(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流路基板と素子基板を接合してなる液体噴射記録装置の製造方法において、一端をノズルとする複数の流路と該流路に連通する共通液室が設けられた液体噴射記録装置であって、前記液体流路基板がシリコン基板からなり、該シリコン基板に櫛状の開口を有する第１のエッチングマスクを形成し、前記第１のエッチングマスクを覆うとともに前記櫛状の柄部分に対応する開口を有する第２のエッチングマスクを形成し、前記第２のエッチングマスクの開口から前記シリコン基板を異方性エッチングによりエッチングして貫通孔を形成し、前記第２のエッチングマスクを除去し、前記第１のエッチングマスクの開口から前記シリコン基板を反応性イオンエッチングによりエッチングして第１の複数の溝を前記貫通孔と連通するように形成し、前記液体流路基板と前記素子基板とを接合したときに、前記溝が流路となり、前記貫通孔が前記共通液室となることを特徴とする液体噴射記録装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２のエッチングマスクを形成するのに先立ち第３のエッチングマスクを形成し、該第３のエッチングマスクには前記櫛状の歯部分に対応するとともに前記柄部分とは離間して配置された開口が形成され、前記第１のエッチングマスクの開口からエッチングするのに先立ち、前記第３のエッチングマスクの開口から前記シリコン基板を前記異方性エッチングによりエッチングして第２の複数の溝を形成することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録装置の製造方法。
【請求項３】
液体流路基板と素子基板を接合してなる液体噴射記録装置の製造方法において、一端をノズルとする流路が設けられた液体噴射記録装置であって、前記液体流路基板がシリコン基板からなり、該シリコン基板に第１の開口を有する第１のエッチングマスクを形成し、前記第１のエッチングマスクを覆うとともに第２の開口を有する第２のエッチングマスクを形成し、前記第２の開口のすべての辺は前記第１の開口の内側に対応するように配置され、前記第２の開口から前記シリコン基板を異方性エッチングによりエッチングして第３の溝を形成し、前記第２のエッチングマスクを除去し、前記第１の開口からシリコン基板を反応性イオンエッチングによりエッチングして前記第３の溝に重なる第４の溝を形成することを特徴とする液体噴射記録装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体流路内に保持された液体にエネルギーを印加してこれをノズルから噴射する液体噴射記録装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は、従来の液体噴射記録装置の一例を示す斜視図、図２０は、同じくＡ断面図である。図中、１は液体流路基板、２は素子基板、３は厚膜層、４は液体供給口、５は共通液室、６はバイパス流路、７は液体流路、８は発熱抵抗体、９はノズル、１０は段差部である。この例では、液体噴射記録装置の一例として、エネルギー変換素子として電気エネルギーを熱エネルギーに変換する発熱抵抗体８を用いたサーマル型の液体噴射記録装置を示している。このような構成は、例えば特開平６−１８３００２号公報等に記載されている。このほか、エネルギー変換素子として圧電素子を用いたものなど、いくつかの方式がある。
【０００３】
液体流路基板１は、例えばＳｉによって形成される。液体流路基板１には、多数の液体流路７となる溝と、共通液室５となる貫通孔が異方性エッチングによって形成されており、貫通した開口が液体供給口４となる。また共通液室５は２段階の異方性エッチングによって形成することにより段差部１０を設けている。一方、素子基板２も例えばＳｉによって形成される。素子基板２には、各液体流路７に対応して発熱抵抗体８が設けられ、また発熱抵抗体８に電気エネルギーを供給するための配線や駆動回路などが形成されている。さらにこれらの上に例えばポリイミドからなる厚膜層３が設けられている。厚膜層３は、液体流路基板１に形成された液体流路７と共通液室５とを結ぶバイパス流路６の部分と、発熱抵抗体８上の部分が除去されている。この厚膜層３は、このようにバイパス流路６を形成するために必要であり、また素子基板２の表面に形成された配線や駆動回路などが液体に浸食されるのを防ぐために設けられた保護層としての役割を果たす。このような液体流路基板１と素子基板２とを位置合わせして接合し、液体噴射記録装置が作成される。
【０００４】
図２１は、マニホールドが装着された液体噴射記録装置の一例を示す断面図である。図中、１１はマニホールド、１２は接着剤である。例えば図１９に示すような液体噴射記録装置が作製された後、液体供給口４側に液体タンクからの液体を液体噴射記録装置に供給するためのマニホールド１１が装着される。このとき、液体噴射記録装置の液体供給口４の周囲に接着剤１２が塗布され、この接着剤１２によってマニホールド１１が接着されるとともに、液体の漏れがないようにシールされる。
【０００５】
一般に液体噴射記録装置では、液体流路７の断面積が同じであれば流路長が液体の噴射性能を左右する。例えば液体流路７の流路長が長くなれば流路抵抗が増大し、必要とされるエネルギー量が増加し、あるいは吐出される液滴量が減少する。すなわち、高効率の液体噴射記録装置を構成するためには、なるべく液体流路７の流路長を短くする方がよい。
【０００６】
しかし、液体流路７の流路長（図２１における長さａ）を短くすると、共通液室５がノズル９側に寄り、ノズル９が配列されている面から液体供給口４までの距離、すなわち図２１における長さｂが短くなる。上述のように、液体供給口４の周囲に接着剤１２を塗布してマニホールド１１を接着する。このとき、ノズル９が配列されている面から液体供給口４までの距離ｂが短いと、塗布された接着剤１２が液体供給口４から中に侵入し、内部で液体の詰まり等を起こし、印字不良を引き起こす場合がある。そのため、液体流路７の流路長ａを短くするとともに、ノズル９が配列されている面から液体供給口４までの距離ｂをある程度確保することが要求される。上述の図２０および図２１に示した構成では、共通液室５に段差部１０を設けることによって、この要求を満たし、製造時の歩留まりを向上させている。
【０００７】
図２０に矢線で示すように、記録に用いられる液体は、液体供給口４から供給される。液体供給口４から供給された液体は、共通液室５から厚膜層３を除去して形成したバイパス流路６を通って液体流路７へと供給される。
【０００８】
上述の例では、液体流路基板１としてＳｉ基板を用いている。Ｓｉ基板に対して上述のように液体流路７となる溝や、共通液室５となる貫通孔を形成する方法として、例えば特開平５−２９９４０９号公報（米国特許第５２７７７５５号）に開示されているように、ＫＯＨなどの薬液を使用した湿式異方性エッチング方式による加工が知られている。
【０００９】
図２２は、従来の液体噴射記録装置における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。図中、３１はＳｉ基板、３２はＳｉＯ2 膜、３３はＳｉＮ膜である。図２２（Ａ）に示す液体流路基板１となるＳｉ基板３１に対して、図２２（Ｂ）において熱酸化によりＳｉＯ2 膜３２を形成し、図２２（Ｃ）においてノズルを含む液体流路７となる部分および共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ基板３１の結晶方位は＜１００＞面である。
