JP2002001967A - インクジェットプリントヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吐出ノズルと混色防止溝とを正確且つ容易に形
成できるインクジェットプリントヘッドの製造方法を提
供する。 【解決手段】先ず工程１〜工程４で基板２５に駆動回路
２６、発熱部３１、個別配線電極３２、共通配線電極３
３及び隔壁３４を形成し、更にインク供給溝２７及びイ
ンク給送孔２８を形成する。そして工程５及び工程６に
おいて、先ず、第１のオリフィス板材３５を隔壁３４の
上に貼設し、この上にエッチング用第１マスク膜３７を
形成し、エッチングを行って吐出ノズル３８を穿設す
る。続いて上記第１のオリフィス板材３５の上に第２の
オリフィス板材３９を積層し、この表面にエッチング用
第２マスク膜４２を形成し、エッチングを行って混色防
止溝４３を穿設し、吐出ノズル３８と連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出ノズルと混色
防止溝とを正確且つ容易に形成できるインクジェットプ
リントヘッドの製造方法に関する。

【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トヘ
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
トヘッドには、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
ント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
リント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６(a),(b),(c) は、そのような従来のイ
ンクジェットプリントヘッド（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。図７(a),(b),(c) は、上段に
図６(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７(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７(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、それぞ
れ図６(a),(b),(c) の下に示す断面図と同一のものであ
る。尚、図７(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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】図６(a) 及び図７(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６(a) 参照）。

【００１１】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。

【００１２】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２′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６(a) 参照）。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。

【００１３】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。

【００１４】図６(b) 及び図７(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。

【００１５】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。

【００１６】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を、上記積層構造の最上層つ
まり隔壁の上に貼設する。このオリフィス板の貼設に際
しては、予め貼設面一面に接着材として熱可塑性ポリイ
ミドを極薄にコーテングしたオリフィス板を隔壁の上に
載置する又は隔壁の接着面に熱可塑性ポリイミドを塗布
した上に接着材のコーティングされていないオリフィス
板を載置した後、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、オリフィス板を隔壁上に固着させる。

【００１７】更に、工程６として、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し、この金属膜をパターン化してエ
ッチング用マスクを形成し、ヘリコン波等によるドライ
エッチング等により上記の金属膜マスクに従ってポリイ
ミドを選択的にエッチングすることを２度繰り返して、
多数の吐出ノズルと混色防止溝をオリフィス板に一括形
成する。

【００１８】図６(c) 及び図７(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１０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１１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１１の開口とインク供給溝７とを連通させるインク
流路１２が形成されている。

【００１９】そして、オリフィス板１０には、インク加
圧室１１の発熱部４に対向する位置に吐出ノズル１３及
びそのノズル列を取り囲む混色防止溝１４が形成されて
いる。これにより、混色防止溝１４と共に例えば２５６
個等の多数の吐出ノズル１３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。

【００２０】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。

【００２１】上記のように１列の吐出ノズル１３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。

【００２２】図８は、上述の図６及び図７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１０、インク加圧室１１、インク流路１２、吐
出ノズル１３及び混色防止溝１４の各部を１組としてな
るモノカラー用印字ヘッド１５（１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ、１５ｄ）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。

【００２３】上述した製造方法によれば図６(c) に示す
モノカラー用印字ヘッド１５の構成をモノリシックに４
列に構成して図８に示すフルカラー用印字ヘッド１８と
することは容易に可能であり、各ヘッド素子としてのモ
ノカラー用印字ヘッド１５（１５ａ〜１５ｄ）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】ところで、上記のフルカラー用印字ヘッド
１８が、インクジェットプリンタに配設されて印字を実
行すべく駆動されてインクの吐出を行うと、用紙面から
跳ね返ったインク等が吐出ノズル１３の近傍に付着す
る。この付着インクを放置しておくと乾燥して吐出ノズ
ル１３のインク吐出機能を阻害する虞があるから、ワイ
ピングブレードを用いて一定使用周期毎に吐出ノズル１
３の拭き取り清掃を行っている。

