JP3882913B2

JP3882913B2 - Method for manufacturing liquid jet head

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Publication number: JP3882913B2
Application number: JP2002363048A
Authority: JP
Inventors: 浩二角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: JP2004188941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりノズル開口から液滴を噴射させる液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズル開口と連通した圧力発生室のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００４】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００５】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００６】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成することで高密度配列を実現したものがある。
【０００７】
また、圧力発生室が形成される流路形成基板の圧電素子側の一方面には、この圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板が接合されることで、圧電素子の外部環境に起因する破壊が防止されている。この圧電素子保持部を封止する方法としては、封止基板に圧電素子保持部と外部とを連通する封止孔を設け、流路形成基板に封止基板を接合後、封止孔に樹脂等からなる封止部材（接着剤）を充填することで封止孔を密封し圧電素子保持部を密封している。（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１６０３６６号公報（第６頁、図２（ｂ））
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、封止孔を封止部材で密封しても、十分に密封できないためか、外気が封止孔から侵入して圧電素子に悪影響を与えてしまうという問題がある。
【００１０】
なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、勿論、インク以外を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、圧電素子保持部を確実に封止することができる液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供することを課題とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成されるシリコン単結晶基板からなる流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる圧電素子と、シリコン単結晶基板からなり前記圧電素子の設けられた前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能な圧電素子保持部を有する封止基板とを具備し、前記封止基板に設けられて前記圧電素子保持部と外部とを連通する封止孔を接着剤で封止することにより当該圧電素子保持部が密封されている液体噴射ヘッドの製造方法において、前記封止基板に前記封止孔を形成する工程と、前記封止孔の内壁表面の少なくとも前記圧電素子保持部とは反対側の開口近傍及び当該開口周縁部に金属酸化膜を形成する工程と、この金属酸化膜を形成した封止基板と前記流路形成基板とを接合する工程と、金属酸化膜を形成した封止孔を接着剤で密封する工程と、前記封止孔を接着剤で密封する工程の後、前記封止基板の流路形成基板との接合面とは反対側の面に保護膜を接着する工程と、前記保護膜を接着する工程の後前記流路形成基板の他方面をエッチングすることにより前記圧力発生室を形成する工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２９】
かかる第１の態様では、封止孔の内壁表面の開口近傍及び当該開口周縁部に金属酸化膜が設けられており、接着剤との密着性が良好であるので、圧電素子保持部を確実に封止することができる。
【００３０】
本発明の第２の態様は、前記金属酸化膜を形成する工程の後、当該金属酸化膜表面にカップリング剤層を設ける工程をさらに有することを特徴とする第１の態様に記載の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３１】
かかる第２の態様では、金属酸化膜表面にカップリング剤層を設けることにより、カップリング層を介して金属酸化膜と接着剤とを強固に結合することができる。
【００３２】
本発明の第３の態様は、前記金属酸化膜表面に前記カップリング剤層を設ける際に焼成することを特徴とする第２の態様に記載の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３３】
かかる第３の態様では、カップリング剤層を焼成することによりカップリング剤層と金属酸化膜との結合を強固にすることができる。
【００３４】
本発明の第４の態様は、前記金属酸化膜を蒸着法、スパッタ法又はＣＶＤ法の何れかにより形成することを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様に記載の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３５】
かかる第４の態様では、蒸着法、スパッタ法又はＣＶＤ法を用いることにより金属酸化膜を好適に封止孔内壁表面の開口近傍及び当該開口周縁部に設けることができる。
【００３６】
本発明の第５の態様は、前記カップリング剤層を蒸着法又は浸漬処理により形成することを特徴とする第２〜４の何れか一つの態様に記載の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３７】
かかる第５の態様では、蒸着法又は浸漬処理を用いることにより、カップリング剤層を好適に金属酸化膜上に設けることができる。
【００３８】
本発明の第６の態様は、前記封止孔を、前記封止基板の表面にマスクパターンを形成した後エッチングすることにより形成することを特徴とする第１〜５の何れか一つの態様に記載の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３９】
かかる第６の態様では、所望の形状の封止孔を形成することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図３は、図２の断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には、異方性エッチングにより形成された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、圧力発生室１２の長手方向外側には、後述する封止基板３０のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通インク室となるリザーバの一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。また、この流路形成基板１０の一方の面は開口面となり、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００４１】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００４２】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００４３】
なお、このような圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００４４】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００４５】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００４６】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０と下電極膜６０とが振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ねるようにしてもよい。また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなる引き出し電極９０がそれぞれ接続されている。この引き出し電極９０は、各圧電素子３００の長手方向端部近傍から引き出され、インク供給路１４に対応する領域の弾性膜５０上までそれぞれ延設されている。
【００４７】
また、流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３２を有する封止基板３０が接着剤１３０を介して接合されている。また、封止基板３０は、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１０５の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する。このリザーバ部３１は、本実施形態では、封止基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、弾性膜５０を貫通して設けられた貫通孔５１を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１０５を構成している。
【００４８】
さらに、封止基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバ部３１との間、すなわちインク供給路１４に対応する領域には、この封止基板３０を厚さ方向に貫通する接続孔３５が設けられている。そして各圧電素子３００から引き出された引き出し電極９０は、この接続孔３５まで延設されており、ワイヤボンディング等により図示しない外部配線と接続されている。この封止基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００４９】
さらに、封止基板３０の引き出し電極９０に対向する領域には、圧電素子保持部３２と外部とを連通する封止孔３３が設けられている。この封止孔３３の一部は、図２に示すように、封止基板３０と流路形成基板１０との接合面側に、複数回屈曲して形成することで狭い領域で路長を長くした溝部３３ａで構成されている。なお、本実施形態では上述のように封止孔３３の一部が屈曲するように設けたが、外部と圧電素子保持部とが直線的に連通する封止孔としてもよい。
【００５０】
このような封止孔３３は、充填された未硬化接着剤が硬化してなる接着剤３４によって封止される。この接着剤３４によって水分を除去した状態の圧電素子保持部３２が外部環境と遮断された状態で封止され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３２内に密封されている。なお、封止孔３３を接着剤３４で密封するには、未硬化状態の接着剤を封止孔３３内に充填し、硬化させるようにするが、本実施形態では、未硬化状態の接着剤が圧電素子保持部３２内まで達しないようにするために、上述したように封止孔３３に複数回屈曲した溝部３３ａを設けてある。
【００５１】
また、封止孔３３の圧電素子保持部３２とは反対側の開口近傍の拡大図である図３（ｂ）に示すように、封止孔３３の内壁表面の少なくとも圧電素子保持部３２とは反対側の開口近傍及び当該開口周縁部に金属酸化膜４００が設けられている。この金属酸化膜４００は、例えば、封止基板３０全面に設けられていてもよく（図３（ｃ））、また、封止孔３３の内壁表面全面に設けられていてもよい。また、接着剤３４は金属酸化膜４００が形成されていない領域まで達していてもよい。いずれにしても金属酸化膜４００は、封止孔３３の内壁表面に外気が接着剤３４と金属酸化膜４００との界面を通って侵入しない深さまで設ければよい。なお、金属酸化膜４００の膜厚は特に限定されないが、例えば、０．０５〜５μｍとすることが好ましい。
【００５２】
このように封止孔３３の内壁表面の少なくとも圧電素子保持部３２とは反対側の開口近傍及び当該開口周縁部に金属酸化膜４００を設けたのは、接着剤３４で封止する際に接着剤３４との密着性を向上させるためである。すなわち、金属酸化膜４００を設けないで圧電素子保持部３２を密封しようとすると、圧電素子保持部３２の水分を除去した状態で密封しようとしても、シリコン単結晶基板からなる封止基板３０と接着剤３４との密着性が悪いためか、封止時に圧電素子保持部３２内部に水分が入ってしまうという問題が発生する。これに対し本発明においては、このシリコン単結晶基板からなる封止基板３０の封止孔３３に金属酸化膜４００を設けたので、接着剤３４との密着性が向上し、封止時及び接着剤硬化後に外気が封止孔３３を通って圧電素子保持部３２内に侵入することがなく、圧電素子保持部３２を確実に封止することができる。
【００５３】
なお、この金属酸化膜は、ケイ素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又は銅（Ｃｕ）等、貴金属以外の金属の酸化物で形成することが好ましい。このような金属酸化膜４００を設けると、シリコン単結晶基板面と比較して接着剤３４との密着性が向上する。したがって、接着剤３４としては、それ自体が水分等の透過性がなく、金属酸化膜４００との密着性が良好なものを用いればよく、好適にはエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００５４】
また、接着剤３４として金属酸化膜４００と化学的に結合するものを用いてもよい。すなわち、金属酸化膜４００の表面にはヒドロキシ基が存在するので、このヒドロキシ基と化学的に結合する官能基、例えば、ヒドロキシ基やアルコキシ基を有する接着剤を用いることにより、金属酸化膜４００と接着剤３４との密着性をさらに向上させることができる。このような接着剤としては、例えば、ヒドロキシ基やアルコキシ基を有するエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、側鎖にヒドロキシ基やアルコキシ基を有するイミド系又はアミド系の接着剤等を挙げることができる。
【００５５】
金属酸化膜４００と接着剤３４とを化学的に結合して密着性を向上させるには、金属酸化膜４００と接着剤３４との間に、カップリング剤層を設けるのが好ましい。このカップリング剤は、金属酸化膜４００と化学的に結合する官能基と、接着剤３４と化学的に結合する官能基とを有し、金属酸化膜４００と接着剤３４とを化学的に結合するものであれば特に限定されない。
【００５６】
ここで、接着剤３４としてエポキシ系接着剤を用いた場合について説明する。エポキシ系接着剤は一般的にはエポキシ基を有する高分子材料からなる主剤と、アミノ基又はカルボニル基を有する硬化剤とからなり、両者を混合して反応させることにより熱硬化性樹脂を形成するものである。この場合、カップリング剤としては、分子鎖の一方の端部にヒドロキシ基又はアルコキシ基の少なくとも一つを有し、且つ他の端部にアミノ基、カルボキシ基又はエポキシ基を有するものを用いることができる。具体的には下記式（１）で表されるようなシランカップリング剤を挙げることができる。なお、この式（１）は模式的に表したもので、シランカップリング剤はこれに限定されるものではない。
【００５７】
【化１】

