JPH07256880A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドおよびその製造方法Info
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- JPH07256880A JPH07256880A JP5552594A JP5552594A JPH07256880A JP H07256880 A JPH07256880 A JP H07256880A JP 5552594 A JP5552594 A JP 5552594A JP 5552594 A JP5552594 A JP 5552594A JP H07256880 A JPH07256880 A JP H07256880A
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- 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
- B41J2002/14346—Ejection by pressure produced by thermal deformation of ink chamber, e.g. buckling
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 吐出速度の大きいインクジェットヘッドを提
供する。 【構成】 圧力発生器は基板と、これに支持された温度
変化により駆動する座屈構造体３で構成される。この座
屈構造体はノズルオリフィス２に対向する部分の幅を細
くするか、または厚さを薄くし局部的な変形を大きくす
る。
供する。 【構成】 圧力発生器は基板と、これに支持された温度
変化により駆動する座屈構造体３で構成される。この座
屈構造体はノズルオリフィス２に対向する部分の幅を細
くするか、または厚さを薄くし局部的な変形を大きくす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インク中に浸されてい
る圧力発生器を駆動し、インクの圧力を高めてノズルオ
リフィスからインク滴を吐出させる機構のインクジェッ
トヘッドの改良に関するものである。
る圧力発生器を駆動し、インクの圧力を高めてノズルオ
リフィスからインク滴を吐出させる機構のインクジェッ
トヘッドの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、記録液を吐出、飛翔させて記
録を行なうインクジェット法が知られている。この方法
は低騒音で比較的高速印字が可能であること、装置の小
型化やカラー記録が容易であることなど、種々の利点を
有している。このようなインクジェット記録方法では種
々の液滴吐出原理に基づくインクジェット記録ヘッドを
用いて記録を行なっている。たとえば、液滴吐出手段と
して圧電素子の変形により発生するバイメタルの圧力を
利用したインクジェットヘッド、たとえば、特開昭６３
−２９７０５２号がある。
録を行なうインクジェット法が知られている。この方法
は低騒音で比較的高速印字が可能であること、装置の小
型化やカラー記録が容易であることなど、種々の利点を
有している。このようなインクジェット記録方法では種
々の液滴吐出原理に基づくインクジェット記録ヘッドを
用いて記録を行なっている。たとえば、液滴吐出手段と
して圧電素子の変形により発生するバイメタルの圧力を
利用したインクジェットヘッド、たとえば、特開昭６３
−２９７０５２号がある。
【０００３】また、本出願人が平成５年１１月８日に出
願した特願平５−２７８２７１号「インクジェットヘッ
ドおよびその製造方法」において、インク室の中に設け
られた圧力発生器の圧力発生源として温度変化により駆
動する座屈構造体を用いる発明を開示している。
願した特願平５−２７８２７１号「インクジェットヘッ
ドおよびその製造方法」において、インク室の中に設け
られた圧力発生器の圧力発生源として温度変化により駆
動する座屈構造体を用いる発明を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開昭６３−２９７０５２号には以下の問題点がある。
特開昭６３−２９７０５２号には以下の問題点がある。
