JP2008119968A - Manufacturing method for liquid jetting head - Google Patents

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Katsuto Shimada
勝人 島田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a liquid jetting head for which costs have been reduced by unifying the discharging characteristics for a liquid. <P>SOLUTION: This manufacturing method for the liquid jetting head includes four processes. In this case, in the first process, a piezoelectric element 300 is formed through a vibration plate on one surface side of a flow passage forming board 10 on which a pressure generating chamber 12 communicating with a nozzle opening 21 for jetting the liquid is formed. In the second process, the pressure generating chamber 12 is formed on the flow passage forming board 10. In the third process, the displacement amount or the resonance frequency of the piezoelectric element 300 in response to each pressure generating chamber 12, or at least one each which is selected from a pressure generating chamber group consisting of a plurality of pressure generating chambers 12 is measured. In the fourth process, an etching amount for etching a part in the thickness direction of the vibration plate, which is exposed by the pressure generating chamber 12, from the pressure generating chamber 12 side is regulated from the measurement result. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid ejecting head, and more particularly, to a method for manufacturing an ink jet recording head that discharges ink as a liquid.

インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものとの2種類が実用化されている。そして、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。   A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator. For example, a piezoelectric actuator in a flexural vibration mode is used, for example, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and the piezoelectric material layer is formed by a lithography method. The piezoelectric element is formed so as to be separated into shapes corresponding to the above and independently for each pressure generating chamber.

このようなインクジェット式記録ヘッドは、ノズル開口の多列化を図るために同時に複数個用いられている。しかしながら、各インクジェット式記録ヘッドの圧電素子は、変位にばらつきがあるため、インク吐出量などのインク特性にばらつきが生じ、高精度及び高品質な印刷を行うことができない。   A plurality of such ink jet recording heads are used simultaneously in order to increase the number of nozzle openings. However, since the piezoelectric elements of each ink jet recording head have variations in displacement, variations in ink characteristics such as ink discharge amount occur, and high-precision and high-quality printing cannot be performed.

このため、縦振動モードの圧電アクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッドとして、各圧電アクチュエータに弾性部材を取り付けると共に、各圧電アクチュエータの変位に基づいて弾性部材を貼り付ける範囲を変えることで、圧電アクチュエータの変位のばらつきを抑えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For this reason, as an ink jet recording head using a piezoelectric actuator in a longitudinal vibration mode, an elastic member is attached to each piezoelectric actuator, and the range in which the elastic member is attached is changed based on the displacement of each piezoelectric actuator. The thing which suppressed the dispersion | variation in the displacement is proposed (for example, refer patent document 1).

特開2003−62992号公報(第3〜4頁、第2及び5図)JP 2003-62992 A (pages 3 to 4, FIGS. 2 and 5)

しかしながら、特許文献1のインクジェット式記録ヘッドは、縦振動モードの圧電アクチュエータを用いたものであると共に、圧電アクチュエータに弾性部材を貼り付ける必要があり、部品点数及び工程数が増大して、製造コストが増大してしまうという問題がある。   However, the ink jet recording head of Patent Document 1 uses a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator, and requires an elastic member to be attached to the piezoelectric actuator. There is a problem that increases.

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。   Such a problem exists not only in an ink jet recording head but also in a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink.

本発明はこのような事情に鑑み、液体の吐出特性を均一化してコストを低減した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a liquid ejecting head in which the liquid ejection characteristics are uniformized and the cost is reduced.

本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程と、各圧力発生室毎又は複数の圧力発生室からなる圧力発生室群の中から選択した少なくとも1つ毎に対応する前記圧電素子の変位量又は共振周波数を測定する工程と、測定結果に基づいて前記圧力発生室によって露出された前記振動板の厚さ方向の一部を前記圧力発生室側からエッチングするエッチング量を調整する工程とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、圧電素子の変位量又は共振周波数に基づいて振動板の厚さ方向のエッチング量を調整することで、圧電素子の変位量を均一化することができる。これにより、液体噴射特性を均一化して高精度及び高品質な印刷を行わせることができる。また、圧電素子に弾性部材等の他部材を貼り付けて圧電素子の変位量を均一化する必要がなくなるため、部品点数を減少させて製造コストを低減することができる。
An aspect of the present invention includes a step of forming a piezoelectric element via a vibration plate on one surface side of a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and the flow path forming substrate The step of forming the pressure generation chamber and the displacement amount or resonance frequency of the piezoelectric element corresponding to each pressure generation chamber or at least one selected from the pressure generation chamber group consisting of a plurality of pressure generation chambers is measured. And adjusting the etching amount for etching a part in the thickness direction of the diaphragm exposed from the pressure generation chamber from the pressure generation chamber side based on a measurement result. A method of manufacturing a liquid jet head.
In this aspect, the displacement amount of the piezoelectric element can be made uniform by adjusting the etching amount in the thickness direction of the diaphragm based on the displacement amount or resonance frequency of the piezoelectric element. As a result, the liquid ejection characteristics can be made uniform and high-precision and high-quality printing can be performed. In addition, since it is not necessary to attach another member such as an elastic member to the piezoelectric element to make the displacement amount of the piezoelectric element uniform, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

ここで、前記流路形成基板が、シリコン単結晶基板からなると共に、前記振動板の前記流路形成基板側の最下層が酸化シリコンからなる弾性膜であることが好ましい。これにより、弾性膜のエッチング量の調整を容易に且つ高精度に行うことができる。   Here, it is preferable that the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate, and the lowermost layer on the flow path forming substrate side of the diaphragm is an elastic film made of silicon oxide. Thereby, the etching amount of the elastic film can be easily adjusted with high accuracy.

