JP2006315310A - Manufacturing method for liquid ejecting head, liquid ejecting head and liquid ejector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関し、例えばインクジェット方式によるラインプリンタに適用することができる。本発明は、ひさしの飛び出しが4〜0.3〔μm〕の範囲となるように設定することにより、液室等の形状によりヘッドチップをパターニングした後、被覆層を形成してパターニングの部材を除去することにより液室等を作成するようにして、平坦化パターンの形成によりノズル端面を平坦化する場合にあっても、この平坦化パターンにより発生するひさしの損傷を有効に回避することができるようにする。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head, a liquid discharge head, and a liquid discharge apparatus, and can be applied to, for example, an inkjet line printer. In the present invention, by setting the projection of the eaves to be in a range of 4 to 0.3 [μm], after patterning the head chip according to the shape of the liquid chamber or the like, a covering layer is formed to form a patterning member. Even when the nozzle end face is flattened by forming a liquid chamber by removing the liquid chamber and the like, damage to the eaves caused by the flattening pattern can be effectively avoided. Like that.
近年、パーソナルコンピュータの発展、電子スチルカメラの普及に伴い、電子データのハードコピーにインクジェット方式によるプリンタが広く利用されている。このインクジェット方式のプリンタは、発熱素子等によるエネルギー発生素子の駆動により、液室に保持したインクの液滴を微小なノズルから飛び出させ、このインク液滴を用紙に付着させることにより所望の画像等を印刷する。また複数のエネルギー発生素子を集積化してヘッドチップが作成され、このヘッドチップに液室、ノズル等を作成してプリンタヘッドが作成され、これにより高密度にノズルを配置して高い解像度を確保できるように構成される。 In recent years, with the development of personal computers and the widespread use of electronic still cameras, printers using an ink jet method have been widely used for hard copying electronic data. This ink jet printer is driven by an energy generating element such as a heat generating element, so that ink droplets held in a liquid chamber are ejected from minute nozzles, and the ink droplets are attached to a sheet to form a desired image or the like. To print. In addition, a head chip is created by integrating a plurality of energy generating elements, and a liquid chamber, nozzles, etc. are created on the head chip to create a printer head, thereby ensuring high resolution by arranging nozzles at high density. Configured as follows.
このようなプリンタでは、従来、半導体ウエハ上に複数のヘッドチップを作成した後、各ヘッドチップに液室、ノズルを作成し、その後、各ヘッドチップを分離し、これにより複数のヘッドチップをまとめて作成して生産性の向上が図られている。 Conventionally, in such a printer, after a plurality of head chips are formed on a semiconductor wafer, a liquid chamber and a nozzle are formed in each head chip, and then each head chip is separated, thereby collecting the plurality of head chips. To improve productivity.
このようなヘッドチップの作成方法に関して、特許第3143307号には、インク流路等の形状をヘッドチップ上にパターニングした後、被覆層を形成して除去することにより、簡易に液室等を作成する方法が提案されている。すなわちこの特許第3143307号に開示の方法は、図9(A)に示すように、半導体基板上に発熱素子等を形成してヘッドチップ1を作成した後、所定の樹脂材料によりインク流路等の形状をパターニングし、これによりこの樹脂材料により液室3等の空隙となる部位の形状(犠牲層2)を形成する。またこの犠牲層2を覆うように、30〜70〔wt%〕の濃度によるエポキシ樹脂をスピンコートした後、ノズル5を形成して硬化させ、これにより被覆層4を形成する。さらに図9(B)に示すように、犠牲層2を溶解除去し、これにより液室3、インク流路を形成する。
Regarding such a head chip creation method, Japanese Patent No. 3143307 discloses that a liquid chamber or the like is easily created by patterning the shape of the ink flow path on the head chip and then forming and removing the coating layer. A method has been proposed. That is, according to the method disclosed in Japanese Patent No. 3143307, as shown in FIG. 9A, after the
このようにしてプリンタヘッドを作成した場合、ヘッドチップ1の表面から被覆層4の表面までの厚みは、犠牲層2の厚みをD、被覆層4の厚みをHとすると、最も厚い部分でD+Hとなるのに対し、最も薄い部分でHとなり、これによりプリンタヘッド6は、表面に凹凸が発生する。またさらに液室3の中央部分がこのように最も厚みの厚い部分となり、液室3の周辺側に向かうに従って、徐々に厚みが薄くなる。これによりノズル5を液室3の中央から周辺側に偏った位置に形成すると、ノズル5の端面を平坦に作成することが困難になり、インク液滴の吐出方向が傾く恐れがある。
When the printer head is produced in this manner, the thickness from the surface of the
このため特開平10−157150号公報には、ダミーパターンによる平坦化パターンの作成により、ノズルの端面を平坦化する方法が提案されている。すなわちこの方法は、図10(A1)及び(A2)に示すように、液室3の中央からノズル5を偏らせて作成する側に、犠牲層により平坦化パターン8を作成した後、被覆層4を形成する。これによりノズル5の作成箇所については、被覆層4の表面を平坦化し、インク液滴の吐出方向を安定化させる。またノズル5の作成する際に、併せて被覆層4の表面に開口9を形成し、液室3を形成する際に、併せてこの平坦化パターン8を除去し、これにより平坦化パターン8を作成した部位の変形等を防止する。
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-157150 proposes a method of flattening the end face of the nozzle by creating a flattening pattern using a dummy pattern. That is, in this method, as shown in FIGS. 10 (A1) and (A2), the
また特許第341082号には、矢印Aにより部分的に拡大して示すように、このようにして形成される平坦化パターン8の幅L1と、開口の幅L2について、幅L2を幅L1より5〔μm〕以上より大きく作成し、又は幅L2を幅L1より5〔μm〕以上小さく作成し、これにより平坦化パターン8を除去した部位の内側面に、微細な突起が発生しないようにし、ゴミの発生を防止する方法が提案されている。
