JP2004203049A - インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 インクジェットプリントヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 基板と，基板の表面に形成された第１絶縁層と，第１絶縁層上に上下に互いに離隔されて形成された第１及び第２導線と，第１導線と第２導線を電気的に連結する複数の導線連結部を含むヒータ部と，第１及び第２導線間に形成された第２絶縁層と，基板の上部に設けられ，インクチャンバを限定する隔壁と，隔壁の上部に設けられて前記インクチャンバの上部壁をなし，ノズルが形成されたノズルプレートとを備えるインクジェットプリントヘッドである。本発明により，別途の抵抗体を設けずとも導線間を複数の導線連結部で連結することによりヒータ部を形成できる改善された構造のインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を実現できるようになる。
【選択図】 図２
【解決手段】 基板と，基板の表面に形成された第１絶縁層と，第１絶縁層上に上下に互いに離隔されて形成された第１及び第２導線と，第１導線と第２導線を電気的に連結する複数の導線連結部を含むヒータ部と，第１及び第２導線間に形成された第２絶縁層と，基板の上部に設けられ，インクチャンバを限定する隔壁と，隔壁の上部に設けられて前記インクチャンバの上部壁をなし，ノズルが形成されたノズルプレートとを備えるインクジェットプリントヘッドである。本発明により，別途の抵抗体を設けずとも導線間を複数の導線連結部で連結することによりヒータ部を形成できる改善された構造のインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を実現できるようになる。
【選択図】 図２
Description
本発明は，インクジェットプリントヘッド及びその製造方法に関する。
一般的にインクジェット式プリントヘッド（インクジェットプリントヘッド）は，印刷用インクの微小な液滴を印刷用紙又は記録用紙上の所望の位置に吐出させて所定色相の画像に印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドはインク液滴の吐出メカニズムにより，大きく２種の方式に分類されうる。その１つは，熱源を利用してインクにバブルを発生させてそのバブルの膨張力によりインク液滴を吐出させる熱駆動方式のインクジェットプリンタヘッドであり，他の１つは圧電体を使用してその圧電体の変形によりインクに加えられる圧力によりインク液滴を吐出させる圧電駆動方式のインクジェットプリントヘッドである。
上記熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでのインク液滴吐出メカニズムをさらに詳細に説明すると，以下の通りである。まず抵抗発熱体からなるヒータにパルス状の電流が流れれば，ヒータから熱が発生しつつヒータに隣接したインクはほぼ３００℃ほどに瞬間加熱される。これにより，インクが沸騰しつつバブルが生成され，生成されたバブルは膨脹してインクチャンバ内に満たされたインクに圧力を加える。これにより，ノズル付近にあったインクがノズルを介して液滴状でインクチャンバ外に吐出される。
ここで，図１を参照しながら，従来にかかるインクジェットプリントヘッドについて説明する。図１は，従来にかかるインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示した断面図である。
図１を参照すると，インクジェットプリントヘッドのノズル３２が垂直上方向の場合のインクジェットプリントヘッドは基板上に多数の物質層が積層されてなされたベースプレート１０と，ベースプレート１０上に積層されてインクチャンバ２２の間仕切りとなる隔壁２０と，隔壁２０の上に積層されるノズルプレート３０とからなる。インクチャンバ２２内にはインクが満たされ，インクチャンバ２２の下方にはインクを加熱してバブルを生成させるためのヒータ１３が設けられている。インクチャンバ２２はインクチャンバ２２の内部にインクを供給するための通路であるインク流路（図示せず。）と連結されている。ノズルプレート３０にはそれぞれのインクチャンバ２２に対応する位置にインクの吐出がなされる多数のノズル３２が形成されている（特許文献１参照）。
上記のようなインクジェットプリントヘッドの垂直構造をさらに詳細に説明すると，以下の通りである。
