JPH08332726A

JPH08332726A - インクジェットヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08332726A
Application number: JP14040595A
Authority: JP
Inventors: Yorishige Ishii; 頼成石井; Tetsuya Inui; 哲也乾; Koji Matoba; 宏次的場; Susumu Hirata; 進平田; Masaharu Kimura; 正治木村; Masaru Horinaka; 大堀中; Shingo Abe; 新吾阿部; Yutaka Onda; 裕恩田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JP3150051B2

Abstract

(57)【要約】【目的】インク室３１内に圧力を発生させるための圧
力発生部材２０を構成する層が熱的応力によって剥離す
るのを防止して、寿命を延ばすことができるインクジェ
ットヘッドを提供する。【構成】圧力発生部材２０は次の要素を備える。すな
わち、インクに対して耐食性を示す略板状の材料からな
り、周縁部のうち少なくとも一方向に関して両端をなす
部分が基板９に取り付けられ、実質的に熱応力がない無
変位状態と、熱膨張して座屈した座屈状態とを取り得る
第１，第２座屈体１，２を備える。また、第１，第２座
屈体１，２間に第１，第２の絶縁層３，４を備え、第
１，第２絶縁層３，４間にヒータ層７を備える。第１絶
縁層３とヒータ層７とを密着させる第１密着層５と、第
２絶縁層４とヒータ層７とを密着させる第２密着層６を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はインクジェットヘッド
およびその製造方法に関する。より詳しくは、インク室
の内部を満たすインクに圧力発生部材を用いて圧力を加
えることにより、インク室内部から外部へインク滴を吐
出させるインクジェットヘッドおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドの形式として、種
々の液滴吐出原理に基づくものが製品化されている。例
えば、圧電素子の機械的な変形によってインク室のノズ
ル穴からインクを吐出させるようにしたもの（圧電素子
方式）、ヒータ加熱によりインクを沸騰させて泡を形成
し、この泡発生による圧力変化でノズルからインクを吐
出させるようにしたもの（バブルジェット方式）があ
る。

【０００３】このような状況下で、最近、図１６に示す
ように、通電により発熱して変形する圧力発生部材５０
１を用いたインクジェットヘッド５１０が提案された
（特開平２−３０５４３号公報）。このインクジェット
ヘッド５１０は、ノズル開口５１１ａを有するノズルプ
レート５１１の両端に絶縁膜５１３ａ，５１３ａを介し
て一対の電極５１３ｂ，５１３ｂを設けるとともに、こ
れらの電極５１３ｂ，５１３ｂに板状の圧力発生部材５
０１を架け渡して接続し、これらを収容するようにカバ
ー部材５１５を設けたものである。動作時には、予備イ
ンク室５３２からインク８０が供給されてノズルプレー
ト５１１と圧力発生部材５０１との間隙５３０および圧
力発生部材５０１の裏側５３１がインク８０で満たされ
る。そして、加熱期間の間、電極５１３ｂ，５１３ｂを
通して圧力発生部材５０１が通電されて発熱する。この
発熱により、圧力発生部材５０１は熱膨張係数に起因す
る熱応力を受けて、中央部が板面に垂直な方向に変位
し、インク室に圧力を発生させ、これによりノズル開口
５１１ａからインク８０を粒状にして吐出させる。加熱
期間終了後、冷却期間に入ると通電が停止され、圧力発
生部材５０１は冷却されて元の形状に（位置）に復帰す
る。このような加熱期間と冷却期間とが繰り返されて、
圧力発生部材５０１の変位と復帰とが繰り返される。

【０００４】さらに、上記文献（特開平２−３０５４３
号公報）では、上記圧力発生部材５０１を、一層の発熱
部材と、その発熱部材の周囲を覆うＮｉメッキ等の薄膜
層とで構成して、発熱部材のインク８０による腐食を防
止する点も併せて提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記圧
力発生部材５０１を、一層の発熱部材（ヒータ層）と、
その発熱部材の周囲を覆うＮｉメッキ等の薄膜層とで構
成した場合、動作時に、発熱部材の発熱によって上記発
熱部材と上記薄膜層との間に熱的応力がかかり、使用を
継続すると発熱部材と薄膜層とが剥離して、インクジェ
ットヘッドの寿命を縮めてしまうという問題がある。な
お、圧力発生部材５０１全体の変位によって上記発熱部
材と上記薄膜層との間に機械的応力がかかるが、この機
械的応力自体が剥離に与える影響は上記熱的応力が与え
る影響に比して極めて少ない。

【０００６】そこで、この発明の目的は、圧力発生部材
を構成する層が熱的応力によって剥離するのを防止し
て、寿命を延ばすことができるインクジェットヘッドを
提供することにある。また、そのようなインクジェット
ヘッドを製造するのに適したインクジェットヘッドの製
造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載のインクジェットヘッドは、ノズル
開口を有するノズルプレートおよびこのノズルプレート
に対向する基板を周壁の一部に含むインク室と、このイ
ンク室内に設けられ、上記ノズルプレートに対向する圧
力発生部材とを備え、この圧力発生部材の変形により上
記インク室内に圧力を発生させて、上記インク室内のイ
ンク液を上記ノズル開口を通して室外へ吐出させるイン
クジェットヘッドであって、上記圧力発生部材は、上記
インクに対して耐食性を示す略板状の材料からなり、周
縁部のうち少なくとも一方向に関して両端をなす部分が
上記基板に取り付けられ、実質的に熱応力がない無変位
状態と、熱膨張して座屈した座屈状態とを取り得る第１
および第２の座屈体と、上記第１の座屈体と第２の座屈
体との間に、この両座屈体に沿って設けられた第１およ
び第２の絶縁層と、上記第１の絶縁層と第２の絶縁層と
の間に、この両絶縁層に沿って設けられ、通電により発
熱するヒータ層と、上記第１の絶縁層と上記ヒータ層と
の間に設けられ、上記第１の絶縁層と上記ヒータ層とを
密着させる第１の密着層と、上記第２の絶縁層と上記ヒ
ータ層との間に設けられ、上記第２の絶縁層と上記ヒー
タ層とを密着させる第２の密着層とを備えたことを特徴
としている。

【０００８】また、請求項２に記載のインクジェットヘ
ッドは、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおい
て、上記第１、第２の絶縁層と上記第１、第２の密着層
とはそれぞれ界面で化学反応により結合していることを
特徴としている。

【０００９】また、請求項３に記載のインクジェットヘ
ッドは、請求項１または２に記載のインクジェットヘッ
ドにおいて、上記ヒータ層は帯状のパターンに形成さ
れ、上記圧力発生部材のうち上記第１および第２の座屈
体の周縁部よりも内側であって、かつ上記ヒータ層のパ
ターンが存在しない部分に、上記第１の座屈体から第２
の座屈体まで貫通するスリットが設けられていることを
特徴としている。

【００１０】また、請求項４に記載のインクジェットヘ
ッドは、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のインク
ジェットヘッドにおいて、上記圧力発生部材は、略板状
の可撓性材料からなり、上記ノズルプレートと対向する
側の上記第２の座屈体に沿って、かつ周縁部と中央部が
それぞれ上記第２の座屈体の周縁部と中央部に取り付け
られた状態で設けられたダイヤフラムを備え、上記基板
に、この基板を貫通して、上記圧力発生部材のうち上記
第１の座屈体の周縁部よりも内側に存する部分に面する
冷媒循環用穴が設けられていることを特徴としている。

