(57)【要約】  本発明は、製造が容易で壊れにくい高品質のインクジェット式記録ヘッドを提供する。このインクジェット式記録ヘッドは、インク供給口と複数の流路溝が形成された流路基板と、流路基板に被さって複数の流路溝をそれぞれ複数の圧力室、圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路及びインク供給路に連通する共通インク室とを形成し、複数の圧力室にそれぞれ連通し、インクを吐出する複数のノズルを有するノズルプレートとを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、流路基板は、シリコン及びシリコン化合物からなるものであり、複数の流路溝が形成された第１の面がシリコンからなり、第１の面の反対面である第２の面がシリコン化合物からなり、第１の面から第２の面に向けてシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合を増加させた。【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給口と複数の流路溝が形成された流路基板と、前記流路基板に被さって前記複数の流路溝をそれぞれ複数の圧力室、前記圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路及び前記インク供給路に連通する共通インク室とを形成し、前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、インクを吐出する複数のノズルを有するノズルプレートとを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路基板は、シリコン及びシリコン化合物からなるものであり、前記複数の流路溝が形成された第１の面がシリコンからなり、該第１の面の反対面である第２の面がシリコン化合物からなり、該第１の面から該第２の面に向けてシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合を増加させたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記特定元素は、金属元素、窒素及び炭素から選ばれる少なくとも一つの元素であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
インク供給口と複数の流路溝が形成された流路基板と、前記流路基板に被さって前記複数の流路溝をそれぞれ複数の圧力室、前記圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路及び前記インク供給路に連通する共通インク室とを形成し、前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、インクを吐出する複数のノズルを有するノズルプレートとを備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記流路基板は、シリコン基板を基材として、該シリコン基板の片面にシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合を増加させながらシリコン化合物層を形成した後、前記シリコン基板のシリコン面に異方性ドライエッチングにより前記複数の流路溝を形成することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記特定元素は、金属元素、窒素及び炭素から選ばれる少なくとも一つの元素であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドに関し、詳しくは流路基板を形成する材質に特徴を有するインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスを用いて微細加工を得意とするシリコン基板を基材としてシリコンの異方性または等方性エッチング法を用いることで個々のインク吐出ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室となる圧力室溝、圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路となるインク供給路溝及びインク供給路に連通する共通インク室となる共通インク室溝、並びにインク供給口とが形成された流路よりなる流路基板が形成される。この流路基板と、流路基板が有する流路に被さる様に設けられるインク吐出ノズルを有するノズルプレートと、流路基板が有する圧力室溝の底の溝側と反対側の面である加圧板部に設けられる圧電素子とを組み合わせて製造されるインクジェット式記録ヘッドは、多数考案されている。【０００３】
