JP2009029012A

JP2009029012A - Liquid jetting head and liquid jet apparatus

Info

Publication number: JP2009029012A
Application number: JP2007195226A
Authority: JP
Inventors: Akihito Tsuda; 昭仁津田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-02-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid jetting head which prevents the diaphragm fracturing while improving the displacement characteristic of piezoelectric element, and to provide a liquid jet apparatus. SOLUTION: A liquid jetting head is equipped with a conduit formation substrate 10 wherein a pressure generating chamber 12 communicating with a nozzle opening 21 for jetting a liquid is provided, and a driving part 320 for vibrating the diaphragm installed at the one side of the conduit formation substrate 10 through the diaphragm 150. The diaphragm 150 is provided with a bent portion 151 flexed in both sides in the width direction of the pressure generating chamber 12, the area provided with the bent portion 151 of the diaphragm 150 is formed as a thick film part 51 thicker than other area. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、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及びインクジェット式記録装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that eject liquid from nozzle openings, and more particularly to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that eject ink as liquid.

液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を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圧電素子の撓み振動モードのアクチュエータ装置を使用したものが知られている。 As an ink jet recording head that is a liquid ejecting head, a part of a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects ink droplets is configured by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to generate ink in the pressure generating chamber. There is known a piezoelectric element that uses a flexural vibration mode actuator device that pressurizes and ejects ink droplets from nozzle openings.

このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の圧力発生室に相対向する領域に振動板となる絶縁膜を介して下電極膜、圧電体層及び上電極膜を積層形成した圧電素子とで構成されている。 Such an ink jet recording head includes a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is formed, and an insulating film serving as a vibration plate in a region facing the pressure generating chamber of the flow path forming substrate. And a piezoelectric element in which a lower electrode film, a piezoelectric layer, and an upper electrode film are laminated.

また、振動板の圧力発生室に相対向する領域に屈曲部を設け、この屈曲部によって圧電素子の撓み変形量を向上したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Further, there has been proposed a bent portion provided in a region facing the pressure generating chamber of the diaphragm, and the bending deformation amount of the piezoelectric element is improved by this bent portion (see, for example, Patent Document 1).

特開２００５−１４４５９４号公報（第９〜１０頁、第１１〜１５図）JP-A-2005-144594 (pages 9-10, FIGS. 11-15)

しかしながら、特許文献１のように振動板に屈曲部を設けた状態で、圧電素子を駆動して撓み変形させると、振動板の屈曲部に応力が集中して、屈曲部にクラック等の破壊が発生してしまうという問題がある。 However, when the piezoelectric element is driven to bend and deform with the bending portion provided in the vibration plate as in Patent Document 1, stress is concentrated on the bending portion of the vibration plate, and cracks and the like are broken in the bending portion. There is a problem that it occurs.

また、振動板全体を厚くしてしまうと、振動板の破壊を防止することができるものの、圧電素子の変位特性が劣化し、所望のインク吐出特性を得ることができないと言う問題がある。 Further, if the entire diaphragm is made thicker, the diaphragm can be prevented from being destroyed, but there is a problem that the displacement characteristics of the piezoelectric element deteriorate and desired ink ejection characteristics cannot be obtained.

なお、このような問題はインクを吐出する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 that ejects ink but also in a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink.

また、このような問題は、振動板を振動させる駆動部として撓み振動モードの圧電素子（圧電体能動部）を用いたものに限定されるものではなく、撓み振動モードの圧電素子以外の駆動部によって振動板を振動させる液体噴射ヘッドであっても同様に存在する。 In addition, such a problem is not limited to the one using a flexural vibration mode piezoelectric element (piezoelectric active part) as a drive part for vibrating the diaphragm, and a drive part other than the piezoelectric element in the flexural vibration mode. Even a liquid ejecting head that vibrates the diaphragm by the above-described method exists in the same manner.

本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子の変位特性を向上すると共に、振動板の破壊を防止した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that improve the displacement characteristics of a piezoelectric element and prevent the vibration plate from being destroyed.

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させるための駆動部とを具備し、前記振動板には、前記圧力発生室の幅方向両側に屈曲された屈曲部が設けられていると共に、前記振動板の前記屈曲部が設けられた領域が、他の領域よりも厚さの厚い厚膜部となっていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、振動板に屈曲部を形成することで、圧電素子の変位特性を向上することができると共に、振動板の応力が集中する屈曲部に厚膜部を設けることで、振動板の剛性を向上して、振動板にクラック等の破壊が発生するのを防止することができる。 An aspect of the present invention that solves the above problem is provided with a flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid, and provided on one surface side of the flow path forming substrate via a diaphragm. And a drive part for vibrating the diaphragm, wherein the diaphragm is provided with bent parts bent on both sides in the width direction of the pressure generating chamber, and the bent part of the diaphragm. In the liquid ejecting head, the region provided with a thick film portion having a thickness larger than that of the other regions.
In such an aspect, the displacement characteristics of the piezoelectric element can be improved by forming the bent portion on the diaphragm, and the rigidity of the diaphragm can be improved by providing the thick film portion at the bent portion where the stress of the diaphragm is concentrated. It is possible to prevent breakage such as cracks from occurring in the diaphragm.

また、前記厚膜部が、前記振動板を構成する酸化膜を厚くすることで設けられていることが好ましい。これによれば、振動板以外の材料を別途設けて厚膜部を形成するのに比べて、厚膜部を容易に且つ剥がれ難く形成することができる。 Moreover, it is preferable that the said thick film part is provided by thickening the oxide film which comprises the said diaphragm. According to this, the thick film portion can be formed easily and hardly peeled as compared with the case where the thick film portion is formed by separately providing a material other than the diaphragm.