また、前記流路形成基板が複数個一体的に形成される流路形成基板用ウェハに前記圧電素子及び前記圧力発生室を形成した後、各流路形成基板となる領域毎に選択した少なくとも1つの前記圧力発生室に対応する前記圧電素子の変位量又は共振周波数を測定すると共に、測定結果に基づいて各流路形成基板の圧力発生室群毎に対応する前記振動板のエッチング量を調整した後、前記流路形成基板用ウェハを複数の前記流路形成基板に分割することが好ましい。これにより、液体噴射ヘッドを複数組み合わせて液体噴射ヘッドユニットを製造する際に、液体噴射ヘッドの液体噴射特性を均一化することができ、液体噴射ヘッドユニットに高精度及び高品質な印刷を行わせることができる。また、液体噴射ヘッドを製造後、圧電素子の変位量に基づいてランク分けする必要がなく、ランク毎の液体噴射ヘッドの過不足が生じることがないため、歩留まりを向上することができる。   Further, after forming the piezoelectric element and the pressure generating chamber on a flow path forming substrate wafer on which a plurality of the flow path forming substrates are integrally formed, at least one selected for each region to be the flow path forming substrate. The displacement amount or resonance frequency of the piezoelectric element corresponding to the two pressure generation chambers was measured, and the etching amount of the diaphragm corresponding to each pressure generation chamber group of each flow path forming substrate was adjusted based on the measurement result. Thereafter, it is preferable that the flow path forming substrate wafer is divided into a plurality of flow path forming substrates. Accordingly, when a liquid ejecting head unit is manufactured by combining a plurality of liquid ejecting heads, the liquid ejecting characteristics of the liquid ejecting head can be made uniform, and the liquid ejecting head unit can perform high-precision and high-quality printing. be able to. In addition, after manufacturing the liquid ejecting heads, it is not necessary to rank according to the displacement amount of the piezoelectric elements, and the liquid ejecting heads for each rank are not excessive or insufficient, so that the yield can be improved.

また、前記圧電素子の共振周波数の測定を、インピーダンスアナライザを用いて行うことが好ましい。これにより、インピーダンスアナライザを用いて圧電素子の周波数特性を容易に測定することができる。   Moreover, it is preferable to measure the resonance frequency of the piezoelectric element using an impedance analyzer. Thereby, the frequency characteristic of a piezoelectric element can be easily measured using an impedance analyzer.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図2は、流路形成基板の平面図及びインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向の断面図であり、図3は、図2のA−A′断面の要部を拡大した図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head which is an example of a liquid ejecting head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a flow path forming substrate and the ink jet recording head. FIG. 3 is an enlarged view of the main part of the AA ′ cross section of FIG. 2.

図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では板厚方向の結晶面方位が(110)面のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ0.5〜2μmの弾性膜50が形成されている。   As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is composed of a silicon single crystal substrate whose crystal plane orientation in the thickness direction is a (110) plane in this embodiment, and one surface thereof is previously composed of silicon dioxide by thermal oxidation. An elastic film 50 having a thickness of 0.5 to 2 μm is formed.

流路形成基板10には、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12がその幅方向(短手方向)に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向一端部側には、インク供給路14と連通路15とが隔壁11によって区画されている。また、連通路15の一端には、各圧力発生室12の共通のインク室(液体室)となるリザーバ100の一部を構成する連通部13が形成されている。すなわち、流路形成基板10には、圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15からなる液体流路が設けられている。   In the flow path forming substrate 10, pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 are arranged in parallel in the width direction (short direction) by anisotropic etching from the other surface side. In addition, an ink supply path 14 and a communication path 15 are partitioned by a partition wall 11 on one end side in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10. In addition, a communication portion 13 constituting a part of the reservoir 100 serving as an ink chamber (liquid chamber) common to the pressure generation chambers 12 is formed at one end of the communication passage 15. That is, the flow path forming substrate 10 is provided with a liquid flow path including a pressure generation chamber 12, a communication portion 13, an ink supply path 14, and a communication path 15.

インク供給路14は、圧力発生室12の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室12より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路14は、リザーバ100と各圧力発生室12との間の圧力発生室12側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室12の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路14を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路15は、インク供給路14の圧力発生室12とは反対側に連通し、インク供給路14の幅方向(短手方向)より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路15を圧力発生室12と同じ断面積で形成した。   The ink supply path 14 communicates with one end side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 and has a smaller cross-sectional area than the pressure generation chamber 12. For example, in the present embodiment, the ink supply path 14 has a width smaller than the width of the pressure generation chamber 12 by narrowing the flow path on the pressure generation chamber 12 side between the reservoir 100 and each pressure generation chamber 12 in the width direction. It is formed with. As described above, in this embodiment, the ink supply path 14 is formed by narrowing the width of the flow path from one side. However, the ink supply path may be formed by narrowing the width of the flow path from both sides. Further, the ink supply path may be formed by narrowing from the thickness direction instead of narrowing the width of the flow path. Further, each communication path 15 communicates with the side of the ink supply path 14 opposite to the pressure generation chamber 12 and has a larger cross-sectional area than the width direction (short direction) of the ink supply path 14. In this embodiment, the communication passage 15 is formed with the same cross-sectional area as the pressure generation chamber 12.

