JP2001129998A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インク供給溝の周縁部にチッピングやクラック
が発生し難いインクジェットプリンタヘッド及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】インク供給溝形成用レジストマスク４１の
パターン開口周縁部４１ａを共通電極２８の初期開口周
縁部２８−１よりも外側になるよう広く形成してサンド
ブラスト加工を行う。レジストマスク４１のパターン開
口内に露出したヘッドチップ基板２５の表面が穿削さ
れ、これと平行して同じくレジストマスク４１のパター
ン開口内に露出する共通電極２８の初期開口周縁部２８
−１が穿削される。所定時間経過後にレジストマスク４
１のパターン開口周縁部４１ａから更にややえぐられた
位置に共通電極２８の開口周縁部２８ａが形成され、こ
れと同位置かつ同形状にインク供給溝３３の開口周縁部
３３ａが形成される。レジストマスク４１を除去して完
成したインク供給溝３３の周縁部は共通電極２８と強固
に密着していてチッピングやクラックの発生が防止され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所望のインク供給
溝を精度良く迅速に加工できるインクジェットプリンタ
ヘッドとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、インクを加熱し気泡を発生させてその圧力
でインク滴を飛ばすサーマル方式や、ピエゾ抵抗素子
（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方
式等がある。これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出し印字を行うから、粉末状
の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場
合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によっ
てカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるの
で高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が
無くコストパフォーマンスに優れており、このため特に
パーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方
式である。

【０００３】上記のサーマル方式には、インク滴の吐出
方向により二通りの構成がある。一つは発熱素子の発熱
面に平行な方向へインク滴を吐出する構成のサイドシュ
ータ型と呼称されるものであり、他の一つは発熱素子の
発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のルーフ
シュータ型と呼称されるものである。

【０００４】図１２(a) は、そのようなルーフシュータ
型のインクジェットプリンタに配設されるインクジェッ
トプリンタヘッドのインク吐出面を模式的に示す平面図
であり、同図(b) は、そのＡ−Ａ′断面矢視図、同図
(c) は、このインクジェットプリンタヘッドが製造され
るシリコンウェハを示す図である。

【０００５】同図(c) に示すように、インクジェットプ
リンタヘッド（以下、単に印字ヘッドという）１は、シ
リコンウェハ２の上で、ＬＳＩ形成処理技術と薄膜形成
処理技術とにより形成され、完成後にシリコンウェハ２
から個々に切り出されて採取される。

【０００６】同図(a) に示すように、印字ヘッド１のイ
ンク吐出面には、インクを吐出するノズル列３が形成さ
れている。ノズル列３には多数のノズル４が例えば２
５．４ｍｍ当り３００ドットの解像度（１ｍｍ当り約１
２個の密度）で縦１列に並んで配置されている。これら
のノズル列３には不図示のインクカートリッジ等からイ
ンクが供給される。

【０００７】この印字ヘッド１の内部構成は、同図(b)
に示すように、ヘッドチップ５上に、ＬＳＩからなる駆
動回路６と薄膜からなる抵抗発熱部７が形成され、この
抵抗発熱部７の一方の端部と駆動回路６を結ぶ個別配線
電極８が形成され、更に抵抗発熱部７の他方の端部と給
電用端子９とを接続する共通電極１１が形成されてい
る。そして、これらの上に隔壁１２が積層されている。
上記の抵抗発熱部７と個別駆動電極８は、それぞれ後か
ら形成されるノズル列３のノズル４の数だけ配設されて
る。

【０００８】そして、後から形成されるノズル列３に平
行に延在するインク供給溝１３と、このインク供給溝１
３に連通してヘッドチップ５の下面に貫通するインク供
給孔１４が穿設され、これらの上からオリフィス板１５
が、熱と圧力を加えられて、下面の熱可塑性接着材によ
り隔壁１２上に接着されて積層されている。このオリフ
ィス板１５の積層により、隔壁１２の厚さに対応する高
さおよそ１０μｍのインク通路１６が、抵抗発熱部７と
インク供給溝１３間に形成される。

【０００９】この後、オリフィス板１５に、インクを吐
出する上述のノズル４が形成される。同図(a) に示すシ
リコンウェハ２の直径が例えば１５２．４ｍｍであると
すると、上述したような印字ヘッド１を９０個以上採取
することができる。

【００１０】ところで、上記の図１２(b) に示すインク
供給溝１３とインク供給孔１４は、ヘッドチップ５の表
面及び裏面からそれぞれ穿設され相互に連通して、ヘッ
ドチップ５の裏面から表面に至るまでの共通インク供給
路を形成している。そして、これらの穿設加工には、現
状では加工レートの面で優れていることから、サンドブ
ラスト法による加工が最も適している。このサンドブラ
スト法による加工にはレジストマスクが用いられる。

【００１１】図１３(a) は、上述したインクジェットプ
リンタヘッドの製造工程において、インク供給溝１３と
インク供給孔１４の穿設を終了した直後の状態を示す平
面図であり、同図(b) は、そのＢ−Ｂ′断面矢視図、同
図(c) は、その穿設加工の前段のレジストマスクが形成
された状態を示す図である。尚、同図(a),(b),(c) に
は、図１２(a),(b),(c) に示した構成と同一の構成部分
には同一の番号を付与して示している。

【００１２】同図(c) に示すように、抵抗発熱部７、個
別配線電極８、共通電極１１等が形成されたヘッドチッ
プ５の表面には、それらの全面を覆って、レジストマス
ク材１７ａにフォトリソグラフィー技術等によりマスク
パターン１７ｂを形成されたレジストマスク１７が設け
られる。上記のマスクパターン１７ｂは、ヘッドチップ
５の表面に穿設されるインク供給溝１３の形状に対応し
て形成されている。

