JP2000006398A - Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus - Google Patents
Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatusInfo
- Publication number
- JP2000006398A JP2000006398A JP10178943A JP17894398A JP2000006398A JP 2000006398 A JP2000006398 A JP 2000006398A JP 10178943 A JP10178943 A JP 10178943A JP 17894398 A JP17894398 A JP 17894398A JP 2000006398 A JP2000006398 A JP 2000006398A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink jet
- film
- jet recording
- recording head
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動板の変形量及び耐久性の向上を図ったイ
ンクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにイン
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圧力発生室12の
一部を構成する弾性膜50及び該弾性膜50上に設けら
れた下電極60を含む振動板と、この振動板上に形成さ
れた圧電体層70と、圧電体層70の表面に形成された
上電極80からなる圧電振動子300を備え、前記圧力
発生室12に対向する領域に圧電体能動部320を形成
したインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記振動板
は、前記圧電体能動部320に対応する部分が他の部分
よりも厚さの薄い凹部61となることにより、圧電体層
70の厚さが増加され、振動板の変形量及び耐久性が向
上する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head, a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus which improve the deformation amount and durability of a diaphragm. SOLUTION: A vibration plate including an elastic film 50 constituting a part of a pressure generating chamber 12 communicating with a nozzle opening, a lower electrode 60 provided on the elastic film 50, and a piezoelectric member formed on the vibration plate An ink jet type recording head comprising a body layer 70 and a piezoelectric vibrator 300 comprising an upper electrode 80 formed on the surface of the piezoelectric layer 70, and a piezoelectric active portion 320 formed in a region facing the pressure generating chamber 12. In the vibration plate, a portion corresponding to the piezoelectric active portion 320 is formed as a concave portion 61 having a smaller thickness than other portions, so that the thickness of the piezoelectric layer 70 is increased, and the deformation amount of the vibration plate and The durability is improved.
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を弾性膜で構
成し、この弾性膜の表面に圧電体層を形成して、圧電体
層の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッド及びその製造方法並びに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 pressure generating chamber which is in communication with a nozzle opening for ejecting ink droplets, which is constituted by an elastic film. The present invention relates to an ink jet recording head for ejecting ink droplets by displacement of a layer, a method for manufacturing the same, 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弾性膜で構成し、この弾性膜を圧
電振動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、圧電振動子の軸方向に伸長、収縮す
る縦振動モードの圧電振動子を使用したものと、たわみ
振動モードの圧電振動子を使用したものの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 formed of an elastic film, and this elastic film is deformed by a piezoelectric vibrator to pressurize ink in the pressure generating chamber to open the nozzle opening. There are two types of ink-jet recording heads that eject ink droplets from a piezoelectric vibrator, one that uses a longitudinal vibration mode piezoelectric vibrator that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric vibrator, and another that uses a flexural vibration mode piezoelectric vibrator. Has been put to practical use.
【0003】前者は圧電振動子の端面を弾性膜に当接さ
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、圧電振動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
た圧電振動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 vibrator into contact with an elastic film, so that a head suitable for high-density printing can be manufactured. A complicated process of cutting the piezoelectric vibrators into a comb-tooth shape in accordance with the arrangement pitch of the nozzle openings, and a work of positioning and fixing the separated piezoelectric vibrators in the pressure generating chambers, which complicates the manufacturing process. There is.
【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弾性膜に圧電振動子を
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 vibrator can be formed on an elastic film by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material according to the shape of the pressure generating chamber and firing the green sheet. However, due to the use of flexural vibration, a certain area is required, and there is a problem 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、弾性膜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振動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 over the entire surface of the elastic film by a film forming technique as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which this piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chambers by lithography, and a piezoelectric vibrator is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.
【0006】これによれば圧電振動子を弾性膜に貼付け
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振動子を作り付けることができる
ばかりでなく、圧電振動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。なお、この場合、圧電
材料層は弾性膜の表面全体に設けたままで少なくとも上
電極のみを各圧力発生室毎に設けることにより、各圧力
発生室に対応する圧電振動子を駆動することができる。According to this, the work of attaching the piezoelectric vibrator to the elastic film becomes unnecessary, and the precision of the lithography method is eliminated.
In addition to the fact that the piezoelectric vibrator can be manufactured by a simple and simple method, there is an advantage that the thickness of the piezoelectric vibrator can be reduced and high-speed driving can be performed. In this case, the piezoelectric vibrator corresponding to each pressure generating chamber can be driven by providing at least only the upper electrode for each pressure generating chamber while the piezoelectric material layer is provided on the entire surface of the elastic film.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た薄膜技術およびリソグラフィ法による製造方法では、
薄膜のパターニング後に圧力発生室を形成するが、その
際、圧電体層の内部応力が緩和され、また、下電極の内
部応力の影響により弾性膜が圧力発生室側に撓んでしま
い、この撓みが弾性膜の初期変形として残留してしま
う。したがって、圧電振動子の駆動による弾性膜の変形
量が実質的に小さくなるという問題や、弾性膜の耐久性
が低下するという問題がある。However, in the above-described manufacturing method using the thin film technology and the lithography method,
A pressure generating chamber is formed after patterning the thin film. At this time, the internal stress of the piezoelectric layer is relaxed, and the elastic film is bent toward the pressure generating chamber due to the internal stress of the lower electrode. It remains as the initial deformation of the elastic film. Therefore, there is a problem that the amount of deformation of the elastic film due to driving of the piezoelectric vibrator is substantially reduced, and a problem that durability of the elastic film is reduced.
【0008】本発明はこのような事情に鑑み、弾性膜の
変形量及び耐久性の向上を図ったインクジェット式記録
ヘッド及びその製造方法並びに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, a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus in which the deformation amount and durability of the elastic film are improved.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室の
一部を構成する弾性膜と、該弾性膜上に設けられた下電
極と、該下電極上に形成された圧電体層と、該圧電体層
の表面に形成された上電極とを備え、前記圧力発生室に
対向する領域に圧電体能動部を形成したインクジェット
式記録ヘッドにおいて、前記弾性膜及び前記下電極を含
む振動板が、前記圧電体能動部に対応する部分に他の部
分よりも厚さの薄い凹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 first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, an elastic film constituting a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening and a lower member provided on the elastic film are provided. An ink-jet type comprising an electrode, a piezoelectric layer formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the surface of the piezoelectric layer, wherein a piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber. In the recording head, the diaphragm including the elastic film and the lower electrode has a concave portion having a thickness smaller than that of the other portion in a portion corresponding to the piezoelectric active portion. .
【0010】かかる第1の態様では、振動板の圧電体能
動部に対向する部分が凹部となることにより圧電体層の
厚さが増加され、振動板の初期変形量が低減する。In the first aspect, the portion of the diaphragm facing the piezoelectric active portion is formed as a recess, so that the thickness of the piezoelectric layer is increased and the initial deformation of the diaphragm is reduced.
【0011】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記振動板の凹部は、前記圧力発生室に対向する領
域内に形成されていることを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドにある。According to a second aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first aspect, the concave portion of the diaphragm is formed in a region facing the pressure generating chamber. .
【0012】かかる第2の態様では、圧力発生室の長手
方向端部に対向する領域での振動板にかかる応力が低減
される。In the second aspect, the stress applied to the diaphragm in the region facing the longitudinal end of the pressure generating chamber is reduced.
【0013】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記振動板の凹部は、前記下電極の一部を除
去することにより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 third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the concave portion of the diaphragm is formed by removing a part of the lower electrode. In the head.
【0014】かかる第3の態様では、圧電体能動部に対
応する部分の下電極の厚さが薄くなるため、残留応力に
よる振動板の初期変形量が低減する。In the third aspect, since the thickness of the lower electrode corresponding to the piezoelectric active portion is reduced, the amount of initial deformation of the diaphragm due to residual stress is reduced.
【0015】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記圧電体能動部は、前記上電極のみ
又は前記上電極及び前記圧電体層の厚さ方向の一部をパ
ターニングすることにより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 fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the piezoelectric body active portion is formed by only the upper electrode or a part in the thickness direction of the upper electrode and the piezoelectric layer. And an ink jet recording head characterized by being formed by patterning.
【0016】かかる第4の態様では、圧電体膜が除去さ
れないため、残留応力による弾性膜の初期変形量が抑え
られる。In the fourth aspect, since the piezoelectric film is not removed, the amount of initial deformation of the elastic film due to residual stress is suppressed.
【0017】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記振動板は、前記下電極上に、さら
に第2の弾性膜を有し、前記振動板の凹部は、前記圧電
体能動部に対応する部分の少なくとも前記第2の弾性膜
を除去することにより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 fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the diaphragm further has a second elastic film on the lower electrode, and the concave portion of the diaphragm is And an ink jet recording head formed by removing at least the second elastic film at a portion corresponding to the piezoelectric active portion.
【0018】かかる第5の態様では、下電極の一部を除
去するという工程を必要とすることなく、容易に凹部が
形成される。According to the fifth aspect, the concave portion is easily formed without requiring a step of removing a part of the lower electrode.
【0019】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記第2の弾性膜は、圧縮の応力を有する材料で形
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 sixth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to the fifth aspect, wherein the second elastic film is formed of a material having a compressive stress.
【0020】かかる第6の態様では、第2の弾性膜の圧
縮応力により、圧力発生室形成時の振動板の応力緩和が
低減される。In the sixth aspect, the stress relaxation of the diaphragm during the formation of the pressure generating chamber is reduced by the compressive stress of the second elastic film.
【0021】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記圧電体能動部の上面には絶縁体層
が形成され、前記圧電体能動部に電圧を印加するための
リード電極と当該圧電体能動部との接続部となるコンタ
クト部は、前記絶縁体層に形成されたコンタクトホール
内に形成されていることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッドにある。According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, an insulating layer is formed on an upper surface of the piezoelectric active portion, and a voltage is applied to the piezoelectric active portion. A contact portion serving as a connection portion between the lead electrode and the piezoelectric active portion is formed in a contact hole formed in the insulator layer.
【0022】かかる第7の態様では、圧電振動子とリー
ド電極とが圧力発生室に対向する領域のコンタクトホー
ル内で接続される。In the seventh aspect, the piezoelectric vibrator and the lead electrode are connected in the contact hole in a region facing the pressure generating chamber.
【0023】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、少なくとも前記圧電体能動部の長手方
向一端部が前記圧力発生室の側壁に対向する部分まで延
設され、前記コンタクト部は当該側壁に対向する領域に
形成されていることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, at least one longitudinal end of the piezoelectric active portion is extended to a portion facing the side wall of the pressure generating chamber, In the ink jet recording head, the contact portion is formed in a region facing the side wall.
