(57)【要約】  本発明は、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供する。インクジェットヘッドの製造方法は、基板の下面に振動板を配置するステップ、前記振動板の表面に圧電アクチュエータを配置するステップ、前記圧電アクチュエータの表面に保護フィルムを設け、前記圧電アクチュエータの腐食を防ぐために、前記保護フィルムと前記振動板との協働により前記圧電アクチュエータを密封するステップ、前記基板及び前記振動板に対してエッチングを行い、前記基板内の前記圧電アクチュエータに対応する位置に凹溝を形成し、前記基板及び前記振動板に液供給孔を形成するステップ、及び、前記振動板の下面に圧力キャビティ及びノズル孔を形成し、前記圧力キャビティが前記振動板における前記圧電アクチュエータが位置する箇所を被覆するようにし、前記圧力キャビティと前記ノズル孔及び前記液供給孔とを連通させるステップを含む。本発明によって、工程が簡素化され、インクジェットヘッドの歩留まりが向上する。
2016531779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の下面に振動板を配置するステップと、
前記振動板の表面に圧電アクチュエータを配置するステップと、
前記圧電アクチュエータの腐食を防ぐために、前記圧電アクチュエータの表面に保護フィルムを配置し、前記保護フィルムと前記振動板との協働により前記圧電アクチュエータを密封するステップと、
前記基板における前記圧電アクチュエータに対応する位置に凹溝を形成し、前記基板及び前記振動板に液供給孔を形成するために前記基板及び前記振動板に対してエッチングを行うステップと、
前記振動板の下面に圧力キャビティ及びノズル孔を形成し、前記圧力キャビティが前記振動板における圧電アクチュエータが位置する箇所を被覆するようにし、前記圧力キャビティと前記ノズル孔及び液供給孔とを連通させるステップとを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記振動板の表面に前記圧電アクチュエータを配置するステップは、前記振動板の下面に前記圧電アクチュエータを配置するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記保護フィルムに、窒化ケイ素又は酸化ケイ素材料を採用することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記振動板に、窒化ケイ素材料を採用することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記振動板の下面に圧力キャビティ及びノズル孔を形成し、前記圧力キャビティが前記振動板における前記圧電アクチュエータが位置する箇所を被覆するようにし、前記圧力キャビティと前記ノズル孔及び液供給孔とを連通させるステップは、
前記振動板の下面に前記圧力キャビティ層を形成するステップと、
前記圧力キャビティ層の周囲の側壁を固化させるため、第１マスクを介して露光するステップと、
前記圧力キャビティ層の下面にノズル板層を配置するステップと、
前記ノズル板層における前記ノズル孔の位置以外の部分を固化させるため、第２マスクを介して露光するステップと、
現像し、前記圧力キャビティ及び前記ノズル孔を形成し、前記圧力キャビティと前記ノズル孔及び前記液供給孔とを連通させるステップとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記圧力キャビティ層及び前記ノズル板層に、ＳＵ８フォトレジストを採用することを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記振動板の下面に前記圧力キャビティ及び前記ノズル孔を形成した後、前記基板の上面に開口が設けられたふた板を配置し、前記開口と前記液供給孔とを連通させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
振動板、圧力キャビティ及び基板を備えたインクジェットヘッドであって、前記振動板の表面に圧電アクチュエータが配置され、前記圧電アクチュエータの腐食を防ぐために、前記圧電アクチュエータの表面に保護フィルムが配置され、前記保護フィルムと前記振動板との協働によって、前記圧電アクチュエータが密封されており、
前記圧力キャビティは、前記振動板の下面に配置され、前記振動板における前記圧電アクチュエータが位置する箇所を被覆し、前記圧力キャビティの下面には、前記圧力キャビティと連通するノズル孔が形成されており、
