JP2002011888A

JP2002011888A - インクジェット記録ヘッド用基体の製造方法、インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002011888A
Application number: JP2000198382A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Komuro; 博和小室
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱素子の段差部に均一な保護層を形成す
る。【解決手段】まず、基板１上に、蓄熱層２、発熱抵抗
層３および電極層４ａを形成する。次に、レジスト１１
を電極層４ａ上にパターニングする。次に、電極層４ａ
および発熱抵抗層３をエッチングにより厚さｔ₁の電極
層４ａを厚さｔ₂が残るようにウエットエッチング法に
より第1段階目のエッチングを行う。次に、ドライエッ
チングによってレジスト１１のパターンを距離Ｓだけ後
退させる。ドライエッチングの終了後、ポリマ除去液で
浸漬処理をし、ポリマを除去する。次に、ウエットエッ
チング法により、電極層４ａの第２段階目のエッチング
を行い、発熱抵抗層３が露出するようにする。電極層４
ａを２段階にしてエッチングすることで段差部１２にテ
ーパ部１０が形成されることとなる。レジスト１１を剥
離後、上部保護層５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド用基体の製造方法、インクジェット記録ヘッド
の製造方法、インクジェット記録ヘッド、およびインク
ジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在知られている各種の記録法のなかで
も、記録時に騒音の発生がほとんどないノンインパクト
記録方法であって、かつ、高速記録が可能であり、しか
も普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の行なえ
る、いわゆるインクジェット記録法（インクジェット記
録法）は、極めて有用な記録方法である。このインクジ
ェット記録法については、これまでにも様々な方法が提
案され改良が加えられて商品化されたものもあれば現在
もなお実用化への努力が続けられているものもある。

【０００３】インクジェット記録法は、インクと称され
る記録液の液滴（ｄrｏｐｌｅｔ）を種々の作用原理で
飛翔させ、それを紙などの被記録材に付着させて記録を
行なうものである。

【０００４】そして、本件出願人もかかるインクジェッ
ト記録法に係わる新規方法について既に提案を行なって
いる。この新規方法は、例えば、特開昭５２−１１８７
９８号公報において提案されており、その基本原理は次
に概説する通りである。つまり、このインクジェット記
録法は、記録液を収容することのできる作用室中に導入
された記録液に対して情報信号として熱的パルスを与
え、これにより記録液が蒸気泡を発生し自己収縮する過
程で生ずる作用力に従って作用室に連通せる液体吐出口
より記録液を吐出して小液滴として飛翔せしめ、これを
被記録材に付着させて記録を行なう方法である。

【０００５】ところで、この方法は高密度マルチアレー
構成にして高速記録、カラー記録に適合させやすく、装
置の構成が従来に比べて簡略であるため、以下に説明す
る記録ヘッドとして全体的にはコンパクト化が図れ、か
つ、量産に向くこと、半導体分野において技術の進歩と
信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長
所を十二分に利用することで長尺化が容易であること等
の利点があり、適用範囲の広い方法である。

【０００６】上述したインクジェット記録法に用いるイ
ンクジェット記録装置の特徴的な記録ヘッドには、液体
吐出口より記録液を吐出して飛翔液滴を形成するための
熱エネルギ発生手段が設けられている。

【０００７】熱エネルギ発生手段は、発生する熱エネル
ギを効率良く記録液に作用させること、記録液への熱作
用のＯＮ−ＯＦＦ応答速度を高めること等のために、記
録液に直接接触するように設けられるのが望ましいとさ
れている。

【０００８】しかしながら、上述の熱エネルギ発生手段
は、通電されることによって発熱する発熱抵抗層と、こ
の発熱抵抗層に通電するための一対の電極とで基本的に
は構成されているために、発熱抵抗層が直に記録液に接
触する状態であると、記録液の電気抵抗値如何によって
は記録液を通じて電気が流れたり、記録液を通じての電
気の流れによって記録液自身が電気分解したり、あるい
は発熱抵抗層への通電の際に発熱抵抗層と記録液とが反
応して、発熱抵抗層の腐食による抵抗値の変化や発熱抵
抗層の破損あるいは破壊が起こる場合があった。

【０００９】そのために、従来においては、ＮｉＣr等
の合金やＺｒＢ₂、ＨｆＢ₂等の金属ホウ化物等の発熱抵
抗材料としての特性に比較的に優れた無機材料で発熱抵
抗層を構成すると共に、これらの材料で構成された発熱
抵抗層上にＳｉＯ₂等の耐酸化性に優れた材料で構成さ
れた保護層を設けることで発熱抵抗層が記録液に直に接
触するのを防止して、上述の諸問題を解決し信頼性と繰
返し使用耐久性の向上を図ろうとすることが提案されて
いる。

