JP3862235B2

JP3862235B2 - Ink jet recording head, method for manufacturing the same, and recording apparatus

Info

Publication number: JP3862235B2
Application number: JP2005290260A
Authority: JP
Inventors: 正男三谷; 健二山田; 勝則川澄; 一夫清水; 治町田
Original assignee: 富士フイルムホールディングス株式会社
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2006056264A

Description

本発明は、熱エネルギを利用してインク液滴を記録媒体に向けて飛翔させる形式のインク噴射記録ヘッド、その製造方法、インク噴射記録ヘッドチップの製造方法、このインク噴射記録ヘッドを用いる記録方法および記録装置に関するものである。 The present invention relates to an ink jet recording head in which ink droplets fly toward a recording medium using thermal energy, a manufacturing method thereof, a method of manufacturing an ink jet recording head chip, and a recording method using the ink jet recording head And a recording apparatus.

パルス加熱によってインクの一部を急速に気化させ、その膨張力によってインク液滴をオリフィスから吐出させる方式のインクジェット記録装置は、特許文献１および特許文献２等によって開示されている。 Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2002-268381 and 2002-230, etc. disclose an ink jet recording apparatus in which a part of ink is rapidly vaporized by pulse heating and ink droplets are ejected from an orifice by the expansion force.

このパルス加熱の最も簡便な方法は発熱抵抗体にパルス通電することであり、その具体的な方法が、非特許文献１および非特許文献２で発表されている。これら従来の発熱抵抗体の共通する基本的構成は、薄膜抵抗体と薄膜導体を酸化防止層で被覆し、この上に該酸化防止層のキャビテーション破壊を防ぐ目的で、耐キャビテーション層を１〜２層被覆するというものであった。 The simplest method of this pulse heating is to apply a pulse current to the heating resistor, and specific methods thereof are disclosed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. The basic structure common to these conventional heating resistors is that a thin film resistor and a thin film conductor are covered with an antioxidant layer, and an anti-cavitation layer is formed on the anti-oxidation layer for the purpose of preventing cavitation destruction of 1-2. It was to coat the layers.

この複雑な多層構造を抜本的に簡略化するものとして、特許文献３に記載のように、前記酸化防止層と耐キャビテーション層を不要とする発熱抵抗体を用いて印字する方法がある。この場合は、薄膜抵抗体がインクと直接接触しているため、パルス加熱によるインクの急激な気化とそれによるインクの吐出特性とが大幅に改善され、熱効率の大幅な改善と吐出周波数の向上を図ることができた。このような画期的な性能を実現できた最大の理由は、耐パルス性、耐酸化性、耐電食性に優れたＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯまたはＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体とＮｉ薄膜導体から構成される発熱抵抗体を用いたことにあり、如何なる保護層も必要としないことによる。
特開昭４８−０９６２２号公報特開昭５４−５１８３７号公報特開平０６−０７１８８８号公報特開昭５９−１３８４７２号公報日経メカニカル１９９２年１２月２８日号５８ページ Hewlett-Packard-Journal,Aug.1988 As a method for drastically simplifying this complicated multilayer structure, there is a method of printing using a heating resistor that eliminates the need for the antioxidant layer and the anti-cavitation layer, as described in Patent Document 3. In this case, since the thin film resistor is in direct contact with the ink, the rapid vaporization of the ink due to pulse heating and the resulting ink ejection characteristics are greatly improved, greatly improving thermal efficiency and increasing the ejection frequency. I was able to plan. The biggest reason why such breakthrough performance could be realized is from the Cr-Si-SiO or Ta-Si-SiO alloy thin film resistors and Ni thin film conductors, which are excellent in pulse resistance, oxidation resistance, and electrolytic corrosion resistance. This is because a heat generating resistor is used and no protective layer is required.
JP-A-48-09622 JP 54-51837 A Japanese Patent Laid-Open No. 06-071888 JP 59-138472 A 58 pages of the December 28, 1992 issue of Nikkei Mechanical Hewlett-Packard-Journal, Aug.1988

このように従来技術に比較して、大幅に小さな投入エネルギでインク噴射が可能となったので、この発熱抵抗体を駆動用ＬＳＩチップ上のデバイス領域に近接して形成しても、もはや、ＬＳＩデバイスを加熱して温度上昇をもたらすこともなく、非常に簡単な構成のモノリシックＬＳＩヘッドを実現することができるようになった。これについては、本願発明者が先に出願した特願平０５−２７２４５２号明細書（特開平０６−２３８９０１号公報参照）および特願平０５−０９０１２３号明細書（特開平０６−２９７７１４号公報参照）に記載の通りである。この新しい技術によって、多くのインク噴射ノズルを持つオンデマンド型インクジェットプリントヘッドが高密度に、しかも２次元的に集積化して製造することができるようになり、しかも、その駆動を制御する配線本数が大幅に削減できるので実装方法も非常に簡略化することができた。 As described above, since it is possible to eject ink with much smaller input energy as compared with the prior art, even if this heating resistor is formed close to the device region on the driving LSI chip, the LSI is no longer used. A monolithic LSI head having a very simple configuration can be realized without heating the device and causing a temperature rise. Regarding this, refer to Japanese Patent Application No. 05-272451 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-238901) and Japanese Patent Application No. 05-090123 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-297714) previously filed by the present inventor. ). This new technology makes it possible to manufacture on-demand inkjet printheads with a large number of ink jet nozzles in a high density and two-dimensionally integrated manner, and the number of wires for controlling the drive can be reduced. Since it can be greatly reduced, the mounting method can be greatly simplified.

さらに、保護層の不要な薄膜発熱抵抗体の優れた発泡消滅特性（本願発明者の出願に係る特願平０５−２７２４５１号（特開平０７−１２５２１２号）参照）を利用すれば、この発熱抵抗体面と垂直またはほぼ垂直方向にインク滴を吐出させる方式のサーマルインクジェットプリントヘッドにおいては、新しい駆動方法によってクロストークを大幅に低減できることが明らかとなった（特願平０６−４９２０２号（特願平７−５０８５９号およびその公開公報の特開平７−３０４１７４号）参照）。このことは、個別インク通路の長さを短くしてインクの流路抵抗を小さくできることを示しており、吐出インクの補充時間の短縮、すなわち印字速度の大幅な向上も達成できた。 Further, if the excellent foam extinction characteristic of the thin film heating resistor that does not require a protective layer (see Japanese Patent Application No. 05-272451 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-125212) relating to the application of the present inventor) is used, this heating resistor is used. In a thermal ink jet print head that ejects ink droplets in a direction perpendicular or nearly perpendicular to the body surface, it has been clarified that crosstalk can be greatly reduced by a new driving method (Japanese Patent Application No. 06-49202 (Japanese Patent Application No. 06-49202)). 7-50859 and JP-A-7-304174). This indicates that the length of the individual ink passages can be shortened to reduce the ink flow path resistance, and the replenishment time of the ejected ink can be shortened, that is, the printing speed can be greatly improved.

なお、特願平０５−０９０１２３号（特開平０６−２９７７１４号参照）ならびに本発明は、一見すると、特許文献４に記載のヘッド構造と類似のものと見られ易いが、構造的には大きな相達点がある。それは、特許文献４に記載の実施例の共通液室（本発明の共通インク通路）の幅（特許文献４のｌ寸法から決定される）が２〜８５０ｍｍという範囲にあるのに対し、本発明の共通インク通路は同一基板に作られているインク溝と一体的につながっており、しかもこれら全てを含めた幅が０．２ｍｍ程度という桁違いに小さいものであるという違いである。 The Japanese Patent Application No. 05-090123 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-297714) and the present invention are easily seen to be similar to the head structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-297714. There is a point. This is because the width of the common liquid chamber (common ink passage of the present invention) of the embodiment described in Patent Document 4 (determined from the dimension l in Patent Document 4) is in the range of 2 to 850 mm. The common ink passage is integrally connected to the ink grooves formed on the same substrate, and the width including all of them is an order of magnitude as small as about 0.2 mm.

上に述べたように、新しい駆動方法（特願平０６−４９２０２号（特開平７−３０４１７４号）参照）を発明したことによってクロストークを大幅に低減できるようになり、印字速度の大幅な向上も達成することができた。そこで、この発明を大規模高集積密度の一体型サーマルインクジェットプリントヘッド（本発明者の発明になる特願平０５−０９０１２３号（特開平０６−２９７７１４号参照）に適用してその高性能化を図ったところ、ヘッドの構造面に若干の変更を加えることでこれが達成できると共に、製造技術的にも大幅な改善が行えることが明らかとなった。更に、保護層の不要な発熱抵抗体に加えてヘッド構成材料と製造法を改善することにより、従来技術での限界吐出口列密度を３倍以上にも高密度化できることも明らかとなった。また、インク吐出用オリフィスが２次元的大規模且つ高密度に集積して形成されているオリフィスプレ−トに対しても、正確にその表面層のみに撥水処理をほどこすことができ、オリフィスプレートに対するクリーニング作業の削除または大巾な削減を図ることもできることが明らかとなった。 As described above, by inventing a new driving method (see Japanese Patent Application No. 06-49202 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-304174)), crosstalk can be greatly reduced, and the printing speed is greatly improved. Could also be achieved. Therefore, the present invention is applied to a large-scale, high-integrated density integrated thermal ink jet print head (Japanese Patent Application No. 05-090123 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-297714) which is the inventor's invention) to improve its performance. As a result, it has been clarified that this can be achieved by making a slight change to the structural surface of the head and that the manufacturing technology can be greatly improved. It has also been clarified that by improving the head constituent material and the manufacturing method, the limit discharge port array density in the prior art can be increased more than three times, and the ink discharge orifice has a two-dimensional large scale. In addition, even an orifice plate that is densely integrated can be subjected to water repellent treatment only on its surface layer accurately, and the orifice plate can be cleaned. It became clear that it is also possible to remove or greatly reduction of training tasks.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、ノズル配列密度を従来技術の３倍以上として、数千ノズル以上／ヘッドという大規模な高集積ヘッド、例えば、１６００ｄｐｉのヘッドを実現するとともに、その製造と組み立て実装方法についても容易に量産化できるインク噴射記録ヘッドを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、上記第１の目的を達成するインク噴射記録ヘッドを用いる記録方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described prior art, and a first object of the present invention is to provide a large-scale highly integrated head of several thousand nozzles / head or more, with the nozzle arrangement density being three times that of the prior art. For example, it is an object to provide an ink jet recording head that realizes a head of 1600 dpi and can easily be mass-produced with respect to its manufacture and assembly mounting method.
A second object of the present invention is to provide a recording method using an ink jet recording head that achieves the first object.

また、本発明の第３の目的は、上記第１の目的を達成するインク噴射記録ヘッドを実現し、しかも、このノズル列を高密度に２次元的に配列したヘッド基板を薄膜プロセスのみを用いて効果的に製造できるインク噴射記録ヘッドチップの製造方法およびこれを備えるインク噴射記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、オリフィスプレートの表面層のみを撥水処理できるインク噴射記録ヘッドチップおよびインク噴射記録ヘッドの製造方法を提供することにある。 A third object of the present invention is to realize an ink jet recording head that achieves the first object, and uses only a thin film process for a head substrate in which the nozzle arrays are two-dimensionally arranged at high density. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head chip manufacturing method and an ink jet recording head manufacturing method including the same.
Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head chip and a method for manufacturing the ink jet recording head capable of performing a water repellent treatment only on the surface layer of the orifice plate.

また、本発明の第４の目的は、上記第１の目的を達成するインク噴射記録ヘッドを用いる記録装置およびヘッドクリーニングの削除または大巾な削減が可能な記録装置を提供することにある。 A fourth object of the present invention is to provide a recording apparatus using an ink jet recording head that achieves the first object, and a recording apparatus that can eliminate or greatly reduce head cleaning.

上記第３の目的を達成するために、本発明は、Ｓｉ基板上に形成された薄膜抵抗体と薄膜導体とからなる複数個の発熱抵抗体と、この複数個の発熱抵抗体のそれぞれに対応して、前記Ｓｉ基板上に形成された前記薄膜抵抗体の略垂直上方に設けられ、前記複数個の発熱抵抗体に順次パルス通電することによって前記発熱抵抗体と垂直または略垂直方向にインク滴を吐出する複数個の吐出口と、この複数個の吐出口のそれぞれに対応して前記Ｓｉ基板上に設けられ、前記Ｓｉ基板上に設けられた隔壁によって仕切られた複数個の個別インク通路とを備えるインク噴射記録ヘッドを製造する方法であって、前記Ｓｉ基板の一方の面上に前記複数個の発熱抵抗体の各々と配線接続される駆動用集積回路を形成する工程と、前記Ｓｉ基板の一方の面上に前記複数個の発熱抵抗体の各々の前記薄膜抵抗体と前記薄膜導体を形成する工程と、前記駆動用集積回路および前記複数個の発熱抵抗体が形成された前記Ｓｉ基板上に前記隔壁を設ける工程と、前記駆動用集積回路および前記複数個の発熱抵抗体が形成された前記Ｓｉ基板の前記一方の面に前記複数個の個別インク通路を連通するインク溝を形成する工程と、前記インク溝と前記Ｓｉ基板の他方の面とを連通する少なくとも１個の連結穴を形成する工程とを含み、前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、前記駆動用集積回路、これに配線接続される前記複数個の発熱抵抗体および前記隔壁が形成された前記Ｓｉ基板に前記インク溝および前記連結穴を形成するものであり、前記薄膜導体を形成する工程は、前記複数の薄膜導体として、前記駆動用集積回路と前記複数の薄膜抵抗体との間に前記複数の薄膜抵抗体にそれぞれ接続されるように、前記パルス通電するための複数の個別薄膜導体を形成し、前記インク溝と前記複数の薄膜抵抗体との間に前記複数の薄膜抵抗体の全てに接続されるように共通薄膜導体を形成するものであり、前記隔壁を設ける工程は、前記隔壁を、前記駆動用集積回路が形成された領域を覆うように設けるものであることを特徴とするインク噴射記録ヘッドの製造方法を提供するものである。 In order to achieve the third object, the present invention corresponds to each of a plurality of heating resistors composed of a thin film resistor and a thin film conductor formed on a Si substrate, and the plurality of heating resistors. The ink droplets are provided substantially vertically above the thin film resistor formed on the Si substrate, and the ink droplets are vertically or substantially perpendicular to the heating resistors by sequentially energizing the plurality of heating resistors. And a plurality of individual ink passages provided on the Si substrate corresponding to each of the plurality of discharge openings and partitioned by partitions provided on the Si substrate. A step of forming an integrated circuit for driving connected to each of the plurality of heating resistors on one surface of the Si substrate; and the Si substrate. On one side of Forming the thin film resistor and the thin film conductor of each of the plurality of heating resistors, and providing the partition on the driving integrated circuit and the Si substrate on which the plurality of heating resistors are formed. Forming an ink groove communicating with the plurality of individual ink passages on the one surface of the Si substrate on which the driving integrated circuit and the plurality of heating resistors are formed; and the ink groove Forming at least one connecting hole that communicates with the other surface of the Si substrate, and the step of forming the ink groove and the step of forming the connecting hole include the integrated circuit for driving, Forming the ink groove and the connecting hole in the Si substrate on which the plurality of heating resistors and the partition walls connected to the wiring are formed, and the step of forming the thin film conductor includes the step of forming the thin film conductor. Forming a plurality of individual thin-film conductors for energizing the pulse so as to be connected to the plurality of thin-film resistors, respectively, between the driving integrated circuit and the plurality of thin-film resistors, A common thin film conductor is formed between the ink groove and the plurality of thin film resistors so as to be connected to all of the plurality of thin film resistors, and the step of providing the partition includes the partition , The present invention provides a method for manufacturing an ink jet recording head, which is provided so as to cover a region where a driving integrated circuit is formed.

