JPH02265754A - サーマルインクジェット印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インクジェットプリンタ、詳細には、そのイ
ンクリザーバの一部分が残りの部分がらインクが内部供
給されるようになっているシリコン製大型サーマルイン
クジェット印字ヘッドに関するものである。印字ヘッド
は、異方性エツチング法によって作られるので、耐蝕性
マスクの角度不整合の影響が少なく、また外部インク供
給源に対し印字ヘッドをシールする、高価で、長い、使
用の困難なガスゲットを使う必要がない。

従来の技術 サーマルインクジェット印刷は、インクジェット印字ヘ
ッドが、命令に応じて、毛管インク充満チャンネルのノ
ズルすなわち噴射口から上流側の所定の距離に配置され
た熱エネルギー発生器、通常は抵抗器へ電気パルスを選
択的に印加することによりインク滴を噴射する形式のド
ロップオンデマンド型インクジェット印字方式である。

ノズルの反対側のチャンネル端は、より大きな外部イン
ク供給源に接続された小さいインクリザーバに通じてい
る。

米国再発行特許第Ｒｅ　４，４８３，３５９号は、サー
マルインクジェット印字ヘッドと幾つかの製造方法を開
示している。各印字ヘッドは、ぴったり合わせて接着さ
れた２つの部品から成っている。−方の部品は表面に発
熱素子とアドレッシング電極の直線配列を有する平らな
基板であり、他方の部品は、２つの部品を接着したとき
インク供給マニホルドの役目を果たす、異方性エツチン
グされた少なくとも１個の凹部を有する基板である。第
２の部品には、そのほかに、平行な溝の直線配列が設け
られており、溝の一端はマニホルド凹部に通じており、
他端はインク滴噴射ノズルとして使用するため開いてい
る。ある実施例では、最初に、第１シリコンウエーへの
上に複数組のアドレッシング電極と発熱素子の配列が作
られ、また所定の場所に整合用マークが付けである１次
に第２シリコンウエーハに、対応する複数組のチャンネ
ル溝と関連マニホルドのほか、所定の場所に整合用穴が
エツチングされる。２つのシリコンウェーハは、整合用
穴と整合用マークを用いてぴったり合わされ、接着され
、さいの目に切り分けられて、多数の印字ヘッドが同時
に作られる。

米国特許第４，６３８，３３７号は、上記米国再発行特
許第Ｒｅ　３２，５７２号の印字ヘッドに似ているが、
各発熱素子が凹部内に配置されたサーマルインクジェッ
ト印字ヘッドを開示している１発熱素子が入っている凹
部の壁は、気泡が横に動いてノズルを通過し、この結果
、蒸発したインクが大気中に突然噴出する“噴出し”と
呼ばれる現象を防止する。

この現象が起きると、空気の吸込みを引き起こすので、
印字ヘッドの動作ができなくなる。この米国特許の印字
ヘッドでは、発熱素子板とチャンネル板の間に、Ｒ１５
ｔｏｎ　（登録商標）またはＶａｃｒｅｌ（登録商標）
などの厚膜有機構造がはさまれている。この層の目的は
、発生した気泡が入る凹部を発熱素子のすぐ上に形成し
、蒸気の噴出しと空気の吸込みを起こさずに、滴の速度
を高めるためである。

米国特許第４，７７４，５３０号は、エツチングした厚
膜絶縁層を使用してインクチャンネルとマニホルドの間
にインク流路を設けることにより、マニホルド凹部に近
いほうのチャンネル溝の端を開放する製造工程を無くし
た印字ヘッド製造方法を開示している。

発明が解決しようとする課題 上に挙げた米国特許に記載されているように、サーマル
インクジェット印字ヘッドは、基本的に２つの基板から
成っている。一方の基板は発熱素子を有し、他方の基板
はインクチャンネル四部を有する。これら２つの基板を
ぴったり合わせて接着すると、チャンネル凹部がインク
通路の役目をする。独立したウェーハに、複数の各基板
を作り、両ウェーハをびっなり合わせて接着し、さいの
目に切り分ければ、多数の個別印字ヘッドが同時に作ら
れる。複数組の凹部が設けられるウェーハはシリコンで
あり、凹部は異方性エツチング法によって形成される。