【００１３】このレジストマスク１７によりサンドブラ
スト加工で穿設されるインク供給溝１３は、同図(a),
(b) に示すように、共通電極１１の開口面よりも一回り
小さく形成されて、共通電極１１の開口周縁部との間に
ヘッドチップ５の表面が露出した余白部５ａが形成され
る。

【００１４】このように穿設加工後のインク供給溝１３
の構造が共通電極１１の開口面よりも一回り小さく形成
されるのは、インク供給溝１３の穿設形成時における低
い加工精度や位置ズレを考慮にいれたものである。すな
わち、サンドブラスト加工は、圧縮空気等のキャリアガ
スによって加速された数μｍから数十μｍの微細粒子を
ノズルから噴射させ、この微細粒子をシリコンウェハの
ような硬脆性材料に高速かつ高密度で衝突させることに
より微細な穿設加工を行うものであるが、このようなサ
ンドブラスト加工では、穿設される凹部がマスクパター
ンの周縁部よりも内側に回り込むようにえぐられる傾向
がある。

【００１５】したがって、その低い加工精度や位置ズレ
を考慮して、上記のように共通電極１１の開口面周縁に
ヘッドチップ５の表面が露出した余白部５ａを形成し、
この露出した余白部５ａに直接マスクパターン１７ｂの
開口周縁部が接触するようにしてレジストマスク１７を
形成し、これにより、インク供給溝１３の穿設面が共通
電極１１の開口面よりも一回り小さく形成されるように
設定している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにサンドブ
ラスト加工は、穿設される凹部がマスクパターンの周縁
部よりも内側に回り込むようにえぐられる傾向があるか
ら、マスク材料と加工対象となる基板との密着性が良く
ないと、目的とする凹部が正しい形状に形成されない場
合が多い。

【００１７】一方、マスクパターン１７ｂの開口周縁部
でヘッドチップ５表面の余白部５ａに直接接触している
レジストマスク材１７ａは、微細粒子の衝突の力を吸収
するような柔軟な樹脂が用いられるが、このような樹脂
は、一般に、シリコンウェハとの密着性がそれほど良い
ものとは言えない。

【００１８】したがって、サンドブラスト加工では、特
にシリコンウェハの場合、加工面の平滑性は化学的な穿
設加工であるエッチングと比較すると劣るばかりでな
く、上記のレジストマスク材とシリコンウェハとの密着
性の悪さのために、特に穿設部の周縁部分では、チッピ
ングと呼ばれる欠け落ちや疵の発生、或はクラックと呼
ばれるひび割れがしばしば発生する。

【００１９】そして、このように出来上がったインク供
給溝の周縁部にチッピングやクラックが発生している
と、このヘッドチップがインクジェットプリンタヘッド
として実際の駆動中に、これらチッピングやクラックの
瑕疵の状態が進行し或は成長して、そこから発生する微
細な破片がインク供給路に滞留してインクの円滑な流通
を妨げられてインクの正常な吐出を乱すばかりではなく
延いては吐出ノズルの目詰まりを発生させ、印字画像の
質を低下させるという問題が発生する。

【００２０】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
インク供給溝の周縁部にチッピングやクラックによる不
具合が発生し難いインクジェットプリンタヘッド及びそ
の製造方法を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１記載の発
明のインクジェットプリンタヘッドは、基板の表面に凹
設された溝部と、上記基板に積層した発熱抵抗体層と配
線電極層を所定の形状にパターニングして形成された複
数のエネルギー発生素子と、上記基板上に立設され、上
記エネルギー発生素子の配設領域にインクを供給するイ
ンク流路を区画する隔壁と、上記エネルギー発生素子に
対応して設けられ、上記エネルギー発生素子が発生させ
た圧力によりインクを所定方向に吐出させる複数の吐出
ノズルと、を有するインクジェットプリンタヘッドであ
って、上記溝部の開口の全周縁に沿い、上記基板の表面
が露出しないように覆って、上記基板上に設置する部材
の内の少なくとも１部材を配設するように構成される。

【００２２】そして、例えば請求項２記載のように、上
記基板はシリコン基板であり、上記溝部はサンドブラス
ト法により加工されて成るのが好ましい。また、上記開
口の全周縁に沿って配設する部材は、例えば請求項３記
載のように、配線電極層であってもよく、また、例えば
請求項４記載のように、配線電極層と隔壁であっても良
い。また、上記隔壁は、例えば請求項５記載のように、
第１隔壁の上に第２隔壁を積層した２層隔壁であり、上
記開口の全周縁に沿って配設される部材は上記第１隔壁
であるように構成される。

【００２３】次に、請求項６記載の発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、基板の表面に凹設され
たインク溝と、上記基板に積層した発熱抵抗体層と配線
電極層を所定の形状にパターニングして形成された複数
のエネルギー発生素子と、上記基板上に立設され、上記
エネルギー発生素子の配設領域にインクを供給するイン
ク流路を区画する隔壁と、上記エネルギー発生素子に対
応して設けられ、上記エネルギー発生素子が発生させた
圧力によりインクを所定方向に吐出させる複数の吐出ノ
ズルと、を有するインクジェットプリンタヘッドの製造
方法であって、上記インク溝の周縁に形成される部材に
より囲まれる上記インク溝の開口に対応する開口を、該
開口全域にわたって上記インク溝の開口よりも所定長縮
小した大きさに形成し、上記インク溝の周縁に形成され
る部材上にサンドブラスト用のレジストマスク材を積層
し、該レジストマスク材に上記インク溝の開口に対応す
る略同一の大きさの開口を形成してレジストマスクと
し、該レジストマスクを介して上記基板に上記インク溝
をサンドプラスト法により形成するように構成される。

