JP3452129B2 - Ink jet recording head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording apparatus

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JP3452129B2
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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 constituted by 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 that ejects 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作り付けることができるばか
りでなく、圧電アクチュエータの厚みを薄くできて高速
駆動が可能になるという利点がある。なお、この場合、
圧電材料層は振動板の表面全体に設けたままで少なくと
も上電極のみを各圧力発生室毎に設けることにより、各
圧力発生室に対応する圧電アクチュエータを駆動するこ
とができる。According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm becomes unnecessary, and not only the piezoelectric element can be built by a precise and simple method such as the lithography method, but also the thickness of the piezoelectric actuator can be reduced. It has the advantage that it can be made thin and can be driven at high speed. In this case,
By providing at least only the upper electrode for each pressure generating chamber while leaving the piezoelectric material layer provided on the entire surface of the vibration plate, the piezoelectric actuator corresponding to each pressure generating chamber can be driven.

【０００７】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、一般に、各圧力発生室の共通のインク室とな
るリザーバが複数枚の基板を積層することにより形成さ
れており、このリザーバから各圧力発生室にインクが供
給される。また、このリザーバにはリザーバの内部圧力
を一定に保つために、圧電素子の駆動時の圧力変化を吸
収するためのコンプライアンス部が設けられている。In such an ink jet recording head, generally, a reservoir serving as a common ink chamber of each pressure generating chamber is formed by stacking a plurality of substrates, and each pressure generating chamber is formed from this reservoir. Ink is supplied to. Further, this reservoir is provided with a compliance part for absorbing a pressure change when the piezoelectric element is driven in order to keep the internal pressure of the reservoir constant.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リザー
バを形成するために用いる基板の枚数が多く、特に、コ
ンプライアンス部を形成するために積層する基板の枚数
が多く、材料コスト、組立コストが高いという問題があ
る。However, the number of substrates used to form the reservoir is large, and in particular, the number of substrates to be laminated to form the compliance portion is large, resulting in high material cost and assembly cost. There is.

【０００９】また、圧力発生室を画成する基板にシリコ
ンを用いる場合には、他の基板との熱膨張係数の違いか
ら高温での接着が困難であり、組立工数が増加する等の
問題もある。Further, when silicon is used for the substrate that defines the pressure generating chamber, it is difficult to bond it at a high temperature due to the difference in the coefficient of thermal expansion with other substrates, and there is a problem that the number of assembling steps is increased. is there.

【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、構造を簡
略化し、製造コストを低減したイ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 have a simplified structure and a reduced manufacturing cost.

【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、インクを吐出する複数のノズル開口
を備えたノズル形成部材と、該ノズル形成部材と接合さ
れ且つ前記ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室が
画成される流路形成基板と、該流路形成基板の前記ノズ
ル形成部材が接合された面とは反対の面に設けられて前
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が形成された側の面には、前記
圧力発生室に連通して各圧力発生室にインクを供給する
リザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ部を有す
るリザーバ形成基板が接合され、且つ当該リザーバ形成
基板の前記圧電素子に対向する領域の少なくとも一部に
は、当該圧電素子の変位を検出する検出用貫通孔が設け
られていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドにある。 A first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is to provide a plurality of nozzle openings for ejecting ink.
And a nozzle forming member that is connected to the nozzle forming member.
And the pressure generating chambers respectively communicating with the nozzle openings
A flow path forming substrate to be defined, and the nozzle of the flow path forming substrate.
The front side of the
And a piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generating chamber.
And have you the ink jet recording head for Bei, the flow path
On the surface of the formation substrate on which the piezoelectric element is formed,
Ink is supplied to each pressure generating chamber by communicating with the pressure generating chamber.
Has a reservoir portion that constitutes at least a part of the reservoir
The reservoir forming substrate is bonded and the reservoir is formed.
At least a part of the area of the substrate facing the piezoelectric element
Is provided with a detection through hole for detecting the displacement of the piezoelectric element.
Inkjet recording head
It is in De.

【００１２】かかる第１の態様では、リザーバを形成す
るための基板の積層枚数を低減することができ、構造の
簡略化を図ることができ、且つリザーバ形成基板の外側
から、容易に圧電素子の変位を検出することができる。 In the first aspect, the number of stacked substrates for forming the reservoir can be reduced, the structure can be simplified, and the outside of the reservoir forming substrate can be achieved.
Therefore, the displacement of the piezoelectric element can be easily detected.

【００１３】本発明の第２の態様は、第１の態様においA second aspect of the present invention is the first aspect.
て、前記リザーバ形成基板は、前記圧電素子に対向するAnd the reservoir forming substrate faces the piezoelectric element.
領域に、その運動を阻害しない程度の空間を確保した状In the area, the space that does not hinder the movement is secured.
態で当該空間を密封可能な圧電素子保持部を有し、該圧In this state, the piezoelectric element holding part capable of sealing the space is provided.
電素子保持部は、前記リザーバ形成基板を貫通して設けThe electric element holding portion is provided so as to penetrate the reservoir forming substrate.
られ且つ透過性部材で封止されており、前記検出用貫通And is sealed with a transmissive member, and the through
孔を兼ねていることを特徴とするインクジェット式記録Inkjet recording characterized by also serving as a hole
ヘッドにある。On the head.

【００１４】 かかる第２の態様では、圧電素子を密封し
た状態で、圧電素子の変位を検出することができる。 In the second aspect, the displacement of the piezoelectric element can be detected with the piezoelectric element sealed.

【００１５】本発明の第３の態様は、第２の態様においA third aspect of the present invention is the second aspect.
て、前記透過性部材が可撓性を有する可撓部を形成してAnd the transparent member forms a flexible portion having flexibility.
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The inkjet recording head is characterized by
る。It

【００１６】 かかる第３の態様では、圧電素子保持部の
内部圧力の変化が透過性部材の変形によって吸収され、
圧電素子保持部の内部圧力が一定に保たれる。 In the third aspect, the change in the internal pressure of the piezoelectric element holding portion is absorbed by the deformation of the transparent member,
The internal pressure of the piezoelectric element holding portion is kept constant.

【００１７】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかThe fourth aspect of the present invention is any one of the first to third aspects.
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Of the ink jet recording head of
特徴とするインクジェット式記録装置にある。It is a characteristic inkjet recording device.

