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JP6089061B2 - Inkjet recording head and inkjet recording apparatus - Google Patents

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JP6089061B2 JP2015089748A JP2015089748A JP6089061B2 JP 6089061 B2 JP6089061 B2 JP 6089061B2 JP 2015089748 A JP2015089748 A JP 2015089748A JP 2015089748 A JP2015089748 A JP 2015089748A JP 6089061 B2 JP6089061 B2 JP 6089061B2
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/15Moving nozzle or nozzle plate

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明の実施形態は、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)として用いるインクジェット式記録装置では、マイクロアクチュエータを含む液滴吐出ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドが使用される。インクジェット式記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室(加圧室、圧力室、加圧液室、インク流路、吐出室等とも称される)と、この液室内のインクを加圧する圧力発生手段(アクチュエータ手段)とを備える。そして、アクチュエータ手段を駆動することで液室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる。   In an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, or a plotter, an ink jet recording head that is a droplet discharge head including a microactuator is used. An ink jet recording head includes a nozzle that ejects ink droplets, a liquid chamber (also referred to as a pressure chamber, a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, an ink flow path, and a discharge chamber) that communicates with the nozzle, Pressure generating means (actuator means) for pressurizing the ink in the chamber. Then, by driving the actuator means, the ink in the liquid chamber is pressurized and ink droplets are ejected from the nozzles.

従来のインクジェット式記録ヘッドは、アクチュエータ手段の種類という点から、圧電型のものと、バブル型のものとに大別される。圧電型のインクジェットヘッドは、圧電素子を用いて液室の壁面を形成する振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させる。バブル型のインクジェットヘッドは、液室内に配設した発熱抵抗体を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させる。   Conventional ink jet recording heads are roughly classified into piezoelectric type and bubble type in terms of the type of actuator means. A piezoelectric ink jet head ejects ink droplets by deforming and displacing a diaphragm that forms a wall surface of a liquid chamber using a piezoelectric element. A bubble-type inkjet head uses a heating resistor disposed in a liquid chamber to generate bubbles by ink film boiling and eject ink droplets.

上述したようなインクジェット式記録ヘッドの内、圧電型にあっては、圧電素子がインクに直接接触せず、圧電素子の発熱も無視できるため、使用するインク種類の制約がないという利点がある。反面、圧電素子の高熱処理(PZT焼成)や、積層型圧電素子を用いる場合には分割化、個々の圧電素子の位置合わせ等の機械的、熱的な技術課題が大きい。そのため、煩雑な工程と装置によってコストが高くなる。   Among the ink jet recording heads as described above, the piezoelectric type has the advantage that there is no restriction on the type of ink used because the piezoelectric element does not directly contact the ink and the heat generation of the piezoelectric element can be ignored. On the other hand, there are significant mechanical and thermal technical problems such as high heat treatment (PZT firing) of the piezoelectric elements and division and alignment of the individual piezoelectric elements when using the laminated piezoelectric elements. Therefore, the cost increases due to complicated processes and apparatuses.

また、バブル型にあっては、半導体技術の応用によってヒータを非常に小さくできることから、ヘッドの高集積化、小型化が容易であるという利点を有する。反面、バブルを発生させるためにヒータ表面温度が400〜450℃と高くなる。このため、インクに極端な高熱を与えることからインク組成が変化し、ヒータのインク接触部分でのコゲーションが発生する。そのため、インク染料の選択が重要になり、顔料インクを使用することが難しく、カラー画像の高画質化に限界が生じる。また、コゲーションによるヒータの劣化でバブル発生が不良になったり、高熱のためにヒータ保護膜が劣化してクラックによるヒータ断線が生じたりするなどの不良が発生し易い。   Also, the bubble type has the advantage that the head can be highly integrated and miniaturized easily because the heater can be made very small by application of semiconductor technology. On the other hand, the heater surface temperature increases to 400 to 450 ° C. in order to generate bubbles. For this reason, since an extremely high heat is applied to the ink, the ink composition changes, and kogation occurs at the ink contact portion of the heater. For this reason, the selection of the ink dye is important, it is difficult to use the pigment ink, and there is a limit to the improvement of the image quality of the color image. In addition, defects such as bubble generation due to deterioration of the heater due to kogation or failure of the heater protective film due to high heat and breakage of the heater due to cracks are likely to occur.

そこで、半導体プロセス技術を上記圧電型に適用した、いわゆる圧電MEMS型のインクジェット式記録ヘッドが注目されている。   Therefore, a so-called piezoelectric MEMS type ink jet recording head in which a semiconductor process technology is applied to the piezoelectric type has attracted attention.

特開2013−75510号公報JP2013-75510A

圧電MEMS型のインクジェット式記録ヘッドでは、インク噴射部(圧力室、アクチュエータ、共通電極、個別電極などを含むユニット)であるセルを多数集積して高密度の集積ヘッドを製作する。この場合、通常は、基板の内側に個々のセルの集合体を配し、外側に駆動素子(アクチュエータ)と接続するための接続電極を設けている。そして、個々のセルと接続電極とを引出し配線で接続することが行われる。この場合の検討課題の一つに、引出し配線をどのように配置するかがあげられる。   In a piezoelectric MEMS ink jet recording head, a high-density integrated head is manufactured by integrating a large number of cells that are ink ejecting units (units including a pressure chamber, an actuator, a common electrode, and individual electrodes). In this case, normally, an assembly of individual cells is arranged on the inner side of the substrate, and a connection electrode for connecting to a driving element (actuator) is provided on the outer side. Then, individual cells and connection electrodes are connected by lead wires. One of the examination subjects in this case is how to arrange the lead wiring.

インクジェット式記録ヘッドの一例として、例えば、円形のセルを使用して、基板の外側に配置された隣接するセルの間に複数の内側のセルからの引き出し配線を形成した構成の装置がある。この場合、隣接するセル間の壁部の上に引き出し配線が形成されている。しかしながら、この構造では、多数のセルを高密度に集積させた集積ヘッドを作成した場合に引出し配線の面積が増大し、ひいては集積ヘッドの面積が増大するという問題がある。これは、例えば、矩形ないしは菱形のセルを使用した場合でも同様の問題がある。   As an example of the ink jet recording head, for example, there is an apparatus having a configuration in which a circular cell is used and lead-out wirings from a plurality of inner cells are formed between adjacent cells arranged on the outer side of a substrate. In this case, the lead-out wiring is formed on the wall portion between adjacent cells. However, this structure has a problem that when an integrated head in which a large number of cells are integrated at a high density is produced, the area of the lead-out wiring increases, and consequently the area of the integrated head increases. This has the same problem even when, for example, rectangular or rhombus cells are used.

実施形態はこのような事情に鑑み、圧電MEMS型(圧電薄膜型)のインクジェット式記録ヘッドにおいて、面積の小さい高密度の集積ヘッドに適したインクジェット式記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを課題とする。   In view of such circumstances, the embodiments provide a piezoelectric MEMS type (piezoelectric thin film type) inkjet recording head, and an inkjet recording head and an inkjet recording apparatus suitable for a high-density integrated head with a small area. And

実施形態の一つのインクジェット式記録ヘッドは、集合ヘッドを有している。集合ヘッドは、インク噴射部のセルを複数配置してなる。インク噴射部のセルは、振動板と、圧電駆動素子と、ノズルと、圧力発生室とを有する。振動板は、シリコン基板上に形成されている。圧電駆動素子は、前記振動板上の下部電極、圧電膜及び上部電極を備える。ノズルは、前記振動板に形成されている。圧力発生室は、前記シリコン基板の内部に前記振動板に隣接して形成される。前記集合ヘッドは、前記圧電駆動素子の外形が前記圧力発生室の外形よりも小さく形成され、前記上部電極、または前記下部電極のいずれか一方に接続された引出し配線が、他の前記セルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って形成されている。 One ink jet recording head of the embodiment has a collective head. The collective head is formed by arranging a plurality of cells of the ink ejection unit. The cell of the ink ejection unit includes a vibration plate, a piezoelectric drive element, a nozzle, and a pressure generation chamber. The diaphragm is formed on the silicon substrate. The piezoelectric driving element includes a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode on the diaphragm. The nozzle is formed on the diaphragm. The pressure generating chamber is formed in the silicon substrate adjacent to the diaphragm. The collective head is formed so that an outer shape of the piezoelectric driving element is smaller than an outer shape of the pressure generating chamber, and an extraction wiring connected to either the upper electrode or the lower electrode is connected to the other of the cells. It is formed over the diaphragm above the pressure generating chamber.

