(57)【要約】【課題】  ＣＲ製法において、長尺化した時の基板の反り、割れ、それによるオリプレの変形、割れを防止する。【解決手段】  インク供給口を形成する前に梁が形成されている補強板をポリエーテルアミドで接着しエッチング工程によりインク供給口を形成する。この工程を追加することによって長尺化が可能となり印刷速度を早くすることが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱抵抗体を備えた基板上にインク流路及びインク吐出ロが設けられ発熱抵抗体の発熱によるインクの発泡を利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
発熱抵抗体を備えた基板上ノズル流路を形成する為の型材の樹脂を塗布しパターニングする工程、インク流路及びインク吐出ロを形成する樹脂を塗布しパターニングする工程、インク供給ロを形成する為に基板をエッチングする工程、前記型材の樹脂を除去する工程を有し、インク供給口を補強する梁が設けて有る板をインク供給ロを形成する為の基板をエッチングする工程の前に接着し、接着したままインク供給ロを形成する為の基板をエッチングする以降の工程を流動することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、補強する梁が設けられている板はシリコンであることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、補強する梁が設けられている板はセラミック材料であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、補強する梁が設けられている板を接着する材料がポリエーテルアミドであることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体をオリフィスから噴射して液滴を形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特許文献１に記載されているインクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。
【０００３】
即ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００４】
この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。ところで、高密度、高精度のノズル及び吐出ロを形成する方法として特許文献２,及び特許文献３に示されている方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献４に前記のノズル製法においてインク供給ロ部上部のオリフィスプレートにリブ構造を設けることが提案されている。
【特許文献１】特開昭54-51837号公報
【特許文献２】特開平5-330066号公報
【特許文献３】特開平6-286149号公報
【特許文献４】特開平10-146979号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開平6-286149の製法において、印字速度を上げる為に一度に印刷できる幅を大きくすることが提案されている。一度に印刷できる幅を大きくする為にはインクの吐出ロを長く配列する必要がある。吐出ロを長く配列するとインク供給ロを長くする必要がある。インク供給ロを長く開けると下記のような問題点があった。
【０００７】
1.インク供給ロを長く開けること自体での基板の歪み
特にコストの面から基板の大きさを小さくするため、基板の印刷幅と垂直の寸法を小さくする必要があり、図９のように基板が縦長になりその縦方向にインク供給ロを形成することから基板にインク供給ロを加工すると基板自体に歪みが発生し、図１０のように吐出ロの平面性が保てなくなりよれが発生する。
【０００８】
2.チップハンドリング時に於ける基板の割れの発生
ウエハー等で一括形成した後、吐出エレメントに分割して流路部材に貼り工程で流動するわけであるが、吐出エレメントに分割すると細長い基板となる。その細長い基板の中心にスリット状のインク供給ロが形成されていると、基板をつかむ時に基板に応力が掛かり基板が割れることがある。
【０００９】
特に、印刷幅が大きいと吐出エレメントの長さが長くなり、またインク供給ロも長くなる為、応力の掛かりが大きくなる。
【００１０】
3.流路部材接合時の基板の変形による割れ及び基板の変形のよるオリフィスプレートの割れ、変形吐出エレメントを流路部材に接合する接着材として耐インク性を要求されている為、熱硬化性接着材が採用されている。また、流路部材は加工の容易さ値段の低さから樹脂が採用されている。吐出エレメントを流路部材に接合する時熱硬化性接着材を使用して貼り合わせるので、吐出エレメントと流路部材の熱膨張率の差から常温時に戻ったとき、吐出エレメント中に残留応力が発生する。そして、吐出エレメントを形成している基板が割れたり基板が変形し、その上に形成されているオリフィスプレートが変形を起こし、吐出方向が曲がってしまい印字が不良になることがあった。
