JPH10202874A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット基台の材質に制限がなく、さ
らに、ドットパターンの高密度化に対応できるインクジ
ェットプリンタヘッド、及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板６０上に分離層を介して振動板５
と、圧電体薄膜４と、及び電極（３，５）を形成し、次
いで、基板とインクジェット基台とを接着させ、さら
に、分離層に照射光を照射して分離層において基板を振
動板と、圧電体薄膜と、及び電極から分離し、これらの
振動板等とインクジェット基台とを接合させる。

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
ド及びその製造方法に関するものである。

【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ＰＺＴからなる圧電体薄膜を
使用した圧電型インクジェットプリンタヘッドが存在す
る。このプリンタヘッドは、エッチング技術を利用し
て、例えば次の工程を経ることによって製造できる。

【０００３】図１に示すように、インクジェット基台と
なるべきシリコン基板上１に、シリコン熱酸化膜２、振
動板としての共通電極３、圧電体薄膜４、上電極５を順
次形成し、次いで、ネガレジストを用いて図２に示すよ
うに圧電体薄膜４及び上電極５をパターニングする。

【０００４】さらに、インクジェット記録ヘッドにする
ために、図３に示すようにヘッド基台１下面（圧電体薄
膜を形成した反対面）より異方性エッチングにより幅
０．１ｍｍのインク圧力室９とインク圧力室へインクを
供給するインク供給路、インク供給路に連通するインク
リザーバを形成し、インク圧力室９に対応した位置にイ
ンクを吐出させノズル口を形成したノズルプレート１０
を接合する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
圧電体薄膜を含むパターンをインクジェット基台上に形
成する工程は、高温下でなされるためインクジェット基
台としては、耐熱性に優れる既述のシリコン基板の他、
石英ガラスが使用されている。

【０００６】しかしながら、これらのシリコン基板や石
英ガラスは、希少で非常に高価な材料であり、かつ脆く
割れやすく重量も大きい。その為、製造歩留まりが低
く、高価となっていた。

【０００７】さらに最近では、インクジェットプリンタ
ヘッドのドットパターンを高密度化するため、インク吐
出用ノズル口を高密度に形成することが要請されている
が、従来の方法では、ノズルプレートをこのような要請
に合致するように作製することは次の理由により困難で
あった。従来は、ＳＵＳの厚さｔ＝１００〜６０μｍの
板にポンチでプレスして穴を開けていた。穴が微小化す
るとポンチ加工が困難なばかりか、ポンチの寿命が低下
する。

【０００８】そこで、この発明は、インクジェット基台
の材質に制限がないインクジェットプリンタヘッド及び
その製造方法を提供することを目的とするものである。
この発明の他の目的は、さらに、ドットパターンの高密
度化に対応できるインクジェットプリンタヘッドの製造
方法及びその製法によって製造されたインクジェットプ
リンタヘッドを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願出願人は、基板上に
分離層を介して存在する被剥離物を基板から剥離する方
法であって、分離層に照射光を照射して分離層の層内或
いは界面において剥離を生じせしめ、剥離物を基板から
脱離させる方法を提案し、かつ、この方法が圧電素子の
アクチュエータに適用できることを提案した（特願平８
−２２５６４３号）。本願はこの方法をインクジェット
プリンタヘッドの製造方法に適用したものであり、前記
目的を達成するために、インク圧力室を形成するインク
ジェット基台上に、前記インク圧力室のインクを加圧す
る振動板と、圧電体薄膜と、及びこの圧電体薄膜に対す
る電極を形成するインクジェットプリンタヘッドの製造
方法であって、基板上に分離層を介して前記振動板と、
圧電体薄膜と、及び電極を形成する工程と、前記基板と
前記インクジェット基台とを接着させる工程と、分離層
に照射光を照射して分離層において基板を前記振動板
と、圧電体薄膜と、及び電極から分離し、これらの振動
板等とインクジェット基台とを接合させる工程と、を備
えて、インクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供
しようとするものである。

【００１０】さらに、本発明はこの各工程によって形成
されたインクジェットプリンタヘッド及びこれを備えた
プリンタであることを特徴とする。

【００１１】この方法によれば、インクジェット基台を
圧電体薄膜を形成する工程とは別な工程によって形成で
きるので、既述のような材料や製法に限定されずにイン
クジェット基台を形成できる。

【００１２】インクジェット基台の形成に際しては、例
えば、感光性ガラスによって形成する方法、光硬化樹脂
によって形成する方法、電鋳によって形成する方法、ス
タンパを利用して形成する方法を適用することができ
る。これらの方法を利用することにより、従来のノズル
プレートをインクジェット基台と一体に形成でき、イン
ク吐出用ノズル口を高密度ドットパターンで形成するこ
とができる。

