JP2003291346A - Ink jet printer head and its producing method - Google Patents

Ink jet printer head and its producing method

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JP2003291346A
JP2003291346A JP2003136459A JP2003136459A JP2003291346A JP 2003291346 A JP2003291346 A JP 2003291346A JP 2003136459 A JP2003136459 A JP 2003136459A JP 2003136459 A JP2003136459 A JP 2003136459A JP 2003291346 A JP2003291346 A JP 2003291346A
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JP
Japan
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pressure chamber
substrate
forming
region
single crystal
Prior art date
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JP2003136459A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuto Shimada
勝人 島田
Tetsuji Takahashi
哲司 高橋
Manabu Nishiwaki
学 西脇
Tsutomu Hashizume
勉 橋爪
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet printer head, and its producing method, in which a wafer can have a large area while eliminating crosstalk. <P>SOLUTION: The ink jet printer head is produced by forming a plurality of pressure chamber substrates (1) having one side provided with a plurality of pressure chambers on a silicon single crystal substrate (10). Recesses (12) are formed in one side of the pressure chamber substrate (1) while leaving the peripheral region and a plurality of pressure chambers are provided furthermore in the region where the recesses (12) are formed. Consequently, the pressure chamber substrate in the peripheral region is made thicker than the height of a sidewall separating the plurality of pressure chambers. <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、インクをノズルか
ら噴射して記録用紙にドットを形成させるオンデマンド
方式のインクジェットプリンタヘッドに係り、特に、圧
電体に電気的エネルギーを与え、振動板を変位させるこ
とによって、インクが溜められた加圧室に圧力を加え、
インク噴射を行う圧電方式のインクジェットプリンタヘ
ッドとその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-demand type ink jet printer head for ejecting ink from nozzles to form dots on a recording sheet, and more particularly to applying electric energy to a piezoelectric body to displace a vibrating plate. By applying pressure to the pressure chamber where the ink is stored,
The present invention relates to a piezoelectric inkjet printer head that ejects ink and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明にかかわる従来技術として、例え
ば米国特許第5265315号明細書に、薄膜圧電体素
子を用いたインクジェットプリンタヘッドの構造が開示
されている。
2. Description of the Related Art As a prior art relating to the present invention, for example, US Pat. No. 5,265,315 discloses a structure of an ink jet printer head using a thin film piezoelectric element.

【0003】図20に、従来のインクジェットプリンタ
ヘッドの主要部断面図を示す 。この断面図は、細長い
形状の加圧室の幅方向に、インクジェットプリンタヘッ
ドの主要部を切断した様子を示す。
FIG. 20 is a sectional view showing the main part of a conventional ink jet printer head. This cross-sectional view shows a state in which a main part of the inkjet printer head is cut in the width direction of the elongated pressurizing chamber.

【0004】インクジェットプリンタヘッドの主要部
は、加圧室基板500とノズル基板508を張り合わせ
た構造となっている。加圧室基板500は、厚み約15
0μmのシリコン単結晶基板501上に、振動板膜50
2、下部電極503、圧電体膜504、および上部電極
505が順次形成されている。シリコン単結晶基板50
1には、加圧室506a〜cが、シリコン単結晶基板5
01の厚み方向に貫通するようにエッチング加工されて
形成されている。ノズル形成基板508の各加圧室50
6a〜cに対応する位置には、ノズル509a〜cが設
けられている。
The main part of the ink jet printer head has a structure in which a pressure chamber substrate 500 and a nozzle substrate 508 are bonded together. The pressure chamber substrate 500 has a thickness of about 15
A diaphragm film 50 is formed on a silicon single crystal substrate 501 of 0 μm.
2, a lower electrode 503, a piezoelectric film 504, and an upper electrode 505 are sequentially formed. Silicon single crystal substrate 50
1, the pressurizing chambers 506a to 506c are provided with the silicon single crystal substrate
01 is formed by etching so as to penetrate in the thickness direction of 01. Each pressurizing chamber 50 of the nozzle forming substrate 508
Nozzles 509a-c are provided at positions corresponding to 6a-c.

【0005】このようなインクジェットプリンタヘッド
の製造技術は、米国特許第5265315号明細書等に
示されている。加圧室基板の製造工程では、まず厚さ1
50μm程度の厚さのシリコン単結晶基板(ウェハ)
を、個々の加圧室基板を設けるための単位領域に区分け
する。ウェハの一方の面には、加圧室に圧力を加えるた
めの可撓性のある振動板膜が設けられる。さらにこの振
動板膜上の加圧室に対応する位置には、圧力を発生する
圧電体膜がスパッタ法やゾルゲル法等の薄膜製法により
一体的に形成される。ウェハの他方の面には、レジスト
マスクの形成、エッチングを繰り返し、幅が130μm
でウェハの厚みと同じ高さを有する側壁で各々が仕切ら
れた加圧室の集合が形成される。これらの製法により、
例えば、従来のインクジェットプリンタヘッドでは、加
圧室506a〜cの幅が170μmとし、解像度約90
dpi(ドット・パー・インチ)のノズル509の列
を、記録用紙に33.7度の角度で向けることにより、
300dpiの印字記録密度を達成していた。
A technique for manufacturing such an ink jet printer head is shown in US Pat. No. 5,265,315. In the manufacturing process of the pressure chamber substrate, the thickness 1
Silicon single crystal substrate (wafer) with a thickness of about 50 μm
Are divided into unit areas for providing individual pressure chamber substrates. A flexible diaphragm film for applying pressure to the pressure chamber is provided on one surface of the wafer. Further, a piezoelectric film that generates pressure is integrally formed on the diaphragm film at a position corresponding to the pressure chamber by a thin film manufacturing method such as a sputtering method or a sol-gel method. On the other surface of the wafer, a resist mask is formed and etching is repeated, and the width is 130 μm.
At, a group of pressure chambers, each of which is partitioned by a side wall having the same height as the thickness of the wafer, is formed. By these manufacturing methods,
For example, in the conventional inkjet printer head, the width of the pressure chambers 506a to 506c is 170 μm, and the resolution is about 90.
By orienting a row of nozzles 509 of dpi (dots per inch) on the recording paper at an angle of 33.7 degrees,
A print recording density of 300 dpi was achieved.

【0006】図21に、前記従来のインクジェットプリ
ンタヘッドの動作原理の説明図を示す。同図は、図20
で示したインクジェットプリンタヘッドの主要部に対す
る電気的な接続関係を示したものである。駆動電圧源5
13の一方の電極は、配線514を介し、インクジェッ
トプリンタヘッドの下部電極503に接続される。駆動
電圧源513の他方の電極は、配線515およびスイッ
チ516a〜cを介して、各加圧室506a〜cに対応
する上部電極505に接続される。
FIG. 21 is an explanatory view of the operating principle of the conventional ink jet printer head. 20 is the same as FIG.
FIG. 7 shows an electrical connection relationship with the main part of the inkjet printer head shown in FIG. Drive voltage source 5
One electrode of 13 is connected to the lower electrode 503 of the inkjet printer head via the wiring 514. The other electrode of the driving voltage source 513 is connected to the upper electrode 505 corresponding to each pressurizing chamber 506a-c via the wiring 515 and the switches 516a-c.

【0007】同図では、加圧室506bのスイッチ51
6bのみが閉じられ、他のスイッチ516a、cが開放
されている。スイッチ516が開いている加圧室506
cは、インク吐出の待機時を示す。吐出時には、スイッ
チ516が閉じられる(516b)。電圧は、矢印Aに
示す圧電体膜504の分極方向と同極性、換言すると分
極時の印加電圧の極性と同じように電圧が印加される。
圧電体膜504は、厚み方向に膨張すると共に、厚み方
向と垂直な方向に収縮する。この収縮で圧電体膜504
と振動板膜502の界面に圧縮の剪断応力が働き、振動
板膜502および圧電体膜504は同図の下方向にたわ
む。このたわみにより、加圧室506bの体積が減少し
ノズル509bからインク滴512が飛び出す。その後
再びスイッチ516を開くと(516a)、たわんでい
た振動板膜502等が復元し、加圧室体積の膨張によ
り、図示しないインク供給路より加圧室506aへイン
クが充填される。
In the figure, the switch 51 of the pressurizing chamber 506b is
Only 6b is closed and the other switches 516a, 516 are open. Pressurization chamber 506 with switch 516 open
c indicates the standby time for ink ejection. At the time of discharging, the switch 516 is closed (516b). The voltage has the same polarity as the polarization direction of the piezoelectric film 504 indicated by the arrow A, in other words, the voltage is applied in the same manner as the polarity of the applied voltage during polarization.
The piezoelectric film 504 expands in the thickness direction and contracts in the direction perpendicular to the thickness direction. This contraction causes the piezoelectric film 504
The compressive shear stress acts on the interface between the diaphragm film 502 and the diaphragm film 502, and the diaphragm film 502 and the piezoelectric film 504 bend downward in FIG. Due to this deflection, the volume of the pressurizing chamber 506b is reduced and the ink droplet 512 is ejected from the nozzle 509b. Then, when the switch 516 is opened again (516a), the flexed diaphragm film 502 and the like are restored, and the pressure chamber 506a is filled with ink from the ink supply path (not shown) due to expansion of the volume of the pressure chamber.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の構造にて、印字記録密度を向上するためには、以下の
ような問題点を有していた。
However, the structure of the conventional example has the following problems in order to improve the print recording density.

【0009】その第1点として、記録密度を向上するこ
とが困難であった。インクジェットプリンタ装置に対し
ては、高精細に印字する要求が日々高まってきている。
この目的に対応するためには、インクジェットプリンタ
ヘッドの一つのノズルから噴射するインク量を少なく
し、ノズルを高密度化することが必要不可欠となる。ノ
ズルをスキャン方向に傾ければ、更に印字密度が向上す
る。加圧室とノズルのピッチは等しい為、高精細印字を
達成するためには、加圧室を高密度化して集積する必要
がある。例えば、解像度180dpiのインクジェット
プリンタヘッドでは、約140μmの加圧室のピッチが
必要である。すなわち、インク噴射圧力、噴射量の最適
化計算を行うと、加圧室の幅を約100μm、加圧室の
側壁の厚みを約40μmとするのが理想的である。
First, it was difficult to improve the recording density. The demand for high-definition printing has been increasing day by day for inkjet printer devices.
In order to meet this purpose, it is indispensable to reduce the amount of ink ejected from one nozzle of the inkjet printer head and to increase the density of the nozzle. If the nozzle is tilted in the scanning direction, the print density is further improved. Since the pressure chambers and the nozzles have the same pitch, it is necessary to increase the density of the pressure chambers and integrate them in order to achieve high-definition printing. For example, an inkjet printer head having a resolution of 180 dpi requires a pitch of pressure chambers of about 140 μm. That is, when the optimization calculation of the ink ejection pressure and the ejection amount is performed, it is ideal that the width of the pressurizing chamber is about 100 μm and the thickness of the side wall of the pressurizing chamber is about 40 μm.

【0010】ところが、加圧室の側壁には構造上の制約
がある。すなわち、一の加圧室に圧力が加えられた際、
側壁の高さがその幅に比べあまりに高いと側壁の鋼性が
不足する。側壁の鋼性が不足すると、側壁がたわみ、本
来インクを噴射させるべきでない隣の加圧室からもイン
クが発射される(以下この現象を「クロストーク」とい
う)。例えば、図21に示すように、加圧室506bに
圧力が加えられると、側壁507a、bの鋼性が不足し
ているため、側壁がBの方向にたわむ。すると加圧室5
06a、cの圧力も上がるため、ノズル509a、cか
らもインクが吐出してしまう。この現象は、インクジェ
ットプリンタヘッドの解像度を高めれば、高めるほど壁
の厚みが薄くなるため顕著になってくる。
However, there are structural restrictions on the side wall of the pressurizing chamber. That is, when pressure is applied to one pressurizing chamber,
If the height of the side wall is too high compared to its width, the steel property of the side wall will be insufficient. When the steel property of the side wall is insufficient, the side wall is bent and ink is ejected from the adjacent pressure chamber where ink should not be ejected (hereinafter, this phenomenon is referred to as “crosstalk”). For example, as shown in FIG. 21, when pressure is applied to the pressurizing chamber 506b, the sidewalls 507a and 507b are insufficient in steel property, and thus the sidewalls bend in the direction B. Then pressurizing chamber 5
Since the pressures of 06a and c also increase, ink is ejected from the nozzles 509a and 509c. This phenomenon becomes more noticeable as the resolution of the inkjet printer head is increased because the wall thickness becomes thinner.

【0011】クロストークを防止するためには、側壁の
厚さを厚くすればよい。しかし、インクジェットプリン
タヘッドの解像度を高めるという需要に応じるために
は、側壁の厚さをあまり厚くすることができない。
In order to prevent crosstalk, the side wall may be thickened. However, in order to meet the demand for higher resolution of the inkjet printer head, the thickness of the side wall cannot be made too thick.

【0012】一方、側壁の高さを側壁の厚さに比べ低く
してもクロストークを防止できる。ところが、製造工程
においてウェハを安全に取り扱うためには、ウェハ全体
に十分な機械的強度が要求されるため、ウェハには一定
の厚さが必要である。例えば直径4インチφのシリコン
基板の場合、150μmよりウェハの厚みを薄くする
と、ウェハがたわんだり、製造工程中の取扱いが非常に
困難になるのである。
On the other hand, crosstalk can be prevented even if the height of the side wall is lower than the thickness of the side wall. However, in order to safely handle the wafer in the manufacturing process, the entire wafer is required to have sufficient mechanical strength, so that the wafer needs to have a certain thickness. For example, in the case of a silicon substrate having a diameter of 4 inches φ, if the thickness of the wafer is made thinner than 150 μm, the wafer will bend and it will be very difficult to handle during the manufacturing process.

【0013】したがって、解像度を向上させつつ側壁の
鋼性を確保し、クロストークを防止するのが困難であっ
た。
Therefore, it has been difficult to secure the steel property of the side wall while improving the resolution and prevent the crosstalk.

【0014】第2点として、工業的に、安価に、インク
ジェットプリンタヘッドを作成することが困難であっ
た。インクジェットプリンタヘッドの単価を下げるに
は、ウェハを大面積化(例えば直径6、あるいは8イン
チφ)し、一時に形成できる加圧室基板の数を増やせば
よい。ところが、上述したように、ウェハの面積を大き
くするほど、必要なウェハ自体の機械的強度を得るため
にウェハの厚みを厚くする必要がある。ウェハの厚みを
厚くすれば、上述したように、クロストークを防止する
ことができなくなるのである。
Secondly, it was difficult to industrially and inexpensively produce an ink jet printer head. In order to reduce the unit price of the inkjet printer head, it is sufficient to increase the area of the wafer (for example, diameter 6 or 8 inches φ) and increase the number of pressure chamber substrates that can be formed at one time. However, as described above, it is necessary to increase the thickness of the wafer in order to obtain the required mechanical strength of the wafer itself as the area of the wafer is increased. If the thickness of the wafer is increased, crosstalk cannot be prevented as described above.

