JP2001158102A

JP2001158102A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2001158102A
Application number: JP34400299A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kawamura; 義裕河村
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出面の所要領域に撥水膜を形成すると共に所
望の適正な形状の吐出ノズルを穿設できるインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】(a) オリフィス板３７上に吐出ノズルをド
ライエッチングするときのマスクであるＴｉ膜４４を形
成する。(b) Ｔｉ膜４４上にフォトレジストを積層して
エッチング用マスクパターンとしての開口４５−１を形
成する。(c) その開口４５−１に従ってウェットエッチ
ングにてＴｉ膜４４に開口４４−１を穿設する。(d) そ
の開口４４−１に従ってドライエッチングにてオリフィ
ス板３７に吐出ノズル３９を穿設する。(e) Ｔｉ膜４４
上にドライフィルムフォトレジストを被覆し、露光・現
像して、開口４４−１上部に閉塞膜４９を形成する。
(f) その上から無電解メッキ法によりＰＴＦＥ撥水性粒
子を分散させた複合Ｎｉメッキ膜を被着し撥水膜４６を
形成する。(g) 全体をドライフィルム剥離液に浸漬して
ドライフィルムフォトレジストからなる閉塞膜４９及び
その上の撥水膜４６を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出面に撥水処理
膜を適切に形成すると共に所望の形状の吐出ノズルを穿
設できるインクジェットプリンタヘッドの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、インクを加熱し気泡を発生させてその圧力
でインク滴を飛ばすサーマル方式や、ピエゾ抵抗素子
（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方
式等がある。これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出し印字を行うから、粉末状
の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場
合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によっ
てカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるの
で高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が
無くコストパフォーマンスに優れており、このため特に
パーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方
式である。

【０００３】上記のサーマル方式には、インク滴の吐出
方向により二通りの構成がある。一つは発熱素子の発熱
面に平行な方向へインク滴を吐出する構成のサイドシュ
ータ型と呼称されるものであり、他の一つは発熱素子の
発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のルーフ
シュータ型と呼称されるものである。

【０００４】図９(a) は、そのようなルーフシュータ型
のインクジェットプリンタに配設されるインクジェット
プリンタヘッドのインク吐出面を模式的に示す平面図で
あり、同図(b) は、そのＡ−Ａ′断面矢視図、同図(c)
は、このインクジェットプリンタヘッドが製造されるシ
リコンウェハを示す図である。

【０００５】同図(c) に示すように、インクジェットプ
リンタヘッド（以下、単に印字ヘッドという）１は、シ
リコンウェハ２の上で、ＬＳＩ形成処理技術と薄膜形成
処理技術とにより形成され、完成後にシリコンウェハ２
から個々に切り出されて採取される。

【０００６】同図(a) に示すように、印字ヘッド１のイ
ンク吐出面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シ
アン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４種類のインクを吐
出する４列のノズル列３が形成されている。１列のノズ
ル列３には多数のノズル４が例えば６００ドット／２
５．４ｍｍの解像度であれば４２．３μｍの配列ピッチ
で縦１列に並んで配置されている。これらの各ノズル列
３には不図示のインクカートリッジ等から各ノズル列３
に対応する色のインクがそれぞれ供給される。

【０００７】この印字ヘッド１の内部構成は、同図(b)
に示すように、ヘッドチップ５上に、ＬＳＩからなる駆
動回路６と薄膜からなる抵抗発熱部７が形成され、この
抵抗発熱部７の一方の端部と駆動回路６を結ぶ個別配線
電極８が形成され、更に抵抗発熱部７の他方の端部と給
電用端子９とを接続する共通電極１１が形成されてい
る。そして、これらの上に隔壁１２が積層されている。
上記の抵抗発熱部７と個別駆動電極８は、それぞれ後か
ら形成されるノズル列３のノズル４の数だけ配設され
る。

【０００８】そして、後から形成されるノズル列３に平
行に延在するインク供給溝１３と、このインク供給溝１
３に連通してヘッドチップ５の下面に貫通するインク供
給孔１４が穿設され、これらの上からオリフィス板１５
が、熱と圧力を加えられて、下面の熱可塑性接着材によ
り隔壁１２上に接着されて積層されている。このオリフ
ィス板１５の積層により、隔壁１２の厚さに対応する高
さおよそ１０μｍのインク通路１６が、抵抗発熱部７と
インク供給溝１３間に形成される。この後、オリフィス
板１５に、インクを吐出する上述のノズル４が形成され
る。

【０００９】同図(c) に示すシリコンウェハ２の直径が
例えば６×２５．４ｍｍであるとすると、上述したよう
なヘッドチップ５を９０個以上もシリコンウェハ上に形
成することができる。シリコンウェハ上に印字ヘッド１
として完成したヘッドチップ５は、ダイシングソーなど
を用いてシリコンウェハのスクライブラインに沿ってヘ
ッドチップ単位毎にカッテングして個別に切り離され、
切り離されて単体となったヘッドチップ５を実装基板に
ダイスボンデングし、端子接続して、実用単位の印字ヘ
ッド１が完成する。

【００１０】この印字ヘッド１は、印字の際には、外部
のインクカートリッジ等から抵抗発熱部７に、インク供
給孔１４、インク供給溝１３及びインク通路１６を介し
てインクが供給される。駆動回路６は、画像情報に応じ
て複数の抵抗発熱部７を選択的に通電して、インクとの
界面に急激に膨張し消滅する膜気泡現象を発生させ、そ
の膨張時の圧力で、インク滴を吐出ノズル４から用紙面
に向かって吐出させる。

【００１１】ところで、上記のように用紙面に向けて吐
出されるインク滴の吐出ノズルからの切れが良くない
と、紙面に良い印字ドットを形成することができない。
したがって、インク滴の吐出ノズルからの切れを良くす
るために、従来は、オリフィス板表面の吐出ノズルの開
口部周縁及びその近傍に撥水性を付加するための表面処
理を施す方法が採用されてきた。

