(57)【要約】【課題】インク供給口を形成するのに有利な記録ヘッドを提供する。【解決手段】基板の第１面に設けられ、記録媒体に対して記録を行うための記録部と、前記基板の前記第１面から前記第１面と対向する第２面まで貫通して設けられ、前記記録部にインクを供給するためのインク供給口と、を有する記録ヘッドの製造方法であって、前記基板の少なくとも前記第２面及び側面を覆い、前記インク供給口の配される位置に対応した開口を有する第１の保護膜を形成する工程と、前記基板の前記第１面の側に前記記録部を形成する工程と、前記第１の保護膜のうちの前記基板の前記側面を覆う部分と、前記記録部と、を覆う第２の保護膜を形成する工程と、前記第１の保護膜の前記開口を介して前記第２面の側からエッチングを行うことにより、前記基板の一部を除去する工程と、を有し、前記第１の保護膜と前記基板との結合力は、前記第２の保護膜に含まれる材料の前記基板との結合力よりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１面に設けられ、記録媒体に対して記録を行うための記録部と、前記基板の前記第１面から前記第１面と対向する第２面まで貫通して設けられ、前記記録部にインクを供給するためのインク供給口と、を有する記録ヘッドの製造方法であって、
前記基板の少なくとも前記第２面及び側面を覆い、前記インク供給口の配される位置に対応した開口を有する第１の保護膜を形成する工程と、
前記基板の前記第１面の側に前記記録部を形成する工程と、
前記第１の保護膜のうちの前記基板の前記側面を覆う部分と、前記記録部と、を覆う第２の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜の前記開口を介して前記第２面の側からエッチングを行うことにより、前記基板の一部を除去する工程と、を有し、
前記第１の保護膜と前記基板との結合力は、前記第２の保護膜に含まれる材料の前記基板との結合力よりも大きい、
ことを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１の保護膜のうちの前記基板の前記第２面を覆う部分の一部を除去することで、前記開口を設ける、
ことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１の保護膜を形成する工程では、前記第１の保護膜が前記基板の前記第１面を覆うように前記第１の保護膜を形成し、
前記記録部を形成する工程では、前記基板の前記第１面の少なくとも一部が露出するように前記第１の保護膜に開口を形成し、当該開口に前記記録部を形成する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１の保護膜は無機材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第２の保護膜は有機材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板の一部を除去する工程はウェットエッチングで行う、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記ウェットエッチングは異方性ウェットエッチングを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
シリコン基板の第１面の側に設けられ、記録媒体に対して記録を行うための記録部と、前記シリコン基板の前記第１面から前記第１面と対向する第２面まで貫通して設けられ、前記記録部にインクを供給するためのインク供給口と、を有する記録ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の少なくとも前記第２面及び側面を覆い、前記インク供給口の配される位置に対応した開口を有する、シリコン酸化膜を含む第１の保護膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記第１面の側に前記記録部を形成する工程と、
前記第１の保護膜のうちの前記シリコン基板の前記側面を覆う部分と、前記記録部と、を覆い、有機材料を含む第２の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜の前記開口を介して前記第２面の側からエッチングを行うことにより、前記シリコン基板の一部を除去する工程と、を有する、
ことを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
基板の第１面の側に設けられ、記録媒体に対して記録を行うための記録部と、
前記基板の前記第１面から前記第１面と対向する第２面まで貫通して設けられ、前記記録部にインクを供給するためのインク供給口と、
前記基板の少なくとも前記第２面と側面とを覆いつつ前記インク供給口が露出するように開口を有する保護膜と、を備え、
前記保護膜のうち、前記第２面を覆う部分と前記側面を覆う部分とは同一の材料で構成され、連結されている、
ことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項１０】
前記保護膜は、さらに前記基板の前記第１面を覆いつつ前記記録部が露出するように開口を有している、
ことを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の記録ヘッドと、
記録データに基づいて前記記録ヘッドを駆動する記録ヘッドドライバと、を備える、
ことを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッド及びその製造方法、記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等のインクジェット方式の記録装置は記録ヘッドを備えており、当該記録ヘッドは、記録媒体に対して記録を行うための記録部と、当該記録部にインクを供給するためのインク供給口と、を有する。
【０００３】
特許文献１には、記録部が設けられた基板の第１面と、基板の側面とを覆うように樹脂により保護膜を形成した後に、基板の第２面にインク供給口を形成する記録ヘッドの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２７３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法によると、インク供給口をエッチングで形成する際のエッチング液が基板と樹脂との界面に侵入することにより、当該界面付近において基板が損傷するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、インク供給口を形成するのに有利な記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの側面は記録ヘッドの製造方法にかかり、前記記録ヘッドの製造方法は、基板の第１面に設けられ、記録媒体に対して記録を行うための記録部と、前記基板の第２面に設けられ、前記記録部にインクを供給するためのインク供給口と、を有する記録ヘッドの製造方法であって、前記基板の少なくとも前記第２面及び側面を覆う第１の保護膜を形成する第１工程と、前記基板の前記第１面に前記記録部を形成する第２工程と、前記第１の保護膜のうちの前記基板の前記側面を覆う部分を覆いつつ前記記録部を覆う第２の保護膜を形成する第３工程と、前記基板の前記第２面に前記インク供給口が形成されるように、前記第１の保護膜のうちの前記基板の前記第２面を覆う部分の一部と前記基板の一部とを除去する第４工程と、を有し、前記第１の保護膜と前記基板との結合力は、前記第２の保護膜と前記基板とを接着させたと仮定したときの前記第２の保護膜と前記基板との結合力よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インク供給口を形成するのに有利な記録ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】記録装置の構成例を説明する図。
【図２】記録ヘッドの製造方法の例を説明する図。
【図３】エッチング装置の構成例およびエッチング方法の例を説明する図。
【図４】記録ヘッドの製造方法の参考例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（記録装置の構成）
図１を参照しながら、インクジェット方式の記録装置の構成例を述べる。記録装置は、例えば、記録機能のみを有するシングルファンクションプリンタでもよいし、記録機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能等の複数の機能を有するマルチファンクションプリンタでもよい。また、記録装置は、カラーフィルタ、電子デバイス、光学デバイス、微小構造物等を所定の記録方式で製造する製造装置をも含みうる。
【００１１】
図１の（Ａ）は、記録装置ＰＡの外観構成の一例を示す斜視図である。記録装置ＰＡは、インクを吐出して記録を行う記録ヘッド３をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させて記録を行う。記録装置ＰＡは、プリント用紙などの記録媒体Ｐを、給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送する。記録装置ＰＡは、その記録位置において記録ヘッド３から記録媒体Ｐにインクを吐出することにより記録を行う。
【００１２】
キャリッジ２には、記録ヘッド３の他、例えば、インクカートリッジ６が搭載される。インクカートリッジ６は、記録ヘッド３に供給するインクを貯留する。インクカートリッジ６は、キャリッジ２に対して着脱自在になっている。また、記録装置ＰＡは、カラー記録が可能である。そのため、キャリッジ２には、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクをそれぞれ収容する４つのインクカートリッジが搭載されている。これら４つのインクカートリッジは、それぞれ独立して着脱可能である。
