(57)【要約】【課題】ノズル詰まり等の吐出不良を防止した液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２が形成される流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に振動板を介して設けられ下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板１０の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子３００を形成する工程と、前記流路形成基板１０の他方面側からパターニングして前記圧力発生室１２を形成すると共に前記圧力発生室１２の長手方向一端部に連通する連通部１３を形成する工程と、少なくとも前記流路形成基板１０を有する組立体の前記振動板の前記連通部１３に対向する領域が開口する開口面に沿って気流１２０を生じさせた状態で、前記振動板の前記連通部１３に対向する領域にレーザ光１３０を照射して前記連通部１３に液体を供給する貫通部１１０を形成する工程とを具備する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられ下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の他方面側からパターニングして前記圧力発生室を形成すると共に前記圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する工程と、少なくとも前記流路形成基板を有する組立体の前記振動板の前記連通部に対向する領域が開口する開口面に沿って気流を生じさせた状態で、前記振動板の前記連通部に対向する領域にレーザ光を照射して前記連通部に液体を供給する貫通部を形成する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記気流を、前記流路形成基板の前記圧力発生室の開口する面に沿って、且つ前記圧力発生室の長手方向に沿って生じさせることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記レーザ光の照射を、前記振動板の前記流路形成基板側から行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記気流を生じさせる気体が、除電されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記レーザ光がＹＡＧレーザであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記振動板が、前記レーザ光を実質的に吸収しない層を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、前記レーザ光を実質的に吸収しない層が、酸化シリコンからなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記振動板に前記貫通部を形成する前に、前記貫通孔を介して前記連通部に連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合する工程を有し、前記組立体が前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板とからなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、前記気流を、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部が開口する面に沿って生じさせることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、前記気流を、気体の噴射、気体の吸引又はその両方により生じさせることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被噴射液を吐出する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクを圧電素子によって加圧することにより、ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズル開口と連通した圧力発生室のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００４】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００５】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００６】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成することで高密度配列を実現したものがある。
【０００７】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、各圧力発生室の共通のインク室となるリザーバが設けられており、このリザーバから各圧力発生室にインクが供給される。このようなリザーバは、圧力発生室が形成される流路形成基板の圧電素子とは反対側に、複数の基板を積層することにより形成されていたが、材料コスト、組立コストが高くなってしまうという問題があった。また、ヘッドの小型化が困難であるという問題があった。
【０００８】
このような問題を解決するため、流路形成基板の圧電素子側にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を設け、振動板に形成された貫通部を介してリザーバ部と圧力発生室とを連通した構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２９６６１６号公報（第８−９頁、第１−２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、貫通部は振動板を機械的に加工することによって形成されている。このような機械的な加工では、加工カスが圧力発生室などの流路形成基板内から排除し難く、流路形成基板内に残留した加工カスによってノズル開口が塞がれて吐出不良が発生してしまうという問題がある。
【００１１】
また、貫通部を機械的に加工することにより形成すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生するという問題がある。この亀裂が発生した状態でインクを充填して吐出させると、振動板の亀裂等が生じている部分から破片が脱落し、この破片によってノズル開口が塞がれて吐出不良が発生するという問題がある。
【００１２】
なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑み、ノズル詰まり等の吐出不良を防止した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられ下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の他方面側からパターニングして前記圧力発生室を形成すると共に前記圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する工程と、少なくとも前記流路形成基板を有する組立体の前記振動板の前記連通部に対向する領域が開口する開口面に沿って気流を生じさせた状態で、前記振動板の前記連通部に対向する領域にレーザ光を照射して前記連通部に液体を供給する貫通部を形成する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００１５】
