JPH1177999A - Ink jet recording head - Google Patents
Ink jet recording headInfo
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- JPH1177999A JPH1177999A JP25221497A JP25221497A JPH1177999A JP H1177999 A JPH1177999 A JP H1177999A JP 25221497 A JP25221497 A JP 25221497A JP 25221497 A JP25221497 A JP 25221497A JP H1177999 A JPH1177999 A JP H1177999A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure generating
- piezoelectric
- generating chamber
- recording head
- film
- Prior art date
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- Granted
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板の表面に圧電体層を形成して、圧電体
層の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure generating chamber which is in communication with a nozzle opening for discharging ink droplets, and which is constituted by a vibrating plate. The present invention relates to an ink jet recording head that ejects ink droplets by displacement of a layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電振動子により変形させて圧力発生室のインクを加圧し
てノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット
式記録ヘッドには、圧電振動子の軸方向に伸長、収縮す
る縦振動モードの圧電振動子を使用したものと、たわみ
振動モードの圧電振動子を使用したものの2種類が実用
化されている。2. Description of the Related Art A part of a pressure generating chamber which communicates with a nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibrating plate. There are two types of ink-jet recording heads that eject ink droplets from a piezoelectric vibrator, one that uses a longitudinal vibration mode piezoelectric vibrator that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric vibrator, and the other that uses a flexural vibration mode piezoelectric vibrator. Has been put to practical use.
【0003】前者は圧電振動子の端面を振動板に当接さ
せることにより圧力発生室の容積を変化させることがで
きて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電振動子をノズル開口の配列ピッチに一致させて
櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられ
た圧電振動子を圧力発生室に位置決めして固定する作業
が必要となり、製造工程が複雑であるという問題があ
る。In the former method, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric vibrator into contact with the vibrating plate, so that a head suitable for high-density printing can be manufactured. A complicated process of cutting the piezoelectric vibrators into a comb-tooth shape in accordance with the arrangement pitch of the nozzle openings, and a work of positioning and fixing the separated piezoelectric vibrators in the pressure generating chambers, which complicates the manufacturing process. There is.
【0004】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電振動子を
作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する
関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困
難であるという問題がある。On the other hand, in the latter, a piezoelectric vibrator can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material according to the shape of a pressure generating chamber and firing the green sheet. However, due to the use of flexural vibration, a certain area is required, and there is a problem that high-density arrangement is difficult.
【0005】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平5−286131号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電振動子を形成したものが提案
されている。On the other hand, in order to solve the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which this piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chambers by lithography, and a piezoelectric vibrator is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.
【0006】これによれば圧電振動子を振動板に貼付け
る作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、
かつ簡便な手法で圧電振動子を作り付けることができる
ばかりでなく、圧電振動子の厚みを薄くできて高速駆動
が可能になるという利点がある。[0006] According to this, the work of attaching the piezoelectric vibrator to the diaphragm is not required, and the precision of the lithography method is used.
In addition to the fact that the piezoelectric vibrator can be manufactured by a simple and simple method, there is an advantage that the thickness of the piezoelectric vibrator can be reduced and high-speed driving is possible.
【0007】また、この場合、圧電材料層は振動板の表
面全体に設けたままで少なくとも上電極のみを各圧力発
生室毎に設けることにより、各圧力発生室に対応する圧
電振動子を駆動することができるが、単位駆動電圧当た
りの変位量および圧力発生室に対向する部分とその外側
とを跨ぐ部分で圧電体層にかかる応力の問題から、圧電
体層及び上電極からなる圧電体能動部を、圧力発生室に
対向する領域内に設けるか、少なくとも一端部以外は圧
力発生室に対向する領域外に出ないように形成するのが
望ましい。In this case, the piezoelectric vibrator corresponding to each pressure generating chamber is driven by providing at least only the upper electrode for each pressure generating chamber while the piezoelectric material layer is provided on the entire surface of the vibration plate. However, due to the problem of the amount of displacement per unit drive voltage and the stress applied to the piezoelectric layer at the portion facing the pressure generating chamber and the portion straddling the outside thereof, the piezoelectric active portion composed of the piezoelectric layer and the upper electrode is required. It is desirable that the pressure sensor be provided in a region facing the pressure generating chamber or be formed so that at least one end portion does not come out of the region facing the pressure generating chamber.
【0008】さらに、このようなたわみモードの圧電振
動子を使用した記録ヘッドでは、各圧力発生室に対応す
る圧電振動子は絶縁体層で覆われ、この絶縁体層には各
圧電振動子を駆動するための電圧を供給する導電体膜と
の接続部を形成するために窓(以下、コンタクトホール
という)が各圧力発生室に対応して設けられており、各
圧電振動子と導電体膜との接続部がコンタクトホール内
に形成される。Further, in a recording head using such a flexural mode piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrators corresponding to the respective pressure generating chambers are covered with an insulator layer, and each of the piezoelectric vibrators is covered with the insulator layer. A window (hereinafter, referred to as a contact hole) is provided corresponding to each pressure generating chamber to form a connection portion with a conductive film for supplying a driving voltage, and each piezoelectric vibrator and the conductive film are provided. Is formed in the contact hole.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電体
膜のパターンを形成した際に発生した応力がコンタクト
部を介して圧電体膜に伝わるためか、コンタクト部周辺
で圧電体層にクラックが発生しやすいという問題があ
る。However, cracks may occur in the piezoelectric layer around the contact portion, probably because the stress generated when the pattern of the conductive film is formed is transmitted to the piezoelectric film via the contact portion. There is a problem that it is easy.