【0024】かかる第8の態様では、圧電振動子とリー
ド電極とが圧力発生室の周壁に対向する領域のコンタク
トホール内で接続される。In the eighth aspect, the piezoelectric vibrator and the lead electrode are connected in the contact hole in a region facing the peripheral wall of the pressure generating chamber.
【0025】本発明の第9の態様は、ノズル開口に連通
する圧力発生室の一部を構成する弾性膜と、該弾性膜上
に設けられた下電極と、該下電極上に形成された圧電体
層と、該圧電体層の表面に形成された上電極とを備え、
前記圧力発生室に対向する領域に圧電体能動部を形成し
たインクジェット式記録ヘッドにおいて、振動板の少な
くとも一部を構成する前記弾性膜が、前記圧電体能動部
に対応する部分に他の部分よりも厚さの薄い凹部を有す
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, there is provided an elastic film constituting a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, a lower electrode provided on the elastic film, and a lower electrode formed on the lower electrode. Comprising a piezoelectric layer and an upper electrode formed on the surface of the piezoelectric layer,
In an ink jet recording head in which a piezoelectric active portion is formed in a region opposed to the pressure generating chamber, the elastic film constituting at least a part of the vibration plate has a portion corresponding to the piezoelectric active portion more than other portions. And an ink jet recording head characterized by having a concave portion having a small thickness.
【0026】かかる第9の態様では、弾性膜の圧電体能
動部に対向する部分が凹部となることにより圧電体層の
厚さが増加され、弾性膜の初期たわみが低減する。According to the ninth aspect, the portion of the elastic film facing the piezoelectric active portion is formed as a recess, so that the thickness of the piezoelectric layer is increased and the initial deflection of the elastic film is reduced.
【0027】本発明の第10の態様は、第9の態様にお
いて、前記弾性膜が圧縮応力を持つ圧縮膜を含み且つ前
記凹部は当該圧縮膜に形成されていることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the elastic film includes a compressed film having a compressive stress, and the concave portion is formed in the compressed film. In the head.
【0028】かかる第10の態様では、圧力発生室形成
の際に圧縮膜の圧縮応力が開放され、弾性膜の初期たわ
みが低減される。In the tenth aspect, the compression stress of the compression film is released when the pressure generating chamber is formed, and the initial deflection of the elastic film is reduced.
【0029】本発明の第11の態様は、第9又は10の
態様において、前記弾性膜は、圧縮応力を持つ圧縮膜の
上に引張り応力を持つ引張り膜を有し、前記凹部は、当
該引張り膜及び圧縮膜に形成されていることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。According to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth or tenth aspect, the elastic film has a tensile film having a tensile stress on a compressive film having a compressive stress, and the concave portion has the tensile strength. An ink jet recording head is formed on a film and a compression film.
【0030】かかる第11の態様では、振動板の下層が
圧縮応力を持ち且つ上層が引張り応力を有することにな
るので、さらに初期たわみが低減される。In the eleventh aspect, the lower layer of the diaphragm has a compressive stress and the upper layer has a tensile stress, so that the initial deflection is further reduced.
【0031】本発明の第12の態様は、第9又は10の
態様において、前記弾性膜は、圧縮応力を持つ圧縮膜の
みからな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 twelfth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the ninth or tenth aspect, wherein the elastic film comprises only a compression film having a compression stress.
【0032】かかる第12の態様では、圧力発生室形成
の際に圧縮膜の圧縮応力が開放され、弾性膜の初期たわ
みが低減される。In the twelfth aspect, the compression stress of the compression film is released when the pressure generating chamber is formed, and the initial deflection of the elastic film is reduced.
【0033】本発明の第13の態様では、第9〜12の
何れかの態様において、前記圧縮膜は、金属酸化膜から
な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 thirteenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein the compression film comprises a metal oxide film.
【0034】かかる第13の態様では、弾性膜の耐久性
が向上する。In the thirteenth aspect, the durability of the elastic film is improved.
【0035】本発明の第14の態様は、第9〜13の何
れかの態様において、前記下電極は、前記凹部にパター
ニング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。A fourteenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein the lower electrode is patterned in the recess.
【0036】かかる第14の態様では、圧電能動部に対
応する下電極が凹部内に設けられて側面が露出していな
いので、絶縁耐圧が向上する。In the fourteenth aspect, since the lower electrode corresponding to the piezoelectric active portion is provided in the recess and the side is not exposed, the withstand voltage is improved.
【0037】本発明の第15の態様は、第14の態様に
おいて、前記下電極は、前記圧力発生室に対向する領域
の長手方向の少なくとも一端部からその外側へ延設され
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 fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the lower electrode extends from at least one longitudinal end of a region facing the pressure generating chamber to the outside thereof. And an ink jet recording head.
【0038】かかる第15の態様では、外側へ延設され
た下電極を介して外部配線と接続できる。In the fifteenth aspect, it is possible to connect to an external wiring via the lower electrode extending outward.
【0039】本発明の第16の態様は、第14又は15
の態様において、前記上電極及び前記圧電体層は、前記
圧力発生室に対向する領域の長手方向の少なくとも一端
部からその外側へ延設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。The sixteenth aspect of the present invention is directed to the fourteenth or fifteenth aspect.
In the above aspect, the upper electrode and the piezoelectric layer may extend from at least one end in the longitudinal direction of a region facing the pressure generating chamber to the outside thereof.
【0040】かかる第16の態様では、外側へ延設され
た上電極を介して外部配線と接続できる。In the sixteenth aspect, it is possible to connect to the external wiring via the upper electrode extending outward.
【0041】本発明の第17の態様は、第15又は16
の態様において、前記下電極の延設方向と前記上電極及
び前記圧電体層の延設方向とが異な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。The seventeenth aspect of the present invention is directed to the fifteenth or sixteenth aspect.
In the above aspect, the extending direction of the lower electrode may be different from the extending direction of the upper electrode and the piezoelectric layer.
【0042】かかる第17の態様では、上電極及び下電
極を外部配線と容易に接続することができる。According to the seventeenth aspect, the upper electrode and the lower electrode can be easily connected to the external wiring.
【0043】本発明の第18の態様は、第17の態様に
おいて、前記下電極又は前記上電極の何れか一方が共通
電極となっ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。An eighteenth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the seventeenth aspect, wherein one of the lower electrode and the upper electrode is a common electrode.
【0044】かかる第18の態様では、外部配線との接
続を容易に行うことができる。In the eighteenth aspect, connection with external wiring can be easily performed.
【0045】本発明の第19の態様は、第1〜18の何
れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶
基板に異方性エッチングにより形成され、前記圧電体能
動部の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成された
もの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 nineteenth aspect of the present invention, in any one of the first to eighteenth aspects, the pressure generation chamber is formed in a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric active portion is formed. An ink jet recording head is formed by a film and a lithography method.
【0046】かかる第19の態様では、高密度のノズル
開口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ
比較的容易に製造することができる。In the nineteenth aspect, an ink jet recording head having high-density nozzle openings can be manufactured relatively easily in a large quantity.
【0047】本発明の第20の態様は、第1〜19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。According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to nineteenth aspects.
【0048】かかる第20の態様では、ヘッドの耐久性
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 twentieth aspect, it is possible to realize an ink jet recording apparatus having improved head durability.
【0049】本発明の第21の態様は、圧力発生室を有
する基板の一方面に設けられた少なくとも弾性膜及び下
電極層で構成される振動板上に、圧電体層及び上電極層
を順次積層して各層をパターニングすることにより前記
圧力発生室に対向する領域に圧電体能動部を形成するイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記基
板上に少なくとも前記弾性膜及び前記下電極層を順次積
層して前記振動板を形成するステップと、前記振動板の
前記圧電体能動部に対応する部分に他の部分よりも厚さ
の薄い凹部を形成するステップと、前記振動板上に、前
記圧電体層、及び前記上電極を順次積層するステップ
と、前記上電極又は前記上電極及び前記圧電体層の少な
くとも一部をパターニングして前記凹部上に前記圧電体
能動部を形成するステップ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の製造方法にある。According to a twenty-first aspect of the present invention, a piezoelectric layer and an upper electrode layer are sequentially formed on a vibrating plate provided on at least one surface of a substrate having a pressure generating chamber and comprising at least an elastic film and a lower electrode layer. In a method for manufacturing an ink jet recording head in which a piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber by stacking and patterning each layer, at least the elastic film and the lower electrode layer are sequentially stacked on the substrate. Forming the vibrating plate, forming a concave portion having a thickness smaller than other portions in a portion of the vibrating plate corresponding to the piezoelectric active portion, and forming the piezoelectric member on the vibrating plate. Sequentially stacking a layer and the upper electrode, and patterning the upper electrode or at least a part of the upper electrode and the piezoelectric layer to form the piezoelectric active portion on the recess. In the manufacturing method of the ink jet recording head characterized in that it comprises a-up.
【0050】かかる第21の態様では、振動板の圧電体
能動部に対応する部分に凹部を設けることにより、圧電
体層が厚く形成される。In the twenty-first aspect, the piezoelectric layer is formed thick by providing a concave portion in a portion corresponding to the piezoelectric active portion of the diaphragm.
【0051】本発明の第22の態様は、第21の態様に
おいて、前記振動板の凹部は、前記下電極層の一部をパ
ターニングにより除去すること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の製造方法にあ
る。According to a twenty-second aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the concave portion of the diaphragm is formed by removing a part of the lower electrode layer by patterning. In the method of manufacturing the head.
【0052】かかる第22の態様では、下電極の一部を
除去することにより、振動板に凹部が形成される。In the twenty-second aspect, a recess is formed in the diaphragm by removing a part of the lower electrode.
【0053】本発明の第23の態様は、第21の態様に
おいて、前記振動板を形成するステップは、前記下電極
層上にさらに第2の弾性膜を積層するステップを含み、
前記振動板の凹部は、前記第2の弾性膜をパターニング
により除去すること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の製造方法にある。According to a twenty-third aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the step of forming the diaphragm includes a step of further laminating a second elastic film on the lower electrode layer,
The concave portion of the vibration plate is formed by removing the second elastic film by patterning, in the method of manufacturing an ink jet recording head.
【0054】かかる第23の態様では、第2の弾性膜を
除去することにより、振動板に凹部が形成される。In the twenty-third aspect, a concave portion is formed in the diaphragm by removing the second elastic film.
