JPH11300957A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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Publication number
JPH11300957A
JPH11300957A JP10521198A JP10521198A JPH11300957A JP H11300957 A JPH11300957 A JP H11300957A JP 10521198 A JP10521198 A JP 10521198A JP 10521198 A JP10521198 A JP 10521198A JP H11300957 A JPH11300957 A JP H11300957A
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JP
Japan
Prior art keywords
cap member
recording head
pressure generating
flow path
jet recording
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10521198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Mizutani
肇 水谷
Yutaka Furuhata
豊 古畑
Akira Matsuzawa
明 松沢
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH11300957A publication Critical patent/JPH11300957A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the operation inferiority of a piezoelectric vibrator formed by film forming technique caused by an external environmental change of humidity or the like. SOLUTION: A recording head is equipped with a flow channel forming substrate 10 having ink emitting nozzle orifices 17 and the pressure generating chambers 12 communicating with the nozzle orifices 17 formed thereto and the piezoelectric vibrators 300 provided to one surface of the flow channel forming substrate 10 to generate a pressure change in the pressure generating chambers. In this case, the cap member bonded to the flow channel forming substrate 10 on the side of the piezoelectric vibrators 300 and ensuring the space not obstructing the motion of the vibrators to seal the space, the heating means 120 provided in the cap member 110 and the moisture absorbing agent 130 absorbing moisture evaporated by the heat of the heating means provided in the cap member 110 are provided to effectively remove moisture in the cap member 110.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】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に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head which expands and contracts a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening by an actuator which bends and vibrates to discharge ink droplets from the nozzle opening.

【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】しかしながら、圧電振
動子を圧電材料のスパッタリングにより構成したもの
は、グリーンシートを焼成して構成されたものと比較し
て、同一電圧で駆動する場合、圧電振動子が薄い分だけ
高い電界が印加され、大気中の湿気を吸収した場合に
は、駆動電極間のリーク電流が増加しやすく、ついには
絶縁破壊に至り、圧電体能動部に致命的なダメージを引
き起こすという問題がある。
However, when the piezoelectric vibrator is formed by sputtering a piezoelectric material, the piezoelectric vibrator is driven by the same voltage as the piezoelectric vibrator formed by firing a green sheet. When a high electric field is applied by the thickness of the thin film and the moisture in the air is absorbed, the leak current between the drive electrodes tends to increase, eventually leading to dielectric breakdown, causing fatal damage to the piezoelectric active part. There is a problem.

【0008】本発明はこのような問題に鑑み、膜形成技
術により形成された圧電振動子の湿気等の外部環境変化
に起因する動作不良を解消した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。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head which eliminates a malfunction caused by a change in an external environment such as humidity of a piezoelectric vibrator formed by a film forming technique. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、インクを吐出するノズル開口と、該
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成
基板と、該流路形成基板の一方の面に設けられ前記圧力
発生室に圧力変化を生じさせる圧電振動子とを備えたイ
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
程度の空間を確保した状態で当該空間を密封するキャッ
プ部材と、このキャップ部材内に設けられる発熱手段
と、前記キャップ部材内に設けられ当該発熱手段の発熱
により蒸発した水分を吸収する吸湿剤とを具備すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate having a nozzle opening for discharging ink, a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and In an ink jet recording head comprising a piezoelectric vibrator provided on one surface of the flow path forming substrate and generating a pressure change in the pressure generating chamber, the piezoelectric recording head is joined to the piezoelectric vibrator side of the flow path forming substrate, A cap member that seals the space while securing a space that does not hinder the movement, a heating means provided in the cap member, and water evaporating due to heat generated by the heating means provided in the cap member. An ink jet recording head, comprising: a moisture absorbing agent that absorbs.

【0010】かかる第1の態様では、キャップ部材内の
水分を発熱手段の発熱により蒸発させ、吸湿剤で吸収す
ることにより、キャップ部材内の雰囲気を効果的に乾燥
させる。
[0010] In the first aspect, the moisture in the cap member is evaporated by the heat generated by the heat generating means and absorbed by the hygroscopic agent, thereby effectively drying the atmosphere in the cap member.

【0011】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記発熱手段は、前記圧電振動子の圧電体能動部を
駆動するための駆動回路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 second aspect of the present invention, in the first aspect, the heat generating means is a drive circuit for driving a piezoelectric active portion of the piezoelectric vibrator. It is in.