異方性エツチングすなわち方向依存性エツチングが、小
型で精密な印字ヘッドに向いた生産性の高い製造方法で
あることは知られている。これらの印字ヘッドは高い信
頼性を有し、安価で、高解像度で、電子的にアドレス可
能である。これらは、通常は、幅が約１／４インチであ
り、用紙などの静止した記録媒体を横切って移動しなが
ら狭い印字幅の情報を印刷する０次に用紙が１印字幅の
距離だけステップ状に送られ、ページ全体が印刷される
まで印字工程が続けられる。しかし、この処理は低速で
ある。

印字速度を高めるためには、より大型のノズル配列が必
要である。また各インク滴噴射ノズルに、インクリザー
バすなわちマニホルドに通じたインクチャンネルが必要
である。すべてのエツチングをウェーハの片側からのみ
行うために、インクリザーバはウェーハを貫通してエツ
チングされる。

開いた底はインク入口の役目をする。ノズル配列の大き
さが増すと、リザーバの大きさも増し、したがってイン
ク入口も大きくなる。リザーバのための貫通エツチング
の面積が増すと、ウェーハの強度が落ち、後の組立工程
においてこわれやすいウェーハが多数損傷し、そのため
生産性が低下する。

長いトラフすなわち凹部に付随する問題がもう１つある
。もし耐蝕性マスクに設けられた開孔の側面が（ｉｏｏ
　）シリコンウェーハすなわち基板の（ｉｔｉ　＞結晶
面と完全に一致していなければ、エツチングの結果生じ
た凹部はマスクの開孔をアンダカットして、やはり（１
１１）結晶面に従うであろう、この結果、ウェーハの（
１１１）結晶面に対しマスクが角度的に一致していなけ
れば、望んでいるよりも長い、かつ広幅の寸法をもつ長
方形の凹部が生じるであろう、このアンダカットは、所
望する凹部すなわち貫通溝の長さを増せば、−層ひどく
なる。アンダカットは、個々のウェーハの開孔パターン
と結晶面との角度の不一致に応じて変わるので、マスク
の設計でアンダカットを補償することは容易でない。

リザーバの開いた底すなわちインク入口は、ノズル配列
と関連インクチャンネルの幅とほぼ同じ寸法である。こ
の設計は、小型の印字ヘッドの場合は満足できるもので
あるが、大型の印字ヘッド（例えば、２００ノズル）の
場合は、そのほかに、外部インク供給源に対しインク入
口をシールする極めて長いガスケットを必要とするので
、高価な、使用の困難なガスケットを特別に設計しなけ
ればならない。

課題を解決するための手段 本発明の目的は、大型の印字ヘッドに付随する脆弱化の
問題と、角度不一致に起因するアンダカットの問題をで
きるだけ少なくし、同時にリザーバとインク入口の組合
せの一部を、内部供給されるリザーバで置き換えること
によってインク入口のサイズを小さくすることである。

本発明は、第１基板と第２基板をぴったり合わせて接着
して作る形式のサーマルインクジェット印字ヘッドとそ
の製造方法を開示する。第１基板は（ｉｏｏ　）結晶面
の表面をもつシリコンであり、その−面に異方性エツチ
ングされた一直線に隣接する一連の貫通凹部と、その両
側に設けられた幅狭のＶ溝凹部と、複数の平行な細いイ
ンクチャンネル溝とを有している。第２基板は、その−
面にパターニングされた複数の発熱素子とアドレッシン
グ電極を有している。第１基板に設けられた複数の一連
の隣接する貫通凹部と、その外側の■溝凹部は、区分さ
れたインクリザーバの役目をし、各貫通凹部の開いた底
はインク入口の役目をする。

細いインクチャンネル溝の一端は閉じている。インクチ
ャンネル溝の閉じた端は、区分されたインクリザーバに
隣接しているが、インクチャンネル溝の他端はインク滴
噴射ノズルの役目をするため開いている。各発熱素子は
、対応するインクチャンネル溝の中に、ノズルから上流
側の所定の距離に配置されている。インクチャンネル溝
と貫通凹部を連絡する手段が設けられている。発熱素子
にディジタルデータを表す電気パルスが選択的に印加さ
れると、ノズルからインク滴が記録媒体に向けて噴射さ
れる０本発明の改良点は、各区分が仕切り壁で互いに隔
てられた区分されたリザーバを設けたことである。この
区分リザーバは、複数の一列に並んだ貫通凹部の両側に
、それぞれ外側ν溝を有しており、耐蝕性マスクの開孔
を通してシリコン基板を異方性エツチングして形成され
る。

