JP3589108B2

JP3589108B2 - Ink jet recording head and ink jet recording apparatus

Info

Publication number: JP3589108B2
Application number: JP23878999A
Authority: JP
Inventors: 真理酒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JP2000190497A

Description

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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値以下に保つために、圧電素子の駆動時の圧力変化を変形により吸収するコンプライアンス部が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなコンプライアンス部を、例えば、リザーバを有するリザーバ基板に成膜した薄膜を用いて形成する方法が用いられるが、この場合、製造工程が増加するため作業効率が悪く、また、コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、リザーバへのコンプライアンス付与を高精度且つ容易に行うことのできる構造を有す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。
【００１０】
【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画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に振動板を介して設けられ且つ少なくとも下電極、圧電体層及び上電極を有す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を前記流路形成基板に形成された連通部と共に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、前記リザーバ部に対応する領域の前記流路形成基板には、前記圧力発生室とは連通することなく貫通した貫通部が設けられ、該貫通部と前記リザーバ部との間には可撓性を有し、前記振動板及び前記圧電体素子を構成する部材からなる可撓性膜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。
【００１１】
かかる第１の態様では、貫通部とリザーバ部との間に設けられた可撓性膜が、リザーバの内部圧力変化を弾性変形することによって吸収するコンプライアンス部として機能する。また圧電素子を形成する際に、それと共に可撓性膜を容易に形成することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記可撓性膜は、引張応力を有する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。
【００１３】
かかる第２の態様では、可撓性膜が挫屈することなく、可撓性膜の破壊が防止できる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１または２の態様において、前記リザーバ部は、並設された複数の前記圧力発生室の幅方向に亘って形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１７】
かかる第３の態様では、各圧力発生室に共通するリザーバからインクが供給される。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記貫通部は、並設された複数の前記圧力発生室の幅方向に亘って形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１９】
かかる第４の態様では、可撓性膜が、コンプライアンス部として十分機能できる面積で形成される。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記可撓性膜の前記流路形成基板側の表面上には、面方向に延びる突条からなる梁部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。
【００２１】
かかる第５の態様では、梁部によって、可撓性膜の強度が増加し、耐久性が向上する。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記梁部が、格子状に形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２３】
かかる第６の態様では、格子状の梁部によって、可撓性膜の強度が増加し、耐久性が向上する。
【００２８】
本発明の第７の態様は、第１〜６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。
【００２９】
かかる第７の態様では、ヘッドの特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。
【００３０】
【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。
【００３１】
（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視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。
【００３２】
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、１５０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８０〜２８０μｍ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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。また、流路形成基板１０の連通部１３の圧力発生室１２とは逆側には、圧力発生室１２等と共に異方性エッチングすることにより、流路形成基板１０を弾性膜５０に達するまで除去した貫通部１８が並設された圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されている。
【００３５】
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（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ものである。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３６】
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１０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。
【００３７】
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、０．１ｍｍのステンレス鋼からなる。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１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するとより好ましい。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。
【００３８】
