JP2015062995A - インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を両立できるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドの提供。
【解決手段】付設された複数の圧力発生手段からの圧力を受けて変形し、各々の圧力発生手段に対応する複数の圧力室120にインク吐出圧を付与するための振動板10を構成する第1のシリコン層11と、複数の圧力室120を形成するための第2のシリコン層12との間にエッチングストップ層13を積層して流路形成基板1を形成した後、第1のシリコン層11の表面からエッチングストップ層13に達するまでエッチングを行うことにより、隣接する圧力発生手段の間を区切る溝110を凹設するインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド。
【選択図】図2

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドに関し、詳しくは、振動板の振動により圧力室に圧力変動を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出するインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
インクを吐出するノズル開口部と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、該振動板を圧電振動子により変形させて圧力発生室を加圧し、ノズル開口部からインク滴を吐出するインクジェットヘッドが知られている。
特許文献1には、SOI基板を用いた流路形成基板の製造方法において、シリコン層をエッチングして圧力室を形成する際に、エッチングストップ層(絶縁体層)によって容易且つ確実にエッチングを停止させて、圧力室を高精度に形成することが記載されている。
近年、インクジェット記録装置における高速、高精度記録の要望が高まり、ノズルの高密度配列が求められている。これに伴い、圧力室も高密度に配置する必要がある。
高密度配置の一つの手段として、個々の圧力室及び圧電振動子を小型化することが考えられる。しかし、インク吐出に必要な圧力を得るためにはある程度の面積が必要であるため、小型化には限界がある。
高密度配置の他の手段として、圧力室や圧電素子を高密度に配置すると、隣接する圧力室を変形させる圧電素子の駆動により圧力変動が生じてしまい、吐出精度が低下する、所謂クロストークが発生するという問題があった。
特許文献2、3には、隣接する圧電素子の間に凹部を設ける構成が記載されている。凹部を設けることにより、圧力室の変位量の増大や、クロストークの低減を可能としている。
特開2001−105611号公報 特開2009−83262号公報 特開2008−173813号公報
しかるに、特許文献2、3に記載の技術には、以下のような問題があった。
まず、特許文献2では、凹部が形成された振動板上に圧電体層を積層した構成となっている。しかし、凹部の形状だけでなく、凹部上の圧電層の膜厚もばらつきが生じ易い。その結果、かえって吐出精度が低下する問題があった。
また、特許文献3では、少なくとも圧力室を形成する側壁に到達する深さの凹部を形成している。しかし、側壁に凹部を形成した場合、凹部の深さがばらついた場合に、隣接する圧力室に連通したノズルの吐出性能へ及ぼす影響が大きく、かえって吐出精度が低下する問題があった。
そこで、本発明の課題は、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を好適に両立できるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供することにある。
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
1.インクを吐出するためのノズル開口に連通する複数の圧力室が形成された流路形成基板と、前記圧力室の側壁の一部を構成する振動板を介して前記圧力室に対向する領域に設けられ、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる複数の圧力発生手段と、前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面から隣接する前記圧力発生手段の間を区切るように凹設された溝と、を備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記振動板を構成する第1のシリコン層と、前記圧力室を形成するための第2のシリコン層と、該第1シリコン層と該第2のシリコン層との間に設けられ、該第1のシリコン層及び第2のシリコン層のエッチング条件においてエッチングされないか又は該第1のシリコン層及び第2のシリコン層よりエッチング速度が遅いエッチングストップ層とを積層して前記流路形成基板を形成した後、前記流路形成基板の前記第1のシリコン層の表面から前記エッチングストップ層に達するまでエッチングを行うことにより、該第1のシリコン層の厚みに等しい深さを有する前記溝を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2.前記溝が、隣接する圧力発生手段の間の中央部に少なくとも設けられていることを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3.前記溝が、隣接する圧力発生手段が最も近接する位置に少なくとも設けられていることを特徴とする前記1又は2記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4.