JP2000127382A - Ink jet recording head and ink jet recorder - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密度でクロストークの少ないインクジェッ
ト式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供す
る。
【解決手段】 ノズル開口に連通するシリコン単結晶
基板に形成された圧力発生室と、この圧力発生室の一部
を構成する振動板を介して前記圧力発生室に対向する領
域に薄膜及びリソグラフィ法により形成された圧電素子
とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
圧力発生室は、ノズル開口２１に連通する幅狭部１３と
幅狭部１３に連続して設けられた幅広部１２とを具備す
ることによって圧力発生室同士を隔離する壁の剛性が高
くなる。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet type recording head and an ink jet type recording apparatus which have high density and low crosstalk. SOLUTION: A pressure generating chamber formed in a silicon single crystal substrate communicating with a nozzle opening, and a thin film and a lithography method in a region facing the pressure generating chamber via a diaphragm constituting a part of the pressure generating chamber. The pressure generating chamber includes a narrow portion 13 communicating with the nozzle opening 21 and a wide portion 12 provided continuously with the narrow portion 13. By doing so, the rigidity of the wall separating the pressure generating chambers from each other increases.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部に振動板を介
して圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク
滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びインク
ジェット式記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element formed in a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging an ink drop via a vibration plate, and the ink drop is discharged by displacement of the piezoelectric element. The present invention relates to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドには、圧電素子が軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
２種類が実用化されている。2. Description of the Related Art A part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generating chamber to pass through the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads that eject ink droplets have been put into practical use, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator in which a piezoelectric element expands and contracts in the axial direction, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric actuator. ing.
【０００３】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。In the former method, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the diaphragm, so that a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that a difficult process of cutting into a comb shape in accordance with the arrangement pitch of the openings and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required, and the manufacturing process is complicated.
【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。On the other hand, in the latter, a piezoelectric element can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material according to the shape of a pressure generating chamber and firing the green sheet. In addition, there is a problem that a certain area is required due to the use of flexural vibration, and that high-density arrangement is difficult.
【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。On the other hand, in order to solve the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which the piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chambers by a lithography method, and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.
【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。This eliminates the need for attaching the piezoelectric element to the vibration plate, which not only allows the piezoelectric element to be manufactured by a precise and simple method such as lithography, but also reduces the thickness of the piezoelectric element. There is an advantage that it can be made thin and can be driven at high speed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力発
生室を高密度で配列した場合、各圧力発生室間の隔壁の
厚さが小さくなることによって隔壁の剛性が不足し、各
圧力発生室間のクロストークが発生する。However, when the pressure generating chambers are arranged at a high density, the rigidity of the partition walls becomes insufficient due to the small thickness of the partition walls between the pressure generating chambers, and the pressure generating chambers between the pressure generating chambers are arranged at a high density. Crosstalk occurs.
【０００８】一方、縦振動モードの圧電アクチュエータ
では、圧力発生室の振動板側に幅広部を設け、それ以外
の部分の圧力発生室の幅を小さくして隔壁の厚さを大き
くする構造が考えられているが、この場合には、圧力発
生室幅広部の加工や貼り合わせ等の作業が必要で作業性
及び精度が問題である。On the other hand, in a piezoelectric actuator of the longitudinal vibration mode, a structure is considered in which a wide portion is provided on the diaphragm side of the pressure generating chamber, and the thickness of the partition wall is increased by reducing the width of the pressure generating chamber in other portions. However, in this case, work such as processing and laminating the wide portion of the pressure generating chamber is required, and workability and accuracy are problems.
【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、高密度且
つ各圧力発生室間のクロストークを低減したインクジェ
ット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供
することを課題とする。In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which have a high density and reduce crosstalk between the pressure generating chambers.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、ノズル開口に連通するシリコン単結
晶基板に形成された圧力発生室と、この圧力発生室の一
部を構成する振動板を介して前記圧力発生室に対向する
領域に薄膜及びリソグラフィ法により形成された圧電素
子とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、前
記圧力発生室は、前記圧電素子側にあって当該圧電素子
を構成する圧電体能動部より幅広の幅広部と、この幅広
部より幅狭で当該幅広部と前記ノズル開口とを連通する
幅狭部とを有することを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure generating chamber formed in a silicon single crystal substrate communicating with a nozzle opening, and a part of the pressure generating chamber. A piezoelectric element formed by a thin film and a lithography method in a region opposed to the pressure generating chamber via a vibrating plate, wherein the pressure generating chamber is located on the piezoelectric element side and the piezoelectric element An ink jet recording head comprising: a wide portion wider than a piezoelectric active portion constituting an element; and a narrow portion narrower than the wide portion and communicating the wide portion with the nozzle opening. .
【００１１】かかる第１の態様では、幅狭部の間の隔壁
が各圧力発生室間の隔壁を構成するので、その厚さを大
きくすることができ、剛性を高めることができる。In the first aspect, since the partition between the narrow portions constitutes the partition between the pressure generating chambers, the thickness can be increased and the rigidity can be increased.
【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記シリコン単結晶基板と前記振動板との間に設け
られて選択的にエッチング可能で且つ耐熱性のある犠牲
層の部分的除去部に前記圧力発生室の幅広部が形成され
ていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the heat-resistant sacrificial layer is provided between the silicon single crystal substrate and the diaphragm and is selectively etchable and heat-resistant. A wide part of the pressure generating chamber is formed in the removing part.
