JPH11227185A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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Publication number
JPH11227185A
JPH11227185A JP3075398A JP3075398A JPH11227185A JP H11227185 A JPH11227185 A JP H11227185A JP 3075398 A JP3075398 A JP 3075398A JP 3075398 A JP3075398 A JP 3075398A JP H11227185 A JPH11227185 A JP H11227185A
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JP
Japan
Prior art keywords
recording head
film
ink jet
piezoelectric
pressure generating
Prior art date
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Pending
Application number
JP3075398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuji Takahashi
哲司 高橋
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH11227185A publication Critical patent/JPH11227185A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head having a mounting part where connection can be made well with external wiring. SOLUTION: The ink jet recording head comprises a diaphragm defining at least a part of a pressure generating room 12 communicating with a nozzle opening in which at least the upper surface serves as a lower electrode 60, a piezoelectric oscillator including a piezoelectric layer 70 formed on the surface of the diaphragm, an upper electrode 80 formed thereon and a piezoelectric active section 320 formed in a region facing the room 12, and a channel forming substrate 10 having mounting parts 331, 332, i.e., joints of internal wiring for supplying power to the active section 320 with external wiring. The mounting parts 331, 332 are formed thicker than the periphery parts. According to the structure, resistance against heat, pressure, and the like, can be enhanced at the time of mounting and good wiring is realized.

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。なお、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。
[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. In this case, the piezoelectric vibrator corresponding to each pressure generating chamber can be 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.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
ト式記録ヘッドでは、何れにしても圧電振動子を駆動す
るための半導体集積回路(IC)等が必要であり、イン
クジェット式記録ヘッド近傍に搭載されている。すなわ
ち、従来においては、圧電振動子の近傍にICを配置
し、異方性導電膜(ACF)を介した接続やワイヤボン
ディング、又はハンダ付け等により配線する手法がとら
れている。
In any case, the above-described ink jet recording head requires a semiconductor integrated circuit (IC) for driving the piezoelectric vibrator, and is mounted near the ink jet recording head. I have. That is, in the related art, a method of arranging an IC near a piezoelectric vibrator and wiring by connection, wire bonding, soldering, or the like via an anisotropic conductive film (ACF) has been adopted.

【0008】しかしながら、このように外部との配線が
施される実装部においては、加熱、加圧等のストレスが
加わるので、密着性が要求されるが、二酸化珪素膜と配
線との密着性は良好ではない。また、加圧を施す場合に
は、実装部の配線の厚さが厚い方がよいが、配線は、圧
電振動子の変位を阻害しないためになるべく薄くする必
要があるという問題がある。
[0008] However, in the mounting portion to which the wiring to the outside is provided, since stress such as heating and pressurization is applied, adhesion is required, but the adhesion between the silicon dioxide film and the wiring is low. Not good. When pressure is applied, the thickness of the wiring of the mounting portion is preferably thicker, but there is a problem that the wiring needs to be made as thin as possible so as not to hinder the displacement of the piezoelectric vibrator.

【0009】本発明はこのような事情に鑑み、外部配線
との接続を良好に行うことができる実装部を有するイン
クジェット式記録ヘッドを提供することを課題とする。
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head having a mounting portion that can be connected well to external wiring.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前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、前記圧電体能動部に電気を供
給するための内部配線と外部配線との接続部である実装
部を有する流路形成基板を具備するインクジェット式記
録ヘッドにおいて、前記実装部の膜厚がその周囲の膜厚
より厚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 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. 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. An ink jet recording head comprising a flow path forming substrate having a mounting portion that is a connection portion between an internal wiring and an external wiring for supplying electricity to the piezoelectric active portion, wherein the thickness of the mounting portion is An ink jet recording head is characterized by being thicker than the surrounding film.

【0011】かかる第1の態様では、実装する際の加
熱、加圧等に対する耐久性が向上でき、常に、良好な配
線が実現される。
According to the first aspect, the durability against heat, pressure, and the like during mounting can be improved, and good wiring can always be realized.

【0012】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上電極には、コンタクト部
を介してリード電極が接続され、当該リード電極が前記
実装部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 second aspect of the present invention, in the first aspect, a lead electrode is connected to the upper electrode of the piezoelectric active portion via a contact portion, and the lead electrode extends to the mounting portion. Provided in the ink jet recording head.

