JPH04338547A - インクジェットプリンタヘッド及び製造方法 - Google Patents
インクジェットプリンタヘッド及び製造方法Info
- Publication number
- JPH04338547A JPH04338547A JP11147691A JP11147691A JPH04338547A JP H04338547 A JPH04338547 A JP H04338547A JP 11147691 A JP11147691 A JP 11147691A JP 11147691 A JP11147691 A JP 11147691A JP H04338547 A JPH04338547 A JP H04338547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating membrane
- etching
- mask
- inkjet printer
- printer head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド方式のイ
ンクジェットプリンタヘッド及び製造方法に関するもの
である。
ンクジェットプリンタヘッド及び製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】現在、静粛で高密度印刷が可能なインク
ジェットプリンタヘッドとして、オリフィスからインク
滴を吐出させて印刷用紙に定着させるインクジェットプ
リンタヘッドなどが実用化されている。例えば、オンデ
マンド方式のインクジェットプリンタヘッドでは、アレ
イ状に連設されたオリフィスの各々に連通した圧力室の
内壁面の一部として表面と直交する方向に振動自在な振
動膜を形成し、この振動膜上に駆動電力に従って動作す
る圧電素子を設けた構造などとなっている。そして、こ
のようなインクジェットプリンタヘッドでは、印刷画像
に対応した駆動電力の供給で圧電素子が振動膜と共に振
動し、この振動による圧力で圧力室内のインクをオリフ
ィスからインク滴として吐出するようになっている。
ジェットプリンタヘッドとして、オリフィスからインク
滴を吐出させて印刷用紙に定着させるインクジェットプ
リンタヘッドなどが実用化されている。例えば、オンデ
マンド方式のインクジェットプリンタヘッドでは、アレ
イ状に連設されたオリフィスの各々に連通した圧力室の
内壁面の一部として表面と直交する方向に振動自在な振
動膜を形成し、この振動膜上に駆動電力に従って動作す
る圧電素子を設けた構造などとなっている。そして、こ
のようなインクジェットプリンタヘッドでは、印刷画像
に対応した駆動電力の供給で圧電素子が振動膜と共に振
動し、この振動による圧力で圧力室内のインクをオリフ
ィスからインク滴として吐出するようになっている。
【０００３】ここで、このようなインクジェットプリン
タヘッドでは、省電力化や応答性の向上などを実現する
ために振動膜を薄型化することが要望されており、この
ようなインクジェットプリンタヘッドは特公昭６１−２
０２５号公報や特公昭６２−２２７９０号公報等に提案
されている。
タヘッドでは、省電力化や応答性の向上などを実現する
ために振動膜を薄型化することが要望されており、この
ようなインクジェットプリンタヘッドは特公昭６１−２
０２５号公報や特公昭６２−２２７９０号公報等に提案
されている。
【０００４】まず、特公昭６１−２０２５号公報に開示
されたインクジェットプリンタヘッド１では、図７に例
示するように、凹溝などで複数のオリフィス２と圧力室
３とが連設された第一プレート４上にガラス基板等から
なる第二プレート５を一体的に接合し、この第二プレー
ト５の表面にエッチングや切削加工等で円弧状の凹溝６
を形成して前記圧力室３と対向する部分を層厚５０（μ
ｍ）等の振動膜７とし、これらの振動膜７の各々の表面
上に圧電素子８を取付けた構造となっている。
されたインクジェットプリンタヘッド１では、図７に例
示するように、凹溝などで複数のオリフィス２と圧力室
３とが連設された第一プレート４上にガラス基板等から
なる第二プレート５を一体的に接合し、この第二プレー
ト５の表面にエッチングや切削加工等で円弧状の凹溝６
を形成して前記圧力室３と対向する部分を層厚５０（μ
ｍ）等の振動膜７とし、これらの振動膜７の各々の表面
上に圧電素子８を取付けた構造となっている。
【０００５】また、特公昭６２−２２７９０号公報に開
示されたインクジェットプリンタヘッド９では、図８に
例示するように、基板からなる第二プレート１０の圧力
室３と対向する部分を薄型化して振動膜１１とし、この
振動膜１１上に電極１２を形成してからＰＺＴ（Ｌｅａ
ｄ Ｚｉｒｃｏ Ｔｉｔａｎａｔｅ）の粉末をバイ
ンダの添加でペースト状にして印刷することで圧電素子
１３を形成した構造となっている。
示されたインクジェットプリンタヘッド９では、図８に
例示するように、基板からなる第二プレート１０の圧力
室３と対向する部分を薄型化して振動膜１１とし、この
振動膜１１上に電極１２を形成してからＰＺＴ（Ｌｅａ
ｄ Ｚｉｒｃｏ Ｔｉｔａｎａｔｅ）の粉末をバイ
ンダの添加でペースト状にして印刷することで圧電素子
１３を形成した構造となっている。
【０００６】そして、上述したインクジェットプリンタ
ヘッド１，９では、第二プレート５，１０の圧力室３と