【００１２】ところが、予め吐出ノズルを形成したオリ
フィス板にそのまま撥水性の表面処理を施すと、その撥
水処理剤が吐出ノズルから印字ヘッド内部に進入して、
その後のインクの円滑な供給に悪影響を及ぼすという問
題が発生する。そこで、表面処理剤が印字ヘッド内部に
悪影響を与えないように吐出ノズルを空ける前に表面処
理を行う方法が種々提案されている。

【００１３】図１０(a) 〜(e) は、従来提案されている
サブトラクティブ法と呼ばれる撥水処理工程を示す図で
あり、同図(f) 〜(j) は、他に提案されているアディテ
ィブ法と呼ばれる撥水処理工程を示す図である。

【００１４】同図(a) 〜(e) に示すサブトラクティブ法
では、先ず、同図(a) に示すように、ポリイミドのオリ
フィス板１５の上一面にＴｉ膜１７を形成する。次に、
このＴｉ膜の上一面に、無電解で形成できるＮｉメッキ
法を用い、同図(b) に示すように、ＰＴＦＥ粒子をＮｉ
メッキ液中に分散させた材料からなる撥水膜１８を形成
する。この撥水膜１８は、表面に分散して現れているＰ
ＴＦＥ粒子の働きで撥水性を示すものである。

【００１５】続いて、同図(c) に示すように、撥水膜１
８の上一面にフォトレジスト層１９−１を積層し、この
フォトレジスト層１９−１の図９(a),(b) に示す吐出ノ
ズル４の位置に対応する部分に開口１９−２を有するレ
ジストマスク１９をフォトリソグラフイー技術等による
形成する。そして、上記のレジストマスク１９に従っ
て、ウェットエッチングにより、撥水膜１８およびドラ
イエッチング用マスク膜としてのＴｉ膜１７に開口２１
を穿設し、更に、この開口２１に従って、ドライエッチ
ングにより、オリフィス板１５に吐出ノズル４を穿設す
る。

【００１６】このドライエッチングには、異方性が強
く、オリフィス板１５の材質であるポリイミドへのエッ
チングレートが大きいへリコン波ドライエッチング方式
を用いるのがよい。なお、このドライエッチングを実施
する前に、上記のウェットエッチングに用いたレジスト
マスク１９は除去されている。

【００１７】次に、同図(f) 〜(j) に示すアディティブ
法では、先ず、上記同様に、同図(f) に示すように、ポ
リイミドのオリフィス板１５の上一面にドライエッチン
グ用マスク膜としてのＴｉ膜１７を形成する。次に、こ
のＴｉ膜１７の上一面に、同図(g) に示すように、フォ
トレジスト層１９−１を積層し、このフォトレジスト層
１９−１の吐出ノズル位置に対応する部分に開口１９−
２を有するレジストマスク１９をフォトリソグラフイー
技術等により形成する。

【００１８】続いて、そのレジストマスク１９に従っ
て、ウェットエッチングにより、Ｔｉ膜１７に開口２２
を穿設した後、レジストマスク１９を除去してＴｉ膜１
７を露出させる。そして、同図(i) に示すように、露出
させたＴｉ膜１７の上一面に且つ上記の開口２２を避け
て、ＰＴＦＥ粒子を分散させたＮｉメッキにより撥水層
１８を形成する。続いて、開口２２に従って、同図(e)
の場合と同様に、ヘリコン波ドライエッチングにより、
同図(j) に示すように、吐出ノズル４を形成する。

【００１９】同図(e) 及び同図(j) に示す両方法の出来
上がりの構造では、共に、オリフィス板１５、Ｔｉ膜１
７及び撥水層１８から成る積層構造になっている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
(a) 〜(e) に示すサブトラクティブ法による加工方法で
は、ドライエッチングによる吐出ノズル４の孔空け前に
予め形成されている撥水膜１８のウェットエッチングに
よって、図１０(d) に示す開口２１のＮｉメッキ膜内壁
面にＰＴＦＥ粒子が露出し、この開口２１に従ってドラ
イエッチングにより空けられる吐出ノズル４の内壁に粗
さが発生する。

【００２１】即ち、本来ドライエッチングで形成される
吐出ノズル４の形状としては円形もしくはそれに近い形
の開口が必要とされるのだが、ドライエッチングのマス
クパターンとなっている上記の開口２１の内壁面にＰＴ
ＦＥ粒子の露出による凹凸が生じていると、オリフィス
板１５部分の吐出ノズル４内壁面が粗くなる。その結
果、吐出されるインク滴の飛翔方向、量、速度等にむら
が発生する。このように、インク滴の飛翔方向、量、速
度等にむらが発生すると、印字ドットが不安定となって
形成画像の品質を低下させるという問題が発生する。

【００２２】また、撥水膜１８のように本質的に撥水性
を有する膜層の上に、フォトレジスト１９が密着性良く
形成できるかどうかという問題も有している。他方、図
１０(f) 〜(j) に示すアディティブ法による加工方法で
は、既に開口２２が形成されているＴｉ層１７の上に、
その開口２２を避けて選択的に撥水膜１８となるＮｉメ
ッキ膜を形成させることが難しい。

【００２３】撥水膜１８となるＮｉメッキ膜を無電解で
形成する場合、通常、前処理として被メッキ面にＰｄ触
媒を付与するが、このＰｄ触媒は、Ｎｉのような金属膜
上だけに選択的に形成されるわけではなく、オリフィス
板材であるポリイミドのような有機物上にも少々密着性
が劣るとは言え形成される。すなわち、開口２２底部に
露出するオリフィス板１５の面にもＰｄ触媒が付着し、
ここにＮｉメッキによる撥水膜１８が僅かながら形成さ
れる。

【００２４】そうすると、その状態でドライエッチング
によりオリフィス板１５に孔空け加工を施しても、オリ
フィス板１５上に形成されたＮｉメッキ撥水膜がマスク
となり、吐出ノズル４の正常な形成を妨げるだけでな
く、加工レートを低下させるという問題が発生する。