【００１０】このような従来のインクジェット記録ヘッ
ドのノズル部の拡大平面図を図８（ａ）に、また、図８
（ｂ）に図８（ａ）のＡ−Ａ線での断面図をそれぞれ示
す。

【００１１】インクジェット記録ヘッドの熱エネルギ発
生手段を形成するに際しては、一般に、所望の基体１０
１上に蓄熱層１０２および発熱抵抗層１０３を形成した
後、電極１０４および保護層１０５を順次積層してい
く。このような熱エネルギ発生手段の保護層１０５に
は、上述したような発熱抵抗層１０３の破損防止あるい
は電極１０４間の短絡防止などの保護層１０５としての
各種の機能を十分に果たすべく、これら発熱抵抗層１０
３や電極１０４の所要部をピンホールなどの層欠陥を有
することなく一様に覆う（カバー）ことが要求される。

【００１２】また、このようなインクジェット記録ヘッ
ドでは、前述したように、一般には電極１０４が発熱抵
抗層１０３上に形成されるため、電極１０４および発熱
抵抗層１０３間に段差（ステップ）部１０６が生じる
が、このような段差部１０６には、保護層１０５の層厚
の不均一などが発生し易すいため、露出部分が生じるこ
とのないように段差部１０６を十分に覆う（ステップカ
バレージ）ように保護層１０５の形成が実施されねばな
らない。すなわち、ステップカバレージにおいて不十分
な不均一部１１０を生じ、保護層１０５に不連続な部分
を生じた場合、発熱抵抗層１０３の露出部分と記録液と
が直に接触して、記録液が電気分解されたり、記録液と
発熱抵抗層１０３が反応して発熱抵抗層１０３が破壊さ
れてしまうことがあった。また、このような段差部１０
６には、膜質の不均一なども生じやすく、このような膜
質の不均一は、熱発生の繰り返しによって保護層１０５
に生じる熱ストレスの部分集中を招き、保護層１０５に
亀裂（クラック）を生じる原因ともなり、このクラック
から記録液が侵入して、上記のような発熱抵抗層１０３
の破壊に至ることもあった。さらには、ピンホールから
記録液が侵入して発熱抵抗層１０３が破壊されることも
あった。特に、ステップカバレージの形成が不十分であ
るためにピンホールが形成されると、ほとんどのヒータ
が破壊され信頼性の著しい低下が起こる場合があった。

【００１３】このような問題の解決にあたっては、保護
層１０５の層厚を厚くし（通常は、電極１０４の厚さの
１．５倍以上）、ステップカバレージの向上やピンホー
ルの減少をはかることが一般に行なわれているが、保護
層１０５を厚くすることは、ステップカバレージやピン
ホールの減少に寄与するものの、保護層１０５を厚くす
ることによって記録液への熱供給が阻害され、以下のよ
うな新たな問題を生じることになった。

【００１４】すなわち、発熱抵抗層１０３に発生する熱
は保護層１０５を通じて記録液に伝達されるわけである
が、この熱の作用面であるところの保護層１０５表面と
発熱抵抗層１０３との間の熱的抵抗が保護層１０５の層
厚を厚くすることで大きくなり、このため発熱抵抗層１
０３に必要以上の電力負荷をかける必要を生じ、１．省電力化に対して不利である、２．必要以上の熱が基体に蓄熱し、熱応答性が悪くな
る、３．必要以上の電力が印加されるため発熱抵抗層１０３
の耐久性が悪くなるといった問題を生じる場合があった。

【００１５】このような問題は、保護層１０５を薄くす
れば克服できるが、保護層１０５の形成に、例えば、ス
パッタリングあるいは蒸着などの膜形成方法を用いる従
来のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、ステッ
プカバレージ不良などのため、前述のような耐久上の欠
点があり、保護層１０５を薄くすることが困難であっ
た。

【００１６】また、上述のインクジェット記録ヘッドに
よる記録の際には、一般には記録液の急速加熱を行なう
ほど記録液の発泡安定性が向上することが知られてい
る。すなわち、熱エネルギ発生手段に印加する電気信
号、一般には矩形の電気パルスであるが、このパルス幅
を短くすればするほど記録液の発泡安定性が良くなり、
これによって飛翔液滴の吐出安定性が向上して記録品位
が向上することとなる。しかしながら、従来のインクジ
ェット記録ヘッドにおいては、前述の如く保護層１０５
を厚くしなければならず、このため保護層１０５の熱的
抵抗が大きくなり、必要以上の熱を熱エネルギ発生手段
で発生させねばならないことから耐久性の劣化や熱応答
性の低下を生じ、このためパルス幅を短くするのも困難
であり、記録品位の向上にはおのずと限度があった。

【００１７】したがって、上記問題点を解決するため特
開平０４−３２０８４７号公報に開示されているように
電極層のエッチング工程において、レジストを後退させ
ながらエッチングすることによってエッチング断面形状
をテーパ形状にし、上部保護層のステップカバレージを
改善する方法が開示されている。