対向する部分に形成された薄い振動膜７，１１は良好に
振動するので、省電力化や応答性の向上などが可能であ
り、第二プレート５，１０の振動膜７，１１以外の部分
は厚いので強度も確保される。
ヘッド１，９では、第二プレート５，１０の圧力室３と
対向する部分に形成された薄い振動膜７，１１は良好に
振動するので、省電力化や応答性の向上などが可能であ
り、第二プレート５，１０の振動膜７，１１以外の部分
は厚いので強度も確保される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなインク
ジェットプリンタヘッド１，９は、圧力室３と対向する
部分に薄い振動膜７，１１を形成することで、省電力化
や応答性の向上などの実現と共に強度も確保するように
なっている。
ジェットプリンタヘッド１，９は、圧力室３と対向する
部分に薄い振動膜７，１１を形成することで、省電力化
や応答性の向上などの実現と共に強度も確保するように
なっている。
【０００８】ここで、上記した特公昭６１−２０２５号
公報には、インクジェットプリンタヘッド１の振動膜７
をガラス基板等からなる第二プレート５のエッチングや
切削加工で形成することが記載されているが、実際には
エッチング時間の制御や機械的な精密加工では、層厚が
均一に５０（μｍ）の振動膜７を形成することは極めて
困難である。
公報には、インクジェットプリンタヘッド１の振動膜７
をガラス基板等からなる第二プレート５のエッチングや
切削加工で形成することが記載されているが、実際には
エッチング時間の制御や機械的な精密加工では、層厚が
均一に５０（μｍ）の振動膜７を形成することは極めて
困難である。
【０００９】また、上記した特公昭６２−２２７９０号
公報には、インクジェットプリンタヘッド９のガラスや
ステンレス等の基板からなる第二プレート１０の板厚が
部分的に５０〜１００（μｍ）で振動膜１１となってい
ることが記載されているが、この振動膜１１の具体的な
製作方法は開示されていない。
公報には、インクジェットプリンタヘッド９のガラスや
ステンレス等の基板からなる第二プレート１０の板厚が
部分的に５０〜１００（μｍ）で振動膜１１となってい
ることが記載されているが、この振動膜１１の具体的な
製作方法は開示されていない。
【００１０】つまり、上述したようなインクジェットプ
リンタヘッド１，９を実施した場合、振動膜７，１１の
層厚が不均一になったり薄型化が不完全になるなどして
、省電力化や応答性が阻害されて印刷品質が低下するこ
とが懸念される。さらに、このようなインクジェットプ
リンタヘッド１，９では、上述のように振動膜７，１１
の薄型化が困難であるため、その振幅を確保するために
振動膜７，１１の面積を大型化する必要がある。
リンタヘッド１，９を実施した場合、振動膜７，１１の
層厚が不均一になったり薄型化が不完全になるなどして
、省電力化や応答性が阻害されて印刷品質が低下するこ
とが懸念される。さらに、このようなインクジェットプ
リンタヘッド１，９では、上述のように振動膜７，１１
の薄型化が困難であるため、その振幅を確保するために
振動膜７，１１の面積を大型化する必要がある。
【００１１】つまり、上述したインクジェットプリンタ
ヘッド１，９では、その圧力室３等を高密度配置するこ
とが困難であるために機器の小型軽量化が阻害されてい
る。
ヘッド１，９では、その圧力室３等を高密度配置するこ
とが困難であるために機器の小型軽量化が阻害されてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
アレイ状に連設されて各々インク滴を吐出するオリフィ
スを形成し、このオリフィスの各々に連通した圧力室の
内壁面の一部として表面と直交する方向に振動自在な振
動膜を形成し、この振動膜上に駆動電力に従って動作す
る圧電素子を設けたインクジェットプリンタヘッドにお
いて、振動膜を介して圧力室と対向する開口側が拡開し
た凹部が形成された支持体上に振動膜を形成した。
アレイ状に連設されて各々インク滴を吐出するオリフィ
スを形成し、このオリフィスの各々に連通した圧力室の
内壁面の一部として表面と直交する方向に振動自在な振
動膜を形成し、この振動膜上に駆動電力に従って動作す
る圧電素子を設けたインクジェットプリンタヘッドにお
いて、振動膜を介して圧力室と対向する開口側が拡開し
た凹部が形成された支持体上に振動膜を形成した。
【００１３】請求項２記載の発明は、アレイ状に連設さ
れて各々インク滴を吐出するオリフィスを形成し、この
オリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部とし
て表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、こ
の振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設け
たインクジェットプリンタヘッドにおいて、単結晶材料
からなる平板状の支持体の表面上にマスク用被膜を形成
し、このマスク用被膜に支持体の表面に至る開口窓を形
成してマスクを形成し、このマスクと開口窓下の支持体
とを共に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチ
ングチャネルとマスクとを共に被う下部振動膜層を形成
し、この下部振動膜層にマスクの開口窓より外方でエッ
チングチャネルに至るエッチングホールを形成し、この
エッチングホールを介してエッチングチャネルを除去し
、このエッチングチャネルが位置した空隙にエッチング
ホールからエッチング材を注入してマスクの開口窓下に
位置する支持体に異方性エッチングで凹部を形成し、こ
の凹部の形成後に下部振動膜層を被ってエッチングホー
ルを遮蔽する上部振動膜層を形成し、支持体の凹部上に
位置する下部振動膜層と上部振動膜層とで振動膜を形成
するようにした。
れて各々インク滴を吐出するオリフィスを形成し、この
オリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部とし
て表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、こ
の振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設け
たインクジェットプリンタヘッドにおいて、単結晶材料
からなる平板状の支持体の表面上にマスク用被膜を形成
し、このマスク用被膜に支持体の表面に至る開口窓を形
成してマスクを形成し、このマスクと開口窓下の支持体
とを共に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチ
ングチャネルとマスクとを共に被う下部振動膜層を形成
し、この下部振動膜層にマスクの開口窓より外方でエッ
チングチャネルに至るエッチングホールを形成し、この
エッチングホールを介してエッチングチャネルを除去し
、このエッチングチャネルが位置した空隙にエッチング
ホールからエッチング材を注入してマスクの開口窓下に
位置する支持体に異方性エッチングで凹部を形成し、こ
の凹部の形成後に下部振動膜層を被ってエッチングホー
ルを遮蔽する上部振動膜層を形成し、支持体の凹部上に
位置する下部振動膜層と上部振動膜層とで振動膜を形成
するようにした。
【００１４】
【作用】請求項１記載の発明は、振動膜を介して圧力室
と対向する開口側が拡開した凹部が形成された支持体上
に振動膜を形成したことで、凹部上に位置する振動膜や
圧力室が高密度配置される。
と対向する開口側が拡開した凹部が形成された支持体上
に振動膜を形成したことで、凹部上に位置する振動膜や
圧力室が高密度配置される。
【００１５】請求項２記載の発明は、単結晶材料からな
る平板状の支持体の表面上にマスク用被膜を形成し、こ
のマスク用被膜に支持体の表面に至る開口窓を形成して
マスクを形成し、このマスクと開口窓下の支持体とを共
に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチングチ
ャネルとマスクとを共に被う下部振動膜層を形成し、こ
の下部振動膜層にマスクの開口窓より外方でエッチング
チャネルに至るエッチングホールを形成し、このエッチ
ングホールを介してエッチングチャネルを除去し、この
エッチングチャネルが位置した空隙にエッチングホール
からエッチング材を注入してマスクの開口窓下に位置す
る支持体に異方性エッチングで凹部を形成し、この凹部
の形成後に下部振動膜層を被ってエッチングホールを遮
蔽する上部振動膜層を形成し、支持体の凹部上に位置す
る下部振動膜層と上部振動膜層とで振動膜を形成するこ
とで、凹部上に位置する振動膜や圧力室の高密度配置が
可能なインクジェットプリンタヘッドが容易に実施され
る。
る平板状の支持体の表面上にマスク用被膜を形成し、こ
のマスク用被膜に支持体の表面に至る開口窓を形成して
マスクを形成し、このマスクと開口窓下の支持体とを共
に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチングチ
ャネルとマスクとを共に被う下部振動膜層を形成し、こ
の下部振動膜層にマスクの開口窓より外方でエッチング
チャネルに至るエッチングホールを形成し、このエッチ
ングホールを介してエッチングチャネルを除去し、この
エッチングチャネルが位置した空隙にエッチングホール
からエッチング材を注入してマスクの開口窓下に位置す
る支持体に異方性エッチングで凹部を形成し、この凹部
の形成後に下部振動膜層を被ってエッチングホールを遮
蔽する上部振動膜層を形成し、支持体の凹部上に位置す
る下部振動膜層と上部振動膜層とで振動膜を形成するこ
とで、凹部上に位置する振動膜や圧力室の高密度配置が
可能なインクジェットプリンタヘッドが容易に実施され
る。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図１ないし図６に基づいて
説明する。まず、このインクジェットプリンタヘッド１
４では、図１に例示するように、開口側が拡開した四角
錐形の凹部１５が形成された平板状の支持体１６上に、
この凹部１５上に開口窓１７が形成されたマスク１８が
積層形成されており、このマスク１８上に順次均一に積
層形成された下部・上部振動膜層１９，２０の前記凹部
１５上の位置が振動膜２１となっている。そして、前記
上部振動膜層２０上には下部電極２２と電気機械変換膜
２３とが順次均一に積層形成されており、この電気機械
変換膜２３上に上部電極２４が所定パターンで形成され
ることで前記振動膜２１上の位置に圧電素子２５が前記
