JP4298066B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関し、特に、エッチング液を用いた化学的エッチングによりインクジェット記録ヘッドを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吐出エネルギー発生素子が設けられた基板に対し略垂直方向にインクを吐出する、いわゆるサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドを製造する場合、吐出エネルギー発生素子が形成された基板に貫通口を形成することによりインク供給口が設けられる。そして、このタイプの記録ヘッドでは、インク供給口を介して基板の裏側からインクを供給する方式がとられている。
【０００３】
このようなインクジェット記録ヘッドの製造方法としては、例えば、特開昭６２−２６４９５７号公報や，米国特許第４７８９４２５号公報に記載のものが知られている。ここでは、吐出エネルギー発生素子の形成された基板に、サンドブラスト加工、或いは、超音波研削加工と言った機械的加工方法によって上述の貫通口を形成し、その後、インク流路となる溝を形成する。なお、貫通口を形成する前にインク流路などを形成することも可能である。次いで、吐出口を形成した電鋳プレートを、その吐出口と基板のインク流路などとの位置合わせをしながら上記基板に接着するものである。
【０００４】
また、近年ではインクジェット記録ヘッドの小型化、高密度化等に対応し、基板上に、吐出エネルギー発生素子を駆動するための電気的駆動回路（ダイオードマトリックス回路やシフトレジスタ回路）を形成したものも知られている。このような高機能な記録ヘッドを製造する際に、インク供給口の形成に上述したサンドブラストや超音波研削のような機械的加工を用いる場合には、上述のような駆動回路が、耐静電気、耐振動の点で、非常に敏感であることから、上記加工方法はその回路特性に影響を与える要因となり、加工の取り扱い比較的大きな注意が必要になる。
【０００５】
そこで、このような問題を改善する手段として、基板の材料にシリコンを用いる場合、インク供給口用の貫通口を基板裏面より化学的エッチングにより形成する方法が提案されている。この方法は、貫通口の形成を化学的にエッチング処理して形成するものであることから、その形成工程をインクジェット記録ヘッドの製造工程中のどの工程で行うかは、基本的に任意に設定可能である。つまり、インクジェット記録ヘッドの主たる機能部分が形成された最終工程で実施することも可能となる。すなわち、機械加工によるインク供給口形成の場合は、記録ヘッド製造工程の比較的初期の段階で実施されるが、この方法のように、最終工程で貫通口の形成を行うことができる利点は、貫通口を工程初期に形成するる場合に基板の強度が低下し製造装置での取り扱いが複雑になるといった問題を解決できる点である。
【０００６】
シリコンに対する化学的エッチングは、形成する回路パターンなどの高密度化の点で有利なアルカリ系のエッチング液を用いた異方性エッチングが一般的に行われている。エッチング開始面のエッチングマスクとしては、無機膜、例えばシリコンの酸化膜や窒化膜が用いられる。また、エッチング液としては、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシド）やＫＯＨ、ヒドラジン等、結晶面によるエッチング速度差を生じるものが用いられる。
【０００７】
このような化学的エッチングでは、吐出エネルギー発生素子やその駆動素子等の回路が形成された基板表面がエッチング液にさらされるため、これらの回路を保護する構成が必要となる。従来は、そのための構成として、治具を用いて基板上の回路を覆いエッチング液からこれらの回路を保護するものや、シリコンなどのウエハーをエッチング液に浸漬させずに、エッチング液がオバーフローしている部分に基板のエッチング開始面（裏面）を接触させてエッチングを行うもの、さらには、エッチングに対する保護膜を基板表面にコートしてエッチングを行う方法が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した基板表面をエッチング液から保護するための構成は、それぞれ以下のような問題があった。
【０００９】
すなわち、基板表面に治具を用いたり、オーバーフロー面に基板を接触させるエッチング方式にあっては、ウエハーに対する治具のセッティング不良やオーバーフローするエッチング液面の制御不良等により、ウエハーの表面にエッチング液が回り込み吐出エネルギー発生素子や駆動素子等の回路に損傷を与えたりする場合があった。この回路の損傷とは、露出している回路の電極部等がエッチング液によって腐食したり、保護層下部の上述した素子まで破壊されたりすることを言う。
【００１０】
また、ウエハーの冶具やオーバーフロー液に対するセッティングに問題がない場合でも、シリコン等におけるエッチングの停止面（通常ウエハー表面にメンブレン膜と言われる無機膜が張られている）が欠陥等により破損した場合などは、そこを介して、エッチング液が基板表面に回り込み回路に損傷を与えることもある。
【００１１】
以上の冶具を用いたりオーバーフロー液面に基板を接触させる方法は、また、生産性、特に効率の点で問題がある。すなわち、ウエットエッチングの利点である、大量のバッチ処理が比較的困難であるといった問題がある。
【００１２】
一般に、エッチング液は、安全性、環境への影響を考慮してＴＭＡＨが用いられるが、その場合のエッチング時間は、例えばシリコンの厚さが６２５μｍの場合１０乃至３０時間を要する。このため、大量のバッチ処理には多大な時間を要し事実上バッチ処理を適用できず、生産効率の点で問題となることがあった。
