JPH0911458A

JPH0911458A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0911458A
Application number: JP16372595A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hirata; 進平田; Koji Matoba; 宏次的場; Tetsuya Inui; 哲也乾; Yorishige Ishii; 頼成石井; Shingo Abe; 新吾阿部; Yutaka Onda; 裕恩田; Masaharu Kimura; 正治木村; Masaru Horinaka; 大堀中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱及び冷却による良好な応答特性を有し、
高速印字を行うことのできるインクジェットヘッドを提
供する。【構成】基板上にインクを吐出させるための圧力を発
生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段と所定の間隔
を隔て、インクを吐出させるノズルを有するノズルプレ
ートと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記
圧力発生手段は、熱膨張により座屈変形を生じる座屈構
造体と、該座屈構造体に沿って設けられたヒータ層から
なり、前記基板と前記座屈構造体の間には、ペルチェ素
子を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に満たされたイン
ク液に圧力を加え、内部から外部へインク液を吐出させ
るインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より記録液を吐出、飛翔させて記録
を行うインクジェット記録方法が知られているが、該方
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等数々の利点を有
している。このようなインクジェト記録方法で用いられ
るインクジェットヘッドの形式としては、従来より幾つ
かの方式が用いられている。例えば、図９及び図１０に
示すようにキャビティ内部にヒータを設け、このヒータ
を急速に加熱することによりインクを沸騰させて泡を形
成し、この泡の発生による圧力変化でインクをノズルか
ら吐出させるいわゆるバブルジェット方式や、図１１に
示す特開平２−３０５４３のように、温度変化により駆
動する駆動体の変位を用いてインク圧力室に圧力を発生
させ、これによりノズルからインクを粒状にして吐出さ
せる方式がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には以下のような問題点がある。

【０００４】まずバブルジェット方式では、インクを沸
騰させて泡を形成するにはヒータを瞬間的に１０００℃
の高温にする必要があり、このためヒータの劣化が避け
られずヘッドの寿命が短い、という問題点がある。

【０００５】特開平２−３０５４３の方式では、圧力発
生部材は加熱により変位し、その後冷却されて元の形状
に復帰する。つまり、圧縮力発生部材の変位と復帰とを
連続的に繰り返すために圧縮力発生部材の加熱と冷却と
が連続的に繰り返されるが、この冷却時において圧力発
生部材が冷却されにくく、加熱、冷却による圧力発生部
材の応答特性が良くないため高速印字に適さない、とい
う問題点がある。

【０００６】これらの問題点に鑑み本発明では、加熱及
び冷却による良好な応答特性を有し、高速印字に適した
インクジェットヘッドを提供することを目的とする。ま
た、小さな寸法を維持したまま大きな吐出力を得ること
できる寿命の長いインクジェットヘッドを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願のインクジェットヘ
ッドでは、基板上にインクを吐出させるための圧力を発
生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段と所定の間隔
を隔て、インクを吐出させるノズルを有するノズルプレ
ートと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記
圧力発生手段は、熱膨張により座屈変形を生じる座屈構
造体と、該座屈構造体に沿って設けられたヒータ層から
なり、前記基板と前記座屈構造体との間には、ペルチェ
素子を設けたことを特徴とする。

【０００８】また、前記インクジェットヘッドにおい
て、各ヘッドは、ペルチェ素子を駆動させるペルチェ素
子駆動電源と、座屈構造体を駆動させる座屈構造体駆動
電源とを備え、ペルチェ素子への電流の供給は、座屈構
造体を駆動させるヒータへの電流供給が終了すると同時
に、直ちに一定時間行われることを特徴とする。

