(57)【要約】【課題】  本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関し、例えば圧力可変素子の駆動により液室に保持したインクの液滴をノズルから飛び出させるインクジェットプリンタに適用して、始めてインクを液室に充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができるようにする。【解決手段】  本発明は、液室、インク流路の隔壁を基板上に形成した状態で、インクにおける溶媒の主成分による溶液により基板を洗浄する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、前記液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記圧力可変素子を作成してなる基板上に、前記液室の隔壁、前記液室に前記液体を導く流路の隔壁を形成した状態で、前記液体における溶媒の主成分による溶液により前記基板を洗浄する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記液体が、インクであり、
前記溶媒が、前記インクより染料又は顔料を除いた溶媒である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、前記液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記圧力可変素子を作成してなる基板上に、前記液室の隔壁、前記液室に前記液体を導く流路の隔壁を形成した状態で、二価アルコール及び又は三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液により前記基板を洗浄する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、前記液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記圧力可変素子を作成してなる基板上に、前記液室の隔壁、前記液室に前記液体を導く流路の隔壁が形成された状態で、前記液体における溶媒の主成分による溶液により前記基板が洗浄された
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
液体吐出ヘッドにより液滴を飛び出させる液体吐出装置において、
前記液体吐出ヘッドは、
液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、前記液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させ、
前記圧力可変素子を作成してなる基板上に、前記液室の隔壁、前記液室に前記液体を導く流路の隔壁が形成された状態で、前記液体における溶媒の主成分による溶液により前記基板が洗浄された
ことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関し、例えば圧力可変素子の駆動により液室に保持したインクの液滴をノズルから飛び出させるインクジェットプリンタに適用することができる。本発明は、液室、インク流路の隔壁を基板上に形成した状態で、インクにおける溶媒の主成分による溶液により基板を洗浄することにより、始めてインクを液室に充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像処理等の分野において、ハードコピーのカラー化に対するニーズが高まってきている。このニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式及び熱現像銀塩方式等のカラーコピー方式が提案されている。
【０００３】
これらの方式のうちインクジェット方式は、液体吐出ヘッドであるプリンタヘッドに設けられたノズルから記録液（インク）の液滴を飛翔させ、記録対象に付着してドットを形成するものであり、簡易な構成により高画質の画像を出力することができる。このインクジェット方式は、ノズルからインク液滴を飛翔させる方法の相違により、静電引力方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）及びサーマル方式に分類される。
【０００４】
これらの方式のうちサーマル方式は、インクの局所的な加熱により気泡を発生し、この気泡によりインクをノズルから押し出して印刷対象に飛翔させる方式であり、簡易な構成によりカラー画像を印刷することができるようになされている。
【０００５】
このようなサーマル方式によるプリンタヘッドは、インクを加熱する発熱素子がこの発熱素子を駆動するロジック集積回路による駆動回路と共に一体に半導体基板上に形成される。これによりこの種のプリンタヘッドにおいては、発熱素子を高密度に配置して確実に駆動できるようになされている。
【０００６】
すなわちこの種のプリンタヘッドにおいては、半導体基板上に、発熱素子を駆動する駆動素子であるスイッチングトランジスタ、このスイッチングトランジスタを駆動する駆動回路が例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）トランジスタにより作成されるようになされ、このスイッチングトランジスタにより矩形形状によるパルス状の電圧を発熱素子に印加して発熱素子を駆動し、この発熱素子の駆動による熱をインクに伝搬してインク液滴を飛び出させるようになされている。
【０００７】