前記基板は前記振動板の上面に位置し、前記基板において前記圧電アクチュエータに対応する位置に凹溝が形成され、前記基板及び前記振動板に前記圧力キャビティと連通する液供給孔が設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法で製造されたインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記基板の上面に配置されたふた板をさらに備え、前記ふた板には、前記液供給孔と連通する開口が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータは、前記振動板の下面に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記保護フィルムに、窒化ケイ素又は酸化ケイ素材料が採用されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
前記振動板に、窒化ケイ素材料が採用されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置の技術分野に関し、特にインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、記録板における必要な位置において少量のインク液滴を噴射することによって、所定カラーの画像を印刷するための装置である。インクジェットヘッドには、２種類の駆動方法がある。１つの駆動方法は、加熱源がインクの中で生成した気泡の膨張力を用いてインク液滴を噴射するという熱駆動方法である。もう１つの駆動方法は、圧電体の変形によってインクに付した圧力を生成し、それによってインク液滴を噴射する方法である。
【０００３】
圧電式インクジェットヘッドの内部に形成されるインク流路は、複雑で且つ精確でなければならない。特許文献１には、インクジェットヘッドの製造方法が開示されている。当該製造方法では、シリコン基板において、まず圧力キャビティ及びノズル板を形成し、その後、レジスト層を配置することによって、圧力キャビティ及びノズル孔が保護される。それから、シリコン基板においてエッチングによって液供給通路を形成し、最後に、レジスト層を除去する。上記方法では、加工過程において、工程数が多く、工程が複雑であり、また、レジスト層を除去する際に、キャビティ及びノズル孔にダメージを与えやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許出願公告第２００４１００３１３６６．１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、工程を簡素化してインクジェットヘッドの歩留まりを向上させることができるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの形態に係るインクジェットヘッドの製造方法は、
基板の下面に振動板を配置するステップと、
前記振動板の表面に圧電アクチュエータを配置するステップと、
前記圧電アクチュエータの腐食を防ぐために、前記圧電アクチュエータの表面に保護フィルムを配置し、前記保護フィルムと前記振動板との協働により前記圧電アクチュエータを密封するステップと、
前記基板における前記圧電アクチュエータに対応する位置に凹溝を形成し、前記基板及び前記振動板に液供給孔を形成するために前記基板及び前記振動板に対してエッチングを行うステップと、
前記振動板の下面に圧力キャビティ及びノズル孔を形成し、前記圧力キャビティと前記ノズル孔及び前記液供給孔とを連通させるステップとを含む。
【０００７】
本発明のもう１つの形態に係るインクジェットヘッドは、振動板、圧力キャビティ及び基板を備えている。
【０００８】
前記振動板の表面に圧電アクチュエータが配置され、前記圧電アクチュエータの腐食を防ぐために、前記圧電アクチュエータの表面に保護フィルムが配置され、前記保護フィル
ムと前記振動板との協働によって、前記圧電アクチュエータが密封されている。
【０００９】
前記圧力キャビティは、前記振動板の下面に配置され、前記振動板における前記圧電アクチュエータが位置する箇所を被覆し、前記圧力キャビティの下面には、前記圧力キャビティと連通するノズル孔が形成されている。
【００１０】
前記基板は前記振動板の上面に位置し、前記基板において前記圧電アクチュエータに対応する位置に凹溝が形成され、前記基板及び前記振動板に前記圧力キャビティと連通する液供給孔が設けられている。
【００１１】