上記の流路基板の圧力室溝の底が成す加圧板部は、インク滴を吐出させる度に圧電素子により変形変位させられることで、その材料であるシリコンに疲労が生じ、シリコンの結晶軸方向に亀裂が入ることで圧電素子による変形変位が圧力室内のインクに圧力の変化として伝えるとすることが十分に機能しなくなり、ついには破損等によりインクの吐出が不十分となるといった問題を抱えている。この様な問題に対応するために、以下の様な方法が開示されている。【０００４】
例えば、シリコンを基材とした流路基板が有している圧力室の加圧板部が金属を基材とする別部材として流路基板に貼り合わせてあるインクジェット式記録ヘッドが開示されている（例えば、特許文献１）。【０００５】
また、ドライフィルムやシリコンを用いて母型を製造し、ニッケル電鋳処理によりインク吐出ノズルに連通する液室や各液室に連通する流路より構成される流路基板を形成しているインクジェット式記録ヘッドが開示されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特許第３２１８６６４号公報
【特許文献２】特開平７−１７８９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されてある加圧板部を金属の別部材の加圧板として貼り合わせて製造される流路基板では、流路基板と加圧板との接合部はインク吐出時に圧電素子の振動が常に加えられる箇所であることから接着強度の劣化等で接合部が剥離するといったことが懸念される。また、加圧板は小さく非常に薄いことから、流路基板に貼り合わせるに際し、取り扱いが煩雑となるといった問題がある。【０００７】
また、特許文献２に開示されているニッケル電鋳処理により形成される流路基板は、別途用意した金属からなる加圧板上に加圧板と同一の金属を用いた電鋳処理により流路基板となる構造体が形成されている。よって、加圧板と流路基板とが一体構造となるものの、加圧板は別途用意する必要があり、加圧板の取り扱いは上記と同様の理由から煩雑となるといった問題がある。また、この加圧板は変形によるストレスを低減させるため、ダイヤフラム構造を必要としているため、流路基板と加圧板とが一体化される前又は後に加圧板の圧電素子との接合面と、流路基板本体の加圧室溝の隔壁との間に薄い部分を設けるための加工工程を設けることが必要とされるといった煩雑さがある。【０００８】
本発明は、以上に述べた課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、製造が容易で壊れにくい高品質のインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の構成により解決される。【００１０】
（１）  インク供給口と複数の流路溝が形成された流路基板と、前記流路基板に被さって前記複数の流路溝をそれぞれ複数の圧力室、前記圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路及び前記インク供給路に連通する共通インク室とを形成し、前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、インクを吐出する複数のノズルを有するノズルプレートとを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路基板は、シリコン及びシリコン化合物からなるものであり、前記複数の流路溝が形成された第１の面がシリコンからなり、該第１の面の反対面である第２の面がシリコン化合物からなり、該第１の面から該第２の面に向けてシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合を増加させたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。【００１１】
（２）  前記特定元素は、金属元素、窒素及び炭素から選ばれる少なくとも一つの元素であることを特徴とする（１）に記載のインクジェット式記録ヘッド。【００１２】
（３）  インク供給口と複数の流路溝が形成された流路基板と、前記流路基板に被さって前記複数の流路溝をそれぞれ複数の圧力室、前記圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路及び前記インク供給路に連通する共通インク室とを形成し、前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、インクを吐出する複数のノズルを有するノズルプレートとを備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記流路基板は、シリコン基板を基材として、該シリコン基板の片面にシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合を増加させながらシリコン化合物層を形成した後、前記シリコン基板のシリコン面に異方性ドライエッチングにより前記複数の流路溝を形成することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。【００１３】
（４）前記特定元素は、金属元素、窒素及び炭素から選ばれる少なくとも一つの元素であることを特徴とする（３）に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
