(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶基板からなる流路形成基板に圧力発生室を形成すると共に、前記流路形成基板の一方面側に振動板を介して成膜及びリソグラフィ法により形成された薄膜からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板の一方面側に前記振動板を介して前記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングして前記圧電素子を形成した後に、当該流路形成基板の他方面側を研磨して所定の厚さとする研磨工程を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２】
前記研磨工程は、前記流路形成基板の他方面に所定の深さを有し且つそれぞれの深さが異なる複数の凹部を形成した後に行うことを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記研磨工程では、前記凹部を前記流路形成基板の厚さ指標として研磨することを特徴とする請求項２記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記研磨工程の後に、前記凹部の位置及び形状の何れか一方によって当該流路形成基板の厚さを識別することを特徴とする請求項２又は３記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記研磨工程の前に、前記流路形成基板の他方面側に前記圧力発生室を形成することを特徴とする請求項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。
【請求項６】
前記研磨工程の前に、前記流路形成基板の他方面側に前記圧力発生室と前記凹部とを同時に形成することを特徴とする請求項２〜４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。
【請求項７】
前記研磨工程の後に、前記流路形成基板の他方面側に前記圧力発生室を形成することを特徴とする請求項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。
【請求項８】
前記圧力発生室の形成は、前記流路形成基板の研磨面にマスクパターンを形成し、該マスクパターンを介して前記流路形成基板をエッチングすることにより形成することを特徴とする請求項７記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記シリコン単結晶基板の主面が（１１０）方位からなり、前記凹部を異方性エッチングにより形成することを特徴とする請求項２〜８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。
【請求項１０】
前記凹部は、（１１０）面に対して傾斜する（１１１）面が交差する点で深さが決められていることを特徴とする請求項９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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の変位により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、圧電素子が軸方向に伸長、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。
【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。
【０００５】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるように、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付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚さを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【０００７】
【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、圧力発生室が流路形成基板を貫通して形成されているため、圧力発生室の配列密度を高くすると、圧力発生室を区画する隔壁の厚さが薄くなり、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生し所望の吐出特性が得られないという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、クロストークを防止してインク吐出特性及び印字品質を向上したインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【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、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板に圧力発生室を形成すると共に、前記流路形成基板の一方面側に振動板を介して成膜及びリソグラフィ法により形成された薄膜からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板の一方面側に前記振動板を介して前記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングして前記圧電素子を形成した後に、当該流路形成基板の他方面側を研磨して所定の厚さとする研磨工程を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にある。
【００２４】
かかる第１の態様では、流路形成基板を容易且つ確実に薄く形成でき、圧力発生室を画成する隔壁の剛性を高めて、圧力発生室間のクロストークを防止することができ、圧力発生室を高い配列密度で形成できる。
【００２５】
本発明の第２の態様は、前記研磨工程は、前記流路形成基板の他方面に所定の深さを有し且つそれぞれの深さが異なる複数の凹部を形成した後に行うことを特徴とする第１の態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００２６】
かかる第２の態様では、凹部により流路形成基板の厚さを容易に判別することができる。
【００２７】
本発明の第３の態様は、前記研磨工程では、前記凹部を前記流路形成基板の厚さ指標として研磨することを特徴とする第２の態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００２８】
かかる第３の態様では、凹部を指標とすることにより流路形成基板の厚さを容易に制御することができる。
【００２９】
本発明の第４の態様は、前記研磨工程の後に、前記凹部の位置及び形状の何れか一方によって当該流路形成基板の厚さを識別することを特徴とする第２又は３の態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００３０】
かかる第４の態様では、凹部の位置及び形状の何れか一方により容易に流路形成基板の厚さを識別することができる。
【００３１】
本発明の第５の態様は、前記研磨工程の前に、前記流路形成基板の他方面側に前記圧力発生室を形成することを特徴とする第１〜４の何れかの態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００３２】
