JPH06206315A - Production of ink jet head - Google Patents
Production of ink jet headInfo
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- JPH06206315A JPH06206315A JP229893A JP229893A JPH06206315A JP H06206315 A JPH06206315 A JP H06206315A JP 229893 A JP229893 A JP 229893A JP 229893 A JP229893 A JP 229893A JP H06206315 A JPH06206315 A JP H06206315A
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Abstract
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 or the like, and particularly to a method for manufacturing an ink jet head having a simple structure, a small apparatus, high reliability and high manufacturing accuracy. Regarding
【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, in which 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 print medium, and 27 is a vibrating plate.
【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。A conventional ink jet head has a large number of nozzles 2 for ejecting ink, as shown in FIG.
1, a pressure chamber 23 that communicates with the nozzle 21 and receives ink supply from the ink supply path 22, and the pressure chamber 2
Although not shown in the figure, it is mounted on a carrier and controlled along with the carrier so as to move along 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, the pressure chamber 23 is driven by selectively applying a voltage to the piezoelectric element 24 attached to the pressure chamber 23 communicating with the plurality of nozzles 21 while moving the ink jet head. By pressing the diaphragm 27, which is a thin wall forming a part of the pressure chamber 2,
The pressure of 3 is generated shockingly, and the ink particles 25 are ejected from the predetermined nozzles 21, and predetermined characters or the like are printed on the 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。Glass, metal, stainless steel, etc. have been used as the material for the head.
However, in recent years, as the resolution of inkjet printers has become higher, high processing accuracy has been required for manufacturing inkjet heads, and it has been difficult to obtain sufficiently high processing accuracy using these materials. It 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 Si (100) single crystal substrate or a Si (110) single crystal substrate is anisotropically etched using an alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution to produce an ink jet head with high processing accuracy. Have been proposed (see, for example, JP-A-54-150127 and JP-A-54-146633). Conventionally, for example, the following two methods are known as methods for forming the pressure chambers, the ink supply paths, and the nozzles on one 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 ink jet head manufacturing method (1), 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) A 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 a photolithography technique. An opening is formed in the part, and this patterned resist is used as a mask,
The SiO 2 film is etched to form an opening corresponding to the shape of the pressure chamber. Then, the Si (100) single crystal substrate 31 is anisotropically etched with a KOH aqueous solution through the opening of the SiO 2 film to form a pressure chamber 32.
【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) A 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 exposed in the opening. The SiO 2 film 33 thus formed 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. To do. A portion of the back surface of the pressure chamber 32, which serves as a vibration plate, 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 ink jet head manufacturing method (2), 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. 4 (A)) 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 a photolithography technique. An opening is formed in the mask, and the patterned resist is used as a mask.
The SiO 2 film is etched to form an opening corresponding to the shape of the nozzle. Then, the Si (100) single crystal substrate 41 is anisotropically etched with an aqueous KOH solution through the opening of the SiO 2 film to form the nozzle 42.
【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 having nozzle 42 formed therein
A SiO 2 film 43 serving as an etching mask is formed on the surface of the.
【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 the photolithography technique. Exposed to SiO
2 The film 43 is removed and the opening 44 is formed.
【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-described conventional method for manufacturing an inkjet head, the matured semiconductor manufacturing technology can be applied as it is, and therefore the inkjet head can be manufactured extremely 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 Si (100) single crystal substrate has large irregularities, so that the photoresist is evenly formed. It was found that there was a problem that the coating could not be carried out, the patterning of the good SiO 2 film 33 became difficult, and the processing accuracy of the pressure chamber 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, the fine nozzle is made of thick Si (100)
It was found that if the etching is performed from the opposite side of the single crystal substrate 41, the diameter of the nozzle is greatly affected by the etching amount, so that the processing accuracy of the nozzle deteriorates. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that has a high degree of freedom in designing the shapes of pressure chambers, nozzles, etc. and has 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, an ink jet having a nozzle for ejecting ink, a pressure chamber for generating a pressure for ejecting ink particles from the nozzle, and an ink supply passage for supplying ink to the pressure chamber. In the method of manufacturing a head, a step of forming a bonded substrate by bonding a plurality of substrates through an etching protection film patterned in the shape of the nozzle, and a part of the etching protection film from one side of the bonded substrate. Was used as an etching stop film to form a pressure chamber, and a step of continuing the etching of the bonded substrate using the etching protection film as an etching mask to form a nozzle was adopted.
【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 a 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。Further, 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. The shape of the pressure chamber and the nozzle can be determined by using the conductive etching method, and direct bonding by heating without using an adhesive can be used as the bonding method of the silicon single crystal substrates.
【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 shape of the pressure chamber and the shape of the nozzle can be set by making the plane orientation of the silicon single crystal substrate different, such as 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 forming a bonded substrate by bonding a plurality of substrates through an etching protective film patterned in the shape of the nozzle, and a step of forming the bonded substrate from one side of the bonded substrate. When a step of forming a pressure chamber by etching a part of the etching stop film and a step of forming a nozzle by continuing the etching of the bonded substrate using the etching protection film as an etching mask, the etching depth is deep. The 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. FIG. 1 is a process explanatory view of an ink jet head of one embodiment of the present invention, and (A) to (F) show each process. 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 a SiO 2 film, 7 is an opening, 8 is a pressure chamber, 9 is a nozzle, and 10 is Si (100). The single crystal substrate 11 is a SiO 2 film. A method of manufacturing an inkjet head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the process explanatory drawings.
【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) A 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 and baked on it. After that, the etching pattern of the nozzle is exposed and developed. The shape of the etching pattern of the nozzle is a rectangle or a square having one side in the <110> direction in consideration of etching anisotropy depending on the direction of the Si (100) single crystal substrate 1. After development, Si exposed at the portion where the resist was removed by hydrofluoric acid (HF) aqueous solution
The O 2 film is removed to form openings 3 corresponding to the nozzle pattern.
