JP3335972B2 - 流体噴射装置及びその製造方法 - Google Patents
流体噴射装置及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流体噴射装置及びそ
の製造方法に係り、特にインクジェットプリンタやファ
クシミリなどの出力装置に用いられるプリントヘッドに
おいてノズルを通じて流体を吐出させる流体噴射装置及
びその製造方法に関する。
の製造方法に係り、特にインクジェットプリンタやファ
クシミリなどの出力装置に用いられるプリントヘッドに
おいてノズルを通じて流体を吐出させる流体噴射装置及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プリントヘッドはプリンタで出力データ
の信号を媒体上に目に見える形態に変換するための部品
または部品の集合をいう。一般に、インクジェットプリ
ンタなどに用いられるプリントヘッドは噴射流体室の内
部の流体に物理的な力を加えて所定量の流体がノズルを
通じて外部へ噴射される流体噴射装置を使用する。
の信号を媒体上に目に見える形態に変換するための部品
または部品の集合をいう。一般に、インクジェットプリ
ンタなどに用いられるプリントヘッドは噴射流体室の内
部の流体に物理的な力を加えて所定量の流体がノズルを
通じて外部へ噴射される流体噴射装置を使用する。
【０００３】このような流体噴射装置は噴射流体室の内
部の流体に物理的な力を加える方法によって圧電方式と
加熱方式とに大別される。圧電方式は駆動信号に応じて
機械的に伸縮される圧電素子の作用により噴射流体室内
のインキをノズルの外へ押し出す方式である。加熱方式
は発熱体から発生される熱により噴射流体室内の流体に
気泡を発生し、この気泡が流体をノズル外へ押し出す方
式である。また、このような加熱方式を改善した熱圧縮
方式が最近開発された。ここで熱圧縮方式とは駆動流体
の気化液体を瞬間的に加熱して薄膜を駆動させることに
よって流体を噴射する方式を指す。
部の流体に物理的な力を加える方法によって圧電方式と
加熱方式とに大別される。圧電方式は駆動信号に応じて
機械的に伸縮される圧電素子の作用により噴射流体室内
のインキをノズルの外へ押し出す方式である。加熱方式
は発熱体から発生される熱により噴射流体室内の流体に
気泡を発生し、この気泡が流体をノズル外へ押し出す方
式である。また、このような加熱方式を改善した熱圧縮
方式が最近開発された。ここで熱圧縮方式とは駆動流体
の気化液体を瞬間的に加熱して薄膜を駆動させることに
よって流体を噴射する方式を指す。
【０００４】図１は一般的な熱圧縮方式にともなう流体
噴射装置の垂直断面図であって、流体噴射装置は概略的
に発熱駆動部１０、薄膜２０及びノズル部３０とに区分
されている。
噴射装置の垂直断面図であって、流体噴射装置は概略的
に発熱駆動部１０、薄膜２０及びノズル部３０とに区分
されている。
【０００５】発熱駆動部の基板１１は発熱駆動部１０と
最後の全体構造物を支持するようになる基板であって、
上部に絶縁層１２が形成され、電極１４は発熱駆動部１
０に電源を供給するための伝導体である。発熱体１３は
電気エネルギーを熱エネルギーに変換して駆動流体を膨
脹させる一定抵抗を有する抵抗体を指し、駆動流体室１
６、１７は駆動流体を囲繞しており、駆動流体注入通路
１８が連通され、駆動流体障壁層１５が形成され、熱を
受けて膨脹された駆動流体の圧力を維持するチャンバを
指す。
最後の全体構造物を支持するようになる基板であって、
上部に絶縁層１２が形成され、電極１４は発熱駆動部１
０に電源を供給するための伝導体である。発熱体１３は
電気エネルギーを熱エネルギーに変換して駆動流体を膨
脹させる一定抵抗を有する抵抗体を指し、駆動流体室１
６、１７は駆動流体を囲繞しており、駆動流体注入通路
１８が連通され、駆動流体障壁層１５が形成され、熱を
受けて膨脹された駆動流体の圧力を維持するチャンバを
指す。
【０００６】そして薄膜２０は膨脹された駆動流体の圧
力を伝達され上下動する駆動流体室１６、１７及び駆動
流体障壁層１５の上部に付着された薄膜であって、ポリ
イミドコーティング層２１及びポリイミド接着層２２で
なされている。
力を伝達され上下動する駆動流体室１６、１７及び駆動
流体障壁層１５の上部に付着された薄膜であって、ポリ
イミドコーティング層２１及びポリイミド接着層２２で
なされている。
【０００７】噴射流体室３７、３８は噴射流体の外郭を
包みながら薄膜２０を通して伝えられた圧力を受けた噴
射流体がノズル３５を通じてのみ噴射流体が噴射される
ように形成されたチャンバを指す。この時、噴射流体は
薄膜２０の駆動を受けてノズルプレート３４に形成され
たノズル３５を通して噴射流体室３７、３８を抜け出て
外部に放出される直接的な流体を指す。噴射流体流入路
３９は噴射流体室３７、３８と疎通される。噴射流体室
３７、３８及び噴射流体流入路３９は噴射流体障壁層３
６に形成される。ノズル３５は薄膜２０と噴射流体室２
７、３８で囲繞された噴射流体が外部へ放出される放出
口である。ノズル部基板３１はノズル部３０の製作のた
めに臨時に使用する基板であって、ノズル部３０の組立
前に分離するようになる。
包みながら薄膜２０を通して伝えられた圧力を受けた噴
射流体がノズル３５を通じてのみ噴射流体が噴射される
ように形成されたチャンバを指す。この時、噴射流体は
薄膜２０の駆動を受けてノズルプレート３４に形成され
たノズル３５を通して噴射流体室３７、３８を抜け出て
外部に放出される直接的な流体を指す。噴射流体流入路
３９は噴射流体室３７、３８と疎通される。噴射流体室
３７、３８及び噴射流体流入路３９は噴射流体障壁層３
６に形成される。ノズル３５は薄膜２０と噴射流体室２
７、３８で囲繞された噴射流体が外部へ放出される放出