【００１０】
続いて図２２（Ｄ）に示すように、減圧ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜３３を形成し、図２２（Ｅ）に示すように共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。
【００１１】
続いてこのＳｉＮ膜３３をエッチングマスクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッチングを実施する。このエッチングは、図２２（Ｆ）に示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は液体供給口４となる。
【００１２】
続いて図２２（Ｇ）に示すようにＳｉＮ膜３３を除去し、今度はＳｉＯ2 膜３２をエッチングマスクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッチングを実施し、図２２（Ｈ）に示すように液体流路７となる溝を形成する。このとき、共通液室５の部分もエッチングされ、段差部１０が形成される。最後にＳｉＯ2 膜３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去し、図２２（Ｉ）に示すように液体流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。
【００１３】
図２３は、従来の液体噴射記録装置における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。図２２に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基板３１には、多数の液体流路基板に対応する液体流路７となる溝や共通液室５および液体供給口４となる貫通孔が形成されている。このＳｉ基板３１は、別途形成される多数の素子基板２が形成されたＳｉ基板と接合された後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離される。このとき、液体流路７の配列されている部分では、図２３に破線で示すノズルダイシング位置においてダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノズル９となる。
【００１４】
このような従来の液体噴射記録装置の製造方法では、液体流路基板１の加工にＫＯＨ水溶液を用いた湿式の異方性エッチング法を用いている。この湿式異方性エッチングは、平面的な形状が四角形であれば精度よく加工できるとともに、例えば共通液室５のような大きく深い加工を行うためには比較的高速に加工できるという利点を有している。このとき、断面方向の形状はＳｉ基板３１の結晶方向＜１００＞によって決定され、台形若しくは三角形となる。そのため、このような湿式異方性エッチング法によって形成された液体流路７の断面およびノズル９の開口形状は三角形状となる。
【００１５】
近年の高解像度化にともない、ノズル９の配列間隔が狭くなってきている。上述のような従来の液体噴射記録装置では、液体流路７の断面およびノズル９の開口形状は均一な三角形状となるので、ノズル９の開口寸法を小さくすると、液体流路７の断面寸法も小さく、液体流路７における流路抵抗が増大する。また、例えば、図２０に示すように液体の流路の一部がバイパス部のように狭くまた屈曲しているため流路抵抗が増大する。
【００１６】
流路抵抗が増大すると次のような問題がある。このような液体噴射記録装置では、発熱抵抗体を瞬間的に加熱し、液体中に気泡を発生させ、この気泡が成長するときのエネルギーを利用して液体をノズルから噴射させるが、発熱抵抗体からノズルまでの流路抵抗が増大すると気泡が成長するときの圧力が効率よくノズルに向かわないため、噴射ごとに発熱抵抗体に印加すべき電気エネルギーが増大する。共通液室からノズルまでの流路抵抗が増大すると、液体が噴射されても液体がノズルへ向かって再供給されるまでの時間がかかるため記録速度が低下する。さらに、噴射の安定化などのためノズルから液体を吸引する必要があるが、吸引のために大きなポンプが必要となり記録装置が大型化する。
【００１７】
そこで、液体流路の断面積を大きくするとともにノズル部分では断面積を小さくする、いわゆる絞り構造が試みられてきた。特開平７−１７２９号公報によれば、断面積７０×４９μｍ流路の前後を断面積６０×４２μｍに絞ったサーマルインクジェットプリントヘッドが示されている。しかしこのヘッドでは液体流路から共通液室への連通構造については記載されておらず、また製造方法の詳細も明らかではない。
【００１８】
特開平７−１５６４１５号公報（米国特許第５３８５６３５号）によれば、耐エッチングマスクの開口形状が、異方性エッチングしたときに流路の中間部分で太くなるようにしている。しかしこのヘッドでも液体の流路の一部がバイパス部のように狭くまた屈曲しているため流路抵抗が増大する。
【００１９】
特開平４−２９６５６４号公報（米国特許第５１３２７０７号）によれば、流路全体を厚膜材料で構成しノズル部分を平面的に絞り込んでいる。しかし、流路全体を厚膜材料を用いて高精度に製造することは困難である。
【００２０】
特公平６−８４０７５号公報によれば、熱エネルギー作用部近傍の天井に気泡が発生しても流路を遮断しない程度のくぼみを設け、記録液の補給を行っている。しかし、このように熱エネルギー作用部近傍の天井のみをくぼませただけでは、上述したような流路抵抗増大による問題を解決できない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高解像度化に対応できるとともに、液体噴射効率を向上させ、高速記録を可能とした液体噴射記録装置を歩留まりよく製造できる製造方法を提供することを目的とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｓｉからなる液体流路基板に液体流路となる溝を形成する際に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ、以下ＲＩＥと略す）法を用いて形成する。この方法ではエッチングレートのＳｉ結晶方位依存性がないため、平面的には任意の形状を精度よく得ることができ、例えば平面的に狭めた絞り部などを容易に形成することができる。これによって、液体を効率よくノズルへと向かわせ、しかも液体の再供給を高速に行うことができる液体流路を形成することができ、エネルギー効率がよく、しかも高速記録を可能にすることができる。なお、ＲＩＥについては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２６３９，１９９５，Ｓｏｃｉｅｔｙｏｆ  Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＳＰＩＥ），米国，Ｊ．Ｋ．Ｂｈａｒｄｗａｊ，Ｈ．Ａｓｈｒａｆ，“Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｈｉｇｈ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｌａｓｍａｓ”，ｐｐ．２２４−２３２等を参照されたい。
