JPH11157070A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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Publication number
JPH11157070A
JPH11157070A JP32482397A JP32482397A JPH11157070A JP H11157070 A JPH11157070 A JP H11157070A JP 32482397 A JP32482397 A JP 32482397A JP 32482397 A JP32482397 A JP 32482397A JP H11157070 A JPH11157070 A JP H11157070A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
pressure generating
generating chamber
recording head
ink jet
Prior art date
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Pending
Application number
JP32482397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kamei
宏行 亀井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11157070A publication Critical patent/JPH11157070A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve displacement characteristics and reliability. SOLUTION: The ink jet recording head includes a piezoelectric vibrator comprising a vibration plate, which partially defines a pressure generating chamber 12 in communication with a nozzle opening and whose upper surface functions at least as a lower electrode 60, and a piezoelectric active part 320, which is composed of a piezoelectric layer 70 formed on the surface of the vibration plate and an upper electrode 80 formed on the surface of the piezoelectric layer 70 and which is formed in a region in opposition to the chamber 12. And the upper electrode 80 extends to a region in opposition to the circumferential wall of the chamber 12 so that a voltage can be directly impressed on the electrode 80, not through a contact hole, to prevent the displacement, lowering and breakage of the contact hole.

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
体層およ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 driving voltage and the stress applied to the piezoelectric layer at the part facing the pressure generating chamber and the part straddling the outside, the piezoelectric active part consisting of the piezoelectric layer and the upper electrode is It is desirable to form so as not to go out of the pressure generating chamber.

【0008】そこで、各圧力発生室に対応する圧電振動
子を絶縁体層で覆い、この絶縁体層に各圧電振動子を駆
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)を各
圧力発生室に対応して設け、各圧電振動子とリード電極
との接続部をコンタクトホール内に形成する構造が提案
されている。
Therefore, the piezoelectric vibrators corresponding to the respective pressure generating chambers are covered with an insulating layer, and the insulating layer is formed with a connection portion with a lead electrode for supplying a voltage for driving each piezoelectric vibrator. There is proposed a structure in which a window (hereinafter, referred to as a contact hole) is provided corresponding to each pressure generating chamber, and a connecting portion between each piezoelectric vibrator and a 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
とリード電極とを接続するためにコンタクトホールを設
ける構造では、コンタクトホールを設ける部分の全体の
膜厚が厚くなってしまい、変位特性が低下してしまうと
いう問題がある。
However, in a structure in which a contact hole is provided for connecting the upper electrode and the lead electrode, the entire thickness of the portion where the contact hole is provided becomes large, and the displacement characteristics are reduced. Problem.

【0010】また、上述したようなインクジェット式記
録ヘッドにおいては、圧電振動子の駆動による変位効率
を向上するために、圧電振動子の両側に対応する部分の
振動板を薄くする構造が提案されているが、このように
変位を大きくとるようにすると、特に、コンタクトホー
ル近傍にクラック等の破壊が生じ易い傾向が助長され
る。
In the above-described ink jet recording head, a structure has been proposed in which the diaphragms on both sides of the piezoelectric vibrator are thinned in order to improve the displacement efficiency by driving the piezoelectric vibrator. However, such a large displacement promotes the tendency for breakage such as cracks to occur particularly near the contact hole.

【0011】さらに、これらの問題は、特に、圧電材料
層を成膜技術で形成した場合に生じやすい。なぜなら、
成膜技術で形成した圧電材料層は非常に薄いため、圧電
振動子を貼付したものに比較して剛性が低いためであ
る。
Further, these problems tend to occur particularly when the piezoelectric material layer is formed by a film forming technique. Because
This is because the rigidity of the piezoelectric material layer formed by the film forming technique is lower than that of a piezoelectric material layer attached thereto because the piezoelectric material layer is extremely thin.

【0012】本発明はこのような事情に鑑み、変位特性
及び信頼性の向上を図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, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of improving displacement characteristics and reliability.