【0012】かかる第2の態様では、駆動回路の発熱に
よって水分を蒸発させることにより、キャップ部材内の
水分を効果的に吸湿剤に吸収させる。
In the second aspect, the moisture in the cap member is effectively absorbed by the moisture absorbent by evaporating the moisture by the heat generated by the drive circuit.

【0013】本発明の第3の態様は、第1の態様におい
て、前記圧力発生室に隣接してインクが吐出されないダ
ミーの圧力発生室を有し、前記発熱手段は、前記ダミー
の圧力発生室に対向する領域に設けられた前記圧電振動
子の圧電体能動部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 third aspect of the present invention, in the first aspect, a dummy pressure generating chamber to which ink is not ejected is provided adjacent to the pressure generating chamber, and wherein the heat generating means includes the dummy pressure generating chamber. And a piezoelectric active portion of the piezoelectric vibrator provided in a region facing the ink jet recording head.

【0014】かかる第3の態様では、圧電体能動部の発
熱によって水分を蒸発させることにより、キャップ部材
内の雰囲気を効果的に吸湿剤に吸収させる。
In the third aspect, the atmosphere inside the cap member is effectively absorbed by the moisture absorbent by evaporating the water by the heat generated by the piezoelectric active portion.

【0015】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記吸湿剤は、前記キャップ部材の内
面にコーティングされた吸湿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。
A fourth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the first to third aspects, wherein the hygroscopic agent is a hygroscopic film coated on an inner surface of the cap member. It is in.

【0016】かかる第4の態様では、吸湿膜によりキャ
ップ部材内の雰囲気を効果的に乾燥させる。
In the fourth aspect, the atmosphere in the cap member is effectively dried by the moisture absorbing film.

【0017】本発明の第5の態様は、第1の態様におい
て、前記発熱手段が前記キャップ部材の内面にコーティ
ングされた発熱膜であり、前記吸湿剤が前記流路形成基
板側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 fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the heat generating means is a heat generating film coated on an inner surface of the cap member, and the moisture absorbent is provided on the flow path forming substrate side. Ink-jet recording head.

【0018】かかる第5の態様では、発熱膜の発熱によ
って水分を蒸発させることにより、キャップ部材内の水
分を効果的に吸湿剤に吸収させる。
In the fifth aspect, the moisture in the cap member is effectively absorbed by the moisture absorbent by evaporating the moisture by the heat generated by the heating film.

【0019】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記キャップ部材と前記流路形成基板
との接合は接着剤層を介して行われ、当該接着剤層は、
接合部から前記キャップ部材の内面まで連続して設けら
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 sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the bonding between the cap member and the flow path forming substrate is performed via an adhesive layer. ,
An ink jet recording head is provided continuously from a joining portion to an inner surface of the cap member.

【0020】かかる第6の態様では、キャップ部材と接
着剤層との界面からの水分の侵入が防止される。
According to the sixth aspect, intrusion of moisture from the interface between the cap member and the adhesive layer is prevented.

【0021】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記キャップ部材は樹脂成形品であ
り、当該キャップ部材と前記流路形成基板との接合は前
記樹脂成形品の材質と類似の組成を有する接着剤層を介
して行わ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 cap member is a resin molded product, and the joining between the cap member and the flow path forming substrate is performed by the resin molded product. And an ink-jet recording head which is formed through an adhesive layer having a composition similar to that of the above-mentioned material.

【0022】かかる第7の態様では、キャップ部材と接
着剤層との界面からの水分の侵入が防止される。
According to the seventh aspect, intrusion of moisture from the interface between the cap member and the adhesive layer is prevented.

【0023】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板
に異方性エッチングにより形成され、前記圧電振動子の
各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたもので
あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by film formation. And an ink jet recording head formed by a lithography method.

【0024】かかる第8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 eighth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【0025】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 ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth 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.

【0026】かかる第9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 ninth aspect, an ink jet recording head that discharges ink from the nozzle openings can be easily realized.

【0027】本発明の第10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 tenth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth 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.

【0028】かかる第10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 tenth aspect, ink is ejected from the nozzle openings via the flow path unit.

【0029】[0029]

【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.

【0030】(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.

【0031】図示するように、流路形成基板10は、本
実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板10としては、通常、150〜3
00μm程度の厚さのものが用いられ、望ましくは18
0〜280μm程度、より望ましくは220μm程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。
As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation of (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.

