JP2001162803A

JP2001162803A - モノリシック型インクジェットプリンタヘッド

Info

Publication number: JP2001162803A
Application number: JP35092499A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamata; 英樹鎌田; Satoshi Kanemitsu; 聡金光; Koichi Tanaka; 幸一田中; Osamu Nakamura; 修中村; Yoshihiro Kawamura; 義裕河村; Tomoharu Yamaguchi; 倫治山口
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】インクの電気分解による気泡の発生を防止し
て、良好な印字品質を安定して得るモノリシック型のイ
ンクジェットプリンタヘッドを提供する。【解決手段】インクジェットプリンタヘッドはチップ基
板２２の上面に拡散層の駆動回路２３、その上に酸化膜
３９を形成され、その上に発熱抵抗体層２４（発熱部２
４ａ、延長部２４ｂ）、密着層４１、電極層（共通電極
２５、個別配線電極２６）、絶縁層４２、隔壁（２９−
１、２９−１、２９−３）、オリフィス板３１が順次積
層される。オリフィス板３１には吐出ノズル３４が穿設
され、チップ基板２２にはインク流路（インク供給路２
７、インク供給孔２８）が穿設される。絶縁層４２によ
り共通電極２５個別配線電極２６及び発熱抵抗体層の発
熱部２４ａとインクとの電気的接触が遮断されているか
ら、駆動回路２３により電極（２５、２６）を介して抵
抗発熱部２４ａを駆動すべく外部の電源から電圧が印加
されても電極からインク流路のシリコン露出部へインク
を介して電流が流れることが阻止され、インクの電気化
学変化を禁止し気泡の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクの電気分解
による気泡の発生を防止して、良好な印字品質を安定し
て得ることができるモノリシック型インクジェットプリ
ンタヘッドに関する。

【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１１(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モノカラーイ
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
拡大図、同図(c) は、このような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、そし
て、同図(d) は、モノカラーインクジェットプリンタヘ
ッドを４列並べて形成したフルカラーインクジェットプ
リンタヘッドを示す図である。

【０００５】同図(c) に示すように、モノカラーインク
ジェットプリンタヘッド１（以下、ヘッドチップ１とい
う）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、ヘッドチップ１の
インク吐出面には、インクを吐出する１列のノズル列３
が形成されている。ノズル列３は多数の吐出ノズル４が
例えば２５．４ｍｍ当り３００ドットの解像度（１ｍｍ
当り約１２個の密度）で縦１列に並んで配置されてな
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、チップ基板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、外部からの駆動回路６への制御信号を
受け取るための駆動回路端子６−１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。

【０００８】上記の抵抗発熱部７と個別駆動電極８は、
各吐出ノズル４に夫々対応して配設されている。そし
て、これらの上には隔壁１２が積層されている。更にチ
ップ基板５の表面に、ノズル列３に平行してインク供給
溝１３が形成されており、このインク供給溝１３に連通
してチップ基板５の下面に貫通するインク供給孔１４が
穿設されている。

【０００９】そして、これらの上からオリフィス板１５
が、隔壁１２上に接着されて積層されており、これによ
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
形成されている。オリフィス板１５には、インクを吐出
する上述の吐出ノズル４が形成されている。

【００１０】同図(d) に示すフルカラーインクジェット
プリンタヘッド１７は、上記のような印字ヘッド１（モ
ノカラーインクジェットプリンタヘッド）を、上記のヘ
ッドチップ５よりも大きいヘッドチップ上に、モノリシ
ックに４列並べて形成したものである。このように、モ
ノカラーインクジェットプリンタヘッドの構成を４列並
べてフルカラーインクジェットプリンタヘッド１７をモ
ノリシックに構成することは、上述した製造方法によれ
ば可能であり、各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。

【００１１】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、ダイシングソーなどを用いス
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、実装基板にダイボンデングし、ワイ
ヤボンディングにより端子接続して、実用単位のフルカ
ラー用印字ヘッド１７が完成する。

【００１２】このフルカラー印字ヘッド１７は、印字に
際しては、外部のインクカートリッジ等からインク供給
孔１４及びインク供給溝１３を介して抵抗発熱部７に常
時インクを供給され、駆動回路６からの印字データに応
じた駆動信号の印加に基づいて、各抵抗発熱部７が、個
別配線電極８及び共通電極１１により選択的に通電さ
れ、瞬時に発熱してインクとの界面に膜沸騰現象を発生
させる。そして、その膜沸騰現象により生じた膜気泡の
圧力により、その抵抗発熱部７に対応する吐出ノズル４
からインク滴を吐出させる。吐出されたインク滴は対向
する用紙面に着弾して印字ドットを形成し、これにより
画像が印刷されていく。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、品質改善の
為の実験過程において、上記のような印字ヘッド１７に
より印字を実行するに際して、駆動回路６により抵抗発
熱部７を発熱させるべく通電すると、抵抗発熱部７で膜
気泡が発生するばかりでなく、共通電極１１、個別配線
電極８、インク供給溝１３の内壁、及びインク供給孔１
４の内壁にも、微細な気泡が発生する。

【００１４】このようにインク流路内に気泡が発生する
と、インクの安定した流量を確保することができず、ま
た、インク滴を吐出する際の圧力の伝わり方にも悪影響
を及ぼすようになり、全体としてインクの良好な吐出性
能を阻害し、印字品質を顕著に低下させるという問題が
発生する。

【００１５】図１２(a) は、図１１(b) の更なる拡大図
であり、図１２(b) は、その駆動系の等価回路図であ
る。尚、同図(a) には、図１１(a),(b) に示した構成と
同一の構成部分には図１１(a),(b) と同一の番号を付与
して示している。また、図１１(b) では図示を省略した
パシベーション膜１８を示している。同図(a) に示す印
字ヘッド１７（又は印字ヘッド１）において、インク供
給孔１４、インク供給溝１３、インク流路１６、抵抗発
熱部７の配置部、及び吐出ノズル４内には、外部から常
時供給されているインクが充満している。このインク
は、通常のインクジェットプリンタ用のインクであり、
通常のインクジェットプリンタ用のインクは、一般に、
弱電解質溶液である。

