JP5088487B2 - 液体噴射ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッド及びその製造方法に関し、特に、液滴としてインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法に関する。
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズルが穿設されたノズルプレートと、ノズルに連通する複数の圧力発生室が形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧力発生手段である圧電素子と、流路形成基板に接合され複数の圧力発生室に連通するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板（保護基板）とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。
このようなインクジェット式記録ヘッドを構成する流路形成基板は、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板で形成され、圧力発生室（インク流路）は、シリコン単結晶基板を異方性エッチングすることによって形成されている。具体的には、圧力発生室は、その長手方向に沿った端面が（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成されると共に、その幅方向（短手方向）に沿った端面が第２の（１１１）面と交差する第２の（１１１）面で構成されるように、シリコン単結晶基板を異方性エッチングによって形成されている。
流路形成基板が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板で形成されている場合、一般的には、リザーバ形成基板も面方位（１１０）のシリコン単結晶基板で形成される。そして、リザーバ部は圧力発生室の向きに合わせて形成されるため、その幅方向（圧力発生室の長手方向）に沿った端面が第１の（１１１）面で構成され、その長手方向に沿った端面が第２の（１１１）面を含む面で構成されていた。
つまり、流路形成基板とリザーバ形成基板とは、各基板の第１の（１１１）面の方向が一致した状態で接合されていた。
特開２００７−９８８１３号公報
特開２００６−２１８７１６号公報
特開２００２−３１３７５４号公報
流路形成基板やリザーバ形成基板として用いられる面方位（１１０）シリコン単結晶基板は、第１の（１１１）面に沿った方向で割れ易いという特性を有する。このため、流路形成基板とリザーバ形成基板との第１の（１１１）面の方向が一致していると、流路形成基板とリザーバ形成基板とが接合された状態であっても、これら流路形成基板及びリザーバ形成基板が第１の（１１１）面に沿って割れが発生してしまう虞がある。
ところで、これら流路形成基板及びリザーバ形成基板は、一般的に、シリコンウェハに複数一体的に形成された後、シリコンウェハに形成されたブレイクパターンに沿って分割することによって形成され、またブレイクパターンは、例えば、切断予定線上に形成される複数の貫通孔とその間の脆弱部とで構成されている（例えば、特許文献２，３参照）。
ブレイクパターンを構成する貫通孔は、圧力発生室等と同様にシリコンウェハを異方性エッチングによって形成しているため、第１又は第２の（１１１）面とは交差する方向の切断予定線上には、切断予定線に沿って直線的に貫通孔を形成することはできない。このため、ブレイクパターンの幅が比較的広くなってしまうという問題がある。ブレイクパターンの幅が広くなってしまうと、１枚のシリコンウェハからの流路形成基板成基板或いはリザーバ形成基板の取り個数が減少しコストが増加してしまうため、ブレイクパターンは、できるだけ狭い幅で形成することが好ましい。
上述したような圧力発生室を有する流路形成基或いはリザーバ部を有するリザーバ形成基板を形成する場合、第１の（１１１）面に沿った方向とその方向とは直交する方向にブレイクパターンが形成されるが、この方向に形成されるブレイクパターンは比較的狭い幅で形成することができる。このため、流路形成基板とリザーバ形成基板とは、各基板の第１の（１１１）面の方向が一致した状態で接合されていた。すなわち、リザーバ形成基板に設けられるリザーバ部の幅方向（圧力発生室の長手方向）に沿った端面が第１の（１１１）面で構成され、長手方向に沿った端面が第２の（１１１）面を含む面で構成されていた。
このようなリザーバ部を異方性エッチングによって形成する場合、特許文献１にも記載されているように、リザーバ部の長手方向に沿った端面部分に所定形状の補正パターンを設けることで、リザーバ部の長手方向に沿った端面が直線的に形成されるようにしている。しかしながら、補正パターンによってリザーバ部の端面形状を高精度に制御するのは難しいという問題がある。さらに補正パターンを形成する領域を確保するのに伴って、一枚のウェハからの取り個数が減少してしまうという問題もある。
なお、基板が割れ易いという問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク滴以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基板の割れを防止することができると共にリザーバ部を高精度に形成することができる液体噴射ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、前記圧力発生室内に圧力を付与する圧力発生手段と、前記流路形成基板の一方の面に接合された接合基板とを具備し、前記流路形成基板が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発生室の長手方向に沿った端面が（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成される一方、前記接合基板は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなると共に当該接合基板の（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と前記流路形成基板の第１の（１１１）面とが交差する向きで前記流路形成基板に接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる本発明では、流路形成基板と接合基板とを接合した状態で各基板の割れ易い方向が異なるため全体としての剛性が実質的に向上し、各基板に割れが生じ難くなる。