【0015】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の第1
の目的は、加圧室側壁の剛性を高め、クロストークを防
止できるインクジェットプリンタヘッドおよびその製造
方法を提供することにある。また、本発明の第2の目的
は、シリコン単結晶基板の大面積化が可能なインクジェ
ットプリンタヘッドの製造方法を提供することである。
In view of the above problems, the first aspect of the present invention
It is an object of the present invention to provide an inkjet printer head capable of increasing the rigidity of the side wall of the pressurizing chamber and preventing crosstalk, and a manufacturing method thereof. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing an ink jet printer head that can increase the area of a silicon single crystal substrate.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、加圧室基板の
一方の面に複数の加圧室が設けられたインクジェットプ
リンタヘッドに適用される。加圧室基板の加圧室を設け
た面と反対側の面における加圧室と相対する位置には、
溝が形成される。溝内には、加圧室内のインクを加圧す
る振動板膜と、振動板膜上に圧電体膜が上下電極で挟ま
れた圧電体薄膜素子と、が形成されている。少なくとも
上部電極の幅は、加圧室の圧電体薄膜素子側の幅より狭
く形成され、かつ、前記溝の底面の幅よりも狭く形成さ
れている。
The present invention is applied to an ink jet printer head having a plurality of pressure chambers provided on one surface of a pressure chamber substrate. At the position opposite to the pressure chamber on the surface of the pressure chamber substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided,
Grooves are formed. A diaphragm film for pressurizing the ink in the pressurizing chamber and a piezoelectric thin film element in which a piezoelectric film is sandwiched between upper and lower electrodes on the diaphragm film are formed in the groove. At least the width of the upper electrode is formed to be narrower than the width of the pressure chamber on the side of the piezoelectric thin film element, and also narrower than the width of the bottom surface of the groove.

【0017】望ましくは、加圧室基板が、面方位(10
0)のシリコン単結晶基板であって、複数の加圧室の間
を仕切る側壁の壁面が、加圧室の底面と鈍角をなし、側
壁の壁面が当該シリコン単結晶基板の(111)面から
なる。
Preferably, the pressure chamber substrate has a plane orientation (10
0) the silicon single crystal substrate, wherein the wall surface of the side wall partitioning the plurality of pressure chambers forms an obtuse angle with the bottom surface of the pressure chamber, and the wall surface of the side wall is from the (111) plane of the silicon single crystal substrate. Become.

【0018】望ましくは、加圧室基板の加圧室を設けた
面と反対側の面に形成された溝の壁面が、溝の底面と鈍
角をなし、溝の壁面がシリコン単結晶基板の(111)
面からなる。
Desirably, the wall surface of the groove formed on the surface of the pressure chamber substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided forms an obtuse angle with the bottom surface of the groove, and the wall surface of the groove is formed on the silicon single crystal substrate ( 111)
Consists of faces.

【0019】望ましくは、加圧室基板が、面方位(11
0)のシリコン単結晶基板であって、複数の加圧室の間
を仕切る側壁の壁面が、加圧室の底面と略直角をなし、
側壁の壁面がシリコン単結晶基板の(111)面からな
る。
Preferably, the pressure chamber substrate has a plane orientation (11
In the silicon single crystal substrate of 0), the wall surface of the side wall partitioning the plurality of pressure chambers forms a substantially right angle with the bottom surface of the pressure chamber,
The wall surface of the side wall is composed of the (111) plane of the silicon single crystal substrate.

【0020】望ましくは、加圧室基板の加圧室を設けた
面と反対側の面に形成された溝の壁面が、溝の底面と略
直角をなし、溝の壁面が当該シリコン単結晶基板の(1
11)面からなる。
Preferably, the wall surface of the groove formed on the surface of the pressure chamber substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided is substantially perpendicular to the bottom surface of the groove, and the wall surface of the groove is the silicon single crystal substrate. Of (1
11) consists of faces.

【0021】望ましくは、加圧室基板の加圧室を設けた
面と反対側の面に形成された溝の壁面が、溝の底面と鈍
角をなすことである。
Preferably, the wall surface of the groove formed on the surface of the pressure chamber substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided forms an obtuse angle with the bottom surface of the groove.

【0022】望ましくは、下部電極が振動板膜を兼ねる
ことである。本発明は、加圧室基板の一方の面に複数の
加圧室が設けられたインクジェットプリンタヘッドであ
って、前記加圧室基板の加圧室を設けた面と反対側の面
における当該加圧室と相対する位置に溝が形成され、当
該溝内には、前記加圧室内のインクを加圧する振動板膜
と、当該振動板膜上に圧電体膜が上下電極で挟まれた圧
電体薄膜素子と、が形成されており、前記振動板膜は、
前記加圧室基板とは異なる材質で形成されており、少な
くとも前記上部電極の幅は、前記加圧室の圧電体薄膜素
子側の幅より狭く形成され、かつ、前記溝の底面の幅よ
りも狭く形成されている。
Desirably, the lower electrode also serves as the diaphragm film. The present invention is an inkjet printer head in which a plurality of pressurizing chambers are provided on one surface of a pressurizing chamber substrate, and the pressurizing chamber substrate is provided with the pressurizing chamber on the opposite side thereof. A groove is formed at a position facing the pressure chamber, and in the groove, a diaphragm film for pressurizing ink in the pressure chamber, and a piezoelectric body in which a piezoelectric film is sandwiched between upper and lower electrodes on the diaphragm film. A thin film element is formed, and the diaphragm film is
It is formed of a material different from that of the pressure chamber substrate, at least the width of the upper electrode is formed narrower than the width of the pressure chamber on the piezoelectric thin film element side, and is smaller than the width of the bottom surface of the groove. It is narrowly formed.

【0023】本発明は、シリコン単結晶基板の一方の面
に複数の溝を形成する工程と、溝の底面に、振動板膜を
形成する工程と、振動板膜上に、圧電体膜が上部電極お
よび下部電極で挟まれた圧電体薄膜素子を形成する工程
と、シリコン単結晶基板の反対側の面における溝の底面
と相対する位置に、加圧室を形成する工程とを含む。
According to the present invention, a step of forming a plurality of grooves on one surface of a silicon single crystal substrate, a step of forming a diaphragm film on the bottom surface of the groove, and a step of forming a piezoelectric film above the diaphragm film are performed. The method includes a step of forming a piezoelectric thin film element sandwiched between an electrode and a lower electrode, and a step of forming a pressurizing chamber at a position opposite to the bottom surface of the groove on the opposite surface of the silicon single crystal substrate.

【0024】望ましくは、圧電体薄膜素子を形成する工
程は、下部電極を形成する工程と、下部電極の上に前記
圧電体膜を形成する工程と、圧電体膜の上に上部電極を
形成する工程と、上部電極の一部を除去することによ
り、有効な当該上部電極の幅を加圧室の幅より狭くする
工程とからなる。
Desirably, the step of forming the piezoelectric thin film element includes the step of forming a lower electrode, the step of forming the piezoelectric film on the lower electrode, and the step of forming an upper electrode on the piezoelectric film. And a step of removing a part of the upper electrode to make the effective width of the upper electrode narrower than the width of the pressurizing chamber.

【0025】望ましくは、圧電体膜を形成する工程は、
圧電体膜前駆体を形成する工程と、酸素を含む雰囲気中
で熱処理を行うことにより、圧電体膜前駆体を圧電体膜
に変換する工程とからなる。
Desirably, the step of forming the piezoelectric film is
It includes a step of forming a piezoelectric film precursor and a step of converting the piezoelectric film precursor into a piezoelectric film by performing heat treatment in an atmosphere containing oxygen.

【0026】望ましくは、上部電極の一部を除去するこ
とにより、有効な上部電極の幅を加圧室の幅より狭くす
る工程は、残したい上部電極の領域上に、エッチングに
対するマスクとなるエッチングマスク材のパターンを形
成する工程と、エッチングマスク材で被われていない上
部電極領域を、エッチングにより除去する工程とからな
る。
Desirably, in the step of making the effective width of the upper electrode narrower than the width of the pressure chamber by removing a part of the upper electrode, the etching serving as a mask for etching is performed on the region of the upper electrode to be left. It includes a step of forming a pattern of the mask material and a step of removing the upper electrode region not covered with the etching mask material by etching.

【0027】望ましくは、上部電極の一部を除去するこ
とにより、有効な上部電極の幅を加圧室の幅より狭くす
る工程は、上部電極の除去したい領域にレーザを照射し
て、上部電極の一部を除去する工程からなる。本発明
は、上記いずれかの製造方法により製造されたインクジ
ェットプリンタヘッドである。
Preferably, in the step of removing a part of the upper electrode to make the effective width of the upper electrode narrower than the width of the pressurizing chamber, the region of the upper electrode to be removed is irradiated with a laser so that the upper electrode is removed. Of removing a part of. The present invention is an inkjet printer head manufactured by any one of the above manufacturing methods.

【0028】本発明は、加圧室基板の一方の面に複数の
加圧室が設けられた加圧室基板を、シリコン単結晶基板
上に複数形成することにより得られるインクジェットプ
リンタヘッドに適用される。加圧室基板は、加圧室基板
の一方の面に周辺領域を残して凹部が形成され、この凹
部が形成された凹部領域にさらに加圧室が複数設けられ
る。これによって、周辺領域における加圧室基板の厚さ
が、複数の加圧室の間を隔てる側壁の高さより厚く形成
されている。
The present invention is applied to an ink jet printer head obtained by forming a plurality of pressure chamber substrates, each having a plurality of pressure chambers on one surface of the pressure chamber substrate, on a silicon single crystal substrate. It The pressurizing chamber substrate has a concave portion formed on one surface of the pressurizing chamber substrate leaving a peripheral region, and a plurality of pressurizing chambers are further provided in the concave portion region where the concave portion is formed. Thus, the thickness of the pressurizing chamber substrate in the peripheral region is formed to be thicker than the height of the side wall separating the plurality of pressurizing chambers.

【0029】この発明によれば、各単位領域には厚みの
ある周辺領域が格子のように残されることになるので、
加圧室基板が形成されたシリコン単結晶基板であっても
基板自体の強度が高い。このことは、製造工程における
取り扱いを容易にする。また、本発明によればシリコン
単結晶基板の機械的強度を高くすることができるので、
基板を大面積化して、より多くの加圧室基板を設けるこ
とができる。
According to the present invention, since a thick peripheral region is left in each unit region like a lattice,
Even the silicon single crystal substrate on which the pressure chamber substrate is formed has high strength. This facilitates handling in the manufacturing process. Further, according to the present invention, since the mechanical strength of the silicon single crystal substrate can be increased,
By increasing the area of the substrate, more pressure chamber substrates can be provided.

【0030】望ましくは、凹部領域にノズル板が嵌着さ
れてなる。
Desirably, the nozzle plate is fitted in the recessed region.

【0031】望ましくは、加圧室基板の一方の面に複数
の加圧室が設けられたインクジェットプリンタヘッドで
あって、加圧室基板の加圧室が設けられた一方の面に係
止部が形成され、一方の面に貼り合わせられるノズル板
には、加圧室基板の係止部が係止する被係止部が設けら
れている。
Preferably, the ink jet printer head is provided with a plurality of pressure chambers on one surface of the pressure chamber substrate, and the locking portion is provided on one surface of the pressure chamber substrate on which the pressure chamber is provided. The nozzle plate, which is formed on the one surface, is provided with a locked portion with which the locking portion of the pressurizing chamber substrate is locked.

【0032】望ましくは、周辺領域における加圧室基板
の厚さと加圧室の間を隔てる側壁の高さとの差dが、凹
部領域と周辺領域との境界から、この境界に直近の加圧
室の側壁までの距離gと、g≧dという関係を有する。
Desirably, the difference d between the thickness of the pressurizing chamber substrate in the peripheral region and the height of the side wall separating the pressurizing chamber is from the boundary between the recessed region and the peripheral region to the pressure chamber closest to this boundary. And the distance g to the side wall of the relation g ≧ d.

【0033】本発明は、一方の面に複数の加圧室が設け
られた加圧室基板を、シリコン単結晶基板に複数形成す
るインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、
シリコン単結晶基板を、加圧室基板を形成するための単
位領域に区分けし、加圧室基板の加圧室を設ける面に
は、単位領域ごとに、その周辺に周辺領域を残して凹部
を形成する凹部形成工程と、凹部形成工程により凹部を
形成した凹部領域に、さらに加圧室を形成し、周辺領域
における加圧室基板の厚さを、複数の加圧室の間を隔て
る側壁の高さより厚くする加圧室形成工程と、を備えて
構成される。
The present invention is a method for manufacturing an ink jet printer head, wherein a plurality of pressure chamber substrates having a plurality of pressure chambers provided on one surface are formed on a silicon single crystal substrate.
The silicon single crystal substrate is divided into unit areas for forming the pressure chamber substrate, and the surface of the pressure chamber substrate on which the pressure chamber is provided has a concave portion for each unit area, leaving a peripheral region around the unit area. The step of forming the concave portion and the step of forming the concave portion in the concave portion by the concave portion forming step further form a pressure chamber, and the thickness of the pressure chamber substrate in the peripheral region is set to the side wall separating the plurality of pressure chambers. A pressure chamber forming step of making the thickness thicker than the height.

【0034】本発明は、一方の面に複数の加圧室が設け
られた加圧室基板を、シリコン単結晶基板に複数形成す
るインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、
シリコン単結晶基板を、加圧室基板を形成するための単
位領域に区分けし、加圧室基板の加圧室を設ける面に、
単位領域の周辺部に周辺領域を残して加圧室を形成する
加圧室形成工程と、加圧室形成工程により加圧室を形成
した領域にさらに凹部を形成して凹部領域とし、周辺領
域における加圧室基板の厚さを、複数の前記加圧室の間
を隔てる側壁の高さより厚くする凹部形成工程と、を備
えて構成される。
The present invention is a method for manufacturing an ink jet printer head, in which a plurality of pressure chamber substrates having a plurality of pressure chambers provided on one surface are formed on a silicon single crystal substrate.
The silicon single crystal substrate is divided into unit areas for forming the pressure chamber substrate, and on the surface of the pressure chamber substrate where the pressure chamber is provided,
A pressurizing chamber forming step of forming a pressurizing chamber leaving a peripheral area in the peripheral portion of the unit area, and further forming a recess in the area where the pressurizing chamber is formed in the pressurizing chamber forming step to form a recessed area And a step of forming a recess for making the thickness of the pressure chamber substrate larger than the height of the side wall separating the plurality of pressure chambers.

【0035】本発明は、一方の面に複数の加圧室が設け
られた加圧室基板を、シリコン単結晶基板に複数形成す
るインクジェットプリンタヘッドの製造方法である。一
つのシリコン単結晶基板上で加圧室基板が形成される領
域の単位を単位領域と称する。この加圧室基板の加圧室
を設ける面と反対側の面には、凹部領域が形成される。
この凹部領域は、単位領域ごとに、その周辺に周辺領域
を残して凹部を形成した領域である。
The present invention is a method for manufacturing an ink jet printer head, in which a plurality of pressure chamber substrates having a plurality of pressure chambers provided on one surface are formed on a silicon single crystal substrate. A unit of a region where the pressure chamber substrate is formed on one silicon single crystal substrate is called a unit region. A concave region is formed on the surface of the pressure chamber substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided.
The concave region is a region in which a concave region is formed for each unit region, leaving a peripheral region around the unit region.

【0036】したがって、周辺領域における加圧室基板
の厚さが、凹部領域における加圧室基板の厚さより厚く
なる。各単位領域には厚みのある周辺領域が格子のよう
に残されることになるので、加圧室基板が形成されたシ
リコン単結晶基板であっても基板自体の強度が高い。こ
のことは、製造工程における取り扱いを容易にする。ま
た、本発明によればシリコン単結晶基板の機械的強度を
高くすることができるので、基板を大面積化して、より
多くの加圧室基板を設けることができる。
Therefore, the thickness of the pressure chamber substrate in the peripheral region becomes thicker than the thickness of the pressure chamber substrate in the recessed region. Since a thick peripheral region is left in each unit region like a lattice, the strength of the substrate itself is high even if it is a silicon single crystal substrate on which the pressure chamber substrate is formed. This facilitates handling in the manufacturing process. Further, according to the present invention, since the mechanical strength of the silicon single crystal substrate can be increased, it is possible to increase the area of the substrate and provide more pressure chamber substrates.

