JPH10181015A - Ink-jet recording head and its manufacture - Google Patents

Ink-jet recording head and its manufacture

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JPH10181015A
JPH10181015A JP18849897A JP18849897A JPH10181015A JP H10181015 A JPH10181015 A JP H10181015A JP 18849897 A JP18849897 A JP 18849897A JP 18849897 A JP18849897 A JP 18849897A JP H10181015 A JPH10181015 A JP H10181015A
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piezoelectric element
forming
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrict a warp or distortion of a substrate, highly accurately pattern elements, easily fit a chip having required elements to a base, and improve adhesion of the substrate and a nozzle plate. SOLUTION: There are provided a piezoelectric body element 20 formed on a silicon substrate 11, an ink cavity 18 formed at a position corresponding to the piezoelectric body element 20 formed on the silicon substrate 11, and a nozzle plate 26 having a discharge opening 25 through which the ink stored in the ink cavity 18 is discharged. An intermediate film 17 having nearly the same thermal expansion coefficient as a lower electrode 14 constituting the piezoelectric body element 20 is interposed between the silicon substrate 11 and nozzle plate 26.

Description

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

【0001】[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、圧電体素
子に電気的エネルギを与えて振動板を振動或いは変動さ
せ、インクが収容されたインクキャビティに圧力を加え
ることにより、インクを噴射、吐出させるインクジェッ
ト式記録ヘッド、及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head and a method of manufacturing the same, and more particularly to an ink cavity containing ink by applying electric energy to a piezoelectric element to vibrate or fluctuate a diaphragm. The present invention relates to an ink jet recording head that ejects and discharges ink by applying pressure to a recording medium, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、インク吐出用の駆動源、すな
わち、電気的エネルギを機械的エネルギに変換する素子
として、チタン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZT」と記
す。)からなる素子を使用したインクジェット式記録ヘ
ッドがある。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a driving source for ink ejection, that is, an element made of lead zirconate titanate (hereinafter referred to as "PZT") has been used as an element for converting electrical energy into mechanical energy. There is an ink jet recording head that has been used.

【0003】このインクジェット式記録ヘッドは、一般
には、多数の個別インク通路(インクキャビティやイン
ク溜り等)が形成された基板と、全ての個別インク通路
を覆うように基板に取り付けた振動板と、この振動板の
個別インク通路上に対応する各部分に形成された、下電
極、PZT膜及び上電極からなる圧電体素子と、を備え
ている。
The ink jet recording head generally includes a substrate having a large number of individual ink passages (ink cavities, ink reservoirs, etc.) formed therein, a diaphragm attached to the substrate so as to cover all the individual ink passages, and And a piezoelectric element formed of a lower electrode, a PZT film, and an upper electrode formed at each portion corresponding to the individual ink passage of the vibration plate.

【0004】このインクジェット式記録ヘッドは、圧電
体素子に電界を加えて振動板を振動あるいは変位させる
ことにより発生する圧力によって、個別インク通路内に
収容されているインクを、個別インク通路のインク射出
側に設けられたノズル板の孔(インク吐出口)から押し
出し、或いは射出できるように構成されている。
In this ink jet type recording head, ink contained in an individual ink passage is ejected from the individual ink passage by a pressure generated by vibrating or displacing a diaphragm by applying an electric field to a piezoelectric element. It is configured such that it can be pushed out or ejected from a hole (ink ejection port) of a nozzle plate provided on the side.

【0005】このインクジェット式記録ヘッドでは、基
板としてシリコンウエハ(以下、「「ウエハ」という)
が使用される場合、先ず、ウエハ上に複数の圧電体素子
を形成するためのパターニングが行なわれた後、このウ
エハがチップ毎分割されている。
In this ink jet recording head, a silicon wafer (hereinafter, referred to as "wafer") is used as a substrate.
Is used, first, patterning for forming a plurality of piezoelectric elements on a wafer is performed, and then the wafer is divided into chips.

【0006】このインクジェット式記録ヘッドでは、通
常、以下に示す工程によって圧電体素子が形成されてい
る。すなわち、基板であるウエハ上にシリコン酸化膜
(熱酸化膜)を介して、プラチナ等からなる下電極形成
用膜、PZT膜及び上電極形成用膜を形成する。
In this ink jet recording head, a piezoelectric element is usually formed by the following steps. That is, a lower electrode forming film, a PZT film, and an upper electrode forming film made of platinum or the like are formed on a wafer serving as a substrate via a silicon oxide film (thermal oxide film).

【0007】次に、上電極形成用膜上の上電極形成領域
にフォトレジストを塗膜してパターニングし、これをマ
スクとして上電極形成用膜及びPZT膜をエッチングす
る。その後、この基板の下電極形成領域にフォトレジス
トを形成してパターニングし、これをマスクとして下電
極形成用膜をエッチングする。
Next, a photoresist is coated on the upper electrode formation region on the upper electrode formation film and patterned, and the upper electrode formation film and the PZT film are etched using the photoresist as a mask. Thereafter, a photoresist is formed in the lower electrode forming region of the substrate and patterned, and the lower electrode forming film is etched using the photoresist as a mask.

【0008】ここで、下電極形成用膜を構成する材料と
して、プラチナ等の反応性が低い金属を使用すると、上
電極形成用膜及びPZT膜をエッチングした際に、一
旦、オーバーエッチングされた下電極材料が再堆積(残
査として残り)し、これが電極間をリークさせたり、シ
ョートさせる原因となるという問題があった。そこで、
この再堆積を防止するために、このフォトレジストはそ
の側壁がテーパーになった台形状に形成されている。
Here, if a material having low reactivity such as platinum is used as a material for forming the lower electrode forming film, when the upper electrode forming film and the PZT film are etched, the lower electrode once over-etched is formed. There has been a problem that the electrode material is redeposited (residual residue), which causes a leak or short circuit between the electrodes. Therefore,
To prevent this redeposition, the photoresist is formed in a trapezoidal shape with a tapered side wall.

【0009】インクジェット式記録ヘッドの構造では、
インクキャビティの隔壁に十分な剛性がないと、インク
キャビティが加圧された際に、この隔壁がたわみ、イン
ク吐出のための圧力が十分得られないという問題が生じ
る。また、隣接するインクキャビティに圧力が伝搬しや
すくなる結果、隣接素子のON/OFFによってインク
を噴射する特性が変わってしまうという問題もある。
In the structure of the ink jet recording head,
If the partition walls of the ink cavity do not have sufficient rigidity, when the ink cavity is pressurized, the partition walls bend and a problem arises in that sufficient pressure for ink ejection cannot be obtained. Further, as a result that the pressure easily propagates to the adjacent ink cavities, there is a problem that the characteristic of ejecting the ink is changed by ON / OFF of the adjacent element.

【0010】そこで、インクキャビティの隔壁の剛性を
上げるため、ウエハの厚さを薄くすることが行われてい
る。
Therefore, in order to increase the rigidity of the partition wall of the ink cavity, the thickness of the wafer has been reduced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が鋭意検討したところ、ウエハの厚さを薄くすると、
ウエハ上に下電極形成用膜を形成した際に、ウエハの熱
膨張係数と下電極形成用膜の熱膨張係数の違いから、ウ
エハに反りや歪みが生じやすくなる。このように、ウエ
ハに反りや歪みが生じると、上電極、PZT膜及び下電
極を形成するためのパターニング用マスク(フォトレジ
スト等)を均一な形状で形成することができず、各々の
圧電体素子の形状の再現性、或いは精度が低下するとい
う問題がある。また、前述したように、フォトレジスト
の形状によって、再堆積(残査の発生)を防止すること
が困難になるという問題もある。
However, the inventors of the present invention have made extensive studies and found that when the thickness of the wafer is reduced,
When the lower electrode forming film is formed on the wafer, the wafer tends to be warped or distorted due to the difference between the thermal expansion coefficient of the wafer and the lower electrode forming film. As described above, when the wafer is warped or distorted, a patterning mask (photoresist or the like) for forming the upper electrode, the PZT film, and the lower electrode cannot be formed in a uniform shape. There is a problem that the reproducibility of the shape of the element or the accuracy is reduced. Further, as described above, there is also a problem that it is difficult to prevent redeposition (occurrence of residue) depending on the shape of the photoresist.

【0012】一方、基板上に積層された層には残留応力
が存在し、この残留応力によってウエハに反りや歪みが
発生するおそれもあるために、素子のパターニングを高
精度で行うことにはさらに改良の余地がある。
On the other hand, there is a residual stress in the layer laminated on the substrate, and the residual stress may cause a warp or a distortion in the wafer. There is room for improvement.

【0013】そこで、この発明は、ウエハの反りや歪み
を防止して、素子のパターニングが再現性良く、また、
高精度行われたインクジェット式記録ヘッドを提供する
ことを目的とするものである。
Therefore, the present invention prevents the wafer from being warped or distorted so that the patterning of the elements can be performed with good reproducibility.
It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head with high precision.

【0014】この発明の他の目的は、所望の素子が形成
され、かつウエハから切り離されたチップを基体に嵌着
することが容易であるインクジェット式記録ヘッドを提
供することである。さらに他の目的は、インクキャビテ
ィが形成された基体とノズル板との接着性が向上された
インクジェット式記録ヘッドを提供することである。さ
らに本発明の他の目的は、これらのインクジェット式記
録ヘッドの製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head in which a desired element is formed and a chip separated from a wafer can be easily fitted to a base. Still another object is to provide an ink jet recording head in which the adhesiveness between a substrate on which an ink cavity is formed and a nozzle plate is improved. Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing these ink jet recording heads.

