JP2002240302A - プリンタヘッドの製造方法及び静電アクチュエータの製造方法 - Google Patents
プリンタヘッドの製造方法及び静電アクチュエータの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、プリンタヘッドの製造方法及び静
電アクチュエータの製造方法に関し、例えばインクジェ
ット方式によるプリンタに適用して、簡易かつ確実に作
成することができ、また駆動回路等を容易に集積化する
ことができるプリンタヘッドの製造方法と、このような
プリンタヘッドに適用可能な静電アクチュエータの作成
方法を提案する。 【解決手段】 本発明は、固定電極１７の上に犠牲層１
９を作成して可動電極を作成した後、この犠牲層１９を
除去して固定電極１７及び可動電極間に空隙を作成す
る。
電アクチュエータの製造方法に関し、例えばインクジェ
ット方式によるプリンタに適用して、簡易かつ確実に作
成することができ、また駆動回路等を容易に集積化する
ことができるプリンタヘッドの製造方法と、このような
プリンタヘッドに適用可能な静電アクチュエータの作成
方法を提案する。 【解決手段】 本発明は、固定電極１７の上に犠牲層１
９を作成して可動電極を作成した後、この犠牲層１９を
除去して固定電極１７及び可動電極間に空隙を作成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタヘッドの
製造方法及び静電アクチュエータの製造方法に関し、例
えばインクジェット方式によるプリンタに適用すること
ができる。本発明は、固定電極の上に犠牲層を作成して
可動電極を作成した後、この犠牲層を除去して固定電極
及び可動電極間に空隙を作成することにより、簡易かつ
確実に作成することができ、また駆動回路等を容易に集
積化することができるプリンタヘッドの製造方法と、こ
のようなプリンタヘッドに適用可能な静電アクチュエー
タの作成方法を提案する。
製造方法及び静電アクチュエータの製造方法に関し、例
えばインクジェット方式によるプリンタに適用すること
ができる。本発明は、固定電極の上に犠牲層を作成して
可動電極を作成した後、この犠牲層を除去して固定電極
及び可動電極間に空隙を作成することにより、簡易かつ
確実に作成することができ、また駆動回路等を容易に集
積化することができるプリンタヘッドの製造方法と、こ
のようなプリンタヘッドに適用可能な静電アクチュエー
タの作成方法を提案する。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェット方式によるプリン
タにおいては、発熱素子、ピエゾ素子の駆動により、イ
ンク液滴を飛び出させて用紙に付着させることにより、
画像等を印刷するようになされている。これに対して例
えば特開平１０−３１５４６６号公報等においては、こ
のような駆動を静電アクチュエータにより実行する方法
が提案されるようになされている。
タにおいては、発熱素子、ピエゾ素子の駆動により、イ
ンク液滴を飛び出させて用紙に付着させることにより、
画像等を印刷するようになされている。これに対して例
えば特開平１０−３１５４６６号公報等においては、こ
のような駆動を静電アクチュエータにより実行する方法
が提案されるようになされている。
【０００３】すなわち図７は、この静電アクチュエータ
によるプリンタヘッドを示す断面図である。このプリン
タヘッド１は、所定の基板２の表面に、所定ピッチによ
る凹部が形成され、この凹部の底面に電極３が配置され
る。プリンタヘッド１は、この基板２上に、インク液室
４の底板６、隔壁を構成する部材５が配置される。ここ
でこの部材５は、導電性の材料により形成され、基板２
に配置した電極３とインク液室の底板６とが基板２の凹
部による空隙を間に挟んで対向するように、また各電極
３と絶縁されるように配置される。また部材５は、底板
６が振動板として機能するように、所定の厚さにより形
成され、部材５の上に、ノズル７が形成されてなる部材
８が配置される。
によるプリンタヘッドを示す断面図である。このプリン
タヘッド１は、所定の基板２の表面に、所定ピッチによ
る凹部が形成され、この凹部の底面に電極３が配置され
る。プリンタヘッド１は、この基板２上に、インク液室
４の底板６、隔壁を構成する部材５が配置される。ここ
でこの部材５は、導電性の材料により形成され、基板２
に配置した電極３とインク液室の底板６とが基板２の凹
部による空隙を間に挟んで対向するように、また各電極
３と絶縁されるように配置される。また部材５は、底板
６が振動板として機能するように、所定の厚さにより形
成され、部材５の上に、ノズル７が形成されてなる部材
８が配置される。
【０００４】この構成によりこのプリンタヘッド１で
は、部材５と各電極３との間に電圧を印加すると、底板
６が電極３側に引き寄せられてたわみ、またこの電圧の
印加を中止すると、このたわみが元に戻る。これにより
プリンタヘッド１は、電極３に電圧を印加して発生する
部材５との間の静電力によりインク液室４の体積を増減
し、この体積が減じる際の圧力によりノズル７からイン
クを飛び出させるようになされている。
は、部材５と各電極３との間に電圧を印加すると、底板
６が電極３側に引き寄せられてたわみ、またこの電圧の
印加を中止すると、このたわみが元に戻る。これにより
プリンタヘッド１は、電極３に電圧を印加して発生する
部材５との間の静電力によりインク液室４の体積を増減
し、この体積が減じる際の圧力によりノズル７からイン
クを飛び出させるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで発熱素子を使
用したインクジェット方式のプリンタにおいては、発熱
素子の駆動に多くの電力を要し、その分、全体として消
費電力が大きい欠点がある。これに対してピエゾ素子を
使用したインクジェット方式のプリンタにおいては、ピ
エゾ素子の集積化が困難で、これにより製造工程が複雑
な欠点がある。このためこれら発熱素子、ピエゾ素子を
使用したインクジェット方式のプリンタにおいては、こ
れらの欠点を解消するために、また各種の性能向上のた
め等に、種々の手法が多数提案されている。
用したインクジェット方式のプリンタにおいては、発熱
素子の駆動に多くの電力を要し、その分、全体として消
費電力が大きい欠点がある。これに対してピエゾ素子を
使用したインクジェット方式のプリンタにおいては、ピ
エゾ素子の集積化が困難で、これにより製造工程が複雑
な欠点がある。このためこれら発熱素子、ピエゾ素子を
