JP2009248355A

JP2009248355A - Ink-jet recording head, ink-jet recording apparatus, and method for manufacturing ink-jet recording head

Info

Publication number: JP2009248355A
Application number: JP2008095767A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kanemoto; 啓金本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】記録ヘッドの小面積化を可能とした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、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】インク液の供給を受ける圧力発生室１０と、圧力発生室１０に連通するノズル開口部６２と、圧力発生室１０に面する振動膜２０と、を備え、圧力発生室１０内の圧力変化によりインク液をノズル開口部６２から吐出するインクジェット式記録ヘッド１００であって、ノズルプレート６０の圧力発生室１０を挟んで振動膜２０と対向する領域に形成されたドライバ回路６４、を備える。このような構成であれば、圧力発生室１０とドライバ回路６４とが断面視で縦方向（即ち、厚さ方向）に重なるように配置されているので、記録ヘッド１００の面積を小さくすることができ、その小型化が可能となる。また、ドライバ回路６４で生じた熱が流動するインク液によって奪われ易いので、放熱が容易である。
【選択図】図１An ink jet recording head, an ink jet recording apparatus, and an ink jet recording head manufacturing method capable of reducing the area of the recording head are provided.
A pressure generation chamber that receives supply of ink liquid, a nozzle opening that communicates with the pressure generation chamber, and a vibrating membrane that faces the pressure generation chamber are provided. An ink jet recording head 100 that discharges ink liquid from a nozzle opening 62 by pressure change, and includes a driver circuit 64 formed in a region facing the vibration film 20 across the pressure generating chamber 10 of the nozzle plate 60. . With such a configuration, the pressure generating chamber 10 and the driver circuit 64 are arranged so as to overlap in the longitudinal direction (that is, the thickness direction) in a cross-sectional view, so that the area of the recording head 100 can be reduced. Can be reduced in size. Further, since the heat generated in the driver circuit 64 is easily taken away by the flowing ink liquid, heat dissipation is easy.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、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、インクジェット式記録ヘッドの製造方法に関し、特に、記録ヘッドの小面積化を可能とした技術に関する。 The present invention relates to an ink jet recording head, an ink jet recording apparatus, and a method for manufacturing an ink jet recording head, and more particularly to a technique that enables a recording head to have a small area.

従来から、インクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電素子を駆動するための回路（以下、ドライバ回路という。）はＩＣ素子として別基板に製造されたものが記録ヘッドに装着され、各圧電素子とＩＣ素子との接続はワイヤーボンディングで行われている。しかしながら、インク液を吐出するノズル開口部は高密度化が進んでおり、ワイヤーボンディングによる上記の接続は限界に近づきつつある。このような問題に対し、ドライバ回路を別基板に形成するのではなく、例えば特許文献１に開示されているように、記録ヘッドを構成する流路形成基板に直接形成することを行えば、ワイヤーボンディングに依らずにドライバ回路と圧電素子とを電気的に接続することが可能となるので、ノズル開口部の高密度化に対応することが可能となる。
特開２００１−２０５８１５号公報 Conventionally, in an ink jet recording head, a circuit for driving a piezoelectric element (hereinafter referred to as a driver circuit) is manufactured on a separate substrate as an IC element and mounted on the recording head. Is connected by wire bonding. However, the density of nozzle openings for discharging ink liquid is increasing, and the above-described connection by wire bonding is approaching the limit. For such a problem, if the driver circuit is not formed on a separate substrate, but directly formed on the flow path forming substrate constituting the recording head, for example, as disclosed in Patent Document 1, a wire is obtained. Since it is possible to electrically connect the driver circuit and the piezoelectric element without depending on the bonding, it is possible to cope with an increase in the density of the nozzle openings.
JP 2001-205815 A

ところで、特許文献１に開示されたインクジェット式記録ヘッドによれば、ドライバ回路と圧電素子とが断面視で横方向に並んだ配置となっているため、記録ヘッドの面積が大きく、小型化の妨げとなる可能性があった。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、集積回路の配置位置を工夫して記録ヘッドの小面積化を可能とした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、インクジェット式記録ヘッドの製造方法の提供を目的とする。 By the way, according to the ink jet recording head disclosed in Patent Document 1, since the driver circuit and the piezoelectric element are arranged side by side in a cross-sectional view, the area of the recording head is large and miniaturization is prevented. There was a possibility.
Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an ink jet recording head, an ink jet recording apparatus, and an ink jet recording apparatus that can reduce the area of the recording head by devising the arrangement position of the integrated circuit. An object is to provide a method for manufacturing a recording head.

〔発明１〜６〕発明１のインクジェット式記録ヘッドは、インク液の供給を受ける圧力発生室と、前記圧力発生室に連通するノズル開口部と、前記圧力発生室に面する振動膜と、前記圧力発生室に面する基板の該圧力発生室を挟んで前記振動膜と対向する領域に形成された集積回路と、を備えることを特徴とするものである。ここで、本発明の「集積回路」は、例えば、インクジェット式記録ヘッドを駆動するためのドライバ回路である。
発明２のインクジェット式記録ヘッドは、発明１のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記基板は、前記圧力発生室が形成された第１基板と、前記第１基板の一方の面に接合された第２基板と、を有し、前記振動膜は前記第１基板の他方の面に形成されており、前記集積回路は、前記第２基板の前記圧力発生室を挟んで前記振動膜と対向する領域に形成されていることを特徴とするものである。 [Invention 1-6] The ink jet recording head of Invention 1 includes a pressure generation chamber that receives supply of ink liquid, a nozzle opening that communicates with the pressure generation chamber, a vibration film that faces the pressure generation chamber, And an integrated circuit formed in a region facing the vibration film across the pressure generation chamber of the substrate facing the pressure generation chamber. Here, the “integrated circuit” of the present invention is a driver circuit for driving an ink jet recording head, for example.
An ink jet recording head according to a second aspect is the ink jet recording head according to the first aspect, wherein the substrate is a first substrate on which the pressure generating chamber is formed, and a second substrate bonded to one surface of the first substrate. And the vibration film is formed on the other surface of the first substrate, and the integrated circuit is formed in a region facing the vibration film across the pressure generation chamber of the second substrate. It is characterized by being.

