the ink chamber side plate 40 constitutes one wall surface of the common ink chamber 31. In the ink chamber side plate 40, a thin wall 41 is formed by forming a concave portion 40a by half etching on a part of the other surface, and an ink introduction port 42 for receiving ink supply from the outside is punched and formed. ing. The thin wall 41 is for absorbing pressure generated at the time of ink droplet ejection toward the side opposite to the nozzle opening 11, and is unnecessary for the other pressure generating chambers 12 via the common ink chamber 31. Prevents positive or negative pressure from being applied.
In the present embodiment, the ink chamber side plate 40 is made 0.2 mm in consideration of rigidity required at the time of connection between the ink introduction port 42 and an external ink supply means, and a part of the thickness is 0.02 mm.
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.

【0034】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、圧電振動子
(圧電素子)を構成している。
On the other hand, the thickness of the elastic film 50 on the opposite side of the opening surface of the flow path forming substrate 10 is, for example, about 0.5 μm.
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later. (Piezoelectric element).

【0035】そして、かかる各上電極膜80の上面の少
なくとも周縁、及び圧電体膜70の側面を覆うように電
気絶縁性を備えた絶縁体層90が形成されている。絶縁
体層90は、成膜法による形成やまたエッチングによる
整形が可能な材料、例えば酸化シリコン、窒化シリコ
ン、有機材料、好ましくは剛性が低く、且つ電気絶縁性
に優れた感光性ポリイミドで形成するのが好ましい。
An insulator layer 90 having electrical insulation is formed so as to cover at least the periphery of the upper surface of each of the upper electrode films 80 and the side surfaces of the piezoelectric film 70. The insulator layer 90 is formed of a material that can be formed by a film formation method or shaped by etching, for example, silicon oxide, silicon nitride, or an organic material, preferably photosensitive polyimide having low rigidity and excellent electrical insulation. Is preferred.

【0036】ここで、図4に、圧電体能動部と圧力発生
室の平面位置関係及びその断面を示す。
FIG. 4 shows a planar positional relationship between the piezoelectric active portion and the pressure generating chamber and a cross section thereof.

【0037】図4(a)に示すように、圧電体膜70お
よび上電極膜80からなる圧電体能動部320は、圧力
発生室12に対向する領域内に設けられており、図4
(b)のB−B’断面に示すように、絶縁体層90に形
成され上電極膜80とリード電極100と接続するため
のコンタクトホール90aに対応する部分に、上電極膜
80の厚さが他の部分よりも厚い厚膜部330が設けら
れている。本実施形態では、厚膜部330を0.4μm
の厚さで形成した。また、厚膜部330以外の部分で
は、図4(c)のC−C’断面に示すように、上電極膜
80は、薄肉に形成され、本実施形態では、0.1μm
の厚さである。
As shown in FIG. 4A, the piezoelectric active portion 320 including the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 is provided in a region facing the pressure generating chamber 12, and
As shown in the BB ′ section of FIG. 2B, the thickness of the upper electrode film 80 is formed in a portion corresponding to the contact hole 90 a formed in the insulator layer 90 and connecting the upper electrode film 80 and the lead electrode 100. Is provided with a thick film portion 330 thicker than other portions. In this embodiment, the thickness of the thick film portion 330 is 0.4 μm.
The thickness was formed. Further, in the portion other than the thick film portion 330, the upper electrode film 80 is formed to be thin as shown in the cross section CC ′ in FIG.
Is the thickness.