【００１８】また、特開平０４−３２０８４８号公報で
は、電極層のエッチング工程においてエッチングを途中
までまで行い、レジストをエッチングさせパターンを後
退させその後エッチングをすることによって、断面形状
を階段上にすることによって各段の段差を小さくするこ
とによって、上部保護層のステップカバレージを改善す
る方法が開示されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
０４−３２０８４７号公報で開示されている方法ではレ
ジストを後退させながらエッチングする方法を用いてい
るが下記のような問題があった。

【００２０】すなわち、レジストを後退させながらエッ
チングするためにはレジストの材料およびベーク条件に
注意を払う必要があった。レジストの材料が変わると後
退速度が変化し所望のテーパ角が得られないことがあっ
た。また、ベーク条件が変わるとレジスト後退速度が変
化し所望のテーパ角が得られないことがあった。

【００２１】また、レジストを後退させながらエッチン
グするためにはトリメチルハイドロオキサイド液の温度
を厳密に管理する必要があり、温度が変わるとレジスト
のエッチング速度と電極材のエッチング速度との比が変
化するので所望のテーパ角が得られないことがあった。

【００２２】特に、電極層の厚さより上部保護層が薄い
場合にはテーパ角のさらに厳密なコントロールが必要と
なる。

【００２３】また、特開平０４−３２０８４８号公報で
開示されている方法では、トリメチルハイドロオキサイ
ド液によりレジストのエッチングを行っているが、レジ
スト材料によってレジストのエッチング速度が変わるた
め、レジスト材料が制約される場合があった。また、レ
ジストのベーク条件によってレジストのエッチング速度
が変わるのでベーク条件の厳密なコントロールが必要と
なる場合や、エッチング液のトリメチルハイドロオキサ
イド液の液温度の厳密な管理を必要とする場合もあっ
た。さらに、トリメチルハイドロオキサイド液は電極を
エッチングする恐れがあるため、電極を所望の形状にで
きないことがあった。

【００２４】そこで本発明は、熱応答性が高く、かつ、
耐久性の向上した、インクジェット記録ヘッド用基体の
製造方法、インクジェット記録ヘッドの製造方法、イン
クジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法
は、電力が印加されることで発熱する発熱抵抗層と、前
記発熱抵抗層上に積層された電極層をエッチングするこ
とで形成された電極とを有する、記録液に吐出エネルギ
を供給するための複数の熱エネルギ発生手段、および前
記各熱エネルギ発生手段を保護するため、前記各熱エネ
ルギ発生手段上に形成された保護層を有するインクジェ
ット記録ヘッド用基体の製造方法において、前記電極層
の層厚の途中までエッチングするエッチング工程と、前
記エッチング工程後に、前記電極層上に積層された、前
記電極層をパターニングするためのレジストをドライエ
ッチングにより後退させるレジスト後退工程と、前記レ
ジスト後退工程で前記電極層に付着したポリマを除去す
るポリマ除去工程と、前記ポリマ除去工程後に、前記発
熱抵抗層が露出するまで、前記エッチング工程でエッチ
ングし残した前記電極層をウェットエッチングによりエ
ッチングするウェットエッチング工程と、前記エッチン
グ工程と、前記レジスト後退工程と、前記ポリマ除去工
程と、前記ウェットエッチング工程とを少なくとも１回
以上繰り返す繰り返し工程と、前記繰り返し工程終了後
に、前記各熱エネルギ発生手段上に保護層を形成する工
程とを含むことを特徴とする。

【００２６】上記の通りの本発明のインクジェット記録
ヘッド用基体の製造方法は、電極層をウェットエッチン
グあるいはドライエッチングにより、まず、電極層の層
厚の途中までエッチングし、次いで、レジストをドライ
エッチングにより後退させ、さらに、レジスト後退工程
で電極層に付着したポリマを除去した後、ウェットエッ
チングにより最初のエッチングで残しておいた電極層を
発熱抵抗層が露出するまでエッチングする。さらには、
これらの工程を少なくとも１回以上繰り返した後、熱エ
ネルギ発生手段上に保護層を形成する。このように電極
のエッチングを、レジストをドライエッチングにより後
退させる工程を挟み、少なくとも２段階に分けて行うこ
とで、電極の端面を、電極と発熱抵抗層との高低差を段
階的に小さくする段差形状に形成することができる。そ
して、この段差形状部を形成した後に、電極上、段差形
状部上および発熱抵抗層上に保護層を形成するため、保
護層に電極、あるいは発熱抵抗層を露出させるような不
連続部が形成されることを防止できる。

【００２７】また、ウェットエッチング工程の前に、レ
ジスト後退工程で電極層に付着したポリマを除去するこ
とにより、ドライエッチガスにより付着したポリマが残
ることで、電極層の露出部分、特にレジストとの界面の
エッチングが進行しなくなるのを防止することができ
る。