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の直径で精度よく形成する必要がある。
【００３９】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．５μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体膜７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００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６０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。
【００４０】
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、例えば、下電極膜６０と接合されている。リザーバ形成基板２０の材質としては、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であることが好ましく、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リザーバ形成基板２０を形成した。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。
【００４１】
また、リザーバ形成基板２０に形成されたリザーバ部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形成され、並設された複数の圧力発生室１２の幅方向に亘って設けられている。そして、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。
【００４２】
また、このリザーバ部２１に対応する領域の流路形成基板１０には、上述のように貫通部１８が設けられており、少なくもこの貫通部１８とリザーバ部２２との間は、その厚さ方向に弾性変形可能な可撓性膜１１０で塞がれている。
【００４３】
この可撓性膜１１０は、圧電素子３００の駆動等によってリザーバ１００内で圧力変化が生じた場合に、弾性変形することによって圧力変化を吸収する。これにより、リザーバ１００の内部圧力が常に一定値以下に抑えられ、インク吐出特性が良好に維持される。
【００４４】
本実施形態では、リザーバ部２１に対応する領域の流路形成基板１０上には、弾性膜５０及び圧電素子３００を構成する下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０が設けられており、貫通部１８に対向する領域で、これらの膜が可撓性膜１１０となる。なお、このような膜構成の可撓性膜１１０の厚さは、約３μｍ程度であり、十分にコンプライアンス部として機能する。
【００４５】
また、可撓性膜１１０としては、全平面方向の引張応力を有する膜を含むことが好ましい。特に、可撓性膜１１０を構成する膜全体の応力が引張方向に強く、可撓性膜１１０が挫屈しない状態であることが好ましい。これにより、可撓性膜１１０の過度の変形が抑えられ、可撓性膜１１０の破壊を防止できる。
【００４６】
なお、可撓性膜１１０は、本実施形態では、弾性膜５０、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０からなるが、これに限定されず、例えば、弾性膜５０と圧電素子３００を構成する少なくとも一層とで構成するようにしてもよく、何れにしても、可撓性を有し、且つ所定の強度を有する膜であればよい。ただし、本実施形態のように、弾性膜を二酸化シリコンで形成した場合、弾性膜のみとすると強度が低いために好ましくない。また、勿論、可撓性膜１１０として、他の材質からなる膜を別途設けるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４７】
このような可撓性膜１１０は、何れの方法で形成してもよいが、例えば、弾性膜５０上全面に、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０を成膜後、これらの膜をパターニングして圧電素子３００を形成する際、リザーバ部２２に対応する部分の膜を除去せずに残しておけばよく、容易に形成することができる。
【００４８】
このようなリザーバ形成基板２０の流路形成基板１０とは反対側の面には、封止板３０が接合され、リザーバ１００の一方面が封止されている。この封止板は、金属等の硬質材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成される。
【００４９】
また、リザーバ１００の長手方向略中央部外側の封止板３０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。
【００５０】
通常、インク導入口２５からリザーバ１００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の一方面側の可撓性膜１１０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内は常に一定以下の圧力に保持される。
【００５１】
一方、リザーバ形成基板２０の圧電素子３００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。
【００５２】
また、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、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、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１０ａ上で、例えば、フレキシブルケーブル等の外部配線４０と接続されている。
【００５３】
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１００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１５からインク滴が吐出する。
【００５４】
このように本実施形態では、リザーバ形成基板２０に形成されたリザーバ部２１と、このリザーバ部２１に対応する領域の流路形成基板１０に設けられた貫通部１８とを可撓性を有する可撓性膜１１０で塞ぐようにした。これにより、リザーバ１００の内部圧力変化を可撓性膜１１０が弾性変形することにより吸収し、リザーバ１００内の内部圧力を常に一定値以下に保持することができる。また、可撓性膜１１０は、弾性膜５０と圧電素子３００を構成する膜とからなり、圧電素子３００の形成と共に形成することができ、貫通部１８も圧力発生室１２と共にエッチングにより形成することができるため、製造工程を増やすことなく容易に形成することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、可撓性膜１１０をリザーバ形成基板２０のリザーバ部２１と流路形成基板１０の貫通部１８との間に設けてコンプライアンス部としたが、例えば、リザーバ形成基板２０の流路形成基板１０とは逆側にフィルム等を貼り付けてコンプライアンス部とする方法もある。しかしながら、部品点数の低減及びコストの低下の点から本実施形態の方が好ましい。
【００５６】
（実施形態２）
図３は、実施形態２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。
【００５７】
本実施形態は、図３に示すように、可撓性膜１１０の流路形成基板側の表面に、面方向に延びる突条からなる梁部１１１を設けるようにした以外、実施形態１と同様である。
【００５８】