【００２５】このときワイピングブレードで掻き寄せら
れたインクが散逸して隣接のノズル列１７のインクと混
ざり合って吐出ノズル１３内のインクに混色を起さない
ように、上記のように混色防止溝１４を設けることが考
えられている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オリフ
ィス板という板状部材に、これを貫通する吐出ノズルと
途中までの深さに穿設する混色防止溝とを形成するには
種々の困難を伴うものであることが判明した。

【００２７】図９(a),(b) は、吐出ノズルを形成してか
ら混色防止溝を形成する場合の工程を示す図である。こ
の場合は、先ず、同図(a) に示すように、オリフィス板
１０の表面に吐出ノズルに対応するパターンを備えたマ
スク膜１９を形成し、このマスク膜１９に従って吐出ノ
ズル１３をオリフィス板１０に貫通させて形成する。

【００２８】続いて、同図(b) に示すように、混色防止
溝１４を形成すべく新たなマスク膜２１を形成するが、
このままでは、マスクパターンをエッチングする際にエ
ッチャントが既に形成されている吐出ノズル１３から印
字ヘッド内部に浸入して不具合を起こしてしまう。ま
た、混色防止溝１４をエッチングで形成する際にも同様
の不具合が発生する。したがって、吐出ノズル１３を予
め適宜のレジストで遮蔽する必要がでてくるが、しかし
吐出ノズルを正確に遮蔽することは難しく、また、その
為の工数も多く必要とする。したがって、先に混色防止
溝１４を形成してから吐出ノズル１３を形成することが
考えられる。

【００２９】図１０(a),(b) は、混色防止溝１４を形成
してから吐出ノズル１３を形成する場合の工程を示す図
である。この場合は、先ず、同図(a) に示すように、オ
リフィス板１０の表面に所定のマスクパターンを備えた
マスク膜２２を形成し、このマスク膜２２に従って所定
の深さの混色防止溝１４を形成する。

【００３０】続いて、同図(b) に示すように、吐出ノズ
ル１３を形成すべく新たなマスクパターン２３を形成す
るが、このとき、混色防止溝１４の垂直に形成されてい
る側壁１４−１や底面に適正なマスク膜を被着させる必
要がある。しかし、混色防止溝１４の底面角部のマスク
膜２３−１が正しい厚さに形成されない等の不具合が発
生して、この場合もまた技術的に極めて困難であるとい
う問題を有していた。

【００３１】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
混色防止溝と吐出ノズルを正確且つ容易に形成できるイ
ンクジェットプリントヘッドの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トヘッドの製造方法は、互い
に異なる色のインクを吐出する吐出ノズルと吐出ノズル
の間でのインクの混合を防止するための混色防止溝を備
え、上記インクに圧力を作用させて該インクを上記吐出
ノズルから所定方向に噴射させる構成のインクジェット
プリントヘッドの製造方法であって、上記吐出ノズルが
設けられる第１のオリフィス板材をプリントヘッド形成
基板に設置する工程と、上記第１のオリフィス板材表面
に所定のパターンを備えたエッチング用第１マスク膜を
形成する工程と、上記エッチング用第１マスク膜を介し
てエッチングを行い上記第１のオリフィス板材を貫通す
る吐出ノズルを形成する工程と、上記第１のオリフィス
板材に第２のオリフィス板材を積層する工程と、上記第
２のオリフィス板材表面に所定のパターンを備えたエッ
チング用第２マスク膜を形成する工程と、上記エッチン
グ用第２マスク膜を介してエッチングを行い、上記吐出
ノズルの延長領域及びこれを囲む領域に上記吐出ノズル
に連通するように上記混色防止溝を形成する工程とを、
有して構成される。

【００３３】上記第２のオリフィス板材は、例えば請求
項２記載のように、上記エッチング用第１マスク膜表面
に積層されるようにしてもよく、また、請求項３記載の
ように、上記エッチング用第１マスク膜を除去した後、
上記第１のオリフィス板材表面に積層されるようにして
もよい。

【００３４】また、上記第１のオリフィス板材は、例え
ば請求項４記載のように、上記第１のオリフィス板材が
設置された上記プリントヘッド形成基板を上記第１のオ
リフィス板材の上記第２のオリフィス板材が積層される
面が鉛直方向下方に向いた姿勢に保持し、その下方から
上記第２のオリフィス板材が積層されるようにすること
が好ましい。

