(57)【要約】【課題】  （１）ノズル型剤の塗布分布均一性向上により、吐出特性の安定した均一なヘッドを歩溜り良く得る。（２）メッキレジストとノズル型材を兼用することによりヘッドの製造コストを削減する。【解決手段】  ＩＣ実装用のメッキバンプを有するインクジェットヘッドに於いて、ポジ型感光性レジストより成るノズル型材を塗布した後、ＩＣ実装用バンプ部に第１の露光、現像、メッキを行ない、次いで、ノズル部に第２の露光、現像を行なうことを特徴とするＣＲ製法によるインクジェットの製造方法。【選択図】  図１
2007283629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出圧発生素子及び前記吐出圧発生素子の給電配線が設けられた基板上に
１、溶解可能なポジ型感光性レジストを積層する工程と、
２、前記給電配線の少なくとも一部が露出するよう前記ポジ型感光性レジストに第一の露光及び現像を行う工程と、
３、前記第一の露光及び現像により露出した前記給電配線の一部にめっきを施し、前記給電配線の電極パッドを形成する工程と、
４、前記ポジ型感光性レジストの少なくともインク流路壁に対応する部分に第二の露光及び現像を行う工程と、
５、前記第二の露光、現像が行われた前記ポジ型感光性レジスト上にインク流路壁となる樹脂の被覆層を形成する工程と、
６、前記吐出圧発生素子の上方の前記被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程と、
７、前記溶解可能な感光性ポジ型レジストを溶解除去する工程
とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記吐出圧発生素子を駆動するための駆動ＩＣが前記吐出圧発生素子が設けられた基板とは、別個に作成され前記基板に実装されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記吐出圧発生素子及び吐出口が記録紙全幅にわたって形成された所謂フルマルチアレイタイプのインクジェットヘッドであることを特徴とする請求項１及び２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録材に記録を行う記録ヘッドに特にインクを吐出口から噴射してインク液滴を形成するインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、所謂ノンインパクト記録方式の記録装置である。高速な記録と様々なメディアに対して記録することが可能であり記録時における騒音がほとんど生じないといった特徴を持つ。このようなことから、プリンター、ワープロ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。
【０００３】
インクジェットヘッド記録は、微少な吐出口から微少な液滴を吐出させ、記録紙に対して記録を行うもので、代表的な方法としては、電気熱変換素子を用いた方法がある。このようなインクジェット記録は、一般に液滴を形成するためのノズルを持つインクジェット記録ヘッドと、このヘッドに対してインクを供給するインク供給系から構成される。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドでは、電気熱変換素子を加圧室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液に熱エネルギーを与え、その時の記録液の相変化により生じる記録液の発泡（沸騰）時の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用する。
【０００４】
上記のような電気熱変換方式を用いたインクジェット記録ヘッドの場合、電気熱変換素子が配列された基板に対して平行に記録液を吐出させる方式（エッジシューター）と電気熱変換素子が配列された基板に対して垂直に記録液を吐出させる方式（サイドシューター）がある。以下サイドシューターを例に挙げインクジェット記録ヘッドの具体的な構成について説明する。
【０００５】
図２−１はサイドシューターの記録ヘッドの斜視図、図２−２は同上面図、図２−３は同断面図、図２−４は、図２−３の断面拡大図である。
【０００６】