外（ＩＩＶ溝用の耐蝕性マスク開孔は、もちろん、貫通
凹部用の開孔よりも小さい、隣り合う貫通凹部とＶ溝凹
部は仕切り壁で隔てられており、各仕切り壁の両側の壁
面は区分リザーバの独立した隣り合う区分の一部を為し
ている。仕切り壁は、ノズルの数、つまりリザーバの長
さを増したとき、印字ヘッドの強度を高める役目をする
と同時に、マスクと第１基板の結晶面との角度不一致の
影響を少なくする働きをする。第１の実施例の場合は、
耐蝕性マスクの開孔間の間隔が、シリコンウェーハの異
方性エツチングが貫通する前に、完全なアンダカットが
できるような寸法に決められるので、独立した貫通凹部
の間でインクが流れるばかりでなく、区分リザーバの外
側■溝形部分にもインクが流入する。

第２の実施例において、インクチャンネル溝と区分リザ
ーバの間を連絡する手段は、第１基板と第２基板の間に
厚膜絶縁層をはさむことによって得られる。すなわち、
その厚膜絶縁層はパターニングされエツチングされて複
数の凹部が形成される。それらの凹部は、区分リザーバ
とインクチャンネル溝の間にインク通路を提供し、かつ
貫通四部から区分リザーバの外側Ｖ溝部分へインク流が
通過できるようにする。

添付図面を参照して以下の詳細な説明を読まれれば、本
発明を完全に理解することができるであろう０図中、同
様な部品は、同じ参照番号で表示しである。

実施例 情報の印字幅を増して印字速度を高めるためにインクチ
ャンネル溝の配列を拡張すると、チャンネル溝へインク
を供給するリザーバも長くなる。

このようにウェーハ全体にわたって多くのシリコンが失
われると、ウェーハの強度が急激に低下して、チャンネ
ル板ウェーハが非常にこわれやすくなる。また前に述べ
たように、マスクの開孔とウェーハの＋１１１１結晶面
との間に角度の不一致があると、アンダーカットが生じ
、そのアンダーカットはリザーバの長さを増すと一層ひ
どくなる。本発明は、大型印字ヘッドに付随する上記の
２つの問題を解決し、さらに、後で詳細に説明する外部
インク供給源に対し印字ヘッドをシールするガスケット
のサイズを小さくすることが可能な印字ヘッドを提供す
る。

第１Ａ図に、パターニングされ、部分的に異方性エツチ
ングされた、大型サーマルインクジェット印字ヘッド１
０のチャンネル板ウェーハ１２の拡大部分平面図を示す
、典型的な大型サーマルインクジェット印字ヘッド１０
（第４図参照）においては、約１．．７ｃｍの距離に、
１インチ当たり約２００〜３００個のインクチャンネル
２０が使用される。見易くかつ発明が容易に理解できる
ように、第１Ａ図には数個のチャンネル溝２０のみを示
しである。後で述べるが、（１００）ウェーハ１２は、
その表面を異方性エツチング剤にさらすための開孔をも
つマスク１１を作るために、耐蝕性物質、例えば窒化シ
リコンで被覆され、パターニングされる。各チャンネル
板３１（切断線１３より内側のウェーハの部分）ごとに
、細長いＶ溝１５、チャンネル溝２０、貫通凹部２４、
及び浅いリザーバ凹部４２を形成するために、４組の開
孔が設けられる。細長いＶ涜１５は、前に挙げた米国特
許に記載されているように、アドレッシング電極と共通
帰線のクリアランスを得るために作られる。残りの凹部
については後で説明する０点線１３は、チャンネル板と
発熱素子ウェーハをぴったり合わせて接着した後、個々
の印字ヘッド１０に切り分けるための切断線を示す、大
型印字ヘッドの開発により、リザーバが拡大され、その
なめエツチングされたシリコンウェーハ１２が非常にこ
われやすくなった。一般に、エツチング後、ウェーハは
、熱燐酸によって窒化シリコンが剥離され、冷水で洗浄
された後、機械的に整合され、接着される。製造中のこ
れらの取扱いにおいて、多数のウェーハが損傷し、生産
性が低下する。

