JP2003237077A - Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head capable of always maintaining the ink ejecting characteristic preferably and achieving miniaturization, and an ink-jet recording apparatus. <P>SOLUTION: In an ink-jet recording head comprising a channel forming substrate 10 with a pressure generating chamber 12 communicating with a nozzle opening partitioned by a plurality of partition walls 11, and a piezoelectric element 300 provided on one surface side of the channel forming substrate 10 via a diaphragm for generating pressure change in the pressure generating chamber 12, a sealing substrate 30 provided with a piezoelectric element holding part 31 bonded with the channel forming substrate 10 on the piezoelectric element 300 side for sealing the space with a space ensured to the extent not to hinder the motion of the piezoelectric element 300 is provided with the piezoelectric element holding part 31 sectioned by sectioning walls 32 each provided in the areas facing the partition walls 11 per piezoelectric element 31, and a common electrode 60 of the piezoelectric element 300 is provided in the area facing the partition walls 11 of the channel forming substrate 10, with a conductive layer 110 made of a conductive material, connected electrically with the common electrode 60 provided at least between the partition walls 32 and the common electrode 60 for substantially lowering the resistance value of the common electrode 60. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素
子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element, in which a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting ink droplets is composed of a vibrating plate, and a piezoelectric element is formed on the surface of the vibrating plate. The present invention relates to an inkjet recording head and an inkjet recording device that eject ink droplets by displacement.

【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
電素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、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
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 that communicates with a nozzle opening for ejecting ink droplets is composed of a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize ink in the pressure generating chamber to eject it from the nozzle opening. Two types of inkjet recording heads that eject ink droplets have been put into practical use: one that uses a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of a piezoelectric element, and one that uses a flexural vibration mode piezoelectric actuator. ing.

【０００３】前者は圧電素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、圧電素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
圧電素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。The former allows the volume of the pressure generating chamber to be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibrating plate, and a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that the manufacturing process is complicated because a difficult process of matching the array pitch of the openings and cutting into comb teeth or a work of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required.

【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素子を作
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, the piezoelectric element can be formed on the vibration plate by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material in conformity with the shape of the pressure generating chamber and firing it. 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素子を形成したものが提案さ
れている。On the other hand, in order to eliminate the disadvantage of the latter recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-286131. It has been proposed that the piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chamber by a lithographic method and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.

【０００６】これによれば圧電素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素子を高密度に作り付けることがで
きるばかりでなく、圧電素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。According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm becomes unnecessary, and not only the piezoelectric element can be densely formed by a precise and simple method such as a lithography method, but also the piezoelectric element. The advantage is that the thickness can be reduced and high speed driving is possible.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子を高密度に配列したインクジェット式記録ヘッドで
は、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を
一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電素子の変
位量が不安定となり、インク吐出特性が低下するという
問題がある。However, in the ink jet recording head in which the piezoelectric elements are arranged in high density, when a large number of piezoelectric elements are simultaneously driven to eject a large number of ink droplets, a voltage drop occurs. As a result, the amount of displacement of the piezoelectric element becomes unstable and the ink ejection characteristics deteriorate.

【０００８】このような問題は、共通電極の厚さを厚く
して共通電極の抵抗値を低くすることによって解消する
ことができるが、圧電素子の駆動による振動板の変位が
妨げられ、インク滴の吐出量が低下するという問題があ
る。Although such a problem can be solved by increasing the thickness of the common electrode and lowering the resistance value of the common electrode, the displacement of the vibrating plate due to the driving of the piezoelectric element is hindered and the ink droplets are prevented. There is a problem that the discharge amount of

【０００９】また、共通電極の面積を広げて共通電極の
抵抗値を低くすることによっても解消することができる
が、共通電極の面積を広げるにはヘッド自体の面積を広
げる必要があり、ヘッドが大型化してしまうという問題
がある。This can also be solved by widening the area of the common electrode to lower the resistance value of the common electrode. However, in order to widen the area of the common electrode, it is necessary to widen the area of the head itself. There is a problem that it becomes large.