また、前記厚膜部が、その他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するように設けられていることが好ましい。これによれば、振動板の厚膜部とその他の領域との境界に応力が集中するのを防止して、振動板の破壊を確実に防止することができる。 Moreover, it is preferable that the thick film portion is provided so that the thickness gradually decreases toward other regions. According to this, it is possible to prevent stress from being concentrated on the boundary between the thick film portion of the diaphragm and the other region, and to reliably prevent the diaphragm from being destroyed.

また、前記振動板は、前記流路形成基板の表面に沿って設けられた平坦部と、前記圧力発生室に相対向する領域に該平坦部に対して前記流路形成基板とは反対側に向かって傾斜して設けられた傾斜部と、前記平坦部と同一方向に設けられると共に前記圧電素子が設けられた圧電素子戴置部とが連続して設けられたものであると共に、前記屈曲部が、前記平坦部と前記傾斜部との間に設けられた第１の屈曲部と、前記傾斜部と圧電素子戴置部との間に設けられた第２の屈曲部とで構成されていてもよい。また、この前記傾斜部が、前記平坦部及び前記圧電素子戴置部に対して垂直に設けられていてもよい。 In addition, the vibration plate has a flat portion provided along the surface of the flow path forming substrate, and a region opposite to the pressure generating chamber on a side opposite to the flow path forming substrate. An inclined portion provided to be inclined and a piezoelectric element placement portion provided in the same direction as the flat portion and provided with the piezoelectric element, and the bent portion. Is composed of a first bent portion provided between the flat portion and the inclined portion, and a second bent portion provided between the inclined portion and the piezoelectric element placement portion. Also good. The inclined portion may be provided perpendicular to the flat portion and the piezoelectric element placement portion.

さらに、前記振動板が、前記流路形成基板の表面に沿って設けられた平坦部と、前記圧力発生室に相対向する領域に該平坦部に対して前記流路形成基板側に向かって傾斜して設けられた第１の傾斜部と、第１の傾斜部に対して前記流路形成基板とは反対側に向かって傾斜して設けられた第２の傾斜部と、前記平坦部と同一方向に設けられると共に前記圧電素子が設けられた圧電素子戴置部とが連続して設けられたものであると共に、前記屈曲部が、前記平坦部と前記第１の傾斜部との間に設けられた第１の屈曲部と、前記第１の傾斜部と前記第２の傾斜部との間に設けられた第２の屈曲部と、前記第２の傾斜部と圧電素子戴置部との間に設けられた第３の屈曲部とで構成されていてもよい。
これによれば、振動板が何れの構成であっても、屈曲部の剛性を向上して振動板の破壊を防止することができる。 Further, the vibration plate is inclined toward the flow path forming substrate side with respect to the flat portion provided along the surface of the flow path forming substrate and a region opposite to the pressure generating chamber. The same as the flat portion, the first inclined portion provided as a second inclined portion provided to be inclined toward the opposite side of the flow path forming substrate with respect to the first inclined portion. And a piezoelectric element placement portion provided with the piezoelectric element is provided continuously, and the bent portion is provided between the flat portion and the first inclined portion. A first bent portion, a second bent portion provided between the first inclined portion and the second inclined portion, and the second inclined portion and the piezoelectric element placement portion. You may be comprised with the 3rd bending part provided in between.
According to this, regardless of the configuration of the diaphragm, it is possible to improve the rigidity of the bent portion and prevent the diaphragm from being broken.

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。 According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect.
In this aspect, a liquid ejecting apparatus with improved reliability can be realized.

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平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図２は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of an ink jet recording head which is an example of a liquid ejecting head according to Embodiment 1 of the present invention, and a cross-sectional view thereof taken along line AA ′. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. It is a cross-sectional view.

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には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 drawing, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment, and an elastic film 50 having a thickness of 0.5 to 2 μm made of silicon dioxide on one surface thereof. 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。 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.

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.

また、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面側には、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, a nozzle in which a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end of each pressure generating chamber 12 opposite to the ink supply path 14 is formed on the surface of the flow path forming substrate 10 where the pressure generating chamber 12 opens. The plate 20 is fixed by an adhesive, a heat welding 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、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側の面には、上述したように、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、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約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を複数の圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を各圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部３２０が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００を所定の基板上（流路形成基板１０上）に設け、当該圧電素子３００を駆動させた装置をアクチュエータ装置と称する。 On the other hand, as described above, the elastic film 50 having a thickness of, for example, about 1.0 μm is formed on the surface opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. An insulating film 55 having a thickness of about 0.4 μm, for example, is formed. Further, on the insulator film 55, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1.1 μm, and a thickness of, for example, about 0 The upper electrode film 80 having a thickness of 0.05 μm is laminated by a process described later to constitute the piezoelectric element 300. 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 for a plurality of piezoelectric elements 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode for each piezoelectric element 300. However, this may be reversed for reasons of drive circuit and wiring. There is no. In any case, the piezoelectric active part 320 is formed for each pressure generating chamber 12. Here, a device in which the piezoelectric element 300 is provided on a predetermined substrate (on the flow path forming substrate 10) and the piezoelectric element 300 is driven is referred to as an actuator device.

また、本実施形態では、下電極膜６０は、複数の圧電素子３００に亘って設けられているが、当該下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向に相当する方向を長手方向とし、圧力発生室１２の幅方向に相当する方向を下電極膜６０の短手方向（幅方向）とする。そして、下電極膜６０の長手方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、圧電素子３００の短手方向である上電極膜８０の短手方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けることで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能動部３２０は、パターニングされた下電極膜６０及び上電極膜８０によって、圧力発生室１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。さらに、圧電体層７０及び上電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向で、下電極膜６０の両端部の外側まで延設されている。このような圧電素子３００は、幅方向に撓み変形することによって圧力発生室１２の容積を変化させて圧力発生室１２内に圧力変化を生じさせてノズル開口２１からインクを吐出させる。 Further, in the present embodiment, the lower electrode film 60 is provided across the plurality of piezoelectric elements 300, but the direction corresponding to the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 of the lower electrode film 60 is the longitudinal direction, and the pressure A direction corresponding to the width direction of the generation chamber 12 is a short direction (width direction) of the lower electrode film 60. Then, by providing the longitudinal end of the lower electrode film 60 in a region opposite to the pressure generating chamber 12, the longitudinal end of the piezoelectric active portion 320 (substantially driving portion of the piezoelectric element 300 ( Length). Further, by providing an end in the short direction of the upper electrode film 80, which is the short direction of the piezoelectric element 300, in a region facing the pressure generation chamber 12, an end in the short direction of the piezoelectric active part 320. (Width) is specified. That is, the piezoelectric active part 320 is provided only in a region facing the pressure generating chamber 12 by the patterned lower electrode film 60 and upper electrode film 80. Further, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are extended to the outside of both end portions of the lower electrode film 60 in the longitudinal direction of the piezoelectric element 300. Such a piezoelectric element 300 is deformed by bending in the width direction to change the volume of the pressure generating chamber 12 to cause a pressure change in the pressure generating chamber 12 and eject ink from the nozzle openings 21.

