JP2003285444A - Substrate, ink jet recording head and ink jet printer - Google Patents

Substrate, ink jet recording head and ink jet printer

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JP2003285444A
JP2003285444A JP2002089800A JP2002089800A JP2003285444A JP 2003285444 A JP2003285444 A JP 2003285444A JP 2002089800 A JP2002089800 A JP 2002089800A JP 2002089800 A JP2002089800 A JP 2002089800A JP 2003285444 A JP2003285444 A JP 2003285444A
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JP
Japan
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single crystal
layer
ink
ink jet
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JP2002089800A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Miyazawa
弘 宮澤
Setsuya Iwashita
節也 岩下
Amamitsu Higuchi
天光 樋口
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce an ink jet recording head easily and surely with high accuracy. <P>SOLUTION: At the main section of an ink jet recording head H shown in Fig. 4, a nozzle plate 100 is bonded to the lower side of an ink chamber substrate 200 forming a plurality of ink chambers 210 and a diaphragm 300 is provided on the upper side thereof in contact therewith. On the side of the diaphragm 300 opposite to the ink chamber substrate 200, a piezoelectric element 400 is provided at the position corresponding to each ink chamber 210 through an underlying layer 700. The piezoelectric element 400 is arranged such that a piezoelectric layer 430 is sandwiched between an upper electrode 410 and a lower electrode 420. A head H is produced using a substrate where a stopper layer is held between an Si single crystal substrate and an Si single crystal layer, wherein the Si single crystal substrate serves as the ink chamber substrate 200 and the Si single crystal layer serves as the diaphragm 300 in conjunction with the stopper layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板、インクジェ
ット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate, an ink jet recording head and an ink jet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、インクジェット式記録ヘッド
は、主に、インクを貯留可能な複数のインク室(キャビ
ティ)を形成するインク室基板と、インク室基板の一方
の面に接合されたノズル板と、他方の面に接合された振
動板を介して設けられた複数の圧電素子(振動源)とを
備えた構成とされている。
2. Description of the Related Art Generally, an ink jet recording head mainly comprises an ink chamber substrate forming a plurality of ink chambers (cavities) capable of storing ink, and a nozzle plate joined to one surface of the ink chamber substrate. , And a plurality of piezoelectric elements (vibration sources) provided via a vibration plate joined to the other surface.

【0003】このようなインクジェット式記録ヘッド
は、次のような<1>〜<4>の工程を経て製造されて
いる。
Such an ink jet recording head is manufactured through the following steps <1> to <4>.

【0004】<1> まず、インク室基板となる母材と
してSi基板を用意し、このSi基板上に、振動板を積
層または接合する。
<1> First, a Si substrate is prepared as a base material to be an ink chamber substrate, and a vibration plate is laminated or bonded on the Si substrate.

【0005】<2> 次に、この振動板上に、複数の圧
電素子を形成する。
<2> Next, a plurality of piezoelectric elements are formed on this diaphragm.

【0006】<3> 次に、Si基板に対してエッチン
グを施すことにより、インク室基板を得る。
<3> Next, by etching the Si substrate, an ink chamber substrate is obtained.

【0007】<4> 次に、インク室基板の振動板と反
対側に、インクを吐出するノズル孔が形成されたノズル
板を接合する。
<4> Next, a nozzle plate having nozzle holes for ejecting ink is bonded to the side of the ink chamber substrate opposite to the vibrating plate.

【0008】ところが、この製造方法では、Si基板に
対してエッチングを施して、インク室基板を形成する際
に、浸食が過度(必要以上)に進行してしまい、振動
板、さらには、圧電素子まで浸食されたり、各インク室
の寸法もバラついたりするという不都合が生じることが
ある。
However, in this manufacturing method, when the Si substrate is etched to form the ink chamber substrate, erosion proceeds excessively (more than necessary), and the vibration plate, and further the piezoelectric element. In some cases, there is the inconvenience that the ink is eroded up to the maximum and the size of each ink chamber varies.

【0009】このような不都合を防止するためには、例
えばエッチング時間等のエッチング条件をコントロール
する必要があるが、かかるコントロールを厳密に行うの
は、極めて困難であった。
In order to prevent such inconvenience, it is necessary to control the etching conditions such as the etching time, but it is extremely difficult to perform such control strictly.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
クジェット式記録ヘッドを、容易、確実かつ精度よく製
造することができる基板、かかる基板を備えるインクジ
ェット式記録ヘッド、さらに、かかるインクジェット式
記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタを提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate on which an ink jet recording head can be manufactured easily, reliably and accurately, an ink jet recording head provided with such a substrate, and further such an ink jet recording head. It is to provide an inkjet printer including the.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(20)の本発明により達成される。
The above objects are achieved by the present invention described in (1) to (20) below.

【0012】(1) インクジェット式記録ヘッドの製
造に用いる基板であって、インクを貯留するインク室と
なる凹部を含む所定のパターンが、エッチングにより形
成されるSi単結晶基板と、前記エッチングの際に、浸
食の進行を防止する機能を有するストッパ層と、該スト
ッパ層を介して、前記Si単結晶基板と反対側に設けら
れたSi単結晶層とを有することを特徴とする基板。
(1) A substrate used for manufacturing an ink jet recording head, in which a predetermined pattern including a concave portion which becomes an ink chamber for storing ink is formed by etching, and a Si single crystal substrate, and at the time of the etching. And a stopper layer having a function of preventing the progress of erosion, and a Si single crystal layer provided on the side opposite to the Si single crystal substrate via the stopper layer.

【0013】(2) 前記ストッパ層は、アモルファス
状態の物質で構成されている上記(1)に記載の基板。
(2) The substrate according to (1), wherein the stopper layer is made of an amorphous substance.

【0014】(3) 前記アモルファス状態の物質は、
酸化物である上記(2)に記載の基板。
(3) The substance in the amorphous state is
The substrate according to (2) above, which is an oxide.

【0015】(4) 前記酸化物は、SiOである上
記(3)に記載の基板。
(4) The substrate according to (3) above, wherein the oxide is SiO 2 .

【0016】(5) 前記アモルファス状態の物質は、
窒化物である上記(2)に記載の基板。
(5) The substance in the amorphous state is
The substrate according to (2) above, which is a nitride.

【0017】(6) 前記ストッパ層は、その平均厚さ
が100nm〜50μmである上記(1)ないし(5)
のいずれかに記載の基板。
(6) The stopper layer has an average thickness of 100 nm to 50 μm (1) to (5).
The substrate according to any one of 1.

【0018】(7) 前記エッチングは、異方性エッチ
ングである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の
基板。
(7) The substrate according to any one of (1) to (6) above, wherein the etching is anisotropic etching.

【0019】(8) 前記Si単結晶基板と前記Si単
結晶層とは、互いに配向方位が異なっている上記(1)
ないし(7)のいずれかに記載の基板。
(8) The Si single crystal substrate and the Si single crystal layer have different orientations from each other.
A substrate according to any one of (1) to (7).

【0020】(9) 前記Si単結晶基板は、(11
0)配向のものである上記(1)ないし(8)のいずれ
かに記載の基板。
(9) The Si single crystal substrate is (11)
The substrate according to any one of (1) to (8) above, which is 0) oriented.

【0021】(10) 前記Si単結晶層は、(10
0)配向または(111)配向のものである上記(1)
ないし(9)のいずれかに記載の基板。
(10) The Si single crystal layer is (10
The above (1) having a 0) orientation or a (111) orientation
A substrate according to any one of (1) to (9).

【0022】(11) 上記(1)ないし(10)のい
ずれかに記載の基板を用いて製造されたことを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
(11) An ink jet recording head manufactured by using the substrate according to any one of (1) to (10) above.

【0023】(12) 前記Si単結晶基板は、複数の
インク室を形成するインク室基板とされている上記(1
1)に記載のインクジェット式記録ヘッド。
(12) The Si single crystal substrate is an ink chamber substrate that forms a plurality of ink chambers.
The ink jet recording head according to 1).

【0024】(13) 前記Si単結晶層の前記ストッ
パ層と反対側には、複数の前記インク室に対応して、そ
れぞれ振動源が設けられている上記(12)に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。
(13) The ink jet recording head according to the above (12), wherein a vibration source is provided on the opposite side of the Si single crystal layer from the stopper layer so as to correspond to the plurality of ink chambers. .

【0025】(14) 前記振動源と前記Si単結晶層
との間には、これらの接合性を向上させる機能を有する
下地層が設けられている上記(13)に記載のインクジ
ェット式記録ヘッド。
(14) The ink jet recording head according to the above (13), wherein an underlayer having a function of improving the bonding property between the vibration source and the Si single crystal layer is provided.

【0026】(15) 前記ストッパ層は、前記振動源
の振動により振動する振動板の少なくとも一部を構成す
る上記(13)または(14)に記載のインクジェット
式記録ヘッド。
(15) The ink jet recording head according to the above (13) or (14), wherein the stopper layer constitutes at least a part of a diaphragm vibrated by the vibration of the vibration source.

【0027】(16) 前記ストッパ層は、前記Si単
結晶層とともに、前記振動源の振動により振動する振動
板を構成する上記(13)ないし(15)のいずれかに
記載のインクジェット式記録ヘッド。
(16) The ink jet recording head according to any one of the above (13) to (15), wherein the stopper layer, together with the Si single crystal layer, constitutes a diaphragm vibrating by the vibration of the vibration source.

【0028】(17) 前記インク室は、前記振動板の
振動により容積が変化し、この容積変化により、インク
を吐出するよう構成されている上記(15)または(1
6)に記載のインクジェット式記録ヘッド。
(17) The volume of the ink chamber changes due to the vibration of the vibrating plate, and the volume change causes the ink to be ejected.
The inkjet recording head according to 6).

【0029】(18) 前記インク室基板の前記振動板
と反対側には、複数の前記インク室に対応して、それぞ
れインクを吐出可能なノズル孔が設けられている上記
(15)ないし(17)のいずれかに記載のインクジェ
ット式記録ヘッド。
(18) Nozzle holes capable of ejecting ink respectively corresponding to the plurality of ink chambers are provided on the side of the ink chamber substrate opposite to the vibrating plate. An ink jet recording head according to any one of 1) to 3) above.

【0030】(19) 複数の前記ノズル孔は、前記イ
ンク室基板の前記振動板と反対側に設けられたノズル板
に形成されている上記(18)に記載のインクジェット
式記録ヘッド。
(19) The ink jet recording head according to the above (18), wherein the plurality of nozzle holes are formed in a nozzle plate provided on a side of the ink chamber substrate opposite to the vibrating plate.

【0031】(20) 上記(11)ないし(19)の
いずれかに記載のインクジェット式記録ヘッドを備える
ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
(20) An ink jet printer comprising the ink jet recording head according to any one of (11) to (19).

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の基板、インクジェ
ット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタの好適
な実施形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the substrate, ink jet recording head and ink jet printer of the present invention will be described below.

【0033】<基板>まず、本発明の基板について説明
する。
<Substrate> First, the substrate of the present invention will be described.

【0034】図1は、本発明の基板の実施形態を示す断
面図であり、図2および図3は、それぞれ、図1に示す
基板の製造工程を説明するための図(断面図)である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a substrate of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are views (cross-sectional views) for explaining a manufacturing process of the substrate shown in FIG. .

【0035】本発明の基板10は、後述するインクジェ
ット式記録ヘッドH(以下、単に「ヘッドH」と言
う。)の製造に用いるものである。
The substrate 10 of the present invention is used for manufacturing an ink jet recording head H (hereinafter, simply referred to as "head H") which will be described later.

【0036】図1に示す基板10は、Si単結晶基板2
0と、Si単結晶基板20上に形成された(設けられ
た)ストッパ層30と、このストッパ層30を介してS
i単結晶基板20と反対側に設けられたSi単結晶層6
0とを有している。換言すれば、この基板10は、Si
単結晶基板20とSi単結晶層60とで、ストッパ層3
0を挟持した構成とされている。
The substrate 10 shown in FIG. 1 is a Si single crystal substrate 2
0, a stopper layer 30 formed (provided) on the Si single crystal substrate 20, and S via the stopper layer 30.
Si single crystal layer 6 provided on the opposite side of i single crystal substrate 20
It has 0 and. In other words, the substrate 10 is Si
The stopper layer 3 is formed by the single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60.
It is configured to sandwich 0.

【0037】Si単結晶基板20には、後述するよう
に、インク室210となる凹部210’、その他、リザ
ーバ室230および供給口240となる凹部が、それぞ
れエッチングにより形成される。すなわち、このSi単
結晶基板20に対してエッチングを施すことにより、ヘ
ッドHのインク室基板200が得られる。
As will be described later, the Si single crystal substrate 20 is provided with a recess 210 ′ serving as the ink chamber 210, and a recess serving as the reservoir chamber 230 and the supply port 240, respectively, by etching. That is, by etching the Si single crystal substrate 20, the ink chamber substrate 200 of the head H is obtained.

【0038】このSi単結晶基板20、すなわち、Si
単結晶で構成される基板は、汎用的な基板であるので、
このSi単結晶基板20を用いて基板10を構成するこ
とにより、基板10、延いては、ヘッドHの製造コスト
を低減することができる。
This Si single crystal substrate 20, that is, Si
Since a substrate composed of a single crystal is a general-purpose substrate,
By constructing the substrate 10 using this Si single crystal substrate 20, the manufacturing cost of the substrate 10 and, by extension, the head H can be reduced.

【0039】Si単結晶基板20の平均厚さは、特に限
定されないが、10μm〜1mm程度であるのが好まし
く、30〜300μm程度であるのがより好ましい。S
i単結晶基板20の平均厚さを、前記範囲とすることに
より、得られるヘッドHは、十分な強度を確保しつつ、
その小型化(特に、薄型化)を図ることができる。
The average thickness of the Si single crystal substrate 20 is not particularly limited, but is preferably about 10 μm to 1 mm, more preferably about 30 to 300 μm. S
By setting the average thickness of the i single crystal substrate 20 within the above range, the obtained head H has sufficient strength while
The miniaturization (particularly thinness) can be achieved.

