JP2015163477A - Method for manufacturing ink jet head - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet head where a plurality of nozzles can be formed on a piezoelectric ceramic element with high accuracy and inexpensively.SOLUTION: An ink jet head includes: a vibration plate 106 which has openings of a first diameter; ink pressure chambers 201 which are communicated with the openings and are arranged on one surface of the vibration plate; first electrodes 107 each of which is formed on the other surface of the vibration plate 106; piezoelectric films 108 which are formed on the first electrodes in a region surrounding the openings and, when driving voltage is applied, deform the vibration plate to expand or contract ink pressure chambers; second electrodes 103 formed on each of the piezoelectric films; a protective film 110 which is formed at least on the vibration plate and the second electrodes and has nozzles 101 for ejecting ink having a diameter smaller than a first diameter and arranged in the openings; and ink supply means 400 which supplies the ink to ink pressure chambers 201.

Description

本発明の実施形態は、インクをノズルから吐出して画像を形成するインクジェットヘッドおよびそのインクジェットヘッド製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an inkjet head that forms an image by ejecting ink from nozzles and a method for manufacturing the inkjet head.

画像信号に従ってノズルからインク滴を吐出し、記録紙上にインク滴による画像を形成するオンデマンド型インクジェット記録方式が知られている。オンデマンド型インクジェット記録方式は、主として発熱素子型と圧電素子型がある。発熱素子型は、インク流路にある発熱体に通電してインク中に気泡を発生させ、その気泡によって押されたインクがノズルから吐出する構成となっている。圧電素子型は、圧電素子の変形を利用してインク室に貯蔵されたインクをノズルから吐出させる構成である。   There is known an on-demand ink jet recording method in which ink droplets are ejected from nozzles in accordance with an image signal to form an image with ink droplets on recording paper. The on-demand type ink jet recording system mainly includes a heating element type and a piezoelectric element type. The heating element type is configured to energize a heating element in an ink flow path to generate bubbles in the ink and to discharge ink pushed by the bubbles from the nozzles. The piezoelectric element type is a configuration in which ink stored in an ink chamber is ejected from a nozzle using deformation of a piezoelectric element.

圧電素子（ピエゾ素子）は、電圧を力に変換する素子である。この圧電素子に電界を加えると、伸張または剪断変形を起こす。代表的な圧電素子として、チタン酸ジルコン酸鉛が使われている。   A piezoelectric element (piezo element) is an element that converts voltage into force. When an electric field is applied to the piezoelectric element, stretching or shear deformation occurs. As a typical piezoelectric element, lead zirconate titanate is used.

圧電素子を利用したインクジェットヘッドとして、圧電性材料で形成したノズル基板を用いた構成が知られている。このインクジェットヘッドでは、電極がノズル基板の両面に、ノズルを囲むように形成されている。インクはノズル基板とノズル基板を支える基板との間に入り込む。インクはノズル内でメニスカスを形成してノズル内に維持される。ノズル基板の電極に圧電素子を振動させる駆動波形を印加すると、ノズル周囲の圧電素子が振動する。圧電素子が振動することにより、ノズル内に超音波振動を発生してメニスカス内のインクが吐出する。ノズル基板の圧電素子を励振すると、振動エネルギーが液滴吐出開口の周縁部から中心に向かって集中し、インク表面から垂直な方向へインク滴が吐出するようになっている。   As an ink jet head using a piezoelectric element, a configuration using a nozzle substrate formed of a piezoelectric material is known. In this inkjet head, electrodes are formed on both sides of the nozzle substrate so as to surround the nozzle. The ink enters between the nozzle substrate and the substrate that supports the nozzle substrate. The ink forms a meniscus in the nozzle and is maintained in the nozzle. When a driving waveform for vibrating the piezoelectric element is applied to the electrode of the nozzle substrate, the piezoelectric element around the nozzle vibrates. When the piezoelectric element vibrates, ultrasonic vibration is generated in the nozzle and ink in the meniscus is ejected. When the piezoelectric element of the nozzle substrate is excited, the vibration energy is concentrated from the peripheral portion of the droplet discharge opening toward the center, and the ink droplet is discharged in a direction perpendicular to the ink surface.

特開平１０−５８６７２号公報JP-A-10-58672

圧電素子に対し、複数のノズルを、精度良く、且つ、安価に形成することは難しく、加工費を要するものとなっている。   It is difficult to form a plurality of nozzles accurately and inexpensively for a piezoelectric element, which requires a processing cost.

実施形態のインクジェットヘッドは、第１の直径を有する開口を備える振動板と、前記開口に連通し、前記振動板の一方の面に配置されるインク圧力室と、前記振動板の他方の面上に形成される第１の電極と、前記開口を囲む領域で前記第１の電極上に形成され、駆動電圧により前記振動板を変形させ前記インク圧力室を拡張または収縮させる圧電体膜と、前記圧電体膜の上に形成される第２の電極と 少なくとも前記振動板と第２電極の上に形成され、前記第１の直径より小さい直径を有するインクを吐出させるノズルが前記開口内に設けられた保護膜と、前記インク圧力室にインクを供給するインク供給手段と、を備えることを特徴とする。   An inkjet head according to an embodiment includes a diaphragm having an opening having a first diameter, an ink pressure chamber that communicates with the opening and is disposed on one surface of the diaphragm, and on the other surface of the diaphragm. A piezoelectric film formed on the first electrode in a region surrounding the opening and deforming the diaphragm by a driving voltage to expand or contract the ink pressure chamber; A second electrode formed on the piezoelectric film, a nozzle formed on at least the diaphragm and the second electrode, and ejecting ink having a diameter smaller than the first diameter is provided in the opening. And an ink supply means for supplying ink to the ink pressure chamber.

第１の実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of the ink jet head according to the first embodiment. 第１の実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図であって、図１とは別の例を示す図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the ink jet head according to the first embodiment, and is a diagram illustrating an example different from FIG. 1. 第１の実施形態におけるインクジェットヘッドの平面図。FIG. 2 is a plan view of the ink jet head according to the first embodiment. 図３に示すインクジェットヘッドを、Ａ‐Ａ’軸に関して、左側から右側に向けて見た断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the inkjet head shown in FIG. 3 as viewed from the left side to the right side with respect to the A-A ′ axis. 図４の次工程であって、振動板上に成膜した共有電極を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a shared electrode formed on the diaphragm in the next step of FIG. 4. 図５の次工程であって、共有電極上に形成した圧電体膜を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a piezoelectric film formed on a shared electrode in the next step of FIG. 5. 図６の次工程であって、共有電極上および圧電体膜上に形成した絶縁膜を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an insulating film formed on the shared electrode and the piezoelectric film in the next process of FIG. 6. 図７の次工程であって、共有電極上、圧電体膜上および振動板上に形成した配線電極を示す図。The figure which is the next process of FIG. 7, Comprising: The figure which shows the wiring electrode formed on the shared electrode, the piezoelectric material film, and the diaphragm. 図８の次工程であって、パターニングにより振動板の一部を穿いた状態を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a state where a part of the diaphragm is formed by patterning, which is the next step of FIG. 8. 図９の次工程であって、振動板、配線電極、共有電極、および絶縁膜上に成膜した保護膜を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a protective film formed on the diaphragm, the wiring electrode, the shared electrode, and the insulating film, which is the next process of FIG. 9. 図１０の次工程であって、上下反転されたインク圧力室構造体に対し、インク圧力室構造体が形成された状態を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a state in which an ink pressure chamber structure is formed with respect to an ink pressure chamber structure that is turned upside down in the next process of FIG. 10. 図１１の次工程であって、インク圧力室構造体にセパレートプレートとインク供給路構造体を接着した状態を示す図。FIG. 12 is a diagram illustrating a state where the separate plate and the ink supply path structure are bonded to the ink pressure chamber structure, which is the next process of FIG. 11. 図１２の次工程であって、保護膜の配線電極端子部１０４上に、電極端子部カバーテープを貼り付けた状態を示す図。The figure which is the next process of FIG. 12, and shows the state which affixed the electrode terminal part cover tape on the wiring electrode terminal part 104 of a protective film. 図１３の次工程であって、保護膜上に撥インク膜を形成した状態を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a state in which an ink repellent film is formed on a protective film, which is the next process of FIG. 図４〜図１４の工程を経て完成したインクジェットヘッドの断面図。Sectional drawing of the inkjet head completed through the process of FIGS. 4-14. 図３におけるインクジェットヘッドのＢ−Ｂ´断面図。BB 'sectional drawing of the inkjet head in FIG. 図３におけるインクジェットヘッドのＣ−Ｃ´断面図。CC 'sectional drawing of the inkjet head in FIG. 第２の実施形態のインクジェットヘッドを示す図。The figure which shows the inkjet head of 2nd Embodiment. 第３の実施形態のインクジェットヘッドを示す図。The figure which shows the inkjet head of 3rd Embodiment. 第４の実施形態のインクジェットヘッドを示す図。The figure which shows the inkjet head of 4th Embodiment. 第４の実施形態のインクジェットヘッドを示す図であって、図２０とは別の例を示す図。It is a figure which shows the inkjet head of 4th Embodiment, Comprising: The figure which shows an example different from FIG. 図２１のノズルプレートを、インク吐出側から見た平面図。The top view which looked at the nozzle plate of FIG. 21 from the ink discharge side. 図２２におけるインクジェットヘッドのＦ−Ｆ´断面図。FF 'sectional drawing of the inkjet head in FIG. 図２２におけるインクジェットヘッドのＧ−Ｇ´断面図。GG 'sectional drawing of the inkjet head in FIG. 第５の実施形態のインクジェットヘッドを示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an inkjet head according to a fifth embodiment. 第５の実施形態のインクジェットヘッドを示す図であって、図２５とは別の例を示す図。It is a figure which shows the inkjet head of 5th Embodiment, Comprising: The figure which shows an example different from FIG. 第６の実施形態のインクジェットヘッドを示す図。The figure which shows the inkjet head of 6th Embodiment. 第６の実施形態のインクジェットヘッドを示す図であって、図２７とは別の例を示す図。It is a figure which shows the inkjet head of 6th Embodiment, Comprising: The figure which shows an example different from FIG.

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態が適用されるインクジェットヘッドの分解斜視図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head to which the first embodiment is applied.

図１に示されるインクジェットヘッド１は、ノズルプレート１００、インク圧力室構造体２００、セパレートプレート３００、インク供給路構造体４００、で構成されている。   The inkjet head 1 shown in FIG. 1 includes a nozzle plate 100, an ink pressure chamber structure 200, a separate plate 300, and an ink supply path structure 400.

ノズルプレート１００には、ノズルプレート１００の厚さ方向に貫通するインク吐出用の複数のノズル１０１（インク吐出孔）がある。   The nozzle plate 100 has a plurality of nozzles 101 (ink ejection holes) for ejecting ink penetrating in the thickness direction of the nozzle plate 100.

インク圧力室構造体２００には、複数のノズル１０１に対応する複数のインク圧力室２０１がある。１つのインク圧力室２０１は対応するノズル１０１に繋がっている。   The ink pressure chamber structure 200 includes a plurality of ink pressure chambers 201 corresponding to the plurality of nozzles 101. One ink pressure chamber 201 is connected to the corresponding nozzle 101.

セパレートプレート３００には、インク圧力室構造体２００に形成されるインク圧力室
２０１に繋がるインク絞り３０１（インク圧力室へのインク供給用開口）がある。 The separation plate 300 has an ink throttle 301 (ink supply opening to the ink pressure chamber) connected to the ink pressure chamber 201 formed in the ink pressure chamber structure 200.

複数のノズル１０１に対応してインク圧力室２０１とインク絞り３０１が設けられ、複数のインク圧力室２０１は、インク絞り３０１を通してインク供給路４０２と繋がっている。   An ink pressure chamber 201 and an ink restrictor 301 are provided corresponding to the plurality of nozzles 101, and the plurality of ink pressure chambers 201 are connected to the ink supply path 402 through the ink restrictor 301.