【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 formed on the Si (100) single crystal substrate 1 on which the SiO 2 film 2 is nozzle-patterned.
0) The single-crystal substrate 4 is subjected to nozzle patterning 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) are bonded.
The outside of the single crystal substrate 4 is polished to a thickness set by the capacity of the pressure chamber and the diameter of the nozzle to form the bonded substrate 5. The polishing accuracy of the polishing machine used was as high as ± 1 to ± 2 μm. In this embodiment, the Si (100) single crystal substrate 1 was
The Si (100) single crystal substrate 4 of 00 μm 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 a 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 Si (100) is formed. Exposure and development of an etching pattern having an opening corresponding to the shape of the pressure chamber and the ink supply path to be formed in the single crystal substrate 1 are performed. The SiO 2 film 6 in the portion where the resist has been removed is removed by an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) to form openings 7 for the pressure chamber pattern and the ink supply path pattern, and the surface of the Si (100) single crystal substrate is exposed.
【００２９】第４工程（図２（Ｄ）参照） 前工程によってエッチングマスクを形成した接合基板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、接合基板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. 2D) Bonding substrate 5 having an etching mask formed in the previous step
Is immersed in an alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution to form SiO 2.
2 The Si (100) single crystal substrate 1 is anisotropically etched using the film 6 as an etching mask. Incidentally, in the actual etching, the back surface of the bonded substrate 5 is subjected to an etching resistance 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 the Si single crystal, the K of the (111) plane is
Since the etching rate with an alkaline aqueous solution such as an OH aqueous solution is 0.3 to 0.4%, which is far slower than the etching rates of the (100) plane and the (110) plane, Si (10
0) The exposed portion of the single crystal substrate 1 is about 5 with respect to the (100) plane.
Etching proceeds in a state where the (111) plane having an angle of 5 ° is represented, and the pressure chamber 8 and the ink supply path (not shown in this figure) are formed with high accuracy.
【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 (Refer to FIG. 1E) When the etching surface in the previous step reaches the SiO 2 film 2, further etching is performed. Then, the (111) surface of the Si (100) single crystal substrate 1 and the SiO 2 film are etched. The surface of the 2 film 2 is not etched, and (1) of the Si (100) single crystal substrate 4 is formed by using the opening 3 of the nozzle pattern of the SiO 2 film 2 as an etching mask.
The (00) plane is anisotropically etched. Even 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 accuracy.
【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 passage are formed on the bonding substrate 5 on which the pressure chamber 8 and the ink supply passage and the nozzle 9 are formed. A substrate as a diaphragm is bonded so as to cover it.
【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。Glass, metal, resin, silicon, etc. can be considered as the material of this diaphragm, and the joining method is as follows.
Adhesive bonding, electrostatic bonding (see, for example, JP-A-54-1).
However, in this embodiment, the Si (100) single crystal substrate 10 was used as the substrate material, and the bonding substrate 5 was directly bonded.
【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 walls forming the pressure chamber 8, the ink supply passage and the nozzle 9. The SiO 2 film 11 was formed by the method. The SiO 2 film 11 also has an effect of improving the wettability with ink (see, for example, JP-A-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 Si (1
00) The pressure chamber 8, the ink supply passage and the nozzle 9 were formed using a single crystal substrate, but another Si (100) provided with a SiO 2 film having an etching pattern formed thereon.
By stacking the single crystal substrates, the pressure chamber, the nozzle, and the like can be designed more freely.
【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 shape of the pressure chamber, the nozzle, etc. is designed in a wide range by making the plane orientation of the laminated Si (100) single crystal substrates different, 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,
It is possible to form a pressure chamber, an ink supply path, a nozzle, etc., which has a plurality of steps with high processing accuracy by etching and has a small variation in shape and size, and which has an etching pattern formed for a specific etching process. 2
By using a part of the film as an etching stop film in another etching step, selective etching with a deep etching depth can be performed with good controllability and high accuracy, and therefore an inkjet head with high dimensional accuracy is provided. Therefore, it greatly contributes to high quality of ink jet printing.
【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。FIG. 1 is a process explanatory diagram of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, in which (A) to (F) show each process.
【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。2A and 2B are configuration explanatory views of a conventional inkjet head, in which FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a 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 is a conventional inkjet head manufacturing method (1).
(A) to (D) show each step.
【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 is a conventional inkjet head manufacturing method (2).
(A) to (D) show each step.
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 Bonding Substrate 6 SiO 2 Film 7 Opening 8 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 a pressure for ejecting ink particles from the nozzle,
In a method of manufacturing an inkjet head having an ink supply path for supplying ink to the pressure chamber, a step of forming a bonded substrate by bonding a plurality of substrates through an etching protection film patterned in the shape of the nozzle, A step of 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 etching the bonding substrate using the etching protection film as an etching mask to form a nozzle. A method for manufacturing an inkjet head, comprising:
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 for manufacturing an inkjet head 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 for manufacturing an ink jet head 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 of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein etching is performed after polishing each substrate that constitutes the bonded substrate to a predetermined thickness.
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 of manufacturing an inkjet head according to claim 2, wherein an anisotropic etching method is used as an etching method of 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 of manufacturing an ink jet head 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 of manufacturing an inkjet head according to claim 2, wherein the silicon single crystal substrates have different plane orientations.
と（１１０）面であることを特徴とする請求項８に記載
されたインクジェットヘッドの製造方法。8. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 8, wherein the plane orientations of the silicon single crystal are (100) plane and (110) plane.
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