【0013】かかる第2の態様では、実装部からリード
電極を介して圧電体能動部に電気が供給される。
In the second aspect, electricity is supplied from the mounting section to the piezoelectric active section via the lead electrode.

【0014】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記上電極の上面には絶縁体層が形成され、
前記コンタクト部は当該絶縁体層に形成されたコンタク
トホール内に形成されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, an insulator layer is formed on an upper surface of the upper electrode,
The contact portion is formed in a contact hole formed in the insulator layer.

【0015】かかる第3の態様では、コンタクトホール
内にコンタクト部が形成される。
In the third aspect, the contact portion is formed in the contact hole.

【0016】本発明の第4の態様は、第2又は3の態様
において、前記圧電体能動部が前記圧力発生室に対向す
る領域内に形成され、前記コンタクト部が前記圧力発生
室に対向する領域に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 fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber, and the contact portion faces the pressure generating chamber. An ink jet recording head is provided in an area.

【0017】かかる第4の態様では、圧電体能動部が圧
力発生室と周壁との境界部を横切る部分がないので、耐
久性が向上する。
According to the fourth aspect, since the piezoelectric active portion does not cross the boundary between the pressure generating chamber and the peripheral wall, the durability is improved.

【0018】本発明の第5の態様は、第2〜4の何れか
の態様において、前記振動板が弾性膜および下電極膜か
ら構成され、前記実装部の周囲は前記弾性膜のみからな
り、且つ当該実装部は、前記弾性膜および前記下電極膜
上に前記内部配線が形成された構造であることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second to fourth aspects, the vibration plate comprises an elastic film and a lower electrode film, and the periphery of the mounting portion comprises only the elastic film; The mounting portion has a structure in which the internal wiring is formed on the elastic film and the lower electrode film.

【0019】かかる第5の態様では、実装部の流路形成
基板への密着性が向上される。
In the fifth aspect, the adhesion of the mounting portion to the flow path forming substrate is improved.

【0020】本発明の第6の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記振動板が弾性膜および下電極膜か
ら構成され、前記実装部の周囲は前記弾性膜のみからな
り、且つ当該実装部は、前記振動板上に形成された前記
圧電体層および前記上電極膜上に前記内部配線が形成さ
れた構造であることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the diaphragm comprises an elastic film and a lower electrode film, and the periphery of the mounting portion comprises only the elastic film; The mounting portion has a structure in which the internal wiring is formed on the piezoelectric layer formed on the vibration plate and the upper electrode film.

【0021】かかる第6の態様では、実装部の流路形成
基板への密着性が向上される。
In the sixth aspect, the adhesion of the mounting portion to the flow path forming substrate is improved.

【0022】本発明の第7の態様は、第5または6の態
様において、前記実装部は、前記内部配線の下に、前記
下電極、前記圧電体層および前記上電極以外の層が形成
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 seventh aspect of the present invention, in the fifth or sixth aspect, the mounting portion has a layer other than the lower electrode, the piezoelectric layer, and the upper electrode formed below the internal wiring. The ink jet recording head is characterized in that:

【0023】かかる第7の態様では、例えば、下層に絶
縁体層を設けることで実装部を形成することができる。
In the seventh aspect, for example, a mounting portion can be formed by providing an insulator layer as a lower layer.

【0024】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、前記実装部まで接続された前記内部配
線は、当該実装部の部分のみが厚膜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 an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, only the portion of the internal wiring connected to the mounting portion is a thick film. Ink-jet recording head.

【0025】かかる第8の態様では、内部配線の全体の
膜厚を変えることなく、実装部の耐久性を向上すること
ができる本発明の第9の態様は、第1〜8の何れかの態
様において、前記実装部は、前記複数の圧電体能動部の
前記上電極に接続された複数の上電極接点部を有し、こ
れら上電極接点部の全膜厚が同一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 the eighth aspect, the ninth aspect of the present invention, in which the durability of the mounting portion can be improved without changing the overall film thickness of the internal wiring, is any one of the first to eighth aspects. In the aspect, the mounting portion has a plurality of upper electrode contact portions connected to the upper electrodes of the plurality of piezoelectric body active portions, and the total thickness of these upper electrode contact portions is the same. Ink-jet recording head.