ここで、前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、同時に行われ、前記インク溝および前記連結穴を同時に形成するものであるのが好ましい。
また、前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、前記Ｓｉ基板にその両側の面から同時に行われ、前記インク溝および前記連結穴を同時に形成するものであるのが好ましい。
また、前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、前記Ｓｉ基板にその両側の面から１回のエッチングで同時に行われ、前記インク溝および前記連結穴を同時に前記１回のエッチングで形成するものであるのが好ましい。
また、前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、Ｓｉ異方性エッチングによって前記Ｓｉ基板に前記インク溝および前記連結穴を形成するものであるのが好ましい。 Here, the step of forming the step and the connecting hole to form the ink channels is performed at the same time, it is preferred that forming the ink channels and the connection hole at the same time.
Further, it is preferable that the step of forming the ink groove and the step of forming the connection hole are simultaneously performed from both sides of the Si substrate, and the ink groove and the connection hole are formed simultaneously.
Further, the step of forming the ink groove and the step of forming the connection hole are simultaneously performed on the Si substrate by one etching from both sides thereof, and the ink groove and the connection hole are simultaneously formed in the one time. It is preferably formed by etching.
Preferably, the step of forming the ink groove and the step of forming the connection hole include forming the ink groove and the connection hole in the Si substrate by Si anisotropic etching.

また、前記インク溝を形成する工程は、前記駆動用集積回路を形成する工程において前記Ｓｉ基板の前記一方の面に形成され、前記インク溝が配置される部分がエッチングにより除去されたＳｉＯ _２層をマスクとして用いるものであるのが好ましい。
また、前記ＳｉＯ _２層は、前記発熱抵抗体の断熱層として機能するものであるのが好ましい。
また、前記隔壁を設ける工程は、前記隔壁の材料として、熱分解開始温度が４００℃以上の耐熱性樹脂を用いるものであるのが好ましい。
また、前記隔壁を設ける工程は、前記Ｓｉ基板の前記一方の面に耐熱性樹脂を積層した後、この耐熱性樹脂を反応性ドライエッチングすることにより、前記複数の個別インク通路を形成するための前記隔壁を形成するものであるのが好ましい。
また、前記駆動用集積回路を駆動する制御信号は、前記Ｓｉ基板の長手方向の端から供給されるものであるのが好ましい。 Further, as engineering forming the ink groove, in the step of forming the driving integrated circuit is formed on the one surface of the Si substrate, SiO ₂ that portion where the ink channels are arranged is removed by etching preferably a shall use the layer as a mask.
Further, the SiO ₂ layer is preferably functions as a heat insulating layer of the heating resistor.
Moreover, it is preferable that the process of providing the said partition uses a heat resistant resin whose thermal decomposition start temperature is 400 degreeC or more as a material of the said partition.
Further, the step of providing the partition wall includes a step of laminating a heat resistant resin on the one surface of the Si substrate, and then reactive dry etching the heat resistant resin to form the plurality of individual ink passages. It is preferable to form the partition wall.
Moreover, it is preferable that the control signal for driving the driving integrated circuit is supplied from an end in the longitudinal direction of the Si substrate.

また、前記連結穴を形成する工程は、前記連結穴を、前記Ｓｉ基板に形成された１つの前記インク溝に間歇的に穿孔するものであるするものであるのが好ましい。
請求項１〜１２のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。
また、前記連結穴を形成する工程は、前記連結穴を、前記複数個の吐出口の数が１００〜３００個に対して１個の割合で、前記Ｓｉ基板に形成された１つの前記インク溝に間歇的に穿孔するものであるのが好ましい。
また、前記連結穴の最小断面積は、前記インク溝の断面積であるのが好ましい。
また、前記インク溝の幅を１００〜２００μｍの範囲とし、前記連結穴のサイズを３００〜６００μｍ×６００〜１０００μｍの範囲とし、この連結穴が１００〜３００個の吐出口に対して１個の割合で穿たれるのが好ましい。 The forming of the connection hole, the connection hole is preferably one that is intended to intermittently perforated one of said ink channels formed in the Si substrate.
A method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1.
The forming of the connection hole, said connection hole, a ratio number of one for 100-300 of the plurality of discharge ports, one of the ink channels formed in the Si substrate It is preferable to intermittently perforate .
The minimum cross-sectional area of the connection hole is preferably the cross-sectional area of the ink groove.
Further, the width of the ink groove is in the range of 100 to 200 μm, the size of the connecting hole is in the range of 300 to 600 μm × 600 to 1000 μm, and this connecting hole has a ratio of one to 100 to 300 ejection ports. It is preferable to be worn with.

また、上記第１の目的を達成するために、本発明は、長尺のＳｉ基板の一方の面に、その長手方向に沿って形成された薄膜発熱抵抗体列と、該薄膜発熱抵抗体列の複数の薄膜発熱抵抗体の各々と１対１に対応して、前記Ｓｉ基板の前記一方の面の上方に設けられた複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスの各々に対応して前記Ｓｉ基板の前記一方の面上に設けられ、その各々が前記薄膜発熱抵抗体およびこれと１対１に対応する前記オリフィスに連通する複数の個別インク通路と、前記Ｓｉ基板の前記一方の面に連続的に形成され、前記複数の個別インク通路の各々に接続される共通インク溝と、前記薄膜発熱抵抗体列が形成された前記Ｓｉ基板の前記一方の面に、前記薄膜発熱抵抗体列に沿って、該薄膜発熱抵抗体列に対して前記共通インク溝と反対側に形成され、前記複数の薄膜発熱抵抗体の各々と配線接続された駆動用集積回路と、前記Ｓｉ基板の他方の面側に装着され、インク供給路を有する実装フレームと、前記Ｓｉ基板の前記一方の面側の前記共通インク溝と前記Ｓｉ基板の前記他方の面側に装着される前記実装フレームの前記インク供給路とを連通するために、前記Ｓｉ基板に形成された前記共通インク溝に間歇的にあけられた複数の連結穴と、を有し、前記共通インク溝および前記複数の連結穴は、前記駆動用集積回路、これに配線接続される前記複数の薄膜発熱抵抗体および前記隔壁が形成された前記Ｓｉ基板に形成されたものであり、前記複数の薄膜発熱抵抗体の各々は、前記Ｓｉ基板上に形成された薄膜抵抗体と薄膜導体とからなり、これらの複数の薄膜導体は、前記駆動用集積回路と前記複数の薄膜抵抗体との間に配設され、前記複数の薄膜抵抗体にそれぞれ接続され、前記パルス通電するための複数の個別薄膜導体と、前記インク溝と前記複数の薄膜抵抗体との間に配設され、前記複数の薄膜抵抗体の全てに接続される共通薄膜導体とを有し、前記隔壁は、前記駆動用集積回路が形成された領域を覆うように設けられたものであることを特徴とするインク噴射記録ヘッドを提供するものである。
ここで、前記共通インク溝および前記複数の連結穴は、前記Ｓｉ基板にその両側の面から１回のＳｉ異方性エッチングで同時に形成されたものであるのが好ましい。
また、前記Ｓｉ基板と前記発熱抵抗体との間には、前記駆動用集積回路を形成する際に、前記Ｓｉ基板の前記一方の面に形成され、前記発熱抵抗体の断熱層として機能するＳｉＯ_２層を有し、このＳｉＯ_２層は、前記駆動用集積回路を形成する際に前記Ｓｉ基板の前記共通インク溝が配置される部分がエッチングにより除去され、前記共通インク溝を形成する際に、マスクとして用いられたものであるのが好ましい。
また、前記隔壁は、熱分解開始温度が４００℃以上の耐熱性樹脂を用いて反応性ドライエッチングによって形成されたものであるのが好ましい。
また、前記連結穴の最小断面積は、前記共通インク溝の断面積であるのが好ましい。
また、前記インク溝の幅を１００〜２００μｍの範囲とし、前記連結穴のサイズを３００〜６００μｍ×６００〜１０００μｍの範囲とし、前記複数の連結穴は、前記複数個の吐出口の数が１００〜３００個に対して１個の割合で、前記Ｓｉ基板に形成された１つの前記共通インク溝に間歇的に穿孔されたものであるのが好ましい。 In order to achieve the first object, the present invention provides a thin film heating resistor array formed on one surface of a long Si substrate along the longitudinal direction thereof, and the thin film heating resistor array. A plurality of orifices provided above the one surface of the Si substrate in a one-to-one correspondence with each of the plurality of thin film heating resistors, and the Si substrate corresponding to each of the plurality of orifices A plurality of individual ink passages each communicating with the thin film heating resistor and the orifice corresponding to the thin film heating resistor, and continuous to the one surface of the Si substrate. A common ink groove connected to each of the plurality of individual ink passages and the one surface of the Si substrate on which the thin film heating resistor row is formed, along the thin film heating resistor row. , Common to the thin film heating resistor array A driving integrated circuit formed on the opposite side of the groove and connected to each of the plurality of thin film heating resistors, a mounting frame mounted on the other surface side of the Si substrate and having an ink supply path; Formed in the Si substrate to communicate the common ink groove on the one surface side of the Si substrate with the ink supply path of the mounting frame mounted on the other surface side of the Si substrate. A plurality of connection holes that are intermittently formed in the common ink groove, and the common ink groove and the plurality of connection holes are the driving integrated circuit and the plurality of thin film heat generation wires connected thereto. Each of the plurality of thin film heating resistors is composed of a thin film resistor and a thin film conductor formed on the Si substrate, and the resistor and the partition are formed on the Si substrate. Multiple thin A conductor is disposed between the driving integrated circuit and the plurality of thin film resistors, connected to the plurality of thin film resistors, respectively, and a plurality of individual thin film conductors for applying the pulse current, and the ink groove And a plurality of thin film resistors, and a common thin film conductor connected to all of the plurality of thin film resistors, and the partition includes a region where the driving integrated circuit is formed. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head characterized by being provided so as to cover it.
Here, it is preferable that the common ink groove and the plurality of connecting holes are simultaneously formed in the Si substrate from one side surface by one Si anisotropic etching.
In addition, when forming the driving integrated circuit between the Si substrate and the heating resistor, SiO is formed on the one surface of the Si substrate and functions as a heat insulating layer of the heating resistor. has a _two-layer, the SiO ₂ layer, the portions common ink groove is disposed in the Si substrate when forming the driving integrated circuit is removed by etching, when forming the common ink groove It is preferably used as a mask.
Moreover, it is preferable that the said partition is formed by reactive dry etching using the heat resistant resin whose thermal decomposition start temperature is 400 degreeC or more.
The minimum cross-sectional area of the connecting hole is preferably the cross-sectional area of the common ink groove.
In addition, the width of the ink groove is in the range of 100 to 200 μm, the size of the connection hole is in the range of 300 to 600 μm × 600 to 1000 μm, and the plurality of connection holes has a number of the plurality of ejection ports of 100 to 100. It is preferable that the number of holes is intermittently perforated in one common ink groove formed in the Si substrate at a ratio of one to 300.

ここで、前記駆動用集積回路を駆動する制御信号は、前記Ｓｉ基板の長手方向の端から供給されるのが好ましい。
また、前記駆動用集積回路が、外部からの信号に応じて順次連続して前記各発熱抵抗体にパルス通電することによってインク吐出を連続的に行うのが好ましい。
また、前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、前記Ｓｉ基板上に少なくとも２列形成されているのが好ましい。
また、前記複数のオリフィスは、互いに平行な２列のオリフィス列を成し、この２列のオリフィス列の間に、１つの共通インク溝が形成され、この共通インク溝が、前記２列のオリフィス列に対応する複数の個別インク通路に接続されているのが好ましい。 Here, it is preferable that a control signal for driving the driving integrated circuit is supplied from an end in a longitudinal direction of the Si substrate.
Further, it is preferable that the driving integrated circuit continuously ejects ink by sequentially energizing each of the heating resistors in response to an external signal.
Further, it is preferable that at least two orifice rows in which a plurality of the orifices are arranged are formed on the Si substrate.
Further, the plurality of orifices form two orifice rows parallel to each other, and one common ink groove is formed between the two orifice rows, and the common ink groove is the two rows of orifices. Preferably, it is connected to a plurality of individual ink passages corresponding to the columns.

また、前記複数の連結穴は、前記Ｓｉ基板に形成された１つの共通インク溝に、前記オリフィスの数が３００個以下に対して１個の割合で、好ましくは、前記オリフィスの数が１００〜３００個に対して１個の割合で、間歇的にあけられているのが好ましい。
また、前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、少なくとも被記録媒体上の記録幅と同じ長さ分、形成されるのが好ましい。
また、本発明は、上記のインク噴射記録ヘッドの製造方法を用いて得られるインク噴射記録ヘッド、もしくは、上記のインク噴射記録ヘッドを搭載することを特徴とする記録装置を提供するものである。 Further, the plurality of connecting holes may be in a ratio of one for every 300 or less orifices in one common ink groove formed in the Si substrate, and preferably the number of orifices is 100 to 100. It is preferable that the gap is intermittently formed at a ratio of 1 to 300.
Further, it is preferable that an orifice row in which a plurality of the orifices are arranged is formed at least as long as the recording width on the recording medium.
The present invention also provides an ink jet recording head obtained by using the above-described method for manufacturing an ink jet recording head, or a recording apparatus equipped with the ink jet recording head.

ここで、前記共通インク溝は少なくとも１つ以上形成され、前記連結用インク孔は、前記共通インク溝１つに対して複数個間歇的にあけられているのが好ましい。
また、前記Ｓｉ基板上の前記一方の面に、前記薄膜発熱抵抗体列と接続される駆動用集積回路が形成されているのが好ましい。 Here, it is preferable that at least one common ink groove is formed, and a plurality of the connection ink holes are intermittently formed with respect to one common ink groove.
Preferably, a driving integrated circuit connected to the thin film heating resistor array is formed on the one surface of the Si substrate.

また、前記複数のオリフィスは、前記Ｓｉ基板の前記一方の面の上方に設けられたオリフィス用フィルムにあけられ、前記複数の個別インク通路は、前記オリフィス用フィルムと、前記Ｓｉ基板の前記一方の面と、これらの間に介在する耐水性被覆材製隔壁とで形成され、前記薄膜発熱抵抗体列を駆動する前記駆動用集積回路デバイス領域の全面が、前記個別インク通路を形成する前記隔壁によって被覆されているのが好ましい。
また、前記駆動用集積回路が、シフトレジスタ回路およびドライバ回路を有し、外部からの信号に応じて順次連続して前記各発熱抵抗体にパルス通電することによってインク吐出を連続的に行うのが好ましい。 The plurality of orifices are opened in an orifice film provided above the one surface of the Si substrate, and the plurality of individual ink passages are formed in the orifice film and the one of the Si substrates. And the entire surface of the driving integrated circuit device region for driving the thin film heating resistor array is formed by the partition walls forming the individual ink passages. It is preferably coated.
The driving integrated circuit includes a shift register circuit and a driver circuit, and sequentially ejects ink by sequentially energizing each of the heating resistors in accordance with an external signal. preferable.

また、前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、前記Ｓｉ基板上に少なくとも２列形成されているのが好ましい。
また、前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、１または２列形成されている前記Ｓｉ基板を、前記実装フレーム上に複数個並べて設けたのが好ましい。
また、前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、少なくとも被記録媒体上の記録幅と同じ長さ分、形成されるのが好ましい。
また、前記薄膜発熱抵抗体列は、インクと直接接触するものであるのが好ましい。 Further, it is preferable that at least two orifice rows in which a plurality of the orifices are arranged are formed on the Si substrate.
In addition, it is preferable that a plurality of the Si substrates on which one or two orifice rows in which a plurality of the orifices are arranged are formed are arranged on the mounting frame.
Further, it is preferable that an orifice row in which a plurality of the orifices are arranged is formed at least as long as the recording width on the recording medium.
The thin film heating resistor array is preferably in direct contact with ink.

また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、上記で得られるインク噴射記録ヘッドを用いて、被記録媒体に記録するに際し、前記記録媒体を等速搬送させることを特徴とする記録方法を提供するものである。 In order to achieve the second object, the present invention is characterized in that the recording medium is conveyed at a constant speed when recording on the recording medium using the ink jet recording head obtained above. A recording method is provided.

