JPH07156409A - 一体形成した流路構造を有するインクジェット・プリントヘッドおよびその作製方法 - Google Patents

一体形成した流路構造を有するインクジェット・プリントヘッドおよびその作製方法

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JPH07156409A
JPH07156409A JP6237791A JP23779194A JPH07156409A JP H07156409 A JPH07156409 A JP H07156409A JP 6237791 A JP6237791 A JP 6237791A JP 23779194 A JP23779194 A JP 23779194A JP H07156409 A JPH07156409 A JP H07156409A
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flow path
channel
ink
printhead
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James F O'neill
ジェームズ・エフ・オニール
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Xerox Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】流路ウエハの正面の切断を要せずにプリントヘ
ッド流路を閉塞し、プリントヘッド流路に一貫しない発
射特性を持たせる原因となるチップ化した異物の形成を
なくす熱インクジェットプリントヘッドを提供する。 【構成】1つの表面がその上にモノリシックに形成され
た少なくとも1つの加熱要素のアレイ28とアドレス付
け要素を持つ下部基板28を有するタイプのプリントヘ
ッド10は、加熱及びアドレス付け要素を有する下部基
板表面上に形成したポジティブフォトレジスト層18及
びインク注入口25を有する平板31を含む。前記フォ
トレジスト層18は段階的マスクを通して紫外光に露光
され、現像、硬化して複数の平行な流路凹部とリザーバ
凹部24を形成し、各々の流路凹部20は対向する端部
を有し、1つの流路凹部端部は開いてノズル27とな
り、他端はリザーバ凹部24と接続し、各々の流路凹部
は内部にピットを有して加熱要素を露出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱インクジェット・プリ
ントヘッドとその製造方法に関し、特に選択的にアドレ
ス付け可能な加熱要素を含むプリントヘッドの基板上に
一体に形成した流路、リザーバ、ヒータピットなどのイ
ンク流誘導構造(ink flow directingstructure)を有す
る熱インクジェットプリントヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】既存のよく知られた熱インクジェット・
プリントヘッドシステムでは、インクジェットプリント
ヘッドはインク滴をオン・デマンドで、流路ノズルない
しオリフィスから所定の距離だけ上流にある毛管で満た
された平行インク流路にある、通常抵抗器の、熱エネル
ギー生成器に電流パルスを選択的に印加することで吐出
している。1つのよく知られた実施例では、各々のプリ
ントヘッドは、調心し互いに接合した2つの部分から構
成されている。1つの部分はその表面に加熱及びアドレ
ス付け要素の線形のアレイを含む実質的に平らな基板
(ヒータプレート)で、第2の部分はそれに異方的にエ
ッチングした少なくとも1つの凹部を有して2つの部分
を互いに接合したときにインク供給リザーバとしての役
割を果たす基板(流路プレート)となっている。平行な
溝の線形のアレイも第2の部分に形成されているので、
溝の一端はマニホルドないしリザーバ凹部と連通し、他
端は開いていてインク滴吐出ノズルとして使用する。複
数の組の加熱要素をそのアドレス付け要素と共にシリコ
ンウエハ上に製作し、対応する複数の組の流路溝と関連
マニホルドを有する第2のシリコンウエハを組合わせる
ことで多くのプリントヘッドを同時に製造することがで
きる。2つのウエハを調心し共に接合した後、組み合わ
せたウエハを多くの別々のプリントヘッドにさいの目に
切断している。
【0003】2部分熱インクジェットプリントヘッドに
対する改善には、ホーキンス (Hawkins)らに対する米国
再公表特許第32,572号のものに類似の改善形プリ
ントヘッドを開示したトーペィ (Torpey) らに対する米
国特許第4,638,337号があるが、その加熱要素
の各々は凹部(ヒータピットと称する)内にある。加熱
要素を含む凹部壁はノズルを通した泡の横方向の移動を
防ぎ、従って空気の吸い込みを生じてそれが起きたとき
はいつでもプリントヘッドの作動を妨げるブローアウト