【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、インク吐
出特性を常に良好に保持でき且つ小型化を図ることので
きるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式
記録装置を提供することを課題とする。In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which can always maintain good ink ejection characteristics and can be downsized.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、該流路
形成基板の一方面側に振動板を介して設けられて前記圧
力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子とを具備す
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成
基板の前記圧電素子側に接合され当該圧電素子の運動を
阻害しない程度の空間を確保した状態で該空間を封止す
る圧電素子保持部が設けられた封止基板を有すると共に
前記圧電素子保持部が前記隔壁に対向する領域にそれぞ
れ設けられた区画壁によって前記圧電素子毎に区画さ
れ、前記流路形成基板の前記隔壁に対向する領域に前記
圧電素子の共通電極が延設されていると共に少なくとも
前記区画壁と前記共通電極との間に導電材料からなり当
該共通電極と電気的に接続される導電層を有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined by a plurality of partition walls, and the flow path forming substrate. An ink jet recording head comprising a piezoelectric element that is provided on one surface side of a substrate via a vibration plate to generate a pressure change in the pressure generating chamber, and is bonded to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate. A sealing substrate provided with a piezoelectric element holding portion that seals the space in a state in which the movement of the piezoelectric element is secured, and the piezoelectric element holding portion is provided in each of the regions facing the partition wall. The piezoelectric element is divided by the divided partition wall for each piezoelectric element, and the common electrode of the piezoelectric element is extended in a region of the flow path forming substrate facing the partition wall. In an ink jet recording head is characterized by having the common electrode and the conductive layer electrically connected consist conductive material between the electrodes.

【００１２】かかる第１の態様では、少なくとも区画壁
と共通電極との間に設けられた導電層によって共通電極
の抵抗値が実質的に低下するため、多数の圧電素子を同
時に駆動することによる電圧降下の発生が防止される。In the first aspect, since the resistance value of the common electrode is substantially reduced by at least the conductive layer provided between the partition wall and the common electrode, the voltage generated by driving a large number of piezoelectric elements at the same time. The occurrence of descent is prevented.

【００１３】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記流路形成基板と前記封止基板とが、導電性の接
着剤からなる接着層で接着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。A second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the flow path forming substrate and the sealing substrate are adhered by an adhesive layer made of a conductive adhesive. It is in an inkjet recording head.

【００１４】かかる第２の態様では、導電性の接着剤に
よって共通電極と導電層とが電気的に接続された状態で
固定される。In the second aspect, the common electrode and the conductive layer are fixed in a state of being electrically connected by the conductive adhesive.

【００１５】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記接着層が金属粒子を含有することを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。A third aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second aspect, wherein the adhesive layer contains metal particles.

【００１６】かかる第３の態様では、金属粒子を含有す
る接着剤によって共通電極と導電層とが電気的に接続さ
れた状態で固定される。In the third aspect, the common electrode and the conductive layer are fixed in an electrically connected state by an adhesive containing metal particles.

【００１７】本発明の第４の態様は、第２又は３の態様
において、前記導電層が前記接着剤層を含むことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。A fourth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second or third aspect, characterized in that the conductive layer includes the adhesive layer.

【００１８】かかる第４の態様では、接着剤層が導電層
を兼ね、この接着剤層によって共通電極の抵抗値が実質
的に低下する。In the fourth aspect, the adhesive layer also serves as the conductive layer, and the adhesive layer substantially reduces the resistance value of the common electrode.

【００１９】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記導電層が、前記封止基板の表面に
設けられた金属膜を含むことを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドにある。A fifth aspect of the present invention is the ink jet recording according to any one of the first to fourth aspects, characterized in that the conductive layer includes a metal film provided on the surface of the sealing substrate. On the head.