【００１６】そして、同図(b) に示すように、駆動回路
６の論理回路６ａには駆動回路端子６−１（図１１(a)
も参照）を介して５Ｖの信号用電源電圧Ｖddが供給さ
れ、共通電極１１には給電用端子９を介して発熱駆動用
電源１９から１５〜２０Ｖの駆動電圧Ｖｈが供給されて
いる。また、チップ基板５は接地されている。同図(a)
に示すように、抵抗発熱部７、これに接続する個別配線
電極８と共通電極１１の一部、及びインク供給溝１３と
インク供給孔１４の内壁は、インクに直接曝されてい
る。

【００１７】同図(b) に示す駆動トランジスタからなる
ドライバ２０がオフのときは、共通電極１１、抵抗発熱
部７及び個別配線電極８は同電位になっており、チップ
基板５との間には、１５〜２０Ｖの電位差が生じてい
る。

【００１８】また、駆動回路６の論理回路６ａにより、
同図(b) に示すいずれかのドライバ１９が選択されてオ
ンとなり、給電用端子９、共通電極１１、抵抗発熱部
７、個別配線電極８、接地部２１と電流が流れて、選択
された抵抗発熱部７が発熱するときにおいても、個別配
線電極８の電位は抵抗発熱部７での電圧降下を考慮に入
れてもプラスの電位になっている。

【００１９】したがって、ドライバ１９のオン／オフに
拘らず、発熱駆動用電源１８がオンしている間は、共通
電極１１、抵抗発熱部７及び個別配線電極８は、プラス
の電位になっている。そして、チップ基板との間の電位
差によって、同図(a),(b) に破線で示すように、主に共
通電極１１と、インク供給溝１３及びインク供給孔１４
の内壁との間にインクの抵抗Ｒ２を介した電気回路が形
成される。

【００２０】そして、この電気回路に流れる電流による
電気化学反応によりインクが電気分解され、陽極側であ
る共通電極１１、抵抗発熱部７、及び個別配線電極８で
は酸素が発生し、陰極側であるインク供給溝１３及びイ
ンク供給孔１４の内壁には水素が発生する。そして、こ
れらが微細な気泡となってインク吐出に悪影響を及ぼ
す。

【００２１】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
インクの電気分解による気泡の発生を防止し、良好な印
字品質を安定して得ることのできるモノリシック型のイ
ンクジェットプリンタヘッドを提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明のモノリシック型
インクジェットプリンタヘッドは、同一の半導体基板
に、インクに圧力を作用させて所定方向に噴射させるイ
ンク噴射ヘッドと、該噴射ヘッドを駆動する駆動回路
と、を設置してなり、上記圧力を発生させる圧力エネル
ギー発生素子を駆動する駆動電源と、該駆動電源と上記
圧力エネルギー発生素子とを接続する配線と、上記駆動
回賂の一部を構成する上記半導体基板と、上記インク
と、が直列に接続された閉ループ回路を形成可能なモノ
リシック型インクジェットプリンタヘッドであって、上
記閉ループ回路の少なくと１部位に該閉ループ回路を遮
断する回路遮断手段を設けて構成される。

【００２３】上記回路遮断手段は、例えば請求項２記載
のように、上記配線と上記圧力エネルギー発生素子の内
の少なくとも上記配線の上記インクとの接触面に被着さ
れた絶縁膜であることが好ましい。そして、この絶縁膜
は、例えば請求項３記載のように、無機絶縁膜で構成さ
れ、この場合は、上記無機絶縁膜は、例えば請求項４記
載のように、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系絶縁膜であることが好ま
しい。

【００２４】また、例えば請求項５記載のように、上記
Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系無機絶縁膜は、少なくとも上記圧力エ
ネルギー発生素子の上記インクとの接触面に被着され、
上記圧力エネルギー発生素子は、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系の発
熱低抗膜で構成されることが好ましい。

【００２５】また、例えば請求項６記載のように、上記
Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系無機絶縁膜は、少なくとも上記圧力エ
ネルギー発生素子の上記インクとの接触面に被着され、
上記圧カエネルギー発生素子は、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系
の発熱抵抗膜で構成されることが好ましい。

【００２６】そして、請求項７記載のように、上記無機
絶縁膜と上記配線との間には、双方に対して密着性に優
れた密着層を介在させれるのが良く、請求項８記載のよ
うに、配線がＡｕの場合は、密着層はＷ−Ｔｉとするこ
とが好ましい。

【００２７】また、上記絶縁膜は、例えば請求項９記載
のように、有機絶縁膜であってもよい。この場合は、例
えば請求項１０記載のように、上記有機絶縁膜は、ポリ
イミド樹脂膜であり、上記インクの流路を区画する隔壁
はポリイミド樹脂膜であることが好ましい。また、上記
有機絶縁膜は、例えば請求項１１記載のように、非感光
性ポリイミド樹脂膜であってもよい。

【００２８】更に、上記絶縁膜は、例えば請求項１２記
載のように、無機絶縁膜と有機絶縁膜の２層構造をなす
ように構成してよい。また、上記回路遮断手段は、例え
ば請求項１３記載のように、上記半導体基板の上記イン
クとの接触面に形成された絶縁膜で構成してもよい。そ
して、上記絶縁膜は、例えば請求項１４記載のように、
陽極酸化法により形成してもよく、また、例えば請求項
１５記載のように、電着塗装法により形成してもよい。

【００２９】また、上記回路遮断手段は、例えば請求項
１６記載のように、上記配線のインクとの接触面及び上
記半導体基板のインクとの接触面の双方に被着された絶
縁膜であってもよい。

【００３０】

【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、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、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を構成するための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個のヘッドチップに形成される。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異なるが６４個、１２８
個、２５６個等、多数の吐出ノズルが形成されるもので
ある。

【００３１】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、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。

【００３２】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、４×２５．４ｍｍ以上のシリ
コン基板上に多数細分化されたヘッドチップ区画にそれ
ぞれ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 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（Ｔａ）−シリコン（Ｓｉ）−酸素（Ｏ）又はＴａ
−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ（窒素）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の発熱部とする領域を露出さ
せその両側に発熱抵抗体層と配線電極が積層されてなる
発熱素子を形成する。この工程で抵抗発熱部の位置が決
められる。

【００３３】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２２の一方の側端部近傍に駆動回路２３
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、抵抗発熱部２４ａが形成されている。抵抗発熱
部２４ａの一方の端部に共通電極２５が接続され、他方
の端部と駆動回路２３との間に個別配線電極２６が接続
されている。

