JP2003053974A - 圧電式インクジェットプリンタヘッドとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成品歩留りを向上させ、亀裂およびクロスト
ーク現象を防止する圧電式インクジェットプリンタヘッ
ドとその製造方法を提供する。 【解決手段】 主要には、電気メッキ（plating）、物
理気相堆積法（ＰＶＤ）または化学気相堆積法（ＣＶ
Ｄ）により金属振動層を基板の上面に形成するが、基板
の種類は、シリコン基板、セラミック基板または金属基
板などとし、フォトリソグラフィ・エッチングにより基
板に少なくとも１つの溝孔を基板の上下面を貫通するよ
うに形成してから、基板の下面に少なくとも１つのノズ
ル孔を有するノズルプレートを配置すると同時に、基板
の溝孔を被覆して圧電式インクジェットプリンタヘッド
のインクチャンバとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧電式インクジ
ェットプリンタヘッドとその製造方法に関し、特に、エ
ッチング（etching）を用いて基板（substrate）上に溝
孔を形成し、インクチャンバ構造とする圧電式インクジ
ェットプリンタヘッドとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、よく見かけるインクジェットプリ
ンタについて言えば、そのインクジェットプリント技術
の運用原理は、ほぼサーマルバブル（Thermal bubble）
方式と圧電（Piezoelectric）方式とに分けることがで
きる。先ず、サーマルバブル式インクジェットプリント
技術は、ヒーター（Heater）を用いてインクを瞬時に気
化し、高圧バブルを発生させてインクをノズルから噴射
するものであるが、サーマルバブル式インクジェットプ
リンタヘッドが高温気化という作動原理を採用している
ため、サーマルバブル式インクジェットプリンタヘッド
のインク（主要には水系溶剤）として適用できるものに
は、選択性が比較的少なく、サーマルバブル式インクジ
ェットプリンタヘッドを利用できる応用領域が非常に限
られたものとなっている。また、圧電式インクジェット
プリント技術は、圧電セラミック（Piezoelectric cera
mic）を利用するもので、電圧を印加して瞬時に変形さ
せ、この変形によりインクを圧迫すると同時に、高圧に
よりインクを噴出ものであるが、圧電式インクジェット
プリンタヘッドは、高温でインクを気化する必要がない
ため、圧電式インクジェットプリンタヘッドのインク
（主要には水系溶剤）として適用できるものには、選択
性が比較的多く、圧電式インクジェットプリンタヘッド
を利用できる応用領域が比較的広いものとなっている。

【０００３】サーマルバブル式インクジェットプリンタ
ヘッドと比較すると、圧電式インクジェットプリンタヘ
ッドは、下記するような利点を有している。（１）圧電
式インクジェットプリンタヘッドが使用するインクは、
高温気化による化学変化を発生させないので、色彩品質
に良い影響を与える。（２）圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドは、反復した高熱応力を使用する必要がない
ので、使用上、極めて優れた耐久性を発揮する。（３）
圧電式インクジェットプリンタヘッドが使用する圧電セ
ラミックの反応速度は速いので、プリント速度を向上さ
せることができる。（サーマルバブル式インクジェット
プリンタヘッドは、熱伝導速度の制限を受ける。）
（４）圧電式インクジェットプリンタヘッドは、電圧の
大きさを調整することによって圧電セラミックの変形量
を制御することができるので、インク滴（ink drople
t）の大きさを制御することができ、インクジェットプ
リントの品質を向上させることができる。

【０００４】図１において、従来技術にかかる圧電式イ
ンクジェットプリンタヘッドの要部断面図を示すと、従
来技術にかかる圧電式インクジェットプリンタヘッド１
００の製造方法について言えば、通常、先にチャンバ層
（chamber layer）１０２と、振動層（vibrating laye
r）１０４と、チャンバ基底層（chamber bottom laye
r）１０６という３部分のグリーンシート（green shee
t）を形成する。このうち、レーザビーム（laser bea
m）またはパンチング（punching）などを利用してチャ
ンバ層１０２に予め溝孔１０２ａを形成してから、上記
したチャンバ層１０２と振動層１０４とチャンバ基底層
１０６とを位置合わせおよび圧着すると同時に、チャン
バ（chamber）１０８を形成する。そして、振動層１０
４上に順番に下位電極層（lower electrode layer）１
１０と圧電層（piezoelectric layer）１１２と上位電
極層（upper electrode layer）１１４とを形成して、
最後に、焼結（sintering）成形する。