使用したインクジェット方式のプリンタにおいては、こ
れらの欠点を解消するために、また各種の性能向上のた
め等に、種々の手法が多数提案されている。
【０００６】これに対して静電アクチュエータによるプ
リンタヘッドにおいては、発熱素子、ピエゾ素子を使用
する場合に比して改良の余地が残っていると考えられ、
このような発熱素子、ピエゾ素子を使用する場合の欠点
についても、充分に対応することができると考えられ
る。
リンタヘッドにおいては、発熱素子、ピエゾ素子を使用
する場合に比して改良の余地が残っていると考えられ、
このような発熱素子、ピエゾ素子を使用する場合の欠点
についても、充分に対応することができると考えられ
る。
【０００７】しかしながら従来の静電アクチュエータに
よりプリンタヘッドにおいては、上述したように基板２
を加工した後、インク液室４の底板６、隔壁を構成する
部材５、ノズル７が形成されてなる部材８を順次配置す
ることにより、工程が複雑な問題がある。またこのよう
に組み立てることにより、これら部材５、８の位置決め
精度が劣る問題もあり、さらにはこれら基板２、部材
５、８間でインクの液漏れが発生する恐れもある。また
このように部材５を基板２上に配置することにより、基
板２及び部材５においては、接合部を平坦化することが
必要であり、これにより基板２側に静電アクチュエータ
の駆動回路を集積化することも困難な問題がある。
よりプリンタヘッドにおいては、上述したように基板２
を加工した後、インク液室４の底板６、隔壁を構成する
部材５、ノズル７が形成されてなる部材８を順次配置す
ることにより、工程が複雑な問題がある。またこのよう
に組み立てることにより、これら部材５、８の位置決め
精度が劣る問題もあり、さらにはこれら基板２、部材
５、８間でインクの液漏れが発生する恐れもある。また
このように部材５を基板２上に配置することにより、基
板２及び部材５においては、接合部を平坦化することが
必要であり、これにより基板２側に静電アクチュエータ
の駆動回路を集積化することも困難な問題がある。
【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易かつ確実に作成することができ、また駆動回路
等を容易に集積化することができるプリンタヘッドの製
造方法、静電アクチュエータの作成方法を提案しようと
するものである。
で、簡易かつ確実に作成することができ、また駆動回路
等を容易に集積化することができるプリンタヘッドの製
造方法、静電アクチュエータの作成方法を提案しようと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１の発明においては、プリンタヘッドの製造方
法に適用して、所定の基板上に、固定電極を作成する固
定電極の作成工程と、この固定電極の上に、犠牲層を作
成する犠牲層の作成工程と、この犠牲層の上に、可動電
極を作成する作成工程と、この犠牲層を除去して固定電
極及び可動電極間に空隙を作成する犠牲層の除去工程と
を有するようにする。
め請求項１の発明においては、プリンタヘッドの製造方
法に適用して、所定の基板上に、固定電極を作成する固
定電極の作成工程と、この固定電極の上に、犠牲層を作
成する犠牲層の作成工程と、この犠牲層の上に、可動電
極を作成する作成工程と、この犠牲層を除去して固定電
極及び可動電極間に空隙を作成する犠牲層の除去工程と
を有するようにする。
【００１０】また請求項７の発明においては、静電アク
チュエータの製造方法に適用して、所定の基板上に、固
定電極を作成する固定電極の作成工程と、この固定電極
の上に、犠牲層を作成する犠牲層の作成工程と、この犠
牲層の上に、可動電極を作成する作成工程と、この犠牲
層を除去して固定電極及び可動電極間に空隙を作成する
犠牲層の除去工程とを有するようにする。
チュエータの製造方法に適用して、所定の基板上に、固
定電極を作成する固定電極の作成工程と、この固定電極
の上に、犠牲層を作成する犠牲層の作成工程と、この犠
牲層の上に、可動電極を作成する作成工程と、この犠牲
層を除去して固定電極及び可動電極間に空隙を作成する
犠牲層の除去工程とを有するようにする。
【００１１】請求項１の構成によれば、固定電極、犠牲
層、可動電極を順次作成した後、犠牲層の除去工程によ
って、犠牲層を除去して固定電極及び可動電極間に空隙
を作成することにより、半導体製造プロセスによってこ
れらの処理を実行することができる。これにより簡易に
作成することができ、また高い精度による位置決めする
ことができ、さらには駆動回路等の集積回路も基板に事
前に作成することができる。これにより簡易かつ確実に
作成することができ、また駆動回路等を容易に集積化す
ることができる。
層、可動電極を順次作成した後、犠牲層の除去工程によ
って、犠牲層を除去して固定電極及び可動電極間に空隙
を作成することにより、半導体製造プロセスによってこ
れらの処理を実行することができる。これにより簡易に
作成することができ、また高い精度による位置決めする
ことができ、さらには駆動回路等の集積回路も基板に事
前に作成することができる。これにより簡易かつ確実に
作成することができ、また駆動回路等を容易に集積化す
ることができる。
【００１２】これにより請求項７の構成によれば、この
種のプリンタヘッドに適用することができる静電アクチ
ュエータの製造方法を提供することができる。
種のプリンタヘッドに適用することができる静電アクチ
ュエータの製造方法を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
発明の実施の形態を詳述する。
【００１４】（１）第１の実施の形態 （１−１）第１の実施の形態の構成 図２は、本発明の第１の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドを示す断面図であり、連続して配置されたノズルの１
つについて、このノズル１２の中心を通る線により切り
取って示すものである。また図３は、図２をＡ−Ａ線に
より切り取って示す断面図である。
ドを示す断面図であり、連続して配置されたノズルの１
つについて、このノズル１２の中心を通る線により切り
取って示すものである。また図３は、図２をＡ−Ａ線に
より切り取って示す断面図である。
【００１５】このプリンタヘッド１１は、ラインプリン
タに使用されるラインヘッドであり、印刷対象の用紙幅
でノズル１２が連続するように細長い形状により全体が
形成される。このプリンタヘッド１１は、静電力により