In Japanese Patent No. 341082, the width L1 of the
この種のプリンタでは、ノズル5から溢れ出したインク、インクのミストが被覆層4の表面に付着してインク溜まりを形成し、このインク溜まりが大きくなると、ノズル5からインク液滴を吐出できなくなる。これによりプリンタでは、一定の使用により、クリーニング用の部材を被覆層4の表面に押しつけて可動し、これによりインク溜まりを除去するように構成されている(以下、このようなインク溜まりの除去処理をワイプ処理と呼ぶ)。
In this type of printer, the ink overflowing from the
ところで上述の特許第341082号に開示の手法により、開口の幅L2を、平坦化パターン8の幅L1より5〔μm〕以上より小さく作成すると、平坦化パターン8を除去した部位に、被覆層4によるひさし10が長く形成される。このようなひさし10にあっては、ワイプ処理の繰り返しにより、根元の部分にひびが入り(図10(B))、ついにはこのひさし10が折れてしまう問題がある。具体的に、ひさし10の突出量dLを10〔μm〕、被覆層4の厚みを5〔μm〕に設定し、ワイプ処理を1万回繰り返して実験したところ、ひさし10の根元部分にひびが認められた。特に、高速印刷の場合には、インク溜まりの成長速度が早いことにより、頻繁にワイプ処理する必要があり、これによりひさし10も折れ易くなる。なおこのようにして折れたひさし10にあっては、ごみとなって安定な印刷を妨げることになる。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、液室の形状によりヘッドチップをパターニングした後、被覆層を形成してパターニングの部材を除去することにより液室等を作成するようにして、平坦化パターンの形成によりノズル端面を平坦化する場合にあっても、この平坦化パターンにより発生するひさしの損傷を有効に回避することができる液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and after patterning the head chip according to the shape of the liquid chamber, a liquid chamber or the like is created by forming a coating layer and removing the patterning member. Even when the end face of the nozzle is flattened by forming a flattening pattern, a liquid discharge head manufacturing method, a liquid discharge head, and a liquid discharge head that can effectively avoid damage to the eaves caused by the flattening pattern The device is to be proposed.
かかる課題を解決するため請求項1の発明は、エネルギー発生素子の駆動により、液室に保持した液体をノズルから吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、前記エネルギー発生素子を基板上に形成する基板処理の工程と、前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンを前記基板上に形成するパターン作成の工程と、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層を形成する被覆層作成の工程と、前記被覆層に前記ノズルを作成すると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口を形成する被覆層の加工工程と、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去するパターン除去の工程とを有し、前記被覆層加工の工程は、前記パターン除去の工程により前記平坦化パターンを除去したとき、前記平坦化パターンの除去により形成される空隙の外側壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように、前記開口を形成する。
In order to solve this problem, the invention according to
また請求項4の発明は、エネルギー発生素子の駆動により、液室に保持した液体をノズルから吐出させる液体吐出ヘッドに適用して、前記エネルギー発生素子を配置した基板上に、前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンが作成され、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層が形成され、前記被覆層に前記ノズルが作成されると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口が形成され、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去することにより、前記液室、前記流路が形成され、前記液室は、壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように形成される。
The invention of
また請求項5の発明は、液体吐出ヘッドに設けられたエネルギー発生素子の駆動により、前記液体吐出ヘッドの液室に保持した液体をノズルから吐出させる液体吐出装置に適用して、前記エネルギー発生素子を配置した基板上に、前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンが作成され、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層が形成され、前記被覆層に前記ノズルが作成されると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口が形成され、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去することにより、前記液室、前記流路が形成され、前記液室は、壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように形成される。 According to a fifth aspect of the present invention, the energy generating element is applied to a liquid ejecting apparatus that ejects liquid held in a liquid chamber of the liquid ejecting head from a nozzle by driving an energy generating element provided in the liquid ejecting head. On the substrate on which the liquid chamber is formed, a pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern according to the shape of the flow path for guiding the liquid to the liquid chamber, and a flattening pattern for flattening the end face of the nozzle are created. A coating layer that covers the pattern according to the shape of the channel, the pattern according to the shape of the flow path, and the planarization pattern is formed, and the nozzle is formed in the coating layer, and an opening is formed at the location of the planarization pattern of the coating layer. The liquid chamber and the flow path are formed by removing the formed pattern according to the shape of the liquid chamber, the pattern due to the shape of the flow path, and the flattening pattern. Is, the liquid chamber is formed such that the cover layer from the wall surface is the opening protrudes to the eaves in the range of 4 to 0.3 [μm].