口である。ノズル部基板３１はノズル部３０の製作のた
めに臨時に使用する基板であって、ノズル部３０の組立
前に分離するようになる。
【０００８】図２は従来のロール方式にともなう流体噴
射装置を加工する工程を示した図である。
射装置を加工する工程を示した図である。
【０００９】図２に示したように、ノズルプレート３４
は供給リール５１から巻取リール５２に移送される。ノ
ズルプレート３４が供給リール５１から巻取リール５２
に移送される過程においてレーザービーム加工機５３に
よりノズルプレート３４にノズルが形成される。ノズル
が形成されれば、空気噴射器５４から噴射される空気が
ノズルプレート３４についていた異物を除去する。以
後、シリコン基板から噴射流体障壁層３６まで積層され
た状態のアクチュエータチップ４０がタブボンダ(TAB b
onder)５５によりノズルプレート３４にボンディングさ
れることにより流体噴射装置が完成される。完成された
流体噴射装置は巻取リール５２に巻取られて保管され、
以後のプリントヘッド製造工程において一枚ずつ切断さ
れてからプリンタ製造ラインに投入される。
は供給リール５１から巻取リール５２に移送される。ノ
ズルプレート３４が供給リール５１から巻取リール５２
に移送される過程においてレーザービーム加工機５３に
よりノズルプレート３４にノズルが形成される。ノズル
が形成されれば、空気噴射器５４から噴射される空気が
ノズルプレート３４についていた異物を除去する。以
後、シリコン基板から噴射流体障壁層３６まで積層され
た状態のアクチュエータチップ４０がタブボンダ(TAB b
onder)５５によりノズルプレート３４にボンディングさ
れることにより流体噴射装置が完成される。完成された
流体噴射装置は巻取リール５２に巻取られて保管され、
以後のプリントヘッド製造工程において一枚ずつ切断さ
れてからプリンタ製造ラインに投入される。
【００１０】前述した図１の流体噴射装置の構造に基づ
き、以下従来の熱圧縮方式にともなう流体噴射装置の製
造方法を説明する。
き、以下従来の熱圧縮方式にともなう流体噴射装置の製
造方法を説明する。
【００１１】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は各々従来の技
術にともなう流体噴射装置の発熱駆動部の製造工程を示
す図で、図３（Ｃ）は薄膜の製造工程を示す図で、図４
（Ａ）乃至図４（Ｃ）は各々ノズル部の製造工程を示す
図である。
術にともなう流体噴射装置の発熱駆動部の製造工程を示
す図で、図３（Ｃ）は薄膜の製造工程を示す図で、図４
（Ａ）乃至図４（Ｃ）は各々ノズル部の製造工程を示す
図である。
【００１２】従来の流体噴射装置を製作するため、発熱
駆動部１０とノズル部３０を別途に製作するようにな
り、発熱駆動部１０の場合において別の薄膜２０を製作
した後に発熱駆動部１０の駆動流体障壁層１５に薄膜２
０を接着して完成する。以後に別途製作されたノズル部
３０をひっくり返して薄膜２０に接着させることによっ
て流体噴射装置が完成される。
駆動部１０とノズル部３０を別途に製作するようにな
り、発熱駆動部１０の場合において別の薄膜２０を製作
した後に発熱駆動部１０の駆動流体障壁層１５に薄膜２
０を接着して完成する。以後に別途製作されたノズル部
３０をひっくり返して薄膜２０に接着させることによっ
て流体噴射装置が完成される。
【００１３】図３（Ａ）は発熱駆動部１０の基板１１上
に絶縁層１２を拡散させて形成した後、絶縁層１２上に
発熱体１３及び電極１４を順次に形成することを示す。
図３（Ｂ）は所定のマスクパターンによる駆動流体障壁
層１５の蝕刻工程を行い、駆動流体室１６、１７及び注
入通路１８を製作するようになる。即ち、発熱駆動部１
０はシリコン基板１１の上部に絶縁膜１２、発熱体１
３、電極１４及び駆動流体障壁層１５が順次に積層形成
される。この時、駆動流体障壁層１５の蝕刻部には熱に
より膨脹される駆動流体の充填された駆動流体室１６、
１７が形成され、駆動流体注入通路１８を通じて駆動流
体が注入される。
に絶縁層１２を拡散させて形成した後、絶縁層１２上に
発熱体１３及び電極１４を順次に形成することを示す。
図３（Ｂ）は所定のマスクパターンによる駆動流体障壁
層１５の蝕刻工程を行い、駆動流体室１６、１７及び注
入通路１８を製作するようになる。即ち、発熱駆動部１
０はシリコン基板１１の上部に絶縁膜１２、発熱体１
３、電極１４及び駆動流体障壁層１５が順次に積層形成
される。この時、駆動流体障壁層１５の蝕刻部には熱に
より膨脹される駆動流体の充填された駆動流体室１６、
１７が形成され、駆動流体注入通路１８を通じて駆動流
体が注入される。
【００１４】図３（Ｃ）は別途製作された薄膜２０を完
成された発熱駆動部１０の上部に接着させたことを示
す。薄膜２０は薄い隔板を指し、発熱体１３により加熱
された駆動流体により噴射流体室３７方向に駆動される
（図１参照）。
成された発熱駆動部１０の上部に接着させたことを示
す。薄膜２０は薄い隔板を指し、発熱体１３により加熱
された駆動流体により噴射流体室３７方向に駆動される
（図１参照）。
【００１５】図４（Ａ）はノズル部基板３１の上部に絶
縁層３２及びノズルプレート３４を各々形成した後、レ
ーザービーム加工機５３によりノズル３５を形成する工
程を示す。図４（Ｂ）は前述した図４（Ａ）に示した構
造の上部に噴射流体障壁層３６を形成し、所定のマスク
パターンによる蝕刻工程により噴射流体室３７、３８及
び流入路を形成したことを示す。図４（Ｃ）はノズル部
基板３１からノズル部３０のみを分離したことを示す。
ノズル部３０は噴射流体障壁層３６とノズルプレート３
４を有する。噴射流体障壁層３６の蝕刻部には噴射され
る流体の充填された噴射流体室３７、３８が形成されて
おり、噴射流体流入路３９（図１参照）を通じて噴射流