【００２０】かかる第５の態様では、金属膜によって共
通電極の実質的な抵抗値がより確実に低下する。In the fifth aspect, the substantial resistance value of the common electrode is more surely lowered by the metal film.

【００２１】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記封止基板が各圧力発生室の共通イ
ンク室の少なくとも一部を構成するリザーバ部を有する
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。A sixth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fifth aspects, the sealing substrate has a reservoir portion forming at least a part of a common ink chamber of each pressure generating chamber. And an inkjet recording head.

【００２２】かかる第６の態様では、封止基板がリザー
バ形成基板を兼ねるため、別途リザーバ形成基板を設け
る必要がなく、ヘッドを小型化することができる。In the sixth aspect, since the sealing substrate also serves as the reservoir forming substrate, it is not necessary to separately provide the reservoir forming substrate, and the head can be miniaturized.

【００２３】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様において、前記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、前記圧電素子の各
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。In a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the pressure generating chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed and formed. The inkjet recording head is characterized by being formed by a lithography method.

【００２４】かかる第７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 seventh aspect, an ink jet recording head having high density nozzle openings can be manufactured in a large amount and relatively easily.

【００２５】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様のインクジェット式記録ヘッドを具備することを
特徴とするインクジェット式記録装置にある。An eighth aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus including the ink jet recording head according to any one of the first to seventh aspects.

【００２６】かかる第８の態様では、インク吐出特性を
安定させ、信頼性を向上したインクジェット式記録装置
を実現することができる。According to the eighth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus with stable ink ejection characteristics and improved reliability.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below based on embodiments.

【００２８】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図２は、図１の平面図であり、図３は、図２の
Ａ−Ａ’断面図及びＢ−Ｂ’断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is an AA ′ cross-sectional view and a BB ′ cross-sectional view of FIG.

【００２９】図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８
０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. The flow path forming substrate 10 is usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used, preferably 18
The thickness is preferably about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm. This is because the array density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.

【００３０】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 provided with an elastic film 50 made of silicon dioxide formed by thermal oxidation in advance and having a thickness of 1 to 2 μm.

【００３１】一方、流路形成基板１０の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁１１により区画された圧力発生室１２が幅方
向に並設され、その長手方向外側には、後述する封止基
板のリザーバ部に連通して各圧力発生室１２の共通のイ
ンク室となるリザーバの一部を構成する連通部１３が形
成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ
インク供給路１４を介して連通されている。On the other hand, the opening surface of the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched to form a silicon single crystal substrate.
Pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 are arranged side by side in the width direction, and on the outer side in the longitudinal direction, the pressure generating chambers 12 communicate with a reservoir portion of a sealing substrate, which will be described later, and a common ink chamber of each pressure generating chamber 12. A communication portion 13 that forms a part of the reservoir is formed, and is connected to one end portion in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12 via an ink supply passage 14.

【００３２】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われ
る。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫ
ＯＨ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（１１
０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）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１／１８０である
という性質を利用して行われる。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, the anisotropic etching is carried out by utilizing the difference in etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, in this embodiment, the silicon single crystal substrate is set to K.
When it is dipped in an alkaline solution such as OH, it is gradually eroded and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane
Forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane of
A second (111) plane that makes an angle of about 35 degrees with the (0) plane appears, and the etching rate of the (111) plane is about 1/180 of the etching rate of the (110) plane. Is done using. By such anisotropic etching, it is possible to perform precision machining based on the depth machining of the parallelogram shape formed by the two first (111) planes and the two diagonal second (111) planes. The pressure generating chambers 12 can be arranged in high density.