【0032】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 formed by thermal oxidation in advance.

【0033】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, the opening surface of the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched on a silicon single crystal 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.

【0034】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 the silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, it 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.

【0035】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.

【0036】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。
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.

【0037】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.

【0038】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。
On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, for example, a thickness of about 0.5 μm
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later. (Piezoelectric element) 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.

【0039】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.

【0040】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.

【0041】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.

【0042】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.

【0043】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、導可電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、
Ptをスパッタリングにより成膜している。
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 can use many metals such as Al, Au, Ni, and Pt, and a conductive oxide. In this embodiment,
Pt is formed by sputtering.

【0044】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 the piezoelectric vibrators are provided for each of the pressure generating chambers 12, respectively. 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.

【0045】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.

【0046】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.

【0047】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.

【0048】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 a 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.

【0049】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. In this embodiment, a negative photosensitive polyimide is used for the insulator layer 90.

【0050】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、各連通部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, by patterning the insulator layer 90, a contact hole 90a is formed in a portion facing each communication portion 14. This contact hole 90a is provided with a lead electrode 100 described later.
And the upper electrode film 80.

【0051】次に、例えば、Cr−Auなどの導電体を
全面に成膜した後、パターニングすることにより、リー
ド電極100を形成する。
Next, for example, a lead electrode 100 is formed by depositing a conductor such as Cr-Au on the entire surface and then patterning it.

【0052】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.

【0053】また、上述のように形成された圧電体能動
部320側の弾性膜50上には、圧電体能動部320の
駆動を妨げない程度の空間を有し、圧電体能動部320
を密封するキャップ部材110が設けられている(図1
及び図2参照)。
The elastic film 50 on the side of the piezoelectric active section 320 formed as described above has a space that does not hinder the driving of the piezoelectric active section 320.
Is provided with a cap member 110 (FIG. 1).
And FIG. 2).

【0054】キャップ部材110は、弾性膜50との接
合側で圧力発生室12の各列13の間に対向する領域
に、圧電体能動部320に接触しない空間からなる凹部
112を区画する区画壁111を有する。また、このキ
ャップ部材110は、接着剤などにより弾性膜50の表
面に固定され、各凹部112内に圧電体能動部320を
密封している。本実施形態では、キャップ部材110を
弾性膜50上に接着するようにしたが、これに限定され
ず、例えば、圧電体膜70まで除去して、下電極膜60
に接着するようにしてもよい。いずれにしても、キャッ
プ部材110を確実に接着することができる。
The cap member 110 has a partition wall for partitioning a concave portion 112 made of a space not in contact with the piezoelectric active portion 320 in a region opposed to each row 13 of the pressure generating chambers 12 on the joint side with the elastic film 50. 111. The cap member 110 is fixed to the surface of the elastic film 50 by an adhesive or the like, and seals the piezoelectric active portion 320 in each recess 112. In the present embodiment, the cap member 110 is adhered on the elastic film 50. However, the present invention is not limited to this.
It may be made to adhere to. In any case, the cap member 110 can be securely bonded.

【0055】また、このキャップ部材110の各凹部1
12内の弾性膜50上には、凹部112内の水分を蒸発
させる発熱部120が設けられている。この発熱部12
0は、本実施形態では、各圧電体能動部320からのリ
ード電極100が接続されて圧電体能動部320を駆動
させるための駆動回路(IC)であり、この駆動回路の
駆動時の発熱により凹部112内の水分が蒸発する。
Each recess 1 of the cap member 110
On the elastic film 50 in the inside 12, a heating part 120 for evaporating water in the concave part 112 is provided. This heating part 12
Numeral 0 denotes a drive circuit (IC) for driving the piezoelectric active section 320 by connecting the lead electrodes 100 from the respective piezoelectric active sections 320 in the present embodiment, and generates heat when the drive circuit is driven. The water in the recess 112 evaporates.

【0056】また、発熱部120は、本実施形態では、
圧力発生室の長手方向端部の周壁に対向する領域に設け
ているが、これに限定されず、圧電体能動部320の駆
動を妨げない位置であれば、凹部112内の何れの位置
に設けてもよい。
In the present embodiment, the heat generating section 120 is
The pressure generating chamber is provided in a region facing the peripheral wall at the longitudinal end portion, but is not limited to this, provided at any position in the recess 112 as long as the position does not hinder the driving of the piezoelectric active portion 320. You may.