【００１３】本発明において、基板としては、石英ガラ
スであることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。なお、この説明を理解し易くするために、実
施例の図面を参照して説明する。実施例の図面は後に詳
しく説明される。

【００１５】基板の説明 基板は図６の（１）に符号６０として示されている。こ
の基板の表面に形成された圧電体薄膜等とインクジェッ
ト基台とが接合された後、この基板は基板と共通電極２
との間に形成された分離層を境にして剥離除去される。
分離層に所定の光が照射されることによって、分離層に
おいて剥離現象が生じる。このことは後に詳説される。

【００１６】この基板は照射光が透過し得る透光性を有
するものであるのが好ましい。この場合、照射光の透過
率は、１０％以上であるのが好ましく、５０％以上であ
るのがより好ましい。この透過率が低過ぎると、照射光
の減衰（ロス）が大きくなり、分離層を剥離するのによ
り大きな光量を必要とする。

【００１７】また、基板は信頼性の高い材料で構成され
ているのが好ましく、特に、耐熱性に優れた材料で構成
されているのが好ましい。後述する振動板、ＰＺＴ薄膜
（圧電体薄膜）、圧電体薄膜に対する電極の各層（以
下、これらを纏めて「被転写層」ということがある。）
を形成する際に、その種類や形成方法によってはプロセ
ス温度が高くなる（例えば４００〜９００℃程度）こと
がある。その場合でも、基板が耐熱性に優れていれば、
基板上への振動板等の形成に際し、その温度条件等の成
膜条件の設定の幅が広がるからである。

【００１８】基板は、被転写層の形成の際の最高温度を
Ｔｍａｘとしたとき、歪点がＴｍａｘ以上の材料で構成
されているものが好ましい。具体的には、基板６０の構
成材料は、歪点が３５０℃以上のものが好ましく、５０
０℃以上のものがより好ましい。このようなものとして
は、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング７
０５９、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱性ガラスがあ
る。石英ガラスは、耐熱性に優れ（石英ガラスの歪み点
は、通常のガラスが４００〜６００℃であるのに対し、
１０００℃）、高温プロセスにおいても後述のＴＦＴを
形成することが可能であり特に好ましい。

【００１９】基板の厚さは、特に限定されないが、通常
は、０．ｌ〜５．０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．
５−１．５ｍｍ程度であるのがより好ましい。基板の厚
さが薄過ぎると強度の低下を招き、厚過ぎると、基板の
透過率が低い場合に、照射光の減衰を生じ易くなる。

【００２０】なお、基板の照射光の透過率が高い場合に
は、その厚さは、前記上限値を超えるものであってもよ
い。また、照射光を均一に照射できるように、基板の分
離層形成部分の厚さは、均一であるのが好ましい。

【００２１】分離層の説明 分離層は基板側から入射された照射光を吸収してその層
内および／または界面において剥離（以下、「層内剥
離」、「界面剥離」と云う。）を生じるような性質を有
するものであり、好ましくは、照射光の照射により、分
離層を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消
失または減少すること、現実的には、アブレーション等
を生ぜしめることにより層内剥離および／または界面剥
離に至るものである。

【００２２】さらに、照射光の照射により、分離層から
気体が放出され、分離効果が発現される場合もある。す
なわち、分離層に含有されていた成分が気体となって放
出される場合と、分離層が光を吸収して一瞬気体にな
り、その蒸気が放出され、分離に寄与する場合とがあ
る。

【００２３】このような分離層の組成としては、例えば
次のようなものが挙げられる。

【００２４】（１）非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ） この非晶質シリコン中には、Ｈ（水素）が含有されてい
てもよい。この場合、Ｈの含有量は、２ａｔ％以上程度
であるのが好ましく、２〜２０ａｔ％程度であるのがよ
り好ましい。このように、Ｈが所定量含有されている
と、照射光の照射により、水素が放出され、分離層に内
圧が発生し、それが上下の薄膜を剥離する力となる。

【００２５】非晶質シリコン中のＨの含有量は、成膜条
件、例えばＣＶＤにおけるガス組成、ガス圧、ガス雰囲
気、ガス流量、温度、基板温度、投入パワー等の条件を
適宜設定することにより調整することができる。

