(57)【要約】【課題】  鋭角の角部を無くし、ウェアはからチップに分割するときに亀裂が入りにくくするとともに、気泡も溜まりにくくする、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】  液体噴射ヘッドは、結晶構造を持ち、液体が流れる流路が形成された基板を有しており、前記基板は、基板表面の面方位が（110）であり、ウェットエッチングにて厚み方向に前記流路を形成され、かつ、端部は円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面を有するように形成されている。流路の端部は円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面を有するように形成されているので、鋭角の角部が無く、ウェハからチップに分割するときに応力が集中せず、亀裂が生じにくい。また、気泡が溜まる部位がないので、溜まりにくい。【選択図】  図２
2013146885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶構造を持ち、液体が流れる流路が形成された基板を有する液体噴射ヘッドであって
、
前記基板は、基板表面の面方位が（110）であり、ウェットエッチングにて厚み方向に
前記流路を形成され、かつ、端部は円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面を有するように
形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面は、あらかじめレーザーにて前記基板におけ
る円弧状あるいは多角形を形成する部位に厚み方向の改質を生じさせた後、ウェットエッ
チングにて前記流路を形成するときに形成されることを特徴とする請求項１に記載の液体
噴射ヘッド。
【請求項３】
厚み方向の改質を生じさせる部位では、前記円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面より
も内側であって、所定の間隔を隔てて離散的に改質を生じさせていることを特徴とする請
求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面は、結晶構造の面方位方向に沿って形成され
る複数の角状部位が連続することで形成していることを特徴とする請求項２に記載の液体
噴射ヘッド。
【請求項５】
前記円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面は、長手方向の端部に形成されていることを
特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面は、鋭角の角部に形成されていることを特徴
とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置。
【請求項８】
結晶構造を持つ基板に液体が流れる流路が形成された液体噴射ヘッドの製造方法であっ
て、
レーザーにて前記基板における凹型の円弧状あるいは多角形を形成する部位を改質させ
る工程と
前記流路に相当する部位を除いてフォトレジストを形成する工程と、
ウェットエッチングにて前記流路を形成する工程とを有す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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子、あるいは発熱素子等の圧力発生手段によって液体に圧力を付与す
ることで、ノズルから液滴を吐出する液体噴射ヘッドが知られており、その代表例として
は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。なお、液滴吐出は液
体噴射の一概念であり、以下において液体噴射として説明する。
このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、圧力発生室を含む流路が形
成された流路形成基板と、圧力発生室に対向して設けられた圧電素子と、流路形成基板の
一方面側に接合され各圧力発生室の共通の液体室となるリザーバと圧電素子を収容する空
間である圧電素子保持部が設けられたリザーバ形成基板と、リザーバ形成基板の流路形成
基板とは反対側の面に接合されリザーバの開口部を封止する可撓部を備えたコンプライア
ンス基板と、流路形成基板の他方面側に接合され圧力発生室に連通するノズル開口が穿設
されたノズルプレートとを備え、圧力発生室を圧電素子で加圧することで、ノズル開口か
ら液滴を吐出するものが知られている。
【０００３】
ここで、流路形成基板と、リザーバ形成基板とには、インクが流れるいわゆる流路が形
成されている。また、これらの基板は、シリコン等で形成され、結晶構造を持っている。
積層構造としつつ互いに連通する流路を形成するため、厚み方向に垂直にウェットエッチ
ングを行えるよう、基板表面の面方位が(１10)となるように使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６９６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板表面の面方位が(110)となるように使用すると、異方性エッチングのため、基板の
上方から見たとき流路には鋭角の角部が生じる。すると、ウェハからチップに分割する際
に、鋭角の角部から結晶方向に沿って亀裂が入ってしまうことがあり、使用できなくなる
。また、流路の端部に鋭角の角部が形成されていると、気泡が溜まりやすくなる。
本発明は、鋭角の角部を無くし、ウェハからチップに分割するときに亀裂が入りにくく
するとともに、気泡も溜まりにくくする、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッ
ドの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体噴射ヘッドは、結晶構造を持ち、液体が流れる流路が形成された基板を有
しており、前記基板は、基板表面の面方位が（110）であり、ウェットエッチングにて厚
み方向に前記流路を形成され、かつ、端部は円弧状あるいは多角形の凹型内周壁面を有す
るように形成されている。
かかる結晶構造を持つ基板に液体が流れる流路が形成された液体噴射ヘッドは、レーザ
ーにて前記基板における凹型の円弧状あるいは多角形を形成する部位を改質させる工程と
、前記流路に相当する部位を除いてフォトレジストを形成する工程と、ウェットエッチン
グにて前記流路を形成する工程とを経て形成することが可能である。
【発明の効果】
【０００７】
以上のようにして形成される本発明の液体噴射ヘッドでは、流路の端部は円弧状あるい
は多角形の凹型内周壁面を有するように形成されているので、鋭角の角部が無く、ウェハ
からチップに分割するときに応力が集中せず、亀裂が生じにくい。また、気泡が溜まる部
位がないので、溜まりにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットを示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の断面図である。
【図４】記録ヘッド本体の製造過程を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の製造過程を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の製造過程を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の製造過程を示す平面図である。
【図８】液体噴射装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドユニットを示す分解斜視図である。
本実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）１は、カートリッジ
ケース１００と、記録ヘッド本体２００と、記録ヘッド本体２００の後述するノズルプレ
ート２０７に接着されて記録ヘッド本体２００が位置決め固定される接合部材としての固
定板３００と、カバーヘッド４００とで構成されている。
【００１０】
カートリッジケース１００は、インク供給手段（液体供給手段）であるインクカートリ
ッジ（図示なし）がそれぞれ装着される板状のカートリッジ装着部１０１を有する。また
、カートリッジケース１００には、一端が各カートリッジ装着部１０１に開口し、他端が
記録ヘッド本体２００側に開口する複数のインク連通路（図示なし）が設けられている。
さらに、インク連通路のカートリッジ装着部１０１側の開口部分には、インクカートリッ
ジに挿入されるインク供給針１０２が固定されている。
【００１１】
カートリッジケース１００の底面側には、所定間隔で位置決めされた複数（本実施形態
では４つ）の記録ヘッド本体２００が固定されている。具体的には、記録ヘッド本体２０
０は、各記録ヘッド本体２００に対応する４つの開口部３０１を有する固定板３００に、
各記録ヘッド本体２００の後述するノズル２０６が開口部３０１から露出する状態で、そ
れぞれ位置決め固定されている。また、記録ヘッド本体２００は、各記録ヘッド本体２０
０に対応する４つの開口部４０１を有し固定板３００の外側に設けられたカバーヘッド４
００によって、同様にノズル２０６が開口部４０１から露出する状態で、カートリッジケ
ース１００に固定されている。
【００１２】
以下、液体噴射ヘッド１の記録ヘッド本体２００について、図２および図３を参照して
説明する。図２は、本実施形態の記録ヘッド本体の分解斜視図であり、図３は、記録ヘッ
ド本体の短尺方向での断面図である。
図示するように記録ヘッド本体２００を構成する流路形成基板２０１は、例えばシリコ
ン単結晶基板からなる結晶構造を持っており、その一方面には二酸化シリコンからなる弾
性膜２０２が形成されている。この流路形成基板２０１には、基板表面の面方位を（110
）とすることにより、その他方面側からウェットエッチングによる異方性エッチングにて
、複数の圧力発生室２０３が並設されている。例えば、本実施形態では、幅方向に並設さ
れた圧力発生室２０３の列が２列、流路形成基板２０１に形成されている。各圧力発生室
２０３の列の外側には、後述するリザーバ形成基板に設けられるリザーバ部と連通し、各
圧力発生室２０３の共通のインク室となるリザーバを構成する連通部２０４が形成されて
いる。また、連通部２０４は、インク供給路２０５を介して各圧力発生室２０３の長手方
向一端部とそれぞれ連通されている。
【００１３】
この流路形成基板２０１の開口面側には、圧力発生室２０３に連通するノズル２０６が
穿設されたノズルプレート２０７が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
一方、流路形成基板２０１の開口面とは反対側の弾性膜２０２上には、例えば、金属か
らなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からな
る上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子２０８が形成されている。
このような圧電素子２０８が形成された流路形成基板２０１上には、リザーバ部２０９
を有するリザーバ形成基板２１０が接合されている。
【００１４】
リザーバ形成基板２１０も、シリコン単結晶基板で形成され、同様に基板表面の面方位
を（110）としている。これにより、リザーバ部２０９は、リザーバ形成基板２１０を厚
さ方向に貫通して圧力発生室２０３の幅方向に亘って形成され、上述のように流路形成基
板２０１の連通部２０４と連通されて各圧力発生室２０３の共通のインク室となるリザー
バ２１１を構成している。また、リザーバ形成基板２１０の圧電素子２０８に対向する領
