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用基板
【課題】所定の位置にインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を、簡易な工程で効率よく製造することができるインクジェットヘッド用基板の製造方法、および前記製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板を提供する。
【解決手段】ガイド孔形成工程では、インク供給口１０が形成される基板の板面に、インク供給口１０の輪郭に沿って、基板を貫通する複数のガイド孔が形成される。次いで、破断工程では、ガイド孔形成工程において形成された複数のガイド孔によって囲まれた部位に、物理的な力が加えられることで、基板が破断される。その結果、所定の位置にインク供給口１０が形成される。
【解決手段】ガイド孔形成工程では、インク供給口１０が形成される基板の板面に、インク供給口１０の輪郭に沿って、基板を貫通する複数のガイド孔が形成される。次いで、破断工程では、ガイド孔形成工程において形成された複数のガイド孔によって囲まれた部位に、物理的な力が加えられることで、基板が破断される。その結果、所定の位置にインク供給口１０が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルにインクを供給するインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板の製造方法、および前記製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を製造するための種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１が開示している製造方法では、シリコン基板の板面に対し、インク供給口の輪郭に沿う形状の溝部が形成される。形成された溝部に、シリコン基板を貫通する複数のガイド孔が形成される。ガイド孔が形成された溝部にウェットエッチングが施されることで、インク供給口が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００６５４７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示している製造方法では、ガイド孔を形成するためのウェットエッチングの工程に長い時間を要するため、製造の効率を向上させることは困難である。つまり、従来技術では、所定の位置にインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を簡易な工程で効率よく製造することは困難だった。
【０００５】
本発明は、所定の位置にインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を、簡易な工程で効率よく製造することができるインクジェットヘッド用基板の製造方法、および前記製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様に係るインクジェットヘッド用基板の製造方法は、インクを吐出する複数のノズルにインクを供給するインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、前記インク供給口が形成される基板の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って、前記基板を貫通する複数のガイド孔を形成するガイド孔形成工程と、前記複数のガイド孔によって囲まれた部位を、物理的な力によって前記基板から破断して除去することで、前記インク供給口を形成する破断工程とを含む。
【０００７】
第一態様に係るインクジェットヘッド用基板の製造方法によると、複数のガイド孔によって囲まれた部位が物理的な力によって破断されることで、インク供給口が形成される。従って、ウェットエッチングを経る方法に比べて容易に、基板の所定の位置にインク供給口を形成することができる。
【０００８】
前記製造方法は、前記基板の２つの板面のうち、前記複数のノズルが位置する側とは反対の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って溝部を形成する溝部形成工程をさらに含んでも良い。この場合、インク供給口の輪郭には、溝部と複数のガイド孔とが共に形成される。従って、破断工程において基板に与えられる物理的な力の大きさは、複数のガイド孔のみを形成する場合に比べて減少する。よって、より容易に破断工程を実行することができる。さらに、基板のうち物理的な力によって破断させる部分（以下、「破断部」という。）以外の部分に過度の力が加わり難いので、破断させる予定でなかった部分が破壊される可能性も低下する。
【０００９】
前記製造方法は、前記基板のうち、前記インク供給口の輪郭が位置する板面を、前記ノズルからインクを吐出させるためのエネルギー発生素子が形成される板面よりも下げる段部を形成する段部形成工程をさらに含んでもよい。物理的な力で基板を破断させる際に、基板の角部が剥がれ落ちる場合がある。剥がれ落ちる角部の大きさが大きいと、エネルギー発生素子等が破損する可能性がある。しかし、破断される部分の板面を、エネルギー発生素子が形成される板面よりも下げることで、エネルギー発生素子が形成される板面の角部は剥がれ落ち難くなる。よって、歩留まりを向上させることができる。
【００１０】
本発明の第二態様に係るインクジェットヘッド用基板は、前記製造方法によって製造される。従って、前記製造方法によって得られる効果と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インクジェットヘッド用基板１の平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視方向部分断面図である。
【図３】インクジェットヘッド用基板１の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】ヒータ部形成工程（Ｓ１）を説明するための断面図である。
【図５】段部形成工程（Ｓ２）を説明するための断面図である。
【図６】流路形成層形成工程（Ｓ３）および埋め込み材料形成工程（Ｓ４）を説明するための断面図である。
【図７】ノズル形成工程（Ｓ５）を説明するための断面図である。
【図８】溝部形成工程（Ｓ６）を説明するための断面図である。
【図９】溝部形成工程（Ｓ６）を説明するための基板２５の底面図である。
【図１０】ガイド孔形成工程（Ｓ７）および破断工程（Ｓ８）を説明するための断面図である。
【図１１】ガイド孔形成工程（Ｓ７）を説明するための基板２５の底面図である。
【図１２】図１におけるＢ−Ｂ線矢視方向部分断面図である。
【図１３】ガイド孔形成工程（Ｓ７）の変形例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている製造工程、インクジェットヘッド用基板１の構造等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。図１の上側、下側、右側、左側、紙面手前側、紙面奥側のそれぞれを、インクジェットヘッド用基板１の後側、前側、右側、左側、上側、下側として説明する。
【００１３】
図１および図２を参照して、インクジェットヘッド用基板１について説明する。図１に示すように、インクジェットヘッド用基板１は、インク吐出ユニット５とフレキシブルプリント基板２０とを備える。インク吐出ユニット５は、複数のノズル２を備える。複数のノズル２は前後方向に並べて設けられている。隣接するノズル２の間には隔壁３が形成されており、隔壁３によって囲まれた空間がインク室４となる。複数のノズル２の右方には、外部から複数のノズル２にインクを供給するための開口であるインク供給口１０が設けられている。インク供給口１０の輪郭には、破断部１１と突出部１２とが交互に形成されている。破断部１１および突出部１２の詳細については後述する。
【００１４】
