JP3150051B2 - Ink jet head and method of manufacturing the same - Google Patents

Ink jet head and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP3150051B2
JP3150051B2 JP14040595A JP14040595A JP3150051B2 JP 3150051 B2 JP3150051 B2 JP 3150051B2 JP 14040595 A JP14040595 A JP 14040595A JP 14040595 A JP14040595 A JP 14040595A JP 3150051 B2 JP3150051 B2 JP 3150051B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
buckling
jet head
ink
insulating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP14040595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08332726A (en
Inventor
頼成 石井
哲也 乾
宏次 的場
進 平田
正治 木村
大 堀中
新吾 阿部
裕 恩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP14040595A priority Critical patent/JP3150051B2/en
Publication of JPH08332726A publication Critical patent/JPH08332726A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3150051B2 publication Critical patent/JP3150051B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14346Ejection by pressure produced by thermal deformation of ink chamber, e.g. buckling

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はインクジェットヘッド
およびその製造方法に関する。より詳しくは、インク室
の内部を満たすインクに圧力発生部材を用いて圧力を加
えることにより、インク室内部から外部へインク滴を吐
出させるインクジェットヘッドおよびその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an ink jet head that discharges ink droplets from the inside of the ink chamber to the outside by applying pressure to the ink filling the inside of the ink chamber using a pressure generating member, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットヘッドの形式として、種
々の液滴吐出原理に基づくものが製品化されている。例
えば、圧電素子の機械的な変形によってインク室のノズ
ル穴からインクを吐出させるようにしたもの(圧電素子
方式)、ヒータ加熱によりインクを沸騰させて泡を形成
し、この泡発生による圧力変化でノズルからインクを吐
出させるようにしたもの(バブルジェット方式)があ
る。
2. Description of the Related Art As ink jet heads, those based on various droplet discharge principles have been commercialized. For example, a method in which ink is ejected from a nozzle hole in an ink chamber by mechanical deformation of a piezoelectric element (piezoelectric element method), bubbles are formed by boiling ink by heating with a heater, and a pressure change caused by the generation of the bubbles is used. There is a type in which ink is ejected from a nozzle (bubble jet method).

【0003】このような状況下で、最近、図16に示す
ように、通電により発熱して変形する圧力発生部材50
1を用いたインクジェットヘッド510が提案された
(特開平2−30543号公報)。このインクジェット
ヘッド510は、ノズル開口511aを有するノズルプ
レート511の両端に絶縁膜513a,513aを介し
て一対の電極513b,513bを設けるとともに、こ
れらの電極513b,513bに板状の圧力発生部材5
01を架け渡して接続し、これらを収容するようにカバ
ー部材515を設けたものである。動作時には、予備イ
ンク室532からインク80が供給されてノズルプレー
ト511と圧力発生部材501との間隙530および圧
力発生部材501の裏側531がインク80で満たされ
る。そして、加熱期間の間、電極513b,513bを
通して圧力発生部材501が通電されて発熱する。この
発熱により、圧力発生部材501は熱膨張係数に起因す
る熱応力を受けて、中央部が板面に垂直な方向に変位
し、インク室に圧力を発生させ、これによりノズル開口
511aからインク80を粒状にして吐出させる。加熱
期間終了後、冷却期間に入ると通電が停止され、圧力発
生部材501は冷却されて元の形状に(位置)に復帰す
る。このような加熱期間と冷却期間とが繰り返されて、
圧力発生部材501の変位と復帰とが繰り返される。
In such a situation, recently, as shown in FIG.
No. 1 has been proposed (JP-A-2-30543). In the ink jet head 510, a pair of electrodes 513b, 513b are provided at both ends of a nozzle plate 511 having a nozzle opening 511a via insulating films 513a, 513a, and a plate-like pressure generating member 5 is provided on the electrodes 513b, 513b.
In this example, a cover member 515 is provided so as to span and connect the first and the second members. In operation, the ink 80 is supplied from the preliminary ink chamber 532, and the gap 530 between the nozzle plate 511 and the pressure generating member 501 and the back side 531 of the pressure generating member 501 are filled with the ink 80. Then, during the heating period, the pressure generating member 501 is energized through the electrodes 513b, 513b to generate heat. Due to this heat generation, the pressure generating member 501 receives thermal stress due to the coefficient of thermal expansion, and the central portion is displaced in a direction perpendicular to the plate surface to generate pressure in the ink chamber. Is discharged in the form of particles. After the heating period ends, when the cooling period starts, the energization is stopped, and the pressure generating member 501 is cooled and returns to its original shape (position). Such a heating period and a cooling period are repeated,
The displacement and return of the pressure generating member 501 are repeated.

【0004】さらに、上記文献(特開平2−30543
号公報)では、上記圧力発生部材501を、一層の発熱
部材と、その発熱部材の周囲を覆うNiメッキ等の薄膜
層とで構成して、発熱部材のインク80による腐食を防
止する点も併せて提案されている。
Further, the above document (Japanese Patent Laid-Open No. 2-30543)
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-209, the pressure generating member 501 is composed of a single layer of heat generating member and a thin layer of Ni plating or the like covering the periphery of the heat generating member to prevent corrosion of the heat generating member by the ink 80. It has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記圧
力発生部材501を、一層の発熱部材(ヒータ層)と、
その発熱部材の周囲を覆うNiメッキ等の薄膜層とで構
成した場合、動作時に、発熱部材の発熱によって上記発
熱部材と上記薄膜層との間に熱的応力がかかり、使用を
継続すると発熱部材と薄膜層とが剥離して、インクジェ
ットヘッドの寿命を縮めてしまうという問題がある。な
お、圧力発生部材501全体の変位によって上記発熱部
材と上記薄膜層との間に機械的応力がかかるが、この機
械的応力自体が剥離に与える影響は上記熱的応力が与え
る影響に比して極めて少ない。
However, the pressure generating member 501 is combined with a single heat generating member (heater layer).
In the case where the heat generating member is constituted by a thin film layer of Ni plating or the like covering the periphery of the heat generating member, thermal stress is applied between the heat generating member and the thin film layer due to heat generated by the heat generating member during operation. Then, there is a problem that the thin film layer peels off and shortens the life of the inkjet head. In addition, mechanical stress is applied between the heat generating member and the thin film layer due to displacement of the entire pressure generating member 501, and the influence of the mechanical stress itself on peeling is smaller than that of the thermal stress. Very few.

【0006】そこで、この発明の目的は、圧力発生部材
を構成する層が熱的応力によって剥離するのを防止し
て、寿命を延ばすことができるインクジェットヘッドを
提供することにある。また、そのようなインクジェット
ヘッドを製造するのに適したインクジェットヘッドの製
造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ink jet head capable of preventing a layer constituting a pressure generating member from peeling off due to thermal stress and extending the life. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet head suitable for manufacturing such an ink jet head.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載のインクジェットヘッドは、ノズル
開口を有するノズルプレートおよびこのノズルプレート
に対向する基板を周壁の一部に含むインク室と、このイ
ンク室内に設けられ、上記ノズルプレートに対向する圧
力発生部材とを備え、この圧力発生部材の変形により上
記インク室内に圧力を発生させて、上記インク室内のイ
ンク液を上記ノズル開口を通して室外へ吐出させるイン
クジェットヘッドであって、上記圧力発生部材は、上記
インクに対して耐食性を示す略板状の材料からなり、周
縁部のうち少なくとも一方向に関して両端をなす部分が
上記基板に取り付けられ、実質的に熱応力がない無変位
状態と、熱膨張して座屈した座屈状態とを取り得る第1
および第2の座屈体と、上記第1の座屈体と第2の座屈
体との間に、この両座屈体に沿って設けられた第1およ
び第2の絶縁層と、上記第1の絶縁層と第2の絶縁層と
の間に、この両絶縁層に沿って設けられ、通電により発
熱するヒータ層と、上記第1の絶縁層と上記ヒータ層と
の間に設けられ、上記第1の絶縁層と上記ヒータ層とを
密着させる第1の密着層と、上記第2の絶縁層と上記ヒ
ータ層との間に設けられ、上記第2の絶縁層と上記ヒー
タ層とを密着させる第2の密着層とを備えたことを特徴
としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ink jet head having a nozzle plate having a nozzle opening and an ink chamber including a substrate facing the nozzle plate as a part of a peripheral wall. A pressure generating member provided in the ink chamber and opposed to the nozzle plate. A pressure is generated in the ink chamber by deformation of the pressure generating member, and the ink liquid in the ink chamber is discharged outside the chamber through the nozzle opening. An ink jet head that discharges to the pressure generating member is made of a substantially plate-shaped material that shows corrosion resistance to the ink, and a portion that forms both ends in at least one direction of a peripheral portion is attached to the substrate, A first buckling state which can take a non-displacement state having substantially no thermal stress and a buckling state in which buckling is caused by thermal expansion.
And a second buckling member, and first and second insulating layers provided between the first buckling member and the second buckling member along the two buckling members. A heater layer that is provided between the first insulating layer and the second insulating layer along the two insulating layers and generates heat when energized; and a heater layer that is provided between the first insulating layer and the heater layer. A first adhesion layer for adhering the first insulation layer and the heater layer, and a first adhesion layer provided between the second insulation layer and the heater layer, wherein the second insulation layer and the heater layer And a second adhesion layer for adhering to the substrate.

【0008】また、請求項2に記載のインクジェットヘ
ッドは、請求項1に記載のインクジェットヘッドにおい
て、上記第1、第2の絶縁層と上記第1、第2の密着層
とはそれぞれ界面で化学反応により結合していることを
特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the inkjet head according to the first aspect, the first and second insulating layers and the first and second adhesion layers are formed at respective interfaces. It is characterized by being linked by a reaction.

【0009】また、請求項3に記載のインクジェットヘ
ッドは、請求項1または2に記載のインクジェットヘッ
ドにおいて、上記ヒータ層は帯状のパターンに形成さ
れ、上記圧力発生部材のうち上記第1および第2の座屈
体の周縁部よりも内側であって、かつ上記ヒータ層のパ
ターンが存在しない部分に、上記第1の座屈体から第2
の座屈体まで貫通するスリットが設けられていることを
特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first or second aspect, the heater layer is formed in a belt-like pattern, and the first and second pressure generating members are formed of a band. The first buckling member is located on the inner side of the peripheral portion of the buckling member and has no pattern of the heater layer.
Characterized in that a slit penetrating up to the buckling member is provided.

【0010】また、請求項4に記載のインクジェットヘ
ッドは、請求項1乃至3のいずれか一つに記載のインク
ジェットヘッドにおいて、上記圧力発生部材は、略板状
の可撓性材料からなり、上記ノズルプレートと対向する
側の上記第2の座屈体に沿って、かつ周縁部と中央部が
それぞれ上記第2の座屈体の周縁部と中央部に取り付け
られた状態で設けられたダイヤフラムを備え、上記基板
に、この基板を貫通して、上記圧力発生部材のうち上記
第1の座屈体の周縁部よりも内側に存する部分に面する
冷媒循環用穴が設けられていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to third aspects, the pressure generating member is made of a substantially plate-shaped flexible material. A diaphragm provided along the second buckling body on the side facing the nozzle plate, with the peripheral portion and the central portion attached to the peripheral portion and the central portion of the second buckling member, respectively. Wherein the substrate is provided with a refrigerant circulation hole which penetrates the substrate and faces a portion of the pressure generating member which is located inside the peripheral portion of the first buckling member. And

【0011】請求項5に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項1乃至5のいずれか一つに記載のイ
ンクジェットヘッドを製造するために、基板の表面上
に、上記第1の座屈体となすべき層と、第1の元素の酸
化物からなる上記第1の絶縁層と、上記第1の密着層
と、上記ヒータ層と、上記第2の密着層と、第2の元素
の酸化物からなる上記第2の絶縁層と、上記第2の座屈
体となすべき層を順に積層するインクジェットヘッドの
製造方法において、上記第1の元素の酸化物からなる第
1の絶縁層を形成した後、上記第1の密着層を、上記第
1の絶縁層を構成する第1の元素よりも酸素と化合し易
い性質を持つ金属元素を材料として形成し、上記ヒータ
層を、金属元素を材料として形成し、上記第2の密着層
を、上記第2の絶縁層を構成する第2の元素よりも酸素
と化合し易い性質を持つ金属元素を材料として形成し、
続いて上記第2の元素の酸化物からなる第2の絶縁層を
形成することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink jet head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first buckling member is provided on a surface of a substrate. The first insulating layer made of an oxide of the first element, the first adhesion layer, the heater layer, the second adhesion layer, and the oxidation of the second element. Forming a first insulating layer made of an oxide of the first element in a method of manufacturing an ink jet head in which the second insulating layer made of a material and a layer to be a second buckling body are sequentially stacked; After that, the first adhesion layer is formed by using a metal element having a property of being more easily combined with oxygen than the first element constituting the first insulating layer as a material, and the heater layer is formed of a metal element. Formed as a material, and the second adhesion layer is formed of the second insulating layer. Forming a metal element having a property of easily combine with oxygen than the second elements constituting a material,
Subsequently, a second insulating layer made of an oxide of the second element is formed.

