JP3056796B2 - 液体噴射記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、液体噴射記録ヘッド及びその製
造方法に関する。詳細には、シリコンウエハ、ガラス、
アルミナ基板等の上に電気熱変換体層を形成し、該電気
熱変換換体層に通電することによってインクに熱による
状態変化を生じせしめ、吐出口よりインクを吐出するい
わゆるサーマルインクジェットのヘッド、及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】ノンインパクト記録法は、記録時における
騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点に
おいて、最近関心を集めている。その中で、高速記録が
可能であり、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要と
せずに記録の行える所謂インクジェット記録法は極めて
有力な記録法であって、これまでにも様々な方式が提案
され、改良が加えられて商品化されたものもあれば、現
在もなお実用化への努力が続けられているものもある。

【０００３】この様なインクジェット記録法は、所謂イ
ンクと称される記録液体の小滴（droplet)を飛翔させ、
記録部材に付着させて記録を行うものであって、この記
録液体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔
方向を制御する為の制御方法によって幾つかの方式に大
別される。

【０００４】先ず第１の方式は例えばＵＳＰ3060429に
開示されているもの（Tele type方式）であって、記録
液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した記録液
体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部材上に記
録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うものであ
る。

【０００５】これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと
加速電極間に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の
小滴をノズルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴
を記録信号に応じて電気制御可能な様に構成されたｘｙ
偏向電極間を飛翔させ、電界の強度変化によって選択的
に小滴を記録部材上に付着させて記録を行うものであ
る。

【０００６】第２の方式は、例えばＵＳＰ３５９６２７
５、ＵＳ３２９８０３０等に開示されている方式（Ｓｗ
ｅｅｔ方式）であって、連続振動発生法によって帯電量
の制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生され
た帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられて
いる偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録
を行うものである。

【０００７】具体的には、ピエゾ振動素子の付設されて
いる記録ヘッドを構成する一部であるノズルのオリフィ
ス（吐出口）の前に記録信号が印加されている様に構成
した帯電電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ
振動素子に一定周波数の電気信号を印加することでピエ
ゾ振動素子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液
体の小滴を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐
出する記録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記
録信号に応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御され
た記録液体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられてい
る偏向電極間を飛翔する時、付加された帯電量に応じて
偏向を受け、記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付
着し得る様にされている。

【０００８】第３の方式は例えばＵＳＰ3416153に開示
されている方式(Hertz方式)であって、ノズルとリング
状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法によっ
て、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式であ
る。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける電界
強度を記録信号に応じて変調することによって小滴の霧
化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録する。

【０００９】第４の方式は、例えばＵＳＰ3747120に開
示されている方式(Stemme方式)で、この方式は前記３つ
の方式とは根本的に原理が異なるものである。即ち、前
記３つの方式は、何れもノズルより吐出された記録液体
の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し、記録信
号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着させて記録
を行うのに対して、このStemme方式は、記録信号に応じ
て吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録する
ものである。

【００１０】つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出す
る吐出口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振
動素子に、電気的な記録信号を印加し、この電気的記録
信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振
動に従って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔さ
せて記録部材に付着させることで記録を行うものであ
る。

【００１１】これ等、従来の４つの方式は各々に特長を
有するものであるが、又、他方において解決され得る可
き点が存在する。即ち、前記第１から第３の方式は記録
液体の小滴の発生の直接的エネルギーが電気的エネルギ
ーであり、又、小滴の偏向制御も電界制御である。その
為、第１の方式は、構成上はシンプルであるが、小滴の
発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズル化
が困難であるので高速記録には不向きである。

【００１２】第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル
化が可能で高速記録に向くが、構成上複雑であり、又記
録液体小滴の電気的制御が高度で困難であること、記録
部材上にサテライトドットが生じ易いこと等の問題点が
ある。

【００１３】第３の方式は、記録液体小滴を霧化するこ
とによって階調性に優れた画像が記録され得る特長を有
するが、他方霧化状態の制御が困難であること、記録画
像にカブリが生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル
化が困難で、高速記録には不向きであること等の諸問題
点が存する。