【００１１】
特開平10-146979にオリフィスプレートの変形防止の為、リブを立てる構造が提案されているが、これはオリフィスプレートの膨潤時のオリフィスプレートの変形防止であり、基板が変形することはその応力の大きさから変形を押さえることは出来ない。
【００１２】
また、基板のインク供給ロに図１１のように梁を形成する方法が考えられる
特開平6-286149に述べられている製法でインク供給ロを先に形成し、その後ノズルを形成する型材を塗布する工程はノズルを形成する型材を塗布工程にドライフィルムのラミネートやラミネート時の型材の変形等制約が多い。
【００１３】
したがって、ノズルを形成する型材を塗布しノズル材を塗布する工程の後にインク供給口を異方性エッチによって形成する方式がとられている。インク供給ロを異方性エッチで形成する場合、シリコン基板として(100)基板を使用するのが一般的である。しかしながら、(100)基板を使用し梁を形成することは下記のような問題があった。
【００１４】
まず、基板表面に梁を設ける為に裏面に梁の形状になるようなマスクを使用すると梁の幅は50μとしても基板の厚さを一般的な625μとすると表面では950μとなる。
【００１５】
梁の幅が950μとなると吐出ロからインク供給口まで400μ以上のノズルが発生し、ノズルのリフィルが遅くなり周波数特性が大幅に悪くなる。基板を薄くしようとすると強度等の問題で工程流動が難しくなる。
【００１６】
次に、基板裏面に梁を設けるのは裏面マスクで対応が難しい。
【００１７】
以上のように、インク供給ロに梁を設けることは表面、裏面とも難しかった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記問題点を解決する為、発熱抵抗体を備えた基板上にインク流路及びインク吐出ロが設けられ発熱抵抗体の発熱によるインクの発泡を利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、発熱抵抗体を備えた基板上ノズル流路を形成する為の型材の樹脂を塗布しパターニングする工程、インク流路及びインク吐出ロを形成する樹脂を塗布しパターニングする工程、インク供給ロを形成する為に基板をエッチングする工程、前記型材の樹脂を除去する工程を有し、インク供給ロを補強する梁が設けて有る板をインク供給ロを形成する為の基板をエッチングする工程の前に接着し、接着したままインク供給ロを形成する為の基板をエッチングする以降の工程を流動することを特徴とする。
【００１９】
インク供給ロを形成した後にインク供給ロを補強する梁が設けて有る板を接着する場合はインク供給口を形成した直後に従来の問題点のように基板のそりでオリフィスプレートが変形することがあり、インク供給ロを形成する前に接着することが必要である。
【００２０】
したがって、インク供給ロを補強する梁が設けて有る板はインク供給ロをエッチングする液に耐性がある必要がある。
【００２１】
エッチングする液がシリコン異方性エッチである場合は、インク供給ロを補強する梁が設けて有る板はシリコンが使用できる。補強する梁を異方性エッチで形成することによって、エッチング面は異方性エッチ液にはエッチング速度が遅くなり形状の変化がなく使用可能である。
【００２２】
また、インク供給口を補強する梁が設けて有る板をアルミナ等のセラミック材料とすることによってシリコンエッチング液に耐性があり使用できる。
【００２３】
インク供給ロを補強するが梁が設けてある板を接着する材料もシリコンエッチング液に耐性のある材料が必要である。シリコン異方性エッチングはエッチング液がアルカリ性の液で80℃で10時間以上さらされるのでポリイミドのような樹脂では溶解する。したがって、熱可塑性樹脂のポリエーテルアミドを用いることによって、接着性がありシリコン異方性エッチ液に耐性がある。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、発熱抵抗体を備えた基板上にインク流路及びインク吐出口が設けられ発熱抵抗体の発熱によるインクの発泡を利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、発熱抵抗体を備えた基板上ノズル流路を形成する為の型材の樹脂を塗布しパターニングする工程、インク流路及びインク吐出ロを形成する樹脂を塗布しパターニングする工程、インク供給ロを形成する為に基板をエッチングする工程、前記型材の樹脂を除去する工程を有し、インク供給ロを補強する梁が設けて有る板をインク供給口を形成する為の基板をエッチングする工程の前に接着し、接着したままインク供給ロを形成する為の基板をエッチングする以降の工程を流動することによって、基板のそりでオリフィスプレートが変形することがなくなった。またハンドリングによる基板の割れもなくなった。
【００２５】
