JP2012171165A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット式記録ヘッドにおける記録密度の高密度化のための、ノズル連通孔の開口部を小さく形成可能な製造方法が必要であった。
【解決手段】シリコン単結晶基板５０に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、改質部形成工程では、シリコン単結晶基板５０の厚み方向における第１の位置にレーザー光７０を集光させて複数の第１の改質部を形成する第１のステップと、シリコン単結晶基板の第１の位置からシリコン単結晶基板の厚み方向における第２の位置にレーザー光の集光位置を移動させる第２のステップと、シリコン単結晶基板５０の厚み方向における第２の位置にレーザー光７０を集光させて第１の改質部に連なる複数の第２の改質部を形成する第３のステップと、を含むことを特徴とする流路形成基板の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、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。

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供給を受けたインクを、圧力発生室を膨張させてリザーバからインクを吸引し、その後、圧力発生室を収縮させて、ノズル連通孔を経由してノズル開口よりインク滴として吐出されるように構成されている。

インクジェット式記録ヘッドにおいて、記録密度を高めるには、吐出するインク滴のインク量を少なくしてドットサイズを小さくする必要がある。その方策として、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）。

しかし、シリコン単結晶基板の結晶方位の違いによ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、ノズル連通孔の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）。

しかし、上述の方法によるノズル連通孔形成では、シリコン単結晶基板が硬くて脆い素材であることから、貫通孔の加工には時間がかかり生産性が低い。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）。

特公昭５８−４０５０９号公報 特開平５−３０９８３５号公報 特開平１０−１６６６００号公報

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であり、ノズル連通孔の開口部はレーザー光照射領域の大きさ（孔径＋孔周辺の改質領域）を小さくする事ができない。このため、エッチングして得られるエッチング領域、すなわちノズル連通孔開口部も小さくできないという課題があった。このため、エッチング誘導部を小さく形成できる方法が望まれていた。

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。

〔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、レーザー光を照射して前記シリコン単結晶基板に改質部を積層して形成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。

この適用例によれば、ノズル連通孔を穿孔するエッチング工程の前にレーザー光の照射によって、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結晶性が改質しエッチングの異方性を持っていない。このため、改質部は結晶を有する部分とエッチングレートが異なり、エッチングスピードが速い。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、連通孔の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れる。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。

〔適用例２〕上述の適用例において、前記改質部形成工程では、前記シリコン単結晶基板の厚み方向における第１の位置にレーザー光を集光させて複数の第１の改質部を形成する第１のステップと、前記シリコン単結晶基板の第１の位置から前記シリコン単結晶基板の厚み方向における第２の位置にレーザー光の集光位置を移動させる第２のステップと、前記シリコン単結晶基板の厚み方向における第２の位置に前記レーザー光を集光させて前記第１の改質部に連なる複数の第２の改質部を形成する第３のステップと、を含むことを特徴とする。

この製造方法によれば、改質部を連通孔の連通方向に形成する場合、先に形成された改質部に対して、次に形成される改質部が重なる量を制御できるようになる。このため、重なり量が大きくなると発生する、レーザー光による局所的な熱の蓄積がなくなり、材料へのダメージを抑える事ができる。つまり、第１の改質部と第２の改質部とで形成される改質部が必要以上に大きくなることを抑える事ができる。この結果、シリコン単結晶基板内での改質部を小さくできるため、微細な貫通孔または非貫通孔を形成することが可能となる。また、この方法は、例えば公知のレーザー加工装置により実現できるため、装置コストを低減させる事も可能となる。

〔適用例３〕上述の適用例において、前記第２のステップにおいて、前記第１の位置から前記第２の位置に前記レーザー光の集光位置を移動させる場合に、前記レーザー光の集光位置を前記シリコン単結晶基板の基板面に垂直な方向および前記シリコン単結晶基板の基板面と平行な方向に移動させるようにしたことを特徴とする。

この製造方法によれば、公知のレーザー加工装置を活用して貫通孔を形成するための改質部を形成する時間の短縮を図ることができる。

〔適用例４〕上述の適用例において、前記改質部形成工程において、レーザー光の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。

上述の適用例によれば、レーザー光の照射の焦点（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。

〔適用例５〕上述の適用例において、前記改質部形成工程の前に、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基板に形成する第１エッチング保護膜形成工程を備え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が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。

〔適用例６〕上述の適用例において、前記改質部形成工程と前記第１エッチング工程の間に、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基板に形成する第２エッチング保護膜形成工程を備えることを特徴とする。

