KR20050084752A - 잉크젯헤드의 제조방법 및 잉크젯식 기록장치 - Google Patents

잉크젯헤드의 제조방법 및 잉크젯식 기록장치 Download PDF

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KR20050084752A
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타쿠 히라사와
아키코 무라타
에이지 후지이
히데오 토리이
토오루 나카가와
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

우선 실리콘기판(1)의 한쪽 면 위에, 제 1 전극층(4), 압전체층(5), 제 2 전극층(6) 및 진동층(7)을 상기 순서대로 적층시킨다. 다음으로 진동층(7) 상에 잉크실격벽(8)과 노즐판(11)을 적층시킨다. 다음에, 실리콘기판(1)을 제 1 전극층(4)과 반대쪽 면으로부터 연삭하여 소정 두께까지 제거한 후, 잔여 실리콘기판(13)을 드라이에칭으로 제거한다. 그 후, 제 1 전극층(4)을 패터닝하여 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)를 형성한다. 마지막으로 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)를 분할시켜 복수의 잉크젯헤드(3, 3, ...)를 동시에 제작한다.

Description

잉크젯헤드의 제조방법 및 잉크젯식 기록장치{FABRICATION METHOD FOR INKJET HEAD AND INKJET RECORDING APPARATUS}
본 발명은, 압전소자의 변형에 의해 노즐로부터 잉크방울을 토출시켜 기록매체 상에 문자나 화상 등을 형성하는 잉크젯헤드의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 잉크젯헤드를 구비한 잉크젯식 기록장치에 관한 것이다.
종래, 잉크방울을 기록매체에 착탄시켜 기록을 행하기 위한 잉크젯기구가 알려져 있다. 이 잉크젯기구는, 제 1 전극층과 압전체층과 제 2 전극층과 진동층을 순차 적층시켜 구성된 헤드층과, 이 헤드층의 진동층 상에 적층된 잉크실 격벽과, 이 잉크실 격벽 상에 적층되면서 노즐이 형성된 노즐판을 구비한다. 헤드층과 잉크실 격벽과 노즐판으로 구획된 공간은, 잉크를 수용하는 잉크실을 구성한다. 그리고 잉크젯기구에서는, 제 1 및 제 2 전극층 사이에 전압을 인가하면, 압전체층의 압전효과에 의해 헤드층이 변형되어 잉크실 내의 잉크에 압력이 가해지고, 이로써 노즐로부터 잉크가 토출된다.
그런데, 잉크실 두께방향의 높이는, 잉크의 토출속도나 응답속도에 영향을 준다. 따라서 다수의 잉크젯기구를 나열 배치시켜 구성된 잉크젯헤드를 이용하여 정밀한 인쇄를 실행할 경우에는, 각 잉크실 높이의 차이가 작은 것이 바람직하다. 또 높이가 극단적으로 큰 잉크실은, 잉크의 토출속도가 저하되므로 잉크젯기구에 적합하지 않다.
여기서, 종래의 잉크젯 제조방법으로는 크게 나누어, 기판을 가공하여 잉크실을 형성하는 방법(도 4 참조)과, 기판을 가공하지 않고 다른 부재를 이용하여 잉크실을 형성하는 방법(도 5 참조)의 2 종류가 있다.
전자의 방법에서는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 우선 기판(100) 한쪽 면 위에 진동층(101), 제 1 전극층(102), 압전체층(103) 및 제 2 전극층(104)을 그 순서대로 적층시켜 헤드층(105)을 형성한다. 다음으로 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(100)의 잉크실(106)에 상당하는 부분을 헤드층(105)과 반대쪽 면에서 에칭으로 제거함으로써, 잉크실격벽(107)을 형성한다. 마지막으로 잉크실격벽(107) 상에, 잉크토출구(108)가 형성된 노즐판(109)을 접착제(110)로 접합시킨다(일특개평 10-286960호 공보 참조). 이 방법에서는 기판(100)의 두께가 그대로 잉크실(106) 높이가 된다.
