JPH0687217A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの製造方法

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JPH0687217A
JPH0687217A JP3915592A JP3915592A JPH0687217A JP H0687217 A JPH0687217 A JP H0687217A JP 3915592 A JP3915592 A JP 3915592A JP 3915592 A JP3915592 A JP 3915592A JP H0687217 A JPH0687217 A JP H0687217A
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英幸 菊地
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修 谷口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、インクジェットプリンタに使用さ
れるインクジェットヘッドの製造方法に関し、接合基板
の両面を異方性エッチング法により同時エッチングする
ことにより所望のエッチング形状が得られるようにした
インクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的
としている。 【構成】 本発明では、厚さの異なる二枚の単結晶基板
11,12をSiO2 膜13を介し接合して接合基板1
4を作製し、該接合基板14の両面を、SiO2膜13
をエッチング停止膜として異方性エッチング法によりエ
ッチングする。この場合、(111)面はエッチング停
止部分となる。このため、接合基板14の片面にはイン
ク供給路,圧力室に対応するエッチングパターン15a
を、他面にはノズルに対応するエッチングパターン15
bを形成しておく。その後、エッチング部分のSiO2
膜を除去し、両面のエッチング部分を連絡させてヘッド
基板17が作製される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タに使用されるインクジェットヘッドの製造方法に関す
るものである。
【0002】プリンタやファクシミリ等の記録装置で
は、印字手段として、インクジェットヘッドが使用され
るようになってきている。
【0003】
【従来の技術】図3に従来のインクジェットヘッドの構
造を示す。インクジェットヘッド1は、ノズル2と、該
ノズル2に連通しインク供給路3からインクの供給を受
ける圧力室4と、該圧力室4の一部に圧力を発生させる
圧電素子5とを備えている。このインクジェットヘッド
1はプラテンに沿って往復動する図示しないキヤリアに
搭載され、該キヤリアとともに移動可能である。
【0004】印字時には、ヘッドをキヤリアとともに移
動させ、所定時機に圧電素子5に電圧を印加して駆動す
る。これにより、圧力室4内に圧力が発生し、ノズル2
からインク粒子6が噴出する。噴出したインク粒子6は
記録紙100に付着して印字が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ヘッド
を構成する材料として、ガラス,金属,樹脂,ステンレ
ス等が使用されているが、近年インクジェットプリンタ
の高解像化に伴い、インクジェットヘッド作製に高加工
精度が求められるようになった。しかし、上記材料によ
り高加工精度を得ることは困難である。
【0006】この解決手段として、Si(100)単結
晶基板またはSi(110)単結晶基板に、KOH水溶
液等のアルカリ系水溶液を用い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作製する方式が試
みられている(例;特開昭54−150127,特開昭
54−146633)。
【0007】ところが、上記方式を用いた場合、次のよ
うな問題が生じる。 (1)Si単結晶基板を使用した場合、各面で異方性エ
ッチングによる異なったエッチング形状の作製が困難で
ある。 (2)Si単結晶基板を使用した場合、一回の異方性エ
ッチングで両面エッチングを行ったとき、各面から異な
った深さを得ることは困難である。
【0008】本発明は、接合基板の両面を異方性エッチ
ング法により同時エッチングすることにより所望のエッ
チング形状が得られるようにしたインクジェットヘッド
の製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、圧力室と、該圧力室にインクを供給す
るインク供給路と、前記圧力室に連絡するノズルとを備