請求項1の構成により、エネルギー発生素子の駆動により、液室に保持した液体をノズルから吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、前記エネルギー発生素子を基板上に形成する基板処理の工程と、前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンを前記基板上に形成するパターン作成の工程と、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層を形成する被覆層作成の工程と、前記被覆層に前記ノズルを作成すると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口を形成する被覆層の加工工程と、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去するパターン除去の工程とを有するようにすれば、液室の形状によりヘッドチップをパターニングした後、被覆層を形成してパターニングの部材を除去することにより液室等を作成するようにして、平坦化パターンの形成によりノズル端面を平坦化することができる。また前記被覆層加工の工程は、前記パターン除去の工程により前記平坦化パターンを除去したとき、前記平坦化パターンの除去により形成される空隙の外側壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように、前記開口を形成すれば、繰り返しワイプ処理しても、ひび等の発生を有効に回避することができ、これにより平坦化パターンにより発生するひさしの損傷を有効に回避することができる。 The substrate processing step of forming the energy generating element on the substrate by applying the energy generating element to the method of manufacturing a liquid discharge head that discharges the liquid held in the liquid chamber from the nozzle by driving the energy generating element. And a pattern creating step for forming a pattern on the substrate according to the shape of the liquid chamber, a pattern based on the shape of a flow path for guiding the liquid to the liquid chamber, and a flattening pattern for flattening the end face of the nozzle; , A pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern according to the shape of the flow path, a coating layer forming step of forming a coating layer covering the planarization pattern, and forming the nozzle in the coating layer, Processing step of covering layer for forming opening at location of flattening pattern, pattern by shape of liquid chamber, pattern by shape of flow path, flattening pattern A pattern removing step of removing the pattern, and after patterning the head chip according to the shape of the liquid chamber, a coating layer is formed and the patterning member is removed to create a liquid chamber or the like. Thus, the nozzle end face can be flattened by forming a flattening pattern. Further, in the coating layer processing step, when the planarization pattern is removed by the pattern removal step, the coating layer is 4 to 0.3 μm from the outer wall surface of the gap formed by the removal of the planarization pattern. ] If the opening is formed so that it protrudes in the form of an eave within the range of the above-mentioned range, the occurrence of cracks and the like can be effectively avoided even with repeated wiping treatment, and this is caused by the flattening pattern. Damage to the eaves can be effectively avoided.
これにより請求項4、請求項5の構成によれば、液室の形状によりヘッドチップをパターニングした後、被覆層を形成してパターニングの部材を除去することにより液室等を作成するようにして、平坦化パターンの形成によりノズル端面を平坦化する場合にあっても、この平坦化パターンにより発生するひさしの損傷を有効に回避することができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置を提供することができる。
Thereby, according to the structure of
本発明によれば、液室の形状によりヘッドチップをパターニングした後、被覆層を形成してパターニングの部材を除去することにより液室等を作成するようにして、平坦化パターンの形成によりノズル端面を平坦化する場合にあっても、この平坦化パターンにより発生するひさしの損傷を有効に回避することができる。 According to the present invention, after patterning the head chip according to the shape of the liquid chamber, the coating layer is formed and the patterning member is removed to create the liquid chamber and the like, and the nozzle end face is formed by the formation of the flattening pattern. Even when flattening is performed, damage to the eaves caused by the flattening pattern can be effectively avoided.
