JPH04312852A - Ink jet printing head and its manufacture - Google Patents

Ink jet printing head and its manufacture

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Publication number
JPH04312852A
JPH04312852A JP7803891A JP7803891A JPH04312852A JP H04312852 A JPH04312852 A JP H04312852A JP 7803891 A JP7803891 A JP 7803891A JP 7803891 A JP7803891 A JP 7803891A JP H04312852 A JPH04312852 A JP H04312852A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
vibrating membrane
inkjet printer
thermal oxide
printer head
Prior art date
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Pending
Application number
JP7803891A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kushida
博之 櫛田
Minoru Ogawa
実 小川
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.)
Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Tokyo Electric Co Ltd
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 Tokyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Electric Co Ltd
Priority to JP7803891A priority Critical patent/JPH04312852A/en
Publication of JPH04312852A publication Critical patent/JPH04312852A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To achieve the production of a thin oscillation film which constitutes a part opposed to a pressure chamber at an ink jet printing head with a piezoelectric element provided on the oscillation film which constitutes a part of the inner wall surface of the pressure chamber communicating with an orifice, with high productivity. CONSTITUTION:A thin film 17 containing a silicone thermal oxide film is formed on the surface of a flat plate-like support 16 of single crystal silicone using thermal oxidation technique. Next, a recessed hole 21 which reaches the rear surface of the thin film layer 17 is opened by performing crystal surface aerotropic etching process on the support 16 from the rear using an etching material which does not act on the layer 17. The thin film layer 17 located above the recessed hole 21 is used as an oscillation film 22.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド方式のイ
ンクジェットプリンタヘッド及び製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-demand type inkjet printer head and a manufacturing method.

【0002】0002

【従来の技術】現在、静粛で高密度印刷が可能なプリン
タヘッドとして、オリフィスからインク滴を吐出させて
印刷用紙に定着させるインクジェットプリンタヘッドな
どが実用化されている。例えば、オンデマンド方式のイ
ンクジェットプリンタヘッドでは、アレイ状に連設され
たオリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部と
して表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、
この振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設
けた構造などとなっている。そして、このようなインク
ジェットプリンタヘッドでは、印刷画像に対応した駆動
電力の供給で圧電素子が振動膜と共に振動し、この振動
による圧力で圧力室内のインクをオリフィスからインク
滴として吐出するようになっている。
2. Description of the Related Art Currently, inkjet printer heads, which eject ink droplets from an orifice and fix them onto printing paper, are in practical use as printer heads capable of silent, high-density printing. For example, in an on-demand type inkjet printer head, a vibrating membrane that can freely vibrate in a direction perpendicular to the surface is formed as a part of the inner wall surface of a pressure chamber that communicates with each of the orifices arranged in an array.
It has a structure in which a piezoelectric element that operates according to drive power is provided on this vibrating membrane. In such an inkjet printer head, the piezoelectric element vibrates together with the vibrating membrane when driving power corresponding to the print image is supplied, and the pressure generated by this vibration causes the ink in the pressure chamber to be ejected as ink droplets from the orifice. There is.

【0003】ここで、このようなインクジェットプリン
タヘッドでは、省電力化や応答性の向上などを実現する
ために振動膜を薄型化することが要望されており、この
ようなインクジェットプリンタヘッドは特公昭61−2
025号公報や特公昭62−22790号公報等に提案
されている。
[0003] In such an inkjet printer head, there is a demand for a thinner vibrating membrane in order to save power and improve responsiveness. 61-2
This method has been proposed in Japanese Patent No. 025, Japanese Patent Publication No. 62-22790, etc.

【0004】まず、特公昭61−2025号公報に開示
されたインクジェットプリンタヘッド1では、図5に例
示するように、凹溝などで複数のオリフィス2と圧力室
3とが連設された第一プレート4上にガラス基板等から
なる第二プレート5を一体的に接合し、この第二プレー
ト5の表面にエッチングや切削加工等で円弧状の凹溝6
を形成して前記圧力室3と対向する部分を層厚50(μ
m)等の振動膜7とし、これらの振動膜7の各々の表面
上に圧電素子8を取付けた構造となっている。
First, in an inkjet printer head 1 disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-2025, as illustrated in FIG. A second plate 5 made of a glass substrate or the like is integrally joined onto the plate 4, and an arc-shaped groove 6 is formed on the surface of the second plate 5 by etching, cutting, etc.
The layer thickness of the part facing the pressure chamber 3 is 50 (μ
The vibrating membrane 7 has a structure in which a piezoelectric element 8 is mounted on the surface of each vibrating membrane 7.

