JP2004001447A - インクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液滴を安定して吐出できるノズルを有するインクジェットプリンタヘッドとその製造方法を提供する。
【解決手段】片面にインクチャンバ１４０が形成された基板１１０と，インクチャンバ１４０を覆い，そこからのインク液滴が吐出されるノズル１２１を有し，複数の絶縁層が積層されたノズル板１２０と，ノズル板１２０の積層内に埋め込まれ，ノズル１２１を取り囲むヒータと，ノズル板１２０の積層内に埋め込まれ，ヒータに電気的に接続される配線層と，ノズル板上に形成され，ノズル板のノズルに連続する貫通孔状の液滴ガイドが形成されているフォトレジストよりなる疏水性コーティング層１９０と，を備えるインクジェットプリンタヘッド。十分な厚さを有する疏水性コーティング層１９０により液滴ガイドが与えられるので，メニスカスの迅速な復元及び安定化と高速及び高周波数の吐出が可能になり，耐摩耗性及び耐化学性が向上する。
【選択図】 図２
【解決手段】片面にインクチャンバ１４０が形成された基板１１０と，インクチャンバ１４０を覆い，そこからのインク液滴が吐出されるノズル１２１を有し，複数の絶縁層が積層されたノズル板１２０と，ノズル板１２０の積層内に埋め込まれ，ノズル１２１を取り囲むヒータと，ノズル板１２０の積層内に埋め込まれ，ヒータに電気的に接続される配線層と，ノズル板上に形成され，ノズル板のノズルに連続する貫通孔状の液滴ガイドが形成されているフォトレジストよりなる疏水性コーティング層１９０と，を備えるインクジェットプリンタヘッド。十分な厚さを有する疏水性コーティング層１９０により液滴ガイドが与えられるので，メニスカスの迅速な復元及び安定化と高速及び高周波数の吐出が可能になり，耐摩耗性及び耐化学性が向上する。
【選択図】 図２
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ヘッド及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法に係り，より詳細には，インクジェットプリンタヘッドを製造するにあたり，ノズル板の表面に対する疎水化処理を効率良く行える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのインク吐出方式としては，熱源を用いてインクに気泡（バブル）を生じさせ，この力によりインクを吐出させる，電気−熱変換方式（バブルジェット（登録商標）方式）と，圧電体を用い，この圧電体の変形により生じるインクの体積変化によりインクを吐出させる，電気−機械変換方式とがある。
【０００３】
さらに，電気−熱変換方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向に応じて，トップ・シューティング方式，サイド・シューティング方式，及びバック・シューティング方式に大別される。ここで，トップ・シューティング方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向が同じ方式であり，サイド・シューティング方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向が直角をなす方式であり，そしてバック・シューティング方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向が互いに反対となる方式である。
【０００４】
これらの方式によるインクジェットプリンタヘッドは，共通してインク液滴が吐出されるノズル（オリフィス）を有するノズル板を備える（例えば，特許文献１参照）。ノズル板は記録用紙などの印刷媒体に直接当接するものであり，ノズルを介して吐出されるインク液滴の吐出に影響を及ぼしうる各種の因子を有する。
【０００５】
それら因子のうち一つが，ノズル板の表面の疏水性である。ノズル板の表面の疏水性が小さい場合，すなわち，ノズル板の表面が親水性を有する場合，ノズルを介して吐出されるインクの一部がノズル板の表面に染み出てノズル板の表面を汚すだけではなく，吐出されるインク液滴の大きさ，方向及び速度などが一定にならないといった問題が生じる。このような問題を改善するために，ノズル板の表面には疎水化処理のためのコーティング層が形成される。
【０００６】
図１は，ノズル板の表面に疎水化処理の施されたバック・シューティング方式のインクジェットプリンタヘッド１０の，概略的な抜粋断面図である。
【０００７】
図１を参照すれば，基板１１の上面中央に略半球状のチャンバ１４が形成されており，その下部には四角チャネル型マニホルド１７が形成されている。そして，チャンバ１４及びマニホルド１７は，流路１６を介して繋がっている。基板１１上には複層構造のノズル板１２が形成されている。ノズル板１２は基板１１上に形成される積層によるメンブレインであって，チャンバ１４の真中に位置するノズル（または，オリフィス）１８が形成されている。そして，ノズル１８の周りには，チャンバ１４の内側に延びるバブルガイド１４ａが形成されている。ノズル板１２は，下部絶縁層１２ａ，中間絶縁層１２ｂ，及び上部絶縁層１２ｃを備える。下部絶縁層１２ａと中間絶縁層１２ｂとの間には，ノズル１８を取り囲むヒータ１３が形成されており，中間絶縁層１２ｂと上部絶縁層１２ｃとの間には，ヒータ１３に接続される配線層１５が形成されている。
【０００８】
このような構造において，上部絶縁層１２ｃは単一層または複数層の積層からなり，この上には疏水性コーティング膜１９が形成されている。疏水性コーティング膜１９は，少なくともノズル１８周りの表面に形成されることが好ましい。
【０００９】
ここで，コーティング膜としては，メッキされた，ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ），パラジウム（Ｐｄ），またはタンタル（Ｔａ）などの金属と，フルオロカーボン（ＦＣ），Ｆ−シラン，またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの，疏水性に優れた過フルオロ化アルカン及びシラン化合物が用いられる。疏水性コーティング膜はスプレーコートやスピンコートなどの湿式法により形成でき，プラズマ気相化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法やスパッタリングなどの乾式法により蒸着される。疏水性コーティング膜１９は，ノズル１８，バブルガイド１８ａ，チャンバ１４，マニホルド１７，及び流路１６などが既に形成された状態で形成される。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第６，０１９，４５７号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来は上記構成であるので，疏水性コーティング膜１９の形成時に疏水性物質がノズル１８を介してチャンバ１４にまで入り込んで，チャンバ１４の底面の全体または一部に疏水性物質膜１９’が形成される。さらには，この疏水性物質膜１９’がマニホルド１７につながる流路１６の内壁にも形成されてしまう場合もある。
【００１２】
このように疏水性物質膜がチャンバ及び流路の内面に形成されれば，親水性インクを拒む疏水性物質の疏水性によりチャンバ１４内へのインク供給が円滑にできず，さらには，供給そのものができない場合もある。一方，このような疏水性物質膜１９’がバブルガイド１８ａの内面に形成されれば，ここで形成されるインクのメニスカス１４ａの挙動に悪影響を及ぼして，良質の液滴を高速で吐出できなくなる。