【0010】また、上述したように、各圧力発生室に対
応する圧電体能動部と導電体膜との接続部が形成される
コンタクトホール部は、圧電振動子の駆動により大きな
応力が発生し易く、また、導電体膜の応力が圧電体能動
部に作用し、クラック、破壊等が発生する虞があるとい
う問題がある。Further, as described above, a large stress is easily generated by driving the piezoelectric vibrator in the contact hole portion where the connection portion between the piezoelectric active portion and the conductive film corresponding to each pressure generating chamber is formed. In addition, there is a problem that the stress of the conductive film acts on the piezoelectric active portion, which may cause cracks, breakage, and the like.
【0011】これらの問題は、特に、圧電材料層を成膜
技術で形成した場合に問題となる。すなわち、成膜技術
で形成した圧電材料層は非常に薄いため、圧電振動子を
貼付したものに比較して剛性が低いためである。[0011] These problems become particularly problematic when the piezoelectric material layer is formed by a film forming technique. That is, since the piezoelectric material layer formed by the film forming technique is very thin, the rigidity thereof is lower than that of the piezoelectric material layer attached.
【0012】本発明はこのような事情に鑑み、コンタク
ト部での応力集中によるクラック、破壊等を防止し、コ
ンタクト部の変位効率低下を防止することができるイン
クジェット式記録ヘッドを提供することを課題とする。In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of preventing cracks, breakage, and the like due to stress concentration at a contact portion, and preventing a reduction in displacement efficiency of the contact portion. And
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本実施形態の第1の態様
は、ノズル開口に連通する圧力発生室の一部を構成し、
少なくとも上面が下電極として作用する振動板と、該振
動板の表面に形成された圧電体層及び該圧電体層の表面
に形成された上電極からなり且つ前記圧力発生室に対向
する領域に形成された圧電体能動部とからなる圧電振動
子を備え、前記圧力発生室に対向する領域に、前記圧電
体能動部へ電圧を印加するための導電体膜と当該圧電体
能動部との接続部となるコンタクト部が設けられている
インクジェット式記録ヘッドにおいて、前記導電体膜は
平面的に前記コンタクト部を含み且つ前記圧力発生室の
少なくとも2方向の周壁まで延設されていることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。According to a first aspect of the present invention, a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is formed.
A vibrating plate having at least an upper surface serving as a lower electrode, a piezoelectric layer formed on the surface of the vibrating plate, and an upper electrode formed on the surface of the piezoelectric layer, and formed in a region facing the pressure generating chamber. A piezoelectric vibrator comprising a selected piezoelectric active portion, and a connecting portion between the conductive film for applying a voltage to the piezoelectric active portion and the piezoelectric active portion in a region facing the pressure generating chamber. In the ink jet recording head provided with a contact portion, the conductor film includes the contact portion in a plane and extends to at least two peripheral walls of the pressure generating chamber. In the ink jet recording head.
【0014】かかる第1の態様では、前記リード部の応
力が複数の前記周壁に受け止められ、コンタクト部周辺
で、圧電体能動部にかかる応力が低減される。In the first aspect, the stress of the lead portion is received by the plurality of peripheral walls, and the stress applied to the piezoelectric active portion around the contact portion is reduced.
【0015】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記圧電体能動部の上面には絶縁体層が形成され、
前記コンタクト部は当該絶縁体層に形成されたコンタク
トホール内に形成されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an insulating layer is formed on an upper surface of the piezoelectric active portion;
The contact portion is formed in a contact hole formed in the insulator layer.
【0016】かかる第2の態様では、コンタクトホール
内で圧電体能動部に電圧を印加するが、コンタクトホー
ル周辺での圧電体層の破壊が防止される。In the second aspect, a voltage is applied to the piezoelectric active portion in the contact hole, but the breakage of the piezoelectric layer around the contact hole is prevented.
【0017】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記導電体膜は前記圧力発生室の幅より幅広
で前記圧力発生室の長手方向端部からコンタクト部の上
方まで延設されていることを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドにある。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the conductive film is wider than the width of the pressure generating chamber and extends from a longitudinal end of the pressure generating chamber to above the contact portion. Provided in the ink jet recording head.
【0018】かかる第3の態様では、導電体膜の応力が
圧力発生室の複数の周壁に受け止められ、コンタクト部
周辺で、圧電体能動部にかかる応力が低減される。In the third aspect, the stress of the conductor film is received by the plurality of peripheral walls of the pressure generating chamber, and the stress applied to the piezoelectric active portion around the contact portion is reduced.
【0019】本発明の第4の態様は、第1又は2の態様
において、前記導電体膜は前記コンタクト部の前記圧力
発生室の長手方向に沿った寸法より幅広で、前記圧力発
生室の両側壁を跨ぐように形成されていることを特徴す
るインクジェット記録ヘッドにある。According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the conductive film is wider than a dimension of the contact portion along a longitudinal direction of the pressure generating chamber, and is formed on both sides of the pressure generating chamber. An ink jet recording head is formed so as to straddle a wall.
【0020】かかる第4の態様では、導電体膜の応力が
圧力発生室の幅方向両側の周壁に受け止められ、コンタ
クト部周辺で、圧電体能動部にかかる応力が低減され
る。In the fourth aspect, the stress of the conductor film is received by the peripheral walls on both sides in the width direction of the pressure generating chamber, and the stress applied to the piezoelectric active portion around the contact portion is reduced.
【0021】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板
に異方性エッチングにより形成され、前記圧電振動子の
各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたもので
あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the pressure generation chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed as a film. And an ink jet recording head formed by a lithography method.
【0022】かかる第5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 fifth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下に本発明を一実施形態に基づ
いて詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on one embodiment.
【0024】(実施形態1)図1は、本発明の一実施形
態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す組立斜視図
であり、図2は、平面図およびその1つの圧力発生室の
長手方向における断面構造を示す図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is an assembled perspective view showing an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view and a cross section of one of the pressure generating chambers in the longitudinal direction. It is a figure showing a structure.