駆動するアクチュエータである静電アクチュエータによ
りインク液室１３内の圧力を可変し、ノズル１２よりイ
ンク液滴を飛び出させると共に、図示しないインク流路
よりインク液室１３にインクを引き込む。このプリンタ
ヘッド１１は、基板１５上に、半導体製造工程により順
次構成部材を配置して作成される。
タに使用されるラインヘッドであり、印刷対象の用紙幅
でノズル１２が連続するように細長い形状により全体が
形成される。このプリンタヘッド１１は、静電力により
駆動するアクチュエータである静電アクチュエータによ
りインク液室１３内の圧力を可変し、ノズル１２よりイ
ンク液滴を飛び出させると共に、図示しないインク流路
よりインク液室１３にインクを引き込む。このプリンタ
ヘッド１１は、基板１５上に、半導体製造工程により順
次構成部材を配置して作成される。
【００１６】すなわち図１、図４〜図６は、図２との対
比により、このプリンタヘッド１１の製造工程の説明に
供する断面図である。このプリンタヘッド１１は、事前
の工程において、シリコン基板１５に駆動回路１４が作
成され、ＣＶＤ、熱処理等により絶縁膜１６が作成され
る。ここでこの絶縁膜１６は、例えばシリコン酸化膜、
シリコン窒化膜等により構成される（図１（Ａ））。
比により、このプリンタヘッド１１の製造工程の説明に
供する断面図である。このプリンタヘッド１１は、事前
の工程において、シリコン基板１５に駆動回路１４が作
成され、ＣＶＤ、熱処理等により絶縁膜１６が作成され
る。ここでこの絶縁膜１６は、例えばシリコン酸化膜、
シリコン窒化膜等により構成される（図１（Ａ））。
【００１７】プリンタヘッド１１は、このようにして絶
縁膜１６が作成されると、続いて固定電極の作成工程に
より静電アクチュエータを構成する固定電極１７が作成
される（図１（Ｂ））。すなわちプリンタヘッド１１
は、スパッタリング、蒸着等の処理により、所定形状に
よりで導電性膜が作成され、これにより固定電極１７が
作成される。なおここでこの導電性膜は、例えばアルミ
ニューム、金、プラチナ等の金属膜により作成される。
このようにして作成される固定電極１７は、この工程で
同時に作成される配線パターンにより駆動回路１４の対
応する部位に接続される。
縁膜１６が作成されると、続いて固定電極の作成工程に
より静電アクチュエータを構成する固定電極１７が作成
される（図１（Ｂ））。すなわちプリンタヘッド１１
は、スパッタリング、蒸着等の処理により、所定形状に
よりで導電性膜が作成され、これにより固定電極１７が
作成される。なおここでこの導電性膜は、例えばアルミ
ニューム、金、プラチナ等の金属膜により作成される。
このようにして作成される固定電極１７は、この工程で
同時に作成される配線パターンにより駆動回路１４の対
応する部位に接続される。
【００１８】プリンタヘッド１１は、続いて絶縁膜１８
が所定膜厚により成膜される（図１（Ｃ））。なおここ
でこの絶縁膜１８は、例えばシリコン酸化膜、シリコン
窒化膜６等により作成される。
が所定膜厚により成膜される（図１（Ｃ））。なおここ
でこの絶縁膜１８は、例えばシリコン酸化膜、シリコン
窒化膜６等により作成される。
【００１９】プリンタヘッド１１は、続いて犠牲層作成
工程により犠牲層１９が作成される（図１（Ｄ））。こ
こで犠牲層１９は、いわゆるダミーの層であり、固定電
極１７と対向する電極である可動電極が作成された後に
取り除かれることにより、固定電極１７と可動電極との
間に、この犠牲層１９の膜厚による空隙を形成するため
に使用される部材である。犠牲層１９は、例えばポリシ
リコン、金属材料、絶縁材料等を所定膜厚により成膜し
た後、例えばフォトリソグラフィーの処理により、余分
な部分を除去して作成される。犠牲層１９は、このよう
に可動電極を作成した後に、除去することにより、この
除去の際に、他の構成部材に何ら影響を与えないことが
求められる。すなわちエッチングの条件により、他の構
成部材との間で充分な選択比を確保できることが必要で
あり、このように選択比を実用上充分に確保することが
できれば、エッチングにより除去可能な種々の材料を広
く適用することができる。
工程により犠牲層１９が作成される（図１（Ｄ））。こ
こで犠牲層１９は、いわゆるダミーの層であり、固定電
極１７と対向する電極である可動電極が作成された後に
取り除かれることにより、固定電極１７と可動電極との
間に、この犠牲層１９の膜厚による空隙を形成するため
に使用される部材である。犠牲層１９は、例えばポリシ
リコン、金属材料、絶縁材料等を所定膜厚により成膜し
た後、例えばフォトリソグラフィーの処理により、余分
な部分を除去して作成される。犠牲層１９は、このよう
に可動電極を作成した後に、除去することにより、この
除去の際に、他の構成部材に何ら影響を与えないことが
求められる。すなわちエッチングの条件により、他の構
成部材との間で充分な選択比を確保できることが必要で
あり、このように選択比を実用上充分に確保することが
できれば、エッチングにより除去可能な種々の材料を広
く適用することができる。
【００２０】このようにして犠牲層１９が作成される
と、プリンタヘッド１１は、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜等による絶縁膜２０が成膜された後（図４
（Ｅ））、可動電極の作成工程により可動電極２１が作
成される（図４（Ｆ））。ここで可動電極２１において
も、固定電極１７と同様に、スパッタリング、蒸着等の
処理により所定形状により例えばアルミニューム、金、
プラチナ等の金属膜による導電性膜が作成されて形成さ
れる。またこのようにして作成される可動電極２１は、
この工程で同時に作成される配線パターンにより駆動回
路１４の対応する部位に接続される。
と、プリンタヘッド１１は、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜等による絶縁膜２０が成膜された後（図４
（Ｅ））、可動電極の作成工程により可動電極２１が作
成される（図４（Ｆ））。ここで可動電極２１において
も、固定電極１７と同様に、スパッタリング、蒸着等の
処理により所定形状により例えばアルミニューム、金、
プラチナ等の金属膜による導電性膜が作成されて形成さ
れる。またこのようにして作成される可動電極２１は、
この工程で同時に作成される配線パターンにより駆動回
路１４の対応する部位に接続される。
【００２１】続いてプリンタヘッド１１は、振動板の作
成工程により、可動電極２１の上に、振動板２２が作成