インク圧力室２０１は画像形成のためのインクを保持している。そしてノズルプレート１００の変形によって、各インク圧力室２０１内のインクに圧力変化が発生し、各ノズル１０１からインクを吐出する。この時、セパレートプレート３００は、インク圧力室２０１内に発生した圧力を閉じ込めて、インク供給路４０２へ圧力が逃げることを防ぐ役割を果たす。そのため、インク絞り３０１の直径は、インク圧力室２０１の直径に対して１／４以下の大きさである。   The ink pressure chamber 201 holds ink for image formation. Due to the deformation of the nozzle plate 100, a pressure change occurs in the ink in each ink pressure chamber 201, and the ink is ejected from each nozzle 101. At this time, the separate plate 300 serves to confine the pressure generated in the ink pressure chamber 201 and prevent the pressure from escaping to the ink supply path 402. For this reason, the diameter of the ink restrictor 301 is ¼ or less of the diameter of the ink pressure chamber 201.

インク供給路４０２は、インク供給路構造体４００にある。インク供給路構造体４００にはインクジェットヘッド外部からインクを供給するインク供給口４０１がある。インク供給路４０２は、全てのインク圧力室２０１にインクを供給可能であるように、複数のインク圧力室２０１をすべて囲んでいる。   The ink supply path 402 is in the ink supply path structure 400. The ink supply path structure 400 has an ink supply port 401 for supplying ink from the outside of the inkjet head. The ink supply path 402 surrounds all of the plurality of ink pressure chambers 201 so that ink can be supplied to all the ink pressure chambers 201.

インク圧力室構造体２００は、厚さ７２５μｍのシリコンウエハで作成している。各インク圧力室２０１は、直径２４０μｍの円筒形状である。各インク圧力室２０１の円の中心にノズル１０１がある。   The ink pressure chamber structure 200 is made of a silicon wafer having a thickness of 725 μm. Each ink pressure chamber 201 has a cylindrical shape with a diameter of 240 μm. There is a nozzle 101 at the center of the circle of each ink pressure chamber 201.

セパレートプレート３００は、厚さ２００μｍのステンレスである。インク絞り３０１の直径は６０μｍとなっている。インク絞り３０１は、それぞれのインク圧力室２０１へのインク流路抵抗がほぼ同程度になるように、インク絞り３０１の形状バラツキを抑制するように作られている。   The separate plate 300 is stainless steel having a thickness of 200 μm. The diameter of the ink diaphragm 301 is 60 μm. The ink restrictors 301 are formed so as to suppress variations in the shape of the ink restrictors 301 so that the ink flow path resistances to the respective ink pressure chambers 201 are approximately the same.

インク供給路構造体４００は厚さ４ｍｍのステンレスである。インク供給路４０２はステンレス表面から２ｍｍ深さとなっている。インク供給口４０１はインク供給路４０２のほぼ中央にある。インク供給口４０１は各インク圧力室２０１へのインク流路抵抗がほぼ同程度になるように作られている。   The ink supply path structure 400 is stainless steel having a thickness of 4 mm. The ink supply path 402 is 2 mm deep from the stainless steel surface. The ink supply port 401 is substantially at the center of the ink supply path 402. The ink supply port 401 is formed so that the ink flow path resistance to each ink pressure chamber 201 is approximately the same.

図２は、図１と異なり、インク供給路４０２内でインクが循環されるように、循環インク供給口４０３と循環インク排出口４０４が、インク供給路４０２の両端付近に配置された構成である。   FIG. 2 is different from FIG. 1 in that the circulation ink supply port 403 and the circulation ink discharge port 404 are arranged near both ends of the ink supply path 402 so that the ink is circulated in the ink supply path 402. .

インクが循環することにより、インク供給路４０２内のインク温度を一定に保つことができる。よって図１のインクジェットヘッドと比べて、ノズルプレート１００の変形によって発生した熱によるインクジェットヘッド内の温度上昇を抑制する効果がある。   By circulating the ink, the ink temperature in the ink supply path 402 can be kept constant. Therefore, as compared with the ink jet head of FIG. 1, there is an effect of suppressing a temperature rise in the ink jet head due to heat generated by the deformation of the nozzle plate 100.

ノズルプレート１００は、インク圧力室構造体２００の上に、後述する成膜プロセスにて形成された一体構造である。   The nozzle plate 100 is an integral structure formed on the ink pressure chamber structure 200 by a film forming process described later.

インク圧力室構造体２００、セパレートプレート３００、インク供給路構造体４００はノズル１０１、インク圧力室２０１が所定の位置関係を保つように、エポキシ接着剤で固定されている。   The ink pressure chamber structure 200, the separate plate 300, and the ink supply path structure 400 are fixed with an epoxy adhesive so that the nozzle 101 and the ink pressure chamber 201 maintain a predetermined positional relationship.

インク圧力室構造体２００はシリコンウエハ、セパレートプレート３００、インク供給路構造体４００はステンレスで作成したが、これら構造体２００、３００、４００の材料は、シリコンウエハ、ステンレスに限定されない。構造体２００、３００、４００はノズルプレート１００の膨張係数との差を考慮して、インク吐出圧力発生に影響しない範囲で他の材料とすることも可能である。例えば、セラミック材料としてアルミナセラミックス、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウム、などの窒化物、酸化物を利用可能である。また、樹脂材料として、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンなどのプラスチック材を利用することも可能である。また、金属材料(合金)を用いることも可能であり、代表的な材料としては、アルミ、チタン、などの材料が挙げられる。   The ink pressure chamber structure 200 is made of a silicon wafer, a separate plate 300, and the ink supply path structure 400 is made of stainless steel. However, the materials of the structures 200, 300, and 400 are not limited to silicon wafers and stainless steel. The structures 200, 300, and 400 can be made of other materials within a range that does not affect the generation of the ink discharge pressure in consideration of the difference from the expansion coefficient of the nozzle plate 100. For example, nitrides and oxides such as alumina ceramics, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, and barium titanate can be used as the ceramic material. In addition, plastic materials such as ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene), polyacetal, polyamide, polycarbonate, and polyethersulfone can be used as the resin material. A metal material (alloy) can also be used, and typical materials include aluminum, titanium, and the like.

図３を参照し、ノズルプレート１００の構成について説明する。図３はノズルプレート１００をインク吐出側から見た平面図である。   The configuration of the nozzle plate 100 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view of the nozzle plate 100 as viewed from the ink ejection side.

ノズルプレート１００は、インクを吐出させるノズル１０１、ノズル１０１からインクを吐出させるための圧力を発生させるアクチュエータ１０２がある。また、ノズルプレート１００はアクチュエータ１０２を駆動するための信号を伝送する配線電極１０３と共有電極１０７がある。さらに、ノズルプレート１００は配線電極１０３の一部である、インクジェットヘッド１の外部からインクジェットヘッド１を駆動する信号を受ける配線電極端子部１０４、同様に、共有電極１０７の一部である、インクジェットヘッド１を駆動する信号を受ける共有電極端子部１０５を有している。   The nozzle plate 100 includes a nozzle 101 that ejects ink and an actuator 102 that generates a pressure for ejecting ink from the nozzle 101. The nozzle plate 100 includes a wiring electrode 103 and a common electrode 107 that transmit a signal for driving the actuator 102. Further, the nozzle plate 100 is a part of the wiring electrode 103, the wiring electrode terminal portion 104 that receives a signal for driving the ink jet head 1 from the outside of the ink jet head 1, and the ink jet head that is also a part of the shared electrode 107. 1 has a common electrode terminal portion 105 that receives a signal for driving 1.

アクチュエータ１０２、配線電極１０３、配線電極端子部１０４、共有電極１０７、共有電極端子部１０５は、振動板１０６上に形成される。   The actuator 102, the wiring electrode 103, the wiring electrode terminal portion 104, the shared electrode 107, and the shared electrode terminal portion 105 are formed on the diaphragm 106.

ノズル１０１はノズルプレート１００を貫通している。１つのインク圧力室２０１の円形断面の中心と、対応するノズル１０１の中心は一致している。１つのインク圧力室２０１から対応するノズル１０１内にインクを供給する。ノズル１０１に対応するアクチュエータ１０２の動作によって振動板１０６が変形し、インク圧力室２０１内に発生した圧力変化によって、ノズル１０１に供給されたインクを吐出する。全てのノズル１０１は同じ動作である。   The nozzle 101 passes through the nozzle plate 100. The center of the circular cross section of one ink pressure chamber 201 coincides with the center of the corresponding nozzle 101. Ink is supplied from one ink pressure chamber 201 into the corresponding nozzle 101. The vibration plate 106 is deformed by the operation of the actuator 102 corresponding to the nozzle 101, and the ink supplied to the nozzle 101 is ejected by the pressure change generated in the ink pressure chamber 201. All the nozzles 101 perform the same operation.

ノズル１０１は円筒形状となっており、直径２０μｍである。   The nozzle 101 has a cylindrical shape and a diameter of 20 μm.

アクチュエータ１０２は圧電体膜で構成されている。圧電体膜と圧電体膜を挟む２つの電極（配線電極１０３と共有電極１０７）で各アクチュエータ１０２は動作する。圧電体膜を成膜すると、圧電体膜の膜厚方向に分極が発生する。電極を介して分極の方向と同方向の電界を圧電体膜に印加すると、アクチュエータ１０２は電界方向と直交する方向に伸縮する。この伸縮を利用して振動板１０６が、ノズルプレート１００の厚み方向に変形しインク圧力室２０１内のインクに圧力変化を発生させる。圧電体膜の形状は円形である。圧電体膜はノズル１０１の吐出側開口と同心円にある。円形の圧電体膜の直径は１７０μｍとする。つまり圧電体膜はノズル１０１の吐出側開口を囲んでいる。   The actuator 102 is composed of a piezoelectric film. Each actuator 102 operates with two electrodes (wiring electrode 103 and common electrode 107) sandwiching the piezoelectric film and the piezoelectric film. When a piezoelectric film is formed, polarization occurs in the film thickness direction of the piezoelectric film. When an electric field in the same direction as the polarization direction is applied to the piezoelectric film through the electrode, the actuator 102 expands and contracts in a direction orthogonal to the electric field direction. The diaphragm 106 is deformed in the thickness direction of the nozzle plate 100 using this expansion and contraction to generate a pressure change in the ink in the ink pressure chamber 201. The shape of the piezoelectric film is circular. The piezoelectric film is concentric with the discharge-side opening of the nozzle 101. The diameter of the circular piezoelectric film is 170 μm. That is, the piezoelectric film surrounds the discharge side opening of the nozzle 101.

アクチュエータ１０２となる圧電体膜１０８の動作についてさらに説明する。圧電体膜１０８は膜厚に対して直交する方向（面内方向）に収縮または伸張する。圧電体膜が収縮すると、圧電体膜１０８が結合された振動板１０６はインク圧力室２０１を拡張する方向へ湾曲する。インク圧力室２０１を拡張する湾曲はインク圧力室２０１内の貯留するインクに負圧力を発生させる。発生した負圧によりインク供給手段４００からインクがインク圧力室２０１内に供給される。圧電体膜１０８が伸張すると、圧電体膜１０８に結合された振動板１０６はインク圧力室の方向へ湾曲する。振動板１０６のインク圧力室２０１方向への湾曲はインク圧力室２０１内に貯留するインクに正圧力を発生させる。発生した正圧により振動板１０６に設けられたノズル１０１からインク滴が吐出する。インク圧力室２０１の拡張または収縮時、振動板のノズル近傍は圧電体膜の変位によってインクが吐出する方向に変形することになる。言い換えれば、インクを吐出させるアクチュエータはベンディングモードで動作している。 The operation of the piezoelectric film 108 serving as the actuator 102 will be further described. The piezoelectric film 108 contracts or expands in a direction (in-plane direction) orthogonal to the film thickness. When the piezoelectric film contracts, the diaphragm 106 to which the piezoelectric film 108 is coupled is bent in a direction in which the ink pressure chamber 201 is expanded. The curve that expands the ink pressure chamber 201 generates a negative pressure in the ink stored in the ink pressure chamber 201. Ink is supplied from the ink supply means 400 into the ink pressure chamber 201 by the generated negative pressure. When the piezoelectric film 108 is expanded, the diaphragm 106 coupled to the piezoelectric film 108 is bent toward the ink pressure chamber. The curve of the vibration plate 106 in the direction of the ink pressure chamber 201 generates a positive pressure on the ink stored in the ink pressure chamber 201. Ink droplets are ejected from the nozzle 101 provided on the vibration plate 106 by the generated positive pressure. When the ink pressure chamber 201 is expanded or contracted, the vicinity of the nozzle of the vibration plate is deformed in the direction in which ink is ejected due to the displacement of the piezoelectric film. In other words, the actuator that ejects ink operates in the bending mode.

