(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室の内壁面の一部を構成する振動板を振動させることにより、前記圧力発生室内のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、
表面及び裏面を含む（１００）面方位のシリコン単結晶基板の前記表面上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記圧力発生室となる領域を残して、前記多結晶シリコン膜及び前記シリコン単結晶基板の内部表面付近にホウ素を拡散する工程と、前記多結晶シリコン膜上に第１膜を形成する工程と、前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給するための供給孔を前記第１膜に形成する工程と、前記供給孔を介して前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給し、これによる等方性のウェットエッチングによりエッチングされた前記多結晶シリコン膜のアンドープ部分のパターンによって、前記シリコン単結晶基板の前記表面を異方性のウェットエッチングによりエッチングして前記圧力発生室を形成する工程と、前記第１膜上に第２膜を形成して前記供給孔を閉鎖する工程とを備えた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２】
圧力発生室の内壁面の一部を構成する振動板を振動させることにより、前記圧力発生室内のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、
表面及び裏面を含む（１００）面方位のシリコン単結晶基板の前記表面に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記圧力発生室となる領域を残して前記多結晶シリコン膜を除去して所定パターンの多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記所定パターンの多結晶シリコン膜上及び前記シリコン単結晶基板の前記表面上に第１膜を形成する工程と、前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給するための供給孔を前記第１膜に形成する工程と、前記供給孔を介して前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給し、これによる等方性のウェットエッチングによりエッチングされた前記多結晶シリコン膜の前記所定のパターンによって、前記シリコン単結晶基板の前記表面を異方性のウェットエッチングによりエッチングして前記圧力発生室を形成する工程と、前記第１膜上に第２膜を形成して前記供給孔を閉鎖する工程とを備えた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３】
請求項１又は２に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記圧力発生室は細長状に形成されており、前記供給孔は、前記圧力発生室の長手方向に沿って形成されたスリットから成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】
請求項１又は２に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記供給孔は、前記圧力発生室の形成領域に対応する領域に形成された複数の小孔より成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５】
請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記第２膜によって前記供給孔を閉鎖した後、前記第２膜上に下電極膜を形成する工程と、圧電体膜及び上電極膜を前記下電極膜上に所定のパターンにて形成する工程とをさらに有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６】
請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記第２膜は下電極膜であり、前記第２膜によって前記供給孔を閉鎖した後、圧電体膜及び上電極膜を前記第２膜上に所定のパターンにて直接形成する工程をさらに有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７】
請求項５又は６に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記下電極膜を形成する前に、前記圧力発生室に供給するインクを貯留するためのリザーバをウェットエッチングにより形成する工程をさらに有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８】
請求項７に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記リザーバを前記シリコン単結晶基板の前記裏面側に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９】
請求項５〜８の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記圧電体膜及び前記上電極膜を形成した後、前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通する連通孔を、前記第１膜及び前記第２膜を含む前記振動板に形成する工程をさらに有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１０】