また、上記第３の目的を達成するために、本発明は、Ｓｉ基板上に形成された薄膜抵抗体と薄膜導体とからなる複数個の発熱抵抗体と、この複数個の発熱抵抗体のそれぞれに対応して、前記Ｓｉ基板上に形成された前記薄膜抵抗体の略垂直上方に設けられ、前記複数個の発熱抵抗体に順次パルス通電することによって前記発熱抵抗体と垂直または略垂直方向にインク滴を吐出する複数個の吐出口と、この複数個の吐出口のそれぞれに対応して前記Ｓｉ基板上に設けられ、前記Ｓｉ基板上に設けられた隔壁によって仕切られた複数個の個別インク通路とを備えるインク噴射記録ヘッドチップを製造する方法であって、前記複数個の発熱抵抗体が形成された前記Ｓｉ基板上に前記隔壁を設けた後に、この隔壁の上に、前記複数個の吐出口を形成すべきプレートを接着する工程と、この接着されたプレートにフォトエッチングを用いて前記複数の吐出口を穿孔する工程とを含むことを特徴とするインク噴射記録ヘッドチップの製造方法を提供するものである。 In order to achieve the third object, the present invention provides a plurality of heating resistors formed of a thin film resistor and a thin film conductor formed on a Si substrate, and each of the plurality of heating resistors. Corresponding to the thin film resistor formed on the Si substrate, and provided in a substantially vertical direction substantially perpendicular to the heating resistor by sequentially energizing the plurality of heating resistors. A plurality of ejection ports for ejecting ink droplets, and a plurality of individual inks provided on the Si substrate corresponding to each of the plurality of ejection ports and partitioned by a partition provided on the Si substrate A method of manufacturing an ink jet recording head chip comprising a passage, wherein the partition is provided on the Si substrate on which the plurality of heating resistors are formed, and then the plurality of partitions are formed on the partition. Form discharge port A method of manufacturing an ink jet recording head chip, comprising: a step of adhering an adhesive plate; and a step of punching the plurality of ejection openings using photoetching on the adhered plate. .

また、上記のインク噴射記録ヘッドチップの製造方法であって、前記Ｓｉ基板上に駆動用ＬＳＩを形成する工程を含むのが好ましい。
また、上記のインク噴射記録ヘッドチップの製造方法であって、前記Ｓｉ基板の表側面に前記複数個の個別インク通路を連通するインク溝を形成するとともに、このインク溝と前記Ｓｉ基板の裏側面とを連通する少なくとも１個の連結穴を形成する工程を含むのが好ましい。 Further, it is preferable that the method of manufacturing the ink jet recording head chip includes a step of forming a driving LSI on the Si substrate.
Further, in the method for manufacturing the ink jet recording head chip, an ink groove that communicates the plurality of individual ink passages is formed on a front side surface of the Si substrate, and the ink groove and a back side surface of the Si substrate are formed. Preferably, the method includes a step of forming at least one connecting hole that communicates with each other.

また、前記インク溝の幅を１００〜２００μｍの範囲とし、前記連結穴のサイズを３００〜６００μｍ×６００〜１０００μｍの範囲とし、この連結穴が１００〜３００個の吐出口に対して１個の割合で穿たれるのが好ましい。
また、前記インク溝および前記少なくとも１個の連結穴を形成する工程は、前記複数の吐出口を穿孔する工程に先立って行われるのが好ましい。 Further, the width of the ink groove is in the range of 100 to 200 μm, the size of the connecting hole is in the range of 300 to 600 μm × 600 to 1000 μm, and this connecting hole has a ratio of one to 100 to 300 ejection ports. It is preferable to be worn with.
Further, it is preferable that the step of forming the ink groove and the at least one connection hole is performed prior to the step of punching the plurality of ejection openings.

また、前記薄膜抵抗体が反応性スパッタ法によって形成されるＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯまたはＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体であり、前記薄膜導体がスパッタ法によって形成されるＮｉ薄膜導体であるのが好ましい。
また、前記Ｎｉ薄膜導体はスパッタ法および電気めっき法によって形成されるのが好ましい。
また、前記プレートへの前記吐出口の形成は、反応性ドライエッチング法によって行われるのが好ましい。 The thin film resistor is a Cr-Si-SiO or Ta-Si-SiO alloy thin film resistor formed by a reactive sputtering method, and the thin film conductor is a Ni thin film conductor formed by a sputtering method. preferable.
The Ni thin film conductor is preferably formed by sputtering and electroplating.
Moreover, it is preferable that the discharge port is formed on the plate by a reactive dry etching method.

また、前記吐出口を形成すべき前記プレートは、耐熱性樹脂プレートであるのが好ましい。
また、前記プレートは、耐熱性樹脂プレートであり、前記プレートを接着する工程は、前記複数個の発熱抵抗体が形成された前記Ｓｉ基板上に前記隔壁を設けた後に、この隔壁の上に前記耐熱性樹脂プレートを前記Ｓｉ基板に貼付する工程であり、前記複数の吐出口を穿孔する工程は、前記耐熱性樹脂プレートの表面に金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜のオリフィス相当部分をフォトエッチングする工程と、前記耐熱性樹脂プレートの前記金属薄膜エッチング部分を反応性ドライエッチングする工程とを有するものであるのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said plate which should form the said discharge outlet is a heat resistant resin plate.
Further, the plate is a heat-resistant resin plate, and the step of bonding the plate is performed by providing the partition on the Si substrate on which the plurality of heating resistors are formed, and then on the partition. A step of attaching a heat-resistant resin plate to the Si substrate, and the step of punching the plurality of discharge ports includes a step of forming a metal thin film on a surface of the heat-resistant resin plate, and an orifice equivalent portion of the metal thin film. Preferably, the method includes a step of photoetching and a step of reactive dry etching the etched portion of the metal thin film of the heat resistant resin plate.

また、上記第３の目的を達成するために、本発明は、上記のインク噴射記録ヘッドチップの製造方法によって得られるインク噴射記録ヘッドチップを、前記複数個の個別インク通路を連通させるよう前記Ｓｉ基板の表側面に設けられたインク溝と前記Ｓｉ基板の裏側面とを連通する、前記Ｓｉ基板に形成された連結穴の数と同数あるいはそれ以下のインク供給路を備えたフレームに固定し、配線実装して組み立てられることを特徴とするインク噴射記録ヘッドの製造方法を提供するものである。 In order to achieve the third object, the present invention provides an ink jet recording head chip obtained by the method of manufacturing an ink jet recording head chip described above, wherein the Si ink is connected to the plurality of individual ink passages. The ink groove provided on the front side surface of the substrate communicates with the back side surface of the Si substrate, and is fixed to a frame provided with an ink supply path equal to or less than the number of connection holes formed in the Si substrate, The present invention provides a method for manufacturing an ink jet recording head, which is assembled by wiring mounting.

また、上記第４の目的を達成するために、本発明は、上記のインク噴射記録ヘッド、あるいは、上記のインク噴射記録ヘッドの製造方法を用いて得られるインク噴射記録ヘッドを搭載することを特徴とする記録装置を提供するものである。 Further, in order to achieve the above fourth object of the present invention, the Lee ink jet recording head, or to mount an ink jet recording head obtained by using the manufacturing method of the ink jet recording head A characteristic recording apparatus is provided.

本発明によれば、ノズル配列密度を従来技術の３倍以上として、数千ノズル以上／ヘッドという大規模な高集積ヘッド、例えば、１６００ｄｐｉのヘッドを実現するとともに、その製造と組み立て実装方法についても容易に量産化できるインク噴射記録ヘッドを提供することができる。
また、本発明によれば、上記のインク噴射記録ヘッドを用いる記録方法を提供することができる。 According to the present invention, the nozzle arrangement density is three times or more that of the prior art, and a large-scale highly integrated head of, for example, several thousand nozzles / head, for example, a head of 1600 dpi is realized. An ink jet recording head that can be easily mass-produced can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a recording method using the ink jet recording head.

また、本発明によれば、上記第１の態様のインク噴射記録ヘッドを実現して、しかも、このノズル列を高密度に２次元的に配列したヘッド基板を薄膜プロセスのみを用いて効果的に製造できるインク噴射記録ヘッドチップの製造方法およびこれを備えるインク噴射記録ヘッドの製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、オリフィスプレートの表面層のみを撥水処理できるインク噴射記録ヘッドチップおよびインク噴射記録ヘッドの製造方法を提供することができる。 In addition, according to the present invention, the ink jet recording head of the first aspect is realized, and a head substrate in which the nozzle rows are two-dimensionally arranged at high density is effectively used only by a thin film process. An ink jet recording head chip manufacturing method that can be manufactured and an ink jet recording head manufacturing method including the same can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording head chip and a method for manufacturing the ink jet recording head capable of performing a water repellent treatment only on the surface layer of the orifice plate.

また、本発明によれば、上記のインク噴射記録ヘッドを用いる記録装置およびヘッドクリーニングの削除または大巾な削減が可能な記録装置を提供することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a recording apparatus using the ink jet recording head and a recording apparatus that can eliminate or greatly reduce the head cleaning.

また、本発明によれば、以下に示す多くの効果を得ることができる。 Further, according to the present invention, many effects described below can be obtained.

（１）駆動用ＬＳＩの製造中に形成されるＳｉＯ₂層を発熱抵抗体の断熱層として利用できると共に、インク溝形成時におけるフォトマスクとしても利用でき、工程数を削除できる。 (1) The SiO ₂ layer formed during the manufacture of the driving LSI can be used as a heat insulating layer for the heating resistor, and can also be used as a photomask when forming ink grooves, thereby eliminating the number of steps.

（２）インク溝と連結穴が同時に形成でき、工程数を削減できる。 (2) Ink grooves and connecting holes can be formed simultaneously, and the number of processes can be reduced.

（３）オリフィスプレートの吐出口を該プレート接着後のフォトエッチングによって形成することにより、発熱抵抗体と吐出口の位置合わせが容易となり、１６００ｄｐｉという従来技術の３倍以上の高集積密度のヘッドも製造可能となる。 (3) By forming the discharge port of the orifice plate by photo-etching after bonding the plate, the positioning of the heating resistor and the discharge port is facilitated, and a head having a high integration density of 1600 dpi, which is 3 times or more that of the prior art. Manufacturable.

（４）オリフィスプレートのフォトエッチングを反応性ドライエッチングとすることによって、円筒形状の吐出口とすることができ、温度によって印字濃度が変化せず、また、サテライトドロップも発生しないヘッドとすることができる（本発明者の出願に係る特願平０６−２１０６０号明細書（特開平７−２２７９６７号公報）、特願平０６−１５６９４９号明細書（特開平８−２０１１０号公報）参照）。
また、３〜１０°傾斜させた円筒形状の吐出口とすることも可能で、これはラインヘッドのような長尺ヘッドを製造する上で不可欠な方法を提供できる（本発明者の出願に係る特願平０５−３１８２７２号明細書（特開平７−１７１９５６号公報）参照）。 (4) By using reactive dry etching for the photoetching of the orifice plate, a cylindrical discharge port can be formed, and the print density does not change with temperature, and a head that does not generate satellite drops is obtained. (See Japanese Patent Application No. 06-21060 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-227967) and Japanese Patent Application No. 06-156949 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-20110) related to the present inventor's application)).
Moreover, it is also possible to set it as the cylindrical discharge port inclined 3-10 degrees, and this can provide an indispensable method in manufacturing a elongate head like a line head (according to this inventor's application). Japanese Patent Application No. 05-318272 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-171956).

（５）狭いインク溝とこれに沿って設けられる比較的少ない連結穴は、ヘッド製造時におけるＳｉウエハの割れによる歩留低下を防ぐ。
（６）オリフィスプレートの表面層のみに撥水処理ができるので、ヘッドクリーニングの削除または大巾な削減が可能となる。 (5) The narrow ink grooves and the relatively few connecting holes provided along the narrow ink grooves prevent a decrease in yield due to cracking of the Si wafer during head manufacture.
(6) Since the water-repellent treatment can be performed only on the surface layer of the orifice plate, the head cleaning can be eliminated or greatly reduced.

（７）Ｓｉウエハ上に薄膜プロセスのみを用いて数万〜数１０万ノズルを一括して製造することができるので、大規模高集積密度のヘッドを安価に提供できる。 (7) Since tens of thousands to hundreds of thousands of nozzles can be collectively manufactured on a Si wafer using only a thin film process, a large-scale highly integrated head can be provided at low cost.

（８）従来技術のプリンタに不可欠であった種々の制御機構等（ヘッド温度の制御、駆動パルス巾制御、カラーバランス制御、等々）を削除できるプリンタを実現できる。 (8) A printer capable of deleting various control mechanisms (head temperature control, drive pulse width control, color balance control, etc.) that have been indispensable for printers of the prior art can be realized.

本発明の第１の態様のインク噴射記録ヘッドは、Ｓｉ基板の第１面上に形成された薄膜抵抗体と薄膜導体からなる複数個の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を駆動するべく同一Ｓｉ基板上に形成され、前記発熱抵抗体に接続された駆動用ＬＳＩと、前記複数個の発熱抵抗体に順次パルス通電することによって該発熱抵抗体と垂直またはほぼ垂直方向にインク滴を吐出する複数個の吐出口と、該複数個の吐出口のそれぞれに対応して該Ｓｉ基板上に設けられた複数個の個別インク通路と、該個別インク通路の全てが連通するべく前記Ｓｉ基板上に設けられた共通インク通路と、該共通インク通路の全長にわたって導通されるよう前記Ｓｉ基板に設けられた１本のインク溝と、該インク溝が前記Ｓｉ基板の第１面の裏面である第２面と連通するべく該Ｓｉ基板の第２面に穿たれた少なくとも１個の連結穴とからなるＳｉ基板のヘッドチップと、所定のインク供給路を有し、前記ヘッドチップを搭載する実装フレームとで構成される。 The ink jet recording head according to the first aspect of the present invention has a plurality of heat generating resistors formed on the first surface of the Si substrate and a plurality of heat generating resistors made of a thin film conductor, and the same for driving the heat generating resistors. A drive LSI formed on a Si substrate and connected to the heating resistor and a plurality of heating resistors are sequentially pulsed to discharge ink droplets in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the heating resistor. A plurality of ejection openings, a plurality of individual ink passages provided on the Si substrate corresponding to each of the plurality of ejection openings, and the individual ink passages on the Si substrate so that all of the individual ink passages communicate with each other. A common ink passage provided, one ink groove provided in the Si substrate so as to be conducted over the entire length of the common ink passage, and a second ink groove that is the back surface of the first surface of the Si substrate. To communicate with the surface i has a head chip of the Si substrate comprising at least one coupling hole bored on the second surface of the substrate, a predetermined ink supply path, and a mounting frame for mounting the head chip.

また、本発明の第３の態様のインク噴射記録ヘッドチップの製造方法は、上記第１の態様のインク噴射記録ヘッドを製造するに際し、
（１）Ｓｉウエハの第１面に駆動用ＬＳＩを形成する工程と、
（２）該Ｓｉウエハの第１面に薄膜抵抗体および薄膜導体を形成する工程と、
（３）該Ｓｉウエハの第１面に前記インク通路を構成する隔壁層を形成する工程と、
（４）該Ｓｉウエハの両面からＳｉ異方性エッチングによって前記インク溝および連結穴を形成する工程と、
（５）該Ｓｉウエハの第１面にオリフィスプレートを接着する工程と、
（６）該オリフィスプレートにフォトエッチングによって前記吐出口を形成する工程と、（７）該Ｓｉウエハを切断してヘッドチップに分割する工程とによって達成され、
また、本発明の第４の態様のインク噴射記録ヘッドの製造方法は、さらに、
（８）こうして製造されたインク噴射記録ヘッドチップを前記実装フレームにダイボンディングし、配線実装して組み立てる工程によって達成される。 Further, the manufacturing method of the ink jet recording head chip according to the third aspect of the present invention, when manufacturing the ink jet recording head according to the first aspect,
(1) forming a driving LSI on the first surface of the Si wafer;
(2) forming a thin film resistor and a thin film conductor on the first surface of the Si wafer;
(3) forming a partition layer constituting the ink passage on the first surface of the Si wafer;
(4) forming the ink groove and the connecting hole by Si anisotropic etching from both sides of the Si wafer;
(5) bonding an orifice plate to the first surface of the Si wafer;
(6) formed by the step of forming the discharge port by photoetching in the orifice plate, and (7) the step of cutting the Si wafer and dividing it into head chips.
The method for manufacturing the ink jet recording head according to the fourth aspect of the present invention further includes:
(8) The ink jet recording head chip manufactured in this way is achieved by a process of die bonding to the mounting frame, wiring mounting and assembly.