請求の範囲第１項に記載の発明によれば、流路基板に形成される圧力室溝の底部はシリコン化合物によって構成され、また流路溝が形成されているシリコン部分と一体構造を成している。【００１５】
従って、圧力室溝の底部の背面に圧電素子を設けるなどして圧力室溝の底部を加圧板として利用できるようになり、従来シリコンからなる加圧板で生じていたシリコンの結晶軸方向に亀裂が入るといった問題の発生が抑えられ、振動に対する機械的強度を大きくすることが可能となる。また薄くて小さい金属の加圧板を流路基板とは別に用意したり、貼り付けたりするという煩雑さがなくなり、また貼り付けた加圧板が剥離することもない。これらから、製造が容易で壊れにくい高品質のインクジェット式記録ヘッドを提供することができる。【００１６】
請求の範囲第３項に記載の発明によれば、流路基板はシリコン基板とこの基板の片面にシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合を増加させながら形成したシリコン化合物層とからなるものとすることができるため、シリコン基板とシリコン化合物層は材質の急激な変化がなく密着性が良いことから機械的強度は十分であり応力による変形は問題とならない状態とすることができる。また、シリコン面の流路溝の形成に異方性ドライエッチングを用いることでシリコンはもちろんのことシリコン化合物のエッチング加工を容易にすることができる。よって流路基板はシリコン及びシリコン化合物からなり、シリコン面側に複数の流路溝を形成し、圧力室溝の底部はシリコン化合物によって構成する一体構造物とすることができる。【００１７】
従って、圧力室溝の底部の背面に圧電素子を設けるなどして圧力室溝の底部を加圧板として利用できるようになり、従来シリコンからなる加圧板で生じていたシリコンの結晶軸方向に亀裂が入るといった問題の発生が抑えられ、振動に対する機械的強度を大きくすることが可能となる。また薄くて小さい金属の加圧板を流路基板とは別に用意したり、貼り付けたりするという煩雑さがなくなり、また貼り付けた加圧板が剥離することもない。これらから、製造が容易で壊れにくい高品質のインクジェット式記録ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係わる実施の形態の一例であるインクジェット式記録ヘッドを模式的に示す図である。
【図２】図１に示すインクジェット式記録ヘッドの断面を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す流路基板の底面部の周辺であるＢを拡大して模式的に示す図である。
【図４】ニッケルシリサイド膜を成膜する２元マグネトロンスパッタ装置を模式的に示す図である。
【図５】炭化シリコン膜を成膜する電子ビーム蒸着装置を模式的に示す図である。
【図６】窒化シリコン膜を成膜するＣＶＤ装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ノズルプレート
２  流路基板
３  圧電素子
１１  ノズル
２１  インク供給口
２２  共通インク室（溝）
２３  インク供給路（溝）
２４  圧力室（溝）
Ａ  インクジェット式記録ヘッドの一例
Ｍ  流路ユニット
２−１  ベース部
２−２  底面部
２−２−１〜２−２−２０  ニッケルシリサイド膜
４１，５１，６１  蒸着槽
４２  シリコン用マグネトロンカソード
４３  ニッケル用マグネトロンカソード
４２−Ｄ、４３−Ｄ、６３  高周波電源
４４，５５，６４，６５  流量コントロールバルブ
４５  回転導入機構
４６，５６，６６  基板ホルダー
４７，５７，６７  シリコン基板
４９，５９，６９  ヒーター
５３  シリコン
５２  電子ビーム蒸発源
５４  シャッター
７０  コンスタンスバルブ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明に係わる実施の形態のインクジェット式記録ヘッドの一例に基づいて詳細に説明する。【００２１】
図１はインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）Ａを構成している、ノズルプレート１、流路基板２、圧電素子３を模式的に表している。【００２２】
ノズルプレート１には、インク吐出のためのノズル１１を複数配列してある。また、流路基板２には、ノズルプレート１を貼り合わせることで、圧力室となる圧力室溝２４、インク供給路となるインク供給路溝２３及び共通インク室となる共通インク室溝２２、並びにインク供給口２１が形成されている。【００２３】
そして、ノズルプレート１のノズル１１と流路基板２の圧力室溝２４とが一対一で対応するようにノズルプレート１と流路基板２とを貼り合わせることで流路ユニットＭを形成する。ここで、以後、上記で説明に使用した圧力室溝、供給路溝、共通インク室溝の各符号はそれぞれ圧力室、供給路、共通インク室にも使用する。【００２４】
