(57)【要約】【課題】  （１）基板の変形を抑え、吐出口の位置ズレを低減でき、（２）機械的強度の高く、ハンドリング及びマウント時の破損を回避できる、良好な印字を可能にする高精細且つ高速な記録を行うことが可能な長尺にできるインクジェット記録ヘッド及びその新規な作製方法を提供すること。【解決手段】  インクジェット記録ヘッドの作製方法において、（ａ）該基板裏面に、開口部を有するマスク層を形成する工程（ｂ）開口部よりエッチングを行い、開口部サイズよりも大きいサイズのエッチング底部を有する溝を形成する工程（ｃ）該溝から露出した基板をエッチングし、基板に貫通孔を形成すると共に、隣接する溝を連通し、梁と共通液室を形成する工程を含むことを特徴とする記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通液室と、インクを加熱して気泡を発泡させインクを吐出させる発熱抵抗体を有する基板と、該基板上に設けられた吐出口を有するオリフィスプレートを備え、該オリフィスプレートの吐出口から基板に対して垂直方向にインク液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの作製方法において、
（ａ）該基板裏面に、開口部を有するマスク層を形成する工程
（ｂ）開口部よりエッチングを行い、開口部サイズよりも大きいサイズのエッチング底部を有する溝を形成する工程
（ｃ）該溝から露出した基板をエッチングし、基板に貫通孔を形成すると共に、隣接する溝を連通し、梁と共通液室を形成する工程
を含むことを特徴とする記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項２】
工程（ａ）の前に、前記基板表面にパッシベイション層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項３】
工程（ａ）の前に、前記基板表面側に樹脂層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項４】
工程（ａ）の前に、前記基板表面側にオリフィスプレートを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項５】
工程（ａ）の前に、前記基板表面側に犠牲層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項６】
工程（ｂ）の溝は、反応性イオンエッチングで形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか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】
工程（ｂ）の溝は、炭素、塩素、硫黄、フッ素、酸素、水素、アルゴンのうちの何れかの原子、及び、それらより構成される分子よりなる反応性ガスの何れかを用いるエッチングにより形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか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】
工程（ｂ）の溝は、エッチングとエッチング保護膜形成の繰り返しで形成されることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項９】
工程（b）の溝底部は、隣接する溝どうしで一部が連通して形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１０】
エッチング保護膜形成ガス導入時間/（エッチングガス導入時間＋エッチング保護膜形成ガス導入時間）が３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１１】
工程（ｃ）のエッチングは、結晶異方性エッチングであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１２】
工程（ｃ）のエッチングは、アルカリ水溶液を用いる結晶異方性エッチングであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１３】
工程（ｃ）のエッチングは、ＫＯＨ、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ、ヒドラジンの何れかのエッチング溶液を用いることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１４】
工程（ｃ）の後に、パッシベイション層を基板裏面側より除去する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１５】
工程（ｃ）の後に、樹脂層を基板裏面側より除去する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１６】
前記基板は、シリコン単結晶体よりなることを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１７】
前記梁は、シリコン単結晶体よりなることを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１８】
前記梁は、基板下面に形成されることを特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項１９】
前記梁を構成する面の一つは、基板裏面と同一平面に形成されることを特徴とする請求項１乃至１８の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項２０】