そのほか、エツチングされた長い貫通リザーバにはもう
１つの問題がある。マスク１１の開孔バター・ンと＋１
１１）結晶面の不整合は、角度の不一致とパターンの長
さ“ｌ”の２つの要素の関数である。

例えば、細長いパターンを異方性エツチングして得られ
た長方形凹部の実際の幅“鰐”は、もしパターンが＜　
１１１　＞結晶面と角度θだけずれていると、Ｈ＝　Ｉ
　ｓｉｎθ＋Ｉｆ　ｃｏｓθで表される。長さ１１１１
１は不整合により生じる幅（圓）の増加の主要要素であ
ることに留意されたい、このため、チャンネル溝の配列
の長さが増すにつれて、アンダーカットは一層ひどくな
る。アンダーカットは、個々のウェーハのパターンと結
晶面の角度不一致により変わるので、マスク側で補償す
ることは簡単にはできない。

米国再発行特許第Ｒｅ、３２５７２号および米国特許第
４，６３８，３３７号に開示されているように、印字ヘ
ッド１０の上基板すなわちチャンネル板３１は、（１０
０）シリコンウェーハ１２から同時に多数作ることがで
きる。ウェーハを化学洗浄し、両面に熱分解性ＣＶＤシ
リコン窒化層１１（第１Ｂ図参照）をウェーハの両面に
蒸着する０通常の写真平版法を用いて、一方のウェーハ
面３フに、腐蝕貫通凹部のための複数の開孔２４と、イ
ンクリザーバすなわちマニホルドの役目をする浅いリザ
ーバ凹部のための開孔４２と、インクチャンネル凹部の
ための開孔２０と、電極端子３２（第４図参照）に対し
クリアランスを与える細長いＶ溝のための開孔１５のほ
か、少なくとも２つの整合用穴（図示せず）を所定の場
所に印刷する。パターニングされた開孔から、プラズマ
エツチングによってシリコン窒化層を除去する。水酸化
カリウム（にＯＨ）異方性エツチング剤を使用して各凹
部をエツチングすることができる。

この場合には、（１００）シリコンウェーへのエツチン
グで得られた（　ｔｉｉ　＋面は、ウェーハの表面に対
し５４゜７°の角度をなしている。リザーバの表面図形
は正方形または長方形であり、整合用穴は一辺が約６０
〜８０ミル（１゜５〜２．０　＋ｕｅ　）の正方形であ
る。したがって、整合用穴は、２０ミル（０，５ｍ饋）
の厚さのウェーハを貫通してエツチングされる。第１Ａ
図と第１Ｂ図は、凹部２４が腐蝕貫通する直前のウェー
ハを示す、エツチング処理が完了すると、凹部２４は完
全にウェーハを貫通する。開孔２４と４２の間の間隔は
、ウェーハの貫通と同時に完全なアンダーカットが生じ
るように決められる。アンダーカットは、貫通凹部と浅
いリザーバ凹部の間にインクの流れる路を提供する。

したがって、後で第２図および第３図について説明する
ように、浅いリザーバ４２は、より大きな貫通凹部リザ
ーバ２４から内部供給される。これは、２０ミルの厚さ
のウェーハを異方性エツチングで貫通させるのに必要な
時間の間に、約７ミクロンのマスクのわずかな垂直アン
ダーカットが生じるために可能なのである。したがって
、開孔間の間隔が１４ミクロン以下であれば、完全なア
ンダーカットが生じる。その後、区分リザーバを構成す
る各凹部を隔てている仕切り壁が完全に消滅しないよう
に、ウェーハをエツチング剤から取り出さなければなら
ない。

マニホルド、凹部とチャンネル凹部を含むウェーハ１２
の表面３フは、元のウェーハ表面の一部であり、次にそ
の表面に接着剤を塗布し、複数組の発熱素子を含む基板
すなわちウェーハ（図示せず）へ接着する。最後に、切
断線１３（点線）に沿って切断すると、端面２９（第４
図参照）が生じ、細いチャンネル溝２０の一端が開かれ
てノズル２７ができる。