【０００９】また、本願のインクジェットヘッドの製造
方法では、基板上に、スパッタ法でＮ型半導体を成膜し
パターニングを行う工程と、Ｐ型半導体を成膜しパター
ニングを行う工程と、前記Ｎ型半導体とＰ型半導体との
間をスパッタ法あるいはスピンコート法により絶縁膜で
埋める工程と、隣り合ったＮ型半導体とＰ型半導体とが
導通するようスパッタ法で銅を成膜する工程からなるペ
ルチェ素子を形成する工程と、該形成したペルチェ素子
上にスパッタ法で第１犠牲層を形成する工程と、該第１
犠牲層上にメッキ法により座屈構造体となる第１金属層
を形成する工程と、該第１金属層上に第２犠牲層を形成
する工程と、該第２犠牲層上にメッキ法によりダイヤフ
ラムとなる第２金属層を形成する工程と、前記第１及び
第２犠牲層をエッチングするための窓を前記基板の裏面
に空ける工程と、該窓からエッチングを行い、前記第１
及び第２犠牲層を一括してエッチングし、ペルチェ素子
と座屈構造体、及び座屈構造体とダイヤフラムを分離す
る工程と、前記第２金属層をパターニング加工して所定
の形状を持つダイヤフラムを形成する工程と、を有する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載のインクジェットヘッドでは、
座屈構造体が最大変位に達し、加熱を終了して冷却期間
に入ると、座屈体及びヒータ層の熱は、基板上のペルチ
ェ素子、または座屈構造体の取り付け部を通して周辺部
のペルチェ素子に吸収され基板を通してインク室外へ放
出されるため、圧力発生部材の冷却速度が速くなる。

【００１１】請求項２に記載のインクジェットヘッドで
は、ヒータへの電源供給が終了すると同時に、直ちに一
定時間ペルチェ素子に電流を供給することにより、座屈
構造体の加熱速度、冷却速度が速くなり、しかも小電力
で行うことができる。また、各ヘッドがそれぞれ電源を
有することから、駆動した座屈構造体についてのみペル
チェ素子を駆動するよう制御することができ、座屈構造
体の過熱、過冷却を防ぐことができる。

【００１２】請求項３に記載のインクジェットヘッドの
製造方法では、圧力発生部材を半導体プロセスによって
作製できるので、ペルチェ素子と座屈構造体との位置合
わせを高精度に制御することができる。また、ペルチェ
素子と座屈構造体との間の間隙と、座屈構造体とダイヤ
フラムとの間の間隙とを、第１犠牲層と第２犠牲層を連
続的にエッチングして除去することにより一括して形成
できるので、作製工程を簡素化することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のインクジェットヘッドを実施
例により詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明のインクジェットヘッドの
待機状態における構成を概略的に示した断面図であり、
図２は、本発明のインクジェットヘッドの分解斜視図で
ある。

【００１５】本発明のインクジェットヘッドは、座屈構
造体１、第１絶縁膜２、ヒータ回路３、第２絶縁膜４、
ダイヤフラム５、第３絶縁膜６、基板７、スペーサー
８、筺体９、ノズルプレート１０、ノズル１１、ペルチ
ェ素子１２、ペルチェ素子駆動電極１３ａ、１３ｂ、座
屈構造体駆動電極１４ａ、１４ｂ、ペルチェ素子駆動電
源１５、座屈構造体駆動電源１６、及びインク供給口１
７より構成される。

【００１６】座屈構造体１の基板側に、第２絶縁膜４を
介してヒータ回路３を形成しており、さらにヒータ回路
３と基板７との絶縁性を確保するため、ヒータ回路３と
基板７間に第１絶縁膜２を形成している。また、座屈構
造体１のノズルプレート１０側にはダイヤフラム５が形
成され、座屈構造体１及びダイヤフラム５により圧力発
生部材を構成している。基板７上にある第３絶縁膜６の
表面には、前記座屈構造体に対向する位置及びその周辺
に、ペルチェ素子１２及びペルチェ素子駆動電源１３
ａ、１３ｂが設けられている。

【００１７】座屈構造体１の両端は、第３絶縁膜６を介
して基板７の一方表面に固定されている。またダイヤフ
ラム５は、周囲を基板７に固定されている。さらに基板
７には、圧力発生部材とノズルプレート１０の間にイン
クを供給するためのインク供給口１７が形成されてい
る。