【００５８】
（式中Ｘはヒドロキシ基又はアルコキシ基を表し、Ｙはアミノ基、カルボキシ基又はエポキシ基を表す。また、ｎは任意の整数を表す。）
【００５９】
例えば、カップリング剤と金属酸化膜４００との結合状態の模式図である図４に示すように、金属酸化膜４００がＳｉＯ_２であり、シランカップリング剤がヒドロキシ基及びアミノ基を有する場合は、シランカップリング剤を金属酸化膜４００上に塗布すると、シランカップリング剤のヒドロキシ基が金属酸化膜４００の表面のヒドロキシ基と水素結合により結合する。さらにこれを焼成すると、脱水して共有結合により強固に結合する（図５参照）。これらの状態がカップリング剤層を金属酸化膜４００上に設けた状態であり、図４及び図５に示すように、表面にアミノ基が存在することになる。ここでエポキシ系接着剤が塗布されると、シランカップリング剤のアミノ基がエポキシ系接着剤の主剤中のエポキシ基と反応することになり、金属酸化膜４００と接着剤３４とが化学的に結合して密着する。なお、シランカップリング剤がアミノ基の代わりにエポキシ基を有すると、シランカップリング剤のエポキシ基はエポキシ系接着剤の硬化剤中のアミノ基又はカルボニル基と反応する。また、シランカップリング剤がアルコキシ基を有すると、このアルコキシ基が加水分解してヒドロキシ基となり、上記のようにして金属酸化膜４００と結合する。
【００６０】
カップリング剤の好ましい具体例としては、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。
【００６１】
このように封止孔３３の内壁表面の少なくとも圧電素子保持部３２とは反対側の開口近傍及び当該開口周縁部に金属酸化膜４００を設けることにより、金属酸化膜４００と接着剤３４が密着し、圧電素子保持部３２を確実に封止することができる。すなわち、封止孔３３からの外気の侵入による圧電素子３００の破壊を防止することができる。
【００６２】
また、封止基板３０には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１０５に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１０５の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００６３】
なお、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１０５からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００６４】
以上説明した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、特に限定されないが、以下にその一例を図６〜図１０を参照して説明する。図６〜図１０は、流路形成基板の圧力発生室の長手方向の一部を示す断面図である。まず、図６（ａ）に示すように、流路形成基板１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性膜５０と、二酸化シリコン膜５５とを両側の面にそれぞれ形成する。この二酸化シリコン膜５５は、詳しくは後述するが、流路形成基板１０をエッチングする際のマスクとして用いられるものである。
【００６５】
次に、図６（ｂ）に示すように、スパッタリングで下電極膜６０を形成すると共に所定形状にパターニングする。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適である。
【００６６】
次に、図６（ｃ）に示すように、圧電体層７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層７０とした。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
【００６７】
何れにしても、このように成膜された圧電体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍである。
【００６８】
次に、図６（ｄ）に示すように、上電極膜８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。次に、図６（ｅ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３００のパターニングを行う。次に、図７に示すように、引き出し電極９０を形成する。例えば、本実施形態では、金（Ａｕ）等からなる導電層２９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成し、その後、この導電層２９０を圧電素子３００毎にパターニングすることによって各引き出し電極９０とする。
【００６９】
次にこの流路形成基板１０上に封止基板３０を接合するが、まず、封止基板３０の製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、封止基板３０の表面にマスクパターン５００を形成する。次に図８（ｂ）に示すように封止基板３０をエッチングすることにより所望の形状のリザーバ部３１、圧電素子保持部３２、封止孔３３、溝部３３ａ、接続孔３５を形成し、その後図８（ｃ）に示すように、マスクパターン５００を除去する。この封止孔３３の大きさは特に限定されず、例えば内径５０μｍ程度とすることができる。なお、本実施形態ではエッチングにより封止孔３３を形成したが、その他の方法により封止孔３３を形成してもよい。
【００７０】
次に、図８（ｄ）に示すように、この封止孔３３の内壁表面の少なくとも圧電素子保持部３２とは反対側の開口近傍及び当該開口周縁部に、蒸着法により金属酸化膜４００としてＳｉＯ_２膜を設ける。なお、金属酸化膜４００は上述のような金属の酸化膜としてもよい。この金属酸化膜４００を形成する方法は蒸着法に限定されず、スパッタ法又はＣＶＤ法等を用いてもよい。また、必要に応じて所望形状のマスクを用いることで、封止基板３０の所望の位置に金属酸化膜４００を形成することができる。本実施形態のように蒸着法の場合は、封止基板３０を所定角度傾けて蒸着するいわゆる斜め蒸着により、封止孔３３の内壁表面にも所望の金属酸化膜４００を良好に形成することができる。ここで、本実施形態では封止基板３０に封止孔３３を設ける際、封止基板３０の表面にマスクパターン５００を形成し、このマスクパターン５００を除去した後に金属酸化膜４００を形成するようにしたが、マスクパターン５００を除去することなく、マスクパターン５００上に金属酸化膜４００を設けてもよい。
【００７１】
金属酸化膜４００を形成した後、さらに金属酸化膜４００表面にカップリング剤層を蒸着法により形成する。なお、カップリング剤は特に限定されないが、本実施形態では３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いた。このカップリング剤層を形成する方法は蒸着法に限定されず、例えば、浸漬処理によっても設けることができる。本実施形態のように蒸着法でカップリング層を形成する場合は、カップリング剤として分子鎖の一方の端部にヒドロキシ基を有するものを用いることが好ましい。また、浸漬処理のように液体状態で塗布する場合は、カップリング剤として分子鎖の一方の端部にアルコキシ基を有するものを用いることが好ましい。さらにカップリング剤層を形成した後、カップリング剤層を焼成することが好ましい。焼成することにより、カップリング剤と金属酸化膜との結合を更に強固にすることができるためである。焼成条件は特に限定されないが、１３０℃程度で焼成することが好ましい。なお、この後の工程で封止孔３３を封止する接着剤３４となる未硬化接着剤として金属酸化膜４００との密着性が良好なものを用いる場合は、このカップリング剤層を設ける工程を省いてもよい。
【００７２】
この金属酸化膜４００を設けた封止基板３０を、図９（ａ）に示すように、流路形成基板１０上に接合する。本実施形態においては、流路形成基板１０と封止基板３０とを接着剤１３０によって接合した。なお、本実施形態では金属酸化膜４００を設けた後に封止基板３０と流路形成基板１０とを接合したが、封止基板３０と流路形成基板１０とを接合したあとに、金属酸化膜４００やカップリング剤層を上記と同様の方法により設けてもよい。
【００７３】
その後、図９（ｂ）に示すように、金属酸化膜４００を設けた封止孔３３を接着剤３４で封止する。詳しくは、未硬化接着剤を封止孔３３に充填し、硬化させることで接着剤３４を形成して封止する。なお、本実施形態では接着剤３４としてエポキシ系接着剤を用いた。本実施形態においては以下の方法で封止したが、この方法に限定されるものではない。まず、流路形成基板１０と封止基板３０とを接合した接合体を密封空間内に配置し、その密封空間を減圧して減圧状態として、圧電素子保持部３２の内部も減圧する。この状態で封止孔３３に未硬化接着剤、例えば、揮発性溶媒で溶解して粘度を下げた未硬化接着剤を滴下し、次いで、密封空間内を常圧に戻すことにより、未硬化接着剤の一部が封止孔３３内に引き込まれるようにする。そして、この状態で揮発性溶媒を揮発させることにより、未硬化接着剤が硬化して、封止孔３３を密封する。
【００７４】
上述したように封止孔３３の内壁表面の少なくとも圧電素子保持部３２とは反対側の開口近傍及び当該開口周縁部に金属酸化膜４００が設けられているため、金属酸化膜４００と接着剤３４が密着し、圧電素子保持部３２の封止を確実に行うことができ、封止孔３３からの外気の侵入による圧電素子３００の破壊を防止することができる。また、本実施形態では、封止孔３３に複数回屈曲した溝部３３ａを設けたため、圧電素子保持部３２が減圧状態であっても、未硬化状態の接着剤が圧電素子保持部３２内まで充填されず、接着剤３４による圧電素子３００の運動の阻害を防止することができる。
【００７５】
次に、図１０（ａ）に示すように、封止基板３０の流路形成基板１０とは反対側の面に保護膜１４０を接着する。この保護膜１４０は、後の工程で流路形成基板１０をアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングをする際に、封止基板３０の流路形成基板１０との接合面とは反対側の面を保護するためのものであり、保護膜１４０としては、耐アルカリ性を有する高分子材料を用いることが好ましく、例えば、本実施形態では、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いた。
【００７６】
次に、図１０（ｂ）に示すように、二酸化シリコン膜５５をパターニングすると共に、パターニングされた二酸化シリコン膜５５をマスクとして流路形成基板１０の他方面をエッチングすることにより、圧力発生室１２、インク供給路１４及び連通部１３を形成する。本実施形態では、流路形成基板１０の他方面をＫＯＨ等のアルカリ溶液によって異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、インク供給路１４及び連通部１３を形成した。
【００７７】
その後、流路形成基板１０の封止基板３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に封止基板３０上の保護膜１４０を除去すると共にコンプライアンス基板４０を接合することで、インクジェット式記録ヘッドを製造することができる。なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することでインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００７８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、圧電素子保持部３２と外部とを連通する封止孔３３を一つ設けるようにしたが、これに限定されず、勿論、複数個設けるようにしてもよい。
【００７９】
また、例えば、上述の実施形態１では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００８０】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１１は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図１１に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００８１】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００８２】
さらに、上述の実施形態１では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図。
【図２】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図。
【図３】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図。
【図４】カップリング剤と金属酸化膜との結合状態を示す模式図。
【図５】カップリング剤と金属酸化膜との結合状態を示す模式図。
【図６】実施形態１に係る製造工程を示す断面図。
【図７】実施形態１に係る製造工程を示す断面図。
【図８】実施形態１に係る製造工程を示す断面図。
【図９】実施形態１に係る製造工程を示す断面図。
【図１０】実施形態１に係る製造工程を示す断面図。
【図１１】一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図。
【符号の説明】
１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０封止基板、３３封止孔、３３ａ溝部、３４接着剤、３５接続孔、４０コンプライアンス基板、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０引き出し電極、１０５リザーバ、１３０接着剤、１４０保護膜、３００圧電素子、４００金属酸化膜、５００マスクパターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, a part of a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening is constituted by a vibration plate, a piezoelectric element is formed on the surface of the vibration plate, and liquid ejection is performed by ejecting liquid droplets from the nozzle opening by displacement of the piezoelectric element. The present invention relates to a head, a manufacturing method thereof, and a liquid ejecting apparatus.
[0002]
[Prior art]
As the liquid ejecting apparatus, for example, a plurality of pressure generating chambers that generate pressure for ejecting ink droplets by piezoelectric elements or heat generating elements, a common reservoir that supplies ink to each pressure generating chamber, and each pressure generating chamber There is an ink jet recording apparatus that includes an ink jet recording head having a nozzle opening that communicates with the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus applies ejection energy to ink in a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening corresponding to a print signal. Ink droplets are ejected from the nozzle openings.
