インクジェット記録ヘッドおよびその作製方法
【課題】インクのリフィル速度を低下させることなくクロストークを抑えるような構造を有するインクジェット記録ヘッドとその作製方法を提供する。
【解決手段】この記録ヘッドは、表面に少なくとも複数の吐出圧力発生素子１２が配設された基体１０と、基体１０の表面に成膜されたオリフィス形成部材１８とを有する。オリフィス形成部材１８には各々の吐出圧力発生素子１２に対応する複数の圧力室２２およびオリフィス（吐出口）２１が設けられている。基体１０の裏面（オリフィス形成部材１８が成膜された面とは反対側）には凹部が形成され、各圧力室２２に供給するインク等の液体を貯留する共通液室１１となっている。各圧力室２２には個別に、共通液室１１からインクを供給するための供給路３１が連通している。そして、供給路３１の内面には基体１０をインクから保護する保護層３２が形成されている。
【解決手段】この記録ヘッドは、表面に少なくとも複数の吐出圧力発生素子１２が配設された基体１０と、基体１０の表面に成膜されたオリフィス形成部材１８とを有する。オリフィス形成部材１８には各々の吐出圧力発生素子１２に対応する複数の圧力室２２およびオリフィス（吐出口）２１が設けられている。基体１０の裏面（オリフィス形成部材１８が成膜された面とは反対側）には凹部が形成され、各圧力室２２に供給するインク等の液体を貯留する共通液室１１となっている。各圧力室２２には個別に、共通液室１１からインクを供給するための供給路３１が連通している。そして、供給路３１の内面には基体１０をインクから保護する保護層３２が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出してインクの液滴を形成し、それを紙等の被記録材に付着させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドには吐出圧力発生素子が形成された基体に対して、垂直方向にインク液滴が吐出する「サイドシュータ型」もしくは「ルーフシューター型」インクジェット記録ヘッドと称する構造を有するものが作られている。
【０００３】
図１１は従来のサイドシュータ型インクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。図１２Ａは図１１のインクジェット記録ヘッドの平面図、図１２Ｂは図１２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【０００４】
これらの図に示すサイドシュータ型インクジェット記録ヘッドは吐出圧力発生素子やその駆動回路を作りこむため単結晶シリコンを基体１０として用いている。基体１０の吐出圧力発生素子１２が形成された面に、液体を吐出するオリフィス２１（吐出口）等を形成するオリフィス形成部材１８が設けられている。また、インクを基体１０の裏面のタンク（図示しない）側から、オリフィス２１が設けられている基体１０の表面に供給するため、基体１０には通常、基体１０の表裏を貫通するような共通液室１１が形成されている。そして、オリフィス形成部材１８は、各吐出圧力発生素子１２に対して配置された複数の圧力室２２と、共通液室１１内の液体を全ての圧力室２２に供給する一つの供給液室１６とを有している。さらに、オリフィス形成部材１８に各オリフィス２１が各圧力室２２の吐出圧力発生素子１２に対向配置されるとともに、基体表面に略垂直な方向に形成されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−３８８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ひとつのオリフィスからインクの液滴を吐出するために吐出圧力発生素子が作動した時、その吐出圧力はオリフィスと反対方向へもインクを押し戻すことになる。このインクの逆流が隣接する周辺のオリフィス、特にそのメニスカスにも影響を与えてしまう現象をクロストークと言う。具体的な例としてはメニスカスが振動してしまうことが挙げられる。このため、現状ではひとつの吐出口から吐出が行われた時、隣接する吐出口からはこの振動が減衰しきるまでの間吐出を行わないようにするなど対処が必要であり、高スループット化への課題となっている。
【０００６】
このクロストークを抑える手法として、隣接する互いのオリフィスと吐出圧力発生素子をインクの液路上遠ざけることが考えられる。この場合、従来のヘッドの構造では圧力室をより長い形状にしてオリフィスと吐出圧力発生素子を共通液室から遠ざけることになる。この結果、吐出量に対して十分な量のインクが存在する共通液室からオリフィスまでの間の通常高さがあまりない圧力室の中をインクがより長く通らなければならない。この事は、オリフィスへのインクの充填速度（リフィル速度）が低下してかえってスループットが落ちてしまう可能性がある。一方、圧力室を基体に平行でインク流に垂直な方向、言うなれば幅方向に広げることは互いの圧力室同士が干渉するために限度がある。また、単純に圧力室を基体に垂直な高さ方向に広げることは、吐出圧力発生素子とこれに対向するオリフィスとの距離を広げることになり吐出性能に影響を与えるため、これもまた限度がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題、すなわち本発明の目的は、インクのリフィル速度を低下させることなくクロストークを抑えるような構造を有するインクジェット記録ヘッドとその作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、少なくとも複数の吐出圧力発生素子が配設された基体上に、インクの液滴を吐出するための複数のオリフィスと、各々の吐出圧力発生素子に対し内包するように形成され各々のオリフィスに連通する複数の圧力室とを備える。さらに、基体に、各々の圧力室に供給するインクを貯留する共通液室を有するヘッドである。このようなヘッドにおいて、各々の前記圧力室に個別に前記共通液室から前記インクを供給する供給路を有し、前記供給路の内面に、前記基体を前記インクから保護する保護層をさらに有することにより、上記課題が解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐インク性に優れ、インクのリフィル速度を低下させることなくクロストークを抑えるような構造を有するインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。また、従来例と同様の構成要素については同一符号を用いて説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。図２Ａは図１のインクジェット記録ヘッドの平面図、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。図３は本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【００１２】
本実施例の記録ヘッドは、図１、図２Ａ及び２Ｂに示すように、表面に少なくとも複数の吐出圧力発生素子１２が配設された基体１０と、基体１０の表面に成膜されたオリフィス形成部材１８（ノズル部材とも呼ぶ。）とを有する。基体１０上の複数の吐出圧力発生素子１２は列をなすように配置されている。本例は２列で配置されている。オリフィス形成部材１８には各々の吐出圧力発生素子１２に対応する複数の圧力室２２およびオリフィス２１が設けられている。具体的には、複数の圧力室２２がそれぞれ各吐出圧力発生素子１２を内包するように形成され、複数のオリフィス２１がそれぞれ各圧力室２２からオリフィス形成部材１８の表側に基体１０と略垂直な方向に形成されている。オリフィス２１は吐出圧力発生素子１２と対向する位置にある。
【００１３】
