JP3104347B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JP3104347B2 JP33612591A JP33612591A JP3104347B2 JP 3104347 B2 JP3104347 B2 JP 3104347B2 JP 33612591 A JP33612591 A JP 33612591A JP 33612591 A JP33612591 A JP 33612591A JP 3104347 B2 JP3104347 B2 JP 3104347B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置のインクジェットヘッド、特に、インクジェットヘッ
ドのノズル面の層構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、インクジェット記録装置として、
特開昭60−116451号公報、特開昭62−336
48号公報、特開平2−99334号公報に記載されて
いるような、サイドシュータ型と呼ばれるものが多く用
いられている。この形式のインクジェットヘッドは、ノ
ズルとなるチャネル部を形成した基板と、インクに吐出
エネルギーを与える熱作用部を有する基板とを接着し
て、ダイシングソーなどにより切断し、切断面をノズル
として使用するものである。
【0003】上記した特開昭60−116451号公
報、特開昭62−33648号公報、特開平2−993
34号公報に記載されたインクジェットヘッドは、いず
れも切断面にヘッドを構成する絶縁膜が露出するもので
ある。特に、特開昭62−33648号公報、特開平2
−99334号公報に記載されたインクジェットヘッド
は、後述する本発明の実施例と基本構造を同じくするも
のである。
【0004】この方式のインクジェットヘッドは、イン
クを吐出するための熱作用部としてヒーターを用いる
が、その他に、ヒーターを駆動するための高耐圧の駆動
トランジスタや、印字信号に応じてヒーターに駆動電圧
を選択的に印加するためのLSI回路を内蔵するもので
ある。これらの多機能化を実現するために、ヘッド作製
プロセスは複雑化し、層の構成も増加して構造を複雑な
ものとしている。
【0005】図6は、上述したインクジェットヘッドの
要部をチャネル部の軸線に垂直な平面で切った断面図で
ある。図中、10はチャネルウェハ、11はSiウェ
ハ、12はノズル、13はチャネル部、14はインクリ
ザーバ、20はヒーターウェハ、21はSiウェハ、2
2は蓄熱層絶縁膜、23はヒーター、24は絶縁性保護
層、25は金属保護層、26は共通電極、27は個別電
極、28は層間絶縁膜、29は保護絶縁膜、30は有機
保護絶縁膜である。15は接合したウェハの切断位置を
示す。
【0006】チャネルウェハ10とヒーターウェハ20
が接着され、ダイシングソーにより切断位置15で切断
されて、個々のチップに分離されヘッドが作製される。
切断面がノズル面となるが、ノズル面に露出する絶縁膜
は、ヒーター下部の蓄熱層絶縁膜22である熱酸化膜
(SiO2 )、配線の層間絶縁膜28(Pがドープされ
たSiO2 )、ヘッド全体の保護膜である保護絶縁膜2
9(PがドープされたSiO2 )である。
【0007】切断面に露出する絶縁膜のうち、特に信頼
性に問題があるのは層間絶縁膜28とヘッド全体の保護
絶縁膜29である。これら2種の絶縁膜は、他の領域の
下地層の段差における被覆性の向上や、特性改善のため
にPがドープされている。Pのドープは、急激な段差を
改善し、微小な水分を捕獲する絶縁膜、保護膜としての
機能を持つが、インクジェットヘッドにおいて、切断面
に露出する膜では、インクなど過剰の水分に対してはP
が溶出し、ヘッド内部まで水分が侵入する経路となる。
したがって、長期間のインク噴射において、ノズルに付
着したインク滴によって絶縁膜が腐食され、故障の原因
となっていた。Pの濃度を低下させれば、絶縁膜の腐食
の問題は回避できるが、上述した平坦化や素子の保護効
果が損なわれ、両立しない問題点を有していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前面に露出
しインクにより腐食される従来の層構造を解決するため
になされたもので、Pがドープされた絶縁膜の腐食の問
題を回避できるノズルの構造を実現することにより、長
寿命のインクジェットヘッドを提供することを目的とす
るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、チャネル部が形成されたチャネルウェハと、ヒータ
ーと該ヒーターに通電するための電極と、リンを含む少
なくとも1層の保護膜と、有機保護絶縁膜が形成された
ヒーターウェハを接合して構成され、個々のチップに切
断された切断面がインク吐出のノズル面として用いられ
るインクジェットヘッドにおいて、前記リンを含む少な
くとも1層の保護膜は、前記ノズル面より後退して形成
され、その前方が前記有機保護絶縁膜により覆われて前
記ノズル面に露出しないことを特徴とするものである。
【0010】請求項2に記載の発明は、チャネル部が形
成されたチャネルウェハと、ヒーターと該ヒーターに通
電するための電極と、リンを含む少なくとも1層の保護
膜と、有機保護絶縁膜が形成されたヒーターウェハを接
合して構成され、個々のチップに切断された切断面がイ
ンク吐出のノズル面として用いられるインクジェットヘ
