JPH09277520A - インクジェットプリンタヘッドとインクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェットプリンタヘッドとインクジェットプリンタヘッドの製造方法

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JPH09277520A
JPH09277520A JP8846996A JP8846996A JPH09277520A JP H09277520 A JPH09277520 A JP H09277520A JP 8846996 A JP8846996 A JP 8846996A JP 8846996 A JP8846996 A JP 8846996A JP H09277520 A JPH09277520 A JP H09277520A
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JP8846996A
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Akira Matsuzawa
明 松沢
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/1425—Embedded thin film piezoelectric element

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリンタヘッドの形成に使用
するアルカリ水溶液に対して圧電体薄膜を保護できる材
料と製造工程を提供する。 【解決手段】 圧電体薄膜の保護材料にフッ素樹脂を用
いることにより、高い被覆性と耐薬品性を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク吐出の駆動
源に圧電体薄膜を使用するインクジェットプリンタヘッ
ドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体あるいはインク吐出の駆動源である
電気−機械変換素子としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）からなる素子を使用した圧電型インクジェットプリ
ンタヘッドがある。このプリンタヘッドは一般には、多
数の個別インク路を形成したヘッド基台と、総ての個別
インク路を覆うようにヘッド基台に取り付けた振動板
と、個別インク路上に相当する振動板上の各部分に被着
形成したＰＺＴ素子とで構成される。そして、ＰＺＴ素
子に電界を加えてＰＺＴ素子を変位させることにより、
個別インク路内のインクを個別インク路のノズルから押
し出す。
【０００３】この従来の技術の好例に、特表平５−５０
４７４０号公報が挙げられる。この従来例の断面構造を
図１７に示す。図１７において、ヘッド基台１０１に個
別インク路１０２があり、個別インク路１０２を覆うよ
うに振動板１０３があり、振動板１０３に被着形成する
ように共通電極１０５が形成され、各個別インク路１０
２に重なるようにゾルゲル法で形成されたＰＺＴ素子１
０４が配置され、このＰＺＴ素子の片面に個別電極１０
６が配置している。この従来例の発明は、ＰＺＴ素子の
切断・貼付工程を省き、フォトリソグラフィー法によっ
て簡便に所望の形状に加工でき、高密度・高精度でＰＺ
Ｔ素子を実装することができると共に、非常に薄いＰＺ
Ｔ素子を形成することができるインクジェットプリンタ
ヘッドの製造方法とインクジェトプリンタヘッドの提供
を目的とするものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特表平
５−５０４７４０号公報には、インク路１０２の形成工
程でＰＺＴ素子１０４の保護材料にポリイミドＰＩが使
用されているが、現実には加温されたシリコンエッチン
グ溶液である水酸化カリウム５ｗｔ％〜４０ｗｔ％に保
護材料が溶解され到底エッチング保護膜として使用でき
ない問題点があった。
【０００５】インクキャビティあるいはインク溜まりを
形成するには、酸化シリコン膜（シリコンエッチングの
マスク材）のエッチング溶液としてフッ酸系溶液を使用
し、またシリコンエッチング溶液には５ｗｔ％〜４０ｗ
ｔ％の水酸化カリウム水溶液などの高濃度のアルカリ溶
液を使用する事から、単結晶シリコン基板の第一の主面