【００１３】
基板上の回路を保護する他の方法として上述した、ウエハ表面にエッチング保護膜を塗布する方法は、例えば、ワックスを溶かしてこれを基板に塗布したり、ネガレジストのようなゴムを塗布乾燥して保護層とするものである。しかしながら、このような保護層は、それ自身はアルカリ系のエッチング液に対して変質はしないが、下地（通常回路の保護層として、無機膜、例えば二酸化シリコン、窒化シリコン膜等が上記保護層の下部に形成されている）との密着性が充分でないためエッチング時にウエハーの特に周辺部から剥がれてしまい、その結果として基板上の回路にエッチング液が接触して回路に損傷を与えてしまうことがある。
【００１４】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決することを目的としてなされたものであり、その目的とするところは、ウエットエッチングを用いたインクジェット記録ヘッドの製造方法に於いて、生産効率の優れたエッチングを行うことが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明では、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記記録ヘッドの製造方法であって、前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、を有した製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であり、前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、を有した製造方法によって製造された記録ヘッドを用いて記録を行うことを特徴とする。
【００１８】
以上の構成によれば、エッチングに用いるエッチング液に対する保護膜が設けられ、この際、保護膜と基板の所定の層が接する部分に密着層を形成するので、保護膜と基板との密着性を向上させることができ、保護膜内にエッチング液が浸入することを防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの製造工程を工程順に示す図である。本実施形態の記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子素子として熱エネルギーを発生する発熱抵抗素子を用いその熱エネルギーによってインクに気泡を生じさせてインクを吐出する、所謂バブルジェット方式のものである。なお、図１では１単位（一対）の発熱抵抗素子、インク液路、吐出口等に関して記録ヘッドの断面図を表しているが、本実施形態では一般の半導体製造技術と同様、シリコン基板に発熱抵抗素子を複数単位配列して形成される１つの記録ヘッド用のチップを複数個同時に製造する。
【００２１】
本実施形態の記録ヘッドの製造では、まず、図１（ａ）に示すように、＜１００＞面の結晶方位を持つシリコン基板１上に、半導体製造技術と同様の方法によって、発熱抵抗素子２や、この素子の駆動を行うための駆動素子回路を形成する。なお、図においては発熱抵抗素子のみを示す。次いで、発熱抵抗素子２に電流を供給するなどのため電気的取りだし電極を形成する。この工程については、その詳細な説明を省略する。また、その製造方法に関しても特に限定するものではない。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示す工程では、後述するインク供給口を形成するためのエッチング開始面のエッチングマスク６をフォトリソグラフィー技術により形成する。エッチングマスクとしては、アルカリエッチング液に耐えられるものであれば良く、シリコン酸化膜や窒化膜等が主に用いられる。
【００２３】
図１（ｃ）に示す工程では、本発明の一実施形態にかかる密着層８を形成する。
【００２４】
この密着層８は、発熱抵抗素子が形成された基板の駆動回路などが形成された面（以下、デバイス面ともいう）対して後の工程で形成されるエッチング保護層の密着性を向上させるため設けられるものであり、同図に示すように、シリコン基板の周囲に基板内部を囲むように形成される。密着層８は、エッチング液に対して耐性があり、且つ、主にシリコン酸化膜、窒化膜等を保護膜として有するデバイス面と密着性が良好であり、さらに、エッチング保護層とも密着性が良好なものである。すなわち、前述したエッチング保護層としてワックスやゴムを用いる場合と比較してデバイス面との密着性をさらに向上させるものである。
【００２５】
なお、密着層８は、図２に示すように、複数のヘッドチップを製造するためのシリコンウエハーの少なくとも外周部に形成されるものであってもよい。すなわち、後述するエッチング保護膜はウエハー全面を被覆するため、エッチング液がそのウエハーの外周部を介して入り込むからである。
【００２６】
また、密着層の構成は以上説明したものに限られないことは勿論であり、駆動素子等が形成される基板内に密着層を設けても良く、また、密着層を駆動素子等の保護膜としてそのまま用いてもよい。密着層の材料としては、上述の各種要求を満たすものであれば良いが、その中でも、ポリエーテルアミド樹脂は、アルカリエッチング耐性に優れ、且つ、シリコンの無機膜との密着性も良好であり、さらには、インクジェット記録ヘッドの保護膜としても用いることができる等の利点があり、特に好ましいものである。
【００２７】
