專利名稱：噴墨式記錄頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨式記錄頭的改進(jìn)。特別涉及通過提供即使使用比以往產(chǎn)品薄的壓力室基板也不會使制造中的成品率惡化的制造方法，提供可對應(yīng)于高清晰度化的噴墨式記錄頭。
以往的噴墨式記錄頭包括壓力室基板，粘接在壓力室基板一面上的噴嘴板，和設(shè)置在壓力室基板另一面上的振動板。壓力室基板由形成于硅晶片上的多個存儲墨水的壓力室構(gòu)成，對應(yīng)各壓力室(空腔)粘接噴嘴板，以便配置噴嘴孔。在振動板的壓力室對面形成壓電體元件。在該結(jié)構(gòu)中，在壓力室中填充墨水，如果在壓電體元件上施加電壓，那么壓電體產(chǎn)生體積變化，在壓力室中產(chǎn)生體積變化。利用這種壓力變化，從噴嘴孔中噴出墨水。在以往技術(shù)中，大致相同地設(shè)置硅晶片的厚度和壓力室的高度。
但是，近年來，對于噴墨式記錄頭的高清晰度化的要求日益強(qiáng)烈。為了使噴墨式記錄頭高清晰度化，必須減小壓力室的寬度、高度及隔離壓力室間的側(cè)壁厚度。
但是，現(xiàn)在可使用的硅晶片的厚度為200μm左右，該厚度限定著隔開壓力室側(cè)壁的高度。如果硅晶片的厚度比該厚度薄，那么硅晶片的機(jī)械強(qiáng)度就無法保證，存在在壓力室形成處理中導(dǎo)致硅晶片破損等使用問題。
可考慮將這種厚度的薄壓力室基板和壓電體元件分開形成，在壓電體元件的形成中使用另外的底座，最后將壓力室基板和壓電體元件粘接在一起。這樣的話，在用于形成壓電體元件的多工序中不必使壓力室基板流動，可以消除使用薄壓力室基板的缺陷。
但是，由于壓電體元件的高度僅有幾μm，所以壓電體元件形成后，不能對壓電體元件產(chǎn)生影響，難以從底座上剝離壓電體元件。
鑒于上述問題，本發(fā)明的第一課題是通過配備厚度薄的壓力室基板，提供與高清晰度化對應(yīng)的噴墨式記錄頭。
本發(fā)明的第二課題是通過按與壓電體元件不同的工藝形成厚度薄的壓力室基板，提供可提高制造中的成品率，且可以實(shí)現(xiàn)低成本化的噴墨式記錄頭的制造方法。
本發(fā)明的第三課題是通過從底座上確實(shí)剝離按與壓力室基板不同的工藝形成的壓電體元件，提供提高制造上的成品率，并且可以實(shí)現(xiàn)低成本化的噴墨式記錄頭的制造方法。
解決上述第一課題的發(fā)明是由這樣一種具有通過在壓電體元件上施加電壓就可噴出墨水的結(jié)構(gòu)的噴墨式記錄頭構(gòu)成的，它包括(a)壓力室基板，形成帶有可噴出墨水的噴嘴的壓力室結(jié)構(gòu)，使各噴嘴在同一方向開口；(b)共用電極膜，形成在與設(shè)置噴嘴的面不同的壓力室基板的一面上，以便密封各壓力室；(c)壓電體元件，包括壓電體薄膜和上電極，分別形成在與共用電極膜上各壓力室對應(yīng)的位置上；以及(d)儲料器部件，配有在內(nèi)部裝有一個以上壓電體元件的蓋狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部形成墨水的儲料器。
本發(fā)明的噴墨式記錄頭具有噴嘴和壓力室為同一部件一體形成的結(jié)構(gòu)。
解決上述第二課題和第三課題的發(fā)明是由這樣一種通過在壓電體元件上施加電壓使體積產(chǎn)生變化，從而從設(shè)置于壓力室中的噴嘴中噴出墨水的噴墨式記錄頭的制造方法構(gòu)成的，該方法包括(a)在有透光性的底座上，形成通過光照射可產(chǎn)生剝離的剝離層的剝離層形成工藝；(b)在剝離層上，形成共用電極膜的共用電極膜形成工藝；(c)在共用電極膜上，形成多個壓電體元件的壓電體元件形成工藝；(d)形成儲料器部件的儲料器形成工藝，該儲料器部件配有在內(nèi)部裝有一個以上壓電體元件的蓋狀結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部形成有墨水儲料器；(e)通過從底座一側(cè)將預(yù)定的光照射在剝離層上，在剝離層產(chǎn)生剝離，剝離該底座的剝離工藝；以及(f)在底座被剝離的共用電極膜上，粘接設(shè)有多個壓力室的壓力室基板，以便密封各壓力室的粘接工藝。
解決上述第二課題和第三課題的發(fā)明是由這樣一種通過在壓電體元件上施加電壓使體積產(chǎn)生變化，從而可從設(shè)置于壓力室中的噴嘴中噴出墨水的噴墨式記錄頭的制造方法構(gòu)成的，該方法包括(a)在有透光性的第一底座上，形成通過光照射可產(chǎn)生剝離的剝離層的剝離層形成工藝；(b)在剝離層上，形成共用電極膜的共用電極膜形成工藝；(c)在共用電極膜上，形成多個壓電體元件的壓電體元件形成工藝；(d)在形成壓電體元件的表面，通過粘接層粘接第二底座的粘接工藝；(e)通過從第一底座一側(cè)將預(yù)定的光照射在剝離層上，在剝離層產(chǎn)生剝離，剝離該第一底座的第一剝離工藝；(f)在第一底座被剝離的共用電極膜上，粘接設(shè)有多個壓力室的壓力室基板，以便密封各壓力室的粘接工藝；以及(g)剝離第二底座的第二剝離工藝。
本發(fā)明配有在剝離層和共用電極膜之間還形成中間層的中間層形成工藝。
按照本發(fā)明，壓電體元件形成工藝包括在共用電極膜上層積壓電體層的工藝，在壓電體層上形成上電極膜的工藝，以及腐蝕層積的壓電體層和上電極膜形成壓電體元件的工藝。