【００２４】そして、上記インク溝の周縁に形成される
部材は、例えば請求項７記載のように、配線電極層であ
ってもよく、また、例えば請求項８記載のように、配線
電極層と隔壁であってもよい。また、上記隔壁は、例え
ば請求項９記載のように、第１隔壁の上に第２隔壁を積
層した２層隔壁であり、上記インク溝の周縁に形成され
る部材は、上記第１隔壁であるように構成される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a),(b),(c) は、本発明
の実施形態におけるインクジェットプリンタヘッドの製
造方法を工程順に示す図であり、それぞれ一連の工程に
おいてヘッドチップの基板上に形成されていく状態の概
略の平面図と断面図を模式的に示している。尚、これら
の図には、説明の便宜上、モノカラー用インクジェット
プリンタヘッドの構成を示しているが、現今では、この
ようなインクジェットプリンタヘッドを複数個（通常は
４個）並べた形状のものを１個のヘッドチップに形成し
て、全体としてフルカラー用のインクジェットプリンタ
ヘッドを構成することも容易にできる。また、同図(c)
には３６個の吐出ノズルを示しているが、実際には、設
計上の方針によっても異なるが６４個、１２８個、２５
６個等、多数の吐出ノズルが形成されるものである。

【００２６】図２(a),(b),(c) は、上段に図１(a),(b),
(c) の平面図をそれぞれ一部を拡大して詳細に示してお
り、この図２(a),(b),(c) の中段には上段のＣ−Ｃ′断
面矢視図（同図(a) 参照）を示し、下段には上段のＤ−
Ｄ′断面矢視図（同図(a) 参照）示している。また、同
図(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、それぞれ図１
(a),(b),(c) の下に示す断面図と同一のものである。
尚、図２(a),(b),(c) には、図示する上での便宜上、６
４個、１２８個又は２５６個のインク吐出ノズルを、５
個のインク吐出ノズルで代表させて示している。 最初
に、基本的な製造方法について説明する。先ず工程１と
して、直径が１０１．６ｍｍ以上のシリコン基板にＬＳ
Ｉ形成処理により駆動回路とその端子を形成すると共
に、厚さ１〜２μｍの酸化膜（Ｓi Ｏ₂ ）を形成し、次
に工程２として、薄膜形成技術を用いて、タンタル（Ｔ
ａ）−シリコン（Ｓｉ）−酸素（Ｏ）からなる発熱抵抗
体層と、Ｔｉ−Ｗ等の密着層を介在させてＡｕなどによ
る電極膜を順次積層形成する。そして、電極膜と発熱抵
抗体層をフォトリソグラフィー技術によって夫々パター
ニングし、ストライプ状の発熱抵抗体層上の発熱部とす
る領域の両側に配線電極を形成する。この工程で発熱部
の位置が決められる。

【００２７】図１(a) 及び図２(a) は、上記の工程１及
び工程２が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、ヘッドチップ基板２５の一方の側端部近傍に駆動回
路２６が形成され、その上に形成された酸化膜からなる
絶縁層の上に、発熱抵抗体２７が形成されている。発熱
抵抗体２７の一方の端部に共通電極２８が接続され、他
方の端部と駆動回路２６との間に個別配線電極２９が接
続されている。

【００２８】上記の発熱抵抗体２７、共通電極２８、及
び個別配線電極２９は１組となって条形状にパターン化
されて、各条が発熱素子を形成し、所定の間隔で平行に
並設されている。また、共通電極２８には共通電極給電
端子３１が上端部に形成されており（図１(a) 参照）、
これに並んで駆動回路端子３２が形成されている（図１
(a) 参照）。

【００２９】続いて、工程３として、詳しくは後述する
が、ヘッドチップ基板の表面に細長く延在するインク供
給溝をサンドブラスト法により穿設して形成し、更にこ
のインク供給溝に連通しヘッドチップ基板下面に開口す
るインク給送孔をヘッドチップ基板の裏面から穿設して
形成する。更に、工程４として、個々の発熱抵抗体２７
に対応するインク加圧室及びこれらのインク加圧室にイ
ンクを供給するインク流路を形成すべく感光性ポリイミ
ドなどの有機材料からなる隔壁部材をコーティングによ
り高さ２０μｍ程度に形成し、これをフォトリソグラフ
ィー技術によりパターン化した後に、３００℃〜４００
℃の熱を３０分〜６０分加えるキュア（乾燥硬化、焼
成）を行い、高さ１０μｍ程度の上記感光性ポリイミド
による隔壁をヘッドチップ基板上に形成・固着させる。

【００３０】図１(b) 及び図２(b) は、上述の工程３及
び工程４が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、インク供給溝３３及びインク給送孔３４が形成さ
れ、インク供給溝３３の左側に位置する共通電極２８部
分と、右方の個別配線電極２９が配設されている部分、
及び各発熱抵抗体２７と発熱抵抗体２７の間に、隔壁３
５（シール隔壁３５−１、３５−２、区画隔壁３５−
３）が形成されている。上記の隔壁３５は、個別配線電
極２９上のシール隔壁３５−２を櫛の胴とすれば、各発
熱抵抗体２７と発熱抵抗体２７との間に伸び出す区画隔
壁３５−３は櫛の歯に相当する形状をなしている。これ
により、この櫛の歯状の区画隔壁３５−３を仕切り壁と
して、その歯と歯の間の付け根部分に発熱抵抗体２７が
位置する微細な区画部が、発熱抵抗体２７の数だけ形成
される。

