JP2001347671A

JP2001347671A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2001347671A
Application number: JP2000170627A
Authority: JP
Inventors: Junji Shioda; 純司塩田; Hideki Kamata; 英樹鎌田; Ichiro Kono; 一郎河野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】オリフィス板を、インク流路側へのたわみを生
じさせることなく所望の薄い厚さに成形して設置できる
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】工程４（Ｓ１４）が終了した後、片面に接
着剤としての熱可塑性ポリイミドを極薄にコーティング
したポリイミドフィルムからなるオリフィス板を、基板
上の積層構造の最上層に張り付けて、加熱しながら加圧
してオリフィス板を固着させる（Ｓ１５）。次に、この
固着されたオリフィス板の上面をＣＭＰにより研磨し、
オリフィス板を、固着させる前の厚さより薄い所望の厚
さに成形する（Ｓ１６）。これにより、オリフィス板の
厚みを、予め厚く構成しておくことができるため、オリ
フィス板を張り付け固着させた際に、オリフィス板がイ
ンク流路側にたわむことはなく、また、ＣＭＰによる研
磨により所望の薄い厚さにオリフィス板を成形すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オリフィス板材を
所望の薄い厚さに成形することを可能にするインクジェ
ットプリンタヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタが使
用されている。このインクジェットプリンタにおける印
字方法は、インクジェットプリンタヘッドのインク吐出
ノズルからインクの液滴を吐出させ、このインク滴を
紙、布などの被記録材に吸収させて文字や画像等の印字
（印刷）を行なうものである。この印字方式は、騒音の
発生が少なく、特別な定着処理を要することもなく、し
かも高速印字が行えて且つフルカラー印刷も可能な印字
方法である。

【０００３】フルカラー印字の場合は、通常、減法混色
の三原色であるイエロー（黄色）、マゼンタ（赤色染料
名）及びシアン（緑味のある青色）の３色のインクに、
文字や画像の黒色部分等に用いられるブラック（黒）を
加えた４色のインクを用いて印字する。すなわち、印字
ヘッドに各色専用のノズル列を配設し、これらのノズル
列からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の
インクを、各々の色の吐出量を制御しながら吐出し、例
えば被記録材の１画素に各々のインクを混合吸収させて
フルカラーの印字を行う。

【０００４】上記の吐出ノズルからインクの液滴を吐出
させるインクジェットプリンタの印字ヘッドには、ピエ
ゾ素子などの電気機械変換素子を用いて、微細に形成さ
れたインク加圧室に機械的変形による圧力を生じさせ、
この瞬発的な圧力により微小吐出ノズルから液滴を吐出
させるピエゾ式のインクジェットプリンタヘッドと、微
細なインク加圧室に抵抗発熱素子を配して、これに電気
パルスを与えて加熱し、インクとの界面に騰気泡を発生
させ、その気泡の成長力を利用してインクを吐出させる
サーマル式のインクジェットプリンタヘッドがある。ま
た、インクジェットプリンタには、加圧を発生させる素
子の面に平行する方向へインク滴を吐出するサイドシュ
ータ型と呼ばれるものと、加圧を発生させる素子の面に
垂直な方向へインク滴を吐出するルーフシュータ型と呼
ばれるものとがある。

【０００５】図１０(a) は、そのようなサーマル式のル
ーフシュータ型のカラー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）のインク吐出面を模式
的に示す平面図であり、同図(b) は、この印字ヘッドが
製造されるシリコンウエハを示す図である。同図(a),
(b) に示すように、印字ヘッド１は、チップ基板２の最
上層に積層されたオリフィス板３に、多数の吐出ノズル
４が１列に形成され、全体でそのようなノズル列５が４
列形成されている。

【０００６】チップ基板２のオリフィス板３が積層され
ていない上部表層面には共通電極給電端子６や駆動回路
端子７が配設されている。このような印字ヘッド１は、
同図(b) に示すように、少なくとも４×２５．４ｍｍ以
上のシリコンウエハ８上において、スクライブラインに
よって多数区画されたチップ基板２上に、ＬＳＩ形成技
術と薄膜形成技術を用いて一括して形成される。尚、同
図(a) には３６個の吐出ノズル４を示しているが、実際
には、設計上の方針にもよるが、６４個、１２８個又は
２５６個等の多数の吐出ノズルが一列に形成されている
ものである。

【０００７】図１１(a),(b),(c) は、上記の印字ヘッド
１の製造方法を工程順に示す図であり、それぞれ一連の
工程において図１０(b) に示すシリコンウエハ８のチッ
プ基板２上に形成されていく状態の平面図と断面図を模
式的に示している。同図(a),(b),(c) は、上段に平面図
を示し、中段は上段のＢ−Ｂ′断面矢視図（同図(a)参
照）、下段は上段のＣ−Ｃ′断面矢視図（同図(a) 参
照）である。

【０００８】尚、同図(a),(b),(c) には、図示する上で
の便宜上、６４個（又は１２８個又は２５６個）の吐出
ノズル又は発熱素子を、５個の吐出ノズル又は発熱素子
で代表させて示している。また、図１１(c) の中段は、
図１０(a) のＡ−Ａ′断面矢視拡大図でもある。

【０００９】図１１(a),(b),(c) を用いて従来の印字ヘ
ッド１の製造方法について説明する。先ず、工程１とし
て、シリコンウエハのチップ基板上に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１〜２
μｍの酸化膜を形成し、次に、工程２として、薄膜形成
技術を用いて、Ｔａ（タンタル）−Ｓｉ（シリコン）−
Ｏ（酸素）からなる発熱抵抗膜と、Ｔｉ／Ｗによる電極
膜を形成し、フォトリソグラフィー技術によって発熱抵
抗膜には微細な線条パターンを形成し、電極膜には上記
線条パターンの発熱素子となる部分の両側からそれぞれ
残りの線条パターンの上に重ねて配線部分のパターンを
形成する。この工程でインクを加熱する発熱素子の位置
が決められる。