【００２３】
また、Ｓｉ基板の表面に対して垂直な溝を形成できるため、液体流路およびその開放端であるノズルの形状を矩形にすることができる。さらにエッチング深さを任意に設定することができる。そのため、高密度化して配列方向の幅が小さくなっても高さ方向を大きくして断面積を確保することが可能であり、所望の液滴の体積を得ることができる。このように、本発明では高解像度化にも対応することができる。
【００２４】
さらに本発明では、上述のようにして形成された断面が略矩形状の溝の底部に、液体流路の方向に延在する凹部を形成することができる。この凹部によって、液体流路の断面積を増加させ、液体流路部分における流路抵抗をさらに低減することができる。なお、この凹部は、例えば異方性エッチングによって形成することができ、この場合の凹部の断面は略三角形状あるいは略台形状となる。液体流路全体としては、断面は５角形以上の多角形状となる。
【００２５】
この凹部をノズルの近傍まで設けておくことによって、液体流路基板の厚さ方向の絞りとして機能させることができる。さらに上述のように、ＲＩＥによる断面が略矩形の部分について、平面的に絞ることによって、凹部とともに３方から絞ることができ、ノズルからの液体の噴射力を向上させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態を示す斜視図、図２は、同じくＡ断面図、図３は、同じく液体流路基板の一例の平面図である。図中、図１９、図２０と同様の部分には同じ符号を付してある。４１は前方絞り、４２は後方絞りである。この例では、液体噴射記録装置の一例として、エネルギー変換素子として電気エネルギーを熱エネルギーに変換する発熱抵抗体８を用いたサーマル型の液体噴射記録装置を示している。もちろん、エネルギー変換素子として圧電素子など、他の方式を用いてもよい。
【００２７】
液体流路基板１は、例えばＳｉによって形成される。液体流路基板１には、従来と同様に、共通液室５となる貫通孔が異方性エッチングによって形成されており、貫通した開口が液体供給口４となる。また、液体流路基板１には多数の液体流路７となる溝が形成されているが、この溝はＲＩＥによって断面が略矩形状に形成されている。図２に示すように共通液室５と液体流路７は直結されており、液体流路７には前方絞り４１と後方絞り４２が設けられている。
【００２８】
後方絞り４２は、図３にも示したように、共通液室５側ではノズル９へ向けて徐々に絞るような構造としている。これによって、液体が共通液室５から発熱抵抗体８上へ流れ込む際の抵抗を小さくして、液体の供給性能を低下させないようにしている。またノズル９側では、液体の流れ方向に対してほぼ直交する方向に突出した構造とし、発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液室５側へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向くようにしている。これによって、気泡成長時の圧力を効率よく利用し、エネルギー効率を向上させている。また、他の液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等を低減している。
【００２９】
前方絞り４１は、ノズル９へ向けて平面的に絞った構造としている。これによって、発熱抵抗体８上に発生する気泡成長時の圧力をノズル９に集中させることができる。これによってエネルギー効率を向上させ、さらにノズル９から吐出される液滴の飛翔速度を増加させて安定した記録を可能にし、高画質を維持することができる。
【００３０】
なお、前方絞り４１および後方絞り４２の形状は、図示した形状に限られるものではなく、任意に設定することが可能である。また、必要がなければ前方絞り４１および後方絞り４２の一方および両方を設けずに構成してもよい。
【００３１】
このような構成の液体噴射記録装置において、液体供給口４から供給された液体は、共通液室５から液体流路７へと供給される。このとき後方絞り４２を通過して発熱抵抗体８上へと供給される。そして発熱抵抗体８の発熱によって液体が加熱され、液体中に気泡が発生する。この発生した気泡の成長時の圧力によって、前方絞り４１で絞られたノズル９から液体が吐出される。
【００３２】
図２に示す構成では、液体流路７が共通液室５に直結している構造であるので、従来のように液体流路７と共通液室５とを結ぶバイパス流路を設ける必要はなく、この例においても設けていない。そのため、厚膜層３は液体の流路を確保するだけの厚さは必要なく、素子基板２の表面に形成された半導体集積回路が液体に浸食されるのを防げればよい。このため従来より十分膜厚を薄くすることができる。また他の材料や層で保護膜の役割を果たせるなら厚膜層３を設けないで構成することが可能である。
【００３３】
また、このように液体流路７が共通液室５に直結している構造では、液体は従来のように断面積の非常に小さいバイパス流路を通過しないので、流路抵抗を小さくすることができる。そのため、液体流路７への液体の供給性能を向上させ、次の液滴が噴射可能となるまでの時間間隔を短縮して高速な記録が可能となる。
【００３４】
さらに、液体流路７およびノズル９はＲＩＥによってその断面が矩形状に形成されている。高解像度化を図るために液体流路７およびノズル９の配置密度を高くしなければならないが、この場合でも適当な液滴量を確保する必要がある。従来の湿式異方性エッチングによって液体流路７を形成していた場合には、液体流路７の幅を小さくするとその２乗に比例して断面積も小さくなり、噴射される液滴量が極端に減少してしまう。本発明では、液体流路７およびノズル９の配置密度を高くする場合には、液体流路７およびノズル９高さ（深さ）を大きくすることによって液滴量を確保することが可能である。そのため、本発明の液体噴射記録装置は、高解像度化に対応することが可能である。また、液体流路７の断面積を大きくすることによって、液体流路７の流路抵抗を小さくすることができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３５】
さらに、図１に示したように個々の液体噴射記録装置が切り出された後、ノズル９が開口している面（ノズル面）に対して表面処理を施すことがある。例えば表面処理液中に液体噴射記録装置のノズル面を浸漬して、ノズル面に表面処理液を付着させる。このとき、従来のようにノズル９の形状が三角形である場合よりも、本発明のようにノズル９が矩形状である方が、ノズル９の周囲に均一な表面処理液の膜を形成することができるという利点もある。
【００３６】
このような液体流路構造を有する本発明の液体噴射記録装置を用いて液体の噴射実験を行ったところ、従来の液体噴射記録装置に比べ、液滴の飛翔速度の増加および投入エネルギーの低減といった大幅な噴射効率の改善を確認することができた。
【００３７】