【００２５】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
吐出面に撥水処理膜を適切に形成すると共に所望の形状
の吐出ノズルを確実に穿設できるインクジェットプリン
タヘッドの製造方法を実現することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１記載の発
明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、イン
クを所定方向に吐出させる複数の吐出ノズルが形成され
たオリフィス板を備えるインクジェットプリンタヘッド
の製造方法であって、上記オリフィス板に上記吐出ノズ
ルを形成する工程と、上記オリフィス板の各上記吐出ノ
ズルに対応させて、該吐出ノズルを塞ぐ閉塞膜を選択的
に形成する閉塞膜形成工程と、上記閉塞膜の形成領域を
含む上記オリフィス板の各上記吐出ノズルの吐出口が形
成された吐出面の所定領域に亙り撥水性を備えた撥水膜
を被着する工程と、上記閉塞膜と共に該閉塞膜上に被着
された撥水膜を選択的に除去するリフトオフ工程とを有
して構成される。

【００２７】上記閉塞膜は、例えば請求項２記載のよう
に、ドライフィルムからなり、上記吐出ノズルの吐出口
を覆うように配設されのがよい。また、上記閉塞膜は、
例えば請求項３記載のように、高粘度のフォトレジスト
を、少なくとも上記吐出ノズル内に充填させて形成され
ていることが好ましい。更に、上記閉塞膜は、例えば請
求項４記載のように、高粘度のポジ型フォトレジストか
らなり、該ポジ型フォトレジストを少なくとも上記吐出
ノズル内とその周縁に被着し、該被着されたポジ型フォ
トレジストの全表面を露光した後に現像し、上記吐出ノ
ズル内に被着ポジ型フォトレジストの一部を残すことに
より形成されるのがよい。また、上記撥水膜は、例えば
請求項５記載のように、撥水性物質粒子を分散混合した
Ｎｉ膜を無電解メッキ法により形成することが好まし
い。

【００２８】そして、例えば請求項６記載のように、上
記吐出ノズルは、Ｔｉ膜をマスクとしてドライエッチン
グにより形成し、上記撥水膜は、上記Ｔｉ膜上に形成さ
れるようにするのが好ましい。

【００２９】次に、請求項７記載の発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、インクを所定方向に吐
出させる複数の吐出ノズルが形成されたオリフィス板を
備えるインクジェットプリンタヘッドの製造方法であっ
て、上記オリフィス板に形成すべき吐出ノズルに対応し
た孔が形成されたエッチング用マスク層を設置する工程
と、上記マスク層の各孔に対応させて、該孔を塞ぐ閉塞
膜を選択的に形成する閉塞膜形成工程と、上記マスク層
の表面の所定領域に亙り撥水性を備えた撥水膜を被着す
る工程と、上記閉塞膜と共に該閉塞膜上に被着された上
記撥水膜を選択的に除去するリフトオフ工程と、上記マ
スク層と該マスク層上に形成された上記撥水処理膜を介
して上記オリフィス板に上記吐出ノズルを形成する工経
と、を有して構成される。この場合、上記吐出ノズル
は、例えば請求項８記載のように、ヘリコン波ドライエ
ッチングにより形成することが好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a),(b),(c) は、第１の
実施の形態におけるインクジェットプリンタヘッドの製
造方法を工程順に示す図であり、それぞれ一連の工程に
おいてシリコンチップの基板上に形成されていく状態の
概略の平面図と断面図を模式的に示している。尚、これ
らの図には、説明の便宜上、いずれもフルカラーのイン
クジェットプリンタヘッドの１個の印字ヘッド（モノカ
ラーインクジェットプリンタヘッドの構成と同じ）のみ
を示しているが、実際には後述するように、このような
印字ヘッドが複数個（通常は４個）連なった形状のもの
が、１個の基板（シリコンチップ）上に多数形成され
る。また、同図(c) には３６個の吐出ノズル３９を示し
ているが、実際には６４個、１２８個、２５６個等、設
計上の方針によって多数形成されるものである。

【００３１】図２(a) は、上段に図１(a) の平面図を拡
大して示し、中段に上段のＣ−Ｃ′断面矢視図を示し、
下段に上段のＤ−Ｄ′断面矢視図示している。図２(b)
は、上段に図１(b) の平面図を拡大して示し、中段に図
２(a) の中段と同一部位の断面を示し、下段に図２(a)
の下段と同一部位の断面を示している。そして、図２
(c) は、上段に図１(c) の平面図を拡大して示し、中段
に図２(a) の中段と同一部位の断面を示し、下段に図２
(a) の下段と同一部位の断面を示している。尚、図２
(a),(b),(c) には、図示する上での便宜上、本来は６４
個、１２８個又は２５６個のように多数あるべき吐出ノ
ズルを５個の吐出ノズルで代表させて示している。

【００３２】最初に、基本的な製造方法について説明す
る。先ず、工程１として、４×２５．４ｍｍ以上のシリ
コン基板にＬＳＩ形成処理により駆動回路とその端子を
形成すると共に、厚さ１〜２μｍの酸化膜（Ｓi Ｏ₂）
を形成し、次に、工程２として、薄膜形成技術を用い
て、タンタル（Ｔａ）−シリコン（Ｓｉ）−酸素（Ｏ）
からなる抵抗発熱体膜の層と、Ｔｉ−Ｗ等の密着層を介
在させてＡｕなどによる電極膜を順次積層形成する。そ
して、電極膜と抵抗発熱体膜をフォトリソグラフィー技
術によって夫々ストライプ状にパターニングし、そのス
トライプ状の抵抗発熱体膜上の発熱部とする領域の両側
に配線電極を形成する。この工程で発熱部の位置が決め
られる。