【0012】また、請求項6に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法は、請求項5に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法において、上記第1の密着層、上記ヒー
タ層および上記第2の密着層をスパッタ法によって連続
的に形成することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an inkjet head according to the fifth aspect, the first adhesion layer, the heater layer, and the second adhesion layer are formed by sputtering. It is characterized by being formed continuously by a method.

【0013】[0013]

【作用】請求項1のインクジェットヘッドは、第1の絶
縁層とヒータ層との間にこれらの層を密着させる第1の
密着層が設けられ、第2の絶縁層とヒータ層との間にこ
れらの層を密着させる第2の密着層が設けられているの
で、インクジェットヘッドの動作時に、ヒータ層の発熱
によって上記第1,第2絶縁層とヒータ層との間に熱的
応力がかかったとしても、上記第1,第2絶縁層とヒー
タ層との剥離が効果的に妨げられる。したがって、イン
クジェットヘッドの信頼性が向上し、寿命が延びる。な
お、第1の座屈体と第1の絶縁層との間や、第2の座屈
体と第2の絶縁層との間に加わる熱的応力は、ヒータ層
に直接接しているわけではないので、上記第1,第2絶
縁層とヒータ層との間に加わる熱的応力に比して小さ
い。したがって、第1の座屈体と第1の絶縁層との間
や、第2の座屈体と第2の絶縁層との間の剥離は、実際
上問題とはならない。
According to the first aspect of the present invention, a first adhesive layer is provided between the first insulating layer and the heater layer so as to make the layers adhere to each other, and between the second insulating layer and the heater layer. Since the second contact layer for adhering these layers is provided, thermal stress was applied between the first and second insulating layers and the heater layer due to heat generated by the heater layer during operation of the inkjet head. In this case, the separation between the first and second insulating layers and the heater layer is effectively prevented. Therefore, the reliability of the inkjet head is improved, and the life is extended. Note that thermal stress applied between the first buckling member and the first insulating layer or between the second buckling member and the second insulating layer does not directly contact the heater layer. Since it is not provided, it is smaller than the thermal stress applied between the first and second insulating layers and the heater layer. Therefore, separation between the first buckling member and the first insulating layer or separation between the second buckling member and the second insulating layer does not actually pose a problem.

【0014】請求項2のインクジェットヘッドでは、上
記第1、第2の絶縁層と上記第1、第2の密着層とがそ
れぞれ界面で化学反応により結合しているので、上記第
1、第2の絶縁層と上記第1、第2の密着層との間で剥
離が生じなくなる。したがって、インクジェットヘッド
の信頼性がさらに向上し、さらに寿命が延びる。
In the ink jet head according to the second aspect, the first and second insulating layers and the first and second adhesion layers are respectively bonded at the interfaces by a chemical reaction. No separation occurs between the insulating layer and the first and second adhesion layers. Therefore, the reliability of the inkjet head is further improved, and the life is further extended.

【0015】請求項3のインクジェットヘッドでは、動
作時に圧力発生部材がノズルプレート側へ変位したと
き、インク室内のインクが圧力発生部材を貫通するスリ
ットを通して圧力発生部材の裏側へ回り込む。したがっ
て、圧力発生部材の第1の座屈体の冷却速度が速くな
る。この結果、圧力発生部材の応答特性が良くなり、高
速印字が可能となる。
In the ink jet head according to the third aspect, when the pressure generating member is displaced toward the nozzle plate during operation, the ink in the ink chamber flows to the back side of the pressure generating member through the slit penetrating the pressure generating member. Therefore, the cooling rate of the first buckling member of the pressure generating member increases. As a result, the response characteristics of the pressure generating member are improved, and high-speed printing can be performed.

【0016】請求項4のインクジェットヘッドでは、動
作時に、基板を貫通する冷媒循環用穴を通して、上記圧
力発生部材の第1の座屈体側に冷媒を循環させることが
できるので、第1の座屈体の冷却速度が速くなる。この
結果、圧力発生部材の応答特性が良くなり、高速印字が
可能となる。また、ダイヤフラムのお陰で、ノズルプレ
ートと圧力発生部材(ダイヤフラム)との間隙に存在す
るインクが、動作時に圧力発生部材(ダイヤフラム)の
裏側に回り込むのが防止される。したがって、インクの
吐出力や吐出速度が大きくなる。
In the ink jet head according to the fourth aspect, during operation, the refrigerant can be circulated to the first buckling member side of the pressure generating member through the refrigerant circulation hole penetrating the substrate. The body cools faster. As a result, the response characteristics of the pressure generating member are improved, and high-speed printing can be performed. Also, thanks to the diaphragm, the ink present in the gap between the nozzle plate and the pressure generating member (diaphragm) is prevented from flowing around the back side of the pressure generating member (diaphragm) during operation. Therefore, the ejection force and ejection speed of the ink increase.

【0017】請求項5のインクジェットヘッドの製造方
法では、第1の密着層を、第1の絶縁層を構成する第1
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成するので、上記第1の絶縁層と第1の密着
層とが界面で化学反応により容易に結合する。すなわ
ち、その界面で第1の密着層の材料である金属元素が、
第1の絶縁層の酸素と化合して酸化物となる。したがっ
て、上記第1の絶縁層と上記第1の密着層との間で剥離
が生じなくなる。同様に、第2の密着層を、第2の絶縁
層を構成する第2の元素よりも酸素と化合し易い性質を
持つ金属元素を材料として形成するので、上記第2の絶
縁層と第2の密着層とが界面で第2の密着層の材料であ
る金属元素が、第2の絶縁層の酸素と化合して酸化物と
なる。したがって、上記第2の絶縁層と上記第2の密着
層との間で剥離が生じなくなる。また、上記第1の密着
層、ヒータ層および第2の密着層を、いずれも金属元素
を材料として形成するので、それらの金属元素の種類を
適切に選択することによって、これらの層間の密着性は
良好に保たれる。したがって、この製造方法によれば、
圧力発生部材を構成する層が熱的応力によって剥離する
のが有効に防止され、長寿命のインクジェットヘッドを
作製することができる。
According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing an ink jet head, wherein the first adhesion layer is formed of the first insulating layer.
Since the metal element having a property of being more easily combined with oxygen than the element is formed as a material, the first insulating layer and the first adhesion layer are easily bonded at the interface by a chemical reaction. That is, the metal element which is the material of the first adhesion layer at the interface is
An oxide is combined with oxygen in the first insulating layer. Therefore, separation does not occur between the first insulating layer and the first adhesion layer. Similarly, the second adhesion layer is formed of a metal element having a property of being more easily combined with oxygen than the second element forming the second insulating layer, so that the second insulating layer and the second The metal element that is the material of the second adhesion layer at the interface with the adhesion layer is combined with oxygen of the second insulating layer to form an oxide. Therefore, separation does not occur between the second insulating layer and the second adhesion layer. In addition, since the first adhesion layer, the heater layer, and the second adhesion layer are all formed using metal elements as materials, by appropriately selecting the types of these metal elements, the adhesion between these layers can be improved. Is kept good. Therefore, according to this manufacturing method,
The layer constituting the pressure generating member is effectively prevented from peeling off due to thermal stress, and a long-life inkjet head can be manufactured.

【0018】請求項6のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、スパッタリングに伴うイオン衝撃エネルギ
によって、第1の密着層、ヒータ層および第2の密着層
の三層間の各界面で化学反応を起こさせることができ
る。したがって、さらに圧力発生部材を構成する層の間
の密着性が高まり、インクジェットヘッドの寿命を延ば
すことができる。
According to the sixth aspect of the invention, a chemical reaction is caused at each interface between the first adhesion layer, the heater layer, and the second adhesion layer by the ion impact energy accompanying the sputtering. be able to. Therefore, the adhesion between the layers constituting the pressure generating member is further increased, and the life of the inkjet head can be extended.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明のインクジェットヘッドおよ
びその製造方法を実施例により詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ink jet head and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

【0020】図1は一実施例のインクジェットヘッド9
0の全体構成を示している。
FIG. 1 shows an ink jet head 9 according to one embodiment.
0 shows the entire configuration.

【0021】インクジェットヘッド90は、表面保護膜
8を含む基板9を備えている。
The ink jet head 90 has a substrate 9 including a surface protection film 8.

【0022】この基板9の表面側に、第1座屈体1と、
第1絶縁層3と、第1密着層5と、ヒータ層7と、第2
密着層6と、第2絶縁層4と、第2座屈体2とが順に設
けられている。上記第1座屈体1と、第2座屈体2と、
第1絶縁層3、第2絶縁層4と、第1密着層5と、第2
密着層6と、ヒータ層7とで圧力発生部材20を構成し
ている。基板9の表面側には、ノズルプレート11がス
ペーサ10を介して取り付けられている。圧力発生部材
20の両側には電極パッド13a、13bが設けられて
いる。
On the front side of the substrate 9, a first buckling member 1 is provided.
The first insulating layer 3, the first adhesion layer 5, the heater layer 7, and the second
The adhesion layer 6, the second insulating layer 4, and the second buckling body 2 are provided in this order. The first buckling body 1 and the second buckling body 2;
A first insulating layer 3, a second insulating layer 4, a first adhesion layer 5,
The adhesion layer 6 and the heater layer 7 constitute the pressure generating member 20. A nozzle plate 11 is mounted on the front side of the substrate 9 via a spacer 10. Electrode pads 13a and 13b are provided on both sides of the pressure generating member 20.

【0023】図3は上記インクジェットヘッドを分解状
態で斜めから見たところを示し、図4は図3における圧
力発生部材20をさらに分解した状態を示している。
FIG. 3 shows the ink jet head in a disassembled state as viewed obliquely, and FIG. 4 shows a state in which the pressure generating member 20 in FIG. 3 is further disassembled.

【0024】図3に示す基板9は、この例では、熱酸化
して形成されたシリコン酸化膜を表面保護膜8として有
する単結晶シリコン(Si)基板からなっている。ま
た、図4に示す第1,第2座屈体1,2は、例えばニッ
ケル等の金属材料からなっている。上記第1,第2絶縁
層3,4は、例えば酸化シリコンあるいは窒化シリコン
等の絶縁材料からなっている。第1,第2絶縁層3,4
により、ヒータ層7を流れる電流が上記第1,第2座屈
体1,2へリークするのを防止している。
In this example, the substrate 9 shown in FIG. 3 is a single crystal silicon (Si) substrate having a silicon oxide film formed by thermal oxidation as a surface protection film 8. The first and second buckling bodies 1 and 2 shown in FIG. 4 are made of a metal material such as nickel. The first and second insulating layers 3 and 4 are made of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride. First and second insulating layers 3 and 4
This prevents the current flowing through the heater layer 7 from leaking to the first and second buckling bodies 1 and 2.

【0025】図3と図4に示すように、第1,第2座屈
体1,2、第1,第2絶縁層3,4には、これらの矩形
面を貫通する4つの「く」の字状のスリット40が設け
られている。4つのスリット40はそれぞれ「く」の屈
曲箇所を中央部に向けた状態で互いに離間して配置され
ている。この結果として、第1,第2絶縁層3,4およ
び第1,第2座屈体1,2の中央に十字状の部分1a,
2a,3a,4aが形成されている。特に、第1,第2
座屈体1,2の十字部1a,2aの各辺1b,2bの末
端は、それぞれ第1,第2座屈体1,2の周縁部1c,
2cに支持されており、十字部1a,2aの各辺1b,
2bが加熱を受けたとき実際に座屈する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first and second buckling bodies 1 and 2 and the first and second insulating layers 3 and 4 have four "K" s penetrating these rectangular surfaces.ス リ ッ ト -shaped slits 40 are provided. The four slits 40 are spaced apart from each other with the bent portion of the “ku” facing the center. As a result, the first and second insulating layers 3 and 4 and the first and second buckling bodies 1 and 2 have a cross-shaped portion 1a at the center.
2a, 3a and 4a are formed. In particular, the first and second
The ends of the sides 1b and 2b of the cross portions 1a and 2a of the buckling members 1 and 2 are connected to the peripheral portions 1c and 1c of the first and second buckling members 1 and 2, respectively.
2c, each side 1b of the cross portions 1a, 2a,
2b actually buckles when subjected to heating.