また、上記本発明は、前記Ｓｉウエハの結晶方位が（１００）または（１１０）である単結晶Ｓｉウエハであることにより達成される。
また、前記薄膜抵抗体が反応性スパッタ法によって形成されるＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯまたはＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体であり、前記薄膜導体が高速スパッタ法によって形成されるＮｉ薄膜導体であること、或いは前記Ｎｉ薄膜導体は高速スパッタ法および電気めっき法によって形成されることによって効果的に達成される。
また、前記ヘッドチップの複数個分が同一Ｓｉ基板上に並列に形成されたヘッドチップを同数のインク供給路を有するフレームにダイボンディングし、配線実装して組み立てることにより達成される。 In addition, the present invention is achieved by a single crystal Si wafer in which the crystal orientation of the Si wafer is (100) or (110).
The thin film resistor is a Cr-Si-SiO or Ta-Si-SiO alloy thin film resistor formed by a reactive sputtering method, and the thin film conductor is a Ni thin film conductor formed by a high-speed sputtering method. Alternatively, the Ni thin film conductor is effectively achieved by being formed by a high speed sputtering method and an electroplating method.
Also, this is achieved by assembling a head chip in which a plurality of the head chips are formed in parallel on the same Si substrate by die-bonding to a frame having the same number of ink supply paths and wiring mounting.

また、前記隔壁層を耐熱性樹脂とし、その熱分解開始温度を４００℃以上とすることにより達成される。
また、前記オリフィスプレートを耐熱性樹脂とし、フォトエッチングによる前記吐出口の形成を反応性ドライエッチング法とすること、或いは前記オリフィスプレートは、
（１）前記耐熱性樹脂プレートを前記Ｓｉウエハに貼付する工程と、
（２）前記耐熱性樹脂プレートの表面に金属薄膜を形成する工程と、
（３）前記金属薄膜のオリフィス相当部分をフォトエッチングする工程と、
（４）前記耐熱性樹脂プレートの前記金属薄膜エッチング部分を反応性ドライエッチングする工程と、
（５）前記金属薄膜の表面に、該金属薄膜を電極として撥水性被膜を形成する工程
を経て形成されることにより達成される。 The partition layer is made of a heat resistant resin, and the thermal decomposition starting temperature is 400 ° C. or higher.
Further, the orifice plate is made of a heat resistant resin, and the discharge port is formed by a reactive dry etching method by photoetching, or the orifice plate is
(1) attaching the heat-resistant resin plate to the Si wafer;
(2) forming a metal thin film on the surface of the heat resistant resin plate;
(3) a step of photoetching a portion corresponding to the orifice of the metal thin film;
(4) reactive dry etching the metal thin film etching portion of the heat resistant resin plate;
(5) This is achieved by forming on the surface of the metal thin film through a step of forming a water-repellent coating using the metal thin film as an electrode.

また、前記インク溝の幅を１００〜２００μｍの範囲、前記連結穴の穴径を３００〜６００μｍ×６００〜１０００μｍの範囲とし、該連結穴が１００〜３００個の吐出口に対して１個の割合で穿たれていることにより達成される。
前記フレームを、該ヘッドチップの第２面に並ぶ複数の連結穴または連結穴列のそれぞれをカバーする如く設けられた複数個のフレーム側インク穴またはインク溝と、該フレーム側インク穴またはインク溝のそれぞれと連通する複数個のインク供給口とを有するものとすること、前記ヘッドチップの複数個分が同一フレーム上に実装されることによって達成される。 Further, the width of the ink groove is in the range of 100 to 200 μm, the hole diameter of the connecting hole is in the range of 300 to 600 μm × 600 to 1000 μm, and the connecting hole has a ratio of one to 100 to 300 ejection ports. This is achieved by being worn at the end.
A plurality of frame-side ink holes or ink grooves provided to cover the frame so as to cover each of a plurality of connection holes or connection hole rows arranged on the second surface of the head chip, and the frame-side ink holes or ink grooves This is achieved by having a plurality of ink supply ports communicating with each of the head chips and mounting a plurality of head chips on the same frame.

上記のような第３および第４の態様のプロセスで第１の態様のインク噴射ヘッドを製造することによって、以下に示すような作用を得ることができる。 By manufacturing the ink jet head of the first aspect by the processes of the third and fourth aspects as described above, the following effects can be obtained.

（１）駆動用ＬＳＩの製造中に形成されるＳｉＯ₂ 層を発熱抵抗体の断熱層として利用できると共に、インク溝形成時におけるフォトマスクとしても利用でき、工程数を削除できる。
（２）インク溝と連結穴が同時に形成でき、工程数を削減できる。
（３）オリフィスプレートの吐出口を該プレート接着後のフォトエッチングによって形成することにより、発熱抵抗体と吐出口の位置合わせが容易となり、１６００ｄｐｉという従来技術の３倍以上の高集積密度のヘッドも製造可能となる。 (1) The SiO ₂ layer formed during the manufacture of the driving LSI can be used as a heat insulating layer for the heating resistor, and can also be used as a photomask when forming ink grooves, thereby eliminating the number of steps.
(2) Ink grooves and connecting holes can be formed simultaneously, and the number of processes can be reduced.
(3) By forming the discharge port of the orifice plate by photo-etching after bonding the plate, the positioning of the heating resistor and the discharge port is facilitated, and a head having a high integration density of 1600 dpi, which is 3 times or more that of the prior art. Manufacturable.

（７）Ｓｉウエハ上に薄膜プロセスのみを用いて数万〜数１０万ノズルを一括して製造することができるので、大規模高集積密度のヘッドを安価に提供できる。
（８）従来技術のプリンタに不可欠であった種々の制御機構等（ヘッド温度の制御、駆動パルス巾制御、カラーバランス制御、等々）を削除できるプリンタを実現できる。 (7) Since tens of thousands to hundreds of thousands of nozzles can be collectively manufactured on a Si wafer using only a thin film process, a large-scale highly integrated head can be provided at low cost.
(8) A printer capable of deleting various control mechanisms (head temperature control, drive pulse width control, color balance control, etc.) that have been indispensable for printers of the prior art can be realized.

以下、図面を用いて実施例１を説明する。 Embodiment 1 will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明になるインク噴射記録ヘッドの１ノズル列分の断面図であり、この断面図に示されているＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’断面図の各々を図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。インク吐出ノズル１２の配列密度が４００ｄｐｉ（ドット／インチ）のヘッドを例に、その製造方法を以下に示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view of one nozzle row of an ink jet recording head according to the present invention, and each of AA ′, BB ′, and CC ′ cross-sectional views shown in this cross-sectional view is shown. It is shown in (a), (b), and (c) of FIG. A method for manufacturing the head will be described below, taking as an example a head having an arrangement density of the ink discharge nozzles 12 of 400 dpi (dots / inch).

（１）の工程
Ｓｉウエハ１の第１面に駆動用ＬＳＩデバイス２を形成する。これには、（１１０）Ｓｉウエハ用に若干の変更が加えられた標準的なバイポーラＬＳＩ製造プロセスが適用される。なお、ここに言う標準的なバイポーラＬＳＩ製造プロセスとは、（１００）Ｓｉウエハまたは（１００）から約４度傾いたＳｉウエハ（４°ＯＦＦＳｉウエハ）に対して確立されているバイポーラＬＳＩ製造プロセスのことである。そして、インク溝１４が配置される部分のＳｉＯ₂ 膜をフォトエッチングによって除去しておく。これは、Ｓｉ異方性エッチングの時のフォトレジストとして用いるための準備である。 Step (1) The driving LSI device 2 is formed on the first surface of the Si wafer 1. For this, a standard bipolar LSI manufacturing process with some modifications for (110) Si wafer is applied. The standard bipolar LSI manufacturing process referred to here is a bipolar LSI manufacturing process established for a (100) Si wafer or a Si wafer (4 ° OFF Si wafer) tilted by about 4 degrees from (100). That's it. Then, the portion of the SiO ₂ film where the ink groove 14 is disposed is removed by photoetching. This is a preparation for use as a photoresist during Si anisotropic etching.

なお、このＳｉＯ₂ 膜は、ＬＳＩ製造工程中に形成されているもので、熱酸化ＳｉＯ₂ 膜、ＳＯＧ膜（スピンオングラスＳｉＯ₂ 膜）、ＰＳＧ膜（リン入りＳｉＯ₂ 膜）並びにＡｌ多層配線用層間ＳｉＯ₂ 膜等の積層膜からなっており、合計膜厚約２μｍである。また、ここでは駆動用ＬＳＩデバイス２をバイポーラとする例を示したが、ＢｉＣＭＯＳ，ＰｏｗｅｒＭＯＳとすることも可能であり、どれを選択するかは、ウエハの製造コストとチップサイズ、並びに製造歩留まり等を総合して決定される。 This SiO ₂ film is formed during the LSI manufacturing process, and is used for thermally oxidized SiO ₂ film, SOG film (spin-on-glass SiO ₂ film), PSG film (phosphorus-containing SiO ₂ film), and Al multilayer wiring. It consists of a laminated film such as an interlayer SiO ₂ film, and the total film thickness is about 2 μm. In addition, although an example in which the driving LSI device 2 is bipolar is shown here, BiCMOS or PowerMOS can also be used. Which one is selected depends on the manufacturing cost of the wafer, the chip size, the manufacturing yield, and the like. It is decided in total.

図１、図２に示される駆動用配線導体７は、次の（２）工程で形成される薄膜発熱抵抗体３を駆動するための配線であり、電源、グランドの他、データ、クロック、ラッチなどの駆動信号を伝えるための配線である。外部からはこの基板の片側に配線されている接続端子から各配線導体に信号などが入力されるようになっている。なお、スルーホール接続部６は、駆動用ＬＳＩデバイス２と各薄膜発熱抵抗体３とを個別配線導体４で接続するための接続点である。 A driving wiring conductor 7 shown in FIGS. 1 and 2 is a wiring for driving the thin film heating resistor 3 formed in the next step (2). In addition to a power source and a ground, data, a clock, a latch Wiring for transmitting drive signals such as. From the outside, a signal or the like is input to each wiring conductor from a connection terminal wired on one side of the substrate. The through-hole connecting portion 6 is a connection point for connecting the driving LSI device 2 and each thin film heating resistor 3 with the individual wiring conductor 4.

（２）の工程
Ｓｉウエハ１に、スパッタ法でＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯまたはＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体とＮｉ金属薄膜とをスパッタ法で形成し、フォトエッチングで薄膜発熱抵抗体３、個別薄膜導体４、共通薄膜導体５を形成する。これらの形成方法については、本発明者の出願に係る特開平０６−７１８８８号公報、特願平０５−９０１２３号明細書（特開平６−２９７７１４号公報参照）、特願平０５−２７２４５２号明細書（特開平７−１２５２１２号公報参照）等に詳しく記載したので省略するが、合金薄膜抵抗体は、酸素を含むアルゴン雰囲気中での反応性スパッタ法で、Ｎｉ金属薄膜は、高磁場中での高速スパッタ法で形成する。尚、これらのヒータとＳｉウエハの間には、上に述べたＬＳＩの製造中に形成されている約２μｍ厚さのＳｉＯ₂ 層があり、これをヒータの断熱層として利用する。また、合金薄膜抵抗体の膜厚は、約０．１μｍ、Ｎｉ薄膜は約１μｍ、このヒータの抵抗値は、約３００Ωである。 Step (2) On the Si wafer 1, a Cr—Si—SiO or Ta—Si—SiO alloy thin film resistor and a Ni metal thin film are formed by sputtering, and the thin film heating resistor 3 is individually formed by photoetching. A thin film conductor 4 and a common thin film conductor 5 are formed. Regarding these forming methods, Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-71888, Japanese Patent Application No. 05-90123 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-297714), Japanese Patent Application No. 05-272552, which are filed by the present inventors. The alloy thin film resistor is a reactive sputtering method in an argon atmosphere containing oxygen, and the Ni metal thin film is in a high magnetic field. The high-speed sputtering method is used. Between these heaters and the Si wafer, there is a SiO ₂ layer having a thickness of about 2 μm formed during the manufacture of the LSI described above, and this is used as a heat insulating layer of the heater. Further, the film thickness of the alloy thin film resistor is about 0.1 μm, the Ni thin film is about 1 μm, and the resistance value of this heater is about 300Ω.

（３）の工程
前記Ｓｉウエハ１の第１面に２０μｍ厚さのポリイミドを積層させ、有機ケイ素系レジストを用いたフォトドライエッチングによって隔壁８を形成する。この場合のエッチングは、ドライエッチング、特に、反応性ドライエッチング法の採用が微細化の点で優れている。この反応性ドライエッチングは、電子サイクロトロン共鳴によって励起させた酸素プラズマによって行ったが、垂直にきれいな形状で隔壁を形成することができ、個別インク通路９と共通インク通路１０とが形成される。 Step (3) 20 μm-thick polyimide is laminated on the first surface of the Si wafer 1, and the partition walls 8 are formed by photodry etching using an organosilicon resist. In this case, the dry etching, particularly the reactive dry etching method is excellent in terms of miniaturization. This reactive dry etching was performed by oxygen plasma excited by electron cyclotron resonance. However, the partition walls can be formed in a vertically clean shape, and the individual ink passages 9 and the common ink passages 10 are formed.

ポリイミド材料による隔壁８の形成方法としては、感光性ポリイミドの塗布、露光、現像、硬化という方法を用いる方が簡単であるが、現時点では、その膜厚は１０μｍ程度が限界であり、その厚膜化が待たれている。しかし、インク吐出ノズル１２の配列密度が８００ｄｐｉと超高密度の場合は隔壁８の厚さは１０μｍ程度でも良く、現時点でも利用可能である。このように隔壁８の構成材料に耐熱性樹脂を用いる例は今まで例がない。 As a method for forming the partition wall 8 using a polyimide material, it is easier to use a method of applying, exposing, developing, and curing photosensitive polyimide, but at present, the film thickness is limited to about 10 μm. It is awaited. However, when the arrangement density of the ink discharge nozzles 12 is as high as 800 dpi, the partition wall 8 may have a thickness of about 10 μm and can be used at the present time. Thus, there is no example of using a heat resistant resin for the constituent material of the partition wall 8 until now.

従来は、耐熱性の低い感光性レジスト材料を用いるのが通例であったため、発熱抵抗体の表面温度のパルス発熱（３００℃以上）に耐え得るように、これから充分に離れた位置（約１０μｍ）に隔壁を形成しなければならず、ノズルの配列密度は４００ｄｐｉが従来技術の最大値となっていた。 Conventionally, it has been usual to use a photosensitive resist material having low heat resistance, so that it is sufficiently away from the surface (about 10 μm) so that it can withstand pulse heat generation (300 ° C. or higher) of the surface temperature of the heating resistor. A partition wall must be formed in the nozzle, and the nozzle arrangement density is 400 dpi, which is the maximum value of the prior art.