前記流路形成基板の前記第2のシリコン層の表面から前記エッチングストップ層に達するまでエッチングを行うことにより、該第2のシリコン層の厚みに等しい深さを有する前記圧力室を形成することを特徴とする前記1〜3の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5.前記溝と前記圧力室とを、平面視において形成領域が重ならないように形成することを特徴とする前記1〜4の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6.前記流路形成基板の前記第1のシリコン層の表面に、前記溝が形成される領域と重なる領域が除去された、前記複数の圧力発生手段を駆動させるための共通電極となる下電極層を形成し、次いで、前記下電極層をエッチングマスクとして前記溝のエッチングを行うことを特徴とする前記1〜5の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7.前記エッチングストップ層の材質がSiOであることを特徴とする前記1〜6の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8.前記1〜7の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
9.インクを吐出するためのノズル開口に連通する複数の圧力室が形成された流路形成基板と、前記圧力室の側壁の一部を構成する振動板を介して前記圧力室に対向する領域に設けられ、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる複数の圧力発生手段と、前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面から、隣接する前記圧力発生手段の間を区切るように凹設された溝と、を備えるインクジェットヘッドであって、前記流路形成基板は、前記振動板を構成する第1のシリコン層と、前記圧力室が形成された第2のシリコン層と、該第1シリコン層と該第2のシリコン層との間に設けられ、該第1のシリコン層及び第2のシリコン層のエッチング時にエッチングされないか又は該第1のシリコン層及び第2のシリコン層よりエッチング速度が遅いエッチングストップ層とを積層して成り、前記溝は、前記第1のシリコン層の厚みに等しい深さを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
10.前記溝が、隣接する圧力発生手段の間の中央部に少なくとも設けられていることを特徴とする前記9記載のインクジェットヘッド。
11.前記溝が、隣接する圧力発生手段が最も近接する位置に少なくとも設けられていることを特徴とする前記9又は10記載のインクジェットヘッド。
12.前記圧力室は、前記第2のシリコン層の厚みに等しい深さを有することを特徴とする前記9〜11の何れかに記載のインクジェットヘッド。
13.前記溝と前記圧力室とは、平面視において形成領域が重ならないように設けられていることを特徴とする前記9〜12の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
14.前記エッチングストップ層の材質がSiOであることを特徴とする前記9〜13の何れかに記載のインクジェットヘッド。
本発明によれば、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を好適に両立できるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供することができる。
本発明に係るインクジェットヘッドが備えるヘッド基板の一例を示す平面図 図1の(ii)−(ii)線平面図 図1の(iii)−(iii)線断面図 本発明に係るインクジェットヘッドが備えるヘッド基板の他の例を示す平面図 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第1態様を説明する図 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第2態様を説明する図
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本発明に係るインクジェットヘッドが備えるヘッド基板の一例を示す平面図である。また、図2は、図1の(ii)−(ii)線平面図、図3は、図1の(iii)−(iii)線断面図であり、ヘッド基板の層構成を示している。
H1はヘッド基板であり、該ヘッド基板H1は、流路形成基板1、圧電素子2、中間プレート3、ノズルプレート4から構成されている。
流路形成基板1は、エッチングストップ層13とその両面に設けられた共にSiからなる第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12とで構成されている。
エッチングストップ層13は、流路形成基板1の両表面(第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12の各表面)から当該エッチングストップ層13に向けて進行するエッチングを、当該エッチングストップ層13に到達したところで停止し得る機能を有する。