【００３４】上記の抵抗発熱部２４ａ、共通電極２５、
及び個別配線電極２６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２５には共通電極給
電端子２５−１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２３−１が形成されて
いる（図１(a) 参照）。

【００３５】続いて、工程３として、個々の抵抗発熱部
２４ａ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
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
などにより上記ヘッチップの面に溝状のインク供給路を
形成し、更にこの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。

【００３６】この工程４では、発熱抵抗体、電極、隔壁
などが形成されている表面側のインク供給路と、裏面側
のインク給送孔では、形状が異なるため、表裏から別々
に加工を行う。例えば表面側にインク供給路をヘッドチ
ップの厚さ半分程度まで穿設し、裏面側からインク給送
孔を穿設して表裏に貫通させる。

【００３７】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、溝状のインク供給路２７及びインク給送孔２８が形
成され、インク供給路２７の左側に位置する共通電極２
５部分と、右方の個別配線電極２６が配設されている部
分、及び各抵抗発熱部２４ａと抵抗発熱部２４ａの間
に、隔壁２９（シール隔壁２９−１、２９−２、区画隔
壁２９−３）が形成されている。上記の隔壁２９は、個
別配線電極２６上のシール隔壁２９−２を櫛の胴とすれ
ば、各抵抗発熱部２４ａと抵抗発熱部２４ａとの間に伸
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抵抗
発熱部２４ａが位置する微細な区画部が、抵抗発熱部２
４ａの数だけ形成される。

【００３８】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で、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。続いて真空装置又
はスパッタ装置でＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの厚さ
０．５〜１μｍ程度の金属膜をオリフィス板表面に蒸着
する。

【００３９】更に、工程６として、オリフィス板表面の
上記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、ヘリコン波によ
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
吐出ノズルとして２０μｍφ〜４０μｍφの多数の孔を
オリフィス板に一括形成する。

【００４０】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３１が共通電極給電端子２５−１及び
駆動回路端子２３−１の部分を除く全領域を覆ってお
り、シール隔壁２９−２及び区画隔壁２９−３によって
形成されている区画部も上を覆われて隔壁２９の厚さ１
０μｍに対応する高さの微細なインク加圧室３２を形成
して、その開口をインク供給路２７方向に向けている。
そして、これらインク加圧室３２の開口とインク供給路
２７とを連通させる高さ１０μｍのインク流路３３が形
成されている。

【００４１】そして、オリフィス板３１には、インク加
圧室３２の抵抗発熱部２４ａに対向する部分に吐出ノズ
ル３４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
３４を１列に備えた多数のモノカラーインクジェットプ
リンタヘッド３５がシリコンウェハ上に完成する。

【００４２】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、ヘッドチップ単位毎に個別に分割
し、実装基板にダイボンデングし、端子接続して、実用
単位のモノカラーインクジェットプリンタヘッドが完成
する。

【００４３】上記のように１列の吐出ノズル３４を備え
たモノカラーインクジェットプリンタヘッド３５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プリンタヘッド３５
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プリンタヘッド３５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。

【００４４】図３(a) は、上述の図１及び図２に示した
チップ基板２２、駆動回路２３、駆動回路端子２３−
１、抵抗発熱部２４ａ、共通電極２５、共通電極給電端
子２５−１、個別配線電極２６、インク供給路２７、イ
ンク供給孔２８、隔壁２９、オリフィス板３１、インク
加圧室３２、インク流路３３、吐出ノズル３４の各部を
１組としてなるヘッド素子つまりモノカラーインクジェ
ットプリンタヘッド３５を、やや大きく区画したヘッド
チップ３６上に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、これにより１個のヘッドチ
ップ３６に４列のノズル列３８（３８ａ、３８ｂ、３８
ｃ、３８ｄ）を形成した状態を示す図である。また、図
３(b) は、同図(a) のモノカラーインクジェットプリン
タヘッド３５が４列並んだ構成を分かり易く示すため、
図１(a) に示した工程１〜工程２まで終了した状態のも
のを示している。

【００４５】この図３(a),(b) に示すように、フルカラ
ーインクジェットプリンタヘッド３７は、４個のモノカ
ラーインクジェットプリンタヘッド３５（３５ａ、３５
ｂ、３５ｃ、３５ｄ）が並んで配置されている。そし
て、例えばインク供給路２７ａからイエローインクがモ
ノカラーインクジェットプリンタヘッド３５ａの個々の
インク加圧室３２に供給され、ノズル列３８ａから吐出
される。また、インク供給路２７ｂからマゼンタインク
がモノカラーインクジェットプリンタヘッド３５ｂの個
々のインク加圧室３２に供給され、ノズル列３８ｂから
吐出される。また、インク供給路２７ｃからシアンイン
クがモノカラーインクジェットプリンタヘッド３５ｃの
個々のインク加圧室３２に供給され、ノズル列３８ｃか
ら吐出される。そして、インク供給路２７ｄからはブラ
ックインクがモノカラーインクジェットプリンタヘッド
３５ｄの個々のノズル列３８ｄに供給され、ノズル列３
８ｄから吐出される。

【００４６】ところで、本発明においては上述した基本
的な製造方法における工程３において隔壁を積層するに
先立ち、あるいは工程４においてインク供給路２７及び
インク給送孔２８を形成した後に続いて、印字ヘッド完
成後の印字実行時におけるインクの電気分解の問題を解
決すべく、製造工程に特別の工夫が施されている。以下
これについて説明する。

【００４７】図４(a) は、図２(c) の中段を更に拡大し
て示す詳細図であり、同図(b) は、その駆動回路の等価
回路図である。尚、同図(a) には、図２(a),(b),(c) に
示した構成と同一の構成部分には図２(a),(b),(c) と同
一の番号を付与して示している。また、図４(a) には、
図２(a),(b),(c) では図示を省略したが、上述の工程１
で形成される酸化膜３９（パシベーション膜）、工程２
で形成される発熱抵抗体層２４、及びＴｉ−Ｗ等からな
る密着層４１も図示している。

【００４８】この第１実施形態においては、上述の工程
３において、隔壁の積層に先立って、図４(a),(b) に示
すように、個別配線電極２６、抵抗発熱部２４ａ及び共
通電極２５の上に、絶縁膜４２を形成する。以下、これ
について前後の工程も含めて順を追って説明する。