図1は、第1の実施形態に係るインクジェットプリンタの全体の概略構成を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the entire inkjet printer according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係るインクジェットヘッドの上面図である。FIG. 2 is a top view of the ink jet head according to the first embodiment. 図3は、図2のA部の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of part A in FIG. 図4は、図3のF4−F4線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line F4-F4 of FIG. 図5は、図3のF5−F5線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line F5-F5 of FIG. 図6は、第1の実施形態のインクジェットヘッドの製造方法におけるシリコン基板を熱酸化して表面および裏面にシリコン酸化膜を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state in which a silicon substrate is thermally oxidized and silicon oxide films are formed on the front surface and the back surface in the ink jet head manufacturing method of the first embodiment. 図7は、図6のシリコン酸化膜上に下部電極と、圧電膜と、上部電極とを有する圧電素子を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state where a piezoelectric element having a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode is formed on the silicon oxide film of FIG. 図8は、図7の振動板をパターニングして下部電極と引出し電極を同時に形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view of the main part showing a state in which the diaphragm of FIG. 7 is patterned to form the lower electrode and the extraction electrode at the same time. 図9は、シリコン酸化膜、下部電極、引出し電極、上部電極を覆うように絶縁膜を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view of a main part showing a state in which an insulating film is formed so as to cover the silicon oxide film, the lower electrode, the extraction electrode, and the upper electrode. 図10は、共通配線を形成し、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより共通配線をパターニングした状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state in which the common wiring is formed and the common wiring is patterned by photolithography and reactive ion etching. 図11は、シリコン基板の圧電素子と対向する裏面側から、裏面フォトリソグラフィーおよびD−RIEにより、圧力発生室を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state in which a pressure generation chamber is formed from the back surface side facing the piezoelectric element of the silicon substrate by back surface photolithography and D-RIE. 図12は、第2の実施形態のインクジェットヘッドの部分拡大平面図である。FIG. 12 is a partially enlarged plan view of the ink jet head according to the second embodiment. 図13は、図12のF13−F13線断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line F13-F13 in FIG. 図14は、図12のF14−F14線断面図である。14 is a cross-sectional view taken along line F14-F14 in FIG. 図15は、第3の実施形態のインクジェットヘッドの上面図である。FIG. 15 is a top view of the ink jet head according to the third embodiment. 図16は、図15のF16−F16線断面図である。16 is a cross-sectional view taken along line F16-F16 in FIG. 図17は、図15のF17−F17線断面図である。17 is a cross-sectional view taken along line F17-F17 in FIG. 図18は、図17のウェハ表面にリング状の溝を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 18 is a longitudinal sectional view of the main part showing a state where ring-shaped grooves are formed on the wafer surface of FIG. 図19は、熱酸化によりシリコン基板を酸化してシリコン酸化膜およびシリコン酸化膜側壁を同時に形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 19 is a longitudinal cross-sectional view of a main part showing a state in which a silicon substrate is oxidized by thermal oxidation to form a silicon oxide film and a silicon oxide film side wall at the same time. 図20は、シリコン酸化膜上に下部電極と、圧電膜と、上部電極とを有する圧電素子を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state in which a piezoelectric element having a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode is formed on a silicon oxide film. 図21は、シリコン酸化膜と、下部電極の一部と、引出し電極と、上部電極とを覆うように絶縁膜を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 21 is a vertical cross-sectional view of a main part showing a state in which an insulating film is formed so as to cover the silicon oxide film, a part of the lower electrode, the extraction electrode, and the upper electrode. 図22は、共通配線を形成し、共通配線をパターニングした状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 22 is a longitudinal cross-sectional view of a main part showing a state in which common wiring is formed and the common wiring is patterned. 図23は、酸化膜をパターニングしてノズル開口部を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 23 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state where a nozzle opening is formed by patterning an oxide film. 図24は、シリコン基板の裏面側から、裏面フォトリソグラフィーおよびD−RIEにより、圧力発生室を形成した状態を示す要部の縦断面図である。FIG. 24 is a longitudinal sectional view of a main part showing a state where a pressure generation chamber is formed from the back surface side of the silicon substrate by back surface photolithography and D-RIE. 図25は、第4の実施形態のインクジェットヘッドの上面図である。FIG. 25 is a top view of the ink jet head according to the fourth embodiment.

以下、図面を参照しつつ実施形態を説明する。図1〜図11は、第1の実施形態を示す。
図1は、実施形態のインクジェットプリンタ100(以下、単に、プリンタ100と称する)を示す概略図である。
プリンタ100は、筐体101を有する。筐体101内には、保持ローラ2が矢印方向に回転可能に設けられている。保持ローラ2の下方には、用紙Pを収容した給紙カセット3が設けられている。筐体101の上端には、排紙トレイ102が設けられている。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. 1 to 11 show a first embodiment.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an inkjet printer 100 (hereinafter simply referred to as a printer 100) according to an embodiment.
The printer 100 has a housing 101. A holding roller 2 is provided in the housing 101 so as to be rotatable in the direction of the arrow. Below the holding roller 2, a paper feed cassette 3 that stores paper P is provided. A paper discharge tray 102 is provided at the upper end of the housing 101.

ピックアップローラ3aによって給紙カセット3から取り出された用紙Pは、2組の搬送ローラ対4a、4bによって保持ローラ2へ搬送される。保持ローラ2へ搬送された用紙Pは、押圧ローラ5aによって保持ローラ2の表面に押圧されて帯電ローラ5bによって帯電され、保持ローラ2の表面に静電的に吸着される。保持ローラ2の表面に吸着された用紙Pは、保持ローラ2の回転によってさらに搬送される。保持ローラ2は、円筒状のアルミニウムにより形成されて接地されている。   The paper P taken out from the paper feed cassette 3 by the pickup roller 3a is transported to the holding roller 2 by two pairs of transport rollers 4a and 4b. The sheet P conveyed to the holding roller 2 is pressed against the surface of the holding roller 2 by the pressing roller 5a, is charged by the charging roller 5b, and is electrostatically attracted to the surface of the holding roller 2. The sheet P adsorbed on the surface of the holding roller 2 is further conveyed by the rotation of the holding roller 2. The holding roller 2 is formed of cylindrical aluminum and is grounded.

保持ローラ2の回転によって搬送された用紙Pは、複数色(ここでは一例として4色の場合を示す。)のインクジェット式記録ヘッド(以下、インクジェットヘッドと称する)6C、6M、6Y、6Kを通過される。各色のインクジェットヘッド6C、6M、6Y、6Kは、それぞれ、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインクを吐出して各色の画像を用紙P上に重ねて形成する。インクジェットヘッド6C、6M、6Y、6Kは、同じ構造を有するため、以下の説明では、単に、インクジェットヘッド6と称する場合もある。   The sheet P conveyed by the rotation of the holding roller 2 passes through a plurality of colors (here, four colors are shown as an example) ink jet recording heads (hereinafter referred to as ink jet heads) 6C, 6M, 6Y, 6K. Is done. The ink jet heads 6C, 6M, 6Y, and 6K for the respective colors discharge the inks of cyan, magenta, yellow, and black, respectively, and form the images of the respective colors on the paper P. Since the inkjet heads 6C, 6M, 6Y, and 6K have the same structure, they may be simply referred to as the inkjet head 6 in the following description.

各色のインクジェットヘッド6C、6M、6Y、6Kを通過してカラー画像が形成された用紙Pは、除電チャージャ7aによって除電されて剥離爪7bによって保持ローラ2の表面から剥離される。保持ローラ2から剥離された用紙Pは、3組の排紙ローラ対8a、8b、8cを介して排紙トレイ102へ排出される。   The paper P on which the color image is formed by passing through the ink jet heads 6C, 6M, 6Y, and 6K for each color is discharged by the charge removal charger 7a and peeled from the surface of the holding roller 2 by the peeling claw 7b. The paper P peeled off from the holding roller 2 is discharged to the paper discharge tray 102 through the three pairs of paper discharge rollers 8a, 8b, and 8c.

或いは、用紙Pの両面に画像を形成する場合、保持ローラ2から剥離された用紙Pは、排紙ローラ対8aを介して反転部9へ送り込まれる。反転部9は、用紙Pの搬送方向を逆転して搬送ローラ対4bへ送り出すことで用紙Pを表裏反転する。搬送ローラ対4bは、反転された用紙Pを保持ローラ2へ再供給する。そして、用紙Pが剥離された後の保持ローラ2は、クリーニングローラ103によってクリーニングされる。   Alternatively, when images are formed on both sides of the paper P, the paper P peeled off from the holding roller 2 is sent to the reversing unit 9 via the paper discharge roller pair 8a. The reversing unit 9 reverses the paper P by reversing the transport direction of the paper P and feeding it to the transport roller pair 4b. The conveyance roller pair 4 b re-feeds the reversed paper P to the holding roller 2. The holding roller 2 after the paper P is peeled off is cleaned by the cleaning roller 103.

図2は、第1の実施形態のインクジェットヘッド6の上面図を示す。このインクジェットヘッド6は、圧電MEMS型のヘッドである。本実施形態のインクジェットヘッド6は、図2に示すように、上面から見た平面形状が矩形状(長方形状)の後述する個別セル(インク噴射部)70が複数、直交するXY方向にほぼマトリックス状に配置されている。ここでは、例えば、プリンタ100の紙送り方向をX方向、紙送り方向と直交する方向をY方向とする。そして、複数の個別セル70は、シリコン基板10上に、X方向に片側3列ずつ計6列、Y方向にピッチをずらしながら20段、合計120個の個別セル70が配置されて集合ヘッドが形成されている。   FIG. 2 is a top view of the inkjet head 6 according to the first embodiment. The inkjet head 6 is a piezoelectric MEMS type head. As shown in FIG. 2, the inkjet head 6 of the present embodiment includes a plurality of individual cells (ink ejection units) 70, which will be described later, having a rectangular (rectangular) planar shape when viewed from the upper surface. Arranged in a shape. Here, for example, the paper feed direction of the printer 100 is the X direction, and the direction orthogonal to the paper feed direction is the Y direction. A plurality of individual cells 70 are arranged on the silicon substrate 10 in a total of 6 rows of 3 rows on each side in the X direction and 20 stages with a pitch shift in the Y direction. Is formed.