体のインキが注入される。ノズルプレート３４には噴射
流体室３７と疎通され流体を噴射するノズル３５が形成
されている。このうち、ノズル部３０は図４（Ａ）乃至
図４（Ｃ）に示した通りの過程を経て製造される。ま
ず、絶縁層３２を有する基板３１上に電解メッキを通じ
ノズル３５を持つノズルプレート３４を形成する。次
に、その上に噴射流体障壁層３６を積層し、リソグラフ
ィ工程を通じて噴射流体室３７、３８と噴射流体流入路
３９を形成する。最後に、基板３１と絶縁層３２を除去
することによってノズル部３０が完成される。完成され
たノズル部３０はひっくり返して噴射流体障壁層３６を
発熱駆動部１０に予め組立てられた薄膜２０に接着して
組立てる。具体的には、ノズル部３０の噴射流体障壁層
３６が薄膜２０のポリイミドコーティング層２１に接着
される。
縁層３２及びノズルプレート３４を各々形成した後、レ
ーザービーム加工機５３によりノズル３５を形成する工
程を示す。図４（Ｂ）は前述した図４（Ａ）に示した構
造の上部に噴射流体障壁層３６を形成し、所定のマスク
パターンによる蝕刻工程により噴射流体室３７、３８及
び流入路を形成したことを示す。図４（Ｃ）はノズル部
基板３１からノズル部３０のみを分離したことを示す。
ノズル部３０は噴射流体障壁層３６とノズルプレート３
４を有する。噴射流体障壁層３６の蝕刻部には噴射され
る流体の充填された噴射流体室３７、３８が形成されて
おり、噴射流体流入路３９（図１参照）を通じて噴射流
体のインキが注入される。ノズルプレート３４には噴射
流体室３７と疎通され流体を噴射するノズル３５が形成
されている。このうち、ノズル部３０は図４（Ａ）乃至
図４（Ｃ）に示した通りの過程を経て製造される。ま
ず、絶縁層３２を有する基板３１上に電解メッキを通じ
ノズル３５を持つノズルプレート３４を形成する。次
に、その上に噴射流体障壁層３６を積層し、リソグラフ
ィ工程を通じて噴射流体室３７、３８と噴射流体流入路
３９を形成する。最後に、基板３１と絶縁層３２を除去
することによってノズル部３０が完成される。完成され
たノズル部３０はひっくり返して噴射流体障壁層３６を
発熱駆動部１０に予め組立てられた薄膜２０に接着して
組立てる。具体的には、ノズル部３０の噴射流体障壁層
３６が薄膜２０のポリイミドコーティング層２１に接着
される。
【００１６】前述した図１の構成を参考にして、熱圧縮
方式にともなう流体噴射装置の動作を説明すれば次の通
りである。
方式にともなう流体噴射装置の動作を説明すれば次の通
りである。
【００１７】まず、電極１４を通じて電源を供給すれ
ば、電極１４に連結された発熱体１３に電流が流れるよ
うになる。この時、発熱体１３は抵抗を有しているので
抵抗熱が発生するようになる。発生された抵抗熱は駆動
流体室１６を充填している流体を加熱するようになり、
この流体が一定温度以上になれば気化し始める。結局、
続く加熱により気化された流体量の増加は蒸気圧力の増
加を誘発して薄膜２０を駆動させて上部方向に押し上げ
る。即ち、駆動流体が熱膨張され薄膜２０を図１に示さ
れた通り矢印方向に押し上げる。薄膜２０が上方に押し
上げられることによって、噴射流体室３７の内部の流体
がノズル３５を通して外部に噴射される。
ば、電極１４に連結された発熱体１３に電流が流れるよ
うになる。この時、発熱体１３は抵抗を有しているので
抵抗熱が発生するようになる。発生された抵抗熱は駆動
流体室１６を充填している流体を加熱するようになり、
この流体が一定温度以上になれば気化し始める。結局、
続く加熱により気化された流体量の増加は蒸気圧力の増
加を誘発して薄膜２０を駆動させて上部方向に押し上げ
る。即ち、駆動流体が熱膨張され薄膜２０を図１に示さ
れた通り矢印方向に押し上げる。薄膜２０が上方に押し
上げられることによって、噴射流体室３７の内部の流体
がノズル３５を通して外部に噴射される。
【００１８】電源供給を中断すれば、発熱体１３の抵抗
熱がこれ以上発生されなくなって駆動流体室１６の流体
は冷却され再び液状に変換され、その体積が縮まって薄
膜２０は原形に復元される。
熱がこれ以上発生されなくなって駆動流体室１６の流体
は冷却され再び液状に変換され、その体積が縮まって薄
膜２０は原形に復元される。
【００１９】一方、従来はノズルプレート３４の材質と
してニッケル金属が主に使われたが、最近はポリイミド
という合成樹脂材質の使用が増加しつつある。ポリイミ
ド材質をノズルプレート３４として使用する場合、この
ようなノズルプレート３４はリール状に供給される。リ
ール状に供給されるノズルプレート３４上にシリコン基
板から噴射流体障壁層３６まで積層された状態のチップ
がボンディングされることにより、流体噴射装置が完成
される。
してニッケル金属が主に使われたが、最近はポリイミド
という合成樹脂材質の使用が増加しつつある。ポリイミ
ド材質をノズルプレート３４として使用する場合、この
ようなノズルプレート３４はリール状に供給される。リ
ール状に供給されるノズルプレート３４上にシリコン基
板から噴射流体障壁層３６まで積層された状態のチップ
がボンディングされることにより、流体噴射装置が完成
される。
【００２０】しかし、従来の流体噴射装置及びその製造
工程は、発熱駆動部、薄膜及びノズル部を別に製作して
から三回の接着工程を経なければならなくて、生産性が
低下する問題点がある。また、発熱駆動部と薄膜及び薄
膜とノズル部との間が正しく接着されなくて駆動流体と
噴射流体が漏れるため、製品の不良率が高まり信頼性が
低下する問題点があった。
工程は、発熱駆動部、薄膜及びノズル部を別に製作して
から三回の接着工程を経なければならなくて、生産性が
低下する問題点がある。また、発熱駆動部と薄膜及び薄
膜とノズル部との間が正しく接着されなくて駆動流体と
噴射流体が漏れるため、製品の不良率が高まり信頼性が