【００１３】
このため，疏水性物質をノズル板１２の表面に形成した後，チャンバ１４及び流路１６内に形成された疏水性物質膜を後続するエッチング工程，例えば，Ｏ２プラズマエッチング工程により除去するようにしている。しかしながら，チャンバ内の疏水性物質がＯ２プラズマにより除去される過程で，ノズル板１２，特にノズル板１２の表面に形成された疏水性コーティング膜１９が，Ｏ２プラズマに過度に晒されて激しく損傷するという問題が生じうる。
【００１４】
一方，上述したような従来のインクジェットプリンタヘッドは，ヒータ１３が薄いノズル板そのものに設けられて，バブルの成長方向が液滴の吐出方向と反対となるバック・シューティング方式である。このため，液滴の膨脹圧力を効果的に伝達するために，ノズルにテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などよりなるバブルガイド１８ａを形成しなければならない。バブルガイドがなければバブルにより生じた圧力がノズルに十分に伝達できず，特に，液滴を安定してかつ迅速に吐出できない。したがって，ノズル板が十分に厚くなければ，ノズルにバブルガイドを必ず形成しなければならない。
【００１５】
このようなバブルガイドは，約３０μｍの大きさを有することが好ましいが，シリコンに対する反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程，及びＴＥＯＳ工程の限界から，実質的に１０μｍを超え難い。
【００１６】
そこで本発明は，ノズルを効率良く，かつ，一層短縮された工程により製造できる，インクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供するところにその目的がある。
【００１７】
本発明はまた，疏水性，耐化学性，及び耐摩耗性に優れており，良質のインク液滴を高速で吐出できるノズルを有するインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供するところにその目的がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明によれば，その片面にインクチャンバが形成された基板と，インクチャンバを覆い，インクチャンバからのインク液滴が吐出されるノズルを有し，複数の絶縁層が積層されたノズル板と，ノズル板の積層内に埋め込まれ，ノズルを取り囲むように設けられたヒータと，ノズル板の積層内に埋め込まれ，ヒータに電気的に接続される配線層と，ノズル板上に形成され，ノズル板のノズルに連続する貫通孔状の液滴ガイドが形成されているフォトレジストよりなる疏水性コーティング層と，を備えることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドが提供される。
【００１９】
さらに，上記目的を達成するために，本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法は，片面部が開放された所定体積のインクチャンバを有する基板と，基板上に設けられ，インクチャンバの開放された部分に対応するノズルと，ノズルを取り囲むヒータと，ヒータに電気的に接続される配線層と，ノズルと，ヒータ及び配線層を保護する複数の絶縁層が積層されたノズル板と，を備えるインクジェットプリントの製造方法である。そして，（ａ）インクチャンバの形成部分を有する基板上に，インクチャンバに対応するノズル領域を有する複数の絶縁層による積層と，積層に埋め込まれてノズル領域を取り囲むヒータと，ヒータに接続される配線層と，を形成することにより，基板上にノズル板を形成する段階と，（ｂ）ノズル板のノズル領域に対応する絶縁層部分を除去することにより，ノズル板を貫通するノズルを形成する段階と，（ｃ）ノズル板上にフォトレジスト層を形成することにより，ノズル板上に疏水性コーティング層を形成する段階と，（ｄ）露光及びエッチング過程を含むフォトリソグラフィ法によりノズル内部及びその上方に位置するフォトレジストを除去することにより，ノズル板のノズルを疏水性コーティング層に形成される貫通孔により延ばす段階と，（ｅ）ノズル板及び疎水性コーティング層に設けられたノズルを介して等方性ウェットエッチング液を注入することにより，ヒータの下方に位置するインクチャンバ領域にインクチャンバを形成する段階と，を含む。
【００２０】
本発明に係るインクジェットプリンタヘッドにおいて，疏水性コーティング層はネガティブフォトレジストにより形成されることが好ましく，疏水性コーティング層はノズル板よりも厚いことがさらに好ましい。
【００２１】
ここで，疏水性コーティング層に設けられる液滴ガイドは，液滴の吐出方向に沿ってその直径が次第に狭まる略テーパ状を有することが好ましい。また，インクチャンバは略半球状であり，ノズル板に形成されるノズルがインクチャンバの上方に直接露出されていることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施の形態を，図面を用いて説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
図２を参照すれば，本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは，下記のような特徴を有する。ノズル板上の疏水性コーティング層がフォトレジストにより形成され，好ましくは，この疏水性コーティング層がその下部のノズル板よりも３倍以上と極めて厚く，かつ，フォトレジストがネガティブ型である。一方，疏水性コーティング層に形成される貫通孔は，ノズル板から吐出されるインク液滴をガイドする液滴ガイドである。
【００２４】
また，図１に示されたように，従来のインクジェットプリンタヘッドに適用されていたノズル板の内側に設けられる管状のバブルガイドが存在しない点，すなわちインクチャンバは略半球状であり，ノズル板に形成されるノズルがインクチャンバの上方に直接露出されるという点にさらなる特徴がある。このようなバブルガイドは，本実施形態においては，本実施形態を特徴づける疏水性コーティング層の細長い管状の液滴ガイドに取り替えられる。この液滴ガイドは，インクチャンバとは離れている。ノズル板は，基板上に形成される複数の絶縁層，及びこの絶縁層上に形成される疏水性コーティング層により得られる。以下では，たとえ疏水性コーティング層がノズル板の一部として属しているとしても，便宜上多重の絶縁層による積層を「ノズル板」と称し，疏水性コーティング層は別個の要素として説明される。
【００２５】
図２に基づき，本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッド１００の概略的な構造について説明する。
【００２６】
図２を参照すれば，基板１１０の上面中央に，略半球状のチャンバ１４０が形成されている。この略半球状のチャンバ１４０の下部には四角チャンネル型マニホルド１７０が形成されており，インクチャンバ１４０の底面に形成された流路１６０を介してマニホルド１７０からのインクがインクチャンバ１４０に供給される。基板１１０上には，バック・シューティング方式の構造的な特徴により，複数の絶縁層の積層によるノズル板１２０が形成されている。
【００２７】