【０００５】同じく、図１において、圧電式インクジェ
ットプリンタヘッド１００の作動原理は、主要には、上
位電極１１４および下位電極１１０を利用して圧電層１
１２に電圧を印加するものであるが、注意すべきは、圧
電層１１２の材質が圧電セラミック（piezoelectric ce
ramic）であるから、圧電層１１２が電圧の影響を受け
て瞬時に変形して振動層１０４を押動させ、チャンバ
（chamber）内部にあるインクを押圧するので、ノズル
プレート１０６のノズル孔１０６ａからインクを高圧噴
射してインク滴を形成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】同じく、図１におい
て、従来技術にかかる圧電層１１２の幅（面積）はチャ
ンバ１１８の横断幅（横断面積）より大きいか等しいの
で、圧電層１１２が頻繁に振動を続けると、振動層１０
４は、チャンバ１０８の上面周縁（点線の円で示した場
所）に沿って非常に亀裂が入りやすくなり、振動層１０
４が正常にチャンバ１０８のインクを押し出せない結果
となる。また、従来技術にかかる圧電層１１２の幅（面
積）はチャンバ１１８の横断幅（横断面積）より大きい
か等しいので、圧電層１１２が瞬時の変形で発生させた
振動波は、隣り合う他のインクジェットプリンタヘッド
（図示せず）に容易に伝達されて、隣り合うインクジェ
ットプリンタヘッドが圧電層１１２の振動波の影響を受
けて、微細なインク滴を紙面上に噴射させる、いわゆる
クロストーク（cross talk）現象を引き起こすので、紙
面上に印刷予定の文字やパターンがダメージを受け、イ
ンクジェットプリント品質を大幅に低下させるものとな
っていた。

【０００７】従来技術にかかる圧電式インクジェットプ
リンタヘッドの製造方法には、次のような欠点がある。 （１）圧電式インクジェットプリンタヘッド構造は、サ
イズが非常に微小であるので、各層グリーンシート間に
おける位置合わせおよび圧着の加工精密度が高くなり、
各層グリーンシート間における位置合わせおよび圧着の
歩留りが低下していた。 （２）圧電式インクジェットプリンタヘッド構造が複雑
なものとなるため、各層グリーンシートを高温で焼結す
る時、セラミック材料の収縮率が不均一なものとなり、
構造上応力破壊が発生し、構造が精密な圧電式インクジ
ェットプリンタヘッドである程、その成品歩留りが低下
するものとなっていた。 （３）公知技術にかかる圧電層の幅がチャンバの横断幅
よりも大きいか等しいため、圧電層が長時間にわたって
頻繁かつ激烈に振動を続けると、振動層はチャンバの上
面周縁に沿って亀裂が入りやすくなり、振動層が正常に
チャンバのインクを押し出せなくなっていた。 （４）公知技術にかかる圧電層の幅がチャンバの横断幅
よりも大きいか等しいため、圧電層の瞬間変形により発
生する振動波が隣り合うインクジェットプリンタヘッド
へ極めて伝達されやすく、圧電層の振動波の影響で、微
細なインク滴を噴出し、クロストーク現象を発生させる
ので、紙面上にプリントする予定であった文字やパター
ンがダメージを受けるものとなっていた。

【０００８】そこで、この発明の第１の目的は、エッチ
ングによりインクチャンバ部分の構造を形成して、圧電
式インクジェットプリンタヘッドの歩留りを向上させ
る、圧電式インクジェットプリンタヘッドとその製造方
法を提供することにある。この発明の第２の目的は、金
属振動層がインクチャンバの上面周縁において亀裂を発
生させる現象を防止し、隣り合う圧電式インクジェット
プリンタヘッド間のクロストーク現象を低減することが
できる圧電式インクジェットプリンタヘッドを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、所望
の目的を達成するために、この発明にかかる圧電式イン
クジェットプリンタヘッドは、第１面および対応する第
２面を有するとともに、少なくとも１つの溝孔を有する
ものであって、溝孔により貫通され、かつ第１面ならび
に第２面が連接される基板と、基材の前記第１面に配置
される金属振動層と、金属振動層の上に配置され、その
位置が溝孔の位置に対応するパターン化された下位電極
層と、下位電極層の上に配置されるパターン化された圧
電層と、圧電層の上に配置されるパターン化された上位
電極層と、基板の第２面に配置され、基板および金属振
動層と一緒にインクチャンバを構成するものであって、
少なくとも１つのノズル孔を有してインクチャンバに連
通するノズルプレートとから構成されるものである。ま
た、圧電層の面積が、インクチャンバの横断面積より小
さく、かつ圧電層の下方に位置する金属振動層の一部の
厚さが、金属振動層の他の部分の厚さより大きいもので
ある。