低下する問題点があった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した短所
を解消するために案出されたもので、発熱駆動部、薄
膜、及びノズル部を接着せず順次に形成することによっ
て製品の信頼性及び生産性を向上させられる流体噴射装
置及びその製造方法を提供するところにその目的があ
る。
を解消するために案出されたもので、発熱駆動部、薄
膜、及びノズル部を接着せず順次に形成することによっ
て製品の信頼性及び生産性を向上させられる流体噴射装
置及びその製造方法を提供するところにその目的があ
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段として、本発明に係る流体噴射装置の製造方法
は、犠牲層を持つ発熱駆動部を形成する第１段階と、前
記犠牲層を持つ前記発熱駆動部の上側に薄膜を形成する
第２段階と、前記薄膜の上側にノズル部を形成する第３
段階と、前記犠牲層を除去する第４段階とを含むことを
特徴とする。
の手段として、本発明に係る流体噴射装置の製造方法
は、犠牲層を持つ発熱駆動部を形成する第１段階と、前
記犠牲層を持つ前記発熱駆動部の上側に薄膜を形成する
第２段階と、前記薄膜の上側にノズル部を形成する第３
段階と、前記犠牲層を除去する第４段階とを含むことを
特徴とする。
【００２３】前記第１段階は基板上に電極及び発熱体を
形成する第１下位段階と、電極及び発熱体の上側に駆動
流体障壁層を積層し前記駆動流体障壁層に駆動流体室を
形成する第２下位段階と、駆動流体障壁層と電極及び発
熱体の上側に保護層を形成する第３下位段階と、駆動流
体室の内部及び前記保護層の上部に駆動流体障壁層と同
じ高さに犠牲層を形成する第４下位段階とを含む。
形成する第１下位段階と、電極及び発熱体の上側に駆動
流体障壁層を積層し前記駆動流体障壁層に駆動流体室を
形成する第２下位段階と、駆動流体障壁層と電極及び発
熱体の上側に保護層を形成する第３下位段階と、駆動流
体室の内部及び前記保護層の上部に駆動流体障壁層と同
じ高さに犠牲層を形成する第４下位段階とを含む。
【００２４】前記第１段階は基板上に電極及び発熱体を
形成する第１下位段階と、基板上に電極及び発熱体と同
じ高さに平坦層を積層する第２下位段階と、前記電極及
び発熱体と平坦層の上側に保護層を積層する第３下位段
階と、保護層の上側に駆動流体障壁層を積層し前記駆動
流体障壁層に駆動流体室を形成する第４下位段階と、前
記保護層の上部及び駆動流体室の内部に駆動流体障壁層
と同じ高さに犠牲層を形成する第５下位段階とを含むこ
とも出来る。
形成する第１下位段階と、基板上に電極及び発熱体と同
じ高さに平坦層を積層する第２下位段階と、前記電極及
び発熱体と平坦層の上側に保護層を積層する第３下位段
階と、保護層の上側に駆動流体障壁層を積層し前記駆動
流体障壁層に駆動流体室を形成する第４下位段階と、前
記保護層の上部及び駆動流体室の内部に駆動流体障壁層
と同じ高さに犠牲層を形成する第５下位段階とを含むこ
とも出来る。
【００２５】前記第２段階はスピンコーティングにより
なされる。
なされる。
【００２６】前記第３段階は薄膜の上側に噴射流体障壁
層を積層し前記噴射流体障壁層に噴射流体室を形成する
第１下位段階と、前記噴射流体障壁層の上側にノズルプ
レートを積層し前記ノズルプレートにノズルを形成する
第２下位段階を含む。前記ノズルプレートはドライフィ
ルムの積層工程により積層される。
層を積層し前記噴射流体障壁層に噴射流体室を形成する
第１下位段階と、前記噴射流体障壁層の上側にノズルプ
レートを積層し前記ノズルプレートにノズルを形成する
第２下位段階を含む。前記ノズルプレートはドライフィ
ルムの積層工程により積層される。
【００２７】前記目的を達成するための他の手段とし
て、本発明に係る流体噴射装置は、駆動力を発生させる
発熱駆動部、ノズルを通じて外部と疎通された噴射流体
室を持つノズル部、及び前記発熱駆動部から発生された
駆動力をノズル部に伝達する薄膜を含み、前記発熱駆動
部が基板の上側に形成された電極及び発熱体と、電極及
び発熱体の結合体と同じ高さに基板上側に形成された平
坦層と、平坦部の上側に積層された保護層と、保護層の
上側に積層され発熱体により熱膨張され駆動力を発生さ
せる駆動流体の収容された駆動流体室が形成された駆動
流体障壁層を持つことを特徴とする。
て、本発明に係る流体噴射装置は、駆動力を発生させる
発熱駆動部、ノズルを通じて外部と疎通された噴射流体
室を持つノズル部、及び前記発熱駆動部から発生された
駆動力をノズル部に伝達する薄膜を含み、前記発熱駆動
部が基板の上側に形成された電極及び発熱体と、電極及
び発熱体の結合体と同じ高さに基板上側に形成された平
坦層と、平坦部の上側に積層された保護層と、保護層の
上側に積層され発熱体により熱膨張され駆動力を発生さ
せる駆動流体の収容された駆動流体室が形成された駆動
流体障壁層を持つことを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明に係る流体噴射装置及びその製造方法の望ましい実施
例を詳細に説明する。
明に係る流体噴射装置及びその製造方法の望ましい実施
例を詳細に説明する。
【００２９】図５は本発明の第１実施例にともなう流体
噴射装置の垂直断面図で、図６乃至図９は本発明の第１
実施例にともなう流体噴射装置の製造方法を示す図であ
る。
噴射装置の垂直断面図で、図６乃至図９は本発明の第１
実施例にともなう流体噴射装置の製造方法を示す図であ
る。
【００３０】図中、符号１１０は発熱駆動部、１２０は
薄膜、１３０はノズル部である。発熱駆動部１１０にお
いて、１１１は基板、１１２は絶縁層、１１３は発熱
体、そして１１４は電極である。１１５は駆動流体障壁
層、１１６は駆動流体室、そして１１７は駆動流体通路