[0003]
A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
[0004]
The former can change the volume of the pressure generation chamber by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and it is possible to manufacture a head suitable for high-density printing, while the piezoelectric element is arranged in an array of nozzle openings. There is a problem that the manufacturing process is complicated because a difficult process of matching the pitch into a comb-like shape and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are necessary.
[0005]
On the other hand, the latter can flexibly vibrate, although a piezoelectric element can be built on the diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of piezoelectric material according to the shape of the pressure generation chamber and firing it. There is a problem that a certain amount of area is required for the use of, and high-density arrangement is difficult.
[0006]
On the other hand, in order to eliminate the disadvantages of the latter recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric material layer is shaped to correspond to the pressure generating chamber by lithography. In some cases, a high-density array is realized by forming piezoelectric elements so that each pressure generating chamber is independent.
[0007]
In addition, a sealing substrate having a piezoelectric element holding portion for sealing the piezoelectric element is bonded to one surface of the flow path forming substrate on which the pressure generating chamber is formed on the piezoelectric element side, so that the outside of the piezoelectric element is bonded. Destruction caused by the environment is prevented. As a method for sealing the piezoelectric element holding portion, a sealing hole is provided in the sealing substrate to communicate the piezoelectric element holding portion with the outside, and the sealing substrate is bonded to the flow path forming substrate, and then the resin is sealed in the sealing hole. The sealing hole is sealed by filling a sealing member (adhesive) made of, for example, and the piezoelectric element holding portion is sealed. (For example, refer to Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-160366 A (6th page, FIG. 2B)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the sealing hole is sealed with the sealing member, there is a problem that the outside air may enter from the sealing hole and adversely affect the piezoelectric element.
[0010]
Such a problem exists not only in a method for manufacturing an ink jet recording head that discharges ink, but also in a method for manufacturing another liquid ejecting head that discharges ink other than ink.
[0011]
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head capable of reliably sealing a piezoelectric element holding portion, a manufacturing method thereof, and a liquid ejecting apparatus.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, a flow path forming substrate comprising a silicon single crystal substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging a liquid is defined, and one of the flow path forming substrates. A piezoelectric element provided on the surface side via a vibration plate and a surface of the flow path forming substrate provided with the piezoelectric element, which is formed of a silicon single crystal substrate, on the surface on the piezoelectric element side so as not to hinder the movement of the piezoelectric element. A sealing substrate having a piezoelectric element holding portion capable of sealing the space in a state in which the space is secured, and bonding a sealing hole provided in the sealing substrate and communicating the piezoelectric element holding portion with the outside In the method of manufacturing a liquid jet head in which the piezoelectric element holding portion is sealed by sealing with an agent, the step of forming the sealing hole in the sealing substrate; and at least the surface of the inner wall of the sealing hole Contrary to the piezoelectric element holder Forming a metal oxide film in the vicinity of the opening on the side and the peripheral edge of the opening, bonding the sealing substrate on which the metal oxide film is formed and the flow path forming substrate, and sealing on which the metal oxide film is formed After the step of sealing the hole with an adhesive and the step of sealing the sealing hole with an adhesive, a step of adhering a protective film to the surface of the sealing substrate opposite to the bonding surface with the flow path forming substrate And a step of forming the pressure generating chamber by etching the other surface of the flow path forming substrate after the step of bonding the protective film.
[0029]
In the first aspect, the metal oxide film is provided in the vicinity of the opening on the inner wall surface of the sealing hole and on the peripheral edge of the opening, and the adhesiveness with the adhesive is good, so that the piezoelectric element holding portion can be securely attached. It can be sealed.
[0030]
The second aspect of the present invention further includes a step of providing a coupling agent layer on the surface of the metal oxide film after the step of forming the metal oxide film. It is in the manufacturing method of a head.
[0031]
In the second aspect, by providing the coupling agent layer on the surface of the metal oxide film, the metal oxide film and the adhesive can be firmly bonded via the coupling layer.
[0032]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a liquid jet head according to the second aspect, firing is performed when the coupling agent layer is provided on the surface of the metal oxide film.
[0033]
In the third aspect, the coupling between the coupling agent layer and the metal oxide film can be strengthened by firing the coupling agent layer.
[0034]
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid jet head according to any one of the first to third aspects, the metal oxide film is formed by any one of a vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD method. In the manufacturing method.
[0035]
In the fourth aspect, the metal oxide film can be suitably provided in the vicinity of the opening of the inner surface of the sealing hole and the peripheral edge of the opening by using a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method.
[0036]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a liquid jet head according to any one of the second to fourth aspects, the coupling agent layer is formed by a vapor deposition method or a dipping process.
[0037]
In the fifth aspect, the coupling agent layer can be suitably provided on the metal oxide film by using vapor deposition or immersion treatment.