域には、圧電素子２０８の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部２１２が
設けられている。
【００１５】
さらに、リザーバ形成基板２１０上には、各圧電素子２０８を駆動するための駆動ＩＣ
２１３が設けられている。この駆動ＩＣ２１３の各端子は、図示しないが、ボンディング
ワイヤ等を介して各圧電素子２０８の個別電極から引き出されたリード電極と接続されて
いる。そして、駆動ＩＣ２１３の各端子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の
外部配線２１４が接続され、この外部配線２１４を介して印刷信号等の各種信号が駆動Ｉ
Ｃ２１３に送られるようになっている。
【００１６】
リザーバ形成基板２１０上には、コンプライアンス基板２１５が接合されている。コン
プライアンス基板２１５のリザーバ２１１に対向する領域には、リザーバ２１１にインク
を供給するためのインク導入口２１６が形成されている。また、コンプライアンス基板２
１５のリザーバ２１１に対向する領域のインク導入口２１６以外の領域は、厚さ方向に薄
く形成され撓み変形可能に構成された可撓部２１７となっており、リザーバ２１１は、こ
の可撓部２１７によって封止されている。
【００１７】
さらに、コンプライアンス基板２１５上にはヘッドケース２１８が接合されている。ヘ
ッドケース２１８は、コンプライアンス基板２１５に設けられたインク導入口２１６に連
通すると共にカートリッジケース１００のインク連通路に連通するインク供給連通路２１
９が設けられている。インク導入口２１６は、各リザーバ２１１に対応して設けられてい
るため、インク供給連通路２１９も、各ヘッドケース２１８にそれぞれ二つ形成されてい
る。またヘッドケース２１８のコンプライアンス基板２１５の接合面におけるリザーバ２
１１の開口面に対応する領域（可撓部２１７に対応する領域）には、可撓部保持部２２０
が厚さ方向に凹設されている。可撓部保持部２２０は、圧力発生室２０３を含むインクが
流れる流路内の圧力変動に伴う可撓部２１７の撓み変形を許容可能な程度の大きさに設け
られている。具体的には、可撓部保持部２２０は、記録ヘッド本体２００の長手方向にお
いて、リザーバ２１１よりも外側に両端部が位置する程度の大きさに設けられている（図
５参照）。また、ヘッドケース２１８には、リザーバ形成基板２１０上に設けられた駆動
ＩＣ２１３に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２２１が設けられており
、外部配線２１４は、駆動ＩＣ保持部２２１を挿通して駆動ＩＣ２１３と接続されている
。
【００１８】
このように構成された記録ヘッド本体２００は、リザーバ２１１からノズル２０６に至
るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ２１３からの記録信号に従い、圧力発生室２
０３に対応するそれぞれの圧電素子２０８に電圧を印加し、弾性膜２０２および圧電素子
２０８を撓み変形させて各圧力発生室２０３内のインクに圧力を付与することにより、ノ
ズル２０６からインク滴を吐出させる。
ここで、図２に示すように、各基板、すなわちヘッドケース２１８、コンプライアンス
基板２１５、リザーバ形成基板２１０、流路形成基板２０１、およびノズルプレート２０
７の長手方向の両端部には、基板の積層方向に沿って各基板を貫通する大気開放貫通部２
２２が設けられている。また大気開放貫通部２２２は、後述するが基板間に設けられた内
部空間（本実施形態では、可撓部保持部２２０と圧電素子保持部２１２）を外部に連通さ
せて大気開放する大気開放連通路の一部を構成している。
【００１９】
次に、以上のような構成からなる記録ヘッド本体２００を構成する流路形成基板２０１
とリザーバ形成基板２１０の製造方法について説明する。
上述したように、いずれもシリコン単結晶基板で形成され、基板表面の面方位を（110
）としている。これにより、通常のようにフォトレジストを形成してウェットエッチング
をしたとしても、図４に示すように流路の端部は平行四辺形における三辺のようになる。
すなわち、相対する平行な辺の端部をつなぐ斜辺は、それぞれ鋭角と鈍角の角度で平行な
辺と交差する形状となる。鈍角の角部はさほど問題にならないものの、鋭角の角部はこれ
らの基板をウェハから切り離すときに応力が集中しやすい。
【００２０】
図５は、フォトレジストの形状とその前工程でのレーザーにて改質部位を示している。
同図に示すように、一点鎖線で示す流路を形成することを前提として、その内側に所定距
離隔てた部位ＬＰにあらかじめ定めた間隔（離散的）でステルスレーザーを照射する。
一例として、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの時間間隔で、毎回３００ｍｓｅｃほどの期間だけ照
射する。これを円弧状に移動させながら５〜６回照射して改質点を形成する。
【００２１】
この後の工程でフォトレジストを形成し、さらにウェットエッチングを行なうと、フォ
トレジストで被覆されていない部位は徐々に所定の速度でエッチングが進行する。ただし
、上述したようにして、予めステルスレーザーにて内部を改質させておいたスポットでは
、厚み方向への進行がきわめて早くなる。あるいは、厚み方向においてはすぐに貫通する
。そして、他の部位でエッチングが進行する間、貫通した部位ではその側壁からウェット
エッチングが進行する。
【００２２】
ただし、シリコン単結晶基板は異方性を有しており、面方位が（110）としている状況
では、結晶方向に沿ってのみエッチングが進行し、改質されたスポットの近辺で微少な鋭
角の角部ＳＥが形成される。この状況を図６に示す。すなわち、改質された各スポットの
近辺には面方位方向に沿った微少な鋭角の角部ＳＥが形成され角状部位が連続しているも
のの、全体としてみると、図７に示すように予め想定しておいた円弧状の内周面（凹型内
周壁面）を形成していると言える。