【００３３】本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺
を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で
形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１
０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、
シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵
される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一
端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２よ
り浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中ま
でエッチング（ハーフエッチング）することにより形成
されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時
間の調整により行われる。In this embodiment, the long side of each pressure generating chamber 12 is formed by the first (111) plane, and the short side is formed by the second (111) plane. The pressure generating chamber 12 is provided in the flow path forming substrate 1
It is formed by etching through almost 0 to reach the elastic film 50. Here, the elastic film 50 is
The amount of the alkaline solution that etches the silicon single crystal substrate is extremely small. Further, each ink supply passage 14 communicating with one end of each pressure generation chamber 12 is formed shallower than the pressure generation chamber 12, and keeps the flow resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 constant. That is, the ink supply path 14 is formed by etching the silicon single crystal substrate halfway in the thickness direction (half etching). The half etching is performed by adjusting the etching time.

【００３４】また、流路形成基板１０の開口面側には、
各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通
するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が
接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。な
お、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１
ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜
４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、又
は不錆鋼などからなる。ノズルプレート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、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０
と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよ
い。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート
２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の
接着剤等を用いて容易に接合することができる。On the opening side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 that communicates with the pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is fixed via an adhesive or a heat-welding film. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1
mm, a coefficient of linear expansion of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to
It is made of glass ceramics of 4.5 [× 10 ⁻⁶ / ° C.] or rust-free steel. The nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 with one surface, and also serves as a reinforcing plate that protects the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, the nozzle plate 20 is used as the flow path forming substrate 10.
It may be made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient. In this case, since the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 have substantially the same deformation due to heat, they can be easily joined using a thermosetting adhesive or the like.

【００３５】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２１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２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。Here, the size of the pressure generating chamber 12 that applies the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 21 that ejects 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 drops per inch, it is necessary to accurately form the nozzle openings 21 with a diameter of several tens of μm.

【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０．２μｍ
の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層
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、圧電素子３０
０を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分を
いう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極
を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力
発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、こ
こではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体
層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電
歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態で
は、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上
電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、
駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部
が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素
子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じ
る振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。On the other hand, a thickness of, for example, about 0.2 μm is formed on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
The lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and the upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated in a process described below to form the piezoelectric element 30.
Configures 0. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. Generally, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. Further, here, a portion which is composed of one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is the common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is the individual electrode of the piezoelectric element 300.
There is no problem in reversing this due to the driving circuit and wiring.
In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate that is displaced by the driving of the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

【００３７】また、流路形成基板１０の圧電素子３００
側には、圧電素子３００に対向する領域に圧電素子３０
０の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、そ
の空間を密封可能な圧電素子保持部３１を有する封止基
板３０が接合されている。この圧電素子保持部３１は、
流路形成基板１０の隔壁１１に対向して設けられた区画
壁３２によって圧電素子３００毎に区画され、この区画
壁３２で区画された空間のそれぞれに圧電素子３００が
密閉されている。Further, the piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
On the side, the piezoelectric element 30 is provided in a region facing the piezoelectric element 300.
A sealing substrate 30 having a piezoelectric element holding portion 31 capable of sealing the space is bonded in a state in which a space that does not hinder the movement of 0 is secured. The piezoelectric element holding portion 31 is
Each piezoelectric element 300 is partitioned by a partition wall 32 provided so as to face the partition wall 11 of the flow path forming substrate 10, and the piezoelectric element 300 is sealed in each of the spaces partitioned by the partition wall 32.

【００３８】また、この封止基板３０には、各圧力発生
室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の少なく
とも一部を構成するリザーバ部３３が設けられている。
このリザーバ部３３は、本実施形態では、封止基板３０
を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って
形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通
部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室
となるリザーバ１００を構成している。Further, the sealing substrate 30 is provided with a reservoir portion 33 which constitutes at least a part of the reservoir 100 which serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12.
In this embodiment, the reservoir portion 33 is the sealing substrate 30.
Is formed so as to penetrate in the width direction of the pressure generating chambers 12 and is communicated with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 as described above, so that the pressure generating chambers 12 have a common ink chamber The reservoir 100 is configured as follows.