按照本發(fā)明，使用非晶硅、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、有機(jī)高分子材料或金屬中的任何一種材料形成剝離層。
按照本發(fā)明，由在鑄模中形成樹脂層的工藝、從鑄模中剝離樹脂層的工藝和在樹脂層中設(shè)置與噴嘴對應(yīng)的孔的工藝制造壓力室基板。
按照本發(fā)明，第二剝離工藝在壓電體元件和共用電極膜與粘接層的界面上產(chǎn)生剝離。
按照本發(fā)明，第二剝離工藝在粘接層內(nèi)產(chǎn)生剝離。
按照本發(fā)明，粘接層用包含通過附加能量可固化的物質(zhì)的材料構(gòu)成。
按照本發(fā)明，粘接層由可熱塑性樹脂構(gòu)成。
按照本發(fā)明，還配有在粘接層和第二底座之間形成中間層的中間層形成工藝。
按照本發(fā)明，中間層由包含從Ni、Cr、Ti、Al、Cu、Ag、Au或Pt中選擇的一種以上的金屬的材料構(gòu)成，在第二剝離工藝中，在中間層和粘接層的界面上產(chǎn)生剝離。
按照本發(fā)明，中間層由多孔硅或陽極氧化膜中的任一個構(gòu)成，在第二剝離工藝中，在該中間層內(nèi)或該中間層與第二底座的界面上產(chǎn)生剝離。
按照本發(fā)明，使用非結(jié)晶硅、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、有機(jī)高分子材料或金屬中的任何一種材料形成中間層，在第二剝離工藝中，通過從第二底座側(cè)將預(yù)定的光照射在中間層上，在該中間層產(chǎn)生剝離。
圖1是本發(fā)明的噴墨打印機(jī)的透視圖。
圖2是本發(fā)明的噴墨式記錄頭的主要部分的透視圖和局部剖面圖。
圖3是實(shí)施例1的噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。圖3A表示剝離層形成工藝，圖3B表示共用電極膜形成工藝，圖3C表示壓電體元件形成工藝，圖3D表示腐蝕工藝。
圖4表示實(shí)施例1的噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。圖4E表示儲料器形成工藝，圖4F表示剝離工藝，圖4G表示粘接工藝，而圖4D表示完成的剖面圖。
圖5表示壓力室基板的制造工藝剖面圖。圖5A表示母盤制造工藝，圖5B表示基板成形工藝，圖5C表示剝離工藝，而圖5D表示噴嘴形成工藝。
圖6表示實(shí)施例2的噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。圖6A表示壓電體元件形成工藝，圖6B表示腐蝕工藝，圖6C表示粘接工藝，而圖6D表示第一剝離工藝。
圖7表示實(shí)施例2的噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。圖7E表示粘接工藝，圖7F表示第二剝離工藝，圖7G表示清洗工藝，而圖7H表示儲料器形成工藝。
圖8表示第二剝離工藝的變形例。
圖9表示實(shí)施例3的噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。圖9A表示中間層形成工藝和粘接工藝，而圖9B表示第二剝離工藝。
下面，參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。<實(shí)施例1>
本實(shí)施例1涉及在底座上形成壓電體元件，在其上形成儲料器部件后，從底座剝離壓電體元件，與另外制造的一體型的壓力室基板粘接的噴墨式記錄頭的制造方法。(噴墨式記錄頭的結(jié)構(gòu))圖1表示內(nèi)裝按本實(shí)施例的制造方法制造的噴墨式記錄頭的噴墨打印機(jī)的透視圖。如圖1所示，本實(shí)施例的噴墨打印機(jī)100的構(gòu)成是在本體102上配有本發(fā)明的噴墨式記錄頭101和托架103等。把打印用紙105裝在托架103上。如果從圖中未示出的計(jì)算機(jī)中供給打印數(shù)據(jù)，那么圖中未示出的內(nèi)部滾輪把打印用紙105引入本體102。在打印用紙105通過滾輪附近時(shí)，沿圖1箭頭方向驅(qū)動噴墨式記錄頭101，進(jìn)行打印。打印后的打印用紙105從排出口104排出。
圖2表示上述噴墨式記錄頭的主要部分的透視圖。為了容易理解，示出局部剖面圖。這里僅說明結(jié)構(gòu)的概要，下面說明詳細(xì)的制造方法。如圖2所示，噴墨式記錄頭的主要部分的構(gòu)成是在一體形成的壓力室基板2上粘接形成有壓電體元件4的共用電極膜3。再有，圖2中省略了覆蓋共用電極膜形成的儲料器部件5(參照圖3)。
通過腐蝕單晶硅基板等，壓力室基板2可設(shè)置多個具有各個壓力室功能的空腔21。各空腔21之間用側(cè)壁22隔離。各空腔21通過供給口24與共用流路23連接。在分隔空腔21的另一表面上，設(shè)有噴嘴25。共用電極膜3例如由鉑等構(gòu)成，在與共用電極膜3上的空腔21相應(yīng)的位置，形成壓電體元件4。共用電極膜3內(nèi)，相對于共用流路23的一部分，設(shè)置墨水口33。
通過層積例如由PZT等形成的壓電體薄膜和上電極構(gòu)成壓電體元件4。
而且，連接圖中未示出的驅(qū)動電路的輸出端子和各壓電體元件4的上電極，并連接驅(qū)動電路的接地端子和共用電極膜3。