【0025】図示するように、流路形成基板10は、本
実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板10としては、通常、150〜3
00μm程度の厚さのものが用いられ、望ましくは18
0〜280μm程度、より望ましくは220μm程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is formed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.
【0026】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 having a thickness of 1 to 2 μm and made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.
【0027】一方、流路形成基板10の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
ノズル開口11、圧力発生室12が形成されている。On the other hand, the silicon single crystal substrate is anisotropically etched on the opening surface of the flow path forming substrate
A nozzle opening 11 and a pressure generating chamber 12 are formed.
【0028】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面
と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且
つ上記(110)と約35度の角度をなす第2の(11
1)面とが出現し、(110)面のエッチングレートと
比較して(111)面のエッチングレートが約1/18
0であるという性質を利用して行われるものである。か
かる異方性エッチングにより、二つの第1の(111)
面と斜めの二つの第2の(111)面とで形成される平
行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うこと
ができ、圧力発生室12を高密度に配列することができ
る。Here, in the anisotropic etching, when the silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, the substrate is gradually eroded and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane The second (11) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane and forms an angle of about 35 degrees with the above (110).
1) plane appears, and the etching rate of the (111) plane is about 1/18 as compared with the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 0. By such anisotropic etching, two first (111)
Precision processing can be performed based on the depth processing of a parallelogram formed by two surfaces and two oblique second (111) surfaces, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density.
【0029】本実施形態では、各圧力発生室12の長辺
を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で
形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板1
0をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。なお、弾性膜50は、シ
リコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵さ
れる量がきわめて小さい。In this embodiment, the long side of each pressure generating chamber 12 is formed by the first (111) plane, and the short side is formed by the second (111) plane. The pressure generating chamber 12 is provided on the flow path forming substrate 1.
It is formed by etching until it reaches the elastic film 50 almost through 0. The amount of the elastic film 50 that is attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small.
【0030】一方、各圧力発生室12の一端に連通する
各ノズル開口11は、圧力発生室12より幅狭で且つ浅
く形成されている。すなわち、ノズル開口11は、シリ
コン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング(ハー
フエッチング)することにより形成されている。なお、
ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行わ
れる。On the other hand, each nozzle opening 11 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is formed narrower and shallower than the pressure generating chamber 12. That is, the nozzle opening 11 is formed by partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. In addition,
Half etching is performed by adjusting the etching time.
【0031】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口11の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口11は数十μmの溝幅で精度よく形成する必要
がある。Here, the size of the pressure generating chamber 12 for applying the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 11 for ejecting the ink droplet depend on the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. Optimized. For example,
When recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 11 need to be formed with a groove width of several tens of μm with high accuracy.
【0032】また、各圧力発生室12と後述する共通イ
ンク室31とは、後述する封止板20の各圧力発生室1
2の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク
供給連通口21を介して連通されており、インクはこの
インク供給連通口21を介して共通インク室31から供
給され、各圧力発生室12に分配される。Further, each pressure generating chamber 12 and a common ink chamber 31 described later are connected to each pressure generating chamber 1 of the sealing plate 20 described later.
The ink is supplied from a common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of the pressure generation chamber 12. Distributed to
【0033】封止板20は、前述の各圧力発生室12に
対応したインク供給連通口21が穿設された、厚さが例
えば、0.1〜1mmで、線膨張係数が300℃以下
で、例えば2.5〜4.5[×10−6/℃]であるガ
ラスセラミックスからなる。なお、インク供給連通口2
1は、図3(a),(b)に示すように、各圧力発生室
12のインク供給側端部の近傍を横断する一のスリット
孔21Aでも、あるいは複数のスリット孔21Bであっ
てもよい。封止板20は、一方の面で流路形成基板10
の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外
力から保護する補強板の役目も果たす。また、封止板2
0は、他面で共通インク室31の一壁面を構成する。The sealing plate 20 is provided with an ink supply communication port 21 corresponding to each of the pressure generating chambers 12 described above, and has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less. For example, 2.5 to 4.5 [× 10 −6 / ° C.]. The ink supply communication port 2
As shown in FIGS. 3A and 3B, 1 is a single slit hole 21A or a plurality of slit holes 21B crossing the vicinity of the ink supply side end of each pressure generating chamber 12. Good. The sealing plate 20 is provided on one side with the flow path forming substrate 10.
, And also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impacts and external forces. Also, sealing plate 2
0 forms one wall surface of the common ink chamber 31 on the other surface.
【0034】共通インク室形成基板30は、共通インク
室31の周壁を形成するものであり、ノズル開口数、イ
ンク滴吐出周波数に応じた適正な厚みのステンレス板を
打ち抜いて作製されたものである。本実施形態では、共
通インク室形成基板30の厚さは、0.2mmとしてい
る。The common ink chamber forming substrate 30 forms the peripheral wall of the common ink chamber 31, and is formed by punching a stainless steel plate having an appropriate thickness according to the number of nozzles and the ink droplet ejection frequency. . In the present embodiment, the thickness of the common ink chamber forming substrate 30 is 0.2 mm.