【００１８】座屈構造体１の両端部には電極１４ａ、１
４ｂが形成されており、電極１４ａには電源１６により
電圧が印加可能である。電極１４ｂは接地状態とされて
いる。また、ペルチェ素子１２の両端部には電極１３
ａ、１３ｂが形成されており、電極１３ａには電源１５
により電圧が印加可能である。電極１３ｂは接地状態と
されている。

【００１９】基板７の座屈構造体１が取り付けられた側
には、スペーサー８を介してノズルプレート１０が取り
付けられている。ノズルプレート１０にはノズル１１が
形成されている。基板７の座屈構造体１が取り付けられ
た側と反対側には、筺体９が取り付けられている。座屈
構造体１とダイヤフラム５の間、ダイヤフラム５とノズ
ルプレート１０の間、第１絶縁膜２と筺体９の間はイン
ク１８で満たされている。

【００２０】座屈構造体１は、ニッケルなどの金属材料
により構成され、各ノズルオリフィス１１に対応するよ
うに設けられている。第２絶縁膜４及び第１絶縁膜２
は、酸化シリコンあるいはアルミナなどの絶縁性材料よ
り形成され、ヒータ回路３はニッケルあるいはニッケル
クロム合金などの抵抗の高い材料より形成されている。
ダイヤフラム５はニッケルなどの延性材料より形成さ
れ、基板７はシリコンあるいはガラスなどにより構成さ
れている。ただし基板７の材質としては、熱伝導率が５
０Ｊ（ｍｓＫ）^-1以上のものであればどんな材質でもよ
い。

【００２１】ノズルプレート１０は、厚さ０．２ｍｍあ
るいはそれ以下のガラス、プラスチックシート、あるい
はニッケル等の金属材料により構成されている。ノズル
プレート１０にはノズルプレート１０を貫通し、かつ一
定方向に配列された複数個のノズル１１が円錐場または
漏斗状に形成されている。

【００２２】スペーサー８は、ポリイミドあるいはアク
リル系の感光性接着剤などの絶縁性材料より形成されて
いる。またノズルプレート１０とダイヤフラム５の間に
は、インクを導くインクの供給口１７を形成している。

【００２３】次に、ペルチェ素子の構造と動作につい
て、図３及び図４を用いて説明する。ペルチェ素子はガ
ラスなど絶縁性の基板２０、銅などの駆動電源２１、イ
ンジウムなどのiii族元素から成るＰ型半導体２２、ビ
スマスなどのV族元素から成るＮ型半導体２３、絶縁性
部材２４、銅などの電極２５及び上側絶縁性部材２６か
ら成る。図４の矢印方向に電流を流すと、上部は低温、
下部は高温となり、熱の流れができる。そして上部では
吸熱、下部では発熱が起こるものである。

【００２４】次に、図１、図５及び図６を用いて本発明
のインクジェットヘッドの動作について説明する。まず
図１のごとくインクの供給口１７を通じてインク１８が
供給され、ダイヤフラム５はインク１８に浸された状態
となる。この後、電極１４ａに電源１６により電圧が印
加される。これによりヒータ３に電流が流れ、ヒータ３
の抵抗発熱により座屈構造体１は加熱され、長手方向に
伸びようとする。しかしながら、座屈構造体１の長手方
向の両端部は基板７に固定されており、座屈構造体１は
その長手方向に伸びることができない。それゆえ座屈構
造体１にはその反力として圧縮力Ｐ₀が発生し蓄積され
る。この圧縮力Ｐ₀が座屈荷重をこえると座屈構造体１
は、図５に示すように座屈変形を起こす。

【００２５】座屈構造体１の変形は、図５に示すように
座屈構造体１の中央部がノズルプレート１０側へ変形す
る。この時、座屈構造体１に連結しているダイヤフラム
５もノズルプレート１０側へ変形する。このためインク
１８がノズル１１を通じて外部へ押し出され、インクジ
ェットヘッドの外部にインク滴が形成される。このイン
ク滴の噴出によりプリント面への印字が行われる。