【００３１】この後、工程５として、ポリイミドからな
る厚さ１０〜３０μｍのフィルムのオリフィス板を、そ
の両面又は片面に接着剤としての熱可塑性ポリイミドを
極薄に例えば厚さ２〜５μｍにコーテングした状態のも
のを、上記積層構造の最上層つまり隔壁の上に載置し、
真空中で２００〜２５０℃で加熱しながら、９．８×１
０^-4Ｐａの数倍の圧力で加圧し、これを数１０分続け
て、そのオリフィス板を固着させる。

【００３２】続いて、工程６として、スパッタ装置で上
記のオリフィス板の上にＴｉの厚さ０．５〜１μｍ程度
の金属膜を蒸着する。更に、工程７として、オリフィス
板表面の上記Ｔｉ膜をパターン化して、ポリイミドを選
択的にエッチングするマスクを形成し、続いて、工程８
として、オリフィス板をヘリコン波等のドライエッチン
グにより上記の金属膜マスクに従って２０μｍφ〜４０
μｍφの孔空けをして多数の吐出ノズルを一括形成す
る。

【００３３】図１(c) 及び図２(c) は、上述した工程５
〜工程８が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、オリフィス板３６が共通給電端子３１及び駆動回路
端子３２の部分を除く全領域を覆っており、シール隔壁
３５−２及び区画隔壁３５−３によって形成されている
区画部も上を覆われて隔壁３５の厚さ１０μｍに対応す
る高さの微細なインク加圧室３７を形成して、その開口
をインク供給溝３３方向に向けている。そして、これら
インク加圧室３７の開口とインク供給溝３３とを連通さ
せる高さ１０μｍのインク流路３８が形成されている。

【００３４】そして、オリフィス板３６には、インク加
圧室３７の発熱抵抗体２７に対向する部分に吐出ノズル
３９がドライエッチングによって形成されている。これ
により、６４個、１２８個又は２５６個の吐出ノズル３
９を１列に備えた多数のモノカラーインクジェットヘッ
ド４０がシリコンウェハ上に完成する。

【００３５】ここまでが、シリコンウェハの状態で処理
される。そして、最後に、工程７として、ダイシングソ
ーなどを用いてシリコンウェハをスクライブラインに沿
ってカッテングして、ヘッドチップ基板単位毎に個別に
分割し、実装基板にダイスボンデングし端子接続して実
用単位のモノカラーインクジェットヘッドが完成する。

【００３６】上記のように１列の吐出ノズル３９を備え
たモノカラーインクジェットヘッド４０はモノクロ用イ
ンクジェットヘッドの構成であるが、通常フルカラー印
字においては、減法混色の三原色であるイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色に、文字
や画像の黒部分に専用されるブラック（Ｂｋ）を加えて
合計４色のインクを必要とする。したがって最低でも４
列のノズル列が必要である。そして上述した製造方法に
よればモノカラーインクジェットヘッド４０をモノリシ
ックに４列構成とすることは可能であり、各モノカラー
インクジェットヘッド４０のノズル列の位置関係も今日
の半導体の製造技術により正確に配置することが可能で
ある。

【００３７】図３(a) は、上述したインクジェットプリ
ンタヘッド４０の基本的な製造方法の工程３における第
１の実施形態において、インク供給溝３３とインク供給
孔３４の穿設を終了した直後の状態（図１(a) と図１
(b) の中間段階の状態）を示す平面図であり、同図(b)
は、そのＥ−Ｅ′断面矢視図である。尚、同図(a),(b)
には、図１(a),(b),(c) 及び図２(a),(b),(c) と同一の
構成部分には同一の番号を付与して示している。

【００３８】同図(a),(b) に示すように、インク供給溝
３３をサンドブラスト加工により形成するに際し、従来
の方法とは異なり、共通電極２８の開口周縁部２８ａと
インク供給溝３３の開口周縁部３８ａとを同位置かつ同
形状に形成するという特殊な方法を採用している。これ
により、サンドブラスト加工の際のインク供給溝周縁部
におけるチッピングやクラックの発生を防止するように
している。以下、この工程３について更に説明する。

【００３９】図４(a) は、上記第１の実施形態における
共通電極２８部分のみを取出して、その初期開口周縁部
２８−１とサンドブラスト加工用レジストマスクとの関
係を示す平面図であり、同図(b) は、同図(a) のＦ−
Ｆ′断面矢視図である。同図(a),(b) に示すように、図
３(a),(b) に示したインク供給溝３３及びインク供給孔
３４を形成するために、サンドブラスト加工用のレジス
トマスク４１をヘッドチップ基板２５両面に設ける（但
し、裏面のレジストマスク４１の図示は省略してい
る）。

【００４０】このサンドブラスト加工用のレジストマス
ク４１の材料には、ドライフィルムや感光性液状レジス
トなどを用いる。ドライフィルムとしてはウレタンアク
リレートとセルロース樹脂等が良く、感光性液状レジス
トにはポリ酢酸ビニルエマルジョンとポリビニールアル
コールの混合物が良い。これらの材料をヘッドチップ基
板上一面に密着・展設し、ホトリソグラフィー技術によ
り、基板表面側にはインク供給溝の開口部の形状、及び
基板裏面側にはインク供給孔の開口部の形状をパターン
化して、それぞれのマスクパターンを形成する。

【００４１】このとき、インク供給溝を形成するための
サンドブラスト加工用のレジストマスク４１のパターン
開口周縁部４１ａは、あらかじめ形成されている共通電
極２８の初期開口周縁部２８−１に対して、数μｍ外側
になるように形成する。すなわち、共通電極２８の初期
開口周縁部２８−１がレジストマスク４１のパターン開
口周縁部４１ａのやや内側に延在して露出するようにす
る。

