JPH11170505A - Ink-jet type recording head - Google Patents

Ink-jet type recording head

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Publication number
JPH11170505A
JPH11170505A JP33547197A JP33547197A JPH11170505A JP H11170505 A JPH11170505 A JP H11170505A JP 33547197 A JP33547197 A JP 33547197A JP 33547197 A JP33547197 A JP 33547197A JP H11170505 A JPH11170505 A JP H11170505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
recording head
ink jet
jet recording
lead electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP33547197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuto Shimada
勝人 島田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH11170505A publication Critical patent/JPH11170505A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet type recording head which can limit a decrease in displacement amount of a piezoelectric active part and maintain durability. SOLUTION: In an ink-jet type recording head provided with a piezoelectric vibrator comprising a diaphragm constituting part of a pressure generation chamber 12 communicated with a nozzle opening and having at least an upper face act as a lower electrode 60, and a piezoelectric active part 320 including a piezoelectric layer 70 formed on a front face of the diaphragm and an upper electrode 80 formed on a front face of the piezoelectric layer 70, a contact part 90a as a connection part between a lead electrode 100 for impressing a voltage to the piezoelectric active part 320 and the piezoelectric active part 320 is set at a nearly central part of an area opposite to the pressure generation chamber 12, thereby restricting a resistance to the supply of a current, so that a decrease in displacement amount of the piezoelectric active part 320 is limited.

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、圧電振動子が軸方向に伸長、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, which uses a longitudinal vibration mode piezoelectric vibrator, in which a piezoelectric vibrator expands and contracts in the axial direction, and 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弾性板に当接さ
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。
[0003] In the former case, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric vibrator into contact with an elastic plate, and 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弾性板に貼付け
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 operation of attaching the piezoelectric vibrator to the elastic plate 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、圧電材料層は弾性板の表
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、少なくとも
一端部以外は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 elastic 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 However, it is desirable that at least one end be formed so as not to go outside 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、一般には、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, generally, the piezoelectric vibrators corresponding to the respective pressure generating chambers are covered with an insulating layer, and each of the piezoelectric layers is covered with an insulating 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 for supplying a voltage for driving the vibrator. An electrode connection 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
の面積に対して、コンタクトホールの面積を相対的に大
きく形成すると、耐久性が得られるものの、圧電体能動
部の変位量を稼ぐことができないという問題がある。こ
れは、駆動時のコンタクトホール部の電流密度が比較的
小さくてすむが、圧電体能動部の剛性が大きくなってし
まうからである。一方、上電極の面積に対して、コンタ
クトホールの面積を相対的に小さく形成すると、圧電体
能動部の変位量を稼ぐことはできるが、コンタクトホー
ルでの電流密度が大きくなり、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圧
電体層が絶縁破壊を起こし、耐久性に欠けるといる問題
がある。
However, if the area of the contact hole is formed relatively large with respect to the area of the upper electrode, durability can be obtained, but the displacement of the piezoelectric active portion cannot be increased. There is a problem. This is because the current density in the contact hole portion during driving can be relatively small, but the rigidity of the piezoelectric active portion increases. On the other hand, if the area of the contact hole is made relatively small with respect to the area of the upper electrode, the displacement of the piezoelectric active part can be increased, but the current density in the contact hole increases and the contact hole is broken. In addition, there is a problem that the piezoelectric layer suffers insulation breakdown due to migration due to overcurrent and lacks durability.

【0010】また、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く、また、圧電
特性が低いからである。
[0010] These problems tend to occur particularly when the piezoelectric material layer is formed by a film forming technique. This is because the piezoelectric material layer formed by the film forming technique is very thin, and therefore has lower rigidity and lower piezoelectric characteristics than those to which a piezoelectric vibrator is attached.

【0011】本発明はこのような事情に鑑み、圧電体能
動部の変位量の低下を抑え、且つ耐久性を維持できるイ
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 suppressing a decrease in displacement of a piezoelectric active portion and maintaining durability.

【0012】[0012]

【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
一部を構成して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るインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧力発生室に対向する領域の略中
央部に、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 vibration plate which forms a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening and at least an upper surface of which functions as a lower electrode. In an ink jet recording head including a piezoelectric vibrator including a piezoelectric layer formed on the surface of the vibration plate and a piezoelectric active portion including an upper electrode formed on the surface of the piezoelectric layer, the pressure generating chamber is Ink-jet recording, wherein a contact portion serving as a connection portion between a lead electrode for applying a voltage to the piezoelectric body active portion and the piezoelectric body active portion is provided at a substantially central portion of the opposed region. In the head.

