JP3230017B2 - Method of manufacturing inkjet head - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リ等に適用される画像記録方式に関し、特に構造が簡単
で、装置が小型で、かつ信頼性が高く、製造精度が高い
インクジェットヘッドの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image recording method applied to a printer, a facsimile, and the like, and more particularly to a method of manufacturing an ink jet head having a simple structure, a small size, high reliability, and high manufacturing accuracy. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は、従来のインクジェットヘッドの
構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は圧力室の
断面図である。この図において、２１はノズル、２２は
インク供給路、２３は圧力室、２４は圧電素子、２５は
インク粒子、２６は印字媒体、２７は振動板である。2. Description of the Related Art FIGS. 2A and 2B are explanatory views of the structure of a conventional ink jet head, wherein FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a sectional view of a pressure chamber. In this figure, 21 is a nozzle, 22 is an ink supply path, 23 is a pressure chamber, 24 is a piezoelectric element, 25 is ink particles, 26 is a printing medium, and 27 is a diaphragm.
【０００３】従来のインクジェットヘッドは、この図に
示されているように、インクを噴出する多数のノズル２
１と、このノズル２１に連通し、インク供給路２２によ
ってインクの供給を受ける圧力室２３と、この圧力室２
３の一部を構成する肉薄壁である振動板２７を押圧する
圧電素子２４を具えており、図示されていないが、キャ
リアに搭載されキャリアとともに制御されて一直線上を
移動されるようになっている。As shown in FIG. 1, a conventional ink jet head has a large number of nozzles 2 for ejecting ink.
1, a pressure chamber 23 communicating with the nozzle 21 and receiving ink supply through the ink supply path 22;
3 is provided with a piezoelectric element 24 for pressing a diaphragm 27, which is a thin wall constituting a part of the carrier 3. Although not shown, the carrier is mounted on a carrier and controlled along with the carrier to move on a straight line. ing.
【０００４】そして、印字するときは、このインクジェ
ットヘッドを移動させながら、多数のノズル２１に連通
された圧力室２３に付属する圧電素子２４に選択的に電
圧を印加して駆動し、圧力室２３の一部を構成する肉薄
壁である振動板２７を押圧することによって、圧力室２
３の圧力を衝撃的に発生して、所定のノズル２１からイ
ンク粒子２５を噴出し、このインク粒子２５によって印
字媒体２６の上に所定の文字等を印字する。When printing is performed, a voltage is selectively applied to a piezoelectric element 24 attached to a pressure chamber 23 connected to a number of nozzles 21 while the ink jet head is moved to drive the pressure chamber 23. Of the pressure chamber 2 by pressing the diaphragm 27 which is a thin wall constituting a part of the pressure chamber 2.
The pressure of 3 is generated by shock, and ink particles 25 are ejected from predetermined nozzles 21, and predetermined characters and the like are printed on a print medium 26 by the ink particles 25.
【０００５】そして、前記のヘッドを構成する材料とし
ては、ガラス、金属、ステンレス等が使用されていた。
ところが、近年、インクジェットプリンタの高解像度化
に伴いインクジェットヘッドの製造に高加工精度が要求
されるようになり、これらの材料を使用していたのでは
充分な高加工精度を得ることが困難になった。[0005] Glass, metal, stainless steel, and the like have been used as the material constituting the head.
However, in recent years, as the resolution of the ink jet printer has been increased, high processing accuracy has been required for the manufacture of the ink jet head, and it has become difficult to obtain a sufficiently high processing accuracy by using these materials. Was.
【０００６】この解決法としてＳｉ（１００）単結晶基
板またはＳｉ（１１０）単結晶基板をＫＯＨ水溶液等の
アルカリ系水溶液を用いて異方性エッチングを行い、高
加工精度のインクジェットヘッドを製造する方法が提案
された（例えば、特開昭５４−１５０１２７号公報、特
開昭５４−１４６６３３号公報参照）。このように、異
方性エッチングを用いて、圧力室とインク供給路とノズ
ルを１枚のシリコンウェハ上に形成する方法として、従
来から例えば次の２つの方法が知られている。As a solution to this problem, a method of manufacturing an inkjet head with high processing accuracy by performing anisotropic etching on a Si (100) single crystal substrate or a Si (110) single crystal substrate using an alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution. (See, for example, JP-A-54-150127 and JP-A-54-146633). As described above, conventionally, for example, the following two methods are known as a method of forming a pressure chamber, an ink supply path, and a nozzle on a single silicon wafer by using anisotropic etching.
