JP2006130766A - 液体吐出ヘッド用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体吐出ヘッド用基板の剛性を高くし、基板を変形しないように工夫がなされたもので、基板が小さくなったり、基板が長尺化された場合でも良好な印字ができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供する。
【解決手段】
上部と下部の２枚のＳｉ基板１，３を貼り合せた液体吐出ヘッド用基板であり、上部のＳｉ基板１にインク供給口の一部を形成する第一のインク供給口８と、ヒーター２と、インク流路２３と、インク吐出口７とが形成され、下部のＳｉ基板３に前記インク供給口の残り部分を形成する第二のインク供給口６が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を噴射し飛翔液滴を形成して記録を行う液体吐出ヘッドと、液体を噴射する吐出口(以下、オリフィスともいう)及び液体を供給するインク供給口の形成に関するものである。

また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対し記録を行う、プリンタ，複写機，通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用できる発明である。

なお、本発明における、『記録』とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することも意味する。

この種の液体吐出ヘッド用基板に関し、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。

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加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。この記録法に適用される記録ヘッドは、液体を吐出するために設けられたオリフィス及び、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と、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、発熱抵抗層の下にある蓄熱するための下部層とを具備している。

従来、特許文献２にも開示されているように、〈１００〉基板を使用した液体吐出ヘッド用基板が提案されている。

第一の従来例を図８により説明する。

まず、半導体素子（不図示）やヒーター２が形成された基板１（図８（ａ））にエッチングマスクである熱酸化膜９をフォトリソグラフィ法により、予めパターニングしておく（図８（ｂ））。

次に、インク流路となる型材（流路型材料１６）を塗布し、パターニングした後、インク流路の周囲壁になる感光性樹脂５を塗布し、パターニングしてインクを吐出する吐出口７を形成する（図８（ｃ））。

その後、保護材１５で基板１とノズル形成部（すなわち、流路型材料１６及びその表面の撥水層４）とを覆った後、異方性エッチングにより、インク供給口８を形成するための準備を行う（図８（ｄ））。

次に、アルカリ水溶液により異方性エッチングを行い、インク供給口８を形成した後、流路型材料１６を除去する。このように形成した基板の断面図を図８（ｅ）に示す。

このように、〈１００〉基板を使用した液体吐出ヘッド用基板が完成する。

この液体吐出ヘッド用基板を図１０により説明する。この液体吐出ヘッド用基板は、インク吐出エネルギー発生素子（液体吐出エネルギー発生素子）２が形成されたＳｉ基板１を有している。Ｓｉ基板１には、ＳｉＯ₂膜をマスクとしてＳｉの異方性エッチングによって形成されたインク供給口（液体供給口）８が、インク吐出エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口されている。Ｓｉ基板１上には、感光性樹脂５によって、各インク吐出エネルギー発生素子２の上方に開口するインク吐出口（液体吐出口）７と、インク供給口８から各インク吐出口７に連通するインク流路（液体流路）が形成されている。

次に、第二の従来例を説明する。

従来、特許文献３で公開されている液体吐出ヘッド用基板において、ゴミや異物の進入を防ぐため、液体吐出ヘッド用基板の基板としてＳｉ基板を用い、そのＳｉ基板と一体にメンブレンフィルターを形成することを特徴としている。その手段として、Ｓｉ基板にインク供給口を形成するエッチングマスクをメンブレンフィルターにすることが提案されている。

第二の従来例を図９により説明する。

まず、半導体素子（不図示）やヒーター２が形成された基板１にエッチングマスクである熱酸化膜９をフォトリソグラフィ技術により、予めパターニングする（図９（a））。このとき、インク供給口を形成する部分にはフィルター２０となるようにパターニングしておく（図９（ｂ））。

次に、インク流路となる流路型材料１６を塗布し、パターニングした後、インク流路及びオリフィスになる感光性樹脂５を塗布し、パターニングしてインクを吐出する吐出口を形成する（図９（ｃ））。

その後、保護材１５で基板１及びノズル形成部（すなわち、流路型材料１６及びその表面の撥水層４）とを覆った後、異方性エッチングにより、インク供給口８を形成する。この時、エッチングマスクとなったフィルター２０がＳｉ基板１と一体になって形成される（図９（d））。