シリコンからなる基板１１上には，ヒータ１３と基板１１間の断熱及び絶縁のための絶縁層１２が形成されている。絶縁層１２は基板１１上に主にシリコン酸化膜を蒸着することによりなされる。絶縁層１２上にはインクチャンバ２２内のインクを加熱してバブルを発生させるためのヒータ１３が形成されている。このヒータ１３は，例えばタンタル窒化物（ＴａＮ）またはタンタル−アルミニウム合金（ＴａＡｌ）を絶縁層１２上に薄膜の形態で蒸着することにより形成される。ヒータ１３上には，ここに電流を印加するための導線１４が設けられている。この導線１４は，例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。具体的に，導線１４はアルミニウムなどをヒータ１３上に所定厚さで積層した後，これを所定形状にパターニングすることにより形成される。
ヒータ１３と導線１４上にはそれらを保護するための保護層１５が形成されている。保護層１５はヒータ１３及び導線１４が酸化されたり，インクと直接接触することを防止するためのものであり，主にシリコン窒化膜を蒸着することによりなされる。そして，保護層１５上にはインクチャンバ２２が形成される部位にキャビテーション防止層１６が形成されている。キャビテーション防止層１６はその上面がインクチャンバ２２の底面を形成してインクチャンバ２２内のバブルが消滅する時に発生する高圧力によりヒータ１３が損傷されることを防止するためのものであり，主にタンタル薄膜が利用される。
当該基板１１上に数個の物質層（絶縁層１２，ヒータ１３，導線１４，保護層１５，キャビテーション防止層１６）が積層されて形成されたベースプレート１０上には，インクチャンバ２２を形成するための隔壁２０が積層されている。このような隔壁２０は感光性ポリマーをベースプレート１０上に加熱，加圧して圧着するラミネーション法により塗布した後，これをパターニングすることにより形成される。この時，感光性ポリマーの塗布厚さは吐出されるインク液滴の体積によって要求されるインクチャンバ２２の高さにより決まる。したがって，インクチャンバ２２の高さに応じて塗布される感光性ポリマーの高さを自由に調節できる。
また，隔壁２０上にはノズル３２が形成されているノズルプレート３０が積層されている。ノズルプレート３０はポリイミドまたはニッケルからなり，隔壁２０をなす感光性ポリマーの接着性を利用して隔壁２０上に接着される。なお，本願発明に関連する技術文献情報には，次のものがある。
しかしながら，上記説明の従来にかかるインクジェットプリントヘッドのような構造では，熱エネルギーを発生させるヒータ１３が３０Ω／ｓｑｕａｒｅ（面抵抗，ｓｑ省略可。）ほどの高抵抗の金属物質からなるのに反し，このヒータに電流を印加する導線１４はこれよりはるかに低抵抗を有する金属物質からなる。従って，上記のようなインクジェットプリントヘッドでは，同じ金属物質で導線１４とヒータ１３とを形成することは不可能であった。
本発明は，上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，別途の抵抗体を設けずとも，ヒータとしての機能を果たすヒータ部を形成可能な構造のインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を提供するところにその目的がある。
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，インクジェットプリントヘッドは，基板と，該基板の表面に形成された第１絶縁層と，第１絶縁層上に上下に互いに離隔されて形成された第１及び第２導線と，前記第１及び第２導線間で前記第１及び第２導線を電気的に連結する複数の導線連結部を含むヒータ部と，前記第１及び第２導線間に形成されて前記複数の導線連結部間にできる空間を満たすような第２絶縁層と，前記基板の上部に設けられ，吐出されるインクが満たされるインクチャンバを限定する隔壁と，前記隔壁の上部に設けられて前記インクチャンバの上部壁をなし，前記インクチャンバに満たされたインクが吐出されるノズルが形成されたノズルプレートとを備える。
ここで，前記第１及び第２導線がそれぞれ前記導線連結部と連結される第１及び第２連結部のうち少なくとも１つには界面が形成される。
従って，前記導線連結部は前記第１及び第２導線のうちいずれか１つから延びて形成されるか，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ及びＴａＮからなる群より選択されたいずれか１つの物質からなることが望ましい。
上記インクジェットプリントヘッドは第１及び第２導線を覆うように基板の全面に形成された保護層と，保護層上に形成されたキャビテーション防止層とをさらに備えることが望ましい。