ノズル板１２０は，基板１１０上に順次に形成される絶縁層によるメンブレインである。ノズル板１２０には，チャンバ１４０の真中に位置するノズル１２１が形成されている。ノズル板１２０上には，本実施形態の特徴によるフォトレジストよりなる疏水性コーティング層１９０が形成される。この疏水性コーティング層１９０には，ノズル１２１に連続する貫通孔として，液滴の吐出をガイドする液滴ガイド１８１が形成される。ノズル１２１及び液滴ガイド１８１は実質的に単一のノズルを構成する。本実施形態においては，疏水性コーティング層に設けられるノズルの一部としての貫通孔１８１が，ノズル板１２０のノズル１２１と共に吐出される液滴をガイドする機能を有するという点を強調するために，「液滴ガイド」と称する。
【００２８】
ノズル板１２０は，第１絶縁層１２０ａ，第２絶縁層１２０ｂ，及び第３絶縁層１２０ｃを備える。第１絶縁層１２０ａと第２絶縁層１２０ｂとの間には，ノズル１２１を取り囲むようにヒータ１３０が形成される。ヒータ１３０が，第１絶縁層１２０ａと第２絶縁層１２０ｂとの間においてノズル１２１に隣接して形成されることにより，上記のように拡幅された液滴吐出部１８０ｂが形成される。
【００２９】
そして，第２絶縁層１２０ｂと第３絶縁層１２０ｃとの間には，ヒータ１３０に接続される配線層１５０が形成される。上記のような構造における第３絶縁層１２０ｃは単一層でなく，パッシベーション層を含む複数の絶縁層からなる。第３絶縁層１２０ｃ上には，疏水性コーティング層１９０が形成される。この時，疏水性コーティング層１９０は，フォトレジスト，好ましくは，ネガティブフォトレジストにより形成される。
【００３０】
ここで，疏水性コーティング層１９０は絶縁層によるノズル板１２０よりも厚いことが好ましい。疏水性コーティング層１９０がネガティブフォトレジストにより形成される場合，ネガティブフォトレジストの光硬化性により，使用中に紫外線に露出されるほど機械的な強度が一層高まる。
【００３１】
ここで，疏水性コーティング層１９０の液滴ガイドを形成するにあたり適宜な処理を施すことにより，図３に示されたように，疏水性コーティング層１９０の液滴ガイド１９１に上狭下広の略円錐台形の断面形状を持たせても良い。これは，液滴の吐出性能を大いに向上させる。
【００３２】
以下，本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの製造方法について詳細に説明する。ここで，本実施形態の製造方法に用いられる成膜方法やパターニング方法は，既に知られた方法に基づいており，特定しない限り本発明の技術的な範囲を制限することはない。
【００３３】
図４に示されたように，シリコンウェーハなどの基板１１０上に，ＰＥＣＶＤ法などによりシリコンオキシドよりなる第１絶縁膜１２０ａを形成し，その上に略環状，または略「Ω」字状のヒータ１３０を形成する。この時，ヒータ１３０は，約２０μｍの直径を有するノズル形成位置Ａの中心軸Ｙ−Ｙを取り囲む様々な形状を有しうる。ヒータ１３０は，ポリシリコンの蒸着，不純物のドーピング，マスクの形成及びＲＩＥなどを含むパターニング過程を通じて形成される。
【００３４】
次に，図５に示されたように，基板１１０上にＣＶＤ法などによりシリコンナイトライドよりなる第２絶縁層１２０ｂを形成する。
【００３５】
次に，図６に示されたように，第２絶縁層１２０ｂに対してフォトリソグラフィ工程を行い，ヒータ１３０への電気的な接続のためのコンタクトホール１２１ｂを形成する。
【００３６】
次に，図７に示されたように，第２絶縁層１２０ｂ上に配線層１５０及びこれに接続されるパッド１２２を形成する。配線層１５０及びパッド１２２の形成過程は，スパッタリング装置によるアルミニウムまたはアルミニウム合金の蒸着，マスクの形成及びエッチング過程を含むフォトリソグラフィ工程を通じたパターニング工程を伴う。
【００３７】
次に，図８に示されたように，このような積層上に第３絶縁層１２０ｃを形成する。これにより，斜めの両側壁を有する皿状の凹部Ｃの初期形状が，ノズル形成領域に上記のような積層構造による結果物として現れる。この時，第３絶縁層１２０ｃは，ＩＭＤ（ｉｎｔｅｒ−ｍｅｔａｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）であることが好ましい。第３絶縁層１２０ｃはヒータ１３０を保護するものであるため，所定の厚さを有する必要がある。必要に応じて，第３絶縁層１２０ｃ上にＰＥＣＶＤ法によりシリコンオキシドよりなる絶縁層をさらに形成しても良い。ここで，絶縁層１２０ａ， １２０ｂ， １２０ｃによるノズル板１２０の厚さは，約１０μｍになるように調節する。
【００３８】
次に，図９に示されたように，第３絶縁層１２０ｃ上にノズル形成領域Ａに対応するウィンドウ２０２を有するフォトレジストマスク層２０１を形成した後，ＲＩＥ法などにより，基板１１０上の第１絶縁層１２０ａ部分まで除去することにより，約２０μｍの直径を有するノズル１２１を形成する。
【００３９】
次に，図１０に示されたように，絶縁層１２０ａ， １２０ｂ， １２０ｃが積層されたノズル板１２０上に，フォトレジストよりなる疏水性コーティング層１９０をスピンコート法などにより，十分な厚さ，例えば，３０μｍ以上形成する。ここで，疏水性コーティング層１９０が必要以上に厚く形成される場合があるが，これは後述する液滴ガイドの形成のための露光条件の調節に必要とされ，疎水性コーティング層１９０は露光量の調節により目的とする厚さに調節できる。この時，好ましくは，疏水性コーティング層１９０をノズル板１２０よりも３倍以上に厚く形成する。また，マスク層２０１と疏水性コーティング層１９０とが光学的に互いに異なる場合，疏水性コーティング層１９０を形成するに先立って，マスク層２０１を必ず除去しなければならない。この時，疏水性コーティング層１９０は，光硬化性ネガティブフォトレジストにより形成することが好ましい。使用可能なフォトレジストとしては，例えば，Ｓｕ−８，マイクロエレクトロニクス用感光性ポリイミド系コーティング樹脂（ＰＩＭＥＬ），ポリイミド系，ポリアミドなどがある。
【００４０】
次に，図１１に示されたように，マスクを用い，紫外線により疏水性コーティング層１９０を露光する。この時，ネガティブフォトレジストが光硬化性を帯びるため，除去されるべき部分は紫外線が浸透しないようにマスク３００により覆われる。これに対し，ポジティブ型フォトレジストを採用する場合には，除去されてはならない部分が覆われてしまう。
【００４１】
次に，図１２に示されたように，湿式エッチング液によりノズル１２１，及びパッド１２２上にあるフォトレジストを除去する。これにより，ノズル１２１上にはノズル１２１に連続する管状の液滴ガイド１９１が形成される。この時，紫外線が入射するフォトレジストの表面からその底面に行くほど紫外線の吸収量が次第に減るため，液滴ガイド１９１の形成のために現像液によるエッチングを行う時，液滴ガイド１９１の深い部分で露光された部分も一部エッチングされ，上に行くほどその量が次第に減る。このような露光の度合いの違いによりエッチングに違いがでれば，図１２に示されたように，円錐状の液滴ガイド１９１ａが得られる。
【００４２】
このような略円錐状の液滴ガイド１９１ａは，液滴の吐出にあたり，流体力学的な側面において有利である。しかし，露光時に十分な露光がなされれば，フォトレジストの最も深い部分も十分に露光されるため，図２，図３に示されたように，管状の液滴ガイド１９１が得られる。従って，目的とする構造の液滴ガイド１９１ａを得るために適切な露光条件，例えば，紫外線の強度及び露出時間を調整することにより，上述のように，フォトレジストの最も深い部分におけるオーバーエッチングを起こらせる。このようなエッチングに続き，疎水性コーティング層１９０を物理化学的に安定化させるために，ハードベークを行う。
