JP2006224596A

JP2006224596A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2006224596A
Application number: JP2005043925A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokunaga; 博之徳永; Takayuki Yagi; 隆行八木; Ryoji Kanri; 亮二柬理; Hirokazu Komuro; 博和小室
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】大判のＣＰ製法のＢＪヘッドにおいて、インク供給口が長大になり機械的強度が低下するのを防ぎ、高歩留りと高品質な印字を実現する。
【解決手段】（１００）Ｓｉ基板の垂直エッチ法を用いて、インク供給口にハリを設ける。また垂直エッチによりハリ寸法の精度を上げるため、レーザー等によるエッチング先導孔を開ける。この際にハリの寸法精度を高めるために、先導孔の位置を限定する関係式を導出した。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。

この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特開昭５４−５１８３７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。

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口を形成する方法として特開平５−３３００６６及び特開平６−２８６１４９に示されている方法が提案されている。

また、特開平１０−１４６９７９に前記のノズル製法においてインク供給口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。
特開平６−２８６１４９特開平１０−１４６９７９

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口を長く配列する必要がある。吐出口を長く配列するとインク供給口を長くする必要がある。インク供給口を長く開けると下記のような問題点があった。

１．インク供給口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６のように基板が縦長になりその縦方向にインク供給口を形成することから基板にインク供給口を加工すると基板自体に歪みが発生し、図７のように吐出口の平面性が保てなくなりよれが発生する。

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口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。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、またインク供給口も長くなる為、応力の掛かりが大きくなる。

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に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。

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。

また、基板のインク供給口に図８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口を先に形成し、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。

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ングによって形成する方式がとられている。インク供給口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。

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。梁の幅が９５０μとなると吐出口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。

これに対し、特開平１０−１３８４７８では、基板に（１１０）のシリコンを用いて、これに垂直エッチを行うことで、ハリを形成する方法が開示されている。これに開示されている方法で、Ｓｉ（１１０）基板に垂直な貫通口を異方性エッチング法を使って開けようとすると、貫通口の両端に図９に示したように、基板面に垂直な（１１１）面以外に、基板面と３４．７度をなす（１１１）面２０１が出現する。このため、すでにインク吐出口を形成した反対の面からエッチングを進めた場合、インク吐出口側ではハリの部分は図５のように幅広になってしまい、インクのリフィルに重大な障害をもたらすこととなる。

一方、Ｓｉ（１１０）基板の垂直エッチング時に発生する、ななめの（１１１）面を抑えて貫通口を形成する方法として、特開平１０−１６６６００では、エッチングの先導孔として、エッチング前にＹＡＧレーザーによる加工を行う技術が開示されている。これは、基板の一方の面から非貫通の先導孔を開け、基板の両側から垂直エッチングを行い、開口部に比べて深さの深いアスペクト比の高い貫通口を加工する方法である。しかし、この開示では長大なインク供給口にハリを設けた場合のリフィルに問題のない幅のハリ構造や、それを作るための先導孔の深さや位置についての記述はなかった。

前述したような課題は、本発明による、基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドで、ハリによってインク供給口が長手方向に複数に分割されているインクジェット記録ヘッドであって、前記供給口の長手方向の長さが５０ｍｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドによって解決される。

また、前記供給口間のハリの幅が４０μｍ以上であることを特徴としている。

本発明は、シリコン基板に耐エッチング性を有するパッシベーション層を形成する工程、インク吐出圧力発生素子を設ける工程、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口を形成する工程を備え、吐出口と反対側の基板裏面部に一部にハリを残すように分離されたエッチングマスク開口部を設ける工程、該開口部に基板反対面に到達しない深さのエッチング先導孔を形成する工程と、開口部のシリコンを異方性エッチングにより除去し、前記パッシベーション層まで貫通するスルーホールを形成する工程、さらに前記パッシベーション層を除去しインク供給口を形成する工程を有することを特徴とした、インクジェット記録ヘッド基板の製造方法によって実現される。