えたヘッド基板を有するインクジェットヘッドの製造方
法において、厚さの異なる二枚の単結晶基板をシリコン
酸化膜を介し接合して接合基板を形成し、該接合基板の
片面には前記インク供給路,前記圧力室形成用のエッチ
ングパターンを、他面には前記ノズル形成用のエッチン
グパターンを、それぞれ形成した後、前記シリコン酸化
膜をエッチング停止膜として両面同時の異方性エッチン
グを行い、その後前記両エッチングパターン及びエッチ
ング部分の前記シリコン酸化膜を除去し、両面のエッチ
ング部分を連絡させてヘッド基板を形成することを特徴
とする構成(第1の構成)とする。
【0010】また、上記第1の構成のインクジェットヘ
ッドの製造方法において、二枚の単結晶基板として、表
面の持つ結晶方向が異なるものを用いたことを特徴とす
る構成(第2の構成)とする。
【0011】また、上記第1の構成または第2の構成の
インクジェットヘッドの製造方法において、接合基板
が、両単結晶基板の加熱による直接接合により形成され
たことを特徴とする構成(第3の構成)とする。
【0012】
【作用】厚さの異なる二枚の単結晶基板を接合した接合
基板を用いて両面を同時に異方性エッチングすることに
より、各面で異なった形状のエッチングを容易にかつ高
精度で行うことができ、しかもシリコン酸化膜をエッチ
ング停止膜とすることにより、エッチングの深さの深い
選択性エッチングが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、図1及び図2に関連して本発明の実施
例を説明する。
【0014】図1は本例のインクジェットヘッドの製造
方法説明図で、図1(A)〜図1(E)は各工程を順に
示している。次に、本図を基にインクジェットヘッドの
製造方法を説明する。
【0015】ヘッド製造に際しては、図1(A)に示す
Si(100)単結晶基板11及びSi(110)単結
晶基板12を用意し、該両基板11,12のいずれかに
熱酸化法またはスパッタ法等によりSiO2 膜13を形
成して該両基板11,12をSiO2 膜13を介し加熱
により直接接合する。その後、該両基板11,12を設
定した厚さまで研磨機により両面研磨して接合基板14
を作製する。なお、研磨機の研磨精度は±1〜±2μm
と高く、本例ではSi(100)単結晶基板11が80
μm,Si(110)単結晶基板12が200μmの厚
さになるまで研磨を行った。
【0016】次に、図1(B)に示すように、上記接合
基板14の両面及び周面にエッチング保護膜としてSi
2 膜16を熱酸化法等で形成した後、露光用レジスト
液を塗布し、Si(100)単結晶基板11側の面(図
1(B)の上面)にインク室及びインク供給路のエッチ
ングパターンの露光,現像を、Si(100)単結晶基
板12側の面(図1(B)の下面)にノズルのエッチン
グパターンの露光,現像を、それぞれ行う。
【0017】このとき、各面のエッチングパターンの位
置合わせを行うため、両面露光機を使用する。エッチン
グパターンの形状は、異方性エッチングを考慮した場
合、100面側(上面側)は図2(A)に示すように一
辺が<110>方向を持つ長方形(正方形)15aとな
り、110面側(下面側)は図2(B)に示すように一
辺が<112>方向を持つ鋭角が約71°の平行四辺形
15bとなる。現像後、HF(ふつ酸)水溶液によりレ
ジストを取り除いた部分のSiO2 膜16を取り除くこ
とにより、Siが露出する。11a,12aはSi露出
部分である。
【0018】このように上,下面にSi露出部分11
a,12aが形成された接合基板14をKOH水溶液等
のアルカリ系水溶液中に浸して異方性エッチングを行
う。これにより、図1(c)に示すように前記Si露出
部分11a,12aのエッチングが行われる。(11
1)面のエッチング速度は(100)面及び(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露出部分11a(100)面に対して約54
°の角度を持つ(111)面を形成してエッチングされ
る。
【0019】Si露出部分12aは、(110)面に対
し90°の角度を持つ2つの面と約35°の傾斜角を持
つ2つの面を形成してエッチングされる。本例では、S
i(100)単結晶基板11の厚さが80μmでSi
(110)単結晶基板12の厚さ200μmより薄いた
め、Si露出部分11a側からのエッチング面がSi露
出部分12a側からのそれより先にSiO2 膜13に達
する。
【0020】さらに接合基板14の異方性エッチングを
続けると、SiO2 膜13はアルカリ系水溶液にはエッ
チングされず、また(111)面のエッチング速度は他
の面と比べ非常に遅いため、Si露出部分11aはエッ
