JP2002240297A - 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 - Google Patents
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Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性が高い圧電素子を備えると共にインク
吐出特性及び安定性を向上し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２１に連通する圧力発生室１
２が画成されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基
板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に振動板５０
を介して下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０から
なる圧電素子３００とを具備するインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧力発生室１２の前記振動板側に
は、長手方向に亘って幅の広い幅広部１５が設けられて
おり、前記流路形成基板１０の前記幅広部１５の幅方向
両側に、当該幅広部１５の長手方向に亘って溝部１６を
有すると共に該溝部１６内には前記幅広部１５の幅方向
側面を画成して前記圧力発生室１２の幅方向のエッチン
グを規制するエッチングストップ層１１０を設ける。
吐出特性及び安定性を向上し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２１に連通する圧力発生室１
２が画成されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基
板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に振動板５０
を介して下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０から
なる圧電素子３００とを具備するインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧力発生室１２の前記振動板側に
は、長手方向に亘って幅の広い幅広部１５が設けられて
おり、前記流路形成基板１０の前記幅広部１５の幅方向
両側に、当該幅広部１５の長手方向に亘って溝部１６を
有すると共に該溝部１６内には前記幅広部１５の幅方向
側面を画成して前記圧力発生室１２の幅方向のエッチン
グを規制するエッチングストップ層１１０を設ける。
Description
【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振動板で構
成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子
の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッド及び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。
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子
の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッド及び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。
【０００２】
【従来技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通する
圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電
素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノ
ズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッドには、圧電素子が軸方向に伸長、収縮する縦振
動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわ
み振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２
種類が実用化されている。
圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電
素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノ
ズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッドには、圧電素子が軸方向に伸長、収縮する縦振
動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわ
み振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２
種類が実用化されている。
【０００３】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。
【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。
【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット式記録ヘッドの圧力発生室は、流路形成基板の圧電
素子とは反対側の面から振動板に至るまで異方性エッチ
ングを選択的に行うことにより流路形成基板を貫通して
形成される。
ット式記録ヘッドの圧力発生室は、流路形成基板の圧電
素子とは反対側の面から振動板に至るまで異方性エッチ
ングを選択的に行うことにより流路形成基板を貫通して
形成される。
【０００８】この異方性エッチングをアルカリ水溶液を
用いたウェットエッチングで行うと、エッチングの終点
でこのアルカリ水溶液あるいはエッチング反応生成物が
振動板を透過して圧電素子にダメージを与えてしまうと
いう問題がある。
用いたウェットエッチングで行うと、エッチングの終点
でこのアルカリ水溶液あるいはエッチング反応生成物が
振動板を透過して圧電素子にダメージを与えてしまうと
いう問題がある。
【０００９】また、エッチングをドライエッチングで行
うと、エッチングの終点が定まらず、圧力発生室の振動
板側の幅の制御が難しく、圧力発生室を高精度で形成で
きないという問題がある。
うと、エッチングの終点が定まらず、圧力発生室の振動
板側の幅の制御が難しく、圧力発生室を高精度で形成で
きないという問題がある。
【００１０】さらに、このようなインクジェット式記録
ヘッドでは、圧電素子を形成後に圧力発生室をエッチン
グにより形成するため、圧力発生室の垂直度のバラツキ
により圧力発生室の振動板側の位置が安定しない。この
ため、圧電素子と圧力発生室との相対的な位置精度が低
くなってしまい、インク吐出特性及び安定性が低いとい
う問題がある。
ヘッドでは、圧電素子を形成後に圧力発生室をエッチン
グにより形成するため、圧力発生室の垂直度のバラツキ
により圧力発生室の振動板側の位置が安定しない。この
ため、圧電素子と圧力発生室との相対的な位置精度が低
くなってしまい、インク吐出特性及び安定性が低いとい
う問題がある。
【００１１】本発明はこのような事情に鑑み、信頼性が
高い圧電素子を備えると共にインク吐出特性及び安定性
を向上し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。
高い圧電素子を備えると共にインク吐出特性及び安定性
を向上し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。
【００１２】
【発明が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が
画成されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基板
と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電
極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する
インクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧力発生室
の前記振動板側には、長手方向に亘って幅の広い幅広部
が設けられており、前記流路形成基板の前記幅広部の幅
