(57)【要約】【課題】液体供給口の加工精度を向上させ、記録品位の良い液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、吐出エネルギー発生素子としての発熱抵抗体が表面に形成された基板１と、吐出口７および吐出口７に連通された液体流路８を形成する流路構成部材とを有し、基板１には液体流路８へ液体を供給するための液体供給口９が形成されている。液体供給口９は、ダイシングソーのブレードによって切り込んだ基板１を貫通する長孔であって、長手方向の両端内壁が切り込んだブレードの加工位置における外周円弧面にならう傾斜面１７からなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板の表面に接合された吐出口および前記吐出口に連通された液体流路を形成する流路構成部材とを有し、前記基板に前記液体流路へ液体を供給するための液体供給口が形成された液体吐出ヘッドにおいて、
前記液体供給口は、ダイシングソーのブレードによって前記基板に切り込まれた前記基板を貫通する長孔であって、前記長孔の長手方向両端内壁が、切り込まれた前記ブレードの加工位置における外周円弧面にならう傾斜面からなること、を特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記液体供給口は、長手方向の長さが前記基板の表面側より裏面側の方が長いこと、を特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液体供給口は、短手方向の寸法が前記ブレードの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
表面に吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板の表面に接合された吐出口および前記吐出口に連通された液体流路を形成する流路構成部材とを有し、前記基板に前記液体流路へ液体を供給するための液体供給口が形成された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記液体供給口はダイシングソーのブレードを用いて形成されることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記基板の前記吐出エネルギー発生素子が設けられない面側から、前記ダイシングソーのブレードを切り込ませることで、前記基板に前記液体供給口を形成することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出エネルギー発生素子が発生する吐出エネルギーによって液滴を吐出させる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドの製造方法は、例えば、下記のような工程から成る。シリコンウエハ等の基板に対する、発熱抵抗体やこれに電流を通すドライバ素子を形成する工程と、インクを吐出するためのノズルを形成するノズル形成工程と、インクジェット記録装置に搭載するための実装工程からなる。
【０００３】
図４は、特許文献１に開示されたインクジェット記録ヘッドの基本的な構成を示し、（ａ）は模式部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【０００４】
本例のインクジェット記録ヘッドは、シリコンウエハ等からなる基板１００の上に順次、次に列記する層が形成されている。例えば、熱酸化膜等からなる絶縁蓄熱層１０２、発熱抵抗体層１０３、電極配線層１０４、耐インク層（第一の保護層）１０５、耐キャビテーション膜（第二の保護層）１０６等が形成されている。これらは全てスパッタリング等で成膜され、フォトリソグラフィ技術等でパターニングされた薄膜である。
【０００５】
さらに、その上に順次、液体流路層１１１、オリフィスプレート１１０を接合し、外部との電気信号接続をワイヤーボンディングまたはＴＡＢ等で接続し、熱インクジェット記録ヘッドとする。
【０００６】
この熱インクジェット記録ヘッドにおいては、基板に設けたインク供給口１０９から、液路１０８にインクを供給し、発熱抵抗体層１０３を発熱させてインク中に泡を発生させ、これによりオリフィスプレート１１０に設けた吐出口１０７からインク滴を吐出する。
【０００７】
なお、インク供給口１０９は、ガラス基板やＳｉ基板等をサンドブラスト加工法によって加工形成したものであって、加工誤差による最小幅加工面１１４や最大幅加工面１１５が生じる。
【特許文献１】特開２００１−３４１３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されたサンドブラスト加工法では、加工面が粗野になっているため、新たにエッチング加工を行い加工面を滑らかにしたり、または、耐インク性のコーティング材料の塗布を行う等、コスト高になる。
【０００９】
また、サンドブラスト加工法は加工精度が低く、予め加工誤差を見込んで、サンドブラスト加工が行われている。しかしながら、加工誤差を見込んでサンドブラスト加工する場合、インク供給口の開口部から発熱抵抗体までの距離が大きくなる。
【００１０】
このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、リフィル速度が遅く、印字速度を速くすることができない。このリフィルとは、インク吐出後に、液路および吐出口全体にインクが充填することをいい、このリフィル時間がプリンターの印字速度に大きな影響を与える。つまり、駆動周波数を早くしても、リフィルが追い付かないと、発熱抵抗体層がインクの無い状態、または、インクの少ない状態で発熱し、インクの不吐出や、インクの吐出量が少ないために印字が不鮮明となる。リフィル周波数を上げるには、発熱抵抗体層と、インク供給口との離間距離をできるだけ短くする必要があるが、前述のように加工誤差を見込んだサンドブラスト加工では、発熱抵抗体とインク供給口との離間距離を十分に短くすることは困難である。
