JP2000190490A - Ink jet type recording head and its manufacture - Google Patents
Ink jet type recording head and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、紙等の記録媒体に
インク滴を吐出して文字や図形等の画像を記録するイン
クジェット式記録ヘッド及びその製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet type recording head for recording images such as characters and figures by discharging ink droplets onto a recording medium such as paper, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のインクジェット式記録ヘッド、例
えば圧電振動子を圧力発生手段として用いたインクジェ
ット式記録ヘッドにおいては、複数のノズル開口部を有
するノズルプレートの上に流路形成板と弾性板とを積層
して流路ユニットを構成し、この流路ユニットをケース
に接合する。2. Description of the Related Art In a conventional ink jet recording head, for example, an ink jet recording head using a piezoelectric vibrator as pressure generating means, a flow path forming plate and an elastic plate are provided on a nozzle plate having a plurality of nozzle openings. Are laminated to form a channel unit, and this channel unit is joined to the case.
【０００３】すなわち、流路形成板には、ノズル開口部
とぞれぞれ連通する圧力発生室と、各圧力発生室に供給
するインクを貯留する共通インク室と、共通インク室と
それぞれの圧力発生室との間を連通するインク供給部な
どを隔壁部によって区画することにより形成してあり、
この流路形成板の一方の面にノズルプレートを、他方の
面に弾性板を接着することにより流路ユニットを構成す
る。そして、圧力発生室に対応させて圧電振動子をケー
ス側に配置固定し、上記流路ユニットをケースに取り付
けることにより、各圧電振動子を対応した圧力発生室の
弾性板に当接して固定する。この様に構成されたヘッド
は、共通インク室からインクを各圧力発生室内に供給
し、圧電振動子の作用により弾性板を押圧して圧力発生
室内を加圧し、この圧力によりノズルからインク滴を吐
出することができる。That is, a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, a common ink chamber for storing ink to be supplied to each pressure generating chamber, and a common ink chamber are provided in the flow path forming plate. It is formed by partitioning an ink supply portion and the like communicating with the generation chamber by a partition wall portion,
A nozzle plate is adhered to one surface of the channel forming plate, and an elastic plate is adhered to the other surface, thereby forming a channel unit. Then, the piezoelectric vibrators are arranged and fixed on the case side corresponding to the pressure generating chambers, and the above-described flow path unit is attached to the case, so that each piezoelectric vibrator is fixed in contact with the elastic plate of the corresponding pressure generating chamber. . The head configured as described above supplies ink from the common ink chamber to each pressure generating chamber, presses the elastic plate by the action of the piezoelectric vibrator to pressurize the pressure generating chamber, and this pressure causes ink droplets from the nozzles. Can be ejected.
【０００４】この様な構成からなる記録ヘッドを備えた
インクジェット式記録装置は、記録ヘッドをキャリッジ
によって記録紙の幅方向に移動（主走査）させ、所定の
紙送り（副走査）を行うことで所望の文字や画像を記録
（印刷）することができる。詳しくは、ホストコンピュ
ータから入力された印刷データを展開したドットパター
ンデータに基づいて、記録ヘッドのノズル開口部からイ
ンク滴がそれぞれ所定のタイミングで吐出され、これら
の各インク滴が記録紙等の記録媒体に着弾し付着するこ
とにより、印刷が行われる。In an ink jet recording apparatus having a recording head having such a configuration, the recording head is moved (main scanning) in the width direction of the recording paper by a carriage, and a predetermined paper feed (sub scanning) is performed. Desired characters and images can be recorded (printed). Specifically, based on dot pattern data obtained by developing print data input from a host computer, ink droplets are respectively ejected from nozzle openings of a recording head at predetermined timings, and these ink droplets are recorded on recording paper or the like. Printing is performed by landing and attaching to the medium.
【０００５】そして、記録ヘッドは、例えば、下記のよ
うな工程を経て製造する。[0005] The recording head is manufactured, for example, through the following steps.
【０００６】まず、流路ユニットの製造について簡単に
説明すると、シリコンウエハーからなる基板にエッチン
グによりインク供給路、圧力発生室、共通インク室等を
形成して流路形成板を構成する。ノズルプレートは、ス
テンレス板に機械的穴加工によりノズル開口部を開設し
て構成する。また、弾性板は、ＰＰＳ（ポリフェニレン
サルファイト）やポリイミドなどの高分子膜とステンレ
ス板とをラミネート加工し、その後、ステンレス板をエ
ッチング加工して圧電振動子を当接固定するための厚肉
部（アイランド部）を形成するとともに、共通インク室
に対応する部分のステンレス板を除去して構成する。そ
して、流路形成板の一方の表面にノズルプレートを、他
方の表面に弾性板を接着剤で接合することにより流路ユ
ニットとする。First, the manufacture of the flow path unit will be briefly described. An ink supply path, a pressure generating chamber, a common ink chamber, and the like are formed on a substrate made of a silicon wafer by etching to form a flow path forming plate. The nozzle plate is formed by opening a nozzle opening in a stainless steel plate by mechanical drilling. The elastic plate is formed by laminating a polymer film such as PPS (polyphenylene sulfide) or polyimide with a stainless steel plate, and then etching the stainless steel plate to fix the piezoelectric vibrator in contact. (Island portion) and a portion corresponding to the common ink chamber is removed from the stainless steel plate. Then, a nozzle plate is bonded to one surface of the flow path forming plate and an elastic plate is bonded to the other surface with an adhesive to form a flow path unit.
【０００７】次に、ケース内に圧電振動子等を組み込む
とともに、このケースの先端面に前記流路ユニットを接
着剤で接合して圧電振動子とアイランド部を当接状態と
し、記録ヘッドとする。Next, a piezoelectric vibrator or the like is incorporated in the case, and the flow path unit is bonded to the front end surface of the case with an adhesive so that the piezoelectric vibrator and the island portion are brought into contact with each other to form a recording head. .
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記インク
ジェット式記録ヘッドでは、インク滴を吐出するかしな
いか、つまりドットのオン・オフ制御を行うものである
ため、１つの画素を４×４、８×８等の複数のドットで
表現することによって中間階調を実現している。４×４
のドットマトリックスで１つの画素を表現すれば、１６
階調（全白を含めると１７階調）で濃淡を表すことがで
き、画素の分解能を上げれば、より細やかに階調表現を
行うことができる。しかし、記録ドット径を変えずに階
調を上げると実質的な解像度が低下し、また、記録紙上
の記録ドット径が大きいと、低濃度領域の粒状性が目立
つという問題がある。In the above-mentioned ink jet recording head, whether or not ink droplets are ejected, that is, dot on / off control is performed. Intermediate gradation is realized by expressing with a plurality of dots such as × 8. 4x4
If one pixel is represented by a dot matrix of
The gradation can be expressed by gradation (17 gradations including all white), and the gradation can be expressed more finely by increasing the pixel resolution. However, if the gradation is increased without changing the recording dot diameter, there is a problem that the substantial resolution is reduced, and if the recording dot diameter on the recording paper is large, the granularity of the low density region becomes conspicuous.
【０００９】そして、インク滴の重量を少なくして記録
ドット径を小さくするために、ノズル開口部の口径を小
さくする必要があるが、ノズルプレートに開設されるノ
ズル開口部は機械的な穴加工であるため、微細に開設さ
れたノズル開口部にはバラツキがあり、マイクロドット
を形成し得る極く微量のインク滴では吐出が不安定にな
ってしまうという問題がある。In order to reduce the weight of ink droplets and the diameter of recording dots, it is necessary to reduce the diameter of the nozzle opening. However, the nozzle opening formed in the nozzle plate is mechanically drilled. Therefore, there is a problem in that the nozzle openings formed finely vary, and the ejection becomes unstable with a very small amount of ink droplets capable of forming microdots.
【００１０】また、圧電振動子に複数のパルス信号を加
えることによって微少なインク滴を複数発生させ、記録
紙上に着弾する前に、これら複数の微少インク滴を合体
させることでインク滴量の範囲を可変する技術も提案さ
れているが、インク滴を合体させるのが難しいという問
題があり、制御も複雑となる。Further, a plurality of fine ink droplets are generated by applying a plurality of pulse signals to the piezoelectric vibrator, and the plurality of fine ink droplets are united before landing on a recording paper to thereby achieve a range of ink droplet amount. Has been proposed, but there is a problem that it is difficult to unite the ink droplets, and the control becomes complicated.
【００１１】そこで、本発明は、吐出するインク滴量を
広い範囲で変化させることができ、また、ノズル開口部
のバラツキに起因する不都合を解消してマイクロドット
の安定した吐出を可能とするインクジェット式記録ヘッ
ド及びその製造方法を提供することを目的とする。In view of the above, the present invention provides an ink-jet system which can change the amount of ink droplets to be ejected in a wide range, and eliminates the inconvenience caused by variations in the nozzle openings, thereby enabling stable ejection of microdots. An object of the present invention is to provide a recording head and a method for manufacturing the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたもので、請求項１に記載のもの
は、複数のノズル開口部を開設したノズルプレートと、
各ノズル開口部に対応して形成された圧力発生室と、各
圧力発生室毎に設けた圧力発生手段とを備え、圧力発生
手段により圧力発生室内を加圧して、圧力発生室と連通
するノズル開口部からインク滴を吐出して画像を記録す
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記ノズル開
口部の開口周縁部分に圧電素子を設け、この圧電素子に
よりノズル開口部の口径を変化させるようにしたことを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。Means for Solving the Problems The present invention has been proposed to achieve the above object, and the present invention is directed to a nozzle plate having a plurality of nozzle openings,
A pressure generating chamber formed corresponding to each nozzle opening, and a pressure generating means provided for each pressure generating chamber, the nozzle generating pressure in the pressure generating chamber by the pressure generating means and communicating with the pressure generating chamber In an ink jet recording head that records an image by ejecting ink droplets from an opening, a piezoelectric element is provided around the opening of the nozzle opening, and the diameter of the nozzle opening is changed by the piezoelectric element. It is an ink jet type recording head which is a feature.
