JP2002001958A - インクジェットプリンタヘッドの構造及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インク滴をエネルギー効率良く噴射できるイン
クジェットプリンタヘッド及びその容易な製造方法を提
供する。 【解決手段】発熱部３１を三方から取り囲むように第１
隔壁３４と第２隔壁３５の二層構造からなる隔壁を形成
し、この上にオリフィス板３７を積層して吐出ノズル３
９を形成し、すり鉢を伏せた形状の上すぼみのインク加
圧室３６を形成する。インク供給孔２８、インク供給溝
２７及びインク流路３８を介してインク加圧室３６に供
給され、発熱部３１の発熱によって発生する膜気泡の膨
張圧力により上方に押し遣られるインクは、インク加圧
室３６の上すぼみの内壁に沿って大きな流路抵抗を受け
ずに円滑に吐出ノズル３９に案内され、吐出速度を低下
させることなく外部に吐出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴をエネル
ギー効率良く噴射できるインクジェットプリンタヘッド
及びその容易な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、印字ヘッドからインクを用紙
面に吐出して印字を行うインクジェットプリンタがあ
る。このインクジェットプリンタによる印字方法は、印
字ヘッドのインク吐出面に多数配列されている微細な孔
（吐出ノズル）からインクの液滴を吐出させ、このイン
ク滴（印字ドット）を紙、布などの被記録材に着弾させ
て吸収させ、これにより文字や画像等の印字を行なうも
のであり、騒音の発生が少なく、特別な定着処理を要す
ることもなく且つフルカラー記録も比較的容易な記録方
法である。

【０００３】インクの液滴を吐出させる方法としては、
微細なインク加圧室に発熱部を配して、この発熱部に電
気パルスを与え高速でインクと発熱部の界面に気泡を発
生させ、その気泡の成長力を利用して吐出ノズルから液
滴を吐出させるサーマル式のインクジェットプリンタヘ
ッドがある。

【０００４】上記のサーマル式のインクジェットプリン
タヘッドには、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。

【０００５】このルーフシュータ型のインクジェットプ
リンタヘッドの製法としては、例えば６×２．５４ｍｍ
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、ＬＳＩ形成技術と薄膜形成技術を
利用して、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。

【０００６】図５(a),(b),(c) は、そのような従来のイ
ンクジェットプリンタヘッド（以下、単に印字ヘッドと
いう）の製造方法を工程順に示す図であり、それぞれ一
連の工程においてチップ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、１列のみの吐出ノズルを備
えたモノクロ用印字ヘッドを示しているが、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
状で１個のチップ基板に形成されたものがフルカラー用
印字ヘッドとして一般的に実用化されている。

【０００７】また、同図(c) には２３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も異な
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。

【０００８】図６(a),(b),(c) は、上段に図５(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、図６(a),(b),(c) の中段には上段のＡ−Ａ′断面矢
視図（同図(a) 参照）を示し、下段には上段のＢ−Ｂ′
断面矢視図（同図(a) 参照）示している。また、図６
(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、それぞれ図５(a),
(b),(c) の下に示す断面図と同一のものである。尚、図
６(a),(b),(c) には、図示する上での便宜上、本来は上
記のように６４個、１２８個又は２５６個というように
多数形成される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。

【０００９】この印字ヘッドの製造方法は、先ず、工程
１として、４×２５．４ｍｍ以上のシリコン基板上にダ
イシングラインによって多数細分化されたチップ基板の
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 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）又はＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ（窒素）系の発熱抵抗体
膜と、Ｔｉ−Ｗ等の密着膜と、良導体の例えばＡｕなど
の電極膜とを、スパッタあるいは真空蒸着等の真空成膜
装置で連続して順次積層して成膜する。

【００１０】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パターニングし、条形の
発熱抵抗体膜の発熱部とする領域を露出させその両側の
発熱抵抗体膜に重ねて配線電極を形成して、発熱部と両
側の配線電極とからなる発熱素子を形成する。この工程
で発熱部の位置が決められる。

【００１１】図５(a) 及び図６(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１の短手方向の一方の（図では右方の）
側端部近傍に沿って駆動回路２が形成され、チップ基板
１の長手方向の一方の（図では上方の）端部に駆動回路
端子２−１が形成されている（図５(a) 参照）。