【０００７】図３は、従来のインクジェットヘッドの製
造方法（１）の工程説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）は各工程
を示している。この図において、３１はＳｉ（１００）
単結晶基板、３２は圧力室、３３はＳｉＯ2 膜、３４は
開口、３５はノズルである。FIG. 3 is a process explanatory view of a conventional method (1) for manufacturing an ink jet head, and (A) to (D) show each process. In this figure, 31 is Si (100)
A single crystal substrate, 32 is a pressure chamber, 33 is a SiO 2 film, 34 is an opening, and 35 is a nozzle.
【０００８】第１工程（図３（Ａ）参照） Ｓｉ（１００）単結晶基板３１の表面にＳｉＯ2 膜を形
成し、その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグ
ラフィー技術によって圧力室を形成する部分に開口を形
成し、このパターニングしたレジストをマスクにして、
ＳｉＯ2 膜をエッチングして圧力室の形状に相当する開
口を形成する。そして、このＳｉＯ2 膜の開口を通して
Ｓｉ（１００）単結晶基板３１をＫＯＨ水溶液によって
異方性エッチングを行い圧力室３２を形成する。First step (see FIG. 3A) An SiO 2 film is formed on the surface of a Si (100) single crystal substrate 31, a photoresist is applied thereon, and a pressure chamber is formed by photolithography technology. Form an opening in the part, using this patterned resist as a mask,
An opening corresponding to the shape of the pressure chamber is formed by etching the SiO 2 film. Then, the pressure chamber 32 is formed by anisotropically etching the Si (100) single crystal substrate 31 with an aqueous KOH solution through the opening of the SiO 2 film.
【０００９】第２工程（図３（Ｂ）参照） Ｓｉ（１００）単結晶基板３１の圧力室３２の上にエッ
チングマスクとなるＳｉＯ2 膜３３を形成する。Second step (see FIG. 3B) An SiO 2 film 33 serving as an etching mask is formed on the pressure chamber 32 of the Si (100) single crystal substrate 31.
【００１０】第３工程（図３（Ｃ）参照） Ｓｉ（１００）単結晶基板３１のＳｉＯ2 膜３３の上に
フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術によっ
てノズルに開口を形成し、開口中に露出したＳｉＯ2 膜
３３を除去して開口３４を形成する。Third step (see FIG. 3C) A photoresist is applied on the SiO 2 film 33 of the Si (100) single crystal substrate 31, an opening is formed in the nozzle by a photolithography technique, and the opening is exposed in the opening. The removed SiO 2 film 33 is removed to form an opening 34.
【００１１】第４工程（図３（Ｄ）参照） 開口３４を有するＳｉＯ2 膜３３をエッチングマスクに
して、Ｓｉ（１００）単結晶基板３１をＫＯＨ水溶液に
よって異方性エッチングしてノズル３５を形成する。圧
力室３２の背面の振動板となる部分は別途形成して貼り
合わせる。Fourth Step (See FIG. 3D) Using the SiO 2 film 33 having the opening 34 as an etching mask, the Si (100) single crystal substrate 31 is anisotropically etched with a KOH aqueous solution to form a nozzle 35. I do. A portion serving as a diaphragm on the back surface of the pressure chamber 32 is separately formed and bonded.
【００１２】図４は、従来のインクジェットヘッドの製
造方法（２）の工程説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）は各工程
を示している。この図において、４１はＳｉ（１００）
単結晶基板、４２はノズル、４３はＳｉＯ2 膜、４４は
開口、４５は圧力室である。FIG. 4 is a process explanatory view of a conventional method (2) for manufacturing an ink jet head, and (A) to (D) show each process. In this figure, 41 is Si (100)
A single crystal substrate, 42 is a nozzle, 43 is a SiO 2 film, 44 is an opening, and 45 is a pressure chamber.