【００１０】図１１(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２上には共通電極１１、共通電極給電端子６（図１０
(a)参照）、個別配線電極１２、多数の発熱素子１３
（図では上述したように便宜的に５個示している）、駆
動回路１４、及び駆動回路端子７（図１０(a) 参照）が
形成されている。

【００１１】続いて、工程３として、インクを外部から
封止するシール隔壁及び個々の発熱素子１３に対応する
インク加圧室を形成すべく感光性ポリイミドなどの有機
材料からなる隔壁部材をコーティングにより高さ２０μ
ｍ程度に形成し、これを露光処理によりパターン化した
後に、現像処理、すなわち３００℃〜４００℃の熱を３
０分〜６０分加えるキュア（乾燥硬化、焼成）を行い、
高さ１０μｍの上記感光性ポリイミドによる隔壁をチッ
プ基板上に形成・固着させる。

【００１２】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面
に細長いインク供給溝を形成し、更にこのインク供給溝
に連通しチップ基板の下面に開口するインク給送孔を形
成する。

【００１３】図１１(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、細長いイ
ンク供給溝１６及び円形又は角形のインク給送孔１７が
形成され、そして、インク供給溝１６の左側に位置する
共通電極１１部分と、右方の個別配線電極１２が配設さ
れている部分、及び各発熱素子１３と発熱素子１３の間
に、隔壁１８（シール隔壁１８−１、１８−２、区画隔
壁１８−３）が形成されている。

【００１４】上記発熱素子１３近傍部分と駆動回路部分
に積層されるシール隔壁１８−２及び区画隔壁１８−３
は、個別配線電極１２及び駆動回路１４上の在るシール
隔壁１８−２を櫛の胴とすれば、各発熱素子１３間に伸
び出す区画隔壁１８−３は櫛の歯に相当する形状をなし
ている。これにより、この櫛の歯を仕切り壁として、そ
の歯と歯の間の付け根部分に発熱素子１３が位置する微
細な区画部がインク加圧室１９として発熱素子１３の数
だけ形成される。

【００１５】この後、工程５として、ポリイミドからな
る厚さ１０〜３０μｍのフィルムでその片面に接着剤と
しての熱可塑性ポリイミドを極薄に例えば厚さ２〜５μ
ｍにコーティングしてなるオリフィス板を、上記積層構
造の最上層に張り付けて、１７０〜３００℃で加熱しな
がら加圧してオリフィス板を固着させる。続いて、Ｎ
ｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの厚さ０．５〜１μｍ程度の金属
膜を形成する。

【００１６】更に、工程６として、オリフィス板の上の
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し、続いて、オリフィス板をＲＩＥ
やヘリコン波などの異方性の強いドライエッチングなど
により上記の金属膜マスクに従って１８μｍφ〜１７μ
ｍφの孔空けをして多数の吐出ノズルを一括形成する。

【００１７】尚、図１０(a) の例では給電端子６や駆動
回路端子７がオリフィス板よりも外側に露出している
が、オリフィス板が給電端子６や駆動回路端子７等の端
子部分の上にも一括して積層されている場合には、オリ
フィス板のそれらの端子に対応する部分にも開口（端子
接続孔）を設ける。また、孔空けは、エキシマレーザな
どを用いて空けることも可能である。

【００１８】図１１(c) 及び前述の図１０(a) 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３が給電端子６及び７の部
分を除く全領域を覆っており、シール隔壁１８−２及び
区画隔壁１８−３によって形成されているインク加圧室
１９が上を覆われて、インク供給溝１６方向に向く開口
部と上方にインク吐出孔すなわち吐出ノズル４を個々に
備えた隔壁１８の厚さ（高さ）１０μｍに対応する高さ
の微細な区画部すなわちインク加圧室１９を形成してい
る。そして、これらインク加圧室１９の開口部とインク
供給溝１６とを連通させる高さ１０μｍのインク流路１
０が形成されている。

【００１９】これにより、１列に６４個（又は１２８個
又は２５６個）の吐出ノズル４の有するノズル列５を４
列備えたマルチカラーの印字ヘッド１が多数シリコンウ
エハ８上に完成する。ここまでが、シリコンウエハの状
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エハ８をカッテング
して、チップ基板単位毎に個別に分割し、実装基板にダ
イボンディングし、ワイヤーボンディング等による端子
接続後、樹脂封止して実用単位の印字ヘッドが完成す
る。

【００２０】ところで、このようにして完成されたルー
フシュータ型の印字ヘッド１において、発熱素子１３に
電気パルスを与えることにより吐出ノズル４から吐出さ
れるインク滴量は、発熱素子１３の発熱量と吐出直前に
発熱素子１３上に留まっているインク量に依存する。ま
た、このインク量は、ノズル径（吐出ノズル４の開口
径）及び発熱素子１３からインク吐出面までの距離に依
存する。

【００２１】印字ヘッド１の高解像度化を推進するに
は、吐出ノズル４から吐出されるインク滴量をより少な
くする必要があり、そのために、ノズル径を小径に形成
すると共に発熱素子１３からインク吐出面までの距離を
短く形成する必要があった。