在上述噴墨式記錄頭的結(jié)構(gòu)中，如果驅(qū)動驅(qū)動電路，在壓電體元件4上施加預(yù)定的電壓，那么在壓電體元件4上產(chǎn)生體積變化，使空腔21內(nèi)的墨水壓力提高。如果墨水壓力升高，則從噴嘴25噴出墨滴。(噴墨式記錄頭的制造方法)參照圖3至圖5，說明本發(fā)明的噴墨式記錄頭的制造方法。這些圖是表示空腔寬度方向上剖切狀況的，噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。剝離層形成工藝(圖3A)剝離層形成工藝，在作為形成壓電體元件的虛設(shè)基板的第一底座10上，形成使壓電體元件和共用電極膜剝離的剝離層11。(第一底座)作為第一底座10，是有透過照射光的透光性底座，最好使用在壓電體元件形成處理中具有耐熱性和耐腐蝕性的底座。照射光的透過率為10％以上較好，在50％以上更好。如果透過率過低，那么照射光的衰減變大，需要比剝離剝離層更大的能量。
對于耐腐蝕性來說，由于形成處理中達(dá)到例如400℃～900℃以上，所以最好具有耐這種溫度的性質(zhì)。如果底座有良好的耐熱性，那么在壓電體元件的形成條件中，就可以自由地進(jìn)行溫度設(shè)定。
設(shè)作為被復(fù)制層的壓電體元件形成時(shí)的最高溫度為Tmax時(shí)，底座最好由應(yīng)力點(diǎn)在Tmax以上的材料構(gòu)成。具體地說，應(yīng)力點(diǎn)在350℃以上較好，在500℃以上更好。作為這種材料，例如有石英玻璃、鈉鈣玻璃、康寧玻璃(Cornmg 7059)、日本電氣玻璃OA-2等耐熱性玻璃。尤其是石英玻璃的耐熱性非常好。相對于通常坡璃的400℃～600℃應(yīng)力點(diǎn)，石英玻璃的應(yīng)力點(diǎn)為1000℃。
底座的厚度沒有大的限制因素，但該厚度在0.1mm～0.5mm左右較好，在0.5mm～1.5mm更好。如果基板厚度過薄，會導(dǎo)致強(qiáng)度下降，相反地如果過厚，在底座的透過率低的情況下將導(dǎo)致照射光衰減。但是，在底座照射光的透過率高的情況下，可以超過上述上限值，使其厚度變厚。
此外，為了使照射光均勻地傳送給剝離層，底座的厚度最好均勻。(剝離層)剝離層11是利用激光等照射光在該層內(nèi)或界面產(chǎn)生剝離(也稱為‘層內(nèi)剝離’或‘界面剝離’)的層。就是說，在剝離層內(nèi)，通過一定強(qiáng)度的光照射，使構(gòu)成物質(zhì)的原子或分子中的原子間或分子間的結(jié)合力消失或減小，產(chǎn)生脫離等，導(dǎo)致剝離。此外，通過照射光的照射，也有從剝離層中放出氣體，產(chǎn)生剝離的情況。有使剝離層中含有的成分變成氣體放出達(dá)到剝離的情況，也有使剝離層通過吸收光變?yōu)闅怏w，放出其蒸汽達(dá)到剝離的情況。
作為這種剝離層的組成，有以下考慮。
1)非晶硅(a-Si)在該非晶硅中，最好含有H(氫)。氫的含量在2at％以上左右較好，在2～20at％更好。如果含有氫，那么通過光照射放出氫，在剝離層中產(chǎn)生內(nèi)壓，這種內(nèi)壓可促進(jìn)剝離。氫的含量按成膜條件來調(diào)整。例如，在使用CVD法的情況下，通過適當(dāng)設(shè)定氣體壓力、氣體環(huán)境、氣體氣氛、氣體流量、氣體溫度、基板溫度、入射光的功率等條件，調(diào)整其氣體組成。
2)氧化硅或硅氧化物、氧化鈦或鈦氧化物、氧化鋯或鋯氧化物、氧化鑭或鑭氧化物等各種氧化物陶瓷、介電體或半導(dǎo)體作為氧化硅，可列舉出SiO、SiO2、Si3O2。作為硅氧化物，例如可列舉出K2Si3、Li2SiO3、CaSiO3、ZrSiO4、Na2SO3。
作為氧化鈦，可列舉出TiO、Ti2O3、TiO2。作為鈦氧化物，例如可列舉出BaTiO4、BaTiO3、Ba2Ti9O20、BaTi5O11、CaTiO3、SrTiO3、PbTi3、MgTiO3、ZrTi2、SnTiO4、Al2Ti5、FeTiO3。
作為氧化鋯，可列舉出ZrO2。作為鋯氧化物，例如可列舉出BaZrO3、ZrSiO4、PbZrO3、MgZrO3、K2ZrO3。
3)氮化硅、氮化鋁、氮化鈦等氮化物陶瓷4)有機(jī)高分子材料作為有機(jī)高分子材料，有-CH2-、-CO-(酮)、-CONH-(酰胺)、-NH-(亞胺)、-COO-(酯)、-N＝N-(偶氮基)、-CH＝N-(シフ)等鍵(利用光照射，可切斷這些原子間鍵)的材料，如果有特別多的這種鍵，其它組成也可以。
此外，有機(jī)高分子材料為結(jié)構(gòu)式中有芳香族碳化氫(1或2以上的苯環(huán)或其稠合環(huán))的材料也可以。作為這種有機(jī)高分子材料的具體例，可列舉出聚乙烯、聚丙烯那樣的聚烯、聚亞胺、聚酰氨、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚亞苯基硫醚(PPS)、聚乙醚磺(PES)、環(huán)氧樹脂等。
5)金屬作為金屬，可列舉出Al、Li、Ti、Mn、In、Sn、Y、La、、Ce、Nd、Pr、Gd或Sm，或包括這些金屬中至少一種的合金。(剝離層的厚度)作為剝離層的厚度，通常在1nm～20μm左右較好，在10nm～2μm左右更好，在40nm～1μm左右最好。如果剝離層的厚度過薄，那么形成的膜厚有損于均勻性，在剝離上產(chǎn)生不勻，而如果剝離層的厚度過厚，那么在剝離時(shí)必須增強(qiáng)必要的照射光功率(光量)，此外，需要因除去剝離后殘留的剝離層殘?jiān)臅r(shí)間。(形成方法)