この梁部１１１は、可撓性膜１１０の強度を高めるものであり、例えば、本実施形態では、図４に示すように、可撓性膜１１０の表面全体に亘って格子状に設けられている。梁部１１１の面積は、所望の強度が得られるように、可撓性膜１１０の材質及び膜厚等の条件に応じて、適宜決定されればよい。このとき、リザーバ１００内の内部応力変化を確実に吸収するためには、可撓性膜１１０の梁部１１１が形成されていない可撓部１１２が、圧力発生室の少なくとも１０倍程度の面積を保持することが好ましい。
【００５９】
この梁部１１１の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、流路形成基板１０に貫通部１８を形成する際、所定のマスクパターンを用いてエッチングすることにより、流路形成基板１０の一部が残留した部分を梁部１１１とすればよい。
【００６０】
このように、可撓性膜１１０に梁部１１１を設けることにより、可撓性膜１１０の強度を増加させることができる。したがって、梁部１１１の面積を調整することにより、可撓性膜１１０の強度及びコンプライアンスを容易且つ高精度に調整することができる。
【００６１】
なお、梁部１１１の形状は、格子状に限定されず、所定の強度が得られ、且つ所定のコンプライアンスを保持できる形状であれば、例えば、斜め格子等他の形状であってもよい。また、勿論、貫通部１８の大きさを変更することによって、可撓性膜１１０の強度及びコンプライアンスを調整するようにしてもよい。
【００６２】
（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。
【００６３】
例えば、上述の実施形態では、リザーバ形成基板２０の一方面に封止板３０を接合して、リザーバ部２１を封止するようにしたが、これに限定されず、リザーバ形成基板２０と封止板３０とを一体的に形成するようにしてもよい。すなわち、圧電素子保持部２４と同様に、リザーバ部２１をリザーバ形成基板２０の厚さ方向の一部を除去することにより形成してもよい。
【００６４】
また、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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５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。
【００６７】
図５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。
【００６８】
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。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、流路形成基板の一方面にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を設け、このリザーバ部と、リザーバ部に対応する領域の流路形成基板に設けられた貫通部との間に可撓性を有する可撓性膜を設けるようにしたので、リザーバ内に圧力変化が生じた場合、可撓性膜が弾性変形することにより吸収されるため、リザーバ内の圧力を常に一定値以下に保持することができる。また、可撓性膜を、弾性膜及び圧電素子を構成する膜で形成すれば、可撓性膜を製造工程を増やすことなく容易に形成することができる。さらに、可撓性膜の強度は、表面に梁部を設けることによって増加させることができる。すなわち、梁部の面積を変更することにより、可撓性膜の強度及びコンプライアンスを容易且つ高精度に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【図３】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。
【図４】本発明の実施形態２に係る梁部を模式的に示した図である。
【図５】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。
【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
３０封止板
６０下電極膜
７０圧電体膜
８０上電極膜
１００リザーバ
１１０可撓性膜
１１１梁部
３００圧電素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and a piezoelectric element is formed on a surface of the vibration plate, and the ink droplet is discharged by displacement of the piezoelectric element. The present invention relates to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
A part of the pressure generating chamber communicating with the nozzle opening for discharging the ink droplet is constituted by a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generating chamber to discharge the ink droplet from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of a piezoelectric element, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
[0003]
In the former, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that a difficult process of cutting the piezoelectric element into a comb shape in accordance with the pitch and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required, and the manufacturing process is complicated.
[0004]
On the other hand, in the latter, a piezoelectric element can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material in accordance with the shape of the pressure generating chamber and firing the green sheet. However, there is a problem that a certain amount of area is required due to the use of, and that high-density arrangement is difficult.
[0005]
On the other hand, in order to solve the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which a material layer is cut into a shape corresponding to a pressure generating chamber by a lithography method and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.