として知られる気化したインクの大気への突然の放射を
防ぐ。この発明ではポリイミド、リストン (登録商標)
、バークレル (登録商標) などの厚膜絶縁層を加熱要
素を含むウエハ上に形成し、パターン化して加熱要素の
凹部を設けるので、厚膜層は2つのウエハを共に組み合
わせたときにその間に挿入される。ホーキンスに対する
米国特許第4,774,530号は、トーペィらに対す
る特許に対する改善を開示することで2部分プリントヘ
ッドを更に洗練化している。この発明では、更なる凹部
(バイパスピットと称する)を厚膜層にパターン化して
インクが流路の閉じた端部で循環できるようにしてマニ
ホルドから流路へインクの流路を設け、それによりマニ
ホルド凹部に対する溝の密閉端部を開くのに必要な製造
段階をなくしている。ヒータプレート表面を被う厚膜絶
縁層に形成したヒータピットとバイパスピットの上述の
改善を有するヒータプレートは流路プレートと調心して
接合するので、各々の流路溝はその中に凹部化した加熱
要素とバイパスピットを有してインクマニホルドから流
路溝へのインク通路を提供している。
【0004】ヒータと流路プレートの間の完全な接合
は、印刷効率、液滴サイズの一貫性、インクジェットプ
リントヘッドの作動上の信頼性を維持するのに一番重要
である。ドレーク(Drake) らに対する米国特許第4,6
78,529号はインクジェットプリントヘッド構成部
分を接着剤の比較的薄い均一な層をフレキシブル基板上
にスピンコートないしスプレーし、接着層を有するフレ
キシブル基板表面を手動でエッチングした流路溝の組を
有する流路ウエハ表面に対して配置することで共に接合
する方法を開示している。均一な圧力と温度を適用して
全ての同一平面上の表面部分との接着接触を確保し、次
にフレキシブル基板を剥し、ヒータウエハに接合する流
路ウエハ表面上に均一に薄いコーティングを残してい
る。
【0005】従来技術でよく知られているように、複数
のプリントヘッドは、1つが複数の加熱要素のアレイを
含み、他のものが複数のインク流路ないし通路を含む2
つの別々の基板ないしウエハを組み合わせることで形成
することができる。インク流路を含むウエハはシリコン
ウエハで、流路は異方性エッチングないし方位従属エッ
チング(ODE)過程で形成する。
【0006】接合及び後の個々のプリントヘッドへの切
断前に、2つのウエハを調心する。シリコン流路ウエハ
は5ミクロン台のアラインメント精度を有する赤外線ア
ラインメント手法を用いてヒータウエハと調心する。ウ
エハをミスアラインメントすると、点の広がりや傾斜印
刷などの問題が生じることがある。ウエハのアラインメ
ントと接合の後、小さなかけら等が流路プレートの正面
の切断中にウエハのインク流路に入ると、各々のプリン
トヘッドで誤誘導問題が生じることがある。またアライ
ンメント精度が低いと、高いプリントヘッド解像度(例
えばインチ当りのスポット)を必要とする熱インクジェ
ット装置のアラインメント精度に累積的な作用を持ちが
ちとなる。
【0007】異方性エッチングないしODEは非常に平
坦で高度に正確な流路プレートを生成する高歩どまりの
過程として示されているが、その過程は現像可能フォト
レジストなどの他の過程よりも低い許容度を有してい
る。一般にシリコンウエハでのエッチングしたパターン
の変化は±1ミクロン台であるが、フォトレジストは1
/4ミクロン台の寸法的な制御を提供する。
【0008】複数の加熱要素のアレイならびにヒータ方
向付け論理を含むウエハは、フォトリソグラフを用いて
ヒータ及びバイパスピットを形成した(ポリイミドなど
の)厚膜絶縁層でカバーする。ポリイミド材の1つの欠
点は、写真映像化したエッジに隆起したエッジやリップ
(高さ1〜3ミクロン)などの望ましくないトポグラフ
的な形成物を形成するその傾向にある。ヒータ及び流路
プレートを共に接合するとき、2枚のプレート間の隔離
が隆起エッジにより形成されることがあり、2枚のプレ
ート間の接合の接着性を削減し、流路間ギャップを生じ
ることがある。隆起エッジなどのポリイミド・トポグラ
フは、ヒータプレート上の写真映像化、硬化ヒータ(cur
ed heater)及びバイパスピットから生じる望ましくない
副産物である。隆起エッジは、ポリイミドのバルク(な
いし集中化)領域ほどには硬化中に縮小できない写真映
像化領域の端部に形成されるポリイミド・トポグラフ的
特徴である。その結果、隆起エッジはヒータ及び流路プ
レートを共に接合する近接性を決定的に妨げることがあ
る。隆起エッジポリイミド・トポグラフ的形成は例えば
ピットのアレイの最後のピットなどの大量のポリイミド
の外側端部に形成される際だった隆起エッジないしリッ
プとなる。
【0009】インクジェットプリントヘッドヒータと流
路プレートを接合する接着層の厚さの均一性は向上した
が、接合ヒータと流路プレート間の不十分な接着は、プ