【０００５】図１０（ａ），（ｂ）は特開昭６３−２９
７０５２号の図３（ａ），（ｂ）に対応するものであ
る。図１０（ａ）において、ノズルオリフィス２を有す
るノズルプレート１と、筐体８とによって形成されるイ
ンク室４の中には、スペーサ２７，２７によって支持さ
れる金属板２５の表面に圧電素子２３が取付けられ、電
源Ｖから供給される電圧により圧電素子２３が変形す
る。同図（ａ）は待機状態であり、同図（ｂ）はインク
滴６が吐出される状態である。
７０５２号の図３（ａ），（ｂ）に対応するものであ
る。図１０（ａ）において、ノズルオリフィス２を有す
るノズルプレート１と、筐体８とによって形成されるイ
ンク室４の中には、スペーサ２７，２７によって支持さ
れる金属板２５の表面に圧電素子２３が取付けられ、電
源Ｖから供給される電圧により圧電素子２３が変形す
る。同図（ａ）は待機状態であり、同図（ｂ）はインク
滴６が吐出される状態である。
【０００６】圧電素子２３に電圧を印加すると、圧電素
子２３の長さ方向に収縮が生じ金属板２５とのバイメタ
ル構造をなすことにより、（ｂ）に示すように厚み方向
の変位に変わる。この変位によって圧電素子２３とノズ
ルオリフィス２との間の空間を満たしていたインクに圧
力が伝搬し、ノズルオリフィス２よりインク滴６が噴出
し記録を行なう。ところが圧電素子を用いたインクジェ
ットヘッドでは、圧電素子駆動時のバイメタルが全体に
わたり円弧状の変形をするので、ノズルオリフィス部に
圧力が集中しないため、インク滴の吐出速度が低下する
原因になっていた。
子２３の長さ方向に収縮が生じ金属板２５とのバイメタ
ル構造をなすことにより、（ｂ）に示すように厚み方向
の変位に変わる。この変位によって圧電素子２３とノズ
ルオリフィス２との間の空間を満たしていたインクに圧
力が伝搬し、ノズルオリフィス２よりインク滴６が噴出
し記録を行なう。ところが圧電素子を用いたインクジェ
ットヘッドでは、圧電素子駆動時のバイメタルが全体に
わたり円弧状の変形をするので、ノズルオリフィス部に
圧力が集中しないため、インク滴の吐出速度が低下する
原因になっていた。
【０００７】さらに、圧電素子の変形が小さいため大面
積の圧電素子を使用したり、バイメタル構造により厚さ
が厚くなっていた。したがって、ノズルを集積化したマ
ルチノズルヘッドの作製は困難であった。
積の圧電素子を使用したり、バイメタル構造により厚さ
が厚くなっていた。したがって、ノズルを集積化したマ
ルチノズルヘッドの作製は困難であった。
【０００８】そのために、特願平５−２７８２７１号の
ように座屈構造体を用いたインクジェットヘッドが発明
された。この出願において、座屈構造体と基板の間隔、
座屈構造体のインク流路幅等について最適な条件を求め
たが、座屈構造体は全体にわたり同一の幅および厚さで
あった。
ように座屈構造体を用いたインクジェットヘッドが発明
された。この出願において、座屈構造体と基板の間隔、
座屈構造体のインク流路幅等について最適な条件を求め
たが、座屈構造体は全体にわたり同一の幅および厚さで
あった。
【０００９】本発明の目的は、座屈構造体を用いたイン
クジェットヘッドのインク吐出速度をさらに向上させる
ことにある。
クジェットヘッドのインク吐出速度をさらに向上させる
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ットヘッドは、複数のノズルオリフィスを有するノズル
プレートと、それぞれのノズルオリフィスに対応して配
置され、インク中に浸された圧力発生器からなり、該圧
力発生器は温度変化により駆動する座屈構造体とこの座
屈構造体を支持する基板で構成され、局部的に座屈構造
体が変形する。そのためこの座屈構造体はノズルオリフ
ィスに対向する部分の断面積を他の部分より小さく、た
とえばこの部分の幅を細くするか、厚さを薄くしてい
る。
ットヘッドは、複数のノズルオリフィスを有するノズル
プレートと、それぞれのノズルオリフィスに対応して配
置され、インク中に浸された圧力発生器からなり、該圧
力発生器は温度変化により駆動する座屈構造体とこの座
屈構造体を支持する基板で構成され、局部的に座屈構造
体が変形する。そのためこの座屈構造体はノズルオリフ
ィスに対向する部分の断面積を他の部分より小さく、た
とえばこの部分の幅を細くするか、厚さを薄くしてい