【００１８】 かかる第４の態様では、ヘッドの構造を簡
略化して、製造コストを低減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。 In the fourth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus with a simplified head structure and a reduced manufacturing cost.

【００１９】[0019]

【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.

【００２０】（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
図及び断面図である。[0020] (Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing the ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG.

【００２１】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.

【００２２】流路形成基板１０の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with an elastic film 50 of 1 to 2 μm in thickness made of silicon dioxide formed by thermal oxidation in advance.

【００２３】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、後述するリザー
バ形成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１００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 on the 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 reservoir forming 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 100 is formed, and is communicated with one end portion in the longitudinal direction of each pressure generation chamber 12 via an ink supply passage 14, respectively.

【００２４】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面
と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且
つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１
１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレート
と比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１
８０であるという性質を利用して行われるものである。
かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１
１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成され
る平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行う
ことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することが
できる。In the anisotropic etching, when a silicon single crystal substrate is dipped in an alkaline solution such as KOH, it is gradually eroded to form a first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane. Of the second (1) which makes an angle of about 70 degrees with the (111) plane of
The (11) plane appears, and the etching rate of the (111) plane is about 1/1 compared to the etching rate of the (110) plane.
It is performed by utilizing the property of being 80.
By such anisotropic etching, two first (11
Precision machining can be performed on the basis of the depth machining of the parallelogram shape formed by the 1) plane and the two diagonal second (111) planes, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density. it can.

【００２５】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.

【００２６】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１５が穿設されたノズルプレート１６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１６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１６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１６は、流路形成基板１
０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１６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 surface side of the flow path forming substrate 10,
A nozzle plate 16 having a nozzle opening 15 communicating with the pressure supply chamber 12 on the side opposite to the ink supply passage 14 is fixed via an adhesive or a heat-welding film. The nozzle plate 16 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
4.5 [× 10 −6 / ° C.] glass-ceramic,
Or made of non-rust steel. The nozzle plate 16 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 16 is used as the flow path forming substrate 1
It may be made of a material whose coefficient of thermal expansion is substantially the same as that of the material. In this case, since the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 16 are deformed substantially by the heat, they can be easily joined by using a thermosetting adhesive or the like.

【００２７】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１５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１５は数十μｍの溝幅で精度よく形成する必要
がある。Here, the size of the pressure generating chamber 12 that applies the ink drop ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 15 that ejects the ink drop depend on the amount of the ejected ink drop, the ejection speed, and the ejection frequency. Optimized. For example,
When recording 360 ink droplets per inch, it is necessary to accurately form the nozzle openings 15 with a groove width of several tens of μm.

【００２８】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の圧電体膜
７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０と
が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３０
０を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、圧電体膜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膜７０を各圧力
発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、こ
こではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体
膜７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電
歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施
形態では、下電極膜６０は圧電素子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。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６
０が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ね
るようにしてもよい。On the other hand, 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 film 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 and formed in a process described later 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 film 70, and the upper electrode film 80. In general, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric film 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 film 70 and in which piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is the common electrode of the piezoelectric element 300 and the upper electrode film 80 is the individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed due to the drive circuit and wiring. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Also 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. In the example described above, the elastic film 50 and the lower electrode film 6
Although 0 acts as a diaphragm, the lower electrode film may also serve as the elastic film.

【００２９】また、流路形成基板１０の圧電素子３００
側には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリ
ザーバ部２１を有するリザーバ形成基板２０が接合され
ている。このリザーバ部２１は、本実施形態では、リザ
ーバ形成基板２０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いる。そして、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 piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10
A reservoir forming substrate 20 having a reservoir portion 21 forming at least a part of the reservoir 100 is bonded to the side. In the present embodiment, the reservoir portion 21 penetrates the reservoir forming substrate 20 in the thickness direction, and the pressure generating chamber 12
Is formed across the width direction of the. Then, as described above, the reservoir 100, which is connected to the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 and serves as a common ink chamber for the pressure generating chambers 12, is configured.

【００３０】このリザーバ形成基板２０としては、例え
ば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板１０の熱
膨張率と略同一の材料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。これにより、上述のノズルプ
レート１６の場合と同様に、両者を熱硬化性の接着剤を
用いた高温での接着であっても両者を確実に接着するこ
とができる。したがって、製造工程を簡略化することが
できる。As the reservoir forming substrate 20, it is preferable to use a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as that of the passage forming substrate 10 such as glass or a ceramic material. It was formed using a silicon single crystal substrate of the same material. As a result, as in the case of the nozzle plate 16 described above, the two can be reliably bonded even if they are bonded at a high temperature using a thermosetting adhesive. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

【００３１】さらに、このリザーバ形成基板２０には、
封止膜３１及び固定板３２とからなるコンプライアンス
基板３０が接合されている。ここで、封止膜３１は、剛
性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍの
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム）からな
り、この封止膜３１によってリザーバ部２１の一方面が
封止されている。また、固定板３２は、金属等の硬質の
材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ）等）で形成される。この固定板３２のリザーバ１０
０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部３３となっているため、リザーバ１００の一方面は可
撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能な可撓部２２となっている。Further, the reservoir forming substrate 20 includes
A compliance substrate 30 including a sealing film 31 and a fixing plate 32 is joined. Here, the sealing film 31 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 31 seals one surface of the reservoir portion 21. It has been stopped. Further, the fixing plate 32 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel having a thickness of 30 μm (SU
S) and the like). The reservoir 10 of this fixed plate 32
Since the region facing 0 is the opening 33 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only by the sealing film 31 having flexibility, and the internal pressure changes. The flexible portion 22 is deformable by.