【0015】[0015]

【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、個別インク通路が形成された基板と、こ
の個別インク通路上に対応する各部分に形成された圧電
体素子と、当該個別インク通路内のインクを吐出するイ
ンク吐出手段とを備えたインクジェット式記録ヘッドに
おいて、前記圧電体素子を形成する下電極と同程度の熱
膨張特性を持つ中間膜が前記インク吐出手段の側に設け
られてなることを特徴とするものである。
In order to achieve this object, the present invention provides a substrate having an individual ink passage formed therein, a piezoelectric element formed in each of the portions corresponding to the individual ink passage, An ink jet recording head comprising: an ink ejection unit for ejecting ink in the individual ink passage; wherein an intermediate film having a thermal expansion characteristic similar to that of a lower electrode forming the piezoelectric element is provided on the ink ejection unit side. It is characterized by being provided in.

【0016】本発明の実施の形態は、基板の第1の面に
形成された圧電体素子と、前記基板の当該圧電体素子と
対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記基
板の第1の面と反対側の第2の面に形成され、前記イン
クキャビティ内に収容されたインクを吐出する吐出口を
備えたノズル手段と、を備えてなるインクジェット式記
録ヘッドであって、前記基板の第2の面とノズル手段と
の間に、前記圧電体素子を構成する下電極と同程度の熱
膨張特性を有する中間膜を備えてなるインクジェット式
記録ヘッドであることを特徴とするものである。
In one embodiment of the present invention, a piezoelectric element formed on a first surface of a substrate, an ink cavity formed at a position corresponding to the piezoelectric element on the substrate, And a nozzle means formed on a second surface opposite to the surface of the substrate and having an ejection port for ejecting the ink contained in the ink cavity. An ink jet type recording head comprising an intermediate film between the second surface and the nozzle means, which has the same thermal expansion characteristic as the lower electrode constituting the piezoelectric element. .

【0017】このような構造のインクジェット式記録ヘ
ッドには、基板の両面に同程度の熱膨張特性を有する膜
が形成されることになるため、下電極形成材料と基板と
の熱膨張特性が異なっても、これによって発生する基板
の反りや歪みを、前記中間膜と下電極とで相殺し合うこ
とになる。
In the ink jet type recording head having such a structure, a film having a similar thermal expansion characteristic is formed on both surfaces of the substrate, so that the lower electrode forming material and the substrate have different thermal expansion characteristics. However, the warpage and distortion of the substrate caused by this will be offset by the intermediate film and the lower electrode.

【0018】すなわち、基板の第1の面の側と第2の面
の側とにそれぞれ形成される膜の熱膨張特性を、基板の
反り、歪み、或いは捻れ等物理的な変形が基板上の素子
構成のパターン誤差、パターン精度に実質的に影響が無
い程度になるまでに同じ範囲にするようにしたものであ
る。
That is, the thermal expansion characteristics of the films formed on the first surface side and the second surface side of the substrate are determined by the physical deformation of the substrate such as warpage, distortion, or twist on the substrate. The same range is set until the pattern error of the element configuration and the pattern accuracy are not substantially affected.

【0019】本発明において、熱膨張特性が同程度と
は、比較する膜や層の熱膨張係数の差が、±10%以内
にあることをいう。
In the present invention, the fact that the thermal expansion characteristics are substantially the same means that the difference between the thermal expansion coefficients of the films and layers to be compared is within ± 10%.

【0020】ここで、熱膨張特性の一つの局面は、熱膨
張係数である。特に、既述の中間膜の膜厚を下電極の膜
厚とほぼ同じくした場合には、中間膜を下電極とほぼ同
じ熱膨張係数の材料から作るようにすれば良い。一方、
熱膨張特性の他の局面は、熱膨張係数と対象となる膜の
膜厚との積である。すなわち、下電極の膜厚とその熱膨
張係数との積が、下電極のそれとほぼ同じ値になれば良
い。要するに、本発明において、熱膨張特性とは、比較
する膜や層の圧縮応力を均衡させるための手段や要素と
なるものである。したがって、既述の二つの局面に限定
されることはない。膜や層の組成や形態等によって適し
た熱膨張特性の要素や手段が、適宜選択あるいは設計さ
れれば良い。
Here, one aspect of the thermal expansion characteristic is the thermal expansion coefficient. In particular, when the thickness of the above-described intermediate film is substantially the same as the thickness of the lower electrode, the intermediate film may be made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as the lower electrode. on the other hand,
Another aspect of the thermal expansion characteristic is the product of the coefficient of thermal expansion and the thickness of the target film. That is, the product of the film thickness of the lower electrode and its thermal expansion coefficient should be approximately the same as that of the lower electrode. In short, in the present invention, the thermal expansion characteristic is a means or an element for balancing the compressive stress of the film or layer to be compared. Therefore, the present invention is not limited to the two aspects described above. Elements and means of thermal expansion characteristics suitable for the composition and form of the film or layer may be appropriately selected or designed.

【0021】前記中間膜は、下電極形成材料から構成す
ることがより好適である。このようにすることで、前記
利点に加え、基板とノズル板との接着性も向上される。
また、前記下電極と、前記中間膜は、同程度の膜厚で形
成されることが好ましい。
More preferably, the intermediate film is made of a lower electrode forming material. By doing so, in addition to the above advantages, the adhesiveness between the substrate and the nozzle plate is also improved.
Further, it is preferable that the lower electrode and the intermediate film are formed to have substantially the same thickness.

【0022】また、本発明は、基板の第1の面に形成さ
れた圧電体素子と、前記基板の当該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、前記基板の第
1の面と反対側の第2の面に形成され、前記インクキャ
ビティ内に収容されたインクを吐出する吐出口を備えた
ノズル手段と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッ
ドであって、前記基板の第1の面の外周部に、前記基板
が露出し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。
Further, the present invention provides a piezoelectric element formed on a first surface of a substrate, an ink cavity formed on the substrate at a position corresponding to the piezoelectric element, and a first surface of the substrate. A nozzle means formed on a second surface opposite to the first surface, and having a discharge port for discharging ink contained in the ink cavity. The present invention provides an ink jet recording head in which the substrate is exposed at the outer peripheral portion of the surface.

【0023】また、前記チップの外周部には、段差を形
成することができる。このような構造にすることで、基
板の露出部や段差部を、当該基板を嵌着する基体の所定
位置に係合させることができ、前記基板を基体に嵌着す
ることが容易となる。
Further, a step can be formed on the outer peripheral portion of the chip. With such a structure, the exposed portion or the step portion of the substrate can be engaged with a predetermined position of the base to which the substrate is fitted, and the substrate can be easily fitted to the base.

【0024】また、本発明はインクジェット式記録ヘッ
ドを構成するチップを、複数個並べて配置したインクジ
ェット式記録ラインヘッドを提供するものである。この
ようにすることで、高解像度化が達成され、力ラー印刷
にも容易に対応することができる。
Further, the present invention provides an ink jet recording line head in which a plurality of chips constituting the ink jet recording head are arranged. By doing so, high resolution is achieved, and it is possible to easily cope with high-speed printing.

【0025】また、本発明は、基板の第1の面に形成さ
れた下電極、圧電体膜及び上電極からなる圧電体素子
と、前記基板の当該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、前記基板の第1の面と反対側
の第2の面に形成され、前記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を備えたノズル手段と、
を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法で
あって、基板の第1の面に下電極形成用膜を、第2の面
に前記下電極形成用膜と同程度の熱膨張特性を有する中
間膜を形成する工程と、前記下電極形成用膜上に圧電体
膜及び上電極を形成した後、当該下電極形成用膜にパタ
ーニングを行い圧電体素子を形成する工程と、前記中間
層が形成された基板にインクキャビティを形成する工程
と、前記インクキャビティが形成された基板に、前記中
間膜を介してノズル手段を設ける工程と、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。
Further, according to the present invention, there is provided a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode formed on a first surface of a substrate, and formed at a position corresponding to the piezoelectric element on the substrate. An ink cavity, and nozzle means formed on a second surface of the substrate opposite to the first surface and having a discharge port for discharging ink contained in the ink cavity;
A method for manufacturing an ink jet recording head comprising: a substrate having a lower electrode forming film on a first surface thereof, and an intermediate film having a thermal expansion characteristic comparable to that of the lower electrode forming film on a second surface thereof. Forming a film, forming a piezoelectric film and an upper electrode on the lower electrode forming film, then patterning the lower electrode forming film to form a piezoelectric element, and forming the intermediate layer. Providing a method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: a step of forming an ink cavity in a formed substrate; and a step of providing nozzle means through the intermediate film on the substrate in which the ink cavity is formed. It is.

【0026】この方法では、基板の両面に同程度の熱膨
張特性を備えた膜を形成した後に、すなわち、これらの
膜が互いに基板の反りや歪みを相殺し合い、基板の平坦
性が向上された後に、圧電体素子を形成するためのパタ
ーニングが行われる。したがって、均−で高精度なパタ
ーニングを行うことができる。
In this method, after forming films having similar thermal expansion characteristics on both surfaces of the substrate, that is, these films cancel each other out of the warpage and distortion of the substrate, thereby improving the flatness of the substrate. Later, patterning for forming a piezoelectric element is performed. Therefore, uniform and highly accurate patterning can be performed.