ッドにおいて、前記リンを含む少なくとも1層の保護膜
は、前記ノズル面より後退して形成され、その前方に無
機絶縁膜または有機絶縁膜が切断領域に露出するようヘ
ッド構成層と平面構成において別個に形成され、前記無
機絶縁膜または有機絶縁膜の上に前記有機保護絶縁膜が
形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、リンを含む保護膜の少なくと
も1層がノズル面より後退して形成され、請求項1に記
載の発明においては、その前方が有機保護絶縁膜により
覆われ、また、請求項2に記載の発明においては、その
前方に無機絶縁膜または有機絶縁膜が切断領域に露出す
るようヘッド構成層と平面構成において別個に形成さ
れ、前記無機絶縁膜または有機絶縁膜の上に前記有機保
護絶縁膜が形成されていることによって、インク耐性の
ない絶縁膜は、ノズル面には存在しないヘッド構造であ
る。また、請求項2に記載の発明においては、ノズル部
の直下は、後退したPがドープされた絶縁膜の厚さを補
正する無機または有機の孤立した絶縁層により、ノズル
部直下に生じる段差構造が回避でき、2枚の基板の密着
状態を正常に保持することができる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明のインクジェットヘッドの第
1の実施例の斜視図であり、ウェハから個別に分離され
たプリントヘッドを示す。図2は、図1のインクジェッ
トヘッドの要部をチャネル部の軸線に垂直な平面で切っ
た断面図であり、ウェハの状態での断面図である。図
中、図6と同様な部分には同じ符号を付した。16はイ
ンク滴である。
【0013】チャネルウェハ10は、Siウェハ11を
用い、その先端部にインクを吐出するノズル12を形成
するチャネル部13と、チャネル部13にインクを供給
するためのインクリザーバ14とが異方性エッチングに
より形成される。ヒーターウェハ20も、Siウェハ2
1を用い、その上に、ヒーター、駆動トランジスタやL
SI回路が設けられる。
【0014】ヒーターウェハ20の主要部の作製工程を
説明する。まず、ヒーターの蓄熱層絶縁膜22のための
熱酸化膜がSiウェハ21の全面に形成される。続い
て、ヒーター23を形成する発熱体であるPoly−S
iが堆積され、所望の抵抗値となるようイオンが打ち込
まれる。この間にヘッドを構成するためのトランジスタ
や集積回路のための膜形成、フォトリソグラフィー・エ
ッチング、イオン打ち込み等が繰り返し行なわれる。ヒ
ーター23の近傍に関しては、ヒーター23と接続され
る共通電極26と個別電極27のAl配線を下地層と絶
縁分離するための層間絶縁膜28が着膜され、電極接続
部とヒーター面が露出するようパターニングされる。こ
の層間絶縁膜28は、下地層との段差を良好に被覆する
目的で、Pがドープされたガラス層であるPSGが用い
られる。層間絶縁膜28のパターニングは、切断位置1
5であるノズル面から露出しないようにするために、切
断位置15の内側が終端となっている。
【0015】共通電極26と個別電極27のAl配線、
ヒーター23の保護膜としてシリコン窒化物による絶縁
性保護膜24、その上にTaによる金属保護層25が形
成された後、無機保護膜が保護絶縁膜29として着膜さ
れ、パターニングされる。この保護絶縁膜29も、トラ
ンジスタや駆動回路の保護のために、Pがドープされた
ガラス層(PSG)が用いられる。この保護絶縁膜29
のパターニングも、ノズル面から露出しないように、切
断位置15の内側が終端となるようパターニングされて
いる。最後に、気泡の成長領域を規定するための有機保
護絶縁膜30が塗布され、パターニングされて、ヒータ
ーウェハ20が作製される。
【0016】以上のようにして作製されたチャネルウェ
ハ10とヒーターウェハ20が接着され、ダイシングソ
ーにより切断位置15で切断されて、個々のチップに分
離されヘッドが作製される。Pを含むガラス層は、ノズ
ル面に露出していないため、インクによる腐食が引き起
こされることはなく、長期的に安定してインクを噴射で
きるものである。
【0017】この第1の実施例では、インクに対する長
期安定性についての問題はないが、Pを含むガラス層を
ノズル面の内側に後退させて形成したため、図3に示す
ように、有機保護絶縁膜30の塗布膜厚が切断位置の近
傍より外側33の部分において薄くなり、チャネルウェ
ハ10との接着歩留まりを低下させることがある。な
お、図3において、図2と同様な部分には同じ符号を付
して説明を省略する。
【0018】図4は、本発明のインクジェットヘッドの
第2の実施例の要部をチャネル部の軸線に垂直な平面で
切った断面図であり、ウェハの状態での断面図である。
図中、図1と同様な部分には同じ符号を付して説明を省
略する。31は別途に形成された無機絶縁膜である。こ
の実施例では、第1の実施例における接着不良が発生し
やすい部分33を改良して、接着歩留まりを向上させる
ことができるものである。無機絶縁膜31は、層間絶縁
膜28の形成後、熱酸化膜を形成し、Pを含むガラス層
の後退した領域のみに、孤立した段差補正を目的とした
パターンとして形成されるものである。無機絶縁膜31
によるパターンは、他の絶縁層とは孤立した膜であるた
め、厚さ方向や平面方向において、ヘッドとして機能す
る層へはなんらの干渉もせず、ただ段差のみを改善する
効果を持つものであり、接着歩留まりの改善が達成され
る。
【0019】図5は、本発明のインクジェットヘッドの