【００４２】このようにサンドブラスト加工用のレジス
トマスク４１を形成した後、サンドブラスト加工を行
う。ヘッドチップ基板の表裏どちらの面から先に加工し
てもよいが、いずれにしてもインク供給溝３３とインク
供給孔３４が相互に確実に貫通するような深さに加工を
行う。例えば、５×２５．４ｍｍφのシリコンウェハを
用いる場合では、この大きさのシリコンウェハは標準的
には６００μｍ程度の厚さであるから、インク供給溝３
３側での加工深さは２００〜３００μｍとし、インク供
給孔３４側での加工深さは４５０〜３５０μｍとして、
５０μｍ程度は双方で加工するようにして確実に貫通穴
を形成する。

【００４３】図５(a) 〜(d) は、上記のように形成され
た第１の実施形態におけるレジストマスク４１によるサ
ンドブラスト加工のインク供給溝３３側の進行状態を示
す図である。尚、同図(a) は、図４(a) のＧ−Ｇ′断面
矢視図を示している。図５(a) に示すように、インク供
給溝を形成するためのサンドブラスト加工用のレジスト
マスク４１のパターン開口周縁部４１ａが共通電極２８
の初期開口周縁部２８−１に対し数μｍ外側になるよう
に形成された形状において、サンドブラスト加工が開始
されると、同図(b) に示すように、レジストマスク４１
のパターン開口内に露出したヘッドチップ基板２５の表
面が穿削されると共に、同じくレジストマスク４１のパ
ターン開口内に露出する共通電極２８の初期開口周縁部
２８−１が穿削されていく。

【００４４】そして、所定時間経過後には、同図(c) に
示すように、レジストマスク４１のパターン開口周縁部
４１ａから更にややえぐられた位置に共通電極２８の図
３(a) に示した開口周縁部２８ａが形成され、この共通
電極２８の開口周縁部２８ａと同位置かつ同形状に、イ
ンク供給溝３３の開口周縁部３３ａが形成されている。
この後、同図(d) に示すように、レジストマスク４１を
除去すると、レジストマスク４１の開口広さａよりもや
や大きく開いた開口のインク供給溝３３が完成する。

【００４５】共通電極２８は、ヘッドチップ基板２５に
対する密着性が極めて強く、したがって、本構造におけ
る共通電極２８は、インク供給構３３の周縁部３３ａに
発生し易いチッピングやクラックの発生及びその成長を
止める抑止部材として働いている。これにより、インク
供給溝周縁部３３ａでのチッピングやクラックによる前
述した不具合の発生を防止することができる。

【００４６】上記第１の実施の形態では、共通電極２８
に予め初期開口部を形成して、その初期開口周縁部２８
−１を、インク供給構３３の形成時に共に穿削するよう
にしているが、共通電極２８に予め初期開口部を設けず
に単に外形だけが成形された電極層を積層形成しておく
ようにしてもよい。これを第１実施形態の変形例として
以下に示す。

【００４７】図６(a) は、第１実施形態の変形例におけ
る共通電極部分のみを取出してサンドブラスト加工用レ
ジストマスクとの関係を示す平面図であり、同図(b) は
同図(a) のＧ−Ｇ′断面矢視図である。同図(a),(b) に
示すように、先ず外形のみ成形され中央に開口の無い共
通電極層４２´が配設され、この上にレジストマスク４
３が形成される。レジストマスク４３の開口４３−１の
内部全面に共通電極４２の中央部分が露出している。こ
の状態で、上述したサンドブラスト加工用を行うと、先
ず共通電極４２の露出している中央部分がレジストマス
ク開口部の形状に従って加工された後、共通電極４２が
メタルマスクとして働き、引き続き行われるサンドブラ
スト加工により、図５(c) に示した場合と同様にインク
供給構３３が形成される。

【００４８】上記第１の実施の形態及びその変形例で
は、いずれもヘッドチップ基板２５との密着性の良い共
通電極２８を形成した後に、インク供給構３３とインク
供給孔３４を穿設しているが、ヘッドチップ基板２５と
の密着性が良い周辺部材であれば、インク供給構３３と
共に穿削する部材は共通電極２８に限るものではない。
そのような例を第２の実施の形態として以下に説明す
る。

【００４９】図７(a),(b),(c) は、本発明のインクジェ
ットプリンタヘッド４０の基本的な製造方法の工程３及
び工程４における第２の実施形態において、インク供給
溝３３とインク供給孔３４の穿設工程順を示す図であ
り、それぞれ上に平面図を示し、下にそれぞれの平面図
のＨ−Ｈ′断面矢視図、Ｊ−Ｊ′断面矢視図、Ｋ−Ｋ′
断面矢視図を示している。尚、図７(a) は、工程３の最
初の段階、つまり工程２が終了した直後の状態を示して
おり、図１(a) 及び図２(a) と同一である。また、図７
(c) は工程４が終了した直後の状態を示しており、図１
(c) 及び図２(c)と同一である。この第２の実施形態に
おいては、図７(a) に示すように発熱抵抗体２７、個別
配線電極２９及び共通電極２８を形成した後ではなく、
同図(b) に示すように更に隔壁３５（３５−１、３５−
２、３５−３）を形成した後に、これらの上にサンドブ
ラスト加工用レジストマスクを形成して、同図(c) に示
すようにインク供給溝３３とインク供給孔３４を穿設す
る。