【0027】また、本発明は、基板の第1の面に形成さ
れた下電極、圧電体膜及び上電極からなる圧電体素子
と、前記基板の当該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、前記基板の第1の面と反対側
の第2の面に形成され、前記インクキャビティ内に収容
インクを吐出する吐出口を備えたノズル手段と、を備え
てなるインクジェット式記録へッドの製造方法であっ
て、基板上に下電極形成用膜、圧電体膜形成用膜及び上
電極形成用膜を順に形成する工程と、前記上電極形成用
膜、圧電体膜形成用膜及び下電極形成用膜をチップ単位
に分割する工程と、前記チップ単位に分割された上電極
形成用膜、圧電体膜形成用膜及び下電極形成用膜にパタ
ーニングを行い、圧電体素子を形成する工程と、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。
Further, according to the present invention, there is provided a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode formed on a first surface of a substrate, and formed at a position corresponding to the piezoelectric element on the substrate. An ink-jet recording method comprising: an ink cavity; and nozzle means formed on a second surface of the substrate opposite to the first surface and having an ejection port for ejecting ink contained in the ink cavity. A method of forming a film for forming a lower electrode, a film for forming a piezoelectric film, and a film for forming an upper electrode on a substrate in order, wherein the film for forming an upper electrode and the film for forming a piezoelectric film are provided. And a step of dividing the film for forming the lower electrode into chip units, and patterning the film for forming the upper electrode, the film for forming the piezoelectric film, and the film for forming the lower electrode divided into the chip units to form the piezoelectric element And an inkjet process comprising: There is provided a manufacturing method of the recording head.

【0028】なお、本発明において、「チップ」とは、
複数の圧電体素子及びインクキャビティが形成され、イ
ンクジェット式記録ヘッドとして機能する単位をいう。
In the present invention, “chip” means
A unit in which a plurality of piezoelectric elements and ink cavities are formed and function as an ink jet recording head.

【0029】この方法によれば、上電極形成用膜、圧電
体膜形成用膜及び下電極形成用膜をチップ単位に分割
し、基板に発生する反りや歪みを低減させた後に、圧電
体素子を形成するためのパターニングが行われる。した
がって、均一で高精度なパターニングを行うことができ
る。
According to this method, the film for forming the upper electrode, the film for forming the piezoelectric film, and the film for forming the lower electrode are divided into chips to reduce the warpage and distortion generated on the substrate. Is performed to form a pattern. Therefore, uniform and highly accurate patterning can be performed.

【0030】さらに、本発明は、基板の反りや歪みが圧
電体素子の残留応力によることが大きいこと基づき、イ
ンクジェット式記録ヘッドの圧電体素子側に応力を相殺
或いは均衡させる膜を形成することを特徴とする。基板
の反りや歪みは、圧電体素子の内の下電極、特に白金に
よる引張応力に依るところが大きいので、本発明のイン
クジェット式記録ヘッドは、特に、基板の圧電体素子側
に圧縮応力を持つ膜を形成して、この引張応力を相殺さ
せようとしたものである。
Further, the present invention provides a method for forming a film for canceling or balancing stress on the piezoelectric element side of an ink jet recording head based on the fact that the warpage or distortion of the substrate is largely due to the residual stress of the piezoelectric element. Features. Since the warpage and distortion of the substrate largely depend on the tensile stress due to the lower electrode of the piezoelectric element, particularly platinum, the ink jet recording head of the present invention is particularly suitable for a film having a compressive stress on the piezoelectric element side of the substrate. Is formed to offset the tensile stress.

【0031】この本発明の一つの実施形態は、インクジ
ェット式記録ヘッドの圧電体素子の側に、この圧電体素
子が持つ引張応力に見合った圧縮応力の金属酸化膜を設
けたことを特徴とするものである。
One embodiment of the present invention is characterized in that a metal oxide film having a compressive stress corresponding to the tensile stress of the piezoelectric element is provided on the side of the piezoelectric element of the ink jet recording head. Things.

【0032】本発明の他の実施形態は、この引張応力と
圧縮応力とを、基板に反りや歪みを発生させない程度に
均衡させたことを特徴とするものである。
Another embodiment of the present invention is characterized in that the tensile stress and the compressive stress are balanced to such an extent that the substrate is not warped or distorted.

【0033】本発明のさらに他の実施形態は、インクジ
ェット式記録ヘッドにおいて、圧電体素子側に圧縮応力
を持つ膜を形成して全体としては圧縮応力を奏するよう
にし、かつ、インク吐出側にも圧縮応力を奏する膜を形
成させて、基板の両面に均衡する値の、すなわち、基板
に反りや歪みが生じない圧縮応力を発生させたことを特
徴とするものである。この構成は、圧電体素子側の金属
酸化膜の膜厚を、インクキャビティ側の金属酸化膜の膜
厚よりも大きい値に形成することにより達成される。代
表的な例では、前者の膜厚が後者の膜厚のほぼ2倍の値
である。
According to still another embodiment of the present invention, in the ink jet recording head, a film having a compressive stress is formed on the piezoelectric element side so as to exert a compressive stress as a whole, and also on the ink discharge side. A film exhibiting a compressive stress is formed to generate a compressive stress having a value balanced on both surfaces of the substrate, that is, a compressive stress that does not cause the substrate to be warped or distorted. This configuration is achieved by forming the thickness of the metal oxide film on the piezoelectric element side to be larger than the thickness of the metal oxide film on the ink cavity side. In a typical example, the former film thickness is almost twice as large as the latter film thickness.

【0034】基板の両面側における圧縮力の均衡は、圧
電体素子側とインクキャビティ側のそれぞれに金属酸化
膜を形成し、両者の膜厚や材質を適宜調整することによ
って可能となる。基板の両面側に同じ金属酸化膜が形成
される場合、既述のように、引張応力を持つ下電極が形
成されている側の金属酸化物の膜厚は、インクキャビテ
ィ側の金属酸化物の膜厚より大きくなる。
The balance of the compressive force on both sides of the substrate can be achieved by forming metal oxide films on the piezoelectric element side and the ink cavity side, respectively, and appropriately adjusting the thickness and material of both. When the same metal oxide film is formed on both sides of the substrate, as described above, the thickness of the metal oxide on the side where the lower electrode having tensile stress is formed is the same as that of the metal oxide on the ink cavity side. It becomes larger than the film thickness.

【0035】好ましい膜厚の範囲(比)は、次のとおり
である。
The preferred range (ratio) of the film thickness is as follows.

【0036】下電極:0.3−0.9 PZT:0.5−3.0 上電極:0.05−0.2 シリコン酸化膜(下電極側):1.0−2.0 シリコン酸化膜(インクキャビティ側):0.5−1.
5 (以上単位は、μmである。) 酸化膜としては、好ましくは、シリコン酸化膜(二酸化
シリコン)である。特に熱酸化法によって形成されるシ
リコン酸化膜は緻密な結晶になることから有効である。
その他、二酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化イリ
ジウムでも良い。また、これら二酸化ジルコニウム等
を、圧電体素子側に設けてシリコン酸化膜上に積層し
て、圧縮応力を適宜調整することが可能となる。
Lower electrode: 0.3-0.9 PZT: 0.5-3.0 Upper electrode: 0.05-0.2 Silicon oxide film (lower electrode side): 1.0-2.0 Silicon oxide Film (ink cavity side): 0.5-1.
5 (The unit is μm.) The oxide film is preferably a silicon oxide film (silicon dioxide). In particular, a silicon oxide film formed by a thermal oxidation method is effective because it becomes a dense crystal.
In addition, zirconium dioxide, tantalum oxide, and iridium oxide may be used. Further, it is possible to provide zirconium dioxide or the like on the piezoelectric element side and stack it on the silicon oxide film to adjust the compressive stress appropriately.

【0037】本発明のより具体的な形態は、基板の第1
の面に形成された圧電体素子と、前記基板のこの圧電体
素子に対応する位置に形成されたインクキャビティと、
前記基板の第1の面と反対側の第2の面に形成され、前
記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出する吐
出口を備えたノズル手段と、を備えてなるインクジェッ
ト式記録ヘッドであって、前記圧電体素子と基板との間
の酸化膜と、前記ノズル板と基板との間の酸化膜とを、
前記圧縮応力が均衡するように、形成されてなることを
特徴とするものである。
In a more specific embodiment of the present invention, the first substrate
A piezoelectric element formed on the surface of the substrate, an ink cavity formed at a position corresponding to the piezoelectric element on the substrate,
A nozzle means formed on a second surface of the substrate opposite to the first surface, the nozzle means having a discharge port for discharging ink contained in the ink cavity. An oxide film between the piezoelectric element and the substrate, and an oxide film between the nozzle plate and the substrate,
The compression stress is formed so as to be balanced.

