JPH10119267A - インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法Info
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- JPH10119267A JPH10119267A JP8282723A JP28272396A JPH10119267A JP H10119267 A JPH10119267 A JP H10119267A JP 8282723 A JP8282723 A JP 8282723A JP 28272396 A JP28272396 A JP 28272396A JP H10119267 A JPH10119267 A JP H10119267A
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電体素子が変位してインクキャビティ内を
加圧した際に、インクキャビティの側壁が変形すること
を防止し、インクの射出速度を向上させることが可能な
インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 シリコン基板１０上に形成された圧電体
素子２０と、シリコン基板１０の圧電体素子２０と対応
する位置に形成されたインクキャビティ１５と、インク
キャビティ１５内に収容されたインクを吐出する吐出口
１８と、を備え、インクキャビティ１５は、少なくとも
一対の対向した側壁１５ａ及び１５ｂの所望領域に当接
して側壁１５ａ及び１５ｂ間に介在するとともに、他の
側壁１５ａ及び１５ｂと隙間をおいて形成された梁状の
イオン注入層１９を備えてなる。
加圧した際に、インクキャビティの側壁が変形すること
を防止し、インクの射出速度を向上させることが可能な
インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 シリコン基板１０上に形成された圧電体
素子２０と、シリコン基板１０の圧電体素子２０と対応
する位置に形成されたインクキャビティ１５と、インク
キャビティ１５内に収容されたインクを吐出する吐出口
１８と、を備え、インクキャビティ１５は、少なくとも
一対の対向した側壁１５ａ及び１５ｂの所望領域に当接
して側壁１５ａ及び１５ｂ間に介在するとともに、他の
側壁１５ａ及び１５ｂと隙間をおいて形成された梁状の
イオン注入層１９を備えてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッド及びその製造方法に係り、特に、インクキャ
ビティから吐出されるインクの射出速度を向上したイン
クジェット式記録ヘッド及びその製造方法に関する。
記録ヘッド及びその製造方法に係り、特に、インクキャ
ビティから吐出されるインクの射出速度を向上したイン
クジェット式記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、インク吐出用の駆動源、すな
わち、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する
素子として、下電極と上電極との間にチタン酸ジルコン
酸鉛（以下、「ＰＺＴ」と記す）を挟んで形成された圧
電体素子を使用したインクジェット式記録ヘッドがあ
る。
わち、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する
素子として、下電極と上電極との間にチタン酸ジルコン
酸鉛（以下、「ＰＺＴ」と記す）を挟んで形成された圧
電体素子を使用したインクジェット式記録ヘッドがあ
る。
【０００３】このインクジェット式記録ヘッドは、一般
には、多数のインクキャビティが形成されたヘッド基台
と、全てのインクキャビティを覆うように前記ヘッド基
台に取り付けられた振動板と、この振動板の前記インク
キャビティ上に対応する各部分に被着形成した圧電体素
子と、前記インクキャビティを塞ぐように、前記ヘッド
基台に設けられたノズル板と、を備えて構成されてい
る。なお、このノズル板には、インクキャビティ内に収
容されたインクを外部に吐出するためのインク吐出口が
設けられている。
には、多数のインクキャビティが形成されたヘッド基台
と、全てのインクキャビティを覆うように前記ヘッド基
台に取り付けられた振動板と、この振動板の前記インク
キャビティ上に対応する各部分に被着形成した圧電体素
子と、前記インクキャビティを塞ぐように、前記ヘッド
基台に設けられたノズル板と、を備えて構成されてい
る。なお、このノズル板には、インクキャビティ内に収
容されたインクを外部に吐出するためのインク吐出口が
設けられている。
【０００４】この構成のインクジェット式記録ヘッド
は、前記圧電体素子に電界を加えてこれを変位させるこ
とにより、所望のインクキャビティ内を加圧し、この圧
力によって、ここに収容されているインクをインク吐出
口から外部に向けて押出すように設計されている。この
各々のインクキャビティは、良好な印字を行うことが可
能な量のインクを収容できる容積（体積）が得られるよ
うに形成されている。ここで、このインクジェット式記
録ヘッドは、微細な文字や図形、絵柄等の再現性や美観
を向上するために、狭い面積にできるだけ多くのインク
キャビティを形成できるするように設計されている。こ
のため、前述した必要なインク量を確保するために、イ
ンクキャビティの深さを深く設計している。
は、前記圧電体素子に電界を加えてこれを変位させるこ
とにより、所望のインクキャビティ内を加圧し、この圧
力によって、ここに収容されているインクをインク吐出
口から外部に向けて押出すように設計されている。この
各々のインクキャビティは、良好な印字を行うことが可
能な量のインクを収容できる容積（体積）が得られるよ
うに形成されている。ここで、このインクジェット式記
録ヘッドは、微細な文字や図形、絵柄等の再現性や美観
を向上するために、狭い面積にできるだけ多くのインク