請求項１〜９の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記第１膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化ジルコニウム膜であ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１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記第２膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸化ジルコニウム膜のいずれかの膜、或いはいずれかを積層した積層膜であ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１２】
請求項９に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記連通孔を形成した後、前記シリコン単結晶基板を所定形状にカットして流路形成基板を形成する工程と、前記シリコン単結晶基板を前記流路形成基板にカットした後又はカットする前に、前記シリコン単結晶基板の前記表面側に、前記ノズル開口を有するノズルプレートを接合する工程とをさらに有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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力発生室の内壁面の一部を構成する振動板を振動させることにより、圧力発生室内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及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
前者は、圧電素子の端面を振動板に当接させて圧電素子の伸縮動作により圧力発生室の容積を変化させるものであり、高密度印刷に適した記録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。
【０００４】
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つ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。
【０００５】
一方、後者のたわみ振動モードのインクジェット式記録ヘッドの上記不都合を解消するための記録ヘッドの一例が特開平５−２８６１３１号公報に記載されており、この公報では、振動板の表面全体にわた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したものが提案されている。
【０００６】
これによれば、圧電素子を振動板に貼り付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を作りつけることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。また、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、基板の圧電素子とは反対側からエッチングすることにより厚さ方向に貫通して圧力発生室を形成しているため、寸法精度の高い圧力発生室を比較的容易且つ高密度に配設することができる。
【０００７】
上記従来のインクジェット式記録ヘッドを製造する際には、（１１０）面方位のシリコン単結晶基板の表面に圧電素子を含む薄膜アクチュエータを形成した後、圧力発生室をシリコン単結晶基板の裏面から貫通させて形成するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室を形成するシリコン単結晶基板として、例えば、直径が６〜１２インチ程度の比較的大きなものを用いようとする場合、ハンドリング等の問題により基板の厚さを厚くせざるを得ず、それに伴い圧力発生室の深さも深くなってしまう。
【０００９】
そのため、各圧力発生室同士を区画する隔壁の厚さを厚くしないと、十分な剛性は得られず、クロストークが発生し、所望の吐出特性が得られない等の問題がある。また、壁の厚さを厚くすると、高い配列密度でノズルを並べられないため、高解像度の印字品質を達成できないという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、圧力発生室間の隔壁の剛性を向上させると共に圧力発生室を高密度で配設することができるインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧力発生室の内壁面の一部を構成する振動板を振動させることにより、前記圧力発生室内のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、表面及び裏面を含む（１００）面方位のシリコン単結晶基板の前記表面上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記圧力発生室となる領域を残して、前記多結晶シリコン膜及び前記シリコン単結晶基板の内部表面付近にホウ素を拡散する工程と、前記多結晶シリコン膜上に第１膜を形成する工程と、前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給するための供給孔を前記第１膜に形成する工程と、前記供給孔を介して前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給し、これによる等方性のウェットエッチングによりエッチングされた前記多結晶シリコン膜のアンドープ部分のパターンによって、前記シリコン単結晶基板の前記表面を異方性のウェットエッチングによりエッチングして前記圧力発生室を形成する工程と、前記第１膜上に第２膜を形成して前記供給孔を閉鎖する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
