(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基体と第２の基体を接合してなるインクジェット記録装置の製造方法において、第１の基体に電気回路を形成し、前記第１の基体上にポリマー系絶縁膜からなる厚膜層を着膜し、該厚膜層に少なくとも１つのくぼみを形成するように前記厚膜層をパターニングし、前記厚膜層を硬化し、前記厚膜層の外面の化学的機械的研磨を行なって前記厚膜層の外面を平坦化した後、前記第１の基体が乾燥しないうちに、中性あるいは弱アルカリ性の界面活性剤を希釈した溶液中で超音波洗浄を行ない、引き続いてエタノールアミン系の有機溶剤で洗浄を行ない、第２の基体と接合することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法。
【請求項２】
前記超音波洗浄を行なう際に用いる前記中性あるいは弱アルカリ系の界面活性剤を希釈した溶液の濃度が３％以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置の製造方法。
【請求項３】
前記エタノールアミン系の有機溶剤による洗浄は、前記エタノールアミン系の有機溶剤の液温度が５０゜Ｃ以下で行なうことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の基体と第２の基体を接合してなるインクジェット記録装置の製造方法に関するものであり、より詳細には、第１の基体上に平坦化されパターン化されたポリマー系絶縁膜からなる厚膜層を形成した後、第２の基体と接合してなるインクジェット記録装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、サーマルタイプのインクジェット記録装置の一例を示す断面図、図３は、同じく正面図である。図中、１は第１の基体、２は厚膜層、３は第２の基体、４はグレーズ層、５は発熱抵抗体、６は発熱抵抗体保護層、７は配線、８はボンディングパッド、９はインク供給口、１０は液室、１１はインク流路、１２，１３は切断位置、１４は気泡である。第１の基体１は、例えばＳｉからなり、その表面にグレーズ層４が形成されている。グレーズ層の上にはインクの噴射素子となる発熱抵抗体５、および、発熱抵抗体５に電気信号を送って駆動するための配線７や駆動回路などの電気回路が形成される。また、外部から記録すべき画像信号や電力を受け取るためのボンディングパッド８等も形成される。さらに、発熱抵抗体５上には発熱抵抗体保護層６が形成される。もちろん、これらの層以外の種々の層が形成される場合もある。
【０００３】
さらにその上には、ポリマー系絶縁膜からなる厚膜層２が形成され、例えば発熱抵抗体５上などの部分がパターニング除去されて凹部が形成される。また、ボンディングパッド８が配置されている部分も除去される。そして厚膜層２を例えば熱硬化させる。
【０００４】
一方、同じくＳｉからなる第２の基体３にエッチングなどによって貫通孔を形成してインク供給口９および液室１０を設けるとともに、第１の基体１上に形成された発熱抵抗体５に対応したインク流路１１をエッチングなどによって形成する。
【０００５】
そして、厚膜層２が形成された第１の基体１と第２の基体３とを位置合わせし、厚膜層２を挟むように接合する。そして、切断位置１２および切断位置１３で切断することによってインクジェット記録装置が形成される。このとき、切断位置１２では第１の基体１および第２の基体３とも切断し、図３に示すようにインク流路１１を開放させてインクを吐出するためのノズルを形成する。また、切断位置１３では第２の基体３のみを切断し、ボンディングバッド８を露出させる。このようにして形成されたインクジェット記録装置は、例えばヒートシンクなどに組み付けられ、またワイヤボンディングなどによってボンディングバッド８と配線基板とが電気的に接続される。
【０００６】