キャビティを形成できるするように設計されている。こ
のため、前述した必要なインク量を確保するために、イ
ンクキャビティの深さを深く設計している。
【０００５】
【発明を解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のインクジェット式記録ヘッドは、シリコンウエハ表
面に薄膜ピエゾを利用した圧電体素子を形成し、圧電体
素子に対向する位置にシリコンウエハの背面にインクキ
ャビティを配置する構成であるが、実質的に製造で取り
扱いが可能なシリコンウエハは、直径１００ｍｍで厚み
がせいぜい２００μｍであるため、高精細な品質の印刷
を実現するため高密度にインクキャビティを形成する
と、個々のインクキャビティを隔てる側壁が薄くなり、
このため側壁が変形し易くなり、効率よく高速にインク
粒子を吐出できない問題点がある。
来のインクジェット式記録ヘッドは、シリコンウエハ表
面に薄膜ピエゾを利用した圧電体素子を形成し、圧電体
素子に対向する位置にシリコンウエハの背面にインクキ
ャビティを配置する構成であるが、実質的に製造で取り
扱いが可能なシリコンウエハは、直径１００ｍｍで厚み
がせいぜい２００μｍであるため、高精細な品質の印刷
を実現するため高密度にインクキャビティを形成する
と、個々のインクキャビティを隔てる側壁が薄くなり、
このため側壁が変形し易くなり、効率よく高速にインク
粒子を吐出できない問題点がある。
【０００６】また、安価な直径１５０ｍｍ以上のシリコ
ンウエハを用いると、ハンドリング可能なシリコンウエ
ハの厚みは５００μｍ程度になり、このウエハに形成す
るキャビティの深さが深くなり、このため圧電体素子の
変位により側壁が歪んで変形しやすくなるという問題点
もある。
ンウエハを用いると、ハンドリング可能なシリコンウエ
ハの厚みは５００μｍ程度になり、このウエハに形成す
るキャビティの深さが深くなり、このため圧電体素子の
変位により側壁が歪んで変形しやすくなるという問題点
もある。
【０００７】このため、圧電体素子が変位してインクキ
ャビティ内を加圧した際に、この圧力を正確かつ効率よ
くインクの吐出のために利用することが困難であり、イ
ンクの射出速度が低下するという問題がある。
ャビティ内を加圧した際に、この圧力を正確かつ効率よ
くインクの吐出のために利用することが困難であり、イ
ンクの射出速度が低下するという問題がある。
【０００８】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、圧電体素子が変位し
てインクキャビティ内を加圧した際に、インクキャビテ
ィの側壁が変形することを防止し、インクの射出速度を
向上させることが可能なインクジェット式記録ヘッド及
びその製造方法を提供することを目的とする。
することを課題とするものであり、圧電体素子が変位し
てインクキャビティ内を加圧した際に、インクキャビテ
ィの側壁が変形することを防止し、インクの射出速度を
向上させることが可能なインクジェット式記録ヘッド及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、基板上に形成された圧電体素子と、前記基
板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインク
キャビティと、当該インクキャビティ内に収容されたイ
ンクを吐出する吐出口と、を備えたインクジェット式記
録ヘッドであって、前記インクキャビティは、少なくと
も一対の対向した側壁の所望領域に当接して当該側壁間
に介在するとともに、他の側壁と隙間をおいて形成され
た梁状部を備えてなるインクジェット式記録ヘッドを提
供するものである。この構造を備えたインクジェット式
記録ヘッドは、前記梁状部がインクキャビティの対向し
た側壁を支持することになる。したがって、圧電体素子
に電界を加えてこれを変位させることにより、インクキ
ャビティ内を加圧し、この圧力によって、ここに収容さ
れているインクをインク吐出口から外部に向けて押出す
際に、インクキャビティの側壁が歪んだり、変形したり
することを防止することができる。
に本発明は、基板上に形成された圧電体素子と、前記基
板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインク
キャビティと、当該インクキャビティ内に収容されたイ
ンクを吐出する吐出口と、を備えたインクジェット式記
録ヘッドであって、前記インクキャビティは、少なくと
も一対の対向した側壁の所望領域に当接して当該側壁間
に介在するとともに、他の側壁と隙間をおいて形成され
た梁状部を備えてなるインクジェット式記録ヘッドを提
供するものである。この構造を備えたインクジェット式
記録ヘッドは、前記梁状部がインクキャビティの対向し
た側壁を支持することになる。したがって、圧電体素子
に電界を加えてこれを変位させることにより、インクキ
ャビティ内を加圧し、この圧力によって、ここに収容さ
れているインクをインク吐出口から外部に向けて押出す
際に、インクキャビティの側壁が歪んだり、変形したり
することを防止することができる。
【００１０】前記梁状部は、前記一対の側壁間に略垂直
に介在させることができる。このようにすることで、前
記一対の側壁をさらに確実に支持することができる。
に介在させることができる。このようにすることで、前
記一対の側壁をさらに確実に支持することができる。
【００１１】また、前記所望領域は、インクキャビティ
の中心部より前記圧電体素子側に位置させることができ
る。このようにすることで、前記利点に加え、インクの
吐出を効率よく行うことができる。
の中心部より前記圧電体素子側に位置させることができ
る。このようにすることで、前記利点に加え、インクの
吐出を効率よく行うことができる。
【００１２】そしてまた、本発明は、基板上に形成され
た圧電体素子と、前記基板の前記圧電体素子と対応する