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，インクジェットプリントヘッドの製造方法は，（ａ）基板の表面に第１絶縁層を形成する段階と，（ｂ）第１絶縁層上に第１導線を形成する段階と，（ｃ）第１絶縁層及び第１導線上に第２絶縁層を形成し，これをパターニングして第１導線を露出させる複数のビアホールを形成する段階と，（ｄ）ビアホール及び第２絶縁層上に複数の導線連結部及び第２導線を形成する段階と，（ｅ）第１及び第２導線を覆うように基板の全面に保護層を形成する段階と，（ｆ）保護層上にキャビテーション防止層を形成する段階と，（ｇ）基板の上部にインクチャンバを限定する隔壁を形成する段階と，（ｈ）隔壁上にノズルが形成されたノズルプレートを形成する段階とを含む。
上記（ｄ）段階は，ビアホール及び第２絶縁層上に所定の金属物質を積層し，これをパターニングして複数の導線連結部及び第２導線を同時に形成する段階を含む。
また，（ｄ）段階は，ビアホールに所定の物質を積層し，これをドライエッチングして複数の導線連結部を形成する段階と，第２絶縁層及び導線連結部上に第２導線を形成する段階とを含みうる。この時，所定の物質はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ及びＴａＮからなる群より選択された１つであることが望ましい。
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，インクジェットプリントヘッドは，基板と，基板の表面に形成された第１絶縁層と，第１絶縁層上に上下に互いに所定距離だけ離れた状態で形成される第１導線及び第２導線と，第１導線と第２導線との間に，第１導線と第２導線を電気的に接続する１又は２以上の導線連結部を少なくとも含むヒータ部と，第１導線と第２導線との間に形成され，１又は２以上の導線連結部を絶縁するための第２絶縁層と，基板の上部に設けられ，吐出されるインクが満たされるインクチャンバを形成するための隔壁と，隔壁の上部に設けられてインクチャンバの上部壁をなし，インクチャンバに満たされたインクを吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートとを備えることを特徴としている。
本発明によれば，インジェットプリントヘッドには，第１導線と第２導線が互いに離れた状態で基板上に備わっており，さらに第１導線と第２導線との間を電気的に連結する導線連結部が１又は２以上備わっている。上記１又は２以上の導線連結部が第１導線または第２導線に連結する際に生成する界面の界面抵抗によって，ヒータの機能を果たしている。かかる構成によれば，電気抵抗が小さい導線を備えるだけで，電気抵抗の大きい金属物質を備えなくとも，ヒータとしての機能を果たすため効率的にインクジェットプリンタヘッドを組立て／製造したり，さらにはコストを削減することができる。
第１導線または第２導線が導線連結部と連結する１又は２以上の接面のうち少なくとも１つには界面が形成されるように構成してもよい。
導線連結部は第１導線または第２導線のうちいずれか１つから凸形状に形成されるように構成してもよい。
導線連結部はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，またはＴａＮのうち少なくとも１つからなるように構成してもよい。
基板の上部には，第１導線及び第２導線を覆うように基板の全面に形成される保護層をさらに備えるように構成してもよい。
保護層上には，キャビテーション防止層がさらに形成されるように構成してもよい。
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，（ａ）基板の表面に第１絶縁層を形成する段階と，（ｂ）第１絶縁層上に第１導線を形成する段階と，（ｃ）第１絶縁層及び第１導線上に第２絶縁層を形成し，パターニングして第１導線を露出させる複数のビアホールを形成する段階と，（ｄ）ビアホール及び第２絶縁層上に１又は２以上の導線連結部と，第２導線を形成する段階と，（ｅ）第１及び第２導線を覆うように基板の全面に保護層を形成する段階と，（ｆ）保護層上にキャビテーション防止層を形成する段階と，（ｇ）基板の上部にインクチャンバの隔壁を形成する段階と，（ｈ）隔壁上に，前記インクチャンバからインクを吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートを形成する段階とを含むことを特徴としている。
上記（ｄ）段階は，ビアホール及び第２絶縁層上に所定の金属物質を積層し，これをパターニングして１又は２以上の導線連結部と第２導線を略同時に形成する段階を含むように構成してもよい。
上記（ｄ）段階は，ビアホールに所定の物質を積層し，これをドライエッチングして複数の導線連結部を形成する段階と，第２絶縁層及び導線連結部上に第２導線を形成する段階とを含むように構成してもよい。
上記所定の物質は，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，またはＴａＮのうち少なくとも１つからなるように構成してもよい。
