JPH11291497A - Ink jet recording head and ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording device

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JPH11291497A
JPH11291497A JP11972998A JP11972998A JPH11291497A JP H11291497 A JPH11291497 A JP H11291497A JP 11972998 A JP11972998 A JP 11972998A JP 11972998 A JP11972998 A JP 11972998A JP H11291497 A JPH11291497 A JP H11291497A
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flow path
ink jet
jet recording
forming substrate
recording head
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士郎 矢崎
Mari Sakai
真理 酒井
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the rigidity of a wall which partitions-a pressure generating chamber of a fluid passage forming substrate without increasing the thickness of the wall partitioning the chamber. SOLUTION: A lining material 110 includes a partitioning wall 111, which is joined to the side of a piezoelectric vibrator of a fluid passage forming substrate 10 to partition a recess 112 which forms a space so as not to hinder the motion of the vibrator. The wall 111 is fixed to the substrate 10 so as to oppose to partition walls 11 of the substrate 10 to receive the displacement of a piezoelectric body part at the time of delivery of ink droplets by means of the wall 111 of the material 110, thereby limiting the deformation of the walls 11 of the substrate 10.

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、ノズル開口に連通
する圧力発生室の一部をたわみ振動するアクチュエータ
により膨張、収縮させて、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及びインクジェッ
ト式記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet type recording head and an ink jet type recording head in which a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is expanded and contracted by an actuator which bends and vibrates to discharge ink droplets from the nozzle opening. Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドには、圧力
発生室を機械的に変形させてインクを加圧する圧電振動
型と、圧力発生室の中に発熱素子を設け、発熱素子の熱
で発生した気泡の圧力によりインクを加圧するバブルジ
ェット型との2種類のものが存在する。そして圧電振動
型の記録ヘッドは、さらに軸方向に変位する圧電振動子
を使用した第1の記録ヘッドと、たわみ変位する圧電振
動子を使用した第2の記録ヘッドとの2種類に分類され
る。第1の記録ヘッドは、高速駆動が可能でかつ高い密
度での記録が可能である反面、圧電振動子の加工に切削
作業が伴ったり、また圧電振動子を圧力発生室に固定す
る際に3次元的組立作業を必要として、製造の工程数が
多くなるという問題がある。
2. Description of the Related Art An ink jet recording head has a piezoelectric vibration type in which a pressure generating chamber is mechanically deformed to pressurize ink, and a heating element is provided in the pressure generating chamber to generate air bubbles generated by the heat of the heating element. And a bubble jet type in which the ink is pressurized by the pressure of the above. The recording heads of the piezoelectric vibration type are further classified into two types, a first recording head using a piezoelectric vibrator that is displaced in the axial direction, and a second recording head using a piezoelectric vibrator that bends and displaces. . The first recording head is capable of high-speed driving and high-density recording. On the other hand, when the piezoelectric vibrator is processed by a cutting operation, or when the piezoelectric vibrator is fixed to the pressure generating chamber, the first recording head is required to perform three operations. There is a problem that a dimensional assembly operation is required and the number of manufacturing steps is increased.

【0003】これに対して、第2の記録ヘッドは、シリ
コン単結晶基板を基材に使用して、圧力発生室やリザー
バ等の流路を異方性エッチングにより形成し、また圧電
振動子を圧電材料のスパッタリング等の膜形成技術で形
成する手法により、弾性膜を極めて薄く、また圧力発生
室や圧電振動子を高い精度で形成できるため、圧力発生
室の開口面積を可及的に小さくして記録密度の向上を図
ることが可能となる。
On the other hand, the second recording head uses a silicon single crystal substrate as a base material, forms channels such as pressure generating chambers and reservoirs by anisotropic etching, and forms a piezoelectric vibrator. Since the elastic film can be formed extremely thin and the pressure generating chamber and the piezoelectric vibrator can be formed with high precision by the technique of forming the film by the film forming technique such as the sputtering of the piezoelectric material, the opening area of the pressure generating chamber is made as small as possible. Thus, the recording density can be improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録密
度を上げようとすると、圧力発生室を区画する壁の肉厚
を薄くせざるを得ず、圧力発生室を区画する壁の剛性が
低下し、クロストークやインク滴の吐出不良が生じる等
の問題がある。
However, in order to increase the recording density, it is necessary to reduce the thickness of the wall defining the pressure generating chamber, and the rigidity of the wall defining the pressure generating chamber decreases. There are problems such as crosstalk and defective ejection of ink droplets.

【0005】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、圧力発生室を
区画する隔壁の肉厚を増すことなく、流路形成基板の圧
力発生室を区画する隔壁の剛性を高めることができるイ
ンクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装
置を提供することである。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to increase the pressure generation chamber of a flow path forming substrate without increasing the thickness of a partition that partitions the pressure generation chamber. An object of the present invention is to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which can increase the rigidity of a partition for partitioning the ink.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
一方面にノズル開口に連通すると共に複数の隔壁で区画
された圧力発生室の列を備え、他方面に前記圧力発生室
の一部を構成する弾性膜を有する流路形成基板を具備
し、前記圧力発生室に対応する領域に圧電振動子を有す
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成
基板の前記圧電振動子側に接合され、その運動を阻害し
ない程度の空間からなる凹部を区画する区画壁を備えた
裏打ち材が、その区画壁が前記流路形成基板の隔壁に対
向するように前記流路形成基板に固定されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided:
A flow path forming substrate having a row of pressure generating chambers communicated with the nozzle openings on one surface and partitioned by a plurality of partition walls, and having an elastic film constituting a part of the pressure generating chambers on the other surface, In an ink jet recording head having a piezoelectric vibrator in a region corresponding to a pressure generating chamber, a partition wall that is joined to the piezoelectric vibrator side of the flow path forming substrate and that defines a concave portion having a space that does not hinder its movement. An ink jet type recording head is characterized in that a backing member having the following is fixed to the flow path forming substrate such that the partition wall faces the partition wall of the flow path forming substrate.