インクは、図示しないインクタンクからインク供給口９を介して液室１０、インク流路１１に供給される。ボンディングパッド８を介して本体から記録すべき画像の信号や電力などが供給されると、第１の基体１上に形成されている電気回路から配線７を介して発熱抵抗体５に一時的に信号が送られ、発熱抵抗体５が発熱する。発生した熱は発熱抵抗体保護層６を介してインクに伝わり、インクが膜沸騰して気泡１４が発生する。この気泡１４が成長する際の圧力によってインク流路１１中のインクがノズルから押し出され、インク滴として飛翔する。このインク滴が紙などの被記録媒体に着弾して、記録画素が形成される。与えられる画像信号に応じて発熱抵抗体５に送る信号を制御することによって、被記録媒体上には画像が形成されることになる。
【０００７】
このようなポリマー系絶縁膜からなる厚膜層２を第１の基体１および第２の基体３で挟んだ構成のインクジェット記録装置では、第２の基体３と直接接合される厚膜層２の凹凸が問題となる。ポリマー系絶縁膜としては、所要の幾何学形状にパターン化でき、発熱体の温度サイクルにも耐えられる材料としてポリイミドであることが望ましいが、欠点として、熱硬化させると、パターニングした縁が盛り上がったり、リップ（１〜８ミクロンの高さ）が発生するなど、表面に凹凸が生じる傾向がある。図４は、従来のインクジェット記録装置の一例における発熱抵抗体付近の拡大断面図である。図４では、図３において円で示した部分を拡大して示している。上述のように厚膜層２の表面に凹凸が生じると、第１の基体１と第２の基体３と接合する時に、これらの盛り上がった縁やリップが第２の基体３と当接し、他の部分は接合できずに隙間が生じてしまう。そのため、各インク流路１１が分離されず、クロストークなどの重大な障害を引き起こす場合があった。
【０００８】
このような問題を解決するため、例えば特開平８−１１８６５３号公報で開示されているように、厚膜層２を熱硬化後、第２の基体３と接合する前に、厚膜層２の表面に対して化学的機械的研磨を行ない平坦化することが行なわれている。これによって、厚膜層２の表面は平坦化し、第２の基体３と接合しても隙間が生じるなどの重大な障害を回避することができる。
【０００９】
図５は、厚膜層の研磨を行なった従来のインクジェット記録装置の一例における発熱抵抗体付近の拡大断面図である。図中、２１は残渣物、２２はバリである。厚膜層２の表面に対して上述の文献に記載されているような化学的機械的研磨を行なうと、その際に削り取った厚膜層２の破片や研磨剤（スラリー）が凹部である発熱抵抗体５上に堆積し、残渣物２１となってしまうことがあることが分かった。このような残渣物２１は、発熱抵抗体５の面積の１０％を超える量に達することもある。また、厚膜層２の角部には削り取れなかったバリ２２が発生することがあることも分かった。このような残渣物２１やバリ２２が残ったまま第２の基体３との接合を行なうと、記録を行なう際に、残渣物２１によって発熱抵抗体５で発生する熱がインクによく伝わらず、また、発熱抵抗体５上に発生する気泡１４はバリ２２でその成長が妨げられ、噴射されるインク滴の滴量が不均一となったり、インク滴が噴射されないという重大な障害が発生するという問題が発生していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、厚膜層の化学的機械的研磨によって発生する残渣物やバリ等によるインク滴の不吐出という重大な障害が発生しないようにしたインクジェット記録装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、厚膜層の外面の化学的機械的研磨を行なった後、第１の基体が乾燥しないうちに、中性あるいは弱アルカリ性の界面活性剤を希釈した溶液中で超音波洗浄を行ない、引き続いてエタノールアミン系の有機溶剤で洗浄を行なうことを特徴とするものである。中性または弱アルカリの界面活性剤入りの溶液中での超音波洗浄によって、研磨の際に発生する残渣物を除去することができる。また、エタノールアミン系の有機溶液での洗浄によって、研磨の際に発生する残渣物とともに、厚膜層に発生するバリを除去することができる。このような洗浄によって、化学的機械的研磨によって発生した残渣物やバリを除去することができるので、インク滴の液量を変化させることはなく、インク滴が噴射しないなどの不具合を生じることもない。もちろん、第１の基体と第２の基体は良好に接合されるので、接合不良による重大な障害を引き起こすこともない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のインクジェット記録装置の製造方法の実施の一形態を示す工程図である。