【００３３】図１(a) 及び図２(a) は、上記の工程１及
び工程２が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、チップ基板２５の表面には酸化膜からなる絶縁層の
下に駆動回路２６及び駆動回路端子２７（図１(a) 参
照）が形成され、絶縁層の上には、抵抗発熱体層が複数
条のストライプ状に所定の間隔で平行にパターン化さ
れ、その発熱部２８となる両端に一対の電極としての共
通電極２９と個別配線電極３１が形成されている。これ
らの並設によりチップ基板２５上には、発熱部列２８′
及び個別配線電極列３１′が形成されている。そして、
共通電極２９には、共通給電端子３２が形成されている
（図１(a) 参照）。

【００３４】続いて、工程３として、個々の発熱部２８
に対応するインク加圧室及びこれらのインク加圧室にイ
ンクを供給するインク流路を形成すべく感光性ポリイミ
ドなどの有機材料からなる隔壁層をコーティングにより
高さ２０μｍ程度に形成し、これをフォトリソ技術によ
りパターン化した後に、３００℃〜４００℃の熱を３０
分〜６０分加えるキュア（乾燥硬化、焼成）を行い、高
さ１０μｍ程度の上記感光性ポリイミドによる隔壁をヘ
ッドチップ上に形成・固着させる。更に、工程４とし
て、ウェットエッチングまたはサンドブラスト法などに
より上記チップ基板の表面に溝状のインク供給路を形成
し、更にこのインク供給路に連通させてチップ基板裏面
に開口するインク給送孔を形成する。

【００３５】この工程４では、発熱部、電極、隔壁など
が形成されている表面側のインク供給路と、裏面側のイ
ンク給送孔では、形状が異なるため、表裏から別々に加
工を行う。例えば表面側にインク供給路をヘッドチップ
の厚さ半分程度まで穿設し、裏面側からインク給送孔を
穿設して表裏に貫通させる。

【００３６】図１(b) 及び図２(b) は、上述の工程３及
び工程４が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、溝状のインク供給路３３及びインク給送孔３４が形
成され、インク供給路３３の左側に位置する共通電極２
９部分と、右方の個別配線電極３１が配設されている部
分、及び各発熱部２８と発熱部２８の間に、隔壁３５
（シール隔壁３５−１、３５−２、区画隔壁３５−３）
が形成されている。上記の隔壁３５は、個別配線電極３
１上のシール隔壁３５−２を櫛の胴とすれば、各発熱部
２８と発熱部２８との間に伸び出す区画隔壁３５−３は
櫛の歯に相当する形状をなしている。これにより、この
櫛の歯状の区画隔壁３５−３を仕切り壁として区画され
た歯と歯の間の付け根部分に発熱部２８が位置する微細
なインク加圧室３６が、発熱部２８の数だけ形成され
る。

【００３７】この後、工程５として、ポリイミドからな
る厚さ１０〜３０μｍのフィルムのオリフィス板で、そ
の両面又は片面に接着剤としての熱可塑性ポリイミドを
極薄に例えば厚さ２〜５μｍにコーテングした状態のも
のを、上記積層構造の最上層つまり隔壁の上に載置し、
真空中で２００〜２５０℃で加熱しながら、９．８×１
０^-4Ｐａの数倍の圧力で加圧し、これを数１０分続け
て、そのオリフィス板を固着させる。続いて真空装置又
はスパッタ装置でＮｉ、Ｃｕ、Ａｌ又はＴｉなどの厚さ
０．５〜１μｍ程度の金属膜をオリフィス板表面に蒸着
する。

【００３８】更に、工程６として、オリフィス板表面の
上記金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエ
ッチングするマスクを形成する。続いて、詳しくは後述
するが、撥水膜を吐出ノズル形成領域以外の領域に選択
的に形成する処理を伴って、ヘリコン波によるドライエ
ッチングにより上記の金属膜マスクに従って吐出ノズル
として２０μｍφ〜４０μｍφの多数の孔をオリフィス
板に一括形成する。

【００３９】図１(c) 及び図２(c) は、上述した工程５
と工程６が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、オリフィス板３７が共通給電端子３２及び駆動回路
端子２７の部分を除く全領域を覆っており、これによ
り、隔壁３５の厚さ１０μｍに対応する高さの微細なイ
ンク加圧室３６、このインク加圧室３６とインク供給路
３３とを連通させる高さ１０μｍのインク流路３８が完
成する。

【００４０】そして、オリフィス板３７には、インク加
圧室３６の発熱部２８に対向する位置に吐出ノズル３９
がドライエッチングによって形成されている。これによ
り、６４個、１２８個又は２５６個等の多数の吐出ノズ
ル３９を１列に備えたモノカラーインクジェットプリン
タヘッド４０がシリコンウェハ上に多数完成する。

【００４１】このようにオリフィス板３７を張り付け
て、その後で、下地のパターンつまり発熱部２８の位置
に合わせて吐出ノズル３９を加工することは、予め吐出
ノズル３９を加工したオリフィス板３７を張り合わせる
よりも、遥かに生産性の高い実用性のある方法である。
また、ドライエッチングによる場合は、マスクはＮｉ、
Ｃｕ、Ａｌ又はＴｉなどの金属膜を使うことで樹脂と金
属膜との選択比が概略１００程度得られる。したがっ
て、２０〜４０μｍのポリイミドフィルムをエッチング
するには１μｍ以下の金属膜でマスクを形成することで
十分である。

【００４２】ここまでが、シリコンウェハの状態で処理
される。そして、最後に、工程７として、ダイシングソ
ーなどを用いてシリコンウェハをスクライブラインに沿
ってカッテングして、ヘッドチップ単位毎に個別に分割
し、実装基板にダイスボンデングし端子接続して実用単
位のモノカラーインクジェットプリンタヘッド４０が完
成する。

【００４３】通常フルカラー印字においては、減法混色
の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）の３色に、文字や画像の黒部分に専用されるブ
ラック（Ｂｋ）を加えて合計４色のインクを必要とす
る。したがって最低でも４列のノズル列が必要である。
そして上述した製造方法によればモノカラーインクジェ
ットプリンタヘッド４０をモノリシックに４列構成とす
ることは可能であり、各ヘッドのノズル列の位置関係も
今日の半導体の製造技術により正確に配置することが可
能である。