【００１２】そして、その上からチップ基板１の全面に
形成されたパッシベーション膜３の上に、発熱部４が形
成されている。発熱部４の一方の端部に共通電極５が接
続され、他方の端部と駆動回路２との間に個別配線電極
６が接続されている。上記の発熱部４、共通電極５、及
び個別配線電極６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。

【００１３】これらの並設により、チップ基板１上に
は、発熱部列４′及び個別配線電極列６′が形成されて
いる。そして、共通電極５には、共通給電端子５−１が
形成されている（図５(a) 参照）。

【００１４】続いて、工程３として、個々の発熱部４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で形成
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１／２程度
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
ング装置またはサンドブラスト装置などにより上記チッ
プ基板の面に細長のインク供給溝を形成し、更にこのイ
ンク供給溝に連通し基板下面に開口するインク給送孔を
形成する。

【００１５】この工程４では、発熱部、配線電極、隔壁
などが形成されている表面側のインク供給溝と、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溝をチップ基
板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。

【００１６】図５(b) 及び図６(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、細長いインク供給溝７及び丸又は角形のインク給送
孔８が形成され、インク供給溝７の左側に位置する共通
電極５部分と、右方の個別配線電極６が配設されている
部分、及び各発熱部４と発熱部４の間に、隔壁９（シー
ル隔壁９−１、９−２、区画隔壁９−３）が形成されて
いる。

【００１７】上記の隔壁９は、個別配線電極６上のシー
ル隔壁９−２を櫛の胴とすれば、各発熱部４と発熱部４
との間に伸び出す区画隔壁９−３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
９−３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４が位置する微細な区画部が、発熱部４の数だ
け形成される。

【００１８】この後、工程５として、ポリイミドのフィ
ルムからなるオリフィス板で、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５０〜２００℃で加熱しながら、９．
８×１０^-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
金属膜をオリフィス板表面に蒸着する。

【００１９】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、例えばヘリコン
波によるドライエッチング等により上記の金属膜マスク
に従って吐出ノズルとして多数の孔をオリフィス板に一
括形成する。

【００２０】図５(c) 及び図６(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１１が共通電極給電端子５−１及び駆
動回路端子２−１の部分を除く全領域を覆っており、シ
ール隔壁９−２及び区画隔壁９−３によって形成されて
いる区画部も上を覆われて隔壁９の厚さに対応する高さ
の微細なインク加圧室１２を形成して、その開口をイン
ク供給溝７方向に向けている。そして、これらインク加
圧室１２の開口とインク供給溝７とを連通させるインク
流路１３が形成されている。

【００２１】そして、オリフィス板１１には、インク加
圧室１２の発熱部４に対向する位置に吐出ノズル１４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、１８個又は５６個の吐出ノズル１４を１列
に備えた多数のモノカラー用印字ヘッド１５がシリコン
ウェハ上に完成する。

【００２２】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、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、端子接続し、その接
続部分を樹脂等で封止処理して、実用単位のモノカラー
用印字ヘッドモジュールが完成する。

【００２３】上記のように１列の吐出ノズル１４を備え
たモノカラー用印字ヘッド１５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
ー用印字ヘッド１５の構成をモノリシックに４列構成と
することは可能であり、各モノカラー用印字ヘッド１５
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。

【００２４】図７(a) は、上述の図５及び図６に示した
チップ基板１、駆動回路２、駆動回路端子２−１、発熱
部４、共通電極５、共通電極給電端子５−１、個別配線
電極６、インク供給溝７、インク供給孔８、隔壁９、オ
リフィス板１１、インク加圧室１２、インク流路１３、
吐出ノズル１４の各部を１組としてなるモノカラー用印
字ヘッド１５をヘッド素子として、このヘッド素子をや
や大きく区画したチップ基板１６上に４列並べ、これに
より、１個のチップ基板１６に４列のノズル列１７（１
７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を形成してフルカラー
用印字ヘッド１８を構成した例を示す図である。また、
図７(b) は、製造工程の途上にあるシリコウエハ１９上
における上記のフルカラー用印字ヘッド１８を示してい
る。

【００２５】図８(a) 〜(d) は、上記構成のフルカラー
用印字ヘッド１８が印字駆動されるときの動作状態を示
す図であり、同図(a) は図５(c) の断面図又は図６(c)
の中段の断面図に示した構成を再掲している。ただし、
図８(a) に示す実働時には、インク流路１３には外部か
らインク２１が常時供給されており、インク加圧室１２
に供給され吐出ノズル１４内に進入したインク２１の表
面部２１ａは凹状のメニスカスを形成している。