本発明は、圧力発生室の内壁面の一部を構成する振動板を振動させることにより、前記圧力発生室内のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、表面及び裏面を含む（１００）面方位のシリコン単結晶基板の前記表面に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記圧力発生室となる領域を残して前記多結晶シリコン膜を除去して所定パターンの多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記所定パターンの多結晶シリコン膜上及び前記シリコン単結晶基板の前記表面上に第１膜を形成する工程と、前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給するための供給孔を前記第１膜に形成する工程と、前記供給孔を介して前記圧力発生室を形成する部分にエッチング液を供給し、これによる等方性のウェットエッチングによりエッチングされた前記多結晶シリコン膜の前記所定のパターンによって、前記シリコン単結晶基板の前記表面を異方性のウェットエッチングによりエッチングして前記圧力発生室を形成する工程と、前記第１膜上に第２膜を形成して前記供給孔を閉鎖する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
また、好ましくは、前記圧力発生室は細長状に形成されており、前記供給孔は、前記圧力発生室の長手方向に沿って形成されたスリットから成る。
【００３２】
また、好ましくは、前記供給孔は、前記圧力発生室の形成領域に対応する領域に形成された複数の小孔より成る。
【００３３】
また、好ましくは、前記第２膜によって前記供給孔を閉鎖した後、前記第２膜上に下電極膜を形成する工程と、圧電体膜及び上電極膜を前記下電極膜上に所定のパターンにて形成する工程とをさらに有する。
【００３４】
また、好ましくは、前記第２膜は下電極膜であり、前記第２膜によって前記供給孔を閉鎖した後、圧電体膜及び上電極膜を前記第２膜上に所定のパターンにて直接形成する工程をさらに有する。
【００３５】
また、好ましくは、前記下電極膜を形成する前に、前記圧力発生室に供給するインクを貯留するためのリザーバをウェットエッチングにより形成する工程をさらに有する。
【００３６】
また、好ましくは、前記リザーバを前記シリコン単結晶基板の前記裏面側に形成する。
【００３７】
また、好ましくは、前記圧電体膜及び前記上電極膜を形成した後、前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通する連通孔を、前記第１膜及び前記第２膜を含む前記振動板に形成する工程をさらに有する。
【００３８】
また、好ましくは、前記第１膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化ジルコニウム膜である。
【００３９】
また、好ましくは、前記第２膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸化ジルコニウム膜のいずれかの膜、或いはいずれかを積層した積層膜である。
【００４０】
また、好ましくは、前記連通孔を形成した後、前記シリコン単結晶基板を所定形状にカットして流路形成基板を形成する工程と、前記シリコン単結晶基板を前記流路形成基板にカットした後又はカットする前に、前記シリコン単結晶基板の前記表面側に、前記ノズル開口を有するノズルプレートを接合する工程とをさらに有する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法について図面を参照して説明する。
【００４２】
図１は、本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図である。図１に示したように、（１００）面方位のシリコン単結晶基板を所定形状にカットして形成された流路形成基板１の表面側に圧力発生室２が形成されている。
【００４３】
圧力発生室２は、流路形成基板１にカットする前のシリコン単結晶基板の表面に対する異方性のウェットエッチングによって形成されたものである。流路形成基板１の表面には、圧力発生室２の形成領域を除いて、ホウ素がドーピングされた多結晶シリコン膜３が形成されている。なお、圧力発生室２の上部空間４は、ホウ素がドーピングされていない多結晶シリコン膜を等方性のエッチングにより除去して形成した孔の部分である。多結晶シリコン膜３の上面及び圧力発生室２の上方には、圧力発生室２を覆うようにして略平板状の振動板５が形成されている。圧力発生室２の内壁面は、異方性のウェットエッチングにより露出したシリコン単結晶基板の（１１１）面６と振動板５の内面７とによって形成されている。
【００４４】
振動板５は、内面７を含む窒化珪素膜（第１膜）８と、この窒化珪素膜８上に積層された酸化ジルコニウム膜（第２膜）９と、その上面に積層された下電極膜１１とから構成されている。窒化珪素膜８には、圧力発生室２を形成する際にシリコン単結晶基板の表面にエッチング液を供給するための供給孔１０が形成されており、この供給孔１０は酸化ジルコニウム膜９によって閉鎖されている。
【００４５】
酸化ジルコニウム膜９上には下電極膜１１が形成されており、この下電極膜１１上に、圧電素子を構成する圧電体膜１２が所定パターンにて形成されている。圧電体膜１２上には上電極膜１３が形成されている。