【0040】Si単結晶基板20上には、ストッパ層3
0が形成され(設けられ)ている。このストッパ層30
は、Si単結晶基板20に前記凹部210’を含む所定
のパターン形状をエッチングにより形成する際に、浸食
の進行を防止する機能を有するものである。このストッ
パ層30を設けることにより、エッチングによる浸食が
過度(必要以上)に進み、ストッパ層30のSi単結晶
基板20と反対側に設けられる各部(特に、後述する振
動源としての圧電素子400)が侵食されるのを防止す
ることができる。その結果、ヘッドHの機能(性能)が
低下、または、失われることを防止することができる。
The stopper layer 3 is formed on the Si single crystal substrate 20.
0 is formed (provided). This stopper layer 30
Has a function of preventing the progress of erosion when a predetermined pattern shape including the recess 210 ′ is formed on the Si single crystal substrate 20 by etching. By providing this stopper layer 30, erosion due to etching proceeds excessively (more than necessary), and each portion provided on the opposite side of the stopper layer 30 from the Si single crystal substrate 20 (particularly, the piezoelectric element 400 as a vibration source described later). Can be prevented from being eroded. As a result, it is possible to prevent the function (performance) of the head H from being deteriorated or lost.

【0041】また、後述するように、このストッパ層3
0は、Si単結晶層60とともに、圧電素子400の振
動により振動する振動板300として機能する。このた
め、ストッパ層30には、エッチングによる浸食の進行
を防止する機能に加えて、振動板としての十分な強度
(物理的性質)が要求される。
As will be described later, this stopper layer 3
0, together with the Si single crystal layer 60, functions as a diaphragm 300 that vibrates due to the vibration of the piezoelectric element 400. For this reason, the stopper layer 30 is required to have sufficient strength (physical properties) as a vibration plate in addition to the function of preventing the progress of erosion due to etching.

【0042】かかる観点からは、ストッパ層30は、ア
モルファス状態の物質で構成されているのが好ましい。
このようなストッパ層30は、エッチングによる浸食の
進行を防止する機能を十分に発揮することができるとと
もに、振動板に要求される十分な強度を確保することが
できる。
From this point of view, the stopper layer 30 is preferably made of an amorphous substance.
Such a stopper layer 30 can sufficiently exhibit the function of preventing the progress of erosion due to etching, and can secure sufficient strength required for the diaphragm.

【0043】このアモルファス状態の物質としては、特
に限定されないが、例えば、SiO 、Si、A
、ZrO、TiO、Yのような各種
酸化物、TiN、BN、AlNのような各種窒化物、各
種樹脂材料、各種ガラス材料等が挙げられ、これらのう
ちの1種または2種以上を組み合わせて用いることがで
きる。
As this amorphous substance,
Although not limited to, for example, SiO Two, SiTwoOThree, A
lTwoOThree, ZrOTwo, TiOTwo, YTwoOThreeVarious like
Oxides, various nitrides such as TiN, BN, AlN,
Seed resin materials and various glass materials are listed.
Can be used alone or in combination of two or more.
Wear.

【0044】これらの中でも、アモルファス状態の物質
としては、酸化物または窒化物が好ましく、酸化物であ
るSiOが最適である。酸化物(特に、SiO)ま
たは窒化物を用いてストッパ層30を構成することによ
り、前記効果が特に顕著となる。
Among these, oxides or nitrides are preferable as the substance in the amorphous state, and SiO 2 which is an oxide is most preferable. By forming the stopper layer 30 using an oxide (particularly, SiO 2 ) or a nitride, the above effect becomes particularly remarkable.

【0045】このようなストッパ層30の平均厚さは、
特に限定されないが、100nm〜50μm程度とする
のが好ましく、500nm〜2μm程度とするのがより
好ましい。ストッパ層30の平均厚さを、前記範囲とす
ることにより、得られるヘッドHの大型化を防止しつ
つ、ストッパ層30は、振動板に要求される十分な強度
を確保することができる。なお、ストッパ層30は、前
記範囲において、エッチングによる浸食の進行を防止す
る機能を十分に発揮することができる。
The average thickness of the stopper layer 30 is
Although not particularly limited, it is preferably about 100 nm to 50 μm, more preferably about 500 nm to 2 μm. By setting the average thickness of the stopper layer 30 in the above range, it is possible to prevent the obtained head H from increasing in size and to secure sufficient strength required for the diaphragm, while the stopper layer 30 is secured. In the above range, the stopper layer 30 can sufficiently exhibit the function of preventing the progress of erosion due to etching.

【0046】ストッパ層30上には、Si単結晶層60
が接合され(設けられ)ている。このようなSi単結晶
層60、すなわち、Si単結晶で構成される層(基板)
は、汎用的なものであるので、このSi単結晶層60を
用いて基板10を構成することにより、基板10、延い
ては、ヘッドHの製造コストを低減することができる。
A Si single crystal layer 60 is formed on the stopper layer 30.
Are joined (provided). Such a Si single crystal layer 60, that is, a layer (substrate) composed of Si single crystal
Is general-purpose, the substrate 10 and the head H can be manufactured at low cost by configuring the substrate 10 using the Si single crystal layer 60.

【0047】また、Si単結晶層60上に各部(各層)
を成膜した場合、各層は、それぞれSi単結晶層60の
配向方位に依存して(影響を受けて)成長、すなわち、
エピタキシャル成長するので、その配向方位が揃うよう
になる。
Further, each portion (each layer) is formed on the Si single crystal layer 60.
When each film is formed, each layer grows (affected by) the orientation direction of the Si single crystal layer 60, that is,
Since it grows epitaxially, its orientation is aligned.

【0048】後述するヘッドHでは、Si単結晶層60
上に、少なくとも下地層700、圧電素子400の下部
電極420となる導電性酸化物層420’、および、圧
電体層430となる強誘電体材料層430’を、順次成
膜していく。したがって、下地層700、導電性酸化物
層420’(下部電極420)、および、強誘電体材料
層430’(圧電体層430)は、それぞれ、その配向
方位が揃うようになる。このように、配向方位が揃った
圧電体層430を有する圧電素子400は、電界歪み特
性等の各種特性が向上する。その結果、ヘッドHは、そ
の性能が向上する。
In the head H described later, the Si single crystal layer 60
At least a base layer 700, a conductive oxide layer 420 ′ that will be a lower electrode 420 of the piezoelectric element 400, and a ferroelectric material layer 430 ′ that will be a piezoelectric layer 430 will be sequentially formed thereon. Therefore, the base layer 700, the conductive oxide layer 420 ′ (lower electrode 420), and the ferroelectric material layer 430 ′ (piezoelectric layer 430) are aligned in their respective orientations. As described above, in the piezoelectric element 400 having the piezoelectric layer 430 with the aligned orientation, various characteristics such as electric field distortion characteristics are improved. As a result, the performance of the head H is improved.

【0049】このようなSi単結晶層60の平均厚さ
は、10nm〜50μm程度であるのが好ましく、20
nm〜2μm程度であるのがより好ましい。Si単結晶
層60の平均厚さを、前記範囲とすることにより、得ら
れるヘッドHの大型化を防止しつつ、Si単結晶層60
は、前記効果を好適に発揮することができる。
The average thickness of such Si single crystal layer 60 is preferably about 10 nm to 50 μm, and 20
More preferably, it is about nm to 2 μm. By setting the average thickness of the Si single crystal layer 60 within the above range, the Si single crystal layer 60 is prevented from increasing in size of the obtained head H.
Can suitably exhibit the above effects.

【0050】また、このSi単結晶層60は、前記スト
ッパ層30とともに振動板300を構成するが、Si単
結晶層60の平均厚さを、このように薄くすることによ
り、振動板300の強度が、必要以上に大きくなるのを
防止することができる。
The Si single crystal layer 60 constitutes the diaphragm 300 together with the stopper layer 30. By reducing the average thickness of the Si single crystal layer 60 in this way, the strength of the diaphragm 300 is increased. However, it can be prevented from becoming larger than necessary.

【0051】さて、このような構成の基板10は、Si
単結晶基板20とSi単結晶層60との配向方位を、互
いに異なるようにすることもできるし、一致するように
することもできるが、Si単結晶基板20とSi単結晶
層60とは、互いに配向方位が異なっているのが好まし
い。
Now, the substrate 10 having such a structure is made of Si.
Although the orientation directions of the single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60 may be different from each other or may be the same, the Si single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60 are It is preferable that the orientation directions are different from each other.

【0052】具体的には、次のようにするのが好まし
い。すなわち、前述したように、圧電体層430は、S
i単結晶層60の配向方位に依存して(影響を受けて)
成長するので、圧電体層430の配向方位が、圧電素子
400の各種特性を向上させることができるような配向
方位となるように、Si単結晶層60の配向方位を選択
する。一方、Si単結晶基板20の配向方位は、エッチ
ングに適し、かつ、面方向に対してほぼ垂直な方向にエ
ッチングによる浸食が進行するものを選択する。このよ
うな構成の基板10は、ヘッドHを製造する上で、極め
て有用な基板である。
Specifically, the following is preferable. That is, as described above, the piezoelectric layer 430 is
Dependent on (or affected by) the orientation of the i single crystal layer 60
As it grows, the orientation direction of the Si single crystal layer 60 is selected so that the orientation direction of the piezoelectric layer 430 can improve various characteristics of the piezoelectric element 400. On the other hand, the orientation of the Si single crystal substrate 20 is selected so that it is suitable for etching and the erosion due to etching proceeds in a direction substantially perpendicular to the plane direction. The substrate 10 having such a configuration is an extremely useful substrate for manufacturing the head H.

【0053】かかる観点からは、Si単結晶層60とし
ては、(100)配向または(111)配向のものが好
ましい。このような(100)配向または(111)配
向Si単結晶層を用いることにより、圧電体層430
を、例えば、正方晶(001)配向、正方晶(111)
配向、菱面体晶(001)配向、菱面体晶(111)配
向等でエピタキシャル成長により形成することができ
る。かかる圧電体層430を有する圧電素子400は、
電界歪み特性等の各種特性が特に優れたものとなる。
From this point of view, the Si single crystal layer 60 preferably has a (100) orientation or a (111) orientation. By using such a (100) -oriented or (111) -oriented Si single crystal layer, the piezoelectric layer 430
Is, for example, tetragonal (001) orientation, tetragonal (111)
It can be formed by epitaxial growth with orientation, rhombohedral (001) orientation, rhombohedral (111) orientation, or the like. The piezoelectric element 400 including the piezoelectric layer 430 is
Various characteristics such as electric field distortion characteristics become particularly excellent.

【0054】一方、Si単結晶基板20としては、(1
10)配向のものが好ましい。このような(110)配
向のSi単結晶基板は、より容易に異方性エッチングさ
れるとともに、面方向に対してほぼ垂直な方向にエッチ
ングによる浸食が、精度よく進行するので、より寸法精
度の高いインク室基板200を得ることができる。
On the other hand, as the Si single crystal substrate 20, (1
10) Orientation is preferable. Such a (110) -oriented Si single crystal substrate is more easily anisotropically etched, and the erosion due to etching progresses in a direction substantially perpendicular to the plane direction with high accuracy, so that dimensional accuracy is improved. The high ink chamber substrate 200 can be obtained.

【0055】次に、このような基板10の製造方法につ
いて、図2および図3を参照しつつ説明する。
Next, a method of manufacturing such a substrate 10 will be described with reference to FIGS.

【0056】前述した基板10は、例えば、次のように
して製造することができる。 <I> まず、Si単結晶基板20とSi単結晶層60
との配向方位が異なる基板10を製造する場合について
説明する(図2参照)。
The substrate 10 described above can be manufactured, for example, as follows. <I> First, the Si single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60.
A case where the substrate 10 having different orientations from and is manufactured will be described (see FIG. 2).

【0057】<I−1> Si単結晶基板20となる、
例えば(110)配向のSi単結晶板20aと、Si単
結晶層60となる、例えば(100)配向のSi単結晶
板60aとを用意する。
<I-1> It becomes the Si single crystal substrate 20,
For example, a Si single crystal plate 20a with a (110) orientation and a Si single crystal plate 60a with a (100) orientation, which will become the Si single crystal layer 60, are prepared.

【0058】<I−2> 次に、Si単結晶板20a上
に、SiOからなるストッパ層30を形成する。これ
は、Si単結晶板20aのストッパ層30を形成する面
に対して、例えば、大気中、酸素ガス中等の酸化性雰囲
気で、熱処理を施すことにより、容易に行うことができ
る。
<I-2> Next, the stopper layer 30 made of SiO 2 is formed on the Si single crystal plate 20a. This can be easily performed by heat-treating the surface of the Si single crystal plate 20a on which the stopper layer 30 is formed, for example, in an oxidizing atmosphere such as air or oxygen gas.

【0059】この熱処理条件は、特に限定されないが、
900〜1400℃×20分〜2時間程度とするのが好
ましい。この熱処理条件を適宜設定することにより、前
述したような平均厚さのストッパ層30を形成する。
Although the heat treatment conditions are not particularly limited,
It is preferable that the temperature is 900 to 1400 ° C. × 20 minutes to 2 hours. By appropriately setting the heat treatment conditions, the stopper layer 30 having the average thickness as described above is formed.

【0060】なお、ストッパ層30を、例えばSiO
以外の各種酸化物、各種窒化物で構成する場合には、か
かるストッパ層30は、例えば、熱CVD、プラズマC
VD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空
蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理
蒸着法(PVD)、スパッタリーフロー等により形成す
ることができる。
The stopper layer 30 is made of, for example, SiO 2
When the stopper layer 30 is made of various oxides and nitrides other than the above, the stopper layer 30 is formed by, for example, thermal CVD or plasma C.
It can be formed by chemical vapor deposition (CVD) such as VD and laser CVD, physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, and sputter flow.