従って、エッチングストップ層13は、両面に設けられた第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12と接する面が、該第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12を構成するSiとは異なる材質から構成されている。このような材質としては、第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12をエッチングするエッチング条件において、エッチングされないか、又は該第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12よりエッチング速度が遅いものが用いられ、具体的には、SiO、SiN、SiC等を好ましく例示できる。
エッチングストップ層として機能し得るSiO層の両面に、シリコン層を有する基板として、トランジスタ分野において所謂SOI(Silicon On Insulator)基板と称されるものが知られており、本発明における流路形成基板として好ましく用いることができる。
流路形成基板1を構成する第2のシリコン層12には、インクを吐出するためのノズル開口41に連通する複数の圧力室120が形成されている。
圧力室120は、第2のシリコン層12の厚みと同じ深さ(図2及び3における上下方向の深さ)を有している。
121は共通流路であり、該共通流路121は、不図示のインクタンクに連通さると共に、圧力室120ごとに設けられたインク供給路122を介して、各圧力室120に連通されている。
これにより、インクタンクからのインクが、共通流路121からインク供給路122を介して各圧力室120に供給可能とされている。
共通流路121及びインク供給路122は、流路形成基板1の第2のシリコン層12に設けられ、圧力室120と同様に、該第2のシリコン層12の厚みと同じ深さを有している。
流路形成基板1の下面(第2のシリコン層12側の面)には、中間プレート3を介してノズルプレート4が接合されている。
中間プレート3は、例えばガラス基板(テンパックスガラス)等により構成され、流路形成基板1の下面と陽極接合されている。
中間プレート3には、圧力室120とノズルプレート4に形成されたノズル開口41とに連通する貫通孔30が設けられている。
ノズルプレート4は、下面4aに液滴を吐出するためのノズル開口41を形成する貫通孔40を備えている。
ノズルプレート4は、該ノズルプレート4に設けられた貫通孔40が、中間プレートに設けられた貫通孔30と連通するように、中間プレート3に接合されている。これにより、ノズル開口41が圧力室120と連通している。
ノズルプレート4のノズル開口41が設けられた下面4aには、撥インク膜が設けられていることが好ましい。
圧電素子2は、流路形成基板1の上面(第1のシリコン層11側の面)1aに、各圧力室120に対応して複数設けられている。より具体的には、圧電素子2は、圧力室120の側壁の一部となる第1のシリコン層11及びエッチングストップ層13から構成される振動板10を介して各圧力室120に対向する領域に設けられている。
圧力発生手段となる圧電素子2は、駆動電圧が印加されることで変形し、振動板10を介して、該圧力室120内に圧力変動を生じさせる機能を有している。
図示の例において、圧電素子2は、駆動電極からの駆動電圧の印加によって変形する。
圧電素子2は、流路形成基板1の上面1aに設けられ共通電極となる下電極層21と、該圧電素子2の上面に設けられ個別電極となる上電極層22との間に積層されており、これにより、駆動電圧の印加が可能とされている。
圧電素子2及び該圧電素子に駆動電圧を印加するための電極21、22は、接着層を介して流路形成基板1の上面1aに接合されていてもよいし、成膜及びリソグラフィ法により流路形成基板1の上面1aに形成されていてもよい。
流路形成基板1の上面1a、即ち流路形成基板1の圧電素子2が設けられた第1のシリコン層11の表面には、隣接する圧電素子2の間を区切るように溝110が凹設されている。
本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、溝110は、流路形成基板の第1のシリコン層11の表面からエッチングストップ層に達するまでエッチングされることで凹設されている。
即ち、本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、溝110は、溝底の位置がエッチングストップ層13に達する位置で規定されており、第1のシリコン層11の厚みに等しい深さを有している。なお、本発明でいう「溝110の深さ」とは、流路形成基板1の上面(第1のシリコン層11の表面)1aからエッチングストップ層側に向かう深さを指す。
これにより、隣接する圧電素子2間における溝110の深さが、どの圧電素子2間においても均一となり、圧電素子2間におけるクロストークを均一に防止でき、更に圧力室120の変位量も高精度に均一化できるため、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を好適に両立できる効果が得られる。
以上の説明では、溝110が、隣接する圧力室120間ごとに独立して複数設けられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に説明するように、1つの溝が、隣接する圧力室間の2以上の複数に共通して設けられていてもよい。
図4は、本発明に係るインクジェットヘッドが備えるヘッド基板の他の例を示す平面図である。図中、図1〜3と同符号は同一構成を指している。
図示のヘッド基板H2においては、1列のノズル開口41列が、各々が複数の圧力室120を並設してなる2列の圧力室120列によって形成されている。
2列の圧力室120列は、各列の圧力室120が互いに千鳥状に配設されるように並列されている。