かかる本発明では、流路形成基板と接合基板とを接合した状態で各基板の割れ易い方向が異なるため全体としての剛性が実質的に向上し、各基板に割れが生じ難くなる。
ここで、前記接合基板の第１の（１１１）面と前記流路形成基板の第１の（１１１）面とが直交していることが好ましい。これにより、流路形成基板及び接合基板の割れがより確実に防止される。
また、前記接合基板が前記圧力発生室の並設方向に沿って延設されて複数の前記圧力発生室とそれぞれ連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板であり、前記リザーバ部の長手方向に沿った端面が前記第１の（１１１）面に垂直な第２の（１１１）面で構成されていることが好ましい。これにより、各基板の割れが防止される共に、リザーバ部を高精度に形成することができる。
さらに本発明は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、前記圧力発生室内に圧力を付与する圧力発生手段と、前記流路形成基板の一方の面に接合された面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり前記圧力発生室の並設方向に沿って延設されて複数の前記圧力発生室とそれぞれ連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハを異方性エッチングすることによって、前記圧力発生室を、その長手方向に沿った端面が当該流路形成基板用ウェハの（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面で構成される一方、前記リザーバ形成基板が複数一体的に形成されるリザーバ形成基板用ウェハを異方性エッチングすることによって、前記リザーバ部を、その長手方向に沿った端面が当該リザーバ形成基板用ウェハの（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面で構成されるように形成する形成工程と、前記流路形成基板用ウェハと前記リザーバ形成基板用ウェハとを、前記流路形成基板用ウェハの第１の（１１１）面と前記リザーバ形成基板用ウェハの第１の（１１１）面とが交差する方向で接合する接合工程と、前記流路形成基板用ウェハ及び前記リザーバ形成基板用ウェハを各流路形成基板及びリザーバ形成基板に分割する分割工程と、を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる本発明では、流路形成基板とリザーバ形成基板との割れを防止することができると共に、リザーバ部を極めて高精度に形成することができる。
かかる本発明では、流路形成基板とリザーバ形成基板との割れを防止することができると共に、リザーバ部を極めて高精度に形成することができる。
ここで、前記流路形成基板用ウェハと前記リザーバ形成基板用ウェハとのオリフラ面は、一方が（１１１）面に沿い、他方が（１１２）面に沿うようにするのが好ましい。これにより、流路形成基板とリザーバ形成基板との割れを防止することができると共に、リザーバ部をさらに高精度に形成することができる。
また前記分割工程では、前記流路形成基板用ウェハ及び前記リザーバ形成基板用ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射して、レーザ光照射側の表層のみに連結部を残して各ウェハに所定幅で脆弱部を形成し、その後外力を加えることにより、前記脆弱部に沿ってこれらの各ウェハを分割することが好ましい。これにより、ブレイクパターンを形成する場合と比べて切断幅が狭くなる。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２（ａ）は図１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´断面図であり、図３は、流路形成基板の平面図であり、図４は、リザーバ形成基板の平面図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２（ａ）は図１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´断面図であり、図３は、流路形成基板の平面図であり、図４は、リザーバ形成基板の平面図である。
流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、図示するように、その一方面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、隔壁１１によって区画され各圧力発生室１２に連通するインク供給路１３と連通路１４とが設けられている。さらに、連通路１４の外側には、各連通路１４と連通する連通部１５が設けられている。この連通部１５は、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１と連通して、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する。
ここでインク供給路１３は、圧力発生室１２よりも狭い断面積となるように形成されており、連通部１５から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。例えば、本実施形態では、インク供給路１３は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。各連通路１４は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１５側に延設してインク供給路１３と連通部１５との間の空間を区画することで形成されている。
圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５等のインク流路は、詳しくは後述するが流路形成基板１０を異方性エッチングすることによって形成され、図３に示すように、圧力発生室１２の長手方向に沿った端面１２ａは、流路形成基板（シリコン単結晶基板）１０の（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成されており、幅方向に沿った端面１２ｂは第１の（１１１）面と交差する第２の（１１１）面で構成されている。
流路形成基板１０の開口面側には、複数のノズル２１が穿設されたノズルプレート２０が接合されており、各ノズル２１は、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍にそれぞれ連通している。このノズルプレート２０は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料によって形成される。なおノズルプレート２０は、金属材料の他、例えば、ガラスセラミックスや、シリコン単結晶基板等で形成されていてもよい。
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の面には、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とからなる圧力発生手段である圧電素子３００が形成されている。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を有する部分だけでなく、少なくとも圧電体層７０を有する部分を含む。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧電体層７０と共に圧力発生室１２毎にパターニングして個別電極とする。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が実質的に振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
さらに、各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続されており、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、複数の圧力発生室１２に供給するインクが貯留されるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する接合基板であるリザーバ形成基板３０が接着層３５によって接合されている。このリザーバ部３１は、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられており、上述のように流路形成基板１０の連通部１５と連通されてリザーバ１００を構成している。
またリザーバ形成基板３０には、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３２が設けられている。なお圧電素子保持部３２内は密封されていても、密封されていなくてもよい。
リザーバ形成基板３０には、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられており、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍及び下電極膜６０の一部が、この貫通孔３３内に露出されている。図示しないが、これらリード電極９０及び下電極膜６０は、貫通孔３３内に延設される接続配線を介して圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ等に電気的に接続されている。
ここで、リザーバ形成基板３０としては、流路形成基板１０と同一材料である面方位（１１０）のシリコン単結晶基板が用いられる。そして後述するように、リザーバ部３１は、流路形成基板１０を異方性エッチングすることによって形成され、図４に示すように、その長手方向（圧力発生室１２の並設方向）に沿った端面３１ａが、リザーバ形成基板３０の（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成され、幅方向に沿った端面３１ｂが、第１の（１１１）面と交差する第２の（１１１）面を含む面（主に第２の（１１１）面）で構成されている。
また、このようなリザーバ形成基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。リザーバ形成基板３０側に配される封止膜４１は、剛性が低くリザーバ１００内の圧力変化によって変形可能な材料、例えば、弾性材料からなる。固定板４２は、封止膜４１を固定するために設けられており、金属等の硬質の材料からなる。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっており、リザーバ１００の一方面側は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。つまり、この開口部４３内がリザーバ１００の内圧の変化によって変形する可撓部となっている。そして、コンプライアンス基板４０のこの可撓部（封止膜４１）が変形することでリザーバ１００内は略一定の圧力に維持されている。
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動ＩＣからの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し圧電素子３００を撓み変形させることによって、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が噴射する。
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図５〜図９の製造工程を示す図を参照して説明する。なお、図５は、流路形成基板用ウェハ及びリザーバ形成基板用ウェハの平面図であり、図６〜８は、圧力発生室の長手方向の断面図であり、図９は、ウェハの切断方法を示す模式図である。
上述したインクジェット式記録ヘッドを構成する流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０は、面方位（１１０）のシリコンウェハに複数一体的に形成された後、切断予定線に沿って分割することによって形成される。例えば、図５（ａ）に示すように、流路形成基板１０は、６インチ程度のシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０に複数一体的に形成された後、すなわち、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２等を形成した後、流路形成基板用ウェハ１１０を図中点線で示す切断予定線２００に沿って分割することによって形成される。
一方、リザーバ形成基板３０も、図５（ｂ）に示すように、６インチ程度のシリコンウェハであるリザーバ形成基板用ウェハ１３０に複数一体的に形成された後、すなわち、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を異方性ウェットエッチングすることによってリザーバ部３１等を形成した後、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を図中点線で示す切断予定線２１０に沿って分割することによって形成される。
このように、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０は、何れも面方位（１１０）のシリコンウェハであるが、オリフラ面の結晶面方位が異なる。すなわち流路形成基板用ウェハ１１０のオリフラ面１１０ａは、（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面に沿って形成されているのに対し、リザーバ形成基板用ウェハ１３０のオリフラ面１３０ａは、（１１０）面に垂直な（１１２）面に沿って形成されており、オリフラ面１３０ａに直交する方向が第１の（１１１）面に沿った方向となっている。
このような流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０を用いて、以下に説明するようにインクジェット式記録ヘッドを製造する。
まずは、流路形成基板用ウェハ１１０上に圧電素子３００を形成する。具体的には、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成し、さらにこの弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。
次いで、図６（ｂ）に示すように、絶縁体膜５５上に下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図６（ｃ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。
さらに、図６（ｄ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って金属層９１を形成し、この金属層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることによってリード電極９０を形成する。
一方、リザーバ形成基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を形成する。まず図７（ａ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる保護膜１３１を形成し、この保護膜１３１をパターニングしてリザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３が形成される領域に、開口部１３２を形成する。
次いで、この保護膜１３１を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、図７（ｂ）に示すように、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を同時に形成する。なお本実施形態では、リザーバ部３１及び貫通孔３３を、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の両面側から異方性エッチングすることによって形成している。
ここで、上述したようにリザーバ部３１は、その長手方向（圧力発生室１２の並設方向）に沿った端面３１ａが、リザーバ形成基板３０の（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成され、幅方向に沿った端面３１ｂが、第１の（１１１）面と交差する第２の（１１１）面を含む面で構成されている。すなわち、リザーバ部３１の端面３１ａがリザーバ形成基板用ウェハ１３０のオリフラ面１３０ａに対して直交する方向に沿うように（図３（ｂ）参照）、異方性エッチングによってリザーバ部３１を形成する。
これによりリザーバ部３１の端面３１ａの形状を高精度に制御することができ、端面３１ａの位置が安定する。このようにリザーバ部３１の内周面のうちの大半を占める端面３１ａの位置が安定、つまりリザーバ部３１の寸法が安定することで、歩留まりが大幅に向上する。また、リザーバ部３１の端面３１ａが第１の（１１１）面に沿って形成されていることで、保護膜１３１に端面３１ａを形成するための補正パターンを設ける必要が無くなり、各チップ（リザーバ形成基板３０）の間隔を狭くすることができるため、取り個数が増加えてコストダウンを図ることができる。
なお、リザーバ部３１の短手方向に沿った端面３１ｂは第２の（１１１）面を含む面で構成されるため、保護膜１３１に端面３１ｂを形成するための補正パターン（図示なし）を形成する必要がある。この補正パターンは、第１の（１１１）面、つまり端面３１ａに沿って形成すればよいため、補正パターンの形状を比較的自由に設計することができる。したがって、端面３１ｂの形状及び位置も比較的高精度に制御することができる。
次に、図８（ａ）に示すように、このようにリザーバ部３１等を形成したリザーバ形成基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に接合する。このとき、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを、オリフラ面１１０ａ，１３０ａを一致させた状態で接合する。なおリザーバ形成基板用ウェハ１３０の接合方法は特に限定されず、例えば、エポキシ系の接着剤などからなる接着層３５によって流路形成基板用ウェハ１１０に接合すればよい。
次に、図８（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０のリザーバ形成基板用ウェハ１３０とは反対面側を加工して、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みとする。次いで、図８（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に、圧力発生室１２等のインク流路を形成する際のマスクとなる所定パターンの保護膜５２を形成し、この保護膜５２をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５を形成する。すなわち、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によって、弾性膜５０が露出するまで流路形成基板用ウェハ１１０をエッチングすることより、圧力発生室１２等を同時に形成する。また弾性膜５０及び絶縁体膜５５を除去して連通部１５とリザーバ部３１とを連通させてリザーバ１００を形成する。
ここで、上述したように圧力発生室１２は、その長手方向に沿った端面１２ａが流路形成基板１０の（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成され、幅方向に沿った端面１２ｂが第１の（１１１）面と交差する第２の（１１１）面によって構成されている。すなわち、圧力発生室１２の端面１２ａが流路形成基板用ウェハ１１０のオリフラ面１１０ａに沿うように（図５（ａ）参照）、異方性エッチングによって圧力発生室１２を形成する。
その後は、図示しないが、流路形成基板用ウェハ１１０の一方面側の表面、すなわち圧力発生室１２等が開口する表面に、ノズルプレート２０を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上にコンプライアンス基板４０を接合する。そして流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０を図１に示すような一つのチップサイズに分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
このように形成されたインクジェット式記録ヘッドを構成する流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とは、何れも面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなるが、第１の（１１１）面の方向が異なる。例えば、本実施形態では、流路形成基板１０の第１の（１１１）面の方向と、リザーバ形成基板３０の第１の（１１１）面の方向とが直交している。
これにより、流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０の全体の剛性が実質的に向上し、これら流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０に割れが発生するのを防止することができる。すなわち、シリコン単結晶基板は第１の（１１１）面に沿って割れやすいという特性を有するが、接合された２枚の基板（流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０）の第１の（１１１）面の方向が交差していることで第１の（１１１）面に沿った割れの発生を防止することができる。
また流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０の分割方法は、特に限定されないが、以下に説明するようにレーザ光を照射することによって分割するのが好ましい。
具体的には、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、リザーバ形成基板用ウェハ１３０にレーザ光２５０、例えば、ＹＡＧレーザ等を照射し、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の内部に集光点を合わせて切断予定線２１０に沿ってレーザ光２５０を移動させる。すなわち、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の内部に集光点を合わせて所定条件でレーザ光２５０を照射してリザーバ形成基板用ウェハ１３０内部に多光子吸収を発生させて脆弱部１３３を形成する。
なお、この脆弱部１３３は、レーザ光２５０が照射されることでリザーバ形成基板用ウェハ１３０が改質された領域であり、例えば、微小クラックが複数存在するクラック領域、溶融状態又は溶融後再固化した状態である溶融処理領域等のことをいう。このような脆弱部１３３を形成することにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の各リザーバ形成基板３０は、実質的に連結部１３４のみによって連結された状態となる。なお、脆弱部１３３を形成する際、この脆弱部１３３の一部が剥がれ落ちる場合もあるが特に問題はない。
また、脆弱部１３３は、レーザ光２５０の出力、走査速度等の各種条件によっても異なるが、何れにしても集光点近傍のみに形成される。このため、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、切断予定線２１０上の同一領域に、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の厚さ方向で集光点Ｐの位置を変えて複数回レーザ光２５０を走査させることによって脆弱部１３３を形成する。
また同様に、流路形成基板用ウェハ１１０にレーザ光２５０を照射することによって、流路形成基板用ウェハ１１０の切断予定線２００に沿って連結部１１４を残して脆弱部１１３を形成する（図９（ｃ））。
このように脆弱部１１３，１３３（連結部１１４，１３４）を形成した後は、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０を、これら脆弱部１１３，１３３が形成された切断予定線２００，２１０に沿って分割する。つまり流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０から各流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０を切り離して、複数のインクジェット式記録ヘッドを形成する。流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０には脆弱部１１３，１３３が設けられているため、比較的弱い力で流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０を切り離すことができる。
流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０の分割方法は特に限定されず、例えば、エキスパンドリング等を用いて流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０に外力を加えることで、各流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０を切り離すようにしてもよい。なおこの場合、脆弱部１１３，１３３を各ウェハの外周まで連続して形成しておくことが好ましい。
このようにレーザ光２５０を照射することによって脆弱部１１３，１３３を形成し、この脆弱部１１３，１３３で流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０を分割することにより、これらの基板を極めて良好に分割することができる。また、各基板の結晶面方位に拘わらず、所望の方向で各基板を分割することができる。切断幅もブレイクパターンを形成する場合と比べて極めて狭くできるため、取り個数がさらに増加しコストダウンを図ることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、リザーバ１００が、連通部１５とリザーバ部３１とで構成されているが、リザーバ１００の構成はこれに限定されるものではない。例えば、流路形成基板１０の連通部１５を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ１００がリザーバ部３１のみで構成されていてもよい。さらに、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバ部３１からなるリザーバ１００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路を設けるようにし、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接合していてもよい。なお、本願における「接合」とは、直接に接合されている事の他に、このようになんらかの部材を介して接合されている事も意味している。
そして、流路形成基板用ウェハ１１０のオリフラ面が（１１２）面に沿い、リザーバ形成基板ウェハ１３０のオリフラ面が（１１１）面に沿うようにして、図５とは９０度回転した形状で各部を形成しても良い。
また、例えば、上述の実施形態では、接合基板の一例としてリザーバ形成基板３０を例示したが、接合基板はリザーバ形成基板に限定されるものではない。つまり本発明は、流路形成基板と流路形成基板に接合される接合基板とを具備する構成であれば、上述したような効果を奏する。
さらに、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク滴以外の液滴を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ３０ リザーバ形成基板、 ３１ リザーバ部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １３０ リザーバ形成基板用ウェハ、 ３００ 圧電素子
Claims (6)
- 液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、前記圧力発生室内に圧力を付与する圧力発生手段と、前記流路形成基板の一方の面に接合された接合基板とを具備し、
前記流路形成基板が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発生室の長手方向に沿った端面が（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成される一方、
前記接合基板は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなると共に当該接合基板の（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と前記流路形成基板の第１の（１１１）面とが交差する向きで前記流路形成基板に接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 前記接合基板の第１の（１１１）面と前記流路形成基板の第１の（１１１）面とが直交していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
- 前記接合基板が前記圧力発生室の並設方向に沿って延設されて複数の前記圧力発生室とそれぞれ連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板であり、
前記リザーバ部の長手方向に沿った端面が前記第１の（１１１）面に垂直な第２の（１１１）面で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。 - 面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、前記圧力発生室内に圧力を付与する圧力発生手段と、前記流路形成基板の一方の面に接合された面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり前記圧力発生室の並設方向に沿って延設されて複数の前記圧力発生室とそれぞれ連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記流路形成基板が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハを異方性エッチングすることによって、前記圧力発生室を、その長手方向に沿った端面が当該流路形成基板用ウェハの（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面で構成される一方、
前記リザーバ形成基板が複数一体的に形成されるリザーバ形成基板用ウェハを異方性エッチングすることによって、前記リザーバ部を、その長手方向に沿った端面が当該リザーバ形成基板用ウェハの（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面で構成されるように形成する形成工程と、
前記流路形成基板用ウェハと前記リザーバ形成基板用ウェハとを、前記流路形成基板用ウェハの第１の（１１１）面と前記リザーバ形成基板用ウェハの第１の（１１１）面とが交差する方向で接合する接合工程と、
前記流路形成基板用ウェハ及び前記リザーバ形成基板用ウェハを各流路形成基板及びリザーバ形成基板に分割する分割工程と、
を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 - 前記流路形成基板用ウェハと前記リザーバ形成基板用ウェハとのオリフラ面は、一方が（１１１）面に沿い、他方が（１１２）面に沿うことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記分割工程では、前記流路形成基板用ウェハ及び前記リザーバ形成基板用ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射して、レーザ光照射側の表層のみに連結部を残して各ウェハに所定幅で脆弱部を形成し、その後外力を加えることにより、前記脆弱部に沿ってこれらの各ウェハを分割することを特徴とする請求項４又は５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
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