JP2003200579A - インクジェットプリンタのヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットプリンタのヘッド及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来既存のポリマーを用いて接合する場合時
に発生していたする節理現象及び干渉現象を防止でき，
ノズルとインク室及びヒーターの整列が正確に行われ，
素子の集積度を向上できるインクジェットプリンタのヘ
ッド及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 インクジェットプリンタのヘッドは，イ
ンク室２２０内のインクを加熱するヒーター１１０が備
えられた基板１００と，インク室２２０と連通するノズ
ル２１０を有するノズルプレート２００とがガラス質の
薄膜からなる中間接合層３００を介在して静電力により
接合されてなる。基板１００とノズルプレート２００と
を中間接合層３００を介在して仮接合した後電界を加え
ると，ノズルプレート２００と基板１００との界面でＳ
ｉＯ２が形成され，ＳｉＯ２の静電力によりノズルプレ
ート２００と基板１００とが接合される。
に発生していたする節理現象及び干渉現象を防止でき，
ノズルとインク室及びヒーターの整列が正確に行われ，
素子の集積度を向上できるインクジェットプリンタのヘ
ッド及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 インクジェットプリンタのヘッドは，イ
ンク室２２０内のインクを加熱するヒーター１１０が備
えられた基板１００と，インク室２２０と連通するノズ
ル２１０を有するノズルプレート２００とがガラス質の
薄膜からなる中間接合層３００を介在して静電力により
接合されてなる。基板１００とノズルプレート２００と
を中間接合層３００を介在して仮接合した後電界を加え
ると，ノズルプレート２００と基板１００との界面でＳ
ｉＯ２が形成され，ＳｉＯ２の静電力によりノズルプレ
ート２００と基板１００とが接合される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，インクジェットプ
リンタのヘッド及びその製造方法に関し，より詳しく
は，バブルジェット（登録商標）方式を採用した場合に
好適なインクジェットプリンタのヘッド及びその製造方
法に関する。
リンタのヘッド及びその製造方法に関し，より詳しく
は，バブルジェット（登録商標）方式を採用した場合に
好適なインクジェットプリンタのヘッド及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，インクジェットプリンタのイン
ク吐出方式は，バブルジェット（登録商標）方式，ＰＺ
Ｔ方式，熱転写方式，熱圧縮方式に大別される。ここ
で，バブルジェット（登録商標）方式は，発熱素子で液
状のインクを加熱してバブルを発生させることでインク
が吐出されるようにする方式である。バルブジェット方
式のインクジェットプリンタのヘッドは，インク室を提
供するインク室壁の一側にノズルを有するノズルプレー
トが配置され，インク室壁の他側には，インク室内のイ
ンクを加熱するヒーターが備えられた基板が配置される
という基本構造を有する。
ク吐出方式は，バブルジェット（登録商標）方式，ＰＺ
Ｔ方式，熱転写方式，熱圧縮方式に大別される。ここ
で，バブルジェット（登録商標）方式は，発熱素子で液
状のインクを加熱してバブルを発生させることでインク
が吐出されるようにする方式である。バルブジェット方
式のインクジェットプリンタのヘッドは，インク室を提
供するインク室壁の一側にノズルを有するノズルプレー
トが配置され，インク室壁の他側には，インク室内のイ
ンクを加熱するヒーターが備えられた基板が配置される
という基本構造を有する。
【０００３】上記のようなバルブジェット方式のインク
ジェットプリンタのヘッドの典型的な一例を，図面を参
照して説明すると，以下のとおりである。
ジェットプリンタのヘッドの典型的な一例を，図面を参
照して説明すると，以下のとおりである。
【０００４】図１１に示したように，一般のインクジェ
ットプリンタのヘッドは，基板１０と，ノズルプレート
２０と，基板１０とノズルプレート２０との間に位置し
てこれらを接合すると共にインク室３０を提供するイン
ク室壁４０とを備える。
ットプリンタのヘッドは，基板１０と，ノズルプレート
２０と，基板１０とノズルプレート２０との間に位置し
てこれらを接合すると共にインク室３０を提供するイン
ク室壁４０とを備える。
【０００５】基板１０には，インク室３０内のインクを
加熱するヒーター１１と，インク室３０にインクを供給
するインク供給路（図示せず）とが備えられる。また，
基板１０には，更に，防熱層１２と電極１３と電極及び
ヒータ保護のためのパッシベーション層１４とが備えら
れる。パッシベーション層１４は，ＳｉＮ：Ｈからなる
絶縁膜１４ａ，ヒーター保護膜１４ｂ及びＳｉＣ：Ｈか
らなる絶縁膜１４ｃで構成される。
加熱するヒーター１１と，インク室３０にインクを供給
するインク供給路（図示せず）とが備えられる。また，
基板１０には，更に，防熱層１２と電極１３と電極及び
ヒータ保護のためのパッシベーション層１４とが備えら
れる。パッシベーション層１４は，ＳｉＮ：Ｈからなる
絶縁膜１４ａ，ヒーター保護膜１４ｂ及びＳｉＣ：Ｈか
らなる絶縁膜１４ｃで構成される。
【０００６】ノズルプレート２０には，インク室３０と
連通するノズル２１が備えられる。ノズル２１は，その
内側から外側にいくにつれて直径が徐々に小さくなるテ
ーパー状に形成される。
連通するノズル２１が備えられる。ノズル２１は，その
内側から外側にいくにつれて直径が徐々に小さくなるテ
ーパー状に形成される。