【００３５】次に、請求項５記載の発明のインクジェッ
トプリントヘッドの製造方法は、互いに異なる色のイン
クを吐出する吐出ノズルと吐出ノズルの間でのインクの
混合を防止するための混色防止溝を備え、上記インクに
圧力を作用させて該インクを上記吐出ノズルから所定方
向に噴射させる構成のインクジェットプリントヘッドの
製造方法であって、少なくとも上記吐出ノズルの一部が
設けられる第１のオリフィス板材をプリントヘッド形成
基板に設置する工程と、上記第１のオリフィス板材表面
に所定のパターンを備えたエッチング用第１マスク膜を
形成する工程と、上記エッチング用第１マスク膜を介し
てエッチングを行い上記第１のオリフィス板材を貫通す
る上記吐出ノズルの一部を形成する工程と、上記第１の
オリフィス板材に第２のオリフィス板材を積層する工程
と、上記第２のオリフィス板材表面に所定のパターンを
備えたエッチング用第２マスク膜を形成する工程と、上
記第エッチング用２マスク膜を介してエッチングを行っ
て上記吐出ノズルの一部と連通する吐出ノズルの残部と
上記混色防止溝とを形成する工程と、を有して構成され
る。

【００３６】更に、請求項６記載の発明のインクジェッ
トプリントヘッドの製造方法は、上記インクに圧力を作
用させて該インクを吐出ノズノから所定方向に噴射させ
るインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、
上記吐出ノズノが設けられる厚さＨのオリフィス板材を
設置する工程と、上記オリフィス板材の表面に上記吐出
ノズルを形成するための第１の透孔パターンを備えた第
１のマスク膜を形成する工程と、該第１のマスク膜を介
し異方性エッチングにより上記吐出ノズルの長さｈに相
当する深さの凹部を上記オリフィス板材に穿鑿する工程
と、前記異方性エッチングがなされたオリフィス板表面
に上記凹部を含む領域に対応する第２の透光パターンを
を備えた第２のマスク膜を形成する工程と、該第２のマ
スク膜を介し異方性エッチングによりＨ−ｈに相当する
深さだけ上記オリフィス板材を穿鑿する工程と、を有し
て構成される。

【００３７】上記第２の透孔パターンは、請求項７に記
載されているように、互いに異なる色のインクを吐出す
る吐出ノズルと吐出ノズルの間でのインクの混合を防止
するための混色防止溝に対応するパターンとするのがよ
い。

【００３８】

【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) 〜(f) は、第１の実
施の形態におけるインクジェットプリントヘッドの製造
工程の途中工程から最終工程までを示す断面図である。
本実施の形態においては、製造工程４までは上述した従
来の製造工程４までと同一であり、工程５から製造方法
が従来と異なる。

【００３９】すなわち、工程１から工程４までにおい
て、図１(a) 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２
７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。

【００４０】また、基板２５の上面には、パッシベーシ
ョン膜を介してＴａ−Ｓｉ−Ｏ系のおよそ１０００Å〜
５０００Åの厚さの発熱抵抗体膜からなる２０〜３０μ
ｍ×２０〜３０μｍの面積の発熱部３１が形成され、そ
の発熱部３１の両側（図の左右方向）には、Ｗ−Ｔｉ系
の１０００Å〜３０００Åの厚さの密着層からなる下地
配線膜とＡｕ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。また、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、高さおよそ１０
μｍの隔壁３４が形成され、プリントヘッド形成基板が
構成されている。

【００４１】そして、本実施の形態における工程５及び
工程６においては、先ず、図１(a)に示すように、ポリ
イミドのフィルムからなる第１のオリフィス板材３５を
隔壁３４の上に貼設する。この第１のオリフィス板材３
５の貼設では、貼設面に予め熱可塑性接着材３６が塗布
されているものを用いているが、オリフィス板材ではな
く詳しくは後述する隔壁の方に熱可塑性接着材を塗布し
てオリフィス板材を貼設するようにしてもよい。