中心にノズル１０１を配置したアクチュエータ１０２は直径１７０μｍの圧電体膜で構成されているので、より高密度にノズル１０１を配置するためにアクチュエータ１０２は千鳥状（互い違い）に配置されている。図３のＸ軸方向に複数のノズル１０１が直線状に配置される。Ｙ軸方向に直線状のノズル列が２列ある。Ｘ軸方向で隣接するノズル１０１の中心間距離は３４０μｍとなっている。Ｙ軸方向ではノズル１０１の２列の配置間隔が２４０μｍとなっている。このように配置することで、配線電極１０３はＸ軸方向で２つのアクチュエータ１０２間を通って形成される。   Since the actuator 102 having the nozzle 101 arranged at the center is formed of a piezoelectric film having a diameter of 170 μm, the actuators 102 are arranged in a staggered manner (alternately) in order to arrange the nozzles 101 at a higher density. A plurality of nozzles 101 are linearly arranged in the X-axis direction of FIG. There are two linear nozzle rows in the Y-axis direction. The distance between the centers of the nozzles 101 adjacent in the X-axis direction is 340 μm. In the Y-axis direction, the arrangement interval of the two rows of nozzles 101 is 240 μm. By arranging in this way, the wiring electrode 103 is formed between the two actuators 102 in the X-axis direction.

圧電体膜の材料は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた。他の材料として、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３：チタン酸鉛）ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＺｎＯ、ＡｌＮなどを用いることも可能である。 PZT (lead zirconate titanate) was used as the material for the piezoelectric film. As other materials, PTO (PbTiO 3 : lead titanate) PMNT (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 —PbTiO 3 ), PZNT (Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 − PbTiO 3 ), ZnO, AlN, or the like can also be used.

圧電体膜はＲＦマグネトロンスパッタリング法により基板温度３５０℃で成膜した。膜厚は１μｍとした。圧電体膜成膜後、圧電体膜に圧電性を付与するために、５００℃で３時間熱処理を行った。これにより、良好な圧電性能を得ることができた。圧電体膜の他の製法として、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、ゾルゲル法、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）、水熱合成法などを用いることも可能である。圧電体膜の厚さは、圧電特性と絶縁破壊電圧などによって決定される。圧電体膜の厚さは、概ね０．１μｍから５μｍの範囲である。   The piezoelectric film was formed at a substrate temperature of 350 ° C. by RF magnetron sputtering. The film thickness was 1 μm. After forming the piezoelectric film, heat treatment was performed at 500 ° C. for 3 hours in order to impart piezoelectricity to the piezoelectric film. Thereby, good piezoelectric performance could be obtained. As other manufacturing methods of the piezoelectric film, CVD (chemical vapor deposition method), sol-gel method, AD method (aerosol deposition method), hydrothermal synthesis method, and the like can also be used. The thickness of the piezoelectric film is determined by piezoelectric characteristics and dielectric breakdown voltage. The thickness of the piezoelectric film is generally in the range of 0.1 μm to 5 μm.

複数の配線電極１０３は、複数のアクチュエータ１０２の圧電体膜に繋がる２つの電極の一方である。複数の配線電極１０３は圧電体膜に対しては吐出側に成膜されている。各配線電極１０３は対応するアクチュエータ１０２の圧電体膜に個別に繋がる。各配線電極１０３は圧電体膜を独立に動作させるための個別電極として作用する。各配線電極１０３は、円形の圧電体膜より大径の円形の電極部分と配線部、配線電極端子部１０４で構成される。円形の電極部分の中心にはノズル１０１が形成されるため、ノズル１０１と同心円状に配線電極膜がない部分ができる。   The plurality of wiring electrodes 103 are one of two electrodes connected to the piezoelectric films of the plurality of actuators 102. The plurality of wiring electrodes 103 are formed on the discharge side with respect to the piezoelectric film. Each wiring electrode 103 is individually connected to the piezoelectric film of the corresponding actuator 102. Each wiring electrode 103 acts as an individual electrode for independently operating the piezoelectric film. Each wiring electrode 103 includes a circular electrode portion having a larger diameter than the circular piezoelectric film, a wiring portion, and a wiring electrode terminal portion 104. Since the nozzle 101 is formed at the center of the circular electrode portion, a portion without the wiring electrode film is formed concentrically with the nozzle 101.

複数の配線電極１０３は、Ｐｔ（白金）薄膜で形成した。薄膜の成膜はスパッタリング法を用い、膜厚０．５μｍとした。配線電極１０３の他の電極材料として、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ(金)などを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。複数の配線電極１０３の望ましい膜厚は０．０１から１μｍである。   The plurality of wiring electrodes 103 were formed of a Pt (platinum) thin film. The thin film was formed using a sputtering method to a thickness of 0.5 μm. As other electrode materials for the wiring electrode 103, Ni (nickel), Cu (copper), Al (aluminum), Ti (titanium), W (tantalum), Mo (molybdenum), Au (gold), or the like may be used. Is possible. As another film forming method, vapor deposition or plating can be used. A desirable film thickness of the plurality of wiring electrodes 103 is 0.01 to 1 μm.

共有電極１０７は、圧電体膜に繋がる２つの電極の他方であり、圧電体膜に対してはインク圧力室２０１側に成膜されている。共有電極１０７は、各圧電体膜に共有して繋がり、共通電極として作用する。共有電極１０７は、円形の圧電体膜より小径の円形の電極部分、アクチュエータ１０２から個別電極配線部と反対方向に配置されノズルプレート１００のＸ軸方向両端で集結された配線部、共有電極端子部１０５で構成される。円形の電極部分の中心にはノズル１０１が形成されるため、配線電極膜と同様に、ノズル１０１と同心円状に共有電極膜がない部分ができる。   The shared electrode 107 is the other of the two electrodes connected to the piezoelectric film, and is formed on the ink pressure chamber 201 side with respect to the piezoelectric film. The shared electrode 107 is shared and connected to each piezoelectric film and functions as a common electrode. The shared electrode 107 is a circular electrode portion having a diameter smaller than that of the circular piezoelectric film, a wiring portion arranged in the opposite direction from the individual electrode wiring portion from the actuator 102 and concentrated at both ends in the X-axis direction of the nozzle plate 100, a shared electrode terminal portion 105. Since the nozzle 101 is formed at the center of the circular electrode portion, a portion without the shared electrode film is formed concentrically with the nozzle 101 as in the case of the wiring electrode film.

共有電極１０７は、Ｐｔ（白金）/Ｔｉ(チタン)薄膜で形成した。薄膜の成膜はスパッタリング法を用い、膜厚０．５μｍとした。共有電極１０７の他の電極材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕなどを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。共有電極１０７の望ましい膜厚は０．０１から１μｍである。   The shared electrode 107 was formed of a Pt (platinum) / Ti (titanium) thin film. The thin film was formed using a sputtering method to a thickness of 0.5 μm. Ni, Cu, Al, Ti, W, Mo, Au, or the like can be used as another electrode material of the shared electrode 107. As another film forming method, vapor deposition or plating can be used. A desirable film thickness of the shared electrode 107 is 0.01 to 1 μm.

配線電極端子部１０４と共有電極端子部１０５は、外部駆動回路からアクチュエータ１０２を駆動するための信号を受信するために設けられている。配線電極１０３と共有電極１０７はアクチュエータ１０２の間を通して配線するため、この実施例では配線幅は８０μｍ程度となる。   The wiring electrode terminal portion 104 and the shared electrode terminal portion 105 are provided for receiving a signal for driving the actuator 102 from an external drive circuit. Since the wiring electrode 103 and the shared electrode 107 are wired between the actuators 102, the wiring width is about 80 μm in this embodiment.

共有電極端子部１０５は、個別配線端子部１０４の両側にある。各配線電極端子部１０４の間隔は１７０μｍとなるので、配線電極１０３の配線幅に比べて配線電極端子部１０４のＸ軸方向の幅を広くすることができる。このため外部駆動回路との接続は容易になっている。配線電極１０３がアクチュエータ１０２を駆動する個別電極として機能する。   The shared electrode terminal portion 105 is on both sides of the individual wiring terminal portion 104. Since the interval between the wiring electrode terminal portions 104 is 170 μm, the width of the wiring electrode terminal portion 104 in the X-axis direction can be made wider than the wiring width of the wiring electrode 103. For this reason, connection with an external drive circuit is easy. The wiring electrode 103 functions as an individual electrode that drives the actuator 102.

図３のＡ−Ａ´断面を参照し、このインクジェットヘッドの製造方法について説明する。   A method for manufacturing the ink jet head will be described with reference to the AA ′ cross section of FIG. 3.

図４から図１５はインクジェットヘッドの加工プロセス毎に作成した状態を示している。インクジェットヘッドを構成する材料を薄膜、またはスピンコーティングによって成膜し、作成している。   4 to 15 show states created for each processing process of the inkjet head. The material constituting the ink-jet head is formed by forming a film by thin film or spin coating.

図４はインク圧力室構造体２００上に振動板１０６を成膜した構成を示している。ノズルプレート１００を形成するために、鏡面研磨されたシリコンウエハをインク圧力室構造体２００に用いている。ノズルプレート１００を作成するプロセスにおいて、加熱、薄膜の成膜を繰り返すため、耐熱性のあるシリコンウエハを利用している。シリコンウエハは、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格に準じた、厚さ５２５〜７７５μｍの平滑化されたものである。シリコンウエハの代わりに、耐熱性があるセラミックス、石英あるいは各種金属の基板を使うことも可能である。   FIG. 4 shows a configuration in which the diaphragm 106 is formed on the ink pressure chamber structure 200. In order to form the nozzle plate 100, a mirror-polished silicon wafer is used for the ink pressure chamber structure 200. In the process of creating the nozzle plate 100, a heat-resistant silicon wafer is used to repeat heating and thin film formation. The silicon wafer is smoothed with a thickness of 525 to 775 μm according to SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) standard. Instead of the silicon wafer, it is also possible to use a heat-resistant ceramic, quartz or various metal substrate.

振動板１０６は、ＣＶＤ法成膜したＳｉＯ２膜（酸化ケイ素）を用いた。インク圧力室構造体２００上の全面に膜厚２μｍの成膜を行った。 As the diaphragm 106, a SiO 2 film (silicon oxide) formed by a CVD method was used. A film having a thickness of 2 μm was formed on the entire surface of the ink pressure chamber structure 200.

振動板１０６の膜厚は１から５０μｍの範囲が望ましい。ＳｉＯ２に代えて、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を用いることもできる。振動板１０６の材料選択は、耐熱性、絶縁性（導電率の高いインクを使用時にアクチュエータ１０２駆動によるインク変質の影響を考慮）、熱膨張係数、平滑性、インクに対する濡れ性も考慮して行っている。 The film thickness of the diaphragm 106 is desirably in the range of 1 to 50 μm. Instead of SiO 2 , SiN (silicon nitride), Al 2 O 3 (aluminum oxide), HfO 2 (hafnium oxide), or DLC (Diamond Like Carbon) can be used. The material of the diaphragm 106 is selected in consideration of heat resistance, insulation (considering the influence of ink alteration due to driving of the actuator 102 when ink having high conductivity is used), thermal expansion coefficient, smoothness, and wettability with respect to ink. ing.