【００４９】先ず、シリコンウェハ基板、つまりチップ
基板２２に、抵抗発熱部２４ａ及びその延長部となる発
熱抵抗体層２４を形成するためのＴａ−Ｓｉ−Ｏ系から
なる厚さ１０００Å〜５０００Åの抵抗膜、密着層４１
を形成するためのＴｉ−Ｗからなる厚さ１０００Å〜３
０００Åの下地配線膜、共通電極２５、及び個別配線電
極２６を形成するためのＡｕからなる厚さ３０００Å〜
１００００Åの上層配線膜を、それぞれスパッタ又は真
空蒸着等を行なう真空成膜装置で順次連続して成膜す
る。

【００５０】次に、フォトリソグラフィー技術を用いる
ことにより、レジストパターンを形成した後、ヨウ素系
のエッチャントで上部配線膜をエッチングし、続いて、
過酸化水素系のエッチャントで下地配線膜をエッチング
し、フォトレジストを剥離除去して、共通電極２５、個
別配線電極２６、及び密着層４１のパターンを形成す
る。更に、フォトリソグラフィー技術を用いて、レジス
トパターンを形成した後、フッ酸系のエッチャントで抵
抗膜をエッッチングし、フォトレジストを剥離除去し
て、抵抗発熱部２４ａ及び延長部２４ｂからなる発熱抵
抗体層２４のパターンを形成する。

【００５１】そして、上記のように形成された共通電極
２５、個別配線電極２６、及び抵抗発熱部２４ａの上に
絶縁膜４２を形成する。この絶縁膜４２は、物理的な気
相成長法であるＰＶＤ（Physical Vapor Deposition ）
法によるスパッタ又は真空蒸着により、ＳｉＯ₂、Ｔａ
ＳｉＯ等の酸化物からなる絶縁膜を成膜する。あるい
は、化学的気相成長法であるＣＶＤ（Chemical Vapor D
eposition ）法により、ＳｉＯ₂、ＳｉＮの絶縁膜を成
膜する。

【００５２】この後、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し、パターン化し、キ
ュアを行って隔壁を形成・固着させた後、前述した工程
４に進む。

【００５３】このように、共通電極２５、個別配線電極
２６、及び抵抗発熱部２４ａの上に絶縁膜４２を形成す
るので、従来例の図１２(b) の等価回路に示した共通電
極１１、個別配線電極８、及び抵抗発熱部７と接地部２
１間に形成されるインクの抵抗Ｒ２を介したによる抵抗
値Ｒ２の電気回路が、本例では、図４(b) に示すよう
に、共通電極２５、個別配線電極２６、及び抵抗発熱部
２４ａと、インクとの間に、電気抵抗値Ｒ３を備えた絶
縁膜４２が直列的に挿入されたことになり、この場合、
絶縁膜４２の電気抵抗値Ｒ３は実質的に無限大であるか
ら上述のインクを介する電気回路が遮断される。すなわ
ち、このインクを介する電気回路に電流が流れることは
なく、これにより、インクの電気分解が防止され、従来
から問題とされたインクの電気分解による気泡発生の障
害が解消される。

【００５４】ところで、抵抗発熱部２４ａを形成するた
めの発熱抵抗体層２４として、Ｔａ、Ｓｉ、Ｏ及びＮか
らなる四元組成の構成で、例えばＳｉとＴａのモル比Ｓ
ｉ／Ｔａを「０．３５＜Ｓｉ／Ｔａ＜０．６５」、Ｏの
モル％Ｍ１を「２５モル％≦Ｍ１≦４５モル％」、且つ
Ｎのモル％Ｍ２を「５モル％≦Ｍ２≦１５モル％」であ
るような範囲に設定して成膜すると、抵抗発熱体として
比較的優れた特性を有する膜、つまり、必要十分に高い
電気抵抗値を温度に拘わらず安定的に得られると共に耐
久性に優れた抵抗発熱体膜ができることが、本発明の発
明者等の実験により判明している。

【００５５】また、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏの三元組成からなる
材料のＯのモル％を大きくすると、極めて高い抵抗値を
有する膜、つまり絶縁膜を、形成できることも実験の結
果判明している。

【００５６】したがって、抵抗発熱部２４ａを、Ｔａ−
Ｓｉ−Ｏ−Ｎの四元組成の材料で形成し、絶縁膜４２
を、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系の三元組成のＯのモル％を大きく
した材料で形成すると、いずれも、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系で
あるから親和性が強く、抵抗発熱部２４ａと絶縁膜４２
との接合部が良く密着し、抵抗発熱部２４ａが発熱した
際の熱伝導性が向上してインク滴の吐出効率を上げるこ
とができる。

【００５７】図５は、そのように抵抗発熱部２４ａを、
Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎの四元組成の材料で形成し、絶縁膜
４２を、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系の三元組成のＯのモル％を大
きくした材料で形成した場合の抵抗発熱部近傍の構成を
上記第１の実施の形態に係わる変形例として示したもの
である。尚、同図には、図４(a) に示した構成と同一の
構成部分には図４(a) と同一の番号を付与して示し、オ
リフィス板３１及び基板下部の酸化膜３９の図示を省略
している。

【００５８】この第１の実施の形態に係わる変形例で
は、図５に示すように、Ａｕ膜からなる共通電極２５及
び個別配線電極２６並びにＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎからなる
抵抗発熱部２４ａの上全面を覆って、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏか
らなる絶縁膜４４が形成されている。本例の場合は、こ
の絶縁膜４４の上に、抵抗発熱部２４ａの上のみを除い
て更にポリイミドからなる絶縁膜４５を形成している。

【００５９】すなわち、共通電極２５と個別配線電極２
６の電極側の配線部が、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏの無機絶縁膜と
非感光性ポリイミドの有機絶縁膜の２層構造の膜に覆わ
れ、抵抗発熱部２４ａだけがＴａ−Ｓｉ−Ｏの無機絶縁
膜のみを被着した例を示している。これにより、図４
(b) に示す等価回路の抵抗Ｒ３が、より一層大きな抵抗
値に強化されて絶縁性がより確実に確保される。又、抵
抗発熱部２４ａの領域だけがＴａ−Ｓｉ−Ｏの無機絶縁
膜のみの単層絶縁膜としたことにより、抵抗発熱部２４
ａに絶縁膜を被着することによる熱効率の低下を最小限
に抑えることができる。