発明３のインクジェット式記録ヘッドは、発明２のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記ノズル開口部は、前記第２基板に形成されており、前記集積回路は前記ノズル開口部を避けて形成されていることを特徴とするものである。
発明４のインクジェット式記録ヘッドは、発明２又は発明３のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記振動膜を介して前記第１基板の他方の面に形成された圧電素子と、前記圧電素子と前記集積回路とを接続する配線と、をさらに備え、前記配線は、前記第１基板を貫いて形成されていることを特徴とするものである。 An ink jet recording head according to a third aspect is the ink jet recording head according to the second aspect, wherein the nozzle opening is formed in the second substrate, and the integrated circuit is formed avoiding the nozzle opening. It is characterized by.
An ink jet recording head according to a fourth aspect is the ink jet recording head according to the second or third aspect, wherein the piezoelectric element formed on the other surface of the first substrate via the vibration film, the piezoelectric element, and the integrated circuit And a wiring for connecting to the first substrate, wherein the wiring is formed through the first substrate.

発明５のインクジェット式記録ヘッドは、発明２から発明４の何れか一のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記第１基板の他方の面に接合された第３基板、をさらに備え、前記第３基板には凹部が形成されており、前記凹部内に前記圧電素子が封止されていることを特徴とするものである。
発明６のインクジェット式記録ヘッドは、発明５のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧力発生室に連通するリザーバ、をさらに備え、前記リザーバは前記第３基板に形成されていることを特徴とするものである。 An ink jet recording head according to a fifth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the second to fourth aspects, further comprising a third substrate bonded to the other surface of the first substrate, wherein the third substrate is attached to the third substrate. Is formed with a recess, and the piezoelectric element is sealed in the recess.
The ink jet recording head according to a sixth aspect of the invention is the ink jet recording head according to the fifth aspect, further comprising a reservoir communicating with the pressure generating chamber, wherein the reservoir is formed on the third substrate. is there.

発明１〜６のインクジェット式記録ヘッドによれば、圧力発生室と集積回路とが断面視で縦方向（即ち、厚さ方向）に重なるように配置されているので、記録ヘッドの面積を小さくすることができ、その小型化が可能となる。また、インクジェット式記録ヘッドの動作時は、インク液が圧力発生室内を流れ、当該圧力発生室に面する基板（例えば、第２基板）に形成された集積回路では、その回路動作により生じた熱が流動するインク液によって奪われ易い。このため、集積回路からの放熱が容易であり、熱に起因する不具合を低減することができる。よって、記録ヘッドの信頼性を向上させることができる。 According to the ink jet recording heads of the first to sixth aspects, the pressure generating chamber and the integrated circuit are arranged so as to overlap in the longitudinal direction (that is, the thickness direction) in a cross-sectional view, so that the area of the recording head is reduced. The size can be reduced. In addition, during operation of the ink jet recording head, in an integrated circuit formed on a substrate (for example, the second substrate) facing the pressure generation chamber, ink liquid flows in the pressure generation chamber, and heat generated by the circuit operation is generated. Is easily taken away by the flowing ink liquid. For this reason, heat radiation from the integrated circuit is easy, and problems caused by heat can be reduced. Therefore, the reliability of the recording head can be improved.

〔発明７〕発明７のインクジェット式記録装置は、発明１から発明６の何れか一のインクジェット式記録ヘッドを具備したことを特徴とするものである。
このような構成であれば、発明１から発明６のインクジェット式記録ヘッドが応用されるので、インクジェット式記録装置の小型化と、信頼性の向上が可能である。
〔発明８〕発明８のインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、インク液の供給を受ける圧力発生室と、前記圧力発生室に連通するノズル開口部と、前記圧力発生室に面する振動膜と、を備えるインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記圧力発生室に面する基板の該圧力発生室を挟んで前記振動膜と対向する領域に集積回路を形成することを特徴とするものである。
このような方法によれば、記録ヘッドの面積を小さくすることができ、その小型化が可能となる。また、集積回路からの放熱が容易であるため、熱に起因する不具合を低減することができ、記録ヘッドの信頼性を向上させることができる。 [Invention 7] An ink jet recording apparatus according to an invention 7 includes the ink jet recording head according to any one of the inventions 1 to 6.
With such a configuration, the ink jet recording heads of the inventions 1 to 6 are applied, so that the ink jet recording apparatus can be downsized and the reliability can be improved.
[Invention 8] A method of manufacturing an ink jet recording head according to Invention 8 includes a pressure generation chamber that receives supply of ink liquid, a nozzle opening that communicates with the pressure generation chamber, a vibration film that faces the pressure generation chamber, A method of manufacturing an ink jet recording head comprising: forming an integrated circuit in a region of the substrate facing the pressure generating chamber, the region facing the vibration film across the pressure generating chamber. .
According to such a method, the area of the recording head can be reduced and the size can be reduced. In addition, since heat radiation from the integrated circuit is easy, problems caused by heat can be reduced, and the reliability of the recording head can be improved.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１００の構成例を示す断面図である。図１に示すように、このインクジェット式記録ヘッド１００は、例えば、流路形成基板１と、この流路形成基板１の表面上に形成された振動膜２０と、振動膜２０上に形成された圧電素子（即ち、ピエゾ素子）３０と、流路形成基板１の表面側に接合された封止板４０と、流路形成基板１の裏面側に接合されたノズルプレート６０と、を備える。
これらの中で、流路形成基板１は、例えば面方位（１００）のバルクシリコン基板である。この流路形成基板１は、例えば、５０μｍ〜５００μｍの厚さを有し、個々に区画された複数のインク流路が形成されている。ここで、インク流路とは、インク液が流れる経路のことであり、圧力発生室１０が含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an ink jet recording head 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ink jet recording head 100 is formed on, for example, a flow path forming substrate 1, a vibrating film 20 formed on the surface of the flow path forming substrate 1, and the vibrating film 20. A piezoelectric element (that is, a piezo element) 30, a sealing plate 40 bonded to the front surface side of the flow path forming substrate 1, and a nozzle plate 60 bonded to the back surface side of the flow path forming substrate 1 are provided.
Among these, the flow path forming substrate 1 is, for example, a bulk silicon substrate having a plane orientation (100). The flow path forming substrate 1 has a thickness of 50 μm to 500 μm, for example, and is formed with a plurality of individually divided ink flow paths. Here, the ink flow path is a path through which the ink liquid flows, and includes the pressure generation chamber 10.