【００１３】第１工程（図４（Ａ）参照） Ｓｉ（１００）単結晶基板４１の表面にＳｉＯ2 膜を形
成し、その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグ
ラフィー技術によってノズルを形成する部分に開口を形
成し、このパターニングしたレジストをマスクにして、
ＳｉＯ2 膜をエッチングしてノズルの形状に相当する開
口を形成する。そして、このＳｉＯ2 膜の開口を通して
Ｓｉ（１００）単結晶基板４１をＫＯＨ水溶液によって
異方性エッチングを行いノズル４２を形成する。First Step (See FIG. 4A) A portion where a SiO 2 film is formed on the surface of a Si (100) single crystal substrate 41, a photoresist is applied thereon, and a nozzle is formed by photolithography technology An opening is formed in the resist, and using this patterned resist as a mask,
An opening corresponding to the shape of the nozzle is formed by etching the SiO 2 film. Then, the nozzle 42 is formed by anisotropically etching the Si (100) single crystal substrate 41 with an aqueous KOH solution through the opening of the SiO 2 film.
【００１４】第２工程（図４（Ｂ）参照） ノズル４２が形成されたＳｉ（１００）単結晶基板４１
の表面にエッチングマスクとなるＳｉＯ2 膜４３を形成
する。Second step (see FIG. 4B) Si (100) single crystal substrate 41 with nozzle 42 formed
An SiO 2 film 43 serving as an etching mask is formed on the surface of the substrate.
【００１５】第３工程（図４（Ｃ）参照） Ｓｉ（１００）単結晶基板４１のＳｉＯ2 膜４３の上に
フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術によっ
て圧力室に開口を形成し、この開口中に露出したＳｉＯ
2 膜４３を除去して開口４４を形成する。Third step (see FIG. 4C) A photoresist is applied on the SiO 2 film 43 of the Si (100) single crystal substrate 41, and an opening is formed in the pressure chamber by a photolithography technique. SiO exposed to
The opening 43 is formed by removing the two films 43.
【００１６】第４工程（図４（Ｄ）参照） 開口４４を有するＳｉＯ2 膜４３をエッチングマスクに
して、Ｓｉ（１００）単結晶基板４１をＫＯＨ水溶液に
よって異方性エッチングして圧力室４５を形成する。Fourth Step (See FIG. 4D) Using the SiO 2 film 43 having the opening 44 as an etching mask, the Si (100) single crystal substrate 41 is anisotropically etched with a KOH aqueous solution to form the pressure chamber 45. Form.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】前記の従来のインクジ
ェットヘッドの製造方法によると、完熟した半導体製造
技術をそのまま適用することができるため、きわめて能
率的にインクジェットヘッドを製造することができた。According to the above-mentioned conventional method for manufacturing an ink jet head, since a mature semiconductor manufacturing technique can be applied as it is, an ink jet head can be manufactured very efficiently.
【００１８】ところが、この製造方法によると、エッチ
ングマスクとして用いるＳｉＯ2 膜３３をパターニング
するためのフォトレジストをスピンコートによって塗布
すると、Ｓｉ（１００）単結晶基板の凹凸が大きいため
フォトレジストを均一に塗布することができず、良好な
ＳｉＯ2 膜３３のパターニングが困難になって、圧力室
の加工精度が悪くなるという問題があることがわかっ
た。However, according to this manufacturing method, when a photoresist for patterning the SiO 2 film 33 used as an etching mask is applied by spin coating, the photoresist is uniformly formed because the Si (100) single crystal substrate has large irregularities. It was found that coating could not be performed, making it difficult to pattern the good SiO 2 film 33, resulting in a problem that the processing accuracy of the pressure chamber was deteriorated.