なお、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０は、図２に示すように、上電極膜８０側の幅が狭くなるようにパターニングされ、その側面は傾斜面となっている。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are patterned so that the width on the upper electrode film 80 side is narrow, and the side surfaces thereof are inclined surfaces.

また、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１５０として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。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。 In the above-described example, the elastic film 50, the insulator film 55, and the lower electrode film 60 function as the diaphragm 150. However, the present invention is not limited to this, and for example, the elastic film 50 and the insulator film 55 are formed. Without providing, only the lower electrode film 60 may function as a diaphragm. Further, the piezoelectric element 300 itself may substantially serve as a diaphragm.

ここで、振動板１５０は、図２に示すように、圧力発生室１２の幅方向両側に屈曲部１５１が設けられている。なお、上述のように圧力発生室１２の幅方向とは、複数の圧力発生室１２が並設された方向（短手方向）のことを言う。また、本実施形態では、屈曲部１５１は、圧電素子３００の幅方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に設けられている。もちろん、圧電素子３００の実質的な駆動部である圧電体能動部３２０の一部が、屈曲部１５１上に形成されていてもよく、また、圧電素子３００の一部（例えば、下電極膜６０や圧電体層７０の一部）が、屈曲部１５１上に形成されていてもよい。 Here, as shown in FIG. 2, the diaphragm 150 is provided with bent portions 151 on both sides in the width direction of the pressure generating chamber 12. As described above, the width direction of the pressure generation chamber 12 refers to a direction (short direction) in which a plurality of pressure generation chambers 12 are arranged in parallel. In the present embodiment, the bent portion 151 is provided in a region facing the pressure generating chambers 12 on both sides in the width direction of the piezoelectric element 300. Of course, a part of the piezoelectric active part 320 which is a substantial driving part of the piezoelectric element 300 may be formed on the bent part 151, and a part of the piezoelectric element 300 (for example, the lower electrode film 60). Or a part of the piezoelectric layer 70) may be formed on the bent portion 151.

本実施形態では、振動板１５０として、酸化膜である弾性膜５０及び絶縁体膜５５と、下電極膜６０とを設けるようにしたため、これら弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０の全てに屈曲部１５１が設けられていることになる。 In this embodiment, since the elastic film 50 and the insulator film 55 that are oxide films and the lower electrode film 60 are provided as the diaphragm 150, the elastic film 50, the insulator film 55, and the lower electrode film 60 are provided. All are provided with a bent portion 151.

具体的には、振動板１５０は、圧電素子３００の幅方向両側のそれぞれに、流路形成基板１０の表面に設けられた平坦部１５２と、平坦部１５２から連続して圧力発生室１２に相対向する領域に流路形成基板１０とは反対側に向かって傾斜して設けられた傾斜部１５３と、傾斜部１５３に連続して平坦部１５２の面方向と同じ方向に設けられた圧電素子戴置部１５４とを具備し、平坦部１５２と傾斜部１５３との間に屈曲された第１の屈曲部１５５が設けられ、傾斜部１５３と圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第２の屈曲部１５６が設けられている。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１として、第１の屈曲部１５５と第２の屈曲部１５６との２つが設けられていることになる。 Specifically, the diaphragm 150 is provided on each of both sides in the width direction of the piezoelectric element 300, and a flat portion 152 provided on the surface of the flow path forming substrate 10. An inclined portion 153 inclined toward the opposite side of the flow path forming substrate 10 in a region facing the piezoelectric element, and a piezoelectric element provided in the same direction as the surface direction of the flat portion 152 following the inclined portion 153. A first bent portion 155 that is bent between the flat portion 152 and the inclined portion 153, and is bent between the inclined portion 153 and the piezoelectric element mounting portion 154. Two bent portions 156 are provided. In other words, in the present embodiment, two bent portions 151, that is, a first bent portion 155 and a second bent portion 156 are provided.

また、振動板１５０の屈曲部１５１は、他の領域に比べて厚さが厚い厚膜部５１となっている。本実施形態では、振動板１５０を構成する酸化膜である弾性膜５０の第１の屈曲部１５５及び第２の屈曲部１５６をそれぞれ厚膜部５１とした。すなわち、振動板１５０を構成する弾性膜５０以外の絶縁体膜５５及び下電極膜６０の屈曲部１５１は、全てほぼ同じ厚さで形成されている。 Further, the bent portion 151 of the diaphragm 150 is a thick film portion 51 that is thicker than other regions. In the present embodiment, the first bent portion 155 and the second bent portion 156 of the elastic film 50 that is an oxide film constituting the vibration plate 150 are each formed as the thick film portion 51. That is, the insulator film 55 other than the elastic film 50 constituting the diaphragm 150 and the bent portion 151 of the lower electrode film 60 are all formed with substantially the same thickness.

また、厚膜部５１は、他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するようにテーパ状に設けられている。 Further, the thick film portion 51 is provided in a tapered shape so that the thickness gradually decreases toward other regions.