【0061】また、ストッパ層30を、例えば各種樹脂
材料、各種ガラス材料で構成する場合には、シート状の
ストッパ層30を、例えば各種接着法、各種融着法等に
よりSi単結晶板20a上に接合するようにすればよ
い。
When the stopper layer 30 is made of, for example, various resin materials or various glass materials, the sheet-shaped stopper layer 30 is formed on the Si single crystal plate 20a by various bonding methods, various fusion bonding methods, or the like. It should be joined to.

【0062】<I−3> 次に、ストッパ層30が形成
されたSi単結晶板20aと、Si単結晶板60aとを
貼り合わせ(接合して)、これらを一体化させる。
<I-3> Next, the Si single crystal plate 20a on which the stopper layer 30 is formed and the Si single crystal plate 60a are bonded (bonded) to each other to integrate them.

【0063】この接合には、例えば、ストッパ層30に
Si単結晶板60aを圧着させた状態で、熱処理する方
法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ
確実に、ストッパ層30が設けられたSi単結晶板20
aと、Si単結晶板60aとを一体化させることができ
る。
For this joining, for example, a method of heat-treating with the Si single crystal plate 60a pressed onto the stopper layer 30 is preferably used. According to this method, the Si single crystal plate 20 provided with the stopper layer 30 can be easily and reliably provided.
It is possible to integrate a and the Si single crystal plate 60a.

【0064】この熱処理条件は、ストッパ層30の構成
材料等により適宜設定され、特に限定されないが、90
0〜1400℃×20分〜2時間程度とするのが好まし
い。なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着
方法等を用いてもよい。
This heat treatment condition is appropriately set depending on the constituent material of the stopper layer 30 and the like, and is not particularly limited.
The temperature is preferably 0 to 1400 ° C. for about 20 minutes to 2 hours. Note that other various bonding methods, various fusion bonding methods, and the like may be used for joining.

【0065】<I−4> 次に、Si単結晶板20aお
よびSi単結晶板60aに対して、それぞれ、例えば、
研削、研磨、エッチング等の後処理を施すことにより、
それらの形状(厚さ)を整えて、Si単結晶基板20お
よびSi単結晶層60を得る。このとき、Si単結晶基
板20およびSi単結晶層60の平均厚さを、それぞれ
前述したような範囲とする。なお、本工程<I−4>
は、必要に応じて省略することもできる。
<I-4> Next, with respect to the Si single crystal plate 20a and the Si single crystal plate 60a, for example,
By performing post-processing such as grinding, polishing, etching,
By adjusting their shapes (thicknesses), the Si single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60 are obtained. At this time, the average thicknesses of the Si single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60 are set in the ranges as described above. In addition, this step <I-4>
Can be omitted if desired.

【0066】<II> 次に、Si単結晶基板20とSi
単結晶層60との配向方位が一致し、かつ、SiO
らなるストッパ層30を有する基板10を製造する場合
について説明する(図3参照)。
<II> Next, the Si single crystal substrate 20 and Si
A case will be described in which the substrate 10 having the same orientation as the single crystal layer 60 and having the stopper layer 30 made of SiO 2 is manufactured (see FIG. 3).

【0067】<II−1> まず、基板10となる、例え
ば(110)配向のSi単結晶板10bを用意する。
<II-1> First, for example, a (110) -oriented Si single crystal plate 10b to be the substrate 10 is prepared.

【0068】<II−2> 次に、このSi単結晶板10
bに対して酸素イオンを注入した後、熱処理を施す。こ
れにより、Si単結晶板10bの厚さ方向の途中に、S
iO 層(ストッパ層)30が形成される。このストッ
パ層30の生成により、Si単結晶板10bは、上側の
Si単結晶板60bと、下側のSi単結晶板20bとに
分割(分離)される。
<II-2> Next, this Si single crystal plate 10
After implanting oxygen ions into b, heat treatment is performed. This
As a result, in the middle of the thickness direction of the Si single crystal plate 10b
iO TwoA layer (stopper layer) 30 is formed. This stock
Due to the generation of the layer 30, the Si single crystal plate 10b is
For the Si single crystal plate 60b and the lower Si single crystal plate 20b,
It is divided (separated).

【0069】この酸素注入量は、特に限定されないが、
1×1016〜1×1020cm 程度とするのが好
ましく、1×1017〜1×1019cm−2程度とす
るのがより好ましい。
The oxygen injection amount is not particularly limited,
1 × 10 16 ~1 × 10 20 cm - it is preferable to be 2 mm, and more preferably, 1 × 10 17 ~1 × 10 19 cm -2 order.

【0070】また、酸素イオンの加速電圧は、特に限定
されないが、10〜1000keV程度とするのが好ま
しく、100〜500keV程度とするのがより好まし
い。
The acceleration voltage for oxygen ions is not particularly limited, but is preferably about 10 to 1000 keV, and more preferably about 100 to 500 keV.

【0071】これらの各条件を適宜設定することによ
り、ストッパ層30の厚さを調整することができる。
By properly setting each of these conditions, the thickness of the stopper layer 30 can be adjusted.

【0072】また、熱処理条件も、特に限定されない
が、900℃以上×20分〜2時間程度とするのが好ま
しい。
The heat treatment conditions are not particularly limited, but it is preferable that the temperature is 900 ° C. or higher for about 20 minutes to 2 hours.

【0073】<II−3> 次に、必要に応じて、この基
板10bに対して高温酸化処理を施す。これにより、S
i単結晶板60bのストッパ層30との界面付近が熱酸
化され、ストッパ層30の厚さが増大する。なお、この
とき、Si単結晶板60bの表面付近にも、熱酸化膜9
0が形成される。なお、この熱酸化膜90は、次工程<
II−4>を行うことにより除去することができる。
<II-3> Next, if necessary, the substrate 10b is subjected to a high temperature oxidation treatment. This allows S
The vicinity of the interface between the i single crystal plate 60b and the stopper layer 30 is thermally oxidized, and the thickness of the stopper layer 30 increases. At this time, the thermal oxide film 9 is also formed near the surface of the Si single crystal plate 60b.
0 is formed. The thermal oxide film 90 is formed in the next step <
It can be removed by performing II-4>.

【0074】<II−4> 次に、必要に応じて、前記工
程<I−4>と同様の工程を行う。これにより、Si単
結晶基板20およびSi単結晶層60を得る。以上のよ
うな工程を経て、基板10が製造される。
<II-4> Next, if necessary, the same step as the step <I-4> is performed. Thereby, the Si single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60 are obtained. The substrate 10 is manufactured through the above steps.

【0075】<インクジェット式記録ヘッド>次に、本
発明のインクジェット式記録ヘッドについて説明する。
<Inkjet Recording Head> Next, the inkjet recording head of the present invention will be described.

【0076】図4は、本発明のインクジェット式記録ヘ
ッドの実施形態を示す分解斜視図(一部切り欠いて示
す)であり、図5は、図4に示すインクジェット式記録
ヘッドの主要部の構成を示す断面図であり、図6および
図7は、それぞれ、図5に示すインクジェット式記録ヘ
ッドの主要部の製造工程を説明するための図(断面図)
である。なお、図4は、通常使用される状態とは、上下
逆に示されている。
FIG. 4 is an exploded perspective view (partially cut away) showing an embodiment of the ink jet recording head of the present invention, and FIG. 5 is a constitution of a main part of the ink jet recording head shown in FIG. 6 and 7 are sectional views for explaining the manufacturing process of the main part of the ink jet recording head shown in FIG. 5, respectively.
Is. It should be noted that FIG. 4 is shown upside down from the normally used state.

【0077】図4に示すインクジェット式記録ヘッドH
(ヘッドH)は、主に、ノズル板100と、インク室基
板200と、振動板300と、圧電素子(振動源)40
0とを備え、これらが基体500に収納されている。こ
のヘッドHは、前述した基板10を用いて製造されたも
のであり、基板10のSi単結晶基板20がインク室基
板200とされ、ストッパ層30およびSi単結晶層6
0が振動板300とされている。
Inkjet recording head H shown in FIG.
The (head H) mainly includes the nozzle plate 100, the ink chamber substrate 200, the vibration plate 300, and the piezoelectric element (vibration source) 40.
0, and these are housed in the base body 500. The head H is manufactured using the substrate 10 described above. The Si single crystal substrate 20 of the substrate 10 is used as the ink chamber substrate 200, and the stopper layer 30 and the Si single crystal layer 6 are used.
0 is the diaphragm 300.

【0078】なお、このヘッドHは、オンデマンド形の
ピエゾジェット式ヘッドを構成する。
The head H constitutes an on-demand type piezo jet head.

【0079】ノズル板100は、例えばステンレス製の
圧延プレート等で構成されている。このノズル板100
には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔110
が形成されている。これらのノズル孔110のピッチ
は、印刷精度に応じて適宜設定される。
The nozzle plate 100 is composed of, for example, a stainless steel rolling plate or the like. This nozzle plate 100
A large number of nozzle holes 110 for ejecting ink droplets.
Are formed. The pitch of these nozzle holes 110 is appropriately set according to the printing accuracy.

【0080】ノズル板100には、インク室基板200
が固着(固定)されている。このインク室基板200に
は、ノズル板100、側壁(隔壁)220および後述す
る振動板300により、複数のインク室(キャビティ、
圧力室)210と、インクカートリッジ31から供給さ
れるインクを一時的に貯留するリザーバ室230と、リ
ザーバ室230から各インク室210に、それぞれイン
クを供給する供給口240とが区画形成されている。
The ink chamber substrate 200 is attached to the nozzle plate 100.
Is fixed (fixed). The ink chamber substrate 200 includes a nozzle plate 100, a side wall (partition wall) 220, and a vibrating plate 300, which will be described later.
A pressure chamber) 210, a reservoir chamber 230 that temporarily stores the ink supplied from the ink cartridge 31, and a supply port 240 that supplies ink from the reservoir chamber 230 to each ink chamber 210 are defined. .

【0081】これらのインク室210は、それぞれ短冊
状(直方体状)に形成され、各ノズル孔110に対応し
て配設されている。各インク室210は、後述する振動
板300の振動により容積が変化し、この容積変化によ
り、インクを吐出するよう構成されている。
Each of the ink chambers 210 is formed in a strip shape (a rectangular parallelepiped shape) and is arranged corresponding to each nozzle hole 110. The volume of each ink chamber 210 changes due to the vibration of the vibration plate 300, which will be described later, and the volume change causes the ink to be ejected.

【0082】また、インク室210の容積は、特に限定
されないが、1×10−7〜2×10−5mL程度とす
るのが好ましく、5×10−7〜1×10−5mL程度
とするのがより好ましい。
The volume of the ink chamber 210 is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 −7 to 2 × 10 −5 mL, and about 5 × 10 −7 to 1 × 10 −5 mL. More preferably.

【0083】一方、インク室基板200のノズル板10
0と反対側には、振動板300がインク室基板200の
側壁220に接触して設けられ、さらに振動板300の
インク室基板200と反対側には、複数の圧電素子40
0が下地層700を介して設けられている。
On the other hand, the nozzle plate 10 of the ink chamber substrate 200
The vibration plate 300 is provided on the side opposite to 0 in contact with the side wall 220 of the ink chamber substrate 200, and the plurality of piezoelectric elements 40 are provided on the side opposite to the ink chamber substrate 200 of the vibration plate 300.
0 is provided via the base layer 700.

【0084】また、振動板300の所定位置には、その
厚さ方向に貫通して連通孔310が形成されている。こ
の連通孔310を介して、インクカートリッジ31から
リザーバ室230に、インクが供給可能とされている。
A communication hole 310 is formed at a predetermined position of the vibration plate 300 so as to penetrate therethrough in the thickness direction. Ink can be supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir chamber 230 through the communication hole 310.

【0085】本実施形態では、この振動板300は、イ
ンク室基板200側のアモルファス状態の物質で構成さ
れたストッパ層30と、圧電素子400側のSi単結晶
で構成されたSi単結晶層60とで構成されている。
In this embodiment, the vibrating plate 300 includes the stopper layer 30 made of an amorphous material on the ink chamber substrate 200 side and the Si single crystal layer 60 made of Si single crystal on the piezoelectric element 400 side. It consists of and.

【0086】このストッパ層30を構成するアモルファ
ス状態の物質は、前述した通りであるが、これらのアモ
ルファス状態の物質は、絶縁材料または半導体材料でも
ある。このため、これらの材料を用いてストッパ層30
を構成することにより、ヘッドHでは、Si単結晶層
60上に設けられた各部(各圧電素子400)間での絶
縁分離を良好なものとすること、圧電素子400の電
解歪み特性等の各種特性の向上を図ることができるとい
う効果もある。このようなヘッドHは、その性能が向上
する。
The amorphous substances forming the stopper layer 30 are as described above, and these amorphous substances are also insulating materials or semiconductor materials. Therefore, using these materials, the stopper layer 30
In the head H, the insulation isolation between the respective parts (piezoelectric elements 400) provided on the Si single crystal layer 60 can be made good, and various types of electrolytic strain characteristics of the piezoelectric element 400, etc. There is also an effect that the characteristics can be improved. The performance of such a head H is improved.

【0087】これらの中でも、アモルファス状態の物質
としては、SiOが最適である。SiOを用いてス
トッパ層30を構成することにより、前記効果が特に顕
著となる。
Of these, SiO 2 is most suitable as the amorphous substance. By forming the stopper layer 30 using SiO 2 , the above effect becomes particularly remarkable.

