JP2015047783A - 液体吐出ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、液体流路からの液体漏れが低減された液体吐出ヘッドを提供することである。【解決手段】本実施形態は、基体と、前記基体の上に、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、前記流路形成部材は、前記液体流路の側面を構成する流路側壁部を少なくとも含み、前記流路側壁部の内壁の基体側端部を覆う部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッドである。【選択図】図２

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。

微小な液滴を所望の箇所に飛翔させることで画像を形成する液体吐出ヘッドについて、種々の方式が提案されている。一般的な液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子、該エネルギー発生素子を駆動するための回路を有する基体、液体を吐出する吐出口、および該吐出口に連通する液体流路等を含む構成を有する。このような構成を有する液体吐出ヘッドの製造方法として、例えば、シリコンウエハに回路およびエネルギー発生素子を形成して得られた基体の上にフォトリソグラフィー法を用いて流路形成部材を直接形成する方法が挙げられる。このような方法により製造される液体吐出ヘッドの流路形成部材は、製造上、材料や厚みに制約があり、また、所望の吐出特性を得るという観点から、流路形成部材は薄く形成され、その厚さは一般的に数ミクロン〜数十ミクロンである。そのため、物理的な衝撃や振動に対する流路形成部材の耐性が十分とは言えない場合がある。さらに、流路形成部材をフォトリソグラフィー法を用いて薄くかつ均一に形成することが難しい場合があり、例えば、流路形成部材にピンホールや隙間が形成されてしまい、液体流路から液体が漏れてしまう場合もある。

液体吐出ヘッドの長期信頼性をさらに向上させるため、これまで構造的な観点から種々の検討がなされている。例えば、米国特許第７６００８５６号では、製法上薄く形成される流路形成部材の強度を上げるため、液体流路が形成されない位置に別部材を配置し、その上から流路形成部材を形成する方法が開示されている。この方法によれば、液体流路以外の部分では流路形成部材中に別部材が詰められているため、流路形成部材の強度を向上させることができる。

米国特許第７６００８５６号

しかしながら、特許文献１に記載の方法において、図６（特にＡ部分）に示すように、特に流路形成部材の側壁と基体が接する部分では、流路形成部材に隙間が生じやすく、液体流路から液体が漏洩する可能性がある。すなわち、特許文献１では、液体流路の型材を覆うように化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて流路形成部材を形成しているが、構造的に狭い間隔で設けられた型材と基体とが接する部分には成膜ガスが到達しづらい。そのため、当該部分の成膜レートが遅くなり、その結果、流路形成部材と基体とが接する部分において流路形成部材にピンホールや割れ等の隙間ができ易くなる。

また、樹脂を用いて流路形成部材を形成した場合であっても、流路形成部材が基体から剥がれる場合や基体と接する部分において流路形成部材に亀裂が生じる場合がある。剥がれや亀裂が生じると液体流路から液体が漏れる問題が生じる。

したがって、本発明の目的は、液体流路からの液体漏れが低減された液体吐出ヘッドを提供することである。

本発明は、
基体と、前記基体の上に、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、前記流路形成部材は、前記液体流路の側面を構成する流路側壁部を少なくとも含み、前記流路側壁部の内壁の基体側端部を覆う部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッドである。である。

本発明の構成により、液体流路からの液体漏れが低減された液体吐出ヘッドを提供することができる。

本実施形態の液体吐出ヘッドの構成例を示す模式的斜視図である。 本実施形態の液体吐出ヘッドの構成例を示す模式的断面図である。 実施形態１及び実施例１における液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための模式的な断面工程図である。 実施形態２及び実施例２における液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための模式的な断面工程図である。 実施形態３及び実施例３における液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための模式的な断面工程図である。 液体漏れの原因となる隙間について説明するための模式図である。

本発明により得られる液体吐出ヘッドは、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、更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装置を用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。尚、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。さらに、「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインク、または記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。

また、以下の説明では、本発明の適用例として、液体吐出ヘッドとしてインクジェット記録ヘッドを主な例として挙げて説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。また、液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドの製造方法にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、他にも例えばカラーフィルターの製造用途等も挙げられる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。なお、説明において表現される物質名や材料名の具体的表現は本発明の範囲を特に限定するものではなく、実施形態を十分に説明するために用いるものである。