【００２６】（２）酸化ケイ素またはケイ酸化合物、酸
化チタンまたはチタン酸化合物、酸化ジルコニウムまた
はジルコン酸化合物、酸化ランタンまたはランタン酸化
合物等の各種酸化物セラミックス、誘電体（強誘電体）
あるいは半導体 酸化ケイ素としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３０２が
挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えばＫ２ＳｉＯ
３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＣａＳｉＯ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｎ
ａ２ＳｉＯ３が挙げられる。

【００２７】酸化チタンとしては、ＴｉＯ、Ｔｉ２０
３、ＴｉＯ２が挙げられ、チタン酸化合物としては、例
えば、ＢａＴｉＯ４、ＢａＴｉＯ３、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２
０、ＢａＴｉ５Ｏ１１、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、
ＰｂＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＺｒＴｉＯ２、ＳｎＴｉ
Ｏ４、Ａｌ２ＴｉＯ５、ＦｅＴｉＯ３が挙げられる。

【００２８】酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ２が挙
げられ、ジルコン酸化合物としては、例えばＢａＺｒＯ
３、ＺｒＳｉＯ４、ＰｂＺｒＯ３、ＭｇＺｒＯ３、Ｋ２
ＺｒＯ３が挙げられる。

【００２９】（４）窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン
等の窒化物セラミックス （５）有機高分子材料 有機高分子材料としては、−ＣＨ２−、−ＣＯ−（ケト
ン）、一ＣＯＮＨ−（アミド）、−ＮＨ−（イミド）、
−Ｃ００−（エステル）、−Ｎ＝Ｎ−（アゾ）、−ＣＨ
＝Ｎ−（シフ）等の結合（照射光の照射によりこれらの
結合が切断される）を有するもの、特にこれらの結合を
多く有するものであればいかなるものでもよい。

【００３０】また、有機高分子材料は、構成式中に芳香
族炭化水素（１または２以上のベンゼン環またはその縮
合環）を有するものであってもよい。

【００３１】このような有機高分子材料の具体的例とし
ては、ポリエチレン、ポリプ口ピレンのようなポリオレ
フイン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサ
ルファイド（ＰＰＳ）、ポリエ一テルスルホン（ＰＥ
Ｓ）、エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００３２】（６）金属 金属としては、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｓｍ、
またはこれらのうちの少なくともｌ種を含む合金が挙げ
られる。

【００３３】分離層としては、既述のものの中からイン
クジェットプリンタヘッドを形成する際のプロセス温度
に対して耐性のあるものが適宜選択される。分離層とし
ては、好ましくは、非晶質シリコンである。

【００３４】分離層の厚さは、剥離目的や分離層の組
成、層構成、形成方法等の諸条件により異なるが、通常
は、１ｎｍ〜２０μｍ程度であるのが好ましく、ｌ０ｎ
ｍ〜２μｍ程度であるのがより好ましく、４０ｎｍ〜１
μｍ程度であるのがさらに好ましい。

【００３５】分離層の膜厚が小さすぎると、成膜の均一
性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、また、
膜厚が厚すぎると、分離層の良好な剥離性を確保するた
めに、照射光のパワー（光量）を大きくする必要がある
とともに、後に分離層を除去する際にその作業に時間が
かかる。なお、分離層の膜厚は、できるだけ均一である
のが好ましい。

【００３６】分離眉の形成方法は、特に限定されず、膜
組成や膜厚等の諸条件に応じて適宜選択される。例え
ば、ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ一ＣＶＤ
を含む）、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリン
グ、イオンプレーティング、ＰＶＤ等の各種気相成膜
法、電気メッキ、浸漬メッキ（ディッピング）、無電解
メッキ等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット
（ＬＢ）法、スピンコート、スプレーコート、ロールコ
ート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット
法、粉末ジェット法等が挙げられ、これらのうちの２以
上を組み合わせて形成することもできる。

【００３７】例えば、分離層の組成が非晶質シリコン
（ａ−Ｓｉ）の場合には、ＣＶＤ、特に低圧ＣＶＤやプ
ラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。また、分離
層をゾル−ゲル法によるセラミックスで構成する場合
や、有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特に
スピンコートにより成膜するのが好ましい。また、分離
層の形成は、２工程以上の工程（例えば、層の形成工程
と熱処理工程）で行われてもよい。

【００３８】分離層と共通電極３との間に中間層（下地
層）を形成しても良い。この中間層は、種々の形成目的
で形成され、例えば、製造時または使用時において被転
写層を物理的または化学的に保護する保護層、絶縁層、
被転写層へのまたは被転写層らの成分の移行（マイグレ
ーション）を阻止するバリア層、反射層としての機能の
内の少なくともｌつを発揮するものが挙げられる。