【００４３】
次に，図１３に示されたように，基板１１０の底面に先行の成膜工程を通じて形成された薄膜を研磨した後，約５００μｍの幅を有するマニホルド形成用ウィンドウ２０５付きマスク層２０４を形成する。
【００４４】
次に，図１４に示されたように，マスク層２０４のウィンドウ２０５を介して露出された基板部分を，所定深さだけテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）により異方性エッチングすることにより，マニホルド１７０を形成する。
【００４５】
次に，図１５に示されたように，ドライエッチング装置，例えば，ＸｅＦ２エッチング装置を用いて，液滴ガイド１９１，１９１ａにエッチングガスを供給することにより，３０〜４０μｍの直径を有する所定深さの略半球状インクチャンバ１４０を形成する。
【００４６】
次に，図１６に示されたように，インクチャンバ１４０の底面にドライエッチング法により約２５μｍの直径を有する流路１６０を形成する。
【００４７】
上述したように，本実施形態は，完全な疏水性ではない適切な疏水性を有するフォトレジストによりノズル板が保護され，これにより液滴ガイドが設けられる。このような構造によれば，適切な疎水性によりインクによるノズル板の表面の濡れが防止され，そして液滴ガイドが提供されることにより，チャンバ内において生じたバブルの外部への漏れが抑えられる。特に，液滴ガイド内においてバブルにより形成される液滴の連続吐出時に，メニスカスを迅速に安定化させる。これは，円滑なインクの供給及び高速の吐出に寄与する。
【００４８】
また，本実施形態によれば，別途の工程によりバブルガイドを形成しなくても良いため，従来の方法よりも短縮された工程により目的とするインクジェットプリンタヘッドを得ることができる。本実施形態によれば，疏水性コーティング層によりバブルガイドの替わりに液滴ガイドが与えられるので，さらなる工程が必要とされない。
【００４９】
また，本実施形態によれば，疏水性コーティング層がネガティブフォトレジストにより形成されるので，フォトレジストが使用中に生じる紫外線などにより硬化され，耐摩耗性及び耐化学性に極めて良好になる。
【００５０】
また，適切な疏水性コーティング層のためのフォトレジスト露光条件の調節などにより，上に行くほどその直径が次第に狭まる略テーパ状の液滴ガイドが得られるが，このような略テーパ状の液滴ガイドは，液滴の直進性，速度及び周波数の増加をもたらす。また，疏水性コーティング層は，ノズル板に十分に厚く形成されるので，その下部の絶縁層の積層構造により現れる不均一な断面プロファイルが疏水性コーティング層により平坦化する。
【００５１】
以上，添付図面を参照しながら本発明のインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば，ノズルを効率良く，かつ，一層短縮された工程により製造できる，インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法が提供できた。また，疏水性，耐化学性，及び耐摩耗性に優れ，良質のインク液滴を高速で吐出できるノズルを有するインクジェットプリンタヘッド及びその製造方法が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，従来のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において，疏水性コーティング層の形成方法を説明するためのインクジェットプリンタヘッドの概略的な断面図である。
【図２】図２は，本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの概略的な断面図である。
【図３】図３は，本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの概略的な断面図である。
【図４】図４は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図５】図５は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図６】図６は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図７】図７は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図８】図８は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図９】図９は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１０】図１０は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１１】図１１は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１２】図１２は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１３】図１３は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１４】図１４は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１５】図１５は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１６】図１６は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【符号の説明】
１１０ 基板
１２０ ノズル板
１２０ａ 第１絶縁層
１２０ｂ 第２絶縁層
１２０ｃ 第３絶縁層
１２１ ノズル
１４０ インクチャンバ
１７０ マニホルド
１８１ 液滴ガイド
１９０ 疏水性コーティング層
【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ヘッド及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法に係り，より詳細には，インクジェットプリンタヘッドを製造するにあたり，ノズル板の表面に対する疎水化処理を効率良く行える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのインク吐出方式としては，熱源を用いてインクに気泡（バブル）を生じさせ，この力によりインクを吐出させる，電気−熱変換方式（バブルジェット（登録商標）方式）と，圧電体を用い，この圧電体の変形により生じるインクの体積変化によりインクを吐出させる，電気−機械変換方式とがある。
【０００３】
さらに，電気−熱変換方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向に応じて，トップ・シューティング方式，サイド・シューティング方式，及びバック・シューティング方式に大別される。ここで，トップ・シューティング方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向が同じ方式であり，サイド・シューティング方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向が直角をなす方式であり，そしてバック・シューティング方式は，バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向が互いに反対となる方式である。
