JP2002144584A - プリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

プリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製造方法

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Manabu Tomita
学 冨田
Koichi Igarashi
浩一 五十嵐
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、プリンタ、プリンタヘッド及びプ
リンタヘッドの製造方法に関し、特にヒーターによりイ
ンク液室のインクを加熱してインク液滴を飛び出させる
方式のプリンタに適用して、簡易な工程で、充分な仕上
がりを確保することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、所定形状による凸型１４を形
成した基板４に、硬化樹脂材料１５を塗布して硬化させ
た後、凸型１４を除去してインク液室５及びノズル２を
作成するようにし、このとき凸型１４の先端が突出し、
かつインク液室５を形成可能な膜厚により硬化樹脂材料
１５を塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、プリン
タヘッド及びプリンタヘッドの製造方法に関し、特に発
熱素子によりインク液室のインクを加熱してインク液滴
を飛び出させる方式のプリンタに適用することができ
る。本発明は、所定形状による凸型を形成した基板に、
硬化樹脂材料を塗布して硬化させた後、凸型を除去して
インク液室及びノズルを作成するようにし、このとき凸
型の先端が突出し、かつインク液室を形成可能な膜厚に
より硬化樹脂材料を塗布することにより、簡易な工程
で、充分な仕上がりを確保することができるようにす
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェット方式のプリンタに
おいては、微小なノズルからインク液滴を飛び出させて
印刷対象に付着させることにより、画像、文字等を印刷
するようになされている。このようなインクジェット方
式のプリンタにおいては、ヒーターの加熱により、又は
圧電素子の駆動により、微小なノズルからインク液滴を
飛び出させて印刷するようになされている。
【０００３】このうちヒーターの加熱による方式におい
ては、基板のヒーター上に所定形状による凸型を形成し
た後、硬化樹脂材料を塗布して硬化させ、その後、凸型
を除去して中空構造とすることにより、基板上にインク
液室及びノズルを作成する方法が提案されている（特開
平９−７６５１６号公報）。
【０００４】すなわちこの方法においては、始めに、半
導体製造技術により半導体基板上にヒータを形成する。
続いてヒーターの上に、フォトリソグラフィーの手法に
より所定の凸型を作成する。ここでこの凸型は、インク
液室及びノズルによる中空部分の形状により形成され
る。さらにこの方法においては、この半導体基板上に、
エポキシ樹脂等の硬化樹脂材料を塗布した後、硬化さ
せ、凸側の先端が露出するまで、この樹脂材料を除去す
る。続いてこの方法においては、凸型を溶解除去する。
これによりこの方法では、樹脂材料による中空構造を形
成し、この中空構造により半導体基板上にインク流路、
インク液室、ノズルを作成する。この方法の場合、簡易
な工程によりインク液室等を作成できると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
においては、ノズルの仕上がりが未だ不十分な問題があ
った。
【０００６】すなわちこの方法の場合、凸型の先端が露
出するまで、硬化した樹脂材料を除去することが必要で
ある。このような除去方法であるエッチングにおいて
は、１０〔μｍ〕程度のエッチングに１時間程度の時間
を要し、これにより仕上がりに要する時間が長くなる欠
点がある。またノズルの先端側であるインク吐出口の側
壁が荒れやすく、このためインクの飛び出す方向が不安
定になる欠点もある。これに対してバレル研磨において
は、比較的、短時間で凸型の先端を露出させることがで
きるものの、サイドエッチ量が多いため、ノズルの先端
であるインク吐出口の精度が劣化する欠点がある。
【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易な工程で、充分な仕上がりを確保することがで
きるプリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製
造方法を提案しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１又は請求子４の発明においては、プリンタ又
はプリンタヘッドに適用して、凸型の先端が突出し、か
つインク液室に対応する部位を覆う膜厚により、凸型を
形成してなる基板に所定の硬化樹脂材料を塗布して硬化
させ、凸型を除去して製造する。
【０００９】また請求項７の発明においては、プリンタ
ヘッドの製造方法に適用して、凸型の先端が突出し、か
つインク液室に対応する部位を覆う膜厚により、凸型を