大きな鋭角の角部が一つだけ生じている図４に示すものの場合、ウェハからチップを分
離するときにチップにかかる応力は一点の鋭角の角部に集中し、かつ、結晶方向が存在す
ることによってその方向に亀裂が生じやすい。しかし、本発明のように微少な鋭角の角部
ＳＥが多数存在している場合は、チップにかかる応力がそれぞれの鋭角の角部ＳＥに分散
されることになるため、結晶方向に亀裂を生じさせるほどには集中しない。
【００２３】
さらに、図４に示すような大きな角部であると、大きな二面に挟まれる領域では気泡が
溜まって大きく成長し、インクなどの液体の粒状性を悪化させる。しかし、微少な角部Ｓ
Ｅにおいては、気泡を挟む二面がそもそも小さいので、大きな気泡を生じさせにくくなる
。
なお、レーザーを照射する位置を離散的にすることにより、敢えて各点から微少な角部
を発生させることになる。すると、結晶面がはっきり現れるので、ある点を始点として形
成された角部の結晶面が次の点を始点として形成された別の傾斜の結晶面と交差し、異方
性エッチングの特性からそれ以上のエッチングの進行は均等になる。すなわち、離散的な
角部はそれぞれ時間の経過に従って均等にエッチングが進行するので、全体的な凹型の円
弧状の形成が維持されやすい。これに対してレーザーで連続的に改質させた場合は隣り合
う角部が合体してしまい、大きな角部を成長させることになりかねない。従って、敢えて
離散的なスポットを始点とする多角形の内周壁面とする方が全体的には均等な円弧あるい
は多角形を形成しやすい。
【００２４】
＜液体噴射装置＞
また上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド１）は、インク
カートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、
インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置（液体
噴射装置）の一例を示す概略図である。
図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、こ
の記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミン
グベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂ
を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキ
ャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給
紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになってい
る。
【００２５】
なお、前述した実施形態において、液体噴射ヘッド１より吐出される機能液としては、
液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイス
を形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パ
ターン形成用材料などを含むものとする。これにより、液体噴射装置ＩＪは、液体噴射法
に基づいて吐出した機能液によって、前記各デバイスを製造することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発
明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い
。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変
更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技
術的範囲に属するものと了解される。
【００２６】
また、当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを
変更して適用すること
【００２７】
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部
材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせ
を変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中
で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、ま
たその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１…インクジェット式記録ヘッド、１００…カートリッジケース、１０１…カートリッジ
装着部、１０２…インク供給針、２００…記録ヘッド本体、２０１…流路形成基板、２０
２…弾性膜、２０３…圧力発生室、２０４…連通部、２０５…インク供給路、２０６…ノ
ズル、２０７…ノズルプレート、２０８…圧電素子、２０９…リザーバ部、２１０…リザ
ーバ形成基板、２１１…リザーバ、２１２…圧電素子保持部、２１３…駆動ＩＣ、２１４
…外部配線、２１５…コンプライアンス基板、２１６…インク導入口、２１７…可撓部、
２１８…ヘッドケース、２１９…インク供給連通路、２２０…可撓部保持部、２２１…駆
動ＩＣ保持部、２２２…大気開放貫通部、３００…固定板、３０１…開口部、４００…カ
バーヘッド、４０１…開口部。 
【図１】
2013146885.tif 000003
【図２】
2013146885.tif 000004
【図３】
2013146885.tif 000005
【図４】
2013146885.tif 000006
【図５】
2013146885.tif 000007
【図６】
2013146885.tif 000008
【図７】
2013146885.tif 000009
【図８】
2013146885.tif 000010