【0013】かかる第1の態様では、コンタクト部が略
中央部にあり、コンタクト部を介して電流供給に対する
抵抗が小さいので、応答速度の低下が小さく、また、コ
ンタクト部の数が一つであるので、変位量低下への影響
が少ない。
In the first aspect, the contact portion is located substantially at the center, and the resistance to current supply via the contact portion is small, so that the response speed is not greatly reduced and the number of contact portions is one. Therefore, the influence on the displacement amount is small.

【0014】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記リード電極の下側には絶縁体層が設けられてい
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, there is provided the ink jet recording head according to the first aspect, wherein an insulating layer is provided below the lead electrode.

【0015】かかる第2の態様では、リード電極と下層
との絶縁が、絶縁体層を介して行われる。
In the second aspect, insulation between the lead electrode and the lower layer is performed via the insulator layer.

【0016】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記コンタクト部からの前記リード電極が、
前記圧電体能動部の幅方向片側に引き出されていること
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, the lead electrode from the contact portion is:
An ink jet recording head is drawn to one side in the width direction of the piezoelectric active portion.

【0017】かかる第3の態様では、片側に引き出され
たリード電極を介して電流が供給される。
In the third aspect, the current is supplied via the lead electrode drawn to one side.

【0018】本発明の第4の態様は、第1又は2の態様
において、前記圧電体能動部の幅方向の並び方向が長手
方向に直交する方向から傾斜しており、隣接する圧電体
能動部の前記コンタクト部からの前記リード電極が両者
の間の隔壁に対向する領域の長手方向に干渉しない位置
に引き出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 the first or second aspect, the width direction of the piezoelectric active portions is inclined from a direction orthogonal to the longitudinal direction, and the adjacent piezoelectric active portions are inclined. Wherein the lead electrode from the contact portion is drawn out to a position where the lead electrode does not interfere in the longitudinal direction of a region facing the partition wall therebetween.

【0019】かかる第4の態様では、隣接する圧電体能
動部から引き出されるリード電極と干渉しないで両側に
リード電極を引き出すことができる。
In the fourth aspect, the lead electrodes can be drawn on both sides without interfering with the lead electrodes drawn from the adjacent piezoelectric active portions.

【0020】本発明の第5の態様は、第4の態様におい
て、前記リード電極が、前記圧電体能動部の幅方向両側
に引き出され且つそれぞれ長手方向の逆方向に延設され
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 the fourth aspect, the lead electrode is drawn out on both sides in the width direction of the piezoelectric active portion and each extends in a direction opposite to the longitudinal direction. The feature is the ink jet recording head.

【0021】かかる第5の態様では、隣接する圧電体能
動部から引き出されるリード電極と干渉することなく同
じ周壁上にリード電極を引き出すことができる。
In the fifth aspect, the lead electrode can be drawn out on the same peripheral wall without interfering with the lead electrode drawn out from the adjacent piezoelectric active portion.

【0022】本発明の第6の態様は、第4の態様におい
て、前記リード電極が、前記圧電体能動部の幅方向片側
に引き出されており、隣接する前記圧電体能動部の間の
隔壁の一部に対向する領域には両側の前記圧電体能動部
からの前記リード電極が引き出されてそれぞれ長手方向
の逆方向に延設され、且つ他の隔壁に対向する領域には
前記リード電極が引き出されていないことを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the lead electrode is drawn out to one side in the width direction of the piezoelectric active portion, and a partition wall between the adjacent piezoelectric active portions is formed. The lead electrodes are drawn out from the piezoelectric active portions on both sides in a region opposed to a part thereof and are respectively extended in the opposite direction of the longitudinal direction, and the lead electrodes are drawn out in a region opposed to other partition walls. The ink jet recording head is characterized in that it is not provided.

【0023】かかる第6の態様では、リード電極が引き
出されていない隔壁に圧電体能動部を覆うキャップ部材
等を接着することができ、圧電体能動部の耐久性が向上
する。また、隔壁の剛性が向上される。
In the sixth aspect, a cap member or the like that covers the piezoelectric active portion can be bonded to the partition wall from which the lead electrode is not drawn out, and the durability of the piezoelectric active portion is improved. Further, the rigidity of the partition is improved.

【0024】本発明の第7の態様は、第6の態様におい
て、前記リード電極が引き出されていない前記隔壁に対
向する領域上には、前記絶縁体層が形成されていないこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the insulator layer is not formed on a region facing the partition from which the lead electrodes are not drawn out. In the ink jet recording head.

