JP2011088422A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上部に振動板が設けられたヘッドボディを用意する工程と、振動板の上面に下部電極をコーティングする工程と、振動板の上側に開放領域が形成されるようにレジストをパターニングする工程と、開放領域内に圧電体を充填する工程と、圧電体の上面に上部電極を選択的にコーティングする工程と、レジストを除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関する。

インクジェットヘッドは、その内部に圧力チャンバ、リザーバ、ダンパ、ノズルなどの様々な要素を有しており、各要素は複数の層に個別に加工されて、それぞれの層を接合することにより作製される。一般的に振動板を駆動するために圧電体（piezoelectric material、ＰＺＴ）を用いている。圧電体の両面に電圧を印加すると圧電体内の結晶構造が変化して圧電体に変位が生じ、この変位を用いて下部に接合されている薄膜駆動体を駆動することになる。

インクジェットヘッドのノズルの高密度化は毎年向上されており、これに応えて、インク液滴を吐出させるためのそれぞれの単位セル間の間隔が狭くなってきた。したがって振動板の厚さも薄くする必要があり、このために圧電体の厚さも薄くしなければならない。

従来技術によれば、それぞれのセルに合わせて圧電体を形成するために、ヘッドボディの上側に下部電極を蒸着した後にエポキシを用いて圧電体を全面塗布し、塗布された圧電体をブレードなどを用いてそれぞれのセルに合わせて分割する。このとき、下部電極が薄いため、ブレードが下部電極に接して振動板まで切断する不良が発生し、これを防止するために、圧電体に残留層を残して分割する。

しかし、このような残留層は、隣接するセルに圧電体の駆動力を伝達するクロストークの原因となり、これはインクの吐出不良を引き起こす。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、クロストークを防止することができ、製造時間を短縮することができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、上部に振動板が設けられたヘッドボディを用意する工程と、上記振動板の上面に下部電極をコーティングする工程と、上記振動板の上側に開放領域が形成されるようにレジストをパターニングする工程と、上記開放領域内に圧電体を充填する工程と、上記圧電体の上面に上部電極を選択的にコーティングする工程と、上記レジストを除去する工程と、を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。

上記レジストはポリシリコンを含み、上記レジストを除去する工程はＸｅＦ_２ガスを用いたエッチング工程で行うことができる。

一方、上記レジストはフォトレジストであってもよい。このとき、上記上部電極を選択的にコーティングする工程は、上記圧電体の上面及び上記フォトレジストの上面に導電層をコーティングする工程と、上記フォトレジストをエッチングして上記フォトレジスト上のコーティングされた導電層の一部を除去することにより上記圧電体の上面に上部電極をパターニングする工程と、を含むことができる。

上記レジストを除去する工程の後に、上記ヘッドボディにインク注入口を形成する工程をさらに含むことができる。

一方、圧電体を充填する工程は、上記開放領域の内部及び上記レジストの上面に上記圧電体を蒸着する工程と、上記レジストの上面が露出するように上記蒸着された圧電体の一部を除去する工程と、を含むことができる。

本発明の実施形態によれば、クロストークを防止することができ、製造時間を短縮することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の他の実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の他の実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。

本発明は、多様に変更することができ、多くの実施例を有することができることは明らかであり、以下では、特定実施例を図面に基づいて詳しく説明する。しかし、本発明が特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す順序図であり、図２から図１０は本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法の各工程を示す図面である。

先ず、ステップＳ１１０で、図２に示すように、上部に振動板１６が設けられたヘッドボディ１０を用意した後、振動板１６の上面に下部電極２０をコーティングする。下部電極２０をコーティングするために、振動板１６の上面に金を蒸着する方法を用いることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

ヘッドボディ１０には、インクを吐出するためのチャンバ１３、リザーバ１１、リストリクタ１２、ダンパ１４、ノズル１５などが形成される。ヘッドボディ１０に形成される各構成の機能について簡単に説明すると次の通りである。

チャンバ１３は、インクを収容し、振動板１６の上面に形成された圧電体（図１１の４２参照）などの駆動部により圧力が加えられると、収容しているインクをノズル１５側に移動させてインクが吐出されるようにする手段である。このようなチャンバ１３は一つのインクジェットヘッドに１２８個または２５６個など複数個が並列に配置され、これらの各チャンバ１３に圧力を提供するために駆動部もチャンバ１３の数だけ備えられる。

リザーバ１１は、流入口（図１１の１７参照）などを介して外部から供給されたインクを貯留し、上述したチャンバ１３にインクを供給する手段である。

リストリクタ１２は、上述したリザーバ１１とチャンバ１３とを連通させ、リザーバ１１とチャンバ１３との間のインクの流れを調節する機能をする手段である。このようなリストリクタ１２は、リザーバ１１及びチャンバ１３よりも小さい断面積を有するように形成され、駆動部により振動板１６が振動する場合、リザーバ１１からチャンバ１３に供給されるインクの量を調節することができる。

ノズル１５は、チャンバ１３に連結されてチャンバ１３から供給されるインクを噴射する機能をする。駆動部により発生された振動が振動板を介してチャンバ１３に伝達されると、チャンバ１３に圧力が加えられて、この圧力によりノズル１５からインクが噴射されることになる。

一方、上述したチャンバ１３とノズル１５との間にはダンパ１４が形成される。ダンパ１４は、チャンバ１３から発生されたエネルギーをノズル１５側に集中させて急激な圧力変化を緩衝する機能を行う。