【００３９】なお、この封止基板３０としては、流路形
成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラ
ス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施
形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結
晶基板を用いて形成した。As the sealing substrate 30, it is preferable to use a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as that of the flow channel forming substrate 10, such as glass or a ceramic material. In this embodiment, the flow channel forming substrate is used. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material as 10.

【００４０】ここで、このような封止基板３０は、少な
くとも区画壁３２に対応する領域に、導電性材料からな
る導電層１１０を介して流路形成基板１０と接合され、
この導電層１１０は、圧電素子３００の共通電極である
下電極膜６０と電気的に接続されている。Here, such a sealing substrate 30 is bonded to the flow path forming substrate 10 at least in a region corresponding to the partition wall 32 via a conductive layer 110 made of a conductive material.
The conductive layer 110 is electrically connected to the lower electrode film 60 that is a common electrode of the piezoelectric element 300.

【００４１】例えば、本実施形態では、圧電素子３００
の共通電極である下電極膜６０が、各圧力発生室１２に
対向する領域から隔壁１１に対向する領域に延設され、
複数の圧力発生室１２に対向する領域に亘って形成され
ている。そして、流路形成基板１０と封止基板３０と
が、導電性を有する接着剤からなる接着層１２０によっ
て接合されている。すなわち、区画壁３２に対向する領
域の接着層１２０ａが、下電極膜６０と電気的に接続さ
れて、本実施形態の導電層１１０となっている（図３参
照）。For example, in this embodiment, the piezoelectric element 300
A lower electrode film 60, which is a common electrode of, extends from a region facing each pressure generating chamber 12 to a region facing the partition wall 11,
It is formed over a region facing the plurality of pressure generating chambers 12. Then, the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 are joined by the adhesive layer 120 made of an adhesive having conductivity. That is, the adhesive layer 120a in the region facing the partition wall 32 is electrically connected to the lower electrode film 60 to form the conductive layer 110 of this embodiment (see FIG. 3).

【００４２】このように下電極膜６０と封止基板３０の
区画壁３２との間に導電層１１０を設けることにより、
下電極膜６０の抵抗値を実質的に低下するため、多数の
圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が生じることがな
い。したがって、常に所定の大きさのインク滴を吐出さ
せることができ、印刷品質を常に良好に保持することが
できる。By thus providing the conductive layer 110 between the lower electrode film 60 and the partition wall 32 of the sealing substrate 30,
Since the resistance value of the lower electrode film 60 is substantially reduced, no voltage drop occurs even if a large number of piezoelectric elements are driven at the same time. Therefore, it is possible to always eject ink droplets of a predetermined size, and it is possible to always maintain good print quality.

【００４３】また、導電層１１０を設けることによって
下電極膜６０の抵抗値を低くすることができるため、下
電極膜６０の厚さを比較的薄くして圧電素子３００の駆
動による振動板の変位量を向上することもできる。Further, since the resistance value of the lower electrode film 60 can be lowered by providing the conductive layer 110, the thickness of the lower electrode film 60 is made relatively thin so that the vibration plate is displaced by driving the piezoelectric element 300. The amount can also be increased.

【００４４】なお、この導電層１１０の厚さ及び面積
は、特に限定されず、下電極膜６０の面積又は厚さ、す
なわち、下電極膜６０の抵抗値に応じて、適宜決定すれ
ばよい。The thickness and area of the conductive layer 110 are not particularly limited, and may be appropriately determined according to the area or thickness of the lower electrode film 60, that is, the resistance value of the lower electrode film 60.

【００４５】また、本実施形態では、接着層１２０は、
導電層１１０を兼ねているため導電性を有する材料を用
いる必要があるが、導電性の接着剤に限定されず、例え
ば、金属粒子を有する接着剤等を用いるようにしてもよ
い。In this embodiment, the adhesive layer 120 is
Since it also serves as the conductive layer 110, it is necessary to use a material having conductivity, but the material is not limited to a conductive adhesive, and for example, an adhesive having metal particles may be used.