次に、流路型材料１６を除去した。このように形成した基板の断面図を図９（ｅ）に示す。

このようにＳｉ基板にフィルターを形成することで、製造に際して特別な工程を要することなく、ノズル等へのゴミや異物等の進入を防ぐ事ができる。
特開昭５４−５１８３７号公報 特開平９−１１４７９号公報 特開２０００−９４７００号公報

しかしながら、上述した第一の従来例では以下のような問題点があった。
１）液体吐出ヘッド用基板のノズルが多くなり、長尺化していくと、異方性エッチングの穴がノズル列方向に大きく開いているために基板の剛性がなくなり、基板の変形が起こり、ノズル形成部の剥がれや吐出口の変形、さらにはインクの吐出方向が定まらず印字に悪影響を与えていた。
２）液体吐出ヘッド用基板のコストを削減するために、基板を小さくしていくとノズルを多くした時と同じように、基板の剛性がなくなり、基板の変形が起こり、ノズル形成部の剥がれや吐出口の変形、さらにはインクの吐出方向が定まらず印字に悪影響を与えていた。

以上のように、液体吐出ヘッド用基板を小さくする、あるいは基板が長尺した場合は、基板の剛性がなくなって、印字歩留まりが低下し、ノズル形成部の剥がれ等の問題が発生する場合がある。

また、第二の従来例では次のような問題点があった。
１）Ｓｉ基板の下部にメンブレンフィルターを形成しているために、後工程でメンブレンフィルターの損傷が生じた。
２）Ｓｉ基板の下部にメンブレンフィルターを形成しているために、インク供給口を形成する時に用いるエッチング液がインク供給口に残り、エッチング残りが生じていた。

以上のように、Ｓｉ基板の下部にフィルターを形成した場合、ノズル等へのゴミ付着は防止できるが、Ｓｉ基板下部にフィルターを形成したことで製造の歩留まりを低下させていた。

そこで、本発明の第一の目的は、上記第一の従来例の諸問題に鑑み、液体吐出ヘッド用基板の剛性を高くし、基板を変形しないように工夫がなされたもので、基板が小さくなったり、基板が長尺化されたりした場合でも良好な印字ができ、さらには品質の高い液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することにある。

さらに本発明の第二の目的は、上記第二の従来例の諸問題に鑑み、Ｓｉ基板の下部以外のところにフィルターを設け、製造に際して特別な工程を要することなく、ノズル等へのゴミや異物等の進入を防ぐ事ができるとともに、製造の歩留まりを向上させることができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することにある。

上記第一の目的を達成するため、本発明は、Ｓｉ基板上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生する液体吐出エネルギー発生素子と該液体吐出エネルギー発生素子に前記液体を供給するための液流路と前記液体を吐出する吐出口とが形成され、前記Ｓｉ基板を貫通して前記液流路に繋がる供給口が前記Ｓｉ基板に対する異方性エッチングで形成された液体吐出ヘッド用基板において、前記Ｓｉ基板が上部基板と下部基板からなり、前記上部基板に、前記供給口の一部を形成する第一の供給口と前記液体吐出エネルギー発生素子と前記液流路と前記吐出口とが形成され、前記下部基板に前記供給口の残り部分を形成する第二の供給口が形成されていることを特徴とする。

さらに、上記第二の目的を達成するため、本発明は、前記上部基板と前記下部基板との間の、前記第一の供給口と前記第二の供給口を繋ぐ連通路にフィルターが設けられていることを特徴とする。

すなわち、本発明は液体吐出エネルギー発生素子に液体を供給するための液流路に繋がる供給口を形成する際、基板を２枚構成にし液体吐出ヘッド用基板の剛性を上げるものである。また、２枚の基板の間にフィルターを形成し高歩留りの液体吐出ヘッド用基板を提供するものである。

以上説明したように、本発明によれば、液体吐出ヘッド用基板の長尺化及び縮小化に対して、基板を２枚構成にすることにより、記録液滴の吐出方向を安定させ、印字歩留まりを良好にさせることができる。さらに、基板の剛性が上がることで、液体吐出ヘッド用基板として信頼性が向上する。

また、Ｓｉ基板の下部以外のところにフィルターを設け、製造に際して特別な工程を要することなく、ノズル等へのゴミや異物等の進入を防ぐ事ができる信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することができる。そして本発明は、２枚のＳｉ基板の中間にフィルターを設けることにより、Ｓｉ基板の下部にフィルターが無いため、製造の歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図７は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッド用基板の模式的斜視図を示す。