プリンタヘッドにおいては、このように発熱素子等が形成されてなる半導体基板上に、液室の隔壁、この液室にインクを導くインク流路の隔壁が有機系樹脂材料により形成される。また続いてノズル列が設けられてなるシート状のノズルシートが貼り付けられ、これによりノズル、液室、インク流路が形成されて作成されるようになされている。以下、適宜、この液室、インク流路の隔壁を流路形成部材と呼ぶ。
【０００８】
このようなプリンタヘッドにおいては、インク流路を介していわゆるインクカートリッジより液室にインクが充填され、発熱素子の駆動によりインク液滴が飛び出すと、このインク液滴が飛び出した分、インク流路に保持されたインクが必然的に液室に補充（リフィル）されるようになされている。
【０００９】
プリンタヘッドにおいては、このような液室、インク流路に異物（ゴミ）が混入すると、このゴミにより液室へのインクの流れが妨げられ、これによりインク液滴をノズルより安定に吐出できなくなる恐れがある。またインクのリフィルによりこのゴミ自体が他の液室に流され、これによりインク液滴を安定に吐出困難なノズルが変化する恐れもある。なおこのように吐出困難なノズルにより印画不良が起きた場合にあっては、印刷結果に白抜け、濃度むらが見られることになる。
【００１０】
このため従来、この種のプリンタヘッドにおいては、半導体製造プロセスと同様に、ダストの混入が管理されてなるクリーンルーム内で作成され、さらには液室、インク流路の隔壁を形成した後に流水により洗浄することにより、製造時に付着したゴミを除去するようになされている。
【００１１】
また例えば特開２０００−１５８６６９号公報においては、ピエゾ方式のプリンタヘッドに関して、プリンタヘッドの製造後、インクの充填前に、洗浄液を液室に充填し、プリンタヘッドを駆動してこの洗浄液を液室より排出することにより、液室及びインク流路のゴミをプリンタヘッドから排出する方法が提案されるようになされている。またこのようなプリンタヘッドの駆動による洗浄液の排出に代えて、別途排出機構を設けて洗浄液を排出することにより、ゴミを排出する方法も考えられる。
【００１２】
因みにプリンタヘッドにおいては、印刷時、特定方向に移動されながら用いるいわゆるシリアルタイプと印刷対象の用紙幅によりノズル列が形成されてなるラインタイプとがある。これらのうちのシリアルタイプによるプリンタヘッドは、一般にヘッドサイズが小さく、このような製造後の洗浄を比較的に容易に実施できるのに対し、ラインタイプによるプリンタヘッドは、一般にヘッドサイズが大きく、製造後の洗浄を実施し難い特徴がある。
【００１３】
ところでこのようにインク、洗浄液を始めて液室に充填する場合、これらインク、洗浄液がスムーズにインク流路、液室を流れない場合があり、これによりインク、洗浄液が液室、インク流路に十分に充填されずに気泡が発生してしまう問題がある。
【００１４】
具体的に図１２に示すように、透明な樹脂材料により作成したノズルシートを貼り付けたプリンタヘッドに対してインクを充填させたところ、インク流路１、液室２に多数の気泡３、４が観察された。なおここで図１２に示すプリンタヘッドは、発熱素子５が所定ピッチにより形成され、この発熱素子５の並びに沿ってインク流路１の隔壁６が形成される。またこのインク流路１側にインク流入口を形成してなるように、各発熱素子５の周囲に液室２の隔壁６が形成されると共に、この隔壁６にノズルシートが貼り付けられることにより、波線により示すように、各発熱素子５の上にノズル７が設けられたものである。
【００１５】
このような気泡３、４の発生に関して、隔壁６、ノズルシートの作成材料を種々に設定して作成したところ、特に隔壁６、ノズルシートを同一の感光性樹脂により作成した場合に著しいことが確認された。具体的に例えば特開平１１−３４８２９０号公報に開示されているように、フォトリソグラフィ技術を用いて、インク流路１、液室２、ノズル７を感光性樹脂により一体に形成した場合である。
【００１６】
しかしてプリンタヘッドにおいては、このような気泡３がインク流路１に存在すると、この気泡３により、インクの流れがさらに妨げられ、これにより液室２へのインクの供給が不足してインク液滴を安定に吐出できなくなる。またこのような気泡４が液室２に存在すると、この気泡４が発熱素子５の駆動による加熱を妨げてこの気泡４自体が断熱層として作用し、これによってもインク液滴を安定に吐出できなくなる。
【００１７】
このような気泡３、４が一旦発生すると、プリンタヘッドにおいては、吸引機構により気泡３、４を吸引して取り除くことが必要になる。
【特許文献１】特開２０００−１５８６６９号公報
【特許文献２】特開平１１−３４８２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、始めて液室にインクを充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、圧力可変素子を作成してなる基板上に、液室の隔壁、液室に液体を導く流路の隔壁を形成した状態で、液体における溶媒の主成分による溶液により基板を洗浄するようにする。
【００２０】
また請求項３の発明においては、液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、圧力可変素子を作成してなる基板上に、液室の隔壁、液室に液体を導く流路の隔壁を形成した状態で、二価アルコール及び又は三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液により基板を洗浄するようにする。
【００２１】
また請求項４の発明においては、液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、圧力可変素子を作成してなる基板上に、液室の隔壁、液室に液体を導く流路の隔壁が形成された状態で、液体における溶媒の主成分による溶液により基板が洗浄されてなるようにする。