【００２２】しかしながら、ノズル径は、上述の工程６
においてオリフィス板３の孔空けに加工上の限界がある
ため、所定径以下に小さく形成することができなかっ
た。従って、より高解像度の印字ヘッド１を製造するに
は、発熱素子１３からインク吐出面までの距離を短く形
成する必要があった。そこで、オリフィス板３の厚さを
薄くすることにより、発熱素子１３からインク吐出面ま
での距離を短くして高解像度の印字ヘッド１を製造する
方法が考えられた。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
工程５に示した、オリフィス板３を張り付け固着させる
工程において、オリフィス板３が薄いと、その取り扱い
が難しく作業性が低下すると共に、オリフィス板３を張
り付け固着させた際にインク流路１０側にたわんでしま
い、インク流路を狭めるという問題があった。

【００２４】本発明の課題は、上記実情に鑑み、所望の
薄い厚さのオリフィス板をインク流路側へのたわみを生
じさせることなく容易に設置でき、インクジェットヘッ
ドの高解像度化を促進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ことである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】まず、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
クに圧力を作用させ吐出ノズルから所定方向に吐出させ
て記録を行うインクジェットプリンタヘッドの製造方法
であって、基板上に圧力エネルギー発生素子を設ける工
程と、前記吐出ノズルが設けられるオリフィス板材を準
備する工程と、前記オリフィス板材を前記基板上に設置
する工程と、前記基板上に設置されたオリフィス板材を
設置前の厚さより薄い所望の厚さに成形する成形工程と
を有する構成である。

【００２６】前記成形工程は、例えば請求項２記載のよ
うに、ＣＭＰ加工を行うことにより成形する工程である
ことが好ましく、また、例えば請求項３記載のように、
ドライエッチングした後にＣＭＰ加工を行うことにより
成形する工程であることが好ましく、また、例えば請求
項４記載のように、ドライエッチングした後にスクラブ
洗浄を行うことにより成形する工程であることが好まし
い。

【００２７】そして、例えば請求項５記載のように、前
記オリフィス板材は複数の板材を接着剤で張り合わせた
積層板であることが好ましい。また、前記成形工程は、
例えば請求項６記載のように、前記複数の板材の少なく
とも一枚をアッシング又はドライエッチングを行うこと
により板材毎に削除して所望のオリフィス板を得る工程
であることが好ましく、また、例えば請求項７記載のよ
うに、前記複数の板材の少なくとも一枚を剥離して所望
のオリフィス板を得る工程であることが好ましい。

【００２８】また、例えば請求項８記載のように、前記
オリフィス板材は、オリフィス板に補強板を溶剤により
容易に溶解される介装材を介して接着剤により張り合わ
された積層材であることが好ましい。

【００２９】

【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は、本発明の第１の実施
の形態のインクジェットプリンタヘッドの製造方法を示
すフローチャートである。尚、同図において、工程１
（ステップ（以下単にＳという）１１）〜工程４（Ｓ１
４）、工程６（Ｓ１８）、及び工程７（Ｓ１９）は、既
に上述した工程１〜工程４、工程６、及び工程７と同様
の工程である。なお、本例では絶縁性基板としてガラス
基板を用いる。

【００３０】図１に示すように、前述の工程１（Ｓ１
１）〜工程４（Ｓ１４）が終了した後に、片面に接着剤
としての熱可塑性ポリイミドを極薄にコーティングした
ポリイミドフィルムからなるオリフィス板を、絶縁性基
板上の積層構造の最上層に張り付けて、加熱しながら加
圧してオリフィス板を固着させる（Ｓ１５）。尚、前述
の熱可塑性ポリイミドには、例えば、ベンゾフェノン型
ポリイミド等が使用される。

【００３１】次に、この固着されたオリフィス板の上面
をＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｉｎｇ）により研磨し、オリフィス板
を、固着させる前の厚さより薄い所望の厚さに成形する
（Ｓ１６）。

【００３２】図２は、ＣＭＰによるオリフィス板の研磨
工程の概略を模式的に示す図である。同図に示す研磨機
２０において、オリフィス板が固着された基板２１は、
定盤２２に貼付されたポリシングパッド２３上に、オリ
フィス板を下側にして載置される。

【００３３】そして、ポリシングヘッド部２４は、パッ
キング材２５を介して、基板２１を保持しながら、図の
矢印Ｅに示す下方に加圧を加えると共に、図の矢印Ｆに
示す方向に回転し、また図の両矢印Ｇに示す方向に往復
移動する。同時に、ポリシングパッド２３は、定盤駆動
部２６の駆動により定盤２２と共に図の矢印Ｈに示す方
向に回転する。この時、ポリシングパッド２３と基板２
１の間には、スラリー供給部２７から、研磨材としての
スラリーと化学溶剤の混合物２８が供給される。そし
て、オリフィス板の上面（同図の基板２１の下面）が、
スラリー及びポリシングパッド２３により物理的に研磨
されると共に、化学溶剤により化学的にも研磨される。
これにより、オリフィス板を所望の薄い厚さに成形する
ことができる。一方、コンディショニング（ドレッシン
グ）部２９は、ポリシングパッド２３のコンディショニ
ングを行う。

【００３４】図２において、研磨機２０によるオリフィ
ス板の研磨条件として、例えば、研磨材であるスラリー
をアルミナで構成し、ポリシングパッド２３をポリウレ
タンで構成し、ポリシングヘッド部２４による加圧量を
２５０ｇ／ｃｍ²とし、定盤駆動部２６の駆動による定
盤２２の回転数を４０ｒｐｍとしたとき、０．１〜０．
６μｍ／ｍｉｎの研磨レートでオリフィス板が研磨され
る。尚、前述のアルミナには、例えば、パイカロックス
社のＡＧ０１９３等が使用される。

