JP4977946B2 - Method for manufacturing ink jet recording head - Google Patents
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本発明は、例えば、インクジェット記録ヘッドに関する。 The present invention relates to, for example, Lee inkjet recording head.
従来から、種々の目的で利用される機能膜は、通常、所望の形状に加工を施して使用されている。このような加工方法としては、例えば、ブラスト法、スクリーン印刷法、穴明きマスク加工法、レーザ加工法、エッチング法(ドライ、ウエット)など種々の加工方法がある。 Conventionally, functional films used for various purposes are usually used after being processed into a desired shape. Examples of such processing methods include various processing methods such as a blast method, a screen printing method, a drilling mask processing method, a laser processing method, and an etching method (dry, wet).
機能膜に微細なパターニングを必要とするものとしては、インクジェット記録ヘッド(以下、単に「記録ヘッド」という場合がある)が挙げられる。このインクジェット記録ヘッドは、主走査方向に往復移動させ、複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向に搬送されて来る記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置に利用されるものである。 An example of the functional film that requires fine patterning is an ink jet recording head (hereinafter sometimes simply referred to as “recording head”). This ink jet recording head reciprocates in the main scanning direction, selectively ejects ink droplets from a plurality of nozzles, and prints characters, images, and the like on a recording medium such as recording paper conveyed in the sub scanning direction. It is used for a recording apparatus.
このような記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば圧電方式の場合では、上記機能膜として、数十μmという厚い圧電体(PZT)の膜を圧電アクチュエーターとして使用する場合が多い。厚いPZT板を形成するには通常バルク焼成PZT基板をラッピングにより薄板化(例えば、約30μm程度まで)した後、金属電極着膜・ダイシングによる個片化・ブラストによる個別パターニングを行う。 Such a recording head includes a piezoelectric method and a thermal method. For example, in the case of a piezoelectric method, a piezoelectric material (PZT) film having a thickness of several tens of μm is often used as a piezoelectric actuator as the functional film. In order to form a thick PZT plate, a bulk-fired PZT substrate is usually thinned by lapping (for example, up to about 30 μm), and then subjected to individual patterning by metal electrode deposition, dicing, and blasting.
しかしヘッドの長尺化が進むにつれて、PZT基板での対応(複数基板のつなぎ合わせ)がコスト面で厳しくなっている。そのような中、最近では一括大面積成膜が可能なスパッタ法やエアロゾルデポジション(AD)法によるPZT膜形成が盛んに検討され、その膜特性の向上も著しい。このような成膜による方法では従来のバルクPZTの場合と異なり、ヘッド構成部材(薄いSUS板やSi板から成る振動板)に直接成膜される。 However, as the head becomes longer, the handling of PZT substrates (joining of a plurality of substrates) has become stricter in terms of cost. Under such circumstances, PZT film formation by sputtering method or aerosol deposition (AD) method capable of forming a large-area film at a time has been actively studied, and the improvement of the film characteristics is also remarkable. Unlike the conventional bulk PZT, the film forming method directly forms a film on a head component (a vibration plate made of a thin SUS plate or Si plate).
そのためPZT膜の加工(パターニング)も成膜後に行なわれる。この加工方法にも、ブラスト法や、エッチング法などのいくつかの方法がある。 Therefore, processing (patterning) of the PZT film is also performed after film formation. This processing method also includes several methods such as a blast method and an etching method.
例えば、ブラスト法ではPZT膜の加工寸法精度(微細化適性)および下地基板へのダメージが懸念される。 For example, in the blast method, there is a concern about the processing dimensional accuracy (suitability for miniaturization) of the PZT film and damage to the base substrate.
一方、エッチング法にはエッチング法としてドライエッチング法とウェットエッチング法がある。ドライエッチング法ではエッチングレートが非常に遅く生産性の点で実用化は難しい。一方ウェットエッチング法では、PZT膜の加工寸法精度(微細化適性)および下地基板へのダメージが懸念される。 On the other hand, etching methods include a dry etching method and a wet etching method. The dry etching method has a very slow etching rate and is difficult to put into practical use in terms of productivity. On the other hand, in the wet etching method, there is a concern about processing dimension accuracy (preferability for miniaturization) of the PZT film and damage to the base substrate.
また、PZT膜の加工につていは、その他、種々の提案がなされている。例えば、特許文献1では、PZT膜上の個別金属電極膜のみをパターニングすることで、変移領域を規定している(PZT膜自体はパターニングしていない)が提案されている。特許文献2では、型原盤にあらかじめ形成された溝にSo−Gel法で埋め込んだPZT膜を振動板側に転写することで、所定パターンのPZT膜を形成することが提案されている。特許文献3では、圧電プレート(PZT基板)をサンドブラスト法にてパターニング加工した後、振動板に接着することが提案されている。非特許文献4では、Cl2/BCl3ガスプラズマを用いた反応性イオンエッチング(RIE:エッチングレートは240nm/min.)にてPZT膜を加工することが提案されている。非特許文献5では、2stepウェットエッチング(buffered HF+HCl)にてPZT膜をエッチングすること(HCl処理は金属フッ化物を除去するために行う)が提案されている。
しかしながら、上記提案も含め従来の加工方法では、1)必要な加工寸法精度(微細化適性)が得られない、2)加工速度が遅かったり、PZT膜を加工後に振動版に貼り付けなくてならず、適用する箇所へ直接成膜してからの加工が施せなく生産性が低い、3)加工の際、PZT膜自身や、下層(振動板や電極)などにダメージを与えてしまう、などの問題があり、一長一短の加工方法が多く、昨今の技術要求レベルからすると未だ十分ではないのが現状で、これら微細化適正・高生産性・ダメージレス化を全て両立する加工法が望まれているのが現状である。 However, with the conventional processing methods including the above proposals, 1) the required processing dimensional accuracy (suitability for miniaturization) cannot be obtained, 2) the processing speed is slow, or the PZT film must be attached to the vibration plate after processing. In addition, the productivity is low because the film cannot be processed directly after being deposited directly on the application site. 3) During processing, the PZT film itself or the lower layer (diaphragm or electrode) is damaged. There are problems, there are many merits and demerits, and it is still not sufficient from the current technical requirement level, and there is a demand for a machining method that achieves all of these miniaturization appropriateness, high productivity, and damagelessness. is the current situation.
これらは、PZT膜のみならず、他の機能膜についても同様な問題があり、改善が望まれている。 These have similar problems not only with PZT films but also with other functional films, and improvements are desired.