【００２８】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造
方法は、電力が印加されることで発熱する発熱抵抗層
と、前記発熱抵抗層上に積層された電極層をエッチング
することで形成された電極とを有する、記録液に吐出エ
ネルギを供給するための複数の熱エネルギ発生手段、お
よび前記各熱エネルギ発生手段を保護するため、前記各
熱エネルギ発生手段上に形成された保護層を有するイン
クジェット記録ヘッド用基体と、前記各熱エネルギ発生
素子に対応する溝が設けられた天板とを接合して、記録
液が吐出される吐出口に連通する液流路を形成する工程
を含むインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記電極層の層厚の途中までエッチングするエッチング
工程と、前記エッチング工程後に、前記電極層上に積層
された、前記電極層をパターニングするためのレジスト
をドライエッチングにより後退させるレジスト後退工程
と、前記レジスト後退工程で前記電極層に付着したポリ
マを除去するポリマ除去工程と、前記ポリマ除去工程後
に、前記発熱抵抗層が露出するまで、前記エッチング工
程でエッチングし残した前記電極層をウェットエッチン
グによりエッチングするウェットエッチング工程と、前
記エッチング工程と、前記レジスト後退工程と、前記ポ
リマ除去工程と、前記ウェットエッチング工程とを少な
くとも１回以上繰り返す繰り返し工程と、前記繰り返し
工程終了後に、前記各熱エネルギ発生手段上に保護層を
形成する工程とを含むことを特徴とする。

【００２９】上記の通りの本発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、電極のエッチングを、レジストを
ドライエッチングにより後退させる工程を挟み、少なく
とも２段階に分けて行うことで、電極の端面を、電極と
発熱抵抗層との高低差を段階的に小さくする段差形状に
形成した後に、電極上、段差形状部上および発熱抵抗層
上に保護層を形成するため、保護層に電極、あるいは発
熱抵抗層を露出させるような不連続部が形成されること
を防止できる。

【００３０】本発明のインクジェット記録ヘッドは、上
記のインクジェット記録ヘッドの製造方法によって製造
されたものであることを特徴とする。

【００３１】本発明のインクジェット記録装置は、被記
録媒体を搬送する搬送手段と、インクを吐出し、前記被
記録媒体に記録を行う本発明のインクジェット記録ヘッ
ドを保持し、かつ、前記被記録媒体の搬送方向に対して
略直角方向に往復移動する保持手段とを有することを特
徴とする。

【００３２】上記の通り構成された本発明のインクジェ
ット記録装置は、本発明のインクジェット記録ヘッドを
用いるため、保護膜が、発熱抵抗層上と、電極上と、電
極の端面に形成された段差部上とで連続的に形成されて
おり、保護層に電極、あるいは発熱抵抗層を露出させる
ような不連続部が形成されていないため、記録液と、イ
ンクジェット記録ヘッド用基体の電極、あるいは発熱抵
抗層とが接触するのを防止できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３４】図１に本発明の一例であるインクジェット
記録ヘッド用基体の一部の平面図を、また図２に図１の
Ａ−Ａ線での断面図をそれぞれ示す。

【００３５】本実施形態のインクジェット記録ヘッド用
基体は、不図示の天板１６に形成された複数のノズル壁
９により仕切られることでインクが吐出される吐出口２
１に連通する複数の液流路１７を構成し（図５参照）、
Ｓｉからなる基板１と、基板１上に形成されたＳｉＯ₂
からなる蓄熱層２と、蓄熱層２上に形成されたＨｆＢ₂
からなる発熱抵抗層３と、発熱抵抗層３上の発熱作用部
８を除く領域に形成されたＡｌからなる電極４と、発熱
抵抗層３および電極４を覆う上部保護層５とを有する。

【００３６】発熱作用部８の段差部１２にテーパ部１０
が形成されているため、段差部１２での上部保護層５の
層厚は、電極４の上面および発熱作用部８に対して略均
一に形成されている。

【００３７】以下、図３（ａ）〜図３（ｆ）、および図
４に示すフローチャートに基づいて、図１および図２に
示したインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法の一
例を説明する。

【００３８】まず、図３（ａ）に示すように、例えば、
ガラス、セラミックスあるいはプラスチック等の所望の
材質からなる基板１上に、熱酸化法またはＣＶＤ法によ
って、蓄熱層２として絶縁物（酸化物等）を形成する。
そして、真空蒸着あるいはスパッタリング法などを用い
て発熱抵抗層３を形成する。次に、この発熱抵抗層３上
に電極層４ａを真空蒸着あるいはスパッタリング法など
を用いて形成する（ステップ３０１）。

【００３９】次に、図３（ｂ）に示すように、周知のフ
ォトリソグラフィ技法を用いてレジスト１１を電極層４
ａ上にパターニングする（ステップ３０２）。

【００４０】次に、図３（ｃ）に示すように、電極層４
ａおよび発熱抵抗層３をエッチングにより厚さｔ₁の電
極層４ａを厚さｔ₂が残るように第１段階目のエッチン
グを行う（ステップ３０３）。なお、エッチングは、ウ
ェットエッチング法によるものであっても、ドライエッ
チング法によるものであってもよい。