【００１３】請求項２に記載のものは、前記圧電素子
を、ノズルプレートの表面に形成した第１電極薄膜と、
この第１電極薄膜の表面に形成した圧電体薄膜と、この
圧電体薄膜の表面に形成した第２電極薄膜とから構成し
たことを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記
録ヘッドである。According to a second aspect of the present invention, the piezoelectric element comprises: a first electrode thin film formed on a surface of a nozzle plate;
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recording head comprises a piezoelectric thin film formed on the surface of the first electrode thin film and a second electrode thin film formed on the surface of the piezoelectric thin film.
【００１４】請求項３に記載のものは、前記圧電素子
を、円筒状の圧電体薄膜と、この圧電体薄膜の内周側に
形成した内側電極薄膜と、圧電体薄膜の外周側に形成し
た外側電極薄膜とから構成したことを特徴とする請求項
１記載のインクジェット式記録ヘッドである。According to a third aspect of the present invention, the piezoelectric element is formed on a cylindrical piezoelectric thin film, an inner electrode thin film formed on the inner peripheral side of the piezoelectric thin film, and an outer peripheral side of the piezoelectric thin film. 2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said ink jet recording head comprises an outer electrode thin film.
【００１５】請求項４に記載のものは、前記圧電素子が
設けられたノズルプレートに、複数のスリットを放射状
に形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか
に記載のインクジェット式記録ヘッドである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein a plurality of slits are radially formed in the nozzle plate provided with the piezoelectric element. Head.
【００１６】請求項５に記載のものは、ノズル開口部の
開口周縁部分に設けた圧電素子に、複数のスリットを放
射状に形成したことを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載のインクジェット式記録ヘッドである。According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of slits are formed radially in a piezoelectric element provided at an opening peripheral portion of the nozzle opening. This is an ink jet recording head.
【００１７】請求項６に記載のものは、ノズル開口部の
開口周縁部分に位置するノズルプレートおよび圧電素子
に、複数のスリットを放射状に形成したことを特徴とす
る請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット式
記録ヘッドである。According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of slits are radially formed in the nozzle plate and the piezoelectric element located at the periphery of the nozzle opening. 2. The ink jet recording head according to item 1.
【００１８】請求項７に記載のものは、ノズル開口部を
開設したノズルプレートの前記開口周縁部分の肉厚を、
他の部分よりも薄くしたことを特徴とする請求項１から
６のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッドであ
る。According to a seventh aspect of the present invention, the thickness of the peripheral portion of the opening of the nozzle plate having the nozzle opening is reduced by:
7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is thinner than other portions.
【００１９】なお、他の部分とは、ノズル開口部の口径
を変化させるための圧電素子を設けた部分以外の領域を
意味し、ノズル開口の口径を変化させるために変形する
ことの必要がない部分である。The other portion means a region other than the portion provided with the piezoelectric element for changing the diameter of the nozzle opening, and does not need to be deformed to change the diameter of the nozzle opening. Part.
【００２０】請求項８に記載のものは、前記圧電素子
を、圧力発生室側のノズルプレート表面に設けたことを
特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインクジ
ェット式記録ヘッドである。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to any one of the first to seventh aspects, wherein the piezoelectric element is provided on the surface of the nozzle plate on the pressure generating chamber side. .
【００２１】請求項９に記載のものは、前記圧電素子
を、圧力発生室とは反対側のノズルプレート表面に設け
たことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに
記載のインクジェット式記録ヘッドである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the ink jet apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the piezoelectric element is provided on the surface of the nozzle plate opposite to the pressure generating chamber. It is a type recording head.
【００２２】請求項１０に記載のものは、ノズルプレー
トに複数のノズル開口部を開設するノズル開口工程と、
ノズル開口部を開口したノズルプレートに、電極用の電
極薄膜をノズル開口部の開口周縁部分に形成する第１電
極形成工程と、上記電極薄膜上に圧電体薄膜の前駆体を
形成する前駆体形成工程と、前駆体を形成した上記ノズ
ルプレートを反応液中に浸漬させた状態で所定温度にて
水を介して加熱する水熱処理を行うことにより、上記ノ
ズル開口部の開口周縁部に圧電体薄膜を形成する圧電体
薄膜形成工程と、この圧電体薄膜上に電極用の電極薄膜
を形成する第２電極薄膜形成工程と、を経て製造するこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法
である。A nozzle opening step of opening a plurality of nozzle openings in a nozzle plate,
A first electrode forming step of forming an electrode thin film for an electrode on a nozzle plate having a nozzle opening formed on an opening peripheral portion of the nozzle opening, and a precursor forming forming a piezoelectric thin film precursor on the electrode thin film And a hydrothermal treatment of heating the nozzle plate with the precursor formed thereon through water at a predetermined temperature in a state where the nozzle plate is immersed in the reaction solution, so that a piezoelectric thin film is formed on the periphery of the nozzle opening. And a second electrode thin film forming step of forming an electrode thin film for an electrode on the piezoelectric thin film. .
【００２３】請求項１１に記載のものは、高分子樹脂材
料によって構成されたノズルプレートを用いることを特
徴とする請求項１０に記載のインクジェット式記録ヘッ
ドの製造方法である。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink jet recording head according to the tenth aspect, wherein a nozzle plate made of a polymer resin material is used.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】図１は圧力発生手段としてピエゾ素子等の
圧電素子１を用いたインクジェット式記録ヘッド２（以
下、ヘッド２という。）の一実施形態の断面図、図２は
図１に示すヘッド２の要部を示す拡大断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an ink jet recording head 2 (hereinafter, referred to as a head 2) using a piezoelectric element 1 such as a piezo element as a pressure generating means, and FIG. 2 is a head 2 shown in FIG. It is an expanded sectional view which shows the principal part of.
【００２６】ヘッド２は、図１に示すように、例えばプ
ラスチックからなる箱体状のケース３の収納室４内に圧
電素子１を一方の開口から挿入して櫛歯状先端１ａを他
方の開口に臨ませ、この開口側のケース３の表面（下
面）に流路ユニット５を接合するとともに、圧電素子１
の櫛歯状先端１ａをそれぞれ流路ユニット５の所定部位
に当接固定することにより概略構成されている。なお、
図中、６はフレキシブルケーブル、７は固定基板であ
る。As shown in FIG. 1, the head 2 has a piezoelectric element 1 inserted into a storage chamber 4 of a box-shaped case 3 made of, for example, plastic from one opening and a comb-shaped tip 1a is inserted into the other opening. And the flow path unit 5 is joined to the surface (lower surface) of the case 3 on the opening side, and the piezoelectric element 1
Are roughly configured by abutting and fixing the comb-shaped tips 1a of the above to predetermined portions of the flow path unit 5, respectively. In addition,
In the figure, 6 is a flexible cable, and 7 is a fixed board.
【００２７】流路ユニット５は、流路形成板１０を間に
挟んでノズルプレート１１と弾性板１２を両側に積層す
ることにより構成されている。The flow channel unit 5 is configured by laminating a nozzle plate 11 and an elastic plate 12 on both sides with a flow channel forming plate 10 interposed therebetween.
【００２８】流路形成板１０は、ノズルプレート１１に
複数開設したノズル開口部１３とそれぞれ連通して圧力
発生室隔壁１４を隔てて列設された複数の圧力発生室１
５と、各圧力発生室１５の少なくとも一端に連通する複
数のインク供給部１６が連通する細長い共通インク室１
７を形成した板材である。本実施形態では、シリコンウ
エハーをエッチング加工することにより細長い共通イン
ク室１７を形成し、共通インク室１７の長手方向に沿っ
て圧力発生室１５をノズル開口部１３のピッチに合わせ
て形成し、各圧力発生室１５と共通インク室１７との間
に溝状のインク供給部１６を形成してある。なお、圧力
発生室１５の一端にインク供給部１６が接続し、このイ
ンク供給部１６とは反対側の端部近傍でノズル開口部１
３が位置するように配置してある。また、共通インク室
１７は、インクカートリッジ（図示せず）に貯留された
インクを圧力発生室１５に供給するための室であり、長
手方向のほぼ中央にインク供給管１８が連通する。The flow path forming plate 10 communicates with a plurality of nozzle openings 13 formed in the nozzle plate 11 and a plurality of pressure generating chambers 1 arranged in a row with a pressure generating chamber partition 14 interposed therebetween.
5 and an elongated common ink chamber 1 in which a plurality of ink supply units 16 communicating with at least one end of each pressure generating chamber 15 communicate.
7 is a plate material. In this embodiment, an elongated common ink chamber 17 is formed by etching a silicon wafer, and the pressure generating chambers 15 are formed along the longitudinal direction of the common ink chamber 17 in accordance with the pitch of the nozzle openings 13. A groove-shaped ink supply section 16 is formed between the pressure generating chamber 15 and the common ink chamber 17. Note that an ink supply unit 16 is connected to one end of the pressure generating chamber 15, and the nozzle opening 1 is provided near an end opposite to the ink supply unit 16.
3 are located. The common ink chamber 17 is a chamber for supplying ink stored in an ink cartridge (not shown) to the pressure generating chamber 15, and an ink supply pipe 18 communicates with substantially the center in the longitudinal direction.