形成してなる基板に所定の硬化樹脂材料を塗布するステ
ップと、この硬化樹脂材料を硬化させるステップと、凸
型を除去するステップとを有するようにする。
【００１０】請求項１又は請求子４の構成によれば、凸
型の先端が突出し、かつインク液室に対応する部位を覆
う膜厚により、凸型を形成してなる基板に所定の硬化樹
脂材料を塗布して硬化させることにより、余分な膜厚に
より硬化樹脂材料を除去する工程を省略することができ
る。これによりこの余分な膜厚の除去によるノズルの仕
上がり精度の劣化を防止でき、また除去に要する時間も
省略でき、これらにより簡易な工程で、充分な仕上がり
を確保することができる。
【００１１】これにより請求項７の構成によれば、簡易
な工程で、充分な仕上がりを確保することができるプリ
ンタヘッドの製造工程を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
【００１３】（１）第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプリンタに適
用されるプリンタヘッド１について、ノズル２の配列方
向に断面を取って示す断面図（図１（Ａ））と、この断
面と直交する面により切り取って示す断面図（図１
（Ｂ））である。このプリンタヘッド１においては、発
熱素子であるヒーター３、このヒータ３を駆動するトラ
ンジスタ、さらにこのトランジスタを駆動する駆動回路
等を集積回路化して半導体基板４が形成される。プリン
タヘッド１は、この半導体基板４に対して、ヒーター３
上にインク液室５、このインク液室５にインクを導くイ
ンク流路６、このインク液室５からインク液滴を飛び出
させるノズル２が形成される。
【００１４】すなわちこの実施の形態において、プリン
タヘッド１は、図１（Ａ）との対比により図２（Ａ）に
示すように、半導体集積回路の作成手法により半導体基
板４が形成される。プリンタヘッド１は、ウエハの形態
のままで、この半導体基板４上に、感光性の材料膜１０
が形成される（図２（Ａ））。
【００１５】ここでプリンタヘッド１は、１２０℃で半
導体基板４を加熱した状態で、ヘキサメチルジシラザン
のべーパー雰囲気中に９０秒間、半導体基板４が暴露さ
れて清浄にされた後、ポジ型レジストが３０〔μｍ〕の
膜厚によりスピンコート塗布され、その後、１１０度の
温度でプリベイクされてこの感光性の材料膜１０が形成
される。なおここでポジ型レジストは、露光により、露
光した部分が所定の溶液に溶解する性質のレジストであ
る。またこの感光性の材料膜１０については、必要に応
じてスピンコート塗布以外の塗布方法を適用することも
できる。さらにここで３０〔μｍ〕の膜厚は、インク液
室５の基板４側面からノズル２の先端までの厚みに比し
て所定の量だけ厚い膜厚である。またこの厚さが厚い分
の所定量は、後述する凸型１４の先端が硬化樹脂材料よ
り突出するに充分な量である。
【００１６】続いてこの実施の形態では、図２（Ｂ）に
示すように、所定のマスク１１によりインク液室５、イ
ンク流路６に関する露光処理が実行される。ここでこの
露光処理は、感光性の材料膜１０がポジ型レジストであ
ることに対応して、ノズル２側より見て、インク液室
５、インク流路６に対応する部位の露光を防止する形状
にパターニングされてなるマスク１１により、これらイ
ンク液室５、インク流路６の形状をノズル側に延長した
部位１０Ｂについては、露光しないように、また残る部
位１０Ａについては、充分に露光するように実行され
る。
【００１７】続いてこの実施の形態では、図２（Ｃ）に
示すように、マスク１２に交換してノズル２に関する露
光処理が実行される。ここでこの露光処理は、ノズル２
側より見て、ノズル２に対応する部位の露光を防止する
形状にパターニングされてなるマスク１２により、イン
ク液室５、インク流路６、ノズル２に対応する部位１０
Ｂについては、露光しないように、また残る部位１０Ａ
については、充分に露光するように実行される。
【００１８】特にこの実施の形態では、露光光量及び露
光時間等の制御により、インク液室５、インク流路６に
対応する部位については、１２〔μｍ〕の厚みにより未
露光部分が残るように、その結果としてノズル２に対応
する部位については、プリンタヘッド１として完成した
場合の、ノズル２の長さ（１２〔μｍ〕）より大きな厚
み１８〔μｍ〕によりノズル２に対応する部位が未露光
部分として取り残されるように形成する。
【００１９】続いてこの実施の形態では、図３（Ｄ）及
び図４に示すように、所定の溶剤により感光性の材料膜
１０の露光部分が取り除かれる。これによりプリンタヘ
ッド１は、光感光性の材料膜を半導体基板４上に形成し
た後、この材料膜１０を露光して現像することにより、
ヒーター３上に、インク液室５、インク流路６、ノズル
２による中空部分の形状による凸型１４を形成するよう
になされている。なお図４においては、ノズル２等の符
号を付して対応する部位を示す。またこの実施の形態に
おいて、この現像に供する溶剤は、ＴＭＡＨ（テトラメ
チルアンモニウムハイドロオキサイト）を２．３８％含
んでなるアルカリ水溶液を使用したが、種々のアルカリ
水溶液、さらは無機アルカリなども用いることも可能で
ある。