【００２２】
また請求項５の発明においては、液体吐出ヘッドにより液滴を飛び出させる液体吐出装置に適用して、液体吐出ヘッドは、液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させ、圧力可変素子を作成してなる基板上に、液室の隔壁、液室に液体を導く流路の隔壁が形成された状態で、液体における溶媒の主成分による溶液により基板が洗浄されてなるようにする。
【００２３】
請求項１の構成により、液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、圧力可変素子を作成してなる基板上に、液室の隔壁、液室に液体を導く流路の隔壁を形成した状態で、液体における溶媒の主成分による溶液により基板を洗浄するようにすれば、液室、流路の隔壁の表面から製造時に付着したゴミが除去されると共に、この液室、流路の隔壁の表面においては溶液に接して十分に馴染み、これにより液室、流路と液体に係る親和性の向上が図られる。これにより始めて液室にインクを充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる。
【００２４】
また請求項３の構成により、液室の圧力を可変する圧力可変素子の駆動により、液室に保持した液体の液滴を所定のノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、圧力可変素子を作成してなる基板上に、液室の隔壁、液室に液体を導く流路の隔壁を形成した状態で、二価アルコール及び又は三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液により基板を洗浄するようにすれば、液室、流路の隔壁の表面から製造時に付着したゴミが除去されると共に、液室、流路の隔壁の表面においては水溶液に接して十分に馴染み、これにより液室、流路と液体に係る親和性の向上が図られる。これにより始めて液室にインクを充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる。
【００２５】
またこれにより請求項４、請求項５の構成によれば、始めて液室にインクを充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、始めて液室にインクを充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００２８】
（１）実施例の構成
図２は、本発明に係るラインプリンタを示す斜視図である。このラインプリンタ１１は、フルラインタイプのラインプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体１２が形成される。このラインプリンタ１１は、印刷対象である用紙１３を収納した用紙トレイ１４をこのプリンタ本体１２の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙１３を給紙できるようになされている。
【００２９】
ラインプリンタ１１は、このようにトレイ出入口よりプリンタ本体１２に用紙トレイ１４が装着されて、ユーザーにより印刷が指示されると、このプリンタ本体１２に設けられた給紙ローラの回転によりプリンタ本体１２の背面側に向かって用紙トレイ１４から用紙１３が送り出され、プリンタ本体１２の背面側に設けられた反転ローラによりこの用紙１３の送り方向が正面方向に切り換えられる。ラインプリンタ１１は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられてなる用紙１３が用紙トレイ１４上を横切るように搬送され、ラインプリンタ１１の正面側に配置された排出口よりトレイ１５に排出される。
【００３０】
ラインプリンタ１１は、上側端面に上蓋１６が設けられ、この上蓋１６の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Ａにより示すように、ヘッドカートリッジ１８が交換可能に配置される。
【００３１】
ここでヘッドカートリッジ１８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋが設けられるようになされている。この実施例においては、これらのインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋにいわゆる染料系のインクが保持されるようになされているものの、このような染料系のインクに代えて、顔料系のインクを用いる場合にも広く適用することができる。
【００３２】
ヘッドカートリッジ１８は、これらインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー２０と、このヘッドアッセンブリー２０の用紙１３側に設けられて、不使用時、ヘッドアッセンブリー２０に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止するヘッドキャップ２１とにより構成される。これによりラインプリンタ１１においては、このヘッドカートリッジ１８に設けられたヘッドアッセンブリー２０の駆動により、各色のインク液滴を用紙１３に付着させて所望の画像等をカラーにより印刷することができるようになされている。
【００３３】
図３は、このヘッドアッセンブリー２０を用紙１３側より見てインク液滴Ｌの吐出に係る部分を拡大し、一部断面を取って示す斜視図である。ヘッドアッセンブリー２０は、液室２２の隔壁２３等を作成したヘッドチップ２４を順次ノズルシート２５に貼り付けた後、ボンディング端子２６を介してヘッドチップ２４を配線して形成される。
【００３４】