【００１０】また、この発明にかかる圧電式インクジェ
ットプリンタヘッドの製造方法は、第１面および対応す
る第２面を有する基板と提供するステップと、基板の第
１面に金属振動膜を形成するステップと、基板の第２面
から基板を部分的に除去して、少なくとも１つの溝孔を
形成し、溝孔が基板を貫通するとともに、基板の第１面
ならびに第２面を連接するステップと、金属振動層の上
にパターン化された下位電極層を形成し、下位電極層の
位置が溝孔の位置に対応するものとするステップと、下
位電極層の上にパターン化された圧電層を形成するステ
ップと、圧電層の上にパターン化された上位電極層を形
成するステップと、基板の第２面にノズルプレートを形
成し、ノズルプレートが基板および金属振動層と一緒に
少なくとも１つのインクチャンバを構成し、かつノズル
プレートが少なくとも１つのノズル孔を有して前記イン
クチャンバに連通するものとするステップとから構成さ
れるものである。また、下位電極層の材質を不活性金属
とすることができ、圧電層および金属振動層間に化学反
応が発生することを防止する。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、この発明にかかる好適な実施
形態を図面に基づいて説明する。図２〜図５において、
この発明にかかる圧電式インクジェットプリンタヘッド
の製作フローを示すと、図２において、基板２０２を提
供するが、上面２０２ａと下面２０２ｂとを有してお
り、その材質を例えばシリコン、セラミックまたは金属
とする。ここでは、シリコンウェハーを基板２０２とし
ている。図３において、メッキ（plating）、物理気相
堆積法（Physical Vapor Deposition = PVD）または化
学気相堆積法（Chemical Vapor Deposition = CVD）を
用いて基板２０２の上面２０２ａ上に金属振動層２０４
を形成するが、金属振動層２０４の材質は、例えばニッ
ケル（Ni）、銅（Cu）、白金（Pt）、パラジウム（Pd）
あるいは他の高温に耐える金属元素とする。

【００１２】図４において、基板２０２の上面２０２ａ
上に金属振動層２０４を形成した後、フォトリソグラフ
ィ（photolithography）、エッチング（etching）によ
り先ず基板２０２の下面２０２ｂにパターン化されたフ
ォトレジスト（Photo-Resist= PR）層３００を形成し、
基板２０２の下面２０２ｂを部分的に露出する。図５に
おいて、パターン化されたフォトレジスト層３００をマ
スク（mask）としてエッチング（例えば湿式エッチン
グ）により基板２０２の下面２０２ｂから基板２０２を
部分的に除去して溝孔２０２ｃを形成するが、この溝孔
２０２ｃは、基板２０２を貫通して基板２０２の上面２
０２ａと下面２０２ｂとを連通させ、インクチャンバ２
１４（図７参照）の側壁を形成するものである。

【００１３】図６において、基板２０２に溝孔２０２ｃ
を形成した後、フォトレジスト層３００を除去するとと
もに、金属振動層２０４上に下位電極層２０６と圧電層
２０８と上位電極層２１０とを順番に形成するが、下位
電極層２０６の位置は、溝孔２０４の位置に対応し、圧
電層２０８は、下位電極層２０６の上に位置し、かつ上
位電極層２１０は、圧電層２０８の上に位置する。