フレキシブルプリント基板２０は、インク吐出ユニット５の左部に接続している。フレキシブルプリント基板２０には、２つの電源用電極パッド２１と、ノズル２の数と同数のチャンネル用電極パッド２３とが前後方向に並べて配置されている。２つの電源用電極パッド２１は、複数のチャンネル用電極パッド２３の外側に位置する。電源用電極パッド２１は電源Ｖｃｃ（図示外）に接続する。さらに、２つの電源用電極パッド２１の間には共通配線２２が接続している。共通配線２２は、後端側（図１の上側）の電源用電極パッド２１から右方に延び、前方に屈曲する。共通配線２２は、複数のノズル２に沿って前方に真っ直ぐに延び、左方に屈曲して、前端側の電源用電極パッド２１に接続する。複数のチャンネル用電極パッド２３の各々は、図示しないＮ個のチャンネル（Ｃｈ１〜ＣｈＮ、Ｎはノズル２の数）の各々に接続する。複数の電極パッド２１，２３の配置間隔は、複数のノズル２の配置間隔よりも大きい。なお、Ｃｈ１〜ＣｈＮの各々は、図示しないＧＮＤに接続されており、且つ、ＯＮ（接続）とＯＦＦ（非接続）とがスイッチによって切り替えられる。
【００１５】
図２に示すように、インク吐出ユニット５は、複数の層が積層された積層構造を有する。複数のノズル２の各々の直下には、ヒータ部１５が設けられている。ヒータ部１５の各々の左端は第一導通路１６に接続し、右端は第二導通路１７に接続する。
【００１６】
図１に示すように、複数の第一導通路１６は、複数のチャンネル用電極パッド２３にそれぞれ接続している。チャンネル用電極パッド２３の配置間隔がノズル２の配置間隔よりも大きいため、複数の第一導通路１６は放射状に広がっている。従って、複数の第一導通路１６の間隔が広がらない場合に比べて、電力（信号）が他の第一導通路１６に伝わる現象（容量結合によるクロストーク）は低下する。製造上の理由や経年劣化等に起因するショートも生じにくい。また、複数の第二導通路１７は全て共通配線２２に接続している。なお、第一導通路１６の各々には、ヒータ部１５における発熱量を調整するための調整抵抗部（図示外）が設けられる構成でもよい。
【００１７】
ノズル２からインクが吐出される原理について説明する。例えば、Ｎ番目のチャンネルがスイッチによってＯＮとされると、電源によって供給される電流が、共通配線２２（図１参照）を通じてＮ番目の導通路１６，１７に流れる。図２に示すように、ヒータ部１５は、第一導通路１６と第二導通路１７とが離間した部位である。第一導通路１６および第二導通路１７の底部には抵抗体２６が接触している。導通路１６，１７が形成された部分では、電流は導通路１６，１７を流れるため、抵抗体２６に電流が流れて発熱が生じることはない。一方で、ヒータ部１５では導電路１６，１７が途切れているため、電流は抵抗体２６を流れて発熱が生じる。つまり、抵抗体２６のうち第一導通路１６と第二導通路１７との間の部位は、電流が流れることで発熱する発熱抵抗部１８となる。発熱抵抗部１８で発熱が生じると、インク室４内のインクが気化して体積が急激に増大する。その結果、Ｎ番目のインク室４内のインクが気泡に押し出され、Ｎ番目のノズル２からインクが吐出される。
【００１８】
図２を参照して、インク吐出ユニット５が備える各層について説明する。インク吐出ユニット５は、下から順に、基板２５、抵抗体２６、配線導体２７、保護層２８、流路形成層２９、およびノズル形成層３０を備える。基板２５はシリコン（Ｓｉ）基板であり、インクジェットヘッド用基板１の全体を支持する。基板２５にはインク供給口１０が形成される。抵抗体２６は、電流が流れることで発熱を生じさせる物質で形成される層である。本実施形態では、抵抗体２６を形成する物質としてタンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）を用いた。配線導体２７は、伝導性を有する物質で形成されればよい。詳細は後述するが、配線導体２７の一部が除去されることで、第一導通路１６および第二導通路１７が形成される。本実施形態では、Ａｌ−Ｃｕ合金によって配線導体２７を形成した。保護層２８は、配線導体２７および抵抗体２６を覆ってインクから保護する。本実施形態では、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）で保護層２８を形成した。流路形成層２９は、保護層２８とノズル形成層３０とを離間させてインクの流路を形成する。ノズル形成層３０にはノズル２が形成される。本実施形態では、エポキシ樹脂によって流路形成層２９およびノズル形成層３０を形成した。
【００１９】
図３から図１１を参照して、インクジェットヘッド用基板１の製造工程について説明する。図３に示すように、製造工程が開始されると、ヒータ部形成工程（Ｓ１）が実行される。図４に示すように、ヒータ部形成工程（Ｓ１）では、まず基板２５の上面の全面にタンタルアルミニウムの膜が成膜される。タンタルアルミニウムの膜に感光性レジストが塗布され、配線導体２７（図２参照）の形状（平面視鉤状）のパターンと同じパターンがマスク露光される。次いで、露光されていない部分がエッチングによって除去されて、平面視鉤状の抵抗体２６が複数形成される。抵抗体２６の形状に一致するように、抵抗体２６の上面に、平面視鉤状の複数の配線導体２７が形成される。配線導体２７の形成方法には、例えば、抵抗体２６の形成方法と同様に、成膜・マスク露光・エッチングを用いればよい。
【００２０】
次いで、配線導体２７のうちヒータ部１５に位置する部分が、レーザトリミング、サンドブラスト、エッチング等の物理的または化学的方法によって除去される。その結果、抵抗体２６のうちヒータ部１５に位置する部分は、電流が流れて発熱する発熱抵抗部１８（エネルギー発生素子）となる。除去されずに残存した配線導体２７は、第一導通路１６および第二導通路１７となる。なお、図示しないが、配線導体２７のうちヒータ部１５とは離間した部分の一部も除去される。その結果、調整抵抗部が形成される。調整抵抗部の抵抗値（つまり、配線導体２７を除去する部分の長さ）を調整することで、ヒータ部１５における発熱量を調整することができる。次いで、抵抗体２６、第一導通路１６、および第二導通路１７の全てを覆うように、スパッタリングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって保護層２８が形成され、ヒータ部形成工程（Ｓ１）は終了する。
【００２１】
なお、図示しないが、基板２５と抵抗体２６の間に、抵抗体２６から基板２５への熱の伝導を防止する蓄熱層を設けても良い。例えば、基板２５の表面を熱酸化させることで形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層を蓄熱層とすればよい。また、タンタル（Ｔａ）からなる対キャビテーション膜（図示外）を保護層２８の上面に形成してもよい。対キャビテーション膜は、キャビテーションによってヒータ部１５の中央付近に何度も衝撃力が加わって保護層２８に壊食が起きることを防止し、ヒータ部１５の耐久性を向上させる。キャビテーションとは、液体の圧力差によって短時間で気泡の発生と消滅が生じる現象である。
【００２２】
次いで、段部形成工程（Ｓ２）が実行される。図５に示すように、段部形成工程（Ｓ２）では、保護層２８および基板２５の上部の一部がエッチング等によって除去されることで、平面視矩形状の段部３５が形成される。段部３５が形成される範囲は、インク供給口１０（図２参照）が形成される部分よりも広い範囲であり、且つ、ヒータ部１５、第一導通路１６、および第二導通路１７と重複しない範囲である。段部３５が形成されることで、インク供給口１０（図２参照）の輪郭が位置する板面３６は、エネルギー発生素子である発熱抵抗部１８が形成される板面３７よりも下がる。詳細は後述するが、段部３５を形成することで、インク供給口１０の形成時に発熱抵抗部１８等が破損する可能性が低下する。
【００２３】
次いで、流路形成層形成工程（Ｓ３）が実行される。図６に示すように、流路形成層形成工程（Ｓ３）では、複数のノズル２とインク供給口１０（図１および図２参照）とを全て取り囲む環状の流路形成層２９が、保護層２８の上面に形成される。
【００２４】
次いで、埋め込み材料形成工程（Ｓ４）が実行される。図６に示すように、埋め込み材料形成工程（Ｓ４）では、保護層２８および流路形成層２９を全て覆うように埋め込み材料３９が形成される。埋め込み材料３９の物質は、例えばＡＺ（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ）等を用いることができる。図示しないが、形成された埋め込み材料３９は、流路形成層２９よりも上方の位置まで、上面が平坦になるように切削される。その後、流路形成層２９の上面が露出するまで、埋め込み材料３９の上部が溶解される。その結果、流路形成層２９の上面と埋め込み材料３９の上面とは同一平面上に位置する。