方向両側に当該幅広部の長手方向に亘って溝部を有する
と共に、該溝部内には前記幅広部の幅方向側面を画成し
て前記圧力発生室の幅方向のエッチングを規制するエッ
チングストップ層が設けら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。
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
画成されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基板
と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電
極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する
インクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧力発生室
の前記振動板側には、長手方向に亘って幅の広い幅広部
が設けられており、前記流路形成基板の前記幅広部の幅
方向両側に当該幅広部の長手方向に亘って溝部を有する
と共に、該溝部内には前記幅広部の幅方向側面を画成し
て前記圧力発生室の幅方向のエッチングを規制するエッ
チングストップ層が設けら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。
【００１３】かかる第１の態様では、エッチングストッ
プ層により圧力発生室の幅広部の幅を容易に且つ確実に
規定でき、圧力発生室を高精度に形成することができ
る。
プ層により圧力発生室の幅広部の幅を容易に且つ確実に
規定でき、圧力発生室を高精度に形成することができ
る。
【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記エッチングストップ層が絶縁性を有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
て、前記エッチングストップ層が絶縁性を有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１５】かかる第２の態様では、エッチングストッ
プ層に絶縁性を有する部材を用いることで、圧力発生室
内のインクへの漏電を防止することができる。
プ層に絶縁性を有する部材を用いることで、圧力発生室
内のインクへの漏電を防止することができる。
【００１６】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記エッチングストップ層が前記振動板の一
部と同一の部材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。
において、前記エッチングストップ層が前記振動板の一
部と同一の部材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。
【００１７】かかる第３の態様では、エッチングストッ
プ層を振動板の一部で形成することにより、製造工程を
簡略化することができる。
プ層を振動板の一部で形成することにより、製造工程を
簡略化することができる。
【００１８】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記エッチングストップ層が酸化シリ
コン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。
の態様において、前記エッチングストップ層が酸化シリ
コン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。
【００１９】かかる第４の態様では、エッチングストッ
プ層を容易に且つ確実に形成することができる。
プ層を容易に且つ確実に形成することができる。
【００２０】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記溝部の幅が前記エッチングストッ
プ層の厚さの２倍よりも狭く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。
の態様において、前記溝部の幅が前記エッチングストッ
プ層の厚さの２倍よりも狭く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。
【００２１】かかる第５の態様では、溝部内にエッチン
グストップ層を確実に形成することができる。
グストップ層を確実に形成することができる。
【００２２】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記圧力発生室の少なくとも前記振動
板側が異方性ドライエッチング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。
の態様において、前記圧力発生室の少なくとも前記振動
板側が異方性ドライエッチング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。
【００２３】かかる第６の態様では、エッチング水溶液
及びエッチング反応生成物による圧電素子へのダメージ
を確実に防止して圧力発生室を高精度に形成することが
できる。
及びエッチング反応生成物による圧電素子へのダメージ
を確実に防止して圧力発生室を高精度に形成することが
できる。
【００２４】本発明の第７の態様は、第１〜６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。
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。
【００２５】かかる第７の態様では、インク吐出特性を
向上したインクジェット式記録装置を実現できる。
向上したインクジェット式記録装置を実現できる。
【００２６】本発明の第８の態様は、ノズル開口に連通
する圧力発生室が画成されるシリコン単結晶基板からな
る流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板
を介して成膜及びリソグラフィ法により形成された薄膜
からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子
を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法におい
て、前記流路形成基板の一方面に、前記圧力発生室の形
成される領域の幅方向両側に、長手方向に亘って溝部を
形成する工程と、該溝部内に前記流路形成基板のエッチ
ングを規制するエッチングストップ層を形成する工程
と、前記流路形成基板の一方面に前記振動板を介して前
記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニ
ングして前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成
基板の少なくとも前記振動板側を異方性ドライエッチン
グにより前記エッチングストップ層が露出するまで除去
して前記圧力発生室を形成する工程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。
する圧力発生室が画成されるシリコン単結晶基板からな
る流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板
を介して成膜及びリソグラフィ法により形成された薄膜
からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子
を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法におい
て、前記流路形成基板の一方面に、前記圧力発生室の形
成される領域の幅方向両側に、長手方向に亘って溝部を
形成する工程と、該溝部内に前記流路形成基板のエッチ
ングを規制するエッチングストップ層を形成する工程
と、前記流路形成基板の一方面に前記振動板を介して前
記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニ
ングして前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成
基板の少なくとも前記振動板側を異方性ドライエッチン
グにより前記エッチングストップ層が露出するまで除去
して前記圧力発生室を形成する工程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。
【００２７】かかる第８の態様では、圧力発生室の振動
板側の幅方向のエッチングを容易に制御でき、圧力発生
室を高精度に形成できる。
板側の幅方向のエッチングを容易に制御でき、圧力発生