この液体吐出ヘッド用基板は、インク吐出エネルギー発生素子（液体吐出エネルギー発生素子）２が所定のピッチで２列並んで形成されたＳｉ基板１（結晶方位〈１００〉）とこの基板下部に接着されたＳｉ基板３（結晶方位〈１１０〉）とを有している。〈１００〉基板及び〈１１０〉基板のＳｉ基板として、酸素濃度が１．３×１０¹⁸（atoms/cm³）以上である。

Ｓｉ基板１及びＳｉ基板３には、ＳｉＯ₂膜をマスク剤としてＳｉの異方性エッチングによって形成された第一のインク供給口（液体供給口）８と第二のインク供給口（不図示）があり、インク吐出エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口されている。Ｓｉ基板１及びＳｉ基板３の間は、第一のインク供給口８と第二のインク供給口（例えば図１の符号６）とを繋ぐ連通路が形成された膜が存在する。この膜は、Ｓｉ基板１の裏面に形成された異方性エッチングのマスク剤となる酸化膜と、Ｓｉ基板３の表面に形成された異方性エッチングのマスク剤となる酸化膜と、これらの酸化膜の間に存在する両Ｓｉ基板１，３の接着のための樹脂層とからなる。

Ｓｉ基板１上には、オリフィスプレート材５によって、各インク吐出エネルギー発生素子２の上方に開口するインク吐出口（液体吐出口）７と、インク供給口８から各インク吐出口７に連通するインク流路（液体流路）が形成されている。

この液体吐出ヘッド用基板は、インク供給口８が形成された面が被記録媒体の記録面に対面するように配置される。そしてこの液体吐出ヘッド用基板は、インク供給口を介してインク流路内に充填されたインク（液体）に、インク吐出エネルギー発生素子２によって発生する圧力を加えることによって、インク吐出口７からインク液滴を吐出させ、被記録媒体に付着させることによって記録を行う。

この液体吐出ヘッド用基板は、プリンタ，複写機，通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッド用基板を用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。なお、本発明において、『記録』とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。

次に、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法について説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る液体吐出ヘッド用基板の断面図を示し、図２は図１の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す模式的断面図である。

図２（ａ）に示されるＳｉ基板（結晶方位〈１００〉）１の表面には、発熱抵抗体等のインク吐出エネルギー発生素子２が複数個配置されている。また、Ｓｉ基板１の裏面はSiO₂の酸化膜９で全面覆われている。そして、アルカリ性の溶液によってインク供給口を形成するときに、表面の寸法を精度良く加工するための犠牲層１３が基板１の表面に設けてある。ヒーター２の配線やそのヒーターを駆動するための半導体素子は不図示である。

まず、基板１の裏面の酸化膜９上に樹脂層１０を塗布し、その樹脂層１０をパターニングするために、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布後、露光、現像し、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１の裏面の樹脂層１０をドライエッチング等によりパターニングし、前記ポジ型レジストを剥離する。この裏面にパターニングする時に表面を保護して行っても良いことは言うまでもない。Ｓｉ基板１の裏面のSiO₂膜９は、この時点でエッチングし、異方性エッチング開始面１７を作製しておく。

そして、図２（ｃ）に示すように、表面にノズルの流路となる流路型材料１６であるポジ型レジスト（ODUR：東京応化製）をパターニングする。次に、流路型材料１６上に感光性樹脂（流路・オリフィス形成部材）５をスピンコート等により形成する。感光性樹脂５上には撥水層４がドライフィルムのラミネート等により形成されている。インク吐出口７は、感光性樹脂５により形成されるので、紫外線やDeep−UV光等による露光、現像を行ってパターニングして形成する。

そして、図２（ｃ）に示すように、予め作製しておいたＳｉ基板(結晶方位〈１１０〉)３をＳｉ基板（結晶方位〈１００〉）１に貼り付ける。位置合わせは赤外線を利用しＳｉ基板１のアライメントマークを見ながらＳｉ基板３のアライメントマークと合わせて行う。接合は接着剤が硬化する温度と圧力をかけて行う。このＳｉ基板３には上下とも酸化膜がパターニングされており、Ｓｉ基板３上側の酸化膜１１には開口部１８があり、Ｓｉ基板３下側の酸化膜１２にはエッチング開始面１９が作製されている。