シリコン基板10の図2中で左右両端には、個別セル70の個別駆動用の外部電極42が並設されている。ここで、シリコン基板10の図2中で左端には、Y方向に沿って30個ずつX方向に2列、計60個の外部電極42が形成されている。同様に、シリコン基板10の図2中で右端には、Y方向に沿って30個ずつX方向に2列、計60個の外部電極42が形成されている。これにより、シリコン基板10の図2中で左右両端に合計120個の外部電極42が形成されている。   The external electrodes 42 for individual driving of the individual cells 70 are arranged in parallel on the left and right ends of the silicon substrate 10 in FIG. Here, a total of 60 external electrodes 42 are formed at the left end of the silicon substrate 10 in FIG. Similarly, a total of 60 external electrodes 42 are formed at the right end of the silicon substrate 10 in FIG. 2 in two rows in the X direction, each 30 in the Y direction. As a result, a total of 120 external electrodes 42 are formed on the left and right ends of the silicon substrate 10 in FIG.

シリコン基板10の4隅には、共通電極63が合計4個形成されている。シリコン基板10のX方向の中央部位には、Y方向に延設された共通配線62aが形成されている。共通配線62aの図2中で上下の両端は、X方向の共通配線62bにそれぞれ接続されている。シリコン基板10の上端左右の共通電極63は、上側のX方向の共通配線62bの両端にそれぞれ接続されている。同様に、リコン基板10の下端左右の共通電極63は、下側のX方向の共通配線62bの両端にそれぞれ接続されている。   A total of four common electrodes 63 are formed at the four corners of the silicon substrate 10. A common wiring 62 a extending in the Y direction is formed at the central portion in the X direction of the silicon substrate 10. The upper and lower ends of the common wiring 62a in FIG. 2 are respectively connected to the common wiring 62b in the X direction. The common electrodes 63 on the upper left and right sides of the silicon substrate 10 are connected to both ends of the upper X-direction common wiring 62b, respectively. Similarly, the common electrodes 63 on the left and right sides of the lower end of the recon substrate 10 are respectively connected to both ends of the lower X-direction common wiring 62b.

図3は、図2のA部拡大図を示し、図4は、図3のF4−F4線断面図、図5は、図3のF5−F5線断面図をそれぞれ示す。なお、図2、図3では表示を分かりやすくするため、後述する絶縁膜51については表示していない。   3 shows an enlarged view of a part A in FIG. 2, FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along line F4-F4 in FIG. 3, and FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along line F5-F5 in FIG. 2 and 3 do not show an insulating film 51 to be described later for easy understanding of the display.

図4、図5に示すようにインクジェットヘッド6の個別セル70は、振動板21と、下部電極31と、圧電膜32と、上部電極33と、絶縁膜51と、ノズル53と、圧力発生室12とを有する。振動板21は、シリコン基板10の主面上に形成されたシリコン酸化膜からなる。下部電極31は、振動板21上に形成されている。圧電膜32は、下部電極31上に形成されている。上部電極33は、圧電膜32上に形成されている。振動板21上の下部電極31と、圧電膜32と、上部電極33とによって圧電駆動素子である圧電素子30が形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the individual cell 70 of the inkjet head 6 includes a vibration plate 21, a lower electrode 31, a piezoelectric film 32, an upper electrode 33, an insulating film 51, a nozzle 53, and a pressure generation chamber. Twelve. The diaphragm 21 is made of a silicon oxide film formed on the main surface of the silicon substrate 10. The lower electrode 31 is formed on the diaphragm 21. The piezoelectric film 32 is formed on the lower electrode 31. The upper electrode 33 is formed on the piezoelectric film 32. The lower electrode 31, the piezoelectric film 32, and the upper electrode 33 on the vibration plate 21 form a piezoelectric element 30 that is a piezoelectric driving element.

絶縁膜51は、振動板21、下部電極31の一部、および上部電極33を覆うように形成されている。ノズル53は、振動板21の中央に形成されている。圧力発生室12は、シリコン基板10の内部に振動板21とシリコン基板10の側壁11に接した状態で形成されている。   The insulating film 51 is formed so as to cover the diaphragm 21, a part of the lower electrode 31, and the upper electrode 33. The nozzle 53 is formed at the center of the diaphragm 21. The pressure generating chamber 12 is formed in the silicon substrate 10 in a state of being in contact with the diaphragm 21 and the side wall 11 of the silicon substrate 10.

また、各個別セル70には、個別駆動のための引出し配線41と、複数の個別セル70に接続される共通配線61とがそれぞれ接続されている。シリコン基板10の図2中で左側の領域に配置された各個別セル70の個別駆動のための引出し配線41の一端部(左端部)は、シリコン基板10の左端側に配置された外部電極42にそれぞれ接続されている。引出し配線41の他端部は、図5に示すように各個別セル70の下部電極31にそれぞれ接続されている。   Further, each individual cell 70 is connected to a lead wiring 41 for individual driving and a common wiring 61 connected to the plurality of individual cells 70. One end portion (left end portion) of the lead wiring 41 for individual driving of each individual cell 70 arranged in the left region of the silicon substrate 10 in FIG. 2 is an external electrode 42 arranged on the left end side of the silicon substrate 10. Are connected to each. The other end of the lead wire 41 is connected to the lower electrode 31 of each individual cell 70 as shown in FIG.

また、図2中で左側の領域に配置された各個別セル70の個別駆動用の引出し配線41は次の通り配置されている。図3に示すようにシリコン基板10の中央部の個別セル70a(図3中で右端部)の下部電極31aと接続された引出し配線41aは、内側から2列目の個別セル70bの圧力発生室12の上の振動板21上を通過し(ただし最上部の段のセルは除く)、さらに外側の個別セル70cの圧力発生室12の上の振動板21上を通過し、外部電極42aに接続されている。   In addition, the lead wiring 41 for individual driving of each individual cell 70 arranged in the left region in FIG. 2 is arranged as follows. As shown in FIG. 3, the lead wiring 41a connected to the lower electrode 31a of the individual cell 70a (right end in FIG. 3) in the center of the silicon substrate 10 is connected to the pressure generating chamber of the second row of individual cells 70b from the inside. 12 passes over the diaphragm 21 (excluding the uppermost cell), and further passes over the diaphragm 21 above the pressure generation chamber 12 of the outer individual cell 70c and is connected to the external electrode 42a. Has been.

また、内側から2列目の個別セル70bの下部電極31bと接続された引出し配線41bは、同様に外側の個別セル70cの圧力発生室12の上の振動板21上を通過し、外部電極42bに接続されている。同様に、内側から3列目(図3中で左端部)の個別セル70cの下部電極31cと接続された引出し配線41cは、外部電極42cに接続されている。   In addition, the lead wiring 41b connected to the lower electrode 31b of the individual cell 70b in the second row from the inside similarly passes over the diaphragm 21 on the pressure generation chamber 12 of the outer individual cell 70c, and passes through the external electrode 42b. It is connected to the. Similarly, the lead-out wiring 41c connected to the lower electrode 31c of the individual cell 70c in the third column from the inside (left end portion in FIG. 3) is connected to the external electrode 42c.

また、内側の個別セル70aや、内側から2列目の個別セル70bの振動板21上には、ダミー配線44が形成されている。ここで、内側の個別セル70aには、図3中で下部電極31aの上下に2本のダミー配線44が平行に配置されている。内側から2列目の個別セル70bには、下部電極31bの上側に1本のダミー配線44が下部電極31bの下側を通る引出し配線41aと平行に配置されている。   Further, dummy wirings 44 are formed on the diaphragm 21 of the inner individual cell 70a and the individual cell 70b in the second column from the inner side. Here, in the inner individual cell 70a, two dummy wirings 44 are arranged in parallel above and below the lower electrode 31a in FIG. In the individual cell 70b in the second column from the inside, one dummy wiring 44 is arranged in parallel to the lead wiring 41a passing below the lower electrode 31b above the lower electrode 31b.

これにより、内側から3列目の個別セル70cのように下部電極31cの上下に他の個別セル70a、70bの引出し配線41a、41bが形成された場合と同等の駆動条件になるように調整されている。   As a result, the driving conditions are adjusted so as to be equivalent to the case where the lead wires 41a and 41b of the other individual cells 70a and 70b are formed above and below the lower electrode 31c as in the individual cells 70c in the third column from the inside. ing.