【0038】本発明に係わるインクジェット式記録ヘッ
ドによれば、圧電体素子側の圧縮応力と、インク吐出側
の圧縮応力とを、基板に反りや歪みが発生しない程度に
均衡させたことを特徴とするものであるから、素子のパ
ターニングを高精度で行うことができる。
The ink jet recording head according to the present invention is characterized in that the compressive stress on the piezoelectric element side and the compressive stress on the ink ejection side are balanced to such an extent that no warping or distortion occurs in the substrate. Therefore, the patterning of the element can be performed with high precision.

【0039】なお、本発明において、ノズル手段とは、
例えば、インクの吐出口を形成する部材によって実現さ
れる。
In the present invention, the nozzle means
For example, it is realized by a member forming an ink ejection port.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0041】(実施の形態1)図1はインクジェット式
記録ヘッドの一例を示す断面図である。図1にはインク
ジェット式記録ヘッドの一部が示されている。このイン
クジェット式記録ヘッドは、シリコン基板11の第lの
面に、シリコン酸化膜12を介して形成された圧電体素
子20と、シリコン基板11の圧電体素子20に対応す
る位置に形成されたインクキャビティ18と、シリコン
基板11の第1の面と反対側の第2の面にシリコン酸化
膜13を介して形成された中間膜17と、中間膜17上
に形成されるとともに、インクキャビティ18内に収容
されたインクを吐出する吐出口25が開口されたノズル
板26と、を備えて構成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ink jet recording head. FIG. 1 shows a part of an ink jet recording head. The ink jet recording head includes a piezoelectric element 20 formed on a first surface of a silicon substrate 11 with a silicon oxide film 12 interposed therebetween, and an ink formed at a position corresponding to the piezoelectric element 20 on the silicon substrate 11. A cavity 18, an intermediate film 17 formed on the second surface of the silicon substrate 11 opposite to the first surface via the silicon oxide film 13, and an intermediate film 17 formed on the intermediate film 17; And a nozzle plate 26 having an ejection port 25 for ejecting the ink stored in the nozzle plate 26.

【0042】圧電体素子20は、シリコン基板11側か
ら順に、下電極14、PZT膜15及び上電極16が順
に積層された構造を備えている。なお、本実施形態で
は、下電極形成材料及び上電極形成材料としてプラチナ
を使用した。中間膜17は、下電極形成材料と同じ材
料、すなわち、プラチナから構成した。この中間膜17
は、下電極14と、同一の膜厚を有している。また、ノ
ズル板26は、ステンレスから構成した。
The piezoelectric element 20 has a structure in which a lower electrode 14, a PZT film 15, and an upper electrode 16 are sequentially stacked from the silicon substrate 11 side. In this embodiment, platinum was used as the lower electrode forming material and the upper electrode forming material. The intermediate film 17 was made of the same material as the lower electrode forming material, that is, platinum. This intermediate film 17
Has the same thickness as the lower electrode 14. The nozzle plate 26 was made of stainless steel.

【0043】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドは、シリコン基板11の第1の面に下電極14が、
第2の面に、下電極14と同一の材料からなる中間膜1
7が形成されているため、下電極14とシリコン基板1
1との熱膨張係数が異なっても、これによって発生する
シリコン基板11の反りや歪みを、中間膜17と下電極
14とで相殺し合うことができる。したがって、均一な
形状の圧電体素子20を形成することができ、かつ再堆
積(残査)の発生がなく、高精度で信頼性が高いインク
ジェット式記録ヘッドを提供することができる。
In the ink jet recording head having this structure, the lower electrode 14 is provided on the first surface of the silicon substrate 11.
An intermediate film 1 made of the same material as the lower electrode 14 is formed on the second surface.
7, the lower electrode 14 and the silicon substrate 1
Even if the coefficient of thermal expansion is different from 1, the warpage and distortion of the silicon substrate 11 caused by this can be canceled by the intermediate film 17 and the lower electrode 14. Therefore, it is possible to form the piezoelectric element 20 having a uniform shape, and to provide a highly accurate and highly reliable ink jet recording head without re-deposition (residual residue).

【0044】さらに、中間膜17の存在により、シリコ
ン酸化膜13が形成されたシリコン基板1lと、ノズル
板26との接着性を向上することができる。
Further, due to the presence of the intermediate film 17, the adhesiveness between the silicon substrate 11 having the silicon oxide film 13 formed thereon and the nozzle plate 26 can be improved.

【0045】次に、この構造を備えたインクジェット式
記録へッドの製造方法について、図2を参照しながら説
明する。先ず、図2(1)に示す工程では、熱酸化法に
より、シリコン基板11の第1の面にシリコン酸化膜1
2を、この第1の面の反対側の第2の面にシリコン酸化
膜13を形成する。次に、シリコン酸化膜13に重ねて
プラチナからなる中間膜17を、スパッタ成膜法等の薄
膜形成方法により形成する。
Next, a method of manufacturing an ink jet recording head having this structure will be described with reference to FIG. First, in a step shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 1 is formed on a first surface of a silicon substrate 11 by a thermal oxidation method.
2, a silicon oxide film 13 is formed on a second surface opposite to the first surface. Next, an intermediate film 17 made of platinum is formed on the silicon oxide film 13 by a thin film forming method such as a sputtering film forming method.

【0046】次に、図2(2)に示す工程では、シリコ
ン酸化膜12上に、プラチナからなる下電極形成用膜1
4Aを形成する。なお、下電極形成用膜14Aは、中間
膜17と同一の膜厚で形成した。この工程によって、シ
リコン基板11の両面に、プラチナ膜が形成されること
になるため、プラチナとシリコン基板との熱膨張係数が
異なっても、シリコン基板11に反りや歪みが発生する
ことを防止することができる。
Next, in the step shown in FIG. 2B, the lower electrode forming film 1 made of platinum is formed on the silicon oxide film 12.
4A is formed. The lower electrode forming film 14A was formed with the same thickness as the intermediate film 17. By this step, a platinum film is formed on both surfaces of the silicon substrate 11, so that even if the platinum and the silicon substrate have different coefficients of thermal expansion, the silicon substrate 11 is prevented from being warped or distorted. be able to.

【0047】次いで、下電極形成用膜14A上に、ゾル
ゲル法、高周波スパッタ成膜、CVD法等の成膜方法に
より、PZT膜15Aを形成する。その後、これらの膜
が形成されたシリコン基板11に熱処理を行う。
Next, a PZT film 15A is formed on the lower electrode forming film 14A by a film forming method such as a sol-gel method, a high-frequency sputtering film forming method, and a CVD method. Thereafter, heat treatment is performed on the silicon substrate 11 on which these films are formed.

【0048】次いで、図2(3)に示す工程では、PZ
T膜15A上に、上電極形成用膜16Aを、スパッタ成
膜法等の薄膜形成方法により形成する。次に、図2
(4)に示す工程では、上電極形成用膜16A上の上電
極形成領域に、フォトレジスト膜21を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
An upper electrode forming film 16A is formed on the T film 15A by a thin film forming method such as a sputtering film forming method. Next, FIG.
In the step (4), a photoresist film 21 is formed in the upper electrode formation region on the upper electrode formation film 16A.

【0049】一方、中間膜17上のインクキャビティ形
成領域以外の領域には、フォトレジストパターン22を
形成する。なお、フォトレジスト21は、後の工程で行
う下電極形成用膜14Aのパターニングの際に、一旦エ
ッチングされた材料が再堆積することを防止するため、
側面にシリコン基板側に向けて広がるテーパーを設けた
形状とした。
On the other hand, a photoresist pattern 22 is formed in a region other than the ink cavity forming region on the intermediate film 17. Note that the photoresist 21 is used to prevent the once-etched material from being deposited again when the lower electrode forming film 14A is patterned in a later step.
The shape was such that a taper extending toward the silicon substrate side was provided on the side surface.

【0050】次いで、図2(5)に示す工程では、フォ
トレジスト21をマスクとして、上電極形成用膜16A
及びPZT膜15Aにエッチングを行い、上電極16及
びPZT膜15を形成する。その後、フォトレジスト2
1を除去する。
Next, in the step shown in FIG. 2 (5), using the photoresist 21 as a mask, the upper electrode forming film 16A is formed.
The upper electrode 16 and the PZT film 15 are formed by etching the PZT film 15A. Then, photoresist 2
Remove one.

【0051】この図2(4)及び(5)で行ったフォト
リソグラフィ(パターニング)工程は、シリコン基板1
1に反りや歪みがない状態で行うことができる。したが
って、フォトレジスト21及び22をウエハ面内にて再
現性よく、均一な形状で形成することができるととも
に、再堆積が防止された良好なエッチングが行える。
The photolithography (patterning) step performed in FIGS. 2 (4) and (5)
1 can be performed without warping or distortion. Therefore, the photoresists 21 and 22 can be formed in a uniform shape with good reproducibility in the wafer surface, and good etching can be performed while preventing redeposition.

【0052】次いで、図2(6)に示す工程では、上電
極16及びPZT膜15が形成された下電極形成用膜1
4A上の下電極形成領域に、前記と同様に均一な形状の
フォトレジスト23を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2 (6), the lower electrode forming film 1 on which the upper electrode 16 and the PZT film 15 are formed is formed.
A photoresist 23 having a uniform shape is formed in the lower electrode formation region on 4A in the same manner as described above.