【００３５】図３(a) は、研磨前のオリフィス板の表面
形状を示した図、同図(b) は、前述の研磨条件による研
磨後のオリフィス板の表面形状を示した図である。尚、
同図(a),(b) は、触針式の段差計でオリフィス板の表面
を触針し、表面の凹凸による高さ方向の変位を電気信号
に変換した結果得られた図であり、縦軸はオリフィス板
表面の凹凸の高さを±５０００Åで示し、横軸はオリフ
ィス板の触針範囲を１０００μｍで示している。

【００３６】図３(a) に示すように、研磨前のオリフィ
ス板の表面形状は、±１０００Å程度の凹凸があるが、
同図(b) に示すように、研磨後のオリフィス板の表面形
状は、凹凸なく極めて良好な平坦性が得られている。

【００３７】このように、オリフィス板をＣＭＰにより
研磨することにより、オリフィス板を表面の平坦性を確
保しながら所望の薄い厚さに成形することが可能にな
る。また、研磨後においてもオリフィス板がたわむこと
はない。

【００３８】そして、ＣＭＰによる研磨工程（Ｓ１６）
が終了した後は、この研磨されたオリフィス板上に、Ｎ
ｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの厚さ０．５〜１μｍ程度の金属
膜を形成し（Ｓ１７）、上述の工程６（Ｓ１８）及び工
程７（Ｓ１９）が行われ、最終的に、オリフィス板を所
望の薄い厚さに成形した実用単位の高解像度印字が可能
なインクジェットプリンタヘッドが完成する。

【００３９】これにより、オリフィス板を張り付け固着
させる工程（図１のＳ１５）において、予め、張り付け
るオリフィス板の厚みを厚く構成しておくことが可能に
なるため、オリフィス板を張り付け固着させた際に、こ
のオリフィス板がインク流路側にたわむことはなく、工
程上の歩留まりも向上させることができる。

【００４０】また、研磨することによりオリフィス板を
所望の薄い厚さに成形することが可能になるので、張り
付けるオリフィス板を入手可能で取り扱いの簡単な厚め
のオリフィス板で構成することができると共に、両面に
接着剤をコーティングしてなるオリフィス板を使用する
こともできる。また、オリフィス板の厚さを研磨の程度
により、最適に成形することができるので、インクジェ
ットプリンタヘッドの性能をより向上させることができ
る。

【００４１】尚、工程４（Ｓ１４）が終了した時点にお
いて、基板２１の裏面には、開口するインク給送孔が形
成されている。従って、ＣＭＰによるオリフィス板の研
磨中（Ｓ１６）に、基板２１とパッキング材２５の間に
存在するスラリーと化学溶剤の混合物２８が、基板２１
のインク給送路から浸入し、更にインク供給溝からイン
ク流路へ浸入することが考えられる。この場合には、Ｃ
ＭＰによるオリフィス板の研磨工程（Ｓ１６）が始まる
前に、基板２１の裏面に保護フィルムを貼付する等して
スラリーと化学溶剤の混合物２８の浸入を防ぐようにす
れば良い。この保護フィルムには、例えば、日東電工社
のリバアルファＮｏ．３０１９（厚さ１４５μｍ）等が
使用される。

【００４２】尚、上述した研磨機２０の研磨条件であ
る、スラリーの種類、ポリシングパッド２３の種類、ポ
リシングヘッド部２４による加圧量、及び定盤の回転数
等は、上述したものに限られず、研磨レートと表面の凹
凸の発生度合い等を考慮して決定すれば良い。また、オ
リフィス板を構成する材質も、ポリイミドフィルムに限
られず、その他の材質により構成しても良い。この場合
には、オリフィス板を構成する材質に合わせて前述した
研磨機２０の研磨条件を決定すれば良い。

【００４３】次に、本発明の第２の実施の形態のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法について説明する。
図４は、第２の実施の形態のインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法を示すフローチャートである。尚、同図
において、工程１（Ｓ４１）〜オリフィス板の張り付け
・固着工程（Ｓ４５）、及びＣＭＰによるオリフィス板
研磨工程（Ｓ４７）〜工程７（Ｓ５０）に示す工程は、
図１に示したＳ１１〜Ｓ１５及びＳ１６〜Ｓ１９に示す
工程と同様である。

【００４４】図４において、工程１（Ｓ４１）〜オリフ
ィス板の張り付け・固着工程（Ｓ４５）が終了し、基板
上にオリフィス板が張り付け固着されると、次に、この
オリフィス板をアッシング又はドライエッチング等によ
り粗めに研磨し、オリフィス板の厚みが所望の薄い厚さ
よりも少し厚くなる程度まで研磨する（Ｓ４６）。ここ
で、アッシングとは、ドライエッチングを用いたレジス
トの除去を言い、酸素プラズマによるラジカル反応を利
用した等方性エッチングのことを言う。このＳ４６の工
程では、オリフィス板を細かく研磨する必要はなく、オ
リフィス板表面を全面にわたって均等に研磨すれば良い
ので、研磨レートを大きくしてオリフィス板を高速に研
磨することができる。このときの研磨レートは、例え
ば、等方性アッシングの場合には０．５μｍ／ｍｉｎ程
度、ＲＩＥやＥＣＲ等の異方性エッチングの場合には１
〜２μｍ／ｍｉｎ程度である。

【００４５】このようにしてオリフィス板の粗研磨（Ｓ
４６）が終了し、オリフィス板の厚みが所望の薄い厚さ
よりも少し厚くなる程度まで研磨された後は、図１のＳ
１５に示した工程と同様に、オリフィス板を最終的に所
望の薄い厚さに成形すべくＣＭＰによる研磨を行う（Ｓ
４７）。