【０００７】インク室３０は，基板１０に感光性ポリマ
ーを所定の高さに積層することで形成されたインク室壁
４０の一部分（ヒーター形成領域）をパターニングして
除去することにより形成される。基板１０とノズルプレ
ート２０とは，インク室壁４０の役割を果たす感光性ポ
リマーにより接合される。
ーを所定の高さに積層することで形成されたインク室壁
４０の一部分（ヒーター形成領域）をパターニングして
除去することにより形成される。基板１０とノズルプレ
ート２０とは，インク室壁４０の役割を果たす感光性ポ
リマーにより接合される。
【０００８】このように構成された従来のインクジェッ
トプリンタのヘッドは，基板１０のヒーター１１に２〜
３μｓ間インクが加熱されるに足りるエネルギーを印加
すると，ヒーター１１の表面にバブルが形成され，この
バブルの体積と圧力によりインク室３０内のインクがノ
ズルプレート２０のノズル２1を通じて外部に噴射され
る。
トプリンタのヘッドは，基板１０のヒーター１１に２〜
３μｓ間インクが加熱されるに足りるエネルギーを印加
すると，ヒーター１１の表面にバブルが形成され，この
バブルの体積と圧力によりインク室３０内のインクがノ
ズルプレート２０のノズル２1を通じて外部に噴射され
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た一般のインクジェットプリンタのヘッドは，その構造
上ポリマーからなるインク室壁４０が基板１０とノズル
プレート２０との間で接着層の役割を果たしながらイン
クと接触するようになる。インクは，６０〜７０％以上
の水分からなるため，インクがインク室３０を取り囲ん
でいるポリマーのバルクとヒーター基板１０−インク室
壁４０−ノズルプレート２０との接着界面を通じて染み
込むようになる。かかる現象は，ポリマーの膨張と各部
品間の節理現象を引き起こし，ヘッド不良の主要要因と
なるため，改善が求められている。
た一般のインクジェットプリンタのヘッドは，その構造
上ポリマーからなるインク室壁４０が基板１０とノズル
プレート２０との間で接着層の役割を果たしながらイン
クと接触するようになる。インクは，６０〜７０％以上
の水分からなるため，インクがインク室３０を取り囲ん
でいるポリマーのバルクとヒーター基板１０−インク室
壁４０−ノズルプレート２０との接着界面を通じて染み
込むようになる。かかる現象は，ポリマーの膨張と各部
品間の節理現象を引き起こし，ヘッド不良の主要要因と
なるため，改善が求められている。
【００１０】また，従来のインクジェットプリンタのヘ
ッドは，各インク供給路とインク室３０がインクという
流体で満たされているため，インク吐出し時に隣接ヒー
ターとインク供給路にその圧力が伝播し，バルブ形成と
インク吐出し特性に影響を与える干渉現象（ｃｒｏｓｓ
ｔａｌｋ）が発生するという問題もある。
ッドは，各インク供給路とインク室３０がインクという
流体で満たされているため，インク吐出し時に隣接ヒー
ターとインク供給路にその圧力が伝播し，バルブ形成と
インク吐出し特性に影響を与える干渉現象（ｃｒｏｓｓ
ｔａｌｋ）が発生するという問題もある。
【００１１】更に，従来のインクジェットプリンタのヘ
ッドは，基板１０にポリマーを積層して感光及び現像し
た後，この基板１０とノズルプレート２０とを接合する
という順番で製造されるが，順番にヒーター１１，イン
ク室３０，ノズル２１を整列させることが非常に困難で
ある。このような理由にてそれぞれの工程で配列がず
れ，ヒーター１１とインク室３０及びノズル２１の整列
がずれるようになると，インクの吐出しの方向性が悪く
なり，印刷品質の劣化をもたらすため，これもまた改善
が求められている。
ッドは，基板１０にポリマーを積層して感光及び現像し
た後，この基板１０とノズルプレート２０とを接合する
という順番で製造されるが，順番にヒーター１１，イン
ク室３０，ノズル２１を整列させることが非常に困難で
ある。このような理由にてそれぞれの工程で配列がず
れ，ヒーター１１とインク室３０及びノズル２１の整列
がずれるようになると，インクの吐出しの方向性が悪く
なり，印刷品質の劣化をもたらすため，これもまた改善
が求められている。
【００１２】本発明は，上記のような問題点に鑑みてな
されたものであって，従来，ポリマーを用いて接合する
場合に発生していた節理現象及び干渉現象を防止するこ
とができるインクジェットプリンタのヘッド及びその製
造方法を提供することにその目的がある。
されたものであって，従来，ポリマーを用いて接合する
場合に発生していた節理現象及び干渉現象を防止するこ
とができるインクジェットプリンタのヘッド及びその製
造方法を提供することにその目的がある。
【００１３】本発明の他の目的は，ノズルとインク室及
びヒーターの整列が正確に行われ，また，素子の集積度
を向上させることができるインクジェットプリンタのヘ
ッド及びその製造方法を提供することにある。
びヒーターの整列が正確に行われ，また，素子の集積度
を向上させることができるインクジェットプリンタのヘ
ッド及びその製造方法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
の本発明によるインクジェットプリンタのヘッドは，イ
ンク室内のインクを加熱するヒーターを有する基板と；
ヒーターにより加熱されたインク室内のインクが吐出さ
れるノズルを有するノズルプレート；及び基板と前記ノ
ズルプレートとの間に介在し，これら基板とノズルプレ
ートとを静電力で接合する中間接合層と；を含むことを
特徴とする。ヒーターを有する基板とノズルを有するノ
ズルプレートとを静電力を用いて一体に接合することに
より，従来，ポリマーを用いて接合する場合に発生して
いた節理現象及び干渉現象を防止することができる。
の本発明によるインクジェットプリンタのヘッドは，イ