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、微細化適正・高生産性・ダメージレス化を両立させる機能膜の加工方法を利用したインクジェト記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to this view of the problems, to provide a method of manufacturing ink jet recording head take advantage of the processing how the functional film to achieve both miniaturization proper and high productivity and damage-less And
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、
インク滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、インクが充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記振動板上に、金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜上に、凸状パターンを形成する工程と、
前記金属膜上の前記凸状パターン上及び前記金属膜上の前記凸状パターン非形成領域上に、前記圧電素子を構成する圧電材料膜を形成する圧電材料膜形成工程と、
前記凸状パターン上に形成された前記圧電材料膜を前記凸状パターンが露出するまで研磨する第1研磨工程と、
前記金属膜上の前記凸状パターン非形成領域上の前記圧電材料膜と前記凸状パターンとを研磨し平滑化する第2研磨工程と
を有し、
前記圧電材料膜形成工程にて形成される、前記金属膜上の前記凸状パターン非形成領域上の前記圧電材料膜の厚みは、前記金属膜上の前記凸状パターンの厚みより薄く、
前記第1研磨工程では、前記第2研磨工程より研磨速度が速く、
前記第2研磨工程では、前記第1研磨工程後に存在する前記凸状パターン非形成領域の凹部がなくなるよう、第1研磨工程よりも小粒径の粒子による研磨剤で研磨し平滑化することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an ink jet recording head according to
Nozzles that eject ink drops;
A pressure chamber in communication with the nozzle and filled with ink;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
An ink pool chamber for pooling ink to be supplied to the pressure chamber via an ink flow path;
A piezoelectric element for displacing the diaphragm;
In the manufacturing method of the inkjet recording head having
A metal film forming step of forming a metal film on the diaphragm ;
Forming a convex pattern on the metal film;
The protruding pattern non-forming region on the protruding pattern and on the metal film on the metal film, a piezoelectric material film forming step of forming a piezoelectric material layer constituting the piezoelectric element,
A first polishing step of polishing the piezoelectric material layer formed on the protruding pattern to said convex pattern is out dew,
Have a second polishing step of polishing to smooth the piezoelectric material layer and said convex pattern of the protruding pattern non-forming region on the metal film,
The thickness of the piezoelectric material film on the non-convex pattern forming region on the metal film formed in the piezoelectric material film forming step is smaller than the thickness of the convex pattern on the metal film,
In the first polishing step, the polishing rate is faster than the second polishing step,
In the second polishing step, smoothing by polishing with an abrasive with particles having a smaller particle size than in the first polishing step so that the concave portions of the convex pattern non-formation region existing after the first polishing step are eliminated. It is with the features.
請求項2に記載のンクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記凸状パターンの材料は、樹脂材料、及びガラス材料から選択さ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記録ヘッドの製造方法である。3. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 2, wherein the material of the convex pattern is selected from a resin material and a glass material. It is.
請求項3に記載のンクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記凸パターンを形成する工程は、樹脂材料をホトリソグラフィー法で形成されたレジストをマスクに反応性イオンエッチングすることでパターニングする工程、又は、感光性樹脂材料をホトリソグラフィー法でパターニングする工程であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法である。The method of manufacturing the ink jet recording head according to
請求項4に記載のンクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記第1研磨工程及び第2研磨工程を施した後、前記凸状パターンを除去する凸状パターン除去工程を有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
The method of manufacturing a ink jet recording head according to claim 4 further includes a convex pattern removing step of removing the convex pattern after performing the first polishing step and the second polishing step. An inkjet recording head manufacturing method according to
請求項5に記載のンクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記圧電材料膜を結晶化する結晶化工程を有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法である。6. The ink jet recording head manufacturing method according to
本発明によれば、微細化適正・高生産性・ダメージレス化を両立させる機能膜の加工方法を利用したインクジェト記録ヘッドの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method of the ink jet recording head take advantage of the processing how the functional film to achieve both miniaturization proper and high productivity and damage-less.
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail based on examples shown in the drawings.
(第1参考例)
図1は、第1参考例に係る機能膜の加工方法の工程を示す説明図である。
(First Reference Example )
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the steps of the functional film processing method according to the first reference example .
本参考例は、機能膜としてPZT膜(圧電材料膜)を適用した場合について説明する。まず、図1(A)に示すように、振動板200(例えばSUS基板)を準備する。なお、図示しないが、振動板は、圧電素子基板に設けられており、実際には流路も形成されている場合もある。 In this reference example , a case where a PZT film (piezoelectric material film) is applied as a functional film will be described. First, as shown in FIG. 1A, a diaphragm 200 (for example, a SUS substrate) is prepared. Although not shown, the diaphragm is provided on the piezoelectric element substrate, and a flow path may also be formed in practice.
次に、図1(B)に示すように、PZT膜206の下部電極202となる金属膜を例えばスパッタ法にて着膜する。電極材料としては、例えば圧電素子であるPZT材料(PZT膜)との親和性が高く、耐熱性がある、Au、Ir、Ru、Pt等が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 1B, a metal film to be the
次に、図1(C)に示すように、下部電極202が設けられた振動板200上に、樹脂層(例えば40μm)を形成し、パターニングを施して、樹脂性の凸状パターン204を形成する。このとき、振動板200上には、凸状パターン204とその非形成領域ができている。
Next, as shown in FIG. 1C, a resin layer (for example, 40 μm) is formed on the