また、基体１０の裏面（オリフィス形成部材１８が成膜された面とは反対側）には凹部が形成され、各圧力室２２に供給するインク等の液体を貯留する共通液室１１となっている。各圧力室２２には個別に、共通液室１１からインクを供給するための供給路３１が連通している。勿論、各供給路３１は、各圧力室２２のオリフィス２１が形成された側とは反対側に接続される。また、各供給路３１の内面には、シリコンの基体１０をインクから保護する保護層３２が形成されている。
【００１４】
なお、本例では、図２Ａに示すように複数のオリフィス２１（吐出口）を並べた吐出口列を２列設け、一方の吐出口列の吐出口間に他方の吐出口列の吐出口が対応するように配置した。これにより、同じ吐出口ピッチを持つ２つの吐出口列で２倍のドット印字を行なうことができるが、本発明の記録ヘッドはこのような配置に限定されるものではない。
【００１５】
また、吐出圧力発生素子１２としては、発熱抵抗体（ヒータ）などの電気熱変換素子、ピエゾ素子などの電気振動変換素子を用いることができる。
【００１６】
次に、本実施例の記録ヘッドの作製方法について図３を用いて説明する。
【００１７】
まず、基体１０となる単結晶シリコンウエハ上に、汎用の半導体工程により吐出圧力発生素子１２である発熱抵抗体とその駆動回路（図示しない）、及び記録装置本体と信号の授受を行う電極パッド（図示しない）を形成する。また、その裏面には上記の工程中にＳｉＮ膜１９を成膜しておき、表面の表層にはパッシベーション層１４であるＳｉＮが存在し、特に発熱抵抗体上部には耐キャビテーション層であるＴａ膜（図示しない）をパターニングしてある（図３（ａ））。
【００１８】
この基体１０上にレジストをコートした後、フォトリソグラフィ技術により発熱抵抗体１２近傍に開口があるように該レジストをパターニングする。
【００１９】
そして、ケミカルドライエッチング装置（以下、ＣＤＥと略す。）により、該レジスト開口部のパッシベーション層１４をエッチングしてシリコン面を露出させる。
【００２０】
さらに、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置（以下、ＩＣＰ−ＲＩＥエッチャーと略す。）により該シリコン露出部分からエッチングを進行させて、供給路３１となるトレンチ３４を形成する（図３（ｂ））。
【００２１】
その後、基体１０上のレジストを除去する。
【００２２】
次に、プラズマＣＶＤ法により、既に形成したパッシベーション層１４と同じ材料であるＳｉＮを基体１０の表面及びトレンチ３４の内面に成膜する。このトレンチ３４の内面のＳｉＮは供給路３１内面の保護層３２となる。それからレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、ＣＤＥにより耐キャビテーション層上のＳｉＮを除去する。
【００２３】
次に、基体１０の表面に、Deep-UVレジストであるポリメチルイソプロペニルケトンをシクロヘキサノンを溶媒としてソルベントコートする。このとき、供給路３１となるトレンチ３４内にもDeep-UVレジストが充填されることになる。
【００２４】
基体１０表面全体にコーティングされた上記Deep-UVレジストを、マスクを介してDeep-UVで露光し、現像して圧力室２２の型材を形成する。この上にカチオン重合型エポキシ樹脂をソルベントコートして露光、ポストベーク、現像を行い、これによりオリフィス形成部材１８を形成する（図３（ｃ））。このとき、オリフィス（吐出口）２１と電極パッド部（図示しない）に対応する樹脂部分を除去する。また必要であるならば、その後、オリフィス形成部材１８の表層に撥水処理を施しても良い。
【００２５】
次に、基体１０の表面に形成されたオリフィス形成部材１８を後述のエッチングから保護するために、その上から環化ゴム２３をコートする（図３（ｄ））。
【００２６】
そして、基体１０の裏面にレジストをコートしてフォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、ＣＤＥによりＳｉＮ膜１９をエッチングする。
【００２７】
さらに、基体１０をTMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に浸漬してＳｉＮ膜１９の開口部から結晶異方性エッチングを行い、共通液室１１を形成する（図３（ｄ））。
【００２８】
また、このエッチング工程においては、共通液室１１と供給路３１（トレンチ３４）が連通するまでエッチングを進行させる必要があるが、連通した際に出現する角部分３３はエッチングされやすく、形状が崩れていってしまう。そのため、全ての供給路３１が共通液室１１と連通するのに十分でいながら、その角部３３の崩れがインクのリフィルに影響のない範囲内でエッチングを終了させる必要がある（図３（ｄ））。
【００２９】
以上の工程を経た構造物を十分に水洗、乾燥を行った後、粘着テープにより基体１０の裏面のＳｉＮ膜１９の、ヒサシとなっている部分を剥離する。
【００３０】
さらに、供給路３１と共通液室１１との連結部にある保護層３２（ＳｉＮ膜）をＣＤＥにより除去する。すなわち、供給路３１内から共通液室１１に出たDeep-UVレジストの表面を覆うＳｉＮ膜を除去する（図３（ｄ））。
【００３１】
しかる後、共通液室１１の内壁面に、耐インク性の保護膜としてＳｉＯを成膜することが好ましい。
【００３２】
さらに、キシレンにより環化ゴム２３を除去する。その後、基体全面にDeep-UV光を照射し、前記カチオン重合型エポキシ樹脂（オリフィス形成部材１８）を通して圧力室２２の型材であるDeep-UVレジストを感光させる。このとき、裏面からも照射を行っても良い。
【００３３】
そして、この構造物を乳酸メチルに浸漬して超音波を付与することにより、圧力室２２及び供給路３１内のDeep-UVレジストを溶出、除去する。
【００３４】
最後に、ダイサーによりウエハ状態から切り出して本発明のインクジェット記録ヘッドを得る（図３（ｅ））。
【００３５】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。図５Ａは図４のインクジェット記録ヘッドの平面図、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ線での断面図である。図６は本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【００３６】
本実施例の記録ヘッドは、図４、図５Ａ及び５Ｂに示すように、実施例１のヘッド構造とほとんど同じである。異なる点は共通液室１１の形状であるが、これは、実施例１との製法の違いから異なっている。
【００３７】
本実施例の記録ヘッドの作製方法について図６を用いて説明する。
【００３８】
まず、基体１０となる引き出し方位が＜１００＞である単結晶シリコンウエハ上に、汎用の半導体工程により吐出圧力発生素子１２である発熱抵抗体とその駆動回路（図示しない）、及び記録装置本体と信号の授受を行う電極パッド（図示しない）を形成する。また、その工程中にＩＣＰ−ＲＩＥエッチャーにより前記シリコン基板に供給路３１となるトレンチ３４を形成し、この内面を駆動回路（図示しない）の絶縁層１７であるＳｉＯで同時に覆い、保護層３２とする（図６（ａ））。さらに、その基体１０の裏面にも上記の工程中に成膜されたＳｉＯ膜１３があり、表面の表層にはパッシベーション層１４であるＳｉＮが存在し、特に発熱抵抗体上部には耐キャビテーション層であるＴａ膜（図示しない）をパターニングする（図６（ｂ））。
【００３９】
次に、基体１０の表面に、Deep-UVレジストであるポリメチルイソプロペニルケトンをシクロヘキサノンを溶媒としてソルベントコートする。このとき、供給路３１となるトレンチ３４内にもDeep-UVレジストが充填されることになる。
【００４０】
基体１０表面全体にコーティングされた上記Deep-UVレジストを、マスクを介してDeep-UVで露光し、現像して圧力室２２の型材を形成する。この上にカチオン重合型エポキシ樹脂をソルベントコートして露光、ポストベーク、現像を行い、これによりオリフィス形成部材１８を形成する（図６（ｃ））。このとき、オリフィス（吐出口）２１と電極パッド部（図示しない）に対応する樹脂部分を除去する。また必要であるならば、その後、オリフィス形成部材１８の表層に撥水処理を施しても良い。