かかる第５の態様では、圧力発生室を形成した後に流路形成基板を研磨することにより、研磨する領域が少なくなるため、比較的短時間で容易に研磨できる。
【００３３】
本発明の第６の態様は、前記研磨工程の前に、前記流路形成基板の他方面側に前記圧力発生室と前記凹部とを同時に形成することを特徴とする第２〜４の何れかの態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００３４】
かかる第６の態様では、圧力発生室と凹部とを同時に形成することにより、製造工程を簡略化することができる。
【００３５】
本発明の第７の態様は、前記研磨工程の後に、前記流路形成基板の他方面側に前記圧力発生室を形成することを特徴とする第１〜４の何れかの態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００３６】
かかる第７の態様では、流路形成基板を研磨した後に圧力発生室を形成することによって、研磨による隔壁の破壊を確実に防止することができる。
【００３７】
本発明の第８の態様は、前記圧力発生室の形成は、前記流路形成基板の研磨面にマスクパターンを形成し、該マスクパターンを介して前記流路形成基板をエッチングすることにより形成することを特徴とする第７の態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００３８】
かかる第８の態様では、圧力発生室を容易且つ高精度に形成することができる。
【００３９】
本発明の第９の態様は、前記シリコン単結晶基板の主面が（１１０）方位からなり、前記凹部を異方性エッチングにより形成することを特徴とする第２〜８の何れかの態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００４０】
かかる第９の態様では、凹部を異方性エッチングにより容易且つ高精度に形成することができる。
【００４１】
本発明の第１０の態様は、前記凹部は、（１１０）面に対して傾斜する（１１１）面が交差する点で深さが決められていることを特徴とする第９の態様のインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００４２】
かかる第１０の態様では、凹部を所定の深さで容易且つ高精度に形成することができる。
【００４３】
【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。
【００４４】
（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であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図３（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向断面図、図３（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、図３（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【００４５】
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る。流路形成基板１０の一方の面は開口面となり、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ０．１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００４６】
この流路形成基板１０には、異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が幅方向に並設されている。この圧力発生室１２の配列密度は、１インチ当たり３６０個である。また、その長手方向外側には、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。
【００４７】
ここで、異方性エッチングは、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）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ものである。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。
【００４８】
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。この圧力発生室１２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。
【００４９】
このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、例えば、１インチ当たり１８０個程度の配列密度であれば、流路形成基板１０の厚さは、２２０μｍ程度であればよいが、例えば、１インチ当たり２００個以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。なお、本実施形態では、流路形成基板の厚さを約７５μｍとした。
【００５０】
また、流路形成基板１０の開口側の面には、所定の深さを有する複数の凹部１５が形成されている。
【００５１】
ここで、流路形成基板１０は、開口側の面を研磨することにより薄く形成されており、研磨した際に、凹部１５の位置及び形状の何れか一方により流路形成基板１０の厚さを識別することができる。
【００５２】
詳しくは、流路形成基板１０は、ウェハ上に後述する圧電素子等の薄膜を形成し、圧力発生室１２をエッチングにより形成後、図１に示す一つのチップサイズ毎に切り分けられて形成されるが、一般的には切り分ける前のウェハ状態で研磨して所定の厚さにする。このためウェハ上の位置によって、流路形成基板１０の厚さにバラツキが生じる可能性があるが、複数の凹部１５により、各流路形成基板１０の厚さを容易に識別することができる。
【００５３】
すなわち、所定の深さの複数の凹部１５は、流路形成基板１０となるウェハを研磨する際に、研磨量によって浅い凹部１５から消失し、残った凹部１５の位置及び凹部１５の形状の少なくとも一方によって、切り分けた各流路形成基板１０の厚さを容易に識別することができる。本実施形態では、流路形成基板１０の厚さを研磨により約２２０μｍから約７５μｍの厚さに形成するため、深さが１３５μｍ〜１５５μｍで５μｍずつ深さの異なる凹部１５を５つ設けるようにした。
【００５４】
このようにウェハを所定の厚さまで研磨し、流路形成基板１０に切り分けた際に、例えば、５つの凹部１５の内、深さが１３５μｍ及び１４０μｍの２つの凹部１５が消失し、１４５μｍ〜１５５μｍの３つの凹部１５が残った流路形成基板１０の厚さは７０μｍよりも厚く、８０μｍよりも薄いと識別することができる。
【００５５】
このように残った凹部１５の位置及び形状を確認するだけで流路形成基板１０の厚さを容易に識別することができる。また、流路形成基板１０を厚さの違いで分類することができるため、流路形成基板１０の厚さ、すなわち圧力発生室１２の深さに応じて駆動波形を選択するようにすれば、各インクジェット式記録ヘッドのインク吐出特性を均一化させることができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、凹部１５を圧力発生室１２の並設方向の一端部に圧力発生室１２の長手方向に向かって縦に並設するように、異方性エッチング（ウェットエッチング）により形成した。このような凹部１５は、マスクパターンの開口の圧力発生室１２の長手方向側の長さを変えることで深さが調整されている。すなわち、流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、凹部１５をウェットエッチングにより形成すると、表面の（１１０）面に対して傾斜する第２の（１１１）面が交差する深さで自動的にエッチングが終了される。このように、凹部１５を形成するマスクパターンの開口の圧力発生室１２の長手方向側の長さ、すなわち、表面の（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面の長さが、短ければ浅い凹部１５が形成され、逆に長ければ深い凹部１５が形成される。したがって、マスクパターンの開口の圧力発生室１２の長手方向側の長さを変えるだけで所定の深さの複数の凹部１５を容易且つ高精度に形成することができる。