【００１３】
記録ヘッド３は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用しており、電気熱変換体（ヒータ）を備えている。ヒータは、インク吐出口（ノズル）に対応して設けられ、当該ヒータには記録信号にしたがうパルス電圧が印加される。パルス電圧が印加されたヒータは熱を発生し、それによってインク内で気泡が生じ、当該ヒータに対応するノズルからインクが吐出される。
【００１４】
図１の（Ｂ）は、記録装置ＰＡのシステム構成を例示している。記録装置ＰＡは、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＲＡＭ１７０３及びゲートアレイ１７０４を有する。インターフェース１７００には記録信号が入力される。ＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ＲＡＭ１７０３は、前述の記録信号や記録ヘッド１７０８に供給された記録データ等、各種データを保存する。ゲートアレイ１７０４は、記録ヘッド１７０８に対する記録データの供給制御を行い、また、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３の間のデータ転送の制御を行う。
【００１５】
また、記録装置ＰＡは、記録ヘッドドライバ１７０５、並びにモータドライバ１７０６及び１７０７、搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０をさらに有する。キャリアモータ１７１０は記録ヘッド１７０８を搬送する。搬送モータ１７０９は記録媒体を搬送する。記録ヘッドドライバ１７０５は記録ヘッド１７０８を駆動する。モータドライバ１７０６及び１７０７は搬送モータ１７０９及びキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動する。
【００１６】
インターフェース１７００に記録信号が入力されると、この記録信号は、ゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１の間で所定の形式の記録データに変換されうる。この記録データにしたがって各機構が所望の動作を行い、このようにして上述の記録が為される。
【００１７】
（記録ヘッドの製造方法）
図２及び図３を参照しながら、記録ヘッドＰＨの製造方法を述べる。図２は、記録ヘッドＰＨの製造方法をいくつかの工程ごとに例示している。まず、図２の（Ｊ）を参照しながら、記録ヘッドＰＨの構造を説明する。
【００１８】
記録ヘッドＰＨは、シリコン基板等の基板３１の第１面（上面）の側に設けられた記録部４０と、第１面から、それに対向する第２面（下面）まで貫通して設けられたインク供給口３８と、を備える。記録装置ＰＡは、記録部４０によって記録媒体に対して記録を行う。記録部４０には、インク供給口３８を介して、インクが供給される。記録部４０は、基板３１の第１面に配されたヒータ３３と、ノズル３６とインク供給口３８とを接続するインク流路を形成するオリフィスプレート３５と、該インク流路からのインクをヒータ３３の発熱に応じて吐出するノズル３６と、を有する。ヒータ３３は、ここでは２つ配された（又は２列で配列された）場合を例示したが、所定のピッチで配列されうる。また、記録ヘッドＰＨは、基板３１の少なくとも第２面と側面とを同一の材料で一体に覆う保護膜Ｆ１（第１の保護膜）を備え、保護膜Ｆ１のうち第２面を覆う部分と側面を覆う部分とは連結されている。また、保護膜Ｆ１は、インク供給口３８が露出するように開口を有する。
【００１９】
まず、図２の（Ａ）に例示されるように、基板３１の少なくとも側面及び第２面を覆う第１の保護膜Ｆ１が形成される。保護膜Ｆ１には、無機材料が用いられうる。例えば、基板３１がシリコンを含む場合には、保護膜Ｆ１には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のシリコン化合物が用いられうる。保護膜Ｆ１は、例えば、熱酸化処理やプラズマＣＶＤ法によって形成されうる。保護膜Ｆ１は、基板３１の第１面にも形成されてもよく、即ち、基板３１の全体に形成されてもよい。
【００２０】
保護膜Ｆ１には、後に形成される第２の保護膜Ｆ２との密着性が高い部材が用いられるとよい。例えば、保護膜Ｆ１に上述のシリコン化合物等の無機材料で構成され、保護膜Ｆ２に樹脂等の有機材料で構成される場合には、例えばシランカップリング剤が用いられうる。シランカップリング剤を用いると、無機材料と有機材料との密着性が向上し、その結合力が大きくなる。また、保護膜Ｆ１には、後のエッチング工程において用いられるアルカリ溶液に対する耐性が高い部材が用いられうる。例えば、保護膜Ｆ１には、ＯＨ基を含むシリコン酸化膜が好適に用いられうる。
【００２１】
次に、図２の（Ｂ）に例示されるように、基板３１の第１面の保護膜Ｆ１の上にレジストパターン２２が形成される。レジストパターン２２は、例えばフォトレジストを保護膜Ｆ１の上に形成した後に露光処理及び現像処理を行うことにより、保護膜Ｆ１のうち後の工程で除去されるべき部分が露出するように形成されうる。