このように、振動板１５０の圧力発生室１２に相対向する領域の圧電素子３００の幅方向両側に屈曲部１５１を設けることで、圧電素子３００を駆動して撓み変形させた際に、振動板１５０の傾斜部１５３を傾斜させるように変形させて振動板１５０の変位量を向上することができる。 As described above, by providing the bent portions 151 on both sides in the width direction of the piezoelectric element 300 in a region opposite to the pressure generation chamber 12 of the diaphragm 150, when the piezoelectric element 300 is driven to bend and deform, the diaphragm The displacement amount of the diaphragm 150 can be improved by deforming the inclined portion 153 of the 150 so as to be inclined.

すなわち、例えば、振動板を平板状に形成した場合、圧電素子３００の変位に対して振動板が抗する力が強く、圧電素子３００の変位量が小さくなってしまうが、振動板１５０に屈曲部１５１を設けることで、圧電素子３００の変位に対して振動板１５０が抗する力を小さくして圧電素子３００の変位量を大きくすることができる。 That is, for example, when the vibration plate is formed in a flat plate shape, the force that the vibration plate resists against the displacement of the piezoelectric element 300 is strong and the displacement amount of the piezoelectric element 300 becomes small. By providing 151, the force that the diaphragm 150 resists against the displacement of the piezoelectric element 300 can be reduced and the amount of displacement of the piezoelectric element 300 can be increased.

また、振動板１５０の圧電素子３００を撓み変形させた際に最も応力が集中する屈曲部１５１を他の領域よりも厚い厚膜部５１とすることで、屈曲部１５１の剛性を高めることができるため、振動板１５０の屈曲部１５１に応力が集中して振動板１５０にクラック等の破壊が発生するのを防止することができる。ちなみに、屈曲部１５１の厚さを厚くして剛性を高めることで、振動板の厚さを均一に形成したものに比べて変位特性が劣化してしまうが、例えば、振動板を平板状に形成するのに比べて振動板１５０の変位特性は向上される。また、屈曲部１５１を厚膜部５１とすることで、振動板１５０のその他の領域、すなわち、平坦部１５２、傾斜部１５３及び圧電素子戴置部１５４の厚さを比較的薄くすることもできる。したがって、振動板１５０に屈曲部１５１を設け、屈曲部１５１に厚膜部５１を設けることで、振動板１５０の変位特性を向上して、クラック等の破壊を防止することができる。 Further, the bending portion 151 where stress is most concentrated when the piezoelectric element 300 of the vibration plate 150 is bent and deformed is the thick film portion 51 that is thicker than other regions, whereby the rigidity of the bending portion 151 can be increased. Therefore, it is possible to prevent stress from concentrating on the bent portion 151 of the diaphragm 150 and causing breakage such as cracks in the diaphragm 150. By the way, increasing the thickness of the bent portion 151 to increase the rigidity deteriorates the displacement characteristics compared to the case where the thickness of the diaphragm is uniformly formed. For example, the diaphragm is formed in a flat plate shape. Compared with this, the displacement characteristic of the diaphragm 150 is improved. Further, by using the bent portion 151 as the thick film portion 51, the other regions of the diaphragm 150, that is, the flat portion 152, the inclined portion 153, and the piezoelectric element placement portion 154 can be made relatively thin. . Therefore, by providing the vibration plate 150 with the bent portion 151 and the bent portion 151 with the thick film portion 51, it is possible to improve the displacement characteristics of the vibration plate 150 and prevent breakage such as cracks.

また、本実施形態では、振動板１５０を構成する酸化膜である弾性膜５０に厚膜部５１を形成したため、厚膜部５１を容易に且つ流路形成基板１０や絶縁体膜５５から剥がれ難くなるように形成することができる。すなわち、屈曲部１５１に振動板１５０を構成する材料以外の他の材料を用いて厚膜部を形成することも考えられるが、振動板１５０を構成する材料と同一材料を厚く形成することで、厚膜部５１を容易に形成することができると共に、剥がれ難く形成することができる。 In this embodiment, since the thick film portion 51 is formed on the elastic film 50 that is an oxide film constituting the vibration plate 150, the thick film portion 51 is easily peeled off from the flow path forming substrate 10 and the insulator film 55. Can be formed. That is, it is possible to form the thick film portion using a material other than the material constituting the diaphragm 150 in the bent portion 151, but by forming the same material as the material constituting the diaphragm 150 thick, The thick film portion 51 can be easily formed and can be formed so as not to easily peel off.

さらに、本実施形態では、厚膜部５１を他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するようにテーパ状に設けるようにしたため、厚膜部５１と他の領域との境界に応力が集中して、振動板１５０が破壊されるのを防止することができる。すなわち、テーパ形状ではなく、薄い領域から厚さが急激に変化する厚膜部を設けると、厚膜部のみの剛性が向上し、厚膜部と他の領域との境界に応力が集中してしまい、この部分が破壊されてしまう。 Furthermore, in this embodiment, since the thick film portion 51 is provided in a tapered shape so that the thickness gradually decreases toward the other region, stress is applied to the boundary between the thick film portion 51 and the other region. It is possible to prevent the diaphragm 150 from being concentrated and being destroyed. In other words, if a thick film part where the thickness changes suddenly from a thin area instead of a tapered shape is provided, the rigidity of only the thick film part is improved, and stress concentrates on the boundary between the thick film part and other areas. This part will be destroyed.

なお、本実施形態では、振動板１５０の圧電素子３００の長手方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に設けられた屈曲部も他の領域よりも厚さの厚い厚膜部としているが、圧電素子３００は、その幅方向に撓み変形するため、圧電素子３００の長手方向両側の屈曲部を厚膜部としなくてもよい。 In the present embodiment, the bent portion provided in the region opposite to the pressure generating chamber 12 on both sides in the longitudinal direction of the piezoelectric element 300 of the vibration plate 150 is also a thick film portion having a thicker thickness than the other regions. Since the piezoelectric element 300 is bent and deformed in the width direction, the bent portions on both sides in the longitudinal direction of the piezoelectric element 300 do not have to be thick film portions.