これら千鳥状に隣接する圧力室120間の複数に共通して、図1〜3の例と同様の深さを有する1つの溝110が設けられている。
これにより、隣接する圧電素子2間における溝110の深さが、どの圧電素子2間においても均一となり、圧電素子2間におけるクロストークを均一に防止でき、更に圧力室120の変位量も高精度に均一化できるため、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を好適に両立できる効果が得られる。
本発明において、溝110は、平面視において圧力室120と重ならない領域に少なくとも設けられることが好ましい。なお、本発明において、「平面視」とは、「一方のシリコン層12のエッチングストップ層11と固着される面」や「他方のシリコン層13のエッチングストップ層11と固着される面」と直交する方向から見ることと同義である。
本発明において、好ましくは、溝110と圧力室120とは、平面視において形成領域が重ならないように形成されていることであり、これにより振動板10の安定性が向上し、インク吐出精度を更に向上できる効果が得られる。
より具体的には、図3及び図4に示されるように、溝110は、平面視において、隣接する圧力室120間の中央部に少なくとも設けられていることが好ましい。
また、図3及び図4に示されるように、溝110は、平面視において、隣接する圧力室120が最も近接する位置に少なくとも設けられることが好ましい。
溝110の幅は、格別限定されるものではないが、該溝110の深さ(即ち他方のシリコン層の厚さ)の0.5倍以上2倍以下の範囲であることが好ましい。
また、溝110の幅は、隣接する圧力室120間の最近接距離の0.1倍以上0.3倍以下の範囲であることが好ましい。
溝の深さは、圧力室120の深さが第2のシリコン層12の厚みと同じに設けられる場合は、「流路形成基板1の厚み」=「圧力室120の深さ」+「エッチングストップ層13の厚み」+「溝110の深さ」の関係式を満たす。
また、本発明においては、流路形成基板1の上面1aに設けられる下電極層21は、該上面1aのうち、溝110の内部乃至上部を覆わないように該上面1aに設けられることが好ましい。これにより、高精度に形成された溝110の均一性を損なうことがなく、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上をより好適に両立できる。
以上の説明では、溝110の形状が直線状である場合について示したが、本発明において、溝110の形状は必ずしも直線状である必要はなく、曲線状であってもよい。
また、溝110の幅は、1つの溝110全体が必ずしも等幅である必要はなく、溝110の深さ方向、あるいは溝110の長さ方向(流路形成基板1の上面1aに平行な方向)で、部分的に変化していてもよい。
また、流路形成基板1において、第1のシリコン層11、第2のシリコン層12及びエッチングストップ層13の各厚みは、格別限定されるものではないが、第1のシリコン層11の厚みは5μm以上50μm以下の範囲であることが好ましく、第2のシリコン層12の厚みは50μm以上200μm以下の範囲であることが好ましく、エッチングストップ層の厚みは0.5μm以上2μm以下の範囲であることが好ましい。
次に、以上に説明したインクジェットヘッドを製造するための本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
図5は、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第1態様を説明する図である。
まず、エッチングストップ層13とその両面に設けられた共にSiからなる第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12とで構成された流路形成基板1を用意する(図5(a))。ここで、流路形成基板1の上面(第1のシリコン層11側の表面)1aには、あらかじめ下電極層21が積層されている。
次いで、流路形成基板1の第2のシリコン層12における所定領域を、該第2のシリコン層12の表面から、好ましくはエッチングストップ層に達するまでエッチングすることにより、圧力室120を形成する(図5(b))。
次いで、流路形成基板1の第1のシリコン層11における所定領域を、該第1のシリコン層11の表面からエッチングストップ層に達するまでエッチングすることにより、溝110を形成する(図5(c))。このとき、下電極層21の所定領域、すなわち溝110が形成される領域と重なる領域をあらかじめリソグラフィ法により除去しておくことによって、該下電極層21をエッチングマスクとして溝110のエッチングを行うことができ、溝110を精度良く形成できるため好ましい。
次いで、流路形成基板1の上面1aの圧力室に対応する領域に、下電極層21を介して、圧電素子2及び上電極層22を接合する(図5(d))。
次いで、流路形成基板1の第2のシリコン層12側の面に、貫通孔30が設けられた中間プレート3を介して、一端がノズル開口41となる貫通孔40が設けられたノズルプレート4を接合して、ヘッド基板H3が得られる(図5(e))。
一方、図6は、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第2態様を説明する図である。
まず、エッチングストップ層13とその両面に設けられた共にSiからなる第1のシリコン層11及び第2のシリコン層12とで構成された流路形成基板1を用意する(図6(a))。
次いで、流路形成基板1の上面(第1のシリコン層11の表面)1aに、下電極層21、圧電体層(圧電素子)2、及び上電極層22を成膜すると共に、各層21、2、22をリソグラフィ法により所定の形状にパターン加工する(図6(b))。