【００２６】先ず、印字情報に応じた通電により、発熱
部４を発熱駆動すると、発熱部４上に極微の核気泡が発
生し、この核気泡が合体して、同図(b) に示すように、
膜気泡２２が発生する。そして、吐出ノズル１４内のイ
ンク表面部２１ａはやや上昇する。続いて、同図(c) に
示すように、上記の膜気泡２２が断熱膨脹により更に大
きな膜気泡２２ａに成長して、その圧力により、インク
吐出ノズル１４からインク２１が押し出されて、その表
面部２１ａが大きく外部に突出する。

【００２７】この押し出されたインク２１の表面部２１
ａは、同図(d) に示すように、同図(c) の膜気泡２２ａ
から更に膨張して大きく成長した膜気泡２２ｂの圧力に
よってインク滴２１ｂとなってインク吐出ノズル１４か
ら噴射され、図の矢印Ｃで示すように、不図示の紙面に
向けて飛翔する。この後、上記の膜気泡２２ｂは急速に
縮小して消滅し、図８(a) の状態に戻る。この動作周期
はおよそ３００μｓｅｃ以下である。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成されて動作する印字ヘッドは、モノカラー用又は
フルカラー用のいずれの場合であっても、上記の膜気泡
２２ｂの圧力によって、インク加圧室１２内にあったイ
ンク２１が、吐出ノズル１４を介してインク滴２１ｂと
なって外部に吐出されるに際し、インク加圧室１２内に
発生した膜気泡２２ｂによる圧力が効率よく吐出ノズル
１４方向に集中しないという問題を有している。

【００２９】図９は、図６(c) に示す構成のＤ−Ｄ′断
面矢視図である。同図に示すように、インク加圧室１２
の形状は、隔壁９が垂直な壁面を形成しており、これに
対して水平に張り渡されているオリフィス板１１によっ
て、隔壁９と吐出ノズル１４との間には大きな段差２３
が形成されている。このため、発熱部４の発熱によって
インク加圧室１２内に発生する気泡の圧力によりオリフ
ィス板１１の方向に押し遣られたインクは、上記の段差
２３によって大きな抵抗を受けて流路抵抗が大きくな
り、したがって円滑に吐出ノズル１４に流入していくこ
とができず、このため圧力エネルギーの損失が大きく、
インクの吐出速度（噴射速度）が低下するという問題を
有していた。

【００３０】そして、また、上記の段差２３を解消する
ためには、インク加圧室１２を取り囲む隔壁９の壁面
を、すり鉢を伏せた上すぼみの形状に形成できれば問題
ないが、そのような上すぼみの傾斜壁面を持った隔壁９
を形成することは極めて困難である。

【００３１】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
インク滴をエネルギー効率良く噴射できるインクジェッ
トプリンタヘッド及びその容易な製造方法を提供するこ
とである。

【００３２】

【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、インクに圧力を
作用させ該インクを吐出ノズルから所定方向に噴射させ
るインクジェットプリンタヘッドであって、インクに圧
力を作用させる加圧室の底部に設けられた圧力エネルギ
ー発生素子と、外部から供給されたインクを上記加圧室
を経由して上記吐出ノズルに流通させるインク流路を区
画する隔壁と、該隔壁上に設置され上記圧力エネルギー
発生素子に対向させて上記吐出ノズルが形成されたオリ
フィス板と、を有し、上記隔壁は、複数の隔壁層を積層
した多層構造に形成され、各々の上記隔壁層は少なくと
も上記加圧室を囲む壁面が上記オリフィス板に近い隔壁
層ほど加圧室内部に突出するように形成されて構成され
る。

【００３３】次に、請求項２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、インクに圧力を作用さ
せて吐出ノズルから所定方向に噴射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、基板に圧力エネ
ルギー発生素子を設置する工程と、上記基板上に感光性
材料からなる第１隔壁層を形成する工程と、上記第１隔
壁層を所定のパターンを備えたマスクを介して露光する
工程と、露光を終えた上記第１隔壁層上に感光性材料か
らなる第２隔壁層を積層する工程と、上記第２隔壁層に
対し所定のパターンを備えたマスクを介して露光を行う
工程と、露光を終えた上記第２隔壁層と上記第１隔壁層
とを現像する工程とを、有して構成される。