チングされないと考えて良い。このため、Si露出部分
12aのみがエッチングされてSiO2 膜13に達す
る。以上の異方性エッチングが終了した後、HF水溶液
で露出したSiO2 膜13及び両エッチングパターン1
5a,15bを取り除く。図1(D)はこの状態を示し
ている。
【0021】上記工程により、上側に圧力室,インク供
給路が、下側にノズルがそれぞれ形成されたヘッド基板
17が得られる。このヘッド基板17の上面に、図1
(E)に示すように、振動板となる他の基板18を接合
する。基板18の材料としては、ガラス,樹脂,Si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;特開昭54−14633)等が考えられる
が、本例では、基板18の材料にSi(100)単結晶
板を用い、これをヘッド基板17に直接接合した。
【0022】その後、基板18を設定の厚さに研磨し、
最後に、ノズル,圧力室,インク供給路を構成する壁面
の耐インク性及びインクとの濡れを良くするため、熱酸
化法によりSiO2 膜19を形成する。20は圧力室、
21はノズルである。
【0023】インクジェットヘッドは、基板18上の各
圧力室20と対向する位置に圧電素子を接合することに
より得られる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
の各種の優れた効果を得ることができる。 (1)異方性エッチング法で、各面異なったエッチング
形状の形成が容易となる。 (2)厚さの異なる二枚の単結晶基板の接合面のSiO
2 膜と(111)面のエッチング速度が他の面と比較し
て大変遅いことを利用することにより、一回の両面エッ
チングで深さ方向及び基板面に沿った方向に高い精度の
エッチングができる。 (3)上記(2)項の理由により、エッチング精度のエ
ッチング時間による影響を小さくできる。 (4)接合面のSiO2 膜をエッチング停止膜とするこ
とにより、エッチング深さの深い選択性エッチングが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のインクジェットヘッドの製造
方法説明図で、図1(A)は接合基板形成工程図、図1
(B)はエッチングパターン形成工程図、図1(C)は
第1のエッチング工程図、図1(D)は第2のエッチン
グ工程図、をそれぞれ示し、図1(E)は完成したイン
クジェットヘッド(圧電素子未取付)を示す。
【図2】図1(B)の工程のエッチングパターン説明図
で、図2(A)は上面のものを、図2(B)は下面のも
のをそれぞれ示す。
【図3】従来のインクジェットヘッドの構造を示す側面
図である。
【符号の説明】 11 Si(100)単結晶基板 11a,12a Si露出部分 12 Si(110)単結晶基板 13,16,19 SiO2 膜 14 接合基板 17 ヘッド基板 18 基板(振動板)
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/02 B 21/306 B 9278−4M

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力室と、該圧力室にインクを供給する
    インク供給路と、前記圧力室に連絡するノズルとを備え
    たヘッド基板を有するインクジェットヘッドの製造方法
    において、 厚さの異なる二枚の単結晶基板をシリコン酸化膜を介し
    接合して接合基板を形成し、 該接合基板の片面には前記インク供給路,前記圧力室形
    成用のエッチングパターンを、他面には前記ノズル形成
    用のエッチングパターンをそれぞれ形成した後、前記シ
    リコン酸化膜をエッチング停止膜として両面同時の異方
    性エッチングを行い、 その後、前記両エッチングパターン及びエッチング部分
    の前記シリコン酸化膜を除去し、両面のエッチング部分
    を連絡させてヘッド基板を形成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。
  2. 【請求項2】 二枚の単結晶基板として、表面の持つ結
    晶方向が異なるものを用いたことを特徴とする請求項1
    記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  3. 【請求項3】 接合基板が、両単結晶基板の加熱による
    直接接合により形成されたことを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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