JPH03124450A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
液体噴射ヘッドの製造方法Info
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- JPH03124450A JPH03124450A JP26425789A JP26425789A JPH03124450A JP H03124450 A JPH03124450 A JP H03124450A JP 26425789 A JP26425789 A JP 26425789A JP 26425789 A JP26425789 A JP 26425789A JP H03124450 A JPH03124450 A JP H03124450A
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- pressure chamber
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はインクジェットプリンタ等に用いられる液体噴
射ヘッド、特に圧電素子を梁上に設けた液体噴射ヘッド
の製造方法に関する。
射ヘッド、特に圧電素子を梁上に設けた液体噴射ヘッド
の製造方法に関する。
[従来の技術]
従来のインクジェットプリンタにおける液体噴射ヘッド
は、小林正人他(画像電子学会誌12巻4号pp、27
7〜284.1983)等に示されるごとく、基板と該
基板に対向して設ける可動板により形成されていた。ま
た特公昭60−8953に示されるごとく、自由端を有
する棒の曲げ振動を利用した液体噴射ヘッドも存在する
。
は、小林正人他(画像電子学会誌12巻4号pp、27
7〜284.1983)等に示されるごとく、基板と該
基板に対向して設ける可動板により形成されていた。ま
た特公昭60−8953に示されるごとく、自由端を有
する棒の曲げ振動を利用した液体噴射ヘッドも存在する
。
[発明が解決しようとする課題]
従来の、基板と可動板により成る液体噴射ヘッドにおい
ては、該可動板に圧電素子を貼り付けていたため、該圧
電素子を微細化することが困難であり、このため液体噴
射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長尺
に形成するマルチノズル化が困難であった。また特公昭
60−8953に示される、自由端を有する棒の曲げ振
動を利用した液体噴射ヘッドも、櫛状に製作した棒を取
り付ける構造であるため、枠の製作やノズルとの位置合
わせ等の問題があり、このため液体噴射を行うノズルの
高密度化や、ノズルをライン状に長尺に形成するマルチ
ノズル化が困難であった。また、いずれの液体噴射ヘッ
ドにおいても組立が煩雑であるため、該液体噴射ヘッド
は高価なものとなっていた。
ては、該可動板に圧電素子を貼り付けていたため、該圧
電素子を微細化することが困難であり、このため液体噴
射を行うノズルの高密度化や、ノズルをライン状に長尺
に形成するマルチノズル化が困難であった。また特公昭
60−8953に示される、自由端を有する棒の曲げ振
動を利用した液体噴射ヘッドも、櫛状に製作した棒を取
り付ける構造であるため、枠の製作やノズルとの位置合
わせ等の問題があり、このため液体噴射を行うノズルの
高密度化や、ノズルをライン状に長尺に形成するマルチ
ノズル化が困難であった。また、いずれの液体噴射ヘッ
ドにおいても組立が煩雑であるため、該液体噴射ヘッド
は高価なものとなっていた。
本発明は以上の課題を解決するもので、その目的とする
ところは、ノズルの高密度化やマルチノズル化が容易で
あり、更に安価に形成できる液体噴射ヘッドを実現する
ことにある。
ところは、ノズルの高密度化やマルチノズル化が容易で
あり、更に安価に形成できる液体噴射ヘッドを実現する
ことにある。
[課題を解決するための手段]
以上述べた課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッ
ドの製造方法は、 (1)単結晶珪素基板の一表面からノズル孔を開ける工
程、該ノズル孔を開けた表面に反対側の表面にp型の導
電型を有する珪素層をエピタキシャル成長させる工程、
前記エピタキシャル成長させたp型の導電型を有する珪
素層及び単結晶珪素基板をエツチングし、圧力室及び該
圧力室上の梁を形成する工程、及び前記梁上に圧電素子