図４は、本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。図中の記号は図２２と同様である。図４（Ａ）に示す液体流路基板１となるＳｉ基板３１に対して、図４（Ｂ）において熱酸化法によりＳｉＯ2 膜３２を形成する。ＳｉＯ2 膜３２の厚さは、例えば１μｍ程度とすることができる。図４（Ｃ）において、ＳｉＯ2 膜３２のノズルを含む液体流路７となる部分および共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ基板３１の結晶方位は＜１００＞面である。図５は、ＳｉＯ2 膜のパターンの一例を示す平面図である。本発明では、液体流路基板１に図３で示したような液体流路７を形成する。そのためのＳｉＯ2 膜３２によるマスクパターンとして、図５に示すように、開口部は全体として櫛状であって、柄の部分が共通液室５に、歯の部分が液体流路７にそれぞれ対応し、互いに連結して櫛形状を構成する。また、共通液室５と液体流路７の接続部分付近に後方絞り４２となる形状を、またノズル９となる部分の手前付近に前方絞り４１を設け、ノズル９となる位置の液体流路７を狭めたパターンとしている。前方絞り４１、後方絞り４２は適宜いずれか一方のみを設けてもよい。
【００３８】
続いて図４（Ｄ）に示すように、減圧ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜３３を形成する。このとき形成するＳｉＮ膜３３の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。このＳｉＮ膜３３に対して、図４（Ｅ）に示すように共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。このとき、ＳｉＮ膜３３を除去する領域は、実際の共通液室５の寸法よりも所定量だけ小さく設定しておくとよい。
【００３９】
続いてこのＳｉＮ膜３３をエッチングマスクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッチングを実施する。このエッチングは、図４（Ｆ）に示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は液体供給口４となる。この加工は従来と同様の湿式の異方性エッチングである。上述のように、ＳｉＮ膜３３の寸法を所定量だけ小さく設けているので、ここで形成される共通液室５は、所定量だけ小さく形成される。また、加工された貫通孔は、側壁は所定の角度を有した斜面として形成される。ここではＳｉ基板３１の一方の面から加工を行っているので、液体供給口４へ向かって断面積が小さくなる貫通孔が形成される。ここで用いる湿式異方性エッチングは、ＲＩＥに比べて加工速度が速く、Ｓｉ基板３１を貫通させるような加工深さの深い加工には適している。
【００４０】
続いて図４（Ｇ）に示すようにＳｉＮ膜３３を燐酸水溶液により選択的にエッチング除去する。続いて図４（Ｈ）において、ＳｉＯ2 膜３２をエッチングマスクとしてＳｉ基板３１のＲＩＥを実施し、液体流路７となる溝を形成する。このＲＩＥでは、上述のようにＳｉの結晶方向に依存せず、マスクされている部分以外を均等に厚さ方向にエッチングすることができる。図６は、ＲＩＥ実施時のＳｉ基板における液体流路７付近の破断斜視図である。図５に示したようなＳｉＯ2 膜３２をエッチングマスクとして用いることによって、図５に示すように平面的に複雑な構造の液体流路７であっても、深さ方向にエッチングすることができ、図６に示すように一様な深さの溝として液体流路７を形成することができる。
【００４１】
特に液体流路７の加工精度は、液体の噴射特性に大きく影響する。湿式異方性エッチングでは、平面的に矩形状のパターンについては精度よく加工できるものの、図５に示すように平面的に複雑なパターンでは精度よく加工できない。本発明で用いるＲＩＥは、複雑なパターンであっても精度よく加工でき、所望の噴射特性を有する液体流路７を精度よく形成することができる。また、湿式異方性エッチングのように、平面的な大きさによって加工深さが制限されることはなく、任意の加工深さを得ることができる。
【００４２】
このＲＩＥによる加工によって、共通液室５の部分も液体流路７と同じ深さだけＳｉ基板３１の厚さ方向にエッチングされる。図４（Ｆ）における加工時に共通液室５を小さく形成しておいたので、このＲＩＥによって所定の大きさとなる。
【００４３】
最後に図４（Ｉ）において、ＳｉＯ2 膜３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去して液体流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。図７は、本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。図４に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基板３１には、多数の液体流路基板に対応して、前方絞り４１、後方絞り４２を有する液体流路７となる溝や、共通液室５および液体供給口４となる貫通孔が形成されている。
【００４４】
一方、別の工程によって素子基板２が多数形成された別のＳｉ基板が形成される。素子基板２には、各液体流路７に対応したエネルギー変換素子と、そのエネルギー変換素子に電気エネルギーを供給するための配線と、必要に応じて駆動回路などが形成されている。エネルギー変換素子として、ここでは発熱抵抗体を用いることとするが、これに限られるものではない。また、これらの保護層として、例えばポリイミド等からなる厚膜層３が形成される。厚膜層３は、発熱抵抗体上の部分は除去される。なお、発熱抵抗体上には別途保護膜などが形成されている。
【００４５】
上述のようにして多数の液体流路基板１が形成されたＳｉ基板３１と、別途多数の素子基板２が形成された別のＳｉ基板とを位置合わせして接合する。この接合によって液体流路基板１と素子基板２上の厚膜層３によって液体流路７が形成される。２枚の基板を接合後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離される。このとき、液体流路７の配列されている部分では、図７に破線で示すノズルダイシング位置においてダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノズル９となる。ノズル９は、Ｓｉ基板３１のＲＩＥ加工により液体流路７となる溝を形成しているので、上述のように矩形状となる。
【００４６】
図８は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態を示す斜視図、図９は、同じくＡ断面図である。図中、図１ないし図３、図１９、図２０と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。４３は凹部である。この第２の実施の形態では、液体流路７の断面積をさらに大きくして流路抵抗を低減した例を示している。また、その際に共通液室５の液体流路７側に段差部１０を形成している。
【００４７】
凹部４３は、液体流路７として形成された断面が略矩形状の溝の底部に、液体流路の方向に延在するように形成されている。＜１００＞面を有するＳｉ基板に湿式異方性エッチングにて形状を形成した後、ＲＩＥ加工を行うと、加工された溝内に湿式異方性エッチングにて形成した形状がそのまま残る。これを利用し、液体流路基板１となるＳｉ基板に湿式異方性エッチングにて液体流路７を形成する位置に凹部４３の形状を形成した後、ＲＩＥ加工を行うことにより、液体流路７の底部に凹部４３の形状を形成している。
