インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の製造方法、流路形成基板およびインクジェット式記録ヘッド
【課題】インクジェット式記録ヘッドの高密度化のための、ノズル連通孔の開口部を小さくできるエッチング方法が望まれていた。
【解決手段】シリコン単結晶基板にエッチングによりノズル連通孔とリザーバとインク供給口とを備える流路形成基板の製造方法であって、前記ノズル連通孔の形成領域内の前記ノズル連通孔の連通方向に、レーザー照射により前記シリコン単結晶基板の改質部を連続的に積層する改質相形成工程と、前記ノズル連通孔の形成範囲及び前記リザーバの形成範囲をエッチングにより穿孔する第１エッチング工程と、前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより前記インク供給口を形成する第２エッチング工程とを含む流路形成基板の製造方法。
【解決手段】シリコン単結晶基板にエッチングによりノズル連通孔とリザーバとインク供給口とを備える流路形成基板の製造方法であって、前記ノズル連通孔の形成領域内の前記ノズル連通孔の連通方向に、レーザー照射により前記シリコン単結晶基板の改質部を連続的に積層する改質相形成工程と、前記ノズル連通孔の形成範囲及び前記リザーバの形成範囲をエッチングにより穿孔する第１エッチング工程と、前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより前記インク供給口を形成する第２エッチング工程とを含む流路形成基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の製造方法、流路形成基板およびインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドは、外部のインクタンクからリザーバにインクの供給を受け、圧力発生装置を備える圧力発生室の膨張によりリザーバから吸引されたインクを、圧力発生室を収縮させて、ノズル連通孔を経てインクをノズル開口よりインク滴として吐出させるように構成されている。
【０００３】
このインクジェット式記録ヘッドは、吐出するインク滴のインク量を少なくしドットサイズを小さく、なおかつ記録密度を高めるために、シリコン単結晶基板をフォトリソグラフィーと異方性エッチングにより、圧力発生室を小さく、且つ高密度に配列する流路形成基板の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、シリコン単結晶基板の結晶軸に対するエッチングレートの差によって、上述の方法でもノズル連通孔の開口部が大きくなってしまい、高密度化に限界があった。このような問題を解決するために、ノズル連通孔の開口領域に予め微小な貫通孔を穿孔し、この貫通孔をエッチング誘導孔としてノズル連通孔開口を小さくすることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この方法によるノズル連通孔形成にあっては、加工するシリコン単結晶基板が硬くて脆い素材であることから、貫通孔の加工は時間を掛けて行う必要があり、生産性の低い方法であった。そこで、エッチング誘導孔を貫通孔ではなく非貫通孔として貫通孔形成作業を簡素化する方法が提案されていた（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−４０５０９号公報
【特許文献２】特開平５−３０９８３５号公報
【特許文献３】特開平１０−１６６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術であっても、エッチング誘導孔（貫通孔もしくは非貫通孔）形成がレーザーによる孔明け加工のために、ノズル連通孔の開口部はレーザー照射領域を加味したエッチング領域をエッチング保護膜に形成した。そのために、エッチング領域、すなわちノズル連通孔開口部が小さくできるエッチング誘導部の形成方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現される。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例の流路形成基板の製造方法は、シリコン単結晶基板にエッチングによりノズル連通孔、リザーバ、インク供給口とを備える流路形成基板の製造方法であって、前記ノズル連通孔の形成領域内の前記ノズル連通孔の連通方向に、レーザー照射により前記シリコン単結晶基板の改質部を連続的に積層する改質部形成工程と、前記ノズル連通孔の形成範囲及び前記リザーバの形成範囲をエッチングにより穿孔する第１エッチング工程と、前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより前記インク供給口を形成する第２エッチング工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この適用例によれば、ノズル連通孔の穿孔のエッチング工程の前にレーザー照射によって、ノズル連通孔の連通方向にシリコンの改質部が形成される。この改質部は、シリコン単結晶が持つエッチングの異方性を持っていない。この改質部を、連通孔形成範囲のシリコン単結晶基板の厚さ方向、すなわち連通孔の連通方向に連続して形成することで、連通孔エッチング工程において、改質部が先にエッチングされ、微小径の貫通孔が形成される。形成された微小径の貫通孔は、連通孔のエッチング誘導孔として貫通孔の中にエッチング液が導入さる。このことにより、貫通孔（エッチング誘導孔）内周面の全域に対してエッチングが開始され、小径のノズル連通孔を形成することができる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記改質部形成工程において、前記レーザー照射は前記シリコン単結晶基板表面からの深さＤから前記改質部が形成され、
前記深さＤは、
０≦Ｄ≦０．７Ｗ
但し
Ｗ：ノズル連通孔開口部最小径
であることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、レーザー照射の焦点（集光部）位置がシリコン単結晶基板の表面に設定されないため、シリコン単結晶基板表面に施された連通孔形成用のエッチングマスク（酸化膜パターン）を損なうことがない。さらに、シリコン単結晶基板の内部に改質を形成するだけのエネルギー量のレーザー照射であることから、エッチングマスクにおける連通孔形成部の開口部は、最小形状で形成することができる。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、酸化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成するエッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程前であることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、エッチング保護膜が透明な酸化ケイ素であることで、エッチング保護膜を透過してレーザー照射が可能となる。しかも、改質部形成工程におけるレーザー照射がシリコン単結晶基板の表面より内部に焦点が設定されているため、レーザー照射によるエッチング保護膜へのダメージも発生しない。また、酸化ケイ素膜の形成を上述の適用例における製造工程の初期段階で行われるため、取扱時におけるシリコン単結晶基板表面への傷付き防止膜としての効果も有する。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、窒化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成する前記エッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程と前記第１エッチング工程の間であることを特徴とする。