【0055】本発明の第24の態様は、圧力発生室を有
する基板の一方面に設けられた少なくとも弾性膜及び下
電極層で構成される振動板上に、圧電体層及び上電極層
を順次積層して各層をパターニングすることにより前記
圧力発生室に対向する領域に圧電体能動部を形成するイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記基
板上に前記圧電体能動部に対応する部分に他の部分より
も厚さの薄い凹部を有する前記弾性膜を形成するステッ
プと、前記弾性膜上に前記下電極を形成して前記凹部内
にパターニングするステップと、前記弾性膜及び前記下
電極上に、前記圧電体層、及び前記上電極を順次積層す
るステップと、前記上電極又は前記上電極及び前記圧電
体層の少なくとも一部をパターニングして前記凹部上に
前記圧電体能動部を形成するステップとを有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にあ
る。According to a twenty-fourth aspect of the present invention, a piezoelectric layer and an upper electrode layer are sequentially formed on a vibration plate provided on at least one surface of a substrate having a pressure generating chamber and comprising an elastic film and a lower electrode layer. In a method of manufacturing an ink jet recording head in which a piezoelectric active portion is formed in a region opposed to the pressure generating chamber by stacking and patterning each layer, another portion corresponding to the piezoelectric active portion is provided on the substrate. Forming the elastic film having a concave portion thinner than a portion, forming the lower electrode on the elastic film and patterning the concave portion in the concave portion, on the elastic film and the lower electrode, Sequentially stacking the piezoelectric layer and the upper electrode, and patterning the upper electrode or at least a part of the upper electrode and the piezoelectric layer to form the piezoelectric active portion on the recess. In a method for manufacturing the ink jet recording head is characterized in that a step of forming.
【0056】かかる第24の態様では、弾性膜の圧電体
能動部に対応する部分に凹部を設けることにより、圧電
体層が厚く形成される。In the twenty-fourth aspect, the piezoelectric layer is formed thick by providing a concave portion in the portion of the elastic film corresponding to the piezoelectric active portion.
【0057】本発明の第25の態様は、第24の態様に
おいて、前記弾性膜の形成は、ジルコニウム膜を成膜し
て前記凹部をパターニングし、次いで、当該ジルコニウ
ム膜を酸化することにより行うことを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッドの製造方法にある。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the twenty-fourth aspect, the elastic film is formed by forming a zirconium film, patterning the concave portion, and then oxidizing the zirconium film. And a method for manufacturing an ink jet recording head.
【0058】かかる第25の態様では、酸化ジルコニウ
ムよりパターニングの容易なジルコニウム膜をパターニ
ングした後酸化することにより、凹部を有する酸化ジル
コニウムからなる弾性膜を形成できる。In the twenty-fifth aspect, an elastic film made of zirconium oxide having a concave portion can be formed by patterning and oxidizing a zirconium film which is easier to pattern than zirconium oxide.
【0059】[0059]
【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.
【0060】(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、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 and a cross section of one of the pressure generating chambers in the longitudinal direction. It is a figure showing a structure.
【0061】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 drawing, the flow path forming substrate 10 is formed of a silicon single crystal 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.
【0062】流路形成基板10の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ0.1〜2μmの弾性膜50が形成
されている。One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with a 0.1 to 2 μm-thick elastic film 50 made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation.
【0063】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、
ノズル開口11、圧力発生室12が形成されている。On the other hand, the opening surface of the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched on a silicon single crystal substrate,
A nozzle opening 11 and a pressure generating chamber 12 are formed.
【0064】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面
と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且
つ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(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、圧力発生室12を高密度に配列することが
できる。Here, in the anisotropic etching, when the silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, it is gradually eroded and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane A second (1) which forms an angle of about 70 degrees with the (111) 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, and the pressure generating chambers 12 can be arranged at high density. it can.
【0065】本実施形態では、各圧力発生室12の長辺
を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で
形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板1
0をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。なお、弾性膜50は、シ
リコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵さ
れる量がきわめて小さい。In this embodiment, the long side of each pressure generating chamber 12 is formed by the first (111) plane, and the short side is formed by the second (111) plane. The pressure generating chamber 12 is provided on the flow path forming substrate 1.
It is formed by etching until it reaches the elastic film 50 almost through 0. The amount of the elastic film 50 that is attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small.
【0066】一方、各圧力発生室12の一端に連通する
各ノズル開口11は、圧力発生室12より幅狭で且つ浅
く形成されている。すなわち、ノズル開口11は、シリ
コン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング(ハー
フエッチング)することにより形成されている。なお、
ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行わ
れる。On the other hand, each nozzle opening 11 communicating with one end of each pressure generating chamber 12 is formed narrower and shallower than the pressure generating chamber 12. That is, the nozzle opening 11 is formed by partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. In addition,
Half etching is performed by adjusting the etching time.
【0067】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口11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11は数十μmの溝幅で精度よく形成する必要
がある。Here, the size of the pressure generating chamber 12 for applying the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 11 for ejecting the ink droplet depend on the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. Optimized. For example,
When recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 11 need to be formed with a groove width of several tens of μm with high accuracy.
【0068】また、各圧力発生室12と後述する共通イ
ンク室31とは、後述する封止板20の各圧力発生室1
2の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク
供給連通口21を介して連通されており、インクはこの
インク供給連通口21を介して共通インク室31から供
給され、各圧力発生室12に分配される。Further, each pressure generating chamber 12 and a common ink chamber 31 described later are connected to each pressure generating chamber 1 of the sealing plate 20 described later.
The ink is supplied from a common ink chamber 31 through the ink supply communication port 21 formed at a position corresponding to one end of the pressure generation chamber 12. Distributed to
【0069】封止板20は、前述の各圧力発生室12に
対応したインク供給連通口21が穿設された、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
スセラミックスからなる。なお、インク供給連通口21
は、図3(a),(b)に示すように、各圧力発生室1
2のインク供給側端部の近傍を横断する一つのスリット
孔21Aでも、あるいは複数のスリット孔21Bであっ
てもよい。封止板20は、一方の面で流路形成基板10
の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外
力から保護する補強板の役目も果たす。また、封止板2
0は、他面で共通インク室31の一壁面を構成する。The sealing plate 20 is provided with an ink supply communication port 21 corresponding to each of the pressure generating chambers 12 and has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less. , For example, 2.5-4.5 [× 10 −6 / ° C.]. In addition, the ink supply communication port 21
Each of the pressure generating chambers 1 is, as shown in FIGS.
It may be one slit hole 21A crossing the vicinity of the second ink supply side end or a plurality of slit holes 21B. The sealing plate 20 is provided on one side with the flow path forming substrate 10.
, And also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impacts and external forces. Also, sealing plate 2
0 forms one wall surface of the common ink chamber 31 on the other surface.
【0070】共通インク室形成基板30は、共通インク
室31の周壁を形成するものであり、ノズル開口数、イ
ンク滴吐出周波数に応じた適正な厚みのステンレス板を
打ち抜いて作製されたものである。本実施形態では、共
通インク室形成基板30の厚さは、0.2mmとしてい
る。The common ink chamber forming substrate 30 forms the peripheral wall of the common ink chamber 31, and is formed by punching a stainless steel plate having an appropriate thickness according to the number of nozzles and the ink droplet ejection frequency. . In the present embodiment, the thickness of the common ink chamber forming substrate 30 is 0.2 mm.
【0071】インク室側板40は、ステンレス基板から
なり、一方の面で共通インク室31の一壁面を構成する
ものである。また、インク室側板40には、他方の面の
一部にハーフエッチングにより凹部40aを形成するこ
とにより薄肉壁41が形成され、さらに、外部からのイ
ンク供給を受けるインク導入口42が打抜き形成されて
いる。なお、薄肉壁41は、インク滴吐出の際に発生す
るノズル開口11と反対側へ向かう圧力を吸収するため
のもので、他の圧力発生室12に、共通インク室31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。
本実施形態では、インク導入口42と外部のインク供給
手段との接続時等に必要な剛性を考慮して、インク室側
板40を0.2mmとし、その一部を厚さ0.02mm
の薄肉壁41としているが、ハーフエッチングによる薄
肉壁41の形成を省略するために、インク室側板40の
厚さを初めから0.02mmとしてもよい。The ink chamber side plate 40 is formed of a stainless steel substrate, and one surface of the ink chamber side plate 40 constitutes one wall surface of the common ink chamber 31. In the ink chamber side plate 40, a thin wall 41 is formed by forming a concave portion 40a by half etching on a part of the other surface, and an ink introduction port 42 for receiving ink supply from the outside is punched and formed. ing. The thin wall 41 is for absorbing pressure generated at the time of ink droplet ejection toward the side opposite to the nozzle opening 11, and is unnecessary for the other pressure generating chambers 12 via the common ink chamber 31. Prevents positive or negative pressure from being applied.
In the present embodiment, the ink chamber side plate 40 is made 0.2 mm in consideration of rigidity required at the time of connection between the ink introduction port 42 and an external ink supply means, and a part of the thickness is 0.02 mm.
The thickness of the ink chamber side plate 40 may be 0.02 mm from the beginning in order to omit the formation of the thin wall 41 by half etching.
【0072】一方、流路形成基板10の開口面とは反対
側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.5μm
の下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体膜
70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80と
が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電振動子
(圧電素子)300を構成している。ここで、圧電振動
子300は、下電極膜60、圧電体膜70、及び上電極
膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電振動子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
圧電体膜70を各圧力発生室12毎にパターニングして
構成する。そして、ここではパターニングされた何れか
一方の電極及び圧電体膜70から構成され、両電極への
電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部
320という。本実施形態では、下電極膜60は圧電振
動子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電振動子
300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合
でこれを逆にしても支障はない。何れの場合において
も、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されているこ
とになる。なお、上述の例では、弾性膜50及び下電極
膜60が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を
兼ねるようにしてもよい。On the other hand, on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, a thickness of, for example, about 0.5 μm
A lower electrode film 60, a piezoelectric film 70 having a thickness of, for example, about 1 μm, and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are formed by lamination in a process to be described later. (Piezoelectric element) 300 is constituted. Here, the piezoelectric vibrator 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80. Generally, the piezoelectric vibrator 30
0 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric film 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric film 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric vibrator 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric vibrator 300. Absent. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. In the example described above, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 function as a diaphragm, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.
【0073】また、本実施形態では、後述するように、
圧電体能動部に対応する部分の下電極膜60の一部を除
去して凹部を形成することにより、圧電体能動部に対応
する部分の振動板の厚さを減少させ、圧力発生室12を
形成する際に起こる初期変形等による振動板の変形量の
低下防止を図っている。In this embodiment, as described later,
By removing a part of the lower electrode film 60 corresponding to the piezoelectric active part to form a concave portion, the thickness of the diaphragm at the part corresponding to the piezoelectric active part is reduced, and the pressure generating chamber 12 is formed. An attempt is made to prevent a reduction in the amount of deformation of the diaphragm due to initial deformation or the like that occurs during formation.