記録素子基板２０１の中央付近の表面側には、インクを吐出するための吐出口２０２が複数開口しており、その裏面にはインクを供給するためのインク供給口２０３が前記吐出口列とほぼ等しい長さで開口している。
【０００７】
各々の吐出口に対応してインクを発泡させるための加熱ヒーター（吐出圧発生素子）２０４が形成されている。
【０００８】
インク供給口２０３は、さらに共通液室２１０に連通しており、共通液室９０２には、不図示のインク供給コネクターが配設されており、このヘッドの外部からインクの供給を受ける構成になっている。
【０００９】
加熱ヒーター２０４からの給電配線２０５（後に詳しく図示）は、加熱ヒーター２０４を駆動するためのトランジスター回路に接続される。該トランジスター回路は、前記記録素子基板２０１上に作り込む方法が一般的であるが、別体で作成したＩＣ素子３０１を前記記録素子基板２０１上に実装する方法とがある。通常、加熱ヒーター２０４の個数が比較的少ない記録素子基板においては、記録素子基板２０１上に所謂ＩＣプロセスを用いてトランジスター回路を作り込む方法が一般的である。
【００１０】
しかし、近年インクジェットヘッド記録の高速化、高密度化に伴い１ヘッド当たりのノズルを多数設ける必要が生じてきている。また、被記録紙の幅全域にわたってノズルを設けた所謂フルマルチアレイタイプインクジェットヘッドのように数千から数万個のノズルを有するヘッドも開発されつつある。
【００１１】
多ノズルを有するヘッドの場合、トランジスター回路を前記記録素子基板２０１上に作り込んだ場合、前記記録素子基板２０１の歩留まりの大幅な低下を招くためトランジスター回路（駆動ＩＣ）を別体で作成し一個または、複数個の駆動ＩＣを前記記録素子基板に実装する方法が歩留まり上有利である。
【００１２】
また、前記フルマルチアレイタイプの場合、Ａ４あるいは、Ａ３の紙幅に対応するため、所謂シリコンウェハーを用いて前記記録素子基板上にトランジスター回路を作り込むのは、現在確立されているあるいは、開発中のウェハーサイズ及びＩＣプロセスでは、ほぼ作成不可能であり駆動ＩＣ３０１を別体で実装することが必須となる。
【００１３】
図２−１、２、３、４は、トランジスター回路を別体で駆動素子（ＩＣ）３０１を実装した場合の従来例を示している。
【００１４】
図２−１、２、３、４においては、加熱ヒーター２０４からの給電配線２０５は、各々記録素子基板２０１上の前記ＩＣ３０１実装予定部位に設けられた電極パッド２０６（後に図示）に接続されている。
【００１５】
前記電極パッド２０６を介して駆動ＩＣ３０５が、異方性導伝フィルム（以下ＡＣＦと称す）、異方性導伝ペースト（以下ＡＣＰと称す）、ハンダバンプリフロー等の手段によりＣＯＢ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｂｏａｄ）接続されている。また、前記駆動ＩＣ３０１には、前記トランジスター回路を駆動するためのロジック回路が形成されており、該ロジック回路を駆動する信号は、前記記録素子基板２０１の端部に設けられた電極パッド（前記駆動ＩＣ実装用の電極パッド２０６と同時に形成される）を介してフレキシブル基板４０１（以下ＦＰＣと称す）に接続され、必要に応じて前記駆動ＩＣ３０１の実装部及び前記ＦＰＣの接続部はシリコーンシーラント等の封止材料７０１で封止されている。更に前記ＦＰＣ４０１は、ガラスエポキシ等の回路基板５０１（以下ＰＣＢと称す）に接続され、前記ＰＣＢ５０１には、外部からの入力信号を入力するための電気コネクター６０１が搭載されている。
【００１６】
以上にインクジェットヘッドの概略の構成を説明したが、以下本発明に特に関わる部分の構成及び該部分の作成工程を工程順に説明する。
【００１７】
図３は、図２−４に示した記録素子基板２０１の形成工程の従来例を示す図であり前記記録素子基板の拡大断面図である。
【００１８】
図３−１図示の如く、
シリコン等よりなる基板２００上に吐出圧発生素子２０４及び給電配線２０５をフォトリソグラフィー等により形成する。
【００１９】
次いで、必要に応じて不図示の電気絶縁層、耐キャビテーション層等を積層した後、
図３−２図示の如く、
電極パッド２０６を電気めっき、無電解めっき、スタッドパンプ等の手段でＩＣ実装部位及びＦＰＣ接続部位等に５〜数十μｍ程度の厚さで形成する。
【００２０】