ここでは図２、図３に示したインクジェット記録装置を製造する場合を想定して説明してゆく。従来の製造方法と同様に、Ｓ３１において、例えばＳｉからなる第１の基体１上に、グレーズ層４、インクの噴射素子となる発熱抵抗体５、および、発熱抵抗体５に電気信号を送って駆動するための配線７や駆動回路などの電気回路、発熱抵抗体５上に発熱抵抗体保護層６などの各層が積層される。もちろん、これらの層以外の種々の層が形成される場合もある。例えば発熱抵抗体５や電気回路等をＣＶＤ酸化膜あるいは窒化シリコンなどの絶縁膜を成膜し、これらを不活性化することができる。また、各層の積層時には適宜パターニングされる。
【００１３】
Ｓ３２において、各層が積層された上に、例えば回転塗布法などによってポリマー系絶縁膜からなるポリイミドの厚膜層２を塗布する。そしてフォトリソグラフィなどによって、例えば発熱抵抗体５上やボンディングパッド８が配置されている部分などをパターニング除去する。
【００１４】
次にＳ３３において、熱処理を３５０゜Ｃ、１２０分行なう。熱処理により、ポリイミドの厚膜層２は硬化するが、そのパターンの縁が盛り上がったり、下地の層の凹凸による膜厚の変化が表面に現われる。そのため、Ｓ３４において化学的機械的研磨を行なう。この化学的機械的研磨の際の研磨条件としては、例えば、テーブル速度８０ｒｐｍ、キャリア速度４０ｒｐｍ、下方圧力５．０ｐｓｉ、背圧３．０ｐｓｉで行なうことができる。もちろん、この条件に拘束されるものではない。この時使用するスラリーとしては、アルミナ系のスラリー（具体例としてはロデール社Ｒ−９０、平均粒子サイズ０．８〜１．４μｍ）を用いることができる。
【００１５】
化学的機械的研磨の後、第１の基体１が乾燥しないうちに、Ｓ３５において弱アルカリ性の界面活性剤１％溶液にて超音波洗浄（例えば常温にて１０分程度）を行ない、その後水洗（例えば１０分程度）する。この弱アルカリ性の界面活性剤１％溶液による超音波洗浄は、主にスラリー残渣を除去する。図６は、界面活性剤の濃度と洗浄時間に対するスラリーの残り具合の一例を示す説明図である。図中、○はスラリー残渣がなかったことを示し、△はスラリーが多少残る場合があることを示し、×はスラリーが残ることを示している。ここでは図６において太枠で囲んだ１％溶液で１０分間の超音波洗浄を行なっているが、もっと短時間の洗浄でも、また、溶液の濃度が低くても、十分スラリー残渣を除去することができる。濃度の低い界面活性剤の溶液を用いる場合には、洗浄時間を長くとればよいし、また、短時間で洗浄を行ないたい場合には溶液の濃度を濃くすればよい。しかし、スラリー残渣の除去効果は、溶液の濃度を３％以上にしてもあまり変化はない。逆に、アルミニウムのボンディングパッド８が露出している状態で洗浄を行なうことになるため、濃度の高い弱アルカリ性の界面活性剤で洗浄を行なうと、アルミニウムが界面活性剤によって溶解し、ボンディングパッド８などの膜厚が減るなど、別の障害が出てくる。そのため、弱アルカリ性の界面活性剤の濃度としては、３％以下とすることが望ましい。また、このアルミニウムが弱アルカリ性の界面活性剤で溶解することを利用し、ボンディングパッド８などの上にこびりついたスラリー残渣も除去することができる。
【００１６】
次にＳ３６において、エタノールアミン系の有機溶剤によって５０゜Ｃで１０分間洗浄し、その後水洗（例えば１０分程度）を行なう。エタノールアミン系の有機溶剤による洗浄は、残渣の除去効果もあるが、主に研磨によって厚膜層２に生じたポリイミドのバリを除去する。エタノールアミン系の有機溶剤は、例えばレジスト剥離液等として用いられているものである。このエタノールアミン系のレジスト剥離液は、処理温度を上げると急激に剥離特性が高くなるという性質を有している。一般にレジストの剥離は９０〜１１０゜Ｃで行なわれているが、この温度でポリイミドの厚膜層２を処理すると、膜厚が減る等の不具合生じてしまう。そのため、研磨で発生するバリの除去には、５０゜Ｃ以下が最適であることが確認できた。５０゜Ｃ以下で処理すると厚膜層２の表面が０．１μｍ程度エッチングされる。この時、厚膜層２の表面に固着したスラリーやゴミなども同時に除去される。