振動膜２０は弾性膜であり、流路形成基板１の表面上に形成されて圧力発生室１０を覆っている。また、圧電素子３０は、振動膜２０を介して圧力発生室１０の真上に形成されている。この圧電素子３０は、下部電極３１と、下部電極３１上に形成された圧電体３２と、圧電体３２上に形成された上部電極３３とを有する。ここで、下部電極３１は、例えば複数の圧電素子３０にわたる共通の電極である。また、圧電体３２は、電圧を加えると伸長、収縮する、又は、歪みが生じるような誘電体であり、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）である。さらに、上部電極３３は、下部電極３１とは異なり共通の電極ではなく、個々の圧電体と１：１で対応した個別の電極である。このような構成の圧電素子３０は、個々の圧力発生室１０の真上にそれぞれ設けられている。また、圧電素子３０に繋がる配線３５等が流路形成基板１の表面上に形成されている。図１に示す配線３５は上部電極３３を引き出すための配線であるが、下部電極３１を引き出すための配線（図示せず）も流路形成基板１の表面上に形成されている。 The vibration film 20 is an elastic film and is formed on the surface of the flow path forming substrate 1 to cover the pressure generation chamber 10. The piezoelectric element 30 is formed directly above the pressure generating chamber 10 with the vibration film 20 interposed therebetween. The piezoelectric element 30 includes a lower electrode 31, a piezoelectric body 32 formed on the lower electrode 31, and an upper electrode 33 formed on the piezoelectric body 32. Here, the lower electrode 31 is a common electrode across a plurality of piezoelectric elements 30, for example. The piezoelectric body 32 is a dielectric that expands, contracts, or is distorted when a voltage is applied, and is, for example, lead zirconate titanate (PZT). Further, unlike the lower electrode 31, the upper electrode 33 is not a common electrode but an individual electrode corresponding to each piezoelectric body in a 1: 1 ratio. The piezoelectric element 30 having such a configuration is provided directly above each pressure generation chamber 10. In addition, wiring 35 and the like connected to the piezoelectric element 30 are formed on the surface of the flow path forming substrate 1. The wiring 35 shown in FIG. 1 is a wiring for drawing out the upper electrode 33, but a wiring (not shown) for drawing out the lower electrode 31 is also formed on the surface of the flow path forming substrate 1.

封止板４０は、例えば面方位（１１０）のバルクシリコン基板からなる（但し、図３（ａ）に示す、貫通穴からなるリザーバ４５をウェットエッチングで形成する場合は、面方位（１１０）のバルクシリコン基板が封止板４０に適している。また、リザーバ４５の形成をドライエッチングで行う場合は、面方位（１００）のバルクシリコン基板が封止板４０に適している。）。この封止板４０の表面であって圧電素子３０と対向する領域には、圧電素子３０を封止するための凹部４２が設けられている。図１に示すように、封止板４０の表面は流路形成基板１の表面に図示しない接着剤等を介して接合されており、圧電素子３０は、その運動を阻害しない程度の空間が確保された状態で凹部４２内に封止（即ち、密封）されている。 The sealing plate 40 is made of, for example, a bulk silicon substrate having a surface orientation (110) (however, when the reservoir 45 made of a through hole shown in FIG. 3A is formed by wet etching, the sealing plate 40 has a surface orientation (110). A bulk silicon substrate is suitable for the sealing plate 40. Further, when the reservoir 45 is formed by dry etching, a bulk silicon substrate having a plane orientation (100) is suitable for the sealing plate 40). A recess 42 for sealing the piezoelectric element 30 is provided in a region of the surface of the sealing plate 40 facing the piezoelectric element 30. As shown in FIG. 1, the surface of the sealing plate 40 is bonded to the surface of the flow path forming substrate 1 via an adhesive (not shown), and the piezoelectric element 30 has a space that does not hinder its movement. In this state, it is sealed (that is, sealed) in the recess 42.

また、この封止板４０には、その表面から裏面にかけて形成された貫通穴が形成されている。この貫通穴が、外部からインク液の供給を受けるリザーバ４５である。リザーバ４５は、前述の全ての圧力発生室１０の容積よりも十分に大きい容積を持つように、大きく形成されている。
一方、流路形成基板１の裏面には、図示しない接着剤等を介してノズルプレート６０の表面が接合されている。このノズルプレート６０は、例えば面方位（１００）のバルクシリコン基板からなる。ノズルプレート６０には、その表面から裏面にかけて貫通孔が設けられている。この貫通孔がノズル開口部６２である。ノズル開口部６２は圧力発生室１０に連通している。なお、インク液に圧力を与える圧力発生室１０の容積と、ノズル開口部６２の大きさは、インク液の吐出量とその吐出スピード、吐出周波数などに応じて最適化されている。 The sealing plate 40 has a through hole formed from the front surface to the back surface. This through hole is a reservoir 45 that receives the supply of ink liquid from the outside. The reservoir 45 is formed large so as to have a volume sufficiently larger than the volumes of all the pressure generation chambers 10 described above.
On the other hand, the surface of the nozzle plate 60 is joined to the back surface of the flow path forming substrate 1 via an adhesive (not shown). The nozzle plate 60 is made of, for example, a bulk silicon substrate having a plane orientation (100). The nozzle plate 60 is provided with through holes from the front surface to the back surface. This through hole is the nozzle opening 62. The nozzle opening 62 communicates with the pressure generation chamber 10. Note that the volume of the pressure generation chamber 10 that applies pressure to the ink liquid and the size of the nozzle opening 62 are optimized in accordance with the discharge amount of the ink liquid, the discharge speed, the discharge frequency, and the like.

また、ノズルプレート６０の表面であって、圧力発生室１０を挟んで振動膜２０と対向する領域には、圧電素子３０を駆動するためのドライバ回路６４が一体に形成されている。ドライバ回路６４の能動面（即ち、回路形成面）には複数個のパッド電極（図示せず）が形成されている。そして、これらパッド電極上には、流路形成基板１を貫通するコンタクトホールがそれぞれ配置されており、該コンタクトホール内を埋め込むように貫通電極３７が設けられている。この貫通電極３７が、上部電極３３を引き出すための配線３５とドライバ回路６４とを繋いでおり、これにより、上部電極３３とドライバ回路６４とが電気的に接続されている。同様に、図示しない他の貫通電極３７が、下部電極３１を引き出すための配線（図示せず）とドライバ回路６４とを繋いでおり、これにより、下部電極３１とドライバ回路６４とが電気的に接続されている。 A driver circuit 64 for driving the piezoelectric element 30 is integrally formed on the surface of the nozzle plate 60 and in a region facing the vibration film 20 with the pressure generating chamber 10 interposed therebetween. A plurality of pad electrodes (not shown) are formed on the active surface (that is, the circuit formation surface) of the driver circuit 64. On these pad electrodes, contact holes penetrating the flow path forming substrate 1 are respectively disposed, and through electrodes 37 are provided so as to fill the contact holes. The through electrode 37 connects the wiring 35 for extracting the upper electrode 33 and the driver circuit 64, whereby the upper electrode 33 and the driver circuit 64 are electrically connected. Similarly, another through electrode 37 (not shown) connects a wiring (not shown) for drawing out the lower electrode 31 and the driver circuit 64, whereby the lower electrode 31 and the driver circuit 64 are electrically connected. It is connected.