【００２９】弾性板１２は、本実施形態では、ノズルプ
レート１１とは反対側になる流路形成板１０の他方の面
に積層され、少なくとも上記圧力発生室１５の一方の開
口面を封止する封止板と、同じく流路形成板１０の他方
の面に積層され、少なくとも共通インク室１７の一方の
開口面を封止する弾性体膜（薄膜部）２０とを兼ねてお
り、ステンレス板２１上にＰＰＳ等の高分子体フィルム
を弾性体膜２０としてラミネート加工した二重構造であ
る。そして、同一材により封止板と弾性体膜２０とを構
成するので、封止板として機能する部分、すなわち圧力
発生室１５に対応した部分のステンレス板２１をエッチ
ング加工して圧電素子１を当接固定するための厚肉部
（アイランド部）２２を形成し、また、弾性体膜２０と
して機能する部分、すなわち共通インク室１７に対応す
る部分のステンレス板２１をエッチング加工で除去して
弾性体膜２０だけにする。In the present embodiment, the elastic plate 12 is laminated on the other surface of the flow path forming plate 10 opposite to the nozzle plate 11 and seals at least one opening surface of the pressure generating chamber 15. The sealing plate and the elastic film (thin film portion) 20, which is also laminated on the other surface of the flow path forming plate 10 and seals at least one opening surface of the common ink chamber 17, also serves as a stainless steel plate 21. It has a double structure in which a polymer film such as PPS is laminated as an elastic film 20 thereon. Since the sealing material and the elastic film 20 are made of the same material, the portion functioning as the sealing material, that is, the portion of the stainless steel plate 21 corresponding to the pressure generating chamber 15 is etched to apply the piezoelectric element 1. A thick portion (island portion) 22 for contacting and fixing is formed, and a portion functioning as the elastic film 20, that is, a portion of the stainless plate 21 corresponding to the common ink chamber 17 is removed by etching to remove the elastic material. Only the film 20 is used.
【００３０】ノズルプレート１１は、ドット形成密度に
対応したピッチで複数のノズル開口部１３を列設した樹
脂製の薄い板状部材であり、例えば、耐インク性のある
ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボ
ネート等の高分子樹脂で構成されている。そして、本実
施形態におけるノズルプレート１１には、各ノズル開口
部１３の口径を変化させるために、各ノズル開口部１３
の開口周縁部分に圧電素子２３を設けてある。The nozzle plate 11 is a thin plate member made of resin in which a plurality of nozzle openings 13 are arranged at a pitch corresponding to the dot formation density. For example, ink-resistant polysulfone, polyethersulfone, It is made of a polymer resin such as polycarbonate. In order to change the diameter of each nozzle opening 13, each nozzle opening 13
The piezoelectric element 23 is provided on the periphery of the opening.
【００３１】この圧電素子２３は、図２に示すように、
圧力発生室１５側とは反対側に位置することになるノズ
ルプレート１１の外側表面であって、厚さをノズル開口
部１３の開口に向かって他の部分よりも次第に薄くした
開口周縁部分２４に、ノズル開口部１３とほぼ同心円の
リング状に形成されている。As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 23
The outer peripheral surface 24 of the nozzle plate 11, which is located on the opposite side to the pressure generating chamber 15 side, has a thickness gradually reduced toward the opening of the nozzle opening 13 from the other portion. Are formed in a ring shape substantially concentric with the nozzle opening 13.
【００３２】そして、ノズルプレート１１の表面に形成
した第１電極薄膜（下電極）２５と、この第１電極薄膜
２５上に断面Ｌ字状に形成した圧電体薄膜（例えば、チ
タン酸ジルコン酸鉛等のＰＺＴ）２６と、この圧電体薄
膜２６の上面（図２（ｂ）における下側の面）を覆うよ
うにして接続する断面Ｌ字状の第２電極薄膜（上電極）
２７とから構成され、上記第１電極薄膜２５の内周縁は
ノズル開口部１３の開口縁よりも少し外側に位置してお
り、ノズル開口部１３の開口縁と第１電極薄膜２５の内
周縁の間に圧電体薄膜２６の屈曲端部が接し、この屈曲
端部の外側を第２電極薄膜２７の屈曲端部が被覆するよ
うに形成してある。A first electrode thin film (lower electrode) 25 formed on the surface of the nozzle plate 11 and a piezoelectric thin film (for example, lead zirconate titanate) formed on the first electrode thin film 25 in an L-shaped cross section PZT) 26 and a second electrode thin film (upper electrode) having an L-shaped cross section and connected so as to cover the upper surface (lower surface in FIG. 2B) of the piezoelectric thin film 26
27, the inner peripheral edge of the first electrode thin film 25 is located slightly outside the opening edge of the nozzle opening 13, and the inner peripheral edge of the nozzle opening 13 and the inner peripheral edge of the first electrode thin film 25 are formed. The bent end portion of the piezoelectric thin film 26 is in contact therewith, and the outside of the bent end portion is formed so as to be covered by the bent end portion of the second electrode thin film 27.
【００３３】なお、このリング状圧電素子２３の中心に
形成される内周空部２３′は、ノズルプレート１１に設
けたノズル開口部１３に連通してその一部として機能す
る。また、これらの電極薄膜２５，２７に電気信号を供
給する導電パターンはノズルプレート１１上に形成され
ている。また、圧電体薄膜２６は後述する水熱法（水熱
合成法）によって形成する。The inner peripheral space 23 'formed at the center of the ring-shaped piezoelectric element 23 communicates with the nozzle opening 13 provided in the nozzle plate 11 and functions as a part thereof. A conductive pattern for supplying an electric signal to these electrode thin films 25 and 27 is formed on the nozzle plate 11. The piezoelectric thin film 26 is formed by a hydrothermal method (hydrothermal synthesis method) described later.
【００３４】上記した構成からなるノズルプレート１１
を有する流路ユニット５を接合して記録ヘッド２を構成
すると、ノズル開口部１３の周囲の圧電素子２３の上電
極２７と下電極２５の間に電位差を加えることで、圧電
素子２３が変形して当該ノズル開口部１３の口径を拡縮
することができ、これにより吐出するインク滴の量を変
えることができる。The nozzle plate 11 having the above configuration
When the recording head 2 is configured by joining the flow path units 5 having the same shape, the piezoelectric element 23 is deformed by applying a potential difference between the upper electrode 27 and the lower electrode 25 around the nozzle opening 13. As a result, the diameter of the nozzle opening 13 can be enlarged or reduced, whereby the amount of ejected ink droplets can be changed.
【００３５】すなわち、図３（ａ）に示す通常状態で
は、第１電極薄膜２５と第２電極薄膜２７とを共にＧＮ
Ｄ電位として両電極薄膜２５，２７の間には電位差を与
えない状態であり、この通常状態では圧電素子２３は変
形せず、圧電素子２３の内周空部２３′の直径、即ち、
ノズル開口部１３の口径は、インク吐出方向に沿って一
定である。そして、この通常状態におけるノズル開口部
１３の口径が基準の口径となる。That is, in the normal state shown in FIG. 3A, the first electrode thin film 25 and the second electrode thin film 27 are both GN
In this normal state, the piezoelectric element 23 is not deformed, and the diameter of the inner peripheral space 23 ′ of the piezoelectric element 23, that is, the D potential is not applied between the two electrode thin films 25 and 27.
The diameter of the nozzle opening 13 is constant along the ink ejection direction. Then, the diameter of the nozzle opening 13 in the normal state becomes a reference diameter.
【００３６】なお、インク吐出方向とは、図中矢印で示
すように、ノズルプレート１１の面方向と直交する方向
であって、圧力発生室１５から外側に向かう方向のこと
である。Note that the ink discharge direction is a direction orthogonal to the surface direction of the nozzle plate 11 and outward from the pressure generating chamber 15 as indicated by an arrow in the drawing.
【００３７】そして、第１電極薄膜（下電極）２５に負
電圧を、第２電極薄膜（上電極）２７に正電圧をそれぞ
れ印加すると、換言すれば、第２電極薄膜２７の電圧を
第１電極薄膜２５の電圧よりも高くすると、この電位差
が圧電体薄膜２６に作用して圧電体薄膜２６が歪み、圧
電素子２３が変形してノズル開口部１３が拡径状態とな
る。When a negative voltage is applied to the first electrode thin film (lower electrode) 25 and a positive voltage is applied to the second electrode thin film (upper electrode) 27, in other words, the voltage of the second electrode thin film 27 is changed to the first voltage. When the voltage is higher than the voltage of the electrode thin film 25, this potential difference acts on the piezoelectric thin film 26, thereby distorting the piezoelectric thin film 26, deforming the piezoelectric element 23, and bringing the nozzle opening 13 into an expanded state.
【００３８】すなわち、第１，第２電極薄膜２５，２７
に上記の電位差を与えると、図３（ｂ）に示すように、
圧電素子２３は半径方向の収縮力を発生し、この収縮力
により内周空部２３′の近傍をインク吐出方向側に突出
させる方向に反る。なお、この場合において、圧電素子
２３は、接合されているノズルプレート１１の開口周縁
部分２４も一体に撓ませる。このような圧電素子２３の
変形に伴って圧電素子２３の内周空部２３′（ノズル開
口部１３）も変形してインク吐出方向に向かうにつれて
次第に口径が拡径したテーパー状となる。That is, the first and second electrode thin films 25 and 27
When the above-described potential difference is given to, as shown in FIG.
The piezoelectric element 23 generates a contraction force in the radial direction, and the contraction force causes the piezoelectric element 23 to warp in a direction in which the vicinity of the inner peripheral space 23 ′ projects toward the ink ejection direction. In this case, the piezoelectric element 23 also bends the opening peripheral portion 24 of the nozzle plate 11 to which the piezoelectric element 23 is joined. With such deformation of the piezoelectric element 23, the inner peripheral space 23 '(nozzle opening 13) of the piezoelectric element 23 is also deformed, and becomes a tapered shape whose diameter gradually increases in the direction of ink ejection.
【００３９】この拡径状態では、駆動波形等の他のイン
ク吐出条件を同じにすると、内周空部２３′（ノズル開
口部１３）から吐出したインク滴の大きさは、通常状態
におけるインク滴の大きさよりも大きくなる。In this enlarged diameter state, if other ink ejection conditions such as a drive waveform are the same, the size of the ink droplet ejected from the inner peripheral space 23 ′ (nozzle opening 13) becomes the ink droplet in the normal state. Larger than the size of.