【0026】ヒータ層7は、例えばニッケル、タングス
テン等の材料からなっている。このヒータ層7は、第
1,第2絶縁層3,4の周辺に沿って平行に延びる短冊
状の電極部分7cと、第1,第2絶縁層3,4の十字部
3a,4aの中央部分(各辺1b,2bの交差箇所)に
挟まれる円形状の部分7aと、第1,第2絶縁層3,4
の十字部3a,4aの各辺1b,2bに挟まれ、上記電
極部分7c,7cと円形部分7aとをコの字状に蛇行し
てつなぐ帯状抵抗部分7bとを共有している。電極部分
7c上には、後述する第2密着層6を介して、第2座屈
体2と同一層からなる電極パッド13a,13bが接続
されるようになっている。このように、圧力発生部材2
0を構成する第1,第2座屈体1,2とヒータ層7を別
の層にしているので、ヒータ層7は、第1,第2座屈体
1,2の形状とは無関係に、細長いパターンに形成する
ことができる。したがって、必要な発熱量を得るための
通電量を低減でき、消費電力を低減することができる。
また、スリット40をヒータ層7のパターンが存在しな
い部分に形成しているので、インク室がインクで満たさ
れたときにヒータ層7がインクと接触するのを完全に防
止することができる。
The heater layer 7 is made of, for example, a material such as nickel and tungsten. The heater layer 7 includes a strip-shaped electrode portion 7c extending in parallel along the periphery of the first and second insulating layers 3 and 4, and a center of the cross portions 3a and 4a of the first and second insulating layers 3 and 4. A circular portion 7a sandwiched between the portions (intersections of the sides 1b and 2b) and the first and second insulating layers 3 and 4
Are sandwiched between the sides 1b and 2b of the cross portions 3a and 4a, and share a band-shaped resistance portion 7b that connects the electrode portions 7c and 7c and the circular portion 7a in a meandering U-shape. On the electrode portion 7c, electrode pads 13a and 13b made of the same layer as the second buckling body 2 are connected via a second adhesion layer 6 described later. Thus, the pressure generating member 2
Since the first and second buckling members 1 and 2 and the heater layer 7 are separate layers, the heater layer 7 is independent of the shape of the first and second buckling members 1 and 2. , Can be formed in an elongated pattern. Therefore, it is possible to reduce the amount of electricity required to obtain the required amount of heat, and to reduce power consumption.
Further, since the slit 40 is formed in a portion where the pattern of the heater layer 7 does not exist, it is possible to completely prevent the heater layer 7 from coming into contact with the ink when the ink chamber is filled with the ink.

【0027】第1,第2密着層5,6はヒータ層7と同
一パターンを有している。第1密着層5は上記第1絶縁
層3とヒータ層7とを密着させる一方、第2密着層6は
第2絶縁層4とヒータ層7とを密着させるための層であ
り、それぞれTa,Ti,Cr,Nb等からなる。
The first and second adhesion layers 5 and 6 have the same pattern as the heater layer 7. The first adhesion layer 5 makes the first insulation layer 3 and the heater layer 7 adhere to each other, while the second adhesion layer 6 is a layer for making the second insulation layer 4 and the heater layer 7 adhere to each other. It is made of Ti, Cr, Nb or the like.

【0028】ここで、本発明者は、第1,第2密着層
5,6の材料を次のような実験に基づいて選定した。す
なわち、次の表1,表2は、ヒータ層7の材料をニッケ
ルとし、第1,第2絶縁層3,4の材料をSiOまた
はSiNとした場合において、それらの間に各種材料か
らなる第1,第2密着層5,6を挿入したときの密着性
(剥離荷重)を、スクラッチテスト(引っ掻き試験)に
よって相対的に評価した結果を示している。
Here, the present inventors have selected the materials of the first and second adhesion layers 5 and 6 based on the following experiment. That is, Tables 1 and 2 below show that when the material of the heater layer 7 is nickel and the material of the first and second insulating layers 3 and 4 is SiO 2 or SiN, various materials are interposed therebetween. The results show that the adhesion (peeling load) when the first and second adhesion layers 5 and 6 are inserted is relatively evaluated by a scratch test (scratch test).

【表1】 [Table 1]

【表2】 表1に示すように、SiO2(第1絶縁層3)上に直接
Ni(ヒータ層7)を設けたときの剥離荷重は19.4
gfであるが、それらの間にTa,Tiを挿入したとき
の剥離荷重はそれぞれ72.2gf,73.9gfと増
大する。また、Si34(第1絶縁層3)とNi(ヒー
タ層7)との間にTa,Tiを挿入したときの剥離荷重
もそれぞれ71.3gf,72,3gfと、同様に高い
レベルとなる。また、表2に示すように、Ni(ヒータ
層7)上に直接SiO2(第2絶縁層4)を設けたとき
の剥離荷重は27.8gfであるが、それらの間にT
a,Cr,Nbを挿入したときの剥離荷重はそれぞれ4
9.5gf,54.2gf,35.3gfと増大する。
剥離荷重が大きいほど密着力が強いと考えられるので、
第1,第2密着層5,6の材料としてこれらのTa,T
i,Cr,Nb等を用いることにより、層間の密着性を
有効に高めることができる。
[Table 2] As shown in Table 1, the peeling load when Ni (heater layer 7) was directly provided on SiO 2 (first insulating layer 3) was 19.4.
gf, the peeling load when Ta and Ti are inserted between them increases to 72.2 gf and 73.9 gf, respectively. The peeling load when Ta and Ti were inserted between Si 3 N 4 (first insulating layer 3) and Ni (heater layer 7) was also a high level of 71.3 gf, 72 and 3 gf, respectively. Become. Further, as shown in Table 2, when the SiO 2 (second insulating layer 4) was directly provided on the Ni (heater layer 7), the peeling load was 27.8 gf.
The peeling load when a, Cr and Nb were inserted was 4
It increases to 9.5 gf, 54.2 gf, and 35.3 gf.
It is considered that the larger the peeling load is, the stronger the adhesion is.
These Ta and T are used as materials for the first and second adhesion layers 5 and 6.
By using i, Cr, Nb, or the like, the adhesion between the layers can be effectively increased.

【0029】ここで、表1,表2でテストした第1,第
2密着層5,6の材料は、各種材料の中から闇雲に選ん
だものではなく、第1,第2絶縁層3,4の材料である
SiO2やSi34と化学反応を容易に起こす材料、つ
まり、ある程度の活性化エネルギを与えたとき、第1,
第2絶縁層3,4の材料と接触する界面において化学的
に反応してより強く結合(密着)するものを選んでい
る。例えば第1,第2の絶縁層3,4の材料がSiO
である場合は、SiO2中のSiよりも容易に酸素Oと
反応する(酸化物を形成する)材料を選定する。具体的
には、次の表3(各種材料とその酸化物との自由エネル
ギ差ΔF0を示す)を参照して、酸化物を生成するとき
の生成エネルギΔF0が負で、その絶対値がSiのもの
よりも大きい材料より選定することができる。
Here, the materials of the first and second adhesion layers 5 and 6 tested in Tables 1 and 2 were not selected from various materials, but were selected from the first and second insulating layers 3 and 6. When a certain amount of activation energy is given to a material that easily reacts with SiO 2 or Si 3 N 4 as the material of No. 4,
A material which reacts chemically at the interface in contact with the material of the second insulating layers 3 and 4 to form a stronger bond (adhesion) is selected. For example, the material of the first and second insulating layers 3 and 4 is SiO 2
In this case, a material that reacts with oxygen O more easily than Si in SiO 2 (forms an oxide) is selected. Specifically, referring to the following Table 3 (showing the free energy difference ΔF 0 between various materials and their oxides), the generated energy ΔF 0 when forming an oxide is negative, and its absolute value is It can be selected from materials larger than those of Si.

【表3】 図3に示したスペーサ10は、例えば所定の膜厚をもつ
ポリイミドあるいはアクリル系の感光性接着剤などの絶
縁膜材料よりなる。このスペーサ10には、第2座屈体
2とノズルプレート11との間にインクを満たすべき間
隙31を形成するために、円形状の貫通穴10aが設け
られている。また、間隙31内にインクを供給するため
に、このスペーサ絶縁膜を所定の幅で厚さ方向に貫通
し、膜端部から貫通穴10a内に通じるインク供給路1
4が形成されている。
[Table 3] The spacer 10 shown in FIG. 3 is made of an insulating film material such as a polyimide or acrylic photosensitive adhesive having a predetermined thickness. The spacer 10 is provided with a circular through-hole 10 a in order to form a gap 31 between the second buckling body 2 and the nozzle plate 11 to be filled with ink. Further, in order to supply ink into the gap 31, the ink supply path 1 penetrates the spacer insulating film in a thickness direction with a predetermined width and extends from the end of the film into the through hole 10a.
4 are formed.

【0030】ノズルプレート11は、例えば厚さ0.2
mmのガラスあるいは、プラスチックシート材からな
る。ノズルプレート11の略中央にはノズル開口として
のノズルオリフィス12が形成されている。このノズル
オリフィス12は、ノズルプレート10を貫通する断面
円形状の穴であり、ノズルオリフィス12の内径は、ノ
ズルプレート10の裏側から表側に向かって次第に小さ
くなるように設定されている。
The nozzle plate 11 has a thickness of, for example, 0.2
mm or glass sheet material. At a substantially center of the nozzle plate 11, a nozzle orifice 12 as a nozzle opening is formed. The nozzle orifice 12 is a hole having a circular cross section penetrating the nozzle plate 10, and the inner diameter of the nozzle orifice 12 is set so as to gradually decrease from the back side to the front side of the nozzle plate 10.

【0031】図1中に示すように、完成状態では、第
1,第2座屈体1,2と、第1,第2絶縁層3,4と、
それらの間に設けられた第1,第2密着層5,6とは、
互いに全面的に密接している。そして、それぞれの周縁
部(図1中には周縁部のうち一方向に関して両端をなす
部分が表されている)のみが基板9側に屈曲して取り付
けられ、基板9によって支持されている。第1,第2座
屈体1,2、第1,第2絶縁層3,4、第1,第2密着
層5,6の上記周縁部よりも内側の部分は、基板9から
離間しており、基板9の表面保護膜8と第1座屈体1の
上記周縁部よりも内側の部分との間に間隙32が形成さ
れている。この間隙32は、図3中に示したスリット4
0を通して、第2座屈体2とノズルプレート11との間
の間隙31に連通している。また、電極パッド13a,
13bはスペーサ10の外側、つまりインク室の外側に
位置している。電極パッド13aは配線51aを介して
スイッチ52に接続されている。このスイッチ52は電
源50とグランドの切り換えを行うようになっている。
電極パッド13bは配線51bを介してグランドに接続
されている。
As shown in FIG. 1, in the completed state, the first and second buckling bodies 1 and 2, the first and second insulating layers 3 and 4,
The first and second adhesion layers 5 and 6 provided between them are:
It is completely close to each other. Only the respective peripheral portions (the portions forming both ends in one direction in the peripheral portion in FIG. 1) are bent and attached to the substrate 9 side, and are supported by the substrate 9. Portions of the first and second buckling bodies 1 and 2, the first and second insulating layers 3 and 4, and the first and second adhesion layers 5 and 6 that are inside the peripheral edge are separated from the substrate 9. In addition, a gap 32 is formed between the surface protection film 8 of the substrate 9 and a portion of the first buckling member 1 inside the peripheral edge. The gap 32 corresponds to the slit 4 shown in FIG.
0 communicates with the gap 31 between the second buckling body 2 and the nozzle plate 11. Further, the electrode pads 13a,
13b is located outside the spacer 10, that is, outside the ink chamber. The electrode pad 13a is connected to the switch 52 via the wiring 51a. The switch 52 switches between the power supply 50 and the ground.
The electrode pad 13b is connected to the ground via a wiring 51b.

【0032】このインクジェットヘッド90は次のよう
に駆動される。
The ink jet head 90 is driven as follows.

【0033】 動作時には、図1に示すように、予め
ノズルプレート11と第2座屈体2との間の間隙31に
インク供給路14を通してインク15を供給する。イン
ク15は、間隙31を満たすだけでなく、図3中に示し
たスリット40を通して、基板9(の表面保護膜8)と
第1座屈体1との間の間隙32をも満たす。これにより
インク室全体がインク15で満たされる。
In operation, as shown in FIG. 1, the ink 15 is supplied to the gap 31 between the nozzle plate 11 and the second buckling body 2 through the ink supply path 14 in advance. The ink 15 not only fills the gap 31 but also fills the gap 32 between (the surface protection film 8 of) the substrate 9 and the first buckling body 1 through the slit 40 shown in FIG. Thereby, the entire ink chamber is filled with the ink 15.