【００６０】上記のように抵抗発熱部２４ａの上のみを
除いてポリイミドの絶縁膜を形成する場合は、一般的に
は感光性のポリイミドを用いてフォトリソグラフィー技
術によりパターニングする必要があるが、非感光性のポ
リイミドを用いて形成することもできる。非感光性のポ
リイミドは、感光性のポリイミドに比べて極めて安価で
あって経済的である。

【００６１】この場合、非感光性ポリイミドは、スピン
コート法などによってシリコンウェハ上に均一に被着さ
せる。この被着する膜の厚さは４〜１０μｍ程度であ
る。実際にはその後の熱硬化処理によって収縮して２〜
５μｍ程度の膜厚となる。

【００６２】非感光性である通常のポリイミド材料は、
ＬＣＤ（液晶表示装置）の配光膜に使われているよう
に、１０００〜２０００Å程度の非常に薄い成膜も可能
である。すなわち、感光性ポリイミドに比べて均一に薄
い膜を容易に形成することができるから、インク流路の
底部の絶縁膜をより薄く形成でき、その結果、絶縁膜が
厚くなることによるインク加圧室へのインクリフィル性
の低下が抑制される。

【００６３】また、非感光性ポリイミド材料であって
も、成膜に、ポリイミドの前駆体をコートし、これに焼
成処理を加えることによってポリイミド骨格を形成さ
せ、全体としてポリイミド化を図っている。

【００６４】つまり、非感光性ポリイミドであっても、
焼成処理以前はポリイミドの前駆体の状態でポリイミド
の骨格が形成されておらず、酢酸ブチル溶液等によって
そのエッチングは可能であり、通常のフォトリソグラフ
ィー工程への適用が可能である。

【００６５】また、そのようなフォトリソグラフィー工
程を用いたエッチングでなく、オリフィス板に吐出ノズ
ルを孔空けするドライエッチングの際に、オーバーエッ
チングすることにより、上記一様に被着させたポリイミ
ドの内の吐出ノズル直下の位置となる抵抗発熱体上のポ
リイミドをエッチングして除去することによっても、上
記同様に抵抗発熱部２４ａの上のみを除いたポリイミド
の絶縁膜を形成することができる。

【００６６】ところで、上記のように、Ａｕ膜からなる
共通電極２５及び個別配線電極２６をＴａ−Ｓｉ−Ｏ−
Ｎからなる発熱抵抗体層の延長部２４ｂの上に重ねて形
成する場合、ＡｕとＴａ−Ｓｉ−Ｏ系とでは密着性に難
があることが経験上判明している。

【００６７】そこで、図４(a) 及び図５に示すように、
共通電極２５及び個別配線電極２６と発熱抵抗体層２４
の延長部２４ｂとの間にＴｉ−Ｗからなる密着層４１を
形成しているのは、Ｔｉ−ＷがＡｕとＴａ−Ｓｉ−Ｏ系
の両方に接着性が強いからであり、これによって、良導
体のＡｕ電極をＴｉ−Ｗ膜を介して延長部２４ｂに密着
させている。

【００６８】したがって、上記の図５に示す共通電極２
５及び個別配線電極２６の上にＴａ−Ｓｉ−Ｏの絶縁膜
４４を重ねて形成した構成は、絶縁膜４４が発熱抵抗体
層延長部２４ｂと同様にＴａ−Ｓｉ−Ｏ系であるから、
共通電極２５及び個別配線電極２６との密着性に劣ると
いう同様の問題を有している。

【００６９】図６は、第１の実施の形態に係わる第２の
変形例を示す図であり、上記のようにＡｕ膜からなる共
通電極２５及び個別配線電極２６の上にＴａ−Ｓｉ−Ｏ
からなる絶縁膜４４を形成する場合のより良い構成を示
す図である。同図に示すように、本例は、Ａｕ膜からな
る共通電極２５及び個別配線電極２６の上面に、下面同
様にＴｉ−Ｗからなる密着層４１を形成して、この上に
Ｔａ−Ｓｉ−Ｏの絶縁膜４４を形成したものである。こ
の構成によれば、絶縁膜４４が容易に剥離する虞が無
く、耐久性のある絶縁膜を形成することができる。

【００７０】上記密着層４１としては、酸化速度が或る
程度緩慢であり安定な金属酸化物を形成できる金属や合
金が好適であり、Ｔｉ−Ｗ以外では、Ｐｔ等も好適に用
いることができる。

【００７１】尚、上記のように絶縁膜としてＴａ−Ｓｉ
−Ｏの材料を使用する理由は、この絶縁膜が単に抵抗発
熱部２４ａとの密着性が良いからというだけではなく、
抵抗発熱部の熱伝導を妨げない程度に薄い膜を形成で
き、膜気泡現象におけるキャビテーションに強い耐性を
有し、インク中における電気化学反応にも強い耐性があ
るという特性を有するからである。

【００７２】このような、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ絶縁膜を形成
することを想到するに至った経緯を以下に説明する。一
般に、絶縁層として優れている材料は、ＳｉＯ₂，Ａｌ
₂Ｏ ₃等の単純酸化物が挙げられる。また、チッ化物、
ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄等も使用可能である。

【００７３】しかし、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系の良好な抵抗発
熱体を選定する過程において、三元組成系又は四元組成
系の酸素の組成を変えるだけで抵抗値が極めて大きく変
化することが判明した。

【００７４】最初に、発熱抵抗体Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜
の絶縁保護膜の材料を選定する方法を述べる。この保護
膜選定調査のために、まず所定の方法でＴａ−Ｓｉ−Ｏ
−Ｎ膜を作成した。この作成には、スパッタリング装置
を用い、Ｔａ板に所定の量のＳｉを埋めこんだターゲッ
ト、例えばＴａ：Ｓｉ＝３：１であるようなターゲット
を使用し、真空槽内を１×１０^-6×１３３Ｐａ以下に排
気した後、Ａｒ＋Ｏ₂＋Ｎを所定量導入した雰囲気中で
スパッタリングにより成膜した。スパッタ条件は、基板
にはＳｉを使用し、基板の温度は約２０００℃、成膜速
度は約２０Å／ｓｅｃ、成膜の膜厚は２４００Åであ
る。

【００７５】この成膜の後、所定の電気炉に入れて４０
０℃、１０分間のアニール（熱処理）を行なった。そし
て、この方法により生成された試料の表面の組成と熱処
理による酸化の深さを調査するために、オージェ電子分
光法とＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）による分析を行っ
た。そして、オージェ電子分光法のデプスプロファイル
の測定から、表面酸化層の厚さは、約５０Åであること
が判明した。