【0005】また、特公昭62−22790号公報に開
示されたインクジェットプリンタヘッド9では、図6に
例示するように、基板からなる第二プレート10の圧力
室3と対向する部分を薄型化して振動膜11とし、この
振動膜11上に電極12を形成してからPZT(Lea
d  Zirco  Titanate)の粉末をバイ
ンダの添加でペースト状にして印刷することで圧電素子
13を形成した構造となっている。
Furthermore, in the inkjet printer head 9 disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-22790, as illustrated in FIG. After forming the electrode 12 on the vibrating membrane 11, PZT (Lea
The piezoelectric element 13 has a structure in which the piezoelectric element 13 is formed by printing powder of Zirco Titanate (Zirco Titanate) by adding a binder to form a paste.

【0006】そして、上述したインクジェットプリンタ
ヘッド1,9では、第二プレート5,10の圧力室3と
対向する部分に形成された薄い振動膜7,11は良好に
振動するので、省電力化や応答性の向上などが可能であ
り、第二プレート5,10の振動膜7,11以外の部分
は厚いので強度も確保される。
In the above-mentioned inkjet printer heads 1 and 9, the thin vibrating membranes 7 and 11 formed on the portions of the second plates 5 and 10 facing the pressure chambers 3 vibrate well, resulting in power saving and Responsiveness can be improved, and since the parts of the second plates 5, 10 other than the vibrating membranes 7, 11 are thick, strength is also ensured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したようなインク
ジェットプリンタヘッド1,9は、圧力室3と対向する
部分に薄い振動膜7,11を形成することで、省電力化
や応答性の向上などの実現と共に強度も確保するように
なっている。
[Problems to be Solved by the Invention] The inkjet printer heads 1 and 9 as described above have a thin vibrating membrane 7 and 11 formed in the portion facing the pressure chamber 3, thereby reducing power consumption and improving responsiveness. In addition to achieving this, strength is also ensured.

【0008】ここで、上記した特公昭61−2025号
公報には、インクジェットプリンタヘッド1の振動膜7
をガラス基板等からなる第二プレート5のエッチングや
切削加工で形成することが記載されているが、実際には
エッチング時間の制御や機械的な精密加工では、層厚が
均一に50(μm)の振動膜7を形成することは極めて
困難である。
Here, the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 61-2025 discloses that the vibrating membrane 7 of the inkjet printer head 1 is
Although it is described that the second plate 5 is formed by etching or cutting the second plate 5 made of a glass substrate or the like, in reality, by controlling the etching time and mechanical precision processing, the layer thickness is uniformly 50 (μm). It is extremely difficult to form a vibrating membrane 7 of this type.

【0009】また、上記した特公昭62−22790号
公報には、インクジェットプリンタヘッド9のガラスや
ステンレス等の基板からなる第二プレート10の板厚が
部分的に50〜100(μm)で振動膜11となってい
ることが記載されているが、この振動膜11の具体的な
製作方法は開示されていない。
Further, in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 62-22790, the thickness of the second plate 10 made of glass, stainless steel, etc. of the inkjet printer head 9 is partially 50 to 100 (μm), and the vibrating membrane is 11, but a specific method for manufacturing this vibrating membrane 11 is not disclosed.