【００４８】
この凹部４３は、液体流路７内の体積を大きくしている。これによって、発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長する空間を広げ、気泡がノズル９側あるいは共通液室５側にはみ出すのを抑制でき、液滴の噴射特性を安定させることができる。また、液体流路７の断面積を大きくしており、流路抵抗を低減することができる。これによって、液体の再供給特性を向上させるとともに、エネルギー効率を改善することができる。
【００４９】
特に高解像度化を図る場合、上述の第１の実施の形態でも説明したように、液体流路７をＲＩＥ加工によって形成することにより、任意の深さの断面が矩形状の溝として形成することができる。しかし、１回のＲＩＥ加工によって液体流路７内の体積を大きくすると、ノズル９の開口面積も大きくなってしまう。そのため、別工程によって凹部４３となる形状を先に形成しておくことによって、ＲＩＥ加工で液体流路７の底部に凹部４３を形成することができる。これにより、ノズル９の開口面積を変更せずに液体流路内の体積を大きくし、吐出させるべき液滴量を十分確保することができる。そのため、本発明の液体噴射記録装置は、高解像度化に対応することが可能である。
【００５０】
この凹部４３は、湿式の異方性エッチングによって形成することができる。この場合、断面形状が略三角形あるいは略台形の溝状に形成される。この場合、端部は斜面として形成される。ノズル９へ向けた斜面は、図９からもわかるようにノズル９に向かって図中の上下方向に先絞り構造を提供することができる。これによって、前方絞り４１とともに、気泡成長時の圧力をノズル９に集中させることができる。また後方絞り４２とともに、液体流路７の共通液室５側でも図９中の上下方向に絞る構造を提供している。これによって、発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液室５側へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向くようにして、エネルギー効率を向上させている。また、他の液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等を低減している。
【００５１】
図２１において説明したように、マニホールド１１を接着剤１２によって液体流路基板１に接着する工程において、ノズル９が開口している面（ノズル面）から液体供給口４間での距離ｂが小さいと接着剤１２が液体供給口４から内部に侵入し、場合によっては吐出不良を引き起こすことがある。そのため、距離ｂは所定以上の長さを確保する必要がある。共通液室５の側面の角度はＳｉ基板の結晶方向と湿式異方性エッチングを用いることによって決定されており、ノズル９から共通液室５間での距離も決まってしまう。
【００５２】
上述の第１の実施の形態で示した例では、湿式の異方性エッチングによって形成された共通液室５から個別の液体流路７に直接接続されているため、液体流路７の流路長は長くなりがちである。そのため、液体流路７における流路抵抗が増大し、液体の再供給特性が悪化して印字周波数（印字速度）が低下したり、エネルギー効率が低下する懸念がある。
【００５３】
液体流路７における流路抵抗を下げるためにはエッチング深さを深くするか、あるいは距離を短くすることが考えられる。まずエッチング深さを深くする場合、上述のように１回のＲＩＥ加工によって形成できる深さは一定であるため、噴射特性に大きな影響を及ぼすノズル９の形状（面積）を変えることとなり、大きな制約を受ける。この制約の範囲内では深さ方向の変更で流路抵抗を格段に下げることはできない。また、液体流路７の距離を短くする場合、共通液室５をノズル９側に移動させることになり、上述のようにノズル面から液体供給口４間での距離ｂが短くなって、マニホールド１１の接着工程において接着剤１２による流路の閉塞が問題となる。
【００５４】
この第２の実施の形態では、例えば２回の湿式異方性エッチングを行い、２回目の湿式異方性エッチングによって上述のように液体流路７内に凹部４３を形成することができる。このとき、凹部４３とともに、液体流路７と共通液室５をエッチング深さの深い段差部１０を介して連通させている。そのため、個別の液体流路７の共通液室側の端部から共通液室５に至る流路を広くすることができ、この段差部１０による流路抵抗を小さく抑えることができる。これによって、液体供給口４とノズル面との距離ｂを確保し、図２１に示すようにマニホールド１１を接着剤１２により接着する接着工程において、接着剤１２が液体供給口４から内部へ侵入し、それに起因する吐出不良を回避することができる。そのため、製造時の歩留まりを向上することができる。また、液体流路７の流路長ａを短くし、液体流路７間での流路抵抗を小さくすることができるので、液体の再供給特性を向上させ、印字速度を高めることが可能となる。
【００５５】
ここでは、凹部４３を段差部１０の形成と同時に第２の湿式異方性エッチングで形成し、ノズル９へ向けた斜面を形成している。しかしこれに限らず、凹部４３と段差部１０とを別工程で形成してもよい。エッチング方法も任意であって、液体流路７とは別のＲＩＥ加工により形成することも可能である。
【００５６】
この第２の実施の形態における液体噴射記録装置では、図９に示すように液体流路７は段差部１０を介して共通液室５と連通する。このときの液体の流路は直線的である。また、液体流路７には前方絞り４１と後方絞り４２が設けられている。さらに、発熱抵抗体８上の空間は凹部４３によって図中の上下方向に広げられており、相対的に前方絞り４１および後方絞り４２の部分では図中の上下方向にも絞られた構造となっている。
【００５７】
なお、前方絞り４１および後方絞り４２の構成は、上述の第１の実施の形態と同様である。すなわち、後方絞り４２は、共通液室５側ではノズル９へ向けて徐々に絞るような構造としている。これによって、液体が共通液室５から段差部１０を介して発熱抵抗体８上へ流れ込む際の抵抗を小さくし、液体の供給性能を低下させないようにしている。また、ノズル９側は液体の流れ方向に対してほぼ直交する方向に突出した構造とし、発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液室５側へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向くようにしている。これによって、気泡成長時の圧力を効率よく利用し、エネルギー効率を向上させている。また、他の液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等を低減している。これらの機能は、凹部４３の共通液室５側の端部の斜面によってさらに改善される。
【００５８】
また前方絞り４１は、ノズル９へ向けて絞った構造としている。これによって、発熱抵抗体８上に発生する気泡成長時の圧力をノズル９に集中させることができる。これによってエネルギー効率を向上させ、さらにノズル９から吐出される液滴の飛翔速度を増加させて安定した記録を可能にし、高画質を維持することができる。これらの機能は、凹部４３のノズル９側の端部の斜面によってさらに改善される。