【００１１】請求項５に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のイ
ンクジェットヘッドを製造するために、基板の表面上
に、上記第１の座屈体となすべき層と、第１の元素の酸
化物からなる上記第１の絶縁層と、上記第１の密着層
と、上記ヒータ層と、上記第２の密着層と、第２の元素
の酸化物からなる上記第２の絶縁層と、上記第２の座屈
体となすべき層を順に積層するインクジェットヘッドの
製造方法において、上記第１の元素の酸化物からなる第
１の絶縁層を形成した後、上記第１の密着層を、上記第
１の絶縁層を構成する第１の元素よりも酸素と化合し易
い性質を持つ金属元素を材料として形成し、上記ヒータ
層を、金属元素を材料として形成し、上記第２の密着層
を、上記第２の絶縁層を構成する第２の元素よりも酸素
と化合し易い性質を持つ金属元素を材料として形成し、
続いて上記第２の元素の酸化物からなる第２の絶縁層を
形成することを特徴としている。

【００１２】また、請求項６に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法は、請求項５に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法において、上記第１の密着層、上記ヒー
タ層および上記第２の密着層をスパッタ法によって連続
的に形成することを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１のインクジェットヘッドは、第１の絶
縁層とヒータ層との間にこれらの層を密着させる第１の
密着層が設けられ、第２の絶縁層とヒータ層との間にこ
れらの層を密着させる第２の密着層が設けられているの
で、インクジェットヘッドの動作時に、ヒータ層の発熱
によって上記第１，第２絶縁層とヒータ層との間に熱的
応力がかかったとしても、上記第１，第２絶縁層とヒー
タ層との剥離が効果的に妨げられる。したがって、イン
クジェットヘッドの信頼性が向上し、寿命が延びる。な
お、第１の座屈体と第１の絶縁層との間や、第２の座屈
体と第２の絶縁層との間に加わる熱的応力は、ヒータ層
に直接接しているわけではないので、上記第１，第２絶
縁層とヒータ層との間に加わる熱的応力に比して小さ
い。したがって、第１の座屈体と第１の絶縁層との間
や、第２の座屈体と第２の絶縁層との間の剥離は、実際
上問題とはならない。

【００１４】請求項２のインクジェットヘッドでは、上
記第１、第２の絶縁層と上記第１、第２の密着層とがそ
れぞれ界面で化学反応により結合しているので、上記第
１、第２の絶縁層と上記第１、第２の密着層との間で剥
離が生じなくなる。したがって、インクジェットヘッド
の信頼性がさらに向上し、さらに寿命が延びる。

【００１５】請求項３のインクジェットヘッドでは、動
作時に圧力発生部材がノズルプレート側へ変位したと
き、インク室内のインクが圧力発生部材を貫通するスリ
ットを通して圧力発生部材の裏側へ回り込む。したがっ
て、圧力発生部材の第１の座屈体の冷却速度が速くな
る。この結果、圧力発生部材の応答特性が良くなり、高
速印字が可能となる。

【００１６】請求項４のインクジェットヘッドでは、動
作時に、基板を貫通する冷媒循環用穴を通して、上記圧
力発生部材の第１の座屈体側に冷媒を循環させることが
できるので、第１の座屈体の冷却速度が速くなる。この
結果、圧力発生部材の応答特性が良くなり、高速印字が
可能となる。また、ダイヤフラムのお陰で、ノズルプレ
ートと圧力発生部材（ダイヤフラム）との間隙に存在す
るインクが、動作時に圧力発生部材（ダイヤフラム）の
裏側に回り込むのが防止される。したがって、インクの
吐出力や吐出速度が大きくなる。

【００１７】請求項５のインクジェットヘッドの製造方
法では、第１の密着層を、第１の絶縁層を構成する第１
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成するので、上記第１の絶縁層と第１の密着
層とが界面で化学反応により容易に結合する。すなわ
ち、その界面で第１の密着層の材料である金属元素が、
第１の絶縁層の酸素と化合して酸化物となる。したがっ
て、上記第１の絶縁層と上記第１の密着層との間で剥離
が生じなくなる。同様に、第２の密着層を、第２の絶縁
層を構成する第２の元素よりも酸素と化合し易い性質を
持つ金属元素を材料として形成するので、上記第２の絶
縁層と第２の密着層とが界面で第２の密着層の材料であ
る金属元素が、第２の絶縁層の酸素と化合して酸化物と
なる。したがって、上記第２の絶縁層と上記第２の密着
層との間で剥離が生じなくなる。また、上記第１の密着
層、ヒータ層および第２の密着層を、いずれも金属元素
を材料として形成するので、それらの金属元素の種類を
適切に選択することによって、これらの層間の密着性は
良好に保たれる。したがって、この製造方法によれば、
圧力発生部材を構成する層が熱的応力によって剥離する
のが有効に防止され、長寿命のインクジェットヘッドを
作製することができる。

【００１８】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、スパッタリングに伴うイオン衝撃エネルギ
によって、第１の密着層、ヒータ層および第２の密着層
の三層間の各界面で化学反応を起こさせることができ
る。したがって、さらに圧力発生部材を構成する層の間
の密着性が高まり、インクジェットヘッドの寿命を延ば
すことができる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明のインクジェットヘッドおよ
びその製造方法を実施例により詳細に説明する。

【００２０】図１は一実施例のインクジェットヘッド９
０の全体構成を示している。

【００２１】インクジェットヘッド９０は、表面保護膜
８を含む基板９を備えている。

【００２２】この基板９の表面側に、第１座屈体１と、
第１絶縁層３と、第１密着層５と、ヒータ層７と、第２
密着層６と、第２絶縁層４と、第２座屈体２とが順に設
けられている。上記第１座屈体１と、第２座屈体２と、
第１絶縁層３、第２絶縁層４と、第１密着層５と、第２
密着層６と、ヒータ層７とで圧力発生部材２０を構成し
ている。基板９の表面側には、ノズルプレート１１がス
ペーサ１０を介して取り付けられている。圧力発生部材
２０の両側には電極パッド１３ａ、１３ｂが設けられて
いる。

【００２３】図３は上記インクジェットヘッドを分解状
態で斜めから見たところを示し、図４は図３における圧
力発生部材２０をさらに分解した状態を示している。

【００２４】図３に示す基板９は、この例では、熱酸化
して形成されたシリコン酸化膜を表面保護膜８として有
する単結晶シリコン（Ｓｉ）基板からなっている。ま
た、図４に示す第１，第２座屈体１，２は、例えばニッ
ケル等の金属材料からなっている。上記第１，第２絶縁
層３，４は、例えば酸化シリコンあるいは窒化シリコン
等の絶縁材料からなっている。第１，第２絶縁層３，４
により、ヒータ層７を流れる電流が上記第１，第２座屈
体１，２へリークするのを防止している。