【００３４】上記第１隔壁層及び上記第２隔壁層を形成
する上記感光性材料は、例えば請求項３記載のように、
ボジ型感光性樹脂であることが好ましく、また、例えば
請求項４記載のように、ネガ型感光性樹脂であってもよ
い。ただし、その場合は、例えば請求項５記載のよう
に、上記第２隔壁層に対する露光量を該第２隔壁層のみ
を硬化させる露光量に制御するとよい。

【００３５】

【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) は本発明の一実施形
態としてのインクジェットプリンタヘッドの製造工程の
途中の状態を示す平面図であり、同図(b) は同図(a) の
Ｄ−Ｄ′断面矢視図、同図(c) は同図(a) のＥ−Ｅ′断
面矢視図、同図(d) は同図(a) のＦ−Ｆ′断面矢視図で
ある。これらの図１(a) 〜(d) は、上述した従来同様の
製造工程の工程４までを終了した状態を示しているが、
本例では、途中の工程３における隔壁の形成方法が従来
と異なる。

【００３６】すなわち、図１(a) 〜(d) に示すように、
基板２５には、一方（図の右方）の側端部近傍に沿って
駆動回路２６が形成され、基板２５の他方（図の左方）
の側端部近傍に沿って細長いインク供給溝２７が形成さ
れている。インク供給溝２７には基板２５の裏面に開口
するインク給送孔２８が連通して形成されている。ま
た、基板２５の上面には、パッシベーション膜２９を介
してＴａ−Ｓｉ−Ｏ系のおよそ１０００Å〜５０００Å
の厚さの発熱抵抗体膜からなる２０〜３０μｍ×２０〜
３０μｍの面積の発熱部３１が形成され、その発熱部３
１の両側（図の左右方向）には、Ｗ−Ｔｉ系の１０００
Å〜３０００Åの厚さの密着層からなる下地配線膜とＡ
ｕの３０００Å〜１００００Åの厚さの上部配線膜の二
層構造からなる個別配線電極３２と共通配線電極３３が
形成されている。

【００３７】本例では、次の工程３において、先ずイン
ク供給溝２７よりも左方の基板端部全面と各発熱部３１
の間及びそれに続く発熱部３１左方の基板端部全面に、
第１隔壁３４を形成し、更にその上に第２隔壁３５を形
成する。上記の第１隔壁３４は、厚さが５〜１０μｍで
あり各発熱部３１に対応するインク加圧室を区画する部
分の内寸法ａはおよそ３０μｍである。また、全体の形
状は、図５(b) 及び図６(b) に示した隔壁９の形状とほ
ぼ同様である。

【００３８】そして、第２隔壁３５は、厚さは第１隔壁
３４の厚さと同様の５〜１０μｍであり、内寸法ｂは１
５〜２５μｍである。また、全体の形状はインク加圧室
３６となる部分の周囲の形状を除いて、第１隔壁３４の
形状と同一である。すなわち、そのインク加圧室３６と
なる部分において、第２隔壁３５は、第１隔壁３４より
もインク加圧室３６内部に突出するように形成されてい
る。

【００３９】図２(a) は、上記に続く工程５及び工程６
で、オリフィス板を積層し吐出ノズルを穿設・形成して
完成した印字ヘッドの平面図であり、同図(b) は同図
(a) のＧ−Ｇ′断面矢視図、同図(c) は同図(a) のＨ−
Ｈ′断面矢視図、同図(d) は同図(a) のＪ−Ｊ′断面矢
視図である。

【００４０】図２(a) 〜(d) に示すように、上記第１隔
壁３４と第２隔壁３５の二層構造からなる隔壁の上に、
厚さ１０〜３０μｍのポリイミドフィルムのオリフィス
板３７が積層されて、発熱部３を中心とするインク加圧
室３６が形成され、そのインク加圧室３６とインク供給
溝２７とに連通する高さおよそ１０μｍのインク流路３
８が形成されている。そして、オリフィス板３７には、
インク加圧室３６の発熱部３１に対向する位置に１０μ
ｍφ〜２０μｍφの吐出ノズル３９が形成されている。

【００４１】このように完成した本例の印字ヘッド４０
において、発熱部３１を取り囲むインク加圧室３６の壁
面は、同図(b) 及び同図(d) に示すように、第１隔壁３
４よりもオリフィス板３７に近い隔壁である第２隔壁３
５のほうがインク加圧室３６内部に突出するように形成
されているので、全体としてインク加圧室３６の内壁
が、すり鉢を伏せたような上すぼみ（同図(d) では左方
に向かってすぼむ状態）の形状となっている。