【００４０】また、第１電極薄膜（下電極）２５に正電
圧を、第２電極薄膜（上電極）２７に負電圧をそれぞれ
印加し、換言すれば、第１電極薄膜２５の電位を第２電
極薄膜２７の電位よりも高くした場合にも、この電位差
によって圧電体薄膜２６が反対側に歪み、圧電素子２３
も反対側に変形し、この場合には、ノズル開口部１３は
縮径状態となる。即ち、図３（ｃ）に示すように、圧電
素子２３は半径方向に縮み、上記した拡径状態とは異な
り、内周空部２３′の近傍が圧力発生室１５側に突出す
方向に反って、この圧電素子２３の変形により内周空部
２３′（ノズル開口部１３）も変形する。したがって、
内周空部２３′は、インク吐出方向に向かうにつれて次
第に口径が縮径したテーパー状となり、一連のノズル開
口部１３のうち、内周空部２３′の先端の口径が最小と
なって通常状態における口径よりも小さくなる。Further, a positive voltage is applied to the first electrode thin film (lower electrode) 25 and a negative voltage is applied to the second electrode thin film (upper electrode) 27. In other words, the potential of the first electrode thin film 25 is changed to the second voltage. When the potential is higher than the potential of the electrode thin film 27, the potential difference causes the piezoelectric thin film 26 to be distorted to the opposite side, and the piezoelectric element 23
Also deforms to the opposite side, in which case the nozzle opening 13 is in a reduced diameter state. That is, as shown in FIG. 3C, the piezoelectric element 23 contracts in the radial direction, and unlike the above-described expanded state, the vicinity of the inner peripheral space 23 ′ warps in a direction in which it protrudes toward the pressure generating chamber 15. The deformation of the piezoelectric element 23 also deforms the inner peripheral space 23 '(nozzle opening 13). Therefore,
The inner peripheral space 23 ′ has a tapered shape in which the diameter gradually decreases as it goes in the ink discharge direction, and the diameter of the tip of the inner peripheral space 23 ′ in the series of nozzle openings 13 is minimized. It becomes smaller than the caliber in.
【００４１】そして、この縮径状態では、駆動波形等の
他のインク吐出条件を同じにすると、内周空部２３′
（ノズル開口部１３）から吐出したインク滴の大きさ
を、通常状態におけるインク滴の大きさよりも小さくす
ることができる。In this reduced diameter state, if other ink ejection conditions such as a drive waveform are the same, the inner peripheral space 23 '
The size of the ink droplet ejected from the (nozzle opening 13) can be made smaller than the size of the ink droplet in the normal state.
【００４２】このように、第１電極薄膜２５及び第２電
極薄膜２７に印加する電圧を制御することによってノズ
ル開口部１３の口径を変化させることができる。そし
て、ノズルプレート１１に樹脂製の板状部材を用いてい
るので、第１電極薄膜２５及び第２電極薄膜２７の電位
差をなくした場合には、ノズル開口部１３は、ノズルプ
レート１１の弾性力によって通常状態に戻る。As described above, by controlling the voltage applied to the first electrode thin film 25 and the second electrode thin film 27, the diameter of the nozzle opening 13 can be changed. Since a resin plate member is used for the nozzle plate 11, when the potential difference between the first electrode thin film 25 and the second electrode thin film 27 is eliminated, the nozzle opening 13 is forced by the elastic force of the nozzle plate 11. To return to the normal state.
【００４３】この様に、圧電素子２３への印加により、
各ノズル開口部１３の口径を積極的に変化させることが
でき、ノズル開口部１３から吐出するインク滴の量を広
範囲に変えることができる。このため、マイクロドット
からベタ印字までの広い範囲に適したインク滴の量を設
定するこことができる。また、各ノズル開口部１３の口
径を揃えることができ、吐出させるインク滴のバラツキ
に起因する記録画像の画質の劣化を解消することができ
る。As described above, by application to the piezoelectric element 23,
The diameter of each nozzle opening 13 can be positively changed, and the amount of ink droplets ejected from the nozzle opening 13 can be changed over a wide range. For this reason, it is possible to set the amount of ink droplet suitable for a wide range from microdots to solid printing. In addition, the diameters of the nozzle openings 13 can be made uniform, and deterioration of the image quality of a recorded image due to variations in ink droplets to be ejected can be eliminated.
【００４４】また、圧電素子２３の反りの方向や大きさ
は第１電極薄膜２５と第２電極薄膜２７との間の電位差
によって定まり、圧電素子２３の反りの方向大きさによ
ってノズル開口部１３の口径が規定される。The direction and magnitude of the warpage of the piezoelectric element 23 are determined by the potential difference between the first electrode thin film 25 and the second electrode thin film 27, and the direction of the warpage of the piezoelectric element 23 defines the size of the nozzle opening 13. The caliber is specified.
【００４５】この電位差の制御は、きめ細かく制御する
ことが比較的容易である。したがって、電圧制御という
比較的容易な手段で、ノズル開口部１３の口径の緻密な
制御を行うことができる。これにより、インク適の量も
きめ細かに制御され、記録画像のより一層の高画質化を
図ることもできるし、ノズル開口部１３の加工精度をソ
フト上で修正することもできる。It is relatively easy to control the potential difference finely. Therefore, precise control of the diameter of the nozzle opening 13 can be performed by relatively easy means of voltage control. As a result, the appropriate amount of ink can be finely controlled, and the image quality of the recorded image can be further improved, and the processing accuracy of the nozzle opening 13 can be corrected on software.
【００４６】さらに、圧電素子２３に高周波の信号を印
加すると圧電素子２３を高速で振動させることができ、
ノズル開口部１３の口径を極く短い周期で拡縮させるこ
とができる。この現象を利用して、記録装置（プリン
タ）の電源投入時、記録動作開始時、あるいは記録動作
終了時等においてノズル開口部１３の口径を短周期で拡
縮してノズル開口部１３内のインクを攪拌することがで
きる。これにより、ノズル開口部１３の目詰まりの防止
と除去ができる。さらに、前記振動の現象を利用して、
ノズル開口部１３の周縁部に付着した不要なインクの除
去も行える。Further, when a high frequency signal is applied to the piezoelectric element 23, the piezoelectric element 23 can be vibrated at a high speed.
The diameter of the nozzle opening 13 can be enlarged and reduced in a very short cycle. Utilizing this phenomenon, when the power of the printing apparatus (printer) is turned on, when the printing operation is started, or when the printing operation is completed, the diameter of the nozzle opening 13 is enlarged and reduced in a short cycle, and the ink in the nozzle opening 13 is discharged. Can be stirred. Thereby, the clogging of the nozzle opening 13 can be prevented and removed. Further, utilizing the phenomenon of the vibration,
Unnecessary ink attached to the peripheral edge of the nozzle opening 13 can also be removed.
【００４７】また、上記した実施形態では、圧電素子２
３を、圧力発生室１５とは反対側のノズルプレート１１
の外側表面（即ち、記録紙と対向する面）に設けてい
る。これにより、圧電素子２３に電圧を供給するための
配線をノズルプレート１１の外側表面に設けることがで
き、配線処理を容易に行うことができる。また、圧電素
子２３がインクに触れにくいので、長期使用時等におけ
るインクによる圧電素子２３の短絡を防止することもで
きる。In the above embodiment, the piezoelectric element 2
3 with the nozzle plate 11 on the side opposite to the pressure generating chamber 15.
Is provided on the outer surface (that is, the surface facing the recording paper). Thus, wiring for supplying a voltage to the piezoelectric element 23 can be provided on the outer surface of the nozzle plate 11, and wiring processing can be easily performed. Further, since the piezoelectric element 23 does not easily come into contact with the ink, it is possible to prevent the piezoelectric element 23 from being short-circuited by the ink during long-term use.
【００４８】ところで、上記の実施形態では、ノズルプ
レート１１に樹脂製の薄い板状部材を用い、開口周縁部
分２４については、肉厚をノズル開口部１３の開口に向
かって他の部分よりも次第に薄くしてある。これによ
り、圧電素子２３や開口周縁部分２４を撓ませ易くし、
圧電素子２３が発生する力を効率良く使用してノズル開
口部１３の口径を拡縮できるようにしてある。In the above embodiment, a thin plate member made of resin is used for the nozzle plate 11, and the thickness of the opening peripheral portion 24 gradually increases toward the opening of the nozzle opening 13 than the other portions. It is thin. This facilitates bending of the piezoelectric element 23 and the opening peripheral portion 24,
The diameter of the nozzle opening 13 can be enlarged and reduced by efficiently using the force generated by the piezoelectric element 23.
【００４９】この点に関し、スリットを形成することに
より、圧電素子２３や開口周縁部分２４を一層撓ませ易
くすることができる。In this regard, by forming the slit, the piezoelectric element 23 and the opening peripheral portion 24 can be more easily bent.
【００５０】図４に示す実施形態は、複数のスリット３
０を放射状に設けた実施形態である。The embodiment shown in FIG.
This is an embodiment in which 0 is provided radially.
【００５１】即ち、図４（ａ）に示す実施形態は、ノズ
ルプレート１１の開口周縁部分２４に、９０度間隔で４
つのスリット３０をノズル開口部１３の開口中心から半
径方向に向けて放射状に形成している。また、ノズルプ
レート１１の開口周縁部分２４に設けた圧電素子２３に
ついても、ノズルプレート１１のスリット３０に対応す
る部分をインク吐出方向に沿って切除して、４つのスリ
ット３０を形成してある。この４つのスリット３０によ
って分割された各圧電素子２３は、スリット３０により
互いに電気的に絶縁されている。このため、各分割され
た第２電極薄膜２７のそれぞれには、配線用の導電パタ
ーン３１を電気的に接続してある。That is, in the embodiment shown in FIG. 4 (a), the nozzle plate
The two slits 30 are formed radially from the center of the opening of the nozzle opening 13 in the radial direction. In the piezoelectric element 23 provided on the opening peripheral portion 24 of the nozzle plate 11, a portion corresponding to the slit 30 of the nozzle plate 11 is cut out along the ink ejection direction to form four slits 30. The piezoelectric elements 23 divided by the four slits 30 are electrically insulated from each other by the slits 30. For this reason, a conductive pattern 31 for wiring is electrically connected to each of the divided second electrode thin films 27.