ポリエーテルアミド樹脂としては、例えば、ＨＩＭＡＬ ＨＬ−１２００（目立化成工業製）を用いることができ、これをスピンナーで２μｍの厚さでコーティングした後乾燥させ（１００℃、３０分＋２５０℃、６０分）、その後フォトリソグラフィー技術により、例えば図２に示すようなパターニングを行う。このパターニングは、通常の有機膜のドライエッチングと同様の方法で行うことができる。すなわち、ポジ型のレジストをマスクとして、酸素ガスプラズマによりエッチングを行うことができる。密着層の膜厚は、０．５μｍ〜５μｍあれば良く、より好ましくは、１μｍ〜３μｍ程度あればよい。膜厚が薄い場合にはピンフォール等の欠陥が生じやすく、また、厚すぎる場合には、その後の工程の障害となることがある。例えば、後述するインク流路形成工程でフォトリソグラフィーの障害となることがある。
【００２８】
次に、図１（ｄ）に示すように、後に除去可能な型材３をフォトリソグラフィー技術により形成する。後述のように、この型材はそれが除去されることによりインク流路が形成されるものである。本実施形態では、この型材３を、ポジ型フォトレジストＰＭＥＲ−ＡＲ９００（東京応化工業株式会社）を用い、所定の膜厚およびパターンで形成した。
【００２９】
図１（ｅ）に示す工程では、図１（ｄ）で形成された型材３を被覆するように、吐出口５を含むオリフィスプレート材４をフォトリソグラフィ技術により形成する。オリフィスプレート材としては、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂等を用いることができる。
【００３０】
さらに、図１（ｆ）に示す工程では、エッチング保護膜９を形成する。
【００３１】
すなわち、図１（ａ）〜（ｅ）の工程までに形成されたシリコン基板の駆動回路を構成する機能素子が形成された面をその後の工程で行われるウエットエッチングエッチング液から保護するため予め保護膜形成を行う。この保護膜形成の際、エッチング保護膜９は、基板１の周囲に形成された密着層８を介して基板表面のデバイス面と接して密着性を向上させ、これにより、エッチング液が保護膜とデバイス面との接触部を介して保護膜内に浸入することを良好に防止できる。
【００３２】
この保護膜の特性は、アルカリエッチングにおける耐アルカリ性、特に上述した密着層との密着性に優れ、また、機能素子を化学的に犯すことがなく、さらに、エッチング後容易に除去可能なものであることが好ましい。例えば、環化ゴム系の樹脂やワックス等えを用いることができる。環化ゴム系の樹脂は、常温でコーティングでき、アルカリエッチング液に対する耐性、特に前述の密着層との密着性に優れるため、特に好ましい。
【００３３】
環化ゴム系の樹脂としては、従来からフォトリソグラフィーで用いられているネガ型のフォトレジストや、それから感光基を除いたもの等を用いることができる。例えば、東京応化工業製のＯＭＲ−８３（ネガレシスト）やＯＢＣ（感光基を除いたもの）を挙げることができる。ＯＢＣを用いる場合、まず、スピンナーによりコーティングを行い、ついで、オーブンにより乾燥させる（１００℃、３０分）ことにより、エッチング保護膜９が形成される。その膜厚は、５μｍ〜３０μｍ、好ましくは、１０μｍ〜２０μｍあれぱよい。この厚みが薄い場合には、ピンホール等の欠陥が発生し易く、一方厚い場合には、塗布や乾燥が困難となる。また、乾燥は、オーブンでもホットプレートでも行うことができる。その乾燥温度は、９０℃〜１００℃（３０分から９０分程度）が望ましい。高温で長時間べ一クを行うと、その後の剥離が困難となる場合があるからである。更に、必要に応じて、保護膜を基板のエッジを囲む様に塗布しても良い。その際、基板の裏面にも表面と同じように密着層を設けることは言うまでもない。
【００３４】
次に、図１（ｇ）示す工程では、シリコン基板に対し異方性エッチングを行いシリコン基板に貫通孔を形成してインク供給口７を形成する。
【００３５】
本実施形態では、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％溶液を用いて、エッチング液温度８０℃にて所定の時間、異方性エッチングを行った。
【００３６】
そして、エッチング終了後、エッチング保護膜９の剥離を行う。本実施形態で用いたＯＢＣの場合、キシレンを用いて剥離を行うことができる。剥離の方式としては、ディップやスプレー等がある。
【００３７】
次に、図１（ｈ）に示すように、インク流路を形成すべく型材３を溶解除去して、インクジェット記録ヘッドの主たる製造工程が完了する。
【００３８】
図３は、上記実施形態によって得られるインクジェット記録ヘッドを用いることができるインクジェットプリント装置の一例を示す概略斜視図である。
【００３９】
インクジェットプリント装置１００において、キャリッジ１０１は、互いに平行に延在する２本のガイド軸１０４および１０５と摺動可能に係合する。これにより、キャリッジ１０１は、駆動用モータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構（いずれも不図示）により、ガイド軸１０４および１０５に沿って移動することができる。キャリッジ１０１には、インクジェットヘッドと、このヘッドで用いられるインクを収納するインク容器としてのインクタンクとを有するインクジェットユニット１０３が搭載される。
【００４０】
インクジェットユニット１０３は、インクを吐出するためのヘッドおよびこれに供給されるインクを収納する容器としてのタンクからなる。すなわち、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色の各インクをそれぞれ吐出する４個のヘッドおよびこれらのそれぞれに対応して設けられるタンクがインクジェットユニット１０３としてキャリッジ１０１上に搭載される。各ヘッドとタンクとは相互に着脱可能なものであり、タンク内のインクが無くなった場合等、必要に応じて個々のインク色毎にタンクのみを交換できるよう設けられている。また、ヘッドのみを必要に応じて交換できることは勿論である。なお、ヘッドおよびタンクの着脱の構成は、上記の例に限られず、ヘッドとタンクが一体に成形された構成としてもよいことは勿論である。