【００４２】これにより、発熱部３１が発熱駆動されて
インク加圧室３６内に膜気泡が発生したとき、この膜気
泡の膨張圧力によって上方（同図(d) では左方）に押し
遣られるインクは、伏せたすり鉢状の上すぼみの内壁に
沿って、大きな流路抵抗を受けることなく円滑に吐出ノ
ズル３９に案内されて外部に吐出される。

【００４３】次に、上記のような二層構造の隔壁の製造
方法を説明する。図３(a),(b),(c) は、ポジ型の感光性
樹脂を用いて行う多層構造（本例では二層構造）の隔壁
の製造方法を示す図である。先ず、上述した工程３にお
いて、前工程までに図１(a),(b),(c) に示す駆動回路２
６、発熱部３１、配線電極３２及び３３が形成された基
板２５の上に、図３(a) に示すように、例えば各種コー
ティング法によりポジ型感光性ポリベンゾオキサゾール
系の隔壁材料４１の層を形成する。

【００４４】これを、同図(b) に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術によりパターン化する。すなわち、フ
ォトマスク４２（図では説明の便宜上フォトマスク４２
を隔壁材料４１から上に離して図示しているが実際には
隔壁材料４１に密着している。以下同様）を形成し、矢
印４３に示すように露光する。これにより、フォトマス
ク４２の非開口部４２−１で遮光された将来第１隔壁３
４となるべき部分の隔壁材料４１は非溶解性を維持し、
フォトマスク４２の開口部４２−２に対応する将来イン
ク加圧室３６の一部となる部分の隔壁材料４１は露光さ
れて溶解性に転移する。

【００４５】また、このとき、この印字ヘッド４０が例
えば２５．４ｍｍあたり６００個の吐出ノズル３９を形
成するものであるとした場合、上記第１隔壁３４の最終
厚さが約５〜１０μｍになるようにコーティングし、ま
た、図１(d) に示した内寸法ａが約３０μｍになるよう
にフォトマスク４２を設計する。

【００４６】続いて、この露光済みの隔壁材料４１を未
現像のまま、この上に、再び上記同様にポジ型感光性ポ
リベンゾオキサゾール系の隔壁材料４４を同図(c) に示
すようにコーティングする。

【００４７】そして、同図(d) に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術によりパターン化する。すなわち、フ
ォトマスク４５を形成し、矢印４６に示すように露光す
る。これにより、この場合もフォトマスク４５の非開口
部４５−１で遮光された将来第２隔壁３５となるべき部
分の隔壁材料４４は非溶解性を維持し、フォトマスク４
５の開口部４５−２に対応する将来インク加圧室３６の
一部となる部分の隔壁材料４４は露光されて溶解性に転
移する。

【００４８】このとき、上記のようにこの印字ヘッド４
０が２５．４ｍｍあたり６００個の吐出ノズル３９を形
成するものであるとすると、この第２隔壁３５の厚さが
約５〜１０μｍになるようにコーティングし、また、図
１(d) に示した内寸法ｂが約１５〜２５μｍになるよう
にフォトマスク４５を設計する。

【００４９】また、このとき、フォトマスク４５の開口
部４５−２に対応する下部層の隔壁材料４１が再び露光
されるが、この被露光部分は、フォトマスク４５の開口
部４５−２よりも狭いことと、この隔壁材料４１がポジ
型感光性材料であることから、先に溶解性となった性質
は変化せず、また、その溶解性の範囲も変化することが
ない。すなわち、悪影響を受けることはない。

【００５０】この後、上記隔壁材料４１及び４４の溶解
性に転移した被露光部を溶剤を用いて除去する現像処理
を行い、更に、キュアを行って、同図(e) に示すよう
に、所望の形状の第１隔壁３４と第２隔壁３５を得るこ
とができる。すなわち、図１(d) に示した工程４までを
終了した状態が得られる。