チャンネル溝２０の他端は、端２１で閉じたままである
。しかし、チャンネル板を発熱素子板にぴったり合わせ
て接着したとき、チャンネル溝２０の端２１は、第４図
および第５図に示すように、厚膜絶縁層１８の凹部３８
のすぐ上に置かれるので、インクは矢印２３で示すよう
に区分リザーバからチャンネル溝２０へ流れることがで
きる０次に、もう１つの切断線１３に沿って切断すると
、２つの接着されたウェーハは複数の個々の印字ヘッド
に切り分けられる。

一列に並んだ貫通凹部２４と、独立したインク入口の役
目をする開いた底２５を生成する開孔パターンは互いに
離れているので、形成された個々のリザーバは、仕切り
壁３６によって互いに隔てられている。仕切り壁の両側
の壁面４０は、それぞれ隣接するリザーバの一部を為し
ている。−列に並んだリザーバは、区分リザーバ２２を
構成し、各区分は貫通凹部２４か、外側の浅いリザーバ
４２のどちらかである、厚膜絶縁層１８の個々の凹部３
８（第４図および第５図参照）は、米国特許第４．７７
４．５３０号に記載されているように、隣接するインク
チャンネルに対し独立したインク流路を提供する０区分
リザーバ２２は、チャンネル板ウェーハの強度を高める
ので、大型インクチャンネル配列のための単一リザーバ
をもつ脆弱なチャンネル板ウェーへの場合よりも、印字
ヘッドの生産性は高い、それに加えて、区分リザーバを
構成する一連のより小さい個々のリザーバは、マスクと
チャンネル板ウェーハの結晶面の角度不一致の影響を少
なくするほか、内部で供給される浅いリザーバの採用に
より、インク入口面積が小さくなるので、小さい市販ガ
スケットを使用して外部インク供給源（図示せず）に対
し印字ヘッドをシールすることができる。

第２図および第３図に、エツチング処理が終了し、マス
クを除去した後のウェーハの一部（第１Ａ図）の斜視図
を示す、第３図は、浅いＶ溝すザーバ凹部４２を有する
区分リザーバ２２の端の部分の拡大図で、マスクのアン
ダーカットのために高さが減少した仕切り壁面４０．４
１が示されている。

短縮された仕切り壁は、依然として印字ヘッドの生産性
を高めるのに必要な強度を与えるほか、区分リザーバの
浅いＶ溝端部分が内部供給されるようにインク通路を提
供する。

このように、発明の好ましい実施例の場合、チャンネル
板３１には、２０ミルの厚さのウェーハを異方性エツチ
ングで貫通させるサイズの一連の開孔と、前記一連の開
孔の両側に、未貫通の浅いＶ溝凹部が生じるように設計
された少なくとも１個の外ｉｍｓ孔がパターニングされ
る。これらの開孔の間隔は１４ミクロン以下であるので
、エツチング処理が終了する間際には、マスクは完全に
アンダーカットされる１次に、ウェーハをエツチング剤
から取り出して、仕切り壁の高さが低くなり過ぎる前に
、すなわち完全に溶錬される前にエツチングを停止する
。浅いリザーバ凹部４２は、隣接する貫通凹部２４はど
幅広でないので、アンダーカット壁面４１は、非（１ｉ
、ｔ＞結晶面の表面が多くさらされて、切欠き付きコー
ナ４３が生じる。

インクをチャンネル２０へ供給する区分リザーバの上記
の構造は、数個の補強リプすなわち短縮された補強用仕
切り壁３６を提供するほが、より少い数の一連のインク
入口２５を提供するので、標準卵形ガスケットを使用し
て、外部インク供給源（図示せず）例えば使捨てインク
カートリッジまたは可撓ホースコネクタ（図示せず）に
対し印字ヘッドをシールすることができる。低くなった
仕切り壁すなわちリブ３６により、区分リザーバ２２の
全長にわたるインク通路が得られる。インクチャンネル
２０と区分リザーバ２２の間隔４４は十分に大きいので
、完全なアンダーカットは生じない、したがって、イン
ク滴がチャンネルノズル２フから噴射されたとき、厚膜
絶縁層１８の凹部３８を経由してインクがチャンネルに
補給される（第４図および第５図参照）。