る。
【００１１】この座屈構造体の製造方法においては、基
板上のノズルオリフィスに対向する部分にフォトレジス
トを形成し、フォトレジストを含む基板の上に形成した
金属膜の上にニッケル層を電解めっき法により形成して
座屈構造体を形成し、前記ノズルオリフィスに対向する
部分の座屈構造体の断面積が他の部分より小さくなるよ
うにエッチングする。
板上のノズルオリフィスに対向する部分にフォトレジス
トを形成し、フォトレジストを含む基板の上に形成した
金属膜の上にニッケル層を電解めっき法により形成して
座屈構造体を形成し、前記ノズルオリフィスに対向する
部分の座屈構造体の断面積が他の部分より小さくなるよ
うにエッチングする。
【００１２】
【作用】本発明の前記の構成によれば、インクの圧力を
高める機構として熱駆動による座屈構造体の座屈変形を
用いるときノズルオリフィスに対向する部分の変形が大
きく、形状が小さくても大きな変位量が得られるので、
ヘッドの小型化が可能である。さらに、ノズルオリフィ
スに対向する位置の座屈構造体の変形量が大きいのでイ
ンク滴の吐出速度が向上する。
高める機構として熱駆動による座屈構造体の座屈変形を
用いるときノズルオリフィスに対向する部分の変形が大
きく、形状が小さくても大きな変位量が得られるので、
ヘッドの小型化が可能である。さらに、ノズルオリフィ
スに対向する位置の座屈構造体の変形量が大きいのでイ
ンク滴の吐出速度が向上する。
【００１３】また、製造方法においては、フォトリソグ
ラフィ技術を用いているため、パターンの寸法精度が高
く、量産効果が大きく、高集積化および低コスト化が可
能である。
ラフィ技術を用いているため、パターンの寸法精度が高
く、量産効果が大きく、高集積化および低コスト化が可
能である。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の一実施例の待機状態の断面図
であり、図２はそのＸ1 −Ｘ1 ′断面図、図３は図１の
装置のインク吐出時の断面図、図４は図３の装置のＸ2
−Ｘ2 ′断面図である。
であり、図２はそのＸ1 −Ｘ1 ′断面図、図３は図１の
装置のインク吐出時の断面図、図４は図３の装置のＸ2
−Ｘ2 ′断面図である。
【００１５】まず、図１について説明する。ノズルプレ
ート１は、円錐形または漏斗状に形成された複数のノズ
ルオリフィス２を有し、それぞれのノズルオリフィス２
に対応して座屈構造体３が配置され、インク室４中のイ
ンクに浸された構造となっている。ノズルプレート１
は、たとえば厚さ０．２ｍｍのガラスを用いることがで
きる。座屈構造体３は櫛の歯状とされ、導電性で弾性変
形を生じるたとえばニッケルなどの金属材料で形成され
ている。座屈構造体３の両端は酸化シリコンなどの絶縁
性の部材７で、たとえばシリコンあるいはガラスなどの
基板５に固定されているとともに、通電するための電極
９ａ，９ｂがその端部に設けられている。座屈構造体３
の中央部のノズルオリフィス２に対向する部分の断面積
は他の部分より小さくされている。また、基板５の表面
はたとえばポリイミドなどの絶縁性のスペーサ１０を介
してノズルプレート１に固定され、基板５の裏面は筐体
８に固定されている。
ート１は、円錐形または漏斗状に形成された複数のノズ
ルオリフィス２を有し、それぞれのノズルオリフィス２
に対応して座屈構造体３が配置され、インク室４中のイ
ンクに浸された構造となっている。ノズルプレート１
は、たとえば厚さ０．２ｍｍのガラスを用いることがで
きる。座屈構造体３は櫛の歯状とされ、導電性で弾性変
形を生じるたとえばニッケルなどの金属材料で形成され
ている。座屈構造体３の両端は酸化シリコンなどの絶縁
性の部材７で、たとえばシリコンあるいはガラスなどの
基板５に固定されているとともに、通電するための電極
９ａ，９ｂがその端部に設けられている。座屈構造体３
の中央部のノズルオリフィス２に対向する部分の断面積
は他の部分より小さくされている。また、基板５の表面
はたとえばポリイミドなどの絶縁性のスペーサ１０を介
してノズルプレート１に固定され、基板５の裏面は筐体
８に固定されている。
【００１６】次に図３について説明する。電極９ａ，９
ｂを通して電圧が印加されると、座屈構造体３は抵抗発
熱により加熱され熱膨張を起こそうとする。しかしなが