【００５７】
また、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。
【００５８】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１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の径で精度よく形成する必要がある。
【００５９】
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１μｍ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が、下電極膜が弾性膜を兼ねるようにしてもよい。
【００６０】
また、圧電素子３００の個別電極である上電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向一端部近傍から弾性膜５０上に延設されたリード電極９０を介して図示しない外部配線と接続されている。
【００６１】
さらに、流路形成基板１０の圧電素子３００側には、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おり、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。
【００６２】
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、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。これにより、上述のノズルプレート２０の場合と同様に、熱硬化性の接着剤を用いた高温での接着であっても両者を確実に接着することができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００６３】
また、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３２が設けられ、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３２内に密封されている。なお、本実施形態では、圧電素子保持部３２は並設された複数の圧電素子３００を覆う大きさで形成されている。
【００６４】
さらに、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のポリフェニレンスルフィド（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。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２５となっている。
【００６５】
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４４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４４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。なお、本実施形態では、一つのインク導入口４４及びインク導入路３６によって、リザーバ１００にインクを供給するようにしているが、これに限定されず、例えば、所望のインク供給量に応じて、複数のインク導入口及びインク導入路を設けるようにしてもよいし、あるいはインク導入口の開口面積を大きくしてインク流路を拡大するようにようにしてもよい。
【００６６】
このような本実施形態の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４４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、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０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、各圧力発生室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。
【００６７】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法を詳細に説明する。なお、図４〜図６は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図であり、図４及び図６は、圧力発生室の並設方向の断面図、図５は、圧力発生室の長手方向に沿った凹部の並設方向の断面図である。
【００６８】
まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約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及び第１の保護膜５５を形成する。第１の保護膜５５は、後の工程で凹部１５を形成するためのマスクパターンとして用いられる。なお、シリコン単結晶基板は、本実施形態では２２０μｍの厚さとした。
【００６９】
次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタリングで下電極膜６０を流路形成基板１０の弾性膜５０上の全面に亘って形成すると共に所定形状にパターニングする。この下電極膜６０の材料としては、白金、イリジウム等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金、イリジウムが好適である。
【００７０】
次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を形成すると共に圧電体層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３００のパターニングを行う。
【００７１】
この圧電体層７０は、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成した。圧電体層７０の材料としては、ＰＺＴ系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法又はＭＯＤ法（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコート法により成膜してもよい。
【００７２】
また、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法もしくはＭＯＤ法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶化させる方法を用いてもよい。
【００７３】
さらに、上電極膜８０は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００７４】