【0088】各圧電素子400は、それぞれ各インク室
210のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電
素子400は、後述する圧電素子駆動回路に電気的に接
続され、圧電素子駆動回路からの信号に基づいて作動す
るよう構成されている。
Each piezoelectric element 400 is arranged corresponding to substantially the center of each ink chamber 210. Each piezoelectric element 400 is electrically connected to a piezoelectric element drive circuit described later, and is configured to operate based on a signal from the piezoelectric element drive circuit.

【0089】なお、各圧電素子400の平面視での寸法
は、特に限定されないが、例えば、1〜3mm×10〜
50μm程度とすることができる。
The size of each piezoelectric element 400 in plan view is not particularly limited, but is, for example, 1 to 3 mm × 10.
It can be about 50 μm.

【0090】基体500は、例えば各種樹脂材料、各種
金属材料等で構成されており、この基体500にインク
室基板200が固定、支持されている。
The base 500 is made of, for example, various resin materials, various metal materials, and the like, and the ink chamber substrate 200 is fixed and supported on the base 500.

【0091】以下、下地層700および圧電素子400
の構成について、図5を参照しつつ、さらに詳細に説明
する。
Hereinafter, the underlayer 700 and the piezoelectric element 400 will be described.
The configuration will be described in more detail with reference to FIG.

【0092】図5に示す圧電素子400は、上部電極4
10と下部電極420とで、圧電体層(強誘電体層)4
30を挟持した構成とされている。換言すれば、圧電素
子400は、下部電極420、圧電体層430および上
部電極410が、この順で積層されて構成されている。
The piezoelectric element 400 shown in FIG.
10 and the lower electrode 420, the piezoelectric layer (ferroelectric layer) 4
It is configured to sandwich 30. In other words, the piezoelectric element 400 is configured by stacking the lower electrode 420, the piezoelectric layer 430, and the upper electrode 410 in this order.

【0093】この圧電素子400は、振動源として機能
するものであり、振動板300は、圧電素子(振動源)
400の振動により振動し、インク室210の内部圧力
を瞬間的に高める機能を有するものである。
The piezoelectric element 400 functions as a vibration source, and the diaphragm 300 is a piezoelectric element (vibration source).
It vibrates due to the vibration of 400, and has a function of instantaneously increasing the internal pressure of the ink chamber 210.

【0094】振動板300上には、薄膜よりなる下地層
(バッファ層)700が形成され(設けられ)ている。
すなわち、圧電素子400(下部電極420)と振動板
300(Si単結晶層60)との間に、下地層700が
設けられている。
A base layer (buffer layer) 700 made of a thin film is formed (provided) on the diaphragm 300.
That is, the base layer 700 is provided between the piezoelectric element 400 (lower electrode 420) and the vibration plate 300 (Si single crystal layer 60).

【0095】この下地層700は、圧電素子400(下
部電極420)と振動板300(Si単結晶層60)と
の接合性(密着性)を向上させる機能を有するものであ
る。下地層700を設けることにより、圧電素子400
の振動板300からの剥離等によるヘッドHの経時的劣
化が好適に防止されるとともに、圧電素子400の振動
をより確実に振動板300に伝達することができる。
The underlayer 700 has a function of improving the bondability (adhesion) between the piezoelectric element 400 (lower electrode 420) and the vibration plate 300 (Si single crystal layer 60). By providing the base layer 700, the piezoelectric element 400
It is possible to preferably prevent the head H from deteriorating with time due to peeling from the diaphragm 300, and to more reliably transfer the vibration of the piezoelectric element 400 to the diaphragm 300.

【0096】なお、この下地層700は、振動板300
上の少なくとも圧電素子400を形成する領域に設ける
ようにすればよい。
The base layer 700 is the diaphragm 300.
It suffices to provide it in at least the upper region where the piezoelectric element 400 is formed.

【0097】下地層700の構成材料としては、例え
ば、NaCl構造の金属酸化物、蛍石型構造の金属酸化
物、フルオライト構造の金属酸化物等が挙げられ、これ
らの1種または2種以上を組み合わせて用いることがで
きる。これらの中でも、下地層700の構成材料として
は、NaCl構造の金属酸化物を含むものが好ましく、
NaCl構造の金属酸化物を主材料とするものがより好
ましい。
Examples of the constituent material of the underlayer 700 include a metal oxide having a NaCl structure, a metal oxide having a fluorite structure, and a metal oxide having a fluorite structure. One or more of these may be used. Can be used in combination. Among these, the constituent material of the underlayer 700 is preferably a material containing a metal oxide having a NaCl structure,
It is more preferable to use a metal oxide having a NaCl structure as a main material.

【0098】後述するように、下部電極420の構成材
料としては、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を
含むもの(特に、ペロブスカイト構造を有する金属酸化
物を主材料とするもの)が好適に使用されるが、NaC
l構造の金属酸化物は、このペロブスカイト構造を有す
る金属酸化物との格子不整合が小さく、さらに、Siと
の格子不整合も小さい。このため、NaCl構造の金属
酸化物を用いて下地層700を構成することにより、振
動板300(Si単結晶層60)と下部電極420との
接合性(密着性)がより向上する。
As will be described later, a material containing a metal oxide having a perovskite structure (particularly, a metal oxide having a perovskite structure as a main material) is preferably used as a constituent material of the lower electrode 420. But NaC
The metal oxide having the l structure has a small lattice mismatch with the metal oxide having the perovskite structure, and further has a small lattice mismatch with Si. Therefore, by forming the underlayer 700 using a metal oxide having a NaCl structure, the bondability (adhesion) between the vibration plate 300 (Si single crystal layer 60) and the lower electrode 420 is further improved.

【0099】また、NaCl構造の金属酸化物として
は、例えば、MgO、CaO、SrO、BaO、Mn
O、FeO、CoO、NiO、または、これらを含む固
溶体等が挙げられるが、これらの中でも、特に、Mg
O、CaO、SrO、BaO、または、これらを含む固
溶体の少なくとも1種を用いるのが好ましい。このよう
なNaCl構造の金属酸化物は、ペロブスカイト構造を
有する金属酸化物およびSiの双方との格子不整合が特
に小さい。
Examples of the metal oxide having a NaCl structure include MgO, CaO, SrO, BaO and Mn.
Examples include O, FeO, CoO, NiO, and solid solutions containing these. Among these, Mg is particularly preferable.
It is preferable to use at least one of O, CaO, SrO, BaO, or a solid solution containing these. Such a metal oxide having a NaCl structure has a particularly small lattice mismatch with both the metal oxide having a perovskite structure and Si.

【0100】このような下地層700は、例えば、立方
晶(100)配向、立方晶(110)配向、立方晶(1
11)配向等したもののいずれであってもよいが、これ
らの中でも、特に、立方晶(100)配向または立方晶
(111)配向したものであるのが好ましい。下地層7
00を立方晶(100)配向または立方晶(111)配
向したものとすることにより、下地層700の平均厚さ
を比較的小さくすることができる。このため、例えばM
gO、CaO、SrO、BaOのような潮解性を示すN
aCl構造の金属酸化物で下地層700を構成する場合
であっても、製造時および使用時に空気中の水分で劣化
するという不都合を好適に防止することができる。
Such an underlayer 700 has, for example, a cubic (100) orientation, a cubic (110) orientation and a cubic (1) orientation.
11) Orientation or the like may be used, but among these, it is particularly preferable that the orientation is cubic (100) orientation or cubic (111) orientation. Underlayer 7
When 00 is cubic (100) oriented or cubic (111) oriented, the average thickness of the underlayer 700 can be made relatively small. Therefore, for example, M
N showing deliquescent like gO, CaO, SrO, BaO
Even when the underlayer 700 is made of a metal oxide having an aCl structure, it is possible to preferably prevent the inconvenience of deterioration due to moisture in the air during manufacturing and use.

【0101】このような観点からは、下地層700は、
できるだけ薄く形成するのが好ましく、具体的には、そ
の平均厚さが10nm以下であるのが好ましく、5nm
以下であるのがより好ましい。これにより、前記効果が
より向上する。
From this point of view, the underlayer 700 is
It is preferable to form the film as thin as possible, specifically, the average thickness thereof is preferably 10 nm or less, and 5 nm is preferable.
The following is more preferable. Thereby, the effect is further improved.

【0102】下地層700上には、圧電体層430に電
圧を印加するための一方の電極である下部電極420が
形成され(設けられ)ている。
A lower electrode 420, which is one electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer 430, is formed (provided) on the base layer 700.

【0103】この下部電極420は、複数の圧電素子4
00の個別電極として、それぞれ設けられている。すな
わち、下部電極420の平面視形状が、圧電体層430
の平面視形状とほぼ等しくなるよう形成されている。
This lower electrode 420 is composed of a plurality of piezoelectric elements 4.
00 as individual electrodes. That is, the plan view shape of the lower electrode 420 is the piezoelectric layer 430.
Is formed so as to have almost the same shape as the plan view.

【0104】下部電極420の構成材料としては、例え
ば、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物等の各種導
電性酸化物が挙げられ、これらの1種または2種以上を
組み合わせて用いることができる。これらの中でも、下
部電極420の構成材料としては、ペロブスカイト構造
を有する金属酸化物を含むものが好ましく、ペロブスカ
イト構造を有する金属酸化物を主材料とするものがより
好ましい。
Examples of the constituent material of the lower electrode 420 include various conductive oxides such as metal oxides having a perovskite structure, and one kind or a combination of two or more kinds thereof can be used. Among these, as a constituent material of the lower electrode 420, a material containing a metal oxide having a perovskite structure is preferable, and a material mainly containing a metal oxide having a perovskite structure is more preferable.

【0105】このペロブスカイト構造を有する金属酸化
物としては、例えば、ルテニウム酸ストロンチウム(S
RO)、NbドープしたSrTiO、または、これら
を含む固溶体等が挙げられ、これらの1種または2種以
上を組み合わせて用いることができる。これらのペロブ
スカイト構造の金属酸化物は、導電性および化学的安定
性に優れているので、下部電極420も、導電性および
化学的安定性に優れたものとすることができる。その結
果、圧電素子400は、電界歪み特性等の各種特性が向
上する。
Examples of the metal oxide having this perovskite structure include strontium ruthenate (S
RO), Nb-doped SrTiO 3 , or a solid solution containing them, and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. Since these metal oxides having a perovskite structure have excellent conductivity and chemical stability, the lower electrode 420 can also have excellent conductivity and chemical stability. As a result, the piezoelectric element 400 improves various characteristics such as electric field distortion characteristics.

【0106】これらの中でも、下部電極420に用いる
ペロブスカイト構造を有する金属酸化物としては、ルテ
ニウム酸ストロンチウム(SRO)が最適である。SR
Oは、特に導電性および化学的安定性に優れているの
で、SROを用いて下部電極420を構成することによ
り、圧電素子400は、前記効果がより向上する。
Among these, strontium ruthenate (SRO) is most suitable as the metal oxide having the perovskite structure used for the lower electrode 420. SR
O is particularly excellent in conductivity and chemical stability. Therefore, by forming the lower electrode 420 by using SRO, the piezoelectric element 400 is further improved in the above effect.

【0107】ここで、SROは、一般式Srn+1Ru
3n+1(nは1以上の整数)で表される。n=1
のときSrRuOとなり、n=2のときSrRu
となり、n=∞のときSrRuOとなる。SR
Oを用いて下部電極420を構成する場合は、SrRu
が最適である。これにより、下部電極420の導電
性および化学的安定性を極めて優れたものとすることが
できるとともに、下部電極420上に形成する圧電体層
430の結晶性を高めることもできる。
Here, SRO is the general formula Sr.n + 1Ru
nO3n + 1(N is an integer of 1 or more). n = 1
When SrTwoRuOFourAnd when n = 2, SrThreeRu
TwoO 7And when n = ∞, SrRuOThreeBecomes SR
When O is used to form the lower electrode 420, SrRu is used.
OThreeIs the best. As a result, the conductivity of the lower electrode 420
And chemical stability are extremely superior.
Piezoelectric layer that can be formed on the lower electrode 420
The crystallinity of 430 can also be increased.

【0108】なお、下部電極420は、その厚さ方向の
途中に、イリジウムまたは白金等で構成される部分(中
間層)を有する構成、すなわち、SRO/Pt/SR
O、SRO/Ir/SROの積層構造とすることもでき
る。この場合、下部電極420の圧電体層430側の部
分を、SrRuOを含む材料で(特に、SrRuO
を主材料として)構成するようにすればよい。
The lower electrode 420 has a portion (intermediate layer) composed of iridium or platinum in the middle of its thickness direction, that is, SRO / Pt / SR.
A laminated structure of O and SRO / Ir / SRO can also be used. In this case, the portion of the piezoelectric layer 430 side of the lower electrode 420, a material containing SrRuO 3 (in particular, SrRuO 3
(As a main material).

【0109】このような下部電極420は、例えば、擬
立方晶(001)配向、擬立方晶(111)配向、擬立
方晶(110)配向、擬立方晶(100)配向等したも
ののいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、
擬立方晶(001)配向または擬立方晶(111)配向
したものであるのが好ましい。このような下部電極42
0を用いて圧電素子400を構成することにより、圧電
素子400は、前記効果がより顕著となる。
Such a lower electrode 420 is, for example, one having a pseudo cubic (001) orientation, a pseudo cubic (111) orientation, a pseudo cubic (110) orientation, a pseudo cubic (100) orientation, or the like. However, among these,
Pseudocubic (001) orientation or pseudocubic (111) orientation is preferable. Such a lower electrode 42
By configuring the piezoelectric element 400 by using 0, the above-described effect becomes more remarkable in the piezoelectric element 400.

【0110】このような下部電極420の平均厚さは、
特に限定されないが、1〜1000nm程度とするのが
好ましく、100〜700nm程度とするのがより好ま
しい。
The average thickness of the lower electrode 420 is
Although not particularly limited, it is preferably about 1 to 1000 nm, more preferably about 100 to 700 nm.