【００２６】次に電極１４ａ、１４ｂへの電流を断ち、
座屈構造体１の加熱をやめると同時に、図６に示すよう
に、電極１３ａに電源１５により電圧を印加する。する
と、ペルチェ素子１２に電流が流れ、ペルチェ素子１２
の上側が低温となり吸熱が起こり、ペルチェ素子の基板
側は高温となり発熱が起こる。したがって、座屈構造体
１及びヒータ３の熱はインク１８を通ってペルチェ素子
１２に吸収され、基板７を通してヘッドの外へ放出され
る。また、座屈構造体１及びヒータ３の熱の一部は、座
屈構造体１の取り付け部１９を通ってペルチェ素子１２
に吸収され、基板を通してヘッドの外へ放出される。こ
れにより、座屈構造体１は速やかに冷却されて図１の待
機状態に戻ることができるため、インクジェットヘッド
の応答特性は良くなり、高速印字が可能となる。

【００２７】例えば、座屈構造体１の温度上昇を１００
ｄｅｇとし、立ち上がり応答速度（ｔ_r）、立ち下がり
応答速度（ｔ_d）及び消費電力を熱伝導解析によるシミ
ュレーションで計算した。ここで、立ち上がり応答速度
（ｔ_r）は座屈構造体１が１００ｄｅｇ温度上昇する時
間、立ち下がり応答速度（ｔ_d）は座屈構造体１が上昇
した温度から座屈温度（４０ｄｅｇ）へ降下する時間で
ある。なお、温度上昇を１００ｄｅｇとしたのは、別の
エネルギー計算でインク滴が吐出するのに必要なエネル
ギーを、インク滴の“運動エネルギー＋表面エネルギ
ー”の十倍として設定したためである。

【００２８】座屈構造体１の単位体積当たりの消費エネ
ルギーを６．４×１０⁸Ｊ／ｍ³、消費電力を４×１０¹³
Ｗ／ｍ³、パルス幅を１６μｓとして座屈構造体１を駆
動させた。また電極１４ａ、１４ｂの電流を断ち、座屈
構造体１の加熱をやめると同時に電極１３ａに電源１５
により電圧を印加し、ペルチェ素子を駆動させた。

【００２９】図７（ａ）は、上記の条件で座屈構造体１
を駆動させた場合の駆動波形であり、図７（ｂ）はペル
チェ素子の駆動波形である。また図７（ｃ）は、上記の
条件で座屈構造体１を駆動させた場合の、時間に対する
座屈構造体の上昇温度の変化をシミュレーションで計算
した結果を表すグラフである。

【００３０】図７（ｃ）の上昇温度カーブから応答速度
を計算すると、立ち上がり応答速度（ｔ_r）は１４μ
ｓ、立ち下がり応答速度（ｔ_d）は１３０μｓとなり、
この結果駆動周波数が６．９ｋＨｚでの駆動が可能にな
ることがわかった。

【００３１】駆動周波数が速くなったのは、主に立ち下
がり応答が速くなったためである。すなわち、座屈構造
体１及びヒータ３の熱は、インク１８を通ってペルチェ
素子１２に吸収され、基板を通してヘッドの外へ放出さ
れる。また、座屈構造体１及びヒータ３の熱の一部は、
座屈構造体１の取り付け部を通ってペルチェ素子１２に
吸収され、基板を通してヘッドの外へ放出される。これ
により座屈構造対は速やかに冷却され、図１の待機状態
に戻ることができる。したがって、高速印字が可能とな
るのである。特に、図７のごとく、ペルチェ素子への電
流の供給が、ヒーターへの電流供給を終了した後、直ち
に行われるようにした場合には、座屈構造体１を加熱し
ているときには、ペルチェ素子１２が駆動していないの
で座屈構造体は速やかに加熱され、その後座屈構造体の
冷却期間に入ると、ペルチェ素子が直ちに駆動するので
座屈構造体は速やかに冷却される。したがって、応答速
度が速くなり、高速印字を行うことができる。また、本
願のインクジェットヘッドでは、各ヘッドがそれぞれ電
源を有することから、駆動した座屈構造体についてのみ
ペルチェ素子が駆動するよう制御することが可能であ
る。