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トヘッドに，導線間を１又は２以上の導線連結部によって，ヒータ部を形成することで，別途の抵抗体を用意する必要がなくなり，インクジェットプリントヘッドの製造の効率化または製造コストの削減化を図れる。
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，略同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。なお，以下に例示される実施例は本発明の範囲を限定するのではなく，本発明を当該技術分野に属する当業者に十分に説明するために提供されるものである。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を指し，図面上で各構成要素のサイズは説明の明瞭性のためで誇張されていることがある。また，ある層が基板や他の層の上に存在すると説明される時，その層は基板や他の層に直接接しつつその上に存在することもあり，その間に第３の層が存在することもある。
まず，図２および図３を参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドについて説明する。図２は，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの垂直構造の概略を示した断面図であり，図３は，図２に示すヒータ部の概略的な平面図である。なお，図面にはインクジェットプリントヘッドの単位構造だけ図示されているが，チップ状に製造されるインクジェットプリントヘッドでは多数のインクチャンバと多数のノズルとが１列または２列に配列され，解像度を一層高めるために３列以上に配列されることもある。
また，第１の実施の形態にかかるインクジェット式プリンタ（インクジェットプリンタ）とは，インクの微細な粒子を紙に吹き付けることにより印刷を行なうプリンタである。なお，インクの微細粒子を吹き付ける方式であれば，かかる例に限定されず，例えば，インクジェット式プリンタは，圧電素子に基づくマッハジェット方式，バブルジェット（登録商標）方式，サーマルインクジェット方式など場合も含まれる。
まず，図２を参照すると，シリコンからなる基板１００の表面には，第１導線１０５と基板１００間の絶縁のための第１絶縁層１０２が形成されている。一方，第１絶縁層１０２はヒータ部１０４で発生した熱エネルギーが基板１００方向に抜け出ることを抑制するための断熱層としての機能も果たす。このような第１絶縁層１０２は一般的に，例えばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等からなる。
第１絶縁層１０２上には，第１導線１０５及び第２導線１０６が上下に互いに所定距離離隔された状態で形成されている。第１導線１０５及び第２導線１０６はアルミニウム，アルミニウム合金のような導電性が良好な金属からなる。
上記第１導線１０５及び第２導線１０６の間には，離隔した第１導線１０５及び第２導線１０６の間を電気的に連結するべく，複数の導線連結部１１０を含むヒータ部１０４が設けられている。ヒータ部１０４は，図１に示すヒータ１３が熱を発生する機能を果たすのと同様に，抵抗値が低い導線に基づき構成されることで，上記熱発生機能を達成している。導線連結部１１０は第２導線１０６から垂直下方向に凸状に形成されて第１導線１０５と連結される。従って，第１導線１０５と導線連結部１１０とが連結するように接している先端の第１接面部１１０ａのそれぞれには界面が存在する。このような界面の存在は界面抵抗を発生させ，それにより導線連結部１１０はそれぞれ大きい抵抗値を有するようになる。つまり，導線連結部１１０は，抵抗値が大きいヒータとして機能せしめることが可能となる。一方，導線連結部１１０は第１導線１０５及び第２導線１０６の間を所定の間隔で並列的に連結されており，このように連結された導線連結部１１０の総抵抗値がインクジェットプリントヘッドのヒータに要求される抵抗値になる。図３には第１導線１０５及び第２導線１０６間に形成された複数の導線連結部１１０を含むヒータ部１０４の平面が概略的に図示されている。ここで，導線連結部１１０はその断面が円形状に形成されている。
ここで，本実施の形態にかかる導線連結部１１０による連結は，例えば，導線連結部１１０が電気的に第１導線等と接続する場合，導線連結部１１０が第１導線等に接するように接続する場合，導線連結部１１０が当該第１導線及び第２導線に連接する場合などを含む。