第４図および第５図に、本発明のインクジェット印字ヘ
ッド１０の拡大断面図を示す、第４図は、印字ヘッドの
貫通り・ザーバ凹部２４を通る断面図であるのに対し、
第５図は印字ヘッドの浅いリザーバ凹部４２を通る断面
図である０両国には、印字ヘッド１０の前面２９と、前
面２９に開いた滴噴射ノズル２７が示されている。下の
絶縁性基板すなわち発熱素子板２８は、その表面３０に
パターニングされた発熱素子３４とアドレッシング電極
３３を有するのに対し、上の基板すなわちチャンネル板
３１は、一方向に伸びて前面２９の所で開いた平行なチ
ャンネル溝２０を有する。チャンネル溝の他端は斜壁２
１で終わっている０毛管インク充満チャンネル溝２０の
インク供給マニホルドすなわちリザーバとして使用され
る貫通凹部２４の開いた底２５は、インク入口として使
用される。溝２０と下の基板すなわち発熱素子板によっ
て形成された各チャンネルの中に対応する１個の発熱素
子３４が入るように、発熱素子板２８がチャンネル板の
表面に合わされ接着される。貫通凹部２４と下の基板２
８とで形作られたマニホルドに入ったインクは、入口２
５を通って、厚膜絶縁層１８に設けた１個以上の凹部３
８を通過し、毛管作用によってチャンネル２０を満たす
、インクは、各ノズルでメニスカスを形成し、その表面
張力は、わずかに負のインク供給圧と共同して、インク
がノズルから滲み出るのを防止する。下の基板すなわち
発熱素子板２８のアドレッシング電極３３は端子３２で
終わっている。電極端子３２を露出させ、かつ印字ヘッ
ド１０を固定して取り付ける娘基板１９の電極４８に対
するワイヤボンド４５ができるように、上の基板すなわ
ちチャンネル板３１は下の基板２８よりも小さい、上の
基板と下の基板の間にはさまれた層１８は、後で説明す
る厚膜パッシベーション層である。

この厚膜層１８は、発熱素子をビット２６の中に置いて
インクにさらし、かつ区分リザーバ２２と関連インクチ
ャンネル２０の間をインクが流れるようにするための凹
部がエツチングされる。さらに、この厚膜１８は、電極
の端子をさらすためにエツチングされる。

第４図と第５図は、矢印２３で示すように、リザーバの
貫通凹部２４から、渭２０の端２１をまわってインクが
流れる様子を示す、米国特許第４，６３８，３３７号に
記載されているように、１枚の（ｉｏｏ）シリコンウェ
ーハの研磨された表面に、複数組の気泡発生用発熱素子
３４とアドレッシング電極３３がパターニングされる。

複数組のアドレッシング電極３３、発熱素子の役目をす
る抵抗体３４、および共通帰線３５をパターニングする
前に、ウェーハの研磨面は、約２ミクロンの厚さのアン
ダグレーズ層３９、例えば二酸化シリコンで被覆される
。抵抗体３４は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）で蒸着する
ことができるドーピングした多結晶シリコンでもよいし
、その他の既知の抵抗体例えば硼化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｌ）でもよい、共通帰線とアドレッシング電極は、−般
に、アンダグレーズ層と発熱素子の縁の上に蒸着された
アルミニウムリード線である。共通帰線の端すなわち端
子３７′とアドレッシング電極３３の端子３２は、チャ
ンネル板３１が接着された後娘基板１９の電極４８に対
するワイヤボンディング４５のクリアランスを考慮して
所定の場所に配置される。共通帰線３５とアドレッシン
グ電極３３は、０６５〜３ミクロンの厚さに蒸着される
が、１．５ミクロンが好ましい。