【００４１】次に、図３（ｄ）に示すように、ドライエ
ッチングによってレジスト１１のパターンを距離Ｓだけ
後退させる（ステップ３０４）。なお、レジスト１１の
ドライエッチングはレジスト１１のみをエッチングでき
る条件が設定できる方法であれば、プラズマエッチ法や
ＲＩＥ法以外に、どんな方法であってもよい。またエッ
チングするガスはＯ₂のみでもよいが、場合によっては
Ｏ₂とＣＦ₄の混合ガスを用いてもよい。

【００４２】ドライエッチングの終了後、ジメチルスル
ホキシド主成分とするポリマ除去液で浸せき処理をし、
ドライエッチングによって電極層４ａに付着したポリマ
を除去する（ステップ３０５）。なお、ポリマ除去剤は
ジメチルスルホキシド主成分とするポリマ除去剤が一般
的であるが、その他のポリマ除去剤でもよい。

【００４３】以上にように、レジスト１１をドライエッ
チにポリマを除去するのは以下の理由によるものであ
る。

【００４４】つまり、ポリマを除去せずに、ドライエッ
チング終了後（図５（ａ））、そのままウェットエッチ
ングすると、ドライエッチ時に電極層４ａの露出部分、
特にレジスト１１との界面にドライエッチガスに起因す
るポリマが形成され、その後、ウェットエッチングでは
ポリマの形成された部分のエッチングが進行しなくな
り、図５（ｂ）のような形状の異常エッチ部１３が形成
されてしまう。そして、このような形状の異常エッチ部
１３上に上部保護層５を形成すると、図５（ｃ）に示す
ような、ステップカバレージが悪くなる部分、すなわち
保護層の膜質の悪い不連続なステップカバレージ不良部
１４が形成されてしまう。

【００４５】よって、図５（ｂ）のようではなく図３
（ｅ）のような断面形状を得るために、レジスト１１の
ドライエッチング終了後、すなわち、ウェットエッチン
グを行う前に、ジメチルスルホキシドを主成分とするポ
リマ除去剤でポリマ除去の処理を行い、その後、図３
（ｅ）に示すように、電極層４ａの第２段階目のエッチ
ングを行う（ステップ３０６）。すなわち、残りの厚さ
ｔ₂の電極層４ａをウェットエッチングして、発熱抵抗
層３が露出するようにする。電極層４ａに対して２段階
のエッチングを行うことで段差部１２にテーパ部１０が
形成されることとなる。

【００４６】次にレジスト１１を剥離する（ステップ３
０７）。以上により、電気的に接続する少なくとも一対
の電極４とからなる熱エネルギ発生手段の少なくとも１
組が完成する。

【００４７】最後に、図３（ｆ）に示すように、Ｓｉ₃
Ｎ₄、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、Ｔａ₂Ｏ₅等の所望の材質から
なる上部保護層５を、真空蒸着、スパッタリングあるい
はＣＶＤ法などを用いて形成する（ステップ３０８）。

【００４８】なお、上部保護層５は、単一材質のものと
する必要はなく、例えば耐キャビテーション性の向上を
はかる等の目的で、２種以上の材質からなる複数構成の
ものとしてもよい。

【００４９】電極４のエッチング断面形状を最適化し、
上部保護層５を連続的に形成してステップカバレージを
最良にするためには、電極層４ａを段々にして一つの段
差を小さくすることが重要であり、特に、電極段差を上
部保護層５の膜厚の１／１．５以下にすることが重要で
あるが、これに限定されるものではない。なお、本実施
形態では、電極層４ａを２回に分けてエッチングするこ
とで２段の段差部１２とした例を示したが、段差を小さ
くするために、必要があれば３段以上でもよく、その場
合は電極４のエッチングとレジスト１１のエッチングと
を２回以上繰り返すことで対応可能である。

【００５０】次に、以上のようにして、上部保護層５
が、発熱抵抗層３上と、電極４上と、電極４の端面に形
成された段差部１２上とで連続的に形成されたインクジ
ェット記録ヘッド用基体を用いたインクジェット記録ヘ
ッドの一例の模式的な斜視図を図６に示す。

【００５１】図６（ａ）は、本実施形態のインクジェッ
ト記録ヘッド用基体３０に接合する天板１６を接合面側
からみた外観斜視図である。

【００５２】天板１６には、インクジェット記録ヘッド
用基体３０と接合されることで液流路１７を形成するた
めの複数の液流路溝１７ａ、および、外部から供給され
た液体を各液流路溝１７ａに供給する、各液流路溝１７
ａに連通する共通液室１９用の溝である共通液室用溝１
９ａが形成されている。各液流路溝１７ａ間は、各液流
路溝１７ａを仕切る流路壁９となる。