【００１４】同じく、図６において、圧電層２０８の材
質は、圧電特性を有する材料でなければならず、例え
ば、ジリコン酸チタン酸鉛（lead zirconate titanat
e）、マグネシウムニオブ酸塩鉛（lead magnesium-niob
ate）、ニッケルニオブ酸塩鉛（lead nickel-niobat
e）、亜鉛ニオブ酸塩鉛（lead zinc- niobate）、マン
ガンニオブ酸塩鉛（lead manganese- niobate）、アン
チモン錫酸塩鉛（lead antimony-stannate）またはチタ
ン酸鉛（lead titanate）など圧電特性を有する材料で
ある。圧電層２０８が焼結時に下位電極層２０６または
金属振動層２０４と化学反応を発生させることを防止す
るために、下位電極層２０６の材質を不活性金属（iner
t metal）とすることができ、例えば、金（Au）、銀（A
g）、銅、白金およびバナジウムなどの金属とする。同
様に、上位電極層２１０と圧電層２０８とが焼結時に化
学反応を発生させることを防止するために、上位電極層
２１０の材質もまた不活性金属とすることができ、例え
ば、金、銀、銅、白金およびバナジウムなどの金属とす
る。

【００１５】図７において、下位電極層２０６と圧電層
２０８と上位電極層２１０とを形成した後、ノズルプレ
ート（nozzle plate）２１２を形成して基板２０２の下
面２０２ｂを被覆し、ノズルプレート２１２により基板
２０２および金属振動層２０４と一緒にインクチャンバ
２１４を構成するが、ノズルプレート２１２には少なく
とも１つのノズル孔２１２ａを設けて、インクチャンバ
２１４に連通しており、インクチャンバ２１４に貯蔵さ
れたインクを圧力で噴出できるようになっている。な
お、ノズルプレート２１２のノズル孔２１２ａは、レー
ザまたはエッチングにより形成される。

【００１６】同じく、図７において、電極上位層２１０
と下位電極層２０６とにより電圧が圧電層２０８に印加
される時、圧電層２０８が瞬時に変形して金属振動層２
０４を内側へ曲げ、インクチャンバ２１４に貯蔵された
インクを押圧するが、この時、ノズル孔２１２ａ位置に
あるインクが内外圧力差を受けて加速運動を開始し、外
部へ突出する液面を形成する。そして、電極上位層２１
０と下位電極層２０６とが電圧を圧電層２０８に印加し
なくなると、圧電層２０８が原状を回復し、インクチャ
ンバ２１４のインク圧力が低下するが、ノズル孔２１２
ａ位置にあるインクは慣性の法則で表面張力を振り切っ
てノズル孔２１２ａから離れると同時に、インク滴を形
成する。

【００１７】図８において、下位電極層を全面にまで形
成した実施例を示すと、下位電極層２０６は、通常、電
圧供給の低電圧端または接地（ground）端であるから、
下位電極層２０６を金属振動層２０４上に全面にまで形
成することができるが、例えば、電気メッキ、物理気相
堆積法（ＰＶＤ）あるいは化学気相堆積法（ＣＶＤ）に
より下位電極層２０６を金属振動層２０４上に形成す
る。

【００１８】図９と図１０とにおいて、隣り合うインク
ジェットプリンタヘッド間にクロストーク（cross-tal
k）現象が発生することを防止するための実施例を示す
と、その圧電層の面積がインクチャンバの横断面積より
も小さいものであり、矢印の方向へ圧電層２０８の占有
面積を縮小してインクチャンバ２１４の横断面積よりも
小さくしたものである。つまり、圧電層２０８の外縁を
溝孔２０２ｃ（即ちインクチャンバ２１４）の横断面積
範囲（例えば、図１０の点線を参照）から引き離すもの
である。従って、圧電層２０８から発生する振動波が、
隣り合うインクジェットプリンタヘッドのインクチャン
バ（図示せず）に伝わりにくいものとなり、隣り合うイ
ンクジェットプリンタヘッド間に発生するクロストーク
を減少させることができ、インクジェットを必要としな
いインクジェットプリンタヘッドがインク滴を噴出する
ことを回避することができる。

【００１９】同じく、図９と図１０とにおいて、圧電層
２０８および金属振動層２０４により形成される中央が
厚く外側が薄い構造を示すと、頻繁な振動の後でも、金
属振動層２０４のインクチャンバ２１４の上面周縁に沿
って発生する亀裂の可能性を有効に防止できるものであ
る。また、同様に、この中央が厚く外側が薄い構造によ
って、圧電層２０８の振動効率をさらに向上させること
ができるので、インク滴の大きさを制御できる範囲を増
大させることができる。さらに、圧電層２０８および金
属振動層２０４により形成される中央が厚く外側が薄い
構造により、圧電層２０８の振動効率を向上させること
ができる。

