JP2000318169A - Manufacture of ink jet printer head - Google Patents

Manufacture of ink jet printer head

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JP2000318169A
JP2000318169A JP12834099A JP12834099A JP2000318169A JP 2000318169 A JP2000318169 A JP 2000318169A JP 12834099 A JP12834099 A JP 12834099A JP 12834099 A JP12834099 A JP 12834099A JP 2000318169 A JP2000318169 A JP 2000318169A
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JP
Japan
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pattern
partition
ink
corner
ink jet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12834099A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Kawamura
義裕 河村
Minoru Kumagai
稔 熊谷
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for ink jet printer head having high thermal energy efficiency and excellent in cavitation durability. SOLUTION: A photomask 46 has a forming pattern 47 including a pectinate cut exposing patterns 47a corresponding to barrier walls to be formed, and a plurality of process patterns 47b formed at respective corner parts of the forming pattern 47. A light shielding pattern is formed at the root of a pectinate pattern corresponding to a section barrier wall over the entire length in the widthwise direction. It is a pattern not appearing on a formed barrier wall and provided to form a part for releasing a developer standing at the corner part of a section part when developing is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、キャビテーション
耐久性に優れたインクジェットプリンタヘッドの製造方
法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing an ink jet printer head having excellent cavitation durability.

【0002】[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、気泡の発生する力でインク滴を飛ばすサー
マルインクジェット方式や、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。
2. Description of the Related Art In recent years, ink jet printers have been widely used. Printers using the ink jet system include a thermal ink jet system in which ink droplets are ejected by the force of air bubbles, and a piezo system in which ink droplets are ejected by deformation of a piezoresistive element (piezoelectric element).

【0003】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するという工程により、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] In these methods, a process in which ink as a color material is formed into ink droplets and directly ejected toward recording paper requires a lower printing energy as compared with an electrophotographic system using a toner as a powdery printing material. It is easy to colorize by mixing ink, and it is possible to reduce the size of printing dots, so that high image quality is achieved, the amount of ink used for printing is not wasted, and cost performance is excellent. This is the printing method used.

【0004】このサーマルインクジェット方式には、イ
ンク滴の吐出方向により二通りの構成がある。すなわ
ち、発熱素子の発熱面に平行な方向へ吐出する構成のも
のと、発熱素子の発熱面に垂直な方向に吐出する構成の
ものとがある。
There are two types of thermal ink jet systems depending on the direction in which ink droplets are ejected. That is, there is a configuration that discharges in a direction parallel to the heating surface of the heating element, and a configuration that discharges in a direction perpendicular to the heating surface of the heating element.

【0005】図6(a),(b),(c) は、発熱素子の発熱面に
平行な方向へインクを吐出する構成のもの、同図(d),
(e),(f) は、発熱素子の発熱面に垂直な方向にインクを
吐出する構成のものをそれぞれ模式的に示している。同
図(a) 又は(d) に示すように、シリコン基板1上には発
熱素子2が形成されており、その上方に所定の間隙を有
してオリフィス板3が配設され、同図(a) では発熱素子
2の側方に、同図(d) では発熱素子2に対向して、オリ
フィス(インク吐出ノズル)4が形成されている。上記
の発熱素子2は不図示の電極に接続されており、発熱素
子2が設けられているインク流路にはインク5が常時供
給されている。
FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) show a structure in which ink is ejected in a direction parallel to the heat generating surface of the heat generating element.
(e) and (f) each schematically show a configuration in which ink is ejected in a direction perpendicular to the heating surface of the heating element. As shown in FIG. 1A or FIG. 1D, a heating element 2 is formed on a silicon substrate 1, and an orifice plate 3 is disposed above the heating element 2 with a predetermined gap. An orifice (ink discharge nozzle) 4 is formed on the side of the heating element 2 in a), and facing the heating element 2 in FIG. The heating element 2 is connected to an electrode (not shown), and the ink 5 is always supplied to the ink flow path in which the heating element 2 is provided.

【0006】このオリフィス4からインク滴を吐出させ
るには、先ず、同図(b) 又は(e) に示すように、画像情
報に応じた通電により、発熱素子2を発熱させてこの
発熱素子2上に核気泡を発生させる。この核気泡が合
体して膜気泡6に成長し、この膜気泡6が断熱膨脹し
て更に成長して周囲のインクを押し遣ることによってオ
リフィス4からインク5′が押し出され、この押し出さ
れたインク5′は、同図(c) 又は(f) に示すように、イ
ンク滴7となってオリフィス4から紙面に向けて吐出さ
れる。この後、上記の膜気泡が周囲のインクに熱を取
られて収縮し、ついには消滅する。そして、次の発熱
素子2の加熱を待機する。この一連の工程〜は、瞬
時に行われる。
In order to discharge ink droplets from the orifice 4, first, as shown in FIG. 1B or FIG. 1E, the heating element 2 is caused to generate heat by energizing according to image information. Generate nuclear bubbles on top. The nuclear bubbles coalesce and grow into a film bubble 6, and the film bubble 6 expands adiabatically and further grows to push out the surrounding ink, whereby the ink 5 'is pushed out from the orifice 4, and the pushed out ink 5 'is ejected from the orifice 4 toward the paper surface as an ink droplet 7, as shown in FIG. Thereafter, the film bubbles are shrunk by the heat of the surrounding ink, and finally disappear. Then, it waits for the next heating element 2 to be heated. This series of steps is performed instantaneously.

【0007】上記の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ものは、ルーフシュータ型サー
マルインクジェットプリンタヘッドと呼称されており、
発熱素子の発熱面に平行な方向にインク滴を吐出する構
成のものと比較して、消費電力が極めて小さくて済むこ
とが知られている。また、この形式におけるフルカラー
用のサーマルインクジェットプリンタヘッドの製法とし
ては、シリコンLSI形成技術と薄膜形成技術を利用し
て、複数の発熱素子と個々の駆動回路とオリフィスを一
括してモノリシックに形成する方法がある。
[0007] A structure in which ink droplets are ejected in a direction perpendicular to the heating surface of the heating element is called a roof shooter type thermal ink jet printer head.
It is known that power consumption is extremely small as compared with a configuration in which ink droplets are ejected in a direction parallel to a heating surface of a heating element. As a method of manufacturing a thermal ink jet printer head for full color in this type, a method of monolithically forming a plurality of heating elements, individual driving circuits, and orifices collectively by using a silicon LSI forming technique and a thin film forming technique. There is.

【0008】この方法によれば、例えば10mm×15
mm程度の大きさのチップ基板上に解像度が360dp
i(ドット/インチ)のヘッドであれば128個の発熱
素子と駆動回路とオリフィスを形成することができ、ま
た、解像度が720dpiの場合であれば256個の発
熱素子と駆動回路とオリフィスを形成することができ
る。
According to this method, for example, 10 mm × 15
Resolution is 360dp on a chip substrate of about mm
If the head is i (dot / inch), 128 heating elements, drive circuits and orifices can be formed, and if the resolution is 720 dpi, 256 heating elements, drive circuits and orifices are formed. can do.

【0009】ところで、上記の過程〜で発現する沸
騰現象は、所謂膜沸騰現象である。膜沸騰現象は、例え
ば鉄の焼き入れのように高温に加熱された物体を液体中
に漬けた場合と、液体と接する物体の表面温度を急激に
上げた場合とに発現するが、サーマルインクジェットヘ
ッドに用いられる膜沸騰現象は後者の「液体と接する物
体の表面温度を急激に上げる」方法によっている。この
膜沸騰現象において上記の気泡が消滅するときに起きる
現象はキャビテーションと呼ばれている。
By the way, the boiling phenomenon which appears in the above-mentioned processes 1 to 4 is a so-called film boiling phenomenon. The film boiling phenomenon occurs when an object heated to a high temperature, such as quenching of iron, is immersed in a liquid, and when the surface temperature of the object in contact with the liquid is rapidly increased. The film boiling phenomenon used in the method is based on the latter method of "rapidly increasing the surface temperature of an object in contact with a liquid". The phenomenon that occurs when the bubbles disappear in the film boiling phenomenon is called cavitation.