【００２０】続いてこの実施の形態では、図３（Ｅ）に
示すように、所定の硬化樹脂材料１５が塗布されて硬化
される。ここでこの硬化樹脂材料１５は、紫外線硬化型
のエポキシ樹脂を使用した。プリンタヘッド１は、凸型
１４の先端が突出し、かつインク液室５、インク流路６
に対応する部位を覆う膜厚により、この硬化樹脂材料１
５が塗布される。この実施の形態では、この膜厚が２５
〔μｍ〕に設定され、これによりこの硬化樹脂材料１５
の面より凸型１４の先端が５〔μｍ〕だけ飛び出すよう
になされている。なおこのような膜厚の制御において
は、半導体基板４、硬化樹脂材料１５の温度、スピンコ
ートによる回転速度等の制御により、実行される。因み
に、このような処理において、レジストのポストベイク
を事前に実行してもよく、さらに熱硬化型のエポキシ樹
脂等を使用してもよい。
【００２１】この実施の形態では、感光性の材料膜１０
がポジ型レジストであることにより、この硬化樹脂材料
１５の硬化工程において、併せて凸型１４が感光され、
続く工程にて容易に凸型１４を除去できるようになされ
ている。
【００２２】続いてこの実施の形態では、図３（Ｆ）に
示すように、所定の溶液により凸型１４を除去し、これ
によりウエハ形状によるプリンタヘッド１が形成され
る。プリンタヘッド１は、その後、個々に切り出されて
アッセンブリ工程に搬送されてプリンタに組み立てられ
る。
【００２３】これによりこの実施の形態では、余分なエ
ポキシ樹脂をバレル研磨、エッチング等により取り除く
工程を省略することができ、その分、エッチングによる
場合に比して、作業工程を短くし、かつインク吐出口の
側壁の荒れを防止することができ、またバレル研磨によ
る場合に比して、インク吐出口の精度を低下を防止する
ことができる。従ってその分、簡易な工程で、充分な仕
上がりを確保することができるようになされている。
【００２４】この実施の形態において、この凸型１４の
除去に供する溶液は、凸型１４の作成に供したと同一
の、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイト）を０．３８％含んでなるアルカリ水溶液を使用
する。これによりこの工程においては、同一の材料を種
々の工程で共用することができ、その分工程管理を簡略
化することができるようになされている。
【００２５】また上述したように、紫外線硬化型樹脂の
採用により、樹脂の硬化工程で、併せて凸型１４を露光
することができ、これによっても工程を簡略化すること
ができるようになされている。
【００２６】以上の構成によれば、所定形状による凸型
を形成した基板に、硬化樹脂材料を塗布して硬化させた
後、凸型を除去してインク液室及びノズルを作成するよ
うにし、このとき凸型の先端が突出し、かつインク液室
を形成可能な膜厚により硬化樹脂材料を塗布することに
より、簡易な工程で、充分な仕上がりを確保することが
できる。
【００２７】また光感光性の材料膜を基板上に形成した
後、材料膜を露光硬化樹脂材料の現像して凸型を形成す
ることにより、硬化樹脂材料、この材料膜の選定によ
り、硬化工程で併せて凸型を除去可能とすることがで
き、さらに一段と簡易な工程によりプリンタヘッドを作
成することができる。
【００２８】（２）第２の実施の形態 この実施の形態においては、図５に示すように、第１の
実施の形態における露光工程の順序を入れ換えてプリン
タヘッドを作成する。なおこの露光工程の順序が異なる
点を除いて、この第２の実施の形態においては、第１の
実施の形態と同一の工程により構成されることにより、
重複した説明は省略する。
【００２９】すなわちこの実施の形態では、始めにノズ
ル２の形状によるマスク１２により感光性の材料膜１０
が露光された後、続いてインク液室５、インク流路６の
形状によるマスク１１により感光性の材料膜１０が露光
される。
【００３０】この実施の形態のように、露光の順序を入
れ換えるようにしても、第１の実施の形態と同様の効果
を得ることができる。
【００３１】（３）第３の実施の形態 この実施の形態においては、図６及び図７に示すよう
に、第１の実施の形態における１回目の露光工程の後
（図６（Ｂ））、一旦、現像してインク液室５及びイン
ク流路６の中空形状を基準とした形状により凸型１４を
形成した後（図６（Ｃ））、第２回目の露光工程により
ノズル２に対応する形状による未露光領域を形成し（図
７（Ｄ））、その後の現像により凸型１４を形成する。
なおこの実施の形態では、露光工程及び現像工程が異な
る点を除いて、第１の実施の形態と同一の工程により構
成されることにより、重複した説明は省略する。
【００３２】このように個別に現像して処理するように
しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。
【００３３】（４）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、感光性の材料膜とし
てポジ型レジストを用いる場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、マスクパターンを反転させればネガ
型レジストを用いることもできる。なおこの場合、露光
の順序を必要に応じて入れ換えることは困難になる。