【００３９】この中間層の組成としては、その形成目的
に応じて適宜選択され、例えば、非晶質シリコンによる
分離層と被転写層との問に形成される中間層の場合に
は、ＳｉＯ２等の酸化ケイ素が挙げられる。その他の中
間層としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、
Ａ１、Ｃｒ、Ｔｉまたはこれらを主とする合金のような
金属が挙げられる。

【００４０】このような中間層の厚さは、その形成目的
や発揮し得る機能の程度に応じて適宜決定されるが、通
常は、１０ｎｍ一５μｍ程度であるのが好ましく、４０
ｎｍ〜ｌμｍ程度であるのがより好ましい。また、中間
層の形成方法も、前記分離層で挙げた形成方法と同様の
方法が挙げられる。また、中間層の形成は、２工程以上
の工程で行われてもよい。なお、このような中間層は、
同一または異なる組成のものを２層以上形成することも
できる。また、本発明では、中間層を形成せず、分離層
上に直接被転写層を形成してもよい。

【００４１】図６には、被転写層の表面に接着層６２を
形成し、該接着層を介して被転写体をインクジェット基
台１に接着（接合）することを示している。接着層を構
成する接着剤の好適な例としては、反応性硬化型接着
剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型
接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤が挙げ
られる。接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、
アクリレート系、シリコーン系等、いかなるものでもよ
い。このような接着層の形成は、例えば、塗布法によっ
て達成される。

【００４２】前記硬化型接着剤を用いる場合、例えば被
転写層上に硬化型接着剤を塗布し、それにインクジェッ
ト基台を接合した後、硬化型接着剤の特性に応じた硬化
方法により前記硬化型接着剤を硬化させて、被転写層と
インクジェット基台とを接着、固定する。

【００４３】光硬化型接着剤を用いる場合は、透光性の
インクジェット基台を未硬化の接着層上に配置した後、
インクジェット基台側から硬化用の光を照射して接着剤
を硬化させることが好ましい。また、基板６０が透光性
を有するものであれば、基板と基台１の両側から硬化用
の光を照射して接着剤を硬化させれば、硬化が確実とな
り好ましい。後述の図８には、このような３方向からの
光照射が示されている。

【００４４】なお、図示と異なり、基台側に接着層を形
成し、その上に被転写層を接着してもよい。また、被転
写層と接着層との間に、前述したような中間層を設けて
もよい。

【００４５】インクジェット基台は、前記基板に比ベ、
耐熱性、耐食性等の特性が劣るものであっても支障はな
い。その理由は、本発明では、基板側に被転写層を形成
し、その後、該被転写層をインクジェット基台に転写す
るため、インクジェット基台に要求される特性、特に耐
熟性は、被転写層形成の際の温度条件等に依存しないか
らである。

【００４６】従って、被転写層の形成の際の最高温度を
Ｔｍａｘとしたとき、インクジェット基台の構成材料と
して、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点がＴｍａｘ以
下のものを用いることができる。例えば、インクジェッ
ト基台は、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点が好まし
くは８００℃以下、より好ましくは５００℃以下、さら
に好ましくは３２０℃以下の材料で構成することができ
る。

【００４７】また、インクジェット基台の機械的特性と
しては、ある程度の剛性（強度）を有するものが好まし
い。このようなインクジェット基台の構成材料として
は、各種合成樹脂または各種ガラス材が挙げられ、特
に、各種合成樹脂や通常の（低融点の）安価なガラス材
で良い。後述の図８に示すように、ポリシラザンによっ
てインクジェット基台を形成すると、インクジェット基
台の剛性をほぼ満足がゆくものにできる。

【００４８】合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂のいずれでもよく、例えば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレンープロピレン共重合体、エチレン
ー酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、
環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネー
ト、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマ
ー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重
合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリルースチレン共重
合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエンースチレン共重合体、ポ
リオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
エチレンービニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテ
レフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタ
レート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポ
リエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケ
トン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセター
ル（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェ
ニレンオキシド、ポリサルフオン、ポリフェニレンサル
フアイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥ
Ｓ）、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリ
マー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニ
リデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフ
ィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエス
テル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポ
リイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系
等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエス
テル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれら
を主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が
挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合
わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることが
できる。

【００４９】ガラス材としては、例えば、ケイ酸ガラス
（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガ
ラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウ
ムガラス、ホウケイ酸ガラス等が挙げられる。このう
ち、ケイ酸ガラス以外のものは、ケイ酸ガラスに比べて
融点が低く、また、成形、加工も比較的容易であり、し
かも安価であり、好ましい。さらに、転写体６は、金
属、セラミックスであってもよい。

