JP2001347672A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法ならびにインクジェットプリンタ - Google Patents

インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法ならびにインクジェットプリンタ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ヘッド本体の強度が高く、製造中の損傷に起因
する歩留りの低下を大幅に低減できるインクジェット記
録ヘッド、および、その製造方法、ならびに、これを用
いるインクジェットプリンタを提供する。 【解決手段】複数のオリフィスと、オリフィスの個々に
対応して配されるインク吐出手段と、オリフィスの個々
にインクを供給する個別インク通路と、個別インク通路
にインクを供給する共通インク通路とを有するヘッド本
体の少なくとも一面の少なくとも一部に、金属膜を有す
ることにより、前記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクの液滴を飛
翔して画像を記録するインクジェットプリンタの技術分
野に属し、詳しくは、生産の歩留りを大幅に向上するこ
とができる、インクジェット記録ヘッドおよびその製造
方法、ならびに、このインクジェット記録ヘッドを用い
るインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】パルス加熱によってインクの一部を急速
に気化させ、その膨張力によってインク液滴をオリフィ
スから吐出させる方式のインクジェット記録装置が、特
開昭４８−９６２２号公報、同５４−５１８３７号公報
等に開示されている。
【０００３】インクジェット記録装置において、パルス
加熱の最も簡便な方法は薄膜ヒータにパルス通電する方
法である。このパルス通電を行うための駆動用ＬＳＩと
薄膜ヒータとを、同一のシリコン（Ｓｉ）基板上に形成
することにより、従来にない、小型で、かつ熱効率の高
いインクジェット記録ヘッドを実現できることが、本発
明者にかかる特開平６−７１８８８号、同６−２９７７
１４号、同７−２２７９６７号、同８−２０１１０号、
および同８−２０７２９１号の各公報等に開示されてい
る。この技術を利用することにより、インク吐出用のオ
リフィスを、２次元的に、大規模かつ高密度に集積して
形成することが可能となり、例えば、３０ｐｐｍ〜６０
ｐｐｍ（ｐｐｍ＝ぺージ／分）の記録能力を有するＡ４
版フルカラープリンタも実現することが可能となる（現
状は数ｐｐｍ）。
【０００４】このようなインクジェット記録ヘッドの一
例の概略断面図を図８に示す。図８に示されるインクジ
ェット記録ヘッド１５０（以下、記録ヘッド１５０とす
る）は、Ｓｉ基板１２の表面（後述するノズル側）に、
直接、駆動用ＬＳＩ１４が形成されると共に、駆動用Ｌ
ＳＩ１４によって駆動される発熱抵抗体（図示省略）、
各ノズルにインクを供給するインク流路を形成する隔壁
１５等もＳｉ基板１２の表面に形成される。また、Ｓｉ
基板１２には、インク流路にインクを供給するインク溝
１６が、表面を掘り下げるようにしてノズルの配列方向
（図８紙面と垂直方向）に延在して形成される。さら
に、インク溝１６の延在方向に所定の間隔で配列され
て、インク溝１６にインクを供給するインク供給孔１８
が、Ｓｉ基板１２の裏面とインク溝１６とを連通するよ
うに穿孔される。
【０００５】インク吐出用のノズルとなるオリフィス２
０は、Ｓｉ基板１２（隔壁１５）の上に積層されるオリ
フィスプレート２２に形成される。ノズルは円形で、こ
の紙面に垂直の方向に、例えば約７０μｍピッチ（３６
０ｎｐｉ＝ノズル／インチ）で並んでいる。図８に示さ
れるように、このノズル列を２列有することにより、７
２０ｎｐｉのヘッドを実現できる。インクは、Ｓｉ基板
１２に形成されたインク供給孔１８から、上面のインク
溝１６に導入され、隔壁１５によって形成されるインク
の流路を流れ、インク溝１６の両側（ノズルの配列と直
交方向）に３６０ｎｐｉで形成されているオリフィスの
列（ノズル列）に分配され、吐出される。
【０００６】なお、図中の符号２４は、Ｓｉ基板１２を
支持するフレームであり、このフレーム２４には、イン
クタンクから供給されてインクジェット記録ヘッドに形
成される所定経路で供給されたインクを、前記インク供
給孔１８に供給するためのインク溝２６が形成される。
以下、図８において、このフレーム２４を除いたもの
を、チップ（すなわちヘッド本体）１５２とする。
【０００７】このヘッド１５０のチップ１５２は、半導
体製造等で利用されている、薄膜形成プロセスで作製す
ることができる。そのため、チップ１５２は、図９
（Ａ）に示されるように、１枚のＳｉウエハに多数形成
することができる。
【０００８】このチップ１５２には、図９（Ｂ）に示さ
れるように、１枚のチップ１５２に、イエロー（Ｙ）イ
ンクを吐出するオリフィス２０（ノズル）が配列されて
なるノズル列２８Ｙ、同シアン（Ｃ）インクを吐出する
ノズル列２８Ｃ、同マゼンタ（Ｍ）インクを吐出するノ
ズル列２８Ｍ、および同黒（ＢＫ）インクを吐出するノ
ズル列２８Ｂ（２列）が形成される（前述の図８は、こ
の図９（Ｂ）のａ−ａ線断面である。）。従って、図示
例においては、チップ１５２すなわちＳｉ基板１２の裏
面には、各ノズル列２８の各インク溝１６にインクを供
給するために、４つのインク供給孔１８（１８Ｙ，１８
Ｃ，１８Ｍおよび１８Ｂ）が形成される。
【０００９】前述のように、ノズルは３６０ｎｐｉで配
列されるので、例えば、１つのノズル列２８を１２８ノ
ズルとすることにより、一回の走査で、約９ｍｍ幅のフ