【0025】かかる第7の態様では、リード電極が引き
出されていない隔壁に圧電体能動部を覆うキャップ部材
等を接着する場合、キャップ部材等との密着性が向上さ
れる。
According to the seventh aspect, when a cap member or the like covering the piezoelectric active portion is bonded to the partition wall from which the lead electrode is not drawn out, the adhesion with the cap member or the like is improved.

【0026】本発明の第8の態様は、第7の態様におい
て、前記リード電極が引き出されていない前記隔壁に対
向する領域上は、前記下電極膜が除去されていることを
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 the inkjet method according to the seventh aspect, the lower electrode film is removed on a region facing the partition from which the lead electrode is not drawn out. In the recording head.

【0027】かかる第8の態様では、リード電極が引き
出されていない隔壁に圧電体能動部を覆うキャップ部材
等を接着する場合、キャップ部材等との密着性がさらに
向上される。
In the eighth aspect, when a cap member or the like covering the piezoelectric active portion is bonded to the partition wall from which the lead electrode is not drawn out, the adhesion with the cap member or the like is further improved.

【0028】本発明の第9の態様は、第7の態様におい
て、前記リード電極は、前記圧電体能動部の長手方向外
側まで延設された後、前記リード電極が引き出されてい
ない前記隔壁に対向する領域方向に拡開された幅広部を
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 ninth aspect of the present invention, in the seventh aspect, after the lead electrode is extended to the outside in the longitudinal direction of the piezoelectric active portion, the lead electrode is connected to the partition wall from which the lead electrode is not drawn out. An ink jet recording head is characterized in that the ink jet recording head has a wide portion that is widened in the direction of the facing region.

【0029】かかる第9の態様では、実装の際に、幅広
部を介して外部との接続をすることができ、各種実装方
法を用いることができる。
According to the ninth aspect, when mounting, it is possible to connect to the outside via the wide portion, and various mounting methods can be used.

【0030】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 by anisotropic etching on a silicon single crystal substrate, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by film formation. And an ink jet recording head formed by a lithography method.

【0031】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.

【0032】[0032]

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

【0033】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係るインクジェット式記録ヘッドを示す組立斜視図
であり、図2は、平面図及びその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 assembled perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention. 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.

【0034】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.

【0035】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0.1〜2μm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 0.1 to 2 μm thick elastic film 50 made of silicon dioxide formed in advance by thermal oxidation.

【0036】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.

【0037】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.

【0038】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.

【0039】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.

【0040】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.

【0041】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 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

【0042】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、各圧力発生室12のインク供給側端部の近傍を横断
する一つのスリット孔でも、あるいは複数のスリット孔
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 and has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a coefficient of linear expansion of 300 ° C. or less. , For example, 2.5-4.5 [× 10 −6 / ° C.]. In addition, the ink supply communication port 21
May be a single slit or a plurality of slits crossing the vicinity of the ink supply side end of each pressure generating chamber 12. 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. The other surface of the sealing plate 20 forms one wall surface of the common ink chamber 31.

【0043】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.

【0044】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.

【0045】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いる
が、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はな
い。また、本実施形態では、圧電体膜70を各圧力発生
室12に対応して個別に設けたが、圧電体膜を全体に設
け、上電極膜80を各圧力発生室12に対応するように
個別に設けてもよい。何れの場合においても、各圧力発
生室12毎に圧力能動部が形成されていることになる。
On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, a thickness of, 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). 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. Although the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric vibrator, there is no problem even if the upper electrode film 80 is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. In the present embodiment, the piezoelectric films 70 are individually provided corresponding to the respective pressure generating chambers 12. However, the piezoelectric films are provided entirely, and the upper electrode film 80 is provided corresponding to each of the pressure generating chambers 12. They may be provided individually. In any case, a pressure active portion is formed for each pressure generating chamber 12.

【0046】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3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.

【0047】図3(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. 3A, 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.

【0048】次に、図3(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60の材料は、このような
高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければなら
ず、殊に、圧電体膜70として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. 3B, 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 60 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere. In particular, when PZT is used for 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.

【0049】次に、図3(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. 3C, 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.

【0050】次に、図3(d)に示すように、上電極膜
80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料で
あればよく、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、P
tをスパッタリングにより成膜している。
Next, as shown in FIG. 3D, an upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as Al, Au, Ni, and Pt, and a conductive oxide can be used. In the present embodiment, P
t is formed by sputtering.

【0051】次に、図4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.
The piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned.