上記内容に基づいて、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、圧電アクチュエータの表面に保護フィルムを配置し、保護フィルムと振動板との協働により圧電アクチュエータを密封することによって、後の基板及び振動板に対するエッチングの過程で、圧電アクチュエータが腐食しない。また、当該方法では、先に基板及び振動板に対してエッチングを行い、後に圧力キャビティ及びノズル孔を形成するという製造過程が採用されているため、圧力キャビティを形成する過程において、圧力キャビティ及びノズル孔にレジスト層をさらに配置する必要がなく、レジスト層を除去する工程を省くことができ、従って、工程が簡素化される。また、レジスト層を除去する工程を省くことで、ノズル板及びノズル孔が製作過程において損傷しにくく、インクジェットヘッドの歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のフロー図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図７】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図８】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のステップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
図１に示すように、本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの製造方法は、具体的には、以下のステップを含む。
【００１４】
図２に示すように、基板２０１の下面に振動板２０２を配置する（ステップＳ１０１）。
【００１５】
振動板２０２に、窒化ケイ素材料が採用されることが好ましい。これによって、振動板２０２の弾性が高まり、振動の効果が向上する。もちろん、振動板２０２に、二酸化ケイ素又はジルコニア材料が採用されてもよい。
【００１６】
図３に示すように、振動板２０２の表面に圧電アクチュエータ２０３を配置する（ステップＳ１０２）。
【００１７】
ここで、圧電アクチュエータ２０３は、圧電セラミックス、上部電極及び下部電極を含んでよい。圧電アクチュエータ２０３は、駆動素子であり、印加電圧を力学的エネルギーに変換させ、振動板２０２に上下運動させることで、後のステップで形成される圧力キャビティの体積の大きさが変更され、さらに、インクが後のステップで形成されるノズル孔から押し出される。
【００１８】
振動板２０２の下面に圧電アクチュエータ２０３を配置することが好ましい。これによって、圧電アクチュエータ２０３が後のステップで形成される圧力キャビティ内に位置することが可能であり、振動の効果が向上する。
【００１９】
図４に示すように、圧電アクチュエータ２０３の腐食を防ぐために、圧電アクチュエータ２０３の表面に保護フィルム２０４を配置し、保護フィルム２０４と振動板２０２との協働により圧電アクチュエータ２０３を密封する（ステップＳ１０３）。
【００２０】
圧電アクチュエータ２０３の表面に保護フィルム２０４を配置し、保護フィルム２０４と振動板２０２との協働により圧電アクチュエータ２０３を密封することによって、後の基板２０１及び振動板２０２に対するエッチングの過程において、圧電アクチュエータ２０３が腐食せず、また、圧電アクチュエータ２０３が長期にわたってインクに浸ることによる腐食を防ぐことができる。
【００２１】
保護フィルム２０４に、窒化ケイ素又は酸化ケイ素材料が採用されることが好ましい。窒化ケイ素又は酸化ケイ素材料が採用された保護フィルム２０４は、耐食性がより良好である。また、窒化ケイ素及び酸化ケイ素材料は、硬度を有するため、圧電アクチュエータ２０３は、後のステップで形成される圧力キャビティ内に位置する際に、振動の作用を果たし、それによって、振動の効果が向上する。ここで、保護フィルム２０４は、スパッタリング法又は化学気相成長法で形成されてよい。
【００２２】
図５に示すように、基板２０１及び振動板２０２に対してエッチングを行い、これによって、基板２０１内の圧電アクチュエータ２０３に対応する位置には凹溝２０５が形成され、基板２０１及び振動板２０２には液供給孔２０６が形成される（ステップＳ１０４）。
【００２３】
圧電アクチュエータ２０３が保護フィルム２０４及び振動板２０２によって密封されているため、エッチングの過程において、圧電アクチュエータ２０３の腐食が発生しない。基板２０１内の圧電アクチュエータ２０３に対応する位置には、凹溝２０５が形成されている。そのため、振動板２０２は、圧電アクチュエータ２０３の駆動によって振動する際に、凹溝２０５側に突起する。これによって、振動空間が拡大され、振動板２０２による振動の効果が向上する。また、振動板２０２が凹溝２０５側に突起する際に、後のステップで形成される圧力キャビティの体積が増大され、より多くのインクが圧力キャビティに流れ込み、噴出するインク量が確保される。基板２０１及び振動板２０２に形成された液
供給孔２０６は、インクが流れ込むために用いられる。
【００２４】
図１０に示すように、振動板２０２の下面に圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８を形成し、圧力キャビティ２０７が、振動板２０２における圧電アクチュエータ２０３が位置する箇所を被覆するようにし、さらに、圧力キャビティ２０７と、ノズル孔２０８及び液供給孔２０６とを連通させる（ステップＳ１０５）。