【００４４】図３(a) は、上述の図１及び図２に示した
チップ基板２５、駆動回路２６、駆動回路端子２７、発
熱部２８、共通電極２９、共通電極給電端子３２、個別
配線電極３１、インク供給路３３、インク供給孔３４、
隔壁３５、オリフィス板３５、インク加圧室３６、イン
ク流路３８、吐出ノズル３９の各部を１組としてなるヘ
ッド素子つまりモノカラーインクジェットプリンタヘッ
ド４０をやや大きく区画したチップ基板４１上に４列並
べてフルカラーインクジェットプリンタヘッド４２を構
成し、これにより１個のチップ基板４１に４列のノズル
列４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ）を形成した
状態を示す図である。また、図３(b) は、同図(a) の構
成が、モノカラーインクジェットプリンタヘッド４０が
４列並んだ構成となっているのを分かり易く示すため、
図１(a) に示した工程１〜工程２まで終了した状態のも
のを示している。

【００４５】この図３(a),(b) に示すように、フルカラ
ーインクジェットプリンタヘッド４２は、上述のモノカ
ラーインクジェットプリンタヘッド４０（４０ａ、４０
ｂ、４０ｃ、４０ｄ）が４個並んで配置されている。そ
して、例えばインク供給路３３ａからイエローインクが
モノカラーインクジェットプリンタヘッド４０ａの個々
のインク加圧室３６に供給されてノズル列４３ａから吐
出される。また、インク供給路３３ｂからマゼンタイン
クがモノカラーインクジェットヘッド４０ｂの個々のイ
ンク加圧室３６に供給されてノズル列４３ｂから吐出さ
れる。また、インク供給路３３ｃからシアンインクがモ
ノカラーインクジェットヘッド４０ｃの個々のインク加
圧室３６に供給されてノズル列４３ｃから吐出される。
そして、インク供給路３３ｄからはブラックインクがモ
ノカラーインクジェットヘッド４０ｄの個々のノズル列
４３ｄに供給されてノズル列４３ｄから吐出される。

【００４６】ところで、本発明においては上述した基本
的な製造方法における工程６において、オリフィス板３
７に撥水膜を形成し且つ吐出ノズル３９を穿設するに際
し、撥水膜の材料である液状の撥水膜剤がオリフィス内
に進入しないようにするために特別の工夫が施されてい
る。以下これについて説明する。

【００４７】図４(a) 〜(g) は、上記第１の実施の形態
においてオリフィス板３７に撥水膜と吐出ノズル３９を
形成する工程を示す図である。尚、同図(a) 〜(g) に
は、図１及び図２に示した隔壁３５上に貼り付けて積層
されたオリフィス３７のみを取出して示している。

【００４８】図４(a) に示すように、先ず、オリフィス
板３７の上一面に、吐出ノズルを穿設加工するドライエ
ッチング時のマスクとして、例えばＴｉ膜４４を０．５
μｍ〜１μｍの厚さで形成する。次に、同図(b) に示す
ように、Ｔｉ膜４４の上一面にフォトレジスト４５を積
層し、このフォトレジスト４５の吐出ノズル位置に対応
する部分に開口４５−１をフォトリソグラフイー技術等
により形成してエッチング用レジストマスクを作成す
る。

【００４９】そして、同図(c) に示すように、上記のエ
ッチング用レジストマスクの開口４５−１に従って、ウ
ェットエッチングにより、Ｔｉ膜４４に開口４４−１を
穿設する。更に、同図(d) に示すように、Ｔｉ膜４４の
開口４４−１に従って、ドライエッチングにより、オリ
フィス板３７に吐出ノズル３９を穿設する。本例では、
異方性に富み、オリフィス板３７の材質であるポリイミ
ドのエッチングレートが大きいヘリコン波方式のドライ
エッチング装置で加工する。

【００５０】続いて、上記のように吐出ノズル３９を孔
空け加工済みのＴｉ膜４４の上一面にドライフィルムフ
ォトレジストを被せ、その上に所定のパターンのマスク
（不図示）を形成して露光した後、不要部分を除去し、
同図(e) に示すように、開口４４−１の上部に選択的に
ドライフィルムフォトレジストを残して閉塞膜４９と
し、開口４４−１を塞ぐ。

【００５１】この場合、ドライフィルムフォトレジスト
は、ポジ型フォトレジスト（光の照射を受けた部分が軟
化して除去されるタイプ）でも又はネガ型フォトレジス
ト（光の照射を受けた部分が硬化して残るタイプ）のい
ずれを用いてもよく、ポジ、ネガ、それぞれの特性に合
わせたパターンを備えるマスクによって同一形状の閉塞
膜４９を形成することができる。

【００５２】そして、その上から、同図(f) に示すよう
に、ＰＴＦＥ粒子を分散させたＮｉ膜を無電解メッキし
て、撥水膜４６を形成する。最後に、全体をドライフィ
ルム剥離液に浸漬すると、同図(g) に示すように、閉塞
膜４９上にも形成されていたＮｉメッキ膜（撥水膜）を
閉塞膜４９もろとも剥離（リフトオフ）することが出来
る。

【００５３】このように、撥水膜を形成する前に吐出ノ
ズル（図４(d) の吐出ノズル３９参照）を所望の適正な
形状に一括形成してしまい、この後、形成した吐出ノズ
ルを閉塞膜により一時的に塞いだ状態で撥水膜を形成す
るので、吐出ノズルからヘッド内に撥水膜剤が浸入して
ヘッドが不良となる不都合の発生を防止することができ
る。これにより、適正な形状の吐出ノズルを備えた良好
なインクジェットヘッドが得られ、吐出されるインク滴
の飛翔方向、量、速度等にむらが発生する不具合が解消
され、品質の良い画像を形成することが可能となる。