【００５０】図８(a) は、上記図７(b) の共通電極２８
と隔壁３５の位置関係を判り易く透視的に重畳させて示
す平面図であり、図８(b) は、それら共通電極２８及び
隔壁３５と、サンドブラスト加工用レジストマスクとの
関係を示す図である。

【００５１】同図(a) に示すように、共通電極２８の開
口部２８−２は、中央よりも、シール隔壁３５−１側に
片寄せて形成されており、その開口部２８−２内にシー
ル隔壁３５−１の初期周縁部３５−１−１が入り込んで
形成されている。そして、これらの上にサンドブラスト
加工用のレジストマスク材を積層し、パターン化して図
８(b) に示すように、サンドブラスト加工用のパターン
開口部４４（破線で示す）が、チップ中央寄りの開口周
縁部を除く３辺の開口周縁部では共通電極２８の開口部
よりも狭く且つ隔壁３５の開口（シール隔壁３５−１の
初期周縁部３５−１−１）よりも広く、且つチップ中央
寄りの開口周縁部では共通電極２８の開口部（初期周縁
部２８−１）よりも広く形成される。

【００５２】この状態でサンドブラスト加工を行うこと
により、パターン開口部４４のチップ中央寄りの一辺で
は共通電極２８の開口部２８−２の発熱抵抗体側の初期
周縁部２８−１が穿削され、他の３辺ではシール隔壁３
５−１の初期周縁部３５−１−１が穿削されると共に、
図７(c) に示すインク供給溝３３が形成される。

【００５３】この場合も、レジストマスク４３の四辺形
をなすパターン開口部４４におけるチップ中央寄り一辺
に対応する部分の共通電極２８の縁部と、シリコンのヘ
ッドチップ基板２０とが強固に密着し、他の３辺に対応
する部分のシール隔壁３５−１の周縁部とヘッドチップ
基板２０も強固に密着している。このようにして形成さ
れたインク供給溝３３では、共通電極２８及びシール隔
壁３５−１がインク供給構３３周縁部でのチッピングや
クラックの発生及びその成長を止める抑止部材として働
いて、インク供給溝３３周縁部でのチッピングやクラッ
クによる前述した不具合の発生を防止することができ
る。

【００５４】上記の共通電極２８を形成する電極部材は
シリコンヘッドチップとの密着性が極めて良いが、隔壁
３５を形成する隔壁部材は、更に良好なシリコンヘッド
チップとの密着性を有している。したがって、インク供
給溝３３の開口周縁部を全て隔壁部材の開口周縁部で形
成すれば、より一層チッピングやクラックの発生を抑止
することができる。この構成を、第３の実施の形態とし
て以下に説明する。

【００５５】図９(a),(b),(c),(d) は第３の実施の形態
におけるインクジェットプリンタヘッドのインク供給溝
３３およびインク供給孔３４の穿設まで工程を示す図で
あり、それぞれ上に平面図を示し、下にそれぞれの平面
図のＬ−Ｌ′断面矢視図、Ｍ−Ｍ′断面矢視図、Ｎ−
Ｎ′断面矢視図、Ｐ−Ｐ′断面矢視図を示している。
尚、図９(a) は、図１(a) 及び図２(a) と同一である。

【００５６】図９(a) に示すように前述した工程２まで
を終了した状態で、次の工程３では同図(a) に示す抵抗
発熱体２７、共通電極２８及び個別配線電極２９の上
に、同図(b) に示すように、第１の隔壁４５が積層さ
れ、抵抗発熱体２７の上と、インク供給溝３３が穿設さ
れるべき箇所４６の上に、それぞれ開口４５−１及び開
口４５−２がパターンニングにより形成される。

【００５７】この後、同図(c) に示すように、第２の隔
壁４７が更に積層されてパターニングされて、左方のシ
ール隔壁４７−１、右方のシール隔壁４７−２及び発熱
抵抗体２７間に延び出す区画隔壁４７−３が形成され、
ここに共通インク流路と個別インク流路が区画される。
これらのシール隔壁４７−１、４７−２及び区画隔壁４
７−３の形状は、図２(b) に示したシール隔壁３５−
１、３５−２及び区画隔壁３５−３の形状とほぼ同一で
ある。これらの上に、サンドブラスト加工用レジストマ
スクを形成して、同図(d) に示すようにインク供給溝３
３とインク供給孔３４を穿設する。

【００５８】図１０(a) は、上記図９(c) の共通電極２
８、第１の隔壁４５及び第２の隔壁４７の位置関係を判
り易く透視的に重畳させて示す平面図であり、図１０
(b) は、それら共通電極２８、第１の隔壁４５及び第２
の隔壁４７と、サンドブラスト加工用レジストマスクと
の関係を示す図である。

【００５９】同図(a) に示すように、共通電極２８の開
口部２８−２は、第１の隔壁４５の開口よりも広く形成
されている。つまり図９(b) にも示したように、共通電
極２８の開口部２８−２の全ての周縁部は、第１の隔壁
４５によって覆われていて外部には露出していない。更
に、チップ中央寄りの一長辺を除く３辺（以下、外側３
辺と称する）の周縁部に積層された第１の隔壁４５の上
部には、図９(c) に示したように、第２の隔壁４７（シ
ール隔壁４７−１）が周縁の端面を整合させて重畳され
ている。

【００６０】そして、これらの上にサンドブラスト加工
用のレジストマスク材を積層し、パターン化して、図１
０(b) に示すように、サンドブラスト加工用のパターン
開口部４８が共通電極２８の開口部２８−２よりも狭く
（開口の内側に）、且つ第１の隔壁４５の開口４５−２
よりも広く（開口の外側に）形成される。この状態でサ
ンドブラスト加工を行うことにより、外側３辺に対応す
る開口周縁部を形成している第２の隔壁４７（シール隔
壁４７−１）とその下の第１の隔壁４５が穿削され、且
つチップ中央寄り開口周縁部を形成している第１の隔壁
４５が穿削されると共に、図９(d) に示したインク供給
溝３３が形成される。