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、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。 Further, each upper electrode film 80 that is an individual electrode of the piezoelectric element 300 is drawn from the vicinity of the end on the ink supply path 14 side and extended to the insulator film 55, for example, gold (Au) or the like. The lead electrode 90 which consists of is connected.

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板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、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述の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の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。 On the flow path forming substrate 10 on which such a piezoelectric element 300 is formed, that is, on the lower electrode film 60, the insulator film 55, and the lead electrode 90, there is a reservoir portion 31 that constitutes at least a part of the reservoir 100. The protective substrate 30 is bonded via an adhesive 35. In the present embodiment, the reservoir portion 31 is formed through the protective substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generation chamber 12. As described above, the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10. The reservoir 100 is configured as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12.

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、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。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。 A piezoelectric element holding portion 32 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is provided in a region of the protective substrate 30 that faces the piezoelectric element 300. The piezoelectric element holding part 32 only needs to have a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300, and the space may be sealed or unsealed.

また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。 The protective substrate 30 is provided with a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction. The vicinity of the end portion of the lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 300 is provided so as to be exposed in the through hole 33.

また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。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、貫通孔３３を挿通させた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 elements 300 arranged in parallel is fixed on the protective substrate 30. As the drive circuit 120, for example, a circuit board, a semiconductor integrated circuit (IC), or the like can be used. 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 inserted through the through hole 33.

このような保護基板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と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いて形成した。 As such a protective substrate 30, it is preferable to use substantially the same material as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, for example, glass, ceramic material, etc. In this embodiment, the same material as the flow path forming substrate 10 is used. It was formed using a silicon single crystal substrate.

また、このような保護基板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。 In addition, 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と接続したインク導入口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、圧電体層７０及び上電極膜８０を撓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 the present embodiment, ink is taken in from an ink introduction port connected to an external ink supply means (not shown), and the interior from the reservoir 100 to the nozzle opening 21 is filled with ink, and then the drive circuit 120. In accordance with the recording signal from, a voltage is applied between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12, and the elastic film 50, the insulator film 55, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer. By bending and deforming 70 and the upper electrode film 80, the pressure in each pressure generating chamber 12 is increased, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。なお、図３〜図６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製造方法を示す圧力発生室の短手方向の断面図である。 Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3 to 6 are cross-sectional views in the short direction of the pressure generating chamber showing the method of manufacturing the ink jet recording head which is an example of the liquid jet head according to the first embodiment of the present invention.

まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０の一方面に凸部２００を形成する。凸部２００は、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０上に所定形状のマスクを形成した後、流路形成基板用ウェハ１１０をマスクを介して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、他の領域を除去して形成することができる。もちろん、凸部２００の形成方法は、特にこれに限定されず、ドライエッチングや研削等により形成してもよい。 First, as shown in FIG. 3A, a convex portion 200 is formed on one surface of a flow path forming substrate wafer 110 that is a silicon wafer. For example, the convex portion 200 may be formed by forming a mask having a predetermined shape on the flow path forming substrate wafer 110, and then anisotropically etching the flow path forming substrate wafer 110 using an alkaline solution such as KOH through the mask. Other regions can be removed and formed by performing wet etching. Of course, the formation method of the convex part 200 is not specifically limited to this, You may form by dry etching, grinding, etc.

この凸部２００は、後の工程で、凸部２００に沿って振動板１５０を形成することで、振動板１５０に屈曲部１５１を形成するためのものである。このため、凸部２００の形状は、所望の振動板１５０の形状となるように形成しておく。 This convex part 200 is for forming the bending part 151 in the diaphragm 150 by forming the diaphragm 150 along the convex part 200 in a later step. For this reason, the shape of the convex part 200 is formed so as to be a desired shape of the diaphragm 150.

次に、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０を形成する。具体的には、まず、図３（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる第１の二酸化シリコン膜２０１を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０を熱酸化することにより、第１の二酸化シリコン膜２０１を形成した。なお、第１の二酸化シリコン膜２０１の形成方法は、特にこれに限定されず、例えば、スパッタリング法や蒸着法等を用いるようにしてもよい。このような第１の二酸化シリコン膜２０１は、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に凸部２００が設けられているため、凸部２００に沿って形成される。 Next, the elastic film 50 is formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. Specifically, first, as shown in FIG. 3B, a first silicon dioxide film 201 made of silicon dioxide (SiO ₂ ) is formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. In the present embodiment, the first silicon dioxide film 201 is formed by thermally oxidizing the flow path forming substrate wafer 110. Note that the method for forming the first silicon dioxide film 201 is not particularly limited to this, and for example, a sputtering method, an evaporation method, or the like may be used. Such a first silicon dioxide film 201 is formed along the convex portion 200 because the convex portion 200 is provided on the surface of the flow path forming substrate wafer 110.

次に、図３（ｃ）に示すように、第１の二酸化シリコン膜２０１を所定形状にパターニングすることにより、厚膜部５１の一部を形成する。本実施形態では、後の工程で、凸部２００の角部に相対向する領域が振動板１５０の屈曲部１５１となるため、この屈曲部１５１となる領域に厚膜部５１を形成する。 Next, as shown in FIG. 3C, a part of the thick film portion 51 is formed by patterning the first silicon dioxide film 201 into a predetermined shape. In the present embodiment, a region facing the corner portion of the convex portion 200 becomes a bent portion 151 of the vibration plate 150 in a later step, and thus the thick film portion 51 is formed in the region that becomes the bent portion 151.