室を高精度に形成できる。
【００２８】本発明の第９の態様は、第８の態様におい
て、前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成
基板を異方性ウェットエッチングした後、異方性ドライ
エッチングを行うことによって前記圧力発生室を形成す
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。
て、前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成
基板を異方性ウェットエッチングした後、異方性ドライ
エッチングを行うことによって前記圧力発生室を形成す
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。
【００２９】かかる第９の態様では、圧力発生室を異方
性ウェットエッチングと異方性ドライエッチングとで形
成することによって、エッチング時間を短縮して製造コ
ストを低減することができる。
性ウェットエッチングと異方性ドライエッチングとで形
成することによって、エッチング時間を短縮して製造コ
ストを低減することができる。
【００３０】本発明の第１０の態様は、第８又は９の態
様において、前記エッチングストップ層が絶縁性を有す
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。
様において、前記エッチングストップ層が絶縁性を有す
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。
【００３１】かかる第１０の態様では、エッチングスト
ップ層に絶縁性を有する部材を用いることで、圧力発生
室内のインクへの漏電を防止することができる。
ップ層に絶縁性を有する部材を用いることで、圧力発生
室内のインクへの漏電を防止することができる。
【００３２】本発明の第１１の態様は、第８〜１０の何
れかの態様において、前記エッチングストップ層が前記
振動板の一部と同一の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の製造方法にある。
れかの態様において、前記エッチングストップ層が前記
振動板の一部と同一の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の製造方法にある。
【００３３】かかる第１１の態様では、エッチングスト
ップ層を振動板の一部と同一の材料で形成することで、
製造工程を簡略化することができる。
ップ層を振動板の一部と同一の材料で形成することで、
製造工程を簡略化することができる。
【００３４】本発明の第１２の態様は、第８〜１１の何
れかの態様において、前記エッチングストップ層が酸化
シリコンからなることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドの製造方法にある。
れかの態様において、前記エッチングストップ層が酸化
シリコンからなることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドの製造方法にある。
【００３５】かかる第１２の態様では、エッチングスト
ップ層を容易に且つ確実に形成することができる。
ップ層を容易に且つ確実に形成することができる。
【００３６】本発明の第１３の態様は、第８〜１２の何
れかの態様において、前記溝部を形成する工程では、当
該溝部の幅を前記エッチングストップ層の厚さの２倍よ
りも狭く形成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。
れかの態様において、前記溝部を形成する工程では、当
該溝部の幅を前記エッチングストップ層の厚さの２倍よ
りも狭く形成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。
【００３７】かかる第１３の態様では、溝部内にエッチ
ングストップ層を確実に形成することができる。
ングストップ層を確実に形成することができる。
【００３８】
【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。
て詳細に説明する。
【００３９】（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（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの
圧力発生室の並設方向の断面図であり、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′断面図である。
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（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの
圧力発生室の並設方向の断面図であり、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′断面図である。
【００４０】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の一方の面は開口面となり、
他方の面には圧力発生室１２の一方面を構成する弾性膜
５０が形成されている。
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の一方の面は開口面となり、
他方の面には圧力発生室１２の一方面を構成する弾性膜
５０が形成されている。
【００４１】なお、弾性膜５０は、本実施形態では、流
路形成基板１０上に形成されて二酸化シリコン（ＳｉＯ
2）からなる第１の弾性膜５１と、この第１の弾性膜５
１上に形成されて二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）から
なる第２の弾性膜５２とで構成されている。勿論、弾性
膜５０は、複数層からなるものに限定されるわけではな
い。
路形成基板１０上に形成されて二酸化シリコン（ＳｉＯ
2）からなる第１の弾性膜５１と、この第１の弾性膜５
１上に形成されて二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）から
なる第２の弾性膜５２とで構成されている。勿論、弾性
膜５０は、複数層からなるものに限定されるわけではな
い。
【００４２】この流路形成基板１０には、異方性エッチ
ングにより形成され、複数の隔壁１１によって区画され
る圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。ま
た、各圧力発生室１２の弾性膜５０側には、異方性ドラ
イエッチングを行うことにより、圧力発生室１２の幅方
向に広がった幅広部１５が長手方向に沿って設けられて
いる。
ングにより形成され、複数の隔壁１１によって区画され
る圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。ま
た、各圧力発生室１２の弾性膜５０側には、異方性ドラ
イエッチングを行うことにより、圧力発生室１２の幅方
向に広がった幅広部１５が長手方向に沿って設けられて
いる。
【００４３】この幅広部１５の幅方向両側に対応する領
域の流路形成基板１０には、圧力発生室１２の長手方向
に亘って溝部１６が設けられており、この溝部１６内に
は、エッチングストップ層１１０が設けられている。そ
して、幅広部１５の幅方向側面はこのエッチングストッ
プ層１１０により画成されている。
域の流路形成基板１０には、圧力発生室１２の長手方向
に亘って溝部１６が設けられており、この溝部１６内に
は、エッチングストップ層１１０が設けられている。そ
して、幅広部１５の幅方向側面はこのエッチングストッ
プ層１１０により画成されている。
【００４４】ここで、幅広部１５を有する圧力発生室１
２は、流路形成基板１０の一方面から弾性膜５０近傍ま
で異方性ウェットエッチングすることによりその一部が
形成され、その後、エッチングストップ層１１０が露出
するまで異方性ドライエッチングをすることによって形
成されている。
２は、流路形成基板１０の一方面から弾性膜５０近傍ま
で異方性ウェットエッチングすることによりその一部が
形成され、その後、エッチングストップ層１１０が露出
するまで異方性ドライエッチングをすることによって形
成されている。
【００４５】エッチングストップ層１１０は、流路形成
基板１０に圧力発生室１２を異方性ドライエッチングに
より形成した際に、圧力発生室１２の幅広部１５の幅方
向のエッチングの広がりを規制するためのものである。
すなわち、流路形成基板１０をエッチングストップ層１
１０が露出されるまでエッチングすることにより実質的