【0038】このような上電極膜80は、まず、コンタ
クトホール90aに対応する部分に、所定の厚さ、例え
ば、本実施形態では0.3μmで形成する。この形成方
法は、特に限定されず、例えば、所定部分以外をマスキ
ングして成膜すればよく、また、例えば、全体に成膜し
た後、エッチング等により形成してもよい。その後、全
体に所定の厚さ、例えば、本実施形態では0.1μmの
厚さで形成し、後述のように、パターニングを行う。ま
た、この上電極膜80は、導電性の高い材料であればよ
く、Al、Au、Ni、Pt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、Ptをスパッ
タリングにより成膜している。
The upper electrode film 80 is first formed in a portion corresponding to the contact hole 90a with a predetermined thickness, for example, 0.3 μm in the present embodiment. The formation method is not particularly limited. For example, the film may be formed by masking a portion other than a predetermined portion. For example, the film may be formed by etching after forming the entire film. Thereafter, a whole is formed with a predetermined thickness, for example, 0.1 μm in this embodiment, and patterning is performed as described later. The upper electrode film 80 may be made of a material having high conductivity, and may be made of a metal such as Al, Au, Ni, Pt, or a conductive oxide. In the present embodiment, Pt is formed by sputtering.

【0039】このような成膜行程により、上電極膜80
は、コンタクトホール90aに対応する部分では厚肉
に、その他の部分では薄肉であるように形成される。
By such a film forming process, the upper electrode film 80
Is formed to be thick at a portion corresponding to the contact hole 90a and thin at other portions.

【0040】なお、上述の成膜順序は、特に限定されな
いが、全体に薄く成膜した後、所定部分にパターンを形
成すると、パターニングの行程において、膜が剥がれる
可能性があるため好ましくない。また、全体に厚い膜を
形成した後、イオンミリング等により、部分的に厚膜部
を残しながらエッチングしてもよい。
The order of the above-mentioned film formation is not particularly limited, but it is not preferable to form a pattern on a predetermined portion after forming a thin film as a whole because the film may be peeled off in the patterning process. Alternatively, after a thick film is entirely formed, etching may be performed by ion milling or the like while partially leaving a thick film portion.

【0041】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5を参照しながら説明する。
Here, a process for 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 FIG.

【0042】図5(a)に示すように、まず、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。
As shown in FIG. 5A, first, a wafer of a silicon single crystal substrate serving as the flow path forming substrate 10 is
Thermal oxidation is performed in a diffusion furnace at 0 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.

【0043】次に、図5(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、Pt等が好適である。これは、スパッタリン
グやゾル−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600〜100
0℃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70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PZTを用いた場合に
は、PbO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Ptが好適である。
Next, as shown in FIG. 5B, a lower electrode film 60 is formed by sputtering. Pt or the like is preferable as the material of the lower electrode film 60. This is because a piezoelectric film 70 to be described later, which is formed by sputtering or a sol-gel method, has a thickness of 600 to 100
This is because it is necessary to perform crystallization by firing at a temperature of about 0 ° C. That is, the material of the lower electrode film 70 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere. In particular, when PZT is used as the piezoelectric film 70, the conductivity of the material by diffusion of PbO is increased. It is desirable that there is little change in sex, and Pt is preferred for these reasons.

【0044】次に、図5(c)に示すように、圧電体膜
70を成膜する。この圧電体膜70の成膜にはスパッタ
リングを用いることもできるが、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
用いている。圧電体膜70の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)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。
Next, as shown in FIG. 5C, a piezoelectric film 70 is formed. The piezoelectric film 70 can be formed by sputtering, but in this embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried and gelled, and further baked at a high temperature. A so-called sol-gel method for obtaining a piezoelectric film 70 made of an oxide is used. As a material for the piezoelectric film 70, a lead zirconate titanate (PZT) -based material is suitable when used in an ink jet recording head.

【0045】次に、上述のように上電極膜80を成膜す
る。すなわち、図4(d)に示すように、まず、所定部
分、本実施形態では、コンタクトホールに対応する部分
に、上電極膜80を成膜し、次いで、図5(e)に示す
ように、全体に所定の厚さで成膜する。
Next, the upper electrode film 80 is formed as described above. That is, as shown in FIG. 4D, first, the upper electrode film 80 is formed on a predetermined portion, in this embodiment, a portion corresponding to the contact hole, and then, as shown in FIG. , A film is formed with a predetermined thickness on the whole.