【0111】下部電極420上には、電圧の印加により
変形する圧電体層430が、所定の形状で形成されてい
る。
On the lower electrode 420, a piezoelectric layer 430 which is deformed by applying a voltage is formed in a predetermined shape.

【0112】圧電体層430の構成材料としては、各種
強誘電体材料が挙げられるが、特に、ペロブスカイト構
造を有する強誘電体材料を含むものが好ましく、ペロブ
スカイト構造を有する強誘電体材料を主材料とするもの
がより好ましい。
As the constituent material of the piezoelectric layer 430, various kinds of ferroelectric materials can be mentioned. Particularly, a material containing a ferroelectric material having a perovskite structure is preferable, and a ferroelectric material having a perovskite structure is a main material. Is more preferable.

【0113】このペロブスカイト構造を有する強誘電体
材料としては、例えば、Pb(Zr,Ti)O(PZ
T)、(Pb,La)(Zr,Ti)O(PLZ
T)、BaTiO、KNbO、PbZnOのよう
なペロブスカイト構造の金属酸化物、(Sr,Bi)
(Ta,Nb)、(Bi,La)Ti12
のようなBi層状化合物、または、これらを含む固溶体
等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組
み合わせて用いることができる。これらのペロブスカイ
ト構造を有する金属酸化物を用いて圧電体層430を構
成することにより、圧電素子400は、電界歪み特性等
の各種特性が向上する。
As the ferroelectric material having this perovskite structure, for example, Pb (Zr, Ti) O 3 (PZ
T), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (PLZ
T), a metal oxide having a perovskite structure such as BaTiO 3 , KNbO 3 , PbZnO 3 , (Sr, Bi)
(Ta, Nb) 2 O 9 , (Bi, La) 4 Ti 3 O 12
Examples of the Bi-layered compound, solid solutions containing these, and the like, and one or more of these can be used in combination. By forming the piezoelectric layer 430 using these metal oxides having a perovskite structure, the piezoelectric element 400 has improved various characteristics such as electric field distortion characteristics.

【0114】これらの中でも、圧電体層430に用いる
ペロブスカイト構造を有する金属酸化物としては、チタ
ン酸ジルコン酸鉛(PZT)が最適である。PZTを用
いることにより、圧電素子400は、前記効果がより向
上する。
Among these, lead zirconate titanate (PZT) is most suitable as the metal oxide having the perovskite structure used for the piezoelectric layer 430. By using PZT, in the piezoelectric element 400, the above effect is further improved.

【0115】また、ペロブスカイト構造を有する強誘電
体材料としてPZTを用いる場合、このPZTとして
は、テトラゴナル組成、ロンボヘドラル組成のいずれの
ものを用いてもよい。
When PZT is used as the ferroelectric material having the perovskite structure, the PZT may have either a tetragonal composition or a rhombohedral composition.

【0116】このような圧電体層430は、例えば、正
方晶(001)配向、正方晶(111)配向、菱面体晶
(001)配向、菱面体晶(111)配向等したものの
いずれであってもよいが、これらの中でも、特に、正方
晶(001)配向、正方晶(111)配向、菱面体晶
(001)配向、または、菱面体晶(111)配向した
ものであるのが好ましい。これにより、圧電素子400
は、電界歪み特性等の各種特性が特に優れたものとな
る。
Such a piezoelectric layer 430 has, for example, any of tetragonal (001) orientation, tetragonal (111) orientation, rhombohedral (001) orientation, rhombohedral (111) orientation and the like. Of these, tetragonal (001) orientation, tetragonal (111) orientation, rhombohedral (001) orientation, or rhombohedral (111) orientation is particularly preferable. Thereby, the piezoelectric element 400
In particular, various characteristics such as electric field distortion characteristics are excellent.

【0117】このような圧電体層430の平均厚さは、
特に限定されないが、0.1〜50μm程度とするのが
好ましく、0.3〜10μm程度とするのがより好まし
い。圧電体層430の平均厚さを、前記範囲とすること
により、圧電素子400(延いては、ヘッドH)の大型
化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得る圧電素子
400を得ることができる。
The average thickness of such a piezoelectric layer 430 is
Although not particularly limited, it is preferably about 0.1 to 50 μm, more preferably about 0.3 to 10 μm. By setting the average thickness of the piezoelectric layer 430 within the above range, it is possible to obtain a piezoelectric element 400 that can suitably exhibit various characteristics while preventing the piezoelectric element 400 (and by extension, the head H) from becoming large. You can

【0118】圧電体層430上には、圧電体層430に
電圧を印加するための他方の電極となる上部電極410
が形成され(設けられ)ている。
On the piezoelectric layer 430, the upper electrode 410 serving as the other electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer 430.
Are formed (provided).

【0119】この上部電極410は、複数の圧電素子4
00の個別電極として、それぞれ設けられている。すな
わち、上部電極410の平面視形状は、圧電体層430
の平面視形状とほぼ等しくなるよう形成されている。
This upper electrode 410 is composed of a plurality of piezoelectric elements 4.
00 as individual electrodes. That is, the plan view shape of the upper electrode 410 is the piezoelectric layer 430.
Is formed so as to have almost the same shape as the plan view.

【0120】上部電極410の構成材料としては、前記
の下部電極420で挙げた材料と同様のものを用いるこ
とができる他、例えば、白金(Pt)、イリジウム(I
r)、アルミニウム(Al)、または、これらを含む合
金等の各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの1種
または2種以上を組み合わせて用いることができる。
As the constituent material of the upper electrode 410, the same materials as those mentioned above for the lower electrode 420 can be used. For example, platinum (Pt), iridium (I)
Various conductive materials such as r), aluminum (Al), and alloys containing these are listed, and one kind or a combination of two or more kinds thereof can be used.

【0121】なお、上部電極410をアルミニウムで構
成する場合、イリジウム等で構成される層を積層するよ
うにするのが好ましい。これにより、上部電極410の
電蝕による劣化を防止または抑制することができる。
When the upper electrode 410 is made of aluminum, it is preferable to stack layers made of iridium or the like. As a result, deterioration of the upper electrode 410 due to electrolytic corrosion can be prevented or suppressed.

【0122】このような上部電極410の平均厚さは、
特に限定されないが、1〜1000nm程度とするのが
好ましく、10〜500nm程度とするのがより好まし
い。
The average thickness of the upper electrode 410 is
Although not particularly limited, it is preferably about 1 to 1000 nm, more preferably about 10 to 500 nm.

【0123】このようなヘッドHは、後述する圧電素子
駆動回路から所定の吐出信号が入力されていない状態、
すなわち、圧電素子400の下部電極420と上部電極
410との間に電圧が印加されていない状態では、圧電
体層430に変形が生じない。このため、振動板300
にも変形が生じず、インク室210には容積変化が生じ
ない。したがって、ノズル孔110からインク滴は吐出
されない。
In such a head H, a predetermined ejection signal is not input from the piezoelectric element drive circuit described later,
That is, the piezoelectric layer 430 is not deformed in the state where no voltage is applied between the lower electrode 420 and the upper electrode 410 of the piezoelectric element 400. Therefore, the diaphragm 300
However, no deformation occurs and the volume of the ink chamber 210 does not change. Therefore, no ink droplet is ejected from the nozzle hole 110.

【0124】一方、圧電素子駆動回路から所定の吐出信
号が入力された状態、すなわち、圧電素子400の下部
電極420と上部電極410との間に一定電圧(例え
ば、10〜50V程度)が印加された状態では、圧電体
層430に変形が生じる。これにより、振動板300が
大きくたわみ(図5中下方にたわみ)、インク室210
の容積の減少(変化)が生じる。このとき、インク室2
10内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔110からイ
ンク滴が吐出される。
On the other hand, when a predetermined ejection signal is input from the piezoelectric element drive circuit, that is, a constant voltage (for example, about 10 to 50 V) is applied between the lower electrode 420 and the upper electrode 410 of the piezoelectric element 400. In this state, the piezoelectric layer 430 is deformed. As a result, the diaphragm 300 is largely deflected (the downward deflection in FIG. 5), and the ink chamber 210
A decrease (change) in the volume of occurs. At this time, the ink chamber 2
The pressure inside 10 is momentarily increased, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 110.

【0125】1回のインクの吐出が終了すると、圧電素
子駆動回路は、下部電極420と上部電極410との間
への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子40
0は、ほぼ元の形状に戻り、インク室210の容積が増
大する。なお、このとき、インクには、インクカートリ
ッジ31からノズル孔110へ向かう圧力(正方向への
圧力)が作用している。このため、空気がノズル孔11
0からインク室210へ入り込むことが防止され、イン
クの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ
31(リザーバ室230)からインク室210へ供給さ
れる。
When the discharge of ink is completed once, the piezoelectric element drive circuit stops the application of the voltage between the lower electrode 420 and the upper electrode 410. Thereby, the piezoelectric element 40
0 returns to almost the original shape, and the volume of the ink chamber 210 increases. At this time, a pressure (a pressure in the forward direction) from the ink cartridge 31 to the nozzle hole 110 acts on the ink. For this reason, the air will not flow through the nozzle holes 11
0 is prevented from entering the ink chamber 210, and an amount of ink commensurate with the ejected amount of ink is supplied from the ink cartridge 31 (reservoir chamber 230) to the ink chamber 210.

【0126】このようにして、ヘッドHにおいて、印刷
させたい位置の圧電素子400に、圧電素子駆動回路か
ら吐出信号を順次入力することにより、任意の(所望
の)文字や図形等を印刷することができる。
In this way, in the head H, arbitrary (desired) characters or figures can be printed by sequentially inputting ejection signals from the piezoelectric element drive circuit to the piezoelectric element 400 at the position to be printed. You can

【0127】以上のように、本発明のインクジェット式
記録ヘッドHは、電界歪み特性等の各種特性に優れる圧
電素子400を備える。このため、より少ない電圧で圧
電素子400を作動させることができるので、圧電素子
駆動回路を簡略化することができるとともに、消費電力
を低減することができる。
As described above, the ink jet recording head H of the present invention includes the piezoelectric element 400 which is excellent in various characteristics such as electric field distortion characteristics. Therefore, the piezoelectric element 400 can be operated with a smaller voltage, so that the piezoelectric element drive circuit can be simplified and the power consumption can be reduced.

【0128】また、圧電素子400を小型化することも
できる。この場合、圧電素子400の幅(短軸方向の長
さ)を短くすると、インク室210の幅も小さくするこ
とができ、その結果、ノズル孔110のピッチも小さく
することができるので、より高精度の印刷が可能とな
る。また、圧電素子400の長さ(長軸方向の長さ)を
短くすると、ヘッドHのさらなる小型化を図ることがで
きる。
Further, the piezoelectric element 400 can be downsized. In this case, if the width of the piezoelectric element 400 (the length in the minor axis direction) is shortened, the width of the ink chamber 210 can also be reduced, and as a result, the pitch of the nozzle holes 110 can also be reduced, so that the height can be increased. It enables accurate printing. Further, if the length of the piezoelectric element 400 (length in the major axis direction) is shortened, the head H can be further downsized.

【0129】次に、ヘッドHの製造方法について、図6
および図7を参照しつつ説明する。前述したヘッドH
は、例えば、次のようにして製造することができる。
Next, the method of manufacturing the head H will be described with reference to FIG.
The description will be made with reference to FIG. Head H mentioned above
Can be manufactured, for example, as follows.

【0130】[0] 基板の用意まず、前述のようにし
て、例えばSi単結晶基板20とSi単結晶層60との
配向方位が異なる基板10を製造する。ここでは、Si
単結晶基板20を(110)配向のもの、Si単結晶層
60を(100)配向のものとした場合について説明す
る。
[0] Preparation of Substrate First, as described above, for example, the substrate 10 in which the Si single crystal substrate 20 and the Si single crystal layer 60 have different orientations is manufactured. Here, Si
A case where the single crystal substrate 20 has a (110) orientation and the Si single crystal layer 60 has a (100) orientation will be described.

【0131】[1] 下地層700の形成(図6のS
1) 次に、Si単結晶層60上に、例えばSrOからなる下
地層700を形成する。
[1] Formation of Underlayer 700 (S in FIG. 6)
1) Next, a base layer 700 made of, for example, SrO is formed on the Si single crystal layer 60.

【0132】下地層700は、Si単結晶層60の結晶
構造の影響を受けて結晶成長する。Si単結晶層60
は、(100)配向のものであるので、Si単結晶層6
0上に下地層700を成膜すると、下地層700は、立
方晶(100)配向でエピタキシャル成長する。
The underlayer 700 grows under the influence of the crystal structure of the Si single crystal layer 60. Si single crystal layer 60
Has a (100) orientation, the Si single crystal layer 6
When the base layer 700 is formed on the base layer 0, the base layer 700 is epitaxially grown in a cubic (100) orientation.

【0133】下地層700の形成方法(成膜方法)とし
ては、レーザーアブレーション法が好適に用いられる。
かかる方法によれば、レーザー光の入射窓を備えた簡易
な構成の真空装置を用いて、容易かつ確実に、下地層7
00を形成することができる。
A laser ablation method is preferably used as a method (film forming method) for forming the underlayer 700.
According to this method, the underlayer 7 can be easily and reliably used by using a vacuum device having a simple structure provided with a laser light entrance window.
00 can be formed.

【0134】具体的には、まず、基板10(サンプル)
を、例えば、室温での背圧が133×10−9〜133
×10−6Pa(1×10−9〜1×10−6Tor
r)程度に減圧された真空装置内に設置する。
Specifically, first, the substrate 10 (sample)
The back pressure at room temperature is 133 × 10 −9 to 133, for example.
× 10 −6 Pa (1 × 10 −9 to 1 × 10 −6 Tor
It is installed in a vacuum device whose pressure is reduced to about r).