【0013】[0013]

【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り且つ前記圧
力発生室に対向する領域に形成された圧電体能動部とか
らなる圧電振動子を備えるインクジェット式記録ヘッド
において、前記上電極が前記圧力発生室の周壁に対向す
る領域まで延設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 first aspect of the present invention, there is provided a diaphragm which forms 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 vibrator comprising: a piezoelectric layer formed on the surface of the vibration plate; and an upper electrode formed on the surface of the piezoelectric layer, and a piezoelectric active portion formed in a region facing the pressure generating chamber. Wherein the upper electrode extends to a region facing a peripheral wall of the pressure generating chamber.

【0014】かかる第1の態様では、コンタクトホール
を介さず上電極に直接電圧を印加することができ、コン
タクトホール部の変位低下及び破壊を防止できる。
According to the first aspect, a voltage can be applied directly to the upper electrode without passing through the contact hole, and the displacement of the contact hole can be prevented from being reduced and the contact hole can be prevented from being broken.

【0015】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前記圧電体層が、前記圧力発生
室に対向する領域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, the piezoelectric layer of the piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber. In the recording head.

【0016】かかる第2の態様では、圧力発生室端部近
傍に対向する領域に圧電体層が存在しないので、耐久性
が向上する。
In the second aspect, since the piezoelectric layer does not exist in the region facing the vicinity of the end of the pressure generating chamber, the durability is improved.

【0017】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記振動板が、少なくとも前記圧電体能動部
の幅方向両側で前記圧力発生室の縁部に沿った部分に当
該圧電体能動部に対応する部分の厚さより薄い薄肉部を
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 third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the vibrating plate is provided on at least a portion along the edge of the pressure generating chamber on both sides in the width direction of the piezoelectric active portion. An ink jet recording head is characterized in that it has a thin portion thinner than the thickness of the portion corresponding to the body active portion.

【0018】かかる第3の態様では、少なくとも腕部の
振動板が薄膜部となっているので、圧電体能動部の駆動
による変位量が向上する。
In the third aspect, since at least the diaphragm of the arm portion is a thin film portion, the amount of displacement caused by driving the piezoelectric active portion is improved.

【0019】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記圧電体能動部の前記圧電体膜の上
面周縁部及びその周囲を覆う絶縁体層が形成され、当該
絶縁体層上に前記上電極が延設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 fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, an insulator layer is formed to cover a peripheral portion of an upper surface of the piezoelectric film of the piezoelectric active portion and a periphery thereof. An ink jet recording head is characterized in that the upper electrode extends on an insulator layer.

【0020】かかる第4の態様では、絶縁体層上に上電
極が延設され下電極との絶縁が保持される。
In the fourth aspect, the upper electrode extends on the insulator layer to maintain insulation from the lower electrode.

【0021】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記上電極は、前記圧力発生室の長手
方向の少なくとも一方の周壁に対向する領域へ延設され
ていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the upper electrode extends to a region facing at least one peripheral wall in the longitudinal direction of the pressure generating chamber. An ink jet recording head is characterized in that:

【0022】かかる第5の態様では、圧電体能動部の長
手方向の一端部から駆動電圧を印加できる。
In the fifth aspect, the drive voltage can be applied from one end in the longitudinal direction of the piezoelectric active portion.

【0023】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記上電極は、前記圧力発生室の幅方
向の少なくとも一方側の周壁に対向する領域へ延設され
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 sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the upper electrode extends to a region opposed to at least one peripheral wall in the width direction of the pressure generating chamber. Ink-jet recording head.

【0024】かかる第6の態様では、圧電体能動部の中
央近傍から駆動電圧が印加できるので、駆動時の電流の
集中が回避できる。
In the sixth aspect, since the driving voltage can be applied from the vicinity of the center of the piezoelectric active portion, concentration of current at the time of driving can be avoided.

【0025】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記上電極が前記圧力発生室とその周
壁との境界を横切る部分近傍の幅が、前記圧力発生室に
対向する領域の他の部分より狭く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 seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the width in the vicinity of a portion where the upper electrode crosses the boundary between the pressure generating chamber and the peripheral wall is equal to the pressure generating chamber. An ink jet recording head is characterized in that it is narrower than other portions of the opposing region.

【0026】かかる第7の態様では、圧力発生室とその
周壁との境界に対向する領域における変位特性が向上さ
れる。
In the seventh aspect, the displacement characteristic in the region facing the boundary between the pressure generating chamber and the peripheral wall is improved.