【0074】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、圧電体膜70等を形成するプロセス
を図4を参照しながら説明する。Here, a process for forming the piezoelectric film 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.
【0075】図4(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からなる弾性
膜50を形成する。As shown in FIG. 4A, first, a wafer of a silicon single crystal substrate serving as a flow path forming substrate 10 is
Thermal oxidation is performed in a diffusion furnace at 0 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide.
【0076】次に、図4(b)に示すように、スパッタ
リングで下電極膜60を形成する。下電極膜60の材料
としては、Pt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膜70は、成
膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜100
0℃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、下電極膜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、圧電体膜70としてPZTを用いた場合に
は、PbO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Ptが好適である。Next, as shown in FIG. 4B, a lower electrode film 60 is formed by sputtering. Pt or the like is preferable as the material of the lower electrode film 60. This is because a piezoelectric film 70 to be described later, which is formed by sputtering or a sol-gel method, has a thickness of 600 to 100
This is because it is necessary to perform crystallization by firing at a temperature of about 0 ° C. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere. In particular, when PZT is used for the piezoelectric film 70, the conductivity of the material by diffusion of PbO is increased. It is desirable that there is little change in sex, and Pt is preferred for these reasons.
【0077】次に、図4(c)に示すように、以下の工
程で形成される圧電体能動部に対応する部分の下電極膜
60の一部をパターニングして、他の部分よりも厚さの
薄い凹部61を形成する。この凹部61の部分の下電極
膜60の厚さは、弾性膜50の厚さの半分以下であるこ
とが好ましく、例えば、本実施形態では0.2μmとし
た。Next, as shown in FIG. 4C, a portion of the lower electrode film 60 corresponding to the piezoelectric active portion formed in the following steps is patterned so as to be thicker than the other portions. A recess 61 having a small thickness is formed. The thickness of the lower electrode film 60 at the portion of the concave portion 61 is preferably not more than half of the thickness of the elastic film 50, and for example, was 0.2 μm in the present embodiment.
【0078】次に、図4(d)に示すように、圧電体膜
70を成膜する。本実施形態では、金属有機物を溶媒に
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
膜70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成し
た。圧電体膜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、この圧電体膜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. 4D, a piezoelectric film 70 is formed. In this embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried, and gelled,
Further, the film was formed using a so-called sol-gel method in which a piezoelectric film 70 made of a metal oxide was obtained by firing at a high temperature. As a material for the piezoelectric film 70, a lead zirconate titanate (PZT) -based material is suitable when used in an ink jet recording head. The piezoelectric film 70
The film forming method is not particularly limited, and may be formed by, for example, a sputtering method.
【0079】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法等によりPZTの前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液
中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用い
てもよい。Further, a method of forming a precursor film of PZT by a sol-gel method or a sputtering method and then growing the crystal at a low temperature by a high-pressure treatment in an alkaline aqueous solution may be used.
【0080】次に、図4(e)に示すように、上電極膜
80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料で
あればよく、Al、Au、Ni、Pt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、P
tをスパッタリングにより成膜している。Next, as shown in FIG. 4E, an upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as Al, Au, Ni, and Pt, and a conductive oxide can be used. In the present embodiment, P
t is formed by sputtering.
【0081】次に、図5に示すように、下電極膜60、
圧電体膜70及び上電極膜80をパターニングする。Next, as shown in FIG.
The piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are patterned.
【0082】まず、図5(a)に示すように、下電極膜
60、圧電体膜70及び上電極膜80を一緒にエッチン
グして下電極膜60の全体パターンをパターニングす
る。次いで、図5(b)に示すように、圧電体膜70及
び上電極膜80のみをエッチングして圧電体能動部32
0のパターニングを行う。これにより、下電極膜60の
凹部61に対応する部分に圧電体能動部320が形成さ
れる。First, as shown in FIG. 5A, the lower electrode film 60, the piezoelectric film 70, and the upper electrode film 80 are etched together to pattern the entire pattern of the lower electrode film 60. Next, as shown in FIG. 5B, only the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 are etched to form the piezoelectric active portion 32.
0 patterning is performed. As a result, the piezoelectric active portion 320 is formed in a portion corresponding to the concave portion 61 of the lower electrode film 60.
【0083】以上説明したように、下電極膜60の全体
のパターンを形成後、圧電体能動部320をパターニン
グすることによりパターニングが完了する。As described above, after forming the entire pattern of the lower electrode film 60, the patterning is completed by patterning the piezoelectric active portion 320.
【0084】以上のように、下電極膜60等をパターニ
ングした後には、好ましくは、各上電極膜80の上面の
少なくとも周縁、及び圧電体膜70および下電極膜60
の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層90を
形成する(図1参照)。As described above, after patterning the lower electrode film 60 and the like, preferably, at least the periphery of the upper surface of each upper electrode film 80, and the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60 are preferably formed.
Is formed so as to cover the side surfaces of the substrate (see FIG. 1).
【0085】そして、絶縁体層90の各圧電体能動部3
20の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部に
は後述するリード電極100と接続するために上電極膜
80の一部を露出させるコンタクトホール90aが形成
されている。そして、このコンタクトホール90aを介
して各上電極膜80に一端が接続し、また他端が接続端
子部に延びるリード電極100が形成されている。リー
ド電極100は、駆動信号を上電極膜80に確実に供給
できる程度に可及的に狭い幅となるように形成されてい
る。Then, each piezoelectric active portion 3 of the insulator layer 90
A contact hole 90a that exposes a part of the upper electrode film 80 for connecting to a lead electrode 100 described later is formed in a part of the part that covers the upper surface of the part corresponding to one end of 20. One end is connected to each upper electrode film 80 via the contact hole 90a, and the other end is formed with a lead electrode 100 extending to the connection terminal portion. The lead electrode 100 is formed so as to be as narrow as possible so as to reliably supply a drive signal to the upper electrode film 80.
【0086】このような絶縁体層の形成プロセスを図6
に示す。FIG. 6 shows a process of forming such an insulator layer.
Shown in
【0087】まず、図6(a)に示すように、上電極膜
80の周縁部、圧電体膜70および下電極膜60の側面
を覆うように絶縁体層90を形成する。この絶縁体層9
0の材料は、本実施形態ではネガ型の感光性ポリイミド
を用いている。First, as shown in FIG. 6A, an insulator layer 90 is formed so as to cover the periphery of the upper electrode film 80, the side surfaces of the piezoelectric film 70 and the lower electrode film 60. This insulator layer 9
In this embodiment, a negative photosensitive polyimide is used as the material No. 0.
【0088】次に、図6(b)に示すように、絶縁体層
90をパターニングすることにより、各圧力発生室12
のインク供給側の端部近傍に対応する部分にコンタクト
ホール90aを形成する。このコンタクトホール90a
は、リード電極100と上電極膜80との接続をするた
めのものである。Next, as shown in FIG. 6B, by patterning the insulator layer 90, each of the pressure generating chambers 12 is formed.
A contact hole 90a is formed in a portion corresponding to the vicinity of the end on the ink supply side. This contact hole 90a
Is for connecting the lead electrode 100 and the upper electrode film 80.
【0089】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、図6(c)に示すように、前述
したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エ
ッチングを行い、圧力発生室12等を形成する。なお、
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、封止板20、共通インク室形成基板30、及び
インク室側板40と順次接着して一体化し、インクジェ
ット式記録ヘッドとする。The above is the film forming process. After forming the film in this manner, as shown in FIG. 6C, the silicon single crystal substrate is subjected to anisotropic etching with the above-described alkali solution to form the pressure generating chamber 12 and the like. In addition,
In the series of film formation and anisotropic etching described above, a number of chips are simultaneously formed on one wafer, and after completion of the process, each of the flow path forming substrates 10 having one chip size as shown in FIG. To divide. Further, the divided flow path forming substrate 10 is sequentially adhered and integrated with the sealing plate 20, the common ink chamber forming substrate 30, and the ink chamber side plate 40 to form an ink jet recording head.
【0090】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
入口42からインクを取り込み、共通インク室31から
ノズル開口11に至るまで内部をインクで満たした後、
図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、リー
ド電極100を介して下電極膜60と上電極膜80との
間に電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及び圧電
体膜70をたわみ変形させることにより、圧力発生室1
2内の圧力が高まりノズル開口11からインク滴が吐出
する。The ink jet head thus configured takes in ink from an ink inlet 42 connected to an external ink supply means (not shown), fills the interior from the common ink chamber 31 to the nozzle opening 11 with ink, and
In accordance with a recording signal from an external drive circuit (not shown), a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 via the lead electrode 100, and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric film 70 The pressure generating chamber 1 is deformed by bending.
The pressure in 2 increases, and ink droplets are ejected from nozzle opening 11.
【0091】このような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 such an ink jet recording head of this embodiment.
【0092】図7(a)及び(b)に示すように、本実
施形態では、圧電体膜70および上電極膜80からなる
圧電体能動部320は、圧力発生室12に対向する領域
に設けられている。また、圧電体能動部320の長手方
向端部近傍には、圧電体能動部320上に設けられてい
る絶縁体層90のコンタクトホール90aを介して上電
極膜80とリード電極100とが接続されている。As shown in FIGS. 7A and 7B, in this embodiment, the piezoelectric active portion 320 including the piezoelectric film 70 and the upper electrode film 80 is provided in a region facing the pressure generating chamber 12. Have been. The upper electrode film 80 and the lead electrode 100 are connected to the vicinity of the longitudinal end of the piezoelectric active portion 320 via the contact hole 90a of the insulator layer 90 provided on the piezoelectric active portion 320. ing.
【0093】振動板の圧電体能動部320に対応する部
分には、下電極膜60の一部を除去することにより、他
の部分の振動板よりも厚さの薄い凹部61が設けられて
いる。この凹部61は、圧力発生室12に対向する領域
内の圧電体能動部320に対向する領域のみに形成され
ればよい。したがって、本実施形態では、圧力発生室1
2の長手方向端部近傍には凹部61が形成されていない
ので、圧電体能動部の駆動による圧力発生室12の長手
方向端部近傍での振動板の破壊等が防止され、耐久性が
向上する。しかしながら、凹部61は、圧力発生室12
に対向する領域の端部まで又はこの領域を越えて設ける
ようにしてもよい。A portion of the diaphragm corresponding to the piezoelectric active portion 320 is provided with a concave portion 61 having a thickness smaller than that of the other portions of the diaphragm by removing a part of the lower electrode film 60. . The concave portion 61 may be formed only in the region facing the piezoelectric active portion 320 in the region facing the pressure generating chamber 12. Therefore, in the present embodiment, the pressure generating chamber 1
Since the concave portion 61 is not formed near the longitudinal end of the pressure generating chamber 2, the diaphragm is prevented from being broken near the longitudinal end of the pressure generating chamber 12 due to the driving of the piezoelectric active portion, and the durability is improved. I do. However, the recess 61 is provided in the pressure generating chamber 12.