【0034】 次に、スイッチ52を電源50側に切
り換えて、電極13a,13b間に電圧を印加し、ヒー
タ層7に通電して発熱させる(加熱期間)。第1,第2
座屈体1,2の十字部1a,2aの各辺1b,2bがこ
のヒータ層7の帯状抵抗部分7bの熱を受けて、無変位
状態から熱膨張して長手方向に伸びようとする。しかし
ながら、第1,第2座屈体1,2の長手方向の両端(周
縁部)1c,2cは基板9に固定されているため、両座
屈体はその長手方向に伸びることができない。それゆ
え、第1,第2座屈体1,2の内部にはその反作用とし
て圧縮力P0が発生し、蓄積される。この圧縮力P0が
座屈荷重を超えたとき、図2に示すように、第1,第2
座屈体1,2は座屈し、中央部1a,2aがノズルプレ
ート11側へ変位した座屈状態となる。ノズルプレート
11側へ変位する理由は、主に第1座屈体1から基板9
側への放熱効果により、第1座屈体1側が第2座屈体2
側に比して温度が低くなるからである。第1,第2座屈
体1,2が座屈する結果、圧力発生部材20が全体とし
て変形して、インク室31内に圧力が発生する。この圧
力により、上記インク室31内のインク液15がノズル
プレート11を通してインク滴15aとして室外に噴出
する。このインク滴15aの噴出により、ノズルプレー
ト11に対向して設けられたプリント面への印字が行わ
れる。
Next, the switch 52 is switched to the power supply 50 side, a voltage is applied between the electrodes 13a and 13b, and the heater layer 7 is energized to generate heat (heating period). 1st, 2nd
Each side 1b, 2b of the cross portions 1a, 2a of the buckling bodies 1, 2 receives the heat of the strip-shaped resistance portion 7b of the heater layer 7, and thermally expands from a non-displaced state to expand in the longitudinal direction. However, since both ends (peripheral portions) 1c and 2c of the first and second buckling members 1 and 2 in the longitudinal direction are fixed to the substrate 9, the two buckling members cannot extend in the longitudinal direction. Therefore, a compression force P0 is generated and accumulated inside the first and second buckling bodies 1 and 2 as a reaction. When the compression force P0 exceeds the buckling load, as shown in FIG.
The buckling bodies 1 and 2 buckle, and a buckling state occurs in which the central portions 1a and 2a are displaced toward the nozzle plate 11 side. The reason for displacement toward the nozzle plate 11 side is mainly that the first buckling body 1
The first buckling body 1 side becomes the second buckling body 2 due to the heat radiation effect to the side.
This is because the temperature is lower than the side. As a result of the first and second buckling members 1 and 2 buckling, the pressure generating member 20 is deformed as a whole, and pressure is generated in the ink chamber 31. By this pressure, the ink liquid 15 in the ink chamber 31 is jetted out of the chamber through the nozzle plate 11 as an ink droplet 15a. By the ejection of the ink droplets 15a, printing is performed on a print surface provided to face the nozzle plate 11.

【0035】なお、圧力発生部材20がノズルプレート
11側へ変位すると同時に間隙32が広がるため、間隙
31に存在していたインク15の一部が上記スリット4
0を通して、広がった間隙32に流入する。したがっ
て、第1座屈体1の冷却速度が早くなり、高速印字が可
能となる。
Since the gap 32 widens at the same time that the pressure generating member 20 is displaced to the nozzle plate 11 side, a part of the ink 15 existing in the gap 31
Through zero, it flows into the widened gap 32. Therefore, the cooling speed of the first buckling body 1 is increased, and high-speed printing is possible.

【0036】 次に、スイッチ52をグランド側へ戻
して上記ヒータ層7の通電を停止する(冷却期間)。す
ると、上記第1,第2座屈体1,2は冷却されて、ヒー
タ層7とともに元の無変位状態に復帰しようとする。こ
れにより、圧力発生部材20が全体として元の位置に復
帰する(待機状態)。このような加熱期間と冷却期間と
が繰り返されて、圧力発生部材20の変位と復帰とが繰
り返される。
Next, the switch 52 is returned to the ground side to stop the energization of the heater layer 7 (cooling period). Then, the first and second buckling bodies 1 and 2 are cooled and return to the original non-displaced state together with the heater layer 7. Thereby, the pressure generating member 20 returns to the original position as a whole (standby state). Such a heating period and a cooling period are repeated, and the displacement and return of the pressure generating member 20 are repeated.

【0037】このようなインクジェットヘッド90の使
用を継続すると、既に述べたように、特にヒータ層7が
高温となるため、その熱的応力によってヒータ層7と第
1,第2絶縁層2,3とが剥離し易くなる傾向がある。
しかし、このインクジェットヘッド90では、第1絶縁
層3とヒータ層7との間に第1密着層5を設け、第2絶
縁層4とヒータ層7との間に第2密着層6を設けている
ので、第1,第2絶縁層3,4とヒータ層7との間の剥
離耐性を高めることができる。この結果、インクジェッ
トヘッドの寿命を長くすることができる。
When the use of the ink jet head 90 is continued, as described above, the temperature of the heater layer 7 becomes high, and the heater layer 7 and the first and second insulating layers 2 and 3 are heated by the thermal stress. Tend to peel off easily.
However, in the inkjet head 90, the first adhesive layer 5 is provided between the first insulating layer 3 and the heater layer 7, and the second adhesive layer 6 is provided between the second insulating layer 4 and the heater layer 7. Therefore, the peeling resistance between the first and second insulating layers 3 and 4 and the heater layer 7 can be increased. As a result, the life of the inkjet head can be extended.

【0038】次に、上記インクジェットヘッド90の製
造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the ink jet head 90 will be described.

【0039】図5〜図8は、上記インクジェットヘッド
90の主要部である圧力発生部材20の作成過程を示し
ている。これらの図における分図(a)〜(l)の左側
(X),右側(Y)は、それぞれ図3におけるX−X線
断面,Y−Y線断面に相当する。なお、見易くするた
め、図3(斜視図)におけるヒータ層7のパターンと、
図6〜図8(工程断面図)におけるヒータ層7のパター
ンとを若干変えて表現している。
FIGS. 5 to 8 show a process of forming the pressure generating member 20 which is a main part of the ink jet head 90. FIG. The left side (X) and right side (Y) of the divisional diagrams (a) to (l) in these figures respectively correspond to the XX line section and the YY line section in FIG. In order to make it easier to see, the pattern of the heater layer 7 in FIG.
The pattern of the heater layer 7 in FIGS. 6 to 8 (process sectional views) is slightly changed.

【0040】(i)まず、図5(a)に示すように、単結
晶シリコン基板9の表面および裏面に、熱酸化により、
シリコン酸化膜8,8を所定の厚さ(例えば1〜2μ
m)に形成する。さらに、基板表面側の熱酸化膜8上
に、例えばスパッタ法により、犠牲層として例えば厚さ
0.1〜1μmのアルミニウム膜120を成膜する。続
いて、この上にフォトリソグラフィ及びエッチングを行
って、アルミニウム膜120を図1中に示した間隙32
に対応したパターンに加工する。なお、この犠牲層12
0の厚さに応じて、上記間隙32の距離が決まる。
(I) First, as shown in FIG. 5A, the surface and the back surface of the single crystal silicon substrate 9 are thermally oxidized.
The silicon oxide films 8 are formed to a predetermined thickness (for example, 1 to 2 μm).
m). Further, an aluminum film 120 having a thickness of, for example, 0.1 to 1 μm is formed as a sacrificial layer on the thermal oxide film 8 on the substrate surface side by, for example, a sputtering method. Subsequently, photolithography and etching are performed thereon, thereby forming the aluminum film 120 into the gap 32 shown in FIG.
Process into a pattern corresponding to. The sacrificial layer 12
The distance of the gap 32 is determined according to the thickness of 0.

【0041】(ii)次に、図5(b)に示すように、例え
ばスパッタ法により、めっきのシード層としてこの例で
はNi/Ta膜121を成膜する。上記Taは、熱酸化
膜8と次に形成する第1座屈体1とを密着させる最下部
密着層として働く。なお、最下部密着層の材料として
は、Ta以外にSiOとの密着性の良い金属、例えば
Cr,Ti,Fe,Nb等を用いても良い。
(Ii) Next, as shown in FIG. 5B, a Ni / Ta film 121 in this example is formed as a plating seed layer by, for example, a sputtering method. The above-mentioned Ta functions as a lowermost adhesion layer for adhering the thermal oxide film 8 and the first buckling body 1 to be formed next. As a material of the lowermost adhesion layer, a metal having good adhesion to SiO 2 , for example, Cr, Ti, Fe, Nb, etc. may be used other than Ta.

【0042】(iii)次に、図5(c)に示すように、第1
座屈体1の十字部1a(図4参照)用のフレームパター
ン122を形成する。すなわち、アルミニウム膜120
上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを行
って、そのフォトレジストの一部122を一定のパター
ン幅でアルミニウム膜120の表面から上方へ所定の高
さ(次に述べるニッケルめっき膜を超える高さ)だけ突
出した形状とする。続いて、この上に例えば電気めっき
によりニッケルめっき膜を設けて、上記シード層121
とこのニッケルめっき膜とからなり、フレームパターン
122,122の間に十字部1aを有する第1座屈体1
を形成する。なお、簡単のため、以下の各めっき膜形成
後は図においてシード層を省略している。
(Iii) Next, as shown in FIG.
A frame pattern 122 for the cross portion 1a (see FIG. 4) of the buckling body 1 is formed. That is, the aluminum film 120
A photoresist is applied thereon, and photolithography is performed, and a portion 122 of the photoresist is formed to a predetermined height above the surface of the aluminum film 120 with a constant pattern width (a height exceeding the nickel plating film described below). ). Subsequently, a nickel plating film is provided thereon by, for example, electroplating, and the seed layer 121 is formed.
First buckling member 1 made of a nickel plating film and having a cross portion 1a between frame patterns 122, 122.
To form For the sake of simplicity, the seed layer is omitted in the figures after the formation of the following plating films.

【0043】(iv)図6(d)に示すように、フォトレジ
スト122を剥離した後、この上に、例えばスパッタ法
により、第1絶縁層としてこの例では酸化シリコン膜3
を成膜する。第1絶縁層3の材料としては、ヒータ層7
の材料との密着性や加工性の観点から、SiO若しく
はSiNが望ましい。
(Iv) As shown in FIG. 6D, after the photoresist 122 is removed, a silicon oxide film 3 in this example is formed thereon as a first insulating layer by, for example, a sputtering method.
Is formed. As a material of the first insulating layer 3, a heater layer 7
SiO 2 or SiN is desirable from the viewpoint of adhesion to the material and workability.

【0044】(v)続いて、この酸化シリコン膜3上
に、例えばスパッタ法により、第1密着層5/ヒータ層
7/第2密着層6からなる三層膜19を連続的に成膜す
る。このように三層膜19を連続的に形成するのが作業
性、クリーン度等の観点から望ましい。スパッタリング
条件は、圧力8×10-3TorrのAr雰囲気で、陽極
と陰極との間に高周波パワー1kWを印加するものとす
る。
(V) Subsequently, a three-layer film 19 composed of the first adhesion layer 5 / heater layer 7 / second adhesion layer 6 is continuously formed on the silicon oxide film 3 by, for example, a sputtering method. . It is desirable to form the three-layer film 19 continuously from the viewpoints of workability and cleanliness. The sputtering conditions are such that a high-frequency power of 1 kW is applied between the anode and the cathode in an Ar atmosphere at a pressure of 8 × 10 −3 Torr.

【0045】ヒータ層7の材料としては、抵抗率等の観
点からNiやW、若しくはNi−Cr等を用いる。ま
た、第1,第2密着層5,6の材料としてはTi,T
a,Cr等を用いる。表1、表2に示したように、この
第1,第2密着層5,6の存在により、第1,第2絶縁
層3,4とヒータ層7との間の密着性を高めることがで
きる。また、この例では、三層膜19をスパッタ法によ
り形成しているので、スパッタリングに伴うイオン衝撃
エネルギによって、第1密着層5/ヒータ層7/第2密
着層6の三層間の各界面で化学反応を起こさせることが
でき、さらに密着性を高めることができる。
As a material of the heater layer 7, Ni, W, Ni-Cr, or the like is used from the viewpoint of resistivity and the like. The material of the first and second adhesion layers 5 and 6 is Ti, T
a, Cr, etc. are used. As shown in Tables 1 and 2, the presence of the first and second adhesion layers 5 and 6 can enhance the adhesion between the first and second insulation layers 3 and 4 and the heater layer 7. it can. Further, in this example, since the three-layer film 19 is formed by the sputtering method, the interface between the three layers of the first adhesion layer 5 / the heater layer 7 / the second adhesion layer 6 is generated by the ion impact energy accompanying the sputtering. A chemical reaction can be caused, and the adhesion can be further improved.

【0046】なお、三層膜19をスパッタ法以外の方法
で成膜した場合は、上記第1密着層5/ヒータ層7/第
2密着層6の三層間の各界面での反応を促進するため、
成膜中若しくは成膜後に所定の熱処理を施すのが望まし
い。熱処理条件は、例えば窒素雰囲気で温度200℃、
20分間とする。
When the three-layer film 19 is formed by a method other than the sputtering method, the reaction at each interface between the first adhesion layer 5 / heater layer 7 / second adhesion layer 6 is promoted. For,
It is desirable to perform a predetermined heat treatment during or after film formation. The heat treatment conditions are, for example, a temperature of 200 ° C. in a nitrogen atmosphere,
20 minutes.