【0053】次に、図2(7)に示す工程では、フォト
レジスト23をマスクとして下電極形成用膜14Aをエ
ッチングし、下電極14を形成する。このようにして、
シリコン基板11上にシリコン酸化膜12を介して、下
電極14、PZT膜15及び上電極16からなる圧電体
素子20を形成した。
Next, in the step shown in FIG. 2 (7), the lower electrode forming film 14A is etched using the photoresist 23 as a mask to form the lower electrode 14. In this way,
A piezoelectric element 20 including a lower electrode 14, a PZT film 15, and an upper electrode 16 was formed on a silicon substrate 11 with a silicon oxide film 12 interposed therebetween.

【0054】次いで、図2(8)に示す工程では、フォ
トレジスト22をマスクとして、中間膜17をエッチン
グする。次に、図2(9)に示す工程では、図2(8)
に示す工程でパターニングされた中間膜17をマスクと
してシリコン酸化膜13及びシリコン基板11にエッチ
ングを行い、インクキャビティ18を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2 (8), the intermediate film 17 is etched using the photoresist 22 as a mask. Next, in the step shown in FIG.
The silicon oxide film 13 and the silicon substrate 11 are etched by using the intermediate film 17 patterned in the process shown in FIG.

【0055】その後、中間膜17を介してノズル板26
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。なお、ここでは、下電極形成材料及
び中間膜形成材料としてプラチナを使用したが、これに
限らず、イリジウム、プラチナイリジウム合金、プラチ
ナパラジウム合金等を使用してもよい。
Thereafter, the nozzle plate 26 is interposed through the intermediate film 17.
And the like, to perform a desired process to complete the ink jet recording head. Here, platinum was used as the material for forming the lower electrode and the material for forming the intermediate film. However, the material is not limited to this, and iridium, a platinum iridium alloy, a platinum palladium alloy, or the like may be used.

【0056】また、下電極14と中間膜17とを、同一
の材料から構成した場合について説明したが、これに限
らず、中間膜17は、下電極形成材料と同程度の熱膨張
係数を備えた材料であれば、下電極形成材料とは異なっ
た材科から構成してもよい。
The case where the lower electrode 14 and the intermediate film 17 are made of the same material has been described. However, the present invention is not limited to this. The intermediate film 17 has a thermal expansion coefficient similar to that of the lower electrode forming material. If it is a material which is different from the material for forming the lower electrode, the material may be different.

【0057】(実施の形態2)次に、本発明に係る実施
の形態2について図面を参照して説明する。なお、本実
施の形態では、実施の形態1で説明したインクジェット
式記録ヘッドと同様の部材には、同一の符合を付し、そ
の詳細な説明を省略することがある。
(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the same members as those of the ink jet recording head described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

【0058】図3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4は、図3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、図5は、実施の形態2に係るインクジェット式記録
ヘッドの分解組み立て図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the ink jet recording head according to the second embodiment, FIG. 4 is a cross sectional view showing a manufacturing process of the ink jet recording head shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 7 is an exploded view of the ink jet recording head according to Embodiment 2.

【0059】図3に示すインクジエット式記録ヘッド
は、シリコン基板11の第1の面に、シリコン酸化膜1
2を介して形成された圧電体素子20と、シリコン基板
11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18と、シリコン基板11の第1の面と反
対側の第2の面にシリコン酸化膜13を介して形成され
るとともに、インクキャビティ18内に収容されたイン
クを吐出する吐出口25が開口されたノズル板26と、
を備えて構成されている。
The ink jet recording head shown in FIG. 3 has a silicon oxide film 1 on a first surface of a silicon substrate 11.
2, an ink cavity 18 formed at a position corresponding to the piezoelectric element 20 on the silicon substrate 11, and a second surface opposite to the first surface of the silicon substrate 11. A nozzle plate 26 formed through the silicon oxide film 13 and having an opening 25 for discharging ink contained in the ink cavity 18;
It is provided with.

【0060】シリコン基板11の第1の面のチップ外周
部はシリコン酸化膜12によって覆われることなく露出
しており、この部分には、段差部19が形成されてい
る。この段差部19は、図5に示すように、前述した素
子が形成されたシリコン基板11にノズル板26を接着
した後、これを基体90に嵌着する際に、基体90の係
合部91に係合する。この段差部19によって、前記シ
リコン基板11は、基体90に簡単、確実に固定され
る。なお、符合98は、圧電体素子20に信号を与える
ための配線基板である。
The outer peripheral portion of the chip on the first surface of the silicon substrate 11 is exposed without being covered by the silicon oxide film 12, and a step 19 is formed in this portion. As shown in FIG. 5, after the nozzle plate 26 is adhered to the silicon substrate 11 on which the above-described elements are formed, and the step portion 19 is fitted to the base 90, as shown in FIG. Engages. The silicon substrate 11 is simply and reliably fixed to the base 90 by the step 19. Reference numeral 98 denotes a wiring board for providing a signal to the piezoelectric element 20.

【0061】次に、この構造を備えたインクジェット式
記録へッドの製造方法について、図4を参照しながら説
明する。先ず、図4(1)に示す工程では、実施の形態
1と同様の方法により、ウエハ状のシリコン基板11の
第1の面にシリコン酸化膜12を、第2の面にシリコン
酸化膜13を形成し、さらにシリコン酸化膜12上に、
下電極形成用膜14A及びPZT膜15Aを形成する。
Next, a method of manufacturing an ink jet recording head having this structure will be described with reference to FIG. First, in the step shown in FIG. 4A, the silicon oxide film 12 is formed on the first surface and the silicon oxide film 13 is formed on the second surface of the wafer-shaped silicon substrate 11 in the same manner as in the first embodiment. Formed, and further on the silicon oxide film 12,
The lower electrode forming film 14A and the PZT film 15A are formed.

【0062】次に、図4(2)に示す工程では、図4
(1)に示す工程で得たPZT膜15A上に上電極形成
用膜16Aを形成する。次いで、図4(3)に示す工程
では、前述した膜が形成されたシリコン基板11をチッ
プ単位に分割するためのフォトレジスト41を、上電極
形成用膜16A上に形成する。
Next, in the step shown in FIG.
An upper electrode forming film 16A is formed on the PZT film 15A obtained in the step shown in (1). Next, in a step shown in FIG. 4C, a photoresist 41 for dividing the silicon substrate 11 on which the above-described film is formed into chip units is formed on the upper electrode forming film 16A.

【0063】次に、図4(4)に示す工程では、前記フ
ォトレジスト41をマスクとして、上電極形成用膜16
A、PZT膜15A及び下電極形成用膜14Aをエッチ
ングし、これらをチップ単位に分割する。このようにし
て、チップ単位に分割された下電極形成用膜14B、P
ZT膜15B及び上電極形成用膜16Bを得る。
Next, in the step shown in FIG. 4D, using the photoresist 41 as a mask, the upper electrode forming film 16 is formed.
A, the PZT film 15A and the lower electrode forming film 14A are etched and divided into chip units. In this manner, the lower electrode forming films 14B, P
The ZT film 15B and the upper electrode forming film 16B are obtained.

【0064】この工程により、シリコン基板11に反り
や歪みを生じさせる下電極形成用膜14Aがチップ単位
に分割されるため、シリコン基板11に反りや歪みが発
生することを抑制することができる。また、このチップ
単位の分割の際に行うフオトリソグラフィ工程は、既述
のパターニングと比較して精度を要さないため、シリコ
ン基板11に多少の反りや歪みがあっても、特に問題に
なりにくい。
In this step, the lower electrode forming film 14A that causes the silicon substrate 11 to warp or warp is divided into chips, so that the silicon substrate 11 can be prevented from warping or warping. In addition, the photolithography process performed at the time of division into chips does not require a higher precision than the above-described patterning, so that even if the silicon substrate 11 has some warpage or distortion, it does not particularly cause a problem. .

【0065】図4(5)以降は、図4(4)に示す工程
で得た一つのチップについて拡大した断面図である。図
4(6)に示す工程では、上電極形成用膜16B上の上
電極形成領域に、フォトレジスト42を形成する。
FIG. 4 (5) is an enlarged sectional view of one chip obtained in the step shown in FIG. 4 (4). In the step shown in FIG. 4 (6), a photoresist 42 is formed in the upper electrode formation region on the upper electrode formation film 16B.

【0066】一方、シリコン酸化膜13上のインクキャ
ビティ形成領域以外の領域には、フォトレジスト43を
形成する。なお、フォトレジスト42は、後の工程で行
う下電極形成用膜14Bのパターニングの際に、一且エ
ッチングされた材料が再堆積することを防止するため、
側面にシリコン基板側に向けて広がるテーパーを設けた
形状とした。
On the other hand, in a region other than the ink cavity forming region on the silicon oxide film 13, a photoresist 43 is formed. Note that the photoresist 42 is used to prevent the once-etched material from re-depositing during patterning of the lower electrode forming film 14B in a later step.
The shape was such that a taper extending toward the silicon substrate side was provided on the side surface.