【００１３】かかる第２の態様では、犠牲層を選択的に
エッチングすることによって、圧力発生室の幅広部を容
易に形成することができる。According to the second aspect, the wide portion of the pressure generating chamber can be easily formed by selectively etching the sacrificial layer.
【００１４】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記犠牲層は、酸化シリコン、窒化シリコン及び金
属膜からなる群から選択されることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッドにある。A third aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second aspect, wherein the sacrificial layer is selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, and a metal film.
【００１５】かかる第３の態様では、犠牲層としては耐
熱性があり且つ選択的にエッチングすることができる層
を選択できる。In the third embodiment, a layer having heat resistance and capable of being selectively etched can be selected as the sacrificial layer.
【００１６】本発明の第４の態様は、第２又は３の態様
において前記犠牲層の厚さは、０．１μｍから１００μ
ｍの間であることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドにある。According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the thickness of the sacrificial layer is 0.1 μm to 100 μm.
m, and is between m and m.
【００１７】かかる第４の態様では、インクの吐出に必
要な体積を有する圧力発生室の幅広部を形成することが
できる。According to the fourth aspect, it is possible to form a wide portion of the pressure generating chamber having a volume necessary for discharging ink.
【００１８】本発明の第５の態様は、第２又は３の態様
において、前記犠牲層の厚さは、５μｍから３０μｍの
間であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。A fifth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second or third aspect, wherein the thickness of the sacrificial layer is between 5 μm and 30 μm.
【００１９】かかる第５の態様では、インクの吐出に適
した体積の圧力発生室の幅広部を形成することができ
る。In the fifth aspect, a wide portion of the pressure generating chamber having a volume suitable for discharging ink can be formed.
【００２０】本発明の第６の態様は、第２〜５の何れか
の態様において、前記犠牲層をウェットサイドエッチン
グすることにより形成した前記部分的除去部を前記幅広
部とすることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the second to fifth aspects, the partially removed portion formed by wet-side etching the sacrificial layer is the wide portion. Ink-jet recording head.
【００２１】かかる第６の態様では、圧力発生室の幅広
部を容易に形成できる。In the sixth aspect, the wide portion of the pressure generating chamber can be easily formed.
【００２２】本発明の第７の態様は、第２〜５の何れか
の態様において、前記犠牲層をウェットサイドエッチン
グ又はドライエッチングすることにより形成した前記部
分的除去部及び前記部分的除去部に隣接して前記シリコ
ン単結晶基板をドライエッチングすることにより形成さ
れたノッチ部を前記幅広部とすることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドにある。According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the second to fifth aspects, the partially removed portion and the partially removed portion formed by wet-etching or dry-etching the sacrificial layer. A notch portion formed by dry-etching the silicon single crystal substrate adjacent to the silicon single crystal substrate is used as the wide portion.
【００２３】かかる第７の態様では、圧力発生室の幅広
部を容易に形成できる。In the seventh aspect, the wide portion of the pressure generating chamber can be easily formed.
【００２４】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記幅広部に対向する領域の前記振動
板上に設けられ且つ当該幅広部に対向する領域の幅方向
端部の前記振動板の振動を規制する振動板固定部材を具
備することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the widthwise end of the region provided on the diaphragm in a region facing the wide portion and facing the wide portion is provided. An ink jet recording head, comprising a diaphragm fixing member for restricting vibration of the diaphragm of the section.
【００２５】かかる第８の態様では、圧電素子の駆動に
より実際に駆動する振動板の幅を適正に調整することが
できる。In the eighth aspect, the width of the diaphragm actually driven by driving the piezoelectric element can be appropriately adjusted.
【００２６】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記幅狭部の前記ノズル開口近傍に
は、当該幅狭部より幅広で且つ前記ノズル開口より幅広
の拡開部を有することを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, in the vicinity of the nozzle opening in the narrow portion, an expansion wider than the narrow portion and wider than the nozzle opening is provided. An ink jet recording head having an opening.
【００２７】かかる第９の態様では、インクを良好に吐
出することができる。According to the ninth aspect, the ink can be favorably ejected.
【００２８】本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れ
かの態様において、前記圧力発生室の少なくとも幅狭部
が異方性エッチングにより形成されることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, at least a narrow portion of the pressure generating chamber is formed by anisotropic etching. It is in.
【００２９】かかる第１０の態様では、圧力発生室の幅
狭部を比較的容易に製造することができる。In the tenth aspect, the narrow portion of the pressure generating chamber can be manufactured relatively easily.
【００３０】本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何
れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。An eleventh aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to tenth aspects.
【００３１】かかる第１１の態様では、各圧力発生室の
隔壁の剛性を向上したインクジェット式記録装置を実現
することができる。According to the eleventh aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus in which the rigidity of the partition wall of each pressure generating chamber is improved.
【００３２】[0032]
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments.
【００３３】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図２は、要部平面図及びその１つの圧力発生室
の長手方向における断面構造を示す図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a main part and a longitudinal direction of one of the pressure generating chambers. FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure in FIG.