リントヘッド作動に影響する多くの問題を生じ続けてい
る。一貫したプリントヘッド発射特性(例えば隣接する
流路間で液滴サイズが異なることを避ける)を保証する
ためには、接合したヒータと流路プレート間の流路間ギ
ャップを最小にする必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
流路ウエハの正面の切断を必要とせず、それによりプリ
ントヘッド流路を閉塞し、プリントヘッド流路に一貫し
ない発射特性を持たせる原因となるチップ化した異物の
形成をなくす熱インクジェットプリントヘッドを作製す
る方法を提供することである。
【0011】本発明の別の目的は、組み合わせたウエハ
間の接合を弱くする厚膜絶縁層でのトポグラフ的な形成
物を回避し、それによりウエハ間の接着を向上し、その
結果、製造品質と信頼性を向上するより信頼性のあるプ
リントヘッドを提供することである。
【0012】本発明の更に別の目的は、高プリントヘッ
ド解像度に拡張可能で、流路構造を形成する流路構造の
許容度と柔軟性を増大する別の作製手法を使用して、流
路及びヒータプレートをアラインメントし、作製できる
精度で制限された装置解像度限度を克服するプリントヘ
ッドの作製方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の上記及び他の目
的を達成し、上述した欠点を克服するため、改善形熱イ
ンクジェット・プリントヘッド組立体を開示する。本発
明の熱インクジェットプリントヘッド組立体は、熱イン
クジェットプリントヘッド組立体の下部基板上に被覆し
たポジティブフォトレジスト内に形成した異なる深度の
流路構造を有する。下部基板ではその上に加熱(例:ア
クティブドライバ及び抵抗性ヒータ)及びアドレス付け
要素をモノリシックに形成している。フォトレジストは
複数のコーティングで下部基板に対して加熱及びアドレ
ス付け要素上に塗布し、段階状マスクを通してフォトレ
ジストを露光して異なる深度のインク流路構造をパター
ン化する。段階状マスクは現像したフォトレジストの深
度を制御し、インク流路、ヒータピット、インク供給マ
ニホルドの可変な深度を可能にする。インク流路はイン
クをインクマニホルドないしリザーバからノズルへ搬送
するインク通路の役割をする。ヒータピットは流路でノ
ズルから所定距離だけ上流にある加熱要素上に配置す
る。各々のリザーバのためのエッチングしたインク注入
口を有するガラスプレートを下部基板と接合して、1つ
のインク注入口がインクマニホルドないしリザーバのそ
れぞれ1つと連通するように流路構造をカバーする。別
の実施例では、プリントヘッドをガラスプレート無しに
ネガティブ作用ポジティブフォトレジストを用いて形成
する。
【0014】
【作用】熱インクジェットプリントヘッドの正面はフォ
トリソグラフ的に限定されるので、本発明のプリントヘ
ッドは、シリコン流路ウエハのように、プリントヘッド
ウエハの正面ダイス切断を必要としない方法で流路構造
が形成されるという利点を有する。更にODEあるいは
異方性エッチング手法とは異なり、流路構造の断面寸法
を異なる厚さのフォトレジストを用いるか、写真パター
ン化可能マスクの寸法を変えることで容易に変えること
ができる。更に写真製版的に限定した流路構造を用いて
得られる許容度は一般にODE製造手法よりも高い。そ
れらの高い許容度により高解像度の装置の製作が可能に
なる。またフォトレジストは厚いコートで塗布されたと
き、高い許容度を維持しつつ、より容易に高解像度を達
成することが予期される。流路プレートの代わりにフォ
トレジストを使用して流路構造を形成する更なる利点が
存在する。例えばフォトレジストは一般にポリイミド材
で形成されるリップやディップなどの大きな形成物を生
成するとは思われず、それにより上部プレートのプリン
トヘッドへの接合を容易にする。またヒータ及び流路プ
レートをその間のポリイミド層との接合で生じるエッジ
・ビード問題は、熱インクジェットプリントヘッド流路
構造はポリイミド材ではなくプリントヘッド上のフォト
レジストに形成されるので更に最小となる。
【0015】
【実施例】図1に本発明を取り入れたプリントヘッド1
0の概略的な拡大部分等角図を示す。図3は1つのイン
ク流路20(点線で示す)を通した線3−3に沿った図
1の断面図である。更に図2は図1に示すプリントヘッ
ドの一部の拡大断面図を示し、インク注入口25とパタ
ーン化インク流誘導構造21を有するポジティブフォト
レジスト層18を有する上部基板31が示されている。
図1−3で、プリントヘッド10の正面29には毛管イ
ンク流路20によりインク供給リザーバと連通して配置
されている一列の液滴放出ノズル27が含まれている。
わずかに負の圧力下のインク(図示せず)は上部基板な
いしガラス板31の貫通充填孔25に入り、下部基板即
ちヒータプレート28の表面に塗布したパターン化レジ
スト層18内のインクリザーバ24を満たす。オプショ