【００５１】尚、上記の例は、隔壁材料にポジ型の感光
性樹脂を用いた場合を示したが、隔壁材料はポジ型と限
るものではなく、ネガ型の感光性樹脂であってもよい。
図４(a),(b),(c) は、ネガ型の感光性樹脂を用いて行う
多層構造（本例では二層構造）の隔壁の製造方法を示す
図である。この場合も、工程３において、前工程までに
図１(a),(b),(c) に示す駆動回路２６、発熱部３１、配
線電極３２及び３３が形成された基板２５の上に、図４
(a) に示すように、例えば各種コーティング法によりネ
ガ型感光性ポリイミド系の隔壁材料４７の層を形成す
る。

【００５２】これを、同図(b) に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術によりパターン化する。すなわち、フ
ォトマスク４８を形成し、矢印４９に示すように露光す
る。これにより、フォトマスク４８の非開口部４８−１
で遮光された将来インク加圧室３６の一部となる部分の
隔壁材料４７は溶解性を維持し、フォトマスク４８の開
口部４８−２に対応する将来第１隔壁３４となるべき部
分の隔壁材料４７は露光されて非溶解性に転移する。

【００５３】続いて、この露光済みの隔壁材料４７を未
現像のまま、この上に、再び上記同様にネガ型感光性ポ
リイミド系の隔壁材料５１を同図(c) に示すようにコー
ティングし、これを同図(d) に示すように、フォトリソ
グラフィー技術によりパターン化する。

【００５４】すなわち、フォトマスク５２を形成し、矢
印５３に示すように露光する。これにより、フォトマス
ク５２の非開口部５２−１で遮光された将来インク加圧
室３６の一部を形成すべき部分の隔壁材料５１は溶解性
を維持し、フォトマスク５２の開口部５２−２に対応す
る将来第２隔壁３５となるべき部分の隔壁材料５１は露
光されて非溶解性に転移する。

【００５５】尚、このフォトマスク５２を用いて露光す
るときの露光エネルギー量は、第２隔壁３５部分の隔壁
材料５１のみを感光させ、前段で露光を遮断されている
下部のインク加圧室３６となる部分の隔壁材料４７を感
光させないような露光条件を設定する必要がある。

【００５６】この後、転移しなかった非露光部を溶剤を
用いて除去する現像処理を行い、更に、キュアを行っ
て、同図(e) に示すように、所望の形状の第１隔壁３４
と第２隔壁３５を得ることができる。すなわち、この場
合も、図１(d) に示した工程４までを終了した状態が得
られる。

【００５７】尚、上記実施の形態では、二層構造の隔壁
で説明したが、隔壁の構造は二層と限ることなく三層以
上であってもよく、多層であればあるほど伏せたすり鉢
型の内壁が平滑になり流動抵抗が減って吐出エネルギー
効率が向上する。この場合、図３(b) 又は図４(b) に示
した工程と同様の工程を繰り返すだけで容易に三層以上
に多層化することができる。

【００５８】また、圧力エネルギー発生素子として発熱
素子を用いるサーマル式のインクジェットプリンタヘッ
ドについて説明したが、本発明の隔壁の形状は、サーマ
ル式のインクジェットプリンタヘッドに限ることなく、
圧電素子を用いるピェゾ式のインクジェットプリンタヘ
ッドにも適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、隔壁を多層構造にし、圧力エネルギー発生素子が
配設された加圧室の壁面がオリフィス板に近い隔壁層ほ
ど加圧室内部に突出するように、多層隔壁を形成するこ
とにより、伏せたすり鉢のように吐出ノズルに向かって
先細の加圧室を形成することができ、これにより、イン
ク吐出時に吐出ノズル方向に押し出されるインクの流路
抵抗が低減されて、吐出速度を低下させることなくイン
ク滴をエネルギー効率良く噴射できるインクジェットプ
リンタヘッド及びその容易な製造方法を実現することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 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工程の途中の状態を示す平面図、
(b) は(a) のＤ−Ｄ′断面矢視図、(c) は(a) のＥ−
Ｅ′断面矢視図、(d) は(a) のＦ−Ｆ′断面矢視図であ
る。

【図２】(a) は一実施の形態におけるインクジェットプ
リンタヘッドの完成した状態を示す平面図、(b) は(a)
のＧ−Ｇ′断面矢視図、(c) は(a) のＨ−Ｈ′断面矢視
図、(d) は(a) のＪ−Ｊ′断面矢視図である。