【００４１】
プリント媒体としての用紙１０６は、装置の前端部に設けられる挿入口１１１から挿入され、最終的にその搬送方向が反転され、送りローラ１０９によって上記キャリッジ１０１の移動領域の下部に搬送される。これにより、キャリッジ１０１に搭載されたヘッドからその移動に伴ってプラテン１０８によって支持された用紙１０６上のプリント領域にプリントがなされる。
【００４２】
以上のようにして、キャリッジ１０１の移動に伴うヘッドの吐出口配列の幅に対応した幅のプリントと用紙１０６の送りとを交互に繰り返しながら、用紙１０６全体にプリントがなされ、用紙１０６は装置前方に排出される。
【００４３】
キャリッジ１０１の移動可能な領域の左端には、キャリッジ１０１上の各ヘッドとそれらの下部において対向可能な回復系ユニット１１０が設けられ、これにより非記録時等に各ヘッドの吐出口をキャップする動作や各ヘッドの吐出口からインクを吸引する等の動作を行うことができる。また、この左端部の所定位置はヘッドのホームポジションとして設定される。
【００４４】
一方、装置の右端部には、スイッチや表示素子を備えた操作部１０７が設けられる。ここにおけるスイッチは装置電源のオン／オフや各種プリントモードの設定時等に使用され、表示素子は装置の各種状態を表示する役割をする。
【００４５】
（その他）
なお、本発明は、上述したように、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００４６】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００４７】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００４８】
さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００４９】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００５０】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００５１】
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００５２】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００５３】
さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチングに用いるエッチング液に対する保護膜が設けられ、この際、保護膜と基板の所定の層が接する部分に密着層を形成するので、保護膜と基板との密着性を向上させることができ、保護膜内にエッチング液が浸入することを防止できる。
【００５５】
この結果、インク供給口等をウエットエッチングで形成する際、デバイス面へ損傷を与えることなく、歩留りが高く更に生産効率の良いインクジェット記録ヘッドの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す図である。
【図２】上記製造工程におけるシリコンウエハーを示す図である。
【図３】上記実施形態で製造されるインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
２ 発熱抵抗素子
３ 型材
４ オリフィスプレート材
５ 吐出口
６ エッチングマスク
７ インク供給口
８ 密着層
９ エッチング保護膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関し、特に、エッチング液を用いた化学的エッチングによりインクジェット記録ヘッドを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吐出エネルギー発生素子が設けられた基板に対し略垂直方向にインクを吐出する、いわゆるサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドを製造する場合、吐出エネルギー発生素子が形成された基板に貫通口を形成することによりインク供給口が設けられる。そして、このタイプの記録ヘッドでは、インク供給口を介して基板の裏側からインクを供給する方式がとられている。
【０００３】
このようなインクジェット記録ヘッドの製造方法としては、例えば、特開昭６２−２６４９５７号公報や，米国特許第４７８９４２５号公報に記載のものが知られている。ここでは、吐出エネルギー発生素子の形成された基板に、サンドブラスト加工、或いは、超音波研削加工と言った機械的加工方法によって上述の貫通口を形成し、その後、インク流路となる溝を形成する。なお、貫通口を形成する前にインク流路などを形成することも可能である。次いで、吐出口を形成した電鋳プレートを、その吐出口と基板のインク流路などとの位置合わせをしながら上記基板に接着するものである。
【０００４】
また、近年ではインクジェット記録ヘッドの小型化、高密度化等に対応し、基板上に、吐出エネルギー発生素子を駆動するための電気的駆動回路（ダイオードマトリックス回路やシフトレジスタ回路）を形成したものも知られている。このような高機能な記録ヘッドを製造する際に、インク供給口の形成に上述したサンドブラストや超音波研削のような機械的加工を用いる場合には、上述のような駆動回路が、耐静電気、耐振動の点で、非常に敏感であることから、上記加工方法はその回路特性に影響を与える要因となり、加工の取り扱い比較的大きな注意が必要になる。