次に図２（ｄ）に示すように、流路型材料１６および感光性樹脂５等がパターン形成されているＳｉ基板１の表面および側面をスピンコート等による塗布を行い、保護材１５で覆う。保護材１５は異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料であり、そのため異方性エッチングを行うことによる撥水層４等の劣化等を防ぐことが可能となる。

次に、上部基板となるＳｉ基板１と下部基板となるＳｉ基板３にインク供給口を設ける。このインク供給口は、Ｓｉ基板１，３を化学的にエッチング、例えばTMAH等の強アルカリ溶液による異方性エッチングにより形成する。例えば、図２（ｅ）に示すように、裏面から異方性エッチングを行っていくと下部基板である結晶方位〈１１０〉のＳｉ基板３がまずエッチングされ、第二のインク供給口６を形成し、続けて上部基板であるＳｉ基板１をエッチング開始面１７を通してエッチングし、表面の犠牲層１７に到達し、繋がった第二のインク供給口６と第一のインク供給口８が形成される。次に、保護材１５を除去するとともに、流路型材料１６をインク吐出口７およびインク供給口６，８から溶出させることにより、発泡室を含むインク流路２３が形成される。流路型材料１６の除去は、Deep−UV光による全面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよく、必要に応じて現像の際、超音波浸漬すれば十分である。このように作製した液体吐出ヘッド用基板の断面図を図１に示す。図１に示すとおり、上部基板は〈１００〉基板を使用しているので、インク供給口８の側面は基板の表裏面に対して斜めになるが、下部基板は〈１１０〉基板を使用しているため、インク供給口６が垂直に形成できる。

以上の工程により、ノズル形成部（撥水層４および感光性樹脂５からなる部分）が上部に形成されたＳｉ基板１，３を、ダイシングソー等により分離切断、チップ化し、インク吐出エネルギー発生素子２を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッドが完成する。この液体吐出ヘッドの信頼性評価を行った結果、ノズル形成部の剥がれも無く、良好であった。

（実施形態２）
以下、本発明の別の実施形態について図面を参照して説明する。

図３は本発明の実施形態２に係る液体吐出ヘッド用基板の断面図を示し、図４は図３の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す模式的断面図である。

図４（ａ）に示されるＳｉ基板（結晶方位〈１００〉）１上には、発熱抵抗体等のインク吐出エネルギー発生素子２が複数個配置されている。また、Ｓｉ基板１の裏面はSiO₂の酸化膜９で全面覆われている。そして、アルカリ性の溶液によってインク供給口を形成するときに、表面の寸法を精度良く加工するための犠牲層１３がＳｉ基板１に設けてある。ヒーター２の配線やそのヒーターを駆動するための半導体素子は不図示である。

まず、基板１の裏面の酸化膜９上に樹脂層１０を塗布し、その樹脂層１０をパターニングするために、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布後、露光、現像し、図４（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１の裏面の樹脂層１０をドライエッチング等によりパターニングし、前記ポジ型レジストを剥離する。この裏面にパターニングする時に表面を保護して行っても良いことは言うまでもない。この樹脂層１０をパターニングする時に、フィルター部分２０を同時にパターニングする。そして、樹脂層１０をマスクにして結晶方位が〈１００〉のＳｉ基板１の下側の酸化膜９もパターニングし、フィルター部分２０を形成しておく。

そして、図４（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面にノズルの流路となる型材料（流路型材料１６）であるポジ型レジスト（ODUR：東京応化製）をパターニングする。次に、流路型材料１６上に感光性樹脂（流路・オリフィス形成部材）５をスピンコート等により形成する。感光性樹脂５上には撥水層４がドライフィルムのラミネート等により形成されている。インク吐出口７は、感光性樹脂５により形成されるので、紫外線やDeep−UV光等による露光、現像を行ってパターニングして形成する。

そして、図４（ｃ）に示すように、予め作製しておいたＳｉ基板(結晶方位〈１１０〉)３をＳｉ基板（結晶方位〈１００〉）１に貼り付ける。位置合わせは赤外線を利用しＳｉ基板１のアライメントマークを見ながらＳｉ基板３のアライメントマークと合わせて行う。接合は接着剤が硬化する温度と圧力をかけて行う。このＳｉ基板３には上下とも酸化膜がパターニングされており、Ｓｉ基板３上側の酸化膜１１には開口部１８があり、Ｓｉ基板３下側の酸化膜１２にはエッチング開始面１９が作製されている。