【０００４】
これらの方式によるインクジェットプリンタヘッドは，共通してインク液滴が吐出されるノズル（オリフィス）を有するノズル板を備える（例えば，特許文献１参照）。ノズル板は記録用紙などの印刷媒体に直接当接するものであり，ノズルを介して吐出されるインク液滴の吐出に影響を及ぼしうる各種の因子を有する。
【０００５】
それら因子のうち一つが，ノズル板の表面の疏水性である。ノズル板の表面の疏水性が小さい場合，すなわち，ノズル板の表面が親水性を有する場合，ノズルを介して吐出されるインクの一部がノズル板の表面に染み出てノズル板の表面を汚すだけではなく，吐出されるインク液滴の大きさ，方向及び速度などが一定にならないといった問題が生じる。このような問題を改善するために，ノズル板の表面には疎水化処理のためのコーティング層が形成される。
【０００６】
図１は，ノズル板の表面に疎水化処理の施されたバック・シューティング方式のインクジェットプリンタヘッド１０の，概略的な抜粋断面図である。
【０００７】
図１を参照すれば，基板１１の上面中央に略半球状のチャンバ１４が形成されており，その下部には四角チャネル型マニホルド１７が形成されている。そして，チャンバ１４及びマニホルド１７は，流路１６を介して繋がっている。基板１１上には複層構造のノズル板１２が形成されている。ノズル板１２は基板１１上に形成される積層によるメンブレインであって，チャンバ１４の真中に位置するノズル（または，オリフィス）１８が形成されている。そして，ノズル１８の周りには，チャンバ１４の内側に延びるバブルガイド１４ａが形成されている。ノズル板１２は，下部絶縁層１２ａ，中間絶縁層１２ｂ，及び上部絶縁層１２ｃを備える。下部絶縁層１２ａと中間絶縁層１２ｂとの間には，ノズル１８を取り囲むヒータ１３が形成されており，中間絶縁層１２ｂと上部絶縁層１２ｃとの間には，ヒータ１３に接続される配線層１５が形成されている。
【０００８】
このような構造において，上部絶縁層１２ｃは単一層または複数層の積層からなり，この上には疏水性コーティング膜１９が形成されている。疏水性コーティング膜１９は，少なくともノズル１８周りの表面に形成されることが好ましい。
【０００９】
ここで，コーティング膜としては，メッキされた，ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ），パラジウム（Ｐｄ），またはタンタル（Ｔａ）などの金属と，フルオロカーボン（ＦＣ），Ｆ−シラン，またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの，疏水性に優れた過フルオロ化アルカン及びシラン化合物が用いられる。疏水性コーティング膜はスプレーコートやスピンコートなどの湿式法により形成でき，プラズマ気相化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法やスパッタリングなどの乾式法により蒸着される。疏水性コーティング膜１９は，ノズル１８，バブルガイド１８ａ，チャンバ１４，マニホルド１７，及び流路１６などが既に形成された状態で形成される。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第６，０１９，４５７号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来は上記構成であるので，疏水性コーティング膜１９の形成時に疏水性物質がノズル１８を介してチャンバ１４にまで入り込んで，チャンバ１４の底面の全体または一部に疏水性物質膜１９’が形成される。さらには，この疏水性物質膜１９’がマニホルド１７につながる流路１６の内壁にも形成されてしまう場合もある。
【００１２】
このように疏水性物質膜がチャンバ及び流路の内面に形成されれば，親水性インクを拒む疏水性物質の疏水性によりチャンバ１４内へのインク供給が円滑にできず，さらには，供給そのものができない場合もある。一方，このような疏水性物質膜１９’がバブルガイド１８ａの内面に形成されれば，ここで形成されるインクのメニスカス１４ａの挙動に悪影響を及ぼして，良質の液滴を高速で吐出できなくなる。
【００１３】
このため，疏水性物質をノズル板１２の表面に形成した後，チャンバ１４及び流路１６内に形成された疏水性物質膜を後続するエッチング工程，例えば，Ｏ２プラズマエッチング工程により除去するようにしている。しかしながら，チャンバ内の疏水性物質がＯ２プラズマにより除去される過程で，ノズル板１２，特にノズル板１２の表面に形成された疏水性コーティング膜１９が，Ｏ２プラズマに過度に晒されて激しく損傷するという問題が生じうる。
【００１４】
一方，上述したような従来のインクジェットプリンタヘッドは，ヒータ１３が薄いノズル板そのものに設けられて，バブルの成長方向が液滴の吐出方向と反対となるバック・シューティング方式である。このため，液滴の膨脹圧力を効果的に伝達するために，ノズルにテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などよりなるバブルガイド１８ａを形成しなければならない。バブルガイドがなければバブルにより生じた圧力がノズルに十分に伝達できず，特に，液滴を安定してかつ迅速に吐出できない。したがって，ノズル板が十分に厚くなければ，ノズルにバブルガイドを必ず形成しなければならない。
【００１５】
このようなバブルガイドは，約３０μｍの大きさを有することが好ましいが，シリコンに対する反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程，及びＴＥＯＳ工程の限界から，実質的に１０μｍを超え難い。
【００１６】
そこで本発明は，ノズルを効率良く，かつ，一層短縮された工程により製造できる，インクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供するところにその目的がある。
【００１７】
本発明はまた，疏水性，耐化学性，及び耐摩耗性に優れており，良質のインク液滴を高速で吐出できるノズルを有するインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供するところにその目的がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明によれば，その片面にインクチャンバが形成された基板と，インクチャンバを覆い，インクチャンバからのインク液滴が吐出されるノズルを有し，複数の絶縁層が積層されたノズル板と，ノズル板の積層内に埋め込まれ，ノズルを取り囲むように設けられたヒータと，ノズル板の積層内に埋め込まれ，ヒータに電気的に接続される配線層と，ノズル板上に形成され，ノズル板のノズルに連続する貫通孔状の液滴ガイドが形成されているフォトレジストよりなる疏水性コーティング層と，を備えることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドが提供される。
【００１９】