同様に、シリコン基板10の図2中で右側の領域に配置された各個別セル70の個別駆動のための引出し配線41の一端部(右端部)は、シリコン基板10の右端側に配置された外部電極42にそれぞれ接続されている。引出し配線41の他端部は、各個別セル70の下部電極31にそれぞれ接続されている。さらに、図2中で右側の領域に配置された各個別セル70の個別駆動用の引出し配線41も左側の領域に配置された各個別セル70の個別駆動用の引出し配線41と同様に各引出し配線41が、上記他の個別セル70の圧力発生室12の上の振動板21上に渡って形成される状態で配置されている。   Similarly, one end portion (right end portion) of the lead wiring 41 for individual driving of each individual cell 70 arranged in the right region in FIG. 2 of the silicon substrate 10 is arranged on the right end side of the silicon substrate 10. Each is connected to the external electrode 42. The other end of the lead wiring 41 is connected to the lower electrode 31 of each individual cell 70. Further, the individual driving lead wires 41 of the individual cells 70 arranged in the right region in FIG. 2 are also drawn in the same manner as the individual driving lead wires 41 of the individual cells 70 arranged in the left region. The wiring 41 is arranged in a state formed over the diaphragm 21 on the pressure generation chamber 12 of the other individual cell 70.

一方、外側の個別セル70cの上部電極33cと接続された共通配線61cは、内側から2列目の個別セル70bの上部電極33bと接続されている。さらに、上部電極33bは、共通配線61bを経て中央部の個別セル70aの上部電極33aと接続されている。さらに、上部電極33aは、共通配線61aを経て共通配線62aに接続されている。   On the other hand, the common wiring 61c connected to the upper electrode 33c of the outer individual cell 70c is connected to the upper electrode 33b of the individual cell 70b in the second column from the inner side. Further, the upper electrode 33b is connected to the upper electrode 33a of the individual cell 70a in the center via the common wiring 61b. Furthermore, the upper electrode 33a is connected to the common wiring 62a via the common wiring 61a.

シリコン基板10としては、例えば、100〜600μm程度の厚さの板材(シート)が用いられる。シリコン基板10の厚さは、望ましくは200〜500μm程度である。これは、シリコン基板10の製造時のハンドリングの容易さを保ちつつ、圧力発生室12の配列密度を高くできるからである。   As the silicon substrate 10, for example, a plate material (sheet) having a thickness of about 100 to 600 μm is used. The thickness of the silicon substrate 10 is desirably about 200 to 500 μm. This is because the arrangement density of the pressure generating chambers 12 can be increased while maintaining the ease of handling when the silicon substrate 10 is manufactured.

振動板21は、例えば、熱酸化ないしはCVD法により作成した、厚さ1〜5μmのシリコン酸化膜(二酸化シリコン)で形成される。シリコン酸化膜は、非晶質であることが、均等な変形が実現できるという観点から望ましい。また、安定した組成および特性を備える膜の製造が容易という観点からも望ましい。さらに、従来の半導体プロセスとの整合性がよいという点からも望ましい。   The diaphragm 21 is formed of, for example, a silicon oxide film (silicon dioxide) having a thickness of 1 to 5 μm, which is created by thermal oxidation or CVD. The silicon oxide film is desirably amorphous from the viewpoint that uniform deformation can be realized. It is also desirable from the viewpoint of easy production of a film having a stable composition and characteristics. Furthermore, it is desirable from the viewpoint of good consistency with conventional semiconductor processes.

圧電膜32としては、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr、Ti)O、PZT)などの電歪定数の大きな圧電材料が適している。圧電膜32にPZTを使用した場合、下部電極31や上部電極33として、Pt、Au、Irなどの貴金属や、SrRuOなどの導電性の酸化物が適している。また、圧電膜32として、AlNやZrOなどのシリコンプロセスに適した圧電材料を使用することも可能である。この場合は、下部電極31や上部電極33として、Al,Cuなどの一般の電極材料や配線材料を使用することができる。 As the piezoelectric film 32, a piezoelectric material having a large electrostriction constant such as lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 , PZT) is suitable. When PZT is used for the piezoelectric film 32, noble metals such as Pt, Au, Ir, and conductive oxides such as SrRuO 3 are suitable for the lower electrode 31 and the upper electrode 33. In addition, as the piezoelectric film 32, a piezoelectric material suitable for a silicon process such as AlN or ZrO 2 can be used. In this case, general electrode materials such as Al and Cu and wiring materials can be used as the lower electrode 31 and the upper electrode 33.

図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、下部電極31と上部電極33の間に駆動電圧を印加して、圧電膜32を収縮させる。これにより、振動板21が凹状に屈曲変形し、圧力発生室12の体積が増大する。このとき、圧力発生室12に図示しないインク供給路からインクが流入する。次に、駆動電圧を除去すると、振動板21の屈曲変形が元に戻り、圧力発生室12の体積が減少する。これにより、圧力発生室12中のインクの圧力が高まり、ノズル53からインク滴が吐出する。   In accordance with a recording signal from an external drive circuit (not shown), a drive voltage is applied between the lower electrode 31 and the upper electrode 33 to contract the piezoelectric film 32. Thereby, the diaphragm 21 is bent and deformed into a concave shape, and the volume of the pressure generating chamber 12 is increased. At this time, ink flows into the pressure generation chamber 12 from an ink supply path (not shown). Next, when the drive voltage is removed, the bending deformation of the diaphragm 21 is restored, and the volume of the pressure generating chamber 12 is reduced. As a result, the pressure of the ink in the pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle 53.

図6〜図11は、本実施形態のインクジェットヘッド6の製造方法を示す図である。以下、シリコン単結晶のシリコン基板10上に、振動板21及び圧電素子30等を形成するプロセスを、図6〜図11を参照しながら説明する。   6-11 is a figure which shows the manufacturing method of the inkjet head 6 of this embodiment. Hereinafter, a process of forming the diaphragm 21 and the piezoelectric element 30 on the silicon single crystal silicon substrate 10 will be described with reference to FIGS.

図6に示すように、まずシリコン基板10を熱酸化して表面および裏面にシリコン酸化膜20a、20bを形成する。なお、本実施形態ではシリコン基板10の熱酸化によりシリコン酸化膜20a、20bを形成したが、熱酸化法以外のプラズマCVD法や、TEOSを原材料とするCVD法なども使用することが可能である。   As shown in FIG. 6, first, the silicon substrate 10 is thermally oxidized to form silicon oxide films 20a and 20b on the front and back surfaces. In the present embodiment, the silicon oxide films 20a and 20b are formed by thermal oxidation of the silicon substrate 10. However, plasma CVD methods other than thermal oxidation methods, CVD methods using TEOS as a raw material, and the like can also be used. .

次に、図7に示すようにシリコン基板10の表面側のシリコン酸化膜20a上に、スパッタリングにより圧電素子30を形成する。圧電素子30は、Ti/Ptからなる下部電極31と、PZTからなる圧電膜32と、Ptからなる上部電極33とを有する。そして、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより上部電極33および圧電膜32をパターニングする。   Next, as shown in FIG. 7, a piezoelectric element 30 is formed on the silicon oxide film 20a on the surface side of the silicon substrate 10 by sputtering. The piezoelectric element 30 includes a lower electrode 31 made of Ti / Pt, a piezoelectric film 32 made of PZT, and an upper electrode 33 made of Pt. Then, the upper electrode 33 and the piezoelectric film 32 are patterned by photolithography and reactive ion etching.

次に、図8に示すように、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより下部電極31をパターニングする。このときに、個別セル駆動のための引出し配線41を同時に形成する。   Next, as shown in FIG. 8, the lower electrode 31 is patterned by photolithography and reactive ion etching. At this time, lead wires 41 for driving individual cells are formed simultaneously.

次に、図9に示すように、表面側のシリコン酸化膜20a、下部電極31、引出し配線41、上部電極33を覆うように絶縁膜51を形成する。絶縁膜51は、プラズマCVD法ないしは熱CVD法などによりシリコン酸化膜からなる。さらに、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより絶縁膜51をパターニングしてビアホール52を形成する。   Next, as shown in FIG. 9, an insulating film 51 is formed so as to cover the silicon oxide film 20 a, the lower electrode 31, the extraction wiring 41, and the upper electrode 33 on the surface side. The insulating film 51 is made of a silicon oxide film by a plasma CVD method or a thermal CVD method. Further, the via hole 52 is formed by patterning the insulating film 51 by photolithography and reactive ion etching.

次に、図10に示すように、スパッタリングによりAlからなる共通配線61を形成し、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより共通配線61をパターニングする。その後、図示しないが、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより絶縁膜51および表面側のシリコン酸化膜20aをパターニングしてノズル53を形成する。   Next, as shown in FIG. 10, a common wiring 61 made of Al is formed by sputtering, and the common wiring 61 is patterned by photolithography and reactive ion etching. After that, although not shown, the nozzle 53 is formed by patterning the insulating film 51 and the silicon oxide film 20a on the surface side by photolithography and reactive ion etching.