【００７６】また、表面酸化層の組成の決定には、定量
性の優れている、すなわち、マトリックス効果の少な
い、ＥＳＣＡを使用した。また、表面酸化層より内側の
組成を決定するためにＲＢＳの測定をおこなった。

【００７７】上記の分析結果から、特には図示しないが
注目すペき結果が得られた。すなわち、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ
−Ｎの膜を酸素を含む雰囲気で熱処理した場合、その表
面層は、酸化が進行するだけでなく、Ｎが減少すること
が判明した。更に、この酸化物（Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ）の層
の厚さは、熱処理の時間を増加させても、ほとんど変化
しないことも判明した。したがって、この酸化物（Ｔａ
−Ｓｉ−Ｏ）の膜は、下地の抵抗体と密着性が高く且安
定な材料であることが予想された。

【００７８】この予想を確認するために、先ず、オープ
ンプール用の試料を作成した。抵抗体Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−
Ｎ膜は、表面に１μｍの酸化膜ＳｉＯ₂を形成したＳｉ
基板に所定の方法で、４８００Åの厚さで作成した。こ
の膜に配線電極用のＴｉ−Ｗ膜とＡｕ膜を成膜した後、
配線電極（共通電極と個別配線電極）と発熱抵抗体をパ
ターニングし、アニール処理して、オープンプール用の
試料を作成した。

【００７９】この試験では、発熱抵抗体を２５μｍ角の
大きさに形成し、この試料を水に浸け、基板をＧＮＤに
落とさないで、オープンプールでの印加パルスの試験を
行った。印加パルスのエネルギーは１μＪ、印加パルス
幅は１μｓｅｃである。そして、一億パルスを印加後、
発熱抵抗体の表面をＳＥＭで観察した。

【００８０】発熱抵抗体の中央に、大きさ１μｍ程度の
キャビテーション損傷が観察されたが、表面酸化物（Ｔ
ａ−Ｓｉ−Ｏ）と下地（Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）の間の剥
離は、見られず、この絶縁性の高い表面酸化物は、予想
どおり下地の発熱抵抗体との密着性が高く、且安定な材
料であることが判明した。

【００８１】しかしながら、アニールによる発熱抵抗体
の自己酸化膜の絶縁保護層の厚みは５０Å程度でありこ
れでは実用的には電気絶縁層として不十分である。ま
た、トランジスタと一体型のモノリシック型印字ヘッド
の場合、トランジスタを形成後、アニール温度を上げる
ことが困難であり、絶縁保護膜の厚みを更に増加させる
ことは、一層困難である。そこで、上記と同程度の組成
を有する膜を別途形成することにした。

【００８２】図７(a) は、上記別途形成したＴａ−Ｓｉ
−Ｏ膜の試料の組成を示す図表である。同図は左から試
料番号、Ｔａ割合、Ｓｉ割合、Ｏ割合、及び分析方法を
示している。上記の試料番号１に示す試料のＴａＳｉＯ
絶縁保護膜の形成には、ＴａとＳｉＯ₂のＨＩＰ焼結体
ターゲットを使用し、Ａｒ＋Ｏ₂雰囲気でＲＦスパッタ
で成膜した。また、試料番号２に示す試料のＴａ−Ｓｉ
−Ｏ絶縁保護膜の形成には、ＴａとＳｉのストライプタ
ーゲットを使用し、Ａｒ＋Ｏ₂雰囲気でＤＣスパッタで
成膜した。そして、成膜後この膜の組成をＲＢＳで分析
した結果が上記の図７である。

【００８３】また、図７(b) の三元系組成を示す三角ダ
イヤグラムに示されるように、上記のスパッタで作成し
たＴａ−ＳｉーＯ膜の組成と、前述したＴａ−Ｓｉ−Ｏ
−Ｎ膜をアニールによって作成した表面のＴａ−Ｓｉ−
Ｏ膜の組成とは、両者ともに、ＳｉＯ₂とＴａ₂Ｏ₅の
組成を結ぶ（ＳｉＯ₂）ｘ（Ｔａ₂Ｏ₅）１−ｘで表さ
れる組成を示す直線の近傍領域に集中する。

【００８４】したがって、上記のようにスパッタで作成
したＴａ−ＳｉーＯ膜も、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜をアニ
ールによって作成した表面のＴａ−Ｓｉ−Ｏ膜も、（Ｓ
ｉＯ ₂）ｘ（Ｔａ₂Ｏ₅）１−ｘで表される組成に近接
する組成であると考えられる。よって、スパッタで作成
したＴａ−ＳｉーＯ膜も、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜をアニ
ールして作成した表面のＴａ−Ｓｉ−Ｏ膜と同程度にＴ
ａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜に対する密着性に優れていること
は、明らかである。また、これらＴａ−ＳｉーＯ系の酸
化物絶縁膜における酸素の割合は、図７(a) の分析結果
を示す図表と分析誤差を考慮に入れて６０モル％〜７５
モル％の範囲にあると考えられる。

【００８５】また、これらの試料のシート抵抗の測定を
試みたが、抵抗値が測定不可能な程大きく、絶縁層そし
て充分なものでることも判明した。続いて、他の方法に
よる「インクの電気分解防止」の形態、すなわち工程４
においてインク供給路２７及びインク給送孔２８を形成
した後に続いて行なう「インクの電気分解防止」のため
の工程とそれにより得られる第２の実施の形態について
説明する。

【００８６】図８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側断面図である。
尚、このインクジェットプリンタヘッドの基本的製造工
程は、図１〜図３に示した場合と同様であり、図４(a)
に示す構成と同一の構成部分には図４(a) と同一の番号
を付与して示している。

【００８７】本実施の形態においては、図８に示すよう
に、前述した工程４において、先ずインク供給路２７及
びインク給送孔２８を形成した後、その後段の処理とし
て、インク供給路２７及びインク給送孔２８の内壁、す
なわちシリコン露出部を、電気的陽極酸化法により表面
を酸化させて酸化絶縁膜４６を形成する。