【０００５】
そこで、このような問題を改善する手段として、基板の材料にシリコンを用いる場合、インク供給口用の貫通口を基板裏面より化学的エッチングにより形成する方法が提案されている。この方法は、貫通口の形成を化学的にエッチング処理して形成するものであることから、その形成工程をインクジェット記録ヘッドの製造工程中のどの工程で行うかは、基本的に任意に設定可能である。つまり、インクジェット記録ヘッドの主たる機能部分が形成された最終工程で実施することも可能となる。すなわち、機械加工によるインク供給口形成の場合は、記録ヘッド製造工程の比較的初期の段階で実施されるが、この方法のように、最終工程で貫通口の形成を行うことができる利点は、貫通口を工程初期に形成するる場合に基板の強度が低下し製造装置での取り扱いが複雑になるといった問題を解決できる点である。
【０００６】
シリコンに対する化学的エッチングは、形成する回路パターンなどの高密度化の点で有利なアルカリ系のエッチング液を用いた異方性エッチングが一般的に行われている。エッチング開始面のエッチングマスクとしては、無機膜、例えばシリコンの酸化膜や窒化膜が用いられる。また、エッチング液としては、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシド）やＫＯＨ、ヒドラジン等、結晶面によるエッチング速度差を生じるものが用いられる。
【０００７】
このような化学的エッチングでは、吐出エネルギー発生素子やその駆動素子等の回路が形成された基板表面がエッチング液にさらされるため、これらの回路を保護する構成が必要となる。従来は、そのための構成として、治具を用いて基板上の回路を覆いエッチング液からこれらの回路を保護するものや、シリコンなどのウエハーをエッチング液に浸漬させずに、エッチング液がオバーフローしている部分に基板のエッチング開始面（裏面）を接触させてエッチングを行うもの、さらには、エッチングに対する保護膜を基板表面にコートしてエッチングを行う方法が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した基板表面をエッチング液から保護するための構成は、それぞれ以下のような問題があった。
【０００９】
すなわち、基板表面に治具を用いたり、オーバーフロー面に基板を接触させるエッチング方式にあっては、ウエハーに対する治具のセッティング不良やオーバーフローするエッチング液面の制御不良等により、ウエハーの表面にエッチング液が回り込み吐出エネルギー発生素子や駆動素子等の回路に損傷を与えたりする場合があった。この回路の損傷とは、露出している回路の電極部等がエッチング液によって腐食したり、保護層下部の上述した素子まで破壊されたりすることを言う。
【００１０】
また、ウエハーの冶具やオーバーフロー液に対するセッティングに問題がない場合でも、シリコン等におけるエッチングの停止面（通常ウエハー表面にメンブレン膜と言われる無機膜が張られている）が欠陥等により破損した場合などは、そこを介して、エッチング液が基板表面に回り込み回路に損傷を与えることもある。
【００１１】
以上の冶具を用いたりオーバーフロー液面に基板を接触させる方法は、また、生産性、特に効率の点で問題がある。すなわち、ウエットエッチングの利点である、大量のバッチ処理が比較的困難であるといった問題がある。
【００１２】
一般に、エッチング液は、安全性、環境への影響を考慮してＴＭＡＨが用いられるが、その場合のエッチング時間は、例えばシリコンの厚さが６２５μｍの場合１０乃至３０時間を要する。このため、大量のバッチ処理には多大な時間を要し事実上バッチ処理を適用できず、生産効率の点で問題となることがあった。
【００１３】
基板上の回路を保護する他の方法として上述した、ウエハ表面にエッチング保護膜を塗布する方法は、例えば、ワックスを溶かしてこれを基板に塗布したり、ネガレジストのようなゴムを塗布乾燥して保護層とするものである。しかしながら、このような保護層は、それ自身はアルカリ系のエッチング液に対して変質はしないが、下地（通常回路の保護層として、無機膜、例えば二酸化シリコン、窒化シリコン膜等が上記保護層の下部に形成されている）との密着性が充分でないためエッチング時にウエハーの特に周辺部から剥がれてしまい、その結果として基板上の回路にエッチング液が接触して回路に損傷を与えてしまうことがある。
【００１４】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決することを目的としてなされたものであり、その目的とするところは、ウエットエッチングを用いたインクジェット記録ヘッドの製造方法に於いて、生産効率の優れたエッチングを行うことが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明では、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記記録ヘッドの製造方法であって、前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、を有した製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であり、前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、を有した製造方法によって製造された記録ヘッドを用いて記録を行うことを特徴とする。
【００１８】