전자의 방법을 이용하여 잉크젯헤드를 양산하기 위해 기판 상에 복수의 잉크젯헤드를 제작할 경우에는, 면적이 크고 얇은 기판을 사용할 필요가 있다. 그러나 면적이 크고 얇은 기판은 매우 파손되기 쉽기 때문에 수율이 저하된다. 그래서 기판의 파손을 방지하기 위해 두꺼운 기판을 이용하여 그 기판 상에 헤드층을 형성한 뒤, 기판을 연마하여 얇게 한 후 잉크실을 형성하는 방법이 제안됐다. 그러나 압전체층은 일반적으로 고온에서 성막되므로, 열팽창계수의 차이나 압전체층의 내부응력에 의해 실온에서 기판에 휨이 발생한다. 때문에 기판 두께가 균일해지도록 연마하기가 어렵다. 이로써 이 방법으로는, 동시에 제작한 잉크젯헤드 사이에 잉크실 높이에 차이가 생기고, 그 결과 잉크젯헤드간에 인자특성이 다르다는 문제가 발생한다. 이상으로써 전자의 방법은, 잉크젯헤드의 양산에는 적합하지 못하다.
한편, 후자의 방법에서는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 우선, 기판(200) 한쪽 면 위에 제 1 전극층(201), 압전체층(202), 제 2 전극층(203), 및 진동층(204)을 차례로 적층시켜 헤드층(205)을 형성한다. 다음으로 헤드층(205)의 진동층(204) 상에, 잉크실격벽(206)과 잉크토출구(207)가 형성된 노즐판(208)을 차례로 접착제(209, 210)를 개재시켜 접착한다. 마지막으로 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(200)을 화학적 에칭으로 제거한다. 이 화학적 에칭으로는, 습식에칭이나 드라이에칭이 있다. 이 방법에 의하면, 기판(200)의 두께나 면적에 관계없이 잉크실의 높이를 같게 할 수 있으므로, 잉크실 높이의 편차가 작은 복수의 잉크젯헤드를 동시에 제작할 수 있다. 따라서 잉크젯헤드를 양산하는데는 후자의 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나 후자의 방법에서는, 기판의 파손을 방지하기 위해 기판을 두껍게 하므로, 기판을 에칭으로 제거하는데 필요한 시간이 길어진다. 때문에 잉크젯헤드의 생산효율이 악화된다.
또 기판 제거에 필요한 시간이 길어, 그 제거 중에 전극층, 접착제, 압전체층, 진동층, 잉크실격벽 및 노즐판이 열화되고, 이로써 동시에 제작한 잉크젯헤드 사이에서 잉크 토출성능에 차이가 생긴다.
또한 기판 제거에 드라이에칭을 이용할 경우에, 드라이에칭될 기판 표면에 오물이 있으면, 그 오염 부분은 드라이에칭되지 않으며, 그 결과 잉크젯헤드의 수율이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 제 1 전극층, 압전체층, 제 2 전극층 및 진동층을 각각 가지며 또 복수의 잉크실 내 잉크에 각각 압력을 부여하고, 이 각 잉크실로 각각 연통된 복수의 노즐로부터 잉크를 기록매체에 토출시키는 복수의 압전소자를 구비한 잉크젯헤드의 제조방법에 있어서, 잉크 토출성능의 차이가 작은 잉크젯헤드가 동시에 양산 가능한 기술을 제공하는 것이다. 또 인쇄 시에 인자 불균일이 적은 잉크젯식 기록장치를 제공하는 것이다.
(발명의 개시)
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 잉크젯헤드의 제조방법은, 기판을 가공하지 않고 다른 부재를 이용하여 잉크실을 형성하며, 기판 제거에 드라이에칭과 더불어 기계적 연삭을 이용한다.