すなわち、流路形成基板10には、圧力発生室12と、圧力発生室12の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路14と、このインク供給路14に連通すると共にインク供給路14の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路15とが複数の隔壁11により区画されて設けられている。   In other words, the flow path forming substrate 10 is connected to the pressure generation chamber 12, the ink supply path 14 having a smaller cross-sectional area in the short direction of the pressure generation chamber 12, the ink supply path 14, and the ink supply. A communication passage 15 having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area in the short direction of the path 14 is provided by being partitioned by a plurality of partition walls 11.

さらに、振動板の最下層である弾性膜50の圧力発生室12に相対向する領域には、凹部16が形成されている。凹部16は、詳しくは後述するが、圧電素子300の変位特性を均一化するために、振動板の厚さを調整するために設けられたものである。   Further, a recess 16 is formed in a region of the elastic film 50 that is the lowermost layer of the vibration plate, facing the pressure generating chamber 12. Although described later in detail, the recess 16 is provided to adjust the thickness of the diaphragm in order to make the displacement characteristics of the piezoelectric element 300 uniform.

また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.01〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。 Further, on the opening surface side of the flow path forming substrate 10, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end of each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is provided with an adhesive. Or a heat-welded film or the like. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.01 to 1 mm, a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to 4.5 [× 10 −6 / ° C.], glass ceramics, silicon It consists of a single crystal substrate or stainless steel.

一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約1.0μmの弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、酸化ジルコニウム(ZrO)等からなり厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜55が積層形成されている。また、この絶縁体膜55上には、厚さが約0.1〜0.5μmの下電極膜60と、圧電体膜の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなり厚さが例えば、約1.1μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜80とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部320という。本実施形態では、下電極膜60を圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60が振動板として作用するが、弾性膜50、絶縁体膜55を設けずに、下電極膜60のみを残して下電極膜60を振動板としてもよい。また、圧電素子300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。 On the other hand, an elastic film 50 made of silicon dioxide and having a thickness of, for example, about 1.0 μm is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. An insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) or the like and having a thickness of, for example, about 0.4 μm is laminated. On the insulator film 55, the lower electrode film 60 having a thickness of about 0.1 to 0.5 μm and lead zirconate titanate (PZT) which is an example of a piezoelectric film are formed. For example, the piezoelectric layer 300 is formed by laminating a piezoelectric layer 70 having a thickness of about 1.1 μm and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.05 μm by a process described later. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In this case, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300 and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. In addition, here, the piezoelectric element 300 and the diaphragm that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as an actuator device. In the above-described example, the elastic film 50, the insulator film 55, and the lower electrode film 60 function as a diaphragm. However, the elastic film 50 and the insulator film 55 are not provided, and only the lower electrode film 60 is left. The electrode film 60 may be a diaphragm. Further, the piezoelectric element 300 itself may substantially serve as a diaphragm.

このような圧電素子300を構成する圧電体層70の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。   Examples of the material of the piezoelectric layer 70 constituting the piezoelectric element 300 include a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), niobium, nickel, magnesium, bismuth, yttrium, and the like. A relaxor ferroelectric or the like to which any of the above metals is added is used.

また、圧電素子300の個別電極である各上電極膜80には、インク供給路14側の端部近傍から引き出された引き出し配線として、例えば、金(Au)等からなるリード電極90が設けられている。そして、このリード電極90は、詳しくは後述する貫通孔33で駆動回路120と接続配線121を介して電気的に接続されている。   Further, each upper electrode film 80 that is an individual electrode of the piezoelectric element 300 is provided with a lead electrode 90 made of, for example, gold (Au) or the like as a lead-out wiring drawn out from the vicinity of the end on the ink supply path 14 side. ing. The lead electrode 90 is electrically connected to the drive circuit 120 via the connection wiring 121 through a through hole 33 described later in detail.

さらに、圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、連通部13に対向する領域にリザーバ部31が設けられた保護基板30が接着剤35を介して接合されている。このリザーバ部31は、上述したように、流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通の液体室となるリザーバ100を構成している。また、流路形成基板10の連通部13を圧力発生室12毎に複数に分割して、リザーバ部31のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板10に圧力発生室12のみを設け、流路形成基板10と保護基板30との間に介在する部材(例えば、弾性膜50、絶縁体膜55等)にリザーバと各圧力発生室12とを連通するインク供給路14を設けるようにしてもよい。   Further, on the flow path forming substrate 10 on which the piezoelectric element 300 is formed, a protective substrate 30 provided with a reservoir portion 31 in a region facing the communication portion 13 is bonded via an adhesive 35. As described above, the reservoir unit 31 communicates with the communication unit 13 of the flow path forming substrate 10 and constitutes the reservoir 100 serving as a common liquid chamber for the pressure generation chambers 12. Alternatively, the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 may be divided into a plurality of pressure generation chambers 12 and only the reservoir portion 31 may be used as the reservoir. Further, for example, only the pressure generation chamber 12 is provided in the flow path forming substrate 10, and a reservoir and a member interposed between the flow path forming substrate 10 and the protective substrate 30 (for example, the elastic film 50, the insulator film 55, etc.) An ink supply path 14 that communicates with each pressure generating chamber 12 may be provided.