部材１２〜２４で形成されている。
説明する。まず、このインクジェットプリンタヘッド１
４では、図１に例示するように、開口側が拡開した四角
錐形の凹部１５が形成された平板状の支持体１６上に、
この凹部１５上に開口窓１７が形成されたマスク１８が
積層形成されており、このマスク１８上に順次均一に積
層形成された下部・上部振動膜層１９，２０の前記凹部
１５上の位置が振動膜２１となっている。そして、前記
上部振動膜層２０上には下部電極２２と電気機械変換膜
２３とが順次均一に積層形成されており、この電気機械
変換膜２３上に上部電極２４が所定パターンで形成され
ることで前記振動膜２１上の位置に圧電素子２５が前記
部材１２〜２４で形成されている。
【００１７】また、前記電気機械変換膜２３と前記上部
電極２４とを被う保護膜２６上に取付けられた平板状の
オリフィスプレート２７には、図２に例示するように、
前記圧電素子２５上に位置する圧力室２８や、この圧力
室２８から前縁部に至るオリフィス２９や、前記圧力室
２８とインク槽３０とを連通するインク供給路３１等が
所定パターンの凹溝で形成されている。
電極２４とを被う保護膜２６上に取付けられた平板状の
オリフィスプレート２７には、図２に例示するように、
前記圧電素子２５上に位置する圧力室２８や、この圧力
室２８から前縁部に至るオリフィス２９や、前記圧力室
２８とインク槽３０とを連通するインク供給路３１等が
所定パターンの凹溝で形成されている。
【００１８】なお、ここでは図１は図２のＡ−Ａ縦断正
面図となっている。
面図となっている。
【００１９】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１４は、印刷画像に対応した駆動電
力の供給で圧電素子２５が振動膜２１と共に振動すると
、この振動膜２１上に位置する圧力室２８内のインク（
図示せず）がオリフィス２９からインク滴（図示せず）
として吐出されるので、このインク滴が印刷用紙（図示
せず）上に付着することで画像形成が行なわれる。
ットプリンタヘッド１４は、印刷画像に対応した駆動電
力の供給で圧電素子２５が振動膜２１と共に振動すると
、この振動膜２１上に位置する圧力室２８内のインク（
図示せず）がオリフィス２９からインク滴（図示せず）
として吐出されるので、このインク滴が印刷用紙（図示
せず）上に付着することで画像形成が行なわれる。
【００２０】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１４では、その振動膜２１は圧力室２８と対向する部
分以外は支持体１６上に形成されているので強度が良好
であり、このように振動膜２１を支持体１６から遊離さ
せる凹部１５は開口側が拡開した四角錐形となっている
ので、この凹部１５上に位置する振動膜２１や圧力室２
８を高密度配置することが可能である。
ド１４では、その振動膜２１は圧力室２８と対向する部
分以外は支持体１６上に形成されているので強度が良好
であり、このように振動膜２１を支持体１６から遊離さ
せる凹部１５は開口側が拡開した四角錐形となっている
ので、この凹部１５上に位置する振動膜２１や圧力室２
８を高密度配置することが可能である。
【００２１】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１４の製造方法を図３及び図４に基づいて以下に詳述
する。なお、ここで図３に例示する縦断図は図４に例示
する構造体を開口窓１７の対角線上に位置する平面で切
断した状態の断面図となっている。まず、図３（ａ）及
び図４（ａ）に例示するように、平板状の単結晶材料で
ある単結晶シリコンからなる平板状の支持体１６の表面
に、図３（ｂ）に例示するように、５００〜１０００（
Å）程度の膜厚のシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）やシリ
コン熱酸化物（ＳｉＯ２）等からなるマスク用被膜３２
を形成し、図３（ｃ）及び図４（ｂ）に例示するように
、このマスク用被膜３２にリソグラフィ法等で正方形の
前記開口窓１７を形成することで前記マスク１８を形成
する。そして、図３（ｄ）に例示するように、このマス
ク１８と前記開口窓１７下の支持体１６との上にＬＰＣ
ＶＤ（ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で膜厚１５
００〜２０００（Å）程度のポリシリコン膜３３を形成
し、図３（ｅ）に例示するように、このポリシリコン膜
３３を所定形状にパターニングすることでエッチングチ
ャネル３４を形成する。 この時、このエッチングチャネル３４は、図４（ｃ）に
例示するように、正方形の前記開口窓１７を被う正方形
の四隅に円形を付加したような形状などとして形成され
る。そして、図３（ｆ）に例示するように、このエッチ
ングチャネル３４と前記マスク１８との上にＬＰＣＶＤ
法等で膜厚２０００（Å）程度のシリコン窒化物からな
る下部振動膜層１９を形成し、図３（ｇ）及び図４（ｄ
）に例示するように、この下部振動膜層１９に前記エッ
チングチャネル３４の四隅の円形部に各々至る四つのエ
ッチングホール３５を形成する。つぎに、このエッチン
グホール３５にＫＯＨ溶液を注入するなどして前記エッ
チングチャネル３４を除去し、図３（ｈ）及び図４（ｅ