ここで、樹脂性の凸状パターン204の形成方法としては、例えば、1)熱硬化性樹脂塗布・硬化熱処理・Si含有レジストのホトリソ・樹脂層のRIE(反応性イオンエッチング)・レジスト剥離、2)蒸着重合ポリイミドの着膜・熱処理・Si含有レジストのホトリソ・蒸着重合ポリイミドのRIE・レジスト剥離、3)感光性樹脂塗布・ホトリソ(露光/現像)・硬化熱処理、4)感光性ドライフィルム貼り付け・ホトリソ(露光/現像)、などが挙げられる。このように、半導体プロセスのホトリソグラフィー法を用いてパターニングするため、寸法および位置合わせの精度が高くなる。また、蒸着重合ポリイミドは脱ガス特性に優れるため、凸状パターン204の構成材料として好適に適用できる。なお、凸状パターン204の構成材料は、樹脂材料に限られず、例えば、ガラス材料などでもよく、加工容易な材料から選択することがよい。
Here, as a method of forming the resinous
次に、図1(D)に示すように、振動板200上に形成された凸状パターン204及びその非形成領域上に、PZT膜206を例えば厚み30μmで成膜する。この成膜にはスパッタ法やSol−Gel法を適用する。
Next, as shown in FIG. 1D, a
次に、図1(E)に示すように、振動板200の上面(PZT膜206形成面)側から、凸状パターン204上に形成されたPZT膜206に対し研磨処理(第1研磨工程)を施して、凸状パターン204の上面を露出させる。このとき、凸状パターン204の厚みがPZT膜206の膜厚よりも厚くしているので、凸状パターン204の非形成領域上に形成されたPZT膜206の表面(縁周部は除く)は確実に研磨されず、研磨時のダメージ(砥粒によるスクラッチ等)を受けることなく、高信頼性化が寄与される。また、最終的に得られるPZT膜206の膜厚は研磨量によらず成膜時の膜厚のみで規定されるため、バラツキを小さくできる。
Next, as shown in FIG. 1E, the
ここで、本参考例では、研磨処理として、例えば、大粒径(例えば1μm以上)のスラリー(研磨剤)を使用した研磨処理(高速ラフ研磨)を施すことができる。上述のように、本参考例では、凸状パターン204の非形成領域上に形成されたPZT膜206の表面(縁周部は除く)は研磨されないので、PZT膜206にダメージを与えることなく、高速研磨処理を施すことができ、生産性の向上が図れる。
Here, in this reference example , as the polishing process, for example, a polishing process (high-speed rough polishing) using a slurry (abrasive) having a large particle size (for example, 1 μm or more) can be performed. As described above, in this reference example , the surface (excluding the peripheral portion) of the
次に、図1(F)に示すように、PZT膜206上(露出した凸状パターン204上も含む)に、上部電極210となる金属膜208をスパッタ法にて着膜する。電極材料としては、例えば圧電素子であるPZT材料との親和性が高く、耐熱性がある、Au、Ir、Ru、Pt等が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 1F, a
次に、図1(G)に示すように、金属膜208上にホトレジスト212を露光・現像プロセスにて形成する。
Next, as shown in FIG. 1G, a
次に、図1(H)に示すように、金属膜208をRIE法にてパターニングする。
Next, as shown in FIG. 1H, the
次に、図1(I)に示すように、ホトレジスト212を有機溶媒もしくは酸素プラズマにて剥離する。このようにして、パターニングされた上部電極210を形成する。
Next, as shown in FIG. 1I, the
次に、図1(J)に示すように、樹脂性の凸状パターン204を、有機溶媒もしくは酸素プラズマにて除去する。そして、熱処理(例えば約700℃)を施し、PZT膜206を結晶化させる。このように、振動板200上でPZT膜206の成膜から結晶化まで行え、生産効率がよい。
Next, as shown in FIG. 1J, the resinous
なお、図1(J)において、樹脂性の凸状パターン204を除去したが、これはPZT膜206の結晶化温度が用いた樹脂性の凸状パターン204の耐熱温度よりも高くなるためである。このように、凸状パターン204を除去することで、制約がなくなるので、後工程での生産プロセスに自由度が増す。
In FIG. 1J, the resinous
次に、図1(K)に示すように、FPC基板214をはんだバンプ216を介して接続して、振動板200と共に圧電素子として機能するPZT膜206が実装される。なお、本参考例ではFPC接続の例について示したが、薄膜プロセスを用いて電気接続してもよい。
Next, as shown in FIG. 1K, the
以上、説明した本参考例では、凸状パターン204上及び凸状パターン204の非形成領域上に形成されたPZT膜206した後、凸状パターン204上に形成されたPZT膜206のみを研磨している。そして、この研磨処理のみで、PZT膜206が凸状パターン204の非形成領域の形状に沿って加工(パターニング)されることとなる。しかも、この処理は、振動板200上で直接機能膜を形成してから行える。このため、加工寸法精度(微細化適性)も優れ、生産性にも優れる。
In the reference example described above, after the
また、上述のように、この研磨処理では、凸状パターン204の非形成領域上に形成されたPZT膜206の表面(縁周部は除く)は研磨されないため、研磨時のダメージ(砥粒によるスクラッチ等)を受けることがない。このため、生産性の向上が図れると共に、ダメージレス化も実現できる。
Further, as described above, in this polishing process, the surface of the PZT film 206 (excluding the peripheral portion) formed on the non-formation region of the
(第2参考例)
図2は、第2参考例に係る機能膜の加工方法の工程を示す説明図である。
(Second reference example )
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the steps of the functional film processing method according to the second reference example .
本参考例では、図2(A)〜図2(E)で示す工程を施すが、これらは第1参考例(図1(A)〜図1(E)参照)と同様なので、説明を省略する。 In this reference example , the steps shown in FIGS. 2A to 2E are performed. Since these steps are the same as those in the first reference example (see FIGS. 1A to 1E), description thereof is omitted. To do.
次に、図2(F)に示すように、PZT膜206には凹部を有しているため、さらに研磨処理(第2研磨工程)を施し、突出している凸状パターン204及びPZT膜206の上面を研磨し完全平坦化する。このとき、凹部の残し膜厚が最終PZT膜の厚さになる。なお、この第2研磨処理(第2研磨工程)によってPZT膜206の膜厚を制御することもできる。
Next, as shown in FIG. 2F, since the
ここで、本参考例では、第2研磨処理として、例えば、小粒径(例えば、1μm未満、もっと好ましくは0.1μm以下)のスラリー(研磨剤)を使用した研磨処理(低ダメージファイン研磨)を施すことができる。本参考例では、PZT膜206を平坦化するので、凸状パターン204の非形成領域上に形成されたPZT膜206の表面(縁周部は除く)も多少は研磨されてしまう。そこで、この第2研磨処理を適用して、PZT表面のダメージも最小限に抑制して、PZT膜206の平坦化を施す。
Here, in this reference example , as the second polishing process, for example, a polishing process (low damage fine polishing) using a slurry (abrasive) having a small particle size (for example, less than 1 μm, more preferably 0.1 μm or less). Can be applied. In this reference example , since the
次に、図2(G)〜図2(L)で示す工程を施すが、これらは第1参考例(図1(F)〜図1(K)参照)と同様なので、説明を省略する。 Next, the steps shown in FIGS. 2G to 2L are performed. Since these are the same as those in the first reference example (see FIGS. 1F to 1K), the description thereof is omitted.
以上、説明した本参考例では、第1参考例で処理工程上できてしまう、PZT膜206の凹部に第2研磨処理を施すことで、PZT膜206へのダメージを与えることなく、平坦化が可能となる。
As described above, in the present reference example described above, the second polishing process is performed on the concave portion of the
(第3参考例)
図3は、第3参考例に係る機能膜の加工方法の工程を示す説明図である。
(Third reference example )
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the steps of the functional film processing method according to the third reference example .
本参考例は、第1参考例において、凸状パターン204を除去しない以外は、同様なので、説明を省略する。具体的には、本参考例における図3(A)〜図3(I)で示す工程が第1参考例における図1(A)〜図1(I)に示す工程に相当し、本参考例における図3(J)で示す工程が第1参考例における図1(K)に示す工程である。
Since this reference example is the same as the first reference example except that the
本参考例は、PZT膜206の結晶化温度が凸状パターン204の構成材料が耐熱温度よりも低い場合(言い換えれば、凸状パターン204を、当該結晶化温度よりも高い耐熱温度を有する材料(例えば耐熱性樹脂やガラス材料)で構成した場合)に適用され、さらなる生産性の向上が図れる。また、本参考例は、PZT膜206の結晶化(熱処理)が不要の場合にも適用できる。
In this reference example , the crystallization temperature of the
(第4参考例)
図4は、第4参考例に係る機能膜の加工方法の工程を示す説明図である。
(4th reference example )
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the steps of the functional film processing method according to the fourth reference example .