[0038]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the sealing hole is formed by etching after forming a mask pattern on the surface of the sealing substrate. It is in the manufacturing method of the described liquid-jet head.
[0039]
In the sixth aspect, a sealing hole having a desired shape can be formed.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the ink jet recording head, and FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is composed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment, and a plurality of pressure generating chambers 12 formed by anisotropic etching on one surface thereof. Are juxtaposed in the width direction. Further, on the outer side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12, a communication portion 13 is formed which communicates with a reservoir portion 31 of the sealing substrate 30 to be described later and constitutes a part of a reservoir that becomes a common ink chamber of each pressure generation chamber 12. The pressure generation chambers 12 communicate with one end in the longitudinal direction of each pressure generation chamber 12 via an ink supply path 14. Further, one surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and an elastic film 50 having a thickness of 1 to 2 μm made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation is formed on the other surface.
[0041]
Here, the anisotropic etching is performed by utilizing the difference in etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, in this embodiment, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, the first (111) plane perpendicular to the (110) plane is gradually eroded, and the first (111) plane. And a second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (110) plane and an angle of about 35 degrees appears, and the (111) plane is compared with the etching rate of the (110) plane. This is performed using the property that the etching rate is about 1/180. By this anisotropic etching, precision processing can be performed based on the parallelogram depth processing formed by two first (111) surfaces and two oblique second (111) surfaces. The pressure generating chambers 12 can be arranged with high density.
[0042]
In the present embodiment, the long side of each pressure generating chamber 12 is formed by the first (111) plane and the short side is formed by the second (111) plane. The pressure generation chamber 12 is formed by etching until it substantially passes through the flow path forming substrate 10 and reaches the elastic film 50. Here, the amount of the elastic film 50 that is affected by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small. In addition, each ink supply path 14 communicating with one end of each pressure generation chamber 12 is formed shallower than the pressure generation chamber 12, and the flow path resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 is kept constant. That is, the ink supply path 14 is formed by etching the silicon single crystal substrate halfway in the thickness direction (half etching). Half etching is performed by adjusting the etching time.
[0043]
The thickness of the flow path forming substrate 10 on which such pressure generation chambers 12 and the like are formed is preferably selected in accordance with the density at which the pressure generation chambers 12 are disposed. For example, when the pressure generating chambers 12 are arranged at about 180 (180 dpi) per inch, the thickness of the flow path forming substrate 10 is preferably about 180 to 280 μm, more preferably about 220 μm. is there. For example, when the pressure generating chambers 12 are arranged at a relatively high density of about 360 dpi, the thickness of the flow path forming substrate 10 is preferably 100 μm or less. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition wall 11 between the adjacent pressure generation chambers 12.
[0044]
Further, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the side opposite to the ink supply path 14 of each pressure generating chamber 12 on the opening surface side of the flow path forming substrate 10 is an adhesive, a heat-welded film, or the like. It is fixed through. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to 4.5 [× 10 ⁻⁶ / ° C.], or Made of non-rust steel. The nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate that protects the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, the nozzle plate 20 may be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the flow path forming substrate 10. In this case, since the deformation by heat of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 becomes substantially the same, it is possible to easily join using a thermosetting adhesive or the like.
[0045]
Here, the size of the pressure generation chamber 12 that applies ink droplet discharge pressure to the ink and the size of the nozzle opening 21 that discharges the ink droplet are optimized according to the amount of ink droplet to be discharged, the discharge speed, and the discharge frequency. The For example, when recording 360 ink droplets per inch, the nozzle opening 21 needs to be accurately formed with a diameter of several tens of μm.
[0046]
On the other hand, on the elastic film 50 opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm and a piezoelectric layer having a thickness of, for example, about 1 μm. 70 and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated by a process described later to constitute the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In addition, here, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In either case, a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator. In the example described above, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 act as a diaphragm, but the lower electrode film may also serve as the elastic film. In addition, an extraction electrode 90 made of, for example, gold (Au) or the like is connected to the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300. The extraction electrode 90 is extracted from the vicinity of the end in the longitudinal direction of each piezoelectric element 300 and extends to the elastic film 50 in a region corresponding to the ink supply path 14.
[0047]
In addition, on the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate 10, there is a sealing substrate 30 having a piezoelectric element holding portion 32 that can seal the space in a state where a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is secured. They are joined via an adhesive 130. In addition, the sealing substrate 30 includes a reservoir unit 31 that constitutes at least a part of the reservoir 105 serving as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12. In this embodiment, the reservoir portion 31 is formed through the sealing substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generation chamber 12, and is a through hole provided through the elastic film 50. A reservoir 105 serving as a common ink chamber of the pressure generation chambers 12 is configured to communicate with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 via the reference numeral 51.