【００６１】この場合は、レジストマスクのパターン開
口部４８の全周縁に対応して、ヘッドチップ基板２５と
第１の隔壁４５が同位置かつ同形状で強固に密着した状
態でサンドブラスト加工が行われる。これにより、第１
の隔壁４５が形成されるインク供給構３３周縁部でのチ
ッピングやクラックの発生及びその成長を止める抑止部
材として働いて、インク供給溝３３周縁部でのチッピン
グやクラックによる前述した不具合の発生を防止するこ
とができる。

【００６２】図１１(a),(b) は、上記第３の実施の形態
における２つの変形例を、上に平面図、下に断面図（Ｑ
−Ｑ′及びＲ−Ｒ′断面矢視図）で示している。同図
(a) に示す例では、第２の隔壁４７の区画隔壁４７−３
の突端部から離れ、且つインク供給溝３３のチップ中央
寄り周縁部に沿って、支柱隔壁４７−４が配設されてい
る。また、同図(b) に示す例では、区画隔壁４７−３が
長く伸び出して、インク供給溝３３のチップ中央寄り周
縁部上まで延設されている。

【００６３】このように、インク供給溝３３から抵抗発
熱体２７までに至るインク流路中に支柱又は支柱に代る
区画隔壁延長部を設けるので、図１(c) 及び図２(c) に
示したオリフィス板３６がインク流路３８中に垂れ下が
ってインクの流通を阻害するなどの予想される不具合を
未然に防止することができる。

【００６４】このように、本発明においては、インク供
給構をサンドブラスト加工により形成するに際し、共通
電極の開口部と、インク供給溝の開口部又はインク供給
溝と隔壁とによる開口部を、同位置かつ同形状に形成
し、これにより、サンドブラスト加工によって発生する
インク供給溝周縁部におけるチッピングやクラックの発
生を防止して、インクの正常な吐出状態を維持し、常に
高画質の印字を行うことが出来るようにするものであ
る。

【００６５】尚、上記実施の形態では、シリコン基板の
場合を例にとって説明しているが、表面に溝等を凹設さ
れる基板は、シリコン基板に限ることなく、ガラス基板
やセラミック基板にも有効に適用可能である。

【００６６】また、レジストマスク材としては、ウレタ
ンアクリレートとセルロース樹脂の混合物、又はポリ酢
酸ビニルエマルジョンとポリビニールアルコールの混合
物が良いことが、種々の実験の結果判明している。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、基板にインク供給溝を穿設する際にレジストマス
クの開口内に基板上に設置する部材でこの基板と強固に
固着する例えば電極配線層や隔壁等の開口周縁部を張り
出させて形成してサンドブラスト加工を行うので、基板
との密着性の強い上記設置部材がインク供給溝の周縁部
に発生し易いチッピングやクラックの抑止部材として働
き、インク供給溝周縁部でのチッピングやクラックの発
生が防止される。その結果、インクジェットプリンタヘ
ッドとして駆動中にチッピングやクラックの成長により
発生する微細な破片がインク供給路に滞留してインクの
吐出を妨げる不具合が解消される。

【００６８】また、インク供給溝を所定の位置に所定の
形状で正確に穿設できるので、インク供給溝の周縁に余
白部を作る必要が無く、これにより、ヘッドチップの小
型化が可能となり、シリコンウェハの歩留りが向上し、
製造コストの低減を促進することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b),(c) は本発明の実施形態におけるイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法を工程順に模式的
に示す概略の平面図と断面図である。

【図２】(a),(b),(c) の上段は図１(a),(b),(c) の一部
拡大平面図、中段は上段のＣ−Ｃ′断面矢視図、下段は
上段のＤ−Ｄ′断面矢視図である。

【図３】(a) は本発明のインクジェットプリンタヘッド
の基本的な製造方法の工程３における第１の実施形態に
おいてインク供給溝とインク供給孔の穿設を終了した直
後の状態を示す平面図、(b) はそのＥ−Ｅ′断面矢視図
である。

【図４】(a) は第１の実施形態における共通電極部分の
みを取出してその初期開口周縁部とサンドブラスト加工
用レジストマスクとの関係を示す平面図、(b) は(a) の
Ｆ−Ｆ′断面矢視図である。

【図５】(a) 〜(d) は第１の実施形態におけるレジスト
マスクによるサンドブラスト加工のインク供給溝側の進
行状態を示す図である。

【図６】(a) は第１実施形態の変形例における共通電極
部分のみを取出してサンドブラスト加工用レジストマス
クとの関係を示す平面図、(b) は(a) のＧ−Ｇ′断面矢
視図である。

【図７】(a),(b),(c) は本発明のインクジェットプリン
タヘッドの基本的な製造方法の工程３及び４における第
２の実施形態においてインク供給溝とインク供給孔の穿
設工程順を示す図である。

【図８】(a) は図７(b) の共通電極と隔壁の位置関係を
判り易く透視的に重畳させて示す平面図、(b) は共通電
極及び隔壁とサンドブラスト加工用レジストマスクとの
関係を示す図である。

【図９】(a),(b),(c),(d) は第３の実施の形態における
インクジェットプリンタヘッドのインク供給溝およびイ
ンク供給孔の穿設まで工程を示す図である。

【図１０】(a) は図９(c) の共通電極、第１の隔壁及び
第２の隔壁の位置関係を判り易く透視的に重畳させて示
す平面図、(b) は共通電極、第１の隔壁及び第２の隔壁
とサンドブラスト加工用レジストマスクとの関係を示す
図である。