次いで、流路形成基板1の第1のシリコン層11における所定領域を、該第1のシリコン層11の表面からエッチングストップ層に達するまでエッチングすることにより、溝110を形成する(図6(c))。このとき、下電極層21の所定領域、すなわち溝110が形成される領域と重なる領域をあらかじめリソグラフィ法により除去しておくことによって、該下電極層21をエッチングマスクとして溝110のエッチングを行うことができ、溝110を精度良く形成できるため好ましい。
次いで、流路形成基板1の第2のシリコン層12における所定領域を、該第2のシリコン層12の表面から、好ましくはエッチングストップ層に達するまでエッチングすることにより、圧力室120を形成する(図6(d))。
次いで、流路形成基板1の第2のシリコン層12側の面に、貫通孔30が設けられた中間プレート3を介して、一端がノズル開口41となる貫通孔40が設けられたノズルプレート4を接合して、ヘッド基板H4が得られる(図6(e))。
以上のようにして、図1〜4にて説明したものと同様の溝110を備えたヘッド基板を有するインクジェットヘッドを製造することができる。
本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法では、溝110のエッチング時にエッチングストップ層13を利用するから、溝底の位置が該エッチングストップ層13に達する位置で規定され、溝110に対して、第1のシリコン層11の厚みに等しい深さを高精度に付与することができる。
これにより、隣接する圧電素子2間における溝110の深さが、どの圧電素子2間においても均一とすることができ、圧電素子2間におけるクロストークを均一に防止でき、更に圧力室120の変位量も高精度に均一化できるため、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を好適に両立できる効果が得られる。
本発明において、溝110及び圧力室120を形成するためのエッチング方法は格別限定されないが、エッチングストップ層13の材質がSiOの場合は、6フッ化硫黄(SF)等のエッチングガスを用いたドライエッチング法を好ましく用いることができる。
また、溝110及び圧力室120を形成するためのエッチングに際しては、エッチングマスクを用いることが好ましく、特に上述したように、溝110を形成する際に、共通電極となる下電極層21をエッチングマスクとして用いることが好ましい。
また、本発明において、(イ)第1のシリコン層11に溝110を形成する工程、(ロ)第2のシリコン層12に圧力室120を形成する工程、及び(ハ)流路形成基板1の上面1aに圧電素子を形成する工程は、如何なる順で行われてもよい。特に、エッチングストップ層を用いる本発明では、エッチングによって、溝110の形成(上記(イ)工程)と圧力室120の形成(上記(ロ)工程)を同時に行う場合においても、高精度に溝110及び圧力室120を形成できるため、より簡単に、クロストークの抑制とインク吐出精度の向上を好適に両立できる効果を奏する。
1:流路形成基板
10:振動板
11:第1のシリコン層
110:溝
12:第2のシリコン層
120:圧力室
121:共通流路
122:インク供給路
13:エッチングストップ層
1a:上面
2:圧電素子(圧電体層)
21:下電極層(共通電極)
22:上電極層(個別電極)
3:中間プレート
30:貫通孔
4:ノズルプレート
40:貫通孔
41:ノズル開口
4a:下面
H1〜H4:ヘッド基板

Claims (14)

  1. インクを吐出するためのノズル開口に連通する複数の圧力室が形成された流路形成基板と、
    前記圧力室の側壁の一部を構成する振動板を介して前記圧力室に対向する領域に設けられ、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる複数の圧力発生手段と、
    前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面から隣接する前記圧力発生手段の間を区切るように凹設された溝と、
    を備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、
    前記振動板を構成する第1のシリコン層と、前記圧力室を形成するための第2のシリコン層と、該第1シリコン層と該第2のシリコン層との間に設けられ、該第1のシリコン層及び第2のシリコン層のエッチング条件においてエッチングされないか又は該第1のシリコン層及び第2のシリコン層よりエッチング速度が遅いエッチングストップ層とを積層して前記流路形成基板を形成した後、
    前記流路形成基板の前記第1のシリコン層の表面から前記エッチングストップ層に達するまでエッチングを行うことにより、該第1のシリコン層の厚みに等しい深さを有する前記溝を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
  2. 前記溝が、隣接する圧力発生手段の間の中央部に少なくとも設けられていることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  3. 前記溝が、隣接する圧力発生手段が最も近接する位置に少なくとも設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  4. 前記流路形成基板の前記第2のシリコン層の表面から前記エッチングストップ層に達するまでエッチングを行うことにより、該第2のシリコン層の厚みに等しい深さを有する前記圧力室を形成することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  5. 前記溝と前記圧力室とを、平面視において形成領域が重ならないように形成することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  6. 前記流路形成基板の前記第1のシリコン層の表面に、前記溝が形成される領域と重なる領域が除去された、前記複数の圧力発生手段を駆動させるための共通電極となる下電極層を形成し、