【００２５】図３と図４に示すように、第１，第２座屈
体１，２、第１，第２絶縁層３，４には、これらの矩形
面を貫通する４つの「く」の字状のスリット４０が設け
られている。４つのスリット４０はそれぞれ「く」の屈
曲箇所を中央部に向けた状態で互いに離間して配置され
ている。この結果として、第１，第２絶縁層３，４およ
び第１，第２座屈体１，２の中央に十字状の部分１ａ，
２ａ，３ａ，４ａが形成されている。特に、第１，第２
座屈体１，２の十字部１ａ，２ａの各辺１ｂ，２ｂの末
端は、それぞれ第１，第２座屈体１，２の周縁部１ｃ，
２ｃに支持されており、十字部１ａ，２ａの各辺１ｂ，
２ｂが加熱を受けたとき実際に座屈する。

【００２６】ヒータ層７は、例えばニッケル、タングス
テン等の材料からなっている。このヒータ層７は、第
１，第２絶縁層３，４の周辺に沿って平行に延びる短冊
状の電極部分７ｃと、第１，第２絶縁層３，４の十字部
３ａ，４ａの中央部分（各辺１ｂ，２ｂの交差箇所）に
挟まれる円形状の部分７ａと、第１，第２絶縁層３，４
の十字部３ａ，４ａの各辺１ｂ，２ｂに挟まれ、上記電
極部分７ｃ，７ｃと円形部分７ａとをコの字状に蛇行し
てつなぐ帯状抵抗部分７ｂとを共有している。電極部分
７ｃ上には、後述する第２密着層６を介して、第２座屈
体２と同一層からなる電極パッド１３ａ，１３ｂが接続
されるようになっている。このように、圧力発生部材２
０を構成する第１，第２座屈体１，２とヒータ層７を別
の層にしているので、ヒータ層７は、第１，第２座屈体
１，２の形状とは無関係に、細長いパターンに形成する
ことができる。したがって、必要な発熱量を得るための
通電量を低減でき、消費電力を低減することができる。
また、スリット４０をヒータ層７のパターンが存在しな
い部分に形成しているので、インク室がインクで満たさ
れたときにヒータ層７がインクと接触するのを完全に防
止することができる。

【００２７】第１，第２密着層５，６はヒータ層７と同
一パターンを有している。第１密着層５は上記第１絶縁
層３とヒータ層７とを密着させる一方、第２密着層６は
第２絶縁層４とヒータ層７とを密着させるための層であ
り、それぞれＴａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｂ等からなる。

【００２８】ここで、本発明者は、第１，第２密着層
５，６の材料を次のような実験に基づいて選定した。す
なわち、次の表１，表２は、ヒータ層７の材料をニッケ
ルとし、第１，第２絶縁層３，４の材料をＳｉＯ_２また
はＳｉＮとした場合において、それらの間に各種材料か
らなる第１，第２密着層５，６を挿入したときの密着性
（剥離荷重）を、スクラッチテスト（引っ掻き試験）に
よって相対的に評価した結果を示している。

【表１】

【表２】表１に示すように、ＳｉＯ₂（第１絶縁層３）上に直接
Ｎｉ（ヒータ層７）を設けたときの剥離荷重は１９．４
ｇｆであるが、それらの間にＴａ，Ｔｉを挿入したとき
の剥離荷重はそれぞれ７２．２ｇｆ，７３．９ｇｆと増
大する。また、Ｓｉ₃Ｎ₄（第１絶縁層３）とＮｉ（ヒー
タ層７）との間にＴａ，Ｔｉを挿入したときの剥離荷重
もそれぞれ７１．３ｇｆ，７２，３ｇｆと、同様に高い
レベルとなる。また、表２に示すように、Ｎｉ（ヒータ
層７）上に直接ＳｉＯ₂（第２絶縁層４）を設けたとき
の剥離荷重は２７．８ｇｆであるが、それらの間にＴ
ａ，Ｃｒ，Ｎｂを挿入したときの剥離荷重はそれぞれ４
９．５ｇｆ，５４．２ｇｆ，３５．３ｇｆと増大する。
剥離荷重が大きいほど密着力が強いと考えられるので、
第１，第２密着層５，６の材料としてこれらのＴａ，Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｎｂ等を用いることにより、層間の密着性を
有効に高めることができる。

【００２９】ここで、表１，表２でテストした第１，第
２密着層５，６の材料は、各種材料の中から闇雲に選ん
だものではなく、第１，第２絶縁層３，４の材料である
ＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄と化学反応を容易に起こす材料、つ
まり、ある程度の活性化エネルギを与えたとき、第１，
第２絶縁層３，４の材料と接触する界面において化学的
に反応してより強く結合（密着）するものを選んでい
る。例えば第１，第２の絶縁層３，４の材料がＳｉＯ_２
である場合は、ＳｉＯ₂中のＳｉよりも容易に酸素Ｏと
反応する（酸化物を形成する）材料を選定する。具体的
には、次の表３（各種材料とその酸化物との自由エネル
ギ差ΔＦ⁰を示す）を参照して、酸化物を生成するとき
の生成エネルギΔＦ⁰が負で、その絶対値がＳｉのもの
よりも大きい材料より選定することができる。

【表３】図３に示したスペーサ１０は、例えば所定の膜厚をもつ
ポリイミドあるいはアクリル系の感光性接着剤などの絶
縁膜材料よりなる。このスペーサ１０には、第２座屈体
２とノズルプレート１１との間にインクを満たすべき間
隙３１を形成するために、円形状の貫通穴１０ａが設け
られている。また、間隙３１内にインクを供給するため
に、このスペーサ絶縁膜を所定の幅で厚さ方向に貫通
し、膜端部から貫通穴１０ａ内に通じるインク供給路１
４が形成されている。

【００３０】ノズルプレート１１は、例えば厚さ０．２
ｍｍのガラスあるいは、プラスチックシート材からな
る。ノズルプレート１１の略中央にはノズル開口として
のノズルオリフィス１２が形成されている。このノズル
オリフィス１２は、ノズルプレート１０を貫通する断面
円形状の穴であり、ノズルオリフィス１２の内径は、ノ
ズルプレート１０の裏側から表側に向かって次第に小さ
くなるように設定されている。

【００３１】図１中に示すように、完成状態では、第
１，第２座屈体１，２と、第１，第２絶縁層３，４と、
それらの間に設けられた第１，第２密着層５，６とは、
互いに全面的に密接している。そして、それぞれの周縁
部（図１中には周縁部のうち一方向に関して両端をなす
部分が表されている）のみが基板９側に屈曲して取り付
けられ、基板９によって支持されている。第１，第２座
屈体１，２、第１，第２絶縁層３，４、第１，第２密着
層５，６の上記周縁部よりも内側の部分は、基板９から
離間しており、基板９の表面保護膜８と第１座屈体１の
上記周縁部よりも内側の部分との間に間隙３２が形成さ
れている。この間隙３２は、図３中に示したスリット４
０を通して、第２座屈体２とノズルプレート１１との間
の間隙３１に連通している。また、電極パッド１３ａ，
１３ｂはスペーサ１０の外側、つまりインク室の外側に
位置している。電極パッド１３ａは配線５１ａを介して
スイッチ５２に接続されている。このスイッチ５２は電
源５０とグランドの切り換えを行うようになっている。
電極パッド１３ｂは配線５１ｂを介してグランドに接続
されている。

