JPH09314830A - Ink jet recording head - Google Patents
Ink jet recording headInfo
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- JPH09314830A JPH09314830A JP15315096A JP15315096A JPH09314830A JP H09314830 A JPH09314830 A JP H09314830A JP 15315096 A JP15315096 A JP 15315096A JP 15315096 A JP15315096 A JP 15315096A JP H09314830 A JPH09314830 A JP H09314830A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術の分野】本発明は、ノズル開口に連
通する圧力発生室の一部をたわみ振動するアクチュエー
タにより膨張、収縮させて、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関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head which expands and contracts a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening by an actuator which bends and vibrates to discharge ink droplets from the nozzle opening.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドには、圧力
発生室を機械的に変形させてインクを加圧する圧電振動
型と、圧力発生室の中に発熱素子を設け、発熱素子の熱
で発生した気泡の圧力によりインクを加圧するバブルジ
ェット型との2種類のものが存在する。そして圧電振動
型の記録ヘッドは、さらに軸方向に変位する圧電振動子
を使用した第1の記録ヘッドと、たわみ変位する圧電振
動子を使用した第2の記録ヘッドとの2種類に分類され
る。第1の記録ヘッドは、高速駆動が可能でかつ高い密
度での記録が可能である反面、圧電振動子の加工に切削
作業が伴ったり、また圧電振動子を圧力発生室に固定す
る際に3次元的組立作業を必要として、製造の工程数が
多くなるという問題がある。2. Description of the Related Art An ink jet recording head has a piezoelectric vibration type in which a pressure generating chamber is mechanically deformed to pressurize ink, and a heating element is provided in the pressure generating chamber, and bubbles generated by heat of the heating element are provided. And a bubble jet type in which the ink is pressurized by the pressure of the above. The recording head of the piezoelectric vibration type is further classified into two types, a first recording head using a piezoelectric vibrator displaced in the axial direction, and a second recording head using a piezoelectric vibrator displaced in a bending direction. . The first recording head is capable of high-speed driving and high-density recording. On the other hand, when the piezoelectric vibrator is processed with a cutting operation, or when the piezoelectric vibrator is fixed to the pressure generating chamber, the first recording head needs to perform three operations. There is a problem that a dimensional assembly operation is required and the number of manufacturing steps is increased.
【0003】これに対して、第2の記録ヘッドは、圧電
振動子が膜として構成されているため、圧力発生室を構
成する弾性膜と一体的に焼成して作り付けることが可能
で、製造工程の簡素化を図ることができるという特徴を
有するものの、圧電振動子と外部回路に接続する接続端
子とを平面内で接続する関係上、弾性膜の表面に絶縁
層、通常圧電振動子を形成する圧電体膜を介して接続用
のパターンを形成する必要がある。On the other hand, since the piezoelectric vibrator is formed as a film in the second recording head, the second recording head can be manufactured by firing integrally with the elastic film forming the pressure generating chamber. Although it has a feature that the process can be simplified, an insulating layer and a normal piezoelectric vibrator are formed on the surface of the elastic film because the piezoelectric vibrator and the connection terminal for connecting to an external circuit are connected in a plane. It is necessary to form a connection pattern via the piezoelectric film.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようにして弾性膜
に作り付けられた圧電振動子は、圧電材料をスパッタリ
ング等の製膜技術を適用して構成されている関係上、圧
電材料のグリーンシートを貼着して形成する場合に比較
してその厚みが極めて薄いため、静電容量が大きくな
り、これにともなって接続用パターン領域での誘電体損
の増加による弾性膜の発熱や、また駆動回路の電流容量
に増加を来す等の問題がある。本発明は、このような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは外部駆動回路からの信号を受ける接続端子から圧電
振動領域までの静電容量を可及的に小さくして弾性膜の
発熱や、外部駆動回路の負荷を軽減できるインクジェッ