ンク室内のインクを加熱するヒーターを有する基板と；
ヒーターにより加熱されたインク室内のインクが吐出さ
れるノズルを有するノズルプレート；及び基板と前記ノ
ズルプレートとの間に介在し，これら基板とノズルプレ
ートとを静電力で接合する中間接合層と；を含むことを
特徴とする。ヒーターを有する基板とノズルを有するノ
ズルプレートとを静電力を用いて一体に接合することに
より，従来，ポリマーを用いて接合する場合に発生して
いた節理現象及び干渉現象を防止することができる。
【００１５】中間接合層は，融点が低く且つ成分の６０
％以上が非晶質酸化珪素からなるガラス薄膜で構成する
ことができる。
％以上が非晶質酸化珪素からなるガラス薄膜で構成する
ことができる。
【００１６】また，基板には，ヒーターの放熱を防止す
るための防熱層と，ヒーター保護のためのパッシベーシ
ョン層が備えられ，パッシベーション層は，ヒーターに
蒸着される絶縁層と，絶縁層に蒸着され一側が基板と通
電するように接続されたヒーター保護層を含むことがで
きる。
るための防熱層と，ヒーター保護のためのパッシベーシ
ョン層が備えられ，パッシベーション層は，ヒーターに
蒸着される絶縁層と，絶縁層に蒸着され一側が基板と通
電するように接続されたヒーター保護層を含むことがで
きる。
【００１７】本発明の他の目的を達成するためのインク
ジェットプリンタのヘッドの製造方法は，インク室内の
インクを加熱するヒーターを有する基板を作製するステ
ップと；ヒーターにより加熱されたインク室内のインク
が吐出されるノズルを有するノズルプレートを作製する
ステップ；及び基板とノズルプレートとを中間接合層を
介在して静電力で接合するステップと；を含むことを特
徴とする。ノズルプレートを作製するステップは，ノズ
ルプレートを湿式エッチングしてインク室を形成した
後，前記インク室に連結されるノズルを乾式エッチング
で形成するようにしてもよい。ノズルプレートにノズル
とインク室とを共に形成することでノズルとインク室及
びヒーターの整列が正確に行われ，また，素子の集積度
を向上させることができる
ジェットプリンタのヘッドの製造方法は，インク室内の
インクを加熱するヒーターを有する基板を作製するステ
ップと；ヒーターにより加熱されたインク室内のインク
が吐出されるノズルを有するノズルプレートを作製する
ステップ；及び基板とノズルプレートとを中間接合層を
介在して静電力で接合するステップと；を含むことを特
徴とする。ノズルプレートを作製するステップは，ノズ
ルプレートを湿式エッチングしてインク室を形成した
後，前記インク室に連結されるノズルを乾式エッチング
で形成するようにしてもよい。ノズルプレートにノズル
とインク室とを共に形成することでノズルとインク室及
びヒーターの整列が正確に行われ，また，素子の集積度
を向上させることができる
【００１８】接合ステップは，基板上のノズルプレート
接合部に中間接合層を形成するステップと；中間接合層
上に前記ノズルプレートを載置し，仮接合を行うステッ
プ；及びノズルプレートが仮接合された基板を加熱して
所定温度以上に加熱される時，ノズルプレートとヒータ
ー基板とが通電するように電界を加えるステップと；を
含むことを特徴とする。
接合部に中間接合層を形成するステップと；中間接合層
上に前記ノズルプレートを載置し，仮接合を行うステッ
プ；及びノズルプレートが仮接合された基板を加熱して
所定温度以上に加熱される時，ノズルプレートとヒータ
ー基板とが通電するように電界を加えるステップと；を
含むことを特徴とする。
【００１９】なお，中間接合層は，基板上に一定の厚さ
のガラス薄膜を成膜した後，ガラス薄膜のヒーター形成
部位をエッチングし除去することで形成してもよい。
のガラス薄膜を成膜した後，ガラス薄膜のヒーター形成
部位をエッチングし除去することで形成してもよい。
【００２０】また，前記ガラス薄膜は，スピンコート蒸
着法，スパッタリング薄膜蒸着法，電子−ビーム蒸着法
等により成膜することができ，約１〜５μｍの厚さで成
膜することが好ましい。
着法，スパッタリング薄膜蒸着法，電子−ビーム蒸着法
等により成膜することができ，約１〜５μｍの厚さで成
膜することが好ましい。
【００２１】基板とノズルプレートとの接合時の加熱温
度は，常温〜５００℃であることが好ましく，電界は，
０〜１０００Ｖの直流電圧及びパルス信号から選ぶこと
ができる。
度は，常温〜５００℃であることが好ましく，電界は，
０〜１０００Ｖの直流電圧及びパルス信号から選ぶこと
ができる。
【００２２】一方，基板の作製ステップは，シリコン基
板上に防熱層を形成するステップと；防熱層上にヒータ
ー及び導電層を形成するステップ；及びヒーター及び導
電層上にパッシベーション層を形成するステップと；か
らなる。ここで，パッシベーション層の形成は，シリコ
ン窒化膜とシリコンカーバイド膜を一定の厚さで順次に
蒸着して絶縁層を形成した後，該絶縁層の一部にシリコ
ン基板と通じるビアホールを形成し，この上にタンタル
を一定の厚さで蒸着しヒーター保護層を形成する順に行
ってもよい。
板上に防熱層を形成するステップと；防熱層上にヒータ
ー及び導電層を形成するステップ；及びヒーター及び導
電層上にパッシベーション層を形成するステップと；か
らなる。ここで，パッシベーション層の形成は，シリコ
ン窒化膜とシリコンカーバイド膜を一定の厚さで順次に
蒸着して絶縁層を形成した後，該絶縁層の一部にシリコ
ン基板と通じるビアホールを形成し，この上にタンタル
を一定の厚さで蒸着しヒーター保護層を形成する順に行
ってもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下では，本発明の好ましい実施
の形態を添付図面を参照して説明する。図１は，本発明
の一実施の形態によるインクジェットプリンタのヘッド
を示す断面図であり，図２ないし図９は，本発明の一実