次に、図11に示すように、シリコン基板10の圧電素子30と対向する裏面側から、裏面フォトリソグラフィーおよびD−RIEにより、圧力発生室12を形成する。このとき、エッチングされずに残る表面側のシリコン酸化膜20aは振動板21となる。
なお、以上説明した一連の膜形成及びエッチングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、複数のチップに分割する。
以上の製造方法により、本実施形態のインクジェットヘッド6を製造することが可能である。
Next, as shown in FIG. 11, the pressure generation chamber 12 is formed from the back side facing the piezoelectric element 30 of the silicon substrate 10 by back side photolithography and D-RIE. At this time, the silicon oxide film 20 a on the surface side that remains without being etched becomes the vibration plate 21.
In the series of film formation and etching described above, a large number of chips are simultaneously formed on a single wafer, and divided into a plurality of chips after the process is completed.
The inkjet head 6 of this embodiment can be manufactured by the above manufacturing method.

(作用・効果)
本実施形態のインクジェットヘッド6は、個別セル70を駆動する下部電極31に接続された引出し配線41が、上記他の個別セル70の圧力発生室12の上の振動板21上に渡って形成されている。具体的には、上述した通り、図3中で、シリコン基板10の中央部の個別セル70a(図3中で右端部)の下部電極31aと接続された引出し配線41aは、内側から2列目の個別セル70bの圧力発生室12の上の振動板21上を通過(ただし最上部の段のセルは除く)する状態に配置されている。すなわち、内側から2列目の個別セル70bの圧力発生室12の上の振動板21の上に配置されている。引出し配線41aは、さらに、外側の個別セル70cの圧力発生室12の上の振動板21の上を通過する状態に配置され、外部電極42aに接続されている。内側から2列目の個別セル70bの下部電極31bと接続された引出し配線41bは、同様に外側の個別セル70cの圧力発生室12の上の振動板21の上を通過し、外部電極42bに接続されている。上記構成を備えることにより、基板の外側に配置された隣接するセルの圧力発生室間の壁部の上に複数の内側のセルからの引き出し配線を形成した場合に比べて引出し配線41や、共通配線61に要する面積が大幅に削減され、インクジェットヘッド6の面積も大幅に削減することが可能になる。したがって、面積の小さい高密度の集積ヘッドに適したインクジェットヘッド6を提供することができる。
(Action / Effect)
In the inkjet head 6 of the present embodiment, the lead wiring 41 connected to the lower electrode 31 that drives the individual cell 70 is formed over the diaphragm 21 on the pressure generation chamber 12 of the other individual cell 70. ing. Specifically, as described above, in FIG. 3, the lead wire 41a connected to the lower electrode 31a of the individual cell 70a (right end portion in FIG. 3) at the center of the silicon substrate 10 is in the second column from the inside. The individual cells 70b are arranged so as to pass over the diaphragm 21 above the pressure generation chamber 12 (except for the uppermost cell). That is, it is arranged on the diaphragm 21 on the pressure generation chamber 12 of the individual cell 70b in the second row from the inside. The lead wiring 41a is further disposed so as to pass over the diaphragm 21 on the pressure generation chamber 12 of the outer individual cell 70c, and is connected to the external electrode 42a. Similarly, the lead-out wiring 41b connected to the lower electrode 31b of the individual cell 70b in the second row from the inside passes over the diaphragm 21 on the pressure generation chamber 12 of the outer individual cell 70c and passes to the external electrode 42b. It is connected. By providing the above-described configuration, the lead-out wiring 41 and the common wiring are formed in comparison with the case where the lead-out wiring from a plurality of inner cells is formed on the wall portion between the pressure generating chambers of adjacent cells arranged outside the substrate. The area required for the wiring 61 is greatly reduced, and the area of the inkjet head 6 can be greatly reduced. Therefore, the inkjet head 6 suitable for a high-density integrated head with a small area can be provided.

さらに、本実施形態では、内側の個別セル70aには、図3中で下部電極31aの上下に2本のダミー配線44が平行に配置されている。内側から2列目の個別セル70bには、下部電極31bの上側に1本のダミー配線44が下部電極31bの下側を通る引出し配線41aと平行に配置されている。これにより、内側から3列目の個別セル70cのように下部電極31cの上下に他の個別セル70a、70bの引出し配線41a、41bが形成された場合と同等の駆動条件になるように調整されている。そのため、各個別セル70からのインクの吐出状態のばらつきを防止して、印字品質を高めることができる。   Furthermore, in the present embodiment, two dummy wirings 44 are arranged in parallel on the upper and lower sides of the lower electrode 31a in FIG. 3 in the inner individual cell 70a. In the individual cell 70b in the second column from the inside, one dummy wiring 44 is arranged in parallel to the lead wiring 41a passing below the lower electrode 31b above the lower electrode 31b. As a result, the driving conditions are adjusted so as to be equivalent to the case where the lead wires 41a and 41b of the other individual cells 70a and 70b are formed above and below the lower electrode 31c as in the individual cells 70c in the third column from the inside. ing. For this reason, it is possible to prevent variations in the ink ejection state from each individual cell 70 and improve the print quality.

(第2の実施形態)
図12〜図14は、第2の実施形態を示す。図12は、本実施形態のインクジェットヘッド110の拡大上面図、図13は、図12のF13−F13線断面図であり、図14は、図12のF14−F14線断面図である。
(Second Embodiment)
12 to 14 show a second embodiment. 12 is an enlarged top view of the inkjet head 110 of the present embodiment, FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line F13-F13 in FIG. 12, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line F14-F14 in FIG.

第1の実施形態では、インクジェットヘッド6の下部電極31が個別電極に、上部電極33が共通電極に接続している例を示したが、本実施形態は、これらを逆に接続し、下部電極31を共通電極に、上部電極33を個別電極に接続したものである。   In the first embodiment, an example in which the lower electrode 31 of the inkjet head 6 is connected to the individual electrode and the upper electrode 33 is connected to the common electrode has been shown. However, in the present embodiment, these are connected in reverse, and the lower electrode is connected. 31 is connected to a common electrode, and the upper electrode 33 is connected to an individual electrode.

ここでは、各個別セル70の個別駆動用の引出し配線41は次の通り配置されている。図12に示すようにシリコン基板10の中央部の個別セル70a(図12中で右端部)の上部電極33aと接続された引出し配線41a2は、内側から2列目の個別セル70bの振動板21上を通過し(ただし最上部の段のセルは除く)、さらに外側の個別セル70cの振動板21上を通過し、外部電極42a2に接続されている。   Here, the lead wiring 41 for individual driving of each individual cell 70 is arranged as follows. As shown in FIG. 12, the lead wire 41a2 connected to the upper electrode 33a of the individual cell 70a (right end in FIG. 12) at the center of the silicon substrate 10 is connected to the diaphragm 21 of the individual cell 70b in the second row from the inside. It passes above (except for the uppermost cell), passes over the diaphragm 21 of the outer individual cell 70c, and is connected to the external electrode 42a2.

また、内側から2列目の個別セル70bの上部電極33bと接続された引出し配線41b2は、同様に外側の個別セル70cの振動板21上を通過し、外部電極42b2に接続されている。同様に、内側から3列目(図12中で左端部)の個別セル70cの上部電極33cと接続された引出し配線41c2は、外部電極42c2に接続されている。   Similarly, the lead wiring 41b2 connected to the upper electrode 33b of the individual cell 70b in the second column from the inner side passes over the diaphragm 21 of the outer individual cell 70c and is connected to the outer electrode 42b2. Similarly, the lead wiring 41c2 connected to the upper electrode 33c of the individual cell 70c in the third column (the left end in FIG. 12) from the inside is connected to the external electrode 42c2.

また、内側の個別セル70aや、内側から2列目の個別セル70bの振動板21上には、ダミー配線44が形成されている。ここで、内側の個別セル70aには、図12中で下部電極31aの上下に2本のダミー配線44が平行に配置されている。内側から2列目の個別セル70bには、下部電極31bの上側に1本のダミー配線44が下部電極31bの下側を通る引出し配線41a2と平行に配置されている。   Further, dummy wirings 44 are formed on the diaphragm 21 of the inner individual cell 70a and the individual cell 70b in the second column from the inner side. Here, in the inner individual cell 70a, two dummy wirings 44 are arranged in parallel above and below the lower electrode 31a in FIG. In the individual cell 70b in the second column from the inside, a single dummy wiring 44 is arranged above the lower electrode 31b in parallel with the lead wiring 41a2 passing below the lower electrode 31b.

これにより、内側から3列目の個別セル70cのように下部電極31cの上下に他の個別セル70a、70bの引出し配線41a2、41b2が形成された場合と同等の駆動条件になるように調整されている。   As a result, the driving conditions are adjusted to be equivalent to the case where the lead wires 41a2 and 41b2 of the other individual cells 70a and 70b are formed above and below the lower electrode 31c as in the individual cells 70c in the third column from the inside. ing.

一方、外側の個別セル70cの下部電極31cと接続された共通配線61c2は、内側から2列目の個別セル70bの下部電極31bと接続されている。さらに、下部電極31bは、共通配線61b2を経て中央部の個別セル70aの下部電極31aと接続されている。さらに、下部電極31aは、共通配線61a2を経て共通配線62aに接続されている。これ以外の構成は、第1の実施形態と同じであるため、ここではその説明を省略する。   On the other hand, the common wiring 61c2 connected to the lower electrode 31c of the outer individual cell 70c is connected to the lower electrode 31b of the individual cell 70b in the second column from the inner side. Further, the lower electrode 31b is connected to the lower electrode 31a of the individual cell 70a in the center via the common wiring 61b2. Further, the lower electrode 31a is connected to the common wiring 62a through the common wiring 61a2. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.