[0006]
According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm is not required, and not only can the piezoelectric element be manufactured by the precise and simple method of lithography, but also the thickness of the piezoelectric actuator can be reduced. There is an advantage that high-speed driving becomes possible. In this case, the piezoelectric actuator corresponding to each pressure generating chamber can be driven by providing at least only the upper electrode for each pressure generating chamber while the piezoelectric material layer is provided on the entire surface of the vibration plate.
[0007]
Further, in such an ink jet recording head, generally, a reservoir serving as a common ink chamber for each pressure generating chamber is formed by laminating a plurality of substrates, and ink is supplied from this reservoir to each pressure generating chamber. Supplied. Further, in order to keep the internal pressure of the reservoir at a certain value or less, the reservoir is provided with a compliance portion that absorbs a change in pressure when the piezoelectric element is driven by deformation.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, a method of forming such a compliance part using a thin film formed on a reservoir substrate having a reservoir, for example, is used. In this case, however, the number of manufacturing steps is increased, so that work efficiency is poor and cost is reduced. There is a problem that it becomes high.
[0009]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus having a structure that can easily and easily provide compliance to a reservoir.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention that solves the above-mentioned problem is that a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and that the pressure generating chamber is provided on one surface of the flow path forming substrate via a diaphragm, and In an ink jet recording head including at least a lower electrode, a piezoelectric layer, and a piezoelectric element having an upper electrode, a surface of the flow path forming substrate on which the piezoelectric element is formed communicates with the pressure generating chamber. A reservoir forming substrate having a reservoir part that forms a reservoir for supplying ink to each pressure generating chamber together with a communication part formed in the flow path forming substrate is joined, and the flow path forming substrate in a region corresponding to the reservoir part is joined. Is provided with a penetrating portion that penetrates without communicating with the pressure generating chamber, has flexibility between the penetrating portion and the reservoir portion, and constitutes the diaphragm and the piezoelectric element. From the members In an ink jet recording head characterized in that it comprises a flexible membrane that.
[0011]
In the first aspect, the flexible film provided between the penetrating portion and the reservoir portion functions as a compliance portion that absorbs a change in internal pressure of the reservoir by elastically deforming it. Further, when the piezoelectric element is formed, the flexible film can be easily formed together therewith.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first aspect, the flexible film includes a layer having a tensile stress.
[0013]
In the second aspect, destruction of the flexible film can be prevented without buckling of the flexible film.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the reservoir portion is formed over a width direction of the plurality of pressure generating chambers arranged in parallel. In the head.
[0017]
In the third aspect, ink is supplied from a reservoir common to each pressure generating chamber.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the through portion is formed across a width direction of the plurality of pressure generating chambers arranged in parallel. In the ink jet recording head.
[0019]
In the fourth aspect, the flexible film is formed with an area that can sufficiently function as the compliance section.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, a beam portion formed of a ridge extending in a plane direction is provided on a surface of the flexible film on the flow path forming substrate side. An ink jet recording head is characterized in that:
[0021]
In the fifth aspect, the strength of the flexible film is increased by the beam portion, and the durability is improved.
[0022]
A sixth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the fifth aspect, wherein the beam portions are formed in a lattice shape.
[0023]
In the sixth aspect, the strength of the flexible film is increased by the lattice-shaped beam portions, and the durability is improved.
[0028]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an inkjet recording apparatus including the inkjet recording head according to any one of the first to sixth aspects.
[0029]
According to the seventh aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus with improved head characteristics.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
[0031]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a sectional view of FIG.
[0032]
As shown in the drawing, the flow path forming substrate 10 is a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment. As the flow path forming substrate 10, a substrate having a thickness of about 150 to 300 μm is usually used, and a substrate having a thickness of preferably about 180 to 280 μm, more preferably about 220 μm is suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.
[0033]
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with an elastic film 50 made of silicon dioxide formed in advance by thermal oxidation and having a thickness of 1 to 2 μm.