【0026】かかる第9の態様では、実装を良好且つ確
実に行うことができる。
In the ninth aspect, mounting can be performed satisfactorily and reliably.

【0027】本発明の第10の態様は、第9の態様にお
いて、前記実装部は、前記複数の圧電体能動部の全てに
共通して設けられた下電極に接続される下電極接点部を
有し、当該下電極接点部の膜厚が前記下電極接点部の膜
厚と同一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 the ninth aspect, the mounting portion includes a lower electrode contact portion connected to a lower electrode provided in common to all of the plurality of piezoelectric active portions. The thickness of the lower electrode contact portion is the same as the thickness of the lower electrode contact portion.

【0028】かかる第10の態様では、実装を良好且つ
確実に行うことができる。
In the tenth aspect, mounting can be performed satisfactorily and reliably.

【0029】本発明の第11の態様は、第1〜10の何
れかの態様において、前記流路形成基板がセラミックス
で形成され、前記圧電振動子の各層がグリーンシート貼
付又は印刷により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 eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, the flow path forming substrate is formed of ceramics, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by pasting or printing a green sheet. Ink-jet recording head.

【0030】かかる第11の態様では、ヘッドを容易に
製造することができる。
In the eleventh aspect, the head can be easily manufactured.

【0031】本発明の第12の態様は、第1〜10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
子の各層が薄膜及びリソグラフィ法により形成されたも
のであることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth 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 of a thin film and a thin film. An ink jet recording head is formed by a lithography method.

【0032】かかる第12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 twelfth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【0033】本発明の第13の態様は、第1〜12の何
れかの態様において、前記流路形成基板には前記圧力発
生室に連通されるリザーバが画成され、前記ノズル開口
を有するノズルプレートが接合され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 thirteenth aspect of the present invention, in any one of the first to twelfth aspects, a reservoir communicating with the pressure generating chamber is defined on the flow path forming substrate, and the nozzle having the nozzle opening is provided. An ink jet recording head is characterized in that the plates are joined.

【0034】かかる第13の態様では、ノズル開口から
インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを容易に
実現できる。
According to the thirteenth aspect, an ink jet recording head that discharges ink from the nozzle openings can be easily realized.

【0035】本発明の第14の態様は、第1〜13の何
れかの態様において、前記流路形成基板には、前記圧力
発生室にインクを供給する共通インク室と、前記圧力発
生室と前記ノズル開口とを連通する流路とを形成する流
路ユニットが接合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 fourteenth aspect of the present invention, in any one of the first to thirteenth aspects, the flow path forming substrate includes a common ink chamber for supplying ink to the pressure generating chamber, A flow path unit for forming a flow path communicating with the nozzle opening is joined to the ink jet recording head.

【0036】かかる第14の態様では、流路ユニットを
介してノズル開口からインクが吐出される。
In the fourteenth aspect, ink is ejected from the nozzle openings via the flow path unit.

【0037】[0037]

【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.

【0038】図1は、本発明の一実施形態に係るインク
ジェット式記録ヘッドを示す組立斜視図であり、図2
は、平面図及びその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。
FIG. 1 is an assembly perspective view showing an ink jet recording head according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view and a diagram showing a cross-sectional structure in a longitudinal direction of one of the pressure generating chambers.

【0039】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 formed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【0040】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 previously formed by thermal oxidation.

【0041】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.

【0042】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.

【0043】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.

【0044】一方、各圧力発生室12の一端に連通する
各ノズル開口11は、圧力発生室12より幅狭で且つ浅
く形成されている。すなわち、ノズル開口11は、シリ
コン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング(ハー
フエッチング)することにより形成されている。なお、
ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行わ
れる。
On the other hand, each nozzle opening 11 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is formed narrower and shallower than the pressure generating chamber 12. That is, the nozzle opening 11 is formed by partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. In addition,
Half etching is performed by adjusting the etching time.

【0045】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.

