JP2018103417A - 液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の滞留を抑制した体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】基板（２４）の第１の面（５１）から反対側の第２の面（５２）側に向けて板厚方向の途中まで窪んだ流路空間（３９）と、流路空間（３９）から第２の面（５２）側に基板（２４）を貫通する個別連通路（２６）と、を備えた液体噴射ヘッド（３）であって、個別連通路（２６）は、第１の方向に沿って複数形成され、第１の面（５１）に平行且つ第１の方向に直交する第２の方向における個別連通路（２６）の最小寸法をＡとし、隣り合う個別連通路（２６）を区画する隔壁の第１の面（５１）側の端のうち最も第２の面（５２）側に位置する部分における個別連通路（２６）の第２の方向の寸法をＢとしたとき、Ｂ／Ａ≦１．３９５を満たすことを特徴とする液体噴射ヘッド（３）。【選択図】図３

Description

本発明は、圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドに関するものである。

液体噴射ヘッドが搭載される液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも液体噴射ヘッドが応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記した液体噴射ヘッドは、例えば、ノズルが複数開設されたノズルプレート、各ノズルに連通する圧力室となる空間が複数形成された圧力室形成基板、各圧力室に共通な液体が貯留される共通液室（リザーバー、又は、マニホールドとも言う）となる空間が形成された連通基板、各圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電素子（アクチュエーターの一種）、等を備えている。また、上記の連通基板としては、一部を基板の厚さ方向の途中まで窪ませて、共通液室となる空間を形成したものがある（例えば、特許文献１）。この窪ませた部分（肉薄部）に、共通液室と圧力室とを繋ぐ個別連通路が形成されている。

特開２０１５−４２４８２号公報

上記のような連通基板は、まず基板の厚さ方向に貫通した個別連通路を形成した後、一方の面側から異方性エッチング（ウェットエッチング）によって基板を厚さ方向の途中まで除去することで形成される。このような製造方法においては、個別連通路の空間（共通液室）側の開口の縁がエッチング液に曝されるため、当該開口の縁にダレが生じる。具体的には、例えば、図４０に示すように、連通基板９０の肉薄部９１において、個別連通路９２の共通液室９３側（圧力室９４とは反対側）の開口の縁に、当該開口が外側（すなわち、共通液室９３側）に向けて広がるように傾斜したダレ面９５が形成される。すなわち、個別連通路９２の共通液室９３側の開口が同側に広がった形状となる。このダレ面９５が大きくなりすぎると、換言すると、個別連通路９２の共通液室９３側の開口が広がり過ぎると、個別連通路９２の共通液室９３側の開口に気泡が滞留した場合に液体が気泡を避けるようにして個別連通路９２側に流れるため、この気泡を排出できない虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡の滞留を抑制した体噴射ヘッドを提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、基板の第１の面から反対側の第２の面側に向けて板厚方向の途中まで窪んだ流路空間と、
前記流路空間から前記第２の面側に前記基板を貫通する個別連通路と、を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記個別連通路は、第１の方向に沿って複数形成され、
前記第１の面に平行且つ前記第１の方向に直交する第２の方向における前記個別連通路の最小寸法をＡとし、
隣り合う前記個別連通路を区画する隔壁の前記第１の面側の端のうち最も前記第２の面側に位置する部分における前記個別連通路の前記第２の方向の寸法をＢとしたとき、
Ｂ／Ａ≦１．３９５
を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、個別連通路の流路空間側の開口近傍に気泡が滞留することを抑制できる。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 下方を圧力室とした図２における領域Ａの拡大図である。 連通基板の平面図である。 Ｂ／Ａの値と気泡にかかる力との関係を示すグラフである。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の平面図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の平面図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第３の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面図である。 第３の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の平面図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第４の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第５の実施形態における記録ヘッドの製造方法を説明する連通基板の断面における状態遷移図である。 第６の実施形態における記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 従来の記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３を例に挙げて説明する。図１は、記録ヘッド３を搭載した液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）１の斜視図である。

プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。

次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図である。図３は、図２における領域Ａの拡大図、すなわち、個別連通路２６を拡大した断面図である。図４は、連通基板２４を第１の面５１側から見た平面図である。なお、以下の説明においては、適宜、各部材の積層方向を上下方向（図２及び図３におけるｙ方向）として説明する。また、図３においては、説明の都合上、図２と上下が反転して表されている。すなわち、図３においては、圧力室３０側が下方、共通液室２５側が上方となっている。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、アクチュエーターユニット１４及び流路ユニット１５が積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。

ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給する液体導入路１８が形成されている。この液体導入路１８は、後述する共通液室２５と共に、複数形成された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間である。本実施形態においては、２列に並設された圧力室３０の列に対応して液体導入路１８が２つ形成されている。また、ヘッドケース１６の下側（ノズルプレート２１側）の部分には、当該ヘッドケース１６の下面（ノズルプレート２１側の面）からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７が形成されている。後述する流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決めされた状態で接合されると、連通基板２４に積層されたアクチュエーターユニット１４（圧力室形成基板２９、封止板３３、駆動ＩＣ３４等）が収容空間１７内に収容されるように構成されている。

本実施形態におけるアクチュエーターユニット１４は、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、アクチュエーターの一種である圧電素子３２、封止板３３及び駆動ＩＣ３４が積層されてユニット化されている。なお、アクチュエーターユニット１４は、収容空間１７内に収容可能なように、収容空間１７よりも小さく形成されている。

圧力室形成基板２９は、アクチュエーターユニット１４の下部（流路ユニット１５側の部分）を構成するシリコン製の基板（例えば、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板）である。この圧力室形成基板２９には、異方性エッチングにより一部が板厚方向に完全に除去されて、圧力室３０となるべき空間がノズル列方向（図４におけるｚ方向、本発明における第１の方向に相当）に沿って複数並設されている。この空間は、下方が連通基板２４により区画され、上方が振動板３１により区画されて、圧力室３０を構成する。また、この空間、すなわち圧力室３０は、２列に形成されたノズル列に対応して２列に形成されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向（図２におけるｘ方向、本発明における第２の方向に相当）に長尺な空部であり、長手方向の一側の端部に後述する個別連通路２６が連通すると共に、他側の端部に後述するノズル連通路２７が連通する。

振動板３１は、弾性を有する薄膜状の部材であり、圧力室形成基板２９の上面（流路ユニット１５側とは反対側の面）に積層されている。この振動板３１によって、圧力室３０となるべき空間の上部開口が封止されている。換言すると、振動板３１によって、圧力室３０が区画されている。この振動板３１における圧力室３０（詳しくは、圧力室３０の上部開口）に対応する部分は、圧電素子３２の撓み変形に伴ってノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板３１における圧力室３０の上部開口に対応する領域が、撓み変形が許容される駆動領域３５となる。一方、振動板３１における圧力室３０の上部開口から外れた領域が、撓み変形が阻害される非駆動領域３６となる。

なお、振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜と、からなる。そして、この絶縁膜上（振動板３１の圧力室形成基板２９側とは反対側の面）における各圧力室３０に対応する領域、すなわち駆動領域３５に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。本実施形態における圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層、圧電体層及び上電極層が順次積層されてなる。この上電極膜または下電極膜のうち何れか一方が各圧電素子３２に共通に形成された共通電極となり、他方が各圧電素子３２に個別に形成された個別電極となっている。そして、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、圧電素子３２はノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。なお、本実施形態における圧電素子３２は、ノズル列方向に沿って２列に並設された圧力室３０に対応して、当該ノズル列方向に沿って２列に形成されている。