[0048]
Further, a connection hole 35 that penetrates the sealing substrate 30 in the thickness direction is provided between the piezoelectric element holding portion 32 and the reservoir portion 31 of the sealing substrate 30, that is, in a region corresponding to the ink supply path 14. ing. The lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 300 extends to the connection hole 35 and is connected to an external wiring (not shown) by wire bonding or the like. As this sealing substrate 30, it is preferable to use a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, and in this embodiment, a silicon single crystal substrate made of the same material as the flow path forming substrate 10 is used. did.
[0049]
Further, a sealing hole 33 that communicates the piezoelectric element holding portion 32 and the outside is provided in a region facing the extraction electrode 90 of the sealing substrate 30. As shown in FIG. 2, a part of the sealing hole 33 is formed by bending a plurality of times on the joint surface side between the sealing substrate 30 and the flow path forming substrate 10 to increase the path length in a narrow region. The groove portion 33a is formed. In the present embodiment, the sealing hole 33 is provided so that a part of the sealing hole 33 is bent as described above. However, a sealing hole in which the outside and the piezoelectric element holding portion communicate linearly may be used.
[0050]
Such a sealing hole 33 is sealed with an adhesive 34 formed by curing the filled uncured adhesive. The piezoelectric element holding portion 32 in a state where moisture is removed by the adhesive 34 is sealed in a state of being cut off from the external environment, and the piezoelectric element 300 is sealed in the piezoelectric element holding portion 32. In order to seal the sealing hole 33 with the adhesive 34, an uncured adhesive is filled in the sealing hole 33 and cured. In this embodiment, the uncured adhesive is used. As described above, the groove 33a that is bent a plurality of times is provided in the sealing hole 33 so that the piezoelectric element holding portion 32 does not reach the inside.
[0051]
Further, as shown in FIG. 3B, which is an enlarged view of the vicinity of the opening of the sealing hole 33 on the side opposite to the piezoelectric element holding part 32, at least the piezoelectric element holding part 32 on the inner wall surface of the sealing hole 33. A metal oxide film 400 is provided in the vicinity of the opening on the opposite side and the peripheral edge of the opening. For example, the metal oxide film 400 may be provided on the entire surface of the sealing substrate 30 (FIG. 3C), or may be provided on the entire inner wall surface of the sealing hole 33. Further, the adhesive 34 may reach a region where the metal oxide film 400 is not formed. In any case, the metal oxide film 400 may be provided to such a depth that the outside air does not enter the surface of the inner wall of the sealing hole 33 through the interface between the adhesive 34 and the metal oxide film 400. The thickness of the metal oxide film 400 is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 5 μm, for example.
[0052]
As described above, the metal oxide film 400 is provided at least in the vicinity of the opening opposite to the piezoelectric element holding portion 32 on the inner wall surface of the sealing hole 33 and on the peripheral edge of the opening. This is to improve the adhesion with the agent 34. That is, if the piezoelectric element holding part 32 is sealed without providing the metal oxide film 400, the piezoelectric element holding part 32 is bonded to the sealing substrate 30 made of a silicon single crystal substrate even if the piezoelectric element holding part 32 is sealed in a state where moisture is removed. A problem that moisture may enter the piezoelectric element holding portion 32 at the time of sealing may be due to poor adhesion to the agent 34. On the other hand, in the present invention, since the metal oxide film 400 is provided in the sealing hole 33 of the sealing substrate 30 made of this silicon single crystal substrate, the adhesion with the adhesive 34 is improved, and the sealing and bonding are performed. The outside air does not enter the piezoelectric element holding part 32 through the sealing hole 33 after the agent is cured, and the piezoelectric element holding part 32 can be reliably sealed.
[0053]
The metal oxide film is preferably formed of an oxide of a metal other than a noble metal such as silicon (Si), tantalum (Ta), nickel (Ni), chromium (Cr), or copper (Cu). When such a metal oxide film 400 is provided, the adhesion with the adhesive 34 is improved as compared with the silicon single crystal substrate surface. Accordingly, as the adhesive 34, it is sufficient to use an adhesive that itself does not transmit moisture or the like and has good adhesion to the metal oxide film 400, and an epoxy adhesive can be preferably used.
[0054]
Alternatively, an adhesive that is chemically bonded to the metal oxide film 400 may be used as the adhesive 34. That is, since a hydroxy group exists on the surface of the metal oxide film 400, the metal oxide film 400 is bonded to the metal oxide film 400 by using an adhesive having a functional group chemically bonded to the hydroxy group, for example, a hydroxy group or an alkoxy group. The adhesion with the adhesive 34 can be further improved. Examples of such an adhesive include an epoxy adhesive having a hydroxy group or an alkoxy group, a silicone adhesive, an imide adhesive or an amide adhesive having a hydroxy group or an alkoxy group in the side chain, and the like. it can.
[0055]
In order to chemically bond the metal oxide film 400 and the adhesive 34 to improve adhesion, it is preferable to provide a coupling agent layer between the metal oxide film 400 and the adhesive 34. This coupling agent has a functional group chemically bonded to the metal oxide film 400 and a functional group chemically bonded to the adhesive 34, and chemically bonds the metal oxide film 400 and the adhesive 34. If it does, it will not specifically limit.
[0056]
Here, a case where an epoxy adhesive is used as the adhesive 34 will be described. Epoxy adhesives are generally composed of a base material composed of a polymer material having an epoxy group and a curing agent having an amino group or a carbonyl group, and a thermosetting resin is formed by mixing and reacting both. Is. In this case, a coupling agent having at least one of a hydroxy group or an alkoxy group at one end of the molecular chain and having an amino group, a carboxy group or an epoxy group at the other end is used. Can do. Specific examples include silane coupling agents represented by the following formula (1). In addition, this Formula (1) is represented typically and a silane coupling agent is not limited to this.
[0057]
[Chemical 1]