【００５０】基板の裏面側から照射光を照射する。この
照射光は、基板を透過した後分離層に照射される。これ
により、図６の（２）に示すように、分離層に層内剥離
および／または界面剥離が生じ、結合力が減少または消
滅するので、基板６０とインクジェット基台１とを離問
させると、被転写層が基板から離脱してインクジェット
基台へ転写される。

【００５１】分離層の層内剥離および／または界面剥離
が生じる原理は、分離層の構成材料にアブレーションが
生じること、また、分離層内に内蔵しているガスの放
出、さらには照射直後に生じる溶融、蒸散等の相変化に
よるものであることが推定される。

【００５２】ここで、アブレーションとは、照射光を吸
収した固体材料（分離層の構成材料）が光化学的または
熱的に励起され、その表面や内部の原子または分子の結
合が切断されて放出することを言い、主に、分離層の構
成材料の全部または一部が溶融、蒸散（気化）等の相変
化を生じる現象として現れる。また、前記相変化によっ
て微小な発泡状態となり、結合力が低下することもあ
る。

【００５３】分離層が層内剥離を生じるか、界面剥離を
生じるか、またはその両方であるかは、分離層の組成
や、その他種々の要因に左右され、その要因の１つとし
て、照射７の種類、波長、強度、到達深さ等の条件が挙
げれる。

【００５４】照射光としては、分離層に層内剥離および
／または界面剥離を起こさせるものであればいかなるも
のでもよく、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線
（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放
射線（α線、β線、γ線）等が挙げられるが、そのなか
でも、分離層の剥離（アブレーション）を生じさせ易い
という点で、レーザ光が好ましい。

【００５５】このレーザ光を発生させるレーザ装置とし
ては、各種気体レーザ、固体レーザ（半導体レーザ）等
が挙げられるが、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレー
サ、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザ等が好適に用いられ、その中でもエキシマレー
ザが特に好ましい。

【００５６】エキシマレーザは、短波長域で高エネルギ
ーを出力するため、極めて短時間で分離層にアブレーシ
ョンを生じさせることができ、よって、隣接するまたは
近傍の中間層、被転写層、基板等に温度上昇をほとんど
生じさせることなく、すなわち劣化、損傷を生じさせる
ことなく分離層を剥離することができる。

【００５７】また、分離層にアブレーションを生じさせ
るに際しての照射光に波長依存性がある場合、照射され
るレーザ光の波長は、１００〜３５０ｎｍ程度であるの
が好ましい。また、分離層２に、例えばガス放出、気
化、昇華等の相変化を起こさせて分離特性を与える場
合、照射されるレーザ光の波長は、３５０一１２００ｎ
ｍ程度であるのが好ましい。

【００５８】また、照射されるレーザ光のエネルギー密
度、特に、エキシマレーザの場合のエネルギー密度は、
１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ２程度とするのが好ましく、
１００−５２００ｍＪ／ｃｍ２程度とするのがより好ま
しい。また、照射時間は、１−１０００ｎｓｅｃ程度と
するのが好ましく、１０〜１００ｎｓｅｃ程度とするの
がより好ましい。エネルギー密度が低いかまたは照射時
間が短いと、十分なアブレーション等が生じず、また、
エネルギー密度が高いかまたは照射時間が長いと、分離
層および中間層を透過した照射光により被転写層へ悪影
響を及ぼすことがある。

【００５９】このようなレーザ光に代表される照射光
は、その強度が均一となるように照射されるのが好まし
い。照射光の照射方向は、分離層に対し垂直な方向に限
らず、分離層に対し所定角度傾斜した方向であってもよ
い。また、分離層の面積が照射光の１回の照射面積より
大きい場合には、分離層２全領域に対し、複数回に分け
て照射光を照射することもできる。また、同一箇所に２
回以上照射してもよい。また、異なる種類、異なる波長
（波長域）の照射光（レーザ光）を同一領域または異な
る領域に２回以上照射してもよい。中間層に付着してい
る分離層を、例えば洗浄、エッチング、アッシング、研
磨等の方法またはこれらを組み合わせた方法により除去
する。分離層の層内剥離の場合には、基板に付着してい
る分離層も同様に除去する。

【００６０】基板が石英ガラスのような高価な材料、希
少な材料で構成されている場合等には、基板は、好まし
くは再利用（リサイクル）に供される。以上のような各
工程を経て、被転写層をインクジェット基台へ転写する
ことが完了する。