ト式記録ヘッドを提供することである。The piezoelectric vibrator thus formed on the elastic film is formed by applying a film forming technique such as sputtering to a piezoelectric material. Since the thickness is extremely thin compared to the case of sticking and forming, the electrostatic capacitance becomes large, and accordingly, the heat generation of the elastic film due to the increase of the dielectric loss in the connection pattern area and the driving circuit. There is a problem such as an increase in current capacity. The present invention has been made in view of such a problem, and its object is to reduce the capacitance from the connection terminal that receives a signal from the external drive circuit to the piezoelectric vibration region as much as possible. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of reducing the heat generation of the elastic film and the load of the external drive circuit.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、複数のノズル開口が穿設さ
れたノズルプレートと、外部からインクの供給を受ける
リザーバ、該リザーバとインク供給口を介して接続する
とともに前記ノズル開口の各々に連通する複数の圧力発
生室とを備えた流路形成基板と、該圧力発生室内のイン
クを加圧する弾性膜と、前記圧力発生室に対向する位置
に配置されて前記弾性膜をたわみ変形させる圧電体膜と
からなるインクジェットヘッドにおいて、前記弾性膜の
表面に前記圧力発生室から配線領域まで前記圧電体膜を
形成するとともに、前記配線領域の前記圧電体膜の厚み
を前記圧力発生室に対向する領域よりも厚く構成し、こ
こに配線用の金属層を形成するようにした。In order to solve such a problem, in the present invention, a nozzle plate having a plurality of nozzle openings formed therein, a reservoir for receiving ink from the outside, and the reservoir and the ink supply. A flow path forming substrate having a plurality of pressure generating chambers connected to each other through the mouth and communicating with each of the nozzle openings, an elastic film for pressurizing ink in the pressure generating chambers, and the pressure generating chambers facing each other. In an ink jet head including a piezoelectric film that is disposed at a position and flexibly deforms the elastic film, the piezoelectric film is formed on the surface of the elastic film from the pressure generating chamber to the wiring region, and the piezoelectric film of the wiring region is formed. The thickness of the piezoelectric film was made thicker than the region facing the pressure generating chamber, and the metal layer for wiring was formed there.
【0006】[0006]
【作用】配線領域の金属層と下電極との厚みが圧電振動
領域よりも大きいから、配線領域の静電容量が小さくな
る。Since the thickness of the metal layer and the lower electrode in the wiring region is larger than that in the piezoelectric vibration region, the capacitance in the wiring region is small.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】図1、図2は、それぞれ本発明の
一実施例を示すものであって、図中符号1はシリコン単
結晶基板をエッチングして形成されたインク圧力発生室
基板で、一方の表面を開口面9とし、裏面に弾性膜2を
形成するように複数列、この実施例では2列の圧力発生
室3、3、‥‥、4、4‥‥と、これら圧力発生室にイ
ンクを供給するリザーバ5、6と、さらにこれら圧力発
生室3、4とリザーバ5、6とを一定の流体抵抗で連通
させるインク供給口7、8とを形成して構成されてい
る。1 and 2 each show an embodiment of the present invention, in which reference numeral 1 is an ink pressure generating chamber substrate formed by etching a silicon single crystal substrate. The pressure generating chambers 3, 3, ..., 4, 4, ... Are arranged in a plurality of rows so that the elastic film 2 is formed on the back surface and one surface is an opening surface 9. Reservoirs 5 and 6 for supplying ink to the chambers, and ink supply ports 7 and 8 for communicating these pressure generating chambers 3 and 4 and the reservoirs 5 and 6 with a constant fluid resistance are formed.
【0008】この開口面9側には、圧力発生室3、4の
一端側で連通するようにノズル開口10、11が穿設さ
れたノズルプレート12が固定されている。A nozzle plate 12 having nozzle openings 10 and 11 is fixed to the opening surface 9 side so as to communicate with one end sides of the pressure generating chambers 3 and 4.