【００５９】
なおこの実施の形態においても、前方絞り４１および後方絞り４２の形状は図示した形状に限られるものではなく、任意に設定することが可能である。また、必要がなければ前方絞り４１および後方絞り４２の一方および両方を設けずに構成してもよい。
【００６０】
ノズル９は、Ｓｉ基板３１のＲＩＥ加工により液体流路７となる溝を形成しているので、図８に示すように矩形状となる。図８に示したように個々の液体噴射記録装置が切り出された後、ノズル９が開口している面（ノズル面）に対して表面処理を施すことがある。例えば表面処理液中に液体噴射記録装置のノズル面を浸漬して、ノズル面に表面処理液を付着させる。このとき、従来のようにノズル９の形状が三角形である場合よりも、本発明のようにノズル９が矩形状である方が、ノズル９の周囲に均一な表面処理液の膜を形成することができるという利点もある。
【００６１】
このような構成の液体噴射記録装置において、液体供給口４から供給された液体は、共通液室５から段差部１０を介して液体流路７へと供給される。このとき、凹部４３の共通液室５側の斜面と後方絞り４２による絞り部を通過して発熱抵抗体８上へと供給される。そして発熱抵抗体８の発熱によって液体が加熱され、液体中に気泡が発生する。この発生した気泡の成長時の圧力によって、凹部４３のノズル９側の斜面と前方絞り４１で３方から絞られたノズル９から液体が吐出される。
【００６２】
図１０は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における具体的な流路構造の説明図である。図１０（Ａ）は液体流路基板１に形成した１本分の液体流路７の平面図、図１０（Ｂ）は１本分の液体流路７の断面図、図１０（Ｃ）はノズル９の正面図、図１０（Ｄ）は図１０（Ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図である。
【００６３】
液体流路７は、ＲＩＥによって高さｈ＝１５μｍの溝として形成され、幅ｉ＝２６μｍの区間が長さｃ＝１５０μｍだけ設けられ、その前後に前方絞り４１および後方絞り４２が形成されている。ノズル９側の前方絞り４１は、長さｂ＝８μｍの間に幅を徐々に狭め、ｇ＝１４μｍまで絞っている。そして絞った幅のまま、長さａ＝１８μｍだけの流路を形成し、そのまま開放してノズル９としている。ノズル９の開口寸法は、ｇ＝１４μｍ、ｈ＝１５μｍである。後方絞り４２は、まずノズル９側において、長さｄ＝５μｍの間に幅をｊ＝５μｍだけ狭め、流路幅ｋ＝１６μｍとしている。この幅の流路を長さｅ＝１０μｍだけ形成した後、後方絞り４２の共通液室５側の絞りとして、長さｆ＝１０μｍで幅を５μｍずつ広げ、液体流路７の共通液室５側の開口幅をｌ＝２６μｍとしている。なお、この後方約ｍ＝５μｍの位置から湿式異方性エッチングによる段差部１０の斜面が形成されている。
【００６４】
液体流路７に設けられた凹部４３は、液体流路７の幅ｉ＝２６μｍで形成された部分に設けられており、前方絞り４１の共通液室５側にｎ＝５μｍの位置から、後方絞り４２のノズル９側にｒ＝１０μｍの位置まで設けられている。その幅はｓ＝２２μｍであり、液体流路７の側壁からそれぞれｚ＝２μｍの位置に形成されている。この凹部４３は湿式異方性エッチングの特性によって決定される角度５４．７゜の斜面により構成され、高さｔ≒１５．５μｍである。この凹部４３のノズル９側の斜面が前方絞り４１と協働してノズル９へ向けて流路を絞っている。また、共通液室５側の斜面が後方絞り４２と協働して液体流路７内に発生する圧力が共通液室５へ伝播しないようにしている。
【００６５】
素子基板２側に形成される発熱抵抗体８の発熱部分は、この例では凹部４３のノズル９側の端部からｏ＝３０μｍ、共通液室５側の端部からｑ＝２５μｍの位置に形成されている。発熱抵抗体８の発熱部分の大きさは、長さｐ＝８０μｍ、幅ｖ＝１６μｍである。また、素子基板２上に形成する厚膜層３の厚さはｙ＝８μｍとした。この厚膜層３は、発熱抵抗体８の発熱部分よりも流路方向でノズル９側にｕ＝３μｍ、共通液室５側にｗ＝３μｍ大きく、幅も２μｍずつ大きいｘ＝２０μｍの部分だけ除去した。なお、この厚膜層３の除去部分は、発熱抵抗体８で発生する熱を液体に効率よく伝達するためと、発熱抵抗体８上で形成される気泡の形状を整形するためのものである。
【００６６】
このような形状の液体流路７の断面は、発熱抵抗体８の発熱部分の上部で、図１０（Ｄ）に示すような形状となる。
【００６７】
図１１は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における別の具体的な流路構造の説明図である。図１１（Ａ）は液体流路基板１に形成した１本分の液体流路７の平面図、図１１（Ｂ）は１本分の液体流路７の断面図、図１１（Ｃ）はノズル９の正面図、図１１（Ｄ）は図１１（Ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図である。上述のように、前方絞り４１および後方絞り４２は、その一方および両方を形成しない構成も可能である。この具体例では、前方絞り４１を形成しない構成例を示した。各部の寸法は、ノズル９付近を除き、図１０に示した例と同様である。
【００６８】
この例では、液体流路７の幅ｉ＝２６μｍの区間がノズル９から後方絞り４２まで、ｃ＝１６０μｍ設けられ、そのままノズル９として開口している。ノズル９の開口寸法は、ｉ＝２６μｍ、ｈ＝１５μｍである。凹部４３は、ノズル９からｎ＝１５μｍの位置から設けられており、その大きさおよび形状は図１０と同様である。なお、発熱抵抗体８および発熱抵抗体８上の厚膜層３の除去部分は、凹部４３に対して図１０と同じ位置関係となるように形成している。
【００６９】
この例では前方絞り４１を設けていない。しかし、凹部４３のノズル９側の斜面が前方絞り４１と同様の機能を果たし、液滴の飛翔特性を向上させることができる。
【００７０】
なお、上述の具体例における各寸法は、適宜変更されうるものである。また、上述のように厚膜層３は、素子基板２の表面に形成された半導体集積回路が液体に浸食されるのを防げればよいので、膜厚を薄くし、さらには厚膜層３を設けないで構成することが可能である。この場合、発熱抵抗体８の発熱部分に設けた厚膜層３の除去による凹部は、ほとんどないかあるいは存在しない場合もある。
【００７１】
図１２、図１３は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。図中、図２２と同様の部分には同じ符号を付している。３４はＳｉＯ2 膜、３５はＳｉＮ膜である。図１２（Ａ）に示す液体流路基板１となるＳｉ基板３１に対して、図１２（Ｂ）において熱酸化法により第１の耐エッチング性マスキング層としてＳｉＯ2 膜３２を形成する。図１２（Ｃ）において、ＳｉＯ2 膜３２のノズルを含む液体流路７となる部分および共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ基板３１の結晶方位は＜１００＞面である。図１４は、ＳｉＯ2 膜３２のパターンの一例を示す平面図である。図中、５１は前方絞り形状、５２は後方絞り形状である。この第２の実施の形態では、ＳｉＯ2 膜３２によるマスクパターンとして、図１４に示すように、共通液室５および段差部１０となる部分と液体流路７となる部分は連結しており、液体流路７の段差部１０との接続部分付近に後方絞り形状５２を、またノズル９となる部分の手前付近に前方絞り形状５１を設け、ノズル９となる位置の液体流路７を狭めたパターンとしている。