以上で説明したそれぞれの構成要素を備えるヘッドボディ１０は、シリコーンまたはセラミックのような材質の基板を複数枚積層して形成してもよく、一枚の基板で形成してもよい。

次に、ステップＳ１２０で、図３に示すように、下部電極２０の上側に開放領域３２が形成されるようにレジスト３０をパターニングする。開放領域３２は、駆動部として機能する圧電体（図１１の４２参照）が充填される領域である。本実施例では、レジスト３０を形成する方法としてＰＥＣＶＤまたはＬＰＣＶＤなどを用いてポリシリコンを蒸着する。しかし、これに限定されるものではなく、ポリシリコン以外の材質を用いることができることは明らかである。

次に、ステップＳ１３０で、開放領域３２内に圧電体４２を充填する。このために、スパッタリングまはたＥ−ビーム法などを用いて、図４に示すように、開放領域３２の内部及びレジスト３０の上面に圧電体４０を蒸着した後、図５に示すように、レジスト３０の上面が露出するように、蒸着された圧電体４０の一部を除去する方法を用いることができる。圧電体４０の一部を除去するためにＣＭＰ工程を用いてもよい。

次に、ステップＳ１４０で、圧電体４２の上面に上部電極５０を選択的にコーティングする。このために、図６に示すように、上部電極５０が形成される位置、すなわち圧電体４２の上面が選択的に開放されるようにレジスト５２を形成した後にスパッタリングなどの方法を用いて上部電極５０を蒸着する方法を用いることができる。その後、図７に示すように、レジスト５２を除去すれば上部電極５０がパターニングされる。

次に、ステップＳ１５０で、図８に示すように、レジスト３０を除去する。圧電体を選択的に蒸着するために形成されたレジスト３０を除去する。上述したように、レジスト３０としてポリシリコンが用いられた場合は、ＸｅＦ_２ガスを用いてエッチング工程を行えば、ヘッドボディ１０と圧電体４２などを損傷することなく、レジスト３０のみ選択的に除去することができる。レジスト３０としてポリシリコン以外の材質が用いられた場合は、ヘッドボディ１０と圧電体４２などを損傷することなく、当該材質のレジスト３０に対して選択的に反応する物質を用いれば、レジスト３０を選択的にエッチングすることができる。

このようにレジスト３０を除去した後、ステップ１６０で、ヘッドボディ１０にインク注入口（図１１の１７参照）を形成する。このために、図９に示すように、ヘッドボディ１０において、インク注入口１７が形成される部分のみ選択的に開放されるようにレジスト６０を形成し、その後、図１０に示すように、該部分のヘッドボディ１０を選択的にエッチングする方法を用いることができる。その後、図１１に示すように、レジスト６０を除去する。

一方、本発明の他の実施例として、上部電極５０を選択的にコーティングするために、図１２及び図１３に示す工程を用いることもできる。本実施例によれば、圧電体４２の上面及びレジスト３０の上面に導電層５４をコーティングする。ここで、レジスト３０はフォトレジストであってもよい。その後、レジスト３０の上面に形成された導電層５４の一部をエッチング工程で除去する。

圧電体４２の上面及びフォトレジスト３０の上面に導電層５４がコーティングされた状態でフォトレジスト３０を選択的にエッチングすると、フォトレジスト３０の上面にコーティングされていた導電層５４の一部を分離除去することができる。すなわち、上部電極５０がリフトオフ工程によりパターニングされる。

このとき、フォトレジスト３０は、圧電体４２、金属材質の下部電極２０、及び導電層５４などとエッチング液に対する反応性が異なるため、圧電体４２、下部電極２０、導電層５４などを損傷することなく、フォトレジスト３０のみ選択的にエッチングすることができる。その結果、圧電体４２の上面にコーティングされていた導電層５４の一部のみ残存し、結局、この部分が上部電極５０として機能することになる。

上部電極５０をパターニングした後、ヘッドボディ１０にインク注入口１７を形成する。インク注入口を形成する工程は上述した実施例と同様であるため、具体的な説明は省略する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ ヘッドボディ
１６ 振動板
２０ 下部電極
３０ レジスト
４０，４２ 圧電体
５０ 上部電極

Claims (5)

1. 上部に振動板が設けられたヘッドボディを用意する工程と、
   前記振動板の上面に下部電極をコーティングする工程と、
   前記振動板の上側に開放領域が形成されるようにレジストをパターニングする工程と、
   前記開放領域内に圧電体を充填する工程と、
   前記圧電体の上面に上部電極を選択的にコーティングする工程と、
   前記レジストを除去する工程と、
   を含むインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記レジストが、ポリシリコンを含み、
   前記レジストを除去する工程は、ＸｅＦ_２ガスを用いたエッチング工程により行われることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記レジストはフォトレジストであり、
   前記上部電極を選択的にコーティングする工程が、
   前記圧電体の上面及び前記フォトレジストの上面に導電層をコーティングする工程と、
   前記フォトレジストをエッチングして前記フォトレジスト上のコーティングされた導電層の一部を除去することにより、前記圧電体の上面に上部電極をパターニングする工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記レジストを除去する工程の後に、
   前記ヘッドボディにインク注入口を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 圧電体を充填する工程が、
   前記開放領域の内部及び前記レジストの上面に前記圧電体を蒸着する工程と、
   前記レジストの上面が露出するように前記蒸着された圧電体の一部を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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