【００５４】尚、同図(g) に示すように、閉塞膜４９を
除去後の「Ｎｉ＋ＰＴＦＥ」の撥水膜４６に形成されて
いる開口４６−１は、閉塞膜４９をＴｉ膜４４上に保持
した面積分として、Ｔｉ膜４４の開口４４−１よりも幅
Ｘ１だけ周囲が広く形成されている。閉塞膜４９の厚さ
を通常では最も薄いとされている１２．５μｍ程度のも
のとすると、これをＴｉ膜４４の開口４４−１に保持し
たときの閉塞膜４９の張り渡し強度を確保するために
は、幅Ｘ１は１０μｍ程度必要である。

【００５５】この幅Ｘ１の部分は、吐出ノズル３９の開
口４４−１の周縁であり、最も撥水処理を必要とする領
域であるにも拘わらず撥水処理が施されていない。した
がって、吐出インク滴の所謂キレが悪くなり印字画質を
低下させる虞があるから、この幅Ｘ１は出来るだけ狭い
ほうがよい。そのような、撥水膜４６の開口と吐出ノズ
ル３９の開口（Ｔｉ膜４４の開口４４−１）との幅の差
をより小さく形成することができる製造方法を第２の実
施の形態として以下に説明する。

【００５６】図５(a) 〜(g) は、第２の実施の形態にお
いてオリフィス板３７に撥水膜４６と吐出ノズル３９を
形成する工程を示す図である。同図(a) から同図(d) ま
では図４(a) から図４(d) までの工程と同一である。本
例では、次の工程において、ドライフィルムではなく、
高粘度のフォトレジストを用い、この高粘度のフォトレ
ジストをオリフィス板３７、つまりＴｉ膜４４上に一面
に塗布する。この場合、フォトレジストの粘度を開口４
４−１上に塗布した部分の一部が開口４４−１内に入り
込むが吐出ノズル３９から流れ出さない程度に設定す
る。このようにして塗布されたフォトレジストに対し
て、不図示のマスクを介して光を照射し感光させた後、
現像して不要部分を除去し、図５(e) に示されるように
閉塞膜４７を形成する。

【００５７】本例の場合は、上記のように閉塞膜４７の
一部が開口４４−１内に入り込むことを許容し、この入
り込んだ部分で閉塞膜４７がＴｉ膜４４に略保持される
から、閉塞膜４７をＴｉ膜４４の開口４４−１の周囲で
保持する必要がなく、同図(e) に示す寸法Ｘ２（同図
(g) の幅Ｘ２と同じ）は、閉塞膜４７に成形する前のフ
ォトレジストを露光する時のアライメント精度分、具体
的には１μｍ程度の寸法でよいことになる。この場合、
フォトレジスト４７の粘度は、吐出ノズルの直径や形状
によって決定するようにする。

【００５８】この後、同図(f) 及び同図(g) に示すよう
に、図４(f) 及び図４(g) の場合と同様に処理して、撥
水膜４６の開口４６−１と吐出ノズル３９の開口（Ｔｉ
膜４４の開口４４−１）との幅の差Ｘ２を図４(g) の幅
Ｘ１よりも小さく形成したインクジェットプリンタヘッ
ドが完成する。

【００５９】上記第１及び第２の実施の形態において
は、いずれも撥水膜４６をオリフィス板上一面に施して
いるが、撥水性は吐出ノズルから吐出されるインク滴に
対して必要なものであるから、吐出ノズルの開口の周囲
の面にのみ撥水性を備えていさえすれば、他の部分の面
には撥水性が無くても、切れの良い吐出を行なう目的は
達せられる。そのような構成のインクジェットプリンタ
ヘッドの製造方法を第３の実施の形態として以下に説明
する。

【００６０】図６(a) 〜(g) は、第３の実施の形態にお
いてオリフィス板３７に撥水膜と吐出ノズル３９を形成
する工程を示す図である。同図(a) から同図(d) までは
図５(a) から図５(d) までの工程と同一である。本例で
も、次の工程において、高粘度のフォトレジストを用い
るが、本例の場合は、図６(e) に示すように、フォトレ
ジストを、閉塞膜４７としてＴｉ膜４４の開口４４−１
の上にのみ残すのではなく、閉塞膜４７の周端面から所
定幅の周囲部４７−１だけを除き、それより外側の周囲
一面にもメッキマスク膜４７−２として残す。

【００６１】そして、この後、図６(f) 及び同図(g) に
おいて、図５(f) 及び図５(g) の場合と同様に処理する
と、上述した周囲部４７−１の所に形成された撥水膜４
６のみが残り、他は閉塞膜４７及びメッキマスク膜４７
−２と共にリフトオフされて、吐出ノズル３９の開口、
つまりＴｉ膜４４の開口４４−１の周囲の面にのみ撥水
膜４６を備えたインクジェットプリンタヘッドが完成す
る。

【００６２】上述のように、吐出ノズルの開口周縁のみ
に選択的に撥水性を付与する表面処理を施すことによ
り、このインクジェットプリンタヘッドが印字実行中
に、オリフィス板の吐出ノズル開口周縁にインクが付着
しても、その付着インクが開口周縁の撥水性によって吐
出ノズル開口周縁よりも外側の撥水性ではない表面の方
へ流れていき、次のインク吐出に悪影響を及ぼさないと
いう格段の効果が得られる。

【００６３】上記の第２及び第３の実施の形態では、Ｔ
ｉ膜４４の吐出ノズル開口４４−１の周囲に、約１μｍ
幅の撥水性に処理できない領域が形成されるが、更に、
吐出ノズル開口４４−１の周囲に、撥水性の無い部分が
全く形成されないようにすることもできる。そのような
吐出ノズル開口４４−１の周囲に撥水性の無い部分が全
く形成されないインクジェットプリンタヘッドの製造方
法を第４の実施の形態として以下に説明する。