なお，第１の実施の形態にかかる導線連結部１１０は，図３に示す円形状の場合を例に挙げて説明したが，かかる場合に限定されず，例えば，導線連結部１１０は，矩形形状，三角形状など多様な形状に形成する場合でも実施でき，その導線連結部１１０の個数もヒータに要求される抵抗値に合わせて多様に変更できる。また，第１の実施の形態にかかる導線連結部１１０は図２に図示した凸形状に限定されず，例えば，導線連結部１１０は，第１導線１０５から凸形状に第２導線に向けて延びて連結するように形成する場合等でも実施可能である。
第１導線１０５及び第２導線１０６間には，導線連結部１１０間の隙間を満たすように第２絶縁層１１２が形成されている。このような第２絶縁層１１２は第１導線１０５と第２導線間１０６の絶縁と，各導線連結部１１０相互間の絶縁のためのものであり，第１絶縁層１０２と同様に，例えばシリコン酸化膜等からなる。
第１導線１０５及び第２導線１０６上にはそれらを保護するために保護層１１４が形成されている。このような保護層１１４は第１導線１０５及び第２導線１０６の酸化や，インクと直接的に接触することを防止するためのものであり，保護層１１４は，主にシリコン窒化膜などを蒸着することによって，層をなす。
保護層１１４上にはキャビテーション防止層１１８が形成されている。このようなキャビテーション防止層１１８はその上面がインクチャンバ１２０の底面を形成し，インクチャンバ１２０内のバブルが消滅することで，発生するインクチャンバ１２０内の状態が高圧力によりヒータ部１０４が損傷されることを防止するためのものであり，主にタンタル薄膜などが利用される。
上記の複数の物質層が積層された基板１００の上部には隔壁１２２が設けられている。隔壁１２２は，図２に示すように，基板１００上の保護層１１４に連結するように備えられている。上記隔壁１２２は吐出されるインクが満たされるインクチャンバ１２０及びインクチャンバ１２０にインクを供給するインク流路（図示せず）を限定する。すなわち，隔壁１２２はインクチャンバ１２０とインク流路の側壁とをなす。このような隔壁１２２は感光性ポリマーを複数の物質層が積層された基板１００上に加熱し，圧着してラミネーション法によって塗布した後，これをパターニングすることにより形成される。この時，感光性ポリマーの塗布厚さは吐出されるインク液滴の体積によって要求されるインクチャンバ１２０の高さにより決まる。したがって，感光性ポリマーの塗布の量を調整することで，インクチャンバ１２０の高さを自由に調節できる。
隔壁１２２上にはノズル１３０が形成されたノズルプレート１３２が積層されており，このようなノズルプレート１３２は，例えばポリイミドまたはニッケルなどからなる。
上記説明したような構造で，複数の導線連結部１１０を含むヒータ部１０４は第１導線１０５及び第２導線１０６によって印加された電流によってインクチャンバ１２０に満たされたインクを加熱してバブルを発生させる。
次に，図４を参照しながら，第２の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドについて説明する。図４は，第２の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの垂直構造を図示した断面図である。なお，図４に示すインクジェットプリントヘッドは，導線連結部がバリアメタルからなるという点以外には図２に示すインクジェットプリントヘッドと，ほぼ同様な構成であるため，以下ではその差異点を中心に説明する。
図４を参照すると，第１導線１０５及び第２導線２０６を連結する導線連結部２１０はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，またはＴａＮなどのようなバリアメタルからなる。このようなバリアメタルは付着性に優れ，導線連結部２１０が第１導線１０５または第２導線２０６に付着する付着力が向上し，第１導線１０５及び第２導線２０６を容易に連結させることができる。また付着力があるため導線連結部２１０を高集積化させることができる。一方，第１導線１０５または第２導線２０６が導線連結部２１０と連結または接触する面である第１接面部２１０ａまたは第２接面部２１０ｂにはそれぞれ界面が存在するようになり，上記界面の界面抵抗により導線連結部２１０はそれぞれ大きい抵抗値を有するようになる。そして，このような１又は２以上の導線連結部２１０は第１導線１０５及び第２導線２０６の間に所定間隔，並列的に連結されており，このように連結された導線連結部２１０の総抵抗値がプリントヘッドのヒータに要求される抵抗値になる。
以上のように，第２の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドでは，導線間を複数の導線連結部で連結することによりヒータ部２０４を形成できる。
以下では，インクジェットプリントヘッドを製造する方法を説明する。
まず，図５Ａ〜図５Ｇを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法について説明する。図５Ａ〜図５Ｇは，図２に示すインクジェットプリントヘッドを製造する過程を説明するための断面図である。