図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドの構成例を示す模式的斜視図である。また、図２は、図１の点線ＡＡ’における断面図である。

図１及び２に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子３を複数有する基体１を有し、該基体１の上に流路形成部材２が形成されている。図２において、基体１は、シリコン基板等の基板１１と、該基板１１の上に形成された絶縁膜１２と、該絶縁膜１２の上に形成された保護膜１３と、を有する。また、基体１は、エネルギー発生素子を駆動するための回路（不図示）を含んでもよい。また、図２において、エネルギー発生素子３は、絶縁膜１２の上に設けられ、保護膜１３で覆われて保護されている。

図１において、基体１は、液体流路５にインク等の液体を供給するための液体供給口７を有する。液体供給口７は、基体のエネルギー発生素子３が配置されている側の第一の面（表面）と、第一の面と反対側の面（裏面）とに貫通するように形成されている。

流路形成部材２は、基体１の表面上に配置されている。流路形成部材２は、液体流路５の側面を構成する流路側壁部２２と、液体流路５の上面を構成する流路上壁部２１と、基体１と接する基体接地部２３と、を含むことができる。また、図１及び２に示すように、それぞれ隣接するエネルギー発生素子３の間には隔壁が設けられており、流路側壁部２２はこの隔壁を構成する部分も含む。

本実施形態の液体吐出ヘッドは流路側壁部の内壁の基体側端部を覆う部材４を有する。部材４は、液体流路からの液漏れを防止する部材として機能する。図２に示すように、液体流路の側面を構成する流路側壁部２２の内壁のうち基体側端部が部材４で覆われている。上述のように、液体吐出ヘッドにおいて、流路形成部材と基体とが接する部分において剥がれや隙間が発生し易い。そこで、本実施形態では、この剥がれや隙間が発生したとしても、流路側壁部２２の内壁のうち基体側端部が部材４で覆われていることにより、液漏れが生じない又は低減されることができる。

部材４は、流路側壁部２２の内壁の基体側端部を覆っている。部材４は、基体及び流路側壁部の内壁に接して配置されている。例えば、部材４は、内壁の下端から少なくとも０．１μｍの範囲の内壁部分を覆っている。また、部材４は、流路側壁部２２のすべての内壁における基体側端部に亘って設けられていることが好ましいが、流路側壁部のすべての内壁のうちの一部の基体側端部に設けられていても本願発明の効果は発揮される。

流路形成部材２は、それぞれ隣接するエネルギー発生素子の間に配置される隔壁を含むことができる。また、部材４は、流路側壁部の内壁のうち少なくとも前記隔壁を構成する部分の基体側端部を覆っていることが好ましい。

基体１は、エネルギー発生素子３に給電するための配線、各々のエネルギー発生素子を選択駆動させるためのロジック回路、及びドライバ等を含ませることができる。この場合、配線、ロジック回路、ドライバ等を基板１１上に形成あるいは載置することで、基体１を作製することができる。基板１１には、例えば、Ｓｉウエハを用いることができる。

吐出口６から液体を飛翔させるためのエネルギー発生素子には、例えば、発熱抵抗体や圧電体、および加熱変形するアクチュエータなどを用いることができる。また、エネルギー発生素子は、基板の上に形成されており、基体に接触するように形成されていても良い。また、液体流路５に宙空状態となるように形成されていても良く、すなわち基体１に対して宙に浮いていてもよい。

エネルギー発生素子と液体流路に流れる液体を隔絶させる保護膜１３には、液体に溶解し難い材料を用いることができ、このような材料として、例えば窒化シリコンを用いることができる。エネルギー発生素子が発熱抵抗体の場合、効率的に液体を飛翔させるために保護膜はできるだけ薄いほうが好ましく、例えば２０００〜３０００ｎｍ数千Åの保護膜にすることができる。また、絶縁膜１２には、基板上の配線間を絶縁するために誘電率の低い材料を用いるのが好ましく、このような材料として、例えば酸化シリコンを用いることができる。