【００４６】また、本実施形態では、下電極膜６０と電
気的に接続される導電層１１０が封止基板３０の区画壁
３２に対応する領域のみに設けられているが、勿論、こ
のような導電層１１０は、区画壁３２以外の領域にも設
けるようにしてもよい。例えば、封止基板３０の周縁部
の流路形成基板１０との接合領域にも導電層１１０を設
けるようにしてもよい。すなわち、図４に示すように、
下電極膜６０を圧力発生室１２のリザーバ１００とは反
対側の周壁上まで延設し、封止基板３０の周縁部の流路
形成基板１０との接合領域で、接着層１２０が下電極膜
６０と電気的に接続されるようにして、区画壁３２に対
向する領域の接着層１２０ａと共に、この接合領域の接
着層１２０ｂが導電層１１０を兼ねるようにしてもよ
い。Further, in the present embodiment, the conductive layer 110 electrically connected to the lower electrode film 60 is provided only in the region corresponding to the partition wall 32 of the sealing substrate 30, but of course, such a structure is used. The conductive layer 110 may be provided in a region other than the partition wall 32. For example, the conductive layer 110 may be provided in the bonding region of the peripheral portion of the sealing substrate 30 with the flow path forming substrate 10. That is, as shown in FIG.
The lower electrode film 60 is extended to the peripheral wall of the pressure generation chamber 12 opposite to the reservoir 100, and the adhesive layer 120 is formed on the peripheral region of the sealing substrate 30 with the flow path forming substrate 10. The adhesive layer 120 a in the region facing the partition wall 32 may be electrically connected to the adhesive layer 120 a, and the adhesive layer 120 b in the bonding region may also serve as the conductive layer 110.

【００４７】なお、封止基板３０上には、封止膜４１及
び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接
合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓
性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレ
ンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封
止膜４１によってリザーバ部３３の一方面が封止されて
いる。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例え
ば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形
成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する
領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっ
ており、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止
膜４１のみで封止されている。A compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto the sealing substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and the sealing film 41 seals one surface of the reservoir portion 33. It has been stopped. The fixing plate 42 is formed of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). An area of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, and one surface of the reservoir 100 is sealed with only a flexible sealing film 41. ing.

【００４８】なお、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段か
らインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２
１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆
動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発
生室１２に対応するそれぞれの下電極膜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
及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧
力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からイン
ク滴が吐出する。The ink jet recording head of the present embodiment as described above takes in ink from an external ink supply means (not shown), and the nozzle opening 2 from the reservoir 100.
After filling the inside with ink up to 1, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12 via the external wiring in accordance with a recording signal from a drive circuit (not shown). Is applied to the elastic film 50 and the lower electrode film 60.
By flexurally deforming the piezoelectric layer 70, the pressure inside each pressure generating chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

【００４９】（実施形態２）図５は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの断面図である。(Second Embodiment) FIG. 5 is a sectional view of an ink jet recording head according to a second embodiment.

【００５０】図５に示すように、本実施形態では、封止
基板３０の少なくとも区画壁３２に対応する領域にスパ
ッタリング等によって金属材料からなる金属膜１３０を
設け、この金属膜１３０を設けた封止基板３０と流路形
成基板１０とを導電性を有する接着剤からなる接着層１
２０によって接合して、金属膜１３０と下電極膜６０と
を電気的に接続するようにした。すなわち、導電層１１
０Ａが金属膜１３０と区画壁３２に対向する領域の接着
層１２０ａとで構成されるようにした以外は、実施形態
１と同様である。As shown in FIG. 5, in this embodiment, a metal film 130 made of a metal material is provided by sputtering or the like in at least a region of the sealing substrate 30 corresponding to the partition wall 32, and the metal film 130 is sealed. Adhesion layer 1 made of an adhesive having conductivity between the stop substrate 30 and the flow path forming substrate 10.
The metal film 130 and the lower electrode film 60 are electrically connected to each other by bonding with 20. That is, the conductive layer 11
0A is the same as that of the first embodiment except that the metal film 130 and the adhesive layer 120a in the region facing the partition wall 32 are used.