に形成されているＰＺＴ素子にこれらの溶液が接触した
場合、ＰＺＴ素子の剥離やダメージが発生する可能性が
あった。
【０００６】この為、ＰＺＴ素子の保護材料は被覆性が
良く、しかもシリコンエッチング液の水酸化カリウム
や、酸化シリコン膜のエッチング液であるフッ酸に溶解
しない材料が必要である。この目的に一般にはワックス
系の膜が用いられる。しかしながら、ワックス系の膜は
基板との密着性や剥離性が悪く、ＰＺＴ素子保護材料と
しての適用は困難であった。
【０００７】従って本発明の目的は、ＰＺＴ素子に対す
る被覆性が高く、かつ電気特性を安定に保つ保護材料で
保護し、インクキャビティ形成を可能にすることで高精
細、高精度な製造方法を提供すると共に、層間絶縁膜や
環境保護膜としての機能を果たす保護膜材料で、高信頼
性、低コストなインクジェットプリンタヘッドの構造と
製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェットプリンタヘッドは、単結晶
シリコン基板の第一の主面に形成した圧電体薄膜による
圧電素子を備え、第二の主面にエッチングして形成した
インクキャビティを備えたインクジェットプリンタヘッ
ドの構造において、第一の主面に、パターニングされた
圧電体薄膜の少なくとも側面上にフッ素樹脂保護膜が被
着形成したことを特徴とする。
【０００９】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドは単結晶シリコン基板
の第一の主面に形成した圧電体薄膜による圧電素子を備
え、第二の主面にエッチングして形成したインクキャビ
ティを備えた、インクキャビティの隔壁とパターニング
された圧電体薄膜が基板主面の法線方向に重ならない構
造のインクジェットプリンタヘッドにおいて、圧電体薄
膜が形成されている第一の主面に、パターニングされた
圧電体薄膜の少なくとも側面上にフッ素樹脂保護膜が被
着形成したことを特徴とする。
【００１０】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、単結晶
シリコン基板の第一の主面に形成した圧電体薄膜による
圧電素子を備え、第二の主面にエッチングして形成した
インクキャビティを備えたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造において、基板の第一の主面に圧電体薄膜の保
護膜にフッ素樹脂保護膜を形成する工程と、単結晶シリ
コン基板の第二の主面にフォトリソグラフィー法により
形成したマスクを形成し、単結晶シリコン基板の表面の
露出領域をエッチングする工程を有することを特徴とす
る。
【００１１】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、単結晶
シリコン基板の第一の主面に形成した圧電体薄膜による
圧電素子を備え、第二の主面にエッチングして形成した
インクキャビティを備えたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造において、基板の第一の主面に圧電体薄膜の保
護膜にフッ素樹脂保護膜を形成する工程と、第二の主面
の酸化シリコン膜上にフォトリソグラフィー法により形
成したマスクを形成し、酸化シリコン膜表面の露出領域
をエッチングする工程を有することを特徴とする。
【００１２】また、上記目的を達成するために、本発明
にインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、単結晶
シリコン基板の第一の主面に形成した圧電体薄膜による
圧電素子を備え、第二の主面にエッチングして形成した
インクキャビティを備えたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造において、基板の第一の主面に圧電体薄膜の保
護膜にフッ素樹脂保護膜を形成する工程と、第二の主面
の酸化シリコン膜とシリコンを繰り返し連続エッチング
してインクキャビティを形成する工程を有することを特
徴とする。
【００１３】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、単結晶
シリコン基板の第一の主面に形成した圧電体薄膜による
圧電素子を備え、第二の主面にエッチングして形成した