本参考例は、第2参考例において、凸状パターン204を除去しない以外は、同様なので、説明を省略する。具体的には、本参考例における図4(A)〜図4(J)で示す工程が第2参考例における図2(A)〜図2(J)に示す工程に相当し、本参考例における図4(K)で示す工程が第1参考例における図1(K)に示す工程である。
Since this reference example is the same as the second reference example except that the
本参考例でも、PZT膜206の結晶化温度が凸状パターン204の構成材料が耐熱温度よりも低い場合(言い換えれば、凸状パターン204を、当該結晶化温度よりも高い耐熱温度を有する材料(例えば耐熱性樹脂やガラス材料)で構成した場合)に適用され、さらなる生産性の向上が図れる。また、本参考例は、PZT膜206の結晶化(熱処理)が不要の場合にも適用できる。
Also in this reference example , when the crystallization temperature of the
(第5参考例)
図5は、第5参考例に係る機能膜の加工方法の工程を示す説明図である。
(5th reference example )
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the steps of the functional film processing method according to the fifth reference example .
本参考例は、PZT膜206を研磨する前に、上部電極210となる金属膜208を形成し、PZT膜206と共に金属膜208も研磨して、同時にパターニングを施す形態である。まず、本参考例では、図5(A)〜図5(D)で示す工程を施すが、これらは第1参考例(図1(A)〜図1(D)参照)と同様なので説明を省略する。
In this reference example , before the
次に、図5(E)に示すように、PZT膜206の全面に上部電極210となる金属膜208をスパッタ法にて着膜する。
Next, as shown in FIG. 5E, a
次に、図5(F)に示すように、振動板200の上面(PZT膜206形成面)側から、凸状パターン204上に形成されたPZT膜206を金属膜208と共に研磨処理を施して、凸状パターン204の上面を露出させる。この研磨処理は、第1参考例の図1(E)で示す工程と同様に行われる。そして、この研磨処理により、金属膜208はパターニングされ、上部電極210が形成される。
Next, as shown in FIG. 5F, the
次に、図5(G)〜図5(H)で示す工程を施すが、これらは第1参考例(図1(AJ)〜図1(K)参照)と同様なので説明を省略する。 Next, although the steps shown in FIGS. 5G to 5H are performed, these are the same as those in the first reference example (see FIGS. 1A to 1K), and the description thereof is omitted.
以上、説明したように、本参考例では、PZT膜206と金属膜208とを同時にパターニングしているので、別途、上部電極210を形成するために金属膜208をパターニングする必要がないため、さらなる生産性の向上が図れる。
As described above, in this reference example , since the
(第6実施形態)
以下、上記第1〜第5参考例が適用され得るインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置について詳細に説明する。また、以下、PZT膜は圧電素子46と称して説明する。また、本実施形態は、PZT膜(上部電極)の電気的接続は、薄膜プロセスにて施している。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, an ink jet recording apparatus having an ink jet recording head to which the first to fifth reference examples can be applied will be described in detail. Hereinafter, the PZT film will be referred to as a
なお、本実施形態において、記録媒体は記録紙Pとして説明をする。また、記録紙Pのインクジェット記録装置10における搬送方向を副走査方向として矢印Sで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Mで表す。また、図において、矢印UP、矢印LOが示されている場合は、それぞれ上方向、下方向を示すものとし、上下の表現をした場合は、上記各矢印に対応しているものとする。また、図中、便宜上、平滑化された圧電素子46(PZT膜)を示すが、平滑化処理(上記第1〜5参考例における第2研磨処理)を施さなければ、圧電素子46(PZT膜)は凹部を有している。
In the present embodiment, the recording medium is described as recording paper P. Further, the conveyance direction of the recording paper P in the
まず、最初にインクジェット記録装置10の概要を説明する。図6で示すように、インクジェット記録装置10は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット30(インクジェット記録ヘッド32)を搭載するキャリッジ12を備えている。このキャリッジ12の記録紙Pの搬送方向上流側には一対のブラケット14が突設されており、そのブラケット14には円形状の開孔14A(図7参照)が穿設されている。そして、その開孔14Aに、主走査方向に架設されたシャフト20が挿通されている。
First, an outline of the ink
また、主走査方向の両端側には、主走査機構16を構成する駆動プーリー(図示省略)と従動プーリー(図示省略)が配設されており、その駆動プーリーと従動プーリーに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト22の一部がキャリッジ12に固定されている。したがって、キャリッジ12は主走査方向に往復移動可能に支持される構成である。
Further, a drive pulley (not shown) and a driven pulley (not shown) constituting the
また、このインクジェット記録装置10には、画像印刷前の記録紙Pを束にして入れておく給紙トレイ26が設けられており、その給紙トレイ26の上方には、インクジェット記録ヘッド32によって画像が印刷された記録紙Pが排出される排紙トレイ28が設けられている。そして、給紙トレイ26から1枚ずつ給紙された記録紙Pを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構18が設けられている。
Further, the ink
その他、このインクジェット記録装置10には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル24と、メンテナンスステーション(図示省略)等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。
In addition, the
また、各色のインクジェット記録ユニット30は、図7で示すように、インクジェット記録ヘッド32と、それにインクを供給するインクタンク34とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド32の下面中央のインク吐出面32Aに形成された複数のノズル56(図8参照)が、記録紙Pと対向するようにキャリッジ12上に搭載されている。したがって、インクジェット記録ヘッド32が主走査機構16によって主走査方向に移動しながら、記録紙Pに対してノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
Further, as shown in FIG. 7, each color ink
そして、主走査方向への1回の移動が終了すると、記録紙Pは、副走査機構18によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド32(インクジェット記録ユニット30)が主走査方向(前述とは反対方向)に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Pに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
When one movement in the main scanning direction is completed, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch in the sub scanning direction by the
以上のような構成のインクジェット記録装置10において、次にインクジェット記録ヘッド32について詳細に説明する。図8はインクジェット記録ヘッド32の構成を示す概略平面図であり、図9は図8のX−X線概略断面図である。この図8、図9で示すように、インクジェット記録ヘッド32には、インクタンク34と連通するインク供給ポート36が設けられており、そのインク供給ポート36から注入されたインク110は、インクプール室38に貯留される。
Next, the
インクプール室38は天板40と隔壁42とによって、その容積が規定されており、インク供給ポート36は、天板40の所定箇所に複数、列状に穿設されている。また、列をなすインク供給ポート36の間で、天板40よりも内側のインクプール室38内には、圧力波を緩和する樹脂膜製エアダンパー44(後述する感光性ドライフィルム96)が設けられている。
The volume of the
天板40の材質は、例えばガラス、セラミックス、シリコン、樹脂等、インクジェット記録ヘッド32の支持体になり得る強度を有する絶縁体であれば何でもよい。また、天板40には、後述する駆動IC60へ通電するための金属配線90が設けられている。この金属配線90は、樹脂膜92で被覆保護されており、インク110による侵食が防止されるようになっている。
The