本実施形態のインクジェットヘッド110は、個別セル70を駆動する上部電極33に接続された引出し配線41が、上記他の個別セル70の振動板21上に渡って形成されている。具体的には、上述した通り、図12中で、シリコン基板10の中央部の個別セル70a(図12中で右端部)の上部電極33aと接続された引出し配線41a2は、内側から2列目の個別セル70bの振動板21上を通過し(ただし最上部の段のセルは除く)、さらに外側の個別セル70cの振動板21上を通過し、外部電極42a2に接続されている。内側から2列目の個別セル70bの上部電極33bと接続された引出し配線41b2は、同様に外側の個別セル70cの振動板21上を通過し、外部電極42b2に接続されている。上記構成を備えることにより、引出し配線41や、共通配線61に要する面積が大幅に削減され、インクジェットヘッド110の面積も大幅に削減することが可能になる。したがって、面積の小さい高密度の集積ヘッドに適したインクジェットヘッド110を提供することができる。   In the inkjet head 110 according to the present embodiment, the lead wiring 41 connected to the upper electrode 33 that drives the individual cell 70 is formed over the diaphragm 21 of the other individual cell 70. Specifically, as described above, in FIG. 12, the lead-out wiring 41a2 connected to the upper electrode 33a of the individual cell 70a (right end in FIG. 12) at the center of the silicon substrate 10 is in the second column from the inside. Passes through the diaphragm 21 of the individual cell 70b (except for the uppermost cell), passes through the diaphragm 21 of the outer individual cell 70c, and is connected to the external electrode 42a2. Similarly, the lead wiring 41b2 connected to the upper electrode 33b of the individual cell 70b in the second column from the inside passes through the diaphragm 21 of the outer individual cell 70c and is connected to the external electrode 42b2. With the above configuration, the area required for the lead-out wiring 41 and the common wiring 61 can be greatly reduced, and the area of the inkjet head 110 can be greatly reduced. Therefore, the inkjet head 110 suitable for a high-density integrated head with a small area can be provided.

さらに、本実施形態では、内側の個別セル70aには、図12中で下部電極31aの上下に2本のダミー配線44が平行に配置されている。内側から2列目の個別セル70bには、下部電極31bの上側に1本のダミー配線44が下部電極31bの下側を通る引出し配線41a2と平行に配置されている。これにより、内側から3列目の個別セル70cのように下部電極31cの上下に他の個別セル70a、70bの引出し配線41a2、41b2が形成された場合と同等の駆動条件になるように調整されている。そのため、各個別セル70からのインクの吐出状態のばらつきを防止して、印字品質を高めることができる。   Further, in the present embodiment, two dummy wirings 44 are arranged in parallel on the upper and lower sides of the lower electrode 31a in FIG. 12 in the inner individual cell 70a. In the individual cell 70b in the second column from the inside, a single dummy wiring 44 is arranged above the lower electrode 31b in parallel with the lead wiring 41a2 passing below the lower electrode 31b. As a result, the driving conditions are adjusted to be equivalent to the case where the lead wires 41a2 and 41b2 of the other individual cells 70a and 70b are formed above and below the lower electrode 31c as in the individual cells 70c in the third column from the inside. ing. For this reason, it is possible to prevent variations in the ink ejection state from each individual cell 70 and improve the print quality.

(第3の実施形態)
図15〜図24は、第3の実施形態を示す。図15は、第3の実施形態のインクジェットヘッド200の上面図である。図16は、図15のF16−F16線断面図であり、図17は、図15のF17−F17線断面図である。
(Third embodiment)
15 to 24 show a third embodiment. FIG. 15 is a top view of the inkjet head 200 according to the third embodiment. 16 is a cross-sectional view taken along line F16-F16 in FIG. 15, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line F17-F17 in FIG.

本実施形態のインクジェットヘッド200は、圧電MEMS型のインクジェットヘッドである。本実施形態のインクジェットヘッド200は、図16に示すように圧力発生室12に接するシリコン基板10の側壁11の上部に酸化膜側壁23が形成されている。また、図17に示すように圧力発生室12の内部にシリコン基板10の両側の側壁11間を接続する隔壁13が形成されている点で、第1の実施形態と異なっている。この点以外は基本的に第1の実施形態と同様であるので、第1の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。   The ink jet head 200 of this embodiment is a piezoelectric MEMS ink jet head. In the ink jet head 200 of this embodiment, an oxide film side wall 23 is formed on the upper side of the side wall 11 of the silicon substrate 10 in contact with the pressure generating chamber 12 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 17, the pressure generating chamber 12 is different from the first embodiment in that a partition wall 13 that connects between the side walls 11 on both sides of the silicon substrate 10 is formed. Except for this point, the second embodiment is basically the same as the first embodiment, and therefore, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

本実施形態においては、図16や図17に示すように、シリコン基板10の側壁11の上部に酸化膜側壁23が形成されている。シリコン基板10を裏面よりD−RIE工程でエッチングして矩形状の圧力発生室12を形成する際に、シリコン基板10と、シリコン酸化膜20aおよび酸化膜側壁23のエッチングレート比が大きく取れる(例えばエッチングにボッシュ法を使用した場合は100:1以上)。そのため、振動板21の大きさを非常に正確に制御することができるという利点がある。   In this embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, an oxide film side wall 23 is formed on the upper side of the side wall 11 of the silicon substrate 10. When the rectangular pressure generation chamber 12 is formed by etching the silicon substrate 10 from the back surface by the D-RIE process, the etching rate ratio between the silicon substrate 10, the silicon oxide film 20a, and the oxide film side wall 23 can be increased (for example, 100: 1 or more when Bosch method is used for etching). Therefore, there is an advantage that the size of the diaphragm 21 can be controlled very accurately.

また、本実施形態においては、図17に示すように、矩形状の圧力発生室12の内部にノズル53と対応する位置に隔壁13が形成されている。この隔壁13は、圧力発生室12の両側の側壁11間を連絡して補強する役割を果たしている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the partition wall 13 is formed in the rectangular pressure generation chamber 12 at a position corresponding to the nozzle 53. The partition wall 13 serves to reinforce the communication between the side walls 11 on both sides of the pressure generating chamber 12.

また、例えばシリコン基板10の裏面側には、隔壁13の両側に2つの開口部(第1の開口部14aと第2の開口部14b)が形成されている。一方の第1の開口部14aをインク供給口とし、他方の第2の開口部14bをインク排出口にすることで、インク循環型のインクジェットヘッドを実現できる。   For example, two openings (first opening 14 a and second opening 14 b) are formed on both sides of the partition wall 13 on the back surface side of the silicon substrate 10. By using one first opening portion 14a as an ink supply port and the other second opening portion 14b as an ink discharge port, an ink circulation type inkjet head can be realized.

インク供給口である第1の開口部14aから注入されたインクは、圧力発生室12a内を上昇する。続いて、振動板31に沿ってノズル53の周囲を通って、圧力発生室12b側に流入する。さらに、圧力発生室12b内を下降し、インク排出口である第2の開口部14bから排出される。このようにノズル53の周囲を通ってインク循環が行われるため、ノズル53の近傍で気泡が発生した場合でも速やかに排出することが可能となる。   Ink injected from the first opening 14a, which is an ink supply port, rises in the pressure generation chamber 12a. Subsequently, the gas flows through the periphery of the nozzle 53 along the diaphragm 31 and flows into the pressure generating chamber 12b side. Furthermore, the pressure generation chamber 12b is lowered and discharged from the second opening 14b which is an ink discharge port. Since the ink is circulated through the periphery of the nozzle 53 in this way, even when bubbles are generated in the vicinity of the nozzle 53, the ink can be quickly discharged.

図18〜図24は、本実施形態のインクジェットヘッド200の製造方法を示す図である。以下、シリコン基板10上に、振動板21及び圧電素子30等を形成するプロセスを、図18〜図24を参照しながら説明する。   18-24 is a figure which shows the manufacturing method of the inkjet head 200 of this embodiment. Hereinafter, a process of forming the vibration plate 21 and the piezoelectric element 30 on the silicon substrate 10 will be described with reference to FIGS.

図18に示すように、まずシリコン基板10のウェハ表面に矩形環状の溝24を形成する。次に、図19に示すように、熱酸化によりシリコン基板10を酸化してシリコン基板10の表裏両面のシリコン酸化膜20a、20bと、シリコン酸化膜側壁23とを同時に形成する。このとき、溝24の幅と酸化膜厚を調整することで、溝24の内部を酸化膜で埋めることができる。具体的には、酸化膜20aの厚さを1とすると、溝24の幅を1.12程度、酸化後の酸化膜側壁23の厚さを2程度ないしはそれ以上にすることが望ましい。   As shown in FIG. 18, a rectangular annular groove 24 is first formed on the wafer surface of the silicon substrate 10. Next, as shown in FIG. 19, the silicon substrate 10 is oxidized by thermal oxidation to form silicon oxide films 20 a and 20 b on both the front and back surfaces of the silicon substrate 10 and the silicon oxide film side walls 23 at the same time. At this time, the inside of the groove 24 can be filled with the oxide film by adjusting the width of the groove 24 and the oxide film thickness. Specifically, when the thickness of the oxide film 20a is 1, it is desirable that the width of the groove 24 is about 1.12 and the thickness of the oxidized oxide side wall 23 is about 2 or more.