【００５２】また、図４（ｂ）に示す実施形態では、ノ
ズルプレート１１の開口周縁部分２４に１８０度間隔で
一対のスリット３０を形成し、同様に圧電素子２３側に
も一対のスリット３０を設けてある。In the embodiment shown in FIG. 4B, a pair of slits 30 are formed at 180 ° intervals in the opening peripheral portion 24 of the nozzle plate 11, and a pair of slits 30 are similarly formed on the piezoelectric element 23 side. It is provided.
【００５３】このスリット３０によってノズルプレート
１１及び圧電素子２３が分割される。そして、この分割
部分においては、隣接する分割部分との機械的な縁が切
れているので変形抵抗が小さくなり、これにより撓ませ
易くすることができる。The nozzle plate 11 and the piezoelectric element 23 are divided by the slit 30. In this divided portion, the mechanical edge of the adjacent divided portion is cut, so that the deformation resistance is reduced, thereby making it easy to bend.
【００５４】なお、スリット３０は、この実施形態のよ
うにノズルプレート１１と圧電素子２３の両方に設けて
もよいが、ノズルプレート１１だけに設けても良く、ま
た、圧電素子２３だけに設けてもよい。また、形成する
スリット３０の数は任意の数に設定することができる。The slit 30 may be provided on both the nozzle plate 11 and the piezoelectric element 23 as in this embodiment, but may be provided only on the nozzle plate 11 or on the piezoelectric element 23 only. Is also good. Further, the number of slits 30 to be formed can be set to an arbitrary number.
【００５５】次に、上記した圧電素子２３の製造工程に
ついて説明する。Next, the manufacturing process of the above-described piezoelectric element 23 will be described.
【００５６】まず、高分子樹脂製のノズルプレート１１
に、機械的加工やレーザー加工等によって複数のノズル
開口部１３を列状に開設する（ノズル開口工程）。な
お、開口周縁部分２４は、肉厚をノズル開口部１３の開
口に向かって他の部分よりも次第に薄くしたテーパー状
に形成する。また、ノズルプレート１１にスリット３０
を形成する場合には、このノズル開口工程に含ませるこ
とが望ましい。First, the nozzle plate 11 made of a polymer resin
Next, a plurality of nozzle openings 13 are opened in rows by mechanical processing, laser processing, or the like (nozzle opening step). In addition, the opening peripheral portion 24 is formed in a tapered shape in which the thickness is gradually thinner toward the opening of the nozzle opening 13 than in other portions. Further, the slit 30 is formed in the nozzle plate 11.
Is preferably included in this nozzle opening step.
【００５７】ノズル開口部１３を開口したならば、図５
（ａ）に示すように、ノズルプレート１１の外側表面に
おけるノズル開口部１３の開口周縁部分２４に、第１電
極薄膜２５を形成する（第１電極形成工程）。この第１
電極薄膜２５は、例えば、スパッタリング装置等の薄膜
形成手段によって、0.1〜0.5μm程度の厚さに形成す
る。また、この第１電極薄膜２５は、導電性の高い材料
であればよく、金、チタン、アルミニウム等の多くの金
属や、導電性酸化物等を使用できる。When the nozzle opening 13 is opened, FIG.
As shown in (a), a first electrode thin film 25 is formed on the outer peripheral portion 24 of the nozzle opening 13 on the outer surface of the nozzle plate 11 (first electrode forming step). This first
The electrode thin film 25 is formed to a thickness of about 0.1 to 0.5 μm by a thin film forming means such as a sputtering device. The first electrode thin film 25 may be made of a material having high conductivity, and may be made of many metals such as gold, titanium, and aluminum, or a conductive oxide.
【００５８】第１電極薄膜２５を形成したならば、図５
（ｂ）に示すように、第１電極薄膜２５上に重ねてＰＺ
Ｔ結晶の元となる圧電体薄膜２６の前駆体を形成する
（前駆体形成工程）。この圧電体薄膜２６の前駆体には
例えばアモルファスＰＺＴが用いられる。そして、スパ
ッタリング装置等の薄膜形成手段によって、厚さ0.5〜
2.0μm程度のアモルファスＰＺＴの薄膜を形成する。After forming the first electrode thin film 25, FIG.
As shown in (b), PZ is superimposed on the first electrode thin film 25.
A precursor of the piezoelectric thin film 26 that is a source of the T crystal is formed (precursor forming step). For example, amorphous PZT is used as a precursor of the piezoelectric thin film 26. Then, by a thin film forming means such as a sputtering device, the thickness is 0.5 to
An amorphous PZT thin film of about 2.0 μm is formed.
【００５９】第１電極薄膜２５及び圧電体薄膜２６の前
駆体をノズルプレート１１上に形成したならば、図５
（ｃ）に示すように、このノズルプレート１１を水熱処
理してノズル開口部１３の開口周縁部分２４に圧電体薄
膜２６を形成する（圧電体薄膜形成工程）。When the precursors of the first electrode thin film 25 and the piezoelectric thin film 26 are formed on the nozzle plate 11, FIG.
As shown in (c), the nozzle plate 11 is subjected to hydrothermal treatment to form the piezoelectric thin film 26 on the peripheral edge portion 24 of the nozzle opening 13 (piezoelectric thin film forming step).
【００６０】水熱処理では、図６に模式的に示すよう
に、ヒーター３４を設けた保温槽３５内に反応液３６を
入れ、温度を１００度〜１６０度程度に保つようにし、
両薄膜が形成されたノズルプレート１１を、反応液３６
に浸漬させて加熱する。In the hydrothermal treatment, as shown schematically in FIG. 6, a reaction solution 36 is placed in a heat retaining tank 35 provided with a heater 34, and the temperature is maintained at about 100 to 160 degrees.
The nozzle plate 11 on which both thin films are formed is placed in the reaction solution 36.
And heat it.
【００６１】なお、反応液３６としては、例えば、水酸
化バリウムを溶質とする水溶液を使用することができ
る。また、水溶液の濃度は、0.5〜2M（mol／liter）程
度に設定し、保温槽３５内の気圧は、１〜８気圧程度に
設定する。As the reaction liquid 36, for example, an aqueous solution containing barium hydroxide as a solute can be used. The concentration of the aqueous solution is set to about 0.5 to 2 M (mol / liter), and the pressure in the heat retaining tank 35 is set to about 1 to 8 atm.
【００６２】即ち、この水熱処理では、アモルファスＰ
ＺＴ（前駆体）を形成したノズルプレート１１を、反応
液３６中に浸漬させた状態で所定温度にて水を介して加
熱している。That is, in this hydrothermal treatment, the amorphous P
The nozzle plate 11 on which ZT (precursor) is formed is heated at a predetermined temperature via water while being immersed in the reaction solution 36.
【００６３】この水熱処理を行うことにより、ノズルプ
レート１１は１００度〜１６０度程度の比較的低い温度
で処理され、図４（ｄ）に示すように、アモルファスＰ
ＺＴ（圧電体薄膜２６の前駆体）が結晶化して圧電体薄
膜２６が形成される。By performing this hydrothermal treatment, the nozzle plate 11 is processed at a relatively low temperature of about 100 to 160 degrees, and as shown in FIG.
ZT (precursor of the piezoelectric thin film 26) is crystallized to form the piezoelectric thin film 26.
【００６４】その後、図５（ｅ）に示すように、圧電体
薄膜２６の表面に第２電極薄膜２７を形成されて圧電素
子２３が完成する（第２電極薄膜形成工程）。この第２
電極薄膜２７は、例えば、スパッタリング装置等の薄膜
形成手段によって、0.1〜0.5μm程度の厚さに形成す
る。また、この第２電極薄膜２７は、導電性の高い材料
であればよく、金、チタン、アルミニウム等の多くの金
属や、導電性酸化物等を使用できる。Thereafter, as shown in FIG. 5E, a second electrode thin film 27 is formed on the surface of the piezoelectric thin film 26, and the piezoelectric element 23 is completed (second electrode thin film forming step). This second
The electrode thin film 27 is formed to a thickness of about 0.1 to 0.5 μm by a thin film forming means such as a sputtering device. The second electrode thin film 27 may be made of a material having high conductivity, and can be made of many metals such as gold, titanium, and aluminum, and a conductive oxide.
【００６５】そして、上記の水熱法を用いて圧電素子２
３を形成した場合、この水熱法は素子が形成される対象
物の選択範囲が広いので、種々の材料に圧電素子２３を
形成することができる。このため、金属材料、樹脂材料
に限定されず、種々の材料をノズルプレート１１として
使用することができる。Then, the piezoelectric element 2 is formed using the above-described hydrothermal method.
In the case where the element 3 is formed, the hydrothermal method has a wide selection range of an object on which the element is formed, so that the piezoelectric element 23 can be formed of various materials. For this reason, various materials can be used for the nozzle plate 11 without being limited to the metal material and the resin material.
【００６６】また、この水熱法では、圧電体薄膜２６形
成時の処理温度を１００度〜１６０度程度の比較的低い
温度にすることができる。即ち、従来は、圧電素子２３
を形成するために、１１００度程度の高温での焼成を必
要としていたが、１００度〜１６０度程度の比較的低い
処理温度で圧電素子２３を形成することができる。これ
により、高分子樹脂材料等の比較的熱に弱い部材であっ
ても圧電素子２３を形成することができ、ノズルプレー
ト１１として使用することができる。In the hydrothermal method, the processing temperature for forming the piezoelectric thin film 26 can be set to a relatively low temperature of about 100 to 160 degrees. That is, conventionally, the piezoelectric element 23
Has been required to be fired at a high temperature of about 1100 degrees, but the piezoelectric element 23 can be formed at a relatively low processing temperature of about 100 degrees to 160 degrees. Thereby, the piezoelectric element 23 can be formed even with a relatively heat-resistant member such as a polymer resin material, and can be used as the nozzle plate 11.