インクキャビティを備えたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造において、基板の第一の主面に圧電体薄膜の保
護膜にフッ素樹脂保護膜を形成する工程と、第二の主面
の酸化シリコン膜上に、レジストマスクを形成する工程
と、レジストマスクに被覆されていない領域の前記酸化
シリコン膜を酸性水溶液によりエッチングして単結晶シ
リコン基板表面を露出する工程と、前記レジストマスク
を剥離する工程と、前記露出した単結晶シリコン基板表
面を、アルカリ水溶液によってエッチングしてインクキ
ャビティを形成する工程を有することを特徴とする。
【００１４】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、単結晶
シリコン基板の第一の主面に形成した圧電体薄膜による
圧電素子を備え、第二の主面にエッチングして形成した
インクキャビティを備えたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造において、基板の第一の主面に圧電体薄膜の保
護膜にフッ素樹脂保護膜を形成する工程と、第二の主面
の酸化シリコン膜上に、第一のレジストマスクを形成し
パターニングする工程と、レジストマスクに被覆されて
いない領域の前記酸化シリコン膜を酸性水溶液によりエ
ッチングして第一の単結晶シリコン基板表面を露出する
工程と、第一のレジストを剥離する工程と、更に第二の
主面の酸化シリコン膜上に、第二のレジストマスクを形
成しパターニングする工程と、前記第二のレジストマス
クに被覆されていない領域の前記酸化シリコン膜を酸性
水溶液により、シリコン表面を露出させない様にハーフ
エッチングする工程と、第二のレジストを剥離する工程
と、前記第一の露出した単結晶シリコン基板表面を、ア
ルカリ水溶液によってエッチングしてインクキャビティ
を形成する工程と、前記第二のレジストマスクに覆われ
ないでエッチングされた酸化シリコン膜を酸性水溶液に
よりエッチングして、第二の単結晶シリコン基板表面を
露出する工程と、前記第二の露出した単結晶シリコン基
板表面をエッチングしてインク溜まりを形成することを
特徴とする。
【００１５】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、フッ素
樹脂保護膜の形成方法が、回転塗布方法によることを特
徴とする。
【００１６】また、上記目的を達成するために、本発明
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、フッ素
樹脂保護膜の形成方法が、浸積塗布方法によることを特
徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のインクジェット
プリントヘッドの実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
【００１８】図１にインクジェットプリンタヘッドの断
面構造を示す。単結晶シリコン基板ＳＩの壁に隔てられ
た溝状のインクキャビティＣＶを覆うように振動板を兼
ねている電極ＢＥが被着形成されている。電極兼振動板
ＢＥに所望の形にパターニングされた圧電体薄膜ＰＺが
被着形成し、圧電体薄膜ＰＺの電極ＢＥに関して反対の
面に別の上電極ＵＥが形成されている。振動板ＢＥに対
して反対側の単結晶シリコン基板ＳＩの壁の面に、ノズ
ルプレートＮＢを張り付け、インクキャビティＣＶを形
成した。ノズルプレートＮＢにはインクの吐出孔ＮＨが
設置されている。
【００１９】この構成の圧電体薄膜ＰＺに電圧を印加す
ると、インクキャビティＣＶ直上の振動板ＢＥは、イン
クキャビティＣＶ側に凸状に変形した。この変形前後の
インクキャビティＣＶの体積差のインクが吐出孔ＮＨか
ら出ることにより、印字が可能になる。
【００２０】従来のインクジェットヘッドの製造工程で
は、図１３に示すように単結晶シリコン基板１０１の壁
に隔てられたインクキャビティ１０２に重なる領域で圧
電体薄膜１０４を被着形成し、単結晶シリコン基板１０
１のインクキャビティ１０２の形成のためのエッチング
工程時に圧電体薄膜１０４及び振動板兼電極１０５を覆
うようにポリイミド保護膜ＰＩをエッチング保護膜とし
て被着形成していたが、被覆性と耐薬品性に欠けエッチ
ング保護膜としての機能を充分満たしていなかった。
【００２１】しかし、図３に示すように、圧電体薄膜Ｐ