上述の適用例によれば、エッチング保護膜として優れた特性を有する窒化ケイ素を適用しても、開口部の小さなノズル連通孔が形成できる。
【００１６】
〔適用例５〕上述の適用例に記載の製造方法により製造された流路形成基板。
【００１７】
〔適用例６〕上述の流路形成基板を用いたインクジェット式記録ヘッド。
【００１８】
上述の適用例によれば、吐出される液滴の粒径をさらに小さくする流路形成基板を実現することができる。この流路形成基板を用いたインクジェット式記録ヘッドを使ったインクジェット式記録装置により高密度、高精細の印刷物を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態における流路ユニットの概略断面図。
【図２】実施形態における流路ユニットの流路形成基板の概略横断面を示す平面図。
【図３】実施形態における流路形成基板の概略斜視図。
【図４】第１実施形態における流路形成基板の製造フローチャート。
【図５】第１実施形態における流路形成基板の製造方法を示す概略断面図。
【図６】第１実施形態における流路形成基板の製造方法を示す概略断面図。
【図７】第１実施形態における改質部形成部を説明する模式図。
【図８】第２実施形態における流路形成基板の製造フローチャート。
【図９】第２実施形態における流路形成基板の製造方法を示す概略断面図。
【図１０】第３実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す概略断面図。
【図１１】第３実施形態におけるノズルプレートを模式的示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
流路形成基板の製造方法の一実施形態について、以下に説明する。図１にインクジェット式記録ヘッドの流路ユニットの概略断面図を示す。流路ユニット１００は、流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方の面を封止する弾性板２０と、流路形成基板１０の他方の面を封止するノズル開口３１を備えたノズルプレート３０とから構成されている。流路形成基板１０は、外部のタンクからインクの供給を受けるリザーバ１１、外部からの加圧力を受ける圧力発生室１２、リザーバ１１と圧力発生室１２とを接続するインク供給口１３、圧力発生室１２とノズルプレート３０のノズル開口３１とを接続するノズル連通孔１４とを備える。
【００２２】
流路ユニット１００の弾性板２０に圧電振動子４０を当接させ、圧電振動子４０が変位（振動）することにより、弾性板２０が変位し、圧力発生室１２の容積を膨張させてリザーバ１１のインクをインク供給口１３を経由して圧力発生室１２に吸引し、圧力発生室１２の容積を収縮させて圧力発生室１２のインクを加圧してノズルプレート３０のノズル開口３１からインク滴として吐出するように構成している。
【００２３】
図２は、図１における流路形成基板１０のＡ−Ａ’断面の概略平面を示す。図２に示すように、流路形成基板１０は一つのリザーバ１１に複数の圧力発生室１２とインク供給口１３とノズル連通孔１４とを備え、それぞれのノズル連通孔１４にはノズルプレート３０のノズル開口３１が対応している。さらに、流路形成基板１０の構成を分り易くするため、図３に流路形成基板１０の斜視図を示す。
【００２４】
次に流路形成基板１０の製造方法について説明する。流路形成基板１０は、材料にシリコン単結晶基板を使用し、図４に示すフローチャートにより形成される。
〔保護膜形成工程〕
保護膜形成工程（Ｓ１０１）は、図５（ａ）に示すようにシリコン単結晶基板５０（以下、基板５０という）の表面全体に酸化ケイ素膜を熱酸化法により成膜し、エッチング保護膜６０として形成する。エッチング保護膜６０の膜厚としては、約１μｍ程度が好ましい。
【００２５】
〔第１エッチングパターン形成工程〕
上記のエッチング保護膜６０をフォトリソグラフィーにより、後述する第１エッチングのためのマスク形状に形成する第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）に移行する。図５（ｂ）に示すように、この第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）では、保護膜形成工程（Ｓ１０１）で成膜されたエッチング保護膜６０にレジスト剤をスピンコートなどの方法により塗布し、リザーバ１１及びノズル連通孔１４の形成範囲に相当する範囲のレジスト剤を露光し、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、エッチング保護膜６０が除去されたリザーバ形成用開口部６１及びノズル連通孔形成用開口部６２を備える、基板５０をエッチングする第１エッチングマスク６３を形成する。
【００２６】
なお、この第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）において、図示しないが、インク供給口１３及び圧力発生室１２が形成される範囲は、エッチング保護膜６０をハーフエッチングしたハーフエッチング部６４を形成しておく。
【００２７】
〔改質部形成工程〕
次に、改質部形成工程（Ｓ１０３）に移行する。改質部形成工程（Ｓ１０３）では、図５（ｃ）に示すように、上述の第１エッチングマスク６３を備える基板５０に対して、レーザー７０をノズル連通孔形成用開口部６２のいずれか一方の面側、もしくは両側から照射する。この時、レーザー７０の焦点７１部分には、シリコン単結晶の改質部５１が形成される。改質部５１はレーザー７０の照射方向に縦長となる略紡錘形に形成され、レーザー７０の焦点７１を照射方向に移動させることで、改質部５１を基板５０の内部に積層させる。
【００２８】
照射するレーザー７０は、基板５０の材料である単結晶シリコン内部を透過する波長域である、１０００〜１２００ｎｍの波長とすることが好ましい。１０００ｎｍより短い波長のレーザーでは単結晶シリコン内の透過率は急激に悪くなり、また１２００ｎｍを超える波長のレーザーでは完全に透過してしまい、焦点７１での改質部５１の形成ができない。またレーザーとしては特に限定されず、ＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＶＯ４レーザーなどが使用できる。
【００２９】
本実施形態の基板５０は、図示しないが一般的に多数個の流路形成基板１０が形成できるウエハー基板の形態となっている。このウエハー状の基板５０に対して改質部形成工程（Ｓ１０３）では、次のようにレーザー７０を照射している。例えば、基板５０の一方の面側だけからのレーザー７０の照射をする場合、最初にレーザー照射側の反対面側に最も近い改質部５１を、ウエハー状の基板５０に形成される全ての流路形成基板１０のノズル連通孔１４の形成位置相当部位に形成するように焦点７１を合わせてレーザー７０を照射する。
【００３０】
次に、上記で形成された改質部５１のレーザー７０の照射側の直近の改質部５１を、ウエハー状の基板５０に形成される全ての流路形成基板１０のノズル連通孔１４の形成位置相当部位に形成するように焦点７１を合わせてレーザー７０を照射する。これを所定回数繰り返すことにより、レーザー７０の照射側面に最も近い改質部５１まで形成する。これにより、改質部５１が積層された基板５０を高い生産性で形成することができる。
【００３１】
なお、改質部５１の形成方法は上記に限定されるものではなく、例えばウエハー状の基板５０に形成されるノズル連通孔１４の形成位置において、個々のノズル連通孔１４に相当する部位に改質部５１を積層し、これを繰り返して改質部５１が積層された基板５０を複数含むウエハーを形成しても良い。
【００３２】
改質部形成工程（Ｓ１０３）における改質部５１の形成は、貫通孔であるノズル連通孔１４を後述のエッチングにより形成する際、先にエッチングされる貫通孔として形成される。すなわち改質部５１は、シリコン単結晶の基板５０の結晶性が崩れ、エッチング異方性がなくエッチングレートの高い部位となっているためである。この改質部５１から形成される貫通孔がパイロット孔となって、ノズル連通孔１４の形成のためのエッチングが行われる。