【００１４】第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ
利点を比較的多く有する。即ち、構成上シンプルである
こと、オンデマンド（on-demand)で記録液体をノズルの
吐出口より吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方
式の様に吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなか
った小滴を回収することが不要であること及び第１乃至
第２の方式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性
がなく記録液体の物質上の自由度が大であること等の大
きな利点を有する。而乍ら、一方において、記録ヘッド
の加工上に問題があること、所望の共振数を有するピエ
ゾ振動素子の小型化が極めて困難であること等の理由か
ら記録ヘッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振
動素子の機械的振動という機械的エネルギーによって記
録液体小滴の吐出飛翔を行うので高速記録には向かない
こと、等の欠点を有する。

【００１５】このように従来の液体噴射記録方法には、
構成上、高速記録化上、記録ヘッドのマルチノズル化
上、サテライトドットの発生及び記録画像のカブリ発生
等の点において、一長一短があって、その長所を利する
用途にしか適用し得ないという制約が存在していた。

【００１６】しかし、この不都合も本出願人が先に提案
したインクジェット記録方式を採用することによってほ
ぼ解消することができる。かかるインクジェット記録方
式は、特公昭５６−９４２９号公報にその詳細が説明さ
れているが、ここにそれを要約すれば、液室内のインク
を加熱して気泡を発生させてインクに圧力上昇を生じさ
せ、微細な毛細管ノズルからインクを飛び出させて、記
録するものである。

【００１７】図１３（ａ）〜（ｄ）は、エッジシュータ
型の液体噴射記録ヘッドの構成図で、図（ａ）は斜視
図、図（ｂ）は、図（ａ）に示したヘッドを構成する蓋
基板（図（ｂ））と発熱体基板（図（ｃ））に分解した
時の斜視図、図（ｄ）は、図（ｂ）に示した蓋基板を裏
側から見た斜視図で、図中、１００は発熱体基板、１０
１は発熱体（ヒータ）、１０２は個別（独立）電極、１
０３は共通電極、１０４は蓋基板、１０５は記録液体流
入口、１０６はオリフィス、１０７は流路、１０８は液
室を形成するための領域、１１０は切断面である。

【００１８】図１３のエッジシュータ型の構成は、セラ
ミック、ガラス、シリコン等の基板の薄膜形成技術、フ
ォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により、電
気熱変換体層と電極パターンを設置し、その上に流体流
路とインク供給口等を形成した天板を接合した後、流体
流路に垂直方向に切断して吐出口を形成している。図示
は省略したが、電極パターン上に、電気的絶縁およびイ
ンクによる腐食防止のために、保護膜を積層したものが
一般的である。

【００１９】ここで、電極パターンは、図１５に示すよ
うな電極を．折り返す構造のものがオーソドックスでは
あるが、これは高密度化が困難である。そのため、図１
３に示すように共通電極を折り返す構成や、その他には
例えば特公昭６０−２０８２４８号公報に記載されてい
るように、折り返す電極（第２電極）を第１電極が形成
されている面以外に形成する方法および本出願人が先に
提案した特開平２−１５８３４５号公報に記載している
ように、簡単なプロセスで電極部を積層する方法などが
考えられている。

【００２０】また、図１４（ａ）〜（ｃ）は、サイドシ
ュータ型の液体噴射記録ヘッドの構成図で、図（ａ）は
斜視図、図（ｂ）,（ｃ）は分解図である。図中、２０
０は発熱体基板、２０１は発熱体、２０２は個別（独
立）電極、２０３は共通電極、２０４は蓋基板、２０５
は記録液体流入口、２０６はオリフィス、２０７は蓋部
である。

【００２１】このサイドシュータ型は、同様な技術によ
り製作したチップに、レーザー加工あるいはエッチング
などの技術によりインク供給口を穿孔した後、吐出口を
有するオリフィスプレートを接合して共通液室などを構
成したものが一般的である。これらの構成では、電極は
保護膜によりインクから守られているけれども、図１３
の切断部および図１４の穿孔部においては、その断面に
電極を形成する金属層が露出する場合が生じる。一般に
このような電極材料としてはＡｌが使用されているが、
Ａｌはインクに対する耐腐食性が悪く、露出部から腐食
が進行し、吐出口付近におけるインクの汚染や不要物の
析出などの障害が発生し、しいては腐食により電極が断
線する。

