JPH02219654A

JPH02219654A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02219654A
Application number: JP4101989A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Hirata; 平田　俊敞; Minoru Ameyama; 飴山　実; Hiromichi Komai; 博道駒井; Osamu Naruse; 修成瀬; Shuzo Matsumoto; 松本　修三
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】肢且豆更本発明は、インクジェットヘッドに関する。

従米反亙本発明に係る従来技術としては、特開昭５９−１５９３
５６号公報、特公昭６２−５９６７２号公報、特公昭６
３−４４０６７号公報がある。

特開昭５９−１５９３５６号公報には、多数のインク供
給路、圧力室、流路、ノズルを一連の溝により形成する
点が開示されている。また、特公昭６２−５９６７２号
公報には、液体を吐出するための能動素子を設けた基体
上に、感光性樹脂の硬化層で形成されたインク流路溝に
沿って蓋部材を設けることによってインク流路を形成す
ることが開示されている。さらに、特公昭６３−４４０
６７号公報には、インク吐出圧発生素子を設けた基板上
に、感光性樹脂から成る第１の硬化膜を形成し、その上
に第２の硬化膜を設けてインク通路を形成し、さらにそ
の上に第３の硬化膜を設けてインク吐出を形成するイン
クジェットヘッドの製造方法が開示されている。

このように従来から各種のインクジェット方式が提案さ
れ、或いは、実用化されてきているが、それぞれに長所
、短所をもっており、これといった方式が見つかってい
ないのが現状であるが、その中で現在実用化され、市販
されているものの内。

圧電素子を使用したものや、バブルジェット方式による
ドロップオンデマンド方式が比較的有望視されている。

圧電素子を用いた方式にも各種あるが、圧電素子の大き
さが成る程度必要なのと、液室や、流路の関係から高密
度化しにくい欠点がある。又、圧電素子をカットしたり
、張り付けたり等の機械加工に近い作業が多く含まれる
関係から１品質のばらつきゃ、信頼性に欠けるなどの問
題がある。

また、バブルジェット方式の欠点として、ヒータを発熱
させ、その熱でバブルを発生させてその力でインクを吐
出させているが、この時の熱によるストレスや、バブル
が壊れる時に発生する衝撃でヘッドがダメージを受け、
ヘッドの寿命があまり長くない等の欠点がある。

且−一匁本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
熱の発生によるストレスが無く長寿命で、又、同一基板
上にノズルを二次元的に配置することで高密度化して全
体のドツト密度を上げることが出来、又、ヘッドの製造
に当たっては半導体の製造設備や技術がそのまま利用出
来るようなインクジェットヘッド及びその製造方法を提
供することを目的としてなされたものである。

籠−一腹本発明は、上記目的を達成するために、ノズルが設けら
れた半導体基板と、液室と流路が形成され、該半導体基
板上に積層された薄板と、前記液室より大きい範囲で該
薄板の液室上部に積層形成された振動板と、該振動板の
上に設けられた圧電振動子と、該圧電振動子の上に設け
られた上部電極とから成ること、更には、前記振動板、
上部電極及び圧電振動子を形成するとき、金属蒸着やス
パッター等の薄膜技術でもって形成すること、更には、
前記半導体基板上に感光性フィルムを圧着後、液室と流
路を写真蝕刻技術により形成し、その上から第２層目の
感光性フィルムをＭ層して前記薄板を形成すること、更
には、第２層目の液室部１分を振動板の形成工程以降に
エツチング除去すること、更には、前記圧電振動子をス
パッター等で形成後、分極処理をすること、更には、前
記半導体基板上にノズルを形成後、表面酸化処理やスパ
ッタリングにより酸化シリコン（Ｓｉｎ２）膜を形成す
ること、更には、前記同一半導体基板上に複数個のプリ
ントヘッドを二次元的に配列して形成したインクジェッ
トヘッド、或いは。

（１００）面を主平面とする半導体基板上に、ノズル加
工を行なって保護膜を形成する手段と、該半導体基板に
第１のドライフィルムを接着して。

流路と共通液室とオリフィス部とを露光する手段と、該
第１のドライフィルムを現像・除去して、流路と共通液
室とオリフィス部とを形成する手段と、更に第２のドラ
イフィルムを接着して、オリフィス部の露光のみを行な
う手段と、前記保護膜をスパッターして振動板を形成し
、該振動板上に下部電極を設ける手段と、該下部電極上
に圧電物質をスパッターして圧電膜を形成し、該圧電膜
上に上部電極を設ける手段と、前記オリフィス部の第２
のドライフィルムを現像・除去してヘッドを形成する手
段とから成るインクジェットヘッドの製造方法を特徴と
したものである。

第１図は１本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための構成図で、図中、１は半導体基板、
２は第１のドライフィルム、３は第２のドライフィルム
、４は酸化シリコン（ＳｉＯｚ）、５は下部電極（ＡＱ
）　、６ｊ［ｆｆｉ膜、７は上部電極（ＡＱ）、８はノ
ズル、９はインク流路、１０は共通液室、１１はオリフ
ィスである。半導体基板１はＳｉから成り、その面はＳ
ｉＯ□から成る保護膜で被われている。第１層目の第１
のドライフィルム２には、液室１０と流路９が形成され
る。第２層目の第２のドライフィルム３は、液室１０と
流路９とをシールするためのものである。振動板は酸化
シリコン（ＳｉＯｚ）４から成っている。