図２は、この記録ヘッドＡにおけるノズルプレート１のＹ−Ｙ、及び流路基板２のＸ−Ｘの位置での断面を模式的に示している。図２が示しているように、流路ユニットＭに圧電素子３をインク吐出用アクチュエータとして流路基板２のノズルプレート１を接着する面と反対の各圧力室２４の底部２５の背面に接着することで、記録ヘッドＡが完成する。この記録ヘッドＡの各圧電素子３に駆動パルス電圧が印加され、圧電素子３が変形変位することで発生する振動が圧力室２４の底部２５に伝えられ、この底部２５の振動により圧力室２４内の圧力を変動させることでノズル１１からインク滴を吐出させる。【００２５】
図２で示す流路基板２において、斜線部で示す底面部２−２はシリコン化合物で、それ以外のベース部２−１はシリコンで構成されている。更に詳しくは、例えばシリコン化合物を構成する元素を金属元素の一つであるニッケルとするニッケルシリサイドとした場合、図２の底面部２−２の周辺Ｂ部を拡大して模式的に示すと図３の様になる。すなわち、流路基板２は、シリコンを基材とした各溝が形成されている面の反対側にシリコンに対するニッケルのモル比率（存在割合を示す。）が１％である膜２−２−１、２％である膜２−２−２、３％である膜２−２−３といった様に徐々にニッケルの存在割合が増加され、例えば２０％である膜２−２−２０までのニッケルシリサイド膜がシリコンからなるベース部２−１上に積層された状態となっている。【００２６】
このように、流路基板２の斜線部で示す底面部２−２がシリコン化合物で、この化合物が構成される元素を金属元素、窒素及び炭素から選ばれる少なくとも１つの元素で構成されることで、底面部２−２にある圧力室溝の底部２５は当然これらのシリコン化合物、例えば、金属シリサイド、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）及び炭化シリコン（ＳｉＣ）といった膜の積層体となる。従って、圧力室溝の底部２５の背面（溝側と反対の面）に圧電素子を設けて圧力室溝の底部２５を加圧板として利用すると、従来シリコンを基材として形成されていた加圧板が、インク滴を吐出させる度に変形変位させられることで、その材料であるシリコンに疲労が生じ、シリコンの結晶構造から生じる劈開により結晶軸方向に亀裂が入るといった破損することは十分に抑えられ、さらにシリコン化合物のシリコンに対する金属元素、窒素及び炭素の存在割合を適切にすることでインク滴を吐出させる度に発生される変形変位に対する機械的強度を十分に大きくすることができる。【００２７】
上記のニッケルシリサイド膜の例ではシリコンに対するニッケルの存在割合を徐々に段階的に増加しているが、連続的に増加しても良く、いずれの場合も形成されている膜のシリコンとニッケルとの存在割合がなだらかに増加しているのが好ましい。このようにシリコン化合物を構成する特定元素の存在割合をなだらかに増加していることで、例えば図３で示す流路基板２のベース部２−１や積層されるシリコン化合物の各膜（２−２−１〜２−２−２０）の密着性が良いことから機械的強度は十分であり、またベース部２−１や積層されるシリコン化合物の各膜（２−２−１〜２−２−２０）の間の応力による変形は問題とならない状態とすることができる。【００２８】
上記のようなシリコン及びシリコン化合物からなる流路基板２の製作に関して以下に説明する。【００２９】
流路基板２を製造する基材は、シリコン基板上に溝を形成する面の反対面にシリコン化合物を構成する金属元素、窒素及び炭素から選ばれる少なくとも一つの元素の存在割合を増加させながら、例えば金属シリサイド、窒化シリコン及び炭化シリコンといったシリコン化合物の膜が積層されているものが好ましい。【００３０】
例えばシリコン基板上に金属シリサイド膜を金属元素の存在割合を増加させながら積層する場合、例えば以下のように行う。公知の２つのターゲットを有する２元スパッタ法を用いて、一方をシリコンターゲットとし、もう一方を金属ターゲットとして、同時放電させることでシリコン基板上にスパッタリング成膜をする時、２つのターゲットへの放電に要する印加電力を例えばシリコンターゲットへの放電電力を一定とし、金属ターゲットへの印加電力を増加させることにより、シリコン基板上に成膜される金属シリサイド膜の金属元素の存在割合（例えば、モル比率）を増加させることができる。この時、金属ターゲットへの印加電力を一定時間ごと又は連続して増加させることで、シリコン基板上に金属シリサイド膜の金属元素の存在割合がシリコン基板の厚み方向に増加した所望の膜を得ることができる。【００３１】
ここで、使用される金属元素は、例えばＣｒ（クロム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）が好ましい材料として挙げられ、特にＮｉ（ニッケル）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）がより好ましい。【００３２】