[0034]
On the other hand, pressure generating chambers 12 divided by a plurality of partition walls 11 are arranged in the width direction on the opening surface of the flow path forming substrate 10 by anisotropically etching the silicon single crystal substrate, and the pressure generating chambers 12 are arranged outside in the longitudinal direction. A communication portion 13 which forms a part of a reservoir 100 which communicates with a reservoir portion of a reservoir forming substrate which will be described later and serves as a common ink chamber of each pressure generation chamber 12 is formed, and a longitudinal direction of each pressure generation chamber 12 is formed. One end is connected to the other via an ink supply path 14. Further, the flow path forming substrate 10 is removed by anisotropic etching together with the pressure generating chamber 12 on the side opposite to the pressure generating chamber 12 of the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 until the flow path forming substrate 10 reaches the elastic film 50. The penetrating portion 18 is formed over the width direction of the pressure generating chambers 12 arranged side by side.
[0035]
Here, in the anisotropic etching, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, it is gradually eroded and a first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane. A second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (110) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane appears, and the (111) plane is compared with the etching rate of the (110) plane. This is performed using the property that the etching rate of the surface is about 1/180. By such anisotropic etching, precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by two first (111) surfaces and two oblique second (111) surfaces. , The pressure generating chambers 12 can be arranged at a high density.
[0036]
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 chambers 12 are formed by substantially penetrating the flow path forming substrate 10 and etching until reaching the elastic film 50. Here, the amount of the elastic film 50 that is attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small. Each of the ink supply passages 14 communicating with one end of each of the pressure generating chambers 12 is formed shallower than the pressure generating chambers 12 and maintains a constant flow resistance of the ink flowing into the pressure generating chambers 12. That is, the ink supply path 14 is formed by partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. Note that the half etching is performed by adjusting the etching time.
[0037]
On the opening side of the flow path forming substrate 10, a nozzle plate 16 in which a nozzle opening 15 communicating with the pressure supply chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is provided. Is fixed through. The nozzle plate 16 is made of, for example, 0.1 mm thick stainless steel. The nozzle plate 16 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, it is more preferable that the nozzle plate 16 be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as the flow path forming substrate 10. In this case, since the deformation of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 16 due to heat becomes substantially the same, it is possible to easily join them using a thermosetting adhesive or the like.
[0038]
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 15 that ejects the ink droplet are optimized according to the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. You. For example, when recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 15 need to be formed with a diameter of several tens of μm with high accuracy.
[0039]
On the other hand, the lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.5 μm and the piezoelectric film having a thickness of, for example, about 1 μm are formed on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. 70 and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated to form a piezoelectric element 300 by a process described later. 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 of the pressure generating chambers 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric film 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and a vibration plate whose displacement is generated by driving 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 60 function as a diaphragm, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.
[0040]
On the side of the flow path forming substrate 10 on the side of the piezoelectric element 300, a reservoir forming substrate 20 having a reservoir part 21 constituting at least a part of the reservoir 100 is bonded to, for example, the lower electrode film 60. The material of the reservoir forming substrate 20 is preferably, for example, a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, such as glass or a ceramic material. In the present embodiment, the same material as the flow path forming substrate 10 is used. The reservoir forming substrate 20 was formed by using the silicon single crystal substrate. As a result, as in the case of the nozzle plate 16 described above, both can be securely bonded to each other even at a high temperature using a thermosetting adhesive. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
[0041]
In the present embodiment, the reservoir portion 21 formed on the reservoir forming substrate 20 is formed to penetrate the reservoir forming substrate 20 in the thickness direction, and extends in the width direction of the plurality of pressure generating chambers 12 arranged in parallel. It is provided. The reservoir 100 communicates with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12.
[0042]
Further, the passage forming substrate 10 in the region corresponding to the reservoir portion 21 is provided with the through portion 18 as described above, and at least the thickness between the through portion 18 and the reservoir portion 22 is equal to the thickness. It is closed by a flexible film 110 that can be elastically deformed in the direction.