にエッチングが停止する。なお、エッチングストップ層
１１０の材料は、絶縁性を有し且つ異方性ドライエッチ
ングによりエッチングされない材料であれば、特に限定
されず、例えば、本実施形態では、流路形成基板１０に
設けられた二酸化シリコンからなる第１の弾性膜５１を
溝部１６内に埋設することにより第１の弾性膜５１の一
部をエッチングストップ層１１０とした。
基板１０に圧力発生室１２を異方性ドライエッチングに
より形成した際に、圧力発生室１２の幅広部１５の幅方
向のエッチングの広がりを規制するためのものである。
すなわち、流路形成基板１０をエッチングストップ層１
１０が露出されるまでエッチングすることにより実質的
にエッチングが停止する。なお、エッチングストップ層
１１０の材料は、絶縁性を有し且つ異方性ドライエッチ
ングによりエッチングされない材料であれば、特に限定
されず、例えば、本実施形態では、流路形成基板１０に
設けられた二酸化シリコンからなる第１の弾性膜５１を
溝部１６内に埋設することにより第１の弾性膜５１の一
部をエッチングストップ層１１０とした。
【００４６】このように流路形成基板１０にエッチング
ストップ層１１０を設け、このエッチングストップ層１
１０により、圧力発生室１２の幅広部１５の幅を規定す
ることで、圧力発生室１２の垂直度のバラツキにより圧
力発生室１２の弾性膜５０側の位置が安定しなくても、
圧電素子の相対的な位置のズレの許容量を大きくするこ
とができる。
ストップ層１１０を設け、このエッチングストップ層１
１０により、圧力発生室１２の幅広部１５の幅を規定す
ることで、圧力発生室１２の垂直度のバラツキにより圧
力発生室１２の弾性膜５０側の位置が安定しなくても、
圧電素子の相対的な位置のズレの許容量を大きくするこ
とができる。
【００４７】また、流路形成基板１０の開口面側の表面
には流路形成基板１０の表面を熱酸化することにより二
酸化シリコン層からなる保護膜５５が形成されている。
また、この保護膜５５上には、ノズル開口２１が穿設さ
れたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を
介して接着されている。なお、ノズルプレート２０は、
厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００
℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０−6／℃］で
あるガラス、単結晶シリコン、不錆鋼又はステンレス鋼
（ＳＵＳ）などからなる。ノズルプレート２０は、一方
の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコ
ン単結晶基板からなる流路形成基板１０を衝撃や外力か
ら保護する補強板の役目も果たす。
には流路形成基板１０の表面を熱酸化することにより二
酸化シリコン層からなる保護膜５５が形成されている。
また、この保護膜５５上には、ノズル開口２１が穿設さ
れたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を
介して接着されている。なお、ノズルプレート２０は、
厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００
℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０−6／℃］で
あるガラス、単結晶シリコン、不錆鋼又はステンレス鋼
（ＳＵＳ）などからなる。ノズルプレート２０は、一方
の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコ
ン単結晶基板からなる流路形成基板１０を衝撃や外力か
ら保護する補強板の役目も果たす。
【００４８】さらに、圧力発生室１２と後述する共通イ
ンク室３１とは、ノズルプレート２０の各圧力発生室１
２の一端部に対応する位置に形成されたインク供給口２
２を介して連通されており、インクはこのインク供給口
２２を介して共通インク室３１から各圧力発生室１２に
供給される。
ンク室３１とは、ノズルプレート２０の各圧力発生室１
２の一端部に対応する位置に形成されたインク供給口２
２を介して連通されており、インクはこのインク供給口
２２を介して共通インク室３１から各圧力発生室１２に
供給される。
【００４９】また、ノズルプレート２０の流路形成基板
１０の端部から突出した領域には、共通インク室３１に
外部からのインク供給を受けるインク導入口２３が厚さ
方向に貫通して設けられている。
１０の端部から突出した領域には、共通インク室３１に
外部からのインク供給を受けるインク導入口２３が厚さ
方向に貫通して設けられている。
【００５０】このようなノズルプレート２０上のインク
供給口２２及びインク導入口２３に対応する領域には、
共通インク室３１を形成するインク室形成基板３０及び
インク室側板４０が接合されている。
供給口２２及びインク導入口２３に対応する領域には、
共通インク室３１を形成するインク室形成基板３０及び
インク室側板４０が接合されている。
【００５１】インク室形成基板３０は、共通インク室３
１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
抜いて作成されたものである。本実施形態では、インク
室形成基板３０の厚さは０．２ｍｍとしている。
１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
抜いて作成されたものである。本実施形態では、インク
室形成基板３０の厚さは０．２ｍｍとしている。
【００５２】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が形成されている。この薄肉壁４１
はインク滴吐出の際に発生するノズル開口２１と反対側
へ向かう圧力を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。
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が形成されている。この薄肉壁４１
はインク滴吐出の際に発生するノズル開口２１と反対側
へ向かう圧力を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。
【００５３】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２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口２１は数十μｍの径で精度よく形成する必要が
ある。
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２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口２１は数十μｍの径で精度よく形成する必要が
ある。
【００５４】一方、流路形成基板１０に設けられた弾性
膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極
膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０と、
厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述
するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成
している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、
圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一
般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電
極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１
２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパ
ターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０か
ら構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生
じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電
極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８