前記梁を構成する二つの面は、シリコン結晶面の（１１１）面により形成されることを特徴とする請求項１乃至１９の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項２１】
前記共通液室を構成する面は、シリコン結晶面の（１１１）面より形成されることを特徴とする請求項１乃至２０の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項２２】
前記梁の断面形状は、略三角形形状であることを特徴とする請求項１乃至２１の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項２３】
基板裏面開口群よりなる幅（裏面総開口幅）が、基板表面開口幅よりも狭いことを特徴とする特徴とする請求項１乃至２２の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法により作製されるインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出させて被記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッド及びその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクを加熱して気泡を生成させ、この気泡の生成に基づいてインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行う、インクジェット記録方式（特開昭５４ー５１８３７に記載）は、高速記録が可能であり、また比較的記録品位も高く、低騒音であるという利点を有している。この方法はカラー画像記録が比較的容易であって、普通紙等にも記録でき、装置の小型化も容易であり、さらに、記録ヘッドにおける吐出口を高密度に配設することができるので、高解像度、高品位の画像を高速で記録することができるといった多くの優れた利点を有している。この方法を用いた記録装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等における情報出力手段として用いることができる。前記、記録装置の一例の概略を次に示す。
【０００３】
まず、図１４に示すように記録ヘッド１４０１は記録ユニット１４０２に装着される。次に、図1３に示すように記録ユニット１３０１はインクカートリッジ１３０２と共にキャリッジ１３０３に装着される。前記キャリッジはガイド軸１３０６、ベルト１３０４、記録装置制御部１３１１により制御され、記録ヘッドよりインクを吐出させながら被記録物に記録を行う。
【０００４】
このようなインクジェット記録方式の記録ヘッドの一般的構造は、インクを吐出するために設けられた吐出口と、これに連通してインクが満たされたインク路とこのインク路中に設けられた熱エネルギーを発生する為の電気熱変換素子（以下、発熱体と記す）を具備している。発熱体は、発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部の保護層と蓄熱するための下部の蓄熱層を具備している。これに電極配線を介してパルス的に通電（駆動パルスの印加）がなされることによって熱エネルギーを発生し、熱エネルギーの作用を受けた液体が過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。
【０００５】
近年、データ量の多い画像情報を被記録部材に出力する要求が高まり、高精細且つ高速な記録が望まれてきている。高精細な画像を出力するには小液滴を安定に吐出することとなるが、このためには高密度、且つ高精度に吐出口を形成する必要がある。
【０００６】
その形成方法として、特開平5-330066，及び特開平6-286149に示されたインクジェット記録ヘッドの吐出口の製造方法が提案されており、また、特開平10-146979にて前記の吐出口の形成方法においてインク供給口部上部のオリフィスプレートにリブ構造を有する形成方法が提案されている。
【０００７】
これらのインクジェット記録ヘッドは発熱体が形成された基板に対して、垂直方向にインク液滴が吐出するものであり、「サイドシュータ型」インクジェット記録ヘッドと称する構造を有する。
【０００８】
「サイドシュータ型」インクジェット記録ヘッドにおいて、高精細するに伴い吐出口の間隔が短くなり、これによりインク流路は狭くなる。インク流路が狭くなると発泡後にインクがインク流路に満たすに要する時間（リフィル時間）が長くなる為、発熱体とインク供給口との距離を短くする必要がある。インク供給口と発熱体との距離を制御できる方法として、アルカリ水溶液によるシリコンの結晶方位面に応じたエッチング速度差を利用するシリコン結晶異方性エッチングが知られている。この方法では、一般的に、基板として方位面が（１００）のシリコンウエハを用いて基板裏面よりシリコン結晶異方性エッチングを行い精度良くインク供給口の開口幅を形成し、発熱体とインク供給口との距離の制御を行う。より高精度な開口幅を提供する為に、特開平10-181032では表面に形成した犠牲層と異方性エッチングを組み合せたインク供給口の作製方法が提案されている。
【０００９】
高精細インクジェット記録ヘッドを形成する上、このようなアルカリ水溶液を用いたシリコン結晶異方性エッチングは、インク供給口を精度良く作製でき有用な技術となっている。
【特許文献１】特開昭５４ー５１８３７号公報
【特許文献２】特開平5-330066号公報
【特許文献３】特開平6-286149号公報
【特許文献４】特開平10-146979号公報
【特許文献５】特開平10-181032号公報
【特許文献６】特開平２−１１２８３２号公報
【特許文献７】特開平２−１１２８３３号公報
【特許文献８】特開平２−１１２８３４号公報