구체적으로, 제 1 발명은 제 1 전극층, 압전체층, 제 2 전극층 및 진동층을 각각 가지며 또 복수의 잉크실 내 잉크에 각각 압력을 부여하고, 이 각 잉크실로 각각 연통된 복수의 노즐로부터 잉크를 기록매체에 토출시키는 복수의 압전소자를 구비한 잉크젯헤드의 제조방법에 있어서, 기판의 한쪽 면 위에 제 1 전극층, 압전체층, 제 2 전극층 및 진동층을 순차 형성하는 공정과, 상기 진동층 상에 복수의 잉크실을 서로 분리하기 위한 잉크실격벽을 형성하는 공정과, 상기 잉크실격벽 상에 복수의 노즐이 형성된 노즐판을 형성하여 상기 복수의 잉크실을 형성하는 공정과, 상기 잉크실격벽 형성공정 후에, 상기 기판의 일부를 상기 제 1 전극층과 반대쪽 면으로부터 기계적으로 연삭하여 제거하는 공정과, 상기 연삭제거공정 후에, 잔여 기판을 선택성 있는 화학적 에칭으로 제거하는 공정과, 상기 에칭 제거공정 후에, 적어도 노출된 상기 제 1 전극층을 상기 각 잉크실 위치에 대응하도록 패터닝하여 상기 복수의 압전소자를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이로써 기판을 가공하지 않고 다른 부재를 이용하여 잉크실을 형성하므로, 잉크실을 소정의 높이로 통일할 수 있다. 때문에 기판의 두께나 면적에 관계없이, 잉크실 높이의 편차가 작은 잉크젯헤드를 제작할 수 있다. 또한 복수의 잉크젯헤드를 동시에 제작할 경우에는, 잉크실 높이의 편차가 작은 복수의 잉크젯헤드를 동시에 제작할 수 있다.
또 잉크실의 높이를 임의로 설정할 수 있으므로, 잉크 토출속도가 빠르면서 잉크를 충전시키기 위한 시간이 짧아지도록 잉크실 높이를 설정할 수 있다.
또한 본 발명에서는 기판을 가공하지 않고 다른 부재를 이용하여 잉크실을 형성하므로, 기판을 완전히 제거한다. 따라서 기판 제거에, 기판만을 선택적으로 제거할 수 있는 에칭에 추가로, 선택성은 없지만 가공속도가 빠른 기계적인 연삭을 이용할 수 있다. 때문에 기판 제거에 필요한 시간을 대폭으로 단축할 수 있으므로, 잉크젯헤드의 생산효율을 향상시킬 수 있다.
또 기판 제거에 에칭과 함께 연삭을 이용하므로, 에칭에 필요한 시간이 짧아진다. 따라서 전극층, 접착제, 압전체층, 진동층, 잉크실격벽 및 노즐판의 열화가 적어진다. 때문에 잉크젯헤드의 노즐간에 잉크 토출성능의 차이를 작게 할 수 있다. 또한 복수의 잉크젯헤드를 동시에 제작할 경우에는, 동시에 제작한 잉크젯헤드 사이에서 잉크 토출성능의 차이를 작게 할 수 있다.
제 2 발명은, 상기 제 1 발명에 있어서 상기 제 1 전극층이 Pt, Ir, Pd, Au, Ni, Fe, Cu 및 Cr 중 적어도 한 가지를 함유하며, 상기 에칭 제거공정에서는, 잔여 기판을 드라이에칭으로 제거하는 것을 특징으로 하는 것이다.
여기서 Pt, Ir, Pd, Au, Ni, Fe, Cu 및 Cr은 드라이에칭에 의한 에칭속도가 느리므로, 제 1 전극층을 제거하는 일없이 기판만을 확실하게 제거할 수 있다.
제 3 발명은, 상기 제 1 발명을 이용하여 제조된 잉크젯헤드와, 상기 잉크젯헤드와 기록매체를 상대이동시키는 상대이동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯식 기록장치이다.
도 1은 잉크젯식 기록장치의 개략구성도이다.
도 2는 잉크젯헤드의 상면도이다.
도 3은 잉크젯헤드의 제조공정도이다.
도 4는 종래 잉크젯헤드의 제조공정도이다.