【００３４】図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８
０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110) in this embodiment. As the flow path forming substrate 10, usually 150 to 3
A thickness of about 00 μm is used.
Those having a thickness of about 0 to 280 μm, more preferably about 220 μm are suitable. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall between the adjacent pressure generating chambers.
【００３５】流路形成基板１０の一方の面は開口面とな
り、この面と他方の面には予め熱酸化により形成した厚
さ５〜３０μｍの二酸化シリコン層５０及び５５が形成
されている。One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and silicon dioxide layers 50 and 55 having a thickness of 5 to 30 μm formed in advance by thermal oxidation are formed on this surface and the other surface.
【００３６】一方、流路形成基板１０の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁により区画された圧力発生室の幅狭部１３の
列が２列と、２列の幅狭部１３の列の三方を囲むように
略コ字状に配列されたリザーバ１５がそれぞれ形成され
ている。幅狭部１３は長手方向の一方の端でリザーバ１
５に連通し、他方の端はノズル拡開部１４を介してノズ
ル開口２１に連通している。さらに、幅狭部１３の深さ
方向の底部には、後述する幅広部１２が連続的に設けら
れている。なお、リザーバ１５の略中央部には、外部か
ら当該リザーバにインクを供給するためのインク導入孔
１１が形成されている。On the other hand, a silicon single crystal substrate is anisotropically etched on the opening surface of the flow path forming substrate
Two rows of narrow portions 13 of the pressure generating chamber divided by a plurality of partition walls and reservoirs 15 arranged in a substantially U-shape so as to surround three sides of the two rows of the narrow portions 13 are respectively formed. Have been. The narrow portion 13 has a reservoir 1 at one end in the longitudinal direction.
5, and the other end thereof communicates with the nozzle opening 21 via the nozzle expanding portion 14. Further, a wide portion 12 to be described later is continuously provided at the bottom of the narrow portion 13 in the depth direction. In addition, an ink introduction hole 11 for supplying ink to the reservoir from outside is formed at a substantially central portion of the reservoir 15.
【００３７】また、流路形成基板１０の開口面側には、
ノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着
剤や熱溶着フィルム等を介して接着されている。なお、
ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍ
で、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．
５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、又は不
錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で
流路形成基板１０を全面的に覆い、シリコン単結晶基板
を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。On the opening side of the flow path forming substrate 10,
The nozzle plate 20 in which the nozzle openings 21 are formed is bonded via an adhesive, a heat welding film, or the like. In addition,
The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm.
And a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to 4.
It is made of glass ceramics having a density of 5 [× 10 −6 / ° C.] or non-rusting steel. The nozzle plate 20 entirely covers the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impact and external force.
【００３８】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室の大きさと、インク滴を吐出するノズル開
口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピ
ード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、１イ
ンチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル
開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要があ
る。Here, the size of the pressure generating chamber for applying the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 21 for ejecting the ink droplet are optimal according to the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. Be transformed into For example, when recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 21 need to be formed with a diameter of several tens of μm with high accuracy.
【００３９】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の犠牲層として作用する二酸化シリコン層５０の上に
は、厚さが例えば、約０．２〜０．５μｍの下電極層６
０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０と、厚さ
が例えば、約０．１μｍの上電極層８０とが、積層形成
されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電
素子３００は、下電極層６０、圧電体層７０、及び上電
極層８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３０
０の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び
圧電体層７０を各圧力発生室幅広部１２毎にパターニン
グして構成する。そして、ここではパターニングされた
何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電
極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体
能動部３２０という。本実施形態では、下電極層６０は
圧電素子３００の共通電極とし、上電極層８０を圧電素
子３００の個別電極とし、各圧力発生室毎に圧電体能動
部３２０が形成されている。また、ここでは、圧電素子
３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる
弾性膜と合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、
本実施形態では、下電極層６０が弾性膜を兼ねているの
で、下電極層６０が振動板として作用するが、下電極層
６０と他の弾性膜とが振動板を構成するようにしてもよ
い。On the other hand, the lower electrode layer 6 having a thickness of, for example, about 0.2 to 0.5 μm is formed on the silicon dioxide layer 50 acting as a sacrificial layer on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
0, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode layer 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated to form the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode layer 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode layer 80. Generally, the piezoelectric element 30
0 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are formed by patterning for each pressure generating chamber wide portion 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode layer 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, the upper electrode layer 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300, and a piezoelectric active portion 320 is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the elastic film whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 are referred to as a piezoelectric actuator. In addition,
In the present embodiment, since the lower electrode layer 60 also serves as an elastic film, the lower electrode layer 60 acts as a diaphragm. However, even if the lower electrode layer 60 and another elastic film constitute a diaphragm. Good.
【００４０】ここで、シリコン単結晶基板からなる流路
形成基板１０上に、圧電体層７０等を形成するプロセス
を図３を参照しながら説明する。Here, a process of forming the piezoelectric layer 70 and the like on the flow path forming substrate 10 made of a silicon single crystal substrate will be described with reference to FIG.
【００４１】図３（ａ）に示すように、まず、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１０
０℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコン層５０及び５
５を形成する。As shown in FIG. 3A, first, a silicon single crystal substrate wafer serving as the flow path forming substrate 10 is
Thermal oxidation in a 0 ° C. diffusion furnace to form silicon dioxide layers 50 and 5
5 is formed.