【0046】次に、図6に示すように、下電極膜60、
圧電体膜70及び上電極膜80をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 6, the lower electrode film 60,
The piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned.

【0047】まず、図6(a)に示すように、下電極膜
60、圧電体膜70及び上電極膜80を一緒にエッチン
グして下電極膜60の全体パターンをパターニングす
る。次いで、図6(b)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32
0のパターニングを行う。次に、図6(c)に示すよう
に、各圧力発生室12(図6では圧力発生室12は形成
前であるが、破線で示す)の幅方向両側に対向した領域
である圧電体能動部320の両側の振動板の腕に相当す
る部分の下電極膜60を除去することにより、下電極膜
除去部350を形成する。このように下電極膜除去部3
50を設けることにより、圧電体能動部320への電圧
印加による変位量の向上を図るものである。
First, as shown in FIG. 6A, the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80 are etched together to pattern the entire pattern of the lower electrode film 60. Next, as shown in FIG. 6B, only the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are etched to
0 patterning is performed. Next, as shown in FIG. 6C, the piezoelectric active region is a region opposed to both sides in the width direction of each pressure generating chamber 12 (in FIG. 6, the pressure generating chamber 12 is not formed yet, but is indicated by a broken line). By removing portions of the lower electrode film 60 corresponding to the arms of the diaphragm on both sides of the portion 320, a lower electrode film removing portion 350 is formed. Thus, the lower electrode film removing section 3
By providing 50, the amount of displacement due to application of a voltage to the piezoelectric body active section 320 is improved.

【0048】なお、下電極除去部350は、下電極膜6
0を完全に除去せずに、厚さを薄くしたものでもよい。
また、圧電体能動部320の腕部に相当する部分に下電
極除去部350を形成しているが、これに限定されず、
例えば、圧電体能動部320の両端部よりも長手方向外
側まで形成するようにしてもよいし、圧力発生室12の
周縁部ほぼ全体に亘って形成してもよい。勿論、この下
電極除去部350は、必ずしも設ける必要はない。
It should be noted that the lower electrode removing section 350 is
The thickness may be reduced without completely removing 0.
Further, the lower electrode removing portion 350 is formed in a portion corresponding to the arm portion of the piezoelectric active portion 320, but is not limited thereto.
For example, it may be formed to the outer side in the longitudinal direction from both ends of the piezoelectric body active portion 320, or may be formed over substantially the entire peripheral portion of the pressure generating chamber 12. Needless to say, the lower electrode removing section 350 is not necessarily provided.

【0049】以上のように、下電極膜60等をパターニ
ングした後には、好ましくは、各上電極膜80の上面の
少なくとも周縁、及び圧電体膜70および下電極膜60
の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層90を
形成する(図1参照)。
As described above, after patterning the lower electrode film 60 and the like, preferably, at least the periphery of the upper surface of each upper electrode film 80, and the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60.
Is formed so as to cover the side surfaces of the substrate (see FIG. 1).

【0050】そして、絶縁体層90の各圧電体能動部3
20の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部に
は、コンタクトホール90aが形成されている。そし
て、このコンタクトホール90aを介して各上電極膜8
0に一端が接続し、また他端が接続端子部に延びるリー
ド電極100が形成されている。
The piezoelectric active portions 3 of the insulator layer 90
A contact hole 90a is formed in a part of a part covering the upper surface of a part corresponding to one end of 20. Then, each upper electrode film 8 is formed through the contact hole 90a.
A lead electrode 100 having one end connected to 0 and the other end extending to the connection terminal portion is formed.

【0051】このような絶縁体層及びリード電極の形成
プロセスを図7に示す。
FIG. 7 shows a process for forming such an insulator layer and a lead electrode.