次に、図３（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる第２の二酸化シリコン膜２０２を形成する。このとき、前の工程で厚膜部５１の一部が形成されているため、第２の二酸化シリコン膜２０２を厚さが均一になるように設けることで、屈曲部１５１と厚膜部５１とを有する弾性膜５０を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 3D, a _second silicon dioxide film 202 made of silicon dioxide (SiO ₂ ) is formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. At this time, since a part of the thick film portion 51 is formed in the previous process, the bent portion 151 and the thick film portion 51 are provided by providing the second silicon dioxide film 202 so that the thickness is uniform. The elastic membrane 50 having

次いで、図４（ａ）に示すように、弾性膜５０上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。 Next, as shown in FIG. 4A, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50.

次に、図４（ｂ）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. 4B, for example, a lower electrode film 60 is formed by laminating platinum and iridium on the insulator film 55, and then 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.

これにより、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０からなる振動板１５０が形成される。このような振動板１５０は、流路形成基板用ウェハ１１０に設けられた凸部２００に沿って形成されることで、平坦部１５２、傾斜部１５３及び圧電素子戴置部１５４が設けられる。そして、振動板１５０には、平坦部１５２と傾斜部１５３との間に屈曲された第１の屈曲部１５５が形成され、傾斜部１５３と圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第２の屈曲部１５６が設けられる。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１として、第１の屈曲部１５５と第２の屈曲部１５６との２つが設けられる。 As a result, the diaphragm 150 including the elastic film 50, the insulator film 55, and the lower electrode film 60 is formed. Such a vibration plate 150 is formed along the convex portion 200 provided on the flow path forming substrate wafer 110, so that the flat portion 152, the inclined portion 153, and the piezoelectric element placement portion 154 are provided. The diaphragm 150 is formed with a first bent portion 155 that is bent between the flat portion 152 and the inclined portion 153, and is bent between the inclined portion 153 and the piezoelectric element placement portion 154. Two bends 156 are provided. That is, in the present embodiment, two bent portions 151 are provided, that is, a first bent portion 155 and a second bent portion 156.

次に、図４（ｃ）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、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。また、圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。 Next, as shown in FIG. 4C, 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, 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 for obtaining 70. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited, and for example, a MOD method or a sputtering method may be used. In addition, the thickness of the piezoelectric layer 70 is reduced to such an extent that cracks do not occur in the manufacturing process, and the piezoelectric layer 70 is formed thick enough to exhibit sufficient displacement characteristics. For example, in this embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed with a thickness of about 1 to 2 μm.

次に、図５（ａ）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. 5A, 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５（ｂ）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。 Next, as shown in FIG. 5B, the protective substrate wafer 130 is bonded onto the flow path forming substrate wafer 110 via an 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.

次いで、図５（ｃ）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. 5C, the flow path forming substrate wafer 110 is thinned to a predetermined thickness.

次いで、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上にマスク膜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６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜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。このとき、流路形成基板用ウェハ１１０に設けられた凸部２００が除去されて、振動板１５０は、圧力発生室１２の圧電素子３００側の開口を塞ぐように設けられる。 Next, as shown in FIG. 6A, a mask film 52 is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. 6B, the flow path forming substrate wafer 110 is anisotropically etched (wet etching) using an alkaline solution such as KOH through the mask film 52, whereby the piezoelectric element 300 is formed. A corresponding pressure generating chamber 12 is formed. At this time, the convex portion 200 provided on the flow path forming substrate wafer 110 is removed, and the vibration plate 150 is provided so as to close the opening of the pressure generating chamber 12 on the piezoelectric element 300 side.

その後は、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜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Ｉとする。 Thereafter, the mask film 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 cut by, for example, dicing. Remove. 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. The ink jet recording head I of the present embodiment is obtained by dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into a single chip size flow path forming substrate 10 as shown in FIG.

（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２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要部断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of an ink jet recording head which is an example of a liquid jet head according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to Embodiment 1 mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図７に示すように、振動板１５０Ａには、圧電素子３００の幅方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に屈曲部１５１Ａが設けられている。具体的には、振動板１５０Ａは、流路形成基板１０の表面に設けられた平坦部１５２と、平坦部１５２から連続して平坦部１５２に対して直角に設けられた傾斜部１５３Ａと、傾斜部１５３Ａに連続して平坦部１５２の面方向と同じ方向に設けられた圧電素子戴置部１５４とを具備し、平坦部１５２と傾斜部１５３Ａとの間に屈曲された第１の屈曲部１５５Ａが設けられ、傾斜部１５３Ａと圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第２の屈曲部１５６Ａが設けられている。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１Ａとして、直角に設けられた第１の屈曲部１５５Ａと直角に設けられた第２の屈曲部１５６Ａとの２つが設けられていることになる。 As shown in FIG. 7, the vibration plate 150 A is provided with a bent portion 151 A in a region facing the pressure generating chambers 12 on both sides in the width direction of the piezoelectric element 300. Specifically, the vibration plate 150A includes a flat portion 152 provided on the surface of the flow path forming substrate 10, an inclined portion 153A provided continuously from the flat portion 152 and perpendicular to the flat portion 152, and an inclined portion. A first bent portion 155A which is provided between the flat portion 152 and the inclined portion 153A. The piezoelectric element mounting portion 154 is provided in the same direction as the surface direction of the flat portion 152. And a second bent portion 156A bent between the inclined portion 153A and the piezoelectric element placement portion 154 is provided. That is, in the present embodiment, two bent portions 151A are provided: a first bent portion 155A provided at a right angle and a second bent portion 156A provided at a right angle.

また、振動板１５０Ａの屈曲部１５１Ａは、他の領域に比べて厚さが厚い厚膜部５１Ａとなっている。本実施形態では、振動板１５０Ａを構成する酸化膜である弾性膜５０の傾斜部１５３Ａと、圧電素子戴置部１５４の傾斜部１５３Ａ側を厚くすることで厚膜部５１Ａを形成するようにした。 Further, the bent portion 151A of the diaphragm 150A is a thick film portion 51A that is thicker than other regions. In this embodiment, the thick film portion 51A is formed by thickening the inclined portion 153A of the elastic film 50, which is an oxide film constituting the diaphragm 150A, and the inclined portion 153A side of the piezoelectric element placement portion 154. .