【0037】なお、凹部領域を設ける面とは反対側の基
板の面には、通常の製造方法等を用いて加圧室が形成さ
れる。この加圧室はインクを噴射するための空間であ
り、レジスト形成、マスク形成、露光、現像およびエッ
チング等の処理により形成される。
A pressurizing chamber is formed on the surface of the substrate opposite to the surface on which the recessed region is provided by using a usual manufacturing method or the like. This pressurizing chamber is a space for ejecting ink, and is formed by processing such as resist formation, mask formation, exposure, development and etching.

【0038】望ましくは、凹部形成工程が以下の工程を
備える。
Desirably, the recess forming step includes the following steps.

【0039】i) 被加工層を形成する被加工層形成工程 ii)被加工層にレジストを設けレジストにマスクを施す
レジストマスク形成工程 iii)レジストマスク形成工程によりマスクされた凹部領
域に相当する領域の被加工層をエッチングするエッチン
グ工程 iv)エッチング工程により被加工層が取り除かれた領域
のシリコン単結晶基板をさらにエッチングし凹部領域を
形成する凹部領域エッチング工程 v)凹部領域エッチング工程によりエッチングされた凹部
領域に被加工層を形成する凹部被加工層形成工程 また、以下のことが望ましい。圧電体薄膜形成工程にお
いて、凹部領域に対し、電極層により挟まれた構造の圧
電体薄膜が形成される。この圧電体薄膜はエッチングに
より成形され圧電体薄膜素子となるものである。レジス
ト形成工程では、弾性を有するローラにより、圧電体薄
膜上にレジストを形成する(例えば、ロールコーター
法)。次いで、露光工程によりレジストが設けられたウ
ェハを露光し、現像工程により露光されたウェハを現像
する。これら工程により圧電体薄膜上には、圧電体薄膜
素子を形成するためのレジスト(ポジ型であってもネガ
型であってもよい)が残される。エッチング工程では、
圧電体薄膜をエッチングすることにより、圧電体薄膜素
子が形成される。加圧室形成工程では、圧電体薄膜素子
が形成された凹部領域上の位置とは反対の面において、
前記圧電体薄膜素子に対応する位置に加圧室がエッチン
グ等により形成される。
I) Processed layer forming step of forming a processed layer ii) Resist mask forming step of providing a resist on the processed layer and masking the resist iii) Area corresponding to the recessed area masked by the resist mask forming step Etching step iv) for etching the processed layer of iv) Recessed area etching step of further etching the silicon single crystal substrate in the area where the processed layer is removed by the etching step to form a recessed area v) Etched by the recessed area etching step Step of forming recessed layer to be processed in recessed region forming step Further, the following is desirable. In the piezoelectric thin film forming step, a piezoelectric thin film having a structure sandwiched by electrode layers is formed in the recessed region. This piezoelectric thin film is formed by etching to form a piezoelectric thin film element. In the resist forming step, a resist having elasticity is formed on the piezoelectric thin film (for example, a roll coater method). Next, the wafer provided with the resist is exposed in the exposure process, and the wafer exposed in the development process is developed. Through these steps, a resist (whether positive or negative) for forming the piezoelectric thin film element is left on the piezoelectric thin film. In the etching process,
A piezoelectric thin film element is formed by etching the piezoelectric thin film. In the step of forming the pressure chamber, on the surface opposite to the position on the recessed area where the piezoelectric thin film element is formed,
A pressure chamber is formed by etching or the like at a position corresponding to the piezoelectric thin film element.

【0040】加圧室基板の形成が終了すると、各加圧室
基板を分離する必要がある。このとき、例えば上記した
ように、周辺領域を含まない凹部領域のみを分離して個
々の加圧室基板を分離するのは望ましい。また、上記し
たように、周辺領域を含めて加圧室基板を分離してもよ
い。このとき、分離した各加圧室基板は周辺領域におい
て厚く、凹部領域において薄い構造の基板となるが、そ
のままの形状でインクジェットプリンタヘッドの基体に
取り付けることができる。本発明は、上記いずれかの製
造方法により製造されるインクジェットプリンタヘッド
である。
When the formation of the pressure chamber substrates is completed, it is necessary to separate the pressure chamber substrates. At this time, for example, as described above, it is desirable to separate only the recessed region not including the peripheral region to separate the individual pressure chamber substrates. Further, as described above, the pressure chamber substrate may be separated including the peripheral region. At this time, each of the separated pressure chamber substrates becomes a substrate having a thick structure in the peripheral region and a thin structure in the recessed region, but it can be attached to the substrate of the inkjet printer head in its original shape. The present invention is an inkjet printer head manufactured by any one of the above manufacturing methods.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】次に、本発明の最良の実施の形態
を図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

【0042】<第1形態>本実施の第1形態は、シリコ
ン単結晶基板の加圧室を設ける面と反対側の面に、加圧
室に対応させて溝を形成することにより、クロストーク
の防止を図るものである。
<First Mode> In the first mode of the present embodiment, crosstalk is formed by forming a groove on the surface of the silicon single crystal substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided, corresponding to the pressure chamber. To prevent the above.

【0043】(インクジェットプリンタヘッドの構成)
図1に、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの
全体構成の斜視図を示す。ここでは、インクの共通流路
が、加圧室基板内に設けられるタイプを示す。
(Structure of Inkjet Printer Head)
FIG. 1 shows a perspective view of the overall configuration of an inkjet printer head according to the present invention. Here, a type in which a common flow path for ink is provided in the pressure chamber substrate is shown.

【0044】図1に示すように、インクジェットプリン
タヘッドは、加圧室基板1、ノズルユニット2及び加圧
室基板1が取り付けられる基体3から構成される。
As shown in FIG. 1, the ink jet printer head comprises a pressure chamber substrate 1, a nozzle unit 2 and a substrate 3 to which the pressure chamber substrate 1 is attached.

【0045】加圧室基板1は、本発明に係る製造方法に
よりシリコン単結晶基板(以下「ウェハ」という)上に
形成された後、各々に分離される。加圧室基板1の製造
方法の詳細については後述する。加圧室基板1は、複数
の短冊状の加圧室106が設けられ、すべての加圧室1
06にインクを供給するための共通流路110を有す
る。加圧室106の間は、側壁107により隔てられて
いる。加圧室基板1の基体3側(図1では図示されない
面)には、振動板膜(後述する)が設けられており、振
動板膜の基体3側には、振動板膜に圧力を加える圧電体
薄膜素子(後述する)が設けられている。
The pressure chamber substrate 1 is formed on a silicon single crystal substrate (hereinafter referred to as "wafer") by the manufacturing method according to the present invention, and then separated into each. Details of the method for manufacturing the pressure chamber substrate 1 will be described later. The pressure chamber substrate 1 is provided with a plurality of strip-shaped pressure chambers 106, and all the pressure chambers 1
The common channel 110 for supplying the ink to 06 is provided. Side walls 107 separate the pressurizing chambers 106. A diaphragm film (described later) is provided on the substrate 3 side (the surface not shown in FIG. 1) of the pressure chamber substrate 1, and pressure is applied to the diaphragm film on the substrate 3 side of the diaphragm film. A piezoelectric thin film element (described later) is provided.

【0046】ノズルユニット2は、加圧室基板1に蓋を
するように貼り付けられる。加圧室基板1とノズルユニ
ット2とを貼り合わせた際に、加圧室106に対応する
ことになるノズルユニット2上の位置には、インク滴を
噴射するためのノズル21が設けられる。各加圧室10
6には、図示しない圧電体薄膜素子が配置される。各圧
電体薄膜素子の電極からの配線は、フラットケーブルで
ある配線基板4に集められ、基体3の外部に取り出され
る。
The nozzle unit 2 is attached to the pressure chamber substrate 1 so as to cover it. When the pressure chamber substrate 1 and the nozzle unit 2 are bonded together, a nozzle 21 for ejecting ink droplets is provided at a position on the nozzle unit 2 that corresponds to the pressure chamber 106. Each pressurizing chamber 10
A piezoelectric thin film element (not shown) is arranged at 6. Wirings from the electrodes of each piezoelectric thin film element are collected on a wiring board 4 which is a flat cable and taken out of the base body 3.

【0047】基体3は、金属等の鋼体であり、インク液
を溜めることができると同時に加圧室基板の取り付け台
となる。
The base 3 is a steel body such as a metal and can store the ink liquid and at the same time serves as a mount for the pressure chamber substrate.

【0048】図2に、本形態のインクジェットプリンタ
ヘッドの主要部、すなわち、加圧室基板とノズルユニッ
トの層構造を示す。ここでは、インクの共通流路が、加
圧室基板ではなく、リザーバ室形成基板に形成されるタ
イプを示す。
FIG. 2 shows a main part of the ink jet printer head of this embodiment, that is, the layer structure of the pressure chamber substrate and the nozzle unit. Here, a type in which the common flow path of ink is formed on the reservoir chamber forming substrate instead of the pressure chamber substrate is shown.

【0049】加圧室基板1の構造については、後述す
る。ノズルユニット2は、連通路27が形成された連通
路基板26、複数のインク供給孔25を有するインク供
給路形成基板24、インクリザーバ室23を有するリザ
ーバ室形成基板22、および複数のノズル21を有する
ノズル形成基板20によって構成される。圧力室基板1
とノズルユニット2とは、接着剤によって接合されてい
る。前記インクリザーバ室23は、図1における共通流
路と同等の働きを備える。
The structure of the pressure chamber substrate 1 will be described later. The nozzle unit 2 includes a communication passage substrate 26 having a communication passage 27 formed therein, an ink supply passage forming substrate 24 having a plurality of ink supply holes 25, a reservoir chamber forming substrate 22 having an ink reservoir chamber 23, and a plurality of nozzles 21. It is configured by the nozzle forming substrate 20 that has. Pressure chamber substrate 1
The nozzle unit 2 and the nozzle unit 2 are joined by an adhesive. The ink reservoir chamber 23 has a function equivalent to that of the common flow path in FIG.

【0050】なお、図2は、簡略化の為、ノズルが1列
4ヶで、縦2列に構成した構造図を示すが、実際には、
ノズル数、列数には限定されず、どのような組み合わせ
でもよい。
Note that, for the sake of simplification, FIG. 2 shows a structural diagram in which the nozzles are arranged in four rows and four rows, but in reality,
The number of nozzles and the number of rows are not limited, and any combination may be used.

【0051】図3は、本形態のインクジェットプリンタ
ヘッドにおける主要部の断面図であり、加圧室の長手方
向に直角な面で当該主要部を切断した断面形状を示す。
同図中、図1および図2と同一構造については、同一記
号で示し、その説明を省略する。加圧室基板1は、エッ
チング前の初期においては面方位(100)のシリコン
単結晶基板10である。その一方の面(以下「能動素子
側」と呼ぶ)には溝108が形成される。溝108は、
その側壁の壁面が溝の底面と鈍角をなすように形成され
る。さらに溝108には、振動板膜102、下部電極1
03、圧電体膜104、および上部電極105からなる
薄膜圧電体素子が薄膜プロセスにより一体的に形成され
ている。上記能動素子側の溝108と相対するシリコン
単結晶基板10の他方の面(以下「加圧室側」と呼ぶ)
には、加圧室106が形成される。加圧室106は、加
圧室を隔てる側壁107の壁面が加圧室の底面と鈍角を
なすように形成される。この加圧室基板1に、図2で説
明したノズルユニット2を貼り合わせれば、インクジェ
ットプリンタヘッドの主要部の構成となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the ink jet printer head of this embodiment, showing a cross-sectional shape of the main part taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber.
In the figure, the same structures as those in FIG. 1 and FIG. 2 are indicated by the same symbols, and the description thereof will be omitted. The pressure chamber substrate 1 is a silicon single crystal substrate 10 having a plane orientation (100) in the initial stage before etching. A groove 108 is formed on one surface (hereinafter referred to as “active element side”). The groove 108 is
The wall surface of the side wall is formed so as to form an obtuse angle with the bottom surface of the groove. Further, in the groove 108, the diaphragm film 102 and the lower electrode 1
03, the piezoelectric film 104 and the upper electrode 105 are integrally formed by a thin film process. The other surface of the silicon single crystal substrate 10 facing the groove 108 on the active element side (hereinafter referred to as "pressurizing chamber side")
A pressurizing chamber 106 is formed therein. The pressurizing chamber 106 is formed such that the wall surface of the side wall 107 separating the pressurizing chamber forms an obtuse angle with the bottom surface of the pressurizing chamber. When the nozzle unit 2 described with reference to FIG. 2 is bonded to the pressurizing chamber substrate 1, the structure of the main part of the inkjet printer head is obtained.

【0052】なお、本形態では、180dpiの高密度
化インクジェットプリンタヘッドを想定し、加圧室間の
ピッチが140μm程度であるものとした。このような
高密度に加圧室を設けたヘッドを製造する場合、圧電体
素子としては、バルク圧電体素子を接着するのではな
く、本形態のように、薄膜プロセスを用いて、シリコン
単結晶基板10上に一体的に形成する必要があるのであ
る。
In this embodiment, a high density ink jet printer head of 180 dpi is assumed, and the pitch between the pressure chambers is about 140 μm. When manufacturing a head having such a high pressure chamber, the piezoelectric element is not a bulk piezoelectric element bonded, but a silicon single crystal is used by a thin film process as in this embodiment. It is necessary to integrally form it on the substrate 10.

【0053】本形態のインクジェットプリンタヘッドの
使用時には、ノズルユニット2で蓋をされた加圧室10
6にインクが充填される。インク噴射動作としては、イ
ンクを噴射したいノズルに対応する位置の圧電体薄膜素
子に電圧を印加する。これにより、振動板膜が加圧室方
向にたわみ、インク噴射が行われる。
When using the ink jet printer head of this embodiment, the pressure chamber 10 covered with the nozzle unit 2 is used.
6 is filled with ink. As the ink ejection operation, a voltage is applied to the piezoelectric thin film element at a position corresponding to the nozzle from which ink is desired to be ejected. As a result, the diaphragm film bends in the pressure chamber direction, and ink is ejected.

【0054】本形態では、溝108を設けたので、加圧
室106の深さがシリコン単結晶基板10の厚さに比べ
大分(例えば、75μm)浅い。したがって、加圧室の
側壁107の剛性が高い。例えば、図3における中央の
薄膜圧電素子を駆動して、中央のノズル21bからイン
ク噴射させた場合、その両側のノズル21aや21cか
らは、インク噴射することはなく、いわゆるクロストー
クがない。
In this embodiment, since the groove 108 is provided, the depth of the pressurizing chamber 106 is much smaller (for example, 75 μm) than the thickness of the silicon single crystal substrate 10. Therefore, the side wall 107 of the pressurizing chamber has high rigidity. For example, when the central thin film piezoelectric element in FIG. 3 is driven and ink is ejected from the central nozzle 21b, ink is not ejected from the nozzles 21a and 21c on both sides thereof, so-called crosstalk does not occur.

【0055】次に、この圧力形成基板の製造方法の実施
例を詳細に説明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing the pressure forming substrate will be described in detail.

【0056】(実施例1)図4(a)〜(e)に、実施例1の
圧力室基板の製造工程における断面図を示す。ここで
は、図を簡略化するため、シリコン単結晶基板10(ウ
ェハ)に複数形成する加圧室基板1のなかの、さらに一
つの加圧室の部分のみを示す。
(Embodiment 1) FIGS. 4 (a) to 4 (e) are sectional views showing steps of manufacturing the pressure chamber substrate of Embodiment 1. As shown in FIG. Here, for simplification of the drawing, only one pressurizing chamber of the pressurizing chamber substrates 1 formed in plural on the silicon single crystal substrate 10 (wafer) is shown.