【0046】また、各圧力発生室12と後述する共通イ
ンク室31とは、後述する封止板20の各圧力発生室1
2の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク
供給連通口21を介して連通されており、インクはこの
インク供給連通口21を介して共通インク室31から供
給され、各圧力発生室12に分配される。
Further, each pressure generating chamber 12 and a common ink chamber 31 described later are connected to each pressure generating chamber 1 of the sealing plate 20 described later.
The ink is supplied from a common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of the pressure generation chamber 12. Distributed to

【0047】封止板20は、前述の各圧力発生室12に
対応したインク供給連通口21が穿設された、厚さが例
えば、0.1〜1mmで、線膨張係数が300℃以下
で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラ
スセラミックスからなる。なお、インク供給連通口21
は、図3(a),(b)に示すように、各圧力発生室1
2のインク供給側端部の近傍を横断する一つのスリット
孔21Aでも、あるいは複数のスリット孔21Bであっ
てもよい。封止板20は、一方の面で流路形成基板10
の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外
力から保護する補強板の役目も果たす。また、封止板2
0は、他面で共通インク室31の一壁面を構成する。
The sealing plate 20 is provided with 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 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 is provided on one side with the flow path forming substrate 10.
, And also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impacts and external forces. Also, sealing plate 2
0 forms one wall surface of the common ink chamber 31 on the other surface.

【0048】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.

【0049】インク室側板40は、ステンレス基板から
なり、一方の面で共通インク室31の一壁面を構成する
ものである。また、インク室側板40には、他方の面の
一部にハーフエッチングにより凹部40aを形成するこ
とにより薄肉壁41が形成され、さらに、外部からのイ
ンク供給を受けるインク導入口42が打抜き形成されて
いる。なお、薄肉壁41は、インク滴吐出の際に発生す
るノズル開口11と反対側へ向かう圧力を吸収するため
のもので、他の圧力発生室12に、共通インク室31を
経由して不要な正又は負の圧力が加わるのを防止する。
本実施形態では、インク導入口42と外部のインク供給
手段との接続時等に必要な剛性を考慮して、インク室側
板40を0.2mmとし、その一部を厚さ0.02mm
の薄肉壁41としているが、ハーフエッチングによる薄
肉壁41の形成を省略するために、インク室側板40の
厚さを初めから0.02mmとしてもよい。
The ink chamber side plate 40 is made of a stainless steel substrate, and one surface thereof constitutes one wall surface of the common ink chamber 31. 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.

【0050】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。また、圧力発生室12の
長手方向の周壁上には、後述のように、リード電極10
0を介して圧電体能動部に電気を供給するための実装部
が形成されている。
On the other hand, the thickness of the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10 is, for example, about 0.5 μm.
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later. (Piezoelectric element). Further, on the peripheral wall in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12, the lead electrode 10
A mounting portion for supplying electricity to the piezoelectric active portion via the contact portion 0 is formed.

【0051】このように、弾性膜50の各圧力発生室1
2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。
As described above, each pressure generating chamber 1 of the elastic film 50
2, a piezoelectric vibrator is provided independently for each pressure generating chamber 12. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric vibrator, and the upper electrode film 80 Are used as the individual electrodes of the piezoelectric vibrator, but there is no problem even if this is reversed for convenience of the 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.

【0052】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.

【0053】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.

【0054】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.

【0055】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.

【0056】次に、図4(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. 4D, 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.

【0057】次に、図5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.

【0058】まず、図5(a)及び(b)に示すよう
に、圧電体膜70及び上電極膜80を一緒にパターニン
グして圧電体能動部320を形成する。次いで、図5
(c)に示すように、下電極膜60のみのパターニング
を行い、下電極膜60からなる実装台部340を形成す
る。
First, as shown in FIGS. 5A and 5B, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned together to form a piezoelectric active portion 320. Then, FIG.
As shown in (c), only the lower electrode film 60 is patterned to form a mounting base 340 made of the lower electrode film 60.

【0059】このように形成された圧電体能動部320
は、圧力発生室12に対向する領域内にパターニングさ
れており、圧電体能動部320の一端部の上電極膜80
には、絶縁体層90に形成されたコンタクトホール90
aを介してリード電極100が接続されている。
The thus formed piezoelectric active portion 320
Are patterned in a region facing the pressure generating chamber 12, and the upper electrode film 80 of one end of the piezoelectric active portion 320 is formed.
A contact hole 90 formed in the insulator layer 90;
The lead electrode 100 is connected via a.

【0060】このような絶縁体層の形成プロセスを図6
に示す。
FIG. 6 shows a process for forming such an insulator layer.
Shown in

【0061】まず、図6(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. 6A, an insulator layer 90 is formed so as to cover the periphery of the upper electrode film 80, the side surfaces of the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60. This insulator layer 9
In this embodiment, 0 is a negative photosensitive polyimide.