図５は、振動板１０６上に成膜した共有電極１０７の成膜を示している。電極材料はＰｔ/Ｔｉである。ＴｉとＰｔを順番にスパッタリング法を用いて成膜した。Ｔｉの膜厚は０．４５μｍとし、Ｐｔ膜厚は０．０５μｍとした。   FIG. 5 shows film formation of the shared electrode 107 formed on the vibration plate 106. The electrode material is Pt / Ti. Ti and Pt were sequentially formed using a sputtering method. The film thickness of Ti was 0.45 μm, and the Pt film thickness was 0.05 μm.

電極を成膜した後に、アクチュエータ１０２と配線部、共有電極端子部１０５に適した形状に電極膜をパターニングし共有電極１０７を形成した。パターニングは、電極膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の電極材料をエッチングによって除去することで行った。エッチングマスクは、感光性レジストを電極膜上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像、工程を経てポストベークを行って形成した。   After forming the electrode, the electrode film was patterned into a shape suitable for the actuator 102, the wiring portion, and the shared electrode terminal portion 105 to form the shared electrode 107. The patterning was performed by creating an etching mask on the electrode film and removing the electrode material other than the etching mask by etching. The etching mask was formed by applying a photosensitive resist on the electrode film, then pre-baking, exposing using a mask on which a desired pattern was formed, developing, and post-baking through the process.

共有電極１０７の圧電体膜１０８に相当する部分は、圧電体膜の外径より小さく、外径１６６μｍの円形パターンになっている。円形の共有電極１０７の中心にノズル１０１が形成されるため、円形共有電極１０７の中心から同心円で直径３４μｍの電極膜がない部分を形成した。共有電極１０７をパターニングすることで、共有電極１０７の円形部と配線部以外は振動板１０６が露出している。   The portion of the shared electrode 107 corresponding to the piezoelectric film 108 has a circular pattern with an outer diameter of 166 μm that is smaller than the outer diameter of the piezoelectric film. Since the nozzle 101 is formed at the center of the circular shared electrode 107, a portion that is concentric from the center of the circular shared electrode 107 and has no electrode film having a diameter of 34 μm is formed. By patterning the shared electrode 107, the diaphragm 106 is exposed except for the circular portion and the wiring portion of the shared electrode 107.

図６は共有電極１０７上に形成した圧電体膜１０８を示している。共有電極１０７、振動板１０６上に、圧電体膜１０８を形成する。圧電体膜１０８はＰＺＴを用いている。１μｍ厚の圧電体膜１０８を基板温度３５０℃にてスパッタリング法で作成した。ＰＺＴ薄膜に圧電性を付与するために、５００℃３時間の熱処理を行った。ＰＺＴ薄膜は成膜すると、共有電極１０７から膜厚方向に沿って、分極が発生する。   FIG. 6 shows the piezoelectric film 108 formed on the shared electrode 107. A piezoelectric film 108 is formed on the shared electrode 107 and the diaphragm 106. The piezoelectric film 108 uses PZT. A piezoelectric film 108 having a thickness of 1 μm was formed by a sputtering method at a substrate temperature of 350 ° C. In order to impart piezoelectricity to the PZT thin film, heat treatment was performed at 500 ° C. for 3 hours. When the PZT thin film is formed, polarization occurs from the shared electrode 107 along the film thickness direction.

圧電体膜１０８のパターニングは、エッチングによって行った。圧電体膜１０８上に感光性レジストを塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光を行い、現像、定着工程を経てポストベークを行い、感光性レジストのエッチングマスクを形成した。このエッチングマスクを用いてエッチングを行い、所望の形状の圧電体膜１０８を得た。   Patterning of the piezoelectric film 108 was performed by etching. After applying a photosensitive resist on the piezoelectric film 108, pre-baking is performed, exposure is performed using a mask on which a desired pattern is formed, post-baking is performed through a development and fixing process, and an etching mask for the photosensitive resist is formed. Formed. Etching was performed using this etching mask to obtain a piezoelectric film 108 having a desired shape.

圧電体膜１０８のパターンは外径１７０μｍの円形となっている。円形パターンの中心にはノズル１０１が形成されるため、円形の圧電体膜１０８の中心から同心円で直径３０μｍの圧電体膜がない部分を形成した。直径３０μｍの圧電体膜のない部分は、振動板１０６が露出している。円形の圧電体膜がない部分の直径が３０μｍであり、円形の共有電極１０７がない部分の直径が３４μｍであるので、圧電体膜１０７がアクチュエータ１０２を構成する共有電極１０７を覆うように形成される。圧電体膜１０８が共有電極１０７を覆うことで、共有電極１０７と圧電体膜１０８に電圧を印加するためのもう一方の配線電極１０３との間の絶縁性を確保することができる。すなわちアクチュエータ１０２を駆動するための個別電極となる配線電極１０３と共有電極１０７とを圧電体膜１０７によって絶縁している。   The pattern of the piezoelectric film 108 is a circle having an outer diameter of 170 μm. Since the nozzle 101 is formed at the center of the circular pattern, a portion that is concentric from the center of the circular piezoelectric film 108 and has no piezoelectric film having a diameter of 30 μm is formed. The diaphragm 106 is exposed at a portion where there is no piezoelectric film having a diameter of 30 μm. Since the diameter of the part without the circular piezoelectric film is 30 μm and the diameter of the part without the circular shared electrode 107 is 34 μm, the piezoelectric film 107 is formed to cover the shared electrode 107 constituting the actuator 102. The By covering the shared electrode 107 with the piezoelectric film 108, it is possible to ensure insulation between the shared electrode 107 and the other wiring electrode 103 for applying a voltage to the piezoelectric film 108. That is, the wiring electrode 103 serving as an individual electrode for driving the actuator 102 and the common electrode 107 are insulated by the piezoelectric film 107.

図７は、図３のＤにあたる箇所の圧電体膜１０８と共有電極１０７上の絶縁膜１０９を示している。絶縁膜１０９は、共有電極１０７の配線部とアクチュエータ１０２を構成する配線電極１０３の絶縁を保つために、圧電体膜１０８と共有電極１０７の表面上に絶縁膜を形成する。絶縁膜の厚みは０．２μｍ、材料はＳｉＯ２とした。成膜は良好な絶縁性を低温成膜実現できるＣＶＤ法を用いた。絶縁膜１０９は、圧電体膜１０８と共有電極１０７の表面のみ成膜されていればよいので、パターニングを行った。レジストを塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンのマスクを用いて露光し、現像、定着工程を経てポストベークを行いエッチングマスク形成した。このエッチングマスクを用いてエッチングを行い、所望の絶縁薄膜を得た。パターニング加工バラツキ精度を考慮して、絶縁膜１０９は圧電体膜１０８を一部覆うようにパターニングした。絶縁膜１０９が圧電体膜１０８を覆う量は、圧電体膜１０８の変形量を阻害しない程度とした。 FIG. 7 shows the piezoelectric film 108 and the insulating film 109 on the shared electrode 107 at a location corresponding to D in FIG. The insulating film 109 forms an insulating film on the surface of the piezoelectric film 108 and the shared electrode 107 in order to maintain the insulation between the wiring portion of the shared electrode 107 and the wiring electrode 103 constituting the actuator 102. The thickness of the insulating film was 0.2 μm, and the material was SiO 2 . For the film formation, a CVD method capable of realizing low-temperature film formation with good insulation was used. Since the insulating film 109 only needs to be formed on the surfaces of the piezoelectric film 108 and the shared electrode 107, patterning was performed. After the resist was applied, pre-baking was performed, exposure was performed using a mask having a desired pattern, post-baking was performed through a development and fixing process, and an etching mask was formed. Etching was performed using this etching mask to obtain a desired insulating thin film. In consideration of patterning processing variation accuracy, the insulating film 109 was patterned so as to partially cover the piezoelectric film 108. The amount that the insulating film 109 covers the piezoelectric film 108 is set so as not to inhibit the deformation amount of the piezoelectric film 108.

図８は、振動板１０６、圧電体膜１０８、絶縁膜１０９上に成膜した配線電極１０３を示している。配線電極１０９はＰｔの膜厚０．５μｍとなっている。配線電極１０９はスパッタリング法によって成膜した。電極を成膜した後に、アクチュエータ１０２と配線部、配線電極端子部１０４に適した形状に電極膜をパターニングし配線電極１０３を形成した。パターニングは、電極膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の電極材料をエッチングによって除去することで行った。エッチングマスクは、感光性レジストを電極膜上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像、工程を経てポストベークを行って形成した。   FIG. 8 shows the wiring electrode 103 formed on the diaphragm 106, the piezoelectric film 108 and the insulating film 109. The wiring electrode 109 has a Pt film thickness of 0.5 μm. The wiring electrode 109 was formed by sputtering. After forming the electrode, the electrode film was patterned into a shape suitable for the actuator 102, the wiring portion, and the wiring electrode terminal portion 104 to form the wiring electrode 103. The patterning was performed by creating an etching mask on the electrode film and removing the electrode material other than the etching mask by etching. The etching mask was formed by applying a photosensitive resist on the electrode film, then pre-baking, exposing using a mask on which a desired pattern was formed, developing, and post-baking through the process.

配線電極１０３の圧電体膜１０８に相当する部分は外径１７４μｍの円形パターンになっている。円形の配線電極１０３の中心にノズル１０１が形成されるため、円形配線電極１０３の中心から同心円で直径２６μｍの電極膜がない部分を形成した。すなわち、アクチュエータ１０２を構成する配線電極１０３は、圧電体膜１０８を覆う形状になっている。   A portion corresponding to the piezoelectric film 108 of the wiring electrode 103 has a circular pattern with an outer diameter of 174 μm. Since the nozzle 101 is formed at the center of the circular wiring electrode 103, a portion that is concentric from the center of the circular wiring electrode 103 and has no electrode film having a diameter of 26 μm is formed. That is, the wiring electrode 103 constituting the actuator 102 has a shape that covers the piezoelectric film 108.

配線電極膜１０９の他の成膜材料として、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｕを利用することができる。配線電極膜１０９の他の成膜方法として、真空蒸着、鍍金などを利用することができる。配線電極膜１０９の膜厚は０．０１〜１μｍの範囲が好ましい。   Cu, Al, Ag, Ti, W, Mo, Pt, and Au can be used as other film forming materials for the wiring electrode film 109. As another film forming method of the wiring electrode film 109, vacuum deposition, plating, or the like can be used. The thickness of the wiring electrode film 109 is preferably in the range of 0.01 to 1 μm.

図９は、パターニングにより、アクチュエータ１０２の中心から同心円で直径２６μｍの振動板１０６がない部分が形成された形状を示している。パターニングは、配線電極膜１０９と振動板１０６上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の振動板１０６をエッチングによって除去することで行った。エッチングマスクは、感光性レジストを配線電極膜１０９と振動板１０６上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像、工程を経てポストベークを行って形成した。   FIG. 9 shows a shape in which a portion having no diaphragm 106 having a diameter of 26 μm concentric from the center of the actuator 102 is formed by patterning. The patterning was performed by creating an etching mask on the wiring electrode film 109 and the diaphragm 106 and removing the diaphragm 106 other than the etching mask by etching. As an etching mask, a photosensitive resist is applied on the wiring electrode film 109 and the vibration plate 106, and then pre-baked, exposed using a mask on which a desired pattern is formed, developed, and post-baked through a process. Formed.

図１０は、振動板１０６、配線電極１０３、共有電極１０７、絶縁膜１０９上に成膜した保護膜１１０を示している。保護膜１１０は、ポリイミドであり膜厚３μｍとなっている。保護膜１１０は、ポリイミド前駆体を含有した溶液をスピンコーティング法によって成膜した後に、スピンコーティング法で成膜することにより、振動板１０６上に形成されたアクチュエータ１０２、配線電極１０３、共有電極１０７を被覆して、表面が平滑な膜が形成される。パターニングにより、ノズル１０１の直径２０μｍの円形パターン形状と配線電極端子部１０４、図３の共有電極端子部１０５の四角パターン形状を形成した。   FIG. 10 shows the protective film 110 formed on the diaphragm 106, the wiring electrode 103, the shared electrode 107, and the insulating film 109. The protective film 110 is made of polyimide and has a thickness of 3 μm. The protective film 110 is formed by a spin coating method after forming a solution containing a polyimide precursor, and then the actuator 102, the wiring electrode 103, and the shared electrode 107 formed on the diaphragm 106. A film having a smooth surface is formed. By patterning, a circular pattern shape of the nozzle 101 having a diameter of 20 μm and a square pattern shape of the wiring electrode terminal portion 104 and the shared electrode terminal portion 105 of FIG. 3 were formed.