【００３３】
図５（ｃ）のノズル連通孔形成用開口部６２近傍であるＡ部の詳細を図７に示す。図７に示すように、改質部５１の形成は基板５０の表面から深さＤ位置から形成されることが好ましい。
０≦Ｄ≦０．７Ｗ
Ｗ：ノズル連通孔開口部最小径
すなわち、最も基板５０の表面に近い改質部５１を形成するレーザー７０の焦点７１の位置が、基板５０の表面より基板５０の内部側になるように設定される。
【００３４】
開口幅Ｗと深さＤにより定義される角錐部Ｍは、後述の第１エッチング工程（Ｓ１０４）において、エッチングにより最初に食刻される領域であり、シリコン単結晶の結晶面（１１１）５２が露出し、食刻が止まってしまう。このエッチング可能範囲の角錐部Ｍの範囲、すなわち「０≦Ｄ≦０．７Ｗ」に改質部５１を形成することが好ましい。また、最も基板５０の表面に近い改質部５１を形成するレーザー７０の焦点７１の位置が、基板５０の表面より基板５０の内部側、すなわち基板５０の表面部にレーザー７０の焦点７１が当たらないことで、表面加工時に発生する飛散物がなくなりレーザー装置の対物レンズ表面に被加工物が付着しない。したがって該レンズの表面損傷、透過率低下を防ぐことができ、好ましい。
【００３５】
〔第１エッチング工程〕
次に第１エッチング工程（Ｓ１０４）に移行する。第１エッチング工程（Ｓ１０４）では、貫通孔であるリザーバ１１とノズル連通孔１４をエッチングにより形成する。エッチング液には２０質量％ＫＯＨの水溶液を使用し、このＫＯＨ水溶液を８０°Ｃに加熱して、第１エッチングマスク６３を備える基板５０を約２時間浸漬させ、貫通孔が形成される。
【００３６】
第１エッチング工程（Ｓ１０４）は、図５（ｄ）に示す模式図のように、はじめは改質部形成工程（Ｓ１０３）により形成された改質部５１と、リザーバ形成用開口部６１とがエッチングされる。この時、改質部５１の形成部分のエッチングレートが高いため、貫通孔１４ａが形成される。改質部１５は断面径で約１μｍ程度ときわめて細く形成されるため、改質部１５をエッチングし形成される貫通孔１４ａもきわめて細い貫通孔が可能となる。また、リザーバ形成用開口部６１からのエッチングはシリコン単結晶の基板５０を結晶面に沿ってエッチングされる。さらにエッチングを進行させ、図５（ｅ）に示すように、貫通孔としてリザーバ１１とノズル連通孔１４が形成される。
【００３７】
〔第２エッチングパターン形成工程〕
次に第２エッチングパターン形成工程（Ｓ１０５）に移行する。この第２エッチングパターン形成工程（Ｓ１０５）では、第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）において図５（ｂ）に示すハーフエッチング部６４をフォトリソグラフィーにより除去し、図６（ａ）に示す第２エッチングマスク６５を形成する。
【００３８】
〔第２エッチング工程〕
次に第２エッチング工程（Ｓ１０６）に移行する。エッチング液は第１エッチング工程（Ｓ１０４）と同じエッチング液を用い、浸漬時間を短くして図６（ｂ）に示す圧力発生室１２を形成する凹部１６とインク供給口１３を形成する凹部１７とを形成する。
【００３９】
〔保護膜除去工程〕
最後に保護膜除去工程（Ｓ１０７）において、第２エッチングマスク６５を除去し、流路形成基板１０が形成される。
【００４０】
本実施形態におけるノズル連通孔１４の形成において、予めレーザー照射により改質部１５を基板５０の内部に形成したことにより、エッチングレートが高く、且つ断面径が約１μｍときわめて小径の改質部１５から先にエッチングが進行し、ノズル連通孔１４を形成する。従って、改質部１５から形成されたエッチングのパイロット孔も微小径の貫通孔となり、開口面積の小さいノズル連通孔１４の形成を容易に形成することができる。
【００４１】
さらに、改質部１５を形成するレーザーは長波長で、しかも低出力であっても改質部１５を形成できることから、従来のレーザーによる貫通孔（エッチングパイロット孔）加工における短波長、高出力レーザーに比較して、基板５０に対する損傷の虞も無い。
【００４２】
また、従来のレーザーによる貫通孔形成では、基板５０の表面からレーザー加工が開始され、しかも貫通孔とするために、その開口部では３０〜４０μｍの孔となってしまう。このため、ノズル連通孔形成用開口部６２はレーザー照射による損傷を回避するために更に大きな開口面積で形成しなければならず、ノズル連通孔１４の開口部は少なくとも３０μｍを下回ることができなかった。これに対して、上述の通り約１ミクロンの断面径で改質部１５から貫通孔のエッチングパイロット孔を形成する本実施形態では、数μｍの開口部の大きさでノズル連通孔１４の形成が可能である。しかし、実用上の観点で、従来技術に対しては７０％以上のダウンサイズする１０μ程度の開口部をもつノズル連通孔が好ましい。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、流路形成基板１０の他の製造方法について説明する。本実施形態ではエッチング保護膜として窒化ケイ素膜を形成し、流路形成基板１０が製造される。図８に本実施形態のフローチャートを示す。
【００４４】
（改質部形成工程）
本実施形態では、後述するようにエッチング保護膜として窒化ケイ素膜を形成、流路形成基板１０を製造する。また、本実施形態では最初にレーザー照射による改質部形成工程（Ｓ２０１）が行われる。
【００４５】
図９（ａ）に示すように、基板５０（シリコン単結晶基板）にノズル連通孔１４形成位置にレーザー７０を照射し、改質部５１を形成する。改質部形成のための条件、方法は第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００４６】
（保護膜形成工程）
保護膜形成工程（Ｓ２０２）では、図９（ｂ）に示すように、改質部５１が形成された基板５０の表面全体にエッチング保護膜８０が形成される。このエッチング保護膜８０は窒化ケイ素膜であり、熱酸化法により基板５０の全体に被覆される。
【００４７】
（第１エッチングパターン形成工程）
第１エッチングパターン形成工程（Ｓ２０３）は、第１実施形態同様の方法により、図９（ｃ）に示すように、エッチング保護膜８０をフォトリソグラフィーによりリザーバ形成用開口部８１とノズル連通孔形成用開口部８２とハーフエッチング部８４とを備えるマスク８３を形成する。
【００４８】
以降、第１エッチング工程（Ｓ２０４）、第２エッチングパターン形成工程（Ｓ２０５）、第２エッチング工程（Ｓ２０６）、保護膜除去工程（Ｓ２０７）は第１実施例と同じであり説明は省略する。
【００４９】
本実施例に示すように、エッチング保護膜８０を窒化ケイ素膜とすることにより、エッチング液に対する耐性が向上し、微小なノズル連通孔形成用開口部８２となるエッチング保護膜８０の端部の侵食を最小限に留めることができ、ノズル連通孔形成用開口部８２の形状を忠実にノズル連通孔１４の開口形状に実現することができる。また、これにより隣合うリザーバ１１、圧力発生室１２、インク供給口１３、ノズル連通孔１４のそれぞれの間の壁が薄くなり過ぎることを防止することもできる。
【００５０】
（第３実施形態）
上述の実施形態により得られる流路形成基板１０を用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明する。図１０はインクジェット式記録ヘッドの主要部断面を示す。インクジェット式記録ヘッド１０００（以下、記録ヘッド１０００という）は、ケース２００、流路ユニット１００、及びアクチュエーターユニット３００等を主な構成としている。流路ユニット１００には、上述の実施形態の製造方法によって得られた流路形成基板を用いている。ケース２００は合成樹脂性の中空箱状部材であり、先端部には流路ユニット１００を接合し、内部に形成された収容空間部２０１内にはアクチュエーターユニット３００を収容している。また、流路ユニット１００の接合部とは反対側の基端面には、印刷装置本体側からの駆動信号をアクチュエーターユニット３００に供給するための回路基板（図示せず）を取り付けている。