【００４６】
なお、窒化珪素膜８から成る第１膜は、窒化珪素膜に代えて酸化珪素膜或いは酸化ジルコニウム膜とすることもできる。また、酸化ジルコニウム膜９から成る第２膜は、酸化ジルコニウム膜に代えて酸化珪素膜或いは窒化珪素膜とすることもできるし、或いは酸化珪素膜と窒化珪素膜と酸化ジルコニウム膜とのいずれかを積層した積層膜とすることもできる
また、酸化ジルコニウム膜９に代えて導電性膜により第２膜を構成することにより、図１に示した下電極膜１１を省略して導電性の第２膜を下電極膜として用いることもできる。これにより製造工程を簡略化することができる。
【００４７】
図２は、図１に示した流路形成基板１の表面側に、ノズル開口１４を有するノズルプレート１５が接合された状態を示した縦断面図である。ノズルプレート１５の内面側には凹部１６が形成されており、この凹部１６内に圧電体膜１２及び上電極膜１３が収納されている。振動板５には、ノズルプレート１５のノズル開口１４と圧力発生室２とを連通する連通孔１７が形成されている。圧力発生室２に供給するインクを貯留するリザーバ１８が流路形成基板１の裏面側に形成されている。
【００４８】
次に、本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。
【００４９】
まず、図３（ａ）に示したように、（１００）面方位のシリコン単結晶基板２０の表面上に、多結晶シリコン膜３を形成する。次に、図３（ｂ）に示したように圧力発生室２（図１参照）となる領域にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２１を形成し、このシリコン酸化膜２１をマスクとして、圧力発生室２となる領域を除いて多結晶シリコン膜３及びシリコン単結晶基板２０の内部表面付近に高濃度のホウ素を拡散し、ホウ素拡散領域２２を形成する。ホウ素の拡散工程の後、図３（ｃ）に示したようにシリコン酸化膜２１を除去する
次に、図３（ｄ）に示したように多結晶シリコン膜３上に、エッチング耐性に優れた窒化珪素膜（第１膜）８を形成し、さらに、窒化珪素膜８上にレジスト膜２３を形成する。レジスト膜２３には、供給孔１０（図１参照）に対応する位置に孔２４が形成されている。このレジスト膜２３の孔２４を利用したエッチングにより、図４（ａ）に示したように窒化珪素膜８に供給孔１０を形成する。
【００５０】
次に、供給孔１０を介して圧力発生室２を形成する部分にエッチング液（例えばＫＯＨ）を供給する。すると、図４（ｂ）に示したように、まず初めに等方性のウェットエッチングにより多結晶シリコン膜３全体のうちのホウ素がドーピングされていないアンドープ部分がエッチングされて除去される。続いて、除去されたアンドープ部分の多結晶シリコン膜３のパターンによって、シリコン単結晶基板２０の表面が異方性のウェットエッチングによりエッチングされて圧力発生室２が形成される。
【００５１】
次に、図４（ｃ）に示したように、酸化ジルコニウム膜（第２膜）９を窒化珪素膜８上に形成して供給孔１０を閉鎖する。なお、第２膜の形成方法としては、熱酸化、化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリング等を用いることができる。次に、図４（ｄ）に示したように、酸化ジルコニウム膜９上に下電極膜１１を形成する。
【００５２】
次に、図５（ａ）に示したように、下電極膜１１上に、圧電素子となる圧電体膜１２を形成し、この圧電体膜１２上に上電極膜１３を形成する。ここで、窒化珪素膜８、酸化ジルコニウム膜９及び下電極膜１１から成る振動板５は平板状を成しているので、スピンコート技術によって圧電体膜１２を所望の膜厚に形成することができる。
【００５３】
そして、図５（ｂ）に示したように所定パターンにてシリコン酸化膜２５を圧力発生室２の上方位置の上電極膜１３に形成する。この所定パターンのシリコン酸化膜２５をマスクとして利用したエッチングにより、図５（ｃ）に示したように圧電体膜１２及び上電極膜１３を所定パターンに加工する。
【００５４】
なお、供給孔１０は、図６（ａ）に示したように圧力発生室２の幅方向の中心にて長手方向に沿って形成されたスリットとすることもできるし、図６（ｂ）に示したように複数本の平行なスリットを長手方向に沿って形成することもできる。スリットの形成位置は、圧電体膜１２を投射した領域の内側でも外側でも良い。また、図６（ｃ）に示したように圧力発生室２の形成領域に形成された複数の小孔として供給孔１０を形成することもできる。供給孔１０を構成するスリットや小孔の大きさや形状は、酸化ジルコニウム膜９より成る第２膜によって埋めることができるように設定される。
【００５５】
また、第２膜を導電性材料で形成して下電極膜とした場合には、第２膜９によって供給孔１０を閉鎖した後（図４（ｃ））、下電極膜１１を形成する工程（図４（ｄ））を省略して、圧電体膜１２を第２膜９上に直接形成する。
【００５６】
また、圧力発生室２を形成した後、下電極膜１１（又は下電極膜を兼ねる第２膜）を形成する前に、圧力発生室２に供給するインクを貯留するためのリザーバ１８（図２参照）を、ウェットエッチングによりシリコン単結晶基板２０の裏面側に形成することができる。或いは、圧力発生室２とリザーバ１８を同一工程にて形成することもできる。圧電体膜１２を形成する前にウェットエッチングでリザーバ１８を形成することにより、エッチング液から圧電体膜１２を保護する必要がなくなる。
【００５７】
また、圧電体膜１２及び上電極膜１３を形成した後、ノズル開口１４（図２参照）と圧力発生室２とを連通する連通孔１７（図２、図６参照）を振動板５に形成することもできる。そして、連通孔１７を形成した後、シリコン単結晶基板２０を所定形状にカットして流路形成基板１（図１参照）を形成し、流路形成基板１の表面側に、ノズル開口１４を有するノズルプレート１５を接合する。或いは、シリコン単結晶基板２０とノズルプレート１５を接合してから、所定形状にカットしてもよい。