このような構成のインクジェット式記録ヘッド１００は、図示しない外部インク供給手段からリザーバ４５にインク液を取り込み、図中の矢印で示すように、リザーバ４５からノズル開口部６２に至るまでの間をインク液で満たしておく。そして、ドライバ回路６４からの記録信号に従い、圧電素子３０の上部電極３３と下部電極３１との間に電圧を印加して圧電体３２を伸長、収縮させ、又は、歪みを生じさせる。これにより、振動膜２０が変形して圧力発生室１０内の圧力が高まり、ノズル開口部６２からインク液が吐出される。 The ink jet recording head 100 having such a configuration takes ink liquid from an external ink supply means (not shown) into the reservoir 45 and, as indicated by an arrow in the figure, the ink extends from the reservoir 45 to the nozzle opening 62. Fill with liquid. Then, according to the recording signal from the driver circuit 64, a voltage is applied between the upper electrode 33 and the lower electrode 31 of the piezoelectric element 30 to expand and contract the piezoelectric body 32 or cause distortion. Accordingly, the vibration film 20 is deformed to increase the pressure in the pressure generation chamber 10, and the ink liquid is discharged from the nozzle opening 62.

ところで、このインクジェット式記録ヘッド１００では、圧力発生室１０とドライバ回路６４とが断面視で縦方向（即ち、厚さ方向）に重なるように配置されている。これにより、記録ヘッド１００の面積を小さくすることができる。また、インクジェット式記録ヘッド１００の動作時は、インク液が圧力発生室１０内を流れる。このため、ノズルプレート６０に形成されたドライバ回路６４では、その回路動作により生じた熱が流動するインク液によって奪われ易い。 By the way, in the ink jet recording head 100, the pressure generating chamber 10 and the driver circuit 64 are arranged so as to overlap in the longitudinal direction (that is, the thickness direction) in a sectional view. Thereby, the area of the recording head 100 can be reduced. Further, when the ink jet recording head 100 is operated, the ink liquid flows in the pressure generation chamber 10. For this reason, in the driver circuit 64 formed in the nozzle plate 60, the heat generated by the circuit operation is easily taken away by the flowing ink liquid.

次に、上記のインクジェット式記録ヘッド１００の製造方法について説明する。図２〜図７は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す断面図である。この製造方法は、封止板４０の形成工程と、流路形成基板１側の形成工程と、ノズルプレート６０の形成工程と、流路形成基板１に対して封止板４０とノズルプレート６０とをそれぞれ接合する工程（以下、単に接合工程ともいう。）と、に大別されるが、ここでは、封止板４０の形成工程と、流路形成基板１側の形成工程と、ノズルプレート６０の形成工程とについて順に説明し、最後に、接合工程について説明する。 Next, a method for manufacturing the ink jet recording head 100 will be described. 2-7 is sectional drawing which shows the manufacturing method of the inkjet recording head 100 which concerns on embodiment of this invention. This manufacturing method includes a sealing plate 40 forming step, a flow path forming substrate 1 side forming step, a nozzle plate 60 forming step, a sealing plate 40 and a nozzle plate 60 with respect to the flow path forming substrate 1. These are roughly divided into a process for joining each of them (hereinafter also simply referred to as a joining process). Here, a forming process for the sealing plate 40, a forming process on the flow path forming substrate 1 side, and a nozzle plate 60 are used. The forming process will be described in order, and finally the bonding process will be described.

まず、封止板４０の形成工程では、図２（ａ）に示すように、封止板４０として例えばバルクシリコンからなる基板を用意する。なお、この基板はシリコン基板に限定されるものではなく、シリコン以外の他の材料からなる基板であっても良い。次に、図３（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、封止板４０の表面を部分的にエッチングして、圧電素子を封止するための凹部４２を形成する。ここでは、例えば、凹部４２の平面視による形状が圧電素子と相似形で且つその面積が大きく、しかも、凹部４２の深さが圧電素子の厚さよりも大きくなるように、凹部４２を形成する。これにより、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、圧電素子を封止可能な凹部４２を形成することができる。なお、本発明では、圧電素子を個別に封止するのではなく、複数個の圧電素子を１つの凹部４２内に配置し、これにより、複数個の圧電素子を１つの凹部４２でまとめて封止するようにしても良い。この場合は、複数の圧電素子をまとめて封止できるように、凹部４２を広く形成すれば良い。 First, in the formation process of the sealing plate 40, as shown in FIG. 2A, a substrate made of, for example, bulk silicon is prepared as the sealing plate 40. The substrate is not limited to a silicon substrate, and may be a substrate made of a material other than silicon. Next, as shown in FIG. 3A, the surface of the sealing plate 40 is partially etched by photolithography and etching techniques to form a recess 42 for sealing the piezoelectric element. Here, for example, the concave portion 42 is formed such that the shape of the concave portion 42 in plan view is similar to that of the piezoelectric element and has a large area, and the depth of the concave portion 42 is greater than the thickness of the piezoelectric element. Thereby, the recessed part 42 which can seal a piezoelectric element can be formed in the state which ensured the space of the grade which does not inhibit the motion of a piezoelectric element. In the present invention, the piezoelectric elements are not individually sealed, but a plurality of piezoelectric elements are arranged in one recess 42, whereby the plurality of piezoelectric elements are collectively sealed by one recess 42. You may make it stop. In this case, the recess 42 may be formed wide so that a plurality of piezoelectric elements can be sealed together.

次に、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、封止板４０を部分的にエッチングして貫通させ、貫通穴からなるリザーバ４５を形成する。ここでは、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いたウェットエッチング、又は、ドライエッチングにより、リザーバ４５を形成する。なお、ここでは、凹部４２を形成した後でリザーバ４５を形成する場合について説明したが、形成の順番はこれに限定されるものではない。例えば、凹部４２を形成する前にリザーバ４５を形成しても良く、また、凹部４２とリザーバ４５とを同時に形成しても良い。このようにして、封止板４０が完成する。
次に、流路形成基板１側の形成工程では、図２（ｂ）に示すように、流路形成基板１として例えばバルクシリコンからなる基板を用意する。なお、この基板はシリコン基板に限定されるものではなく、シリコン以外の他の材料からなる基板であっても良い。 Next, the sealing plate 40 is partially etched and penetrated by photolithography and etching techniques to form a reservoir 45 including a through hole. Here, for example, the reservoir 45 is formed by wet etching using a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or dry etching. Here, the case where the reservoir 45 is formed after the recess 42 is formed has been described, but the order of formation is not limited to this. For example, the reservoir 45 may be formed before the recess 42 is formed, or the recess 42 and the reservoir 45 may be formed simultaneously. In this way, the sealing plate 40 is completed.
Next, in the formation process on the flow path forming substrate 1 side, a substrate made of, for example, bulk silicon is prepared as the flow path forming substrate 1 as shown in FIG. The substrate is not limited to a silicon substrate, and may be a substrate made of a material other than silicon.