【００１９】また、微細なノズルを厚いＳｉ（１００）
単結晶基板４１の反対側からエッチングして形成する
と、エッチング量によってノズルの径が大きく影響を受
けるため、ノズルの加工精度が悪くなるという問題があ
ることがわかった。本発明は、圧力室、ノズル等の形状
の設計自由度が高く、加工精度が高い製造方法を提供す
ることを目的とする。Further, a fine nozzle is formed by using a thick Si (100)
It has been found that, when formed by etching from the opposite side of the single crystal substrate 41, the diameter of the nozzle is greatly affected by the amount of etching, so that there is a problem that the processing accuracy of the nozzle deteriorates. An object of the present invention is to provide a manufacturing method having a high degree of freedom in designing the shapes of a pressure chamber, a nozzle, and the like and a high processing accuracy.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる、インク
を噴射するノズルと、ノズルからインクの粒子を噴射さ
せる圧力を発生する圧力室と、圧力室にインクを供給す
るインク供給路を有するインクジェットヘッドの製造方
法においては、複数の基板を、該ノズルの形状にパター
ニングされたエッチング保護膜を介して接合して接合基
板を形成する工程と、該接合基板の片側から該エッチン
グ保護膜の一部をエッチング停止膜としてエッチングし
て圧力室を形成する工程と、該エッチング保護膜をエッ
チングマスクとして該接合基板のエッチングを続行して
ノズルを形成する工程とを採用した。According to the present invention, there is provided an ink jet having a nozzle for ejecting ink, a pressure chamber for generating pressure for ejecting ink particles from the nozzle, and an ink supply path for supplying ink to the pressure chamber. In the method of manufacturing a head, a step of joining a plurality of substrates via an etching protection film patterned in the shape of the nozzle to form a bonding substrate, and a part of the etching protection film from one side of the bonding substrate A step of forming a pressure chamber by etching using as an etching stop film, and a step of forming a nozzle by continuing etching of the bonding substrate using the etching protection film as an etching mask.
【００２１】この場合、複数の基板をシリコン単結晶基
板で形成し、エッチング保護膜としてＳｉＯ2 膜を用い
ることができる。In this case, a plurality of substrates can be formed of a silicon single crystal substrate, and an SiO 2 film can be used as an etching protection film.
【００２２】またこの場合、接合基板を構成する各基板
を所定の厚さに研磨したのちにエッチングを行うことに
よって圧力室の容量とノズルの口径を設定することがで
き、エッチング方法として、異方性エッチング法を用い
ることによって圧力室とノズルの形状を決定することが
でき、シリコン単結晶基板の接合方法として接着剤を用
いない加熱による直接接合を用いることができる。In this case, the capacity of the pressure chamber and the diameter of the nozzle can be set by polishing each substrate constituting the bonded substrate to a predetermined thickness and then performing etching. By using the reactive etching method, the shapes of the pressure chamber and the nozzle can be determined, and direct bonding by heating without using an adhesive can be used as a bonding method of the silicon single crystal substrate.
【００２３】またこの場合、シリコン単結晶基板の面方
位を、（１００）面と（１１０）面のように異ならせる
ことによって圧力室とノズルの形状をそれぞれ設定する
ことができる。In this case, the shapes of the pressure chamber and the nozzle can be respectively set by making the plane orientation of the silicon single crystal substrate different from the (100) plane and the (110) plane.
【００２４】[0024]
【作用】本発明のように、複数の基板を、該ノズルの形
状にパターニングされたエッチング保護膜を介して接合
して接合基板を形成する工程と、該接合基板の片側から
該エッチング保護膜の一部をエッチング停止膜としてエ
ッチングして圧力室を形成する工程と、該エッチング保
護膜をエッチングマスクとして該接合基板のエッチング
を続行してノズルを形成する工程とを採用すると、エッ
チング深さが深い選択性エッチングを制御性よく行うこ
とができ、そのため、高い寸法精度のインクジェットヘ
ッドを実現することができる。According to the present invention, a step of joining a plurality of substrates via an etching protection film patterned in the shape of the nozzle to form a bonding substrate, and a step of forming the bonding protection film from one side of the bonding substrate. When a step of forming a pressure chamber by etching a part as an etching stop film and a step of forming a nozzle by continuing etching of the bonding substrate using the etching protection film as an etching mask, the etching depth is deep. Selective etching can be performed with good controllability, so that an inkjet head with high dimensional accuracy can be realized.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例のインクジェットヘッ
ドの工程説明図で、（Ａ）〜（Ｆ）は各工程を示してい
る。この図において、１はＳｉ（１００）単結晶基板、
２はＳｉＯ2 膜、３は開口、４はＳｉ（１００）単結晶
基板、５は接合基板、６はＳｉＯ2 膜、７は開口、８は
圧力室、９はノズル、１０はＳｉ（１００）単結晶基
板、１１はＳｉＯ2 膜である。この工程説明図によっ
て、本発明の一実施例のインクジェットヘッドの製造方
法を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A to 1F are process explanatory views of an ink jet head according to an embodiment of the present invention, wherein FIGS. In this figure, 1 is a Si (100) single crystal substrate,
2 is a SiO 2 film, 3 is an opening, 4 is a Si (100) single crystal substrate, 5 is a bonding substrate, 6 is an SiO 2 film, 7 is an opening, 8 is a pressure chamber, 9 is a nozzle, and 10 is Si (100). A single crystal substrate 11 is a SiO 2 film. The manufacturing method of the ink jet head according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the process explanatory diagrams.