施の形態によるインクジェットプリンタのヘッドの製造
方法に関する工程図であり，図１０は，本発明によるイ
ンクジェットプリンタのヘッドの製造方法における基板
とノズルプレートとの接合原理を示す図である。
の形態を添付図面を参照して説明する。図１は，本発明
の一実施の形態によるインクジェットプリンタのヘッド
を示す断面図であり，図２ないし図９は，本発明の一実
施の形態によるインクジェットプリンタのヘッドの製造
方法に関する工程図であり，図１０は，本発明によるイ
ンクジェットプリンタのヘッドの製造方法における基板
とノズルプレートとの接合原理を示す図である。
【００２４】図１に示したように，本発明の一実施の形
態によるインクジェットプリンタのヘッドは，基板１０
０と，ノズルプレート２００及びヒーター基板１００と
ノズルプレート２００とを接合する中間接合層３００と
を備える。
態によるインクジェットプリンタのヘッドは，基板１０
０と，ノズルプレート２００及びヒーター基板１００と
ノズルプレート２００とを接合する中間接合層３００と
を備える。
【００２５】基板１００には，インク室２２０内のイン
クを加熱するヒーター１１０が備えられる。ヒーター１
１０は，Ｔａ−Ａｌを５００〜５０００オングストロー
ムの厚さで蒸着することにより形成される。また，基板
１００には，ヒーター１１０から発生する熱エネルギー
がヒーターの下方にある基板に伝わることを防止するた
めの防熱層１２０と，ヒーター１１０が酸化したりイン
クと直接接触したりすることを防止し且つ熱と圧力によ
るキャビテーションを防止するためのパッシベーション
層１３０とが形成される。防熱層１２０は，シリコン酸
化膜（ＳｉＯ２）を１〜５μｍの厚さで蒸着することに
より形成され，防熱層１２０の上部にヒーター１１０が
形成される。パッシベーション層１３０は，絶縁層１３
１とヒーター保護層１３２とからなる。絶縁層１３１
は，ヒーター１１０の上部にシリコン窒化膜（ＳｉＮ：
Ｈ）を０．１〜１．０μｍの厚さで蒸着することにより
形成され，ヒーター保護層１３２は，絶縁層１３１の上
部にタンタル（Ｔａ）を０．１〜１．０μｍの厚さで蒸
着することにより形成される。ここで，ヒーター保護層
１３２は，一側が基板と接続されて通電するように形成
される。一方，絶縁層１３１は，シリコン窒化膜の上部
に０．１〜１．０μｍの厚さで形成されるシリコンカー
バイド膜を更に成膜することができる。シリコンカーバ
イド膜は，ヒーターの耐化学性及び熱伝導性を補強する
役割を果たす。図面における符号１４０は，ヒーター１
１０に電源を印加するための導電層である。
クを加熱するヒーター１１０が備えられる。ヒーター１
１０は，Ｔａ−Ａｌを５００〜５０００オングストロー
ムの厚さで蒸着することにより形成される。また，基板
１００には，ヒーター１１０から発生する熱エネルギー
がヒーターの下方にある基板に伝わることを防止するた
めの防熱層１２０と，ヒーター１１０が酸化したりイン
クと直接接触したりすることを防止し且つ熱と圧力によ
るキャビテーションを防止するためのパッシベーション
層１３０とが形成される。防熱層１２０は，シリコン酸
化膜（ＳｉＯ２）を１〜５μｍの厚さで蒸着することに
より形成され，防熱層１２０の上部にヒーター１１０が
形成される。パッシベーション層１３０は，絶縁層１３
１とヒーター保護層１３２とからなる。絶縁層１３１
は，ヒーター１１０の上部にシリコン窒化膜（ＳｉＮ：
Ｈ）を０．１〜１．０μｍの厚さで蒸着することにより
形成され，ヒーター保護層１３２は，絶縁層１３１の上
部にタンタル（Ｔａ）を０．１〜１．０μｍの厚さで蒸
着することにより形成される。ここで，ヒーター保護層
１３２は，一側が基板と接続されて通電するように形成
される。一方，絶縁層１３１は，シリコン窒化膜の上部
に０．１〜１．０μｍの厚さで形成されるシリコンカー
バイド膜を更に成膜することができる。シリコンカーバ
イド膜は，ヒーターの耐化学性及び熱伝導性を補強する
役割を果たす。図面における符号１４０は，ヒーター１
１０に電源を印加するための導電層である。
【００２６】ノズルプレート２００には，インク室２２
０とノズル２１０とが互いに連通するように形成され
る。一方，図示した例では，インク室２２０がノズルプ
レート２００に形成された例を示しているが，インク室
２２０を基板１００に形成してもよい。
０とノズル２１０とが互いに連通するように形成され
る。一方，図示した例では，インク室２２０がノズルプ
レート２００に形成された例を示しているが，インク室
２２０を基板１００に形成してもよい。
【００２７】中間接合層３００は，基板１００とノズル
プレート２００とを静電力で接合するためのものであっ
て，融点が低く且つ成分の６０％以上が非晶質酸化珪素
からなるガラス薄膜で構成される。ガラス薄膜は，スパ
ッタリング蒸着方法，電子−ビーム蒸着方法または液状
ガラスをスピンコートする方法により基板１００のノズ
ルプレート接合部位に１〜５μｍの厚さで成膜される。
基板１００のノズルプレート接合部位に上記のような中
間接合層３００としてのガラス薄膜を成膜した後，該ガ
ラス薄膜の上にノズルプレート２００を載置し仮接合し
た状態で基板１００とノズルプレート２００に電界を加
えると，ノズルプレート２００と中間接合層３００との
界面に酸化シリコンが薄く成長しながら界面を埋め，該
酸化シリコンの静電力により基板とノズルプレートとが
一体に接合されるようになる。
プレート２００とを静電力で接合するためのものであっ
て，融点が低く且つ成分の６０％以上が非晶質酸化珪素
からなるガラス薄膜で構成される。ガラス薄膜は，スパ
ッタリング蒸着方法，電子−ビーム蒸着方法または液状
ガラスをスピンコートする方法により基板１００のノズ
ルプレート接合部位に１〜５μｍの厚さで成膜される。
基板１００のノズルプレート接合部位に上記のような中