また、本実施形態における振動板３１の非駆動領域３６には、個別端子４１及び共通端子４２が積層されている。具体的には、ノズル列方向に直交する方向（図２におけるｘ方向）において、一方の圧電素子３２の列の外側及び他方の圧電素子３２の列の外側に個別端子４１が形成され、両圧電素子３２の列間に共通端子４２が形成されている。個別端子４１は、図示しないリード配線等を介して圧電素子３２の個別電極に接続される端子であり、圧電素子３２毎に形成されている。一方、共通端子４２は、図示しないリード配線等を介して各圧電素子３２の共通電極に接続される端子であり、少なくとも１つ以上形成されている。

封止板３３は、図２に示すように、振動板３１との間に絶縁性を有する感光性接着剤４３を介在させた状態で、圧電素子３２に対して間隔を開けて配置されたシリコン製の基板（例えば、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板）である。本実施形態における封止板３３の下面（圧力室形成基板２９側の面）には、駆動ＩＣ３４からの駆動信号を圧電素子３２側に出力するバンプ電極４０が複数形成されている。このバンプ電極４０は、図２に示すように、一方の圧電素子３２の外側に形成された一方の個別端子４１に対応する位置、他方の圧電素子３２の外側に形成された他方の個別端子４１に対応する位置、及び両方の圧電素子３２の列間に形成された共通端子４２に対応する位置に形成されている。そして、各バンプ電極４０は、それぞれ対応する個別端子４１又は共通端子４２に接続されている。なお、感光性接着剤４３のうち圧力室形成基板２９の外側に形成された感光性接着剤４３は、２つの圧電素子３２の列を囲うように形成されている。すなわち、各圧電素子３２は、圧力室形成基板２９、封止板３３及び感光性接着剤４３により囲われた空間内に封止されている。

また、本実施形態におけるバンプ電極４０は、弾性を有しており、封止板３３の下面から振動板３１側に向けて突設されている。具体的には、このバンプ電極４０は、弾性を有する樹脂と、樹脂の少なくとも一部の表面を覆う導電膜と（何れも図示を省略）、を備えている。この樹脂は、封止板３３の表面においてノズル列方向に沿って突条に形成されている。また、個別端子４１に導通する導電膜は、ノズル列方向に沿って並設された圧電素子３２に対応して、当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。さらに、共通端子４２に導通する導電膜は、共通端子４２に対応して、少なくとも１つ以上形成されている。なお、バンプ電極としては、樹脂を有するものに限られない。内部に樹脂を有さない金属のみからなるバンプ電極やハンダからなるバンプ電極を採用することもできる。また、バンプ電極４０の導電膜は、樹脂から外れた位置まで延在され、封止板３３を板厚方向に貫通する貫通配線４５を介して、封止板３３の上面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に積層された上面側配線４６に接続されている。

駆動ＩＣ３４は、圧電素子３２を駆動するためのＩＣチップであり、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等の接着剤４８を介して封止板３３の上面に積層されている。図２に示すように、この駆動ＩＣ３４の下面（封止板３３側の面）には、上面側配線４６の端子部に接続されるＩＣ端子４７が、複数形成されている。ＩＣ端子４７のうち個別端子４１に対応するＩＣ端子４７は、ノズル列方向に沿って複数並設されている。本実施形態では、２列に並設された圧電素子３２の列に対応して、ＩＣ端子４７の列が２列形成されている。

本実施形態における流路ユニット１５は、連通基板２４（本発明における基板の一種）及びノズルプレート２１を有している。ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に接合されたシリコン製の基板である。本実施形態では、このノズルプレート２１により、後述する共通液室２５となる空間の下面側の開口が封止されている。また、ノズルプレート２１には、複数のノズル２２が直線状（列状）に開設されている。この複数のノズル２２からなるノズル２２の列（すなわち、ノズル列）は、ノズルプレート２１に２列形成されている。各ノズル列を構成するノズル２２は、一端側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチで、例えば副走査方向に沿って等間隔に設けられている。なお、ノズルプレートを連通基板における共通液室から内側に外れた領域に接合し、共通液室となる空間の下面側の開口を、例えば可撓性を有するコンプライアンスシート等の部材で封止することもできる。このようにすれば、ノズルプレートを可及的に小さくできる。

連通基板２４は、流路ユニット１５の上部（ヘッドケース１６側の部分）を構成するシリコン製の基板（例えば、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板）である。この連通基板２４には、図２に示すように、液体導入路１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５と、この共通液室２５を介して液体導入路１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２６と、圧力室３０とノズル２２とを連通するノズル連通路２７とが、異方性エッチング等により形成されている。図４に示すように、個別連通路２６及びノズル連通路２７は、ノズル列方向（図４におけるｚ方向）に沿って複数形成されている。共通液室２５は、ノズル列方向（ｚ方向）に沿った長尺な空部であり、図２に示すように、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２列に形成されている。

また、図２に示すように、共通液室２５は、連通基板２４の板厚方向を貫通した第１液室３８と、ノズルプレート２１側の面（以下、第１の面５１という）から圧力室形成基板２９側の面（以下、第２の面５２という）に向けて板厚方向の途中まで窪ませて、薄肉部３７を残した状態に形成された第２液室３９（本発明における流路空間の一種）と、を備えている。第１液室３８の第２の面５２側の開口は、ヘッドケース１６に形成された液体導入路１８と連通する。第２液室３９のノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）における一側の端（ノズル２２から遠い側の端部）は、第１液室３８と連通する一方、同方向の他側の端は、圧力室３０の一部と重なる位置に形成されている。そして、個別連通路２６は、この第２液室３９の他側の端部に形成され、第２液室３９と圧力室３０とを連通する。すなわち、個別連通路２６は、第２液室３９の他側の端部において、第２液室３９から第２の面５２側に連通基板２４（詳しくは、薄肉部３７）を貫通する。

図３及び図４に示すように、第２液室３９を区画する薄肉部３７の第２液室３９側の面のうち、ノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）における他側の端部には、第１液室３８側から個別連通路２６側に向けて薄肉部３７の板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面５３が形成されている。換言すると、傾斜面５３は、個別連通路２６の開口の縁から第１液室３８側に向けて図３中においては下り傾斜している。これにより、個別連通路２６が開口している部分の薄肉部３７の厚さを厚くできるため、第２液室３９の容積を確保しつつ、個別連通路２６の長さを長くすることができる。その結果、薄肉部３７に傾斜面を設けない場合と比べて、個別連通路２６における流路抵抗やイナータンスを大きくでき、インクの噴射特性を向上させることができる。

次に、個別連通路２６の形状について、図３を用いて詳しく説明する。図３に示すように、第２液室３９及び個別連通路２６は、異方性エッチング（ウェットエッチング）を用いて形成されるため、個別連通路２６の開口にダレが生じる。具体的には、個別連通路２６を区画する壁面のうち、ノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）における一側の壁面の第２液室３９側の部分に、第２の面５２に対して傾斜したダレ面５９が形成される。また、隣り合う個別連通路２６を隔離（換言すると、区画）する隔離壁５５（本発明における隔壁に相当）のうち、第２液室３９側の端にダレ部６０（本実施形態では、断面Ｖ字状のダレ部６０）が形成される。このため、個別連通路２６は、板厚方向（ｙ方向）の途中から第２液室３９側に向けて流路断面積が広がった形状となる。すなわち、個別連通路２６は、第２の面５２側の開口から第１の面５１側の途中まで、第２の面５２（又は第１の面５１）に対して略垂直に延在した第１の流路部５６と、この第１の流路部５６から第２液室３９側に向けて拡径（拡幅）した第２の流路部５７と、から構成される。そして、本発明における個別連通路２６は、図３に示すように、図４０に示すような従来の個別連通路と比べて、開口縁のダレが抑制され、第１の流路部５６が長くなった形状となっている。特に、個別連通路２６の寸法に関し、以下の式（１）を満たすように構成されている。