ンとして、充填孔25を比較的大きくしてその中に含ま
れるインク量をリザーバ24のものに加えて追加インク
供給容量とすることができる。毛管作用により、インク
は矢印23で示すようにリザーバ24から流れてインク
流路20を満たす。更に各々のノズル27のインクはメ
ニスカスを形成し、負のインク圧力とメニスカスの表面
張力によりインクがインク流路ノズルから浸出するのを
妨ぐ。
【0016】図3で、下部の電気的に絶縁した基板ない
し加熱要素プレート28は、ヒータウエハ面30上に形
成した二酸化珪素ないし窒化珪素などの下塗り(undergl
aze)絶縁層39上にモノリシックに生成したトランスデ
ューサないし抵抗器34、MOSトランジスタ・スィッ
チないしアクティブドライバ35、共通リターン37、
アドレス付け要素ないし論理回路36を有している。加
熱要素34はタンタルなどの保護層17でカバーしてプ
リントヘッド10を作動するときに壊れた気化泡により
生じる加熱要素へのキャビテーション的な被害を防ぐ。
プリントヘッドはドーター基板(daughterboard) 19上
に取り付け、論理回路36に接続する接触パッドないし
電気端子32によりその上の電極12にワイヤボンド1
4で電気的に接続する。ドーター基板はプリンタ・コン
トローラ(図示せず)と電源(図示せず)とのインター
フェイスを提供する。モノリシック集積回路チップ上に
抵抗器、トランスデューサ、論理要素を作製することは
周知である。
【0017】本発明では、リザーバ24、ノズル27を
持つインク流路20からなるインク流誘導構造21及び
ヒータピット26を図4−7に示す処理シーケンスを用
いて形成する。
【0018】実施例では、処理段階は図4に示すヒータ
ウエハ49の表面30で包括的に行って、ウエハの全領
域上に厚膜ポリイミド層を堆積する段階に到達するまで
アクティブドライバ35、論理回路36、ヒータ抵抗要
素34を形成する。ポリイミド層を堆積する代わりに、
ポジティブフォトレジスト18などの写真パターン化可
能層を堆積する。最初にヒータウエハ49は図4に示す
ようにその上に形成した絶縁ないし酸化物層39を有し
ている。次に共通リターン17、追加保護層17を有す
る抵抗器34、アクティブドライバ35、論理回路36
を、ホーキンスらにより’2で述べられているような周
知の処理シーケンスを用いて形成する。ウエハ49を洗
浄した後、SiO2 及びオプションでSi3 4 のパッ
シベーション層(図示せず)を堆積、パターン化してホ
ーキンスらにより教示されているように熱トランスデュ
ーサ34及び接触パッドないし端子(図4では図示せ
ず)を露光する。次にシプレイ・マイクロポジット13
75(Shipley Microposit 1375:登録商標)等のポジテ
ィブフォトレジスト18の複数コーティングを30−3
5ミクロンの所望の厚さを達成するまでヒータウエハ4
9の表面30上に堆積した酸化物層39上の不動態化し
たヒータ、ドライバ、論理回路上に塗布する。加熱過程
中に生じる反応が窒素ガスを放出するときに生成される
泡の生成を避けるためにポジティブのレジスト層18を
形成する間、緩慢な加熱過程を用いる。ガス泡は露光中
にレジスト層18内から放出される窒素から生じる。理
想的には塗布後、フォトレジスト18が粘性があって平
坦で、30−35ミクロンの均一な厚さを有することで
ある。
【0019】図5は段階的ないし可変マスク55を通し
て紫外光に露光したポジティブフォトレジスト18を示
している。段階的マスク55は不透明56、透明57及
び可変領域58、59の組合せを有している。可変領域
58は可変領域59よりも不透明で、小さい割合の紫外
光しかフォトレジスト18に到達させないが、透明領域
57は完全な透過を可能にし、不透明領域58は紫外光
をフォトレジスト18へ透過させない。その結果、マス
ク55の段階的領域58、59でフォトレジスト18が
紫外光54により現像される深度を制御し、それにより
フォトレジスト18に可変深度を有する断面ができる。
フォトレジスト18を紫外光に露光して可変断面レベル
を形成した後、ウエハ49をKTI809などの現像剤
に含浸して露光したレジストを現像し、それによりそれ
ぞれインク流路20のアレイ、ノズル27、リザーバ2
4、ヒータピット26を有するインク流誘導構造21を
形成する。フォトレジスト18の現像後、オプションと
してウエハ49を焼結して現像パターンを更に固化し適
切な熱安定性を確保する。
【0020】図6では、ヒータウエハ49に一体にイン
ク流誘導構造21を形成した後、ガラスその他の絶縁基
板60をヒータウエハ49と組み合わせて接合し、凹部
リザーバ24とインク流路20をカバーする。ガラス基
板60にはインクを負の圧力下でインク供給(図示せ
ず)からリザーバ24に送るエッチングしたインク充填
孔25がある。図7では、接合したガラス基板60とヒ