【0057】図4(a): まず、面方位(100)のシリ
コン単結晶基板10を用意する。この図において、紙面
に対し垂直方向が<110>軸、この基板の上下面が
(100)面であり、シリコン単結晶基板10の厚みを
約150μmと仮定する。この基板10を、例えば、1
000〜1200℃程度で水蒸気を含む酸素雰囲気に
て、湿式熱酸化を行い、基板10の両面に、熱酸化膜1
02を形成する。熱酸化膜102の厚みは、後述する基
板10のエッチングのエッチングマスクとなるのに必要
な厚さ、例えば、0.5μmとする。
FIG. 4A: First, a silicon single crystal substrate 10 having a plane orientation (100) is prepared. In this figure, it is assumed that the <110> axis is perpendicular to the plane of the drawing, the upper and lower surfaces of this substrate are (100) planes, and the thickness of the silicon single crystal substrate 10 is about 150 μm. This substrate 10 is, for example, 1
Wet thermal oxidation is performed in an oxygen atmosphere containing water vapor at about 000 to 1200 ° C. to form the thermal oxide film 1 on both surfaces of the substrate 10.
02 is formed. The thickness of the thermal oxide film 102 is set to a thickness required to serve as an etching mask for etching the substrate 10 described later, for example, 0.5 μm.

【0058】さらに、振動板膜を形成する能動素子側の
熱酸化膜102を通常の薄膜プロセスで使用されるフォ
トリソ工程にて、パターンエッチングする。パターン幅
は、例えば80μmとする。熱酸化膜102のエッチン
グ液には、弗酸と弗化アンモニウムからなる混合溶液を
用いる。
Further, the thermal oxide film 102 on the active element side forming the diaphragm film is pattern-etched in a photolithography process used in a normal thin film process. The pattern width is, for example, 80 μm. A mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride is used as an etching solution for the thermal oxide film 102.

【0059】図4(b): 次に、例えば、濃度10%、
80℃の水酸化カリウム水溶液中に浸して、基板10を
ハーフエッチングする。上記水酸化カリウム水溶液に対
して、シリコンと熱酸化膜のエッチング選択比は、40
0:1以上あるため、シリコン基板が露出している領域
のみがエッチングされる。エッチング形状は、側面が、
(111)結晶面で、底面が(100)面の台形状とな
り、そのなす角は、鈍角(180度−約54度)とな
る。この理由は、水酸化カリウム水溶液を用いた場合の
エッチング速度は、シリコンの結晶面方位に依存し、
(111)面方向のエッチング速度は、他の結晶面に比
べて、極めて遅いためである。エッチング深さは、エッ
チング時間で管理し、例えば、基板のちょうど中央の7
5μmとする。
FIG. 4B: Next, for example, the density is 10%,
The substrate 10 is half-etched by immersing in a potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. The etching selection ratio of silicon to the thermal oxide film is 40 with respect to the potassium hydroxide aqueous solution.
Since it is 0: 1 or more, only the region where the silicon substrate is exposed is etched. The side of the etching shape is
The (111) crystal plane has a trapezoidal bottom surface with the (100) plane, and the angle formed is an obtuse angle (180 degrees-about 54 degrees). The reason for this is that the etching rate when using an aqueous potassium hydroxide solution depends on the crystal plane orientation of silicon,
This is because the etching rate in the (111) plane direction is extremely slow compared to other crystal planes. The etching depth is controlled by the etching time, for example, 7 in the center of the substrate.
5 μm.

【0060】エッチングマスクの熱酸化膜102及び裏
面の熱酸化膜102を一度上記弗酸系混合溶液にて、完
全にエッチング除去した後、再度、基板10の両面に前
述した湿式熱酸化法により、厚み1μmの熱酸化膜10
2を形成する。この台形状溝部に形成された部分の熱酸
化膜102は、振動板膜として機能する。
The thermal oxide film 102 on the etching mask and the thermal oxide film 102 on the back surface are once completely removed by etching with the hydrofluoric acid-based mixed solution, and then again on both surfaces of the substrate 10 by the wet thermal oxidation method described above. Thermal oxide film 10 with a thickness of 1 μm
Form 2. The portion of the thermal oxide film 102 formed in the trapezoidal groove portion functions as a diaphragm film.

【0061】加圧室側の熱酸化膜102は、後に加圧室
を形成するため、通常のフォトリソ工程にて、パターン
エッチングしておく。
The thermal oxide film 102 on the pressure chamber side is pattern-etched in a normal photolithography process in order to form a pressure chamber later.

【0062】図4(c): 引き続き、熱酸化膜302上
に、薄膜圧電体素子を形成する。薄膜圧電体素子は、圧
電体膜が、上下の電極で挟まれた構成となっている。下
部電極103として、例えば、膜厚0.8μmの白金を
スパッタ法により形成する。圧電体104の組成は、例
えば、チタン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸
鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マグネシウ
ムタングステン酸鉛のいずれかを主成分とする材料、あ
るいはそれらの固溶体を主成分とする材料である。その
成膜方法としては、例えば、目的材料組成を焼結した焼
結体ターゲットを用いた、高周波マグネトロンスパッタ
法を用いる。成膜中に基板加熱を行わない場合には、ス
パッタ成膜した膜は、圧電特性を示さないアモルファス
膜のため、ここでは圧電体膜前駆体と呼ぶ。次に、酸素
を含む雰囲気中で、圧電体膜前駆体が形成された基板を
熱処理し、結晶化し、圧電体膜104に変換する。
FIG. 4C: Subsequently, a thin film piezoelectric element is formed on the thermal oxide film 302. The thin film piezoelectric element has a structure in which a piezoelectric film is sandwiched between upper and lower electrodes. As the lower electrode 103, for example, platinum having a film thickness of 0.8 μm is formed by a sputtering method. The composition of the piezoelectric body 104 is, for example, a material containing, as a main component, any one of lead zirconate titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, and lead magnesium tungstate, or a solid solution thereof. It is a material used as an ingredient. As the film forming method, for example, a high frequency magnetron sputtering method using a sintered body target obtained by sintering a target material composition is used. When the substrate is not heated during film formation, the film formed by sputtering is an amorphous film that does not exhibit piezoelectric characteristics, and is referred to as a piezoelectric film precursor here. Next, the substrate on which the piezoelectric film precursor is formed is heat-treated in an atmosphere containing oxygen to be crystallized and converted into the piezoelectric film 104.

【0063】上部電極105は、例えば、膜厚0.1μ
mの白金をスパッタ法により形成する。
The upper electrode 105 has a film thickness of 0.1 μ, for example.
m platinum is formed by the sputtering method.

【0064】図4(d): 薄膜圧電体素子を、個々のユ
ニットに分離すると共に、振動板膜を変位させることが
できるように加圧室幅より上部電極幅を狭くする。具体
的には、通常のフォトリソ工程にて、残したい上部電極
105領域上にフォトレジストを残すようにパターニン
グし、イオンミリング、あるいはドライエッチングによ
り、不要部分の上部電極を除去する。
FIG. 4D: The thin film piezoelectric element is separated into individual units, and the width of the upper electrode is made narrower than the width of the pressurizing chamber so that the diaphragm film can be displaced. Specifically, in a normal photolithography process, patterning is performed so that a photoresist is left on the region of the upper electrode 105 to be left, and an unnecessary portion of the upper electrode is removed by ion milling or dry etching.

【0065】図4(e): 最後に、前述したシリコン基
板のエッチング方法と同様にして、基板10の露出した
加圧室側の面を水酸化カリウム水溶液にてエッチング
し、加圧室106を形成する。基板10のエッチング
は、熱酸化膜102が露出する深さまで行う。
FIG. 4 (e): Finally, the exposed surface of the substrate 10 on the pressure chamber side is etched with an aqueous potassium hydroxide solution in the same manner as in the etching method for a silicon substrate described above, and the pressure chamber 106 is opened. Form. The etching of the substrate 10 is performed to a depth at which the thermal oxide film 102 is exposed.

【0066】ここで、能動素子が形成された面が、水酸
化カリウム水溶液で侵されるので、治具を使って、水酸
化カリウム水溶液が能動素子面に、回り込まないように
する。
Since the surface on which the active element is formed is attacked by the potassium hydroxide aqueous solution, a jig is used to prevent the potassium hydroxide aqueous solution from wrapping around the active element surface.

【0067】上述のような手順で、インクジェットプリ
ンタヘッドの加圧室基板1の形成が終了する。
The formation of the pressure chamber substrate 1 of the ink jet printer head is completed by the above procedure.

【0068】なお、上記製造方法において、圧電体膜の
製造方法に高周波マグネトロンスパッタ法を用いて説明
したが、ゾルゲル法、有機金属熱分解法、有機金属気相
成長法等の他の薄膜形成方法を用いても差し支えない。
In the above manufacturing method, the high frequency magnetron sputtering method was used as the method for manufacturing the piezoelectric film, but other thin film forming methods such as a sol-gel method, a metal organic thermal decomposition method, and a metal organic chemical vapor deposition method. Can be used.

【0069】(実施例2〜6)実施例1とは、異なる構
造の別の実施例の一覧表を実施例1も含めて表1に示
す。
(Examples 2 to 6) Table 1 including Example 1 is a list of other Examples having different structures from Example 1.

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】実施例2〜実施例6に対応する加圧室の長
手方向に直角な面における加圧室基板の断面図を図5〜
図9に各々示す。これらの図では、図の簡略化のため、
図4と同様に加圧室一つの部分のみの断面図を示す。
Corresponding to Embodiments 2 to 6, sectional views of the pressurizing chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber are shown in FIGS.
Each is shown in FIG. In these figures, for simplicity of illustration,
Similar to FIG. 4, a sectional view of only one portion of the pressurizing chamber is shown.

【0072】図5に、実施例2による断面図を示す。実
施例2が、実施例1と異なるのは、上部電極105のパ
ターンである。素子分離の為のパターニングは、上部電
極105の形成後、直接レーザを照射することによって
行った。したがって、側壁107の上部においても上部
電極膜105が残されているが、加圧室106上部の上
部電極105とは、電気的に分離しているため上部電極
としての機能を果たしていない。なお、レーザ加工に
は、例えば、YAGレーザを用いた。
FIG. 5 shows a sectional view according to the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the pattern of the upper electrode 105. Patterning for element isolation was performed by directly irradiating a laser after forming the upper electrode 105. Therefore, although the upper electrode film 105 is left on the upper portion of the side wall 107, it does not function as the upper electrode because it is electrically separated from the upper electrode 105 on the upper portion of the pressurizing chamber 106. For the laser processing, for example, a YAG laser was used.

【0073】図6に、実施例3による断面図を示す。こ
の実施例3が実施例2と異なるのは、能動素子側の溝の
側壁の角度が急な点である。本実施例では、加圧室側に
比べて、能動素子側の溝108の深さを深くしている。
側壁107の壁幅を等しくするため、ドライエッチング
法を用いて、この様な形状にした。このように、加圧室
106の深さを浅くし、能動素子側での加圧室106の
幅を実施例2と同一に設定すると、同図最下部の加圧室
開口部の幅を小さくできるので、より高密度化が可能と
なる。
FIG. 6 shows a sectional view according to the third embodiment. The third embodiment differs from the second embodiment in that the side wall of the groove on the active element side has a steep angle. In this embodiment, the depth of the groove 108 on the active element side is deeper than that on the pressure chamber side.
In order to make the wall width of the side wall 107 equal, a dry etching method was used to form such a shape. In this way, if the depth of the pressure chamber 106 is made shallow and the width of the pressure chamber 106 on the active element side is set to be the same as that of the second embodiment, the width of the pressure chamber opening at the bottom of FIG. Therefore, higher density is possible.

【0074】図7に、実施例4による断面図を示す。こ
の実施例4は、シリコン単結晶基板の面方位を(11
0)面とし、加圧室106の長手方向、即ち紙面に垂直
方向を<1 −1 2>軸とした例である。
FIG. 7 shows a sectional view according to the fourth embodiment. In this Example 4, the plane orientation of the silicon single crystal substrate is set to (11
In this example, the (0) plane is defined as the <1-12> axis in the longitudinal direction of the pressurizing chamber 106, that is, the direction perpendicular to the paper surface.

【0075】加圧室106に対し、水酸化カリウム水溶
液を用いて、異方性エッチングを行うと、基板10に略
垂直な二つの(111)面を有する矩形状の加圧室10
6が形成できる。これは、前述したように、水酸化カリ
ウム水溶液を用いた場合のエッチング速度は、シリコン
の結晶面方位に依存し、(111)面方向のエッチング
速度は、他の結晶面に比べて、極めて遅いためである。
したがって、(100)面のシリコン基板を用いたとき
より、更に、高密度化が可能となる。能動素子側も、異
方性ウエットエッチングにより形成したため、上部電極
105のパターニングは、レーザ加工とした。
When the pressure chamber 106 is anisotropically etched using a potassium hydroxide aqueous solution, the rectangular pressure chamber 10 having two (111) planes substantially perpendicular to the substrate 10 is used.
6 can be formed. This is because, as described above, the etching rate in the case of using the potassium hydroxide aqueous solution depends on the crystal plane orientation of silicon, and the etching rate in the (111) plane direction is extremely slow as compared with other crystal planes. This is because.
Therefore, the density can be further increased as compared with the case of using the (100) plane silicon substrate. Since the active element side was also formed by anisotropic wet etching, the upper electrode 105 was patterned by laser processing.

【0076】図5に、実施例5による断面図を示す。こ
の実施例5が、実施例4と異なるのは、能動素子側の溝
108の壁面の角度が、緩やかな点である。
FIG. 5 shows a sectional view according to the fifth embodiment. The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in that the wall angle of the groove 108 on the active element side is gentle.

【0077】能動素子側の溝108は、ドライエッチン
グ法により形成した。本実施例では、下部電極103、
圧電体膜104、上部電極105をスパッタ法等で形成
する場合に、能動素子側の溝108内部への上記膜材料
のスパッタ成膜時の回り込みが改善され、溝底面部に形
成されるそれらの膜は、より平坦度が増す。
The groove 108 on the active element side was formed by the dry etching method. In this embodiment, the lower electrode 103,
When the piezoelectric film 104 and the upper electrode 105 are formed by the sputtering method or the like, the wraparound of the above film material into the inside of the groove 108 on the active element side during the sputtering film formation is improved, and those formed on the groove bottom surface part are improved. The film is more flat.

【0078】図9に、実施例6による断面図を示す。こ
の実施例6が、実施例5と異なるのは、加圧室の幅が、
能動素子側の溝幅より狭いことである。
FIG. 9 shows a sectional view according to the sixth embodiment. The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in that the width of the pressurizing chamber is
It is narrower than the groove width on the active element side.

【0079】なお、加圧室の幅が、能動素子側の溝幅よ
り広がってしまうと(同図中点線で示す)、インク噴射
させるために、薄膜圧電体素子を駆動するときに、角
(同図中矢印で示す)の部分で、強度が弱く、膜破壊が
発生してしまう。本実施例では、これを防止するために
余裕を見て、加圧室106の幅を能動素子側の溝108
の幅より、少し狭くしている。
If the width of the pressurizing chamber becomes wider than the groove width on the active element side (shown by the dotted line in the figure), when driving the thin film piezoelectric element to eject ink, the corner ( (Indicated by an arrow in the figure), the strength is weak and film breakage occurs. In the present embodiment, the width of the pressurizing chamber 106 is set to the width of the groove 108 on the active element side with a margin to prevent this.
It is a little narrower than the width of.

【0080】上記各実施例では、振動板膜として、シリ
コン熱酸化膜を用いて説明したが、これに限定されるわ
けではない。例えば、酸化ジルコニウム膜、酸化タンタ
ル膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜でもよく、
振動板膜自体を無くし、下部電極膜で、振動板膜を兼ね
てもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, a silicon thermal oxide film is used as the diaphragm film, but the diaphragm film is not limited to this. For example, a zirconium oxide film, a tantalum oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film may be used,
The diaphragm film itself may be eliminated, and the lower electrode film may also serve as the diaphragm film.