また、増加させる元素を窒素又は炭素として窒化シリコン膜、炭化シリコン膜を形成する方法は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（化学気相成長法）を用いることができる。ＣＶＤ装置を用いて例えば窒化シリコン膜をシリコン基板上に形成する場合、真空度が一定に保たれる蒸着槽内にシラン（ＳｉＨ4）ガスを一定量流入させる状態の下でアンモニア（ＮＨ3）ガスの流入量を徐々に増加させながらＣＶＤ成膜を行うことでシリコン基板上にシリコンに含まれる窒素の存在割合が徐々に増加した窒化シリコン膜が得られる。同じ方法で、アンモニアガスの代わりにメタン（ＣＨ4）ガスを用いることでシリコン基板上にシリコンに含まれる炭素の存在割合が徐々に増加した炭化シリコン膜が得られる。アンモニア（ＮＨ3）ガス又はメタン（ＣＨ4）ガス流入量を増加させる場合、上記の金属元素の場合と同じように一定時間ごと又は連続して増加させても良い。更に、シランガスとアンモニアガス及びメタンガスの混合により、シリコン化合物を窒素と炭素とが混在している膜としても良い。【００３３】
シリコン基板上のシリコン化合物の成膜方法は上記の２元スパッタ法やＣＶＤ法に限る必要はなく、真空蒸着法やイオンプレーティング法等の公知の成膜方法用いて、それぞれの成膜方法における成膜条件と制御方法に従ってシリコンと金属元素、窒素及び炭素の存在割合を調整することでシリコン基板上にシリコン化合物の膜を形成すれば良い。また、シリコン基板上に形成されるシリコン化合物の膜厚は、概ね３μｍ〜３０μｍ程度の厚みとするのが好ましい。【００３４】
上記の様にシリコン化合物が成膜されたシリコン基板を用いて、成膜されてないシリコン基板面側において、公知のフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）及びエッチング法を用いて個々のインク吐出ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室となる圧力室溝、圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路となるインク供給路溝及びインク供給路に連通する共通インク室となる共通インク室溝、並びにインク供給口とが形成された流路よりなる流路基板を製造する。ここで、エッチング法として異方性ドライエッチング法を用いることが好ましい。【００３５】
異方性ドライエッチング法とは、ドライエッチングにおいて、高アスペクト比（加工された凹部の深さと幅の比であり、アスペクト比が高いとは、溝の深さが深く幅が狭い状態を表す。）の構造を得るための方法であり、エッチングの最中にエッチングにより加工された凹部の側壁を保護するためにエッチング反応を生じさせる化学種（ラジカル、イオン等）を発生させるサイクルと、側壁を保護するための保護膜を堆積させるサイクルとを交互に行うエッチング処理のことである。よって、シリコン基板に形成される凹部の側壁は基板表面に対して垂直に加工できることから複数の溝を高密度に形成することができる。【００３６】
シリコン化合物が成膜されたシリコン基板のエッチング加工に際し、例えば加圧室溝の形成は金属シリサイド膜等のシリコン化合物の膜（層）に達した所からエッチング速度が遅くなり、シリコンと特定元素との存在割合がある割合のシリコン化合物の膜（層）に到ったところでエッチングがほとんど進行しなくなる。よってこの近傍にてエッチング作業を終了させ、この終了時点で残った厚みのシリコン化合物部分が加圧板として利用できる加圧室溝の底部となる。従って、各溝形成においては、例えば加圧室溝の形成におけるシリコン化合物の特定元素の存在割合に依存したエッチング速度の低下を考慮した適切な溝加工を行うために、予めシリコン化合物の成膜条件、エッチング条件等を決めるための実験を行っておくことが好ましい。【００３７】
次に各溝の形成が完了した後、例えば公知のダイシングソー等を用いて個々の流路基板２に分離し、別途用意するノズルプレート１を流路基板２に貼り付けることで流路ユニットＭを製造する。【００３８】
別途用意するノズルプレート１を流路基板２に貼り付ける方法は、接着材を用いてもよいが、接着材を介することなく強固に貼り付けることができる陽極接合技術を用いるのがより好ましい。陽極接合技術を用いて２つの基材を接合する場合、基材の一方をシリコンとし、他方を可動イオン、例えば代表的にはナトリウムイオン（Ｎａ+）を含むガラス材でシリコン（Ｓｉ）と比較的類似した線膨張係数（シリコンの線膨張係数は、４．２×１０-6／℃程度である。）を有する硼珪酸ガラスとすればよい。【００３９】
可動イオンを含む硼珪酸ガラス（以下、硼珪酸ガラスと称する。）としては、パイレックス（登録商標）またはテンパックス  フロート（登録商標）がこれらの線膨張係数（パイレックス（登録商標）及びテンパックス  フロート（登録商標）の線膨張係数は共に３．２×１０-6／℃程度である。）の観点からより好ましい。【００４０】
本実施の形態の流路基板２のノズルプレート１を貼り付ける面はシリコンであるため、ノズルプレート１の流路基板２に貼り付ける面を硼珪酸ガラスとすればよい。従って、ノズルプレート１は硼珪酸ガラスを基材として作製してもよいし、また加工の容易さからシリコンを基材として作製し、その後流路基板２との貼り合わせ面に硼珪酸ガラス膜を形成してもよい。この場合の膜厚は、陽極接合にて強固に接合される膜厚であれば良く、膜の密度や均一性及び後述する陽極接合時に必要な接合面の加熱や印加電圧の観点から０．５μｍ〜３μｍの範囲が好ましく、更には１μｍ〜２μｍの範囲がより好ましい。【００４１】