インクジェットヘッド１のインク吐出を行うノズル１０１は保護膜１１０で形成され、保護膜１１０の直径２０μｍの円形パターンを囲むように、直径２６μｍの振動板１０６と配線電極１０９の無い円形パターンが形成される。   A nozzle 101 for discharging ink from the inkjet head 1 is formed of a protective film 110, and a circular pattern having a diameter of 26 μm and no wiring electrode 109 is formed so as to surround the circular pattern of the protective film 110 having a diameter of 20 μm. .

振動板１０６に設けた直径２６μｍの円形パターンの内壁、および配線電極１０９の表面は保護膜１１０によって被覆される。当然、配線電極端子部に相当する保護膜１１０は除去されている。円形パターン内壁と配線電極１０９を覆う保護膜１１０内に、インク圧力室に連通するインク吐出用ノズルが形成される。   The inner wall of the circular pattern having a diameter of 26 μm provided on the diaphragm 106 and the surface of the wiring electrode 109 are covered with a protective film 110. Naturally, the protective film 110 corresponding to the wiring electrode terminal portion is removed. An ink ejection nozzle that communicates with the ink pressure chamber is formed in the protective film 110 that covers the inner wall of the circular pattern and the wiring electrode 109.

直径２０μｍのノズル１０２を振動板１０６と保護膜１１０の２回のパターニングで形成する場合、エッチングプロセスバラツキやフォトマスクパターン精度バラツキにより、振動板１０６と保護膜１１０のノズル径やノズルの中心位置が異なってしまい、個々のインクジェットヘッド１のノズル形状や、インクジェットヘッド１の内の個々のノズル形状が不均一になり、インク液滴の着弾位置精度が不均一になる可能性がある。本実施形態では、ノズル１０２の形成を保護膜１１０のパターン二ングのみで行うことにより、ノズル形状の均一性が向上し、複数のノズル間のインク液滴の着弾位置精度が向上する効果がある。   When the nozzle 102 having a diameter of 20 μm is formed by patterning the diaphragm 106 and the protective film 110 twice, the nozzle diameter of the diaphragm 106 and the protective film 110 and the center position of the nozzle are changed due to variations in etching process and photomask pattern accuracy. The nozzle shapes of the individual ink jet heads 1 and the individual nozzle shapes of the ink jet head 1 may be non-uniform, and the landing position accuracy of the ink droplets may be non-uniform. In this embodiment, the nozzle 102 is formed only by patterning the protective film 110, so that the uniformity of the nozzle shape is improved and the ink droplet landing position accuracy between the plurality of nozzles is improved. .

保護膜１１０のパターニング方法は、非感光性のポリイミドを使用した場合と感光性ポリイミドを使用した場合で異なる。   The patterning method of the protective film 110 differs depending on whether non-photosensitive polyimide is used or photosensitive polyimide is used.

非感光性ポリイミドを使用する場合（本実施例においては、東レ株式会社製のセミコファインを使用）、ポリイミド前駆体を含有した溶液をスピンコーティング法によって成膜した後に、ベークによって熱重合と溶剤除去を行って焼成成形する。その後、非感光性ポリイミド膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外のポリイミド膜をエッチングによって除去することで行った。エッチングマスクは、感光性レジストを非感光性ポリイミド膜上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像、工程を経てポストベークを行って形成した。   When non-photosensitive polyimide is used (in this example, Semicofine manufactured by Toray Industries, Inc. is used), a solution containing a polyimide precursor is formed by spin coating, followed by thermal polymerization and solvent removal by baking. To perform firing molding. Thereafter, an etching mask was formed on the non-photosensitive polyimide film, and the polyimide film other than the etching mask was removed by etching. The etching mask was formed by applying a photosensitive resist on the non-photosensitive polyimide film, performing pre-baking, exposing using a mask on which a desired pattern was formed, and performing post-baking through development and processes.

感光性ポリイミドを使用した場合は（本実施例においては、東レ株式会社製のフォトニースを使用）、スピンコーティング法によって成膜した後、プリベークを行う。その後、露光用のマスクとして、ポジ型感光性ポリイミドの場合は、ノズル１０１、配線電極端子部１０４、共有電極端子部１０５が開口した（光が透過する）マスク、ネガ型感光性ポリイミドの場合は、ノズル１０１、配線電極端子部１０４、共有電極端子部１０５が遮光されたマスクを用いて露光し、現像、工程を経てパターニングを行い、その後、ポストベークを行って焼成成形した。   When photosensitive polyimide is used (in this example, photo Nice manufactured by Toray Industries, Inc. is used), after film formation by spin coating, pre-baking is performed. Then, as a mask for exposure, in the case of positive photosensitive polyimide, the nozzle 101, the wiring electrode terminal portion 104, the shared electrode terminal portion 105 are opened (light is transmitted), and in the case of negative photosensitive polyimide The nozzle 101, the wiring electrode terminal portion 104, and the shared electrode terminal portion 105 were exposed using a light-shielded mask, subjected to patterning through development and processes, and then post-baked and fired.

保護膜１１０は、ポリイミドに代えて、樹脂材料として、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンなどのプラスチック材を利用することも可能である。また、セラミック材料としてジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウム、などの窒化物、酸化物を利用可能である。配線電極１０３、共有電極１０７の絶縁を保てば、金属材料(合金)を用いることも可能であり、代表的な材料としては、アルミ、SUS、チタン、などの材料が挙げられる。他の成膜方法として、ＣＶＤ、真空蒸着、鍍金などを利用することができる。保護膜１１０の膜厚は１〜５０μｍの範囲が好ましい。   The protective film 110 may be made of a plastic material such as ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene), polyacetal, polyamide, polycarbonate, or polyethersulfone instead of polyimide. Moreover, nitrides and oxides such as zirconia, silicon carbide, silicon nitride, and barium titanate can be used as the ceramic material. A metal material (alloy) can be used as long as the wiring electrode 103 and the common electrode 107 are insulated, and typical materials include aluminum, SUS, titanium, and the like. As other film forming methods, CVD, vacuum deposition, plating, or the like can be used. The thickness of the protective film 110 is preferably in the range of 1 to 50 μm.

更に保護膜１１０の材料選択においては、振動板１０６材料とヤング率が大きく異なる、即ち振動板１０６と保護膜１１０のヤング率の差が大きい材料が望ましい。板形状の変形量は、板材料のヤング率と板厚が影響する。同じ力がかかった場合でも、ヤング率が小さい程、板厚が薄い程変形が大きい。実施形態においては、振動板１０６のＳｉＯ２膜のヤング率は８０．６ＧＰａ、保護膜１１０のポリイミド膜のヤング率は１０．９ＧＰａであり、ヤング率は６９．７ＧＰａの差がある。この理由について説明する。 Further, in selecting a material for the protective film 110, a material having a Young's modulus that is greatly different from that of the diaphragm 106, that is, a material having a large difference in Young's modulus between the diaphragm 106 and the protective film 110 is desirable. The amount of deformation of the plate shape is influenced by the Young's modulus and the plate thickness of the plate material. Even when the same force is applied, the smaller the Young's modulus and the thinner the plate, the greater the deformation. In the embodiment, the Young's modulus of the SiO 2 film of the diaphragm 106 is 80.6 GPa, the Young's modulus of the polyimide film of the protective film 110 is 10.9 GPa, and the Young's modulus has a difference of 69.7 GPa. The reason for this will be described.

本実施の形態のインクジェットヘッド１は、アクチュエータ１０２が振動板１０６と保護膜１１０に挟まれた構造となり、アクチュエータ１０２に電界をかけてアクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０６はインク圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力が負荷される。反対に、保護膜１１０はインク圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力が負荷される。アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合は、振動板１０６はインク圧力室２０１側に対して凸形状、保護膜１１０はインク圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力が負荷される。即ち、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸縮すると、振動板１０６と保護膜１１０は正反対の向きに変形する力が負荷される。それ故、振動板１０６と保護膜１１０の膜厚とヤング率が同じ場合、アクチュエータ１０２に電圧印加しても、振動板１０６と保護膜１１０は正反対の方向に同じ量変形する力が負荷されるため、ノズルプレート１００が変形しないので、インク吐出しない。   The ink jet head 1 according to the present embodiment has a structure in which the actuator 102 is sandwiched between the diaphragm 106 and the protective film 110. When the electric field is applied to the actuator 102 and the actuator 102 extends in a direction perpendicular to the electric field direction, the diaphragm A force that deforms into a concave shape is applied to the ink pressure chamber 201 side. On the contrary, the protective film 110 is loaded with a force that deforms into a convex shape with respect to the ink pressure chamber 201 side. When the actuator 102 is contracted in a direction orthogonal to the electric field direction, the diaphragm 106 is loaded with a force that deforms into a convex shape with respect to the ink pressure chamber 201 side, and the protective film 110 is deformed into a concave shape with respect to the ink pressure chamber 201 side. Is done. That is, when the actuator 102 expands and contracts in a direction orthogonal to the electric field direction, the diaphragm 106 and the protective film 110 are loaded with a force that deforms in the opposite direction. Therefore, if the diaphragm 106 and the protective film 110 have the same thickness and Young's modulus, even if a voltage is applied to the actuator 102, the diaphragm 106 and the protective film 110 are loaded with the same amount of deformation force in the opposite direction. Therefore, since the nozzle plate 100 is not deformed, ink is not discharged.

本実施の形態においては、保護膜１１０のポリイミド膜の方が、振動板１０６のＳｉＯ２膜よりヤング率が小さいため、同じ力に対して保護膜１１０の方が変形量は大きくなる。本実施の形態の構造においては、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、ノズルプレート１００はインク圧力室２０１側に対して凸形状に変形して、圧力室２０１の容積が縮まる（保護膜１１０がインク圧力室２０１側に対して凸形状に変形する量の方が大きいため）。反対に、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合は、ノズルプレート１００はインク圧力室２０１側に対して凹形状に変形して、圧力室２０１の容積が広がる（保護膜１１０がインク圧力室２０１側に対して凹形状に変形する量の方が大きいため）。 In the present embodiment, since the polyimide film of the protective film 110 has a smaller Young's modulus than the SiO 2 film of the diaphragm 106, the deformation amount of the protective film 110 is larger for the same force. In the structure of the present embodiment, when the actuator 102 extends in a direction perpendicular to the electric field direction, the nozzle plate 100 is deformed into a convex shape with respect to the ink pressure chamber 201 side, and the volume of the pressure chamber 201 is reduced ( This is because the amount of deformation of the protective film 110 into the convex shape with respect to the ink pressure chamber 201 is larger). On the other hand, when the actuator 102 is contracted in the direction orthogonal to the electric field direction, the nozzle plate 100 is deformed into a concave shape with respect to the ink pressure chamber 201 side, and the volume of the pressure chamber 201 is expanded (the protective film 110 is expanded). This is because the amount of deformation into the concave shape is larger with respect to the pressure chamber 201 side).

振動板１０６と保護膜１１０のヤング率の差が大きい程、同じ電圧をアクチュエータに印加した時、振動板の変形量の差が大きくなる。そのため、振動板１０６と保護膜１１０のヤング率の差が大きい方が、より低い電圧条件にてインク吐出が可能となる。   The greater the difference in Young's modulus between the diaphragm 106 and the protective film 110, the greater the difference in the amount of deformation of the diaphragm when the same voltage is applied to the actuator. For this reason, when the difference in Young's modulus between the diaphragm 106 and the protective film 110 is larger, ink can be ejected under a lower voltage condition.