である。１１８は保護層で、１１９は犠牲層である。
薄膜、１３０はノズル部である。発熱駆動部１１０にお
いて、１１１は基板、１１２は絶縁層、１１３は発熱
体、そして１１４は電極である。１１５は駆動流体障壁
層、１１６は駆動流体室、そして１１７は駆動流体通路
である。１１８は保護層で、１１９は犠牲層である。
【００３１】薄膜１２０において、１２１はポリイミド
コーティング層、１２２はポリイミド接着層である。
コーティング層、１２２はポリイミド接着層である。
【００３２】ノズル部１３０において、１３１は噴射流
体障壁層、１３２は噴射流体室、そして図面符号１３３
は噴射流体注入通路である。１３４はノズルプレート、
そして１３５はノズルである。
体障壁層、１３２は噴射流体室、そして図面符号１３３
は噴射流体注入通路である。１３４はノズルプレート、
そして１３５はノズルである。
【００３３】本発明の第１実施例により製造される流体
噴射装置は従来と同じ構成を持つ。従って、その構成に
関する説明は省略する。
噴射装置は従来と同じ構成を持つ。従って、その構成に
関する説明は省略する。
【００３４】本発明の第１実施例にともなう流体噴射装
置の製造工程は犠牲層１１９を持つ発熱駆動部１１０を
形成する段階、発熱駆動部１１０の上側に薄膜１２０を
形成する段階、薄膜１２０の上側にノズル部１３０を形
成する段階、そして犠牲層１１９を除去する段階とを含
んでなる。
置の製造工程は犠牲層１１９を持つ発熱駆動部１１０を
形成する段階、発熱駆動部１１０の上側に薄膜１２０を
形成する段階、薄膜１２０の上側にノズル部１３０を形
成する段階、そして犠牲層１１９を除去する段階とを含
んでなる。
【００３５】まず、発熱駆動部１１０を形成する段階を
説明する。図６（Ａ）に示したように、絶縁層１１２を
持つ基板１１１の上側に発熱体１１３及び電極１１４を
形成する。図６（Ｂ）に示したように、発熱体１１３及
び電極１１４の上側に駆動流体障壁層１１５を積層した
後、蝕刻工程を通じて駆動流体室１１６と駆動流体通路
１１７を形成する。前記蝕刻工程は乾式蝕刻または湿式
蝕刻のうちいずれも使用できる。
説明する。図６（Ａ）に示したように、絶縁層１１２を
持つ基板１１１の上側に発熱体１１３及び電極１１４を
形成する。図６（Ｂ）に示したように、発熱体１１３及
び電極１１４の上側に駆動流体障壁層１１５を積層した
後、蝕刻工程を通じて駆動流体室１１６と駆動流体通路
１１７を形成する。前記蝕刻工程は乾式蝕刻または湿式
蝕刻のうちいずれも使用できる。
【００３６】次に、図７（Ａ）に示したように、発熱駆
動部１１０及び駆動流体障壁層１１５を保護するために
保護層１１８を積層し、引き続き図７（Ｂ）に示したよ
うに、駆動流体室１１６の内部に駆動流体障壁層１１５
と同じ高さに犠牲層１１９を形成する。前記犠牲層１１
９は金属または有機化合物の材質よりなり、保護層１１
８の上側に形成され、駆動流体室１１６の内部を充填し
て駆動流体障壁層１１５の上面を平坦にする。図５、図
６（Ｂ）、図７（Ａ）及び図９（Ｂ）に示したように、
発熱体１１３と電極１１４が絶縁層１１２の上面から突
出し（図５、図６（Ｂ）及び図９（Ｂ）駆動流体室１１
６が平坦ではないため、駆動流体室１１６の内部を充填
する犠牲層１１９は角形状を持つ。この犠牲層１１９は
最後の段階で除去される。前記保護層１１８は犠牲層１
１９の除去時、犠牲層１１９でない他の部分まで除去さ
れることを防ぐためのもので、絶縁性と熱伝導度の良好
なものが望ましい。保護層１１８はＤＬＣ(Diamond Lik
e Coating)工程を通じて積層され、ＤＬＣ工程を利用す
ることによって保護層１１８は絶縁性と熱伝導度が良好
になる。
動部１１０及び駆動流体障壁層１１５を保護するために
保護層１１８を積層し、引き続き図７（Ｂ）に示したよ
うに、駆動流体室１１６の内部に駆動流体障壁層１１５
と同じ高さに犠牲層１１９を形成する。前記犠牲層１１
９は金属または有機化合物の材質よりなり、保護層１１
８の上側に形成され、駆動流体室１１６の内部を充填し
て駆動流体障壁層１１５の上面を平坦にする。図５、図
６（Ｂ）、図７（Ａ）及び図９（Ｂ）に示したように、
発熱体１１３と電極１１４が絶縁層１１２の上面から突
出し（図５、図６（Ｂ）及び図９（Ｂ）駆動流体室１１
６が平坦ではないため、駆動流体室１１６の内部を充填
する犠牲層１１９は角形状を持つ。この犠牲層１１９は
最後の段階で除去される。前記保護層１１８は犠牲層１
１９の除去時、犠牲層１１９でない他の部分まで除去さ
れることを防ぐためのもので、絶縁性と熱伝導度の良好
なものが望ましい。保護層１１８はＤＬＣ(Diamond Lik
e Coating)工程を通じて積層され、ＤＬＣ工程を利用す
ることによって保護層１１８は絶縁性と熱伝導度が良好
になる。
【００３７】次に、図８（Ａ）に示したように、駆動流
体室１１６の内部を犠牲層１１９が充填して駆動流体障
壁層１１５の上面が平らになれば、その上側に（ポリイ
ミドコーティング層１２１及びポリイミド接着層１２２
よりなる）薄膜１２０を直接積層できる。薄膜１２０の
積層はスピンコーティング及びキュアリングを利用す
る。
体室１１６の内部を犠牲層１１９が充填して駆動流体障
壁層１１５の上面が平らになれば、その上側に（ポリイ
ミドコーティング層１２１及びポリイミド接着層１２２
よりなる）薄膜１２０を直接積層できる。薄膜１２０の
積層はスピンコーティング及びキュアリングを利用す
る。
【００３８】その後、図８（Ｂ）に示したように、前記
薄膜１２０の上側に噴射流体障壁層１３１を積層し、蝕
刻工程を通じて噴射流体室１３２及び噴射流体通路１３
３を噴射流体障壁層１３１の内部に形成する。前記噴射
流体障壁層１３１の積層はスピンコーティングとキュア
リングにより実施することができ、ドライフィルムの積