【００３２】また、このリザーバ１００の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板３０上には、リザーバ
１００にインクを供給するためのインク導入口２５が形
成されている。さらに、リザーバ形成基板２０には、イ
ンク導入口２５とリザーバ１００の側壁とを連通するイ
ンク導入路２６が設けられている。なお、本実施形態で
は、一つのインク導入口２５及びインク導入路２６によ
って、リザーバ１００にインクを供給するようにしてい
るが、これに限定されず、例えば、所望のインク供給量
に応じて、複数のインク導入口及びインク導入路を設け
るようにしてもよいし、あるいはインク導入口の開口面
積を大きくしてインク流路を拡大するようにようにして
もよい。Further, an ink inlet 25 for supplying ink to the reservoir 100 is formed on the compliance substrate 30 outside the substantially central portion of the reservoir 100 in the longitudinal direction. Further, the reservoir forming substrate 20 is provided with an ink introducing passage 26 that connects the ink introducing port 25 and the side wall of the reservoir 100. In addition, in the present embodiment, the ink is supplied to the reservoir 100 by one ink introduction port 25 and the ink introduction passage 26, but the present invention is not limited to this, and for example, according to a desired ink supply amount, A plurality of ink introduction ports and ink introduction passages may be provided, or the opening area of the ink introduction port may be increased to enlarge the ink flow passage.

【００３３】通常、インク導入口２５からリザーバ１０
０にインクが供給されると、例えば、圧電素子３００の
駆動時のインクの流れ、あるいは、周囲の熱などによっ
てリザーバ１００内に圧力変化が生じる。しかしなが
ら、上述のように、リザーバ１００の一方面が封止膜３
１のみによって封止されて可撓部２２となっているた
め、この可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収
する。したがって、リザーバ１００内は常に一定の圧力
に保持される。なお、その他の部分は固定板３２によっ
て十分な強度に保持されている。また、本実施形態で
は、リザーバ１００等を構成する基板の枚数を低減する
ことができるため、材料コスト及び組立コスト等を削減
することができる。Normally, from the ink inlet 25 to the reservoir 10
When ink is supplied to 0, a pressure change occurs in the reservoir 100 due to, for example, the flow of ink when the piezoelectric element 300 is driven, ambient heat, or the like. However, as described above, one surface of the reservoir 100 has the sealing film 3
Since that is the 1 only thus sealed by the flexible portion 22, to absorb the pressure change in deformation the flexible portion 22 bends. Therefore, the inside of the reservoir 100 is always kept at a constant pressure. The other portions are held by the fixing plate 32 with sufficient strength. Further, in the present embodiment, the number of substrates constituting the reservoir 100 and the like can be reduced, so that the material cost, the assembly cost and the like can be reduced.

【００３４】一方、リザーバ形成基板２０の圧電素子３
００に対向する領域には、圧電素子３００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２４が設けられ、圧電素子３００の
少なくとも圧電体能動部３２０は、この圧電素子保持部
２４内に密封されている。なお、本実施形態では、圧電
素子保持部２４は幅方向に並設された複数の圧電素子３
００を覆う大きさで形成されている。On the other hand, the piezoelectric element 3 of the reservoir forming substrate 20
In a region facing 00, a piezoelectric element holding portion 24 capable of sealing the space in a state where the movement of the piezoelectric element 300 is not obstructed is provided, and at least the piezoelectric active portion 320 of the piezoelectric element 300 is provided. Are sealed in the piezoelectric element holding portion 24. In the present embodiment, the piezoelectric element holding portion 24 includes the plurality of piezoelectric elements 3 arranged side by side in the width direction.
It is formed in a size that covers 00.

【００３５】このように、リザーバ形成基板２０は、リ
ザーバ１００を構成すると共に、圧電素子３００を外部
環境と遮断するためのキャップ部材を兼ねており、水分
等の外部環境による圧電素子３００の破壊を防止するこ
とができる。また、本実施形態では、圧電素子保持部２
４の内部を密封状態にしただけであるが、例えば、圧電
素子保持部２４内の空間を真空にしたり、あるいは窒素
又はアルゴン雰囲気等とすることにより、圧電素子保持
部２４内を低湿度に保持することができ、圧電素子３０
０の破壊をさらに確実に防止することができる。As described above, the reservoir forming substrate 20 constitutes the reservoir 100 and also serves as a cap member for isolating the piezoelectric element 300 from the external environment, so that the piezoelectric element 300 is not damaged by the external environment such as moisture. Can be prevented. In addition, in the present embodiment, the piezoelectric element holding portion 2
Although only the inside of 4 is sealed, the inside of the piezoelectric element holding portion 24 is kept at a low humidity by, for example, evacuating the space inside the piezoelectric element holding portion 24 or by setting a nitrogen or argon atmosphere or the like. The piezoelectric element 30
It is possible to more surely prevent the destruction of 0.

【００３６】また、このように圧電素子保持部２４によ
って密封されている圧電素子３００の圧電体膜７０及び
上電極膜８０は、本実施形態では、圧力発生室１２の長
手方向一端部から流路形成基板１０上をリザーバ形成基
板２０の外側まで延設されており、流路形成基板１０の
リザーバ形成基板との接合側の面が露出した露出部１０
ａ上で、例えば、フレキシブルケーブル等の外部配線４
０と接続されている。すなわち、圧電素子３００から配
線をリザーバ形成基板２０の外側まで延設することによ
り、圧電素子３００と外部配線とを容易に接続すること
ができる。Further, in this embodiment, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 of the piezoelectric element 300 thus sealed by the piezoelectric element holding portion 24 are flow paths from one longitudinal end of the pressure generating chamber 12. The exposed portion 10 extends on the formation substrate 10 to the outside of the reservoir formation substrate 20, and the surface of the flow path formation substrate 10 on the side of the junction with the reservoir formation substrate is exposed.
On a, for example, external wiring 4 such as a flexible cable
It is connected to 0. That is, by extending the wiring from the piezoelectric element 300 to the outside of the reservoir forming substrate 20, the piezoelectric element 300 and the external wiring can be easily connected.

【００３７】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と接続し
たインク導入口２５からインクを取り込み、リザーバ１
００からノズル開口１５に至るまで内部をインクで満た
した後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従
い、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及び圧電体膜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１
５からインク滴が吐出する。The ink jet recording head of this embodiment as described above takes in ink from the ink introduction port 25 connected to an external ink supply means (not shown), and stores the ink in the reservoir 1.
00 to the nozzle opening 15, the inside is filled with ink, and then each lower electrode film 60 corresponding to the pressure generating chamber 12 is generated according to a recording signal from an external drive circuit (not shown).
By applying a voltage between the upper electrode film 80 and the upper electrode film 80 to bend and deform the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric film 70, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases and the nozzle opening 1
Ink droplets are ejected from 5.