）に例示するように、このエッチングチャネル３４が位
置した空隙に前記エッチングホール３５からエッチング
材を注入することで、前記マスク１８の開口窓１７下に
位置する前記支持体１６に、開口側が拡開した四角錐形
の前記凹部１５が結晶面異方性エッチングで形成される
ことになる。そして、図３（ｉ）に例示するように、こ
の凹部１５の形成後に前記下部振動膜層１９上にＬＰＣ
ＶＤ法等で膜厚１．０（μｍ）程度のシリコン窒化物や
シリコン酸化物からなる上部振動膜層２０を形成して前
記エッチングホール３５を遮蔽することで、前記支持体
１６の凹部１５上に位置する下部・上部振動膜層１９，
２０で前記振動膜２１が形成されることになる。なお、
このようにして形成された振動膜２１の上部振動膜層２
０上に、例えば、ＳｉＯ２系皮膜形成用塗布液を、スピ
ンナー法、ディッピング法、吹付け法、刷毛塗り法等に
より塗布−焼成することで、振動膜２１の膜厚や強度を
調節することも可能である。
ド１４の製造方法を図３及び図４に基づいて以下に詳述
する。なお、ここで図３に例示する縦断図は図４に例示
する構造体を開口窓１７の対角線上に位置する平面で切
断した状態の断面図となっている。まず、図３（ａ）及
び図４（ａ）に例示するように、平板状の単結晶材料で
ある単結晶シリコンからなる平板状の支持体１６の表面
に、図３（ｂ）に例示するように、５００〜１０００（
Å）程度の膜厚のシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）やシリ
コン熱酸化物（ＳｉＯ２）等からなるマスク用被膜３２
を形成し、図３（ｃ）及び図４（ｂ）に例示するように
、このマスク用被膜３２にリソグラフィ法等で正方形の
前記開口窓１７を形成することで前記マスク１８を形成
する。そして、図３（ｄ）に例示するように、このマス
ク１８と前記開口窓１７下の支持体１６との上にＬＰＣ
ＶＤ（ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で膜厚１５
００〜２０００（Å）程度のポリシリコン膜３３を形成
し、図３（ｅ）に例示するように、このポリシリコン膜
３３を所定形状にパターニングすることでエッチングチ
ャネル３４を形成する。 この時、このエッチングチャネル３４は、図４（ｃ）に
例示するように、正方形の前記開口窓１７を被う正方形
の四隅に円形を付加したような形状などとして形成され
る。そして、図３（ｆ）に例示するように、このエッチ
ングチャネル３４と前記マスク１８との上にＬＰＣＶＤ
法等で膜厚２０００（Å）程度のシリコン窒化物からな
る下部振動膜層１９を形成し、図３（ｇ）及び図４（ｄ
）に例示するように、この下部振動膜層１９に前記エッ
チングチャネル３４の四隅の円形部に各々至る四つのエ
ッチングホール３５を形成する。つぎに、このエッチン
グホール３５にＫＯＨ溶液を注入するなどして前記エッ
チングチャネル３４を除去し、図３（ｈ）及び図４（ｅ
）に例示するように、このエッチングチャネル３４が位
置した空隙に前記エッチングホール３５からエッチング
材を注入することで、前記マスク１８の開口窓１７下に
位置する前記支持体１６に、開口側が拡開した四角錐形
の前記凹部１５が結晶面異方性エッチングで形成される
ことになる。そして、図３（ｉ）に例示するように、こ
の凹部１５の形成後に前記下部振動膜層１９上にＬＰＣ
ＶＤ法等で膜厚１．０（μｍ）程度のシリコン窒化物や
シリコン酸化物からなる上部振動膜層２０を形成して前
記エッチングホール３５を遮蔽することで、前記支持体
１６の凹部１５上に位置する下部・上部振動膜層１９，
２０で前記振動膜２１が形成されることになる。なお、
このようにして形成された振動膜２１の上部振動膜層２
０上に、例えば、ＳｉＯ２系皮膜形成用塗布液を、スピ
ンナー法、ディッピング法、吹付け法、刷毛塗り法等に
より塗布−焼成することで、振動膜２１の膜厚や強度を
調節することも可能である。
【００２２】そこで、以下は既存の薄膜プロセスにより
前記圧電素子２５が形成されてオリフィスプレート２７
が接合される。例えば、前記圧電素子２５の各電極２２
，２４は、ＡｌやＴｉ等の金属やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層等の透明導電材料で形成さ
れ、前記電気機械変換膜２３は、融液エピタキシー法、
ゾル・ゲル法、沈殿反応法、陽極反応法、化学メッキ等
で液相から析出される。ここで、このように液相から電
気機械変換膜２３を析出させると、粒子形態の制御性が
良好であると共に、異種元素の添加量や分布の均一性の
制御性も良好であるので、その特性が均一で性能も安定
することになり、また、成長速度もスパッタリング法な
どに比して高速である。例えば、液相から電気機械変換
膜２３を形成する方法の一つであるゾル・ゲル法等では
、所定の化学組成を有する均質な溶液中への水や酸或は
アルカリの添加で加水分解を誘起することなどでゾルを
生成し、このゾルを溶媒の蒸発や冷却などで目的組成の
微粒子を分散することでゲルを生成するようになってい
る。
前記圧電素子２５が形成されてオリフィスプレート２７
が接合される。例えば、前記圧電素子２５の各電極２２
，２４は、ＡｌやＴｉ等の金属やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層等の透明導電材料で形成さ