【００４２】上記に続いて、同図(b) に示すように、第
１のオリフィス板材３５の表面に、吐出ノズルに対応す
る所定のパターン３７−１を備えたエッチング用第１マ
スク膜３７を形成する。このエッチング用第１マスク膜
３７の形成は、従来の工程６の場合と同様である。すな
わち、真空装置又はスパッタ装置によるＴｉ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ又はＡｌなどの金属膜のオリフィス板表面への成膜の
後、この金属膜上へのレジストの成膜、このレジスト膜
のパターン化、このパターンに沿ったエッチングによる
金属膜のパターン化、によってエッチング用第１マスク
膜３７が形成されている。

【００４３】次に、このエッチング用第１マスク膜を介
してエッチングを行って、同図(c)に示すように、第１
のオリフィス板材３５を貫通する吐出ノズル３８を穿設
する。この吐出ノズル３８の穿設方法としては、例えば
酸素プラズマを用いたヘリコン波ドライエッチングによ
る方法が能率がよくて好ましい。

【００４４】続いて、この吐出ノズル３８を穿設した第
１のオリフィス板材３５に、同図(d) に示すように、第
２のオリフィス板材３９を積層する。この第２のオリフ
ィス板材３９の貼設では、貼設面に予め熱可塑性接着材
４１が塗布されているものを用いる。

【００４５】そして、第２のオリフィス板材３９表面
に、同図(e) に示すように、混色防止溝に対応する所定
のパターン４２−１を備えたエッチング用第２マスク膜
４２を形成する。このエッチング用第２マスク膜４２の
形成は、上記のエッチング用第１マスク膜３７の形成の
場合と同様である。

【００４６】このように、上記のように吐出ノズル３８
を形成した後で混色防止溝用のマスク膜を形成しても、
吐出ノズル３８の上には第２のオリフィス板材３９が貼
設されていて吐出ノズル３８の口を覆っているので、エ
ッチング用第２マスク膜４２のエッチャントが吐出ノズ
ル３８から印字ヘッド内部に流入する虞が全く無い。こ
の後、エッチング用第２マスク膜４２を介してヘリコン
波等によるエッチングを行い、混色防止溝４３を穿設す
る。

【００４７】図２(a) は、上記のように吐出ノズル３８
と混色防止溝４３が形成されて完成したフルカラーイン
クジェットプリントヘッド４０を模式的に示す外観平面
図であり、同図(b) は、同図(a) のｃ断面部分の、第１
のオリフィス板材３５及び第２のオリフィス板材３９の
みを示す図である（図１(f) も参照）。

【００４８】図２(b) に示すように、吐出ノズル３８の
図の破線で示す延長領域４４及びこの延長領域４４を囲
む領域４５に、吐出ノズル３８に連通するように混色防
止溝４３が形成されている。このように、本実施の形態
によれば、混色防止溝と吐出ノズルとを正確且つ容易に
形成することができる。

【００４９】尚、このような混色防止溝は、図２(a),
(b) のように吐出ノズル３８の延長領域４４を含む形状
で形成するのではなく、吐出ノズル３８と吐出ノズル３
８の間に形成するようにしても良い。図２(c) は、その
ような混色防止溝を備えたフルカラーインクジェットプ
リントヘッド４０′を模式的に示す外観平面図であり、
同図(d) は、同図(c) のｄ断面部分の、第１のオリフィ
ス板材３５及び第２のオリフィス板材３９のみを示す図
である。同図(c),(d) に示す吐出ノズル３８′及び混色
防止溝４３′の形成方法において工程５及び工程６にお
ける前段の工程は、図１(a) 〜(c) までの工程と同一で
ある。

【００５０】但し、この場合は図１(c) に示す第１のオ
リフィス板材３５を貫通する吐出ノズル３８は、図２
(c),(d) に示す吐出ノズル３８′の下半分３８´−１と
なっている。そして、続く後段の工程において、図１
(d) の場合と同様に第１のオリフィス板材３５に第２の
オリフィス板材３９を積層し、この第２のオリフィス板
材３９の表面に、図２(c),(d) に示すように、吐出ノズ
ル３８′及び混色防止溝４３′の形状に対応する所定の
パターンを備えたエッチング用第２マスク膜４６を形成
し、このエッチング用第２マスク膜４６を介してエッチ
ングを行う。これにより、混色防止溝４３′が形成され
ると共に吐出ノズル３８′の下半分３８´−１と連通す
る吐出ノズル３８′の上半分３８´−２が形成される。