図５Ａは，基板１００の表面に第１絶縁層１０２を形成した後，その上に第１導線１０５を形成した状態を図示したものである。図５Ａを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第１工程について説明する。
まず，図５Ａに示す第１工程では，第１の実施の形態にかかる基板１００としてはシリコンウェーハを３００〜５００μｍほどの厚さに加工して使用する。このようなシリコンウェーハは半導体素子の製造に広く使われるものであり，大量生産に効果的である。
一方，図５Ａに示すシリコンウェーハは，当該シリコンウェーハのきわめて一部を図示したものであり，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドは，１つのウェーハで数十〜数百個程度，チップ状に製造できる。
そして，設けられたシリコン基板１００の表面に第１絶縁層１０２を形成する。第１絶縁層１０２は基板１００の表面を高温で酸化させる時，その表面に形成されるシリコン酸化膜等からなりうる。一方，第１絶縁層１０２は基板１００上に蒸着されたシリコン窒化膜などの異なる絶縁物質からもなりうる。
次に，基板１００の表面に形成された第１絶縁層１０２上に第１導線１０５を形成する。具体的には，まず第１絶縁層１０２上にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの導電性の良好な金属物質をスパッタリングにより蒸着して金属層を形成する。次に，金属層の表面にフォトレジストを塗布した後，これを写真平板（photolithography）によってパターニングしてエッチングマスクを形成する。次に，金属層のうちエッチングマスクによって露出された部分をドライエッチングによって除去し，通常のフォトレジスト除去工程であるアッシング及びストリッピングによりエッチングマスクを除去すれば，図５Ａに示すような第１導線１０５が形成される。
図５Ｂに示すものは，第１絶縁層１０２及び第１導線１０５上に第２絶縁層１１２を形成し，これをパターニングして第１導線１０５を露出させる複数のビアホール１１３を形成した状態を図示したものである。図５Ｂを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第２工程について説明する。
まず，図５Ｂに示す第２工程では，第１絶縁層１０２及び第１導線１０５上にシリコン酸化膜からなる第２絶縁層１１２を形成する。次に，前記第２絶縁層１１２を前述した写真工程及びドライエッチング工程によってパターニングし，導線連結部（図２に示す導線連結部１１０。）が形成される部分の第１導線１０５を露出させる複数のビアホール１１３を形成する。
図５Ｃは，ビアホール（図５Ｂに示すビアホール１１３。）及び第２絶縁層１１２上に複数の導線連結部１１０及び第２導線１０６を形成した状態を図示したものである。図５Ｃを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第３工程について説明する。
まず，図５Ｃに示す第３工程では，複数のビアホール（図５Ｂに示すビアホール１１３。）及び第２絶縁層１１２上に導電性が良好なアルミニウムやアルミニウム合金などの金属物質を蒸着して金属層を形成する。次に，金属層を前述した写真工程及びエッチング工程によってパターニングし，複数の導線連結部１１０及び第２導線１０６を同時に形成する。
図５Ｄは，第１導線１０５及び第２導線１０６を覆うように図５Ｃに示す結果物の全表面に保護層１１４を形成した状態を図示したものである。図５Ｄを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第４工程について説明すると，保護層１１４は化学気相蒸着法によりシリコン窒化膜（ＳｉＮ）などを蒸着することにより形成されうる。
図５Ｅは，保護層１１４上にキャビテーション防止層１１８を形成した状態を示したものである。図５Ｅを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第５工程について説明すると，キャビテーション防止層１１８はスパッタリングにより保護層１１４上にタンタル薄膜を蒸着させた後，これをパターニングすることにより形成される。