도 5는 종래 잉크젯헤드의 제조공정도이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 잉크젯식 기록장치(P)는, 압전소자(14)(도 3 참조)의 압전효과를 이용하여 잉크방울을 기록지 등의 기록매체(29)에 토출시키는 잉크젯헤드(3)와, 그 잉크젯헤드(3)를 이동시키는 캐리지(31)와, 기록매체(29)의 폭 방향(이하, 주 주사방향(X)이라 칭함)으로 이어지는 캐리지축(30)을 구비한다. 캐리지(31)는 잉크젯헤드(3)를 고정 지지하며, 캐리지축(30)에 의해 이동 자유롭게 지지된다. 캐리지(31)에는 캐리지모터(도시 생략)가 구성되며, 또 이 캐리지모터를 구동시킴으로써, 잉크젯헤드(3) 및 캐리지(31)는 캐리지축(30)을 따라 왕복이동한다. 기록매체(29)는, 반송모터(도시 생략)에 의해 회전구동되는, 상하 3 개씩의 반송롤러(32, 32) 사이에 개재된다. 그리고 이 반송모터를 회전구동시킴으로써, 기록매체(29)는 주 주사방향(X)과 거의 직교하는 부 주사방향(Y)으로 반송된다. 또 본 발명에 관한 상대이동수단은, 캐리지축(30), 캐리지(31), 캐리지모터, 반송모터 및 반송롤러(32)에 대응한다.
잉크젯헤드(3)는, 복수의 노즐공(10, 10, ...)이 형성된 노즐판(11)과, 이 노즐판(11) 상에 형성됨과 동시에 각 노즐공(10)으로 각각 연통되면서 잉크를 수용하는 복수의 잉크실(압력실)(8a)을 서로 분리시키기 위한 잉크실격벽(8)과, 두께방향 한쪽 면이 각 잉크실(8a)로 각각 면하도록 형성되면서 각 잉크실(8a) 내의 잉크에 압력을 부여하여 각 노즐공(10)으로부터 잉크를 기록매체(29)에 토출시키는 복수의 압전소자(14, 14, ...)를 구비한다(도 2 및 도 3도 참조). 압전소자(14)는 진동층(진동판층)(7), 제 2 전극층(공통전극층)(6), 압전체층(5), 및 제 1 전극층(개별전극층)(4)이 상기 순서대로 적층되어 구성된다. 이 제 1 전극층(4)은, 각 잉크실(8a)의 위치(형상)에 대응하도록 형성된다. 진동층(7)과 잉크실격벽(8)과 노즐판(11)으로 둘러싸인 공간이 잉크실(8a)을 구성한다. 1 조의 노즐공(10)과 잉크실(8a)과 압전소자(14)는, 1 개의 잉크젯기구(2)를 구성한다.
-잉크젯헤드의 제조방법-
여기서 상기 잉크젯헤드(3)는, 이하와 같은 방법으로 제조된다. 즉 도 2에 나타내는 바와 같이, 직경 100mm, 두께 0.53mm의 (100)면 실리콘기판(1) 상에, 폭(W) 0.08mm, 길이(L) 1.0mm의 잉크실(8a)이 형성된 잉크젯기구(2)를, 폭 방향 피치가 0.169mm, 길이 방향의 피치가 1.5mm로 4열×100행 배치한다. 이로써 노즐밀도가 1 인치당 150도트의 잉크젯헤드(3)를 제작한다. 또 이때, 종래의 27배인, 9열×3행의 잉크젯헤드(3)(즉, 27 개의 잉크젯헤드(3))를 실리콘기판(1) 상에 1 회에 제조한다. 그리고 도 2에서, 열(Y)은 황색잉크를 토출하는 잉크젯기구(2)이며, 열(C)은 시안잉크를 토출하는 잉크젯기구(2)이고, 열(M)은 마젠타잉크를 토출하는 잉크젯기구(2)이며, 열(Bk)은 흑색잉크를 토출하는 잉크젯기구(2)이다.
이하에, 상기 잉크젯헤드(3)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 우선 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이 실리콘기판(1) 상에, 백금(Pt)으로 된 두께 0.2㎛의 제 1 전극층(4)을 형성한다. 이 제 1 전극층(4)은, 실리콘기판(1)을 650℃로 가열하면서 1Pa의 아르곤가스 중에서 10분간 스퍼터링을 실시함으로써 적층시킨다.