【００４６】図５(a) は、上述のドライエッチング（Ｓ
４６）による研磨後のオリフィス板の表面形状を示した
図、同図(b) は、上述のＣＭＰ（Ｓ４７）による研磨後
のオリフィス板の表面形状を示した図である。尚、同図
(a),(b) は、図２(a),(b) と同様に、触針式の段差計で
オリフィス板の表面を触針し、表面の凹凸による高さ方
向の変位を電気信号に変換した結果得られた図であり、
縦軸はオリフィス板表面の凹凸の高さを±５０００Åで
示し、横軸はオリフィス板の触針範囲を１０００μｍで
示している。

【００４７】図５(a) に示すように、ドライエッチング
による研磨後のオリフィス板の表面形状は、凹凸を有し
た粗い形状であるが、同図(b) に示すように、ＣＭＰに
よる研磨後のオリフィス板の表面状態は、凹凸なく極め
て良好な平坦性が得られている。

【００４８】そして、ＣＭＰによる研磨（図４のＳ４
７）が終了した後は、オリフィス板上に金属膜を形成す
る工程（Ｓ４８）〜工程７（Ｓ５０）が行われ、最終的
にオリフィス板を所望の薄い厚さに成形した実用単位の
インクジェットプリンタヘッドが完成する。

【００４９】このように、オリフィス板の厚みが所望の
薄い厚さよりも少し厚くなる程度までは、アッシング又
はドライエッチング等により粗めに研磨し、それ以後の
所望の薄い厚さまではＣＭＰによる研磨により細かく研
磨することで、オリフィス板の研磨に費やす時間を短縮
することができ、全体としてインクジェットプリンタヘ
ッドの製造時間を短縮することが可能になる。

【００５０】次に、本発明の第３の実施の形態のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法について説明する。
図６は、第３の実施の形態のインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法を示すフローチャートである。尚、同図
において、工程１（Ｓ６１）〜オリフィス板張り付け・
固着工程（Ｓ６５）、及びオリフィス板上に金属膜を形
成する工程（Ｓ６８）〜工程７（Ｓ７０）に示す工程
は、図４に示したＳ４１〜Ｓ４５及びＳ４８〜Ｓ５０に
示す工程と同様である。

【００５１】図６において、工程１（Ｓ６１）〜オリフ
ィス板張り付け・固着工程（Ｓ６５）が終了し、基板上
にオリフィス板が張り付け固着されると、次に、このオ
リフィス板をアッシング又はドライエッチング等により
粗めに研磨し、オリフィス板の厚みがほぼ所望の薄い厚
さになるまで研磨する（Ｓ６６）。そして、次に、この
研磨によりオリフィス板表面に発生した凹凸を平坦にす
べく、ブラシスクラブ洗浄又はジェットスクラブ洗浄等
によりオリフィス板を研磨する（Ｓ６７）。尚、ブラシ
スクラブ洗浄とは、ブラシでこすることにより研磨する
ことを言い、ジェットスクラブ洗浄とは、水を高圧で噴
射させることにより研磨することを言う。

【００５２】そして、ブラシスクラブ洗浄又はジェット
スクラブ洗浄等によりオリフィス板の研磨（Ｓ６７）が
終了した後は、オリフィス板上に金属膜を形成する工程
（Ｓ６８）〜工程７（Ｓ７０）が行われ、最終的にオリ
フィス板を所望の薄い厚さに成形した実用単位のインク
ジェットプリンタヘッドが完成する。

【００５３】このように、オリフィス板を、アッシング
又はドライエッチング等によりほぼ所望の厚さまで粗く
研磨した後に、ブラシスクラブ洗浄又はジェットスクラ
ブ洗浄等によりオリフィス板の表面を平坦にすべく研磨
することによっても、オリフィス板を所望の薄い厚さに
成形することが可能になる。

【００５４】尚、ブラシスクラブ洗浄又はジェットスク
ラブ洗浄等によりオリフィス板を研磨する際に、洗浄水
が、基板の裏面に形成されるインク給送孔から浸入し、
これが更にインク供給溝からインク流路へ浸入すること
が考えられる。この場合には、ブラシスクラブ洗浄又は
ジェットスクラブ洗浄等によりオリフィス板を研磨する
（Ｓ６７）前に、基板の裏面に保護フィルムを貼付する
等して洗浄水の浸入を防ぐようにすれば良い。この保護
フィルムには、例えば、日東電工社のリバアルファＮ
ｏ．３０１９（厚さ１４５μｍ）等が使用される。

【００５５】次に、本発明の第４の実施の形態のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法について説明する。
図７(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h) は、第４の実施
の形態において、オリフィス板が所望の薄い厚さに成形
されるまでの工程を模式的に示す図である。尚、同図
(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h) に示す工程は、図１
に示した工程１（Ｓ１１）〜工程４（Ｓ１４）が終了し
た後に行われる。