【００５１】尚、上記図２(a),(b) （図１(f) と同一）
に示すフルカラーインクジェットプリントヘッド４０又
は図２(c),(d) に示すフルカラーインクジェットプリン
トヘッド４０′において、いずれの場合も、混色防止溝
４３又は４３′内の側面及び底面に、撥インク膜を被着
してもよい。この場合、ワイピングブレードによる混色
防止溝内の付着インクに対する払拭効果が向上する。

【００５２】また、図２(c),(d) に示す例では、いずれ
も第２のオリフィス板材３９は、エッチング用第１マス
ク膜３７の表面に積層されているが、第２のオリフィス
板材３９の積層方法は、これに限ることなく、特には図
示しないが、上記のエッチング用第１マスク膜３７を除
去した後、第１のオリフィス板材３５の表面に積層する
ようにしてもよい。

【００５３】第２のオリフィス板材３９をエッチング用
第１マスク膜３７の表面に積層した場合は、エッチング
用第１マスク膜３７が、エッチング用第２マスク膜４６
を介して行うエッチングのエッチング止めとなり、第２
のオリフィス板材３９をエッチング用第１マスク膜３７
を除去して第１のオリフィス板材３５の表面に直接積層
した場合は、第１及び第２のオリフィス板材間に強い密
着性が得られるというそれぞれ特有の利点がある。

【００５４】図３(a) は、図１(c) の状態から、同図
(d) に示す第２のオリフィス板材３９を積層する工程
の、他の例を示す図である。この例に示す第２のオリフ
ィス板材３９の積層方法は、図３(a) に示すように、第
１のオリフィス板材３５の第２のオリフィス板材３９を
積層される面３５′を鉛直方向下方に向けて、その下方
から第２のオリフィス板材３９を積層する。

【００５５】このようにすると、第２のオリフィス板材
３９を第１のオリフィス板材３５に熱圧着する際に、ガ
ラス転移点を超えて溶融した熱可塑性ポリイミド等の熱
可塑性接着材４１が吐出ノズル３８内に入り込む虞が全
く無くなるので極めて良好な作業性が得られる。

【００５６】また、図１(e) に示した混色防止溝用のエ
ッチング用第２マスク膜４２を形成された基板２５を、
図１(e) に示したように上向きにしてヘリコン波エッチ
ングにかけるのではなく、図３(b) に示すように、基板
２５を下向きにしてエッチングするようにしてもよい。
ヘリコン波エッチングにおける媒体ガスのプラズマは、
重力方向に対し下から上に吹き付けることも容易である
ので、このように基板２５を下向きにして下からエッチ
ングすることも可能である。

【００５７】そして、このように第２のオリフィス板材
３９の天地逆の圧着姿勢のまま、ヘリコン波ドライエッ
チングを行うと、熱可塑性接着材４１により発生するエ
ッチング残渣が吐出ノズル３８内に進入する不具合を、
より確実に防止することができる。

【００５８】図４(a) 〜(d) は、第２の実施の形態にお
けるインクジェットプリントヘッドの製造工程の途中工
程から最終工程までを示す断面図である。尚、本実施の
形態において製造工程の工程１、工程２、及び工程４
は、上述した第１の実施の形態の場合と同一であり、図
４(a) には、図１(a) と同一構成部分には図１(a) と同
一の番号を付与して示している。

【００５９】本例において、先ず工程３では、詳しくは
図示しないが、先ず駆動回路２６、発熱部３１、個別配
線電極３２及び共通配線電極３３が形成された基板２５
の上に、熱硬化型ポリイミドの隔壁材料を全面に塗布
し、これを熱硬化させて厚さ１０μm の隔壁材層３４′
を形成する。そして更にその上に、熱可塑性ポリイミド
の接着材を全面に塗布し、これを熱硬化させて接着材層
３６′を形成する。

【００６０】次に、この隔壁材層３４′と接着材層３
６′の二層構造の上にＴｉ又はＡｌ等の隔壁形成用のメ
タルマスクを形成し、このメタルマスクに従って、隔壁
材層３４′と接着材層３６′の二層構造を一括してドラ
イエッチングすることにより、上部に熱可塑性ポリイミ
ドの接着材３６が被着された隔壁３４を形成する。