【0047】(vi)続いて、フォトリソグラフィ及びエ
ッチングを行って、この三層膜19を一括してパターン
加工する。これにより、第1絶縁層3上に、コの字状に
蛇行したパターンを持つヒータ層7と、このヒータ層7
と同一パターンを持つ第1,第2密着層5,6を作製す
る。
(Vi) Subsequently, photolithography and etching are performed to pattern-process the three-layer film 19 collectively. Thus, the heater layer 7 having a U-shaped meandering pattern on the first insulating layer 3 and the heater layer 7
The first and second adhesion layers 5 and 6 having the same pattern as those described above are produced.

【0048】(vii)次に、図6(e)に示すように、この
上に、例えばスパッタ法により、第2絶縁層としてこの
例では酸化シリコン膜4を成膜する。第2絶縁層4の材
料としては、第1絶縁層3の材料と同様に、ヒータ層7
の材料との密着性や加工性の観点から、SiO若しく
はSiNが望ましい。続いて、フォトリソグラフィ及び
エッチングを行って、ヒータ層7を覆っている第1,第
2の絶縁層3,4を一括してパターン加工する。この第
1,第2絶縁層3,4のパターンは、ヒータ層7が存在
する領域を完全に覆い、かつ、層断面がスリット40に
露出しないようにスリット40から少し後退したものと
している。また、図6(f)に示すように、フォトリソグ
ラフィ及びエッチングを行って、酸化シリコン膜4に電
極取り出し口160を形成する。
(Vii) Next, as shown in FIG. 6E, a silicon oxide film 4 in this example is formed thereon as a second insulating layer by, for example, a sputtering method. As the material of the second insulating layer 4, similarly to the material of the first insulating layer 3, the heater layer 7
SiO 2 or SiN is desirable from the viewpoint of adhesion to the material and workability. Subsequently, photolithography and etching are performed to collectively pattern the first and second insulating layers 3 and 4 covering the heater layer 7. The pattern of the first and second insulating layers 3 and 4 completely covers the region where the heater layer 7 is present, and is slightly recessed from the slit 40 so that the layer cross section is not exposed to the slit 40. Further, as shown in FIG. 6F, an electrode outlet 160 is formed in the silicon oxide film 4 by performing photolithography and etching.

【0049】(viii)次に、図7(g)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、めっきのシード層と
してこの例ではNi/Ta膜123を成膜する。上記T
aは、酸化シリコン膜4と次に形成する第2座屈体2と
を密着させる最上部密着層として働く。なお、この最上
部密着層の材料としては、上記最下部密着層の材料と同
様に、Ta以外にSiOとの密着性の良い金属、例え
ばCr,Ti,Fe,Nb等を用いても良い。このと
き、めっきのシード層123はスリット40内のアルミ
ニウム膜120上にも形成される(その部分を123a
で示す)。この部分123aは不要のものであり、後工
程で邪魔になるため、図7(h)に示すように、フォトリ
ソグラフィおよびエッチングを行って除去する。
(Viii) Next, as shown in FIG. 7G, a Ni / Ta film 123 in this example is formed thereon as a plating seed layer by, for example, a sputtering method. T above
“a” functions as an uppermost adhesion layer for adhering the silicon oxide film 4 and the second buckling body 2 to be formed next. As the material for the uppermost adhesion layer, a metal having good adhesion to SiO 2 , for example, Cr, Ti, Fe, Nb, etc., other than Ta, may be used in the same manner as the material for the lowermost adhesion layer. . At this time, the seed layer 123 for plating is also formed on the aluminum film 120 in the slit 40 (this portion is referred to as 123a).
). Since this portion 123a is unnecessary and hinders a later process, it is removed by photolithography and etching as shown in FIG.

【0050】(ix)次に、図7(i)に示すように、第2
座屈体2の十字部2a(図4参照)用のフレームパター
ン124を形成する。すなわち、シード層123上にフ
ォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを行って、
そのフォトレジストの一部124を、第1座屈体1のス
リット部分を埋め、そのスリット幅よりも広い一定のパ
ターン幅でシード層123の表面から上方へ所定の高さ
(次に述べるニッケルめっき膜を超える高さ)だけ突出
した形状とする。ここで、第2座屈体2用のフレームパ
ターン124の幅を第1座屈体1のスリット幅よりも広
くする理由は、アライメントのずれやフォトレジストの
熱収縮等をカバーして、第1座屈体1のスリット部分と
第2座屈体2のスリット部分とを連通させるためであ
る。続いて、図8(j)に示すように、この上に例えば電
気めっきによりニッケルめっき膜を設けて、上記シード
層123とこのニッケルめっき膜とからなり、フレーム
パターン124,124の間に十字部2aを有する第2
座屈体2を形成する。
(Ix) Next, as shown in FIG.
A frame pattern 124 for the cross portion 2a (see FIG. 4) of the buckling body 2 is formed. That is, a photoresist is applied on the seed layer 123, photolithography is performed,
A portion 124 of the photoresist fills the slit portion of the first buckling member 1 and has a predetermined pattern width larger than the slit width and a predetermined height above the surface of the seed layer 123 (the nickel plating described below). (Height exceeding the membrane). Here, the reason why the width of the frame pattern 124 for the second buckling body 2 is made wider than the slit width of the first buckling body 1 is to cover misalignment, thermal shrinkage of the photoresist, and the like. This is for making the slit portion of the buckling member 1 communicate with the slit portion of the second buckling member 2. Subsequently, as shown in FIG. 8 (j), a nickel plating film is provided thereon by, for example, electroplating, and is composed of the seed layer 123 and the nickel plating film. Second with 2a
The buckling body 2 is formed.

【0051】(x)次に、図8(k)に示すように、フォ
トリソグラフィおよびエッチングを行って上記ニッケル
めっき膜2に溝125,125を形成して、ニッケルめ
っき膜2の一部からなる電極13a,13bを形成す
る。この段階で、図8(j)に示したフォトレジスト12
4は除去され、そこにスリット40が露出する。
(X) Next, as shown in FIG. 8 (k), grooves 125, 125 are formed in the nickel plating film 2 by performing photolithography and etching to form a part of the nickel plating film 2. The electrodes 13a and 13b are formed. At this stage, the photoresist 12 shown in FIG.
4 is removed, and the slit 40 is exposed there.

【0052】(xi)次に、図8(l)に示すように、例え
ばKOH水溶液、強アルカリ現像液等のエッチング液を
用いて、スリット40を通して犠牲層120を除去し
て、基板9の酸化シリコン膜8と第1座屈体1との間の
間隙32を形成する。犠牲層120を利用して間隙32
を形成しているので、基板9の酸化シリコン膜8と第1
座屈体1との間の距離を精度良く設定することができ
る。これにより、インクジェットヘッドの応答速度を良
くし、高速印字を実現することができる。
(Xi) Next, as shown in FIG. 8 (l), the sacrifice layer 120 is removed through the slit 40 using an etching solution such as a KOH aqueous solution or a strong alkali developing solution to oxidize the substrate 9. A gap 32 is formed between the silicon film 8 and the first buckling body 1. The gap 32 is formed by using the sacrifice layer 120.
Is formed, the silicon oxide film 8 on the substrate 9 and the first
The distance from the buckling body 1 can be set with high accuracy. As a result, the response speed of the inkjet head can be improved, and high-speed printing can be realized.

【0053】(xii)最後に、図1に示したように、こ
の状態の基板9の表面側にスペーサ10を介してノズル
プレート11を取り付ける。これにより、インクジェッ
トヘッド90を完成させる。
(Xii) Finally, as shown in FIG. 1, the nozzle plate 11 is attached via the spacer 10 to the front surface side of the substrate 9 in this state. Thereby, the ink jet head 90 is completed.

【0054】このようにして、この製造方法によれば、
圧力発生部材20を構成する層の密着性を高め、圧力発
生部材20を構成する層が熱的応力によって剥離するの
を防止して、寿命を延ばすことができるインクジェット
ヘッド90を作製することができる。
Thus, according to this manufacturing method,
It is possible to manufacture the ink jet head 90 that can increase the adhesiveness of the layers constituting the pressure generating member 20, prevent the layers constituting the pressure generating member 20 from peeling off due to thermal stress, and extend the life. .

【0055】図9は上記インクジェットヘッド90の変
形例を、図3に対応して分解状態で斜めから見たところ
を示している。なお、図中の参照数字は対応する図3の
各構成要素の参照数字に200を加えたものである。
FIG. 9 shows a modification of the ink jet head 90 viewed obliquely in a disassembled state corresponding to FIG. Note that the reference numerals in the figure are obtained by adding 200 to the reference numbers of the corresponding components in FIG.

【0056】このインクジェットヘッドは、上記インク
ジェットヘッド90に対して、基板209に冷媒循環用
穴216を設け、圧力発生部材220のノズルプレート
2211側にダイヤフラム250を取り付けた点が異な
っている。他の構成要素は図3のものと同一であり、個
々の説明を省略する。
This ink jet head is different from the ink jet head 90 in that a coolant circulation hole 216 is provided in the substrate 209 and a diaphragm 250 is attached to the nozzle plate 2211 side of the pressure generating member 220. The other components are the same as those in FIG. 3, and the individual description is omitted.

【0057】図9に示す基板209は、この例では、熱
酸化して形成されたシリコン酸化膜を表面保護膜208
として有する単結晶シリコン(Si)基板からなってい
る。基板209の略中央には冷媒循環用穴216が形成
されている。この冷媒循環用穴216は、基板209を
貫通する断面矩形状の穴であり、冷媒循環用穴216の
矩形の各辺の寸法(断面寸法)は、基板209の裏側か
ら表側に向かって次第に小さくなるように設定されてい
る。この理由は、この冷媒循環用穴216が存在しない
場合に比して、圧力発生部材220と基板209表面と
の対向面積をなるべく減少させないためである。このよ
うに、圧力発生部材220と基板209とが広い面積に
わたって対向しているので、動作時に圧力発生部材22
0の熱を、基板209を通して効率良くインク室外へ放
出することが可能となる。
In this example, a substrate 209 shown in FIG.
Made of a single crystal silicon (Si) substrate. A coolant circulation hole 216 is formed substantially at the center of the substrate 209. The coolant circulation hole 216 is a hole having a rectangular cross section that penetrates the substrate 209, and the dimension (cross-sectional dimension) of each rectangular side of the coolant circulation hole 216 gradually decreases from the back side of the substrate 209 toward the front side. It is set to be. The reason for this is that the facing area between the pressure generating member 220 and the surface of the substrate 209 is not reduced as much as possible when the coolant circulation hole 216 does not exist. As described above, since the pressure generating member 220 and the substrate 209 face each other over a wide area, the pressure generating member 22
The heat of 0 can be efficiently released outside the ink chamber through the substrate 209.

【0058】ダイヤフラム250は、例えばニッケルな
どの弾性材料からなり、略円板状に形成されている。完
成状態では、ダイヤフラム250の中央部は座屈体30
2の中央部202aに取り付けられる。ダイヤフラム2
50の周縁部は、座屈体302の周縁部202cに取り
付けられ、圧力発生部材220の他の構成要素の周縁部
とともに基板209に取り付けられ、基板209によっ
て支持される。ダイヤフラム250の中間部250b
(中央部250aと周縁部250cとの間の部分)は第
2座屈体202から離間しており、第2座屈体202と
ダイヤフラム250の中間部250bとの間には間隙2
33(図15(r)参照)が形成される。この間隙233
は、スリット240を通して上記基板209の表面保護
膜208と第1座屈体201との間の間隙232(図1
5(r)参照)と連通し、さらには冷媒循環用穴216を
通して図示しない冷媒溜と連通される。
The diaphragm 250 is made of an elastic material such as nickel, and is formed in a substantially disk shape. In the completed state, the center of the diaphragm 250 is the buckling body 30
2 is attached to the central portion 202a. Diaphragm 2
The peripheral portion of 50 is attached to the peripheral portion 202c of the buckling body 302, attached to the substrate 209 together with the peripheral portions of other components of the pressure generating member 220, and supported by the substrate 209. Middle part 250b of diaphragm 250
(A portion between the central portion 250a and the peripheral portion 250c) is separated from the second buckling member 202, and a gap 2 is provided between the second buckling member 202 and the intermediate portion 250b of the diaphragm 250.
33 (see FIG. 15 (r)) are formed. This gap 233
Is a gap 232 between the surface protection film 208 of the substrate 209 and the first buckling body 201 through the slit 240 (FIG. 1).
5 (r)), and further through a refrigerant circulation hole 216 to a refrigerant reservoir (not shown).