【００５６】図７(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h) に
おいて、まず、同図(a) に示すように、両面に接着剤３
１としての熱可塑性ポリイミドをコーティングしたポリ
イミドフィルム３０から構成されるオリフィス板３２
と、このオリフィス板３２から構成される補強用フィル
ム３３を準備する。尚、ここで使用されるオリフィス板
３２の厚さは、オリフィス板３２の片面（上面）の接着
剤３１を除去したときの残りの厚さが最終的に基板上に
成形される所望の薄い厚さとなるように構成されてい
る。また、接着剤３１は、酸素プラズマにより除去可能
なものである。同図(b) に示すように、このような構成
のオリフィス板３２と補強用フィルム３３を、お互いの
片面にコーティングされている接着剤３１で接着し合い
張り合わせる。このときの接着方法は、例えば隔壁上に
オリフィス板を張り付け、固着させる方法と同様の方法
により行われる。次に、同図(c),(d) に示すように、補
強用フィルム３３を張り合わせたオリフィス板３２を、
上述の工程１〜工程４が終了した基板３４の隔壁３５上
に張り付け、加熱しながら加圧して固着させる。このと
き、隔壁３５上に固着されたオリフィス板３２は、上面
に補強用フィルム３３が張り合わされているため、オリ
フィス板３２がインク流路側にたわむことなく固着され
るようになる。その後、同図(e) の矢印に示すように、
補強用フィルム３３の上面を、酸素プラズマによるアッ
シング又はドライエッチング等により研磨する。同図
(f) に示すように、補強用フィルム３３のベースフィル
ムであるポリイミドフィルム３０の研磨では、ポリイミ
ドフィルム３０中のフィラーとポリイミドとでは研磨レ
ートに差があるために、ポリイミドフィルム３０の表面
は凹凸が激しくなるが、同図(g) に示すように、フィラ
ーを含まない接着剤３１の研磨では、表面の凹凸は緩和
されてほぼ平坦になる。そして、同図(h) に示すよう
に、オリフィス板３２と補強用フィルム３３を接着して
いた接着剤３１が研磨されたところで、研磨を終了す
る。

【００５７】これにより、オリフィス板３２の表面は、
オリフィス板３２から接着剤３１を除去したときのポリ
イミドフィルム３０の表面、すなわち凹凸のない表面が
得られると共に、最終的に、オリフィス板３２が、所望
の薄い厚さである、片面の接着剤３１が除去されたオリ
フィス板３２に成形される。

【００５８】その後は、図１に示した、オリフィス板上
に金属膜を形成する工程（Ｓ１７）〜工程７（Ｓ１９）
と同様の工程が行われ、オリフィス板が所望の薄い厚さ
に成形された実用単位の高解像度インクジェットプリン
タヘッドが完成する。

【００５９】尚、本第４の実施の形態では、補強用フィ
ルム３３として、オリフィス板３２と同一のものを使用
したが、補強用フィルム３３として、接着剤３１がコー
ティングされていないポリイミドフィルム３０のみを使
用しても良い。このときは、オリフィス板３２の上面に
コーティングされている接着剤３１を使用して、オリフ
ィス板３２と補強用フィルム３３を接着すれば良い。

【００６０】また、オリフィス板３２及び補強用フィル
ム３３を、片面のみに接着剤３１をコーティングしたポ
リイミドフィルム３０で構成しても良い。このときは、
補強用フィルム３３にコーティングされている接着剤３
１を使用して、補強用フィルム３３とオリフィス板３２
を接着し、オリフィス板３２にコーティングされている
接着剤３１を使用して、オリフィス板３２と隔壁３５を
接着するようにすれば良い。

【００６１】又は、オリフィス板３２及び補強用フィル
ム３３を、接着剤３１がコーティングされていないポリ
イミドフィルム３０のみで構成しても良い。このとき
は、酸素プラズマにより除去可能でフィラーを含まない
接着剤、例えばエポキシ系等の接着剤を使用して、オリ
フィス板３２と補強用フィルム３３、及び補強用フィル
ム３３と隔壁３５を接着するようにすれば良い。

【００６２】次に、本発明の第５の実施の形態のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法について説明する。
図８(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g) は、第５の実施の形
態において、オリフィス板が所望の薄い厚さに成形され
るまでの工程を模式的に示す図である。尚、同図(a),
(b),(c),(d),(e),(f),(g) に示す工程は、図１に示した
工程１（Ｓ１１）〜工程４（Ｓ１４）が終了した後に行
われる。

【００６３】図８(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g) におい
て、まず、同図(a) に示すように、両面に接着剤３１と
しての熱可塑性ポリイミドをコーティングしたポリイミ
ドフィルム３０から構成されたオリフィス板３２と、接
着剤３１（熱可塑性ポリイミド）との接着性の弱いビフ
ェニル型ポリイミド３６から構成された補強用フィルム
３３とを準備する。ここで、補強用フィルム３３のビフ
ェニル型ポリイミド３６としては、例えば、宇部興産社
のユーピレックス等が好適である。また、ここで使用さ
れるオリフィス板３２の厚さは、オリフィス板３２の片
面（上面）の接着剤３１を除去したときの残りの厚さが
最終的に基板上に成形される所望の薄い厚さとなるよう
に構成されている。また、接着剤３１は、酸素プラズマ
により除去可能なものである。同図(b) に示すように、
このような構成のオリフィス板３２と補強用フィルム３
３を、オリフィス板３２の上面にコーティングされた接
着剤３１により接着し張り合わせる。このときの接着方
法は、例えば隔壁上にオリフィス板を張り付け、固着さ
せる方法と同様の方法により行われる。次に、同図(c),
(d) に示すように、補強用フィルム３３を張り合わせた
オリフィス板３２を、前述の工程１〜工程４が終了した
基板３４の隔壁３５上に張り付け、加熱しながら加圧し
て固着させる。このとき、隔壁３５上に固着されたオリ
フィス板３２は、上面に補強用フィルム３３が張り合わ
されているため、オリフィス板３２がインク流路側にた
わむことなく固着されるようになる。次に、同図(e),
(f) に示すように、補強用フィルム３３を剥離する。補
強用フィルム３３を構成するビフェニル型ポリイミド３
６は、接着剤３１との接着性が弱いため、接着剤３１か
ら容易に剥離させることが可能である。その後、同図
(g) の矢印に示すように、オリフィス板３２の上面の接
着剤３１を、酸素プラズマによるアッシング又はドライ
エッチング等により研磨し、この接着剤３１のみが研磨
されたところで、研磨を終了する。