尚、上述したように、板形状の変形量は、板材料のヤング率だけでなく、板厚も影響する。そのため、振動板１０６と保護膜１１０の変形量に差をつける場合は、材料のヤング率だけでなく、それぞれの膜厚も考慮する必要がある。振動板１０６と保護膜１１０の材料のヤング率が同じでも、膜厚に違いがあれば、高電圧条件下ではあるが、インク吐出可能である。   As described above, the deformation amount of the plate shape affects not only the Young's modulus of the plate material but also the plate thickness. Therefore, when making a difference in the deformation amounts of the diaphragm 106 and the protective film 110, it is necessary to consider not only the Young's modulus of the material but also the respective film thicknesses. Even if the Young's modulus of the material of the diaphragm 106 and the protective film 110 is the same, if there is a difference in film thickness, ink can be ejected even under high voltage conditions.

その他、保護膜１１０の材料選択においては、耐熱性、絶縁性（導電率の高いインクを使用時にアクチュエータ１０２駆動によるインク変質の影響を考慮）、熱膨張係数、平滑性、インクに対する濡れ性も考慮して行っている。   In addition, when selecting a material for the protective film 110, heat resistance, insulation (considering the influence of ink alteration due to driving of the actuator 102 when using ink with high conductivity), thermal expansion coefficient, smoothness, and wettability with respect to ink are also considered. It is done.

図１１は、保護膜１１０の上に保護膜カバーテープ１１２を貼り合わせ、インク圧力室構造体２００を上下反転して、インク圧力室構造体２００に形成されたインク圧力室２０１を示している。インク圧力室２０１は直径２４０μｍの円柱形状であり、インク圧力室２０１の中心位置とノズル１０１の中心位置がほぼ一致するように、パターニングされている。図１０とは、上下が反転している。   FIG. 11 shows an ink pressure chamber 201 formed in the ink pressure chamber structure 200 by attaching the protective film cover tape 112 on the protective film 110 and turning the ink pressure chamber structure 200 upside down. The ink pressure chamber 201 has a cylindrical shape with a diameter of 240 μm, and is patterned so that the center position of the ink pressure chamber 201 and the center position of the nozzle 101 substantially coincide. It is upside down from FIG.

インク圧力室のパターニング方法について説明する。図１１の保護膜１１０の上に保護膜カバーテープ１１２を貼った。保護膜カバーテープ１１２は、シリコンウエハの化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）用の裏面保護テープを用いた。   A method for patterning the ink pressure chamber will be described. A protective film cover tape 112 was pasted on the protective film 110 of FIG. As the protective film cover tape 112, a back surface protective tape for chemical mechanical polishing (CMP) of a silicon wafer was used.

厚み７２５μｍのシリコンウエハであるインク圧力室構造体２００上にエッチングマスクを作り、住友精密工業株式会社出願のＷＯ２００３／０３０２３９にあるような、シリコン基板専用のＤｅｅｐ−ＲＩＥと呼ばれるは垂直深堀ドライエッチング加工技術を用いて、エッチングマスク以外のシリコンウエハを除去することでインク圧力室２０１を形成した。エッチングマスクは、感光性レジストをインク圧力室構造体２００上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像、工程を経てポストベークを行って形成した。   An etching mask is formed on the ink pressure chamber structure 200, which is a silicon wafer having a thickness of 725 μm, and a deep deep dry etching process called Deep-RIE dedicated to a silicon substrate as described in WO2003 / 030239 filed by Sumitomo Precision Industries, Ltd. The ink pressure chamber 201 was formed by removing the silicon wafer other than the etching mask using the technique. The etching mask was formed by applying a photosensitive resist on the ink pressure chamber structure 200, performing pre-baking, exposing using a mask on which a desired pattern was formed, and performing post-baking through development and processes. .

このシリコン基板専用のＤｅｅｐ−ＲＩＥは、エッチングガスにＳＦ６を用いるが、ＳＦ６ガスは、振動板１０６のＳｉＯ２膜や保護膜１１０のポリイミド膜に対してはエッチング作用を及ぼさない。そのため、インク圧力室２０１を形成するシリコンウエハのドライエッチングの進行は、振動板１０６でストップされる。即ち、振動板１０６のＳｉＯ２膜は、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥエッチングのストップ層の役割をする。 This deep RIE dedicated to silicon substrates uses SF 6 as an etching gas, but the SF 6 gas does not exert an etching action on the SiO 2 film of the diaphragm 106 and the polyimide film of the protective film 110. Therefore, the progress of dry etching of the silicon wafer that forms the ink pressure chamber 201 is stopped by the diaphragm 106. That is, the SiO 2 film of the diaphragm 106 serves as a stop layer for deep-RIE etching.

上記説明中、エッチング方法として、薬液を用いるウェットエッチング法、プラズマを用いるドライエッチング法を適宜選択した。絶縁膜、電極膜、圧電体膜などの材料によって、エッチング方法やエッチング条件を変えて加工を行った。各感光性レジスト膜によるエッチング加工が終了した後、残った感光性レジスト膜は溶解液によってレジスト除去を行った。   In the above description, a wet etching method using a chemical solution and a dry etching method using plasma were appropriately selected as an etching method. Processing was performed by changing the etching method and etching conditions depending on materials such as an insulating film, an electrode film, and a piezoelectric film. After the etching process with each photosensitive resist film was completed, the remaining photosensitive resist film was subjected to resist removal with a solution.

図１２は、インク圧力室構造体２００にセパレートプレート３００とインク供給路構造体４００を接着した断面を示す。エポキシ樹脂剤で接着しており、セパレートプレート３００とインク供給路構造体４００の接着後、インク圧力室構造体２００にセパレートプレート３００を接着した。   FIG. 12 shows a cross section in which the separation plate 300 and the ink supply path structure 400 are bonded to the ink pressure chamber structure 200. Adhesion was performed with an epoxy resin agent, and after the separation plate 300 and the ink supply path structure 400 were adhered, the separation plate 300 was adhered to the ink pressure chamber structure 200.

本実施形態では、ノズルプレート１００とインク圧力室構造体２００をそれぞれ別々に作成し、位置調整してノズルプレート１００とインク圧力室構造体２００を接着剤で結合している。ノズルプレート１００とインク圧力室構造体２００を別々に作成する代わりに、インク圧力室構造体２００の一面を振動板として作成することも可能である。インク圧力室構造体２００の一面上に電極や圧電体膜を形成し、他面側からインク圧力室に相当する位置にインク圧力室構造体２００を貫通しない孔を形成する。インク圧力室構造体２００の一面側には薄い層が残り、この部分が振動板として動作する。この構成方法では、ノズルプレート１００を用いずに、インク圧力室構造体２００の一部をノズルプレート１００として利用することができる。   In the present embodiment, the nozzle plate 100 and the ink pressure chamber structure 200 are separately formed, the positions thereof are adjusted, and the nozzle plate 100 and the ink pressure chamber structure 200 are coupled with an adhesive. Instead of creating the nozzle plate 100 and the ink pressure chamber structure 200 separately, it is also possible to create one surface of the ink pressure chamber structure 200 as a diaphragm. An electrode or a piezoelectric film is formed on one surface of the ink pressure chamber structure 200, and a hole that does not penetrate the ink pressure chamber structure 200 is formed at a position corresponding to the ink pressure chamber from the other surface side. A thin layer remains on one surface side of the ink pressure chamber structure 200, and this portion operates as a diaphragm. In this configuration method, a part of the ink pressure chamber structure 200 can be used as the nozzle plate 100 without using the nozzle plate 100.

図１３は、保護膜１１０の配線電極端子部１０４上に、電極端子部カバーテープ１１３を貼り付けた断面を示す。これは、図１２の保護膜カバーテープ１１２側から紫外線照射を行うことにより、保護膜カバーテープ１１２の接着強度が弱めて剥がした後に、図３の配線電極端子部１０４と共有電極端子部１０５の領域に、電極端子部カバーテープ１１３を貼る。このカバーテープは樹脂性であり、接着強度は脱着が容易なセロハンテープ程度の接着強度である。電極端子部カバーテープ１１３は、配線電極端子部１０４と共有電極端子部１０５へのゴミの付着や、後述する撥インク膜１１４成膜時に撥インク膜１１４の付着防止を目的として貼りつける。   FIG. 13 shows a cross section in which the electrode terminal cover tape 113 is pasted on the wiring electrode terminal 104 of the protective film 110. This is because the ultraviolet ray is irradiated from the protective film cover tape 112 side in FIG. 12 to weaken and peel off the adhesive strength of the protective film cover tape 112, and then the wiring electrode terminal portion 104 and the shared electrode terminal portion 105 in FIG. The electrode terminal cover tape 113 is affixed to the region. This cover tape is resinous, and the adhesive strength is comparable to that of a cellophane tape that can be easily detached. The electrode terminal portion cover tape 113 is attached for the purpose of preventing dust from adhering to the wiring electrode terminal portion 104 and the common electrode terminal portion 105 and for preventing the ink repellent film 114 from adhering to the ink repellent film 114 described later.

図１４は、ノズル１０１内壁以外の保護膜１１０上に撥インク膜１１４を形成した断面を示す。撥インク膜１１４の材料は、撥液性を有するシリコーン系撥液材料、フッ素含有系有機材料であり、実施形態においては市販の旭硝子社製のフッ素含有系有機材料であるサイトップを用いた。撥インク膜１１４の膜厚は１μｍである。   FIG. 14 shows a cross section in which the ink repellent film 114 is formed on the protective film 110 other than the inner wall of the nozzle 101. The material of the ink repellent film 114 is a liquid repellent silicone-based liquid repellent material or a fluorine-containing organic material. In the embodiment, Cytop, a commercially available fluorine-containing organic material manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., was used. The film thickness of the ink repellent film 114 is 1 μm.

撥インク膜１１４は、保護膜１１０上に液状の撥インク膜材料をスピンコーティングによって成膜する。このスピンコーティングの際、インクジェットヘッド１の固定と合わせて、インク供給路４０１より陽圧空気を注入する。それによりインク供給路４０１と繋がったノズル１０１から陽圧空気が排出される。この状態で、液体の撥インク膜材料を塗布すると、ノズル１０１内壁のインク流路に撥インク膜材料が付着することなく、保護膜１１０上のみに撥インク膜１１４が形成される。   The ink repellent film 114 is formed by depositing a liquid ink repellent film material on the protective film 110 by spin coating. At the time of this spin coating, positive pressure air is injected from the ink supply path 401 together with the fixing of the inkjet head 1. Thereby, positive pressure air is discharged from the nozzle 101 connected to the ink supply path 401. When a liquid ink repellent film material is applied in this state, the ink repellent film 114 is formed only on the protective film 110 without the ink repellent film material adhering to the ink flow path on the inner wall of the nozzle 101.

図１５に作成したインクジェットヘッド１の断面を示す。インク供給路構造体４００に設けられたインク供給口４０１からインクがインク供給路４０２に供給される。インク供給路のインクは各インク圧力室２０１にインク供給絞り３０１を介して流れ、各ノズル１０１に満たされる。インク供給口４０１から供給されるインクは適切な負圧となるように保たれ、ノズル１０１内のインクはノズル１０１から漏れることなく保たれる。   FIG. 15 shows a cross section of the produced ink-jet head 1. Ink is supplied to the ink supply path 402 from the ink supply port 401 provided in the ink supply path structure 400. The ink in the ink supply path flows into each ink pressure chamber 201 via the ink supply restrictor 301 and is filled in each nozzle 101. The ink supplied from the ink supply port 401 is kept at an appropriate negative pressure, and the ink in the nozzle 101 is kept without leaking from the nozzle 101.

図１６は、図３のＢ−Ｂ´にあたる配線電極端子部１０４と共有電極端子部１０５の断面である。配線電極端子部１０４と共有電極端子部１０５のみ保護膜１１０がエッチングされており、撥インク膜１１４は保護膜１１０上に成膜されていない。   16 is a cross-sectional view of the wiring electrode terminal portion 104 and the shared electrode terminal portion 105 corresponding to BB ′ of FIG. The protective film 110 is etched only in the wiring electrode terminal portion 104 and the shared electrode terminal portion 105, and the ink repellent film 114 is not formed on the protective film 110.