剝離層的形成方法最好是可按均勻厚度形成剝離層的方法，可按照剝離層的組成和厚度等諸條件進(jìn)行適當(dāng)選擇。例如，可以采用CVD(包括MOCVD、低壓CVD、ECR-CVD)法、蒸鍍、分子束蒸鍍(MB)、濺射法、離子微振磨損法、PVD法等各種汽相成膜法，電鍍、浸漬電鍍(翻轉(zhuǎn))、無電解電鍍法等各種電鍍法，蘭米爾噴吹法(Langmuir blow jet)法(LB)、旋涂、噴涂、滾涂法等涂敷法，各種印刷法，墨水噴射法，粉末噴射法等。在這些方法中最好組合兩種以上的方法。
尤其在剝離層的組成為非晶硅(a-Si)的情況下，按CVD、特別是低壓CVD和等離子體CVD進(jìn)行成膜較好。此外，在按溶膠凝膠(sol-gel)法采用陶瓷形成剝離層的情況和用有機(jī)高分子材料構(gòu)成剝離層的情況下，按涂敷法、特別是按旋涂進(jìn)行成膜較好。(關(guān)于中間層)再有，圖中雖未示出，但在剝離層11和共用電極膜3之間，最好形成中間層。該中間層是發(fā)揮作為例如制造或使用時(shí)以物理或化學(xué)方式保護(hù)被復(fù)制層的保護(hù)層、絕緣層、阻止對被復(fù)制層或從被復(fù)制層的成分轉(zhuǎn)移(遷移)的阻擋層、反射層功能的至少其中之一的層。
該中間層的組成可按其目的適當(dāng)選擇。例如在以非晶硅構(gòu)成的剝離層和被復(fù)制層之間形成的中間層情況下，可列舉出SiO2等氧化硅。此外，作為其它中間層的組成，例如可列舉出Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti或以這些金屬作為主要成分的合金。
中間層的厚度可按其形成目的適當(dāng)決定。通常，該厚度在10nm～5μm左右較好，在40nm～1μm左右更好。
作為中間層的形成方法，可采用按上述剝離層中說明的各種方法。中間層除可按一層形成外，也可以使用同一或不同組成的多種材料形成兩層以上。共用電極膜形成工藝(圖3B)共用電極膜形成工藝是在剝離層11上，形成共用電極膜3的工藝。共用電極膜具有作為壓電體元件的一個電極的功能。
共用電極膜3的組成并無特別限定，但使用導(dǎo)電率高，可耐壓電體元件形成時(shí)的溫度的組成較好。例如，可采用Pt、Au、Al、Ni或In等。
作為共用電極膜3的形成方法，按照其組成和厚度，最好選擇適當(dāng)?shù)姆椒?。例如，可使用濺射法、蒸鍍法、CVD法、電鍍法、無電場電鍍法等。壓電體元件形成工藝(圖3C)壓電體元件形成工藝是在共用電極膜3上按預(yù)定厚度形成壓電體薄膜41和上電極膜42的工藝。
作為壓電體薄膜41的組成，最好是以鋯酸鈦酸鉛(PZT)等為代表的強(qiáng)介電性陶瓷。
最好用溶膠凝膠法進(jìn)行壓電體薄膜41的形成。溶膠凝膠法對預(yù)定成分進(jìn)行調(diào)整的PZT系溶膠涂敷在共用電極膜3上，按預(yù)定次數(shù)反復(fù)進(jìn)行所謂的燒結(jié)工藝。作為涂敷方法，可使用旋涂法、滾涂法、模壓涂敷法等。反復(fù)預(yù)定次數(shù)涂敷和燒結(jié)后，如果進(jìn)行整體燒結(jié)，那么可形成具有鈣鈦(perovskite)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的壓電體薄膜41。再有，除溶膠凝膠法外，也可以采用濺射法。
對于上電極膜42的組成和形成方法來說，與共用電極膜3相同。腐蝕工藝(圖3D)腐蝕工藝中，腐蝕上電極膜和壓電體薄膜，并成形為壓電體元件的形狀。
作為腐蝕方法，最好采用各向異性良好的干式腐蝕。在上電極膜42上，以壓電體元件的形狀設(shè)置構(gòu)圖化的光刻膠后進(jìn)行腐蝕。通過適當(dāng)選擇腐蝕氣體，調(diào)整腐蝕速率。而且，管理腐蝕時(shí)間，除去未設(shè)置光刻膠區(qū)域的上電極膜42和壓電體薄膜41，使共用電極膜3露出。腐蝕后，灰化除去光刻膠。儲料器形成工藝(圖4E)在儲料器形成工藝中，把儲料器部件覆蓋形成在壓電體元件上。儲料器部件5是其剖面如圖4E所示那樣的コ字狀蓋部件。在其一部分上，設(shè)有用于從外部墨水壺供給墨水的開口(圖中未示)。
儲料器部件5最好具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和對墨水的耐久性，而未特別要求耐熱性。因此，作為儲料器部件的組成，可以選擇樹脂、硅酮、玻璃、金屬等任意材料。
在粘合儲料器部件5前，先進(jìn)行相對于各壓電體元件4的布線。就是說，把圖中未示出的驅(qū)動電路的各輸出端子與各壓電體元件4的上電極42連接，把驅(qū)動電路的接地端子與共用電極膜3連接。然后，粘接儲料器部件5，使之覆蓋壓電體元件4。儲料器部件5的內(nèi)側(cè)形成墨水的儲料器51?？梢匀我膺x擇粘接使用的樹脂。剝離工藝(圖4F)剝離工藝中，從第一底座10的里側(cè)(圖4F中下側(cè))照射光60，對剝離層11產(chǎn)生摩蝕，剝離第一底座10。
由剝離層的組成、照射光和其它因素決定利用照射光在剝離層中產(chǎn)生層內(nèi)剝離，或產(chǎn)生界面剝離，或產(chǎn)生層內(nèi)剝離。作為其主要因素，例如可列舉出照射光的種類、波長、強(qiáng)度、到達(dá)深度等。