以上のような工程で吐出圧発生素子及び前記吐出圧発生素子に給電するための配線、電極パッドができあがる。
【００２１】
次いで、例えば特開平６−２８６１４９号公報に開示されているように以下に示すような工程でインク流路、吐出口、インク供給口等が形成される。
【００２２】
以下、上記と同様に工程順に従って説明する。
【００２３】
図３−３図示の如く、
後に溶解除去可能なポジ型フォトレジスト２０７を前記電極パッド２０６が設けられた基板２００全面に塗布積層する。
【００２４】
図３−４図示の如く、
前記ポジ型フォトレジストの少なくともインク流路となる部分が残り、少なくともインク流路壁となる部分が現像により除去されるよう露光、現像を行う。
【００２５】
図３−５図示の如く、
流路壁となるエポキシ樹脂等の硬化性樹脂２０８を前記ポジ型レジスト上に積層する。
【００２６】
図３−６及び図３−７図示の如く、
前記硬化性樹脂層２０８にフォトリソグラフィーあるいは、前記硬化性樹脂が感光性樹脂の場合露光、現像処理により吐出口２０２を形成すると共に必要に応じて不必要な部分の硬化性樹脂を取り除く。
【００２７】
本従来例では、ネガ型の感光性樹脂を使用した場合を現している。
【００２８】
図３−８図示の如く、
前記基板２００の裏面より異方性エッチング等の手段によりインク供給口２０３が開けられた後、前記インク流路部分に残っている前記ポジ型レジストを溶解除去して吐出圧発生素子、給電配線、電極パッド等が形成された基板上にインク流路、吐出口、インク供給口が形成された記録素子基板２０１ができあがる。
【特許文献１】特開平６−２８６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
上記の従来例に説明してきたインクジェットヘッドの製造方法には、以下の問題があった。
【００３０】
（１）前記インク流路を形成するための前記ポジ型レジストを電極パッド２０６が形成された前記基板２００上に積層する際に前記電極パッド２０６の５〜数十μｍの凸部があるため図３−３図示のように前記ポジ型レジストを基板全域にわたって均一に塗布できないという問題があった。
【００３１】
上記のレジスト層の厚さは、後に溶解除去されてインク流路の高さとなるためインク吐出特性の均一なヘッドが得られない。
【００３２】
上記問題を解決する手段として前記電極パッド２０６と前記インク流路及び吐出口２０２となる部分を大きく離し前記電極パッドの影響を緩和する方法があるが、前記記録素子基板２０１が大きくなりコストアップとなってしまう。
【００３３】
また、前記電極パッドの厚みは、後に駆動ＩＣ３０１をＣＯＢ実装するために５〜数十μｍと厚くめっきする必要があり、前記めっきを施すためのフォトレジストも厚く積層する必要がある。しかし、前記フォトレジストを厚く形成するには、厚膜専用の高価なレジストを用いる必要があるとともに、レジストを塗布積層するため時間も通常の数μｍ程度のレジストを塗布積層するのに対して数倍〜十倍程度要するため、スピンナー、ベーク装置等の高価な装置を長時間占有し、コストアップの原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので
インク吐出圧発生素子及び前記吐出圧発生素子の給電配線が設けられた基板上に
１、溶解可能なポジ型感光性レジストを積層する工程と、
２、前記給電配線の少なくとも一部が露出するよう前記ポジ型感光性レジストに第一の露光及び現像を行う工程と、
３、前記第一の露光及び現像により露出した前記給電配線の一部にめっきを施し、前記給電配線の電極パッドを形成する工程と、
４、前記ポジ型感光性レジストの少なくともインク流路壁に対応する部分に第二の露光及び現像を行う工程と、
５、前記第二の露光、現像が行われた前記ポジ型感光性レジスト上にインク流路壁となる樹脂の被覆層を形成する工程と、
６、前記吐出圧発生素子の上方の前記被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程と、
７、前記溶解可能な感光性ポジ型レジストを溶解除去する工程
よってインクジェットヘッドを作成することにより上記問題が解決される。
【００３５】
すなわち、電極パッド２０６の凸部が無い状態でインク流路となる前記ポジ型レジストを塗布、積層できるため、基板全面に均一な前記レジスト層を塗布積層できる。
【００３６】