ータウエハ49は切断線65、66、67に沿って切断
ブレード(図示せず)により複数のプリントヘッド(そ
の1つを図1、3に示す)に切断してそれにより個々の
プリントヘッドを形成する。
【0021】図8、9に示す別の実施例では、2層のネ
ガティブ作用ポジティブフォトレジスト70、80を上
述のポジティブフォトレジスト18と置き換えている。
ネガティブ作用ポジティブレジストの利点は、鋭いエッ
ジを防ぐ傾向のあるその凹角のないし傾斜した壁の性質
にある。ネガティブ作用ポジティブレジストの更なる利
点は、そのようなレジストはネガティブフォトレジスト
ないしポリイミドの画像化性を有しつつポジティブレジ
ストの高解像度を保持することである。酸硬化レジスト
としても呼ばれるネガティブ作用ポジティブレジストは
例えばシメル303(Cymel 303:登録商標)をシプレイ
1475(Shipley 1475: 登録商標)等のポジティブレ
ジストに加えることで生成される。ポジティブフォトレ
ジスト18を用いた実施例で述べた方法と同様に、フォ
トレジスト70の複数の層を10−20ミクロンの厚さ
を達成するまでヒータウエハ49に塗布する。図8で、
ヒータピット26のための不透明領域76とその他のマ
スク81を有する非段階的マスク81は透明領域77で
紫外光54を妨げずに通過させてヒータピット26の潜
像をフォトレジスト70に形成する。紫外光への露光に
より露光された部分は現像剤中で溶解するようになる。
露光されたフォトレジスト70を100°Cで約10分
間加熱して次に周囲温度に冷却する。この加熱、冷却段
階により、ネガティブ作用ポジティブフォトレジスト7
0の露光部分が現像剤中で不溶性にさせる反応が生じ
る。続いて紫外光でのブランケット露光により全ての以
前に露光されなかった領域は現像剤で溶性になり、即ち
加熱要素上のフォトレジストになる。ウエハをKTI8
09(登録商標)等の現像剤に挿入して溶性のフォトレ
ジスト70(即ちヒータピット26)を除去する。
【0022】図9では、第2の多層ネガティブ作用ポジ
ティブフォトレジスト80をフォトレジスト層70とヒ
ータピット26上に20−35ミクロンの厚さに塗布す
る。次にヒータウエハ49を段階的マスク71と調心し
て可変断面レベルの潜像を形成し、フォトレジスト層8
0を紫外光54に露光し、それによりインク流路20と
注入口25を有するインクリザーバからなるインク流誘
導構造22の潜像をパターン化する。露光したネガティ
ブ作用ポジティブフォトレジストは現像剤中では後に述
べるように不溶性になるが、非露光領域は現像剤中で溶
性のままとなる。このように段階的マスク71の不透明
領域76によりフォトレジスト80は現像剤で除去され
るようになる。段階的マスクの可変領域78、79によ
り小さい割合の紫外光しかフォトレジスト80に透過、
到達しないようにして、紫外光のフォトレジストへの貫
通深度を制御でき、それによりフォトレジスト80に異
なる深度を有する断面を設けることができる。段階的な
いし可変領域78は領域79よりも紫外光の透過を制限
するので、フォトレジスト80での反応の深度は領域7
9よりも領域78で少なくなる。フォトレジスト層80
に潜像を形成した後、露光したネガティブ作用ポジティ
ブレジストは現像剤中で溶性になるのでフォトレジスト
を約100°Cで約10分間焼結してその溶解性を削減
する。露光後の加熱によりネガティブ作用ポジティブレ
ジストの露光部分は反応して現像剤中で不溶性になる。
冷却後、焼結したフォトレジスト80を紫外光のブラン
ケット露光で露光して、最初に露光していない領域を現
像剤中で溶性になるようにする。フォトレジスト80を
紫外光にブランケット露光した後、ウエハをKTI80
9(登録商標)等の現像剤に含浸してフォトレジスト8
0の全ての溶性領域を現像除去し、それによりヒータピ
ット26、インクリザーバ73、インク注入口25、イ
ンク流路20からなるインク流誘導構造22を形成す
る。インク流路は一端にノズル27を有し、他端はイン
クリザーバに接続している。フォトレジスト70、80
の溶性部分を現像して除去してインク流誘導構造22を
形成した後、ヒータウエハ49を300−400゜Cで
約1時間焼結してフォトレジスト70、80の2つの現
像及び硬化層を永久に固化して適切な熱安定性を確保す
る。図8、9に示す別の実施例ではフォトレジスト7
0、80の2つの別々の層の処理を必要とするが、イン
ク注入口を有するカバープレート31を除去することが
でき、第2のフォトレジスト層80は一体にインク注入
口25を提供する。
【0023】図10に更に別の実施例を示し、単一のネ
ガティブ作用ポジティブフォトレジスト70lをカバー
プレート60上に30−35ミクロンの厚さに堆積す
る。フォトレジスト70は後にフォトレジストを完全に
除去する不透明領域76と1つが他よりも紫外光の通過
を減少させる2つの光透過削減ないしフィルタ領域を有