【００４２】次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極層６０を形成する。この下電極層６０の
材料としては、白金等が好適である。これは、スパッタ
リングやゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０
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。すなわち、下電極層６０の材料は、この
ような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければ
ならず、殊に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸
鉛を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化
が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適
である。Next, as shown in FIG. 3B, the lower electrode layer 60 is formed by sputtering. As a material of the lower electrode layer 60, platinum or the like is preferable. This is because a piezoelectric layer 70 described later, which is formed by sputtering or a sol-gel method, is formed.
Is from 600 to 600 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after film formation.
This is because it is necessary to perform crystallization by firing at a temperature of about 1000 ° C. That is, the material of the lower electrode layer 60 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere. In particular, when lead zirconate titanate is used as the piezoelectric layer 70, It is desirable that the change in conductivity due to the diffusion of lead be small, and for these reasons, platinum is preferred.
【００４３】次に、図３（ｃ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。本実施形態では、金属有機物を触媒に
溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、
さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体
層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成し
た。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸
鉛（ＰＺＴ）系の材料がインクジェット式記録ヘッドに
使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０
の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリン
グ法で形成してもよい。Next, as shown in FIG. 3C, a piezoelectric layer 70 is formed. In this embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a catalyst is applied, dried and gelled,
The piezoelectric layer 70 made of a metal oxide is obtained by firing at a higher temperature, that is, by using a so-called sol-gel method. As a material of the piezoelectric layer 70, a lead zirconate titanate (PZT) -based material is suitable when used in an ink jet recording head. Note that this piezoelectric layer 70
The film forming method is not particularly limited, and may be formed by, for example, a sputtering method.
【００４４】次に、図３（ｄ）に示すように、上電極層
８０を成膜する。上電極層８０は、導電性の高い材料で
あればよく、イリジウム、アルミニウム、金、ニッケ
ル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用でき
る。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜
している。Next, as shown in FIG. 3D, an upper electrode layer 80 is formed. The upper electrode layer 80 only needs to be a material having high conductivity, and can use many metals such as iridium, aluminum, gold, nickel, and platinum, and a conductive oxide. In the present embodiment, platinum is formed by sputtering.
【００４５】その後、図３（ｅ）に示すように、圧電体
層７０及び上電極層８０をエッチングして全体パターン
及び圧電体能動部３２０のパターニングを行う。なお、
図３（ｅ）では幅広部１２、幅狭部１３及びノズル拡開
部１４は形成前であるので点線で示す。Thereafter, as shown in FIG. 3E, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode layer 80 are etched to pattern the entire pattern and the piezoelectric active portion 320. In addition,
In FIG. 3E, the wide portion 12, the narrow portion 13, and the nozzle expanding portion 14 are shown by dotted lines because they are not formed yet.
【００４６】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、圧力発生室の幅広部１２等を形
成する。The above is the film forming process. After forming the film in this manner, the wide portion 12 and the like of the pressure generating chamber are formed.
【００４７】次に、シリコン単結晶基板の異方性エッチ
ングを行い、幅広部１２等を形成するプロセスを図４を
参照しながら説明する。Next, a process of forming a wide portion 12 and the like by performing anisotropic etching of a silicon single crystal substrate will be described with reference to FIG.
【００４８】図４（ａ）に示すように、流路形成基板１
０の開口面の二酸化シリコン層５５をパターニングし、
幅狭部１３を形成する領域に対応して貫通溝５５ａを形
成し、また、ノズル拡開部１４を形成する領域に対応し
て薄膜部５５ｂを形成する。As shown in FIG. 4A, the flow path forming substrate 1
Patterning the silicon dioxide layer 55 on the opening surface of
A through groove 55a is formed corresponding to a region where the narrow portion 13 is formed, and a thin film portion 55b is formed corresponding to a region where the nozzle expanding portion 14 is formed.
【００４９】次に、図４（ｂ）に示すように、パターニ
ングした二酸化シリコン層５５をマスクとしてシリコン
単結晶基板１０を異方性エッチングして圧力発生室の幅
狭部１３及びノズル拡開部１４を形成する。ノズル拡開
部１４は、幅狭部１３より幅広で且つ浅く形成され、幅
狭部１３は、二酸化シリコン層５０に達するまでエッチ
ングされる。異方性エッチングは、シリコン単結晶板を
水酸化カリウム等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に
侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面
と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且
つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１
１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレート
と比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１
８０であるという性質を利用して行われるものである。
かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１
１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成され
る平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行う
ことができ、幅狭部１３及び拡開部１４を高密度に配列
することができる。本実施形態では、各幅狭部１３の長
辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面
で形成している。Next, as shown in FIG. 4B, the silicon single crystal substrate 10 is anisotropically etched by using the patterned silicon dioxide layer 55 as a mask to narrow the pressure generating chamber narrow portion 13 and the nozzle expanding portion. 14 is formed. The nozzle expanding portion 14 is formed wider and shallower than the narrow portion 13, and the narrow portion 13 is etched until it reaches the silicon dioxide layer 50. In the anisotropic etching, when a silicon single crystal plate is immersed in an alkaline solution such as potassium hydroxide, it is gradually eroded, and a first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane. The second (1) forms an angle of about 70 degrees with the plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane.