【００６７】したがって、ノズル開口部１３の口径を可
変するのに適した弾性を備えて加工も容易な高分子樹脂
材料を、ノズルプレート１１として使用することができ
る。また、この種の高分子樹脂材料は、比較的安価であ
るので、記録ヘッド２を安価に提供することもできる。Therefore, a polymer resin material having elasticity suitable for varying the diameter of the nozzle opening 13 and easy to process can be used as the nozzle plate 11. Further, since this kind of polymer resin material is relatively inexpensive, the recording head 2 can be provided at low cost.
【００６８】また、圧電素子形成時の処理温度（即ち、
水熱処理時の温度）と、他の製造工程における温度との
差が比較的少ないので、ノズルプレート１１の膨張・収
縮を小さく抑えることができる。これにより、膨張・収
縮に伴うノズル開口部１３の口径の変化を最小限に抑え
ることができる。したがって、ノズル開口部１３の口径
の寸法精度を高めることができる。Further, the processing temperature at the time of forming the piezoelectric element (that is,
Since the difference between the temperature during the hydrothermal treatment and the temperature in the other manufacturing steps is relatively small, the expansion and contraction of the nozzle plate 11 can be suppressed to a small value. Thus, a change in the diameter of the nozzle opening 13 due to expansion and contraction can be minimized. Therefore, the dimensional accuracy of the diameter of the nozzle opening 13 can be improved.
【００６９】以上のようにして圧電素子２３が形成され
たノズルプレート１１は、インク供給部１６、圧力発生
室１５、共通インク室１７等が形成された流路形成板１
０の一方の表面に接着剤で接合される。The nozzle plate 11 in which the piezoelectric elements 23 are formed as described above is used for the flow path forming plate 1 in which the ink supply section 16, the pressure generating chamber 15, the common ink chamber 17, and the like are formed.
0 is bonded to one surface with an adhesive.
【００７０】そして、ノズルプレート１１が接合された
流路形成板１０の他方の表面に弾性板１２を接合して流
路ユニット５を構成し、この流路ユニット５をケース３
の先端面に接着剤で接合して圧電素子１とアイランド部
２２を当接し、記録ヘッド２が作成される。Then, an elastic plate 12 is joined to the other surface of the flow path forming plate 10 to which the nozzle plate 11 is joined to form the flow path unit 5.
Then, the piezoelectric element 1 and the island portion 22 are brought into contact with each other by bonding to the front end surface of the recording head 2 with an adhesive, and the recording head 2 is formed.
【００７１】ところで、上記した実施形態では、ノズル
プレート１１の表面に形成した第１電極薄膜２５、第１
電極薄膜２５上に断面Ｌ字状に形成した圧電体薄膜２
６、及び、圧電体薄膜２６を覆うようにして形成された
断面Ｌ字状の第２電極薄膜２７とから構成した圧電素子
２３を例示したが、本発明における圧電素子２３は、こ
の構成に限定されない。In the above-described embodiment, the first electrode thin film 25 formed on the surface of the nozzle plate 11
Piezoelectric thin film 2 formed in L-shaped cross section on electrode thin film 25
6 and a second electrode thin film 27 having an L-shaped cross section formed so as to cover the piezoelectric thin film 26, the piezoelectric element 23 in the present invention is limited to this configuration. Not done.
【００７２】図７（ａ）に示すものは、ノズルプレート
１１の表面に第１電極薄膜（下電極）２５を形成し、こ
の第１電極薄膜２５の表面に圧電体薄膜２６を形成し、
この圧電体薄膜２６の表面に第２電極薄膜（上電極）２
７を形成したリング状の圧電素子２３である。そして、
この圧電素子２３では、圧電素子２３の表面を絶縁被膜
４０で覆い、圧電素子２３の内側空部（ノズル開口）２
３′に臨んでいる電極薄膜２５，２７の内周端部とイン
クとを電気的に絶縁している。In FIG. 7A, a first electrode thin film (lower electrode) 25 is formed on the surface of the nozzle plate 11, and a piezoelectric thin film 26 is formed on the surface of the first electrode thin film 25.
A second electrode thin film (upper electrode) 2 is formed on the surface of the piezoelectric thin film 26.
7 is a ring-shaped piezoelectric element 23 formed. And
In the piezoelectric element 23, the surface of the piezoelectric element 23 is covered with the insulating film 40, and the inner space (nozzle opening) 2 of the piezoelectric element 23 is formed.
The ink is electrically insulated from the inner peripheral ends of the electrode thin films 25 and 27 facing 3 '.
【００７３】なお、この構成において、第１電極薄膜２
５及び第２電極薄膜２７はスパッタリング等によって形
成され、圧電体薄膜２６は水熱法によって形成される。
そして、圧電素子２３の表面を覆う絶縁被膜４０は、ポ
リイミド系やフッ素系の樹脂の溶液を、ディップ法やス
ピンコート法等を用いて圧電素子２３の表面に塗布し、
一般的なポジ、またはネガ型のレジストを用いてフォト
リソグラフィー、エッチングを行い焼成して形成する。
また、絶縁被膜４０は、絶縁性の高い材料であればよ
く、例えば二酸化珪素、五酸化タンタル等の酸化物も使
用できる。In this configuration, the first electrode thin film 2
The fifth and second electrode thin films 27 are formed by sputtering or the like, and the piezoelectric thin film 26 is formed by a hydrothermal method.
The insulating film 40 covering the surface of the piezoelectric element 23 is formed by applying a solution of a polyimide-based or fluorine-based resin to the surface of the piezoelectric element 23 using a dipping method, a spin coating method, or the like.
Photolithography and etching are performed using a general positive or negative resist, followed by baking.
The insulating film 40 may be any material having a high insulating property, and for example, an oxide such as silicon dioxide or tantalum pentoxide can be used.
【００７４】図７（ｂ）に示すものは、内側電極薄膜
（内電極）４１、圧電体薄膜２６、外側電極薄膜（外電
極）４２の順に円筒状に重合して、すなわち、圧電体薄
膜２６の内周側に内側電極薄膜４１を、外周側に外側電
極薄膜４２をそれぞれ形成して円筒状の圧電素子２３を
構成したものである。この圧電素子２３では、外側電極
薄膜４２と内側電極薄膜４１との間に電位差を加えるこ
とで、内周空部２３′（ノズル開口部１３の一部）の口
径が縮径あるいは拡径される。FIG. 7B shows that the inner electrode thin film (inner electrode) 41, the piezoelectric thin film 26, and the outer electrode thin film (outer electrode) 42 are superposed in a cylindrical shape in this order. The inner electrode thin film 41 is formed on the inner peripheral side, and the outer electrode thin film 42 is formed on the outer peripheral side, thereby forming a cylindrical piezoelectric element 23. In the piezoelectric element 23, the diameter of the inner peripheral space 23 '(part of the nozzle opening 13) is reduced or expanded by applying a potential difference between the outer electrode thin film 42 and the inner electrode thin film 41. .
【００７５】なお、上述した各圧電素子２３はリング
状、円筒状に限らず、五角形、六角形等の多角形であっ
てもよい。また、第１電極薄膜２５と圧電体薄膜２６を
ノズルプレート１１の表面の全面に設け、圧電体薄膜２
６を作動させる第２電極薄膜２７をノズル開口周縁部分
２４に対応する部分にだけ設けるようにしてもよい。Each of the piezoelectric elements 23 is not limited to a ring or a cylinder, but may be a polygon such as a pentagon or a hexagon. Further, the first electrode thin film 25 and the piezoelectric thin film 26 are provided on the entire surface of the nozzle plate 11, and the piezoelectric thin film 2
The second electrode thin film 27 for operating the nozzle 6 may be provided only in a portion corresponding to the nozzle opening peripheral portion 24.
【００７６】また、上記した実施形態では、圧電素子２
３を、圧力発生室１５とは反対側のノズルプレート１１
の外側表面に設けたものを例示したが、圧電素子２３
を、ノズルプレート１１における圧力発生室１５側であ
る内側表面に設けてもよい。この構成では、圧電素子２
３が圧力発生室１５内に配置されるので記録ヘッド２の
外側に露出しない。このため、ジャミング等によって記
録紙が山状に折れ曲がった場合でも、この記録紙は圧電
素子２３に接触しない。したがって、記録紙との接触に
伴う圧電素子２３の破損を効果的に防止することができ
る。In the above embodiment, the piezoelectric element 2
3 with the nozzle plate 11 on the side opposite to the pressure generating chamber 15.
Of the piezoelectric element 23
May be provided on the inner surface of the nozzle plate 11 on the pressure generating chamber 15 side. In this configuration, the piezoelectric element 2
3 is arranged in the pressure generating chamber 15 and is not exposed outside the recording head 2. Therefore, even when the recording paper is bent in a mountain shape due to jamming or the like, the recording paper does not contact the piezoelectric element 23. Therefore, breakage of the piezoelectric element 23 due to contact with the recording paper can be effectively prevented.
【００７７】また、上記した実施形態では、ノズルプレ
ート１１を高分子樹脂材料によって形成したが、ステン
レス等の金属材料をノズルプレート１１として用いるこ
ともできる。In the above embodiment, the nozzle plate 11 is formed of a polymer resin material. However, a metal material such as stainless steel can be used as the nozzle plate 11.