【0081】また、シリコン基板の異方性エッチングの
溶液として、水酸化カリウム水溶液を用いて説明した
が、水酸化ナトリウム、ヒドラジン、テトラ・メチル・
アンモニウム・ハイドロオキサイドのごとき他のアルカ
リ系溶液であっても、もちろんよい。
Further, as the solution for anisotropic etching of a silicon substrate, an aqueous solution of potassium hydroxide was used for explanation, but sodium hydroxide, hydrazine, tetramethyl.
Of course, another alkaline solution such as ammonium hydroxide may be used.

【0082】<第2形態>本発明の実施の第2形態は、
シリコン単結晶基板の加圧室を設ける面に凹部を形成す
ることにより、基板面積が大きくてもクロストークの少
ない加圧室基板を多数形成できるインクジェットプリン
タヘッドの製造方法に関する。
<Second Embodiment> The second embodiment of the present invention is as follows.
The present invention relates to a method for manufacturing an inkjet printer head, which is capable of forming a large number of pressure chamber substrates with small crosstalk even if the substrate area is large by forming recesses on the surface of the silicon single crystal substrate where the pressure chambers are provided.

【0083】(ウェハの構造)図10に、本第2形態に
係るシリコン単結晶基板(ウェハ)上の加圧室基板のレ
イアウト図を示す。同図に示すように、シリコン単結晶
基板10の上に加圧室基板1を複数まとめて形成する。
基板10の材質は、従来の基板と同様の単結晶のシリコ
ンでよいが、その面積が従来のウェハに比べて広い。基
板の面積を広くしたため、製造工程における機械的強度
を担保するために、基板を従来よりも厚くする。例え
ば、従来の基板の厚みは、クロストークを防止すべく1
50μm以下であったが、本形態における基板10で
は、300μm程度にする。
(Wafer Structure) FIG. 10 shows a layout diagram of a pressure chamber substrate on a silicon single crystal substrate (wafer) according to the second embodiment. As shown in the figure, a plurality of pressure chamber substrates 1 are collectively formed on a silicon single crystal substrate 10.
The material of the substrate 10 may be single crystal silicon similar to that of the conventional substrate, but its area is wider than that of the conventional wafer. Since the area of the substrate is widened, the substrate is made thicker than before in order to ensure the mechanical strength in the manufacturing process. For example, the conventional substrate thickness is 1 to prevent crosstalk.
Although it was 50 μm or less, in the substrate 10 in the present embodiment, it is about 300 μm.

【0084】ただし、製造工程における取り扱いに支障
がない限り、基板の面積を大きくできる。例えば、従来
の基板の面積は直径4インチ程度が限界であったが、本
形態における基板によれば、直径6〜8インチにするこ
とができる。基板の面積を大きくすればするほど、一枚
の基板に形成できる加圧室基板1の個数を多くできるの
で、さらにコストダウンを図れる。
However, the area of the substrate can be increased as long as the handling in the manufacturing process is not hindered. For example, the area of the conventional substrate is limited to about 4 inches in diameter, but the substrate according to the present embodiment can have a diameter of 6 to 8 inches. As the area of the substrate is increased, the number of the pressurizing chamber substrates 1 that can be formed on one substrate can be increased, so that the cost can be further reduced.

【0085】加圧室基板1を一つ設けるための基板10
上の領域を単位領域と称する。基板10は、基板単位境
界13によって格子状に区分けされる。単位領域(加圧
室基板)は縦横に並べられた配置となる。製造工程にお
ける取り扱いを容易にする等のため、基板10の外周部
11には加圧室基板1を配置しない。後述する凹部12
は、同図のように、基板10の加圧室側の各単位領域の
内側に形成される。加圧室基板1の間の境界の領域、す
なわち単位領域の周辺領域には凹部を設けない。このた
め、エッチング処理後、格子状に膜厚の厚い基板単位境
界13が残されることになる。この基板単位境界13が
残されることにより、加圧室基板1の形成の製造工程に
おいて、凹部12を形成した後も基板10自体の強度が
保たれる。凹部12を設けると、凹部12の位置におけ
る厚さは150μmと従来並みになるが、基板単位境界
13の位置における厚さは従来より厚く、高い強度が維
持される。
Substrate 10 for providing one pressurizing chamber substrate 1
The upper area is called a unit area. The substrate 10 is divided into a grid by the substrate unit boundaries 13. The unit regions (pressurizing chamber substrates) are arranged vertically and horizontally. The pressure chamber substrate 1 is not arranged on the outer peripheral portion 11 of the substrate 10 in order to facilitate handling in the manufacturing process. The recess 12 described later
Is formed inside each unit region on the pressurizing chamber side of the substrate 10 as shown in FIG. No recess is provided in the boundary region between the pressure chamber substrates 1, that is, in the peripheral region of the unit region. Therefore, after the etching process, the substrate unit boundaries 13 having a large film thickness are left in a grid pattern. By leaving the substrate unit boundary 13, the strength of the substrate 10 itself is maintained even after the recess 12 is formed in the manufacturing process for forming the pressure chamber substrate 1. When the recess 12 is provided, the thickness at the position of the recess 12 is 150 μm, which is about the same as the conventional one, but the thickness at the position of the substrate unit boundary 13 is thicker than the conventional one, and high strength is maintained.

【0086】また、加圧室基板1の形成後、シリコン単
結晶基板10を切断し、各加圧室基板1を分離する際に
は、基板単位境界13に沿って切り離せばよい。分離後
の加圧室基板1には、凹部領域の周辺に厚い周辺領域が
残されるので、加圧室基板1自体の鋼性を維持できる。
インクジェットプリンタヘッドの基体3に加圧室基板1
を取り付けるに際しても、基体3の内壁に接する加圧室
基板1の側壁の接触面積が大きいので、加圧室基板1を
基体3に安定して取り付けることができる。
After the pressure chamber substrate 1 is formed, the silicon single crystal substrate 10 is cut and each pressure chamber substrate 1 may be separated along the substrate unit boundary 13. In the pressure chamber substrate 1 after separation, a thick peripheral region is left around the recessed region, so that the steel property of the pressure chamber substrate 1 itself can be maintained.
Pressurization chamber substrate 1 on base 3 of inkjet printer head
Since the contact area of the side wall of the pressure chamber substrate 1 in contact with the inner wall of the base 3 is large, the pressure chamber substrate 1 can be stably attached to the base 3.

【0087】なお、上述のように各単位領域ごとに凹部
を設ける代わりに、図11に示すように、基板10の外
周部11を残して基板全体に凹部12bを設けるもので
もよい。外周部11が残されるので、基板10自体の機
械的強度を保つことができる。
Instead of providing the concave portion for each unit area as described above, as shown in FIG. 11, the concave portion 12b may be provided on the entire substrate leaving the outer peripheral portion 11 of the substrate 10. Since the outer peripheral portion 11 is left, the mechanical strength of the substrate 10 itself can be maintained.

【0088】(製造方法の実施例1)次に、本形態のイ
ンクジェットプリンタヘッドの製造方法の実施例を説明
する。
Example 1 of Manufacturing Method Next, an example of a method of manufacturing the ink jet printer head of this embodiment will be described.

【0089】図12および図13の(a)〜(j)に、本形態
の圧力室基板の製造工程における断面図を示す。作図を
簡略化するため、シリコン単結晶基板10(ウェハ)に
形成する一つの加圧室基板1の断面図を概略して示す。
12 (a) to 13 (j) are sectional views showing the steps of manufacturing the pressure chamber substrate of this embodiment. In order to simplify the drawing, a cross-sectional view of one pressure chamber substrate 1 formed on a silicon single crystal substrate 10 (wafer) is schematically shown.

【0090】図12(a): まず、所定の大きさと厚さ
(例えば、直径100mm、厚さ220μm)の(110)
面を有するシリコン単結晶基板10に対し、その全面に
熱酸化法により二酸化シリコンからなるエッチング保護
層(熱酸化膜)102を形成する。
FIG. 12A: First, (110) having a predetermined size and thickness (for example, diameter 100 mm, thickness 220 μm)
An etching protection layer (thermal oxide film) 102 made of silicon dioxide is formed on the entire surface of the silicon single crystal substrate 10 having a surface by a thermal oxidation method.

【0091】圧電体薄膜の形成に関しては、前述した第
1形態と同様に考えることができる。すなわち、シリコ
ン単結晶基板10の一方の面(能動素子側)のエッチン
グ保護層102表面にスパッタ成膜法等の薄膜形成方法
により、下部電極103となる白金を、例えば800nm
の厚みで成膜する。この際、白金層とその上下の層の間
の密着力を上げるために、極薄のチタン、クロム等を中
間層として介してもよい。なお、この下部電極103は
振動板膜を兼ねることになる。
The formation of the piezoelectric thin film can be considered in the same manner as in the first embodiment described above. That is, platinum serving as the lower electrode 103 is formed on the surface of the etching protection layer 102 on one surface (active element side) of the silicon single crystal substrate 10 by, for example, 800 nm by a thin film forming method such as a sputtering film forming method.
To form a film. At this time, ultrathin titanium, chromium or the like may be interposed as an intermediate layer in order to increase the adhesion between the platinum layer and the layers above and below it. The lower electrode 103 also serves as a diaphragm film.

【0092】その上に圧電体膜前駆体104bを積層す
る。本実施例では、チタン酸鉛とジルコン酸鉛とのモル
配合比が55%,45%となるようなPZT系圧電膜の前駆体
を、ゾルゲル法にて、最終的に0.9μm厚みとなるま
で6回の塗工/乾燥/脱脂を繰り返して成膜した。な
お、種々の試行実験の結果、この圧電膜の化学式が、P
bCTiAZrBO3〔A+B=1〕にて表される化学式中
のA、Cが、0.5≦A≦0.6、0.85≦C≦1.
10の範囲内で選択すれば、実用に耐えうる圧電性を得
ることができた。成膜方法は、本方法に限らず高周波ス
パッタ成膜やCVD等を用いてもよい。
The piezoelectric film precursor 104b is laminated thereon. In this example, a precursor of a PZT-based piezoelectric film having a molar composition ratio of lead titanate and lead zirconate of 55% and 45% is finally made to have a thickness of 0.9 μm by a sol-gel method. Up to 6 times, coating, drying and degreasing were repeated to form a film. As a result of various trial experiments, the chemical formula of this piezoelectric film is P
In the chemical formula represented by bCTiAZrBO3 [A + B = 1], A and C are 0.5≤A≤0.6 and 0.85≤C≤1.
If selected within the range of 10, it was possible to obtain piezoelectricity that can be practically used. The film forming method is not limited to this method, and high frequency sputter film forming, CVD, or the like may be used.

【0093】図12(b): 次に、基板全体を圧電体膜
前駆体を結晶させるために加熱する。本例では、赤外線
輻射光源17を用いて、基板の両面から、酸素雰囲気中
で650℃で3分保持した後、900℃で1分加熱し、
自然降温させることにより、圧電体膜の結晶化を行なっ
た。この工程により、圧電体膜前駆体24は上記の組成
で結晶化および焼結し、圧電体膜104となった。
FIG. 12B: Next, the entire substrate is heated to crystallize the piezoelectric film precursor. In this example, the infrared radiant light source 17 is used, and the both surfaces of the substrate are held in an oxygen atmosphere at 650 ° C. for 3 minutes and then heated at 900 ° C. for 1 minute.
The piezoelectric film was crystallized by allowing the temperature to fall naturally. Through this step, the piezoelectric film precursor 24 was crystallized and sintered with the above composition to become the piezoelectric film 104.

【0094】図12(c): 圧電体膜104上に上部電
極膜105を形成する。本例では、上部電極105を2
00nm厚の金をスパッタ成膜法にて形成した。
FIG. 12C: An upper electrode film 105 is formed on the piezoelectric film 104. In this example, the upper electrode 105 is 2
Gold with a thickness of 00 nm was formed by a sputtering film forming method.

【0095】図12(d): 上部電極105および圧電
体膜104に対し、加圧室106が形成されるべき位置
に合わせて、適当なエッチングマスク(図示せず)を施し
た。その後、所定の分離形状にイオンミリングを用いて
同時に形成した。
FIG. 12D: An appropriate etching mask (not shown) was applied to the upper electrode 105 and the piezoelectric film 104 in accordance with the position where the pressure chamber 106 is to be formed. After that, a predetermined separation shape was simultaneously formed by using ion milling.

【0096】図12(e): 下部電極103を同じく適
当なエッチングマスク(図示せず)を施した後、所定の形
状にイオンミリングを用いて形成した。
FIG. 12E: The lower electrode 103 was also formed into a predetermined shape by ion milling after applying an appropriate etching mask (not shown).

【0097】図13(f): この基板10の能動素子側
に、さらに後工程で浸される種々の薬液に対する保護膜
(繁雑な為図示せず)を形成後、基板10の加圧室側の面
の、少なくとも加圧室あるいは側壁を含む領域に、エッ
チング保護層102を弗化水素によりエッチングし、エ
ッチング用の窓14を形成する。
FIG. 13 (f): A protective film against various chemicals that is further immersed in the active element side of the substrate 10 in a later step.
After forming (not shown for the sake of complexity), the etching protection layer 102 is etched with hydrogen fluoride in a region including at least the pressure chamber or the side wall of the surface of the substrate 10 on the pressure chamber side, and a window for etching is formed. 14 is formed.

【0098】図13(g): その後、異方性エッチング
液、たとえば80℃に保温された濃度40%程の水酸化
カリウム水溶液を用いて、窓14の領域のシリコン単結
晶基板20を所定の深さdまで異方性エッチングする。
この所定の深さdとは、側壁107の高さの設計値を基
板10の厚さから減じた値に相当する深さである。本例
では、深さdを基板10の厚み220μmの半分である1
10μmとした。したがって、側壁107の高さも11
0μmとなる。なお、この加圧室形成としては、平行平
板型反応性イオンエッチング等の活性気体を用いた異方
性エッチング方法を用いてもよい 。この工程により、
図10で説明したような、基板厚の薄い凹部12と基板
単位境界13(段差部)が形成される。
FIG. 13 (g): Thereafter, the silicon single crystal substrate 20 in the region of the window 14 is set to a predetermined area by using an anisotropic etching solution, for example, an aqueous solution of potassium hydroxide having a concentration of about 40% and kept at 80 ° C. Anisotropically etch to depth d.
The predetermined depth d is a depth corresponding to a value obtained by subtracting the design value of the height of the side wall 107 from the thickness of the substrate 10. In this example, the depth d is half the thickness of the substrate 10 of 220 μm.
It was set to 10 μm. Therefore, the height of the side wall 107 is also 11
It becomes 0 μm. For forming the pressure chamber, an anisotropic etching method using an active gas such as parallel plate type reactive ion etching may be used. By this process,
As described with reference to FIG. 10, the concave portion 12 having a thin substrate and the substrate unit boundary 13 (step portion) are formed.

【0099】図13(h): 次に、凹部12を形成した
基板10の加圧室側に、CVD等の化学的気相成長法によ
り二酸化珪素膜をエッチング保護層として1μm形成し
た後、加圧室を形成するマスクを施し、弗化水素により
エッチングする。なお、この二酸化珪素膜の成膜方法
は、他にゾルゲル法を用いてもよいが、能動素子側の面
には既に圧電体膜が形成されているので、1000℃以
上の高温加熱が必要な熱酸化法は、圧電体膜の結晶性を
疎外するので適さない。
FIG. 13 (h): Next, on the pressure chamber side of the substrate 10 in which the concave portion 12 is formed, a silicon dioxide film is formed as an etching protection layer by a chemical vapor deposition method such as CVD, and then added. A mask that forms a pressure chamber is applied, and etching is performed with hydrogen fluoride. The sol-gel method may be used as the method for forming the silicon dioxide film, but since the piezoelectric film is already formed on the surface on the active element side, heating at a high temperature of 1000 ° C. or higher is required. The thermal oxidation method is not suitable because the crystallinity of the piezoelectric film is excluded.