また、インク供給ロを補強するが梁が設けてある板を接着する材料として熱可塑性樹脂のポリエーテルアミドを用いることによって、熱圧着が可能であり、シリコン異方性エッチ液に耐性があるので上記の工程が可能となる。
【００２６】
そして、作成した吐出エレメントは基板の裏面に梁を設けているのでインク供給口のノズル形成面に梁がない為、吐出特性(特に周波数特性)が均一であり、印字性能問題なくなった。
【００２７】
したがって、小液滴で印学性能が良く印刷速度が早い吐出エレメントを提供することが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、具体的に実施例にて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は実施例のヘッドの平面図である。
【００３０】
図２〜図８は実施例の工程図である図１のX1-Y1断面図である。
【００３１】
図７(a)、図８(a)のみ図１のX2-Y2断面図である。
【００３２】
まず、シリコン基板上101に蓄熱層を形成し、25μ角のヒータ102を600dpiに配列し、その上に保護層を形成する。(図２)
次に、基板上にノズル流路を形成する型材としてのレジスト103を20μ塗布し、パターニングする。(図３)
次に、ノズル、吐出ロを形成する感光性エポキシ104を塗布する。(図４)
そして、感光性エポキシをフォトリソ法を用いてパターニングし18μΦの吐出ロ105を形成する。(図５)
次に、基板裏面にインク供給ロを形成する為のマスク材としてポリエーテルアミド106を2μ塗布し、フォトレジストをマスクとして酸素を用いたドライエッチでポリエーテルアミドをパターニングする。そしてフォトレジストを除去する。(図６)
次に(100)方位のシリコン基板に両面に同一パターンでマスク材として熱酸化SiO2膜を使用してTMAHを用いた異方性エッチングによって、図７に示すような梁107と供給ロ108が形成された補強板109を形成し上記ポリエーテルイミドを接着材として100℃の熱圧着によって前記ノズル付き基板に接合した。
【００３３】
尚、図７(a)は補強板の梁の部分の断面図、図７(b)は補強板の梁以外の断面図である。
【００３４】
次に、上記補強板付き基板をTMAHが80℃に保たれている槽に入れ異方性エッチによって、図８のような形状のインク供給ロ1110が形成する。
【００３５】
尚、補強板はTMAHによる異方性エッチによって形成されているので形状がほとんど変化しない。
【００３６】
また、ポリエーテルイミドは強アルカリに強いので異方性エッチング中の補強板の脱落もみられなかった。
【００３７】
尚、補強板の熱圧着温度を200℃に上げることも可能であるが、基板上の型レジストが耐熱性がないので、もし強度等で200℃に上げることが必要あれば、型レジスト塗布前にポリエーテルイミド塗布パターン、補強板熱圧着を行ってもよい。すなわち、図２と図３の間に図６と図７を行うことである。
【００３８】
最後に、型材となったレジストを剥離液を用いて除去し、ノズル付きの基板が完成する。(図８)
以上の工程によって作成した吐出エレメントは、梁の入った補強板によって、インク供給ロを形成した後でも基板のそり、割れの発生がなかった。そして梁が基板の裏面に有るため、吐出性能特に周波数性能の低下がなく印字性能も良好であった。また、実施例では補強基板材料を(100)方位のシリコンで形成したが(110)のシリコンでもよい。また、インク供給ロの形成のエッチング液に耐性があるアルミナ等のシリコンでも良い。
【００３９】
但し、通常の樹脂はシリコンとの熱膨張係数の違いから熱圧着後そり等の問題が発生するので使用できない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例の平面図
【図２】本発明の実施例の工程図
【図３】本発明の実施例の工程図
【図４】本発明の実施例の工程図
【図５】本発明の実施例の工程図
【図６】本発明の実施例の工程図
【図７】本発明の実施例の工程図
【図８】本発明の実施例の工程図
【図９】従来の技術の説明図
【図１０】従来の技術の説明図
【図１１】従来の技術の説明図
【符号の説明】
【００４１】
101  シリコン基板
102  ヒータ
103  型材
104  ノズル材
105  吐出ロ
106  異方性エッチマスク
107  補強板の梁
108  補強板のインク供給ロ
109  補強板
110  インク供給ロ
【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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【図８】
2007216416.tif 000010
【図９】
2007216416.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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