【００３８】なお、本実施形態では、リザーバ形成基板
２０の圧電素子保持部２４は、幅方向に並設された全て
の圧電素子３００を覆うように形成されているが、これ
に限定されず、例えば、図３に示すように、圧電素子保
持部２４を区画壁２７によって各圧電素子３００毎にそ
れぞれ独立した圧電素子保持部２４Ａとし、各圧電素子
保持部２４Ａにそれぞれ圧電素子３００を密封するよう
にしてもよい。これにより、流路形成基板１０の各圧力
発生室１２の側壁１２ａに対応する部分には、それぞれ
区画壁２７が接合されることになり、圧力発生室１２の
周壁の剛性が向上され、圧電素子３００を駆動した際の
周壁の倒れ込みを抑えることができる。勿論、このよう
な構成によっても、上述の実施形態と同様に、圧電素子
３００の破壊を防止することができることはいうまでも
ない。In this embodiment, the piezoelectric element holding portion 24 of the reservoir forming substrate 20 is formed so as to cover all the piezoelectric elements 300 arranged side by side in the width direction, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, the piezoelectric element holding portion 24 is made into an independent piezoelectric element holding portion 24A for each piezoelectric element 300 by the partition wall 27, and the piezoelectric element 300 is sealed in each piezoelectric element holding portion 24A. You may As a result, the partition walls 27 are respectively joined to the portions of the flow path forming substrate 10 corresponding to the side walls 12a of the pressure generating chambers 12, and the rigidity of the peripheral wall of the pressure generating chambers 12 is improved, and the piezoelectric element is formed. It is possible to prevent the peripheral wall from collapsing when the 300 is driven. Needless to say, even with such a configuration, it is possible to prevent the piezoelectric element 300 from being broken, as in the above-described embodiment.

【００３９】また、本実施形態では、流路形成基板１０
をリザーバ形成基板２０よりも大きく形成して、流路形
成基板１０の露出部１０ａ上で、圧電素子３００と外部
配線４０との接続を行うようにしたが、これに限定され
ず、例えば、図４に示すように、リザーバ形成基板２０
を流路形成基板１０よりも大きく形成して、リザーバ形
成基板２０の流路形成基板１０との接合側の面を露出さ
せた露出部２０ａとし、この露出部２０ａ上で圧電素子
３００と外部配線との接続を行うようにしてもよい。Further, in this embodiment, the flow path forming substrate 10 is used.
Is formed to be larger than the reservoir forming substrate 20 and the piezoelectric element 300 and the external wiring 40 are connected on the exposed portion 10a of the flow passage forming substrate 10, but the present invention is not limited to this. 4, the reservoir forming substrate 20
Is formed to be larger than the flow path forming substrate 10 to form an exposed portion 20a that exposes the surface of the reservoir forming substrate 20 on the side where the flow path forming substrate 10 is bonded, and on this exposed portion 20a, the piezoelectric element 300 and the external wiring You may make it connect with.

【００４０】さらに、本実施形態では、流路形成基板１
０の圧力発生室１２のノズル開口１５とは反対の端部側
に、インク供給路１４を介してリザーバ１００の一部を
構成する連通部１３を設けるようにしたが、これに限定
されず、例えば、図５に示すように、リザーバ１００を
基本的にリザーバ形成基板２０のリザーバ部２１のみで
構成するようにし、流路形成基板１０に各圧力発生室１
２とリザーバ１００とをリザーバ１００より相対的に流
路の狭い連通路１８で連通するようにしてもよい。この
ような構成では、インクが圧力発生室１２に供給される
際、インクの流速が保持されるため、気泡の混入が防止
されて良好なインク吐出を行うことができる。Further, in this embodiment, the flow path forming substrate 1
Although the communication portion 13 forming a part of the reservoir 100 is provided on the end side of the pressure generation chamber 12 of 0 opposite to the nozzle opening 15 through the ink supply passage 14, the invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the reservoir 100 is basically configured only by the reservoir portion 21 of the reservoir forming substrate 20, and each pressure generating chamber 1 is formed in the flow passage forming substrate 10.
2 and the reservoir 100 may be communicated with each other through the communication passage 18 having a narrower flow passage than the reservoir 100. With such a configuration, since the flow velocity of the ink is maintained when the ink is supplied to the pressure generating chamber 12, it is possible to prevent the inclusion of air bubbles and perform good ink ejection.

【００４１】（実施形態２） 図６は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッド
の平面図及び断面図である。(Second Embodiment) FIG. 6 is a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to a second embodiment.

【００４２】本実施形態では、図６に示すように、リザ
ーバ形成基板２０のリザーバ１００とは反対側の一部に
は、コンプライアンス基板３０が設けられておらず、リ
ザーバ形成基板２０の表面が露出されている。そして、
リザーバ形成基板２０の外側まで延設された圧電素子３
００の上電極膜８０からワイヤボンディングによって配
線２８をリザーバ形成基板２０の表面上まで延設し、こ
の延設された配線２８の端部を圧電素子３００と外部配
線４０とを接続する実装部９０とした。また、さらにそ
の外側を、例えば、エポキシ等の絶縁部材９５によって
モールドして電気絶縁を図った以外は、実施形態１と同
様である。In this embodiment, as shown in FIG. 6, the compliance substrate 30 is not provided on a part of the reservoir forming substrate 20 on the side opposite to the reservoir 100, and the surface of the reservoir forming substrate 20 is exposed. Has been done. And
Piezoelectric element 3 extended to the outside of the reservoir forming substrate 20
The wiring 28 is extended from the upper electrode film 80 of 00 to the surface of the reservoir forming substrate 20 by wire bonding, and the end portion of the extended wiring 28 connects the piezoelectric element 300 and the external wiring 40 to the mounting portion 90. And Further, the second embodiment is the same as the first embodiment except that the outer side thereof is molded with an insulating member 95 such as epoxy for electrical insulation.