【0052】まず、図4(a)に示すように、圧電体膜
70及び上電極膜80のみをエッチングして圧電体能動
部320のパターニングを行う。次に、図4(b)に示
すように、各圧力発生室12(図4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っている。
First, as shown in FIG. 4A, only the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are etched to pattern the piezoelectric active portion 320. Next, as shown in FIG. 4B, each pressure generation chamber 12 (in FIG.
(Before formation, but shown by a broken line) by removing the lower electrode film 60 at the portions corresponding to the arms of the vibration plate on both sides of the piezoelectric active portion 320, which are regions opposed to both sides in the width direction. The film removal part 350 is formed. By providing the lower electrode film removing unit 350 in this manner, the amount of displacement due to voltage application to the piezoelectric active unit 320 is improved.

【0053】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 provided with the lower electrode film 6.
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.

【0054】次いで、図4(c)に示すように、下電極
膜60を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。
Next, as shown in FIG. 4C, the lower electrode film 60 is etched to pattern the entire pattern of the lower electrode film 60.

【0055】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2参照)。
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 are preferably formed.
Is formed so as to cover the side surfaces of the substrate (see FIG. 2).

【0056】そして、絶縁体層90の各圧電体能動部3
20の略中央部に対応する部分の一部には、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80に一端が接続
し、また他端がAFC(異方性導電膜)等の接続端子部
に延びるリード電極100が形成されている。
Then, each piezoelectric active portion 3 of the insulator layer 90
A contact hole 90a is formed in a part of a portion corresponding to a substantially central portion of 20. One end is connected to each upper electrode film 80 through the contact hole 90a, and the other end is formed with a lead electrode 100 extending to a connection terminal portion such as an AFC (anisotropic conductive film).

【0057】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5に示す。
FIG. 5 shows a process of forming such an insulator layer and a lead electrode.

【0058】まず、図5(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は、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. 5A, an insulator layer 90 is formed so as to cover the peripheral portion of the upper electrode film 80, the side surfaces of the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60. This insulator layer 9
In this embodiment, 0 is a negative photosensitive polyimide.

【0059】次に、図5(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
の略中央部に対応する部分にコンタクトホール90aを
形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, 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 a substantially central portion of the contact hole 90a.

【0060】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.

【0061】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5(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. 5C, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like.

【0062】図6は、上述のように形成されたインクジ
ェット式記録ヘッドの平面図及び断面図である。
FIG. 6 is a plan view and a sectional view of the ink jet recording head formed as described above.

【0063】図6(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、上電極膜80
上には、絶縁体層90を介してリード電極100が形成
されている。この上電極膜80とリード電極100と
は、図6(b)に示すように、絶縁体層90の圧電体能
動部320の略中央部に対応する領域に形成されたコン
タクトホール90aで接続されている。また、各圧力発
生室12は、長手方向に直交する方向に沿って形成され
ており、各圧電体能動部320に対向するそれぞれのリ
ード電極100は、本実施形態では、コンタクトホール
90aから同一幅方向周壁に対向する領域まで引き出さ
れ、その周壁上を同一方向に接続端子部まで延設されて
いる。
As shown in FIG. 6A, the piezoelectric active portion 320 composed of the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 is provided in a region facing the pressure generating chamber 12.
A lead electrode 100 is formed on the upper surface with an insulator layer 90 interposed therebetween. As shown in FIG. 6B, the upper electrode film 80 and the lead electrode 100 are connected by a contact hole 90 a formed in a region of the insulator layer 90 corresponding to a substantially central portion of the piezoelectric active portion 320. ing. Further, each pressure generating chamber 12 is formed along a direction orthogonal to the longitudinal direction, and each lead electrode 100 facing each piezoelectric active portion 320 has the same width from the contact hole 90a in this embodiment. It is pulled out to a region facing the direction peripheral wall, and extends to the connection terminal portion in the same direction on the peripheral wall.

【0064】このように、圧電体能動部320の略中央
部にコンタクトホール90aを設け、コンタクトホール
90aを介して電圧を印加することにより、電流供給に
対する抵抗が小さくなり、応答速度の低下が小さく、ま
た、コンタクトホール90aの数は1つですむため、変
位量低下への影響が少なく、インク重量及びインク噴射
速度の低下を抑制することができる。
As described above, the contact hole 90a is provided substantially at the center of the piezoelectric active portion 320, and by applying a voltage through the contact hole 90a, the resistance to current supply is reduced and the reduction in response speed is reduced. Further, since only one contact hole 90a is required, the influence on the decrease in the displacement amount is small, and the decrease in the ink weight and the ink ejection speed can be suppressed.