【特許文献９】特開平２−１１４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、高精細且つ高速に印字を行うには、特開平5-330066、特開平6-286149の製造方法において、吐出口数を増やし、印字出力幅を大きく取るヘッド構造とする必要がある。すなわち、図１に示す吐出口数を増やした長尺のインクジェット記録ヘッド（以下、長尺ヘッドと記す。）となる。吐出口数を増やすとインク供給口の開口長は吐出口数に対応して長くなり、基板の機械的強度が低下しインクジェット記録ヘッドを製造する上で基板の変形や破損等の問題が生じる。樹脂よりなるオリフィスプレートにリブを立てる構造を提案する特開平10-146979の作製方法では、オリフィスプレートがインクにて膨潤する際のオリフィスプレートの変形を防止することは可能であるが、樹脂が無機材料からなる基板と比べ、ヤング率が２桁から５桁程度小さく、ハンドリングに必要なインクジェット記録ヘッドの機械的強度は基板に因ることになり、長尺化に対応した機械的強度の改善を見込むことは困難である。長尺化に伴う機械的強度の低下で起きる基板の変形や破損等の問題点を以下に具体的に説明する。
（１）膜応力による基板の変形
基板上には、蓄熱層、発熱抵抗層、保護層、配線電極、及びオリフィスプレートが形成されている。このような複数の層からなる基板は、各層の薄膜応力により基板内に圧縮または引っ張り応力が生じる。例えば、引っ張り応力の場合には長尺化するに従い図２（ヘッドの基板部のみを簡略して示す。）に示すように、インク供給口を形成したことで応力が開放され、インク供給口中心から幅方向に曲げモーメントが発生し、インク供給口の幅がヘッドの端部と中心部とで差が生まれ吐出口の位置が所望の位置からズレることになる。このズレは、インク供給口の長さに依存する為、長尺になるに従い、ズレ量が増す。印刷を行う際にこのズレが大きくなると、吐出口のズレに対応した印字ムラや、画像の歪み等の印字不良が見られることとなる。
（２）ハンドリングによる基板の破損
基板上に一括形成した複数のインクジェット記録ヘッドをチッピングし流路部材に貼る上述の工程では、長尺化した個々のインクジェット記録ヘッドをハンドリングし流路部材の所定の位置にアライメントする必要がある。インク供給口が長尺となる場合、図１の正面図の上の側と下の側はインク供給口で分離しており、長尺のインク供給口を有するヘッドの端部の基板（図１の左右の上下が接続された部分）のみでヘッド構造を保持している。インクジェット記録ヘッドをハンドリングするに際に、ヘッドの一部を掴むと曲げモーメントが発生し、前記のヘッドの端面に応力が集中し、破損する事となる。長尺化するにつれインクジェット記録ヘッドの機械的強度が低下し製造歩留まりもそれにつれて低下する。
（３）流路部材接合時の熱応力による基板の変形、破損
ヘッドをカートリッジタンクに取り付けるには、基板上に一括形成した複数のインクジェット記録ヘッドをチッピングし、ヘッドの吐出エレメント毎に分け、マウント用の流路部材に接着し、カートリッジホルダに組み込む。インクジェット記録装置では、一般に、吐出エレメントを流路部材に接合する接着剤として、耐インク性のある為に熱硬化性接着剤が採用されている。また、流路部材は加工の容易で、低価格な樹脂が採用されている。吐出エレメントと樹脂製の流路部材を熱硬化性接着剤を使用して貼り合わせる場合、吐出エレメントと流路部材の熱膨張率の差から常温時に戻ったとき、熱応力が吐出エレメント中に発生する。これにより、図３（図１のＣ−Ｃ断面の模式図）に示すように吐出口が平面性を保てなくなり、吐出方向に角度が生じる様になる。インク供給口を長尺にすると吐出エレメントの機械的強度が低下し、熱応力により吐出エレメントの基板が変形する事でオリフィスプレートが変形を起こす。
【００１１】
以上のような問題点から、印字を行う際にこのズレが大きくなると、吐出口の角度ズレに対応した印字ムラや、画像の歪み等の印字不良が見られることとなる。さらに、熱応力が基板の降伏応力を超えた場合には、基板が割れる場合がある。
【００１２】
インクジェット記録ヘッドを長尺にするに伴いインク供給口も同様に長尺にする方法では、製造歩留まりの低下や印字不良が発生する。これらの問題点を解決する方法として、基板にシリコン（１００）基板を用い、基板の裏面にエッチング用のマスクを形成しシリコン結晶異方性エッチングより、複数のインク供給口を形成するサイドシュータ型インクジェット記録ヘッド構成が考えられる。図４に複数のインク供給口（図中破線で示す）からなるインクジェット記録ヘッドの例を示す。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）はＤ−Ｄ断面の模式図である。この構成においては、図４（ｂ）から明らかなように、仮に基板下面で５０μｍの梁幅を形成しても、シリコン異方性エッチングにより（１１１）面と（１００）面との成す角度である５４．７°でシリコンが裏面よりエッチングされ梁形状が逆台形となり、基板表面での梁幅が９４０μｍ程度に広がる。この結果、表面の梁の中心に位置する発熱体とインク供給口の距離は４００μｍを超える事となり、この発熱体でのリフィル時間は極めて遅く、実用的な印字速度を得ることができなくなり、高速な印字を行うことはできない。
【００１３】
高精細なインクジェット記録ヘッドを形成するには、サイドシュータ型構造で且つ、シリコン結晶異方性エッチングのインク供給口の形成方法を用いる必要があるが、ヘッドを長尺にして高速印字を達成する方法は困難であった。高速印字を行うには、リフィル時間を短くでき、且つインク供給口を長尺する必要があり、この結果、製造歩留まりや印字不良が発生し、良好なインクジェット記録ヘッドを形成することができない。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、