【００２２】また、熱によって液体に気泡を発生させて
液滴を噴射する液体噴射記録ヘッドの利点のひとつに、
上述したように、いわゆるウエハプロセスによってチッ
プを形成できるといったことが上げられる。現在の技術
水準からいって、ウエハプロセスは、コスト歩留りの面
から非常に有利であり、図１６に示すように（３００；
基板、３０１；記録ヘッドチップ）、複数個の記録ヘッ
ドチップを一度に製造することも可能である。しかしな
がら、従来は、各記録ヘッドを切断分離した際の断面
に、電極等を形成する金属層が露出してしまうことに充
分な配慮がなされていたとはいえない。そして、これら
露出した金属層はインク等により腐食され、インク吐出
口付近に不要な析出物を形成し、インク吐出を不安定に
したり、あるいは腐食が進行して、各パターンの剥離や
断線を発生させ、記録ヘッドの信頼性を著しく低下させ
ていた。

【００２３】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、基板上の電極パターン等の金属層がインクによ
り腐食されることを防止し、液体噴射記録ヘッドの信頼
性および耐久性の向上を実現する液体噴射記録ヘッドの
製造方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。

【００２４】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
基板上に電気熱変換体層と該電気熱変換体層に電気的に
接続している１対の金属電極パターンを形成する形成手
段と、該基板に穿孔して液体供給口を形成する形成手段
と、液体吐出口を有する天板を接合して、共通液室を形
成する形成手段より成る液体噴射記録ヘッドの製造方法
において、前記穿孔部周辺の金属電極層を穿孔以前にフ
ォトファブリケーション技術によって取り除くこと、或
いは、（２）板上に電気熱変換体層と該電気熱変換体層
に電気的に接続している１対の金属電極パターンと前記
基板に穿孔された液体供給口を設けた基板と、該基板平
面に積層して設けられた液体吐出口を有する吐出口板と
よりなる液体噴射記録ヘッドにおいて、前記穿孔部周辺
に設けられた前記金属電極材料が、穿孔断面に露出しな
いことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例
に基づいて説明する。

【００２５】図１（ａ）,（ｂ）は、本発明による液体
噴射記録ヘッドの一実施例を説明するための構成図で、
図（ｂ）は図（ａ）のＡＡ′断面図である。図中、１０
は基板（支持体）、１１は電気熱変換体層、１２,１３
は電極、１４は下部層、１５は第１の上部保護層、１６
は第２の上部保護層、１７はボンディングパット部、１
８は切断部である。本発明の実施例による基板作成工程
を説明すると、まず、基板（支持体）１０であるＳｉウ
エハを熱酸化し、２μｍ厚のＳｉＯ₂下部層１４を形成
する。またここでは、基板材料としてサーマルヘッド等
の技術でよく利用されるグレース層付アルミナ基板を利
用することも可能である。シリコン基板上のＳｉＯ
₂膜、アルミナ基板上のグレース層（組成はガラスと同
じ）は、ともに蓄熱層として働く。なお、ＳｉＯ₂膜は
熱酸化以外にＣＶＤによって形成したり、あるいはスパ
ッタリング等の手法によっても形成される。次に下部層
１４上に電気熱変換体層１１を形成する。

【００２６】電気熱変換体層１１を構成する材料とし
て、有用なものには、たとえば、タンタル−ＳｉＯ_２の
混合物、窒化タンタル、ニクロム、銀−パラジウム合
金、シリコン半導体、あるいはハフニウム、ランタン、
ジルコニウム、チタン、タンタル、タングステン、モリ
ブデン、ニオブ、クロム、バナジウム等の金属の硼化物
があげられる。これらの電気熱変換体層１１を構成する
材料の中、特に金属硼化物が優れたものとしてあげるこ
とができ、その中でも最も特性の優れているのが、硼化
ハフニウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ラ
ンタン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの
順となっている。

【００２７】電気熱変換体層１１は、上記の材料を用い
て、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて
形成することができる。電気熱変換体層１１の膜厚は、
単位時間当りの発熱量が所望通りとなるように、その面
積、材質及び熱作用部分の形状及び大きさ、更には実際
面での消費電力等に従って決定されるものであるが、通
常の場合、０.００１〜５μｍ、好適には０.０１〜１μ
ｍとされる。