【００５１】
アクチュエーターユニット３００は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３０１と、圧電振動子３０１を固定する固定板３０２と、回路基板からの駆動信号を圧電振動子３０１に供給するためのＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等の配線部材３０３とを含む構成となっている。各圧電振動子３０１は、固定板３０２に接合固定される固定端部と固定板３０２の端部から突出している自由端部を有する、いわゆる片持ち梁の状態で固定板３０２に取り付けられている。このアクチュエーターユニット３００は、固定板３０２の圧電振動子３０１の固定面とは反対の面を、収容空間部２０１を区画するケース２００の内壁面２０２に接着固定され、ケース２００内に収納されている。
【００５２】
流路ユニット１００は、弾性板２０、流路形成基板１０、及びノズルプレート３０を積層、接着し一体化され、リザーバ１１からインク供給口１３及び圧力発生室１２を通りノズル連通孔１４よりノズル開口３１に至る、一連のインク流路を形成する部材である。圧力発生室１２は、ノズル開口３１の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、リザーバ１１は、インクカートリッジ等のインク供給源からインクが導入される室である。リザーバ１１に導入されたインクは、インク供給口１３を通じて各圧力発生室１２に分配供給される。
【００５３】
ノズルプレート３０は、図１１に示すように、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口３１を、記録紙等の記録媒体の送り方向に対して列状に金属プレートに備えたものである。各ノズル列はインク種別に対応し、図１１に示すノズルプレート３０では、例えば８種類のインクを吐出可能となる構成である。
【００５４】
インクジェット式印刷装置における解像度は、ドット形成密度いわゆる「ｄｐｉ（Ｄｏｔｓ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈｉ）」で表示される。これは１インチ当たり何個のインクドット（液滴）が記録媒体に載せることができるか、を示すものである。図１１に示すノズル開口３１の配列で示すと、ノズル開口３１の配置ピッチＰの逆数となる。解像度を上げるためにはピッチＰをより小さくする必要がある。このピッチＰを決定している一要素として、ノズル連通孔１４の開口部の大きさにある。
【００５５】
第１実施形態及び第２実施形態で得られる、流路形成基板１０はノズル連通孔１４を従来よりも小さい開口面積で実現するものであり、実用領域であっても従来技術に対して７０％ものダウンサイズが可能となっている。したがって、この流路形成基板１０に対応してノズルプレート３０のノズル開口３１は従来ピッチＰが３５μｍ程度であったが、本実施形態ではピッチＰは２０μｍまで小さくすることが可能となった。
【００５６】
上述の通り、本実施形態の記録ヘッド１０００を使ったインクジェット式記録装置では、従来技術に対して解像度を約７５％以上向上させることができ、より高画質印刷を可能とするものである。
【実施例】
【００５７】
（実施例）
厚さ２２０μｍのシリコン単結晶ウエハー表面に、酸化ケイ素膜を２μｍ被膜した。フォトリソグラフィーにより酸化ケイ素膜に、リザーバとノズル連通孔とを形成するための開口部と、圧力発生室とインク供給口とを形成するためのハーフエッチング部とを形成し、第１エッチング用マスクを形成した。この時、ノズル連通孔形成のマスク開口は１辺が７μｍ、ピッチを２０μｍとした。
【００５８】
次に、ＹＡＧレーザー（波長：１０６４ｎｍ）を出力エネルギー：３μＪで、ノズル連通孔形成部位に、ウエハーの一方の面より他方の面に向けてレーザーの焦点を１ｍｍ／秒の移動速度で移動、照射し、ウエハーの厚さ方向に連続する改質部を形成した。レーザー照射に際しては、最初の照射のレーザー焦点と最後のレーザー照射は、ウエハー表面から４μｍの深さになるように調整した。
【００５９】
改質部が形成されたウエハーを、８０°Ｃに加熱した１９．７質量％のＫＯＨ溶液中に２時間浸漬し、リザーバとノズル連通孔の形成部をエッチングし、貫通孔に形成した。
【００６０】
次に、第１エッチング用マスクを更にフォトリソグラフィーにより、ハーフエッチング部の酸化ケイ素膜を除去し、８０°Ｃに加熱したＫＯＨ（１９．７質量％）の水溶液中に２時間浸漬し、インク供給口と圧力発生口とになる凹部を形成し、流路形成基板を得た。
【００６１】
得られた流路形成基板は、ノズル連通孔開口の１辺が１１μｍ、ピッチが２０μｍであった。また、隣り合うノズル連通孔の隔壁は５．１μｍで形成できた。
【００６２】
（比較例）
厚さ２２０μｍのシリコン単結晶ウエハー表面に、酸化ケイ素膜を２μｍ被膜した。フォトリソグラフィーにより酸化ケイ素膜に、リザーバ、ノズル連通孔の形成のための開口部と、圧力発生室、インク供給口の形成のためのハーフエッチング部を形成し、第１エッチング用マスクを形成した。この時、ノズル連通孔形成のマスク開口は１辺が９０μｍ、ピッチを１４１μｍとした。
【００６３】
次に、ＹＡＧレーザー（波長：５３２ｎｍ）を出力エネルギー：１３０μＪで、ノズル連通孔形成部位に、ウエハーの一方の面より照射し、貫通孔を形成した。貫通孔が形成されたウエハーを、８０°Ｃに加熱した１９．７質量％のＫＯＨ溶液中に２時間浸漬し、リザーバとノズル連通孔の形成部をエッチングし、貫通孔に形成した。
【００６４】
次に、第１エッチング用マスクを更にフォトリソグラフィーにより、ハーフエッチング部の酸化ケイ素膜を除去し、８０°Ｃに加熱したＫＯＨ（１９．７質量％）の水溶液中に２時間浸漬し、インク供給口と圧力発生口とになる凹部を形成し、流路形成基板を得た。
【００６５】
得られた流路形成基板は、ノズル連通孔開口の１辺が２７．８μｍ、ピッチが３０μｍであった。また、隣り合うノズル連通孔の隔壁は７．５μｍで形成できた。
【００６６】
（結果）
実施例は比較例に対して、ノズル連通孔の１辺の長さは約４０％まで短くすることができた。また、ピッチは約６７％まで縮めることができた。
【符号の説明】
【００６７】
１０…流路形成基板、１１…リザーバ、１２…圧力発生室、１３…インク供給口、１４…ノズル連通孔、２０…弾性板、３０…ノズルプレート、３１…ノズル開口、４０…圧電振動子、１００…流路ユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の製造方法、流路形成基板およびインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドは、外部のインクタンクからリザーバにインクの供給を受け、圧力発生装置を備える圧力発生室の膨張によりリザーバから吸引されたインクを、圧力発生室を収縮させて、ノズル連通孔を経てインクをノズル開口よりインク滴として吐出させるように構成されている。
【０００３】
このインクジェット式記録ヘッドは、吐出するインク滴のインク量を少なくしドットサイズを小さく、なおかつ記録密度を高めるために、シリコン単結晶基板をフォトリソグラフィーと異方性エッチングにより、圧力発生室を小さく、且つ高密度に配列する流路形成基板の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、シリコン単結晶基板の結晶軸に対するエッチングレートの差によって、上述の方法でもノズル連通孔の開口部が大きくなってしまい、高密度化に限界があった。このような問題を解決するために、ノズル連通孔の開口領域に予め微小な貫通孔を穿孔し、この貫通孔をエッチング誘導孔としてノズル連通孔開口を小さくすることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この方法によるノズル連通孔形成にあっては、加工するシリコン単結晶基板が硬くて脆い素材であることから、貫通孔の加工は時間を掛けて行う必要があり、生産性の低い方法であった。そこで、エッチング誘導孔を貫通孔ではなく非貫通孔として貫通孔形成作業を簡素化する方法が提案されていた（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−４０５０９号公報