【００４３】ここで、従来のように、流路形成基板１０
の露出部１０ａ上で圧電素子３００と外部配線４０とを
接続する場合には、この露出部１０ａの幅は約２．２〜
３ｍｍ程度必要となり、ヘッドの寸法が若干大きくなっ
てしまう。これに対して、本実施形態では、流路形成基
板１０の露出部１０ａからワイヤボンディングによって
配線２８をリザーバ形成基板２０の露出部２０ａ上まで
延設して、外部配線４０と接続するようにしたので、流
路形成基板１０の露出部１０ａの幅を約０．２ｍｍ程度
にすることができ、記録ヘッドの寸法をより小さくする
ことができる。また、勿論、このような構成によって
も、実施形態１と同様の効果を得ることができる。Here, as in the conventional case, the flow path forming substrate 10
When the piezoelectric element 300 and the external wiring 40 are connected on the exposed portion 10a, the width of the exposed portion 10a is about 2.2.
It requires about 3 mm, and the size of the head becomes slightly larger. On the other hand, in the present embodiment, the wiring 28 is extended from the exposed portion 10a of the flow path forming substrate 10 to the exposed portion 20a of the reservoir forming substrate 20 by wire bonding and is connected to the external wiring 40. Therefore, the width of the exposed portion 10a of the flow path forming substrate 10 can be set to about 0.2 mm, and the size of the recording head can be further reduced. Further, of course, even with such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【００４４】（実施形態３） 図７は、実施形態３にかかるインクジェット式記録ヘッ
ドの平面図及び断面図である。(Third Embodiment) FIG. 7 is a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to a third embodiment.

【００４５】本実施形態は、リザーバ形成基板２０に貫
通溝を設け、この貫通溝を介して圧電素子３００と外部
配線とを接続した例である。詳しくは、図７に示すよう
に、本実施形態では、圧電素子３００の圧電体膜７０及
び上電極膜８０が圧力発生室１２のノズル開口１５側の
長手方向周壁上まで延設され、流路形成基板１０とリザ
ーバ形成基板２０との間に挟持されている。また、実施
形態２と同様に、リザーバ形成基板２０のコンプライア
ンス基板３０との接合面の一部は、表面が露出された露
出部２０ｂとなっており、この露出部２０ｂに対応し且
つ圧電素子３００の上電極膜８０に対向する領域には、
圧力発生室１２の列に亘って延びる貫通溝３５が形成さ
れている。そして、各圧電素子３００の上電極膜８０か
らこの貫通溝３５を通してリザーバ形成基板２０の表面
上にワイヤボンディングによって配線２８が延設され、
この配線２８の端部を圧電素子３００とフレキシブルケ
ーブル等の外部配線４０とを接続する実装部９０として
いる。In this embodiment, a through groove is provided in the reservoir forming substrate 20, and the piezoelectric element 300 and the external wiring are connected via the through groove. More specifically, as shown in FIG. 7, in the present embodiment, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 of the piezoelectric element 300 are extended to the circumferential wall of the pressure generating chamber 12 on the nozzle opening 15 side, and the flow path is formed. It is sandwiched between the formation substrate 10 and the reservoir formation substrate 20. Further, similarly to the second embodiment, a part of the bonding surface of the reservoir forming substrate 20 with the compliance substrate 30 is an exposed portion 20b whose surface is exposed. The exposed portion 20b corresponds to the exposed portion 20b and the piezoelectric element 300 is provided. In the area facing the upper electrode film 80,
A through groove 35 extending across the row of the pressure generating chambers 12 is formed. Then, the wiring 28 is extended from the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300 through the through groove 35 onto the surface of the reservoir forming substrate 20 by wire bonding.
The end portion of the wiring 28 serves as a mounting portion 90 that connects the piezoelectric element 300 and the external wiring 40 such as a flexible cable.

【００４６】このような構成では、貫通溝３５を介して
配線２８が延設されるため、上述した流路形成基板１０
又はリザーバ形成基板２０の露出部１０ａ，２０ａを設
ける必要がなく、ヘッドをより小型化することができ
る。In such a structure, the wiring 28 extends through the through groove 35, so that the flow path forming substrate 10 described above is used.
Alternatively, it is not necessary to provide the exposed portions 10a and 20a of the reservoir forming substrate 20, and the head can be made smaller.

【００４７】なお、この貫通溝３５は、本実施形態で
は、圧力発生室１２の列に亘って溝状に形成されている
が、これに限定されず、例えば、各圧電素子３００毎に
独立した貫通孔を設けるようにしてもよい。In the present embodiment, the through groove 35 is formed in a groove shape over the rows of the pressure generating chambers 12, but the present invention is not limited to this, and for example, each piezoelectric element 300 is independent. You may make it provide a through hole.

【００４８】また、上述の実施形態では、ワイヤボンデ
ィングによって上電極膜８０から配線２８を延設するよ
うにしたが、これに限定されず、例えば、図８に示すよ
うに、例えば、金（Ａｕ）等の導電性の薄膜を貫通溝３
５の内周面及びコンプライアンス基板３０の上面に成膜
して、この導電性の薄膜を各圧電素子３００毎にパター
ニングすることにより配線２８Ａとしてもよい。Further, in the above embodiment, the wiring 28 is extended from the upper electrode film 80 by wire bonding, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, for example, gold (Au) is used. ) Through the conductive thin film 3
The wiring 28 </ b> A may be formed by forming a film on the inner peripheral surface of 5 and the upper surface of the compliance substrate 30 and patterning this conductive thin film for each piezoelectric element 300.

【００４９】（実施形態４） 図９は、実施形態４にかかるインクジェット式記録ヘッ
ドの平面図及び断面図である。Fourth Embodiment FIG. 9 is a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to a fourth embodiment.

【００５０】本実施形態では、図９に示すように、流路
形成基板１０は圧力発生室１２が幅方向に並設された列
がノズル開口１５側の端部が対向するように２列設けら
れており、各圧力発生室１２に対応する領域には、それ
ぞれ圧電素子３００が形成されている。また、これら圧
力発生室１２の長手方向外側には各圧力発生室の列毎に
それぞれリザーバ１００が設けられており、これらのリ
ザーバ１００には、それぞれインク導入口２５及びイン
ク導入路２６が連通されている。なお、リザーバ及びイ
ンク導入口等の構造は、上述の実施形態と同様である。In this embodiment, as shown in FIG. 9, the flow path forming substrate 10 is provided with two rows in which the pressure generating chambers 12 are arranged side by side in the width direction so that the ends on the nozzle opening 15 side face each other. Piezoelectric elements 300 are formed in the regions corresponding to the respective pressure generating chambers 12. Further, a reservoir 100 is provided outside the pressure generating chambers 12 in the longitudinal direction for each row of the pressure generating chambers, and an ink introducing port 25 and an ink introducing passage 26 are connected to these reservoirs 100, respectively. ing. The structures of the reservoir, the ink inlet, and the like are the same as those in the above-described embodiment.