【0052】まず、図7(a)に示すように、上電極膜
80の周縁部、圧電体膜70および下電極膜60の側面
を覆うように絶縁体層90を形成する。この絶縁体層9
0の好適な材料は上述した通りであるが、本実施形態で
はネガ型の感光性ポリイミドを用いている。
First, as shown in FIG. 7A, an insulator layer 90 is formed so as to cover the periphery of the upper electrode film 80, the side surfaces of the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60. This insulator layer 9
The preferred material of 0 is as described above, but in this embodiment, a negative photosensitive polyimide is used.

【0053】次に、図7(b)に示すように、絶縁体層
90をパターニングすることにより、各圧力発生室12
のインク供給側の端部近傍に対応する部分にコンタクト
ホール90aを形成する。なお、コンタクトホール90
aは、圧力発生室12の圧電体能動部320に対応する
部分に設ければよく、例えば、中央部やノズル側端部に
設けてもよい。
Next, as shown in FIG. 7B, by patterning the insulator layer 90, each of the pressure generating chambers 12 is formed.
A contact hole 90a is formed in a portion corresponding to the vicinity of the end on the ink supply side. The contact hole 90
a may be provided at a portion of the pressure generating chamber 12 corresponding to the piezoelectric active portion 320, and may be provided at, for example, a central portion or a nozzle-side end portion.

【0054】次に、例えば、Cr−Auなどの導電体を
全面に成膜した後、パターニングすることにより、リー
ド電極100を形成する。
Next, for example, a lead electrode 100 is formed by depositing a conductor such as Cr-Au on the entire surface and then patterning the conductor.

【0055】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、図7(c)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。
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, as shown in FIG. 7C, the silicon single crystal substrate is subjected to anisotropic etching with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like.

【0056】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、上述の一連の膜形成及び異方性エッチング
で、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
各流路形成基板10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3
0、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。
In such an ink jet recording head, a number of chips are simultaneously formed on one wafer by the above-described series of film formation and anisotropic etching, and after the process is completed, as shown in FIG. It is divided into each flow path forming substrate 10 having a single chip size. Further, the divided flow path forming substrate 10 is divided into a sealing plate 20 and a common ink chamber forming substrate 3.
0 and the ink chamber side plate 40 are sequentially bonded and integrated to form an ink jet recording head.

【0057】このように構成したインクジェット式記録
ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したイ
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
後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、
リード電極100を介して下電極膜60と上電極膜80
との間に電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及び
圧電体膜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。
The ink jet recording head thus configured takes in ink from an ink inlet 42 connected to external ink supply means (not shown),
After filling the inside with ink from 1 to the nozzle opening 11, according to a recording signal from an external driving circuit (not shown),
Lower electrode film 60 and upper electrode film 80 via lead electrode 100
Is applied between them, and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric film 70 are flexed and deformed, so that the pressure in the pressure generating chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 11.

【0058】上述のように、コンタクトホール90aに
対応する部分に上電極膜80が厚肉である厚膜部330
を設けることにより、リード電極100と上電極膜80
との抵抗値の差が減少し、コンタクトホール90aを介
して電圧を印加する際、コンタクトホール90aの一部
分に電流が集中することなく、コンタクトホール90a
の面積を有効に電流供給に利用することができ、過電流
によってコンタクトホール90aが破壊したり、あるい
は過電流によるマイグレーションに起因して絶縁破壊す
ることを防止できる。
As described above, the thick film portion 330 where the upper electrode film 80 is thick is formed in the portion corresponding to the contact hole 90a.
Is provided, the lead electrode 100 and the upper electrode film 80 are formed.
When a voltage is applied through the contact hole 90a, the current does not concentrate on a part of the contact hole 90a, and the contact hole 90a
Area can be effectively used for current supply, and it is possible to prevent the contact hole 90a from being broken by an overcurrent, or from causing dielectric breakdown due to migration due to the overcurrent.