【0007】かかる第1の態様では、流路形成基板に固
着された裏打ち材により、圧電体能動部の変位が受け止
められ、流路形成基板の隔壁のたわみが抑制される。
In the first aspect, the displacement of the piezoelectric active portion is received by the backing material fixed to the flow path forming substrate, and the deflection of the partition walls of the flow path forming substrate is suppressed.

【0008】本発明の第2の態様は、第1態様におい
て、前記区画壁の前記流路形成基板との対向面全体が、
当該流路形成基板に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 second aspect of the present invention, in the first aspect, the entire surface of the partition wall facing the flow path forming substrate is
An ink jet recording head is characterized by being joined to the flow path forming substrate.

【0009】かかる第2の態様では、裏打ち材が流路形
成基板に確実に固着され、クロストークが確実に防止さ
れる。
In the second aspect, the backing material is securely fixed to the flow path forming substrate, and crosstalk is reliably prevented.

【0010】本発明の第3の態様は、第2の態様におい
て、前記流路形成基板の前記区画壁との接合部は、前記
弾性膜及び前記圧電振動子の下電極のみが形成されてい
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 third aspect of the present invention, in the second aspect, only the elastic membrane and the lower electrode of the piezoelectric vibrator are formed at the joint between the flow path forming substrate and the partition wall. An ink jet recording head is characterized in that:

【0011】かかる第3の態様では、裏打ち材と流路形
成基板とが、弾性膜及び前記圧電振動子の下電極を介し
て接合され、クロストークが確実に防止される。
[0011] In the third aspect, the backing material and the flow path forming substrate are joined via the elastic film and the lower electrode of the piezoelectric vibrator, thereby reliably preventing crosstalk.

【0012】本発明の第4の態様は、第2の態様におい
て、前記流路形成基板の前記区画壁との接合部は、前記
弾性膜のみ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 fourth aspect of the present invention, there is provided the ink jet recording apparatus according to the second aspect, wherein only the elastic film is formed at the joint of the flow path forming substrate and the partition wall. In the head.

【0013】かかる第4の態様では、裏打ち材と流路形
成基板とが、弾性膜のみを介して接合され、クロストー
クが確実に防止される。
[0013] In the fourth aspect, the backing material and the flow path forming substrate are joined only through the elastic film, and crosstalk is reliably prevented.

【0014】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記区画壁は、隣接する前記凹部を連
通する連通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 fifth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to any one of the first to fourth aspects, wherein the partition wall has a communicating portion communicating the adjacent recess. .

【0015】かかる第5の態様では、凹部同士が連通部
で連通されているので、各凹部における圧力変動が緩和
される。
[0015] In the fifth aspect, since the recesses are communicated with each other by the communicating portion, the pressure fluctuation in each recess is reduced.

【0016】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記連通部は、前記区画壁の前記流路形成基板との
対向面には臨んで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 fifth aspect, the communication portion does not face a surface of the partition wall facing the flow path forming substrate. It is in.

【0017】かかる第6の態様では、連通部により区画
壁の流路形成基板との対向面が低減することがなく、ク
ロストークが確実に防止される。
In the sixth aspect, the communicating portion does not reduce the surface of the partition wall facing the flow path forming substrate, and crosstalk is reliably prevented.

【0018】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記裏打ち材の凹部の幅は、前記圧力
発生室の幅以上に選択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 any one of the first to sixth aspects, the width of the concave portion of the backing material is selected to be greater than the width of the pressure generating chamber. In the recording head.

【0019】かかる第7の態様では、区画壁により、各
圧力発生室に対向する振動板の剛性が高められることが
ない。
In the seventh aspect, the rigidity of the diaphragm facing each pressure generating chamber is not increased by the partition wall.

【0020】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、前記裏打ち材の凹部内の空間に乾燥流
体を封入して封止してな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, a dry fluid is sealed and sealed in a space in a concave portion of the backing material. In the recording head.

【0021】かかる第8の態様では、圧電体層の耐久性
が向上される。
In the eighth aspect, the durability of the piezoelectric layer is improved.

【0022】本発明の第9の態様は、第1〜8の何れか
の態様において、前記流路形成基板と前記裏打ち材とが
同一の材料により構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 ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the flow path forming substrate and the backing material are formed of the same material. In the head.

【0023】かかる第9の態様では、裏打ち材の接合に
よる変形が防止される。
In the ninth aspect, deformation due to joining of the backing material is prevented.

【0024】本発明の第10の態様は、第1〜9の何れ
かの態様において、前記流路形成基板がシリコン単結晶
基板からなり、前記圧力発生室が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 flow path forming substrate is formed of a silicon single crystal substrate, and the pressure generating chamber is formed by anisotropic etching. An ink jet recording head is characterized in that each layer of the piezoelectric vibrator is formed by film formation and lithography.

【0025】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.

【0026】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 an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, a reservoir communicating with the pressure generating chamber is defined in the flow path forming substrate, and the nozzle having the nozzle opening is defined. An ink jet recording head is characterized in that the plates are joined.

【0027】かかる第11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。
In the eleventh aspect, an ink jet recording head that discharges ink from the nozzle openings can be easily realized.

【0028】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 twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth 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.

【0029】かかる第12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 twelfth aspect, ink is ejected from the nozzle openings via the flow path unit.

【0030】本発明の第13の態様は、第1〜12の何
れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to twelfth aspects.

【0031】かかる第13の態様では、ヘッドのクロス
トークが防止され、インク吐出を良好に行うことのでき
るインクジェット式記録装置を実現することができる。
According to the thirteenth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus capable of preventing head crosstalk and discharging ink satisfactorily.