ここでヘッドチップ２４は、複数の発熱素子２７、この複数の発熱素子２７を駆動する駆動回路、この駆動回路の駆動に供する電源等を入力するパッド２８等が形成されたものであり、ノズルシート２５側から見て全体が長方形形状により形成され、この長方形形状の長辺の一辺に沿って複数の発熱素子２７が所定ピッチにより配置される。
【００３５】
ヘッドチップ２４は、この一辺側が開いてなるように、櫛の歯形状により液室２２、インク流路の隔壁２３が形成され、これによりこの一辺側にインク流路を形成して、このインク流路からそれぞれ対応するインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋのインクを各インク液室２２に導き得るようになされ、またこのようにしてインク液室２２に導かれたインクを発熱素子２７の駆動により加熱できるようになされている。
【００３６】
ヘッドチップ２４は、半導体ウエハの段階で、露光硬化型のドライフィルムレジストを発熱素子２７側面に積層した後、フォトリソプロセスによってこのドライフィルムレジストからインク液室の部位等を取り除くことにより、隔壁２３が形成されるようになされている。
【００３７】
これに対してノズルシート２５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクにそれぞれ対応する用紙幅によるノズル２９の列が並設されたシート状部材であり、電鋳技術によりコバルトを含むニッケル材により形成される。ノズルシート２５は、各ノズル２９の列を間に挟んで千鳥に、各ヘッドチップ２４をそれぞれボンディング端子２６にワイヤボンディングする際の作業用の開口３０が形成されるようになされている。
【００３８】
図４は、このヘッドアッセンブリー２０に配置されるヘッドチップ２４のノズル２９を含む周辺の構成を示す断面図である。ヘッドチップ２４は、半導体製造工程により、複数チップ分がシリコン基板による半導体ウエハ上にまとめて形成された後、各チップにスクライビングされて形成される。
【００３９】
すなわち図５（Ａ）に示すように、ヘッドチップ２４は、ウエハによるＰ型シリコン基板３１が洗浄された後、膜厚１００〔ｎｍ〕によりシリコン窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）が堆積される。続いてフォトリソグラフィ工程、ドライエッチング工程によりシリコン基板３１が処理され、これによりトランジスタを形成する所定領域以外の領域よりシリコン窒化膜が取り除かれる。
【００４０】
続いてヘッドチップ２４は、熱酸化工程によりシリコン窒化膜が除去されている領域に熱シリコン酸化膜が膜厚７７０〔ｎｍ〕により形成され、この熱シリコン酸化膜によりトランジスタを分離するための素子分離領域（ＬＯＣＯＳ）３２が形成される。
【００４１】
続いてイオン注入工程によりシリコン基板３１が処理され、これによりトランジスタのしきい値電圧が調整される。さらに続いて熱処理炉において、水素と酸素とによる混合ガス（Ｈ2 ／Ｏ2 ）の雰囲気中で熱処理が実施され、膜厚２０〔ｎｍ〕程度により熱酸化膜が形成される。
【００４２】
ヘッドチップ２４は、続いてシリコン基板３１が洗浄された後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法によりポリシリコン膜、タングステンシリサイド膜がそれぞれ膜厚１００〔ｎｍ〕により順次堆積される。さらに続いてリソグラフィー工程によりトランジスタのゲート領域が露光処理された後、ドライエッチングにより、余剰な熱酸化膜、ポリシリコン膜、タングステンシリサイド膜が除去される。これによりスイッチングトランジスタの作成領域においては、ゲート酸化膜３３、ポリシリコン膜３４、タングステンシリサイド膜３５によるポリサイド構造によりゲート電極が形成される。
【００４３】
続いてイオン注入工程、熱処理工程によりシリコン基板３１が処理され、低濃度の拡散層３６が形成され、さらにソース及びドレイン領域を形成するためのイオン注入工程、熱処理工程によりシリコン基板３１が処理される。ここでこの低濃度の拡散層３６は、ソース・ドレイン間の耐圧を確保する電界緩和層である。
【００４４】
ヘッドチップ２４は、続いてＣＶＤ法を用いたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）の堆積とリアクティブイオンエッチング法とによりゲートの両端にサイドウォール３７が形成され、これらによりＭＯＳ型によるトランジスタ４３、４４等が作成される。ここでスイッチングトランジスタ４３は、ゲート・ドレイン間に１８〔Ｖ〕程度までの耐圧を有するＭＯＳ型ドライバートランジスタであり、発熱素子の駆動に供するものである。これに対してスイッチングトランジスタ４４は、このドライバートランジスタ４３を制御する集積回路を構成するトランジスタであり、これらスイッチングトランジスタ４３、４４は、５〔Ｖ〕の電圧により動作するものである。
【００４５】
このようにしてトランジスタ４３、４４が作成されると、ヘッドチップ２４は、続いて図５（Ｂ）に示すように、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜であるＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜、ボロンとリンが添加されたシリコン酸化膜であるＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicate Glass）膜が順次膜厚１００〔ｎｍ〕、５００〔ｎｍ〕により作成され、これにより全体として膜厚が６００〔ｎｍ〕による１層目の層間絶縁膜４５が作成される。
【００４６】