【0027】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、前記上電極の少なくとも前記圧電体層
との接触面が、導電性酸化物膜で形成されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, at least a contact surface of the upper electrode with the piezoelectric layer is formed of a conductive oxide film. The feature is the ink jet recording head.

【0028】かかる第8の態様では、圧電体層の酸素欠
損に基づく圧電特性の低下を防止することができる。
According to the eighth aspect, it is possible to prevent a decrease in piezoelectric characteristics due to oxygen deficiency in the piezoelectric layer.

【0029】本発明の第9の態様は、第8の態様におい
て、前記上電極の前記圧電体層との接触面が、IrO
x,ReOx,RuOx,SrRuOx、および酸化す
ず・酸化インジウム系材料からなる群から選択される導
電性酸化物材料で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 ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the contact surface of the upper electrode with the piezoelectric layer is made of IrO.
x, ReOx, RuOx, SrRuOx, and a conductive oxide material selected from the group consisting of tin oxide and indium oxide-based materials.

【0030】かかる第9の態様では、圧電体層の酸素欠
損に基づく圧電特性の低下を防止することができる。
According to the ninth aspect, it is possible to prevent a decrease in piezoelectric characteristics due to oxygen deficiency in the piezoelectric layer.

【0031】本発明の第10の態様は、第1〜9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 tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth 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 by film formation. And an ink jet recording head formed by a lithography method.

【0032】かかる第10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 tenth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【0033】[0033]

【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.

【0034】(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、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 assembled perspective view showing an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional structure of one of the pressure generating chambers in the longitudinal direction. FIG.

【0035】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 single crystal silicon 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.

【0036】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 a 1-2 μm-thick elastic film 50 made of silicon dioxide formed in advance by thermal oxidation.

【0037】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 on a silicon single crystal substrate,
A nozzle opening 11 and a pressure generating chamber 12 are formed.

【0038】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. 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.

【0039】本実施形態では、各圧力発生室12の長辺
を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で
形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板1
0をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。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.

【0040】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 to be 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.

【0041】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.

【0042】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。
Each of the pressure generating chambers 12 and a common ink chamber 31 to be described later are connected to each of the pressure generating chambers 1 of the sealing plate 20 to be 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

【0043】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.

【0044】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.

【0045】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 has one surface constituting 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.

【0046】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。このように、弾性膜50
の各圧力発生室12に対向する領域には、各圧力発生室
12毎に独立して圧電振動子が設けられているが、本実
施形態では、下電極膜60は圧電振動子の共通電極と
し、上電極膜80を圧電振動子の個別電極として圧電体
能動部を形成している。したがって、各圧電振動子の圧
電体膜70の周囲には、電気絶縁性を備えた絶縁体層9
0が下電極膜60上に形成され、この絶縁体層90上に
は上電極膜80が接続端子部まで延設されている。
On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, for example, a thickness of 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). Thus, the elastic film 50
In the area facing each pressure generating chamber 12, a piezoelectric vibrator is provided independently for each pressure generating chamber 12, but in the present embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric vibrator. The upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric vibrator to form a piezoelectric active portion. Therefore, an insulator layer 9 having electrical insulation is provided around the piezoelectric film 70 of each piezoelectric vibrator.
0 is formed on the lower electrode film 60, and the upper electrode film 80 extends on the insulator layer 90 to the connection terminal portion.

【0047】また、絶縁体層90は、下電極膜60と上
電極膜80との短絡を確実に防ぐために、各圧電体膜7
0の側面から上面の少なくとも周縁を覆うように形成さ
れている。すなわち、各圧電体膜70の上面には上電極
膜80との接続するために圧電体膜70の略全体を露出
させる接続孔90aが形成されている。この絶縁体層9
0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。
The insulator layer 90 is provided on each of the piezoelectric films 7 in order to reliably prevent a short circuit between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80.
It is formed so as to cover at least the peripheral edge of the upper surface from the side surface of the zero. That is, on the upper surface of each piezoelectric film 70, a connection hole 90a that exposes substantially the entire piezoelectric film 70 for connection with the upper electrode film 80 is formed. This insulator layer 9
0 is preferably formed of a material that can be formed by a film forming method or shaped by etching, for example, silicon oxide, silicon nitride, an organic material, preferably photosensitive polyimide having low rigidity and excellent electrical insulation. .