これに対して、本願発明では、図４に例示するように、発熱抵抗体３の温度が３００℃以上に上昇しても、隔壁材料として熱分解開始温度が４００℃を超えるポリイミドのような耐熱性樹脂を用いる限り、信頼性の高い隔壁として使用できるのである。すなわち、８００ｄｐｉ（Ｗ＝２２μｍ、Ｔ＝９μｍ、Ｈ＝１７μｍ）のヘッドに対し、フォトエッチングによる製造誤差を考えても充分に信頼性の高い隔壁が形成できるのである。そして、図５に示すように、一本のインク溝の両側に８００ｄｐｉのノズル列を形成することによって、１６００ｄｐｉの配列密度を持つフルカラー用ラインヘッドも製作可能となるのである。このためには、次に述べる（５）と（６）の工程のノズル形成プロセスが必須となることは言うまでもない。 On the other hand, in the present invention, as illustrated in FIG. 4, even when the temperature of the heating resistor 3 rises to 300 ° C. or higher, a heat resistance such as polyimide having a thermal decomposition start temperature exceeding 400 ° C. as a partition material. As long as the conductive resin is used, it can be used as a highly reliable partition wall. That is, a sufficiently reliable partition wall can be formed for a head of 800 dpi (W = 22 μm, T = 9 μm, H = 17 μm) even when manufacturing errors due to photoetching are considered. As shown in FIG. 5, by forming 800 dpi nozzle rows on both sides of one ink groove, a full-color line head having an arrangement density of 1600 dpi can be manufactured. For this purpose, it goes without saying that the nozzle formation process of the following steps (5) and (6) is essential.

（４）の工程
Ｓｉウエハ１の裏面に連結穴１５のためのフォトレジストを形成し、ウエハの両面からＳｉ異方性エッチングによってインク溝１４と連結穴１５とを同時に形成する。異方性エッチング液としては、ヒドラジン水溶液、ＫＯＨ水溶液、エチレンジアミン水溶液等が利用でき、（１１０）Ｓｉウエハの場合は、図１に示すように、垂直にエッチングされるのが特徴である。一方、（１００）または４°ＯＦＦＳｉウエハを利用する場合は、図６に示すように約５５°の傾斜を持ってエッチングされるので、Ｓｉ基板の開口面は、若干広くしておく必要がある。異方性エッチングは、このようにＳｉ単結晶の（１１０）または（１００）面と（１１１）面とのエッチング速さが極端に違う性質を利用したもので、通常の等方性エッチングでは、不可能な加工も出来るという特徴を持っている。本願発明は、発熱抵抗体３とＳｉ基板１の間に設けなければならない断熱層として駆動用ＬＳＩ製造工程中に形成されるＳｉＯ₂ 膜を利用し、しかも、それをそのまま異方性エッチング用レジストとしても用い、しかも、インク溝と連結穴とを一回のエッチングで同時に形成するところに大きな特徴がある。 Step (4) A photoresist for the connection hole 15 is formed on the back surface of the Si wafer 1, and the ink groove 14 and the connection hole 15 are simultaneously formed from both surfaces of the wafer by Si anisotropic etching. As the anisotropic etching solution, a hydrazine aqueous solution, a KOH aqueous solution, an ethylenediamine aqueous solution or the like can be used. In the case of a (110) Si wafer, as shown in FIG. 1, it is characterized in that it is etched vertically. On the other hand, when using a (100) or 4 ° OFF Si wafer, etching is performed with an inclination of about 55 ° as shown in FIG. 6, so the opening surface of the Si substrate needs to be slightly wider. is there. Anisotropic etching utilizes the property that the etching speed of the (110) or (100) plane and the (111) plane of Si single crystal is extremely different as described above. In normal isotropic etching, It has the feature that it can also be processed. The present invention uses a SiO ₂ film formed during the manufacturing process of the driving LSI as a heat insulating layer that must be provided between the heating resistor 3 and the Si substrate 1, and it is used as it is as a resist for anisotropic etching. In addition, the ink groove and the connecting hole are simultaneously formed by one etching.

なお、上記した異方性エッチング液は、Ｎｉ薄膜やポリイミド隔壁を若干エッチングする場合もあり、このためエッチング時間を極力短くしなければならないケースもある。この場合には、上記（１）または（２）の工程後、Ｓｉウエハの第１面を保護した状態で第２面にフォト異方性エッチングで深い連結穴１５を形成しておく方法が有効となる。このようなウエハを（４）工程で両面から異方性エッチングを行うと、インク溝１４の形成を連結穴１５の追加エッチングの時間は、１/ ５〜１/ １０に短縮でき、実害のない加工ができる。 Note that the above anisotropic etching solution may slightly etch the Ni thin film and the polyimide partition wall, and therefore, the etching time may have to be shortened as much as possible. In this case, after the step (1) or (2), it is effective to form the deep connection hole 15 on the second surface by photo anisotropic etching while protecting the first surface of the Si wafer. It becomes. When such a wafer is anisotropically etched from both sides in the step (4), the time for the additional etching of the connecting hole 15 for forming the ink groove 14 can be shortened to 1/5 to 1/10, which is not harmful. Can be processed.

さて、インク溝１４の幅は、Ｓｉ基板１の強度低下、オリフィスプレート１１のたわみおよびチップサイズなどの観点から狭い方がよいが、連結穴１５の個数を少なくし、しかも、インク溝１４との組合せによるインクの流路抵抗を大きくしないためには、広い方がよい。そして、共通インク通路１０の流路抵抗よりは十分小さくすることも考慮すると、インク溝１４の幅は、１００〜２００μｍが適当である。そして、このインク溝１４の断面積と同等の断面積を連結穴１５の最小断面積とすると、連結穴１５の基板面での穴径は（３００〜６００）μｍ×（６００〜１０００）μｍの範囲とするのが適当である。これらに対する実際のインク吐出のデータについては後に述べる。 The width of the ink groove 14 is preferably narrow from the viewpoint of the strength reduction of the Si substrate 1, the deflection of the orifice plate 11, the chip size, and the like. However, the number of the connecting holes 15 is reduced and the width of the ink groove 14 is reduced. In order not to increase the flow path resistance of the ink by the combination, a wider one is better. Considering that the flow resistance of the common ink passage 10 is sufficiently smaller, the width of the ink groove 14 is suitably 100 to 200 μm. When the cross-sectional area equivalent to the cross-sectional area of the ink groove 14 is the minimum cross-sectional area of the connecting hole 15, the hole diameter on the substrate surface of the connecting hole 15 is (300 to 600) μm × (600 to 1000) μm. A range is appropriate. Actual ink ejection data for these will be described later.

（５）の工程
オリフィスプレート１１として、Ｓｉウエハ１の第１面に厚さ約６０μｍのポリイミドフィルム（厚さ約１０μｍのエポキシ接着層を含む）を接着硬化させる。このフィルムの厚さは、吐出インク量と密接に関係しており、ノズルの配列密度が３００〜８００ｄｐｉの範囲では、２０〜８０μｍの範囲から選択するのが良い。 Step (5) As the orifice plate 11, a polyimide film having a thickness of about 60 μm (including an epoxy adhesive layer having a thickness of about 10 μm) is bonded and cured to the first surface of the Si wafer 1. The thickness of this film is closely related to the amount of ink ejected, and when the nozzle arrangement density is in the range of 300 to 800 dpi, it is preferably selected from the range of 20 to 80 μm.

（６）の工程
このポリイミドフィルムに前記（３）の工程で説明したのと同じフォトドライエッチングで４０μｍφのインク吐出口１２を４００ｄｐｉの配列密度で発熱抵抗体３の真上に形成する。この反応性ドライエッチングは、２０μｍφのインク吐出口を８００ｄｐｉの密度できれいな形状であけることができることを確認している。 Step (6) A 40 μmφ ink discharge port 12 is formed on the polyimide film directly above the heating resistor 3 with an array density of 400 dpi by the same photo-dry etching as described in the step (3). It has been confirmed that this reactive dry etching can make a 20 μmφ ink discharge port in a clean shape at a density of 800 dpi.

なお、前記（５）と（６）の工程は、多くのノズル列を形成した薄いオリフィスプレートをインク通路の形成されている基板に位置合わせしながら接着する従来方法に比較し、格段の位置合わせ精度と製造歩留まりの向上が達成できることは改めて説明するまでもないことであろう。そして、８００ｄｐｉあるいは１６００ｄｐｉという大規模高集積密度のヘッド（図５参照）においては、この方法以外で製造することは不可能である。また、長尺のラインヘッドを製造する場合、本発明者の出願に係る特願平５−３１８２７２号明細書（特開平７−１７１９５６号公報参照）に記載の傾斜ノズル技術を利用すると容易に製造することが可能となる。すなわち、ドライエッチング装置内に設置する基板の傾きを３〜１０゜傾斜させることで、インク吐出口を垂直方向から３〜１０゜傾けてきれいに形成できる方法があり、これが利用できる。 The steps (5) and (6) are much more effective than the conventional method in which a thin orifice plate having a number of nozzle rows is bonded to a substrate on which an ink passage is formed. Needless to say, the improvement in accuracy and manufacturing yield can be achieved. A large-scale high integration density head (see FIG. 5) of 800 dpi or 1600 dpi cannot be manufactured by any method other than this method. Further, when manufacturing a long line head, it is easy to manufacture by using the inclined nozzle technique described in Japanese Patent Application No. 5-318272 (refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-171956) relating to the present inventor's application. It becomes possible to do. That is, there is a method in which the ink discharge port can be tilted 3 to 10 degrees from the vertical direction by tilting the substrate installed in the dry etching apparatus by 3 to 10 degrees, which can be used.

（７）の工程
Ｓｉウエハ１を規定の寸法に切断してヘッドチップに分割する。
（８）の工程
前記ヘッドチップを所定のインク供給路を有するフレーム１７にダイボンディングし、配線実装することによってプリントヘッドとして完成する。 Step (7) The Si wafer 1 is cut into a predetermined size and divided into head chips.
Step (8) The head chip is die-bonded to a frame 17 having a predetermined ink supply path, and is mounted by wiring to complete a print head.

このヘッドがＡ４フルカラー用ラインヘッドである場合の実装例を図３、図７、図８、図９に示す。なお、図３は、図７に示すＤ−Ｄ’断面図であり、図１に示すモノクロ用のヘッド基板（１、８、１１）が、４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）一体のヘッドチップ（１、８、１１）としてフレーム１７上にダイボンディングされている。 Examples of mounting when this head is an A4 full-color line head are shown in FIG. 3, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ shown in FIG. 7. The monochrome head substrate (1, 8, 11) shown in FIG. 1 is integrated with four colors (yellow, magenta, cyan, black). It is die-bonded on the frame 17 as a head chip (1, 8, 11).

図３におけるヘッドチップ（１、８、１１）の幅は約６．８ｍｍであり、この中に約１．６ｍｍ間隔で４色のノズル列（図７参照）が配置されている。各色のインクは、フレーム１７に設けられたインク供給パイプ１９のインク供給穴１８を通してフレーム１７側のインク溝１６に供給され、このインク溝１６と平行して形成されているＳｉ基板１内のインク溝１４へは、これらと平行して間歇的にあけられているＳｉ基板内の連結穴１５を通して供給される。この連結穴１５は１００〜３００個のインク吐出ノズルに対して１個の割合で形成されているが、そのサイズ等、詳細は後で説明する。 The width of the head chip (1, 8, 11) in FIG. 3 is about 6.8 mm, and nozzle rows of four colors (see FIG. 7) are arranged at intervals of about 1.6 mm. The ink of each color is supplied to the ink groove 16 on the frame 17 side through the ink supply hole 18 of the ink supply pipe 19 provided in the frame 17, and the ink in the Si substrate 1 formed in parallel with the ink groove 16. The groove 14 is supplied through a connection hole 15 in the Si substrate that is intermittently opened in parallel with these grooves. The connecting hole 15 is formed at a ratio of one to 100 to 300 ink ejection nozzles, and details such as the size will be described later.

本実施例では４００ｄｐｉの４色フルカラ−用ラインヘッドの例を示すが、単色または２〜３色のマルチカラ−用とか、ノズル数を少なくした走査型ヘッドを作れることは説明するまでもないであろう。 In this embodiment, an example of a line head for a full color of 400 dpi is shown. Needless to say, however, it is possible to make a scanning head with a reduced number of nozzles, such as a single color or a multicolor of 2 to 3 colors. Let's go.

図３に示すＡ４フルカラーラインヘッドをオリフィスプレート１１側から見た外観図を図７に、この側面図を図８に、図７のＥ−Ｅ’断面の拡大図を図９に示す。図７に示すように、Ａ４フルカラーラインヘッドの４列に並ぶインク吐出ノズル列１２が４００ｄｐｉの密度で約２１０mmの長さで配置されている。これを半導体分野で現在実用されている５インチまたは６インチＳｉ基板から製造するため、１／２サイズのラインヘッドチップ（１、８、１１）を作り、対称に作られた２チップを中央部で突き合わせて１個のフレーム１７上にダイボンディングして組み立てる。右側のヘッドを駆動する電源と信号線は、Ｓｉ基板１の右端部からテープキャリア２０によってフレーム１７の裏側に固定されているコネクタ２１に接続される。押え金具２２はテープキャリア２０の固定に利用される。Ｓｉ基板１の右端部で配線とテープキャリア２０とが一括ボンディングされている部分は樹脂モールドによって保護されているが、詳細な構造は省略した。また、コネクタ２１の内部構造についても省略した。なお、左側のヘッドについては左端部で上記と同一の接続実装が行われていることは説明するまでもないことである。 FIG. 7 is an external view of the A4 full color line head shown in FIG. 3 viewed from the orifice plate 11 side, FIG. 8 is a side view thereof, and FIG. 9 is an enlarged view of the E-E 'cross section of FIG. As shown in FIG. 7, the ink discharge nozzle rows 12 arranged in four rows of the A4 full color line head are arranged with a density of 400 dpi and a length of about 210 mm. In order to manufacture this from a 5-inch or 6-inch Si substrate currently in practical use in the semiconductor field, a 1 / 2-size line head chip (1, 8, 11) is made, and two symmetrically produced chips are placed in the center. And die-bonded on one frame 17 and assembled. The power source and signal line for driving the right head are connected to the connector 21 fixed to the back side of the frame 17 by the tape carrier 20 from the right end of the Si substrate 1. The presser fitting 22 is used for fixing the tape carrier 20. The portion where the wiring and the tape carrier 20 are bonded together at the right end of the Si substrate 1 is protected by a resin mold, but the detailed structure is omitted. Further, the internal structure of the connector 21 is also omitted. Needless to say, the left side head is mounted and connected in the same manner as described above at the left end.

この右半分と左半分のヘッドは、お互いにインクの供給と駆動を完全に独立して行うことも可能となっている。そして、中央部での突合せ位置における印字ドット位置の配列を乱すことなく、２個のヘッドチップを容易に加工、組み立てる方法として、前にも述べた本発明者の出願に係る特願平０５−３１８２７２号明細書（特開平７−１７１９５６号公報参照）になる技術を適用することは言うまでもない。なお、テープキャリア２０によって接続しなければならない電源、信号線の本数は５〜６本／各色なので、ヘッドチップ端面でギャングボンディングしなければならない端子密度は約４本／mmであり、接続実装技術としては容易なレベルである。 The right and left half heads can supply and drive ink independently of each other. As a method of easily processing and assembling the two head chips without disturbing the arrangement of the print dot positions at the abutting position in the central portion, Japanese Patent Application No. 05- Needless to say, the technique described in the specification of Japanese Patent No. 318272 (see Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-171956) is applied. Since the number of power supply and signal lines that must be connected by the tape carrier 20 is 5 to 6 / each color, the terminal density that must be gang-bonded at the end face of the head chip is about 4 / mm. As an easy level.

このようにして製作したラインヘッド３１を用いたＡ４フルカラープリンタの一実施例の断面図を図１０に示す。図１０の詳細については、本発明者の出願に係る特願平０６−９０１２３号明細書（特開平６−２９７７１４号公報参照）、特願平０６−６５００５号明細書（特開平７−２６６５７０号公報参照）、特願平０６−１００１４３号明細書（特開平７−３０４１６７号公報参照）、特願平０６−１３７１９８号明細書（特開平８−１９２４号公報参照）に記載したので省略するが、プリヒーティングと真空吸着搬送によって、普通紙、再生紙に対しても滲みのない高品質のフルカラー印刷が２０〜３０ｐｐｍという超高速（従来技術の約１００倍）で印刷乾燥することが可能となったのである。 FIG. 10 shows a cross-sectional view of an embodiment of an A4 full-color printer using the line head 31 manufactured as described above. For details of FIG. 10, Japanese Patent Application No. 06-90123 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-297714) and Japanese Patent Application No. 06-65005 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-266570) relating to the present inventor's application. Gazette), Japanese Patent Application No. 06-100143 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-304167) and Japanese Patent Application No. 06-137198 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-1924), but are omitted. By preheating and vacuum suction conveyance, it is possible to print and dry high-quality full-color printing without bleeding on plain paper and recycled paper at an ultra-high speed of 20 to 30 ppm (about 100 times that of the conventional technology). It became.