また、保護基板30には、圧電素子300に対向する領域に、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部32が設けられている。なお、圧電素子保持部32は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。   Further, the protective substrate 30 is provided with a piezoelectric element holding portion 32 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 in a region facing the piezoelectric element 300. In addition, the piezoelectric element holding part 32 should just have a space of the grade which does not inhibit the motion of the piezoelectric element 300, and the said space may be sealed or may not be sealed.

さらに、保護基板30の圧電素子保持部32とリザーバ部31との間の領域には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられ、この貫通孔33内に下電極膜60の一部及びリード電極90の先端部が露出されている。   Further, a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction is provided in a region between the piezoelectric element holding portion 32 and the reservoir portion 31 of the protective substrate 30, and the lower electrode film 60 is provided in the through hole 33. And the tip of the lead electrode 90 are exposed.

また、保護基板30上には、圧電素子300を駆動するための駆動回路120が実装されている。この駆動回路120としては、例えば、回路基板や半導体集積回路(IC)等を用いることができる。そして、駆動回路120とリード電極90とはボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線121を介して電気的に接続されている。   A drive circuit 120 for driving the piezoelectric element 300 is mounted on the protective substrate 30. For example, a circuit board or a semiconductor integrated circuit (IC) can be used as the drive circuit 120. The drive circuit 120 and the lead electrode 90 are electrically connected via a connection wiring 121 made of a conductive wire such as a bonding wire.

保護基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料の面方位(110)のシリコン単結晶基板を用いて形成した。   As the protective substrate 30, it is preferable to use a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, for example, glass, a ceramic material, etc. In this embodiment, the surface orientation of the same material as the flow path forming substrate 10 is used. It was formed using a (110) silicon single crystal substrate.

また、保護基板30上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。   A compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto the protective substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and the sealing film 41 seals one surface of the reservoir portion 31. It has been stopped. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路120からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧を印加し、弾性膜50、絶縁体膜55、下電極膜60及び圧電体層70をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出する。   In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an external ink supply means (not shown), filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then in accordance with a recording signal from the drive circuit 120. Applying a voltage between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chamber 12 to bend and deform the elastic film 50, the insulator film 55, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer 70. As a result, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

ここで、インクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図4〜図8を参照して説明する。なお、図4〜図8は、圧力発生室の短手方向の断面図である。まず、図4(a)に示すように、流路形成基板10が複数個一体的に形成されるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ110を約1100℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜50を構成する二酸化シリコン膜51を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110として、膜厚が約625μmと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。   Here, a method of manufacturing the ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 4 to 8 are cross-sectional views of the pressure generation chamber in the short direction. First, as shown in FIG. 4A, a flow path forming substrate wafer 110, which is a silicon wafer in which a plurality of flow path forming substrates 10 are integrally formed, is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. A silicon dioxide film 51 constituting the elastic film 50 is formed on the surface. In this embodiment, a silicon wafer having a relatively thick film thickness of about 625 μm and a high rigidity is used as the flow path forming substrate wafer 110.

次いで、図4(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜51)上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜55を形成する。具体的には、弾性膜50(二酸化シリコン膜51)上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム(Zr)層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム(ZrO)からなる絶縁体膜55を形成する。 Next, as shown in FIG. 4B, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51). Specifically, after forming a zirconium (Zr) layer on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51) by, for example, sputtering, the zirconium layer is thermally oxidized in a diffusion furnace at 500 to 1200 ° C., for example. Thus, the insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed.

次いで、図4(c)に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜55上に積層することにより下電極膜60を形成した後、この下電極膜60を所定形状にパターニングする。なお、下電極膜60は、白金(Pt)とイリジウム(Ir)とを積層したものに限定されず、これらを合金化させたものを用いるようにしてもよい。また、下電極膜60として、白金(Pt)とイリジウム(Ir)の何れか一方の単層として用いるようにしてもよく、さらに、これらの材料以外の金属又は金属酸化物等を用いるようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 4C, for example, after the lower electrode film 60 is formed by laminating platinum and iridium on the insulator film 55, the lower electrode film 60 is patterned into a predetermined shape. The lower electrode film 60 is not limited to a laminate of platinum (Pt) and iridium (Ir), and an alloy of these may be used. Further, the lower electrode film 60 may be used as a single layer of any one of platinum (Pt) and iridium (Ir), and a metal or a metal oxide other than these materials may be used. Also good.