【００２６】第１工程（図１（Ａ）参照） Ｓｉ（１００）単結晶基板１の表面上に熱酸化等によっ
てＳｉＯ2 膜２を形成し、その上に感光性レジスト液を
塗布しベークした後、ノズルのエッチングパターンの露
光と現像を行う。ノズルのエッチングパターンの形状
は、Ｓｉ（１００）単結晶基板１の方向によるエッチン
グの異方性を考慮して、＜１１０＞方向に一辺をもつ長
方形または正方形にする。現像後、フッ酸（ＨＦ）水溶
液によりレジストを取り除いた部分に露出しているＳｉ
Ｏ2 膜を除去してノズルパターンに相当する開口３を形
成する。First Step (See FIG. 1A) An SiO 2 film 2 is formed on the surface of a Si (100) single crystal substrate 1 by thermal oxidation or the like, and a photosensitive resist solution is applied thereon and baked. Thereafter, exposure and development of the etching pattern of the nozzle are performed. The shape of the nozzle etching pattern is a rectangle or a square having one side in the <110> direction in consideration of the anisotropy of etching in the direction of the Si (100) single crystal substrate 1. After the development, the Si exposed at the portion where the resist was removed with a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution
The opening 3 corresponding to the nozzle pattern is formed by removing the O 2 film.
【００２７】第２工程（図１（Ｂ）参照） 第１工程において、ＳｉＯ2 膜２がノズルパターニング
されたＳｉ（１００）単結晶基板１に、他のＳｉ（１０
０）単結晶基板４を、ノズルパターニングを施されたＳ
ｉＯ2 膜２を介して直接接合法により接合した後、これ
ら２枚のＳｉ（１００）単結晶基板１とＳｉ（１００）
単結晶基板４の外側を、圧力室の容量とノズルの口径に
よって設定した厚さまで研磨して接合基板５を形成す
る。用いた研磨機の研磨精度は±１〜±２μｍと極めて
高く、この実施例ではＳｉ（１００）単結晶基板１を１
００μｍ、Ｓｉ（１００）単結晶基板４を５０μｍの厚
さになるまで研磨を行った。Second Step (See FIG. 1B) In the first step, another Si (10) is placed on the Si (100) single crystal substrate 1 on which the SiO 2 film 2 has been nozzle-patterned.
0) The single crystal substrate 4 is placed on a nozzle-patterned S
After bonding by the direct bonding method via the iO 2 film 2, these two Si (100) single crystal substrates 1 and Si (100)
The outside of the single crystal substrate 4 is polished to a thickness set according to the capacity of the pressure chamber and the diameter of the nozzle to form a bonded substrate 5. The polishing accuracy of the polishing machine used was extremely high, ± 1 to ± 2 μm, and in this embodiment, the Si (100) single crystal substrate 1
The Si (100) single crystal substrate 4 was polished to a thickness of 50 μm.