【0010】つまり、上述したようなインクジェットプ
リンタヘッド1,9を実施した場合、振動膜7,11の
層厚が不均一になったり薄型化が不完全になるなどして
、省電力化や応答性が阻害されて印刷品質が低下するこ
とが懸念される。このため、第二プレート5,10に部
分的に薄い振動膜7,11を簡易に形成する手段の提案
が要望されている。
In other words, when the above-described inkjet printer heads 1 and 9 are implemented, the layer thickness of the vibrating membranes 7 and 11 becomes uneven and thinning is incomplete, resulting in problems in power saving and response. There is a concern that print quality may deteriorate as a result. For this reason, there is a need for a method for easily forming partially thin vibrating membranes 7, 11 on second plates 5, 10.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
アレイ状に連設されて各々印刷媒体にインク滴を吐出す
るオリフィスを形成し、このオリフィスの各々に連通し
た圧力室の内壁面の一部として表面と直交する方向に振
動自在な振動膜を形成し、この振動膜上に駆動電力に従
って動作する圧電素子を設けたインクジェットプリンタ
ヘッドにおいて、選択性を有するエッチング材による結
晶面異方性エッチングで凹穴が形成された単結晶シリコ
ンからなる平板状の支持体を設け、この支持体の表面に
熱酸化加工で形成されたシリコン熱酸化膜の凹穴上に位
置する部分で振動膜を形成した。
[Means for solving the problem] The invention according to claim 1 includes:
Orifices are arranged in an array to eject ink droplets onto the printing medium, and a vibrating membrane that can freely vibrate in a direction perpendicular to the surface is formed as part of the inner wall surface of a pressure chamber that communicates with each orifice. In an inkjet printer head in which a piezoelectric element that operates according to driving power is provided on the vibrating membrane, a flat plate made of single-crystal silicon in which concave holes are formed by crystal plane anisotropic etching using a selective etching material is used. A support was provided, and a vibrating membrane was formed on the surface of the support at a portion located above the recessed hole of a silicon thermal oxide film formed by thermal oxidation processing.

【0012】請求項2記載の発明は、アレイ状に連設さ
れて各々印刷媒体にインク滴を吐出するオリフィスを形
成し、このオリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面
の一部として表面と直交する方向に振動自在な振動膜を
形成し、この振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電
素子を設けたインクジェットプリンタヘッドにおいて、
単結晶シリコンからなる平板状の支持体の表面上に熱酸
化加工でシリコン熱酸化膜を形成し、このシリコン熱酸
化膜には作用しないエッチング材で支持体に裏面側から
結晶面異方性エッチングを行なってシリコン熱酸化膜の
裏面に到達する凹穴を形成し、この凹穴上に位置するシ
リコン熱酸化膜を少なくとも振動部の一部として圧電素
子や圧力室を形成するようにした。
[0012] In the invention as claimed in claim 2, orifices are arranged in an array and each discharges an ink droplet onto a printing medium, and a surface is formed as a part of the inner wall surface of a pressure chamber that communicates with each of the orifices. In an inkjet printer head, a vibrating membrane is formed that can freely vibrate in orthogonal directions, and a piezoelectric element that operates according to driving power is provided on the vibrating membrane.
A silicon thermal oxide film is formed on the surface of a flat support made of single crystal silicon by thermal oxidation processing, and crystal plane anisotropic etching is performed on the support from the back side using an etching agent that does not act on the silicon thermal oxide film. A recessed hole reaching the back surface of the silicon thermal oxide film was formed by doing this, and the silicon thermal oxide film located on the recessed hole was used as at least a part of the vibrating part to form a piezoelectric element and a pressure chamber.

【0013】[0013]