【００３２】このインクジェットヘッド９０は次のよう
に駆動される。

【００３３】動作時には、図１に示すように、予め
ノズルプレート１１と第２座屈体２との間の間隙３１に
インク供給路１４を通してインク１５を供給する。イン
ク１５は、間隙３１を満たすだけでなく、図３中に示し
たスリット４０を通して、基板９（の表面保護膜８）と
第１座屈体１との間の間隙３２をも満たす。これにより
インク室全体がインク１５で満たされる。

【００３４】次に、スイッチ５２を電源５０側に切
り換えて、電極１３ａ，１３ｂ間に電圧を印加し、ヒー
タ層７に通電して発熱させる（加熱期間）。第１，第２
座屈体１，２の十字部１ａ，２ａの各辺１ｂ，２ｂがこ
のヒータ層７の帯状抵抗部分７ｂの熱を受けて、無変位
状態から熱膨張して長手方向に伸びようとする。しかし
ながら、第１，第２座屈体１，２の長手方向の両端（周
縁部）１ｃ，２ｃは基板９に固定されているため、両座
屈体はその長手方向に伸びることができない。それゆ
え、第１，第２座屈体１，２の内部にはその反作用とし
て圧縮力Ｐ０が発生し、蓄積される。この圧縮力Ｐ０が
座屈荷重を超えたとき、図２に示すように、第１，第２
座屈体１，２は座屈し、中央部１ａ，２ａがノズルプレ
ート１１側へ変位した座屈状態となる。ノズルプレート
１１側へ変位する理由は、主に第１座屈体１から基板９
側への放熱効果により、第１座屈体１側が第２座屈体２
側に比して温度が低くなるからである。第１，第２座屈
体１，２が座屈する結果、圧力発生部材２０が全体とし
て変形して、インク室３１内に圧力が発生する。この圧
力により、上記インク室３１内のインク液１５がノズル
プレート１１を通してインク滴１５ａとして室外に噴出
する。このインク滴１５ａの噴出により、ノズルプレー
ト１１に対向して設けられたプリント面への印字が行わ
れる。

【００３５】なお、圧力発生部材２０がノズルプレート
１１側へ変位すると同時に間隙３２が広がるため、間隙
３１に存在していたインク１５の一部が上記スリット４
０を通して、広がった間隙３２に流入する。したがっ
て、第１座屈体１の冷却速度が早くなり、高速印字が可
能となる。

【００３６】次に、スイッチ５２をグランド側へ戻
して上記ヒータ層７の通電を停止する（冷却期間）。す
ると、上記第１，第２座屈体１，２は冷却されて、ヒー
タ層７とともに元の無変位状態に復帰しようとする。こ
れにより、圧力発生部材２０が全体として元の位置に復
帰する（待機状態）。このような加熱期間と冷却期間と
が繰り返されて、圧力発生部材２０の変位と復帰とが繰
り返される。

【００３７】このようなインクジェットヘッド９０の使
用を継続すると、既に述べたように、特にヒータ層７が
高温となるため、その熱的応力によってヒータ層７と第
１，第２絶縁層２，３とが剥離し易くなる傾向がある。
しかし、このインクジェットヘッド９０では、第１絶縁
層３とヒータ層７との間に第１密着層５を設け、第２絶
縁層４とヒータ層７との間に第２密着層６を設けている
ので、第１，第２絶縁層３，４とヒータ層７との間の剥
離耐性を高めることができる。この結果、インクジェッ
トヘッドの寿命を長くすることができる。

【００３８】次に、上記インクジェットヘッド９０の製
造方法について説明する。

【００３９】図５〜図８は、上記インクジェットヘッド
９０の主要部である圧力発生部材２０の作成過程を示し
ている。これらの図における分図(a)〜(l)の左側
（Ｘ），右側（Ｙ）は、それぞれ図３におけるＸ−Ｘ線
断面，Ｙ−Ｙ線断面に相当する。なお、見易くするた
め、図３（斜視図）におけるヒータ層７のパターンと、
図６〜図８（工程断面図）におけるヒータ層７のパター
ンとを若干変えて表現している。

【００４０】（ｉ）まず、図５(a)に示すように、単結
晶シリコン基板９の表面および裏面に、熱酸化により、
シリコン酸化膜８，８を所定の厚さ（例えば１〜２μ
ｍ）に形成する。さらに、基板表面側の熱酸化膜８上
に、例えばスパッタ法により、犠牲層として例えば厚さ
０．１〜１μｍのアルミニウム膜１２０を成膜する。続
いて、この上にフォトリソグラフィ及びエッチングを行
って、アルミニウム膜１２０を図１中に示した間隙３２
に対応したパターンに加工する。なお、この犠牲層１２
０の厚さに応じて、上記間隙３２の距離が決まる。

【００４１】（ii）次に、図５(b)に示すように、例え
ばスパッタ法により、めっきのシード層としてこの例で
はＮｉ／Ｔａ膜１２１を成膜する。上記Ｔａは、熱酸化
膜８と次に形成する第１座屈体１とを密着させる最下部
密着層として働く。なお、最下部密着層の材料として
は、Ｔａ以外にＳｉＯ_２との密着性の良い金属、例えば
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｂ等を用いても良い。

【００４２】（iii）次に、図５(c)に示すように、第１
座屈体１の十字部１ａ（図４参照）用のフレームパター
ン１２２を形成する。すなわち、アルミニウム膜１２０
上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを行
って、そのフォトレジストの一部１２２を一定のパター
ン幅でアルミニウム膜１２０の表面から上方へ所定の高
さ（次に述べるニッケルめっき膜を超える高さ）だけ突
出した形状とする。続いて、この上に例えば電気めっき
によりニッケルめっき膜を設けて、上記シード層１２１
とこのニッケルめっき膜とからなり、フレームパターン
１２２，１２２の間に十字部１ａを有する第１座屈体１
を形成する。なお、簡単のため、以下の各めっき膜形成
後は図においてシード層を省略している。

【００４３】（iv）図６(d)に示すように、フォトレジ
スト１２２を剥離した後、この上に、例えばスパッタ法
により、第１絶縁層としてこの例では酸化シリコン膜３
を成膜する。第１絶縁層３の材料としては、ヒータ層７
の材料との密着性や加工性の観点から、ＳｉＯ_２若しく
はＳｉＮが望ましい。

【００４４】（ｖ）続いて、この酸化シリコン膜３上
に、例えばスパッタ法により、第１密着層５／ヒータ層
７／第２密着層６からなる三層膜１９を連続的に成膜す
る。このように三層膜１９を連続的に形成するのが作業
性、クリーン度等の観点から望ましい。スパッタリング
条件は、圧力８×１０^-3ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気で、陽極
と陰極との間に高周波パワー１ｋＷを印加するものとす
る。