（１）基板の変形を抑え、吐出口の位置ズレを低減でき、
（２）機械的強度の高く、ハンドリング及びマウント時の破損を回避できる、
良好な印字を可能にする高精細且つ高速な記録を行うことが可能な長尺にできるインクジェット記録ヘッド及びその新規な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】
【００１５】
かかる目的を達成する本発明のインクジェット記録ヘッド及びその作製方法は、共通液室と、インクを加熱して気泡を発泡させインクを吐出させる発熱抵抗体を有する基板と、該基板上に設けられた吐出口を有するオリフィスプレートを備え、該オリフィスプレートの吐出口から基板に対して垂直方向にインク液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの作製方法において、
（ａ）該基板裏面に、開口部を有するマスク層を形成する工程
（ｂ）開口部よりエッチングを行い、開口部サイズよりも大きいサイズのエッチング底部を有する溝を形成する工程
（ｃ）該溝から露出した基板をエッチングし、基板に貫通孔を形成すると共に、隣接する溝を連通し、梁と共通液室を形成する工程
を含むことを特徴とする記載のインクジェット記録ヘッドの作製方法とすることである。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の、共通液室と、インクを加熱して気泡を発生させインクを吐出させる発熱抵抗体を有する基板と、該基板上に設けられた吐出口を有するオリフィスプレートとを備え、該オリフィスプレートの吐出口から該基板面に対し垂直方向にインク液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、表面開口幅よりも裏面総開口幅を狭くし、前記基板の共通液室内に梁を設けることにより、第１に、基板の変形を抑え、吐出口の位置ずれを低減でき、第２に、基板の機械的強度の高く、ハンドリング及びマウント時の破損を回避できる、高精細且つ高速な記録を行うことが可能な長尺にできる、インクジェット記録ヘッドを得ることができた。
【００１７】
また、基板裏面側に梁を設けることでインク供給口は各発熱体に対し共通となり、リフィル時間が各インク流路で一様となり、吐出の周波数特性が均一となった。
【００１８】
また、基板裏面側に梁を形成したことで流路部材との接着面積を広げることができ、接着強度が向上した。
【００１９】
また、表面開口幅よりも裏面総開口幅を狭くできたので、流露部材との接着面積を広げることができ、接着強度が向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明のインクジェット記録ヘッド及びその作製方法を説明する。
【００２１】
本発明のインクジェット記録ヘッドを図５乃至７に示す。図５，６，７は、夫々本発明のインクジェット記録ヘッドの斜視図、図５のＡ−Ａ断面図、図５のＢ−Ｂ断面図である。インクジェット記録ヘッドは、基板５０１と、発熱体５０８と、インク流路５０６と、吐出口５０７を有するオリフィスプレート５０２からなり、基板の表面には共通液室５０３からインク流路５０６へインクを供給する為に開口部を設けることでインク供給口５０４が形成されている。さらに、基板５０１の裏面側に梁５０５を設けてあり、この梁によりインクジェット記録ヘッドに長尺なインク供給口を設けることに伴う機械的強度の低下を抑え、基板を変形し難くし、基板の変形に伴う吐出口の位置ずれを低減することができる。
【００２２】
この場合、梁が形成されていないインクジェット記録ヘッドに比べて、より機械的強度の低下を抑えることができる。
【００２３】
また、図７を見ても明らかなように、梁が基板裏面側に形成されることにより、基板表面は共通液室となり、これによりインク供給口も共通となり、各発熱体へのインクのリフィルのずれや低下が無い。
【００２４】
図８を用いて流路部材とインクジェット記録ヘッドとの接着時の効果を詳細に説明する（梁形状及び基板は原理を説明する為に模式的に示してある）。図８（ａ）は本発明のインクジェット記録ヘッドの基板及び梁の構造を示す図６と同様の断面模式図である。図８（ｂ）は本発明のインクジェト記録ヘッドを説明する為の、梁が基板厚み方向の中心付近にある断面比較図ある。発明が解決しようとする課題にて記載した流路部材接合時の熱応力による基板８０１、８０２の変形、破損に関して、貼り合わせた後に樹脂からなる流路部材８０５はシリコン基板に対し熱膨張率が大きく、常温時に戻ったとき収縮する。これにより、流路部材とヘッドとの界面にせん断応力が発生する。
【００２５】
本発明のインクジェット記録ヘッドでは、図８（ａ）に示すように、梁８０３を構成する面の一つが基板８０１の裏面と同一平面にあり接着面積が広く、せん断応力に強くなる。これに対し梁８０４が基板厚の中心位置に配置される場合には、図８（ａ）に比べ接着面積が小さくなりせん断応力に弱い。
【００２６】
また、梁が裏面側にある為、流路部材８０５との接着面積を広く取れ、せん断応力の有無によらず流路部材との接着強度を上げることができる。この場合、流路部材と接着する梁の幅は制御できる。さらに、図５、図６、図７に示すように、従来のシリコン方位面が（１００）の基板を用いたインクジェット記録ヘッドに比べ、共通液室の側面がＶ字に折れ曲がる形状をとり、裏面開口部の寸法を狭くできるので、裏面の接着面積を広く取れる。
【００２７】
以上より本発明のインクジェット記録ヘッドは、良好な印字を可能にする高精細且つ高速な記録を行うことが可能なインクジェット記録ヘッドとなる。
【００２８】
また、共通液室をシリコン異方性エッチングにより形成することで、共通液室を構成する面の一部が、シリコン結晶方位の（１１１）面よりなる。（１１１）面のアルカリ水溶液のエッチング速度が遅いことから、共通液室がアルカリ性のインクに対して腐蝕され難くなり、耐蝕性に優れた共通液室となる。