【００８８】図９は、上記のように露出したシリコン表
面に酸化絶縁膜４６を陽極酸化法で形成する方法を示す
概念図である。同図に示すように、この陽極酸化法は、
電解槽４７に満たした電解液４８内に、図３(b) に示す
ような工程４までを終了したチップ基板が多数形成され
ているシリコンウェハ４９と、白金板５１を浸漬する。
シリコンウェハ４９にはこれを陽極として直流電源５２
のプラス側を電流計５３を介して接続し、白金板５１に
はこれを陰極として同じく直流電源５２のマイナス側を
接続する。

【００８９】上記の電解液４８としては、直流電源５２
が高電圧の場合は、エチレングリコールに硝酸塩を溶か
したものを用い、また、直流電源５２が低電圧の場合で
あれば、りん酸や硝酸などの酸、あるいは、ほう酸アン
モニウム水溶液などを使用するのがよい。

【００９０】本例では、エチレングリコール系の電解液
を用いることとし、エチレングリコールに対し硝酸カリ
ウムを０．０４Ｎの割合で混合したものを使用した。こ
れでシリコンウェハ４９と白金板５１間の電位差を３０
０Ｖに設定して、約１５００Åの厚さの酸化皮膜が形成
されることを確認した。

【００９１】この陽極酸化法による絶縁膜の形成方法
は、シリコンウェハ４９側に絶縁欠陥がある場合、その
部分が酸化中の良い電流経路となって急速に酸化膜が形
成されてその部分の絶縁欠陥が埋められるため、隙間の
無い緻密な絶縁膜を形成することができる。

【００９２】尚、この絶縁膜の形成工程では、陽極酸化
法に限ることなく、電着塗装膜を付着させることによっ
て形成するようにしてもよい。電着塗装法で絶縁膜を形
成する方法は、基本的には上記の陽極酸化法と同様であ
るが、電着塗装法では陽極酸化法の電解液の代わりに電
着塗装材を用い点のみが異なる。電着塗装材にはアニオ
ン系とカチオン系があり、アニオン系の電着塗装材を用
いる場合は、シリコンウェハ４９を陽極にし、カチオン
系の電着塗装材を用いる場合は、シリコンウェハ４９を
陰極にする。

【００９３】電着塗装材に混合する樹脂は、エポキシ
系、アクリル系、ポリエステル系、フツ素系等の多くの
種類がある。また、これで形成される膜厚も、陽極酸化
法に比べて厚く形成できる。一般に、数１０Ｖの電圧で
およそ１０μｍ程度の厚さに形成することができる。

【００９４】この電着塗装法の場合も、陽極酸化法と同
様に絶縁欠陥が電流経路となって欠陥部分に自動的に絶
縁膜が形成される。また、電着塗装法は、陽極酸化法に
比ぺて膜の厚さを厚く形成できるという利点がある。

【００９５】また、その他の絶縁膜形成法としては、Ｓ
ｉＯ₂やＳｉＮのＣＶＤ法により絶縁膜を形成してもよ
い。また、酸化性の酸素プラズマ雰囲気中に暴露するこ
とにより絶縁膜を形成することもできる。

【００９６】この後、工程５以下の処理は、第１の実施
形態の場合と同様である。これにより、印字時に吐出ノ
ズル３４からインク滴を吐出させるべく抵抗発熱部２４
ａを駆動して、共通電極２５、抵抗発熱部２４ａ及び個
別配線電極２６とチップ基板２２との間に電位差が生じ
てこれらの間に電界が形成されても、インクと接触する
インク供給路２７及びインク給送孔２８内壁表面には上
記絶縁膜４６が緻密に被覆されているから、共通電極２
５等の高電位側からインクを介してチップ基板２２に電
流が流れることはない。即ち、発熱駆動用電源１９と共
通電極２５、抵抗発熱部２４ａ、個別配線電極２６の内
の少なくとも共通電極とインク及びチップ基板２２が直
列に接続された閉ループ電気回路が、絶縁膜４６により
遮断される。したがって、インクが電気分解されること
がなく、これによって気泡の発生が防止される。

【００９７】図１０は、第３の実施の形態における印字
ヘッドの抵抗発熱部の近傍の構成を示す図である。尚、
同図には、図４(a) 又は図８と同一の構成部分には、図
４(a) 又は図８と同一の番号を付与して示している。同
図に示すように、本実施の形態では、共通電極２５、抵
抗発熱部２４ａ及び個別配線電極２６を例えばＴａ−Ｓ
ｉ−Ｏ絶縁膜４２で覆うと共にインク供給路２７及びイ
ンク給送孔２８の内壁面もＳｉ酸化絶縁膜４６で覆うよ
うにしている。

【００９８】即ち、共通電極２５、抵抗発熱部２４ａ及
び個別配線電極２６のインクに対する高電位側と、低電
位側のインク供給路２７及びインク給送孔２８の内壁面
の双方のインクとの接触面に絶縁膜を被着してインクと
の接触を遮断している。従って、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ絶縁膜
４２又はＳｉ酸化絶縁膜４６のいずれか一方が疲労等に
よって破損しても、上述したインクを介する閉ループ電
気回路が遮断された状態は維持され、インクの電気分解
による気泡の発生をより確実に防止することができる。

【００９９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、圧力エネルギー発生素子を駆動する駆動電源と、
この駆動電源と上記圧力エネルギー発生素子とを接続す
る配線と、上記駆動回賂の一部を構成する半導体基板
と、インクと、が直列に接続された閉ループ回路を形成
可能なモノリシック型インクジェットプリンタヘッドお
いて上記閉ループ回路の少なくと１部位にこの閉ループ
回路を遮断する回路遮断手段を設けるから、インクを介
して電流が流れることがなく、インクの電気化学反応に
よる気泡の発生を確実に防止することができる。

【０１００】回路遮断手段として、共通電極、抵抗発熱
部、及び個別配線電極のインクと直接接触する虞のある
表面に絶縁膜を形成してもよく、また、インクと直接接
触する虞のあるチップ基板の露出部に酸化絶縁膜を形成
してもよい。更に、インクと直接接触する虞のある電極
及び抵抗発熱部とチップ基板露出部の両方に絶縁膜を形
成してもよく、その場合、電極とチップ基板露出部間に
インクを介して形成される電気経路を電気的により完全
に遮断でき、長期的により安定してインクの電気化学反
応による気泡の発生を防止することができる。

【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
図の一部拡大図、中段は上段のＢ−Ｂ′断面矢視図、下
段は上段のＣ−Ｃ′断面矢視図である。