다음에, 제 1 전극층(4) 상에, 티탄산지르콘산납(PbZr0.53Ti0.47O3)으로 이루어지는 두께 2.5㎛의 압전체층(5)을 형성한다. 이 압전체층(5)은, 실리콘기판(1)을 650℃로 가열하면서 0.3Pa의 아르곤-산소 혼합가스(가스체적비 Ar:O2=19:1) 중에서 2 시간 스퍼터링 함으로써 적층시킨다.
다음으로 압전체층(5) 상에, 두께 0.2㎛의 백금으로 된 제 2 전극층(6)을 제 1 전극층(4)과 동일 스퍼터링 조건으로 형성한다. 다음, 제 2 전극층(6) 상에, 두께 3㎛의 산화지르코늄(ZrO2)으로 된 진동층(7)을 형성한다. 이 진동층(7)은, 실리콘기판(1)을 650℃로 가열하면서 0.5Pa의 아르곤-산소 혼합가스(가스체적비 Ar:O2=10:1) 중에서 2 시간 스퍼터링 함으로써 적층시킨다. 이상으로써 제 1 전극층(4), 압전체층(5), 제 2 전극층(6), 및 진동층(7)을 차례로 적층시켜 구성된 헤드층이 형성된다.
다음에, 헤드층의 진동층(7) 상에, 니켈로 이루어지는 잉크실격벽(8)을 열경화성 수지로 된 접착제(9)를 개재시켜 붙인다. 그리고 80℃의 환경 하에서 잉크실격벽(8)에 대해 0.1kg/㎠의 압력을 가해 60분간 유지시킴으로써, 진동층(7)과 잉크실격벽(8)을 접착시켜 고정한다. 다음, 잉크실격벽(8)에 복수의 노즐공(10, 10, ...)이 형성된 노즐판(11)을 접착제(12)를 개재시켜 붙이고 고정시켜, 각 노즐공(10)으로 각각 연통되는 복수의 잉크실(8a, 8a, ...)을 형성한다.
다음으로 본 발명의 특징으로서, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 연삭기(도시 생략)를 이용하여, 실리콘기판(1)의 일부를 제 1 전극층(4)과 반대쪽 면으로부터 매분 0.05mm의 가공속도로 연삭하여 제거한다. 이 연삭은 실리콘기판(1)의 두께가 0.03mm로 될 때까지 실시한다. 또 이 연삭작업은 10분을 요한다. 다음에, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 에칭가스로 SF6가스를 사용하는 드라이에칭장치를 이용하여, 잔여 실리콘기판(13)을 드라이에칭으로 제거한다. 이 드라이에칭 작업은 15분을 요한다. 즉 실리콘기판(1) 전체를 제거하는 데 필요한 시간은 합계 25분이다.
다음, 도 3의 (d)에 나타내는 바와 같이, 노출된 제 1 전극층(4)을 각 잉크실(8a) 위치에 대응하도록 패터닝(개별화)함으로써 개별화된 제 1 전극층(4)을 형성하여, 복수의 압전소자(14, 14, ...)를 형성한다. 이상으로써 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)가 형성된다.
마지막으로, 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)를, 도 2에 나타내는 X-X선 방향 및 Y-Y선 방향으로 연장되는 점선을 따라 절단하여 분할함으로써, 27 개의 잉크젯헤드(3)를 형성한다.
-잉크젯헤드의 동작-
여기서, 잉크젯헤드(3)의 동작에 대해 설명한다. 우선, 제 1 및 제 2 전극층(4, 6) 사이에 전기신호를 인가하면, 압전체층(5)에서 그 전기신호가 기계신호로 변환되어, 잉크실(8a) 용적이 작아지도록 압전소자(14)가 변형된다. 그리고 이 변형에 의해 잉크실(8a) 내의 잉크가 노즐공(10)으로부터 토출된다.