０を圧電素子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。また、ここでは、圧電素子３００
と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板
とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述
した例では、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。
膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極
膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０と、
厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述
するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成
している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、
圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一
般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電
極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１
２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパ
ターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０か
ら構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生
じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電
極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８
０を圧電素子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。また、ここでは、圧電素子３００
と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板
とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述
した例では、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。
【００５５】また、圧電素子３００の個別電極である上
電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向一端部近傍か
ら弾性膜５０上に延設されたリード電極９０を介して図
示しない外部配線と接続されている。
電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向一端部近傍か
ら弾性膜５０上に延設されたリード電極９０を介して図
示しない外部配線と接続されている。
【００５６】このような本実施形態のインクジェット式
記録ヘッドは、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２３からインクを取り込み、共通インク
室３１からノズル開口２１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、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６
０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及び圧電体層７０をたわみ変形させること
により、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口
２１からインク滴が吐出する。
記録ヘッドは、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２３からインクを取り込み、共通インク
室３１からノズル開口２１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、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６
０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及び圧電体層７０をたわみ変形させること
により、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口
２１からインク滴が吐出する。
【００５７】ここで、このようなインクジェット式記録
ヘッドの製造方法を詳細に説明する。なお、図３〜図５
は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力
発生室の並設方向の断面図である。
ヘッドの製造方法を詳細に説明する。なお、図３〜図５
は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力
発生室の並設方向の断面図である。
【００５８】まず、図３（ａ）に示すように、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流路形成基板１０の一方面に
二酸化シリコンからなるマスク５１Ａを形成すると共に
パターニングして開口１６ａを形成する。また、同時に
他方面には二酸化シリコンからなる保護膜５５を形成す
る。
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流路形成基板１０の一方面に
二酸化シリコンからなるマスク５１Ａを形成すると共に
パターニングして開口１６ａを形成する。また、同時に
他方面には二酸化シリコンからなる保護膜５５を形成す
る。
【００５９】次に、図３（ｂ）に示すように、開口１６
ａの形成されたマスク５１Ａをマスクパターンとして流
路形成基板１０に溝部１６を異方性エッチングにより形
成する。
ａの形成されたマスク５１Ａをマスクパターンとして流
路形成基板１０に溝部１６を異方性エッチングにより形
成する。
【００６０】なお、異方性エッチングは、異方性ウェッ
トエッチング及び異方性ドライエッチングの何れでもよ
く、また、異方性エッチングに限定されるものではな
い。
トエッチング及び異方性ドライエッチングの何れでもよ
く、また、異方性エッチングに限定されるものではな
い。
【００６１】次に、図３（ｃ）に示すように、流路形成
基板１０を再び熱酸化することにより、流路形成基板１
０の一方面に二酸化シリコンからなる第１の弾性膜５１
を形成する。このとき、第１の弾性膜５１は、溝部１６
内の表面に亘って形成されることにより溝部１６内に二
酸化シリコンからなるエッチングストップ層１１０が形
成される。
基板１０を再び熱酸化することにより、流路形成基板１
０の一方面に二酸化シリコンからなる第１の弾性膜５１
を形成する。このとき、第１の弾性膜５１は、溝部１６
内の表面に亘って形成されることにより溝部１６内に二
酸化シリコンからなるエッチングストップ層１１０が形
成される。
【００６２】なお、第１の弾性膜５１は、流路形成基板
１０の表面に略均一な厚みで形成されるため、溝部１６
内に第１の弾性膜５１を埋設するには、溝部１６の幅を
第１の弾性膜５１の厚さの２倍よりも狭く形成すること
が好ましい。これにより、確実に第１の弾性膜５１を溝
部１６内に埋設することができる。
１０の表面に略均一な厚みで形成されるため、溝部１６
内に第１の弾性膜５１を埋設するには、溝部１６の幅を
第１の弾性膜５１の厚さの２倍よりも狭く形成すること
が好ましい。これにより、確実に第１の弾性膜５１を溝
部１６内に埋設することができる。
【００６３】また、本実施形態では、第１の弾性膜５１
及び保護膜５５を熱酸化することにより形成したが、こ
れに限定されず、例えば、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により、
３５０℃〜５００℃の比較的低温で形成するようにして
もよい。また、第１の弾性膜５１を溝部１６内の表面に
亘って形成することにより、溝部１６内の第１の弾性膜
５１をエッチングストップ層１１０としたが、これに限
定されず、例えば、溝部１６内に第１の弾性膜５１とは
別部材でエッチングストップ層を形成した後、流路形成
基板１０の表面及びエッチングストップ層上に第１の弾
性膜５１を設けるようにしてもよい。勿論、第１の弾性