【００５１】このような構成とすることにより、下電極
膜６０の抵抗値をより確実に低下させることができ、印
刷品質を常に良好に保持することができる。With such a structure, the resistance value of the lower electrode film 60 can be more surely lowered, and the printing quality can always be kept good.

【００５２】なお、本実施形態では、導電層１１０Ａが
金属膜１３０と接着層１２０ａとで構成されているが、
これに限定されず、導電層１１０Ａは、金属膜１３０の
みで構成されていてもよい。すなわち、金属膜１３０が
形成された領域には接着層を設けずに、金属膜１３０と
下電極膜６０とを直接接触させるようにし、封止基板３
０の金属膜１３０以外の領域を非導電性の接着剤からな
る接着層によって流路形成基板１０に接合するようにし
てもよい。In this embodiment, the conductive layer 110A is composed of the metal film 130 and the adhesive layer 120a.
Without being limited to this, the conductive layer 110A may be composed of only the metal film 130. That is, without providing an adhesive layer in the region where the metal film 130 is formed, the metal film 130 and the lower electrode film 60 are brought into direct contact with each other, and the sealing substrate 3
Areas other than the metal film 130 of 0 may be bonded to the flow path forming substrate 10 with an adhesive layer made of a non-conductive adhesive.

【００５３】また、本実施形態では、金属膜１３０が、
各区画壁３２に対向する領域にそれぞれ独立して設けら
れているが、これに限定されず、勿論、この金属膜１３
０は、各圧電素子保持部３１の周縁部に連続的に設ける
ようにしてもよい。In this embodiment, the metal film 130 is
The metal film 13 is provided independently in each of the regions facing the partition walls 32, but is not limited to this.
0 may be continuously provided on the peripheral edge of each piezoelectric element holding portion 31.

【００５４】（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) Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the basic structure of the ink jet recording head is not limited to the above.

【００５５】例えば、上述の各実施形態では、成膜及び
リソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のイ
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、グリーンシートを貼付
する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット
式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。For example, in each of the above-described embodiments, the thin film type ink jet recording head manufactured by applying the film forming and the lithographic process is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, for example, green. The present invention can also be applied to a thick film type ink jet recording head formed by a method such as attaching a sheet.

【００５６】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、
そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図であ
る。Further, the ink jet recording head of each of these embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. Figure 6
It is a schematic diagram showing an example of the ink jet type recording device.

【００５７】図６に示すように、インクジェット式記録
ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、イ
ンク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着
脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１
Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。As shown in FIG. 6, in the recording head units 1A and 1B having an ink jet recording head, the cartridges 2A and 2B constituting the ink supply means are detachably provided, and the recording head units 1A and 1B.
The carriage 3 on which B is mounted is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B are, for example,
The black ink composition and the color ink composition are respectively discharged.

【００５８】そして、駆動モータ６の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリ
ッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿っ
て移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に
沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートＳがプラテン８上に搬送されるようになっている。The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears (not shown) and the timing belt 7, so that the carriage 3 having the recording head units 1A and 1B mounted thereon follows the carriage shaft 5. Be moved. On the other hand, a platen 8 is provided on the apparatus body 4 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a feed roller (not shown), is conveyed onto the platen 8. It is like this.