<비교예>
여기서 비교예에 관한 잉크젯헤드의 제조방법에 대해 설명한다. 이 비교예의 제조방법은, 실리콘기판의 제거를 드라이에칭만으로 실시하는 것이며, 그 밖의 점에 관해서는 본 실시형태에 관한 제조방법과 거의 마찬가지이다. 즉 우선, 직경 100mm, 두께 0.53mm의 (100)면 실리콘기판(1) 상에, 제 1 전극층, 압전체층, 제 2 전극층, 및 진동층을 차례로 적층시킴으로써 헤드층을 형성한다. 그리고 진동층에 잉크실격벽 및 노즐판을 차례로 접착 고정시킨 후, 실리콘기판을 드라이에칭만으로 제거한다.
이 비교예에 의하면, 실리콘기판의 제거에 필요한 시간은 260분으로, 기계적 연삭을 병용한 본 실시형태 소요시간(25분)의 10 배 이상이다. 또 드라이에칭에 필요한 시간이 길기 때문에, 그 제거 중에 잉크젯헤드의 온도가 상승하고, 이로써 접착제의 열화가 발생한다. 또한 실리콘기판의 제거에 필요한 시간이 길기 때문에, 드라이에칭의 플라즈마 분포에 의한 에칭률 차가 커지고, 이로써 실리콘기판의 중앙부와 주변부에서 그 제거가 완료될 때까지의 시간에 20분 이상의 차가 생긴다. 그 결과 제 1 전극층의 에칭량에 차가 발생한다. 이들 처리상의 문제에 의해, 동시에 제작한 잉크젯헤드간에 있어서, 잉크토출 특성에 10% 이상의 차가 생긴다. 또 직경 100mm의 실리콘기판을 이용하여 잉크젯헤드 제작을 10 회 실시하면, 에칭 잔여물을 원인으로 하는 불량품이 발생한다. 그리고 이 불량품이 전체에 차지하는 비율은 10%이다.
-효과-
이에 반해, 본 실시형태에 의하면, 실리콘기판(1) 제거에 필요한 시간을 비교예보다 단축시킬 수 있으므로, 잉크젯헤드(3)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또 드라이에칭에 필요한 시간이 비교예보다 짧아지므로, 프로세스 중의 온도상승은 30℃뿐이다.
또한 잔여 실리콘기판(13)이 얇으므로, 실리콘기판(1) 중앙부와 주변부에서 플라즈마 분포에 의한 에칭 종료시간의 차가 1 분뿐이다. 때문에 제 1 및 제 2 전극층(4, 6), 접착제(9, 12), 압전체층(5), 진동층(7), 잉크실격벽(8) 및 노즐판(11)의 열화가 적어진다. 그 결과, 동시에 생산한 잉크젯헤드(3, 3, ...)간의 잉크토출 속도의 편차가 3% 이내로 된다.
또 드라이에칭을 실시하기 전에 연삭을 실시함으로써, 실리콘기판(1)의 제 1 전극층(4)과 반대쪽 면(드라이에칭 되는 면)의 오염이 제거되고, 이로써 에칭 잔여물의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 직경 100mm의 실리콘기판(1)을 이용하여 잉크젯헤드 제작을 10 회 실시해도, 에칭 잔여를 원인으로 하는 불량품은 발생하지 않는다.
또한 제 1 전극층(4)으로서, 드라이에칭에 의한 에칭속도가 느린 백금을 사용하므로, 제 1 전극층(4)을 제거하는 일없이 실리콘기판(1)만을 확실하게 제거할 수 있다.
또 본 실시형태의 제조방법에 의하면, 예를 들어 판 두께가 큰 실리콘기판(1)을 이용하여, 잉크실(8a) 높이의 차이가 작은 복수의 잉크젯헤드(3)를 동시에 제조할 수 있다.
또한 본 실시형태에 관한 잉크젯헤드(3)는, 상기 방법으로 제조되므로 잉크실(8a) 높이의 편차가 작으며, 이로써 본 실시형태에 관한 잉크젯식 기록장치(P)는, 인쇄시에 인자 불균일이 적다.