【００２９】
本発明のインクジェット記録ヘッドの作製方法の特徴を図９を用いて詳細に説明する。基板９０１の表面にパッシベイション層９０２を設け、裏面にマスク層９０５、開口部９０６を形成する。発熱体及び発熱体を駆動する為の電気的な配線（図示せず）、樹脂層９０３、オリフィスプレート９０４を設ける。次に、開口部９０６よりエッチングすると逆テーパー溝９０７（エッチング開口部より、エッチング底部の幅が広い溝）が形成される。次に、共通液室形成用エッチングを行うと、逆テーパー溝が連通され、梁を有する共通液室が形成される。
【００３０】
共通液室形成後、パッシベイション層の一部、樹脂層を除去すると、インク供給口が形成される。
【００３１】
この場合、各逆テーパー溝は、逆テーパー溝を形成する際に連通されてもかまわない。共通液室形成用エッチングの前に予め逆テーパー溝を連通さておくと、共通液室形成用エッチングの時間を短くすることができ、梁が共通液室形成用エッチングでエッチングされる量を低減することができる。
【００３２】
本発明のインクジェット記録ヘッドでは、梁、共通液室の形成において逆テーパー溝を形成し、該溝より共通液室形成用エッチングを行う。よって、図１２に示すように表面開口幅１２０１に対して、裏面総開口幅１２０２を狭くとることができる。よって、第１に、インクジェット記録ヘッドの強度を増すことができる。第２に、流路部材との接着面積を増すことができる。
【００３３】
マスク層は、逆テーパー溝形成用エッチング、共通液室形成用エッチングに対して耐性を有する材料から選択される。例えば熱酸化膜によるマスク層を用いることができる。また、他の無機マスク材、若しくは有機マスク材を用いても構わない。
【００３４】
逆テーパー溝形成用エッチングには、ウエットエッチング、プラズマエッチング、スパッタエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミーリング、エキシマレーザーやＹＡＧレーザー等を用いたレーザーアブレイション、サンドブラスト等の何れかを用いることができる。
【００３５】
これらの場合、エッチングとエッチング保護膜膜形成を交互に繰り返しても良いし、エッチングのみを行ってもよい。
【００３６】
逆テーパー溝形成において、エッチングとエッチング保護膜形成を繰り返すエッチングを用いる場合、エッチング、エッチング保護膜形成のサイクルタイムを制御することにより、溝の形状を制御することができる。また、ガス流量、エッチングパワー、チャンバー圧力、基板温度等のいずれかを制御することで溝の形状を制御することができる。
【００３７】
この場合、エッチング保護膜形成ガス導入時間/（エッチングガス導入時間＋エッチング保護膜形成ガス導入時間）の割合がエッチング形状を大きく左右する。この場合、該割合が３０％以下の条件で、逆テーパー溝を得ることができる。この場合、該割合が小さくなるほど、エッチング底部の幅が広くなり、顕著な逆テーパー形状となる。
【００３８】
共通液室形成用エッチングには、アルカリ水溶液からなるエッチャントによるシリコン結晶異方性エッチングを用いることができ、例えばＫＯＨ、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ、ヒドラジン等の結晶面によるエッチング速度差を生じるエッチング液を用いることができる。
【００３９】
共通液室形成用エッチングにシリコン結晶異方性エッチングを用いることで、インク供給口の幅の精度を保つことができる。共通液室形成エッチングにより、基板の各溝より露出した部分がエッチングされ、連通し、共通液室を形成する。
【００４０】
共通液室形成用エッチングの際に、パッシベイション層と流路となる部材とオリフィスプレートを含むメンブレンが共通液室内に露出される。パッシベイション層は共通液室形成用エッチングに対して少なくともエッチング耐性を有する材料からなる。また、逆テーパー溝がパッシベイション層に到達する場合には、パッシベイション層は斜方エッチングに対してもエッチング耐性を有する必要がある。パッシベイション層の形成方法としては、従来公知の技術たとえば蒸着法やスパッタ法、化学気相成長、メッキ法、薄膜塗布法等の薄膜作製技術を用いることが可能である。
【００４１】
共通液室形成用エッチングにより前記連通された共通液室を形成する方法として、パッシベイション下部に所望のインク供給口寸法となる寸法の犠牲層を設ける方法が用いることができる。この場合、共通液室形成エッチング用のエッチング液に対し等方性エッチングする材料より犠牲層を選択することで、共通液室形成エッチング時に犠牲層と犠牲層下部のシリコンが同時にエッチングされる。パッシベイション層下に開口長を決定する犠牲層を設け、該犠牲層上にパッシベイション層を形成することにより、基板裏面側からエッチングする場合、基板の厚み、基板内の結晶欠陥、ＯＦの角度バラツキ、及びエッチング液の濃度バラツキ等により生じる開口長バラツキを回避することができる。すなわち、犠牲層のパターンによりインク供給口の大きさを制御することが可能となる。また、図１０に示すように、犠牲層１００２のエッチングとともに、表面の梁を速やかにエッチングしてしまうことができる。これにより、犠牲層なしの場合に比べて、より大きいサイズの梁1００７を作製することも可能である。
【００４２】
犠牲層に用いる材料として、シリコン結晶異方性エッチングに用いるエッチャントにて等方性エッチングできる材料であり、且つ薄膜形成できる材料であれば半導体、絶縁体、金属等様々な材料を利用できる。例えば、半導体であれば、多結晶シリコン、多孔質シリコン等、金属ではアルミニウム、絶縁体ではＺｎＯ等のアルカリ水溶液に容易に溶解可能な材料が好ましい。特に、多結晶シリコン膜はＬＳＩプロセスとの適合性に優れており、プロセス再現性が高く犠牲層に好適である。犠牲層の厚みとしては薄膜形成可能な厚みであればよく、例えば、犠牲層に数百オングストローム程度の多結晶シリコンを用いた場合には、犠牲層の等方性エッチングと基板の異方性エッチングを同時に行うことができる。