【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分解斜視図
であり、図2は、その1つの圧力発生室の長手方向及び
幅方向における断面構造を示す図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross section of one of the pressure generating chambers in the longitudinal direction and the width 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1〜2μmの弾性膜50が形成され
ている。
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with an elastic film 50 of 1-2 μm in thickness made of silicon dioxide previously formed 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、
複数の隔壁11により区画された圧力発生室12の列1
3が2列と、2列の圧力発生室12の列13の三方を囲
むように略コ字状に配置されたリザーバ14と、各圧力
発生室12とリザーバ14とを一定の流体抵抗で連通す
るインク供給口15がそれぞれ形成されている。なお、
リザーバ14の略中央部には、外部から当該リザーバ1
4にインクを供給するためのインク導入孔16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
Row 1 of pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11
3 are arranged in a substantially U-shape so as to surround three rows of two rows and two rows 13 of the two pressure generating chambers 12, and each pressure generating chamber 12 and the reservoir 14 are communicated with a constant fluid resistance. Ink supply ports 15 are formed. In addition,
The reservoir 1 is located at a substantially central portion of the reservoir 14 from outside.
4 is provided with an ink introduction hole 16 for supplying ink.

【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)面と約35度の角度をなす第2の(1
11)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1/1
80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(11
1)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 A second (1) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane.
11) plane, and the etching rate of the (111) plane is about 1/1 compared to the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 80.
By such anisotropic etching, two first (11
Precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by the 1) plane and two oblique second (111) planes, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density. it can.

【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。ここで、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。また各圧力発生室12の一
端に連通する各インク供給口15は、圧力発生室12よ
り浅く形成されている。すなわち、インク供給口15
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。
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. Here, the elastic film 50 is
The amount attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small. Each ink supply port 15 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is formed shallower than the pressure generating chamber 12. That is, the ink supply port 15
Is formed by etching (half-etching) the silicon single crystal substrate halfway in the thickness direction. Note that the half etching is performed by adjusting the etching time.

【0039】また、流路形成基板10の開口面側には、
各圧力発生室12のインク供給口15とは反対側で連通
するノズル開口17が穿設されたノズルプレート18が
接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。な
お、ノズルプレート18は、厚さが例えば、0.1〜1
mm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、又
は不錆鋼などからなる。ノズルプレート18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。
Further, on the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 18 in which a nozzle opening 17 communicating with the ink supply port 15 of each pressure generating chamber 12 on the opposite side is formed is fixed via an adhesive or a heat welding film. The thickness of the nozzle plate 18 is, for example, 0.1 to 1
mm, the coefficient of linear expansion is 300 ° C. or less, for example, 2.5 to
It is made of 4.5 [× 10 −6 / ° C.] glass-ceramic or non-rusting steel. The nozzle plate 18 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.

【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17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17は数十μmの直径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 17 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 17 need to be formed with a diameter of several tens of μm with high precision.

【0041】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)300を構成している。ここで、圧電振動
子300は、下電極膜60、圧電体膜70、及び上電極
膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電振動子30
0の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び
圧電体膜70を各圧力発生室12毎にパターニングして
構成する。そして、ここではパターニングされた何れか
一方の電極及び圧電体膜70から構成され、両電極への
電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部
320という。本実施形態では、下電極膜60は圧電振
動子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電振動子
300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合
でこれを逆にしても支障はない。何れの場合において
も、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されているこ
とになる。なお、上述した例では、弾性膜50及び下電
極膜60が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜
を兼ねるようにしてもよい。
On the other hand, the thickness of the elastic film 50 on the opposite side of the opening surface of the flow path forming substrate 10 is, for example, about 0.5 μm.
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later. (Piezoelectric element) 300 is constituted. Here, the piezoelectric vibrator 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80. Generally, the piezoelectric vibrator 30
0 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric film 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric film 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric vibrator 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric vibrator 300. Absent. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. In the example described above, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 function as a diaphragm, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.

【0042】なお、本実施形態では、圧力発生室12に
対向する領域にパターニングされた圧電体膜70及び上
電極膜80から構成される圧電体能動部320を有し、
この圧電体能動部320を構成する圧電体膜70及び上
電極膜80がインク供給口15及びリザーバ14に対向
する領域まで連続的に延設されている。また、リザーバ
14に対向する領域の上電極膜80には、後述するコン
タクトホール90aを介してリード電極100が接続さ
れている。
In this embodiment, a piezoelectric active portion 320 composed of a patterned piezoelectric film 70 and an upper electrode film 80 is provided in a region facing the pressure generating chamber 12.
The piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 constituting the piezoelectric active portion 320 are continuously extended to a region facing the ink supply port 15 and the reservoir 14. The lead electrode 100 is connected to the upper electrode film 80 in a region facing the reservoir 14 via a contact hole 90a described later.

【0043】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及び図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 FIGS.

【0044】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 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.

【0045】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 in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation.
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.

【0046】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. Sputtering can be used to form the piezoelectric film 70. In the present embodiment, however, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried, gelled, and fired at a high temperature. A so-called sol-gel method for obtaining a piezoelectric film 70 made of a metal 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.

【0047】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.