【0059】動作時には、圧力発生部材220が図9に
示すノズルプレート211側へ変位したとき、上記ダイ
ヤフラム5のお陰で、ノズルプレート211と圧力発生
部材220との間隙231に存在するインクが圧力発生
部材220の裏側に回り込むのを防止できる。したがっ
て、インクの吐出力や吐出速度を大きくすることができ
る。なお、圧力発生部材220がノズルプレート211
側へ変位すると同時に、上記冷媒溜に存在していた冷媒
(インクでも良い)が冷媒循環用穴216を通して基板
209と圧力発生部材220(第1座屈体201)との
間の間隙32に流入し、さらにはスリット240を通し
て第2座屈体202とダイヤフラム250との間の間隙
233に流入する。したがって、圧力発生部材220全
体の冷却速度が速くなる。この結果、圧力発生部材22
0の応答特性が良くなり、高速印字が可能となる。
In operation, when the pressure generating member 220 is displaced toward the nozzle plate 211 shown in FIG. 9, the ink existing in the gap 231 between the nozzle plate 211 and the pressure generating member 220 generates pressure due to the diaphragm 5. It can be prevented from going around the back side of the member 220. Therefore, the ejection force and ejection speed of the ink can be increased. Note that the pressure generating member 220 is
At the same time, the refrigerant (or ink) existing in the refrigerant reservoir flows into the gap 32 between the substrate 209 and the pressure generating member 220 (the first buckling member 201) through the refrigerant circulation hole 216. Then, it flows into the gap 233 between the second buckling body 202 and the diaphragm 250 through the slit 240. Therefore, the cooling speed of the entire pressure generating member 220 increases. As a result, the pressure generating member 22
The response characteristic of 0 is improved, and high-speed printing is possible.

【0060】次に、上記インクジェットヘッド290の
製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the ink jet head 290 will be described.

【0061】図10〜図15は、上記インクジェットヘ
ッド290の主要部である圧力発生部材220の作製過
程を示している。これらの図における分図(a),(b),
…,(r)の左側(X),右側(Y)は、それぞれ図9に
おけるX−X線断面,Y−Y線断面に相当する。
FIGS. 10 to 15 show a process of manufacturing the pressure generating member 220 which is a main part of the ink jet head 290. The division diagrams (a), (b),
The left side (X) and right side (Y) of..., (R) correspond to the XX line section and the YY line section in FIG. 9, respectively.

【0062】(i)まず、図10(a)に示すように、両方
位(100)のシリコン基板209の表面および裏面
に、熱酸化により、シリコン酸化膜208,208を所
定の厚さ(例えば1μm)に形成する。続いて、基板2
09の裏面側にフォトレジスト(図示しない)を塗布
し、フォトリソグラフィおよびCHF3を用いたドライ
エッチングを行って、裏面側のシリコン酸化膜208に
開口208aを形成する。そして、酸化膜208をマス
クとして水酸化カリウム(KOH)を用いたエッチング
を行って、冷媒循環用穴216を途中まで形成する。な
お、この段階で冷媒循環用穴216を途中まで形成する
理由は、後の工程で冷媒循環用穴216を完成するとき
に、僅かのエッチング量で済ませるためである。
(I) First, as shown in FIG. 10A, silicon oxide films 208, 208 are thermally oxidized to a predetermined thickness (for example, on the front and back surfaces of the silicon substrate 209 at both positions (100)). 1 μm). Then, the substrate 2
A photoresist (not shown) is applied to the rear surface of the substrate 09, and photolithography and dry etching using CHF 3 are performed to form an opening 208a in the silicon oxide film 208 on the rear surface. Then, etching using potassium hydroxide (KOH) is performed using the oxide film 208 as a mask to form a coolant circulation hole 216 halfway. The reason for forming the coolant circulation hole 216 halfway at this stage is that a small amount of etching is required when the coolant circulation hole 216 is completed in a later step.

【0063】(ii)次に、図10(b)に示すように、基
板表面側の熱酸化膜208上に、例えばスパッタ法によ
り、第1犠牲層として例えば厚さ0.1〜1μmのアル
ミニウム膜320を成膜する。続いて、この上にフォト
リソグラフィ及びエッチングを行って、アルミニウム膜
320を図15(r)中に示した間隙232に対応したパ
ターンに加工する。なお、この第1犠牲層320の厚さ
に応じて、上記間隙232の距離が決まる。
(Ii) Next, as shown in FIG. 10B, an aluminum film having a thickness of, for example, 0.1 to 1 μm as a first sacrificial layer is formed on the thermal oxide film 208 on the substrate surface side by, for example, sputtering. A film 320 is formed. Subsequently, photolithography and etching are performed thereon to process the aluminum film 320 into a pattern corresponding to the gap 232 shown in FIG. The distance of the gap 232 is determined according to the thickness of the first sacrificial layer 320.

【0064】(iii)次に、図10(c)に示すように、例
えばスパッタ法により、めっきのシード層としてこの例
ではNi/Ta膜321を成膜する。上記Taは、熱酸
化膜208と次に形成する第1座屈体201とを密着さ
せる最下部密着層として働く。なお、最下部密着層の材
料としては、Ta以外にSiOとの密着性の良い金
属、例えばCr,Ti,Fe,Nb等を用いても良い。
(Iii) Next, as shown in FIG. 10C, a Ni / Ta film 321 in this example is formed as a plating seed layer by, for example, a sputtering method. The above-mentioned Ta functions as a lowermost adhesion layer for adhering the thermal oxide film 208 and the first buckling member 201 to be formed next. As a material of the lowermost adhesion layer, a metal having good adhesion to SiO 2 , for example, Cr, Ti, Fe, Nb, etc. may be used other than Ta.

【0065】(iv)次に、図11(d)に示すように、第
1座屈体201の十字部用のフレームパターン322を
形成する。すなわち、アルミニウム膜320上にフォト
レジストを塗布し、フォトリソグラフィを行って、その
フォトレジストの一部322を一定のパターン幅でアル
ミニウム膜320の表面から上方へ所定の高さ(次に述
べるニッケルめっき膜を超える高さ)だけ突出した形状
とする。続いて、この上に例えば電気めっきによりニッ
ケルめっき膜を設けて、上記シード層321とこのニッ
ケルめっき膜とからなり、フレームパターン322,3
22の間に十字部201aを有する第1座屈体201を
形成する。なお、簡単のため、以下の各めっき膜形成後
は図においてシード層を省略している。
(Iv) Next, as shown in FIG. 11D, a frame pattern 322 for the cross portion of the first buckling member 201 is formed. That is, a photoresist is applied on the aluminum film 320 and photolithography is performed, and a portion 322 of the photoresist is formed at a predetermined height from the surface of the aluminum film 320 with a fixed pattern width (the nickel plating described below). (Height exceeding the membrane). Subsequently, a nickel plating film is provided thereon by, for example, electroplating, and is composed of the seed layer 321 and the nickel plating film.
A first buckling member 201 having a cross portion 201a between the first and second ridges 22 is formed. For the sake of simplicity, the seed layer is omitted in the figures after the formation of the following plating films.

【0066】(v)図11(e)に示すように、フォトレ
ジスト322を剥離した後、この上に、例えばスパッタ
法により、第1絶縁層としてこの例では酸化シリコン膜
203を成膜する。第1絶縁層203の材料としては、
ヒータ層207の材料との密着性や加工性の観点から、
SiO若しくはSiNが望ましい。
(V) As shown in FIG. 11E, after removing the photoresist 322, a silicon oxide film 203 in this example is formed thereon as a first insulating layer by, for example, a sputtering method. As a material of the first insulating layer 203,
From the viewpoint of adhesion and workability with the material of the heater layer 207,
SiO 2 or SiN is desirable.

【0067】(vi)続いて、この酸化シリコン膜203
上に、例えばスパッタ法により、密着層205/ヒータ
層207/密着層206からなる三層膜219を連続的
に成膜する。このように三層膜219を連続的に形成す
るのが作業性、クリーン度等の観点から望ましい。スパ
ッタリング条件は、圧力8×10-3TorrのAr雰囲
気で、陽極と陰極との間に高周波パワー1kWを印加す
るものとする。
(Vi) Subsequently, the silicon oxide film 203
A three-layer film 219 composed of the adhesion layer 205 / the heater layer 207 / the adhesion layer 206 is continuously formed thereon by, for example, a sputtering method. It is desirable to form the three-layer film 219 continuously from the viewpoints of workability and cleanliness. The sputtering conditions are such that a high-frequency power of 1 kW is applied between the anode and the cathode in an Ar atmosphere at a pressure of 8 × 10 −3 Torr.

【0068】ヒータ層207の材料としては、抵抗率等
の観点からNiやW、若しくはNi−Cr等を用いる。
また、第1,第2密着層205,206の材料としては
Ti,Ta,Cr等を用いる。表1、表2に示したよう
に、この第1,第2密着層205,206の存在によ
り、第1,第2絶縁層203,204とヒータ層207
との間の密着性を高めることができる。また、この例で
は、三層膜219をスパッタ法により形成しているの
で、スパッタリングに伴うイオン衝撃エネルギによっ
て、密着層205/ヒータ層207/密着層206の三
層間の各界面で化学反応を起こさせることができ、さら
に密着性を高めることができる。
As a material of the heater layer 207, Ni, W, Ni—Cr, or the like is used from the viewpoint of resistivity and the like.
The first and second adhesion layers 205 and 206 are made of Ti, Ta, Cr, or the like. As shown in Tables 1 and 2, due to the presence of the first and second adhesion layers 205 and 206, the first and second insulating layers 203 and 204 and the heater layer 207 are provided.
Can be improved. Further, in this example, since the three-layer film 219 is formed by the sputtering method, a chemical reaction occurs at each interface between the three layers of the adhesion layer 205 / the heater layer 207 / the adhesion layer 206 due to the ion impact energy accompanying the sputtering. And the adhesion can be further improved.

【0069】なお、三層膜219をスパッタ法以外の方
法で成膜した場合は、上記密着層205/ヒータ層7/
第2密着層6の三層間の各界面での反応を促進するた
め、成膜中若しくは成膜後に所定の熱処理を施すのが望
ましい。熱処理条件は、例えば窒素雰囲気で温度200
℃、20分間とする。
When the three-layer film 219 is formed by a method other than the sputtering method, the adhesion layer 205 / heater layer 7 /
In order to promote a reaction at each interface between the three layers of the second adhesion layer 6, it is preferable to perform a predetermined heat treatment during or after film formation. The heat treatment condition is, for example, a temperature of 200 in a nitrogen atmosphere.
C. for 20 minutes.

【0070】(vii)続いて、フォトリソグラフィ及び
エッチングを行って、この三層膜219を一括してパタ
ーン加工する。これにより、第1絶縁層203上に、コ
の字状に蛇行したパターンを持つヒータ層207と、こ
のヒータ層207と同一パターンを持つ第1,第2密着
層205,206を作製する。
(Vii) Subsequently, photolithography and etching are performed to collectively pattern the three-layer film 219. Thus, a heater layer 207 having a U-shaped meandering pattern and first and second adhesion layers 205 and 206 having the same pattern as the heater layer 207 are formed on the first insulating layer 203.

【0071】(viii)次に、図11(f)に示すように、
この上に、例えばスパッタ法により、第2絶縁層として
この例では酸化シリコン膜204を成膜する。第2絶縁
層204の材料としては、第1絶縁層203の材料と同
様に、ヒータ層207の材料との密着性や加工性の観点
から、SiO若しくはSiNが望ましい。続いて、フ
ォトリソグラフィ及びエッチングを行って、ヒータ層2
07を覆っている第1,第2の絶縁層203,204を
一括してパターン加工する。この第1,第2絶縁層20
3,204のパターンは、ヒータ層207が存在する領
域を完全に覆い、かつ、層断面がスリット240に露出
しないようにスリット240から少し後退したものとし
ている。また、図12(g)に示すように、フォトリソグ
ラフィ及びエッチングを行って、酸化シリコン膜204
に電極取り出し口360を形成する。
(Viii) Next, as shown in FIG.
On this, a silicon oxide film 204 in this example is formed as a second insulating layer by, for example, a sputtering method. Like the material of the first insulating layer 203, the material of the second insulating layer 204 is preferably SiO 2 or SiN from the viewpoint of adhesion to the material of the heater layer 207 and workability. Subsequently, photolithography and etching are performed to form the heater layer 2.
The first and second insulating layers 203 and 204 covering the layer 07 are collectively patterned. The first and second insulating layers 20
The patterns 3 and 204 completely cover the region where the heater layer 207 is present, and are slightly recessed from the slit 240 so that the layer cross section is not exposed to the slit 240. Further, as shown in FIG. 12 (g), photolithography and etching are performed to form the silicon oxide film 204.
An electrode outlet 360 is formed in the substrate.