【作用】単結晶シリコンからなる平板状の支持体の表面
上に熱酸化加工でシリコン熱酸化膜を形成し、このシリ
コン熱酸化膜には採用しないエッチング材で支持体に裏
面側から結晶面異方性エッチングを行なってシリコン熱
酸化膜の裏面に到達する凹穴を形成し、この凹穴上に位
置するシリコン熱酸化膜を少なくとも振動部の一部とし
て圧電素子や圧力室を形成することで、選択性のエッチ
ングで振動膜の層厚が均一なインクジェットプリンタヘ
ッドを良好な生産性で実施することができる。
[Operation] A silicon thermal oxide film is formed on the surface of a flat support made of single crystal silicon by thermal oxidation processing, and an etching material that is not used for this silicon thermal oxide film is used to change the crystal plane from the back side of the support. By performing directional etching to form a recess that reaches the back surface of the silicon thermal oxide film, and forming a piezoelectric element and a pressure chamber using the silicon thermal oxide film located above the recess as at least a part of the vibrating part. By using selective etching, an inkjet printer head with a uniform vibrating membrane layer thickness can be produced with good productivity.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例を図1ないし図4に基づいて
説明する。まず、このインクジェットプリンタヘッド1
4では、図1に例示するように、裏面にマスク15が取
付けられた平板状の支持体16の表面上にシリコン熱酸
化膜を内包する薄膜層17と下部電極18及び電気機械
変換膜19が均一に積層形成されており、この電気機械
変換膜19上に上部電極20が所定パターンで形成され
ている。ここで、前記支持体16には裏面側が拡開した
凹穴21が形成されており、この凹穴21上に位置する
前記薄膜層17が振動膜22となっている。さらに、こ
の振動膜22上に位置する前記部材18〜20により、
印加電圧に従って振動する圧電素子23が形成されてい
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 4. First, this inkjet printer head 1
4, as illustrated in FIG. 1, a thin film layer 17 including a silicon thermal oxide film, a lower electrode 18, and an electromechanical conversion film 19 are formed on the surface of a flat support 16 with a mask 15 attached to the back surface. The electromechanical transducer film 19 is uniformly layered, and an upper electrode 20 is formed in a predetermined pattern on the electromechanical transducer film 19. Here, a recessed hole 21 whose back side is enlarged is formed in the support body 16, and the thin film layer 17 located on this recessed hole 21 serves as a vibrating membrane 22. Furthermore, due to the members 18 to 20 located on the vibrating membrane 22,
A piezoelectric element 23 is formed that vibrates in accordance with applied voltage.

【0015】そして、前記薄膜部材19,20上にSi
O2等で積層形成された保護膜24上には平板状のオリ
フィスプレート25が取付けられており、図2に例示す
るように、このオリフィスプレート25には、前記上部
電極20上に位置する圧力室26や、この圧力室26か
ら前縁部に至るオリフィス27や、前記圧力室26とイ
ンク槽28とを連通するインク供給路29等が所定パタ
ーンの凹溝で形成されている。
[0015] Then, Si is deposited on the thin film members 19 and 20.
A flat orifice plate 25 is attached on the protective film 24 laminated with O2 or the like, and as illustrated in FIG. 26, an orifice 27 extending from the pressure chamber 26 to the front edge, an ink supply path 29 communicating the pressure chamber 26 and the ink tank 28, and the like are formed by grooves in a predetermined pattern.

【0016】ここで、このような構造のインクジェット
プリンタヘッド14の製造方法を図3に基づいて説明す
る。まず、同図(a)に例示するように、板厚0.1〜
0.5(mm)の平板状の単結晶シリコンからなる支持
体16の両面に、熱酸化加工で数千(Å)〜3.0(μ
m)程度の膜厚のシリコン熱酸化膜(SiO2)30,
31を形成する。つぎに、マスク15となるシリコン熱
酸化膜(SiO2)30の強度を向上させるため、前記
シリコン熱酸化膜30上にLPCVD(Low  Pr
essure−Chemical  VaporDep
osition)法でシリコン窒化物(Si3N4)を
形成したり、同図(b)に例示するように、振動膜22
の膜厚を確保するためにシリコン熱酸化膜31上に同一
組成の酸化シリコン膜などの薄膜層32を積層させて振
動膜22となる薄膜層17を形成する場合がある。例え
ば、酸化シリコン膜などの薄膜層32は、SiO2系皮
膜形成用塗布液を、スピンナー法、ディッピング法、吹
付け法、刷毛塗り法等により塗布−焼成し、数(μm)
〜50(μm)の膜厚で薄膜層17上に積層形成される
A method of manufacturing the inkjet printer head 14 having such a structure will now be described with reference to FIG. 3. First, as illustrated in figure (a), the plate thickness is 0.1~
Both sides of the support 16 made of flat single-crystal silicon with a thickness of 0.5 (mm) are coated with several thousand (Å) to 3.0 (μ) by thermal oxidation processing.
silicon thermal oxide film (SiO2) 30 with a film thickness of about m),
Form 31. Next, in order to improve the strength of the silicon thermal oxide film (SiO2) 30 that will become the mask 15, LPCVD (Low Pr) is applied on the silicon thermal oxide film 30.
essure-Chemical VaporDep
By forming silicon nitride (Si3N4) by the
In order to ensure a film thickness of , a thin film layer 17 that becomes the vibrating membrane 22 may be formed by laminating a thin film layer 32 such as a silicon oxide film having the same composition on the silicon thermal oxide film 31 . For example, the thin film layer 32 such as a silicon oxide film is formed by coating and baking a SiO2-based film forming coating liquid by a spinner method, dipping method, spraying method, brush coating method, etc.
It is laminated on the thin film layer 17 with a film thickness of ~50 (μm).