【0035】インク室側板40は、ステンレス基板から
なり、一方の面で共通インク室31の一壁面を構成する
ものである。また、インク室側板40には、他方の面の
一部にハーフエッチングにより凹部40aを形成するこ
とにより薄肉壁41が形成され、さらに、外部からのイ
ンク供給を受けるインク導入口42が打抜き形成されて
いる。なお、薄肉壁41は、インク滴吐出の際に発生す
るノズル開口11と反対側へ向かう圧力を吸収するため
のもので、他の圧力発生室12に、共通インク室31を
経由して不要な正又は負の圧力が加わるのを防止する。
本実施形態では、インク導入口42と外部のインク供給
手段との接続時等に必要な剛性を考慮して、インク室側
板40を0.2mmとし、その一部を厚さ0.02mm
の薄肉壁41としているが、ハーフエッチングによる薄
肉壁41の形成を省略するために、インク室側板40の
厚さを初めから0.02mmとしてもよい。The ink chamber side plate 40 is made of a stainless steel substrate, and one surface thereof constitutes one wall surface of the common ink chamber 31. In the ink chamber side plate 40, a thin wall 41 is formed by forming a concave portion 40a by half etching on a part of the other surface, and an ink introduction port 42 for receiving ink supply from the outside is punched and formed. ing. The thin wall 41 is for absorbing pressure generated at the time of ink droplet ejection toward the side opposite to the nozzle opening 11, and is unnecessary for the other pressure generating chambers 12 via the common ink chamber 31. Prevents positive or negative pressure from being applied.
In the present embodiment, the ink chamber side plate 40 is made 0.2 mm in consideration of rigidity required at the time of connection between the ink introduction port 42 and an external ink supply means, and a part of the thickness is 0.02 mm.
The thickness of the ink chamber side plate 40 may be 0.02 mm from the beginning in order to omit the formation of the thin wall 41 by half etching.
【0036】一方、流路形成基板10の開口面とは反対
側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.5μm
の下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体膜
70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80と
が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電振動子
(圧電素子)を構成している。このように、弾性膜50
の各圧力発生室12に対向する領域には、各圧力発生室
12毎に独立して圧電振動子が設けられているが、本実
施形態では、下電極膜60は圧電振動子の共通電極と
し、上電極膜80を圧電振動子の個別電極としている
が、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はな
い。また、本実施形態では、圧電体膜70を各圧力発生
室12に対応して個別に設けたが、圧電体膜を全体に設
け、上電極膜80を各圧力発生室12に対応するように
個別に設けてもよい。何れの場合においても、各圧力発
生室12毎に圧力能動部が形成されていることになる。On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, a thickness of, for example, about 0.5 μm
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later. (Piezoelectric element). Thus, the elastic film 50
In the area facing each pressure generating chamber 12, a piezoelectric vibrator is provided independently for each pressure generating chamber 12, but in the present embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric vibrator. Although the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric vibrator, there is no problem even if the upper electrode film 80 is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. In the present embodiment, the piezoelectric films 70 are individually provided corresponding to the respective pressure generating chambers 12. However, the piezoelectric films are provided entirely, and the upper electrode film 80 is provided corresponding to each of the pressure generating chambers 12. They may be provided individually. In any case, a pressure active portion is formed for each pressure generating chamber 12.
【0037】そして、かかる各上電極膜80の上面の少
なくとも周縁、及び圧電体膜70の側面を覆うように電
気絶縁性を備えた絶縁体層90が形成されている。絶縁
体層90は、成膜法による形成やまたエッチングによる
整形が可能な材料、例えば酸化シリコン、窒化シリコ
ン、有機材料、好ましくは剛性が低く、且つ電気絶縁性
に優れた感光性ポリイミドで形成するのが好ましい。An insulator layer 90 having electrical insulation is formed so as to cover at least the periphery of the upper surface of each of the upper electrode films 80 and the side surfaces of the piezoelectric film 70. The insulator layer 90 is formed of a material that can be formed by a film formation method or shaped by etching, for example, silicon oxide, silicon nitride, or an organic material, preferably photosensitive polyimide having low rigidity and excellent electrical insulation. Is preferred.
【0038】ここで、シリコン単結晶基板からなる流路
形成基板10上に、圧電体膜70等を形成するプロセス
を図4を参照しながら説明する。Here, a process for forming the piezoelectric film 70 and the like on the flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate will be described with reference to FIG.
【0039】図4(a)に示すように、まず、流路形成
基板10となるシリコン単結晶基板のウェハを約110
0℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性
膜50を形成する。As shown in FIG. 4A, first, a silicon single crystal substrate wafer serving as the flow path forming substrate 10 is
Thermal oxidation is performed in a diffusion furnace at 0 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.
【0040】次に、図4(b)に示すように、スパッタ
リングで下電極膜60を形成する。下電極膜60の材料
としては、Pt等が好適である。これは、スパッタリン
グやゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体膜70は、成
膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜100
0℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるから
である。すなわち、下電極膜70の材料は、このような
高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければなら
ず、殊に、圧電体膜70としてPZTを用いた場合に
は、PbOの拡散による導電性の変化が少ないことが望
ましく、これらの理由からPtが好適である。Next, as shown in FIG. 4B, a lower electrode film 60 is formed by sputtering. Pt or the like is preferable as the material of the lower electrode film 60. This is because a piezoelectric film 70 to be described later, which is formed by sputtering or a sol-gel method, has a thickness of 600 to 100 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 70 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere. In particular, when PZT is used as the piezoelectric film 70, the conductivity due to the diffusion of PbO It is desirable that there is little change in sex, and Pt is preferred for these reasons.
【0041】次に、図4(c)に示すように、圧電体膜
70を成膜する。この圧電体膜70の成膜にはスパッタ
リングを用いることもできるが、本実施形態では、金属
有機物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥
してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物
からなる圧電体膜70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を
用いている。圧電体膜70の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)系の材料がインクジェット式記録
ヘッドに使用する場合には好適である。Next, as shown in FIG. 4C, a piezoelectric film 70 is formed. The piezoelectric film 70 can be formed by sputtering, but in this embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried and gelled, and further baked at a high temperature. A so-called sol-gel method for obtaining a piezoelectric film 70 made of an oxide is used. As a material for the piezoelectric film 70, a lead zirconate titanate (PZT) -based material is suitable when used in an ink jet recording head.