ら、この場合両端が固定されているため、膨張変形する
ことができず、圧縮力Ｐが発生する。この圧縮力Ｐが座
屈荷重を超えると座屈変形を起こす。このとき座屈構造
体３のノズルに対向する部分の断面積を他の部分より小
さくすると応力集中を起こすので、図３、図４に示すよ
うに座屈構造体３のノズルに対向する部分が、図１およ
び図２の状態から、ノズルプレート１側にノズルオリフ
ィス２の形状に対応して変形する。したがって、座屈構
造体３とノズルプレート１との間の空間を満たしていた
インクに圧力が伝搬し、ノズルオリフィス２よりインク
滴６が形成されて外へ噴出する。
ｂを通して電圧が印加されると、座屈構造体３は抵抗発
熱により加熱され熱膨張を起こそうとする。しかしなが
ら、この場合両端が固定されているため、膨張変形する
ことができず、圧縮力Ｐが発生する。この圧縮力Ｐが座
屈荷重を超えると座屈変形を起こす。このとき座屈構造
体３のノズルに対向する部分の断面積を他の部分より小
さくすると応力集中を起こすので、図３、図４に示すよ
うに座屈構造体３のノズルに対向する部分が、図１およ
び図２の状態から、ノズルプレート１側にノズルオリフ
ィス２の形状に対応して変形する。したがって、座屈構
造体３とノズルプレート１との間の空間を満たしていた
インクに圧力が伝搬し、ノズルオリフィス２よりインク
滴６が形成されて外へ噴出する。
【００１７】ここでたとえば、座屈構造体３の主材料を
ニッケル、長さを３００μｍ、幅を５０μｍ、厚さを約
６μｍとし、ノズルオリフィス２に対向する座屈構造体
３の中央部の厚さを、長さ１００μｍにわたり３μｍに
し、電極９ａ，９ｂに０．５９Ｖの電圧を印加すると、
座屈構造体３はノズルプレート１側に９μｍ変形する。
また、スペーサ１０の厚さは座屈構造体３からノズルオ
リフィス２への圧力伝搬に大きな影響を及ぼすことがわ
かっており、２〜５μｍにすることが望ましい。
ニッケル、長さを３００μｍ、幅を５０μｍ、厚さを約
６μｍとし、ノズルオリフィス２に対向する座屈構造体
３の中央部の厚さを、長さ１００μｍにわたり３μｍに
し、電極９ａ，９ｂに０．５９Ｖの電圧を印加すると、
座屈構造体３はノズルプレート１側に９μｍ変形する。
また、スペーサ１０の厚さは座屈構造体３からノズルオ
リフィス２への圧力伝搬に大きな影響を及ぼすことがわ
かっており、２〜５μｍにすることが望ましい。
【００１８】また、座屈構造体３が線膨張係数の差によ
りノズルプレート１側に曲がるように、座屈構造体３
は、基板側に厚さ０．０１μｍのタンタル、ノズルプレ
ート側に厚さ約６μｍのニッケルの２層構造になってい
る。また電極９ａ，９ｂの電流を断ち、座屈構造体３が
冷却されれば図１，図２の待機状態へ戻る。
りノズルプレート１側に曲がるように、座屈構造体３
は、基板側に厚さ０．０１μｍのタンタル、ノズルプレ
ート側に厚さ約６μｍのニッケルの２層構造になってい
る。また電極９ａ，９ｂの電流を断ち、座屈構造体３が
冷却されれば図１，図２の待機状態へ戻る。
【００１９】この一連の動作は、上記座屈構造体３のノ
ズルオリフィスに対向する中央部分の厚さが薄い場合に
限定されるものではなく、厚さが他の部分と同じでも幅
を狭くすることにより同一の効果を奏する。たとえば後
述の座屈構造体３の長さが３００μｍ、それぞれの幅が
５０μｍ、厚さが約６μｍとし、ノズルオリフィスに対
向する部分の座屈構造体の中央部のそれぞれの幅が、長
さ１００μｍにわたり２５μｍの場合も同様の動作を行
なう。
ズルオリフィスに対向する中央部分の厚さが薄い場合に
限定されるものではなく、厚さが他の部分と同じでも幅
を狭くすることにより同一の効果を奏する。たとえば後
述の座屈構造体３の長さが３００μｍ、それぞれの幅が
５０μｍ、厚さが約６μｍとし、ノズルオリフィスに対
向する部分の座屈構造体の中央部のそれぞれの幅が、長
さ１００μｍにわたり２５μｍの場合も同様の動作を行
なう。
【００２０】図５は、図１の装置の分解斜視図であり、
図６のそのＸ−Ｘ′断面図、図７はそのＹ−Ｙ′断面図
である。ノズルプレート１には多数のノズルオリフィス
２，２…が設けられている。スペーサ１０はノズルオリ
フィス２，２…に対向する部分に長方形の窓１０−１，
１０−１…が設けられている。座屈構造体３は櫛形に構