【００３２】図７（ｃ）には、ペルチェ素子を駆動しな
い場合の、時間に対する座屈構造体１の上昇温度の変化
をシミュレーションで計算した結果も同時に示した。こ
の上昇温度カーブから応答速度を計算すると、立ち上が
り応答速度（ｔ_r）は１４μｓ、立ち下がり応答速度
（ｔ_d）は１７０μｓ、駆動周波数は５．４ｋＨｚとな
り、ペルチェ素子を駆動したときよりも応答速度が遅い
ことがわかる。

【００３３】なお、本実施例では座屈構造体の上にダイ
ヤフラムを形成した構造でシミュレーションを行った
が、ペルチェ素子を駆動した効果はダイヤフラムが形成
された場合に限定されるものではなく、ダイヤフラムが
ない場合にも同様の効果を示す。また、座屈構造体がな
く、ダイヤフラムが直接座屈する構造の場合も同様の効
果を示す。

【００３４】次に、本発明のインクジェットヘッドに係
る圧力発生部材の製造方法について、図８を用いて工程
順に説明する。なお、用いる物質、膜厚等はこれに限定
されるものではない。

【００３５】まず図８（ａ）に示すように、面方位(１
００）のシリコン基板１００の表裏両面に、熱酸化膜１
１０を所定の厚さ（例えば１μｍ）に形成する。

【００３６】次に図８（ｂ）に示すように、基板の裏面
にフォトレジストを塗布し（図示しない）、形成すべき
インク循環口の形状に対応したパターニングを行い、Ｃ
ＨＦ₃にて熱酸化膜１１０のエッチングを行う。続いて
このシリコン基板を水酸化カリウム溶液に浸すとエッチ
ング速度の遅い（１１１）面が残り、インク循環口１８
が一部作成される。その後レジストを剥離する。

【００３７】次に図８（ｃ）に示すように、基板のイン
ク循環口を形成した面とは反対側の表面に、厚さ１μｍ
の銅１２０をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレジ
ストを塗布し（図示しない）、形成すべきペルチェ素子
の電極の形状に対応したパターニングを硝酸溶液等のエ
ッチングで行い、レジストを剥離する。

【００３８】次に、図８（ｄ）に示すように、表面にビ
スマス等のV族元素であるＮ型半導体１３０をスパッタ
法で成膜し、この上にフォトレジスト１４０を塗布し、
形成すべきペルチェ素子の形状に対応したパターニング
をイオンミリング等の方法で行う。

【００３９】次に図８（ｅ）に示すように、表面にイン
ジウム等のiii族元素であるＰ型半導体１５０をスパッ
タ法で成膜し、この上にフォトレジスト１６０を塗布
し、形成すべきペルチェ素子の形状に対応したパターニ
ングをイオンミリング等の方法で行う。

【００４０】次に図８（ｆ）に示すように、前記レジス
ト１４０、１６０を剥離し、続いて表面に酸化シリコン
あるいはポリイミド等の絶縁膜１７０をスパッタ法ある
いはスピンコート法で成膜し、Ｎ型半導体１３０及びＰ
型半導体１５０の間が埋まり、表面が出るようにパター
ニングする。

【００４１】次に図８（ｇ）に示すように、厚さ１μｍ
の銅１８０をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレジ
ストを塗布し（図示しない）、形成すべきペルチェ素子
の電極の形状に対応するように、すなわち隣り合ったＮ
型半導体１３０とＰ型半導体１５０が導通するように、
硝酸溶液等のエッチングでパターニングを行い、レジス
トを剥離する。