以下、図１０に示す構成のプリンタに種々の条件で製作したラインヘッドを実装し、印字評価した結果について説明する。なお、ヘッドの駆動条件は、ヒータへの投入エネルギ密度が２．５Ｗ／５０μｍ□×１μＳであり、本発明者の出願に係る特願平０５−２７２４５１号明細書（特開平７−１２５２１２号公報参照）に記載のゆらぎ核沸騰を利用している。また、奇数列のノズルを０．２μＳの時間差で順次駆動させ、その後で偶数列のノズルを同じく０．２μＳの時間差で順次駆動、左半分と右半分のヘッドは同時に駆動させる方法を採用しており、約０．３４ｍｓで１ライン分（３３４０ドット×４色）の印字が完了する。この駆動方法も、本発明者の出願に係る特願平０５−２３１９１３号明細書（特開平７−８１０６１号公報参照）に記載の吐出インク液滴が飛翔中に合体して印字品質を低下させることのないヘッド駆動方法、並びに特願平０６−４９２０２号（特開平７−３０４１７４号公報参照）に記載のクロストークのないヘッド駆動方法であり、高品質印字の可能な方法である。なお、記録紙の搬送速度は１ライン／０．７ｍｓ（インク吐出繰り返し周波数≒１．５ＫＨｚ）としており、Ａ４用紙で約１５ｐｐｍの印刷速度に相当している。 Hereinafter, a description will be given of the result of printing evaluation by mounting a line head manufactured under various conditions on the printer having the configuration shown in FIG. The driving condition of the head is that the energy density applied to the heater is 2.5 W / 50 μm □ × 1 μS, and Japanese Patent Application No. 05-272451 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-125212) related to the present inventor's application. Fluctuation nucleate boiling described in (Ref.) Is used. Furthermore, the odd-numbered nozzles are sequentially driven with a time difference of 0.2 μS, and then the even-numbered nozzles are sequentially driven with the same time difference of 0.2 μS, and the left and right half heads are driven simultaneously. Thus, printing for one line (3340 dots × 4 colors) is completed in about 0.34 ms. Also in this driving method, the ejected ink droplets described in Japanese Patent Application No. 05-231913 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-81061) relating to the application of the present inventor coalesce during the flight and deteriorate the print quality. And a head driving method without crosstalk described in Japanese Patent Application No. 06-49202 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-304174), and a method capable of high quality printing. The conveyance speed of the recording paper is 1 line / 0.7 ms (ink discharge repetition frequency≈1.5 KHz), which corresponds to a printing speed of about 15 ppm with A4 paper.

試作評価した４００ｄｐｉのＡ４フルカラーラインヘッドは、Ｓｉ基板の厚さを４００μｍ、（１１０）Ｓｉ基板の場合のインク溝１４の幅を１００μｍ、連結穴１５の幅を３００μｍ、長さを６００μｍとし、いずれも深さは２００μｍ強とした。（１００）または４°ＯＦＦＳｉ基板の場合は、インク溝１４の開口幅を２００μｍ、連結穴の開口幅を６００μｍ、長さを１０００μｍとし、インク溝１４と連結穴１５の実質的な断面積を（１１０）Ｓｉ基板の場合とほぼ同等としてインク液路としての流路抵抗をそろえて評価した。また、フレーム側インク溝１６の幅は５００μｍ、深さは２０００μｍとし、インク供給穴１８は２５００μｍφとした。 The 400 dpi A4 full-color line head that was prototyped has an Si substrate thickness of 400 μm, and in the case of a (110) Si substrate, the width of the ink groove 14 is 100 μm, the width of the connecting hole 15 is 300 μm, and the length is 600 μm. The depth was over 200 μm. In the case of a (100) or 4 ° OFF Si substrate, the ink groove 14 has an opening width of 200 μm, the connecting hole has an opening width of 600 μm and a length of 1000 μm, and the ink groove 14 and the connecting hole 15 have a substantial sectional area. (110) Evaluation was made with the same flow resistance as the ink liquid path, almost equivalent to the case of the Si substrate. The width of the frame-side ink groove 16 was 500 μm, the depth was 2000 μm, and the ink supply hole 18 was 2500 μmφ.

この試作評価の主眼点は、本発明のヘッド構造でインクが円滑に供給できるかどうかを印字結果から評価することであり、特に、この実施例では、インク吐出繰り返し周波数が約１．５ＫＨｚと遅い場合の上記連結穴の最少値（１個の連結穴でカバーできる最大ノズル数）を明らかにするのが目的である。そこで、１個の連結穴でカバーできるノズル数を２００個、３００個、４００個、となるように連結穴を均等にあけ、印字デューティを２５％、５０％、１００％として印字させ、インク供給不良によってもたらされる印画濃度の低下を調べたところ表１に示す結果を得た。 The main point of this trial evaluation is to evaluate whether the ink can be supplied smoothly with the head structure of the present invention from the printing result. In particular, in this embodiment, the ink discharge repetition frequency is as slow as about 1.5 KHz. The purpose is to clarify the minimum value of the connecting hole in this case (the maximum number of nozzles that can be covered by one connecting hole). Therefore, the nozzles that can be covered by one connecting hole are evenly formed so that the number of nozzles is 200, 300, and 400, printing is performed with a print duty of 25%, 50%, and 100%, and ink is supplied. When the decrease in the print density caused by the defect was examined, the results shown in Table 1 were obtained.

この結果とほとんど同じ結果を（１００）Ｓｉ基板のヘッドの場合も得ている。すなわち、この程度の断面積を持つインク溝１４と連結穴１５においては、３００ノズルに対して１個の割合で連結穴を設ければ充分であること、この値は、インク吐出周波数を低くすれば余裕ができるが、高くすれば２００〜２５０ノズル／連結穴程度にする必要があることを示している。 Almost the same result as this result was obtained in the case of the head of the (100) Si substrate. That is, in the ink groove 14 and the connecting hole 15 having such a cross-sectional area, it is sufficient to provide one connecting hole for every 300 nozzles. This value can reduce the ink discharge frequency. This indicates that it is possible to make room, but if it is increased, it is necessary to make the nozzle 200 to 250 nozzles / connection hole.

一方、図５に示す１６００ｄｐｉのヘッドで上記と同じインク溝１４と連結穴１５とした場合、ノズル径を２０μｍφにして片側のノズル配列密度を８００ｄｐｉとして評価したところ、インク吐出周波数が同じ１．５ＫＨｚ（Ａ４用紙で約４ｐｐｍの印刷速度）ではその印字結果は表１と同じ結果となった。これは、ノズルから吐出する単位時間当たりのインク量が、上記の４００ｄｐｉヘッドと１６００ｄｐｉヘッドで同じなので、当然の結果とも言えよう。また、この１６００ｄｐｉヘッドを長期連続印字させた場合の印字品質を評価したところ、何らの品質劣化も認められなかった。このことは、隔壁材料にポリイミドという優れた耐熱性樹脂を用いたことと、保護層不要の発熱抵抗体を用いて隔壁を過加熱しないヘッドとしたこと、また、ヘッド温度の変化があっても印刷濃度が変化しないヘッドとなっていること、によることは明らかである。そして、このような１６００ｄｐｉという超高密度で高集積ノズルのヘッドの製造についても、フォトドライエッチングを含む本発明のヘッド製造方法によって初めて可能となったのである。 On the other hand, when the 1600 dpi head shown in FIG. 5 has the same ink grooves 14 and connecting holes 15 as described above, the nozzle diameter is 20 μmφ and the nozzle arrangement density on one side is 800 dpi. At (printing speed of about 4 ppm with A4 paper), the printing result was the same as in Table 1. This is a natural result because the amount of ink discharged from the nozzle per unit time is the same for the 400 dpi head and the 1600 dpi head. Further, when the print quality when this 1600 dpi head was continuously printed for a long period of time was evaluated, no quality deterioration was observed. This is because the barrier material is made of an excellent heat-resistant resin called polyimide, a heating resistor that does not require a protective layer is used as a head that does not overheat the partition, and even if the head temperature changes. Obviously, the print density does not change. The manufacture of such an ultra-high density and highly integrated nozzle head of 1600 dpi has become possible for the first time by the head manufacturing method of the present invention including photo dry etching.

なお、このラインヘッドを１．５ＫＨｚで印字する時は問題がないが、例えば、５ＫＨｚで高速印字する時には、フレームへのインク供給口１８（１９）の数は２個程度、１０ＫＨｚでは３個程度に増やす方がインク供給が円滑となる。 Although there is no problem when this line head is printed at 1.5 KHz, for example, when printing at high speed at 5 KHz, the number of ink supply ports 18 (19) to the frame is about two, and about 10 at 10 KHz. The ink supply becomes smoother as the number increases.

次に、実施例２について説明する。
本発明のインク噴射記録ヘッドにおいては、インク吐出周波数が高くなると、１個の連結穴でカバーできるノズルの数が少なくなる。これを調べるために、前記実施例１と全く同一構造のヘッドであるが、ノズル数が５１２×４列のシリアルスキャンタイプのヘッドを作り、インク吐出周波数を１０ＫＨｚとして印字させた場合の印字品質を評価した。前記実施例１が、２個のヘッドチップを１個のフレーム上に実装したのに対し、この実施例のヘッドは、１個のヘッドチップを１個のフレーム上に実装してあり、奇数列のノズルからの吐出を０．２μＳおきに順次行い、引き続き偶数列のノズルからの吐出を０．２μＳおきに行って、１０２μＳで５１２ノズルの吐出が完了する。このヘッドについても、１個の連結穴１５でカバーできるノズル数を１００個、１５０個、２００個となるように連結穴をあけ、同じく印字デューティを２５％、５０％、１００％として評価した。その結果を表２に示すが、連結穴を１００ノズルに対し１個の割合で設ければ充分であることが分かる。 Next, Example 2 will be described.
In the ink jet recording head of the present invention, as the ink ejection frequency increases, the number of nozzles that can be covered by one connection hole decreases. In order to investigate this, the head has exactly the same structure as that of the first embodiment, but the print quality when a serial scan type head having 512 × 4 nozzles and printing with an ink ejection frequency of 10 KHz is obtained. evaluated. In the first embodiment, two head chips are mounted on one frame, whereas in the head of this embodiment, one head chip is mounted on one frame, The nozzles are sequentially discharged every 0.2 μS, and the nozzles of even-numbered nozzles are continuously discharged every 0.2 μS, and the discharge of 512 nozzles is completed at 102 μS. For this head, connection holes were formed so that the number of nozzles that could be covered by one connection hole 15 was 100, 150, and 200, and the print duty was similarly evaluated as 25%, 50%, and 100%. The results are shown in Table 2. It can be seen that it is sufficient to provide one connection hole for every 100 nozzles.

ヘッドチップの製造、並びに組み立て中における破損を防ぐためには、チップの折り曲げ強度を極力低下させてはならない。このためには、チップに設けるインク溝は、極力狭く、連結穴も小さくて少ないことが良いことは明らかである。上に述べた実施例は、いくつか行った試作の中で最もバランスのとれたインク溝と連結穴のサイズであり、これを基にして連結穴の配置数の最適化を行った結果を示している。したがって、インク溝と連結穴をこれより大きくすると連結穴の配置数は若干少なくはなる。しかし、Ｓｉ基板の強度低下などをもたらし、総合的には劣ることになる。 In order to prevent damage during manufacture and assembly of the head chip, the bending strength of the chip should not be reduced as much as possible. To this end, it is obvious that the ink grooves provided in the chip should be as narrow as possible and the connecting holes should be small and small. The above-mentioned embodiment shows the result of optimization of the number of connecting holes based on the most balanced ink groove and connecting hole size among several prototypes. ing. Therefore, if the ink grooves and the connecting holes are made larger than this, the number of connecting holes arranged is slightly reduced. However, the strength of the Si substrate is reduced and the overall performance is inferior.

次に、実施例３について説明する。
Ｎｉ薄膜導体は、Ａｌ等の導体材料に比べ電気抵抗率が大きく、ラインヘッドのような規模の大きなヘッドを形成する場合、すなわち、共通薄膜導体の配線長が長くなる場合には、配線抵抗を大きくしないように、膜厚を増やさなければならない。
しかし、膜厚を増やす場合には、次のような問題が生ずる。 Next, Example 3 will be described.
The Ni thin film conductor has a higher electrical resistivity than a conductor material such as Al. When a large-scale head such as a line head is formed, that is, when the wiring length of the common thin film conductor is increased, the wiring resistance is reduced. The film thickness must be increased so as not to increase it.
However, when the film thickness is increased, the following problems occur.

１．スパッタ法によりＮｉ膜を形成する場合、成膜中の基板温度が高いこと、また、高速の原子やイオンが膜内に注入され体積膨張すること等により、形成されたＮｉ膜中に圧縮応力が残留してしまう。このため、膜厚を大きくするに従って膜の応力も増加し、基板からの膜の剥離や基板の変形、破損を引き起こし易くなる。 1. When forming a Ni film by sputtering, the substrate temperature during film formation is high, and high-speed atoms and ions are injected into the film to cause volume expansion, resulting in compressive stress in the formed Ni film. It will remain. For this reason, as the film thickness is increased, the stress of the film also increases, and it is easy to cause peeling of the film from the substrate, deformation and breakage of the substrate.

２．スパッタ法で厚い膜を形成するには長時間かかる為、エネルギー消費の増加と生産性の低下を引き起こす。
３．膜形成後の導体パターンを形成する工程でのエッチング時間も膜厚に比例して長くなり、サイドエッチ量の増加によるパターン解像度の低下とフォトレジストの剥離による不良率の増加を引き起こす。 2. Since it takes a long time to form a thick film by sputtering, it causes an increase in energy consumption and a decrease in productivity.
3. The etching time in the process of forming the conductor pattern after film formation also becomes longer in proportion to the film thickness, which causes a decrease in pattern resolution due to an increase in the amount of side etching and an increase in defect rate due to the removal of the photoresist.

これらの問題点を解決するための具体的な実施例を以下に示す。なお、ここでは、Ｎｉ薄膜導体を厚くする工程のみを説明するが、その他は、実施例１と同じであるので省略する。
先ず、図１１の（ａ）工程で示す約１μｍ厚さのＳｉＯ₂ が形成されているＳｉ基板１上に、（ｂ）工程でＣｒ- Ｓｉ- ＳｉＯ合金薄膜抵抗体３、Ｎｉ薄膜導体４ａ、５ａを連続スパッタ法で形成する。なお、これらの薄膜の厚さは、各々０. １μｍ、０. １μｍである。厚さ０. １μｍのＮｉ薄膜導体の圧縮応力も、実用的には無視できるほどに十分小さい。 Specific examples for solving these problems are shown below. Here, only the step of thickening the Ni thin film conductor will be described, but the other steps are the same as those in the first embodiment, and will be omitted.
First, on the Si substrate 1 on which SiO ₂ having a thickness of about 1 μm shown in the step (a) of FIG. 11 is formed, the Cr—Si—SiO alloy thin film resistor 3, the Ni thin film conductor 4a, 5a is formed by a continuous sputtering method. The thicknesses of these thin films are 0.1 μm and 0.1 μm, respectively. The compressive stress of the Ni thin film conductor having a thickness of 0.1 μm is also small enough to be ignored in practical use.