さらに，上記目的を達成するために，本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法は，片面部が開放された所定体積のインクチャンバを有する基板と，基板上に設けられ，インクチャンバの開放された部分に対応するノズルと，ノズルを取り囲むヒータと，ヒータに電気的に接続される配線層と，ノズルと，ヒータ及び配線層を保護する複数の絶縁層が積層されたノズル板と，を備えるインクジェットプリントの製造方法である。そして，（ａ）インクチャンバの形成部分を有する基板上に，インクチャンバに対応するノズル領域を有する複数の絶縁層による積層と，積層に埋め込まれてノズル領域を取り囲むヒータと，ヒータに接続される配線層と，を形成することにより，基板上にノズル板を形成する段階と，（ｂ）ノズル板のノズル領域に対応する絶縁層部分を除去することにより，ノズル板を貫通するノズルを形成する段階と，（ｃ）ノズル板上にフォトレジスト層を形成することにより，ノズル板上に疏水性コーティング層を形成する段階と，（ｄ）露光及びエッチング過程を含むフォトリソグラフィ法によりノズル内部及びその上方に位置するフォトレジストを除去することにより，ノズル板のノズルを疏水性コーティング層に形成される貫通孔により延ばす段階と，（ｅ）ノズル板及び疎水性コーティング層に設けられたノズルを介して等方性ウェットエッチング液を注入することにより，ヒータの下方に位置するインクチャンバ領域にインクチャンバを形成する段階と，を含む。
【００２０】
本発明に係るインクジェットプリンタヘッドにおいて，疏水性コーティング層はネガティブフォトレジストにより形成されることが好ましく，疏水性コーティング層はノズル板よりも厚いことがさらに好ましい。
【００２１】
ここで，疏水性コーティング層に設けられる液滴ガイドは，液滴の吐出方向に沿ってその直径が次第に狭まる略テーパ状を有することが好ましい。また，インクチャンバは略半球状であり，ノズル板に形成されるノズルがインクチャンバの上方に直接露出されていることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施の形態を，図面を用いて説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
図２を参照すれば，本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは，下記のような特徴を有する。ノズル板上の疏水性コーティング層がフォトレジストにより形成され，好ましくは，この疏水性コーティング層がその下部のノズル板よりも３倍以上と極めて厚く，かつ，フォトレジストがネガティブ型である。一方，疏水性コーティング層に形成される貫通孔は，ノズル板から吐出されるインク液滴をガイドする液滴ガイドである。
【００２４】
また，図１に示されたように，従来のインクジェットプリンタヘッドに適用されていたノズル板の内側に設けられる管状のバブルガイドが存在しない点，すなわちインクチャンバは略半球状であり，ノズル板に形成されるノズルがインクチャンバの上方に直接露出されるという点にさらなる特徴がある。このようなバブルガイドは，本実施形態においては，本実施形態を特徴づける疏水性コーティング層の細長い管状の液滴ガイドに取り替えられる。この液滴ガイドは，インクチャンバとは離れている。ノズル板は，基板上に形成される複数の絶縁層，及びこの絶縁層上に形成される疏水性コーティング層により得られる。以下では，たとえ疏水性コーティング層がノズル板の一部として属しているとしても，便宜上多重の絶縁層による積層を「ノズル板」と称し，疏水性コーティング層は別個の要素として説明される。
【００２５】
図２に基づき，本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッド１００の概略的な構造について説明する。
【００２６】
図２を参照すれば，基板１１０の上面中央に，略半球状のチャンバ１４０が形成されている。この略半球状のチャンバ１４０の下部には四角チャンネル型マニホルド１７０が形成されており，インクチャンバ１４０の底面に形成された流路１６０を介してマニホルド１７０からのインクがインクチャンバ１４０に供給される。基板１１０上には，バック・シューティング方式の構造的な特徴により，複数の絶縁層の積層によるノズル板１２０が形成されている。
【００２７】
ノズル板１２０は，基板１１０上に順次に形成される絶縁層によるメンブレインである。ノズル板１２０には，チャンバ１４０の真中に位置するノズル１２１が形成されている。ノズル板１２０上には，本実施形態の特徴によるフォトレジストよりなる疏水性コーティング層１９０が形成される。この疏水性コーティング層１９０には，ノズル１２１に連続する貫通孔として，液滴の吐出をガイドする液滴ガイド１８１が形成される。ノズル１２１及び液滴ガイド１８１は実質的に単一のノズルを構成する。本実施形態においては，疏水性コーティング層に設けられるノズルの一部としての貫通孔１８１が，ノズル板１２０のノズル１２１と共に吐出される液滴をガイドする機能を有するという点を強調するために，「液滴ガイド」と称する。
【００２８】
ノズル板１２０は，第１絶縁層１２０ａ，第２絶縁層１２０ｂ，及び第３絶縁層１２０ｃを備える。第１絶縁層１２０ａと第２絶縁層１２０ｂとの間には，ノズル１２１を取り囲むようにヒータ１３０が形成される。ヒータ１３０が，第１絶縁層１２０ａと第２絶縁層１２０ｂとの間においてノズル１２１に隣接して形成されることにより，上記のように拡幅された液滴吐出部１８０ｂが形成される。
【００２９】
そして，第２絶縁層１２０ｂと第３絶縁層１２０ｃとの間には，ヒータ１３０に接続される配線層１５０が形成される。上記のような構造における第３絶縁層１２０ｃは単一層でなく，パッシベーション層を含む複数の絶縁層からなる。第３絶縁層１２０ｃ上には，疏水性コーティング層１９０が形成される。この時，疏水性コーティング層１９０は，フォトレジスト，好ましくは，ネガティブフォトレジストにより形成される。
【００３０】
ここで，疏水性コーティング層１９０は絶縁層によるノズル板１２０よりも厚いことが好ましい。疏水性コーティング層１９０がネガティブフォトレジストにより形成される場合，ネガティブフォトレジストの光硬化性により，使用中に紫外線に露出されるほど機械的な強度が一層高まる。
【００３１】
ここで，疏水性コーティング層１９０の液滴ガイドを形成するにあたり適宜な処理を施すことにより，図３に示されたように，疏水性コーティング層１９０の液滴ガイド１９１に上狭下広の略円錐台形の断面形状を持たせても良い。これは，液滴の吐出性能を大いに向上させる。
【００３２】
以下，本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの製造方法について詳細に説明する。ここで，本実施形態の製造方法に用いられる成膜方法やパターニング方法は，既に知られた方法に基づいており，特定しない限り本発明の技術的な範囲を制限することはない。
【００３３】
図４に示されたように，シリコンウェーハなどの基板１１０上に，ＰＥＣＶＤ法などによりシリコンオキシドよりなる第１絶縁膜１２０ａを形成し，その上に略環状，または略「Ω」字状のヒータ１３０を形成する。この時，ヒータ１３０は，約２０μｍの直径を有するノズル形成位置Ａの中心軸Ｙ−Ｙを取り囲む様々な形状を有しうる。ヒータ１３０は，ポリシリコンの蒸着，不純物のドーピング，マスクの形成及びＲＩＥなどを含むパターニング過程を通じて形成される。
【００３４】