間接合層３００としてのガラス薄膜を成膜した後，該ガ
ラス薄膜の上にノズルプレート２００を載置し仮接合し
た状態で基板１００とノズルプレート２００に電界を加
えると，ノズルプレート２００と中間接合層３００との
界面に酸化シリコンが薄く成長しながら界面を埋め，該
酸化シリコンの静電力により基板とノズルプレートとが
一体に接合されるようになる。
【００２８】以下では，上記のように構成される本発明
の一実施の形態によるインクジェットプリンタのヘッド
を製造する方法について図２ないし図９を参照して具体
的に説明する。
の一実施の形態によるインクジェットプリンタのヘッド
を製造する方法について図２ないし図９を参照して具体
的に説明する。
【００２９】同図に示したように，本発明の一実施の形
態によるインクジェットプリンタのヘッドの製造方法
は，基板１００の作製ステップ（図２），中間接合層３
００の形成ステップ（図４，図５），ノズルプレート２
００の作製ステップ（図６，図７），基板１００とノズ
ルプレート２００との接合ステップ（図８）を含む。
態によるインクジェットプリンタのヘッドの製造方法
は，基板１００の作製ステップ（図２），中間接合層３
００の形成ステップ（図４，図５），ノズルプレート２
００の作製ステップ（図６，図７），基板１００とノズ
ルプレート２００との接合ステップ（図８）を含む。
【００３０】基板１００の作製ステップでは，図２に示
したように，先ず，基板１００にシリコン酸化膜を一定
の厚さで蒸着して防熱層１２０を形成する。その後，防
熱層１２０の上部にタンタル−アルミニウム合金を一定
の厚さで蒸着してヒーター１１０を形成し，次いで，ヒ
ーター１１０に電源を印加するための導電層１４０を形
成しパターニングする。ヒーター１１０は，スパッタリ
ング法により形成するが，必ずしもこの方法に限定され
るわけではない。
したように，先ず，基板１００にシリコン酸化膜を一定
の厚さで蒸着して防熱層１２０を形成する。その後，防
熱層１２０の上部にタンタル−アルミニウム合金を一定
の厚さで蒸着してヒーター１１０を形成し，次いで，ヒ
ーター１１０に電源を印加するための導電層１４０を形
成しパターニングする。ヒーター１１０は，スパッタリ
ング法により形成するが，必ずしもこの方法に限定され
るわけではない。
【００３１】次いで，図３に示したように，基板１００
にヒーター１１０を保護するためのパッシベーション層
１３０を形成する。本実施の形態におけるパッシベーシ
ョン層１３０は，ヒーター１１０の上部にヒーター１１
０を保護するために順次に形成された絶縁層１３１とヒ
ーター保護層１３２とを含む。絶縁層１３１は，シリコ
ン酸化膜を一定の厚さで蒸着することにより形成され，
ヒーター保護層1３２は，タンタルを一定の厚さで蒸着
することにより形成される。タンタルは，展性及び軟性
が豊かで酸化し難く且つフッ化水素酸外の酸には溶けな
いという特性を有するため，ヒーター１１０を保護する
ことができる。なお，ヒーター保護層１３２は，その一
側が基板１００に接続するように絶縁層１３１と防熱層
１２０を貫通して形成されたビアホール１００ａに充填
されることで形成される。これは，基板１００とノズル
プレート２００との接合ステップにおける電界印加時に
イオンが通電し得るようにするためである。一方，絶縁
層１３１は，シリコン酸化膜を蒸着した後，その上にシ
リコンカーバイド膜を更に蒸着することで耐化学性及び
熱伝導性を補強することができる。
にヒーター１１０を保護するためのパッシベーション層
１３０を形成する。本実施の形態におけるパッシベーシ
ョン層１３０は，ヒーター１１０の上部にヒーター１１
０を保護するために順次に形成された絶縁層１３１とヒ
ーター保護層１３２とを含む。絶縁層１３１は，シリコ
ン酸化膜を一定の厚さで蒸着することにより形成され，
ヒーター保護層1３２は，タンタルを一定の厚さで蒸着
することにより形成される。タンタルは，展性及び軟性
が豊かで酸化し難く且つフッ化水素酸外の酸には溶けな
いという特性を有するため，ヒーター１１０を保護する
ことができる。なお，ヒーター保護層１３２は，その一
側が基板１００に接続するように絶縁層１３１と防熱層
１２０を貫通して形成されたビアホール１００ａに充填
されることで形成される。これは，基板１００とノズル
プレート２００との接合ステップにおける電界印加時に
イオンが通電し得るようにするためである。一方，絶縁
層１３１は，シリコン酸化膜を蒸着した後，その上にシ
リコンカーバイド膜を更に蒸着することで耐化学性及び
熱伝導性を補強することができる。
【００３２】前述した如く，基板１００にパッシベーシ
ョン層１３０を形成した後，図４に示したように，ヒー
ター保護層１３２上に一定の厚さでガラス薄膜を蒸着し
て中間接合層３００を形成する。ガラス薄膜は，一般に
使用されるスパッタリング方法または電子−ビーム蒸着
法で形成することができ，また液状ガラスをスピンコー
トすることにより形成することもできる。ガラス薄膜
は，ノズルプレート２００との接合をなす接合層であっ
て，インク漏れが生じないように気密を保持する必要が
あることから，表面の平坦化が求められる。スピンコー
ト方法は，コーティングと共に平坦化が自然に行われる
ため，絶縁層のパターンによる勾配が克服可能になる
が，スパッタリングや電子−ビーム蒸着法により成膜さ
れたガラス薄膜は，十分な厚さを確保した後，平坦化工
程を経る必要がある。したがって，ガラス薄膜の成膜
は，スピンコート方法が好適である。上記のような方法
により基板１００にガラス薄膜を成膜した後は，図５に
示したように，ガラス薄膜の必要部位，即ち，ノズルプ
レート接合部位を除く余の部位はパターニングし除去す
る。
ョン層１３０を形成した後，図４に示したように，ヒー
ター保護層１３２上に一定の厚さでガラス薄膜を蒸着し