[0058]
(In the formula, X represents a hydroxy group or an alkoxy group, Y represents an amino group, a carboxy group or an epoxy group, and n represents an arbitrary integer.)
[0059]
For example, when the metal oxide film 400 is SiO ₂ and the silane coupling agent has a hydroxy group and an amino group, as shown in FIG. 4, which is a schematic view of a coupling state between the coupling agent and the metal oxide film 400. When the silane coupling agent is applied onto the metal oxide film 400, the hydroxy group of the silane coupling agent is bonded to the hydroxy group on the surface of the metal oxide film 400 by hydrogen bonding. Furthermore, when this is baked, it dehydrates and bonds firmly by covalent bonds (see FIG. 5). These states are the states in which the coupling agent layer is provided on the metal oxide film 400, and as shown in FIGS. 4 and 5, amino groups are present on the surface. Here, when the epoxy adhesive is applied, the amino group of the silane coupling agent reacts with the epoxy group in the main agent of the epoxy adhesive, and the metal oxide film 400 and the adhesive 34 are chemically treated. Bond and adhere. When the silane coupling agent has an epoxy group instead of an amino group, the epoxy group of the silane coupling agent reacts with an amino group or a carbonyl group in the curing agent of the epoxy adhesive. In addition, when the silane coupling agent has an alkoxy group, the alkoxy group is hydrolyzed to become a hydroxy group and is bonded to the metal oxide film 400 as described above.
[0060]
Preferred examples of the coupling agent include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3- Examples include aminopropylmethyldimethoxysilane and 3-aminopropyltrimethoxysilane.
[0061]
Thus, by providing the metal oxide film 400 at least near the opening opposite to the piezoelectric element holding portion 32 on the inner wall surface of the sealing hole 33 and the peripheral edge portion of the opening, the metal oxide film 400 and the adhesive 34 are in close contact with each other. The piezoelectric element holding part 32 can be reliably sealed. That is, it is possible to prevent the piezoelectric element 300 from being broken due to the intrusion of outside air from the sealing hole 33.
[0062]
A compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded to the sealing substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and the sealing film 41 seals one surface of the reservoir portion 31. It has been stopped. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 105 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 105 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.
[0063]
Note that such an ink jet recording head of this embodiment takes in ink from an external ink supply means (not shown), fills the interior from the reservoir 105 to the nozzle opening 21, and then records from a drive circuit (not shown). In accordance with the signal, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chamber 12 via the external wiring, and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer 70 are bent. By deforming, the pressure in each pressure generating chamber 12 is increased and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.
[0064]
The manufacturing method of the ink jet recording head of the present embodiment described above is not particularly limited, but an example thereof will be described below with reference to FIGS. 6-10 is sectional drawing which shows a part of longitudinal direction of the pressure generation chamber of a flow-path formation board | substrate. First, as shown in FIG. 6A, the flow path forming substrate 10 is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. to form an elastic film 50 made of silicon dioxide and a silicon dioxide film 55 on both sides. To do. As will be described in detail later, the silicon dioxide film 55 is used as a mask when the flow path forming substrate 10 is etched.
[0065]
Next, as shown in FIG. 6B, the lower electrode film 60 is formed by sputtering and patterned into a predetermined shape. As a material of the lower electrode film 60, platinum (Pt) or the like is suitable. This is because a piezoelectric layer 70 described later formed by sputtering or sol-gel method needs to be crystallized by firing at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation. Because. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere, particularly when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70. It is desirable that the change in conductivity due to diffusion of lead oxide is small, and platinum is preferable for these reasons.
[0066]
Next, as shown in FIG. 6C, the piezoelectric layer 70 is formed. The piezoelectric layer 70 preferably has crystals oriented. For example, in the present embodiment, a so-called sol-gel method is obtained in which a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a catalyst is applied and dried to be gelled, and further baked at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of metal oxide Thus, the piezoelectric layer 70 in which the crystals are oriented is obtained. As a material of the piezoelectric layer 70, a lead zirconate titanate-based material is suitable when used for an ink jet recording head. In addition, the film-forming method of this piezoelectric material layer 70 is not specifically limited, For example, you may form by sputtering method. Furthermore, after forming a lead zirconate titanate precursor film by a sol-gel method or a sputtering method, a method of crystal growth at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used.
[0067]
In any case, the piezoelectric layer 70 thus formed has crystals preferentially oriented unlike a bulk piezoelectric body, and in this embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed in a columnar shape. Has been. Note that the preferential orientation refers to a state in which the orientation direction of the crystal is not disordered and a specific crystal plane is oriented in a substantially constant direction. The columnar thin film is a state in which substantially cylindrical crystals are aggregated over the surface direction in a state where the central axis substantially coincides with the thickness direction to form a thin film. Of course, it may be a thin film formed of preferentially oriented granular crystals. Note that the thickness of the piezoelectric layer manufactured in this way in the thin film process is generally 0.2 to 5 μm.
[0068]
Next, as shown in FIG. 6D, an upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 may be any material having high conductivity, and many metals such as aluminum, gold, nickel, and platinum, conductive oxides, and the like can be used. In this embodiment, the platinum film is formed by sputtering. Next, as shown in FIG. 6E, the piezoelectric element 300 is patterned by etching only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80. Next, as shown in FIG. 7, the extraction electrode 90 is formed. For example, in the present embodiment, a conductive layer 290 made of gold (Au) or the like is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10, and then the conductive layer 290 is patterned for each piezoelectric element 300 to thereby form each extraction electrode. 90.
[0069]
Next, the sealing substrate 30 is bonded onto the flow path forming substrate 10. First, a method for manufacturing the sealing substrate 30 will be described. As shown in FIG. 8A, a mask pattern 500 is formed on the surface of the sealing substrate 30. Next, as shown in FIG. 8B, the sealing substrate 30 is etched to form a reservoir portion 31, a piezoelectric element holding portion 32, a sealing hole 33, a groove portion 33a, and a connection hole 35 having a desired shape. As shown in FIG. 8C, the mask pattern 500 is removed. The size of the sealing hole 33 is not particularly limited, and can be, for example, about 50 μm in inner diameter. In this embodiment, the sealing hole 33 is formed by etching, but the sealing hole 33 may be formed by other methods.
[0070]