【0042】次に、図4(d)に示すように、上電極膜
80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料で
あればよく、Al、Au、Ni、Pt等の多くの金属
や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、P
tをスパッタリングにより成膜している。Next, as shown in FIG. 4D, an upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as Al, Au, Ni, and Pt, and a conductive oxide can be used. In the present embodiment, P
t is formed by sputtering.
【0043】次に、図5に示すように、下電極膜60、
圧電体膜70及び上電極膜80をパターニングする。Next, as shown in FIG. 5, the lower electrode film 60,
The piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned.
【0044】まず、図5(a)に示すように、下電極膜
60、圧電体膜70及び上電極膜80を一緒にエッチン
グして下電極膜60の全体パターンをパターニングす
る。次いで、図5(b)に示すように、圧電体膜70及
び上電極膜80のみをエッチングして圧電体能動部32
0のパターニングを行う。次に、図5(c)に示すよう
に、各圧力発生室12(図5では圧力発生室12は形成
前であるが、破線で示す)の幅方向両側に対向した領域
である圧電体能動部320の両側の振動板の腕に相当す
る部分の下電極膜60を除去することにより、下電極膜
除去部350を形成する。このように下電極膜除去部3
50を設けることにより、圧電体能動部320への電圧
印加による変位量の向上を図るものである。First, as shown in FIG. 5A, the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80 are etched together to pattern the entire pattern of the lower electrode film 60. Next, as shown in FIG. 5B, only the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are etched to form the piezoelectric active portion 32.
0 patterning is performed. Next, as shown in FIG. 5 (c), the piezoelectric active region is a region opposed to both sides in the width direction of each pressure generating chamber 12 (in FIG. 5, the pressure generating chamber 12 has not been formed yet but is indicated by a broken line). By removing portions of the lower electrode film 60 corresponding to the arms of the diaphragm on both sides of the portion 320, a lower electrode film removing portion 350 is formed. Thus, the lower electrode film removing section 3
By providing 50, the amount of displacement due to application of a voltage to the piezoelectric body active section 320 is improved.
【0045】なお、下電極除去部350は、下電極膜6
0を完全に除去せずに、厚さを薄くしたものでもよい。
また、圧電体能動部320の腕部に相当する部分に下電
極除去部350を形成しているが、これに限定されず、
例えば、圧電体能動部320の両端部よりも長手方向外
側まで形成するようにしてもよいし、圧力発生室12の
周縁部ほぼ全体に亘って形成してもよい。勿論、この下
電極除去部350は、必ずしも設ける必要はない。It should be noted that the lower electrode removing section 350 is provided with the lower electrode film 6.
The thickness may be reduced without completely removing 0.
Further, the lower electrode removing portion 350 is formed in a portion corresponding to the arm portion of the piezoelectric active portion 320, but is not limited thereto.
For example, it may be formed to the outer side in the longitudinal direction from both ends of the piezoelectric body active portion 320, or may be formed over substantially the entire peripheral portion of the pressure generating chamber 12. Needless to say, the lower electrode removing section 350 is not necessarily provided.
【0046】以上のように、下電極膜60等をパターニ
ングした後には、好ましくは、各上電極膜80の上面の
少なくとも周縁、及び圧電体膜70および下電極膜60
の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層90を
形成する(図1参照)。As described above, after patterning the lower electrode film 60 and the like, preferably, at least the periphery of the upper surface of each upper electrode film 80, and the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60 are preferably formed.
Is formed so as to cover the side surfaces of the substrate (see FIG. 1).
【0047】そして、絶縁体層90の各圧電体能動部3
20の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部に
は後述する導電体膜100と接続するために上電極膜8
0の一部を露出させるコンタクトホール90aが形成さ
れている。そして、このコンタクトホール90aを介し
て各上電極膜80に一端が接続し、また他端が接続端子
部に延びる導電体膜100が形成されている。Then, each piezoelectric active portion 3 of the insulator layer 90
An upper electrode film 8 is formed on a portion of the portion covering the upper surface of the portion corresponding to one end of the upper electrode film 20 to connect to a conductor film 100 described later.
A contact hole 90a exposing a part of 0 is formed. One end is connected to each upper electrode film 80 via the contact hole 90a, and the other end is formed with a conductor film 100 extending to the connection terminal portion.
【0048】このような絶縁体層及び導電体膜の形成プ
ロセスを図6に示す。FIG. 6 shows a process of forming such an insulator layer and a conductor film.
【0049】まず、図6(a)に示すように、上電極膜
80の周縁部、圧電体膜70および下電極膜60の側面
を覆うように絶縁体層90を形成する。この絶縁体層9
0の好適な材料は上述した通りであるが、本実施形態で
はネガ型の感光性ポリイミドを用いている。First, as shown in FIG. 6A, 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 and the lower electrode film 60. This insulator layer 9
The preferred material of 0 is as described above, but in this embodiment, a negative photosensitive polyimide is used.
【0050】次に、図6(b)に示すように、絶縁体層
90をパターニングすることにより、各圧力発生室12
のインク供給側の端部近傍に対応する部分にコンタクト
ホール90aを形成する。このコンタクトホール90a
は、後述する導電体膜100と上電極膜80との接続を
するためのものである。なお、コンタクトホール90a
は、圧力発生室12の圧電体能動部320に対応する部
分に設ければよく、例えば、中央部やノズル側端部に設
けてもよい。Next, as shown in FIG. 6B, by patterning the insulator layer 90, each of the pressure generating chambers 12 is formed.
A contact hole 90a is formed in a portion corresponding to the vicinity of the end on the ink supply side. This contact hole 90a
Is for connecting a conductive film 100 and an upper electrode film 80 described later. The contact hole 90a
May be provided at a portion corresponding to the piezoelectric active portion 320 of the pressure generating chamber 12, and may be provided at, for example, a central portion or a nozzle-side end portion.