【0135】なお、真空装置内には、基板10に対向し
て、下地層700の構成元素を含むターゲットが所定距
離、離間して配置されている。このターゲットとして
は、目的とする下地層700の組成と同一の組成または
近似組成のものが好適に使用される。
In the vacuum apparatus, a target containing the constituent elements of the underlayer 700 is arranged facing the substrate 10 at a predetermined distance. As this target, a target having the same composition as or similar to the composition of the target underlayer 700 is preferably used.

【0136】次いで、例えば赤外線ランプ(加熱手段)
等を用いて、基板10を加熱して昇温する。
Then, for example, an infrared lamp (heating means)
Etc., the substrate 10 is heated to raise the temperature.

【0137】この昇温速度は、特に限定されないが、1
〜20℃/分程度とするのが好ましく、5〜15℃/分
程度とするのがより好ましい。
The temperature rising rate is not particularly limited, but is 1
It is preferably about 20 ° C / minute, more preferably about 5-15 ° C / minute.

【0138】また、サンプルの温度(到達温度)も、特
に限定されず、300〜800℃程度とするのが好まし
く、400〜700℃程度とするのがより好ましい。
The temperature of the sample (achieved temperature) is not particularly limited, but is preferably about 300 to 800 ° C, and more preferably about 400 to 700 ° C.

【0139】なお、昇温速度、サンプルの温度、真空装
置内の圧力等の各条件は、基板10の表面に、熱酸化膜
が形成されないものであれば、前記範囲に限定されるも
のではない。
The conditions such as the rate of temperature rise, the temperature of the sample, the pressure in the vacuum apparatus, etc. are not limited to the above range as long as the thermal oxide film is not formed on the surface of the substrate 10. .

【0140】次いで、レーザー光をターゲットに照射す
ると、ターゲットから酸素原子および金属原子を含む原
子が叩き出され、プルームが発生する。換言すれば、プ
ルームが基板10に向かって照射される。そして、この
プルームは、基板10(Si単結晶層60)上に接触し
て、下地層700が形成される。
Next, when the target is irradiated with laser light, atoms including oxygen atoms and metal atoms are knocked out from the target, and plumes are generated. In other words, the plume is irradiated toward the substrate 10. Then, the plume comes into contact with the substrate 10 (Si single crystal layer 60) to form the underlayer 700.

【0141】このレーザー光は、好ましくは波長が15
0〜300nm程度、パルス長が1〜100ns程度の
パルス光とされる。具体的には、レーザー光としては、
例えば、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレー
ザー、XeClエキシマレーザーのようなエキシマレー
ザー、YAGレーザー、YVOレーザー、COレー
ザー等が挙げられる。これらの中でも、レーザー光とし
ては、特に、ArFエキシマレーザーまたはKrFエキ
シマレーザーが好適である。ArFエキシマレーザーお
よびKrFエキシマレーザーは、いずれも、取り扱いが
容易であり、また、より効率よく原子をターゲットから
叩き出すことができる。
This laser light preferably has a wavelength of 15
The pulsed light has a pulse length of about 0 to 300 nm and a pulse length of about 1 to 100 ns. Specifically, as the laser light,
For example, ArF excimer laser, KrF excimer laser, excimer laser such as XeCl excimer laser, YAG laser, YVO 4 laser, CO 2 laser and the like can be mentioned. Among these, ArF excimer laser or KrF excimer laser is particularly preferable as the laser light. Both the ArF excimer laser and the KrF excimer laser are easy to handle, and atoms can be ejected from the target more efficiently.

【0142】下地層700の形成(成膜)における各条
件は、下地層700がエピタキシャル成長し得るもので
あればよく、例えば、次のようにすることができる。
The conditions for forming (depositing) the underlayer 700 may be any as long as the underlayer 700 can be epitaxially grown. For example, the following can be adopted.

【0143】レーザー光の周波数は、30Hz以下とす
るのが好ましく、15Hz以下とするのがより好まし
い。
The frequency of the laser light is preferably 30 Hz or less, more preferably 15 Hz or less.

【0144】レーザー光のエネルギー密度は、0.5J
/cm以上とするのが好ましく、2J/cm以上と
するのがより好ましい。
The energy density of laser light is 0.5 J
/ Cm 2 or more is preferable, and 2 J / cm 2 or more is more preferable.

【0145】サンプルとターゲットとの距離は、60m
m以下とするのが好ましく、45mm以下とするのがよ
り好ましい。
The distance between the sample and the target is 60 m
It is preferably m or less, and more preferably 45 mm or less.

【0146】また、真空装置内の圧力は、1気圧以下が
好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供
給下で133×10−3Pa(1×10−3Torr)
以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で
133×10−5Pa(1×10−5Torr)以上と
するのが好ましい。
The pressure in the vacuum device is preferably 1 atm or less, of which the oxygen partial pressure is, for example, 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) under the supply of oxygen gas.
The above is preferable, and 133 × 10 −5 Pa (1 × 10 −5 Torr) or more is preferable under the supply of atomic oxygen radicals.

【0147】下地層700の形成における各条件を、そ
れぞれ、前記範囲とすると、より効率よく、下地層70
0をエピタキシャル成長により形成することができる。
By setting the respective conditions for forming the underlayer 700 within the above ranges, the underlayer 70 can be more efficiently formed.
0 can be formed by epitaxial growth.

【0148】また、このとき、レーザー光の照射時間を
適宜設定することにより、下地層700の平均厚さを前
述したような範囲に調整することができる。この場合、
レーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なる
が、通常、2時間以下とするのが好ましく、1時間以下
とするのがより好ましい。
At this time, the average thickness of the underlayer 700 can be adjusted within the range described above by appropriately setting the irradiation time of the laser light. in this case,
Although the irradiation time of the laser beam varies depending on the above-mentioned conditions, it is generally preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less.

【0149】なお、下地層700の形成方法としては、
これに限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリン
グ法、MOCVD法、ゾル・ゲル法、MOD法等の各種
薄膜作製法を用いることもできる。
As a method of forming the underlayer 700,
The present invention is not limited to this, and various thin film forming methods such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a MOCVD method, a sol-gel method, and a MOD method can be used.

【0150】[2] 導電性酸化物層420’の形成
(図6のS2) 次に、下地層700上に、例えばSrRuOからなる
導電性酸化物層420’を形成する。なお、この導電性
酸化物層420’は、後述する工程[5]により分割さ
れ、下部電極420となる。
[2] Formation of Conductive Oxide Layer 420 ′ (S2 in FIG. 6) Next, a conductive oxide layer 420 ′ made of, for example, SrRuO 3 is formed on the underlayer 700. The conductive oxide layer 420 ′ is divided into the lower electrode 420 by the step [5] described later.

【0151】導電性酸化物層420’は、下地層700
の結晶構造の影響を受けて結晶成長する。下地層700
は、立方晶(100)配向したものであるので、下地層
700上に導電性酸化物層420’を成膜すると、導電
性酸化物層420’は、擬立方晶(001)配向でエピ
タキシャル成長する。
The conductive oxide layer 420 'is the base layer 700.
The crystals grow under the influence of the crystal structure of. Underlayer 700
Has a cubic (100) orientation, and therefore, when the conductive oxide layer 420 ′ is formed on the underlayer 700, the conductive oxide layer 420 ′ is epitaxially grown with a pseudo cubic (001) orientation. .

【0152】導電性酸化物層420’の形成は、前記工
程[1]と同様にして行うことができる。すなわち、導
電性酸化物層420’の形成方法(成膜方法)として
は、レーザーアブレーション法が好適であるが、これに
限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、
MOCVD法、ゾル・ゲル法、MOD法等の各種薄膜作
製法を用いることもできる。
The conductive oxide layer 420 'can be formed in the same manner as in the step [1]. That is, the laser ablation method is suitable as the method (film forming method) for forming the conductive oxide layer 420 ′, but the method is not limited to this, and examples thereof include a vacuum evaporation method, a sputtering method,
Various thin film forming methods such as MOCVD method, sol-gel method, and MOD method can also be used.

【0153】[3] 強誘電体材料層430’の形成
(図6のS3) 次に、導電性酸化物層420’上に、例えば、組成比P
b(Zr0.56Ti 0.44)OのPZTからなる
強誘電体材料層430’を形成する。なお、この強誘電
体材料層430’は、後述する工程[5]により分割さ
れ、圧電体層430となる。
[3] Formation of ferroelectric material layer 430 '
(S3 in FIG. 6) Then, on the conductive oxide layer 420 ', for example, the composition ratio P
b (Zr0.56Ti 0.44) OThreeConsisting of PZT
A ferroelectric material layer 430 'is formed. In addition, this ferroelectric
The body material layer 430 'is divided by the step [5] described later.
Thus, the piezoelectric layer 430 is formed.

【0154】強誘電体材料層430’は、導電性酸化物
層420’の結晶構造の影響を受けて結晶成長する。導
電性酸化物層420’は、擬立方晶(001)配向した
ものであるので、導電性酸化物層420’上に強誘電体
材料層430’を成膜すると、強誘電体材料層430’
は、菱面体晶(001)配向でエピタキシャル成長す
る。
The ferroelectric material layer 430 'undergoes crystal growth under the influence of the crystal structure of the conductive oxide layer 420'. Since the conductive oxide layer 420 ′ has a pseudo-cubic (001) orientation, when the ferroelectric material layer 430 ′ is formed on the conductive oxide layer 420 ′, the ferroelectric material layer 430 ′ is formed.
Grows epitaxially with a rhombohedral (001) orientation.

【0155】強誘電体材料層430’の形成は、前記工
程[1]と同様にして行うことができる。すなわち、強
誘電体材料層430’の形成方法(成膜方法)として
は、レーザーアブレーション法が好適であるが、これに
限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、
MOCVD法、ゾル・ゲル法、MOD法等の各種薄膜作
製法を用いることもできる。
The ferroelectric material layer 430 'can be formed in the same manner as in the above step [1]. That is, a laser ablation method is suitable as a method (film forming method) for forming the ferroelectric material layer 430 ′, but the invention is not limited to this, and for example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method,
Various thin film forming methods such as MOCVD method, sol-gel method, and MOD method can also be used.

【0156】[4] 導電性酸化物層410’の形成
(図6のS4) 次に、強誘電体材料層430’上に、例えばSrRuO
からなる導電性酸化物層410’を形成する。なお、
この導電性酸化物層410’は、後述する工程[5]に
より分割され、上部電極410となる。
[4] Formation of Conductive Oxide Layer 410 '(S4 in FIG. 6) Next, for example, SrRuO is formed on the ferroelectric material layer 430'.
A conductive oxide layer 410 ′ of 3 is formed. In addition,
This conductive oxide layer 410 ′ is divided into the upper electrode 410 by the step [5] described later.

【0157】導電性酸化物層410’の形成は、前記工
程[1]と同様にして行うことができる。すなわち、導
電性酸化物層410’の形成方法(成膜方法)として
は、レーザーアブレーション法が好適であるが、これに
限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、
MOCVD法、ゾル・ゲル法、MOD法等の各種薄膜作
製法を用いることもできる。
The conductive oxide layer 410 'can be formed in the same manner as in the step [1]. That is, the laser ablation method is suitable as the method for forming the conductive oxide layer 410 ′ (film forming method), but the method is not limited to this, and for example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method,
Various thin film forming methods such as MOCVD method, sol-gel method, and MOD method can also be used.

【0158】[5] 圧電素子400の形成(図7のS
5) 次に、導電性酸化物層420’、強誘電体材料層43
0’および導電性酸化物層410’を所定形状に加工
(分割)して、複数の圧電素子(圧電アクチュエータ)
400を形成する。
[5] Formation of Piezoelectric Element 400 (S in FIG. 7)
5) Next, the conductive oxide layer 420 ′ and the ferroelectric material layer 43
0'and the conductive oxide layer 410 'are processed (divided) into a predetermined shape to form a plurality of piezoelectric elements (piezoelectric actuators).
Form 400.

【0159】具体的には、まず、導電性酸化物層41
0’上に、例えばスピンコートによりレジストを形成し
た後、インク室210を形成すべき位置に合わせて、露
光・現像してパターニングする。次いで、残ったレジス
トをマスクとして、例えばイオンミリング等でエッチン
グする。これにより、導電性酸化物層410’、強誘電
体材料層430’および導電性酸化物層420’の不要
な部分が除去され、複数の圧電素子400が得られる。
Specifically, first, the conductive oxide layer 41 is formed.
After forming a resist on the surface 0 ′ by, for example, spin coating, the ink chamber 210 is exposed, developed, and patterned according to the position where the ink chamber 210 is to be formed. Then, using the remaining resist as a mask, etching is performed by, for example, ion milling. As a result, unnecessary portions of the conductive oxide layer 410 ′, the ferroelectric material layer 430 ′ and the conductive oxide layer 420 ′ are removed, and the plurality of piezoelectric elements 400 are obtained.

【0160】[6] インク室基板200の形成(図7
のS6) 次に、Si単結晶基板20の圧電素子400に対応した
位置に、それぞれインク室210となる凹部210’
を、また、所定位置にリザーバ室230および供給口2
40となる凹部を形成する。
[6] Formation of Ink Chamber Substrate 200 (FIG. 7)
S6) Next, at the positions corresponding to the piezoelectric elements 400 of the Si single crystal substrate 20, the concave portions 210 ′ that become the ink chambers 210 are formed.
And the reservoir chamber 230 and the supply port 2 at predetermined positions.
A concave portion to be 40 is formed.

【0161】具体的には、インク室210、リザーバ室
230および供給口240を形成すべき位置に合せて、
Si単結晶基板20の圧電素子400と反対側の面に、
マスクを形成した後、エッチングを行う。これにより、
Si単結晶基板20の不要な部分が除去され、インク室
基板200が得られる。
Specifically, in accordance with the positions where the ink chamber 210, the reservoir chamber 230 and the supply port 240 are to be formed,
On the surface of the Si single crystal substrate 20 opposite to the piezoelectric element 400,
After forming the mask, etching is performed. This allows
An unnecessary portion of the Si single crystal substrate 20 is removed, and the ink chamber substrate 200 is obtained.