隔壁42は樹脂(後述する感光性ドライフィルム98)で成形され、インクプール室38を矩形状に仕切っている。また、インクプール室38は、圧電素子46と、その圧電素子46によって上下方向に撓み変形させられる振動板48を介して、圧力室50と上下に分離されている。つまり、圧電素子46及び振動板48が、インクプール室38と圧力室50との間に配置される構成とされ、インクプール室38と圧力室50とが同一水平面上に存在しないように構成されている。
The
したがって、圧力室50を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル56をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。また、このような構成にしたことにより、キャリッジ12の主走査方向への1回の移動で、広いバンド領域に画像を形成することができるので、その走査時間が短くて済む。すなわち、少ないキャリッジ12の移動回数及び時間で記録紙Pの全面に亘って画像形成を行う高速印刷が実現可能となっている。
Therefore, the
圧電素子46は、圧力室50毎に振動板48の上面に接着されている。振動板48は、SUS等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子46に通電されると(電圧が印加されると)、上下方向に撓み変形する(変位する)構成になっている。なお、振動板48は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。圧電素子46の下面には一方の極性となる下部電極52(配線としての機能も兼ねる)が配置され、圧電素子46の上面には他方の極性となる上部電極54が配置されている。そして、この上部電極54に駆動IC60が金属配線86により電気的に接続されている。
The
また、圧電素子46(上部電極54を含む)は、低透水性絶縁膜80(本実施例ではSiOX膜を適用)で被覆保護されている。圧電素子46を被覆保護している低透水性絶縁膜80は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子46の内部に侵入して信頼性不良となること(PZT膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化)を防止できる。なお、下部電極52と接触する金属(SUS等)製の振動板48は、低抵抗なGND配線としても機能するようになっている。
The piezoelectric element 46 (including the upper electrode 54) is covered and protected by a low water-permeable insulating film 80 (in this embodiment, an SiO x film is applied). Since the low water-permeable
更に、圧電素子46は、その低透水性絶縁膜80の上面が、樹脂絶縁膜82で被覆保護されている。これにより、圧電素子46において、インク110による侵食の耐性が確保されるようになっている。これら低透水性絶縁膜80及び樹脂絶縁膜82は、圧電素子46を被覆保護すると共に圧電素子46が設けられていない領域の下部電極52(配線)も被覆保護しており、層間絶縁膜としても機能させている。また、金属配線86も、樹脂保護膜88(第2樹脂絶縁膜)で被覆保護され、インク110による侵食が防止されるようになっている。
Further, the upper surface of the low water-permeable
また、圧電素子46の上方は、樹脂絶縁膜82で被覆保護され、樹脂保護膜88が被覆されない構成になっている。樹脂絶縁膜82は、柔軟性がある樹脂層であるため、このような構成により、圧電素子46(振動板48)の変位阻害が防止されるようになっている(上下方向に好適に撓み変形可能とされている)。つまり、圧電素子46上方の樹脂層は、薄い方がより変位阻害の抑制効果が高くなるので、樹脂保護膜88を被覆しないようにしている。
The upper portion of the
駆動IC60は、隔壁42で規定されたインクプール室38の外側で、かつ天板40と振動板48との間に配置されており、振動板48や天板40から露出しない(突出しない)構成とされている。したがって、インクジェット記録ヘッド32の小型化が実現可能となっている。
The
また、その駆動IC60の周囲は樹脂材58で封止されている。この駆動IC60を封止する樹脂材58の注入口40Bは、図10で示すように、製造段階における天板40において、各インクジェット記録ヘッド32を仕切るように格子状に複数個穿設されており、後述する圧電素子基板70と流路基板72とを結合(接合)後、樹脂材58によって封止された(閉塞された)注入口40Bに沿って天板40を切断することにより、マトリックス状のノズル56(図8参照)を有するインクジェット記録ヘッド32が1度に複数個製造される構成になっている。
The periphery of the
また、この駆動IC60の下面には、図9、図11で示すように、複数のバンプ62がマトリックス状に所定高さ突設されており、振動板48上に圧電素子46が形成された圧電素子基板70の金属配線86にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子46に対する高密度接続が容易に実現可能であり、駆動IC60の高さの低減を図ることができる(薄くすることができる)。これによっても、インクジェット記録ヘッド32の小型化が実現可能となっている。
Further, as shown in FIGS. 9 and 11, a plurality of
また、図8において、駆動IC60の外側には、バンプ64が設けられている。このバンプ64は、天板40に設けられる金属配線90と、圧電素子基板70に設けられる金属配線86とを接続しており、当然ながら、圧電素子基板70に実装された駆動IC60の高さよりも高くなるように設けられている。
In FIG. 8, bumps 64 are provided outside the driving
したがって、インクジェット記録装置10の本体側から天板40の金属配線90に通電され、その天板40の金属配線90からバンプ64を経て金属配線86に通電され、そこから駆動IC60に通電される構成である。そして、その駆動IC60により、所定のタイミングで圧電素子46に電圧が印加され、振動板48が上下方向に撓み変形することにより、圧力室50内に充填されたインク110が加圧されて、ノズル56からインク滴が吐出する構成である。
Accordingly, the
インク滴を吐出するノズル56は、圧力室50毎に1つずつ、その所定位置に設けられている。圧力室50とインクプール室38とは、圧電素子46を回避するとともに、振動板48に穿設された貫通孔48Aを通るインク流路66と、圧力室50から図9において水平方向へ向かって延設されたインク流路68とが連通することによって接続されている。このインク流路68は、インクジェット記録ヘッド32の製造時に、インク流路66とのアライメントが可能なように(確実に連通するように)、予め実際のインク流路66との接続部分よりも少し長めに設けられている。
One
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド32において、次に、その製造工程について、図12乃至図18を基に詳細に説明する。図12で示すように、このインクジェット記録ヘッド32は、圧電素子基板70と流路基板72とを別々に作成し、両者を結合(接合)することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板70の製造工程について説明するが、圧電素子基板70には、流路基板72よりも先に天板40が結合(接合)される。
Next, the manufacturing process of the
図13(A)で示すように、まず、貫通孔76Aが複数穿設されたガラス製の第1支持基板76を用意する。第1支持基板76は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第1支持基板76の作製方法としては、ガラス基板のフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板(例えば、HOYA株式会社製PEG3C)を露光・現像する等が知られている。
As shown in FIG. 13A, first, a glass
そして、図13(B)で示すように、その第1支持基板76の上面(表面)に接着剤78を塗布し、図13(C)で示すように、その上面に金属(SUS等)製の振動板48を接着する。このとき、振動板48の貫通孔48Aと第1支持基板76の貫通孔76Aとは重ねない(オーバーラップさせない)ようにする。なお、振動板48の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。
Then, as shown in FIG. 13B, an adhesive 78 is applied to the upper surface (front surface) of the
ここで、振動板48の貫通孔48Aは、インク流路66の形成用とされる。また、第1支持基板76に貫通孔76Aを設けるのは、後工程で薬液(溶剤)を第1支持基板76と振動板48との界面に流し込むためで、接着剤78を溶解して、その第1支持基板76を振動板48から剥離するためである。更に、第1支持基板76の貫通孔76Aと振動板48の貫通孔48Aとを重ねないようにするのは、製造中に使用される各種材料が第1支持基板76の下面(裏面)から漏出しないようにするためである。
Here, the through
次に、図13(D)で示すように、振動板48の上面に積層された下部電極52をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ(膜厚500Å〜3000Å)、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(エッチング)、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極52が接地電位となる。
Next, as shown in FIG. 13D, the
次に、図13(E)に示すように、下部電極52が設けられた振動板48上に樹脂層を形成し、パターニングを施して樹脂性の凸状パターン47を形成する。次に、振動板200上に形成された凸状パターン47及びその非形成領域上に、圧電素子46(PZT膜)をスパッタ法やSol−Gel法で成膜する。そして、図13(F)に示すように、圧電素子46のパターニング、上部電極54の成膜・パターニングを行う。この圧電素子46の成膜・パターニングは、上記第1〜5参考例に従って行われる。上部電極54の成膜・パターニングも同様である。