May be provided up to or beyond the end of the region opposed to.
【0094】また、この凹部61上の圧電体膜70は、
通常よりも厚く、例えば、本実施形態では1.2μmで
形成されている。しかしながら、凹部61が下電極膜6
0の一部を除去することにより形成されているので、圧
電体能動部320全体としては、従来のものと同等の厚
さで形成されている。Further, the piezoelectric film 70 on the concave portion 61
It is thicker than usual, for example, 1.2 μm in this embodiment. However, the concave portion 61 has the lower electrode film 6
Since the piezoelectric active portion 320 is formed by removing a part of 0, the entire piezoelectric active portion 320 is formed with the same thickness as the conventional one.
【0095】このように、圧電体能動部320に対応す
る部分の振動板に凹部61を設けることにより、圧電体
能動部320全体の厚さを厚くすることなく圧電体膜7
0を厚く形成することができる。したがって、圧力発生
室12を形成する際に、圧電体膜70の内部応力の緩和
量が低減され、それに伴い振動板の初期変形が抑えら
れ、圧電体能動部320の駆動による振動板の変形量を
実質的に向上することができる。さらには、圧電体膜7
0の絶縁耐圧が向上され、耐久性を向上することができ
る。As described above, by providing the concave portion 61 in the diaphragm corresponding to the piezoelectric active portion 320, the piezoelectric film 7 can be formed without increasing the overall thickness of the piezoelectric active portion 320.
0 can be formed thicker. Therefore, when the pressure generating chamber 12 is formed, the amount of relaxation of the internal stress of the piezoelectric film 70 is reduced, whereby the initial deformation of the diaphragm is suppressed, and the amount of deformation of the diaphragm due to the driving of the piezoelectric active unit 320 is reduced. Can be substantially improved. Further, the piezoelectric film 7
The withstand voltage of 0 is improved, and the durability can be improved.
【0096】また、凹部61を下電極膜60の一部を除
去することにより形成するようにしたので、圧電体能動
部320を、従来と同様な方法で容易に形成することが
できる。Further, since the concave portion 61 is formed by removing a part of the lower electrode film 60, the piezoelectric active portion 320 can be easily formed by the same method as the conventional one.
【0097】なお、本実施形態では、圧電体膜70を各
圧力発生室12に対応して個別に設けて圧電体能動部3
20を形成したが、これに限定されず、例えば、図8
(a)に示すように、圧電体膜を全体に設け、上電極膜
80のみを各圧力発生室12に対応するように個別に設
けるようにしてもよい。この場合、上電極膜80のパタ
ーニングにより圧電体膜70の厚さ方向の一部まで除去
されてもよく、さらに、例えば、図8(b)に示すよう
に、圧力発生室12対応する領域以外の圧電体膜の厚さ
方向の一部まで積極的にパターニングするようにしても
よい。In the present embodiment, the piezoelectric films 70 are individually provided corresponding to the respective pressure generating chambers 12 and the piezoelectric active portions 3 are provided.
20 was formed, but is not limited to this. For example, FIG.
As shown in (a), the piezoelectric film may be provided on the whole, and only the upper electrode film 80 may be provided individually so as to correspond to each pressure generating chamber 12. In this case, the patterning of the upper electrode film 80 may remove a part of the piezoelectric film 70 in the thickness direction. Further, for example, as shown in FIG. May be positively patterned to a part in the thickness direction of the piezoelectric film.
【0098】また、本実施形態では、コンタクトホール
90aは、圧力発生室12に対向する位置に設けられて
いるが、例えば、図7(c)に示すように、圧電体膜7
0及び上電極膜80を圧力発生室12の周壁上まで延設
して、この周壁に対向する位置にコンタクトホール90
a(図示なし)を設けてもよい。また、この場合でも、
振動板の凹部61は、圧力発生室12に対向する領域内
の圧電体能動部320に対向する領域のみに形成されれ
ばよく、圧力発生室12の長手方向端部近傍には凹部6
1が形成されていないのが好ましい。また、上述と同様
に、凹部61は、圧力発生室12に対向する領域の端部
まで又はこの領域を越えて設けるようにしてもよい。In the present embodiment, the contact hole 90a is provided at a position facing the pressure generating chamber 12, but for example, as shown in FIG.
0 and the upper electrode film 80 are extended to the peripheral wall of the pressure generating chamber 12, and a contact hole 90 is provided at a position facing the peripheral wall.
a (not shown) may be provided. Also in this case,
The concave portion 61 of the vibration plate may be formed only in the region facing the piezoelectric body active portion 320 in the region facing the pressure generating chamber 12.
It is preferred that 1 is not formed. Further, as described above, the concave portion 61 may be provided up to the end of the region facing the pressure generating chamber 12 or beyond the region.
【0099】(実施形態2)図9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を示す断面図であ
る。(Embodiment 2) FIG. 9 is a sectional view showing a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 2.
【0100】本実施形態では、図9に示すように、下電
極膜60上に、さらに第2の弾性膜65を設けて、弾性
膜50、下電極膜60及び第2の弾性膜65で振動板を
構成し、圧電体能動部320に対応する部分の第2の弾
性膜65を除去することにより、振動板に凹部61を形
成した以外、基本的構造は実施形態1と同様である。In this embodiment, as shown in FIG. 9, a second elastic film 65 is further provided on the lower electrode film 60, and the second elastic film 65 is vibrated by the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the second elastic film 65. The basic structure is the same as that of the first embodiment except that a concave portion 61 is formed in the diaphragm by forming a plate and removing the second elastic film 65 in a portion corresponding to the piezoelectric active portion 320.
【0101】振動板の最上層を構成する第2の弾性膜6
5の材質としては、例えば、酸化シリコン膜等の圧縮方
向の応力を有するものを用いることが好ましい。また、
本実施形態では、振動板を3層で構成しているが、下電
極膜60を、通常よりも薄く、例えば、実施形態1の凹
部61の下電極膜60と同等の厚さに形成することによ
り、振動板全体としての膜厚が厚くなるのを抑えてい
る。The second elastic film 6 constituting the uppermost layer of the diaphragm
As the material of 5, it is preferable to use, for example, a material having a stress in the compression direction such as a silicon oxide film. Also,
In the present embodiment, the diaphragm is composed of three layers, but the lower electrode film 60 is formed to be thinner than usual, for example, to have the same thickness as the lower electrode film 60 of the concave portion 61 of the first embodiment. This suppresses an increase in the film thickness of the entire diaphragm.
【0102】このような本実施形態のヘッドは、例え
ば、以下に示すような工程により製造される。The head according to this embodiment is manufactured, for example, by the following steps.
【0103】まず、図10(a)に示すように、実施形
態1と同様、流路形成基板10上に弾性膜50及び下電
極膜60を順次成膜する。このとき、上述のように振動
板全体の厚さを増加させないために、下電極膜60を通
常よりも薄く、例えば0.2μm程度の厚さで形成する
ことが好ましい。First, as shown in FIG. 10A, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 are sequentially formed on the flow path forming substrate 10 as in the first embodiment. At this time, in order not to increase the thickness of the entire diaphragm as described above, it is preferable that the lower electrode film 60 be formed thinner than usual, for example, to have a thickness of about 0.2 μm.
【0104】次に、図10(b)に示すように、下電極
膜60上に、第2の弾性膜65を成膜し、圧電体能動部
320に対応する部分の第2の弾性膜65をエッチング
等により除去する。Next, as shown in FIG. 10B, a second elastic film 65 is formed on the lower electrode film 60, and a portion of the second elastic film 65 corresponding to the piezoelectric active portion 320 is formed. Is removed by etching or the like.
【0105】その後は、図10(c)に示すように、実
施形態1と同様、圧電体膜70及び上電極膜80を順次
形成し、図10(d)に示すように、圧電体膜70及び
上電極膜80等をパターニングすることにより、圧電体
能動部320が形成される。Thereafter, as shown in FIG. 10C, a piezoelectric film 70 and an upper electrode film 80 are sequentially formed in the same manner as in the first embodiment, and as shown in FIG. By patterning the upper electrode film 80 and the like, the piezoelectric active portion 320 is formed.
【0106】以上のような本実施形態の構成において
も、圧電体能動部320に対応する部分の振動板に凹部
61を形成することにより、実施形態1と同様に、圧力
発生室12形成の際の圧電体膜70の変位量、また、振
動板の撓み量を低減することができる。また、本実施形
態では、振動板を3層で構成し、最上層の第2の弾性膜
65を圧縮応力を有する材料で構成するようにしたの
で、振動板の撓み量をさらに低減することができる。し
たがって、圧電体能動部の駆動による振動板の変位量を
実質的に向上することができ、耐久性も向上することが
できる。In the configuration of the present embodiment as described above, the concave portion 61 is formed in the portion of the diaphragm corresponding to the piezoelectric active portion 320, so that the pressure generating chamber 12 is formed similarly to the first embodiment. The amount of displacement of the piezoelectric film 70 and the amount of deflection of the diaphragm can be reduced. Further, in the present embodiment, the diaphragm is constituted by three layers, and the uppermost second elastic film 65 is constituted by a material having a compressive stress. Therefore, the amount of deflection of the diaphragm can be further reduced. it can. Therefore, the amount of displacement of the diaphragm by driving the piezoelectric active portion can be substantially improved, and the durability can be improved.
【0107】(実施形態3)図11は、実施形態3にか
かるインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。(Embodiment 3) FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 3.
【0108】本実施形態では、図11に示すように、圧
力発生室12に対応する部分の弾性膜50の一部を除去
することにより凹部61とし、弾性膜50上に下電極膜
60を一様に形成するようにした以外は実施形態1と同
様である。In this embodiment, as shown in FIG. 11, a part of the elastic film 50 corresponding to the pressure generating chamber 12 is removed to form a concave portion 61, and the lower electrode film 60 is formed on the elastic film 50. This embodiment is the same as Embodiment 1 except that it is formed in the same manner.
【0109】このような構成によっても、圧電体能動部
320全体の厚さを厚くすることなく圧電体膜70を厚
く形成することができる。したがって、上述の実施形態
と同様の効果を奏する。With such a configuration, the piezoelectric film 70 can be formed thick without increasing the thickness of the entire piezoelectric active portion 320. Therefore, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
【0110】(実施形態4)図12は、実施形態4に係
るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図及び平面図
である。(Embodiment 4) FIG. 12 is a sectional view and a plan view of a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 4.