て中間接合層３００を形成する。ガラス薄膜は，一般に
使用されるスパッタリング方法または電子−ビーム蒸着
法で形成することができ，また液状ガラスをスピンコー
トすることにより形成することもできる。ガラス薄膜
は，ノズルプレート２００との接合をなす接合層であっ
て，インク漏れが生じないように気密を保持する必要が
あることから，表面の平坦化が求められる。スピンコー
ト方法は，コーティングと共に平坦化が自然に行われる
ため，絶縁層のパターンによる勾配が克服可能になる
が，スパッタリングや電子−ビーム蒸着法により成膜さ
れたガラス薄膜は，十分な厚さを確保した後，平坦化工
程を経る必要がある。したがって，ガラス薄膜の成膜
は，スピンコート方法が好適である。上記のような方法
により基板１００にガラス薄膜を成膜した後は，図５に
示したように，ガラス薄膜の必要部位，即ち，ノズルプ
レート接合部位を除く余の部位はパターニングし除去す
る。
【００３３】上記過程により基板１００を作製した後
は，図６及び図７に示したように，ノズルプレート２０
０を作製する。先ず，ノズルプレート２００の内側にイ
ンク室２２０を形成した後，インク室２２０と連通する
ノズル２１０を形成することでノズルプレート２００を
作製する。ここで，インク室２２０は，少なくとも１種
のエッチング液を用いた湿式エッチングにより１０〜４
０μｍの大きさで形成し，ノズル２１０は，反応性ガス
とプラズマを用いた乾式エッチングにより１０〜４０μ
ｍの大きさで形成する。
は，図６及び図７に示したように，ノズルプレート２０
０を作製する。先ず，ノズルプレート２００の内側にイ
ンク室２２０を形成した後，インク室２２０と連通する
ノズル２１０を形成することでノズルプレート２００を
作製する。ここで，インク室２２０は，少なくとも１種
のエッチング液を用いた湿式エッチングにより１０〜４
０μｍの大きさで形成し，ノズル２１０は，反応性ガス
とプラズマを用いた乾式エッチングにより１０〜４０μ
ｍの大きさで形成する。
【００３４】上記のような過程によりそれぞれ作製され
た基板１００とノズルプレート２００とを，図８に示し
たように，中間接合層３００を介在して仮接合した状態
で熱と電界を印加して接合するが，以下では，これにつ
いて詳しく説明する。
た基板１００とノズルプレート２００とを，図８に示し
たように，中間接合層３００を介在して仮接合した状態
で熱と電界を印加して接合するが，以下では，これにつ
いて詳しく説明する。
【００３５】図１０に示したように，基板１００とノズ
ルプレート２００とを仮接合した仮接合物を導電性物質
からなる熱プレート４００上に載置し，電極をノズルプ
レート２００と熱プレート４００に接続することで熱プ
レート４００により加熱及び通電されるようにする。こ
こで，加熱温度は，陽イオンが電界により十分に移動可
能であり且つ基板１００上の薄膜層１３１，１３２が影
響を受けない温度範囲である常温から５００℃程度の範
囲内から選ばれる。そして，電界は，中間接合層３００
の厚さと成分に応じて０〜１０００Ｖの直流電圧または
パルス信号で印加される。
ルプレート２００とを仮接合した仮接合物を導電性物質
からなる熱プレート４００上に載置し，電極をノズルプ
レート２００と熱プレート４００に接続することで熱プ
レート４００により加熱及び通電されるようにする。こ
こで，加熱温度は，陽イオンが電界により十分に移動可
能であり且つ基板１００上の薄膜層１３１，１３２が影
響を受けない温度範囲である常温から５００℃程度の範
囲内から選ばれる。そして，電界は，中間接合層３００
の厚さと成分に応じて０〜１０００Ｖの直流電圧または
パルス信号で印加される。
【００３６】温度が上昇し，電界が加えられると，中間
接合層３００内の陽イオンの移動度が増加して陰極側の
中間接合層３００の界面側にイオンが移動し中性化さ
れ，中間接合層３００内に残留した陰イオンは接触され
たノズルプレート２００のシリコン表面に空間電荷層を
形成する。加えられた電界が全てこの空間電荷層に集中
し強力な静電力が働くため，中間接合層３００を構成す
るガラス薄膜内の酸素イオンとノズルプレートを構成す
るシリコンとの結合が行われる。即ち，界面にＳｉＯ２
が薄く成長しながらノズルプレート２００と中間接合層
３００との境界面を埋めるようになる。
接合層３００内の陽イオンの移動度が増加して陰極側の
中間接合層３００の界面側にイオンが移動し中性化さ
れ，中間接合層３００内に残留した陰イオンは接触され
たノズルプレート２００のシリコン表面に空間電荷層を
形成する。加えられた電界が全てこの空間電荷層に集中
し強力な静電力が働くため，中間接合層３００を構成す
るガラス薄膜内の酸素イオンとノズルプレートを構成す
るシリコンとの結合が行われる。即ち，界面にＳｉＯ２
が薄く成長しながらノズルプレート２００と中間接合層
３００との境界面を埋めるようになる。
【００３７】上記のように基板１００とノズルプレート
２００とを接合した後は，図９に示したように，ノズル
と信号領域を開放するために上記構造のノズルプレート
２００の外側でＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により加工してヘッ
ドを完成する。
２００とを接合した後は，図９に示したように，ノズル
と信号領域を開放するために上記構造のノズルプレート
２００の外側でＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により加工してヘッ
ドを完成する。
【００３８】インクジェットプリンタのヘッドは，基板
１００とノズルプレート２００とが接合され，各ヒータ
ーチップに該当するインク室と流路，またノズルが設定
されインク供給路が形成される。したがって，インクジ
ェットプリンタのヘッドにおいて，各部品間の接合また
は接着は，信頼性に影響を与える大きな要因となる。本