れ、前記電気機械変換膜２３は、融液エピタキシー法、
ゾル・ゲル法、沈殿反応法、陽極反応法、化学メッキ等
で液相から析出される。ここで、このように液相から電
気機械変換膜２３を析出させると、粒子形態の制御性が
良好であると共に、異種元素の添加量や分布の均一性の
制御性も良好であるので、その特性が均一で性能も安定
することになり、また、成長速度もスパッタリング法な
どに比して高速である。例えば、液相から電気機械変換
膜２３を形成する方法の一つであるゾル・ゲル法等では
、所定の化学組成を有する均質な溶液中への水や酸或は
アルカリの添加で加水分解を誘起することなどでゾルを
生成し、このゾルを溶媒の蒸発や冷却などで目的組成の
微粒子を分散することでゲルを生成するようになってい
る。
【００２３】ここで、ＰＺＴ膜からなる電気機械変換膜
２３をゾル・ゲル法等で形成する場合の具体的な製造方
法の一例を以下に詳述する。まず、１．０（ｍｌ）に２
．０（ｇ）の割合でＣＨ３ＣＯＯＨにＰｂ（ＣＨ３ＣＯ
Ｏ）２・３Ｈ２Ｏを溶かし、これを１０５℃で乾燥させ
てから８０℃に冷却する。そして、ここにＺｒ（Ｃ３Ｈ
７Ｏ）４とＴｉ［（ＣＨ３）２ＣＨＯ］４とを順次添加
して超音波でミックスし、これにＯＨＣＨ２ＣＨ２ＯＨ
とＨ２Ｏとを加えたものをスピンナー法等で基板上にコ
ートし、これを３００〜５００℃でアニールすることで
ＰＺＴ膜を形成する。なお、このような液相からの他の
製造方法としては、Ｐｂ（ＯＡｃ）２−Ｔｉ（ＯＢｕ）
４系の複合オキシアルコキシド溶液のディッピング法で
ＰｂＴｉＯ３からなる電気機械変換膜２３を形成するこ
となどが実施可能である。
２３をゾル・ゲル法等で形成する場合の具体的な製造方
法の一例を以下に詳述する。まず、１．０（ｍｌ）に２
．０（ｇ）の割合でＣＨ３ＣＯＯＨにＰｂ（ＣＨ３ＣＯ
Ｏ）２・３Ｈ２Ｏを溶かし、これを１０５℃で乾燥させ
てから８０℃に冷却する。そして、ここにＺｒ（Ｃ３Ｈ
７Ｏ）４とＴｉ［（ＣＨ３）２ＣＨＯ］４とを順次添加
して超音波でミックスし、これにＯＨＣＨ２ＣＨ２ＯＨ
とＨ２Ｏとを加えたものをスピンナー法等で基板上にコ
ートし、これを３００〜５００℃でアニールすることで
ＰＺＴ膜を形成する。なお、このような液相からの他の
製造方法としては、Ｐｂ（ＯＡｃ）２−Ｔｉ（ＯＢｕ）
４系の複合オキシアルコキシド溶液のディッピング法で
ＰｂＴｉＯ３からなる電気機械変換膜２３を形成するこ
となどが実施可能である。
【００２４】また、上述のような電気機械変換膜２３を
固相から製作する方法としては、塗布などで基板上に付
着させた原料物質を加熱分解や固体反応で膜状に成形す
る方法や、原料物質と基板との固相反応で膜状に成形す
る方法などがあり、気相から製作する方法としては、ス
パッタリング法やＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。
固相から製作する方法としては、塗布などで基板上に付
着させた原料物質を加熱分解や固体反応で膜状に成形す
る方法や、原料物質と基板との固相反応で膜状に成形す
る方法などがあり、気相から製作する方法としては、ス
パッタリング法やＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。
【００２５】なお、上述のような圧電素子２５の最上層
である保護膜２６はシリコン窒化物やシリコン酸化物等
で形成される。
である保護膜２６はシリコン窒化物やシリコン酸化物等
で形成される。
【００２６】さらに、このインクジェットプリンタヘッ
ド１４では、オリフィスプレート２７が感光性ガラスや
感光性樹脂などで形成されており、圧力室２８やオリフ
ィス２９などが所定深さの凹溝としてパターン形成され
ている。なお、図５に例示するように、二個の部材３６
，３７による二分割構造でオリフィスプレート３８を形
成したインクジェットプリンタヘッド３９なども実施可
能である。この場合、オリフィスプレート３８は、例え
ば、感光性樹脂をスピンナー法で基板上に塗布し、この
光パターニングで貫通溝からなる圧力室２８やオリフィ
ス２９などを形成する部材３６を設け、ここにガラスや
ステンレス等からなる平板３７を接合した構造などとし
て実施される。さらに、図６に例示するように、細長い
圧力室４０下に凹部４１や圧電素子４２を連設してイン
クの吐出特性を向上させたインクジェットプリンタヘッ
ド４３なども実施可能である。
ド１４では、オリフィスプレート２７が感光性ガラスや
感光性樹脂などで形成されており、圧力室２８やオリフ
ィス２９などが所定深さの凹溝としてパターン形成され
ている。なお、図５に例示するように、二個の部材３６
，３７による二分割構造でオリフィスプレート３８を形
成したインクジェットプリンタヘッド３９なども実施可
能である。この場合、オリフィスプレート３８は、例え
ば、感光性樹脂をスピンナー法で基板上に塗布し、この
光パターニングで貫通溝からなる圧力室２８やオリフィ
ス２９などを形成する部材３６を設け、ここにガラスや
ステンレス等からなる平板３７を接合した構造などとし
て実施される。さらに、図６に例示するように、細長い
圧力室４０下に凹部４１や圧電素子４２を連設してイン
クの吐出特性を向上させたインクジェットプリンタヘッ
ド４３なども実施可能である。