【0162】なお、前述したように、基板10は、スト
ッパ層30を有しているので、エッチングによる浸食
は、このストッパ層30に到達すると停止する。このた
め、エッチングによる浸食が過度(必要以上)に進行
し、圧電素子400が浸食されるのを好適に防止するこ
とができる。
As described above, since the substrate 10 has the stopper layer 30, the erosion due to etching stops when it reaches the stopper layer 30. Therefore, it is possible to preferably prevent the piezoelectric element 400 from being corroded excessively (more than necessary) due to etching.

【0163】また、このとき、エッチングされずに残っ
た部分が、側壁220となり、また、露出したストッパ
層30は、その上に接合されたSi単結晶層60ととも
に、振動板として機能し得る状態となる。
At this time, the portion left unetched becomes the side wall 220, and the exposed stopper layer 30 can function as a vibration plate together with the Si single crystal layer 60 bonded thereon. Becomes

【0164】このエッチングには、例えば、平行平板型
反応性イオンエッチング、誘導結合型方式、エレクトロ
ンサイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波励起方式、マグ
ネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビーム
エッチング方式等のドライエッチング、5重量%〜40
重量%程度の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド等の高濃度アルカリ水溶液による
ウエットエッチングが挙げられ、これらの1種または2
種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中
でも、エッチングには、特に、水酸化カリウム等による
ウエットエッチングを用いるのが好ましい。かかるウエ
ットエッチングによれば、Si単結晶基板20は、異方
性エッチングされるので、凹部210’、リザーバ室2
30および供給口240となる凹部を、容易かつ精度よ
く形成することができる。このため、より寸法精度の高
いインク室基板200を得ることができる。
This etching includes, for example, parallel plate type reactive ion etching, inductive coupling type, electron cyclotron resonance type, helicon wave excitation type, magnetron type, plasma etching type, ion beam etching type dry etching, and the like. Wt% -40
Wet etching using a high-concentration alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide in an amount of about wt.
A combination of two or more species can be used. Among these, it is particularly preferable to use wet etching with potassium hydroxide or the like for etching. According to such wet etching, the Si single crystal substrate 20 is anisotropically etched, so that the recess 210 ′ and the reservoir chamber 2 are
It is possible to easily and accurately form the recesses that will be the 30 and the supply port 240. Therefore, the ink chamber substrate 200 having higher dimensional accuracy can be obtained.

【0165】また、本実施形態では、Si単結晶基板2
0として、(110)配向のものを用いるので、異方性
エッチングによる浸食は、Si単結晶基板20の面方向
に対して、ほぼ垂直な方向に効率よく進行する。
Moreover, in this embodiment, the Si single crystal substrate 2 is used.
Since the (110) orientation is used as 0, the erosion by anisotropic etching efficiently proceeds in a direction substantially perpendicular to the surface direction of the Si single crystal substrate 20.

【0166】[7] ヘッドHの完成(図7のS7) 次に、例えばステンレス製のノズル板100を、各ノズ
ル孔110が各凹部210’に対応するように位置合わ
せして接合する。これにより、複数のインク室210、
リザーバ室230および複数の供給口240が、それぞ
れ区画形成される。
[7] Completion of Head H (S7 in FIG. 7) Next, for example, the nozzle plate 100 made of stainless steel is aligned and joined so that the nozzle holes 110 correspond to the recesses 210 '. As a result, the plurality of ink chambers 210,
The reservoir chamber 230 and the plurality of supply ports 240 are partitioned and formed.

【0167】この接合には、例えば、接着剤による各種
接着方法、各種融着方法等を用いることができる。
For this joining, for example, various bonding methods using an adhesive and various fusion bonding methods can be used.

【0168】最後に、インク室基板200を基体500
に取り付けて、インクジェット式記録ヘッドHが完成す
る。
Finally, the ink chamber substrate 200 is attached to the substrate 500.
Then, the ink jet type recording head H is completed.

【0169】なお、本実施形態のヘッドHでは、ストッ
パ層30およびSi単結晶層60で振動板300が構成
されていたが、振動板300は、その全体がストッパ層
30のみで構成されていてもよく、ストッパ層30とS
i単結晶層60との間に、任意の目的の中間層を有する
構成であってもよい。
In the head H of this embodiment, the diaphragm 300 is composed of the stopper layer 30 and the Si single crystal layer 60, but the diaphragm 300 is entirely composed of only the stopper layer 30. The stopper layer 30 and S
A configuration may be adopted in which an intermediate layer for any purpose is provided between the i single crystal layer 60 and the i single crystal layer 60.

【0170】また、本実施形態では、下部電極420お
よび上部電極410は、各圧電素子400毎に設けられ
た個別電極であったが、下部電極420および上部電極
410のいずれか一方を、各圧電素子400の共通電極
として設けるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the lower electrode 420 and the upper electrode 410 are individual electrodes provided for each piezoelectric element 400. However, one of the lower electrode 420 and the upper electrode 410 is used for each piezoelectric element. It may be provided as a common electrode of the element 400.

【0171】<インクジェットプリンタ>次に、インク
ジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタ
について説明する。
<Inkjet Printer> Next, an inkjet printer having an inkjet recording head will be described.

【0172】図8は、本発明のインクジェットプリンタ
の実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明で
は、図8中、上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of the ink jet printer of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 8 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

【0173】図8に示すインクジェットプリンタ1は、
装置本体2を備えており、上部後方に記録用紙(記録媒
体)Pを設置するトレイ21と、下部前方に記録用紙P
を排出する排紙口22と、上部面に操作パネル7とが設
けられている。
The ink jet printer 1 shown in FIG.
The apparatus main body 2 is provided, and a tray 21 on which a recording sheet (recording medium) P is installed in the upper back and a recording sheet P in the lower front.
A paper discharge port 22 for discharging paper and an operation panel 7 are provided on the upper surface.

【0174】操作パネル7は、例えば、有機ELディス
プレイ、液晶ディスプレイ、LEDランプ等で構成さ
れ、エラーメッセージ等を表示する表示部(図示せず)
と、各種スイッチ等で構成される操作部(図示せず)と
を備えている。
The operation panel 7 is composed of, for example, an organic EL display, a liquid crystal display, an LED lamp and the like, and a display section (not shown) for displaying error messages and the like
And an operation unit (not shown) composed of various switches and the like.

【0175】また、装置本体2の内部には、主に、往復
動するヘッドユニット3を備える印刷装置(印刷手段)
4と、記録用紙Pを1枚ずつ印刷装置4に送り込む給紙
装置(給紙手段)5と、印刷装置4および給紙装置5を
制御する制御部(制御手段)6と、各部に電力を供給す
る電源部(図示せず)とを有している。
Further, a printing apparatus (printing means) mainly including a reciprocating head unit 3 inside the apparatus main body 2
4, a paper feeding device (paper feeding unit) 5 that feeds the recording paper P one by one to the printing device 4, a control unit (controlling unit) 6 that controls the printing device 4 and the paper feeding device 5, and power is supplied to each unit. And a power supply unit (not shown) for supplying the power.

【0176】制御部6の制御により、給紙装置5は、記
録用紙Pを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Pは、
ヘッドユニット3の下部近傍を通過する。このとき、ヘ
ッドユニット3が記録用紙Pの送り方向とほぼ直交する
方向に往復移動して、記録用紙Pへの印刷が行なわれ
る。すなわち、ヘッドユニット3の往復動と記録用紙P
の間欠送りとが、印刷における主走査および副走査とな
って、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
Under the control of the controller 6, the paper feeding device 5 intermittently feeds the recording papers P one by one. This recording paper P is
It passes near the bottom of the head unit 3. At this time, the head unit 3 reciprocates in a direction substantially orthogonal to the feeding direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating motion of the head unit 3 and the recording paper P
Intermittent feeding serves as main scanning and sub-scanning in printing, and inkjet printing is performed.

【0177】印刷装置4は、ヘッドユニット3と、ヘッ
ドユニット3の駆動源となるキャリッジモータ41と、
キャリッジモータ41の回転を受けて、ヘッドユニット
3を往復動させる往復動機構42とを備えている。
The printing apparatus 4 comprises a head unit 3, a carriage motor 41 which is a drive source of the head unit 3,
A reciprocating mechanism 42 that reciprocates the head unit 3 in response to the rotation of the carriage motor 41 is provided.

【0178】ヘッドユニット3は、その下部に、多数の
ノズル孔110を備える本発明のヘッドHと、ヘッドH
にインクを供給するインクカートリッジ31と、ヘッド
Hおよびインクカートリッジ31を搭載したキャリッジ
32とを有している。
The head unit 3 has a head H of the present invention having a large number of nozzle holes 110 in the lower part thereof, and a head H.
It has an ink cartridge 31 for supplying ink to the head and a carriage 32 on which the head H and the ink cartridge 31 are mounted.

【0179】なお、インクカートリッジ31として、イ
エロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒)の4色のイ
ンクを充填したものを用いることにより、フルカラー印
刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット3には、各
色にそれぞれ対応したヘッドHが設けられることにな
る。
By using an ink cartridge 31 filled with four color inks of yellow, cyan, magenta, and black (black), full-color printing becomes possible. In this case, the head unit 3 is provided with the head H corresponding to each color.

【0180】往復動機構42は、その両端をフレーム
(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸421
と、キャリッジガイド軸421と平行に延在するタイミ
ングベルト422とを有している。
The reciprocating mechanism 42 has a carriage guide shaft 421 whose both ends are supported by a frame (not shown).
And a timing belt 422 extending parallel to the carriage guide shaft 421.

【0181】キャリッジ32は、キャリッジガイド軸4
21に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベ
ルト422の一部に固定されている。
The carriage 32 has the carriage guide shaft 4
The timing belt 422 is supported so as to reciprocate and is fixed to a part of the timing belt 422.

【0182】キャリッジモータ41の動作により、プー
リを介してタイミングベルト422を正逆走行させる
と、キャリッジガイド軸421に案内されて、ヘッドユ
ニット3が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘ
ッドHから適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷
が行われる。
When the timing belt 422 travels forward and backward through the pulleys by the operation of the carriage motor 41, the head unit 3 reciprocates by being guided by the carriage guide shaft 421. Then, during this reciprocal movement, ink is appropriately ejected from the head H and printing on the recording paper P is performed.

【0183】給紙装置5は、その駆動源となる給紙モー
タ51と、給紙モータ51の作動により回転する給紙ロ
ーラ52とを有している。
The paper feeding device 5 has a paper feeding motor 51 which is a drive source thereof, and a paper feeding roller 52 which is rotated by the operation of the paper feeding motor 51.

【0184】給紙ローラ52は、記録用紙Pの送り経路
(記録用紙P)を挟んで上下に対向する従動ローラ52
aと駆動ローラ52bとで構成され、駆動ローラ52b
は給紙モータ51に連結されている。これにより、給紙
ローラ52は、トレイ21に設置した多数枚の記録用紙
Pを、印刷装置4に向かって1枚ずつ送り込めるように
なっている。なお、トレイ21に代えて、記録用紙Pを
収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構
成であってもよい。
The paper feed roller 52 is a driven roller 52 that vertically opposes the feed path (recording paper P) for the recording paper P.
a and a driving roller 52b, the driving roller 52b
Is connected to the paper feed motor 51. As a result, the paper feed roller 52 can feed the large number of recording papers P set on the tray 21 toward the printing apparatus 4 one by one. Note that, instead of the tray 21, a paper feed cassette for containing the recording paper P may be detachably mountable.

【0185】制御部6は、例えばパーソナルコンピュー
タやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力
された印刷データに基づいて、印刷装置4や給紙装置5
等を制御することにより印刷を行うものである。
The control section 6 is based on print data input from a host computer such as a personal computer or a digital camera, and the printing device 4 and the paper feeding device 5
Printing is performed by controlling the above.

【0186】制御部6は、いずれも図示しないが、主
に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモ
リ、圧電素子(振動源)400を駆動して、インクの吐
出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置4
(キャリッジモータ41)を駆動する駆動回路、給紙装
置5(給紙モータ51)を駆動する駆動回路、ホストコ
ンピュータからの印刷データを入手する通信回路、およ
び、印刷データを処理するデータ処理回路と、これらに
電気的に接続され、各部での各種制御を行うCPUとを
備えている。
Although not shown in the drawings, the control section 6 mainly drives a piezoelectric element (vibration source) 400 and a memory that stores a control program for controlling each section, and controls the ejection timing of ink. Drive circuit, printing device 4
A drive circuit for driving the (carriage motor 41), a drive circuit for driving the paper feeding device 5 (paper feeding motor 51), a communication circuit for obtaining print data from the host computer, and a data processing circuit for processing the print data. , And a CPU electrically connected to them and performing various controls in each unit.

【0187】また、CPUには、例えば、ヘッドHの周
囲の環境条件(例えば、温度、湿度等)、インクの吐出
状況、記録用紙(記録媒体)P上の印刷状況、記録用紙
Pの供給状態、記録用紙Pの印刷部位付近の雰囲気のイ
ンク溶媒濃度等を検出可能な各種センサが、それぞれ電
気的に接続されている。
[0187] Further, for example, the CPU is provided with environmental conditions (for example, temperature, humidity, etc.) around the head H, ink ejection status, printing status on the recording paper (recording medium) P, supply status of the recording paper P. Various sensors capable of detecting the concentration of the ink solvent in the atmosphere near the printing portion of the recording paper P are electrically connected to each other.