される。ここで振動板２２は、靭性、ヤング率が高く、
硬くて脆くない材料が適用される。具体的に、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン、金属膜、アルミ
ナ、ジルコニアなどのセラミックス材料等を使用して、
可動電極２１上に成膜して作成される。なおこの振動板
２２は、金属材料により作成する場合には、可動電極２
１と兼用することができる（図４（Ｇ））。
成工程により、可動電極２１の上に、振動板２２が作成
される。ここで振動板２２は、靭性、ヤング率が高く、
硬くて脆くない材料が適用される。具体的に、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン、金属膜、アルミ
ナ、ジルコニアなどのセラミックス材料等を使用して、
可動電極２１上に成膜して作成される。なおこの振動板
２２は、金属材料により作成する場合には、可動電極２
１と兼用することができる（図４（Ｇ））。
【００２２】プリンタヘッド１１は、続く犠牲層の除去
工程により、犠牲層１９が除去され、固定電極１７及び
可動電極２１間に、この犠牲層１９の厚みによる空隙２
３が作成される（図４（Ｈ））。ここでこの除去工程に
おいては、犠牲層１９の構成材料に応じて、ドライエッ
チング、ウェットエッチング等の各種エッチング処理等
を適用することができる。
工程により、犠牲層１９が除去され、固定電極１７及び
可動電極２１間に、この犠牲層１９の厚みによる空隙２
３が作成される（図４（Ｈ））。ここでこの除去工程に
おいては、犠牲層１９の構成材料に応じて、ドライエッ
チング、ウェットエッチング等の各種エッチング処理等
を適用することができる。
【００２３】これらの処理によりプリンタヘッド１１
は、半導体基板１５の上に、所定の空隙２３を間に挟ん
で、固定電極１７及び可動電極２１が対向してなる静電
アクチュエータが作成される。
は、半導体基板１５の上に、所定の空隙２３を間に挟ん
で、固定電極１７及び可動電極２１が対向してなる静電
アクチュエータが作成される。
【００２４】続いてプリンタヘッド１１は、必要に応じ
て振動板に窒化シリコン等による保護層が作成された
後、インク流路及びインク液室のパターン形状により犠
牲層３１が作成される（図５（Ｉ））。ここでこの犠牲
層３１は、インク液室、インク流路を構成する壁材等を
配置した後、取り除くことにより、これらインク液室、
インク流路の空間を作成する部材である。
て振動板に窒化シリコン等による保護層が作成された
後、インク流路及びインク液室のパターン形状により犠
牲層３１が作成される（図５（Ｉ））。ここでこの犠牲
層３１は、インク液室、インク流路を構成する壁材等を
配置した後、取り除くことにより、これらインク液室、
インク流路の空間を作成する部材である。
【００２５】ここで犠牲層３１は、インク流路及びイン
ク液室の高さより薄い膜厚であって、半導体製造工程に
より充分に均一に作成できる膜厚により作成される。ま
た犠牲層３１は、所定の反応工程により体積が増大し、
かつこの体積が増大した後の状態で膜厚がインク流路及
びインク液室の高さとなる材料により形成される。この
実施の形態では、この反応工程が加熱の工程であり、こ
の加熱の工程により発泡して体積が増大する材料（以
下、発泡性レジストと呼ぶ）を使用して犠牲層３１を作
成した。すなわちこの反応工程によりガスを発生する気
泡用の材料と、気泡間の膜を形成する所定の基材との混
合物を犠牲層３１に適用した。
ク液室の高さより薄い膜厚であって、半導体製造工程に
より充分に均一に作成できる膜厚により作成される。ま
た犠牲層３１は、所定の反応工程により体積が増大し、
かつこの体積が増大した後の状態で膜厚がインク流路及
びインク液室の高さとなる材料により形成される。この
実施の形態では、この反応工程が加熱の工程であり、こ
の加熱の工程により発泡して体積が増大する材料（以
下、発泡性レジストと呼ぶ）を使用して犠牲層３１を作
成した。すなわちこの反応工程によりガスを発生する気
泡用の材料と、気泡間の膜を形成する所定の基材との混
合物を犠牲層３１に適用した。
【００２６】具体的に、この気泡用の材料には、アゾビ
スイソブチロニトル（商品名：ビニホールＡＺ、分解温
度：１１４度 永和化成工業（株）製）を適用し、また
基材には、ポジ型のレジスト（ＰＦＲ−９５００Ｇ、Ｊ
ＳＲ製）を適用した。この実施の形態では、この基材４
９部に、気泡用の材料１部を添加し、充分に攪拌して完
全に溶解させ、上述した条件を満足するように発泡性レ
ジストを作製した。
スイソブチロニトル（商品名：ビニホールＡＺ、分解温
度：１１４度 永和化成工業（株）製）を適用し、また
基材には、ポジ型のレジスト（ＰＦＲ−９５００Ｇ、Ｊ
ＳＲ製）を適用した。この実施の形態では、この基材４
９部に、気泡用の材料１部を添加し、充分に攪拌して完
全に溶解させ、上述した条件を満足するように発泡性レ
ジストを作製した。
【００２７】プリンタヘッド１１は、この発泡性レジス
トがスピンコートされた後、８０度によりキュアされ、
露光、現像の処理により犠牲層３１が作成される。
トがスピンコートされた後、８０度によりキュアされ、
露光、現像の処理により犠牲層３１が作成される。
【００２８】プリンタヘッド１１は、続いて感光性エポ
キシがスピンコートにより供給された後、所定の条件で
キュアされ、これにより感光性エポキシがゲル化してな
る被覆層３２が犠牲層３１側に全体を覆うように所定膜
厚により作成される（図５（Ｊ））。ここでこの被覆層
３２は、インク流路、インク液室、ノズルを形成する材
料層であり、この実施の形態では、キュア温度が犠牲層
３１の発泡温度より低く、かつ硬化温度が発泡温度より
高い材料が選定されるようになされている。
キシがスピンコートにより供給された後、所定の条件で
キュアされ、これにより感光性エポキシがゲル化してな
る被覆層３２が犠牲層３１側に全体を覆うように所定膜
厚により作成される（図５（Ｊ））。ここでこの被覆層
３２は、インク流路、インク液室、ノズルを形成する材
料層であり、この実施の形態では、キュア温度が犠牲層
３１の発泡温度より低く、かつ硬化温度が発泡温度より
高い材料が選定されるようになされている。
【００２９】プリンタヘッド１１は、続く露光処理によ
り、ノズル１２の形状が露光される（図５（Ｋ））。
り、ノズル１２の形状が露光される（図５（Ｋ））。
【００３０】プリンタヘッド１１は、続く反応工程にお
いて、全体が１３０度の温度により１０分間加熱され、