【0017】つぎに、同図(c)に例示するように、既
存の薄膜プロセスでシリコン熱酸化膜30をパターニン
グしてマスク15を形成し、このマスク15上から薄膜
層17には作用しないエッチング液で支持体16に結晶
面異方性エッチングを行なう。すると、同図(d)に例
示するように、結晶面異方性エッチングにより支持体1
6には板厚に対応した角錐形の凹穴21が形成され、こ
の凹穴21の形成は薄膜層17で停止することになる。
Next, as illustrated in FIG. 3C, the silicon thermal oxide film 30 is patterned using an existing thin film process to form a mask 15, and etching is performed from above the mask 15 without affecting the thin film layer 17. Crystal plane anisotropic etching is performed on the support 16 using a liquid. Then, as illustrated in FIG. 2(d), the support 1 is
6 is formed with a pyramidal recessed hole 21 corresponding to the thickness of the plate, and the formation of this recessed hole 21 stops at the thin film layer 17.

【0018】ここで、上述のような結晶面異方性エッチ
ングについて具体的に説明する。まず、上述のような選
択性を示すエッチング液としては、KOH、N2H2(
ヒドラジン)、NH2(CH2)2−NH2(エチレン
ジアミン)、NH4OH(アンモニア水)等のアルカリ
水溶液が利用され、CH3・CHOH・CH3(イソプ
ロパノール)やC6H4(OH)2(ピロカテコール)
等のアルコールが緩衝材として利用される。例えば、エ
チレンジアミンとピロカテコールとの水溶液で単結晶シ
リコンをエッチングした場合、その(100)面と(1
10)面及び(111)面に対するエッチング速度が各
々50、30、3(μm/h)となるので、(100)
面のウエハーでは54.7度の角度で進行するエッチン
グがパターン幅に対応した深度で停止する。
[0018] Here, the above-mentioned crystal plane anisotropic etching will be specifically explained. First, KOH, N2H2 (
Alkaline aqueous solutions such as hydrazine), NH2 (CH2)2-NH2 (ethylenediamine), and NH4OH (ammonia water) are used, and CH3・CHOH・CH3 (isopropanol) and C6H4(OH)2 (pyrocatechol) are used.
Alcohol such as alcohol is used as a buffer material. For example, when single crystal silicon is etched with an aqueous solution of ethylenediamine and pyrocatechol, its (100) plane and (1
10) Since the etching rates for the (111) plane and the (111) plane are 50, 30, and 3 (μm/h), respectively, the (100)
For a flat wafer, etching proceeds at an angle of 54.7 degrees and stops at a depth corresponding to the pattern width.

【0019】さらに、このインクジェットプリンタヘッ
ド14では、振動膜22を形成する薄膜層17の支持体
16側の層は、単結晶シリコンの支持体16から熱酸化
加工で析出した薄膜層であるから、支持体16に対する
密着性が蒸着などで積層形成した薄膜層に比して極めて
良好である。従って、上述のように結晶面異方性エッチ
ングで形成した凹穴21により支持体16と薄膜層17
との界面が露出しても、これらに剥離などが生じること
がない。
Furthermore, in this inkjet printer head 14, the layer on the support 16 side of the thin film layer 17 forming the vibrating membrane 22 is a thin film layer deposited from the single crystal silicon support 16 by thermal oxidation processing. Adhesion to the support 16 is extremely good compared to thin film layers laminated by vapor deposition or the like. Therefore, as described above, the support 16 and the thin film layer 17 are formed by the recessed hole 21 formed by crystal plane anisotropic etching.
Even if the interface with the material is exposed, there will be no peeling or the like.