【0067】次いで、図4(7)に示す工程では、フォ
トレジスト42をマスクとして、上電極形成用膜16B
及びPZT膜15Bにイオンミリングによるエッチング
を行い上電極16及びPZT膜15のパターンを形成す
る。この時、チップの外周部に露出されているシリコン
酸化膜12も同時にエッチングされ、その下のシリコン
基板11もエッチングされ、この部分にシリコン基板1
1が露出されるとともに、段差19が形成される。
Next, in the step shown in FIG. 4 (7), the upper electrode forming film 16B is formed using the photoresist 42 as a mask.
Then, the PZT film 15B is etched by ion milling to form a pattern of the upper electrode 16 and the PZT film 15. At this time, the silicon oxide film 12 exposed on the outer peripheral portion of the chip is simultaneously etched, and the silicon substrate 11 thereunder is also etched.
1 is exposed, and a step 19 is formed.

【0068】その後、フォトレジスト42を除去する。
このようにして、シリコン基板11上にシリコン酸化膜
12を介して、下電極14、PZT膜15及び上電極1
6からなる圧電体素子20を形成した。
Thereafter, the photoresist 42 is removed.
Thus, the lower electrode 14, the PZT film 15, and the upper electrode 1 are formed on the silicon substrate 11 with the silicon oxide film 12 interposed therebetween.
6 were formed.

【0069】この工程で行ったフオトリソグラフィ工程
は、チップ単位の分割により、シリコン基板11に反り
や歪みがない状態で行うことができる。したがって、フ
ォトレジスト42及び43を再現性よく、均一な形状で
形成することができるとともに、再堆積が防止された良
好なエッチングが行える。
The photolithography step performed in this step can be performed in a state where the silicon substrate 11 has no warpage or distortion due to division into chips. Therefore, the photoresists 42 and 43 can be formed in a uniform shape with good reproducibility, and good etching can be performed while preventing redeposition.

【0070】次いで、図4(8)に示す工程では、フォ
トレジスト43をマスクとしてシリコン酸化膜13をパ
ターニングした後、パターニングされたシリコン酸化膜
13をマスクとしてシリコン基板11にエッチングを行
い、インクキャビティ18を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4 (8), after the silicon oxide film 13 is patterned using the photoresist 43 as a mask, the silicon substrate 11 is etched using the patterned silicon oxide film 13 as a mask to form an ink cavity. 18 are formed.

【0071】その後、所定位置にノズル板26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。なお、実施の形態1及び2では、圧電体膜と
して、PZT系材料を用いた場合について説明したが、
この系にニオブ酸や酸化ニッケル、酸化マグネシウム
等、他の金属酸化物を添加したものや、PZT系以外の
材料を用いてもよい。
Thereafter, a desired process such as providing a nozzle plate 26 at a predetermined position is performed to complete an ink jet recording head. In the first and second embodiments, the case where a PZT-based material is used as the piezoelectric film has been described.
A material obtained by adding another metal oxide such as niobate, nickel oxide, or magnesium oxide to this system, or a material other than the PZT system may be used.

【0072】なお、図9は、図5の基板11(加圧室と
なるインクキャヒ゛ティ18を形成する加圧室基板)に対するノ
ズル板26に代わるノズルユニットの一例を示すもので
ある。より詳しくは、この図9は、加圧室基板100と
ノズルユニットの層構造を示している。ここでは、イン
クの共通流路が、加圧室基板ではなく、リザーバ室形成
基板に形成されるタイプを示す。
FIG. 9 shows an example of a nozzle unit in place of the nozzle plate 26 for the substrate 11 (a pressure chamber substrate forming the ink chamber 18 serving as a pressure chamber) in FIG. More specifically, FIG. 9 shows a layer structure of the pressure chamber substrate 100 and the nozzle unit. Here, a type in which the common flow path of the ink is formed not on the pressurized chamber substrate but on the reservoir chamber forming substrate is shown.

【0073】ノズルユニット2は、連通路270が形成
された連通路基板260、複数のインク供給孔250を
有するインク供給路形成基板240、インクリザーバ室
230を有するリザーバ室形成基板220、および複数
のノズル210を有するノズル形成基板200によって
構成される。圧力室基板100とノズルユニット2と
は、接着剤によって接合されている。前記インクリザー
バ室230は、図1における共通流路112と同等の働
きを備える。
The nozzle unit 2 includes a communication path substrate 260 having a communication path 270 formed therein, an ink supply path forming substrate 240 having a plurality of ink supply holes 250, a reservoir chamber forming substrate 220 having an ink reservoir chamber 230, and a plurality of It is constituted by a nozzle forming substrate 200 having a nozzle 210. The pressure chamber substrate 100 and the nozzle unit 2 are joined by an adhesive. The ink reservoir chamber 230 has the same function as the common flow channel 112 in FIG.

【0074】なお、図2は、簡略化の為、ノズルが1列
4ヶで、縦2列に構成した構造図を示すが、実際には、
ノズル数、列数には限定されず、どのような組み合わせ
でもよい。図5において、基板11には、加圧室(イン
クキャビティ)が複数の短冊状に設けられ、すべての加
圧室にインクを供給するための共通流路112が設けら
れている。各インクキャビティは、側壁18Aにより隔
てられている。
FIG. 2 shows a structural diagram in which four nozzles are arranged in four rows and two rows are arranged vertically for simplification.
The number of nozzles and the number of rows are not limited, and any combination may be used. 5, a pressure chamber (ink cavity) is provided in the substrate 11 in a plurality of strips, and a common flow channel 112 for supplying ink to all the pressure chambers is provided. Each ink cavity is separated by a side wall 18A.

【0075】(実施の形態3)次に、本発明に係る実施
の形態3について図面を参照して説明する。実施の形態
3では、実施の形態2で得たチップを複数個ライン上に
設置したラインヘッドについて説明する。なお、このチ
ップは、実施の形態2で得たものと同一の構造を有して
いるため、同一の符合を付し、その詳細な説明を省略す
る。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, a line head in which the chips obtained in the second embodiment are arranged on a plurality of lines will be described. Since this chip has the same structure as that obtained in the second embodiment, the same reference numerals are given and the detailed description is omitted.

【0076】このラインヘッドは、図6に示すように、
基体91に4枚のチップが配設された構造を備えてい
る。すなわち、図5に示すインクジェット式記録ヘッド
を4個ライン上に並べた構造を有している。
This line head is, as shown in FIG.
It has a structure in which four chips are arranged on a base 91. That is, it has a structure in which four ink jet recording heads shown in FIG. 5 are arranged on a line.

【0077】このラインヘッドの各々のインクキャビテ
ィ18には、それぞれ、黒インク、シアンインク、マゼ
ンタインク、イエローインクが収容されている。これに
よって、力ラー印刷に対応している。
The ink cavities 18 of the line head respectively store black ink, cyan ink, magenta ink, and yellow ink. In this way, it corresponds to the force printing.

【0078】なお、実施の形態3では、実施の形態2で
得たチップを用いた場合について説明したが、これに限
らず、実施の形態1で得たチップ等、本発明に係るイン
クジェット式記録ヘッドを構成するチップであれば、他
の構造のチップを用いてもよいことは勿論である。ま
た、チップの設置数も4個に限らず、任意に設定するこ
とができる。
In the third embodiment, the case where the chip obtained in the second embodiment is used has been described. However, the present invention is not limited to this. It goes without saying that a chip having another structure may be used as long as it is a chip constituting the head. Also, the number of chips to be installed is not limited to four, but can be set arbitrarily.

【0079】(実施の形態4)図7は、圧電体素子の下
電極によって発生する引張応力を緩和、解消、或いは補
償するための圧縮応力を持つ膜を備えたインクジェット
式記録ヘッドの断面図である。この実施形態のものは、
ほぼ既述の図2に説明した工程によって製造される。こ
の実施形態において、図1及び図2の実施形態と同一構
成部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。
(Embodiment 4) FIG. 7 is a sectional view of an ink jet recording head provided with a film having a compressive stress for relaxing, eliminating or compensating for a tensile stress generated by a lower electrode of a piezoelectric element. is there. In this embodiment,
It is manufactured by the steps almost described in FIG. In this embodiment, the same components as those in the embodiment of FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0080】このインクジェット式記録ヘッドは、図1
のものと同様に、基板11の圧電体素子20側とインク
キャビティ18側にそれぞれシリコン酸化膜12,13
を備えている。なお、ノズル板26とシリコン酸化膜1
3との間の中間膜17は、省略されている。
This ink jet type recording head is shown in FIG.
Similarly, the silicon oxide films 12 and 13 are formed on the piezoelectric element 20 side and the ink cavity 18 side of the substrate 11, respectively.
It has. The nozzle plate 26 and the silicon oxide film 1
3, the intermediate film 17 is omitted.

【0081】上電極16、PZT膜15、そして下電極
膜14からなる圧電体素子20は、全体として引張応力
を持っている。これらの各膜はいずれも引張応力を持つ
傾向を示しており、PZTの熱処理時の高温アニールに
て、下電極の収縮率が大きいため、また、アニール時に
上電極が形成されていないため、近い下電極の引張応力
の影響が基板の平坦性に与える影響が大きい。
The piezoelectric element 20 composed of the upper electrode 16, the PZT film 15, and the lower electrode film 14 has a tensile stress as a whole. Each of these films has a tendency to have a tensile stress, and is close to the high temperature annealing during the heat treatment of PZT because the lower electrode has a large shrinkage ratio and the upper electrode is not formed during the annealing. The effect of the tensile stress of the lower electrode greatly affects the flatness of the substrate.