【００６４】図７(a) 〜(h) は、第４の実施の形態にお
いてオリフィス板３７に撥水膜と吐出ノズル３９を形成
する工程を示す図である。同図(a) から同図(d) までは
図６(a) から図６(d) までの工程と同一である。本例に
おいても、次に続く工程ではポジ型で高粘度のフォトレ
ジストを用いるが、本例の場合は、図７(e) に示すよう
にＴｉ膜４４の上一面に塗り込めて一部が吐出ノズル３
９の上部まで入り込んだフォトレジスト層４７´を形成
し乾燥させた後、マスクを介さずにこのフォトレジスト
層４７´の全面に適宜な光量の紫外線を照射して露光す
る。

【００６５】この露光では、吐出ノズル３９内の上部ま
で入り込んだポジ型フォトレジスト層４７´の最下部ま
では紫外線が到達しないように光量を調整して露光す
る。この後、現像を行うと、同図(f) に示すように、吐
出ノズル３９内の上部まで入り込んだフォトレジストの
最下部のみを閉塞膜４７として残して、他のレジスト部
分が全て除去される。

【００６６】この後、同図(g) に示すように、無電解メ
ッキにより、「ＰＴＦＥ＋Ｎｉ」からなる複合ニッケル
メッキ膜の撥水膜４６を形成する。撥水膜４６は、Ｔｉ
膜４４の面ばかりでなく、吐出ノズル３９内上部に張り
渡された形状で残る閉塞膜４７の上にも形成されるが、
フォトレジスト除去液に浸漬することにより、閉塞膜４
７上の撥水膜４６だけがフォトレジストからなる閉塞膜
４７とともに選択的に除去される。これにより、同図
(h) に示すように、インクが吐出される吐出口周縁、つ
まり本例ではＴｉ膜４４の開口４４−１に続く撥水膜４
６の開口４６−１の周縁に撥水性の無い部分が全く無
い、言い換えれば、インク吐出口が形成されている吐出
面の全面が隙間なく撥水性を有するインクジェットプリ
ンタヘッドが完成する。

【００６７】上記第１〜第４の実施の形態では、いずれ
も吐出ノズルを形成した後に撥水膜を形成する製造方法
を示したが、先に撥水膜を形成してから吐出ノズルを形
成しても、撥水材が吐出ノズルの形成に悪影響を与えな
いようにすることもできる。これを第５の実施の形態と
して以下に説明する。

【００６８】図８(a) 〜(g) は、第５の実施の形態にお
いてオリフィス板に撥水膜と吐出ノズルを形成する工程
を示す図である。同図(a) から同図(c) までは図６(a)
から図６(c) までの工程と同一である。本例では、次の
工程で、通常のポジ型又はネガ型のフォトレジストを全
面に塗布し、適宜のマスクを介して露光し、同図(d)に
示すように、Ｔｉ膜４４の開口４４−１にフォトレジス
トからなる閉塞膜４８を被装する。

【００６９】この後、同図(e) に示すように、撥水膜４
６を形成し、次に、閉塞膜４８及びこの閉塞膜４８上の
撥水膜４６とを共にリフトオフ法により除去して、同図
(f)に示すように、Ｔｉ膜４４の開口４４−１内にオリ
フィス板３７の面を露出させ、この後、同図(g) に示す
ように、実質的にＴｉ膜４４をマスクとしたドライエッ
チングにより吐出ノズル３９をオリフィス板３７に穿設
して、インクジェットプリンタヘッドが完成する。

【００７０】このように、吐出ノズル形成用のメタルマ
スクのバターニング後に、パターニングされた開口部を
フォトレジストで被覆してから、撥水膜を形成するの
で、メタルマスクで被覆されていないオリフィス板表
面、つまり、開口部に露出させてドライエッチングに処
するべきオリフィス板の面にも撥水膜材料の「Ｎｉ＋Ｐ
ＴＦＥ」皮膜が形成されてエッチングレートが低下する
という従来の不具合が解消される。

【００７１】また、この場合、撥水膜を塗布形成する段
階では吐出ノズルを形成していないので、撥水膜材料液
の印字ヘッド内部への浸入をより確実に阻止することが
出来る利点がある。

【００７２】尚、撥水膜の形成処理にＰＴＦＥ粒子を分
散させた複合Ｎｉメッキ液を用いているが、ＰＴＦＥ粒
子分散の複合Ｎｉメッキ液に限ることなく、これ以外の
無電解メッキ材料液も適用可能である。また、上述した
諸々の実施形態ではＴｉ膜を無電解メッキの素地として
いるが、無電解メッキの素地は金属に限るものではな
い。また、本発明は、ヘリコン波ドライエッチングで吐
出ノズルを形成する場合に限らず、ウェットエッチング
で吐出ノズルを形成する場合にも適用可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の一
の方法によれば、適正な形状に形成された吐出ノズルを
閉塞膜で塞いだ後にオリフィス板のインク吐出側表面の
所要領域に撥水性を備えた撥水膜を被着するので、所望
の適正な形状の吐出ノズルを備えると共に吐出面の所要
領域に撥水膜を備えたインクジェットヘッドを内部を撥
水膜材料で汚染されずに容易に製造することができ、こ
れにより、吐出されるインク滴の飛翔方向、量、速度等
にむらが発生する不具合が解消され、品質の良い画像を
形成することが可能となる。

【００７４】また、本発明の他の方法によれば、吐出ノ
ズル形成用のエッチング用マスクのバターニング後に形
成すべき吐出ノズルに対応させた開口部を閉塞膜で塞い
だ状態で撥水膜を所要領域に形成するから、オリフィス
板のマスクが被覆されていない吐出ノズルを形成すべき
表面にも撥水膜材料が付着してエッチングレートの低下
等の吐出ノズルのエッチング不良を引き起こすという従
来の不具合が解消される。

【００７５】また、本方法による場合、撥水膜形成段階
では吐出ノズルを形成してないので、撥水膜材料液の印
字ヘッド内部への浸入をより確実に押さえることがで
き、これにより、撥水膜材料液の印字ヘッド内部への浸
入により吐出ノズルやインク流路内に生じる悪影響の発
生を確実に阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b),(c) はそれぞれ第１の実施の形態にお
けるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を工程順
に示す概略の平面図と断面図である。