次に、図４（ｄ）に示すように、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。
【００７５】
以上が膜形成プロセスである。このようにして膜形成を行った後、前述したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、図５に示すように、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び凹部１５を異方性エッチングにより形成する。なお、図４は、圧力発生室の並設方向の断面図であるが、図５は、圧力発生室の長手方向に沿った凹部１５の並設方向の断面図である。
【００７６】
具体的には、まず図５（ａ）に示すようにシリコン単結晶基板の他方面側に形成された第１の保護膜５５の凹部１５が形成される領域をパターニングすることにより開口１５ａを形成する。
【００７７】
ここで、後の工程で形成される凹部１５は、その並設方向に向かって深さが段階的に深くなるように形成するため、凹部１５が形成される領域に対応して設けられた第１の保護膜５５の開口１５ａは、シリコン単結晶基板の（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面方向の長さが徐々に長くなるように設けられている。
【００７８】
次いで、図５（ｂ）に示すように、前述したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、所定の深さで複数の凹部１５を形成する。
【００７９】
このとき、凹部１５は異方性エッチングにより表面の（１１０）面に対して傾斜する第２の（１１１）面が交差する深さまでエッチングされて自動的に終了する。そのため、第１の保護膜５５に形成された開口１５ａの（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面の長さの違いにより深さの異なる凹部１５を同時に複数形成することができる。なお、本実施形態では、１３５μｍ〜１５５μｍで５μｍずつ深さが異なる凹部１５を５つ形成した。
【００８０】
次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の凹部１５側の面を研磨、例えば、ダイヤモンド砥粒を用いた片面ラッピングにより、流路形成基板１０を所定の厚さ、本実施形態では略７５μｍにした。具体的には、まず、粒径が３μｍ程度の砥粒（多結晶）を用いて荒研磨し、その後、粒径が１μｍ程度の砥粒（多結晶）を用いて仕上げ研磨を行った。
【００８１】
このように流路形成基板１０を研磨すると、複数の凹部１５の内、浅い凹部１５から徐々に消失し、凹部１５の形状及び残った凹部１５の位置の少なくとも一方から流路形成基板１０の厚さを識別することができる。図５（ｃ）に示す流路形成基板１０では、研磨により５つの凹部１５の内、浅い２つの凹部１５が消失し、深い３つの凹部１５が残ったため、７０μｍより厚く８０μｍよりも薄いと識別することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、流路形成基板１０に１３５μｍ〜１５５μｍまで５μｍずつ深さの異なる５つの凹部１５を設けたため、流路形成基板１０の１０μｍ以上の厚さの違いを識別し、分類することができる。なお、凹部１５の数は、特に限定されず、例えば、１３５μｍ〜１５５μｍまで２μｍずつ深さの異なる凹部を１１個設けるようにすれば、４μｍ以上の厚さの違いを識別し、分類することができる。また、凹部１５の深さを１３５μｍ〜１５５μｍの範囲と限定する必要もなく、分類したい流路形成基板の厚さの違いや研磨器具の性能等によって凹部の深さの範囲及び深さの差を適宜決定すればよい。
【００８３】
また、本実施形態では、流路形成基板１０の厚さを薄くして圧力発生室１２を浅く形成したため、隔壁１１の剛性を高めて圧力発生室１２間のクロストークを防止することができる。このため、圧力発生室１２を高い配列密度で形成でき、インク吐出特性を向上することができると共にノズル開口２１を高い配列密度で配置して高解像度の印字品質を達成することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、流路形成基板１０に凹部１５を形成してから、流路形成基板１０を薄く研磨し、その後、圧力発生室１２を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、凹部１５、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を同時に異方性エッチングにより形成後、流路形成基板１０を薄く研磨するようにしてもよく、圧力発生室１２と凹部１５とを別工程で形成するようにしてもよい。
【００８５】
次いで、図６（ａ）に示すように、流路形成基板１０の研磨面を、例えば、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により低温（３５０〜５００℃）で二酸化シリコン層を形成すると共にパターニングして第２の保護膜５６を形成する。
【００８６】
このとき、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により低温で第２の保護膜５６を形成するため、流路形成基板１０や圧電素子３００へのダメージを無くすことができる。
【００８７】
次いで、図６（ｂ）に示すように、前述したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、圧力発生室１２を形成する。
【００８８】
このような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。このとき、前述したように各流路形成基板１０の凹部１５の形状及び位置の少なくとも一方により、流路形成基板１０の厚さを識別して分類することができる。そして、分割した流路形成基板１０に、ノズルプレート２０、リザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０を順次接着して一体化し、インクジェット式記録ヘッドとする。
【００８９】
（実施形態２）
実施形態２は、流路形成基板１０の形成される一つのウェハの所定位置に複数の凹部を設け、この凹部を指標としてウェハを研磨するようにした製造工程の例である。
【００９０】
ここで、本実施形態の製造工程について詳細に説明する。図７は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するウェハの斜視図である。なお、上述した実施形態１と重複する製造工程の説明は省略する。
【００９１】
上述した実施形態１と同様に、ウェハ１１０上に弾性膜５０、圧電素子３００及びリード電極９０を形成後、図示するように深さの異なる５つの凹部１５で構成される凹部グループ１６をウェハ１１０の所定位置に複数設ける。この凹部グループ１６は、本実施形態では、切り分けられる流路形成基板１０以外の領域に４つ形成し、ウェハ１１０の略中央部に一つ形成した。
【００９２】
ウェハ１１０の略中央部に形成した凹部グループ１６の凹部１５は、隣り合う流路形成基板１０に亘って設けるようにしてもよく、一つの流路形成基板１０に設けるようにしてもよい。また、これら凹部グループ１６の数は、特に限定されない。
【００９３】
なお、凹部グループ１６を構成する５つの凹部１５の形成は、上述した実施形態１と同様であるので重複する説明を省略する。
【００９４】
次いで、図７（ｂ）に示すように、複数の凹部グループ１６をウェハ１１０の厚さ指標として研磨し、所定の厚さのウェハ１１０を形成する。
【００９５】
