(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクキャビティ用凹部と、インクリザーバー用凹部と、前記インクキャビティ用凹部と前記インクリザーバー用凹部とを連結する供給路用凹部と、インク吐出用のノズルとが形成されたＳｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッドの製造方法において、
Ｓｉ基板の一方の面側をエッチングにより穿孔してインク吐出用のノズル用凹部を形成する工程と、該ノズル用凹部の底部に貫通孔を形成する工程と、湿式エッチングにより前記インクキャビティ用凹部を形成するとともにインク吐出用の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。
【請求項２】
前記Ｓｉ基板は（１１０）面方位の単結晶Ｓｉである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。
【請求項３】
Ｓｉ基板の一方の面側をトレンチエッチングにより穿孔して前記ノズル用凹部を形成することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
レーザを前記ノズル用凹部の底部に照射して前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
レーザをランダム偏光又は円偏光して照射することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記Ｓｉ基板の他方の面側に、前記インクキャビティ用凹部を形成した後に前記リザーバー用凹部を形成し、その後に、前記供給路用凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
面方位（１１１）の面が現れるまで湿式エッチングして前記インクキャビティ用凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記Ｓｉ基板の他方の面側を湿式エッチングにより穿孔して前記インクキャビティ用凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記Ｓｉ基板の他方の面側を湿式エッチングにより穿孔して前記供給路用凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記インクキャビティ用凹部、前記インクリザーバー用凹部、前記供給路用凹部、及びインク吐出用のノズルが形成されたＳｉ基板に、振動板を接着し、更に、前記振動板にピエゾ素子を取り付けてピエゾ型インクジェットヘッドを製造することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記インクキャビティ用凹部、前記インクリザーバー用凹部、前記供給路用凹部、及びインク吐出用のノズルが形成されたＳｉ基板に、圧力室を形成することとなる凹部を有し、該凹部に振動板が固着された基板を取り付けて静電型インクジェットヘッドを製造することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインク液を紙等に吐出して印字するインクジェット記録装置に用いら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】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録装置には、ますます高解像度で高速な印刷が要求されている。この要求に応えるために、例えば特開昭９−２４８９１４号公報には次のようなインクジェットが提案されている。即ち、Ｓｉ基板にドライエッチングにより穿孔することでインクキャビティを形成し、従来のインクジェットヘッド（例えば特開平７−９６６０５号公報）に比較して、隣り合う圧力室間の壁部の面積を減少させた剛性の高いインクキャビティを得て、応答周波数が高く、高速で安定した微小なインク滴が吐出できる、すなわち、高印字品質のインクジェットヘッドが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のインクジェットヘッドのインクキャビティの加工がドライエッチングによって行なわれていることから、加工時間が長く製造効率が低いという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、加工時間を短縮して製造効率を向上させ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する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の一つの態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、インクキャビティ用凹部と、インクリザーバー用凹部と、インクキャビティ用凹部とインクリザーバー用凹部とを連結する供給路用凹部と、インク吐出用のノズルとが形成されたＳｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッドの製造方法において、Ｓｉ基板の一方の面側をエッチングにより穿孔してインク吐出用のノズル用凹部を形成する工程と、ノズル用凹部の底部に貫通孔を形成する工程と、湿式エッチングによりインクキャビティ用凹部を形成するとともにインク吐出用のノズルを形成する工程とを有する。