【００７２】
続いて図１２（Ｄ）に示すように、減圧ＣＶＤ法により第２の耐エッチング性マスキング層としてＳｉＮ膜３３を形成する。このとき形成するＳｉＮ膜３３の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。このＳｉＮ膜３３に対して、図１２（Ｅ）において、共通液室５および段差部１０となる部分と、液体流路７中に設ける凹部となる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。図１５は、ＳｉＮ膜３３のパターンの一例を示す平面図である。図中、５３は凹部パターンである。このＳｉＮ膜３３は、液体流路７中に凹部４３となる深さ方向の形状を形成するための予備加工を行うためのマスクとなるものであり、凹部パターン５３の部分のＳｉＮ膜３３を除去しておく。またこの例では、凹部４３とともに段差部１０を形成するので、共通液室５および段差部１０となる部分が除去されている。
【００７３】
続いて図１２（Ｆ）に示すように、減圧ＣＶＤ法により耐Ｈ3 ＰＯ4 エッチング保護膜（第３の耐エッチング性マスキング層）となるＳｉＯ2 膜３４を形成する。このとき形成するＳｉＯ2 膜３４の厚さは、例えば５００ｎｍ程度とすることができる。このＳｉＯ2 膜３４に対して、図１２（Ｇ）において、ホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。このＳｉＯ2 膜３４は、ＳｉＮ膜３３を覆う程度に形成する。
【００７４】
続いて図１２（Ｈ）に示すように、減圧ＣＶＤ法により第４の耐エッチング性マスキング層となる第２のＳｉＮ膜３５を形成する。このとき形成するＳｉＮ膜３５の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。このＳｉＮ膜３５に対して、図１３（Ａ）において、共通液室５となる領域をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする。図１６は、ＳｉＮ膜３５のパターンの一例を示す平面図である。図中、５４は共通液室パターンである。このＳｉＮ膜３５は、共通液室５となる部分のみが除去され、共通液室パターン５４が形成される。このとき、ＳｉＮ膜３５を除去する領域は、実際の共通液室５の寸法よりも所定量だけ小さく設定しておくとよい。
【００７５】
続いてこのＳｉＮ膜３５をエッチングマスクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッチングを実施する。このエッチングは、図１３（Ｂ）に示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は液体供給口４となる。この加工は従来と同様の湿式の異方性エッチングである。上述のように、ＳｉＮ膜３５の寸法を所定量だけ小さく設けているので、ここで形成される共通液室５は、所定量だけ小さく形成される。また、加工された貫通孔は、湿式異方性エッチングの特性から側壁は所定の角度を有した斜面として形成される。ここではＳｉ基板３１の一方の面から加工を行っているので、液体供給口４へ向かって断面積が小さくなる貫通孔が形成される。ここで用いる湿式異方性エッチングは、ＲＩＥに比べて加工速度が速く、Ｓｉ基板３１を貫通させるような加工深さの深い加工には適している。
【００７６】
続いて図１３（Ｃ）に示すようにＳｉＮ膜３５を燐酸水溶液により選択的にエッチング除去する。このとき、耐Ｈ3 ＰＯ4 エッチング保護膜となるＳｉＯ2 膜３４があるため、その下のＳｉＮ膜３３は浸食されない。
【００７７】
次に図１３（Ｄ）に示すように、ＨＦ溶液でＳｉＯ2 膜３４を選択的にエッチング除去する。続いて図１３（Ｅ）において、ＳｉＮ膜３３をエッチングマスクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液による湿式異方性エッチングを実施する。この湿式異方性エッチングでは、貫通させずに所望の深さだけの加工を行う。加工深さは例えば２００μｍ程度とすることができる。ただし、仕上がり深さよりは浅く設定しておく。図１５に示したように、ＳｉＮ膜３３は、共通液室５および段差部１０となる部分が除去されているので、共通液室５の側壁部分に所定の深さの段差部１０を形成することができる。また、ＳｉＮ膜３３の液体流路７中の凹部となる部分が除去されているので、液体流路７中に設ける凹部４３となる部分もエッチングされて、液体流路７の深さ方向の形状が形成される。図１７は、２回目の湿式異方性エッチング実施時のＳｉ基板における液体流路７となる部分付近の破断斜視図である。ただし、図１７では耐エッチング性マスキング層は省略している。図１５に示したように、凹部パターン５３は長方形状のパターンとして形成しておくことができる。このようなパターンが形成されたＳｉＮ膜３３をエッチングマスクとして用いて湿式異方性エッチングを行うことにより、図１７に示すような立体形状の凹部４３が形成される。
【００７８】
続いて図１３（Ｆ）において、ＳｉＮ膜３３を燐酸溶液により選択的にエッチング除去する。続いて図１３（Ｇ）において、ＳｉＯ2 膜３２をエッチングマスクとしてＳｉ基板のＲＩＥ加工を実施する。このときの加工深さは、例えば２０μｍ程度とすることができる。このＲＩＥ加工では、上述のようにＳｉの結晶方向に依存せず、マスクされている部分以外を均等に厚さ方向にエッチングすることができる。すなわち、図１４に示したマスクパターン形状に従って液体流路７となる断面が略矩形状の溝を形成するとともに、それまでの工程で形成されている形状もそのまま加工深さだけエッチングされる。そのため、図１３（Ｅ）の工程で液体流路７中となる位置に形成した凹部はほぼそのまま液体流路７となる溝の底部に凹部４３の形状をほぼ維持して形成される。
【００７９】
液体流路７の加工精度は、液体の噴射特性に大きく影響する。湿式異方性エッチングでは、平面的に矩形状のパターンについては精度よく加工できるものの、図１４に示すように平面的に複雑なパターンでは精度よく加工できない。本発明で用いるＲＩＥは、複雑なパターンであっても精度よく加工でき、所望の噴射特性を有する液体流路７を精度よく形成することができる。また、湿式異方性エッチングのように、平面的な大きさによって加工深さが制限されることはなく、任意の加工深さを得ることができる。逆に、ＲＩＥでは深さ方向には任意の形状に加工できない。そのため、深く形成する部分については前工程において例えば図１７に示すように精確に凹部４３を形成しておくことによって、深さ方向についても所定のパターンを精確に形成することができる。このようにして、３次元的な構造を有する液体流路７を形成することが可能となる。
【００８０】
また、このＲＩＥによる加工によって、段差部１０もエッチングされてさらに深い段差となり、共通液室５の部分も容量が増加する。図１３（Ｂ）や図１３（Ｅ）における加工時に共通液室５を小さく、また段差部１０を浅く形成しておけば、このＲＩＥによって所定の大きさとなる。