【００１１】
また、サンドブラストによる加工は、加工断面が粗く気泡が溜まりやすい欠点がある。この気泡溜まりは、小さい場合は良いが隣り合った気泡溜まりが合体してさらに大きな気泡になる場合がある。その場合、部分的にその気泡溜まりにより、インクの供給口が部分的に狭められ十分なインク供給が行われなくなる可能性がある。
【００１２】
このような現象が発生すると、吐出口からインクが吐出されない現象が起こり、印字が不鮮明になったり、白抜けが発生したりする。
【００１３】
一方、加工誤差の小さい加工法として、異方性エッチングがある。この異方性エッチングは、結晶方位に沿ってエッチングが進行するため、加工精度は比較的良いが、結晶方位に沿ってエッチングされるため、エッチング角度が大きく裏面の加工面積が大きくなる欠点がある。また、Ｓｉ基板の結晶欠陥により、部分的にエッチング不良が発生する場合がある。Ｓｉ基板の製造ロットによりばらつきがあるため、ロットが変わるたびに先行でエッチング状態を確認する必要がある。さらに、高額な設備投資も必要となる。
【００１４】
本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、液体供給口の加工精度を向上させ、記録品位の良い液体吐出ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、表面に吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板の表面に接合された吐出口および前記吐出口に連通された液体流路を形成する流路構成部材とを有し、前記基板に前記液体流路へ液体を供給するための液体供給口が形成された液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給口は、ダイシングソーのブレードによって前記基板に切り込まれた前記基板を貫通する長孔であって、前記長孔の長手方向両端内壁が、切り込まれた前記ブレードの加工位置における外周円弧面にならう傾斜面からなること、を特徴とする。
【００１６】
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、表面に吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板の表面に接合された吐出口および前記吐出口に連通された液体流路を形成する流路構成部材とを有し、前記基板に前記液体流路へ液体を供給するための液体供給口が形成された液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記液体供給口はダイシングソーのブレードを用いて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００１８】
加工精度のバラツキがなくなり、液体供給口の開口部の幅が吐出エネルギー発生素子の近くで一定になるため、吐出口間のリフィル時間のバラツキが減少して記録品位および駆動周波数が向上する。さらに、加工面の粗さが小さくなり、気泡が滞留しにくくなるため、気泡による不吐出の発生が減少する。
【００１９】
ダイシングソーは、液体吐出ヘッドを製造する上で必要不可欠な設備であるため、既存設備の使用が可能となる。その結果、新たにサンドブラスト工程ラインや異方性エッチングラインを設ける等の高額な設備投資の必要性が無くなり、製造コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は一実施の形態による液体吐出ヘッドの主要部を示し、（ａ）は液体供給口を形成した基板の裏面側の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【００２２】
まず、シリコンウエハからなる基板１の表面上に、酸化膜等からなる絶縁蓄熱層２を形成する。これは、スパッタリング等で形成してもよく、シリコンウエハに熱酸化膜を形成してもよい。そして、その上に、発熱抵抗体層をスパッタリング等で形成し、さらにその上に、Ａｌ等の電極配線層をスパッタリング等で形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術で電極配線４を、さらに吐出エネルギー発生素子としての発熱抵抗体（不図示）をパターニングする。その上に、ＳｉＮ等からなる耐液体層５をスパッタリング等で成膜し、Ｔａ等からなる耐キャビテーション膜６等を成膜する。そののち、流路構成部材である流路壁１１や吐出口７を有するオリフィスプレート１０を接合するための接着層を形成する。
【００２３】
次に、基板１に液体供給口９を形成するが、液体供給口９の加工は、基板１の吐出エネルギー発生素子が設けられない面側である裏面からダイシングソーで切り込みを入れる。この際、発熱抵抗体が形成されている基板１の表面へ液体供給口９を正確に貫通させなければならない。
【００２４】
そのため、基板１の裏面にフォトレジストを塗布し、裏面に液体供給口アライメントマークを、表面と同じ位置に形成できる露光機で露光し、現像を行ってパターニングする。この際、液体供給口９を加工する部位には、フォトレジストを残さないようにパターニングを行った方がよい。これは、レジストによるブレード１４の目詰まりを減少させ、良好な切削状態を保つためである。
【００２５】
液体供給口９は、基板１を貫通させて形成するため、基板１の厚みよりもダイシングソーの円板状のブレード１４の切り込み量を多く取る必要がある。図２は、切り込み量（ｚ）を決定する一例を示したものである。