11) plane, and the etching rate of the (111) plane is about 1/1 compared to the etching rate of the (110) plane.
This is performed using the property of being 80.
By such anisotropic etching, two first (11
Precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by the 1) plane and two oblique second (111) planes. Can be arranged. In the present embodiment, the long side of each narrow portion 13 is formed by the first (111) plane, and the short side is formed by the second (111) plane.
【００５０】次に、図４（ｃ）に示すように、二酸化シ
リコン層５０をウェットエッチングによって選択的にエ
ッチングして幅広部１２を形成する。二酸化シリコン層
５０は、シリコン単結晶基板及び下電極層６０に対して
選択的にエッチングされる材質、例えば、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜及び金属膜ならばよく、ここでは、
二酸化シリコンを用いている。なお、幅広部１２の幅方
向の大きさはエッチング時間の調整により行われ、幅広
部１２の幅は、圧電体能動部３２０の幅よりも幅広とな
っている。Next, as shown in FIG. 4C, the silicon dioxide layer 50 is selectively etched by wet etching to form the wide portion 12. The silicon dioxide layer 50 may be a material selectively etched with respect to the silicon single crystal substrate and the lower electrode layer 60, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a metal film.
Silicon dioxide is used. The width of the wide portion 12 is determined by adjusting the etching time, and the width of the wide portion 12 is wider than the width of the piezoelectric active portion 320.
【００５１】次に、図４（ｄ）に示すように、ノズルプ
レート２０を流路形成基板１０の開口面に接着する。Next, as shown in FIG. 4D, the nozzle plate 20 is bonded to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
【００５２】なお、幅広部１２等を形成するプロセスは
以上の方法に限定されない。次に、幅広部１２等を形成
するプロセスの他の形態を図５及び図６を参照しながら
説明する。The process for forming the wide portion 12 and the like is not limited to the above method. Next, another embodiment of the process for forming the wide portion 12 and the like will be described with reference to FIGS.
【００５３】図５（ａ）に示すように、流路形成基板１
０の開口面の二酸化シリコン層５５をパターニングし、
幅狭部１３を形成する領域に対応して貫通溝５５ａを形
成し、また、ノズル拡開部１４を形成する領域に対応し
て薄膜部５５ｂを形成する。As shown in FIG. 5A, the flow path forming substrate 1
Patterning the silicon dioxide layer 55 on the opening surface of
A through groove 55a is formed corresponding to a region where the narrow portion 13 is formed, and a thin film portion 55b is formed corresponding to a region where the nozzle expanding portion 14 is formed.
【００５４】次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン
単結晶基板をドライエッチングして幅狭部１３を形成す
る。このとき、幅狭部１３の二酸化シリコン層５０に接
する側には幅広のノッチ部１６が形成される。Next, as shown in FIG. 5B, a narrow portion 13 is formed by dry-etching the silicon single crystal substrate. At this time, a wide notch portion 16 is formed on the side of the narrow portion 13 in contact with the silicon dioxide layer 50.
【００５５】次に、図５（ｃ）に示すように、二酸化シ
リコン層５０をドライエッチングによって選択的にエッ
チングして幅広部１２を形成する。幅広部１２の幅方向
の大きさはエッチング時間の調整により行われ、幅広部
１２の幅は、圧電体能動部３２０の幅よりも幅広となっ
ている。Next, as shown in FIG. 5C, the wide portion 12 is formed by selectively etching the silicon dioxide layer 50 by dry etching. The width of the wide portion 12 is adjusted by adjusting the etching time, and the width of the wide portion 12 is wider than the width of the piezoelectric active portion 320.
【００５６】次に、図６（ａ）に示すように、二酸化シ
リコン層５５の薄膜部５５ｂをエッチングで除去した
後、図６（ｂ）に示すように、ノズル拡開部１４をハー
フエッチングで所定の深さに形成する。Next, as shown in FIG. 6A, the thin film portion 55b of the silicon dioxide layer 55 is removed by etching, and then, as shown in FIG. It is formed to a predetermined depth.
【００５７】次に、図６（ｃ）に示すように、ノズルプ
レート２０を流路形成基板１０の開口面に接着する。Next, as shown in FIG. 6C, the nozzle plate 20 is bonded to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
【００５８】このように形成した本実施形態のインクジ
ェット式記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図を図
７に示す。FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view showing a main part of the ink jet recording head of the present embodiment thus formed.
【００５９】本実施形態のインクジェット式記録ヘッド
は、図７（ａ）に示すように、下電極層６０、圧電体層
７０及び上電極層８０からなる圧電素子３００が圧力発
生室の幅広部１２に対応する領域に設けられ、幅広部１
２に対向する領域で且つ周壁に接触しない領域に、圧電
体層７０及び上電極層８０からなる圧電体能動部３２０
が形成されている。ここで、図７（ｂ）に示すように、
幅広部１２は、圧電体能動部３２０よりも幅が大きく、
且つ各幅広部１２間の隔壁が十分な厚さを有するように
幅方向の大きさが調整される。As shown in FIG. 7A, in the ink jet recording head of this embodiment, the piezoelectric element 300 composed of the lower electrode layer 60, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode layer 80 has the wide portion 12 of the pressure generating chamber. Is provided in a region corresponding to
The piezoelectric active portion 320 composed of the piezoelectric layer 70 and the upper electrode layer 80 is provided in a region opposed to the peripheral wall 2 and not in contact with the peripheral wall.