【００２８】ここでは、スパッタにより０.３μｍ厚の
ＨｆＢ₂層を形成する。続いて、電極を形成するため
に、金属層を積層する。材料としては、通常使用されて
いる電極材料の多くのものが有効に使用され、例えば、
Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等が好ましい。ここで
は、スパッタによりＡｌを０.５μｍ厚に積層した。次
に、フォトリソ工程により、電極パターンを構成するの
であるが、本発明では、基板を天板と接合した後、吐出
口を形成するために切断される切断面１８に金属層が露
出しないことを特徴としている。

【００２９】つまり、本発明の実施例では、切断部１８
付近の金属層をエッチングするように、電極パターンを
構成して、電極パターン形成のフォトリソ工程において
同時に、切断部１８付近のＡ１層を取り除くのである。
また、通常ひとつのＳｉウエハから、複数の液体噴射記
録ヘッドの基板を製作するが、本発明の実施例でも４イ
ンチウエハから３０個を同時作成している。この時、各
記録ヘッド基板の境界部に金属層が形成されていると、
切断分離した断面に金属層が露出してしまう。本発明の
実施例では、この点にも考慮して各ヘッド基板の周辺部
には、金属層が残らないように、電極パターンを図１
（ａ）に示すような構成とした。

【００３０】次に、第１の上部保護層１５として、Ｓｉ
Ｏ₂を１.０μｍ厚にマグネトロン型ハイレートスパッタ
法によって基板１０の全面に積層した後、フォトリソ及
びエッチング工程によりボンディングパット部１７の上
部をエッチング除去する。続いて、第２の上部保護層１
６として、Ｔａを０.５μｍ厚にマグネトロン型ハイレ
ートスパッタ法により積層し、フォトリソ工程により、
発熱部分の上部近傍のみを覆うパターンに形成する。

【００３１】なお、保護層を構成する材料として有用な
ものには、前述のＳｉＯ₂、Ｔａ以外に、窒化シリコ
ン、酸化マグネシウム，酸化アルミニウム、酸化タンタ
ル、酸化ジルコニウム等があげられ、これらは、電子ビ
ーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成するこ
とができる。保護層の膜厚は、通常は０.０１〜１０μ
ｍ、好適には、０.１〜５μｍ、最適には０.１〜３μｍ
とするのが望ましい。このようにして電気熱変換体層や
電極パターン等を作成したＳｉウエハをダイシングソー
により切断分離して図１（ａ）に示すような記録ヘッド
基板が製造される。

【００３２】記録ヘッド基板を、図１３（ｄ）に示した
ような液体流路１０７、共通液室１０８、およびインク
供給口１０５を有した天板と接着し、その接合体を切断
面１１０で切断して吐出口を形成することで液体噴射記
録ヘッドが完成する。本発明の実施例で製造した液体噴
射記録ヘッドは、どの切断面にも電極のＡ１層が露出し
ておらず、それによる吐出口付近への不要な析出物がな
く、また電極腐食が防止されているので、信頼性が高
く、高耐久性なものとなっている。また、本発明は、電
極パターンのフォトマスクを変えるだけで、従来の液体
噴射記録ヘッドと同じ製造工程により実現でき、コス
ト、歩留りが不利になることはない。

【００３３】図２（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施
例を示す図で、図（ｂ）は図（ａ）のＡＡ′断面図であ
る。図中２０は基板支持体、２１は電気熱変換体層、２
２，２３は電極、２４は穿孔部、２５はグレーズ層、２
６は第１の上部保護層、２７は第２の上部保護層、２８
はボンディングパット部である。本発明の実施例の基板
作成工程を説明すると、グレーズ層２５を設けたアルミ
ナ基板２０上に電気熱変換体層として０．３μｍ厚のＨ
ｆＢ_２層をスパッタにより積層する。続いて、スパッタ
により０．５μｍ厚のＡ１層を形成し、フォトリソ及び
エッチング工程により電極パターンを形成する。本発明
の実施例では、２４の位置を穿孔してインク供給口を形
成した時に、その断面に金属層が露出しないように、あ
らかじめ穿孔部付近のＡ１層を電極パターン形成と同時
に取り除くようにしている。