続いて、（ｃ）工程では、上記２層膜上にフォトレジスト３０を塗布し、露光現像後、形成されるべき導体以外の部分に硬化したフォトレジスト３０が残るようにする。この時のフォトレジスト３０の膜厚は、次工程で形成するＮｉメッキ薄膜導体４ｂ、５ｂよりも厚く塗布する必要がある。本実施例では、膜厚２μｍのＮｉメッキ薄膜導体４ｂ、５ｂを形成するため、フォトレジスト３０は、５μｍの厚さとした。なお、フォトレジストとしては、東京応化製メッキ厚膜用レジストのＰＭＥＲＰ−ＡＲ９００を用いた。また、フォトレジストの代わりに、例えば日立化成製フォテックＳＲ−３０００のようなドライフィルムレジストを用いても、同様な工程を達成できることはいうまでもない。
次に、メッキの前処理として基板を５％塩酸中に10分間浸し、Ｎｉ薄膜導体４ａ、５ａの表面をライトエッチングする。ライトエッチング後は水洗を行う。 Subsequently, in the step (c), a photoresist 30 is applied on the two-layer film, and after exposure and development, the cured photoresist 30 remains in a portion other than the conductor to be formed. At this time, the photoresist 30 needs to be applied thicker than the Ni-plated thin film conductors 4b and 5b to be formed in the next step. In this embodiment, the photoresist 30 has a thickness of 5 μm in order to form the Ni-plated thin film conductors 4 b and 5 b having a thickness of 2 μm. As the photoresist, Tokyo Ohka plating thick film resist PMERP-AR900 was used. In addition, it goes without saying that the same process can be achieved by using a dry film resist such as Hitachi Chemical's Photec SR-3000 instead of the photoresist.
Next, as a pretreatment for plating, the substrate is immersed in 5% hydrochloric acid for 10 minutes, and the surfaces of the Ni thin film conductors 4a and 5a are light-etched. After light etching, wash with water.

（ｄ）工程では、フォトレジスト３０の無い部分（導体部）にメッキによりＮｉ薄膜導体４ｂ、５ｂを形成する。本実施例のメッキ条件は、表３に示すようにスルファミン酸ニッケルを主体とするメッキ浴用いた。 In the step (d), Ni thin film conductors 4b and 5b are formed by plating on a portion (conductor portion) without the photoresist 30. As shown in Table 3, the plating conditions used in this example were plating baths mainly composed of nickel sulfamate.

メッキ時間は４分間で、膜厚２μｍのＮｉ膜を形成することが出来た。なお、メッキ液としては硫酸ニッケルを主体とするワット浴や塩化ニッケルを主体とする塩化ニッケル浴等でも同様なＮｉ膜を形成できることはいうまでもない。 The plating time was 4 minutes, and a 2 μm thick Ni film could be formed. Needless to say, the same Ni film can be formed by using a watt bath mainly composed of nickel sulfate or a nickel chloride bath mainly composed of nickel chloride as the plating solution.

次に、（ｅ）工程で、フォトレジスト３０を剥離する。このようにして形成したＮｉ薄膜導体４ｂ、５ｂは、導体部の幅４０μｍで、配線間隔は２２μｍである。 Next, in the step (e), the photoresist 30 is peeled off. The Ni thin film conductors 4b and 5b thus formed have a conductor portion width of 40 μm and a wiring interval of 22 μm.

続いて、（ｆ）工程では、Ｎｉのエッチング液である硝酸、酢酸、硫酸混合液に１分間漬けて０．１μｍ厚さのスパッタによるＮｉ薄膜導体４ａ、５ａ全部とメッキによるＮｉ薄膜導体４ｂ、５ｂの表面層約０. １μｍをエッチングする。これにより、Ｎｉ導体部が形成される。本工程は、メッキ工程で生じたＮｉ薄膜導体４ｂ、５ｂのエッジ部のバリやヒゲといった欠陥をエッチングにより修正する工程でもある。 Subsequently, in step (f), all of the Ni thin film conductors 4a and 5a formed by sputtering in a mixed solution of nitric acid, acetic acid and sulfuric acid, which are Ni etching solutions, for 1 minute, and Ni thin film conductor 4b formed by plating, Etch about 0.1 μm of the surface layer of 5b. Thereby, a Ni conductor part is formed. This step is also a step of correcting defects such as burrs and whiskers at the edge portions of the Ni thin film conductors 4b and 5b generated by the plating step by etching.

（ｇ）工程では、フォトレジストを塗布し、Ｃｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体のパターンをエッチングにより形成する。エッチング液には５％フッ酸を用いた。なお、上記実施例に用いたＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体に代えて、Ｔａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体を用いても、全く同様の結果を得られることは容易に理解されよう。このようにして、厚いＮｉ薄膜導体を効率良く形成することができた。これ以降は、実施例１における（３）の工程に入る。 In the step (g), a photoresist is applied, and a pattern of the Cr—Si—SiO alloy thin film resistor is formed by etching. As the etching solution, 5% hydrofluoric acid was used. In addition, it will be easily understood that the same result can be obtained even when a Ta—Si—SiO alloy thin film resistor is used instead of the Cr—Si—SiO alloy thin film resistor used in the above embodiment. In this way, a thick Ni thin film conductor could be formed efficiently. Thereafter, the process (3) in the first embodiment is started.

以下、図面を用い、オリフィスプレ−ト表面層のみに撥水性被膜をコ−トすることができる具体的な実施例を説明する。 Hereinafter, a specific example in which a water-repellent coating can be coated only on the orifice plate surface layer will be described with reference to the drawings.

図１２（ａ）は、実施例１に示したヘッド製造方法を示す概略工程図である。この方法によって作られるヘッドのオリフィスプレート１１は、耐熱性樹脂プレ−トのみで構成されていた。一方、本実施例のヘッドのオリフィスプレート１１は、図１３に示すように、この樹脂膜４１の上に厚さ０．０５〜１μｍの望みの厚さの金属薄膜４２と、この金属薄膜４２の表面に強固に付着している厚さ０．０１〜５μｍの間の望みの厚さの撥水性被膜４３とから構成されている。この具体的な製造方法は図１２（ｂ）、および次に示す通りである。 FIG. 12A is a schematic process diagram illustrating the head manufacturing method described in the first embodiment. The orifice plate 11 of the head made by this method was composed only of a heat resistant resin plate. On the other hand, as shown in FIG. 13, the orifice plate 11 of the head of this embodiment has a metal thin film 42 having a desired thickness of 0.05 to 1 μm on the resin film 41, and It comprises a water repellent coating 43 having a desired thickness between 0.01 and 5 μm, which is firmly attached to the surface. This specific manufacturing method is as shown in FIG.

実施例１に示した（５）の工程の完了後、この上に０．１μｍの厚さのＮｉ薄膜４２を高速スパッタ法で形成し、有機ケイ素系レジストを用いたフォトエッチングによってＮｉ薄膜４２にインク吐出口に相当する穴を形成する。そしてこのレジストを残したまま、電子サイクロトロン共鳴によって励起させた酸素プラズマによるドライエッチングによってポリイミドフィルム４１に垂直にノズル穴１２をあける。このノズル穴１２は、任意の角度に傾斜させてあけることも可能であり、本発明者の出願に係る特願平０５−３１８２７２号明細書（特開平７−１７１９５６号公報参照）に記載したように、図７に示すラインヘッドを組み立てる上で不可欠な実用技術となっている。このあと、有機ケイ素系レジストを除去し、Ｎｉ薄膜４２を被めっき電極とするめっき法によって撥水性被膜４３をこのＮｉ薄膜４２の表面のみに形成する。この撥水性被膜４３をめっきによって形成する方法は、複合めっきとして古くから良く知られており、フッ素樹脂とかフッ化グラファイト微粒子をＮｉめっき液に分散させてめっきすると、その被膜は非常に優れた撥水性を示す。また、最近の研究では、接触角が１８０゜に近い超撥水性被膜を形成することも可能（化学４６巻７号(1991)P477、他）と言われている。 After the step (5) shown in Example 1 is completed, a Ni thin film 42 having a thickness of 0.1 μm is formed thereon by high-speed sputtering, and the Ni thin film 42 is formed by photoetching using an organosilicon resist. A hole corresponding to the ink discharge port is formed. Then, with this resist remaining, nozzle holes 12 are made perpendicular to the polyimide film 41 by dry etching using oxygen plasma excited by electron cyclotron resonance. The nozzle hole 12 can be opened at an arbitrary angle, as described in Japanese Patent Application No. 05-318272 (refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-171957) relating to the present inventor's application. In addition, it is a practical technique indispensable for assembling the line head shown in FIG. Thereafter, the organosilicon resist is removed, and a water-repellent coating 43 is formed only on the surface of the Ni thin film 42 by a plating method using the Ni thin film 42 as an electrode to be plated. The method of forming the water-repellent coating 43 by plating has long been known as composite plating, and when coating is performed by dispersing fluororesin or graphite fluoride fine particles in a Ni plating solution, the coating has a very good repellent property. Aqueous. In recent research, it is said that a super water-repellent film having a contact angle close to 180 ° can be formed (Chemical 46: 7 (1991) P477, etc.).

ここでの試作評価では、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）と同等の約１１０゜の接触角を示す複合Ｎｉめっき被膜と、約１４０゜の接触角を示すフッ化グラファイト系の複合Ｎｉめっき被膜を被覆して評価した。その結果、吐出インク量のノズル間の差は認められず、インクのオリフィス面への付着もクリーニングが不必要と考えられる程度に低減することも確認できた。特に、フッ化グラファイト系の複合Ｎｉめっき被膜は、完全にクリーニングが不要となり、実際のプリンタを構成する上でクリーニングが削除できる大きな効果が得られた。 In the trial evaluation here, a composite Ni plating film having a contact angle of about 110 °, which is equivalent to that of fluororesin (PTFE), and a graphite fluoride type composite Ni plating film having a contact angle of about 140 ° are coated. evaluated. As a result, there was no difference in the amount of ejected ink between the nozzles, and it was also confirmed that the adhesion of ink to the orifice surface was reduced to such an extent that cleaning was considered unnecessary. In particular, the graphite fluoride-based composite Ni plating film does not need to be completely cleaned, and has a great effect that the cleaning can be eliminated in constructing an actual printer.

なお、図１２（ｂ）の工程において、金属薄膜があらかじめ形成されている二層構造のポリイミドフィルムを用いるとスパッタ工程が省略できることは明らかで、金属薄膜もＮｉ以外の金属であっても差しつかえない。なぜならば、この金属がインクによって腐食する可能性があっても、その表面が複合Ｎｉめっき被膜で保護されるからである。 In the step of FIG. 12B, it is clear that the sputtering process can be omitted if a two-layer polyimide film in which a metal thin film is formed in advance is used, and the metal thin film may be a metal other than Ni. Absent. This is because even if the metal may be corroded by the ink, its surface is protected by the composite Ni plating film.

なお、樹脂膜４１上に形成される金属薄膜４２の厚さは、０．０５μｍ〜１μｍ程度あれば、被めっき電極として充分使用することができ、また、この上にめっきによって形成する撥水性被膜４３の厚さも、薄いものは１００オングストローム程度（０．０１μｍ）のものも開発されている。これは、撥水性のあるフッ素化合物の有機錯体からなるめっき液で、フッ素化合物と金属を有機リン酸によって結合する方法と言われている。このように、撥水性被膜は０．０１〜５μｍの厚さで望みの厚さのものがオリフィスプレートの表面層のみに被覆することができ、場合によっては接触角が１８０゜という、水が完全にはじかれる超撥水処理さえできるのである。また、フッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素系電着塗装法によって金属薄膜４２の表面に数μｍの厚さで接触角が１７０°を越える超撥水性被膜を形成することも可能で、この場合も完全にヘッドのクリ−ニングが不要となることを確認している。 In addition, if the thickness of the metal thin film 42 formed on the resin film 41 is about 0.05 μm to 1 μm, it can be sufficiently used as an electrode to be plated, and a water-repellent coating formed by plating on this. A thin film having a thickness of 43 or about 100 angstroms (0.01 μm) has been developed. This is a plating solution made of an organic complex of a fluorine compound having water repellency, and is said to be a method of bonding a fluorine compound and a metal with an organic phosphoric acid. In this way, the water repellent coating has a thickness of 0.01 to 5 μm and the desired thickness can be applied only to the surface layer of the orifice plate. In some cases, the contact angle is 180 °, and water is completely Even a super water-repellent treatment that can be repelled. It is also possible to form a super water-repellent coating with a thickness of several μm and a contact angle exceeding 170 ° on the surface of the metal thin film 42 by a fluorine-based electrodeposition coating method in which fluororesin fine particles are dispersed. It has been confirmed that head cleaning is completely unnecessary.

本発明になるインク噴射記録ヘッドの一実施例の１ノズル列分の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of one nozzle row of an embodiment of the ink jet recording head according to the present invention. 図１のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’断面図である。It is A-A ', B-B', and C-C 'sectional drawing of FIG. 本発明になるＡ４フルカラー用ラインヘッドの一実施例の断面図である。It is sectional drawing of one Example of the line head for A4 full color which becomes this invention. 本発明になるインク噴射記録ヘッドの細部拡大断面図である。FIG. 2 is a detailed enlarged cross-sectional view of an ink jet recording head according to the present invention. 本発明になる１６００ｄｐｉフルカラーヘッドの一実施例の１色分のノズル列を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the nozzle row for 1 color of one Example of 1600 dpi full color head which concerns on this invention. 他の実施例の１ノズル列分の断面図である。It is sectional drawing for 1 nozzle row of another Example. 本発明になるＡ４フルカラーラインヘッドの正面図である。It is a front view of the A4 full color line head which becomes this invention. 図７の側面図である。FIG. 8 is a side view of FIG. 7. 図７のＥ−Ｅ’拡大断面図である。It is E-E 'expanded sectional drawing of FIG. 本発明のヘッドの印字評価に用いた高速フルカラープリンタの断面図である。It is sectional drawing of the high-speed full-color printer used for printing evaluation of the head of this invention. 本発明の発熱抵抗体と導体の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the heating resistor and conductor of this invention. （ａ）本発明が適用されるヘッドの製造工程の一実施例と、（ｂ）オリフィスプレ−ト形成工程の詳細を示す工程図である。(A) One Example of the manufacturing process of the head to which this invention is applied, (b) It is process drawing which shows the detail of an orifice plate formation process. 本発明になるオリフィスプレ−トのノズル付近の断面図である。It is sectional drawing of the nozzle vicinity of the orifice plate which becomes this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１．シリコン基板、２．駆動用ＬＳＩデバイス領域、３．薄膜発熱抵抗体、４．個別薄膜導体、５．共通薄膜導体（グランド）、６．スルーホール接続部、７．駆動用配線導体（電源、データ、クロック他）、８．隔壁、９．個別インク通路、１０．共通インク通路、１１．オリフィスプレート、１２．インク吐出ノズル、１３．吐出インク、１４．インク溝、１５．連結穴、１６．フレーム側インク溝（または穴）、１７．フレーム、１８．インク供給口、１９．インク供給パイプ、２０．テープキャリア、２１．コネクタ、２２．押え金具、２３．ＳｉＯ₂ 層、３１．Ａ４フルカラーラインヘッド、３２．プリヒータ、３３．真空吸着搬送器、３４．記録媒体、３５，３５′．第１排気スリット、３６．第２排気スリット、３７．ヘッドクリーナ、３８．ヘッドキャップ、４１．樹脂膜（耐熱性樹脂プレ−ト）、４２．金属薄膜、４３．撥水性被膜 1. 1. silicon substrate, 2. LSI device area for driving; 3. Thin film heating resistor, 4. Individual thin film conductor, 5. Common thin film conductor (ground), 6. Through-hole connection part, 7. Driving wiring conductor (power supply, data, clock, etc.), 8. septum, Individual ink passages, 10. 10. common ink path; Orifice plate, 12. An ink discharge nozzle, 13. 13. ejected ink; Ink grooves, 15. Connecting hole, 16. 16. Frame side ink groove (or hole), Frame, 18. Ink supply port, 19. An ink supply pipe, 20. Tape carrier, 21. Connector, 22. Presser fitting, 23. SiO ₂ layer, 31. A4 full color line head, 32. Preheater, 33. Vacuum suction transfer device, 34. Recording medium, 35, 35 '. First exhaust slit, 36. Second exhaust slit, 37. Head cleaner, 38. Head cap, 41. Resin film (heat-resistant resin plate), 42. Metal thin film, 43. Water repellent coating