【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、導電
体膜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 conductor film 100.
【0052】このように形成された導電体膜100と圧
電体能動部320との位置関係を図7に示す。FIG. 7 shows the positional relationship between the thus formed conductive film 100 and the piezoelectric active portion 320.
【0053】図7に示すように、圧電体膜70および上
電極膜80からなる圧電体能動部320は、圧力発生室
12に対向する領域内に設けられており、導電体膜10
0は、圧力発生室12の幅よりも幅広で、圧力発生室1
2の長手方向端部からコンタクトホール90a上方まで
延設されている。すなわち、導電体膜100は圧力発生
室12の3方向の周壁に対向する領域を覆うように形成
されている。As shown in FIG. 7, the piezoelectric active portion 320 including the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 is provided in a region facing the pressure generating chamber 12, and
0 is wider than the width of the pressure generation chamber 12 and the pressure generation chamber 1
2 extends from the longitudinal end to above the contact hole 90a. That is, the conductor film 100 is formed so as to cover regions facing the peripheral walls of the pressure generating chamber 12 in three directions.
【0054】このような構造にすることにより、導電体
膜100に発生した応力は、圧力発生室12の複数の周
壁、本実施形態では3方向の周壁に受け止められるた
め、コンタクトホール90a近傍の圧電体能動部320
に作用する応力が低減され、圧電体能動部320の剥が
れ及び割れ等を防止することができる。また、導電体膜
100をコンタクトホール90a近傍を覆うように形成
したことにより、コンタクトホール90aの外縁部全体
から上電極80へ流れ込むことになり、電流密度の集中
が低減され、マイグレーションに起因する絶縁破壊等を
防止することができると考えられる。With such a structure, the stress generated in the conductive film 100 is received by the plurality of peripheral walls of the pressure generating chamber 12, in this embodiment, the three-directional peripheral walls. Body active part 320
Is reduced, and peeling and cracking of the piezoelectric active portion 320 can be prevented. Further, since the conductor film 100 is formed so as to cover the vicinity of the contact hole 90a, the current flows from the entire outer edge portion of the contact hole 90a to the upper electrode 80, the concentration of current density is reduced, and the insulation caused by migration is reduced. It is considered that destruction and the like can be prevented.
【0055】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、図6(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. 6C, 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.
【0056】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、上述の一連の膜形成及び異方性エッチング
で、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プ
ロセス終了後、図1に示すような一つのチップサイズの
流路形成基板10毎に分割する。また、分割した流路形
成基板10を、封止板20、共通インク室形成基板3
0、及びインク室側板40と順次接着して一体化し、イ
ンクジェット式記録ヘッドとする。In such an ink jet recording head, a number of chips are simultaneously formed on one wafer by the above-described series of film formation and anisotropic etching, and after the process is completed, as shown in FIG. The substrate is divided for each of the flow path forming substrates 10 having one chip size. Further, the divided flow path forming substrate 10 is divided into a sealing plate 20 and a common ink chamber forming substrate 3.
0 and the ink chamber side plate 40 are sequentially bonded and integrated to form an ink jet recording head.
【0057】このように構成したインクジェット式記録
ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したイ
ンク導入口42からインクを取り込み、共通インク室3
1からノズル開口11に至るまで内部をインクで満たし
後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、
導電体膜100を介して下電極膜60と上電極膜80と
の間に電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及び圧
電体膜70をたわみ変形させることにより、圧力発生室
12内の圧力が高まりノズル開口11からインク滴が吐
出する。The ink jet recording head thus configured takes in ink from an ink inlet 42 connected to external ink supply means (not shown),
After filling the inside with ink from 1 to the nozzle opening 11, according to a recording signal from an external driving circuit (not shown),
A voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 via the conductor film 100 to cause the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric film 70 to bend and deform. Is increased, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 11.
【0058】(実施形態2)図8には、実施形態2に係
るインクジェット式記録ヘッドの導電体膜及び圧電体能
動部の位置関係を示す。(Embodiment 2) FIG. 8 shows a positional relationship between a conductive film and a piezoelectric active portion of an ink jet recording head according to Embodiment 2.
【0059】本実施形態は、導電体膜100Aを圧力発
生室12の一方側壁及び一端部の二方向に延びるように
パターニングした以外は実施形態1と同様である。な
お、本実施形態では、圧電体層及び上電極を圧力発生室
12の一端部から周壁上まで延設するように設けている
が、これは本発明の趣旨とは直接関係ない。This embodiment is the same as the first embodiment except that the conductive film 100A is patterned so as to extend in two directions, one side wall and one end of the pressure generating chamber 12. In this embodiment, the piezoelectric layer and the upper electrode are provided so as to extend from one end of the pressure generating chamber 12 to the peripheral wall, but this is not directly related to the gist of the present invention.
【0060】したがって、このような構造にすることに
より、実施形態1と同様に、導電体膜100Aに発生し
た応力が複数の周壁、本実施形態では2方向の周壁に受
け止められ、圧電体能動部320の端部付近にかかる応
力を低減でき、剥がれ、割れ等を防止することができ
る。また、2方向の周壁で導電体膜100の応力を受け
止めるようにしたので、圧電体能動部320の変位量の
大幅な低下も抑えることができる。さらに、導電体膜1
00をコンタクトホール90aの近傍全体を覆うように
形成したことにより、コンタクトホール90aの外縁全
体から上電極80へ電流が流れ込むことにより、電流密
度の集中が低減される。Therefore, by adopting such a structure, similarly to the first embodiment, the stress generated in the conductive film 100A is received by the plurality of peripheral walls, in this embodiment, the two-directional peripheral wall, and the piezoelectric active portion is formed. The stress applied to the vicinity of the end of 320 can be reduced, and peeling and cracking can be prevented. Further, since the stress of the conductive film 100 is received by the peripheral walls in two directions, a large decrease in the displacement amount of the piezoelectric active portion 320 can be suppressed. Further, the conductor film 1
Since 00 is formed so as to cover the entire vicinity of the contact hole 90a, the current flows from the entire outer edge of the contact hole 90a to the upper electrode 80, so that the concentration of the current density is reduced.