【図３】(a) は本発明の実施の形態におけるフルカラー
インクジェットプリンタヘッドの平面図、(b) はその製
造工程２まで終了した状態のものを示す図である。

【図４】(a) は図２(c) の中段を更に拡大して示す詳細
図、(b) はその駆動回路の等価回路図である。

【図５】第１の実施の形態に係わる変形例を示す図であ
る。

【図６】第１の実施の形態に係わる第２の変形例を示す
図である。

【図７】（ａ）はスパッタリングにより作成したＴａ−
Ｓｉ−Ｏ膜の試料の組成を示す図表、（ｂ）は成膜方法
が異なるＴａ−Ｓｉ−Ｏ膜の三元素組成を示す三角ダイ
ヤグラムである。

【図８】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側断面図である。

【図９】シリコンウェハの露出した表面に酸化絶縁膜を
陽極酸化法で形成する方法を示す概念図である。

【図１０】第３の実施の形態における印字ヘッドの抵抗
発熱部の近傍の構成を示す図である。

【図１１】(a) は従来のモノカラー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′断面矢視拡大図、(c) はこのようなイン
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、(d) はモノカラーインクジェットプリンタヘ
ッドをモノシリックに４列並べて形成したフルカラーイ
ンクジェットプリンタヘッドを示す図である。

【図１２】(a) は図１１(b) の更なる拡大図、(b) はそ
の駆動系の等価回路図である。

【符号の説明】

１モノカラー用印字ヘッド２シリコンウェハ３ノズル列４吐出ノズル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フルカラー用印字ヘッド１８発熱駆動用電源１９ドライバ２１接地部２２チップ基板２３駆動回路２３−１駆動回路端子２４発熱抵抗体層２４ａ抵抗発熱部２４ｂ延長部２５共通電極２５−１共通電極給電端子２６個別配線電極２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ）インク供給
路２８インク給送孔２９隔壁２９−１、２９−２シール隔壁２９−３区画隔壁３１オリフィス板３２インク加圧室３３インク流路３４吐出ノズル３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）モノカラー
インクジェットプリンタヘッド３６ヘッドチップ３７フルカラーインクジェットプリンタヘッド３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ）ノズル列３９酸化膜４１密着層４２絶縁膜４４ＴａＳｉＯ絶縁膜４５ポリイミド絶縁膜４６酸化絶縁膜４７電解槽４８電解液４９シリコンウェハ５１白金板５２直流電源５３電流計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中幸一東京都青梅市今井３丁目10番６号カシオ計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者中村修東京都青梅市今井３丁目10番６号カシオ計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者河村義裕東京都青梅市今井３丁目10番６号カシオ計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者山口倫治東京都青梅市今井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 AF66 AF67 AF70 AF77 AF93 AG46 AG50 AG83 AG91 AP14 AP31 AP52 AP57 BA04 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一の半導体基板に、インクに圧力を作
用させて所定方向に噴射させるインク噴射ヘッドと、該
噴射ヘッドを駆動する駆動回路と、を設置してなり、前
記圧力を発生させる圧力エネルギー発生素子を駆動する
駆動電源と、該駆動電源と前記圧力エネルギー発生素子
とを接続する配線と、前記駆動回賂の一部を構成する前
記半導体基板と、前記インクと、が直列に接続された閉
ループ回路を形成可能なモノリシック型インクジェット
プリンタヘッドであって、前記閉ループ回路の少なくと１部位に該閉ループ回路を
遮断する回路遮断手段を設けたことを特徴とするモノリ
シック型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】前記回路遮断手段は、前記配線と前記圧
力エネルギー発生素子の内の少なくとも前記配線の前記
インクとの接触面に被着された絶縁膜であることを特徴
とする請求項１記載のモノリシック型インクジェットプ
リンタヘッド。
【請求項３】前記絶縁膜は、無機絶縁膜であることを
特徴とする請求項２記載のモノリシック型インクジェッ
トプリンタヘッド。
【請求項４】前記無機絶縁膜は、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系絶
縁膜であることを特徴とする請求項３記載のモノリシッ
ク型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項５】前記Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系無機絶縁膜は、前
記圧力エネルギー発生素子の前記インクとの接触面にも
被着され、該圧力エネルギー発生素子は、Ｔａ−Ｓｉ−
Ｏ系の発熱抵抗体膜であることを特徴とする請求項４記
載のモノリシック型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項６】前記Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系無機絶縁膜は、少
なくとも前記圧力エネルギー発生素子の前記インクとの
接触面に被着され、該圧カエネルギー発生素子は、Ｔａ
−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の発熱抵抗体膜であることを特徴とす
る請求項４記載のモノリシック型インクジェットプリン
タヘッド。
【請求項７】前記無機絶縁膜と前記配線との間には双
方に対して密着性に優れた密着層を介在させていること
を特徴とする請求項５乃至６記載のモノリシック型イン
クジェットプリンタヘッド。
【請求項８】前記配線がＡｕであり、前記密着層がＷ
−Ｔｉであることを特徴とする請求項７記載のモノリシ
ック型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項９】前記絶縁膜は、有機絶縁膜であることを
特徴とする請求項２記載のモノリシック型インクジェッ
トプリンタヘッド。
【請求項１０】前記有機絶縁膜は、ポリイミド樹脂膜
であり、前記インクの流路を区画する隔壁はポリイミド
樹脂膜であることを特徴とする請求項９記載のモノリシ
ック型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項１１】前記有機絶縁膜は、非感光性ポリイミ
ド樹脂膜であることを特徴とする請求項９記載のモノリ
シック型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項１２】前記絶縁膜は、無機絶縁膜と有機絶縁
膜の２層構造をなしていることを特徴とする請求項２記
載のモノリシック型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項１３】前記回路遮断手段は、前記半導体基板
の前記インクとの接触面に形成された絶縁膜であること
を特徴とする請求項１記載のモノリシック型インクジェ
ットプリンタヘッド。
【請求項１４】前記絶縁膜は、陽極酸化法により形成
されることを特徴とする請求項１３記載のモノリシック
型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項１５】前記絶縁膜は、電着塗装法により形成
されることを特徴とする請求項１３記載のモノリシック
型インクジェットプリンタヘッド。
【請求項１６】前記回路遮断手段は、前記配線のイン
クとの接触面及び前記半導体基板のインクとの接触面に
被着された絶縁膜であることを特徴とする請求項１記載
のモノリシック型インクジェットプリンタヘッド。