次に，図５に示されたように，基板１１０上にＣＶＤ法などによりシリコンナイトライドよりなる第２絶縁層１２０ｂを形成する。
【００３５】
次に，図６に示されたように，第２絶縁層１２０ｂに対してフォトリソグラフィ工程を行い，ヒータ１３０への電気的な接続のためのコンタクトホール１２１ｂを形成する。
【００３６】
次に，図７に示されたように，第２絶縁層１２０ｂ上に配線層１５０及びこれに接続されるパッド１２２を形成する。配線層１５０及びパッド１２２の形成過程は，スパッタリング装置によるアルミニウムまたはアルミニウム合金の蒸着，マスクの形成及びエッチング過程を含むフォトリソグラフィ工程を通じたパターニング工程を伴う。
【００３７】
次に，図８に示されたように，このような積層上に第３絶縁層１２０ｃを形成する。これにより，斜めの両側壁を有する皿状の凹部Ｃの初期形状が，ノズル形成領域に上記のような積層構造による結果物として現れる。この時，第３絶縁層１２０ｃは，ＩＭＤ（ｉｎｔｅｒ−ｍｅｔａｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）であることが好ましい。第３絶縁層１２０ｃはヒータ１３０を保護するものであるため，所定の厚さを有する必要がある。必要に応じて，第３絶縁層１２０ｃ上にＰＥＣＶＤ法によりシリコンオキシドよりなる絶縁層をさらに形成しても良い。ここで，絶縁層１２０ａ， １２０ｂ， １２０ｃによるノズル板１２０の厚さは，約１０μｍになるように調節する。
【００３８】
次に，図９に示されたように，第３絶縁層１２０ｃ上にノズル形成領域Ａに対応するウィンドウ２０２を有するフォトレジストマスク層２０１を形成した後，ＲＩＥ法などにより，基板１１０上の第１絶縁層１２０ａ部分まで除去することにより，約２０μｍの直径を有するノズル１２１を形成する。
【００３９】
次に，図１０に示されたように，絶縁層１２０ａ， １２０ｂ， １２０ｃが積層されたノズル板１２０上に，フォトレジストよりなる疏水性コーティング層１９０をスピンコート法などにより，十分な厚さ，例えば，３０μｍ以上形成する。ここで，疏水性コーティング層１９０が必要以上に厚く形成される場合があるが，これは後述する液滴ガイドの形成のための露光条件の調節に必要とされ，疎水性コーティング層１９０は露光量の調節により目的とする厚さに調節できる。この時，好ましくは，疏水性コーティング層１９０をノズル板１２０よりも３倍以上に厚く形成する。また，マスク層２０１と疏水性コーティング層１９０とが光学的に互いに異なる場合，疏水性コーティング層１９０を形成するに先立って，マスク層２０１を必ず除去しなければならない。この時，疏水性コーティング層１９０は，光硬化性ネガティブフォトレジストにより形成することが好ましい。使用可能なフォトレジストとしては，例えば，Ｓｕ−８，マイクロエレクトロニクス用感光性ポリイミド系コーティング樹脂（ＰＩＭＥＬ），ポリイミド系，ポリアミドなどがある。
【００４０】
次に，図１１に示されたように，マスクを用い，紫外線により疏水性コーティング層１９０を露光する。この時，ネガティブフォトレジストが光硬化性を帯びるため，除去されるべき部分は紫外線が浸透しないようにマスク３００により覆われる。これに対し，ポジティブ型フォトレジストを採用する場合には，除去されてはならない部分が覆われてしまう。
【００４１】
次に，図１２に示されたように，湿式エッチング液によりノズル１２１，及びパッド１２２上にあるフォトレジストを除去する。これにより，ノズル１２１上にはノズル１２１に連続する管状の液滴ガイド１９１が形成される。この時，紫外線が入射するフォトレジストの表面からその底面に行くほど紫外線の吸収量が次第に減るため，液滴ガイド１９１の形成のために現像液によるエッチングを行う時，液滴ガイド１９１の深い部分で露光された部分も一部エッチングされ，上に行くほどその量が次第に減る。このような露光の度合いの違いによりエッチングに違いがでれば，図１２に示されたように，円錐状の液滴ガイド１９１ａが得られる。
【００４２】
このような略円錐状の液滴ガイド１９１ａは，液滴の吐出にあたり，流体力学的な側面において有利である。しかし，露光時に十分な露光がなされれば，フォトレジストの最も深い部分も十分に露光されるため，図２，図３に示されたように，管状の液滴ガイド１９１が得られる。従って，目的とする構造の液滴ガイド１９１ａを得るために適切な露光条件，例えば，紫外線の強度及び露出時間を調整することにより，上述のように，フォトレジストの最も深い部分におけるオーバーエッチングを起こらせる。このようなエッチングに続き，疎水性コーティング層１９０を物理化学的に安定化させるために，ハードベークを行う。
【００４３】
次に，図１３に示されたように，基板１１０の底面に先行の成膜工程を通じて形成された薄膜を研磨した後，約５００μｍの幅を有するマニホルド形成用ウィンドウ２０５付きマスク層２０４を形成する。
【００４４】
次に，図１４に示されたように，マスク層２０４のウィンドウ２０５を介して露出された基板部分を，所定深さだけテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）により異方性エッチングすることにより，マニホルド１７０を形成する。
【００４５】
次に，図１５に示されたように，ドライエッチング装置，例えば，ＸｅＦ２エッチング装置を用いて，液滴ガイド１９１，１９１ａにエッチングガスを供給することにより，３０〜４０μｍの直径を有する所定深さの略半球状インクチャンバ１４０を形成する。
【００４６】
次に，図１６に示されたように，インクチャンバ１４０の底面にドライエッチング法により約２５μｍの直径を有する流路１６０を形成する。
【００４７】
上述したように，本実施形態は，完全な疏水性ではない適切な疏水性を有するフォトレジストによりノズル板が保護され，これにより液滴ガイドが設けられる。このような構造によれば，適切な疎水性によりインクによるノズル板の表面の濡れが防止され，そして液滴ガイドが提供されることにより，チャンバ内において生じたバブルの外部への漏れが抑えられる。特に，液滴ガイド内においてバブルにより形成される液滴の連続吐出時に，メニスカスを迅速に安定化させる。これは，円滑なインクの供給及び高速の吐出に寄与する。
【００４８】
また，本実施形態によれば，別途の工程によりバブルガイドを形成しなくても良いため，従来の方法よりも短縮された工程により目的とするインクジェットプリンタヘッドを得ることができる。本実施形態によれば，疏水性コーティング層によりバブルガイドの替わりに液滴ガイドが与えられるので，さらなる工程が必要とされない。
【００４９】
また，本実施形態によれば，疏水性コーティング層がネガティブフォトレジストにより形成されるので，フォトレジストが使用中に生じる紫外線などにより硬化され，耐摩耗性及び耐化学性に極めて良好になる。
【００５０】
また，適切な疏水性コーティング層のためのフォトレジスト露光条件の調節などにより，上に行くほどその直径が次第に狭まる略テーパ状の液滴ガイドが得られるが，このような略テーパ状の液滴ガイドは，液滴の直進性，速度及び周波数の増加をもたらす。また，疏水性コーティング層は，ノズル板に十分に厚く形成されるので，その下部の絶縁層の積層構造により現れる不均一な断面プロファイルが疏水性コーティング層により平坦化する。
【００５１】