作為照射光，最好是可引起剝離層中層內(nèi)剝離和/或界面剝離的照射光，例如可采用X射線、紫外線、可見光、紅外線(熱射線)、激光、毫米波、微波等各波長的電磁波。此外，也可以采用作為電子束的放射線(α射線、β射線、γ射線)等。這些照射光中，以在剝離層上容易產(chǎn)生摩蝕的觀點(diǎn)看，最好采用激光。
作為產(chǎn)生這種激光的激光裝置，可列舉出各種氣體激光器、個體激光器(半導(dǎo)體激光器)等，但準(zhǔn)分子激光器、Nd-YAG激光器、氬激光器、CO2激光器、CO激光器、He-Ne激光器特別好，其中，準(zhǔn)分子激光器最好。由于準(zhǔn)分子激光器在短波波段中輸出高能量，所以可以用很短的時(shí)間在剝離層上產(chǎn)生摩蝕。因此，在鄰接層和粘接層上幾乎不產(chǎn)生溫度上升，可以盡量減少層的劣化和損傷達(dá)到剝離。
剝離層11中，存在對產(chǎn)生摩蝕的波長依賴性的情況下，照射的激光波長在100nm～350nm左右較好。剝離層中，由于引起放出氣體、氣化或升華等層變化，所以照射的激光波長在350nm～1200nm左右較好。
此外，在準(zhǔn)分子激光器情況下，照射的激光能量密度在10～5000mJ/cm2左右較好。照射時(shí)間在1～1000nsec左右較好，在10～100nsec左右更好。如果能量密度低或照射時(shí)間短，那么不會產(chǎn)生充分的摩蝕，而如果能量密度大或照射時(shí)間長，因透過剝離層和中間層的照射光，對被復(fù)制層有不良影響。
最好按使其強(qiáng)度均勻地進(jìn)行光照射。光照射方向并不限定于與剝離層垂直的方向，相對于剝離層傾斜預(yù)定的角度的方向也可以。此外，在剝離層的面積比照射光一次的照射面積大的情況下，對于剝離層的整個區(qū)域，可以分多次進(jìn)行照射。此外，也可以對同一地方照射多次。此外，也可以用不同種類、不同波長(波段)的光多次照射同一區(qū)域或不同區(qū)域。
第一底座10剝離后，在共用電極膜3上存在剝離層的殘余物情況下，通過清洗除去這些殘余物。粘接工藝(圖4G)粘接工藝是在共用電極膜3上粘接按不同工藝制造的壓力室基板2的工藝。下面，參照圖5簡單地說明壓力室基板的制造方法。
母盤制造工藝(圖5A)首先，制造用于復(fù)制壓力室基板2的母盤16。在母材上沿空腔21和共用流路23以外的區(qū)域形成圖形后，通過腐蝕到預(yù)定深度來制造母盤16。母材即母盤的組成最好可以腐蝕，除硅酮外，可以使用玻璃、石英、樹脂、金屬、陶瓷或薄膜等。在形成圖形的光刻膠中，可以原樣使用甲酚醛系樹脂中配有作為感光劑的重氮基萘酚衍生物的正型光刻膠等。按旋涂法、浸漬法、噴涂法、條形碼法形成光刻膠層。
曝光后，如果按預(yù)定的條件進(jìn)行顯影處理，那么可有選擇地除去曝光區(qū)域的光刻膠。如果在該狀態(tài)下實(shí)施腐蝕，那么使對應(yīng)于側(cè)壁22的部分等被腐蝕，可以獲得制造壓力室基板2的鑄模。作為腐蝕方法，可選擇濕式方式和干式方式。綜合母材的材質(zhì)和腐蝕剖面形狀、腐蝕率等諸條件適當(dāng)?shù)剡x擇。
腐蝕后除去光刻膠，制成母盤16。
再有，腐蝕中，腐蝕的深度與壓力室基板上形成的側(cè)壁22等相應(yīng)的高度相等。側(cè)壁的高度在例如具有720dpi解象度的噴墨式記錄頭中設(shè)計(jì)為約200μm?；宄尚喂に?圖5B)母盤16形成后，在母盤16的表面上，涂敷基板材料2b，通過固化成形壓力室基板2。作為基板材料，只要滿足作為墨水噴射用的壓力室基板所要求的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性等特性的材料就可以，在其組成上并無特別限定，但最好是可用光、熱、或用光或熱兩者進(jìn)行固化的材料。在使用這種材料的情況下，可采用通用的曝光裝置、烘烤爐和熱板，可實(shí)現(xiàn)低成本化和節(jié)省空間。作為這種物質(zhì)，例如可使用丙烯系樹脂、環(huán)氧系樹脂、三聚氰胺系樹脂、酚醛系樹脂、苯乙烯系樹脂或聚亞胺系等合成樹脂，或使用聚硅氮烷等硅系聚合物。在基板材料中包括溶劑成分的情況下，通過熱處理除去溶劑。此外，作為基板材料，也可以使用可熱塑性物質(zhì)。例如，可采用含有幾至幾十wt％水分的水合玻璃。
基板材料的涂敷方法中，可使用旋涂法、浸漬法、噴涂法、滾涂法或條形碼法等。基板剝離工藝(圖5C)接著，從母盤16上剝離固化的基板材料2b，即壓力室基板2。
作為剝離方法，固定母盤16，在保持吸附固定壓力室基板2的條件下進(jìn)行拉伸剝離。在母盤與壓力室基板的粘接性高的情況下，最好預(yù)先把母盤16的凹部形狀成形為預(yù)定的錐形形狀。此外，剝離前，在母盤和壓力室基板的界面上照射光，使母盤和壓力室基板的粘接性降低，或者也可消失。在母盤和壓力室基板的界面上，一邊減弱原子間或分子間的結(jié)合力，同時(shí)還利用從壓力室基板中放出的氣體促進(jìn)分離。使用的光最好是例如準(zhǔn)分子激光。在照射光的情況下，必須用透光性材料形成母盤16。而且，最好在母盤16和壓力室基板2的界面上預(yù)先形成與上述剝離層對應(yīng)的層。具體地說，可以照樣采用上述方法。噴嘴形成工藝(圖5D)在剝離的壓力室基板2上形成噴嘴25。
對噴嘴25的成形方法并無特別限定。例如，可采用光刻法、激光加工、FIB加工、放電加工等各種方法。