次に図４（ｄ）に示すように、流路型材料１６および感光性樹脂５等がパターン形成されているＳｉ基板１の表面および側面をスピンコート等による塗布を行い、保護材１５で覆う。保護材１５は異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料であり、そのため異方性エッチングを行うことによる撥水層４等の劣化等を防ぐことが可能となる。

次に、上部基板となるＳｉ基板１と下部基板となるＳｉ基板３にインク供給口を設ける。このインク供給口は、Ｓｉ基板１，３を化学的にエッチング、例えばTMAH等の強アルカリ溶液による異方性エッチングにより形成する。例えば、図４（ｅ）に示すように、裏面から異方性エッチングを行っていくと下部基板である結晶方位〈１１０〉のＳｉ基板３がまずエッチングされて第二のインク供給口６が形成され、続けて、上部基板である結晶方位〈１１０〉のＳｉ基板１がフィルター部分２０の穴を通してエッチングされ、表面の犠牲層１３に到達し、第一のインク供給口８が形成される。次に、保護材１５を除去するとともに、流路型材料１６をインク吐出口７およびインク供給口６，８から溶出させることにより、発泡室を含むインク流路２３が形成される。流路型材料１６の除去は、Deep−UV光による全面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよく、必要に応じて現像の際、超音波浸漬すれば十分である。このように作製した液体吐出ヘッド用基板の断面図を図３に示す。図３に示すとおり、上部基板は〈１００〉基板を使用しているので、インク供給口８の側面は基板の表裏面に対して斜めになるが、下部基板は〈１１０〉基板を使用しているため、インク供給口６が垂直に形成できる。また、上部のＳｉ基板１と下部のＳｉ基板３の間にはフィルター２０が形成される。

以上の工程により、ノズル形成部（撥水層４および感光性樹脂５からなる部分）が上部に形成されたＳｉ基板１，３を、ダイシングソー等により分離切断、チップ化し、インク吐出エネルギー発生素子２を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッドが完成する。この液体吐出ヘッドの信頼性評価を行った結果、ノズルや吐出口へのゴミの進入も無く良好であった。

（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の断面図を示し、図６は図５の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す模式的断面図である。

図６（ａ）に示されるＳｉ基板（結晶方位〈１００〉）１上には、発熱抵抗体等のインク吐出エネルギー発生素子２が複数個配置されている。また、Ｓｉ基板１の裏面はSiO₂の酸化膜９で全面覆われている。そして、アルカリ性の溶液によってインク供給口を形成するときに、表面の寸法を精度良く加工するための犠牲層１３がＳｉ基板１の表面に設けてある。ヒーター２の配線やそのヒーターを駆動するための半導体素子は不図示である。

まず、基板１の裏面の酸化膜９上に樹脂層（不図示）を塗布し、その樹脂層をパターニングするために、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布後、露光、現像し、Ｓｉ基板１の裏面の樹脂層をドライエッチング等によりパターニングし、前記ポジ型レジストを剥離する。この裏面にパターニングする時に表面を保護して行っても良いことは言うまでもない。Ｓｉ基板１の裏面のSiO₂膜９は、この時点でエッチングし、異方性エッチング開始面１７を作製しておく。その後、図６（ｂ）に示すように、酸化膜９上の樹脂層を除去する。

そして、図６（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１表面にノズルの流路となる型材料（流路型材料１６）であるポジ型レジスト（ODUR：東京応化製）をパターニングする。次に、流路型材料１６上に感光性樹脂５をスピンコート等により形成する。感光性樹脂５上には撥水層４がドライフィルムのラミネート等により形成されている。インク吐出口７は、感光性樹脂５により形成されるので、紫外線やDeep-UV光等による露光、現像を行ってパターニングして形成する。

そして、図６（ｃ）に示すように、予め作製しておいたＳｉ基板(結晶方位〈１１０〉)３をＳｉ基板（結晶方位〈１００〉）１に貼り付ける。位置合わせは赤外線を利用しＳｉ基板１のアライメントマークを見ながらＳｉ基板３のアライメントマークと合わせて行う。接合は接着剤が硬化する温度と圧力をかけて行う。このＳｉ基板３には上下とも酸化膜がパターニングされており、Ｓｉ基板３上側には酸化膜１１と樹脂層２２で形成されたフィルター部分２１があり、Ｓｉ基板３下側の酸化膜１２にはエッチング開始面１９が作製されている。