【0020】さらに、上述のように結晶面異方性エッチ
ングにより支持体16に形成される角錐形の凹穴21は
形状の精度や均一性が良好なので、薄膜層17の振動膜
22以外の部分は支持体16で支持されて強度が良好で
あり、インクジェットプリンタヘッド14の耐久性向上
に寄与することができる。
Furthermore, as described above, the pyramidal recessed hole 21 formed in the support 16 by crystal plane anisotropic etching has good shape accuracy and uniformity, so that the portion of the thin film layer 17 other than the vibrating membrane 22 is is supported by the support body 16 and has good strength, which can contribute to improving the durability of the inkjet printer head 14.

【0021】そこで、以下は既存の薄膜プロセスにより
各薄膜層18〜20,24が順次積層形成され、例えば
、各電極18,20は、AlやTi等の金属やITO(
Indium−Tin  Oxide)層等の透明導電
材料で形成される。
Therefore, the thin film layers 18 to 20, 24 are sequentially laminated using the existing thin film process. For example, each electrode 18, 20 is made of metal such as Al or Ti or ITO (
It is formed of a transparent conductive material such as an indium-tin oxide (Indium-Tin Oxide) layer.

【0022】また、このインクジェットプリンタヘッド
14では、融液エピタキシー法、ゾル・ゲル法、沈殿反
応法、陽極反応法、化学メッキ等で電気機械変換膜19
を形成することで、液相からの析出で化学組成の均一性
を向上させるようになっている。つまり、このように液
相から薄膜層を析出させると、粒子形態の制御性が良好
であると共に、異種元素の添加量や分布の均一性の制御
性も良好であるので、その特性が均一で性能も安定する
ことになり、また、成長速度もスパッタリング法などに
比して高速である。例えば、液相から電気機械変換膜1
9を形成する方法の一つであるゾル・ゲル法では、所定
の化学組成を有する均質な溶液中への水や酸或はアルカ
リの添加で加水分解を誘起することなどでゾルを生成し
、このゾルを溶媒の蒸発や冷却などで目的組成の微粒子
を分散することでゲルを生成するようになっている。
In addition, in this inkjet printer head 14, the electromechanical transducer film 19 is formed by a melt epitaxy method, a sol-gel method, a precipitation reaction method, an anodic reaction method, chemical plating, etc.
By forming , the uniformity of the chemical composition is improved by precipitation from the liquid phase. In other words, when a thin film layer is precipitated from the liquid phase in this way, it is possible to control the particle morphology well, as well as the amount of addition of different elements and the uniformity of the distribution, so that the properties are uniform. The performance is also stable, and the growth rate is faster than that of sputtering methods. For example, from the liquid phase to the electromechanical conversion film 1
In the sol-gel method, which is one of the methods for forming 9, a sol is generated by inducing hydrolysis by adding water, acid, or alkali to a homogeneous solution having a predetermined chemical composition. A gel is produced by dispersing fine particles of the desired composition in this sol by evaporating the solvent or cooling it.