【0062】次に、図6(b)に示すように、絶縁体層
90をパターニングすることにより、各圧力発生室12
のインク供給側の端部近傍に対応する部分にコンタクト
ホール90aを形成する。なお、コンタクトホール90
aは、圧力発生室12の圧電体能動部320に対応する
部分に設ければよく、例えば、中央部やノズル側端部に
設けてもよい。
Next, as shown in FIG. 6B, by patterning the insulator layer 90, each of the pressure generating chambers 12 is formed.
A contact hole 90a is formed in a portion corresponding to the vicinity of the end on the ink supply side. The contact hole 90
a may be provided at a portion of the pressure generating chamber 12 corresponding to the piezoelectric active portion 320, and may be provided at, for example, a central portion or a nozzle-side end portion.

【0063】次に、図6(c)に示すように、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。な
お、このリード電極100は、駆動信号を上電極膜80
に確実に供給できる程度に可及的に狭い幅となるように
形成されている。
Next, as shown in FIG. 6C, for example,
After a conductor such as Cr-Au is formed on the entire surface, the lead electrode 100 is formed by patterning. The lead electrode 100 transmits a drive signal to the upper electrode film 80.
It is formed so as to have a width as narrow as possible so that it can be reliably supplied.

【0064】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、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(図6(c)参照)。
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like (see FIG. 6C).

【0065】以上説明した一連の膜形成及び異方性エッ
チングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成
し、プロセス終了後、図1に示すような一つのチップサ
イズの流路形成基板10毎に分割する。また、分割した
流路形成基板10を、封止板20、共通インク室形成基
板30、及びインク室側板40と順次接着して一体化
し、インクジェット式記録ヘッドとする。
In the above-described series of film formation and anisotropic etching, a number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after the process is completed, a flow path forming substrate having one chip size as shown in FIG. Divide every ten. Further, the divided flow path forming substrate 10 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】このように形成されたインクジェット式記
録ヘッドの要部平面及び断面を図7に示す。
FIG. 7 shows a plan view and a cross section of a main part of the ink jet type recording head thus formed.

【0067】図7(a)及び(b)に示すように、各圧
電体能動部320に接続されたリード電極100は、流
路形成基板10の端部までパターニングされており、そ
の端部は、実装部である上電極接点部331となってい
る。上電極接点部331は、流路形成基板10の端部に
一列に配列され、弾性膜50上に形成された下電極膜か
らなる実装台部340およびこの上にパターニングされ
たリード電極100からなる。ここで、実装台部340
は、図5(c)の工程で一緒にパターニングしたもので
ある。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the lead electrodes 100 connected to the respective piezoelectric active portions 320 are patterned up to the end of the flow path forming substrate 10, and the end is formed. And an upper electrode contact portion 331 as a mounting portion. The upper electrode contact portion 331 is arranged in a row at the end of the flow path forming substrate 10 and includes a mounting base portion 340 formed of a lower electrode film formed on the elastic film 50 and the lead electrode 100 patterned thereon. . Here, the mounting base 340
Are patterned together in the step of FIG. 5C.

【0068】また、実装部の端部には、下電極接点部3
32が設けられている。この下電極接点部332は、同
様に下電極膜からなる実装台部340上に、下電極膜6
0に接続されるリード電極105をパターニングするこ
とにより形成されている。ここで、リード電極105の
他端は、圧力発生室12の周縁部までパターニングされ
ている下電極膜60と、絶縁体層90に形成されたコン
タクトホール90bを介して接続されている。
Further, the lower electrode contact portion 3 is provided at the end of the mounting portion.
32 are provided. The lower electrode contact portion 332 is mounted on the mounting base 340 similarly formed of the lower electrode film.
It is formed by patterning the lead electrode 105 connected to “0”. Here, the other end of the lead electrode 105 is connected to the lower electrode film 60 patterned up to the peripheral portion of the pressure generating chamber 12 via a contact hole 90 b formed in the insulator layer 90.

【0069】このように形成されて上電極接点部331
および下電極接点部332に対し、異方性導電膜(AC
F)あるいはハンダ等を用いて外部装置との接続を行
う。
The upper electrode contact portion 331 formed as described above
And an anisotropic conductive film (AC
F) or connection with an external device using solder or the like.