【００６１】その後、被転写層に隣接する中間層の除去
や、他の任意の層の形成等を行うこともできる。本発明
では、被剥離物である被転写層自体を直接剥離するので
はなく、被転写層に接合された分離層において剥離する
ため、被剥離物（被転写層）の特性、条件等にかかわら
ず、容易かつ確実に、しかも均一に剥離（転写）するこ
とができ、剥離操作に伴う被剥離物（被転写層）ヘのダ
メージもなく、被転写層の高い信頼性を維持することが
できる。

【００６２】

【実施例】図４乃至図６は、本発明に係わるインクジェ
ットプリンタヘッドの合成方法の一例を示したものであ
る。図４は、インクジェット基台の製造工程であり、図
５は圧電体薄膜等が基板に形成される工程を示すもので
あり、図６はこの基板とインクジェット基台とを接合
し、その後基板を分離する工程を示すものである。

【００６３】先ず、図４の工程について説明する。イン
クジェット基台を製造するための母材原料として、感光
性ガラス（例えば、ＨＯＹＡ感光性ガラスＰＥＧ３ 株
式会社保谷硝子製）を使用した。

【００６４】図４の（１）から（３）に向けて工程が進
行する。（４）は（１）のＡ−Ａ断面図であり、（５）
は（２）のＡ−Ａ断面図であり、（６）は（３）のＡ−
Ａ断面図である。（１）−（３）はインク圧力室９のイ
ンク吐出ノズル４０付近の断面図であり、（４）−
（６）はインク圧力室沿った方向の断面図である。

【００６５】この実施例における感光性ガラスは、金属
イオンを増感剤とともに加えて溶解した珪酸ガラスであ
り、紫外線に感光し、加熱現像処理により金属コロイド
を生じ、さらにそれが核になって結晶が成長するもので
ある。この結晶は非常に微細で酸に溶け易いので、複雑
な形状の孔、溝、外形等の微細加工が可能となる。

【００６６】そこで、感光性ガラス性の母材の下面にイ
ンク吐出用ノズル口のパターンを描いたマスクを用い
て、ノズル口４０のパターンを形成する。このことは、
図４の（２）と（５）に描かれている。次いで、同様に
して感光性ガラスの上面にインク加圧室のパターンを描
いたマスクを用いてインク加圧室９を形成する。このこ
とは、図４の（３）と（６）に描かれている。

【００６７】一方、図５には基板側の製造工程が記載さ
れている。（１）から（４）に向けて工程が進行する。
（５）乃至（８）はそれぞれ（１）乃至（４）のＡ−Ａ
断面図である。（１）、（２）の工程により、石英ガラ
ス基板６０上に既述の分離層を介して、共通電極の層
３、圧電体薄膜としてのＰＺＴの層４、最終的に振動板
となる上電極の層５とを順次形成する。

【００６８】次いで、（３）の工程により、これらの圧
電体薄膜をインク圧力室９の形成パターンに沿ってエッ
チングする。この時、（６）に示すように、インクリザ
ーバからインク室９へインクを導く供給口を形成するた
めの孔５０が形成される。次いで、（４）及び（８）に
示すように、上電極５の表面を接着層６２で被覆し、
（９）において前記孔５０の部分をエッチングして最終
的にインク加圧室９にリザーバからインクを供給するイ
ンク供給口５２を形成して基板の製造工程を終了する。

【００６９】図６は基板上に形成された共通電極、圧電
体薄膜、上電極を図４で示す一連の工程によって形成さ
れたインクジェット基台１に転写するための工程を示す
ものである。この工程は（１）から（３）に進行する。
（２）は（１）のＡ−Ａ線断面図である。インクジェッ
ト基台１のノズル孔４０とは反対の側が基板６０の接着
層によってこの基板と接着される。このことは（１）に
示されている。次いで、基板６０の圧電体薄膜が存在し
ない側から既述の照射光を照らすことにより、分離層に
おいて既述の剥離を生じせしめて基板を除去する
（（２）の工程）。この結果、インク室９内に振動板と
しての上電極５とＰＺＴ４とが臨むインクジェットプリ
ンタヘッドが形成される。なお、図５の工程（２）にお
いて、上電極にさらに後述の振動板を積層するようにし
ても良い。

【００７０】この実施例において、基板側の製造の具体
例を説明すると次のとおりである。基板上に共通電極３
として膜厚０．８μｍの白金をスパッタで形成し、その
上に圧電体薄膜４を形成し、更にその上に上電極５とし
て膜厚０．１μｍの白金をスパッタで形成した。上電極
材料としてはそのほか導電率が良好なものなら良く、例
えば、アルミニウム、金、ニッケル、インジウム等使用
できる。