Next, as shown in FIG. 8D, a metal oxide film 400 is formed on the inner wall surface of the sealing hole 33 at least in the vicinity of the opening opposite to the piezoelectric element holding portion 32 and on the peripheral edge of the opening by vapor deposition. An SiO ₂ film is provided. The metal oxide film 400 may be a metal oxide film as described above. The method for forming the metal oxide film 400 is not limited to the vapor deposition method, and a sputtering method, a CVD method, or the like may be used. Further, the metal oxide film 400 can be formed at a desired position on the sealing substrate 30 by using a mask having a desired shape as necessary. In the case of the vapor deposition method as in the present embodiment, a desired metal oxide film 400 can be satisfactorily formed on the inner wall surface of the sealing hole 33 by so-called oblique vapor deposition in which the sealing substrate 30 is deposited at a predetermined angle. it can. Here, in the present embodiment, when the sealing hole 33 is provided in the sealing substrate 30, the mask pattern 500 is formed on the surface of the sealing substrate 30, and the metal oxide film 400 is formed after removing the mask pattern 500. However, the metal oxide film 400 may be provided on the mask pattern 500 without removing the mask pattern 500.
[0071]
After forming the metal oxide film 400, a coupling agent layer is further formed on the surface of the metal oxide film 400 by a vapor deposition method. The coupling agent is not particularly limited, but 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was used in this embodiment. The method for forming the coupling agent layer is not limited to the vapor deposition method, and for example, the coupling agent layer can be provided by dipping treatment. When the coupling layer is formed by vapor deposition as in this embodiment, it is preferable to use a coupling agent having a hydroxy group at one end of the molecular chain. Moreover, when apply | coating in a liquid state like immersion treatment, it is preferable to use what has an alkoxy group as one coupling | bond part as a coupling agent. Furthermore, after the coupling agent layer is formed, the coupling agent layer is preferably baked. This is because the bonding between the coupling agent and the metal oxide film can be further strengthened by firing. The firing conditions are not particularly limited, but firing at about 130 ° C. is preferable. In addition, when using what has favorable adhesiveness with the metal oxide film 400 as a non-hardened adhesive agent used as the adhesive agent 34 which seals the sealing hole 33 in a subsequent process, the process of providing this coupling agent layer May be omitted.
[0072]
The sealing substrate 30 provided with the metal oxide film 400 is bonded onto the flow path forming substrate 10 as shown in FIG. In the present embodiment, the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 are joined by the adhesive 130. In this embodiment, the sealing substrate 30 and the flow path forming substrate 10 are bonded after the metal oxide film 400 is provided. However, after the sealing substrate 30 and the flow path forming substrate 10 are bonded, the metal oxide film is bonded. 400 or a coupling agent layer may be provided by the same method as described above.
[0073]
Thereafter, as shown in FIG. 9B, the sealing hole 33 provided with the metal oxide film 400 is sealed with an adhesive 34. Specifically, an uncured adhesive is filled in the sealing hole 33 and cured to form an adhesive 34 for sealing. In the present embodiment, an epoxy adhesive is used as the adhesive 34. In this embodiment, sealing is performed by the following method, but the present invention is not limited to this method. First, the joined body obtained by joining the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 is disposed in the sealed space, and the sealed space is decompressed to be in a decompressed state, so that the inside of the piezoelectric element holding portion 32 is also decompressed. In this state, an uncured adhesive, for example, an uncured adhesive that has been dissolved in a volatile solvent to reduce the viscosity is dropped into the sealing hole 33, and then the sealed space is returned to normal pressure, thereby uncured adhesion. A part of the agent is drawn into the sealing hole 33. Then, by volatilizing the volatile solvent in this state, the uncured adhesive is cured and the sealing hole 33 is sealed.
[0074]
As described above, the metal oxide film 400 and the adhesive 34 are provided on the inner wall surface of the sealing hole 33 because the metal oxide film 400 is provided at least near the opening opposite to the piezoelectric element holding portion 32 and on the peripheral edge of the opening. The piezoelectric element holding portion 32 can be reliably sealed, and the piezoelectric element 300 can be prevented from being broken due to the intrusion of outside air from the sealing hole 33. In the present embodiment, since the groove 33a bent a plurality of times is provided in the sealing hole 33, even when the piezoelectric element holding part 32 is in a reduced pressure state, the uncured adhesive is filled into the piezoelectric element holding part 32. In other words, the movement of the piezoelectric element 300 by the adhesive 34 can be prevented from being hindered.
[0075]
Next, as illustrated in FIG. 10A, a protective film 140 is bonded to the surface of the sealing substrate 30 opposite to the flow path forming substrate 10. This protective film 140 is opposite to the joint surface of the sealing substrate 30 with the flow path forming substrate 10 when the flow path forming substrate 10 is anisotropically etched on the silicon single crystal substrate with an alkaline solution in a later step. For protecting the side surface, it is preferable to use a polymer material having alkali resistance as the protective film 140. For example, in this embodiment, polyphenylene sulfide (PPS) is used.
[0076]
Next, as shown in FIG. 10B, the silicon dioxide film 55 is patterned, and the other surface of the flow path forming substrate 10 is etched using the patterned silicon dioxide film 55 as a mask. The ink supply path 14 and the communication portion 13 are formed. In the present embodiment, the pressure generating chamber 12, the ink supply path 14, and the communication portion 13 are formed by anisotropically etching the other surface of the flow path forming substrate 10 with an alkaline solution such as KOH.
[0077]
Thereafter, the nozzle plate 20 in which the nozzle openings 21 are formed is bonded to the surface of the flow path forming substrate 10 opposite to the sealing substrate 30, the protective film 140 on the sealing substrate 30 is removed, and the compliance substrate 40. By bonding the ink jet recording head, an ink jet recording head can be manufactured. In practice, a large number of chips are simultaneously formed on a single wafer by the above-described series of film formation and anisotropic etching, and after the process is completed, a single chip-sized flow path is formed as shown in FIG. By dividing each substrate 10, an ink jet recording head can be obtained.
[0078]
(Other embodiments)
As mentioned above, although Embodiment 1 of this invention was demonstrated, of course, this invention is not limited to these. For example, in the above-described embodiment, one sealing hole 33 that communicates the piezoelectric element holding portion 32 and the outside is provided. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of sealing holes may be provided.
[0079]
Further, for example, in the above-described first embodiment, a thin film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography process is taken as an example. However, the present invention is not limited to this example. The present invention can also be applied to a thick film type ink jet recording head formed by a method such as affixing.
[0080]
In addition, the ink jet recording head of each of these embodiments constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 11 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 11, in the