【0059】また、コンタクトホール90aを電流供給
に有効に利用できるため、コンタクトホール90aの面
積を必要最低限にでき、変位効率の向上、またトータル
容量の低減を図ることができる。さらに、イオンミリン
グ等で圧電体能動部320をパターニングする際に、上
電極膜80を厚肉に形成した厚膜部330では、圧電体
膜70が受けるダメージが抑えられ、コンタクトホール
90a近傍の圧電体膜70端部の破壊を低減することが
できる。
Further, since the contact hole 90a can be effectively used for supplying current, the area of the contact hole 90a can be minimized, the displacement efficiency can be improved, and the total capacitance can be reduced. Further, when patterning the piezoelectric active portion 320 by ion milling or the like, the thick film portion 330 in which the upper electrode film 80 is formed thickly suppresses the damage to the piezoelectric film 70 and suppresses the piezoelectric film near the contact hole 90a. Destruction of the end of the body film 70 can be reduced.

【0060】(実施形態2)図8には、実施形態2に係
るインクジェット式記録ヘッドの圧電体能動部320と
圧力発生室12との平面位置関係を示す。
(Embodiment 2) FIG. 8 shows a planar positional relationship between the piezoelectric active portion 320 and the pressure generating chamber 12 of the ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0061】本実施形態は、圧電体能動部320の一端
部が発生室12の長手方向側壁に対向する領域まで延設
され、コンタクトホール90aが圧力発生室12の側壁
に対向する領域に形成され、厚膜部330Aは、コンタ
クトホール90aに対応する領域、すなわち、側壁に対
向する領域及び圧力発生室12の端部近傍に対向する領
域に設けられている以外は、実施形態1と同様である。
In this embodiment, one end of the piezoelectric active portion 320 is extended to a region facing the longitudinal side wall of the generation chamber 12, and a contact hole 90 a is formed in a region facing the side wall of the pressure generation chamber 12. The thick film portion 330A is the same as that of the first embodiment except that the thick film portion 330A is provided in a region corresponding to the contact hole 90a, that is, a region facing the side wall and a region facing near the end of the pressure generating chamber 12. .

【0062】したがって、このような構造にすることに
より、実施形態1と同様に、コンタクトホール90aの
一部分に電流が集中することなく、過電流によってコン
タクトホール90aが破壊したり、過電流によるマイグ
レーションに起因して絶縁破壊することを防止できる。
また、圧力発生室12の長手方向端部近傍に対向する領
域まで厚膜部330Aが形成されているので、圧電体能
動部320の駆動が抑制され、圧電体能動部320にか
かる応力を低減でき、剥がれ、割れ等を防止することが
できる。
Therefore, by adopting such a structure, as in the first embodiment, the current is not concentrated on a part of the contact hole 90a, and the contact hole 90a is destroyed by the overcurrent or the migration due to the overcurrent is prevented. It is possible to prevent dielectric breakdown due to the above.
Further, since the thick film portion 330A is formed up to a region facing the vicinity of the longitudinal end of the pressure generating chamber 12, the driving of the piezoelectric active portion 320 is suppressed, and the stress applied to the piezoelectric active portion 320 can be reduced. , Peeling, cracking, etc. can be prevented.

【0063】(実施形態3)図9には、実施形態3に係
るインクジェット式記録ヘッドのリード電極100及び
圧電体能動部320の平面位置関係及び断面を示す。
(Embodiment 3) FIG. 9 shows a planar positional relationship and a cross section of a lead electrode 100 and a piezoelectric active portion 320 of an ink jet recording head according to Embodiment 3.

【0064】本実施形態では、上電極膜80は、図9に
示すように、厚膜部330Bの周囲の圧電体能動部32
0端部近傍で、厚膜部330B以外の部分と同様に、薄
肉に形成されている以外は、実施形態2と同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the upper electrode film 80 is formed on the piezoelectric active portion 32 around the thick film portion 330B.
The second embodiment is the same as the second embodiment except that it is formed to be thin in the vicinity of the zero end similarly to the portion other than the thick film portion 330B.