[0043]
When a pressure change occurs in the reservoir 100 due to driving of the piezoelectric element 300 or the like, the flexible film 110 absorbs the pressure change by elastically deforming. Thereby, the internal pressure of the reservoir 100 is always suppressed to a certain value or less, and the ink discharge characteristics are favorably maintained.
[0044]
In the present embodiment, the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80 that constitute the elastic film 50 and the piezoelectric element 300 are provided on the flow path forming substrate 10 in a region corresponding to the reservoir section 21. These films become the flexible films 110 in a region opposed to the through portion 18. The thickness of the flexible film 110 having such a film configuration is about 3 μm, and sufficiently functions as a compliance part.
[0045]
Further, it is preferable that the flexible film 110 include a film having a tensile stress in all plane directions. In particular, it is preferable that the stress of the entire film constituting the flexible film 110 is strong in the tensile direction and the flexible film 110 does not buckle. Thereby, excessive deformation of the flexible film 110 is suppressed, and breakage of the flexible film 110 can be prevented.
[0046]
In this embodiment, the flexible film 110 includes the elastic film 50, the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80, but is not limited thereto. The film 300 may be composed of at least one layer, and in any case, a film having flexibility and a predetermined strength may be used. However, when the elastic film is formed of silicon dioxide as in the present embodiment, it is not preferable to use only the elastic film because the strength is low. Needless to say, a film made of another material may be separately provided as the flexible film 110.
[0047]
Such a flexible film 110 may be formed by any method. For example, after forming the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80 on the entire surface of the elastic film 50, When the piezoelectric element 300 is formed by patterning this film, the film corresponding to the reservoir portion 22 may be left without being removed, and can be easily formed.
[0048]
A sealing plate 30 is joined to a surface of the reservoir forming substrate 20 opposite to the flow path forming substrate 10, and one surface of the reservoir 100 is sealed. The sealing plate is formed of a hard material such as a metal, for example, stainless steel (SUS) or the like.
[0049]
In addition, an ink inlet 25 for supplying ink to the reservoir 100 is formed in the sealing plate 30 outside the substantially central portion in the longitudinal direction of the reservoir 100. Further, the reservoir forming substrate 20 is provided with an ink introduction path 26 that communicates the ink introduction port 25 with the side wall of the reservoir 100. In the present embodiment, the ink is supplied to the reservoir 100 by one ink introduction port 25 and the ink introduction path 26, but is not limited to this. For example, according to a desired ink supply amount, A plurality of ink introduction ports and ink introduction paths may be provided, or the opening area of the ink introduction port may be increased to enlarge the ink flow path.
[0050]
Normally, when ink is supplied from the ink inlet 25 to the reservoir 100, a pressure change occurs in the reservoir 100 due to, for example, a flow of ink when the piezoelectric element 300 is driven, or ambient heat. However, as described above, the flexible film 110 on one side of the reservoir 100 bends and deforms to absorb the pressure change. Therefore, the inside of the reservoir 100 is always maintained at a pressure equal to or lower than a certain value.
[0051]
On the other hand, in a region of the reservoir forming substrate 20 facing the piezoelectric element 300, a piezoelectric element holding portion 24 capable of sealing the space is provided in a state where a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is provided. At least the piezoelectric active part 320 of the element 300 is sealed in the piezoelectric element holding part 24.
[0052]
In addition, the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 of the piezoelectric element 300 sealed by the piezoelectric element holding portion 24 extend from the longitudinal end of the pressure generating chamber 12 on the flow path forming substrate 10 to the outside of the reservoir forming substrate 20. The flow path forming substrate 10 is connected to an external wiring 40 such as a flexible cable on an exposed portion 10 a where the surface of the flow path forming substrate 10 on the joining side with the reservoir forming substrate is exposed.