成され、絶縁性部材７を介してインク流路５−１を有す
る基板５に固定される。インク流路５−１はノズルオリ
フィス２，２…の方向に細長い漏斗状に形成されてい
る。スペーサ１０の窓１０−１に対向する座屈構造体３
の櫛の歯の中央部分３−１は厚さを薄くするまたは幅を
細くして変形しやすくする。図５の場合は幅を細くして
ある。座屈構造体３の端部９ａ，９ｂは電極となる。基
板５は空所８−１およびインク供給孔８−２を有する筐
体８に取付けられている。この空所８−１とインク流路
５−１はインク室４を形成する。なお、１１は座屈構造
体３の絶縁性部材７とスペーサ１０の間を埋める充填材
である。絶縁性部材７は、座屈構造体３と基板５との間
隔を規制するスペーサとなる。
図６のそのＸ−Ｘ′断面図、図７はそのＹ−Ｙ′断面図
である。ノズルプレート１には多数のノズルオリフィス
２，２…が設けられている。スペーサ１０はノズルオリ
フィス２，２…に対向する部分に長方形の窓１０−１，
１０−１…が設けられている。座屈構造体３は櫛形に構
成され、絶縁性部材７を介してインク流路５−１を有す
る基板５に固定される。インク流路５−１はノズルオリ
フィス２，２…の方向に細長い漏斗状に形成されてい
る。スペーサ１０の窓１０−１に対向する座屈構造体３
の櫛の歯の中央部分３−１は厚さを薄くするまたは幅を
細くして変形しやすくする。図５の場合は幅を細くして
ある。座屈構造体３の端部９ａ，９ｂは電極となる。基
板５は空所８−１およびインク供給孔８−２を有する筐
体８に取付けられている。この空所８−１とインク流路
５−１はインク室４を形成する。なお、１１は座屈構造
体３の絶縁性部材７とスペーサ１０の間を埋める充填材
である。絶縁性部材７は、座屈構造体３と基板５との間
隔を規制するスペーサとなる。
【００２１】次に製法の一例として、ノズルオリフィス
に対向する部分を薄くした座屈構造体およびそれを支持
する基板の製造工程について説明する。図８（ａ）〜
（ｉ）はその製法の各工程の断面図である。
に対向する部分を薄くした座屈構造体およびそれを支持
する基板の製造工程について説明する。図８（ａ）〜
（ｉ）はその製法の各工程の断面図である。
【００２２】まず、図８（ａ）に示すように、シリコン
基板１００の表裏両面に熱酸化膜１１０を所定の厚さ
（たとえば１μｍ）形成する。
基板１００の表裏両面に熱酸化膜１１０を所定の厚さ
（たとえば１μｍ）形成する。
【００２３】次に図８（ｂ）に示すように、裏面にフォ
トレジストを塗布し、形成すべきインク流路の形状に対
応したパターニングを行ない、ＣＨＦ3 にて熱酸化膜１
１０のエッチングを行なう。
トレジストを塗布し、形成すべきインク流路の形状に対
応したパターニングを行ない、ＣＨＦ3 にて熱酸化膜１
１０のエッチングを行なう。
【００２４】次に図８（ｃ）に示すように、表面にフォ
トレジストを塗布し、ノズルオリフィスに対向する部分
だけフォトレジスト１５０を残してエッチングする。こ
れは座屈構造体の厚さを薄くするためである。
トレジストを塗布し、ノズルオリフィスに対向する部分
だけフォトレジスト１５０を残してエッチングする。こ
れは座屈構造体の厚さを薄くするためである。
【００２５】次に、図８（ｄ）に示すように、表面にた
とえば厚さ０．０１μｍのタンタル膜を形成しその上に
たとえば厚さ０．１μｍのニッケル膜をたとえばスパッ
タ法で成膜し、タンタルおよびニッケル膜１２０が形成
される。この上にフォトレジスト１３０を塗布し、形成
すべき座屈構造体の構造体の形状に対応した櫛の歯状の
パターニングを行なう。このときフォトレジストパター
ニング用のフォトマスクは、座屈構造体の長さが３００
μｍ、幅が５０μｍになるように設計したものを用い
る。櫛の歯部分の間隔はノズルオリフィスの間隔に対応
して決定される。
とえば厚さ０．０１μｍのタンタル膜を形成しその上に
たとえば厚さ０．１μｍのニッケル膜をたとえばスパッ
タ法で成膜し、タンタルおよびニッケル膜１２０が形成
される。この上にフォトレジスト１３０を塗布し、形成
すべき座屈構造体の構造体の形状に対応した櫛の歯状の
パターニングを行なう。このときフォトレジストパター
ニング用のフォトマスクは、座屈構造体の長さが３００
μｍ、幅が５０μｍになるように設計したものを用い
る。櫛の歯部分の間隔はノズルオリフィスの間隔に対応