さらに、前述した課題は、Ｓｉ（１１０）基板表面にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを作製する工程であって、裏面にエッチングマスクパターンを形成し表面に向かってインク供給口を異方性エッチングする際に、次の関係式
８０μｍ≧Ｘ＋Ｚ／ｔａｎ５４．５°
を満たすＸ，Ｙを用いて、マスクパターンの狭角からの距離をＸの位置に、ノズルの形成されている表面からの深さＹのエッチング先導孔を開ける工程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によって解決される。

（作用）
エッチング先導孔により、インク供給口のハリの幅を微細に制御性良く加工することができる。また、先導孔が非貫通であることとエッチングパッシベーション層によって、すでに形成済みのインク吐出口などの部材が腐蝕性のエッチング液から保護される。さらに先導孔の位置および深さを制御することにより、吐出口側のハリの寸法の増大を防ぎ、インク供給の際の流抵抗を低く抑えることが可能になる。本発明の手法によりインク供給口の中に設けた微細なハリが、基板の機械的強度を増加させ、基板上に樹脂等で形成したノズルの変形を防ぎ、プロセス上のハンドリングによって基板が破損するのを防止する。

以上述べたように本発明によれば、インク供給口にハリを設けることで、インクジェット記録ヘッドの幅を広くした場合においても、機械強度が十分に確保され、高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。また、本発明による製造方法によって、複数に分割されたインク供給口を持ったインクジェット記録ヘッドのハリの幅を精密に制御できるようにてり、高い周波数で高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドが実現できた。

〔実験１〕
図１は本発明にいたる実験に用いたインクジェット記録ノズルのベース基板（ノズル部を省略）の概略を示したものである。図２はＢ−Ｂ’断面を示したものである。インク供給口からノズル下部に位置する吐出圧発生素子（ヒーター）までの距離ＣＨは３０μｍとした。

図３は実験に用いたインクジェット記録ノズルのベース基板（ノズル部を省略）の平面図を示したものである。ここで用いたＳｉウエハの厚さは６００μｍである。インク供給口の短辺の長さは１００μｍ、長辺方向のトータルの長さは１００〜２００ｍｍで、ハリの幅は１００μｍとし、ハリのピッチＬを５，１０，１５，２０，２５，３０，４０，１００ｍｍ、ハリ無しと変化させた基板を作製した。

この基板上にヒーターやノズルを形成してインクジェット記録ヘッドを作製したところ、ハリを設けなかったものは、一部にノズル部の樹脂にゆがみが発生し吐出方向にバラツキが発生したものがあった。

また、機械的強度を測定するため衝撃試験機で５０Ｇを掛けたところ、ハリを設けなかったものは、基板が供給口周辺から割れてしまった。

〔実験２〕
実験１と同様のベース基板を作製し、インク供給口の長辺方向のトータルの長さは２００ｍｍ、ハリのピッチは２０ｍｍ、パラメーターとしてハリの幅Ｍ＝１０，２０，３０，４０，５０，１００，１５０，２００μｍとした。

この基板上にヒーターやノズルを形成して、図２と同様にインクジェット記録ヘッドを作製したところ、Ｍ＝１〜３０μｍのものは、一部にプロセス中に割れが発生し、ノズル部の樹脂にゆがみが生じて吐出方向にバラツキが発生したものがあった。

実験１と２のパラメーターＬとＭを変化させて、ノズル形成プロセスに耐えられる機械的強度を得られる組み合わせを調べた。図１０は、ハリ幅Ｍとインク供給口長さＬと強度の関係を示したもので、○が形成されたノズルに問題の生じなかったもの、×がノズル形状や基板に強度的な問題の発生したものを表している。