かかる第１の態様では、気流により流路形成基板内に負圧が生じるため、レーザ加工により発生した加工カスを圧力発生室及び連通部から容易に排除することができ、残留した加工カスによる吐出不良を防止できる。また、振動板に直接気流を当てないことで、貫通部の周囲に亀裂が生じるのを防止でき、振動板の破片によるノズル詰まり等の吐出不良を防止できる。
【００１６】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記気流を、前記流路形成基板の前記圧力発生室の開口する面に沿って、且つ前記圧力発生室の長手方向に沿って生じさせることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００１７】
かかる第２の態様では、効率よく圧力発生室内に負圧を生じさせて、流路形成基板内から加工カスを排除することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記レーザ光の照射を、前記振動板の前記流路形成基板側から行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００１９】
かかる第３の態様では、流路形成基板側からレーザ光を照射することにより、貫通部を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記気流を生じさせる気体が、除電されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２１】
かかる第４の態様では、レーザ加工による加工カスが静電気を帯びることがなく、加工カスが流路形成基板に付着するのを防止して加工カスの排除を確実に行うことができる。
【００２２】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記レーザ光がＹＡＧレーザであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２３】
かかる第５の態様では、ＹＡＧレーザにより、貫通部を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００２４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記振動板が、前記レーザ光を実質的に吸収しない層を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２５】
かかる第６の態様では、レーザ光を実質的に吸収しない層をレーザ加工した際に出た加工カスを流路形成基板内から確実に排除することができる。
【００２６】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記レーザ光を実質的に吸収しない層が、酸化シリコンからなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２７】
かかる第７の態様では、酸化シリコンからなる層をレーザ加工した際に出た加工カスを流路形成基板内から確実に排除することができる。
【００２８】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記振動板に前記貫通部を形成する前に、前記貫通孔を介して前記連通部に連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合する工程を有し、前記組立体が前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板とからなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２９】
かかる第８の態様では、リザーバ形成基板によって流路形成基板の剛性が向上するため、圧力発生室及び連通部をエッチングにより良好に形成できると共に、貫通部を良好に形成できる。また、リザーバ部内のレーザ加工による加工カスを確実に排除することができる。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記気流を、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部が開口する面に沿って生じさせることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３１】
かかる第９の態様では、リザーバ部内のレーザ加工による加工カスを確実に排除することができる。
【００３２】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記気流を、気体の噴射、気体の吸引又はその両方により生じさせることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００３３】
かかる第１０の態様では、気体の噴射、吸引又はその両方により気流を所定方向に確実に生じさせることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、この流路形成基板１０には、その一方の面から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１により区画される圧力発生室１２がその幅方向に沿って並設されている。また、圧力発生室１２の長手方向一端部の外側には、後述するリザーバ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。また、この流路形成基板１０の他方の面には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００３５】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３６】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。また、圧力発生室１２及び連通部１３は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００３７】
なお、このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択する。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００３８】
この流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００３９】
ここで、このノズル開口２１の大きさと圧力発生室１２の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数等に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００４０】
一方、流路形成基板１０に設けられた弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜３μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用する。
【００４１】
また、このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されている。また、リザーバ部３１は、少なくとも流路形成基板１０側の開口領域が、連通部１３のリザーバ形成基板３０側の開口領域よりも大きくなるように形成されている。そして、このリザーバ部３１は、弾性膜５０及び下電極膜６０を貫通して設けられる貫通部１１０を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通され、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００が構成されている。
【００４２】
なお、このようなリザーバ形成基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、例えば、本実施形態では、厚さが４００μｍ程度の流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００４３】