【0065】このような構造にすることにより、上述の
実施形態同様、コンタクトホール90aの一部分に電流
が集中することなく、過電流によってコンタクトホール
90aが破壊したり、あるいは過電流によるマイグレー
ションに起因して絶縁破壊することを防止できる。さら
に、上電極膜80が厚膜部330B周囲の圧電体能動部
320端部近傍で、その他の部分と同様に、薄肉に形成
されているため、圧電体膜70の端部での残留応力が低
減され、また、圧電体能動部320の端部での上電極膜
80の抵抗が高いため、当該圧電体能動部320に電流
を供給する際に電流がその幅方向に関して中央部を流れ
るようになるので、繰り返し駆動による圧電体能動部3
20の端部近傍での破壊を防止することができる。
By adopting such a structure, as in the above-described embodiment, the current is not concentrated on a part of the contact hole 90a, and the contact hole 90a is destroyed by the overcurrent, or the migration is caused by the overcurrent. To prevent dielectric breakdown. Furthermore, since the upper electrode film 80 is formed to be thin in the vicinity of the end of the piezoelectric active portion 320 around the thick film portion 330B and like other portions, the residual stress at the end of the piezoelectric film 70 is reduced. In addition, since the resistance of the upper electrode film 80 at the end of the piezoelectric active portion 320 is high, the current flows through the central portion in the width direction when the current is supplied to the piezoelectric active portion 320. Therefore, the piezoelectric active part 3 by the repetitive driving
20 can be prevented from being broken near the end.

【0066】(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) The embodiments of the present invention have been described above, but the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.

【0067】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 ceramic, and the thin film 41 may be made of glass ceramic as a separate member. Changes are free.

【0068】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。
In the above-described embodiment, the nozzle openings are formed on the end surface of the flow path forming substrate 10. However, the nozzle openings may be formed to project in a direction perpendicular to the surface.

【0069】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図11、その流路の断面を図12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. 11 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the flow path thereof. In this embodiment, the nozzle openings 11 are drilled in the nozzle substrate 120 opposite to the piezoelectric vibrator, and these nozzle openings 11
A nozzle communication port 22 for communicating the pressure generating chamber 12 with the pressure generating chamber 12 is provided so as to penetrate the sealing plate 20, the common ink chamber forming plate 30, the thin plate 41A, and the ink chamber side plate 40A.

【0070】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
40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
A is basically the same as the above-described embodiment except that the ink chamber side plate 40A and the ink chamber side plate 40A are separate members, and the opening is formed in the ink chamber side plate 40. Is omitted.

【0071】ここで、この実施形態においても、実施形
態1〜3と同様に、厚膜部をコンタクトホールに対応す
る領域に形成することにより、コンタクトホールの端部
に電流が集中することなく、過電流によるコンタクトホ
ールが破壊したり、また過電流によるマイグレーション
に起因して絶縁破壊することを防止できる。
In this embodiment, as in the first to third embodiments, the thick film portion is formed in the region corresponding to the contact hole, so that the current does not concentrate on the end of the contact hole. It is possible to prevent the contact hole from being destroyed due to the overcurrent and the insulation breakdown due to the migration due to the overcurrent.

【0072】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, a thin film type ink jet recording head which can be manufactured by applying a film forming and lithography process is described as an example.
Of course, the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric film is formed by laminating substrates to form a pressure generating chamber, or a piezoelectric film is formed by attaching a green sheet or by screen printing, or a piezoelectric film formed by crystal growth. The present invention can be applied to ink jet recording heads having various structures, such as those that form a recording medium.

【0073】さらに、上述した各実施形態では、振動板
として下電極膜とは別に弾性膜を設けたが、下電極膜が
弾性膜を兼ねるようにしてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the elastic film is provided separately from the lower electrode film as the vibration plate, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.