続いてフォトリソグラフィ工程の後、リアクティブイオンエッチング法によりシリコン半導体拡散層（ソース・ドレイン）上にコンタクトホール４６が作成される。
【００４７】
続いてヘッドチップ２４は、希フッ酸によりシリコン基板３１が洗浄され、これによりトランジスタ４３、４４のソース及びドレイン領域の表面より自然酸化膜が除去される。続いてスパッタリング法により、膜厚３０〔ｎｍ〕によるチタン、膜厚７０〔ｎｍ〕による窒化酸化チタンバリアメタル、膜厚３０〔ｎｍ〕によるチタン、シリコンが１〔ａｔ％〕添加されたアルミニューム、または銅が０．５〔ａｔ％〕添加されたアルミニュームが膜厚５００〔ｎｍ〕により順次堆積される。続いてヘッドチップ２４は、反射防止膜である窒化酸化チタンが膜厚２５〔ｎｍ〕により堆積され、これらにより１層目の配線パターン材料層が成膜される。
【００４８】
さらに続いてフォトリソグラフィ工程、ドライエッチング工程により、成膜されたこの配線パターン材料層が選択的に除去され、１層目の配線パターン４７が作成される。ヘッドチップ２４は、このようにして作成された１層目の配線パターン４７により、論理回路用のトランジスタ４３を接続してロジック集積回路が形成されるようになされている。
【００４９】
ヘッドチップ２４は、続いてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を原料ガスとしたＣＶＤ法により層間絶縁膜であるシリコン酸化膜が堆積される。続いてヘッドチップ２４は、ＳＯＧ（Spin On Glass ）を含む塗布型シリコン酸化膜の塗布とエッチバックとによりシリコン酸化膜が平坦化され、これにより１層目の配線パターン４９と続く２層目の配線パターンとを絶縁する膜厚４４０〔ｎｍ〕のシリコン酸化膜による２層目の層間絶縁膜４８が形成される。
【００５０】
ヘッドチップ２４は、続いてスパッタリング装置により膜厚５０〜１００〔ｎｍ〕によるβ−タンタル膜が堆積され、これによりシリコン基板３１上に抵抗体膜が成膜される。さらに続いてヘッドチップ２４は、フォトリソグラフィ工程、ドライエッチング工程により、正方形形状により、又は一端を配線パターンにより接続する折り返し形状により抵抗体膜が選択的に除去され、４０〜１００〔Ω〕の抵抗値を有する発熱素子２７が形成される。
【００５１】
このようにして発熱素子２７が形成されると、ヘッドチップ２４は、ＣＶＤ法により膜厚３００〔ｎｍ〕によるシリコン窒化膜が堆積され、発熱素子２７の絶縁保護層４９が形成される。続いてフォトレジスト工程、ドライエッチング工程により、所定箇所のシリコン窒化膜が除去され、これにより発熱素子２７を配線パターンに接続する部位が露出される。さらにドライエッチング工程により、層間絶縁膜４８に開口を形成してビアホール５０が作成される。
【００５２】
さらにヘッドチップ２４は、スパッタリング法により、膜厚２００〔ｎｍ〕によるチタン、シリコンを１〔ａｔ％〕添加したアルミニューム、または銅を０．５〔ａｔ％〕添加したアルミニュームが膜厚６００〔ｎｍ〕により順次堆積される。続いてヘッドチップ２４は、膜厚２５〔ｎｍ〕による窒化酸化チタンが堆積され、これにより反射防止膜が形成される。これらによりヘッドチップ２４は、シリコン又は銅を添加したアルミニュームにより２層目の配線パターン材料層が形成される。
【００５３】
続いてフォトリソグラフィ工程、ドライエッチング工程によりこの配線パターン材料層が選択的に除去され、２層目の配線パターン５１が作成される。ヘッドチップ２４は、この２層目の配線パターン５１により、電源用の配線パターン、アース用の配線パターンが作成され、またドライバートランジスタ４３を発熱素子２７に接続する配線パターンが作成される。
【００５４】
続いてヘッドチップ２４は、インク保護層、絶縁層として機能するシリコン窒化膜５２がプラズマＣＶＤ法により膜厚４００〔ｎｍ〕により堆積される。さらに熱処理炉において、４〔％〕の水素を添加した窒素ガスの雰囲気中で、４００度、６０分間の熱処理が実施される。これによりヘッドチップ２４は、トランジスタ４３、４４の動作が安定化され、さらに１層目の配線パターン４７と２層目の配線パターン５１との接続が安定化されてコンタクト抵抗が低減される。
【００５５】
ヘッドチップ２４は、続いて耐キャビテーション材料層が膜厚２００〔ｎｍ〕により堆積された後、ドライエッチング工程により耐キャビテーション材料層が選択的に除去され、これにより耐キャビテーション層５３が形成される。この実施例では、タンタルをターゲットに用いたスパッタリング法によりβ−タンタルによる耐キャビテーション層５３が形成される。なおここで耐キャビテーション層５３は、発熱素子２７の駆動により液室２２に発生した気泡が消滅する際の物理的ダメージ（キャビテーション）を吸収して発熱素子２７を保護し、また発熱素子２７の駆動により高温となったインクの化学作用から発熱素子２７を保護する保護層である。
【００５６】
ヘッドチップ２４は、続いて図６（Ｃ）に示すように、感光性有機系樹脂が塗布された後、露光現像工程により液室２２及びインク流路に対応する部位が取り除かれ、その後硬化され、これにより液室２２の隔壁２３、インク流路の隔壁２３が作成される。
【００５７】
このようにして隔壁２３が作成されると、続いてヘッドチップ２４は、この隔壁の作成工程によりシリコン基板３１に付着したゴミが洗浄処理により除去される。この実施例では、この処理において、図１（Ｄ）に示すように、まずインクから色材料である染料成分を除いた溶媒の主成分による水溶液５４によりシリコン基板３１を洗浄し、続いて純水によりシリコン基板３１を洗浄する。
【００５８】