【0072】(ix)次に、図12(h)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、めっきのシード層と
してこの例ではNi/Ta膜323を成膜する。上記T
aは、酸化シリコン膜204と次に形成する第2座屈体
202とを密着させる最上部密着層として働く。なお、
この最上部密着層の材料としては、上記最下部密着層の
材料と同様に、Ta以外にSiOとの密着性の良い金
属、例えばCr,Ti,Fe,Nb等を用いても良い。
このとき、めっきのシード層323はスリット340内
のアルミニウム膜320上にも形成される(その部分を
323aで示す)。この部分323aは不要のものであ
り、後工程で邪魔になるため、図12(i)に示すよう
に、フォトリソグラフィおよびエッチングを行って除去
する。
(Ix) Next, as shown in FIG. 12 (h), a Ni / Ta film 323 in this example is formed thereon as a plating seed layer by, for example, a sputtering method. T above
“a” functions as an uppermost adhesion layer for adhering the silicon oxide film 204 and the second buckling body 202 to be formed next. In addition,
As the material of the uppermost adhesion layer, similarly to the material of the lowermost adhesion layer, other than Ta, a metal having good adhesion to SiO 2 , for example, Cr, Ti, Fe, Nb, or the like may be used.
At this time, the seed layer 323 for plating is also formed on the aluminum film 320 in the slit 340 (the portion is indicated by 323a). Since the portion 323a is unnecessary and obstructs in a later process, it is removed by performing photolithography and etching as shown in FIG.

【0073】(x)次に、図13(j)に示すように、第
2座屈体202の十字部202a(図9参照)用のフレ
ームパターン324を形成する。すなわち、シード層3
23上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ
を行って、そのフォトレジストの一部324を、第1座
屈体201のスリット部分を埋め、そのスリット幅より
も広い一定のパターン幅でシード層323の表面から上
方へ所定の高さ(次に述べるニッケルめっき膜を超える
高さ)だけ突出した形状とする。ここで、第2座屈体2
02用のフレームパターン324の幅を第1座屈体20
1のスリット幅よりも広くする理由は、アライメントの
ずれやフォトレジストの熱収縮等をカバーして、第1座
屈体201のスリット部分と第2座屈体202のスリッ
ト部分とを連通させるためである。続いて、図13(k)
に示すように、この上に例えば電気めっきによりニッケ
ルめっき膜を設けて、上記シード層323とこのニッケ
ルめっき膜とからなり、フレームパターン324,32
4の間に十字部202aを有する第2座屈体202を形
成する。
(X) Next, as shown in FIG. 13 (j), a frame pattern 324 for the cross portion 202a (see FIG. 9) of the second buckling body 202 is formed. That is, the seed layer 3
23, a photoresist is applied, photolithography is performed, and a part 324 of the photoresist is filled in the slit portion of the first buckling member 201, and the seed layer 323 is formed with a constant pattern width wider than the slit width. Is formed to protrude upward from the surface by a predetermined height (a height exceeding a nickel plating film described below). Here, the second buckling body 2
02 for the first buckling body 20
The reason for making the slit width wider than 1 is that the slit portion of the first buckling member 201 and the slit portion of the second buckling member 202 communicate with each other in order to cover misalignment and thermal contraction of the photoresist. It is. Subsequently, FIG.
As shown in FIG. 5, a nickel plating film is provided thereon by, for example, electroplating, and is formed of the seed layer 323 and the nickel plating film.
4 to form a second buckling body 202 having a cross portion 202a.

【0074】(xi)次に、図13(l)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、第2犠牲層としてこ
の例ではアルミニウム膜325を成膜する。続いて、フ
ォトリソグラフィを行い、エッチング液として水酸化カ
リウム溶液を用いてエッチングを行って、アルミニウム
膜325を図15(r)中に示した間隙233に対応した
パターンに加工する。この第2犠牲層325の厚さに応
じて、上記間隙233の距離が決まる。
(Xi) Next, as shown in FIG. 13 (l), an aluminum film 325 in this example is formed thereon as a second sacrificial layer by, for example, a sputtering method. Subsequently, photolithography is performed, and etching is performed using a potassium hydroxide solution as an etching solution to process the aluminum film 325 into a pattern corresponding to the gap 233 shown in FIG. The distance of the gap 233 is determined according to the thickness of the second sacrificial layer 325.

【0075】(xii)次に、図14(m)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、めっきのシード層と
してのニッケル膜326を成膜する。続いて、図14
(n)に示すように、電解めっき法によりニッケルめっき
膜325を形成する。上記シード層326とニッケルめ
っき膜325とは、図9に示したダイヤフラム250の
材料となる。
(Xii) Next, as shown in FIG. 14 (m), a nickel film 326 is formed thereon as a plating seed layer by, for example, a sputtering method. Subsequently, FIG.
As shown in (n), a nickel plating film 325 is formed by an electrolytic plating method. The seed layer 326 and the nickel plating film 325 are the material of the diaphragm 250 shown in FIG.

【0076】(xiii)次に、図14(o)に示すように、
この状態の基板209を水酸化カリウム溶液に浸して、
基板表面側のニッケル膜325と基板裏面側の熱酸化膜
208とをマスクとして、シリコン基板209をエッチ
ングする。これにより、基板209の裏面側から表面側
まで貫通する冷媒循環用穴216を完成させる。エッチ
ングは基板209の表面保護膜208で停止する。
(Xiii) Next, as shown in FIG.
The substrate 209 in this state is immersed in a potassium hydroxide solution,
The silicon substrate 209 is etched using the nickel film 325 on the front surface of the substrate and the thermal oxide film 208 on the rear surface of the substrate as masks. Thereby, the coolant circulation hole 216 penetrating from the back surface to the front surface of the substrate 209 is completed. The etching stops at the surface protection film 208 of the substrate 209.

【0077】(xiv)次に、図15(p)に示すように、フ
ォトリソグラフィおよびエッチングを行って上記ニッケ
ルめっき膜302および327に溝328,328を形
成して、ニッケルめっき膜302,327の一部からな
る電極213a,213bを形成するとともに、ダイヤ
フラム250をパターン形成する。
(Xiv) Next, as shown in FIG. 15 (p), grooves 328 and 328 are formed in the nickel plating films 302 and 327 by photolithography and etching, and the nickel plating films 302 and 327 are formed. The electrodes 213a and 213b are formed, and the diaphragm 250 is patterned.

【0078】(xv)次に、図15(q)に示すように、エ
ッチングを行って、基板裏面側の熱酸化膜208を除去
して開口329を形成する。続いて、図15(r)に示す
ように、水酸化カリウム溶液やアルカリ現像液等のエッ
チング液を用いて、第1犠牲層としてのアルミニウム膜
320と、レジスト324と、第2犠牲層としてのアル
ミニウム膜325とをエッチングして除去する。これに
より、基板7の表面保護膜6と第1座屈体201との間
に間隙232を形成するとともに、スリット240を通
して、第1座屈体201とダイヤフラム250との間に
間隙233を形成する。
(Xv) Next, as shown in FIG. 15 (q), etching is performed to remove the thermal oxide film 208 on the back surface of the substrate, thereby forming an opening 329. Subsequently, as shown in FIG. 15 (r), using an etching solution such as a potassium hydroxide solution or an alkali developing solution, an aluminum film 320 as a first sacrifice layer, a resist 324, and a second sacrifice layer as a sacrifice layer. The aluminum film 325 is removed by etching. Thereby, a gap 232 is formed between the surface protection film 6 of the substrate 7 and the first buckling member 201, and a gap 233 is formed between the first buckling member 201 and the diaphragm 250 through the slit 240. .

【0079】(xvi)第1,第2犠牲層320,325
を利用して間隙232,233を形成しているので、圧
力発生部材220を精度良く作製することができる。ま
た、基板209の酸化シリコン膜208と第1座屈体2
01との間の距離を精度良く設定することができる。こ
れにより、インクジェットヘッドの応答速度を良くし、
高速印字を実現することができる。
(Xvi) First and second sacrificial layers 320 and 325
Is used to form the gaps 232 and 233, so that the pressure generating member 220 can be manufactured with high accuracy. Further, the silicon oxide film 208 of the substrate 209 and the first buckling body 2
01 can be accurately set. This improves the response speed of the inkjet head,
High-speed printing can be realized.

【0080】(xvii)最後に、この状態の基板209の
表面側に、図9に示したスペーサ210を介してノズル
プレート211を取り付ける。これにより、インクジェ
ットヘッド290を完成させる。
(Xvii) Finally, the nozzle plate 211 is mounted on the surface of the substrate 209 in this state via the spacer 210 shown in FIG. Thus, the inkjet head 290 is completed.

【0081】このようにして、この製造方法によれば、
圧力発生部材220を構成する層の密着性を高め、圧力
発生部材220を構成する層が熱的応力によって剥離す
るのを防止して、寿命を延ばすことができるインクジェ
ットヘッド290を作製することができる。
As described above, according to this manufacturing method,
It is possible to manufacture the ink jet head 290 capable of increasing the adhesiveness of the layers constituting the pressure generating member 220, preventing the layers constituting the pressure generating member 220 from peeling off due to thermal stress, and extending the life. .

【0082】[0082]

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1のイ
ンクジェットヘッドは、第1の絶縁層とヒータ層との間
にこれらの層を密着させる第1の密着層が設けられ、第
2の絶縁層とヒータ層との間にこれらの層を密着させる
第2の密着層が設けられているので、インクジェットヘ
ッドの動作時に、ヒータ層の発熱によって上記第1,第
2絶縁層とヒータ層との間に熱的応力がかかったとして
も、上記第1,第2絶縁層とヒータ層との剥離を効果的
に妨げることができる。したがって、インクジェットヘ
ッドの信頼性を向上させ、寿命を延ばすことができる。
As apparent from the above description, the ink jet head according to the first aspect of the present invention is provided with a first adhesion layer for adhering these layers between the first insulating layer and the heater layer. Since the second adhesion layer for adhering these layers is provided between the insulating layer and the heater layer, the first and second insulating layers and the heater layer are separated by the heat generated by the heater layer during the operation of the inkjet head. Even if a thermal stress is applied between the first and second insulating layers, the separation between the first and second insulating layers and the heater layer can be effectively prevented. Therefore, the reliability of the inkjet head can be improved, and the life can be extended.

【0083】請求項2のインクジェットヘッドでは、上
記第1、第2の絶縁層と上記第1、第2の密着層とがそ
れぞれ界面で化学反応により結合しているので、上記第
1、第2の絶縁層と上記第1、第2の密着層との間で剥
離が生じなくなる。したがって、インクジェットヘッド
の信頼性をさらに向上させ、さらに寿命を延ばすことが
できる。
In the ink jet head according to the second aspect, since the first and second insulating layers and the first and second adhesion layers are bonded to each other by a chemical reaction at the interfaces, the first and second insulating layers are bonded. No separation occurs between the insulating layer and the first and second adhesion layers. Therefore, the reliability of the ink jet head can be further improved, and the life can be further extended.

【0084】請求項3のインクジェットヘッドでは、動
作時に圧力発生部材がノズルプレート側へ変位したと
き、インク室内のインクが圧力発生部材を貫通するスリ
ットを通して圧力発生部材の裏側へ回り込むので、圧力
発生部材の第1の座屈体の冷却速度が速くなる。この結
果、圧力発生部材の応答特性を良くして、高速印字を実
現することができる。
In the ink jet head according to the third aspect, when the pressure generating member is displaced toward the nozzle plate during operation, the ink in the ink chamber goes around the back side of the pressure generating member through the slit penetrating the pressure generating member. The cooling rate of the first buckling member is increased. As a result, the response characteristics of the pressure generating member can be improved, and high-speed printing can be realized.

【0085】請求項4のインクジェットヘッドでは、動
作時に、基板を貫通する冷媒循環用穴を通して、上記圧
力発生部材の第1の座屈体側に冷媒を循環させることが
できるので、第1の座屈体の冷却速度が速くなる。この
結果、圧力発生部材の応答特性を良くして、高速印字を
実現することができる。また、ダイヤフラムのお陰で、
ノズルプレートと圧力発生部材(ダイヤフラム)との間
隙に存在するインクが、動作時に圧力発生部材(ダイヤ
フラム)の裏側に回り込むのが防止されるので、インク
の吐出力や吐出速度を大きくすることができる。
In the ink jet head according to the fourth aspect, the refrigerant can be circulated to the first buckling member side of the pressure generating member through the refrigerant circulation hole penetrating the substrate during operation. The body cools faster. As a result, the response characteristics of the pressure generating member can be improved, and high-speed printing can be realized. Also, thanks to the diaphragm,
Since the ink present in the gap between the nozzle plate and the pressure generating member (diaphragm) is prevented from sneaking into the back side of the pressure generating member (diaphragm) during operation, the ejection force and the ejection speed of the ink can be increased. .

