JP5028112B2 - インクジェットヘッド用基板の製造方法およびインクジェットヘッド - Google Patents
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Description
(a)基板表面のスルーホール形成部位に基板材料に対して選択的にエッチングが可能な犠牲層を形成する工程
(b)基板上に犠牲層を被覆するように耐エッチング性を有するパッシベイション層を形成する工程
(c)犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層を基板裏面に形成する工程
(d)開口部より犠牲層が露出するまで基板を結晶軸異方性エッチングにてエッチングする工程
(e)基板エッチング工程により露出した部分より犠牲層をエッチングし除去する工程
(f)パッシベイション層の一部を除去しスルーホールを形成する工程
一方、特許文献2には、面方位<100>を有するSi材(Si基板)の異方性エッチング方法が開示されている。このSi異方性エッチング方法は、あらかじめSi材を加熱処理してからエッチングすることにより、“<>”型形状の加工断面を形成することを特徴としている。
図1に、本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部を示す。
本実施形態の製造方法によれば、レーザー加工により先導孔20を所望のパターンおよび所望の深さに形成し、この後に異方性エッチングを実施することにより、断面が“<>”型形状のインク供給口16を容易に、かつ安定的に形成することが可能である。“<>”型形状とは、インク供給口16の幅が、インク供給口16の基板1の裏面側の開口部から基板1の所定の深さ位置まで次第に広がり、その所定の深さ位置を断面の最大幅(頂点)として基板1の表面側に向かって次第に狭まる形状を意味している。
また、上記のような“<>”型形状のインク供給口16を形成するには、裏面マスク8の開口幅Yは、以下の式にあてはまると好ましい。
一方、裏面マスク8の開口幅Yが(T/tan54.7°)×2+Lよりも大きいと、Si基板の裏面から基板の表面へ向かう方向に加工幅が狭くなるような<111>面を有するインク供給口が形成されてしまう。
図13に先導孔形成工程のシーケンスを示す。厚み測定器により基板1の厚みを測定する。測定された基板1の厚みに基づいて、レーザ加工装置にて好適な加工条件を選択する。選択された加工条件にて、レーザ加工装置にて先導孔20を形成する。
この時、一般的に用いられる反射型のシリコン基板厚み測定器を用いる場合は、基板1の表面側にノズル形成部材が形成されると基板1のみの厚みが測定できない為、ノズル形成部材を形成する前(後述、図5A(A))に基板1の厚みを測定する必要がある。この場合、基板1の厚み測定から先導孔20の形成の間に種々の工程が入り、測定値と基板との対応が困難となる為、レーザ加工装置に基板番号の識別機能を追加し、厚み測定値と基板番号の対応を確認した上で、先導孔20の形成条件を選択することが好ましい。
また、近赤外線光を用いたシリコン基板厚み測定器を用いる場合は、基板1の表面側にノズル形成部材が形成されていても基板1のみの厚みを測定できる。この場合、ノズル形成部材を形成した後(後述、図5B(F))の状態で基板1の厚みを測定できる為、レーザ加工装置内にシリコン基板厚み測定器を付加し、先導孔20の形成直前に基板1の厚みを測定する事も可能である。
上記の様に測定した基板1の厚みに基づいて、先導孔20を形成するレーザ加工の条件を適宜変更する。変更する項目については、以下の2通りが挙げられる。
また、本実施形態に対して、図5B(F)から図5B(H)の工程を複数回実施してインク供給口16を形成する事ができる。つまり、表面側に到達しないように先導孔20の形成と異方性エッチングを実施し、その溝に対して更に先導孔20の形成と異方性エッチングを実施する事によってもインク供給口16を形成してもよい。その際、犠牲層に到達させる為の先導孔20を形成する時に、式(1)を適用する必要がある。
図7は、本発明の第2の実施形態に係るインクジェットヘッド用基板の断面図である。
(T/tan54.7°)×2+L≧Y
で求められる、互いに隣接するインク供給口16における裏面マスク8の開口幅の寸法Y1,Y2(図9参照)を、Y1>Y2、もしくはY1<Y2という関係にすることで、複数列のインク供給口16の“<>”型形状の頂点の深さ位置を変えることが可能となる。同一チップ内にインク供給口16が複数列並んだインクジェットヘッド用基板においては、“<>”型形状の頂点の深さ位置が異なるインク供給口16を並べることにより、チップの更なる小型化を図ることが可能となる。そのように構成されたインクジェットヘッド用基板の断面図を図9に示す。このように、隣接するインク供給口16の“<>”型形状の頂点の深さ位置を供給口同士で変えることにより、図7に示した構成に比べて、隣接するインク供給口16を“<>”型形状の頂点同士が重なるように近づけて配置することができる。そのため、インクジェットヘッド用基板の一層の小型化を図ることができる。さらに、図9に示した構成では、隣接するインク供給口16の“<>”型形状の頂点同士の距離が図7に示した構成に比べて大きくなるので、色分離面50を構成する部分の強度をより高くすることができる。
2 犠牲層
3 吐出エネルギー発生素子
4 エッチングストップ層
8 裏面マスク
14 インク吐出口
16 インク供給口
Claims (7)
- インク供給口が形成されたインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、
シリコン基板の一方の面に、前記インク供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程と、
前記一方の面の裏面に、シリコンよりも結晶異方性エッチングのエッチング速度が速い、前記シリコン基板の裏面における前記インク供給口の短手方向の開口幅を規定するための犠牲層を形成する工程と、
複数の未貫通穴を、前記エッチングマスク層の前記開口部を通して、前記シリコン基板に前記開口部の長手方向に少なくとも2列に配列して形成する工程と、
前記開口部より前記シリコン基板を結晶異方性エッチングにてエッチングし、該結晶異方性エッチングを前記犠牲層に到達させて前記犠牲層をエッチングすることにより前記インク供給口を形成する工程と、
を有し、
前記複数の未貫通穴は、前記開口部の短手方向の前記犠牲層の幅をL、前記シリコン基板の厚さをT、前記一方の面における、前記開口部の短手方向の前記犠牲層の中心から前記一方の面に延ばした中心線と前記未貫通穴の中心との間の距離をX、前記未貫通穴の深さをDとしたときに、
T−(X−L/2)×tan54.7°≧D≧T−X×tan54.7°
の関係を満たすように形成するインクジェットヘッド用基板の製造方法。 - 前記未貫通穴を前記開口部の長手方向に延びる中心線に対して対称に配置することを含む、請求項1に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
- 形成される前記開口部の前記短手方向の寸法をYとしたときに、
(T/tan54.7°)×2+L≧Y
の関係を満たすように前記エッチングマスク層を形成することを含む、請求項1または2に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。 - 前記互いに隣接する前記開口部のうちの一方の前記開口部の短手方向における寸法をY1、他方の前記開口部の短手方向における寸法をY2としたときに、
(T/tan54.7°)×2+L≧Y1、
(T/tan54.7°)×2+L≧Y2、および
Y1>Y2、またはY2<Y1
の関係を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。 - 耐エッチング性を有するパッシベイション層を前記犠牲層を被覆するように形成する工程を有する、請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
- 前記未貫通穴をレーザー加工によって形成する、請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
- インクを吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子が表面側に形成され、かつ該エネルギー発生素子へインクを供給する複数のインク供給口が並んで形成されたシリコン基板と、
インク吐出口と、該インク吐出口と前記インク供給口とを連通する複数のインク流路を形成する流路形成部材と、
を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記各インク供給口は、前記複数のインク供給口の並び方向における幅が、前記シリコン基板の裏面側における前記インク供給口の開口部から前記シリコン基板の第1の深さ位置まで次第に広がり、該第1の深さ位置を断面の最大幅である頂点として前記シリコン基板の表面側に向かって次第に狭まる形状を有しており、
前記各インク供給口における前記第1の深さ位置が、互いに隣接する前記インク供給口で異なっているインクジェットヘッド。
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