【００２６】
図２において、（Ｌ）は液体供給口９の長手方向の寸法で、（Ｌ／２）はその１／２の寸法である。（Ｌ／２）とブレード半径（ｒ）がわかっているため、三角関数により角度（ａ）が求められる。角度（ａ）が解れば、Ｌ／２×ｔａｎ（ａ）で（ｙ）が計算でき、ブレード半径（ｒ）と（ｙ）との差が切り込み量（ｚ）となる。
【００２７】
ここでは、切削は垂直方向のみで、水平方向の送りは行わない。
【００２８】
この場合、液体供給口９の長手方向両端内壁の傾斜面１７の基板表面１２における傾斜角度（ｂ）は、ブレードの切り込み量（ｚ）によって変化する。つまり、長手方向の両端内壁の傾斜面１７に当接（加工位置）するブレードの円弧の接線の傾斜角度となる。ブレードの切り込み量（ｚ）が大きくなれば、傾斜角度（ｂ）は大きくなり、小さくなると傾斜角度（ｂ）は小さくなる。
【００２９】
また、インクジェットラインプリンタ等、多ノズルの場合、液体供給口９の長手方向寸法がブレードの直径よりも大きくなる。その場合は、図３のように、水平方向にブレード１４の中心１５を距離（ｘ）分移動することにより対応できる。
【００３０】
液体供給口９の短手方向寸法（幅）は、ブレード１４の厚さに依存する。しかし、要求される液体供給口の幅に対応する厚さのブレードが無い場合、例えば、７５μｍ幅の場合は５０μｍ厚のブレードを使用し、１回目５０μｍで切削し、２回目に液体供給口幅方向に２５μｍずらして切削する。
【００３１】
本発明において、液体供給口９は、ダイシングソーのブレード１４によって基板１に切り込まれた基板１を貫通する長孔である。そして、該長孔の長手方向両端内壁が、切り込まれたブレード１４の加工位置（前記長孔の長手方向両端内壁に当接しているブレード１４の外周円弧面）における外周円弧面にならう傾斜面１７からなっている。
【００３２】
以上、説明してきたとおり、既存のダイシングソーを用いることで、液体供給口を精度良く加工することが可能となるため、加工マージンを小さくすることができる。その結果、液体流路を短くすることが可能となり、リフィル周波数を上げることが可能となる。特に、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行う液体吐出記録方式の液体吐出ヘッドにおいて優れた効果をもたらすものである。また、既存の設備を使用するため新たな設備投資をする必要が無く、低コストで液体吐出記録ヘッドを提供できるものである。
【００３３】
なお、上述したシリコンウエハからなる基板に限らず、シリコンウエハ以外のものでもダイシング加工できるものであれば適用できる。
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施例１について説明する。
【００３５】
まず、シリコンウエハからなる基板１の表面上に、厚さ３．０μｍの熱酸化膜からなる蓄熱層を形成した。その上にＴａＮからなる発熱抵抗体層をスパッタリングで形成した。さらにその上に、Ａｌからなる電極配線層をスパッタリングで形成した。次いで、フォトリソグラフィ技術で電極配線４を、さらに発熱抵抗体をパターニングした。そして、その上に、ＳｉＮからなる耐液体層５をスパッタリングで成膜し、さらに、Ｔａからなる耐キャビテーション膜６を成膜しパターニングを行った。
【００３６】
次に、図１の（ｂ）に示すように液体供給口９を開口させるが、開口幅は１００μｍで、開口長さは２２ｍｍとした。
【００３７】
液体供給口９を開口させるには、基板表面に開口する液体供給口９の位置と、基板裏面の加工する位置とが正確に合っていなければならない。そのために、基板表面用に予め用意してあった、液体供給口アライメントマークを、基板裏面の同じ位置にパターニングした。パターニングは、裏面露光機（ＵＸ４０２３−ＳＣ  ウシオ電機製）を使用して行った。
【００３８】
次に、ダイシングソーの円板状のブレード１４によって基板１の厚み方向へ貫通させるため、ブレード貫通用の溝が加工されているセット板に、基板１を裏面を上にして固定した。
【００３９】
ブレード１４の切り込み量（ｚ）は、Ｌ／２＝１１ｍｍ、ブレードの半径２５ｍｍから角度（ａ）約６３．８°となり、ｙ＝２２．３５ｍｍであることから、２．６５ｍｍとした。
【００４０】
このようにして製作した液体吐出記録ヘッドにおいては、基板の液体供給口の加工面の粗さは小さくなる。また、長手方向両端内壁が、切り込まれたブレード加工位置における外周円弧面にならう傾斜面であるため気泡が滞留しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態による液体吐出ヘッドの主要部を示し、（ａ）は裏面からの模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【図２】本発明において、ブレードの切り込み量の求め方の一例を示す説明図である。
【図３】本発明において、液体供給口の長手方向加工寸法の増大に対応する加工方法の説明図である。
【図４】一従来例によるインクジェット記録ヘッドを示し、（ａ）は模式部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    基板
２    絶縁蓄熱層
４    電極配線
５    耐液体層
６    耐キャビテーション膜
７    吐出口
８    液体流路
９    液体供給口
１０    オリフィスプレート
１１    流路壁
１２    基板表面
１３    加工位置
１４    ブレード
１５    中心
１６    気泡
１７    傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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