する段階的マスク91を通して紫外光54に露光する。
最小量の光を通過するのはリザーバ73を生成するマス
ク領域78で、実質的により多くの紫外光を通過してイ
ンク流路20を生成するのはマスク91の領域は領域7
9である。各々のプリントヘッドの境界線はこのように
段階的マスク91の固体部分により接合され、ヒータピ
ット26は不透明領域76により形成される。マスクを
通した紫外光露光、加熱、冷却、紫外光へのブランケッ
ト露光、KTI809(登録商標)等の現像剤への挿
入、パターン化インク流誘導構造22を固化する最終焼
結といった同一過程を図9の実施例に関して述べたよう
に使用する。注入口25は点線で示し、フォトレジスト
70を有する表面と対向するカバープレート60の表面
上に堆積したパターンかフォトレジスト(図示せず)を
用いてエッチングするか、あるいはフォトレジスト層7
0の為の最終焼結段階後でそれを通して孔を空けること
ができる。カバープレート60が透明ならば、カバープ
レートを通してフォトレジストを段階的マスク(図示せ
ず)により追加的にパターン化することができる。図1
0ではフォトレジスト70はヒータウエハ49(図示せ
ず)に調心して接合している。複数の個々のプリントヘ
ッド10は例えばダイシング作業により切断線65、6
7に沿って接合カバープレートとヒータウエハを分離す
ることにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を取り入れたプリントヘッドの拡大部
分等角図である。
【図2】 図1のプリントヘッドの一部の拡大分解図
で、ポジティブフォトレジスト層にパターン化したイン
ク注入及びインク流構造を有する上部基板を示す。
【図3】 図1の線3−3から見た拡大断面図である。
【図4】 ヒータウエハに適用したポジティブフォトレ
ジストを有するヒータウエハの一部の拡大断面図であ
る。
【図5】 図4に示すヒータウエハの一部の拡大断面図
で、段階的ないし可変マスクを用いてパターン化し現像
したフォトレジストを示す。
【図6】 図5に示すヒータウエハの一部の拡大断面図
で、ヒータウエハから分離された被覆基板の一部を示
す。
【図7】 複数の個々のプリントヘッド(その1つを図
1に示す)にさいの目に切断する前の調心し接合した被
覆基板とヒータウエハの一部の拡大断面図である。
【図8】 本発明の部分的に構成した別の実施例であ
り、非段階的マスクでパターン化して現像してヒータピ
ットを形成したネガティブ作用ポジティブフォトレジス
トの第1の層を有するヒータウエハの一部の拡大断面図
である。
【図9】 本発明の全体的に構成した別の実施例であ
り、段階的マスクでパターン化して現像したネガティブ
作用ポジティブフォトレジストの第2の層を有するヒー
タウエハの一部の拡大断面図である。
【図10】 本発明の別の実施例を示す。
【符号の説明】
10 プリントヘッド、12 電極、14 ワイヤボン
ド、17 保護層、18フォトレジスト層、19 ドー
ター基板、20 インク流路、21 インク流誘導構
造、24 リザーバ、25 インク注入口、26 ヒー
タピット、27ノズル、28 加熱要素プレート、29
正面、30 ヒータウエハ面、31ガラス板、34
抵抗器、35 アクティブドライバ、36 論理回路、
37共通リターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの表面がその上にモノリシックに形
    成された少なくとも1つの加熱要素のアレイとアドレス
    付け要素を持つ下部基板を有するタイプの、次のものを
    含むインクジェットプリンタ用一体式プリントヘッド:
    加熱及びアドレス付け要素を有する下部基板表面上に形
    成したポジティブフォトレジスト層であって、前記フォ
    トレジスト層は段階的マスクを通して紫外光に露光し、
    現像、硬化して複数の平行な流路凹部とリザーバ凹部を
    形成し、各々の流路凹部は対向する端部を有し、1つの
    流路凹部端部は開いてノズルとなり、他端はリザーバ凹
    部と接続し、各々の流路凹部は内部にピットを有して加
    熱要素を露出するもの;およびインク注入口を有する前
    記フォトレジスト層に接合する平板であって、前記平板
    は下部基板上のフォトレジスト層内の凹部を被覆して、
    リザーバ、ピットを有する流路、ノズルを含むインク流
    誘導構造を提供し、前記インク注入口は前記リザーバと
    連通しているもの。
  2. 【請求項2】 次の過程を含む、熱インクジェットプリ
    ントヘッドの作製方法: (a) 複数の加熱要素のアレイと、ドライバと、加熱
    要素を電気パルスで選択的にアドレス付けする論理回路
    を1つの表面に有するシリコンウエハを設け、(b)
    加熱要素とドライバと論理回路を含むシリコンウエハの