層工程またはスパッタリング工程を用いた金属膜積層工
程を適用する事も出来る。また蝕刻工程は乾式蝕刻また
は湿式蝕刻のうちいずれも使用できる。
薄膜１２０の上側に噴射流体障壁層１３１を積層し、蝕
刻工程を通じて噴射流体室１３２及び噴射流体通路１３
３を噴射流体障壁層１３１の内部に形成する。前記噴射
流体障壁層１３１の積層はスピンコーティングとキュア
リングにより実施することができ、ドライフィルムの積
層工程またはスパッタリング工程を用いた金属膜積層工
程を適用する事も出来る。また蝕刻工程は乾式蝕刻また
は湿式蝕刻のうちいずれも使用できる。
【００３９】次に、図９（Ａ）に示したように、前記噴
射流体障壁層１３１の上側にノズルプレート１３４を積
層する。ここで、噴射流体障壁層１３１に噴射流体室１
３２が形成されているため、ノズルプレート１３４の積
層はドライフィルムの積層工程を利用する。そして、蝕
刻またはレーザービーム加工等によりノズルプレート１
３４にノズル１３５を形成する。
射流体障壁層１３１の上側にノズルプレート１３４を積
層する。ここで、噴射流体障壁層１３１に噴射流体室１
３２が形成されているため、ノズルプレート１３４の積
層はドライフィルムの積層工程を利用する。そして、蝕
刻またはレーザービーム加工等によりノズルプレート１
３４にノズル１３５を形成する。
【００４０】最後に、図９（Ｂ）に示したように、湿式
蝕刻工程を通じて犠牲層１１９を除去して流体噴射装置
を完成する。
蝕刻工程を通じて犠牲層１１９を除去して流体噴射装置
を完成する。
【００４１】一方、図１０は本発明の第２実施例にとも
なう流体噴射装置の垂直断面図であり、図１１乃至図１
４は本発明の第２実施例にともなう流体噴射装置の製造
方法を示す図である。
なう流体噴射装置の垂直断面図であり、図１１乃至図１
４は本発明の第２実施例にともなう流体噴射装置の製造
方法を示す図である。
【００４２】本発明の第２実施例にともなう流体噴射装
置の製造方法は犠牲層２１９を持つ発熱駆動部２１０を
形成する段階、発熱駆動部２１０の上部に薄膜２２０を
形成する段階、薄膜２２０の上部にノズル部２３０を形
成する段階、そして犠牲層２１９を除去する段階とを含
んでなる。
置の製造方法は犠牲層２１９を持つ発熱駆動部２１０を
形成する段階、発熱駆動部２１０の上部に薄膜２２０を
形成する段階、薄膜２２０の上部にノズル部２３０を形
成する段階、そして犠牲層２１９を除去する段階とを含
んでなる。
【００４３】図中、符号２１５は平坦層であり、２１６
は保護層、２１９’は犠牲層であり、その他の図面符号
は前述した第１実施例における図面符号に１００を足し
た数で表わされる。
は保護層、２１９’は犠牲層であり、その他の図面符号
は前述した第１実施例における図面符号に１００を足し
た数で表わされる。
【００４４】まず、図１１（Ａ）に示したように、絶縁
層２１２を持つ基板２１１の上側に発熱体２１３及び電
極２１４を形成する。次に、図１１（Ｂ）に示したよう
に、電極２１４及び発熱体２１３と同じ高さに平坦層２
１５を形成する。次に、図１２（Ａ）に示したように、
その上に保護層２１６を積層する。電極２１４及び発熱
体２１３と平坦層２１５が同じ高さに形成されているの
で、保護層２１６は前述した第１実施例と違って平らに
積層される。
層２１２を持つ基板２１１の上側に発熱体２１３及び電
極２１４を形成する。次に、図１１（Ｂ）に示したよう
に、電極２１４及び発熱体２１３と同じ高さに平坦層２
１５を形成する。次に、図１２（Ａ）に示したように、
その上に保護層２１６を積層する。電極２１４及び発熱
体２１３と平坦層２１５が同じ高さに形成されているの
で、保護層２１６は前述した第１実施例と違って平らに
積層される。
【００４５】次に、図１２（Ｂ）に示したように、前記
保護層２１６の上側に駆動流体障壁層２１７を積層した
後乾式蝕刻または湿式蝕刻などの蝕刻工程を通じて駆動
流体室２１８と犠牲層２１９を形成する。次に、図１３
（Ａ）に示したように、上記の通り形成された駆動流体
室２１８の内部に駆動流体障壁層２１７と同じ高さに犠
牲層２１９’を形成する。この時、犠牲層２１９は金属
または有機化合物の材質よりなり、駆動流体室２１８の
内部を充填して駆動流体障壁層２１７の上面を平坦にす
る。
保護層２１６の上側に駆動流体障壁層２１７を積層した
後乾式蝕刻または湿式蝕刻などの蝕刻工程を通じて駆動
流体室２１８と犠牲層２１９を形成する。次に、図１３
（Ａ）に示したように、上記の通り形成された駆動流体
室２１８の内部に駆動流体障壁層２１７と同じ高さに犠
牲層２１９’を形成する。この時、犠牲層２１９は金属
または有機化合物の材質よりなり、駆動流体室２１８の
内部を充填して駆動流体障壁層２１７の上面を平坦にす
る。
【００４６】次に、図１３（Ｂ）に示したように、駆動
流体障壁層２１７の上側に薄膜２２０とノズル部２３０
を順次に形成する（前記ポリイミドコーティング層２２
１と前記ポリイミド接着層２２２を持つ）前記薄膜２２
０と（前記噴射流体障壁層２３１、前記噴射流体室２３
２、前記噴射流体通路２３３、前記ノズルプレート２３
４及び前記ノズル２３５を持つ）ノズル部２３０を形成
する方法は、前述した本発明の第１実施例と同様なので
その説明は省く。最後に、図１４に示したように、湿式
蝕刻工程により前記犠牲層２１９’を除去することによ
って、図７に示したような流体噴射装置が完成される。
流体障壁層２１７の上側に薄膜２２０とノズル部２３０
を順次に形成する（前記ポリイミドコーティング層２２
１と前記ポリイミド接着層２２２を持つ）前記薄膜２２
０と（前記噴射流体障壁層２３１、前記噴射流体室２３
２、前記噴射流体通路２３３、前記ノズルプレート２３
４及び前記ノズル２３５を持つ）ノズル部２３０を形成
する方法は、前述した本発明の第１実施例と同様なので