【００４５】ヒータ層７の材料としては、抵抗率等の観
点からＮｉやＷ、若しくはＮｉ−Ｃｒ等を用いる。ま
た、第１，第２密着層５，６の材料としてはＴｉ，Ｔ
ａ，Ｃｒ等を用いる。表１、表２に示したように、この
第１，第２密着層５，６の存在により、第１，第２絶縁
層３，４とヒータ層７との間の密着性を高めることがで
きる。また、この例では、三層膜１９をスパッタ法によ
り形成しているので、スパッタリングに伴うイオン衝撃
エネルギによって、第１密着層５／ヒータ層７／第２密
着層６の三層間の各界面で化学反応を起こさせることが
でき、さらに密着性を高めることができる。

【００４６】なお、三層膜１９をスパッタ法以外の方法
で成膜した場合は、上記第１密着層５／ヒータ層７／第
２密着層６の三層間の各界面での反応を促進するため、
成膜中若しくは成膜後に所定の熱処理を施すのが望まし
い。熱処理条件は、例えば窒素雰囲気で温度２００℃、
２０分間とする。

【００４７】（vi）続いて、フォトリソグラフィ及びエ
ッチングを行って、この三層膜１９を一括してパターン
加工する。これにより、第１絶縁層３上に、コの字状に
蛇行したパターンを持つヒータ層７と、このヒータ層７
と同一パターンを持つ第１，第２密着層５，６を作製す
る。

【００４８】（vii）次に、図６(e)に示すように、この
上に、例えばスパッタ法により、第２絶縁層としてこの
例では酸化シリコン膜４を成膜する。第２絶縁層４の材
料としては、第１絶縁層３の材料と同様に、ヒータ層７
の材料との密着性や加工性の観点から、ＳｉＯ_２若しく
はＳｉＮが望ましい。続いて、フォトリソグラフィ及び
エッチングを行って、ヒータ層７を覆っている第１，第
２の絶縁層３，４を一括してパターン加工する。この第
１，第２絶縁層３，４のパターンは、ヒータ層７が存在
する領域を完全に覆い、かつ、層断面がスリット４０に
露出しないようにスリット４０から少し後退したものと
している。また、図６(f)に示すように、フォトリソグ
ラフィ及びエッチングを行って、酸化シリコン膜４に電
極取り出し口１６０を形成する。

【００４９】（viii）次に、図７(g)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、めっきのシード層と
してこの例ではＮｉ／Ｔａ膜１２３を成膜する。上記Ｔ
ａは、酸化シリコン膜４と次に形成する第２座屈体２と
を密着させる最上部密着層として働く。なお、この最上
部密着層の材料としては、上記最下部密着層の材料と同
様に、Ｔａ以外にＳｉＯ_２との密着性の良い金属、例え
ばＣｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｂ等を用いても良い。このと
き、めっきのシード層１２３はスリット４０内のアルミ
ニウム膜１２０上にも形成される（その部分を１２３ａ
で示す）。この部分１２３ａは不要のものであり、後工
程で邪魔になるため、図７(h)に示すように、フォトリ
ソグラフィおよびエッチングを行って除去する。

【００５０】（ix）次に、図７(i)に示すように、第２
座屈体２の十字部２ａ（図４参照）用のフレームパター
ン１２４を形成する。すなわち、シード層１２３上にフ
ォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを行って、
そのフォトレジストの一部１２４を、第１座屈体１のス
リット部分を埋め、そのスリット幅よりも広い一定のパ
ターン幅でシード層１２３の表面から上方へ所定の高さ
（次に述べるニッケルめっき膜を超える高さ）だけ突出
した形状とする。ここで、第２座屈体２用のフレームパ
ターン１２４の幅を第１座屈体１のスリット幅よりも広
くする理由は、アライメントのずれやフォトレジストの
熱収縮等をカバーして、第１座屈体１のスリット部分と
第２座屈体２のスリット部分とを連通させるためであ
る。続いて、図８(j)に示すように、この上に例えば電
気めっきによりニッケルめっき膜を設けて、上記シード
層１２３とこのニッケルめっき膜とからなり、フレーム
パターン１２４，１２４の間に十字部２ａを有する第２
座屈体２を形成する。

【００５１】（ｘ）次に、図８(k)に示すように、フォ
トリソグラフィおよびエッチングを行って上記ニッケル
めっき膜２に溝１２５，１２５を形成して、ニッケルめ
っき膜２の一部からなる電極１３ａ，１３ｂを形成す
る。この段階で、図８(j)に示したフォトレジスト１２
４は除去され、そこにスリット４０が露出する。

【００５２】（xi）次に、図８(l)に示すように、例え
ばＫＯＨ水溶液、強アルカリ現像液等のエッチング液を
用いて、スリット４０を通して犠牲層１２０を除去し
て、基板９の酸化シリコン膜８と第１座屈体１との間の
間隙３２を形成する。犠牲層１２０を利用して間隙３２
を形成しているので、基板９の酸化シリコン膜８と第１
座屈体１との間の距離を精度良く設定することができ
る。これにより、インクジェットヘッドの応答速度を良
くし、高速印字を実現することができる。

【００５３】（xii）最後に、図１に示したように、こ
の状態の基板９の表面側にスペーサ１０を介してノズル
プレート１１を取り付ける。これにより、インクジェッ
トヘッド９０を完成させる。

【００５４】このようにして、この製造方法によれば、
圧力発生部材２０を構成する層の密着性を高め、圧力発
生部材２０を構成する層が熱的応力によって剥離するの
を防止して、寿命を延ばすことができるインクジェット
ヘッド９０を作製することができる。

【００５５】図９は上記インクジェットヘッド９０の変
形例を、図３に対応して分解状態で斜めから見たところ
を示している。なお、図中の参照数字は対応する図３の
各構成要素の参照数字に２００を加えたものである。

【００５６】このインクジェットヘッドは、上記インク
ジェットヘッド９０に対して、基板２０９に冷媒循環用
穴２１６を設け、圧力発生部材２２０のノズルプレート
２２１１側にダイヤフラム２５０を取り付けた点が異な
っている。他の構成要素は図３のものと同一であり、個
々の説明を省略する。

【００５７】図９に示す基板２０９は、この例では、熱
酸化して形成されたシリコン酸化膜を表面保護膜２０８
として有する単結晶シリコン（Ｓｉ）基板からなってい
る。基板２０９の略中央には冷媒循環用穴２１６が形成
されている。この冷媒循環用穴２１６は、基板２０９を
貫通する断面矩形状の穴であり、冷媒循環用穴２１６の
矩形の各辺の寸法（断面寸法）は、基板２０９の裏側か
ら表側に向かって次第に小さくなるように設定されてい
る。この理由は、この冷媒循環用穴２１６が存在しない
場合に比して、圧力発生部材２２０と基板２０９表面と
の対向面積をなるべく減少させないためである。このよ
うに、圧力発生部材２２０と基板２０９とが広い面積に
わたって対向しているので、動作時に圧力発生部材２２
０の熱を、基板２０９を通して効率良くインク室外へ放
出することが可能となる。