    表面にポジティブフォトレジスト層を塗布し、(c)
    前記フォトレジストを段階的マスクを通して紫外光に露
    光することで前記フォトレジストに異なる深度の流路凹
    部構造をパターン化し、(d) 前記フォトレジストの
    露光された前記パターン化流路構造を現像し、前記現像
    過程は前記レジストを現像剤に含浸して露光されたレジ
    ストを現像する過程を含み、(e) 複数の貫通孔を有
    する平らな基板をシリコンウエハ上のパターン化したフ
    ォトレジスト層に接合し、前記接合過程は前記シリコン
    ウエハ上に一体に形成された前記流路凹部構造を内包し
    て熱インクジェットプリントヘッドを形成し、そして
    (f) ウエハとパターン化フォトレジスト層と平らな
    基板を複数の個々のプリントヘッドにさいの目状に切断
    する。
  3. 【請求項3】 ポジティブフォトレジスト層はネガティ
    ブ作用ポジティブフォトレジスト層であり、過程(d)
    の現像が次の過程を含む、請求項2記載のプリントヘッ
    ドの作製方法: (d1) ネガティブ作用ポジティブフォトレジスト層
    を段階的マスクを通して紫外光に露光し、(d2) ネ
    ガティブ作用ポジティブフォトレジスト層を約100゜
    Cに約10分間加熱して前記ネガティブ作用ポジティブ
    フォトレジスト層の露光部分が反応して現像剤で不溶性
    となるようにし、(d3) 加熱したネガティブ作用フ
    ォトレジスト層を周囲温度に冷却し、(d4) 加熱し
    たネガティブ作用フォトレジスト層を紫外光にブランケ
    ット露光し、そして(d5) 加熱したネガティブ作用
    フォトレジスト層を加熱により硬化する。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008168619A (ja) * 2006-12-14 2008-07-24 Canon Inc 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6162589A (en) 1998-03-02 2000-12-19 Hewlett-Packard Company Direct imaging polymer fluid jet orifice
US6183069B1 (en) 1998-01-08 2001-02-06 Xerox Corporation Ink jet printhead having a patternable ink channel structure
US6079819A (en) * 1998-01-08 2000-06-27 Xerox Corporation Ink jet printhead having a low cross talk ink channel structure
US6303274B1 (en) * 1998-03-02 2001-10-16 Hewlett-Packard Company Ink chamber and orifice shape variations in an ink-jet orifice plate
US6161923A (en) * 1998-07-22 2000-12-19 Hewlett-Packard Company Fine detail photoresist barrier
CN1143773C (zh) * 1999-06-04 2004-03-31 佳能株式会社 液体排出头及其生产方法,生产微小机械装置的方法
US6310641B1 (en) 1999-06-11 2001-10-30 Lexmark International, Inc. Integrated nozzle plate for an inkjet print head formed using a photolithographic method
US6294317B1 (en) 1999-07-14 2001-09-25 Xerox Corporation Patterned photoresist structures having features with high aspect ratios and method of forming such structures
US6354015B1 (en) * 1999-09-02 2002-03-12 Fuji Xerox Co., Ltd. Drying device
IT1320026B1 (it) * 2000-04-10 2003-11-12 Olivetti Lexikon Spa Testina di stampa monolitica a canali multipli di alimentazione delloinchiostro e relativo processo di fabbricazione.