【0010】図7(a),(b) は、上記のインク滴の吐出に
係る気泡の成長と消滅の過程を模式的に示す図である。
同図(a) は実験的に水深1mm(ミリメータ)のオープ
ンプール8に設定した発熱素子9と、これによる気泡の
成長と消滅の過程を0〜6μs(マイクロ秒)まで、1
μs毎に示している。また、同図(b) は発熱素子9への
通電タイミングを示している。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) are diagrams schematically showing the process of growth and extinction of bubbles in the ejection of the ink droplets.
FIG. 1A shows a heating element 9 experimentally set in an open pool 8 having a water depth of 1 mm (millimeter) and the process of bubble growth and extinction caused by the heating element 9 from 0 to 6 μs (microsecond).
It is shown every μs. FIG. 3B shows the timing of energizing the heating element 9.

【0011】同図(a) に示すように、0〜1μsで発熱
素子9が加熱され、1〜2μsで複数の核気泡が一体化
することにより、2μsから3μsに至る間にインク滴
を吐出する膜気泡が発生し、3μsでは既にその膜気泡
の収縮が始まっている。そして6μsで膜気泡が消滅す
るまでの間、同図の矢印a−1、a−2、a−3で示す
にようにキャビテーションと呼ばれる作用に基づく破壊
力が発生する。このキャビテーションによる破壊力は発
熱素子9を設置面から引き剥がそうとする力として働
き、その衝撃力は、上記の水深1mmのオープンプール
の場合、1000ton/cm2 に達すると言われてい
る。サーマルインクジェットヘッドの発熱素子の面積は
およそ40μm×40μmであるが、この面積比で換算
すると、その衝撃力はおよそ16Kg(キログラム)と
いう値になる。
As shown in FIG. 1A, the heating element 9 is heated in 0 to 1 .mu.s, and a plurality of nuclear bubbles are integrated in 1 to 2 .mu.s, thereby ejecting ink droplets in 2 to 3 .mu.s. A film bubble is generated, and the contraction of the film bubble has already started in 3 μs. Until the film bubbles disappear in 6 μs, a destructive force based on an action called cavitation is generated as shown by arrows a-1, a-2, and a-3 in FIG. It is said that the destructive force due to the cavitation acts as a force for peeling the heating element 9 from the installation surface, and the impact force reaches 1000 ton / cm 2 in the case of the above-mentioned open pool having a depth of 1 mm. The area of the heating element of the thermal ink jet head is about 40 μm × 40 μm. When converted by this area ratio, the impact force is about 16 kg (kilogram).

【0012】図8(a) は、ルーフシュータ型のサーマル
インクジェットプリンタヘッド(以下、単にインクジェ
ットプリンタヘッドという)の構成を示す平面図であ
り、同図(b) は同図(a) のA−A′断面矢視図、同図
(c) はその発熱素子配設部を区画する隔壁を形成するた
めのフォトマスクを示す図である。尚、同図(a) には、
最上層のオリフィス板を透視して示している。また、実
際には多数ある発熱素子を例として分かり易いように5
個のみ示している。
FIG. 8A is a plan view showing the structure of a roof-shooter type thermal ink jet printer head (hereinafter simply referred to as an ink jet printer head), and FIG. 8B is a plan view of FIG. A 'cross-sectional view, same figure
(c) is a view showing a photomask for forming a partition for partitioning the heat-generating element disposition portion. In addition, FIG.
The uppermost orifice plate is shown in perspective. In addition, in practice, a large number of heating elements are used as an example to make it easy to understand.
Only one is shown.

【0013】同図(a),(b) に示すように、インクジェッ
トプリンタヘッド10は、チップ基板11上に、LSI
からなる駆動回路12と発熱抵抗体の薄膜13からなる
発熱素子14が形成され、この発熱素子14と駆動回路
12を結ぶ個別配線電極15と共通給電電極16が形成
され、これらの上に隔壁17が積層されている。上記の
発熱素子14と個別配線電極15は、それぞれ後から形
成されるインク吐出ノズルとしてのオリフィス18ろ同
数だけ配設される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, an ink jet printer head 10 has an LSI
, A heating circuit 14 composed of a thin film 13 of a heating resistor, an individual wiring electrode 15 connecting the heating element 14 and the driving circuit 12, and a common power supply electrode 16 are formed. Are laminated. The heating elements 14 and the individual wiring electrodes 15 are arranged in the same number as the orifices 18 as ink discharge nozzles formed later.

【0014】これらの上からオリフィス板19が積層さ
れて、隔壁17の厚さに対応する高さおよそ10μmの
インク流路21が、発熱素子14と不図示の共通インク
供給溝との間に夫々形成される。この後、オリフィス板
19に、インクを吐出する上述したオリフィス18が形
成される。
An orifice plate 19 is laminated from above, and an ink flow path 21 having a height of about 10 μm corresponding to the thickness of the partition wall 17 is provided between the heating element 14 and a common ink supply groove (not shown). It is formed. Thereafter, the orifice 18 for discharging ink is formed on the orifice plate 19.

【0015】上記の隔壁17は、インク流路21の下方
(図の下方)において共通給電電極16上に配設される
インクを内部に封止するためのシール隔壁(不図示)
と、上方の個別配線電極15上に配設される同じくシー
ル隔壁17a及びこのシール隔壁17aから各発熱素子
14と発熱素子14の間に伸び出して各発熱素子14を
区画する区画隔壁17bから成っている。上記の発熱素
子14はシール隔壁17aと区画隔壁17bとによって
形成される隔壁17によって形成され加圧室を形成する
区画部22の中に配置される。
The partition 17 is a seal partition (not shown) for sealing the ink disposed on the common power supply electrode 16 below the ink flow path 21 (below the drawing).
And a partition wall 17b disposed on the individual wiring electrode 15 above and a partition wall 17b extending from the seal partition wall 17a between the heating elements 14 to partition the heating elements 14. ing. The heating element 14 is disposed in a partition 22 formed by the partition 17 formed by the seal partition 17a and the partition 17b and forming a pressurized chamber.

【0016】一般に、隔壁材の薄膜をフォトリソ技術に
よりパターニングして上記の区画部22を形成するに際
しては、同図(c) に示すフォトマスク23が用いられ
る。このフォトマスク23に形成される光を透過させる
為の開口パターン(以下、露光パターンという)は、隔
壁材としてネガ型(光の照射を受けた部分が硬化するタ
イプ)の感光性樹脂の場合、同図(c) に示すように、平
断面が櫛の歯状の隔壁17に対応する櫛の歯状の切り欠
き部24を形成され、櫛歯の歯の付根に対応するコーナ
ー部25が略直角をなすように形成されている。
In general, when the partition 22 is formed by patterning the thin film of the partition wall material by photolithography, a photomask 23 shown in FIG. 1C is used. An opening pattern (hereinafter, referred to as an exposure pattern) for transmitting light formed in the photomask 23 is formed of a negative photosensitive resin (a type in which a portion irradiated with light is cured) as a partition material. As shown in FIG. 4C, a comb-shaped notch 24 having a flat cross section corresponding to the comb-shaped partition 17 is formed, and a corner 25 corresponding to the root of the comb tooth is substantially formed. It is formed so as to form a right angle.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このフォト
マスク23を用いて形成される隔壁17の平断面の形状
は、フォトマスク23の成形パターンの形状通り忠実に
は形成されないことが判明した。すなわち図8(a) に示
すように、隔壁17櫛歯状平断面の歯の付け根部にあた
るコーナー部はフォトマスク23の成形パターン通り直
角にはなっていない。設計では直角に曲がるべきコーナ
ー部があたかも意図的にコーナー部に詰め物をしたかの
ように丸味を帯びている。つまりコーナー部が区画部2
2の内側に迫り出している。そして、このために、発熱
素子14に次に述べるようなキャビテーション損傷が発
生する。
However, it has been found that the shape of the cross section of the partition wall 17 formed by using the photomask 23 is not exactly formed according to the shape of the molding pattern of the photomask 23. That is, as shown in FIG. 8 (a), the corners, which are the roots of the teeth of the partition wall 17 having a comb-like flat cross section, are not at right angles according to the forming pattern of the photomask 23. By design, the corners that should bend at right angles are rounded as if the corners were intentionally padded. In other words, the corner is the partition 2
It is approaching inside 2. As a result, the cavitation damage described below occurs in the heating element 14.