具体的には、ウェハ１１０の圧電素子３００側の面を、上述した実施形態１と同様に、ダイヤモンド砥粒を用いた片面ラッピングにより、各凹部グループ１６を構成する所定の深さの複数の凹部１５を指標として凹部１５側を研磨する。このとき、複数の凹部１５は、浅い凹部１５から徐々に消失し、凹部１５の形状及び残った凹部１５の位置の少なくとも一方からウェハ１１０の厚さを識別してウェハ１１０を所望の厚さまで研磨することができる。
【００９６】
また、各凹部グループ１６の凹部１５の途中まで研磨された凹部１５の形状及び残った凹部１５の位置を同じになるように研磨することで、ウェハ１１０の面方向の厚さを略均一に形成することができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、各凹部グループ１６において、凹部グループ１６を構成する５つの凹部１５の内、１３５μｍ及び１４０μｍの２つの凹部１５が消失し、１４５μｍ〜１５５μｍの３つの凹部１５が残るように研磨すれば、ウェハ１１０の厚さを７０μｍよりも厚く、８０μｍよりも薄く略均一な厚さに形成することができる。したがって、このウェハ１１０から切り分けた全ての流路形成基板１０が略均一な厚さとなる。
【００９８】
その後の圧力発生室１２の形成や、ノズルプレート２０、リザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０の接合等は上述した実施形態１と同様である。
【００９９】
なお、本実施形態では、ウェハ１１０を研磨する際の厚さ指標となる凹部１５からなる凹部グループ１６を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、この凹部グループ１６に加え、上述した実施形態１と同様に流路形成基板１０毎に凹部１５を設けるようにしてもよい。
【０１００】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１及び２を説明したが、インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【０１０１】
上述した実施形態１及び２では、流路形成基板１０を面方位（１１０）のシリコン単結晶基板とし、凹部１５を形成するマスクパターンである第１の保護膜５５の開口１５ａの（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面方向の長さを変えて異方性エッチングすることにより、深さの異なる複数の凹部１５を形成したが、これに限定されず、例えば、流路形成基板に面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いてもよく、凹部をドライエッチングのエッチング時間の調整（ハーフエッチング）により深さの異なる複数の凹部を形成するようにしてもよい。何れにしても、所定の深さの複数の凹部を各流路形成基板１０のそれぞれに設ければ、流路形成基板１０の厚さを容易に識別して分類することができる。また、所定の深さの複数の凹部をウェハに設け、この凹部を指標としてウェハを研磨して所定の厚さとすることで、ウェハの面方向の厚さを略均一にすることができ、切り分けた流路形成基板の厚さを均一化することができる。
【０１０２】
また、上述した実施形態１及び２のインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、流路形成基板１０に凹部１５を設け、流路形成基板１０又はウェハ１１０を研磨する際に、この凹部１５を厚さ指標としたが、勿論、凹部１５を設けずに流路形成基板１０を研磨するようにしてもよい。何れにしても、流路形成基板１０に圧電素子３００を形成後、研磨して所定の厚さとすることにより、隔壁１１の剛性を高め、圧力発生室１２を高い配列密度で配置してもクロストークを防止することができる。したがって、吐出特性が向上すると共に高品質印刷を達成することができる。
【０１０３】
また、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、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の一例を示す概略図である。
【０１０４】
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。
【０１０５】
そして、駆動モータ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３に沿ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、流路形成基板に、流路形成基板を研磨する際に指標となる凹部を設けることにより、流路形成基板の厚さを容易に識別することができる。また、識別した厚さによって駆動波形を選択するようにすれば、インク吐出特性を均一化することができる。さらに、ウェハ状態で凹部を指標として研磨することにより面方向の厚さが略均一な流路形成基板を形成することができる。これにより、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。
【０１０７】
また、流路形成基板の厚さを研磨により薄くすることで圧力発生室を高い配列密度で配置でき、インク吐出特性を向上することができると共に高印刷品質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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の斜視図である。
【図２】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の平面図である。
【図３】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の断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【図４】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の製造工程を示す凹部の並設方向の断面図である。
【図５】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の製造工程を示す凹部の並設方向の断面図である。
【図６】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の製造工程を示す圧力発生室の並設方向の断面図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示すウェハの斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【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
１５  凹部
１６  凹部グループ
２０  ノズルプレート
２１  ノズル開口
３０  リザーバ形成基板
４０  コンプライアンス基板
５０  弾性膜
６０  下電極膜
７０  圧電体層
８０  上電極膜
９０  リード電極
１００  リザーバ
１１０  ウェハ
【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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【図７】
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【図８】
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