【００６１】この後、工程４において、図１(a) の場合
と同様に通常の方法で、図４(a) に示すようにインク供
給溝２７とインク給送孔２８を形成した後、工程５にお
いて、同じく図４(a) に示すように、図１(a) の場合よ
りも厚い厚さＨの一枚のオリフィス板材４８を上記の隔
壁３４の上に載置し、このオリフィス板材４８を熱圧着
により隔壁３４上に固定する。

【００６２】続いて、このオリフィス板材４８の表面
に、図４(a) に示すように、吐出ノズルを形成するため
の第１の透孔パターン４９−１を備えたマスク膜４９を
形成する。そして、同図(b) に示すように、上記のマス
ク膜４９を介し異方性エッチングにより得たい吐出ノズ
ルの長さｈに相当する深さだけオリフィス板材４８を穿
鑿する。これによりオリフィス板材４８には第１の透孔
パターン４９−１の下に深さｈの穴５１が形成される。

【００６３】次に、同図(c) に示すように、マスク膜４
９の上記第１の透光パターン４９−１を含む領域にわた
り、混色防止溝を形成するための第２の透光パターン４
９−２を形成する。そして、この第２の透光パターン４
９−２が形成されたマスク膜４９を介し、異方性エッチ
ングにより、Ｈ−ｈに相当する深さだけオリフィス板材
４８を穿鑿する。

【００６４】なお、本実施形態では、第１の透孔パター
ンを形成したマスク膜４９を除去せずにそのマスク膜に
第２の透孔パターンを形成して新たな第２のマスク膜と
している。しかし、このような方法に限らず、第１の透
孔パターンを形成したマスク膜４９を一旦除去して新た
な第２のマスク膜を被着して、それに第２の透孔パター
ンを形成してもよい。

【００６５】第２の透孔パターンを形成したマスク膜４
９を介した異方性エッチングにより、同図(d) に示すよ
うに、オリフィス板材４８には第２の透孔パターン４９
−２の下に深さＨ−ｈの混色防止溝５２が形成されると
共に、上記の穴５１が更に深さＨ−ｈだけ穿鑿されたこ
とにより、上記混色防止溝５２に連通しオリフィス板材
４８の下面まで貫通する吐出ノズル５３が形成される。

【００６６】このように、本実施の形態においても、混
色防止溝と吐出ノズルとを正確且つ容易に形成すること
ができる。尚、本例の場合は、上述したように熱可塑性
の接着材３６を隔壁３４の上にのみ形成することによ
り、オリフィス板材４８裏面の吐出ノズル５３形成領域
には接着材３６が存在しないようにしているが、図１
(a) の場合のように吐出ノズル形成領域にも接着材が存
在する場合は、そのエッチングレートを考慮して、その
分最初の穴５１のエッチング量を大き目とすればよい。

【００６７】図５(a),(b) は、それぞれ上記のオリフィ
ス板材の厚さ、吐出ノズルの長さ、及び混色防止溝の深
さの関係を示す図である。オリフィス板材の厚さをＨ、
吐出ノズルの長さをｈとしたとき、同図(a) は「ｈ＝ｈ
´＞Ｈ／２」の場合を示し、同図(b) は「ｈ＝ｈ″＜Ｈ
／２」の場合を示している。

【００６８】同図(a) 又は同図(b) いずれの場合も、上
述したように、最初に穿鑿される穴５１´、５１″は、
この後に形成すべき吐出ノズル５３´、５３″の長さｈ
´、ｈ″に相当している。そして、マスク膜４９の混色
溝に対応する第２の透孔パターン４９−２に従って深さ
「Ｈ−ｈ´」、「Ｈ−ｈ″」だけオリフィス板材４８を
穿鑿することにより、その「Ｈ−ｈ´」、「Ｈ−ｈ″」
だけの深さの混色防止溝５２´、５２″が形成されると
共に長さｈ´、ｈ″の吐出ノズル５３´、５３″が夫々
形成される なお、本発明のインクジェットプリンタの製造方法は、
上記実施形態のようにヘッド基板として表面に絶縁膜を
被着したシリコン基板を用いる場合に限らず、ガラス基
板やセラミックス基板等のその他の絶縁性基板を用いる
場合にも、好適に適用できることは勿論である。