【0048】次に、図3(e)に示すように、各圧力発
生室12それぞれに対して圧電振動子を配設するよう
に、上電極膜80および圧電体膜70のパターニングを
行う。図3(e)では圧電体膜70を上電極膜80と同
一のパターンでパターニングを行った場合を示している
が、上述したように、圧電体膜70は必ずしもパターニ
ングを行う必要はない。これは、上電極膜80のパター
ンを個別電極として電圧を印加した場合、電界はそれぞ
れの上電極膜80と、共通電極である下電極膜60との
間にかかるのみで、その他の部位には何ら影響を与えな
いためである。しかしながら、この場合には、同一の排
除体積を得るためには大きな電圧印加が必要となるた
め、圧電体膜70もパターニングするのが好ましい。ま
た、この後、下電極膜60をパターニングして不要な部
分、例えば、圧力発生室12の幅方向両側の縁部内側近
傍を除去してもよい。なお、下電極膜60の除去は必ず
しも行う必要はなく、また、除去する場合には、全てを
除去せず、厚さを薄くするようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 3E, the upper electrode film 80 and the piezoelectric film 70 are patterned so that a piezoelectric vibrator is provided for each pressure generating chamber 12. FIG. 3E shows a case where the piezoelectric film 70 is patterned with the same pattern as the upper electrode film 80. However, as described above, the piezoelectric film 70 does not necessarily need to be patterned. This is because, when a voltage is applied using the pattern of the upper electrode film 80 as an individual electrode, an electric field is applied only between each upper electrode film 80 and the lower electrode film 60 which is a common electrode. This has no effect. However, in this case, it is necessary to apply a large voltage to obtain the same excluded volume. Therefore, it is preferable to pattern the piezoelectric film 70 as well. After that, the lower electrode film 60 may be patterned to remove unnecessary portions, for example, the vicinity of the inside of the edges on both sides in the width direction of the pressure generating chamber 12. The removal of the lower electrode film 60 is not necessarily performed, and when it is removed, the thickness may be reduced without removing all of the lower electrode film 60.

【0049】ここで、パターニングは、レジストパター
ンを形成した後、エッチング等を行うことにより実施す
る。
Here, the patterning is performed by forming a resist pattern and then performing etching or the like.

【0050】レジストパターンは、ネガレジストをスピ
ンコートなどにより塗布し、所定形状のマスクを用いて
露光・現像・ベークを行うことにより形成する。なお、
勿論、ネガレジストの代わりにポジレジストを用いても
よい。
The resist pattern is formed by applying a negative resist by spin coating or the like, and performing exposure, development, and baking using a mask having a predetermined shape. In addition,
Of course, a positive resist may be used instead of the negative resist.

【0051】また、エッチングは、ドライエッチング装
置、例えば、イオンミリング装置を用いて行う。なお、
エッチング後には、レジストパターンをアッシング装置
等を用いて除去する。
The etching is performed using a dry etching apparatus, for example, an ion milling apparatus. In addition,
After the etching, the resist pattern is removed using an ashing device or the like.

【0052】また、ドライエッチング法としては、イオ
ンミリング法以外に、反応性エッチング法等を用いても
よい。また、ドライエッチングの代わりにウェットエッ
チングを用いることも可能であるが、ドライエッチング
法と比較してパターニング精度が多少劣り、上電極膜8
0の材料も制限されるので、ドライエッチングを用いる
のが好ましい。
As the dry etching method, a reactive etching method or the like may be used other than the ion milling method. It is also possible to use wet etching instead of dry etching, but the patterning accuracy is somewhat inferior to the dry etching method, and the upper electrode film 8
Since the material of 0 is also limited, it is preferable to use dry etching.

【0053】次いで、図4(a)に示すように、上電極
膜80の周縁部および圧電体膜70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90の材料は、
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。
Next, as shown in FIG. 4A, an insulator layer 90 is formed so as to cover the periphery of the upper electrode film 80 and the side surfaces of the piezoelectric film 70. The material of the insulator layer 90 is
In this embodiment, a negative photosensitive polyimide is used.

【0054】次に、図4(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、リザーバ14に対
向する部分にコンタクトホール90aを形成する。この
コンタクトホール90aは、後述するリード電極100
と上電極膜80との接続をするためのものである。
Next, as shown in FIG. 4B, a contact hole 90a is formed in a portion facing the reservoir 14 by patterning the insulator layer 90. This contact hole 90a is provided with a lead electrode 100 described later.
And the upper electrode film 80.

【0055】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 conductor such as Cr-Au is formed on the entire surface and then patterned to form the lead electrode 100.

【0056】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4(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. 4C, the silicon single crystal substrate is subjected to anisotropic etching with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like.

【0057】また、本実施形態では、圧電体能動部側の
弾性膜50上には、裏打ち材110が設けられている。
この裏打ち材110の弾性膜50との接合側の圧力発生
室12と対向する領域には、圧力発生室12を区画する
隔壁11と同一ピッチを有し、上電極膜80に接触しな
い空間gを確保できる凹部112を区画する区画壁11
1を有する。この区画壁111は、流路形成基板10の
隔壁11に対向させて接着剤などにより弾性膜50の表
面に固定されている。また、凹部112の一方の端部
は、ケーブル等を引き出すための開口113が設けられ
ている。
In this embodiment, a backing material 110 is provided on the elastic film 50 on the side of the piezoelectric active portion.
In a region of the backing material 110 that faces the pressure generation chamber 12 on the side of the joint with the elastic film 50, a space g that has the same pitch as the partition walls 11 that partition the pressure generation chamber 12 and does not contact the upper electrode film 80 is formed. The partition wall 11 that partitions the recess 112 that can be secured
One. The partition wall 111 is fixed to the surface of the elastic film 50 by an adhesive or the like so as to face the partition wall 11 of the flow path forming substrate 10. Further, one end of the recess 112 is provided with an opening 113 for drawing out a cable or the like.