【0074】また、圧電振動子とリード電極との間に絶
縁体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例
えば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜
を熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続した
り、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング
技術を用いて接続したりする構成としてもよい。
Further, the example in which the insulator layer is provided between the piezoelectric vibrator and the lead electrode has been described. However, the present invention is not limited to this. The conductive film may be thermally welded, and the anisotropic conductive film may be connected to the lead electrode, or may be connected using various bonding techniques such as wire bonding.

【0075】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 the spirit of the present invention is not contradicted.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コンタ
クトホールに対応する領域の上電極膜の厚さが、他の主
要部分よりも厚い厚膜部を設けることで、上電極膜とリ
ード電極との抵抗の差が低減され、コンタクトホールの
端部近傍に電流が集中するのを防止できるため、過電流
によりコンタクトホールが破壊されたり、過電流による
マイグレーションに起因して絶縁破壊するのを防止する
ことができる。また、コンタクトホールを有効に電流供
給に利用できるため、コンタクトホールの面積を最小限
にでき、またコンタクトホールを形成するために必要な
圧電体能動部の面積を縮小できるため、変位効率の向上
及びトータル容量の低減を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the thickness of the upper electrode film in the region corresponding to the contact hole is provided to be thicker than the other main portions. Since the difference in resistance from the lead electrode is reduced and the current can be prevented from being concentrated near the end of the contact hole, the contact hole may be destroyed due to overcurrent, or the insulation may be damaged due to migration due to overcurrent. Can be prevented. Further, since the contact hole can be effectively used for current supply, the area of the contact hole can be minimized, and the area of the piezoelectric active portion required for forming the contact hole can be reduced. The total capacity can be reduced.

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

【図1】本発明の一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. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present 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 plan view and a cross-sectional view of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention, showing the same.

【図3】図1の封止板の変形例を示す図である。FIG. 3 is a view showing a modification of the sealing plate of FIG. 1;

【図4】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。
4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of the ink jet recording head according to the first embodiment 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図で
ある。
FIG. 5 is a diagram illustrating a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。
FIG. 6 is a view showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。
FIG. 7 is a view showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention.

【図9】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及び断面図である。
FIG. 9 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of an inkjet recording head according to a third embodiment of the invention.

【図10】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの分解斜視図である。
FIG. 10 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図11】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. 11 is a cross-sectional view showing an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流路形成基板 11 ノズル開口 12 圧力発生室 50 弾性膜 60 下電極膜 70 圧電体膜 80 上電極膜 90 絶縁体層 100 リード電極 320 圧電体能動部 330、330A、330B 厚膜部 350 下電極除去部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 nozzle opening 12 pressure generating chamber 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 90 insulator layer 100 lead electrode 320 piezoelectric active portion 330, 330A, 330B thick film portion 350 lower electrode Removal unit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室の一部
を構成し、少なくとも上面が下電極として作用する振動
板と、該振動板の表面に形成された圧電体層及び該圧電
体層の表面に形成された上電極からなる圧電体能動部と
からなる圧電振動子を備え、前記圧電体能動部へ電圧を
印加するためのリード電極と当該圧電体能動部との接続
部となるコンタクト部が設けられているインクジェット
式記録ヘッドにおいて、 前記上電極は少なくとも前記コンタクト部に対応する部
分に当該上電極の他の主要部分より厚肉である厚膜部を
有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A vibrating plate constituting a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, at least an upper surface of which functions as a lower electrode, a piezoelectric layer formed on a surface of the vibrating plate, and a piezoelectric layer A contact portion serving as a connecting portion between the lead electrode for applying a voltage to the piezoelectric active portion and a connecting portion between the piezoelectric active portion and a piezoelectric vibrator comprising a piezoelectric active portion comprising an upper electrode formed on the surface; In the ink jet recording head, the upper electrode has a thick film portion which is thicker than other main portions of the upper electrode at least in a portion corresponding to the contact portion. head.
【請求項2】 請求項1において、前記圧電体能動部の
上面には絶縁体層が形成され、前記コンタクト部は当該
絶縁体層に形成されたコンタクトホール内に形成されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on an upper surface of the piezoelectric active portion, and the contact portion is formed in a contact hole formed in the insulating layer. Inkjet recording head.
【請求項3】 請求項1又は2において、少なくとも前
記圧電体能動部の長手方向一端部が前記圧力発生室の側
壁に対向する部分まで延設に形成され、前記厚膜部は前
記圧力発生室の長手方向端部近傍から側壁に対向する部
分に亘って形成され、且つ前記コンタクト部は当該側壁
に対向する領域に形成されていることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。
3. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein at least one longitudinal end portion of the piezoelectric active portion is formed to extend to a portion facing a side wall of the pressure generating chamber. Wherein the contact portion is formed in a region facing the side wall from the vicinity of the longitudinal end of the ink jet recording head, and the contact portion is formed in a region facing the side wall.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記上
電極は、前記厚膜部の周囲の前記圧電体能動部端部近傍
が当該厚膜部より薄肉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 ink jet printer according to claim 1, wherein the upper electrode is thinner in the vicinity of an end of the piezoelectric active portion around the thick film portion than in the thick film portion. Type recording head.
【請求項5】 請求項1〜4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、前記圧電振動子の各層が成膜及びリソグラ
フィ法により形成されたものであることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。
5. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by film formation and lithography. An ink jet recording head, characterized in that:
JP28067897A 1997-10-14 1997-10-14 Ink-jet recording head Withdrawn JPH11115185A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28067897A JPH11115185A (en) 1997-10-14 1997-10-14 Ink-jet recording head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28067897A JPH11115185A (en) 1997-10-14 1997-10-14 Ink-jet recording head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11115185A true JPH11115185A (en) 1999-04-27