流路形成部材２は、特に制限されるものではないが、例えば、樹脂や金属、或いは無機材料で形成される。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂のような感光性樹脂が挙げられる。金属としては、例えば、ニッケルプレートが挙げられる。無機材料としては、例えば、ＳｉＮやＳｉＣ等が挙げられる。図２〜５では、流路形成部材が無機材料で形成されている例を示しているが、本願発明はこの形態に限定されるものではない。

上述のように、流路形成部材２は、流路上壁部２１、流路側壁部２２、基体接地部２３とから構成されることができる。流路形成部材２は、化学気相成長法（ＣＶＤ）もしくは物理気相成長法（ＰＶＤ）により形成されることができる。また、流路形成部材の膜厚は、液体吐出能を満足する範囲で任意に設定することができる。流路形成部材には、インク等の液体に溶解や膨潤が少ないという観点から、シリコン系無機材料又は金属等が好ましく用いることができる。なお、流路形成部材の流路側壁部は、特に制限されるものではないが、基板に対して垂直に形成されても階段状に形成されていてもよい。

部材４は、図２に示すように、流路側壁部２２の内壁のうち基体側端部を覆っている。また、部材４は、流路側壁部２２の内壁のうち基体側端部を覆うことにより、必然的に基体１の表面に接している。また、換言すると、部材４は、流路形成部材の流路側壁部と基体接地部とで形成する屈曲部の液体流路側に載置される。

ここで、流路形成部材をＣＶＤ法やＰＶＤ法で形成した場合、屈曲部に相当する領域には成膜ガスが到達しづらく、この領域における成膜レートが遅くなる。そのため、屈曲部に隙間が形成される場合がある。そこで、本実施形態では、この屈曲部の液体流路側に部材４を載置する構造とすることで、たとえ流路形成部材に隙間が発生したとしても、部材４により隙間を覆うことができるため、液体流路から液漏れは発生しない。

また、図４（ｈ）に示すように、基体接地部を液体流路の底面よりも基板側の位置に形成して部材４で覆うことも可能である。換言すると、基体の第一の面に部材４を埋め込むように形成し、さらに該部材４に基体接地部が埋まるように形成することで、部材４が流路側壁部内壁のうち基体側端部領域を覆う構成とすることができる。特に、隔壁に相当する部分の基体接地部がこのような形態となっていることが好ましい。この構造であっても、隙間と液体流路が接しないため液漏れが発生しない。この構造の場合、液体流路の容積を低下させることなく部材４を配することが可能なため、高密度に液体流路を形成する観点から有利である。また、この構造では、流路形成部材の基体接地部が部材４と接するために、剥がれに対する耐性も向上する。

流路形成部材の膜厚が厚いほど、屈曲部に形成される隙間が大きく長くなる傾向があるので、確実に隙間を部材４で覆うため、流路形成部材の厚み以上で屈曲部の液体流路側を部材４で覆うことが好ましい。

部材４は、単層からなっていても、複数層から成っていてもよい。

部材４の材料は、特に制限されるものではないが、例えば、シリコン系無機材料、金属材料、セラミックス、シロキサン等が挙げられる。また、部材４の材料としては、流路形成部材や保護膜、絶縁膜との密着性が良好で、かつ液体に対して溶解や膨潤のない材料を選択することが望ましく、シリコン系無機材料やセラミックス等が好ましい。シリコン系無機材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、又は炭化シリコン等が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等が挙げられる。部材４の材料は、流路形成材料、保護膜若しくは絶縁膜と同一材料を用いて形成することが好ましい。また、例えば、流路形成部材と保護膜と部材４のすべてを窒化シリコンで形成することにより、密着性が良好でかつ液体への溶解の無い信頼性の高いヘッドを作製することができる。

本実施形態の構成により、流路形成部材に隙間が形成されたとしても、隙間を部材４で覆うことができるため、液体が漏れることのない又は液体の漏れが低減された液体吐出ヘッドを提供することができる。