好ましい実施例では、ポリシリコン発熱素子を使用して
いる。二酸化シリコン熱酸化層１７は、高熱流の中でポ
リシリコン発熱素子から生成される。

熱酸化層１７は一般に、０，５〜１ミクロンの厚さに生
成され、発熱素子を導電性インクから保護し、絶縁する
働きをする。後でパターニングされ蒸着されるアドレッ
シング電極と共通帰線のために、ポリシリコン発熱素子
の縁から熱酸化物が除去される１発熱素子として硼化ジ
ルコニウムを使用する場合は、発熱素子の保護層として
他の適当な周知の絶縁物質を使用することができる。ま
た、印字ヘッドの動作中に崩壊するインク気泡により発
生するキャビティージョンの力に対する追加保護層とし
て、電極パッシベーションの前に、発熱素子保護層１７
の上に約１ミクロンの厚さのタンタル（Ｔａ）層（図示
せず）を任意に蒸着していもよい、このタンタル層は、
例えば、ＣＦ、１０２プラズマエツチングを用いて、発
熱素子のすぐ上の保護層１７を除いて、すべて除去され
る。電極パッシベーションとして、複数組の発熱素子と
アドレッシング電極を含むウェーハの全表面に、２ミク
ロンの厚さの燐ドープ二酸化シリコン膜１６が生成され
る。パッシベーション膜１６は、さらされた電極を、イ
ンクから保護するイオンバリヤになる。その他のイオン
バリヤ、例えばポリイミド、プラズマ窒化物のほか、前
に述べた燐ドープ二酸化シリコン、またはそれらの組合
せを使用してもよい。

厚さが１０００オングストロームから１０ミクロンのと
き、有効なイオンバリヤが得られるが、好ましい厚さは
１ミクロンである。パッシベｉジョン膜１６は、後で娘
基板の電極にワイヤボンディングするために共通帰線と
アドレッシング電極の端子から除去される。この二酸化
シリコン膜のエツチングは、ウェットまたはドライエツ
チング法のどちらでも行うことができる０代わりに、プ
ラズマ蒸着した窒化シリコン（ＳｉｚＮ−）で、電極の
パッシベーションを行うことができる。

次に、パッシベーション膜１６の上に、例えばＲ１５ｔ
ｏｎ、　Ｖａｃｒｅｌ、Ｐｒｏｂｍｅｒ５２　（いずれ
も登録商標）またはポリイミドの厚膜絶縁層１８を１０
〜１００ミクロンの厚さに形成する。好ましい厚さは、
２５〜５０ミクロンである。厚膜絶縁層１８は、各発熱
素子の上の絶縁層の部分（ビット２６を形成するため）
、各貫通凹部すなわちマニホルド２４がらインクチャン
ネル２０へのインク通路になる一連の凹部３８、および
各電極端子３２．３７’の上の絶縁層の部分をエツチン
グして除去するため、ホトリソグラフィー法で処理され
る。凹部３８は、絶縁層１８の該当する部分を除去する
ことにより形成される。したがって、パッシベーション
膜１６だけが、凹部３８内のインクに電極３３がさらさ
れるのを防止する。

別の代替実施例（図示せず）においては、区分リザーバ
２２の隣接する貫通凹部２４と浅いＶ溝凹部４２とを仕
切る壁４１に完全なアンダーカットを設ける代わりに、
浅いＶ溝凹部４２と区分リザーバ２２の隣接する貫通凹
部との間の厚膜絶縁層１８に、追加の凹部をエツチング
して、浅いＶ溝凹部４２と区分リザーバ２２の残りの部
分とを連絡している。

これにより、より厚く強い壁４１を生成することができ
、その結果第２図および第３図に示した切欠き付きコー
ナ４３は無い、この代替実施例では、さらに丈夫なチャ
ンネル板が得られると同時に、マスクとウェーハ結晶面
との不一致の影響が少なく、かつインク入口２５の配列
の長さが短いので、印字ヘッドと外部インク供給源との
間に小さいガスケットを使用することができる。

発明の効果 本発明は、大きなリザーバを仕切り壁で区分することに
より、マスクとウェーハ結晶面との角度の不一致の影響
を少なくする。同時に、丈夫なウェーハが得られるので
、生産性が向上する。ウェーハの貫通を防止するよう両
側の最外側区分リザーバ部分のサイズを小さくすること
、およびウェーハが貫通する直前に完全なアンダーカッ
トが生じるように開孔間隔を１４ミクロン以下にするこ
とによって、仕切り壁の高さが低くなり、インクは内部
供給され、混り合う、したがって、大型配列のノズルは
、より短い配列のインク入口によって外部インク供給源
と連絡される。より短い配列のインク入口により、小形
の標準ガスゲットを用いて外部インク供給源に対し印字
ヘッドをシールすることができる。