ここで、連通部１３とリザーバ部３１とを連通する貫通部１１０は、弾性膜５０及び下電極膜６０の連通部１３に対向する領域、具体的には、連通部１３のリザーバ形成基板３０側の開口領域の内側に設けられている。例えば、本実施形態の貫通部１１０は、連通部１３のリザーバ形成基板３０側の開口領域と略同一の大きさの貫通孔５１からなる。
【００４４】
また、このような貫通部１１０は、詳しくは後述するが、振動板（弾性膜５０及び下電極膜６０）をレーザ加工することによって形成されている。これにより、貫通部１１０は、その周縁部にクラック等が発生することなく良好に形成される。
【００４５】
このようなリザーバ形成基板３０には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。そして、この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部４４となっている。
【００４６】
また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口３５が形成されている。さらに、リザーバ形成基板３０には、インク導入口３５とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３６が設けられている。
【００４７】
一方、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３３が設けられている。そして、圧電素子３００の少なくとも圧電体能動部３２０は、この圧電素子保持部３３内に密封され、大気中の水分等の外部環境に起因する圧電素子３００の破壊を防止している。
【００４８】
このように構成したインクジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口３５からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、上電極膜８０と下電極膜６０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００４９】
図３〜図５は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。ここで、図３〜図５を参照してインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、弾性膜５０を形成する。具体的には、流路形成基板１０を例えば、１１００℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性膜５０を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、例えば、白金等からなる下電極膜６０を弾性膜５０の全面に形成後、所定形状にパターニングする。次に、図３（ｃ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属、あるいは導電性酸化物等からなる上電極膜８０とを順次積層し、これらを同時にパターニングして圧電素子３００を形成する。次いで、図３（ｄ）に示すように、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると共に、各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００５０】
以上が膜形成プロセスである。次に、図４（ａ）に示すように、リザーバ部３１、圧電素子保持部３３等が形成されたリザーバ形成基板３０を流路形成基板１０の圧電素子３００側の面に接着剤等によって接合する。次いで、前述したようにシリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０を弾性膜５０に達するまで異方性エッチングすることにより、図４（ｂ）に示すように、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を同時に形成する。
【００５１】
次に、図４（ｃ）〜図５（ｂ）に示すように、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面に沿って気流１２０を生じさせた状態で、連通部１３に対向する領域の振動板を構成する弾性膜５０及び下電極膜６０をレーザ加工することにより除去して貫通部１１０を形成する。具体的には、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の連通部１３側から流路形成基板１０の厚さ方向に向かって連通部１３のリザーバ１００側の開口縁部に対応する領域の弾性膜５０にレーザ光１３０を集光させて照射し、連通部１３の開口縁部に沿ってレーザ光１３０を走査する。これにより、図５（ａ）に示すように、弾性膜５０及び下電極膜６０が局所的に熱加工されて連通部１３の開口縁部に沿って切断される。そして、図５（ｂ）に示すように、連通部１３の開口領域の弾性膜５０及び下電極膜６０が一体的に除去されて貫通部１１０が形成される。すなわち、貫通部１１０は、連通部１３の振動板側の開口領域と実質的に同一の大きさで形成される。また、このレーザ加工に用いられるレーザとしては、例えば、ＹＡＧレーザ等を挙げることができる。
【００５２】
このレーザ光１３０によって貫通孔１１０を形成した際に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板１０の圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４内には、加工カス５２が生じる。特に、二酸化シリコンからなる弾性膜５０はレーザ光１３０をほとんど実質的に吸収しないため、弾性膜５０の切断時に三日月状の加工カス５２が大量に生じる。このような加工カス５２は、流路形成基板１０内、すなわち、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４の角などに引っ掛かり易く、流路形成基板１０内から排除することが困難である。このような加工カス５２が流路形成基板１０内に残留してしまうと、インク吐出時にノズル開口２１などに詰まり、吐出不良が生じてしまう。
【００５３】
ここで、一般的なレーザ加工技術では、レーザ光によるレーザ加工時の加工カスを排除するために、レーザ光と同一方向からアシストガスを噴射させることにより加工カスを吹き飛ばして排除しながら加工する方法が採用されている。これを本実施形態に採用すると、アシストガスにより吹き飛ばされた加工カス５２が、流路形成基板１０に形成された溝状の圧力発生室１２内及びインク供給路１４内等に吹き飛ばされ、この圧力発生室１２内から加工カス５２をアシストガスにより排除することができない。また、レーザ光１３０と同一方向からアシストガスを噴射すると、アシストガスが弾性膜５０の貫通部１１０を形成する領域に直接当接し、弾性膜５０に亀裂が生じてしまう。この弾性膜５０の亀裂は、貫通部１１０として除去される領域だけではなく、貫通部１１０として除去される以外の領域、例えば、弾性膜５０の圧電素子３００に対応する領域まで生じることがあり、亀裂が発生した状態でインクを充填して吐出させると、弾性膜５０の亀裂等が生じている部分から破片が脱落し、この破片によってノズル開口２１が塞がれて吐出不良が発生する。
【００５４】
このため、図４（ｃ）及び図５（ａ）に示すように、貫通部１１０を形成する工程では、流路形成基板１０の圧力発生室１２の開口する面に沿って気流１２０を生じさせた状態でレーザ光１３０の照射を行うことで、流路形成基板１０内、すなわち、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４に負圧を生じさせて流路形成基板１０内から加工カス５２を排除しながらレーザ加工を行うようにした。