【0058】このように裏打ち材110は、接着強度の
点から、下電極膜60まで除去して、弾性膜50上に直
接接着するようにすることが好ましい。しかし、構造上
の制約から圧電体膜70まで除去した後に、下電極膜6
0に接着されるようにしてもよい。何れにしても、流路
形成基板10と裏打ち材110との接合が良好に行われ
る。
As described above, it is preferable that the backing material 110 be removed to the lower electrode film 60 and adhere directly to the elastic film 50 from the viewpoint of adhesive strength. However, after removing up to the piezoelectric film 70 due to structural restrictions, the lower electrode film 6
0 may be adhered. In any case, the joining between the flow path forming substrate 10 and the backing material 110 is favorably performed.

【0059】また、裏打ち材110の区画壁111に画
成された凹部112の大きさは、圧電体能動部の駆動を
阻害しない程度の大きさを有していれば、特に限定され
ないが、本実施形態では、凹部112の幅W1は、圧力
発生室12の幅W2よりも大きくなるように選択されて
いるため、圧力発生室12に対向する領域の弾性膜50
の剛性を高めることがない。
The size of the concave portion 112 defined in the partition wall 111 of the backing material 110 is not particularly limited as long as the size does not hinder the driving of the piezoelectric active portion. In the embodiment, since the width W1 of the concave portion 112 is selected to be larger than the width W2 of the pressure generation chamber 12, the elastic film 50 in a region opposed to the pressure generation chamber 12 is selected.
Does not increase rigidity.

【0060】なお、以上説明した一連の膜形成および異
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、ノズルプレート18、裏
打ち材110と順次接着してインクジェット式記録ヘッ
ドとする。その後、インクジェット式記録ヘッドをホル
ダー105に固定し、キャリッジに搭載して、インクジ
ェット式記録装置に組み込む。
In the above-described series of film formation and anisotropic etching, a large number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after completion of the process, a flow path of one chip size as shown in FIG. It is divided for each forming substrate 10. Also,
The divided flow path forming substrate 10 is sequentially bonded to the nozzle plate 18 and the backing material 110 to form an ink jet recording head. Thereafter, the ink jet recording head is fixed to the holder 105, mounted on a carriage, and incorporated in the ink jet recording apparatus.

【0061】このような構成により、弾性膜50のたわ
み変形は、インク滴を吐出させる圧力発生室12を区画
する隔壁11と、裏打ち材110の区画壁111に受け
止められつつ、当該圧力発生室12の領域に限定され
る。これによりインク滴吐出時に圧力発生室12に作用
する応力が他の圧力発生室12を区画している隔壁11
に伝搬するのが防止され、クロストークの発生が阻止さ
れる。
With such a configuration, the flexural deformation of the elastic film 50 is received by the partition walls 11 for partitioning the pressure generating chambers 12 for ejecting ink droplets and the partition walls 111 of the backing material 110, and the deformation of the pressure generating chambers 12. Area. As a result, the stress acting on the pressure generating chamber 12 at the time of ejecting ink droplets causes the partition wall 11 that separates the other pressure generating chambers 12.
, And the occurrence of crosstalk is prevented.

【0062】このように、例えば、シリコン単結晶基板
を用いて圧力発生室12を区画する隔壁11の肉厚90
μm、深さ220μmの流路形成基板10、及び肉厚、
高さ100μmの区画壁111を有する裏打ち材110
を形成して、インク滴を吐出させたところ、圧力発生室
12を区画する隔壁11の中央部でのたわみによる相対
変位が4.3であった。
As described above, for example, the thickness 90 of the partition wall 11 that partitions the pressure generation chamber 12 using a silicon single crystal substrate is used.
μm, a flow path forming substrate 10 having a depth of 220 μm, and a thickness of
Backing material 110 having a partition wall 111 having a height of 100 μm
Was formed and ink droplets were ejected. As a result, the relative displacement due to the deflection at the center of the partition wall 11 defining the pressure generating chamber 12 was 4.3.

【0063】これに対して裏打ち材110を固定しない
状態でインク滴を吐出させたところ圧力発生室12を区
画する隔壁11の中央部でのたわみによる相対変位が
4.7となった。
On the other hand, when the ink droplets were ejected without fixing the backing material 110, the relative displacement due to the deflection at the center of the partition wall 11 defining the pressure generating chamber 12 was 4.7.

【0064】このことから、裏打ち材110を固定した
上記実施形態によれば、インク滴吐出時の圧力発生室1
2の隔壁11の変位量が10%程度減少することが明ら
かになった。
Therefore, according to the above embodiment in which the backing material 110 is fixed, the pressure generating chamber
It became clear that the displacement of the partition 11 of No. 2 was reduced by about 10%.

【0065】また、裏打ち材110を流路形成基板10
と同一の材料により構成することにより、熱膨張差によ
るたわみの発生をともなうことなく、異材料により構成
されるノズルプレート18との熱膨張差に起因する、記
録ヘッド全体の変形を、裏打ち材110を用いない従来
の記録ヘッドに比較して抑制することができる。
Further, the backing material 110 is
By using the same material as described above, the deformation of the entire recording head caused by the difference in thermal expansion with the nozzle plate 18 made of a different material can be prevented without causing deflection due to the difference in thermal expansion. Can be suppressed as compared with a conventional recording head that does not use the recording head.

【0066】このように構成したインクジェットヘッド
は、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導
入口16からインクを取り込み、リザーバ14からノズ
ル開口17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と圧電体膜70とをたわみ変
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17からインク滴が吐出する。
The ink-jet head thus configured takes in ink from an ink inlet 16 connected to an external ink supply means (not shown), fills the inside from the reservoir 14 to the nozzle opening 17 with ink, and then supplies the ink to the outside (not shown). By applying a voltage between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 via the lead electrode 100 in accordance with the recording signal from the drive circuit of FIG. The pressure in the generation chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 17.

【0067】(実施形態2)図5は、実施形態2にかか
る圧力発生室の長手方向及び幅方向における断面構造を
示す図である。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a view showing a cross-sectional structure in a longitudinal direction and a width direction of a pressure generating chamber according to Embodiment 2.