ルカラー画像を形成できる。さらに、図１０に示される
ような長尺なヘッド（ラインヘッド）を作製すれば、印
刷速度を大幅に向上できる。例えば、１９０ｍｍを超え
る長さのノズル列を有するラインヘッドであれば、Ａ４
サイズのカラー画像を一回の走査で作成することが可能
である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このヘッド１５０は、
小型かつ熱効率の高い、優れた性能を有するものである
のは、前述のとおりである。しかしながら、その反面、
チップ１５２の強度が低く、生産歩留りが悪くなってし
まう場合があるという、問題点もある。
【００１１】前述のように、チップ１５２には、インク
溝１６やインク供給孔１８が形成される。インク溝１６
は、ノズル列２８の全域にわたって延在するように、Ｓ
ｉ基板１２（Ｓｉウエハ）の表面を掘り下げて形成され
る。しかも、インクの吐出を良好に行えるように、流路
抵抗を小さくするためには、ある程度の深さおよび幅が
必要である。また、インク供給孔１８は、Ｓｉ基板１２
を貫通して穿孔され、また同様に、流路抵抗を小さくす
るためには、ある程度の径および数が必要である。
【００１２】これらのインク溝１６等により、元来、そ
れほど高くないＳｉ基板１２の強度が、さらに低下して
しまう。特に、図１０に示されるようなラインヘッド
は、長尺であるがために、この強度低下が顕著に現れ
る。そのため、オリフィスプレート２２の貼り付け工程
の際、Ｓｉウエハからチップ１５２を切り出す際、チッ
プ１５２を切り出した後のハンドリング時、フレーム２
４へのチップ１５２の固定や結線の際（フレーム２４へ
のチップ１５２の実装時）などに受ける、熱や機械的な
ストレス等によって、Ｓｉ基板１２やチップ１５２にひ
び（クラック）が入ったり、甚だしい場合には、チップ
１５２が割れてしまう場合があり、これが、記録ヘッド
１５０の歩留り低下の一因となっている。
【００１３】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決することにあり、前述のような、Ｓｉ基板に薄膜形
成プロセスで駆動用ＬＳＩや発熱抵抗体等の各部位を形
成してなるチップを用いる、トップシュータ型のサーマ
ルインクジェットに用いられるインクジェット記録ヘッ
ドをはじめとする、各種のインクジェット記録ヘッドに
おいて、前記チップ等のヘッド本体の強度が高く、製造
中の損傷に起因する歩留りの低下を大幅に低減できるイ
ンクジェット記録ヘッド、および、このインクジェット
記録ヘッドの製造方法、ならびに、このインクジェット
記録ヘッドを用いるインクジェットプリンタを提供する
ことにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット記録ヘッドは、複数のオリ
フィスと、前記オリフィスの個々に対応して配されるイ
ンク吐出手段と、前記オリフィスの個々にインクを供給
する個別インク通路と、前記個別インク通路にインクを
供給する共通インク通路とを有する、ヘッド本体の少な
くとも一面の少なくとも一部に、金属膜を有することを
特徴とするインクジェット記録ヘッドを提供する。
【００１５】このような本発明のインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、前記金属膜が、クロム、ニッケル、ジル
コニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタ
ル、およびタングステンから選択される１以上を主成分
とするものであるのが好ましく、また、前記オリフィス
がヘッド本体の一面に形成され、前記インク吐出手段が
インクの加熱手段を有するものであり、前記ヘッド本体
のオリフィス形成面と逆面に、前記共通インク通路にイ
ンクを供給するインク供給孔が穿孔され、また、前記金
属膜を、前記ヘッド本体のオリフィス形成面と逆面に有
するのが好ましく、また、前記金属膜の膜厚が、０．１
μｍ〜０．９μｍであるのが好ましい。
【００１６】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法は、個々のオリフィスにインクを供給する個
別インク通路の一部を構成する基板の穿孔および溝形成
の少なくとも一方の加工工程と、前記加工工程後に行わ
れる、前記オリフィスが形成されるオリフィスプレート
の貼付け工程とを含むインクジェット記録ヘッドの製造
において、前記オリフィスプレートの貼付け工程よりも
前に、前記基板の個別インク通路とは逆面の少なくとも
一部に金属膜を形成することを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法を提供する。
【００１７】さらに、本発明のインクジェットプリンタ
は、前記本発明のインクジェット記録ヘッドを用いるイ
ンクジェットプリンタを提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明のインクジェット記
録ヘッド、および、このインクジェット記録ヘッドの製
造方法、ならびに、このインクジェット記録ヘッドを用
いるインクジェットプリンタについて、添付の図面に示
される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１９】図１に、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの一部の概略断面図を示す。なお、このインクジェッ
ト記録ヘッド１０（以下、記録ヘッド１０とする）は、
大部分が、前述の図８に示される記録ヘッド１５０と同