次に、図３（ｂ）に示すように、流路形成基板１の表面上に振動膜２０を形成する。振動膜２０は上述したように弾性膜であり、例えばＳｉＯ₂膜又は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、若しくはこれらを積層した膜からなり、その厚さは例えば１〜２μｍである。振動膜２０にＺｒＯ₂を用いる場合は、例えば、Ｏ₂を含んだプラズマでジルコニウム（Ｚｒ）をスパッタ成膜（反応性スパッタ成膜）することにより、ＺｒＯ₂を形成する。あるいは、流路形成基板１の表面上にＺｒを形成し、その後、Ｚｒを５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより、ＺｒＯ₂を形成すれば良い。なお、振動膜２０の材料は上記の種類に限定されないが、流路形成基板１をエッチングして圧力発生室を形成する工程で、エッチングされない若しくはエッチングされにくい材料を用いることが好ましい。 Next, as shown in FIG. 3B, the vibration film 20 is formed on the surface of the flow path forming substrate 1. The vibration film 20 is an elastic film as described above, and is made of, for example, a SiO ₂ film, zirconium oxide (ZrO ₂ ), or a film in which these are laminated, and has a thickness of, for example, 1 to 2 μm. When ZrO ₂ is used for the vibration film 20, for example, ZrO ₂ is formed by sputtering (reactive sputtering film formation) of zirconium (Zr) with plasma containing O ₂ . Alternatively, ZrO ₂ may be formed by forming Zr on the surface of the flow path forming substrate 1 and then thermally oxidizing Zr in a diffusion furnace at 500 to 1200 ° C. Although the material of the vibration film 20 is not limited to the above-mentioned type, it is preferable to use a material that is not etched or hardly etched in the step of forming the pressure generating chamber by etching the flow path forming substrate 1.

次に、図４（ｂ）に示すように、個々の圧力発生室１０に対応して振動膜２０上に圧電素子３０を形成する。ここでは、例えば、スパッタリング法により振動膜２０上に下部電極膜を形成する。この下部電極膜の材料としては、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適である。その理由は、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体膜は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。下部電極膜の材料には、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持することができるような材料を選択して用いる必要がある。特に、圧電体膜としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないような材料を選択して用いることが望ましい。このような条件を満たす材料として、Ｐｔ、Ｉｒ等が好適である。次に、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、下部電極膜を部分的にエッチングして、共通電極としての形状を有した下部電極３１を形成する。 Next, as shown in FIG. 4B, piezoelectric elements 30 are formed on the vibration film 20 corresponding to the individual pressure generation chambers 10. Here, the lower electrode film is formed on the vibration film 20 by sputtering, for example. As a material of the lower electrode film, platinum (Pt), iridium (Ir), or the like is preferable. The reason is that a piezoelectric film described later formed by sputtering or sol-gel method needs to be crystallized by baking at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation. Because. For the material of the lower electrode film, it is necessary to select and use a material that can maintain conductivity under such high temperature and oxidizing atmosphere. In particular, when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric film, it is desirable to select and use a material that exhibits little change in conductivity due to diffusion of lead oxide. Pt, Ir, etc. are suitable as materials that satisfy such conditions. Next, the lower electrode film is partially etched by photolithography and etching techniques to form the lower electrode 31 having a shape as a common electrode.

そして、圧電体膜を成膜する。ここでは、例えば、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布し乾燥してゲル化し、さらに高温で焼結すること（即ち、ゾルーゲル法）で圧電体膜を形成する。圧電体膜の材料としては、ＰＺＴ系の材料が好適であり、その場合の焼結温度は例えば７００℃程度である。なお、この圧電体膜の成膜方法は、ゾルーゲル法に限定されず、例えば、スパッタリング法、又は、ＭＯＤ法（有機金属熱塗布分解法）などのスピンコート法により成膜しても良い。或いは、ゾルーゲル法又はスパッタリング法若しくはＭＯＤ法等によりＰＺＴの前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法により成膜しても良い。このような方法により形成される圧電体膜の厚さは、例えば０．２〜５μｍである。 Then, a piezoelectric film is formed. Here, for example, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a catalyst is applied, dried and gelled, and further sintered at a high temperature (that is, a sol-gel method) to form a piezoelectric film. As the material of the piezoelectric film, a PZT material is suitable, and the sintering temperature in that case is about 700 ° C., for example. The method for forming the piezoelectric film is not limited to the sol-gel method, and for example, the film may be formed by a spin coating method such as a sputtering method or a MOD method (organic metal thermal coating decomposition method). Alternatively, a PZT precursor film may be formed by a sol-gel method, a sputtering method, a MOD method, or the like, and then formed by a method of crystal growth at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution. The thickness of the piezoelectric film formed by such a method is, for example, 0.2 to 5 μm.

次に、上部電極膜を成膜する。上部電極膜は、導電性の高い材料であれば良く、Ａｌ、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｐｔ等の金属膜や、導電性酸化物等を使用することができる。次に、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、上部電極膜及び圧電体膜を順次、部分的にエッチングして、所定形状の上部電極３３と圧電体３２とを形成する。これにより、振動膜２０上に、下部電極３１と圧電体３２と上部電極３３とからなる圧電素子３０が完成する。 Next, an upper electrode film is formed. The upper electrode film only needs to be a highly conductive material, and a metal film such as Al, gold (Au), nickel (Ni), or Pt, or a conductive oxide can be used. Next, the upper electrode film and the piezoelectric film are sequentially partially etched by photolithography and etching techniques to form the upper electrode 33 and the piezoelectric body 32 having a predetermined shape. Thereby, the piezoelectric element 30 including the lower electrode 31, the piezoelectric body 32, and the upper electrode 33 is completed on the vibration film 20.

なお、本実施形態では、下部電極３１を圧電素子３０の共通電極とし、上部電極３３を圧電素子３０の個別電極としているが、ドライバ回路６４や配線の都合でこれを逆にしても良い。つまり、下部電極３１を個別電極とし、上部電極３３を共通電極としても良い。
次に、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、振動膜２０を部分的にエッチングし、さらに、振動膜２０下から露出した流路形成基板１をエッチングして、コンタクトホールを形成する。続いて、このコンタクトホールを埋め込むように流路形成基板１上に導電膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、この導電膜を部分的にエッチングして、コンタクトホール以外の領域から導電膜を取り除く。これにより、貫通電極３７を形成する。 In the present embodiment, the lower electrode 31 is a common electrode of the piezoelectric element 30 and the upper electrode 33 is an individual electrode of the piezoelectric element 30, but this may be reversed for the convenience of the driver circuit 64 and wiring. That is, the lower electrode 31 may be an individual electrode and the upper electrode 33 may be a common electrode.
Next, the vibration film 20 is partially etched by photolithography and etching technology, and the flow path forming substrate 1 exposed from below the vibration film 20 is etched to form contact holes. Subsequently, a conductive film is formed on the flow path forming substrate 1 so as to fill this contact hole. Then, the conductive film is partially etched by photolithography and etching techniques to remove the conductive film from regions other than the contact holes. Thereby, the through electrode 37 is formed.