このような構成としても、屈曲部１５１Ａの剛性を高めることができるため、振動板１５０Ａの屈曲部１５１Ａに応力が集中して振動板１５０Ａにクラック等の破壊が発生するのを防止することができると共に、厚膜部５１Ａが剥がれるのを防止することができる。 Even with such a configuration, since the rigidity of the bent portion 151A can be increased, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the bent portion 151A of the diaphragm 150A and the occurrence of breakage such as cracks in the diaphragm 150A. At the same time, the thick film portion 51A can be prevented from peeling off.

（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３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要部断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of an ink jet recording head which is an example of a liquid jet head according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to Embodiment 1 mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図８に示すように、振動板１５０Ｂには、圧電素子３００の幅方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に屈曲部１５１Ｂが設けられている。具体的には、振動板１５０Ｂは、流路形成基板１０の表面に設けられた平坦部１５２と、平坦部１５２から連続すると共に圧力発生室１２に相対向する領域に流路形成基板１０側に向かって傾斜した第１の傾斜部１５７と、第１の傾斜部１５７から連続して第１の傾斜部１５７に対して流路形成基板１０とは反対側に向かって傾斜して設けられた第２の傾斜部１５８と、第２の傾斜部１５８に連続すると共に平坦部１５２と同一方向に設けられた圧電素子戴置部１５４とを具備する。そして、平坦部１５２と第１の傾斜部１５７との間に屈曲された第１の屈曲部１５５Ｂが設けられ、第１の傾斜部１５７と第２の傾斜部１５８との間に屈曲された第２の屈曲部１５６Ｂが設けられ、第１の傾斜部１５８と圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第３の屈曲部１５９が設けられている。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１Ｂとして、第１の屈曲部１５５Ｂと第２の屈曲部１５６Ｂと第３の屈曲部１５９との３つが設けられていることになる。 As shown in FIG. 8, the vibration plate 150 B is provided with bent portions 151 B in regions facing the pressure generation chambers 12 on both sides in the width direction of the piezoelectric element 300. Specifically, the vibration plate 150 B is provided on the flow path forming substrate 10 side in a flat portion 152 provided on the surface of the flow path forming substrate 10, and in a region that is continuous from the flat portion 152 and faces the pressure generation chamber 12. A first inclined portion 157 inclined toward the first and the first inclined portion 157 continuously provided from the first inclined portion 157 toward the opposite side of the flow path forming substrate 10 with respect to the first inclined portion 157. Two inclined portions 158 and a piezoelectric element placement portion 154 that is continuous with the second inclined portion 158 and is provided in the same direction as the flat portion 152. A first bent portion 155B is provided between the flat portion 152 and the first inclined portion 157, and the first bent portion 157 is bent between the first inclined portion 157 and the second inclined portion 158. Two bent portions 156B are provided, and a third bent portion 159 bent between the first inclined portion 158 and the piezoelectric element placement portion 154 is provided. That is, in the present embodiment, three bent portions 151B, that is, a first bent portion 155B, a second bent portion 156B, and a third bent portion 159 are provided.

また、振動板１５０Ｂの屈曲部１５１Ｂは、他の領域に比べて厚さが厚い厚膜部５１Ｂとなっている。本実施形態では、振動板１５０Ｂを構成する酸化膜である弾性膜５０の第１の傾斜部１５７と、第２の傾斜部１５８とを他の領域に比べて厚くすることで厚膜部５１Ｂを形成するようにした。 Further, the bent portion 151B of the diaphragm 150B is a thick film portion 51B that is thicker than other regions. In the present embodiment, the thick film portion 51B is formed by making the first inclined portion 157 and the second inclined portion 158 of the elastic film 50, which is an oxide film constituting the diaphragm 150B, thicker than other regions. It was made to form.

このような構成としても、屈曲部１５１Ｂの剛性を高めることができるため、振動板１５０Ｂの屈曲部１５１Ｂに応力が集中して振動板１５０Ｂにクラック等の破壊が発生するのを防止することができると共に、厚膜部５１Ｂが剥がれるのを防止することができる。 Even in such a configuration, since the rigidity of the bent portion 151B can be increased, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the bent portion 151B of the diaphragm 150B and the occurrence of breakage such as cracks in the diaphragm 150B. At the same time, the thick film portion 51B can be prevented from peeling off.

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、厚膜部５１〜５１Ｂを弾性膜５０の厚さを厚くすることで形成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板１５０〜１５０Ｂを構成する絶縁体膜５５や下電極膜６０の厚さを厚くして圧膜部を形成するようにしてもよい。もちろん、振動板１５０〜１５０Ｂを構成する２つ以上の膜を厚くして厚膜部を形成するようにしてもよい。 (Other embodiments)
While the embodiments of the present invention have been described above, the basic configuration of the ink jet recording head is not limited to that described above. For example, in the above-described first embodiment, the thick film portions 51 to 51B are formed by increasing the thickness of the elastic film 50. However, the present invention is not particularly limited to this, and for example, an insulator constituting the diaphragms 150 to 150B. The pressure film portion may be formed by increasing the thickness of the film 55 or the lower electrode film 60. Of course, two or more films constituting the diaphragms 150 to 150B may be thickened to form a thick film portion.