【0100】図13(i): さらに異方性エッチング
液、たとえば80℃に保温された濃度17%程の水酸化
カリウム水溶液を用いて、基板10を加圧室側から能動
素子側に向けて異方性エッチングし、加圧室106およ
び側壁107を形成する。なお、深さdに対し、この段
差と直近の加圧室までの距離gは少なくともg≧dであっ
た方がよい。なぜなら、エッチング保護層のパターング
時に、液性の樹脂レジストの塗布を行う際、この段差の
角部に液が溜まることがあるため、この溜まりが加圧室
寸法精度に弊害を及ぼさないように、ある程度の逃げを
要するからである。
FIG. 13 (i): Further, using an anisotropic etching solution, for example, a potassium hydroxide aqueous solution kept at 80 ° C. and having a concentration of about 17%, the substrate 10 is directed from the pressure chamber side to the active element side. Anisotropic etching is performed to form the pressure chamber 106 and the side wall 107. In addition, it is preferable that the distance g between the step and the closest pressurizing chamber with respect to the depth d is at least g ≧ d. Because, when patterning the etching protection layer, when applying a liquid resin resist, since the liquid may accumulate at the corners of this step, so that this accumulation does not adversely affect the dimensional accuracy of the pressure chamber, This is because it requires some escape.

【0101】図13(j): 以上の工程により形成され
た加圧室基板に、別体のノズルユニット2を基板単位境
界13の側面により位置決めをしながら接着する(図1
および図2参照)。
FIG. 13 (j): A separate nozzle unit 2 is bonded to the pressure chamber substrate formed by the above process while positioning it by the side surface of the substrate unit boundary 13 (FIG. 1).
And FIG. 2).

【0102】実施例1では、加圧室のピッチを70μ
m、加圧室の幅を56μm、長さ(図中奥行き方向)を1.
5mmとし、側壁の幅は14μmとした。また、加圧室1
列当たり128素子を配し、2列で720ドット/イン
チ、256ノズルの印字密度を有するプリンタヘッドを
実現している。
In the first embodiment, the pressure chamber pitch is 70 μm.
m, width of pressurizing chamber 56 μm, length (depth direction in the figure) 1.
The width was 5 mm and the width of the side wall was 14 μm. Also, the pressurizing chamber 1
By arranging 128 elements per row, a printer head having a printing density of 720 dots / inch and 256 nozzles in two rows is realized.

【0103】このインクジェットプリンタヘッドを、従
来のインクジェットプリンタヘッド(つまり側壁の幅が
同じく14μmで高さが220μmのインクジェットプリ
ンタヘッド)と比較した。
This ink jet printer head was compared with a conventional ink jet printer head (that is, an ink jet printer head having a side wall width of 14 μm and a height of 220 μm).

【0104】従来品では、1素子(加圧室)を駆動した
場合は吐出インク速度が2m/sec、吐出インク量が20n
gであった。ところが隣接する素子を同時に駆動する
と、吐出速度が5m/sec、吐出量が30ngに増加し、実
用的な性能ではなかった。これは、前述の通り、加圧室
側壁の変形による圧力損失および隣接素子への圧力の伝
搬によるものである。
In the conventional product, when one element (pressurizing chamber) is driven, the ejection ink velocity is 2 m / sec and the ejection ink amount is 20 n.
It was g. However, when the adjacent elements were driven at the same time, the ejection speed increased to 5 m / sec and the ejection amount increased to 30 ng, which was not a practical performance. This is due to the pressure loss due to the deformation of the side wall of the pressurizing chamber and the propagation of the pressure to the adjacent element, as described above.

【0105】それに対し、本実施例によるインクジェッ
トプリンタヘッドによれば、従来品と同条件で吐出速度
は8m/sec、吐出量は22ngでありまた単一の素子を駆動
した場合も、隣接する素子を同時に駆動した場合もほと
んど特性上の差が無かった。つまり、本実施例により、
側壁の高さを110μmと半減させることにより、その
剛性を約30倍以上に上げることができたためである。
On the other hand, according to the ink jet printer head of this embodiment, the ejection speed is 8 m / sec and the ejection amount is 22 ng under the same conditions as those of the conventional product, and even when a single element is driven, adjacent elements are driven. There was almost no difference in characteristics when both were driven simultaneously. That is, according to this embodiment,
This is because the rigidity can be increased to about 30 times or more by halving the height of the side wall to 110 μm.

【0106】また、基板単位境界を加圧室基板の一部に
残し、その壁面をノズル板との位置決めの基準部とした
ので、加圧室基板にノズルユニットを高精度で貼り合わ
せることができる。
Further, since the substrate unit boundary is left in a part of the pressure chamber substrate and its wall surface is used as a reference portion for positioning with the nozzle plate, the nozzle unit can be bonded to the pressure chamber substrate with high accuracy. .

【0107】図14に、その位置決めの基準となる係止
部および被係止部を形成した他の実施例を示す。加圧室
基板1の加圧室106が設けられていない部分に、係止
部として突起部15が設けられている。ノズルユニット
2が加圧室基板1に貼り合わせられる際、この突起部1
5に対向するノズルユニット2上の位置には、被係止部
として位置決め穴16が設けられている。本例のよう
に、積極的に加圧室基板にノズルユニットを係止する突
起や位置決め穴を任意に形成することも可能である。
FIG. 14 shows another embodiment in which a locking portion and a locked portion which serve as a reference for the positioning are formed. A protrusion 15 is provided as a locking portion in a portion of the pressure chamber substrate 1 where the pressure chamber 106 is not provided. When the nozzle unit 2 is bonded to the pressure chamber substrate 1, the protrusion 1
A positioning hole 16 is provided as a locked portion at a position on the nozzle unit 2 facing the nozzle 5. As in this example, it is also possible to arbitrarily form a protrusion or a positioning hole that positively locks the nozzle unit on the pressure chamber substrate.

【0108】(製造方法の実施例2)図15に、本第2
形態におけるインクジェットプリンタヘッドの製造方法
の実施例2を示す。前述した実施例1の(e)までの工程
は、本実施例でも同じである。 図15(f): 基板1
0の加圧室側に、加圧室106を設けるべき形状にマス
クを施し、エッチング保護層であるところの二酸化珪素
膜102を弗化水素によりエッチングする。さらに、こ
のエッチング保護層102のうち、実施例1の凹部12
に相当する領域をエッチングし、低膜厚部102aを形
成しておく。
(Second Embodiment of Manufacturing Method) FIG.
Example 2 of the manufacturing method of the inkjet printer head in the embodiment is shown. The steps up to (e) in the first embodiment described above are the same in this embodiment. Figure 15 (f): Substrate 1
A mask is applied to the pressure chamber side of 0 to form the pressure chamber 106, and the silicon dioxide film 102, which is an etching protection layer, is etched with hydrogen fluoride. Further, in the etching protection layer 102, the concave portion 12 of the first embodiment is formed.
The region corresponding to is etched to form the low film thickness portion 102a.

【0109】図15(g): 異方性エッチング液、たと
えば80℃に保温された濃度17%程の水酸化カリウム
水溶液を用いて、基板10を加圧室側から能動素子側に
向かって異方性エッチングする。
FIG. 15 (g): An anisotropic etching solution, for example, an aqueous solution of potassium hydroxide having a concentration of about 17% and kept at 80 ° C. was used to change the substrate 10 from the pressure chamber side toward the active element side. Isotropically etched.

【0110】図15(h): その後、弗化水素にて前記
低膜厚部102aをエッチングして除去することによ
り、シリコン単結晶面が露出する窓14を形成する。
FIG. 15H: After that, the low film thickness portion 102a is removed by etching with hydrogen fluoride to form a window 14 in which the silicon single crystal surface is exposed.

【0111】図15(i): そして、異方性エッチング
液、たとえば80℃に保温された濃度40%程度の水酸
化カリウム水溶液を用いて、側壁107を所定の高さま
で減じる。
FIG. 15 (i): Then, the side wall 107 is reduced to a predetermined height by using an anisotropic etching solution, for example, an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of about 40% and kept at 80 ° C.

【0112】実施例2によれば、これら工程を用いても
本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドの構造を
得ることができる。なお、図15(f)の工程において、
低膜厚部102aの厚さを、同図(g)の基板のエッチン
グと同時になくなる程度の薄さに調整しておくことによ
り、同図(h)の工程を省くこともできる。
According to the second embodiment, the structure of the ink jet printer head of this embodiment can be obtained even by using these steps. In addition, in the process of FIG.
By adjusting the thickness of the low film thickness portion 102a to such a thickness that it disappears simultaneously with the etching of the substrate shown in FIG. 9G, the step shown in FIG. 11H can be omitted.

【0113】なお、加圧室基板の形成が終了した基板1
0は、各加圧室基板1に分離される。その際、図10に
示すP1のピッチで各加圧室基板1を分離すれば、従来
と同様の加圧室基板1が分離できる。また、P2のピッ
チ(基板単位境界13の中心線)で各加圧室基板1を分
離してもよい。この場合、分離後の加圧室基板1の周辺
に厚い側壁が形成される。この側壁の部分は、図1に示
すように、基体3に組み込む際には基体3と加圧室基板
1との接着面として機能するため、取り扱いが容易、か
つ、基体への接着強度が上昇するという効果を奏する。
The substrate 1 on which the formation of the pressure chamber substrate has been completed
0 is separated into each pressure chamber substrate 1. At this time, if the pressure chamber substrates 1 are separated at the pitch P1 shown in FIG. 10, the pressure chamber substrates 1 similar to the conventional one can be separated. Further, each pressurizing chamber substrate 1 may be separated at a pitch of P2 (center line of substrate unit boundary 13). In this case, a thick side wall is formed around the pressure chamber substrate 1 after separation. As shown in FIG. 1, this side wall portion functions as an adhesive surface between the base body 3 and the pressure chamber substrate 1 when it is incorporated into the base body 3, so that it is easy to handle and the adhesive strength to the base body is increased. Has the effect of doing.

【0114】以上に述べたように本実施の第2形態によ
れば、基板の加圧室側に凹部を形成するエッチングを施
すことにより、シリコン単結晶基板の元の厚さに関わら
ず側壁を意図した高さに形成し、その剛性を上げること
ができる。
As described above, according to the second embodiment, the sidewalls are formed regardless of the original thickness of the silicon single crystal substrate by performing the etching for forming the recess on the pressure chamber side of the substrate. It can be formed at the intended height and its rigidity can be increased.

【0115】さらに、凹部を形成する工程を、各加圧室
基板の切断分離工程の直前に行えば、基板の剛性の低下
による取り扱い上の注意も最小限ですむ。
Further, if the step of forming the concave portion is performed immediately before the step of cutting and separating each pressurizing chamber substrate, the handling attention due to the reduction of the rigidity of the substrate can be minimized.

【0116】さらに加えて、加圧室基板に係止部が一体
的にかつ高精度で形成でき、係止部をノズル板との位置
決め基準として使用することで、加圧室基板とノズル板
の相対位置精度を向上させることができる。
In addition, the locking portion can be integrally and highly accurately formed on the pressure chamber substrate, and the locking portion is used as a positioning reference with respect to the nozzle plate, so that the pressure chamber substrate and the nozzle plate can be aligned with each other. The relative position accuracy can be improved.

【0117】<第3形態>本発明の実施の第3形態は、
前記第2形態とは異なり、シリコン単結晶基板の加圧室
を設ける面とは反対側の面に凹部を形成するものであ
る。
<Third Embodiment> The third embodiment of the present invention is as follows.
Unlike the second embodiment, a recess is formed on the surface of the silicon single crystal substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided.

【0118】(ウェハの構造)図16に、本実施の形態
に係る加圧室基板の製造方法におけるシリコン単結晶基
板のレイアウト図を示す。本実施の形態におけるレイア
ウトは、前述した第2形態と同様に、考えられる。すな
わち、基板10の面積を、従来の基板より広く、かつ、
厚くする。また、第2形態と同様に単位領域を設ける。
ただし、本形態では、凹部12を基板の能動素子側に設
ける。
(Wafer Structure) FIG. 16 shows a layout diagram of a silicon single crystal substrate in the method of manufacturing the pressure chamber substrate according to the present embodiment. The layout in the present embodiment can be considered as in the second embodiment described above. That is, the area of the substrate 10 is larger than that of the conventional substrate, and
Thicken. Also, a unit area is provided as in the second embodiment.
However, in this embodiment, the recess 12 is provided on the active element side of the substrate.

【0119】なお、以下の説明において、凹部12や単
位領域の正面の形状は正方形とし、凹部12の幅をP
1、単位領域(基板単位境界13の間)のピッチをP2
とする。
In the following description, the shape of the front surface of the recess 12 and the unit area is square, and the width of the recess 12 is P.
1, the pitch of the unit area (between the unit boundaries 13 of the substrate) is P2
And

【0120】次に、本実施の形態におけるインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法を説明する。図17(a)〜
(j)、および図18(a)〜(f)は、シリコン単結晶基板1
0の製造仮定における断面を概略して示したものであ
る。図17〜図19に示す各断面図は、図16における
基板10をa−aの線に沿って切断した断面図であり、
より具体的には、加圧室基板1のうち、複数の側壁10
7を横切る切断面から基板形成過程を観察したものであ
る。能動素子側が、図17〜図19における基板の上側
の面に相当する。
Next, a method of manufacturing the ink jet printer head in this embodiment will be described. 17 (a)-
18 (j) and FIGS. 18 (a) to 18 (f) show a silicon single crystal substrate 1
3 is a schematic view showing a cross section under the manufacturing assumption of 0. Each of the cross-sectional views shown in FIGS. 17 to 19 is a cross-sectional view of the substrate 10 in FIG. 16 taken along the line aa,
More specifically, the plurality of side walls 10 of the pressurizing chamber substrate 1.
7 is a view of the substrate forming process observed from a cross section crossing 7. The active element side corresponds to the upper surface of the substrate in FIGS.

【0121】(凹部形成工程)図17に、基板に凹部を
形成する凹部形成工程の各工程を示す。
(Concave Forming Step) FIG. 17 shows each step of forming a concave section in a substrate.

【0122】図17(a): ウェハ洗浄工程:基板の前
処理のため、基板上の油分や水分の除去が行われる。
FIG. 17A: Wafer cleaning step: Oil and water on the substrate are removed for the pretreatment of the substrate.

【0123】図17(b): 被加工層形成工程:被加工
層として基板に二酸化珪素層を設ける。例えば、110
0℃の炉の中で、乾燥酸素を流して22時間程度熱酸化
させ、約1μmの膜厚の熱酸化膜を形成する。あるい
は、1100℃の炉の中で、水蒸気を含む酸素を流して
5時間程度熱酸化させ、約1μmの膜厚の熱酸化膜を形
成する。これらの方法により形成された熱酸化膜は、エ
ッチングに対する保護層となる。
FIG. 17B: Processed layer forming step: A silicon dioxide layer is provided on the substrate as a processed layer. For example, 110
Dry oxygen is flowed in a furnace at 0 ° C. for thermal oxidation for about 22 hours to form a thermal oxide film having a film thickness of about 1 μm. Alternatively, oxygen containing water vapor is caused to flow in a furnace at 1100 ° C. for thermal oxidation for about 5 hours to form a thermal oxide film having a thickness of about 1 μm. The thermal oxide film formed by these methods becomes a protective layer against etching.