また、図５（ｄ）に示すように、基板上に形成された絶縁膜及び保護膜の少なくとも１つを前記部材として前記基体側端部を覆う構成とすることもできる。すなわち、屈曲部を液体流路底面よりも基板側の位置に配することで、基体側端部保護膜もしくは絶縁膜で覆うことができる。

次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。

本実施形態の製造方法は、以下の工程を含む。（１）基板又は基体上に部材４の材料を形成する工程。（２）犠牲層（流路型材の材料からなる層）を形成する工程。（３）犠牲層および部材４の材料をエッチングして、液体流路の流路パターンを有する流路型材及び部材４を形成する工程。（４）流路型材の上に、流路形成部材を形成する工程。（５）液体供給口を形成する工程。（６）流路型材を除去する工程。

基板又は基体上に部材４の材料を形成する工程について説明する。

まず、化学気相成長法（ＣＶＤ）や物理気相成長法（ＰＶＤ）により部材４となる材料を基板に堆積させることができる。膜厚は、流路形成部材の成膜時にできる可能性のある隙間を十分に覆うことができるように、流路形成部材の厚み以上に設定することが好ましい。次いで、部材４の表面に所望のパターンを有するマスクパターンを形成し、エッチングを行う。エッチングはウェットエッチングでもドライエッチングでも良い。図４（ｈ）に示すような構造に部材４を形成する場合は、まず、部材を配する箇所の基体表面をあらかじめエッチングして凹部を形成する。次いで、部材４の材料を基板全面に堆積させる。堆積方法はＣＶＤやＰＶＤを用いることも可能だが、生産性や段差埋め込み性を考慮してＳＯＧ材料をスピン法にて塗布して配置することが好ましい。その後、部材４の材料の表面を平坦にしながら基体の保護膜が露出するまで部材４の材料の表面を後退させる。後退にはエッチバックや化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）により行うことが可能だが、より平坦性に優れる加工が行えるＣＭＰにより行うことが好ましい。

犠牲層を形成する工程について説明する。犠牲層は、特に制限されるものではないが、流路形成部材の成膜温度で分解や変質の無い材料であって、後に除去可能な材料であることが望ましい。犠牲層の材料としては、有機材料であってもよく、無機材料であってもよい。使用する材料によってスピンコート、ＣＶＤ又はＰＶＤ等の方法を適宜選択することにより、所望の膜厚に犠牲層を形成することができる。

犠牲層および部材４の材料をエッチングして、液体流路の流路パターンを有する流路型材及び部材４を形成する工程について説明する。犠牲層表面に流路パターンを有するマスクパターンを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等により犠牲層と部材４の材料を一括にエッチングすることができる。エッチングでは、流路型材と部材４の断面を連続的で段差の無い断面とするため、異方性の高いＲＩＥで一括エッチングすることが好ましい。ＲＩＥで一括エッチングすることで、滑らかな断面を形成でき、流路形成部材の成膜において隙間ができにくくなる。一括エッチングは、例えば、フルオロカーボン系ガスや酸素ガス、アルゴンガス等を、犠牲層と保護膜と絶縁膜の材料に合わせて適宜使用して行うことができる。

流路型材の上に流路形成部材を形成する工程について説明する。流路形成部材の形成方法は、特に制限されるものではないが、ＣＶＤ又はＰＶＤにより成膜することが好ましい。液体吐出設計に合わせて任意の膜厚で流路形成部材を成膜することができる。ＣＶＤであれば、例えばモノシランガスおよび窒素ガスを原料として窒化シリコンを成膜することができる。

液体供給口を形成する工程について説明する。液体供給口は、例えば、基板の裏面側からウェットエッチングやドライエッチング等により形成することができる。

流路型材を除去する工程について説明する。犠牲層の材料に合わせて適切な除去方法により行うことができる。例えば、犠牲層が有機材料であれば酸素ラジカルによる灰化除去を採用することができる。また、犠牲層が酸性溶液に溶解するような金属であれば、ウェットエッチングによる除去を採用することができる。

また、基体の絶縁膜及び保護膜の少なくとも１つが部材４を兼ねる場合は、以下の工程により液体吐出ヘッドを作製できる。（１）基体に犠牲層を形成する工程。（２）犠牲層および保護膜および絶縁膜の少なくとも１つをエッチングして、液体流路の流路パターンを有する流路型材を形成する工程。（３）流路形成部材を形成する工程。（４）液体供給口を形成する工程。（５）流路型材を除去する工程。

以下、本実施形態の液体吐出ヘッドを製造する形態について、図３〜５を参照にして説明する。

（実施形態１）
まず、図３（ａ）に示すように、エネルギー発生素子３を表面（第一の面）側に備える基体１を用意する。基体１は、基板１１と、該基板の上に配置された絶縁膜１２と、該絶縁膜１２の上に配置されたエネルギー発生素子３と、該エネルギー発生素子３を覆うように配置された保護膜１３と、を含む。なお、図において、回路や配線は図示していない。

そして、基体１の上に、部材材料４’を形成する。部材材料４’の厚さは、例えば、１〜３μｍである。部材材料４’としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、又は炭化シリコン等を用いることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、部材材料４’の上に、液体流路の流路パターンよりも内側に小さい領域以外の部分に、マスクパターン３２を形成する。マスクパターン３２は、例えば、液体流路の流路パターンよりも１〜３μｍ内側に小さい領域以外の部分に設けることができる。そして、マスクパターン３２をマスクとして、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等のエッチング手段により、保護膜１３が露出するまで部材材料４’をエッチングする。その後、マスクパターン３２を剥離する。

次に、図３（ｃ）に示すように、基体１及び部材材料４’上に、流路型材の材料からなる層３３’を形成する。

次に、図３（ｄ）に示すように、層３３’の上に、液体流路の流路パターンを有するマスクパターン３４を形成する。

次に、図３（ｅ）に示すように、ＲＩＥ等のエッチング手段により、層３３’をエッチングし、続けて部材材料４’をエッチングして、基体の保護膜１３を露出させる。これにより、流路型材３３及び部材４を形成する。その後、マスクパターン３４を剥離する。

次に、図３（ｆ）に示すように、流路形成部材２を形成する。流路形成部材は、例えば、化学的気相成長法又は物理気相成長法により形成することができる。

次に、図３（ｇ）に示すように、流路形成部材２に吐出口６を形成する。

次に、流路形成部材を保護する保護部材で流路形成部材２を覆った後、基板の裏面（第二の面）側から液体流路に液体を供給するための供給口を形成する。

次に、保護部材を除去した後に、流路型材３３を分解除去することで、液体吐出ヘッドを作製する。

（実施形態２）
まず、図４（ａ）に示すように、エネルギー発生素子３を表面側に備える基体１を用意する。そして、基体１の上に、液体流路の流路パターンよりも寸法が内側に小さいマスクパターン４１を形成する。マスクパターン４１の寸法は、例えば、液体流路の流路パターンよりも内側に１〜３μｍ小さい寸法とすることができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、マスクパターン４１をマスクとして保護膜１３をエッチングする。また、該エッチングは、絶縁膜もエッチングしてもよく、絶縁膜１２中でエッチングをストップさせることもできる。その後、マスクパターン４１を剥離する。該工程により、基体１の表面（第一の面）に第一の凹部を形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、前記第一の凹部を埋めるように部材材料４’を基体上に配置する。

次に、図４（ｄ）に示すように、部材材料４’を保護膜１３が露出するまで研磨し、平坦化する。これにより、部材材料の上端面と基体の第一の面が同一面上に形成されることになる。

次に、図４（ｅ）に示すように、基体及び部材材料４’の上に、流路型材材料からなる層４３’を形成する。そして、層４３’の上に、液体流路の流路パターンを有するマスクパターン４４を形成する。

次に、図４（ｆ）に示すように、ＲＩＥ等のエッチングにより、層４３’をエッチングし、続けて部材材料４’をエッチングする。部材材料４’のエッチングは、部材材料４’の途中でストップしてもよく、部材材料４’の下端、つまり絶縁膜が露出するまでエッチングしてもよい。この工程により、流路型材４３及び部材４が形成される。部材４は、基体の第一の面に形成された第一の凹部に配置されており、部材４には第二の凹部が形成されている。その後、マスクパターン４４を剥離する。

以降は実施形態１と同様の方法により、流路形成部材の成膜、吐出口の形成、流路形成部材の保護部材による保護、液体供給口の形成、流路型材の除去を行い、図４（ｈ）に示す液体吐出ヘッドを作製する。

（実施形態３）
まず、図５（ａ）に示すように、エネルギー発生素子３を備える基体１を用意する。

そして、基体上に、流路型材材料からなる層５１’を形成する。続けて、層５１’の上に、液体流路パターンを有するマスクパターン５２を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、層５１’をエッチングし、続けて基板１１に到達するまで基体の保護膜１３および絶縁膜１２をエッチングする。その後、マスクパターン５２を剥離する。

次に、図５（ｃ）に示すように、流路形成部材２を基体上に形成する。流路形成部材は、例えば、化学的気相成長法又は物理気相成長法により形成することができる。

以降は実施形態１と同様の方法により、液体吐出口の形成、流路形成部材の保護部材による保護、液体供給口の形成、流路型材の除去を行い、図５（ｄ）に示す液体吐出ヘッドを作製する。

（実施例１）
まず、図３（ａ）に示すように、エネルギー発生素子３として発熱抵抗体を表面側に備える基体１を用意した。基体１は、基板１１の上に絶縁膜１２を形成し、該絶縁膜１２の上にエネルギー発生素子３を配置し、該エネルギー発生素子３を覆うように保護膜１３を形成することにより、作製した。なお、図において、回路や配線は図示していない。

そして、基体１の上に、ＳＯＧ膜４’を３μｍの厚みで形成した。

次に、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＧ膜４’の上に、液体流路の流路パターンよりも５μｍ内側に小さい領域以外の部分に、ポジレジストによるマスクパターン３２を形成した。そして、マスクパターン３２をマスクとして、フルオロカーボンガスを用いたＲＩＥにより基体の保護膜が露出するまでＳＯＧ膜をエッチングした。その後、マスクパターン３２を剥離した。

次に、図３（ｃ）に示すように、基体１及びＳＯＧ膜４’上に、非感光性ポリイミドをスピンコートで塗布し、オーブンベークを行い脱水縮合させ、ポリイミドからなる層３３’を形成した。

次に、図３（ｄ）に示すように、層３３’の上に、ポジレジストを塗布し、該ポジレジストをフォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより、液体流路の流路パターンを有するマスクパターン３４を形成した。

次に、図３（ｅ）に示すように、酸素ガスを用いたＲＩＥにより、層３３’をエッチングし、続けてフルオロカーボンガスによりＳＯＧ膜をエッチングして、基体の保護膜１３を露出させた。これにより、流路型材３３及び部材４を形成した。その後、マスクパターン３４を剥離した。

次に、図３（ｆ）に示すように、原料ガスとしてモノシランおよび窒素ガスを使用し、化学的気相成長法により、窒化シリコンからなる流路形成部材２を基体上に形成した。

次に、図３（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィー（レジストマスク形成、エッチング、レジスト剥離）により、吐出口６を形成した。

次に、流路形成部材を保護する保護部材で流路形成部材２を覆った後、基板の裏面側から液体流路に液体を供給するための供給口を形成した。

次に、保護部材を除去した後に、酸素ラジカルを主な反応ガスとするドライエッチングにより流路型材３３を分解除去することで、液体吐出ヘッドを作製した。

このように作製したヘッドでは、流路形成部材の成膜時に隙間のでき易い箇所、すなわち流路側壁部と基体接地部の間の屈曲部において、その液体流路側がＳＯＧ膜から成る部材４に覆われている。そのため、液体流路と隙間とが連通しないので、液体吐出ヘッドの駆動中に液体が隙間から漏れることが無い。

本実施例で作製した液体吐出ヘッドを長期間に渡り駆動させたところ、液体流路からの液体の漏れは認められず、また吐出の特性も変化しなかったことから、長期信頼性に優れる液体吐出ヘッドであることが確認された。

（実施例２）
まず、図４（ａ）に示すように、エネルギー発生素子３として発熱抵抗体を表面側に備える基体１を用意した。そして、基体１の上に、液体流路の流路パターンよりも寸法が５μｍ内側に小さいマスクパターン４１を形成した。マスクパターン４１にはポジレジストを用いた。

次に、図４（ｂ）に示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、マスクパターン４１をマスクとして保護膜１３および絶縁膜１２をエッチングした。該エッチングは、絶縁膜１２中でストップさせた。その後、マスクパターン４１を剥離した。該工程により、基体１の表面（第一の面）に凹部を形成した。

次に、図４（ｃ）に示すように、前記凹部を埋めるようにＳＯＧ膜４’を基体上に形成した。

次に、図４（ｄ）に示すように、ＳＯＧ膜４’を保護膜１３が露出するまで化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行い、平坦化した。

次に、図４（ｅ）に示すように、基体及びＳＯＧ膜４’の上に、非感光性ポリイミドをスピンコートで塗布し、オーブンベークを行い脱水縮合させ、ポリイミドからなる層４３’を形成した。そして、層４３’の上にポジレジストを塗布し、該ポジレジストをフォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより、液体流路の流路パターンを有するマスクパターン４４を形成した。

次に、図４（ｆ）に示すように、酸素ガスを用いたＲＩＥにより層４３’をエッチングし、続けてフルオロカーボンガスによりＳＯＧ膜４’をエッチングした。ＳＯＧ膜４’のエッチングは、ＳＯＧ膜４’の途中でストップした。この工程により、流路型材４３及び部材４が形成された。その後、マスクパターン４４を剥離した。

以降は実施例１と同様の方法により、流路形成部材の成膜、吐出口の形成、流路形成部材の保護部材による保護、液体供給口の形成、流路型材の除去を行い、図４（ｈ）に示す液体吐出ヘッドを作製した。

このように作製したヘッドでは、実施例１と同様に、流路側壁部と基体接地部の間の屈曲部の液体流路側に部材４が存在するため、屈曲部に隙間が生じても液体流路と連通しない。したがって、液体吐出ヘッドの駆動中に液体が隙間から漏れることが無い。さらに、部材４が液体流路中に載置されておらず、基体中に埋没している構造であるため、液体流路の容積を低下させることが無く、高密度に液体流路を形成することができる。

このようにして作製した液体吐出ヘッドを長期間に渡り駆動させたところ、液体流路からの液体の漏えいは認められず、また吐出の特性も変化しないことから、長期信頼性に優れる液体吐出ヘッドであることが確認された。

（実施例３）
まず、図５（ａ）に示すように、エネルギー発生素子３として発熱抵抗体を備える基体１を用意した。

そして、基体上に非感光性ポリイミドをスピンコートで塗布し、オーブンベークを行い脱水縮合させ、ポリイミドからなる層５１’を形成した。続けて、層５１’の上にポジレジストを塗布し、該ポジレジストをフォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより、液体流路パターンを有するマスクパターン５２を形成した。

次に、図５（ｂ）に示すように、酸素ガスを用いたＲＩＥにより層５１’をエッチングし、続けてフルオロカーボンガスにより基板１１に到達するまで基体の保護膜１３および絶縁膜１２をエッチングした。その後、レジストを剥離した。

次に、図５（ｃ）に示すように、原料ガスとしてモノシランおよび窒素ガスを使用し、化学的気相成長法により窒化シリコンからなる流路形成部材２を基体上に成膜した。

以降は実施例１と同様の方法により、液体吐出口の形成、流路形成部材の保護部材による保護、液体供給口の形成、流路型材の除去を行い、図５（ｄ）に示す液体吐出ヘッドを作製した。

このように作製したヘッドでは、流路側壁部と基体接地部の間の屈曲部の液体流路側が基体の保護膜および絶縁膜により覆われているため、屈曲部に隙間がされたとしても、該隙間が液体流路と連通しない。つまり、液体吐出ヘッドの駆動中に液体が隙間から漏れることが無い。

このようにして作製した液体吐出ヘッドを長期間に渡り駆動させたところ、液体流路からの液体の漏れは認められず、また吐出の特性も変化しないことから、長期信頼性に優れる液体吐出ヘッドであることが確認された。

１ 基体
１１ 基板
１２ 絶縁膜
１３ 保護膜
２ 流路形成部材
２１ 流路上壁部
２２ 流路側壁部
２３ 基体接地部
３ エネルギー発生素子
４ 部材
５ 液体流路
６ 吐出口
７ 液体供給口
８ 保護膜
９ 絶縁膜

Claims (19)

1. 基体と、前記基体の上に、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、
   前記流路形成部材は、前記液体流路の側面を構成する流路側壁部を少なくとも含み、
   前記流路側壁部の内壁の基体側端部を覆う部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記部材は、前記液体流路からの液漏れを防止する部材である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記部材は、前記基体及び前記流路側壁部の内壁に接して配置されている請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記部材は、前記内壁の下端から少なくとも０．１μｍの範囲の内壁部分を覆っている請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記部材は、前記基体の第一の面上に形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記内壁の基体側端部は、前記基体の第一の面に形成された第一の凹部に配置されている請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記部材は、前記第一の凹部に配置され、前記内壁の基体側端部は、該部材に設けられた第二の凹部に配置されている請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記部材の上端面と前記基体の第一の面が同一面上に配置されている請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記基体は、基板と、該基板の上に形成された絶縁膜及び保護膜の少なくとも１つと、を有し、前記絶縁膜及び保護膜の少なくとも１つが前記部材として前記内壁の基体側端部を覆っている請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記基体は、前記液体を吐出させるためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子を複数有し、
    前記流路形成部材は、それぞれ隣接する前記エネルギー発生素子の間に配置される隔壁を含み、
    前記部材は、前記流路側壁部の内壁のうち少なくとも前記隔壁を構成する部分の基体側端部を覆っている請求項１乃至９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記流路形成部材は、無機材料又は金属で形成されている請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記流路形成部材は、化学気相成長法もしくは物理気相成長法により形成されている請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記流路形成部材と、前記部材とが同一材料から形成されている請求項１乃至１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
14. 請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    （１）前記基体の上に前記部材の材料を形成する工程と、
    （２）前記部材の材料の上に、犠牲層を形成する工程と、
    （３）前記犠牲層および前記部材の材料をエッチングして、前記液体流路の流路パターンを有する流路型材及び前記部材を形成する工程と、
    （４）前記流路型材の上に前記流路形成部材を形成する工程と、
    を含む、液体吐出ヘッドの製造方法。
15. 前記工程（３）において、前記犠牲層および前記部材の材料を反応性イオンエッチングにより一括でエッチングする請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
16. 請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    （１）前記基体に前記第一の凹部を形成する工程と、
    （２）前記第一の凹部を含む前記基体の上に前記部材の材料を形成する工程と、
    （３）前記部材の材料の表面を前記基体の第一の面が露出するまで後退させる工程と、
    （４）前記部材の材料及び前記基体の上に、犠牲層を形成する工程と、
    （５）前記犠牲層および前記部材の材料をエッチングして、前記液体流路の流路パターンを有する流路型材及び前記第二の凹部を有する前記部材を形成する工程と、
    （６）前記流路型材の上に前記流路形成部材を形成する工程と、
    を含む、液体吐出ヘッドの製造方法。
17. 前記工程（４）において、前記犠牲層および前記部材の材料を反応性イオンエッチングにより一括でエッチングする請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
18. 請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    （１）前記基体の上に犠牲層を形成する工程と、
    （２）前記犠牲層並びに前記保護膜及び絶縁膜の少なくとも１つをエッチングして、前記液体流路の流路パターンを有する流路型材及び前記第一の凹部を形成する工程と、
    （３）前記流路型材の上に流路形成部材を形成する工程と、
    を含む、液体吐出ヘッドの製造方法。
19. 前記工程（２）において、前記犠牲層並びに前記保護膜及び前記絶縁膜の少なくとも１つを反応性イオンエッチングにより一括でエッチングする請求項１８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。