【００２５】
次いで、ノズル形成工程（Ｓ５）が実行される。ノズル形成工程（Ｓ５）では、図７に示すように、平坦に形成された流路形成層２９および埋め込み材料３９（図７では省略）の上面に、ノズル形成層３０が形成される。ノズル形成層３０に対し、複数のノズル２が形成される。本実施形態では、フォトリソグラフィによって複数のノズル２が形成されるが、ノズル２の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、あらかじめノズル２が形成されたフィルムをノズル形成層３０として用いてもよい。次いで、残存している埋め込み材料３９が除去される。以上の工程によって、ノズル２およびインク室４が形成される。なお、保護層２８の上面からノズル形成層３０の上面までの距離は、約５０μｍである。
【００２６】
次いで、溝部形成工程（Ｓ６）が実行される。溝部形成工程（Ｓ６）では、図８に示すように、基板２５の２つの板面のうち、複数のノズル２が位置する側とは反対側の板面（図８の下側の板面）に溝部４０が形成される。本実施形態では、基板２５の厚みが約６００μｍであるのに対し、溝部４０の深さは約５５０〜５７０μｍであるが、寸法は適宜変更できる。溝部４０の深さを深くする程、後述する破断工程（Ｓ８）において容易に基板２５を破断させることができる。溝部４０の深さを浅くする程、後述する破断部１１（図２等参照）の大きさが大きくなり、塵および気泡等が係止し易い。以上の要素を考慮して溝部４０の深さを決定するとよい。図９に示すように、溝部４０は、その後に形成されるインク供給口１０（図１等参照）の輪郭に沿って矩形環状に形成される。本実施形態では、基板２５を台座に設置し、エンドミルを用いて基板２５の背面を切削することで、溝部４０を形成した。なお、エンドミルを用いる場合、数回の工程に分けて徐々に溝部４０を切削するのが望ましい。数回の工程に分けることで、基板２５が破損する可能性を低下させることができる。
【００２７】
次いで、ガイド孔形成工程（Ｓ７）が実行される。図１０および図１１に示すように、ガイド孔形成工程（Ｓ７）では、インク供給口１０（図１等参照）の輪郭に沿って（つまり、溝部４０に）、基板２５の板面を厚み方向に貫通するガイド孔４２が複数形成される。ガイド孔４２は、物理的な力で基板２５を破断させて正確な形状のインク供給口１０を形成するために設けられる。本実施形態では、ガイド孔４２は、基板２５を台座に設置した状態で、ドリル８を用いて基板２５の底面側（図１０の下側）から穿設される。
【００２８】
図１０に示すように、ガイド孔形成工程（Ｓ７）では、先端側ほど径が細くなるドリル８が、基板２５の底面から挿入される。ドリル８の先端が基板２５を貫通した直後に、ドリル８が下方に引き戻される。その結果、ガイド孔４２の上端部分（ノズル２に最も近い部分）には、他の部分よりも径が小さい縮径部４３が形成される。
【００２９】
インク供給口１０の輪郭（つまり、溝部４０）のうち、前後方向に並べて設けられたノズル２に近接して、複数のノズル２に沿って延びる部分を、ノズル近傍部分４１とする。図１１に示すように、ノズル近傍部分４１では、隔壁３に対向する位置（隔壁３の右方）にガイド孔４２が形成される。つまり、ノズル近傍部分４１では、ノズル２に対向する位置にはガイド孔４２は形成されない。
【００３０】
ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の数（図１１に示す例では６個）が、ノズル近傍部分４１に並設してあるノズル２の数（図１１に示す例では１０個）よりも少なくなるように、ガイド孔４２が形成される。
【００３１】
ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の密度（単位長さ当たりの個数）は、インク供給口１０の輪郭におけるノズル近傍部分４１以外の部分の密度よりも低い。つまり、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の間隔の平均Ｄは、ノズル近傍部分４１以外の部分におけるガイド孔４２の間隔の平均Ｌよりも長い。
【００３２】
次いで、破断工程（Ｓ８）が実行される。破断工程（Ｓ８）では、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位が、物理的な力によって基板２５から破断されることで、インク供給口１０が形成される。本実施の形態では、図１０に示すように、基板２５が台座に設置された状態で、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位が下方に吸引されることで、基板２５が破断、除去される。
【００３３】
前述したように、インク供給口１０の輪郭には、溝部４０と複数のガイド孔４２とが共に形成される。従って、破断工程（Ｓ８）において基板２５に与えられる物理的な力の大きさは、複数のガイド孔４２のみを形成する場合に比べて減少する。よって、より容易且つ正確に基板２５を破断させることができる。基板２５に過度の力が加わって必要な構造が破壊される可能性は低下する。微小なクラック（ひび）によってインクの漏れ等の不具合が生じる可能性も低下する。
【００３４】
物理的な力で基板２５を破断させる際に、破断される部分の角部が剥がれ落ちる場合がある。剥がれ落ちる角部の大きさが大きいと、ヒータ部１５、第一導通路１６、第二導通路１７（図８等参照）等が破損する可能性がある。しかし、本実施形態に係る製造工程では、基板２５の上面に段部３５が形成されている。従って、ヒータ部１５等が形成される層（抵抗体２６、配線導体２７、および保護層２８）は破断されることは無く、仮に基板２５の角部が剥がれ落ちてもヒータ部１５等が破損する可能性は低い。よって、本実施形態に係る製造工程によると、歩留まりを向上させることができる。以上の工程によって、インクジェットヘッド用基板１のインク吐出ユニット５（図１参照）が製造される。
【００３５】
以上の製造工程によって製造されるインクジェットヘッド用基板１の特徴について説明する。本実施形態の製造工程では、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位が物理的な力によって破断されることで、インク供給口１０が形成される。詳細には、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位に物理的な力を加えると、隣り合う２つのガイド孔４２によって挟まれる部分に力が集中して破断が生じる。その結果、複数のガイド孔４２に沿った形状のインク供給口１０が形成される。従って、ウェットエッチングを用いてインク供給口を形成する従来の方法に比べて、短時間で容易にインク供給口１０を形成することができる。
【００３６】
図１および図２に示すように、基板２５のうち物理的な力で破断された部分（以下、「破断部１１」という）には凹凸が生じる。インクが破断部１１を通過すると、インクに含まれる塵および気泡等は破断部１１の凹凸に引っ掛かる。よって、本実施形態の製造工程によると、塵および気泡等のノズル２への流入を抑制できるインクジェットヘッド用基板１を、容易に効率よく製造することができる。
【００３７】
図１１に示すように、ノズル近傍部分４１では、隔壁３に対向する位置にガイド孔４２が形成される。つまり、本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記インク供給口１０の輪郭のうち、並べて設けられた前記複数のノズル２に沿って延びる部分の前記ガイド孔４２を、前記複数のノズル２の各々を隔てる隔壁３に対向する位置に形成する。その結果、図１に示すように、ノズル２の各々は破断部１１に対向する。従って、インクは、インク供給口１０から各ノズル２に流入する際に破断部１１を通過し易くなる。よって、インクジェットヘッド用基板１は、塵および気泡等をより効率よく破断部１１で係止し、塵および気泡等のノズル２への流入を抑制することができる。
【００３８】