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
(1)実施例の構成
図2は、本発明に係るラインプリンタを示す斜視図である。このラインプリンタ21は、フルラインタイプのラインプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体22が形成される。ラインプリンタ21は、印刷対象である用紙23を収納した用紙トレイ24をこのプリンタ本体22の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙23を給紙できるように作成されている。
(1) Configuration of Embodiment FIG. 2 is a perspective view showing a line printer according to the present invention. The
ラインプリンタ21は、このようにプリンタ本体22に用紙トレイ24が装着されて、ユーザーにより印刷が指示されると、このプリンタ本体22に設けられた給紙ローラーの回転によりプリンタ本体22の背面側に向かって用紙トレイ24から用紙23が送り出され、プリンタ本体22の背面側に設けられた反転ローラーによりこの用紙23の送り方向が正面方向に切り換えられる。ラインプリンタ21は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられた用紙23が用紙トレイ24上を横切るように搬送され、ラインプリンタ21の正面側に配置された排出口よりトレイ25に排出される。
In the
ラインプリンタ21は、上側端面に上蓋26が設けられ、この上蓋26の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Aにより示すように、ヘッドカートリッジ28が交換可能に配置される。
The
ここでヘッドカートリッジ28は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク29Y、29M、29C、29Kが設けられる。ヘッドカートリッジ28は、これらインクタンク29Y、29M、29C、29Kに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー30と、このヘッドアッセンブリー30の用紙23側に設けられるヘッドキャップ31とにより構成される。これによりラインプリンタ21は、このヘッドカートリッジ28に設けられたヘッドアッセンブリー30の駆動により、各色のインク液滴を用紙23に付着させて所望の画像等をカラーにより印刷する。
Here, the
ここでヘッドキャップ31は、図3(A)に示すように、不使用時、ヘッドアッセンブリー30の用紙側面を覆うように配置され、これによりこの用紙側面に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止する。また印刷開始時、図3(B)及び(C)に示すように、前面方向に可動して所定の退避位置に退避し、これによりノズル列を露出させて、インク液滴を用紙に付着させることができるようにする。また印刷の終了により、図3(D)及び(E)に示すように、ヘッドアッセンブリー30の用紙側面を覆う元の位置に戻るように可動し、これによりインクの乾燥を防止する。またヘッドキャップ31は、一定量の印刷により、退避位置から元の位置に一旦戻った後、再び退避位置に戻る。
Here, as shown in FIG. 3A, the
ヘッドキャップ31は、クリーニング部材であるローラー33が内側に設けられ、退避位置に退避する際に、また退避位置から元の位置に戻る際に、このローラー33がヘッドアッセンブリー30の用紙側面を擦り、これによりワイプ処理を実行する。ここでローラー33は、発泡ウレタン等の吸湿性を有する弾性部材が適用される。なおこのようなローラー33に代えて、吸湿性を有する弾性片を擦り付けてワイプの処理を実行するようにしてもよい。これによりこのプリンタ21では、インク溜まりの成長を防止する。
The
すなわち図4(A)及び(B)に示すように、ヘッドアッセンブリー30は、このローラー33が押圧される側の面に、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色毎に、ヘッドチップ35が順次配置される。ここでヘッドチップ35は、複数のエネルギー発生素子、各エネルギー発生素子を駆動する駆動回路等を集積回路化した半導体基板であり、それぞれ各エネルギー発生素子にインク液室、各インク液室にインクを導くインク流路が作成される。なおここでこの実施例では、このエネルギー発生素子に発熱素子が適用される。
That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
ヘッドアッセンブリー30は、このようなヘッドチップ35の配置により、各色毎に用紙幅によるノズル36のノズル列が形成され、各ヘッドチップ35に形成されたインク流路に、インク供給管38を介して、対応するインクタンク29Y、29M、29C、29Kからインクが供給される。これによりヘッドアッセンブリー30は、各ヘッドチップ35に形成されたノズル36からインク液滴を用紙に向かって吐出して画像等を印刷し、さらにこのノズル36側の面がローラー33により擦られて、インク液滴の吐出により発生するインク溜まりの成長が防止される。
In the
図5は、このヘッドチップ35を示す断面図である。ヘッドチップ35は、半導体ウエハによる基板41に、エネルギー発生素子を駆動するMOSトランジスタ42、このMOSトランジスタ42の駆動回路を構成するMOSトランジスタ43等が形成された後、層間絶縁膜44、1層目の配線パターン45が作成され、この1層目の配線パターン45によりこれらMOSトランジスタ42、43が接続される。また続いて層間絶縁膜46が形成された後、エネルギー発生素子である発熱素子47が形成される。続いて2層目の配線パターン48が作成され、この2層目の配線パターン48により発熱素子47がトランジスタ42、電源に接続される。またヘッドチップ35は、続いて絶縁保護層49が作成され、発熱素子47の上層に耐キャビティーション層50が形成される。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the