以上の構成によれば、エッチングに用いるエッチング液に対する保護膜が設けられ、この際、保護膜と基板の所定の層が接する部分に密着層を形成するので、保護膜と基板との密着性を向上させることができ、保護膜内にエッチング液が浸入することを防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの製造工程を工程順に示す図である。本実施形態の記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子素子として熱エネルギーを発生する発熱抵抗素子を用いその熱エネルギーによってインクに気泡を生じさせてインクを吐出する、所謂バブルジェット方式のものである。なお、図１では１単位（一対）の発熱抵抗素子、インク液路、吐出口等に関して記録ヘッドの断面図を表しているが、本実施形態では一般の半導体製造技術と同様、シリコン基板に発熱抵抗素子を複数単位配列して形成される１つの記録ヘッド用のチップを複数個同時に製造する。
【００２１】
本実施形態の記録ヘッドの製造では、まず、図１（ａ）に示すように、＜１００＞面の結晶方位を持つシリコン基板１上に、半導体製造技術と同様の方法によって、発熱抵抗素子２や、この素子の駆動を行うための駆動素子回路を形成する。なお、図においては発熱抵抗素子のみを示す。次いで、発熱抵抗素子２に電流を供給するなどのため電気的取りだし電極を形成する。この工程については、その詳細な説明を省略する。また、その製造方法に関しても特に限定するものではない。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示す工程では、後述するインク供給口を形成するためのエッチング開始面のエッチングマスク６をフォトリソグラフィー技術により形成する。エッチングマスクとしては、アルカリエッチング液に耐えられるものであれば良く、シリコン酸化膜や窒化膜等が主に用いられる。
【００２３】
図１（ｃ）に示す工程では、本発明の一実施形態にかかる密着層８を形成する。
【００２４】
この密着層８は、発熱抵抗素子が形成された基板の駆動回路などが形成された面（以下、デバイス面ともいう）対して後の工程で形成されるエッチング保護層の密着性を向上させるため設けられるものであり、同図に示すように、シリコン基板の周囲に基板内部を囲むように形成される。密着層８は、エッチング液に対して耐性があり、且つ、主にシリコン酸化膜、窒化膜等を保護膜として有するデバイス面と密着性が良好であり、さらに、エッチング保護層とも密着性が良好なものである。すなわち、前述したエッチング保護層としてワックスやゴムを用いる場合と比較してデバイス面との密着性をさらに向上させるものである。
【００２５】
なお、密着層８は、図２に示すように、複数のヘッドチップを製造するためのシリコンウエハーの少なくとも外周部に形成されるものであってもよい。すなわち、後述するエッチング保護膜はウエハー全面を被覆するため、エッチング液がそのウエハーの外周部を介して入り込むからである。
【００２６】
また、密着層の構成は以上説明したものに限られないことは勿論であり、駆動素子等が形成される基板内に密着層を設けても良く、また、密着層を駆動素子等の保護膜としてそのまま用いてもよい。密着層の材料としては、上述の各種要求を満たすものであれば良いが、その中でも、ポリエーテルアミド樹脂は、アルカリエッチング耐性に優れ、且つ、シリコンの無機膜との密着性も良好であり、さらには、インクジェット記録ヘッドの保護膜としても用いることができる等の利点があり、特に好ましいものである。
【００２７】
ポリエーテルアミド樹脂としては、例えば、ＨＩＭＡＬ ＨＬ−１２００（目立化成工業製）を用いることができ、これをスピンナーで２μｍの厚さでコーティングした後乾燥させ（１００℃、３０分＋２５０℃、６０分）、その後フォトリソグラフィー技術により、例えば図２に示すようなパターニングを行う。このパターニングは、通常の有機膜のドライエッチングと同様の方法で行うことができる。すなわち、ポジ型のレジストをマスクとして、酸素ガスプラズマによりエッチングを行うことができる。密着層の膜厚は、０．５μｍ〜５μｍあれば良く、より好ましくは、１μｍ〜３μｍ程度あればよい。膜厚が薄い場合にはピンフォール等の欠陥が生じやすく、また、厚すぎる場合には、その後の工程の障害となることがある。例えば、後述するインク流路形成工程でフォトリソグラフィーの障害となることがある。
【００２８】
次に、図１（ｄ）に示すように、後に除去可能な型材３をフォトリソグラフィー技術により形成する。後述のように、この型材はそれが除去されることによりインク流路が形成されるものである。本実施形態では、この型材３を、ポジ型フォトレジストＰＭＥＲ−ＡＲ９００（東京応化工業株式会社）を用い、所定の膜厚およびパターンで形成した。
【００２９】
図１（ｅ）に示す工程では、図１（ｄ）で形成された型材３を被覆するように、吐出口５を含むオリフィスプレート材４をフォトリソグラフィ技術により形成する。オリフィスプレート材としては、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂等を用いることができる。
【００３０】
さらに、図１（ｆ）に示す工程では、エッチング保護膜９を形成する。
【００３１】
すなわち、図１（ａ）〜（ｅ）の工程までに形成されたシリコン基板の駆動回路を構成する機能素子が形成された面をその後の工程で行われるウエットエッチングエッチング液から保護するため予め保護膜形成を行う。この保護膜形成の際、エッチング保護膜９は、基板１の周囲に形成された密着層８を介して基板表面のデバイス面と接して密着性を向上させ、これにより、エッチング液が保護膜とデバイス面との接触部を介して保護膜内に浸入することを良好に防止できる。