【００４３】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、気泡連通吐出方式において有効な構成となる。ここに記載した気泡連通吐出方式とは、吐出のためにインクを加熱することにより生成される膜沸騰による気泡を、吐出口近傍で外気に連通させて吐出を行うインクジェット記録方式であり、特開平２−１１２８３２号、特開平２−１１２８３３号、特開平２−１１２８３４号、特開平２−１１４４７２号等において提案されている方式である。連通吐出方式によれば、吐出口近傍への気泡成長を急激にしかも確実に行うことができるので、上記非遮断状態のインク路によるリフィル性も手伝って、高安定高速記録を達成できる。また、気泡と大気とを連通させることによって、気泡の消泡過程が無くなり、キャビテーションによるヒータや基板の損傷を防止することもできる。また、気泡連通吐出方式の基本的な作用として、気泡が生成される部位より吐出出口側にあるインクは原理的に全てインク液滴となって吐出されるということがある。この為、吐出インク量は、吐出出口から上記気泡生成部位までの距離等、記録ヘッドの構造によって定めることができる。この結果、上記気泡連通吐出方式によれば、インク温度の変化等の影響をそれほど受けずに吐出量の安定した吐出を行うことが可能となる。
【００４４】
サイドシュータ型インクジェット記録ヘッドは、オリフィスプレートの厚さによりインク吐出口と発熱体との距離を容易に制御できる。気泡連通吐出方式では前記距離が吐出インク量を決定する重要な因子の一つであることより、本発明のインクジェット記録ヘッドは、気泡連通吐出方式に好適な構造となる。
【００４５】
（第１実施例）−逆テーパー溝−
本実施例にて、図５に示した本発明のインクジェット記録ヘッドの本発明の第１の作製方法を説明する。
【００４６】
以下、本実施例の作製工程を図９の工程断面図を用いて説明する。尚、図９は図５におけるＢ−Ｂ線で切断したときの断面図として示されている。また、図面中、発熱体及び発熱体に通電（駆動パルスの印加）する為の配線、及び各発熱体へのインク流路は省略し、基板の幅方向に梁を形成する工程のみを記載してある。
【００４７】
基板として結晶方位面が（１００）で厚みが６２５μｍのシリコン製の基板９０１を用いた。基板を酸化ガスにて熱酸化し、基板表面及び裏面に熱酸化膜を形成した。次いで、先ほど基板に形成された熱酸化膜のうち、基板表面のインク供給口にあたる部分と基板裏面の一部分をバッファード弗酸で除去し、開口部９０６を有するマスク層９０５を形成した。続いて窒化シリコン膜をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法にて形成し、パッシベイション層９０２を形成した。基板裏面に形成された窒化シリコン膜はＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去した。この後、図９（ａ）に示すように、後工程にて除去することによりインク流路となる樹脂層９０３を設け、さらに樹脂層上部に吐出口を有するオリフィスプレート９０４を設けた。
【００４８】
ＳＦ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、逆テーパー溝９０７を形成した。この場合、エッチング形状が逆テーパーになるように、C4F8ガス導入時間/（SF6ガス導入時間＋C4F8ガス導入時間）を約１０％とした。
【００４９】
次に、シリコン結晶異方性エッチングを行った。ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液により逆テーパー溝から露出したシリコン基板をエッチングすると、梁９０８を有する共通液室９０９及びインク供給口９１０が形成された。
【００５０】
最後にインク供給口を通じてパッシベイション層９０２をＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去し、さらに樹脂層９０３を樹脂層の溶媒にて溶解除去してインク流路を形成し、本発明の図５に示すインクジェット記録ヘッドを作製することができた（図９（ｄ））。
【００５１】
比較の為、本実施例と吐出エレメント寸法が等しい、梁を有さない、図１に示す従来例のインクジェット記録ヘッドを作製した。図１のインク供給口の幅方向に基板が破損するまで荷重を与える破壊試験を行った。この時の破損した荷重と等しい荷重を本発明のインクジェット記録ヘッドに加えたところ、基板の破損は見られなかった。
【００５２】
本発明のインクジェット記録ヘッドでは梁９０８を構成する面の一つが基板９０１の裏面と同一平面にある為、梁を有さない記録ヘッドと比べて接着面積が広く流路部材との接着強度も向上していた。
【００５３】
本発明のインクジェット記録ヘッドにより印字を行ったところ、インク供給口から発熱体までの距離が略等しく、各ヘッドでのリフィル時間がほとんど差のない、リフィル特性に関し均一な周波数特性を得ることができた。
【００５４】
以上より本発明のインクジェット記録ヘッドは、良好な印字を可能にする高精細且つ高速な記録を行うことが可能なインクジェット記録ヘッドであった。
【００５５】
（第２実施例）−犠牲層+逆テーパー溝−
本実施例にて、図５に示した本発明のインクジェット記録ヘッドの本発明の第２の作製方法を説明する。
【００５６】