【００６４】これにより、オリフィス板３２の表面は、
オリフィス板３２から接着剤３１を除去したときのポリ
イミドフィルム３０の表面、すなわち凹凸のないオリフ
ィス板表面が得られると共に、最終的に、オリフィス板
３２が、所望の薄い厚さである、片面の接着剤３１が除
去されたオリフィス板３２に成形される。

【００６５】その後は、図１に示した、オリフィス板上
に金属膜を形成する工程（Ｓ１７）〜工程７（Ｓ１９）
と同様の工程が行われ、オリフィス板が所望の薄い厚さ
に成形された実用単位のインクジェットプリンタヘッド
が完成する。

【００６６】尚、補強用フィルム３３を剥離した状態で
ある図８(f) において、オリフィス板３２の上面の接着
剤３１の表面に平坦性が得られ、また、後の工程におい
てこの接着剤３１上に金属膜を形成することが可能であ
れば、同図(g) に示した、酸素プラズマによるアッシン
グ又はドライエッチング等を行わないようにしても良
い。

【００６７】尚、本第５の実施形態において、オリフィ
ス板３２を片面のみに接着剤３１をコーティングしたビ
フェニル型ポリイミド３６（ユーピレックス等）で構成
し、補強用フィルム３３を片面のみに接着剤３１をコー
ティングしたポリイミドフィルム３０で構成しても良
い。このときは、補強用フィルム３３にコーティングさ
れている接着剤３１を使用して、補強用フィルム３３と
オリフィス板３２を接着し張り合わせた後、オリフィス
板３２にコーティングされている接着剤３１を使用し
て、補強用フィルム３３を張り合わせたオリフィス板３
２を隔壁３５上に接着し張り合わせて固着させる。その
後、補強用フィルム３３をオリフィス板３２から剥離す
ることにより、所望の薄い厚さのオリフィス板３２を成
形することが可能にになる。尚、オリフィス板３２を構
成するビフェニル型ポリイミド３６は、上述したように
接着剤３１との接着性が弱いので、オリフィス板３２か
ら補強用フィルム３３を容易に剥離することが可能であ
る。従って、補強用フィルム３３を剥離した後は、オリ
フィス板３２の上面に接着剤３１が残ることがないた
め、後に酸素プラズマによるアッシング又はドライエッ
チング等により接着剤３１を研磨する必要はない。

【００６８】次に、本発明の第６の実施の形態のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法について説明する。
図９(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g) は、第６の実施の形
態において、オリフィス板が所望の薄い厚さに成形され
るまでの工程を模式的に示す図である。尚、同図(a),
(b),(c),(d),(e),(f),(g) に示す工程は、図１に示した
工程１（Ｓ１１）〜工程４（Ｓ１４）が終了した後に行
われる。

【００６９】図９(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g) におい
て、まず、同図(a) に示すように、両面に接着剤３１と
しての熱可塑性ポリイミドをコーティングしたポリイミ
ドフィルム３０から構成されるオリフィス板３２と、片
面にＡｌ、Ｃｕ等のメタル又はＩＴＯ等のウェットエッ
チング可能な酸化物の薄膜３７を成膜したポリイミドフ
ィルム３０から構成される補強用フィルム３３を準備す
る。尚、ここで使用されるオリフィス板３２の厚さは、
オリフィス板３２の片面（上面）の接着剤３１を除去し
たときの残りの厚さが最終的に基板上に成形される所望
の薄い厚さとなるように構成されている。また、接着剤
３１は、酸素プラズマにより除去可能なものである。同
図(b) に示すように、このような構成のオリフィス板３
２と補強用フィルム３３を、オリフィス板３２の上面に
コーティングされた接着剤３１で接着し張り合わせる。
このときの接着方法は、例えば隔壁上にオリフィス板を
張り付け固着させる方法と同様の方法により行われる。
次に、同図(c),(d) に示すように、補強用フィルム３３
を張り合わせたオリフィス板３２を、前述の工程１〜工
程４が終了した基板３４の隔壁３５上に張り付け、加熱
しながら加圧して固着させる。このとき、隔壁３５上に
固着されたオリフィス板３２は、上面に補強用フィルム
３３が張り合わされているため、オリフィス板３２がイ
ンク流路側にたわむことなく固着されるようになる。次
に、同図(e) に示すように、Ａｌ、Ｃｕ等のメタル又は
ＩＴＯ等の酸化物を溶解する溶液３８中に、同図(d) に
示した積層された基板３４を浸漬させ、酸化物の薄膜３
７を溶解させてオリフィス板３２から補強用フィルム３
３を剥離させる。そして、同図(f) に示すように、溶液
３８中から補強用フィルム３３が剥離された基板３４、
隔壁３５及びオリフィス板３２等からなるヘッド組立体
を取り出し、同図(g) の矢印に示すように、オリフィス
板３２の上面の接着剤３１を、酸素プラズマによるアッ
シング又はドライエッチング等により研磨し、この接着
剤３１のみが研磨されたところで、研磨を終了する。

【００７０】これにより、オリフィス板３２の表面は、
オリフィス板３２から接着剤３１を除去したときのポリ
イミドフィルム３０の表面、すなわち凹凸のないオリフ
ィス板表面が得られると共に、最終的に、オリフィス板
３２が、所望の薄い厚さである、片面の接着剤３１が除
去されたオリフィス板３２に成形される。