Ｚ及び振動板兼電極ＢＥの領域にフッ素樹脂保護膜ＣＹ
を被着形成すると、インクキャビティＣＶの形成が容易
に可能となり、上記の問題点が一挙に解決した。つま
り、フッ素樹脂保護膜ＣＹは圧電体薄膜ＰＺ及び振動板
兼電極ＢＥの被覆性及び耐薬品性に優れ、酸化シリコン
膜の代表的なエッチング液（フッ酸水溶液及びフッ化ア
ンモニウム混合液）とシリコンの代表的なエッチング液
（水酸化カリウム水溶液）に溶解されなかった。例え
ば、２５℃のフッ酸水溶液及びフッ化アンモニウム混合
液に１５分以上、８０℃の水酸化カリウム水溶液に１８
０分以上の浸積で被覆性と耐薬品性を確保した。よっ
て、従来より確実にしかも容易にインクキャビティＣＶ
を容易に形成されるようになった。
【００２２】次に、実施例１について図２〜６の製造工
程断面図に基づいて詳細に説明する。
【００２３】図２に示すような単結晶シリコン基板ＳＩ
表面上に、酸化シリコン膜ＳＤを形成し、単結晶シリコ
ン基板ＳＩの片面上の酸化シリコン膜ＳＤ上に導電性膜
である例えば材質が白金である振動板兼電極ＢＥを被着
形成する。次に、導電性膜である振動板兼電極ＢＥ上に
フォトリソグラフィー法によりパターニングされたチタ
ン酸ジルコン酸鉛である圧電体薄膜ＰＺと上電極ＵＥを
被着形成する。次に、圧電体薄膜ＰＺが形成されていな
い側の単結晶シリコン基板ＳＩ表面上の酸化シリコン膜
ＳＤを、フォトリソグラフィー法によりパターニングし
た酸化シリコン膜ＥＳＤを形成する。次に、振動板兼電
極ＢＥ上に前記同様フォトリソグラフィー法によりマス
ク材ＢＳＤを形成する。次に、振動板兼電極ＢＥをイオ
ンミリングエッチング法によってパターニングし、マス
ク材ＢＳＤを剥離除去する。
【００２４】次に、図３に示すように、圧電体薄膜ＰＺ
及び振動板兼電極ＢＥ上にフッ素樹脂保護膜ＣＹを形成
する。このフッ素樹脂保護膜ＣＹの回転塗布方法による
樹脂塗布方法は、回転数５００rpmで２０秒の振り切り
により２μｍの塗布厚を得ることができ、１２０℃、２
０分の乾燥工程で含有溶剤を気化させ硬化する。この同
一サイクルを３回繰り返すことで６μｍ厚のフッ素樹脂
保護膜ＣＹを形成する。さらに、フッ素樹脂保護膜ＣＹ
を２００℃、３０分で乾燥することで層間密着性を確保
すると共に、フッ素樹脂保護膜ＣＹの重合度を高め硬化
する。
【００２５】塗布方法には回転塗布方法の他に浸漬塗布
方法があり、図４に示すように被エッチング面である第
二の主面に樹脂フィルムＦＬを張り付け、フッ素樹脂液
中に単結晶シリコン基板ＳＩを浸積させ圧電体薄膜ＰＺ
及び振動板兼電極ＢＥ上にフッ素樹脂保護膜ＣＹを塗布
した。次に、１００℃で３０分プレアニールした後、２
００℃、３０分で硬化する方法もある。フッ素樹脂保護
膜ＣＹが硬化したのちに第二の主面に張り付けてある樹
脂フィルムＦＬを引き剥がし、被エッチング面を露出す
る。
【００２６】次に、図５に示すように、単結晶シリコン
基板ＳＩに圧電体薄膜ＰＺが形成されていない側の面
の、シリコン表面が露出している領域をエッチングし、
インクキャビティＣＶを形成した。このエッチング方法
は、８０℃の５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の水酸化カリウム水
溶液中に、シリコン基板を８０分から１〜２時間浸し、
単結晶シリコン基板ＳＩの圧電体薄膜ＰＺが形成されて
いる側の酸化シリコン膜ＳＤが露出するまで、シリコン
をエッチング除去する。
【００２７】次に、図６に示すように、図５の工程の
後、シリコンをエッチング除去して表面が露出している
酸化シリコン膜ＳＤとパターニングされた酸化シリコン
膜ＥＳＤを、フッ酸水溶液またはフッ酸とフッ化アンモ
ニウム混合液でエッチング除去し、振動板兼電極ＢＥを
露出させる。次に、圧電体薄膜ＰＺ上に被着形成されて
いたフッ素樹脂保護膜ＣＹを酸素プラズマによるエッチ
ングで全面剥離を行う。
【００２８】以上のフッ素樹脂保護膜ＣＹを使用する工
程により、圧電素子に損傷が入ることなく良好なインク
ジェットプリンタヘッドが形成することが可能になっ
た。
【００２９】次に、実施例２を図７〜１３の工程断面図
に基づいて詳細に説明する。
【００３０】図７に示すように単結晶シリコン基板ＳＩ
表面上に、酸化シリコン膜ＳＤを成膜し、単結晶シリコ
ン基板ＳＩの片面上の酸化シリコン膜ＳＤ上に導電性膜
である振動板兼電極ＢＥを被着形成する。次に、振動板
兼電極ＢＥ上にフォトリソグラフィー法によりパターニ