【0070】本実施形態では、実装部のみに実装台部3
40を設け、その周囲は弾性膜50のみとしたので、実
装部のみの膜厚が周囲より大きくなり、実装の際の加圧
等が容易になる。また、実装部のリード電極100およ
び105が、弾性膜50直接ではなく、下電極膜からな
る実装台部340を介して設けられているので、実装部
の流路形成基板10との密着性が向上する。また、ハン
ダ実装の場合、実装台部340に導電性材料を用いたの
で、圧電体能動部320への熱伝導を遅延することがで
きる。
In the present embodiment, the mounting base 3
Since only the elastic film 50 is provided around the mounting portion 40, the thickness of only the mounting portion becomes larger than that of the surrounding portion, and the pressure and the like during mounting can be easily made. Further, since the lead electrodes 100 and 105 of the mounting portion are provided not through the elastic film 50 directly but through the mounting base portion 340 made of the lower electrode film, the adhesion between the mounting portion and the flow path forming substrate 10 is improved. improves. Further, in the case of solder mounting, since a conductive material is used for the mounting base portion 340, heat conduction to the piezoelectric active portion 320 can be delayed.

【0071】また、上述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
した後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従
い、実装部からリード電極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 head constructed as described above takes in ink from an ink inlet 42 connected to external ink supply means (not shown), and fills the interior from the common ink chamber 31 to the nozzle opening 11 with ink. Thereafter, according to a recording signal from an external driving circuit (not shown), the lower electrode film 60 is connected from the mounting portion via the lead electrode 100.
A voltage is applied between the first electrode film 80 and the upper electrode film 80 to cause the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric film 70 to bend and deform.
Ink droplets are ejected.

【0072】また、本実施形態では、実装部の実装台部
340を下電極膜60のみで形成するようにしたが、こ
れに限定されず、図8に示すように、例えば、下電極膜
60、圧電体層70及び上電極膜80からなる実装台部
340A上にリード電極100をパターニングして上電
極接点部331Aとしてもよい。これにより、実装部の
耐久性がさらに向上し、また、実装の際の加圧を容易に
行うことができる。また、例えば、下電極膜60、圧電
体層70及び上電極膜80の上に絶縁体層90を重ねて
実装土台としてもよいし、下電極膜60および絶縁体層
90で実装土台を形成してもよい。また、他の層を別途
形成して実装土台としてもよい。さらに、リード電極1
00の端部のみを厚膜に形成して実装部とすることもで
きる。
In the present embodiment, the mounting base 340 of the mounting portion is formed only of the lower electrode film 60. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Alternatively, the lead electrode 100 may be patterned on the mounting base 340A including the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 to form the upper electrode contact 331A. As a result, the durability of the mounting portion is further improved, and pressurization during mounting can be easily performed. Further, for example, the insulating layer 90 may be stacked on the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80 to form a mounting base, or the lower electrode film 60 and the insulating layer 90 may form a mounting base. You may. Further, another layer may be separately formed to serve as a mounting base. Furthermore, lead electrode 1
Only the end of 00 may be formed as a thick film to form a mounting portion.

【0073】何れにしても、全ての実装部の膜厚が同一
で、且つその周囲より厚膜になっていればよい。
In any case, it is only necessary that all the mounting portions have the same film thickness and be thicker than the surroundings.

【0074】(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.

【0075】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.

【0076】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 protruding in a direction perpendicular to the surface may be formed.

【0077】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図9、その流路の断面を図10にぞれぞれ示す。この
実施形態では、ノズル開口11が圧電振動子とは反対の
ノズル基板120に穿設され、これらノズル開口11と
圧力発生室12とを連通するノズル連通口22が、封止
板20,共通インク室形成板30及び薄肉板41A及び
インク室側板40Aを貫通するように配されている。
FIG. 9 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the flow path thereof. In this embodiment, the nozzle opening 11 is formed in the nozzle substrate 120 opposite to the piezoelectric vibrator, and the nozzle communication port 22 that connects the nozzle opening 11 and the pressure generating chamber 12 is formed with the sealing plate 20 and the common ink. It is arranged so as to penetrate the chamber forming plate 30, the thin plate 41A and the ink chamber side plate 40A.