【0023】ここで、PZT膜からなる電気機械変換膜
19をゾル・ゲル法で形成する場合の具体的な製作方法
の一例を以下に詳述する。まず、1.0(ml)に2.
0(g)の割合でCH3COOHにPb(CH3COO
)2・3H2Oを溶かし、これを105度で乾燥させて
から80度に冷却する。 そして、ここにZr(C3H7O)4とTi[(CH3
)2CHO]4とを順次添加して超音波でミックスし、
これをスピンナー法で基板上にコートして300〜50
0度でアニールすることでPZT膜を形成する。なお、
このような液相からの他の製作方法としては、Pb(O
Ac)2−Ti(OBu)4系の複合オキシアルコキシ
ド溶液のディッピング法でPbTiO3からなる電気機
械変換膜19を形成することなどが実施可能である。
An example of a specific manufacturing method for forming the electromechanical transducer film 19 made of a PZT film by the sol-gel method will be described in detail below. First, add 1.0 (ml) to 2.
Pb(CH3COO
) 2.3H2O is dissolved, dried at 105 degrees, and then cooled to 80 degrees. And here Zr(C3H7O)4 and Ti[(CH3
)2CHO]4 and were added sequentially and mixed by ultrasonication,
Coat this on the substrate using a spinner method and
A PZT film is formed by annealing at 0 degrees. In addition,
Other fabrication methods from such a liquid phase include Pb(O
It is possible to form the electromechanical transducer film 19 made of PbTiO3 by dipping a solution of Ac)2-Ti(OBu)4-based composite oxyalkoxide.

【0024】さらに、このインクジェットプリンタヘッ
ド14では、オリフィスプレート25が感光性ガラスや
感光性樹脂などで形成されており、直径が300(μm
)〜1.0(mm)の圧力室26や横幅が40(μm)
のオリフィス27などが深さが40(μm)の凹溝とし
てパターン形成されている。なお、図4に例示するよう
に、二個の平板33,34による二分割構造でオリフィ
スプレート35を形成したインクジェットプリンタヘッ
ド36なども実施可能である。この場合、オリフィスプ
レート35は、例えば、感光性樹脂からなる平板33に
光パターニングで圧力室26やオリフィス27などを形
成し、ここにガラスやステンレス等からなる平板34を
接合した構造などとなっている。
Furthermore, in this inkjet printer head 14, the orifice plate 25 is made of photosensitive glass or photosensitive resin, and has a diameter of 300 (μm).
) ~ 1.0 (mm) pressure chamber 26 and width 40 (μm)
The orifice 27 and the like are patterned as grooves with a depth of 40 (μm). Note that, as illustrated in FIG. 4, an inkjet printer head 36 in which the orifice plate 35 is formed in a two-part structure with two flat plates 33 and 34 can also be implemented. In this case, the orifice plate 35 has a structure in which, for example, a pressure chamber 26, an orifice 27, etc. are formed on a flat plate 33 made of photosensitive resin by optical patterning, and a flat plate 34 made of glass, stainless steel, etc. is bonded thereto. There is.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明は上述のように、アレイ状に連設
されて各々印刷媒体にインク滴を吐出するオリフィスを
形成し、このオリフィスの各々に連通した圧力室の内壁
面の一部として表面と直交する方向に振動自在な振動膜
を形成し、この振動膜上に駆動電力に従って動作する圧
電素子を設けたインクジェットプリンタヘッドにおいて
、単結晶シリコンからなる平板状の支持体の表面上に熱
酸化加工でシリコン熱酸化膜を形成し、このシリコン熱
酸化膜には作用しないエッチング材で支持体に裏面側か
ら結晶面異方性エッチングを行なってシリコン熱酸化膜
の裏面に到達する凹穴を形成し、この凹穴上に位置する
シリコン熱酸化膜を少なくとも振動部の一部として圧電
素子や圧力室を形成するようにしたことにより、薄い振
動膜をエッチングの選択性で形成するので、振動膜の層
厚が均一なインクジェットプリンタヘッドを良好な生産
性で実施することができ、シリコン熱酸化膜の振動膜以
外の部分が支持体で支持されるので、インクジェットプ
リンタヘッドの省電力化や応答性の向上などと共に強度
も良好に確保することができ、印刷性能と耐久性とを両
立したインクジェットプリンタヘッドを良好な生産性で
製作することができる等の効果を有するものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention forms orifices that are arranged in an array and each discharges ink droplets onto a printing medium, and as part of the inner wall surface of a pressure chamber that communicates with each of the orifices. In an inkjet printer head, a vibrating membrane is formed that can freely vibrate in a direction perpendicular to the surface, and a piezoelectric element that operates according to driving power is provided on the vibrating membrane. A silicon thermal oxide film is formed by oxidation processing, and a recessed hole reaching the back side of the silicon thermal oxide film is created by performing crystal plane anisotropic etching on the support from the back side using an etching material that does not act on the silicon thermal oxide film. By forming a piezoelectric element and a pressure chamber using the silicon thermal oxide film located on the recessed hole as at least a part of the vibrating part, a thin vibrating membrane is formed with selective etching, so that vibrations can be reduced. An inkjet printer head with a uniform layer thickness can be produced with good productivity, and the silicon thermal oxide film other than the vibrating membrane is supported by a support, which improves power saving and responsiveness of the inkjet printer head. This has the effect that it is possible to ensure good strength as well as improved properties, and it is possible to manufacture an inkjet printer head that has both printing performance and durability with good productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例を示す縦断正面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing an embodiment of the present invention.