將通過以上工藝制造的壓力室基板2粘接在粘接儲料器部件5的共用電極膜3上。將壓力室基板2未設(shè)有噴嘴一方的表面和共用電極膜3粘接，使各空腔21分別對應(yīng)于壓電體元件4。
按照上述實(shí)施例1，由于在第一底座上形成壓電體元件，用其它工藝制造厚度薄的壓力室基板，最后粘接壓電體元件和壓力室基板，所以即使壓力室基板在機(jī)械方面弱也可以制造成品率高的噴墨式記錄頭。因此，由于可以成形比以往薄的壓力室基板，所以可以制造高清晰度的噴墨式記錄頭。<實(shí)施例2>
本實(shí)施例2涉及把底座上形成的壓電體元件一次粘接在其它底座上，然后粘接壓力室基板，最后粘接儲料器部件的噴墨式記錄頭的制造方法。
本實(shí)施例2中，由于制造的噴墨式記錄頭的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1相同，所以省略說明。(噴墨式記錄頭的制造方法)下面，參照圖6至圖7，說明本發(fā)明的噴墨式記錄頭的制造方法。這些附圖是表示空腔寬度方向上剖切的狀況的噴墨式記錄頭的制造工藝剖面圖。剝離層形成工藝、共用電極膜形成工藝、壓電體元件形成工藝(圖6A)及腐蝕工藝(圖6B)由于這些工藝分別與上述實(shí)施例1的剝離層形成工藝(圖3A)、共用電極膜形成工藝(圖6B)、壓電體元件形成工藝(圖6C)和腐蝕工藝(圖6D)相同，所以省略其說明。粘接工藝(圖6C)粘接工藝是使用粘接劑粘接形成第一底座10的壓電體元件4的表面和第二底座的工藝。
由于作為第二底座的組成與上述實(shí)施例1的第一底座10相同，所以省略其說明。
作為用于粘接層13的粘接劑的組成，例如可采用環(huán)氧系、丙烯酸酯系、硅酮系等任意粘接劑。在后述的第二剝離工藝中，根據(jù)在粘接層的界面上產(chǎn)生剝離，還是在層內(nèi)產(chǎn)生剝離來決定這些粘接劑。
但是，本實(shí)施例中，通過施加光、熱或光和熱雙方，必須在粘接層內(nèi)部產(chǎn)生層內(nèi)剝離。因此，作為可熱塑性樹脂，在組成中，最好含有-CH2-、-CO-(酮)、-CONH-(酰胺)、-NH-(亞胺)、-COO-(酯)、-N＝N-(偶氮基)、-CH＝N-(シフ)等鍵(利用光照射，可切斷這些原子間鍵)的材料。此外，在結(jié)構(gòu)式中，也可以有芳香族碳化氫(1或2以上苯環(huán)或其稠合環(huán))的材料。作為這種有機(jī)高分子材料的具體例，可列舉出聚乙烯、聚丙烯那樣的聚烯烴系樹脂、聚亞胺系樹脂、聚酰氨系樹脂、聚酯系樹脂、丙烯系樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺系樹脂、苯酚系樹脂等。
例如可用涂敷法形成粘接層13。在使用固化型粘接劑的情況下，例如在作為被復(fù)制層的壓電體元件4的表面上涂敷固化型粘接劑，在其上粘接第二底座12后，利用與固化型粘接劑特性對應(yīng)的固化方法，固化所述固化型粘接劑，使被復(fù)制層與第二底座12粘接。
在使用光固化型粘接劑的情況下，把光固化型粘接劑涂敷在被復(fù)制層上，在將透光性的第二底座12配置在未固化的粘接層上后，最好從第二底座一側(cè)照射用于固化的光，使粘接層固化。
再有，在第二底座12一側(cè)形成粘接層13，在其上粘接被復(fù)制層也可以。第一剝離工藝(圖6D)及粘接工藝(圖7E)關(guān)于第一剝離工藝和粘接工藝，由于與上述實(shí)施例1的剝離工藝(圖4F)和粘接工藝(圖4G)相同，所以省略說明。有關(guān)壓力室基板2的制造方法也與上述實(shí)施例1相司(圖5)。第二剝離工藝(圖7F)第二剝離工藝是在粘接層13層內(nèi)產(chǎn)生剝離，從壓力室基板2一側(cè)剝離第二底座12的工藝。
本工藝中，通過在粘接層13上施加預(yù)定的能量，在粘接層上產(chǎn)生剝離。在粘接層中使用可熱塑性樹脂的情況下，通過整體施加超過可熱塑性樹脂轉(zhuǎn)移溫度的熱，產(chǎn)生剝離。
粘接層中，在使用利用光照射產(chǎn)生層內(nèi)剝離的上述材料的情況下，從第二底座12的上部照射光，產(chǎn)生剝離。清洗工藝(圖7G)清洗工藝中，通過層內(nèi)剝離，除去殘留在壓電體元件4周邊的粘接劑。為了除去粘接劑，使用對壓電體元件和共用電極膜沒有影響的溶劑。例如，使用丙酮、異丙醇、乙二醇單乙醚醋酸酯、丙二醇單甲醚醋酸酯、苯、二甲苯、甲酚、氯苯、甲苯、醋酸丁酯、正己烷、環(huán)己烷、甲乙酮、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等溶劑。儲料器形成工藝(圖7H)儲料器部件形成工藝是覆蓋已除去粘接劑的壓電體元件、粘接儲料器部件5的工藝。由于其細(xì)節(jié)與上述實(shí)施例1的儲料器形成工藝(圖4E)相同，所以省略說明。
再有，本實(shí)施例中，通過適當(dāng)?shù)剡x擇粘接劑的組成和剝離方法，可以在壓電體元件4和共用電極膜3與粘接層13的界面上產(chǎn)生剝離。例如，作為粘接劑，與壓電體元件4和共用電極膜3的粘接性相比，在選擇與第二底座粘接性大的粘接劑的情況下，如圖8所示，可以從壓電體元件4和共用電極膜3與粘接層13的界面產(chǎn)生剝離。如果產(chǎn)生這樣的剝離，那么有可簡單地實(shí)現(xiàn)清洗工藝中清洗的優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，按照本實(shí)施例2，在第一底座上形成壓電體元件，與第二底座粘接后，剝離第一底座。此外，由于用其它工藝制造厚度薄的壓力室基板，最后使壓力室基板和壓電體元件粘接，所以即使壓力室基板在機(jī)械方面弱也可以制造成品率高的噴墨式記錄頭。因此，由于可以成形得比以往的壓力室基板薄，所以可以制造高清晰度的噴墨式記錄頭。