〔実験３〕
図１１，１２は、本発明に用いた、エッチング先導孔の形状を示したものである。図１３は、この基板を異方性エッチングした後の断面形状を示した模式図である。基板は、Ｓｉ（１１０）ウエハを用いた。供給口のエッチングマスクの狭角から先導孔までの距離Ｘ、先導孔の先端から基板反対側の面までをＺとし、基板面に対して５４．７度で出現する（１１１）面のためにハリがマスク寸法より太くなる加工誤差Ｙとすると、Ｘ，Ｙ，Ｚには、概ね次の関係が成り立つ。

Ｙ＝Ｘ＋Ｚ／ｔａｎ５４．５°
つまり吐出口に隣接する供給口に、設計値より２Ｙだけ幅広のハリが形成されることになる。Ｙが大きくなると幅広のハリによって、インクのリフィルが阻害され、高い周波数での吐出印字が困難になる。

一方、本発明によるインクジェット記録ヘッドを周波数５ＫＨｚで駆動したとき、ハリの幅が２００μｍ以上になるとリフィルの問題で、印字に乱れが生じることが判った。強度的に見たハリの最小幅は実験１〜２から４０μｍだとすると、Ｙの最大値は８０μｍとなり、次の関係が成り立つ。

８０μｍ≧Ｘ＋Ｚ／ｔａｎ５４．５°
〔実施態様例〕
図１は本発明による実施態様例を示すインクジェット記録ヘッドのベース基板の模式図（ノズル部省略）である。基板としてはＳｉウエハが用いられる。基板１０２の中心部にインクを裏面から供給するための貫通穴１０１が開けられている。インクジェット記録ヘッドノズルの幅が広くなると、この供給口が基板中心を縦断しているために、基板の強度が低下して、変形や破損が起きる可能性が増える。そこで、供給口を複数に分割して、内部にハリ１０４を設けて強度増加をはかる。

図２は、ＡＡ’断面を示したものである。供給口の幅は一般には５０〜３００μｍ、望ましくは８０〜２００μｍ、最適には１００〜２００μｍである。供給口の長さは一般には２〜５０ｍｍ、望ましくは５〜３０ｍｍ、最適には１０〜２０ｍｍである。ハリの幅Ｍは一般には２０〜４００μｍ、望ましくは４０〜３００μｍ、最適には１００〜２００μｍである。

図２は樹脂等でインクジェット記録ノズルを形成したものの、ＢＢ’断面部の構造を示したものである。下部のインク供給口１０６方向から供給されたインクがヒーター１０３で加熱され発泡しノズル１０７から吐出する。

次に、本発明によるインクジェット記録ノズルのプロセスを図１４〜２９を使って順を追って説明する。基板として（１１０）のＳｉ基板を用いる。

（１）基板面方位（１１０）のシリコン基板３０１の片面に例えばプラズマＣＶＤで図１４のようにポリシリコンやアモルファスシリコンなどを堆積してフォトリソ技術によって図１５（平面図図２７）のようにインク供給口として所望のパターン３０３を形成する。これはエッチング犠牲層と呼ばれ、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとＳｉウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。この時のパターンは基板に対して垂直にエッチング穴があくように、図２７のように狭角が７０．５度をなす平行四辺形とし、平行四辺形の長辺および短辺は（１１１）と等価の面に平行になるように配置する。また、インク供給口に対応した犠牲層は、周期的にハリ３０６を残すように形成する。

このエッチング犠牲層は、Ｓｉウエハに比べてエッチング速度が速ければ良く、上述したように膜を堆積する方法以外に、犠牲層にしたい部分をイオンインプラや陽極化成法で加工しても良い。また、ハリの幅や供給口寸法を精密に制御しなくても良いような、低周波数で駆動する設計のインクジェット記録ヘッドでは、犠牲層を省略することもできる。

（２）さらに、その上にエッチングストップ層３０４としてＳｉＮやＳｉＯ₂などを堆積し、同じくフォトリソ技術を使って裏面のインク供給口のパターン部分３０５を除去しウエハ面を露出させる。この時、裏面のパターン（図２８）にも周期的にハリ３０７部分を残すように形成する。