また、前記インク流路を形成するためのポジ型感光性レジストが前記電極パッド２０６を形成するためのレジストと兼ねるため高価なめっき用レジストを省くことができ大幅なコストダウンができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の第一の発明によれば、電極パッドの凸部が無い状態で、インク流路の型材であるポジ型レジストを基板上に積層できるため、設計に忠実に基板全域にわたって均一に塗布できるため、現像残り等の発生も無く、インク流路の高さの均一な印字特性の安定したヘッドを高歩留まりで容易に得ることができる。
【００３８】
また、前記電極パッド形成用レジストと前記流路形成用レジストを兼用できるため、レジスト材料費及びレジスト積層に要する費用を大幅に削減でき安価なインクジェットヘッドを提供できる。
【００３９】
本発明の第二の発明によれば、前記駆動用トランジスターが前記記録素子基板に作り込まれた場合にも必要な基板端部に設けられる前記ＦＰＣ接続用の接続パッドのみならず、非常に多数の前記駆動用ＩＣの実装用パッドが必要であるとともに前記インク吐出口の近傍にパッドが必要となるため、本発明の効果がより顕著に発揮される。
【００４０】
本発明の第三の発明によれば、前記駆動ＩＣの実装用パッドは、数千から数万に及び本発明の効果がより顕著に発揮されるとともに超高速で印字可能なインクジェットヘッド及びプリンターを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（実施例１）
図１−１から図１−８に本発明の一実施例を説明する模式的断面図を示す。
【００４２】
符号等は、従来例を説明した図と同様である。
【００４３】
以下、上記図面に従い工程順に説明する。
【００４４】
図１−１図示の如く、
シリコン、ガラス、セラミック、金属等よりなる基板２００上に例えばＨｆＢ２、ＴａＳｉＮ、ＴａＮ等のヒーター材料及びＡｌ等の配線材料をスパッタリング、蒸着、露光現像、エッチング等の周知のフォトリソグラフィー技術によりヒーター２０４及び配線電極２０５を形成する。
【００４５】
次いで必要に応じて、不図示のＳｉＯ2、ＳｉＮ等の絶縁膜をスパッタリング、ＣＶＤ等手段で前記ヒーター及び配線上に積層する。更に、必要に応じて、不図示のＴａ等のヒーターの保護膜を上記ヒーター上に積層する。
【００４６】
次いで、後に電解めっきを行うための給電層（不図示、以下シード層と称す）としてＣｕを約０．２５μｍの厚さで前記基板全面にスパッタリング等によりデポする。
【００４７】
該めっき給電層は、無電解めっきの場合は、不必要であることは、言うまでもない。
【００４８】
次いで、前記ヒーター２０４及び給電配線２０５が形成された基板２００上全面にポジ型感光性レジスト２０７、例えば、東京応化（株）製フォトレジストＯＤＵＲ１０１０Ａを１６μｍスピンコート等の周知の手段で積層した後、必要に応じてホットプレート、オープン等の装置によりプリベークを行う。
【００４９】
次いで、図１−２図示の如く、（図１−２は、露光及び現像された状態を表わす。）
前記従来例で説明した前記駆動ＩＣ３０１及びＦＰＣ４０１を実装するための電極パッド２０６をめっきにより形成するために、前記フォトレジスト２０７にフォトマスクを用いて前記レジストＯＤＵＲ１０１０ＡをＤｅｅｐ  ＵＶ露光装置により第一の露光を行う。
【００５０】
次いで、上記レジストを東京応化製現像液１０１０を用いて約３分程度第一の現像処理を行う。
【００５１】
次いで、図１−３図示の如く、
前記第一の露光現像により露出した電極パッド部（前記給電配線２０５と導通している）にＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ等の電解めっきを順次施す。
【００５２】
上記電解めっきの具体的条件としては、
Ｃｕ  硫酸銅                  ３２度℃  ２Ａ／ｄｍ２      １８分
Ｎｉ  スルファミン酸ニッケル  ５５度℃  ３Ａ／ｄｍ２        １分
Ａｕ  シアン化金カリウム      ６５度℃  0.5Ａ／ｄｍ２        ３分
本実施例においては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの電解めっきを用いたが、材料、めっき方法等は特に限定されるものではなく、例えばＰｂ、Ｐｔ等のめっきも好適に用いることができる。