して決定される。
【００２６】次に図８（ｅ）に示すように、前記タンタ
ルおよびニッケル膜１２０を電極にして電解めっき法に
より所定の厚さたとえば６μｍのニッケルめっき層１４
０を形成する。タンタルおよびニッケル膜１２０とニッ
ケルめっき層１４０により座屈構造体３が形成される。
電解めっきには、たとえば、スルファミン酸ニッケル浴
によるニッケルめっきを用いることができる。
ルおよびニッケル膜１２０を電極にして電解めっき法に
より所定の厚さたとえば６μｍのニッケルめっき層１４
０を形成する。タンタルおよびニッケル膜１２０とニッ
ケルめっき層１４０により座屈構造体３が形成される。
電解めっきには、たとえば、スルファミン酸ニッケル浴
によるニッケルめっきを用いることができる。
【００２７】次に、図８（ｆ）に示すように、フォトレ
ジスト１３０を剥離し、イオンミリング等のドライエッ
チングにより不要な前記スパッタによるタンタルおよび
ニッケル膜１２０の両端部を除去する。
ジスト１３０を剥離し、イオンミリング等のドライエッ
チングにより不要な前記スパッタによるタンタルおよび
ニッケル膜１２０の両端部を除去する。
【００２８】次に図８（ｇ）に示すように、表面にフォ
トレジストを塗布し、座屈構造体３のノズルオリフィス
に対向する部分をたとえば厚さ３μｍにハーフエッチン
グした後フォトレジストを剥離する。
トレジストを塗布し、座屈構造体３のノズルオリフィス
に対向する部分をたとえば厚さ３μｍにハーフエッチン
グした後フォトレジストを剥離する。
【００２９】次に図８（ｈ）に示すように、前記の状態
のシリコン基板１００を水酸化カリウム溶液に浸すと、
熱酸化膜１１０のない部分のシリコンが除去され、イン
ク流路５−１が形成される。
のシリコン基板１００を水酸化カリウム溶液に浸すと、
熱酸化膜１１０のない部分のシリコンが除去され、イン
ク流路５−１が形成される。
【００３０】次に図８（ｉ）に示されるように、前記状
態のシリコン基板１００を弗酸溶液に浸すと、不要な熱
酸化膜が除去される。次にこの状態のシリコン基板１０
０をアセトンに浸すと、前記フォトレジスト１５０が除
去され、座屈構造体３の両端部のみが基板に固定され
る。これで圧力発生器が完成する。
態のシリコン基板１００を弗酸溶液に浸すと、不要な熱
酸化膜が除去される。次にこの状態のシリコン基板１０
０をアセトンに浸すと、前記フォトレジスト１５０が除
去され、座屈構造体３の両端部のみが基板に固定され
る。これで圧力発生器が完成する。
【００３１】最後に図５に示すように、ノズルプレート
１、スペーサ１０、座屈構造体３を配置した基板５、筐
体８を接合してインクジェットヘッドが完成する。
１、スペーサ１０、座屈構造体３を配置した基板５、筐
体８を接合してインクジェットヘッドが完成する。
【００３２】次に製法の第２の例として、ノズルオリフ
ィスに対向する部分を細くした座屈構造体およびそれを
支持する基板の製造工程について説明する。図９（ａ）
〜（ｇ）はその製法の各工程の断面図である。
ィスに対向する部分を細くした座屈構造体およびそれを
支持する基板の製造工程について説明する。図９（ａ）
〜（ｇ）はその製法の各工程の断面図である。
【００３３】まず図９（ａ）に示すように、シリコン基
板１００の表裏両面に熱酸化膜１０をたとえば１μｍ形
成する。
板１００の表裏両面に熱酸化膜１０をたとえば１μｍ形
成する。
【００３４】次に図９（ｂ）に示すように、裏面にフォ
トレジストを塗布し、形成すべき流路の形状に対応した
パターニングを行ない、ＣＨＦ3 にて熱酸化膜１１０の
エッチングを行なう。
トレジストを塗布し、形成すべき流路の形状に対応した
パターニングを行ない、ＣＨＦ3 にて熱酸化膜１１０の
エッチングを行なう。
【００３５】次に、図９（ｃ）に示すように、表面にた
とえば厚さ０．０１μｍのタンタル膜およびたとえば厚
さ０．１μｍのニッケル膜よりなるタンタルおよびニッ
ケル膜１２０を、たとえばスパッタ法で成膜し、この上
にフォトレジスト１３０を塗布し形成すべき座屈構造体
の形状に対応した櫛の歯状のパターニングを行なう。こ
のとき、該フォトレジストパターニング用のフォトマス
クは、座屈構造体の長さが３００μｍ、それぞれの幅が
５０μｍで、ノズルオリフィスに対向する部分のそれぞ
れの座屈構造体の幅が、長さ１００μｍにわたり２５μ