【0188】このようなインクジェットプリンタ1で
は、まず、CPUが、通信回路を介して、印刷データを
入手してメモリに格納する。次いで、データ処理回路
は、この印刷データを処理する。次いで、CPUは、こ
の処理データおよび各種センサの検出データに基づい
て、各駆動回路にそれぞれ駆動信号を出力する。この駆
動信号により圧電素子400、印刷装置4および給紙装
置5は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Pに
印刷が行われる。
In such an ink jet printer 1, first, the CPU obtains print data via the communication circuit and stores it in the memory. Then, the data processing circuit processes this print data. Next, the CPU outputs a drive signal to each drive circuit based on the processed data and the detection data of various sensors. The piezoelectric element 400, the printing device 4, and the paper feeding device 5 are activated by this drive signal. As a result, the recording paper P is printed.

【0189】以上、本発明の基板、インクジェット式記
録ヘッドおよびインクジェットプリンタについて、図示
の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに
限定されるものではない。
The substrate, the ink jet recording head and the ink jet printer of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.

【0190】例えば、本発明の基板、インクジェット式
記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを構成する各
部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、また
は、その他の構成を追加することもできる。
For example, each part constituting the substrate, the ink jet type recording head and the ink jet printer of the present invention may be replaced with any one exhibiting the same function, or other constitutions may be added.

【0191】また、例えば、基板およびインクジェット
式記録ヘッドの製造方法では、任意の工程を追加するこ
ともできる。
Further, for example, in the method of manufacturing the substrate and the ink jet type recording head, an arbitrary step can be added.

【0192】また、前記実施形態のインクジェット式記
録ヘッドの構成は、例えば、各種工業用液体吐出装置の
液体吐出機構に適用することもできる。この場合、液体
吐出装置では、前述したようなインク(イエロー、シア
ン、マゼンタ、ブラック等のカラー染料インク)の他、
例えば、液体吐出機構のノズル(液体吐出口)からの吐
出に適当な粘度を有する溶液や液状物質等が使用可能で
ある。
Further, the constitution of the ink jet recording head of the above-described embodiment can be applied to, for example, a liquid ejecting mechanism of various industrial liquid ejecting apparatuses. In this case, in the liquid ejection device, in addition to the above-described inks (color dye inks such as yellow, cyan, magenta, and black),
For example, a solution or liquid substance having a viscosity suitable for ejection from a nozzle (liquid ejection port) of a liquid ejection mechanism can be used.

【0193】[0193]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の基板は、ス
トッパ層を介してSi単結晶基板とSi単結晶層とを有
しているので、Si単結晶基板に対してエッチングを施
す際に、このエッチングにより必要としない部分まで浸
食されてしまうという不都合が防止される。また、Si
単結晶基板として、エッチングに適した配向のものを選
択し、Si単結晶として、この上に形成する(設ける)
振動源の特性を向上させ得る配向のものを選択すること
ができる。
As described above, since the substrate of the present invention has the Si single crystal substrate and the Si single crystal layer with the stopper layer interposed therebetween, when the Si single crystal substrate is etched. In addition, it is possible to prevent the inconvenience that the unnecessary portion is eroded by this etching. Also, Si
Select a single crystal substrate with an orientation suitable for etching, and form (provide) on it as a Si single crystal.
It is possible to select an orientation that can improve the characteristics of the vibration source.

【0194】よって、本発明の基板を用いれば、容易、
確実かつ精度よくインクジェット式記録ヘッドを製造す
ることができ、得られるインクジェット式記録ヘッドを
小型でかつ性能に優れるものとすることができる。
Therefore, if the substrate of the present invention is used,
The inkjet recording head can be manufactured reliably and accurately, and the obtained inkjet recording head can be made small and have excellent performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の基板の実施形態を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a substrate of the present invention.

【図2】 図1に示す基板の製造工程を説明するための
図(断面図)である。
FIG. 2 is a diagram (cross-sectional view) for explaining a manufacturing process of the substrate shown in FIG.

【図3】 図1に示す基板の製造工程を説明するための
図(断面図)である。
FIG. 3 is a diagram (cross-sectional view) for explaining a manufacturing process of the substrate shown in FIG.

【図4】 本発明のインクジェット式記録ヘッドの実施
形態を示す分解斜視図(一部切り欠いて示す)である。
FIG. 4 is an exploded perspective view (partially cut away) showing an embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図5】 図4に示すインクジェット式記録ヘッドの主
要部の構成を示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of the ink jet recording head shown in FIG.

【図6】 図5に示すインクジェット式記録ヘッドの主
要部の製造工程を説明するための図(断面図)である。
FIG. 6 is a diagram (cross-sectional view) for explaining a manufacturing process of a main part of the ink jet recording head shown in FIG.

【図7】 図5に示すインクジェット式記録ヘッドの主
要部の製造工程を説明するための図(断面図)である。
FIG. 7 is a diagram (cross-sectional view) for explaining a manufacturing process of a main part of the ink jet recording head shown in FIG.

【図8】 本発明のインクジェットプリンタの実施形態
を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of an inkjet printer of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1‥‥インクジェットプリンタ 2‥‥装置本体 21
‥‥トレイ 22‥‥排紙口 3‥‥ヘッドユニット
31‥‥インクカートリッジ 32‥‥キャリッジ 4
‥‥印刷装置 41‥‥キャリッジモータ 42‥‥往
復動機構 421‥‥キャリッジガイド軸 422‥‥
タイミングベルト 5‥‥給紙装置 51‥‥給紙モー
タ 52‥‥給紙ローラ 52a‥‥従動ローラ 52
b‥‥駆動ローラ 6‥‥制御部 7‥‥操作パネル
10‥‥基板 10b‥‥Si単結晶板 20‥‥Si
単結晶基板 20a‥‥Si単結晶板 20b‥‥Si
単結晶板 30‥‥ストッパ層 60‥‥Si単結晶層
60a‥‥Si単結晶板60b‥‥Si単結晶板 9
0‥‥熱酸化膜 100‥‥ノズル板 110‥‥ノズ
ル孔 200‥‥インク室基板 210‥‥インク室
210’ ‥‥凹部 220‥‥側壁 230‥‥リザ
ーバ室 240‥‥供給口 300‥‥振動板 310
‥‥連通孔 400‥‥圧電素子 410‥‥上部電極
410’‥‥導電性酸化物層 420‥‥下部電極
420’ ‥‥導電性酸化物層 430‥‥圧電体層
430’‥‥強誘電体材料層 500‥‥基体 700
‥‥下地層 H‥‥インクジェット式記録ヘッド P‥
‥記録用紙
1 ... Inkjet printer 2 ... Device body 21
・ ・ ・ Tray 22 ‥‥ Paper output port 3 ‥‥ Head unit
31 ... Ink cartridge 32 ... Carriage 4
Printing device 41 Carriage motor 42 Reciprocating mechanism 421 Carriage guide shaft 422
Timing belt 5 Feeding device 51 Feeding motor 52 Feeding roller 52a Driven roller 52
b: Driving roller 6: Control unit 7: Operation panel
10 substrate 10b Si single crystal plate 20 Si
Single crystal substrate 20a ... Si Single crystal plate 20b..Si
Single crystal plate 30 ··· Stopper layer 60 ··· Si single crystal layer 60a ··· Si single crystal plate 60b ··· Si single crystal plate 9
0 Thermal oxide film 100 Nozzle plate 110 Nozzle hole 200 Ink chamber substrate 210 Ink chamber
210 '... Recess 220 ... Side wall 230 ... Reservoir chamber 240 ... Supply port 300 ... Vibration plate 310
Communication hole 400 Piezoelectric element 410 Upper electrode 410 'Conductive oxide layer 420 Lower electrode
420 '... Conductive oxide layer 430 .. Piezoelectric layer
430 '... Ferroelectric material layer 500 ... Substrate 700
Underlayer H Inkjet recording head P
‥Recording sheet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 天光 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF93 AG44 AP02 AP23 AP25 AP27 AP34 AP52 AP53 AP54 AP56 AP57 AQ02 AQ06 BA04 BA14    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Higuchi Amako             Seiko, 3-3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture             -In Epson Corporation F-term (reference) 2C057 AF93 AG44 AP02 AP23 AP25                       AP27 AP34 AP52 AP53 AP54                       AP56 AP57 AQ02 AQ06 BA04                       BA14

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクジェット式記録ヘッドの製造に用
いる基板であって、 インクを貯留するインク室となる凹部を含む所定のパタ
ーンが、エッチングにより形成されるSi単結晶基板
と、 前記エッチングの際に、浸食の進行を防止する機能を有
するストッパ層と、 該ストッパ層を介して、前記Si単結晶基板と反対側に
設けられたSi単結晶層とを有することを特徴とする基
板。
1. A substrate used for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a Si single crystal substrate on which a predetermined pattern including a recess serving as an ink chamber for storing ink is formed by etching; A substrate having a stopper layer having a function of preventing the progress of erosion, and a Si single crystal layer provided on the opposite side of the Si single crystal substrate via the stopper layer.
【請求項2】 前記ストッパ層は、アモルファス状態の
物質で構成されている請求項1に記載の基板。
2. The substrate according to claim 1, wherein the stopper layer is made of a substance in an amorphous state.
【請求項3】 前記アモルファス状態の物質は、酸化物
である請求項2に記載の基板。
3. The substrate according to claim 2, wherein the substance in the amorphous state is an oxide.
【請求項4】 前記酸化物は、SiOである請求項3
に記載の基板。
4. The oxide is SiO 2.
The substrate according to.
【請求項5】 前記アモルファス状態の物質は、窒化物
である請求項2に記載の基板。
5. The substrate according to claim 2, wherein the substance in the amorphous state is a nitride.
【請求項6】 前記ストッパ層は、その平均厚さが10
0nm〜50μmである請求項1ないし5のいずれかに
記載の基板。
6. The stopper layer has an average thickness of 10
The substrate according to claim 1, which has a thickness of 0 nm to 50 μm.
【請求項7】 前記エッチングは、異方性エッチングで
ある請求項1ないし6のいずれかに記載の基板。
7. The substrate according to claim 1, wherein the etching is anisotropic etching.
【請求項8】 前記Si単結晶基板と前記Si単結晶層
とは、互いに配向方位が異なっている請求項1ないし7
のいずれかに記載の基板。
8. The orientation directions of the Si single crystal substrate and the Si single crystal layer are different from each other.
The substrate according to any one of 1.
【請求項9】 前記Si単結晶基板は、(110)配向
のものである請求項1ないし8のいずれかに記載の基
板。
9. The substrate according to claim 1, wherein the Si single crystal substrate has a (110) orientation.
【請求項10】 前記Si単結晶層は、(100)配向
または(111)配向のものである請求項1ないし9の
いずれかに記載の基板。
10. The substrate according to claim 1, wherein the Si single crystal layer has a (100) orientation or a (111) orientation.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれかに記載
の基板を用いて製造されたことを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッド。
11. An ink jet recording head manufactured by using the substrate according to any one of claims 1 to 10.
【請求項12】 前記Si単結晶基板は、複数のインク
室を形成するインク室基板とされている請求項11に記
載のインクジェット式記録ヘッド。
12. The ink jet recording head according to claim 11, wherein the Si single crystal substrate is an ink chamber substrate that forms a plurality of ink chambers.
【請求項13】 前記Si単結晶層の前記ストッパ層と
反対側には、複数の前記インク室に対応して、それぞれ
振動源が設けられている請求項12に記載のインクジェ
ット式記録ヘッド。
13. The ink jet recording head according to claim 12, wherein a vibration source is provided on the opposite side of the Si single crystal layer from the stopper layer so as to correspond to the plurality of ink chambers.
【請求項14】 前記振動源と前記Si単結晶層との間
には、これらの接合性を向上させる機能を有する下地層
が設けられている請求項13に記載のインクジェット式
記録ヘッド。
14. The ink jet recording head according to claim 13, further comprising a base layer provided between the vibration source and the Si single crystal layer, the base layer having a function of improving a bonding property between the vibration source and the Si single crystal layer.
【請求項15】 前記ストッパ層は、前記振動源の振動
により振動する振動板の少なくとも一部を構成する請求
項13または14に記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
15. The ink jet recording head according to claim 13, wherein the stopper layer constitutes at least a part of a diaphragm vibrated by the vibration of the vibration source.
【請求項16】 前記ストッパ層は、前記Si単結晶層
とともに、前記振動源の振動により振動する振動板を構
成する請求項13ないし15のいずれかに記載のインク
ジェット式記録ヘッド。
16. The ink jet recording head according to claim 13, wherein the stopper layer constitutes, together with the Si single crystal layer, a diaphragm vibrating by vibration of the vibration source.
【請求項17】 前記インク室は、前記振動板の振動に
より容積が変化し、この容積変化により、インクを吐出
するよう構成されている請求項15または16に記載の
インクジェット式記録ヘッド。
17. The ink jet recording head according to claim 15, wherein a volume of the ink chamber is changed by vibration of the vibrating plate, and the volume of the ink chamber ejects ink.
【請求項18】 前記インク室基板の前記振動板と反対
側には、複数の前記インク室に対応して、それぞれイン
クを吐出可能なノズル孔が設けられている請求項15な
いし17のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
18. The nozzle hole capable of ejecting ink respectively corresponding to the plurality of ink chambers is provided on the side of the ink chamber substrate opposite to the vibrating plate. The ink jet recording head according to 1.
【請求項19】 複数の前記ノズル孔は、前記インク室
基板の前記振動板と反対側に設けられたノズル板に形成
されている請求項18に記載のインクジェット式記録ヘ
ッド。
19. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the plurality of nozzle holes are formed in a nozzle plate provided on a side of the ink chamber substrate opposite to the vibrating plate.
【請求項20】 請求項11ないし19のいずれかに記
載のインクジェット式記録ヘッドを備えることを特徴と
するインクジェットプリンタ。
20. An ink jet printer comprising the ink jet recording head according to any one of claims 11 to 19.
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