図５Ｆは，多数の物質層の形成された基板１００の上部にインクチャンバ（図２のインクチャンバ１２０）を限定する隔壁１２２を形成した状態を図示したものである。図５Ｆを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第６工程について説明すると，隔壁１２２は感光性ポリマー，例えばポリイミドを多数の物質層が形成された基板１００の上部に所定厚さに塗布した後，これを写真エッチング法によってパターニングすることにより形成されうる。感光性ポリマーの厚さは２５〜３５μｍほどであり，この厚さは吐出されるインク液滴の体積により要求されるインクチャンバ（図２に示すインクチャンバ１２０）の高さによって決まり，例示された高さとは異なる範囲の高さを有することもある。
図５Ｇは，隔壁１２２の上部にノズル１３０が形成されたノズルプレート１３２を形成した状態を図示したものである。図５Ｇを参照しながら，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第７工程について説明すると，ノズルプレート１３２はポリイミドまたはニッケルからなされており，隔壁１２２をなす感光性ポリマーの接着性を利用して隔壁１２２上に接着される。
一方，図６Ａ〜図６Ｆは図４に示す第２の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する過程を説明するための断面図である。
まず，基板１００上に第１絶縁層１０２及び第１導線１０５を形成し，その上に第２絶縁層１１２及び複数のビアホール（図５Ｂに示すビアホール１１３）を形成することは図５Ａ及び図５Ｂとほぼ同様な構成である。
次に，図６Ａは，第２の実施の形態にかかるビアホール（図５Ｂに示すビアホール１１３）に複数の導線連結部２１０を形成した状態を図示したものである。図６Ａを参照しながら，第２の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第１工程について説明する。
具体的に説明すると，導線連結部２１０は第１導線１０５を露出させる複数のビアホール（図５Ｂの１１３）にＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ及びＴａＮのようなバリアメタルを積層し，これをドライエッチングすることにより形成される。
図６Ｂは第２絶縁層１１２及び導線連結部２１０の上面に第２導線２０６を形成した状態を図示したものである。図６Ｂを参照しながら，第２の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドを製造する第２工程について説明する。
具体的には，第２絶縁層及び導線連結部の上面にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属物質を蒸着して金属層を形成し，これをパターニングして第２導線を形成する。
一方，図６Ｃ〜図６Ｆに図示された過程は図５Ｄ〜図５Ｇに図示された過程と，ほぼ同一なのでこれに関わる説明は省略する。
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。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を想定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。
上記実施形態においては，インクジェットプリントヘッドの各要素が基板，絶縁層，導線，保護層，キャビテーション防止層等からなる場合を例にあげて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，インクジェットプリントヘッドの各要素を構成するために使われる物質は例示されていない物質が使われても実施することができる。
また，上記実施形態において各段階で例示された具体的な数値は製造されたプリントヘッドが正常に作動できる範囲内でいかようにも例示された範囲を外れて調整可能である。
また，上記実施形態において，各物質の積層及び形成方法も単に例示されたものであり，多様な積層法が適用されうる。特に，ヒータ部の構造及びこれを形成する方法に主な特徴があるが，その上に積層される隔壁とノズルプレートとは上記説明の方法とは異なる方法により形成される場合でも実施できる。例えば，ノズルプレートは隔壁と同じ物質を利用して一体に形成される場合でもよい。
また，上記実施形態において，第１導線と第２導線の間に配置される導線連結部は，複数個の場合を例に挙げて説明したが，かかる例に限定されない。例えば，導線連結部は，１個の場合であっても実施することができる。
また，上記実施形態において，第１導線と第２導線の間には，上記導線連結部同士を絶縁するために第２絶縁層が備えられる場合を例に挙げて説明したが，かかる例に限定されず，例えば，上記第２絶縁層を備えない場合であっても実施することができる。
本発明は，印刷用インクの微小な液滴を記録用紙上の所望する位置に吐出させて所定色相の画像に印刷するインクジェットプリントヘッドに適用可能である。
１００ 基板
１０２，１１２ 第１及び２絶縁層
１０４ ヒータ部