なお、本実施形態ではシリコン基板の熱酸化により酸化膜20a、20bおよび、シリコン酸化膜側壁23を形成したが、熱酸化法以外のプラズマCVD法や、TEOSを原材料とするCVD法なども使用することが可能である。   In this embodiment, the oxide films 20a and 20b and the silicon oxide side wall 23 are formed by thermal oxidation of the silicon substrate. However, a plasma CVD method other than the thermal oxidation method, a CVD method using TEOS as a raw material, or the like is also used. It is possible.

次に、図20に示すようにシリコン基板10の表面側のシリコン酸化膜20a上に、スパッタリングにより、圧電素子30を形成する。圧電素子30は、Ti/Ptからなる下部電極31と、PZTからなる圧電膜32と、Ptからなる上部電極33とを有する。そして、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより上部電極33および圧電膜32をパターニングする。さらに、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより下部電極31をパターニングする。このとき、下部電極31に接続された個別セル駆動のための引出し配線41も同時に形成する。   Next, as shown in FIG. 20, a piezoelectric element 30 is formed on the silicon oxide film 20a on the surface side of the silicon substrate 10 by sputtering. The piezoelectric element 30 includes a lower electrode 31 made of Ti / Pt, a piezoelectric film 32 made of PZT, and an upper electrode 33 made of Pt. Then, the upper electrode 33 and the piezoelectric film 32 are patterned by photolithography and reactive ion etching. Further, the lower electrode 31 is patterned by photolithography and reactive ion etching. At this time, the lead wiring 41 for driving the individual cell connected to the lower electrode 31 is also formed at the same time.

次に、図21に示すように、シリコン酸化膜20aと、下部電極31の一部と、引出し配線41と、上部電極33とを覆うように、プラズマCVD法ないしは熱CVD法などによりシリコン酸化膜からなる絶縁膜51を形成する。さらに、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより絶縁膜51をパターニングしてビアホール52を形成する。   Next, as shown in FIG. 21, a silicon oxide film is formed by plasma CVD or thermal CVD so as to cover the silicon oxide film 20a, a part of the lower electrode 31, the lead wiring 41, and the upper electrode 33. An insulating film 51 made of is formed. Further, the via hole 52 is formed by patterning the insulating film 51 by photolithography and reactive ion etching.

次に、図22に示すように、絶縁膜51の上に、スパッタリングによりAlからなる共通配線61を形成し、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより共通配線61をパターニングする。
続いて、図23に示すように、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより酸化膜20aをパターニングしてノズル53を形成する。
Next, as shown in FIG. 22, a common wiring 61 made of Al is formed on the insulating film 51 by sputtering, and the common wiring 61 is patterned by photolithography and reactive ion etching.
Subsequently, as shown in FIG. 23, the nozzle 53 is formed by patterning the oxide film 20a by photolithography and reactive ion etching.

次に、図24に示すように、シリコン基板10の圧電素子30と対向する裏面側から、裏面フォトリソグラフィーおよびD−RIEにより、圧力発生室12a、12bを形成する。本実施形態では、酸化膜側壁23の矩形状よりも一回り小さい2個の矩形からなる平面形状にレジストパターンを作成する。そして、D−RIEの初期にはエッチングおよび側面パッシベーションを繰り返して垂直な外周の側壁を持つ2つの圧力発生室12a、12bを形成する。次に、エッチング先端が酸化膜側壁23の深さに達した後、側壁パッシベーションを弱くして外径が徐々に拡大する条件でエッチングを行う。これにより、酸化膜側壁23および酸化膜20aを露出させると同時に、隔壁13を両側から薄くして、2室に分かれた圧力発生室12a、12bを上部で合体させる。このとき、エッチングされずに残る酸化膜20aは、振動板21となる。これにより、圧力発生室12内に一方の圧力発生室12aから他方の圧力発生室12bに流れるインク流路を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 24, pressure generation chambers 12a and 12b are formed from the back surface side of the silicon substrate 10 facing the piezoelectric element 30 by back surface photolithography and D-RIE. In the present embodiment, the resist pattern is formed in a planar shape composed of two rectangles that are slightly smaller than the rectangular shape of the oxide film side wall 23. In the initial stage of D-RIE, etching and side surface passivation are repeated to form two pressure generating chambers 12a and 12b having vertical outer peripheral side walls. Next, after the etching tip reaches the depth of the oxide film sidewall 23, the etching is performed under the condition that the sidewall passivation is weakened and the outer diameter gradually increases. Thus, the oxide film side wall 23 and the oxide film 20a are exposed, and at the same time, the partition wall 13 is thinned from both sides, and the pressure generating chambers 12a and 12b divided into two chambers are combined at the upper portion. At this time, the oxide film 20 a remaining without being etched becomes the vibration plate 21. Thus, an ink flow path that flows from one pressure generation chamber 12a to the other pressure generation chamber 12b can be formed in the pressure generation chamber 12.

なお、以上説明した一連の膜形成及びエッチングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、複数のチップに分割する。
以上の製造方法により、本実施形態のインクジェットヘッド200を製造することが可能である。
In the series of film formation and etching described above, a large number of chips are simultaneously formed on a single wafer, and divided into a plurality of chips after the process is completed.
The inkjet head 200 of this embodiment can be manufactured by the above manufacturing method.

以上、本実施形態によれば、引出し配線や共通配線に要する面積が大幅に削減され、インク循環が可能で面積が大幅に削減されたインクジェット式記録ヘッドを提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an ink jet recording head in which the area required for the lead-out wiring and the common wiring is greatly reduced, ink circulation is possible, and the area is greatly reduced.

(第4の実施形態)
図25は、第4の実施形態を示す。図25は、第4の実施形態のインクジェットヘッド300の上面図である。第1の実施形態では、圧力発生室12の平面形状が矩形状の例を示したが、本実施形態のインクジェットヘッド300は、圧力発生室12の平面形状が円形である点で、第1の実施形態と異なっている。この点以外は基本的に第1の実施形態と同様であるので、第1の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 25 shows a fourth embodiment. FIG. 25 is a top view of the inkjet head 300 according to the fourth embodiment. In the first embodiment, an example in which the planar shape of the pressure generating chamber 12 is rectangular has been described. However, the inkjet head 300 according to the present embodiment has the first shape in that the planar shape of the pressure generating chamber 12 is circular. It is different from the embodiment. Except for this point, the second embodiment is basically the same as the first embodiment, and therefore, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

本実施形態のインクジェットヘッド300は、圧電MEMS型のインクジェット記録ヘッドである。本実施形態のインクジェットヘッド300は、円形の平面形状の圧力発生室12を有する。また、圧力発生室12の形状に合わせて、円形の下部電極31、上部電極33を持つ。この点以外は基本的に第1の実施形態と同様である。   The ink jet head 300 of this embodiment is a piezoelectric MEMS type ink jet recording head. The ink jet head 300 according to this embodiment includes a pressure generation chamber 12 having a circular plane shape. Further, a circular lower electrode 31 and an upper electrode 33 are provided in accordance with the shape of the pressure generating chamber 12. Except for this point, the second embodiment is basically the same as the first embodiment.