recording head units

1A and 1B having the ink jet recording head,

cartridges

2A and 2B constituting ink supply means are detachably provided, and a carriage 3 on which the

recording head units

1A and 1B are mounted. Is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus body 4 so as to be movable in the axial direction. The

recording head units

1A and 1B, for example, are configured to eject a black ink composition and a color ink composition, respectively.
[0081]
The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the

recording head units

1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown), is conveyed on the platen 8. It is like that.
[0082]
Furthermore, in the above-described first embodiment, an example of an ink jet recording head that prints a predetermined image or character on a print medium has been described as an example of a liquid ejecting head. However, the present invention is not limited to this. For example, color material ejection heads used for manufacturing color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, electrode material ejection heads used for electrode formation such as FED (surface emitting display), and bio-organic matter ejection used for biochip production The present invention can also be applied to other liquid jet heads such as a head.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the ink jet recording head according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view of an ink jet recording head according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a coupling state between a coupling agent and a metal oxide film.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a coupling state between a coupling agent and a metal oxide film.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to the first embodiment.
7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to the first embodiment. FIG.
FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process according to the first embodiment.
FIG. 9 is a sectional view showing a manufacturing process according to the first embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to the first embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path formation board | substrate, 12 Pressure generation chamber, 20 Nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Sealing board, 33 Sealing hole, 33a Groove part, 34 Adhesive, 35 Connection hole, 40 Compliance board | substrate, 60 Lower electrode film, 70 Piezoelectric layer, 80 upper electrode film, 90 lead electrode, 105 reservoir, 130 adhesive, 140 protective film, 300 piezoelectric element, 400 metal oxide film, 500 mask pattern

Claims

A flow path forming substrate made of a silicon single crystal substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging liquid is defined; a piezoelectric element provided on one surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate; A piezoelectric element that is made of a silicon single crystal substrate and that can seal the space in a state in which a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element is secured on the surface on the piezoelectric element side of the flow path forming substrate provided with the piezoelectric element. A sealing substrate having a holding portion, and sealing the sealing hole provided in the sealing substrate to communicate the piezoelectric element holding portion and the outside with an adhesive, thereby sealing the piezoelectric element holding portion. In the method of manufacturing a liquid jet head,
Forming the sealing hole in the sealing substrate; forming a metal oxide film in the vicinity of the opening opposite to the piezoelectric element holding portion on the inner wall surface of the sealing hole and in the peripheral edge of the opening; A step of bonding the sealing substrate on which the metal oxide film is formed and the flow path forming substrate, a step of sealing the sealing hole on which the metal oxide film is formed with an adhesive, and the sealing hole with an adhesive. After the sealing step, after the step of adhering a protective film to the surface of the sealing substrate opposite to the bonding surface with the flow path forming substrate, and after the step of adhering the protective film, the other of the flow path forming substrate And a step of forming the pressure generating chamber by etching the surface thereof.

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, further comprising a step of providing a coupling agent layer on a surface of the metal oxide film after the step of forming the metal oxide film.

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 2, wherein firing is performed when the coupling agent layer is provided on the surface of the metal oxide film.

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the metal oxide film is formed by any one of a vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD method.

The method for manufacturing a liquid jet head according to claim 2, wherein the coupling agent layer is formed by a vapor deposition method or an immersion process.

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the sealing hole is formed by etching after forming a mask pattern on the surface of the sealing substrate.