【００６９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の製
造方法によれば、オリフィス板材を二層にして上部層に
混色防止溝を形成すると共に吐出ノズルを貫通させるの
で、オリフィス板に吐出ノズルと混色防止溝を正確且つ
容易に形成することが可能となる。

【００７０】また、混色防止溝形成時にレジスト材で吐
出ノズルを遮蔽して内部を保護する必要がないので、混
色防止溝の穿設工程が単純且つ容易となる。また、本発
明の他の製造方法によれば、単層構造の通常のオリフィ
ス板に対して２段階の異方性エッチングを夫々適正に制
御して実施することにより、吐出ノズルの上部に溝が形
成された構造の単層オリフィス板を正確且つ容易に製造
することができる。

【００７１】その場合、マスク膜を取り替えずにマスク
パターンを変えて二度使用すれば、二段階の異方性エッ
チングで使用するマスク膜が同一である分だけ工程が単
純化され、作業の能率が向上する。また、厚い一枚のオ
リフィス板材を用いることができるので、ヘッド内部へ
の垂れ下がりが発生しないので垂れ下がり防止の処理が
不要となり、工程及び構成が単純化されて全体としての
作業能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 〜(f) は第１の実施の形態におけるインク
ジェットプリントヘッドの製造工程の途中工程から最終
工程までを示す断面図である。

【図２】(a) は完成したフルカラーインクジェットプリ
ントヘッドを模式的に示す外観平面図、(b) は(a) のｃ
断面部分の第１のオリフィス板材及び第２のオリフィス
板材のみを示す図、(c) は混色防止溝の形成位置の変形
例を示す図、(d) は(c)のｄ断面部分の第１のオリフィ
ス板材及び第２のオリフィス板材のみを示す図である。

【図３】(a) は基板を天地逆にして第２のオリフィス板
材を積層する方法を示す図、(b) は第２のオリフィス板
材の天地逆の圧着姿勢のままヘリコン波ドライエッチン
グを行う場合の説明図である。

【図４】(a) 〜(d) は第２の実施の形態におけるインク
ジェットプリントヘッドの製造工程の途中工程から最終
工程までを示す断面図である。

【図５】(a),(b) はそれぞれ第２の実施の形態における
オリフィス板材の厚さ、吐出ノズルの長さ及び混色防止
溝の深さの関係を示す図である。

【図６】(a),(b),(c) は従来のインクジェットプリント
ヘッドの製造方法を工程順に示す平面図とそのＡ−Ａ´
断面図である。

【図７】(a),(b),(c) は図６(a),(b),(c) の平面図とそ
のＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´各断面図を一部拡大して詳細に示
す図である。