【００３４】次に、第１の実施例と同時に、１μｍ厚の
ＳｉＯ₂保護層と、０.５μｍ厚のＴａ保護層を図２
（ｂ）のように形成する。ここで、２４の位置にレーザ
ー加工により１ｍｍψのインク供給口を形成するが、あ
らかじめこの部分のＡｌ層を取り除いておいたので、断
面にＡｌ層が露出することはなく、インクにより電極の
腐食やインクの劣化を防止することができている。この
ようにして、作成した記録ヘッド基板に図１４（ｂ）に
示したような吐出口を有するオリフィスプレートを接着
して液体噴射記録ヘッドが完成する。

【００３５】図３、図４、図５は、本発明の更に他の実
施例を示す図で、図４及び図５は、図３に示した構成を
得るための手順を示す図である。図４（ａ）〜（ｄ）
は、基板上に形成されたパターン、図５（ａ）〜（ｄ）
は、図４（ａ）〜（ｄ）の各々の１チップを拡大した図
である。図中、３０は基板（支持体）、３１は電気熱変
換体層、３２は制御電極、３３は共通電極、３４はグレ
ーズ層、３５は第１保護層、３６は第２保護層、３７は
ＳｉＯ_２絶縁層、３８は切断面である。この実施例は、
図３に示すように、電極パターンが特開平２−１５８３
４５号公報に記載されているような積層構造をしてい
る。

【００３６】はじめに、共通電極３３が０．５μｍ厚で
基板上に形成されるが、第１の実施例同様に、天板を接
合した後の切断面にあたる部分３８及び各チップの境界
部の金属層はあらかじめエッチングしおく（図４
（ａ），図５（ａ））。この電極３３上には、少なくと
もリード線を接続する部分と、後に積層する電気熱変換
体層との接続する部分を除いてＳｉＯ_２絶縁層３７を１
μｍ厚に形成する（図４（ｂ），図５（ｂ））。次に、
この基板上部に、０．３μｍ厚のＨｆＢ_２を積層した
後、フォトリソ工程により、図４（ｃ）及び図５（ｃ）
に示す形状の電気熱変換体層３１を形成する。この電気
熱変換体層３１は、それぞれが共通電極３３と電気的に
接続している。

【００３７】続いて、この基板上に０．５μｍ厚のＡ１
層をスパッタにより積層した後、各電気熱変換体層３１
と電気的に接続するように、図４（ｂ）及び図５（ｂ）
に示すような制御電極３２をフォトリソ工程により形成
する。この時、本発明では、切断面３８に電極のＡ１層
が残らないようにして、切断後の金属層の露出を防止し
ている。図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示すような、電気
熱変換体層３１および積層電極３２，３３を形成して後
は、上部にＳｉＯ_２の第１保護層３５を１．０μｍ厚に
積層して、更に、発熱部分の上部に耐キャビテーション
層としてＴａの第２保護層３６を形成して、液体噴射記
録ヘッド基板が完成する。

【００３８】このようにして、作製した液体噴射記録ヘ
ッド基板を各チップに切断分離した後、第１実施例と同
様にして、図１３（ｂ）に示すような天板を接合、その
接合体を切断面３８で切断して吐出口を形成することに
より、液体噴射記録ヘッドを製造した。

【００３９】図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ｅ）〜
（ｇ）は、本発明の更に他の実施例を示す図で、インク
流路をドライフィルムレジストにより形成している。図
中、４０は基板、４１は発熱素子、４２,４３は電極、
４４は薄膜層、４５は切断面、４６はドライフィルムフ
ォトレジスト、４７は露光部分、４８はフォトマスク、
４９はインク通路、５０は平板状部材、５１はインク供
給口、５２はドライフィルムである。