【特許文献２】特開平５−３０９８３５号公報
【特許文献３】特開平１０−１６６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術であっても、エッチング誘導孔（貫通孔もしくは非貫通孔）形成がレーザーによる孔明け加工のために、ノズル連通孔の開口部はレーザー照射領域を加味したエッチング領域をエッチング保護膜に形成した。そのために、エッチング領域、すなわちノズル連通孔開口部が小さくできるエッチング誘導部の形成方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現される。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例の流路形成基板の製造方法は、シリコン単結晶基板にエッチングによりノズル連通孔、リザーバ、インク供給口とを備える流路形成基板の製造方法であって、前記ノズル連通孔の形成領域内の前記ノズル連通孔の連通方向に、レーザー照射により前記シリコン単結晶基板の改質部を連続的に積層する改質部形成工程と、前記ノズル連通孔の形成範囲及び前記リザーバの形成範囲をエッチングにより穿孔する第１エッチング工程と、前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより前記インク供給口を形成する第２エッチング工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この適用例によれば、ノズル連通孔の穿孔のエッチング工程の前にレーザー照射によって、ノズル連通孔の連通方向にシリコンの改質部が形成される。この改質部は、シリコン単結晶が持つエッチングの異方性を持っていない。この改質部を、連通孔形成範囲のシリコン単結晶基板の厚さ方向、すなわち連通孔の連通方向に連続して形成することで、連通孔エッチング工程において、改質部が先にエッチングされ、微小径の貫通孔が形成される。形成された微小径の貫通孔は、連通孔のエッチング誘導孔として貫通孔の中にエッチング液が導入さる。このことにより、貫通孔（エッチング誘導孔）内周面の全域に対してエッチングが開始され、小径のノズル連通孔を形成することができる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記改質部形成工程において、前記レーザー照射は前記シリコン単結晶基板表面からの深さＤから前記改質部が形成され、
前記深さＤは、
０≦Ｄ≦０．７Ｗ
但し
Ｗ：ノズル連通孔開口部最小径
であることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、レーザー照射の焦点（集光部）位置がシリコン単結晶基板の表面に設定されないため、シリコン単結晶基板表面に施された連通孔形成用のエッチングマスク（酸化膜パターン）を損なうことがない。さらに、シリコン単結晶基板の内部に改質を形成するだけのエネルギー量のレーザー照射であることから、エッチングマスクにおける連通孔形成部の開口部は、最小形状で形成することができる。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、酸化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成するエッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程前であることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、エッチング保護膜が透明な酸化ケイ素であることで、エッチング保護膜を透過してレーザー照射が可能となる。しかも、改質部形成工程におけるレーザー照射がシリコン単結晶基板の表面より内部に焦点が設定されているため、レーザー照射によるエッチング保護膜へのダメージも発生しない。また、酸化ケイ素膜の形成を上述の適用例における製造工程の初期段階で行われるため、取扱時におけるシリコン単結晶基板表面への傷付き防止膜としての効果も有する。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、窒化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成する前記エッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程と前記第１エッチング工程の間であることを特徴とする。
上述の適用例によれば、エッチング保護膜として優れた特性を有する窒化ケイ素を適用しても、開口部の小さなノズル連通孔が形成できる。
【００１６】
〔適用例５〕上述の適用例に記載の製造方法により製造された流路形成基板。
【００１７】
〔適用例６〕上述の流路形成基板を用いたインクジェット式記録ヘッド。
【００１８】
上述の適用例によれば、吐出される液滴の粒径をさらに小さくする流路形成基板を実現することができる。この流路形成基板を用いたインクジェット式記録ヘッドを使ったインクジェット式記録装置により高密度、高精細の印刷物を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態における流路ユニットの概略断面図。
【図２】実施形態における流路ユニットの流路形成基板の概略横断面を示す平面図。
【図３】実施形態における流路形成基板の概略斜視図。
【図４】第１実施形態における流路形成基板の製造フローチャート。
【図５】第１実施形態における流路形成基板の製造方法を示す概略断面図。
【図６】第１実施形態における流路形成基板の製造方法を示す概略断面図。
【図７】第１実施形態における改質部形成部を説明する模式図。
【図８】第２実施形態における流路形成基板の製造フローチャート。
【図９】第２実施形態における流路形成基板の製造方法を示す概略断面図。
【図１０】第３実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す概略断面図。
【図１１】第３実施形態におけるノズルプレートを模式的示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
流路形成基板の製造方法の一実施形態について、以下に説明する。図１にインクジェット式記録ヘッドの流路ユニットの概略断面図を示す。流路ユニット１００は、流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方の面を封止する弾性板２０と、流路形成基板１０の他方の面を封止するノズル開口３１を備えたノズルプレート３０とから構成されている。流路形成基板１０は、外部のタンクからインクの供給を受けるリザーバ１１、外部からの加圧力を受ける圧力発生室１２、リザーバ１１と圧力発生室１２とを接続するインク供給口１３、圧力発生室１２とノズルプレート３０のノズル開口３１とを接続するノズル連通孔１４とを備える。
【００２２】
流路ユニット１００の弾性板２０に圧電振動子４０を当接させ、圧電振動子４０が変位（振動）することにより、弾性板２０が変位し、圧力発生室１２の容積を膨張させてリザーバ１１のインクをインク供給口１３を経由して圧力発生室１２に吸引し、圧力発生室１２の容積を収縮させて圧力発生室１２のインクを加圧してノズルプレート３０のノズル開口３１からインク滴として吐出するように構成している。
【００２３】
図２は、図１における流路形成基板１０のＡ−Ａ’断面の概略平面を示す。図２に示すように、流路形成基板１０は一つのリザーバ１１に複数の圧力発生室１２とインク供給口１３とノズル連通孔１４とを備え、それぞれのノズル連通孔１４にはノズルプレート３０のノズル開口３１が対応している。さらに、流路形成基板１０の構成を分り易くするため、図３に流路形成基板１０の斜視図を示す。
【００２４】
次に流路形成基板１０の製造方法について説明する。流路形成基板１０は、材料にシリコン単結晶基板を使用し、図４に示すフローチャートにより形成される。
〔保護膜形成工程〕
保護膜形成工程（Ｓ１０１）は、図５（ａ）に示すようにシリコン単結晶基板５０（以下、基板５０という）の表面全体に酸化ケイ素膜を熱酸化法により成膜し、エッチング保護膜６０として形成する。エッチング保護膜６０の膜厚としては、約１μｍ程度が好ましい。
【００２５】
〔第１エッチングパターン形成工程〕
上記のエッチング保護膜６０をフォトリソグラフィーにより、後述する第１エッチングのためのマスク形状に形成する第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）に移行する。図５（ｂ）に示すように、この第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）では、保護膜形成工程（Ｓ１０１）で成膜されたエッチング保護膜６０にレジスト剤をスピンコートなどの方法により塗布し、リザーバ１１及びノズル連通孔１４の形成範囲に相当する範囲のレジスト剤を露光し、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、エッチング保護膜６０が除去されたリザーバ形成用開口部６１及びノズル連通孔形成用開口部６２を備える、基板５０をエッチングする第１エッチングマスク６３を形成する。
【００２６】
なお、この第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）において、図示しないが、インク供給口１３及び圧力発生室１２が形成される範囲は、エッチング保護膜６０をハーフエッチングしたハーフエッチング部６４を形成しておく。
【００２７】
〔改質部形成工程〕
次に、改質部形成工程（Ｓ１０３）に移行する。改質部形成工程（Ｓ１０３）では、図５（ｃ）に示すように、上述の第１エッチングマスク６３を備える基板５０に対して、レーザー７０をノズル連通孔形成用開口部６２のいずれか一方の面側、もしくは両側から照射する。この時、レーザー７０の焦点７１部分には、シリコン単結晶の改質部５１が形成される。改質部５１はレーザー７０の照射方向に縦長となる略紡錘形に形成され、レーザー７０の焦点７１を照射方向に移動させることで、改質部５１を基板５０の内部に積層させる。
【００２８】
照射するレーザー７０は、基板５０の材料である単結晶シリコン内部を透過する波長域である、１０００〜１２００ｎｍの波長とすることが好ましい。１０００ｎｍより短い波長のレーザーでは単結晶シリコン内の透過率は急激に悪くなり、また１２００ｎｍを超える波長のレーザーでは完全に透過してしまい、焦点７１での改質部５１の形成ができない。またレーザーとしては特に限定されず、ＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＶＯ４レーザーなどが使用できる。
【００２９】
本実施形態の基板５０は、図示しないが一般的に多数個の流路形成基板１０が形成できるウエハー基板の形態となっている。このウエハー状の基板５０に対して改質部形成工程（Ｓ１０３）では、次のようにレーザー７０を照射している。例えば、基板５０の一方の面側だけからのレーザー７０の照射をする場合、最初にレーザー照射側の反対面側に最も近い改質部５１を、ウエハー状の基板５０に形成される全ての流路形成基板１０のノズル連通孔１４の形成位置相当部位に形成するように焦点７１を合わせてレーザー７０を照射する。
【００３０】
次に、上記で形成された改質部５１のレーザー７０の照射側の直近の改質部５１を、ウエハー状の基板５０に形成される全ての流路形成基板１０のノズル連通孔１４の形成位置相当部位に形成するように焦点７１を合わせてレーザー７０を照射する。これを所定回数繰り返すことにより、レーザー７０の照射側面に最も近い改質部５１まで形成する。これにより、改質部５１が積層された基板５０を高い生産性で形成することができる。
【００３１】
なお、改質部５１の形成方法は上記に限定されるものではなく、例えばウエハー状の基板５０に形成されるノズル連通孔１４の形成位置において、個々のノズル連通孔１４に相当する部位に改質部５１を積層し、これを繰り返して改質部５１が積層された基板５０を複数含むウエハーを形成しても良い。
【００３２】
改質部形成工程（Ｓ１０３）における改質部５１の形成は、貫通孔であるノズル連通孔１４を後述のエッチングにより形成する際、先にエッチングされる貫通孔として形成される。すなわち改質部５１は、シリコン単結晶の基板５０の結晶性が崩れ、エッチング異方性がなくエッチングレートの高い部位となっているためである。この改質部５１から形成される貫通孔がパイロット孔となって、ノズル連通孔１４の形成のためのエッチングが行われる。
【００３３】
図５（ｃ）のノズル連通孔形成用開口部６２近傍であるＡ部の詳細を図７に示す。図７に示すように、改質部５１の形成は基板５０の表面から深さＤ位置から形成されることが好ましい。
０≦Ｄ≦０．７Ｗ
Ｗ：ノズル連通孔開口部最小径
すなわち、最も基板５０の表面に近い改質部５１を形成するレーザー７０の焦点７１の位置が、基板５０の表面より基板５０の内部側になるように設定される。
【００３４】
開口幅Ｗと深さＤにより定義される角錐部Ｍは、後述の第１エッチング工程（Ｓ１０４）において、エッチングにより最初に食刻される領域であり、シリコン単結晶の結晶面（１１１）５２が露出し、食刻が止まってしまう。このエッチング可能範囲の角錐部Ｍの範囲、すなわち「０≦Ｄ≦０．７Ｗ」に改質部５１を形成することが好ましい。また、最も基板５０の表面に近い改質部５１を形成するレーザー７０の焦点７１の位置が、基板５０の表面より基板５０の内部側、すなわち基板５０の表面部にレーザー７０の焦点７１が当たらないことで、表面加工時に発生する飛散物がなくなりレーザー装置の対物レンズ表面に被加工物が付着しない。したがって該レンズの表面損傷、透過率低下を防ぐことができ、好ましい。
【００３５】
〔第１エッチング工程〕
次に第１エッチング工程（Ｓ１０４）に移行する。第１エッチング工程（Ｓ１０４）では、貫通孔であるリザーバ１１とノズル連通孔１４をエッチングにより形成する。エッチング液には２０質量％ＫＯＨの水溶液を使用し、このＫＯＨ水溶液を８０°Ｃに加熱して、第１エッチングマスク６３を備える基板５０を約２時間浸漬させ、貫通孔が形成される。
【００３６】
第１エッチング工程（Ｓ１０４）は、図５（ｄ）に示す模式図のように、はじめは改質部形成工程（Ｓ１０３）により形成された改質部５１と、リザーバ形成用開口部６１とがエッチングされる。この時、改質部５１の形成部分のエッチングレートが高いため、貫通孔１４ａが形成される。改質部１５は断面径で約１μｍ程度ときわめて細く形成されるため、改質部１５をエッチングし形成される貫通孔１４ａもきわめて細い貫通孔が可能となる。また、リザーバ形成用開口部６１からのエッチングはシリコン単結晶の基板５０を結晶面に沿ってエッチングされる。さらにエッチングを進行させ、図５（ｅ）に示すように、貫通孔としてリザーバ１１とノズル連通孔１４が形成される。
【００３７】
〔第２エッチングパターン形成工程〕
次に第２エッチングパターン形成工程（Ｓ１０５）に移行する。この第２エッチングパターン形成工程（Ｓ１０５）では、第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）において図５（ｂ）に示すハーフエッチング部６４をフォトリソグラフィーにより除去し、図６（ａ）に示す第２エッチングマスク６５を形成する。
【００３８】
〔第２エッチング工程〕
次に第２エッチング工程（Ｓ１０６）に移行する。エッチング液は第１エッチング工程（Ｓ１０４）と同じエッチング液を用い、浸漬時間を短くして図６（ｂ）に示す圧力発生室１２を形成する凹部１６とインク供給口１３を形成する凹部１７とを形成する。
【００３９】
〔保護膜除去工程〕
最後に保護膜除去工程（Ｓ１０７）において、第２エッチングマスク６５を除去し、流路形成基板１０が形成される。
【００４０】
本実施形態におけるノズル連通孔１４の形成において、予めレーザー照射により改質部１５を基板５０の内部に形成したことにより、エッチングレートが高く、且つ断面径が約１μｍときわめて小径の改質部１５から先にエッチングが進行し、ノズル連通孔１４を形成する。従って、改質部１５から形成されたエッチングのパイロット孔も微小径の貫通孔となり、開口面積の小さいノズル連通孔１４の形成を容易に形成することができる。
【００４１】
さらに、改質部１５を形成するレーザーは長波長で、しかも低出力であっても改質部１５を形成できることから、従来のレーザーによる貫通孔（エッチングパイロット孔）加工における短波長、高出力レーザーに比較して、基板５０に対する損傷の虞も無い。
【００４２】
また、従来のレーザーによる貫通孔形成では、基板５０の表面からレーザー加工が開始され、しかも貫通孔とするために、その開口部では３０〜４０μｍの孔となってしまう。このため、ノズル連通孔形成用開口部６２はレーザー照射による損傷を回避するために更に大きな開口面積で形成しなければならず、ノズル連通孔１４の開口部は少なくとも３０μｍを下回ることができなかった。これに対して、上述の通り約１ミクロンの断面径で改質部１５から貫通孔のエッチングパイロット孔を形成する本実施形態では、数μｍの開口部の大きさでノズル連通孔１４の形成が可能である。しかし、実用上の観点で、従来技術に対しては７０％以上のダウンサイズする１０μ程度の開口部をもつノズル連通孔が好ましい。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、流路形成基板１０の他の製造方法について説明する。本実施形態ではエッチング保護膜として窒化ケイ素膜を形成し、流路形成基板１０が製造される。図８に本実施形態のフローチャートを示す。
【００４４】
（改質部形成工程）
本実施形態では、後述するようにエッチング保護膜として窒化ケイ素膜を形成、流路形成基板１０を製造する。また、本実施形態では最初にレーザー照射による改質部形成工程（Ｓ２０１）が行われる。
【００４５】
図９（ａ）に示すように、基板５０（シリコン単結晶基板）にノズル連通孔１４形成位置にレーザー７０を照射し、改質部５１を形成する。改質部形成のための条件、方法は第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００４６】
（保護膜形成工程）
保護膜形成工程（Ｓ２０２）では、図９（ｂ）に示すように、改質部５１が形成された基板５０の表面全体にエッチング保護膜８０が形成される。このエッチング保護膜８０は窒化ケイ素膜であり、熱酸化法により基板５０の全体に被覆される。
【００４７】
（第１エッチングパターン形成工程）
第１エッチングパターン形成工程（Ｓ２０３）は、第１実施形態同様の方法により、図９（ｃ）に示すように、エッチング保護膜８０をフォトリソグラフィーによりリザーバ形成用開口部８１とノズル連通孔形成用開口部８２とハーフエッチング部８４とを備えるマスク８３を形成する。
【００４８】
以降、第１エッチング工程（Ｓ２０４）、第２エッチングパターン形成工程（Ｓ２０５）、第２エッチング工程（Ｓ２０６）、保護膜除去工程（Ｓ２０７）は第１実施例と同じであり説明は省略する。
【００４９】
本実施例に示すように、エッチング保護膜８０を窒化ケイ素膜とすることにより、エッチング液に対する耐性が向上し、微小なノズル連通孔形成用開口部８２となるエッチング保護膜８０の端部の侵食を最小限に留めることができ、ノズル連通孔形成用開口部８２の形状を忠実にノズル連通孔１４の開口形状に実現することができる。また、これにより隣合うリザーバ１１、圧力発生室１２、インク供給口１３、ノズル連通孔１４のそれぞれの間の壁が薄くなり過ぎることを防止することもできる。
【００５０】
（第３実施形態）
上述の実施形態により得られる流路形成基板１０を用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明する。図１０はインクジェット式記録ヘッドの主要部断面を示す。インクジェット式記録ヘッド１０００（以下、記録ヘッド１０００という）は、ケース２００、流路ユニット１００、及びアクチュエーターユニット３００等を主な構成としている。流路ユニット１００には、上述の実施形態の製造方法によって得られた流路形成基板を用いている。ケース２００は合成樹脂性の中空箱状部材であり、先端部には流路ユニット１００を接合し、内部に形成された収容空間部２０１内にはアクチュエーターユニット３００を収容している。また、流路ユニット１００の接合部とは反対側の基端面には、印刷装置本体側からの駆動信号をアクチュエーターユニット３００に供給するための回路基板（図示せず）を取り付けている。
【００５１】
アクチュエーターユニット３００は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３０１と、圧電振動子３０１を固定する固定板３０２と、回路基板からの駆動信号を圧電振動子３０１に供給するためのＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等の配線部材３０３とを含む構成となっている。各圧電振動子３０１は、固定板３０２に接合固定される固定端部と固定板３０２の端部から突出している自由端部を有する、いわゆる片持ち梁の状態で固定板３０２に取り付けられている。このアクチュエーターユニット３００は、固定板３０２の圧電振動子３０１の固定面とは反対の面を、収容空間部２０１を区画するケース２００の内壁面２０２に接着固定され、ケース２００内に収納されている。
【００５２】
流路ユニット１００は、弾性板２０、流路形成基板１０、及びノズルプレート３０を積層、接着し一体化され、リザーバ１１からインク供給口１３及び圧力発生室１２を通りノズル連通孔１４よりノズル開口３１に至る、一連のインク流路を形成する部材である。圧力発生室１２は、ノズル開口３１の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、リザーバ１１は、インクカートリッジ等のインク供給源からインクが導入される室である。リザーバ１１に導入されたインクは、インク供給口１３を通じて各圧力発生室１２に分配供給される。
【００５３】
ノズルプレート３０は、図１１に示すように、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口３１を、記録紙等の記録媒体の送り方向に対して列状に金属プレートに備えたものである。各ノズル列はインク種別に対応し、図１１に示すノズルプレート３０では、例えば８種類のインクを吐出可能となる構成である。
【００５４】
インクジェット式印刷装置における解像度は、ドット形成密度いわゆる「ｄｐｉ（Ｄｏｔｓ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈｉ）」で表示される。これは１インチ当たり何個のインクドット（液滴）が記録媒体に載せることができるか、を示すものである。図１１に示すノズル開口３１の配列で示すと、ノズル開口３１の配置ピッチＰの逆数となる。解像度を上げるためにはピッチＰをより小さくする必要がある。このピッチＰを決定している一要素として、ノズル連通孔１４の開口部の大きさにある。
【００５５】
第１実施形態及び第２実施形態で得られる、流路形成基板１０はノズル連通孔１４を従来よりも小さい開口面積で実現するものであり、実用領域であっても従来技術に対して７０％ものダウンサイズが可能となっている。したがって、この流路形成基板１０に対応してノズルプレート３０のノズル開口３１は従来ピッチＰが３５μｍ程度であったが、本実施形態ではピッチＰは２０μｍまで小さくすることが可能となった。
【００５６】