【0057】一方、キャップ部材110の各凹部112
の内表面には、発熱部120の発熱により蒸発された水
分を吸収する吸湿剤からなる吸湿部130が層状に設け
られている。
On the other hand, each recess 112 of the cap member 110
A moisture absorbing portion 130 made of a moisture absorbing agent that absorbs moisture evaporated by the heat generated by the heat generating portion 120 is provided in a layer on the inner surface.

【0058】この吸湿部130に用いられる吸湿剤とし
ては、例えば、シリカゲル、消石灰、生石灰、ポリビニ
ルアルコール、二酢酸セルロース、ヒドロキシ低級アル
キルメタクリレート等の親水性アクリレート、メタクリ
レート重合体、CaF 2、MgF 2のアルカリ土類金属の
沸化物膜、塩化コバルト、及び酢酸ビニール系あるいは
セルロース系プラスチック等が挙げられる。
The moisture absorbing agent used in the moisture absorbing section 130
For example, silica gel, slaked lime, quicklime, polyvinyl chloride
Alcohol, cellulose diacetate, hydroxy lower alcohol
Hydrophilic acrylates such as
Rate polymer, CaF Two, MgF TwoOf alkaline earth metals
Boride film, cobalt chloride, and vinyl acetate or
Cellulose plastics and the like can be mentioned.

【0059】なお、この吸湿部130は、本実施形態で
は、層状に形成されているが、圧電体能動部320の駆
動を妨げない形状であれば、特に限定されない。
Although the moisture absorbing portion 130 is formed in a layered form in the present embodiment, the shape is not particularly limited as long as the shape does not hinder the driving of the piezoelectric active portion 320.

【0060】このような構成では、圧電体能動部320
は、キャップ部材110により密封され、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、圧電体
能動部320を密封している凹部112内の水分を発熱
部120の発熱により蒸発させ、吸湿部130により吸
収させることにより、キャップ部材110を接合した後
に凹部112内に残留した水分や、キャップ部材110
と弾性膜50との接合部分から流入した水分を効率よく
除去することができる。したがって、水分によって発生
する圧電体能動部320の動作不良を防止することがで
きる。
In such a configuration, the piezoelectric active section 320
Is sealed by the cap member 110, so that operation failure due to the external environment can be prevented. In addition, moisture remaining in the concave portion 112 after the cap member 110 is joined by evaporating the moisture in the concave portion 112 sealing the piezoelectric active portion 320 by the heat generated by the heat generating portion 120 and absorbing the moisture by the moisture absorbing portion 130. Or the cap member 110
Moisture flowing from a joint between the elastic film 50 and the elastic film 50 can be efficiently removed. Therefore, it is possible to prevent a malfunction of the piezoelectric active section 320 caused by moisture.

【0061】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、キ
ャップ部材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、ホルダー105に固定し、キャ
リッジに搭載され、インクジェット式記録装置に組み込
まれる。
In the above-described series of film formation and anisotropic etching, a large number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after the process is completed, 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 cap member 110 to form an ink jet recording head. Then, it is fixed to the holder 105, mounted on a carriage, and incorporated in an ink jet recording apparatus.

【0062】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、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 external ink supply means (not shown), fills the inside from the reservoir 14 to the nozzle opening 17 with ink, and then drives the drive circuit. A voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 via the lead electrode 100 in accordance with the recording signal of, and the elastic film 50 and the piezoelectric film 70 are bent and deformed. Is increased, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 17.

【0063】(実施形態2)図5は、実施形態2にかか
るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a sectional view of a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0064】本実施形態では、駆動回路の代わりに、ダ
ミーの圧力発生室に対向する領域に設けた圧電体能動部
を発熱部120Aとし、その駆動に伴う発熱により凹部
112内の水分を蒸発させるようにした以外は実施形態
1と同様である。
In this embodiment, instead of the drive circuit, the piezoelectric active portion provided in the region facing the dummy pressure generating chamber is used as the heat generating portion 120A, and the water in the concave portion 112 is evaporated by the heat generated by the driving. Except for this, it is the same as the first embodiment.