【0065】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1
0を、封止板20、共通インク室形成基板30、及びイ
ンク室側板40と順次接着して一体化し、インクジェッ
ト式記録ヘッドとする。
In such an ink jet recording head, a large number of chips are simultaneously formed on one wafer by the above-described series of film formation and anisotropic etching. It is divided into each flow path forming substrate 10 of one chip size. In addition, the divided flow path forming substrate 1
0 is sequentially adhered and integrated with the sealing plate 20, the common ink chamber forming substrate 30, and the ink chamber side plate 40 to form an ink jet recording head.

【0066】そして、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31からノズル開口11に至るまで内部をインク
で満たした後、図示しない外部の駆動回路からの記録信
号に従い、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 constructed takes in ink from an ink inlet 42 connected to an external ink supply means (not shown) and fills the interior from the common ink chamber 31 to the nozzle opening 11 with ink. After that, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 via the lead electrode 100 according to a recording signal from an external drive circuit (not shown), and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric body By flexing and deforming the film 70, the pressure in the pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 11.

【0067】(実施形態2)実施形態2の圧力発生室及
びリード電極の平面位置関係及び断面を図7に示す。
(Embodiment 2) FIG. 7 shows a planar positional relationship and a cross section of a pressure generating chamber and a lead electrode of Embodiment 2.

【0068】図7(a)に示すように、本実施形態で
は、圧電体能動部320の幅方向のならび方向は、長手
方向に直交する方向から傾斜しており、隣接する圧電体
能動部320に対応する各リード電極100を、それぞ
れ逆方向の幅方向片側の隔壁に引き出し、それそれ逆方
向にその隔壁上を延設した以外は、実施形態1と同様で
ある。
As shown in FIG. 7A, in this embodiment, the widthwise direction of the piezoelectric active portions 320 is inclined from the direction orthogonal to the longitudinal direction, and the adjacent piezoelectric active portions 320 are inclined. Is the same as that of the first embodiment except that each of the lead electrodes 100 corresponding to the above is drawn out to one partition in the width direction in the opposite direction, and is extended on the partition in the opposite direction.

【0069】すなわち、各圧力発生室12間の1つおき
の隔壁13Aに対向する領域には、隣接する圧電体能動
部320のコンタクトホール90aから各リード電極1
00が干渉しないように引き出されている。したがっ
て、他の一つおきの隔壁13Bに対向する領域には、リ
ード電極100は引き出されていない。これにより、例
えば、圧電体能動部320を覆うキャップ部材等を、リ
ード電極100が形成されていない隔壁13Bに対向す
る領域に接着等により固定するようにして、流路形成基
板10全体の剛性を上げることができる。また、圧電体
能動部320を密封する凹部を有するキャップ部材を用
い、圧電体能動部320を外気と遮断して、圧電体能動
部320等の膜表面を乾燥雰囲気に封入することによ
り、耐久性を向上することができる。
That is, the region between the pressure generating chambers 12 opposed to every other partition 13A is connected to the contact hole 90a of the adjacent piezoelectric active portion 320 through each lead electrode 1A.
00 is drawn out so as not to interfere. Therefore, the lead electrode 100 is not drawn out to the region facing the other every other partition 13B. Thereby, for example, the rigidity of the entire flow path forming substrate 10 is increased by fixing, for example, a cap member covering the piezoelectric active portion 320 to a region facing the partition 13B on which the lead electrode 100 is not formed by bonding or the like. Can be raised. Further, by using a cap member having a concave portion that seals the piezoelectric active portion 320, the piezoelectric active portion 320 is shielded from the outside air, and the film surface of the piezoelectric active portion 320 and the like is sealed in a dry atmosphere, thereby improving durability. Can be improved.

【0070】なお、各圧電体能動部320に対応するリ
ード電極100は、それぞれ両者間の隔壁に対向する領
域の長手方向に干渉しない位置に引き出されて、その隔
壁上を接続端子部まで延設されればよい。
The lead electrodes 100 corresponding to the respective piezoelectric active portions 320 are drawn out to positions which do not interfere in the longitudinal direction of the region facing the partition wall therebetween, and extend on the partition wall to the connection terminal portion. It should be done.

【0071】また、上述のリード電極100が引き出さ
れていない隔壁に対向する領域上は、特に限定されない
が、本実施形態では、図7(b)に示すように、絶縁体
層90を除去した部材接着部390となっている。さら
に、上述のように、部材接着部390の下電極膜60が
除去されているため、比較的膜剥離し易い下電極膜60
上ではなく、弾性膜50にキャップ部材等を直接固着す
ることができ、密封性を向上することができる。
The area facing the partition from which the lead electrode 100 has not been drawn out is not particularly limited. In the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the insulator layer 90 is removed. A member bonding portion 390 is provided. Furthermore, as described above, since the lower electrode film 60 of the member bonding portion 390 has been removed, the lower electrode film 60 that is relatively easily peeled off.
A cap member or the like can be directly fixed to the elastic film 50 instead of the above, and the sealing performance can be improved.