図１７は、図３のＣ−Ｃ´にあたる配線電極１０３と共有電極１０５の配線部の断面である。図８と異なり、配線上に保護膜１１０が形成されており、撥インク膜１１４も保護膜１１０上に成膜されている。   17 is a cross-sectional view of the wiring portion of the wiring electrode 103 and the common electrode 105 corresponding to CC ′ in FIG. Unlike FIG. 8, a protective film 110 is formed on the wiring, and an ink repellent film 114 is also formed on the protective film 110.

（第２の実施形態）
図１８に第２の実施形態のインクジェットヘッド１を示す。第１の実施形態とアクチュエータ１０２の形状が異なっている。それ以外の部分は同じ構成となっている。 (Second Embodiment)
FIG. 18 shows an inkjet head 1 according to the second embodiment. The shape of the actuator 102 is different from that of the first embodiment. The other parts have the same configuration.

アクチュエータ１０２が長方形となっている。アクチュエータ１０２は幅１７０μｍ、長さ３４０μｍの長方形となっている。ノズル１０１の直径は２０μｍになっている。インク圧力室２０１の形状も圧電体膜１０８の形状に合わせて、長方形となっている。   The actuator 102 is rectangular. The actuator 102 has a rectangular shape with a width of 170 μm and a length of 340 μm. The diameter of the nozzle 101 is 20 μm. The shape of the ink pressure chamber 201 is also rectangular according to the shape of the piezoelectric film 108.

円形の圧電体膜パターンと比べ、長さ方向で３４０μｍと大きなアクチュエータ１０２となっているので、インクを吐出させるアクチュエータが長くなる。そのためインク吐出圧力を大きくすることが可能である。   Compared to the circular piezoelectric film pattern, the actuator 102 is as large as 340 μm in the length direction, so the actuator for ejecting ink becomes longer. Therefore, it is possible to increase the ink discharge pressure.

（第３の実施形態）
図１９に第３の実施形態のインクジェットヘッド１を示す。第１の実施形態とアクチュエータ１０２の形状が異なっている。それ以外の部分は同じ構成となっている。 (Third embodiment)
FIG. 19 shows an inkjet head 1 according to the third embodiment. The shape of the actuator 102 is different from that of the first embodiment. The other parts have the same configuration.

アクチュエータ１０２が菱形となっている。アクチュエータ１０２は幅１７０μｍ、長さ３４０μｍの菱形となっている。ノズル１０１の直径は２０μｍになっている。インク圧力室２０１の形状もアクチュエータ１０２の形状に合わせて、菱形となっている。   The actuator 102 has a diamond shape. The actuator 102 has a diamond shape having a width of 170 μm and a length of 340 μm. The diameter of the nozzle 101 is 20 μm. The shape of the ink pressure chamber 201 is also a rhombus according to the shape of the actuator 102.

円形の圧電体膜パターンと比べ、圧電体パターンをより高密度に配置することができる。   Compared with a circular piezoelectric film pattern, the piezoelectric patterns can be arranged at a higher density.

（第４の実施形態）
図２０に第４の実施形態のインクジェットヘッド１の分解斜視図を示す。第１の実施形態と異なる点は、アクチュエータ１０２がノズル１０１と異なる位置にある。１つのインク圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置に、対応するノズル１０１の中心がある。インク圧力室２０１は、アクチュエータ１０２とノズル１０２を囲んでいる。ノズル１０１がアクチュエータ１０２の領域から離れた位置に設けられていること以外は、第１の実施形態と同じになっている。 (Fourth embodiment)
FIG. 20 is an exploded perspective view of the inkjet head 1 according to the fourth embodiment. The difference from the first embodiment is that the actuator 102 is at a position different from the nozzle 101. The center of the corresponding nozzle 101 is located away from the center of the circular cross section of one ink pressure chamber 201. The ink pressure chamber 201 surrounds the actuator 102 and the nozzle 102. Except that the nozzle 101 is provided at a position distant from the area of the actuator 102, it is the same as in the first embodiment.

図２１は、図２０と異なり、インク供給路４０２内でインクが循環されるように、循環インク供給口４０３と循環インク排出口４０４が、インク供給路４０２の両端付近に配置された構成である。   FIG. 21 is different from FIG. 20 in that the circulation ink supply port 403 and the circulation ink discharge port 404 are arranged near both ends of the ink supply path 402 so that the ink is circulated in the ink supply path 402. .

図２２は、実施形態４のノズルプレート１００をインク吐出側から見た平面図である。ノズル１０１はノズルプレート１００を貫通している。１つのインク圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置に、対応するノズル１０１の中心がある。圧電体膜の形状は円形である。圧電体膜はノズル１０１とは異なる位置にある。円形の圧電体膜の直径は１７０μｍであるとする。圧電体膜の中心はインク圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置にある。本実施形態では、圧電体膜の中心はインク圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置としたが、インク圧力室２０１の円形断面の中心と圧電体膜の中心が同じでもよい。   FIG. 22 is a plan view of the nozzle plate 100 according to the fourth embodiment as viewed from the ink ejection side. The nozzle 101 passes through the nozzle plate 100. The center of the corresponding nozzle 101 is located away from the center of the circular cross section of one ink pressure chamber 201. The shape of the piezoelectric film is circular. The piezoelectric film is at a position different from the nozzle 101. The diameter of the circular piezoelectric film is assumed to be 170 μm. The center of the piezoelectric film is located away from the center of the circular cross section of the ink pressure chamber 201. In the present embodiment, the center of the piezoelectric film is located away from the center of the circular cross section of the ink pressure chamber 201, but the center of the circular cross section of the ink pressure chamber 201 may be the same as the center of the piezoelectric film.

図２３は、図２２のＦ−Ｆ´断面図を示す。図１５に示す実施形態１との違いは、アクチュエータ１０２部の共有電極１０７と圧電体膜１０８、配線電極１０３の中心には、ノズルを形成するための円形パターニングによる膜が無い領域が形成されていない。実施形態１と同様に、ノズル１０１は保護膜１１０で形成され、保護膜１１０の直径２０μｍの円形パターンを囲むように、直径２６μｍの円形開口が振動板１０６に形成される。実施形態４の作製プロセスは、実施形態１とパターニング形状がことなるが、それ以外の作製条件は同じである。   FIG. 23 is a sectional view taken along the line FF ′ of FIG. A difference from the first embodiment shown in FIG. 15 is that a region without a film by circular patterning for forming a nozzle is formed at the center of the shared electrode 107, the piezoelectric film 108, and the wiring electrode 103 of the actuator 102 portion. Absent. As in the first embodiment, the nozzle 101 is formed of a protective film 110, and a circular opening with a diameter of 26 μm is formed in the diaphragm 106 so as to surround a circular pattern with a diameter of 20 μm of the protective film 110. The manufacturing process of the fourth embodiment is different in patterning shape from that of the first embodiment, but the other manufacturing conditions are the same.

図２４は、図２２のＧ−Ｇ´にあたるアクチュエータ１０２部の断面である。図２２のＦ−Ｆ´にあたる図２２と異なる点は、図２２のＨにあたる箇所に、配線電極１０２と共有電極１０７との間に絶縁膜１０９がある。   24 is a cross section of the actuator 102 corresponding to GG ′ in FIG. 22 differs from FIG. 22 corresponding to FF ′ in FIG. 22 in that there is an insulating film 109 between the wiring electrode 102 and the shared electrode 107 at a position corresponding to H in FIG.

実施形態１はアクチュエータ１０２部の共有電極１０７と圧電体膜１０８、配線電極１０３の中心に、ノズルを形成するための円形パターニングが必要であったが、実施形態４ではその円形パターニングは不要である。そのため、ノズル形成のための円形パターニング不良によるインク吐出位置精度不良が発生しない。そのため、実施形態１と比較して、インクジェットヘッド１のインク吐出不良歩留まりを向上する効果がある。   In the first embodiment, circular patterning for forming a nozzle is required at the center of the shared electrode 107, the piezoelectric film 108, and the wiring electrode 103 in the actuator 102, but in the fourth embodiment, the circular patterning is not necessary. . Therefore, the ink discharge position accuracy defect due to the circular patterning defect for nozzle formation does not occur. Therefore, compared with the first embodiment, there is an effect of improving the yield of defective ink ejection of the inkjet head 1.

図２５に第５の実施形態のインクジェットヘッド１の分解斜視図を示す。第４の実施形態とインク圧力室２０１とアクチュエータ１０２の形状が異なっている。それ以外の部分は同じ構成となっている。   FIG. 25 is an exploded perspective view of the inkjet head 1 according to the fifth embodiment. The shapes of the ink pressure chamber 201 and the actuator 102 are different from those of the fourth embodiment. The other parts have the same configuration.

インク圧力室２０１とアクチュエータ１０２が菱形となっている。アクチュエータ１０２は幅１７０μｍ、長さ３４０μｍの菱形となっている。ノズル１０１の直径は２０μｍであり、アクチュエータ１０２とノズル１０２は異なる位置にある。インク圧力室２０１は、アクチュエータ１０２とノズル１０２を囲んでいる。   The ink pressure chamber 201 and the actuator 102 are diamond-shaped. The actuator 102 has a diamond shape having a width of 170 μm and a length of 340 μm. The diameter of the nozzle 101 is 20 μm, and the actuator 102 and the nozzle 102 are at different positions. The ink pressure chamber 201 surrounds the actuator 102 and the nozzle 102.

円形の圧電体膜パターンと比べ、圧電体パターンをより高密度に配置することができる。   Compared with a circular piezoelectric film pattern, the piezoelectric patterns can be arranged at a higher density.

図２６は、図２５と異なり、インク供給路４０２内でインクが循環されるように、循環インク供給口４０３と循環インク排出口４０４が、インク供給路４０２の両端付近に配置された構成である。   FIG. 26 differs from FIG. 25 in that the circulation ink supply port 403 and the circulation ink discharge port 404 are arranged near both ends of the ink supply path 402 so that the ink is circulated in the ink supply path 402. .

（第６の実施形態）
図２７に第６の実施形態のインクジェットヘッド１の分解斜視図を示す。第４の実施形態とインク圧力室２０１とアクチュエータ１０２の形状が異なっている。それ以外の部分は同じ構成となっている。 (Sixth embodiment)
FIG. 27 is an exploded perspective view of the inkjet head 1 according to the sixth embodiment. The shapes of the ink pressure chamber 201 and the actuator 102 are different from those of the fourth embodiment. The other parts have the same configuration.

インク圧力室２０１とアクチュエータ１０２が長方形となっている。アクチュエータ１０２は幅２５０μｍ、長さ２２０μｍの長方形となっている。ノズル１０１の直径は２０μｍであり、アクチュエータ１０２とノズル１０２は異なる位置にある。インク圧力室２０１は、アクチュエータ１０２とノズル１０２を囲んでいる。   The ink pressure chamber 201 and the actuator 102 are rectangular. The actuator 102 has a rectangular shape with a width of 250 μm and a length of 220 μm. The diameter of the nozzle 101 is 20 μm, and the actuator 102 and the nozzle 102 are at different positions. The ink pressure chamber 201 surrounds the actuator 102 and the nozzle 102.

円形の圧電体膜パターンと比べ、面積の大きなアクチュエータ１０２となっているので、インク吐出圧力を大きくすることが可能である。   Compared to the circular piezoelectric film pattern, the actuator 102 has a larger area, so the ink discharge pressure can be increased.