様の構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、
以下の説明は、異なる部位およびより詳細な説明を、主
に行う。
【００２０】なお、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、図９（Ｂ）に示されるような、５つのノズル列２８
を有するものであってもよく、あるいは、１列〜４列も
しくは６列以上のノズル列２８を有するものであっても
よい。なお、各ノズル列から吐出するインクの色および
その組み合わせも、任意である。また、本発明のインク
ジェット記録ヘッドは、記録紙の搬送方向と直交する方
向に走査されるキャリッジタイプの小型のインクジェッ
ト記録ヘッドであってもよく、あるいは、記録紙の一辺
の全域（あるいは、それを超える領域）にノズル列が延
在する、図１０に示されるようなラインヘッドであって
もよい。
【００２１】さらに、図示例においては、一例として、
ヘッド本体の表面からインクを吐出する、いわゆるトッ
プシュータ型のインクジェット記録ヘッドを例示する
が、本発明は、これに限定はされず、例えば、特開平１
１−２６３０１４号公報等に記載されるヘッド本体の端
面からインクを吐出する、いわゆるサイドシュータ型の
インクジェット記録ヘッドであってもよい。
【００２２】前述の記録ヘッド１５０と同様、図示例の
記録ヘッド１０においても、チップ３０（本発明におけ
るヘッド本体）のＳｉ基板１２の表面（オリフィス２０
側の面）に駆動用ＬＳＩ１４等が形成され、また、駆動
用ＬＳＩ１４を覆って、ノズルへのインクの流路を形成
する隔壁１５（後に詳述する）が形成され、さらに、Ｓ
ｉ基板１２（隔壁１５）の上に、ノズルとなるオリフィ
ス２０を有するオリフィスプレート２２が積層される。
なお、オリフィスプレート２２および隔壁１５の形成材
料には、公知の材料が各種利用可能であり、例えば、ポ
リイミド等が例示される。
【００２３】また、Ｓｉ基板１２の表面を掘り下げるよ
うに、隔壁１５等によって形成されるインクの流路にイ
ンクを供給するインク溝１６がオリフィス２０の配列方
向全域に延在して形成され、さらに、インク溝１６にイ
ンクを供給するインク供給孔１８が、Ｓｉ基板１２を貫
通して、裏面とインク溝１６とを連通するように、イン
ク溝１６の延在方向に所定間隔で穿孔されるのも、同様
である。
【００２４】図８に示される例と同様、このようなチッ
プ３０は、フレーム２４に支持、固定されている。記録
ヘッド１０において、装填されたインクタンクから所定
の経路で供給されたインクは、フレーム２４のインク溝
２６からチップ３０のインク供給孔１８に供給され、Ｓ
ｉ基板１２の表面に形成されたインク溝１６に導入され
る。
【００２５】図２（Ａ）に、図１のオリフィス２０近傍
の拡大図を、図２（Ｂ）に、そのｂ−ｂ線断面図を、そ
れぞれ示す。従って、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のａ−
ａ線断面となる（図１も同断面）。
【００２６】図２に示されるように、Ｓｉ基板１２の表
面には、駆動用ＬＳＩ１４をＬＳＩ形成プロセスで形成
する時に同時に酸化珪素（ＳｉＯ2 ）層３２が形成され
る。このＳｉＯ2 層３２は、断熱層として作用する。こ
のＳｉＯ2 層３２の上に、薄膜抵抗体３４が形成され、
さらに、オリフィス２０に対応する領域以外の薄膜抵抗
体３４の上に、オリフィス２０に対して駆動用ＬＳＩ１
４側に各ノズルに対応する個別導体薄膜３８が、同逆側
に全オリフィス２０に共通の共通導体薄膜４０が、それ
ぞれ形成され、各オリフィス２０に対応する発熱抵抗体
が構成される。さらに、両導体薄膜を覆って、金メッキ
層４２が形成される。
【００２７】図示例においては、好ましい態様として、
薄膜抵抗体３４はタンタル（Ｔａ）−シリコン−酸素の
三元合金から形成され、また、個別導体薄膜３８および
共通導体薄膜４０は、ニッケル（Ｎｉ）で形成される。
さらに、薄膜抵抗体３４の導体薄膜で覆われていない領
域、すなわちオリフィス２０に対応する領域には、薄膜
抵抗体３４（前記三元合金）を酸化雰囲気中で加熱して
酸化することにより、絶縁皮膜４４が形成される。
【００２８】この絶縁皮膜４４は、非常に優れた強度や
インクに対する耐蝕性を有する。そのため、図示例の記
録ヘッド１０は、通常のサーマルインクジェットの記録
ヘッドが有している、耐キャビテーションや耐蝕性を目
的とする保護層を不要にできる。その結果、投入エネル
ギの低減等を図り、小型で、かつ熱効率の高いインクジ
ェット記録ヘッドを実現できる。また、この構成を有す
ることにより、導体薄膜もインクに接触する結果となる
が、金メッキ層４２を有さない場合であっても、導体薄
膜をＮｉで形成することにより、インクに対する良好な
耐蝕性を確保することができる。
【００２９】さらに、図示例においては、好ましい態様
として、金メッキ層４２を有する。この金メッキ層４２
は、加熱によって行われる前記三元合金の酸化処理の
際、駆動用ＬＳＩ１４のボンディングパッド表面を酸化
させないために導入されたものである。これによってボ
ンディングパッド形成工程が大幅に簡略化し、さらに、
Ｎｉ薄膜導体の配線抵抗の低減、ヘッド実装時の信頼性
の向上等、多くの好ましい効果を得ることができる。
【００３０】なお、本発明の記録ヘッドは、これに限定
はされず、薄膜抵抗体として、ハフニウム（Ｈｆ）−ホ
ウ素（Ｂ）やＴａ−アルミニウム（Ａｌ）からなる薄膜
抵抗体や、Ａｌからなる導体薄膜を用い、かつ前述の作
用を目的として形成される保護層を有する、通常の記録
ヘッドであってもよい。
【００３１】また、図示例のような、加熱によってイン
クを吐出する記録ヘッド（サーマルインクジェット）に