【0072】なお、絶縁体層除去部390は形成しなく
てもよく、また、圧力発生室12は、本実施形態では、
長手方向に直交する方向から傾斜しているが、実施形態
1と同様に、長手方向に直交する方向に沿って形成され
てもよいことは言うまでもない。
It should be noted that the insulator layer removing section 390 does not have to be formed, and the pressure generating chamber 12 is provided in the present embodiment.
Although it is inclined from the direction perpendicular to the longitudinal direction, it goes without saying that it may be formed along the direction perpendicular to the longitudinal direction as in the first embodiment.

【0073】(実施形態3)実施形態3の圧力発生室及
びリード電極の平面位置関係を図8に示す。
(Embodiment 3) FIG. 8 shows a planar positional relationship between a pressure generating chamber and a lead electrode according to Embodiment 3.

【0074】本実施形態は、図8に示すように、幅方向
一方の隔壁上では所定幅で延設され、圧力発生室12の
外側まで延設された後、リード電極100が形成されて
いない隔壁に対向する領域側に、隣接するリード電極1
00と干渉しない大きさに拡開された幅広部110を形
成するようにした以外は実施形態2と同様である。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the lead electrode 100 is not formed after extending to a predetermined width on one partition in the width direction and extending to the outside of the pressure generating chamber 12. A lead electrode 1 adjacent to the region facing the partition
The second embodiment is the same as the second embodiment except that the wide portion 110 expanded to a size that does not interfere with 00 is formed.

【0075】これにより、実装の際に幅広部110を介
して外部との接続を行うことができ、各種実装方法を実
行することができる。また、実装強度を向上することが
でき、特に、高密度になるほど効果的である。
In this way, connection can be made with the outside via the wide portion 110 at the time of mounting, and various mounting methods can be executed. Further, the mounting strength can be improved, and in particular, the higher the density, the more effective.

【0076】(実施形態4)実施形態4の圧力発生室及
びリード電極の平面位置関係を図9に示す。
(Embodiment 4) FIG. 9 shows a planar positional relationship between the pressure generating chamber and the lead electrode according to Embodiment 4.

【0077】本実施形態は、図9に示すように、圧電体
能動部320の幅方向のならび方向が、長手方向に直交
する方向から傾斜しており、各リード電極100Aを圧
電体能動部320の幅方向両側の隔壁上にそれぞれ干渉
しないように引き出し、それぞれ長手方向の逆方向に延
設するようにした以外は実施形態1と同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the width direction of the piezoelectric active portion 320 is inclined from the direction orthogonal to the longitudinal direction, and each lead electrode 100A is connected to the piezoelectric active portion 320. This embodiment is the same as the first embodiment except that it is pulled out on the partition walls on both sides in the width direction so as not to interfere with each other and extends in the opposite direction to the longitudinal direction.

【0078】したがって、リード電極100は、二方向
の接続端子部に接続されるため、圧電体能動部320に
電流を容易に流すことができるいう効果を奏する。
Therefore, since the lead electrode 100 is connected to the connection terminals in two directions, there is an effect that a current can easily flow through the piezoelectric active portion 320.

【0079】(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.

【0080】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.

【0081】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.

【0082】また、流路形成基板をシリコン単結晶基板
で形成した例を示したが、例えば、セラミックスで形成
してもよい。
Further, although the example in which the flow path forming substrate is formed of a silicon single crystal substrate has been described, for example, it may be formed of ceramics.

【0083】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。
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.

【0084】図示するように、本実施形態では、圧力発
生室12が形成される流路形成基板210と、この流路
形成基板210の一方面に設けられて圧力発生室12を
塞ぐ弾性膜215と、流路形成基板210の他方面に設
けられる封止板220と、共通インク室形成板230
と、薄肉板241と、インク室側板240と、ノズル基
板250とは、セラミックスによる一体成形により形成
される。具体的には、常法により、セラミックス原料、
バインダ及び溶剤から調製されるスラリーから各部材の
材料となるグリーンシートを作製し、各グリーンシート
を加工することにより、各部材の前駆体を作製し、これ
らを積層し、焼成することにより一体成形物を製造す
る。
As shown in the figure, in the present embodiment, a flow path forming substrate 210 in which the pressure generating chamber 12 is formed, and an elastic film 215 provided on one surface of the flow path forming substrate 210 to close the pressure generating chamber 12. A sealing plate 220 provided on the other surface of the flow path forming substrate 210, and a common ink chamber forming plate 230
The thin plate 241, the ink chamber side plate 240, and the nozzle substrate 250 are formed by integral molding of ceramics. Specifically, ceramic raw materials,
From the slurry prepared from the binder and the solvent, a green sheet as a material of each member is manufactured, and a precursor of each member is manufactured by processing each green sheet, and these are laminated and fired to be integrally molded. Manufacturing things.