【0048】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.

【0049】図4(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. 4A, first, a silicon single crystal substrate wafer 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.

【0050】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、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. 4B, 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.

【0051】次に、図4(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. 4C, 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.

【0052】次に、図5に示すように、下電極膜60及
び圧電体膜70をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 5, the lower electrode film 60 and the piezoelectric film 70 are patterned.

【0053】まず、図5(a)に示すように、下電極膜
60及び圧電体膜70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5
(b)に示すように、圧電体膜70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。次に、図
5(c)に示すように、各圧力発生室12(図5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350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. 5A, the lower electrode film 60 and the piezoelectric film 70 are etched together to pattern the entire pattern of the lower electrode film 60. Then, FIG.
As shown in (b), only the piezoelectric film 70 is etched to pattern the piezoelectric active part 320. Next, as shown in FIG. 5 (c), the piezoelectric active region is a region opposed to both sides in the width direction of each pressure generating chamber 12 (in FIG. 5, the pressure generating chamber 12 has not been 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. By providing the lower electrode film removing section 350 in this manner, the amount of displacement due to voltage application to the piezoelectric active section 320 is improved.

【0054】なお、下電極膜除去部350は、下電極膜
60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
極膜除去部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1
2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 film removing section 350 may have a reduced thickness without completely removing the lower electrode film 60.
Further, the lower electrode film removing portion 350 is formed at a portion corresponding to the arm portion of the piezoelectric active portion 320, but is not limited thereto. The pressure generating chamber 1 may be formed.
2 may be formed over substantially the entire periphery. Needless to say, the lower electrode removing section 350 is not necessarily provided.

【0055】次いで、図6に示すように、絶縁体層90
及び上電極膜80のパターニングを行う。
Next, as shown in FIG.
Then, patterning of the upper electrode film 80 is performed.

【0056】まず、図6(a)に示すように、圧電体膜
70及び下電極膜60の上面及び側面を覆うように絶縁
体層90を形成する。この絶縁体層90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。次に、図6(b)に示すよう
に、絶縁体層90の圧電体膜70に対応する部分に、上
電極膜80との接続のための接続孔90aをパターニン
グする。次いで、図6(c)に示すように、上電極膜8
0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、Al、Au、Ni、Pt、Pd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。
First, as shown in FIG. 6A, an insulator layer 90 is formed so as to cover the upper and side surfaces of the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60. Suitable materials for the insulator layer 90 are as described above, but in the present embodiment, a negative photosensitive polyimide is used. Next, as shown in FIG. 6B, a connection hole 90a for connection with the upper electrode film 80 is patterned in a portion of the insulator layer 90 corresponding to the piezoelectric film 70. Next, as shown in FIG.
0 is formed. The upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as Al, Au, Ni, Pt, and Pd, and a conductive oxide can be used. In this embodiment,
Pt is formed by sputtering.

【0057】また、特に圧電体層70としてPZTを用
いた場合には、上電極膜80にPtの代わりに導電性酸
化物を用いるのが好ましい。これは、PtがPZTから
酸素を取り込むことに起因して、圧電特性の低下が生じ
る虞があるからである。この場合、上電極膜80を成膜
する際に導電性酸化物材料を用いてもよいし、圧電体層
70上に成膜された後に界面に導電性酸化膜を形成する
導電性材料を用いてもよい。このような導電性酸化物材
料、例えば、IrOx,ReOx,RuOx,SrRu
Ox、および、例えば、ITOなどの酸化すず・酸化イ
ンジウム系材料を挙げることができる。また、導電性材
料としてはIr,Re,Ru等を挙げることができ、こ
れらを用いて上電極膜80を形成した場合には、圧電体
層70との界面に、それぞれIrOx,ReOx,Ru
Oxの層が形成され、同様の効果を奏する。勿論、これ
らの材料で形成した層の上にさらにPt等の導電性膜を
積層して上電極膜80としてもよい。
In particular, when PZT is used as the piezoelectric layer 70, it is preferable to use a conductive oxide for the upper electrode film 80 instead of Pt. This is because Pt may take in oxygen from PZT, which may cause a decrease in piezoelectric characteristics. In this case, a conductive oxide material may be used when the upper electrode film 80 is formed, or a conductive material that forms a conductive oxide film on the interface after being formed on the piezoelectric layer 70 may be used. You may. Such a conductive oxide material, for example, IrOx, ReOx, RuOx, SrRu
Ox and, for example, tin oxide / indium oxide based materials such as ITO can be used. Further, examples of the conductive material include Ir, Re, and Ru. When the upper electrode film 80 is formed using these materials, IrOx, ReOx, and Ru are respectively provided at the interface with the piezoelectric layer 70.
An Ox layer is formed, and the same effect is obtained. Of course, a conductive film such as Pt may be further laminated on the layer formed of these materials to form the upper electrode film 80.