【0111】本実施形態は、弾性膜50上に、さらに圧
縮応力を有する圧縮膜66を設け、この圧縮膜66に凹
部61Aを形成した例である。This embodiment is an example in which a compression film 66 having a compressive stress is further provided on the elastic film 50, and a concave portion 61A is formed in the compression film 66.
【0112】図12(a)に示すように、弾性膜50上
には、圧縮応力を有する、例えば、二酸化ジルコニウム
等の金属酸化膜からなる圧縮膜66が形成され、圧電体
能動部320に対応する部分の圧縮膜66の厚さ方向の
一部を除去することにより凹部61Aが形成されてい
る。そして、下電極膜60が、この凹部61A内のみに
パターニングされている以外、基本的構造は実施形態1
と同様である。As shown in FIG. 12A, a compression film 66 having a compression stress and made of a metal oxide film such as zirconium dioxide is formed on the elastic film 50. The concave portion 61A is formed by removing a part of the compressed film 66 in the thickness direction at the portion to be formed. The basic structure is the same as that of the first embodiment except that the lower electrode film 60 is patterned only in the concave portion 61A.
Is the same as
【0113】このように、本実施形態では、下電極膜6
0が凹部61A内にのみパターニングされているため、
振動板は、弾性膜50及び圧縮応力を有する圧縮膜66
とで構成される。また、上述のように、弾性膜50も、
酸化シリコン膜からなり、圧縮応力を有するため、振動
板は圧縮応力を有する膜のみで構成されることになる。
また、圧縮膜66の圧電体能動部320に対応する部分
には凹部61Aが形成されて、膜厚が薄くなっている。
したがって、圧力発生室12を形成する際に、圧電体膜
70の引張り応力が開放されて収縮方向の力に対して、
圧電体能動部320に対応する部分の振動板の膜厚は薄
く、圧縮応力が開放されても引張り方向の力が小さいた
め、振動板の初期撓み量を抑えることができ、圧電体能
動部を駆動の際の振動板の変形量を向上することができ
る。また、下電極膜60が凹部61A内のみにパターニ
ングされ、外部に露出していないため、絶縁耐久性を向
上することができる。As described above, in the present embodiment, the lower electrode film 6
Since 0 is patterned only in the recess 61A,
The diaphragm includes an elastic film 50 and a compression film 66 having a compression stress.
It is composed of Further, as described above, the elastic film 50 also
Since the diaphragm is made of a silicon oxide film and has a compressive stress, the diaphragm is composed of only a film having a compressive stress.
A concave portion 61A is formed in a portion of the compression film 66 corresponding to the piezoelectric active portion 320, and the film thickness is reduced.
Therefore, when the pressure generating chamber 12 is formed, the tensile stress of the piezoelectric film 70 is released and the force in the contraction direction is reduced.
The thickness of the diaphragm corresponding to the piezoelectric active part 320 is small, and even if the compressive stress is released, the force in the tensile direction is small. The amount of deformation of the diaphragm during driving can be improved. Further, since the lower electrode film 60 is patterned only in the recess 61A and is not exposed to the outside, the insulation durability can be improved.
【0114】また、本実施形態では、各圧電体能動部3
20の一方の電極となる下電極膜60は、凹部61A内
にパターニングされているため、図12(b)に示すよ
うに、長手方向一端部から圧力発生室12の周壁上に延
設され、各圧電体能動部320から延設された下電極膜
60が周壁上で連結されて共通電極となっており、図示
しないが端部近傍で外部配線と接続されている。In the present embodiment, each piezoelectric active part 3
Since the lower electrode film 60 serving as one of the electrodes 20 is patterned in the recess 61A, as shown in FIG. 12B, it extends from one end in the longitudinal direction onto the peripheral wall of the pressure generating chamber 12, and The lower electrode film 60 extending from each of the piezoelectric active portions 320 is connected on the peripheral wall to form a common electrode, and is connected to an external wiring near the end (not shown).
【0115】また、他方側の電極となる上電極膜80
は、各圧力発生室12の長手方向一端部、本実施形態で
は、下電極膜60の延設方向と逆の端部から周壁上に延
設され、各圧電体能動部320毎に、図示しないが上電
極膜80を介して外部配線が接続されている。The upper electrode film 80 serving as the electrode on the other side
Is extended on the peripheral wall from one end in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12, in this embodiment, the end opposite to the extending direction of the lower electrode film 60, and is not shown for each piezoelectric active part 320. Are connected to external wiring via the upper electrode film 80.
【0116】このように、本実施形態では、下電極膜6
0と上電極膜80とが、長手方向端部から逆方向に周壁
上に延設されているため、絶縁体層及びコンタクトホー
ルを用いることなく配線を引き出すことができ、変位効
率及び耐久性を向上することができ、また、コンタクト
ホールを設けることなく圧電振動子の駆動部を圧力発生
室内に設けることができる。As described above, in the present embodiment, the lower electrode film 6
0 and the upper electrode film 80 extend on the peripheral wall in the opposite direction from the longitudinal end, so that the wiring can be drawn out without using the insulator layer and the contact hole, and the displacement efficiency and durability can be improved. In addition, the driving unit of the piezoelectric vibrator can be provided in the pressure generating chamber without providing a contact hole.
【0117】また、上述の本実施形態の圧縮膜66の形
成方法としては、特に限定されないが、例えば、本実施
形態では、まず、弾性膜50上にスパッタリングにより
ジルコニウム層を形成して、次いで、このジルコニウム
層に凹部61Aをパターニングした。その後、凹部61
Aがパターニングされたジルコニウム層を約1150℃
の拡散炉で酸素中で熱酸化処理することにより、圧縮応
力を有する二酸化ジルコニウムからなる圧縮膜66とし
た。ここで、ジルコニウムは酸化される際に、相転移温
度以上に加熱されているため、冷却時に相転移を起こし
て単斜晶系となり、圧縮応力を有する酸化ジルコニウム
となる。このような方法で形成することにより、凹部6
1Aのパターニングを、酸化前の硬度の低いジルコニウ
ム層に行えばよく、容易に形成することができる。The method of forming the compressed film 66 of the present embodiment is not particularly limited. For example, in the present embodiment, first, a zirconium layer is formed on the elastic film 50 by sputtering, and then, The recess 61A was patterned in the zirconium layer. Then, the recess 61
About 1150 ° C.
By performing a thermal oxidation treatment in oxygen in a diffusion furnace described above, a compressed film 66 made of zirconium dioxide having a compressive stress was obtained. Here, since zirconium is heated to a temperature equal to or higher than the phase transition temperature when being oxidized, the zirconium undergoes a phase transition upon cooling to become a monoclinic system, and becomes zirconium oxide having a compressive stress. The recess 6 can be formed by such a method.
The patterning of 1A may be performed on a zirconium layer having a low hardness before oxidation, and can be easily formed.
【0118】なお、本実施形態では、振動板が弾性膜5
0及び圧縮膜66で構成されているが、これに限定され
ず、例えば、図13に示すように、圧力発生室12を形
成後、圧力発生室12側からエッチングすることによ
り、圧力発生室12に対向する領域の弾性膜50を除去
するようにしてもよい。これにより、振動板の膜厚が減
少するため、振動板の変形効率を向上することができ
る。また、この場合、振動板は実質的に金属酸化膜から
なる圧縮膜66で構成されることになるため、変形に対
する十分な強度を保持することができる。In this embodiment, the diaphragm is made of the elastic film 5.
However, the pressure generating chamber 12 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, after the pressure generating chamber 12 is formed, the pressure generating chamber 12 is etched from the pressure generating chamber 12 side. Alternatively, the elastic film 50 in the region opposed to the above may be removed. This reduces the thickness of the diaphragm, thereby improving the deformation efficiency of the diaphragm. In this case, since the diaphragm is constituted by the compression film 66 substantially made of a metal oxide film, sufficient strength against deformation can be maintained.
【0119】また、二酸化シリコン膜からなる弾性膜5
0を設けずに、流路形成基板10上に、二酸化ジルコニ
ウムからなる圧縮膜66を直接設けるようにしてもよ
い。The elastic film 5 made of a silicon dioxide film
The compression film 66 made of zirconium dioxide may be provided directly on the flow path forming substrate 10 without providing 0.
【0120】また、本実施形態においても、実施形態1
と同様に、圧電体層70を全体に設けたり、あるいは厚
さ方向の一部まで積極的にパターニングするようにして
もよいことは言うまでもない。Also, in this embodiment, the first embodiment
Similarly to the above, it goes without saying that the piezoelectric layer 70 may be provided on the whole or may be positively patterned to a part in the thickness direction.
【0121】(実施形態5)図14は、実施形態5に係
るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。(Embodiment 5) FIG. 14 is a sectional view of an ink jet recording head according to Embodiment 5.
【0122】本実施形態は、振動板の最上層を引張り応
力を有する膜で形成した例であり、図14に示すよう
に、圧縮膜66上に、引張り応力を有する、例えば、P
t等の金属で引張り膜67を形成した以外、実施形態4
と同様である。This embodiment is an example in which the uppermost layer of the diaphragm is formed of a film having a tensile stress. As shown in FIG.
Embodiment 4 except that the tensile film 67 is formed of a metal such as t.
Is the same as
【0123】このような構成によっても、上述の実施形
態と同様の効果を得ることができ、また、圧力発生室1
2を形成する際、引張り膜67は、凹部61Aにより切
断されているため、引張り応力は、圧力発生室12が形
成された際に、引張り方向の力として開放され、振動板
を上に引き上げる力となるため、振動板の初期撓み量を
さらに低減することができる。With such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
When the pressure generating chamber 12 is formed, the tensile stress is released as a force in the tensile direction when the pressure generating chamber 12 is formed, and the force for pulling the diaphragm upward is formed. Therefore, the initial deflection amount of the diaphragm can be further reduced.
【0124】なお、この引張り膜67は、凹部61Aか
ら連続して形成された下電極膜60であってもよいが、
下電極膜60は、上述のように外部に露出しない方が好
ましく、下電極膜60とは分離してパターニングするの
が好適である。The tensile film 67 may be the lower electrode film 60 formed continuously from the recess 61A.
The lower electrode film 60 is preferably not exposed to the outside as described above, and is preferably patterned separately from the lower electrode film 60.
【0125】(他の実施形態)以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではない。(Other Embodiments) Although the embodiments of the present invention have been described above, the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to the above.