【0068】本実施形態では、図5に示すように、裏打
ち材110の凹部112の深さdを大きく形成するとと
もに上電極膜80と接触しないように凹部112の奥側
に水分の含有量が少ないシリコーンオイル等を含浸した
多孔質材114を装填したり、また乾燥した不活性ガス
を充填して開口部113を接着剤115により封止した
以外は実施形態1と同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the depth d of the concave portion 112 of the backing material 110 is increased, and the water content is set deeper in the concave portion 112 so as not to contact the upper electrode film 80. Embodiment 4 is the same as Embodiment 1 except that a porous material 114 impregnated with a small amount of silicone oil or the like is loaded, and a dry inert gas is filled and the opening 113 is sealed with an adhesive 115.

【0069】本実施形態によれば、外部環境中の空気の
浸入を阻止して、圧電体膜70を湿気から隔離でき、吸
湿による劣化や絶縁耐力の低下を防止することができ
る。
According to the present embodiment, the infiltration of air in the external environment can be prevented, the piezoelectric film 70 can be isolated from moisture, and deterioration due to moisture absorption and a decrease in dielectric strength can be prevented.

【0070】(実施形態3)図6は、実施形態3にかか
るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図
7は、圧力発生室の長手方向及び幅方向における断面構
造を示す図である。
(Embodiment 3) FIG. 6 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to Embodiment 3, and FIG. 7 is a view showing a cross-sectional structure in a longitudinal direction and a width direction of a pressure generating chamber.

【0071】本実施形態では、図示するように、裏打ち
材を、第1裏打ち材120と、この第1裏打ち材120
に固着される第2裏打ち材130とで構成するようにし
ている。
In the present embodiment, as shown in the figure, the backing material is a first backing material 120 and the first backing material 120.
And a second backing material 130 that is fixed to the second backing material 130.

【0072】第1裏打ち材120には、各圧力発生室1
2に対向する領域に、圧電体能動部の駆動を阻害しない
程度の空間を有する凹部122を形成するための貫通溝
が形成され、貫通溝の反対側は、第2裏打ち材130で
封止されている。また、各凹部122はそれぞれ区画壁
121によって区画されており、区画壁121の流路形
成基板10とは反対側端部、圧力発生室12の長手方向
の略中央には、隣接する凹部122同士を連通する連通
部123が設けられ、これにより全ての凹部122が連
通されている。
The first backing material 120 includes each pressure generating chamber 1
2, a through groove for forming a concave portion 122 having a space that does not hinder the driving of the piezoelectric active portion is formed, and the opposite side of the through groove is sealed with a second backing material 130. ing. Each of the recesses 122 is partitioned by a partition wall 121, and at the end of the partition wall 121 on the opposite side to the flow path forming substrate 10 and substantially at the center of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction, adjacent recesses 122 are formed. Is provided, and thereby all the recesses 122 are communicated.

【0073】このような第1裏打ち材120および第2
裏打ち材130の材質は、特に限定されないが、流路形
成基板10と同一の材質であるシリコン単結晶基板、ガ
ラスセラミックス等を用いることができる。
The first backing material 120 and the second
The material of the backing material 130 is not particularly limited, but a silicon single crystal substrate, glass ceramic, or the like, which is the same material as the flow path forming substrate 10, can be used.

【0074】なお、その他基本的な構造は、上述の実施
形態と同様である。
The other basic structure is the same as that of the above embodiment.

【0075】このような構成にすることにより、上述の
実施形態と同様に、圧力発生室に作用する応力が隔壁に
伝搬するのが防止され、クロストークの発生が阻止され
る。また、本実施形態では、圧電体能動部が凹部122
に密封され、外部と完全に遮断されるので、外部環境に
起因する動作不良を防止することができる。さらに、各
凹部122は、連通部123を介して連通されているた
め、各凹部122内での圧力変動を吸収し合うことがで
きる。
With such a configuration, as in the above-described embodiment, the stress acting on the pressure generating chamber is prevented from propagating to the partition, and the occurrence of crosstalk is prevented. Further, in the present embodiment, the piezoelectric active portion is
And completely shut off from the outside, it is possible to prevent malfunctions caused by the outside environment. Further, since the recesses 122 are communicated with each other via the communication portion 123, pressure fluctuations in the recesses 122 can be absorbed.

【0076】なお、各凹部122を連通するための連通
部123を設ける位置は、本実施形態に限定されず、区
画壁121の何れの場所に設けてもよい。但し、クロス
トークを防止する観点からは、区画壁121の流路形成
基板10との接合部をなるべく大きくした方がよいの
で、連通部123は区画壁121の流路形成基板10と
の対向面に臨まないように形成するのが好ましい。ま
た、本実施形態は、連通部123の形成を容易にするた
めに、裏打ち材を二部材としたが、勿論これに限定され
るものではない。
The position at which the communicating portion 123 for communicating each concave portion 122 is provided is not limited to the present embodiment, and may be provided at any place on the partition wall 121. However, from the viewpoint of preventing crosstalk, it is preferable that the joint between the partition wall 121 and the flow path forming substrate 10 be as large as possible. It is preferable to form them so as not to come into contact with. Further, in the present embodiment, the backing material is made of two members in order to facilitate the formation of the communication portion 123, but is not limited to this.

【0077】(他の実施形態)以上、本発明の実施形態
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.

【0078】例えば、裏打ち材の形状は、上述の実施形
態に限定されず、図8に示すように、端部となる側に段
差を設けて延長して、ケーブル等を固定する固定部11
4を形成するようにしてもよい。
For example, the shape of the backing material is not limited to the above-mentioned embodiment, and as shown in FIG.
4 may be formed.