以上の説明から多くの修正や変更が考えられるであろう
が、それらの修正や変更はすべて発明の範囲に含まれる
べきものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、異方性貫通エツチング工程が終了する直前
のチャンネル板ウェーハの拡大部分平面図、 第１Ｂ図は、第１Ａ図の線＾−八に沿った、区分リザー
バの貫通凹部の未完了エツチングを示す断面図。 第２図は、本発明に従って、貫通凹部とＶ溝の間にイン
クが流れるようにする短くした仕切り壁を示す、エツチ
ング工程が終了し、マスクを除去した後のチャンネル板
ウェーハの拡大斜視図、第３図は、区分リザーバのＶ溝
部分を内部供給するため、貫通凹部とＶ溝の間の短くし
た仕切り壁を示す、区分リザーバの端部の拡大図、第４
図は、区分リザーバの貫通凹部の１つを通る線に沿った
インクジェット印字ヘッドの拡大断面図、および 第５図は、区分リザーバのＶ漬凹部の１つを通る線に沿
った第４図に類似するインクジェット印字ヘッドの拡大
断面図である。 符号の説明 １０・・・印字ヘッド、１１・・・マスク、１２・・・
（１００）シリコンウェーハ、１３・・・切断線、１５
・・・細長いＶ清およびそのエツチング用開孔、１６・
・・パッシベーション膜、１フ・・・熱酸化層、１８・
・・厚膜絶縁層、１９・・・娘基板、２０・・・インク
チャンネル溝およびそのエツチング用開孔、２１・・・
チャンネル溝の端、２２・・・区分リザーバ、２３・・
・インクの流れる方向、２４・・・貫通凹部およびその
エツチング用開孔、２５・・・インク入口、２６・・・
ビット、２７・・・ノズル、２８・・・発熱素子板、２
９・・・端面、３１・・・チャンネル板、３２・・・電
極端子、３３・・・アドレッシング電極、３４・・・発
熱素子、３５・・・共通帰線、３６・・・仕切り壁、３
フ・・・ウェー八表面、３７′・・・共通帰線の端子、
３８・・・凹部、３９・・・アンダーグレーズ層、４０
．４１・・・仕切り壁の壁面、４２・・・浅いリザーバ
凹部とそののための開孔、４３・・・切欠き付きコーナ
ー、４４・・・間隔、４５・・・ワイヤボンデング、４
８・・・娘基板の電極６ＦＩＧ、　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ぴったり合わせて接着された第１基板と第２基板
   から成り、前記第１基板はシリコンで、その一方の表面
   に異方性エッチングされた貫通凹部と複数の平行な細い
   溝を有し、前記第２基板はその一方の表面にパターニン
   グされた複数の発熱素子とアドレッシング電極を有し、
   前記貫通凹部はインクリザーバの役目をし、その開いた
   底はインク入口の役目をし、前記細い溝はインクチャン
   ネルの役目をし、その一端はインク滴噴射ノズルの役目
   をするため開いており、前記各発熱素子は前記インクチ
   ャンネル溝内に、ノズルから上流側に所定の距離に配置
   されており、さらに前記インクチャンネル溝と前記貫通
   凹部を連絡する手段が設けられており、前記発熱素子へ
   ディジタルデータを表す電気パルスを選択的に印加する
   ことにより、インク滴をノズルから記録媒体に向けて噴
   射させる形式のサーマルインクジェット印字ヘッドであ
   つて、 前記インクリザーバは、第１基板の表面上 の耐蝕性マスクに開孔をパターニングし、所定の時間の
   間異方性エッチングを施して、一連の独立した貫通凹部
   と、前記一連の貫通凹部の両側にそれぞれ少なくとも１
   個の浅い外側Ｖ溝凹部を設けることにより作られた区 分型リザーバであり、 さらに、前記区分型リザーバの貫通凹部か ら前記外側Ｖ溝凹部へ内部供給されるよう に、前記貫通凹部と前記外側Ｖ溝凹部を相 互に連絡する手段を設けたこと、 を特徴とするサーマルインクジェット印字ヘッド。