【0018】図9(a),(b),(c) は、図7に示した3μs
から5μsに至る間の最大に成長した膜気泡が消滅直前
の状態まで収縮していく過程を再掲したものであり、図
9(d),(e),(f) は、同図(a),(b),(c) に対応して上記の
区画部22内で実際に発生する膜気泡収縮の過程を示す
図である。同図(a),(b) 及び同図(d),(e) に示すように
最大となってインクの吐出を終えた膜気泡6−1が膜気
泡6−2まで収縮する。
FIGS. 9 (a), 9 (b) and 9 (c) show 3 μs shown in FIG.
FIG. 9 (d), (e), and (f) show again the process in which the largest grown film bubble during the period from 5 μs to 5 μs contracts to the state immediately before disappearance. FIG. 9B is a view showing a process of shrinkage of a film bubble actually occurring in the above-mentioned section 22 corresponding to (b) and (c). As shown in FIGS. 5A and 5B and FIGS. 5D and 5E, the film bubble 6-1 which has reached the maximum and has finished ejecting ink contracts to the film bubble 6-2.

【0019】そして、更に消滅直前の収縮気泡6−3の
状態となったとき、もし同図(f) に示す区画部22が同
図(g) に示す区画部22′のように隔壁17の歯の付け
根部に対応する2箇所の角部が直角であると、同図(c)
に示す収縮気泡6−3は同図(g) に示す区画部22′の
ように2つに分裂して収縮気泡6−3′及び6−3″と
なって角部に退縮し、発熱素子上には存在しない。従っ
て、収縮気泡の退縮位置にキャビテーションの破壊力が
作用するが、同図(g) に示す例では、キャビテーション
の破壊力は、区画部22′の角部に露出しているチップ
基板の表面に働き、退縮位置から外れた発熱素子には略
作用しない。なお、チップ基板の表面はシリコン酸化膜
であり、このシリコン酸化膜は、キャビテーションの破
壊力に対しては抵抗力が強いので、問題とならない。
Further, when the state of the shrinkage bubble 6-3 immediately before the disappearance is reached, if the partition 22 shown in FIG. 5 (f) becomes like the partition 22 'shown in FIG. If the two corners corresponding to the root of the tooth are perpendicular, the same figure (c)
The shrinking bubble 6-3 shown in FIG. 7 is divided into two as shown in a section 22 'shown in FIG. Therefore, the cavitation breaking force acts on the retracted position of the shrinking bubble, but in the example shown in FIG. 3 (g), the cavitation breaking force is exposed at the corner of the partition 22 '. Works on the surface of the chip substrate and does not substantially act on the heating elements that are out of the retracted position.The surface of the chip substrate is a silicon oxide film, which is resistant to the destructive force of cavitation. There is no problem because it is strong.

【0020】しかしながら、同図(f) に示す区画部22
では、上述したように区画の角部が内側に迫り出してい
るため角部が気泡の退縮位置となり得ず、このため収縮
気泡6−3は2つには分裂せず1つにまとまったまま、
区画部22の底辺(奥の辺)中央部に退縮する。そし
て、一部が発熱素子14の区画部22の奥側に位置する
辺部26の表面に掛かった状態で、この退縮位置にキャ
ビテーションの破壊力が作用する。これにより、発熱素
子14の区画部22の奥側に位置する辺部26にキャビ
テーション損傷が発生する。このキャビテーションの破
壊力はインクを吐出するたびに発熱素子14に作用する
から、発熱素子14の寿命、つまりはインクジェットプ
リンタヘッド10の寿命が著しく短縮されてしまうとい
う問題を有していた。
However, the partition 22 shown in FIG.
Then, as described above, since the corner of the section is protruding inward, the corner cannot be the retraction position of the bubble, so that the contracted bubble 6-3 does not split into two but remains united. ,
It retreats to the center of the bottom (back side) of the partition 22. Then, in a state where a part of the heating element 14 is applied to the surface of the side portion 26 located on the inner side of the partitioning portion 22, the cavitation breaking force acts on this retraction position. As a result, cavitation damage occurs at the side 26 located on the inner side of the partition 22 of the heating element 14. Since the destructive force of the cavitation acts on the heating element 14 every time the ink is ejected, there is a problem that the life of the heating element 14, that is, the life of the inkjet printer head 10 is significantly shortened.

【0021】この問題を解決すべく、一般的には発熱素
子に生じる上記のキャビテーション損傷を防止するため
に発熱素子面にキャビテーション損傷防止層を設ける方
法が採用されている。
In order to solve this problem, a method of providing a cavitation damage preventing layer on the surface of the heating element is generally employed to prevent the above-mentioned cavitation damage occurring on the heating element.

【0022】ところが、発熱素子面にキャビテーション
損傷防止層を設ける方法は、発熱素子の損傷は防止でき
るものの、キャビテーション損傷防止層を設けたことに
より発熱素子とインクが直接接することができなくな
り、発熱素子の熱エネルギーのうち膜気泡の発生に寄与
する熱エネルギーの効率が極端に低くなる、すなわち実
験によればほぼ10%にまで低下してしまうという問題
が発生する。
However, in the method of providing the cavitation damage preventing layer on the surface of the heating element, although the damage of the heating element can be prevented, the provision of the cavitation damage preventing layer makes it impossible for the heating element to come into direct contact with the ink. Among them, the efficiency of the thermal energy contributing to the generation of film bubbles becomes extremely low, that is, a problem occurs that the thermal energy is reduced to approximately 10% according to experiments.

【0023】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
熱エネルギー効率が良く且つキャビテーション耐久性に
優れた発熱素子を備えたインクジェットプリンタヘッド
の製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet printer head including a heating element having good thermal energy efficiency and excellent cavitation durability.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリンタヘッドの製造方法は、インクを吐出するための
熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、これら複数
の発熱素子を個々に隔離して区画部を形成すべく各発熱
素子の少なくとも周囲3方向を矩形状に取り囲む隔壁と
を備え、各上記発熱素子により気泡を発生させて上記イ
ンクに圧力を加え所定方向に吐出させるインクジェット
プリンタヘッドの製造方法であって、上記発熱素子が形
成された基板上に感光性樹脂を一様に塗布する工程と、
該塗布された上記感光性樹脂に所定の成形パターンを備
えたフォトマスクを介して光を照射する露光工程と、該
光が照射された上記感光性樹脂を上記各発熱素子を隔離
する隔壁の形状に現像する現像工程とを有し、上記露光
工程で使用するフォトマスクの上記成形パターンは、上
記隔壁に対応したパターンのコーナー部に、該コーナー
部の近傍で停滞する現像液を流動させるためのパターン
であって形成される隔壁の形状には現れないプロセスパ
ターンを備えている。
According to a method of manufacturing an ink jet printer head of the present invention, a plurality of heating elements for generating thermal energy for ejecting ink, and the plurality of heating elements are separated from each other to form a partition. A partition wall surrounding at least three directions around each of the heat generating elements in a rectangular shape so as to form a bubble, and generating a bubble by each of the heat generating elements to apply pressure to the ink and discharge the ink in a predetermined direction. A step of uniformly applying a photosensitive resin on the substrate on which the heating element is formed;
An exposure step of irradiating the applied photosensitive resin with light through a photomask having a predetermined molding pattern, and a shape of a partition wall for isolating the light-irradiated photosensitive resin from each of the heating elements. And a developing step of developing the photomask used in the exposing step, the corners of the pattern corresponding to the partition walls, for flowing the developer stagnating near the corners A process pattern is provided which does not appear in the shape of the formed partition wall.

【0025】上記プロセスパターンは、例えば請求項2
記載のように、上記成形パターンのコーナー部にその幅
方向へ全長に亙って形成された矩形パターンであり、該
矩形パターンの幅をdとし前記隔壁の高さをhとすると
き、「0.2・h<d<h」の関係を満たすように形成
される。
The process pattern may be, for example,
As described, it is a rectangular pattern formed over the entire length in the width direction at the corner of the formed pattern, and when the width of the rectangular pattern is d and the height of the partition is h, "0 .2.h <d <h ".

【0026】また、上記プロセスパターンは、例えば請
求項3記載のように、欠円を成し該欠円の半径をrとし
前記隔壁の高さをhとするとき、「0.2・h<r<
0.8・h」の関係を満たすように形成して良く、ま
た、例えば請求項4記載のように、四角形を成し該四角
形の一角が上記成形パターンの上記区画部の角部に対応
するコーナー部分に重なるように形成しても良く、ま
た、例えば請求項5記載のように、三角形状を成し該三
角形の一辺が上記成形パターンの上記区画部の角部に対
応するコーナー部分に重なるように形成しても良い。
In the above process pattern, for example, when a circle is formed and the radius of the circle is defined as r and the height of the partition is defined as h, the following formula is obtained. r <
0.8 · h ”. For example, as described in claim 4, a square is formed and one corner of the square corresponds to a corner of the partition of the forming pattern. It may be formed so as to overlap the corner portion, and for example, as described in claim 5, a triangular shape is formed, and one side of the triangle overlaps a corner portion corresponding to a corner of the partition of the molding pattern. It may be formed as follows.

【0027】[0027]

【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、一実施
の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
てシリコン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、いずれもフルカラー用のインク
ジェットプリンタヘッドの1個の印字ヘッド(モノクロ
用インクジェットヘッドの構成と同じ)のみを示してい
るが、実際にはこのような印字ヘッドが複数個(通常は
4個)連なった形状のものが、1個の基板(シリコンチ
ップ)上に形成される。また、同図(c) には36個のイ
ンク吐出ノズルとしてのオリフィスを示しているが、実
際には64個、128個、256個等、実装されるプリ
ンタ本体側の機種や設計上の方針によって多数形成され
るものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a), 1 (b) and 1 (c) are diagrams showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to an embodiment in the order of steps, each showing a state of being formed on a silicon chip substrate in a series of steps. 1 schematically shows a schematic plan view and a cross-sectional view. In these figures, for convenience of explanation, only one print head of the full color inkjet printer head (the same as the configuration of the monochrome inkjet head) is shown. A plurality of (usually four) heads are formed on a single substrate (silicon chip). FIG. 3C shows orifices as 36 ink ejection nozzles. Actually, there are 64, 128, and 256 orifices, etc. of the model of the printer main body to be mounted and the design policy. Are formed in large numbers.

【0028】図2(a),(b),(c) は、上段に図1(a),(b),
(c) の平面図をそれぞれ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B−B′断面矢視
図(同図(a) 参照)を示し、下段には上段のC−C′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、64個、1
28個又は256個のオリフィスを、5個のオリフィス
で代表させて示している。
FIGS. 2 (a), (b) and (c) are shown in FIG. 1 (a), (b) and
2 (a), 2 (b) and 2 (c), the middle section of FIG. 2 (a), 2 (b) and 2 (c) is a sectional view taken along the line BB 'of the upper section (FIG. 2 (a)). )), And the lower part is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of the upper part (see FIG. (A)). In addition, FIG.
The cross-sectional views shown in the middle section of (b) and (c) are FIGS. 1 (a), (b) and
It is the same as the sectional view shown below (c). FIG.
(a), (b), and (c) show 64 pieces, 1 piece for convenience of illustration.
28 or 256 orifices are represented by 5 orifices.

【0029】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、4インチ以上のシリコン基板
にLSI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の酸化膜を形成し、次に、工程
2として、薄膜形成技術を用いて、Ta(タンタル)−
Si(シリコン)−O(酸素)からなる発熱抵抗体膜
と、W−Auなどによる電極膜を形成する。そして、電
極膜にはホトリソ技術によって配線部分のパターンを形
成し、発熱抵抗体膜には微細な発熱部のパターンを形成
する。この工程で発熱部の位置が決められる。
First, a basic manufacturing method will be described. First, as a step 1, a drive circuit and its terminals are formed on a silicon substrate of 4 inches or more by an LSI forming process, and an oxide film having a thickness of 1 to 2 μm is formed. Using Ta (tantalum)-
A heating resistor film made of Si (silicon) -O (oxygen) and an electrode film made of W-Au or the like are formed. Then, a pattern of a wiring portion is formed on the electrode film by photolithography, and a fine pattern of a heating portion is formed on the heating resistor film. In this step, the position of the heat generating portion is determined.

【0030】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、チップ基板30上には共通電極31、共通電極給電
端子32(図1(a) 参照)、個別配線電極33からなる
個別配線電極列33′、発熱抵抗体膜をパターン化した
ことにより形成された多数の発熱素子34からなる発熱
素子列34′、駆動回路35及び駆動回路端子36(図
1(a) 参照)が形成されている。
FIGS. 1 (a) and 2 (a) show a state immediately after the above steps 1 and 2 are completed. That is, a common electrode 31, a common electrode power supply terminal 32 (see FIG. 1A), an individual wiring electrode row 33 'composed of individual wiring electrodes 33, and a heating resistor film are formed on the chip substrate 30 by patterning. A heating element array 34 'including a large number of heating elements 34, a driving circuit 35, and a driving circuit terminal 36 (see FIG. 1A) are formed.

【0031】続いて、工程3として、個々の発熱素子3
4に対応するインク供給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、これをフォトリソ技術に
より詳しくは後述するフォトマスクの成形パターンによ
り所定の隔壁形状にパターン化した後に、300℃〜4
00℃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の上記感光性ポリイミドに
よる隔壁をチップ基板上に形成・固着させる。更に、工
程4として、ウェットエッチングまたはサンドブラスト
法などにより上記チップ基板の面に溝状の共通インク供
給路を形成し、更にこの共通インク供給路に連通し基板
下面に開口するインク給送孔を形成する。
Subsequently, in step 3, the individual heating elements 3
In order to form an ink supply path corresponding to No. 4, a partition member made of an organic material such as photosensitive polyimide is formed to a height of about 20 μm by coating, and this is formed by a photolithography technique. After patterning into a partition shape, 300 ° C ~ 4
Cure (dry hardening, applying heat of 00 ° C for 30 to 60 minutes)
Baking) to form and fix a 10 μm-high partition wall made of the photosensitive polyimide on the chip substrate. Further, in step 4, a groove-like common ink supply path is formed on the surface of the chip substrate by wet etching or sand blasting or the like, and an ink supply hole communicating with this common ink supply path and opening on the lower surface of the substrate is formed. I do.

【0032】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、溝状の共通インク供給路37及びインク給送孔38
が形成され、共通インク供給路37の左側に位置する共
通電極31部分と、右方の個別配線電極33が配設され
ている部分にはインクを内部に封止するためのシール隔
壁39−1、39−2が形成され、各発熱素子34と発
熱素子34の間にはシール隔壁39−2から伸び出して
各発熱素子34を区画する区画隔壁39−3が形成され
ている。
FIGS. 1 (b) and 2 (b) show a state immediately after the above steps 3 and 4 are completed. That is, the groove-shaped common ink supply path 37 and the ink supply holes 38
Are formed on the common electrode 31 located on the left side of the common ink supply channel 37 and the seal partition 39-1 for sealing ink inside the portion where the individual wiring electrode 33 on the right is disposed. , 39-2 are formed, and a partition wall 39-3 extending from the seal partition wall 39-2 and partitioning each of the heat generating elements 34 is formed between the heat generating elements 34.

【0033】これらのシール隔壁39−2及び区画隔壁
39−3は、いわばシール隔壁39−2を櫛の胴とすれ
ば区画隔壁39−3は櫛の歯に相当する形状をなし、櫛
の歯と歯の間に形成される平断面が矩形をなす区画部4
1の中に発熱素子34が配置される形となっている。
The seal partition wall 39-2 and the partition partition wall 39-3 have a shape corresponding to the teeth of a comb if the seal partition wall 39-2 is a so-called comb body. Section 4 having a rectangular cross section formed between the teeth and the teeth
The heating element 34 is arranged in one.

【0034】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にコーテングし上記積層構造の最上
層つまり隔壁の上に張り付けて380〜300℃で加熱
しながら加圧してそのオリフィス板を固着させる。続い
てNi、Cu又はAlなどの厚さ0.5〜1μm程度の
金属膜を形成する。
Thereafter, in step 5, an orifice plate of a polyimide film having a thickness of 10 to 30 μm is coated on one side with a very thin thermoplastic polyimide as an adhesive, for example, to a thickness of 2 to 5 μm. The orifice plate is adhered to the uppermost layer of the structure, that is, the partition wall by applying pressure while heating at 380 to 300 ° C. Subsequently, a metal film such as Ni, Cu, or Al having a thickness of about 0.5 to 1 μm is formed.

【0035】更に、工程6として、オリフィス板の上の
金属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、オリフィス板をヘリ
コン波などによるドライエッチングにより上記の金属膜
マスクに従って31μmφ〜38μmφの孔空けをして
多数のノズル孔(オリフィス)を一括形成する。
Further, as a step 6, the metal film on the orifice plate is patterned to form a mask for selectively etching polyimide, and then the orifice plate is dry-etched by a helicon wave or the like to form the metal film. A plurality of nozzle holes (orifices) are formed at once by making holes of 31 μmφ to 38 μmφ according to the mask.

【0036】図1(c) 及び図2(c) は、上述した工程5
と工程6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42が共通給電端子32及び駆動回路
端子36の部分を除く全領域を覆っており、区画隔壁3
9−3によって形成されている区画部41も上を覆われ
て隔壁39(39−1、39−2、39−3)の厚さ
(高さ)10μmに対応する高さの微細な加圧室となっ
て共通インク供給路37方向に開口を向けている。そし
て、これら区画部41の開口と共通インク供給路37と
を連通させる高さ10μmのインク流路43が形成され
ている。
FIGS. 1 (c) and 2 (c) show the process 5 described above.
And the state immediately after the end of step 6. That is, the orifice plate 42 covers the entire area except the common power supply terminal 32 and the drive circuit terminal 36, and the partition wall 3
The partitioning portion 41 formed by 9-3 is also covered with fine pressure of a height corresponding to the thickness (height) 10 μm of the partition wall 39 (39-1, 39-2, 39-3). The opening is directed toward the common ink supply path 37 as a chamber. In addition, an ink flow path 43 having a height of 10 μm, which connects the openings of the partitioning portions 41 and the common ink supply path 37, is formed.

【0037】そして、オリフィス板42には、発熱素子
34に対向する部分にオリフィス44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、13
7個又は346個のオリフィス44を1列に備えたモノ
カラーのインクジェットヘッド45が完成する。
An orifice 44 is formed on the orifice plate 42 at a portion facing the heating element 34 by dry etching. Thereby, 64 pieces, 13 pieces
A mono-color inkjet head 45 having seven or 346 orifices 44 in one row is completed.

【0038】このようにオリフィス板42を張り付け
て、その後で、下地のパターンつまり発熱素子34の位
置に合わせてオリフィス44を加工することは、予めオ
リフィス44を加工したオリフィス板42を張り合わせ
るよりも、遥かに生産性の高い実用性のある方法であ
る。また、ドライエッチングによる場合は、マスクはN
i、Cu、又はAlなどの金属膜を使うことで樹脂と金
属膜との選択比が概略100程度得られる。したがっ
て、38〜31μmのポリイミドフィルムをエッチング
するには1μm以下の金属膜でマスクを形成することで
十分である。
In this manner, attaching the orifice plate 42 and then machining the orifice 44 in accordance with the pattern of the base, that is, the position of the heating element 34, is better than attaching the orifice plate 42 in which the orifice 44 has been machined in advance. A much more productive and practical method. In the case of dry etching, the mask is N
By using a metal film such as i, Cu, or Al, a selectivity between the resin and the metal film of about 100 can be obtained. Therefore, it is sufficient to form a mask with a metal film of 1 μm or less in order to etch a 38 to 31 μm polyimide film.

【0039】ここまでが、シリコンウエハの状態で処理
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エハをスクライブラインに沿
ってカッテングして、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
用単位のインクジェットプリンタヘッドが完成する。
The processing up to this point is performed in the state of a silicon wafer. Finally, as a step 7, the silicon wafer is cut along a scribe line using a dicing saw or the like, divided into individual chip substrate units, die-bonded to a mounting substrate, and connected to terminals. A practical unit of the inkjet printer head is completed.

【0040】上記のように1列のオフィリス44を備え
たモノカラーインクジェットプリンタヘッド45は、こ
れのみで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列のオリフィス列が必要である。
そして上述した製造方法によれば4列のモノカラーイン
クジェットプリンタヘッドをモノリシックに形成してフ
ルカラーのインクジェットプリンタヘッドを構成するこ
とは可能であり、各モノカラーインクジェットプリンタ
ヘッドのオリフィス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。
As described above, the mono-color ink jet printer head 45 having the one row of orifices 44 is a monochromatic ink jet head by itself. However, in full-color printing, the three primary colors of subtractive color mixing, namely yellow ( Y), magenta (M), and cyan (C), plus black (Bk) dedicated to black portions of characters and images, and a total of four colors of ink are required.
Therefore, at least four rows of orifices are required.
According to the above-described manufacturing method, it is possible to form a full-color ink jet printer head by monolithically forming four rows of mono color ink jet printer heads. It is possible to accurately arrange the semiconductor devices by the semiconductor manufacturing technology described above.

【0041】ところで、上述した基本的な製造方法にお
ける工程3において、従来通りの方法でシール隔壁39
−1と共にシール隔壁39−2及び区画隔壁39−3を
形成して隔壁39を構成したのでは、設計では直角に曲
がるべき隔壁39のコーナー部が内側に迫り出して、こ
のため発熱素子34のキャビテーション損傷に対する耐
性が弱くなって問題があることは前述した。
In step 3 of the above-described basic manufacturing method, the seal partition 39 is formed in a conventional manner.
When the partition wall 39 is formed by forming the seal partition wall 39-2 and the partition partition wall 39-3 together with -1, the corner portion of the partition wall 39 which should be bent at a right angle in the design protrudes inward. As described above, there is a problem that resistance to cavitation damage is weakened.

【0042】そこで、本出願人は、上記設計では直角に
曲がるべき隔壁39のコーナー部が内側に迫り出して形
成される原因を追求した。その結果、隔壁パターンを現
像する際の現像液の流れが隔壁39のコーナーにおいて
滞留するためであることが判明した。
In view of the above, the present applicant has pursued a cause in which the corner of the partition wall 39 which should be bent at a right angle in the above-described design protrudes inward. As a result, it was found that the flow of the developing solution when developing the partition wall pattern stayed at the corner of the partition wall 39.

【0043】本発明のインクジェットプリンタヘッドの
製造方法においては、この現像液の成形パターンコーナ
ー部における滞留を解消し、区画部41の角部が直角に
形成されるように、上記の工程3におけるシール隔壁3
9−2及び区画隔壁39−3の形成工程、つまり区画部
41の形成工程において、特別に工夫を凝らした工法を
用いている。
In the method of manufacturing an ink jet printer head according to the present invention, the sealing in the above step 3 is performed so that the stagnation of the developing solution at the corners of the molding pattern is eliminated and the corners of the partition 41 are formed at right angles. Partition wall 3
In the step of forming the partition 9-2 and the partition wall 39-3, that is, the step of forming the partition 41, a specially devised method is used.

【0044】図3は、本実施の形態において上述した工
程3に用いられる本発明に係るネガ型感光性樹脂に対し
て用いるフォトマスクの成形パターンの例を示す図であ
る。同図に示すフォトマスク46は、形成すべき隔壁に
対応して櫛歯状に切り欠いた露光パターン47aと、現
像の際に形成しようとする隔壁のコーナー部近傍に停滞
する現像液を流動させるために上記形成パターンの各コ
ーナー部に夫々形成された複数のプロセスパターン47
bからなる成形パターン47を有している。プロセスパ
ターン47bは、区画隔壁39−3(図2(b) 参照)に
対応する櫛歯パターンの付け根部にその幅方向へ全長に
わたって切り欠きパターンを埋めるべく形成された遮光
パターンであり、形成された隔壁には現れないパターン
である。
FIG. 3 is a view showing an example of a photomask forming pattern used for the negative photosensitive resin according to the present invention used in the above-mentioned step 3 in the present embodiment. The photomask 46 shown in the figure allows an exposure pattern 47a cut out in a comb shape corresponding to the partition to be formed and a developing solution stagnating near the corner of the partition to be formed at the time of development. For this reason, a plurality of process patterns 47 respectively formed at each corner of the above-mentioned formation pattern
b. The process pattern 47b is a light-shielding pattern formed at the base of the comb-tooth pattern corresponding to the partition wall 39-3 (see FIG. 2B) so as to fill the cutout pattern over the entire length in the width direction thereof. This is a pattern that does not appear on the partition walls.

【0045】この成形パターン47のプロセスパターン
47bは、幅をdとし、このフォトマスク46を用いて
形成される隔壁の高さをhとするとき、「0.2・h<
d<h」、より好ましくは「0.4・h<d<0.6・
h」の関係を満たすように形成されている。このフォト
マスク46を露光された後現像される際に、シール隔壁
39−2と区画隔壁39−3との間には、上記の幅dに
対応する間隙が一時的に形成されるが、この間隙は現像
を終えた段階で無視できる程度の狭さとなっており、こ
の後の焼成による硬化工程を経た段階では問題の無い程
度に間隙が解消された隔壁39が得られる。そして、隔
壁39のコーナー部には90度の曲がりが形成される。
When the width of the process pattern 47b of the molding pattern 47 is d and the height of the partition wall formed by using the photomask 46 is h, “0.2 · h <
d <h ”, more preferably“ 0.4 · h <d <0.6 ·
h ”. When the photomask 46 is developed after being exposed, a gap corresponding to the width d is temporarily formed between the seal partition wall 39-2 and the partition partition wall 39-3. The gap is so small as to be negligible at the stage of completion of the development, and the partition 39 having the gap eliminated to such an extent that there is no problem is obtained at the stage after the curing step by firing. A 90-degree bend is formed at the corner of the partition wall 39.

【0046】図4(a) は、上記の成形パターン47を備
えたフォトマスク46を用いてシール隔壁39−2及び
区画隔壁39−3を形成して得られた区画部41の形状
を示す図であり、同図(b),(c),(d) は、この区画部の構
成における発熱素子34に働くキャビテーションの作用
を説明する図である。
FIG. 4A is a view showing the shape of a partition 41 obtained by forming a seal partition 39-2 and a partition 39-3 using a photomask 46 having the above-described forming pattern 47. (B), (c), and (d) are diagrams for explaining the action of cavitation acting on the heating element 34 in the configuration of the partition.

【0047】同図(a) に示すように、この本実施の形態
における区画部41は、奥の2つの角部が直角に曲がっ
て形成されている。これにより、同図(b) に示すように
インクの吐出を終えた最大規模の膜気泡51aが、同図
(c) に示すように区画部41のインク流入口52側から
漸次収縮して、図8(c) に示した消滅直前の収縮膜気泡
6−3の状態となったとき、図4(d) に示すように、2
つの収縮膜気泡51c′、51c″に分裂して区画部4
1の奥2箇所の直角に凹む角部に夫々退縮し、発熱素子
34上には最早膜気泡は存在しなくなる。
As shown in FIG. 5A, the partition 41 in the present embodiment is formed by bending two inner corners at right angles. As a result, as shown in FIG. 4B, the largest film bubble 51a that has finished discharging ink is formed as shown in FIG.
As shown in FIG. 8C, when the contracted portion gradually shrinks from the ink inlet 52 side of the partitioning portion 41 to reach the state of the contracted film bubble 6-3 just before disappearance shown in FIG. ), 2
Divided into two contracted membrane bubbles 51c 'and 51c "
Each of the two corners of the inner portion of the heating element 34 retreats at right angles, and no film bubbles exist on the heating element 34 any longer.

【0048】したがって、このとき収縮膜気泡51
c′、51″の退縮位置にキャビテーションの破壊力が
作用しても、その破壊力は、区画部41の角部に露出し
ているシリコン酸化膜に働くのみであり、発熱素子34
に作用することはない。その結果、発熱素子34の寿命
が延び耐久性に優れたインクジェットヘッドが得られ
る。
Therefore, at this time, the contracted film bubble 51
Even if the cavitation breaking force acts on the retraction positions of c ′ and 51 ″, the breaking force only acts on the silicon oxide film exposed at the corners of the partition 41, and the heating element 34
Does not act on As a result, the life of the heating element 34 is extended, and an ink jet head having excellent durability can be obtained.

【0049】尚、フォトマスクの成形パターンは、図3
に示す形状に限ること無く、例えば区画部の奥の角部に
対応する遮光パターンの角部にその外側に個々に突出す
るプロセスパターンを形成しても上述と同様の良好な隔
壁現像結果が得られるものである。
The photomask forming pattern is shown in FIG.
For example, even if a process pattern that individually protrudes outside the corner of the light-shielding pattern corresponding to the corner at the back of the partition is obtained, the same good partition wall development result as described above can be obtained. It is something that can be done.

【0050】図5(a),(b),(c) は、フォトマスクの成形
パターンの他の例を夫々示す図である。まず、同図(a)
に示すフォトマスク48は、その成形パターン49が上
述したシール隔壁39−2と区画隔壁39−3により発
熱素子34を隔離する隔壁39のコーナー部に対応する
角部分49−1に連続して、角部分49−1の外側に突
出するプロセスパターン49bを備えている。
FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) are diagrams each showing another example of a photomask forming pattern. First, FIG.
In the photomask 48 shown in FIG. 5, the molding pattern 49 is continuous with a corner portion 49-1 corresponding to a corner portion of the partition wall 39 separating the heating element 34 by the seal partition wall 39-2 and the partition partition wall 39-3 described above. A process pattern 49b protruding outside the corner portion 49-1 is provided.

【0051】同図(a) に示すフォトマスク48のプロセ
スパターン49bは、欠円を成し該欠円の半径をrと
し、この成形パターン49によって形成される上述のシ
ール隔壁39−2及び区画隔壁39−3の高さをhとす
るとき、「0.2・h<r<0.8h」、より好ましく
は「0.4・h<r<0.6・h」の関係を満たすよう
に形成されている。
The process pattern 49b of the photomask 48 shown in FIG. 7A forms a missing circle, and the radius of the missing circle is r. When the height of the partition wall 39-3 is h, the relationship of “0.2 · h <r <0.8h”, more preferably “0.4 · h <r <0.6 · h” is satisfied. Is formed.

【0052】また、同図(b) に示すフォトマスク50の
成形パターン51も上記同様に、形成すべき隔壁のコー
ナー部に対応する角部分51−1に連続して、外部に突
出するプロセスパターン51bを備えている。ただし、
この例では、プロセスパターン51bは、四角形を成
し、その四角形の一角が成形パターン51の区画部41
の角部に対応する角部分51−1に重なるように形成さ
れている。
Similarly, the process pattern 51 of the photomask 50 shown in FIG. 3B is also formed in the same manner as described above, and is continuous with the corner 51-1 corresponding to the corner of the partition to be formed. 51b. However,
In this example, the process pattern 51b forms a quadrangle, and one corner of the quadrangle is defined by the partition 41 of the molding pattern 51.
Is formed so as to overlap with a corner portion 51-1 corresponding to the corner portion.