【図１１】(a),(b) は第３の実施の形態における２つの
変形例を上の半面図と下の断面図で示す図である。

【図１２】(a) は従来のインクジェットプリンタヘッド
のインク吐出面を模式的に示す平面図、(b) はそのＡ−
Ａ′断面矢視図、(c) はその製造に用いられるシリコン
ウェハを示す図である。

【図１３】(a) は従来のインクジェットプリンタヘッド
の製造工程におけるインク供給溝とインク供給孔の穿設
を終了した直後の状態を示す平面図、(b) はそのＢ−
Ｂ′断面矢視図、(c) は穿設加工の前段のレジストマス
クが形成された状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド ２ シリコンウェハ ３ ノズル列 ４ ノズル ５ ヘッドチップ ６ 駆動回路 ７ 抵抗発熱部 ８ 個別配線電極 ９ 給電用端子 １１ 共通電極 １２ 隔壁 １３ インク供給溝 １４ インク供給孔 １５ オリフィス板 １６ インク通路 １７ レジストマスク １７ａ レジストマスク材 １７ｂ マスクパターン ２５ ヘッドチップ基板 ２６ 駆動回路 ２７ 発熱抵抗体 ２８ 共通電極 ２８−１ 初期開口周縁部 ２８−２ 初期開口部 ２８ａ 開口周縁部 ２９ 個別配線電極 ３１ 共通電極給電端子 ３２ 駆動回路端子 ３３ インク供給溝 ３３ａ 開口周縁部 ３４ インク給送孔 ３５ 隔壁 ３５−１、３５−２ シール隔壁 ３５−３ 区画隔壁 ３６ オリフィス板 ３７ インク加圧室 ３８ インク流路 ３９ 吐出ノズル ４０ モノカラーインクジェットヘッド ４１ レジストマスク ４１ａ パターン開口周縁部 ４２ 共通電極 ４２´ 共通電極層 ４３ レジストマスク ４４ パターン開口部 ４５ 第１の隔壁 ４５−１、４５−２ 開口 ４６ インク供給溝が穿設されるべき箇所 ４７ 第２の隔壁 ４７−１、４７−２ シール隔壁 ４７−３ 区画隔壁 ４７−４ 支柱隔壁 ４８ レジストマスク・パターン開口部

フロントページの続き (72)発明者 鎌田 英樹 東京都青梅市今井３丁目10番６号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者 新井 一能 東京都青梅市今井３丁目10番６号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 Ｆターム(参考） 2C057 AF65 AF93 AG12 AG33 AP02 AP11 AP22 AQ02 BA04 BA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に凹設された溝部と、 前記基板に積層した発熱抵抗体層と配線電極層を所定の
   形状にパターニングして形成された複数のエネルギー発
   生素子と、 前記基板上に立設され、前記エネルギー発生素子の配設
   領域にインクを供給するインク流路を区画する隔壁と、 前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、前記エネ
   ルギー発生素子が発生させた圧力によりインクを所定方
   向に吐出させる複数の吐出ノズルと、 を有するインクジェットプリンタヘッドであって、 前記溝部の開口の全周縁に沿い、前記基板の表面が露出
   しないように覆って、前記基板上に設置する部材の内の
   少なくとも１部材を配設した、 ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
2. 【請求項２】 前記基板はシリコン基板であり、前記溝
   部はサンドブラスト法により加工されて成ることを特徴
   とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。
3. 【請求項３】 前記開口の全周縁に沿って配設する部材
   は、前記配線電極層であることを特徴とする請求項１記
   載のインクジェットプリンタヘッド。
4. 【請求項４】 前記開口の全周縁に沿って配設する部材
   は、前記配線電極層と前記隔壁であることを特徴とする
   請求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。
5. 【請求項５】 前記隔壁は、第１隔壁の上に第２隔壁を
   積層した２層隔壁であり、前記開口の全周縁に沿って配
   設される部材は前記第１隔壁であることを特徴とする請
   求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。
6. 【請求項６】 基板の表面に凹設されたインク溝と、前
   記基板に積層した発熱抵抗体層と配線電極層を所定の形
   状にパターニングして形成された複数のエネルギー発生
   素子と、前記基板上に立設され、前記エネルギー発生素
   子の配設領域にインクを供給するインク流路を区画する
   隔壁と、前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、
   前記エネルギー発生素子が発生させた圧力によりインク
   を所定方向に吐出させる複数の吐出ノズルと、を有する
   インクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、 前記インク溝の周縁に形成される部材により囲まれる前
   記インク溝の開口に対応する開口を、該開口全域にわた
   って前記インク溝の開口よりも所定長縮小した大きさに
   形成し、 前記インク溝の周縁に形成される部材上にサンドブラス
   ト用のレジストマスク材を積層し、 該レジストマスク材に前記インク溝の開口に対応する略
   同一の大きさの開口を形成してレジストマスクとし、 該レジストマスクを介して前記基板に前記インク溝をサ
   ンドブラスト法により形成する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。
7. 【請求項７】 前記インク溝の周縁に形成される部材
   は、配線電極層であることを特徴とする請求項６記載の
   インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 前記インク溝の周縁に形成される部材
   は、配線電極層と隔壁であることを特徴とする請求項６
   記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 前記隔壁は、第１隔壁の上に第２隔壁を
   積層した２層隔壁であり、前記インク溝の周縁に形成さ
   れる部材は、前記第１隔壁であることを特徴とする請求
   項６記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。