【００２５】
圧力キャビティ２０７がノズル孔２０８及び液供給孔２０６と連通されているため、インクは、液供給孔２０６から圧力キャビティ２０７内に流れ込む。圧電アクチュエータ２０３の駆動によって振動板２０２が振動することで、圧力キャビティ２０７内のインクがノズル孔２０８から噴出する。
【００２６】
当該方法では、先に基板２０１及び振動板２０２に対してエッチングを行い、後に圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８を形成するという製造過程が採用されているため、圧力キャビティ２０７を形成する過程において、圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８にレジスト層をさらに配置する必要がなく、レジスト層を除去する工程を省くことができ、従って、工程が簡素化される。また、レジスト層を除去する工程が省かれることで、ノズル板及びノズル孔が製作過程において損傷しにくく、インクジェットヘッドの歩留まりが向上する。
【００２７】
ステップＳ１０５は、ステップＳ１０６〜Ｓ１１０を含むことが好ましい。
【００２８】
図６に示すように、振動板２０２の下面に圧力キャビティ層２０９を形成する（ステップＳ１０６）。
【００２９】
圧力キャビティ層２０９として、ＳＵ８フォトレジストが採用されることが好ましい。これによって、圧力キャビティ層２０９と振動板２０２との粘着性がより良好になり、さらに、後に形成される圧力キャビティ２０７の接続がより堅固になる。もちろん、圧力キャビティ層２０９としてほかのフォトレジストが採用されてもよく、本発明はこれに限定されない。
【００３０】
図７に示すように、第１マスクを介して露光し、これによって、圧力キャビティ層２０９の周囲の側壁を固化させる（ステップＳ１０７）。
【００３１】
図８に示すように、圧力キャビティ層２０９の下面にノズル板層２１０を配置する（ステップＳ１０８）。
【００３２】
ノズル板層２１０として、ＳＵ８フォトレジストが採用されることが好ましい。これによって、ノズル板層２１０と圧力キャビティ層２０９との粘着性がより良好になり、さらに、後に形成されるノズル板の接続がより堅固になる。もちろん、ノズル板層２１０としてほかのフォトレジストが採用されてもよく、本発明はこれに限定されない。
【００３３】
図９に示すように、第２マスクを介して露光することが好ましい（ステップＳ１０９）。これによって、ノズル板層２１０における、ノズル孔２０８の位置以外の部分が固化される。
【００３４】
図１０に示すように、現像する（ステップＳ１１０）。これによって、圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８が形成され、さらに、圧力キャビティ２０７と、ノズル孔２０８及び液供給孔２０６とが連通される。
【００３５】
現像することによって、圧力キャビティ層２０９及びノズル板層２１０は、露光の過程において固化されていない部分が除去され、それによって、圧力キャビティ層２０９及びノズル孔２０８が形成される。
【００３６】
圧力キャビティ層２０９及びノズル孔２０８を形成するにあたって、実施形態１では、光学的方法を採用している。これにより、製造された製品の品質が良好になる。もちろん、本発明はこれに限定されず、圧力キャビティ層２０９及びノズル孔２０８を形成するにあたって、レーザー加工、ショットブラスト又は化学的方法を採用してもよい。
【００３７】
振動板２０２の下面に圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８を形成し、さらに、圧力キャビティ２０７がノズル孔２０８及び液供給孔２０６と連通された後に、ステップ１１１をさらに行うことが好ましい。
【００３８】
図１１に示すように、基板２０１の上面にふた板２１１を配置する（ステップＳ１１１）。ふた板２１１には、液供給孔２０６と連通する開口が設けられている。以上の工程により、インクジェットヘッドの製造が完了する。
【００３９】
本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの製造方法では、エッチングの工程によって液供給孔２０６を形成し、光学的方法によって圧力キャビティ層２０９及びノズル孔２０８を形成する。このようにして、接着剤の使用を回避することで、液供給孔２０６及びノズル孔２０８が接着剤によって塞がるという問題が生じない。
【００４０】
＜実施形態２＞