位置に形成されたインクキャビティと、当該インクキャ
ビティ内に収容されたインクを吐出する吐出口と、を備
えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、
前記基板のインクキャビティが形成される領域の所望
部分に、選択的に不純物を添加する工程と、当該不純物
の添加が行われた基板上に、前記圧電体素子を形成する
工程と、前記基板の前記圧電体素子と対応する部分を選
択的にエッチングし、インクキャビティを形成する工程
と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方
法を提供するものである。
た圧電体素子と、前記基板の前記圧電体素子と対応する
位置に形成されたインクキャビティと、当該インクキャ
ビティ内に収容されたインクを吐出する吐出口と、を備
えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、
前記基板のインクキャビティが形成される領域の所望
部分に、選択的に不純物を添加する工程と、当該不純物
の添加が行われた基板上に、前記圧電体素子を形成する
工程と、前記基板の前記圧電体素子と対応する部分を選
択的にエッチングし、インクキャビティを形成する工程
と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方
法を提供するものである。
【００１３】また、本発明は、基板上に形成された圧電
体素子と、前記基板の前記圧電体素子と対応する位置に
形成されたインクキャビティと、当該インクキャビティ
内に収容されたインクを吐出する吐出口と、を備えたイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記基
板のインクキャビティが形成される領域の所望部分を選
択的にエッチングする工程と、前記基板のエッチング領
域に不純物を添加する工程と、当該不純物の添加後、前
記エッチングされた部分にシリコンを充填する工程と、
前記基板のシリコンが充填された表面を平坦化する工程
と、当該平坦化された基板上に前記圧電体素子を形成す
る工程と、前記基板の前記圧電体素子と対応する部分を
選択的にエッチングし、インクキャビティを形成する工
程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造
方法を提供するものである。
体素子と、前記基板の前記圧電体素子と対応する位置に
形成されたインクキャビティと、当該インクキャビティ
内に収容されたインクを吐出する吐出口と、を備えたイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記基
板のインクキャビティが形成される領域の所望部分を選
択的にエッチングする工程と、前記基板のエッチング領
域に不純物を添加する工程と、当該不純物の添加後、前
記エッチングされた部分にシリコンを充填する工程と、
前記基板のシリコンが充填された表面を平坦化する工程
と、当該平坦化された基板上に前記圧電体素子を形成す
る工程と、前記基板の前記圧電体素子と対応する部分を
選択的にエッチングし、インクキャビティを形成する工
程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造
方法を提供するものである。
【００１４】これらの工程により、インクキャビティの
対向した側壁の所望領域に当接して当該側壁間に介在す
るとともに、他の側壁と隙間をおいた梁状部を形成する
ことができる。
対向した側壁の所望領域に当接して当該側壁間に介在す
るとともに、他の側壁と隙間をおいた梁状部を形成する
ことができる。
【００１５】また、 前記基板のインクキャビティが形
成される領域の所望部分を選択的にエッチングする工程
は、当該インクキャビティの中心部より前記圧電体素子
側となる位置まで行うことができる。
成される領域の所望部分を選択的にエッチングする工程
は、当該インクキャビティの中心部より前記圧電体素子
側となる位置まで行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態に係る
インクジェット式記録ヘッドについて図面を参照して説
明する。
インクジェット式記録ヘッドについて図面を参照して説
明する。
【００１７】（実施の形態１）図１は、実施の形態１に
係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、
図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドのイン
クキャビティをノズル板設置面側から見た平面図、図３
は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程
を示す断面図である。
係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、
図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドのイン
クキャビティをノズル板設置面側から見た平面図、図３
は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程
を示す断面図である。
【００１８】図１及び図２に示すように、実施の形態１
に係るインクジェット式記録ヘッドは、複数のインクキ
ャビティ１５が設けられたシリコン基板１０と、シリコ
ン基板１０上に形成された熱酸化膜１１を介して形成さ
れた圧電体素子２０と、シリコン基板１０の圧電体素子
２０が形成された面とは反対側の面に、シリコン酸化膜
１６を介して設けられたノズル板１７と、を備えて構成
されている。
に係るインクジェット式記録ヘッドは、複数のインクキ
ャビティ１５が設けられたシリコン基板１０と、シリコ
ン基板１０上に形成された熱酸化膜１１を介して形成さ
れた圧電体素子２０と、シリコン基板１０の圧電体素子