Next, as shown in FIG. 13E, a resin layer is formed on the
その後、図13(G)で示すように、上面に露出している下部電極52と上部電極54の上面に低透水性絶縁膜(SiOx膜)80を積層し、更に、その低透水性絶縁膜(SiOx膜)80の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂絶縁膜82、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等の樹脂膜を積層して、それらをパターニングすることで、圧電素子46と金属配線86を接続するための開口84(コンタクト孔)を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 13G, a low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is laminated on the upper surfaces of the
具体的には、Chemical Vapor Deposition(CVD)法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜(SiOx膜)80を着膜する、感光性ポリイミド(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7520)を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、CF4系ガスを用いたReactive Ion Etching(RIE)法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてSiOx膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてSiOx膜を用いたが、SiNx膜、SiOxNy膜等であってもよい。 Specifically, a photosensitive polyimide (for example, a photosensitive polyimide manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is used to deposit a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 having a high dangling bond density by the Chemical Vapor Deposition (CVD) method. Durimide 7520) is coated, exposed, and developed for patterning, and the reactive ion etching (RIE) method using CF 4 gas is used to etch the SiOx film using the photosensitive polyimide as a mask. Although the SiOx film is used here as the low water permeable insulating film, it may be a SiNx film, a SiOxNy film, or the like.
次いで、図13(H)で示すように、開口84内の上部電極54と樹脂絶縁膜82の上面に金属膜を積層し、金属配線86をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてAl膜(厚さ1μm)を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたRIE法にてAl膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行い、上部電極54と金属配線86(Al膜)とを接合する。なお、図示しないが、下部電極52の上にも開口84が設けられ、上部電極52と同様に金属配線86と接続されている。
Next, as shown in FIG. 13H, a metal film is laminated on the
そして更に、図13(I)で示すように、金属配線86及び樹脂絶縁膜82の上面に樹脂保護膜88(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7320)を積層してパターニングする。この樹脂保護膜88は、樹脂絶縁膜82と同種の樹脂材料で構成される。また、このとき、圧電素子46の上方で、金属配線86がパターニングされていない部位には、樹脂保護膜88を積層しないようにする(樹脂絶縁膜82のみが積層されるようにする)。
Further, as shown in FIG. 13I, a resin protective film 88 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated on the upper surfaces of the
ここで、圧電素子46の上方(樹脂絶縁膜82の上面)に樹脂保護膜88を積層しないのは、振動板48(圧電素子46)の変位(上下方向の撓み変形)が阻害されるのを防止するためである。また、圧電素子46の上部電極54から引き出す(上部電極54に接続される)金属配線86が樹脂製の保護膜88で被覆されると、その樹脂保護膜88は、金属配線86が積層される樹脂絶縁膜82と同種の樹脂材料で構成されているため、金属配線86を被覆するそれらの接合力が強固になり、界面からのインク110の侵入による金属配線86の腐食を防止することができる。
Here, the fact that the resin
なお、この樹脂保護膜88は、樹脂絶縁膜82と同種の樹脂材料となっているため、下層の樹脂絶縁膜82に対する接合力が強固となっている。また、樹脂保護膜88は、隔壁42(感光性ドライフィルム98)とも同種の樹脂材料となっているため、この隔壁42(感光性ドライフィルム98)に対する接合力も強固になっている。したがって、それぞれの界面からのインク110の侵入がより一層防止され、インク漏れや金属配線86の侵食を防止した構成である。また、このように、同種の樹脂材料で構成されると、それらの熱膨張率が略等しくなるので、熱応力の発生が少なくて済む利点もある。
Since the resin
次に、図13(J)で示すように、金属配線86にバンプ62を介して駆動IC60をフリップチップ実装する。このとき、駆動IC60は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ(70μm〜300μm)に加工されている。駆動IC60が厚すぎると、隔壁42のパターニングやバンプ64の形成が困難になったりする。
Next, as shown in FIG. 13J, the driving
駆動IC60を金属配線86にフリップチップ実装するためのバンプ62の形成方法には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。こうして、圧電素子基板70が製造され、この圧電素子基板70に、例えばガラス製の天板40が結合(接合)される。なお、以下の図14では、説明の便宜上、配線形成面を下面として説明するが、実際の工程では上面になる。
As a method for forming the
ガラス製天板40の製造においては、図14(A)で示すように、天板40自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み(0.3mm〜1.5mm)を持っているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図14(B)で示すように、天板40の下面に金属配線90を積層してパターニングする。具体的には、スパッタ法にてAl膜(厚さ1μm)を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたRIE法にてAl膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工である。
In the production of the
そして、図14(C)で示すように、金属配線90が形成された面に樹脂膜92(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7320)を積層してパターニングする。なお、このとき、一部の金属配線90には、バンプ64を接合するため、樹脂膜92を積層しないようにする。
Then, as shown in FIG. 14C, a resin film 92 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated and patterned on the surface on which the
次に、図14(D)で示すように、天板40の金属配線90が形成された面に、ホトリソグラフィー法でレジストをパターニングする。金属配線90が形成されていない面は、保護用レジスト94で全面を覆う。ここで、保護用レジスト94を塗布するのは、次のウエット(SiO2)エッチング工程で、天板40が金属配線90を形成した面の裏面からエッチングされるのを防止するためである。なお、天板40に感光性ガラスを用いた場合には、この保護用レジスト94の塗布工程を省略することができる。
Next, as shown in FIG. 14D, a resist is patterned by photolithography on the surface of the
次いで、図14(E)で示すように、天板40にHF溶液によるウエット(SiO2)エッチングを行い、その後、保護用レジスト94を酸素プラズマにて剥離する。そして、図14(F)で示すように、天板40に形成された開口40A部分に感光性ドライフィルム96(例えば、日立化成工業株式会社製Raytec FR−5025:25μm厚)を露光・現像によりパターニングする(架設する)。この感光性ドライフィルム96が圧力波を緩和するエアダンパー44となる。
Next, as shown in FIG. 14E, the
そして次に、図14(G)で示すように、樹脂膜92に感光性ドライフィルム98(100μm厚)を積層して露光・現像によりパターニングする。この感光性ドライフィルム98がインクプール室38を規定する隔壁42となる。なお、隔壁42は、感光性ドライフィルム98に限定されるものではなく、樹脂塗布膜(例えば、化薬マイクロケム社のSU−8レジスト)としてもよい。このときには、スプレー塗布装置にて塗布し、露光・現像をすればよい。
Next, as shown in FIG. 14G, a photosensitive dry film 98 (100 μm thickness) is laminated on the