【図３】(a),(b),(c) はポジ型の感光性樹脂を用いて行
う本発明の二層構造の隔壁の製造方法を示す図である。

【図４】(a),(b),(c) はネガ型の感光性樹脂を用いて行
う本発明の二層構造の隔壁の製造方法を示す図である。

【図５】(a),(b),(c) は従来の印字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。

【図６】(a),(b),(c) の上段は図５(a),(b),(c) の一部
拡大詳細図、中段は上段のＡ−Ａ′断面矢視図、下段は
上段のＢ−Ｂ′断面矢視図である。

【図７】(a) はモノカラー用印字ヘッドを１個のチップ
基板上に４列並べてフルカラー用印字ヘッドを構成した
例を示す図、(b) は製造工程の途上にあるシリコウエハ
上におけるフルカラー用印字ヘッドを示す図である。

【図８】(a) 〜(d) は従来構成の印字ヘッドが印字駆動
されるときの動作状態を示す図である。

【図９】図６(c) に示す構成のＤ−Ｄ′断面矢視図を再
掲して説明する図である。

【符号の説明】

１ チップ基板 ２ 駆動回路 ２−１ 駆動回路端子 ３ パッシベーション膜 ４ 発熱部 ４′ 発熱部列 ５ 共通電極 ５ａ 側壁 ５−１ 共通電極給電端子 ６ 個別配線電極 ６ａ 側壁 ６′ 個別配線電極列 ７ インク供給溝 ８ インク給送孔 ９ 隔壁 ９−１、９−２ シール隔壁 ９−３ 区画隔壁 １１ オリフィス板 １２ インク加圧室 １３ インク流路 １４ 吐出ノズル １５ モノカラー用印字ヘッド １６ チップ基板 １７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ） ノズル列 １８ フルカラー用印字ヘッド １９ シリコンウエハ ２１ インク ２１ａ インク表面部 ２１ｂ インク滴 ２２、２２ａ、２２ｂ 膜気泡 ２３ 段差 ２５ 基板 ２６ 駆動回路 ２７ インク供給溝 ２８ インク給送孔 ２９ パッシベーション膜 ３１ 発熱部 ３２ 個別配線電極 ３３ 共通配線電極 ３４ 第１隔壁 ３５ 第２隔壁 ３６ インク加圧室 ３７ オリフィス板 ３８ インク流路 ３９ 吐出ノズル ４０ 印字ヘッド ４１、４４ ポジ型感光性隔壁材料 ４２、４５ フォトマスク ４２−１、４５−１ 非開口部 ４２−２、４５−２ 開口部 ４３、４６ 矢印 ４７、５１ 隔壁材料 ４８、５２ フォトマスク ４８−１、５２−１ 非開口部 ４８−２、５２−２ 開口部 ４９、５３ 矢印

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクに圧力を作用させ該インクを吐出
   ノズルから所定方向に噴射させるインクジェットプリン
   タヘッドであって、 インクに圧力を作用させる加圧室の底部に設けられた圧
   力エネルギー発生素子と、 外部から供給されたインクを前記加圧室を経由して前記
   吐出ノズルに流通させるインク流路を区画する隔壁と、 該隔壁上に設置され前記圧力エネルギー発生素子に対向
   させて前記吐出ノズルが形成されたオリフィス板と、 を有し、 前記隔壁は、複数の隔壁層を積層した多層構造に形成さ
   れ、 各々の前記隔壁層は少なくとも前記加圧室を囲む壁面が
   前記オリフィス板に近い隔壁層ほど加圧室内部に突出す
   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。
2. 【請求項２】 インクに圧力を作用させて吐出ノズルか
   ら所定方向に噴射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、 基板に圧力エネルギー発生素子を設置する工程と、 前記基板上に感光性材料からなる第１隔壁層を形成する
   工程と、 前記第１隔壁層を所定のパターンを備えたマスクを介し
   て露光する工程と、 露光を終えた前記第１隔壁層上に感光性材料からなる第
   ２隔壁層を積層する工程と、 前記第２隔壁層に対し所定のパターンを備えたマスクを
   介して露光を行う工程と、 露光を終えた前記第２隔壁層と前記第１隔壁層とを現像
   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。
3. 【請求項３】 前記第１隔壁層及び前記第２隔壁層を形
   成する前記感光性材料は、ボジ型感光性樹脂であること
   を特徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタヘ
   ッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１隔壁層及び前記第２隔壁層を形
   成する感光性材料は、ネガ型感光性樹脂であることを特
   徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタヘッド
   の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２隔壁層に対する露光量を該第２
   隔壁層のみを硬化させる露光量に制御することを特徴と
   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。