これによりこの反応工程における温度上昇により始めに
犠牲層３１を構成する材料が発泡し、犠牲層３１の膜厚
がインク液室１３の厚さに増大する（図６（Ｌ））。ま
たこのように犠牲層３１の膜厚の増大に続いて、被覆層
３２の硬化が完了する。これによりプリンタヘッド１１
は、多数の気泡を有する犠牲層３１によりインク流路、
インク液室の形状が形成されて、全体が硬化した被覆層
３２により覆われた状態となる。
いて、全体が１３０度の温度により１０分間加熱され、
これによりこの反応工程における温度上昇により始めに
犠牲層３１を構成する材料が発泡し、犠牲層３１の膜厚
がインク液室１３の厚さに増大する（図６（Ｌ））。ま
たこのように犠牲層３１の膜厚の増大に続いて、被覆層
３２の硬化が完了する。これによりプリンタヘッド１１
は、多数の気泡を有する犠牲層３１によりインク流路、
インク液室の形状が形成されて、全体が硬化した被覆層
３２により覆われた状態となる。
【００３１】続いてプリンタヘッド１１は、ノズル１２
に詰まったエポキシ材が除去された後、半導体基板１５
の裏面側がレジストによりパターンニングされ、化学的
異方性エッチングにより、半導体基板１５の裏面側にイ
ンク流路へのインク供給孔が形成される（図示せず）。
続いてプリンタヘッド１１は、メタノールを溶媒として
使用した洗浄工程において、インク供給孔、ノズル１２
を介して犠牲層３１を除去し、インク液室１３、インク
流路が形成される（図６（Ｍ））。
に詰まったエポキシ材が除去された後、半導体基板１５
の裏面側がレジストによりパターンニングされ、化学的
異方性エッチングにより、半導体基板１５の裏面側にイ
ンク流路へのインク供給孔が形成される（図示せず）。
続いてプリンタヘッド１１は、メタノールを溶媒として
使用した洗浄工程において、インク供給孔、ノズル１２
を介して犠牲層３１を除去し、インク液室１３、インク
流路が形成される（図６（Ｍ））。
【００３２】プリンタヘッド１１は、続いてダイシング
ソーにより、半導体基板１５が各チップに分割され、こ
のチップが所定の部材に保持されてインク供給孔がイン
クカートリッジに接続され、またワイヤボンディングに
より半導体基板１５に形成された駆動回路の各パッドが
所定の部位に接続されて完成品とされる。
ソーにより、半導体基板１５が各チップに分割され、こ
のチップが所定の部材に保持されてインク供給孔がイン
クカートリッジに接続され、またワイヤボンディングに
より半導体基板１５に形成された駆動回路の各パッドが
所定の部位に接続されて完成品とされる。
【００３３】（１−２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、プリンタヘッド１１では（図２及
び図３）、固定電極１７と可動電極２１との間に所定の
電圧を印加すると、固定電極１７と可動電極２１との間
に発生する静電力により可動電極２１が固定電極１７に
引き寄せられる（図３（Ａ）及び（Ｂ））。これにより
インク液室１３の体積が増大し、図示しないインク流路
よりインク液室１３にインクが流れ込む。続いてプリン
タヘッド１１では、この可動電極２１と固定電極１７と
の間の電圧の印加が中止され、これにより可動電極２１
と固定電極１７との間の静電力が消滅し、振動板２２、
可動電極２１の復元力によりインク液室１３の体積が元
の体積に戻る。これによりプリンタヘッド１１では、イ
ンク液室１３の圧力が増大し、この圧力の増大によりノ
ズル１２からインク液滴が飛び出す（図３（Ｃ））。こ
れらによりプリンタヘッド１１では、所定の空隙を間に
挟んで対向するように配置された固定電極１７と可動電
極２１とにより静電アクチュエータが構成され、この静
電アクチュエータの駆動によりノズル１２からインク液
滴を飛び出させる。
び図３）、固定電極１７と可動電極２１との間に所定の
電圧を印加すると、固定電極１７と可動電極２１との間
に発生する静電力により可動電極２１が固定電極１７に
引き寄せられる（図３（Ａ）及び（Ｂ））。これにより
インク液室１３の体積が増大し、図示しないインク流路
よりインク液室１３にインクが流れ込む。続いてプリン
タヘッド１１では、この可動電極２１と固定電極１７と
の間の電圧の印加が中止され、これにより可動電極２１
と固定電極１７との間の静電力が消滅し、振動板２２、
可動電極２１の復元力によりインク液室１３の体積が元
の体積に戻る。これによりプリンタヘッド１１では、イ
ンク液室１３の圧力が増大し、この圧力の増大によりノ
ズル１２からインク液滴が飛び出す（図３（Ｃ））。こ
れらによりプリンタヘッド１１では、所定の空隙を間に
挟んで対向するように配置された固定電極１７と可動電
極２１とにより静電アクチュエータが構成され、この静
電アクチュエータの駆動によりノズル１２からインク液
滴を飛び出させる。
【００３４】このようにして動作するプリンタヘッド１
１においては（図１及び図４）、半導体基板１５に絶縁
膜１６を配置した後、固定電極１７が作成され、その
後、絶縁膜１８、犠牲層１９、可動電極２１、振動板２
２が順次作成される。さらに犠牲層１９が除去され、こ
れにより固定電極１７及び可動電極２１間に、可動電極
２１の動作に必要な空隙２３が作成される。これにより
プリンタヘッド１１においては、半導体製造工程を利用
して静電アクチュエータを作成することができる。従っ
てプリンタヘッド１１においては、固定電極、振動板等
の構成部材を半導体製造工程による位置決め精度により
作成することができ、簡易かつ確実に静電アクチュエー
タを作成することができる。また半導体基板１５上に作
成できることにより、事前に半導体基板１５に駆動回路
１４を作成しておくことができ、これによっても製造工
程を簡略化することができる。因みに、このような駆動
回路を別体に作成する場合は、各インク液室の固定電
極、可動電極をそれぞれこのような駆動回路に接続する
ことが必要となり、製造に要する時間が極めて長くな
る。またこの実施の形態のように、事前に半導体基板１
５に駆動回路１４を構成した後、静電アクチュエータを
作成するようにすれば、駆動回路１４の製造プロセスに
不純物による汚染等の影響を何ら与えることなく、簡易
な製造プロセスにより静電アクチュエータを作成するこ
とができる。
１においては（図１及び図４）、半導体基板１５に絶縁
膜１６を配置した後、固定電極１７が作成され、その
後、絶縁膜１８、犠牲層１９、可動電極２１、振動板２
２が順次作成される。さらに犠牲層１９が除去され、こ
れにより固定電極１７及び可動電極２１間に、可動電極