【図８】従来のモノカラー用印字ヘッドをヘッド素子と
して４列並べて形成したフルカラー用印字ヘッドを示す
図である。

【図９】(a),(b) は従来の吐出ノズルを形成してから混
色防止溝を形成する場合の不具合を説明する図である。

【図１０】(a),(b) は従来の混色防止溝を形成してから
吐出ノズルを形成する場合の不具合を説明する図であ
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 ５−１ 共通電極給電端子 ６ 個別配線電極 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 １０ 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 混色防止溝 １４−１ 側壁 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、２１、２２、２３ マスク膜 ２５ 基板 ２６ 駆動回路 ２７ インク供給溝 ２８ インク給送孔 ３１ 発熱部 ３２ 個別配線電極 ３３ 共通配線電極 ３４ 隔壁 ３５ 第１のオリフィス板材 ３６、４１ 熱可塑性接着材 ３７ エッチング用第１マスク膜 ３７−１ パターン ３８、３８′ 吐出ノズル ３９ 第２のオリフィス板材 ４０、４０′ フルカラーインクジェットプリントヘッ
ド ４２ エッチング用第２マスク膜 ４２−１ パターン ４３、４３′ 混色防止溝４４ 延長領域 ４５ 延長領域を囲む領域 ４６ エッチング用第２マスク膜 ４８ オリフィス板材 ４９ マスク膜 ４９−１ 第１の透孔パターン ４９−２ 第２の透孔パターン ５１、５１′、５１″ 穴 ５２、５２′、５２″ 混色防止溝 ５３、５３′、５３″ 吐出ノズル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異なる色のインクを吐出する吐出
   ノズルと吐出ノズルの間でのインクの混合を防止するた
   めの混色防止溝を備え、前記インクに圧力を作用させて
   該インクを前記吐出ノズルから所定方向に噴射させる構
   成のインクジェットプリントヘッドの製造方法であっ
   て、 前記吐出ノズルが設けられる第１のオリフィス板材をプ
   リントヘッド形成基板に設置する工程と、 前記第１のオリフィス板材表面に所定のパターンを備え
   たエッチング用第１マスク膜を形成する工程と、 前記エッチング用第１マスク膜を介してエッチングを行
   い前記第１のオリフィス板材を貫通する吐出ノズルを形
   成する工程と、 前記第１のオリフィス板材に第２のオリフィス板材を積
   層する工程と、 前記第２のオリフィス板材表面に所定のパターンを備え
   たエッチング用第２マスク膜を形成する工程と、 前記エッチング用第２マスク膜を介してエッチングを行
   い、前記吐出ノズルの延長領域及びこれを囲む領域に前
   記吐出ノズルに連通するように前記混色防止溝を形成す
   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トヘッド
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第２のオリフィス板材は、前記エッ
   チング用第１マスク膜表面に積層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トヘッドの製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記第２のオリフィス板材は、前記エッ
   チング用第１マスク膜を除去した後、前記第１のオリフ
   ィス板材表面に積層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トヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１のオリフィス板材が設置された
   前記プリントヘッド形成基板を前記第１のオリフィス板
   材の前記第２のオリフィス板材が積層される面が鉛直方
   向下方に向いた姿勢に保持し、その下方から前記第２の
   オリフィス板材が積層されることを特徴とする請求項
   １、２又は３記載のインクジェットプリントヘッドの製
   造方法。
5. 【請求項５】 互いに異なる色のインクを吐出する吐出
   ノズルと吐出ノズルの間でのインクの混合を防止するた
   めの混色防止溝を備え、前記インクに圧力を作用させて
   該インクを前記吐出ノズルから所定方向に噴射させる構
   成のインクジェットプリントヘッドの製造方法であっ
   て、 少なくとも前記吐出ノズルの一部が設けられる第１のオ
   リフィス板材をプリントヘッド形成基板に設置する工程
   と、 前記第１のオリフィス板材表面に所定のパターンを備え
   たエッチング用第１マスク膜を形成する工程と、 前記エッチング用第１マスク膜を介してエッチングを行
   い前記第１のオリフィス板材を貫通する前記吐出ノズル
   の一部を形成する工程と、 前記第１のオリフィス板材に第２のオリフィス板材を積
   層する工程と、 前記第２のオリフィス板材表面に所定のパターンを備え
   たエッチング用第２マスク膜を形成する工程と、 前記第エッチング用２マスク膜を介してエッチングを行
   って前記吐出ノズルの一部と連通する吐出ノズルの残部
   と前記混色防止溝とを形成する工程と、 を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッ
   ドの製造方法。
6. 【請求項６】インクに圧力を作用させて該インクを吐出
   ノズノ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、 前記吐出ノズノが設けられる厚さＨのオリフィス板材を
   設置する工程と、 前記オリフィス板材の表面に前記吐出ノズルを形成する
   ための第１の透孔パターンを備えた第１のマスク膜を形
   成する工程と、 前記第１のマスク膜を介し異方性エッチングにより前記
   吐出ノズルの長さｈに相当する深さの凹部を前記オリフ
   ィス板材に穿鑿する工程と、 前記異方性エッチングがなされたオリフィス板表面に前
   記凹部を含む領域に対応する第２の透光パターンを備え
   た第２のマスク膜を形成する工程と、 該第２のマスク膜を介し異方性エッチングによりＨ−ｈ
   に相当する深さだけ前記オリフィス板材を穿鑿する工程
   と、 を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッ
   ドの製造方法。
7. 【請求項７】 前記第２の透孔パターンは、互いに異な
   る色のインクを吐出する吐出ノズルと吐出ノズルの間で
   のインクの混合を防止するための混色防止溝に対応する
   パターンであることを特徴とする請求項６記載のインク
   ジェットプリントヘッドの製造方法。