も限定はされず、ピエゾ素子の振動等を利用して、ダイ
アフラムによってインクを吐出する記録ヘッドであって
もよい。
【００３２】さらに、振動板と対抗電極との間に静電力
を発生させ、この静電力によって振動板を変位し、この
振動板の復元力によってインクを加圧して吐出する、い
わゆる静電型の記録ヘッドであってもよい。この静電型
の記録ヘッドにおいては、振動板は、通常、薄膜形成プ
ロセスを用いてＳｉ基板で作成され、吐出室（個別イン
ク流路）は、この振動板を有する閉空間に形成される。
静電型の記録ヘッドでは、電圧を印加して電極と振動板
とを異なる電位に帯電し、静電力によって両者を近接す
ることにより、吐出室の体積を膨張して、キャビティ
（供通インク流路）から吐出室にインクを導入し、電源
をｏｆｆして、振動板を元の位置に戻すことにより吐出
室を加圧して、その力でインクを吐出する。あるいは、
静電力による振動板の振動エネルギによって、インクを
吐出室から吐出し、また、導入する。静電型の記録ヘッ
ドについては、例えば、特開平５−５０６０１号や同１
１−２０７９５６号等の各公報に詳述されている。
【００３３】すなわち、本発明の記録ヘッドは、サーマ
ルインクジェットに限定はされず、ピエゾ素子等を用い
てダイアフラムでインクを吐出するインクジェット、お
よび静電型のインクジェットのいずれであってもよく、
また、サイドシュータ型でもトップシュータ型でもよ
い。
【００３４】図１および図２に示されるように、インク
の流路を形成する隔壁１５は、オリフィス２０に対して
インク溝１６と逆側の表面を完全に覆って、オリフィス
２０の極近傍まで形成される領域と、この領域から突出
する様に、各オリフィス２０に対応する空間（対応する
絶縁薄膜４４領域）を分離してオリフィス２０よりも若
干インク溝１６側まで延在する壁状の領域とを有する。
【００３５】従って、前述のように、インク溝１６に供
給されたインクは、金メッキ層４２上の隔壁１５が形成
されない共通インク流路４６から、隔壁１５によってノ
ズル毎に分離された個別インク流路４８に至り、駆動用
ＬＳＩ１４による駆動の下、各発熱抵抗体のパルス加熱
によって生じた核沸騰によって、対応するオリフィス２
０（ノズル）からパルス的に吐出される。
【００３６】なお、このような構成を有する記録ヘッド
については、本発明者にかかる特開平６−７１８８８
号、同６−２９７７１４号、同７−２２７９６７号、同
８−２０１１０号、同８−２０７２９１号、同１０−１
６２４２号等の各公報に詳述されている。
【００３７】ここで、本発明にかかる記録ヘッド１０に
おいては、チップ３０（すなわち、図示例における、本
発明のヘッド本体）の裏面に、金属膜５０が形成され
る。
【００３８】前述のように、Ｓｉ基板１２は、ノズルの
配列方向の全域に延在するインク溝１６、裏面とインク
溝１６を連通してＳｉ基板１２を貫通するインク供給孔
１８等を有するため、強度が低くなってしまう。そのた
め、オリフィスプレート２２の貼り付け時、ウエハから
の切り出し時、ハンドリング時、フレーム２４への実装
時などに受ける、熱や機械的なストレス等によって、Ｓ
ｉ基板１２にクラックが入ったり、割れてしまう場合が
あり、記録ヘッドの生産歩留り低下の一因となっている
のも、前述のとおりである。
【００３９】これに対し、本発明にかかる記録ヘッド１
０においては、Ｓｉ基板１２の裏面に、チップ３０を補
強するための金属膜５０を有する。そのため、この金属
膜５０が有する粘りによってチップ３０が補強され、前
述の実装時等における機械的ストレスや熱的ストレスに
よって生じる、チップ３０の割れやクラックの発生を、
好適に防止することができ、その結果、記録ヘッドの生
産歩留りを向上することができる。しかも、金属膜５０
であれば、記録ヘッド１０の製造工程にも、それほど大
きな影響は出ない。特に、図示例のような、トップシュ
ート型のサーマルインクジェットの記録ヘッドでは、小
型で高効率の記録ヘッドが実現できる反面、インクをオ
リフィス２０に供給するために、Ｓｉ基板１２の溝加工
や穿孔等の加工が必須で、チップ３０（ヘッド本体）の
強度が低くなることを避ける事ができず、前記問題が発
生し易いので、本発明の効果は非常に大きい。
【００４０】本発明において、金属膜５０の形成材料に
は、特に限定はなく、各種の金属や合金が利用可能であ
る。中でも、耐蝕性、粘りの機能性、膜の性状等の点
で、クロム（Ｃｒ）、Ｎｉ、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニ
オブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、Ｈｆ、Ｔａおよび
タングステン（Ｗ）が、好ましく例示される。中でも特
に、上記特性を良好に発揮できる等の点で、Ｎｉおよび
Ｔａは好適である。これらは、単体で金属膜５０を形成
してもよく、あるいは、これらの１以上を主成分とする
合金で金属膜５０を形成してもよい。
【００４１】金属膜５０は、１層ではなく、２層以上を
有してもよい。複数層の金属膜５０を有する場合には、
金属単体のみを用いてもよく、合金のみを用いてもよ
く、金属単体と合金の両者を用いてもよい。複数層の金
属膜５０を有する場合には、異なる製膜方法からなる同
じ金属（合金）の膜であってもよく、３層以上を有する
場合には、例えば、Ｔａ層−Ｎｉ層−Ｔａ層等、同じ層
を複数層有してもよい。さらに、金属膜５０に、樹脂膜
を併用してもよい。
【００４２】金属膜５０の膜厚にも、特に限定はない。
しかしながら、薄すぎると、チップ３０の補強という本
発明の効果を良好に発現することができない。他方、厚
すぎると、金属膜５０が有する内部応力によって、逆