【0061】(実施形態3)図9には、実施形態3に係
るインクジェット式記録ヘッドの導電体膜及び圧電体能
動部の位置関係を示す。(Embodiment 3) FIG. 9 shows the positional relationship between a conductive film and a piezoelectric active portion of an ink jet recording head according to Embodiment 3.
【0062】本実施形態は、導電体膜100Bをコンタ
クトホール90aの圧力発生室12の長手方向に沿った
寸法より幅広で、圧力発生室12の両側壁を跨ぐように
形成し、さらに、その両端部は両側壁に沿って延設され
ている以外は実施形態1と同様である。また、本実施形
態の効果は、実施形態2と同様である。なお、本実施形
態では圧力発生室12の両側壁に外部と接続するパター
ンを設けることにより、所望の高電圧を容易に印加する
ことが可能となる。In this embodiment, the conductive film 100B is formed so as to be wider than the dimension of the contact hole 90a along the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 and to straddle both side walls of the pressure generating chamber 12, and furthermore, both ends thereof The portion is the same as that of the first embodiment except that the portion extends along both side walls. The effects of this embodiment are the same as those of the second embodiment. In this embodiment, a desired high voltage can be easily applied by providing a pattern connected to the outside on both side walls of the pressure generating chamber 12.
【0063】(実施形態4)図10には、実施形態4に
係るインクジェット式記録ヘッドの導電体膜及び圧電体
能動部の位置関係を示す。(Embodiment 4) FIG. 10 shows a positional relationship between a conductive film and a piezoelectric active portion of an ink jet recording head according to Embodiment 4.
【0064】本実施形態は、コンタクトホール90aを
圧電体能動部320の長手方向略中央部に形成した以外
は実施形態3と同様であり、導電体膜100Cをコンタ
クトホール90a上面で、圧力発生室12の両側壁を跨
ぐように形成している。なお、外部との接続部となるパ
ターンは実施形態3と異なり、一方の側壁に沿って延設
されているが、その他の点では、実施形態3と同様の効
果を奏する。This embodiment is the same as the third embodiment except that the contact hole 90a is formed substantially at the center of the piezoelectric active portion 320 in the longitudinal direction. The conductive film 100C is formed on the upper surface of the contact hole 90a and in the pressure generating chamber. 12 are formed so as to straddle both side walls. Note that the pattern serving as a connection portion with the outside is different from that of the third embodiment and extends along one side wall. However, in other respects, the same effect as that of the third embodiment is exerted.
【0065】(他の実施形態)以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではない。(Other Embodiments) The embodiments of the present invention have been described above, but the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.
【0066】例えば、上述した封止板20の他、共通イ
ンク室形成板30をガラスセラミックス製としてもよ
く、さらには、薄肉膜41を別部材としてガラスセラミ
ックス製としてもよく、材料、構造等の変更は自由であ
る。For example, in addition to the sealing plate 20 described above, the common ink chamber forming plate 30 may be made of glass ceramic, and the thin film 41 may be made of glass ceramic as a separate member. Changes are free.
【0067】また、上述した実施形態では、ノズル開口
を流路形成基板10の端面に形成しているが、面に垂直
な方向に突出するノズル開口を形成してもよい。In the above-described embodiment, the nozzle openings are formed on the end surface of the flow path forming substrate 10. However, the nozzle openings may be formed to project in a direction perpendicular to the surface.
【0068】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図11、その流路の断面を図12にぞれぞれ示す。こ
の実施形態では、ノズル開口11が圧電振動子とは反対
のノズル基板120に穿設され、これらノズル開口11
と圧力発生室12とを連通するノズル連通口22が、封
止板20,共通インク室形成板30及び薄肉板41A及
びインク室側板40Aを貫通するように配されている。FIG. 11 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the flow path. In this embodiment, the nozzle openings 11 are drilled in the nozzle substrate 120 opposite to the piezoelectric vibrator, and these nozzle openings 11
A nozzle communication port 22 for communicating the pressure generating chamber 12 with the pressure generating chamber 12 is provided so as to penetrate the sealing plate 20, the common ink chamber forming plate 30, the thin plate 41A, and the ink chamber side plate 40A.
【0069】なお、本実施形態は、その他、薄肉板41
Aとインク室側板40Aとを別部材とし、インク室側板
40に開口40bを形成した以外は、基本的に上述した
実施形態と同様であり、同一部材には同一符号を付して
重複する説明は省略する。In this embodiment, the thin plate 41
A is basically the same as the above-described embodiment except that the ink chamber side plate 40A and the ink chamber side plate 40A are separate members, and the opening is formed in the ink chamber side plate 40. Is omitted.
【0070】ここで、この実施形態においても、実施形
態1〜4と同様に、導電体膜を、圧力発生室の複数の周
壁を覆うように形成することにより、圧電体能動部に作
用する応力を低減させ、割れ等の発生を防止することが
できる。Here, in this embodiment, as in the first to fourth embodiments, the conductive film is formed so as to cover a plurality of peripheral walls of the pressure generating chamber, so that the stress acting on the piezoelectric active portion is increased. And the occurrence of cracks and the like can be prevented.