図１１に示すように、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の数は、ノズル近傍部分４１に並設してあるノズル２の数よりも少ない。つまり、本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記インク供給口１０の輪郭のうち、並べて設けられた前記複数のノズル２に沿って延びる部分に形成する前記ガイド孔４２の数を、前記複数のノズル２の数よりも少なくする。従って、図１に示すように、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の数がノズル２の数以上である場合に比べて、破断部１１を通過するインクの量は多くなる。よって、インクジェットヘッド用基板１は、塵および気泡等をより効率よく破断部１１で係止することができる。多くのガイド孔４２を形成する必要がないため、作業の効率も向上する。
【００３９】
図１１に示すように、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の密度（単位長さ当たりの個数）は、他の部分の密度よりも低い。つまり、本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記インク供給口１０の輪郭のうち、並べて設けられた前記複数のノズル２に沿って延びる部分の前記ガイド孔４２の密度を、前記複数のノズル２に沿って延びる部分以外の部分の前記ガイド孔４２の密度よりも低くする。従って、図１に示すように、インク供給口１０のノズル２側の輪郭では、他の輪郭よりも破断部１１が形成される割合が高い。インクはインク供給口１０からノズル２へ向けて流れるため、多くのインクがノズル２側の輪郭を通過する。よって、効率よく塵および気泡等を係止できる。ノズル２側の輪郭以外の輪郭では、破断部１１が形成される箇所が相対的に少ないため、破断に必要な力が小さくなり、容易に基板２５を破断させることができる。
【００４０】
本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記複数のガイド孔４２の各々に、径が縮小された縮径部４３を形成する。その結果、図１２に示すように、基板２５が破断されてインク供給口１０が形成されると、ガイド孔４２の縮径部４３（図１０参照）が存在していた部分には、インク供給口１０の内側に向かって突出する突出部１２が形成される。突出部１２が亀裂等を有すると、塵および気泡等は突出部１２に引っ掛かる。さらに、突出部１２が形成された部分では、インクの流れが妨げられる。従って、突出部１２が形成されない場合に比べて、突出部１２の間に位置する破断部１１（図１および図２参照）のインク流量が増加する。よって、インクジェットヘッド用基板１は、より効率よく塵および気泡等を係止することができる。ガイド孔４２の上端部に縮径部４３を形成すれば、突出部１２がノズル２に近い位置に形成され、ノズル２への塵等の流入を抑制する効率が向上する。また、図１０に示すように、溝部４０の幅は、ガイド孔４２の径よりも広く形成されている。この場合、図１２に示すように、ガイド孔４２の下端と溝部４０との間に角部４６が形成され、角部４６に塵および気泡等が引っ掛かる。よって、より多くの塵および気泡等を係止することができる。
【００４１】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは言うまでもない。図１３を参照して、ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）の変形例について説明する。図１３に示す変形例では、ガイド孔４２が形成される前に、ドリル８を挿入するためのドリル挿入用孔４８がノズル形成層３０に穿設される。ドリル挿入用孔４８は、ノズル２を形成する場合と同様の方法で穿設されればよい。次いで、ドリル挿入用孔４８からドリル８が挿入され、基板２５の上方からガイド孔４２が穿設される。ガイド孔４２の穿設が終了すると、インク漏れを防止するために、ドリル挿入用孔４８が閉塞される。以上のように、ガイド孔４２の形成方法は、上記実施形態で例示した方法に限られない。また、ガイド孔４２、溝部４０等は、フォトリソグラフィ、エッチング等を用いて形成してもよい。
【００４２】
本発明はその他の変更も可能である。上記実施形態では、吸引によって基板２５に物理的な力を加え、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位を破断させている。しかし、吸引以外の方法で物理的な力を加えてもよい。例えば、基板２５を押圧してもよい。物体を基板２５に衝突させることで基板２５を破断させてもよい。微小粒子を衝突させて物体を除去加工する工法（所謂サンドブラスト工法）を使用し、基板２５を削って破断させてもよい。この場合でも、エッチング工程を経ることなく、破断部１１を備えたインクジェットヘッド用基板１を製造することができる。つまり、破断部１１に凹凸を形成できる物理的な力を用いれば、インクに含まれる塵および気泡等のノズルへの流入を抑制できるインクジェットヘッド用基板１を、簡易な工程で効率よく製造することができる。
【００４３】
前述したように、ガイド孔４２を形成する位置、ガイド孔４２の数、ガイド孔４２の密度を規定することで、より効率よく塵および気泡等を係止することができる。しかし、ガイド孔４２の位置、数、密度を規定しなくても本発明が実現できることは言うまでもない。同様に、溝部４０を形成せずにガイド孔４２のみを形成して基板２５を破断させることも可能である。また、溝部４０の断面形状をＵ字状等に変更してもよい。
【００４４】
上記実施形態では、基板２５の上面に段部３５を形成することで、ヒータ部１５等が破損する可能性を低下させている。しかし、段部３５を形成せずに基板２５を破断させることも可能である。この場合、本発明における「インク供給口が形成される基板」とは、基板２５のみでなく、基板２５と保護層２８とが積層された部位となる。つまり、ガイド孔４２は、基板２５および保護層２８を共に貫通するように形成され、基板２５および保護層２８が物理的な力で破断される。また、段部３５の高さを変更できることは言うまでもない。例えば、保護層２８にのみ段部３５を形成してもよい。
【００４５】
上記実施形態では、縮径部４３はガイド孔４２の上端部（ノズル２側の端部）に形成される。ガイド孔４２の上端部に縮径部４３を形成すれば、突出部１２がノズル２に近い位置に形成され、ノズル２への塵等の流入を抑制する効率が向上する。しかし、ガイド孔４２の上端部以外の部位に縮径部４３を形成してもよい。縮径部４３の形成方法を変更してもよい。また、縮径部４３を形成しなくても本発明は実現できる。
【００４６】
図３に示す工程の順番を変更してもよい。例えば、段部形成工程（Ｓ２）を実行した後にヒータ部形成工程（Ｓ１）を実行してもよい。ガイド孔形成工程（Ｓ７）を実行した後に溝部形成工程（Ｓ６）を実行してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ インクジェットヘッド用基板
２ ノズル
３ 隔壁
１０ インク供給口
１１ 破断部
１２ 突出部
１５ ヒータ部
１６ 第一導通路
１７ 第二導通路
１８ 発熱抵抗部
２５ 基板
２６ 抵抗体
２７ 配線導体
３０ ノズル形成層
３５ 段部
４０ 溝部
４２ ガイド孔
４３ 縮径部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルにインクを供給するインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板の製造方法、および前記製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を製造するための種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１が開示している製造方法では、シリコン基板の板面に対し、インク供給口の輪郭に沿う形状の溝部が形成される。形成された溝部に、シリコン基板を貫通する複数のガイド孔が形成される。ガイド孔が形成された溝部にウェットエッチングが施されることで、インク供給口が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００６５４７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示している製造方法では、ガイド孔を形成するためのウェットエッチングの工程に長い時間を要するため、製造の効率を向上させることは困難である。つまり、従来技術では、所定の位置にインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を簡易な工程で効率よく製造することは困難だった。