【００４１】
次に、基体１０の表面に形成されたオリフィス形成部材１８を後述のエッチングから保護するために、その上から環化ゴム２３をコートする（図６（ｄ））。
【００４２】
そして、基体１０の裏面にレジストをコートしてフォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、バッファードフッ酸によりＳｉＯ膜１３をエッチングする。
【００４３】
さらに、基体１０をTMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に浸漬してＳｉＯ膜１３の開口部から結晶異方性エッチングを行い、共通液室１１を形成する（図６（ｄ））。このとき、共通液室１１の壁面にはアルカリに対してエッチング速度が極めて遅い（１１１）面が露出することになる。また、この（１１１）面は基体１０の表面に対して約５４．７度の傾斜を持って現れるため、ＳｉＯ膜１９の開口部寸法を調整することにより、基体１０の表面に到達する前に全ての壁面に（１１１）面が現れるようにすることができる。
【００４４】
また、この結晶異方性エッチングにおいては（１１１）面が出現した後も、共通液室１１と供給路３１（トレンチ３４）が連通するまで（１１１）面をエッチングしていく。この連通時には、供給路３１（トレンチ３４）内壁の保護層３２であるＳｉＯが、連通した供給路３１と共通液室１１との角部３３の形状が崩れることを防いでいる。
【００４５】
以上の工程を経た構造物を十分に水洗、乾燥を行った後、バッファードフッ酸により基体１０の裏面のＳｉＯ膜１３を除去する。但し、製造後の記録ヘッドをインクタンク等のインク供給部材に組み合わせた後でも基体１０の裏面にインクが触れる可能性がある場合はこの除去を行わずにＳｉＯ膜１３を保護層として残存させてもよい。
【００４６】
さらに、供給路３１と共通液室１１との連結部にある保護層３２（ＳｉＯ膜）をバッファードフッ酸により除去する。すなわち、供給路３１内から共通液室１１に出たDeep-UVレジストの表面を覆うＳｉＯ膜を除去する（図６（ｄ））。
【００４７】
さらに、キシレンにより環化ゴム２３を除去する。その後、基体全面にDeep-UV光を照射し、前記カチオン重合型エポキシ樹脂（オリフィス形成部材１８）を通して圧力室２２の型材であるDeep-UVレジストを感光させる。このとき、裏面からも照射を行っても良い。
【００４８】
そして、この構造物を乳酸メチルに浸漬して超音波を付与することにより、圧力室２２及び供給路３１内のDeep-UVレジストを溶出、除去する。
【００４９】
最後に、ダイサーによりウエハ状態から切り出して本発明のインクジェット記録ヘッドを得る（図６（ｅ））。
【００５０】
以上説明した本実施例では、基体１０のインクに触れる面のうち、供給路３１内面は保護層３２で覆われており、共通液室１１内面はアルカリによるエッチングレートの遅い（１１１）結晶面となっている。そのため、アルカリ性のインクを用いてもシリコンのインク中への溶出を微量に抑えられ、品質問題が生じない記録ヘッドが提供できる。
【００５１】
（実施例３）
図７Ａは本発明の実施例３であるインクジェット記録ヘッドの平面図、図７Ｂは図７ＡのＡ−Ａ線での断面図である。なお、上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００５２】
本実施例は実施例２の変形例であり、基体１０の表面に存在し、保護層３２としても機能する駆動回路（図示しない）の絶縁層（ＳｉＯ）１７に、基体１０の裏面から結晶異方性エッチングにより形成した共通液室１１が達している構造になっている。このような共通液室１１とすることで、供給路３１をクロストークが生じない範囲内でより短くすることができ、供給路３１となるトレンチの形成工程のタクトを向上させることができる。
【００５３】
（実施例４）
図８Ａは本発明の実施例４であるインクジェット記録ヘッドの平面図、図８Ｂは図８ＡのＡ−Ａ線での断面図である。なお、上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００５４】
本実施例は実施例２に述べた共通液室１１の形成において、その壁面の全てに（１１１）面が出現するまでエッチングを進行させることなく途中で終了させたものである。
【００５５】
このように作製することで、共通液室１１を基体１０の表面に平行な方向へ広く形成させることができることができる。したがって、多数の吐出口列や広範囲に吐出口が散在されたような構成のヘッドを作製することができる。
【００５６】
例えば、図８Ｂのように、共通液室となる凹部の底面を基体１０の表面に平行な方向へ広く平坦に形成できる。そのため、この底面の範囲に吐出口列を図８Ａのように３列以上配置すれば、各吐出口２１を持つ各圧力室２２から共通液室１１に連通する供給路３１の長さ（ひいてはリフィル速度）を全て同じにすることができる。
【００５７】
（実施例５）
図９Ａは本発明の実施例５であるインクジェット記録ヘッドの平面図、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ線での断面図である。なお、上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００５８】
本実施例はひとつの圧力室２２に複数の供給路３１を連通させたものである。例えば、図９Ａ，９Ｂに示すように、各圧力室２２の中央にオリフィス２１および吐出圧力発生素子１２が配置され、各圧力室２２の両端からそれぞれ共通液室１１に供給路３１が形成されている。
【００５９】
このように作製することで、各オリフィス２１と共通液室１１の間の流抵抗をより低減させることができる。その上、圧力室２２の構造を吐出圧力発生素子１２に対し供給路３１の開口位置を含めて対称形状にすることができ、吐出時の圧力分布も対称的となってインクの噴出方向の直進性が向上する。
【００６０】
なお、図９Ｂには共通液室２を実施例２の形状で図示したが、共通液室２の形状についてはこれに限定されない。
【００６１】
（実施例６）
図１０は本発明の実施例６であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【００６２】
本実施例は、図１１、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した従来例のヘッドの各圧力室２２に、各圧力室２２を個別に共通液室１１に連通させる複数の供給路３１を設けたものである。すなわち、図１０に示すように、共通液室１１に各々の圧力室２２の一端側を共通して連通させる供給液室１６の他に、各々の圧力室２２の他端側を個別に共通液室１１に連通させる複数の供給路３１が設けられている。
【００６３】
このような構成にしても、吐出時圧力によるインクの逆流（オリフィス２１から離れる方向へのインク流れ）は共通液室１１の供給液室１６への開口と、供給路３１との二手に分散されるため、クロストークの低減効果がある。また、リフィル時においてはその両方からインクが供給されるために有利である。
以上説明した各実施例の作製方法によるインクジェット記録ヘッドは共通液室１１から各々の圧力室２２に対して個別にインクを供給するような供給路３１が基体１０内部に設けられている。そのため、クロストークが抑えられる構造になっている。また供給路３１は基体１０内に存在するため流抵抗を決めるその断面積を十分に確保することが可能であり、リフィル速度の低下が生じない。
【００６４】
また、基体１０のインクに触れる面のうち供給路３１内面は保護層３２で覆われており、共通液室１１内面はアルカリに対するエッチング速度が十分に遅い結晶面であるため、アルカリ性のインクを使用しても品質問題は起き難い。また、共通液室１１と供給路３１との連結部の形状はばらつくことなく制御されて形成されているので、各々のオリフィス間で吐出性能の差がない高品質の記録ヘッドが得られた。
【００６５】
また、上記インクジェット記録ヘッドを作製する際に、少なくとも以下の工程をとっている。即ち、まず、基体１０の表面から供給路３１となる貫通あるいは非貫通のトレンチ３４を加工する（第１工程）。次に、トレンチ３４の内面に保護層３２を形成する（第２工程）。さらに、基体１０の、吐出圧力発生素子１２が配設された面に、圧力室２２とオリフィス２１を有する部材１８を形成する（第３工程）。さらに、 基体１０の、吐出圧力発生素子１２が配設された面とは反対側の面から共通液室１１を加工し、供給路３１と連通させる（第４工程）。そして、共通液室１１と供給路３１の連結部分における保護層３２を除去する（第５工程）。
【００６６】
上記の第２工程で形成されるトレンチ３４内壁の保護層３２は、製造後のヘッドにおいて供給路３１の内面に露出する基体や半導体機能層の断面をインクによる腐食から保護するものとなる。さらに、この保護層３２は、上記の第４工程において共通液室１１と供給路３１とが連通した際にその角３３が急速にエッチングされて形状が崩れ、そのために供給路３１ごとに流抵抗がばらついてしまうことを防いでいる。
【００６７】
即ち、共通液室１１を供給路３１と連通させる際にその連通部の角部分３３は通常、多方向に対してエッチャントに曝されるために急速にエッチングされることになる。この場合、その進行を制御することは難しくこの部分の形状はばらついてしまう。特に、シリコン基体の結晶異方性エッチングによる共通液室１１の加工では、共通液室１１の内壁に出現する（１１１）面のエッチングレートが他面に対して極めて遅いために、角部はさらに相対的に速くエッチングされていくことになる。供給路３１の内壁面の保護層３２はこの角３３が複数の方向に対してエッチャントに曝されることを防ぐ役割をする。
【００６８】
また、シリコン基体の結晶異方性エッチングによって共通液室１１を形成することにより、共通液室１１の壁面もアルカリに対してエッチングレートが遅い（１１１）結晶面になる。そのため、インクによる腐食からシリコンの基体１０を保護することができる。
【００６９】
なお、本発明の記録ヘッドの供給路内面に設けられる保護層としては、上述した各実施例に示した膜材料（ＳｉＮ、ＳｉＯ）に限られない。例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮなどの無機膜、もしくはポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルアミドなどの有機膜、もしくはＰｔ、Ａｕ、Ｃｕ、その他合金などの金属膜であることが考えられる。
【００７０】
また、前述した実施例では、保護層３２が、基体１０表面を保護するパッシベーション層１４と共通の層または吐出圧力発生素子１２の駆動回路を保護する絶縁層と共通の層となっているが、これに限られず、その他の機能層と共通の層であってもよい。また、このためには、基体１０の表面における吐出圧力発生素子１２の形成、該素子の駆動回路の形成、その他機能層の形成等を、次の工程時に実施することが好ましい。すなわち、前記の形成をトレンチ３４の加工前、トレンチ３４の加工とトレンチ内面の保護層３２の形成工程との間、保護層３２の形成とオリフィス形成部材１８の形成工程との間のいずれか、又はそれらの複数に及んで実施することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図２Ａ】図１のインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図５Ａ】図４のインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図６】本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施例３であるインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施例４であるインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図９Ａ】本発明の実施例５であるインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図１０】本発明の実施例６であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図１１】従来のインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図１２Ａ】図１１のインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 基体
１１ 共通液室
１２ 吐出圧力発生素子
１８ オリフィス形成部材
２１ オリフィス（吐出口）
２２ 圧力室
３１ 供給路
３２ 供給路内壁の保護層
３３ 共通液室と供給路との連結部の角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出してインクの液滴を形成し、それを紙等の被記録材に付着させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドには吐出圧力発生素子が形成された基体に対して、垂直方向にインク液滴が吐出する「サイドシュータ型」もしくは「ルーフシューター型」インクジェット記録ヘッドと称する構造を有するものが作られている。
【０００３】
図１１は従来のサイドシュータ型インクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。図１２Ａは図１１のインクジェット記録ヘッドの平面図、図１２Ｂは図１２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【０００４】
これらの図に示すサイドシュータ型インクジェット記録ヘッドは吐出圧力発生素子やその駆動回路を作りこむため単結晶シリコンを基体１０として用いている。基体１０の吐出圧力発生素子１２が形成された面に、液体を吐出するオリフィス２１（吐出口）等を形成するオリフィス形成部材１８が設けられている。また、インクを基体１０の裏面のタンク（図示しない）側から、オリフィス２１が設けられている基体１０の表面に供給するため、基体１０には通常、基体１０の表裏を貫通するような共通液室１１が形成されている。そして、オリフィス形成部材１８は、各吐出圧力発生素子１２に対して配置された複数の圧力室２２と、共通液室１１内の液体を全ての圧力室２２に供給する一つの供給液室１６とを有している。さらに、オリフィス形成部材１８に各オリフィス２１が各圧力室２２の吐出圧力発生素子１２に対向配置されるとともに、基体表面に略垂直な方向に形成されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−３８８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ひとつのオリフィスからインクの液滴を吐出するために吐出圧力発生素子が作動した時、その吐出圧力はオリフィスと反対方向へもインクを押し戻すことになる。このインクの逆流が隣接する周辺のオリフィス、特にそのメニスカスにも影響を与えてしまう現象をクロストークと言う。具体的な例としてはメニスカスが振動してしまうことが挙げられる。このため、現状ではひとつの吐出口から吐出が行われた時、隣接する吐出口からはこの振動が減衰しきるまでの間吐出を行わないようにするなど対処が必要であり、高スループット化への課題となっている。
【０００６】
このクロストークを抑える手法として、隣接する互いのオリフィスと吐出圧力発生素子をインクの液路上遠ざけることが考えられる。この場合、従来のヘッドの構造では圧力室をより長い形状にしてオリフィスと吐出圧力発生素子を共通液室から遠ざけることになる。この結果、吐出量に対して十分な量のインクが存在する共通液室からオリフィスまでの間の通常高さがあまりない圧力室の中をインクがより長く通らなければならない。この事は、オリフィスへのインクの充填速度（リフィル速度）が低下してかえってスループットが落ちてしまう可能性がある。一方、圧力室を基体に平行でインク流に垂直な方向、言うなれば幅方向に広げることは互いの圧力室同士が干渉するために限度がある。また、単純に圧力室を基体に垂直な高さ方向に広げることは、吐出圧力発生素子とこれに対向するオリフィスとの距離を広げることになり吐出性能に影響を与えるため、これもまた限度がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題、すなわち本発明の目的は、インクのリフィル速度を低下させることなくクロストークを抑えるような構造を有するインクジェット記録ヘッドとその作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、少なくとも複数の吐出圧力発生素子が配設された基体上に、インクの液滴を吐出するための複数のオリフィスと、各々の吐出圧力発生素子に対し内包するように形成され各々のオリフィスに連通する複数の圧力室とを備える。さらに、基体に、各々の圧力室に供給するインクを貯留する共通液室を有するヘッドである。このようなヘッドにおいて、各々の前記圧力室に個別に前記共通液室から前記インクを供給する供給路を有し、前記供給路の内面に、前記基体を前記インクから保護する保護層をさらに有することにより、上記課題が解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐インク性に優れ、インクのリフィル速度を低下させることなくクロストークを抑えるような構造を有するインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。また、従来例と同様の構成要素については同一符号を用いて説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。図２Ａは図１のインクジェット記録ヘッドの平面図、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。図３は本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【００１２】
本実施例の記録ヘッドは、図１、図２Ａ及び２Ｂに示すように、表面に少なくとも複数の吐出圧力発生素子１２が配設された基体１０と、基体１０の表面に成膜されたオリフィス形成部材１８（ノズル部材とも呼ぶ。）とを有する。基体１０上の複数の吐出圧力発生素子１２は列をなすように配置されている。本例は２列で配置されている。オリフィス形成部材１８には各々の吐出圧力発生素子１２に対応する複数の圧力室２２およびオリフィス２１が設けられている。具体的には、複数の圧力室２２がそれぞれ各吐出圧力発生素子１２を内包するように形成され、複数のオリフィス２１がそれぞれ各圧力室２２からオリフィス形成部材１８の表側に基体１０と略垂直な方向に形成されている。オリフィス２１は吐出圧力発生素子１２と対向する位置にある。
【００１３】
また、基体１０の裏面（オリフィス形成部材１８が成膜された面とは反対側）には凹部が形成され、各圧力室２２に供給するインク等の液体を貯留する共通液室１１となっている。各圧力室２２には個別に、共通液室１１からインクを供給するための供給路３１が連通している。勿論、各供給路３１は、各圧力室２２のオリフィス２１が形成された側とは反対側に接続される。また、各供給路３１の内面には、シリコンの基体１０をインクから保護する保護層３２が形成されている。
【００１４】
なお、本例では、図２Ａに示すように複数のオリフィス２１（吐出口）を並べた吐出口列を２列設け、一方の吐出口列の吐出口間に他方の吐出口列の吐出口が対応するように配置した。これにより、同じ吐出口ピッチを持つ２つの吐出口列で２倍のドット印字を行なうことができるが、本発明の記録ヘッドはこのような配置に限定されるものではない。
【００１５】
また、吐出圧力発生素子１２としては、発熱抵抗体（ヒータ）などの電気熱変換素子、ピエゾ素子などの電気振動変換素子を用いることができる。
【００１６】
次に、本実施例の記録ヘッドの作製方法について図３を用いて説明する。
【００１７】
まず、基体１０となる単結晶シリコンウエハ上に、汎用の半導体工程により吐出圧力発生素子１２である発熱抵抗体とその駆動回路（図示しない）、及び記録装置本体と信号の授受を行う電極パッド（図示しない）を形成する。また、その裏面には上記の工程中にＳｉＮ膜１９を成膜しておき、表面の表層にはパッシベーション層１４であるＳｉＮが存在し、特に発熱抵抗体上部には耐キャビテーション層であるＴａ膜（図示しない）をパターニングしてある（図３（ａ））。
【００１８】
この基体１０上にレジストをコートした後、フォトリソグラフィ技術により発熱抵抗体１２近傍に開口があるように該レジストをパターニングする。
【００１９】
そして、ケミカルドライエッチング装置（以下、ＣＤＥと略す。）により、該レジスト開口部のパッシベーション層１４をエッチングしてシリコン面を露出させる。
【００２０】
さらに、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置（以下、ＩＣＰ−ＲＩＥエッチャーと略す。）により該シリコン露出部分からエッチングを進行させて、供給路３１となるトレンチ３４を形成する（図３（ｂ））。
【００２１】
その後、基体１０上のレジストを除去する。
【００２２】
次に、プラズマＣＶＤ法により、既に形成したパッシベーション層１４と同じ材料であるＳｉＮを基体１０の表面及びトレンチ３４の内面に成膜する。このトレンチ３４の内面のＳｉＮは供給路３１内面の保護層３２となる。それからレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、ＣＤＥにより耐キャビテーション層上のＳｉＮを除去する。
【００２３】
次に、基体１０の表面に、Deep-UVレジストであるポリメチルイソプロペニルケトンをシクロヘキサノンを溶媒としてソルベントコートする。このとき、供給路３１となるトレンチ３４内にもDeep-UVレジストが充填されることになる。
【００２４】
基体１０表面全体にコーティングされた上記Deep-UVレジストを、マスクを介してDeep-UVで露光し、現像して圧力室２２の型材を形成する。この上にカチオン重合型エポキシ樹脂をソルベントコートして露光、ポストベーク、現像を行い、これによりオリフィス形成部材１８を形成する（図３（ｃ））。このとき、オリフィス（吐出口）２１と電極パッド部（図示しない）に対応する樹脂部分を除去する。また必要であるならば、その後、オリフィス形成部材１８の表層に撥水処理を施しても良い。
【００２５】
次に、基体１０の表面に形成されたオリフィス形成部材１８を後述のエッチングから保護するために、その上から環化ゴム２３をコートする（図３（ｄ））。
【００２６】
そして、基体１０の裏面にレジストをコートしてフォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、ＣＤＥによりＳｉＮ膜１９をエッチングする。
【００２７】
さらに、基体１０をTMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に浸漬してＳｉＮ膜１９の開口部から結晶異方性エッチングを行い、共通液室１１を形成する（図３（ｄ））。
【００２８】
また、このエッチング工程においては、共通液室１１と供給路３１（トレンチ３４）が連通するまでエッチングを進行させる必要があるが、連通した際に出現する角部分３３はエッチングされやすく、形状が崩れていってしまう。そのため、全ての供給路３１が共通液室１１と連通するのに十分でいながら、その角部３３の崩れがインクのリフィルに影響のない範囲内でエッチングを終了させる必要がある（図３（ｄ））。
【００２９】
以上の工程を経た構造物を十分に水洗、乾燥を行った後、粘着テープにより基体１０の裏面のＳｉＮ膜１９の、ヒサシとなっている部分を剥離する。
【００３０】
さらに、供給路３１と共通液室１１との連結部にある保護層３２（ＳｉＮ膜）をＣＤＥにより除去する。すなわち、供給路３１内から共通液室１１に出たDeep-UVレジストの表面を覆うＳｉＮ膜を除去する（図３（ｄ））。
【００３１】
しかる後、共通液室１１の内壁面に、耐インク性の保護膜としてＳｉＯを成膜することが好ましい。
【００３２】
さらに、キシレンにより環化ゴム２３を除去する。その後、基体全面にDeep-UV光を照射し、前記カチオン重合型エポキシ樹脂（オリフィス形成部材１８）を通して圧力室２２の型材であるDeep-UVレジストを感光させる。このとき、裏面からも照射を行っても良い。
【００３３】
そして、この構造物を乳酸メチルに浸漬して超音波を付与することにより、圧力室２２及び供給路３１内のDeep-UVレジストを溶出、除去する。
【００３４】
最後に、ダイサーによりウエハ状態から切り出して本発明のインクジェット記録ヘッドを得る（図３（ｅ））。
【００３５】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。図５Ａは図４のインクジェット記録ヘッドの平面図、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ線での断面図である。図６は本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【００３６】
本実施例の記録ヘッドは、図４、図５Ａ及び５Ｂに示すように、実施例１のヘッド構造とほとんど同じである。異なる点は共通液室１１の形状であるが、これは、実施例１との製法の違いから異なっている。
【００３７】
本実施例の記録ヘッドの作製方法について図６を用いて説明する。
【００３８】
まず、基体１０となる引き出し方位が＜１００＞である単結晶シリコンウエハ上に、汎用の半導体工程により吐出圧力発生素子１２である発熱抵抗体とその駆動回路（図示しない）、及び記録装置本体と信号の授受を行う電極パッド（図示しない）を形成する。また、その工程中にＩＣＰ−ＲＩＥエッチャーにより前記シリコン基板に供給路３１となるトレンチ３４を形成し、この内面を駆動回路（図示しない）の絶縁層１７であるＳｉＯで同時に覆い、保護層３２とする（図６（ａ））。さらに、その基体１０の裏面にも上記の工程中に成膜されたＳｉＯ膜１３があり、表面の表層にはパッシベーション層１４であるＳｉＮが存在し、特に発熱抵抗体上部には耐キャビテーション層であるＴａ膜（図示しない）をパターニングする（図６（ｂ））。
【００３９】
次に、基体１０の表面に、Deep-UVレジストであるポリメチルイソプロペニルケトンをシクロヘキサノンを溶媒としてソルベントコートする。このとき、供給路３１となるトレンチ３４内にもDeep-UVレジストが充填されることになる。
【００４０】
基体１０表面全体にコーティングされた上記Deep-UVレジストを、マスクを介してDeep-UVで露光し、現像して圧力室２２の型材を形成する。この上にカチオン重合型エポキシ樹脂をソルベントコートして露光、ポストベーク、現像を行い、これによりオリフィス形成部材１８を形成する（図６（ｃ））。このとき、オリフィス（吐出口）２１と電極パッド部（図示しない）に対応する樹脂部分を除去する。また必要であるならば、その後、オリフィス形成部材１８の表層に撥水処理を施しても良い。
【００４１】
次に、基体１０の表面に形成されたオリフィス形成部材１８を後述のエッチングから保護するために、その上から環化ゴム２３をコートする（図６（ｄ））。
【００４２】
そして、基体１０の裏面にレジストをコートしてフォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、バッファードフッ酸によりＳｉＯ膜１３をエッチングする。
【００４３】
さらに、基体１０をTMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に浸漬してＳｉＯ膜１３の開口部から結晶異方性エッチングを行い、共通液室１１を形成する（図６（ｄ））。このとき、共通液室１１の壁面にはアルカリに対してエッチング速度が極めて遅い（１１１）面が露出することになる。また、この（１１１）面は基体１０の表面に対して約５４．７度の傾斜を持って現れるため、ＳｉＯ膜１９の開口部寸法を調整することにより、基体１０の表面に到達する前に全ての壁面に（１１１）面が現れるようにすることができる。
【００４４】
また、この結晶異方性エッチングにおいては（１１１）面が出現した後も、共通液室１１と供給路３１（トレンチ３４）が連通するまで（１１１）面をエッチングしていく。この連通時には、供給路３１（トレンチ３４）内壁の保護層３２であるＳｉＯが、連通した供給路３１と共通液室１１との角部３３の形状が崩れることを防いでいる。
【００４５】
以上の工程を経た構造物を十分に水洗、乾燥を行った後、バッファードフッ酸により基体１０の裏面のＳｉＯ膜１３を除去する。但し、製造後の記録ヘッドをインクタンク等のインク供給部材に組み合わせた後でも基体１０の裏面にインクが触れる可能性がある場合はこの除去を行わずにＳｉＯ膜１３を保護層として残存させてもよい。
【００４６】
さらに、供給路３１と共通液室１１との連結部にある保護層３２（ＳｉＯ膜）をバッファードフッ酸により除去する。すなわち、供給路３１内から共通液室１１に出たDeep-UVレジストの表面を覆うＳｉＯ膜を除去する（図６（ｄ））。
【００４７】
さらに、キシレンにより環化ゴム２３を除去する。その後、基体全面にDeep-UV光を照射し、前記カチオン重合型エポキシ樹脂（オリフィス形成部材１８）を通して圧力室２２の型材であるDeep-UVレジストを感光させる。このとき、裏面からも照射を行っても良い。
【００４８】
そして、この構造物を乳酸メチルに浸漬して超音波を付与することにより、圧力室２２及び供給路３１内のDeep-UVレジストを溶出、除去する。
【００４９】
最後に、ダイサーによりウエハ状態から切り出して本発明のインクジェット記録ヘッドを得る（図６（ｅ））。
【００５０】
以上説明した本実施例では、基体１０のインクに触れる面のうち、供給路３１内面は保護層３２で覆われており、共通液室１１内面はアルカリによるエッチングレートの遅い（１１１）結晶面となっている。そのため、アルカリ性のインクを用いてもシリコンのインク中への溶出を微量に抑えられ、品質問題が生じない記録ヘッドが提供できる。
【００５１】
（実施例３）
図７Ａは本発明の実施例３であるインクジェット記録ヘッドの平面図、図７Ｂは図７ＡのＡ−Ａ線での断面図である。なお、上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００５２】
本実施例は実施例２の変形例であり、基体１０の表面に存在し、保護層３２としても機能する駆動回路（図示しない）の絶縁層（ＳｉＯ）１７に、基体１０の裏面から結晶異方性エッチングにより形成した共通液室１１が達している構造になっている。このような共通液室１１とすることで、供給路３１をクロストークが生じない範囲内でより短くすることができ、供給路３１となるトレンチの形成工程のタクトを向上させることができる。
【００５３】
（実施例４）
図８Ａは本発明の実施例４であるインクジェット記録ヘッドの平面図、図８Ｂは図８ＡのＡ−Ａ線での断面図である。なお、上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００５４】
本実施例は実施例２に述べた共通液室１１の形成において、その壁面の全てに（１１１）面が出現するまでエッチングを進行させることなく途中で終了させたものである。
【００５５】
このように作製することで、共通液室１１を基体１０の表面に平行な方向へ広く形成させることができることができる。したがって、多数の吐出口列や広範囲に吐出口が散在されたような構成のヘッドを作製することができる。
【００５６】
例えば、図８Ｂのように、共通液室となる凹部の底面を基体１０の表面に平行な方向へ広く平坦に形成できる。そのため、この底面の範囲に吐出口列を図８Ａのように３列以上配置すれば、各吐出口２１を持つ各圧力室２２から共通液室１１に連通する供給路３１の長さ（ひいてはリフィル速度）を全て同じにすることができる。
【００５７】
（実施例５）
図９Ａは本発明の実施例５であるインクジェット記録ヘッドの平面図、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ線での断面図である。なお、上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００５８】
本実施例はひとつの圧力室２２に複数の供給路３１を連通させたものである。例えば、図９Ａ，９Ｂに示すように、各圧力室２２の中央にオリフィス２１および吐出圧力発生素子１２が配置され、各圧力室２２の両端からそれぞれ共通液室１１に供給路３１が形成されている。
【００５９】
このように作製することで、各オリフィス２１と共通液室１１の間の流抵抗をより低減させることができる。その上、圧力室２２の構造を吐出圧力発生素子１２に対し供給路３１の開口位置を含めて対称形状にすることができ、吐出時の圧力分布も対称的となってインクの噴出方向の直進性が向上する。
【００６０】
なお、図９Ｂには共通液室２を実施例２の形状で図示したが、共通液室２の形状についてはこれに限定されない。
【００６１】
（実施例６）
図１０は本発明の実施例６であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【００６２】
本実施例は、図１１、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した従来例のヘッドの各圧力室２２に、各圧力室２２を個別に共通液室１１に連通させる複数の供給路３１を設けたものである。すなわち、図１０に示すように、共通液室１１に各々の圧力室２２の一端側を共通して連通させる供給液室１６の他に、各々の圧力室２２の他端側を個別に共通液室１１に連通させる複数の供給路３１が設けられている。
【００６３】
このような構成にしても、吐出時圧力によるインクの逆流（オリフィス２１から離れる方向へのインク流れ）は共通液室１１の供給液室１６への開口と、供給路３１との二手に分散されるため、クロストークの低減効果がある。また、リフィル時においてはその両方からインクが供給されるために有利である。
以上説明した各実施例の作製方法によるインクジェット記録ヘッドは共通液室１１から各々の圧力室２２に対して個別にインクを供給するような供給路３１が基体１０内部に設けられている。そのため、クロストークが抑えられる構造になっている。また供給路３１は基体１０内に存在するため流抵抗を決めるその断面積を十分に確保することが可能であり、リフィル速度の低下が生じない。
【００６４】
また、基体１０のインクに触れる面のうち供給路３１内面は保護層３２で覆われており、共通液室１１内面はアルカリに対するエッチング速度が十分に遅い結晶面であるため、アルカリ性のインクを使用しても品質問題は起き難い。また、共通液室１１と供給路３１との連結部の形状はばらつくことなく制御されて形成されているので、各々のオリフィス間で吐出性能の差がない高品質の記録ヘッドが得られた。
【００６５】
また、上記インクジェット記録ヘッドを作製する際に、少なくとも以下の工程をとっている。即ち、まず、基体１０の表面から供給路３１となる貫通あるいは非貫通のトレンチ３４を加工する（第１工程）。次に、トレンチ３４の内面に保護層３２を形成する（第２工程）。さらに、基体１０の、吐出圧力発生素子１２が配設された面に、圧力室２２とオリフィス２１を有する部材１８を形成する（第３工程）。さらに、 基体１０の、吐出圧力発生素子１２が配設された面とは反対側の面から共通液室１１を加工し、供給路３１と連通させる（第４工程）。そして、共通液室１１と供給路３１の連結部分における保護層３２を除去する（第５工程）。
【００６６】
上記の第２工程で形成されるトレンチ３４内壁の保護層３２は、製造後のヘッドにおいて供給路３１の内面に露出する基体や半導体機能層の断面をインクによる腐食から保護するものとなる。さらに、この保護層３２は、上記の第４工程において共通液室１１と供給路３１とが連通した際にその角３３が急速にエッチングされて形状が崩れ、そのために供給路３１ごとに流抵抗がばらついてしまうことを防いでいる。
【００６７】
即ち、共通液室１１を供給路３１と連通させる際にその連通部の角部分３３は通常、多方向に対してエッチャントに曝されるために急速にエッチングされることになる。この場合、その進行を制御することは難しくこの部分の形状はばらついてしまう。特に、シリコン基体の結晶異方性エッチングによる共通液室１１の加工では、共通液室１１の内壁に出現する（１１１）面のエッチングレートが他面に対して極めて遅いために、角部はさらに相対的に速くエッチングされていくことになる。供給路３１の内壁面の保護層３２はこの角３３が複数の方向に対してエッチャントに曝されることを防ぐ役割をする。
【００６８】
また、シリコン基体の結晶異方性エッチングによって共通液室１１を形成することにより、共通液室１１の壁面もアルカリに対してエッチングレートが遅い（１１１）結晶面になる。そのため、インクによる腐食からシリコンの基体１０を保護することができる。
【００６９】
なお、本発明の記録ヘッドの供給路内面に設けられる保護層としては、上述した各実施例に示した膜材料（ＳｉＮ、ＳｉＯ）に限られない。例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮなどの無機膜、もしくはポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルアミドなどの有機膜、もしくはＰｔ、Ａｕ、Ｃｕ、その他合金などの金属膜であることが考えられる。
【００７０】
また、前述した実施例では、保護層３２が、基体１０表面を保護するパッシベーション層１４と共通の層または吐出圧力発生素子１２の駆動回路を保護する絶縁層と共通の層となっているが、これに限られず、その他の機能層と共通の層であってもよい。また、このためには、基体１０の表面における吐出圧力発生素子１２の形成、該素子の駆動回路の形成、その他機能層の形成等を、次の工程時に実施することが好ましい。すなわち、前記の形成をトレンチ３４の加工前、トレンチ３４の加工とトレンチ内面の保護層３２の形成工程との間、保護層３２の形成とオリフィス形成部材１８の形成工程との間のいずれか、又はそれらの複数に及んで実施することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図２Ａ】図１のインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】本発明の実施例１であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図５Ａ】図４のインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図６】本発明の実施例２であるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施例３であるインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施例４であるインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図９Ａ】本発明の実施例５であるインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【図１０】本発明の実施例６であるインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図１１】従来のインクジェット記録ヘッドを一部断面で示した斜視図である。
【図１２Ａ】図１１のインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡ−Ａ線での断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 基体
１１ 共通液室
１２ 吐出圧力発生素子
１８ オリフィス形成部材
２１ オリフィス（吐出口）
２２ 圧力室
３１ 供給路
３２ 供給路内壁の保護層
３３ 共通液室と供給路との連結部の角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複数の吐出圧力発生素子が配設された基体上に、インクの液滴を吐出するための複数のオリフィスと、各々の該吐出圧力発生素子に対して内包するように形成されるとともに各々の該オリフィスに連通する複数の圧力室とを備え、前記基体に、各々の前記圧力室に供給する前記インクを貯留する共通液室を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
各々の前記圧力室に個別に前記共通液室から前記インクを供給する供給路を有し、前記供給路の内面に、前記基体を前記インクから保護する保護層をさらに有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記保護層が前記吐出圧力発生素子を駆動するための回路を被覆する絶縁層、もしくはその他の機能層と共通の層である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記保護層が無機膜、有機膜、金属膜または合金膜で構成されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記共通液室の内面がシリコンの（１１１）結晶面である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
少なくとも複数の吐出圧力発生素子が配設された基体上に、インクの液滴を吐出するための複数のオリフィスと、各々の該吐出圧力発生素子に対して内包するように形成されるとともに各々の該オリフィスに連通する複数の圧力室とを備え、前記基体に、各々の前記圧力室に供給する前記インクを貯留する共通液室を有し、さらに、各々の前記圧力室に個別に前記共通液室から前記インクを供給する供給路を有するインクジェット記録ヘッドを作製する方法であって、
前記基体の表面から前記供給路となる貫通あるいは非貫通のトレンチを加工する第１工程と、
前記トレンチの内面に保護層を形成する第２工程と、
前記基体の、前記吐出圧力発生素子が配設された面に、前記圧力室と前記オリフィスを有する部材を形成する第３工程と、
前記基体の、前記吐出圧力発生素子が配設された面とは反対側の面から前記共通液室を加工し、前記供給路と連通させる第４工程と、
前記共通液室と前記供給路の連結部分における前記保護層を除去する第５工程と、
を有するインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項６】
前記第１工程の前、前記第１工程と前記第２工程との間、前記第２工程と前記第３工程との間のいずれか、もしくはそれらの複数に及んで、前記吐出圧力発生素子の形成、該素子の駆動回路の形成、その他機能層の形成のいずれか、もしくは、それらのうちの２以上の形成工程を実施する、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項７】
前記基体が単結晶シリコンからなり、かつ前記第４工程が結晶異方性エッチングである、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項８】
前記第４工程の後に前記共通液室の壁面に保護層を成膜する工程を有する、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１】
少なくとも複数の吐出圧力発生素子が配設された基体上に、インクの液滴を吐出するための複数のオリフィスと、各々の該吐出圧力発生素子に対して内包するように形成されるとともに各々の該オリフィスに連通する複数の圧力室とを備え、前記基体に、各々の前記圧力室に供給する前記インクを貯留する共通液室を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
各々の前記圧力室に個別に前記共通液室から前記インクを供給する供給路を有し、前記供給路の内面に、前記基体を前記インクから保護する保護層をさらに有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記保護層が前記吐出圧力発生素子を駆動するための回路を被覆する絶縁層、もしくはその他の機能層と共通の層である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記保護層が無機膜、有機膜、金属膜または合金膜で構成されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記共通液室の内面がシリコンの（１１１）結晶面である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
少なくとも複数の吐出圧力発生素子が配設された基体上に、インクの液滴を吐出するための複数のオリフィスと、各々の該吐出圧力発生素子に対して内包するように形成されるとともに各々の該オリフィスに連通する複数の圧力室とを備え、前記基体に、各々の前記圧力室に供給する前記インクを貯留する共通液室を有し、さらに、各々の前記圧力室に個別に前記共通液室から前記インクを供給する供給路を有するインクジェット記録ヘッドを作製する方法であって、
前記基体の表面から前記供給路となる貫通あるいは非貫通のトレンチを加工する第１工程と、
前記トレンチの内面に保護層を形成する第２工程と、
前記基体の、前記吐出圧力発生素子が配設された面に、前記圧力室と前記オリフィスを有する部材を形成する第３工程と、
前記基体の、前記吐出圧力発生素子が配設された面とは反対側の面から前記共通液室を加工し、前記供給路と連通させる第４工程と、
前記共通液室と前記供給路の連結部分における前記保護層を除去する第５工程と、
を有するインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項６】
前記第１工程の前、前記第１工程と前記第２工程との間、前記第２工程と前記第３工程との間のいずれか、もしくはそれらの複数に及んで、前記吐出圧力発生素子の形成、該素子の駆動回路の形成、その他機能層の形成のいずれか、もしくは、それらのうちの２以上の形成工程を実施する、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項７】
前記基体が単結晶シリコンからなり、かつ前記第４工程が結晶異方性エッチングである、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項８】
前記第４工程の後に前記共通液室の壁面に保護層を成膜する工程を有する、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【公開番号】特開２００８−１２６４２０（Ｐ２００８−１２６４２０Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１０２６８（Ｐ２００６−３１０２６８）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]