（２）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）の製造方法において、Ｓｉ基板は（１１０）面方位の単結晶Ｓｉである。
（３）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）又は（２）の製造方法において、Ｓｉ基板の一方の面側をトレンチエッチングにより穿孔してインク吐出用のノズル用凹部を形成する。
（４）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（３）の何れかの製造方法において、レーザをノズル用凹部の底部を照射して貫通孔を形成する。
（５）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（４）の製造方法において、レーザをランダム偏光又は円偏光して照射する。
【０００６】
（６）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（５）の何れかの製造方法において、Ｓｉ基板の他方の面側に、インクキャビティ用凹部を形成した後にリザーバー用凹部を形成し、その後に、供給路用凹部を形成する。
（７）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（６）の何れかの製造方法において、面方位（１１１）の面が現れるまで湿式エッチングしてインクキャビティ用凹部を形成する。
（８）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（７）の何れかの製造方法において、Ｓｉ基板の他方の面側を湿式エッチングにより穿孔してインクキャビティ用凹部を形成する。
（９）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（８）の何れかの製造方法において、Ｓｉ基板の他方の面側を湿式エッチングにより穿孔して供給路用凹部を形成する。
【０００７】
（１０）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（９）の何れかの製造方法において、インクキャビティ用凹部、インクリザーバー用凹部、供給路用凹部、及びインク吐出用のノズルが形成されたＳｉ基板に、振動板を接着し、更に、振動板にピエゾ素子を取り付けてピエゾ型インクジェットヘッドを製造する。
（１１）本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記（１）乃至（９）の何れかの製造方法において、インクキャビティ用凹部、インクリザーバー用凹部、供給路用凹部、及びインク吐出用のノズルが形成されたＳｉ基板に、圧力室を形成することとなる凹部を有し、その凹部に振動板が固着された基板を取り付けて静電型インクジェットヘッドを製造する。
【０００８】
本発明においては、Ｓｉ基板を穿孔してインクキャビティ用凹部を形成する際に、ノズル用凹部の底部に貫通孔を予め形成しておいて、その後に、貫通孔が形成されたＳｉ基板に湿式エッチングを施して穿孔するようにしたので、インクキャビティ用凹部を形成する時間の短縮化が図られている。即ち、湿式エッチングによれば多量の基板を同時に処理できるので、１個当たり処理時間が短くなる。また、従来のインクジェットヘッドに比較して隣り合う圧力室間の壁部の面積を減少させた剛性の高いインクキャビティを形成することが可能になっており、応答周波数が高く、高速で安定した微小でインクが吐出できる、すなわち、高印字品質のインクジェットヘッドが実現されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図３は本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの主要部分の斜視図（一部断面を含む）である。図４はそのＡ−Ａ断面図であり、図５は平面図である。このインクジェットヘッドは、Ｓｉ基板１に、その表面に対して垂直方向に深く穿孔して形成されたインクキャビティ用凹部２、インクリザーバー用凹部４、インクキャビティ用凹部２とインクリザーバー用凹部４とを連通する供給路用凹部（オリフィス用凹部）３、及び各インクキャビティ用凹部２に対応してそれぞれ設けられたインク吐出用のノズル３５がそれぞれ形成されている。なお、本実施形態においては、図５に示されるように、１個のキャビティ用凹部２に対応して３個の細いオリフィス用凹部３が設けられている。そして、このＳｉ基板１の凹部２，３，４を覆うようにして振動板２０が取り付けられ、そして、その上にピエゾ素子等のアクチュエータ部品が取り付けられてインクジェットヘッドが形成される（図２（ｄ）参照）。このＳｉ基板には（１１０）面方位の単結晶Ｓｉが用いられる。
【００１０】
図１及び図２は上記のインクジェットヘッドの製造方法を示した工程図である。
（ａ）例えば板厚１５０ミクロンのＳｉ基板１の両面に酸化膜１１，１２をそれぞれ形成し、次いで、酸化膜１１にインク吐出用のノズル３５に対応したパターンをフォトエッチングにより形成する（図１（ａ））。
（ｂ）そして、トレンチエッチングによりインク吐出用のノズル３５に対応したノズル用凹部５を形成する（図１（ｂ））。このトレンチエッチングによれば異方性が良く深堀りができるという利点がある。