【0065】すなわち、図5に示すように、圧力発生室
12の列の一方の端部に位置する圧力発生室をダミーの
圧力発生室12Aとし、このダミーの圧力発生室12A
に対向する領域には、本実施形態の発熱部120Aであ
る圧電体能動部320Aが設けられている。
That is, as shown in FIG. 5, the pressure generation chamber located at one end of the row of the pressure generation chambers 12 is a dummy pressure generation chamber 12A, and this dummy pressure generation chamber 12A
The piezoelectric active portion 320A, which is the heat generating portion 120A of the present embodiment, is provided in a region opposed to.

【0066】このような構成では、発熱部120Aであ
る圧電体能動部320Aの駆動に伴う発熱により、凹部
112内の水分を蒸発させることができる。したがっ
て、実施形態1と同様に、水分によって発生する圧電体
能動部の動作不良を防止することができるという効果を
奏する。
In such a configuration, the water in the concave portion 112 can be evaporated by the heat generated by driving the piezoelectric active portion 320A which is the heat generating portion 120A. Therefore, similarly to the first embodiment, there is an effect that an operation failure of the piezoelectric active portion caused by moisture can be prevented.

【0067】(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要部断面図である。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a sectional view of an essential part of an ink jet recording head according to Embodiment 3.

【0068】本実施形態は、発熱部120Bをキャップ
部材110の凹部112の内表面に設け、吸湿部130
Aを弾性膜50上に設けた例である。
In this embodiment, the heat generating portion 120 B is provided on the inner surface of the concave portion 112 of the cap member 110, and the heat absorbing portion 130 B is provided.
This is an example in which A is provided on the elastic film 50.

【0069】本実施形態の発熱部120Bは、図6に示
すように、キャップ部材110の凹部112の内表面に
設けられた発熱体層であり、電流を流すことにより発熱
する。この発熱体の材質は、電流を流すことにより発熱
する材質であれば、特に限定されないが、例えば、タン
タル、窒化タンタル、硅酸タンタル、ニクロム、タング
ステン等が挙げられる。
As shown in FIG. 6, the heat generating portion 120B of this embodiment is a heat generating layer provided on the inner surface of the concave portion 112 of the cap member 110, and generates heat by flowing an electric current. The material of the heating element is not particularly limited as long as it is a material that generates heat when an electric current flows, and examples thereof include tantalum, tantalum nitride, tantalum silicate, nichrome, and tungsten.

【0070】また、吸湿部130Aは、各圧電体能動部
320の間で、流路形成基板10の隔壁11に対向する
領域の弾性膜50上に、圧電体能動部320の長手方向
に亘って設けられ、上述の実施形態と同様の吸湿剤が用
いられている。
Further, the moisture absorbing portion 130 A is provided between the piezoelectric active portions 320 on the elastic film 50 in a region facing the partition 11 of the flow path forming substrate 10 over the longitudinal direction of the piezoelectric active portions 320. Provided, and the same hygroscopic agent as in the above-described embodiment is used.

【0071】なお、この吸湿部130Aは、本実施形態
では、各圧電体能動部320の間に設けているが、これ
に限定されず、例えば、圧電体能動部320の全周に亘
って設けるようにしてもよく、何れにしても、圧電体能
動部320の駆動を阻害しない位置であればよい。
In this embodiment, the moisture absorbing portion 130A is provided between the piezoelectric active portions 320, but is not limited to this. For example, the moisture absorbing portion 130A is provided over the entire circumference of the piezoelectric active portion 320. Any configuration may be used as long as the position does not hinder the driving of the piezoelectric body active unit 320.

【0072】このような構成により、発熱部120Bの
発熱によってキャップ部材110の凹部112内の水分
が蒸発し、その蒸発した水分を吸湿部130Aが吸収す
る。したがって、上述の実施形態と同様に、水分によっ
て発生する圧電体能動部の動作不良を防止することがで
きる。
With such a configuration, the water in the concave portion 112 of the cap member 110 evaporates due to the heat generated by the heat generating portion 120B, and the evaporated water is absorbed by the moisture absorbing portion 130A. Therefore, similarly to the above-described embodiment, it is possible to prevent the malfunction of the piezoelectric active portion caused by moisture.

【0073】(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.