ングされた圧電体薄膜ＰＺと上電極ＵＥを被着形成す
る。次に、圧電体薄膜ＰＺが形成されていない側の単結
晶シリコン基板ＳＩ表面上の酸化シリコン膜ＳＤを、フ
ォトリソグラフィー法によりインクキャビティ及びイン
ク溜まりを形成するために、図７に示す様に酸化シリコ
ン膜ＥＳＤを形成する。この酸化シリコン膜ＥＳＤの形
成には下記の２回のフォトリソ工程によって行った。１
回目のフォトリソ工程でインクキャビティ形成用に酸化
シリコン膜をパターニング形成した後、２回目のフォト
リソ工程でインク溜まり形成用に酸化シリコン膜をパタ
ーニング形成した。ＳＳＤは２回目のフォトリソ工程で
パターニングされたフォトレジストである。次に、振動
板兼電極ＢＥ上に前記同様フォトリソグラフィー法によ
りマスク材ＢＳＤを形成する。次に、振動板兼電極ＢＥ
をイオンミリングエッチング法によってパターニング
し、マスク材ＢＳＤを剥離除去する。
【００３１】次に、図８に示すようにフォトレジストＳ
ＳＤを除去した後、圧電体薄膜ＰＺ及び振動板兼電極Ｂ
Ｅ上にフッ素樹脂保護膜ＣＹを形成する。回転塗布方法
によるフッ素樹脂塗布方法は、回転数５００rpmで２０
秒の振り切りにより２μｍの塗布厚を得ることができ、
１２０℃、２０分の乾燥工程を有することで含有溶剤を
気化させ硬化する。この同一サイクルを３回繰り返すこ
とで６μｍ厚のフッ素樹脂保護膜ＣＹを形成する。さら
に、フッ素樹脂保護膜ＣＹを２００℃、３０分で乾燥す
ることで層間密着性を確保すると共に、フッ素樹脂保護
膜ＣＹの重合度を高め硬化する。
【００３２】塗布方法には回転塗布方法の他に浸漬塗布
方法があり、図９に示すように被エッチング面である第
二の主面に樹脂フィルムＦＬを張り付け、フッ素樹脂液
中に単結晶シリコン基板ＳＩを浸積させ圧電体薄膜ＰＺ
及び振動板兼電極ＢＥ上にフッ素樹脂を塗布した。１０
０℃３０分でプレアニールした後、２００℃、３０分で
再硬化した。
【００３３】フッ素樹脂ＣＹが硬化したのちに第二の主
面に張り付けてある樹脂フィルムＦＬを引き剥がし、被
エッチング面を露出する。
【００３４】次に、図１０に示すように、単結晶シリコ
ン基板ＳＩに圧電体薄膜ＰＺが形成されていない側の面
の、シリコン表面が露出している領域をエッチングし、
インクキャビティＣＶを形成した。８０℃の５ｗｔ％〜
２０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液中に、単結晶シリコ
ン基板ＳＩを８０分から１〜２時間浸し、単結晶シリコ
ン基板ＳＩの圧電体薄膜ＰＺが形成されている側の酸化
シリコン膜ＳＤが露出するまで、シリコンをエッチング
除去した。
【００３５】次に図１１に示すように、該インクキャビ
ティＣＶと連結するインク溜まりＩＴ形成部の酸化シリ
コン膜を、フッ酸またはフッ化アンモニウム混合液でエ
ッチング除去し、酸化シリコン膜ＥＳＤをパターン形成
する。
【００３６】次に、図１２に示すように、単結晶シリコ
ン基板ＳＩに圧電体薄膜ＰＺが形成されていない側の面
の、シリコン表面が露出している領域をエッチングし、
インク溜まりＩＴを形成した。このエッチング方法は、
８０℃の４０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液中に、単結
晶シリコン基板ＳＩを３０分から１時間浸漬し、所望の
インク溜まりＩＴの深さまでシリコンをエッチング除去
する。
【００３７】次に、図１３に示すように、シリコンをエ
ッチング除去して表面が露出している酸化シリコン膜Ｓ
Ｄとパターニングした酸化シリコン膜ＥＳＤを、フッ酸
水溶液またはフッ酸とフッ化アンモニウム混合液でエッ
チング除去し、振動板兼電極ＢＥの表面を露出させる。
次に、圧電体薄膜ＰＺ上に被着形成されていたフッ素樹
脂保護膜ＣＹを酸素プラズマによるエッチングで全面剥
離する。
【００３８】以上のフッ素樹脂ＣＹを使用する工程によ
り、圧電素子ＰＺに損傷が入ることなく良好なインクジ
ェットプリンタヘッドが形成することが可能になった。
【００３９】次に、フッ素樹脂ＣＹをインクジェットプ
リンタヘッドの層間絶縁膜あるいは耐環境保護膜に使用
した実施例３について述べる。
【００４０】図５に示したシリコンをエッチングした単
結晶シリコン基板ＳＩを、１００℃、３分で乾燥しプレ
ヒートを行う。次に、フッ素樹脂保護膜ＣＹを形成した
単結晶シリコン基板ＳＩ上にポジレジストを塗布し、１