【0126】例えば、上述した封止板20の他、共通イ
ンク室形成板30をガラスセラミックス製としてもよ
く、さらには、薄肉膜41を別部材としてガラスセラミ
ックス製としてもよく、材料、構造等の変更は自由であ
る。For example, in addition to the sealing plate 20 described above, the common ink chamber forming plate 30 may be made of glass ceramic, and the thin film 41 may be made of glass ceramic as a separate member. Changes are free.
【0127】また、上述した実施形態では、ノズル開口
を流路形成基板10の端面に形成しているが、面に垂直
な方向に突出するノズル開口を形成してもよい。In the above-described embodiment, the nozzle openings are formed on the end surface of the flow path forming substrate 10. However, the nozzle openings may be formed to project in a direction perpendicular to the surface.
【0128】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図15、その流路の断面を図16にぞれぞれ示す。こ
の実施形態では、ノズル開口11が圧電振動子とは反対
のノズル基板120に穿設され、これらノズル開口11
と圧力発生室12とを連通するノズル連通口22が、封
止板20,共通インク室形成板30及び薄肉板41A及
びインク室側板40Aを貫通するように配されている。FIG. 15 is an exploded perspective view of the embodiment configured as described above, and FIG. 16 is a cross-sectional view of the flow path. In this embodiment, the nozzle openings 11 are drilled in the nozzle substrate 120 opposite to the piezoelectric vibrator, and these nozzle openings 11
A nozzle communication port 22 for communicating the pressure generating chamber 12 with the pressure generating chamber 12 is provided so as to penetrate the sealing plate 20, the common ink chamber forming plate 30, the thin plate 41A, and the ink chamber side plate 40A.
【0129】なお、本実施形態は、その他、薄肉板41
Aとインク室側板40Aとを別部材とし、インク室側板
40に開口40bを形成した以外は、基本的に上述した
実施形態と同様であり、同一部材には同一符号を付して
重複する説明は省略する。The present embodiment is different from the first embodiment in that
A is basically the same as the above-described embodiment except that the ink chamber side plate 40A and the ink chamber side plate 40A are separate members, and the opening is formed in the ink chamber side plate 40. Is omitted.
【0130】ここで、この実施形態においても、上述し
た実施形態と同様に、振動板に凹部を設け、圧電体膜の
厚さを増加させることにより、振動板の変形量及び耐久
性を向上することができる。Here, also in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, the amount of deformation and durability of the diaphragm is improved by providing a concave portion in the diaphragm and increasing the thickness of the piezoelectric film. be able to.
【0131】また、勿論、共通インク室を流路形成基板
内に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも
同様に応用できる。Of course, the present invention can be similarly applied to an ink jet recording head of a type in which a common ink chamber is formed in a flow path forming substrate.
【0132】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
る薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、
勿論これに限定されるものではなく、例えば、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体膜を
形成するもの、又は結晶成長により圧電体膜を形成する
もの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本
発明を採用することができる。In each of the embodiments described above, a thin-film type ink jet recording head which can be manufactured by applying a film forming and lithography process is described as an example.
Of course, the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric film is formed by laminating substrates to form a pressure generating chamber, or a piezoelectric film is formed by attaching a green sheet or by screen printing, or a piezoelectric film formed by crystal growth. The present invention can be applied to ink jet recording heads having various structures, such as those that form a recording medium.
【0133】さらに、上述した実施形態で、振動板とし
て下電極膜とは別に弾性膜を設けた例を示したが、下電
極膜が弾性膜を兼ねるようにしてもよい。Further, in the above-described embodiment, an example is shown in which an elastic film is provided separately from the lower electrode film as the diaphragm, but the lower electrode film may also serve as the elastic film.
【0134】また、圧電振動子とリード電極との間に絶
縁体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例
えば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜
を熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続した
り、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング
技術を用いて接続したりする構成としてもよい。Further, the example in which the insulator layer is provided between the piezoelectric vibrator and the lead electrode has been described. However, the present invention is not limited to this. The conductive film may be thermally welded, and the anisotropic conductive film may be connected to the lead electrode, or may be connected using various bonding techniques such as wire bonding.
【0135】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 gist of the present invention is not contradicted.
【0136】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図17
は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図
である。The ink jet recording head of each of the embodiments constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge and the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. FIG.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.
【0137】図17に示すように、インクジェット式記
録ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、
インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが
着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び
1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付け
られたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。As shown in FIG. 17, recording head units 1A and 1B having an ink jet recording head are
Cartridges 2A and 2B constituting ink supply means are detachably provided. A carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. I have. The recording head units 1A and 1B are, for example,
Each of them ejects a black ink composition and a color ink composition.
【0138】そして、駆動モータ6の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリ
ッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及
び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿っ
て移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に
沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。Then, the driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and a timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted moves along the carriage shaft 5. Moved. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown), is wound around the platen 8. It is designed to be transported.
【0139】[0139]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電体能動部に対応する領域の振動板に凹部を形成し、
圧電体膜の厚さを増加させることにより、圧力発生室を
形成する際に起こる圧電体膜の応力の緩和量を低減する
ことができ、また、振動板の撓み量を抑えることができ
る。したがって、圧電体能動部の駆動による振動板の変
形量の向上及び耐久性の向上を図ることができる。As described above, according to the present invention,
Forming a recess in the diaphragm in the area corresponding to the piezoelectric active part,
By increasing the thickness of the piezoelectric film, it is possible to reduce the amount of relaxation of the stress of the piezoelectric film that occurs when the pressure generating chamber is formed, and to suppress the amount of flexure of the diaphragm. Therefore, the amount of deformation of the diaphragm and the durability can be improved by driving the piezoelectric active portion.
【図1】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記
録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a first 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の平面図及び断面図であ
る。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention, showing the same.
【図3】図1の封止板の変形例を示す図である。FIG. 3 is a view showing a modification of the sealing plate of FIG. 1;
【図4】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a thin film manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施形態1の薄膜製造工程を示す図で
ある。FIG. 6 is a view showing a thin film manufacturing process according to the first embodiment 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
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。FIGS. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view illustrating 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1の変形例を示す断面図であ
る。FIG. 8 is a sectional view showing a modification of the first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施形態2に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a main part of an ink jet recording head according to a second embodiment of the invention.
【図10】本発明の実施形態2の薄膜製造工程を示す図
である。FIG. 10 is a view showing a thin film manufacturing process according to a second embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施形態3に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a main part of an ink jet recording head according to a third embodiment of the invention.
【図12】本発明の実施形態4に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す断面図及び平面図である。12A and 12B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a main part of an inkjet recording head according to a fourth embodiment of the invention.
【図13】本発明の実施形態4に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a modified example of the ink jet recording head according to Embodiment 4 of the present invention.
【図14】本発明の実施形態5に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a main part of an ink jet recording head according to Embodiment 5 of the present invention.
【図15】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 15 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
【図16】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断面図である。FIG. 16 is a sectional view showing an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.
【図17】本発明の一実施形態に係るインクジェット式
記録装置の概略図である。FIG. 17 is a schematic view of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 流路形成基板 11 ノズル開口 12 圧力発生室 50 弾性膜 60 下電極膜 61,61A 凹部 65 第2の弾性膜 66 圧縮膜 67 引張り膜 70 圧電体膜 80 上電極膜 90 絶縁体層 100 リード電極 300 圧電振動子 320 圧電体能動部 Reference Signs List 10 flow path forming substrate 11 nozzle opening 12 pressure generating chamber 50 elastic film 60 lower electrode film 61, 61A recess 65 second elastic film 66 compressed film 67 tensile film 70 piezoelectric film 80 upper electrode film 90 insulator layer 100 lead electrode 300 Piezoelectric vibrator 320 Piezoelectric active part
Claims (25)
を構成する弾性膜と、該弾性膜上に設けられた下電極
と、該下電極上に形成された圧電体層と、該圧電体層の
表面に形成された上電極とを備え、前記圧力発生室に対
向する領域に圧電体能動部を形成したインクジェット式
記録ヘッドにおいて、 前記弾性膜及び前記下電極を含む振動板が、前記圧電体
能動部に対応する部分に他の部分よりも厚さの薄い凹部
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。An elastic film forming a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening; a lower electrode provided on the elastic film; a piezoelectric layer formed on the lower electrode; An ink jet recording head comprising an upper electrode formed on the surface of the body layer, and a piezoelectric active portion formed in a region facing the pressure generating chamber, wherein the diaphragm including the elastic film and the lower electrode comprises: An ink jet recording head comprising a concave portion having a thickness smaller than other portions in a portion corresponding to a piezoelectric active portion.
は、前記圧力発生室に対向する領域内に形成されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recess of the diaphragm is formed in a region facing the pressure generating chamber.
凹部は、前記下電極の一部を除去することにより形成さ
れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the concave portion of the diaphragm is formed by removing a part of the lower electrode.
電体能動部は、前記上電極のみ又は前記上電極及び前記
圧電体層の厚さ方向の一部をパターニングすることによ
り形成されていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。4. The piezoelectric active portion according to claim 1, wherein the piezoelectric active portion is formed by patterning only the upper electrode or a part of the upper electrode and the piezoelectric layer in a thickness direction. An ink jet recording head.
動板は、前記下電極上に、さらに第2の弾性膜を有し、
前記振動板の凹部は、前記圧電体能動部に対応する部分
の少なくとも前記第2の弾性膜を除去することにより形
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。5. The diaphragm according to claim 1, wherein the diaphragm further has a second elastic film on the lower electrode,
The ink jet recording head according to claim 1, wherein the concave portion of the diaphragm is formed by removing at least the second elastic film at a portion corresponding to the piezoelectric active portion.
は、圧縮の応力を有する材料で形成されていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein the second elastic film is formed of a material having a compressive stress.
電体能動部の上面には絶縁体層が形成され、前記圧電体
能動部に電圧を印加するためのリード電極と当該圧電体
能動部との接続部となるコンタクト部は、前記絶縁体層
に形成されたコンタクトホール内に形成されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。7. The piezoelectric active element according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on an upper surface of the piezoelectric active part, and a lead electrode for applying a voltage to the piezoelectric active part and the piezoelectric active part. An ink jet recording head, wherein a contact part serving as a connection part with the part is formed in a contact hole formed in the insulator layer.
とも前記圧電体能動部の長手方向一端部が前記圧力発生
室の側壁に対向する部分まで延設され、前記コンタクト
部は当該側壁に対向する領域に形成されていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。8. The piezoelectric element according to claim 1, wherein at least one longitudinal end of the piezoelectric active portion extends to a portion facing a side wall of the pressure generating chamber, and the contact portion faces the side wall. An ink jet recording head, which is formed in a region to be formed.