【0009】一方、弾性膜2の表面には金属層からなる
下電極13を形成し、これの表面に膜形成方法で圧電体
膜14が作り付けられている。この圧電体膜14は、図
3に示したように圧力発生室3、4に対向して圧力発生
室3、4を膨張、収縮させる圧電振動領域14a,14
bと、圧電振動領域14a、14bに駆動信号を供給す
るための配線パターンを形成する配線領域14c、14
dとを形成するために、圧電振動領域14a、14bに
比較して配線領域14c、14dが厚くなるように形成
されていて、図4に示したように圧力発生室3、4に対
向するように短冊状に切分けられている。On the other hand, a lower electrode 13 made of a metal layer is formed on the surface of the elastic film 2, and a piezoelectric film 14 is attached to the surface of the lower electrode 13 by a film forming method. As shown in FIG. 3, the piezoelectric film 14 faces the pressure generating chambers 3 and 4, and expands and contracts the pressure generating chambers 3 and 4.
b, and wiring regions 14c and 14 forming wiring patterns for supplying drive signals to the piezoelectric vibrating regions 14a and 14b.
In order to form d and d, the wiring regions 14c and 14d are formed to be thicker than the piezoelectric vibration regions 14a and 14b and face the pressure generating chambers 3 and 4 as shown in FIG. It is divided into strips.
【0010】このような2種類の厚み領域を有する圧電
体膜14は、膜形成時にマスクなどを用いて膜形成時間
を制御したり、また全体を配線領域14c、14dの厚
みで形成した後に、圧電振動領域14a、14bだけを
エッチングして薄くするなどの方法で簡単に製造するこ
とができる。For the piezoelectric film 14 having such two types of thickness regions, the film formation time is controlled by using a mask or the like at the time of film formation, or after the whole is formed to the thickness of the wiring regions 14c and 14d, The piezoelectric vibrating regions 14a and 14b can be easily manufactured by a method such as etching and thinning.
【0011】図5は、上述の圧電体膜14を拡大して示
す図であって、圧電振動領域14a、14bが圧力発生
室3、4を膨張、収縮させることができる程度にたわみ
振動が可能な程度の厚み、例えば1μm程度の厚みに形
成され、また配線領域14c、14dが圧電振動領域1
4a、14bの表面に形成される上電極15、16と断
線等を生じることなく金属層を形成でき程度に厚く、例
えば5μm程度の厚みとなるように形成されている。FIG. 5 is an enlarged view of the above-mentioned piezoelectric film 14, and flexural vibration is possible to the extent that the piezoelectric vibration regions 14a and 14b can expand and contract the pressure generating chambers 3 and 4. Is formed to a thickness of about 1 μm, and the wiring regions 14c and 14d are formed in the piezoelectric vibration region 1.
The metal layer is formed to a thickness such that the metal layer can be formed without causing disconnection or the like with the upper electrodes 15 and 16 formed on the surfaces of 4a and 14b, for example, about 5 μm.
【0012】そしてこれら2つの領域の境界には急激な
段差を形成しないように斜面部14e、14fが形成さ
れ、この斜面部14e、14fを経由するようにして上
電極15、16の端部から圧電体膜14の配線領域14
c、14dに配線パターンを構成する金属層17、18
が形成されている。Slopes 14e and 14f are formed at the boundary between these two regions so as not to form abrupt steps, and the slopes 14e and 14f are routed from the ends of the upper electrodes 15 and 16 to the ends. Wiring region 14 of piezoelectric film 14
metal layers 17 and 18 forming a wiring pattern on c and 14d
Are formed.
【0013】再び図1、2に戻って、インク圧力発生室
基板1とノズルプレート12とは液密となるように一体
に固定されて、周縁部及び中央部を支持する支持部19
aを備えたホルダ19に収容されて記録ヘッドに纏めら
れている。圧電体膜14の配線領域14c、14dは、
フレキシブルケーブル20を介して外部の駆動回路に接
続されている。Referring back to FIGS. 1 and 2, the ink pressure generating chamber substrate 1 and the nozzle plate 12 are integrally fixed so as to be liquid-tight and support the peripheral portion and the central portion.