【００２０】図１１と図１２とにおいて、中央の厚さを
大きくして圧電層２０８の振動効率を更に向上させるイ
ンクジェットプリンタヘッドを示すと、図１１が図９と
異なる点は、金属振動層２０４に増厚層２０５を設けた
ことであり、圧電層２０８の位置に対応するとともに、
金属振動層２０４から突出したものとなり、増厚層２０
５の面積は、圧電層２０８の面積とほぼ等しく、かつ増
厚層２０５の材質は、金属振動層２０４の材質と同じ、
ないしは異なるものである。また、図１１と図１２とが
異なる点は、増厚層２０５の占有面積であり、図１２で
は、圧電層２０８の占有面積より大きく、インクチャン
バ２１４の横断面積よりも小さいものとなっていること
である。つまり、図１１および図１２の増厚層２０５の
厚さにより、金属振動層２０４の圧電層２０８より下方
の厚さが他部分の金属振動層２０４厚さより大きくなっ
ており、圧電層２０８とともに中央が厚く外側が薄い構
造になっているので、圧電層２０８の振動効率を向上さ
せることができる。

【００２１】図１３から図１５において、いかにして図
１１および図１２の増厚層２０５を有する金属振動層２
０４を形成するかを説明すると、図１３において、基板
２０２上に金属振動層２０４を形成し、金属振動層２０
４上にフォトレジスト層３００を形成してから、露光
（exposure）、現像（development）によりフォトレジ
スト層３００をパターン化して、フォトレジスト層３０
０以外のエッチング除去したい部分の金属振動層２０４
を露出させる。図１４において、ハーフエッチング（ha
lf etching）により金属振動層２０４の表層部分だけを
部分的に除去して、金属振動層２０４がフォトレジスト
層３００で被覆された場所に増厚層２０５を形成する。
図１５において、フォトレジスト層３００を除去した後
に、増厚層２０５を有する金属振動層２０４が形成され
た様子を示すと、中央が厚く外側が薄い金属振動層２０
４となっている。

【００２２】図１６から図１８において、この発明の異
なる厚さ分布を有する金属振動層を形成する別な製造フ
ローを示すと、図１６において、基板２０２上に金属振
動層２０４を形成して、金属振動層２０４上にフォトレ
ジスト層３００を形成してから、露光・現像によってフ
ォトレジスト層３００をパターン化する。図１７におい
て、電気メッキにより金属振動層２０４をシード層（se
ed layer）としてフォトレジスト層３００の溝に増厚層
２０５を形成してから、フォトレジスト層３００を除去
する。図１８において、増厚層２０５を有する金属振動
層２０４が形成された様子を示すと、中央が厚く外側が
薄い金属振動層２０４となっている。

【００２３】以上のごとく、この発明を好適な実施例に
より開示したが、もとより、この発明を限定するための
ものではなく、当業者であれば容易に理解できるよう
に、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更
ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特
許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等
な領域を基準として定めなければならない。

【００２４】

【発明の効果】上記構成により、この発明は、下記する
ような利点を有する。 １．この発明にかかる圧電式インクジェットプリンタヘ
ッドは、電気メッキ、物理気相堆積法または化学気相堆
積法により基板上に金属振動層を形成するが、基板の材
質は、シリコン、セラミックまたは金属に限らなくても
よく、別な材質とすることもできる。次に、フォトリソ
グラフィにより基板に多数個の溝孔を形成し、最後に、
ノズルプレートを位置決め圧着して圧電式インクジェッ
トプリンタヘッドを構成する。注意すべきことは、この
発明にかかる圧電式インクジェットプリンタヘッドの加
工精度が、従来技術にかかるセラミック厚膜を位置決め
圧着し高温焼結する加工精度よりも高いことであり、従
って、圧電式インクジェットプリンタヘッドの構造密度
を向上させることができ、インクジェットプリントの解
析度を向上させることができる。 ２．この発明にかかる圧電式インクジェットプリンタヘ
ッドは、圧電層の占有面積を均等に縮小して、インクチ
ャンバの横断面積よりも小さくできるので、中央が厚く
外側が薄い構造を形成して、頻繁かつ激烈な振動を経て
金属振動層がインクチャンバの上面周縁に沿って亀裂現
象を発生することを防止することができるため、圧電式
インクジェットプリンタヘッドの使用寿命を延長するこ
とができる。同時に、圧電層と金属振動層とにより中央
が厚く外側が薄い構造を形成して、圧電層の振動効率を
向上させ、インク滴の大きさ制御範囲を増大させるの
で、圧電式インクジェットプリンタヘッドの動作性能を
向上させることができる。 ３．従来技術にかかる多層のグリーンシート位置決め圧
着焼結する方式により製作される圧電式インクジェット
プリンタヘッドと比較すると、この発明は、半導体製造
の前工程、例えば、フォトリソグラフィにより基板を部
分的に除去してインクチャンバの側壁構造を形成するな
どを利用しているので、圧着位置決めが不正確になると
いう状況を回避できるだけでなく、インクチャンバ成形
の歩留りを向上させ、しかも工程時間を短縮することが
できる。また、従来技術にかかるセラミック材料の振動
層を金属振動層に置き換えているので、迅速に完成でき
て工程時間を短縮できるだけでなく、製造コストも低減
することができる。もしも電気メッキにより金属振動層
を形成すれば、その厚さを容易に数十μｍまで薄くする
ことができるので、金属振動層構造が厚さの制限を受け
ないものとなり、圧電式インクジェットプリンタヘッド
設計の自由度が増大するものとなる。従って、産業上の
利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドを示す要部断面図である。