２１の動作に必要な空隙２３が作成される。これにより
プリンタヘッド１１においては、半導体製造工程を利用
して静電アクチュエータを作成することができる。従っ
てプリンタヘッド１１においては、固定電極、振動板等
の構成部材を半導体製造工程による位置決め精度により
作成することができ、簡易かつ確実に静電アクチュエー
タを作成することができる。また半導体基板１５上に作
成できることにより、事前に半導体基板１５に駆動回路
１４を作成しておくことができ、これによっても製造工
程を簡略化することができる。因みに、このような駆動
回路を別体に作成する場合は、各インク液室の固定電
極、可動電極をそれぞれこのような駆動回路に接続する
ことが必要となり、製造に要する時間が極めて長くな
る。またこの実施の形態のように、事前に半導体基板１
５に駆動回路１４を構成した後、静電アクチュエータを
作成するようにすれば、駆動回路１４の製造プロセスに
不純物による汚染等の影響を何ら与えることなく、簡易
な製造プロセスにより静電アクチュエータを作成するこ
とができる。
【００３５】また特に、半導体製造工程を利用して犠牲
層１９を作成した後、この犠牲層１９を除去して可動電
極２１及び固定電極１７間の空隙２３を作成することに
より、この空隙２３の厚さを高い精度により所望の厚さ
に設定することができる。これにより静電アクチュエー
タにおいては、駆動力のばらつきを少なくすることがで
き、プリンタヘッド１１としては、その分、インク液量
のばらつきを少なくすることができる。
層１９を作成した後、この犠牲層１９を除去して可動電
極２１及び固定電極１７間の空隙２３を作成することに
より、この空隙２３の厚さを高い精度により所望の厚さ
に設定することができる。これにより静電アクチュエー
タにおいては、駆動力のばらつきを少なくすることがで
き、プリンタヘッド１１としては、その分、インク液量
のばらつきを少なくすることができる。
【００３６】また振動板２２も成膜により作成できるこ
とにより精度良く膜厚を制御することができ、これによ
ってもばらつきを少なくすることができる。
とにより精度良く膜厚を制御することができ、これによ
ってもばらつきを少なくすることができる。
【００３７】プリンタヘッド１１は、このようにして静
電アクチュエータが作成されると、続いて同様の半導体
製造プロセスを利用した処理により、犠牲層３１、被覆
層３２が作成され、この被覆層３２がノズル形状により
露光される（図５）。さらに犠牲層３１を発泡させてイ
ンク液室１３の厚みが確保されると、被覆層３２が硬化
された後、犠牲層３１が除去される。
電アクチュエータが作成されると、続いて同様の半導体
製造プロセスを利用した処理により、犠牲層３１、被覆
層３２が作成され、この被覆層３２がノズル形状により
露光される（図５）。さらに犠牲層３１を発泡させてイ
ンク液室１３の厚みが確保されると、被覆層３２が硬化
された後、犠牲層３１が除去される。
【００３８】これによりプリンタヘッド１１は、静電ア
クチュエータを作成した後においても、半導体製造プロ
セスを利用して作成するようになされ、その分、高い精
度によりノズル１２等を位置決めすることができる。ま
た各種の部材間の液漏れ等も防止することができ、これ
らにより簡易かつ確実に作成することができる。
クチュエータを作成した後においても、半導体製造プロ
セスを利用して作成するようになされ、その分、高い精
度によりノズル１２等を位置決めすることができる。ま
た各種の部材間の液漏れ等も防止することができ、これ
らにより簡易かつ確実に作成することができる。
【００３９】また犠牲層３１を発泡させてインク液室１
３の厚みを確保した後、インク液室の構成部材である被
覆層３２を硬化させ、その後発泡した犠牲層３１を除去
してインク液室１３を作成することにより、犠牲層３１
を短い時間により除去して、高い精度によりインク液室
１３を作成することができる。
３の厚みを確保した後、インク液室の構成部材である被
覆層３２を硬化させ、その後発泡した犠牲層３１を除去
してインク液室１３を作成することにより、犠牲層３１
を短い時間により除去して、高い精度によりインク液室
１３を作成することができる。
【００４０】（１−３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、固定電極の上に犠牲層を作成して
可動電極を作成した後、この犠牲層を除去して固定電極
及び可動電極間に空隙を作成することにより、簡易かつ
確実に作成することができ、また駆動回路等を容易に集
積化することができるプリンタヘッドを得ることができ
る。
可動電極を作成した後、この犠牲層を除去して固定電極
及び可動電極間に空隙を作成することにより、簡易かつ
確実に作成することができ、また駆動回路等を容易に集
積化することができるプリンタヘッドを得ることができ
る。
【００４１】またインク液室の空間、インク液室にイン
クを導くインク流路の空間等の型を犠牲層により作成し
た後、この型を含んで覆うように、インク液室、インク
流路の壁材等である被覆層を作成し、その後、犠牲層に
よる型を除去することにより、静電アクチュエータの駆
動対象であるインク液室等についても、半導体製造プロ
セスを利用して作成することができ、これによっても簡
易かつ確実にプリンタヘッドを作成することができる。
クを導くインク流路の空間等の型を犠牲層により作成し
た後、この型を含んで覆うように、インク液室、インク
流路の壁材等である被覆層を作成し、その後、犠牲層に
よる型を除去することにより、静電アクチュエータの駆
動対象であるインク液室等についても、半導体製造プロ
セスを利用して作成することができ、これによっても簡
易かつ確実にプリンタヘッドを作成することができる。
【００４２】特に、基板がシリコン基板であることによ
り、半導体製造プロセスを簡易に適用することができ、
また駆動回路等を容易に集積化することができる。
り、半導体製造プロセスを簡易に適用することができ、
また駆動回路等を容易に集積化することができる。
【００４３】すなわちこの基板に、固定電極及び可動電
極間に電圧を印加する駆動回路を事前に作成しておくこ
とにより、簡易に、これらの駆動回路を一体化すること
ができる。
極間に電圧を印加する駆動回路を事前に作成しておくこ
とにより、簡易に、これらの駆動回路を一体化すること
ができる。
【００４４】（２）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、シリコン基板である