【0058】そして、図6(d)に示すように、圧電体
膜80及び絶縁体層90の全体パターンをパターニング
する。
Then, as shown in FIG. 6D, the entire pattern of the piezoelectric film 80 and the insulator layer 90 is patterned.

【0059】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6(e)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. 6E, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like.

【0060】なお、上述のパターニングの手順は、特に
限定されるものではない。
The patterning procedure described above is not particularly limited.

【0061】このように形成された圧電体能動部320
と圧力発生室12との平面位置関係及び断面を図7に示
す。
The thus formed piezoelectric active part 320
FIG. 7 shows a planar positional relationship and a cross section between the pressure generating chamber 12 and the pressure generating chamber 12.

【0062】図7(a)に示すように、圧電体膜70及
び上電極膜80からなる圧電体能動部320は、基本的
には圧力発生室12に対向する領域内に、圧力発生室1
2の幅より若干狭い幅で形成されている。また、上電極
膜80は、圧力発生室12の長手方向一方の端部におい
て、圧力発生室12に対向する領域から周壁に対向する
領域まで連続的に延設されており、本実施形態では、圧
力発生室12の長手方向一端部に対向する領域に、連結
部85が形成されている。
As shown in FIG. 7A, the piezoelectric active part 320 composed of the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 basically has the pressure generating chamber 1 in a region facing the pressure generating chamber 12.
It is formed with a width slightly smaller than the width of No. 2. The upper electrode film 80 extends continuously from a region facing the pressure generating chamber 12 to a region facing the peripheral wall at one end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12, and in the present embodiment, A connecting portion 85 is formed in a region facing one end of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction.

【0063】また、圧力発生室12の長手方向一端部及
び周壁に対向する領域では、絶縁体層90は、図7
(b)に示すように、圧電体能動部320と同程度の厚
さで形成されており、上電極膜80は、絶縁体層90上
を接続端子部(図示しない)まで延設されている。
In the region facing one end of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction and the peripheral wall, the insulating layer 90 is
As shown in FIG. 2B, the upper electrode film 80 is formed to have a thickness substantially equal to that of the piezoelectric active portion 320, and extends on the insulator layer 90 to a connection terminal portion (not shown). .

【0064】なお、本実施形態では、絶縁体層90が圧
力発生室12の長手方向端部において、圧電体能動部3
20と同程度の厚さで形成されているが、これに限定さ
れず、例えば、図7(c)に示すように、圧電体膜70
の側面、及び下電極膜60の上面に沿って、薄く形成す
るようにしてもよく、実質的に下電極膜60と上電極膜
80とが絶縁されていればよい。また、絶縁体層90の
好適な材料としては、上述のように、感光性ポリイミド
等を例示したが、本実施形態では圧電体膜70の上面を
実質的に覆う必要がないので、例えば、SiO2等の透
湿性が低く堅い材料を用いて、耐環境性を向上するよう
にしてもよい。
In the present embodiment, the insulator layer 90 is provided at the longitudinal end of the pressure generating chamber 12 in the piezoelectric active section 3.
20 is formed, but is not limited to this. For example, as shown in FIG.
May be formed thin along the side surface of the lower electrode film 60 and the upper surface of the lower electrode film 60, as long as the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 are substantially insulated. As described above, photosensitive polyimide or the like is exemplified as a suitable material for the insulator layer 90. However, in the present embodiment, since it is not necessary to substantially cover the upper surface of the piezoelectric film 70, for example, SiO 2 may be used. A hard material having low moisture permeability such as 2 may be used to improve the environmental resistance.