【００２７】なお、図６に例示したインクジェットプリ
ンタヘッド４３のＢ−Ｂ縦断正面図は、例えば、図５に
例示したインクジェットプリンタヘッド３９と同様な構
造となっている。
ンタヘッド４３のＢ−Ｂ縦断正面図は、例えば、図５に
例示したインクジェットプリンタヘッド３９と同様な構
造となっている。
【００２８】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、アレイ状に連設
されて各々インク滴を吐出するオリフィスを形成し、こ
のオリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部と
して表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、
この振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設
けたインクジェットプリンタヘッドにおいて、振動膜を
介して圧力室と対向する開口側が拡開した凹部が形成さ
れた支持体上に振動膜を形成したことにより、この振動
膜は圧力室と対向する部分以外は支持体上に形成されて
いるので強度が良好であり、このように振動膜を支持体
から遊離させる凹部は開口側が拡開した形状なので、こ
の凹部上に位置する振動膜や圧力室を高密度配置するこ
とが可能である等の効果を有するものである。
されて各々インク滴を吐出するオリフィスを形成し、こ
のオリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部と
して表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、
この振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設
けたインクジェットプリンタヘッドにおいて、振動膜を
介して圧力室と対向する開口側が拡開した凹部が形成さ
れた支持体上に振動膜を形成したことにより、この振動
膜は圧力室と対向する部分以外は支持体上に形成されて
いるので強度が良好であり、このように振動膜を支持体
から遊離させる凹部は開口側が拡開した形状なので、こ
の凹部上に位置する振動膜や圧力室を高密度配置するこ
とが可能である等の効果を有するものである。
【００２９】請求項２記載の発明は、アレイ状に連設さ
れて各々インク滴を吐出するオリフィスを形成し、この
オリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部とし
て表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、こ
の振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設け
たインクジェットプリンタヘッドにおいて、単結晶材料
からなる平板状の支持体の表面上にマスク用被膜を形成
し、このマスク用被膜に支持体の表面に至る開口窓を形
成してマスクを形成し、このマスクと開口窓下の支持体
とを共に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチ
ングチャネルとマスクとを共に被う下部振動膜層を形成
し、この下部振動膜層にマスクの開口窓より外方でエッ
チングチャネルに至るエッチングホールを形成し、この
エッチングホールを介してエッチングチャネルを除去し
、このエッチングチャネルが位置した空隙にエッチング
ホールからエッチング材を注入してマスクの開口窓下に
位置する支持体に異方性エッチングで凹部を形成し、こ
の凹部の形成後に下部振動膜層を被ってエッチングホー
ルを遮蔽する上部振動膜層を形成し、支持体の凹部上に
位置する下部振動膜層と上部振動膜層とで振動膜を形成
するようにしたことにより、エッチングの選択性を利用
することで振動膜を薄型化することができ、しかも、こ
の振動膜は圧力室と対向する部分以外は支持体上に形成
されているので強度が良好であり、このように振動膜を
支持体から遊離させる凹部は開口側が拡開した形状なの
で、この凹部上に位置する振動膜や圧力室を高密度配置
することが可能である等の効果を有するものである。
れて各々インク滴を吐出するオリフィスを形成し、この
オリフィスの各々に連通した圧力室の内壁面の一部とし
て表面と直交する方向に振動自在な振動膜を形成し、こ
の振動膜上に駆動電力に従って動作する圧電素子を設け
たインクジェットプリンタヘッドにおいて、単結晶材料
からなる平板状の支持体の表面上にマスク用被膜を形成
し、このマスク用被膜に支持体の表面に至る開口窓を形
成してマスクを形成し、このマスクと開口窓下の支持体
とを共に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチ
ングチャネルとマスクとを共に被う下部振動膜層を形成
し、この下部振動膜層にマスクの開口窓より外方でエッ
チングチャネルに至るエッチングホールを形成し、この
エッチングホールを介してエッチングチャネルを除去し
、このエッチングチャネルが位置した空隙にエッチング
ホールからエッチング材を注入してマスクの開口窓下に
位置する支持体に異方性エッチングで凹部を形成し、こ
の凹部の形成後に下部振動膜層を被ってエッチングホー