Family

ID=17628415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28067897A Withdrawn JPH11115185A (en) 1997-10-14 1997-10-14 Ink-jet recording head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11115185A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000071345A1 (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Ink jet head and method of manufacture thereof
JP2010162876A (en) * 2008-12-17 2010-07-29 Canon Inc Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000071345A1 (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Ink jet head and method of manufacture thereof
US6447106B1 (en) 1999-05-24 2002-09-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ink jet head and method for the manufacture thereof
US6557986B2 (en) 1999-05-24 2003-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ink jet head and method for the manufacture thereof
CN1310757C (en) * 1999-05-24 2007-04-18 松下电器产业株式会社 Ink jet head and method for the manufacture thereof
JP2010162876A (en) * 2008-12-17 2010-07-29 Canon Inc Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000246888A (en) Ink jet recording head and ink jet recorder
JP3803472B2 (en) Actuator and inkjet recording head
JPH11300971A (en) Ink jet recording head and ink jet recording apparatus
JP3387380B2 (en) Ink jet recording head
JP3551748B2 (en) Ink jet recording head
JPH11309864A (en) Ink jet recording head and ink jet recorder
JPH11309867A (en) Manufacture of ink jet recording head
JPH11157070A (en) Ink jet recording head
JP3384294B2 (en) Ink jet recording head
JPH11151815A (en) Ink-jet type recording head and ink-jet type recording apparatus
JPH11138809A (en) Actuator and ink-jet type recording head
JPH11291495A (en) Ink jet recording head and manufacture thereof
JP3374900B2 (en) Ink jet recording head
JP3552017B2 (en) Ink jet recording head
JPH11105281A (en) Actuator and ink jet recording head
JPH11115185A (en) Ink-jet recording head
JPH11300961A (en) Ink jet recording head and its production
JPH11170505A (en) Ink-jet type recording head
JPH11129468A (en) Actuator and ink-jet type recording head
JP3541638B2 (en) Ink jet recording head
JP3371780B2 (en) Ink jet recording head
JP3365486B2 (en) Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
JP3539220B2 (en) Ink jet recording head and ink jet recording apparatus
JP3633811B2 (en) Inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP3409662B2 (en) Ink jet recording head

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050104