【0071】また、勿論、共通インク室を流路形成基板
に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも同
様に応用できる。Of course, the present invention can be similarly applied to an ink jet recording head of a type in which a common ink chamber is formed on a flow path forming substrate.
【0072】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.
【0073】さらに、上述した各実施形態では、振動板
として下電極膜とは別に弾性膜を設けたが、下電極膜が
弾性膜を兼ねるようにしてもよい。Further, in each of the above-described embodiments, the elastic film is provided separately from the lower electrode film as the vibration plate, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.
【0074】また、圧電振動子と導電体膜との間に絶縁
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導電体膜と接続したり、
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 conductor film has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, without providing the insulator layer, each upper electrode is anisotropically formed. Thermal conductive welding of the conductive film, connecting this anisotropic conductive film to the conductive film,
In addition, the connection may be made using various bonding techniques such as wire bonding.
【0075】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。As described above, the present invention can be applied to ink-jet recording heads having various structures, as long as the spirit of the present invention is not contradicted.
【0076】[0076]
【発明の効果】以述のように、本発明によれば、導電体
膜を圧力発生室の複数の周縁部に対向する領域を覆うよ
うに形成することで、導電体膜にかかる応力が周縁部に
受け止められ、コンタクトホール近傍での圧電体能動部
に作用する応力が低減されることにより、また、導電体
膜を比較的広い幅で形成しているため、コンタクトホー
ル内の導電体膜と上電極との接続部分に流れ込む電流密
度が低減され、割れ等の発生を防止することができる。As described above, according to the present invention, the stress applied to the conductor film is reduced by forming the conductor film so as to cover the regions facing the plurality of peripheral portions of the pressure generating chamber. And the stress acting on the piezoelectric active portion near the contact hole is reduced, and since the conductive film is formed with a relatively large width, the conductive film in the contact hole is The density of the current flowing into the connection with the upper electrode is reduced, and the occurrence of cracks and the like can be prevented.
【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す図であり、図1の平面図及び断面図であ
る。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention, showing the same.
【図3】図1の封止板の変形例を示す図である。FIG. 3 is a view showing a modification of the sealing plate of FIG. 1;
【図4】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。FIG. 6 is a view showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view illustrating a main part of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention.
【図9】本発明の実施形態3に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view illustrating a main part of an ink jet recording head according to a third embodiment of the invention.
【図10】本発明の実施形態4に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating a main part of an ink jet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
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 導電体膜 320 圧電体能動部 350 下電極除去部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 nozzle opening 12 pressure generating chamber 50 elastic film 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 90 insulator layer 100 conductor film 320 piezoelectric active part 350 lower electrode removing part
Claims (5)
を構成し、少なくとも上面が下電極として作用する振動
板と、該振動板の表面に形成された圧電体層及び該圧電
体層の表面に形成された上電極からなり且つ前記圧力発
生室に対向する領域に形成された圧電体能動部とからな
る圧電振動子を備え、前記圧力発生室に対向する領域
に、前記圧電体能動部へ電圧を印加するための導電体膜
と当該圧電体能動部との接続部となるコンタクト部が設
けられているインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記導電体膜は平面的に前記コンタクト部を含み且つ前
記圧力発生室の少なくとも2方向の周壁まで延設されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。1. A vibrating plate constituting a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, at least an upper surface of which functions as a lower electrode, a piezoelectric layer formed on the surface of the vibrating plate, and a piezoelectric layer A piezoelectric vibrator comprising an upper electrode formed on the surface and a piezoelectric active portion formed in a region facing the pressure generating chamber; and a piezoelectric active portion formed in a region facing the pressure generating chamber. An ink jet recording head provided with a contact portion serving as a connection portion between a conductive film for applying a voltage to the piezoelectric active portion and the conductive film, wherein the conductive film includes the contact portion in a planar manner, and An ink jet recording head extending to at least two peripheral walls of the pressure generating chamber.
上面には絶縁体層が形成され、前記コンタクト部は当該
絶縁体層に形成されたコンタクトホール内に形成されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on an upper surface of the piezoelectric active portion, and the contact portion is formed in a contact hole formed in the insulating layer. Inkjet recording head.
は前記圧力発生室の幅より幅広で前記圧力発生室の長手
方向端部からコンタクト部の上方まで延設されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。3. The pressure sensor according to claim 1, wherein the conductive film is wider than a width of the pressure generating chamber and extends from a longitudinal end of the pressure generating chamber to a position above a contact portion. Inkjet recording head.
は前記コンタクト部の前記圧力発生室の長手方向に沿っ
た寸法より幅広で、前記圧力発生室の両側壁を跨ぐよう
に形成されていることを特徴するインクジェット記録ヘ
ッド。4. The pressure sensor according to claim 1, wherein the conductive film is wider than a dimension of the contact portion along a longitudinal direction of the pressure generating chamber, and is formed so as to straddle both side walls of the pressure generating chamber. An ink jet recording head characterized in that:
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。5. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric vibrator is formed by film formation and lithography. An ink jet recording head, characterized in that:
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ID=17234103
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032900A (en) * | 2004-06-14 | 2006-02-02 | Fuji Xerox Co Ltd | Piezoelectric element, ink jet recording head, and ink jet recording device |
US7559631B2 (en) | 2003-09-24 | 2009-07-14 | Seiko Epson Corporation | Liquid-jet head, method for manufacturing the same, and liquid-jet apparatus |
US9033468B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-05-19 | Ricoh Company, Ltd. | Actuator element, liquid drop discharge head, liquid drop discharge apparatus and image forming apparatus |
-
1997
- 1997-09-17 JP JP25221497A patent/JP3384294B2/en not_active Expired - Lifetime
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US7427821B2 (en) * | 2004-06-14 | 2008-09-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Piezoelectric element, inkjet recording head and inkjet recording device |
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