次に、図5(a)に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、例えば、イリジウムからなる上電極膜80とを流路形成基板10の全面に形成後、図5(b)に示すように、各圧力発生室12に対向する領域にパターニングして圧電素子300を形成する。圧電素子300を構成する圧電体層70の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。また、圧電体層70の形成方法は、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層70を形成した。なお、圧電体層70の形成方法は、特に限定されず、例えば、MOD法やスパッタリング法等を用いるようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 5A, the piezoelectric layer 70 made of, for example, lead zirconate titanate (PZT) and the upper electrode film 80 made of, for example, iridium are formed on the entire surface of the flow path forming substrate 10. Then, as shown in FIG. 5B, the piezoelectric element 300 is formed by patterning in a region facing each pressure generating chamber 12. As a material of the piezoelectric layer 70 constituting the piezoelectric element 300, for example, a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a metal such as niobium, nickel, magnesium, bismuth or yttrium is used. An added relaxor ferroelectric or the like is used. In the present embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed by applying a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a solvent, drying it to gel, and baking it at a high temperature to form a piezoelectric layer made of a metal oxide. The piezoelectric layer 70 was formed using a so-called sol-gel method to obtain 70. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited, and for example, a MOD method, a sputtering method, or the like may be used.

次に、図5(c)に示すように、流路形成基板用ウェハ110の全面に亘って金(Au)からなるリード電極90を形成後、各圧電素子300毎にパターニングする。   Next, as shown in FIG. 5C, a lead electrode 90 made of gold (Au) is formed over the entire surface of the flow path forming substrate wafer 110 and then patterned for each piezoelectric element 300.

次に、図6(a)に示すように、保護基板用ウェハ130を、流路形成基板用ウェハ110上に接着剤35を介して接着する。ここで、この保護基板用ウェハ130は、保護基板30が複数一体的に形成されたものであり、保護基板用ウェハ130には、リザーバ部31及び圧電素子保持部32が予め形成されている。なお、この保護基板用ウェハ130は、例えば、400μm程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ130を接合することによって流路形成基板用ウェハ110の剛性は著しく向上することになる。   Next, as illustrated in FIG. 6A, the protective substrate wafer 130 is bonded to the flow path forming substrate wafer 110 via the adhesive 35. Here, the protective substrate wafer 130 is formed by integrally forming a plurality of protective substrates 30, and a reservoir portion 31 and a piezoelectric element holding portion 32 are formed in advance on the protective substrate wafer 130. Since the protective substrate wafer 130 has a thickness of, for example, about 400 μm, the rigidity of the flow path forming substrate wafer 110 is remarkably improved by bonding the protective substrate wafer 130.

次いで、図6(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110を所定の厚みに薄くする。   Next, as shown in FIG. 6B, the flow path forming substrate wafer 110 is thinned to a predetermined thickness.

次いで、図7(a)に示すように、流路形成基板用ウェハ110上にマスク52を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図7(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110をマスク52を介してKOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング(ウェットエッチング)することにより、圧電素子300に対応する圧力発生室12を形成する。   Next, as shown in FIG. 7A, a mask 52 is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. Then, as shown in FIG. 7B, the flow path forming substrate wafer 110 is subjected to anisotropic etching (wet etching) using an alkaline solution such as KOH through a mask 52, thereby corresponding to the piezoelectric element 300. The pressure generation chamber 12 is formed.

次いで、図8に示すように、振動板の最下層である弾性膜50(二酸化シリコン膜51)を圧力発生室12側からエッチングして凹部16を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ110の各流路形成基板となる領域の中の1つの圧力発生室12に対応する圧電素子300の変位量(振動板を含む)又は共振周波数(振動板を含む)を測定し、圧電素子300の変位量又は共振周波数に基づいて各流路形成基板10の圧力発生室12の群毎に凹部16の深さ(弾性膜50のエッチング量)を調整する。ここで、共振周波数とは、アクチュエータ装置の振動部と振動部に接する媒体との共振状態における周波数を指す。   Next, as shown in FIG. 8, the elastic film 50 (silicon dioxide film 51) that is the lowermost layer of the diaphragm is etched from the pressure generating chamber 12 side to form the recess 16. Specifically, the displacement amount (including the vibration plate) or the resonance frequency (vibration) of the piezoelectric element 300 corresponding to one pressure generation chamber 12 in the region that becomes each flow path formation substrate of the flow path formation substrate wafer 110. And the depth of the recess 16 (the etching amount of the elastic film 50) is adjusted for each group of the pressure generation chambers 12 of each flow path forming substrate 10 based on the displacement amount or the resonance frequency of the piezoelectric element 300. To do. Here, the resonance frequency refers to a frequency in a resonance state between the vibration unit of the actuator device and a medium in contact with the vibration unit.

本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110の各流路形成基板10の複数の圧力発生室12の中から、中央の圧力発生室12に対応する圧電素子300の変位量又は共振周波数を測定するようにした。なお、変位量又は共振周波数の測定はこれに限定されず、例えば、各流路形成基板10の複数の圧力発生室12に対応する複数の圧電素子300の変位量又は共振周波数を測定し、これらの平均を各流路形成基板10の変位量又は共振周波数としてもよい。   In the present embodiment, the displacement amount or resonance frequency of the piezoelectric element 300 corresponding to the central pressure generation chamber 12 is measured from among the plurality of pressure generation chambers 12 of each flow path formation substrate 10 of the flow path formation substrate wafer 110. I tried to do it. Note that the measurement of the displacement amount or the resonance frequency is not limited to this. For example, the displacement amount or the resonance frequency of the plurality of piezoelectric elements 300 corresponding to the plurality of pressure generation chambers 12 of each flow path forming substrate 10 is measured. It is good also considering the displacement amount or resonance frequency of each flow path formation board | substrate 10 as the average of these.