（ｃ）その後、そのノズル用凹部５に酸化膜１３を形成する（図１（ｃ））。
（ｄ）酸化膜１１，１２，１３の全面をドライエッチングし、ノズル用凹部５の底部にＳｉ基板１が露出するようにする（図１（ｄ））。但し、このとき、ノズル用凹部５の側壁５ａに酸化膜１３が残るようにする。
（ｅ）酸化膜１２にインクリザーバー用凹部４に対応したパターンをフォトエッチングにより形成する（図１（ｅ））。
（ｆ）また、酸化膜１２に供給路用凹部３に対応したパターンをフォトエッチングにより形成する（図１（ｆ））。
【００１１】
（ｇ）レーザ光をノズル用凹部５の底部に照射して貫通孔５ｂを形成する（図１（ｇ））。このとき、レーザ光をランダム偏光又は円偏光して照射する。このように偏光を施して照射すると、貫通孔５ｂの直進性が確保される。
（ｈ）次に、Ｓｉ基板１をエッチング液に浸漬して湿式エッチングを行ってインクキャビティ用凹部２を形成する（図１（ｈ））。このときのエッチングは（１１１）面が現れるまで行われることになる。このインクキャビティ用凹部２が形成されることでインク吐出用のノズル３５も形成される。
（ｉ）そして、酸化膜１２のリザーバー用凹部４に相当する部分についてドライエッチングを行ない（図１（ｉ））、これよりリザーバー用凹部４に相当する部分のＳｉ基板１が露出することとなる。
【００１２】
（ｊ）続いて、Ｓｉ基板１について湿式エッチングを行ない（図１（ｊ））、インクリザーバー用凹部４を形成する。
（ｋ）酸化膜１２についてドライエッチングを行なう（図２（ｋ））。これより供給路用凹部３に相当する部分のＳｉ基板１が露出する。
（ｌ）更にまた、Ｓｉ基板１について湿式エッチングを行う（図２（ｌ））。これにより供給路用凹部３が形成される。
（ｍ）酸化膜１１，１２を湿式エッチング等により剥離した後、インク保護膜となる酸化膜（０．１〜０．３μｍ）１３を形成する（図２（ｍ））。
（ｎ）上記のように加工されたＳｉ基板１に振動板２０を接着して、インクキャビティ３２、インクリザーバー３４及び供給路用凹部（オリフィス用凹部）３３を形成する。更に、振動板２０に駆動部品であるＰＺＴ（ピエゾ素子）２０を接着するとともにインクパイプ２２を接続して、ピエゾ型のインクジェットヘッドが得られる（図２（ｎ））。
【００１３】
実施形態２．
図６は本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法を示した工程図である。本実施形態においては、図６（ｇ）に示される静電型インクジェットヘッドを製造するものとする。
【００１４】
（ａ）まず、Ｓｉ基板５１にＢ（ボロン）をドーピングしてＢドープ層５２を形成する（図６（ａ））。
（ｂ）そして、Ｂドープ層５２側に酸化膜５３を形成する（図６（ｂ））。
（ｃ）それを、パイレックスガラス５４と陽極接合する（図６（ｃ））。このパイレックスガラス５４には圧力室を形成するための凹部５４ａが形成されており、その凹部５４ａには個別電極となるＩＴＯ膜５５が固着されている。
（ｄ）その後、Ｓｉ基板５１の上面側をエッチングする（図６（ｄ））。このエッチングはＢドープ層５２で停止することとなる。
【００１５】
（ｅ）以上のようにして形成されたものに、図２（ｍ）の基板（キャビテイ用凹部等を形成するためのもの）を貼付ることにより、インクキャビティ３２、インクリザーバー３４及び供給路用凹部（オリフィス用凹部）３３が形成される（図６（ｅ））。なお、ここで用いられる基板は図２（ｍ）の基板に更に開孔部７を設けたものである。この貼り付けには、例えば接着、Ａｕ−Ｓｉ共晶接合、パイレックスガラスをスパッタした後の陽極接合等がある。
（ｆ）そして、マスク・ドライエッチングにより電極取り出し口５６を形成する（図６（ｆ））。
（ｇ）共通電極５７を形成して配線処理を行い、撥水処理５８、封止材５９による圧力室６０の封止等の最終の組み立て処理を行う（図６（ｇ））。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Ｓｉ基板を穿孔してインクキャビティを生成する際に、予めレーザを照射して貫通孔を形成し、その後にＳｉ基板に湿式エッチングを施して穿孔するようにしたので、インクキャビティを生成する時間の短縮化が図られている。
【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ヘッドの製造方法を示した工程図（その１）である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの製造方法を示した工程図（その２）である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの主要部分の斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３の平面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法を示した工程図である。
【符号の説明】
１  Ｓｉ基板
２  インクキャビティ用凹部
３  供給路（オリフィス）用凹部
４  インクリザーバー用凹部
５  インク吐出用のノズル用凹部
３５  インク吐出用のノズル
【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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