【0124】図17(c): レジスト塗布工程:レジス
トをスピンナー法、スプレー法等の方法を用いて均一な
厚さのレジストを塗布する。そして、前乾燥を行うため
に、80℃〜100℃の温度で過熱し、溶剤を除去す
る。なお、ウェハの背面の熱酸化膜を保護するため、表
面に形成するレジストと同じレジストを背面に被着形成
する。
FIG. 17C: Resist application step: A resist having a uniform thickness is applied by using a method such as a spinner method or a spray method. Then, in order to perform the pre-drying, the solvent is removed by heating at a temperature of 80 ° C to 100 ° C. To protect the thermal oxide film on the back surface of the wafer, the same resist as the resist formed on the front surface is deposited on the back surface.

【0125】図17(d): 露光:基板単位境界の位置
にレジストを残すべくマスクを行い、紫外線、X線等で
露光を行う。
FIG. 17 (d): Exposure: A mask is formed so as to leave the resist at the position of the unit boundary of the substrate, and exposure is performed with ultraviolet rays, X-rays, or the like.

【0126】図17(e): 現像:露光が終わった基板
は、スプレー法やディップによる現像、リンスが行われ
る。ここでは、ポジ型のレジストのパターニングを行っ
ているが、ネガ型のレジストをパターニングしても無論
よい。現像が終わった後は、レジストを硬化させるた
め、120℃〜180℃で乾燥させる。
FIG. 17E: Development: The exposed substrate is developed and rinsed by a spray method or dip. Although the positive resist is patterned here, it is of course possible to pattern the negative resist. After the development is completed, the resist is hardened and dried at 120 ° C to 180 ° C.

【0127】図17(f): エッチング工程:弗酸と弗
化アンモニウムからなる混合溶液等で、熱酸化膜のエッ
チングを行う。
FIG. 17F: Etching step: The thermal oxide film is etched with a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride.

【0128】図17(g): レジスト除去:残ったレジ
ストを、有機溶媒を用いた剥離剤を用いたり酸素プラズ
マによって剥離する。
FIG. 17G: Resist removal: The remaining resist is stripped by using a stripping agent using an organic solvent or oxygen plasma.

【0129】図17(h): シリコンエッチング形成工
程:本発明に係る凹部を、ウェットエッチング法、ある
いはドライエッチング法によって形成する。
FIG. 17 (h): Silicon etching forming step: The recess according to the present invention is formed by a wet etching method or a dry etching method.

【0130】ウェットエッチングの方法としては、例え
ば、弗酸が18%、硝酸が30%、酢酸が10%含まれ
る混合液を用いて、所定の深さ(形成後の加圧室基板の
厚さとして適当な厚さ、例えばエッチング後のウェハの
厚さが150μmになる程度の深さ)までエッチングす
る。
As a wet etching method, for example, a mixed solution containing 18% hydrofluoric acid, 30% nitric acid and 10% acetic acid is used, and a predetermined depth (thickness of the pressure chamber substrate after formation) is used. As an appropriate thickness, for example, a depth such that the thickness of the wafer after etching becomes 150 μm).

【0131】なお、シリコン結晶は、アルカリ性溶液に
対し、エッチングレートの差が存在する。このため、ア
ルカリ性溶液によるエッチングを行うと、たとえ初期の
ウェハ表面が平滑であっても、エッチング後には、凹凸
が生じることもある。例えば、凹凸の高低差が約5μm
で、ピッチが5〜10μm程度の凹凸が生じる。したが
って、アルカリ性溶液によるエッチングを行う際には注
意する。
It should be noted that silicon crystals have a difference in etching rate with respect to an alkaline solution. For this reason, if etching is performed using an alkaline solution, unevenness may occur after etching even if the initial wafer surface is smooth. For example, the height difference of the unevenness is about 5 μm
Thus, unevenness having a pitch of about 5 to 10 μm occurs. Therefore, be careful when etching with an alkaline solution.

【0132】図17(i): 熱酸化膜エッチング工程:
シリコンエッチングを行うと、図17(h)に示したよう
な熱酸化膜のひさしが生ずる。このひさしを除去するた
め、ウェハ全領域の熱酸化膜を、弗酸水晶液でエッチン
グする。
FIG. 17 (i): Thermal oxide film etching step:
When silicon etching is performed, the thermal oxide film eaves as shown in FIG. 17 (h) occurs. In order to remove the eaves, the thermal oxide film on the entire area of the wafer is etched with a crystal solution of hydrofluoric acid.

【0133】図17(j): 被加工膜形成:再び上記(b)
と同様な方法で熱酸化膜をウェハの全領域に、1〜2μ
mの膜厚で形成する。
FIG. 17 (j): Processed Film Formation: Again (b)
Apply a thermal oxide film to the entire area of the wafer in the same manner as
It is formed with a film thickness of m.

【0134】以上の凹部形成工程により、基板には複数
の凹部12が形成できる。
Through the above recess forming step, a plurality of recesses 12 can be formed in the substrate.

【0135】(圧電体薄膜素子形成工程)上述のよう
に、凹部12を形成した場合、基板面上に凹凸が生じる
ため、均一な厚さのレジスト形成が困難になる。このた
め、本形態では、ローラー等を用いて、オフセット印刷
に類似した方法により、レジストの塗布を行うフォトリ
ソグラフィー法を用いる。
(Piezoelectric Thin Film Element Forming Step) As described above, when the concave portion 12 is formed, unevenness occurs on the surface of the substrate, so that it is difficult to form a resist having a uniform thickness. Therefore, in this embodiment, a photolithography method is used in which a resist is applied using a roller or the like by a method similar to offset printing.

【0136】図18に、圧電体薄膜素子を形成する各工
程を示す。
FIG. 18 shows each step of forming a piezoelectric thin film element.

【0137】図18(a) 振動板膜形成工程:ウェハの
全領域に設けた熱酸化膜は、振動板膜102として機能
する。なお、本工程は、図17(j)の工程と同一工程を
異なる表現に置き換えたものに過ぎない。
FIG. 18A, diaphragm film forming step: The thermal oxide film provided on the entire region of the wafer functions as the diaphragm film 102. Note that this step is merely a replacement of the same step as the step in FIG. 17 (j) with a different expression.

【0138】図18(b) 圧電体薄膜形成工程:凹部が
形成された振動板膜102上に、圧電体薄膜素子を形成
する。圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜が上下の電極層に
より挟まれた構造となっている。下部電極103および
上部電極105の組成、圧電体膜104の組成および圧
電体膜前駆体を熱処理する工程に関しては、前述した第
1形態と同様である。
FIG. 18 (b) Piezoelectric thin film forming step: A piezoelectric thin film element is formed on the diaphragm film 102 in which the concave portion is formed. The piezoelectric thin film element has a structure in which a piezoelectric thin film is sandwiched between upper and lower electrode layers. The composition of the lower electrode 103 and the upper electrode 105, the composition of the piezoelectric film 104, and the step of heat-treating the piezoelectric film precursor are the same as those in the first embodiment described above.

【0139】図18(c) レジスト形成工程:次にレジ
ストを塗布するが、基板面には凹凸が生じているため、
従来のスプレー法等では均一なレジストを塗布すること
ができない。そこで、凹部12にレジストを設けるた
め、ローラを用い、オフセット印刷類似の方法でレジス
トを塗布するロールコーター法を採用する。ローラは、
ゴム等の弾性体でできている。ローラには、オフセット
印刷と類似の手法で、凹部の形状に成形したレジストが
転写される。そして、基板10に密着させてこのローラ
を回転させ、ローラ上のレジストを基板10の凹部領域
に転写させる。なお、均一なレジストを塗布することが
できるなら、ローラによらず他の方法を用いてもよい。
FIG. 18 (c) Resist forming step: Next, resist is applied. However, since the substrate surface has irregularities,
A uniform resist cannot be applied by a conventional spray method or the like. Therefore, in order to provide the resist in the concave portion 12, a roller coater method is used in which a roller is used and the resist is applied by a method similar to offset printing. Laura
Made of elastic material such as rubber. The resist formed in the shape of the recess is transferred to the roller by a method similar to the offset printing. Then, this roller is rotated in close contact with the substrate 10 and the resist on the roller is transferred to the recessed area of the substrate 10. If a uniform resist can be applied, another method may be used regardless of the roller.

【0140】図18(d) マスク・露光工程:次に、通
常の方法(図3で示した方法)を用いてマスクを施し、
露光を行う。マスクパターンは、電極の形状に相当する
ものである。
FIG. 18 (d) Mask / exposure step: Next, a mask is applied using a usual method (method shown in FIG. 3),
Expose. The mask pattern corresponds to the shape of the electrode.

【0141】図18(e) 現像工程:現像も通常の方法
を用いて行うことができる。ここでは、ポジ型の現像を
行っている。
FIG. 18 (e) Developing step: Development can also be carried out by using an ordinary method. Here, positive development is performed.

【0142】図18(f) エッチング工程:次いで、イ
オンミリング、あるいはドライエッチング等を用いて、
不要な電極部分を除去し、レジストを除去すれば圧電体
薄膜素子の電極が完成する。
FIG. 18 (f) Etching process: Next, using ion milling, dry etching, or the like,
The electrode of the piezoelectric thin film element is completed by removing the unnecessary electrode portion and removing the resist.

【0143】そして、基板の裏面には、例えば、異方性
エッチング、平行平板型反応性イオンエッチング等の活
性気体を用いた異方性エッチングを用いて、加圧室の空
間のエッチングを行い、加圧室基板1の形成が完了す
る。加圧室の形成については、前述した実施の第2形態
と同様に考えられる。
Then, on the back surface of the substrate, for example, anisotropic etching using an active gas such as anisotropic etching or parallel plate reactive ion etching is performed to etch the space of the pressurizing chamber, The formation of the pressure chamber substrate 1 is completed. The formation of the pressurizing chamber can be considered in the same manner as in the second embodiment described above.

【0144】(加圧室基板の構造)図19に、上述した
製造方法により加圧室基板の形成が終了したシリコン単
結晶基板10の断面図を示す。同図に示すように、基板
10の能動素子側には、凹部12が形成されている。振
動板膜102の上には下部電極103が形成され、その
上に、上部電極105を設けた圧電体膜104が形成さ
れている。また、基板10の加圧室側には、イオンミリ
ング等により加圧室106が形成され、加圧室106の
間は側壁107により仕切られている。凹部12の部分
のみに注目すると、従来の150μm厚のシリコンウェ
ハに形成した加圧室基板と同一の構造をなしていること
が判る。
(Structure of Pressurization Chamber Substrate) FIG. 19 shows a sectional view of the silicon single crystal substrate 10 on which the formation of the pressure chamber substrate has been completed by the above-described manufacturing method. As shown in the figure, a recess 12 is formed on the active element side of the substrate 10. A lower electrode 103 is formed on the diaphragm film 102, and a piezoelectric film 104 provided with an upper electrode 105 is formed on the lower electrode 103. A pressure chamber 106 is formed on the pressure chamber side of the substrate 10 by ion milling or the like, and a side wall 107 separates the pressure chamber 106. Focusing only on the concave portion 12, it can be seen that it has the same structure as the conventional pressure chamber substrate formed on a silicon wafer having a thickness of 150 μm.

【0145】加圧室基板1の基板10からの切り離しに
ついては、前述した第2形態と同様に考えることができ
る。すなわち、図16におけるP1のピッチで切り離し
ても、P2のピッチ切り離してもよい。切り離された加
圧室基板1には、ノズルユニット2が接着される(図1
および図2参照)。
The separation of the pressurizing chamber substrate 1 from the substrate 10 can be considered in the same manner as in the second embodiment described above. That is, the pitch may be separated at the pitch P1 or the pitch P2 in FIG. The nozzle unit 2 is adhered to the separated pressure chamber substrate 1 (see FIG. 1).
And FIG. 2).

【0146】上記本実施の第3形態によれば、基板の厚
さを厚くできるので、機械的強度を上げることができ
る。このため、製造工程における取り扱いが容易にな
る。
According to the third embodiment described above, since the thickness of the substrate can be increased, the mechanical strength can be increased. Therefore, handling in the manufacturing process becomes easy.

【0147】また、基板の厚さを厚くしたにもかかわら
ず、凹部領域を設けることにより側壁の高さを従来と変
わらなくできるため、クロストークが増加するという弊
害は生じない。
Further, although the thickness of the substrate is increased, the height of the side wall can be made the same as in the conventional case by providing the recessed region, so that the adverse effect of increasing crosstalk does not occur.

【0148】さらに加えて、基板の機械的強度が増加し
たので、従来より基板を大面積化できる。一枚の基板に
一度に多くの加圧室基板を形成できるので、製造コスト
の大幅な軽減が図れる。
In addition, since the mechanical strength of the substrate is increased, the area of the substrate can be increased as compared with the conventional one. Since many pressure chamber substrates can be formed on one substrate at a time, the manufacturing cost can be significantly reduced.

【0149】[0149]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
側壁の高さを低くし、壁の剛性を高めたので、クロスト
ークの発生しない高解像度のインクジェットプリンタヘ
ッドを提供できる。
As described above, according to the present invention,
Since the height of the side wall is reduced and the rigidity of the wall is increased, it is possible to provide a high resolution inkjet printer head in which crosstalk does not occur.

【0150】また、凹部領域をシリコン単結晶基板のい
ずれかの面に形成するので、シリコン単結晶基板の厚み
を厚くできる。たとえ加圧室基板を形成した後でも、基
板には凹部領域のまわりに厚みのある周辺領域が格子の
ように残されることになるので、基板自体の鋼性が高
い。このため、製造中における基板の取り扱いが容易と
なり、歩留りを高くできるという効果も奏する。
Further, since the recessed region is formed on any surface of the silicon single crystal substrate, the thickness of the silicon single crystal substrate can be increased. Even after the pressurizing chamber substrate is formed, a thick peripheral region is left around the recessed region in the substrate like a lattice, so that the substrate itself is highly steel. Therefore, the substrates can be easily handled during manufacturing, and the yield can be increased.

【0151】さらに、本発明によれば、基板の機械的強
度を高くすることができるので、基板を大面積化して、
より多くの加圧室基板を一度に形成することができる。
したがって、製造コストを削減することができる。
Furthermore, according to the present invention, since the mechanical strength of the substrate can be increased, the area of the substrate can be increased and
More pressure chamber substrates can be formed at one time.
Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

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

【図1】本発明の実施の第1形態におけるインクジェッ
トプリンタヘッドの分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet printer head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1形態におけるインクジェットプリンタヘッ
ドの主要部の分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the inkjet printer head according to the first embodiment.

【図3】第1形態における実施例1の加圧室の長手方向
に直角な面における主要部断面図である。
FIG. 3 is a main-portion cross-sectional view of the pressurizing chamber of Example 1 in the first mode in a plane perpendicular to the longitudinal direction.

【図4】第1形態における実施例1の加圧室の長手方向
に直角な面における製造工程断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a manufacturing process in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Example 1 in the first embodiment.

【図5】第1形態の実施例2の加圧室の長手方向に直角
な面における加圧室基板断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of the pressurizing chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber according to the second embodiment of the first mode.

【図6】第1形態の実施例3の加圧室の長手方向に直角
な面における加圧室基板断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a pressurizing chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Embodiment 3 of the first mode.

【図7】第1形態の実施例4の加圧室の長手方向に直角
な面における加圧室基板断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a pressurizing chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Embodiment 4 of the first mode.

【図8】第1形態の実施例5の加圧室の長手方向に直角
な面における加圧室基板断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a pressurizing chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Embodiment 5 of the first mode.

【図9】第1形態の実施例6の加圧室の長手方向に直角
な面における加圧室基板断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a pressure chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressure chamber of Example 6 of the first mode.