（数１）
Ｂ／Ａ≦１．３９５ ・・・（１）

ここで、Ａは第１の面５１に平行且つノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）における第１の流路部５６の寸法である。なお、第１の流路部５６の当該方向における寸法が、製造誤差等により一定の値ではない場合、Ａは第１の流路部５６の最小寸法、すなわち個別連通路２６の最小寸法である。また、Ｂは隔離壁５５の第２液室３９側（第１の面５１側）の端のうち最も第２の面５２側に位置する部分（すなわち、ダレ部６０の底部）における個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）の寸法である。換言すると、Ｂは、第１の面５１（又は第２の面５２）に平行な面で見て、個別連通路２６の外周の全てが隔壁で囲われている部分と、個別連通路２６の外周の全てが隔壁で囲われていない部分との境界におけるノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）の寸法である。ダレ部６０の底部よりも第２の面５２側の部分は、隣接する個別連通路２６と完全に隔離されており、ダレ部６０の底部よりも第１の面５１側の部分は、隣接する個別連通路２６と一部が連通されている。そして、この式（１）を満たすように、個別連通路２６を形成することで、個別連通路２６の第２液室３９側の開口近傍に気泡が滞留することを抑制できる。この点について、図５に示すグラフを用いて詳しく説明する。

図５は、Ｂ／Ａの値と気泡にかかる力（圧力）との関係を示すグラフである。ここでは、Ｂ／Ａの値が異なるそれぞれの記録ヘッドにおいて、気泡を排出するべくノズル面に一定の負圧をかけてインク吸引（クリーニング処理）を行う条件（すなわち、共通流路から圧力室側にインクを流す条件）で個別連通路２６の第２液室３９側の開口近傍に滞留する気泡にかかる力をシミュレーションにより算出している。また、図５においては、気泡径５０μｍの気泡にかかる力（図５における○）と気泡径１００μｍの気泡にかかる力（図５における△）とをそれぞれ算出している。図５における横軸は、Ｂ／Ａの値であり、縦軸は、気泡にかかる力の相対値である。従来の記録ヘッドは、Ｂ／Ａの値が約１．８であり、この時の気泡にかかる力を基準（すなわち、１）として、その他のＢ／Ａの値を有する記録ヘッドにおいて気泡にかかる力を求めている。図５のグラフから分かるように、Ｂ／Ａの値が１．４よりも小さくなると、気泡にかかる力が急激に大きくなる（具体的には、破線で示す近似曲線の傾きが急峻になる）ことが分かる。すなわち、Ｂ／Ａの値が１．４よりも小さくなると、滞留する気泡に効率よく力がかかるようになり、この気泡を排出し易くなる。このため、上記した式（１）を満たすようにすることが望ましい。なお、従来の記録ヘッドにおいて、実際に気泡の滞留による不具合（気排ＮＧ）を調べたところ、約４５％の記録ヘッドが気排ＮＧとなった。換言すると、約５５％のものしか気排がＯＫにならなかった。このことから計算により、気泡径５０μｍの気泡を１００％排出できる気泡にかかる力を求めたところ１．８２となり、この１．８２に対応するＢ／Ａの値が１．３９５となった。すなわち、計算上、Ｂ／Ａの値が１．３９５以下の場合に気泡径５０μｍの気泡による不具合を０％にすることができる。

なお、図３に示すように、第２液室３９の最も浅い部分の深さ（すなわち、第１の面５１に垂直な方向（ｙ方向）における第１の面５１から薄肉部３７の最も板厚が厚い部分（本実施形態では、個別連通路２６の開口の縁）までの寸法）Ｃに対する、ダレ部６０の深さ（すなわち、個別連通路２６の開口の縁における薄肉部３７の第１の面５１側の面からダレ部６０の底までの寸法）Ｄの割合は、０％〜４０％の範囲に設定することが望ましい。このようにすれば、気排性（気泡を排出する性能）の向上を図ることができる。また、個別連通路２６におけるイナータンスのばらつきを抑制することができ、インクの噴射特性のばらつきを抑制することができる。すなわち、気排性の向上とインクの噴射特性の向上との両立を図ることができる。

そして、上記のような構成の記録ヘッド３は、インクカートリッジ７からのインクを、液体導入路１８、共通液室２５及び個別連通路２６等を介して圧力室３０に導入する。この状態で、駆動ＩＣ３４からの駆動信号を、バンプ電極４０等を介して圧電素子３２に供給すれば、圧電素子３２が駆動されて圧力室３０内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動を利用することで、記録ヘッド３はノズル２２からインク滴を噴射する。

次に、記録ヘッド３の製造方法、特に連通基板２４に個別連通路２６を形成する形成工程について詳しく説明する。図６、図８〜図１３は、連通基板２４となる表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板（以下、単に連通基板２４と称する。）の断面における状態遷移図である。図７は、図６における連通基板２４の第１の面側から見た平面図である。なお、図６、図８〜図１３においては、上面を第１の面５１、下面を第２の面５２として表している。また、ノズル連通路２７及び第１液室３８の形成は、公知の種々の方法を採用できるため、説明を省略する。さらに、以下においては、個別連通路２６が形成される領域の周辺の連通基板２４に着目して説明する。

まず、図６に示すように、連通基板２４の第１の面５１及び第２の面５２に、例えば、シリコン酸化膜や窒化膜等のエッチング溶液に対してマスクとなる層を形成する。具体的には、連通基板２４の第１の面５１に第１のマスク層６３を形成し、連通基板２４の第２の面５２に第２のマスク層６８を形成する。図６に示すように、第１のマスク層６３のうち第２液室３９（薄肉部３７）となる領域の第１のマスク層６３はハーフエッチングすることにより薄くなっている。換言すると、薄肉部３７に対応する領域には、第１のマスク層６３が凹んだ第１のマスク凹部６４が形成されている。この第１のマスク凹部６４から外れた第１のマスク層６３の厚肉部（以下、第１のマスク厚肉部６５という）は、図７に示すように、傾斜面５３となる領域において櫛歯状に形成されている。すなわち、傾斜面５３となる領域は、第１のマスク厚肉部６５が櫛歯状に形成された櫛歯領域６６となっている。櫛歯領域６６おける第１のマスク厚肉部６５は、個別連通路２６が形成される領域の間の領域において、ノズル列方向に直交する方向に沿って長尺に形成されている。具体的には、櫛歯領域６６における第１のマスク厚肉部６５は、第２液室３９となる領域のノズル列方向に直交する方向における他側（第１液室３８となる領域とは反対側）の端から、傾斜面５３となる領域に亘って、同方向に沿って延在されている。

また、図６に示すように、第２のマスク層６８には、当該第２のマスク層６８がエッチングにより厚さ方向に完全に除去された第２のマスク開口６９と、当該第２のマスク層６８がハーフエッチングにより厚さ方向の途中まで除去された第２のマスク凹部７０とが、個別連通路２６が形成される領域に対応して複数形成されている。第２のマスク開口６９は、個別連通路２６が形成される領域の他側（ノズル２２に対応する位置から近い側）に形成された開口である。第２のマスク凹部７０は、個別連通路２６が形成される領域の一側（ノズル２２に対応する位置から遠い側）に形成された凹部である。図７に示すように、第２のマスク開口６９の一側の端と、第２のマスク凹部７０の他側の端とは、接続されている。また、本実施形態においては、第２のマスク開口６９のノズル列方向における寸法が、第２のマスク凹部７０の同方向の寸法よりも大きく形成されている。