に、チップ３０の強度が低下してしまい、コスト的にも
不利になる。
【００４３】以上のことを考慮すると、金属膜５０の膜
厚は、０．１μｍ〜０．９μｍとするのが好ましい（複
数層の場合は全金属膜厚の合計）。金属膜５０の膜厚を
０．１μｍ以上とすることにより、本発明の効果を確実
に発現することができ、好適にチップ３０を補強し、安
定して生産歩留りを向上することができる。他方、膜厚
が０．９μｍ以下であれば、通常、金属膜５０の内部応
力による悪影響は問題にならない。また、金属膜５０の
膜厚を０．９μｍ以下にすることにより、成膜時間の低
減やターゲット材料の節約等を図って金属膜５０の成形
コストを低減でき、しかも、後述するＳｉウエハを切断
してチップ３０を切り出す際における、切断時の金属膜
５０の剥がれや、切断用ブレードの目詰まり等も防止し
て、良好な切断を行って切断コストも低減することがで
き、さらに、後述する記録ヘッド１０の製造において、
ウエハ切断前に切断位置の金属膜５０を予めエッチング
等によって除去しておくことも有効である。すなわち、
金属膜５０の厚さを０．１μｍ〜０．９μｍとすること
により、チプ３０の補強効果を良好に得ると共に、記録
ヘッド１０の製造コストを良好に低減することができ
る。
【００４４】特に、金属膜５０の膜厚を０．４μｍ〜
０．６μｍとすることにより、チップ３０の補強効果の
確実な発現と共に、チップ３０の強度が低い場合であっ
ても、金属膜５０の応力による悪影響を確実に無くすこ
とができ、従って、十二分な補強効果を得て、非常に高
い歩留りで、かつ、上記製造コストの点でも非常に有利
な、優れた記録ヘッド１０を実現することができる。
【００４５】なお、本発明の記録ヘッド１０において
は、金属膜５０を形成するのは、チップ３０の裏面のみ
に限定はされない。しかしながら、補強効果、生産性や
コスト等を考慮すると、トップシュート型の記録ヘッド
では、図示例のように、裏面のみに形成するのが好まし
い。さらに、金属膜５０は、形成面に全面的に形成され
るのに限定はされず、形成面の一部であってもよいが、
良好な補強効果を得るためには、少なくとも１つの面に
は、全面的に金属膜５０を形成するのが好ましい。
【００４６】以下、図３に示されるフローチャートを参
照して、記録ヘッド１０を作成する本発明の製造方法の
好適な一例について説明する。
【００４７】図３に示されるように、まず、工程（１）
において、Ｓｉ基板１２に駆動用ＬＳＩ１４を形成す
る。また、これにより、断熱層として作用するＳｉＯ2
層３２が形成される。なお、本製造方法において、工程
（１）〜工程（１４）までは、図９（Ａ）に示されるよ
うな、Ｓｉウエハの状態で行われる。
【００４８】次いで、工程（２）において、例えば、ス
パッタリングによって、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏの三元合金膜を
製膜し、さらに、Ｎｉ膜を製膜し、工程（３）におい
て、フォトエッチングによって、薄膜抵抗体３４、個別
導体薄膜３８および共通導体薄膜４０からなる発熱抵抗
体を作製する。その後、工程（４）において導体薄膜
（Ｎｉ層）上に金メッキ層４２を形成した後、工程
（５）において、酸化雰囲気中で加熱することにより、
この三元合金を酸化して、絶縁皮膜４４を形成する。
【００４９】熱酸化が終了したら、工程（６）におい
て、金属膜５０を形成する。金属膜５０の形成方法に
は、特に限定はなく、スパッタリングやＣＶＤ(Chemica
l Vapor Deposition) などの各種の薄膜形成技術、印刷
などの各種の厚膜形成技術等、公知の金属膜形成方法に
よればよい。中でも、製膜のやり易さ、形成した金属膜
５０の性状等の点で、スパッタリングが好ましく利用さ
れる。
【００５０】金属膜５０を形成したら、次いで、工程
（７）において、隔壁１５の形成材料、例えば、ポリイ
ミドをスピンコート等で塗布し、工程（８）において、
例えば、フォトドライエッチングによって、隔壁１５を
形成する。
【００５１】次いで、工程（９）においてインク供給孔
１８を形成し、さらに、工程（１０）において、インク
溝１６を形成する。両者は、レジストと、ドライあるい
はウエットエッチングとを用いる方法等、公知の手段で
形成すればよいが、加工能率等の点で、フォトレジスト
とサンドブラストによる加工とを組み合わせて形成する
のが好ましい。この点に関しては、本発明者による特開
平１０−２０２８８９号公報に詳述される。
【００５２】インク供給孔１８およびインク溝１６を形
成したら、工程（１１）において、表面側にオリフィス
プレート２２を貼付け、工程（１２）において、例え
ば、フォトドライエッチングによってオリフィス２０を
形成する。その後、好ましくは、工程（１３）におい
て、オリフィスプレート２２の表面の撥水処理を行う。
これにより、インクタンクを常圧化して、迅速な記録が
可能になる。撥水処理の方法には特に限定はなく、公知
の方法で行えばよい。
【００５３】次いで、工程（１４）において、公知の方
法でＳｉウエハを切断して各チップ３０を切り出し、さ
らに、工程（１５）において、個々のチップ毎に、実
装、すなわち、フレーム２４の所定位置への固定や、結
線等が行われる。
【００５４】図４に、記録ヘッド１０を作成する、本発
明の製造方法の別の好適な例のフローチャートを示す。
図３に示される例においては、工程（５）の熱酸化の後
に金属膜５０の形成を行ったが、図４に示される製造方
法は、隔壁１５を形成した後に、金属膜５０の形成を行
うものであり、これ以外は、図３と同様である。
【００５５】すなわち、図４に示される製造方法におい
ては、工程（１）の駆動用ＬＳＩ１４の作製〜工程
（５）の熱酸化までは、図３の製造方法と同様に行う。