The recording head is housed in a holder 19 provided with a. The wiring regions 14c and 14d of the piezoelectric film 14 are
It is connected to an external drive circuit via a flexible cable 20.
【0014】この実施例において、フレキシブルケーブ
ル20から駆動信号を供給すると、圧電体膜14の配線
領域14c、14dの金属層17、18を介して圧電振
動領域14a、14bに駆動信号が印加される。In this embodiment, when a drive signal is supplied from the flexible cable 20, the drive signal is applied to the piezoelectric vibrating regions 14a and 14b through the metal layers 17 and 18 of the wiring regions 14c and 14d of the piezoelectric film 14. .
【0015】これにより圧電振動領域14a、14bが
下電極13との間で電界を受けてたわみ振動を起こして
圧力発生室3、4を膨張させてリザーバ5、6のインク
を圧力発生室3、4に吸引させ、続いて圧力発生室3、
4を収縮させてノズル開口10、11からインク滴を吐
出させる。As a result, the piezoelectric vibrating regions 14a and 14b receive an electric field between the piezoelectric vibrating regions 14a and 14b to cause flexural vibration to expand the pressure generating chambers 3 and 4, thereby causing the inks in the reservoirs 5 and 6 to move. 4, and then the pressure generating chamber 3,
4 is contracted to eject ink droplets from the nozzle openings 10 and 11.
【0016】ところで、圧電体膜14の非振動領域に形
成された配線領域14c、14dは、圧電振動領域14
a、14bに比較してその厚みが厚いから下電極13と
配線用の金属層17、18とで形成される静電容量が極
めて小さくなる。この結果、配線領域に形成される静電
容量の充電のための電流が小さくなるから、配線領域1
4c、14dでの発熱量が少なく、また必要とする電流
値が少なくなり、フレキシブルケーブル20の配線パタ
ーンでの損失が少なくなる。By the way, the wiring regions 14c and 14d formed in the non-vibrating region of the piezoelectric film 14 are the piezoelectric vibrating region 14
Since it is thicker than a and 14b, the electrostatic capacity formed by the lower electrode 13 and the wiring metal layers 17 and 18 becomes extremely small. As a result, the current for charging the electrostatic capacitance formed in the wiring region becomes small, so that the wiring region 1
The amount of heat generated in 4c and 14d is small, the required current value is small, and the loss in the wiring pattern of the flexible cable 20 is small.
【0017】なお、上述の実施例においては弾性膜2と
下電極13とを別部材として構成しているが、弾性膜2
を白金などの金属により構成した場合には、弾性膜を下
電極として使用することができる。Although the elastic film 2 and the lower electrode 13 are formed as separate members in the above embodiment, the elastic film 2
When is made of a metal such as platinum, the elastic film can be used as the lower electrode.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
複数のノズル開口が穿設されたノズルプレートと、外部
からインクの供給を受けるリザーバ、リザーバとインク
供給口を介して接続するとともにノズル開口の各々に連
通する複数の圧力発生室とを備えた流路形成基板と、圧
力発生室内のインクを加圧する弾性膜と、圧力発生室に
対向する位置に配置されて弾性膜をたわみ変形させる圧
電体膜とからなるインクジェットヘッドにおいて、弾性
膜の表面に圧力発生室から配線領域まで圧電体膜を形成
するとともに、配線領域の圧電体膜の厚みを圧力発生室
に対向する領域よりも厚く構成し、ここに配線用の金属
層を形成したので、配線領域の金属層と下電極との厚み
が圧電振動領域よりも大きくなって配線領域の静電容量
を小さくすることができ、圧電体損失や、充電電流を小
さくすることができる。As described above, in the present invention,
A flow including a nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a reservoir for receiving ink supply from the outside, and a plurality of pressure generating chambers connected to the reservoir via ink supply ports and communicating with each of the nozzle openings. In an ink jet head including a channel forming substrate, an elastic film that pressurizes ink in the pressure generating chamber, and a piezoelectric film that is disposed at a position facing the pressure generating chamber and flexibly deforms the elastic film, the surface of the elastic film is pressed. The piezoelectric film is formed from the generation chamber to the wiring region, and the thickness of the piezoelectric film in the wiring region is made thicker than the region facing the pressure generation chamber, and the metal layer for wiring is formed here. Since the thickness of the metal layer and the lower electrode is larger than the piezoelectric vibration area, the capacitance of the wiring area can be reduced, and the piezoelectric loss and the charging current can be reduced. That.