１０５，１０６ 第１及び第２導線
１１０ 導線連結部
１１０ａ 第１接面部
１１４ 保護層
１１８ キャビテーション防止層
１２０ インクチャンバ
１２２ 隔壁
１３０ ノズル
１３２ ノズルプレート
１０２，１１２ 第１及び２絶縁層
１０４ ヒータ部
１０５，１０６ 第１及び第２導線
１１０ 導線連結部
１１０ａ 第１接面部
１１４ 保護層
１１８ キャビテーション防止層
１２０ インクチャンバ
１２２ 隔壁
１３０ ノズル
１３２ ノズルプレート
Claims (10)
- 基板と；
前記基板の表面に形成された第１絶縁層と；
前記第１絶縁層上に上下に互いに離隔した状態で形成される第１導線及び第２導線と；
前記第１導線と第２導線との間に，前記第１導線と第２導線を電気的に連結する１又は２以上の導線連結部を少なくとも含むヒータ部と；
前記第１導線と第２導線との間に形成され，前記１又は２以上の導線連結部を絶縁するための第２絶縁層と；
前記基板の上部に設けられ，吐出されるインクが満たされるインクチャンバを形成するための隔壁と；
前記隔壁の上部に設けられて前記インクチャンバの上部壁をなし，前記インクチャンバに満たされたインクを吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートとを備えることを特徴とする，インクジェットプリントヘッド。 - 前記第１導線または第２導線が前記導線連結部と連結する１又は２以上の接面のうち少なくとも１つには界面が形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トヘッド。
- 前記導線連結部は前記第１導線または第２導線のうちいずれか１つから凸形状に形成されることを特徴とする，請求項１又は２に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記導線連結部はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，またはＴａＮのうち少なくとも１つからなることを特徴とする，請求項１，２，または３項のうちいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記基板の上部には，前記第１導線及び第２導線を覆うように前記基板の全面に形成される保護層をさらに備えることを特徴とする，請求項１，２，３，または４項のうちいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記保護層上には，キャビテーション防止層がさらに形成され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トヘッド。
- （ａ）基板の表面に第１絶縁層を形成する段階と；
（ｂ）前記第１絶縁層上に第１導線を形成する段階と；
（ｃ）前記第１絶縁層及び前記第１導線上に第２絶縁層を形成し，パターニングして前記第１導線を露出させる複数のビアホールを形成する段階と；
（ｄ）前記ビアホール及び前記第２絶縁層上に１又は２以上の導線連結部と，第２導線を形成する段階と；
（ｅ）前記第１及び第２導線を覆うように前記基板の全面に保護層を形成する段階と；
（ｆ）前記保護層上にキャビテーション防止層を形成する段階と；
（ｇ）前記基板の上部にインクチャンバの隔壁を形成する段階と；
（ｈ）前記隔壁上に，前記インクチャンバからインクを吐出するためのノズルが形成されたノズルプレート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トヘッドの製造方法。 - 前記（ｄ）段階は，前記ビアホール及び前記第２絶縁層上に所定の金属物質を積層し，これをパターニングして前記１又は２以上の導線連結部と前記第２導線を略同時に形成する段階を含むことを特徴とする，請求項７に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記（ｄ）段階は，前記ビアホールに所定の物質を積層し，これをドライエッチングして前記複数の導線連結部を形成する段階と，前記第２絶縁層及び前記導線連結部上に第２導線を形成する段階とを含むことを特徴とする，請求項７又は８に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記所定の物質は，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，またはＴａＮのうち少なくとも１つからなることを特徴とする，請求項９に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
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