【００５８】
以上述べたように本実施形態によれば、（１００）面方位のシリコン単結晶基板２０の表面に対する異方性エッチングにより圧力発生室２を形成するようにしたので、圧力発生室２間の隔壁の厚みを十分に確保することが可能であり、基板２０の厚みが増した場合でも隔壁の剛性を十分に高く維持することができ、高密度のノズル配列が可能となる。また、簡単な工程により精度よく圧力発生室を形成することができる。
【００５９】
また、ウェットエッチングにより圧力発生室２を形成する際には、まだ圧電体膜１２が形成されていないので、エッチング液から圧電体膜１２を保護する必要がない。
【００６０】
次に、本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は上記第１実施形態の構成を一部変更したものであり、以下では第１実施形態と異なる部分について説明する。
【００６１】
図７は、本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図であり、上記第１実施形態と同様に、（１００）面方位のシリコン単結晶基板を所定形状にカットして形成された流路形成基板１の表面側に圧力発生室２が形成されている。
【００６２】
そして、本実施形態においては、圧力発生室２の内壁面の一部を形成する振動板５の内面７は圧電体膜１２の方向に向かって凸形状を成しており、振動板５の内面の凸形状に対応して振動板５が圧電体膜１２の方向に向かって凸形状を成している。この凸形状の内面７により形成された空間部分３０は、供給孔１０からエッチング液を注入して多結晶シリコン膜をウェットエッチングすることにより形成されたものである。
【００６３】
また、本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドは、上記第１実施形態におけるホウ素がドーピングされた多結晶シリコン膜３（図１参照）に相当する部分を備えていない。これは、上述した空間部分３０が圧力発生室２のエッチング形状を決めるからである。
【００６４】
次に、本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。
【００６５】
まず初めに図８（ａ）に示したように、（１００）面方位のシリコン単結晶基板２０の表面に多結晶シリコン膜３０を形成する。次に、図８（ｂ）に示したように圧力発生室２（図７参照）となる領域にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）３１を形成し、このシリコン酸化膜３１をマスクとしたエッチングにより多結晶シリコン膜３０を除去し、図８（ｃ）に示したように所定パターンの多結晶シリコン膜３０を形成する。
【００６６】
次に、所定パターンの多結晶シリコン膜３０上及びシリコン単結晶基板２０の表面上に、エッチング耐性に優れた窒化珪素膜（第１膜）８を形成し、さらに、窒化珪素膜８上にレジスト膜２３を形成する。レジスト膜２３には、供給孔１０（図７参照）に対応する位置に孔２４が形成されている。このレジスト膜２３の孔２４を利用したエッチングにより、図９（ｂ）に示したように窒化珪素膜８に供給孔１０を形成する。
【００６７】
次に、供給孔１０を介して圧力発生室２を形成する部分にエッチング液（例えばＫＯＨ）を供給する。すると、図９（ｃ）に示したように、まず初めに等方性のウェットエッチングにより多結晶シリコン膜３０が除去される。続いて、除去された多結晶シリコン膜３０のパターンによって、シリコン単結晶基板２０の表面が異方性のウェットエッチングによりエッチングされて圧力発生室２が形成される。
【００６８】
次に、図９（ｄ）に示したように、酸化ジルコニウム膜（第２膜）９を窒化珪素膜８上に形成して供給孔１０を閉鎖する。なお、第２膜の形成方法としては、熱酸化、化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリング等を用いることができる。次に、図１０（ａ）に示したように、酸化ジルコニウム膜９上に下電極膜１１を形成する。
【００６９】
次に、図１０（ｂ）に示したように、下電極膜１１上に圧電体膜１２を形成し、この圧電体膜１２上に上電極膜１３を形成する。そして、図１０（ｃ）に示したように所定パターンにてシリコン酸化膜２５を圧力発生室２の上方位置の上電極膜１３に形成する。この所定パターンのシリコン酸化膜２５をマスクとしたエッチングにより、図１０（ｄ）に示したように圧電体膜１２及び上電極膜１３を所定パターンに加工する。
【００７０】
また、酸化ジルコニウム膜９に代えて導電性材料で第２膜を形成し、第２膜を下電極膜とした場合には、第２膜によって供給孔１０を閉鎖した後（図９（ｄ））、下電極膜１１を形成する工程（図１０（ａ））を省略して、圧電体膜１２を第２膜上に直接形成する。
【００７１】
また、圧力発生室２を形成した後、下電極膜１１（又は下電極膜を兼ねる第２膜）を形成する前に、圧力発生室２に供給するインクを貯留するためのリザーバ１８（図２参照）を、ウェットエッチングによりシリコン単結晶基板２０の裏面側に形成することができる。或いは、圧力発生室２とリザーバ１８を同一工程にて形成することもできる。圧電体膜１２を形成する前にウェットエッチングでリザーバ１８を形成することにより、エッチング液から圧電体膜１２を保護する必要がなくなる。
【００７２】
また、圧電体膜１２及び上電極膜１３を形成した後、ノズル開口１４（図２参照）と圧力発生室２とを連通する連通孔１７（図２、図６参照）を振動板５に形成することもできる。そして、連通孔１７を形成した後、シリコン単結晶基板２０を所定形状にカットして流路形成基板１（図７参照）を形成し、流路形成基板１の表面側に、ノズル開口１４を有するノズルプレート１５を接合する。