まず、（１００）面を主平面とする半導体基板１上に異
方性エツチングでノズル８を形成し、表面やノズル面へ
保護膜としての酸化シリコン（Ｓ　ｉ　Ｏ，）層を設け
る。

ノズル８が形成された半導体基板１の上に第１のドライ
フィルム２を圧巻し、フォトリソで流路９、共通液室１
０やインク圧力室１１を形成した後、第２層目の第２の
ドライフィルム３を前記第１のドライフィルム２に圧着
し、その後筒２のドライフィルム３のインク圧力室部分
を溶解除去するために露光を行う、但し、この工程では
インク圧力室部分の溶解除去は行なわず露光するだけに
留める０次にこのインク圧力室部分の上に振動板（Ｓｉ
Ｏ，）４をスパッターで数ミクロンから数十ミクロンの
厚さに形成する。この振動板４は次の圧電膜６と一体で
バイモルフ形の振動体を形成する。次に振動板４の上に
圧ｆｆｉ素子の電極となる下部電極５をアルミニウム（
ＡＪ）やクロム白金（Ｃｒ−Ｐｔ）でリフトオフ法で形
成した後、圧電膜６部分を形成する。圧電膜６は、Ｚｎ
Ｏ。

Ｐ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏ３やＰＺＴ等の強誘電体物質で、圧
電特性を示すものをスパッタ等で数ミクロンから数十ミ
クロンの厚さに形成する。この形成された圧電膜６の上
に一方の電極となる上部電極７をアルミニウム（ＡΩ）
やクロム白金（Ｃｒ−Ｐｔ）でリフトオフ法で形成する
。ｉ＆後に第２暦日の第２のドライフィルム３のインク
圧力室部分で露光したまま残していた部分の溶解除去を
行いインク圧力室の形成を行う。但し、このインク圧力
室部分の溶解除去は振動板４が形成された後はどこで行
っても良い、これらが済んだ後、上下電極間に電圧を印
加し分極処理を行う。

第２図Ｃａ）〜（ｇ）は本発明によるインクジェットヘ
ッドの製造方法を説明するための図で、第２図（ａ）に
おいて、半導体基板（Ｓｉ）にノズル加工を行い、保護
膜（Ｓ　ｉ　Ｏ２）を形成する。

第２図（ｂ）において、半導体基板（Ｓｉ）に第１のド
ライフィルムを接着して流路と共通液室とオリフィス部
を露光する。

第２図（Ｃ）において、流路と共通液室とオリフィス部
を、第１のドライフィルムを現像・除去して形成する。

第２図（ｄ）において、第２のドライフィルムを接着し
、オリフィス部の露光のみ行い現像はしない。

第２図（ｅ）において、５ｉ０２をスパッターして振動
板を形成する６振動板上に下部電極として金ｍ薄膜（Ａ
Ｊ２）を蒸着、又はスパッターする。

第２図（ｆ）において、下部電極上に圧電物質（ＰＺＴ
）をスパッターして圧電膜を形成する。

圧電膜の上に上部電極として金ａ薄膜（Ａ　Ｑ　）を蒸
着、又はスパッターする。

第２図（ｇ）において、オリフィス部の第２のドライフ
ィルムを現像・除去する。

羞−一来以上の説明から明らかなように、本発明によると、熱に
よるストレスが無いので長寿命であり、同一基板上にノ
ズルを二次元的に配置するので高密度化が図れ、半導体
の製造で培った技術がそのまま使用８来て高密度のイン
クジェット・プリンタヘッドを作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための構成図、第２図（、）〜（ｇ）は１
本発明によるインクジェットヘッドの製造方法を説明す
るための図である。１・・・半導体基板、２・・・第１のドライフィルム、
３・・・第３のドライフィルム、４・・・酸化シリコン
、５・・・下部電極、６・・・圧電膜、７・・・上部電
極、８・・・ノズル、９・・・インク流路、１０・・・
共通液室、１１・・・オリフィス。＋　Ｑ＋第図第図／Ｓｉ＝コζ＝３Ｓｉ０２膜第図

Claims

【特許請求の範囲】１、ノズルが設けられた半導体基板と、液室と流路が形
成され、該半導体基板上に積層された薄板と、前記液室
より大きい範囲で該薄板の液室上部に積層形成された振
動板と、該振動板の上に設けられた圧電振動子と、該圧
電振動子の上に設けられた上部電極とから成ることを特
徴とするインクジェットヘッド。２、（１００）面を主平面とする半導体基板上に、ノズ
ル加工を行なって保護膜を形成する手段と、該半導体基
板に第１のドライフィルムを接着して、流路と共通液室
とオリフィス部とを露光する手段と、該第１のドライフ
ィルムを現像・除去して、流路と共通液室とオリフィス
部とを形成する手段と、更に第２のドライフィルムを接
着して、オリフィス部の露光のみを行なう手段と、前記
保護膜をスパッターして振動板を形成し、該振動板上に
下部電極を設ける手段と、該下部電極上に圧電物質をス
パッターして圧電膜を形成し、該圧電膜上に上部電極を
設ける手段と、前記オリフィス部の第２のドライフィル
ムを現像・除去してヘッドを形成する手段とから成るこ
とを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。