【００４２】次に図８（ｈ）に示すように、表面に厚さ
０．５μｍのアルミニウム１９０をスパッタ法で成膜
し、第１犠牲層を形成する。

【００４３】次に図８（ｉ）に示すように、表面に厚さ
０．５μｍの酸化シリコン２００をスパッター法で成膜
し、第１絶縁膜を形成する。続いて表面に厚さ０．０１
μｍのタンタル及び厚さ０．１μｍのニッケルをスパッ
タ法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示
しない）、形成すべきヒータ２１０の形状に対応したパ
ターニングを行いレジストを剥離する。タンタルは、酸
化シリコン２００とニッケルとの密着力を上げるために
成膜する。

【００４４】次に図８（ｊ）に示すように、表面に厚さ
０．３μｍの酸化シリコン２２０をスパッタ法で成膜
し、第２絶縁膜を形成する。続いて電極取り出し用窓を
開けるためのパターニングを行う。

【００４５】次に図８（ｋ）に示すように、表面に厚さ
０．０１μｍのタンタル及び厚さ０．１μｍのニッケル
をスパッター法で成膜し、この上にフォトレジストを塗
布し、形成すべき座屈構造体の形状に対応したパターニ
ングを行う（図示しない）。続いて前記ニッケル膜を電
極にして電解メッキ法により所定の厚さ（例えば５μ
ｍ）のニッケルメッキ２３０を行う。電解メッキには、
例えばスルファミン酸ニッケル浴によるニッケルメッキ
を用いることができる。

【００４６】次に図８（ｌ）に示すように、前記フォト
レジストを剥離し、表面に第２犠牲層となる厚さ０．５
μｍのアルミニウム２４０をスパッター法で成膜し、こ
の上にフォトレジストを塗布して（図示しない）、形成
すべき座屈構造体とダイヤフラムとの間隙に対応したパ
ターニングを行い、レジストを剥離する。この第２犠牲
層の厚さでダイヤフラムと座屈構造体との間隔が決ま
る。

【００４７】次に図８（ｍ）に示すように、厚さ０．０
１μｍのタンタル及び厚さ０．１μｍのニッケルをスパ
ッター法で成膜し（図示しない）、これを電極にして電
解メッキ法により所定の厚さ（例えば４μｍ）のニッケ
ルメッキ２５０を行う。電解メッキには、例えばスルフ
ァミン酸ニッケル浴によるニッケルメッキを用いること
ができる。タンタルは、ニッケル２３０とニッケル２５
０の密着力を上げるために成膜する。

【００４８】次に図８（ｎ）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、
エッチング速度の遅い（１１１）面が残り、インク循環
口１８が完成する。

【００４９】次に図８（ｏ）に示すように、さらにこの
状態のシリコン基板１００をフッ酸溶液に浸すと、シリ
コン基板１００に覆われていない部分の熱酸化膜１１０
がエッチングされる。

【００５０】次に図８（ｐ）に示すように、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、第
１犠牲層のアルミニウム１９０がエッチングされ、座屈
構造体が基板から分離される。また同時に、第２犠牲層
のアルミニウム２４０もエッチングされ、ダイヤフラム
が座屈構造体から分離される。続いて表面にフォトレジ
ストを塗布し、形成すべきダイヤフラムの形状に対応し
たパターニングを行い（図示しない）、フォトレジスト
を剥離して圧力発生器が完成する。

【００５１】最後に、図１に示すようなノズルプレート
１０、圧力室及びインク供給口１６を形成したスペーサ
ー８、圧力発生器、筺体９を接合してインクジェットヘ
ッドが完成する。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載のインクジェットヘッド
では、座屈構造体が最大変位に達し加熱を終了して冷却
期間に入るとペルチェ素子が駆動し、座屈構造体及びヒ
ータ層の熱はペルチェ素子に吸収されたり、あるいは座
屈構造体の取り付け部を通して周辺部のペルチェ素子に
吸収され、基板を通してインク室外へ放出される。した
がって、圧力発生部材の冷却速度が速くなる。この結
果、応答特性が良くなり、高速印字が可能となる。

【００５３】請求項２に記載のインクジェットヘッドで
は、座屈構造体の加熱速度、冷却速度が速くなり、しか
も小電力で行うことができる。特に駆動した座屈構造体
についてのみペルチェ素子が駆動するよう制御すること
により、座屈構造体の過熱、過冷却を防ぐことが出来
る。この結果、応答特性が良くなり、高速印字が可能と
なる。