Are formed. Here, as shown in FIG.
The wide portion 12 is wider than the piezoelectric active portion 320,
In addition, the size in the width direction is adjusted so that the partition wall between the wide portions 12 has a sufficient thickness.
【００６０】また、犠牲層５０の膜厚は、０．１μｍか
ら１００μｍの間であり、さらに好ましくは、５μｍか
ら３０μｍの間である。これは、所定のインク吐出を行
うために十分な体積の幅広部１２を形成するためであ
る。The thickness of the sacrificial layer 50 is between 0.1 μm and 100 μm, and more preferably between 5 μm and 30 μm. This is because the wide portion 12 having a sufficient volume for performing predetermined ink ejection is formed.
【００６１】一方、幅狭部１３の幅Ｗ Aは、好ましくは
圧電体能動部３２０の幅Ｗ B以下すなわち、Ｗ A≦Ｗ Bの
関係となるように形成されている。これは、幅狭部１３
の間の隔壁を十分な剛性があるようにするためである。On the other hand, the width W of the narrow portion 13 AIs preferably
The width W of the piezoelectric active part 320 BIn other words, W A≤W Bof
It is formed so as to be related. This is the narrow part 13
This is to make the partition wall between them have sufficient rigidity.
【００６２】また、幅狭部１３の幅とノズル開口２１の
直径との関係は特に限定されないが、幅狭部１３の幅Ｗ
Aがノズル開口２１の直径と同等又はそれより小さい場
合には、上述した実施形態のようにノズル開口２１の直
径より幅広のノズル拡開部１４を設けるのが好ましい。
なお、ノズル拡開部１４は、上述したようにノズル開口
２１に対応する領域のみに設けてもよいが、幅狭部１３
の長手方向に亘って設けてもよい。勿論、幅狭部１３の
幅よりノズル開口２１の直径が十分小さい場合にはノズ
ル拡開部１４は設ける必要はない。The width of the narrow portion 13 and the width of the nozzle opening 21
The relationship with the diameter is not particularly limited, but the width W of the narrow portion 13 is
AIs smaller than or equal to the diameter of the nozzle opening 21
In this case, as in the above-described embodiment,
It is preferable to provide the nozzle expanding portion 14 wider than the diameter.
In addition, the nozzle opening part 14 is provided with the nozzle opening as described above.
21 may be provided only in the region corresponding to the narrow portion 13.
May be provided over the longitudinal direction. Of course, the narrow part 13
If the diameter of the nozzle opening 21 is sufficiently smaller than the width,
It is not necessary to provide the diverging portion 14.
【００６３】このような本実施形態では、有効にインク
滴を吐出することができ、且つ各圧力発生室間の隔壁の
剛性を十分高くすることができる。In this embodiment, the ink droplets can be effectively discharged, and the rigidity of the partition wall between the pressure generating chambers can be sufficiently increased.
【００６４】以上説明した一連の膜形成及び異方性エッ
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、図１に示すような一つのチップサ
イズの流路形成基板１０毎に分割する。また、分割した
流路形成基板１０を、ノズルプレート２０と接着して一
体化し、インクジェット式記録ヘッドとする。その後、
ホルダー３０に固定し、キャリッジに搭載され、インク
ジェット式記録装置に組み込まれる。In the series of film formation and anisotropic etching described above, a number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after the process is completed, a flow path forming substrate of one chip size as shown in FIG. Divide every ten. Further, the divided flow path forming substrate 10 is adhered and integrated with the nozzle plate 20 to form an ink jet recording head. afterwards,
It is fixed to the holder 30, mounted on a carriage, and incorporated into an ink jet recording apparatus.
【００６５】このように構成したインクジェットヘッド
は、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導
入孔１１からインクを取り込み、リザーバ１５をインク
で満たした後、図示しない外部の駆動回路からの記録信
号に従い、下電極層６０と上電極層８０との間に電圧を
印加し、下電極層６０及び圧電体層７０をたわみ変形さ
せることにより、圧力発生室内の圧力が高まりノズル開
口２１からインク滴が吐出する。The ink jet head thus configured takes in ink from the ink introduction hole 11 connected to the external ink supply means (not shown), fills the reservoir 15 with ink, and then responds to a recording signal from an external drive circuit (not shown). By applying a voltage between the lower electrode layer 60 and the upper electrode layer 80 to cause the lower electrode layer 60 and the piezoelectric layer 70 to bend and deform, the pressure in the pressure generating chamber increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21. I do.
【００６６】（実施形態２）図８は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。(Embodiment 2) FIG. 8 is a sectional view of a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 2.
【００６７】本実施形態は、圧力発生室形成後に、下電
極層６０上に振動板固定部材９０を接着したものであ
る。In the present embodiment, the diaphragm fixing member 90 is bonded on the lower electrode layer 60 after the formation of the pressure generating chamber.