以上，添付図面を参照しながら本発明のインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば，ノズルを効率良く，かつ，一層短縮された工程により製造できる，インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法が提供できた。また，疏水性，耐化学性，及び耐摩耗性に優れ，良質のインク液滴を高速で吐出できるノズルを有するインクジェットプリンタヘッド及びその製造方法が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，従来のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において，疏水性コーティング層の形成方法を説明するためのインクジェットプリンタヘッドの概略的な断面図である。
【図２】図２は，本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの概略的な断面図である。
【図３】図３は，本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの概略的な断面図である。
【図４】図４は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図５】図５は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図６】図６は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図７】図７は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図８】図８は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図９】図９は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１０】図１０は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１１】図１１は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１２】図１２は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１３】図１３は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１４】図１４は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１５】図１５は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【図１６】図１６は，本実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の工程図である。
【符号の説明】
１１０ 基板
１２０ ノズル板
１２０ａ 第１絶縁層
１２０ｂ 第２絶縁層
１２０ｃ 第３絶縁層
１２１ ノズル
１４０ インクチャンバ
１７０ マニホルド
１８１ 液滴ガイド
１９０ 疏水性コーティング層
Claims (10)
- 片面にインクチャンバが形成された基板と，
前記インクチャンバを覆い，前記インクチャンバからのインク液滴が吐出されるノズルを有し，複数の絶縁層が積層されたノズル板と，
前記ノズル板の積層内に埋め込まれ，前記ノズルを取り囲むように設けられたヒータと，
前記ノズル板の積層内に埋め込まれ，前記ヒータに電気的に接続される配線層と，
前記ノズル板上に形成され，前記ノズル板のノズルに連続する貫通孔状の液滴ガイドが形成されているフォトレジストよりなる疏水性コーティング層と，
を備えることを特徴とする，インクジェットプリンタヘッド。 - 前記疏水性コーティング層は，ネガティブフォトレジストよりな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ヘッド。
- 前記疏水性コーティング層は，前記ノズル板よりも厚いことを特徴とする，請求項１または２に記載のインクジェットプリンタヘッド。
- 前記疏水性コーティング層に設けられる液滴ガイドは，液滴の吐出方向に沿ってその直径が次第に狭まる略テーパ状をなすことを特徴とする，請求項１，２，または３のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッド。
- 前記インクチャンバは略半球状であり，前記ノズル板に形成されるノズルが前記インクチャンバの上方に直接露出していることを特徴とする，請求項１，２，３，または４のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッド。
- 片面部が開放された所定体積のインクチャンバを有する基板と，前記基板上に設けられ，前記インクチャンバの開放された部分に対応するノズルと，前記ノズルを取り囲むヒータと，前記ヒータに電気的に接続される配線層と，前記ノズルと，前記ヒータ及び前記配線層を保護する複数の絶縁層が積層されたノズル板と，を備えるインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって，
（ａ）前記インクチャンバの形成部分を有する基板上に，前記インクチャンバに対応するノズル領域を有する前記複数の絶縁層による積層と，前記積層に埋め込まれて前記ノズル領域を取り囲むヒータと，前記ヒータに接続される配線層と，を形成することにより，前記基板上にノズル板を形成する段階と，
（ｂ）前記ノズル板のノズル領域に対応する絶縁層部分を除去することにより，前記ノズル板を貫通するノズルを形成する段階と，
（ｃ）前記ノズル板上にフォトレジスト層を形成することにより，前記ノズル板上に疏水性コーティング層を形成する段階と，
（ｄ）露光及びエッチング過程を含むフォトリソグラフィ法により前記ノズル内部及びその上方に位置するフォトレジストを除去することにより，前記ノズル板のノズルを前記疏水性コーティング層に形成される貫通孔により延ばす段階と，（ｅ）前記ノズル板及び疎水性コーティング層に設けられたノズルを介して等方性ウェットエッチング液を注入することにより，前記ヒータの下方に位置するインクチャンバ領域にインクチャンバを形成する段階と，
を含むことを特徴とする，インクジェットプリンタヘッドの製造方法。 - 前記（ｃ）段階において，フォトレジスト層は，
前記ノズル板よりも厚く形成され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ヘッドの製造方法。 - 前記疏水性コーティング層は，ネガティブフォトレジストにより形成されることを特徴とする，請求項６または７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
- 前記液滴ガイドは，液滴の吐出方向に沿ってその直径が次第に狭まる略テーパ状に形成されることを特徴とする，請求項６，７，または８のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
- 前記インクチャンバは略半球状に形成され，前記ノズル板のノズルはインクチャンバの上方に直接露出するように形成されることを特徴とする，請求項６，７，８，または９のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
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