以下、本実施例の作製工程を図１０の工程断面図を用いて説明する。尚、図１０は図５におけるＢ−Ｂ線で切断したときの断面図として示されている。また、図面中、発熱体及び発熱体に通電（駆動パルスの印加）する為の配線、及び各発熱体へのインク流路は省略し、基板の幅方向に梁を形成する工程のみを記載してある。
【００５７】
基板として結晶方位面が（１００）で厚みが６２５μｍのシリコン製の基板１００１を用いた。基板を酸化ガスにて熱酸化し、基板表面及び裏面に熱酸化膜を形成した。次いで、先ほど基板に形成された熱酸化膜のうち、基板表面のインク供給口にあたる部分と基板裏面の一部分をバッファード弗酸で除去し、開口部１００７を有するマスク層１００６を形成した。次に、基板表面のインク供給口にあたる部分にスパッタリング法で、アルミニウムよりなる犠牲層１００２を成膜した。続いて窒化シリコン膜をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法にて形成し、パッシベイション層１００３を形成した。基板裏面に形成された窒化シリコン膜はＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去した。この後、図１０（ａ）に示すように、後工程にて除去することによりインク流路となる樹脂層１００４を設け、さらに樹脂層上部に吐出口を有するオリフィスプレート１００５を設けた。
【００５８】
ＳＦ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、逆テーパー溝１００８を形成した。この場合、エッチング形状が逆テーパーになるように、C4F8ガス導入時間/（SF6ガス導入時間＋C4F8ガス導入時間）を約１０％とした。
【００５９】
次に、シリコン結晶異方性エッチングを行った。ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液により逆テーパー溝から露出したシリコン基板をエッチングすると、梁１００９を有する共通液室１０１０及びインク供給口１０１１が形成された。
【００６０】
このとき、共通液室１０１０内の基板表面側のシリコンは、犠牲層とともに速やかにエッチングされてしまったので、梁１００９を長時間エッチング溶液にさらす必要がなかった。よって、梁１００９は、ほぼ結晶方位（１１１）面で形成でき、略三角形形状で得ることができた。
【００６１】
最後にインク供給口を通じてパッシベイション層１００３をＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去し、さらに樹脂層１００４を樹脂層の溶媒にて溶解除去してインク流路を形成し、本発明の図５に示すインクジェット記録ヘッドを作製することができた（図１０（e））。
【００６２】
比較の為、本実施例と吐出エレメント寸法が等しい、梁を有さない、図１に示す従来例のインクジェット記録ヘッドを作製した。図１のインク供給口の幅方向に基板が破損するまで荷重を与える破壊試験を行った。この時の破損した荷重と等しい荷重を本発明のインクジェット記録ヘッドに加えたところ、基板の破損は見られなかった。
【００６３】
本発明のインクジェット記録ヘッドでは梁１００９を構成する面の一つが基板１００１の裏面と同一平面にある為、梁を有さない記録ヘッドと比べて接着面積が広く流路部材との接着強度も向上していた。
【００６４】
本発明のインクジェット記録ヘッドにより印字を行ったところ、インク供給口から発熱体までの距離が略等しく、各ヘッドでのリフィル時間がほとんど差のない、リフィル特性に関し均一な周波数特性を得ることができた。
【００６５】
以上より本発明のインクジェット記録ヘッドは、良好な印字を可能にする高精細且つ高速な記録を行うことが可能なインクジェット記録ヘッドであった。
【００６６】
（第３実施例）−連通逆テーパー溝−
本実施例にて、図５に示した本発明のインクジェット記録ヘッドの本発明の第３の作製方法を説明する。
【００６７】
以下、本実施例の作製工程を図１１の工程断面図を用いて説明する。尚、図１１は図５におけるＢ−Ｂ線で切断したときの断面図として示されている。また、図面中、発熱体及び発熱体に通電（駆動パルスの印加）する為の配線、及び各発熱体へのインク流路は省略し、基板の幅方向に梁を形成する工程のみを記載してある。
【００６８】
基板として結晶方位面が（１００）で厚みが６２５μｍのシリコン製の基板１１０１を用いた。基板を酸化ガスにて熱酸化し、基板表面及び裏面に熱酸化膜を形成した。次いで、先ほど基板に形成された熱酸化膜のうち、基板表面のインク供給口にあたる部分と基板裏面の一部分をバッファード弗酸で除去し、開口部１１０６を有するマスク層１１０５を形成した。続いて窒化シリコン膜をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法にて形成し、パッシベイション層１１０２を形成した。基板裏面に形成された窒化シリコン膜はＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去した。この後、図１１（ａ）に示すように、後工程にて除去することによりインク流路となる樹脂層１１０３を設け、さらに樹脂層上部に吐出口を有するオリフィスプレート１１０４を設けた。
【００６９】
ＳＦ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、逆テーパー溝１１０７を形成した。この場合、エッチング形状が逆テーパーになり、且つ各逆テーパー溝が連通するように、C4F8ガス導入時間/（SF6ガス導入時間＋C4F8ガス導入時間）を約３％とした。
【００７０】
次に、シリコン結晶異方性エッチングを行った。ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液により逆テーパー溝から露出したシリコン基板をエッチングすると、梁１１０８を有する共通液室１１０９及びインク供給口１１１０が形成された。