【図２】 この発明にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドの製作フローを示す要部断面図である。

【図３】 この発明にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドの製作フローを示す要部断面図である。

【図４】 この発明にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドの製作フローを示す要部断面図である。

【図５】 この発明にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドの製作フローを示す要部断面図である。

【図６】 この発明にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドの製作フローを示す要部断面図である。

【図７】 この発明にかかる圧電式インクジェットプリ
ンタヘッドの製作フローを示す要部断面図である。

【図８】 下位電極層を全面にまで形成したプリンタヘ
ッドを示す要部断面図である。

【図９】 圧電層の占有面積がインクチャンバの横断面
積よりも小さいプリンタヘッドを示す要部断面図であ
る。

【図１０】 圧電層の占有面積がインクチャンバの横断
面積よりも小さいプリンタヘッドを示す正面図である。

【図１１】 異なる厚さ分布の金属振動層を有するプリ
ンタヘッドを示す要部断面図である。

【図１２】 異なる厚さ分布の金属振動層を有するプリ
ンタヘッドを示す要部断面図である。

【図１３】 異なる厚さ分布の金属振動層を形成するフ
ローを示す要部断面図である。

【図１４】 異なる厚さ分布の金属振動層を形成するフ
ローを示す要部断面図である。

【図１５】 異なる厚さ分布の金属振動層を形成するフ
ローを示す要部断面図である。

【図１６】 異なる厚さ分布の金属振動層を形成する別
なフローを示す要部断面図である。

【図１７】 異なる厚さ分布の金属振動層を形成する別
なフローを示す要部断面図である。

【図１８】 異なる厚さ分布の金属振動層を形成する別
なフローを示す要部断面図である。

【符号の説明】

２００ 圧電式インクジェットプリンタヘッド ２０２ 基板 ２０２ａ 上面 ２０２ｂ 下面 ２０２ｃ 溝孔 ２０４ 金属振動層 ２０５ 増厚層 ２０６ 下位電極層 ２０８ 圧電層 ２１０ 上位電極層 ２１２ ノズルプレート ２１２ａ ノズル孔 ２１４ インクチャンバ ３００ フォトレジスト層

フロントページの続き (72)発明者 張 所▲鉱▼ 台湾台北市大安區基隆路三段168號 (72)発明者 呂 文崇 台湾高雄市三民區哈爾濱街87巷８號 Ｆターム(参考） 2C057 AF40 AF93 AG53 AP02 AP23 AP31 AP53 AP55 AQ02 BA04 BA14