００℃、１０分のプレベークを行う。次に、図１４に示
すように露光、現像し、圧電体薄膜ＰＺ上の上電極ＵＥ
上にコンタクトホールＣＨを形成するため、レジストマ
スクをフォトリソグラフィー法により形成する。次に酸
素プラズマによりフッ素樹脂保護膜ＣＹをエッチングし
てコンタクトホールＣＨを形成する。次に、加熱したフ
ェノール溶媒でレジストマスクを剥離し、フッ素樹脂保
護膜ＣＹを露出させる。
【００４１】フッ素樹脂保護膜ＣＹは金属の１０分の１
以下の曲げ剛性を有している事から、振動板ＢＥのコン
プライアンスにほとんど影響しない。従って、層間絶縁
膜と環境保護膜の役目を果たしながら、２００ｎｍ以上
の充分な変位を確保できる。図１５に示すように、イン
クキャビティＣＶ上に形成された圧電体薄膜ＰＺを覆う
ようにフッ素樹脂ＣＹを被着形成し、圧電体薄膜ＰＺ上
の上電極ＵＥと材質がアルミニウムなどによる配線ＴＥ
を連結する。図１６は単結晶シリコン基板ＳＩの圧電薄
膜ＰＺが形成されている面の平面図を表す。フッ素樹脂
ＣＹのコンタクトホールＣＨはインクキャビティＣＶが
形成されていない部分に形成した。
【００４２】以上の様に、フッ素樹脂保護膜ＣＹによる
層間絶縁膜を兼ねた耐環境保護膜で圧電素子ＰＺを被覆
しているので、湿度４０％マイナス３０℃５時間と湿度
８０％プラス８０℃５時間のヒートサイクル試験を５回
繰り返した後でも、圧電体によるアクチュエーターが５
０億回以上、一定に振動する極めて信頼性の高いインク
ジェットプリンタヘッドを構成する事ができた。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットプリンタヘッドの製造方法では、圧電素子に対す
る保護膜に、フッ素樹脂を採用する事によって、従来の
ポリイミド保護膜では不可能であったシリコンエッチン
グを可能にした。
【００４４】また、本発明のようにインクキャビティ形
成後もフッ素樹脂が層間絶縁膜と耐環境の機能を果たす
ので、製造工程の削減による大幅なコストダウンが可能
となる。更に、フッ素樹脂保護膜は耐湿性及び電気的絶
縁性に優れており、環境保護膜及び層間絶縁膜としての
使用価値は大きい。また、フッ素樹脂の曲げ剛性は無機
膜に比べて大変小さいのでアクチュエーターの変位を確
保する事ができる。
【００４５】以上の利点を同時に実現することから、極
めて効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットプリンタヘッドの断面
図。
【図２】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図３】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図４】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図５】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図６】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図７】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図８】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図９】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法の工程断面図。
【図１０】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の工程断面図。
【図１１】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の工程断面図。
【図１２】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の工程断面図。
【図１３】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の工程断面図。
【図１４】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の工程断面図。
【図１５】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の工程断面図。