図４に示される例においては、工程（５）の熱酸化の後
に、工程（６）において隔壁１５の形成材料（ポリイミ
ド）の塗布を行い、次いで、工程（７）において、隔壁
１５を形成する。本例では、この隔壁１５を形成した後
に、工程（８）において、金属膜５０を形成する。これ
以降の工程（９）のインク供給孔形成〜工程（１５）の
実装までは、前述の図３と同様に行って、本発明の記録
ヘッド１０を完成する。
【００５６】以上の説明から明らかなように、このよう
な記録ヘッド１０の製造方法における工程（１）〜工程
（１５）は、基本的に、半導体装置の製造等に利用され
る、薄膜形成プロセスに準じて行うことができる。
【００５７】本発明の記録ヘッド１０は、基本的に、こ
のように製造することができるが、本発明の製造方法
は、上述の２例に限定はされない。ここで、このような
記録ヘッド１０の製造において、チップ３０の割れ等の
発生が最も懸念されるのは、オリフィスプレート２２の
貼付け工程で、ヘッドが長尺になる程、起こり易い。し
かも、この工程でのチップの破壊は、これ以降のＳｉウ
エハとしての処理が不可能となるため、Ｓｉウエハ単位
での不良となり、生産歩留りを大きく低下させる。従っ
て、本発明の製造方法においては、オリフィスプレート
２２の貼り付けよりも前、すなわち、図３および図４を
参照すれば、工程（１１）よりも前に、この金属膜５０
の形成する。これにより、前述のチップ３０の割れ等を
より好適に低減できると共に、より良好な生産性で記録
ヘッド１０を製造できる。
【００５８】他方、金属膜５０の形成は、基本的に、オ
リフィスプレート２２の貼付け工程前であればよいが、
金めっき層４２の形成以前に金属膜５０を形成すると、
金めっき液の余分な消耗やレジスト塗布等の付加的な工
程が必要になり、製造コストや効率等の点で不利であ
る。従って、本発明の製造方法においては、金属膜５０
の形成は、金めっき工程からオリフィスプレート２２の
貼付けまでの、いずれかの工程の間に行うのが好まし
い。中でも特に、製膜のやり易さ等を考慮すると、図３
に示される熱酸化工程とポリイミド塗布工程の間、およ
び、図４に示される隔壁形成工程とインク供給孔形成工
程との間が、最も好ましく例示される。また、インク供
給孔形成工程の次に、金属膜５０の形成工程を設けるの
も、好ましい。
【００５９】また、金属膜５０の形成材料によっては、
切断時にブレード等の切断手段を目詰まりさせ易い場合
がある。この際には、Ｓｉウエハを切断して各チップ３
０を切り出す工程の前に、切断位置の金属膜５０を切断
幅よりも５０μｍ〜２００μｍ程度広く除去しておくの
が好ましい。なお、金属膜５０の除去方法としては、フ
ォトエッチング加工、レーザ加工、サンドブラスト加工
等、公知の方法が各種利用可能である。
【００６０】図５に、このような本発明の記録ヘッド１
０を用いる、本発明のインクジェットプリンタの一例の
概略図を示す。図５に示されるインクジェットプリンタ
６０（以下、プリンタ６０とする）は、（インクジェッ
ト）記録ヘッドをキャリッジによって一方向に走査する
ことで、記録紙Ｐに画像を記録する、いわゆるキャリッ
ジタイプのプリンタである。このプリンタ６０は、本発
明の記録ヘッド１０を用いる以外は、基本的に、公知の
インクジェットプリンタである。
【００６１】プリンタ１０において、記録ヘッド１０
は、図９（Ｂ）に示されるタイプのチップ３０を有する
もので、例えば、チップ３０をマウント２４に実装して
なるヘッドユニットやインクタンクを有して構成され
る。この記録ヘッド１０は、インク列２８を走査方向
（図中矢印ｘ方向）と直交して、かつ、インク吐出面で
あるオリフィスプレート２２表面（すなわち、チップ３
０表面）を下方に向けて、キャリッジ６２の所定位置に
装着される。キャリッジ６２は、走査方向に延在する２
本のガイド軸６４ａおよび６４ｂによって、走査方向に
移動自在に支持されており、タイミングベルト等を用い
る公知の移動手段（図示省略）によって移動される。こ
れにより、記録ヘッド１０が走査される。また、ガイド
軸６４の端部近傍の下方には、ワイパー等を用いて記録
ヘッド１０のオリフィスプレート２２表面を清掃するメ
ンテナンスユニット６６が配置されている。
【００６２】一方、記録紙Ｐは、送りローラ７０によっ
て走査方向と直交する方向に搬送される。図示例におい
ては、記録紙Ｐは、矢印に示されるように、プリンタ６
０手前の挿入口６８から挿入され、プリンタ６０内を奥
手に進行して、次いで、上方に折り返されるようにして
手前に搬送される。また、記録ヘッド１０の走査に対応
する、所定の記録位置には、記録紙Ｐの記録位置に存在
する領域を下方から支持するガイド７２が配置される。
【００６３】前述のように、記録紙Ｐの搬送は断続的
で、停止している際にキャリッジ６２によって記録ヘッ
ド１０を走査して、記録紙Ｐの記録位置に存在する領域
に画像を記録する。走査が終了すると、所定量だけ記録
紙Ｐが搬送され、停止して、再度、記録ヘッド１０の走
査による画像記録を行うことを繰り返し、記録紙Ｐの全
面に画像記録を行う。例えば、前述のような、ノズル列
２８が、３６０ｎｐｉで１２８ノズルであれば、記録紙
Ｐは９ｍｍずつ断続的に搬送される。また、記録ヘッド
１０は、メンテナンスユニット６６を走査した際に、オ
リフィスプレート２２の表面を清掃され、オリフィス２
０（ノズル）の詰まり等が予防される。
【００６４】図６に、本発明の記録ヘッド１０を用い
る、本発明のインクジェットプリンタの別の例を示す。
なお、図６において、（Ａ）は、このインクジェットプ
リンタの構成を示す概念図であり、（Ｂ）は、このイン
クジェットプリンタを斜め方向から見た際の概念図であ