半導体基板上にプリンタヘッドを構成する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、シリコン基板に代え
てガラス基板を使用する場合等、種々の材質による基板
を必要に応じて広く適用することができる。なおガラス
基板を使用する場合においては、ＴＦＴトランジスタに
より駆動回路を作成して、駆動回路を一体化することが
できる。またガラス基板を使用する場合においては、矩
形形状によるガラス基板に複数のプリンタヘッドを纏め
て作成した後、個々のプリンタヘッドに分離することが
できることにより、ラインヘッド等の長さの長いプリン
タヘッドの作成に適用して、円形形状によりシリコン基
板を使用する場合に比して、無駄を少なくして一枚の基
板より多数のプリンタヘッドを作成することができる。
半導体基板上にプリンタヘッドを構成する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、シリコン基板に代え
てガラス基板を使用する場合等、種々の材質による基板
を必要に応じて広く適用することができる。なおガラス
基板を使用する場合においては、ＴＦＴトランジスタに
より駆動回路を作成して、駆動回路を一体化することが
できる。またガラス基板を使用する場合においては、矩
形形状によるガラス基板に複数のプリンタヘッドを纏め
て作成した後、個々のプリンタヘッドに分離することが
できることにより、ラインヘッド等の長さの長いプリン
タヘッドの作成に適用して、円形形状によりシリコン基
板を使用する場合に比して、無駄を少なくして一枚の基
板より多数のプリンタヘッドを作成することができる。
【００４５】また上述の実施の形態においては、インク
液室等についても半導体製造プロセスを利用して作成す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要
に応じてインク液室等については、インク液室、インク
流路の形状により加工した樹脂材料を接着して保持する
ようにしてもよい。
液室等についても半導体製造プロセスを利用して作成す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要
に応じてインク液室等については、インク液室、インク
流路の形状により加工した樹脂材料を接着して保持する
ようにしてもよい。
【００４６】また上述の実施の形態においては、駆動回
路を一体化する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、駆動回路を別体に構成するようにしてもよい。
路を一体化する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、駆動回路を別体に構成するようにしてもよい。
【００４７】また上述の実施の形態においては、本発明
をプリンタヘッドに適用するする場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、プリンタヘッド以外の種々
の部品、装置に使用される静電アクチュエータに広く適
用することができる。
をプリンタヘッドに適用するする場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、プリンタヘッド以外の種々
の部品、装置に使用される静電アクチュエータに広く適
用することができる。
【００４８】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、固定電極
の上に犠牲層を作成して可動電極を作成した後、この犠
牲層を除去して固定電極及び可動電極間に空隙を作成す
ることにより、簡易かつ確実に作成することができ、ま
た駆動回路等を容易に集積化することができるプリンタ
ヘッドの製造方法と、このようなプリンタヘッドに適用
可能な静電アクチュエータの作成方法を得ることができ
る。
の上に犠牲層を作成して可動電極を作成した後、この犠
牲層を除去して固定電極及び可動電極間に空隙を作成す
ることにより、簡易かつ確実に作成することができ、ま
た駆動回路等を容易に集積化することができるプリンタ
ヘッドの製造方法と、このようなプリンタヘッドに適用
可能な静電アクチュエータの作成方法を得ることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドについて、静電アクチュエータの作成手順を示す断面
図である。
ドについて、静電アクチュエータの作成手順を示す断面
図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドを示す断面図である。
ドを示す断面図である。
【図３】図２のプリンタヘッドをＡ−Ａ線により切り取
って示す断面図である。
って示す断面図である。
【図４】図１の続きを示す断面図である。
【図５】図４の続きを示す断面図である。
【図６】図５の続きを示す断面図である。
【図７】従来のプリンタヘッドを示す断面図である。
１、１１……プリンタヘッド、２、１５……基板、３、
１７、２１……電極、４、１３……インク液室、６、２
２……振動板、７、１２……ノズル、１４……駆動回路
１７、２１……電極、４、１３……インク液室、６、２
２……振動板、７、１２……ノズル、１４……駆動回路
Claims (7)
- 【請求項１】固定電極と可動電極との間に発生する静電
力により前記可動電極を可動させてインク液室の体積を
可変し、所定のノズルよりインク液滴を飛び出させるプ
リンタヘッドの製造方法において、 所定の基板上に、前記固定電極を作成する固定電極の作
成工程と、 前記固定電極の上に、犠牲層を作成する犠牲層の作成工
程と、 前記犠牲層の上に、前記可動電極を作成する可動電極の
作成工程と、 前記犠牲層を除去して前記固定電極及び前記可動電極間
に空隙を作成する犠牲層の除去工程とを有することを特
徴とするプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項２】少なくとも前記インク液室の空間、前記イ
ンク液室にインクを導くインク流路の空間の形状による
型を、前記可動電極の上層側に作成する型の作成工程
と、 前記型を含んで覆うように、前記インク液室及びインク
流路の壁材、前記ノズルの壁材を前記基板に付着させる
工程と、 前記型を除去する型除去工程とを有することを特徴とす
る請求項１に記載のプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項３】前記基板が、シリコン基板であることを特