【００３２】
この保護膜の特性は、アルカリエッチングにおける耐アルカリ性、特に上述した密着層との密着性に優れ、また、機能素子を化学的に犯すことがなく、さらに、エッチング後容易に除去可能なものであることが好ましい。例えば、環化ゴム系の樹脂やワックス等えを用いることができる。環化ゴム系の樹脂は、常温でコーティングでき、アルカリエッチング液に対する耐性、特に前述の密着層との密着性に優れるため、特に好ましい。
【００３３】
環化ゴム系の樹脂としては、従来からフォトリソグラフィーで用いられているネガ型のフォトレジストや、それから感光基を除いたもの等を用いることができる。例えば、東京応化工業製のＯＭＲ−８３（ネガレシスト）やＯＢＣ（感光基を除いたもの）を挙げることができる。ＯＢＣを用いる場合、まず、スピンナーによりコーティングを行い、ついで、オーブンにより乾燥させる（１００℃、３０分）ことにより、エッチング保護膜９が形成される。その膜厚は、５μｍ〜３０μｍ、好ましくは、１０μｍ〜２０μｍあれぱよい。この厚みが薄い場合には、ピンホール等の欠陥が発生し易く、一方厚い場合には、塗布や乾燥が困難となる。また、乾燥は、オーブンでもホットプレートでも行うことができる。その乾燥温度は、９０℃〜１００℃（３０分から９０分程度）が望ましい。高温で長時間べ一クを行うと、その後の剥離が困難となる場合があるからである。更に、必要に応じて、保護膜を基板のエッジを囲む様に塗布しても良い。その際、基板の裏面にも表面と同じように密着層を設けることは言うまでもない。
【００３４】
次に、図１（ｇ）示す工程では、シリコン基板に対し異方性エッチングを行いシリコン基板に貫通孔を形成してインク供給口７を形成する。
【００３５】
本実施形態では、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％溶液を用いて、エッチング液温度８０℃にて所定の時間、異方性エッチングを行った。
【００３６】
そして、エッチング終了後、エッチング保護膜９の剥離を行う。本実施形態で用いたＯＢＣの場合、キシレンを用いて剥離を行うことができる。剥離の方式としては、ディップやスプレー等がある。
【００３７】
次に、図１（ｈ）に示すように、インク流路を形成すべく型材３を溶解除去して、インクジェット記録ヘッドの主たる製造工程が完了する。
【００３８】
図３は、上記実施形態によって得られるインクジェット記録ヘッドを用いることができるインクジェットプリント装置の一例を示す概略斜視図である。
【００３９】
インクジェットプリント装置１００において、キャリッジ１０１は、互いに平行に延在する２本のガイド軸１０４および１０５と摺動可能に係合する。これにより、キャリッジ１０１は、駆動用モータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構（いずれも不図示）により、ガイド軸１０４および１０５に沿って移動することができる。キャリッジ１０１には、インクジェットヘッドと、このヘッドで用いられるインクを収納するインク容器としてのインクタンクとを有するインクジェットユニット１０３が搭載される。
【００４０】
インクジェットユニット１０３は、インクを吐出するためのヘッドおよびこれに供給されるインクを収納する容器としてのタンクからなる。すなわち、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色の各インクをそれぞれ吐出する４個のヘッドおよびこれらのそれぞれに対応して設けられるタンクがインクジェットユニット１０３としてキャリッジ１０１上に搭載される。各ヘッドとタンクとは相互に着脱可能なものであり、タンク内のインクが無くなった場合等、必要に応じて個々のインク色毎にタンクのみを交換できるよう設けられている。また、ヘッドのみを必要に応じて交換できることは勿論である。なお、ヘッドおよびタンクの着脱の構成は、上記の例に限られず、ヘッドとタンクが一体に成形された構成としてもよいことは勿論である。
【００４１】
プリント媒体としての用紙１０６は、装置の前端部に設けられる挿入口１１１から挿入され、最終的にその搬送方向が反転され、送りローラ１０９によって上記キャリッジ１０１の移動領域の下部に搬送される。これにより、キャリッジ１０１に搭載されたヘッドからその移動に伴ってプラテン１０８によって支持された用紙１０６上のプリント領域にプリントがなされる。
【００４２】
以上のようにして、キャリッジ１０１の移動に伴うヘッドの吐出口配列の幅に対応した幅のプリントと用紙１０６の送りとを交互に繰り返しながら、用紙１０６全体にプリントがなされ、用紙１０６は装置前方に排出される。
【００４３】
キャリッジ１０１の移動可能な領域の左端には、キャリッジ１０１上の各ヘッドとそれらの下部において対向可能な回復系ユニット１１０が設けられ、これにより非記録時等に各ヘッドの吐出口をキャップする動作や各ヘッドの吐出口からインクを吸引する等の動作を行うことができる。また、この左端部の所定位置はヘッドのホームポジションとして設定される。
【００４４】
一方、装置の右端部には、スイッチや表示素子を備えた操作部１０７が設けられる。ここにおけるスイッチは装置電源のオン／オフや各種プリントモードの設定時等に使用され、表示素子は装置の各種状態を表示する役割をする。
【００４５】
（その他）
なお、本発明は、上述したように、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００４６】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００４７】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００４８】
さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００４９】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００５０】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００５１】
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００５２】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００５３】
さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチングに用いるエッチング液に対する保護膜が設けられ、この際、保護膜と基板の所定の層が接する部分に密着層を形成するので、保護膜と基板との密着性を向上させることができ、保護膜内にエッチング液が浸入することを防止できる。
【００５５】
この結果、インク供給口等をウエットエッチングで形成する際、デバイス面へ損傷を与えることなく、歩留りが高く更に生産効率の良いインクジェット記録ヘッドの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す図である。
【図２】上記製造工程におけるシリコンウエハーを示す図である。
【図３】上記実施形態で製造されるインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
２ 発熱抵抗素子
３ 型材
４ オリフィスプレート材
５ 吐出口
６ エッチングマスク
７ インク供給口
８ 密着層
９ エッチング保護膜
Claims (7)
- インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、
前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、
前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、
前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記ウェットエッチングはＴＭＡＨ溶液を使用して行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記オリフィスプレートは感光性のエポキシ樹脂から形成される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記録ヘッドの製造方法。
- 前記ウェハの裏面にポリエーテルアミド樹脂からなる層が設けられ、前記保護層は前記ウェハのエッジを囲むように設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記保護層としての前記ポリエーテルアミド樹脂をパターニングにより設けることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記記録ヘッドの製造方法であって、
前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、
前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、
前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、
前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、
を有した製造方法によって製造されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、
インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を駆動するための駆動素子が設けられた面を有する基板と、インクを吐出する吐出口が設けられ、前記基板とともにインクの流路を形成するオリフィスプレート材と、前記流路と連通し、前記流路にインクを供給するための供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であり、
前記エネルギー発生素子と前記駆動素子とが複数設けられた、複数の前記基板を形成するためのシリコンウェハの面における前記駆動素子上にポリエーテルアミド樹脂からなる層を設けるとともに、前記ウェハの面の端部分の前記ウェハの面に設けられたシリコン酸化膜または窒化膜上に前記ウェハの面の内部を囲むように前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層を設ける工程と、
前記ウェハ上に前記オリフィスプレート材を設ける工程と、
前記オリフィスプレート材と、前記ウェハの前記外周部位に設けられた前記ポリエーテルアミド樹脂からなる層と、を被覆するように前記ウェハ上に環化ゴムからなる保護層を設ける工程と、
前記ウェハの裏面から、前記ウェハに対してウェットエッチングを行い前記供給口を形成する工程と、
を有した製造方法によって製造された記録ヘッドを用いて記録を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
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