【００２２】
次に、図２の（Ｃ）に例示されるように、保護膜Ｆ１のうちレジストパターン２２により露出された部分を除去するためのエッチングを行う。このエッチングは、基板３１の側面の保護膜Ｆ１が除去されないように為され、ここでは、基板３１の第１面の保護膜Ｆ１のうち周辺領域（外周領域）を除く領域の部分に対してエッチングが為される。
【００２３】
ここで、図３を参照しながら、上述のエッチングに用いるエッチング装置について述べる。図３（ａ）は、エッチング装置のチャンバー９の断面構成を模式的に示している。チャンバー９の内部には上部電極１０と下部電極１１とが互いに平行に配されており、また、チャンバー９の下部にはガス排気口１２が設けられている。下部電極１１を取り囲むようにインナーリング１３が配されており、また、その外側には下部支持リング１４が配されている。チャンバー９の上部には上部電極１０を取り囲むようにシールドリング１７が配されており、また、その外側には上下方向に移動が可能なシャフト１６が設けられている。シャフト１６には、エッチングを行う際に、その対象２１（ここでは、保護膜Ｆ１が形成された基板３１）の周辺領域をエッチングガスから遮蔽するためのシェルターリング１５が配されている。対象２１のエッチングを行う際には、シャフト１６が下に移動し、シェルターリング１５と下部支持リング１４とが接触し、シェルターリング１５が対象２１の周辺領域をエッチングガスから遮蔽する。また、上部電極１０はガス供給ライン１８が接続されており、エッチングを行う際には、エッチングガスが、上部電極１０からチャンバー９の中に供給される。上部電極１０は、チャンバー９の外部で、ブロッキングコンデンサ１９及びＲＦ電源２０に接続されており、エッチングのためのプラズマを発生させる。
【００２４】
図３（ｂ）は、対象２１に対する平面視におけるチャンバー９の断面図である。シェルターリング１５は、下部電極１１の上に配された対象２１（ここでは基板）よりも直径が小さい。よって、対象２１の周辺領域はエッチングガスから遮蔽されうる。なお、ここでは、ノッチを有する形状で対象２１を示し、オリフラを有する形状でシェルターリング１５を示している。これにより、当該ノッチは、シェルターリング１５によって適切に保護されうる。
【００２５】
図２の（Ｃ）では、エッチング処理を行っている際の様子を、上述のエッチング装置のシェルターリング１５と共に模式的に示している。ここで、基板３１の側面の保護膜Ｆ１をエッチングガス２３から保護するため（基板３１の側面の保護膜Ｆ１を残存させるため）、基板３１を、シェルターリング１５が基板３１の周辺領域をエッチングガス２３から遮蔽するようにチャンバー内に設置するとよい。なお、エッチング処理の際は、エッチングガス２３の斜め入射等の回り込みを防止するため、基板３１の第１面とシェルターリング１５との距離を小さくするとよく、例えば０．３ｍｍ以下にするとよい。なお、エッチングガスからの遮蔽の方法は、上述の態様に限られるものではなく、遮蔽すべき部分をフォトレジストで覆ってもよい。
【００２６】
また、この工程は異方性エッチングで為されうる。これにより、エッチングガス２３が基板３１に対して垂直に入射し、エッチングされるべき領域の制御が適切に為されうる。一方、この工程が等方性エッチングで為される場合、エッチングガス２３の回り込みが生じるため、エッチングされるべき領域の制御が難しい。
【００２７】
以上により、図２の（Ｄ）に例示されるように、基板３１の側面に保護膜Ｆ１を残存させつつ、基板３１の第１面の一部が露出するように保護膜Ｆ１による所望のパターンが形成される。
【００２８】
次に、図２の（Ｅ）に例示されるように、基板１１の第１面にヒータ３３が形成される。また、ここでは図示しないが、ヒータ３３を駆動するための駆動トランジスタ、これを制御するための制御部その他の回路、外部装置ないし機器に接続するための電極等がそれぞれ形成されうる。これらは、蒸着法、イオン注入法、パターニング等の公知の半導体製造プロセスを用いて形成されうる。
【００２９】
次に、図２の（Ｆ）に例示されるように、基板３１の第１面において、ヒータ３３が形成された部分を含む領域に、前述のインク流路を形成するための型材３４が形成される。この型材３４は、後に為される工程で除去される。型剤３４は、所望の高さおよびパターンのインク流路が形成されるように設けられればよい。
【００３０】
次に、図２の（Ｇ）に例示されるように、型材３４を覆うように、基板３１の上にオリフィスプレート３５が形成される。オリフィスプレート３５は、例えばスピンコート法等によってオリフィスプレート部材を塗布し、当該部材をフォトリソグラフィー技術によってパターニングすることにより得られうる。ここで、オリフィスプレート３５には、ヒータ３３に対応する位置にノズル３６が設けられる。また、ノズル３６を設ける面には、ドライフィルムのラミネート等によって撥水層が形成されてもよい。このようにして、記録部４０が形成されうる。
【００３１】