２０が形成された面とは反対側の面に、シリコン酸化膜
１６を介して設けられたノズル板１７と、を備えて構成
されている。
【００１９】圧電体素子２０は、下電極１２と、下電極
１２上であって、インクキャビティ１５が形成された位
置に対応した領域に形成されたＰＺＴ（チタン酸ジルコ
ン酸鉛）膜１３と、ＰＺＴ膜１３上に形成された上電極
１４と、を備えて構成されている。
１２上であって、インクキャビティ１５が形成された位
置に対応した領域に形成されたＰＺＴ（チタン酸ジルコ
ン酸鉛）膜１３と、ＰＺＴ膜１３上に形成された上電極
１４と、を備えて構成されている。
【００２０】ノズル板１７には、インクキャビティ１５
内に収容されたインクを外部に吐出するためのインク吐
出口１８が形成されている。
内に収容されたインクを外部に吐出するためのインク吐
出口１８が形成されている。
【００２１】インクキャビティ１５内には、インクキャ
ビティ１５の一対の側壁１５ａ及び１５ｂの長手方向略
中央部の圧電体素子２０側端部に当接して側壁１５ａ及
び１５ｂ間に介在するとともに、他の側壁１５ｃ及び１
５ｄと隙間をおいて形成された梁状の不純物添加層１９
が形成されている。この不純物添加層１９は、側壁１５
ａ及び１５ｂを支持する梁の役割を果たしている。
ビティ１５の一対の側壁１５ａ及び１５ｂの長手方向略
中央部の圧電体素子２０側端部に当接して側壁１５ａ及
び１５ｂ間に介在するとともに、他の側壁１５ｃ及び１
５ｄと隙間をおいて形成された梁状の不純物添加層１９
が形成されている。この不純物添加層１９は、側壁１５
ａ及び１５ｂを支持する梁の役割を果たしている。
【００２２】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドでは、不純物添加層１９がインクキャビティ１５の
対向する側壁１５ａ及び１５ｂを支持する梁の役割を果
たすため、圧電体素子２０に電界を加えてこれを変位さ
せることにより、インクキャビティ１５内を加圧し、こ
の圧力によって、ここに収容されているインクをインク
吐出口１８から外部に向けて押出す際に、インクキャビ
ティ１５の側壁が歪んだり、変形したりすることを防止
することができる。この結果、前記圧力を正確かつ効率
よくインクの吐出のために利用することができ、インク
の射出速度を向上させることができる。
ッドでは、不純物添加層１９がインクキャビティ１５の
対向する側壁１５ａ及び１５ｂを支持する梁の役割を果
たすため、圧電体素子２０に電界を加えてこれを変位さ
せることにより、インクキャビティ１５内を加圧し、こ
の圧力によって、ここに収容されているインクをインク
吐出口１８から外部に向けて押出す際に、インクキャビ
ティ１５の側壁が歪んだり、変形したりすることを防止
することができる。この結果、前記圧力を正確かつ効率
よくインクの吐出のために利用することができ、インク
の射出速度を向上させることができる。
【００２３】次に、このインクジェット式記録ヘッドの
製造方法を、図３に示す工程にしたがって説明する。
製造方法を、図３に示す工程にしたがって説明する。
【００２４】図３(1)に示す工程では、シリコン基板１
０上のインクキャビティ形成領域の所望部分を除いた領
域に、レジスト膜３１を形成する。なお、本実施の形態
では、不純物添加層１９の形成方法として、イオン注入
法を利用した。すなわち、図１及び図２に示す部分に不
純物添加層１９（イオン注入層）が形成されるパターン
を備えたレジスト膜３１を形成した。次に、このレジス
ト膜３１をマスクとして、シリコン基板１０に、ボロン
イオン（Ｂ＋）を、シリコン基板１０の表面から１〜２
μｍの深さの領域で１×１０20ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ
-3の濃度になるようにイオン注入する。このようにし
て、インクキャビティ１５の一対の側壁１５ａ及び１５
ｂの長手方向略中央部の圧電体素子２０側端部に当接し
て側壁１５ａ及び１５ｂ間に介在するとともに、他の側
壁１５ｃ及び１５ｄと隙間をおいて形成された梁状の不
純物添加層１９を得る。この不純物添加層１９には、後
に詳述するが、インクキャビティ１５を形成する際に行
うエッチング工程で使用されるエッチング溶液に対する
耐性が付与される。
０上のインクキャビティ形成領域の所望部分を除いた領
域に、レジスト膜３１を形成する。なお、本実施の形態
では、不純物添加層１９の形成方法として、イオン注入
法を利用した。すなわち、図１及び図２に示す部分に不
純物添加層１９（イオン注入層）が形成されるパターン
を備えたレジスト膜３１を形成した。次に、このレジス
ト膜３１をマスクとして、シリコン基板１０に、ボロン
イオン（Ｂ＋）を、シリコン基板１０の表面から１〜２
μｍの深さの領域で１×１０20ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ
-3の濃度になるようにイオン注入する。このようにし
て、インクキャビティ１５の一対の側壁１５ａ及び１５
ｂの長手方向略中央部の圧電体素子２０側端部に当接し
て側壁１５ａ及び１５ｂ間に介在するとともに、他の側
壁１５ｃ及び１５ｄと隙間をおいて形成された梁状の不
純物添加層１９を得る。この不純物添加層１９には、後
に詳述するが、インクキャビティ１５を形成する際に行
うエッチング工程で使用されるエッチング溶液に対する
耐性が付与される。
【００２５】次に、図３(2)に示す工程では、図３(1)に
示す工程で得たレジスト膜３１を除去する。次に、この
シリコン基板１０に熱酸化を行い、熱酸化膜（シリコン
酸化膜）１１及び１６を形成する。次いで、熱酸化膜１
１上に下電極形成膜、ＰＺＴ膜及び上電極形成膜を順に
形成する（図示せず）。次に、この上電極形成膜及びＰ
ＺＴ膜をパターニングし、所望の形状を備えた上電極１
４及びＰＺＴ膜１３を形成した後、前記下電極形成膜を
パターニングし、下電極１２を形成する。このようにし