【００５８】ダイヤフラム２５０は、例えばニッケルな
どの弾性材料からなり、略円板状に形成されている。完
成状態では、ダイヤフラム２５０の中央部は座屈体３０
２の中央部２０２ａに取り付けられる。ダイヤフラム２
５０の周縁部は、座屈体３０２の周縁部２０２ｃに取り
付けられ、圧力発生部材２２０の他の構成要素の周縁部
とともに基板２０９に取り付けられ、基板２０９によっ
て支持される。ダイヤフラム２５０の中間部２５０ｂ
（中央部２５０ａと周縁部２５０ｃとの間の部分）は第
２座屈体２０２から離間しており、第２座屈体２０２と
ダイヤフラム２５０の中間部２５０ｂとの間には間隙２
３３（図１５(r)参照）が形成される。この間隙２３３
は、スリット２４０を通して上記基板２０９の表面保護
膜２０８と第１座屈体２０１との間の間隙２３２（図１
５(r)参照）と連通し、さらには冷媒循環用穴２１６を
通して図示しない冷媒溜と連通される。

【００５９】動作時には、圧力発生部材２２０が図９に
示すノズルプレート２１１側へ変位したとき、上記ダイ
ヤフラム５のお陰で、ノズルプレート２１１と圧力発生
部材２２０との間隙２３１に存在するインクが圧力発生
部材２２０の裏側に回り込むのを防止できる。したがっ
て、インクの吐出力や吐出速度を大きくすることができ
る。なお、圧力発生部材２２０がノズルプレート２１１
側へ変位すると同時に、上記冷媒溜に存在していた冷媒
（インクでも良い）が冷媒循環用穴２１６を通して基板
２０９と圧力発生部材２２０（第１座屈体２０１）との
間の間隙３２に流入し、さらにはスリット２４０を通し
て第２座屈体２０２とダイヤフラム２５０との間の間隙
２３３に流入する。したがって、圧力発生部材２２０全
体の冷却速度が速くなる。この結果、圧力発生部材２２
０の応答特性が良くなり、高速印字が可能となる。

【００６０】次に、上記インクジェットヘッド２９０の
製造方法について説明する。

【００６１】図１０〜図１５は、上記インクジェットヘ
ッド２９０の主要部である圧力発生部材２２０の作製過
程を示している。これらの図における分図(a)，(b)，
…，(r)の左側（Ｘ），右側（Ｙ）は、それぞれ図９に
おけるＸ−Ｘ線断面，Ｙ−Ｙ線断面に相当する。

【００６２】（i）まず、図１０(a)に示すように、両方
位（１００）のシリコン基板２０９の表面および裏面
に、熱酸化により、シリコン酸化膜２０８，２０８を所
定の厚さ（例えば１μｍ）に形成する。続いて、基板２
０９の裏面側にフォトレジスト（図示しない）を塗布
し、フォトリソグラフィおよびＣＨＦ₃を用いたドライ
エッチングを行って、裏面側のシリコン酸化膜２０８に
開口２０８ａを形成する。そして、酸化膜２０８をマス
クとして水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いたエッチング
を行って、冷媒循環用穴２１６を途中まで形成する。な
お、この段階で冷媒循環用穴２１６を途中まで形成する
理由は、後の工程で冷媒循環用穴２１６を完成するとき
に、僅かのエッチング量で済ませるためである。

【００６３】（ii）次に、図１０(b)に示すように、基
板表面側の熱酸化膜２０８上に、例えばスパッタ法によ
り、第１犠牲層として例えば厚さ０．１〜１μｍのアル
ミニウム膜３２０を成膜する。続いて、この上にフォト
リソグラフィ及びエッチングを行って、アルミニウム膜
３２０を図１５(r)中に示した間隙２３２に対応したパ
ターンに加工する。なお、この第１犠牲層３２０の厚さ
に応じて、上記間隙２３２の距離が決まる。

【００６４】（iii）次に、図１０(c)に示すように、例
えばスパッタ法により、めっきのシード層としてこの例
ではＮｉ／Ｔａ膜３２１を成膜する。上記Ｔａは、熱酸
化膜２０８と次に形成する第１座屈体２０１とを密着さ
せる最下部密着層として働く。なお、最下部密着層の材
料としては、Ｔａ以外にＳｉＯ_２との密着性の良い金
属、例えばＣｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｂ等を用いても良い。

【００６５】（iv）次に、図１１(d)に示すように、第
１座屈体２０１の十字部用のフレームパターン３２２を
形成する。すなわち、アルミニウム膜３２０上にフォト
レジストを塗布し、フォトリソグラフィを行って、その
フォトレジストの一部３２２を一定のパターン幅でアル
ミニウム膜３２０の表面から上方へ所定の高さ（次に述
べるニッケルめっき膜を超える高さ）だけ突出した形状
とする。続いて、この上に例えば電気めっきによりニッ
ケルめっき膜を設けて、上記シード層３２１とこのニッ
ケルめっき膜とからなり、フレームパターン３２２，３
２２の間に十字部２０１ａを有する第１座屈体２０１を
形成する。なお、簡単のため、以下の各めっき膜形成後
は図においてシード層を省略している。

【００６６】（ｖ）図１１(e)に示すように、フォトレ
ジスト３２２を剥離した後、この上に、例えばスパッタ
法により、第１絶縁層としてこの例では酸化シリコン膜
２０３を成膜する。第１絶縁層２０３の材料としては、
ヒータ層２０７の材料との密着性や加工性の観点から、
ＳｉＯ_２若しくはＳｉＮが望ましい。

【００６７】（vi）続いて、この酸化シリコン膜２０３
上に、例えばスパッタ法により、密着層２０５／ヒータ
層２０７／密着層２０６からなる三層膜２１９を連続的
に成膜する。このように三層膜２１９を連続的に形成す
るのが作業性、クリーン度等の観点から望ましい。スパ
ッタリング条件は、圧力８×１０^-3ＴｏｒｒのＡｒ雰囲
気で、陽極と陰極との間に高周波パワー１ｋＷを印加す
るものとする。

【００６８】ヒータ層２０７の材料としては、抵抗率等
の観点からＮｉやＷ、若しくはＮｉ−Ｃｒ等を用いる。
また、第１，第２密着層２０５，２０６の材料としては
Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ等を用いる。表１、表２に示したよう
に、この第１，第２密着層２０５，２０６の存在によ
り、第１，第２絶縁層２０３，２０４とヒータ層２０７
との間の密着性を高めることができる。また、この例で
は、三層膜２１９をスパッタ法により形成しているの
で、スパッタリングに伴うイオン衝撃エネルギによっ
て、密着層２０５／ヒータ層２０７／密着層２０６の三
層間の各界面で化学反応を起こさせることができ、さら
に密着性を高めることができる。

【００６９】なお、三層膜２１９をスパッタ法以外の方
法で成膜した場合は、上記密着層２０５／ヒータ層７／
第２密着層６の三層間の各界面での反応を促進するた
め、成膜中若しくは成膜後に所定の熱処理を施すのが望
ましい。熱処理条件は、例えば窒素雰囲気で温度２００
℃、２０分間とする。

【００７０】（vii）続いて、フォトリソグラフィ及び
エッチングを行って、この三層膜２１９を一括してパタ
ーン加工する。これにより、第１絶縁層２０３上に、コ
の字状に蛇行したパターンを持つヒータ層２０７と、こ
のヒータ層２０７と同一パターンを持つ第１，第２密着
層２０５，２０６を作製する。