【0078】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.

【0079】ここで、この実施形態においても、上述の
実施形態と同様に、流路形成基板上に実装部を設けるこ
とにより、実装部の耐久性を向上でき、また、熱伝導の
遅延による素子の破壊等が防止される。
Here, also in this embodiment, as in the above-described embodiment, by providing the mounting portion on the flow path forming substrate, the durability of the mounting portion can be improved, and the element due to the delay of heat conduction can be improved. Is prevented from being destroyed.

【0080】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.

【0081】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.

【0082】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, an elastic film is provided as a diaphragm in addition to the lower electrode film. However, the lower electrode film may also serve as the elastic film.

【0083】また、圧電振動子とリード電極との間に絶
縁体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例
えば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜
を熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続した
り、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング
技術を用いて接続したりする構成としてもよい。
Further, the example in which the insulator layer is provided between the piezoelectric vibrator and the lead electrode has been described. However, the present invention is not limited to this. The conductive film may be thermally welded, and the anisotropic conductive film may be connected to the lead electrode, or may be connected using various bonding techniques such as wire bonding.

【0084】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.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実装部のみに実装台部を設け、実装部のみの膜厚を周囲
より大きくすることにより、実装の際の加圧等を容易に
行うことができる。また、実装部の実装台部上にリード
電極を設けるようにしたので、実装部の流路形成基板と
の密着性が向上し、外部配線との接続を良好に行うこと
ができる。
As described above, according to the present invention,
By providing the mounting base only in the mounting portion and making the film thickness of only the mounting portion larger than the surroundings, it is possible to easily perform pressure or the like at the time of mounting. In addition, since the lead electrodes are provided on the mounting base of the mounting portion, the adhesion of the mounting portion to the flow path forming substrate is improved, and the connection with the external wiring can be performed satisfactorily.

【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】本発明の一実施形態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 FIG. 1, showing an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.

【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】本発明の一実施形態に係る薄膜製造工程を示す
図である。
FIG. 4 is a view showing a thin film manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態に係る薄膜製造工程を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a thin film manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態に係る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 an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view of a main part of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明のインクジェット式記録ヘッドの変形例
を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a modified example of the ink jet recording head of the present invention.

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

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

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流路形成基板 11 ノズル開口 12 圧力発生室 50 弾性膜 60 下電極膜 70 圧電体膜 80 上電極膜 90 絶縁体層 100 リード電極 320 圧電体能動部 331 上電極接点部 332 下電極接点部 340 実装台部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 nozzle opening 12 pressure generating chamber 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 90 insulator layer 100 lead electrode 320 piezoelectric active portion 331 upper electrode contact portion 332 lower electrode contact portion 340 Mounting base

Claims (14)