ｍになるように予め設計したものを用いる。
とえば厚さ０．０１μｍのタンタル膜およびたとえば厚
さ０．１μｍのニッケル膜よりなるタンタルおよびニッ
ケル膜１２０を、たとえばスパッタ法で成膜し、この上
にフォトレジスト１３０を塗布し形成すべき座屈構造体
の形状に対応した櫛の歯状のパターニングを行なう。こ
のとき、該フォトレジストパターニング用のフォトマス
クは、座屈構造体の長さが３００μｍ、それぞれの幅が
５０μｍで、ノズルオリフィスに対向する部分のそれぞ
れの座屈構造体の幅が、長さ１００μｍにわたり２５μ
ｍになるように予め設計したものを用いる。
【００３６】次に図９（ｄ）に示すように、前記ニッケ
ル膜を電極にして電解めっき法により所定の厚さ（たと
えば６μｍ）のニッケルめっき層１４０を形成する。こ
のニッケルめっき層１４０とタンタルおよびニッケル膜
１２０で座屈構造体３が形成される。電解めっきには、
たとえばスルファミン酸ニッケル浴によるニッケルめっ
きを用いることができる。
ル膜を電極にして電解めっき法により所定の厚さ（たと
えば６μｍ）のニッケルめっき層１４０を形成する。こ
のニッケルめっき層１４０とタンタルおよびニッケル膜
１２０で座屈構造体３が形成される。電解めっきには、
たとえばスルファミン酸ニッケル浴によるニッケルめっ
きを用いることができる。
【００３７】次に図９（ｅ）に示すように、フォトレジ
ストを剥離しイオンミリング等のドライエッチングによ
り、不要な両端のスパッタによるタンタルおよびニッケ
ル膜１２０を除去する。
ストを剥離しイオンミリング等のドライエッチングによ
り、不要な両端のスパッタによるタンタルおよびニッケ
ル膜１２０を除去する。
【００３８】次にこの状態のシリコン基板１００を水酸
化カリウム溶液に浸すと、熱酸化膜のない部分のシリコ
ンが除去され、インク流路５−１が形成される。
化カリウム溶液に浸すと、熱酸化膜のない部分のシリコ
ンが除去され、インク流路５−１が形成される。
【００３９】次に図９（ｇ）に示すように、前記の状態
のシリコン基板１００を弗酸溶液に浸すと、不要な熱酸
化膜が除去され、座屈構造体３の両端部分のみ基板に固
定された状態になる。これで圧力発生器が完成する。
のシリコン基板１００を弗酸溶液に浸すと、不要な熱酸
化膜が除去され、座屈構造体３の両端部分のみ基板に固
定された状態になる。これで圧力発生器が完成する。
【００４０】最後に、図５に示すように、ノズルプレー
ト１、スペーサ１０、座屈構造体３を配置した基板５、
筐体８を接合してインクジェットヘッドが完成する。
ト１、スペーサ１０、座屈構造体３を配置した基板５、
筐体８を接合してインクジェットヘッドが完成する。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インク
の圧力を高める機構として熱駆動による座屈構造体の座
屈変形を用いているため、圧力発生器の構造が非常に簡
単で、形状が小さくても大きな変位量が得られるのでヘ
ッドの小型化が可能である。さらに、ノズルオリフィス
に対向する位置の座屈構造体が大きく変形するのでイン
ク滴の吐出速度が向上する。
の圧力を高める機構として熱駆動による座屈構造体の座
屈変形を用いているため、圧力発生器の構造が非常に簡
単で、形状が小さくても大きな変位量が得られるのでヘ
ッドの小型化が可能である。さらに、ノズルオリフィス
に対向する位置の座屈構造体が大きく変形するのでイン
ク滴の吐出速度が向上する。
【００４２】流量の制御は座屈構造体に与えるパルスの
サイクルを変更して行なうことができる。また製造方法
においては、フォトリソグラフィ技術を用いているた
め、パターンの寸法精度が高く、量産効果が大きく、高
集積化および低コスト化が可能である。
サイクルを変更して行なうことができる。また製造方法
においては、フォトリソグラフィ技術を用いているた
め、パターンの寸法精度が高く、量産効果が大きく、高
集積化および低コスト化が可能である。
【図１】本発明のインクジェットヘッドの待機状態の断
面図である。
面図である。
【図２】図１のＸ1 −Ｘ1 ′断面図である。
【図３】本発明のインクジェットヘッドの動作状態の断
面図である。
面図である。
【図４】図２のＸ2 −Ｘ2 ′断面図である。
【図５】本発明のインクジェットヘッドの分解斜視図で