    次いで、前記下電極層をエッチングマスクとして前記溝のエッチングを行うことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  7. 前記エッチングストップ層の材質がSiOであることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  8. 請求項1〜7の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
  9. インクを吐出するためのノズル開口に連通する複数の圧力室が形成された流路形成基板と、
    前記圧力室の側壁の一部を構成する振動板を介して前記圧力室に対向する領域に設けられ、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる複数の圧力発生手段と、
    前記流路形成基板の前記圧力発生手段が設けられた面から、隣接する前記圧力発生手段の間を区切るように凹設された溝と、
    を備えるインクジェットヘッドであって、
    前記流路形成基板は、前記振動板を構成する第1のシリコン層と、前記圧力室が形成された第2のシリコン層と、該第1シリコン層と該第2のシリコン層との間に設けられ、該第1のシリコン層及び第2のシリコン層のエッチング時にエッチングされないか又は該第1のシリコン層及び第2のシリコン層よりエッチング速度が遅いエッチングストップ層とを積層して成り、
    前記溝は、前記第1のシリコン層の厚みに等しい深さを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
  10. 前記溝が、隣接する圧力発生手段の間の中央部に少なくとも設けられていることを特徴とする請求項9記載のインクジェットヘッド。
  11. 前記溝が、隣接する圧力発生手段が最も近接する位置に少なくとも設けられていることを特徴とする請求項9又は10記載のインクジェットヘッド。
  12. 前記圧力室は、前記第2のシリコン層の厚みに等しい深さを有することを特徴とする請求項9〜11の何れかに記載のインクジェットヘッド。
  13. 前記溝と前記圧力室とは、平面視において形成領域が重ならないように設けられていることを特徴とする請求項9〜12の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  14. 前記エッチングストップ層の材質がSiOであることを特徴とする請求項9〜13の何れかに記載のインクジェットヘッド。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024013981A (ja) * 2022-07-21 2024-02-01 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび素子基板とそれらの製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6201784B2 (ja) * 2014-01-23 2017-09-27 ブラザー工業株式会社 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4462777B2 (ja) * 2001-03-14 2010-05-12 株式会社リコー インクジェットヘッド
JP3951933B2 (ja) * 2002-02-19 2007-08-01 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプリンタ
JP2005041054A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Kyocera Corp 印刷ヘッド及びその製造方法、並びにインクジェットプリンタ
KR100738102B1 (ko) * 2006-02-01 2007-07-12 삼성전자주식회사 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드
JP2010220348A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Brother Ind Ltd 圧電アクチュエータの製造方法、及び、圧電アクチュエータ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024013981A (ja) * 2022-07-21 2024-02-01 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび素子基板とそれらの製造方法
JP7714506B2 (ja) 2022-07-21 2025-07-29 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび素子基板とそれらの製造方法

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