これら一連の工程において、ヘッドチップ35は、図6に示すように、2層目の配線パターン48を作成する際に、同時に位置合わせ用の基準マークMが形成される。ここでこの基準マークMは、矢印Bにより拡大して示すように、露光装置における位置合わせ用(LSA:Laser Step Alignment)の基準マークであり、露光装置では、レーザービームを走査してこの基準マークMで発生する回折光の検出により、各露光位置の位置座標を検出し、各ヘッドチップ毎に、又は所定チップ毎に、半導体ウエハをアライメントする。またレチクルにも、同様の基準マークが形成され、露光装置では、このレチクル側の基準マークによりレチクルをアライメントし、これらにより半導体ウエハに対して正しく位置決めして露光処理が実行される。
In these series of steps, as shown in FIG. 6, the
この実施例において、基準マークMは、矩形形状による微細なパターンPを垂直方向及び水平方向にマトリックス状に配置して形成される。なおこの位置決め用の基準マークMにあっては、この図6に示す例に限らず、種々の位置決め用の基準マークを広く適用することができる。また実用上十分な位置決め精度を確保できる場合には、耐キャビティーション層50の作成時に、併せて作成するようにしてもよい。
In this embodiment, the reference mark M is formed by arranging a fine pattern P having a rectangular shape in a matrix in the vertical direction and the horizontal direction. The positioning reference mark M is not limited to the example shown in FIG. 6, and various positioning reference marks can be widely applied. Further, when a practically sufficient positioning accuracy can be ensured, it may be formed at the same time when the
ヘッドチップ35は、このようにして半導体ウエハ上に、複数チップがまとめて作成された後、各発熱素子47上に、液室、液室にインクを導くインク流路が作成された後、スクライビング処理により各ヘッドチップ35に分離される。ヘッドチップ35は、これら液室、インク流路が、基準マークMを用いたパターニングにより形成される。またこの基準マークMを用いたパターニングの位置決め精度を向上するように、液室に係る犠牲層を作成する際に、この基準マークMが露出するように、この基準マークMの作成後に形成される絶縁保護層49、耐キャビティーション層50のパターニングが実行される。
After a plurality of chips are formed on the semiconductor wafer in this manner, the
すなわちヘッドチップ35は、耐キャビティーション層50が作成されると、続いて図1(A)に示すように、スピンコートにより表面にポジ型レジスト61が塗布される。続いてヘッドチップ35は、露光装置によりインク液室の形状、このインク液室にインクを導くインク流路の形状、平坦化パターンの形状により露光処理された後、現像され、これにより図1(B)に示すように、インク液室、インク流路に係る犠牲層62、平坦化パターン63が形成される。このときヘッドチップ35は、ヘッドチップ35の所定個数毎に、基準マークMを用いて半導体ウエハがアライメント処理され、また同様にレチクルがアライメント処理され、これにより基準マークMを用いて露光位置を位置決めして露光処理が実行される。これによりこのヘッドチップ35の製造工程では、2層目の配線パターン層による位置決め用の基準マークMを用いた位置決めによるパターニングにより、インク液室、インク流路に係る犠牲層62、平坦化パターン63が作成される。またこの場合も、この基準マークMが露出するように、パターニングが実行される。なお露光装置は、一般的なi線によるステッパーである。
That is, when the
この実施例において、ヘッドチップ35は、この図1における紙面の表側から裏側に向かって連続するように、エネルギー発生素子47が作成され、平坦化パターン63にあっては、このノズル列の方向に細長く延長して、1つのヘッドチップ35に形成される複数のエネルギー発生素子47で共通に形成される。
In this embodiment, the
続いてヘッドチップ35は、図1(C)に示すように、スピンコートにより所定の樹脂材料が塗布され、これにより犠牲層62、平坦化パターン63を覆う被覆層64が作成される。なおここでこの実施例では、この樹脂材料としてエポキシアクリレートからなる感光性のネガレジストが適用される。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, a predetermined resin material is applied to the
続いてヘッドチップ35は、露光装置を用いて、被覆層64が露光処理された後、硬化され、その後現像され、これにより図1(D)に示すように、犠牲層62及び平坦化パターン63の部位にノズル36、開口66が形成される。この処理において、ヘッドチップ35は、ヘッドチップ35の所定個数毎に、基準マークMを用いて半導体ウエハがアライメント処理されると共に、同様にレチクルがアライメント処理され、これにより基準マークMを用いて露光位置を位置決めして露光処理が実行される。これによりこのヘッドチップ35の製造工程では、2層目の配線パターン層による位置決め用の基準マークを用いた位置決めによるパターニングにより、被覆層64にノズル36が作成されると共に、被覆層64の平坦化パターン63の箇所に開口66が形成される。なお露光装置は、一般的なi線によるステッパーである。
Subsequently, the
この処理において、ヘッドチップ35は、平坦化パターン63の短辺側にあっては、平坦化パターン63のほぼ中央の部位に、平坦化パターン63と同様に1つのヘッドチップ35に形成される複数のエネルギー発生素子47に共通に細長く作成される。また平坦化パターン63の短辺側の幅に比して、小型に、開口66が形成される。