そして最後に、図14(H)で示すように、樹脂膜92が積層されていない金属配線90にバンプ64をメッキ法等で形成する。このバンプ64が駆動IC60側の金属配線86と電気的に接続するため、図示するように、感光性ドライフィルム98(隔壁42)よりもその高さが高くなるように形成されている。
Finally, as shown in FIG. 14H, bumps 64 are formed by plating or the like on the
こうして、天板40の製造が終了したら、図15(A)で示すように、この天板40を圧電素子基板70に被せて、両者を熱圧着により結合(接合)する。すなわち、感光性ドライフィルム98(隔壁42)を感光性樹脂層である樹脂保護膜88に接合し、バンプ64を金属配線86に接合する。
Thus, when the manufacture of the
このとき、感光性ドライフィルム98(隔壁42)の高さよりもバンプ64の高さの方が高いので、感光性ドライフィルム98(隔壁42)を樹脂保護膜88に接合することにより、バンプ64が金属配線86に自動的に接合される。つまり、半田バンプ64は高さ調整が容易なので(潰れやすいので)、感光性ドライフィルム98(隔壁42)によるインクプール室38の封止とバンプ64の接続が容易にできる。
At this time, since the height of the
隔壁42とバンプ64の接合が終了したら、図15(B)で示すように、駆動IC60に封止用樹脂材58(例えば、エポキシ樹脂)を注入する。すなわち、天板40に穿設されている注入口40B(図10参照)から樹脂材58を流し込む。このように樹脂材58を注入して駆動IC60を封止すると、駆動IC60を水分等の外部環境から保護できるとともに、圧電素子基板70と天板40との接着強度を向上させることができ、更には、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板70をダイシングによってインクジェット記録ヘッド32に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。
When the bonding between the
次に、図15(C)で示すように、第1支持基板76の貫通孔76Aから接着剤剥離溶液を注入して接着剤78を選択的に溶解させることで、その第1支持基板76を圧電素子基板70から剥離処理する。これにより、図15(D)で示すように、天板40が結合(接合)された圧電素子基板70が完成する。そして、この状態から、天板40が圧電素子基板70の支持体となる。
Next, as shown in FIG. 15C, an adhesive stripping solution is injected from the through-
一方、流路基板72は、図16(A)で示すように、まず、貫通孔100Aが複数穿設されたガラス製の第2支持基板100を用意する。第2支持基板100は第1支持基板76と同様、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第2支持基板100の作製方法としては、ガラス基板のフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板(例えば、HOYA株式会社製PEG3C)を露光・現像する等が知られている。
On the other hand, as shown in FIG. 16A, the
そして、図16(B)で示すように、その第2支持基板100の上面(表面)に接着剤104を塗布し、図16(C)で示すように、その上面(表面)に樹脂基板102(例えば、厚さ0.1mm〜0.5mmのアミドイミド基板)を接着する。そして次に、図16(D)で示すように、その樹脂基板102の上面を金型106に押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図16(E)で示すように、金型106を樹脂基板102から離型処理することにより、圧力室50やノズル56等が形成される流路基板72が完成する。
Then, as shown in FIG. 16B, an adhesive 104 is applied to the upper surface (front surface) of the
こうして、流路基板72が完成したら、図17(A)で示すように、圧電素子基板70と流路基板72とを熱圧着により結合(接合)する。そして次に、図17(B)で示すように、第2支持基板100の貫通孔100Aから接着剤剥離溶液を注入して接着剤104を選択的に溶解させることで、その第2支持基板100を流路基板72から剥離処理する。
Thus, when the
その後、図17(C)で示すように、第2支持基板100が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたRIE処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル56が開口される。そして、図17(D)で示すように、そのノズル56が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材108(例えば、旭ガラス社製のCytop)を塗布することにより、インクジェット記録ヘッド32が完成し、図17(E)で示すように、インクプール室38や圧力室50内にインク110が充填可能とされる。
Thereafter, as shown in FIG. 17C, the surface from which the
なお、感光性ドライフィルム96(エアダンパー44)は、天板40の内側のインクプール室38内に設けられるものに限定されるものではなく、例えば図18で示すように、天板40の外側に設けられる構成としてもよい。すなわち、インク110の充填工程の直前に、インクプール室38の外側から天板40に感光性ドライフィルム96(エアダンパー44)を貼り付ける構成としてもよい。
The photosensitive dry film 96 (air damper 44) is not limited to the one provided in the
以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド32を備えたインクジェット記録装置10において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置10に印刷を指令する電気信号が送られると、給紙トレイ26から記録紙Pが1枚ピックアップされ、副走査機構18により、所定の位置へ搬送される。
Next, the operation of the
一方、インクジェット記録ユニット30では、すでにインクタンク34からインク供給ポート36を介してインクジェット記録ヘッド32のインクプール室38にインク110が注入(充填)され、インクプール室38に充填されたインク110は、インク流路66、68を経て圧力室50へ供給(充填)されている。そして、このとき、ノズル56の先端(吐出口)では、インク110の表面が圧力室50側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
On the other hand, in the ink
そして、キャリッジ12に搭載されたインクジェット記録ヘッド32が主走査方向に移動しながら、複数のノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Pの所定のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動IC60により、所定のタイミングで、所定の圧電素子46に電圧を印加し、振動板48を上下方向に撓み変形させて(面外振動させて)、圧力室50内のインク110を加圧し、所定のノズル56からインク滴として吐出させる。
The ink
こうして、記録紙Pに画像データに基づく画像の一部が記録されたら、副走査機構18により、記録紙Pを所定ピッチ搬送させ、上記と同様に、インクジェット記録ヘッド32を主走査方向に移動しながら、再度複数のノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Pの次のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。そして、このような動作を繰り返し行い、記録紙Pに画像データに基づく画像が完全に記録されたら、副走査機構18により、記録紙Pを最後まで搬送し、排紙トレイ28上に記録紙Pを排出する。これにより、記録紙Pへの印刷処理(画像記録)が完了する。
When a part of the image based on the image data is recorded on the recording paper P in this way, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch by the
ここで、このインクジェット記録ヘッド32は、インクプール室38が、振動板48(圧電素子46)を間に置いて圧力室50の反対側(上側)に設けられている。換言すれば、インクプール室38と圧力室50の間に振動板48(圧電素子46)が配置され、インクプール室38と圧力室50が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室50が互いに近接配置され、ノズル56が高密度に配設されている。
Here, in the ink
このような振動板48を間に置いて圧力室50と反対側にインクプール室38を設けると共に、振動板48を間に置いて圧電素子46がインクプール室38側に設けて、高密度化を図った構成において、上記第1〜第5参考例を適用することで、微細化適正・高生産性・ダメージレス化を両立させて、圧電素子46(PZT膜)が低コスト且つ高品質で、微細化された圧電素子46が形成されている。
An
以上、インクジェット記録ヘッド32を構成する圧電素子基板70及び流路基板72は、常に硬い支持基板76、100上でそれぞれ製造され、かつ、それらの製造工程において、支持基板76、100がそれぞれ不要となった時点で、各支持基板76、100が取り除かれるという製造方法が採用されているので、極めて製造しやすい構成となっている。なお、製造された(完成した)インクジェット記録ヘッド32は、天板40によって支持されるので(天板40が支持体とされるので)、その剛性は確保される。
As described above, the
その他、上記実施例のインクジェット記録装置10では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット30がそれぞれキャリッジ12に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド32から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Pに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙P上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