上記の硼珪酸ガラスの成膜方法は、真空蒸着法や高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタ法、イオンプレーティング法のいずれでも良く、また成膜時に基板の温度を緻密な膜が形成しやすいように２５０℃以上となるように加熱することが好ましい。この温度の上限は特に定めないが、基板の取り付け治具や成膜時の基板の温度制御装置等の観点から４００℃程度が好ましい。【００４２】
上記の様に用意した流路基板２とノズルプレート１とを適切な位置関係にして重ね合わせて固定し、接合部の温度を高温状態にして、直流高圧電源を用いて電圧を印加して陽極接合する。陽極接合を行う場合に印加する電圧の極性は、シリコンの基材側をプラス（＋）、硼珪酸ガラスの基材側をマイナス（−）とする。このようにすると、静電引力によって接合界面が密着すると同時に電流が流れ、両基板が強固に陽極接合される。【００４３】
本実施の形態の一例である記録ヘッドにおいては、接合面がシリコンである流路基板２はプラス（＋）、硼珪酸ガラス面を有するノズルプレート１はマイナス（−）とする電圧を印加すれば良い。【００４４】
接合時の高温状態とは、３００℃〜５５０℃の範囲であって、このような雰囲気温度を維持できる恒温漕や簡便な方法ではセラミックヒーター等を内蔵する絶縁性の良いホットプレート等を用いてノズルプレート１と流路基板２との接合部を加熱すれば良い。【００４５】
上記の温度範囲を超えて接合を行う場合、接合ができない又は接合が十分でないといった不都合が生じやすくなる。例えば、５５０℃以上では、印加電圧にもよるが、可動イオンが一気に流れ出して、硼珪酸ガラス膜が白濁したり膜密度が粗くなったりといった劣化が生じ、結果的に強固な接合ができない場合がある。また、３００℃以下では、可動イオンが移動しにくい状態であり、これを移動しやすくするためには、印加電圧を大きくすることが必要である。印加電圧を大きくする結果、ノズルプレート１と流路基板２との間での短絡が発生し、結果として陽極接合が十分できない場合がある。【００４６】
また、直流高圧電源にてノズルプレート１と流路基板２との間に印加する直流電圧の電界強度は、３０ｋＶ／ｍｍ〜２００ｋＶ／ｍｍの範囲が好ましい。例えば、硼珪酸ガラスの膜厚が０．５μｍであれば、印加電圧の範囲は、１５Ｖ〜１００Ｖ、また、３μｍであれば９０Ｖ〜６００Ｖとなる。【００４７】
通常、１ｋＶを超える電圧を使用する場合、電圧を発生する直流高圧電源の容量や電圧印加に関連する附帯装置の絶縁耐圧を確保することが必要となるなどから、直流高圧電源を含めた装置が高価かつ煩雑になる。従って、適当な膜厚を設定することで陽極接合時に印加する電圧を扱いやすい１ｋＶ未満とするのが好ましい。【００４８】
このようにして、ノズルプレート１と流路基板２とを陽極接合することで流路ユニットＭが形成される。この後、流路ユニットＭに各圧力室２４の底の背面に圧電素子３を設けることで記録ヘッドが完成する。【００４９】
以下に、実施の形態の例として具体的な記録ヘッドの製造について説明する。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
シリコン化合物を金属元素であるニッケルが存在するニッケルシリサイドとした記録ヘッドに関して説明する。まず、シリコン基板上にニッケル１％膜、ニッケル２％膜、ニッケル３％膜という様にニッケル２０％膜までそれぞれの厚みを０．３μｍとして積層された膜厚が６μｍとなるように、２元スパッタ法で成膜した。ここで、例えばニッケル１％膜とはシリコンに対するニッケルのモル比率が１％であることを示しており、他も同様である。図４は、２元スパッタ法を行う２元マグネトロンスパッタ装置を模式的に示している。４１は蒸着槽、４２は原料のシリコンを設けるシリコン用マグネトロンカソード、４３は原料のニッケルを設けるニッケル用マグネトロンカソード、４２−Ｄ及び４３−Ｄはそれぞれのカソードに高周波電力を供給する高周波電源、４４は放電ガスであるアルゴンガスの流量を制御する流量コントロールバルブ、４６は回転する基板ホルダー、４７は成膜されるシリコン基板、４８はニッケル用成膜速度調整用マスク、４９はシリコン基板４７を加熱するヒーター、４５は真空を維持した状態で図示してない回転力を基板ホルダに伝達する回転導入機構である。高周波電源４２−Ｄ及び高周波電源４３−Ｄから出力される高周波電力の周波数は、両高周波電源の出力が共振しないように２つの周波数が１３．５６ＭＨｚを基準に異なる様に設定するのが好ましい。【００５１】
排気ポンプ（図示してない）にて蒸着槽４１の内部の真空度を約５ｘ１０-4Ｐａにしたのち、放電ガスとしてアルゴンガスを蒸着槽４１内部に導入し、放電真空度を約０．６６Ｐａに設定した。また、シリコン基板４７をヒーター４５により約３５０℃まで加熱しその後この温度を成膜が完了するまで維持した。この状態においてシリコン基板４７上にニッケルシリサイド膜を成膜した。【００５２】