【００３４】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、所定形状
による凸型を形成した基板に、硬化樹脂材料を塗布して
硬化させた後、凸型を除去してインク液室及びノズルを
作成するようにし、このとき凸型の先端が突出し、かつ
インク液室を形成可能な膜厚により硬化樹脂材料を塗布
することにより、簡易な工程で、充分な仕上がりを確保
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドを示す断面図である。
【図２】図１のプリンタヘッドの製造工程を示す断面図
である。
【図３】図２の続きの製造工程を示す断面図である。
【図４】図１及び図３の工程による凸型を示す斜視図で
ある。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドの製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドの製造工程を示す断面図である。
【図７】図６の続きの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１……プリンタヘッド、２……ノズル、３……ヒータ
ー、４……半導体基板、５……インク液室、６……イン
ク流路、１０……感光性の材料膜、１１、１２……マス
ク、１４……凸型、１５……硬化樹脂材料

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】前記プリンタヘッドに配置された発熱素子
    の加熱によりノズルからインク液滴を飛び出させて印刷
    するプリンタにおいて、 前記プリンタヘッドが、 前記発熱素子を配置してなる基板に対して、前記発熱素
    子上に、少なくともインク液室及びノズルによる中空部
    分の形状による凸型を形成した後、 前記凸型の先端が突出し、かつ前記インク液室に対応す
    る部位を覆う膜厚により、前記凸型を形成してなる基板
    に所定の硬化樹脂材料を塗布して硬化させ、 前記凸型を除去して製造されたことを特徴とするプリン
    タ。
  2. 【請求項２】前記凸型が、 光感光性の材料膜を前記基板上に形成した後、 前記材料膜を露光して現像することにより形成されたこ
    とを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
  3. 【請求項３】前記材料膜の露光が、 前記インク液室に対応する部位の露光と、前記ノズルに
    対応する部位の露光とに分けて実行されたことを特徴と
    する請求項２に記載のプリンタ。
  4. 【請求項４】発熱素子の加熱によりノズルからインク液
    滴を飛び出させるプリンタヘッドにおいて、 前記プリンタヘッドが、 前記発熱素子を配置してなる基板に対して、前記発熱素
    子上に、少なくともインク液室及びノズルによる中空部
    分の形状による凸型を形成した後、 前記凸型の先端が突出し、かつ前記インク液室に対応す
    る部位を覆う膜厚により、前記凸型を形成してなる基板
    に所定の硬化樹脂材料を塗布して硬化させ、 前記凸型を除去して製造されたことを特徴とするプリン
    タヘッド。
  5. 【請求項５】前記凸型が、光感光性の材料膜を前記基板
    上に形成した後、 前記材料膜を露光して現像することにより形成されたこ
    とを特徴とする請求項４に記載のプリンタヘッド。
  6. 【請求項６】前記材料膜の露光が、 前記インク液室に対応する部位の露光と、前記ノズルに
    対応する部位の露光とに分けて実行されたことを特徴と
    する請求項５に記載のプリンタヘッド。
  7. 【請求項７】発熱素子の加熱によりノズルからインク液
    滴を飛び出させて印刷するプリンタヘッドの製造方法に
    おいて、 前記発熱素子を配置してなる基板に対して、前記発熱素
    子上に、少なくともインク液室及びノズルによる中空部
    分の形状による凸型を形成するステップと、 前記凸型の先端が突出し、かつ前記インク液室に対応す
    る部位を覆う膜厚により、前記凸型を形成してなる基板
    に所定の硬化樹脂材料を塗布するステップと、 前記硬化樹脂材料を硬化させるステップと、 前記凸型を除去するステップとを有することを特徴とす
    るプリンタヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】前記凸型を形成するステップは、 光感光性の材料膜を前記基板上に形成するステップと、 前記材料膜を露光するステップと、 前記材料膜を現像して前記凸型を取り残すステップとを
    有することを特徴とする請求項７に記載のプリンタヘッ
    ドの製造方法。
  9. 【請求項９】前記材料膜を露光するステップは、 前記インク液室に対応する部位を露光する第１のステッ
    プと、 前記ノズルに対応する部位を露光する第２のステップと
    を有することを特徴とする請求項８に記載のプリンタヘ
    ッド。
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