【００７８】この場合、金属材料の表面には絶縁被膜を
形成することが望ましい。この絶縁被膜は、例えば、二
酸化珪素、五酸化タンタル等の絶縁材料を蒸着やスパッ
タリング等によって金属材料の表面に成膜したり、ポリ
イミド系又はフッ素系の樹脂を金属材料の表面に塗布し
たりして形成する。In this case, it is desirable to form an insulating film on the surface of the metal material. For example, this insulating film is formed by depositing an insulating material such as silicon dioxide or tantalum pentoxide on the surface of a metal material by vapor deposition or sputtering, or applying a polyimide or fluorine resin to the surface of the metal material. Formed.
【００７９】また、上記した実施形態では、流路形成板
１０とノズルプレート１１とを別部材によって構成した
ものを示したが、これらの流路形成板１０とノズルプレ
ート１１とを同一の材料によって一体的に構成してもよ
い。そして、一体的に構成した場合には、ノズルプレー
ト１１に対応する部分に圧電素子２３を形成する。この
場合において、ノズルプレート１１に対応する部分が本
願発明におけるノズルプレートとして機能する。Further, in the above-described embodiment, the flow path forming plate 10 and the nozzle plate 11 are formed by different members. However, the flow path forming plate 10 and the nozzle plate 11 are formed of the same material. It may be configured integrally. In the case where the piezoelectric element 23 is integrally formed, the piezoelectric element 23 is formed at a portion corresponding to the nozzle plate 11. In this case, a portion corresponding to the nozzle plate 11 functions as a nozzle plate in the present invention.
【００８０】また、上記した実施形態では、圧力発生手
段として圧電振動子（圧電素子の一種であるＰＺＴ）を
用いた記録ヘッド２について説明したが、圧力発生手段
はこれに限定されない。例えば、磁歪素子等の他の素子
を用いてもよいし、発熱素子等の熱源によってインクを
加熱させ、加熱により生じた気泡によって圧力発生室１
５内の圧力を変化させるものであっても良い。要する
に、外部から与えられる信号に応じて、圧力発生室１５
内に圧力変化を生じさせる構成であればよい。Further, in the above embodiment, the recording head 2 using the piezoelectric vibrator (PZT which is a kind of piezoelectric element) as the pressure generating means has been described, but the pressure generating means is not limited to this. For example, another element such as a magnetostrictive element may be used, or the ink may be heated by a heat source such as a heating element, and the pressure generating chamber 1 may be heated by bubbles generated by the heating.
5 may be changed. In short, according to the signal given from outside, the pressure generating chamber 15
Any configuration may be used as long as it causes a pressure change inside.
【００８１】[0081]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を奏する。According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.
【００８２】請求項１から３に記載のものは、ノズル開
口部の開口周縁部分に圧電素子を設け、この圧電素子に
よりノズル開口部の口径を変化させるようにしたので、
圧電素子に印加する電圧を制御することでノズル開口部
の口径を変化させることができる。According to the first to third aspects of the present invention, a piezoelectric element is provided on the periphery of the nozzle opening, and the diameter of the nozzle opening is changed by the piezoelectric element.
The diameter of the nozzle opening can be changed by controlling the voltage applied to the piezoelectric element.
【００８３】これにより、各ノズル開口部の口径を積極
的に変化させることができ、ノズル開口部から吐出する
インク滴の量を広い範囲で調整することができる。この
ため、マイクロドットからベタ印字までの広い範囲に適
したインク滴の量を設定するこことができる。Thus, the diameter of each nozzle opening can be positively changed, and the amount of ink droplets ejected from the nozzle opening can be adjusted in a wide range. For this reason, it is possible to set the amount of ink droplet suitable for a wide range from microdots to solid printing.
【００８４】また、各ノズル開口部の口径を揃えること
ができ、吐出させるインク滴のバラツキに起因する記録
画像の画質の劣化を解消することができる。Further, the diameters of the nozzle openings can be made uniform, so that the deterioration of the image quality of the recorded image due to the variation of the ink droplets to be ejected can be eliminated.
【００８５】また、圧電素子に印加する電圧をきめ細か
く制御することは比較的容易である。したがって、電圧
制御という比較的容易な手段で、ノズル開口部の口径の
緻密な制御を行うことができる。これにより、インク適
の量もきめ細かに制御され、記録画像のより一層の高画
質化を図ることもできる。It is relatively easy to finely control the voltage applied to the piezoelectric element. Therefore, the diameter of the nozzle opening can be precisely controlled by relatively easy means of voltage control. As a result, the appropriate amount of the ink is also finely controlled, and the quality of the recorded image can be further improved.
【００８６】さらに、圧電素子に高周波の信号を印加す
ると圧電素子を高速で振動させることができ、ノズル開
口部の口径を極く短い周期で拡縮させることができ、ノ
ズル開口部内のインクを攪拌することができる。これに
より、ノズル開口部の目詰まりの防止と除去ができる。
さらに、前記振動の現象を利用して、ノズル開口部の周
縁部に付着した不要なインクの除去も行える。Further, when a high-frequency signal is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element can be vibrated at a high speed, the diameter of the nozzle opening can be enlarged and reduced in a very short cycle, and the ink in the nozzle opening can be stirred. be able to. This can prevent and remove clogging of the nozzle opening.
Further, by utilizing the phenomenon of the vibration, unnecessary ink attached to the peripheral portion of the nozzle opening can be removed.
【００８７】請求項４から６に記載のものは、ノズルプ
レートや圧電素子に複数のスリットを放射状に形成した
ので、スリットによってノズルプレートや圧電素子が分
割される。そして、この分割部分においては、隣接する
分割部分との機械的な縁が切れているので変形抵抗を小
さくすることができ、これにより小さな応力でも撓ませ
易くすることができる。According to the fourth aspect of the present invention, since a plurality of slits are formed radially in the nozzle plate and the piezoelectric element, the nozzle plate and the piezoelectric element are divided by the slit. In this divided portion, the mechanical edge of the adjacent divided portion is cut, so that the deformation resistance can be reduced, thereby making it easy to bend even with a small stress.
【００８８】したがって、圧電素子が発生する力を効率
良くノズル開口部の口径の変化のために使用することが
できる。Therefore, the force generated by the piezoelectric element can be efficiently used for changing the diameter of the nozzle opening.
【００８９】請求項７に記載のものは、ノズルプレート
の開口周縁部分の肉厚を、他の部分よりも薄くしたの
で、開口周縁部分が撓ませ易くなり、圧電素子が発生す
る力を効率良く使用してノズル開口部の口径を拡縮する
ことができる。According to the seventh aspect, since the thickness of the peripheral portion of the opening of the nozzle plate is made thinner than the other portions, the peripheral portion of the opening is easily bent, and the force generated by the piezoelectric element is efficiently reduced. It can be used to enlarge or reduce the diameter of the nozzle opening.
【００９０】請求項８に記載のものは、圧電素子を圧力
発生室側に設けたので、圧電素子が圧力発生室内に配置
され、記録ヘッドの外側に露出しない。According to the eighth aspect, since the piezoelectric element is provided on the pressure generating chamber side, the piezoelectric element is disposed in the pressure generating chamber and is not exposed outside the recording head.
【００９１】このため、ジャミング等によって記録紙が
山状に折れ曲がった場合でも、この記録紙は圧電素子に
接触しない。したがって、記録紙との接触に伴う圧電素
子の破損を効果的に防止することができる。Therefore, even when the recording paper is bent in a mountain shape due to jamming or the like, the recording paper does not contact the piezoelectric element. Therefore, breakage of the piezoelectric element due to contact with the recording paper can be effectively prevented.
【００９２】請求項９に記載のものは、前記圧電素子
を、圧力発生室とは反対側のノズルプレート表面に設け
たので、圧電素子に電圧を供給するための配線をノズル
プレートの外側表面に設けることができ、配線処理を容
易に行うことができる。According to the ninth aspect of the present invention, since the piezoelectric element is provided on the surface of the nozzle plate opposite to the pressure generating chamber, wiring for supplying a voltage to the piezoelectric element is provided on the outer surface of the nozzle plate. The wiring process can be easily performed.
【００９３】さらに、圧電素子がインクに触れにくいの
で、長期使用時等におけるインクによる圧電素子の短絡
を防止することもできる。Further, since the piezoelectric element does not easily come into contact with the ink, it is possible to prevent the piezoelectric element from being short-circuited by the ink during long-term use.
【００９４】請求項１０に記載のものは、ノズルプレー
トに複数のノズル開口部を開設するノズル開口工程と、
ノズル開口部を開口したノズルプレートに、電極用の電
極薄膜をノズル開口部の開口周縁部分に形成する第１電
極形成工程と、上記電極薄膜上に圧電体薄膜の前駆体を
形成する前駆体形成工程と、前駆体を形成した上記ノズ
ルプレートを反応液中に浸漬させた状態で所定温度にて
水を介して加熱する水熱処理を行うことにより、上記ノ
ズル開口部の開口周縁部に圧電体薄膜を形成する圧電体
薄膜形成工程と、この圧電体薄膜上に電極用の電極薄膜
を形成する第２電極薄膜形成工程と、を経て製造するよ
うにしたので、比較的低い処理温度で圧電素子を形成す
ることができる。したがって、耐熱温度が低い材料でも
選択でき、様々の材料をノズルプレートとして使用する
ことができる。According to the tenth aspect, a nozzle opening step of opening a plurality of nozzle openings in a nozzle plate;
A first electrode forming step of forming an electrode thin film for an electrode on a nozzle plate having a nozzle opening formed at a peripheral portion of the opening of the nozzle opening, and a precursor forming forming a piezoelectric thin film precursor on the electrode thin film Step and a hydrothermal treatment of heating through water at a predetermined temperature in a state where the nozzle plate on which the precursor has been formed is immersed in the reaction solution, so that a piezoelectric thin film is formed on the peripheral edge of the nozzle opening. And a second electrode thin film forming step of forming an electrode thin film for an electrode on the piezoelectric thin film, so that the piezoelectric element is manufactured at a relatively low processing temperature. Can be formed. Therefore, a material having a low heat-resistant temperature can be selected, and various materials can be used as the nozzle plate.