ここで、弾性膜50、絶縁体膜55及び圧電素子300の成膜では、流路形成基板用ウェハ110の面内位置でばらつきが生じたり、圧力発生室12等をウェットエッチングした際に残留する弾性膜50の厚さにばらつきが生じることがある。これにより、流路形成基板用ウェハ110の面内で圧電素子300及び振動板の変位にばらつきが生じてしまう。   Here, in the formation of the elastic film 50, the insulator film 55, and the piezoelectric element 300, variation occurs in the in-plane position of the flow path forming substrate wafer 110, or the pressure generation chamber 12 and the like remain when wet etching is performed. The thickness of the elastic film 50 may vary. This causes variations in the displacement of the piezoelectric element 300 and the diaphragm within the plane of the flow path forming substrate wafer 110.

このため、流路形成基板用ウェハ110の流路形成基板10となる少なくとも1つの圧力発生室12に対応する圧電素子300の変位量(振動板を含む)又は共振周波数(振動板を含む)を測定し、この測定結果に基づいて各流路形成基板10の圧力発生室12の群毎に凹部16の深さ(弾性膜50のエッチング量)を調整することで、流路形成基板用ウェハ110の面内での圧電素子300及び振動板の変位のばらつきを無くして、圧電素子300及び振動板の変位量を均一化することができる。すなわち、図8に示すように、変位の高い圧電素子300に対応する弾性膜50には凹部16を比較的浅い深さdで形成して弾性膜50を比較的厚くし、変位の低い圧電素子300に対応する弾性膜50には凹部16を比較的深い深さdで形成して弾性膜50を比較的薄くする。これにより、圧電素子300及び振動板の変位量を均一化することができる。 Therefore, the displacement amount (including the vibration plate) or the resonance frequency (including the vibration plate) of the piezoelectric element 300 corresponding to at least one pressure generation chamber 12 that becomes the flow path formation substrate 10 of the flow path formation substrate wafer 110. By measuring and adjusting the depth of the recess 16 (etching amount of the elastic film 50) for each group of pressure generation chambers 12 of each flow path forming substrate 10 based on the measurement result, the flow path forming substrate wafer 110 is measured. In this plane, variations in displacement of the piezoelectric element 300 and the diaphragm can be eliminated, and the displacement amounts of the piezoelectric element 300 and the diaphragm can be made uniform. That is, as shown in FIG. 8, the elastic film 50 corresponding to the piezoelectric element 300 with high displacement is formed with the recess 16 with a relatively shallow depth d 1 to make the elastic film 50 relatively thick, and the piezoelectric film with low displacement. relatively thin elastic film 50 to form a recess 16 at a relatively deep depth d 2 is the elastic film 50 corresponding to the element 300. Thereby, the displacement amount of the piezoelectric element 300 and the diaphragm can be made uniform.

このように、圧電素子300の変位量又は共振周波数に基づいて弾性膜50のエッチング量(凹部16の深さ)を調整することで、圧電素子300及び振動板の変位量を均一化することができるため、1枚の流路形成基板用ウェハ110から同じ変位量の圧電素子300を有するインクジェット式記録ヘッドを製造することができる。したがって、インクジェット式記録ヘッドを複数組み合わせてインクジェット式記録ヘッドユニットを製造する際に、インクジェット式記録ヘッドのインク吐出特性(液体噴射特性)を均一化することができ、インクジェット式記録ヘッドユニットに高精度及び高品質な印刷を行わせることができる。   As described above, by adjusting the etching amount of the elastic film 50 (depth of the recess 16) based on the displacement amount or the resonance frequency of the piezoelectric element 300, the displacement amounts of the piezoelectric element 300 and the diaphragm can be made uniform. Therefore, an ink jet recording head having the same displacement amount of the piezoelectric element 300 can be manufactured from one flow path forming substrate wafer 110. Therefore, when an ink jet recording head unit is manufactured by combining a plurality of ink jet recording heads, the ink ejection characteristics (liquid ejection characteristics) of the ink jet recording head can be made uniform, and the ink jet recording head unit has high accuracy. In addition, high-quality printing can be performed.

また、1枚の流路形成基板用ウェハ110から形成された複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせて1つのヘッドユニットを形成することができるため、歩留まりを向上することができる。すなわち、複数のインクジェット式記録ヘッドを製造後、圧電素子300の変位量に基づいてランク分けする必要がなく、ランク毎のインクジェット式記録ヘッドの過不足が生じることがない。   In addition, since a single head unit can be formed by combining a plurality of ink jet recording heads formed from one flow path forming substrate wafer 110, the yield can be improved. That is, after manufacturing a plurality of ink jet recording heads, it is not necessary to rank them based on the amount of displacement of the piezoelectric element 300, and there is no excess or deficiency of ink jet recording heads for each rank.