次に図６（ｄ）に示すように、流路型材料１６および感光性樹脂５等がパターン形成されているＳｉ基板１の表面および側面をスピンコート等による塗布を行い、保護材１５で覆う。保護材１５は異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料であり、そのため異方性エッチングを行うことによる撥水層４等の劣化等を防ぐことが可能となる。

次に、上部基板となるＳｉ基板１と下部基板となるＳｉ基板３にインク供給口を設ける。このインク供給口は、Ｓｉ基板１，３を化学的にエッチング、例えばTMAH等の強アルカリ溶液による異方性エッチングにより形成する。例えば、図６（ｅ）に示すように、裏面から異方性エッチングを行っていくと下部基板である結晶方位〈１１０〉のＳｉ基板３がまずエッチングされて第二のインク供給口が形成され、続けて、上部基板である結晶方位〈１１０〉のＳｉ基板１がフィルター部分２１の穴を通してエッチングされ、表面の犠牲層１３に到達し、第一のインク供給口８が形成される。次に、保護材１５を除去するとともに、流路型材料１６をインク吐出口７およびインク供給口６，８から溶出させることにより、発泡室を含むインク流路２３が形成される。流路型材料１６の除去は、Deep−UV光による全面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよく、必要に応じて現像の際、超音波浸漬すれば十分である。このように作製した液体吐出ヘッド用基板の断面図を図５に示す。図５に示すとおり、上部基板は〈１００〉基板を使用しているので、インク供給口８の側面は基板の表裏面に対して斜めになるが、下部基板は〈１１０〉基板を使用しているため、インク供給口６が垂直に形成できる。また、上部のＳｉ基板１と下部のＳｉ基板３の間にはフィルター２１が形成される。

以上の工程により、ノズル形成部（撥水層４および感光性樹脂５からなる部分）が上部に形成されたＳｉ基板１，３を、ダイシングソー等により分離切断、チップ化し、インク吐出エネルギー発生素子２を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッドが完成する。この液体吐出ヘッドの信頼性評価を行った結果、ノズルや吐出口へのゴミの進入も無く良好であった。

本発明の実施形態２に係る液体吐出ヘッド用基板の断面図である。 図２の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す模式的断面図である。 本発明の実施形態２に係る液体吐出ヘッド用基板の断面図である。 図３の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す模式的断面図である。 本発明の実施形態１に係る液体吐出ヘッド用基板の断面図である。 図５の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態による液体吐出ヘッド用基板を示す模式的斜視図である。 第一の従来例の液体吐出ヘッド用基板の各製造工程を説明するための模式的断面図である。 第二の従来例の液体吐出ヘッド用基板の各製造工程を説明するための模式的断面図である。 従来の液体吐出ヘッド用基板の一部を示す模式的斜視図である。

符号の説明

１ 上部基板となるＳｉ基板（結晶方位：〈100〉）
２ ヒーター（発熱素子）
３ 下部基板となるＳｉ基板（結晶方位：〈110〉）
５ 感光性樹脂（流路・オリフィス形成部材）
６ 第二のインク供給口
７ 吐出口
８ 第一のインク供給口
９ 上部基板下側の酸化膜
１０ 上部基板下側の樹脂層
１１ 下部基板上側の酸化膜
２０ 上部基板下側のフィルター部分
２１ 下部基板上側のフィルター部分
２２ 下部基板上側の樹脂層

Claims (8)