【００７１】
このとき、共通液室１１０９内の基板表面側のシリコンは、逆テーパー溝形成時のエッチングでほぼエッチングされていたので、梁１１０８を長時間エッチング溶液にさらす必要がなかった。よって、梁１１０８は、ほぼ結晶方位（１１１）面で形成でき、略三角形形状で得ることができた。
【００７２】
最後にインク供給口を通じてパッシベイション層１１０２をＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去し、さらに樹脂層１１０３を樹脂層の溶媒にて溶解除去してインク流路を形成し、本発明の図５に示すインクジェット記録ヘッドを作製することができた（図１１（ｄ））。
【００７３】
比較の為、本実施例と吐出エレメント寸法が等しい、梁を有さない、図１に示す従来例のインクジェット記録ヘッドを作製した。図１のインク供給口の幅方向に基板が破損するまで荷重を与える破壊試験を行った。この時の破損した荷重と等しい荷重を本発明のインクジェット記録ヘッドに加えたところ、基板の破損は見られなかった。
【００７４】
本発明のインクジェット記録ヘッドでは梁１１０８を構成する面の一つが基板１１０１の裏面と同一平面にある為、梁を有さない記録ヘッドと比べて接着面積が広く流路部材との接着強度も向上していた。
【００７５】
本発明のインクジェット記録ヘッドにより印字を行ったところ、インク供給口から発熱体までの距離が略等しく、各ヘッドでのリフィル時間がほとんど差のない、リフィル特性に関し均一な周波数特性を得ることができた。
【００７６】
以上より本発明のインクジェット記録ヘッドは、良好な印字を可能にする高精細且つ高速な記録を行うことが可能なインクジェット記録ヘッドであった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来のインクジェット記録ヘッドの長尺化に伴う課題を説明する正面図である。
【図２】従来のインクジェット記録ヘッドの長尺化に伴う基板の変形を説明する正面図である。
【図３】従来のインクジェット記録ヘッドの長尺化に伴うオリフィスプレートの変形を説明する正面図である。
【図４】従来のインクジェット記録ヘッドの長尺化に伴う課題を説明する正面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドを説明する斜視図である。
【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドを説明する図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドを説明する図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドを説明する模式図である。
【図９】本発明の第１のインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第２のインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の第３のインクジェット記録ヘッドの作製方法を示す工程図である。
【図１２】本発明のインクジェット記録ヘッドの加工幅を示す模式図である。
【図１３】本発明のインクジェット記録ヘッドを装着した記録装置の一例である。
【図１４】本発明のインクジェット記録ヘッドを装着した記録ユニットの一例である。
【符号の説明】
【００７８】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、８０２、９０１、１００１、１１０１  基板
１０２、２０２、３０３、４０２、５０４、９１０、１０１１  インク供給口
１０３、３０４、４０３、５０２、６０２、７０２、９０４、１００５、１００４  オリフィスプレート
１０４、３０５、４０４、５０７、６０６  吐出口
３０２、４０５、５０３、６０３、７０３、９０９、１０１０、１１０９  共通液室
３０６  インク液滴
４０６、５０６、６０５、７０５、１１１０  インク流路
５０５、６０４、７０４、８０３、８０４、９０８、１００９、１１０８  梁
５０８、６０７  発熱体
８０５  流路部材
９０２、１００３、１１０２  パッシベイション層
９０３、１００４、１１０３  樹脂層
９０５、１００６、１１０５  マスク層
９０６、１００７、１１０６  開口部
９０７、１００８、１１０７  逆テーパー溝
１００２  犠牲層
１２０１  表面開口幅
１２０２  裏面総開口幅
１３０１、１４０１  記録ユニット
１３０２  インクカートリッジ
１３０３  キャリッジ
１３０４  ベルト
１３０５  配線
１３０６  ガイド軸
１３０７  給紙ローラー
１３０８  排紙ローラー
１３０９  給紙部
１３１０  排紙部
１３１１  記録装置制御部
１４０１  記録ヘッド
【図１】
2008265198.tif 000003
【図２】
2008265198.tif 000004
【図３】
2008265198.tif 000005
【図４】
2008265198.tif 000006
【図５】
2008265198.tif 000007
【図６】
2008265198.tif 000008
【図７】
2008265198.tif 000009
【図８】
2008265198.tif 000010
【図９】
2008265198.tif 000011
【図１０】
2008265198.tif 000012
【図１１】
2008265198.tif 000013
【図１２】
2008265198.tif 000014
【図１３】
2008265198.tif 000015
【図１４】
2008265198.tif 000016