また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０に厚膜部５１の一部を部分的に形成した後、流路形成基板１０の表面に亘って第２の二酸化シリコン膜２０２を形成することで、厚膜部５１が設けられた弾性膜５０を形成するようにしたが、弾性膜５０の製造方法は、特にこれに限定されるものではなく、例えば、流路形成基板１０の表面に亘って比較的厚さの厚い二酸化シリコン膜を形成した後、厚さ方向の一部を除去することで、厚膜部５１が設けられた弾性膜５０を形成するようにしてもよい。また、例えば、流路形成基板１０の厚膜部５１が形成される領域以外をマスク等で覆った状態で、部分的に厚膜部５１の一部を形成し、その後、マスクを除去して流路形成基板１０の全面に亘って二酸化シリコン膜を形成することで、厚膜部５１が設けられた弾性膜５０を形成してもよい。 In the first embodiment described above, the second silicon dioxide film 202 is formed over the surface of the flow path forming substrate 10 after partially forming the thick film portion 51 on the flow path forming substrate 10. Thus, the elastic film 50 provided with the thick film portion 51 is formed. However, the method of manufacturing the elastic film 50 is not particularly limited to this, and for example, the elastic film 50 is formed on the surface of the flow path forming substrate 10. After forming a relatively thick silicon dioxide film, the elastic film 50 provided with the thick film portion 51 may be formed by removing a part in the thickness direction. Further, for example, a part of the thick film portion 51 is partially formed in a state where the region other than the region where the thick film portion 51 of the flow path forming substrate 10 is formed is covered with a mask or the like, and then the mask is removed. The elastic film 50 provided with the thick film portion 51 may be formed by forming a silicon dioxide film over the entire surface of the flow path forming substrate 10.

さらに、上述した実施形態１〜３では、振動板１５０〜１５０Ｂを振動させる駆動部として、薄膜型（撓み振動型）の圧電素子３００（圧電体能動部３２０）を例示したが、振動板１５０〜１５０Ｂを振動させる駆動部としては、特にこれに限定されるものではない。駆動部の他の例としては、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子（圧電体能動部）や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子や、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を振動させるいわゆる静電式アクチュエータが挙げられる。 Furthermore, in Embodiments 1 to 3 described above, the thin film type (flexural vibration type) piezoelectric element 300 (piezoelectric active portion 320) is exemplified as the drive unit that vibrates the diaphragms 150 to 150B. The drive unit that vibrates 150B is not particularly limited to this. As another example of the drive unit, for example, a thick film type piezoelectric element (piezoelectric active unit) formed by a method such as attaching a green sheet, or a piezoelectric material and an electrode forming material are alternately laminated. Examples thereof include a longitudinal vibration type piezoelectric element that expands and contracts in the axial direction, and a so-called electrostatic actuator that generates static electricity between a diaphragm and an electrode and vibrates the diaphragm by electrostatic force.

なお、このようなインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置IIに搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図９に示すように、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。 Such an ink jet recording head I constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus II. FIG. 9 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 9, in the recording head units 1A and 1B having the ink jet recording head I, cartridges 2A and 2B constituting ink supply means are detachably provided, and a carriage on which the recording head units 1A and 1B are mounted. 3 is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B, for example, are configured to eject a black ink composition and a color ink composition, respectively.

そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。 The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown), is conveyed on the platen 8. It is like that.

なお、上述した実施形態１〜３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の製造方法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 to third embodiments described above, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head. However, the present invention is widely intended for the entire liquid ejecting head, and ejects liquid other than ink. Of course, the present invention can also be applied to a manufacturing method of a liquid jet 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.

本発明の実施形態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 Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a recording head according to Embodiment 2 of the invention. 本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの要部断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a recording head according to Embodiment 3 of the invention. 本発明の一実施形態に係る記録装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the recording device which concerns on one Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

Ｉインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 II インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、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、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、３３貫通孔、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５１、５１Ａ、５１Ｂ厚膜部、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、１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ振動板、１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ屈曲部、３００圧電素子、３２０圧電体能動部 I ink jet recording head (liquid ejecting head), II ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 10 flow path forming substrate, 12 pressure generating chamber, 13 communicating portion, 14 ink supply path, 15 communicating path, 20 nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Protective substrate, 31 Reservoir part, 32 Piezoelectric element holding part, 33 Through hole, 40 Compliance substrate, 50 Elastic film, 51, 51A, 51B Thick film part, 60 Lower electrode film, 70 Piezoelectric layer, 80 Upper electrode film, 90 lead electrode, 100 reservoir, 120 drive circuit, 121 connection wiring, 150, 150A, 150B diaphragm, 151, 151A, 151B bent part, 300 piezoelectric element, 320 piezoelectric active part

Claims

A flow path forming substrate provided with a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid, and a drive unit provided on one surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate for vibrating the vibration plate And
The diaphragm is provided with a bent portion that is bent on both sides in the width direction of the pressure generating chamber, and a region where the bent portion of the diaphragm is provided is thicker than other regions. A liquid ejecting head having a thick film portion.

The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the thick film portion is provided by thickening an oxide film constituting the diaphragm.

The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the thick film portion is provided so that the thickness gradually decreases toward other regions.

The diaphragm has a flat portion provided along the surface of the flow path forming substrate, and a region facing the pressure generating chamber toward the opposite side of the flow path forming substrate with respect to the flat portion. An inclined portion provided in an inclined manner and a piezoelectric element placement portion provided in the same direction as the flat portion and provided with the piezoelectric element are continuously provided, and the bent portion is provided. A first bent portion provided between the flat portion and the inclined portion; and a second bent portion provided between the inclined portion and the piezoelectric element placement portion. The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the liquid ejecting head is a liquid ejecting head.

The liquid ejecting head according to claim 4, wherein the inclined portion is provided perpendicular to the flat portion and the piezoelectric element placement portion.

The vibration plate is inclined toward the flow path forming substrate side with respect to the flat portion provided along the surface of the flow path forming substrate and a region opposed to the pressure generating chamber. A first inclined portion provided; a second inclined portion provided inclined toward the opposite side of the flow path forming substrate with respect to the first inclined portion; and the same direction as the flat portion. And the piezoelectric element mounting portion provided with the piezoelectric element is provided continuously, and the bent portion is provided between the flat portion and the first inclined portion. A first bent portion; a second bent portion provided between the first inclined portion and the second inclined portion; and between the second inclined portion and the piezoelectric element placement portion. The liquid ejecting head according to claim 1, further comprising a third bent portion provided.

A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1.