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施形態の説明においては、インクジェット式記録ヘッドおよびその製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるインクジェット式記録ヘッドおよびその製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。   The embodiment has been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example and does not limit the present invention. In the description of the embodiment, the description of the ink jet recording head and its manufacturing method, etc., which are not directly necessary for the description of the present invention is omitted, but the ink jet recording head and the manufacturing thereof are required. Elements related to the method and the like can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのインクジェット式記録ヘッドが、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all inkjet recording heads that include the elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]シリコン基板上に形成された振動板と、前記振動板上の下部電極、圧電膜、上部電極からなる圧電駆動素子と、前記振動板に形成されたノズルと、前記振動板に隣接して形成された圧力発生室とを有するインク噴射部のセルを複数配置してなる集合ヘッドを有し、前記集合ヘッドは、前記セルを駆動する前記上部電極、または前記下部電極のいずれか一方に接続された個別駆動用の引出し配線が、他の前記セルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って形成されているインクジェット式記録ヘッド。
[2]前記集合ヘッドは、前記セルが紙送り方向に沿って複数列、前記紙送り方向と直交する方向に沿って複数段並設され、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って両端部に前記セルの個別駆動用の外部電極と、前記セルの共通電極とが形成され、前記下部電極は、前記個別駆動用の引出し配線が接続され、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って内側に配置された前記セルの前記下部電極の前記引出し配線は、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って外側に隣接する他の前記セルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って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。
[3]前記集合ヘッドは、前記セルが紙送り方向に沿って複数列、前記紙送り方向と直交する方向に沿って複数段並設され、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って両端部に前記セルの個別駆動用の外部電極と、前記セルの共通電極とが形成され、前記上部電極は、前記個別駆動用の引出し配線が接続され、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って内側に配置された前記セルの前記上部電極の前記引出し配線は、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って外側に隣接する前記他のセルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って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。
[4]前記シリコン基板は、前記シリコン基板の前記インク噴射部が形成されている面と反対側の端面にあって、前記圧力発生室へインクを供給する第1の接続口と、前記圧力発生室からインクが流出する第2の接続口と、を有するバックプレートを有し、前記シリコン基板は、前記バックプレート側の端面に一体に形成され、前記圧力発生室内を前記ノズルの近傍の連通路を除いて複数に仕切る仕切り壁を有する請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。
[5]前記集合ヘッドは、前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って他の前記セルの前記引出し配線が形成されている前記セルの前記振動板上に駆動条件を調整するダミー配線が配設されている請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。
[6]前記ダミー配線は、前記引出し配線と対応する形状に形成されている請求項5に記載のインクジェット式記録ヘッド。
[7]請求項1〜6のいずれか1項のインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット記録装置。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A diaphragm formed on a silicon substrate, a piezoelectric drive element including a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode on the diaphragm, a nozzle formed on the diaphragm, and adjacent to the diaphragm. And a collective head formed by arranging a plurality of cells of the ink ejecting portion having a pressure generating chamber formed in the above-described manner, and the collective head is connected to either the upper electrode or the lower electrode that drives the cell. An ink jet recording head in which connected lead wires for individual driving are formed over the diaphragm on the pressure generating chamber of another cell.
[2] In the collecting head, the cells are arranged in a plurality of rows along the paper feeding direction and in a plurality of stages along a direction orthogonal to the paper feeding direction, and are arranged at both ends along the paper feeding direction of the collecting head. An external electrode for individual driving of the cell and a common electrode for the cell are formed, and the lower electrode is connected to the lead wiring for the individual driving, and is arranged on the inner side along the paper feeding direction of the collective head The lead wiring of the lower electrode of the cell formed over the diaphragm on the pressure generation chamber of another cell adjacent to the outside along the paper feeding direction of the collecting head is formed. The ink jet recording head according to claim 1.
[3] In the collecting head, the cells are arranged in a plurality of rows along the paper feeding direction and in a plurality of stages along a direction perpendicular to the paper feeding direction, and at both ends along the paper feeding direction of the collecting head. An external electrode for individual driving of the cell and a common electrode for the cell are formed, and the upper electrode is connected to the lead wiring for the individual driving, and is arranged on the inner side along the paper feeding direction of the collective head The lead wiring of the upper electrode of the cell formed over the diaphragm on the pressure generating chamber of the other cell adjacent to the outside along the paper feeding direction of the collecting head is formed. The ink jet recording head according to claim 1.
[4] The silicon substrate is located on an end surface of the silicon substrate opposite to a surface on which the ink ejecting portion is formed, and a first connection port that supplies ink to the pressure generating chamber; and the pressure generation A back plate having a second connection port through which ink flows out of the chamber, and the silicon substrate is integrally formed on an end surface on the back plate side, and the communication path in the vicinity of the nozzle is formed in the pressure generating chamber. The ink jet recording head according to claim 1, further comprising a partition wall that divides into a plurality of partitions except for the ink jet recording head.
[5] The collective head is a dummy wiring that adjusts a driving condition on the diaphragm of the cell in which the extraction wiring of the other cell is formed over the diaphragm on the pressure generating chamber. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is disposed.
[6] The ink jet recording head according to [5], wherein the dummy wiring is formed in a shape corresponding to the lead-out wiring.
[7] An ink jet recording apparatus having the ink jet recording head according to any one of claims 1 to 6.

6…インクジェットヘッド、10…シリコン基板、11…側壁、12、12a、12b…圧力発生室、21…振動板、30…圧電素子(圧電駆動素子)、31…下部電極、32…圧電膜、33…上部電極、41…引出し配線、42…外部電極、44…ダミー配線、53…ノズル、61…共通配線、63…共通電極、70…個別セル、100…インクジェットプリンタ。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Inkjet head, 10 ... Silicon substrate, 11 ... Side wall, 12, 12a, 12b ... Pressure generating chamber, 21 ... Vibration plate, 30 ... Piezoelectric element (piezoelectric drive element), 31 ... Lower electrode, 32 ... Piezoelectric film, 33 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Upper electrode, 41 ... Lead-out wiring, 42 ... External electrode, 44 ... Dummy wiring, 53 ... Nozzle, 61 ... Common wiring, 63 ... Common electrode, 70 ... Individual cell, 100 ... Inkjet printer.

Claims (7)

シリコン基板上に形成された振動板と、
前記振動板上の下部電極、圧電膜及び上部電極を備える圧電駆動素子と、
前記振動板に形成されたノズルと、
前記シリコン基板の内部に前記振動板に隣接して形成された圧力発生室と、を有するインク噴射部のセルを複数配置してなる集合ヘッドを有し、
前記集合ヘッドは、前記圧電駆動素子の外形が前記圧力発生室の外形よりも小さく形成され、前記上部電極、または前記下部電極のいずれか一方に接続された引出し配線が、他の前記セルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って形成されているインクジェット式記録ヘッド。
A diaphragm formed on a silicon substrate;
A piezoelectric drive element comprising a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode on the diaphragm;
A nozzle formed on the diaphragm;
An assembly head in which a plurality of cells of an ink ejecting unit having a pressure generating chamber formed adjacent to the vibration plate inside the silicon substrate are disposed;
The collective head is formed so that an outer shape of the piezoelectric driving element is smaller than an outer shape of the pressure generating chamber, and an extraction wiring connected to either the upper electrode or the lower electrode is connected to the other of the cells. An ink jet recording head formed over the diaphragm above the pressure generating chamber.
前記集合ヘッドは、前記セルが紙送り方向に沿って複数列、前記紙送り方向と直交する方向に沿って複数段並設され、
前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って両端部に前記セルの個別駆動用の外部電極と、前記セルの共通電極とが形成され、
前記下部電極は、前記個別駆動用の引出し配線が接続され、
前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って内側に配置された前記セルの前記下部電極の前記引出し配線は、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って外側に隣接する他の前記セルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って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。
In the collecting head, the cells are arranged in a plurality of rows along the paper feeding direction and in a plurality of stages along a direction orthogonal to the paper feeding direction.
External electrodes for individual driving of the cells and common electrodes of the cells are formed at both ends along the paper feeding direction of the collecting head,
The lower electrode is connected to the lead wire for the individual drive,
The lead-out wiring of the lower electrode of the cell arranged inside along the paper feed direction of the collective head is the pressure generation chamber of another cell adjacent to the outside along the paper feed direction of the collective head. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is formed over the vibration plate on the substrate.
前記集合ヘッドは、前記セルが紙送り方向に沿って複数列、前記紙送り方向と直交する方向に沿って複数段並設され、
前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って両端部に前記セルの個別駆動用の外部電極と、前記セルの共通電極とが形成され、
前記上部電極は、前記引出し配線が接続され、
前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って内側に配置された前記セルの前記上部電極の前記引出し配線は、前記集合ヘッドの紙送り方向に沿って外側に隣接する前記他のセルの前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って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。
In the collecting head, the cells are arranged in a plurality of rows along the paper feeding direction and in a plurality of stages along a direction orthogonal to the paper feeding direction.
External electrodes for individual driving of the cells and common electrodes of the cells are formed at both ends along the paper feeding direction of the collecting head,
The upper electrode, the lead wires are connected,
The lead wiring of the upper electrode of the cell arranged inside along the paper feed direction of the collective head is the pressure generating chamber of the other cell adjacent to the outside along the paper feed direction of the collective head. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is formed over the vibration plate on the substrate.
前記シリコン基板は、前記シリコン基板の前記インク噴射部が形成されている面と反対側の端面にあって、前記圧力発生室へインクを供給する第1の接続口と、前記圧力発生室からインクが流出する第2の接続口と、を有するバックプレートを有し、
前記シリコン基板は、前記バックプレート側の端面に一体に形成され、前記圧力発生室内を前記ノズルの近傍の連通路を除いて複数に仕切る仕切り壁を有する請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。
The silicon substrate is on an end surface of the silicon substrate opposite to the surface on which the ink ejecting portion is formed, and has a first connection port for supplying ink to the pressure generating chamber, and ink from the pressure generating chamber. And a second connection port through which the gas flows out,
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the silicon substrate is formed integrally with an end face on the back plate side, and has a partition wall that divides the pressure generating chamber into a plurality of portions excluding a communication path near the nozzle.
前記集合ヘッドは、前記圧力発生室の上の前記振動板上に渡って他の前記セルの前記引出し配線が形成されている前記セルの前記振動板上に駆動条件を調整するダミー配線が配設されている請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。   The collective head is provided with a dummy wiring for adjusting a driving condition on the diaphragm of the cell in which the extraction wiring of the other cell is formed over the diaphragm on the pressure generating chamber. The ink jet recording head according to claim 1. 前記ダミー配線は、前記引出し配線と対応する形状に形成されている請求項5に記載のインクジェット式記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 5, wherein the dummy wiring is formed in a shape corresponding to the lead wiring. 請求項1〜6のいずれか1項のインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット記録装置。   An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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