ここでインクは、一般に、二価アルコール（ジオール）及び三価アルコール（トリオール）を１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した純水による溶媒に染料又は顔料が添加されて作成される。具体的に、二価アルコールには、プロピレングリコール、１．３−ブダンジオール、ヘキシレングリゴールが用いられ、三価アルコールには、グリセリン、トリメチロールプロパンが用いられる。
【００５９】
このため水溶液５４には、プロピレングリコール、１．３−ブダンジオール、ヘキシレングリゴール、グリセリン、トリメチロールプロパンを全体として１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した純水が適用される。またこの水溶液５４、純水による洗浄処理においては、水溶液５４、純水がそれぞれ溜められた洗浄槽と、さらにはこれらの洗浄槽による洗浄後にシリコン基板３１を乾燥する乾燥機構とが並設されてなるウエットステーションにより実施される。
【００６０】
すなわちヘッドチップ２４は、このウエットステーションにシリコン基板３１が搭載された後、水溶液５４による洗浄槽に浸漬され、この洗浄槽に内蔵の噴流機構により水溶液５４に噴流を生じさせることにより、３０〜６０秒間、シリコン基板３１の表面が洗浄される。これによりヘッドチップ２４は、インクと直接接する液室２２の壁面等を形成する隔壁２３の表面からゴミが除去されるようになされている。
【００６１】
またこのとき隔壁２３の表面においては、水溶液５４と接して十分に馴染み、これにより液室２２、インク流路とインクに係る親和性を向上してインクとの濡れ性を向上し得、これにより始めてインクを液室に充填する場合に、液室２２等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができるようになされている。
【００６２】
ヘッドチップ２４は、続いて純水による洗浄槽にシリコン基板３１が搬送されて純水に浸漬され、水溶液５４による洗浄と同様にして、６０〜１２０秒間、流水によりシリコン基板３１が洗浄される。続いて図６（Ｅ）に示すように、シリコン基板３１が乾燥機構に搬送され、回転による遠心力を利用するスピンドライヤによりシリコン基板３１が処理され、これにより隔壁２３の表面から水分が除去される。
【００６３】
このようにして隔壁２３の表面を洗浄、乾燥するにつき、ヘッドチップ２４においては、ゴミの混入防止が厳密に管理された半導体製造ラインにおいて隔壁２３の表面からゴミを除去するようになされている。
【００６４】
ヘッドチップ２４は、このようにしてシリコン基板３１上に作成された複数ヘッドチップ分がスクライビングされて作成される。
【００６５】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このラインプリンタ１１においては（図２）、印刷に供する画像データ、テキストデータ等によるヘッドカートリッジ１８の駆動により、処理対象である用紙１３を所定の用紙送り機構により搬送しながら、ヘッドカートリッジ１８に設けられたヘッドアッセンブリー２０からインク液滴が吐出され、このインク液滴が搬送中の用紙１３に付着して画像、テキスト等が印刷される。
【００６６】
これに対応してヘッドカートリッジ１８のヘッドアッセンブリー２０においては（図２、図３）、始めにインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋのインクがインク流路を介して各ヘッドチップ２４に形成された液室２２に導かれる。また発熱素子２７の駆動によるこの液室２２のインクの加熱により、ノズルシート２５に設けられたノズル２９からインク液滴Ｌが吐出され、このインク液滴Ｌが吐出された分、インク流路に保持されたインクが液室２２に補充される。これらによりこのラインプリンタ１１においては、所望の画像等を印刷することができるようになされている。
【００６７】
しかしてヘッドアッセンブリー２０においては、このようなインクの供給に係る液室２２、インク流路にゴミが混入すると、このゴミによりインクの流れが妨げられ、これによりインク液滴Ｌを安定に吐出できなくなる恐れがある。このためこの実施例においては、インク流路、液室２２の隔壁２３が形成された後に、隔壁２３の表面から製造時に付着したゴミが洗浄により除去される。
【００６８】
しかしながら単に純水により洗浄しただけでは始めて液室２２にインクを充填する場合、インク流路、液室２２にインクが流れない場合があり、これによりヘッドアッセンブリー２０においては、これらインク流路、液室２２に気泡が発生し、この気泡の発生によってもインク液滴Ｌを安定に吐出できなくなることが心配される。
【００６９】
このためこの実施例においては、純水により洗浄する前に、発熱素子２７等が形成されてなるシリコン基板３１上に、このインク流路、液室２２の隔壁２３が形成された状態で、インクより染料を除いた溶媒の主成分による水溶液５４によりシリコン基板３１が洗浄される。
【００７０】
具体的に、ヘッドアッセンブリー２０では、二価アルコール及び三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液５４によりシリコン基板３１が洗浄され、これにより隔壁２３の表面からゴミが除去される。このときヘッドアッセンブリー２０では、この水溶液５４に隔壁２３の表面が接して十分に馴染み、これにより液室２２、インク流路とインクに係る親和性の向上が図られる。これによりこの実施例では、インクとの濡れ性の向上により液室等にインクを流入し易くして、始めて液室にインクを充填する場合に、従来に比して、気泡の発生を抑制することができるようになされている。
【００７１】