ここで、ニッケル１％膜を形成する条件を設定する。ニッケルとシリコンのスパッタリングによる成膜速度は、高周波電力１００Ｗ時にニッケルが０．１４μｍ／３０分であり、シリコンが０．３μｍ／３０分であることを予め実験により求めた。よって、シリコン用マグネトロンカソードに高周波電源４２−Ｄより高周波電力１００Ｗを供給する場合、ニッケル１％膜を形成するためには、ニッケル用マグネトロンカソード４３に計算上では高周波電力を２．１Ｗとすればよいことになる。しかし、実際は低電力時のスパッタリングを安定に行うことは容易ではないことから、ニッケル用マグネトロンカソードに成膜速度を抑えるマスク４８を設けた。このマスク４８はメッシュ構造を有する板で、これをニッケル用マグネトロンカソード４３とシリコン基板４７との間のカソード４３側の前面に配置して成膜速度が本来の１０％に抑えられる様にすることで高周波電源４３−Ｄの高周波電力の出力を２１Ｗとした。【００５３】
これで膜厚０．３μｍのニッケル１％膜を成膜後、高周波電源４３−Ｄの高周波電力を４２Ｗに設定しニッケル２％膜を成膜する。以下、同様にして蒸着槽４１内を大気開放せずに連続して、ニッケル３％膜、ニッケル４％膜とニッケル２０％（この時、高周波電源４３−Ｄの高周波電力の出力は４２０Ｗとなる。）まで高周波電源４３−Ｄからニッケル用マグネトロンカソード４３へ供給される高周波電力を調整することでニッケルシリサイド膜をシリコン基板４７上に成膜した。【００５４】
次に、シリコン基板４７のニッケルシリサイド成膜面の反対であるシリコン面において公知のフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）及び異方性ドライエッチング法を用いて個々のインク吐出ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室となる圧力室溝、圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路となるインク供給路溝及びインク供給路に連通する共通インク室となる共通インク室溝、並びにインク供給口とが形成された流路基板を製造した。【００５５】
このとき、加圧板として利用する圧力室溝の底部において、ニッケルシリサイド膜に達した所でエッチング速度が遅くなり、ニッケル５％膜近傍のところでエッチングが停止し、エッチングされないニッケルシリサイド膜が成す底部の厚みは所望の約４．５μｍとなった。このエッチングが停止するシリコンに対するニッケルのモル比率は予め実験により確認しており、確認したニッケルのモル比率に基づいて所望の底部の厚みとなるように積層する一層当たりの膜厚、ニッケルのモル比率、積層数及びモル比率の増加分及びエッチング条件等の溝形成条件を決定している。【００５６】
次にシリコン基板４７に各溝の形成が完了した後、ダイシングソーを用いて個々の流路基板に分離し、別途用意するノズルプレートを流路基板に貼り付けることで流路ユニットを製造する。この後、加圧板として利用する流路基板の圧力室溝の底部の背面に圧電素子を貼り付けることで記録ヘッドを完成させ、動作させた。【００５７】
従来のシリコンのみからなる流路基板を用いた記録ヘッドでは、約１カ月で圧力室溝の底部の不具合にてインクの吐出ムラが見られたが、本実施例の記録ヘッドは、３カ月経過した後においてもこのニッケルシリサイド膜からなる圧力室溝の底部に亀裂等の不具合が発生することなくインク吐出ムラもなく良好に記録ヘッドが動作することが確認できた。【００５８】
（実施例２）
シリコン化合物を炭素が存在する炭化シリコン（ＳｉＣ）とした記録ヘッドに関して説明する。電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍとも称する。）蒸発源を持つ真空蒸着法を用いてシリコン基板にシリコンを形成する過程で、蒸着槽内にメタンガスの混入量を徐々に増加させてシリコンから連続的に炭素の存在割合が増加する炭化シリコン膜を膜厚が３μｍとなるように成膜した。【００５９】
図５は、電子ビーム（ＥＢ）蒸着装置を模式的に示している。５１は蒸着槽、５２は電子ビーム蒸発源、５３は電子ビームにより蒸発される蒸発原料であるシリコン、５４はシャッター、５５は反応ガスであるメタンガスを蒸着槽５１内に導入する流量を制御する流量コントロールバルブ、５６は基板ホルダー、５７はシリコン基板、５９はシリコン基板を加熱するヒーターである。この装置において、排気ポンプ（図示されてない。）により到達真空度を約２．６×１０-4Ｐａとした。また、基板ホルダー５６の設定されたシリコン基板５７をヒーター５９により約４００℃まで加熱し炭化シリコン膜の成膜が完了するまでこの温度を維持した。電子ビームによるシリコンの蒸着速度を０．０５μｍ／ｍｉｎと設定し、蒸着を開始すると同時にメタンガスの導入を開始し、以後一定増加量でメタンガスを導入し、約６０分経過後の真空度が約１．３×１０-2Ｐａとなるように流量コントロールバルブ５５により制御した。こうすることで、シリコンから連続的に炭素の存在割合が増加し最後に炭素のモル比率が５０％となる厚み３μｍの炭化シリコン膜がシリコン基板５７上に形成できた。【００６０】