In this processing, a plurality of
続いてヘッドチップ35は、インク流路にインクを導く開口68が形成された後、所定の溶液を用いた溶出により犠牲層62、平坦化パターン63が除去され、これにより図1(E)に示すように、インク液室67が作成される。これらによりヘッドチップ35は、液室の形状によりパターニングした後、被覆層が形成されてパターニングの部材が除去されることにより液室等が作成され、さらにノズル36の端面が平坦化される。
Subsequently, in the
さらにヘッドチップ35は、このようにして液室67等が作成されて、平坦化パターン63の短辺側の幅に比して、小型に、開口66が作成されていることにより、この平坦化パターン63を除去した部位にあっては、短辺側に断面を取って見たとき、平坦化パターン63による空隙の外側壁面から被覆層64がひさし状に飛び出して開口66となるように形成される。
Further, the
ヘッドチップ35は、このひさし状の飛び出しが、平坦化パターン63に対する開口66の位置決め誤差の最大値より大きくなるように、4〜0.3〔μm〕の範囲となるように設定される。より具体的に、この実施例では、図8に示すように、平坦化パターンの短辺側の幅を50〔μm〕により形成し、開口66を49〔μm〕により形成し、このひさし状の飛び出しを0.5〔μm〕に設定した。なおこの実施例における平坦化パターン63に対する開口66の位置決め誤差の最大値は、0.3〔μm〕である。これによりヘッドチップ35は、平坦化パターン63に対する開口66の位置決めがばらついた場合でも、ひさし状の飛び出しを形成することが可能であって、かつこのひさし状の飛び出しがひびが入る程度に大きくならないように作成される。
The
(2)実施例の動作
以上の構成において、このラインプリンタ21では(図2)、印刷に供する画像データ、テキストデータ等によるヘッドカートリッジ28の駆動により、記録対象である用紙23を所定の用紙送り機構により搬送しながら、ヘッドカートリッジ28に設けられたヘッドアッセンブリー30からインク液滴が吐出され、このインク液滴が搬送中の用紙23に付着して画像、テキスト等が印刷される。
(2) Operation of Embodiment In the above configuration, in this line printer 21 (FIG. 2), by driving the
これに対応してヘッドカートリッジ28のヘッドアッセンブリー30では(図2、図4)、インクタンク29Y、29M、29C、29Kのインクがヘッドチップ35に導かれ、このヘッドチップ35に設けられた発熱素子47(図5)の駆動によるインク液室67に保持したインクの圧力増大により(図1)、ノズル36からインク液滴が吐出される。これらによりこのラインプリンタ21においては、所望の画像等を印刷することができる。またこのようにノズル36からインク液滴を吐出させることにより、ヘッドチップ35のノズル側面にインク溜まりが形成され、印刷するに従ってこのインク溜まりが大きく成長する。
Correspondingly, in the
これによりこのヘッドチップ35では、印刷開始時、印刷終了時、所定量の印刷により、ローラー33がヘッドチップ35のノズル36側面を擦るように移動し、これによりワイプ処理の実行によりインク溜まりの成長が防止される。またこれによりヘッドチップ35は、ワイプ処理する毎に、ノズル36側面がローラー33による押圧力が加わることになる。
As a result, in this
このプリンタ21に係るヘッドチップ35では、エネルギー発生素子47、駆動回路が一体に半導体基板上に作成された後(図5)、インク液室、インク流路等の形状をヘッドチップ上にパターニングして犠牲層62が形成される。また被覆層64が形成された後、犠牲層62が除去され、これによりインク液室67、インク流路等が作成され、これにより簡易に液室等が作成される。また犠牲層62を作成する際に、ダミーパターンによる平坦化パターン63が形成され、これによりノズル36の端面が平坦化される。
In the
しかしてこのようにして平坦化パターン63によりノズル36の端面を平坦化する場合にあって、犠牲層の幅より開口の幅を小さくすると、犠牲層を除去した部位に、被覆層4によるひさしが形成され、ワイプ処理の繰り返しにより、このひさしが損傷する。
Thus, in the case where the end face of the
これによりこの実施例では、平坦化パターン63に対する開口66の位置決めがばらついた場合でも、ひさし状の飛び出しを形成することが可能であって、かつこのひさし状の飛び出しがひびが入る程度に大きくならないように開口66が作成される。
As a result, in this embodiment, even when the positioning of the
すなわちこの実施例では、ひさし状の飛び出しが、4〜0.3〔μm〕の範囲となるように、より具体的に、この実施例では、ひさし状の飛び出しが0.5〔μm〕に設定され(図8)、これによりワイプ処理を繰り返した場合でも、このひさしの損傷を有効に回避することができる。具体的に、1万回ワイプ処理を実行した場合にあっても、何らひび等が発生していないことを確認することができた。 That is, in this embodiment, more specifically, in this embodiment, the eave-like protrusion is set to 0.5 [μm] so that the eave-like protrusion is in the range of 4 to 0.3 [μm]. Thus, even when the wiping process is repeated, damage to the eaves can be effectively avoided. Specifically, it was confirmed that no cracks or the like were generated even when the wiping process was executed 10,000 times.