【図10】本発明の実施の第2形態におけるインクジェ
ットプリントヘッドのシリコン単結晶基板上のレイアウ
ト図である。
FIG. 10 is a layout diagram on a silicon single crystal substrate of an ink jet print head according to a second embodiment of the present invention.

【図11】第2形態におけるインクジェットプリントヘ
ッドのシリコン単結晶基板上のレイアウトの変形例であ
る。
FIG. 11 is a modification of the layout on the silicon single crystal substrate of the inkjet print head in the second embodiment.

【図12】第2形態における実施例1の加圧室の長手方
向に直角な面における製造工程断面図(その1)であ
る。
FIG. 12 is a manufacturing process cross-sectional view (No. 1) taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Example 1 in the second mode.

【図13】第2形態における実施例1の加圧室の長手方
向に直角な面における製造工程断面図(その2)であ
る。
FIG. 13 is a manufacturing process cross-sectional view (No. 2) on the plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Example 1 in the second mode.

【図14】第2形態における加圧室基板とノズルユニッ
トとの接続を説明する図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the connection between the pressure chamber substrate and the nozzle unit in the second embodiment.

【図15】第2形態における実施例2の加圧室の長手方
向に直角な面における製造工程断面図である。
FIG. 15 is a manufacturing step cross-sectional view in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber of Example 2 in the second mode.

【図16】本発明の実施の第3形態におけるインクジェ
ットプリントヘッドのシリコン単結晶基板上のレイアウ
ト図である。
FIG. 16 is a layout diagram on a silicon single crystal substrate of an inkjet print head according to a third embodiment of the present invention.

【図17】第3形態における加圧室の長手方向に直角な
面における製造工程断面図(凹部形成工程)である。
FIG. 17 is a manufacturing step cross-sectional view (a recess forming step) on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber in the third embodiment.

【図18】第3形態における加圧室の長手方向に直角な
面における製造工程断面図(圧電体薄膜形成工程)であ
る。
FIG. 18 is a manufacturing step cross-sectional view (piezoelectric thin film forming step) on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber in the third embodiment.

【図19】第3形態におけるシリコン単結晶基板の加圧
室の長手方向に直角な面における断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view of the silicon single crystal substrate in the third embodiment, taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber.

【図20】従来の加圧室基板の加圧室の長手方向に直角
な面における断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view of a conventional pressurizing chamber substrate taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber.

【図21】従来の加圧室基板の駆動原理およびその問題
点を説明する加圧室の長手方向に直角な面における断面
図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber for explaining the driving principle of the conventional pressurizing chamber substrate and its problems.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…加圧室基板 2…ノズルユニット 3…基体 4…配線基板 10、501…シリコン単結晶基板(ウェハ) 11…外周部 12、12b…凹部 13…基板単位境界 14…窓 15…突起部 16…位置決め穴 17…輻射光源 20…ノズル形成基板 21…ノズル 22…リザーバ室形成基板 23…インクリザーバ室 24…インク供給路形成基板 25…インク供給孔 26…連通路基板 27…連通路 102、502…熱酸化膜(振動板膜) 103、503…下部電極 104、504…圧電体膜 105、505…上部電極 106、506…加圧室 107、507…側壁 108…溝 110…共通流路 509…ノズル 1 ... Pressure chamber substrate 2 ... Nozzle unit 3 ... Base 4 ... Wiring board 10, 501 ... Silicon single crystal substrate (wafer) 11 ... Outer periphery 12, 12b ... Recess 13 ... Board unit boundary 14 ... window 15 ... Projection 16 ... Positioning hole 17 ... Radiant light source 20 ... Nozzle forming substrate 21 ... Nozzle 22 ... Reservoir chamber forming substrate 23 ... Ink reservoir chamber 24 ... Ink supply path forming substrate 25 ... Ink supply hole 26 ... Communication board 27 ... Communication passage 102, 502 ... Thermal oxide film (vibration plate film) 103, 503 ... Lower electrode 104, 504 ... Piezoelectric film 105, 505 ... Upper electrode 106, 506 ... Pressurizing chamber 107, 507 ... Side wall 108 ... Groove 110 ... Common flow path 509 ... Nozzle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西脇 学 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 (72)発明者 橋爪 勉 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 AF40 AF93 AG15 AG16 AG32 AG44 AG52 AG55 AP02 AP14 AP23 AP32 AP34 AP52 AP56 AP79 AQ02 BA04 BA14    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Manabu Nishiwaki             Seiko, 3-3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture             -In Epson Corporation (72) Inventor Tsutomu Hashizume             Seiko, 3-3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture             -In Epson Corporation F-term (reference) 2C057 AF40 AF93 AF15 AG16 AG16                       AG44 AG52 AG55 AP02 AP14                       AP23 AP32 AP34 AP52 AP56                       AP79 AQ02 BA04 BA14

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の面に複数の加圧室が設けられた加
圧室基板を、シリコン単結晶基板上に複数形成すること
により得られるインクジェットプリンタヘッドであっ
て、前記加圧室基板は、当該加圧室基板の一方の面に周
辺領域を残して凹部が形成され、この凹部が形成された
凹部領域にさらに前記加圧室が複数設けられることによ
って、前記周辺領域における当該加圧室基板の厚さが、
複数の前記加圧室の間を隔てる側壁の高さより厚く形成
されていることを特徴とするインクジェットプリンタヘ
ッド。
1. An ink jet printer head obtained by forming a plurality of pressure chamber substrates, each having a plurality of pressure chambers on one surface, on a silicon single crystal substrate, wherein the pressure chamber substrates are The pressurizing chamber in the peripheral region is formed by forming a recess on one surface of the pressurizing chamber substrate leaving a peripheral region, and further providing a plurality of pressurizing chambers in the recessed region in which the recess is formed. The thickness of the substrate
An ink jet printer head, characterized in that it is formed thicker than a height of a side wall separating the plurality of pressure chambers.
【請求項2】 前記凹部領域にノズル板が嵌着されてな
ることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプ
リンタヘッド。
2. The ink jet printer head according to claim 1, wherein a nozzle plate is fitted in the recessed area.
【請求項3】 加圧室基板の一方の面に複数の加圧室が
設けられたインクジェットプリンタヘッドであって、前
記加圧室基板の加圧室が設けられた一方の面に係止部が
形成され、当該一方の面に貼り合わせられるノズル板に
は、前記加圧室基板の係止部が係止する被係止部が設け
られていることを特徴とする請求項1に記載のインクジ
ェットプリンタヘッド。
3. An ink jet printer head having a plurality of pressure chambers provided on one surface of a pressure chamber substrate, wherein a locking portion is provided on one surface of the pressure chamber substrate provided with the pressure chambers. The nozzle plate formed with the above-mentioned one surface is provided with a locked portion to which the locking portion of the pressurizing chamber substrate is locked, on the nozzle plate bonded to the one surface. Inkjet printer head.
【請求項4】 前記周辺領域における加圧室基板の厚さ
と前記加圧室の間を隔てる側壁の高さとの差dが、前記
凹部領域と周辺領域との境界から、この境界に直近の加
圧室の側壁までの距離gと、g≧dという関係を有するこ
とを特徴とする請求項1に記載インクジェットプリンタ
ヘッド。
4. The difference d between the thickness of the pressurizing chamber substrate in the peripheral region and the height of the side wall separating the pressurizing chambers is increased from the boundary between the recessed region and the peripheral region to a position close to this boundary. 2. The ink jet printer head according to claim 1, wherein the distance g to the side wall of the pressure chamber has a relationship of g ≧ d.
【請求項5】 一方の面に複数の加圧室が設けられた加
圧室基板を、シリコン単結晶基板に複数形成するインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法であって、前記シリ
コン単結晶基板を、前記加圧室基板を形成するための単
位領域に区分けし、当該加圧室基板の加圧室を設ける面
には、前記単位領域ごとに、その周辺に周辺領域を残し
て凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部形成工程に
より前記凹部を形成した凹部領域に、さらに前記加圧室
を形成し、前記周辺領域における加圧室基板の厚さを、
複数の前記加圧室の間を隔てる側壁の高さより厚くする
加圧室形成工程と、を備えたことを特徴とするインクジ
ェットプリンタヘッドの製造方法。
5. A method of manufacturing an ink jet printer head, comprising forming a plurality of pressure chamber substrates having a plurality of pressure chambers on one surface on a silicon single crystal substrate, wherein the silicon single crystal substrate is A concave portion is formed by dividing the pressure chamber substrate into unit regions and forming a concave portion on the surface of the pressure chamber substrate on which the pressure chamber is provided, leaving a peripheral region around the unit region. Step, the pressure chamber is further formed in the concave region where the concave is formed by the concave forming step, and the thickness of the pressure chamber substrate in the peripheral region is
A pressurizing chamber forming step of making the pressurizing chamber thicker than a height of a side wall separating the plurality of pressurizing chambers from each other.
【請求項6】 一方の面に複数の加圧室が設けられた加
圧室基板を、シリコン単結晶基板に複数形成するインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法であって、前記シリ
コン単結晶基板を、前記加圧室基板を形成するための単
位領域に区分けし、当該加圧室基板の加圧室を設ける面
に、前記単位領域の周辺部に周辺領域を残して前記加圧
室を形成する加圧室形成工程と、前記加圧室形成工程に
より前記加圧室を形成した領域にさらに凹部を形成して
凹部領域とし、前記周辺領域における加圧室基板の厚さ
を、複数の前記加圧室の間を隔てる側壁の高さより厚く
する凹部形成工程と、を備えたことを特徴とするインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法。
6. A method of manufacturing an ink jet printer head, comprising forming a plurality of pressure chamber substrates having a plurality of pressure chambers on one surface on a silicon single crystal substrate, wherein the silicon single crystal substrate is The pressure chamber is divided into unit regions for forming the pressure chamber substrate, and the pressure chamber is formed by leaving a peripheral region around the unit region on the surface of the pressure chamber substrate on which the pressure chamber is provided. A chamber forming step, and further forming a concave portion in a region where the pressure chamber is formed in the pressure chamber forming step to form a concave region, and setting the thickness of the pressure chamber substrate in the peripheral region to a plurality of the pressure chambers. And a recess forming step for making the side wall thicker than the height of the side wall.
【請求項7】 一方の面に複数の加圧室が設けられた加
圧室基板を、シリコン単結晶基板に複数形成するインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法であって、前記シリ
コン単結晶基板を、前記加圧室基板を形成するための単
位領域に区分けし、当該加圧室基板の加圧室を設ける面
と反対側の面には、前記単位領域ごとに、その周辺に周
辺領域を残して凹部領域を形成する凹部形成工程を備
え、前記周辺領域における加圧室基板の厚さを前記凹部
領域における加圧室基板の厚さより厚くすることによ
り、前記シリコン単結晶基板の機械的強度を維持するイ
ンクジェットプリンタヘッドの製造方法。
7. A method of manufacturing an ink jet printer head, comprising forming a plurality of pressure chamber substrates having a plurality of pressure chambers on one surface on a silicon single crystal substrate, wherein the silicon single crystal substrate is The pressure chamber substrate is divided into unit areas for forming a substrate, and the surface of the pressure chamber substrate opposite to the surface on which the pressure chamber is provided has a concave portion for each unit area, leaving a peripheral region around the unit area. A step of forming a recess to form a region, and maintaining the mechanical strength of the silicon single crystal substrate by making the thickness of the pressure chamber substrate in the peripheral region thicker than the thickness of the pressure chamber substrate in the recess region. Inkjet printer head manufacturing method.
【請求項8】 前記凹部形成工程は、被加工層を形成す
る被加工層形成工程と、前記被加工層にレジストを設け
当該レジストにマスクを施すレジストマスク形成工程
と、前記レジストマスク形成工程によりマスクされた前
記凹部領域に相当する領域の前記被加工層をエッチング
するエッチング工程と、前記エッチング工程により前記
被加工層が取り除かれた領域のシリコン単結晶基板をさ
らにエッチングし前記凹部領域を形成する凹部領域エッ
チング工程と、前記凹部領域エッチング工程によりエッ
チングされた前記凹部領域に被加工層を形成する凹部被
加工層形成工程と、により構成されることを特徴とする
請求項7に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法。
8. The step of forming a recess includes a step of forming a layer to be processed, a step of forming a layer to be processed, a step of forming a resist on the layer to be processed, and a step of masking the resist, and the step of forming the resist mask. An etching step of etching the processed layer in a region corresponding to the masked recessed region, and a silicon single crystal substrate in a region in which the processed layer is removed by the etching process are further etched to form the recessed region. The inkjet printer according to claim 7, comprising a recessed region etching step, and a recessed layer processing step of forming a processed layer in the recessed region etched in the recessed region etching step. Head manufacturing method.
【請求項9】 前記凹部形成工程により形成された前記
凹部領域に対し、電極層により挟まれた圧電体薄膜を形
成する圧電体薄膜形成工程と、弾性を有するローラによ
り前記圧電体薄膜形成工程により形成された圧電体薄膜
上にレジストを形成するレジスト形成工程と、前記レジ
スト形成工程によりレジストが設けられた前記シリコン
単結晶基板を露光する露光工程と、前記露光工程により
露光された前記シリコン単結晶基板を現像する現像工程
と、前記現像工程によりレジストが設けられた前記圧電
体薄膜をエッチングし、圧電体薄膜素子を形成するエッ
チング工程と、前記エッチング工程により形成された前
記圧電体薄膜素子に対応する前記シリコン単結晶基板の
他方の面上の位置に前記加圧室を形成する加圧室形成工
程とを備えたことを特徴とする請求項7に記載のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法。
9. A piezoelectric thin film forming step of forming a piezoelectric thin film sandwiched by electrode layers in the concave area formed by the concave forming step, and a piezoelectric thin film forming step of using a roller having elasticity. A resist forming step of forming a resist on the formed piezoelectric thin film, an exposing step of exposing the silicon single crystal substrate provided with the resist by the resist forming step, and the silicon single crystal exposed by the exposing step Corresponding to the developing step of developing the substrate, the etching step of forming the piezoelectric thin film element by etching the piezoelectric thin film provided with the resist in the developing step, and the piezoelectric thin film element formed by the etching step. A pressure chamber forming step of forming the pressure chamber at a position on the other surface of the silicon single crystal substrate. The method of manufacturing an inkjet printer head according to claim 7, wherein
【請求項10】 前記加圧室基板を形成した後、各前記
単位領域から前記加圧室基板を分離する際に、前記周辺
領域を含まない前記凹部領域のみを前記シリコン単結晶
基板から分離して個々の前記加圧室基板とする分離工程
を備えたことを特徴とする請求項5乃至請求項9のいず
れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方
法。
10. After separating the pressure chamber substrate, when separating the pressure chamber substrate from each of the unit regions, only the concave region not including the peripheral region is separated from the silicon single crystal substrate. 10. The method for manufacturing an inkjet printer head according to claim 5, further comprising a step of separating each of the pressure chamber substrates.
【請求項11】 前記加圧室基板を形成した後、各前記
単位領域から前記加圧室基板を分離する際に、前記周辺
領域を含めて前記加圧室基板を前記シリコン単結晶基板
から分離して個々の前記加圧室基板とする分離工程を備
えたことを特徴とする請求項5乃至請求項9のいずれか
に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
11. After the pressure chamber substrate is formed, when the pressure chamber substrate is separated from each unit region, the pressure chamber substrate including the peripheral region is separated from the silicon single crystal substrate. 10. The method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 5, further comprising a step of separating each of the pressure chamber substrates.
【請求項12】請求項5〜11のいずれか一項に記載の
製造方法により製造されることを特徴とするインクジェ
ットプリンタヘッド。
12. An ink jet printer head manufactured by the manufacturing method according to claim 5.
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