按照本實(shí)施例2，在剝離第一底座前，由于特別把壓電體元件等通過粘接層固定在第二底座上，所以有制造工藝中容易且安全操作壓電體元件的優(yōu)點(diǎn)。<第三實(shí)施例>
本發(fā)明的第三實(shí)施例是在上述實(shí)施例2中提供粘接工藝和第二剝離工藝的變形例。
本實(shí)施例的噴墨式記錄頭及其制造方法與上述實(shí)施例大致相同。但是，其不同點(diǎn)在于，在所述粘接工藝(圖6C)之前設(shè)置中間層14，然后粘接第二底座12。粘接工藝的變形(圖9A)在粘接工藝前，在第二底座12上預(yù)先形成中間層14。
作為中間層14的組成，采用在與粘接層13的界面上容易產(chǎn)生剝離的組成，即與粘接層13的粘接性低的組成。
例如，在粘接層13中使用丙烯酸酯系粘接劑的情況下，可采用包含選自Ni、Cr、Ti、Al、Cu、Ag、Au、Pt中的一種以上的金屬的組成。一般來說，這些金屬與丙烯酸酯系粘接劑的粘接性低，通過使用濺射、蒸鍍、CVD等真空成膜法，可以控制性良好地成膜。
此外，作為中間層14的組成，可以采用容易產(chǎn)生在中間層14層內(nèi)或中間層14與第二底座12界面的剝離的組成。作為這種組成，除與上述剝離層11同樣的組成外，可列舉出多孔硅或鋁等陽極氧化膜。第二剝離工藝的變形(圖9B)為了從粘接層13上剝離第二底座12，在使用與上述剝離層11同樣組成的中間層14的情況下，如圖9B所示，從第二底座12一側(cè)在中間層14上照射光(激光)60，產(chǎn)生剝離。
而且，在使用多孔硅的情況下，通過切削，可以在中間層14的層內(nèi)和中間層14與第二底座12的界面剝離。此外，在使用陽極氧化膜的情況下，可以借助于切削在中間層l4層內(nèi)，還有通過在沒有電場下的機(jī)械地例如切削等，在中間層14的層內(nèi)和中間層14與第二底座12的界面使之剝離。最好使用溶劑處理等清洗除去壓力室基板2上殘留的粘接層13。
如上所述，按照本實(shí)施例3，由于設(shè)有中間層，所以可以使壓力室基板與第二底座容易剝離。
按照本發(fā)明，由于配有厚度薄的壓力室基板，所以能夠提供可以與高清晰度相應(yīng)的噴墨式記錄頭。
按照本發(fā)明的噴墨式記錄頭的制造方法，由于采用不同于形成壓電體元件工藝的工藝來形成厚度薄的壓力室基板，所以使制造上的成品率提高，并可以實(shí)現(xiàn)低成本化。
按照本發(fā)明的噴墨式記錄頭的制造方法，由于提供了把采用不同于形成壓力室基板工藝的工藝形成的壓電體元件從底座中確實(shí)剝離的制造方法，所以使制造上的成品率提高，并可以實(shí)現(xiàn)低成本化。
權(quán)利要求
1.一種噴墨式記錄頭，具有通過在壓電體元件上施加電壓產(chǎn)生體積變化，從而從設(shè)置于壓力室中的噴嘴中噴出墨水的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該噴墨式記錄頭包括壓力室基板，形成帶有可噴出墨水的噴嘴的所述壓力室結(jié)構(gòu)，使各噴嘴在同一方向上開口；共用電極膜，形成在與設(shè)置所述噴嘴的表面不同的所述壓力室基板的一面上，以便密封各所述壓力室；壓電體元件，包括壓電體薄膜和上電極分別形成在與所述共用電極膜上的各所述壓力室對應(yīng)的位置上；以及儲料器部件，配有在內(nèi)部裝有一個以上的所述壓電體元件的蓋狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部形成墨水的儲料器。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨式記錄頭，其特征在于，所述壓力室基板與所述噴嘴和壓力室由同一部件一體地形成。
3.一種噴墨式記錄頭的制造方法，該噴墨式記錄頭通過在壓電體元件上施加電壓使體積產(chǎn)生變化，從而可從設(shè)置于壓力室中的噴嘴中噴出墨水，其特征在于，該方法包括在有透光性的底座上，形成可通過光照射產(chǎn)生剝離的剝離層的剝離層形成工藝；在所述剝離層上，形成共用電極膜的共用電極膜形成工藝；在所述共用電極膜上，形成多個壓電體元件的壓電體元件形成工藝；形成儲料器部件的儲料器形成工藝，該儲料器部件配有在內(nèi)部裝有一個以上所述壓電體元件的蓋狀結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部形成有墨水儲料器；通過從所述底座一側(cè)將預(yù)定的光照射在所述剝離層上，在所述剝離層產(chǎn)生剝離，剝離該底座的剝離工藝；以及在所述底座被剝離的共用電極膜上，粘接設(shè)有多個所述壓力室的壓力室基板，以便密封各所述壓力室的粘接工藝。