【0065】このような構成では、上電極膜80がリー
ド電極の役割を兼ねているが、絶縁体層90により、下
電極膜60との短絡が防止されているため、接続端子部
から上電極膜80に直接電圧を供給して、下電極膜60
と上電極膜80との間に電圧を印加することができる。
In such a configuration, the upper electrode film 80 also serves as a lead electrode. However, since the insulator layer 90 prevents short circuit with the lower electrode film 60, the upper electrode film 80 extends from the connection terminal portion to the upper electrode film. By supplying a voltage directly to the film 80, the lower electrode film 60
And a voltage between the upper electrode film 80.

【0066】したがって、コンタクトホールを形成する
必要がないので、コンタクトホール部において膜が厚く
なることに起因する変位低下がなく、また、圧電体膜7
0を圧力発生室12に対向する領域内に設けたので、連
結部85近傍でのクラック等の発生が防止でき、変位特
性及び信頼性を向上することができる。さらに、上電極
膜80がリード電極の役割を兼ねているので、製造工程
を減らすことができ、コストを削減等が可能となる。
Therefore, there is no need to form a contact hole, so that there is no reduction in displacement due to a thicker film in the contact hole portion.
Since 0 is provided in a region facing the pressure generating chamber 12, cracks and the like near the connecting portion 85 can be prevented, and displacement characteristics and reliability can be improved. Further, since the upper electrode film 80 also functions as a lead electrode, the number of manufacturing steps can be reduced, and costs can be reduced.

【0067】また、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 the above-described series of film formation and anisotropic etching of the piezoelectric active portion 320 and the pressure generating chamber 12, etc., a large number of chips are simultaneously formed on one wafer.
After the process is completed, the substrate is divided into each of the flow path forming substrates 10 having one chip size as shown in FIG. 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.

【0068】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31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、上電極
膜80と下電極膜60との間に電圧を印加し、弾性膜5
0、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 head thus configured takes in ink from an ink inlet 42 connected to an external ink supply means (not shown), fills the interior from the common ink chamber 31 to the nozzle opening 11 with ink, and then fills the inside with ink (not shown). According to a recording signal from an external drive circuit, a voltage is applied between the upper electrode film 80 and the lower electrode film 60, and the elastic film 5
0, the lower electrode film 60 and the piezoelectric film 70 are flexibly deformed, so that the pressure in the pressure generating chamber 12 is increased and ink droplets are ejected from the nozzle opening 11.

【0069】(実施形態2)実施形態2の圧電体能動部
320と圧力発生室12との平面位置関係を図8に示
す。
(Embodiment 2) FIG. 8 shows a planar positional relationship between the piezoelectric active section 320 and the pressure generating chamber 12 according to Embodiment 2.

【0070】本実施形態は、図8に示すように、圧力発
生室12の長手方向端部に対向する領域、すなわち、連
結部85Aの上電極膜80及び絶縁体層90を幅狭に形
成した以外は実施形態1と同様である。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the region facing the longitudinal end of the pressure generating chamber 12, that is, the upper electrode film 80 and the insulating layer 90 of the connecting portion 85A are formed narrow. Other than the above, it is the same as the first embodiment.

【0071】このような構成にすることにより、実施形
態1と同様の効果の他、連結部85A近傍での変位の向
上を図ることができる。
By adopting such a configuration, in addition to the same effects as in the first embodiment, it is possible to improve the displacement near the connecting portion 85A.

【0072】なお、本実施形態では、連結部85Aの上
電極膜80と絶縁体層90とを幅狭に形成したが、上電
極膜80のみを幅狭に形成してもよい。
In the present embodiment, the upper electrode film 80 and the insulator layer 90 of the connecting portion 85A are formed narrow, but only the upper electrode film 80 may be formed narrow.