上述の通り、本実施形態の記録ヘッド１０００を使ったインクジェット式記録装置では、従来技術に対して解像度を約７５％以上向上させることができ、より高画質印刷を可能とするものである。
【実施例】
【００５７】
（実施例）
厚さ２２０μｍのシリコン単結晶ウエハー表面に、酸化ケイ素膜を２μｍ被膜した。フォトリソグラフィーにより酸化ケイ素膜に、リザーバとノズル連通孔とを形成するための開口部と、圧力発生室とインク供給口とを形成するためのハーフエッチング部とを形成し、第１エッチング用マスクを形成した。この時、ノズル連通孔形成のマスク開口は１辺が７μｍ、ピッチを２０μｍとした。
【００５８】
次に、ＹＡＧレーザー（波長：１０６４ｎｍ）を出力エネルギー：３μＪで、ノズル連通孔形成部位に、ウエハーの一方の面より他方の面に向けてレーザーの焦点を１ｍｍ／秒の移動速度で移動、照射し、ウエハーの厚さ方向に連続する改質部を形成した。レーザー照射に際しては、最初の照射のレーザー焦点と最後のレーザー照射は、ウエハー表面から４μｍの深さになるように調整した。
【００５９】
改質部が形成されたウエハーを、８０°Ｃに加熱した１９．７質量％のＫＯＨ溶液中に２時間浸漬し、リザーバとノズル連通孔の形成部をエッチングし、貫通孔に形成した。
【００６０】
次に、第１エッチング用マスクを更にフォトリソグラフィーにより、ハーフエッチング部の酸化ケイ素膜を除去し、８０°Ｃに加熱したＫＯＨ（１９．７質量％）の水溶液中に２時間浸漬し、インク供給口と圧力発生口とになる凹部を形成し、流路形成基板を得た。
【００６１】
得られた流路形成基板は、ノズル連通孔開口の１辺が１１μｍ、ピッチが２０μｍであった。また、隣り合うノズル連通孔の隔壁は５．１μｍで形成できた。
【００６２】
（比較例）
厚さ２２０μｍのシリコン単結晶ウエハー表面に、酸化ケイ素膜を２μｍ被膜した。フォトリソグラフィーにより酸化ケイ素膜に、リザーバ、ノズル連通孔の形成のための開口部と、圧力発生室、インク供給口の形成のためのハーフエッチング部を形成し、第１エッチング用マスクを形成した。この時、ノズル連通孔形成のマスク開口は１辺が９０μｍ、ピッチを１４１μｍとした。
【００６３】
次に、ＹＡＧレーザー（波長：５３２ｎｍ）を出力エネルギー：１３０μＪで、ノズル連通孔形成部位に、ウエハーの一方の面より照射し、貫通孔を形成した。貫通孔が形成されたウエハーを、８０°Ｃに加熱した１９．７質量％のＫＯＨ溶液中に２時間浸漬し、リザーバとノズル連通孔の形成部をエッチングし、貫通孔に形成した。
【００６４】
次に、第１エッチング用マスクを更にフォトリソグラフィーにより、ハーフエッチング部の酸化ケイ素膜を除去し、８０°Ｃに加熱したＫＯＨ（１９．７質量％）の水溶液中に２時間浸漬し、インク供給口と圧力発生口とになる凹部を形成し、流路形成基板を得た。
【００６５】
得られた流路形成基板は、ノズル連通孔開口の１辺が２７．８μｍ、ピッチが３０μｍであった。また、隣り合うノズル連通孔の隔壁は７．５μｍで形成できた。
【００６６】
（結果）
実施例は比較例に対して、ノズル連通孔の１辺の長さは約４０％まで短くすることができた。また、ピッチは約６７％まで縮めることができた。
【符号の説明】
【００６７】
１０…流路形成基板、１１…リザーバ、１２…圧力発生室、１３…インク供給口、１４…ノズル連通孔、２０…弾性板、３０…ノズルプレート、３１…ノズル開口、４０…圧電振動子、１００…流路ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶基板にエッチングによりノズル連通孔、リザーバ、インク供給口とを備える流路形成基板の製造方法であって、
前記ノズル連通孔の形成領域内の前記ノズル連通孔の連通方向に、レーザー照射により前記シリコン単結晶基板の改質部を連続的に積層する改質部形成工程と、
前記ノズル連通孔の形成範囲及び前記リザーバの形成範囲をエッチングにより穿孔する第１エッチング工程と、
前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより前記インク供給口を形成する第２エッチング工程と、
を含むことを特徴とする流路形成基板の製造方法。
【請求項２】
前記改質部形成工程において、前記レーザー照射は前記シリコン単結晶基板表面からの深さＤから前記改質部が形成され、
前記深さＤは、
０≦Ｄ≦０．７Ｗ
但し
Ｗ：ノズル連通孔開口部最小部径
である、
ことを特徴とする請求項１に記載の流路形成基板の製造方法。
【請求項３】
酸化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成するエッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程前である、
ことを特徴とする請求項１及び２に記載の流路形成基板の製造方法。
【請求項４】
窒化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成する前記エッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程と前記第１エッチング工程の間である、
ことを特徴とする請求項１及び２に記載の流路形成基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法により製造された流路形成基板。
【請求項６】
請求項５に記載の流路形成基板を用いたインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１】
シリコン単結晶基板にエッチングによりノズル連通孔、リザーバ、インク供給口とを備える流路形成基板の製造方法であって、
前記ノズル連通孔の形成領域内の前記ノズル連通孔の連通方向に、レーザー照射により前記シリコン単結晶基板の改質部を連続的に積層する改質部形成工程と、
前記ノズル連通孔の形成範囲及び前記リザーバの形成範囲をエッチングにより穿孔する第１エッチング工程と、
前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより前記インク供給口を形成する第２エッチング工程と、
を含むことを特徴とする流路形成基板の製造方法。
【請求項２】
前記改質部形成工程において、前記レーザー照射は前記シリコン単結晶基板表面からの深さＤから前記改質部が形成され、
前記深さＤは、
０≦Ｄ≦０．７Ｗ
但し
Ｗ：ノズル連通孔開口部最小部径
である、
ことを特徴とする請求項１に記載の流路形成基板の製造方法。
【請求項３】
酸化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成するエッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程前である、
ことを特徴とする請求項１及び２に記載の流路形成基板の製造方法。
【請求項４】
窒化ケイ素をエッチング保護膜として前記シリコン単結晶板に形成する前記エッチング保護膜形成工程が、前記改質部形成工程と前記第１エッチング工程の間である、
ことを特徴とする請求項１及び２に記載の流路形成基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法により製造された流路形成基板。
【請求項６】
請求項５に記載の流路形成基板を用いたインクジェット式記録ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−８３８９９（Ｐ２０１１−８３８９９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３６００６（Ｐ２００９−２３６００６）
【出願日】平成２１年１０月１３日（２００９．１０．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１３日（２００９．１０．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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