て、熱酸化膜１１上の所定位置に下電極１２、ＰＺＴ膜
１３及び上電極１４からなる圧電体素子２０を形成し
た。
示す工程で得たレジスト膜３１を除去する。次に、この
シリコン基板１０に熱酸化を行い、熱酸化膜（シリコン
酸化膜）１１及び１６を形成する。次いで、熱酸化膜１
１上に下電極形成膜、ＰＺＴ膜及び上電極形成膜を順に
形成する（図示せず）。次に、この上電極形成膜及びＰ
ＺＴ膜をパターニングし、所望の形状を備えた上電極１
４及びＰＺＴ膜１３を形成した後、前記下電極形成膜を
パターニングし、下電極１２を形成する。このようにし
て、熱酸化膜１１上の所定位置に下電極１２、ＰＺＴ膜
１３及び上電極１４からなる圧電体素子２０を形成し
た。
【００２６】次いで、図３(3)に示す工程では、熱酸化
膜１６及びシリコン基板１０を順に、選択的にエッチン
グし、インクキャビティ１５を形成する。ここで、シリ
コン基板１０のエッチングでは、エッチング溶液とし
て、水酸化カリウム溶液を使用したが、前述した不純物
添加層１９は、このエッチング溶液に対して耐性がある
ため、すなわち、シリコン基板１０とのエッチングレー
トの差が大きいため、エッチングされずにインクキャビ
ティ１５内に残存する。
膜１６及びシリコン基板１０を順に、選択的にエッチン
グし、インクキャビティ１５を形成する。ここで、シリ
コン基板１０のエッチングでは、エッチング溶液とし
て、水酸化カリウム溶液を使用したが、前述した不純物
添加層１９は、このエッチング溶液に対して耐性がある
ため、すなわち、シリコン基板１０とのエッチングレー
トの差が大きいため、エッチングされずにインクキャビ
ティ１５内に残存する。
【００２７】次に、図３(4)に示す工程では、熱酸化膜
１６に、インク吐出口１８が開口されたノズル板１７を
設ける等、所望の工程を行い、インクジェット式記録ヘ
ッドを完成する。
１６に、インク吐出口１８が開口されたノズル板１７を
設ける等、所望の工程を行い、インクジェット式記録ヘ
ッドを完成する。
【００２８】なお、本実施の形態では、不純物添加層１
９を一ヶ所のみ設けた場合について説明したが、これに
限らず、インクの吐出に支障を来さなければ、二ヶ所以
上形成してもよい。また、設置場所も任意に決定してよ
い。
９を一ヶ所のみ設けた場合について説明したが、これに
限らず、インクの吐出に支障を来さなければ、二ヶ所以
上形成してもよい。また、設置場所も任意に決定してよ
い。
【００２９】また、本実施の形態では、不純物添加層１
９を形成する方法として、イオン注入法を用いたが、こ
れに限らず、拡散法、選択的に不純物を塗布して熱処理
する方法等、他の方法により形成してもよい。
９を形成する方法として、イオン注入法を用いたが、こ
れに限らず、拡散法、選択的に不純物を塗布して熱処理
する方法等、他の方法により形成してもよい。
【００３０】（実施の形態２）次に、実施の形態２に係
るインクジェット式記録ヘッドについて、図面を参照し
て説明する。
るインクジェット式記録ヘッドについて、図面を参照し
て説明する。
【００３１】図４は、実施の形態２に係るインクジェッ
ト式記録ヘッドの一部を示す断面図、図５は、図４に示
すインクジェット式記録ヘッドのインクキャビティをノ
ズル板設置面側から見た平面図、図６は、図４に示すイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す断面図であ
る。なお、実施の形態２では、実施の形態１に係るイン
クジェット式記録ヘッドと同様の部材には、同様の符合
を付し、その詳細な説明は省略する。
ト式記録ヘッドの一部を示す断面図、図５は、図４に示
すインクジェット式記録ヘッドのインクキャビティをノ
ズル板設置面側から見た平面図、図６は、図４に示すイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す断面図であ
る。なお、実施の形態２では、実施の形態１に係るイン
クジェット式記録ヘッドと同様の部材には、同様の符合
を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】実施の形態２に係るインクジェット式記録
ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘ
ッドとの異なる点は、梁の役割を果たすイオン注入層が
形成されている位置である。
ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘ
ッドとの異なる点は、梁の役割を果たすイオン注入層が
形成されている位置である。
【００３３】実施の形態２に係るインクジェット式記録
ヘッドは、図４及び図５に示すように、複数のインクキ
ャビティ２５が設けられたシリコン基板１０と、シリコ
ン基板１０上に形成された熱酸化膜１１を介して形成さ
れた圧電体素子２０と、シリコン基板１０の圧電体素子
２０が形成された面とは反対側の面に、シリコン酸化膜
１６を介して設けられたノズル板１７と、を備えて構成
されている。
ヘッドは、図４及び図５に示すように、複数のインクキ
ャビティ２５が設けられたシリコン基板１０と、シリコ
ン基板１０上に形成された熱酸化膜１１を介して形成さ
れた圧電体素子２０と、シリコン基板１０の圧電体素子
２０が形成された面とは反対側の面に、シリコン酸化膜
１６を介して設けられたノズル板１７と、を備えて構成
されている。
【００３４】インクキャビティ２５は、インクキャビテ
ィ２５の一対の側壁２５ａ及び２５ｂの長手方向略中央
部であって、インクキャビティ２５の中心から若干圧電
体素子２０側に偏移した位置に当接して側壁２５ａ及び
２５ｂ間に介在するとともに、他の側壁２５ｃ及び２５
ｄと隙間をおいて形成された梁状の不純物添加層２９を
備えている。この不純物添加層２９は、側壁２５ａ及び
２５ｂを支持する梁の役割を果たしている。
ィ２５の一対の側壁２５ａ及び２５ｂの長手方向略中央
部であって、インクキャビティ２５の中心から若干圧電