US6520627B2 (en) 2000-06-26 2003-02-18 Hewlett-Packard Company Direct imaging polymer fluid jet orifice
US6644789B1 (en) 2000-07-06 2003-11-11 Lexmark International, Inc. Nozzle assembly for an ink jet printer
US6520628B2 (en) * 2001-01-30 2003-02-18 Hewlett-Packard Company Fluid ejection device with substrate having a fluid firing device and a fluid reservoir on a first surface thereof
US6684504B2 (en) * 2001-04-09 2004-02-03 Lexmark International, Inc. Method of manufacturing an imageable support matrix for printhead nozzle plates
JP4532785B2 (ja) * 2001-07-11 2010-08-25 キヤノン株式会社 構造体の製造方法、および液体吐出ヘッドの製造方法
US6779877B2 (en) 2002-07-15 2004-08-24 Xerox Corporation Ink jet printhead having a channel plate with integral filter
US6767079B1 (en) 2003-01-15 2004-07-27 Xerox Corporation Low cost high performance thermal ink jet printhead
US6773869B1 (en) * 2003-04-24 2004-08-10 Lexmark International, Inc. Inkjet printhead nozzle plate
US6709805B1 (en) 2003-04-24 2004-03-23 Lexmark International, Inc. Inkjet printhead nozzle plate
US7029099B2 (en) * 2003-10-30 2006-04-18 Eastman Kodak Company Method of producing ink jet chambers using photo-imageable materials
US7645356B2 (en) * 2003-11-25 2010-01-12 International Business Machines Corporation Method of processing wafers with resonant heating
US20050130075A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-16 Mohammed Shaarawi Method for making fluid emitter orifice
US7163274B2 (en) * 2003-12-29 2007-01-16 Industrial Technology Research Institute Inkjet dispensing apparatus
US7204574B2 (en) * 2004-06-30 2007-04-17 Lexmark International, Inc. Polyimide thickfilm flow feature photoresist and method of applying same
US7311386B2 (en) * 2004-06-30 2007-12-25 Lexmark Interntional, Inc. Die attach methods and apparatus for micro-fluid ejection device
US7043838B2 (en) * 2004-06-30 2006-05-16 Lexmark International, Inc. Process for manufacturing a micro-fluid ejection device
US7585616B2 (en) * 2005-01-31 2009-09-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method for making fluid emitter orifice
US7364268B2 (en) * 2005-09-30 2008-04-29 Lexmark International, Inc. Nozzle members, compositions and methods for micro-fluid ejection heads
US9229318B2 (en) * 2010-08-27 2016-01-05 Globalfoundries Inc. Circuit apparatus having a rounded trace
US8684499B2 (en) 2010-09-24 2014-04-01 Xerox Corporation Method for forming an aperture and actuator layer for an inkjet printhead
JP2019510245A (ja) * 2016-03-31 2019-04-11 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. デジタル分注用の流体ルーティングを含むモノリシック支持体構造

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643129B2 (ja) * 1984-03-01 1994-06-08 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッド
US5486449A (en) * 1989-02-07 1996-01-23 Rohm Co., Ltd. Photomask, photoresist and photolithography for a monolithic IC

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008168619A (ja) * 2006-12-14 2008-07-24 Canon Inc 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

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