さらに、圧電素子300に弾性部材等の他部材を貼り付けて圧電素子300の変位量を均一化する必要がなくなるため、部品点数を減少させて製造コストを低減することができる。   Further, since it is not necessary to attach another member such as an elastic member to the piezoelectric element 300 to make the displacement amount of the piezoelectric element 300 uniform, it is possible to reduce the number of parts and reduce the manufacturing cost.

なお、弾性膜50のエッチングは、フッ酸又は緩衝フッ酸を用いたウェットエッチングや、CF、C、C、C等のパーフルオロカーボン又はCHF等のハイドロフルオロカーボン等のエッチングガスを用いたドライエッチングなどで行うことができる。また、弾性膜50のエッチング量は、エッチング時間を調整することにより制御することができる。さらに、弾性膜50のエッチングでは、エッチングしたくない領域にマスクを形成しておくことで、1枚の流路形成基板用ウェハ110内で弾性膜50のエッチング量の調整を行うことができる。 The elastic film 50 may be etched by wet etching using hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid, perfluorocarbon such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8, or hydrofluorocarbon such as CHF 3. It can be performed by dry etching using an etching gas such as. The etching amount of the elastic film 50 can be controlled by adjusting the etching time. Furthermore, in the etching of the elastic film 50, the etching amount of the elastic film 50 can be adjusted in one flow path forming substrate wafer 110 by forming a mask in a region that is not desired to be etched.

また、圧電素子300(振動板を含む)の共振周波数は、例えば、インピーダンスアナライザを用いて測定することができる。さらに、圧電素子300(振動板を含む)の変位量は、例えば、レーザドップラ変位計を用いて測定することができる。   Further, the resonance frequency of the piezoelectric element 300 (including the diaphragm) can be measured using, for example, an impedance analyzer. Furthermore, the displacement amount of the piezoelectric element 300 (including the diaphragm) can be measured using, for example, a laser Doppler displacement meter.

その後は、流路形成基板用ウェハ110表面のマスク52を除去し、流路形成基板用ウェハ110及び保護基板用ウェハ130の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ110の保護基板用ウェハ130とは反対側の面にノズル開口21が穿設されたノズルプレート20を接合すると共に、保護基板用ウェハ130にコンプライアンス基板40を接合し、流路形成基板用ウェハ110等を図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。   Thereafter, the mask 52 on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is removed, and unnecessary portions of the outer peripheral edge portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 are removed by cutting, for example, by dicing. To do. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the protective substrate wafer 130 is bonded, and the compliance substrate 40 is bonded to the protective substrate wafer 130. By dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into the flow path forming substrate 10 and the like of one chip size as shown in FIG. 1, the ink jet recording head of this embodiment is obtained.

このように形成された複数のインクジェット式記録ヘッドは、各インクジェット式記録ヘッドのインク吐出特性が揃っているため、複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせて用いて多列化しても、印刷精度及び印刷品質が劣化することがない。また、同時に複数形成したインクジェット式記録ヘッドのランク分けを行う必要がなく、複数のインクジェット式記録ヘッドを容易に組み合わせることができる。   The plurality of ink jet recording heads formed in this way have the same ink ejection characteristics as each ink jet recording head, so even if the plurality of ink jet recording heads are combined to form multiple rows, printing accuracy and printing can be achieved. Quality does not deteriorate. Moreover, it is not necessary to rank the plurality of ink jet recording heads formed simultaneously, and a plurality of ink jet recording heads can be easily combined.

なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110を分割する前に、弾性膜50の厚さ方向の一部をエッチングするようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハ110を一つのチップサイズに分割した後、弾性膜50の厚さ方向の一部をエッチングするようにしてもよい。   In the present embodiment, a part of the elastic film 50 in the thickness direction is etched before the flow path forming substrate wafer 110 is divided. However, the present invention is not particularly limited thereto. After the substrate wafer 110 is divided into one chip size, a part of the elastic film 50 in the thickness direction may be etched.

(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1では、流路形成基板用ウェハ110の流路形成基板10となる領域の少なくとも1つの圧電素子300の変位量又は共振周波数を測定し、測定結果に基づいて各流路形成基板10の圧電素子300の群毎に圧電素子300の群に対応する弾性膜50のエッチング量の調整を行うようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、各圧電素子300の変位量又は共振周波数を測定し、各圧電素子300に対応する弾性膜50のエッチング量を調整するようにしてもよい。勿論、変位量又は共振周波数の測定は、流路形成基板10の少なくとも1つの圧電素子300毎に限定されず、例えば、任意の複数の圧電素子300の1つ以上の変位量又は共振周波数を測定し、任意の複数の圧電素子300の群毎に弾性膜50のエッチング量の調整を行うようにしてもよく、また、任意の複数の圧電素子300の平均の変位量又は共振周波数を測定するようにしてもよい。また、各流路形成基板用ウェハ110毎に弾性膜50のエッチング量を調整するようにしてもよく、複数の流路形成基板用ウェハ110で構成される1ロット毎に弾性膜50のエッチング量を調整するようにしてもよい。
(Other embodiments)
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the first embodiment described above, the displacement amount or the resonance frequency of at least one piezoelectric element 300 in the region to be the flow path forming substrate 10 of the flow path forming substrate wafer 110 is measured, and each flow path is based on the measurement result. Although the etching amount of the elastic film 50 corresponding to the group of the piezoelectric elements 300 is adjusted for each group of the piezoelectric elements 300 on the formation substrate 10, the present invention is not particularly limited thereto. Alternatively, the resonance frequency may be measured and the etching amount of the elastic film 50 corresponding to each piezoelectric element 300 may be adjusted. Of course, the measurement of the displacement amount or the resonance frequency is not limited to at least one piezoelectric element 300 of the flow path forming substrate 10. For example, one or more displacement amounts or resonance frequencies of any of the plurality of piezoelectric elements 300 are measured. The etching amount of the elastic film 50 may be adjusted for each group of a plurality of arbitrary piezoelectric elements 300, and the average displacement amount or resonance frequency of the plurality of arbitrary piezoelectric elements 300 may be measured. It may be. Further, the etching amount of the elastic film 50 may be adjusted for each flow path forming substrate wafer 110, and the etching amount of the elastic film 50 is made for each lot composed of a plurality of flow path forming substrate wafers 110. May be adjusted.