を形成する工程を有すること (2)前記p型の導電型を有する珪素層において、混入
される不純物はBであり、その潅度は1021′cm弓
以上であること (3)圧電素子を形成した後に前記p型の導電型を有す
る珪素層及び単結晶珪素基板をエツチングし、圧力室及
び該圧力室上の梁を形成することを特徴とする。
ドの製造方法は、 (1)単結晶珪素基板の一表面からノズル孔を開ける工
程、該ノズル孔を開けた表面に反対側の表面にp型の導
電型を有する珪素層をエピタキシャル成長させる工程、
前記エピタキシャル成長させたp型の導電型を有する珪
素層及び単結晶珪素基板をエツチングし、圧力室及び該
圧力室上の梁を形成する工程、及び前記梁上に圧電素子
を形成する工程を有すること (2)前記p型の導電型を有する珪素層において、混入
される不純物はBであり、その潅度は1021′cm弓
以上であること (3)圧電素子を形成した後に前記p型の導電型を有す
る珪素層及び単結晶珪素基板をエツチングし、圧力室及
び該圧力室上の梁を形成することを特徴とする。
[実施例コ
第1図(a)乃至(d)は、それぞれ本発明の実施例に
おける、片持ち梁を用いた液体噴射ヘッドの製造工程順
の断面図である。同図(a)はノズル形成工程終了時の
断面図であり、101は単結晶珪素基板、102はノズ
ルである6例えば、まず単結晶珪素基板101上にレジ
スト等でパターン形成し、RIBE(Reactive
I。
おける、片持ち梁を用いた液体噴射ヘッドの製造工程順
の断面図である。同図(a)はノズル形成工程終了時の
断面図であり、101は単結晶珪素基板、102はノズ
ルである6例えば、まず単結晶珪素基板101上にレジ
スト等でパターン形成し、RIBE(Reactive
I。
n Beam Etching)法等により単結晶
珪素基板101をエツチングし、かくのごとき構造を形
成する。同図(b)はp型理素層をエピタキシャル成長
させた後の断面図であり、103はエピタキシャル成長
させたp型の導電型を有する珪素層である。ノズル10
2を形成した表面に対し逆側の珪素基板表面に、CVD
(Chemical Vapor Deposi
tion)法等によりp型の導電型を有する珪素層10
3をエピタキシャル成長させる。同図(C)は片持ち梁
形成工程終了時の断面図であり、104は同時に形成さ
れる圧力室である。単結晶珪素基板101及びp型珪素
エピタキシャル層103を加工し、圧力室104及び該
圧力室上に張る片持ち梁を形成するわけであるが、この
加工方法の一例は、まずノズル102側の表面をレジス
ト等で覆っておき、奥山雅則ら(材料別冊第38@第4
25号pp、89〜99)に示されるごとく、エチレン
ジアミン、ピロカテコール、水の混合液により選択エツ
チングすればよい。この時、p型珪素エピタキシャル層
103に混入される不純物がBであり、その温度が10
”c m−’以上であれば、概ね基板101とのエツ
チング選択比も1: 20程度以上とよく、エピタキシ
ャル層103による片持ち梁と、圧力室104が高精度
で再現性よく形成できる。また、片持ち梁がエピタキシ
ャル成長させた単結晶珪素であるため、構造的に強固な
ものとなる。同図(d)は圧電素子形成工程終了時の断
面図であり、105は圧電膜、106は上部電極である
。片持ち梁はp型の導電型を有する珪素層103により
形成されているため、これがそのまま圧電素子の下部電
極となる。よって、この片持ち梁上に圧電膜105、上
部電極106と形成して行けば圧電素子が形成できる。
珪素基板101をエツチングし、かくのごとき構造を形
成する。同図(b)はp型理素層をエピタキシャル成長
させた後の断面図であり、103はエピタキシャル成長
させたp型の導電型を有する珪素層である。ノズル10
2を形成した表面に対し逆側の珪素基板表面に、CVD
(Chemical Vapor Deposi
tion)法等によりp型の導電型を有する珪素層10
3をエピタキシャル成長させる。同図(C)は片持ち梁
形成工程終了時の断面図であり、104は同時に形成さ
れる圧力室である。単結晶珪素基板101及びp型珪素
エピタキシャル層103を加工し、圧力室104及び該
圧力室上に張る片持ち梁を形成するわけであるが、この
加工方法の一例は、まずノズル102側の表面をレジス
ト等で覆っておき、奥山雅則ら(材料別冊第38@第4
25号pp、89〜99)に示されるごとく、エチレン
ジアミン、ピロカテコール、水の混合液により選択エツ