【0073】(実施形態3)実施形態3の圧電体能動部
320と圧力発生室12との平面位置関係を図9に示
す。
(Embodiment 3) FIG. 9 shows a planar positional relationship between the piezoelectric active section 320 and the pressure generating chamber 12 according to Embodiment 3.

【0074】本実施形態は、図9に示すように、圧電体
能動部320の中央部に連結部85Bを設け、上電極膜
80を圧力発生室12の側壁に対向する領域に延設した
以外は、実施形態1と同様である。
This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 9 in that a connecting portion 85 B is provided at the center of the piezoelectric active portion 320, and the upper electrode film 80 is extended to a region facing the side wall of the pressure generating chamber 12. Is the same as in the first embodiment.

【0075】このような構成とすることにより、実施形
態1と同様の効果の他、駆動時の連結部85B近傍での
電流の集中を抑えることができ、圧電体膜70等の破壊
を防止することができる。
With such a configuration, in addition to the same effects as in the first embodiment, the concentration of current near the connecting portion 85B during driving can be suppressed, and the piezoelectric film 70 and the like can be prevented from being broken. be able to.

【0076】(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. However, the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.

【0077】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.

【0078】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.

【0079】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図10、その流路の断面を図11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. 10 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the flow path. 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.

【0080】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.

【0081】ここで、この実施形態においても、実施形
態1〜3と同様に、コンタクトホールを介さず、上電極
膜に直接電圧を印加することができ、変位効率を向上す
ることができる。
Here, also in this embodiment, as in the first to third embodiments, a voltage can be directly applied to the upper electrode film without passing through the contact hole, and the displacement efficiency can be improved.

【0082】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 is needless to say that the above-described embodiments can be more effective when implemented in combination as appropriate.

【0083】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.

【0084】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. However, the lower electrode film may also serve as the elastic film.

【0085】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.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンタク
トホールを形成することなく、圧電体能動部に電圧を印
加することができ、圧電体能動部を圧力発生室に対向す
る領域内に設けたため、変位特性及び信頼性を向上する
ことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to apply a voltage to the piezoelectric active portion without forming a contact hole, and to place the piezoelectric active portion in a region facing the pressure generating chamber. Because of the provision, the displacement characteristics and the reliability can be improved.

【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の薄膜製造工程を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a thin film manufacturing process 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の要部を示す平面図及び断
面図である。
7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態2を説明する要部平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view of a principal part for explaining a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態3を説明する要部平面図であ
る。
FIG. 9 is a main part plan view for explaining Embodiment 3 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 85,85A,85B 連結部 80 上電極膜 90 絶縁体層 320 圧電体能動部 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 85, 85A, 85B connecting portion 80 upper electrode film 90 insulating layer 320 piezoelectric active portion 350 lower electrode removing portion

Claims (10)