実施の形態によれば，シリコン−ガラス−シリコン接合
を用いて基板１００とノズルプレート２００とを接合，
即ち，ノズルプレートを構成するシリコンと熱膨張係数
がほぼ同一のガラス薄膜を基板１００に蒸着してシリコ
ン−ガラス−シリコン接合を施してヘッドを製造するた
め，信頼性に優れているインクジェットプリンタのヘッ
ドを製造することができる。
１００とノズルプレート２００とが接合され，各ヒータ
ーチップに該当するインク室と流路，またノズルが設定
されインク供給路が形成される。したがって，インクジ
ェットプリンタのヘッドにおいて，各部品間の接合また
は接着は，信頼性に影響を与える大きな要因となる。本
実施の形態によれば，シリコン−ガラス−シリコン接合
を用いて基板１００とノズルプレート２００とを接合，
即ち，ノズルプレートを構成するシリコンと熱膨張係数
がほぼ同一のガラス薄膜を基板１００に蒸着してシリコ
ン−ガラス−シリコン接合を施してヘッドを製造するた
め，信頼性に優れているインクジェットプリンタのヘッ
ドを製造することができる。
【００３９】以上では，本発明の好適な実施の形態につ
いて図示し説明したが，本発明は，上述した特定の好適
な実施の形態により限定されることではなく，請求の範
囲で請求している本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当
該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者
であれば誰でも種々の変更実施が可能であることはもと
より，そのような変更は，請求の範囲の記載範囲内にあ
ることはいうまでもない。
いて図示し説明したが，本発明は，上述した特定の好適
な実施の形態により限定されることではなく，請求の範
囲で請求している本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当
該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者
であれば誰でも種々の変更実施が可能であることはもと
より，そのような変更は，請求の範囲の記載範囲内にあ
ることはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば，イ
ンクジェットプリンタのヘッドの製造時，ガラス質の薄
膜を用いた静電力でヒーター基板とノズルプレートとを
接合するため，既存のヘッドの製造時に使用されていた
ポリマー系接着層の使用を排除することができ，ポリマ
ー系接着層により各層の間にインクが浸透して不良が発
生するということを防止することができる。また，ウェ
ハー単位の接合工程が可能となるため，単位ヘッド別接
着方式より量産性を向上させることができる。
ンクジェットプリンタのヘッドの製造時，ガラス質の薄
膜を用いた静電力でヒーター基板とノズルプレートとを
接合するため，既存のヘッドの製造時に使用されていた
ポリマー系接着層の使用を排除することができ，ポリマ
ー系接着層により各層の間にインクが浸透して不良が発
生するということを防止することができる。また，ウェ
ハー単位の接合工程が可能となるため，単位ヘッド別接
着方式より量産性を向上させることができる。
【００４１】また，本発明によれば，感光性印刷（ＰＲ
Ｐｈｏｔｏ）とエッチング工程を通じてノズルプレー
トにインク室とノズルとが共に設けられるため，インク
室，ヒーター，ノズル間の整列が正確に行われ，ヘッド
の集積度を向上させることができる。
Ｐｈｏｔｏ）とエッチング工程を通じてノズルプレー
トにインク室とノズルとが共に設けられるため，インク
室，ヒーター，ノズル間の整列が正確に行われ，ヘッド
の集積度を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドを示す断面図である。
リンタのヘッドを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図７】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図９】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
リンタのヘッドの製造方法にかかる工程図である。
【図１０】本発明によるインクジェットプリンタのヘッ
ドの製造方法におけるノズルプレートと基板との接合原
理を示す図である。
ドの製造方法におけるノズルプレートと基板との接合原
理を示す図である。
【図１１】従来のインクジェットプリンタのヘッドの一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
１００ 基板
１１０ ヒーター
１２０ 防熱層
１３０ パッシベーション層
１３１ 絶縁層
１３２ ヒーター保護層
１４０ 導電層
２００ ノズルプレート
２１０ ノズル
２２０ インク室
３００ 中間接合層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 コ サンチョル
大韓民国京畿道水原市八達区梅灘洞（番地
なし） 林光アパート５−1504
(72)発明者 閔 在植
大韓民国京畿道水原市勧善区勧善洞1015−
７番地 ワールドオフィステル504
(72)発明者 金 泰均
大韓民国京畿道水原市八達区靈通洞（番地
なし） シンナムシル６団地東寶アパート
622−1103
(72)発明者 鄭 明松
大韓民国京畿道軍浦市山本１洞79−22番地
Ｆターム(参考） 2C057 AF38 AF65 AF93 AG01 AG12
AG46 AP02 AP12 AP13 AP14
AP21 AP28 AP32 AP33 AP52
AP54 BA04 BA13
Claims (16)
- 【請求項１】 インク室内のインクを加熱するヒーター