【００４０】図６（ａ）の工程では、シリコン、ガラ
ス、セラミックスの材料よりなる基板４０上に発熱素子
４１を所望の個数配置し、更に必要に応じて耐インク
性、電気絶縁性を付与する目的で、ＳｉＯ₂、Ｔａ
₂Ｏ₅、ガラス等の薄膜４４を被覆する。本発明では、吐
出口を形成するための切断面４５に金属層が露出しない
ことを特徴としており、図６（ａ）には図示されてない
が、図６（ｂ）に示すように切断面４５付近の金属層を
電極パターンをフォトファブリケーション技術により形
成すると同時に取り除いている。

【００４１】続く図６（ｃ）に示す工程では、図６
（ａ）に図示の工程を経て得られた基板４０の薄膜層４
４の表面を清浄化すると共に乾燥させた後、薄膜層４４
に重ねて、８０℃〜１０５℃程度に加温されたドライフ
ィルムフォトレジスト４６（膜厚、約２５μｍ〜１００
μｍ）を０.５〜４ｆ／分の速度、１〜３ｋｇ／ｃｍ²の
加圧条件下でラミネートする。このとき、ドライフィル
ムフォトレジスト４６は、薄膜層４４に融着する。続い
て、図６（ｃ）に示すように、基板面に設けたドライフ
ィルムフォトレジスト４６上に所定のパターンを有する
フォトマスク４８を重ね合せた後、このフォトマスク４
８の上部から発光を行う。このとき、電気熱変換体層の
発熱部４１の設置位置と上記パターンの位置合せを周知
の手法で行っておく必要がある。

【００４２】図６（ｄ）は、上記露光済みのドライフィ
ルムフォトレジスト４６の未露光部分をトリクロルエタ
ン等の所定の有機溶剤から成る現像液にて溶解除去した
工程を示す説明図である。次に基板４０に残されたドラ
イフィルムフォトレジストの露光された部分４７の耐イ
ンク性向上のため、無灰化処理（例えば１５０〜２５０
℃で３０分〜６時間加熱）又は、紫外線照射（例えば５
０〜２００ｍＷ／ｃｍ²又はそれ以上の紫外線強度）を
行い、充分に重合硬化反応を進める。上記熱硬化と紫外
線による硬化の両方を使用するのも効果的である。

【００４３】なお、以上は、ドライフィルムフォトレジ
ストによって、インク通路４９のパターンを形成する例
を示したが、インク通路４９が、たとえば、１６本／ｍ
ｍより高密度に配列される高密度、高精細ヘッドの場合
には、上記パターンは、液状レジストのフォトリソグラ
フィー技術によって形成することが好ましい。液状レジ
ストを使用する場合、そのコーティング方法は、通常、
スピンコート、ロール コート、ディップコート、スクリーンスプレー、印刷等
の方法が用いられる。又、その粘度は、５００〜２００
０ｃｐのものが、形成されるパターンの厚さに応じて使
用される。図７（ｅ）は、インク通路４９の覆いを構成
する電磁波を透過する材料、たとえば透紫外光材料より
なる平板状部材５０の表面にドライフィルムフォトレジ
スト層５２をラミネートしたものである。

【００４４】図７（ｆ）は、前記インク通路４９の覆い
を構成する平板状部材５０および紫外線硬化型樹脂膜５
２を押圧貼付した場合の説明図である。次に、透紫外光
材料からなる平板状部材５０にラミネートされたドライ
フィルム５２に、非酸素雰囲気下で紫外線照射（例えば
５０〜２００ｍＷ／ｃｍ^２又はそれ以上の紫外線強度）
を行ないドライフィルム５２を充分に硬化される。更に
熱硬化処理（例えば１３０〜２５０℃で３０〜６時間）
するのも有効である。ここで、図７（ｆ）の工程終了後
のヘッド外観を図７（ｇ）に、模式的斜視図で示す。図
７（ｇ）中、５１はインク供給口を示している。

【００４５】以上のとおり、線を形成した基板とインク
通路の覆いとの接合が完了した後、図７（ｇ）の４５に
沿って切断する。これは、インク流路４９に於て、発熱
素子４１とインク吐出口との間隔を最適化するために行
うものであり、ここで切断する領域は適宜決定される。
この切断に際しては、半導体工案で通常採用されている
ダイシング法が採用される。