徴とする請求項１に記載のプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項４】前記基板に、前記固定電極及び前記可動電
極間に電圧を印加する駆動回路が事前に作成されてなる
ことを特徴とする請求項３に記載のプリンタヘッドの製
造方法。 - 【請求項５】前記基板が、ガラス基板であることを特徴
とする請求項１に記載のプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項６】前記基板に、前記固定電極及び前記可動電
極間に電圧を印加するＴＦＴトランジスタによる駆動回
路が事前に作成されてなることを特徴とする請求項５に
記載のプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項７】固定電極と可動電極との間に発生する静電
力により前記可動電極を可動させる静電アクチュエータ
の製造方法において、 所定の基板上に、前記固定電極を作成する固定電極の作
成工程と、 前記固定電極の上に、犠牲層を作成する犠牲層の作成工
程と、 前記犠牲層の上に、前記可動電極を作成する可動電極の
作成工程と、 前記犠牲層を除去して前記固定電極及び前記可動電極間
に空隙を作成する犠牲層の除去工程とを有することを特
徴とする静電アクチュエータの製造方法。
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| JP2006082448A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッドとインクカートリッジと画像記録装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法 |
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| US7735225B2 (en) * | 2007-03-30 | 2010-06-15 | Xerox Corporation | Method of manufacturing a cast-in place ink feed structure using encapsulant |
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| CN102455596B (zh) * | 2010-10-28 | 2013-05-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光刻胶、离地剥离的方法和tft阵列基板的制作方法 |
| CN103085479B (zh) * | 2013-02-04 | 2015-12-23 | 珠海赛纳打印科技股份有限公司 | 一种墨水喷头及其制造方法 |
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| US5983486A (en) * | 1995-03-10 | 1999-11-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for producing ink jet head |
| JP3637633B2 (ja) * | 1995-05-10 | 2005-04-13 | ブラザー工業株式会社 | インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法 |
| US6110754A (en) * | 1997-07-15 | 2000-08-29 | Silverbrook Research Pty Ltd | Method of manufacture of a thermal elastic rotary impeller ink jet print head |
| JP3500636B2 (ja) * | 1998-01-09 | 2004-02-23 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェットヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置 |
| JPH11300650A (ja) | 1998-04-21 | 1999-11-02 | Matsuda Asutec Kk | 衝撃工具の工具ビット支持構造 |
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| JP3659811B2 (ja) * | 1998-08-07 | 2005-06-15 | 株式会社リコー | インクジェットヘッド |
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- 2002-02-14 KR KR10-2003-7010750A patent/KR20030077626A/ko active Search and Examination
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- 2002-02-14 CN CNB028067355A patent/CN1246151C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-02-14 DE DE60237349T patent/DE60237349D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-14 EP EP02712341A patent/EP1361065B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-14 WO PCT/JP2002/001230 patent/WO2002064373A1/ja active Application Filing
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2006
- 2006-09-07 US US11/470,769 patent/US7222944B2/en not_active Expired - Fee Related
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