窒化ケイ素の膜はエッチング保護膜として優れた特性を有するが、レーザー光に対して透過性が無い。上述の適用例によれば、エッチング保護膜を形成する前にレーザー光をシリコン単結晶基板に照射して改質部を形成することで、エッチング保護膜に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。

〔適用例７〕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。

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。

〔適用例８〕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。

上述の適用例によれば、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。

第１実施形態における流路ユニットの概略断面図。 第１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。 第１実施形態における流路形成基板の概略斜視図。 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。 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。 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。 第１実施形態における改質部形成部を説明する模式図。 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。 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。 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。 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。

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。

（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、図示しない外部のタンクからインクの供給を受けるリザーバ１１と、外部からの加圧力を受ける圧力発生室１２と、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と、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。

上記の構造により、以下の動作を行う事ができる。まず、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を収縮方向に変位させることにより、弾性板２０が変位する。このとき、圧力発生室１２の容積が大きくなるのでリザーバ１１のインクはインク供給口１３を経由して圧力発生室１２に吸引される。次に、圧電振動子４０を伸ばすことで圧力発生室１２の容積が小さくなるので、圧力発生室１２のインクが加圧されノズル開口３１を経由して、インク滴として吐出される。

図２に、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、を備えている。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の斜視図を示した。

次に流路形成基板１０の製造方法について説明する。
図４は流路形成基板の製造工程を示す製造フローチャートである。図５、図６は流路形成基板の製造方法を示す概略断面図である。以下、図４のフローチャートに従い、図５、図６を参照して流路形成基板の製造工程を説明する。

〔保護膜形成工程〕
保護膜形成工程（Ｓ１０１）では、図５（ａ）に示すように、熱酸化法により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成膜し、エッチング保護膜６０とする。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。

〔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（Ｓ１０２）では、フォトリソグラフィーにより、エッチング保護膜６０を、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。この第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）では、まず保護膜形成工程（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法などにより塗布する。さらに、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、図５（ｂ）に示すように、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。エッチング保護膜６０の一部が除去された第１エッチングマスク６３は、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と、を備えている。

なお、この第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）において、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に対応する。

〔改質部形成工程〕
次に、改質部形成工程（Ｓ１０３）に移行する。なお、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、ウエハー状の基板となっている。この基板５０に対して改質部形成工程（Ｓ１０３）では、次のようにレーザー光７０を照射している。
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、レーザー光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から照射する。この時、レーザー光７０の焦点７１部分には、改質部５１が形成される。改質部５１はレーザー光７０の照射方向に縦長となる略紡錘形に形成され、レーザー光７０の焦点７１を移動させることで、改質部５１を基板５０の内部に連続的に形成することができる。

照射するレーザー光７０は、基板５０の材料である単結晶シリコンを透過する波長域である、１０００〜１４００ｎｍの波長とすることが好ましい。１０００ｎｍより短い波長では単結晶シリコンに対する透過率が極端に低下するため、焦点７１に到達する前にほとんど吸収され、改質部５１を形成することができない。なお、上記の条件を満たせば、レーザーの種類として特に限定されるものではなく、ＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＶＯ４レーザーなどが、レーザー装置として使用できる。

改質部５１は、基板５０の表裏面を除く内部であって、ノズル連通孔１４（図１及び図５（ｅ）参照）を形成すべき経路に沿ってレーザー光を照射させて改質部５１を形成させる。レーザー光７０の照射は、図示しないレンズを用いてレーザー光を集光させることにより行う。なお、焦点７１は、レンズを配置した、図示しないレーザーヘッドを上下に移動させることで変更が可能となっている。

ここで、レーザー光７０の照射条件の一例を示すと、波長が１０６４〔ｎｍ〕のＹＡＧレーザー基本波を使用し、レンズの開口数（ＮＡ）は０．５〜０．９であり、１パルス当りのエネルギーは２０〔μＪ〕である。その時の、スポット径はおおよそ１〔μｍ〕程度である。
基板５０に形成される改質部５１は、例えば基板５０の密度、屈折率、機械的強度、結晶配列、その他の物理的特性が周囲とは異なった部分をいい、エッチングで容易に除去できる。

まず、図示しないレーザー加工装置の図示しない加工テーブルに基板５０を載せる。その後、加工テーブルをＸ軸方向（図５の手前もしくは奥の方向）に移動させることにより、基板５０がＸ軸方向に移動する。そして、基板５０の１つ目のノズル連通孔１４が形成される位置に、焦点７１が到達したときに、図示しないレーザー装置からレーザー光７０を出射し、レーザー光７０はレンズにより第１の深さの位置に焦点７１で集光され、改質部５１が形成される。ここで、第１の深さの位置は、基板５０の厚さ方向の一番深い位置である。

さらに、加工テーブルをＸ軸方向に移動させながら、ノズル連通孔１４を形成する位置に焦点７１が到達するたびに、レーザー装置からレーザー光７０を出射する。これにより、ノズル連通孔１４が形成される各領域内の第１の深さの位置に順次改質部５１が形成される。

以上の方法で第１の深さの位置への改質部５１の形成が完了した後、加工テーブルを停止させ、レーザーヘッドをＺ軸方向（基板５０の厚み方向）の上側に、焦点７１が第２の深さになるように移動させて停止させる。レーザーヘッドの移動量は、レーザー光７０を集光させる光学系の焦点深度の深さに対応する値で決められる。ここで、レーザーヘッドの移動量は、使用するレンズの焦点深度に対応する深さである。すなわち、焦点深度が小さい光学系では、この移動量は小さく設定し、焦点深度が大きい光学系では、この移動量は大きく設定する。

その後、レーザーヘッドの位置を固定のままとし、加工テーブルを−Ｘ軸方向に移動させることにより、基板５０が−Ｘ軸方向に移動する。
そして、再び、ノズル連通孔１４を形成する位置に焦点７１が到達するたびに、レーザー装置からレーザー光７０を出射する。これにより、ノズル連通孔１４が形成される領域内の第２の深さの位置にレーザー光が集光され、改質部５１が形成される。ここで、第２の深さは、上記の第１の深さよりも浅い。

さらに、基板５０のノズル連通孔１４が形成される位置に焦点７１が到達するごとにレーザー装置からレーザー光７０を出射させる。これにより、ノズル連通孔１４が形成される各領域内の第２の深さにレーザー光７０が集光されるため、全てのノズル連通孔１４が形成される部分に複数の連続した改質部５１が形成される。

さらに、上記のように、レーザーヘッドのＺ軸方向の移動、加工テーブルのＸ軸方向あるいは−Ｘ軸方向の移動、およびレーザー装置からのレーザー光７０の照射など、一連の処理（制御）を繰り返す。この結果、基板５０のノズル連通孔１４が形成される各領域内には、複数の改質部５１が所定の位置に所定の長さで積み上げられた状態になる。

改質部形成工程（Ｓ１０３）で形成された改質部５１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機能する。この理由として、改質部５１は、改質部５１以外の領域に比べてエッチング異方性がなく、エッチングレートが高い（エッチングしやすい）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進行する。

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光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。

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エッチングされる領域であるが、シリコン単結晶の結晶面（１１１）５２が露出した時に、エッチングが止まってしまう。従って、エッチングがさらに継続するように、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」の領域に改質部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を形成する場合、レーザー光７０の焦点７１の位置を、基板５０の表面より基板５０の内部側、すなわち、基板５０の表面を含まない領域に焦点７１が設定されることで以下の効果が期待できる。まず、表面からの飛散物がなくなるため、レンズ表面に被加工物が付着しない。このため、レンズの表面損傷が回避でき、透過率低下を防ぐためのクリーニングの必要もなくなる。また、エッチング保護膜６０へのダメージも発生しないため、ノズル連通孔１４の開口が必要以上に大きくなってしまうことも回避できる。

〔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。エッチング液は、２０質量％ＫＯＨの水溶液であり、８０°Ｃに加熱して使用する。このエッチング液に、第１エッチングマスク６３を備える基板５０を約２時間浸漬させることで、貫通孔を形成することができる。

第１エッチング工程（Ｓ１０４）は、図５（ｄ）に示すように、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５１をエッチングして形成される貫通孔１４ａもきわめて細く形成できる。同時に、リザーバ形成用開口部６１からのエッチングも進行する。この結果、図５（ｅ）に示すように、リザーバ１１とノズル連通孔１４を貫通構造として形成することができる。

〔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。第２エッチングパターン形成工程（Ｓ１０５）は、第１エッチングパターン形成工程（Ｓ１０２）において形成された、図５（ｂ）に示すハーフエッチング部６４を緩衝フッ酸溶液に浸漬することで除去し、図６（ａ）に示す第２エッチングマスク６５を形成するものである。このとき、緩衝フッ酸溶液に浸漬する条件は、ハーフエッチング部６４に該当する領域の第１エッチングマスク６３のみが除去され、ハーフエッチング部６４に該当する領域以外の第１エッチングマスク６３は除去されない条件とする。

〔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。

〔保護膜除去工程〕
最後に保護膜除去工程（Ｓ１０７）において、図６（ｃ）に示すように、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。

本実施形態におけるノズル連通孔１４の形成において、エッチング前に予めレーザー照射により改質部５１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５１が形成できる。このため、改質部５１から形成されたエッチングのパイロット孔も小径の貫通孔となり、開口面積の小さいノズル連通孔１４を容易に形成することができる。

さらに、焦点７１は極めて微小な領域であるため、低出力なレーザー装置であっても改質部５１が形成できる。このため、従来から行われている貫通孔加工で用いられる、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。

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除去加工が開始され、しかも貫通孔とするために、その開口部では３０〜４０μｍの大きな孔となってしまう。
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、結果として、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１μｍの断面径で形成された改質部５１から貫通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を形成すること可能となった。

（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を製造した。図８に本実施形態のフローチャートを示す。

〔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し、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。

図９（ａ）に示すように、基板５０にノズル連通孔１４を形成する位置にレーザー光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。

〔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を形成する。このエッチング保護膜８０は窒化ケイ素膜であり、ＣＶＤ法により基板５０の表面全体に形成される。

〔第１エッチングパターン形成工程〕
図９（ｃ）に示すように、第１エッチングパターン形成工程（Ｓ２０３）では、エッチング保護膜８０をフォトリソグラフィーすることにより、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。

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実施形態と同じであるので説明は省略する。

本実施形態に示すように、エッチング保護膜８０に窒化ケイ素膜を用いることにより、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。

（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１０を用いている。ケース２００は合成樹脂製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に供給するための図示しない回路基板を取り付けている。

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した、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に接着固定された状態でケース２００内に収納されている。

流路ユニット１００は、弾性板２０と、流路形成基板１０と、及びノズルプレート３０と、を積層、接着して一体化されている。この構造により、インクは、リザーバ１１、インク供給口１３、圧力発生室１２、ノズル連通孔１４を経由し、ノズル開口３１に至る。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。

図１１に示すように、ノズルプレート３０には、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が形成されている。各ノズル列はインク種別に対応しており、図１１に示すノズルプレート３０では、例えば８種類のインクが吐出可能である。

インクジェット式記録装置における解像度は、ドット配置密度いわゆる「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）を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が、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の開口部の大きさがある。

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る。従来、ノズル連通孔１４の開口部の大きさに対応してノズル開口３１のピッチＰは３５μｍ程度が限界であったが、本実施形態ではピッチＰを２０μｍまで小さくすることができた。

上述の通り、本実施形態の記録ヘッド１０００を使うことで、従来技術に対して約７５％以上と大幅に解像度を向上させたインクジェット式記録装置が実現し、より高画質な印刷が可能となる。

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。

Claims (8)

1. シリコン単結晶基板にノズル連通孔と、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、レーザー光を照射して前記シリコン単結晶基板に改質部を積層して形成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、
   前記インク供給口を
   前記インク供給口の形成範囲をエッチングにより形成する第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。
2. 前記改質部形成工程では、
   前記シリコン単結晶基板の厚み方向における第１の位置にレーザー光を集光させて複数の第１の改質部を形成する第１のステップと、
   前記シリコン単結晶基板の第１の位置から前記シリコン単結晶基板の厚み方向における第２の位置にレーザー光の集光位置を移動させる第２のステップと、
   前記シリコン単結晶基板の厚み方向における第２の位置に前記レーザー光を集光させて前記第１の改質部に連なる複数の第２の改質部を形成する第３のステップと、
   を含む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。
3. 前記第２のステップにおいて、前記第１の位置から前記第２の位置に前記レーザー光の集光位置を移動させる場合に、前記レーザー光の集光位置を前記シリコン単結晶基板の基板面に垂直な方向および前記シリコン単結晶基板の基板面と平行な方向に移動させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の流路形成基板の製造方法。
4. 前記改質部形成工程において、レーザー光の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１〜３のいずれか一項に記載の流路形成基板の製造方法。
5. 前記改質部形成工程の前に、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基板に形成する第１エッチング保護膜形成工程を備える
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流路形成基板の製造方法。
6. 前記改質部形成工程と前記第１エッチング工程の間に、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基板に形成する第２エッチング保護膜形成工程を備える
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流路形成基板の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法により製造された流路形成基板。
8. 請求項７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。

Images