体素子２０側に偏移した位置に当接して側壁２５ａ及び
２５ｂ間に介在するとともに、他の側壁２５ｃ及び２５
ｄと隙間をおいて形成された梁状の不純物添加層２９を
備えている。この不純物添加層２９は、側壁２５ａ及び
２５ｂを支持する梁の役割を果たしている。
【００３５】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドも実施の形態１で説明した記録ヘッドと同様に、不
純物添加層２９がインクキャビティ２５の対向する側壁
を支持する梁の役割を果たす。このため、圧電体素子２
０に電界を加えてこれを変位させることにより、インク
キャビティ２５内を加圧し、この圧力によって、ここに
収容されているインクをインク吐出口１８から外部に向
けて押出す際に、インクキャビティ２５の側壁が歪んだ
り、変形したりすることを防止することができる。この
結果、前記圧力を正確かつ効率よくインクの吐出のため
に利用することができ、インクの射出速度を向上させる
ことができる。
ッドも実施の形態１で説明した記録ヘッドと同様に、不
純物添加層２９がインクキャビティ２５の対向する側壁
を支持する梁の役割を果たす。このため、圧電体素子２
０に電界を加えてこれを変位させることにより、インク
キャビティ２５内を加圧し、この圧力によって、ここに
収容されているインクをインク吐出口１８から外部に向
けて押出す際に、インクキャビティ２５の側壁が歪んだ
り、変形したりすることを防止することができる。この
結果、前記圧力を正確かつ効率よくインクの吐出のため
に利用することができ、インクの射出速度を向上させる
ことができる。
【００３６】次に、このインクジェット式記録ヘッドの
製造方法を、図６に示す工程にしたがって説明する。
製造方法を、図６に示す工程にしたがって説明する。
【００３７】図６(1)に示す工程では、実施の形態１と
同様に、シリコン基板１０上にレジスト膜３１を形成す
る。次に、このレジスト膜３１をマスクとしてシリコン
基板１０を、シリコン基板１０の厚さに対し約１／３の
深さまでエッチングし、溝４０を形成する。次に、レジ
スト膜３１をマスクとして、シリコン基板１０に、ボロ
ンイオン（Ｂ＋）を、シリコン基板１０の表面から１〜
２μｍの深さの領域で１×１０20ｃｍ-3〜２×１０20ｃ
ｍ-3の濃度になるようにイオン注入する。このようにし
て、インクキャビティ２５の一対の側壁２５ａ及び２５
ｂの長手方向略中央部であって、インクキャビティ２５
の中心から若干圧電体素子２０側に偏移した位置に当接
して側壁２５ａ及び２５ｂ間に介在するとともに、他の
側壁２５ｃ及び２５ｄと隙間をおいて形成された不純物
添加層２９を得る。この不純物添加層２９も実施の形態
１で説明したものと同様に、インクキャビティ１５を形
成する際に行うエッチング工程で使用されるエッチング
溶液に対する耐性が付与される。
同様に、シリコン基板１０上にレジスト膜３１を形成す
る。次に、このレジスト膜３１をマスクとしてシリコン
基板１０を、シリコン基板１０の厚さに対し約１／３の
深さまでエッチングし、溝４０を形成する。次に、レジ
スト膜３１をマスクとして、シリコン基板１０に、ボロ
ンイオン（Ｂ＋）を、シリコン基板１０の表面から１〜
２μｍの深さの領域で１×１０20ｃｍ-3〜２×１０20ｃ
ｍ-3の濃度になるようにイオン注入する。このようにし
て、インクキャビティ２５の一対の側壁２５ａ及び２５
ｂの長手方向略中央部であって、インクキャビティ２５
の中心から若干圧電体素子２０側に偏移した位置に当接
して側壁２５ａ及び２５ｂ間に介在するとともに、他の
側壁２５ｃ及び２５ｄと隙間をおいて形成された不純物
添加層２９を得る。この不純物添加層２９も実施の形態
１で説明したものと同様に、インクキャビティ１５を形
成する際に行うエッチング工程で使用されるエッチング
溶液に対する耐性が付与される。
【００３８】次に、図６(2)に示す工程では、図６(1)に
示す工程で得たレジスト膜３１を除去する。次いで、こ
のシリコン基板１０上に非晶質シリコン２６を堆積し、
溝４０内に非晶質シリコン２６を充填する。次に、レジ
スト膜３１を除去し、この面を平坦化する。
示す工程で得たレジスト膜３１を除去する。次いで、こ
のシリコン基板１０上に非晶質シリコン２６を堆積し、
溝４０内に非晶質シリコン２６を充填する。次に、レジ
スト膜３１を除去し、この面を平坦化する。
【００３９】次いで、図６(3)に示す工程では、図６(2)
に示す工程で得たシリコン基板１０に熱酸化を行い、熱
酸化膜（シリコン酸化膜）１１及び１６を形成する。次
いで、熱酸化膜１１上に実施の形態１と同様の方法で、
圧電体素子２０を形成する。
に示す工程で得たシリコン基板１０に熱酸化を行い、熱
酸化膜（シリコン酸化膜）１１及び１６を形成する。次
いで、熱酸化膜１１上に実施の形態１と同様の方法で、
圧電体素子２０を形成する。
【００４０】次に、図６(4)に示す工程では、熱酸化膜
１６及びシリコン基板１０を順に、選択的にエッチング
し、インクキャビティ２５を形成する。ここで、シリコ
ン基板１０のエッチングでは、エッチング溶液として、
水酸化カリウム溶液を使用したが、前述した不純物添加
層２９は、このエッチング溶液に対して耐性があるた
め、すなわち、シリコン基板１０とのエッチングレート
の差が大きいため、エッチングされずにインクキャビテ
ィ２５内に残存する。
１６及びシリコン基板１０を順に、選択的にエッチング
し、インクキャビティ２５を形成する。ここで、シリコ
ン基板１０のエッチングでは、エッチング溶液として、
水酸化カリウム溶液を使用したが、前述した不純物添加
層２９は、このエッチング溶液に対して耐性があるた
め、すなわち、シリコン基板１０とのエッチングレート
の差が大きいため、エッチングされずにインクキャビテ
ィ２５内に残存する。
【００４１】次に、図６(5)に示す工程では、熱酸化膜
１６に、インク吐出口１８が開口されたノズル板１７を
設ける等、所望の工程を行い、インクジェット式記録ヘ