【００５１】また、圧電素子３００は、それぞれ圧力発
生室１２に対向する領域からリザーバ１００側の周壁上
まで延設され、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２
０との間に挟持されている。この圧電素子３００の上電
極膜８０に対向する領域には、上述の実施形態と同様
に、圧力発生室１２の各列毎に貫通溝３５Ａが設けられ
ている。また、圧力発生室１２の列間に対応する領域の
リザーバ形成基板２０上には、例えば、圧電素子３００
を駆動するための駆動回路１１０が搭載されている。こ
の駆動回路１１０は、回路基板あるいは駆動回路を含む
半導体集積回路（ＩＣ）であってもよい。そして、各圧
電素子３００の上電極膜８０と駆動回路１１０とがそれ
ぞれ、貫通溝３５Ａを介してワイヤボンディング等によ
って延設された配線２８によって接続されている。さら
に、リザーバ基板２０上には、駆動回路１１０に信号を
供給するための配線が施されており、この配線の一端は
駆動回路１１０に接続され、他端が外部配線４０が接続
される実装部９０となっている。Further, the piezoelectric elements 300 are respectively extended from the region facing the pressure generating chamber 12 to the peripheral wall on the reservoir 100 side, and the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 2 are provided.
It is sandwiched between 0 and. In the region facing the upper electrode film 80 of the piezoelectric element 300, the through groove 35A is provided for each row of the pressure generating chambers 12 as in the above-described embodiment. In addition, for example, the piezoelectric element 300 is provided on the reservoir forming substrate 20 in a region corresponding to the row between the pressure generating chambers 12.
A drive circuit 110 for driving the is mounted. The drive circuit 110 may be a circuit board or a semiconductor integrated circuit (IC) including the drive circuit. Then, the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300 and the drive circuit 110 are connected to each other by the wiring 28 extended by wire bonding or the like via the through groove 35A. Further, wiring for supplying a signal to the driving circuit 110 is provided on the reservoir substrate 20, one end of this wiring is connected to the driving circuit 110, and the other end is connected to the external wiring 40. It is 90.

【００５２】このような構成によっても、実施形態３と
同様に、ヘッドを小型化することができる。さらに、本
実施形態では、貫通溝３５Ａがリザーバ１００側に設け
られているため、圧力発生室１２の複数の列間で、より
効率的に圧電素子３００と駆動手段１１０等とを接続す
ることができる。With such a structure, the head can be downsized as in the third embodiment. Further, in the present embodiment, since the through groove 35A is provided on the reservoir 100 side, the piezoelectric element 300 and the driving means 110 and the like can be more efficiently connected between the plurality of rows of the pressure generating chambers 12. it can.

【００５３】なお、本実施形態では、リザーバ形成基板
２０上に駆動手段１１０を設けたが、これに限定され
ず、例えば、実施形態１と同様に、リザーバ形成基板２
０の露出部１０ａ上で、圧電素子３００から延設された
配線とフレキシブルケーブル等の外部配線とを接続する
ようにしてもよいことはいうまでもない。In this embodiment, the drive means 110 is provided on the reservoir forming substrate 20, but the present invention is not limited to this, and for example, as in the first embodiment, the reservoir forming substrate 2 is provided.
It goes without saying that the wiring extended from the piezoelectric element 300 and the external wiring such as the flexible cable may be connected on the exposed portion 10a of 0.

【００５４】（実施形態５） 図１０は、実施形態５にかかるインクジェット式記録ヘ
ッドの要部断面図である。(Fifth Embodiment) FIG. 10 is a cross-sectional view of essential parts of an ink jet recording head according to a fifth embodiment.

【００５５】本実施形態は、流路形成基板１０上に一部
材で構成されるコンプライアンス基板３０Ａを設けた例
である。本実施形態では、図１０に示すように、リザー
バ１００に対向する領域の厚さ方向の一部を除去して可
撓性を有する可撓部２２Ａとして、その外側にインク導
入口２５となる貫通孔を形成した以外は、実施形態１と
同様である。このようなコンプライアンス基板３０Ａの
材料としては、可撓性を有する、例えば、フッ素樹脂、
シリコーン系樹脂又はシリコーンゴム等の樹脂材料であ
ることが好ましく、これによりコンプライアンス基板３
０Ａを容易に形成することができる。The present embodiment is an example in which the compliance substrate 30A composed of one member is provided on the flow path forming substrate 10. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, a portion of the region facing the reservoir 100 in the thickness direction is removed to form a flexible portion 22A having flexibility, and a penetrating portion that serves as an ink introduction port 25 is provided on the outside thereof. The same as Embodiment 1 except that the holes are formed. The material of such a compliance substrate 30A has flexibility, for example, fluororesin,
It is preferable to use a resin material such as silicone resin or silicone rubber, whereby the compliance substrate 3
OA can be easily formed.

【００５６】なお、このコンプライアンス基板３０Ａの
製造方法は、特に限定されないが、例えば、リザーバ形
成基板２０を構成するシリコン単結晶基板上に所定の厚
さの樹脂層を形成した後、リザーバ形成基板２０にリザ
ーバ１００等をエッチング等で形成し、さらに、樹脂層
のリザーバ１００に対向する領域の厚さ方向の一部等を
エッチングすることにより形成することができる。The method of manufacturing the compliance substrate 30A is not particularly limited, but, for example, after forming a resin layer of a predetermined thickness on the silicon single crystal substrate forming the reservoir forming substrate 20, the reservoir forming substrate 20 is formed. It can be formed by forming the reservoir 100 and the like by etching or the like, and further by etching a part of the region of the resin layer facing the reservoir 100 in the thickness direction.