(그 밖의 실시형태)
여기서 본 실시형태에서는, 압전체층(5)으로 티탄산지르콘산납(PbZr0.53Ti0.47O3)을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 결정계가 능면체 정계에서 정방정계로 바뀌는 경계 근방에 있는, 압전상수가 높은 재료, 예를 들어 PbZr0.7Ti0.3O3~PbZr0.4Ti0.6O3 등을 사용해도, 본 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다. 또 압전체층(5)으로, 티탄산지르콘산납에 마그네슘(Mg), 니오브(Nb), 및 아연(Zn) 중 적어도 1 가지를 첨가시킨 다성분 재료를 사용해도, 본 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
또한 본 실시형태에서는, 제 1 전극층(4)으로 백금을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, Ir, Pd, Au, Ni, Fe, Cu 및 Cr 중 어느 한 가지로 이루어지는 단체 또는 Pt, Ir, Pd, Au, Ni, Fe, Cu 및 Cr 중 적어도 한 가지를 함유하는 합금 등, 드라이에칭에 의한 에칭속도가 느린 재료를 사용해도, 본 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
또 본 실시형태에서는, 제 2 전극층(6)으로 백금을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, Al, Cr, Cu, Fe, Au, Ni, Ir, 및 SUS(stainless steel; JIS규격) 등을 사용해도, 본 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
또한 본 실시형태에서는, 잉크실격벽(8)으로 니켈을 사용하지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 결정화유리, Si, SUS, 감광성유리, 및 MgO 등을 사용해도, 본 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
또 본 실시형태에서는, 진동층(7) 상에 잉크실격벽(8)을 접착제(9)로 접착 고정시키지만, 이에 한정됨 없이, 예를 들어 이하와 같이 진동층(7) 상에 잉크실격벽(8)을 형성해도 된다. 즉, 우선 진동층(7) 상에 틀(型)로서의 드라이필름을 형성한 후, 전기도금을 이용하여 진동층(7) 상에 두께 0.15mm의 잉크실격벽(8)을 형성한다. 다음으로 연삭 또는 연마 등으로 잉크실격벽(8)을 드라이필름의 높이에 맞춘다. 마지막으로 드라이필름을 제거함으로써, 잉크실격벽(8)이 완성된다. 이 경우, 진동층(7)과 잉크실격벽(8)을 접착시키기 위한 접착제가 필요 없다. 또 연삭 또는 연마 공정과 드라이필름을 제거하는 공정은, 그 순서가 역이라도 된다. 또한 잉크실격벽(8)을 형성하는 공정에서는, 전기도금이 아닌, 예를 들어 무전계도금을 이용해도 된다. 이 경우 연삭 또는 연마 공정은 필요 없다.
그리고 본 실시형태에서는, 진동층(7)으로 산화지르코늄을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 산화알루미늄, 산화규소, Cr, SUS, 및 Ni 등을 사용해도 본 실시형태와 마찬가지 효과가 얻어진다. 여기서 진동층(7)으로 Cr, SUS, 및 Ni 등의 도전성 재료를 사용할 때는, 진동층(7)이 제 2 전극층으로서 기능하므로, 제 2 전극층을 별도 형성할 필요가 없다.
또 압전체층(5)의 두께는 1~10㎛인 것이 바람직하다. 그 이유는, 두께가 1㎛ 미만에서는 커다란 변위량이 얻어지지 못하기 때문이다. 또 두께가 10㎛를 초과하면 압전체층(5) 표면의 요철이 커져 제 2 전극층(6)을 평탄하게 형성하기가 어려워지고, 그 결과 변위량 차이가 작은 압전소자(14)를 안정되게 제작하기가 어려워지기 때문이다.
또한 본 실시형태에서는, 실리콘기판(1)은 직경이 100mm이고 두께가 0.53mm이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 실리콘기판(1)이 헤드층의 100배 이상의 두께를 갖고 있어도, 본 실시형태와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 또 실리콘기판(1)의 면적, 실리콘기판(1)의 두께, 실리콘기판(1)의 연삭 두께, 및 잔여 실리콘기판(13)의 두께는, 그 목적에 따라 임의로 설정 가능하다.