【図１６】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法の上面図。
【図１７】従来のインクジェットプリンタヘッドの断面
図。
【符号の説明】
１０１・・・ヘッド基台 １０２・・・個別インク路 １０３・・・振動板 １０４・・・ＰＺＴ素子 １０５・・・共通電極 １０６・・・個別電極 ＢＥ・・・振動板兼電極 ＣＶ・・・インクキャビティ ＥＳＤ・・パターニングされた絶縁膜 ＩＴ・・・インク溜まり ＮＢ・・・ノズルプレート ＮＨ・・・インク吐出孔 ＰＺ・・・圧電体薄膜 ＥＳＤ・・電極マスク材 ＳＳＤ・・絶縁膜マスク材 ＳＤ・・・酸化シリコン膜 ＳＩ・・・単結晶シリコン基板 ＵＥ・・・上電極 ＰＩ・・・ポリイミド保護膜 ＣＹ・・・フッ素樹脂保護膜 ＣＨ・・・コンタクトホール ＦＬ・・・保護フィルム

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単結晶シリコン基板の第一の主面に形成
    した圧電体薄膜による圧電素子を備え、第二の主面にエ
    ッチングにより形成したインクキャビティを備えたイン
    クジェットプリンタヘッドにおいて、 前記第一の主面にパターニングされた圧電体薄膜の少な
    くとも側面上に、フッ素樹脂保護膜が被着形成されてい
    ることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
  2. 【請求項２】 前記インクキャビティの隔壁とパターニ
    ングされた前記圧電体薄膜が基板主面の垂直方向に重な
    らないことを特徴とする請求項１記載のインクジェット
    プリンタヘッド。
  3. 【請求項３】 単結晶シリコン基板の第一の主面に形成
    した圧電体薄膜による圧電素子を備え、第二の主面にエ
    ッチングにより形成したインクキャビティを備えたイン
    クジェットプリンタヘッドの製造において、 前記基板の第一の主面に圧電体薄膜の保護膜にフッ素樹
    脂保護膜を形成する工程と、単結晶シリコン基板の第二
    の主面にフォトリソグラフィー法により形成したマスク
    を形成し、単結晶シリコン基板の表面の露出領域をエッ
    チングする工程を有することを特徴とするインクジェッ
    トプリンタヘッドの製造方法。
  4. 【請求項４】 単結晶シリコン基板の第一の主面に形成
    した圧電体薄膜による圧電素子を備え、第二の主面にエ
    ッチングにより形成したインクキャビティを備えたイン
    クジェットプリンタヘッドの製造方法において、 前記基板の第一の主面に圧電体薄膜の保護膜にフッ素樹
    脂保護膜を形成する工程と、第二の主面の酸化シリコン
    膜上にフォトリソグラフィー法により形成したマスクを
    形成し、酸化シリコン膜表面の露出領域をエッチングす
    る工程を有することを特徴とするインクジェットプリン
    タヘッドの製造方法。
  5. 【請求項５】 単結晶シリコン基板の第一の主面に形成
    した圧電体薄膜による圧電素子を備え、第二の主面にエ
    ッチングにより形成したインクキャビティを備えたイン
    クジェットプリンタヘッドの製造方法において、 前記基板の第一の主面に圧電体薄膜の保護膜にフッ素樹
    脂保護膜を形成する工程と、第二の主面の酸化シリコン
    膜とシリコンを繰り返し連続エッチングしてインクキャ
    ビティを形成する工程を有することを特徴とするインク
    ジェットプリンタヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】 単結晶シリコン基板の第一の主面に形成
    した圧電体薄膜による圧電素子を備え、第二の主面にエ
    ッチングにより形成したインクキャビティを備えたイン
    クジェットプリンタヘッドの製造方法において、 前記基板の第一の主面に圧電体薄膜の保護膜にフッ素樹
    脂保護膜を形成する工程と、第二の主面の酸化シリコン
    膜上に、レジストマスクを形成しパターニングする工程
    と、レジストマスクに被覆されていない領域の前記酸化
    シリコン膜を酸性水溶液によりエッチングして単結晶シ
    リコン基板表面を露出する工程と、前記レジストマスク
    を剥離する工程と、前記露出した単結晶シリコン基板表