[0053]
The ink jet recording head of this embodiment takes in ink from the ink inlet 25 connected to an external ink supply unit (not shown), fills the inside from the reservoir 100 to the nozzle opening 15 with ink, and then does not show the ink. In accordance with a recording signal from an external drive circuit, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12, and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric film 70 are applied. Is deformed, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 15.
[0054]
As described above, in the present embodiment, the reservoir portion 21 formed on the reservoir forming substrate 20 and the through portion 18 provided on the flow path forming substrate 10 in a region corresponding to the reservoir portion 21 can have flexibility. The flexible film 110 was closed. Thereby, the change in the internal pressure of the reservoir 100 is absorbed by the elastic deformation of the flexible film 110, and the internal pressure in the reservoir 100 can be always maintained at a certain value or less. In addition, the flexible film 110 includes the elastic film 50 and a film constituting the piezoelectric element 300, and can be formed together with the formation of the piezoelectric element 300. The through portion 18 is also formed by etching together with the pressure generating chamber 12. Therefore, it can be easily formed without increasing the number of manufacturing steps.
[0055]
In the present embodiment, the flexible film 110 is provided between the reservoir 21 of the reservoir forming substrate 20 and the penetrating portion 18 of the flow path forming substrate 10 to serve as a compliance portion. There is also a method in which a film or the like is attached to the side opposite to the flow path forming substrate 10 to form a compliance section. However, this embodiment is more preferable in terms of reduction in the number of parts and cost.
[0056]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a sectional view of a main part of an ink jet recording head according to the second embodiment.
[0057]
This embodiment is the same as the first embodiment, except that a beam 111 made of a ridge extending in the surface direction is provided on the surface of the flexible film 110 on the side of the flow path forming substrate, as shown in FIG. It is.
[0058]
The beam portions 111 increase the strength of the flexible film 110. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the beam portions 111 are provided in a grid pattern over the entire surface of the flexible film 110. I have. The area of the beam 111 may be appropriately determined according to conditions such as the material and the thickness of the flexible film 110 so as to obtain a desired strength. At this time, in order to reliably absorb a change in internal stress in the reservoir 100, the flexible portion 112 of the flexible film 110 where the beam portion 111 is not formed has an area at least about 10 times the area of the pressure generating chamber. It is preferable to hold.
[0059]
The method for forming the beam portion 111 is not particularly limited. For example, when forming the penetrating portion 18 in the flow path forming substrate 10, etching is performed using a predetermined mask pattern to thereby form the flow path forming substrate 10. The portion where the portion remains may be the beam portion 111.
[0060]
As described above, by providing the beam portion 111 on the flexible film 110, the strength of the flexible film 110 can be increased. Therefore, by adjusting the area of the beam portion 111, the strength and compliance of the flexible film 110 can be easily and accurately adjusted.
[0061]
Note that the shape of the beam portion 111 is not limited to a lattice shape, and any other shape such as an oblique lattice may be used as long as a predetermined strength can be obtained and a predetermined compliance can be maintained. Also, of course, the strength and compliance of the flexible film 110 may be adjusted by changing the size of the penetrating portion 18.
[0062]
(Other embodiments)
As described above, each embodiment of the present invention has been described, but the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.
[0063]
For example, in the above-described embodiment, the sealing plate 30 is joined to one surface of the reservoir forming substrate 20 to seal the reservoir portion 21. However, the present invention is not limited to this, and the sealing is performed with the reservoir forming substrate 20. The plate 30 and the plate 30 may be formed integrally. That is, similarly to the piezoelectric element holding portion 24, the reservoir portion 21 may be formed by removing a part of the reservoir forming substrate 20 in the thickness direction.
[0064]
Further, for example, in the above-described embodiment, the nozzle plate 16 is joined to one surface of the flow path forming substrate 10 as a nozzle forming member having the nozzle openings 15. However, the present invention is not limited thereto. The forming member may have a multilayer structure including another substrate having a nozzle communication hole or the like for communicating the nozzle opening with the pressure generating chamber.