（３）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部３０８を形成する。ヒーター材料としては、Ｔａ，ＴａＮ，ＴａＮＳｉ等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の電極３０９としてＡｌ，Ｍｏ，Ｎｉ等の金属膜を同様にして形成する。なお特に図示してはいないが、ヒーターには耐久性の向上を目的として保護膜を付けても良い。

（４）インク流路確保のために、強アルカリや有機溶剤等で溶解可能な樹脂でパターン３１０を形成する。このパターンは、印刷法や感光性樹脂によるパターニング等で形成する。

（５）インク流路のパターンの上に、被覆樹脂層３１１を形成する。この被覆樹脂層は微細パターンを形成するので感光性レジストが望ましく、さらに流路を形成した樹脂層３１０を除去する際のアルカリや溶剤等によって変形変質しない性質が必要である。

（６）次に流路の被覆樹脂層３１１をパターニングして、ヒーター部３０８に対応したインク吐出口３１２と電極の外部接続部３１３を形成する。この後、被覆樹脂層を光や熱等によって硬化する。

（７）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜３１４を形成する。

（８）裏面のインク供給口のパターンに図２９のように吐出口形成面側に貫通しない深さの非貫通口３１５をレーザー、ブラスト加工や放電加工によって形成する。この時の非貫通口の深さの到達点と反対側基板表面の距離Ｚ、非貫通口の平面的な位置の供給口マスクの平行四辺形狭角からのもっとも近い部分の距離Ｘとすると、
８０μｍ≧Ｘ＋Ｚ／ｔａｎ５４．５°
の関係を満たし、Ｘは一般には６０μｍ以内、望ましくは４０μｍ以内、最適には２０μｍ以内である。

（９）この基板をアルカリ系エッチャント（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、図２３のように平面形状が平行四辺形の貫通穴が形成される。

（１０）エッチングストップ層３０４のＳｉＮ等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口３１６を開口する。最後にインク流路形成材３１０を除去し、インクの流路３１７を確保する。

上記プロセスにおいて、基板の加工手順は特に限定されるものではなく、任意に選ぶことができる。

以下に、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の構造を示した模式図である。（１１０）の面方位を持った厚さ５００μｍのＳｉウエハ１０２に、平面構造において長辺が（１１１）面に平行で、幅１００μｍ、長さ２０ｍｍ、短辺と長辺のなす角が７０．５度である。基板に対して、垂直エッチされたインク供給口１０１が、幅１００μｍのハリ３０４を挟んで４個縦列に配置されている。図３は、インク供給口を基板裏面から見た平面の模式図である。貫通穴は長辺が（１１１）面に平行で、幅１００μｍ、長さ２０ｍｍ、短辺と長辺のなす角が７０．５度で基板に対して垂直に開けられている。インク供給口の両側に、厚さ２００Å、４０μｍ□のＴａＮヒーター１０３が、８０μｍ間隔で配置されている。各ヒーターには、厚さ３０００ÅのＡｌ配線１０４が接続され、個々に電気信号が供給できるようになっている。

図２は、ノズル形成樹脂まで作製したインクジェット記録ヘッドの断面の模式図である。各ヒーターの直上にはノズル形成樹脂１０５に開口部１０７が設けられ、この部分よりインクを吐出するようになっている。

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数５ＫＨｚで印字テストを行ったが、８０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。

〔比較例１〕
以下に、本発明の比較例を説明する。

基板表面のヒーター、電極、ノズル等の構成は実施例１と同じ構造で、インク供給口の幅８０ｍｍに対してハリは設けなかった。

基板上面のヒーター、電極、ノズル形成樹脂等の構造は、実施例１と同様にした。

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数５０ＫＨｚで印字テストを行ったが、ノズル部を形成する樹脂の応力で吐出口にゆがみが発生して吐出が乱れ、印字の濃度ムラが見られる部分があった。

以下に、本発明の他の実施例を説明する。

Ｓｉ基板の基本的な構成は実施例１と同様で、ハリの幅と供給口の長さを変化させた。ハリの幅は５００μｍ、インク供給口の幅は２００μｍ、長さは４０ｍｍ、供給口は３個縦列に配置しノズルのトータルの長さは１２０ｍｍとした。

インク供給口の両側のヒーターのサイズや配置、ノズル形成樹脂の断面構成は実施例１と同様にした。

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１ＫＨｚで印字テストを行ったが、１２０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。

以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの作製方法について、順を追って説明する。

図１４のように、厚さ６００Å（１１０）面のＳｉウエハ３０１の上に、プラズマＣＶＤでポリシリコン膜３０２を２０００Å堆積した。フォトリソ技術によって図１５，２７のようにパターニングして犠牲層３０３を形成した。犠牲層の形状は、実施態様で述べたのと同様の平行四辺形とした。犠牲層の幅は１５０μｍ、長辺方向は２０ｍｍで６個並べた。

エッチングストップ層として、図１６のようにＬＰＣＶＤでＳｉＮ３０４を３０００Å堆積した。さらにフォトリソ技術を使い、図１７，２８のようにインク供給口パターニング３０５をドライエッチで形成した。インク供給口の形は、犠牲層と鏡像関係になる平行四辺形で、幅は１５０μｍ、長辺は２０ｍｍで供給口間のハリ３０７の部分は７０μｍとした。

次にＴａＮをリアクティブスパッター法で１０００Å堆積し、４０μｍ口にパターニングして図１８のようにヒーター３０８を基板上部のインク供給口（犠牲層パターン）の横に形成した。同様にスパッター法でＡｌを３０００Å堆積しパターニングして電極３０９を形成した。

感光性樹脂としてポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化ＯＤＵＲ−１０１０）を２０μｍ塗布してパターニングして、図１９のようにインク流路３１０を形成した。さらに表１に示した感光性樹脂３１１を１０μｍ塗布しパターニングして、図２１のようにインク吐出口３１２を形成した。

この基板の上面（インク吐出口側）を図２２のように非感光性ゴム系レジスト（ＯＢＣ東京応化製）３１４で保護した。

次に図２９のように、裏面のインク供給口パターン部の各狭角の頂点からＸ方向に６０μｍ、Ｙ方向に６０μｍ離れた位置を中心に、ＹＡＧレーザーの第三高調波（ＴＨＧ）を使ってスポット径４０μｍ、深さ５００μｍのエッチング先導孔を開けた。

この基板を２０％のＴＭＡＨ水溶液に浸漬して図２３のように異方性エッチングした。エッチャント温度は８３℃、エッチング時間は１０時間とした。

次に、図２４のように基板上部のインク供給口のＳｉＮをＣＤＥ法によって除去した。図２５のようにキシレンで保護膜を除去した後、最後にメチルイソブチルケトン中で超音波を掛け樹脂３１０を除去して、図２６のようにインク流路３１７を形成した。

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数２ＫＨｚで印字テストを行ったが、１２０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。

以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの作製方法の他の実施例について説明する。

図３１のように、厚さ６３０μｍ（１１０）面のＰ型Ｓｉウエハ４０１の上に、ＬＰＣＶＤ法でＳｉＮ４０２を２０００Å堆積し、パターニングして犠牲層にあたる部分に開口部１００３を形成した。犠牲層部の形状は実施例３と同様にした。また、裏面部のＳｉＮは全てドライエッチにより除去した。

次に図３３のように陽極化成法により開口部から深さ３μｍを多孔質Ｓｉにして犠牲層４０４とした。この時の陽極化成の条件は、印加は２．５Ｖ、電流密度は３０ｍＡ／ｃｍ²、溶液はＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：１、反応時間６分であった。