【００４６】この時、本発明では、図６（ｂ）に示した
ように、切断面４５に電極パターンの金属層は露出しな
い。本発明の実施例に使用する感光性樹脂は、紫外線硬
化型に限定される訳ではなく、可視光、Ｘ線、電子線、
レザー等の電磁波に感応する組成物であれば、いかなる
ものでも使用できる。本発明の実施例の方法に使用でき
るドライフィルムタイプのフォトレジストとしては、例
えば、デュポン社製、パーマネントフォトポリマーコー
ティングＲＩＳＴＯＮ、ソルダーマスク７３０Ｓ、同７
４０Ｓ、同７５０ＦＲ、同７４０ＦＲ、同ＳＭ１、日立
化成工業(株)製Photec SR-1000,同SR-2000、同SR-300
0、東京応化工業(株)製、オーディルSE-250同SE-238、
同SE-225、同SP-750、同SP-740、同SP-725、同SX-350、
同SY-325等の商品名で市販されているものが挙げられ
る。

【００４７】この他、本発明の実施例において使用され
た感光性組成物としては感光性樹脂、フォトレジスト等
の通常のフォトリソグラフィーの分野において使用され
ている感光性組成物の多くのものが挙げられる。これら
の感光性組成物としては、例えば、ジアゾレジン、Ｐ−
ジアゾキノン、更には例えばビニルモノマーと重合開始
剤を使用する光重合型フォトポリマー、ポリビニルシン
ナメート等と増感剤を使用する二量化型フォトポリマ
ー、オルソナフトキノンジアジドとノボラックタイプの
フェノール樹脂との混合物、ポリビニルアルコールとジ
アゾ樹脂の混合物４−グリシジルエチレンオキシドとベ
ンゾフェリンやグリシジルカルコンとを共重合させたポ
リエーテル型フォトポリマー、ジ−Ｎ、Ｎ−ジメチルメ
タクリルアミドと例えばアクリルアミドベンゾフェノン
との共重合体、不飽和ポリエステル系感光性樹囲〔例え
ばＡＰＲ（旭化成）、テビスタ（帝人）、ゾンネ（関西
ペイント）等〕、不飽和ウレタンオリゴマー系感光性樹
脂、二官能アクリルモノマーに光重合開始剤とポリマー
とを混合した感光性組成物、重クロム酸系フォトレジス
ト、非クロム系水溶性フォトレジスト、ポリケイ皮酸ビ
ニルフォトレジスト、環化ゴム−アジド系フォトレジス
ト、等が挙げられる。

【００４８】また、上記実施例のように、インク通路を
形成する材料として、液状レジストを使用する場合に
は、前記ドライフィルムレジストを溶媒に溶かしたもの
を使用するのも良い方法である。液状レジストの商品と
しては、東京応化工業（株）製ＢＭＲＳ１０００などが
知られている。

【００４９】図８（ａ）〜（ｅ）、図９（ｆ）〜
（ｈ）、図１０（ｉ）〜（ｋ）、図１１（ｅ）〜
（ｍ）、図１２（ｎ）は、本発明の更に他の実施例を説
明するためのものであり、製造プロセスを順に示したも
のである。以下簡単に説明する。なお、図中の枝番１は
平面図で、２は１のＡＡ断面図を各々示す。 （ａ）Ｓiウエハに熱酸化によりＳiＯ₂膜を１〜２μｍ
成長させる。 （ｂ）発熱体材料として、ＨfＢ₂をスパッタリングす
る。 （ｃ）第１電極材料としてＡｌをスパッタリングする。 （ｄ）リード電極のパターンになるように、フォトリ
ソ、エッチングによりパターンを形成する。なお、ここ
では簡単のために、平面図（ｄ）−１では、２素子のみ
を示す。 （ｅ）フォトリソ、エッチングにより発熱体部のＡｌを
除去し、発熱層を露出させる。 （ｆ）全面にＳiＯ₂をスパッタリングし、絶縁層を形成
する。 （ｇ）フォトリソ、エッチングにより、コンタクトホー
ル部のＳiＯ₂を除去する。 （ｈ）第２電極材料として、Ａｌをスパッタリングす
る。