【００５５】
このような気流１２０の方向は、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面に沿った方向で、且つ流路形成基板１０内に負圧が生じる方向であれば特に限定されないが、効率よく流路形成基板１０内に負圧を生じさせて流路形成基板１０内から加工カス５２を確実に排除できるように、圧力発生室１２の長手方向に沿った方向とするのが好ましい。
【００５６】
また、気流１２０を生じさせる気体は、除電されているのが好ましい。これにより、気流１２０により加工カス５２が静電気を帯びて、流路形成基板１０に付着するのを防止して排除を容易に行うことができる。このように除電した気体は、例えば、除電器を通した空気を導入することにより容易に形成できる。また、気流１２０は、上流側から噴射装置等により気体を噴射させて気流１２０を生じさせるようにしてもよく、また、下流側から吸引装置等により気体を吸引して気流１２０を生じさせるようにしてもよく、さらに、気体の噴射及び吸引を組み合わせて気流１２０を生じさせてもよい。なお、気流１２０を生じさせる噴射装置としては、例えば、従来のアシストガスを噴射させる装置等を挙げることができ、吸引装置としては、真空を用いた真空ポンプ等を挙げることができる。
【００５７】
このように、非接触加工であるレーザ加工により貫通部１１０を形成することで、特殊な処理を施すことなく容易且つ良好に貫通部１１０を形成することができる。また、所定方向の気流１２０を生じさせることで、流路形成基板１０内に負圧を生じさせてレーザ加工を行うことで、レーザ加工により生じた加工カス５２を流路形成基板１０内から確実に排除することができる。また、このときの気流１２０が、貫通部１１０に対応する領域に当たらない方向で行われるため、気流１２０により弾性膜５０に亀裂が入ることなく、ノズル詰まり等の吐出不良を防止したインクジェット式記録ヘッドを製造することができる。
【００５８】
その後、図２に示すように、流路形成基板１０のリザーバ形成基板３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共にリザーバ形成基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合することで、インクジェット式記録ヘッドを製造することができる。
【００５９】
なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することでインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００６０】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明は上述した実施形態１に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、流路形成基板１０にリザーバ形成基板３０を接合後に貫通部１１０を形成するようにしたが、勿論、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接合する前に貫通部１１０を形成するようにしてもよい。
【００６１】
また、例えば、上述した実施形態１では、貫通部１１０をレーザ加工により形成する際に、レーザ光１３０を流路形成基板１０の連通部１３が開口する面側から照射するようにしたが、これに限定されず、例えば、図６に示すように、リザーバ部３１側からレーザ光１３０を照射するようにしてもよい。このような場合にも、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面に沿って気流１２０を生じさせれば、レーザ加工により生じた加工カス５２を流路形成基板１０内から排除することができる。
【００６２】
さらに、上述した実施形態１では、気流１２０を流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面に沿って生じさせるようにしたが、特にこれに限定されず、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１が開口する面に沿って気流を生じさせて、リザーバ部３１内に負圧を生じさせるようにしてもよい。また、流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０の両面に沿った気流を生じさせてもよい。これにより、リザーバ部３１内の加工カスは、リザーバ形成基板３０側から排除され、流路形成基板１０内の加工カスは、流路形成基板１０側から排除されるようになる。
【００６３】
また、例えば、上述の実施形態１では、連通部１３を複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に形成し、各インク供給路１４を介して複数の圧力発生室１２と連通するようにしたが、これに限定されず、例えば、連通部１３は各圧力発生室１２毎に独立して形成するようにしてもよい。なお、この場合には、貫通部１１０も各連通部１３毎に独立して設けるようにするのが好ましい。
【００６４】
さらに、例えば、上述した実施形態１では、流路形成基板１０を図中下側としてレーザ光１３０を図中下側から照射して貫通部１１０を形成するようにしたが、レーザ加工装置の都合上、流路形成基板１０が図中上側、すなわち、鉛直方向上側となる配置で、レーザ光１３０を鉛直方向上側から照射して貫通部１１０を形成するようにしてもよい。
【００６５】
また、例えば、上述した各実施形態は、成膜及びリソグラフィプロセスを応用することにより製造できる薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、基板を積層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体層を形成するもの、又は水熱法等の結晶成長により圧電体層を形成するもの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本発明を採用することができる。
【００６６】
このように、本発明は、その趣旨に反しない限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができる。なお、以上の説明では、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを例示したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドの製造方法を対象としたものである。
【００６７】
液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドを示す平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】記録ヘッドの他の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  流路形成基板、１１  隔壁、１２  圧力発生室、１３  連通部、１４  インク供給路、２０  ノズルプレート、２１  ノズル開口、３０  リザーバ形成基板、３１  リザーバ部、４０  コンプライアンス基板、４１  封止膜、４２  固定板、５０  弾性膜、５１  貫通孔、５２  加工カス、６０  下電極膜、７０圧電体層、８０  上電極膜、１００  リザーバ、１１０  貫通部、１２０  気流、１３０  レーザ光、３００  圧電素子
【図１】
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【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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