【0086】請求項5のインクジェットヘッドの製造方
法では、第1の密着層を、第1の絶縁層を構成する第1
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成するので、上記第1の絶縁層と第1の密着
層とが界面で化学反応により容易に結合する。すなわ
ち、その界面で第1の密着層の材料である金属元素が、
第1の絶縁層の酸素と化合して酸化物となる。したがっ
て、上記第1の絶縁層と上記第1の密着層との間で剥離
が生じなくなる。同様に、第2の密着層を、第2の絶縁
層を構成する第2の元素よりも酸素と化合し易い性質を
持つ金属元素を材料として形成するので、上記第2の絶
縁層と第2の密着層とが界面で第2の密着層の材料であ
る金属元素が、第2の絶縁層の酸素と化合して酸化物と
なる。したがって、上記第2の絶縁層と上記第2の密着
層との間で剥離が生じなくなる。また、上記第1の密着
層、ヒータ層および第2の密着層を、いずれも金属元素
を材料として形成するので、それらの金属元素の種類を
適切に選択することによって、これらの層間の密着性は
良好に保たれる。したがって、この製造方法によれば、
圧力発生部材を構成する層が熱的応力によって剥離する
のを有効に防止でき、長寿命のインクジェットヘッドを
作製することができる。
In the method for manufacturing an ink jet head according to the fifth aspect, the first adhesion layer is formed by the first insulating layer constituting the first insulating layer.
Since the metal element having a property of being more easily combined with oxygen than the element is formed as a material, the first insulating layer and the first adhesion layer are easily bonded at the interface by a chemical reaction. That is, the metal element which is the material of the first adhesion layer at the interface is
An oxide is combined with oxygen in the first insulating layer. Therefore, separation does not occur between the first insulating layer and the first adhesion layer. Similarly, the second adhesion layer is formed of a metal element having a property of being more easily combined with oxygen than the second element forming the second insulating layer, so that the second insulating layer and the second The metal element that is the material of the second adhesion layer at the interface with the adhesion layer is combined with oxygen of the second insulating layer to form an oxide. Therefore, separation does not occur between the second insulating layer and the second adhesion layer. In addition, since the first adhesion layer, the heater layer, and the second adhesion layer are all formed using metal elements as materials, by appropriately selecting the types of these metal elements, the adhesion between these layers can be improved. Is kept good. Therefore, according to this manufacturing method,
The layer constituting the pressure generating member can be effectively prevented from peeling off due to thermal stress, and a long-life inkjet head can be manufactured.

【0087】請求項6のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、スパッタリングに伴うイオン衝撃エネルギ
によって、第1の密着層、ヒータ層および第2の密着層
の三層間の各界面で化学反応を起こさせることができ
る。したがって、さらに圧力発生部材を構成する層の間
の密着性を高めて、インクジェットヘッドの寿命を延ば
すことができる。
According to the method of manufacturing an ink jet head of claim 6, a chemical reaction is caused at each interface between the first adhesion layer, the heater layer and the second adhesion layer by the ion impact energy accompanying the sputtering. be able to. Therefore, the adhesion between the layers constituting the pressure generating member can be further increased, and the life of the inkjet head can be extended.

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

【図1】 この発明の一実施例のインクジェットヘッド
の全体構成を概略的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an overall configuration of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】 上記インクジェットヘッドの動作を説明する
図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the inkjet head.

【図3】 上記インクジェットヘッドを分解状態で示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the inkjet head in an exploded state.

【図4】 図3中の圧力発生部材を構成する層を模式的
に示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing layers constituting a pressure generating member in FIG. 3;

【図5】 上記インクジェットヘッドの工程断面図であ
る。
FIG. 5 is a process sectional view of the inkjet head.

【図6】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説明
する工程図である。
FIG. 6 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the inkjet head.

【図7】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説明
する工程図である。
FIG. 7 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図8】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説明
する工程図である。
FIG. 8 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図9】 この発明の別の実施例のインクジェットヘッ
ドを分解状態で示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing an ink jet head according to another embodiment of the present invention in an exploded state.

【図10】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。
FIG. 10 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図11】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。
FIG. 11 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図12】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。
FIG. 12 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図13】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。
FIG. 13 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図14】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。
FIG. 14 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図15】 上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。
FIG. 15 is a process chart illustrating a method for manufacturing the ink jet head.

【図16】 従来のインクジェットヘッドを示す断面図
である。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,201 第1座屈体 2,202 第2座屈体 3,203 第1絶縁層 4,204 第2絶縁層 5,205 第1密着層 6,206 第2密着層 7,207 ヒータ層 9,209 単結晶シリコン基板 10 スペーサ 11 ノズルプレート 250 ダイヤフラム 1,201 First buckling body 2,202 Second buckling body 3,203 First insulating layer 4,204 Second insulating layer 5,205 First adhesion layer 6,206 Second adhesion layer 7,207 Heater layer 9 , 209 Single crystal silicon substrate 10 Spacer 11 Nozzle plate 250 Diaphragm

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 進 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 木村 正治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 堀中 大 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−125203(JP,A) 特開 平8−142323(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Susumu Hirata 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Shoji Kimura 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (72) Inventor Horinaka Dai 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Sharp Corporation (72) Inventor Shingo 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Sharp Corporation (72) Invention Person Onda Hiroshi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-7-125203 (JP, A) JP-A 8-142323 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ノズル開口を有するノズルプレートおよ
びこのノズルプレートに対向する基板を周壁の一部に含
むインク室と、このインク室内に設けられ、上記ノズル
プレートに対向する圧力発生部材とを備え、この圧力発
生部材の変形により上記インク室内に圧力を発生させ
て、上記インク室内のインク液を上記ノズル開口を通し
て室外へ吐出させるインクジェットヘッドであって、 上記圧力発生部材は、 上記インクに対して耐食性を示す略板状の材料からな
り、周縁部のうち少なくとも一方向に関して両端をなす
部分が上記基板に取り付けられ、実質的に熱応力がない
無変位状態と、熱膨張して座屈した座屈状態とを取り得
る第1および第2の座屈体と、 上記第1の座屈体と第2の座屈体との間に、この両座屈
体に沿って設けられた第1および第2の絶縁層と、 上記第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に、この両絶縁
層に沿って設けられ、通電により発熱するヒータ層と、 上記第1の絶縁層と上記ヒータ層との間に設けられ、上
記第1の絶縁層と上記ヒータ層とを密着させる第1の密
着層と、 上記第2の絶縁層と上記ヒータ層との間に設けられ、上
記第2の絶縁層と上記ヒータ層とを密着させる第2の密
着層とを備えたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
An ink chamber including a nozzle plate having a nozzle opening and a substrate facing the nozzle plate in a part of a peripheral wall, and a pressure generating member provided in the ink chamber and facing the nozzle plate, An ink jet head that generates pressure in the ink chamber by deformation of the pressure generating member and discharges the ink liquid in the ink chamber to the outside of the chamber through the nozzle opening, wherein the pressure generating member has corrosion resistance to the ink. The peripheral edge portion is attached to the substrate at both ends in at least one direction, and is in a non-displacement state having substantially no thermal stress, and a buckling buckled by thermal expansion. A first and a second buckling member capable of taking a state, and a first buckling member provided between the first buckling member and the second buckling member along the two buckling members. And a second insulating layer; a heater layer provided between the first insulating layer and the second insulating layer along the two insulating layers and generating heat when energized; A first adhesive layer provided between the heater layer and the first insulating layer and the heater layer, and provided between the second insulating layer and the heater layer; 2. An ink jet head comprising: a second insulating layer for adhering the second insulating layer and the heater layer.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、 上記第1、第2の絶縁層と上記第1、第2の密着層とは
それぞれ界面で化学反応により結合していることを特徴
とするインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the first and second insulating layers and the first and second adhesion layers are respectively bonded at interfaces at a chemical reaction. Inkjet head.
【請求項3】 請求項1または2に記載のインクジェッ
トヘッドにおいて、上記ヒータ層は帯状のパターンに形
成され、 上記圧力発生部材のうち上記第1および第2の座屈体の
周縁部よりも内側であって、かつ上記ヒータ層のパター
ンが存在しない部分に、上記第1の座屈体から第2の座
屈体まで貫通するスリットが設けられていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the heater layer is formed in a belt-like pattern, and is located inside a peripheral portion of the first and second buckling members of the pressure generating member. An ink jet head, wherein a slit penetrating from the first buckling member to the second buckling member is provided in a portion where the pattern of the heater layer does not exist.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の
インクジェットヘッドにおいて、 上記圧力発生部材は、略板状の可撓性材料からなり、上
記ノズルプレートと対向する側の上記第2の座屈体に沿
って、かつ周縁部と中央部がそれぞれ上記第2の座屈体
の周縁部と中央部に取り付けられた状態で設けられたダ
イヤフラムを備え、 上記基板に、この基板を貫通して、上記圧力発生部材の
うち上記第1の座屈体の周縁部よりも内側に存する部分
に面する冷媒循環用穴が設けられていることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the pressure generating member is made of a substantially plate-like flexible material, and the second pressure generating member is provided on a side facing the nozzle plate. A diaphragm provided along the buckling body of the second buckling body and attached to the peripheral part and the central part of the second buckling body, respectively. An ink jet head having a refrigerant circulation hole facing a portion of the pressure generating member that is located inside the peripheral portion of the first buckling member.
【請求項5】 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の
インクジェットヘッドを製造するために、基板の表面上
に、上記第1の座屈体となすべき層と、第1の元素の酸
化物からなる上記第1の絶縁層と、上記第1の密着層
と、上記ヒータ層と、上記第2の密着層と、第2の元素
の酸化物からなる上記第2の絶縁層と、上記第2の座屈
体となすべき層を順に積層するインクジェットヘッドの
製造方法において、 上記第1の元素の酸化物からなる第1の絶縁層を形成し
た後、 上記第1の密着層を、上記第1の絶縁層を構成する第1
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成し、 上記ヒータ層を、金属元素を材料として形成し、 上記第2の密着層を、上記第2の絶縁層を構成する第2
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成し、 続いて上記第2の元素の酸化物からなる第2の絶縁層を
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。
5. A method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, further comprising: forming a first buckling layer on a surface of a substrate; The first insulating layer made of an oxide, the first adhesion layer, the heater layer, the second adhesion layer, and the second insulation layer made of an oxide of a second element; In the method for manufacturing an ink-jet head in which layers to be formed as the second buckling members are sequentially stacked, after forming a first insulating layer made of an oxide of the first element, the first adhesion layer is formed by: The first layer constituting the first insulating layer
Forming a metal element having a property of being more easily combined with oxygen than the element described above, forming the heater layer using a metal element as a material, forming the second adhesion layer as the second insulating layer Second
A method of forming a metal element having a property of being more easily combined with oxygen than an element of (a) as a material, and subsequently forming a second insulating layer made of an oxide of the second element. .
【請求項6】 請求項5に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、 上記第1の密着層、上記ヒータ層および上記第2の密着
層をスパッタ法によって連続的に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。
6. The ink-jet head manufacturing method according to claim 5, wherein the first contact layer, the heater layer, and the second contact layer are continuously formed by a sputtering method. Head manufacturing method.
JP14040595A 1995-06-07 1995-06-07 Ink jet head and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP3150051B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14040595A JP3150051B2 (en) 1995-06-07 1995-06-07 Ink jet head and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14040595A JP3150051B2 (en) 1995-06-07 1995-06-07 Ink jet head and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08332726A JPH08332726A (en) 1996-12-17
JP3150051B2 true JP3150051B2 (en) 2001-03-26

Family

ID=15268005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14040595A Expired - Fee Related JP3150051B2 (en) 1995-06-07 1995-06-07 Ink jet head and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3150051B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5073594B2 (en) * 2007-09-04 2012-11-14 株式会社リコー Liquid discharge head unit and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08332726A (en) 1996-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0713774A2 (en) Ink jet head for high speed printing and method for it's fabrication
TWI311106B (en) Method of forming openings in substrates and inkjet printheads fabricated thereby
JP4638750B2 (en) Piezoelectric actuator for ink jet print head and method for forming the same
JP2006283165A (en) Film-pattern-forming method, method for manufacturing device, and method for manufacturing droplet-discharging head
JP3037692B1 (en) Inkjet printer head actuator and method of manufacturing the same
US7661801B2 (en) Printer including an ink-jet recording head
US6347861B1 (en) Fluid ejection device having mechanical intercoupling structure embedded within chamber layer
US7341332B2 (en) Ink-jet printhead and manufacturing method thereof
JP3150051B2 (en) Ink jet head and method of manufacturing the same
JPH08108533A (en) Ink jet head, using method therefor and manufacture thereof
JP2008162173A (en) Liquid delivering apparatus
JP2006278605A (en) Film pattern forming method, device-manufacuring method and method of manufacturing drip discharge head
JPH091795A (en) Ink jet head
JP3376720B2 (en) Ink jet head and ink jet recording apparatus
JP2006346962A (en) Pattern formation method and liquid droplet jet head
JPH08309980A (en) Ink jet head and manufacture thereof
JP2003136715A (en) Liquid ejection head and its manufacturing method
JPS6131263A (en) Liquid jet recording head
JPH10329318A (en) Ink jet head
JP3062518B2 (en) Ink jet head and method of manufacturing the same
KR100327251B1 (en) Inkjet printhead actuator and manufacturing method thereof
JP3941387B2 (en) Electrostatic actuator and manufacturing method thereof
JP3520864B2 (en) Inkjet head
JP3942810B2 (en) Electrostatic ink jet head and manufacturing method thereof
JP2007180304A (en) Forming method of pattern, and droplet-discharging head

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees