JP5111477B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関する。

近年、インクジェット記録ヘッドの小型化、高密度化を図るために、半導体製造技術を用いて、インク吐出圧発生素子を駆動するための電気制御回路を基板内に内蔵する手法が提案されている。このようなインクジェット記録ヘッドは、複数の吐出口にインクを供給するために、基板の裏面側から基板を貫通させて各ノズルと共通のインク供給口とを連通させ、共通のインク供給口から各々のノズルにインクを供給する構造になっている。このような記録ヘッドについて、吐出口からインクを吐出するためのインク吐出圧発生素子と吐出口間の距離を極めて高い精度で作る製造方法としては、特許文献１に開示された方法が知られている。また、このようなインクジェット記録ヘッドの基板としてシリコン基板を用いる場合には、特許文献２にも開示されているように、異方性エッチング技術を用いてインク供給口を形成することが可能である。

インクジェット記録ヘッドに求められる信頼性の１つとしては、ノズル内にゴミや異物が侵入することを抑制することが挙げられる。この原因としては、インクジェット記録ヘッドの製造過程でノズル内にゴミや異物が混入することや、ゴミや異物がインクと共に送られてきてノズル内に侵入することが考えられる。この課題に対する対策として、インクジェット記録ヘッドにフィルタを設けることが知られている。

例えば、特許文献３では、インク供給口を備えたシリコン基板に対して吐出口及び流路を形成する部材を貼り合わせて構成される記録ヘッドにおいて、ヒーターが設けられた面に、インク供給口をエッチングする際の抵抗材料層を設け、この抵抗材料層に複数の穴を設けることで、インク供給口を形成すると同時にフィルタを形成することを開示している。また、特許文献４では、複数のインク噴出チャンバのそれぞれに対応する個別のインク供給口を設ける構成について開示している。

一方、特許文献５では、シリコン基板にインク供給口を形成する際に、ヒーターが設けられた面とは反対側にある耐エッチングマスクに、サイドエッチングを利用してメンブレンフィルタをインク供給口と同時に設けることについて開示している。

米国特許第５４７８６０６号明細書 米国特許第６１３９７６１号明細書 米国特許第６２６４３０９号明細書 米国特許第６５４３８８４号明細書 特開２０００−９４７００号公報

しかしながら、特許文献３や特許文献４の構成では、インク供給口を備えたシリコン基板に対して吐出口及び流路を形成する部材を貼り合わせて構成されているために、この貼り合わせの際にノズル内にゴミや異物が混入するおそれがある。また、これらの文献に開示されるような、予めシリコン基板上の薄膜にフィルタとなる穴を設けてからシリコン基板にインク供給口を形成する方法では、特許文献２に開示の異方性エッチングのストップ層に穴があいている状態でインク供給口を形成することになる。そのため、特許文献１に開示された方法に上述の文献に開示された方法を適用しようとすると、流路を形成するための溶解可能な樹脂がインク供給口を形成するためのエッチング液に浸されることになり、製造されるヘッドの精度や、高精度のヘッド製造の歩留まりに悪影響を与えるおそれがあった。

一方、特許文献５の方法では、耐エッチングマスクとしてＳｉＯ₂やＳｉＮ等からなる絶縁膜を用いているが、シリコン基板の裏面側に露出している絶縁膜（耐エッチングマスク）は、通常はスパッタリングやＣＶＤ（化学的気相成長法）によって形成される堆積膜として構成されており、その後に行われる工程で様々な液体にさらされて腐蝕したり、また、製造プロセス中に半導体製造装置内で搬送される際に微小な傷が付けられたりすることもあるので、この絶縁膜によるフィルタを最終的な製品が製造されるまで欠陥無く保つのは非常に困難であった。

本発明は上述の技術課題を解決するために想起されたものであり、その目的は、インクジェットヘッドの製造時や使用時に発生するゴミなどの異物による吐出不良を抑制するインクジェットヘッドを提供することである。

本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子へインクを供給するためのインク供給口と、を備える基板と、前記エネルギー発生素子に対応する、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通したインク流路を形成するための流路形成部材と、該流路形成部材と前記基板との間に設けられた、ポリエーテルアミドからなる層及びＳｉＮからなる層からなるフィルタと、を備え、前記基板側から、前記ＳｉＮからなる層と、前記ＳｉＮからなる層上に前記ＳｉＮからなる層と接触した前記ポリエーテルアミドからなる層と、前記ポリエーテルアミドからなる層上に前記ポリエーテルアミドからなる層と接触した前記流路形成部材と、がこの順で形成されており、前記フィルタには複数の穴が設けられ、前記インク供給口の前記流路形成部材側を、前記フィルタの、前記複数の穴が設けられた部分が覆い、前記複数の穴が前記インク供給口と前記インク流路とを連通している。

以上説明したように、本発明によれば、インクジェットヘッドの製造時や使用時に発生するゴミなどの異物による吐出不良を抑制するインクジェットヘッドを提供することができる。

図（ａ）は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式図、図（ｂ）は本発明を適用可能なインクジェットカートリッジの一例を示す斜視図である。 図（Ａ）〜（Ｊ）は、本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を時系列的に示す模式的断面図である。 本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。 図３に示すインクジェットヘッドの裏面側に構成されたフィルタとその周囲の構成を示す模式図である。 図（Ａ）〜（Ｊ）は、本発明の第２の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を時系列的に示す模式的断面図である。 本発明の第３の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。 図（ａ）〜（ｈ）は本発明の第４の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を時系列的に示す模式的断面図である。 図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの説明図であり、図（ａ）はその上面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図（ｃ）は図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。 図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第６の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの説明図であり、図（ａ）はその上面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図（ｃ）は図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式図である。

本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、インク吐出圧発生素子（インク吐出エネルギー発生素子）２が所定のピッチで２列に並んで形成されたＳｉ基板（シリコン基板）１を有している。Ｓｉ基板１には、耐エッチングマスク５（図２（Ａ）参照）をマスクとしてＳｉを異方性エッチングすることによって形成されたインク供給口１３が、インク吐出圧発生素子２の２つの列の間に開口されている。Ｓｉ基板１上には、ノズル形成部材（流路形成部材）９によって、各インク吐出圧発生素子２の上方に開口するインク吐出口１１と、インク供給口１３から各インク吐出口１１に連通する個別のインク流路が形成されている。

このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１３が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そしてこのインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１３を介してインク流路内に充填されたインクに、インク吐出圧発生素子２によって発生する圧力を加えることによって、インク吐出口１１からインク液滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって記録を行う。

このインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、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、さら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、このインクジェット記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、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。

また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すインクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェットカートリッジの一例を示す斜視図である。インクジェットカートリッジ３００は、前述したインクジェット記録ヘッド１００と、該インクジェット記録ヘッド１００へ供給するためのインクを収容するインク収容部２００と、を備え、これらが一体となっている。

（第１の実施例）
次に、図２を参照して、本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。図２は、本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図である。なお、図２の各図は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面を示している。

図２（Ａ）に示すＳｉ基板１は、＜１００＞面の結晶方位を有している。本実施例では、＜１００＞面の結晶方位を有するＳｉ基板１を例に挙げて説明するが、Ｓｉ基板１の面方位はこれに制限されるものではない。

このＳｉ基板１の表面（第１の面）上に絶縁層であるＳｉＯ₂膜３を形成し、その上に、発熱抵抗体等からなるインク吐出圧発生素子２を複数個構成するとともに、不図示の電気信号回路を構成する。さらにその上に、インク吐出圧発生素子２及び電気信号回路の保護膜として使用されるＳｉＮ膜４を全面にわたって形成する。これらの膜３，４の厚さに関しては、インク吐出圧発生素子２が発生する熱の放熱と蓄熱とのバランスを確保して記録ヘッドとしての機能を発揮させるために、ＳｉＯ₂膜３の膜厚は１．１μｍとし、ＳｉＮ膜４の膜厚は０．３μｍとした。一方、Ｓｉ基板１の裏面（第２の面）上には、ＳｉＯ₂やＳｉＮ膜等の絶縁膜からなる耐エッチングマスク５とポリシリコン膜６とを全面にわたって形成する。

次に、Ｓｉ基板１の表面のＳｉＮ膜４上にポジ型レジスト（不図示）をスピンコート等により塗布した後にこれを乾燥させ、図２（Ｂ）に示すように、紫外線やＤｅｅｐ−ＵＶ（遠紫外線）光等によってポジ型レジストの露光および現像を行う。続いて、ポジ型レジストのパターンをマスクとして、露出したＳｉＮ膜４にドライエッチング等を施してフィルタパターン１４を形成し、ポジ型レジストを剥離する。

次に、図２（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１の裏面側のポリシリコン膜層６をドライエッチング等により全て除去する。

次に、図２（Ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面側のＳｉＮ膜４と裏面側の耐エッチングマスク（絶縁膜）５との上にそれぞれポリエーテルアミド樹脂層（ポリエーテルアミド膜）７を形成し、所定のパターニングを行う。ポリエーテルアミド樹脂層７は熱可塑性樹脂からなる。ポリエーテルアミド樹脂層７は、ノズル形成部材となる後述の被覆樹脂層２９の密着性を向上させる役割を果たしているので、ポリエーテルアミド樹脂層７を「密着向上層」とも呼ぶこととする。本実施例では、密着向上層７の素材として熱可塑性ポリエーテルアミド（日立化成工業（株）製、商品名：ＨＬ−１２００）を用いた。この製品は、熱可塑性ポリエーテルアミドを溶剤に溶解した溶液の状態で市販されている。密着向上層７は、そのような市販の熱可塑性ポリエーテルアミドをスピンコート等によってＳｉ基板１の両面上に塗布し、その上に不図示のポジ型レジストを形成してパターニングすることで、図２（Ｄ）に示すように形成することができる。本実施例では、密着向上層７の膜厚を２μｍとした。

次に、図２（Ｅ）に示すように、インク吐出圧発生素子２が構成されているＳｉ基板１の表面上に、インク流路部となるパターン層８を溶解可能な樹脂で形成する。溶解可能な樹脂としては、例えばＤｅｅｐ−ＵＶレジスト（東京応化工業株式会社製、商品名：ＯＤＵＲ）を用いることができる。これをスピンコート等によってＳｉ基板１の表面上に塗布した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光による露光、現像を行うことで、パターン層８が形成される。

次に、図２（Ｆ）に示すように、パターン層８上に感光性樹脂からなる被覆樹脂層９をスピンコート等によって形成する。さらに、被覆樹脂層９上にドライフィルムからなる感光性の撥水層１０を設ける。そして、被覆樹脂層９および撥水層１０に対して紫外線やＤｅｅｐ−ＵＶ光等による露光、現像を行って、インク吐出口１１を形成する。

次に、図２（Ｇ）に示すように、パターン層８と被覆樹脂層９等がパターン形成されているＳｉ基板１の表面および側面を、スピンコート等によって塗布した保護材１２で覆う。保護材１２は、後の工程でＳｉ基板１に異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料からなり、そのため、異方性エッチングを行う際に撥水層１０等が劣化することを防ぐことが可能である。Ｓｉ基板１の裏面側の絶縁膜５は、ポリエーテルアミド樹脂層７をマスクとしてウェットエッチング等を行うことによりパターニングされる。これにより、Ｓｉ基板１の裏面側に異方性エッチングの開始面が露出される。

次に、図２（Ｈ）に示すように、Ｓｉ基板１にインク供給口１３を形成する。インク供給口１３は、Ｓｉ基板１を、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＫＯＨ（水酸化カリウム）等の強アルカリ溶液を用いて異方性エッチングすることによって形成する。その後、ドライエッチング等によりＳｉ基板１の裏面のポリエーテルアミド樹脂層７を除去し、ＳｉＯ₂膜３のインク供給口１３の上側に位置する部分をウェットエッチングによって除去する。なお、インク供給口１３の開口縁の周囲に生じうる絶縁膜５のバリは、ＳｉＯ₂膜３をウェットエッチングする際に除去されるので、絶縁膜５に生じるバリが脱落して異物となることはない。

次に、図２（Ｉ）に示すように、ＳｉＮ膜４をマスクとして、ドライエッチングによってＳｉ基板１の裏面側から密着向上層７のパターニングを行う。この結果、密着向上層７が、ＳｉＮ膜４に形成されたフィルタパターン１４と同様にパターニングされ、無機膜であるＳｉＮ膜４と有機膜である密着向上層７とからなるフィルタ１６が構成される。なお、マスク材として用いたＳｉＮ膜４は、不要であれば、密着向上層７のパターニングを行った後に除去してもよい。この場合は、フィルタ１６は有機膜である密着向上層７のみによって構成されることとなる。

次に、図２（Ｊ）に示すように保護材１２を除去する。さらに、パターン層８の材料（熱可塑性樹脂）をインク吐出口１１およびインク供給口１３を通して溶出させて除去することにより、Ｓｉ基板１と被覆樹脂層９との間にインク流路および発泡室が形成される。パターン層８の材料である熱可塑性樹脂は、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光でウエハの全面を露光することでこの熱可塑性樹脂を現像して軟化させ、現像の際に必要に応じてウエハを超音波浸漬することで、インク吐出口１１およびインク供給口１３を通して溶出させることができる。その後、ウエハを高速に回転させて超音波浸漬用の液体を吹き飛ばし、インク流路および発泡室の内部を乾燥させる。

以上の工程によりノズル部が形成されたウエハを、ダイシングソー等により分離切断してチップ化し、インク吐出圧発生素子２を駆動させるための電気配線（不図示）等を各チップに接合する。その後、インク供給口１３に供給するインクを貯えるチップタンク部材（不図示）を各チップのインク供給口１３側に接合すると、インクジェット記録ヘッドが完成する（図３参照）。

フィルタ１６のフィルタ穴１６ａは、フィルタとしての役割はもちろん、チップタンク（不図示）からインク供給口１３を通ってノズルに供給されるインクの通路としての役割も有している。フィルタとしての性能を高めるには、フィルタ穴１６ａの径をできるだけ小さくし、フィルタ穴１６ａ同士の間隔をできるだけ空けずにフィルタ穴１６ａを配置することが好ましい。しかしその一方で、フィルタ穴１６ａをそのように形成すると、圧損（流抵抗）が起こり、インクの流れが悪くなることから、インク吐出速度に悪影響を与えるので、フィルタ穴１６ａの径と間隔をむやみに小さくすることは好ましくない。このように、フィルタ穴１６ａが構成するフィルタの性能と流抵抗との間にはトレードオフの関係が成り立っている。

図４は、図３に示すインクジェットヘッドの裏面側に構成されたフィルタとその周囲の構成を示す模式図である。

本実施例では、フィルタ１６のフィルタ穴１６ａの直径を６μｍにし、隣接するフィルタ穴１６ａ同士を３μｍの間隔で等間隔に配置した。本実施例では、フィルタ穴１６ａの直径と間隔をこのようにしたが、それら寸法は、個々のインクジェット記録ヘッドに適した寸法、つまり上記のトレードオフの関係を両立させうる寸法とすることが好ましい。

フィルタ１６を通り抜けた異物がインク吐出口１１等を詰まらせることを防ぐために、本実施例の構成では、インク吐出口１１の径およびノズル形成部材９のインク流路の径のいずれか小さい方（図３に示す構成ではインク吐出口１１の径）をＡとし、フィルタ穴１６ａの径をＢとした場合にＡ≧Ｂの関係を有している。インク吐出口１１およびインク流路の径とフィルタ穴１６ａの径とがこの関係を有していれば、フィルタ１６を通り抜ける異物はインク流路およびインク吐出口１１を通り抜けて外部へ排出されるので、異物がインク流路およびインク吐出口１１に詰まることがない。

（第２の実施例）
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。図５は、本発明の第２の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図であり、図５の各図は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面を示している。

図５（Ａ）に示すＳｉ基板２１は、＜１００＞面の結晶方位を有している。本実施例でも、前述の第１実施例と同様、＜１００＞面の結晶方位を有するＳｉ基板２１を例に挙げて説明するが、Ｓｉ基板２１の面方位はこれに制限されるものではない。

Ｓｉ基板１の裏面（第２の面）にＳｉＯ₂やＳｉＮ膜等の絶縁膜からなる耐エッチングマスク５とポリシリコン膜６とを全面にわたって形成し、Ｓｉ基板２１の表面（第１の面）上に絶縁層であるＳｉＯ₂膜２３を１．１μｍの膜厚で形成する。

ＳｉＯ₂膜２３は、ポジ型レジスト（不図示）をスピンコート等により塗布して乾燥させた後に、紫外線やＤｅｅｐ−ＵＶ光等による露光および現像を行い、そのポジ型レジストのパターンをマスクとして、露出したＳｉＯ₂膜２３をドライエッチング等により除去し、ポジ型レジストを剥離することで、パターニングすることができる。本実施例では、このＳｉＯ₂膜２３に、後述するメンブレンフィルタ構造３６となるパターンを形成した。フィルタ穴の直径と間隔は、第１の実施例と同じくそれぞれ６μｍ、３μｍとした。

次に、図５（Ｂ）に示すように、発熱抵抗体等からなる複数個のインク発生圧発生素子２と不図示の電気信号回路とをＳｉＯ₂膜２３に上に構成する。さらにその上に、インク吐出圧発生素子２及び電気信号回路の保護膜として使用されるＳｉＮ膜２４を全面にわたって形成する。その後、Ｓｉ基板２１の裏面側のポリシリコン膜層２６をドライエッチング等により全て除去する。

次に、図５（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板２１の表面側のＳｉＮ膜２４と裏面側の耐エッチングマスク（絶縁膜）２５との上にそれぞれポリエーテルアミド樹脂層２７を形成し、所定のパターニングを行う。本実施例では、密着向上層２７の膜厚を２μｍとした。

次に、図５（Ｄ）に示すように、インク吐出圧発生素子２２が構成されているＳｉ基板２１の表面上に、インク流路部となるパターン層２８を溶解可能な樹脂で形成する。溶解可能な樹脂としては、例えばＤｅｅｐ−ＵＶレジストを用いることができる。これをスピンコート等によってＳｉ基板２１の表面上に塗布した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光による露光、現像を行うことで、パターン層２８が形成される。

次に、図５（Ｅ）に示すように、パターン層２８上に感光性樹脂からなる被覆樹脂層２９をスピンコート等によって形成する。さらに、被覆樹脂層２９上にドライフィルムからなる感光性の撥水層３０を設ける。そして、被覆樹脂層２９および撥水層３０に対して紫外線やＤｅｅｐ−ＵＶ光等による露光、現像を行って、インク吐出口３１を形成する。

次に、図５（Ｆ）に示すように、パターン層２８と被覆樹脂層２９等がパターン形成されているＳｉ基板２１の表面および側面を、スピンコート等によって塗布した保護材３２で覆う。保護材３２は、後の工程で異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料からなり、そのため、異方性エッチングを行う際に撥水層３０等が劣化することを防ぐことが可能である。Ｓｉ基板２１の裏面側の絶縁膜２５は、ポリエーテルアミド樹脂層２７をマスクとしてウェットエッチング等を行うことによりパターニングされる。これにより、Ｓｉ基板２１の裏面側に異方性エッチングの開始面が露出される。

次に、図５（Ｇ）に示すように、Ｓｉ基板２１にインク供給口３３を形成する。インク供給口３３は、Ｓｉ基板２１を、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＫＯＨ（水酸化カリウム）等の強アルカリ溶液を用いて異方性エッチングすることによって形成する。

次に、図５（Ｈ）に示すように、ＳｉＯ₂膜２３をマスクとして、ドライエッチングによってＳｉ基板２１の裏面側からＳｉＮ膜２４のパターニングを行う。その結果、ＳｉＮ膜２４はＳｉＯ₂膜２３のフィルタパターン３５（図５（Ａ）参照）と同様にパターニングされる。

次に、上記のようにパターニングされたＳｉＯ₂膜２３とＳｉＮ膜４をマスクとして、図５（Ｉ）に示すように、ドライエッチングによってＳｉ基板２１の裏面側から密着向上層２７のパターニングを行う。このとき、ＳｉＮ膜２４のフィルタパターン状にパターニングされている部分のインク供給口３３側の面に付着しているＳｉＯ₂膜２３’（図５（Ｈ）参照）は、密着向上層２７のパターニング工程時に除去される。この結果、密着向上層２７がフィルタパターン３５と同様にパターニングされ、ＳｉＮ膜２４と密着向上層２７とからなるメンブレンフィルタ構造３６が構成される。なお、その後、マスク材として用いたＳｉＮ膜２４は、不要であれば、密着向上層２７のパターニングを行った後に除去してもよい。この場合は、メンブレンフィルタ構造３６は有機膜である密着向上層２７のみによって構成されることとなる。

なお、インク供給口３３の開口縁の周囲に生じうる絶縁膜２５のバリは、密着向上層２７のパターニング工程時にＳｉＯ₂膜２３’とともに除去されるので、従来技術のように絶縁膜２５に生じるバリが脱落して異物となることはない。

次に、図５（Ｊ）に示すように保護材３２を除去する。さらに、パターン層２８の材料（熱可塑性樹脂）をインク吐出口３１およびインク供給口３３を通して溶出させることにより、Ｓｉ基板２１と被覆樹脂層２９との間にインク流路および発泡室が形成される。

以上の工程によりノズル部が形成されたＳｉ基板２１を、ダイシングソー等により分離切断してチップ化し、インク吐出圧発生素子２２を駆動させるための電気配線（不図示）等を各チップに接合する。その後、インク供給口３３に供給するインクを貯えるチップタンク部材（不図示）を各チップのインク供給口３３側に接合すると、インクジェット記録ヘッドが完成する。

本実施例の構成でも、メンブレンフィルタ構造３６を通り抜けた異物がインク吐出口３１等を詰まらせることを防ぐために、図５（Ｊ）に示すように、インク吐出口３１の径およびノズル形成部材２９のインク流路の径のいずれか小さい方（図５に示す構成ではインク吐出口３１の径）をＡとし、フィルタ穴３６ａの径をＢとした場合にＡ≧Ｂの関係を有している。インク吐出口３１およびインク流路の径とフィルタ穴３６ａの径とがこの関係を有していれば、メンブレンフィルタ構造３６を通り抜ける異物はインク流路およびインク吐出口３１を通り抜けて外部へ排出される。したがって、異物がインク流路およびインク吐出口３１に詰まることがない。

（第３の実施例）
図６は、本発明の第３の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。

本実施例のインクジェット記録ヘッドは、Ｓｉ基板４１の第１の表面（上面）に設けられている被覆樹脂層（ノズル形成部材）４９および密着向上層４７のうち、インク供給口５３の中央領域に存在する部分によって、メンブレンフィルタ構造５６を支持する支持部６０が構成されている。支持部６０は、第１および第２の実施例で説明したインクジェット記録ヘッドの製造工程において、パターン層の形状を適宜変更するだけで容易に構成することができる。これにより、例えばインクがインク供給口５３から勢い良くノズル流路内に流入してきた場合に、メンブレンフィルタ構造５６がそのインクに押されて破損したりすることを防止することができる。そのため、メンブレンフィルタ構造５６の物理的な破損に対する強度を高めることができる。

なお、図６に示したインクジェット記録ヘッドのその他の構成は図３等に示したものと同様であるので、それらに関する詳しい説明は省略する。

また、本実施例の構成でも、メンブレンフィルタ構造５６を通り抜けた異物がインク吐出口５１等を詰まらせることを防ぐために、図６に示すように、インク吐出口５１の径またはノズル形成部材４９のインク流路の径のいずれか径が小さい方（図６に示す構成ではインク吐出口５１の径）をＡとし、フィルタ穴５６ａの径をＢとした場合にＡ≧Ｂの関係を有している。インク吐出口５１およびインク流路の径とフィルタ穴５６ａの径とがこの関係を有していれば、メンブレンフィルタ構造５６を通り抜ける異物はインク流路およびインク吐出口５１を通り抜けて外部へ排出される。したがって、異物がインク流路およびインク吐出口５１に詰まることがない。

（第４の実施例）
次に、図７を参照して、本発明の第４の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。図７は、本発明の第４の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図であり、図７の各図は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面を示している。

前述の第１の実施例および第２の実施例で説明したインクジェット記録ヘッドの製造工程は、密着向上層として利用する樹脂が感光性を持たない場合に適している。一方、本実施例の製造工程は、密着向上層が感光性を有する樹脂により構成されている場合に適したものとなっている。以下、第１の実施例と比較しながら、本実施例の製造方法について説明する。

はじめに、図７（ａ）に示すように、＜１００＞面の結晶方位を有するＳｉ基板６１を用意し、この基板の表面（第１の面）上に絶縁層であるＳｉＯ₂膜６３を形成する。その上にインク吐出圧力発生素子６２と不図示の電気信号回路を構成し、これらの保護膜となるＳｉＮ膜６４を全面に渡って形成する。一方、基板の裏面（第２の面）側は耐エッチングマスク６５とポリシリコン膜６６とを全面にわたって形成する。なお、Ｓｉ基板６１の第１の面上には、基板材料に対して選択的にエッチングが可能な犠牲層７５が形成されている。

次に、図７（ｂ）に示すように基板裏面のポリシリコン膜６６を除去した後、基板の表面と裏面に樹脂層６７を形成する。本実施例では基板表面と裏面に同じ材料を用いたが、異なる材料を用いても良い。ここで、基板表面に形成する樹脂層６７の材料としては、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料を用いることで、図７（ｃ）に示すように、フィルタ部６７ａをフォトリソグラフィーにより容易に形成可能である。基板裏面に設けられた樹脂層も、公知の方法にて供給口の開口部となるパターンを形成する。

次に、図７（ｄ）に示すようにインク流路となるパターン層６８を形成する。そして、図７（ｅ）に示すように、その上に感光性樹脂からなる被覆樹脂層６９を形成し、撥水層７０を設ける。その後、パターニングによりインク吐出口７１を形成し、図７（ｆ）に示すようにＳｉ基板６１の第１の面上に積層された部材を保護材７２で覆う。また、樹脂層６７をマスクとして耐エッチングマスク６５のパターニングを行う。

この後、図７（ｇ）に示すようにＳｉ基板６１の裏面から、強アルカリ溶液を用いて異方性エッチングによりインク供給口を形成する。ここで、エッチングが犠牲層に達すると、等方性エッチングを開始するが、基板表面にはＳｉＯ₂膜６３及びＳｉＮ膜６４が形成されており、パターン層６８はアルカリ溶液と接することがない。この後、ＳｉＯ₂膜６３をウェットエッチングで、ＳｉＮ膜６４をドライエッチングで除去すると、フィルタ部６７ａが露出する。その後、保護材７２を除去し、パターン層６８を除去することでインク流路と発泡室を形成する。その後は、前述の第１の実施例と同様にすることで、インクジェット記録ヘッドを完成させることが出来る。

（第５の実施例）
図８は、本発明の第５の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを説明するための図であり、図８（ａ）はその上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。

本実施例の記録ヘッドは、図８（ａ）に示すように、所定の吐出口径を有する第１の吐出口８１ａからなる第１の吐出口列と、第１の吐出口８１ａより小さい吐出口径を有する第２の吐出口８１ｂからなる第２の吐出口列とが、インク供給口８２を挟むように設けられている。第１の吐出口８１ａから吐出される液体は、第２の吐出口８１ｂから吐出される液体よりも大きい。本実施例においては、図８（ｂ）及び（ｃ）から明らかなように、フィルタ８５ａ，８５ｂを形成する密着向上層８５は、インク流路のインク吐出圧発生素子８３の近傍を除き、ＳｉＯ₂膜８４ａ及びＳｉＮ膜８９が設けられたＳｉ基板８４の第１の面の全てにわたって設けられている。また、第３の実施例のように、被覆樹脂層（ノズル形成部材）８６の一部に、フィルタ８５ａ，８５ｂを支持するための支持部（支持部材）８６ａが設けられている。ここで、符号８７は撥水層を示し、符号８８は耐エッチングマスク層を示している。

本実施例では、この支持部８６ａにより、フィルタが第１の吐出口列側と第２の吐出口列側とに仕切られている。ここで、第１の吐出口列用のフィルタ８５ａと、第２の吐出口列用のフィルタ８５ｂとは、フィルタの開口径の大きさは同じである。しかし、支持部８６ａがインク供給口８２の中央部より第２の吐出口列側に偏倚して設けられていることにより、第１の吐出口列用のフィルタ８５ａの面積が、第２の吐出口列用のフィルタ８５ｂの面積よりも大きくなっている。

このようにすることで、液体の吐出量の多い第１の吐出口８１ａを備えるインク流路に対しインク供給不足を起こすことなくインクを供給することが出来る。

（第６の実施例）
図９は、本発明の第６の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第６の実施例にかかるインクジェット記録ヘッドを説明するための図であり、図９（ａ）はその上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。

本実施例の記録ヘッドは、図９（ａ）に示すように、所定の吐出口径を有する第１の吐出口９１ａからなる第１の吐出口列と、第１の吐出口９１ａより小さい吐出口径を有する第２の吐出口９１ｂからなる第２の吐出口列とが、インク供給口９２を挟むように設けられている。第１の吐出口９１ａから吐出される液体は、第２の吐出口９１ｂから吐出される液体よりも大きい。本実施例においては、図９（ｂ）及び（ｃ）から明らかなように、フィルタ９５ａ，９５ｂを形成する密着向上層９５は、インク流路のインク吐出圧発生素子９３の近傍を除き、ＳｉＯ₂膜９４ａおよびＳｉＮ膜９９が設けられたＳｉ基板９４の第１の面の全てにわたって設けられている。また、第３の実施例のように、被覆樹脂層（ノズル形成部材）９６の一部に、フィルタ９５ａ，９５ｂを支持するための支持部（支持部材）９６ａが設けられている。ここで、符号９７は撥水層を示し、符号９８は耐エッチングマスク層を示している。

本実施例では、この支持部９６ａにより、フィルタが第１の吐出口列側のフィルタ９５ａと第２の吐出口列側のフィルタ９５ｂとに仕切られている。ここで、第１の吐出口列用のフィルタ９５ａと、第２の吐出口列用のフィルタ９５ｂとは、フィルタの各開口径の大きさが第１の吐出口列用のフィルタ９５ａの方が大きく、かつ、フィルタ自体の面積も、第１の吐出口列用のフィルタ９５ａの方が大きくなっている。

このようにすることで、前述の第５実施例と同様、液体の吐出量の多い第１の吐出口９１ａを備えるインク流路に対しインク供給不足を起こすことなくインクを供給することが出来る。

また、本実施例では、支持部９６ａの強度を補助（補強）するために、保護部材（補強部材）９６ｂが設けられている。本実施例では、保護部材９６ｂの形状は、支持部９６ａとインク流路壁とを連続させたような形状となっているが、この形に限定されるものではない。

１，２１，４１，６１，８４，９４ Ｓｉ基板
３，２３，４３，６３，８４ａ，９４ａ ＳｉＯ₂膜
４，２４，４４，６４，８９，９９ ＳｉＮ膜
７，２７，４７，６７ 密着樹脂層
９，２９，４９，６９，８６，９６ 被覆樹脂層
１３，３３，５３，７３，８２，９２ インク供給口
１４，３５ フィルタパターン
１６，３６，５６ メンブレンフィルタ構造
６７ａ，８５ａ，８５ｂ，９５ａ，９５ｂ フィルタ部
８５，９５ 密着向上層

Claims (3)

1. インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子へインクを供給するためのインク供給口と、を備える基板と、
   前記エネルギー発生素子に対応する、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通したインク流路を形成するための流路形成部材と、
   該流路形成部材と前記基板との間に設けられた、ポリエーテルアミドからなる層及びＳｉＮからなる層からなるフィルタと、を備えたインクジェットヘッドにおいて、
   前記基板側から、前記ＳｉＮからなる層と、前記ＳｉＮからなる層上に前記ＳｉＮからなる層と接触した前記ポリエーテルアミドからなる層と、前記ポリエーテルアミドからなる層上に前記ポリエーテルアミドからなる層と接触した前記流路形成部材と、がこの順で形成されており、
   前記フィルタには複数の穴が設けられ、
   前記インク供給口の前記流路形成部材側を、前記フィルタの、前記複数の穴が設けられた部分が覆い、
   前記複数の穴が前記インク供給口と前記インク流路とを連通している、インクジェットヘッド。
2. 前記流路形成部材は樹脂の硬化物からなり、
   前記基板の、前記ＳｉＮからなる層と接する部分は、無機物からなる膜で構成されている、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記流路形成部材の一部として設けられた支持部材が、前記インク供給口に面する位置で前記フィルタと接している、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。

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