を構成する弾性膜と、該弾性膜上に設けられた下電極
と、該下電極上に形成された圧電体層と、該圧電体層の
表面に形成された上電極とを備え、前記圧力発生室に対
向する領域に圧電体能動部を形成したインクジェット式
記録ヘッドにおいて、 振動板の少なくとも一部を構成する前記弾性膜が、前記
圧電体能動部に対応する部分に他の部分よりも厚さの薄
い凹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. An elastic film constituting a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening; a lower electrode provided on the elastic film; a piezoelectric layer formed on the lower electrode; An upper electrode formed on the surface of the body layer, and an ink jet recording head in which a piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber, wherein the elastic film constituting at least a part of the diaphragm is: An ink jet recording head, characterized in that a portion corresponding to the piezoelectric active portion has a concave portion thinner than other portions.
応力を持つ圧縮膜を含み且つ前記凹部は当該圧縮膜に形
成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。10. The ink jet recording head according to claim 9, wherein said elastic film includes a compression film having a compressive stress, and wherein said concave portion is formed in said compression film.
膜は、圧縮応力を持つ圧縮膜の上に引張り応力を持つ引
張り膜を有し、前記凹部は、当該引張り膜及び圧縮膜に
形成されていることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッド。11. The elastic film according to claim 9, wherein the elastic film has a tensile film having a tensile stress on a compressive film having a compressive stress, and the concave portion is formed in the tensile film and the compressive film. An ink jet recording head.
膜は、圧縮応力を持つ圧縮膜のみからなることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッド。12. The ink jet recording head according to claim 9, wherein the elastic film is formed only of a compression film having a compression stress.
記圧縮膜は、金属酸化膜からなることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。13. An ink jet recording head according to claim 9, wherein said compression film is made of a metal oxide film.
記下電極は、前記凹部にパターニングされていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。14. The ink jet recording head according to claim 9, wherein the lower electrode is patterned in the concave portion.
前記圧力発生室に対向する領域の長手方向の少なくとも
一端部からその外側へ延設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。15. The method according to claim 14, wherein the lower electrode comprises:
An ink jet recording head extending from at least one longitudinal end of a region facing the pressure generating chamber to the outside thereof.
電極及び前記圧電体層は、前記圧力発生室に対向する領
域の長手方向の少なくとも一端部からその外側へ延設さ
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。16. The device according to claim 14, wherein the upper electrode and the piezoelectric layer extend outward from at least one longitudinal end of a region facing the pressure generating chamber. Inkjet recording head.
電極の延設方向と前記上電極及び前記圧電体層の延設方
向とが異なることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。17. The ink jet recording head according to claim 15, wherein an extending direction of the lower electrode is different from an extending direction of the upper electrode and the piezoelectric layer.
前記上電極の何れか一方が共通電極となっていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。18. An ink jet recording head according to claim 17, wherein one of said lower electrode and said upper electrode is a common electrode.
記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチング
により形成され、前記圧電体能動部の各層が成膜及びリ
ソグラフィ法により形成されたものであることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッド。19. The pressure generating chamber according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is formed on a silicon single crystal substrate by anisotropic etching, and each layer of the piezoelectric active portion is formed by film formation and lithography. An ink jet recording head, comprising:
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。20. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
けられた少なくとも弾性膜及び下電極層で構成される振
動板上に、圧電体層及び上電極層を順次積層して各層を
パターニングすることにより前記圧力発生室に対向する
領域に圧電体能動部を形成するインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法において、 前記基板上に少なくとも前記弾性膜及び前記下電極層を
順次積層して前記振動板を形成するステップと、前記振
動板の前記圧電体能動部に対応する部分に他の部分より
も厚さの薄い凹部を形成するステップと、前記振動板上
に、前記圧電体層、及び前記上電極を順次積層するステ
ップと、前記上電極又は前記上電極及び前記圧電体層の
少なくとも一部をパターニングして前記凹部上に前記圧
電体能動部を形成するステップ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の製造方法。21. A piezoelectric layer and an upper electrode layer are sequentially laminated on a vibration plate comprising at least an elastic film and a lower electrode layer provided on one surface of a substrate having a pressure generating chamber, and each layer is patterned. In the method for manufacturing an ink jet recording head in which a piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber, at least the elastic film and the lower electrode layer are sequentially laminated on the substrate to form the vibration plate Performing a step of forming a concave portion having a thickness smaller than other portions in a portion corresponding to the piezoelectric body active portion of the diaphragm, and forming the piezoelectric layer and the upper electrode on the diaphragm. Laminating sequentially, and patterning at least a part of the upper electrode or the upper electrode and the piezoelectric layer to form the piezoelectric active portion on the concave portion. Method of manufacturing the ink jet recording head is characterized.
部は、前記下電極層の一部をパターニングにより除去す
ることにより形成されることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドの製造方法。22. The method according to claim 21, wherein the concave portion of the diaphragm is formed by removing a part of the lower electrode layer by patterning.
成するステップは、前記下電極層上にさらに第2の弾性
膜を積層するステップを含み、前記振動板の凹部は、前
記第2の弾性膜をパターニングにより除去することによ
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
ッドの製造方法。23. The method according to claim 21, wherein the step of forming the diaphragm further includes a step of laminating a second elastic film on the lower electrode layer, wherein the concave portion of the diaphragm includes the second elastic film. A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the method is formed by removing a film by patterning.
けられた少なくとも弾性膜及び下電極層で構成される振
動板上に、圧電体層及び上電極層を順次積層して各層を
パターニングすることにより前記圧力発生室に対向する
領域に圧電体能動部を形成するインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法において、 前記基板上に前記圧電体能動部に対応する部分に他の部
分よりも厚さの薄い凹部を有する前記弾性膜を形成する
ステップと、前記弾性膜上に前記下電極を形成して前記
凹部内にパターニングするステップと、前記弾性膜及び
前記下電極上に、前記圧電体層、及び前記上電極を順次
積層するステップと、前記上電極又は前記上電極及び前
記圧電体層の少なくとも一部をパターニングして前記凹
部上に前記圧電体能動部を形成するステップとを有する
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方
法。24. A piezoelectric layer and an upper electrode layer are successively laminated on a vibration plate comprising at least an elastic film and a lower electrode layer provided on one surface of a substrate having a pressure generating chamber, and each layer is patterned. In the method for manufacturing an ink jet recording head in which a piezoelectric active portion is formed in a region facing the pressure generating chamber, a portion corresponding to the piezoelectric active portion on the substrate is thinner than other portions. Forming the elastic film having a concave portion, forming the lower electrode on the elastic film and patterning in the concave portion, and forming the piezoelectric layer on the elastic film and the lower electrode; Sequentially stacking an upper electrode, and patterning at least a part of the upper electrode or the upper electrode and the piezoelectric layer to form the piezoelectric active portion on the recess. Method for manufacturing an ink jet recording head characterized in that it comprises.
成は、ジルコニウム膜を成膜して前記凹部をパターニン
グし、次いで、当該ジルコニウム膜を酸化することによ
り行うことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの
製造方法。25. The ink jet recording head according to claim 24, wherein the elastic film is formed by forming a zirconium film, patterning the concave portion, and then oxidizing the zirconium film. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10178943A JP2000006398A (en) | 1998-04-21 | 1998-06-25 | Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11120698 | 1998-04-21 | ||
| JP10-111206 | 1998-04-21 | ||
| JP10178943A JP2000006398A (en) | 1998-04-21 | 1998-06-25 | Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000006398A true JP2000006398A (en) | 2000-01-11 |
Family
ID=26450661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10178943A Pending JP2000006398A (en) | 1998-04-21 | 1998-06-25 | Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000006398A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006116953A (en) * | 2004-09-24 | 2006-05-11 | Brother Ind Ltd | Liquid ejecting apparatus and manufacturing method thereof |
| US7922300B2 (en) | 2004-09-24 | 2011-04-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejecting apparatus, method for manufacturing liquid ejecting apparatus, and ink-jet printer |
| US7976133B2 (en) | 2004-09-24 | 2011-07-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid-jetting apparatus and method for producing the same |
| JP2012176578A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric element, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus |
| US9610771B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-04-04 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge apparatus and method for producing the same |
| US9682558B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-06-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejection apparatus and method of formimg liquid ejection apparatus |
| WO2021251159A1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-12-16 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric device |
-
1998
- 1998-06-25 JP JP10178943A patent/JP2000006398A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006116953A (en) * | 2004-09-24 | 2006-05-11 | Brother Ind Ltd | Liquid ejecting apparatus and manufacturing method thereof |
| US7922300B2 (en) | 2004-09-24 | 2011-04-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejecting apparatus, method for manufacturing liquid ejecting apparatus, and ink-jet printer |
| US7976133B2 (en) | 2004-09-24 | 2011-07-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid-jetting apparatus and method for producing the same |
| JP2012176578A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric element, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus |
| US9610771B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-04-04 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge apparatus and method for producing the same |
| US9682558B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-06-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejection apparatus and method of formimg liquid ejection apparatus |
| US10377138B2 (en) | 2014-12-26 | 2019-08-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for producing liquid discharge apparatus |
| USRE48990E1 (en) | 2014-12-26 | 2022-03-29 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejection apparatus and method of forming liquid ejection apparatus |
| WO2021251159A1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-12-16 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric device |
| US20230115834A1 (en) * | 2020-06-11 | 2023-04-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4202467B2 (en) | Actuator device, ink jet recording head, and ink jet recording device | |
| JP3725390B2 (en) | Inkjet recording head and inkjet recording apparatus | |
| JP2000246888A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP3543933B2 (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP3603931B2 (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000006398A (en) | Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus | |
| JPH11300971A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000037868A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000141644A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP3610811B2 (en) | Inkjet recording head and inkjet recording apparatus | |
| JP2000263785A (en) | Actuator device, manufacturing method thereof, ink jet recording head, and ink jet recording device | |
| JP3750709B2 (en) | Inkjet recording head | |
| JPH11151815A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP3567970B2 (en) | Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus | |
| JP2000006395A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JPH11309858A (en) | Ink jet recording head, driving method thereof, and ink jet recording apparatus | |
| JPH11179902A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP3603933B2 (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000062173A (en) | Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus | |
| JP2000006399A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000127391A (en) | Actuator device, ink jet recording head, and ink jet recording device | |
| JP2000052554A (en) | Element structure, ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000052550A (en) | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus | |
| JP2000272126A (en) | Actuator device, manufacturing method thereof, ink jet recording head, and ink jet recording device | |
| JPH11300961A (en) | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |