JP2001038909A

JP2001038909A - インクジェットプリンタヘッドの構造と製造方法

Info

Publication number: JP2001038909A
Application number: JP21911499A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kawamura; 義裕河村; Satoshi Kanemitsu; 聡金光
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】隔壁の縁部の盛り上がりや天板の垂れ下がりに
よるインク流路高さの不均一性に起因する吐出ノズル毎
のインク吐出性能のバラツキを解消したインクジェット
プリンタヘッドを提供する。【解決手段】発熱部２３と電極２４、２５が形成された
チップ基板２０上に、天板３２とチップ基板２０との通
常の間隔である１０μｍの高さの金属支柱３４を電気メ
ッキで形成する。次に、隔壁２９（２９−１、２９−
２、２９ー３）をパターン化し焼成して金属支柱３４よ
りも数μｍ高くなるように形成する。続いてＣＭＰ等の
研磨方法で隔壁２９の上面を研磨し削り取って隔壁２９
を金属支柱３４の高さと同じ高さに形成する。その後、
共通インク供給溝２７とインク受給孔２８を形成してか
ら、天板３２を積層して、この天板３２にインク吐出ノ
ズル３５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全インク流路の高
さが一定であり全吐出ノズルで均一な吐出性能が得られ
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】従来より、インクを用紙面に吐出して印
字を行うインクジェット方式のプリンタがある。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
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ジェット方式等がある。
これらは、記録材たるインクをインク滴にして印字ヘッ
ドのノズルから噴射させて、そのインク滴を紙、布など
の被記録材に吸収させて文字や画像等の記録（印字、印
刷）を行なうものであり、騒音の発生が少なく、特別な
定着処理を要することもなく、インクの無駄の無い印字
方法である。

【０００３】また、上記のサーマルジェット方式には、
インク滴の吐出方向により、二通りの構成があり、一つ
は発熱部の発熱面に平行な方向へインクを吐出する構成
のものであり、他の一つは発熱部の発熱面に垂直な方向
にインクを吐出する構成のものである。中でも発熱部の
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、ルーフシュータ型インクジェットプリンタヘッドと
呼称されており、発熱部の発熱面に平行な方向へインク
を吐出するサイドシュータ型の構成のものに比較して、
消費電力が極めて小さくて済むことが知られている。

【０００４】このルーフシュータ型のサーマル式インク
ジェットプリンタヘッドの製法としては、例えば６イン
チ以上の直径の一枚のシリコンウエハ上に例えば９０個
以上に区画された１０ｍｍ×１５ｍｍ程度の大きさの多
数のチップ基板の上に、シリコンＬＳＩ形成技術と薄膜
形成技術を利用して、設計上の方針にもよるが、例えば
６４個、１２８個、又は２５６個等の多数の発熱部と、
これらを個々に駆動する駆動回路とインク流路と吐出ノ
ズルとを一括してモノリシックに形成する方法がある。

【０００５】図８(a) は、そのようにして作成されるル
ーフシュータ型のインクジェットプリンタヘッドの概略
の構成を模式的に示す平面図であり、同図(b) は、その
Ａ−Ａ′断面矢視図である。尚、同図(a) には、天板の
図示を省略して示している。同図(a),(b) に示すよう
に、このインクジェットプリンタヘッド１は、チップ基
板２上に形成された薄膜からなる発熱抵抗体層３、その
発熱抵抗体層３の発熱部４、その発熱部４の両端に配設
された個別配線電極５と共通電極６、これらの上に積層
された隔壁７、更にこれらの上に積層された天板８（同
図(b) 参照）を備え、この天板８にはインク吐出ノズル
９（同図(b) には破線の丸で示している）が形成されて
いる。

【０００６】そして、共通電極６側の基板端部添いに、
基板２の表面からインク供給溝１１が穿設され、基板２
の裏面からインク供給孔１２が穿設され、そして、貫通
孔１３が上記インク供給溝１１とインク供給孔１２とを
連通させている。上記天板８と基板２との間には、隔壁
７により区画されてインク流路１４が形成され、外部か
ら供給されるインクがインク供給孔１２、貫通孔１３、
インク供給溝１１、及びインク流路１４を介して発熱部
４に流入する。

【０００７】図９(a) は、上記ルーフシュータ型のイン
クジェットプリンタヘッド１の発熱部近傍の側断面を再
掲する図であり、同図(b) 〜(d) は、その発熱駆動時の
動作状態を示す図である。インク流路１４にはインク１
５が常時供給されている。このインクジェットプリンタ
ヘッド１は、同図(b) に示すように、画像情報に応じた
通電により、発熱部４を発熱させてこの発熱部４上のイ
ンク１５に核気泡を発生させると、この核気泡が合体し
て膜気泡１６が発生する。そして、同図(c) に示すよう
に、上記の膜気泡１６が断熱膨脹して更に大きな膜気泡
１６ａに成長し周囲のインクを押し遣り、これによりイ
ンク吐出ノズル９からインク１５ａが押し出される。こ
の押し出されたインク１５ａは、同図(d) に示すよう
に、膜気泡１６ａの更に膨張した膜気泡１６ｂに押し出
されてインク滴１５ｂとなってインク吐出ノズル９から
不図示の紙面に向けて吐出される。この後、通電がオフ
され上記の成長した膜気泡１６ｂが収縮し、ついには気
泡が消滅し、次の発熱部４の加熱が待機される。この一
連の工程は瞬時に行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の気泡
発生面である発熱部４の表面とインク滴１５ｂを吐出す
るインク吐出ノズル９が形成されているオリフイス板８
との間隔を決定しているのは隔壁７の高さである。この
隔壁７には、パターン化し易い点と必要な耐熱性を有し
ている点から感光性ポリイミドがしばしば用いられる。
感光性ポリイミドのパターン化には、基板２上に例えば
およそ２０μｍの厚さで一面に積層した感光性ポリイミ
ドの薄膜上に、隔壁のパターンマスクを形成し、このパ
ターンマスクの上から例えば紫外光等で照射した後、焼
成して、厚さおよそ１０μｍのパターンを形成する。と
ころが、この感光性ポリイミドは、バターニング後の焼
成時に硬化収縮を起こし、パターンの周囲が額縁状に盛
り上がるという特性を有している。

【０００９】図１０は、感光性ポリイミドの隔壁が、バ
ターニング後の焼成時に硬化収縮を起こしてパターンの
周囲が額縁状に盛り上がった状態を示す図である。同図
に示すように、パターン化された隔壁７の周囲７ａが額
縁状に盛り上がっている。そして、この隔壁周囲７ａの
盛り上がりは、決して一様ではなく、パターンの形状に
よって盛り上がる高さがまちまちである。

【００１０】したがって、これらの上に積層される天板
８と基板２との間に一様に正しい間隔を形成することが
できなくなる。このように、天板８と基板２との間に一
様に正しい間隔を形成できないと、インク流路１４の高
さがばらついて、インク滴１５ｂを吐出する性能にばら
つきが発生する。各インク吐出ノズル９から吐出される
インク滴１５ｂの吐出性能にばらつきがあると、正しい
画像を印字（印刷）することができない。

【００１１】また、インク供給溝１１近傍の隔壁７の無
い共通インク流路部では、天板８が垂れ下がって共通イ
ンク流路が狭くなる箇所が発生し、インクの流動が不均
一となって、やはりインク滴１５ｂの吐出性能にばらつ
きが生するという問題も有していた。

【００１２】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
隔壁の縁部の盛り上がりや天板の垂れ下がりによるイン
ク流路高さの不均一性に起因するインク吐出性能のバラ
ツキを解消したインクジェットプリンタヘッドを提供す
ることである。

【００１３】

【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、基板上に所定の
間隔で並設され、インクを吐出するための圧力エネルギ
ーを発生する複数のエネルギー発生素子と、前記エネル
ギー発生素子の配設領域に連通するインク流路を区画形
成すべく前記基板上に立設された隔壁と、前記隔壁上に
設置された天板と、前記エネルギー発生素子に対応して
設けられ、圧力を受けた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、前記基板と前記天板間に複数の支柱を
有し、該支柱は、金属からなり、前記天板を支持すべく
先端面が前記隔壁と同一高さとなるように形成されてい
る。

【００１４】前記支柱は、例えば請求項２記載のよう
に、前記エネルギー発生素子の配設領域へのインクの流
入口に対応させてその上流側に配設してあることが好ま
しい。次に、請求項３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、基板に、一対の電極に接続さ
れたエネルギー発生素子を所定の間隔で複数個並設する
工程と、前記基板に、所定の高さの金属製支柱を複数個
立設する工程と、前記基板に、各前記エネルギー発生素
子の配設領域に夫々連通するインク流路を区画する隔壁
を前記支柱の高さより高く立設する工程と、前記隔壁の
先端面を研磨して前記支柱の先端面と同一高さに揃える
工程と、前記隔壁及び前記支柱上に天板を設置する工程
と、該天板に前記エネルギー発生素子に対応させてイン
ク吐出ノズルを形成する工程と、を有している。

【００１５】そして、例えば請求項４記載のように、前
記一対の電極の一方の電極は前記インク流入路の前記エ
ネルギー発生素子に対して流入側に敷設され、複数の前
記金属製支柱は夫々前記インク流入路の前記エネルギー
発生素子の配設領域へのインクの流入口に対応させてそ
の上流側の前記一方の電極上に形成されることが好まし
い。

【００１６】また、前記金属性支柱は、例えば請求項５
記載のように、前記一方の電極上に電気メッキ法により
形成するようにしても良い。また、前記隔壁は、例えば
請求項６記載のように、感光性ポリイミド樹脂で形成さ
れ、該隔壁の先端面の研磨はＣＭＰ(Chemical-Mechanic
al-Polishing) 法により行うのが好ましい。

【００１７】

【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
てシリコンウエハのヘッドチップ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プリンタヘッドの構成と同
じ）のみを示しているが、実際には後述するように、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個のチップ基板上に形成される。また、
同図(c) には３６個のインク吐出ノズル４９を示してい
るが、実際には６４個、１２８個、２５６個等、設計上
の方針によって多数形成されるものである。

【００１８】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、中
段に上段のＣ−Ｃ′断面矢視図（同図(a) 参照）、下段
に上段のＤ−Ｄ′断面矢視図（同図(a) 参照）を示して
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、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４９で代表させて示し
ている。

【００１９】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（Ｓi Ｏ_２）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（Ｔａ）−シリコン（Ｓｉ）−酸素（Ｏ）からなる
発熱抵抗体膜の層と、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
極膜と発熱抵抗体膜をフォトリソグラフィー技術によっ
て夫々ストライプ状にパターニングし、そのストライプ
状の発熱抵抗体膜上の発熱部とする領域の両側に配線電
極を形成する。この工程でエネルギー発生素子としての
発熱部の位置が決められる。

【００２０】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２０には酸化膜からなる絶縁層の下に駆
動回路２１及び駆動回路端子２２（図１(a) 参照）が形
成され、絶縁層の上には、発熱抵抗体層が複数条のスト
ライプ状に所定の間隔で平行にパターン化され、その発
熱部２３となる両端に一対の電極としての共通電極２４
と個別配線電極２５が形成されている。これらの並設に
よりチップ基板２０上には、発熱部列２３′及び個別配
線電極列２５′が形成されている。そして、共通電極２
４には、共通給電端子２６が形成されている（図１(a)
参照）。

【００２１】続いて、工程３として、詳しくは後述する
高さ１０μｍの金属支柱を電気メッキ法により立設す
る。その後、工程４として、個々の発熱部２３に対応す
るインク加圧室とこれらへのインク流路を形成すべく感
光性ポリイミド樹脂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およそ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をやや
超える程度の上記感光性ポリイミド樹脂による隔壁をチ
ップ基板２０上に形成・固着させる。

【００２２】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、チップ基板２０端部側の共通電極２４部分にはイン
クシール隔壁２９−１が形成され、右方の個別配線電極
２５が配設されている部分にもインクシール隔壁２９−
２が形成され、このインクシール隔壁２９−２から各発
熱部２３と発熱部２３の間に延び出す区画隔壁２９−３
が形成されている。

【００２３】上記の個別配線電極２５上のインクシール
隔壁２９−２を櫛の胴とすれば、各発熱部２３と発熱部
２３との間に延び出す区画隔壁２９−３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２９−３を仕切り壁として、その歯と歯の間の付
け根部分に発熱部２３が位置する微細な発熱部２３配設
領域としてのインク加圧室３１が、発熱部２３の数だけ
区画形成されている。また、区画隔壁２９−３は、発熱
部２３にインクを流入させるインク流入路を形成してい
る。

【００２４】このインク流入路の発熱部２３側とは反対
の流入側に、つまりインク流入路のインクの流入口より
も上流側で、且つ、上記一対の電極の一方の電極である
共通電極２４上に、発熱部２３の数に対応する複数の金
属製支柱３４が敷設されている。

【００２５】続いて、工程５として、上記隔壁（インク
シール隔壁２９−１、２９−２、区画隔壁２９−３）の
上面を、詳しくは後述するＣＭＰ(Chemical-Mechanical
-Polishing) 法により、金属支柱３４の高さと同じ高さ
まで研磨する。

【００２６】この後、工程６として、サンドブラスト法
（ウェットエッチングでもよい）などにより、上記チッ
プ基板２０の面に、共通インク供給溝を穿設し、この共
通インク供給溝に連通してチップ基板２０の下面に開口
するインク受給孔を貫通・形成する。

【００２７】更に、工程７として、ポリイミドからなる
厚さ１０〜３０μｍのフィルムの天板を、上記積層構造
の最上層つまり金属支柱３４及び隔壁２９（２９−１、
２９−２、２９−３）の上に張り付けて２９０〜３００
℃で加熱しながら加圧してその天板を固着させる。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。そして、この天板上の金属膜をパタ
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、天板を例えばヘリコン波エッチン
グ装置により上記の金属膜マスクに従って３１μｍφ〜
２９μｍφの孔空けをして多数のインク吐出ノズルを一
括形成する。

【００２８】図１(c) 及び図２(c) は、上述した工程
５、工程６及び工程７が終了した直後の状態を示してい
る。すなわち、天板３２が共通給電端子２６及び駆動回
路端子２２の部分を除く全領域を覆っており、これによ
り、区画隔壁２９−３によって形成されている高さ１０
μｍのインク加圧室３１が形成され、このインク加圧室
３１の開口方向に、共通インク供給溝２７が配置され、
インク加圧室３１の開口と共通インク供給溝２７間に
は、これらを連通させる高さ１０μｍのインク流路３３
が形成されている。また、共通インク供給溝２７に連通
するインク受給孔２８が裏面に貫通している。

【００２９】そして、天板３２には、発熱部２３に対向
する部分にインク吐出ノズル３５が形成されている。こ
れにより、６４個、１２８個又は２５６個のインク吐出
ノズル３５を１列に備えたモノカラーインクジェットプ
リンタヘッド３６が完成する。このモノカラーインクジ
ェットプリンタヘッド３６に外部から供給されるインク
は、インク受給孔２８及び共通インク供給溝２７を介し
てインク流路３３を流通し、インク加圧室３１の開口か
ら発熱部２３に供給される。

【００３０】上記のように１列のインク吐出ノズル３５
を備えたモノカラーインクジェットプリンタヘッド３６
は、モノクロ用のインクジェットプリンタヘッドの構成
であるが、通常フルカラー印字においては、前述したよ
うに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。

【００３１】図３(a) は、上記のモノカラーインクジェ
ットプリンタヘッド３６を４列並べてフルカラーインク
ジェットプリンタヘッド３７を構成した例を示す図であ
り、同図(b) は、そのフルカラーインクジェットプリン
タヘッド３７がシリコンウエハ３８上に多数形成された
状態を示す図である。上述した製造方法によれば、図１
(a),(b),(c) に示したチップ基板２０よりも大きなチッ
プ基板３９を図３(b)に示すようにシリコンウエハ３８
上に多数設定し、そのチップ基板３９に、図１(c) に示
したモノカラーインクジェットプリンタヘッド３６を４
列にモノリシックに構成して、図３(a) に示すようにフ
ルカラーのインクジェットプリンタヘッド３７を製造す
ることは可能であり、各ノズル列４１の位置関係も今日
の半導体の製造技術によりマスクを用いて正確に配置す
ることが可能である。

【００３２】図４(a),(b) は、図１(c) と同様の構成
を、駆動回路部分を除いて再掲した図であり、図４(c)
は、その変形例を示す図である。同図(a),(b),(c) に
は、図１(a),(b),(c) 及び図２(a),(b),(c) と同一構成
部分には図１(a),(b),(c) 及び図２(a),(b),(c) と同一
の番号を付与して示している。尚、図４(a) 及び同図
(c)は天板を透明に見立てて示している。

【００３３】上述の図１(a),(b),(c) 及び図２(a),(b),
(c) で説明したインクジェットプリンタヘッド３６にお
いては、図４(a),(b) に示すように、金属支柱３４は、
発熱部２３毎に対応してインク加圧室３１のインク流入
路の上流側に夫々配設されている。このように隔壁の配
置されていないインク流路に支柱のある構成であると、
天板３２は、例えばポリイミド等の樹脂フィルムで形成
してもチップ基板２０との間に安定した間隔を維持する
ことができる。

【００３４】また、天板３２に、例えばアルミニューム
等の剛性のある部材を用いてインクジェットプリンタヘ
ッドを構成する場合は、同図(c) に示すように、金属支
柱３４をインク流路３３の両端部にだけ設けるようにし
ても良い。これは主として後述する隔壁の研磨に際して
ストッパとしての支柱の役目を果たすものであり、この
構成であると、インク流路３３内のインクの流通が同図
(a) の場合よりも円滑に維持されるから、より微細な構
造、つまり、チップ基板と天板の間隔がより狭いインク
ジェットプリンタヘッドを形成することができる。

【００３５】図５は、第２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構成を示す平面図である。
尚、同図は図４(a),(c) と同様の外観のインクジェット
プリンタヘッドを９０度回転した状態で示している。ま
た、この図５も、図１(a),(b),(c) 及び図２(a),(b),
(c) と同一構成部分には図１(a),(b),(c) 及び図２(a),
(b),(c) と同一の番号を付与して示している。また、天
板を透明に見立てて示している。

【００３６】図５に示すように、このインクジェットプ
リンタヘッド４２は、上述の金属支柱３４を、インク流
路３３内に設けず、インクシール隔壁２９−１と２９−
２の夫々端部に設けている。この構成も、金属支柱３４
は、後述する隔壁の研磨に際してストッパとしての支柱
の役目を果たすものである。

【００３７】ところで、本発明においては、上述した第
１及び第２の実施の形態において、前述した製造方法に
おける、工程３の金属支柱の立設、工程４の隔壁のパタ
ーン化、工程５の隔壁上面の研磨、及び工程６の共通イ
ンク供給溝及びインク受給孔の穿設には、特別の工夫が
凝らされている。以下これについて上記第２の実施の形
態におけるインクジェットプリンタヘッド４２を例にと
って更に説明する。

【００３８】図６(a),(b),(c) は、第２の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタヘッド４２を例とした製
造方法の工程３〜工程５を説明する図である。図６(a)
は図５のＥ−Ｅ′断面図であり、工程３の金属支柱の立
設と、工程４の隔壁のパターン化が終了した状態を示し
ている。図６(b) は工程５の隔壁の研磨終了直前の状態
を示している。そして、図６(c) は、工程６の共通イン
ク供給溝及びインク受給孔の穿設を終了した後の工程７
における天板の取付けとインク吐出ノズルの形成が終了
した状態を示している。

【００３９】図６(a) に示すように、金属支柱３４は、
共通電極２４（図５参照）を形成する際に同電極を金属
支柱３４を立設すべき部分まで延長した部分に、電気メ
ッキで形成されている。金属支柱３４の高さは例えば通
常形成される天板とチップ基板との間隔である１０μｍ
である。電気メッキは、予め金属支柱３４の部分のみを
開口させたレジストパターンを共通電極２４上に積層
し、共通電極２４をカソードにとってメッキ液中で通電
させて析出させる。

【００４０】金属支柱３４の材質は、第１の実施の形態
の場合であればインク流路中に形成するので、ある程度
の対インク耐食性は必要である。耐食性の最も期待でき
る金属はＡｕであるが、Ａｕは高価であると同時に、延
性が高すぎる虞がある。つまり天板とチップ基板間の間
隔を維持する支柱の用途からすると適切ではないと思わ
れる。したがって、本例では安価で電気メッキしやすく
且つインクがアルカリ性の場合はインクとの耐食性も問
題ないＮｉを使用する。また、電気メッキ法であると、
ファラデーの法則を用いて析出量を比較的制御しやすい
という利点がある。

【００４１】次に、隔壁２９（２９−１、２９−２、２
９ー３）をエッチングしてパターン化し焼成する。この
とき前述したように、図６(a) に示すような縁部に盛り
上がり２９−４が形成され、このままでは不具合が発生
する。そこで、先ず同図(a)に示すように、隔壁２９を
金属支柱３４よりも数μｍ高くなるように予め形成して
おく。

【００４２】次に、図６(b) に示すように、ＣＭＰ（ C
hemical-Mechanical-Polishing）などの研磨方法で隔壁
２９の上面を削っていく。隔壁２９のような感光性樹脂
と金属支柱３４のような金属とは、研磨のレートが異な
るので、金属が削れないような条件で研磨していくと、
同図(b) に示すように、金属支柱３４の高さの位置で研
磨板４３が停止して研磨が終了し、隔壁２９の高さが金
属支柱３４の高さと一致する。

【００４３】図７は、上記のＣＭＰによる研磨工程の概
略を模式的に示す図である。同図に示すように、チップ
基板２０、つまりシリコンウエハ３８(図３(ｂ)参照)
は、先ず研磨機内の支持台４４上に載置される。支持台
４４には、適宜な複数箇所に吸着ノズル４５が配設され
ている。吸着ノズル４５は図外の真空ポンプに接続され
ており、内部の空気が図の矢印Ｈで示すように常時吸引
されている。これにより、吸着ノズル４５は、支持台４
４上に載置されるチップ基板２０を吸着して支持台４４
上に固定する。

【００４４】研磨板４３とチップ基板２０との間には、
適当な分散媒とこの分散媒に分散した研磨材としての懸
濁質４６からなる研磨液としてのコロイド溶液が供給さ
れる。研磨板４３は不図示の付勢部材により、図の矢印
Ｆで示すように下方に付勢されると共に、これも不図示
の駆動系により図の矢印Ｇで示すように水平方向に往復
運動する。これにより、上述したように金属支柱３４と
同一高さになるまで隔壁２９の上面が研磨される。

【００４５】この後、工程６により、図１(c) 又は図２
(c) に示したように、共通インク供給溝２７とインク受
給孔２８を形成する。このように、隔壁２９の研磨後に
共通インク供給溝２７とインク受給孔２８を形成するの
は、もしシリコンウエハ３８の裏面、つまりチップ基板
２０の裏面に、インク受給孔２８が予め穿設されている
と、インク受給孔２８と上述した研磨機内の支持台４４
の吸着ノズル４５とが中途半端にずれて接合すると、吸
着ノズル４５による吸着に空気漏れが出来る虞があるか
らである。吸着ノズル４５による吸着に空気漏れが出来
ると、チップ基板２０を研磨機の支持台４４に安定した
状態で支持することができない。したがって、金属支柱
３４を予め形成しておいても、隔壁２９を縁部の盛り上
がりを削って均一な高さに正確に形成することができな
い。

【００４６】また、単にチップ基板２０裏面に形成され
るインク受給孔２８だけでなく、共通インク供給溝２７
の形成も、隔壁２９の研磨後にインク受給孔２８と共に
形成するのは、そのようにチップ基板２０に共通インク
供給溝２７を穿設した後に隔壁２９の研磨を行うと、穿
設した溝の角部が欠け落ちて、この欠け落ちた微細な粒
子が研磨液中に混入し、研磨面の平滑性を低下させ、上
記同様に、全ての隔壁２９を均一な高さに正確に形成す
ることが困難になるからである。

【００４７】したがって、本発明におけるインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法において、パターン化し焼
成した隔壁の研磨後に、インク受給孔２８と共通インク
供給溝２７を形成する手順は本発明独特の必須の手順で
あるといえる。

【００４８】このようにして、隔壁２９の高さを金属支
柱３４の高さに合わせた均一な高さに研磨した後、図６
(c) に示すように、天板３２を上記金属支柱３４及び上
面が均一に平滑化された隔壁２９の上に積層し、その天
板３２にインク吐出ノズル３５を形成する。

【００４９】尚、上述の実施の形態では、いずれもイン
ク吐出方向が発熱部表面に対して垂直方向であるトップ
シュータ型のインクジェットプリンタヘッドで説明した
が、本発明は、トップシュータ型に限ることなくインク
吐出方向が発熱部表面と平行なサイドシュータ型のイン
クジェットプリンタヘッドにも適用できることは勿論で
ある。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、天板とチップ基板との間隔で形成されるインク流
路の高さに応じた高さの金属支柱を形成し、隔壁をこれ
よりも高く形成して、金属支柱をストッパにして隔壁上
面を研磨するので、パターン化された隔壁の焼成後に出
来る縁部の盛り上がりを削って、予め正しい高さに形成
された金属支柱の高さに隔壁の上面を一定に揃えること
ができ、また、金属支柱が天板の垂れ下がりを阻止し、
これにより、従来のように感光性ポリイミドの隔壁の高
さを基準にして形成されたインク流路の高さの不安定さ
及び不均一さが解消され、したがって、吐出ノズル毎の
インクの吐出にばらつきがなくなり、これにより、信頼
性の高いインクジェットプリンタヘッド及びその製造方
法の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b),(c) は第１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製造方法を工程順に示す図
である。

【図２】(a),(b),(c) の上段は図１(a),(b),(c) の平面
拡大図、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) はフルカラーインクジェットプリンタヘッ
ドを示す図、(b) はヘッドチップがシリコンウエハ上に
多数形成された状態を示す図である。

【図４】(a),(b) は変形例と比較のために図１(c) と同
様の構成を駆動回路部分を除いて再掲した図、(c) はそ
の変形例を示す図である。

【図５】第２の実施の形態におけるインクジェットプリ
ンタヘッドの構成を示す平面図である。

【図６】(a),(b),(c) は第２の実施の形態におけるイン
クジェットプリンタヘッドを例とした製造方法の工程３
〜工程５を説明する図である。

【図７】ＣＭＰによる隔壁研磨の概略を模式的に示す図
である。

【図８】(a) は従来のルーフシュータ型のインクジェッ
トプリンタヘッドの概略の構成を模式的に示す平面図、
(b) はそのＡ−Ａ′断面矢視図である。

【図９】(a) は図８(a) の発熱部近傍の側断面を再掲す
る図、(b) 〜(d) はその発熱駆動時の動作状態を示す図
である。

【図１０】感光性ポリイミドの隔壁がバターニング後の
焼成時に硬化収縮を起こしてパターンの周囲が額縁状に
盛り上がった状態を示す図である。

【符号の説明】

１インクジェットプリンタヘッド２チップ基板３発熱抵抗体層４発熱部５個別配線電極６共通電極７隔壁８天板９インク吐出ノズル１１インク供給溝１２インク供給孔１３貫通孔１４インク流路１５インク１６、１６ａ、１６ｂ膜気泡２０チップ基板２１駆動回路２２駆動回路端子２３発熱部２３′ 発熱部列２４共通電極２５個別配線電極２５′ 個別配線電極列２６共通給電端子２７共通インク供給溝２８インク受給孔２９隔壁２９−１、２９−２インクシール隔壁２９−３区画隔壁２９−４縁部の盛り上がり３１インク加圧室３２天板３３インク流路３４金属支柱３５インク吐出ノズル３６モノカラーインクジェットプリンタヘッド３７フルカラーインクジェットプリンタヘッド３８シリコンウエハ３９チップ基板４１ノズル列４２インクジェットプリンタヘッド４３研磨板４４支持台４５吸着ノズル４６懸濁質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に所定の間隔で並設され、インク
を吐出するための圧力エネルギーを発生する複数のエネ
ルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子の配設領域
に連通するインク流路を区画形成すべく前記基板上に立
設された隔壁と、前記隔壁上に設置された天板と、前記
エネルギー発生素子に対応して設けられ、圧力を受けた
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、前記基板と前記天板間に複数の支柱を有し、該支柱は、
金属からなり、前記天板を支持すべく先端面が前記隔壁
と同一高さとなるように形成され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。
【請求項２】前記支柱は、前記エネルギー発生素子の
配設領域へのインクの流入口に対応させてその上流側に
配設して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。
【請求項３】基板に、一対の電極に接続されたエネル
ギー発生素子を所定の間隔で複数個並設する工程と、前記基板に、所定の高さの金属製支柱を複数個立設する
工程と、前記基板に、各前記エネルギー発生素子の配設領域に夫
々連通するインク流路を区画する隔壁を前記支柱の高さ
より高く立設する工程と、前記隔壁の先端面を研磨して前記支柱の先端面と同一高
さに揃える工程と、前記隔壁及び前記支柱上に天板を設置する工程と、該天板に前記エネルギー発生素子に対応させてインク吐
出ノズルを形成する工程と、を有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。
【請求項４】前記一対の電極の一方の電極は前記イン
ク流入路の前記エネルギー発生素子に対して流入側に敷
設され、複数の前記金属製支柱は夫々前記インク流入路
の前記エネルギー発生素子の配設領域へのインクの流入
口に対応させてその上流側の前記一方の電極上に形成さ
れることを特徴とする請求項３記載のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法。
【請求項５】前記金属性支柱は、前記一方の電極上に
電気メッキ法により形成されることを特徴とする請求項
４記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
【請求項６】前記隔壁は、感光性ポリイミド樹脂で形
成され、該隔壁の先端面の研磨はＣＭＰ(Chemical-Mech
anical-Polishing) 法により行われることを特徴とする
請求項３記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方
法。