を有する基板と；前記ヒーターにより加熱されたインク
室内のインクが吐出されるノズルを有するノズルプレー
トと；前記基板と前記ノズルプレートとの間に介在し，
これら基板とノズルプレートとを静電力で接合する中間
接合層と；を含むことを特徴とするインクジェットプリ
ンタのヘッド。 - 【請求項２】 前記中間接合層が，融点が低く且つ成分
の６０％以上が非晶質酸化珪素からなるガラス薄膜で構
成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ットプリンタのヘッド。 - 【請求項３】 前記インク室が，前記ノズルプレートに
形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の
インクジェットプリンタのヘッド。 - 【請求項４】 前記基板には，ヒーターの放熱を防止す
るための防熱層と，ヒーター保護のためのパッシベーシ
ョン層が備えられ，前記パッシベーション層は，前記ヒ
ーターに蒸着される絶縁層と，前記絶縁層に蒸着され一
側が基板と通電するように接続されたヒーター保護層と
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項
に記載のインクジェットプリンタのヘッド。 - 【請求項５】 インク室内のインクを加熱して吐出する
インクジェットプリンタのヘッドを製造する方法であっ
て， ａ）前記インク室内のインクを加熱するヒーターを有す
る基板を作製するステップと； ｂ）前記ヒーターにより加熱されたインク室内のインク
が吐出されるノズルを有するノズルプレートを作製する
ステップと； ｃ）前記基板と前記ノズルプレートとを中間接合層を介
在して静電力で接合するステップと；を含むことを特徴
とするインクジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項６】 前記ｃ）ステップが， ｃ−１）前記基板上のノズルプレート接合部に中間接合
層を形成するステップと； ｃ−２）前記中間接合層上に前記ノズルプレートを載置
し，仮接合を行うステップと； ｃ−３）前記ノズルプレートが仮接合された基板を加熱
して所定温度以上に加熱される時，前記ノズルプレート
と前記ヒーター基板とが通電するように電界を加えるス
テップと；を含むことを特徴とする請求項５に記載のイ
ンクジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項７】 前記ｃ−１ステップが，前記基板上に一
定の厚さのガラス薄膜を成膜した後，前記ガラス薄膜の
ヒーター形成部位をエッチングし除去することからなる
ことを特徴とする請求項６に記載のインクジェットプリ
ンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項８】 前記ガラス薄膜が，スピンコート蒸着法
により成膜されることを特徴とする請求項７に記載のイ
ンクジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項９】 前記ガラス薄膜が，スパッタリング蒸着
法により成膜されることを特徴とする請求項７に記載の
インクジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項１０】 前記ガラス薄膜が，電子−ビーム蒸着
法により成膜されることを特徴とする請求項７に記載の
インクジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項１１】 前記ガラス薄膜が，１〜５μｍの厚さ
で成膜されることを特徴とする請求項７から１０のいず
れか１項に記載のインクジェットプリンタのヘッドの製
造方法。 - 【請求項１２】 前記加熱温度が，常温〜５００℃であ
り，前記電界が，０〜１０００Ｖの直流電圧及びパルス
信号のうちから選ばれたいずれか１つであることを特徴
とする請求項６から１１のいずれか１項に記載のインク
ジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項１３】 前記ａ）ステップが， ａ−１）シリコン基板上に防熱層を形成するステップ
と； ａ−２）前記防熱層上にヒーター及び導電層を形成する
ステップと； ａ−３）前記ヒーター及び導電層上にヒーター保護のた
めのパッシベーション層を形成するステップと；を含む
ことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリ
ンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項１４】 前記パッシベーション層が，シリコン
窒化膜とシリコンカーバイド膜を一定の厚さで順次に蒸
着して絶縁層を形成した後，前記絶縁層の一部にシリコ
ン基板と通じるビアホールを形成し，前記絶縁層の上部
にタンタルを一定の厚さで蒸着しヒーター保護層を形成
してなることを特徴とする請求項１３に記載のインクジ
ェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項１５】 前記ヒーター保護層の厚さが，０．１
〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１４に記載
のインクジェットプリンタのヘッドの製造方法。 - 【請求項１６】 前記ｂ）ステップが，ノズルプレート
を湿式エッチングしてインク室を形成した後，前記イン
ク室に連結されるノズルを乾式エッチングで形成するこ
とを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリン
タのヘッドの製造方法。
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