【0074】例えば、上述の実施形態において、キャッ
プ部材110と流路形成基板10とは、接着剤を介して
固着するようにしているが、その際、図7に示すよう
に、接着剤層140を、キャップ部材110の内面まで
連続して設け、この接着剤層140上に、上述の吸湿部
130あるいは発熱部120を設けるようにしてもよ
い。これにより、キャップ部材110と接着剤層140
との界面から空間内に水分等が侵入するのを防ぐことが
できる。この場合、キャップ部材110の内面全体に設
けるのが最も好ましいが、内面のある程度の領域に形成
しても効果を奏するのはいうまでもない。
For example, in the above-described embodiment, the cap member 110 and the flow path forming substrate 10 are fixed to each other with an adhesive. At this time, as shown in FIG. May be provided continuously to the inner surface of the cap member 110, and the above-described moisture absorbing portion 130 or the heat generating portion 120 may be provided on the adhesive layer 140. Thereby, the cap member 110 and the adhesive layer 140
It is possible to prevent moisture and the like from entering the space from the interface with the interface. In this case, the cap member 110 is most preferably provided on the entire inner surface, but it is needless to say that the effect is obtained even if the cap member 110 is formed in a certain area of the inner surface.

【0075】また、キャップ部材110の材質は、特に
限定されないが、例えば、樹脂材料で成形するようにし
てもよい。この場合、キャップ部材110と流路形成基
板10との接合を、キャップ部材110の材質と類似の
組成を有する接着剤を介して行うことが好ましい。これ
により、接着剤が硬化したときに、接着剤とキャップ部
材110とが一体化し、接着剤とキャップ部材110と
の界面を水分が通過するのを防止することができる。
The material of the cap member 110 is not particularly limited. For example, the cap member 110 may be formed of a resin material. In this case, it is preferable that the joining of the cap member 110 and the flow path forming substrate 10 is performed via an adhesive having a composition similar to the material of the cap member 110. Thereby, when the adhesive is cured, the adhesive and the cap member 110 are integrated, and it is possible to prevent moisture from passing through the interface between the adhesive and the cap member 110.

【0076】また、例えば、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, for example, in the above-described embodiment, the reservoir 14 is formed together with the pressure generating chamber 12 in the flow path forming substrate 10, but a member forming the common ink chamber is provided so as to overlap the flow path forming substrate 10. You may.

【0077】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8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および薄肉板180とで共通インク室32が画
成され、各圧力発生室3A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. 8 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 3 </ 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.

【0078】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面に、上述のようなキ
ャップ部材を固着することにより、外部環境の変化に起
因する圧電体能動部の動作不良を防止することができ
る。また、キャップ部材に内部に、内部の水分を蒸発さ
せる発熱部と、蒸発した水分を吸収する吸湿部を設ける
ことにより、キャップ部材内部の水分を除去することが
でき、水分によって発生する圧電体能動部の動作不良を
防止することができる。
Also in such an embodiment, the above-mentioned cap member is fixed to the surface of the flow path forming substrate 10A opposite to the opening surface, so that the piezoelectric active portion caused by a change in the external environment can be obtained. Can be prevented from malfunctioning. Further, by providing a heat generating portion for evaporating the internal moisture and a moisture absorbing portion for absorbing the evaporated moisture inside the cap member, the moisture inside the cap member can be removed, and the piezoelectric active material generated by the moisture can be removed. It is possible to prevent malfunction of the unit.

【0079】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.

【0080】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. .

【0081】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.

【0082】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.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電体能動部の駆動を阻害しない程度の空間からなる凹部
を有するキャップ部材を設けることにより、外部環境に
起因する圧電体能動部の動作不良を防止することができ
る。また、キャップ部材の凹部内に水分を蒸発させるた
めの発熱手段と、蒸発した水分を吸収する吸湿剤とを設
けることにより、凹部内の水分を効果的に除去すること
ができ、水分によって発生する圧電体能動部の動作不良
も防止することができるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, by providing a cap member having a concave portion having such a space that does not hinder the driving of the piezoelectric active portion, the piezoelectric active portion caused by the external environment is provided. An operation failure can be prevented. Further, by providing a heat generating means for evaporating water in the concave portion of the cap member and a moisture absorbent for absorbing the evaporated water, the water in the concave portion can be effectively removed, and generated by the water. This has the effect of preventing operation failure of the piezoelectric active portion.

【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 an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態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 an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention in a longitudinal direction of 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 direction in which pressure generating chambers are arranged.

【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、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. 6 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 direction in which pressure generating chambers are arranged.