要部をチャネル部の軸線に垂直な平面で切った断面図で
あり、ウェハの状態での断面図である。図中、図1と同
様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。32は
有機絶縁膜である。第2の実施例では、段差補正の絶縁
膜を無機絶縁膜であるSiO2 膜で形成したが、この実
施例では、有機絶縁膜32で形成した。最終工程で形成
される有機絶縁膜の工程を1回追加するだけで、同様の
効果を得ることができるものである。この実施例では、
蓄熱層絶縁膜22もノズル面の内側に後退させている。
したがって、蓄熱層絶縁膜22をPSGで形成すること
もできる。もちろん、蓄熱層絶縁膜22を、第2の実施
例と同様の形態で形成しても、初期の目的は達成される
ものである。2枚のウェハの接合後の切断は、通常、ダ
イシングソーによって行なわれるが、ガラス層のような
脆性材料はチッピングが発生しやすく、ノズル品質の悪
化やダイシングブレードの摩耗によるノズル面の荒れを
招くという問題がある。これを改善するためには、切断
される面にガラス層が存在しないことが必要である。こ
の実施例では、当初の目的を達成するだけでなく、切断
面にガラス層が存在しないことにより、切断面の高精
度、高品質化を図ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ノズル面にインク耐性のないリンを含む保護
膜が露出することのないインクジェットヘッドを実現で
きるので、インクの長期噴射に安定であるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のインクジェットヘッドの第1の実施
例の斜視図である。
【図2】 本発明のインクジェットヘッドの第1の実施
例の断面図である。
【図3】 本発明のインクジェットヘッドの第1の実施
例の接着状態の説明図である。
【図4】 本発明のインクジェットヘッドの第2の実施
例の断面図である。
【図5】 本発明のインクジェットヘッドの第3の実施
例の断面図である。
【図6】 従来のインクジェットヘッドの一例の断面図
である。
【符号の説明】
10 チャネルウェハ、11 Siウェハ、12 ノズ
ル、13 チャネル部、14 インクリザーバ、15
切断位置、20 ヒーターウェハ、21 Siウェハ、
22 蓄熱層絶縁膜、23 ヒーター、24 絶縁性保
護層、25 金属保護層、26 共通電極、27 個別
電極、28 層間絶縁膜、29 保護絶縁膜、30 有
機保護絶縁膜、31 無機絶縁膜、32 有機絶縁膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 弥勒 美彦 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 池田 宏 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 片岡 雅樹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 田端 伸司 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 三鍋 治郎 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 三澤 誠 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 小泉 幸久 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平2−99334(JP,A) 特開 昭64−87265(JP,A) 特開 昭61−98552(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャネル部が形成されたチャネルウェハ
    と、ヒーターと該ヒーターに通電するための電極と、リ
    ンを含む少なくとも1層の保護膜と、有機保護絶縁膜が
    形成されたヒーターウェハを接合して構成され、個々の
    チップに切断された切断面がインク吐出のノズル面とし
    て用いられるインクジェットヘッドにおいて、前記リン
    を含む少なくとも1層の保護膜は、前記ノズル面より後
    退して形成され、その前方が前記有機保護絶縁膜により
    覆われて前記ノズル面に露出しないことを特徴とするイ
    ンクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 チャネル部が形成されたチャネルウェハ
    と、ヒーターと該ヒーターに通電するための電極と、リ
    ンを含む少なくとも1層の保護膜と、有機保護絶縁膜が
    形成されたヒーターウェハを接合して構成され、個々の
    チップに切断された切断面がインク吐出のノズル面とし
    て用いられるインクジェットヘッドにおいて、前記リン
    を含む少なくとも1層の保護膜は、前記ノズル面より後
    退して形成され、その前方に無機絶縁膜または有機絶縁
    膜が切断領域に露出するようヘッド構成層と平面構成に
    おいて別個に形成され、前記無機絶縁膜または有機絶縁
    膜の上に前記有機保護絶縁膜が形成されていることを特
    徴とするインクジェットヘッド。
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