その説明は省く。最後に、図１４に示したように、湿式
蝕刻工程により前記犠牲層２１９’を除去することによ
って、図７に示したような流体噴射装置が完成される。
【００４７】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、発熱
駆動部とメンバーレーンとノズル部を順次に積層して流
体噴射装置を形成できるため、従来のような接着工程が
不要になる。従って、製造工程が単純化して生産性が向
上され、製品の信頼性が向上され不良率が低減される効
果が得られる。
駆動部とメンバーレーンとノズル部を順次に積層して流
体噴射装置を形成できるため、従来のような接着工程が
不要になる。従って、製造工程が単純化して生産性が向
上され、製品の信頼性が向上され不良率が低減される効
果が得られる。
【００４８】以上では本発明の特定の望ましい実施例に
ついて示しかつ説明した。しかし、本発明は前述した実
施例に限らず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨
を逸脱せず当該発明の属する分野で通常の知識を持つ者
ならば誰でも多様な変形実施が可能である。
ついて示しかつ説明した。しかし、本発明は前述した実
施例に限らず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨
を逸脱せず当該発明の属する分野で通常の知識を持つ者
ならば誰でも多様な変形実施が可能である。
【図１】従来の熱圧縮方式にともなう流体噴射装置の垂
直断面図である。
直断面図である。
【図２】従来のロール方式にともなう流体噴射装置を加
工する工程を示した図である。
工する工程を示した図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は従来の技術にともなう流体
噴射装置の発熱駆動部の製造工程を示す図であり、
（Ｃ）は従来の技術にともなう流体噴射装置の発熱駆動
部上に薄膜を製造する工程を示す図である。
噴射装置の発熱駆動部の製造工程を示す図であり、
（Ｃ）は従来の技術にともなう流体噴射装置の発熱駆動
部上に薄膜を製造する工程を示す図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は従来の技術にともなう熱圧
縮方式の流体噴射装置のノズル部製造工程を示す図であ
る。
縮方式の流体噴射装置のノズル部製造工程を示す図であ
る。
【図５】本発明の第１実施例にともなう流体噴射装置の
垂直断面図である。
垂直断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施例にともな
う流体噴射装置の製造方法を示す図である。
う流体噴射装置の製造方法を示す図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は図６に続く工程を示す図であ
る。
る。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は図７に続く工程を示す図であ
る。
る。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は図８に続く工程を示す図であ
る。
る。
【図１０】本発明の第２実施例にともなう流体噴射装置
の垂直断面図である。
の垂直断面図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２実施例にとも
なう流体噴射装置の製造方法を示す図である。
なう流体噴射装置の製造方法を示す図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は図１１に続く工程を示す図
である。
である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は図１２に続く工程を示す図
である。
である。
【図１４】図１３に続く工程を示す図である。
１１０，２１０ 発熱駆動部 １１１，２１１ 基板 １１２，２１２ 絶縁層 １１３，２１３ 発熱体 １１４，２１４ 電極 １１５，２３１，２１７ 駆動流体障壁層 １１６，２１８ 駆動流体室 １１７，２１７ 駆動流体通路 １１８，２１６ 保護層 １１９，２１９，２１９’ 犠牲層 １２０，２２０ 薄膜 １２１，２２１ ポリイミドコーティング層 １２２，２２２ ポリイミド接触層 １３０，２３０ ノズル部 １３１，２３１ 噴射流体障壁層 １３２ 噴射流体室 １３３ 噴射流体注入通路 １３４，２３４ ノズルプレート １３５，２３５ ノズル ２１５ 平坦層 ２３２ 噴射流体室 ２３３ 噴射流体通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−118632（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−249652（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/05 B05B 9/00 B41J 2/16
Claims (10)
- 【請求項１】 犠牲層を持つ発熱駆動部を形成する段階
と、 前記犠牲層を持つ前記発熱駆動部の上側に薄膜を形成す
る段階と、 前記薄膜の上側にノズル部を形成する段階と、 前記犠牲層を除去する段階とを含み、 前記発熱駆動部を形成する段階は、 基板上に電極及び発熱体を形成する段階と、 前記電極及び発熱体の上側に駆動流体障壁層を積層し前
記駆動流体障壁層に駆動流体室を形成する段階と、 前記駆動流体障壁層と前記電極及び発熱体の上側に保護
層を形成する段階と、 前記駆動流体室の内部及び前記保護層の上側に前記駆動
流体障壁層と同じ高さに犠牲層を形成する段階とを含む