連通基板２４に上記のようなマスク層を形成したならば、貫通孔形成工程において、連通基板２４に貫通孔７２を形成する。具体的には、図８に示すように、まず第２のマスク開口６９に対応する部分において、第１の面５１側からレーザーにより連通基板２４に小径な基礎孔７１を形成する。なお、基礎孔７１は、連通基板２４を貫通しても良いし、貫通しなくても良い。また、ドライエッチングやボッシュ法等により基礎孔７１を形成することもできる。次に、図９に示すように、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなるエッチング溶液に連通基板２４を曝して、基礎孔７１の径（流路断面積）を広げる。これにより、流路断面の形状が、第２のマスク開口６９の形状に揃えられた貫通孔７２が形成される。

連通基板２４に貫通孔７２を形成したならば、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）等でエッチングすることにより、第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を薄くする。これにより、図１０に示すように、第１の面５１において、第１のマスク凹部６４に対応する部分の第１のマスク層６３が完全に除去されて、当該部分に第１のマスク開口６４′が形成される。同様に、第２の面５２において、第２のマスク凹部７０に対応する部分の第２のマスク層６８が完全に除去されて、当該部分に第２のマスク凹部７０及び第２のマスク開口６９が一体となった第２のマスク開口６９′が形成される。この第２のマスク開口６９′は、貫通孔７２の第２の面５２側の開口面積よりも広く、且つ貫通孔７２の開口を含んだ状態となる。なお、第１のマスク開口６４′及び第２のマスク開口６９′は、第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を薄くする際に僅かに広がる。これにより、図１０に示すように、第１のマスク開口６４′から連通基板２４の第１の面５１が露出し、第２のマスク開口６９′から連通基板２４の第２の面５２が露出する。

このように、第１のマスク層６３に第１のマスク開口６４′を形成し、第２のマスク層６８に第２のマスク開口６９′を形成した状態で、連通基板２４をエッチング溶液に曝す流路空間形成工程に移行する。連通基板２４をエッチング溶液に曝すと、図１１に示すように、連通基板２４の第１のマスク開口６４′に対応する領域がエッチングされ、当該領域の連通基板２４が板厚方向に削れていく。すなわち、第１のマスク開口６４′における連通基板２４が、第１の面５１から板厚方向に窪んでいく。この際、櫛歯領域６６において、第１のマスク層６３に覆われた部分は、一側（図１１における右側）の端から他側に向けてサイドエッチングが進行する（図１１における破線矢印参照）。また、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁には、結晶面に起因した第１のダレ面７５が現れる。一方、連通基板２４の第２のマスク開口６９′に対応する領域もエッチングされ、貫通孔７２の第２の面５２側の開口の縁に、結晶面に起因した第２のダレ面７６が現れる。

この状態からエッチングが進むと、図１２に示すように、第１のマスク開口６４′に対応する領域の連通基板２４がさらに板厚方向に削れていく。また、櫛歯領域６６における第１のマスク層６３に覆われた部分のサイドエッチングが進行する。さらに、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁の第１のダレ面７５が成長し、すなわち貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁のダレ量が大きくなり、貫通孔７２の第１の面５１側の開口面積が広がっていく。ここで、櫛歯領域６６における第１のマスク層６３に覆われた部分のサイドエッチングが第１のダレ面７５に到達すると、当該部分からエッチングが下方にも進行する。すなわち、貫通孔７２同士を隔離する隔離壁５５′が、第１の面５１側の端から下方に向けてダレ始める。また、連通基板２４の貫通孔７２の第２の面５２側の開口から第１の面５１側に向けてエッチングが進み、第２の面５２側の開口から第１の面５１側の途中まで、径（流路断面積）が第２のマスク開口６９′の開口面積と揃えられた中間流路部７７が形成される。これに伴って、第２のダレ面７６が第１の面５１側に移動する。そして、第１のダレ面７５と第２のダレ面７６との間には、流路断面積が狭くなった貫通孔７２の一部が取り残された状態となる。なお、この状態において、櫛歯領域６６における連通基板２４の第１の面５１側の面は、貫通孔７２の第１の面５１側の開口縁から一側に向けて僅かに下り傾斜した状態となる。

そして、さらにエッチングが進むと、第１のマスク開口６４′に対応する領域の連通基板２４がさらに板厚方向に削れ、第２液室３９となる空間が形成される。このとき、櫛歯領域６６に傾斜面５３が形成される。また、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁のダレがさらに進行し、貫通孔７２の第１の面５１側の開口面積が広がる。さらに、連通基板２４の貫通孔７２の第１の面５１側の開口及び第２の面５２側の開口からエッチングが進み、第２のダレ面７６に対応する部分が板厚方向に貫通する。これにより、第２のダレ面７６が消失すると共に、第１のダレ面７５の他側の端部が消失し、個別連通路２６が形成される。すなわち、流路断面積が第２のマスク開口６９′の開口面積と揃えられた第１の流路部５６と、一側の面がダレ面５９（第１のダレ面７５）により区画され、第１の流路部５６から第１のマスク層６３側に向けて拡径した第２の流路部５７と、が形成される。また、個別連通路２６同士を隔離する隔離壁５５に、Ｖ字状にダレたダレ部６０が形成される。

最後に、第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を除去することで、図３に示すような式（１）を満たす個別連通路２６が形成された連通基板２４が作成される。このようにして連通基板２４が作成されたならば、連通基板２４の第１の面５１にノズルプレート２１を接合し、流路ユニット１５を作製する。また、連通基板２４の第２の面５２にアクチュエーターユニット１４を接合する。そして、アクチュエーターユニット１４が接合された流路ユニット１５をヘッドケース１６の下面に接合することで、収容空間１７内にアクチュエーターユニット１４が収容され、記録ヘッド３が作成される。

このように、上記した記録ヘッド３の製造方法においては、連通基板２４の第１の面５１から板厚方向の途中まで窪ませて第２液室３９を形成する流路空間形成工程において、連通基板２４をエッチング液に曝すことで、貫通孔７２の流路断面積を広げて個別連通路２６を形成したので、個別連通路２６の開口のダレを抑制できる。要するに、個別連通路２６を形成する際に、第２の面５２側の貫通孔７２の周辺からもエッチング液を導入して貫通孔７２の流路断面積を広げたので、第１のダレ面７５の貫通孔７２側の一部を除去でき、ひいては個別連通路２６の第２液室３９側（第１の面５１側）の開口のダレ量を小さくできる。その結果、個別連通路２６の第２液室３９側の開口面積を小さくできると共に第１の流路部５６の長さを長くできるため、リザーバーから個別連通路２６を通じて圧力室３０に向かうインクの流速を速めることができる。これにより、個別連通路２６のリザーバー側の開口に気泡が滞留することを抑制できる。また、個別連通路２６における流路抵抗やイナータンスを大きくでき、インクの噴射特性を向上させることができる。また、貫通孔７２の第１の面５１側の開口縁がダレ始める位置（すなわち、第１のダレ面７５が形成され始める位置）を、従来と比べて、より他側（第１液室３８から遠い側）に寄せることができるため、貫通孔７２同士を隔離する隔離壁５５′のダレの開始を遅らせることができる。これにより、個別連通路２６同士を隔離する隔離壁５５に形成されたダレ部６０のダレ量を抑制できる。

ところで、連通基板２４に形成するマスク層の形状は上記した第１の実施形態に限られない。例えば、図１４〜図１９に示す、第２の実施形態においては、第２のマスク層６８の形状が、上記した第１の実施形態と異なる形状になっている。なお、図１４、図１６〜図１９は、連通基板２４の断面における状態遷移図である。図１５は、図１４における連通基板２４の平面図である。

本実施形態では、図１４に示すように、連通基板２４の第２の面５２に形成される第２のマスク層６８のうち個別連通路２６が形成される領域に、当該第２のマスク層６８がエッチングにより厚さ方向に完全に除去された第２のマスク開口６９が２つノズル列方向に直交する方向に離れて形成されている。具体的には、個別連通路２６が形成される領域の他側（ノズル２２に対応する位置から近い側）に第２のマスク第１開口６９ａが形成され、一側（ノズル２２に対応する位置から遠い側）に第２のマスク第２開口６９ｂが形成されている。また、これら第２のマスク第１開口６９ａと第２のマスク第２開口６９ｂとの間には、第２のマスク層６８がハーフエッチングにより厚さ方向の途中まで除去された第２のマスク凹部７０が形成されている。すなわち、図１５に示すように、第２のマスク凹部７０の他側の端に第２のマスク第１開口６９ａが接続され、第２のマスク凹部７０の一側の端に第２のマスク第２開口６９ｂが接続されている。また、本実施形態においては、第２のマスク第１開口６９ａ及び第２のマスク第２開口６９ｂのノズル列方向における寸法が、第２のマスク凹部７０の同方向の寸法よりも大きく形成されている。なお、第１のマスク層６３の形状、すなわち第１のマスク凹部６４の形状等は、上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。

連通基板２４に上記のようなマスク層を形成したならば、第１の実施形態と同様に、貫通孔形成工程において、連通基板２４に貫通孔７２を形成する。具体的には、図１６に示すように、まず第２のマスク第１開口６９ａに対応する部分において、第１の面５１側からレーザーにより連通基板２４に小径な基礎孔７１を形成する。次に、図１７に示すように、エッチング溶液に連通基板２４を曝して、基礎孔７１の径（流路断面積）を広げる。これにより、流路断面の形状が、第２のマスク第１開口６９ａの形状に揃えられた貫通孔７２が形成される。この際、第２のマスク第２開口６９ｂに露出する連通基板２４がエッチング溶液に曝されるため、この部分に第２の面５２から僅かに窪んだディンプル７８が形成される。

次に、第１の実施形態と同様に、エッチングにより第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を薄くする。これにより、図１８に示すように、第１の面５１において、第１のマスク凹部６４に対応する部分の第１のマスク層６３が完全に除去されて、当該部分に第１のマスク開口６４′が形成される。また、第２の面５２において、第２のマスク凹部７０に対応する部分の第２のマスク層６８が完全に除去されて、当該部分に第２のマスク凹部７０、第２のマスク第１開口６９ａ及び第２のマスク第２開口６９ｂが一体となった第２のマスク開口６９′が形成される。本実施形態における第２のマスク開口６９′も、第１の実施形態と同様に、貫通孔７２の第２の面５２側の開口面積よりも広く、且つ貫通孔７２の開口を含んだ状態となる。

そして、第１のマスク層６３に第１のマスク開口６４′を形成し、第２のマスク層６８に第２のマスク開口６９′を形成した状態で、流路空間形成工程に移行する。すなわち、第１の実施形態と同様に、連通基板２４をエッチング溶液に曝し、連通基板２４の第１のマスク開口６４′に対応する領域及び第２のマスク開口６９′に対応する領域をエッチングする。これにより、図１９に示すように、連通基板２４の第２のマスク開口６９′に対応する領域がエッチングされ、貫通孔７２の第２の面５２側の開口の縁に、結晶面に起因した第２のダレ面７６が現れる。すなわち、ディンプル７８がエッチングにより消失し、この部分に第２のダレ面７６が形成される。なお、第１の面５１側については、上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。また、その後の工程も、上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。これにより、本実施形態でも、第１のマスク開口６４′に対応する領域の連通基板２４がさらに板厚方向に削れ、且つ、櫛歯領域６６に傾斜面５３が形成される。また、流路断面積が第２のマスク開口６９′の開口面積と揃えられた第１の流路部５６と、一側の面がダレ面５９（第１のダレ面７５）により区画され、第１の流路部５６から第１のマスク層６３側に向けて拡径した第２の流路部５７と、が形成される。このようにして、図３に示すような式（１）を満たす個別連通路２６が形成された連通基板２４が作成される。

このように、本実施形態においては、第２のマスク開口６９′の開口パターン（開口形状）が、他側の第２のマスク第１開口６９ａの開口パターンと一側の第２のマスク第２開口６９ｂの開口パターンとで規定されるため、第２のマスク開口６９′の開口パターンにより規定される個別連通路２６の形状のバラつきを抑制できる。すなわち、レジストを塗布し、露光および現像してレジストパターンを設け、その後、エッチングして他側の第２のマスク第１開口６９ａと一側の第２のマスク第２開口６９ｂとを形成する際に、他側の第２のマスク第１開口６９ａと一側の第２のマスク第２開口６９ｂとを同一の露光マスクを適用して同時に形成することができるため、両者の相対位置がずれることを抑制できる。その結果、第２のマスク開口６９′の開口パターン（開口形状）がバラつくことを抑制でき、ひいては個別連通路２６の形状がバラつくことを抑制できる。

また、図２０及び図２１に示す、第３の実施形態においては、第２のマスク開口６９′の開口パターン（開口形状）が、第２のマスク凹部７０のパターン（形状）で規定されるように第２のマスク層６８がパターニングされている。なお、図２０は、マスク層を形成した状態の連通基板２４の断面図である。図２１は、図２０における連通基板２４の平面図である。

本実施形態では、図２０に示すように、連通基板２４の第２の面５２に形成される第２のマスク層６８のうち個別連通路２６が形成される領域に、第２のマスク層６８がハーフエッチングにより厚さ方向の途中まで除去された第２のマスク凹部７０が形成されている。また、図２０及び図２１に示すように、第２のマスク凹部７０が形成された領域のうち他側（ノズル２２に対応する位置から近い側）の端部に、第２のマスク層６８がエッチングにより厚さ方向に完全に除去された第２のマスク開口６９が形成されている。図２１に示すように、この第２のマスク開口６９の開口面積は、第２のマスク凹部７０の開口の開口面積よりも小さく形成されている。なお、第１のマスク層６３の形状、すなわち第１のマスク凹部６４の形状等は、上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。また、その後の個別連通路２６の形成工程も、上記した第１の実施形態と略同じであるため説明を省略する。

本実施形態においては、エッチングにより第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を薄くする際に、第２のマスク凹部７０に対応する部分の第２のマスク層６８が完全に除去されて、当該部分に第２のマスク開口が形成される。このため、第２のマスク開口の形状は、第２のマスク凹部７０の形状により規定される。その結果、個別連通路２６の形状がバラつくことを抑制できる。すなわち、個別連通路２６の形状が１つの露光マスクのパターンで規定できるため、個別連通路２６の形状のバラつきを抑制できる。

ところで、連通基板２４及び個別連通路２６の形状は、上記した各実施形態に限られない。図２２に示す第４の実施形態においては、連通基板２４の薄肉部３７のうち個別連通路２６の周辺における第２液室３９側の面がノズルプレート２１側に盛りあがった状態に形成されている。

具体的には、図２２に示すように、第２液室３９を区画する連通基板２４の薄肉部３７のノズル列方向に直交する方向における他側（個別連通路２６側）の端部に、第２液室３９側の面（すなわち、第１の面５１側の面）が同側に盛りあがった台地８０が形成されている。換言すると、薄肉部３７の第２液室３９側の面うちノズル列方向に直交する方向における他側の端部が、一側（個別連通路２６とは反対側、すなわち第１液室３８側）の端部よりもノズルプレート２１側に配置されている。このため、薄肉部３７のうちノズル列方向に直交する方向における他側の端部が、一側の端部よりも、厚くなっている。そして、この台地８０の天井面８１に、個別連通路２６が開口されている。すなわち、個別連通路２６は、薄肉部３７の台地８０に形成されている。このため、個別連通路２６の長さを上記した第１の実施形態よりも長くすることができる。これにより、個別連通路２６における流路抵抗やイナータンスをより大きくでき、インクの噴射特性を一層向上させることができる。なお、薄肉部３７の第２液室３９側の面には、ノズル列方向に直交する方向における台地８０の天井面８１の端から下り傾斜した傾斜面５３が形成されている。

また、本実施形態における個別連通路２６は、第２液室３９側の開口縁にほとんどダレが生じず、第１の面５１（又は第２の面５２）に対して略垂直に延在した流路となっている。すなわち、個別連通路２６の開口のダレが一層抑制された形状となっている。このため、リザーバーから個別連通路２６を通じて圧力室３０に向かうインクの流速をより速めることができ、個別連通路２６のリザーバー側の開口に気泡が滞留することを一層抑制できる。なお、隣り合う個別連通路２６を隔離する隔離壁５５のうち、第２液室３９側の端には、当該隔離壁５５が第２の面５２側に向けてダレたダレ部６０（本実施形態では、Ｕ字状のダレ部６０）が形成されている。

そして、本実施形態でも、個別連通路２６が上記した式（１）を満たすように、構成されている。すなわち、個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向の最小寸法Ａに対するダレ部６０の底部における個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向の寸法Ｂの割合が１．３９５以下に設定されている。特に、本実施形態では、この寸法Ａと寸法Ｂとの値が略同じに、換言するとＢ／Ａの値がほぼ１になるように設定されている。これにより、個別連通路２６の第２液室３９側の開口近傍に気泡が滞留することを一層抑制できる。なお、その他の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。

次に、本実施形態における個別連通路２６の形成工程について詳しく説明する。図２３〜図３０は、本実施形態における連通基板２４の断面における状態遷移図である。

本実施形態においても、上記した各実施形態と同様に、連通基板２４の第１の面５１に第１のマスク層６３を形成し、連通基板２４の第２の面５２に第２のマスク層６８を形成する。ここで、図２３に示すように、本実施形態における第１のマスク層６３は、ハーフエッチングを行うことで、第２液室３９（薄肉部３７）となる領域の第１のマスク層６３が段階的に薄くなるように形成されている。具体的には、第１のマスク層６３の第２液室３９（薄肉部３７）となる領域において凹んだ状態に形成された第１のマスク第１凹部８２と、第２液室３９（薄肉部３７）となる領域のうち台地８０の天井面８１から外れた領域において更に凹んだ状態に形成された第１のマスク第２凹部８３とが、形成されている。すなわち、第１のマスク第２凹部８３は、第１のマスク第１凹部８２の内側に形成されている。また、傾斜面５３となる領域には、第１のマスク第１凹部８２内において、第１のマスク第２凹部８３における第１のマスク層６３よりも厚さが厚い厚肉部分が櫛歯状に形成されている。すなわち、傾斜面５３となる領域は、第１のマスク層６３の厚肉部分が櫛歯状に形成された櫛歯領域６６となっている。また、第２のマスク層６８には、図１４に示す第２の実施形態と同様に、個別連通路２６が形成される領域の他側に第２のマスク第１開口６９ａが形成され、一側に第２のマスク第２開口６９ｂが形成され、且つ、これらの間に第２のマスク凹部７０が形成されている。

連通基板２４に上記のようなマスク層を形成したならば、第１の実施形態と同様に、貫通孔形成工程において、連通基板２４に貫通孔７２を形成する。具体的には、図２４に示すように、まず第２のマスク第１開口６９ａに対応する部分において、第１の面５１側からレーザーにより連通基板２４に小径な基礎孔７１を形成する。次に、図２５に示すように、エッチング溶液に連通基板２４を曝して、基礎孔７１の径（流路断面積）を広げる。これにより、流路断面の形状が、第２のマスク開口６９の形状に揃えられた貫通孔７２が形成される。この際、第２の実施形態と同様に、第２のマスク第２開口６９ｂに露出する連通基板２４がエッチング溶液に曝されるため、この部分に第２の面５２から僅かに窪んだディンプル７８が形成される。

次に、エッチングにより第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を薄くする。これにより、図２６に示すように、第１の面５１において、第１のマスク第２凹部８３に対応する部分の第１のマスク層６３が完全に除去されて、当該部分に第１のマスク開口８３′が形成される。このとき、台地８０の天井面８１に対応する領域は、開口されずに第１のマスク層６３で覆われた状態となる。また、第２の面５２において、第２の実施形態と同様に、第２のマスク凹部７０に対応する部分の第２のマスク層６８が完全に除去されて、当該部分に第２のマスク凹部７０、第２のマスク第１開口６９ａ及び第２のマスク第２開口６９ｂが一体となった第２のマスク開口６９′が形成される。本実施形態における第２のマスク開口６９′も、貫通孔７２の第２の面５２側の開口面積よりも広く、且つ貫通孔７２の開口を含んだ状態となる。

そして、第１のマスク層６３に第１のマスク開口８３′を形成し、第２のマスク層６８に第２のマスク開口６９′を形成した状態で、流路空間形成工程に移行する。本実施形態における流路空間形成工程は、第１の面５１における貫通孔７２から外れた領域（台地８０の天井面８１となる領域から外れた領域）を窪ませる第１の流路空間形成工程と、第１の流路空間形成工程の後、流路空間に対応する領域を窪ませる第２の流路空間形成工程と、を含んでいる。第１の流路空間形成工程では、連通基板２４をエッチング溶液に曝し、連通基板２４の第１のマスク開口８３′に対応する領域及び第２のマスク開口６９′に対応する領域をエッチングする。これにより、図２７に示すように、台地８０の天井面８１となる領域から外れた領域がエッチングされ、当該領域の連通基板２４が板厚方向に削れると共に、櫛歯領域６６に傾斜面５３′が形成される。また、連通基板２４の第２のマスク開口６９′に対応する領域がエッチングされ、貫通孔７２の径（流路断面積）が第２の面５２側から広げられていく。すなわち、第２の面５２側の開口から第１の面５１側の途中まで、流路断面積が第２のマスク開口６９′の開口面積と揃えられた中間流路部７７が形成される。この際、この中間流路部７７の第１の面５１側の端部に第２のダレ面７６が形成される。

第２の面５２側の開口から第１の面５１側の途中まで中間流路部７７が形成されたならば、エッチングにより第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を更に薄くする。これにより、図２８に示すように、第１の面５１において、第１のマスク第１凹部８２に対応する部分の第１のマスク層６３が完全に除去されて、当該部分に第１のマスク開口８２′が形成される。一方、第２の面５２においては、第２のマスク開口６９′の形状をほぼ維持したまま、第２のマスク層６８が薄くなる。この状態で、第２の流路空間形成工程に移行する。第２の流路空間形成工程では、連通基板２４を再びエッチング溶液に曝し、連通基板２４の第１のマスク開口８２′に対応する領域及び第２のマスク開口６９′に対応する領域をエッチングする。これにより、図２９に示すように、第１のマスク開口８２′における連通基板２４が、第１の面５１から板厚方向に全体的に窪んでいく。すなわち、第１の流路空間形成工程でエッチングされた台地８０の天井面８１となる領域から外れた領域は、さらに板厚方向に窪んでいく。また、第１の流路空間形成工程でエッチングされていない台地８０の天井面８１となる領域も、板厚方向に窪んでいく。さらに、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁がダレ始めると共に、貫通孔７２同士を隔離する隔離壁５５′が下方に向けてダレ始める。一方、連通基板２４の第２のマスク開口６９′に対応する領域は、エッチングが進み、中間流路部７７が長くなる。これに伴って、第２のダレ面７６が第１の面５１側に移動する。

この状態からさらにエッチングが進むと、図３０に示すように、第１のマスク開口８２′に対応する領域の連通基板２４がさらに板厚方向に削れ、台地８０が形成される。また、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁のダレがさらに進行するものの、このダレは、連通基板２４の貫通孔７２の径が広がることに伴ってほぼ消失する。すなわち、貫通孔７２の第１の面５１側の開口及び第２の面５２側の開口からのエッチングが進み、貫通孔７２内のダレ面が消失する。そして、貫通孔７２の径（流路断面積）が広がって、個別連通路２６が形成される。また、個別連通路２６同士を隔離する隔離壁５５に、第２の面５２側に向けてダレたダレ部６０が形成される。最後に、第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を除去することで、図２２に示すような式（１）を満たす個別連通路２６が形成された連通基板２４が作成される。

そして、本実施形態における記録ヘッド３の製造方法においても、連通基板２４の第１の面５１から板厚方向の途中まで窪ませて第２液室３９を形成する流路空間形成工程において、貫通孔７２の流路断面積を広げて個別連通路２６を形成したので、個別連通路２６の開口のダレを抑制できる。これにより、個別連通路２６の第２液室３９側の開口面積を小さくできると共に第１の流路部５６の長さを長くできる。特に、本実施形態では、第２の流路空間形成工程において、貫通孔７２の流路断面積を広げて個別連通路２６を形成したので、薄肉部３７の台地８０に個別連通路２６を形成することができる。これにより、個別連通路２６の長さを更に長くすることができる。その結果、第２液室３９から圧力室３０側に向かうインクの流速を更に速めることができ、個別連通路２６のリザーバー側の開口に気泡が滞留することをより確実に抑制できる。また、個別連通路２６における流路抵抗やイナータンスを更に大きくでき、インクの噴射特性を更に向上させることができる。

また、図３１に示す第５の実施形態においては、連通基板２４の薄肉部３７のうち個別連通路２６の途中に、流路断面積が狭くなった狭窄部５８が形成されている。

具体的には、図３１に示すように、第４の実施形態と同様に、薄肉部３７のノズル列方向に直交する方向における他側の端部に台地８０が形成され、この台地８０に個別連通路２６が開口されている。また、本実施形態における個別連通路２６は、第２の面５２側の開口から第１の面５１側の途中まで、第２の面５２（又は第１の面５１）に対して略垂直に延在した第１の流路部５６と、この第１の流路部５６よりも流路断面積が狭まった狭窄部５８と、この狭窄部５８の第２液室３９側の端部から同側に向けて拡径した第２の流路部５７と、から構成されている。より詳しく説明すると、個別連通路２６を区画する壁面うちノズル列方向に直交する方向における一側の壁面には、第１の面５１側の開口縁から狭窄部５８まで傾斜した第１のダレ面７５が形成されている。この第１のダレ面７５により第２の流路部５７におけるノズル列方向に直交する方向の一側の面が区画される。また、狭窄部５８の第１流路部側の端部を区画する壁面のうちノズル列方向に直交する方向における一側の壁面には、第１の流路部５６の同側の壁面に向けて傾斜した第２のダレ面７６が形成されている。すなわち、第２のダレ面７６により狭窄部５８の下部（第１の流路部５６側の部分）におけるノズル列方向に直交する方向の一側の面が区画される。このように、個別連通路２６に狭窄部５８を設けることで、個別連通路２６における流路抵抗やイナータンスを一層大きくでき、インクの噴射特性をより一層向上させることができる。

なお、本実施形態においては、ノズル列方向に直交する方向（ｘ方向）における個別連通路２６の最小寸法となる狭窄部５８の寸法が上記した式（１）のＡに相当する。そして、本実施形態でも、個別連通路２６が上記した式（１）を満たすように構成されている。すなわち、個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向の最小寸法Ａに対するダレ部６０の底部における個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向の寸法Ｂの割合が１．３９５以下に設定されている。これにより、個別連通路２６の第２液室３９側の開口近傍に気泡が滞留することを抑制できる。なお、その他の構成は上記した第４の実施形態と同じであるため説明を省略する。

次に、本実施形態における個別連通路２６の形成工程について詳しく説明する。図３２〜図３８は、本実施形態における連通基板２４の断面における状態遷移図である。

本実施形態においても、上記した第４の実施形態と同様に、連通基板２４の第１の面５１に第１のマスク層６３を形成し、連通基板２４の第２の面５２に第２のマスク層６８を形成する。ここで、図３２に示すように、本実施形態における第２のマスク層６８には、図２３に示す第４の実施形態と同様に、個別連通路２６が形成される領域の他側に第２のマスク第１開口６９ａが形成され、一側に第２のマスク第２開口６９ｂが形成されている。一方、これらの間に形成される第２のマスク凹部７０は、第４の実施形態と比べて、浅く形成されている。なお、第１のマスク層６３の形状、すなわち第１のマスク第１凹部８２の形状、第１のマスク第２凹部８３の形状等は、上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。

連通基板２４に上記のようなマスク層を形成したならば、第４の実施形態と同様に、貫通孔形成工程において、連通基板２４に貫通孔７２を形成する。すなわち、まず第２のマスク第１開口６９ａに対応する部分において、第１の面５１側からレーザーにより連通基板２４に小径な基礎孔７１を形成し、エッチング溶液に連通基板２４を曝して、基礎孔７１の径（流路断面積）を広げる。これにより、図３３に示すように、流路断面の形状が、第２のマスク開口６９の形状に揃えられた貫通孔７２が形成される。また、第２のマスク第２開口６９ｂに対応する部分に第２の面５２から僅かに窪んだディンプル７８が形成される。

次に、エッチングにより第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を薄くする。これにより、図３４に示すように、第１の面５１において、第４の実施形態と同様に、第１のマスク第２凹部８３に対応する部分の第１のマスク層６３が完全に除去されて、当該部分に第１のマスク開口８３′が形成される。一方、第２の面５２において、第２のマスク凹部７０に対応する部分の第２のマスク層６８は除去されずに残った状態となる。すなわち、第２のマスク第１開口６９ａ、第２のマスク第２開口６９ｂ及び第２のマスク凹部７０の形状は維持されたままになる。

この状態で、流路空間形成工程に移行する。本実施形態における流路空間形成工程も、第４の実施形態と同様に、第１の面５１における貫通孔７２から外れた領域（台地８０の天井面８１となる領域から外れた領域）を窪ませる第１の流路空間形成工程と、第１の流路空間形成工程の後、流路空間に対応する領域を窪ませる第２の流路空間形成工程と、を含んでいる。第１の流路空間形成工程では、連通基板２４をエッチング溶液に曝し、連通基板２４の第１のマスク開口８３′に対応する領域及び第２のマスク開口６９′に対応する領域をエッチングする。これにより、図３５に示すように、台地８０の天井面８１となる領域から外れた領域がエッチングされ、当該領域の連通基板２４が板厚方向に削れると共に、櫛歯領域６６に傾斜面５３′が形成される。ここで、第２のマスク層６８の形状は維持された状態となっているため、貫通孔７２の径（流路断面積）が僅かに広げられ、またディンプル７８の深さが僅かに深くなるものの、これらの形状は大きく変化しない。

その後、エッチングにより第１のマスク層６３及び第２のマスク層６８を更に薄くする。これにより、図３６に示すように、第１の面５１において、第１のマスク第１凹部８２に対応する部分の第１のマスク層６３が完全に除去されて、当該部分に第１のマスク開口８２′が形成される。また、第２の面５２において、第２のマスク凹部７０に対応する部分の第２のマスク層６８が完全に除去されて、当該部分に第２のマスク凹部７０、第２のマスク第１開口６９ａ及び第２のマスク第２開口６９ｂが一体となった第２のマスク開口６９′が形成される。本実施形態における第２のマスク開口６９′も、貫通孔７２の第２の面５２側の開口面積よりも広く、且つ貫通孔７２の開口を含んだ状態となる。この状態で、第２の流路空間形成工程に移行する。第２の流路空間形成工程では、図３７に示すように、連通基板２４を再びエッチング溶液に曝し、連通基板２４の第１のマスク開口８２′に対応する領域及び第２のマスク開口６９′に対応する領域をエッチングする。これにより、第４の実施形態と同様に、第１のマスク開口８２′における連通基板２４が、第１の面５１から板厚方向に全体的に窪んでいく。また、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁がダレ始めると共に、貫通孔７２同士を隔離する隔離壁５５′が下方に向けてダレ始める。一方、連通基板２４の第２のマスク開口６９′に対応する領域は、エッチングにより貫通孔７２の径（流路断面積）が第２の面５２側から広げられていく。すなわち、第２の面５２側の開口から第１の面５１側の途中まで、流路断面積が第２のマスク開口６９′の開口面積と揃えられた中間流路部７７が形成される。この際、この中間流路部７７と貫通孔７２の残りの部分との境界に第２のダレ面７６が形成される。

この状態からさらにエッチングが進むと、図３８に示すように、第１のマスク開口８２′に対応する領域の連通基板２４がさらに板厚方向に削れ、台地８０が形成される。また、貫通孔７２の第１の面５１側の開口の縁のダレがさらに進行し、第１のダレ面７５となる。これにより、個別連通路２６の第２の流路部５７が形成される。また、貫通孔７２の第２の面５２側の開口から第１の面５１側に向けてエッチングが進み、第２のダレ面７６が第１の面５１側に移動する。これにより、貫通孔７２の径（流路断面積）が広がって、第１の流路部５６が形成されるとともに、第１の流路部５６と第２の流路部５７との間に狭窄部５８が形成される。すなわち、個別連通路２６が形成される。また、個別連通路２６同士を隔離する隔離壁５５に、第２の面５２側に向けてダレたダレ部６０が形成される。最後に、第１のマスク層及び第２のマスク層６８を除去することで、図３１に示すような式（１）を満たす個別連通路２６が形成された連通基板２４が作成される。

そして、本実施形態における記録ヘッド３の製造方法においても、連通基板２４の第１の面５１から板厚方向の途中まで窪ませて第２液室３９を形成する流路空間形成工程において、貫通孔７２の流路断面積を広げて個別連通路２６を形成したので、個別連通路２６の開口のダレを抑制できる。これにより、個別連通路２６の第２液室３９側の開口面積を小さくできると共に第１の流路部５６の長さを長くできる。特に、本実施形態では、第２の流路空間形成工程において、貫通孔７２の流路断面積を広げて個別連通路２６を形成したので、薄肉部３７の台地８０に個別連通路２６を形成することができる。これにより、個別連通路２６の長さを一層長くすることができる。また、個別連通路２６に狭窄部５８を形成したので、第２液室３９から圧力室３０側に向かうインクの流速を一層速めることができる。その結果、個別連通路２６のリザーバー側の開口に気泡が滞留することを一層抑制できる。また、個別連通路２６における流路抵抗やイナータンスを一層大きくでき、インクの噴射特性を一層向上させることができる。

ところで、上記した各実施形態においては、薄肉部３７に個別連通路２６側に向けて傾斜した傾斜面５３が設けられていたが、これには限られない。例えば、図３９に示す第６の実施形態においては、薄肉部３７のノズルプレート２１側の面に傾斜面が設けられていない。すなわち、本実施形態における薄肉部３７のノズルプレート２１側の面は、個別連通路２６の開口の縁から第１液室３８に至るまで略平坦に形成されている。なお、本実施形態においても、個別連通路２６は、図４０に示すような従来の個別連通路と比べて、開口縁のダレが抑制され、第１の流路部５６が長くなった形状となっている。また、本実施形態でも、個別連通路２６が上記した式（１）を満たすように構成されている。すなわち、個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向の最小寸法Ａに対するダレ部６０の底部における個別連通路２６のノズル列方向に直交する方向の寸法Ｂの割合が１．３９５以下に設定されている。これにより、個別連通路２６の第２液室３９側の開口近傍に気泡が滞留することを抑制できる。さらに、その他の形状は、上記した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。そして、このような形状を連通基板２４に形成する方法は、上記した第１の実施形態〜第３の実施形態において、例えば、櫛歯領域６６における櫛歯状の第１のマスク厚肉部６５の幅や間隔を調整することで形成できる。なお、その他の記録ヘッド３の製造方法は、上記した第１の実施形態〜第３の実施形態の何れかと同じであるため、説明を省略する。なお、第１のマスク層６３の形状等を変更することにより、傾斜面の有無や傾斜面の傾斜角等を変更し得る。

なお、上記した各実施形態においては、封止板３３上に駆動ＩＣ３４を設けた記録ヘッド３を例示したが、これには限られない。例えば、封止板上に駆動ＩＣを設けず、封止板自体に駆動ＩＣとなる回路を形成した構成を採用することもできる。また、封止板に配線や回路を形成せず、駆動ＩＣを備えたＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の配線基板を、圧力室形成基板に接続する構成を採用することもできる。この構成において、封止板の下面（圧電素子側の面）に凹状の収容空間を形成し、当該収容空間に圧電素子を収容した構成を採用することもできる。

さらに、上記した各実施形態においては、駆動領域３５を駆動するためのアクチュエーターとして、所謂撓み振動型の圧電素子３２を例示したが、これには限られない。例えば、所謂縦振動型の圧電素子や、発熱素子、静電気力を利用して圧力室の容積を変動させる静電アクチュエーター等の各種アクチュエーターを採用することができる。

そして、以上においては、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド３を例に挙げて説明したが、本発明は、その他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。

１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１４…アクチュエーターユニット，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…液体導入路，２１…ノズルプレート，２２…ノズル，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２７…ノズル連通路，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…封止板，３４…駆動ＩＣ，３５…駆動領域，３６…非駆動領域，３７…薄肉部，３８…第１液室，３９…第２液室，４０…バンプ電極，４１…個別端子，４２…共通端子，４３…感光性接着剤，４５…貫通配線，４６…上面側配線，４７…ＩＣ端子，４８…接着剤，５１…第１の面，５２…第２の面，５３…傾斜面，５５…隔離壁，５６…第１の流路部，５７…第２の流路部，５８…狭窄部，５９…ダレ面，６０…ダレ部，６３…第１のマスク層，６４…第１のマスク凹部，６４′…第１のマスク開口，６５…第１のマスク厚肉部，６６…櫛歯領域，６８…第２のマスク層，６９…第２のマスク開口，６９ａ…第２のマスク第１開口，６９ｂ…第２のマスク第２開口，７０…第２のマスク凹部，７１…基礎孔，７２…貫通孔，７５…第１のダレ面，７６…第２のダレ面，７７…中間流路部，７８…ディンプル，８０…台地，８１…天井面，８２…第１のマスク第１凹部，８２′…第１のマスク開口，８３…第１のマスク第２凹部，８３′…第１のマスク開口，９０…連通基板，９１…薄肉部，９２…個別連通路，９３…共通液室，９４…圧力室，９５…ダレ面

Claims (1)

1. 基板の第１の面から反対側の第２の面側に向けて板厚方向の途中まで窪んだ流路空間と、
   前記流路空間から前記第２の面側に前記基板を貫通する個別連通路と、を備えた液体噴射ヘッドであって、
   前記個別連通路は、第１の方向に沿って複数形成され、
   前記第１の面に平行且つ前記第１の方向に直交する第２の方向における前記個別連通路の最小寸法をＡとし、
   隣り合う前記個別連通路を区画する隔壁の前記第１の面側の端のうち最も前記第２の面側に位置する部分における前記個別連通路の前記第２の方向の寸法をＢとしたとき、
   Ｂ／Ａ≦１．３９５
   を満たすことを特徴とする液体噴射ヘッド。

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