【００１７】
このようにしてＳ３５およびＳ３６において洗浄を行なうことにより、研磨で発生したスラリー残渣やバリなどが除去される。ここで、研磨後のスラリーの残り具合や、バリの発生状況によっては、Ｓ３５における洗浄かあるいはＳ３６における洗浄のどちらか一方のみを行なうようにしてもよい。
【００１８】
一方、別工程において、例えばＳｉからなる第２の基体３に、エッチングなどによって液室１０となる貫通孔を形成するとともに、第１の基体１上に形成された発熱抵抗体５に対応するインク流路１１をエッチングなどによって形成する。
【００１９】
そしてＳ３７において、厚膜層２が形成され、研磨、洗浄が行なわれた第１の基体１と、別工程で作成された第２の基体３の両方、あるいはいずれか一方に接着剤を塗布し、第１の基体１と第２の基体３とを位置合わせして、厚膜層２を挟むように接合する。このとき、Ｓ３６におけるエタノールアミン系の有機溶剤によって厚膜層２の表面は多少エッチングされ、その際に表面が荒らされているため接着面積が大きくなって接着性が向上しており、良好に接合することができる。そしてＳ３８において、切断位置で切断することによって個々のインクジェット記録装置に分離される。
【００２０】
図７は、本発明の実施の一形態で製造されたインクジェット記録装置の発熱抵抗体付近の拡大断面図である。図４や図５に示した従来のインクジェット記録装置と比較して、厚膜層２と第２の基体３とが良好に接合されており、また、残渣物２１やバリ２２などは存在していない。そのため、発熱抵抗体５で発生する熱は効率よくインクへと伝わり、気泡１４の成長もバリ２２などで妨げられることはないので、インク滴を所定の液量だけ噴射することができ、良好に記録を行なうことができる。
【００２１】
なお、本発明は厚膜層を挟んで第１の基体と第２の基体を接合してなるあらゆるインクジェット記録装置の製造に際して適用できるものであって、その構造は図２、図３に示すものに限定されるものではなく、種々の流路構造、あるいは例えばルーフシュータ型のインクジェット記録装置、さらには発熱抵抗体５を用いたサーマル型以外の駆動方式を用いたインクジェット記録装置などにも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ポリマー系絶縁膜であるポリイミドの厚膜層に対して化学的機械的研磨を行なってその表面を平坦化するとともに、研磨の直後に適切な洗浄を行ない、研磨の際に発生する残渣物やバリなどを良好に除去するので、第１の基体と第２の基体との分離や、残渣物やバリなどによるインク滴量の不足やインク滴の不吐出という重大な障害の発生を防止したインクジェット記録装置を提供することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の製造方法の実施の一形態を示す工程図である。
【図２】サーマルタイプのインクジェット記録装置の一例を示す断面図である。
【図３】サーマルタイプのインクジェット記録装置の一例を示す正面図である。
【図４】従来のインクジェット記録装置の一例における発熱抵抗体付近の拡大断面図である。
【図５】従来の厚膜層の研磨を行なったインクジェット記録装置の一例における発熱抵抗体付近の拡大断面図である。
【図６】界面活性剤の濃度と洗浄時間に対するスラリーの残り具合の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の一形態で製造されたインクジェット記録装置の発熱抵抗体付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…第１の基体、２…厚膜層、３…第２の基体、４…グレーズ層、５…発熱抵抗体、６…発熱抵抗体保護層、７…配線、８…ボンディングパッド、９…インク供給口、１０…液室、１１…インク流路、１２，１３…切断位置、１４…気泡、２１…残渣物、２２…バリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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