4.一種噴墨式記錄頭的制造方法，該噴墨式記錄頭通過在壓電體元件上施加電壓使體積產(chǎn)生變化，從而可從設(shè)置于壓力室中的噴嘴中噴出墨水，其特征在于，該方法包括在有透光性的第一底座上，形成可通過光照射產(chǎn)生剝離的剝離層的剝離層形成工藝；在所述剝離層上，形成共用電極膜的共用電極膜形成工藝；在所述共用電極膜上，形成多個壓電體元件的壓電體元件形成工藝；在形成所述壓電體元件的表面，通過粘接層粘接第二底座的粘接工藝；通過從所述第一底座一側(cè)將預(yù)定的光照射在所述剝離層上，在所述剝離層產(chǎn)生剝離，剝離該第一底座的第一剝離工藝；在所述第一底座被剝離的共用電極膜上，粘接設(shè)有多個所述壓力室的壓力室基板，以便密封各所述壓力室的工藝；以及剝離所述第二底座的第二剝離工藝。
5.如權(quán)利要求3或4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，還配有在所述剝離層和所述共用電極膜之間形成中間層的中間層形成工藝。
6.如權(quán)利要求3或4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述壓電體元件形成工藝包括在所述共用電極膜上層積壓電體層的工藝；在所述壓電體層上形成上電極膜的工藝；腐蝕所層積的所述壓電體層和所述上電極膜而形成壓電體元件的工藝。
7.如權(quán)利要求3或4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，使用非晶硅、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、有機(jī)高分子材料或金屬中的任何一種材料形成所述剝離層。
8.如權(quán)利要求3或4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述壓力室基板是由在鑄模中形成樹脂層的工藝、從所述鑄模中剝離所述樹脂層的工藝和在所述樹脂層中設(shè)置與噴嘴相應(yīng)的孔的工藝制造的。
9.如權(quán)利要求4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述第二剝離工藝使所述壓電體元件和共用電極膜在與所述粘接層的界面上產(chǎn)生剝離。
10.如權(quán)利要求4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述第二剝離工藝在所述粘接層內(nèi)產(chǎn)生剝離。
11.如權(quán)利要求9或10中任一項(xiàng)所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述粘接層由包含通過附加能量可固化的物質(zhì)的材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求9或10中任一項(xiàng)所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述粘接層由可熱塑性樹脂構(gòu)成。
13.如權(quán)利要4所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，還配有在所述粘接層和所述第二底座之間形成中間層的中間層形成工藝。
14.如權(quán)利要13所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述中間層由包含選自Ni、Cr、Ti、Al、Cu、Ag、Au或Pt中的一種以上的金屬的材料構(gòu)成，在所述第二剝離工藝中，在該中間層和所述粘接層的界面上產(chǎn)生剝離。
15.如權(quán)利要13所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述中間層由多孔硅或陽極氧化膜的其中之一構(gòu)成，在所述第二剝離工藝中，在該中間層內(nèi)或該中間層和第二底座的界面上產(chǎn)生剝離。
16.如權(quán)利要13所述的噴墨式記錄頭的制造方法，其特征在于，所述中間層是用非晶硅、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、有機(jī)高分子材料或金屬中的任一種材料形成的，在所述第二剝離工藝中，通過從所述第二底座一側(cè)將預(yù)定的光照射在該中間層上，在該中間層產(chǎn)生剝離。
全文摘要
本噴墨式記錄頭的制造方法包括:(A)在有透光性的底座上,形成可通過光照射產(chǎn)生剝離的剝離層(11)的工藝,(B)在剝離層(11)上,形成共用電極膜(3)的工藝,(C)在共用電極膜(3)上,形成多個壓電體元件(4)的工藝,(D)形成儲料器部件(5)的工藝,儲料器部件(5)配有在內(nèi)部裝有一個以上的壓電體元件(4)的蓋狀結(jié)構(gòu),在其內(nèi)部形成有墨水儲料器(51),(E)通過從底座(10)側(cè)將預(yù)定的光照射在剝離層(11)上,在剝離層(11)產(chǎn)生剝離,從而剝離底座(10)的工藝,(F)在底座被剝離的共用電極膜(3)上,粘接設(shè)有多個壓力室(21)的壓力室基板(2),以便密封各壓力室(21)的工藝。由于可以按與形成壓電體元件不同的工藝制造薄的壓力室基板,最后粘接這些壓力室基板,所以可以制造與高清晰度相應(yīng)的記錄頭。
文檔編號B41J2/14GK1241159SQ98801445
公開日2000年1月12日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日
發(fā)明者西川尚男, 高桑敦司 申請人:精工愛普生股份有限公司