【００５７】また、本実施形態では、コンプライアンス
基板３０Ａを樹脂材料で形成するようにしたが、これに
限定されず、例えば、図１１に示すように、コンプライ
アンス基板３０Ｂを、例えば、厚さが１〜１０μｍ程度
の金属又はセラミック等の薄膜で構成するようにしても
よい。この場合には、リザーバ１００に対向する領域
は、厚さ方向の一部を除去しなくても可撓性を有する可
撓部２２Ｂとすることができる。したがって、ヘッドを
さらに容易に製造することができる。In this embodiment, the compliance substrate 30A is made of a resin material. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. You may make it comprised by the metal or ceramic thin film of about 10 micrometers. In this case, the region facing the reservoir 100 can be the flexible portion 22B having flexibility without removing a part in the thickness direction. Therefore, the head can be manufactured more easily.

【００５８】（実施形態６） 図１２は、実施形態６にかかるインクジェット式記録ヘ
ッドの平面図及び断面図である。(Sixth Embodiment) FIG. 12 is a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to a sixth embodiment.

【００５９】本実施形態は、図１２に示すように、リザ
ーバ形成基板２０の圧電素子保持部２４に対向する領域
の圧電素子３００に対応する部分に圧力発生室１２の列
方向に亘って圧電素子３００の変位を検出するための検
出用貫通孔２９を設けた以外は、実施形態１と同様であ
る。In this embodiment, as shown in FIG. 12, the piezoelectric element is provided in a region of the reservoir forming substrate 20 facing the piezoelectric element holding portion 24 corresponding to the piezoelectric element 300 in the column direction of the pressure generating chambers 12. The third embodiment is the same as the first embodiment except that the detection through hole 29 for detecting the displacement of the 300 is provided.

【００６０】このような構成では、リザーバ形成基板２
０上にコンプライアンス基板３０を接合する前に、例え
ば、レーザ等を用いて圧電素子３００の変位のチェック
を行うことができる。したがって、ヘッドの完成前に圧
電素子３００の不良を発見することができ、製造効率を
向上することができる。また、この検出用貫通孔２９
は、コンプライアンス基板３０によって封止されるた
め、実施形態１と同様に、圧電素子保持部２４を密封状
態に保持することができる。In such a structure, the reservoir forming substrate 2
Before the compliance substrate 30 is bonded onto the surface 0, the displacement of the piezoelectric element 300 can be checked by using, for example, a laser. Therefore, a defect of the piezoelectric element 300 can be found before the head is completed, and the manufacturing efficiency can be improved. In addition, this detection through hole 29
Is sealed by the compliance substrate 30, so that the piezoelectric element holding portion 24 can be held in a sealed state as in the first embodiment.

【００６１】このような検出用貫通孔２９の大きさは、
特に限定されず、少なくとも圧電素子３００に対向する
領域に形成されていればよい。したがって、本実施形態
では、圧力発生室１２の列方向に亘って溝状に設けた
が、例えば、各圧電素子３００毎の丸孔としてもよく、
あるいは、圧電素子保持部全体を貫通孔としてもよい。The size of such a through hole 29 for detection is
It is not particularly limited as long as it is formed at least in a region facing the piezoelectric element 300. Therefore, in this embodiment, the pressure generating chambers 12 are provided in a groove shape in the column direction, but may be round holes for each piezoelectric element 300, for example.
Alternatively, the entire piezoelectric element holding portion may be a through hole.

【００６２】なお、本実施形態では、検出用貫通孔２９
をコンプライアンス基板３０で封止しているが、これに
限定されず、例えば、図１３に示すように、検出用貫通
孔２９を可撓性を有する封止膜３１のみで封止、すなわ
ち、検出用貫通孔２９に対向する領域の固定板３２を除
去して、可撓部２４ａとしてもよい。これにより、圧電
素子保持部２４内に圧力変化が生じた場合、可撓部２４
ａが変形することによって圧力変化が吸収され、圧電素
子保持部２４内を常に一定の圧力に保持することができ
る。In this embodiment, the through hole 29 for detection is used.
Is sealed with the compliance substrate 30, but the invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the detection through hole 29 is sealed only with the sealing film 31 having flexibility, that is, the detection is performed. The flexible plate 24a may be formed by removing the fixing plate 32 in the region facing the through hole 29 for use. As a result, when a pressure change occurs in the piezoelectric element holding portion 24, the flexible portion 24
The deformation of “a” absorbs the pressure change, so that the inside of the piezoelectric element holding portion 24 can be constantly maintained at a constant pressure.

【００６３】また、圧電素子保持部２４の可撓部２４ａ
となる封止膜３１を、例えば、アクリル樹脂等の光透過
性部材で形成してもよく、これにより圧電素子３００を
圧電素子保持部２４内に密封した状態で、変位の検出を
行うことができる。すなわち、常時圧電素子３００の検
査を行うことができる。Further, the flexible portion 24a of the piezoelectric element holding portion 24
The sealing film 31 to be formed may be formed of, for example, a light-transmissive member such as acrylic resin, and thereby the displacement can be detected in a state where the piezoelectric element 300 is sealed in the piezoelectric element holding portion 24. it can. That is, the piezoelectric element 300 can be constantly inspected.

【００６４】（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.

【００６５】例えば、上述の実施形態では、流路形成基
板１０の一方面に、ノズル開口１５を具備するノズル形
成部材としてノズルプレート１６を接合するようにした
が、これに限定されず、例えば、ノズル形成部材は、ノ
ズル開口と圧力発生室とを連通するノズル連通孔等を有
する他の基板を含む多層構造としてもよい。For example, in the above-described embodiment, the nozzle plate 16 as the nozzle forming member having the nozzle opening 15 is bonded to one surface of the flow path forming substrate 10, but the present invention is not limited to this, and for example, The nozzle forming member may have a multi-layer structure including another substrate having a nozzle communication hole that communicates the nozzle opening and the pressure generating chamber.

【００６６】なお、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。In each of the above-mentioned embodiments, the thin film type ink jet recording head manufactured by applying the film formation and the lithographic process is taken as an example. However, the present invention is not limited to this and, 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.

【００６７】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１４
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. 14
FIG. 3 is a schematic view showing an example of the inkjet recording apparatus.