【図2】平面図である。FIG. 2 is a plan view.

【図3】製造方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a manufacturing method.

【図4】変形例を示す縦断正面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional front view showing a modification.

【図5】第一の従来例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a first conventional example.

【図6】第二の従来例を示す分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view showing a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14,36    インクジェットプリンタヘッド16
          支持体 21          凹穴 22          振動膜 23          圧電素子 26          圧力室
14, 36 Inkjet printer head 16
Support body 21 Recessed hole 22 Vibration membrane 23 Piezoelectric element 26 Pressure chamber

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  アレイ状に連設されて各々印刷媒体に
インク滴を吐出するオリフィスを形成し、このオリフィ
スの各々に連通した圧力室の内壁面の一部として表面と
直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、この振動膜
上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設けたインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、選択性を有するエッ
チング材による結晶面異方性エッチングで凹穴が形成さ
れた単結晶シリコンからなる平板状の支持体を設け、こ
の支持体の表面に熱酸化加工で形成されたシリコン熱酸
化膜の凹穴上に位置する部分で前記振動膜を形成したこ
とを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
1. An orifice is arranged in an array to eject ink droplets onto a printing medium, and is a part of the inner wall surface of a pressure chamber that communicates with each of the orifices and is capable of vibrating in a direction perpendicular to the surface. In an inkjet printer head that forms a vibrating membrane and has a piezoelectric element that operates according to driving power on the vibrating membrane, single-crystal silicon in which concave holes are formed by crystal plane anisotropic etching using a selective etching material is used. An inkjet printer head characterized in that a flat plate-shaped support is provided, and the vibrating membrane is formed in a portion located on a recessed hole of a silicon thermal oxide film formed on the surface of the support by thermal oxidation processing. .
【請求項2】  アレイ状に連設されて各々印刷媒体に
インク滴を吐出するオリフィスを形成し、このオリフィ
スの各々に連通した圧力室の内壁面の一部として表面と
直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、この振動膜
上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設けたインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、単結晶シリコンから
なる平板状の支持体の表面上に熱酸化加工でシリコン熱
酸化膜を形成し、このシリコン熱酸化膜には採用しない
エッチング材で前記支持体に裏面側から結晶面異方性エ
ッチングを行なって前記シリコン熱酸化膜の裏面に到達
する凹穴を形成し、この凹穴上に位置する前記シリコン
熱酸化膜を少なくとも前記振動膜の一部として前記圧電
素子や前記圧力室を形成するようにしたことを特徴とす
るインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
2. Orifices arranged in an array to eject ink droplets onto a printing medium are formed, and each of the orifices communicates with each of the orifices, and as part of the inner wall surface of the pressure chamber, it can vibrate in a direction perpendicular to the surface. In an inkjet printer head that has a vibrating membrane formed thereon and a piezoelectric element that operates according to driving power on the vibrating membrane, a silicon thermal oxide film is formed on the surface of a flat support made of single crystal silicon by thermal oxidation processing. A recessed hole reaching the backside of the silicon thermal oxide film is formed by performing crystal plane anisotropic etching on the support from the back side using an etching material that is not used for this silicon thermal oxide film, and this recessed hole is A method of manufacturing an inkjet printer head, characterized in that the piezoelectric element and the pressure chamber are formed by using the silicon thermal oxide film located above as at least a part of the vibrating film.
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