【0079】また、上述の実施形態で、裏打ち材を二部
材で構成して、圧電体能動部を覆う凹部を形成する例を
示したが、これに限定されず、例えば、両者を一体的に
形成するようにしてもよい。また、裏打ち材を三部材以
上で構成するようにしてもよいことは言うまでもない。
Further, in the above-described embodiment, an example is shown in which the backing material is formed of two members and the concave portion that covers the piezoelectric active portion is formed. However, the present invention is not limited to this. It may be formed. Needless to say, the backing material may be composed of three or more members.

【0080】さらに、上述した実施形態では、流路形成
基板10に圧力発生室12と共にリザーバ14を形成し
ているが、共通インク室を形成する部材を流路形成基板
10に重ねて設けてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the reservoir 14 is formed together with the pressure generating chambers 12 in the flow path forming substrate 10, but a member forming the common ink chamber may be provided so as to overlap the flow path forming substrate 10. Good.

【0081】このように構成したインクジェット式記録
ヘッドの部分断面を図9に示す。この実施形態では、ノ
ズル開口17Aが穿設されたノズル基板18Aと流路形
成基板10Aとの間に、封止板160、共通インク室形
成板170、薄肉板180及びインク室側板190が挟
持され、これらを貫通するように、圧力発生室12Aと
ノズル開口17Aとを連通するノズル連通口31が配さ
れている。すなわち、封止板160、共通インク室形成
板170及び薄肉板180とで共通インク室32が画成
され、各圧力発生室12Aと共通インク室32とは、封
止板160に穿設されたインク連通孔33を介して連通
されている。また、封止板160には供給インク室32
に外部からインクを導入するためのインク導入孔34も
穿設されている。また、薄肉板180とノズル基板18
Aとの間に位置するインク室側板190には各供給イン
ク室32に対向する位置に貫通部35が形成されてお
り、インク滴吐出の際に発生するノズル開口17Aと反
対側へ向かう圧力を、薄肉壁180が吸収するのを許容
するようになっており、これにより、他の圧力発生室
に、共通インク室32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ことができる。なお、薄肉板18
0とインク室側板190とは一体に形成されてもよい。
FIG. 9 shows a partial cross section of the ink jet recording head thus constructed. In this embodiment, the sealing plate 160, the common ink chamber forming plate 170, the thin plate 180, and the ink chamber side plate 190 are sandwiched between the nozzle substrate 18A in which the nozzle openings 17A are formed and the flow path forming substrate 10A. A nozzle communication port 31 that communicates with the pressure generating chamber 12A and the nozzle opening 17A is provided so as to penetrate them. That is, the common ink chamber 32 is defined by the sealing plate 160, the common ink chamber forming plate 170, and the thin plate 180, and each of the pressure generating chambers 12 </ b> A and the common ink chamber 32 are formed in the sealing plate 160. The ink is communicated via the ink communication hole 33. Further, the supply plate 32 is provided in the sealing plate 160.
Also, an ink introduction hole 34 for introducing ink from outside is formed. Also, the thin plate 180 and the nozzle substrate 18
A is formed between the ink chamber side plate 190 and the ink chamber side plate 190 at a position facing each of the supply ink chambers 32. The thin wall 180 is allowed to absorb, thereby preventing unnecessary positive or negative pressure from being applied to the other pressure generating chambers via the common ink chamber 32. it can. The thin plate 18
0 and the ink chamber side plate 190 may be formed integrally.

【0082】このような実施形態においても、流路形成
基板10Aの開口面とは反対側の、圧力発生室を区画す
る隔壁に対向する領域に、上述したような裏打ち材を接
合することにより、流路形成基板のたわみを抑制するこ
とができる。
Also in such an embodiment, the above-described backing material is joined to the region opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10A and facing the partition that divides the pressure generating chamber. Deflection of the flow path forming substrate can be suppressed.

【0083】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
る薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、
勿論これに限定されるものではなく、例えば、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体膜を
形成するもの、又は結晶成長により圧電体膜を形成する
もの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本
発明を採用することができる。
In each of the embodiments described above, a thin film type ink jet recording head which can be manufactured by applying a film forming and lithography process is described as an example.
Of course, the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric film is formed by laminating substrates to form a pressure generating chamber, or a piezoelectric film is formed by attaching a green sheet or by screen printing, or a piezoelectric film formed by crystal growth. The present invention can be applied to ink jet recording heads having various structures, such as those that form a recording medium.

【0084】さらに、上述した各実施形態では、上電極
膜とリード電極との接続部は、何れの場所に設けてもよ
く、圧力発生室の何れの端部でも又は中央部であっても
よい。
Further, in each of the above-described embodiments, the connection portion between the upper electrode film and the lead electrode may be provided at any place, and may be at any end or the center of the pressure generating chamber. .

【0085】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.

【0086】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.

【0087】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図10
は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図
である。
The ink jet recording head of each of these embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge and the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. FIG.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

【0088】図10に示すように、インクジェット式記
録ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、
インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが
着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び
1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付け
られたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。
As shown in FIG. 10, recording head units 1A and 1B having an ink jet recording head are
Cartridges 2A and 2B constituting ink supply means are provided detachably, and a carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. I have. The recording head units 1A and 1B are, for example,
Each of them ejects a black ink composition and a color ink composition.