ことを特徴とする流体噴射装置の製造方法。 - 【請求項２】 犠牲層を持つ発熱駆動部を形成する段階
と、 前記犠牲層を持つ前記発熱駆動部の上側に薄膜を形成す
る段階と、 前記薄膜の上側にノズル部を形成する段階と、 前記犠牲層を除去する段階とを含み、 前記発熱駆動部を形成する段階は、 基板上に電極及び発熱体を形成する段階と、 前記基板上に前記電極及び発熱体と同じ高さに平坦層を
積層する段階と、 前記電極と平坦層の上側に保護層を積層する段階と、 前記保護層の上側に駆動流体障壁層を積層し前記駆動流
体障壁層内に駆動流体室を形成する段階と、 前記保護層の上側及び前記駆動流体室の内部に前記駆動
流体障壁層と同じ高さに犠牲層を形成する段階とを含む
ことを特徴とする流体噴射装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記駆動流体障壁層内に前記駆動流体室
を形成する段階は、 前記駆動流体障壁層を乾式蝕刻または湿式蝕刻する段階
を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置
の製造方法。 - 【請求項４】 前記駆動流体障壁層内に前記駆動流体室
を形成する段階は、 前記駆動流体障壁層を乾式蝕刻または湿式蝕刻する段階
を含むことを特徴とする請求項２に記載の流体噴射装置
の製造方法。 - 【請求項５】 基板上に電極及び発熱体を形成する段階
と、 前記基板上に前記電極及び発熱体の結合体と同じ高さに
平坦層を積層する段階と、 前記電極と平坦層の上側に保護層を積層する段階と、 前記保護層の上側に駆動流体障壁層を積層し前記駆動流
体障壁層内に駆動流体室を形成する段階と、 前記保護層の上側及び前記駆動流体室の内部に駆動流体
障壁層と同じ高さに犠牲層を形成する段階と、 前記駆動流体障壁層と同じ高さに形成された前記犠牲層
及び前記駆動流体障壁層の上側に薄膜を積層する段階
と、 前記薄膜の上側に噴射流体障壁層を積層し前記噴射流体
障壁層内に噴射流体室を形成する段階と、 前記噴射流体障壁層の上側にノズルプレートを積層し前
記ノズルプレートにノズルを形成する段階と、 前記犠牲層を除去する段階とを含むことを特徴とする流
体噴射装置の製造方法。 - 【請求項６】 第１平坦面を持つように発熱駆動部を形
成する段階と、 前記発熱駆動部の前記第１平坦面の上側に薄膜を形成す
る段階と、 前記薄膜の上側にノズル部を形成する段階とを含み、 前記発熱駆動部を形成する段階は、 基板の上側に発熱体を形成する段階と、 前記基板の上側に前記発熱体と同じ高さに平坦面を形成
して第３平坦面を形成する段階と、 前記第３平坦面の上側に保護層を積層して前記第２平坦
面を形成する段階と、 第２平坦面上に駆動流体障壁層を形成して前記駆動流体
障壁層内に駆動流体室を蝕刻する段階と、 前記駆動流体室を前記駆動流体障壁層と同じ高さに犠牲
層で充填して前記第１平坦面を形成する段階とを含んで
なり、 前記駆動流体障壁層を形成する段階は、 前記第２平坦面の上側に前記駆動流体障壁層を積層する
段階と、 前記駆動流体障壁層内に前記駆動流体室を蝕刻する段階
と、 前記駆動流体障壁層の上側に前記保護層を積層して前記
駆動流体室を前記犠牲層で充填する前に前記駆動流体室
を覆わせる段階とを含んでなり、 更に、前記薄膜の上側に前記ノズル部を形成した後に、
前記犠牲層を除去する段階を含むことを特徴とする流体
噴射装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記薄膜の上側に前記ノズル部を形成す
る段階は、 前記薄膜の上側に噴射流体障壁層を積層し前記噴射流体
障壁層内に噴射流体室を蝕刻する段階と、 前記噴射流体室を持つ前記噴射流体障壁層の上側にノズ
ルプレートを積層する段階とを含むことを特徴とする請
求項６に記載の流体噴射装置の製造方法。 - 【請求項８】 駆動力を発生させる発熱駆動部と、 ノズルを通じて外部と疎通され噴射流体を収容する噴射
流体室を持つノズル部と、 前記発熱駆動部から発生された駆動力を前記ノズル部へ
伝達して前記ノズルを通じて噴射流体を噴射させる薄膜
を含み、 前記発熱駆動部は、 基板の上側に形成された電極及び発熱体と、 前記電極及び発熱体と同じ高さに前記基板上側に形成さ
れた平坦層と、 前記平坦層と前記電極の上側に積層された保護層と、 前記保護層の上側に積層され前記発熱体により熱膨張さ
れ駆動力を発生させる駆動流体の収容された駆動流体室
が形成された駆動流体障壁層とを含むことを特徴とする
流体噴射装置。 - 【請求項９】 基板、前記基板上側に形成され電極を持
ち熱を発生させる発熱体、前記基板上側に前記発熱体と
同じ高さに形成され前記発熱体と同一平面を形成する平
面層、前記平面上側に形成される保護層、及び駆動流体
室を持って駆動流体を貯蔵及び加熱する駆動流体障壁層
を含む発熱駆動部と、 前記駆動流体障壁層の上側に形成され前記駆動流体の加
熱に対応して移動する薄膜と、 前記薄膜の上側に形成され噴射流体を収容する噴射流体
室を持って前記薄膜の移動に対応して前記噴射流体を噴
射するノズル部とを含むことを特徴とする流体噴射装
置。 - 【請求項１０】 基板、前記基板の上側に形成され電極
を持って熱を発生させる発熱体、前記基板の上側に前記
発熱体と同じ高さに形成され前記発熱体と同一平面を形
成する平面層、及び駆動流体室を持って駆動流体を貯蔵
及び加熱する駆動流体障壁層を含む発熱駆動部と、 前記駆動流体障壁層の上側に積層され前記駆動流体の加
熱に対応して移動する薄膜と、 前記薄膜の上側に形成され噴射流体を収容する噴射流体
室を持って前記薄膜の移動に対応して前記噴射流体を噴
射するノズル部とを含むことを特徴とする流体噴射装
置。
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