【００５３】
また、めっき手段も無電解めっきでも好適に使用でき該方法によれば、後のレジスト除去後に前記めっきの給電層をエッチング除去する必要がなくなる。
【００５４】
次いで、図１−４図示の如く、
前記めっきが施された基板２００及び該基板上のレジスト２０７に少なくともインク流路壁となる部分が露出するよう前記第一の露光と同様にフォトマスクを用いてＤｅｅｐ  ＵＶの露光及び現像処理を行う。
【００５５】
次いで、図１−５図示の如く、
キシレン、ＢＩＢＫ等の溶媒に溶解させた液状のネガ型の感光性エポキシ樹脂２０８をスピンコート等の手段で前記インク流路壁部が露出した前記ポジ型レジスト２０７上に例えば基板２００の表面からの厚みが２６μｍになるようコーティングする。
【００５６】
次いで、必要に応じて、前記感光性エポキシ樹脂２０８をプリベークする。
【００５７】
次いで、図１−６図示の如く、
少なくとも吐出口及び前記エポキシ樹脂２０８を除去したい部分が開くようにフォトマスクを用いて露光する。
【００５８】
本実施例に用いた感光性エポキシ樹脂の場合、Ｇ線及びＩ線で感光するため例えばＭＰＡ−１５００（キャノン株製）等の通常の露光機で露光を行った。
【００５９】
前記実施例では、前記流路壁を構成する樹脂としてネガ型の感光性樹脂を用いたが本発明においては、特に限定されるものではなく非感光性の樹脂も使用できる。該非感光性樹脂を用いる場合は、前記非感光性樹脂層を積層した後、感光性レジストを積層、パターニングした後アッシング等の手段で吐出口を形成する。
【００６０】
次いで、図１−７図示の如く、
キシレンを主成分とする前記エポキシ樹脂２０８の現像液で現像し前記エポキシ樹脂２０８の未露光部を露出させ吐出口を形成した。
【００６１】
次いで、図１−８図示の如く、
例えば、前記基板の裏面にマスク材を形成（不図示）し、水酸化カリウム、ＴＭＡＨ等のアルカリ溶液で前記シリコン基板２００異方性エッチングにより前記基板２００にインク供給口２０３を開口させた後、例えば、乳酸メチル等の有機溶剤で前記ポジ型感光性レジスト２０７を溶解除去する。
【００６２】
次いで、塩化第二鉄等のＣｕのエッチャントで前記インク流路内及び基板表面を数秒エッチングし前記めっきの給電層を除去する。
【００６３】
前記電極パッドに無電解めっきを用いた場合は、前記給電層は、必要なく、該エッチング工程も必要ない。
【００６４】
以上の工程により、吐出圧発生素子、給電配線、電極パッド、吐出口、インク流路、インク供給口等が形成された記録素子基板２０１ができあがる。
【００６５】
次いで、図２−１〜図２−４図示の如く、
前記駆動ＩＣ３０１をＡＣＦ等の手段で実装した後、記録素子基板保持部材８０１に接着し、次いで前記ＰＣＢ５０１と接続された前記ＦＰＣ４０１の端子を前記記録素子基板２０１の端部に形成された電極パッド２０６にＡＣＦ等により接続する。
【００６６】
次いで、共通液室９０２が設けられた支持部材９０１に前記記録素子基板保持部材８０１上に接着された記録素子基板２０１を接着等の手段により接続する。
【００６７】
以上により、本実施例によるインクジェットヘッドが完成する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例の記録素子基板の製造方法を示す模式的断面図。
【図２】（１）は従来の記録ヘッドの模式的斜視図、（２）は従来の記録ヘッドの模式的上面図、（３）は従来の記録ヘッドの模式的断面図、（４）は従来の記録ヘッドの模式的断面拡大図。
【図３】従来例の記録素子基板の製造方法を示す模式的断面図。
【符号の説明】
【００６９】
２００  基板
２０１  記録素子基板
２０２  吐出口
２０３  インク供給口
２０４  吐出圧発生素子
２０５  給電配線
２０６  電極パッド
２０７  ポジ型レジスト
２０８  硬化性樹脂
３０１  駆動ＩＣ
４０１  フレキシブル基板（ＦＰＣ）
５０１  回路基板（ＰＣＢ）
６０１  電気コネクター
７０１  封止材
８０１  記録素子保持部材
９０１  支持部材
９０２  インク共通液室
【図１】
2007283629.tif 000003
【図２】
2007283629.tif 000004
【図３】
2007283629.tif 000005