Claims

Ｓｉ基板上に形成された薄膜抵抗体と薄膜導体とからなる複数個の発熱抵抗体と、
この複数個の発熱抵抗体のそれぞれに対応して、前記Ｓｉ基板上に形成された前記薄膜抵抗体の略垂直上方に設けられ、前記複数個の発熱抵抗体に順次パルス通電することによって前記発熱抵抗体と垂直または略垂直方向にインク滴を吐出する複数個の吐出口と、
この複数個の吐出口のそれぞれに対応して前記Ｓｉ基板上に設けられ、前記Ｓｉ基板上に設けられた隔壁によって仕切られた複数個の個別インク通路とを備えるインク噴射記録ヘッドを製造する方法であって、
前記Ｓｉ基板の一方の面上に前記複数個の発熱抵抗体の各々と配線接続される駆動用集積回路を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板の一方の面上に前記複数個の発熱抵抗体の各々の前記薄膜抵抗体と前記薄膜導体を形成する工程と、
前記駆動用集積回路および前記複数個の発熱抵抗体が形成された前記Ｓｉ基板上に前記隔壁を設ける工程と、
前記駆動用集積回路および前記複数個の発熱抵抗体が形成された前記Ｓｉ基板の前記一方の面に前記複数個の個別インク通路を連通するインク溝を形成する工程と、
前記インク溝と前記Ｓｉ基板の他方の面とを連通する少なくとも１個の連結穴を形成する工程とを含み、
前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、前記駆動用集積回路、これに配線接続される前記複数個の発熱抵抗体および前記隔壁が形成された前記Ｓｉ基板に前記インク溝および前記連結穴を形成するものであり、
前記薄膜導体を形成する工程は、前記複数の薄膜導体として、前記駆動用集積回路と前記複数の薄膜抵抗体との間に前記複数の薄膜抵抗体にそれぞれ接続されるように、前記パルス通電するための複数の個別薄膜導体を形成し、前記インク溝と前記複数の薄膜抵抗体との間に前記複数の薄膜抵抗体の全てに接続されるように共通薄膜導体を形成するものであり、
前記隔壁を設ける工程は、前記隔壁を、前記駆動用集積回路が形成された領域を覆うように設けるものであることを特徴とするインク噴射記録ヘッドの製造方法。 A plurality of heating resistors composed of a thin film resistor and a thin film conductor formed on the Si substrate;
Corresponding to each of the plurality of heating resistors, the heating resistor is provided substantially vertically above the thin film resistor formed on the Si substrate, and the heating resistors are sequentially energized with the pulses. A plurality of ejection openings for ejecting ink droplets in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the resistor;
A method of manufacturing an ink jet recording head comprising a plurality of individual ink passages provided on the Si substrate corresponding to each of the plurality of ejection openings and partitioned by a partition provided on the Si substrate. Because
Forming a driving integrated circuit connected to each of the plurality of heating resistors on one surface of the Si substrate;
Forming the thin film resistor and the thin film conductor of each of the plurality of heating resistors on one surface of the Si substrate;
Providing the partition on the Si substrate on which the driving integrated circuit and the plurality of heating resistors are formed;
Forming an ink groove communicating with the plurality of individual ink passages on the one surface of the Si substrate on which the driving integrated circuit and the plurality of heating resistors are formed;
Forming at least one connecting hole that communicates the ink groove with the other surface of the Si substrate,
The step of forming the ink groove and the step of forming the connecting hole include the step of forming the ink groove on the Si substrate on which the driving integrated circuit, the plurality of heating resistors connected to the driving circuit, and the partition wall are formed. And forming the connecting hole,
In the step of forming the thin film conductor, the pulse energization is performed so that the plurality of thin film conductors are connected to the plurality of thin film resistors between the driving integrated circuit and the plurality of thin film resistors, respectively. Forming a plurality of individual thin film conductors, and forming a common thin film conductor to be connected to all of the plurality of thin film resistors between the ink groove and the plurality of thin film resistors,
Process, the partition wall, a manufacturing method of an ink jet recording head, wherein the driving integrated circuit is intended to provide to cover the formed area of providing the partition wall.

前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、同時に行われ、前記インク溝および前記連結穴を同時に形成するものである請求項１に記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 2. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the step of forming the ink groove and the step of forming the connection hole are performed simultaneously to form the ink groove and the connection hole simultaneously.

前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、前記Ｓｉ基板にその両側の面から同時に行われ、前記インク溝および前記連結穴を同時に形成するものである請求項１または２に記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 3. The method according to claim 1, wherein the step of forming the ink groove and the step of forming the connection hole are performed simultaneously on both sides of the Si substrate, and the ink groove and the connection hole are formed simultaneously. A method for manufacturing the ink jet recording head according to claim 1.

前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、前記Ｓｉ基板にその両側の面から１回のエッチングで同時に行われ、前記インク溝および前記連結穴を同時に前記１回のエッチングで形成するものである請求項１または２に記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The step of forming the ink groove and the step of forming the connecting hole are simultaneously performed on the Si substrate by one etching from both sides thereof, and the ink groove and the connecting hole are simultaneously etched by the one etching. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is formed.

前記インク溝を形成する工程および前記連結穴を形成する工程は、Ｓｉ異方性エッチングによって前記Ｓｉ基板に前記インク溝および前記連結穴を形成するものである請求項１〜４のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 5. The step of forming the ink groove and the step of forming the connection hole are formed by forming the ink groove and the connection hole in the Si substrate by Si anisotropic etching. Manufacturing method of ink jet recording head.

前記インク溝を形成する工程は、前記駆動用集積回路を形成する工程において前記Ｓｉ基板の前記一方の面に形成され、前記インク溝が配置される部分がエッチングにより除去されたＳｉＯ_２層をマスクとして用いるものである請求項１〜５のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The step of forming the ink groove masks the SiO ₂ layer formed on the one surface of the Si substrate in the step of forming the driving integrated circuit and the portion where the ink groove is disposed is removed by etching. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is used as a recording head.

前記ＳｉＯ_２層は、前記発熱抵抗体の断熱層として機能するものである請求項６に記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 6, wherein the SiO ₂ layer functions as a heat insulating layer of the heating resistor.

前記隔壁を設ける工程は、前記隔壁の材料として、熱分解開始温度が４００℃以上の耐熱性樹脂を用いるものである請求項１〜７のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the step of providing the partition uses a heat resistant resin having a thermal decomposition start temperature of 400 ° C. or more as a material of the partition.

前記隔壁を設ける工程は、前記Ｓｉ基板の前記一方の面に耐熱性樹脂を積層した後、この耐熱性樹脂を反応性ドライエッチングすることにより、前記複数の個別インク通路を形成するための前記隔壁を形成するものである請求項１〜８のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 In the step of providing the partition wall, the partition wall for forming the plurality of individual ink passages is formed by laminating a heat resistant resin on the one surface of the Si substrate and then performing reactive dry etching on the heat resistant resin. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1.

前記駆動用集積回路を駆動する制御信号は、前記Ｓｉ基板の長手方向の端から供給されるものである請求項１〜９のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the control signal for driving the driving integrated circuit is supplied from an end in a longitudinal direction of the Si substrate.

前記連結穴を形成する工程は、前記連結穴を、前記Ｓｉ基板に形成された１つの前記インク溝に間歇的に穿孔するものである請求項１〜１０のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The ink jet recording head according to any one of claims 1 to 10, wherein the step of forming the connection hole includes intermittently drilling the connection hole in one of the ink grooves formed in the Si substrate. Manufacturing method.

前記連結穴を形成する工程は、前記連結穴を、前記複数個の吐出口の数が１００〜３００個に対して１個の割合で、前記Ｓｉ基板に形成された１つの前記インク溝に間歇的に穿孔するものである請求項１〜１１のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 In the step of forming the connection hole, the connection hole is intermittently provided in one ink groove formed in the Si substrate at a ratio of one to the number of the plurality of discharge ports of 100 to 300. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is perforated.

前記連結穴の最小断面積は、前記インク溝の断面積である請求項１〜１２のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein a minimum cross-sectional area of the connection hole is a cross-sectional area of the ink groove.

前記インク溝の幅を１００〜２００μｍの範囲とし、前記連結穴のサイズを３００〜６００μｍ×６００〜１０００μｍの範囲とし、この連結穴が１００〜３００個の前記吐出口に対して１個の割合で間歇的に１つの前記インク溝に穿たれたものである請求項１〜１３のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法。 The width of the ink groove is in the range of 100 to 200 μm, the size of the connection hole is in the range of 300 to 600 μm × 600 to 1000 μm, and the connection hole is in a ratio of one to 100 to 300 ejection ports. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is intermittently formed in one of the ink grooves.

長尺のＳｉ基板の一方の面に、その長手方向に沿って形成された薄膜発熱抵抗体列と、
該薄膜発熱抵抗体列の複数の薄膜発熱抵抗体の各々と１対１に対応して、前記Ｓｉ基板の前記一方の面の上方に設けられた複数のオリフィスと、
前記複数のオリフィスの各々に対応して前記Ｓｉ基板の前記一方の面上に設けられ、その各々が前記薄膜発熱抵抗体およびこれと１対１に対応する前記オリフィスに連通する複数の個別インク通路と、
前記Ｓｉ基板の前記一方の面に連続的に形成され、前記複数の個別インク通路の各々に接続される共通インク溝と、
前記薄膜発熱抵抗体列が形成された前記Ｓｉ基板の前記一方の面に、前記薄膜発熱抵抗体列に沿って、該薄膜発熱抵抗体列に対して前記共通インク溝と反対側に形成され、前記複数の薄膜発熱抵抗体の各々と配線接続された駆動用集積回路と、
前記Ｓｉ基板の他方の面側に装着され、インク供給路を有する実装フレームと、
前記Ｓｉ基板の前記一方の面側の前記共通インク溝と前記Ｓｉ基板の前記他方の面側に装着される前記実装フレームの前記インク供給路とを連通するために、前記Ｓｉ基板に形成された前記共通インク溝に間歇的にあけられた複数の連結穴と、を有し、
前記共通インク溝および前記複数の連結穴は、前記駆動用集積回路、これに配線接続される前記複数の薄膜発熱抵抗体および前記隔壁が形成された前記Ｓｉ基板に形成されたものであり、
前記複数の薄膜発熱抵抗体の各々は、前記Ｓｉ基板上に形成された薄膜抵抗体と薄膜導体とからなり、これらの複数の薄膜導体は、前記駆動用集積回路と前記複数の薄膜抵抗体との間に配設され、前記複数の薄膜抵抗体にそれぞれ接続され、前記パルス通電するための複数の個別薄膜導体と、前記インク溝と前記複数の薄膜抵抗体との間に配設され、前記複数の薄膜抵抗体の全てに接続される共通薄膜導体とを有し、
前記隔壁は、前記駆動用集積回路が形成された領域を覆うように設けられたものであることを特徴とするインク噴射記録ヘッド。 A thin film heating resistor array formed along the longitudinal direction on one surface of a long Si substrate,
A plurality of orifices provided above the one surface of the Si substrate in a one-to-one correspondence with each of the plurality of thin film heating resistors in the thin film heating resistor array;
A plurality of individual ink passages provided on the one surface of the Si substrate corresponding to each of the plurality of orifices, each of which communicates with the thin film heating resistor and the one-to-one correspondence with the orifice. When,
A common ink groove formed continuously on the one surface of the Si substrate and connected to each of the plurality of individual ink passages;
The one surface of the Si substrate on which the thin film heating resistor row is formed is formed along the thin film heating resistor row on the opposite side to the common ink groove with respect to the thin film heating resistor row, An integrated circuit for driving connected to each of the plurality of thin film heating resistors;
A mounting frame mounted on the other surface side of the Si substrate and having an ink supply path;
Formed in the Si substrate to communicate the common ink groove on the one surface side of the Si substrate with the ink supply path of the mounting frame mounted on the other surface side of the Si substrate. A plurality of connecting holes intermittently formed in the common ink groove,
The common ink groove and the plurality of connecting holes are formed in the Si substrate on which the driving integrated circuit, the plurality of thin film heating resistors connected to the driving circuit, and the partition are formed,
Each of the plurality of thin film heating resistors includes a thin film resistor and a thin film conductor formed on the Si substrate, and the plurality of thin film conductors include the driving integrated circuit, the plurality of thin film resistors, and Disposed between each of the plurality of thin film resistors, each of which is connected between the plurality of thin film resistors, and is disposed between the ink groove and the plurality of thin film resistors. A common thin film conductor connected to all of the plurality of thin film resistors,
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the partition wall is provided so as to cover a region where the driving integrated circuit is formed.

前記共通インク溝および前記複数の連結穴は、前記Ｓｉ基板にその両側の面から１回のＳｉ異方性エッチングで同時に形成されたものである請求項１５に記載のインク噴射記録ヘッド。 The ink jet recording head according to claim 15, wherein the common ink groove and the plurality of connecting holes are simultaneously formed on the Si substrate from one side by one Si anisotropic etching.

前記Ｓｉ基板と前記発熱抵抗体との間には、前記駆動用集積回路を形成する際に、前記Ｓｉ基板の前記一方の面に形成され、前記発熱抵抗体の断熱層として機能するＳｉＯ_２層を有し、このＳｉＯ_２層は、前記駆動用集積回路を形成する際に前記Ｓｉ基板の前記共通インク溝が配置される部分がエッチングにより除去され、前記共通インク溝を形成する際に、マスクとして用いられたものである請求項１５または１６に記載のインク噴射記録ヘッド。 Between the Si substrate and the heating resistor, an SiO ₂ layer formed on the one surface of the Si substrate and serving as a heat insulating layer of the heating resistor when the driving integrated circuit is formed. The SiO ₂ layer has a mask when the common ink groove is formed by removing the portion of the Si substrate where the common ink groove is disposed when forming the driving integrated circuit. The ink jet recording head according to claim 15 or 16, wherein the ink jet recording head is used.

前記隔壁は、熱分解開始温度が４００℃以上の耐熱性樹脂を用いて反応性ドライエッチングによって形成されたものである請求項１５〜１７のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッド。 18. The ink jet recording head according to claim 15, wherein the partition wall is formed by reactive dry etching using a heat resistant resin having a thermal decomposition start temperature of 400 ° C. or more.

前記連結穴の最小断面積は、前記共通インク溝の断面積である請求項１５〜１８のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッド。 The ink jet recording head according to any one of claims 15 to 18, wherein a minimum cross-sectional area of the connection hole is a cross-sectional area of the common ink groove.

前記インク溝の幅を１００〜２００μｍの範囲とし、前記連結穴のサイズを３００〜６００μｍ×６００〜１０００μｍの範囲とし、前記複数の連結穴は、前記複数個の吐出口の数が１００〜３００個に対して１個の割合で、前記Ｓｉ基板に形成された１つの前記共通インク溝に間歇的に穿孔されたものである請求項１５〜１９のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッド。 The width of the ink groove is in the range of 100 to 200 μm, the size of the connection hole is in the range of 300 to 600 μm × 600 to 1000 μm, and the number of the plurality of discharge ports is 100 to 300 in the plurality of connection holes. The ink jet recording head according to any one of claims 15 to 19, wherein the ink jet recording head is intermittently perforated in the one common ink groove formed in the Si substrate at a ratio of one to the other.

請求項１〜１４のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドの製造方法を用いて得られるインク噴射記録ヘッド、もしくは、請求項１５〜２０のいずれかに記載のインク噴射記録ヘッドを搭載することを特徴とする記録装置。 An ink jet recording head obtained by using the method of manufacturing an ink jet recording head according to any one of claims 1 to 14 or the ink jet recording head according to any one of claims 15 to 20 is mounted. A recording apparatus.