【００７１】（viii）次に、図１１(f)に示すように、
この上に、例えばスパッタ法により、第２絶縁層として
この例では酸化シリコン膜２０４を成膜する。第２絶縁
層２０４の材料としては、第１絶縁層２０３の材料と同
様に、ヒータ層２０７の材料との密着性や加工性の観点
から、ＳｉＯ_２若しくはＳｉＮが望ましい。続いて、フ
ォトリソグラフィ及びエッチングを行って、ヒータ層２
０７を覆っている第１，第２の絶縁層２０３，２０４を
一括してパターン加工する。この第１，第２絶縁層２０
３，２０４のパターンは、ヒータ層２０７が存在する領
域を完全に覆い、かつ、層断面がスリット２４０に露出
しないようにスリット２４０から少し後退したものとし
ている。また、図１２(g)に示すように、フォトリソグ
ラフィ及びエッチングを行って、酸化シリコン膜２０４
に電極取り出し口３６０を形成する。

【００７２】（ix）次に、図１２(h)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、めっきのシード層と
してこの例ではＮｉ／Ｔａ膜３２３を成膜する。上記Ｔ
ａは、酸化シリコン膜２０４と次に形成する第２座屈体
２０２とを密着させる最上部密着層として働く。なお、
この最上部密着層の材料としては、上記最下部密着層の
材料と同様に、Ｔａ以外にＳｉＯ_２との密着性の良い金
属、例えばＣｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｂ等を用いても良い。
このとき、めっきのシード層３２３はスリット３４０内
のアルミニウム膜３２０上にも形成される（その部分を
３２３ａで示す）。この部分３２３ａは不要のものであ
り、後工程で邪魔になるため、図１２(i)に示すよう
に、フォトリソグラフィおよびエッチングを行って除去
する。

【００７３】（ｘ）次に、図１３(j)に示すように、第
２座屈体２０２の十字部２０２ａ（図９参照）用のフレ
ームパターン３２４を形成する。すなわち、シード層３
２３上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ
を行って、そのフォトレジストの一部３２４を、第１座
屈体２０１のスリット部分を埋め、そのスリット幅より
も広い一定のパターン幅でシード層３２３の表面から上
方へ所定の高さ（次に述べるニッケルめっき膜を超える
高さ）だけ突出した形状とする。ここで、第２座屈体２
０２用のフレームパターン３２４の幅を第１座屈体２０
１のスリット幅よりも広くする理由は、アライメントの
ずれやフォトレジストの熱収縮等をカバーして、第１座
屈体２０１のスリット部分と第２座屈体２０２のスリッ
ト部分とを連通させるためである。続いて、図１３(k)
に示すように、この上に例えば電気めっきによりニッケ
ルめっき膜を設けて、上記シード層３２３とこのニッケ
ルめっき膜とからなり、フレームパターン３２４，３２
４の間に十字部２０２ａを有する第２座屈体２０２を形
成する。

【００７４】（xi）次に、図１３(l)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、第２犠牲層としてこ
の例ではアルミニウム膜３２５を成膜する。続いて、フ
ォトリソグラフィを行い、エッチング液として水酸化カ
リウム溶液を用いてエッチングを行って、アルミニウム
膜３２５を図１５(r)中に示した間隙２３３に対応した
パターンに加工する。この第２犠牲層３２５の厚さに応
じて、上記間隙２３３の距離が決まる。

【００７５】（xii）次に、図１４(m)に示すように、こ
の上に、例えばスパッタ法により、めっきのシード層と
してのニッケル膜３２６を成膜する。続いて、図１４
(n)に示すように、電解めっき法によりニッケルめっき
膜３２５を形成する。上記シード層３２６とニッケルめ
っき膜３２５とは、図９に示したダイヤフラム２５０の
材料となる。

【００７６】（xiii）次に、図１４(o)に示すように、
この状態の基板２０９を水酸化カリウム溶液に浸して、
基板表面側のニッケル膜３２５と基板裏面側の熱酸化膜
２０８とをマスクとして、シリコン基板２０９をエッチ
ングする。これにより、基板２０９の裏面側から表面側
まで貫通する冷媒循環用穴２１６を完成させる。エッチ
ングは基板２０９の表面保護膜２０８で停止する。

【００７７】（xiv）次に、図１５(p)に示すように、フ
ォトリソグラフィおよびエッチングを行って上記ニッケ
ルめっき膜３０２および３２７に溝３２８，３２８を形
成して、ニッケルめっき膜３０２，３２７の一部からな
る電極２１３ａ，２１３ｂを形成するとともに、ダイヤ
フラム２５０をパターン形成する。

【００７８】（xv）次に、図１５(q)に示すように、エ
ッチングを行って、基板裏面側の熱酸化膜２０８を除去
して開口３２９を形成する。続いて、図１５(r)に示す
ように、水酸化カリウム溶液やアルカリ現像液等のエッ
チング液を用いて、第１犠牲層としてのアルミニウム膜
３２０と、レジスト３２４と、第２犠牲層としてのアル
ミニウム膜３２５とをエッチングして除去する。これに
より、基板７の表面保護膜６と第１座屈体２０１との間
に間隙２３２を形成するとともに、スリット２４０を通
して、第１座屈体２０１とダイヤフラム２５０との間に
間隙２３３を形成する。

【００７９】（xvi）第１，第２犠牲層３２０，３２５
を利用して間隙２３２，２３３を形成しているので、圧
力発生部材２２０を精度良く作製することができる。ま
た、基板２０９の酸化シリコン膜２０８と第１座屈体２
０１との間の距離を精度良く設定することができる。こ
れにより、インクジェットヘッドの応答速度を良くし、
高速印字を実現することができる。

【００８０】（xvii）最後に、この状態の基板２０９の
表面側に、図９に示したスペーサ２１０を介してノズル
プレート２１１を取り付ける。これにより、インクジェ
ットヘッド２９０を完成させる。

【００８１】このようにして、この製造方法によれば、
圧力発生部材２２０を構成する層の密着性を高め、圧力
発生部材２２０を構成する層が熱的応力によって剥離す
るのを防止して、寿命を延ばすことができるインクジェ
ットヘッド２９０を作製することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１のイ
ンクジェットヘッドは、第１の絶縁層とヒータ層との間
にこれらの層を密着させる第１の密着層が設けられ、第
２の絶縁層とヒータ層との間にこれらの層を密着させる
第２の密着層が設けられているので、インクジェットヘ
ッドの動作時に、ヒータ層の発熱によって上記第１，第
２絶縁層とヒータ層との間に熱的応力がかかったとして
も、上記第１，第２絶縁層とヒータ層との剥離を効果的
に妨げることができる。したがって、インクジェットヘ
ッドの信頼性を向上させ、寿命を延ばすことができる。

【００８３】請求項２のインクジェットヘッドでは、上
記第１、第２の絶縁層と上記第１、第２の密着層とがそ
れぞれ界面で化学反応により結合しているので、上記第
１、第２の絶縁層と上記第１、第２の密着層との間で剥
離が生じなくなる。したがって、インクジェットヘッド
の信頼性をさらに向上させ、さらに寿命を延ばすことが
できる。

【００８４】請求項３のインクジェットヘッドでは、動
作時に圧力発生部材がノズルプレート側へ変位したと
き、インク室内のインクが圧力発生部材を貫通するスリ
ットを通して圧力発生部材の裏側へ回り込むので、圧力
発生部材の第１の座屈体の冷却速度が速くなる。この結
果、圧力発生部材の応答特性を良くして、高速印字を実
現することができる。