【００５０】（ｉ）フォトリソ、エッチングにより発熱
体上、リード電極上の一部及びボンディングパッド領域
のＡｌを除去する。第２電極としてＡｌは、放熱構造体
を兼ねているので、発熱体上のＡｌはすべて除去するの
ではなく、Ａｌがカバーしている領域が徐々に変化する
ような形状となるように除去する。なお、本発明では後
述する（ｎ）で吐出口を形成する際に切断工程がはいる
が、その際にＡｌが露出しないようにＡｌの存在領域は
切断部より右側（発熱体側）とする。 （ｊ）熱絶縁層及び保護層としてＳiＯ₂を全面にスパッ
タリングし、フォトリソ、エッチングによりボンディン
グパッド部のＳiＯ₂を除去する。 （ｋ）耐キャビテーション層として、Ｔaをスパッタリ
ングし、フォトリソ、エッチングにより発熱体近傍をカ
バーするように形成する。 （ｌ）リード電極部の保護層としてポリイミド層を形成
する。 （ｍ）ドライフィルムフォトレジストをラミネートし、
フォトリソにより流路パターンを形成する。本発明では
図の左方が吐出口となるようにパターンを形成し、放熱
構造体と吐出口の位置関係が以下のようになっている。
つまり放熱構造体は吐出口側により大きな放熱作用をす
るように設けられている。 （ｎ）蓋板をドライフィルム流路の上に接合し、吐出口
部を切断し、吐出口を完成させる。

【００５１】以上の５つの実施例で製造した液体噴射記
録ヘッドでは、切断面、あるいは穿孔部断面に金属層が
露出している従来の記録ヘッドとそれぞれ比較した場
合、１カ月後の不要物の析出による目づまり不良が皆無
となった。更に、６カ月後でも電極材料腐食による断線
等の故障は皆無であった。また、不要物析出の目づまり
も皆無であった（試験サンプル数は５０個）。

【００５２】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。（１） 請求項１の液体噴射記録ヘッド製造方法において
は、液体供給口を形成するために掘削する部分の金属層
をあらかじめ取り除いておくので、液体供給口に金属層
が露出しない記録ヘッドを製造できる。（２） 記録ヘッドの切断面、掘削面において、電極等の
金属層が露出しない構成をしているので、インクによる
電極の腐食が防止でき、又、それにともなう不要物の析
出もおこらず吐出信頼性や耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体噴射記録ヘッドの一実施例を
説明するための構成図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図である。

【図３】本発明の更に他の実施例を示す図である。

【図４】図３の構成を得るための手順を示す図である。

【図５】図４の１チップを拡大した図である。

【図６】本発明の更に他の実施例を示す図である。

【図７】図６の続きの図である。

【図８】本発明の更に他の実施例を示す図である。

【図９】図８の続きの図である。

【図１０】図９の続きの図である。

【図１１】図１０の続きの図である。

【図１２】図１１の続きの図である。

【図１３】エッジシュータ型の液体噴射記録ヘッドの構
成図である。

【図１４】サイドシュータ型の液体噴射記録ヘッドの構
成図である。

【図１５】電極パターンを示す図である。

【図１６】記録ヘッドチップを示す図である。

【符号の説明】

１０ 基板（支持体） １１ 電気熱変換体層 １２，１３ 電極 １４ 下部層 １５ 第１の上部保護層 １６ 第２の上部保護層 １７ ボンディングパット部 １８ 切断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/16 B41J 2/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に電気熱変換体層と該電気熱変換
   体層に電気的に接続している１対の金属電極パターンを
   形成する形成手段と、該基板に穿孔して液体供給口を形
   成する形成手段と、液体吐出口を有する天板を接合し
   て、共通液室を形成する形成手段より成る液体噴射記録
   ヘッドの製造方法において、前記穿孔部周辺の金属電極
   層を穿孔以前にフォトファブリケーション技術によって
   取り除くことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方
   法。
2. 【請求項２】 基板上に電気熱変換体層と該電気熱変換
   体層に電気的に接続している１対の金属電極パターンと
   前記基板に穿孔された液体供給口を設けた基板と、該基
   板平面に積層して設けられた液体吐出口を有する吐出口
   板とよりなる液体噴射記録ヘッドにおいて、前記穿孔部
   周辺に設けられた前記金属電極材料が、穿孔断面に露出
   しないことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。