【0089】そして、駆動モータ6の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリ
ッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及
び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿っ
て移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に
沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。
The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and a timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted moves along the carriage shaft 5. Moved. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown), is wound around the platen 8. It is designed to be transported.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電体膜の運動を阻害しない程度の空間からなる凹部を
区画する区画壁を備えた裏打ち材を、その区画壁が流路
形成基板の隔壁に対向するように流路形成基板に固定し
たので、インク滴吐出時の圧電体能動部の変位を、弾性
膜を介して固定された裏打ち材によっても受け止めるこ
とにより、流路形成基板の隔壁のたわみを抑制し、クロ
ストークを防止することができる。また、裏打ち材によ
って、圧電体能動部を密封し、外部と遮断することによ
り、外部環境に起因する動作不良を防止することができ
る。また、その際、裏打ち材の区画壁に、隣接する凹部
を連通する連通部を設けることにより、相互に変形を吸
収し、流路形成基板のたわみを抑制することができる。
As described above, according to the present invention,
Since the backing material having the partition wall that partitions the concave portion formed of a space that does not hinder the movement of the piezoelectric film is fixed to the flow path forming substrate such that the partition wall faces the partition wall of the flow path forming substrate, By receiving the displacement of the piezoelectric body active portion at the time of ink droplet ejection also by the backing material fixed via the elastic film, the deflection of the partition wall of the flow path forming substrate can be suppressed, and crosstalk can be prevented. In addition, the active material of the piezoelectric body is sealed by the backing material and is blocked from the outside, so that a malfunction due to the external environment can be prevented. Further, at this time, by providing a communication portion that connects the adjacent concave portions to the partition wall of the backing material, the mutual deformation can be absorbed and the deflection of the flow path forming substrate can be suppressed.

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

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

【図2】本発明の実施形態1にかかるインクジェット式
記録ヘッドの、圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の配列方向での断面構造として示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention in a longitudinal direction of the pressure generating chambers and an arrangement direction of the pressure generating chambers.

【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2にかかるインクジェット式
記録ヘッドの、圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の配列方向での断面構造として示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention in a longitudinal direction of the pressure generating chambers and an arrangement direction of the pressure generating chambers.

【図6】本発明の実施形態3にかかるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。
FIG. 6 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態3にかかるインクジェット式
記録ヘッドの、圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の配列方向での断面構造として示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention in a longitudinal direction of pressure generating chambers and an arrangement direction of the pressure generating chambers.

【図8】本発明の他の実施形態にかかる裏打ち材の斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view of a backing material according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施形態にかかるインクジェット
式記録ヘッドの断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施形態に係るインクジェット式
記録装置の概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流路形成基板 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 110 裏打ち材 111 区画壁 112 凹部 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 insulating layer 100 lead electrode 110 backing material 111 partition wall 112 recess

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方面にノズル開口に連通すると共に複
数の隔壁で区画された圧力発生室の列を備え、他方面に
前記圧力発生室の一部を構成する弾性膜を有する流路形
成基板を具備し、前記圧力発生室に対応する領域に圧電
振動子を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記流路形成基板の前記圧電振動子側に接合され、その
運動を阻害しない程度の空間からなる凹部を区画する区
画壁を備えた裏打ち材が、その区画壁が前記流路形成基
板の隔壁に対向するように前記流路形成基板に固定され
ていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
1. A flow path forming substrate having, on one surface thereof, a row of pressure generating chambers which are communicated with a nozzle opening and partitioned by a plurality of partition walls, and having an elastic film constituting a part of the pressure generating chambers on the other surface. In the ink jet recording head having a piezoelectric vibrator in a region corresponding to the pressure generating chamber, a concave portion which is joined to the piezoelectric vibrator side of the flow path forming substrate and has a space that does not hinder the movement thereof An ink jet recording head, characterized in that a backing material provided with a partition wall for partitioning is fixed to the flow path forming substrate such that the partition wall faces a partition wall of the flow path forming substrate.
【請求項2】 請求項1において、前記区画壁の前記流
路形成基板との対向面全体が、当該流路形成基板に接合
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。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the entire surface of the partition wall facing the flow path forming substrate is joined to the flow path forming substrate.
【請求項3】 請求項2において、前記流路形成基板の
前記区画壁との接合部は、前記弾性膜及び前記圧電振動
子の下電極のみ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。
3. The ink jet recording method according to claim 2, wherein only the elastic film and the lower electrode of the piezoelectric vibrator are formed at the joint of the flow path forming substrate and the partition wall. head.
【請求項4】 請求項2において、前記流路形成基板の
前記区画壁との接合部は、前記弾性膜のみが形成されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 2, wherein only the elastic film is formed at the joint of the flow path forming substrate and the partition wall.
【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記区
画壁は、隣接する前記凹部を連通する連通部を有するこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the partition wall has a communication portion that connects the adjacent concave portions.
【請求項6】 請求項5において、前記連通部は、前記
区画壁の前記流路形成基板との対向面には臨んでいない
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein the communicating portion does not face a surface of the partition wall facing the flow path forming substrate.
【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記裏
打ち材の凹部の幅は、前記圧力発生室の幅以上に選択さ
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 ink jet recording head according to claim 1, wherein a width of the concave portion of the backing material is selected to be larger than a width of the pressure generating chamber.
【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、前記裏
打ち材の凹部内の空間に乾燥流体を封入して封止してな
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 a drying fluid is sealed in a space in the concave portion of the backing material.
【請求項9】 請求項1〜8の何れかにおいて、前記流
路形成基板と前記裏打ち材とが同一の材料により構成さ
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。
9. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said flow path forming substrate and said backing material are made of the same material.
【請求項10】 請求項1〜9の何れかにおいて、前記
流路形成基板がシリコン単結晶基板からなり、前記圧力
発生室が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 piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the flow path forming substrate is formed of a silicon single crystal substrate, the pressure generating chamber is formed by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed. And an ink jet recording head formed by a lithography method.
【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。
11. The flow path 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12】 請求項1〜10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。
12. 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.
【請求項13】 請求項1〜12の何れかのインクジェ
ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
ェット式記録装置。
13. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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