表裏面にプラズマＣＶＤによってＳｉＮ４０５を５０００Å堆積し、実施例３と同様に、表面と鏡像関係になる位置に供給口パターンを形成した。

次に、表面のＳｉＮをエッチングストップ層として、以下は実施例３と同様の工程で、ヒーター及びノズル部を形成した。

次に図３０のように、裏面のインク供給口パターン部のエッジから３０μｍの所まで感光性ドラムフィルム３１６を使って、深さ５５０μｍのエッチング先導孔を開けた。

以下実施例３と同様の工程を経て、インクジェット記録ヘッドを作製した。

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数３ＫＨｚで印字テストを行ったが、１２０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。

本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板を示す概略図図１のＡ−Ａ’断面を示す図本発明によるインクジェット記録ヘッド用基板を示す概略図本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板用断面を示す概略図本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板用断面を示す概略図従来の技術によるインクジェット記録ヘッド基板を示す概略図従来のインクジェット記録ヘッド基板の断面を示す概略図従来のインクジェット記録ヘッド基板の断面を示す概略図Ｓｉ（１１０）基板の異方性エッチングにより出現する面方位を示す図本発明に至る実験による、ハリ寸法とインク供給口長さと基板強度の関係を示す実験結果本発明に至る実験で用いた基板のエッチング先導孔の位置関係を示す図本発明に至る実験で用いた基板のエッチング先導孔の位置関係を示す図本発明に至る実験で用いた基板のエッチング先導孔による効果を示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図

符号の説明

１０１インク供給口
１０２基板
１０３ヒーター
１０４ハリ
１０５ノズル形成樹脂
１０６インク供給口
１０７インク吐出口
２０１Ｓｉ（１１１）面
３０１基板
３０２犠牲層膜
３０３犠牲層
３０４エッチングストップ層
３０５インク供給口パターン
３０６ハリ
３０７ハリ
３０８ヒーター
３０９電極
３１０インク流路形成部材
３１１ノズル形成樹脂
３１２吐出口
３１３電極取り出し部
３１４レジスト
３１５エッチング先導孔
３１６インク供給口
３１７インク流路
４０１Ｐ型Ｓｉ基板
４０２ＳｉＮ膜
４０３インク供給口パターン
４０４多孔質Ｓｉ層
４０５ＳｉＮ膜
４０６インク供給口開口部

Claims

基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドで、ハリによってインク供給口が長手方向に複数に分割されているインクジェット記録ヘッドであって、前記供給口の長手方向の長さが５０ｍｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
前記供給口間のハリの幅が４０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
前記基板が単結晶Ｓｉであることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
シリコン基板に耐エッチング性を有するパッシベーション層を形成する工程、インク吐出圧力発生素子を設ける工程、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口を形成する工程を備え、吐出口と反対側の基板裏面部に一部にハリを残すように分離されたエッチングマスク開口部を設ける工程、該開口部に基板反対面に到達しない深さのエッチング先導孔を形成する工程と、開口部のシリコンを異方性エッチングにより除去し、前記パッシベーション層まで貫通するスルーホールを形成する工程、さらに前記パッシベーション層を除去しインク供給口を形成する工程を有することを特徴とした、インクジェット記録ヘッド基板の製造方法。
Ｓｉ（１１０）基板表面にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを作製する工程であって、裏面にエッチングマスクパターンを形成し表面に向かってインク供給口を異方性エッチングする際に、次の関係式
８０μｍ≧Ｘ＋Ｚ／ｔａｎ５４．５°
を満たすＸ，Ｙを用いて、マスクパターンの狭角からの距離をＸの位置に、ノズルの形成されている表面からの深さＹのエッチング先導孔を開ける工程を含むことを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記エッチング先導孔の加工法がレーザー加工であることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記エッチング先導孔の加工法がブラスト法であることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。