    面を、アルカリ水溶液によってエッチングしてインクキ
    ャビティを形成する工程を有することを特徴とするイン
    クジェットプリンタヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】 単結晶シリコン基板の第一の主面に形成
    した圧電体薄膜による圧電素子を備え、第二の主面にエ
    ッチングにより形成したインクキャビティを備えたイン
    クジェットプリンタヘッドの製造方法において、 前記基板の第一の主面に圧電体薄膜の保護膜にフッ素樹
    脂保護膜を形成する工程と、第二の主面の酸化シリコン
    膜上に、第一のレジストマスクを形成しパターニングす
    る工程と、レジストマスクに被覆されていない領域の前
    記酸化シリコン膜を酸性水溶液によりエッチングして第
    一の単結晶シリコン基板表面を露出する工程と、第一の
    レジストを剥離する工程と、更に第二の主面の酸化シリ
    コン膜上に、第二のレジストマスクを形成しパターニン
    グする工程と、前記第二のレジストマスクに被覆されて
    いない領域の前記酸化シリコン膜を酸性水溶液により、
    シリコン表面を露出させない様にハーフエッチングする
    工程と、第二のレジストを剥離する工程と、前記第一の
    露出した単結晶シリコン基板表面を、アルカリ水溶液に
    よってエッチングしてインクキャビティを形成する工程
    と、前記第二のレジストマスクに覆われないでエッチン
    グされた酸化シリコン膜を酸性水溶液によりエッチング
    して、第二の単結晶シリコン基板表面を露出する工程
    と、前記第二の露出した単結晶シリコン基板表面をエッ
    チングしてインク溜まりを形成することを特徴とするイ
    ンクジェットプリンタヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記フッ素樹脂保護膜の形成方法が、回
    転塗布方法によることを特徴とする請求項３乃至請求項
    ７いずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッド
    の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記フッ素樹脂保護膜の形成方法が、浸
    積塗布方法によることを特徴とする請求項３乃至請求項
    ７いずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッド
    の製造方法。
JP8846996A 1996-04-10 1996-04-10 インクジェットプリンタヘッドとインクジェットプリンタヘッドの製造方法 Pending JPH09277520A (ja)

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EP97105949A EP0800920B1 (en) 1996-04-10 1997-04-10 Ink jet recording head
EP00127475A EP1118467B1 (en) 1996-04-10 1997-04-10 Ink jet recording head
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100548777B1 (ko) * 1999-07-19 2006-02-06 엘지.필립스 엘시디 주식회사 잉크젯헤드 및 그 제조방법
JP2009073087A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド
JP2009196163A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Fuji Xerox Co Ltd 圧電素子基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び、圧電素子基板の製造方法
JP2010240830A (ja) * 2009-02-27 2010-10-28 Fujifilm Corp 保護層を備えたデバイス

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