【００８１】
最後に図１３（Ｈ）において、ＳｉＯ2 膜３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去して液体流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。図１８は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。図１２、図１３に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基板３１には、多数の液体流路基板に対応して、前方絞り４１、後方絞り４２、凹部４３を有する液体流路７となる溝や、共通液室５および液体供給口４となる貫通孔、液体流路７と共通液室５との接続部となる段差部１０などが形成されている。このように、ＲＩＥ加工によって平面的に複雑な構造の液体流路７であっても形成することができ、また湿式異方性エッチングとＲＩＥ加工を組み合わせることによって深さ方向に凹凸を有する構造であっても形成することができる。
【００８２】
一方、別の工程によって素子基板２が多数形成された別のＳｉ基板が形成される。素子基板２には、各液体流路７に対応したエネルギー変換素子と、そのエネルギー変換素子に電気エネルギーを供給するための配線と、必要に応じて駆動回路などが形成されている。エネルギー変換素子として、ここでは発熱抵抗体を用いることとするが、これに限られるものではない。また、これらの保護層として、例えばポリイミド等からなる厚膜層が形成される。厚膜層は、発熱抵抗体上の部分は除去される。なお、発熱抵抗体上には別途保護膜などが形成されている。
【００８３】
上述のようにして多数の液体流路基板１が形成されたＳｉ基板３１と、別途多数の素子基板２が形成された別のＳｉ基板とを位置合わせして接合する。この接合によって液体流路基板１と素子基板２上の厚膜層３によって液体流路７が形成される。２枚の基板を接合後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離される。このとき、液体流路７の配列されている部分では、図１８に破線で示すノズルダイシング位置においてダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノズル９となる。
【００８４】
その後、個別に分離された液体噴射記録装置は、ヒートシンクなどの各種の部品が装着される。その一つとして、図２１にも示したように、マニホールド１１が装着される。このとき、上述のように段差部１０を形成して液体流路７を長くせずにノズル９の面から液体供給口４までの距離を確保しているので、流路抵抗を増大させずにマニホールド１１の接着面積を確保し、製造時の歩留まりを向上させることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、Ｓｉからなる液体流路基板を用い、噴射効率が高く、また高解像度化に対応可能な液体噴射記録装置を提供することが可能となり、このような液体噴射記録装置を、歩留まりよく製造することができる製造方法を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】  本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態におけるＡ断面図である。
【図３】  本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態における液体流路基板の一例の平面図である。
【図４】  本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図５】  本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＯ2 膜のパターンの一例を示す平面図である。
【図６】  ＲＩＥ実施時のＳｉ基板における液体流路７付近の破断斜視図である。
【図７】  本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。
【図８】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図９】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態におけるＡ断面図である。
【図１０】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における具体的な流路構造の説明図である。
【図１１】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における別の具体的な流路構造の説明図である。
【図１２】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図１３】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図（続き）である。
【図１４】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＯ2 膜３２のパターンの一例を示す平面図である。
【図１５】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＮ膜３３のパターンの一例を示す平面図である。
【図１６】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＮ膜３５のパターンの一例を示す平面図である。
【図１７】  ２回目の湿式異方性エッチング実施時のＳｉ基板における液体流路７となる部分付近の破断斜視図である。
【図１８】  本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。
【図１９】  従来の液体噴射記録装置の一例を示す斜視図である。
【図２０】  従来の液体噴射記録装置の一例におけるＡ断面図である。
【図２１】  マニホールドが装着された液体噴射記録装置の一例を示す断面図である。
【図２２】  従来の液体噴射記録装置における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２３】  従来の液体噴射記録装置における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１…液体流路基板、２…素子基板、３…厚膜層、４…液体供給口、５…共通液室、６…バイパス流路、７…液体流路、８…発熱抵抗体、９…ノズル、１０…段差部、１１…マニホールド、３１…Ｓｉ基板、３２…ＳｉＯ2 膜、３３…ＳｉＮ膜、３４…ＳｉＯ2 膜、３５…ＳｉＮ膜、４１…前方絞り、４２…後方絞り、４３…凹部、５１…前方絞り形状、５２…後方絞り形状、５３…凹部パターン、５４…共通液室パターン。
【図１】
0003659303.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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