【００５９】[0059]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、複数の
圧電素子に共通する共通電極と封止基板の少なくとも区
画壁の先端表面との間に導電材料からなり共通電極と電
気的に接続される導電層を設けるようにしたので、ヘッ
ドを大型化することなく、この導電層によって共通電極
の抵抗値を低下させることができる。したがって、多数
の圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が発生すること
がなく、常に安定したインク吐出特性を得ることができ
る。As described above, according to the present invention, a conductive material is formed between the common electrode common to a plurality of piezoelectric elements and at least the tip surface of the partition wall of the sealing substrate, and is electrically connected to the common electrode. Since the conductive layer is provided, the resistance value of the common electrode can be reduced by the conductive layer without increasing the size of the head. Therefore, even if a large number of piezoelectric elements are driven at the same time, a voltage drop does not occur, and stable ink ejection characteristics can always be obtained.

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

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

【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a modified example of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図５】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.

【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 流路形成基板 １１ 隔壁 １２ 圧力発生室 ２０ ノズルプレート ２１ ノズル開口 ３０ 封止基板 ３１ 圧電素子保持部 ３２ 区画壁 ４０ コンプライアンス基板 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 １００ リザーバ １１０，１１０Ａ 導電層 １２０ 接着層 １３０ 金属膜 ３００ 圧電素子 10 Flow path forming substrate 11 partitions 12 Pressure generation chamber 20 nozzle plate 21 nozzle opening 30 sealing substrate 31 Piezoelectric element holder 32 division wall 40 compliance board 60 Lower electrode film 70 Piezoelectric layer 80 Upper electrode film 100 reservoir 110, 110A conductive layer 120 Adhesive layer 130 metal film 300 Piezoelectric element

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ノズル開口に連通する圧力発生室が複数
の隔壁によって画成される流路形成基板と、該流路形成
基板の一方面側に振動板を介して設けられて前記圧力発
生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子とを具備するイ
ンクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され当該圧電
素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で該
空間を封止する圧電素子保持部が設けられた封止基板を
有すると共に前記圧電素子保持部が前記隔壁に対向する
領域にそれぞれ設けられた区画壁によって前記圧電素子
毎に区画され、前記流路形成基板の前記隔壁に対向する
領域に前記圧電素子の共通電極が延設されていると共に
少なくとも前記区画壁と前記共通電極との間に導電材料
からなり当該共通電極と電気的に接続される導電層を有
することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。1. A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined by a plurality of partition walls, and the pressure generating chamber is provided on one surface side of the flow path forming substrate via a vibrating plate. In an ink jet recording head including a piezoelectric element that causes a pressure change in the space, the space is formed in a state where a space is secured that is bonded to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate and does not hinder the movement of the piezoelectric element. The flow path forming substrate has a sealing substrate provided with a piezoelectric element holding portion for sealing, and the piezoelectric element holding portion is partitioned for each piezoelectric element by partition walls respectively provided in regions facing the partition wall. A common electrode of the piezoelectric element is extended in a region facing the partition wall, and is made of a conductive material at least between the partition wall and the common electrode and electrically connected to the common electrode. Ink jet recording head characterized by having a conductive layer. 【請求項２】 請求項１において、前記流路形成基板と
前記封止基板とが、導電性の接着剤からなる接着層で接
着されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the flow path forming substrate and the sealing substrate are adhered by an adhesive layer made of a conductive adhesive. 【請求項３】 請求項２において、前記接着層が金属粒
子を含有することを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the adhesive layer contains metal particles. 【請求項４】 請求項２又は３において、前記導電層が
前記接着層を含むことを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the conductive layer includes the adhesive layer. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記導
電層が、前記封止基板の表面に設けられた金属膜を含む
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the conductive layer includes a metal film provided on the surface of the sealing substrate. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記封
止基板が各圧力発生室の共通インク室の少なくとも一部
を構成するリザーバ部を有することを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the sealing substrate has a reservoir portion that constitutes at least a part of a common ink chamber of each pressure generating chamber. 【請求項７】 請求項１〜６の何れかにおいて、前記圧
力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングによ
り形成され、前記圧電素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。7. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric element is formed by film formation and a lithography method. An ink jet recording head characterized by being present. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかのインクジェット
式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェッ
ト式記録装置。8. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.