図１１に示すように、本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドは、振動板２０２、圧力キャビティ２０７、基板２０１及び盖板２１１を備えている。振動板２０２の表面には、圧電アクチュエータ２０３が配置されている。圧電アクチュエータ２０３の表面には、保護フィルム２０４が配置されている。保護フィルム２０４は、振動板２０２と協働して圧電アクチュエータ２０３を密封し、圧電アクチュエータ２０３の腐食を防ぐために用いられる。圧力キャビティ２０７は、振動板２０２の下面に配置され、振動板２０２における圧電アクチュエータ２０３が位置する箇所を被覆している。圧力キャビティ２０７の下面には、圧力キャビティ２０７と連通するノズル孔２０８が形成されている。基板２０１は、振動板２０２の上面に位置している。基板２０１において圧電アクチュエータ２０３に対応する位置には、凹溝２０５が形成されている。基板２０１及び振動板２０２には、圧力キャビティ２０７と連通する液供給孔２０６が設けられている。ふた板２１１は、基板２０１の上面に配置されている。ふた板２１１には、液供給孔２０６と連通する開口が設けられている。
【００４１】
実施形態２において、圧電アクチュエータ２０３の表面に保護フィルム２０４が配置されている。さらに、保護フィルム２０４と振動板２０２との協働により圧電アクチュエータ２０３を密封することによって、基板２０１及び振動板２０２に対するエッチングの過程において、圧電アクチュエータ２０３が腐食しない。そのため、インクジェットヘッドの製造過程において、先に基板２０１及び振動板２０２に対してエッチングを行い、後に圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８を形成することを実現することができる。従って、圧力キャビティ２０７が形成する過程において、圧力キャビティ２０７及びノズル孔２０８にレジスト層をさらに配置する必要がなく、レジスト層を除去する工程を省くことができ、従って、工程が簡素化される。また、圧電アクチュエータ２０３が長期にわたってインクに浸ることによって腐食するのを防ぐことができる。
【００４２】
実施形態２では、圧電アクチュエータ２０３は、振動板２０２の下面に配置されることが好ましい。これによって、圧電アクチュエータ２０３が圧力キャビティ内に位置するこ
とが可能であり、振動の効果がさらに向上する。
【００４３】
実施形態２では、保護フィルム２０４に、窒化ケイ素又は酸化ケイ素材料が採用されることが好ましい。窒化ケイ素又は酸化ケイ素材料が採用された保護フィルム２０４は、耐食性がより良好である。また、窒化ケイ素及び酸化ケイ素材料は、より良好な硬度を有するため、圧電アクチュエータ２０３は、圧力キャビティ２０７内に位置する際に、振動の作用を果たし、振動の効果がさらに向上する。
【００４４】
実施形態２では、振動板２０２に、窒化ケイ素材料が採用されることが好ましい。これによって、振動板２０２の弾性が高まり、振動の効果が向上する。もちろん、振動板２０２に、二酸化ケイ素又はジルコニアと二酸化ケイ素との積層材料が採用されてもよい。
【００４５】
最後に説明すべきことは、以下のとおりである。上記の各実施形態は、本発明に係る技術的解決手段を説明するためだけのものであり、本発明を限定するものではない。上記の各実施形態を参照しながら本発明について詳細に説明したにもかかわらず、当業者は以下の点について理解すべきである。上記の各実施形態に記載した技術的解決手段について、改変又はその中の一部又は全部の技術的特徴について同等置換することができる。なお、これらの改変や置換によって、対応する技術的解決手段の本質が、本発明に係る各実施形態の技術的解決手段の範囲から逸脱することはない。
【符号の説明】
【００４６】
２０１  基板
２０２  振動板
２０３  圧電アクチュエータ
２０４  保護フィルム
２０５  凹溝
２０６  液供給孔
２０７  圧力キャビティ
２０８  ノズル孔
２０９  圧力キャビティ層
２１０  ノズル板層
２１１  ふた板
３０１  第１マスク
３０２  第２マスク
【図１】
2016531779.tif 000003
【図２】
2016531779.tif 000004
【図３】
2016531779.tif 000005
【図４】
2016531779.tif 000006
【図５】
2016531779.tif 000007
【図６】
2016531779.tif 000008
【図７】
2016531779.tif 000009
【図８】
2016531779.tif 000010
【図９】
2016531779.tif 000011
【図１０】
2016531779.tif 000012
【図１１】
2016531779.tif 000013
【国際調査報告】
2016531779.tif 000014
2016531779.tif 000015
2016531779.tif 000016
2016531779.tif 000017