1. Ｓｉ基板上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生する液体吐出エネルギー発生素子と該液体吐出エネルギー発生素子に前記液体を供給するための液流路と前記液体を吐出する吐出口とが形成され、前記Ｓｉ基板を貫通して前記液流路に繋がる供給口が前記Ｓｉ基板に対する異方性エッチングで形成された液体吐出ヘッド用基板において、
   前記Ｓｉ基板が上部基板と下部基板からなり、前記上部基板に、前記供給口の一部を形成する第一の供給口と前記液体吐出エネルギー発生素子と前記液流路と前記吐出口とが形成され、前記下部基板に前記供給口の残り部分を形成する第二の供給口が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
2. 前記上部基板の結晶方位を〈１００〉基板とし、前記下部基板の結晶方位を〈１１０〉基板とすることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
3. 前記上部基板と前記下部基板との間に、前記第一の供給口と前記第二の供給口を繋ぐ連通路が形成された膜が存在し、この膜が、前記上部基板の裏面上に形成された異方性エッチングのマスク剤である酸化膜と、前記下部基板の表面に形成された異方性エッチングのマスク剤である酸化膜と、前記上部基板の裏面の酸化膜と前記下部基板の表面の酸化膜の間に存在する前記上部基板と前記下部基板を接着するための樹脂層とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
4. 前記第一の供給口と前記第二の供給口を繋ぐ連通路にフィルターがあり、該フィルターは、前記上部基板の裏面上に形成された酸化膜と、前記樹脂層とで形成されている請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板。
5. 前記第一の供給口と前記第二の供給口を繋ぐ連通路にフィルターがあり、該フィルターは、前記下部基板の表面上に形成された酸化膜と、前記樹脂層とで形成されている請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板。
6. ２つのＳｉ基板を利用して液体吐出ヘッド用基板を作製する方法であって、該２つのＳｉ基板のうち上部基板となる結晶方位が〈１００〉のＳｉ基板に液体を吐出するためのエネルギー発生素子、及び液体供給口の一部を形成するために必要な犠牲層を形成する工程と、前記上部基板の下側の酸化膜を樹脂によりパターニングしエッチング開始面を作製する工程と、前記上部基板に流路となる型材、吐出口、オリフィスプレート材になる感光性樹脂および撥水材を形成する工程と、下部基板となる結晶方位が〈１１０〉のＳｉ基板の上側と下側に前記液体供給口の残り部分を形成するためのエッチング開始面を前記下部基板の酸化膜をパターニングすることにより形成する工程と、前記上部基板と前記下部基板を接着し貼り付ける工程と、異方性エッチングにより前記下部基板と前記上部基板をエッチングし、前記液体供給口を形成する工程と、前記型材を除去する工程と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
7. ２つのＳｉ基板を利用してフィルターを内部に形成する液体吐出ヘッド用基板を作製する方法であって、該２つのＳｉ基板のうち上部基板となる結晶方位が〈１００〉のＳｉ基板に液体を吐出するためのエネルギー発生素子、及び液体供給口の一部を形成するために必要な犠牲層を形成する工程と、前記上部基板の下側の酸化膜を樹脂によりパターニングしフィルターとなる膜を作製する工程と、前記上部基板に流路となる型材、吐出口、オリフィスプレート材になる感光性樹脂および撥水材を形成する工程と、下部基板となる結晶方位が〈１１０〉のＳｉ基板の上側と下側に前記液体供給口の残り部分を形成するためのエッチング開始面を前記下部基板の酸化膜をパターニングすることにより形成する工程と、前記上部基板と前記下部基板を接着し貼り付ける工程と、異方性エッチングにより前記下部基板と前記上部基板をエッチングし、前記液体供給口及び前記フィルターを形成する工程と、前記型材を除去する工程と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
8. ２つのＳｉ基板を利用してフィルターを内部に形成する液体吐出ヘッド用基板を作製する方法であって、該２つのＳｉ基板のうち上部基板となる結晶方位が〈１００〉のＳｉ基板に液体を吐出するためのエネルギー発生素子、及び液体供給口の一部を形成するために必要な犠牲層を形成する工程と、前記上部基板の下側の酸化膜を樹脂によりパターニングしエッチング開始面を作製し、該樹脂を除去する工程と、前記上部基板に流路となる型材、吐出口、オリフィスプレート材になる感光性樹脂および撥水材を形成する工程と、下部基板となる結晶方位が〈１１０〉のＳｉ基板の上側に樹脂と酸化膜でフィルターとなる部分の膜を形成すると共に、下側に前記液体供給口の残り部分を形成するためのエッチング開始面を前記下部基板の酸化膜をパターニングすることにより形成する工程と、前記上部基板と前記下部基板を接着し貼り付ける工程と、異方性エッチングにより前記下部基板と前記上部基板をエッチングし、前記液体供給口及び前記フィルターを形成する工程と、前期型材を除去する工程と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法。

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