ある。
ある。
【図６】図５のＸ−Ｘ′断面図である。
【図７】図５のＹ−Ｙ′断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｉ）は本発明の製法の一例の各工程
の断面図である。
の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｇ）は本発明の製法の他の例の工程
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のインク
ジェットヘッドの待機状態および動作状態の断面図であ
る。
ジェットヘッドの待機状態および動作状態の断面図であ
る。
１ ノズル ２ ノズルオリフィス ３ 座屈構造体 ４ インク出力 ５ 基板 ６ インク滴 ７ 絶縁性部材 ８ 筐体 ９ａ，９ｂ 電極 １０ スペーサ １００ シリコン基板 １１０ 熱酸化膜 １２０ タンタルおよびニッケル膜 １３０ フォトレジスト １４０ ニッケルめっき層 １５０ フォトレジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乾 哲也 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 太田 賢司 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 (4)
- 【請求項１】 ノズルオリフィスを有するノズルプレー
トとその背面の筐体とよりなるインク室と、インク室の
中に設けられた圧力発生器とを有し、圧力発生器は温度
変化により駆動する座屈構造体とその座屈構造体をスペ
ーサを介して支持しかつインク流路を有する基板で構成
され、座屈構造体のノズルオリフィスに対向する部分は
局部的に変形することを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項２】 座屈構造体のノズルオリフィスに対向す
る部分の断面積を他の部分より小さくすることを特徴と
する請求項１記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 座屈構造体はタンタル膜の上に形成され
たニッケル膜とその上に形成されたニッケル層とよりな
ることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項４】 基板上のノズルオリフィスに対向する部
分にフォトレジストを形成する工程と、フォトレジスト
を含む基板の上に座屈構造体となるニッケル膜を電解め
っき法により形成する工程と、前記ノズルオリフィスに
対向する部分のニッケル膜の断面積を他の部分の断面積
より小さくなるようにエッチングする工程と、圧力発生
器の前方にノズルオリフィスを有するノズルプレートを
結合し、後方に筐体を結合してインク室を形成する工程
とを有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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5552594A JPH07256880A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5552594A JPH07256880A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07256880A true JPH07256880A (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=13001142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5552594A Withdrawn JPH07256880A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07256880A (ja) |
-
1994
- 1994-03-25 JP JP5552594A patent/JPH07256880A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |