JP3970241B2 - インクジェット記録用基板、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、該基板を搭載するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体をオリフィス（吐出口）から噴射して液滴を形成するインクジェット記録ヘッドに用いられるインクジェット記録用基板、およびインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法に関し、また、該基板を搭載するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置に関する。

従来、紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シート等の記録媒体（以下、単に「記録用紙」ともいう）に対して記録を行う記録装置は、種々の記録方式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、インクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な形態として提案されている。

そのような記録装置のなかで、低騒音なノンインパクト記録方式として、記録素子上に配置した吐出口（ノズル）からインクを吐出させて記録用紙上に記録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッドを具備した記録装置（以下、「インクジェット記録装置」ともいう）は、高密度かつ高速な記録動作が可能である。

この種のインクジェット用記録ヘッドに関し、例えば、特許文献１に記載されているインクジェット記録方法は、熱エネルギを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。すなわち、上述の公報に開示されている記録方法は、熱エネルギの作用を受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端の吐出口から液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。

この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられた吐出口と、この吐出口に連通して液滴を吐出するための熱エネルギが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部、及び熱エネルギを発生する手段である電気熱変換体としての発熱抵抗体と、発熱抵抗体をインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層とを具備している。

上記記録ヘッドではその特徴を生かすべく、高密度化、高速化が図られているが、これに伴い発熱抵抗体数の増加が必要となる。ところが発熱抵抗体数が増加すると外部配線板との電気接続数も増加する。また、高密度で発熱抵抗体を配列すると、それぞれの発熱抵抗体の電極パッドのピッチが短くなり、通常の電気接続方法（ワイヤーボンディング等）では接続不可能となる。そこで特許文献２に開示されているように、基板上に駆動素子を作り込むことによって上記問題を解決している。また、特許文献３に開示されているように、吐出口を形成したオリフィスプレートを基板上に貼り付け、形成することによって、熱作用部面から垂直に吐出するタイプの記録ヘッドが提案されている。

また、近年のインクジェット記録装置では、高画質の画像を得るために、吐出インクの小液滴化が進んでいる。一方で、印字速度の高速化も求められているが、単純に同じ画像を形成するためには同じインクの量が必要になる。すなわち、吐出インクの小液滴化だけを行うと、例えば、吐出インク滴が１／２になれば、印字速度が１／２になるのは明らかである。よって、同じインクの量を打ち込んでも印字速度が低下しないようにするためには、吐出インク滴が１／２になった場合、記録用ヘッドに関しては、発熱抵抗体数を２倍にする必要がある。また、発熱抵抗体のピッチをそのままで、発熱抵抗体数を２倍にすると発熱抵抗体が形成されている基板のサイズが２倍以上に大きくなってしまい、かつプリンタ内を高速で移動する記録ヘッドの大型化を招き、製造上の問題を招くと共にプリンタの大型化、また、振動、騒音を増加させてしまう。このために、発熱抵抗体のピッチを高密度化する必要がある。

他方で、安定した吐出インク滴を得るためには、発熱抵抗体に安定した電圧を印加しなければならない。全ての発熱抵抗体を同時に駆動すると一度に大きな電流が流れ、配線抵抗により電圧が大きく降下する。そのため、同時に駆動する発熱抵抗体の数を制限し、時間を分けて順次駆動することで安定したインク滴を得ている。しかし、一回あたりの駆動時間は現状の駆動方式では限界に近く、スピードの低下を抑えるためには同時に駆動する発熱抵抗体を増やす必要がある。

また、インク特性、気泡の核形成および成長の特性は、温度に強く依存するため、インク滴を精度よく安定して吐出するには、基板を狭い温度範囲内に保つ必要もある。しかし、発熱抵抗体が高密度に配置され、同時に駆動される発熱抵抗体が増えると、基板の温度上昇が急激となり、かえって画質の低下や、印字速度の低下を招くこととなる。このような事態を防ぐためには、基板を効率的に冷却する必要がある。

ここで、図９に従来のインクジェット記録ヘッドの一例における、発熱抵抗体近傍の一部断面図を示す。

Ｓｉ基板Ｈ２１０１の片面に、蓄熱層Ｈ２１０６、インクを吐出するための発熱抵抗体Ｈ２１０３が設けられ、さらに、これに対応するインク流路Ｈ２１０４と吐出口Ｈ２１０４とがフォトリソグラフィ技術により形成されている。Ｓｉ基板Ｈ２１０１に形成されたインク供給口Ｈ２１０２は、１段のテーパ状の貫通穴として形成されている。また、発熱抵抗体Ｈ２１０３は、蓄熱層Ｈ１１０６上に形成されている。効率よく安定した吐出を行うためには、発泡時に発熱抵抗体Ｈ２１０３から熱が逃げないようにする必要があり、このため、発熱抵抗体Ｈ２１０３とＳｉ基板Ｈ２１０１との間には、蓄熱するための下部層、つまり、シリコン酸化膜などの熱伝導率の低い蓄熱層Ｈ２１０６が設けられている。

以上のような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、インクの吐出に伴い、以下のような蓄熱、放熱がなされる。

インクを吐出するために、発熱抵抗体Ｈ２１０３に電流を流すことで発熱抵抗体Ｈ２１０３が発熱する。発熱抵抗体Ｈ２１０３で発生した熱のうち、インクの吐出に寄与しなかった熱は、蓄熱層Ｈ２１０６を介してＳｉ基板Ｈ２１０１中に拡散する。その後、一部の熱はインク中に放熱されるが、Ｓｉ基板Ｈ２１０１は熱を蓄熱したままになる。このＳｉ基板Ｈ２１０１に蓄熱された熱は最終的にはＳｉ基板Ｈ２１０１が接着された不図示の第１のプレートを通って時間をかけて空気中に放熱されることとなる。

このようにして蓄熱、放熱がなされる基板を効率よく冷却する方法のひとつとして、基板に放熱部材を装着して空気中に放熱する方法が用いられている。しかしながら、最終的には空気中に放熱を行うため、その効果には限度があり、高密度化、高速化に十分対応できるとはいえない。

この他、インクを直接、基板の裏面を横切らせることにより効果的な冷却を行う方法が提案されている（特許文献４および特許文献５）。
特開昭５４−５１８３７号公報 特開昭５７−７２８６７号公報 特開昭５９−９５１５４号公報 特開平１０−２５００７９号公報 特開平１１−３２０９０９号公報

しかしながら、特許文献４および特許文献５に開示されている方法では、複数のインクを１つの基板で吐出する基板では異なる色のインクが混ざらないよう分離する必要があり、また一色であっても小型化された基板では裏面そのものが狭い。よって、どちらの場合にも基板の裏面をインクを横切らせることは困難である。

また、低温環境下での記録を行う場合、抵抗発熱体でインクを温めさらに発泡させるだけの熱エネルギーをインクに付与する必要があるために、発熱抵抗体の駆動時間を長く設定する必要があり、高速で記録を行うことが困難であった。

そこで、本発明は、インクを用いて効率的に冷却することができ、これにより、インクジェット記録ヘッドの高密度化、および高速化を達成することができる、インクジェット記録用基板、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、該基板を搭載するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、低温環境下での記録を行う場合でも、高速で記録を行うことができるインクジェット記録用基板、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、該基板を搭載するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置を提供することを別の目的とする。

上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、インクを吐出するための熱エネルギを発生する熱エネルギ発生素子を基板の表面に有し、基板に、基板を貫通し、基板の裏面側から表面側へとインクを供給するためのインク供給口が形成されているインクジェット記録ヘッド用基板において、インク供給口は、裏面側開口と接するテーパ面と、該テーパ面と表面側開口との間に基板表面からの厚さが均一な平面部と、を備え、平面部の厚さはテーパ面の形成された部分の厚さよりも薄く、熱エネルギ発生素子が平面部の基板表面側に設けられていることを特徴とする。

上記のとおりの本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、基板のうち最も薄く形成された薄膜部に熱エネルギ発生素子を設けることで、熱エネルギ発生素子から薄膜部の裏側にあるインクまでの距離が出来るだけ近くなるようにしている。また、基板の薄膜部の表面側に熱エネルギ発生素子が設けられており、基板の裏側にあるインクをインク供給口を介して表面側に供給する構成となっている。

すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、基板の熱伝導距離が最も短い平面部に熱エネルギ発生素子を設け、かつ、平面部に沿ってインクが流れる構成となっている。これにより、熱エネルギ発生素子で発生し、インクの吐出に寄与しなかった熱は、基板および平面部には蓄熱されにくく、インクへと効率よく放熱されることとなる。

さらに、このように効率よくインクへ放熱されることにより、インク供給口にあるインクが効率よく温められるため、低温環境下であっても１回あたりの駆動時間を短く設定して抵抗発熱体を駆動しても良好に液体を吐出することができ、より高速な記録を行うことができる。

本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法は、インクを吐出するための熱エネルギを発生する熱エネルギ発生素子を基板の表面に有し、基板に、基板を貫通し、基板の裏面側から表面側へとインクを供給するためのインク供給口が形成されているインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、熱エネルギ発生素子が形成された基板表面の、インク供給口開口となる部位にトレンチ溝を形成する工程と、トレンチ溝内に、シリコンよりもエッチング速度の速い材料を犠牲層として形成する工程と、基板の裏面に、開口部が形成された酸化膜を形成する工程と、基板の裏面側からエッチングを行い、犠牲層を除去することで、熱エネルギ発生素子が設けられた部分に基板表面からの厚さが均一な平面部と、インク供給口と、を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法は、犠牲層が除去されて、インク供給口が基板を貫通して形成された時点でエッチングを停止するものであってもよい。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギ発生素子によって印加される熱エネルギにより、インクに生ずる膜沸騰を利用して吐出口よりインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板を有することを特徴とする。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギ発生素子によって印加される熱エネルギにより、インクに生ずる膜沸騰を利用して吐出口よりインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッド用基板を有することを特徴とする。

本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体を搬送する搬送手段と、インクを吐出し、被記録媒体に記録を行う本発明のインクジェット記録ヘッドを保持し、かつ、被記録媒体の搬送方向に対して略直角方向に往復移動する保持手段とを有することを特徴とする。

以上本発明によれば、基板のうち最も薄く形成された平面部に熱エネルギ発生素子を設けることで、平面部からインクへの放熱効率を向上させて、基板の冷却効率を高めている。このため、インクジェット記録ヘッド、あるいはインクジェット記録装置を大型化することで冷却効率を高めるといったことなく、インクジェット記録ヘッドの高密度化および高速化を達成することができる。また、効率よくインクへ放熱されることにより、インク供給口にあるインクがすでに効率よく温められるため、低温環境下であっても１回あたりの駆動時間を短く設定して抵抗発熱体を駆動しても良好に液体を吐出することができ、より高速な記録を行うことができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の記録ヘッド（インクジェット記録用ヘッド）Ｈ１００１は、図１（ａ）および図１（ｂ）の斜視図に示すように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を構成する一構成要素となっている。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、記録ヘッドＨ１００１に着脱自在に設けられたインクタンクＨ１９００（Ｈ１９０１、Ｈ１９０２、Ｈ１９０３、Ｈ１９０４）とから構成されている。記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ１９００から供給されるインク（記録液）を、記録情報に応じて吐出口Ｈ１１０４から吐出する。

この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ１００８（図８参照）の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジ１００８に対して着脱可能となっている。

記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギを生成する発熱抵抗体を用いて記録を行うバブルジェット方式のサイドシュータ型の記録ヘッドである。

また、記録ヘッドＨ１００１は、図２の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２と、インク供給ユニット（記録液供給手段）Ｈ１００３と、タンクホルダＨ２０００とから構成されている。なお、記録素子ユニットＨ１００２のインク連通口とインク供給ユニットＨ１００３のインク連通口とをインクがリークしないように連通させるため、それぞれの部材を圧着するようジョイントシール部材Ｈ２３００を介してビスＨ２４００で固定している。

記録素子ユニットＨ１００２は、図３の分解斜視図に示すように、二つのインクジェット記録用基板Ｈ１１００と、第１のプレート（第１の支持部材）Ｈ１２００と、電気配線テープ（可撓性の配線基板）Ｈ１３００と、電気コンタクト基板Ｈ２２００と、第２のプレート（第２の支持部材）Ｈ１４００とから構成されている。

また、インクジェット記録用基板Ｈ１１００は、図３の分解斜視図に示すように、第１のプレートＨ１２００に接着され固定されている。さらに、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されており、この第２のプレートＨ１４００には電気配線テープＨ１３００が接着され固定されており、インクジェット記録用基板Ｈ１１００に対して位置関係が保持されている。この電気配線テープＨ１３００は、インクジェット記録用基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、インクジェット記録用基板Ｈ１１００に対応する電気配線を持ち、インクジェット記録装置本体からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００と接続している。電気コンタクト基板Ｈ２２００は、インク供給ユニットＨ１１０３に、端子位置決め穴Ｈ１３０９（２ヶ所）により位置決めされ、固定されている。

インクジェット記録用基板Ｈ１１００は、図４の平面図、図５の断面図に示すように、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１０１の片面に、インクを吐出するための複数の発熱抵抗体Ｈ１１０３が設けられ、さらに、これに対応する複数のインク流路Ｈ１１０４と複数の吐出口Ｈ１１０４とがフォトリソグラフィ技術により形成されている。

さらに、第１のプレートＨ１２００に形成されたインク連通口Ｈ１２０１に対応し、複数のインク流路Ｈ１１０４にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２が反対側の面（裏面）に開口するように形成されている。発熱抵抗体Ｈ１１０３は、インク供給口Ｈ１１０２を挟んで両側にそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。その外側にこの発熱抵抗体Ｈ１１０３のオン／オフを行う駆動素子Ｈ１１０７が配列されている。発熱抵抗体Ｈ１１０３に対向して吐出口Ｈ１１０４が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２から供給されたインクは発熱抵抗体Ｈ１１０３の発熱作用によって発生した気泡により吐出口Ｈ１１０４から吐出される。インクを吐出するには発熱抵抗体Ｈ１１０３に電気パルスを印加して、瞬間的に発熱させることで発生する膜発泡による気泡でインクを押し出し吐出する。効率よく安定した吐出を行うためには、発泡時には発熱抵抗体Ｈ１１０３から熱が逃げないようにする必要がある。そのため、発熱抵抗体Ｈ１１０３とＳｉ基板Ｈ１１０１の間には蓄熱するための下部層、つまり、シリコン酸化膜などの熱伝導率の低い蓄熱層Ｈ１１０６をはさんでいる。逆に、吐出後は次回の吐出時に誤発泡しないように吐出に寄与しなかった熱を効率よく逃がしつづける必要がある。この熱を放熱して蓄積させないことが、高速化、高密度化において非常に重要である。

本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、図５に示すように、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８の表面側に発熱抵抗体Ｈ１１０３を有している。Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８は、インク供給口Ｈ１１０２を形成する際に、インク供給口Ｈ１１０２の貫通直前に止めることで平坦に形成されている。

図９に示す従来例では、発熱抵抗体Ｈ１１０３の真下にテーパ面Ｈ１１１３’（図５中破線で示す）が形成されていたため、例えば、発熱抵抗体Ｈ１１０３の中心線上におけるＳｉ基板Ｈ１１０１の厚さはｔ₃、発熱抵抗体Ｈ１１０３の真下に位置するＳｉ基板Ｈ１１０１の最も薄い部分でｔ₂、最も厚い部分でｔ₄となっていた。一方、本実施形態では発熱抵抗体Ｈ１１０３の真下にテーパ面Ｈ１１１３が位置しないようにしているため、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８の厚さｔ₁は均一であり、かつ、従来の構成において最も薄い部分の厚さｔ₂よりも薄く、かつ均一に形成されている。すなわち、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、発熱抵抗体Ｈ１１０３の真下部分における、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８の表面からインクに接するＳｉ薄膜部Ｈ１１０８の裏面までの熱伝導距離が、従来の構成よりも短い。このためインクの吐出に寄与せずに、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８の表面側から入力されＳｉ薄膜部Ｈ１１０８内を伝わった熱は、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８の裏面側の温度を短時間のうちに上昇させる。そして、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８に接触して流れるインク、すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１０１の裏面側（テーパ面Ｈ１１１３の形成されている側）からＳｉ薄膜部Ｈ１１０８に接触しながらＳｉ基板Ｈ１１０１の表面側（発熱抵抗体Ｈ１１０３の形成されている側）へと流れるインクに効率よく放熱されることとなる。

また、このようにインクに効率よく放熱されるにより、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８に接触するインクは、高温状態のＳｉ薄膜部Ｈ１１０８により効率よく温められる。

また、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８からインクへと伝達されなかった熱は、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８を介してＳｉ基板Ｈ１１０１全体に伝導拡散されていくこととなるが、熱はＳｉ薄膜部Ｈ１１０８にて効率的にインクに奪われているため、Ｓｉ基板Ｈ１１０１の温度上昇は抑えられる。

また、インクジェット記録ヘッドは、実際に印字する場合、鉛直方向にインクを吐出するため、図６に示すように吐出口Ｈ１１０４が下向きとなる。この状態においてはＳｉ薄膜部Ｈ１１０８がインク供給口Ｈ１１０２の下面となるため、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８からの熱によって温められたインクはインク供給口Ｈ１１０２内で上昇し（図中矢印Ａ）対流をおこす。この対流と、インクの吐出とによって、常に上方にあるより冷たい新しいインクが供給され（図中矢印Ｂ）、連続的にＳｉ薄膜部Ｈ１１０８を冷却することができる。

以上、本実施形態のインクジェット記録ヘッドによれば、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８をＳｉ基板Ｈ１１０１のうち最も薄く形成している。そして、発熱抵抗体Ｈ１１０３は、このＳｉ薄膜部Ｈ１１０８に設けられており、また、インクはＳｉ基板Ｈ１１０１の裏面側からＳｉ薄膜部Ｈ１１０８に接触しながらＳｉ基板Ｈ１１０１の表面側へと流れるように構成されている。このため、発熱抵抗体Ｈ１１０３で発生し、インクの吐出に寄与しなかった熱は、インクへと効率よく放熱される。このように、インクジェット記録ヘッドを冷却するために、インクジェット記録ヘッド自身の大型化やインクジェット記録装置の大型化を伴うことなく、高密度化、および高速化を達成することができる。

また、本実施形態のインクジェット記録ヘッドに、放熱板なども設けることで全体の冷却能力をより向上させることもできる。

さらに、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８に接触するインクが、発熱抵抗体Ｈ１１０３の駆動に伴い高温になったＳｉ薄膜部Ｈ１１０８からの放熱により効率よく温められて、インク供給口にあるインクを効率よく温めることができるため、低温環境下であっても１回あたりの駆動時間を短く設定して抵抗発熱体を駆動しても安定して液体を吐出することができ、より高速な記録を行うことができる。

次に、上述した構成のインクジェット記録ヘッドの、特にＳｉ薄膜部Ｈ１１０８を形成するための製造工程を、図７を用いて以下に説明する。

まず、ウェハ状態のＳｉ基板Ｈ１１０１に駆動素子Ｈ１１０７など、インクジェット記録用基板として必要な素子を作りこんでおく（図７（ａ））。このとき使用するＳｉウェハは、表面の結晶方位（１００）のものを用いる。

次に、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８を形成する部分に隣接した、インク供給口Ｈ１１０２の基板表面への貫通口となる部分を、ＣＦ₄を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等によってドライエッチングを行い、必要なＳｉ薄膜部Ｈ１１０８の厚みｔ₁より深い深さｔ₅の垂直なトレンチ溝Ｈ１１０９を形成する（図７（ｂ））。

さらにＡｌ−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてトレンチ溝Ｈ１１０９に選択的にＡｌを埋め、Ａｌ犠牲層Ｈ１１１０を形成する（図７（ｃ））。

続いて、フォトリソグラフィ等を用いて、配線−ノズル形成部材Ｈ１１１１を形成する（図７（ｄ））。

ウェハ表面に樹脂保護層等を形成した後、ウェハ裏面の酸化膜Ｈ１１１２をパターニングし、酸化膜の開口部Ｈ１１１４よりＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を用いた異方性エッチングでＳｉ基板Ｈ１１０１にインク供給口Ｈ１１０２を形成していく。なお、インク供給口Ｈ１１０２の形状は、酸化膜Ｈ１１１２の開口部寸法ｌ₁によって決まるため、開口部寸法ｌ₁は、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８として形成される部分の幅ｌ₂（図７（ｅ）参照）を見込んで決めなければならない。ＴＭＡＨを用いた異方性エッチングの上面が、トレンチ溝Ｈ１１０９を埋めて作られたＡｌ犠牲層Ｈ１１１０にまで進行すると、エッチングレートがＳｉ基板Ｈ１１０１より高いＡｌ犠牲層Ｈ１１１０の部分はＳｉ部に対して数倍の速度で急速にエッチングされ、Ｓｉ基板Ｈ１１０１表面までインク供給口Ｈ１１０２が開口する。インク供給口Ｈ１１０２が開口した時点で異方性エッチングを止めることで、Ａｌ犠牲層Ｈ１１１０が無い異方性エッチングが進んだ最上面において、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８を形成することが形成できる（図７（ｅ））。
（第２の実施形態）
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、その構造は第１の実施形態と同様であるが、その製造方法が異なる。よって、以下にその製造方法の異なる点のみ説明する。なお、説明に用いる符号は第１の実施形態で用いたものと同じ符号を用いる。

ＴＭＡＨによる異方性エッチングにおいては、高濃度のボロンがドープされた層でエッチングレートが非常に遅くなることが知られている。本実施形態の製造方法では、Ｓｉ薄膜部Ｈ１１０８となる部分に、あらかじめボロンを５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上の高濃度にドープしておき、異方性エッチングのストップ層とする。そして、第１の実施形態と同様に異方性エッチング処理を行うことでＳｉ薄膜部Ｈ１１０８を高精度に、かつ非常に薄く形成することができる。

以上のようにして非常に薄く形成されたＳｉ薄膜部Ｈ１１０８はインクへの熱伝達効率を高めることができ、本発明に好適である。
（第３の実施形態）
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の斜視図を図８に示す。

本体シャーシ１０１２にはガイドシャフト１００３が取り付けられ、キャリッジ１００８は、矢印Ｂ”方向に摺動自在にガイドシャフト１００３に支持されている。このキャリッジ１００８は、駆動モータ（不図示）に結合された駆動プーリ１００６とアイドラプーリ１００７との間に張設されたタイミングベルト１０１０にキャリッジ１００８の一部が固定されており、駆動モータの回転に応じガイドシャフト１００３に沿って矢印Ｂ”方向に往復移動可能である。

記録ヘッドカートリッジＨ１０００はキャリッジ１００８に着脱自在に搭載され、この記録ヘッドカートリッジＨ１０００を駆動するための電流や信号を送受信するフレキシブルケーブル１００２を介して、本体シャーシ１０１２の背面に取り付けられている、記録装置本体を制御する基板であるコントロール基板に電気的に接続される。

記録ヘッドカートリッジＨ１０００のインクジェット記録ヘッドＨ１００１には、吐出口Ｈ１１０４が図示下向きに形成されている。

不図示の搬送ローラは、搬送ギアを介して被記録媒体搬送モータ（不図示）と接続され、矢印Ａ”で示す副走査方向に被記録媒体を搬送する。

記録領域まで搬送された被記録媒体である記録用紙１００４に対して、インクタンクＨ１９００から供給されたインクがインクジェット記録ヘッドＨ１００１の吐出口より吐出されることで記録が行われる。