【００２８】第３工程（図１（Ｃ）参照） 接合基板５にエッチング保護膜としてＳｉＯ2 膜６を熱
酸化等によって形成した後、その上に感光性レジスト液
を塗布し、Ｓｉ（１００）単結晶基板１に形成する予定
の圧力室とインク供給路の形状に相当する開口を有する
エッチングパターンの露光および現像を行う。レジスト
を除去した部分のＳｉＯ2 膜６をフッ酸（ＨＦ）水溶液
により除去することにより圧力室パターンとインク供給
路パターンの開口７を形成し、Ｓｉ（１００）単結晶基
板の表面を露出する。Third step (see FIG. 1C) After forming an SiO 2 film 6 as an etching protection film on the bonding substrate 5 by thermal oxidation or the like, a photosensitive resist solution is applied thereon, and the Si (100) Exposure and development of an etching pattern having an opening corresponding to the shape of a pressure chamber and an ink supply path to be formed on the single crystal substrate 1 are performed. The opening 7 of the pressure chamber pattern and the ink supply path pattern is formed by removing the portion of the SiO 2 film 6 from which the resist has been removed with a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution, thereby exposing the surface of the Si (100) single crystal substrate.
【００２９】第４工程（図１（Ｄ）参照） 前工程によってエッチングマスクを形成した結合基板５
をＫＯＨ水溶液等のアルカリ系水溶液中に浸し、ＳｉＯ
2 膜６をエッチングマスクにしてＳｉ（１００）単結晶
基板１を異方性エッチングする。なお、実際のエッチン
グに際しては、結合基板５の裏面には耐エッチング処理
が施されている。このエッチングによって、ＳｉＯ2 膜
６の開口７中に露出したＳｉ（１００）単結晶基板１が
エッチングされる。Fourth step (see FIG. 1 (D)) Coupling substrate 5 having an etching mask formed in the previous step
Immersed in an alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution,
Using the two films 6 as an etching mask, the Si (100) single crystal substrate 1 is anisotropically etched. At the time of actual etching, the back surface of the bonding substrate 5 is subjected to an etching resistant treatment. By this etching, the Si (100) single crystal substrate 1 exposed in the opening 7 of the SiO 2 film 6 is etched.
【００３０】Ｓｉ単結晶においては、（１１１）面のＫ
ＯＨ水溶液等のアルカリ系水溶液によるエッチング速度
は、（１００）面および（１１０）面のエッチング速度
の０．３〜０．４％とはるかに遅いため、Ｓｉ（１０
０）単結晶基板１の露出部は（１００）面に対して約５
５°の角度をもつ（１１１）面を表した状態でエッチン
グが進行し、圧力室８とインク供給路（この図には表れ
ていない）が高精度で形成される。In a Si single crystal, the K of the (111) plane
Since the etching rate by an alkaline aqueous solution such as an OH aqueous solution is much lower than the etching rate of the (100) plane and the (110) plane by 0.3 to 0.4%, Si (10
0) The exposed portion of the single crystal substrate 1 is about 5
The etching proceeds with the (111) plane having an angle of 5 ° being formed, and the pressure chamber 8 and the ink supply path (not shown in this figure) are formed with high precision.
【００３１】第５工程（図１（Ｅ）参照） 前工程におけるエッチング面がＳｉＯ2 膜２に達した
後、さらにエッチングを行うと、Ｓｉ（１００）単結晶
基板１の（１１１）面とＳｉＯ2 膜２の面はエッチング
されず、ＳｉＯ2 膜２のノズルパターンの開口３をエッ
チングマスクにしてＳｉ（１００）単結晶基板４の（１
００）面が異方性エッチングされる。このエッチングに
おいても、Ｓｉ（１００）単結晶基板４の露出部は（１
００）面に対して約５５°の角度をもつ（１１１）面を
表した状態でエッチングが進行し、ノズル９が高精度で
形成される。Fifth Step (see FIG. 1E) After the etching surface in the previous step reaches the SiO 2 film 2, further etching is performed, and the (111) plane of the Si (100) single crystal substrate 1 2 The surface of the film 2 is not etched, and the opening (3) of the nozzle pattern of the SiO 2 film 2 is
00) plane is anisotropically etched. Also in this etching, the exposed portion of the Si (100) single crystal substrate 4 is (1)
Etching proceeds with the (111) plane having an angle of about 55 ° with respect to the (00) plane, and the nozzle 9 is formed with high precision.