In addition, in the
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド32を適用することができる。
That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, industrially used liquids such as creating color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or forming bumps for component mounting by discharging welded solder onto a substrate The ink
また、本実施形態のインクジェット記録装置10では、主走査機構16と副走査機構18を有するPartial Width Array(PWA)の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるFull Width Array(FWA)であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、1パス印字を必要とするFWAには好適である。
In the ink
また、本実施形態では、機能膜としてPZT膜を適用した形態を説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、BaTiO3(BTO)、(Ba,Sr)TiO3(BST)、SrBi2Ta2O9(SBT)、ZnO、Irなどの難エッチング材料膜が好適に適用できる。 In the present embodiment, the embodiment in which the PZT film is applied as the functional film has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, BaTiO 3 (BTO), (Ba, Sr) TiO 3 (BST), SrBi A difficult-to-etch material film such as 2 Ta 2 O 9 (SBT), ZnO, or Ir can be suitably applied.
10 インクジェット記録装置
30 インクジェット記録ユニット
32 インクジェット記録ヘッド
36 インク供給ポート
38 インクプール室
40 天板
42 隔壁
44 エアダンパー
46 圧電素子
47 凸状パターン
48 振動板
50 圧力室
56 ノズル
60 駆動IC
66 インク流路
68 インク流路
70 圧電素子基板
72 流路基板
76 第1支持基板
80 低透水性絶縁膜(保護膜)
82 樹脂絶縁膜(保護膜)
88 樹脂保護膜(第2樹脂絶縁膜)
86 金属配線
90 金属配線
100 第2支持基板
110 インク
200 振動板
202 下部電極
204 凸状パターン
206 PZT膜(圧電材料膜)
208 金属膜
210 上部電極
212 ホトレジスト
DESCRIPTION OF
66
82 Resin insulation film (protective film)
88 Resin protective film (second resin insulation film)
208
Claims (5)
前記ノズルと連通し、インクが充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記振動板上に、金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜上に、凸状パターンを形成する工程と、
前記金属膜上の前記凸状パターン上及び前記金属膜上の前記凸状パターン非形成領域上に、前記圧電素子を構成する圧電材料膜を形成する圧電材料膜形成工程と、
前記凸状パターン上に形成された前記圧電材料膜を前記凸状パターンが露出するまで研磨する第1研磨工程と、
前記金属膜上の前記凸状パターン非形成領域上の前記圧電材料膜と前記凸状パターンとを研磨し平滑化する第2研磨工程と
を有し、
前記圧電材料膜形成工程にて形成される、前記金属膜上の前記凸状パターン非形成領域上の前記圧電材料膜の厚みは、前記金属膜上の前記凸状パターンの厚みより薄く、
前記第1研磨工程では、前記第2研磨工程より研磨速度が速く、
前記第2研磨工程では、前記第1研磨工程後に存在する前記凸状パターン非形成領域の凹部がなくなるよう、第1研磨工程よりも小粒径の粒子による研磨剤で研磨し平滑化することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 Nozzles that eject ink drops;
A pressure chamber in communication with the nozzle and filled with ink;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
An ink pool chamber for pooling ink to be supplied to the pressure chamber via an ink flow path;
A piezoelectric element for displacing the diaphragm;
In the manufacturing method of the inkjet recording head having
A metal film forming step of forming a metal film on the diaphragm ;
Forming a convex pattern on the metal film;
The protruding pattern non-forming region on the protruding pattern and on the metal film on the metal film, a piezoelectric material film forming step of forming a piezoelectric material layer constituting the piezoelectric element,
A first polishing step of polishing the piezoelectric material layer formed on the protruding pattern to said convex pattern is out dew,
Have a second polishing step of polishing to smooth the piezoelectric material layer and said convex pattern of the protruding pattern non-forming region on the metal film,
The thickness of the piezoelectric material film on the non-convex pattern forming region on the metal film formed in the piezoelectric material film forming step is smaller than the thickness of the convex pattern on the metal film,
In the first polishing step, the polishing rate is faster than the second polishing step,
In the second polishing step, smoothing by polishing with an abrasive with particles having a smaller particle size than in the first polishing step so that the concave portions of the convex pattern non-formation region existing after the first polishing step are eliminated. A method of manufacturing an ink jet recording head.
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JP2001121711A (en) * | 1999-10-25 | 2001-05-08 | Kansai Research Institute | Method for fabrication of piezoelectric thin film element and ink jet recording head |
JP2002076290A (en) * | 2000-09-04 | 2002-03-15 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
JP2002110932A (en) * | 2000-09-28 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2002134806A (en) * | 2000-10-19 | 2002-05-10 | Canon Inc | Piezoelectric film actuator, liquid injection head, and method of manufacturing the same |
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JP2003276197A (en) * | 2002-03-22 | 2003-09-30 | Ricoh Co Ltd | Microactuator, liquid drop ejection head and ink jet recorder |
JP2003326707A (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | Ricoh Co Ltd | Liquid ejection head and ink jet recorder |
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