【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り且つ前記圧力発
生室に対向する領域に形成された圧電体能動部とからな
る圧電振動子を備えるインクジェット式記録ヘッドにお
いて、 前記上電極が前記圧力発生室の周壁に対向する領域まで
延設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。
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 formed on the surface of the vibrating plate. An ink jet recording head comprising a piezoelectric vibrator comprising an upper electrode formed on a surface thereof and a piezoelectric active portion formed in a region facing the pressure generating chamber, wherein the upper electrode is a peripheral wall of the pressure generating chamber. An ink jet recording head extending to a region facing the ink jet recording head.
【請求項2】 請求項1において、前記圧電体能動部の
前記圧電体層が、前記圧力発生室に対向する領域内に形
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 ink jet recording head according to claim 1, wherein the piezoelectric layer of the piezoelectric active section is formed in a region facing the pressure generating chamber.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記振動板
が、少なくとも前記圧電体能動部の幅方向両側で前記圧
力発生室の縁部に沿った部分に当該圧電体能動部に対応
する部分の厚さより薄い薄肉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。
3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the vibrating plate has a portion corresponding to the piezoelectric active portion at least along the edge of the pressure generating chamber on both sides in the width direction of the piezoelectric active portion. An ink jet recording head having a thin portion thinner than the thickness.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記圧
電体能動部の前記圧電体膜の上面周縁部及びその周囲を
覆う絶縁体層が形成され、当該絶縁体層上に前記上電極
が延設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。
4. The piezoelectric device according to claim 1, wherein an insulating layer is formed to cover a periphery of an upper surface of the piezoelectric film of the piezoelectric active portion and a periphery thereof, and the upper electrode is provided on the insulating layer. An ink jet type recording head, wherein is extended.
【請求項5】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記上
電極は、前記圧力発生室の長手方向の少なくとも一方の
周壁に対向する領域へ延設されていることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。
5. The ink-jet recording method according to claim 1, wherein the upper electrode extends to a region facing at least one peripheral wall in a longitudinal direction of the pressure generating chamber. head.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記上
電極は、前記圧力発生室の幅方向の少なくとも一方側の
周壁に対向する領域へ延設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。
6. The ink jet type according to claim 1, wherein the upper electrode extends to a region facing at least one peripheral wall in a width direction of the pressure generating chamber. Recording head.
【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記上
電極が前記圧力発生室とその周壁との境界を横切る部分
近傍の幅が、前記圧力発生室に対向する領域の他の部分
より狭く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。
7. The pressure generating chamber according to any one of claims 1 to 6, wherein a width near a portion where the upper electrode crosses a boundary between the pressure generating chamber and a peripheral wall thereof is larger than that of another portion in a region facing the pressure generating chamber. An ink jet recording head characterized by being narrow.
【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、前記上
電極の少なくとも前記圧電体層との接触面が、導電性酸
化物膜で形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッド。
8. An ink jet recording head according to claim 1, wherein at least a contact surface of said upper electrode with said piezoelectric layer is formed of a conductive oxide film.
【請求項9】 請求項8において、前記上電極の前記圧
電体層との接触面が、IrOx,ReOx,RuOx,
SrRuOx、および酸化すず・酸化インジウム系材料
からなる群から選択される導電性酸化物材料で形成され
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。
9. The method according to claim 8, wherein the contact surface of the upper electrode with the piezoelectric layer is formed of IrOx, ReOx, RuOx,
An ink jet recording head formed of a conductive oxide material selected from the group consisting of SrRuOx and tin oxide / indium oxide based materials.
【請求項10】 請求項1〜9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。
10. 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:
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001042017A1 (en) * 1999-12-10 2001-06-14 Fujitsu Limited Ink-jet head and printer
WO2001074591A1 (en) * 2000-03-31 2001-10-11 Fujitsu Limited Multinozzle ink-jet head
KR100359108B1 (en) * 1999-09-21 2002-11-04 삼성전자 주식회사 A method for connecting upper electrode and flexible printed circuit board of inkjet printhead
JP2007095824A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Fuji Xerox Co Ltd Piezoelectric element, manufacturing method thereof, liquid drop discharging head, and liquid drop discharging apparatus
US7273268B2 (en) 2003-07-11 2007-09-25 Fuji Xerox Co., Ltd. Piezoelectric device, liquid droplet discharging head using the device, and liquid droplet discharging apparatus using the head

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100359108B1 (en) * 1999-09-21 2002-11-04 삼성전자 주식회사 A method for connecting upper electrode and flexible printed circuit board of inkjet printhead
WO2001042017A1 (en) * 1999-12-10 2001-06-14 Fujitsu Limited Ink-jet head and printer
US6682180B2 (en) 1999-12-10 2004-01-27 Fujitsu Limited Ink jet head and printing apparatus
WO2001074591A1 (en) * 2000-03-31 2001-10-11 Fujitsu Limited Multinozzle ink-jet head
US6796638B2 (en) 2000-03-31 2004-09-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Multi-nozzle ink jet head
US6988792B2 (en) 2000-03-31 2006-01-24 Fuji Photo Film Co., Ltd. Multi-nozzle ink jet head
US7159971B2 (en) 2000-03-31 2007-01-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Multi-nozzle ink jet head
US7273268B2 (en) 2003-07-11 2007-09-25 Fuji Xerox Co., Ltd. Piezoelectric device, liquid droplet discharging head using the device, and liquid droplet discharging apparatus using the head
JP2007095824A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Fuji Xerox Co Ltd Piezoelectric element, manufacturing method thereof, liquid drop discharging head, and liquid drop discharging apparatus

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