実際上、図１２との対比により図７に示すように、本実施例に係るヘッドチップ２４に透明な樹脂材料によるノズルシートを貼り付けてヘッドアッセンブリー２０を作成したところ、液室２２にインクがスムーズに充填され、液室２２、インク流路５５に気泡の発生は全く見られなかった。
【００７２】
なおこのような隔壁２３の表面に係る洗浄処理においては、同一装置により実施することにより、ダストの混入が厳重に管理されてなる半導体製造ラインを用いるようにして、十分な信頼性を確保することができる。
【００７３】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、液室、インク流路の隔壁を基板上に形成した状態で、インクにおける溶媒の主成分による溶液により基板を洗浄することにより、始めてインクを液室に充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる。
【００７４】
具体的に、インクより染料又は顔料を除いた溶媒の主成分による水溶液により基板を洗浄することにより、始めてインクを液室に充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる。
【００７５】
より具体的に、二価アルコール及び三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液により基板を洗浄することにより、始めてインクを液室に充填する場合に、従来に比して、液室等にインクを流入し易くして気泡の発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００７６】
図８は、本発明の実施例２に係るプリンタに適用されるヘッドアッセンブリーにおけるヘッドチップのノズル近傍の構成を示す断面図である。この実施例に係るプリンタにおいては、液室、インク流路と共にノズルを流路形成部材により一体に形成する点を除いて、実施例１に係るプリンタと同一に構成され、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００７７】
すなわち図９（Ａ）に示すように、ヘッドチップ６１は、シリコン基板３１上に、発熱素子２７、この発熱素子２７を駆動するＭＯＳトランジスタ４３等が形成される。続いて図９（Ｂ）に示すように、この基板３１の上に、ポジ型の感光性樹脂が厚さ１０〜１２〔μｍ〕により塗布され、１３０度、５分間のベーキング処理が実施される。
【００７８】
続いてヘッドチップ６１は、ミラープロジェクションアライナーを用いた露光工程、現像工程により、露光された感光性樹脂膜が選択的に除去され、これにより液室２２、インク流路５５の領域に犠牲層６２が形成される。なおここでミラープロジェクションアライナーは、投影用の光学系がミラーにより構成され、マスクパターンと実際に投影されるパターンとの倍率が１対１となる露光装置である。
【００７９】
続いて図１０（Ｃ）に示すように、シリコン基板３１上へのネガ型感光性樹脂の塗布により膜厚２２〜２４〔μｍ〕により樹脂層６３が堆積され、５０度、１時間のベーキング処理が実施される。
【００８０】
ヘッドチップ６１は、続いてミラープロジェクションアライナーを用いた露光工程、現像工程により、露光されていない樹脂層６３が選択的に除去され、これにより樹脂層６３の開口によるノズル２９が作成される。
【００８１】
続いてヘッドチップ６１は、Ｄｅｅｐ  ＲＩＥ（ディープ  リアクティブイオンエッチング）法により、シリコン基板３１の裏面から表面に向かってインク供給用の開口が所定箇所に形成される。ここでＤｅｅｐ  ＲＩＥ法は、加工対象に対して特定方向にエッチングする異方性ドライエッチングであり、この実施例では、ＳＦ6 ガス及びＣ4 Ｆ8 ガスが交互に用いられる。具体的にヘッドチップ６１は、ＳＦ6 ガス及びＣ4 Ｆ8 ガスが交互に導入されて、シリコン基板３１から立ち上がっている面に炭素（Ｃ）成分により保護層が形成されながらフッ素（Ｆ）成分によりシリコンがエッチングされる。なおこのようなインク供給用の開口は、アルカリ性溶液を用いたウエットエッチングにより作成することも可能である。
【００８２】
このようにしてインク供給用の開口が形成されると、続いてヘッドチップ６１は、このインク供給用の開口の基板裏面側より犠牲層６２用の溶解液が流入され、これにより犠牲層６２が除去される。さらに続いてヘッドチップ６１は、５０度、３０分間のベーキング処理が実施され、これにより樹脂層６３が硬化される。
【００８３】
かくするにつき図１０（Ｄ）に示すように、ヘッドチップ６１は、液室２２、インク流路５５と共にノズル２９を一体に形成する流路形成部材６４が作成されるようになされている。
【００８４】
ヘッドチップ６１は、続いて図１１（Ｅ）に示すように、実施例１で上述したと同様にして、ウエットステーションにより、二価アルコール及び三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液５４によりシリコン基板３１が洗浄される。また続いて純水によりシリコン基板３１が洗浄され、スピンドライヤによりシリコン基板３１の表面から水分が除去される。
【００８５】
ヘッドチップ６１は、続いて図８に示すように、このようにしてシリコン基板３１上に作成された複数ヘッドチップ分がスクライビングされて作成される。
【００８６】
この実施例のように、液室２２、インク流路５５と共にノズル２９を流路形成部材６４により一体に形成する場合においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００８７】