次に、図２の（Ｈ）に例示されるように、記録部４０を覆うように、基板３１の第１面及び側面を覆う第２の保護膜Ｆ２が形成される。保護膜Ｆ２には、後に為されるエッチング工程で用いられるアルカリ溶液に対して耐性の高いものが用いられ、例えば樹脂等の有機部材が用いられうる。なお、前述のとおり、シランカップリング剤を用いることにより、保護膜Ｆ１と保護膜Ｆ２とを適切に接着させることができる。
【００３２】
次に、図２の（Ｉ）に例示されるように、基板３１の第２面にインク供給口３８が形成される。例えば、まず、保護膜Ｆ１の一部を除去することで、保護膜Ｆ１に、インク供給口３８が形成される位置に対応する開口が設けられる。開口の形成は、レジストマスクを用いたエッチングによって為されうる。そして、当該開口を介して基板３１の第２面に対して異方性ウェットエッチングを行う。この工程で用いられうるエッチング液としては、例えばテトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）溶液等の強アルカリ溶液が挙げられる。なお、保護膜Ｆ１を形成する時に、インク供給口３８が形成される位置には保護膜Ｆ１の材料を配置しないことで、保護膜Ｆ１の、インク供給口３８が形成される位置に対応する開口を設けてもよい。
【００３３】
ここで、比較例として、図４を参照しながら、第１の保護膜Ｆ１を設けないでインク供給口３８を形成する場合について述べる。図４は、記録部４０が第１面に設けられた基板３１と、基板３１の第２面に形成されたＳｉＯ２膜３１’及びパターニングマスク２２’とを示している。ＳｉＯ２膜３１’及びパターニングマスク２２’の内側が、インク供給口が形成されるべき領域３８’となっている。また、保護膜Ｆが、記録部４０を覆うように基板３１の第１面及び側面に設けられている。基板３１と保護膜Ｆとが適切に接着していないときや保護膜Ｆが剥離しているときには、エッチング液による基板３１の侵食が基板３１と保護膜Ｆとの界面Ｋで生じ、基板３１に損傷をもたらしうる。
【００３４】
一方、上述の製造方法によると、第１の保護膜Ｆ１が基板３１の第２面及び側面を覆っていることによって上述の損傷は防止される。保護膜Ｆ１は、保護膜Ｆ１と基板３１との結合力が、保護膜Ｆ２と基板３１との結合力より大きいものが用いられうる。例えば無機材料は、有機材料に比べて、基板３１との結合力が大きい。特に、基板３１がシリコンを含む場合、シリコン酸化膜の結合力は、有機材料の結合力よりも大きい。また、前述のように保護膜Ｆ１と保護膜Ｆ２とが適切に接着する構成によると、保護膜Ｆ１及びＦ２並びに基板３１の３つ部材の結合力が大きく、上述の損傷が適切に防止される。また、エッチング液に対する耐性が強い保護膜Ｆ１を用いることにより、仮に、保護膜Ｆ１上に保護膜Ｆ２が適切に形成されていなかったとしても、この保護膜Ｆ１によって基板３１の損傷が効果的に防止される。
【００３５】
最後に、図２の（Ｊ）に例示されるように、保護膜Ｆ２及び型材４が除去される。型材４は、例えば溶解させ、ノズル３６ないしインク供給口３８から溶出させて除去されうる。型材４の溶解および溶出は、例えば遠紫外線（Ｄｅｅｐ  ＵＶ光）を用いた露光処理および現像処理によって為され、当該現像処理において、必要に応じて超音波浸漬を行うことによって型材４が適切に除去されうる。保護膜Ｆ２が有機材料を含んでいれば、当該保護膜Ｆ２の除去を容易に行うことができる。以上のようにして得られた記録ヘッドＰＨは、例えば、基板３１からダイシング等によって切り出され、各記録装置ＰＡに実装されうる。
【００３６】
上述の製造方法によると、基板３１との結合力が大きい第１の保護膜Ｆ１が、基板３１の第２面及び側面を覆うことにより、インク供給口３８を形成する工程において、基板３１と保護膜Ｆ１との界面における基板３１の侵食等の基板３１の損傷が防止される。また、保護膜Ｆ１との結合力が大きい第２の保護膜Ｆ２が、基板３１の第１面に設けられた記録部４０を覆いつつ基板３１の側面の保護膜Ｆ１を覆うことにより、基板３１と保護膜Ｆ１との界面における当該損傷がより適切に防止されうる。
【００３７】
以上、本発明は上述の内容に限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態によっても為されうる。なお、記録の概念には、文字、図形等、有意の情報を形成する場合のみならず、無意の情報を形成する場合をも含みうる。記録媒体には、例として記録用紙を例示したが、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、皮革等のようなインクを受容できるものであればよい。さらに、インクの概念は、一般的なインクのように、記録用紙の上に画像、模様、パターン等の形成する液体の他、例えば、インクに含まれる色剤の凝固または不溶化等のインクの処理に供される液体をも含みうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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