【００５３】この天板１６をインクジェット記録ヘッド
用基体３０に対して十分な位置合わせを行なった後に接
合し、これに不図示の液供給系から供給される記録液を
ヘッド内部に導入するための液供給管２０を接続して、
共通液室１９、液流路１７および吐出口２１が形成され
た、図６（ｂ）に示すようなインクジェット記録ヘッド
３１が得られる。なお、インクジェット記録ヘッド３１
は、熱エネルギ発生手段のそれぞれを選択加熱し得るよ
うに、入力側の電極４ｂを個別電極としてあるが、帰路
側の電極４ｃは電極構成を簡略化するため共通電極とし
てある。

【００５４】このインクジェット記録ヘッド３１は、熱
作用部８の、電極４および発熱抵抗層３とからなる各吐
出エネルギ発生素子に電気エネルギを入力することで、
これら各吐出エネルギ発生素子に接する、外部から供給
された液体に急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この液体の状態変化に基づく作用力に
よって吐出口２１から液体を吐出し、この吐出された液
体を被記録媒体上に付着させて画像形成を行うように構
成されている。

【００５５】なお、特に説明しなかったが、吐出口２１
や液流路等の形成は、図６に例示の如き溝付き板による
ことは必ずしも必要ではなく、感光性樹脂のパターニン
グ等により形成してもよい。また、本発明は、上述した
ような複数の液体吐出口を有するマルチアレータイプの
インクジェット記録ヘッドのみに限定されるものではな
く、液体吐出口が１つのシングルアレータイプインクジ
ェット記録ヘッドにも、もちろん適用できるものであ
る。

【００５６】次に、本発明のインクジェット記録ヘッド
適用が可能なインクジェット記録装置の一例の外観斜視
図を図７に示す。

【００５７】本体シャーシ２１２にはガイドシャフト２
０９が取付けられ、キャリッジ２０８は、矢印Ｂ方向に
摺動自在にガイドシャフト２０９に支持されている。こ
のキャリッジ２０８は、駆動プーリ２１３とアイドラプ
ーリ２１４との間に張設されたタイミングベルト２１０
にキャリッジ２０８の一部が固定されており、キャリッ
ジモータ２１１の回転に応じガイドシャフト２０９に沿
って矢印Ｂ方向に往復移動可能である。なお、本実施形
態において、カートリッジ２０１はインクを吐出するこ
とで記録用紙２０４に記録を行うものであり、吐出口２
１が図示下向きに形成されたインクジェット記録ヘッド
３１およびインクタンク１５が一体化されている。

【００５８】カートリッジ２０１はキャリッジ２０２に
着脱自在に搭載され、このカートリッジ２０１を駆動す
るための電流や信号を送受信するフレキシブルケーブル
２０２を介して不図示の記録制御部３７と電気的に接続
される。

【００５９】また、インクジェット記録装置は、インク
ジェット記録ヘッド３１のインク吐出特性を回復するた
めの回復手段を有するキャップユニット２０３を有す
る。キャップユニット２０３は、インクジェット記録ヘ
ッド３１に対応したキャップ部材２０６と、ゴム等の部
材からなるワイパーブレード２０７とを具備する。この
ような構成からなるインクジェット記録装置は、インク
ジェット記録ヘッド３１を被記録媒体の搬送方向Ａ’と
直行する方向（主走査方向）Ｂ’にシリアルスキャンさ
せて、インクジェット記録ヘッド３１のノズル数に対応
した幅の記録を行い、一方で非記録時に被記録媒体を記
録幅に等しい送り量で間欠的に搬送するものである。

【００６０】以上説明したように、本実施形態のインク
ジェット記録ヘッド用基体の製造方法によれば、電極層
４ａをウェットエッチングあるいはドライエッチングに
より、まず、電極層４ａの層厚の途中までエッチング
し、次いで、レジストをドライエッチングにより後退さ
せ、さらに、ウェットエッチングにより最初のエッチン
グで残しておいた電極層４ａを発熱抵抗層３が露出する
までエッチングする。さらには、これらの工程を少なく
とも１回以上繰り返した後、熱エネルギ発生手段上に上
部保護層５を形成する。このように電極４のエッチング
を、レジスト１１をドライエッチングにより後退させる
工程を挟み、少なくとも２段階に分けて行うことで、電
極４の端面を、電極４と発熱抵抗層３との高低差を段階
的に小さくする、例えば、テーパ部１０を含む段差部１
２に形成することができる。そして、この段差部１２を
形成した後に、電極４上、段差部１２上および発熱抵抗
層３上に上部保護層５を形成するため、上部保護層５に
電極４、あるいは発熱抵抗層３を露出させるようなステ
ップカバレージ不良部といった不連続部が形成されるこ
とを防止できる。