【図7】本発明の他の実施形態にかかるインクジェット
式記録ヘッドの要部を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図8】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、圧力発生室の長手方向での断面構造と
して示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure in a longitudinal direction of a pressure generating chamber of 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 12 圧力発生室 14 リザーバ 18 ノズルプレート 50 弾性膜 60 下電極膜 70 圧電体膜 80 上電極 90 絶縁体層 90a コンタクトホール 100 リード電極 105 ホルダー 110 キャップ部材 112 凹部 120,120A,120B 発熱部 130,130A 吸湿部 140 接着剤層 320 圧電体能動部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 12 pressure generating chamber 14 reservoir 18 nozzle plate 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode 90 insulating layer 90a contact hole 100 lead electrode 105 holder 110 cap member 112 recess 120, 120A, 120B Heating part 130, 130A Moisture absorbing part 140 Adhesive layer 320 Piezoelectric active part

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを吐出するノズル開口と、該ノズ
ル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板
と、該流路形成基板の一方の面に設けられ前記圧力発生
室に圧力変化を生じさせる圧電振動子とを備えたインク
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を確保した状態で当該空間
を密封するキャップ部材と、このキャップ部材内に設け
られる発熱手段と、前記キャップ部材内に設けられ当該
発熱手段の発熱により蒸発した水分を吸収する吸湿剤と
を具備することを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。
1. A flow path forming substrate having a nozzle opening for discharging ink, a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a pressure generating chamber provided on one surface of the flow path forming substrate. An ink jet recording head comprising a piezoelectric vibrator that causes a change, wherein the space is joined to the flow path forming substrate on the side of the piezoelectric vibrator, and the space is sealed so as not to hinder its movement. An ink jet recording head, comprising: a cap member; a heat generating means provided in the cap member; and a moisture absorbent provided in the cap member for absorbing moisture evaporated by heat generated by the heat generating means.
【請求項2】 請求項1において、前記発熱手段は、前
記圧電振動子の圧電体能動部を駆動するための駆動回路
であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said heating means is a drive circuit for driving a piezoelectric active portion of said piezoelectric vibrator.
【請求項3】 請求項1において、前記圧力発生室に隣
接してインクが吐出されないダミーの圧力発生室を有
し、前記発熱手段は、前記ダミーの圧力発生室に対向す
る領域に設けられた前記圧電振動子の圧電体能動部であ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
3. A pressure generating chamber according to claim 1, further comprising a dummy pressure generating chamber to which ink is not discharged, adjacent to said pressure generating chamber, wherein said heat generating means is provided in a region opposed to said dummy pressure generating chamber. An ink jet recording head, which is a piezoelectric active portion of the piezoelectric vibrator.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記吸
湿剤は、前記キャップ部材の内面にコーティングされた
吸湿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。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the moisture absorbing agent is a moisture absorbing film coated on an inner surface of the cap member.
【請求項5】 請求項1において、前記発熱手段が前記
キャップ部材の内面にコーティングされた発熱膜であ
り、前記吸湿剤が前記流路形成基板側に設けられている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
5. The ink-jet system according to claim 1, wherein said heat generating means is a heat generating film coated on an inner surface of said cap member, and said moisture absorbent is provided on said flow path forming substrate side. Recording head.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記キ
ャップ部材と前記流路形成基板との接合は接着剤層を介
して行われ、当該接着剤層は、接合部から前記キャップ
部材の内面まで連続して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。
6. The cap member according to claim 1, wherein the cap member and the flow path forming substrate are joined via an adhesive layer. An ink jet recording head, which is provided continuously to the inner surface.
【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記キ
ャップ部材は樹脂成形品であり、当該キャップ部材と前
記流路形成基板との接合は前記樹脂成形品の材質と類似
の組成を有する接着剤層を介して行われていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
7. The cap member according to claim 1, wherein the cap member is a resin molded product, and a joining between the cap member and the flow path forming substrate has a composition similar to a material of the resin molded product. An ink jet recording head, wherein the recording is performed via an adhesive layer.
【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、前記圧
力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングによ
り形成され、前記圧電振動子の各層が成膜及びリソグラ
フィ法により形成されたものであることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。
8. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by film formation and lithography. An ink jet recording head, characterized in that:
【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。
9. 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10】 請求項1〜8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。
10. The flow path forming substrate according to claim 1, wherein the flow path forming substrate has a common ink chamber for supplying ink to the pressure generating chamber, and a flow path communicating between the pressure generating chamber and the nozzle opening. 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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