チングすればよい。この時、p型珪素エピタキシャル層
103に混入される不純物がBであり、その温度が10
”c m−’以上であれば、概ね基板101とのエツ
チング選択比も1: 20程度以上とよく、エピタキシ
ャル層103による片持ち梁と、圧力室104が高精度
で再現性よく形成できる。また、片持ち梁がエピタキシ
ャル成長させた単結晶珪素であるため、構造的に強固な
ものとなる。同図(d)は圧電素子形成工程終了時の断
面図であり、105は圧電膜、106は上部電極である
。片持ち梁はp型の導電型を有する珪素層103により
形成されているため、これがそのまま圧電素子の下部電
極となる。よって、この片持ち梁上に圧電膜105、上
部電極106と形成して行けば圧電素子が形成できる。
圧電膜105にはPZT等の圧電材料、上部電極106
にはPt。
にはPt。
Ni等の金属材料をスパッタ法等により形成し用いれば
よい、また、もちろん片持ち梁補強用等の目的で、片持
ち梁103と圧電膜105間に金属膜をはさむような構
造としてもよい。
よい、また、もちろん片持ち梁補強用等の目的で、片持
ち梁103と圧電膜105間に金属膜をはさむような構
造としてもよい。
以上のごとく形成した液体噴射ヘッドの動作の一例を示
すと、以下のごとくなる。圧電素子を取り巻く空間及び
圧力室104及びノズル102には液体が満たされてい
るものとする。圧電素子の上下電極106及び103間
に電圧を印加すると、103.105、及び106によ
り構成される圧電素子が歪む、すると圧力室104中の
液体に圧力が印加され、液体はノズル102を介して基
板101の外側へ噴射される。次に圧電素子の上下電極
106及び103間の電圧印加をやめると、圧電素子の
歪は元に戻り、圧力室104中の液体は減圧され、10
4中には圧電素子を取り巻く空間に満たされている液体
が供給される。
すと、以下のごとくなる。圧電素子を取り巻く空間及び
圧力室104及びノズル102には液体が満たされてい
るものとする。圧電素子の上下電極106及び103間
に電圧を印加すると、103.105、及び106によ
り構成される圧電素子が歪む、すると圧力室104中の
液体に圧力が印加され、液体はノズル102を介して基
板101の外側へ噴射される。次に圧電素子の上下電極
106及び103間の電圧印加をやめると、圧電素子の
歪は元に戻り、圧力室104中の液体は減圧され、10
4中には圧電素子を取り巻く空間に満たされている液体
が供給される。
以上のごとき液体噴射ヘッドは、ノズル102、圧力室
104、片持ち梁及び圧電素子103.105.106
をフォトリソグラフィー技術を用いて形成できるため、
精度良くかつ微細に形成できる。特に、この様な構造の
液体噴射ヘッドにおける液体噴射特性を大きく支配する
、圧力室104の深さ、片持ち梁及び圧電素子を構成す
る103.105.106の厚み等も容易に制御できる
。このため、液体噴射を行うノズルの高密度化や、ノズ
ルをライン状に長尺に形成するマルチノズル化が容易と
なり、10dot/mmの解像度で5cmの長さを持つ
ライン液体噴射ヘッドが形成できた。また、本発明の構
成をとることにより100dot/mm程度までの高解
像度化も可能である。
104、片持ち梁及び圧電素子103.105.106
をフォトリソグラフィー技術を用いて形成できるため、
精度良くかつ微細に形成できる。特に、この様な構造の
液体噴射ヘッドにおける液体噴射特性を大きく支配する
、圧力室104の深さ、片持ち梁及び圧電素子を構成す
る103.105.106の厚み等も容易に制御できる
。このため、液体噴射を行うノズルの高密度化や、ノズ
ルをライン状に長尺に形成するマルチノズル化が容易と
なり、10dot/mmの解像度で5cmの長さを持つ
ライン液体噴射ヘッドが形成できた。また、本発明の構
成をとることにより100dot/mm程度までの高解
像度化も可能である。
また、本発明の液体噴射ヘッドは、前述のごとくすべて
の工程をフォトリソグラフィー技術を用いて形成できる
ため、その組立に要する工程が大いに軽減され、このた
め安価なものとなる。
の工程をフォトリソグラフィー技術を用いて形成できる
ため、その組立に要する工程が大いに軽減され、このた
め安価なものとなる。
第2図に、本発明の実施例における、両端支持梁を用い
た液体噴射ヘッドの断面図−を示す、同図において、第
1図と同一の記号は第1図と同一のものを表す、この様