【００９５】また、圧電素子形成時の処理温度と、他の
製造工程における温度との差が比較的少ないので、ノズ
ルプレートの膨張・収縮を小さく抑えることができる。
これにより、膨張・収縮に伴うノズル開口部の口径の変
化を最小限に抑えることができる。したがって、ノズル
開口部の口径の寸法精度を高めることができる。Further, since the difference between the processing temperature at the time of forming the piezoelectric element and the temperature in other manufacturing steps is relatively small, expansion and contraction of the nozzle plate can be suppressed to a small value.
Thereby, a change in the diameter of the nozzle opening due to expansion and contraction can be minimized. Therefore, the dimensional accuracy of the diameter of the nozzle opening can be improved.
【００９６】請求項１１に記載のものは、高分子樹脂材
料によって構成されたノズルプレートを用いたので、ノ
ズル開口部の口径を可変するのに適した弾性力を有し加
工も容易なノズルプレートを構成することができる。Since the nozzle plate according to the eleventh aspect uses the nozzle plate made of a polymer resin material, the nozzle plate has an elastic force suitable for changing the diameter of the nozzle opening and is easy to process. Can be configured.
【００９７】また、この種の高分子樹脂材料は、比較的
安価であるので、記録ヘッドを安価に提供することもで
きる。Further, since this kind of polymer resin material is relatively inexpensive, a recording head can be provided at low cost.
【図１】本発明に係わるインクジェット式記録ヘッドに
おける一実施形態の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of an ink jet recording head according to the present invention.
【図２】本発明の一実施形態に係わるインクジェット式
記録ヘッドの要部拡大図であり、（ａ）はノズル開口部
の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であ
る。FIGS. 2A and 2B are enlarged views of a main part of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a front view of a nozzle opening, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA in FIG. .
【図３】圧電素子によるノズル開口部の口径の変化を説
明する図であり、（ａ）は通常状態を、（ｂ）は拡径状
態を、（ｃ）は縮径状態をそれぞれ示す。3A and 3B are diagrams illustrating a change in the diameter of a nozzle opening due to a piezoelectric element, wherein FIG. 3A illustrates a normal state, FIG. 3B illustrates an expanded state, and FIG. 3C illustrates a reduced state.
【図４】スリットを設けた実施形態の説明図であり、
（ａ）はノズルプレート及び圧電素子に４つのスリット
を設けた実施形態、（ｂ）は２つのスリットを設けた実
施形態をそれぞれ示す。FIG. 4 is an explanatory view of an embodiment provided with a slit,
(A) shows an embodiment in which four slits are provided in the nozzle plate and the piezoelectric element, and (b) shows an embodiment in which two slits are provided.
【図５】圧電素子の形成手順を説明する図であり、
（ａ）は第１電極薄膜２５を形成した状態、（ｂ）は圧
電体薄膜の前駆体を形成した状態、（ｃ）は水熱処理の
状態、（ｄ）は水熱処理によって圧電体薄膜の前駆体が
結晶化した状態、（ｅ）は第２電極薄膜２７を形成した
状態をそれぞれ示す。FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure for forming a piezoelectric element;
(A) is a state where the first electrode thin film 25 is formed, (b) is a state where a precursor of the piezoelectric thin film is formed, (c) is a state of hydrothermal treatment, and (d) is a state where the precursor of the piezoelectric thin film is formed by the hydrothermal treatment. (E) shows a state where the body is crystallized, and (e) shows a state where the second electrode thin film 27 is formed.
【図６】水熱処理を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a hydrothermal treatment.
【図７】（ａ）、（ｂ）は他の形態の圧電素子の断面図
である。FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views of another form of a piezoelectric element.
１ 圧力発生手段である圧電素子 ２ インクジェット式記録ヘッド ３ ケース ４ 収納室 ５ 流路ユニット ６ フレキシブルケーブル １０ 流路形成板 １１ ノズルプレート １２ 弾性板 １３ ノズル開口部 １４ 圧力発生室隔壁 １５ 圧力発生室 １６ インク供給部 １７ 共通インク室 １８ インク供給管 ２０ 弾性体膜 ２１ ステンレス板 ２２ アイランド部 ２３ 圧電素子 ２４ 開口周縁部分 ２５ 第１電極薄膜（下電極） ２６ 圧電体薄膜 ２７ 第２電極薄膜（上電極） ３０ スリット ３１ 導電パターン ３４ ヒーター ３５ 保温槽 ３６ 反応液 ４０ 絶縁薄膜 ４１ 内側電極薄膜 ４２ 外側電極薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element which is pressure generating means 2 Ink jet recording head 3 Case 4 Storage room 5 Flow path unit 6 Flexible cable 10 Flow path forming plate 11 Nozzle plate 12 Elastic plate 13 Nozzle opening 14 Pressure generating chamber partition 15 Pressure generating chamber 16 Ink supply unit 17 Common ink chamber 18 Ink supply pipe 20 Elastic film 21 Stainless steel plate 22 Island part 23 Piezoelectric element 24 Opening peripheral part 25 First electrode thin film (lower electrode) 26 Piezoelectric thin film 27 Second electrode thin film (upper electrode) REFERENCE SIGNS LIST 30 slit 31 conductive pattern 34 heater 35 heat retaining tank 36 reaction liquid 40 insulating thin film 41 inner electrode thin film 42 outer electrode thin film
Claims (11)
レートと、各ノズル開口部に対応して形成された圧力発
生室と、各圧力発生室毎に設けた圧力発生手段とを備
え、圧力発生手段により圧力発生室内を加圧して、圧力
発生室と連通するノズル開口部からインク滴を吐出して
画像を記録するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 上記ノズル開口部の開口周縁部分に圧電素子を設け、こ
の圧電素子によりノズル開口部の口径を変化させるよう
にしたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。1. A pressure generating apparatus comprising: a nozzle plate having a plurality of nozzle openings; a pressure generating chamber formed corresponding to each nozzle opening; and a pressure generating means provided for each pressure generating chamber. Means for pressurizing the pressure generating chamber, ejecting ink droplets from a nozzle opening communicating with the pressure generating chamber to record an image, and providing a piezoelectric element at an opening peripheral portion of the nozzle opening; An ink jet recording head, wherein the diameter of the nozzle opening is changed by the piezoelectric element.
に形成した第１電極薄膜と、この第１電極薄膜の表面に
形成した圧電体薄膜と、この圧電体薄膜の表面に形成し
た第２電極薄膜とから構成したことを特徴とする請求項
１記載のインクジェット式記録ヘッド。A first electrode thin film formed on the surface of the nozzle plate, a piezoelectric thin film formed on the surface of the first electrode thin film, and a second electrode formed on the surface of the piezoelectric thin film. 2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said ink jet recording head is formed of a thin film.
と、この圧電体薄膜の内周側に形成した内側電極薄膜
と、圧電体薄膜の外周側に形成した外側電極薄膜とから
構成したことを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
ト式記録ヘッド。3. The piezoelectric element comprises a cylindrical piezoelectric thin film, an inner electrode thin film formed on the inner peripheral side of the piezoelectric thin film, and an outer electrode thin film formed on the outer peripheral side of the piezoelectric thin film. The ink jet recording head according to claim 1, wherein:
トに、複数のスリットを放射状に形成したことを特徴と
する請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット
式記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of slits are radially formed in the nozzle plate provided with the piezoelectric element.
電素子に、複数のスリットを放射状に形成したことを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェ
ット式記録ヘッド。5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of slits are radially formed in a piezoelectric element provided on an opening peripheral portion of the nozzle opening.
ノズルプレートおよび圧電素子に、複数のスリットを放
射状に形成したことを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of slits are radially formed in the nozzle plate and the piezoelectric element located at the periphery of the nozzle opening. .
の前記開口周縁部分の肉厚を、他の部分よりも薄くした
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a thickness of the peripheral portion of the opening of the nozzle plate having the nozzle opening is thinner than other portions. .
プレート表面に設けたことを特徴とする請求項１から７
のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッド。8. The apparatus according to claim 1, wherein the piezoelectric element is provided on a surface of the nozzle plate on the pressure generating chamber side.
The inkjet recording head according to any one of the above.
のノズルプレート表面に設けたことを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれかに記載のインクジェット式記
録ヘッド。9. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the piezoelectric element is provided on a surface of the nozzle plate opposite to the pressure generating chamber.
を開設するノズル開口工程と、 ノズル開口部を開口したノズルプレートに、電極用の電
極薄膜をノズル開口部の開口周縁部分に形成する第１電
極形成工程と、 上記電極薄膜上に圧電体薄膜の前駆体を形成する前駆体
形成工程と、 前駆体を形成した上記ノズルプレートを反応液中に浸漬
させた状態で所定温度にて水を介して加熱する水熱処理
を行うことにより、上記ノズル開口部の開口周縁部に圧
電体薄膜を形成する圧電体薄膜形成工程と、 この圧電体薄膜上に電極用の電極薄膜を形成する第２電
極薄膜形成工程と、を経て製造することを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法。10. A nozzle opening step of opening a plurality of nozzle openings in a nozzle plate, and a first electrode for forming an electrode thin film for an electrode on the nozzle plate having the nozzle openings opened in a peripheral portion of the opening of the nozzle opening. A forming step, a precursor forming step of forming a precursor of the piezoelectric thin film on the electrode thin film, and a process in which the nozzle plate on which the precursor is formed is immersed in a reaction solution at a predetermined temperature via water. A piezoelectric thin film forming step of forming a piezoelectric thin film on the peripheral edge of the nozzle opening by performing a hydrothermal treatment for heating; and forming a second electrode thin film for forming an electrode thin film for an electrode on the piezoelectric thin film And a method of manufacturing an ink jet recording head.
ズルプレートを用いることを特徴とする請求項１０に記
載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。11. The method according to claim 10, wherein a nozzle plate made of a polymer resin material is used.
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