次に、流路形成基板１の表面全体に導電膜を形成する。この導電膜には、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の金属膜を使用することができる。次に、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、導電膜を部分的にエッチングする。これにより、共通の電極である下部電極３１を流路形成基板１の表面に引き出す配線（図示せず）と、個々の圧電素子３０の上部電極３３を流路形成基板１の表面に引き出す配線３５とを形成する。図１に示すように、配線３５は、貫通電極３７と繋がるように形成される。また、下部電極３１を引き出す配線は、図示しない他の貫通電極３７と繋がるように形成される。 Next, a conductive film is formed on the entire surface of the flow path forming substrate 1. For example, a metal film such as Al, Au, Ni, or Pt can be used for the conductive film. Next, the conductive film is partially etched by photolithography and etching techniques. Thereby, wiring (not shown) for drawing out the lower electrode 31 which is a common electrode to the surface of the flow path forming substrate 1 and wiring 35 for drawing out the upper electrode 33 of each piezoelectric element 30 to the surface of the flow path forming substrate 1. And form. As shown in FIG. 1, the wiring 35 is formed so as to be connected to the through electrode 37. Further, the wiring for drawing out the lower electrode 31 is formed so as to be connected to another through electrode 37 (not shown).

なお、本実施形態では、図示しないが、配線３５等を形成する前に、圧電素子３０を覆うように保護膜を形成しても良い。保護膜は例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）であり、その形成は例えばスパッタリング法、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又は、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣＶＤ）で行うことができる。このように、圧電素子３０を覆う保護膜を形成する場合は、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、保護膜を部分的にエッチングして下部電極３１上及び上部電極３３上にそれぞれコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを埋め込むように配線３５等を形成すれば良い。 In the present embodiment, although not shown, a protective film may be formed so as to cover the piezoelectric element 30 before forming the wiring 35 and the like. The protective film is, for example, alumina (Al ₂ O ₃ ), and can be formed, for example, by sputtering, ALD (Atomic Layer Deposition), or MOCVD (Metal Organic CVD). Thus, when forming a protective film covering the piezoelectric element 30, the protective film is partially etched by photolithography and etching techniques to form contact holes on the lower electrode 31 and the upper electrode 33, respectively. The wiring 35 and the like may be formed so as to fill this contact hole.

次に、図４（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、振動膜２０を部分的にエッチングして、リザーバ４５と対向する領域に流路形成基板１の表面を底面とする開口部１１を形成する。そして、これ以降の工程（即ち、圧力発生室１０を形成する工程）は、流路形成基板１に封止板４０を接合した後で行う。よって、その説明は、接合工程と共に行う。 Next, as shown in FIG. 4B, the vibration film 20 is partially etched by photolithography and etching techniques, and an opening having the surface of the flow path forming substrate 1 as the bottom surface in a region facing the reservoir 45. Part 11 is formed. The subsequent steps (that is, the step of forming the pressure generating chamber 10) are performed after the sealing plate 40 is bonded to the flow path forming substrate 1. Therefore, the description will be given together with the joining process.

次に、ノズルプレート６０の形成工程では、図２（ｃ）に示すように、ノズルプレート６０として例えばバルクシリコンからなる基板を用意する。なお、この基板はシリコン基板に限定されるものではなく、シリコン以外の他の材料からなる基板であっても良い。次に、図３（ｃ）に示すように、ノズルプレート６０の表面に圧電素子を駆動するためのドライバ回路６４を形成する。このドライバ回路６４の形成は半導体プロセス（即ち、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程など）で行う。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、ノズルプレート６０の表面を部分的にエッチングして、ノズル開口部となる領域に溝部６１を形成する。溝部６１はドライバ回路６４を避けて形成される。次に、ノズルプレート６０の裏面全体を例えば数百μｍ研削して溝部６１の底面を開口させる。図５（ｂ）に示すように、この研削によりノズル開口部６２が形成され、ノズルプレート６０が完成する。 Next, in the step of forming the nozzle plate 60, as shown in FIG. 2C, a substrate made of, for example, bulk silicon is prepared as the nozzle plate 60. The substrate is not limited to a silicon substrate, and may be a substrate made of a material other than silicon. Next, as shown in FIG. 3C, a driver circuit 64 for driving the piezoelectric element is formed on the surface of the nozzle plate 60. The driver circuit 64 is formed by a semiconductor process (that is, a film forming process, a photolithography process, an etching process, etc.). Then, as shown in FIG. 4C, the surface of the nozzle plate 60 is partially etched by photolithography and etching techniques to form a groove 61 in a region to be a nozzle opening. The groove 61 is formed avoiding the driver circuit 64. Next, the entire back surface of the nozzle plate 60 is ground by, for example, several hundred μm to open the bottom surface of the groove 61. As shown in FIG. 5B, the nozzle opening 62 is formed by this grinding, and the nozzle plate 60 is completed.

次に、流路形成基板１に封止板４０とノズルプレート６０とを接合する工程（即ち、接合工程）では、図５（ａ）に示すように、リザーバ４５が形成された封止板４０を図示しない接着剤等を介して流路形成基板１の表面に接合する。ここでは、凹部４２が圧電素子３０と正しく重なり、且つ、リザーバ４５が開口部１１と正しく重なるように、封止板４０と流路形成基板１とを位置合わせする。そして、このように位置合わせした状態で、封止板４０の表面を流路形成基板１の表面に接合する。これにより、圧電素子３０は凹部４２内に配置されて封止される共に、リザーバ４５が開口部１１と対向して配置される。
なお、封止板４０と流路形成基板１との接合は、上述したように接着剤を用いて行うことができるが、接合の方法はこれに限定されるものではなく、接着剤以外の他の方法により接合を行っても良い。 Next, in the step of joining the sealing plate 40 and the nozzle plate 60 to the flow path forming substrate 1 (that is, the joining step), as shown in FIG. 5A, the sealing plate 40 in which the reservoir 45 is formed. Is bonded to the surface of the flow path forming substrate 1 via an adhesive or the like (not shown). Here, the sealing plate 40 and the flow path forming substrate 1 are aligned so that the recess 42 is correctly overlapped with the piezoelectric element 30 and the reservoir 45 is correctly overlapped with the opening 11. And the surface of the sealing board 40 is joined to the surface of the flow path formation board | substrate 1 in the state aligned in this way. As a result, the piezoelectric element 30 is disposed and sealed in the recess 42, and the reservoir 45 is disposed to face the opening 11.
Note that the bonding between the sealing plate 40 and the flow path forming substrate 1 can be performed using an adhesive as described above, but the bonding method is not limited to this and other than the adhesive. Bonding may be performed by this method.