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１面および対応する第２面を有すると
   ともに、少なくとも１つの溝孔を有するものであって、
   前記溝孔により貫通され、かつ前記第１面ならびに前記
   第２面が連接される基板と、 前記基材の前記第１面に配置される金属振動層と、 前記金属振動層の上に配置され、その位置が前記溝孔の
   位置に対応するパターン化された下位電極層と、 前記下位電極層の上に配置されるパターン化された圧電
   層と、 前記圧電層の上に配置されるパターン化された上位電極
   層と、 前記基板の前記第２面に配置され、前記基板および前記
   金属振動層と一緒にインクチャンバを構成するものであ
   って、少なくとも１つのノズル孔を有して前記インクチ
   ャンバに連通するノズルプレートとを具備する圧電式イ
   ンクジェットプリンタヘッド。
2. 【請求項２】 第１面および対応する第２面を有する基
   板と提供するステップと、 前記基板の前記第１面に金属振動膜を形成するステップ
   と、 前記基板の前記第２面から前記基板を部分的に除去し
   て、少なくとも１つの溝孔を形成し、前記溝孔が前記基
   板を貫通するとともに、前記基板の前記第１面ならびに
   前記第２面を連接するステップと、 前記金属振動層の上にパターン化された下位電極層を形
   成し、前記下位電極層の位置が前記溝孔の位置に対応す
   るものとするステップと、 前記下位電極層の上にパターン化された圧電層を形成す
   るステップと、 前記圧電層の上にパターン化された上位電極層を形成す
   るステップと、 前記基板の前記第２面にノズルプレートを形成し、前記
   ノズルプレートが前記基板および前記金属振動層と一緒
   に少なくとも１つのインクチャンバを構成し、かつ前記
   ノズルプレートが少なくとも１つのノズル孔を有して前
   記インクチャンバに連通するものとするステップとを具
   備する圧電式インクジェットプリンタヘッドの製造方
   法。
3. 【請求項３】 第１面および対応する第２面を有すると
   ともに、少なくとも１つの溝孔を有するものであって、
   前記溝孔により貫通され、かつ前記第１面ならびに前記
   第２面が連接される基板と、 前記基材の前記第１面に配置される金属振動層と、 前記金属振動層の上に配置される下位電極層と、 前記下位電極層の上に配置され、その位置が前記溝孔の
   位置に対応するパターン化された圧電層と、 前記圧電層の上に配置される対応するパターン化された
   上位電極層と、 前記基板の前記第２面に配置され、前記基板および前記
   金属振動層と一緒にインクチャンバを構成するものであ
   って、少なくとも１つのノズル孔を有して前記インクチ
   ャンバに連通するノズルプレートとを具備する圧電式イ
   ンクジェットプリンタヘッド。
4. 【請求項４】 上記圧電層の下方部分に位置する上記金
   属振動層の厚さが、前記金属振動層のその他の部分の厚
   さより大きいものである請求項１または３記載の圧電式
   インクジェットプリンタヘッド。
5. 【請求項５】 上記基板の材質が、シリコン、セラミッ
   ク、金属のうちの１つである請求項１または３記載の圧
   電式インクジェットプリンタヘッド。
6. 【請求項６】 第１面および対応する第２面を有する基
   板を提供するステップと、 前記基板の前記第１面に金属振動膜を形成するステップ
   と、 前記基板の前記第２面から前記基板を部分的に除去し
   て、少なくとも１つの溝孔を形成し、前記溝孔が前記基
   板を貫通するとともに、前記基板の前記第１面ならびに
   前記第２面を連接するステップと、 前記金属振動層の上に下位電極層を全面形成するステッ
   プと、 前記下位電極層の上にパターン化された圧電層を形成
   し、前記圧電層の位置が前記溝孔の位置に対応するもの
   とするステップと、 前記圧電層の上にパターン化された上位電極層を形成す
   るステップと、 前記基板の前記第２面にノズルプレートを形成し、前記
   ノズルプレートが前記基板および前記金属振動層と一緒
   に少なくとも１つのインクチャンバを構成し、かつ前記
   ノズルプレートが少なくとも１つのノズル孔を有して前
   記インクチャンバに連通するものとするステップとを具
   備する圧電式インクジェットプリンタヘッドの製造方
   法。
7. 【請求項７】 上記基板の材質が、シリコン、セラミッ
   ク、金属のうちの１つである請求項２または６記載の圧
   電式インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 上記基板を部分的に除去する方法が、エ
   ッチングを含むものである請求項２または６記載の圧電
   式インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 上記金属振動層を形成する方法が、電気
   メッキ、物理気相堆積法または化学気相堆積法のうちい
   ずれか１つである請求項２または６記載の圧電式インク
   ジェットプリンタヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 上記下位電極層を形成する方法が、電
    気メッキ、物理気相堆積法または化学気相堆積法のうち
    いずれか１つである請求項６記載の圧電式インクジェッ
    トプリンタヘッドの製造方法。