【0082】これに対して、下電極14とシリコン基板
11との間にあるシリコン酸化膜12及び基板とシリコ
ン基板11とノズル板26との間のシリコン酸化膜13
は、圧縮応力を持っている。これらの膜の応力の関係を
示すと次の関係が設定されている。
On the other hand, the silicon oxide film 12 between the lower electrode 14 and the silicon substrate 11 and the silicon oxide film 13 between the substrate, the silicon substrate 11 and the nozzle plate 26
Has a compressive stress. The following relationship is set when the relationship between the stresses of these films is shown.

【0083】A+B=C A:圧電体素子の引張応力(+) B:シリコン酸化膜12の圧縮応力(−) C:シリコン酸化膜13の圧縮応力(−) この関係が設定されていることにより、圧電体素子側の
引張応力がシリコン酸化膜12の圧縮応力によって打ち
消され、かつ、シリコンウエハの圧電体素子側とインク
キャビティ側の圧縮応力が均衡していることから、PZ
Tの熱処理後でもウエハが反ることが無く、図2の
(5)以降のパターニングを高精度で行うことができ
る。
A + B = C A: Tensile stress of piezoelectric element (+) B: Compressive stress of silicon oxide film 12 (-) C: Compressive stress of silicon oxide film 13 (-) Since the tensile stress on the piezoelectric element side is canceled by the compressive stress of the silicon oxide film 12 and the compressive stress on the piezoelectric element side and the ink cavity side of the silicon wafer are balanced, the PZ
Even after the heat treatment of T, the wafer does not warp, and the patterning after (5) in FIG. 2 can be performed with high accuracy.

【0084】シリコン酸化膜は図2のものと同様に、熱
酸化法によって形成される。前記応力の関係は、シリコ
ン酸化膜の膜厚を適宜調整することによって実現され
る。基板の圧電体素子側では、圧電体素子の引っ張り応
力に打ち勝って圧縮応力を発生すること、基板の圧電体
素子側とインクキャビティ側の圧縮応力とを均衡させて
いることから、圧電体素子側のシリコン酸化膜12の厚
みは、インクキャビティ側のシリコン酸化膜13の膜厚
よりも大きい値となっていて、圧電体素子側のシリコン
酸化膜の方がより大きな値の圧縮応力を発生するように
形成されている。
The silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method as in FIG. The relationship between the stresses is realized by appropriately adjusting the thickness of the silicon oxide film. On the piezoelectric element side of the substrate, the compressive stress is generated by overcoming the tensile stress of the piezoelectric element, and since the compressive stress on the piezoelectric element side of the substrate and the ink cavity side are balanced, the piezoelectric element side The thickness of the silicon oxide film 12 is larger than the thickness of the silicon oxide film 13 on the ink cavity side, and the silicon oxide film on the piezoelectric element side generates a larger value of compressive stress. Is formed.

【0085】これらシリコン酸化膜の膜厚は、圧電体素
子の膜厚等を考慮の上、適宜決定される。
The thickness of these silicon oxide films is appropriately determined in consideration of the thickness of the piezoelectric element and the like.

【0086】図8は、図2の(3)に相当する図であ
り、この実施形態では、圧電体素子側のシリコン酸化膜
12がインクキャビティ側のシリコン酸化膜13のほぼ
2倍の値の膜厚をもって形成されている。シリコン酸化
膜12と13はそれぞれ、別な工程によって形成され、
符号12のシリコン酸化膜を形成するための熱酸化時間
を符号13のシリコン酸化膜のそれより長くすることに
よって、符号12のシリコン酸化膜を符号13のものよ
りも厚く形成することができる。図8のものでは、シリ
コン基板の上下面に均衡する圧縮応力が形成されている
ので、基板に反りや歪み、或いは捻じれ等の物理的変形
が発生し難いようになっている。
FIG. 8 is a diagram corresponding to (3) in FIG. 2. In this embodiment, the silicon oxide film 12 on the piezoelectric element side has a value almost twice that of the silicon oxide film 13 on the ink cavity side. It is formed with a film thickness. The silicon oxide films 12 and 13 are formed by different processes, respectively.
By making the thermal oxidation time for forming the silicon oxide film of the reference numeral 12 longer than that of the silicon oxide film of the reference numeral 13, the silicon oxide film of the reference numeral 12 can be formed thicker than that of the reference numeral 13. In FIG. 8, since a balanced compressive stress is formed on the upper and lower surfaces of the silicon substrate, physical deformation such as warpage, distortion, or twisting of the substrate is unlikely to occur.

【0087】圧電体素子側のシリコン酸化膜12を、圧
電体素子の引っ張り応力にほぼ均衡するものであれば、
インクキャビティ側のシリコン酸化膜13を省略するこ
ともできる。また、シリコン酸化膜に代えて或いはこれ
に加えて、他の金属酸化膜である、ZrO2,Ta
25,IrOxをシリコン酸化膜12の上に形成して、
圧縮応力を調整するようにしても良い。
If the silicon oxide film 12 on the side of the piezoelectric element is substantially balanced with the tensile stress of the piezoelectric element,
The silicon oxide film 13 on the ink cavity side may be omitted. Further, instead of or in addition to the silicon oxide film, another metal oxide film such as ZrO 2 , Ta
2 O 5 and IrO x are formed on the silicon oxide film 12,
The compression stress may be adjusted.

【0088】なお、図1の実施形態のように中間膜17
を基板11設けること、図4の実施形態のようにチップ
毎に分割すること、そして、図8に示すように応力緩和
用の膜を形成すること、をそれぞれ2以上組み合わせる
ことによって、基板の反り等の物理的変形を効果的に防
止、或いは緩和して、高精度パターニングを達成するこ
とができる。この結果、電極間のリーク、ショートが防
止されたインクジェット式記録ヘッドを得ることができ
る。
Incidentally, as in the embodiment shown in FIG.
Of the substrate 11, dividing the chip for each chip as in the embodiment of FIG. 4, and forming a stress relaxation film as shown in FIG. And other physical deformations can be effectively prevented or mitigated to achieve high-precision patterning. As a result, it is possible to obtain an ink jet recording head in which leakage and short circuit between electrodes are prevented.

【0089】なお、インク吐出手段、ノズル手段として
は、ノズルプレートを用いたもの、あるいは、図9のよ
うなノズルユニットからなるものなど、特に限定される
ものではない。
The ink discharge means and the nozzle means are not particularly limited, such as those using a nozzle plate or those comprising a nozzle unit as shown in FIG.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
坦な基板上で、圧電体素子形成のためのフオトリソグラ
フィ工程を行うことができる。この結果、素子のパター
ニングを高精度で行うことができるとともに、電極間の
リークやショートの発生を防止することができ、信頼性
の高いインクジェット式記録ヘッドを提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, a photolithography process for forming a piezoelectric element can be performed on a flat substrate. As a result, it is possible to perform element patterning with high accuracy, to prevent the occurrence of a leak or a short circuit between electrodes, and to provide a highly reliable ink jet recording head.

【0091】また、所望の素子が形成されたチップを基
体に嵌着することが容易であり、さらにまた、インクキ
ャビティが形成された基板とノズル板との接着性を向上
することもできる。
Further, it is easy to fit the chip on which the desired element is formed on the base, and it is also possible to improve the adhesiveness between the substrate on which the ink cavity is formed and the nozzle plate.

【0092】そしてまた、本発明に係るチップを複数個
並べて設置すれば、ラインヘッドとして使用することが
できる。この結果、高解像度化が達成され、カラー印刷
にも容易に対応することができる。
Further, if a plurality of chips according to the present invention are arranged side by side, they can be used as a line head. As a result, high resolution is achieved, and color printing can be easily supported.

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

【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。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】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。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the ink jet recording head shown in FIG.

【図3】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。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention.

【図4】図3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。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the ink jet recording head shown in FIG.

【図5】本発明の実施の形態2に係るインクジェット式
記録ヘッドの分解組み立て図である。
FIG. 5 is an exploded view of an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態3に係るインクジェット式
記録ラインヘッドの平面図である。
FIG. 6 is a plan view of an ink jet recording line head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態4に係るインクジェット式
記録ラインヘッドの断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of an ink jet recording line head according to Embodiment 4 of the present invention.

【図8】その途中の工程の一つを示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing one of the steps in the middle.