【００７１】圧電体薄膜４の形成方法は、簡単な装置で
薄膜を得られる製法であるゾルゲル法を用いた。組成
は、インクジェット記録ヘッドに使用するには圧電特性
を示す中ではジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系が最も
適している。共通電極３を形成した上に調製したＰＺＴ
系ゾルをスピンコートで塗布し、４００℃で仮焼成し、
非晶質の多孔質ゲル薄膜を形成し、更にゾルの塗布と４
００℃の仮焼成を２度繰り返し、多孔質ゲル薄膜を形成
した。次にペロブスカイト結晶を得るためＲＴＡ（Rapi
d Thermal Annealing）を用いて酸素雰囲気中、５秒間
で６５０℃に加熱して１分間保持しプレアニールを行
い、緻密なＰＺＴ薄膜とした。

【００７２】再び該ゾルをスピンコートで塗布して４０
０℃に仮焼成する工程を３度繰り返し、非晶質の多孔質
ゲル薄膜を積層した。次にＲＴＡを用いて６５０℃でプ
レアニールして１分間保持することにより、結晶質の緻
密な薄膜とした。更にＲＴＡを用いて酸素雰囲気中９０
０℃に加熱し１分間保持してアニールした。その結果
１．０μｍの膜厚の圧電体薄膜４が得られる。圧電体薄
膜の製造方法は、スパッタ法でも可能である。

【００７３】次に、上電極５上にネガレジスト６（ＨＲ
−１００：富士ハント）をスピンコートで塗布する。マ
スクによりネガレジストを圧電体薄膜の所望の位置に露
光・現像・ベークし、硬化したネガレジストを形成す
る。本実施例では、ネガレジストを使用して説明した
が、ポジレジストの使用も可能である。

【００７４】この状態でドライエッチング装置で図５
（３）に示すように共通電極３が露出するまで上電極５
と圧電体薄膜４を一括でエッチングしてネガレジストで
形成した所望の形状に形成する。最後に、アッシング装
置で硬化したネガレジストを除去して図５（３）に示す
ようにパターニングが完了する。

【００７５】なお、分離層（レザー吸収層）として非晶
質シリコン膜を低圧ＣＶＤ法（Ｓｉ２Ｈ６ガス、４２５
℃）により膜厚１００ｎｍで形成した。 この実施例
によれば、インクジェット基台が、感光性ガラスをエッ
チングすることによって、ノズルプレートが一体となっ
た状態で形成されているために、ノズル口４０を高密度
で形成することができる。例えば、φ２０μｍのノズル
孔を３０μｍのピッチで形成することができる。従来の
ようにステンレスプレートにパンチでノズル孔を形成す
ることは、ノズル孔を高密度で形成する上で不利であ
り、バリの発生により不良なノズル口が発生し易い。一
つでもノズル孔の目詰まりがあるとインクジェットプリ
ンタヘッド全体を不良としなければならない不都合があ
る。また、ステンレスプレートをインク圧力室の隔壁を
形成するシリコンと接着することは難しい。ノズルプレ
ートをインクジェット基台と一体に形成することによ
り、このような課題が解決される。

【００７６】また、この実施例によれば、インクジェッ
ト基台をシリコンのエッチングによって形成していない
ので、インクジェット基台の高さ方向の幅（図６（３）
のＬによって示されている。）に対するハンドリング性
が向上し、Ｌを２００μｍ以下、好ましくは５０μｍ乃
至１０μｍの範囲に制限することができるようになる。
インク圧力室からのインク吐出圧はＬの３乗に反比例す
るので、Ｌを小さくすることができれば高ドット密度化
によってインク圧力室９の容積が小さくなっても多量の
インクを勢いよく吐出することができる。

【００７７】さらに、この実施例によれば、基板に照射
光を照らしても共通電極３の白金によってＰＺＴ層４ま
で光が到達するのを妨げられるので、ＰＺＴの層に於い
て既述のアブレーションが生じるのを避けるようにでき
る。

【００７８】なお、接着層６２を基板側に積層したが、
これをインクジェット基台の基板側６０端面に形成する
ことができる。このような接着層としては、例えば、図
８において後述するポリシラザンを使用することができ
る。

【００７９】本発明の方法を使用することによって有利
な構造のインクジェットプリンタヘッドを形成すること
ができる。このインクジェットプリンタヘッドは、イン
クジェット基台１の上に共通電極３、ＰＺＴ４、上電極
５が接着された後、上電極５上に隔壁７２内にインクリ
ザーバ７６が形成された薄膜デバイスを別の基板から剥
離させて接続することによって製造できるものである。