例えば、封止板４０がガラス（ＳｉＯ₂）からなり、流路形成基板１がシリコンからなる場合は、上記の接合を陽極接合で行っても良い。ここで、陽極接合とは、シリコンとガラスとを接合する方法の一つであり、具体的には、ガラスとシリコンとを接触させ、この状態で両者（即ち、ガラスとシリコン）を加熱してガラス側を軟化させると同時に、シリコン側を陽極として両者間に高電圧を印加し、これにより、両者を接合する方法のことである。陽極接合における加熱温度は例えば３００〜５００℃である。また、両者間に印加する電圧は例えば５００ｖ〜１ｋｖである。 For example, when the sealing plate 40 is made of glass (SiO ₂ ) and the flow path forming substrate 1 is made of silicon, the above bonding may be performed by anodic bonding. Here, anodic bonding is one of the methods for bonding silicon and glass. Specifically, glass and silicon are brought into contact with each other, and both (that is, glass and silicon) are heated in this state. At the same time as softening the glass side, a high voltage is applied between the two with the silicon side as the anode, thereby joining them together. The heating temperature in anodic bonding is, for example, 300 to 500 ° C. The voltage applied between the two is, for example, 500 v to 1 kv.

次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板１の裏面全体を例えば数百μｍ研削して貫通電極３７の一端を露出させる。そして、図７（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、流路形成基板１の裏面を部分的にエッチングして、圧力発生室１０を形成する。ここでは、例えば振動膜２０をエッチングストッパとして用いることができ、その場合は、圧電素子３０にエッチングダメージが及ばないようにすることができる。 Next, as shown in FIG. 6A, the entire back surface of the flow path forming substrate 1 is ground by, for example, several hundred μm to expose one end of the through electrode 37. Then, as shown in FIG. 7A, the pressure generation chamber 10 is formed by partially etching the back surface of the flow path forming substrate 1 by photolithography and etching techniques. Here, for example, the vibration film 20 can be used as an etching stopper. In this case, the piezoelectric element 30 can be prevented from being damaged by etching.

次に、図７（ａ）及び（ｂ）において、ノズル開口部６２が形成されたノズルプレート６０を、接着剤等を介して流路形成基板１の裏面に接合する。ここでは、ノズル開口部６２が圧力発生室１０の端部と正しく重なり、且つ、ドライバ回路６４に形成されたパッド電極が貫通電極３７と正しく重なるように、ノズルプレート６０と流路形成基板１とを位置合わせする。そして、このように位置合わせした状態で、ノズルプレート６０の表面を流路形成基板１の裏面に接合する。これにより、圧力発生室１０にノズル開口部６２が連通すると共に、上部電極３３を引き出すための配線３５や、下部電極３１を引き出すための配線（図示せず）が、ドライバ回路６４と電気的に接続される。以上のような工程を経て、図１に示したインクジェット式記録ヘッド１００が完成する。 Next, in FIGS. 7A and 7B, the nozzle plate 60 in which the nozzle openings 62 are formed is bonded to the back surface of the flow path forming substrate 1 with an adhesive or the like. Here, the nozzle plate 60 and the flow path forming substrate 1 are arranged so that the nozzle opening 62 correctly overlaps the end of the pressure generating chamber 10 and the pad electrode formed in the driver circuit 64 correctly overlaps the through electrode 37. Align. Then, the surface of the nozzle plate 60 is bonded to the back surface of the flow path forming substrate 1 in such a state of alignment. As a result, the nozzle opening 62 communicates with the pressure generation chamber 10, and the wiring 35 for drawing out the upper electrode 33 and the wiring (not shown) for drawing out the lower electrode 31 are electrically connected to the driver circuit 64. Connected. Through the steps as described above, the ink jet recording head 100 shown in FIG. 1 is completed.

このように、本発明の実施形態によれば、圧力発生室１０とドライバ回路６４とが断面視で縦方向（即ち、厚さ方向）に重なるように配置されているので、記録ヘッド１００の面積を小さくすることができ、その小型化が可能となる。また、インクジェット式記録ヘッド１００の動作時は、インク液が圧力発生室１０内を流れ、ノズルプレート６０に形成されたドライバ回路６４では、その回路動作により生じた熱が流動するインク液によって奪われ易い。このため、ドライバ回路６４からの放熱が容易であり、熱に起因する不具合を低減することができる。よって、インクジェット式記録ヘッド１００の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the pressure generating chamber 10 and the driver circuit 64 are arranged so as to overlap in the longitudinal direction (that is, the thickness direction) in a cross-sectional view. Can be reduced, and the size can be reduced. Further, when the ink jet recording head 100 is operated, the ink liquid flows in the pressure generating chamber 10, and in the driver circuit 64 formed in the nozzle plate 60, the heat generated by the circuit operation is taken away by the flowing ink liquid. easy. For this reason, the heat radiation from the driver circuit 64 is easy, and problems caused by heat can be reduced. Therefore, the reliability of the ink jet recording head 100 can be improved.

また、このようなインクジェット式記録ヘッド１００を具備したインクジェット式記録装置によれば、その小型化と信頼性の向上が可能である。
この実施形態では、流路形成基板１が本発明の「第１基板」に対応し、流路形成基板１の裏面が本発明の「第１基板の一方の面」に対応し、流路形成基板１の表面が本発明の「第１基板の他方の面」に対応している。また、ノズルプレート６０が本発明の「第２基板」に対応し、封止板４０が本発明の「第３基板」に対応している。そして、配線３５と貫通電極３７の組み合わせが本発明の「配線」に対応し、ドライバ回路６４が本発明の集積回路に対応している。 Further, according to the ink jet recording apparatus including such an ink jet recording head 100, it is possible to reduce the size and improve the reliability.
In this embodiment, the flow path forming substrate 1 corresponds to the “first substrate” of the present invention, and the back surface of the flow path forming substrate 1 corresponds to “one surface of the first substrate” of the present invention. The surface of the substrate 1 corresponds to “the other surface of the first substrate” of the present invention. The nozzle plate 60 corresponds to the “second substrate” of the present invention, and the sealing plate 40 corresponds to the “third substrate” of the present invention. The combination of the wiring 35 and the through electrode 37 corresponds to the “wiring” of the present invention, and the driver circuit 64 corresponds to the integrated circuit of the present invention.