【００３２】第６工程（図１（Ｆ）参照） 第１工程から第６工程によって、圧力室８とインク供給
路、ノズル９が形成された接合基板５に、圧力室８とイ
ンク供給路を覆うように振動板としての基板を接合す
る。Sixth Step (See FIG. 1F) By the first to sixth steps, the pressure chamber 8 and the ink supply path are formed on the bonding substrate 5 in which the pressure chamber 8 and the ink supply path and the nozzle 9 are formed. A substrate as a diaphragm is bonded so as to cover.
【００３３】この振動板の材料としては、ガラス、金
属、樹脂、シリコン等が考えられ、接合方法としては、
接着剤による接合、静電接合（例えば、特開昭５４−１
４６３３号公報参照）等が考えられるが、この実施例で
は基板材料にＳｉ（１００）単結晶基板１０を用い、接
合基板５とは直接接合を行った。As a material of the diaphragm, glass, metal, resin, silicon and the like can be considered.
Bonding with an adhesive, electrostatic bonding (for example,
In this example, a Si (100) single crystal substrate 10 was used as the substrate material, and the substrate was directly bonded to the bonding substrate 5.
【００３４】その後、Ｓｉ（１００）単結晶基板１０を
設定されている厚さに研磨し、最後に圧力室８とインク
供給路およびノズル９を構成する壁の耐インク性を得る
ために熱酸化法によりＳｉＯ2 膜１１を形成した。この
ＳｉＯ2 膜１１は、インクとの濡れ性を改善する効果も
有している（例えば、特開昭５４−１４６３３号公報参
照）。Thereafter, the Si (100) single crystal substrate 10 is polished to a set thickness, and finally, thermal oxidation is performed to obtain ink resistance of the pressure chamber 8, the ink supply path, and the wall constituting the nozzle 9. The SiO 2 film 11 was formed by the method. This SiO 2 film 11 also has the effect of improving the wettability with ink (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-14633).
【００３５】上記の実施例においては、２枚のＳｉ（１
００）単結晶基板を用いて圧力室８とインク供給路およ
びノズル９を形成したが、さらにエッチングパターンが
形成されたＳｉＯ2 膜が設けられた別のＳｉ（１００）
単結晶基板を積層することによって圧力室、ノズル等の
形状の設計に自由度をもたせることができる。In the above embodiment, two sheets of Si (1
00) The pressure chamber 8, the ink supply path, and the nozzle 9 were formed using a single crystal substrate, and another Si (100) provided with an SiO 2 film on which an etching pattern was further formed.
By stacking single crystal substrates, the degree of freedom in designing the shapes of the pressure chambers, nozzles, and the like can be increased.
【００３６】また、積層するＳｉ（１００）単結晶基板
の面方位を、例えば（１００）面と（１１０）面のよう
に異ならせることによって、圧力室、ノズル等の形状を
広い範囲で設計することができる。Further, the shapes of the pressure chambers, nozzles and the like are designed in a wide range by making the plane orientation of the Si (100) single crystal substrate to be laminated different from each other, for example, the (100) plane and the (110) plane. be able to.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
エッチングによる高加工精度の複数の段差をもち形状と
寸法にばらつきが少ない圧力室、インク供給路、ノズル
等を形成することができ、また特定のエッチング工程の
ために形成されたエッチングパターンを有するＳｉＯ2
膜の一部を、他のエッチング工程でエッチング停止膜と
して用いることにより、エッチング深さが深い選択性エ
ッチングを制御性よく高精度で行うことができ、そのた
め、高い寸法精度のインクジェットヘッドを提供するこ
とができるため、インクジェットによる印字の高品質化
に寄与するところが大きい。As described above, according to the present invention,
Pressure chambers, ink supply paths, nozzles, etc., having a plurality of steps with high processing accuracy due to etching and having small variations in shape and dimensions, and SiO having an etching pattern formed for a specific etching process Two
By using a part of the film as an etching stop film in another etching step, selective etching with a large etching depth can be performed with high controllability and high accuracy, and therefore, an inkjet head with high dimensional accuracy is provided. This greatly contributes to improving the quality of printing by inkjet.