膜５１と同一材料のエッチングストップ層を第１の弾性
膜５１とは別工程で設けるようにしてもよい。
及び保護膜５５を熱酸化することにより形成したが、こ
れに限定されず、例えば、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により、
３５０℃〜５００℃の比較的低温で形成するようにして
もよい。また、第１の弾性膜５１を溝部１６内の表面に
亘って形成することにより、溝部１６内の第１の弾性膜
５１をエッチングストップ層１１０としたが、これに限
定されず、例えば、溝部１６内に第１の弾性膜５１とは
別部材でエッチングストップ層を形成した後、流路形成
基板１０の表面及びエッチングストップ層上に第１の弾
性膜５１を設けるようにしてもよい。勿論、第１の弾性
膜５１と同一材料のエッチングストップ層を第１の弾性
膜５１とは別工程で設けるようにしてもよい。
【００６４】次に、図３（ｄ）に示すように、第１の弾
性膜５１上に亘って、第２の弾性膜５２を形成する。例
えば、本実施形態では、第１の弾性膜５１上にジルコニ
ウム層を形成後、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化
して二酸化ジルコニウムからなる第２の弾性膜５２を形
成する。そして、これら第１の弾性膜５１と第２の弾性
膜５２とが弾性膜５０となる。
性膜５１上に亘って、第２の弾性膜５２を形成する。例
えば、本実施形態では、第１の弾性膜５１上にジルコニ
ウム層を形成後、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化
して二酸化ジルコニウムからなる第２の弾性膜５２を形
成する。そして、これら第１の弾性膜５１と第２の弾性
膜５２とが弾性膜５０となる。
【００６５】なお、本実施形態では、エッチングストッ
プ層１１０に第１の弾性膜５１の一部を用いて、溝部１
６内に第１の弾性膜５１が流路形成基板１０の表面まで
埋設するようにしたため、第２の弾性膜５２は、その表
面が略平坦になる。
プ層１１０に第１の弾性膜５１の一部を用いて、溝部１
６内に第１の弾性膜５１が流路形成基板１０の表面まで
埋設するようにしたため、第２の弾性膜５２は、その表
面が略平坦になる。
【００６６】次に、図４（ａ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を流路形成基板１０の弾性膜５０
側に全面に亘って形成すると共に所定形状にパターニン
グする。この下電極膜６０の材料としては、白金、イリ
ジウム等が好適である。これは、スパッタリング法やゾ
ル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に
大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程
度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからであ
る。すなわち、下電極膜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、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変
化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金、イ
リジウムが好適である。
リングで下電極膜６０を流路形成基板１０の弾性膜５０
側に全面に亘って形成すると共に所定形状にパターニン
グする。この下電極膜６０の材料としては、白金、イリ
ジウム等が好適である。これは、スパッタリング法やゾ
ル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に
大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程
度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからであ
る。すなわち、下電極膜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、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変
化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金、イ
リジウムが好適である。
【００６７】次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体層
７０及び上電極膜８０を形成すると共に圧電体層７０及
び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３００の
パターニングを行う。
７０及び上電極膜８０を形成すると共に圧電体層７０及
び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３００の
パターニングを行う。
【００６８】この圧電体層７０は、例えば、本実施形態
では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾル
を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで
金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル
−ゲル法を用いて形成した。圧電体層７０の材料として
は、ＰＺＴ系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使
用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０の
成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング
法又はＭＯＤ法（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコ
ート法により成膜してもよい。
では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾル
を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで
金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル
−ゲル法を用いて形成した。圧電体層７０の材料として
は、ＰＺＴ系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使
用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０の
成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング
法又はＭＯＤ法（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコ
ート法により成膜してもよい。
【００６９】また、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法
もしくはＭＯＤ法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆
体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低
温で結晶化させる方法を用いてもよい。
もしくはＭＯＤ法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆
体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低
温で結晶化させる方法を用いてもよい。
【００７０】さらに、上電極膜８０は、導電性の高い材
料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等
の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施
形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等
の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施
形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００７１】次に、図４（ｃ）に示すように、リード電
極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると共