なお、上述の実施形態では、ノズルプレート６０の表面にドライバ回路６４を形成する場合について説明したが、本発明のドライバ回路６４の形成位置はこれに限定されない。例えば図８に示すように、圧力発生室１０の端部の真下からその外側にかけてドライバ回路６４を形成しても良い。このような構成であっても、ドライバ回路６４は、ノズルプレート６０の表面であって振動膜２０と対向する領域にあり、圧力発生室１０とドライバ回路６４とが断面視で縦方向に重なるように配置されているので、記録ヘッド１００の小面積化、小型化が可能である。 In the above-described embodiment, the case where the driver circuit 64 is formed on the surface of the nozzle plate 60 has been described. However, the formation position of the driver circuit 64 of the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, a driver circuit 64 may be formed from directly under the end of the pressure generating chamber 10 to the outside thereof. Even in such a configuration, the driver circuit 64 is on the surface of the nozzle plate 60 and in the region facing the vibration film 20 so that the pressure generation chamber 10 and the driver circuit 64 overlap in the longitudinal direction in a cross-sectional view. Therefore, the recording head 100 can be reduced in area and size.

或いは、例えば図９に示すように、ノズルプレート６０の裏面であって、圧力発生室１０を挟んで振動膜２０と対向する領域にドライバ回路６４を形成しても良い。この場合は、配線３５等と、貫通電極３７と、ノズルプレート６０を貫通する貫通電極３８と、ノズルプレート６０の裏面に形成された配線３９とを介して、圧電素子３０とドライバ回路６４とが電気的に接続される。このような構成であっても、圧力発生室１０とドライバ回路６４とが断面視で縦方向に重なるように配置されているので、記録ヘッド１００の小面積化、小型化が可能である。また、インク液の流動によってドライバ回路６４が裏側（即ち、能動面とは反対側の面）から冷却されるので、上記の実施形態と同様、放熱が容易であり、熱に起因する不具合を低減することができる。
なお、図９では、配線３５、３９と貫通電極３７、３８の組み合わせが本発明の「配線」に対応している。 Alternatively, for example, as illustrated in FIG. 9, a driver circuit 64 may be formed on the back surface of the nozzle plate 60 and in a region facing the vibration film 20 with the pressure generation chamber 10 interposed therebetween. In this case, the piezoelectric element 30 and the driver circuit 64 are connected via the wiring 35 and the like, the through electrode 37, the through electrode 38 that penetrates the nozzle plate 60, and the wiring 39 formed on the back surface of the nozzle plate 60. Electrically connected. Even in such a configuration, the pressure generating chamber 10 and the driver circuit 64 are arranged so as to overlap in the longitudinal direction in a cross-sectional view, so that the recording head 100 can be reduced in area and size. In addition, since the driver circuit 64 is cooled from the back side (that is, the surface opposite to the active surface) by the flow of the ink liquid, as in the above-described embodiment, heat radiation is easy, and problems caused by heat are reduced. can do.
In FIG. 9, the combination of the wirings 35 and 39 and the through electrodes 37 and 38 corresponds to the “wiring” of the present invention.

実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１００の構成例を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration example of an ink jet recording head 100 according to an embodiment. インクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す図（その１）。FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing an ink jet recording head 100 (part 1). インクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す図（その２）。FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing the ink jet recording head 100 (part 2). インクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す図（その３）。FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing the ink jet recording head 100 (No. 3). インクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す図（その４）。FIG. 4 illustrates a method for manufacturing the ink jet recording head 100 (No. 4). インクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す図（その５）。FIG. 5 illustrates a method for manufacturing the ink jet recording head 100 (part 5). インクジェット式記録ヘッド１００の製造方法を示す図（その６）。FIG. 6 illustrates a method for manufacturing the ink jet recording head 100 (No. 6). インクジェット式記録ヘッド１００の他の構成例を示す図（その１）。FIG. 3 is a diagram illustrating another configuration example of the ink jet recording head 100 (part 1). インクジェット式記録ヘッド１００の他の構成例を示す図（その２）。FIG. 2 is a diagram illustrating another configuration example of the ink jet recording head 100 (part 2).

Explanation of symbols

１基板、１０圧力発生室、１１開口部、２０振動膜、３０圧電素子、３１下部電極、３２圧電体、３３上部電極、３５、３９配線、３７、３８貫通電極、４０封止板、４２ドライバ回路、４５リザーバ、４２凹部、６０ノズルプレート、６２ノズル開口部、１００インクジェット式記録ヘッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate, 10 Pressure generation chamber, 11 Opening part, 20 Vibration film, 30 Piezoelectric element, 31 Lower electrode, 32 Piezoelectric body, 33 Upper electrode, 35, 39 Wiring, 37, 38 Through electrode, 40 Sealing plate, 42 Driver Circuit, 45 reservoir, 42 recess, 60 nozzle plate, 62 nozzle opening, 100 ink jet recording head

Claims

A pressure generating chamber that receives supply of ink liquid, a nozzle opening that communicates with the pressure generating chamber, a vibrating membrane facing the pressure generating chamber,
An ink jet recording head comprising: an integrated circuit formed in a region facing the vibration film across the pressure generating chamber of the substrate facing the pressure generating chamber.

The substrate is
A first substrate on which the pressure generating chamber is formed;
A second substrate bonded to one surface of the first substrate,
The vibration film is formed on the other surface of the first substrate;
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the integrated circuit is formed in a region facing the vibration film across the pressure generation chamber of the second substrate.

The nozzle opening is formed in the second substrate;
3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the integrated circuit is formed so as to avoid the nozzle opening.

A piezoelectric element formed on the other surface of the first substrate via the vibration film;
Wiring further connecting the piezoelectric element and the integrated circuit,
4. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the wiring is formed through the first substrate.

A third substrate bonded to the other surface of the first substrate;
5. The ink jet recording head according to claim 2, wherein a concave portion is formed in the third substrate, and the piezoelectric element is sealed in the concave portion. 6. .

A reservoir communicating with the pressure generating chamber,
The ink jet recording head according to claim 5, wherein the reservoir is formed on the third substrate.

An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of claims 1 to 6.

An ink jet recording head manufacturing method comprising: a pressure generating chamber that receives supply of ink liquid; a nozzle opening that communicates with the pressure generating chamber; and a vibration film that faces the pressure generating chamber.
A method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: forming an integrated circuit in a region of the substrate facing the pressure generating chamber across the pressure generating chamber and facing the vibration film.