【0085】なお、流路形成基板210には、圧力発生
室12が形成され、封止板220には、インク供給連通
口221、ノズル連通口222、及びインク導入口22
3が形成され、共通インク室形成基板230には、イン
ク供給連通口221を介して各圧力発生室12に連通す
る共通インク室231と、ノズル連通口222とが形成
され、薄肉板241にはノズル連通口222が形成さ
れ、インク室側板240には開口240aとノズル連通
口222とが形成され、ノズル基板250には、各ノズ
ル連通口222を介して各圧力発生室12に連通するノ
ズル開口211が形成されている。
The pressure generating chamber 12 is formed in the flow path forming substrate 210, and the ink supply communication port 221, the nozzle communication port 222, and the ink introduction port 22 are formed in the sealing plate 220.
3, a common ink chamber 231 communicating with each pressure generating chamber 12 via an ink supply communication port 221 and a nozzle communication port 222 are formed on the common ink chamber forming substrate 230, and the thin plate 241 is formed on the thin plate 241. A nozzle communication port 222 is formed, an opening 240 a and a nozzle communication port 222 are formed in the ink chamber side plate 240, and a nozzle opening communicating with each pressure generating chamber 12 through each nozzle communication port 222 is formed in the nozzle substrate 250. 211 are formed.

【0086】なお、各部材を構成するセラミック材料
は、特に限定されず、成形性、加工性等の面から選択す
ればよく、酸化ジルコニウム、アルミナ等が好適に用い
られる。また、特に、弾性膜215としては、部分安定
化又は完全安定化ジルコニアが好適に用いられる。
The ceramic material constituting each member is not particularly limited, and may be selected in view of formability, workability, and the like, and zirconium oxide, alumina, and the like are preferably used. In particular, as the elastic film 215, partially stabilized or fully stabilized zirconia is preferably used.

【0087】また、この弾性膜215上に形成される下
電極膜60、圧電体膜70及び上電極膜80、さらに、
絶縁体膜90及びリード電極100は、上述した実施形
態と同様に成膜及びリソグラフィプロセスにより形成す
ることができる。
The lower electrode film 60, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 formed on the elastic film 215,
The insulator film 90 and the lead electrode 100 can be formed by a film formation and a lithography process as in the above-described embodiment.

【0088】また、勿論、共通インク室を流路形成基板
内に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも
同様に応用できる。
Further, needless to say, the present invention can be similarly applied to an ink jet recording head of a type in which a common ink chamber is formed in a flow path forming substrate.

【0089】また、以上説明した実施形態は、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及び基板を積層し
て圧力発生室を形成し、グリーンシートを貼付等により
圧電体膜を形成するものを例にしたが、勿論これに限定
されるものではなく、例えば、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 the embodiment described above, a pressure generating chamber is formed by laminating a thin-film type ink jet recording head and a substrate which can be manufactured by applying a film forming and lithography process, and a green sheet is attached by bonding or the like. Although an example in which a piezoelectric film is formed has been described as an example, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is applied to an ink jet recording head having various structures such as a method in which a piezoelectric film is formed by crystal growth. can do.

【0090】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.

【0091】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 gist of the present invention is not contradicted.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電体
能動部の略中央部にコンタクトホールを設け、リード電
極を幅方向の隔壁上に延設するようにしたので、圧電体
能動部に十分な電圧が印加でき、インク吐出量及びイン
ク吐出速度の低下を抑制することができる。
As described above, according to the present invention, the contact hole is provided substantially at the center of the piezoelectric active portion, and the lead electrode extends on the partition wall in the width direction. A sufficient voltage can be applied to the portion, and a decrease in the ink discharge amount and the ink discharge speed can be suppressed.

【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】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。
FIG. 3 is a view showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【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. 6 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。
FIGS. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a main part of an inkjet recording head according to a second embodiment of the invention.