【００６１】

【実施例】次に本発明の実施形態の実施例を示すが、本
発明はこれらによって何ら限定されるものでもない。

【００６２】なお、本実施例では、上述した実施形態の
図６で示したインクジェット記録ヘッドを製作した。ま
た、このインクジェット記録ヘッドに用いられるインク
ジェット記録ヘッド用基体の製造方法の説明に関して
は、上述した実施形態の図３を用いて説明するため、符
号は上述の実施形態と同じものを使用する。

【００６３】まず、図３（ａ）に示すように、Ｓｉの基
板１に厚さ５μｍのＳｉＯ₂からなる蓄熱層２を形成し
た。そして、ＨｆＢ₂からなる発熱抵抗層３をスパッタ
リング法により１３００Åの厚みに形成した。

【００６４】次に、発熱抵抗層３上に、電極４となるＡ
ｌ層をスパッタ法によりｔ₁＝４０００Åの厚みに形成
した。

【００６５】次に、図３（ｂ）に示すように、周知のフ
ォトリソグラフィ技法を用いてレジスト１１をパターニ
ングする。

【００６６】次に、図３（ｃ）に示すように、電極層４
ａおよび発熱抵抗層３をエッチングにより厚さ４０００
Åの電極層４ａを厚さ２０００Åが残るように第１段階
目のエッチングをウェットエッチング法により０．２μ
ｍエッチングを行う。エッチング液として硝酸、りん
酸、酢酸混合系を用いる。

【００６７】次に、図３（ｄ）に示すように、プラズマ
エッチング装置を用い、ガスとしてＯ₂を用い、レジス
ト１１のエッチングパターンを後退量Ｓだけ後退させ
る。後退量Ｓは０．５μｍである。

【００６８】次に、ジメチルスルホキシド主成分とする
ポリマ除去液ＳＳＴ―Ａ１（東京応化製）で浸せき処理
をし電極層４ａに付着したポリマを除去する。

【００６９】次に、図３（ｅ）に示すように、エッチン
グ液として硝酸、りん酸、酢酸混合系を用いて電極層４
ａの残りの２０００Åをウェットエッチングにより除去
し、その後、レジスト１１を剥離する。

【００７０】以上のようにして、熱発生部８の大きさが
幅３０μｍ×長さ１５０μｍで、電極４を含めた抵抗値
が１００Ωの回路パターンを有する熱エネルギ発生手段
を形成した。

【００７１】次に、図３（ｆ）に示すように、ＲＦスパ
ッタリング装置により、ＲＦパワーが１ｋＷ、圧力が
０．１３Ｐａの形成条件下で、熱エネルギ発生手段上に
ＳｉＯ ₂からなる上部保護層５を０．３μｍの厚さで形
成した。

【００７２】その後、第１の保護層５の耐キャビテーシ
ョン性を向上させる目的で、上部保護層５上にＴａから
なる第２の保護層（図不示）を上述のＲＦスパッタリン
グ装置を用いて約５０００Åの厚さで形成した。

【００７３】以上のようにして得られた保護層は、ステ
ップカバレージが良好で、ピンホール等の層欠陥もない
良質のものであった。

【００７４】このインクジェット記録ヘッド用基体に、
ガラス製の天板１６を十分な位置合せを行なった後に接
合し、これにさらに液供給管２０を接続して図６に示す
インクジェット記録ヘッド３１を作成した。

【００７５】なお、図６において、幅４０μｍ、高さ４
０μｍの液流路１７および共通液室１９となる溝は、マ
イクロカッタを用いて切削形成した。

【００７６】また、個別電極１２および共通電極１１に
は、ヘッド外部から所望のパルス信号を印加するための
電極リードを有する不図示のリード基板が付設されてお
り、該信号に基づいて記録が行なわれる。

【００７７】このようにして作成されたインクジェット
記録ヘッドは、従来のものよりも、（１）消費電力の減
少、（２）熱応答性の向上、（３）従来よりも短いパル
ス幅での駆動において耐久性が良好であるといった性能
の向上が認められた。また、短幅パルスの駆動による発
泡安定性に基づいて、記録液の吐出安定性が良化し、記
録品質の向上がはかれた。さらに、記録耐久性も良好で
あった。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極層を、まず、電極層の層厚の途中までエッチングし、
次いで、レジストをドライエッチングにより後退させ、
さらに、ウェットエッチングにより最初のエッチングで
残しておいた電極層を発熱抵抗層が露出するまでエッチ
ングする。さらには、これらの工程を少なくとも１回以
上繰り返した後、熱エネルギ発生手段上に保護層を形成
する。このため、電極の端面を、電極と発熱抵抗層との
高低差を段階的に小さくする段差形状に形成することが
でき、その後、電極上、段差形状部上および発熱抵抗層
上に保護層を形成するため、保護層に電極、あるいは発
熱抵抗層を露出させるような不連続部が形成されること
を防止できる。よって、不連続部が形成されないよう
に、保護膜を厚く形成する必要がないため、インクジェ
ット記録ヘッド用基体の熱応答性を高めることができ、
また、記録液と発熱抵抗層との直接の接触によっての発
熱抵抗層の破壊が防止されるため、耐久性も向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例であるインクジェット記録ヘッド
用基体の一部の平面図である。