【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、前記圧電体能動部に電気を供給す
るための内部配線と外部配線との接続部である実装部を
有する流路形成基板を具備するインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、 前記実装部の膜厚がその周囲の膜厚より厚いことを特徴
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 a surface of the vibrating plate, and a piezoelectric layer formed on the vibrating plate. An internal wiring for supplying electricity to the piezoelectric active part, comprising a piezoelectric vibrator comprising an upper electrode formed on the surface and a piezoelectric active part formed in a region facing the pressure generating chamber; An ink jet recording head including a flow path forming substrate having a mounting portion that is a connection portion to an external wiring, wherein the thickness of the mounting portion is larger than the thickness of the surrounding portion.
【請求項2】 請求項1において、前記圧電体能動部の
前記上電極には、コンタクト部を介してリード電極が接
続され、当該リード電極が前記実装部まで延設されてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. The device according to claim 1, wherein a lead electrode is connected to the upper electrode of the piezoelectric active portion via a contact portion, and the lead electrode extends to the mounting portion. Inkjet recording head.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記上電極の
上面には絶縁体層が形成され、前記コンタクト部は当該
絶縁体層に形成されたコンタクトホール内に形成されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
3. An insulating layer according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on an upper surface of the upper electrode, and the contact portion is formed in a contact hole formed in the insulating layer. Inkjet recording head.
【請求項4】 請求項2又は3において、前記圧電体能
動部が前記圧力発生室に対向する領域内に形成され、前
記コンタクト部が前記圧力発生室に対向する領域に設け
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。
4. The method according to claim 2, wherein the piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber, and the contact portion is provided in a region facing the pressure generating chamber. Characteristic inkjet recording head.
【請求項5】 請求項2〜4の何れかにおいて、前記振
動板が弾性膜および下電極膜から構成され、前記実装部
の周囲は前記弾性膜のみからなり、且つ当該実装部は、
前記弾性膜および前記下電極膜上に前記内部配線が形成
された構造であることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。
5. The device according to claim 2, wherein the diaphragm is formed of an elastic film and a lower electrode film, the periphery of the mounting portion is formed of only the elastic film, and the mounting portion is
An ink jet recording head having a structure in which the internal wiring is formed on the elastic film and the lower electrode film.
【請求項6】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記振
動板が弾性膜および下電極膜から構成され、前記実装部
の周囲は前記弾性膜のみからなり、且つ当該実装部は、
前記振動板上に形成された前記圧電体層および前記上電
極膜上に前記内部配線が形成された構造であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
6. The device according to claim 1, wherein the diaphragm is formed of an elastic film and a lower electrode film, the periphery of the mounting portion is formed of only the elastic film, and the mounting portion is
An ink jet recording head having a structure in which the internal wiring is formed on the piezoelectric layer formed on the diaphragm and the upper electrode film.
【請求項7】 請求項5または6において、前記実装部
は、前記内部配線の下に、前記下電極、前記圧電体層お
よび前記上電極以外の層が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。
7. The inkjet according to claim 5, wherein the mounting portion has a layer other than the lower electrode, the piezoelectric layer, and the upper electrode formed below the internal wiring. Type recording head.
【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、前記実
装部まで接続された前記内部配線は、当該実装部の部分
のみが厚膜であ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 1, wherein only the portion of the internal wiring connected to the mounting portion is a thick film.
【請求項9】 請求項1〜8の何れかにおいて、前記実
装部は、前記複数の圧電体能動部の前記上電極に接続さ
れた複数の上電極接点部を有し、これら上電極接点部の
全膜厚が同一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 mounting portion according to claim 1, wherein the mounting portion has a plurality of upper electrode contact portions connected to the upper electrodes of the plurality of piezoelectric active portions. Wherein the total film thickness is the same.
【請求項10】 請求項9において、前記実装部は、前
記複数の圧電体能動部の全てに共通して設けられた下電
極に接続される下電極接点部を有し、当該下電極接点部
の膜厚が前記下電極接点部の膜厚と同一であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
10. The lower electrode contact portion according to claim 9, wherein the mounting portion has a lower electrode contact portion connected to a lower electrode provided commonly to all of the plurality of piezoelectric active portions. An ink jet recording head, wherein the film thickness of the ink jet recording head is the same as the film thickness of the lower electrode contact portion.
【請求項11】 請求項1〜10の何れかにおいて、前
記流路形成基板がセラミックスで形成され、前記圧電振
動子の各層がグリーンシート貼付又は印刷により形成さ
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。
11. The ink jet type according to claim 1, wherein the flow path forming substrate is formed of ceramics, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by pasting or printing a green sheet. Recording head.
【請求項12】 請求項1〜10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薄膜及びリソ
グラフィ法により形成されたものであることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
12. 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 a thin film and a lithography method. An ink jet recording head, comprising:
【請求項13】 請求項1〜12の何れかにおいて、前
記流路形成基板には前記圧力発生室に連通されるリザー
バが画成され、前記ノズル開口を有するノズルプレート
が接合されることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。
13. The flow channel forming substrate according to claim 1, wherein a reservoir communicating with the pressure generating chamber is defined in the flow path forming substrate, and a nozzle plate having the nozzle opening is joined thereto. Inkjet recording head.
【請求項14】 請求項1〜13の何れかにおいて、前
記流路形成基板には、前記圧力発生室にインクを供給す
る共通インク室と、前記圧力発生室と前記ノズル開口と
を連通する流路とを形成する流路ユニットが接合されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
14. The flow path forming substrate according to claim 1, wherein a common ink chamber for supplying ink to the pressure generating chamber and a flow communicating the pressure generating chamber and the nozzle opening are provided in the flow path forming substrate. An ink jet recording head, wherein a flow path unit forming a path is joined to the ink jet recording head.
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