【図１】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの工
程説明図で、（Ａ）〜（Ｆ）は各工程を示している。FIGS. 1A to 1F are explanatory views of a process of an ink jet head according to an embodiment of the present invention, wherein FIGS.
【図２】従来のインクジェットヘッドの構成説明図であ
り、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は圧力室の断面図である。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of a configuration of a conventional inkjet head, wherein FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a cross-sectional view of a pressure chamber.
【図３】従来のインクジェットヘッドの製造方法（１）
の工程説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）は各工程を示してい
る。FIG. 3 shows a conventional method for manufacturing an ink jet head (1).
(A)-(D) have shown each process.
【図４】従来のインクジェットヘッドの製造方法（２）
の工程説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）は各工程を示してい
る。FIG. 4 shows a conventional method for manufacturing an ink jet head (2).
(A)-(D) have shown each process.
１ Ｓｉ（１００）単結晶基板 ２ ＳｉＯ2 膜 ３ 開口 ４ Ｓｉ（１００）単結晶基板 ５ 接合基板 ６ ＳｉＯ2 膜 ７ 開口 ８ 圧力室 ９ ノズル １０ Ｓｉ（１００）単結晶基板 １１ ＳｉＯ2 膜1 Si (100) single crystal substrate 2 SiO 2 film 3 opening 4 Si (100) single crystal substrate 5 bonded substrate 6 SiO 2 film 7 opening 8 the pressure chamber 9 nozzle 10 Si (100) single crystal substrate 11 SiO 2 film
Claims (8)
らインクの粒子を噴射させる圧力を発生する圧力室と、
該圧力室にインクを供給するインク供給路を有するイン
クジェットヘッドの製造方法において、 複数の基板を、該ノズルの形状にパターニングされたエ
ッチング保護膜を介して接合して接合基板を形成する工
程と、 該接合基板の片側から該エッチング保護膜の一部をエッ
チング停止膜としてエッチングして圧力室を形成する工
程と、 該エッチング保護膜をエッチングマスクとして該接合基
板のエッチングを続行してノズルを形成する工程と、を
有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。1. A nozzle for ejecting ink, a pressure chamber for generating pressure for ejecting ink particles from the nozzle,
In a method for manufacturing an ink jet head having an ink supply path for supplying ink to the pressure chamber, a step of joining a plurality of substrates via an etching protective film patterned in the shape of the nozzle to form a joined substrate; Forming a pressure chamber by etching a part of the etching protection film from one side of the bonding substrate as an etching stop film, and continuing etching of the bonding substrate using the etching protection film as an etching mask to form a nozzle; And a method of manufacturing an ink jet head.
ことを特徴とする請求項１に記載されたインクジェット
ヘッドの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the plurality of substrates are silicon single crystal substrates.
いることを特徴とする請求項１に記載されたインクジェ
ットヘッドの製造方法。3. The method according to claim 1, wherein a SiO 2 film is used as the etching protection film.
に研磨したのちにエッチングを行うことを特徴とする請
求項１に記載されたインクジェットヘッドの製造方法。4. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein each of the substrates constituting the bonding substrate is polished to a predetermined thickness and then etched.
して、異方性エッチング法を用いることを特徴とする請
求項２に記載されたインクジェットヘッドの製造方法。5. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 2, wherein an anisotropic etching method is used as a method for etching the silicon single crystal substrate.
て加熱による直接接合を用いることを特徴とする請求項
２に記載されたインクジェットヘッドの製造方法。6. The method according to claim 2, wherein direct bonding by heating is used as a bonding method between the silicon single crystal substrates.
異なることを特徴とする請求項２に記載されたインクジ
ェットヘッドの製造方法。7. The method according to claim 2, wherein the plane orientations of the silicon single crystal substrates are different from each other.
（１１０）面であることを特徴とする請求項７に記載さ
れたインクジェットヘッドの製造方法。8. A method of manufacturing an inkjet head according to claim 7 in which the plane orientation of the silicon single crystal is characterized in that it is a (100) plane and (110) plane.
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