【００６８】実施形態１では、圧電素子能動部３２０の
幅方向両側で振動板として作用する下電極層６０の幅は
圧力発生室の幅広部１２の幅方向の寸法により決定され
る。この寸法は二酸化シリコン層５０をエッチングする
時間によって調整するため、正確に規定することが難し
いが、本実施形態はこの点を改善するものである。In the first embodiment, the width of the lower electrode layer 60 acting as a vibration plate on both sides in the width direction of the piezoelectric element active portion 320 is determined by the width dimension of the wide portion 12 of the pressure generating chamber. Since this dimension is adjusted by the etching time of the silicon dioxide layer 50, it is difficult to accurately define the dimension. However, the present embodiment improves this point.
【００６９】すなわち、本実施形態は、幅広部１２に対
向する領域の幅方向端部の下電極層６０の振動を振動板
固定部材９０で規制して、圧電体能動部３２０の幅方向
両側で振動板として作用する下電極層６０の幅をより正
確に規定することにより、圧電アクチュエータの特性の
均一化を図ったものである。That is, in the present embodiment, the vibration of the lower electrode layer 60 at the width direction end of the region facing the wide portion 12 is regulated by the diaphragm fixing member 90, and the piezoelectric active portion 320 is formed on both sides in the width direction. By more precisely defining the width of the lower electrode layer 60 acting as a diaphragm, the characteristics of the piezoelectric actuator are made uniform.
【００７０】振動板固定部材９０は、材質及び形状等は
特に限定されるものではなく、下電極層６０を有効に固
定できるものであればよい。また、振動板固定部材９０
が各圧電素子３００を封止する封止部材を兼ねてもよ
い。The material and shape of the diaphragm fixing member 90 are not particularly limited as long as it can effectively fix the lower electrode layer 60. Further, the diaphragm fixing member 90
May also serve as a sealing member for sealing each piezoelectric element 300.
【００７１】（他の実施形態）以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではなく、材料、
構造等の変更は自由である。(Other Embodiments) The embodiments of the present invention have been described above. However, the basic structure of the ink jet recording head is not limited to the above-described one, and the material,
The structure and the like can be changed freely.
【００７２】例えば、上述した実施形態では、流路形成
基板１０に圧力発生室と共にリザーバ１５を形成してい
るが、共通インク室を形成する部材を流路形成基板１０
に重ねて設けてもよい。For example, in the above-described embodiment, the reservoir 15 and the pressure generating chamber are formed in the flow path forming substrate 10.
May be provided in an overlapping manner.
【００７３】このように構成したインクジェット式記録
ヘッドの部分断面を図９に示す。この実施形態では、ノ
ズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０と流路形
成基板１０との間に、封止板４０、共通インク室形成板
４１、薄肉板４２及びインク室側板４３が挟持され、こ
れらを貫通するように、圧力発生室の幅狭部１３とノズ
ル開口２１とを連通するノズル連通口４４が配されてい
る。すなわち、封止板４０、共通インク室形成板４１お
よび薄肉板４２とで共通インク室４５が画成され、各幅
狭部１３と共通インク室４５とは、封止板４０に穿設さ
れたインク連通孔４６を介して連通されている。また、
封止板４０には供給インク室４５に外部からインクを導
入するためのインク導入孔４７も穿設されている。ま
た、薄肉板４２とノズルプレート２０との間に位置する
インク室側板４３には共通インク室４５に対向する位置
に貫通部４８が形成され、インク滴吐出の際に発生する
ノズル開口２１と反対側へ向かう圧力を、薄肉板４２が
吸収するのを許容するようになっており、これにより、
他の圧力発生室に、共通インク室４５を経由して不要な
正又は負の圧力が加わるのを防止することができる。な
お、薄肉板４２と共通インク室形成板４１とは一体に形
成されてもよい。FIG. 9 shows a partial cross section of the ink jet recording head thus constructed. In this embodiment, the sealing plate 40, the common ink chamber forming plate 41, the thin plate 42, and the ink chamber side plate 43 are sandwiched between the nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed therein and the flow path forming substrate 10. A nozzle communication port 44 for communicating the narrow portion 13 of the pressure generating chamber and the nozzle opening 21 is provided so as to penetrate these. That is, a common ink chamber 45 is defined by the sealing plate 40, the common ink chamber forming plate 41, and the thin plate 42, and the narrow portions 13 and the common ink chamber 45 are formed in the sealing plate 40. The ink is communicated via the ink communication hole 46. Also,
The sealing plate 40 is also provided with an ink introduction hole 47 for introducing ink from outside into the supply ink chamber 45. In addition, a penetrating portion 48 is formed in the ink chamber side plate 43 located between the thin plate 42 and the nozzle plate 20 at a position facing the common ink chamber 45, and is opposite to the nozzle opening 21 generated at the time of ink droplet ejection. It is configured to allow the thin plate 42 to absorb the pressure toward the side,
Unnecessary positive or negative pressure can be prevented from being applied to the other pressure generating chambers via the common ink chamber 45. The thin plate 42 and the common ink chamber forming plate 41 may be formed integrally.
【００７４】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。As described above, the present invention can be applied to ink-jet recording heads having various structures, as long as the spirit of the present invention is not contradicted.
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す図であり、図１の要部平面図及び要部断
面図である。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a main part of FIG. 1, showing the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面
図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a thin-film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施形態１の圧力発生室形成工程を示
す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a pressure generating chamber forming step according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施形態１の他の形態の圧力発生室形
成工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a pressure generating chamber forming step in another mode of Embodiment 1 of the present invention.