る。図６に示されるインクジェットプリンタ８０（以
下、プリンタ８０とする）は、対応する記録紙Ｐの一方
向を超えて延在するインク列２８を有する、図１０に示
されるようなラインヘッドを記録ヘッド１０として用い
るものである。このプリンタ８０も、本発明の記録ヘッ
ド１０を用いる以外は、基本的に、公知のインクジェッ
トプリンタである。
【００６５】図６に示されるプリンタ８０は、本発明の
記録ヘッド１０を用いる記録部８２、給紙部８４、プレ
ヒート部８６、排出部８８（図６（Ｂ）では省略）、お
よびメンテナンスユニット９０を有して構成される。
【００６６】給紙部８４は、搬送ローラ対９２および９
４と、ガイド９６および９８とを有するもので、記録紙
Ｐは、給紙部８４によって、横方向から上方に搬送さ
れ、プレヒート部８６に供給される。
【００６７】プレヒート部８６は、３本のローラおよび
エンドレスベルトからなるコンベア１００と、コンベア
１００の外方からエンドレスベルトに押圧される圧着ロ
ーラ１０２と、コンベア１００の内方から圧着ローラ１
０２（エンドレスベルト）に押圧されるヒータ１０４
と、プレヒート部８６内（ハウジング８６ａ内）を排気
する排気ファン１０６とを有する。このようなプレヒー
ト部８６は、インクジェットによる画像の記録に先立
ち、記録紙Ｐを加熱することで、インクの乾燥を促進す
るためのもので、給紙部８４から搬送された記録紙Ｐ
は、コンベア１００と圧着ローラ１０２とによって挟持
搬送されつつ、ヒータ１０４によって加熱され、記録部
８２に搬送される。
【００６８】記録部８２は、本発明の記録ヘッド１０
と、記録搬送手段１０８とを有して構成される。記録ヘ
ッド１０は、チップ３０をマウント２４に実装してなる
ヘッドユニット１１０と、インクタンク１１２（１１２
Ｙ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，および１１２Ｂ）とを有して
構成される。また、記録ヘッド１０は、インク列２８を
図５（Ａ）の紙面に垂直に延在して配置される。記録搬
送手段１０８は、ローラ１１４ａ，１１４ｂおよび吸着
ローラ１１６，ならびに多孔エンドレスベルト１１８か
らなるコンベア１２０と、多孔エンドレスベルト１１８
（ローラ１１４ａ）に押圧されるニップローラ１２２
（図５（Ｂ）では省略）と、コンベア１２０内に配置さ
れる吸着箱１２４とを有して構成される。
【００６９】記録ヘッド１０は、オリフィス２０（チッ
プ３０の表面）を吸着ローラ１１６に向けて配置され
る。また、記録搬送手段１０８は、記録ヘッド１０のイ
ンク列２８の延在方向と直交する方向に、所定速度で連
続的に記録紙Ｐを搬送する。従って、プレヒート部８０
から供給された記録紙Ｐは、ラインヘッドである記録ヘ
ッド１０のノズル列２８で全面を走査され、画像が記録
される。また、コンベア１２０は、多孔エンドレスベル
ト１１８で構成され、さらに吸着ローラ１１６および吸
着箱１２４を有する。そのため、記録紙Ｐは、多孔エン
ドレスベルト１１８に吸着された状態で搬送され、記録
ヘッド１０に対して、適正に所定位置に保たれた状態で
画像が記録される。
【００７０】画像を記録された記録紙Ｐは、排出部８８
に供給され、搬送ローラ対１２６および排出ローラ１２
８によって搬送されて、例えば、図示しない排出トレイ
に排出される。
【００７１】メンテナンスユニット９０は、記録ヘッド
１０の清掃を行うもので、ワイパー１３０とキャップ１
３２とを有する。図示例のプリンタ８０において、コン
ベア１２０、ニップローラ１２２、吸着箱１２４および
搬送ローラ対１２６は一体的にユニット化されている。
このユニットは、公知の方法で、コンベア１２０のロー
ラ１１４ａの回転軸を中心に９０°回転して（図中矢印
ａ）、ユニット化されたコンベア１２０等を図５（Ａ）
中に点線で示す位置に移動可能に構成される。また、メ
ンテナンスユニット９０は、記録ヘッド１０の下方に位
置しており、公知の方法で、昇降可能に構成される（図
中矢印ｂ）。
【００７２】記録ヘッド１０の清掃時には、まず、ユニ
ットを前記点線位置に移動する。次いで、図７（Ａ）お
よび（Ｂ）に示されるように、図６（Ａ）に示される待
機位置に位置するメンテナンスユニット９０を上昇し
て、キャップ１３２を下降して退避させた後、ワイパー
１３０をさらに上昇して、記録ヘッド１０（チップ３０
表面＝オリフィスプレート２０表面）に当接し、ワイパ
ー１３０をインク列２８方向に移動して清掃を行う。清
掃を終了したら、ワイパー１３０を元の位置に戻して降
下し、さらに、メンテナンスユニット９０を降下して待
機位置に戻し、さらに、前記ユニットを実線で示される
位置に戻す。
【００７３】また、キャップ１３２は、非記録時に記録
ヘッド１０の表面（インク吐出面）を密閉状態で覆っ
て、オリフィス２０（ノズル）内のインクが濃縮、乾燥
および固化するのを防止する。また、キャップ１３２に
は、サクションポンプが接続されており、必要に応じ
て、記録ヘッド１０の表面を密閉して覆った状態でオリ
フィス２０内を負圧にして、オリフィス２０内に詰まっ
たインク等を除去する。従って、画像の記録時には、キ
ャップ１３２は、記録ヘッド１０と記録紙との間から退
去している。
【００７４】なお、本発明のインクジェットプリンタ
は、上述の例に限定はされず、公知のインクジェットプ
リンタが、各種利用可能であり、例えば、記録紙を自動
的に供給するフィーダ等を有していてもよい。
【００７５】以上、本発明のインクジェット記録ヘッド
およびインクジェット記録ヘッドの製造方法、ならびに
インクジェットプリンタについて詳細に説明したが、本
発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸
脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよ
いのは、もちろんである。
【００７６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、トップシュート型のサーマルインクジェットは
じめとする各種のインクジェット記録ヘッドにおいて、
チップ等のヘッド本体の強度を確保して、チップの実装
時等の製造中の損傷に起因する歩留りの低下を、大幅に
低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインクジェット記録ヘッドの一例の
概略断面図である。
【図２】 （Ａ）は図１の部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）
のｂ−ｂ線概略断面図である。
【図３】 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方
法の別の例を説明するためのフローチャートである。
【図５】 本発明のインクジェットプリンタの一例の概
略斜視図である。
【図６】 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明のインクジェ
ットプリンタの別の例の概念図である。
【図７】 （Ａ）および（Ｂ）は、図５に示されるイン
クジェットプリンタのメンテナンスユニットを説明する
ための概念図である。
【図８】 従来のインクジェット記録ヘッドの一例の概
略断面図である。
【図９】 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、
本発明ならびに従来のインクジェット記録ヘッドを説明
するための概念図である。
【図１０】 本発明ならびに従来のインクジェット記録
ヘッドの別の例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１０、１５０ （インクジェット）記録ヘッド １２ Ｓｉ基板 １４ 駆動用ＬＳＩ １６，２６ インク溝 １８ インク供給孔 ２０ オリフィス ２２ オリフィスプレート ２４ フレーム ２８ ノズル列 ３０，１５２ チップ ３２ ＳｉＯ2 層 ３４ 抵抗体薄膜 ３８ 個別導体薄膜 ４０ 共通導体薄膜 ４２ 金メッキ層 ４４ 絶縁皮膜 ４６ 共通インク流路 ４８ 個別インク流路 ５０ 金属膜 ６０，８０ （インクジェット）プリンタ ６２ キャリッジ ６４ａ，６４ｂ ガイド軸 ６６，９０ メンテナンスユニット ６８ 挿入口 ７０ 送りローラ ７２，９６，９８ ガイド ８２ 記録部 ８４ 供給部 ８６ プレヒート部 ８８ 排出部 ９２，９４，１２６ 搬送ローラ対 １００，１２０ コンベア １０２ 圧着ローラ １０４ ヒータ １０６ 排気ファン １０８ 記録搬送手段 １１０ ヘッドユニット １１２ インクタンク １１４ａ，１１４ｂ ローラ １１６ 吸着ローラ １１８ 多孔エンドレスベルト １２２ ニップローラ １２４ 吸着箱 １２８ 排出ローラ対 １３０ ワイパー １３２ キャップ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のオリフィスと、前記オリフィスの個
    々に対応して配されるインク吐出手段と、前記オリフィ
    スの個々にインクを供給する個別インク通路と、前記個
    別インク通路にインクを供給する共通インク通路とを有
    する、ヘッド本体の少なくとも一面の少なくとも一部
    に、金属膜を有することを特徴とするインクジェット記
    録ヘッド。
  2. 【請求項２】前記金属膜が、クロム、ニッケル、ジルコ
    ニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、
    およびタングステンから選択される１以上を主成分とす
    るものである請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】前記オリフィスがヘッド本体の一面に形成
    され、前記インク吐出手段がインクの加熱手段を有する
    ものであり、前記ヘッド本体のオリフィス形成面と逆面
    に、前記共通インク通路にインクを供給するインク供給
    孔が穿孔され、さらに、前記金属膜を、前記ヘッド本体
    のオリフィス形成面と逆面に有する請求項１または２に
    記載のインクジェット記録ヘッド。
  4. 【請求項４】前記金属膜の膜厚が、０．１μｍ〜０．９
    μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェ
    ット記録ヘッド。
  5. 【請求項５】個々のオリフィスにインクを供給する個別
    インク通路の一部を構成する基板の穿孔および溝形成の
    少なくとも一方の加工工程と、前記加工工程後に行われ
    る、前記オリフィスが形成されるオリフィスプレートの
    貼付け工程とを含むインクジェット記録ヘッドの製造に
    おいて、前記オリフィスプレートの貼付け工程よりも前
    に、前記基板の個別インク通路とは逆面の少なくとも一
    部に金属膜を形成することを特徴とするインクジェット
    記録ヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】請求項１〜４に記載のいずれかに記載のイ
    ンクジェット記録ヘッドを用いることを特徴とするイン
    クジェットプリンタ。
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