な構造の液体噴射ヘッドの製造方法は第1図に示す実施
例の液体噴射ヘッドのそれと同様である。前記の場合は
片持ち梁を形成している例であるが、同様の方法で容易
に両端支持梁が形成できる0本実施例のごとき両端支持
梁の構造は自由端を有する片持ち梁等の構造に比べて強
固であり、またその固有振動数も大きいため圧力室10
4中の液体に加わる圧力が大きい。このため、本実施例
の液体噴射ヘッドは構造的に強固であり、またその液体
噴射特性もよい。
た液体噴射ヘッドの断面図−を示す、同図において、第
1図と同一の記号は第1図と同一のものを表す、この様
な構造の液体噴射ヘッドの製造方法は第1図に示す実施
例の液体噴射ヘッドのそれと同様である。前記の場合は
片持ち梁を形成している例であるが、同様の方法で容易
に両端支持梁が形成できる0本実施例のごとき両端支持
梁の構造は自由端を有する片持ち梁等の構造に比べて強
固であり、またその固有振動数も大きいため圧力室10
4中の液体に加わる圧力が大きい。このため、本実施例
の液体噴射ヘッドは構造的に強固であり、またその液体
噴射特性もよい。
第3図(a)、 (b)に、本発明の実施例における
、圧電素子を形成した後に片持ち梁を形成する液体噴射
ヘッドの製造工程順の断面図を示す。
、圧電素子を形成した後に片持ち梁を形成する液体噴射
ヘッドの製造工程順の断面図を示す。
同図において、第1図と同一の記号は第1図と同一のも
のを表す、第3図(a)は圧電素子形成工程終了時の断
面図であり、第1図実施例に示す方法と同様に単結晶珪
素基板101にノズル102及びp型の導電型を示す珪
素層103を形成した後、圧電膜105及び上部電極1
06を形成する。
のを表す、第3図(a)は圧電素子形成工程終了時の断
面図であり、第1図実施例に示す方法と同様に単結晶珪
素基板101にノズル102及びp型の導電型を示す珪
素層103を形成した後、圧電膜105及び上部電極1
06を形成する。
圧電膜105及び上部電極106は適宜パターニングさ
れるが、この時p型の導電型を示す珪素層103は加工
されていないため、103や単結晶珪素基板101への
影響をそれほど気にする事なく105や106のエツチ
ング液やガスを選定することが出来る。第3図(b)は
片持ち梁及び圧力室形成工程終了時の断面図であり、第
1図に示す方法と同様の方法により片持ち梁及び圧力室
104を形成する。なお、本実施例は片持ち梁を形成し
ている例であるが、もちろん同様の方法により両端支持
梁等を形成してもよい。
れるが、この時p型の導電型を示す珪素層103は加工
されていないため、103や単結晶珪素基板101への
影響をそれほど気にする事なく105や106のエツチ
ング液やガスを選定することが出来る。第3図(b)は
片持ち梁及び圧力室形成工程終了時の断面図であり、第
1図に示す方法と同様の方法により片持ち梁及び圧力室
104を形成する。なお、本実施例は片持ち梁を形成し
ている例であるが、もちろん同様の方法により両端支持
梁等を形成してもよい。
なお、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は以上述べた
実施例のみならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲にお
いて広く応用が可能であり、またこの液体噴射ヘッドは
、インクジェットプリンタのみならず、他の印字、印刷
装置(例えば、タイプライタ、コピー機出力等)や、塗
装装置、捺染装置等に広く適用される。
実施例のみならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲にお
いて広く応用が可能であり、またこの液体噴射ヘッドは
、インクジェットプリンタのみならず、他の印字、印刷
装置(例えば、タイプライタ、コピー機出力等)や、塗
装装置、捺染装置等に広く適用される。
[発明の効果]
以上述べたごとく本発明を用いることにより、フォトリ
ソグラフィー技術を用いて圧力室、梁、圧電素子が連続
形成できるため、ノズルの高密度化やマルチノズル化が
容易な液体噴射ヘッドが実現される。また同時に、煩雑
な組立工程が不用となったため、安価な液体噴射ヘッド
が実現される。
ソグラフィー技術を用いて圧力室、梁、圧電素子が連続
形成できるため、ノズルの高密度化やマルチノズル化が
容易な液体噴射ヘッドが実現される。また同時に、煩雑