【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッド用基体
の、図１のＡ−Ａ線での断面図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の製
造方法の一例を説明する図である。

【図４】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の製
造方法の一例を説明するフローチャートである。

【図５】ポリマ除去を行わずにインクジェット記録ヘッ
ド用基体を製造した場合に形成される異常エッチ部およ
びステップカバレージの不良を示す図である。

【図６】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体を用
いたインクジェット記録ヘッドの一例の模式的な外観斜
視図である。

【図７】本発明のインクジェット記録ヘッド適用が可能
なインクジェット記録装置の一例の斜視図である。

【図８】従来のインクジェット記録ヘッドのノズル部の
拡大平面図である。

【符号の説明】

１基板２蓄熱層３発熱抵抗層４電極５上部保護層８熱作用部９流路壁１０テーパ部１１レジスト１２段差部１３異常エッチ部１４ステップカバレージ不良部１６溝板１７液流路１７ａ液流路用溝１９共通液室１９ａ共通液室用溝２０液供給管２１吐出口３０インクジェット記録ヘッド用基体３１インクジェット記録ヘッド２０１カートリッジ２０２フレキシブルケーブル２０３キャップユニット２０４記録用紙２０５給紙トレイ２０６キャップ部材２０７ワイパーブレード２０８キャリッジ２０９ガイドシャフト２１０タイミングベルト２１１キャリッジモータ２１２本体シャーシ２１３駆動プーリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力が印加されることで発熱する発熱抵
抗層と、前記発熱抵抗層上に積層された電極層をエッチ
ングすることで形成された電極とを有する、記録液に吐
出エネルギを供給するための複数の熱エネルギ発生手
段、および前記各熱エネルギ発生手段を保護するため、
前記各熱エネルギ発生手段上に形成された保護層を有す
るインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法におい
て、前記電極層の層厚の途中までエッチングするエッチング
工程と、前記エッチング工程後に、前記電極層上に積層された、
前記電極層をパターニングするためのレジストをドライ
エッチングにより後退させるレジスト後退工程と、前記レジスト後退工程で前記電極層に付着したポリマを
除去するポリマ除去工程と、前記ポリマ除去工程後に、前記発熱抵抗層が露出するま
で、前記エッチング工程でエッチングし残した前記電極
層をウェットエッチングによりエッチングするウェット
エッチング工程と、前記エッチング工程と、前記レジスト後退工程と、前記
ポリマ除去工程と、前記ウェットエッチング工程とを少
なくとも１回以上繰り返す繰り返し工程と、前記繰り返し工程終了後に、前記各熱エネルギ発生手段
上に保護層を形成する工程とを含むことを特徴とするイ
ンクジェット記録ヘッド用基体の製造方法。
【請求項２】電力が印加されることで発熱する発熱抵
抗層と、前記発熱抵抗層上に積層された電極層をエッチ
ングすることで形成された電極とを有する、記録液に吐
出エネルギを供給するための複数の熱エネルギ発生手
段、および前記各熱エネルギ発生手段を保護するため、
前記各熱エネルギ発生手段上に形成された保護層を有す
るインクジェット記録ヘッド用基体と、前記各熱エネル
ギ発生素子に対応する溝が設けられた天板とを接合し
て、記録液が吐出される吐出口に連通する液流路を形成
する工程を含むインクジェット記録ヘッドの製造方法に
おいて、前記電極層の層厚の途中までエッチングするエッチング
工程と、前記エッチング工程後に、前記電極層上に積層された、
前記電極層をパターニングするためのレジストをドライ
エッチングにより後退させるレジスト後退工程と、前記レジスト後退工程で前記電極層に付着したポリマを
除去するポリマ除去工程と、前記ポリマ除去工程後に、前記発熱抵抗層が露出するま
で、前記エッチング工程でエッチングし残した前記電極
層をウェットエッチングによりエッチングするウェット
エッチング工程と、前記エッチング工程と、前記レジスト後退工程と、前記
ポリマ除去工程と、前記ウェットエッチング工程とを少
なくとも１回以上繰り返す繰り返し工程と、前記繰り返し工程終了後に、前記各熱エネルギ発生手段
上に保護層を形成する工程とを含む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】請求項２に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法によって製造されたインクジェット記録
ヘッド。
【請求項４】被記録媒体を搬送する搬送手段と、イン
クを吐出し、前記被記録媒体に記録を行う請求項３に記
載のインクジェット記録ヘッドを保持し、かつ、前記被
記録媒体の搬送方向に対して略直角方向に往復移動する
保持手段とを有することを特徴とするインクジェット記
録装置。