【００７１】その後は、図１に示した、オリフィス板上
に金属膜を形成する工程（Ｓ１７）〜工程７（Ｓ１９）
と同様の工程が行われ、オリフィス板が所望の薄い厚さ
に成形された実用単位の高解像度インクジェットプリン
タヘッドが完成する。

【００７２】尚、補強用フィルム３３を剥離した状態で
ある図９(f) において、オリフィス板３２の上面の接着
剤３１の表面に平坦性が得られ、また、後の工程におい
てこの接着剤３１上に金属膜を形成することが可能であ
れば、同図(g) に示した酸素プラズマによるアッシング
又はドライエッチング等を行わないようにしても良い。

【００７３】尚、本第６の実施形態において、補強用フ
ィルム３３を張り合わせたオリフィス板３２を隔壁３５
上に張り付け固着させた際に、オリフィス板３２がイン
ク供給路にたわまないものであれば、補強用フィルム３
３を構成するポリイミドフィルム３０の代わりに、その
他の材質のフィルムを使用しても良い。

【００７４】また、オリフィス板３２を、片面のみに接
着剤３１をコーティングしたポリイミドフィルム３０で
構成しても良い。このときは、オリフィス板３２にコー
ティングされた接着剤３１を、隔壁３５との接着に使用
し、オリフィス板３２と補強用フィルム３３との接着に
は、酸素プラズマにより除去可能でフィラーを含まない
接着剤、例えばエポキシ系等の接着剤を使用して接着す
れば良い。

【００７５】更に、本発明は、基板としてガラス基板や
セラミック基板、或いは表面に絶縁膜を被着したシリコ
ン基板等、種々の絶縁性基板を用いたインクジェットプ
リンタに、広く適用できる。

【００７６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、厚いオリフィス板をヘッド組立て基板に設置し
た後に所望の厚さに成形するから、オリフィス板をイン
ク流路側へのたわみを生じさせることなく所望の薄い厚
さに成形することが可能になり、より高解像度のインク
ジェットプリンタヘッドを製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法を示すフローチャートである。

【図２】ＣＭＰによるオリフィス板の研磨工程の概略を
模式的に示す図である。

【図３】(a) はＣＰＭによる研磨前のオリフィス板の表
面形状を示した図、(b) はＣＰＭによる研磨後のオリフ
ィス板の表面形状を示した図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法を示すフローチャートである。

【図５】(a) はドライエッチングによる研磨後のオリフ
ィス板の表面形状を示した図、(b) はＣＭＰによる研磨
後のオリフィス板の表面形状を示した図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法を示すフローチャートである。

【図７】(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h) は、本発明
の第４の実施の形態において、オリフィス板が所望の薄
い厚さに成形されるまでの工程を模式的に示す図であ
る。

【図８】(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g) は、本発明の第
５の実施の形態において、オリフィス板が所望の薄い厚
さに成形されるまでの工程を模式的に示す図である。

【図９】(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g) は、本発明の第
６の実施の形態において、オリフィス板が所望の薄い厚
さに成形されるまでの工程を模式的に示す図である。

【図１０】(a) は従来のルーフシュータ型サーマル式の
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) はそれが製造されるシリコンウエハ
を示す図である。

【図１１】(a),(b),(c) は従来のインクジェットプリン
タヘッドの製造方法を工程順に模式的に示す平面図と断
面図である。

【符号の説明】

１印字ヘッド２チップ基板３オリフィス板４吐出ノズル５ノズル列６共通電極給電端子７駆動回路端子８シリコンウエハ１０インク流路１１共通電極１２個別配線電極１３発熱素子１４駆動回路１６インク供給溝１７インク給送孔１８（１８−１、１８−２、１８−３）隔壁１９インク加圧室２０研磨機２１基板２２定盤２３ポリシングパッド２４ポリシングヘッド部２６定盤駆動部２７スラリー供給部２８スラリーと化学溶剤の混合物２９コンディショニング部３０ポリイミドフィルム３１接着剤３２オリフィス板３３補強用フィルム３４基板３５隔壁３６ビフェニル型ポリイミド３７酸化物の薄膜３８酸化物を溶解する溶液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河野一郎東京都青梅市今井３丁目10番６号カシオ計算機株式会社青梅事業所内Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AG46 AP13 AP22 AP25 AP32 AP43 AQ03 BA04 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクに圧力を作用させ吐出ノズルから
所定方向に吐出させて記録を行うインクジェットプリン
タヘッドの製造方法であって、基板上に圧力エネルギー発生素子を設ける工程と、前記吐出ノズルが設けられるオリフィス板材を準備する
工程と、前記オリフィス板材を前記基板上に設置する工程と、前記基板上に設置されたオリフィス板材を設置前の厚さ
より薄い所望の厚さに成形する成形工程と、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】前記成形工程は、ＣＭＰ加工を行うこと
により成形する工程であ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】前記成形工程は、ドライエッチングした
後にＣＭＰ加工を行うことにより成形する工程であるこ
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】前記成形工程は、ドライエッチングした
後にスクラブ洗浄を行うことにより成形する工程である
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５】前記オリフィス板材は複数の板材を接着
剤で張り合わせた積層板であ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】前記成形工程は、前記複数の板材の少な
くとも一枚をアッシング又はドライエッチングを行うこ
とにより板材毎に削除して所望のオリフィス板を得る工
程であることを特徴とする請求項５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】前記成形工程は、前記複数の板材の少な
くとも一枚を剥離して所望のオリフィス板を得る工程で
あることを特徴とする請求項５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８】前記オリフィス板材は、オリフィス板に
補強板を溶剤により容易に溶解される介装材を介して接
着剤により張り合わされた積層材であることを特徴とす
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。