またこのように開口66を作成するようにして、この実施例では、ヘッドチップ35の2層目の配線パターン48を作成する際に、位置決め用の基準マークMが作成され(図6)、この基準マークMを覆い隠さないように、耐キャビティーション層50等が作成され、またこの基準マークMにより位置決めして平坦化パターン63、開口66等が作成される。
In this embodiment, when the
これによりこの実施例では、平坦化パターン63に対する開口66の位置決め精度を十分に確保して、このように平坦化パターン63に対する開口66の位置決めがばらついた場合でも、ひさし状の飛び出しがひびが入る程度に大きくならないようにすることができる。
Thereby, in this embodiment, the positioning accuracy of the
具体的に、このようにして位置決めすれば、平坦化パターン63に対する開口66の位置ずれを0.3〔μm〕以下とすることができる。これに対してひさしの飛び出し量は、0.5〔μm〕が設計値であることにより、位置ずれした場合でも0.2〜0.8〔μm〕の範囲に留め設定することができ、これにより十分に損傷を防止することができる。
Specifically, if the positioning is performed in this manner, the positional deviation of the
(3)実施例の効果
以上の構成によれば、ひさしの飛び出しが4〜0.3〔μm〕の範囲となるように設定することにより、液室の形状によりヘッドチップをパターニングした後、被覆層を形成してパターニングの部材を除去することにより液室等を作成するようにして、平坦化パターンの形成によりノズル端面を平坦化する場合にあっても、この平坦化パターンにより発生するひさしの損傷を有効に回避することができる。
(3) Effects of the embodiment According to the above configuration, the head chip is patterned according to the shape of the liquid chamber by setting the protrusion of the eaves to be in the range of 4 to 0.3 [μm], and then the coating is performed. Even when the nozzle end face is flattened by forming a liquid chamber or the like by forming a layer and removing the patterning member to form a liquid chamber, the eaves generated by this flattening pattern Damage can be effectively avoided.
また配線層のパターニングにより位置決め用の基準マークを作成し、この基準マークを用いた位置決めによるパターニングにより平坦化パターン、開口を作成することにより、平坦化パターンに対する開口の位置決めのばらつきを十分小さくすることができ、これによってもひさしの損傷を確実に防止することができる。 Also, by creating a reference mark for positioning by patterning the wiring layer and creating a flattened pattern and opening by patterning by positioning using this reference mark, variation in the positioning of the opening with respect to the flattened pattern can be made sufficiently small As a result, damage to the eaves can be reliably prevented.
なお上述の実施例においては、2層目の配線パターンにより基準マークを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図8に示すように、犠牲層により作成するようにしてもよい。なおこの図8は、犠牲層を形成する樹脂材料70に矩形の開口を形成して基準マークの1つのパターンPとした例である。
In the above-described embodiment, the case where the reference mark is created by the second-layer wiring pattern is described. However, the present invention is not limited to this, and the reference mark may be created by the sacrificial layer as shown in FIG. Good. FIG. 8 is an example in which a rectangular opening is formed in the
また上述の実施例においては、エネルギー発生素子に発熱素子を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、圧電素子等をエネルギー発生素子に適用する場合等にも広く適用することができる。 In the above-described embodiments, the case where the heat generating element is applied to the energy generating element has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be widely applied to the case where a piezoelectric element or the like is applied to the energy generating element. it can.
また上述の実施例においては、カラー印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用して4本のノズル列を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば白黒印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用してノズル列を1本により作成する場合等、種々の本数によりノズル列を作成する場合に広く適用することができる。 In the above-described embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to a full-line type printer head for color printing to create four nozzle arrays. However, the present invention is not limited to this, for example, monochrome printing. For example, when the present invention is applied to a full-line type printer head for producing a single nozzle array, the present invention can be widely applied to the production of nozzle arrays with various numbers.
また上述の実施例においては、フルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シリアル方式によるプリンタヘッドに本発明を適用するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a full-line type printer head has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a serial type printer head. .
また上述の実施例においては、本発明をプリンタヘッドに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて液滴が各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出ヘッド、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。 In the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a printer head to eject ink droplets has been described. However, the present invention is not limited to this, and instead of ink droplets, the droplets are liquids of various dyes. Droplets, liquid discharge heads that are droplets for forming a protective layer, etc., microdispensers where the droplets are reagents, various measuring devices, various test devices, and various types of droplets that are agents that protect members from etching The present invention can be widely applied to pattern drawing apparatuses and the like.
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関し、例えばインクジェット方式によるラインプリンタに適用することができる。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head, a liquid discharge head, and a liquid discharge apparatus, and can be applied to, for example, an inkjet line printer.
1、35……ヘッドチップ、2、62……犠牲層、4、64……被覆層、5、36……ノズル、6……プリンタヘッド、8、63……平坦化パターン、9、66……開口、33……ローラー、47……エネルギー発生素子、3、67……インク液室、M……基準マーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記エネルギー発生素子を基板上に形成する基板処理の工程と、
前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンを前記基板上に形成するパターン作成の工程と、
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層を形成する被覆層作成の工程と、
前記被覆層に前記ノズルを作成すると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口を形成する被覆層の加工工程と、
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去するパターン除去の工程とを有し、
前記被覆層加工の工程は、
前記パターン除去の工程により前記平坦化パターンを除去したとき、前記平坦化パターンの除去により形成される空隙の外側壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように、前記開口を形成する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 In the method of manufacturing a liquid discharge head for discharging the liquid held in the liquid chamber from the nozzle by driving the energy generating element,
A substrate processing step of forming the energy generating element on the substrate;
A pattern creation step for forming a pattern on the substrate according to a shape of the liquid chamber, a pattern based on a shape of a flow path for guiding the liquid to the liquid chamber, and a flattening pattern for flattening an end face of the nozzle;
A pattern by the shape of the liquid chamber, a pattern by the shape of the flow path, a coating layer forming step of forming a coating layer covering the planarization pattern;
The nozzle is formed in the coating layer, and the coating layer processing step of forming an opening at the location of the planarization pattern of the coating layer;
A pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern according to the shape of the flow path, and a pattern removal step of removing the planarization pattern,
The coating layer processing step includes:
When the planarization pattern is removed by the pattern removal step, the coating layer protrudes in an eaves shape in the range of 4 to 0.3 [μm] from the outer wall surface of the gap formed by the removal of the planarization pattern. The method of manufacturing a liquid discharge head, wherein the opening is formed so as to be the opening.