以降、実施例１と同様にして各溝形成を行う。【００６１】
このとき、加圧板として利用する圧力室溝の底部において、炭化シリコン膜に達した所でエッチング速度が遅くなり、炭素のモル比率が１０％膜辺りのところでエッチングが停止し、エッチングされない炭化シリコン膜が成す底部の厚みは所望の約２．４μｍとなった。このエッチングが停止するシリコンに対する炭素のモル比率は予め実験により確認しており、確認した炭素のモル比率に基づいて所望の底部の厚みとなるようにシリコンの蒸着速度、蒸着時間、メタンガス量の増加速度及びエッチング条件等の溝形成条件を決定している。【００６２】
次にシリコン基板に各溝の形成が完了した後、ダイシングソーを用いて個々の流路基板に分離し、別途用意するノズルプレートを流路基板に貼り付けることで流路ユニットを製造する。この後、加圧板として利用する流路基板の圧力室溝の底部の背面に圧電素子を貼り付けることで記録ヘッドを完成させ、動作させた。【００６３】
従来のシリコンのみからなる流路基板を用いた記録ヘッドでは、約１カ月で圧力室溝の底部の不具合にてインクの吐出ムラが見られたが、本実施例の記録ヘッドは、３カ月経過した後においてもこの炭化シリコン膜からなる圧力室溝の底部に亀裂等の不具合が発生することなくインク吐出ムラもなく良好に記録ヘッドが動作することが確認できた。【００６４】
（実施例３）
シリコン化合物を窒素が存在する窒化シリコンとした記録ヘッドに関して説明する。ＣＶＤ法を用いてシリコン基板にシランガスを原料にしてシリコンを形成する過程で、コンスタンスバルブを用いて蒸着槽内を一定真空度に維持した状態で、徐々にアンモニアガスを蒸着槽内に混入させて蒸着槽内のシランガスに対するアンモニアガスの比率を大きくすることで、シリコンから連続的に窒素の存在割合が増加する窒化シリコン膜を膜厚が３０μｍとなるように成膜した。【００６５】
図６は、ＣＶＤ装置を模式的に示している。６１は蒸着槽、６２は電極、６３は電極６２に印加する高周波電力用の高周波電源、６４は反応ガスであるシランガスの流量を制御する流量コントロールバルブ、６４は反応ガスであるアンモニアガスの流量を制御する流量コントロールバルブ、６６は基板ホルダー、６７はシリコン基板、６９はシリコン基板を加熱するヒーター、７０は、蒸着槽６１内の真空度が一定となるようにするコンスタンスバルブである。この装置において、排気ポンプ（図示されてない。）により到達真空度を約３×１０-4Ｐａとした。また、基板ホルダー５６の設定されたシリコン基板６７をヒーター６９により約３００℃まで加熱し窒化シリコン膜の成膜が完了するまでこの温度を維持した。蒸着槽６１内にシランガスを導入し、コンスタンスバルブ７０により蒸着槽内を約１０Ｐａとし、これを放電圧力とした。この後、蒸着を開始すると同時にアンモニアガスの混入を開始し約６０分かけて蒸着槽６１内のアンモニアガスの分圧比が３０％となるようにした。こうすることで、シリコンから連続的に窒素の存在割合が増加し最後に窒素のモル比率５７％（Ｓｉ：Ｎ＝３：４）となる厚み３０μｍの窒化シリコン膜がシリコン基板６７上に形成できた。【００６６】
以降、実施例１と同様にして各溝形成を行う。【００６７】
このとき、加圧板として利用する圧力室溝の底部において、窒化シリコン膜に達した所でエッチング速度が遅くなり、窒素のモル比率が３０％膜近傍のところでエッチングが停止し、エッチングされない窒化シリコン膜が成す底部の厚みは所望の約１４．２μｍとなった。このエッチングが停止するシリコンに対する窒素のモル比率は予め実験により確認しており、確認した窒素のモル比率に基づいて所望の底部の厚みとなるようにシランガス及びアンモニアガスの導入量、蒸着時間、アンモニアガス量の増加速度及びエッチング条件等の溝形成条件を決定している。【００６８】
次にシリコン基板に各溝の形成が完了した後、ダイシングソーを用いて個々の流路基板に分離し、別途用意するノズルプレートを流路基板に貼り付けることで流路ユニットを製造する。この後、加圧板として利用する流路基板の圧力室溝の底部の背面に圧電素子を貼り付けることで記録ヘッドを完成させ、動作させた。【００６９】
従来のシリコンのみからなる流路基板を用いた記録ヘッドでは、約１カ月で圧力室溝の底部の不具合にてインクの吐出ムラが見られたが、本実施例の記録ヘッドは、４カ月経過した後においてもこの炭化シリコン膜からなる圧力室溝の底部に亀裂等の不具合が発生することなくインク吐出ムラもなく良好に記録ヘッドが動作することが確認できた。
【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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【国際調査報告】
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