ッドを完成する。
１６に、インク吐出口１８が開口されたノズル板１７を
設ける等、所望の工程を行い、インクジェット式記録ヘ
ッドを完成する。
【００４２】なお、実施の形態２では、レジスト膜３１
をマスクとしてシリコン基板１０を、その厚さに対し約
１／３の深さまでエッチングした場合について説明した
が、これに限らず、エッチング深さは、インクの吐出性
を損なわない範囲内で、任意により決定してよい。
をマスクとしてシリコン基板１０を、その厚さに対し約
１／３の深さまでエッチングした場合について説明した
が、これに限らず、エッチング深さは、インクの吐出性
を損なわない範囲内で、任意により決定してよい。
【００４３】また、実施の形態２では、溝４０内に非晶
質シリコン２６を充填した場合について説明したが、こ
れに限らず、溝４０内には、エッチング液に対するエッ
チングレートをシリコン基板１０と同等にすることが可
能であれば、多結晶シリコン等、他の物質を充填しても
よい。
質シリコン２６を充填した場合について説明したが、こ
れに限らず、溝４０内には、エッチング液に対するエッ
チングレートをシリコン基板１０と同等にすることが可
能であれば、多結晶シリコン等、他の物質を充填しても
よい。
【００４４】そしてまた、本実施の形態では、不純物添
加層２９を一ヶ所のみ設けた場合について説明したが、
これに限らず、インクの吐出に支障を来さなければ、二
ヶ所以上形成してもよい。また、設置場所も任意に決定
してよい。
加層２９を一ヶ所のみ設けた場合について説明したが、
これに限らず、インクの吐出に支障を来さなければ、二
ヶ所以上形成してもよい。また、設置場所も任意に決定
してよい。
【００４５】さらにまた、本実施の形態では、不純物添
加層２９を形成する方法として、イオン注入法を用いた
が、これに限らず、拡散法、選択的に不純物を塗布して
熱処理する方法等、他の方法により形成してもよい。
加層２９を形成する方法として、イオン注入法を用いた
が、これに限らず、拡散法、選択的に不純物を塗布して
熱処理する方法等、他の方法により形成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも一対の対向した側壁の所望領域に当接して当
該側壁間に介在するとともに、他の側壁と隙間をおいて
形成された梁状部を、インクキャビティ内に備えてなる
ため、この梁状部によってインクキャビティの対向した
側壁を支持することができる。このため、圧電体素子に
電界を加えてこれを変位させることにより、インクキャ
ビティ内を加圧し、この圧力によって、ここに収容され
ているインクをインク吐出口から外部に向けて押出す際
に、インクキャビティの側壁が歪んだり、変形したりす
ることを防止することができる。この結果、前記圧力を
正確かつ効率よくインクの吐出のために利用することが
でき、インクの射出速度が向上したインクジェット式記
録ヘッドを提供することができる。
少なくとも一対の対向した側壁の所望領域に当接して当
該側壁間に介在するとともに、他の側壁と隙間をおいて
形成された梁状部を、インクキャビティ内に備えてなる
ため、この梁状部によってインクキャビティの対向した
側壁を支持することができる。このため、圧電体素子に
電界を加えてこれを変位させることにより、インクキャ
ビティ内を加圧し、この圧力によって、ここに収容され
ているインクをインク吐出口から外部に向けて押出す際
に、インクキャビティの側壁が歪んだり、変形したりす
ることを防止することができる。この結果、前記圧力を
正確かつ効率よくインクの吐出のために利用することが
でき、インクの射出速度が向上したインクジェット式記
録ヘッドを提供することができる。
【００４７】また、インクキャビティの高密度化や、安
価な大型のシリコンウエハの利用を容易にすることもで
きる。
価な大型のシリコンウエハの利用を容易にすることもで
きる。
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェット式
記録ヘッドの一部を示す断面図である。
記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図２】図１に示すインクジェット式記録ヘッドのイン
クキャビティをノズル板設置面側から見た平面図であ
る。
クキャビティをノズル板設置面側から見た平面図であ
る。
【図３】図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るインクジェット式
記録ヘッドの一部を示す断面図である。
記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図５】図４に示すインクジェット式記録ヘッドのイン
クキャビティをノズル板設置面側から見た平面図であ
る。
クキャビティをノズル板設置面側から見た平面図であ
る。
【図６】図４に示すインクジェット式記録ヘッドの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
１０ シリコン基板 １１、１６ 熱酸化膜 １２ 下電極 １３ ＰＺＴ膜 １４ 上電極 １５、２５ インクキャビティ １７ ノズルプレート １８ 吐出口 １９、２９ イオン注入層 ２０ 圧電体素子
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成された圧電体素子と、前記
基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたイン
クキャビティと、当該インクキャビティ内に収容された
インクを吐出する吐出口と、を備えたインクジェット式
記録ヘッドであって、 前記インクキャビティは、少なくとも一対の対向した側
壁の所望領域に当接して当該側壁間に介在するととも
に、他の側壁と隙間をおいて形成された梁状部を備えて
なるインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記梁状部は、前記一対の側壁間に略垂
直に介在してなる請求項１記載のインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項３】 前記所望領域は、インクキャビティの中
心部より前記圧電体素子側に位置する請求項１または請
求項２記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４】 基板上に形成された圧電体素子と、前記
基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたイン
クキャビティと、当該インクキャビティ内に収容された
インクを吐出する吐出口と、を備えたインクジェット式
記録ヘッドの製造方法であって、 前記基板のインクキ
ャビティが形成される領域の所望部分に、選択的に不純
物を添加する工程と、当該不純物の添加が行われた基板
上に、前記圧電体素子を形成する工程と、前記基板の前
記圧電体素子と対応する部分を選択的にエッチングし、
インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項５】 基板上に形成された圧電体素子と、前記
基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたイン
クキャビティと、当該インクキャビティ内に収容された
インクを吐出する吐出口と、を備えたインクジェット式
記録ヘッドの製造方法であって、前記基板のインクキャ
ビティが形成される領域の所望部分を選択的にエッチン
グする工程と、前記基板のエッチング領域に不純物を添
加する工程と、当該不純物を添加した後、前記エッチン
グされた部分にシリコンを充填する工程と、前記基板の
シリコンが充填された表面を平坦化する工程と、当該平
坦化された基板上に前記圧電体素子を形成する工程と、
前記基板の前記圧電体素子と対応する部分を選択的にエ
ッチングし、インクキャビティを形成する工程と、を備
えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項６】 前記基板のインクキャビティが形成され
る領域の所望部分を選択的にエッチングする工程は、当
該インクキャビティの中心部より前記圧電体素子側とな
る位置まで行う請求項５記載のインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28272396A JP3365224B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | インクジェット式記録ヘッドの製造方法 |
| DE69710984T DE69710984T2 (de) | 1996-10-24 | 1997-10-23 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Verfahren zur Herstellung dieses Tintenstrahlaufzeichnungskopfes |
| EP97118451A EP0838338B1 (en) | 1996-10-24 | 1997-10-23 | Ink jet recording head and process of manufacturing said ink jet recording head |
| US08/957,017 US6183070B1 (en) | 1996-10-24 | 1997-10-24 | Ink jet recording head and process of manufacturing the ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28272396A JP3365224B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | インクジェット式記録ヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10119267A true JPH10119267A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3365224B2 JP3365224B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=17656213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28272396A Expired - Fee Related JP3365224B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | インクジェット式記録ヘッドの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6183070B1 (ja) |
| EP (1) | EP0838338B1 (ja) |
| JP (1) | JP3365224B2 (ja) |
| DE (1) | DE69710984T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368929B1 (ko) * | 2000-02-01 | 2003-01-24 | 한국과학기술원 | 발열장치 제조방법 및 열분사방식 잉크젯 프린트헤드제조방법 |
| JP2020001371A (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-09 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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