【００８０】符号７０は、インクリザーバ７６に臨む薄
膜トランジスタであり、上電極５に対するスイッチング
素子として機能するものである。このような構造のイン
クジェットプリンタヘッドは、インク供給口が振動板
（共通電極）３に形成されているために、インクタンク
から圧力室９までのインクの経路が短く、直線的であ
り、高ノズル密度で高駆動周波数を両立できるものであ
る。なお、振動板としてはその他に共通電極のみ、共通
電極とチッ化珪素、ジルコニウム、ジルコニア等が使用
できる。

【００８１】図８は、インクジェット基台を形成する他
の実施例（スタンパ法）を示すものである。この実施例
では、インクジェット基台１に対する原盤としての石英
基板８０上にポリシラザン（東燃化学株式会社製）の塗
布と固化を数十回繰り返して、インクジェット基台とし
てのポリシラザン石英基板８０を形成する。

【００８２】石英基板８０の上面には、ノズル吐出口４
０のパターンに相当したドライフィルム８２を積層し、
ポリシラザン石英形成後このドライフィルムを除去する
ことにより、ノズル吐出口４０が形成されたインクジェ
ット基台１を得ることができる。

【００８３】石英基板はＣＶＤ法による非晶質シリコン
から得ることができる。石英基板の表面には、既述の分
離層が形成されているために、照射光を石英基板側より
照らすことにより、この分離層８４の部分からインクジ
ェット基台を石英基板より分離することができる。

【００８４】この実施例によれば、一体構造のインクジ
ェット基台が形成されるために、既述の実施例と同様な
効果がある。

【００８５】なお、インクジェット基台としては、従来
のようにノズルプレートを隔壁に接合するものであって
も良い。

【００８６】以上説明した実施例において、最も好適な
分離層としては非晶室シリコンが選択される。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンクジェット基台の材質に制限がないインクジェットプ
リンタヘッド及びその製造方法を提供することができ
る。さらに、ドットパターンの高密度化に対応できるイ
ンクジェットプリンタヘッドの製造方法及びそのインク
ジェットプリンタヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインクジェットプリンタヘッドの製造工
程の一工程の膜構造の断面図。

【図２】この製造工程の他工程を示す同断面図。

【図３】この製造工程のさらに他の工程を示す同断面
図。

【図４】インクジェット基台を本発明の実施例によって
製造する工程における、膜構造の断面図。

【図５】基板上に圧電体薄膜等を本発明の実施例によっ
て製造する工程における、膜構造の断面図である。

【図６】基板とインクジェット基台とを接着し、基板を
分離させる工程における、膜構造の断面図である。

【図７】本発明の実施例によって製造された他のインク
ジェットプリンタヘッドの断面構成図である。

【図８】インクジェット基台の他の製造例を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ インクジェット基台 ３ 共通電極 ４ ＰＺＴ膜 ５ 上電極 ９ インク圧力室 ４０ インク吐出口 ６０ 基板 ６２ 接着層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下田 達也 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク圧力室を形成するインクジェット
   基台上に、前記インク圧力室のインクを加圧する振動板
   と、圧電体薄膜と、及びこの圧電体薄膜に対する電極を
   形成するインクジェットプリンタヘッドの製造方法にお
   いて、基板上に分離層を介して前記振動板と、前記圧電
   体薄膜と、及び前記電極を形成する工程と、前記基板と
   前記インクジェット基台とを接着させる工程と、前記分
   離層に照射光を照射してこの分離層において前記基板を
   前記振動板と、圧電体薄膜と、及び電極から分離し、こ
   れらの振動板等と前記インクジェット基台とを接合させ
   る工程と、を備えるインクジェットプリンタヘッドの製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記インクジェット基台が、感光性ガラ
   スによって形成する方法、光硬化樹脂によって形成する
   方法、電鋳によって形成する方法、スタンパを利用して
   形成する方法のいずれかによって形成される請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】 前記各工程を経ることによって製造され
   たインクジェットプリンタヘッド。
4. 【請求項４】 前記インクジェット基台にインク吐出用
   ノズルが一体に形成されている請求項３記載のインクジ
   ェットプリンタヘッド。
5. 【請求項５】 前記インク圧力室の高さ方向の幅が、１
   ０μｍ乃至５０μｍの範囲である請求項３又は４記載の
   インクジェットプリンタヘッド。
6. 【請求項６】 前記基板が石英ガラスである請求項１記
   載の方法。