【０００５】
本発明は、所定の位置にインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板を、簡易な工程で効率よく製造することができるインクジェットヘッド用基板の製造方法、および前記製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様に係るインクジェットヘッド用基板の製造方法は、インクを吐出する複数のノズルにインクを供給するインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、前記インク供給口が形成される基板の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って、前記基板を貫通する複数のガイド孔を形成するガイド孔形成工程と、前記複数のガイド孔によって囲まれた部位を、物理的な力によって前記基板から破断して除去することで、前記インク供給口を形成する破断工程とを含む。
【０００７】
第一態様に係るインクジェットヘッド用基板の製造方法によると、複数のガイド孔によって囲まれた部位が物理的な力によって破断されることで、インク供給口が形成される。従って、ウェットエッチングを経る方法に比べて容易に、基板の所定の位置にインク供給口を形成することができる。
【０００８】
前記製造方法は、前記基板の２つの板面のうち、前記複数のノズルが位置する側とは反対の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って溝部を形成する溝部形成工程をさらに含んでも良い。この場合、インク供給口の輪郭には、溝部と複数のガイド孔とが共に形成される。従って、破断工程において基板に与えられる物理的な力の大きさは、複数のガイド孔のみを形成する場合に比べて減少する。よって、より容易に破断工程を実行することができる。さらに、基板のうち物理的な力によって破断させる部分（以下、「破断部」という。）以外の部分に過度の力が加わり難いので、破断させる予定でなかった部分が破壊される可能性も低下する。
【０００９】
前記製造方法は、前記基板のうち、前記インク供給口の輪郭が位置する板面を、前記ノズルからインクを吐出させるためのエネルギー発生素子が形成される板面よりも下げる段部を形成する段部形成工程をさらに含んでもよい。物理的な力で基板を破断させる際に、基板の角部が剥がれ落ちる場合がある。剥がれ落ちる角部の大きさが大きいと、エネルギー発生素子等が破損する可能性がある。しかし、破断される部分の板面を、エネルギー発生素子が形成される板面よりも下げることで、エネルギー発生素子が形成される板面の角部は剥がれ落ち難くなる。よって、歩留まりを向上させることができる。
【００１０】
本発明の第二態様に係るインクジェットヘッド用基板は、前記製造方法によって製造される。従って、前記製造方法によって得られる効果と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インクジェットヘッド用基板１の平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視方向部分断面図である。
【図３】インクジェットヘッド用基板１の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】ヒータ部形成工程（Ｓ１）を説明するための断面図である。
【図５】段部形成工程（Ｓ２）を説明するための断面図である。
【図６】流路形成層形成工程（Ｓ３）および埋め込み材料形成工程（Ｓ４）を説明するための断面図である。
【図７】ノズル形成工程（Ｓ５）を説明するための断面図である。
【図８】溝部形成工程（Ｓ６）を説明するための断面図である。
【図９】溝部形成工程（Ｓ６）を説明するための基板２５の底面図である。
【図１０】ガイド孔形成工程（Ｓ７）および破断工程（Ｓ８）を説明するための断面図である。
【図１１】ガイド孔形成工程（Ｓ７）を説明するための基板２５の底面図である。
【図１２】図１におけるＢ−Ｂ線矢視方向部分断面図である。
【図１３】ガイド孔形成工程（Ｓ７）の変形例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている製造工程、インクジェットヘッド用基板１の構造等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。図１の上側、下側、右側、左側、紙面手前側、紙面奥側のそれぞれを、インクジェットヘッド用基板１の後側、前側、右側、左側、上側、下側として説明する。
【００１３】
図１および図２を参照して、インクジェットヘッド用基板１について説明する。図１に示すように、インクジェットヘッド用基板１は、インク吐出ユニット５とフレキシブルプリント基板２０とを備える。インク吐出ユニット５は、複数のノズル２を備える。複数のノズル２は前後方向に並べて設けられている。隣接するノズル２の間には隔壁３が形成されており、隔壁３によって囲まれた空間がインク室４となる。複数のノズル２の右方には、外部から複数のノズル２にインクを供給するための開口であるインク供給口１０が設けられている。インク供給口１０の輪郭には、破断部１１と突出部１２とが交互に形成されている。破断部１１および突出部１２の詳細については後述する。
【００１４】
フレキシブルプリント基板２０は、インク吐出ユニット５の左部に接続している。フレキシブルプリント基板２０には、２つの電源用電極パッド２１と、ノズル２の数と同数のチャンネル用電極パッド２３とが前後方向に並べて配置されている。２つの電源用電極パッド２１は、複数のチャンネル用電極パッド２３の外側に位置する。電源用電極パッド２１は電源Ｖｃｃ（図示外）に接続する。さらに、２つの電源用電極パッド２１の間には共通配線２２が接続している。共通配線２２は、後端側（図１の上側）の電源用電極パッド２１から右方に延び、前方に屈曲する。共通配線２２は、複数のノズル２に沿って前方に真っ直ぐに延び、左方に屈曲して、前端側の電源用電極パッド２１に接続する。複数のチャンネル用電極パッド２３の各々は、図示しないＮ個のチャンネル（Ｃｈ１〜ＣｈＮ、Ｎはノズル２の数）の各々に接続する。複数の電極パッド２１，２３の配置間隔は、複数のノズル２の配置間隔よりも大きい。なお、Ｃｈ１〜ＣｈＮの各々は、図示しないＧＮＤに接続されており、且つ、ＯＮ（接続）とＯＦＦ（非接続）とがスイッチによって切り替えられる。
【００１５】
図２に示すように、インク吐出ユニット５は、複数の層が積層された積層構造を有する。複数のノズル２の各々の直下には、ヒータ部１５が設けられている。ヒータ部１５の各々の左端は第一導通路１６に接続し、右端は第二導通路１７に接続する。
【００１６】
図１に示すように、複数の第一導通路１６は、複数のチャンネル用電極パッド２３にそれぞれ接続している。チャンネル用電極パッド２３の配置間隔がノズル２の配置間隔よりも大きいため、複数の第一導通路１６は放射状に広がっている。従って、複数の第一導通路１６の間隔が広がらない場合に比べて、電力（信号）が他の第一導通路１６に伝わる現象（容量結合によるクロストーク）は低下する。製造上の理由や経年劣化等に起因するショートも生じにくい。また、複数の第二導通路１７は全て共通配線２２に接続している。なお、第一導通路１６の各々には、ヒータ部１５における発熱量を調整するための調整抵抗部（図示外）が設けられる構成でもよい。
【００１７】
ノズル２からインクが吐出される原理について説明する。例えば、Ｎ番目のチャンネルがスイッチによってＯＮとされると、電源によって供給される電流が、共通配線２２（図１参照）を通じてＮ番目の導通路１６，１７に流れる。図２に示すように、ヒータ部１５は、第一導通路１６と第二導通路１７とが離間した部位である。第一導通路１６および第二導通路１７の底部には抵抗体２６が接触している。導通路１６，１７が形成された部分では、電流は導通路１６，１７を流れるため、抵抗体２６に電流が流れて発熱が生じることはない。一方で、ヒータ部１５では導電路１６，１７が途切れているため、電流は抵抗体２６を流れて発熱が生じる。つまり、抵抗体２６のうち第一導通路１６と第二導通路１７との間の部位は、電流が流れることで発熱する発熱抵抗部１８となる。発熱抵抗部１８で発熱が生じると、インク室４内のインクが気化して体積が急激に増大する。その結果、Ｎ番目のインク室４内のインクが気泡に押し出され、Ｎ番目のノズル２からインクが吐出される。
【００１８】
図２を参照して、インク吐出ユニット５が備える各層について説明する。インク吐出ユニット５は、下から順に、基板２５、抵抗体２６、配線導体２７、保護層２８、流路形成層２９、およびノズル形成層３０を備える。基板２５はシリコン（Ｓｉ）基板であり、インクジェットヘッド用基板１の全体を支持する。基板２５にはインク供給口１０が形成される。抵抗体２６は、電流が流れることで発熱を生じさせる物質で形成される層である。本実施形態では、抵抗体２６を形成する物質としてタンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）を用いた。配線導体２７は、伝導性を有する物質で形成されればよい。詳細は後述するが、配線導体２７の一部が除去されることで、第一導通路１６および第二導通路１７が形成される。本実施形態では、Ａｌ−Ｃｕ合金によって配線導体２７を形成した。保護層２８は、配線導体２７および抵抗体２６を覆ってインクから保護する。本実施形態では、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）で保護層２８を形成した。流路形成層２９は、保護層２８とノズル形成層３０とを離間させてインクの流路を形成する。ノズル形成層３０にはノズル２が形成される。本実施形態では、エポキシ樹脂によって流路形成層２９およびノズル形成層３０を形成した。
【００１９】
図３から図１１を参照して、インクジェットヘッド用基板１の製造工程について説明する。図３に示すように、製造工程が開始されると、ヒータ部形成工程（Ｓ１）が実行される。図４に示すように、ヒータ部形成工程（Ｓ１）では、まず基板２５の上面の全面にタンタルアルミニウムの膜が成膜される。タンタルアルミニウムの膜に感光性レジストが塗布され、配線導体２７（図２参照）の形状（平面視鉤状）のパターンと同じパターンがマスク露光される。次いで、露光されていない部分がエッチングによって除去されて、平面視鉤状の抵抗体２６が複数形成される。抵抗体２６の形状に一致するように、抵抗体２６の上面に、平面視鉤状の複数の配線導体２７が形成される。配線導体２７の形成方法には、例えば、抵抗体２６の形成方法と同様に、成膜・マスク露光・エッチングを用いればよい。
【００２０】
次いで、配線導体２７のうちヒータ部１５に位置する部分が、レーザトリミング、サンドブラスト、エッチング等の物理的または化学的方法によって除去される。その結果、抵抗体２６のうちヒータ部１５に位置する部分は、電流が流れて発熱する発熱抵抗部１８（エネルギー発生素子）となる。除去されずに残存した配線導体２７は、第一導通路１６および第二導通路１７となる。なお、図示しないが、配線導体２７のうちヒータ部１５とは離間した部分の一部も除去される。その結果、調整抵抗部が形成される。調整抵抗部の抵抗値（つまり、配線導体２７を除去する部分の長さ）を調整することで、ヒータ部１５における発熱量を調整することができる。次いで、抵抗体２６、第一導通路１６、および第二導通路１７の全てを覆うように、スパッタリングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって保護層２８が形成され、ヒータ部形成工程（Ｓ１）は終了する。
【００２１】
なお、図示しないが、基板２５と抵抗体２６の間に、抵抗体２６から基板２５への熱の伝導を防止する蓄熱層を設けても良い。例えば、基板２５の表面を熱酸化させることで形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層を蓄熱層とすればよい。また、タンタル（Ｔａ）からなる対キャビテーション膜（図示外）を保護層２８の上面に形成してもよい。対キャビテーション膜は、キャビテーションによってヒータ部１５の中央付近に何度も衝撃力が加わって保護層２８に壊食が起きることを防止し、ヒータ部１５の耐久性を向上させる。キャビテーションとは、液体の圧力差によって短時間で気泡の発生と消滅が生じる現象である。
【００２２】
次いで、段部形成工程（Ｓ２）が実行される。図５に示すように、段部形成工程（Ｓ２）では、保護層２８および基板２５の上部の一部がエッチング等によって除去されることで、平面視矩形状の段部３５が形成される。段部３５が形成される範囲は、インク供給口１０（図２参照）が形成される部分よりも広い範囲であり、且つ、ヒータ部１５、第一導通路１６、および第二導通路１７と重複しない範囲である。段部３５が形成されることで、インク供給口１０（図２参照）の輪郭が位置する板面３６は、エネルギー発生素子である発熱抵抗部１８が形成される板面３７よりも下がる。詳細は後述するが、段部３５を形成することで、インク供給口１０の形成時に発熱抵抗部１８等が破損する可能性が低下する。
【００２３】
次いで、流路形成層形成工程（Ｓ３）が実行される。図６に示すように、流路形成層形成工程（Ｓ３）では、複数のノズル２とインク供給口１０（図１および図２参照）とを全て取り囲む環状の流路形成層２９が、保護層２８の上面に形成される。
【００２４】
次いで、埋め込み材料形成工程（Ｓ４）が実行される。図６に示すように、埋め込み材料形成工程（Ｓ４）では、保護層２８および流路形成層２９を全て覆うように埋め込み材料３９が形成される。埋め込み材料３９の物質は、例えばＡＺ（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ）等を用いることができる。図示しないが、形成された埋め込み材料３９は、流路形成層２９よりも上方の位置まで、上面が平坦になるように切削される。その後、流路形成層２９の上面が露出するまで、埋め込み材料３９の上部が溶解される。その結果、流路形成層２９の上面と埋め込み材料３９の上面とは同一平面上に位置する。
【００２５】
次いで、ノズル形成工程（Ｓ５）が実行される。ノズル形成工程（Ｓ５）では、図７に示すように、平坦に形成された流路形成層２９および埋め込み材料３９（図７では省略）の上面に、ノズル形成層３０が形成される。ノズル形成層３０に対し、複数のノズル２が形成される。本実施形態では、フォトリソグラフィによって複数のノズル２が形成されるが、ノズル２の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、あらかじめノズル２が形成されたフィルムをノズル形成層３０として用いてもよい。次いで、残存している埋め込み材料３９が除去される。以上の工程によって、ノズル２およびインク室４が形成される。なお、保護層２８の上面からノズル形成層３０の上面までの距離は、約５０μｍである。
【００２６】
次いで、溝部形成工程（Ｓ６）が実行される。溝部形成工程（Ｓ６）では、図８に示すように、基板２５の２つの板面のうち、複数のノズル２が位置する側とは反対側の板面（図８の下側の板面）に溝部４０が形成される。本実施形態では、基板２５の厚みが約６００μｍであるのに対し、溝部４０の深さは約５５０〜５７０μｍであるが、寸法は適宜変更できる。溝部４０の深さを深くする程、後述する破断工程（Ｓ８）において容易に基板２５を破断させることができる。溝部４０の深さを浅くする程、後述する破断部１１（図２等参照）の大きさが大きくなり、塵および気泡等が係止し易い。以上の要素を考慮して溝部４０の深さを決定するとよい。図９に示すように、溝部４０は、その後に形成されるインク供給口１０（図１等参照）の輪郭に沿って矩形環状に形成される。本実施形態では、基板２５を台座に設置し、エンドミルを用いて基板２５の背面を切削することで、溝部４０を形成した。なお、エンドミルを用いる場合、数回の工程に分けて徐々に溝部４０を切削するのが望ましい。数回の工程に分けることで、基板２５が破損する可能性を低下させることができる。
【００２７】
次いで、ガイド孔形成工程（Ｓ７）が実行される。図１０および図１１に示すように、ガイド孔形成工程（Ｓ７）では、インク供給口１０（図１等参照）の輪郭に沿って（つまり、溝部４０に）、基板２５の板面を厚み方向に貫通するガイド孔４２が複数形成される。ガイド孔４２は、物理的な力で基板２５を破断させて正確な形状のインク供給口１０を形成するために設けられる。本実施形態では、ガイド孔４２は、基板２５を台座に設置した状態で、ドリル８を用いて基板２５の底面側（図１０の下側）から穿設される。
【００２８】
図１０に示すように、ガイド孔形成工程（Ｓ７）では、先端側ほど径が細くなるドリル８が、基板２５の底面から挿入される。ドリル８の先端が基板２５を貫通した直後に、ドリル８が下方に引き戻される。その結果、ガイド孔４２の上端部分（ノズル２に最も近い部分）には、他の部分よりも径が小さい縮径部４３が形成される。
【００２９】
インク供給口１０の輪郭（つまり、溝部４０）のうち、前後方向に並べて設けられたノズル２に近接して、複数のノズル２に沿って延びる部分を、ノズル近傍部分４１とする。図１１に示すように、ノズル近傍部分４１では、隔壁３に対向する位置（隔壁３の右方）にガイド孔４２が形成される。つまり、ノズル近傍部分４１では、ノズル２に対向する位置にはガイド孔４２は形成されない。
【００３０】
ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の数（図１１に示す例では６個）が、ノズル近傍部分４１に並設してあるノズル２の数（図１１に示す例では１０個）よりも少なくなるように、ガイド孔４２が形成される。
【００３１】
ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の密度（単位長さ当たりの個数）は、インク供給口１０の輪郭におけるノズル近傍部分４１以外の部分の密度よりも低い。つまり、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の間隔の平均Ｄは、ノズル近傍部分４１以外の部分におけるガイド孔４２の間隔の平均Ｌよりも長い。
【００３２】
次いで、破断工程（Ｓ８）が実行される。破断工程（Ｓ８）では、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位が、物理的な力によって基板２５から破断されることで、インク供給口１０が形成される。本実施の形態では、図１０に示すように、基板２５が台座に設置された状態で、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位が下方に吸引されることで、基板２５が破断、除去される。
【００３３】
前述したように、インク供給口１０の輪郭には、溝部４０と複数のガイド孔４２とが共に形成される。従って、破断工程（Ｓ８）において基板２５に与えられる物理的な力の大きさは、複数のガイド孔４２のみを形成する場合に比べて減少する。よって、より容易且つ正確に基板２５を破断させることができる。基板２５に過度の力が加わって必要な構造が破壊される可能性は低下する。微小なクラック（ひび）によってインクの漏れ等の不具合が生じる可能性も低下する。
【００３４】
物理的な力で基板２５を破断させる際に、破断される部分の角部が剥がれ落ちる場合がある。剥がれ落ちる角部の大きさが大きいと、ヒータ部１５、第一導通路１６、第二導通路１７（図８等参照）等が破損する可能性がある。しかし、本実施形態に係る製造工程では、基板２５の上面に段部３５が形成されている。従って、ヒータ部１５等が形成される層（抵抗体２６、配線導体２７、および保護層２８）は破断されることは無く、仮に基板２５の角部が剥がれ落ちてもヒータ部１５等が破損する可能性は低い。よって、本実施形態に係る製造工程によると、歩留まりを向上させることができる。以上の工程によって、インクジェットヘッド用基板１のインク吐出ユニット５（図１参照）が製造される。
【００３５】
以上の製造工程によって製造されるインクジェットヘッド用基板１の特徴について説明する。本実施形態の製造工程では、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位が物理的な力によって破断されることで、インク供給口１０が形成される。詳細には、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位に物理的な力を加えると、隣り合う２つのガイド孔４２によって挟まれる部分に力が集中して破断が生じる。その結果、複数のガイド孔４２に沿った形状のインク供給口１０が形成される。従って、ウェットエッチングを用いてインク供給口を形成する従来の方法に比べて、短時間で容易にインク供給口１０を形成することができる。
【００３６】
図１および図２に示すように、基板２５のうち物理的な力で破断された部分（以下、「破断部１１」という）には凹凸が生じる。インクが破断部１１を通過すると、インクに含まれる塵および気泡等は破断部１１の凹凸に引っ掛かる。よって、本実施形態の製造工程によると、塵および気泡等のノズル２への流入を抑制できるインクジェットヘッド用基板１を、容易に効率よく製造することができる。
【００３７】
図１１に示すように、ノズル近傍部分４１では、隔壁３に対向する位置にガイド孔４２が形成される。つまり、本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記インク供給口１０の輪郭のうち、並べて設けられた前記複数のノズル２に沿って延びる部分の前記ガイド孔４２を、前記複数のノズル２の各々を隔てる隔壁３に対向する位置に形成する。その結果、図１に示すように、ノズル２の各々は破断部１１に対向する。従って、インクは、インク供給口１０から各ノズル２に流入する際に破断部１１を通過し易くなる。よって、インクジェットヘッド用基板１は、塵および気泡等をより効率よく破断部１１で係止し、塵および気泡等のノズル２への流入を抑制することができる。
【００３８】
図１１に示すように、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の数は、ノズル近傍部分４１に並設してあるノズル２の数よりも少ない。つまり、本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記インク供給口１０の輪郭のうち、並べて設けられた前記複数のノズル２に沿って延びる部分に形成する前記ガイド孔４２の数を、前記複数のノズル２の数よりも少なくする。従って、図１に示すように、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の数がノズル２の数以上である場合に比べて、破断部１１を通過するインクの量は多くなる。よって、インクジェットヘッド用基板１は、塵および気泡等をより効率よく破断部１１で係止することができる。多くのガイド孔４２を形成する必要がないため、作業の効率も向上する。
【００３９】
図１１に示すように、ノズル近傍部分４１におけるガイド孔４２の密度（単位長さ当たりの個数）は、他の部分の密度よりも低い。つまり、本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記インク供給口１０の輪郭のうち、並べて設けられた前記複数のノズル２に沿って延びる部分の前記ガイド孔４２の密度を、前記複数のノズル２に沿って延びる部分以外の部分の前記ガイド孔４２の密度よりも低くする。従って、図１に示すように、インク供給口１０のノズル２側の輪郭では、他の輪郭よりも破断部１１が形成される割合が高い。インクはインク供給口１０からノズル２へ向けて流れるため、多くのインクがノズル２側の輪郭を通過する。よって、効率よく塵および気泡等を係止できる。ノズル２側の輪郭以外の輪郭では、破断部１１が形成される箇所が相対的に少ないため、破断に必要な力が小さくなり、容易に基板２５を破断させることができる。
【００４０】
本実施形態の製造工程では、前記ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）において、前記複数のガイド孔４２の各々に、径が縮小された縮径部４３を形成する。その結果、図１２に示すように、基板２５が破断されてインク供給口１０が形成されると、ガイド孔４２の縮径部４３（図１０参照）が存在していた部分には、インク供給口１０の内側に向かって突出する突出部１２が形成される。突出部１２が亀裂等を有すると、塵および気泡等は突出部１２に引っ掛かる。さらに、突出部１２が形成された部分では、インクの流れが妨げられる。従って、突出部１２が形成されない場合に比べて、突出部１２の間に位置する破断部１１（図１および図２参照）のインク流量が増加する。よって、インクジェットヘッド用基板１は、より効率よく塵および気泡等を係止することができる。ガイド孔４２の上端部に縮径部４３を形成すれば、突出部１２がノズル２に近い位置に形成され、ノズル２への塵等の流入を抑制する効率が向上する。また、図１０に示すように、溝部４０の幅は、ガイド孔４２の径よりも広く形成されている。この場合、図１２に示すように、ガイド孔４２の下端と溝部４０との間に角部４６が形成され、角部４６に塵および気泡等が引っ掛かる。よって、より多くの塵および気泡等を係止することができる。
【００４１】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは言うまでもない。図１３を参照して、ガイド孔形成工程（Ｓ７、図３参照）の変形例について説明する。図１３に示す変形例では、ガイド孔４２が形成される前に、ドリル８を挿入するためのドリル挿入用孔４８がノズル形成層３０に穿設される。ドリル挿入用孔４８は、ノズル２を形成する場合と同様の方法で穿設されればよい。次いで、ドリル挿入用孔４８からドリル８が挿入され、基板２５の上方からガイド孔４２が穿設される。ガイド孔４２の穿設が終了すると、インク漏れを防止するために、ドリル挿入用孔４８が閉塞される。以上のように、ガイド孔４２の形成方法は、上記実施形態で例示した方法に限られない。また、ガイド孔４２、溝部４０等は、フォトリソグラフィ、エッチング等を用いて形成してもよい。
【００４２】
本発明はその他の変更も可能である。上記実施形態では、吸引によって基板２５に物理的な力を加え、複数のガイド孔４２によって囲まれた部位を破断させている。しかし、吸引以外の方法で物理的な力を加えてもよい。例えば、基板２５を押圧してもよい。物体を基板２５に衝突させることで基板２５を破断させてもよい。微小粒子を衝突させて物体を除去加工する工法（所謂サンドブラスト工法）を使用し、基板２５を削って破断させてもよい。この場合でも、エッチング工程を経ることなく、破断部１１を備えたインクジェットヘッド用基板１を製造することができる。つまり、破断部１１に凹凸を形成できる物理的な力を用いれば、インクに含まれる塵および気泡等のノズルへの流入を抑制できるインクジェットヘッド用基板１を、簡易な工程で効率よく製造することができる。
【００４３】
前述したように、ガイド孔４２を形成する位置、ガイド孔４２の数、ガイド孔４２の密度を規定することで、より効率よく塵および気泡等を係止することができる。しかし、ガイド孔４２の位置、数、密度を規定しなくても本発明が実現できることは言うまでもない。同様に、溝部４０を形成せずにガイド孔４２のみを形成して基板２５を破断させることも可能である。また、溝部４０の断面形状をＵ字状等に変更してもよい。
【００４４】
上記実施形態では、基板２５の上面に段部３５を形成することで、ヒータ部１５等が破損する可能性を低下させている。しかし、段部３５を形成せずに基板２５を破断させることも可能である。この場合、本発明における「インク供給口が形成される基板」とは、基板２５のみでなく、基板２５と保護層２８とが積層された部位となる。つまり、ガイド孔４２は、基板２５および保護層２８を共に貫通するように形成され、基板２５および保護層２８が物理的な力で破断される。また、段部３５の高さを変更できることは言うまでもない。例えば、保護層２８にのみ段部３５を形成してもよい。
【００４５】
上記実施形態では、縮径部４３はガイド孔４２の上端部（ノズル２側の端部）に形成される。ガイド孔４２の上端部に縮径部４３を形成すれば、突出部１２がノズル２に近い位置に形成され、ノズル２への塵等の流入を抑制する効率が向上する。しかし、ガイド孔４２の上端部以外の部位に縮径部４３を形成してもよい。縮径部４３の形成方法を変更してもよい。また、縮径部４３を形成しなくても本発明は実現できる。
【００４６】
図３に示す工程の順番を変更してもよい。例えば、段部形成工程（Ｓ２）を実行した後にヒータ部形成工程（Ｓ１）を実行してもよい。ガイド孔形成工程（Ｓ７）を実行した後に溝部形成工程（Ｓ６）を実行してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ インクジェットヘッド用基板
２ ノズル
３ 隔壁
１０ インク供給口
１１ 破断部
１２ 突出部
１５ ヒータ部
１６ 第一導通路
１７ 第二導通路
１８ 発熱抵抗部
２５ 基板
２６ 抵抗体
２７ 配線導体
３０ ノズル形成層
３５ 段部
４０ 溝部
４２ ガイド孔
４３ 縮径部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルにインクを供給するインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、
前記インク供給口が形成される基板の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って、前記基板を貫通する複数のガイド孔を形成するガイド孔形成工程と、
前記複数のガイド孔によって囲まれた部位を、物理的な力によって前記基板から破断させることで、前記インク供給口を形成する破断工程と
を含むインクジェットヘッド用基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板の２つの板面のうち、前記複数のノズルが位置する側とは反対の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って溝部を形成する溝部形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
【請求項３】
前記基板のうち、前記インク供給口の輪郭が位置する板面を、前記ノズルからインクを吐出させるためのエネルギー発生素子が形成される板面よりも下げる段部を形成する段部形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項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。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板。
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルにインクを供給するインク供給口を備えたインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、
前記インク供給口が形成される基板の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って、前記基板を貫通する複数のガイド孔を形成するガイド孔形成工程と、
前記複数のガイド孔によって囲まれた部位を、物理的な力によって前記基板から破断させることで、前記インク供給口を形成する破断工程と
を含むインクジェットヘッド用基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板の２つの板面のうち、前記複数のノズルが位置する側とは反対の板面に、前記インク供給口の輪郭に沿って溝部を形成する溝部形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
【請求項３】
前記基板のうち、前記インク供給口の輪郭が位置する板面を、前記ノズルからインクを吐出させるためのエネルギー発生素子が形成される板面よりも下げる段部を形成する段部形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項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。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法によって製造されるインクジェットヘッド用基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４９１８８（Ｐ２０１３−４９１８８Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８２８２（Ｐ２０１１−１８８２８２）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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