【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す組立斜視図である。FIG. 1 is an assembly perspective view showing an embodiment of an ink jet recording head of the present invention.
【図2】本発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図3】同上記録ヘッドの圧電体膜の一実施例を示す斜
視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an example of the piezoelectric film of the recording head.
【図4】圧電体膜を圧力発生室に合わせて切り出した状
態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a piezoelectric film is cut out in accordance with a pressure generating chamber.
【図5】圧電体膜を拡大して示す断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a piezoelectric film.
1 インク圧力発生室基板 2 弾性膜 3、4 圧力発生室 5、6 リザーバ 7、8 インク供給口7、8 10、11 ノズル開口 13 下電極13 14 圧電体膜 14a,14b 圧電振動領域 14c、14d 配線領域 14e、14 f斜面部 15、16 上電極 20 フレキシブルケーブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink pressure generation chamber substrate 2 Elastic film 3, 4 Pressure generation chamber 5, 6 Reservoir 7, 8 Ink supply port 7, 8 10, 11 Nozzle opening 13 Lower electrode 13 14 Piezoelectric film 14a, 14b Piezoelectric vibration region 14c, 14d Wiring area 14e, 14f Slope portion 15, 16 Upper electrode 20 Flexible cable
Claims (2)
レートと、外部からインクの供給を受けるリザーバ、該
リザーバとインク供給口を介して接続するとともに前記
ノズル開口の各々に連通する複数の圧力発生室とを備え
た流路形成基板と、該圧力発生室内のインクを加圧する
弾性膜と、前記圧力発生室に対向する位置に配置されて
前記弾性膜をたわみ変形させる圧電体膜とからなるイン
クジェットヘッドにおいて、 前記弾性膜の表面に前記圧力発生室から配線領域まで前
記圧電体膜を形成するとともに、前記配線領域の前記圧
電体膜の厚みを前記圧力発生室に対向する領域よりも厚
く構成し、ここに配線用の金属層を形成してなるインク
ジェット式記録ヘッド。1. A nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a reservoir for supplying ink from the outside, and a plurality of pressures connected to the reservoir via the ink supply port and communicating with each of the nozzle openings. A flow path forming substrate having a generation chamber, an elastic film that pressurizes ink in the pressure generation chamber, and a piezoelectric film that is disposed at a position facing the pressure generation chamber and flexibly deforms the elastic film. In the inkjet head, the piezoelectric film is formed on the surface of the elastic film from the pressure generating chamber to the wiring region, and the thickness of the piezoelectric film in the wiring region is thicker than a region facing the pressure generating chamber. An ink jet recording head having a metal layer for wiring formed thereon.
近傍の前記圧電体膜に斜面部が形成されている請求項1
に記載のインクジェット式記録ヘッド。2. A sloped surface portion is formed on the piezoelectric film near the boundary between the wiring region and the pressure generating chamber.
3. The ink jet recording head according to item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15315096A JPH09314830A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15315096A JPH09314830A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Ink jet recording head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314830A true JPH09314830A (en) | 1997-12-09 |
Family
ID=15556120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15315096A Pending JPH09314830A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Ink jet recording head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09314830A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012148550A (en) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | Piezoelectric actuator unit, liquid discharge head using the same, and recording device |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP15315096A patent/JPH09314830A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012148550A (en) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | Piezoelectric actuator unit, liquid discharge head using the same, and recording device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030319 |