【図２】(a),(b),(c) のそれぞれ上段は図１(a),(b),
(c) の拡大平面図、中段は上段のＣ−Ｃ′断面矢視部分
を示す図、下段は上段のＤ−Ｄ′断面矢視部分を示す図
である。

【図３】(a) はフルカラーインクジェットプリンタヘッ
ドの模式的平面図、(b) はその内部構成を示す模式的平
面図である。

【図４】(a) 〜(g) は第１の実施の形態においてオリフ
ィス板に撥水膜と吐出ノズルを形成する工程を示す図で
ある。

【図５】(a) 〜(g) は第２の実施の形態においてオリフ
ィス板に撥水膜と吐出ノズルを形成する工程を示す図で
ある。

【図６】(a) 〜(g) は第３の実施の形態においてオリフ
ィス板に撥水膜と吐出ノズルを形成する工程を示す図で
ある。

【図７】(a) 〜(h) は第４の実施の形態においてオリフ
ィス板に撥水膜と吐出ノズルを形成する工程を示す図で
ある。

【図８】(a) 〜(g) は第５の実施の形態においてオリフ
ィス板に撥水膜と吐出ノズルを形成する工程を示す図で
ある。

【図９】(a) は従来のインクジェットプリンタヘッドの
インク吐出面を模式的に示す平面図、(b) はそのＡ−
Ａ′断面矢視図、(c) はインクジェットプリンタヘッド
が製造されるシリコンウェハを示す図である。

【図１０】(a) 〜(e) は従来提案されているサブトラク
ティブ法と呼ばれる撥水処理工程を示す図、(f) 〜(j)
は他に提案されているアディティブ法と呼ばれる撥水処
理工程を示す図である。

【符号の説明】

１印字ヘッド２シリコンウェハ３ノズル列４吐出ノズル５ヘッドチップ６駆動回路７抵抗発熱部８個別配線電極９給電用端子１１共通電極１２隔壁１３インク供給溝１４インク供給孔１５オリフィス板１６インク通路１７Ｔｉ膜１８撥水膜１９レジストマスク１９−１フォトレジスト層１９−２開口２１、２２開口２５チップ基板２６駆動回路２７駆動回路端子２８発熱部２８′ 発熱部列２９共通電極３１個別配線電極３１′ 個別配線電極列３２共通給電端子３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄインク供給路３４インク給送孔３５隔壁３５−１、３５−２シール隔壁３５−３区画隔壁３６インク加圧室３７オリフィス板３８インク流路３９吐出ノズル４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）モノカラー
インクジェットプリンタヘッド４１チップ基板４２フルカラーインクジェットプリンタヘッド４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ）ノズル列４４Ｔｉ膜４４−１開口４５フォトレジスト４５−１開口４６撥水膜４６−１開口４７、４８、４９閉塞膜４７′ フォトレジスト層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを所定方向に吐出させる複数の吐
出ノズルが形成されたオリフィス板を備えるインクジェ
ットプリンタヘッドの製造方法であって、前記オリフィス板に前記吐出ノズルを形成する工程と、前記オリフィス板の各前記吐出ノズルに対応させて、該
吐出ノズルを塞ぐ閉塞膜を選択的に形成する閉塞膜形成
工程と、前記閉塞膜の形成領域を含む前記オリフィス板の各前記
吐出ノズルの吐出口が形成された吐出面の所定領域に亙
り撥水性を備えた撥水膜を被着する工程と、前記閉塞膜と共に該閉塞膜上に被着された撥水膜を選択
的に除去するリフトオフ工程と、を有することを特徴とするインクジェットプリンタヘッ
ドの製造方法。
【請求項２】前記閉塞膜は、ドライフィルムからな
り、前記吐出ノズルの吐出口を覆うように配設されるこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ
ヘッドの製造方法。
【請求項３】前記閉塞膜は、高粘度のフォトレジスト
を少なくとも前記吐出ノズル内に充填させて形成されて
いることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法。
【請求項４】前記閉塞膜は、高粘度のポジ型フォトレ
ジストからなり、該ポジ型フォトレジストを少なくとも
前記吐出ノズル内とその周縁に被着し、該被着されたポ
ジ型フォトレジストの全表面を露光した後に現像し、前
記吐出ノズル内に被着されたポジ型フォトレジストの一
部を残すことにより形成されることを特徴とする請求項
３記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
【請求項５】前記撥水膜は、撥水性物質粒子を分散混
合したＮｉ膜を無電解メッキ法により形成することを特
徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘッド
の製造方法。
【請求項６】前記吐出ノズルは、Ｔｉ膜をマスクとし
てドライエッチングにより形成し、前記撥水膜は、前記
Ｔｉ膜上に形成されることを特徴とする請求項１記載の
インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
【請求項７】インクを所定方向に吐出させる複数の吐
出ノズルが形成されたオリフィス板を備えるインクジェ
ットプリンタヘッドの製造方法であって、前記オリフィス板に形成すべき吐出ノズルに対応した孔
が形成されたエッチング用マスク層を設置する工程と、前記マスク層の各孔に対応させて、該孔を塞ぐ閉塞膜を
選択的に形成する閉塞膜形成工程と、前記マスク層の表面の所定領域に亙り撥水性を備えた撥
水膜を被着する工程と、前記閉塞膜と共に該閉塞膜上に被着された前記撥水膜を
選択的に除去するリフトオフ工程と、前記マスク層と該マスク層上に形成された前記撥水膜を
介して前記オリフィス板に前記吐出ノズルを形成する工
経と、を有することを特徴とするインクジェットプリンタヘッ
ドの製造方法。
【請求項８】前記吐出ノズルはヘリコン波ドライエッ
チングにより形成することを特徴とする請求項７記載の
インクジェットプリンタヘッドの製造方法。