配線層のパターンニングにより、前記エネルギー発生素子の配線、位置決め用の基準マークを作成し、
前記パターン作成の工程は、
前記位置決め用の基準マークを用いた位置決めによるパターニングにより、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンの作成に供する樹脂材料を前記基準マーク上より除去して、前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを作成し、
前記被覆層加工の工程は、
前記位置決め用の基準マークを用いた位置決めによるパターニングにより、前記ノズル、前記開口を作成する
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The substrate processing step includes:
By patterning the wiring layer, create a reference mark for wiring and positioning of the energy generating element,
The process of creating the pattern includes
By patterning by positioning using the positioning reference mark, the pattern due to the shape of the liquid chamber, the pattern due to the shape of the flow path, the resin material used for creating the planarization pattern is removed from above the reference mark, Create a pattern by the shape of the liquid chamber, a pattern by the shape of the flow path, the flattening pattern,
The coating layer processing step includes:
The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein the nozzle and the opening are created by patterning by positioning using the reference mark for positioning.
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンと共に、位置決め用の基準マークを作成し、
前記被覆層加工の工程は、
前記位置決め用の基準マークを用いた位置決めによるパターニングにより、前記ノズル、前記開口を作成する
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The process of creating the pattern includes
Along with the pattern according to the shape of the liquid chamber, the pattern according to the shape of the flow path, and the flattening pattern, a reference mark for positioning is created,
The coating layer processing step includes:
The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein the nozzle and the opening are created by patterning by positioning using the reference mark for positioning.
前記エネルギー発生素子を配置した基板上に、前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンが作成され、
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層が形成され、
前記被覆層に前記ノズルが作成されると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口が形成され、
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去することにより、前記液室、前記流路が形成され、
前記液室は、
壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように形成された
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 In the liquid discharge head for discharging the liquid held in the liquid chamber from the nozzle by driving the energy generating element,
A pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern according to the shape of a flow channel for guiding the liquid to the liquid chamber, and a flattening pattern for flattening the end face of the nozzle are formed on the substrate on which the energy generating element is arranged. ,
A pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern due to the shape of the flow path, and a covering layer that covers the planarization pattern are formed,
While the nozzle is created in the coating layer, an opening is formed at the location of the planarization pattern of the coating layer,
By removing the pattern due to the shape of the liquid chamber, the pattern due to the shape of the flow path, and the flattening pattern, the liquid chamber and the flow path are formed,
The liquid chamber is
A liquid discharge head, wherein the coating layer is formed so as to protrude from a wall surface in a shape of a peak in a range of 4 to 0.3 [μm] to be the opening.
前記エネルギー発生素子を配置した基板上に、前記液室の形状によるパターン、前記液室に前記液体を導く流路の形状によるパターン、前記ノズルの端面を平坦化するための平坦化パターンが作成され、
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを覆う被覆層が形成され、
前記被覆層に前記ノズルが作成されると共に、前記被覆層の前記平坦化パターンの箇所に開口が形成され、
前記液室の形状によるパターン、前記流路の形状によるパターン、前記平坦化パターンを除去することにより、前記液室、前記流路が形成され、
前記液室は、
壁面から前記被覆層が4〜0.3〔μm〕の範囲でひさし状に飛び出して前記開口となるように形成された
ことを特徴とする液体吐出装置。
In a liquid ejection apparatus that ejects liquid held in a liquid chamber of the liquid ejection head from a nozzle by driving an energy generating element provided in the liquid ejection head.
A pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern according to the shape of a flow channel for guiding the liquid to the liquid chamber, and a flattening pattern for flattening the end face of the nozzle are formed on the substrate on which the energy generating element is arranged. ,
A pattern according to the shape of the liquid chamber, a pattern due to the shape of the flow path, and a covering layer that covers the planarization pattern are formed,
While the nozzle is created in the coating layer, an opening is formed at the location of the planarization pattern of the coating layer,
By removing the pattern due to the shape of the liquid chamber, the pattern due to the shape of the flow path, and the flattening pattern, the liquid chamber and the flow path are formed,
The liquid chamber is
The liquid ejecting apparatus, wherein the coating layer is formed so as to project from the wall surface in an eave shape in a range of 4 to 0.3 [μm] to be the opening.
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