【図9】ノズルユニットの分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view of the nozzle unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 12、13 シリコン酸化膜 14 下電極 15 PZT膜 16 上電極 17 中間膜 18 インクキャビティ 19 段差部 20 圧電体素子 Reference Signs List 11 silicon substrate 12, 13 silicon oxide film 14 lower electrode 15 PZT film 16 upper electrode 17 intermediate film 18 ink cavity 19 stepped portion 20 piezoelectric element

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 個別インク通路が形成された基板と、こ
の個別インク通路上に対応する各部分に形成された圧電
体素子と、当該個別インク通路内のインクを吐出するイ
ンク吐出手段とを備えたインクジェット式記録ヘッドに
おいて、前記圧電体素子を形成する下電極と同程度の熱
膨張特性を持つ中間膜が前記インク吐出手段の側に設け
られてなるインクジェット式記録ヘッド。
1. A substrate having an individual ink passage formed therein, a piezoelectric element formed in each portion corresponding to the individual ink passage, and an ink ejection means for ejecting ink in the individual ink passage. An ink jet recording head according to claim 1, wherein an intermediate film having a thermal expansion characteristic substantially equal to that of a lower electrode forming said piezoelectric element is provided on said ink discharging means side.
【請求項2】 基板の第1の面に形成された圧電体素子
と、前記基板の当該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、前記基板の第lの面と反対側
の第2の面に形成され、前記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を備えたノズル手段と、
を備えてなるインクジェット式記録ヘッドであって、前
記基板の第2の面とノズル手段との間に、前記圧電体素
子を構成する下電極と同程度の熱膨張特性を有する中間
膜を備えてなるインクジェット式記録ヘッド。
2. A piezoelectric element formed on a first surface of a substrate, an ink cavity formed on the substrate at a position corresponding to the piezoelectric element, and a piezoelectric element on a side opposite to the first surface of the substrate. A nozzle means formed on the second surface and having a discharge port for discharging ink contained in the ink cavity;
An ink jet recording head comprising: an intermediate film having a thermal expansion characteristic similar to that of a lower electrode constituting the piezoelectric element between a second surface of the substrate and nozzle means. Inkjet recording head.
【請求項3】 前記中間膜が、下電極形成材料からなる
請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the intermediate film is made of a lower electrode forming material.
【請求項4】 前記下電極の膜厚と、前記中間膜の膜厚
とが、同等である請求項1または請求項2記載のインク
ジェット式記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the thickness of the lower electrode is equal to the thickness of the intermediate film.
【請求項5】 基板の第1の面に形成された圧電体素子
と、前記基板の当該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、前記基板の第1の面と反対側
の第2の面に形成され、前記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を備えたノズル手段と、
を備えてなるインクジェット式記録ヘッドであって、前
記基板の第1の面のチップ外周部に、前記基板が露出し
てなるインクジェット式記録ヘッド。
5. A piezoelectric element formed on a first surface of a substrate, an ink cavity formed on the substrate at a position corresponding to the piezoelectric element, and a piezoelectric element on a side opposite to the first surface of the substrate. A nozzle means formed on the second surface and having a discharge port for discharging ink contained in the ink cavity;
An ink jet recording head comprising: a substrate exposed at a chip outer peripheral portion of a first surface of the substrate.
【請求項6】 前記外周部に段差が形成されてなる請求
項5記載のインクジェット式記録へッド。
6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein a step is formed on the outer peripheral portion.
【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれか一項
に記載のインクジェット式記録ヘッドを構成するチップ
を、複数個並べて配置したインクジェット式記録ライン
ヘッド。
7. An ink jet recording line head comprising a plurality of chips constituting the ink jet recording head according to claim 1 arranged side by side.
【請求項8】 基板の第1の面に形成された下電極、圧
電体膜及び上電極からなる圧電体素子と、前記基板の当
該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、前記基板の第1の面と反対側の第2の面に形成
され、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐
出する吐出口を備えたノズル手段と、を備えてなるイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法であって、基板の第
1の面に下電極形成用膜を、第2の面に前記下電極形成
用膜と同程度の熱膨張係数を有する中間膜を形成する工
程と、前記下電極形成用膜上に圧電体膜及び上電極を形
成した後、当該下電極形成用膜にパターニングを行い圧
電体素子を形成する工程と、前記中間層が形成された基
板にインクキャビティを形成する工程と、前記インクキ
ャビティが形成された基板に、前記中間膜を介してノズ
ル手段を設ける工程と、を備えてなるインクジェット式
記録ヘッドの製造方法。
8. A piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode formed on a first surface of a substrate, an ink cavity formed at a position on the substrate corresponding to the piezoelectric element, Production of an ink jet recording head, comprising: nozzle means formed on a second surface of the substrate opposite to the first surface and having an ejection port for ejecting ink contained in the ink cavity. Forming a film for forming a lower electrode on a first surface of a substrate and forming an intermediate film having a thermal expansion coefficient similar to that of the film for forming a lower electrode on a second surface of the substrate; Forming a piezoelectric film and an upper electrode on the forming film, and then patterning the lower electrode forming film to form a piezoelectric element; and forming an ink cavity in the substrate on which the intermediate layer is formed. And the ink cavity is formed Providing a nozzle means on the substrate with the intermediate film interposed therebetween.
【請求項9】 前記中間膜が、下電極形成材料力、から
なる請求項8記載のインクジェット式記録ヘッドの製造
方法。
9. The method according to claim 8, wherein the intermediate film comprises a lower electrode forming material.
【請求項10】 前記中間膜を、前記下電極形成用膜と
同等の膜厚で形成する請求項8または請求項9記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。
10. The ink jet recording head according to claim 8, wherein the intermediate film is formed to have a thickness equal to that of the lower electrode forming film.
【請求項11】 基板の第1の面に形成された下電極、
圧電体膜及び上電極からなる圧電体素子と、前記基板の
当該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、前記基板の第1の面と反対側の第2の面に形
成され、前記インクキャビティ内に収容されたインクを
吐出する吐出口を備えたノズル手段と、を備えてなるイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、基板上
に下電極形成用膜、圧電体膜形成用膜及び上電極形成用
膜を順に形成する工程と、前記上電極形成用膜、圧電体
膜形成用膜及び下電極形成用膜をチップ単位に分割する
工程と、前記チップ単位に分割された上電極形成用膜、
圧電体膜形成用膜及び下電極形成用膜にパターニングを
行い、圧電体素子を形成する工程と、を備えてなるイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法。
11. A lower electrode formed on a first surface of a substrate,
A piezoelectric element composed of a piezoelectric film and an upper electrode; an ink cavity formed on the substrate at a position corresponding to the piezoelectric element; and a second surface opposite to the first surface of the substrate formed on the second surface. A nozzle means having an ejection port for ejecting the ink contained in the ink cavity, comprising: a lower electrode forming film, a piezoelectric film forming on a substrate; Forming a film for forming an upper electrode and a film for forming an upper electrode in order, dividing the film for forming an upper electrode, the film for forming a piezoelectric film and the film for forming a lower electrode into chips, and dividing the film into chips. Film for forming the upper electrode,
Forming a piezoelectric element by patterning the film for forming a piezoelectric film and the film for forming a lower electrode to form a piezoelectric element.
【請求項12】 基板の圧電体素子側に、この圧電体素
子の応力を打ち消す膜が形成されたイクジェット式記録
ヘッド。
12. An ejecting recording head in which a film for canceling the stress of the piezoelectric element is formed on the piezoelectric element side of the substrate.
【請求項13】 応力を相殺する膜が、圧電体素子が持
つ引張応力に均衡する圧縮応力を持ったものである請求
項12記載のインクジェット式記録ヘッド。
13. The ink jet recording head according to claim 12, wherein the film for canceling the stress has a compressive stress balanced with the tensile stress of the piezoelectric element.
【請求項14】 圧縮応力を持った膜が、金属酸化物か
らなる請求項13記載のインクジェット式記録ヘッド。
14. The ink jet recording head according to claim 13, wherein the film having a compressive stress is made of a metal oxide.
【請求項15】 引張応力と圧縮応力とを、基板に反り
や歪みを発生させない程度に均衡させたことを特徴とす
る請求項12記載のインクジェット式記録ヘッド。
15. The ink jet recording head according to claim 12, wherein the tensile stress and the compressive stress are balanced to such an extent that the substrate does not warp or warp.
【請求項16】 請求項12のインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、基板の圧電体素子側に圧縮応力を持つ膜
を形成して全体としては圧縮応力を奏するようにし、か
つ、基板のインク吐出側にも圧縮応力を奏する膜を形成
させて、基板の両面に均衡する圧縮応力を発生させたこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
16. The ink jet recording head according to claim 12, wherein a film having a compressive stress is formed on the piezoelectric element side of the substrate so as to exert a compressive stress as a whole, and also on the ink discharge side of the substrate. An ink jet recording head, wherein a film exhibiting a compressive stress is formed to generate a balanced compressive stress on both surfaces of the substrate.
【請求項17】 圧縮応力を持った膜が金属酸化物から
なり、圧電体素子側のこの金属酸化膜の膜厚を、インク
吐出側のこの金属酸化膜の膜厚よりも大きい値に形成さ
れた請求項16記載のインクジェット式記録ヘッド。
17. A film having a compressive stress is made of a metal oxide, and the thickness of the metal oxide film on the piezoelectric element side is formed to be larger than the thickness of the metal oxide film on the ink ejection side. An ink jet recording head according to claim 16.
【請求項18】 基板の第1の面に形成された圧電体素
子と、前記基板のこの圧電体素子に対応する位置に形成
されたインクキャビティと、前記基板の第1の面と反対
側の第2の面に形成され、前記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を備えたノズル手段
と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドであっ
て、前記圧電体素子と基板との間の酸化膜と、前記ノズ
ル手段と基板との間の酸化膜とを、前記圧縮応力が均衡
するように、形成されてなることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
18. A piezoelectric element formed on a first surface of a substrate, an ink cavity formed on the substrate at a position corresponding to the piezoelectric element, and a piezoelectric element on a side opposite to the first surface of the substrate. A nozzle means formed on a second surface and having an ejection port for ejecting the ink contained in the ink cavity; and an ink jet recording head comprising: a space between the piezoelectric element and a substrate. And an oxide film between the nozzle means and the substrate is formed such that the compressive stress is balanced.
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