【００８５】請求項４のインクジェットヘッドでは、動
作時に、基板を貫通する冷媒循環用穴を通して、上記圧
力発生部材の第１の座屈体側に冷媒を循環させることが
できるので、第１の座屈体の冷却速度が速くなる。この
結果、圧力発生部材の応答特性を良くして、高速印字を
実現することができる。また、ダイヤフラムのお陰で、
ノズルプレートと圧力発生部材（ダイヤフラム）との間
隙に存在するインクが、動作時に圧力発生部材（ダイヤ
フラム）の裏側に回り込むのが防止されるので、インク
の吐出力や吐出速度を大きくすることができる。

【００８６】請求項５のインクジェットヘッドの製造方
法では、第１の密着層を、第１の絶縁層を構成する第１
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成するので、上記第１の絶縁層と第１の密着
層とが界面で化学反応により容易に結合する。すなわ
ち、その界面で第１の密着層の材料である金属元素が、
第１の絶縁層の酸素と化合して酸化物となる。したがっ
て、上記第１の絶縁層と上記第１の密着層との間で剥離
が生じなくなる。同様に、第２の密着層を、第２の絶縁
層を構成する第２の元素よりも酸素と化合し易い性質を
持つ金属元素を材料として形成するので、上記第２の絶
縁層と第２の密着層とが界面で第２の密着層の材料であ
る金属元素が、第２の絶縁層の酸素と化合して酸化物と
なる。したがって、上記第２の絶縁層と上記第２の密着
層との間で剥離が生じなくなる。また、上記第１の密着
層、ヒータ層および第２の密着層を、いずれも金属元素
を材料として形成するので、それらの金属元素の種類を
適切に選択することによって、これらの層間の密着性は
良好に保たれる。したがって、この製造方法によれば、
圧力発生部材を構成する層が熱的応力によって剥離する
のを有効に防止でき、長寿命のインクジェットヘッドを
作製することができる。

【００８７】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、スパッタリングに伴うイオン衝撃エネルギ
によって、第１の密着層、ヒータ層および第２の密着層
の三層間の各界面で化学反応を起こさせることができ
る。したがって、さらに圧力発生部材を構成する層の間
の密着性を高めて、インクジェットヘッドの寿命を延ば
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のインクジェットヘッド
の全体構成を概略的に示す断面図である。

【図２】上記インクジェットヘッドの動作を説明する
図である。

【図３】上記インクジェットヘッドを分解状態で示す
斜視図である。

【図４】図３中の圧力発生部材を構成する層を模式的
に示す斜視図である。

【図５】上記インクジェットヘッドの工程断面図であ
る。

【図６】上記インクジェットヘッドの製造方法を説明
する工程図である。

【図７】上記インクジェットヘッドの製造方法を説明
する工程図である。

【図８】上記インクジェットヘッドの製造方法を説明
する工程図である。

【図９】この発明の別の実施例のインクジェットヘッ
ドを分解状態で示す斜視図である。

【図１０】上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。

【図１１】上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。

【図１２】上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。

【図１３】上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。

【図１４】上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。

【図１５】上記インクジェットヘッドの製造方法を説
明する工程図である。

【図１６】従来のインクジェットヘッドを示す断面図
である。

【符号の説明】

１，２０１第１座屈体２，２０２第２座屈体３，２０３第１絶縁層４，２０４第２絶縁層５，２０５第１密着層６，２０６第２密着層７，２０７ヒータ層９，２０９単結晶シリコン基板１０スペーサ１１ノズルプレート２５０ダイヤフラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平田進大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者木村正治大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者堀中大大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者阿部新吾大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者恩田裕大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口を有するノズルプレートおよ
びこのノズルプレートに対向する基板を周壁の一部に含
むインク室と、このインク室内に設けられ、上記ノズル
プレートに対向する圧力発生部材とを備え、この圧力発
生部材の変形により上記インク室内に圧力を発生させ
て、上記インク室内のインク液を上記ノズル開口を通し
て室外へ吐出させるインクジェットヘッドであって、上記圧力発生部材は、上記インクに対して耐食性を示す略板状の材料からな
り、周縁部のうち少なくとも一方向に関して両端をなす
部分が上記基板に取り付けられ、実質的に熱応力がない
無変位状態と、熱膨張して座屈した座屈状態とを取り得
る第１および第２の座屈体と、上記第１の座屈体と第２の座屈体との間に、この両座屈
体に沿って設けられた第１および第２の絶縁層と、上記第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に、この両絶縁
層に沿って設けられ、通電により発熱するヒータ層と、上記第１の絶縁層と上記ヒータ層との間に設けられ、上
記第１の絶縁層と上記ヒータ層とを密着させる第１の密
着層と、上記第２の絶縁層と上記ヒータ層との間に設けられ、上
記第２の絶縁層と上記ヒータ層とを密着させる第２の密
着層とを備えたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、上記第１、第２の絶縁層と上記第１、第２の密着層とは
それぞれ界面で化学反応により結合していることを特徴
とするインクジェットヘッド。
【請求項３】請求項１または２に記載のインクジェッ
トヘッドにおいて、上記ヒータ層は帯状のパターンに形
成され、上記圧力発生部材のうち上記第１および第２の座屈体の
周縁部よりも内側であって、かつ上記ヒータ層のパター
ンが存在しない部分に、上記第１の座屈体から第２の座
屈体まで貫通するスリットが設けられていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
インクジェットヘッドにおいて、上記圧力発生部材は、略板状の可撓性材料からなり、上
記ノズルプレートと対向する側の上記第２の座屈体に沿
って、かつ周縁部と中央部がそれぞれ上記第２の座屈体
の周縁部と中央部に取り付けられた状態で設けられたダ
イヤフラムを備え、上記基板に、この基板を貫通して、上記圧力発生部材の
うち上記第１の座屈体の周縁部よりも内側に存する部分
に面する冷媒循環用穴が設けられていることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
【請求項５】請求項１乃至５のいずれか一つに記載の
インクジェットヘッドを製造するために、基板の表面上
に、上記第１の座屈体となすべき層と、第１の元素の酸
化物からなる上記第１の絶縁層と、上記第１の密着層
と、上記ヒータ層と、上記第２の密着層と、第２の元素
の酸化物からなる上記第２の絶縁層と、上記第２の座屈
体となすべき層を順に積層するインクジェットヘッドの
製造方法において、上記第１の元素の酸化物からなる第１の絶縁層を形成し
た後、上記第１の密着層を、上記第１の絶縁層を構成する第１
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成し、上記ヒータ層を、金属元素を材料として形成し、上記第２の密着層を、上記第２の絶縁層を構成する第２
の元素よりも酸素と化合し易い性質を持つ金属元素を材
料として形成し、続いて上記第２の元素の酸化物からなる第２の絶縁層を
形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造
方法。
【請求項６】請求項５に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、上記第１の密着層、上記ヒータ層および上記第２の密着
層をスパッタ法によって連続的に形成することを特徴と
するインクジェットヘッドの製造方法。