그리고 본 실시형태에서는 제 1 전극층(4)만을 패터닝하지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 제 1 전극층(4)과 더불어 압전체층(5)도 패터닝해도 된다.
또 본 실시형태에서는, 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)를 분할함으로써 27개의 잉크젯헤드(3)를 형성하지만, 이에 한정되는 것이 아니며 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)로부터 1 개의 잉크젯헤드(3)를 형성해도 되며, 또 복수의 잉크젯기구(2, 2, ...)를 분할함으로써 2 이상의 잉크젯헤드(3)를 형성해도 된다.
또한 본 실시형태에서는 진동층(7) 상에 잉크실격벽(8)을 형성한 후에, 잉크실격벽(8) 상에 노즐판(11)을 형성하지만, 이에 한정되지 않고 예를 들어, 제 1 전극층(4)을 패터닝한 후에 잉크실격벽(8) 상에 노즐판(11)을 형성해도 된다.
또 본 실시형태에서는 본 발명에 관한 제조방법을, 이른바 시리얼방식의 잉크젯식 기록장치(P)의 잉크젯헤드(3)에 적용하지만, 이에 한정되지 않고 이른바 라인방식의 잉크젯식 기록장치의 잉크젯헤드에 적용해도 된다.
또 본 실시형태에서는 잔여 실리콘기판(13)을 SF6가스를 이용한 드라이에칭으로 제거하지만, 이에 한정되는 것이 아닌, 불소나 염소 등의 할로겐을 함유하는 에칭가스를 이용한 드라이에칭으로 제거해도 된다.
또한 본 실시형태에서는 잔여 실리콘기판(13)을 드라이에칭으로 제거하지만, 이에 한정되는 것이 아닌, 습식에칭으로 제거해도 된다. 단, 습식에칭으로 제거하면 접착제(9, 12)에 손상을 주므로, 기판 제거에는 드라이에칭을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 기판 제거에 드라이에칭과 함께 기계적 연삭을 이용하므로, 예를 들어 판 두께가 두꺼운 기판을 이용하여 잉크실 높이의 편차가 작은 복수의 잉크젯헤드를 동시에 제조할 수 있다. 또 인쇄 시에 인자 차이가 적은 잉크젯식 기록장치를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은, 잉크젯헤드를 동시에 양산할 경우 등에 유용하다.

Claims (3)

  1. 제 1 전극층, 압전체층, 제 2 전극층 및 진동층을 각각 가지며 또 복수의 잉크실 내 잉크에 각각 압력을 부여하고, 이 각 잉크실로 각각 연통된 복수의 노즐로부터 잉크를 기록매체에 토출시키는 복수의 압전소자를 구비한 잉크젯헤드의 제조방법에 있어서,
    기판의 한쪽 면 위에 제 1 전극층, 압전체층, 제 2 전극층 및 진동층을 순차 형성하는 공정과,
    상기 진동층 상에 복수의 잉크실을 서로 분리하기 위한 잉크실격벽을 형성하는 공정과,
    상기 잉크실격벽 상에 복수의 노즐이 형성된 노즐판을 형성하여 상기 복수의 잉크실을 형성하는 공정과,
    상기 잉크실격벽 형성공정 후에, 상기 기판의 일부를 상기 제 1 전극층과 반대쪽 면으로부터 기계적으로 연삭하여 제거하는 공정과,
    상기 연삭제거공정 후에, 잔여 기판을 에칭으로 제거하는 공정과,
    상기 에칭 제거공정 후에, 적어도 상기 제 1 전극층을 상기 각 잉크실 위치에 대응하도록 패터닝하여 상기 복수의 압전소자를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층은 Pt, Ir, Pd, Au, Ni, Fe, Cu 및 Cr 중 적어도 한 가지를 함유하며,
    상기 에칭 제거공정에서는, 잔여 기판을 드라이에칭으로 제거하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드의 제조방법.
  3. 제 1 항 기재의 제조방법을 이용하여 제조된 잉크젯헤드와,
    상기 잉크젯헤드와 기록매체를 상대이동 시키는 상대이동수단을 구비하는 잉크젯식 기록장치.
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