【図６】本発明の実施形態１の他の形態の圧力発生室形
成工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a pressure generating chamber forming step in another mode of Embodiment 1 of the present invention.
【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部平面図及び断面図である。FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view of a main part of the inkjet recording head according to the first embodiment of the invention.
【図８】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a main part of an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.
【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドを示す要部断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a main part of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
１０ 流路形成基板 １２ 幅広部 １３ 幅狭部 １４ ノズル拡開部 ２０ ノズルプレート ２１ ノズル開口 ５０，５５ 二酸化シリコン層 ６０ 下電極層 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極層 ３００ 圧電素子 ３２０ 圧電体能動部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 12 wide portion 13 narrow portion 14 nozzle expanding portion 20 nozzle plate 21 nozzle opening 50, 55 silicon dioxide layer 60 lower electrode layer 70 piezoelectric layer 80 upper electrode layer 300 piezoelectric element 320 piezoelectric active section
Claims (11)
板に形成された圧力発生室と、この圧力発生室の一部を
構成する振動板を介して前記圧力発生室に対向する領域
に薄膜及びリソグラフィ法により形成された圧電素子と
を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記圧力発生室は、前記圧電素子側にあって当該圧電素
子を構成する圧電体能動部より幅広の幅広部と、この幅
広部より幅狭で当該幅広部と前記ノズル開口とを連通す
る幅狭部とを有することを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。1. A thin film and a lithography method in a region opposed to the pressure generating chamber via a pressure generating chamber formed in a silicon single crystal substrate communicating with a nozzle opening and a diaphragm constituting a part of the pressure generating chamber. A piezoelectric element formed by a method, wherein the pressure generating chamber is located on the piezoelectric element side and is wider than a piezoelectric active part constituting the piezoelectric element; An ink jet recording head having a narrower width and a narrower portion communicating the wide portion with the nozzle opening.
基板と前記振動板との間に設けられて選択的にエッチン
グ可能で且つ耐熱性のある犠牲層の部分的除去部に前記
圧力発生室の幅広部が形成されていることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。2. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is provided between the silicon single crystal substrate and the vibration plate, and is selectively removed from the sacrificial layer which is selectively etchable and has heat resistance. An ink jet recording head having a wide portion.
シリコン、窒化シリコン及び金属膜からなる群から選択
されることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the sacrificial layer is selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, and a metal film.
厚さは、０．１μｍから１００μｍの間であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the thickness of the sacrificial layer is between 0.1 μm and 100 μm.
厚さは、５μｍから３０μｍの間であることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。5. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the thickness of the sacrificial layer is between 5 μm and 30 μm.
牲層をウェットサイドエッチングすることにより形成し
た前記部分的除去部を前記幅広部とすることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the partially removed portion formed by wet-side etching the sacrificial layer is the wide portion.
牲層をウェットサイドエッチング又はドライエッチング
することにより形成した前記部分的除去部及び前記部分
的除去部に隣接して前記シリコン単結晶基板をドライエ
ッチングすることにより形成されたノッチ部を前記幅広
部とすることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。7. The silicon single crystal substrate according to claim 2, wherein the sacrificial layer is formed by performing wet side etching or dry etching on the sacrificial layer and the partially removed portion and adjacent to the partially removed portion. A notch portion formed by dry-etching the wide portion as the wide portion.
広部に対向する領域の前記振動板上に設けられ且つ当該
幅広部に対向する領域の幅方向端部の前記振動板の振動
を規制する振動板固定部材を具備することを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。8. The vibration plate according to claim 1, which is provided on the diaphragm in a region opposed to the wide portion and vibrates the diaphragm at a width direction end of the region opposed to the wide portion. An ink jet recording head comprising a diaphragm fixing member for regulating.
狭部の前記ノズル開口近傍には、当該幅狭部より幅広で
且つ前記ノズル開口より幅広の拡開部を有することを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。9. The method according to claim 1, further comprising, in the vicinity of the nozzle opening of the narrow portion, an enlarged portion wider than the narrow portion and wider than the nozzle opening. Inkjet recording head.
圧力発生室の少なくとも幅狭部が異方性エッチングによ
り形成されることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。10. An ink jet recording head according to claim 1, wherein at least a narrow portion of said pressure generating chamber is formed by anisotropic etching.
ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
ェット式記録装置。11. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29977298A JP2000127382A (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29977298A JP2000127382A (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000127382A true JP2000127382A (en) | 2000-05-09 |
Family
ID=17876784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29977298A Pending JP2000127382A (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000127382A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6910272B2 (en) | 2001-02-14 | 2005-06-28 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet recording head |
| JP2011020442A (en) * | 2009-06-17 | 2011-02-03 | Canon Inc | Method for manufacturing liquid discharge head |
| JP2013146882A (en) * | 2012-01-18 | 2013-08-01 | Seiko Epson Corp | Liquid ejection head and liquid ejecting apparatus |
| JP2014113796A (en) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Seiko Epson Corp | Liquid jet head and liquid jet device |
| JP2018130913A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid injection head and liquid injection device |
-
1998
- 1998-10-21 JP JP29977298A patent/JP2000127382A/en active Pending
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