[0065]
In each of the above embodiments, a thin-film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography process has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a thick-film type ink jet recording head formed by such a method as described above.
[0066]
Further, the ink jet recording head of each of the 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 the ink jet recording apparatus. FIG. 5 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.
[0067]
As shown in FIG. 5, the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording heads are provided with detachable cartridges 2A and 2B constituting ink supply means, and a carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted. Is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B discharge, for example, a black ink composition and a color ink composition, respectively.
[0068]
Then, 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 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. You. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown), is wound around the platen 8. It is designed to be transported.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a reservoir forming substrate having a reservoir portion forming a part of the reservoir is provided on one surface of the flow channel forming substrate, and the reservoir portion and the flow channel in a region corresponding to the reservoir portion are provided. Since a flexible film having flexibility is provided between the penetrating portion provided on the formation substrate and the flexible film, when a pressure change occurs in the reservoir, the flexible film is absorbed by being elastically deformed. Therefore, the pressure in the reservoir can always be maintained at a certain value or less. In addition, if the flexible film is formed of an elastic film and a film constituting the piezoelectric element, the flexible film can be easily formed without increasing the number of manufacturing steps. Further, the strength of the flexible membrane can be increased by providing beams on the surface. That is, by changing the area of the beam portion, there is an effect that the strength and compliance of the flexible film can be easily and accurately adjusted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a beam part according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 flow path forming substrate 12 pressure generating chamber 13 communication part 14 ink supply path 15 nozzle opening 16 nozzle plate 20 reservoir forming substrate 21 reservoir part 30 sealing plate 60 lower electrode film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 100 reservoir 110 flexible Film 111 Beam 300 Piezoelectric element

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に振動板を介して設けられ且つ少なくとも下電極、圧電体層及び上電極を有す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を前記流路形成基板に形成された連通部と共に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、
前記リザーバ部に対応する領域の前記流路形成基板には、前記圧力発生室とは連通することなく貫通した貫通部が設けられ、該貫通部と前記リザーバ部との間には可撓性を有し、前記振動板及び前記圧電体素子を構成する部材からなる可撓性膜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。A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is defined, and a piezoelectric element provided on one surface of the flow path forming substrate via a vibration plate and having at least a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode In an ink jet recording head comprising:
On the surface of the flow path forming substrate on the side where the piezoelectric element is formed, a reservoir that communicates with the pressure generating chamber and supplies ink to each pressure generating chamber is provided together with a communication portion formed in the flow path forming substrate. A reservoir forming substrate having a constituent reservoir portion is joined,
The flow path forming substrate in a region corresponding to the reservoir portion is provided with a penetrating portion that penetrates without communicating with the pressure generating chamber, and has flexibility between the penetrating portion and the reservoir portion. An ink jet recording head comprising: a flexible film comprising a member constituting the vibration plate and the piezoelectric element.

請求項１において、前記可撓性膜は、引張応力を有する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。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the flexible film includes a layer having a tensile stress.

請求項１または２において、前記リザーバ部は、並設された複数の前記圧力発生室の幅方向に亘って形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the reservoir portion is formed across a width direction of the plurality of pressure generating chambers arranged in parallel. 4.

請求項１〜３の何れかにおいて、前記貫通部は、並設された複数の前記圧力発生室の幅方向に亘って形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the penetrating portion is formed over a width direction of the plurality of pressure generating chambers arranged in parallel. 5.

請求項１〜４の何れかにおいて、前記可撓性膜の前記流路形成基板側の表面上には、面方向に延びる突条からなる梁部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。The ink jet type according to any one of claims 1 to 4, wherein a beam portion formed of a ridge extending in a surface direction is provided on a surface of the flexible film on the flow path forming substrate side. Recording head.

請求項５において、前記梁部が、格子状に形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein the beam portions are formed in a lattice shape.

請求項１〜６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。An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.