【００６８】図１４に示すように、インクジェット式記
録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、
インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが
着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付け
られたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。As shown in FIG. 14, the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording head are
Cartridges 2A and 2B forming an ink supply unit are detachably provided, and a carriage 3 having the recording head units 1A and 1B mounted thereon is provided on a carriage shaft 5 attached to an apparatus main body 4 so as to be axially movable. There is. The recording head units 1A and 1B are, for example,
The black ink composition and the color ink composition are respectively discharged.

【００６９】そして、駆動モータ６の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリ
ッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿っ
て移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に
沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears (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 wound around the platen 8. It is designed to be transported.

【００７０】[0070]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
路形成基板上にリザーバの少なくとも一部を構成するリ
ザーバ形成基板を接合してリザーバを形成するようにし
たので、ヘッドの構造を簡略化することができ、製造工
程の低減及び製造コストの向上を図ることができる。ま
た、リザーバ形成基板が圧電素子を外部と遮断するキャ
ップ部材を兼ねているため、外部環境に起因する圧電素
子の破壊を防止することができ、耐久性を向上すること
ができる。さらに、リザーバ形成基板上で、圧電素子と
外部配線とを接続することにより、ヘッドを小型化する
ことができるという効果を奏する。As described above, according to the present invention, the reservoir forming substrate forming at least a part of the reservoir is bonded on the flow passage forming substrate to form the reservoir. It can be simplified, the number of manufacturing steps can be reduced, and the manufacturing cost can be improved. Further, since the reservoir forming substrate also serves as a cap member that shields the piezoelectric element from the outside, it is possible to prevent the piezoelectric element from being damaged due to the external environment, and it is possible to improve the durability. Furthermore, by connecting the piezoelectric element and the external wiring on the reservoir forming substrate, it is possible to reduce the size of the head.

【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
録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a sectional 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
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing a modified example 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断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional 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及び断面図である。5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view showing a modified example of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.

【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び側面図である。6A and 6B are a plan view and a side view of an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.

【図７】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view of an ink jet recording head according to a third embodiment of the invention.

【図８】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view showing a modified example of the ink jet recording head according to the third embodiment of the invention.

【図９】本発明の実施形態４に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。9A and 9B are a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to a fourth embodiment of the invention.

【図１０】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of essential parts of an ink jet recording head according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the ink jet recording head according to the fifth embodiment of the invention.

【図１２】本発明の実施形態６に係るインクジェット式
記録ヘッドの平面図及び断面図である。FIG. 12 is a plan view and a sectional view of an ink jet recording head according to a sixth embodiment of the invention.

【図１３】本発明の実施形態６に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a modified example of the ink jet recording head according to the sixth embodiment of the invention.

【図１４】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. 14 is a schematic diagram of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】 １０ 流路形成基板 １２ 圧力発生室 １３ 連通部 １４ インク供給路 １５ ノズル開口 １６ ノズルプレート ２０ リザーバ形成基板 ２１ リザーバ部 ２２ 可撓部 ２４ 圧電素子保持部 ３０，３０Ａ コンプライアンス基板 ３１ 封止膜 ３２ 固定板 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 １００ リザーバ ３００ 圧電素子[Explanation of symbols] 10 Flow path forming substrate 12 Pressure generation chamber 13 Communication 14 Ink supply path 15 nozzle opening 16 nozzle plate 20 Reservoir forming substrate 21 Reservoir section 22 Flexible part 24 Piezoelectric element holder 30, 30A compliance board 31 sealing film 32 fixed plate 60 Lower electrode film 70 Piezoelectric film 80 Upper electrode film 100 reservoir 300 Piezoelectric element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−314863（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−156396（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−169111（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−123449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−149159（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−187756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-314863 (JP, A) JP-A-7-156396 (JP, A) JP-A-8-169111 (JP, A) JP-A-9- 123449 (JP, A) JP 63-149159 (JP, A) JP 3-187756 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2 / 055

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 インクを吐出する複数のノズル開口を備
えたノズル形成部材と、該ノズル形成部材と接合され且
つ前記ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、該流路形成基板の前記ノズル形
成部材が接合された面とは反対の面に設けられて前記圧
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が形成された側の面に
は、前記圧力発生室に連通して各圧力発生室にインクを
供給するリザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ
部を有するリザーバ形成基板が接合され、且つ当該リザ
ーバ形成基板の前記圧電素子に対向する領域の少なくと
も一部には、当該圧電素子の変位を検出する検出用貫通
孔が設けられていることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。 1. A nozzle forming member having a plurality of nozzle openings for ejecting ink, and a flow path forming substrate which is joined to the nozzle forming member and defines a pressure generating chamber communicating with each of the nozzle openings. An ink jet recording head, comprising: a piezoelectric element that is provided on a surface of the flow path forming substrate opposite to a surface on which the nozzle forming member is joined and that causes a pressure change in the pressure generating chamber. A reservoir forming substrate having a reservoir portion that forms at least a part of a reservoir that communicates with the pressure generating chambers and supplies ink to the pressure generating chambers is joined to the surface of the substrate on the side where the piezoelectric elements are formed. Further, at least a part of a region of the reservoir forming substrate facing the piezoelectric element is provided with a detection through hole for detecting displacement of the piezoelectric element. Inkjet recording head. 【請求項２】 請求項１において、 前記リザーバ形成基
板は、前記圧電素子に対向する領域に、その運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で当該空間を密封可能
な圧電素子保持部を有し、該圧電素子保持部は、前記リ
ザーバ形成基板を貫通して設けられ且つ透過性部材で封
止されており、前記検出用貫通孔を兼ねていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。 2. The piezoelectric element holding part according to claim 1, wherein the reservoir forming substrate has a piezoelectric element holding portion capable of sealing the space in a region facing the piezoelectric element in a state where a space that does not hinder the movement is secured. An ink jet recording head, wherein the piezoelectric element holding portion is provided so as to penetrate the reservoir forming substrate and is sealed with a transparent member, and also serves as the detection through hole. 【請求項３】 請求項２において、 前記透過性部材が可
撓性を有する可撓部を形成していることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。 3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the transparent member forms a flexible portion having flexibility. 【請求項４】 請求項１〜３ 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。 4. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1 .
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