なお上述の実施例においては、液室、流路の隔壁の表面洗浄に、水溶液及び純水をそれぞれ溜めてなる洗浄槽と乾燥機構とが並設されたウエットステーションを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、水溶液及び純水による洗浄を１つの洗浄槽により実施するワンバス型のウエットステーションを用いる場合に広く適用することができる。またこのウエットステーションのような複数枚の基板を一度に処理するバッチ処理方式の洗浄に代えて、基板を一枚づつ処理する枚葉洗浄装置を用いてスピンプロセッサ方式により基板を洗浄するようにしてもよい。因みにこの場合、基板を回転させながら水溶液、純水を噴霧して洗浄することになる。
【００８８】
また上述の実施例においては、二価アルコール及び三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液によりシリコン基板を洗浄する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような水溶液に代えて、二価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液、又は三価アルコールを純水に１０〜３０〔ｗｔ％〕添加した水溶液を用いるようにしてもよい。
【００８９】
また上述の実施例においては、カラー印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用して４本のノズル列を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば白黒印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用してノズル列を１本により作成する場合等、種々の本数によりノズル列を作成する場合に広く適用することができる。
【００９０】
また上述の実施例においては、フルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シリアルタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合に広く適用することができる。
【００９１】
また上述の実施例においては、サーマル方式によるラインプリンタに本発明を適用して発熱素子による圧力可変素子を駆動する場合について述べてが、本発明はこれに限らず、ピエゾ方式、静電方式等、各種素子により圧力可変素子を構成するプリンタ、プリンタヘッドに広く適用することができる。
【００９２】
また上述の実施例においては、本発明をプリンタヘッドに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて液滴が各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出ヘッド、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等にも広く適用することができる。要は、これらの液滴源である液体における溶媒の主成分による溶液を用いて、液室、流路の隔壁を形成した状態の基板を洗浄すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関し、例えば圧力可変素子の駆動により液室に保持したインクの液滴をノズルから飛び出させるインクジェットプリンタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施例１に係るラインプリンタに適用されるヘッドアッセンブリーにおけるヘッドチップの作成工程の説明に供する断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るラインプリンタを示す斜視図である。
【図３】図２のヘッドアッセンブリーのインク液滴の吐出に係る部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】図２のヘッドアッセンブリーのインク液滴の吐出に係る部分を示す断面図である。
【図５】図１の前工程を示す断面図である。
【図６】図１の続きを示す断面図である。
【図７】図２のプリンタの液室、インク流路における気泡の発生の説明に供する平面図である。
【図８】本発明の実施例２に係るラインプリンタに適用されるヘッドアッセンブリーにおけるインク液滴の吐出に係る部分を示す断面図である。
【図９】図８のヘッドチップの作成工程の説明に供する断面図である。
【図１０】図９の続きを示す断面図である。
【図１１】図１０の続きを示す断面図である。
【図１２】従来のプリンタヘッドの液室、インク流路における気泡の発生の説明に供する断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１、５５……インク流路、２、２２……液室、３、４……気泡、５、２７……発熱素子、６、２３……隔壁、７、２９……ノズル、１１……ラインプリンタ、２０……ヘッドアッセンブリー、２４……ヘッドチップ
【図１】
2005305963.tif 000003
【図２】
2005305963.tif 000004
【図３】
2005305963.tif 000005
【図４】
2005305963.tif 000006
【図５】
2005305963.tif 000007
【図６】
2005305963.tif 000008
【図７】
2005305963.tif 000009
【図８】
2005305963.tif 000010
【図９】
2005305963.tif 000011
【図１０】
2005305963.tif 000012
【図１１】
2005305963.tif 000013
【図１２】
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