【0053】また、同図(c) に示すフォトマスク52で
は、成形パターン53のプロセスパターン53bは、二
等辺三角形を成し、その二等辺三角形の底辺部が成形パ
ターン53の区画部の角部に対応する角部分53−1に
重なるように形成されている。プロセスパターン53b
をこのように形成しても、これを用いて露光され現像さ
れて得られる隔壁のコーナーは直角に成形される。
In the photomask 52 shown in FIG. 9C, the process pattern 53b of the forming pattern 53 forms an isosceles triangle, and the base of the isosceles triangle is a corner of the partition of the forming pattern 53. Is formed so as to overlap with the corner portion 53-1 corresponding to. Process pattern 53b
Is formed in this manner, the corners of the partition walls obtained by exposing and developing using this are formed at right angles.

【0054】このように、いずれの場合も、プロセスパ
ターン49b、51b又は53bは、成形パターン4
9、51又は53の、区画部41の角部に対応する角部
分49−1、51−1又は53−1に続いて角部分49
−1、51−1又は53−1の外側に突出させた遮光パ
ターンであり、これにより、隔壁の現像に際しては、角
部分49−1、51−1又は53−1における滞留現像
液に対して更に外部に凹む逃げ部を形成している。これ
により、このフォトマスク48(又はフォトマスク50
又は52)を用いてシール隔壁39−2及び区画隔壁3
9−3を現像すると、現像液の滞留は成形パターン49
の角部の逃げ部を形成しているプロセスパターン49b
(又は成形パターン51のプロセスパターン51b、成
形パターン53のプロセスパターン53c)内の奥部分
にのみ発生し、本来の角部分49−1(又は角部分51
−1、53−1)における現像液の流動性は良好に維持
され、この現像により得られる区画部41の形状は、奥
の2つの角部が直角をなす形状に形成される。
As described above, in each case, the process pattern 49b, 51b or 53b is
9, 51 or 53, the corner portion 49-1, 51-1 or 53-1 corresponding to the corner portion of the partition portion 41, followed by the corner portion 49.
-1, 51-1 or 53-1 is a light-shielding pattern protruding to the outside of the partition wall. Further, a relief portion which is depressed outside is formed. Thereby, the photomask 48 (or the photomask 50)
Or 52) using the seal partition wall 39-2 and the partition partition wall 3
When 9-3 is developed, the stagnation of the developing solution is
Pattern 49b forming the relief at the corner of
(Or the process pattern 51b of the molding pattern 51 and the process pattern 53c of the molding pattern 53) only occur in the inner part, and the original corner part 49-1 (or the corner part 51) is formed.
In (-1, 53-1), the fluidity of the developer is maintained well, and the shape of the partition 41 obtained by this development is such that the two inner corners form a right angle.

【0055】上記隔壁を現像するフォトリソグラフィー
プロセスは、以下の通りである。これは隔壁の高さが1
0μmの場合であり、隔壁材料となる感光性樹脂には感
光性ポリイミドを使用するものである。
The photolithography process for developing the partition walls is as follows. This means that the partition height is 1
In this case, a photosensitive polyimide is used as a photosensitive resin serving as a partition wall material.

【0056】1.基板前処理(脱水処理):ホットプレ
ート上、270℃、3分間。 2.感光性樹脂塗布:スピンコート、1500rpm、
30秒間。 3.感光性樹脂乾燥:ホットプレート上、100℃、1
00秒間、 更に、ホットプレート上、120℃、100秒間。
1. Substrate pretreatment (dehydration treatment): On a hot plate, 270 ° C, 3 minutes. 2. Photosensitive resin coating: spin coating, 1500 rpm,
30 seconds. 3. Drying of photosensitive resin: 100 ℃ on hot plate, 1
00 seconds, and on a hot plate at 120 ° C. for 100 seconds.

【0057】4.パターン焼き付け:マスクコンタクト
により水銀ランプのG線(405nm波長)を400m
J/cm2 照射。 5.パターン現像:回転体上で3000rpmで回転さ
せながらシクロペンタノンを70ml/minの流量で
60秒間吹き付け、その後セロソルブアセテート系のリ
ンス液で洗浄する。
4. Pattern printing: G-line (405 nm wavelength) of a mercury lamp is 400 m by a mask contact.
J / cm 2 irradiation. 5. Pattern development: While rotating at 3000 rpm on a rotating body, cyclopentanone is sprayed at a flow rate of 70 ml / min for 60 seconds, and then washed with a cellosolve acetate-based rinsing liquid.

【0058】6.感光性樹脂焼成:酸素濃度1000p
pm以下の雰囲気で350℃、2時間焼成する。 7.天板貼付け前処理:天板を貼り付ける直前に酸素プ
ラズマ発生装置で5分間処理する。
6. Photoresin baking: oxygen concentration 1000p
Baking is performed at 350 ° C. for 2 hours in an atmosphere of pm or less. 7. Pretreatment for pasting the top plate: Immediately before pasting the top plate, it is treated with an oxygen plasma generator for 5 minutes.

【0059】なお、上記実施形態では感光性樹脂として
ネガ型感光性樹脂を用いているが、これに限らず、本発
明は、感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を用いる場合
にも適用できることは勿論である。
In the above embodiment, a negative photosensitive resin is used as the photosensitive resin. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a case where a positive photosensitive resin is used as the photosensitive resin. Of course.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、隔壁を形成するフォトリソグラフィー工程の露光
に使用するフォトマスクの形成パターンに、発熱素子が
配置される区画部の角部に対応するコーナー部に滞留現
像液の逃げ場となるプロセスパターンを設けることによ
り、区画部の角部が直角になるように隔壁を現像するこ
とができ、これにより、インク吐出後において退縮する
膜気泡の消滅位置を区画部の角部に分散させることがで
き、したがって、区画部の中央に配置される発熱素子に
キャビテーションの破壊作用が及ぶことを防止でき、こ
れにより、キャビテーション耐久性に優れた発熱素子を
備えた寿命の長いインクジェットプリンタヘッドを製造
することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, a pattern for forming a photomask used for exposure in a photolithography process for forming a partition wall is formed at a corner of a partition where a heating element is arranged. By providing a process pattern that serves as a refuge for the stagnant developer in the corresponding corner, the partition can be developed so that the corner of the partition becomes a right angle. The extinguishing positions can be dispersed at the corners of the partition, so that the cavitation breaking effect can be prevented from exerting on the heating element disposed at the center of the partition, thereby providing a heating element having excellent cavitation durability. It is possible to manufacture a long-life inkjet printer head provided with the above.

【0061】また、このように発熱素子にキャビテーシ
ョンの破壊作用が及ばないように構成できるので、発熱
素子面にキャビテーション損傷防止層を設ける必要が無
く、これにより、熱エネルギー効率の良い経済的なイン
クジェットプリンタヘッドを製造することが可能とな
る。
Since the cavitation can be prevented from acting on the heating element in this way, there is no need to provide a cavitation damage prevention layer on the heating element surface. It becomes possible to manufacture a printer head.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b),(c) は一実施の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。
FIGS. 1A, 1B, and 1C are a schematic plan view and a cross-sectional view schematically illustrating a method of manufacturing an ink jet printer head according to an embodiment in the order of steps.

【図2】(a),(b),(c) は上段に図1(a),(b),(c) の平面
図をそれぞれ拡大して詳細に示し中段に上段のB−B′
断面矢視図を示し下段に上段のC−C′断面矢視図を示
す図である。
FIGS. 2 (a), (b), and (c) show enlarged plan views of FIGS. 1 (a), (b), and (c) in the upper part, respectively, and show BB 'of the upper part in the middle part;
It is a figure which shows a sectional arrow view and shows the CC 'sectional arrow view of an upper stage in the lower stage.

【図3】製造の工程3に用いられる本発明に係るフォト
マスクの成形パターンの例を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an example of a photomask forming pattern used in a manufacturing process 3 according to the present invention.

【図4】(a) は本発明に係るフォトマスクを用いて隔壁
を形成して得られた区画部の形状を示す図、(b),(c),
(d) はこの区画部の発熱素子に働くキャビテーションの
作用を説明する図である。
FIG. 4 (a) is a view showing the shape of a partition obtained by forming a partition using the photomask according to the present invention, (b), (c),
(d) is a diagram for explaining the action of cavitation acting on the heating element in the partition.

【図5】(a),(b),(c) は製造の工程3に用いられる本発
明に係るフォトマスクの成形パターンの他の例を夫々示
す図である。
FIGS. 5 (a), (b), and (c) are diagrams respectively showing another example of a forming pattern of a photomask according to the present invention used in manufacturing step 3. FIG.

【図6】(a),(b),(c) は発熱素子の発熱面に平行な方向
へインクを吐出する構成のものを模式的に示す図、(d),
(e),(f) は発熱素子の発熱面に垂直な方向にインクを吐
出する構成のものを模式的に示す図である。
FIGS. 6A, 6B, and 6C are diagrams schematically showing a configuration in which ink is ejected in a direction parallel to a heating surface of a heating element, and FIGS.
(e), (f) is a figure which shows typically the thing of the structure which discharges ink in the direction perpendicular | vertical to the heating surface of a heating element.

【図7】(a),(b) はインク滴の吐出に係る気泡の成長と
消滅の過程を模式的に示す図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams schematically showing a process of growth and disappearance of bubbles related to ejection of ink droplets.

【図8】(a) は従来のルーフシュータ型のサーマルイン
クジェットプリンタヘッドの構成を示す平面図、(b) は
(a) のA−A′断面矢視図、(c) はその発熱素子配設部
を区画する隔壁を形成するためのマスクパターンを示す
図である。
FIG. 8A is a plan view showing a configuration of a conventional roof shooter type thermal inkjet printer head, and FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA ′, and FIG. 3C is a view showing a mask pattern for forming a partition for partitioning the heat-generating element disposition portion.

【図9】(a),(b),(c) は最大に成長した膜気泡が消滅直
前の状態まで収縮していく過程を再掲した図、(d),(e),
(f) は(a),(b),(c) に対応して区画部内で実際に発生す
る膜気泡収縮の過程を示す図である。
FIGS. 9 (a), (b), and (c) are views again showing the process in which the largest grown film bubble contracts to a state immediately before disappearance, (d), (e),
(f) is a diagram showing the process of film bubble contraction actually occurring in the compartment corresponding to (a), (b) and (c).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 発熱素子 3 オリフィス板 4 オリフィス 5 インク 5′ 押し出されたインク 6 膜気泡 7 インク滴 8 オープンプール 9 発熱素子 11 チップ基板 12 駆動回路 13 薄膜 14 発熱素子 15 個別配線電極 16 共通給電電極 17 隔壁 18 オリフィス 19 オリフィス板 21 インク流路 22 区画部 23 パターンマスク 24 コの字形の切り欠き部 25 角部 26 奥側の辺部 30 チップ基板 31 共通電極 32 共通電極給電端子 33 個別配線電極 34 発熱素子 35 駆動回路 36 駆動回路端子 37 共通インク供給路 38 インク給送孔 39 隔壁 39−1、39−2 シール隔壁 39−3 区画隔壁 41 区画部 42 オリフィス板 43 インク流路 44 オリフィス 45 モノカラーのインクジェットプリンタヘッド 46、48、50、52 フォトマスク 47、49、51、53 成形パターン 49−1、51−1、53−1 角部分 47b、49b、51b、53b プロセスパターン 52 インク流入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Heating element 3 Orifice plate 4 Orifice 5 Ink 5 'Extruded ink 6 Film bubble 7 Ink drop 8 Open pool 9 Heating element 11 Chip substrate 12 Drive circuit 13 Thin film 14 Heating element 15 Individual wiring electrode 16 Common power supply electrode Reference Signs List 17 partition 18 orifice 19 orifice plate 21 ink flow path 22 partitioning part 23 pattern mask 24 U-shaped cutout part 25 corner part 26 back side part 30 chip substrate 31 common electrode 32 common electrode power supply terminal 33 individual wiring electrode 34 Heating element 35 Drive circuit 36 Drive circuit terminal 37 Common ink supply path 38 Ink supply hole 39 Partition 39-1, 39-2 Seal partition 39-3 Partition partition 41 Partition section 42 Orifice plate 43 Ink flow path 44 Orifice 45 Monocolor Inkjet printer Head 46, 48, 50, 52 photomask 47,49,51,53 molding pattern 49-1,51-1,53-1 corner portions 47b, 49b, 51b, 53b process patterns 52 ink inlet

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを吐出するための熱エネルギーを
発生する複数の発熱素子と、該複数の発熱素子を個々に
隔離して区画部を形成すべく各発熱素子の少なくとも周
囲3方向を矩形状に取り囲む隔壁とを備え、各前記発熱
素子により気泡を発生させて前記インクに圧力を加え所
定方向に吐出させるインクジェットプリンタヘッドの製
造方法であって、 前記発熱素子が形成された基板上に感光性樹脂を一様に
塗布する工程と、 該塗布された前記感光性樹脂に所定の成形パターンを備
えたフォトマスクを介して光を照射する露光工程と、 該光が照射された前記感光性樹脂を前記各発熱素子を隔
離する隔壁の形状に現像する現像工程と、 を有し、 前記露光工程で使用するフォトマスクの前記成形パター
ンは、前記隔壁に対応したパターンのコーナー部に、該
コーナー部の近傍で停滞する現像液を流動させるための
パターンであって形成される隔壁の形状には現れないプ
ロセスパターンを備えてい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。
1. A plurality of heating elements for generating thermal energy for ejecting ink, and at least three directions around each heating element are rectangular in order to form a partition by separating the plurality of heating elements individually. A method of producing an ink jet printer head that generates bubbles by each of the heating elements, applies pressure to the ink, and discharges the ink in a predetermined direction, wherein a photosensitive layer is formed on the substrate on which the heating elements are formed. A step of uniformly applying a resin, an exposure step of irradiating the applied photosensitive resin with a light through a photomask having a predetermined molding pattern, and a step of applying the light-irradiated photosensitive resin to the photosensitive resin. A developing step of developing each heating element into a shape of a partition wall for isolating the heating elements, wherein the forming pattern of the photomask used in the exposure step is a pattern of a pattern corresponding to the partition wall. A process pattern for flowing a developer stagnating in the vicinity of the corner portion, wherein the process pattern does not appear in the shape of the formed partition wall. .
【請求項2】 前記プロセスパターンは、前記成形パタ
ーンのコーナー部にその幅方向へ全長に亙って形成され
た矩形パターンであり、該矩形パターンの幅をdとし前
記隔壁の高さをhとするとき、「0.2・h<d<h」
の関係を満たすように形成され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の製造方法。
2. The process pattern is a rectangular pattern formed over the entire length in the width direction at a corner of the forming pattern, wherein the width of the rectangular pattern is d, and the height of the partition is h. When performing, “0.2 · h <d <h”
2. The method according to claim 1, wherein the ink jet printer head is formed so as to satisfy the following relationship.
【請求項3】 前記プロセスパターンは、欠円を成し該
欠円の半径をrとし前記隔壁の高さをhとするとき、
「0.2・h<r<0.8・h」の関係を満たすように
形成され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の製造方法。
3. The process pattern forms a missing circle, where r is the radius of the missing circle and h is the height of the partition wall.
2. The method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 1, wherein said ink jet printer head is formed so as to satisfy a relationship of "0.2.h <r <0.8.h".
【請求項4】 前記プロセスパターンは、四角形を成し
該四角形の一角が前記成形パターンの前記区画部の角部
に対応するコーナー部分に重なるように形成されて成る
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
タヘッドの製造方法。
4. The process pattern according to claim 1, wherein the process pattern has a quadrangular shape, and one corner of the quadrangular shape is formed so as to overlap a corner portion corresponding to a corner of the partition of the molding pattern. A manufacturing method of the ink jet printer head described in the above.
【請求項5】 前記プロセスパターンは、三角形を成し
該三角形の一辺が前記成形パターンの前記区画部の角部
に対応するコーナー部分に重なるように形成されて成る
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
タヘッドの製造方法。
5. The process pattern according to claim 1, wherein the process pattern forms a triangle, and one side of the triangle is formed so as to overlap a corner corresponding to a corner of the partition of the molding pattern. A manufacturing method of the ink jet printer head described in the above.
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