な組立工程が不用となったため、安価な液体噴射ヘッド
が実現される。
また、梁にエピタキシャル成長させた単結晶珪素を用い
るため、本発明を用いて形成した液体噴射ヘッドは構造
的に強固なものとなる。
るため、本発明を用いて形成した液体噴射ヘッドは構造
的に強固なものとなる。
第1図(a)乃至(d)は、それぞれ本発明の実施例に
おける、片持ち梁を用いた液体噴射ヘッドの製造工程順
の断面図。 第2図は、本発明の実施例における、両端支持梁を用い
た液体噴射ヘッドの断面図。 第3図(a)、 (b)は、本発明の実施例における
、圧電素子を形成した後に片持ち梁を形成する液体噴射
ヘッドの製造工程順の断面図。 1・・・単結晶珪素基板 2・・・ノズル 3・・・p型の導電型を有する珪素層 4・・・圧力室 5・・・圧電膜 6・・・上部電極 以
おける、片持ち梁を用いた液体噴射ヘッドの製造工程順
の断面図。 第2図は、本発明の実施例における、両端支持梁を用い
た液体噴射ヘッドの断面図。 第3図(a)、 (b)は、本発明の実施例における
、圧電素子を形成した後に片持ち梁を形成する液体噴射
ヘッドの製造工程順の断面図。 1・・・単結晶珪素基板 2・・・ノズル 3・・・p型の導電型を有する珪素層 4・・・圧力室 5・・・圧電膜 6・・・上部電極 以
Claims (3)
- (1)単結晶珪素基板の一表面からノズル孔を開ける工
程、該ノズル孔を開けた表面に反対側の表面にp型の導
電型を有する珪素層をエピタキシャル成長させる工程、
前記エピタキシャル成長させたp型の導電型を有する珪
素層及び単結晶珪素基板をエッチングし、圧力室及び該
圧力室上の梁を形成する工程、及び前記梁上に圧電素子
を形成する工程を有することを特徴とする、液体噴射ヘ
ッドの製造方法。 - (2)前記p型の導電型を有する珪素層において、混入
される不純物はBであり、その濃度は10^2^0cm
^−^3以上であることを特徴とする、請求項1記載の
液体噴射ヘッドの製造方法。 - (3)圧電素子を形成した後に前記p型の導電型を有す
る珪素層及び単結晶珪素基板をエッチングし、圧力室及
び圧力室上の梁を形成することを特徴とする、請求項1
及び2記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26425789A JPH03124450A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26425789A JPH03124450A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03124450A true JPH03124450A (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=17400664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26425789A Pending JPH03124450A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03124450A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5530465A (en) * | 1992-04-23 | 1996-06-25 | Seiko Epson Corporation | Liquid spray head and its production method |
US6251542B1 (en) * | 1993-11-04 | 2001-06-26 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor wafer etching method |
US7423504B2 (en) | 2005-04-12 | 2008-09-09 | Nec Tokin Corporation | Electromagnetic relay |
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1989
- 1989-10-11 JP JP26425789A patent/JPH03124450A/ja active Pending
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