本発明のインクジェット記録用ヘッドを用いた記録ヘッドカートリッジの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 図１に示したインクジェット記録用ヘッドの分解斜視図である。 図２に示した記録素子ユニットの分解斜視図である。 図３に示したインクジェット記録用基板の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの発熱抵抗体近傍の一部断面図である。 インク吐出時におけるインク供給口内のインクの対流を模式的に示した図である。 本発明の第１の実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための製造工程図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドを適用可能なインクジェット記録装置の外観斜視図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの一例における、発熱抵抗体近傍の一部断面図である。

符号の説明

Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド（インクジェット記録用ヘッド）
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット
Ｈ１１００ インクジェット記録用基板
Ｈ１１０１ Ｓｉ基板（基板）
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 発熱抵抗体
Ｈ１１０４ 吐出口
Ｈ１１０５ インク流路
Ｈ１１０６ 蓄熱層
Ｈ１１０７ 駆動素子
Ｈ１１０８ Ｓｉ薄膜部
Ｈ１１０９ トレンチ溝
Ｈ１１１０ Ａｌ犠牲層
Ｈ１１１１ 配線−ノズル形成部材
Ｈ１１１２ 酸化膜
Ｈ１１１３、Ｈ１１１３’ テーパ面
Ｈ１１１４ 開口部
Ｈ１２００ 第１のプレート
Ｈ１２０１ インク連通口
Ｈ１３００ 電気配線テープ
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１３０９ 端子位置決め穴
Ｈ１４００ 第２のプレート
Ｈ１９００ インクタンク
Ｈ１９０１ ブラックインクタンク
Ｈ１９０２ シアンインクタンク
Ｈ１９０３ マゼンタインクタンク
Ｈ１９０４ イエローインクタンク
Ｈ２０００ タンクホルダ
Ｈ２２００ 電気コンタクト基板
Ｈ２３００ ジョイントシール部材
Ｈ２４００ ビス
１００２ フレキシブルケーブル
１００３ ガイドシャフト
１００４ 記録用紙
１００６ 駆動プーリ
１００７ アイドラプーリ
１００８ キャリッジ
１０１０ タイミングベルト
１０１２ 本体シャーシ

Claims (6)

1. インクを吐出するための熱エネルギを発生する熱エネルギ発生素子を基板の表面に有し、前記基板に、前記基板を貫通し、前記基板の裏面側から前記表面側へとインクを供給するためのインク供給口が形成されているインクジェット記録ヘッド用基板において、
   前記インク供給口は、裏面側開口と接するテーパ面と、該テーパ面と表面側開口との間に基板表面からの厚さが均一な平面部と、を備え、
   前記平面部の厚さは前記テーパ面の形成された部分の厚さよりも薄く、
   前記熱エネルギ発生素子が前記平面部の基板表面側に設けられていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
2. インクを吐出するための熱エネルギを発生する熱エネルギ発生素子を基板の表面に有し、
   前記基板に、前記基板を貫通し、前記基板の裏面側から前記表面側へとインクを供給するためのインク供給口が形成されているインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、
   熱エネルギ発生素子が形成された前記基板表面の、インク供給口開口となる部位にトレンチ溝を形成する工程と、
   前記トレンチ溝内に、シリコンよりもエッチング速度の速い材料を犠牲層として形成する工程と、
   前記基板の前記裏面に、開口部が形成された酸化膜を形成する工程と、
   前記基板の前記裏面側からエッチングを行い、前記犠牲層を除去することで、前記熱エネルギ発生素子が設けられた部分に基板表面からの厚さが均一な平面部と、インク供給口と、を形成する工程と、
   を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
3. 前記犠牲層が除去されて、前記インク供給口が前記基板を貫通して形成された時点でエッチングを停止することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
4. 熱エネルギ発生素子によって印加される熱エネルギにより、インクに生ずる膜沸騰を利用して吐出口よりインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
   請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用基板を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
5. 熱エネルギ発生素子によって印加される熱エネルギにより、インクに生ずる膜沸騰を利用して吐出口よりインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
   請求項２または３に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッド用基板を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
6. 被記録媒体を搬送する搬送手段と、インクを吐出し、前記被記録媒体に記録を行う請求項４または５に記載のインクジェット記録ヘッドを保持し、かつ、前記被記録媒体の搬送方向に対して略直角方向に往復移動する保持手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。

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