【図8】本発明の実施形態3に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図9】本発明の実施形態4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. 9 is a plan view illustrating a main part of an ink jet recording head according to a fourth 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 13A,13B 隔壁 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 350 下電極除去部 390 部材接着部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 nozzle opening 12 pressure generating chamber 13A, 13B partition 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 90 insulator layer 100 lead electrode 320 piezoelectric active portion 350 lower electrode removing portion 390 member Bonded part

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
を構成して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るインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、前記圧力発生室に対向する領域の略中央部
に、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 and having at least an upper surface serving 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 vibrating plate. In an ink jet recording head including a piezoelectric vibrator including a piezoelectric active portion formed of an upper electrode formed on the surface, a voltage is applied to the piezoelectric active portion at a substantially central portion of a region facing the pressure generation chamber. An ink jet type recording head provided with a contact portion serving as a connecting portion between a lead electrode and a piezoelectric active portion.
【請求項2】 請求項1において、前記リード電極の下
側には絶縁体層が設けら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 an insulating layer is provided below the lead electrode.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記コンタク
ト部からの前記リード電極が、前記圧電体能動部の幅方
向片側に引き出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 ink jet recording head according to claim 1, wherein the lead electrode from the contact portion is drawn to one side in the width direction of the piezoelectric active portion.
【請求項4】 請求項1又は2において、前記圧電体能
動部の幅方向の並び方向が長手方向に直交する方向から
傾斜しており、隣接する圧電体能動部の前記コンタクト
部からの前記リード電極が両者の間の隔壁に対向する領
域の長手方向に干渉しない位置に引き出されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
4. The lead from the contact portion of an adjacent piezoelectric active part according to claim 1 or 2, wherein the direction in which the piezoelectric active parts are arranged in the width direction is inclined from a direction orthogonal to the longitudinal direction. An ink jet recording head, wherein the electrode is drawn out to a position not interfering with a longitudinal direction of a region facing the partition wall between them.
【請求項5】 請求項4において、前記リード電極が、
前記圧電体能動部の幅方向両側に引き出され且つそれぞ
れ長手方向の逆方向に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 method according to claim 4, wherein the lead electrode comprises:
An ink jet recording head, which is drawn out on both sides in the width direction of the piezoelectric active portion and extends in a direction opposite to the longitudinal direction, respectively.
【請求項6】 請求項4において、前記リード電極が、
前記圧電体能動部の幅方向片側に引き出されており、隣
接する前記圧電体能動部の間の隔壁の一部に対向する領
域には両側の前記圧電体能動部からの前記リード電極が
引き出されてそれぞれ長手方向の逆方向に延設され、且
つ他の隔壁に対向する領域には前記リード電極が引き出
されていないことを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。
6. The method according to claim 4, wherein the lead electrode comprises:
The lead electrodes are drawn out to one side in the width direction of the piezoelectric body active portion, and the lead electrodes from the piezoelectric body active portions on both sides are drawn out in a region facing a part of the partition wall between the adjacent piezoelectric body active portions. An ink jet recording head, wherein the lead electrode is not extended to a region facing each other and extending in a direction opposite to the longitudinal direction.
【請求項7】 請求項6において、前記リード電極が引
き出されていない前記隔壁に対向する領域上には、前記
絶縁体層が形成されていないことを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
7. The ink jet recording head according to claim 6, wherein the insulator layer is not formed on a region facing the partition from which the lead electrodes are not drawn out.
【請求項8】 請求項7において、前記リード電極が引
き出されていない前記隔壁に対向する領域上は、前記下
電極膜が除去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. The ink jet recording head according to claim 7, wherein the lower electrode film is removed on a region facing the partition from which the lead electrode is not drawn out.
【請求項9】 請求項7において、前記リード電極は、
前記圧電体能動部の長手方向外側まで延設された後、前
記リード電極が引き出されていない前記隔壁に対向する
領域方向に拡開された幅広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。
9. The lead electrode according to claim 7, wherein:
An ink jet recording head, comprising: a wide portion extending to the outside in the longitudinal direction of the piezoelectric active portion, and then expanded in a region facing the partition from which the lead electrode is not drawn out.
【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 examiner, † Cited by third party
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JP2010201940A (en) * 2010-06-11 2010-09-16 Seiko Epson Corp Recording head and liquid ejecting apparatus
JP2011194783A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Seiko Epson Corp Liquid ejecting head, liquid ejecting head unit, and liquid ejecting apparatus
JP2012045956A (en) * 2011-12-08 2012-03-08 Seiko Epson Corp Liquid jetting device
US9579891B2 (en) 2015-01-16 2017-02-28 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid jetting apparatus

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