また、上述した実施形態1では、流路形成基板10としてシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、SOI基板、ガラス基板、MgO基板等においても本発明は有効である。また、振動板の最下層に二酸化シリコンからなる弾性膜50を設けるようにしたが、振動板の構成は、特にこれに限定されるものではない。   In the first embodiment described above, a silicon single crystal substrate is exemplified as the flow path forming substrate 10, but the present invention is not particularly limited thereto, and the present invention is also effective in, for example, an SOI substrate, a glass substrate, an MgO substrate, and the like. . Further, the elastic film 50 made of silicon dioxide is provided in the lowermost layer of the diaphragm, but the structure of the diaphragm is not particularly limited to this.

なお、上述した実施形態1では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。   In the first embodiment described above, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head. However, the present invention is widely intended for all liquid ejecting heads, and is a liquid ejecting a liquid other than ink. Of course, the present invention can also be applied to an ejection head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.

実施形態1に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a schematic configuration of the recording head according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the recording head according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the recording head manufacturing method according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the recording head manufacturing method according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the recording head manufacturing method according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the recording head manufacturing method according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the recording head manufacturing method according to the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 13 連通部、 14 インク供給路、 15 連通路、 16 凹部、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 31 リザーバ部、 32 圧電素子保持部、 40 コンプライアンス基板、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 90 リード電極、 100 リザーバ、 120 駆動回路、 121 接続配線、 300 圧電素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path formation board | substrate, 12 Pressure generation chamber, 13 Communication part, 14 Ink supply path, 15 Communication path, 16 Recessed part, 20 Nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Protection board, 31 Reservoir part, 32 Piezoelectric element holding part, 40 Compliance substrate, 60 lower electrode film, 70 piezoelectric layer, 80 upper electrode film, 90 lead electrode, 100 reservoir, 120 drive circuit, 121 connection wiring, 300 piezoelectric element

Claims (4)

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程と、各圧力発生室毎又は複数の圧力発生室からなる圧力発生室群の中から選択した少なくとも1つ毎に対応する前記圧電素子の変位量又は共振周波数を測定する工程と、
測定結果に基づいて前記圧力発生室によって露出された前記振動板の厚さ方向の一部を前記圧力発生室側からエッチングするエッチング量を調整する工程とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
Forming a piezoelectric element on one side of a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and forming the pressure generating chamber on the flow path forming substrate; Measuring the amount of displacement or resonance frequency of the piezoelectric element corresponding to each pressure generating chamber or at least one selected from a group of pressure generating chambers consisting of a plurality of pressure generating chambers;
And a step of adjusting an etching amount for etching a part of the diaphragm exposed in the thickness direction exposed from the pressure generation chamber from the pressure generation chamber side based on a measurement result. Manufacturing method.
前記流路形成基板が、シリコン単結晶基板からなると共に、前記振動板の前記流路形成基板側の最下層が酸化シリコンからなる弾性膜であることを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate, and a lowermost layer on the flow path forming substrate side of the diaphragm is an elastic film made of silicon oxide. Manufacturing method. 前記流路形成基板が複数個一体的に形成される流路形成基板用ウェハに前記圧電素子及び前記圧力発生室を形成した後、各流路形成基板となる領域毎に選択した少なくとも1つの前記圧力発生室に対応する前記圧電素子の変位量又は共振周波数を測定すると共に、測定結果に基づいて各流路形成基板の圧力発生室群毎に対応する前記振動板のエッチング量を調整した後、前記流路形成基板用ウェハを複数の前記流路形成基板に分割することを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   After forming the piezoelectric element and the pressure generating chamber on a flow path forming substrate wafer in which a plurality of the flow path forming substrates are integrally formed, at least one of the regions selected for each of the flow path forming substrates is selected. After measuring the displacement amount or resonance frequency of the piezoelectric element corresponding to the pressure generation chamber, and adjusting the etching amount of the diaphragm corresponding to each pressure generation chamber group of each flow path formation substrate based on the measurement result, The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the flow path forming substrate wafer is divided into a plurality of the flow path forming substrates. 前記圧電素子の共振周波数の測定を、インピーダンスアナライザを用いて行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the resonance frequency of the piezoelectric element is measured using an impedance analyzer.
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