【００５４】請求項３に記載のインクジェットヘッドの
製造方法では、ペルチェ素子と座屈構造体とを位置精度
良く形成することができ、集積化が可能となる。また、
犠牲層を除去することにより間隙を一括して形成するこ
とができ、作製工程を簡単にすることができる。また間
隙は犠牲層の厚さに応じて形成しているので、精度良く
設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの構造を表す図
である。

【図２】図１のインクジェットヘッドの分解斜視図であ
る。

【図３】本発明のインクジェットヘッドに係るペルチェ
素子を表す図である。

【図４】図３のペルチェ素子の動作状態における熱の移
動を表す図である。

【図５】図１のインクジェットヘッドの駆動した状態を
表す図である。

【図６】図１のインクジェットヘッドの別の駆動した状
態を表す図である。

【図７】座屈構造体の駆動波形、及び上昇温度の時間に
対する変化を表す図である。

【図８】本発明に係る圧力発生部材の製造方法を説明す
る図である。

【図９】従来のインクジェットヘッドの構造を表す図で
ある。

【図１０】従来のインクジェットヘッドの記録原理を説
明する図である。

【図１１】従来の別のインクジェットヘッドの構造を表
す図である。

【符号の説明】

１座屈構造体２第１絶縁膜３ヒータ層４第２絶縁膜５ダイヤフラム６第３絶縁膜７基板８スペーサ９筺体１０ノズルプレート１１ノズル１２ペルチェ素子１３ペルチェ素子駆動回路１４座屈構造体駆動電極１５ペルチェ素子駆動電源１６座屈構造体駆動電源１７インク供給口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井頼成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)発明者恩田裕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)発明者木村正治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)発明者堀中大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

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、インクを吐出させるための圧
力を発生させる圧力発生手段と、該圧力発生手段と所定
の間隔を隔て、インクを吐出させるノズルを有するノズ
ルプレートと、を備えたインクジェットヘッドにおい
て、前記圧力発生手段は、熱膨張により座屈変形を生じる座
屈構造体と、該座屈構造体に沿って設けられたヒータ層
からなり、前記基板と前記座屈構造体との間には、ペル
チェ素子を設けたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
【請求項２】請求項１記載のインクジェットヘッドに
おいて、各ヘッドは、ペルチェ素子を駆動させるペルチ
ェ素子駆動電源と、座屈構造体を駆動させる座屈構造体
駆動電源とを備え、ペルチェ素子への電流の供給は、座
屈構造体を駆動させるヒータへの電流供給が終了すると
同時に、直ちに一定時間行われることを特徴とするイン
クジェットヘッド。
【請求項３】基板上に、スパッタ法でＮ型半導体を成
膜しパターニングを行う工程と、Ｐ型半導体を成膜しパ
ターニングを行う工程と、前記Ｎ型半導体とＰ型半導体
との間をスパッタ法あるいはスピンコート法により絶縁
膜で埋める工程と、隣り合ったＮ型半導体とＰ型半導体
とが導通するようスパッタ法で銅を成膜する工程からな
るペルチェ素子を形成する工程と、該形成したペルチェ
素子上にスパッタ法で第１犠牲層を形成する工程と、該
第１犠牲層上にメッキ法により座屈構造体となる第１金
属層を形成する工程と、該第１金属層上に第２犠牲層を
形成する工程と、該第２犠牲層上にメッキ法によりダイ
ヤフラムとなる第２金属層を形成する工程と、前記第１
及び第２犠牲層をエッチングするための窓を前記基板の
裏面に空ける工程と、該窓からエッチングを行い、前記
第１及び第２犠牲層を一括してエッチングし、ペルチェ
素子と座屈構造体、及び座屈構造体とダイヤフラムを分
離する工程と、前記第２金属層をパターニング加工して
所定の形状を持つダイヤフラムを形成する工程と、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。