【００７３】
以上述べたように本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、（１００）面方位のシリコン単結晶基板２０の表面に対する異方性エッチングにより圧力発生室２を形成するようにしたので、圧力発生室２間の隔壁の厚みを十分に確保することが可能であり、基板２０の厚みが増した場合でも隔壁の剛性を十分に高く維持することができ、高密度のノズル配列が可能となる。また、簡単な工程により精度よく圧力発生室を形成することができる。
【００７４】
また、ウェットエッチングにより圧力発生室２を形成する際には、まだ圧電体膜１２が形成されていないので、エッチング液から圧電体膜１２を保護する必要がない。
【００７５】
さらに、本実施形態においては、所定パターンで形成された多結晶シリコン膜３０を除去して形成された所定パターンの空間を利用したウェットエッチングにより圧力発生室２を形成するようにしたので、上述した第１実施形態の製造工程において必要であったホウ素のドーピング工程（図３（ｂ））を省略することができる。
【００７６】
次に、本発明の第３実施形態によるインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は上記第１実施形態の構成を一部変更したものであり、以下では第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、図１１は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図である。
【００７７】
図１１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板２０の表面には、例えば、窒化珪素からなり、圧力発生室２に対向する領域に開口部１９ａを有する保護層１９が設けられている。
【００７８】
また、供給孔１０は、第１膜８の圧力発生室２の周縁部に対向する領域に設けられており、圧力発生室２の開口側周縁部には、保護層１９と第１膜８との間に、供給孔１０が連通する空間部３３が画成されている以外、第１実施形態と同様である。
【００７９】
なお、この空間部３３は、詳しくは後述するが、供給孔１０からエッチング液を注入して犠牲層をウェットエッチングによって除去することにより形成されたものである。
【００８０】
以下に、本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。
【００８１】
まず、図１２（ａ）に示すように、（１００）面方位の流路形成基板１０の表面に保護層１９を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、保護層１９の圧力発生室２となる領域を、例えば、所定のマスクパターンを用いてエッチングすることにより除去して開口部１９ａを形成する。
【００８２】
次に、図１２（ｃ）に示すように、保護層１９上に、例えば、ポリシリコンからなる犠牲層９０を形成すると共に、例えば、所定のマスクパターン等を用いてエッチングすることにより、保護層１９の開口部１９ａを覆う領域を残留部９１として残す。なお、本実施形態では、残留部９１以外の領域を完全に除去するようにした。
【００８３】
次に、図１２（ｄ）に示すように、この犠牲層９０の残留部９１上及び流路形成基板２０の表面上に、エッチング耐性に優れた窒化珪素膜（第１膜）８を形成し、この窒化珪素膜８に、上述の実施形態と同様、レジスト膜等を用いて供給孔１０を形成する。具体的には、窒化珪素膜８の圧力発生室２となる領域の外側に対応する領域に供給孔１０を形成する。
【００８４】
次に、供給孔１０を介して圧力発生室２を形成する部分にエッチング液（例えばＫＯＨ）を供給する。すると、図１２（ｅ）に示すように、初めに等方性のウェットエッチングにより犠牲層９０の残留部９１が除去され、空間部３３が形成されて、これにより、保護層１９の開口部１９ａが露出される。続いて、この開口部１９ａを介して流路形成基板１０の表面が異方性のウェットエッチングによりエッチングされて圧力発生室２が形成される。
【００８５】
次に、図１２（ｆ）に示すように、酸化ジルコニウム膜（第２膜）９を窒化珪素膜８上に形成して供給孔１０を閉鎖する。なお、第２膜の形成方法としては、熱酸化、化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリング等を用いることができる。
【００８６】
なお、その後は、上述の実施形態と同様に、この酸化ジルコニウム膜９上に下電極膜１１、圧電体膜１２及び上電極膜１３を順次成膜及びパターニングすることにより圧電素子を形成する。
【００８７】
このような本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、圧力発生室２間の隔壁の厚みを十分に確保することが可能であり、流路形成基板１０の厚みが増した場合でも隔壁の剛性を十分に高く維持することができ、高密度のノズル配列が可能となる。また、簡単な工程により精度よく圧力発生室を形成することができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、最終的に犠牲層９０が完全に除去されるようにしたが、これに限定されず、例えば、図１３に示すように、空間部３３の外側の領域に、残留部９１をエッチングする際には除去されない残留部９２を残すようにしてもよい。このような構成とする場合には、犠牲層９０をパターングする際に、開口部１９ａの周縁部に亘って溝部を形成して残留部９１と残留部９２とを完全に分離するようにすればよい。
【００８９】