図２８は、図２７と異なり、インク供給路４０２内でインクが循環されるように、循環インク供給口４０３と循環インク排出口４０４が、インク供給路４０２の両端付近に配置された構成である。   FIG. 28 differs from FIG. 27 in that the circulation ink supply port 403 and the circulation ink discharge port 404 are arranged near both ends of the ink supply path 402 so that the ink is circulated in the ink supply path 402. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１ インクジェットヘッド
１００ ノズルプレート
１０１ ノズル
１０２ アクチュエータ
１０３ 配線電極
１０４ 配線電極端子部
１０５ 共有電極端子部
１０６ 振動板
１０７ 共有電極
１０８ 圧電体膜
１０９ 絶縁膜
１１０ 保護膜
１１２ 保護膜カバーテープ
１１３ 電極端子部カバーテープ
１１４ 撥インク膜
２００ インク圧力室構造体
２０１ インク圧力室
３００ セパレートプレート
３０１ インク絞り
４００ インク供給路構造体
４０１ インク供給口
４０２ インク供給路
４０３ 循環インク供給口
４０４ 循環インク排出口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 100 Nozzle plate 101 Nozzle 102 Actuator 103 Wiring electrode 104 Wiring electrode terminal part 105 Shared electrode terminal part 106 Diaphragm 107 Shared electrode 108 Piezoelectric film 109 Insulating film 110 Protective film 112 Protective film cover tape 113 Electrode terminal part cover tape 114 Ink repellent film 200 Ink pressure chamber structure 201 Ink pressure chamber 300 Separate plate 301 Ink throttle 400 Ink supply path structure 401 Ink supply port 402 Ink supply path 403 Circulating ink supply port 404 Circulating ink discharge port

実施形態のインクジェットヘッドの製造方法は、振動板を基板上に形成する工程と、第１電極を前記振動板上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、圧電体膜を前記振動板と前記第１電極上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、第２電極を前記振動板と前記圧電体膜の上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、前記振動板に開口を形成する工程と、保護膜を前記振動板と前記振動板開口内と前記第１電極と前記第２電極の上に成膜し、所定の形状に加工する工程によって、前記振動板開口内に前記開口の直径より小さい直径を有するインクを吐出させるノズルを有するノズルプレートを形成する工程と、前記基板に、ノズルプレートに対して反対側から、穴を開ける工程によってインク圧力室を形成する。
The method of manufacturing an inkjet head according to the embodiment includes a step of forming a diaphragm on a substrate, a step of forming a first electrode on the diaphragm and processing the first electrode into a predetermined shape, and a piezoelectric film on the diaphragm. Forming a film on the first electrode and processing the film into a predetermined shape; forming a second electrode on the diaphragm and the piezoelectric film; processing the film into a predetermined shape; The diaphragm is formed by a step of forming an opening in a plate and a step of forming a protective film on the diaphragm, in the diaphragm opening, on the first electrode and the second electrode, and processing the film into a predetermined shape. An ink pressure chamber is formed by forming a nozzle plate having a nozzle for discharging ink having a diameter smaller than the diameter of the opening in the opening, and forming a hole in the substrate from the opposite side to the nozzle plate. To do.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 第１の直径を有する開口を備える振動板と、
前記開口に連通し、前記振動板の一方の面に配置されるインク圧力室と、
前記振動板の他方の面上に形成される第１の電極と、
前記開口を囲む領域で前記第１の電極上に形成され、駆動電圧により前記振動板を変形させ前記インク圧力室を拡張または収縮させる圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成される第２の電極と
少なくとも前記振動板と第２電極の上に形成され、前記第１の直径より小さい直径を有するインクを吐出させるノズルが前記開口内に設けられた保護膜と、
前記インク圧力室にインクを供給するインク供給手段と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
［２］ 第１の直径を有する開口を備える振動板と、
前記開口に連通し、前記振動板の一方の面に配置されるインク圧力室と、
前記振動板の他方の面上に形成される第１の電極と、
前記ノズルとは異なる位置で前記第１の電極上に設けられ、駆動電圧により前記振動板を変形させ前記インク圧力室を拡張または収縮させる圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成される第２の電極と
少なくとも前記振動板と第２電極の上に形成され、前記第１の直径より小さい直径を有するインクを吐出させるノズルが前記開口内に設けられた保護膜と、
前記インク圧力室にインクを供給するインク供給手段と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
［３］ 前記第１振動板の材料と前記保護膜の材料のヤング率が異なることを特徴とする［１］または［２］記載のインクジェットヘッド。
［４］ 複数のノズルが形成され、前記第１の電極または前記第２の電極は各々電気的に独立した個別電極となっていることを特徴とする［１］または［２］記載のインクジェットヘッド。
［５］ 前記個別電極は、
当該インクジェットヘッドの外部から駆動信号が供給される複数の電極端子と、
前記複数の電極端子に接続される複数の配線電極と、
前記複数の配線電極の端部に形成され、前記圧電体膜が覆われる複数のアクチュエータ配線電極と、を有することを特徴とする［４］記載のインクジェットヘッド。
［６］ 前記振動板は、絶縁性材料で形成されていることを特徴とする［１］または［２］記載のインクジェットヘッド。
［７］ 前記保護膜は、樹脂性材料で形成されていることを特徴とする［１］または［２］記載のインクジェットヘッド。
［８］振動板を基板上に形成する工程と、
第１電極を前記振動板上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、
圧電体膜を前記振動板と前記第１電極上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、
第２電極を前記振動板と前記圧電体膜の上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、
前記振動板を所定の形状に加工する工程と、
保護膜を前記振動板と前記第１電極と前記第２電極の上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、によってノズルプレートを形成する工程と、
前記基板について、ノズルプレートに対して反対側から、穴を開ける工程によってインク圧力室を形成する、ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A diaphragm including an opening having a first diameter;
An ink pressure chamber communicating with the opening and disposed on one surface of the diaphragm;
A first electrode formed on the other surface of the diaphragm;
A piezoelectric film formed on the first electrode in a region surrounding the opening and deforming the diaphragm by a driving voltage to expand or contract the ink pressure chamber;
A second electrode formed on the piezoelectric film;
A protective film formed on at least the diaphragm and the second electrode, and provided with a nozzle for discharging ink having a diameter smaller than the first diameter in the opening;
An ink jet head comprising: an ink supply means for supplying ink to the ink pressure chamber.
[2] A diaphragm including an opening having a first diameter;
An ink pressure chamber communicating with the opening and disposed on one surface of the diaphragm;
A first electrode formed on the other surface of the diaphragm;
A piezoelectric film provided on the first electrode at a position different from the nozzle, and deforming the diaphragm by a driving voltage to expand or contract the ink pressure chamber;
A second electrode formed on the piezoelectric film;
A protective film formed on at least the diaphragm and the second electrode, and provided with a nozzle for discharging ink having a diameter smaller than the first diameter in the opening;
An ink jet head comprising: an ink supply means for supplying ink to the ink pressure chamber.
[3] The inkjet head according to [1] or [2], wherein the material of the first diaphragm and the material of the protective film have different Young's moduli.
[4] The inkjet head according to [1] or [2], wherein a plurality of nozzles are formed, and the first electrode or the second electrode is an electrically independent individual electrode. .
[5] The individual electrodes are:
A plurality of electrode terminals to which a drive signal is supplied from the outside of the inkjet head;
A plurality of wiring electrodes connected to the plurality of electrode terminals;
The inkjet head according to [4], further comprising a plurality of actuator wiring electrodes formed at end portions of the plurality of wiring electrodes and covered with the piezoelectric film.
[6] The inkjet head according to [1] or [2], wherein the diaphragm is made of an insulating material.
[7] The inkjet head according to [1] or [2], wherein the protective film is made of a resinous material.
[8] forming a diaphragm on the substrate;
Forming a first electrode on the diaphragm and processing it into a predetermined shape;
Forming a piezoelectric film on the diaphragm and the first electrode and processing the film into a predetermined shape;
Forming a second electrode on the diaphragm and the piezoelectric film and processing the second electrode into a predetermined shape;
Processing the diaphragm into a predetermined shape;
Forming a protective film on the diaphragm, the first electrode, and the second electrode, and processing the film into a predetermined shape; and forming a nozzle plate;
An ink-jet head manufacturing method, wherein an ink pressure chamber is formed in the substrate from a side opposite to a nozzle plate by a step of making a hole.

Claims (8)

第１の直径を有する開口を備える振動板と、
前記開口に連通し、前記振動板の一方の面に配置されるインク圧力室と、
前記振動板の他方の面上に形成される第１の電極と、
前記開口を囲む領域で前記第１の電極上に形成され、駆動電圧により前記振動板を変形させ前記インク圧力室を拡張または収縮させる圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成される第２の電極と
少なくとも前記振動板と第２電極の上に形成され、前記第１の直径より小さい直径を有するインクを吐出させるノズルが前記開口内に設けられた保護膜と、
前記インク圧力室にインクを供給するインク供給手段と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。 A diaphragm comprising an opening having a first diameter;
An ink pressure chamber communicating with the opening and disposed on one surface of the diaphragm;
A first electrode formed on the other surface of the diaphragm;
A piezoelectric film formed on the first electrode in a region surrounding the opening and deforming the diaphragm by a driving voltage to expand or contract the ink pressure chamber;
A second electrode formed on the piezoelectric film, and a nozzle formed on at least the vibration plate and the second electrode and ejecting ink having a diameter smaller than the first diameter is provided in the opening. A protective film,
An ink jet head comprising: an ink supply means for supplying ink to the ink pressure chamber. 第１の直径を有する開口を備える振動板と、
前記開口に連通し、前記振動板の一方の面に配置されるインク圧力室と、
前記振動板の他方の面上に形成される第１の電極と、
前記ノズルとは異なる位置で前記第１の電極上に設けられ、駆動電圧により前記振動板を変形させ前記インク圧力室を拡張または収縮させる圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成される第２の電極と
少なくとも前記振動板と第２電極の上に形成され、前記第１の直径より小さい直径を有するインクを吐出させるノズルが前記開口内に設けられた保護膜と、
前記インク圧力室にインクを供給するインク供給手段と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。 A diaphragm comprising an opening having a first diameter;
An ink pressure chamber communicating with the opening and disposed on one surface of the diaphragm;
A first electrode formed on the other surface of the diaphragm;
A piezoelectric film provided on the first electrode at a position different from the nozzle, and deforming the diaphragm by a driving voltage to expand or contract the ink pressure chamber;
A second electrode formed on the piezoelectric film, and a nozzle formed on at least the vibration plate and the second electrode and ejecting ink having a diameter smaller than the first diameter is provided in the opening. A protective film,
An ink jet head comprising: an ink supply means for supplying ink to the ink pressure chamber. 前記第１振動板の材料と前記保護膜の材料のヤング率が異なることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1 or 2, wherein the material of the first diaphragm and the material of the protective film have different Young's moduli. 複数のノズルが形成され、前記第１の電極または前記第２の電極は各々電気的に独立した個別電極となっていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein a plurality of nozzles are formed, and each of the first electrode and the second electrode is an electrically independent individual electrode. 前記個別電極は、
当該インクジェットヘッドの外部から駆動信号が供給される複数の電極端子と、
前記複数の電極端子に接続される複数の配線電極と、
前記複数の配線電極の端部に形成され、前記圧電体膜が覆われる複数のアクチュエータ配線電極と、を有することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。 The individual electrodes are:
A plurality of electrode terminals to which a drive signal is supplied from the outside of the inkjet head;
A plurality of wiring electrodes connected to the plurality of electrode terminals;
The inkjet head according to claim 4, further comprising: a plurality of actuator wiring electrodes formed at end portions of the plurality of wiring electrodes and covered with the piezoelectric film. 前記振動板は、絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein the diaphragm is made of an insulating material. 前記保護膜は、樹脂性材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein the protective film is made of a resinous material. 振動板を基板上に形成する工程と、
第１電極を前記振動板上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、
圧電体膜を前記振動板と前記第１電極上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、
第２電極を前記振動板と前記圧電体膜の上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、
前記振動板を所定の形状に加工する工程と、
保護膜を前記振動板と前記第１電極と前記第２電極の上に成膜し、所定の形状に加工する工程と、によってノズルプレートを形成する工程と、
前記基板について、ノズルプレートに対して反対側から、穴を開ける工程によってインク圧力室を形成する、ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 Forming a diaphragm on the substrate;
Forming a first electrode on the diaphragm and processing it into a predetermined shape;
Forming a piezoelectric film on the diaphragm and the first electrode and processing the film into a predetermined shape;
Forming a second electrode on the diaphragm and the piezoelectric film and processing the second electrode into a predetermined shape;
Processing the diaphragm into a predetermined shape;
Forming a protective film on the diaphragm, the first electrode, and the second electrode, and processing the film into a predetermined shape; and forming a nozzle plate;
An ink-jet head manufacturing method, wherein an ink pressure chamber is formed in the substrate from a side opposite to a nozzle plate by a step of making a hole.
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