ルを遮蔽する上部振動膜層を形成し、支持体の凹部上に
位置する下部振動膜層と上部振動膜層とで振動膜を形成
するようにしたことにより、エッチングの選択性を利用
することで振動膜を薄型化することができ、しかも、こ
の振動膜は圧力室と対向する部分以外は支持体上に形成
されているので強度が良好であり、このように振動膜を
支持体から遊離させる凹部は開口側が拡開した形状なの
で、この凹部上に位置する振動膜や圧力室を高密度配置
することが可能である等の効果を有するものである。
【図１】本発明の実施例を示す図２のＡ−Ａ縦断正面図
である。
である。
【図２】平面図である。
【図３】製造方法を示す工程図である。
【図４】製造方法を示す工程図である。
【図５】図６の構造のＢ−Ｂ断面に相当する変形例を示
す縦断正面図である。
す縦断正面図である。
【図６】他の変形例を示す縦断正面図である。
【図７】第一の従来例を示す構造図である。
【図８】第二の従来例を示す分解斜視図である。
１４，３９，４３ インクジェットプリンタヘッド１
５，４１ 凹部 １６ 支持体１７
開口窓１８
マスク１９ 下部
振動膜層２０ 上部振動膜
層２１ 振動膜２５，４２
圧電素子 ２８，４０ 圧力室
５，４１ 凹部 １６ 支持体１７
開口窓１８
マスク１９ 下部
振動膜層２０ 上部振動膜
層２１ 振動膜２５，４２
圧電素子 ２８，４０ 圧力室
Claims (2)
- 【請求項１】 アレイ状に連設されて各々インク滴を
吐出するオリフィスを形成し、このオリフィスの各々に
連通した圧力室の内壁面の一部として表面と直交する方
向に振動自在な振動膜を形成し、この振動膜上に駆動電
力に従って動作する圧電素子を設けたインクジェットプ
リンタヘッドにおいて、前記振動膜を介して前記圧力室
と対向する開口側が拡開した凹部が形成された支持体上
に前記振動膜を形成したことを特徴とするインクジェッ
トプリンタヘッド。 - 【請求項２】 アレイ状に連設されて各々インク滴を
吐出するオリフィスを形成し、このオリフィスの各々に
連通した圧力室の内壁面の一部として表面と直交する方
向に振動自在な振動膜を形成し、この振動膜上に駆動電
力に従って動作する圧電素子を設けたインクジェットプ
リンタヘッドにおいて、単結晶材料からなる平板状の支
持体の表面上にマスク用被膜を形成し、このマスク用被
膜に前記支持体の表面に至る開口窓を形成してマスクを
形成し、このマスクと前記開口窓下の前記支持体とを共
に被うエッチングチャネルを形成し、このエッチングチ
ャネルと前記マスクとを共に被う下部振動膜層を形成し
、この下部振動膜層に前記マスクの開口窓より外方で前
記エッチングチャネルに至るエッチングホールを形成し
、このエッチングホールを介して前記エッチングチャネ
ルを除去し、このエッチングチャネルが位置した空隙に
前記エッチングホールからエッチング材を注入して前記
マスクの開口窓下に位置する前記支持体に異方性エッチ
ングで凹部を形成し、この凹部の形成後に前記下部振動
膜層を被って前記エッチングホールを遮蔽する上部振動
膜層を形成し、前記支持体の凹部上に位置する前記下部
振動膜層と前記上部振動膜層とで前記振動膜を形成する
ようにした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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147691A JP3062285B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | インクジェットプリンタヘッド及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147691A JP3062285B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | インクジェットプリンタヘッド及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338547A true JPH04338547A (ja) | 1992-11-25 |
| JP3062285B2 JP3062285B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=14562226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11147691A Expired - Fee Related JP3062285B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | インクジェットプリンタヘッド及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062285B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP11147691A patent/JP3062285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3062285B2 (ja) | 2000-07-10 |
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