図１４は、上述した第１〜第３実施形態によるインクジェット式記録ヘッドを搭載したインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図である。図１４中符号４１はキャリッジであり、このキャリッジ４１の下面側に第１又は第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッド（図示せず）が設けられている。キャリッジ４１はキャリッジモータ４２により駆動されるタイミングベルト４３を介し、ガイド部材４４に案内されてプラテン４５の軸方向に往復移動されるように構成されている。ここで、キャリッジ４１は熱可塑性樹脂によって形成されている。
【００９０】
キャリッジ４１には記録ヘッドにインクを供給するインク貯留部としてのブラックインクカートリッジ４７、およびカラーインクカートリッジ４８が着脱可能に装着されている。なお、キャリッジ４１は、典型的には、カートリッジ４７、４８からのインクを濾過するためのフィルタリング機構を備えており、濾過後のインクが記録ヘッドに供給されるようになっている。
【００９１】
この記録装置の非印字領域であるホームポジション(図中、右側)にはキャッピング手段４９が配置されており、このキャッピング手段４９はキャリッジ４１に搭載された記録ヘッドがホームポジションに移動した時に、記録ヘッドのノズル形成面を封止できるように構成されている。そして、キャッピング手段４９の下方には、キャッピング手段４９の内部空間に負圧を与えるためのポンプユニット５０が配置されている。
【００９２】
キャッピング手段４９における印字領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段５１が記録ヘッドの移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ４１がキャッピング手段４９側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッドのノズル形成面を払拭することができるように構成されている。
【００９３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、（１００）面方位のシリコン単結晶基板の表面に対する異方性エッチングにより圧力発生室を形成するようにしたので、圧力発生室間の隔壁の厚みを十分に確保することが可能であり、基板の厚みが増した場合でも隔壁の剛性を十分に高く維持することができ、高密度のノズル配列が可能となる。また、簡単な工程により精度よく圧力発生室を形成することができる。
【００９４】
また、ウェットエッチングにより圧力発生室を形成する際には、まだ圧電体膜が形成されていないので、エッチング液から圧電体膜を保護する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図。
【図２】図１に示した流路形成基板１の表面側に、ノズル開口を有するノズルプレートが接合された状態を示した縦断面図。
【図３】本発明の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示した図。
【図４】本発明の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を図３に続いて示した図。
【図５】本発明の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を図４に続いて示した図。
【図６】本発明の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの供給孔の各種形態を示した図。
【図７】本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図。
【図８】本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示した図。
【図９】本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を図８に続いて示した図。
【図１０】本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を図９に続いて示した図。
【図１１】本発明の第３実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示した図。
【図１３】本発明の第３実施形態によるインクジェット式記録ヘッドの変形例の１つの圧力発生室及びその周辺を拡大して示した縦断面図。
【図１４】本発明の第１〜第３実施形態によるインクジェット式記録ヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。
【符号の説明】
１  流路形成基板
２  圧力発生室
３  多結晶シリコン膜
４、３０  圧力発生室の上部空間
５  振動板
６  シリコン単結晶基板の（１１１）面
７  振動板の内面
８  窒化珪素膜（第１膜）
９  酸化ジルコニウム膜（第２膜）
１０  供給孔
１１  下電極膜
１２  圧電体膜（圧電素子）
１３  上電極膜
１４  ノズル開口
１５  ノズルプレート
１７  連通孔
１８  リザーバ
２０  シリコン単結晶基板
２１、３１  シリコン酸化膜
２２  ホウ素拡散領域
【図１】
0003758025.tif 000002
【図２】
0003758025.tif 000003
【図３】
0003758025.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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