に、各圧電素子３００毎にパターニングする。
極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると共
に、各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００７２】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、圧力発生室１２を異方性エッチ
ングにより形成する。
して膜形成を行った後、圧力発生室１２を異方性エッチ
ングにより形成する。
【００７３】まず、図５（ａ）に示すように、流路形成
基板１０の圧電素子３００とは反対側に形成された保護
膜５５の圧力発生室１２が形成される領域にパターニン
グにより開口５５ａを形成する。
基板１０の圧電素子３００とは反対側に形成された保護
膜５５の圧力発生室１２が形成される領域にパターニン
グにより開口５５ａを形成する。
【００７４】次に、図５（ｂ）に示すように、開口５５
ａの形成された保護膜５５をマスクパターンとして異方
性ウェットエッチングにより圧力発生室１２の一部とな
る凹部１２ａを形成する。
ａの形成された保護膜５５をマスクパターンとして異方
性ウェットエッチングにより圧力発生室１２の一部とな
る凹部１２ａを形成する。
【００７５】この異方性ウェットエッチングでは、ハー
フエッチングすることにより流路形成基板１０を貫通す
ることなく所定深さの凹部１２ａを形成する。このた
め、異方性ウェットエッチングに使用されるアルカリ水
溶液又はエッチング反応生成物が弾性膜５０を透過して
圧電素子３００にダメージを与えることがない。
フエッチングすることにより流路形成基板１０を貫通す
ることなく所定深さの凹部１２ａを形成する。このた
め、異方性ウェットエッチングに使用されるアルカリ水
溶液又はエッチング反応生成物が弾性膜５０を透過して
圧電素子３００にダメージを与えることがない。
【００７６】次に、図５（ｃ）に示すように、異方性ウ
ェットエッチングで形成された凹部１２ａに連続して異
方性ドライエッチングを行うことにより、圧力発生室１
２を形成する。
ェットエッチングで形成された凹部１２ａに連続して異
方性ドライエッチングを行うことにより、圧力発生室１
２を形成する。
【００７７】この異方性ドライエッチングでは、第１の
弾性膜５１に到達するまでエッチングを行うが、異方性
ドライエッチングは終点が定まり難く、圧力発生室１２
は第１の弾性膜５１に沿ってその幅が広がって幅広部１
５が形成される。このとき、溝部１６内に設けられたエ
ッチングストップ層１１０が露出された時点で幅方向の
エッチングが実質的に停止する。これにより圧力発生室
１２の弾性膜５０側に、圧力発生室１２の幅方向に広が
った幅広部１５を所定の幅で形成することができる。
弾性膜５１に到達するまでエッチングを行うが、異方性
ドライエッチングは終点が定まり難く、圧力発生室１２
は第１の弾性膜５１に沿ってその幅が広がって幅広部１
５が形成される。このとき、溝部１６内に設けられたエ
ッチングストップ層１１０が露出された時点で幅方向の
エッチングが実質的に停止する。これにより圧力発生室
１２の弾性膜５０側に、圧力発生室１２の幅方向に広が
った幅広部１５を所定の幅で形成することができる。
【００７８】なお、溝部１６の深さは、圧力発生室１２
を異方性ドライエッチングにより形成した際に、弾性膜
５０側に設けられた幅広部１５が溝部１６内に設けられ
たエッチングストップ層１１０を越えて広がらない程度
の深さ、０．５μｍ程度以上あれば良い。
を異方性ドライエッチングにより形成した際に、弾性膜
５０側に設けられた幅広部１５が溝部１６内に設けられ
たエッチングストップ層１１０を越えて広がらない程度
の深さ、０．５μｍ程度以上あれば良い。
【００７９】これにより、圧力発生室１２の垂直度のバ
ラツキにより圧力発生室１２の振動板側の位置が安定し
なくても、エッチングストップ層１１０を設け、圧力発
生室１２の幅広部１５の幅を規定することで、圧電素子
３００と圧力発生室１２との相対的な位置のズレの許容
量を大きくすることができる。
ラツキにより圧力発生室１２の振動板側の位置が安定し
なくても、エッチングストップ層１１０を設け、圧力発
生室１２の幅広部１５の幅を規定することで、圧電素子
３００と圧力発生室１２との相対的な位置のズレの許容
量を大きくすることができる。
【００８０】このように、本実施形態では、エッチング
ストップ層１１０に第１の弾性膜５１と同一の材料、す
なわち、第１の弾性膜５１の一部を用いて、溝部１６内
に第１の弾性膜５１が流路形成基板１０の表面まで埋設
されて第２の弾性膜５２の表面が略平坦になるようにし
た。このため、圧電素子３００の変形によって応力が集
中することなく、弾性膜５０が破壊されるのを防止する
ことができる。
ストップ層１１０に第１の弾性膜５１と同一の材料、す
なわち、第１の弾性膜５１の一部を用いて、溝部１６内
に第１の弾性膜５１が流路形成基板１０の表面まで埋設
されて第２の弾性膜５２の表面が略平坦になるようにし
た。このため、圧電素子３００の変形によって応力が集
中することなく、弾性膜５０が破壊されるのを防止する
ことができる。
【００８１】また、圧力発生室１２の弾性膜５０側を異
方性ドライエッチングにより形成し、開口側を異方性ウ
ェットエッチングにより形成することによって、圧電素
子３００へのダメージを確実に防止できる。なお、圧力
発生室１２は少なくとも弾性膜５０側が異方性ドライエ
ッチングにより形成されていればよく、例えば、圧力発
生室１２を異方性ドライエッチングのみで形成するよう
にしてもよい。
方性ドライエッチングにより形成し、開口側を異方性ウ
ェットエッチングにより形成することによって、圧電素
子３００へのダメージを確実に防止できる。なお、圧力
発生室１２は少なくとも弾性膜５０側が異方性ドライエ
ッチングにより形成されていればよく、例えば、圧力発
生室１２を異方性ドライエッチングのみで形成するよう
にしてもよい。
【００８２】このような一連の膜形成及び異方性エッチ
ングによって、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。そして、分
割した流路形成基板１０に、ノズルプレート２０、イン
ク室形成基板３０及びインク室側板４０を順次接着して
一体化し、インクジェット式記録ヘッドとする。
ングによって、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。そして、分
割した流路形成基板１０に、ノズルプレート２０、イン
ク室形成基板３０及びインク室側板４０を順次接着して
一体化し、インクジェット式記録ヘッドとする。
【００８３】（他の実施形態）以上、本発明の一実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッド及びその
製造方法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。
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッド及びその
製造方法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。
【００８４】上述した実施形態１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６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。
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６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。
【００８５】図６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１
Ｂ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。
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１
Ｂ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。
【００８６】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３に沿
ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、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。
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３に沿
ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、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。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
圧力発生室の振動板側には、幅広部を設け、流路形成基
板に幅広部の幅方向両側の広がりを規制するエッチング
ストップ層を設けることにより、圧力発生室の振動板側
の幅方向の幅をエッチングストップ層によって規定して
圧力発生室を高精度に形成することができ、インク吐出
特性及び安定性を向上することができる。また、このよ
うな圧力発生室の製造方法では、圧力発生室の少なくと
も振動板側を異方性ドライエッチングにより形成するこ
とで、圧電素子にダメージを与えることなく、信頼性の
向上した圧電素子を形成することができる。
圧力発生室の振動板側には、幅広部を設け、流路形成基
板に幅広部の幅方向両側の広がりを規制するエッチング
ストップ層を設けることにより、圧力発生室の振動板側
の幅方向の幅をエッチングストップ層によって規定して
圧力発生室を高精度に形成することができ、インク吐出
特性及び安定性を向上することができる。また、このよ
うな圧力発生室の製造方法では、圧力発生室の少なくと
も振動板側を異方性ドライエッチングにより形成するこ
とで、圧電素子にダメージを与えることなく、信頼性の
向上した圧電素子を形成することができる。
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの斜視図である。
録ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方
向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方
向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面
図である。
【図６】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。
録装置の概略図である。
１０ 流路形成基板 １１ 隔壁 １２ 圧力発生室 １５ 幅広部 １６ 溝部 ２０ ノズルプレート ２１ ノズル開口 ２２ インク供給口 ２３ インク導入口 ３０ 共通インク室形成基板 ３１ 共通インク室 ４０ インク室側板 ５０ 弾性膜 ５１ 第１の弾性膜 ５２ 第２の弾性膜 ５５ 保護膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 ９０ リード電極 １１０ エッチングストップ層
Claims (13)
- 【請求項１】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基板と、該
流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、圧電
体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するインクジ
ェット式記録ヘッドにおいて、 前記圧力発生室の前記振動板側には、長手方向に亘って
幅の広い幅広部が設けられており、前記流路形成基板の
前記幅広部の幅方向両側に当該幅広部の長手方向に亘っ
て溝部を有すると共に、該溝部内には前記幅広部の幅方
向側面を画成して前記圧力発生室の幅方向のエッチング
を規制するエッチングストップ層が設けられていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】 請求項１において、前記エッチングスト
ップ層が絶縁性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。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、前記エッチン
グストップ層が前記振動板の一部と同一の材料で形成さ
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。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記エ
ッチングストップ層が酸化シリコン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。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記溝
部の幅が前記エッチングストップ層の厚さの２倍よりも
狭く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。 - 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記圧
力発生室の少なくとも前記振動板側が異方性ドライエッ
チング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。 - 【請求項７】 請求項１〜６の何れかのインクジェット
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。 - 【請求項８】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
されるシリコン単結晶基板からなる流路形成基板と、該
流路形成基板の一方面側に振動板を介して成膜及びリソ
グラフィ法により形成された薄膜からなる下電極、圧電
体層及び上電極からなる圧電素子を有するインクジェッ
ト式記録ヘッドの製造方法において、 前記流路形成基板の一方面に、前記圧力発生室の形成さ
れる領域の幅方向両側に、長手方向に亘って溝部を形成
する工程と、該溝部内に前記流路形成基板のエッチング
を規制するエッチングストップ層を形成する工程と、前
記流路形成基板の一方面に前記振動板を介して前記下電
極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングし
て前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の
少なくとも前記振動板側を異方性ドライエッチングによ
り前記エッチングストップ層が露出するまで除去して前
記圧力発生室を形成する工程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。 - 【請求項９】 請求項８において、前記圧力発生室を形
成する工程では、前記流路形成基板を異方性ウェットエ
ッチングした後、異方性ドライエッチングを行うことに
よって前記圧力発生室を形成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。 - 【請求項１０】 請求項８又は９において、前記エッチ
ングストップ層が絶縁性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。 - 【請求項１１】 請求項８〜１０において、前記エッチ
ングストップ層が前記振動板の一部と同一の材料で形成
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
ドの製造方法。 - 【請求項１２】 請求項８〜１１の何れかにおいて、前
記エッチングストップ層が酸化シリコンからなることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項１３】 請求項８〜１２の何れかにおいて、前
記溝部を形成する工程では、当該溝部の幅を前記エッチ
ングストップ層の厚さの２倍よりも狭く形成することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001037674A JP3661775B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | インクジェット式記録ヘッドの製造方法 |
| US10/073,367 US6692114B2 (en) | 2001-02-14 | 2002-02-13 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus |
| US10/745,678 US6910272B2 (en) | 2001-02-14 | 2003-12-29 | Method of manufacturing an ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
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