(57)【要約】【課題】本発明は、インクジェットヘッドを製造するための基板加工の際に、圧力吸収室の膜を一体に形成することにより製造工程を短縮することができ、マニホールドの側壁方向に圧力吸収室を備えることにより、マニホールドの圧力変化を容易に吸収して圧力チャンバの間のクロストークを防止し、優れた印刷品質を得ることができるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、第１基板に、第１基板を貫通し、インクが流入されるインレット及び第１基板の一面に陥入される圧力チャンバを形成する段階と、第２基板に、インレットと連通するマニホールド、マニホールドに隣接し、膜により区画される圧力吸収室、及び圧力チャンバと連通し、第２基板を貫通するインク流路を形成する段階と、第３基板に、インク流路と連通するノズルを形成する段階と、第１基板、第２基板、第３基板を順次積層し接合する段階と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板に、前記第１基板を貫通し、インクが流入されるインレット及び前記第１基板の一面に陥入される圧力チャンバを形成する段階と、
第２基板に、前記インレットと連通するマニホールド、前記マニホールドに隣接し膜により区画される圧力吸収室、及び前記圧力チャンバと連通し、前記第２基板を貫通するインク流路を形成する段階と、
第３基板に、前記インク流路と連通するノズルを形成する段階と、
前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板を順次積層し接合する段階と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板を順次積層し接合する段階以後に、
前記第１基板の前記圧力チャンバの上部に圧電体を接合する段階をさらに含む請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧力吸収室の前記膜に対向する面には突部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第２基板を貫通するようにインク流路を形成する段階は、
前記第２基板の一面に第１フォトレジストを塗布する段階と、
前記マニホールド、前記圧力吸収室、及び前記インク流路が形成される位置に対応して前記第１フォトレジストを選択的に除去する段階と、
前記第２基板をエッチングし、前記第２基板を貫通する前記マニホールド、前記圧力吸収室、及び前記インク流路を形成する段階と、
前記第２基板に残留する前記第１フォトレジストを除去する段階と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第２基板には前記圧力チャンバと前記マニホールドとに連通し、インクを供給する流路のリストリクタがさらに形成され、
前記第２基板を貫通するようにインク流路を形成する段階は、
前記第２基板の他面に第２フォトレジストを塗布する段階と、
前記リストリクタが形成される位置に対応して前記第２フォトレジストを選択的に除去する段階と、
前記リストリクタが形成される位置に対応して前記第２基板の一部をエッチングする段階と、
前記第２基板に残留する前記第２フォトレジストを除去する段階と、
をさらに含む請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板が、シリコン基板を加工して形成され、前記接合する段階が、シリコンダイレクトボンディングにより行われることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
第１基板、第２基板、第３基板を順次積層して形成されるインクジェットヘッドであって、
前記第１基板を貫通し、インクが流入されるインレットと、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面に陥入される圧力チャンバと、
前記第２基板を貫通し、前記インレットと連通するマニホールドと、
前記第２基板を貫通し、前記マニホールドに隣接して形成される圧力吸収室と、
前記第３基板に形成され、前記圧力チャンバと連通し、前記インクを吐出するノズルと、
を備えるインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記第２基板に形成され、前記圧力チャンバの一端部と前記マニホールドとを連通させるリストリクタと、
前記第２基板を貫通し、前記圧力チャンバの他端部と前記ノズルとを連通させるインク流路と、
をさらに備える請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記圧力チャンバの一面に結合され、前記圧力チャンバの体積を変化させる圧電体をさらに備える請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記マニホールドの一側壁が、膜からなり、前記マニホールドと前記圧力吸収室は前記膜により区画されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記圧力吸収室の前記膜に対向する面に形成される突部をさらに備える請求項１０に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
インク液滴が吐出されるノズルと、
前記ノズルと連通する圧力チャンバと、
前記圧力チャンバと連通し、前記圧力チャンバにインクを供給するマニホールドと、
前記マニホールドの一側壁に隣接して形成され、前記マニホールドの圧力変化を吸収する圧力吸収室と
を備えるインクジェットヘッド。
【請求項１３】
前記ノズルと前記圧力チャンバとに連通するインク流路と、
前記圧力チャンバと前記マニホールドとに連通し、インクを供給する流路を形成するリストリクタと、
をさらに備える請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１４】
前記圧力チャンバの一面に結合され、前記圧力チャンバの体積を変化させる圧電体をさらに備える請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１５】
前記マニホールドの一側壁が膜からなり、前記マニホールドと前記圧力吸収室は前記膜により区画されることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１６】
前記圧力吸収室の前記膜に対向する面に形成される突部をさらに備える請求項１５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１７】
前記ノズルは複数個であり、
前記複数のノズルとそれぞれ連通する複数のインク流路と、
前記複数のインク流路とそれぞれ連通する複数の圧力チャンバと、
前記複数の圧力チャンバとそれぞれ連通する複数のリストリクタと、
前記複数のリストリクタを介して前記複数の圧力チャンバにインクを供給する一つのマニホールドと、を備え、
前記複数のリストリクタが、一方向にリストリクタ列を形成し、前記リストリクタ列に対向して前記膜が形成されることを特徴とする請求項１５に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンティング技術は主としてオフィス自動化（Office Automation：ＯＡ）分野にて使用されてきた。また、産業用としては主として包装材のマーキングや衣類への印刷のような分野にて使用されてきた。しかし、銀及びニッケルなどのナノ金属粒子を含む機能性インクの開発に伴い、応用可能性がますます拡大されて、現在ではナノ金属粒子を含む機能性インクを使用する印刷回路基板の回路パターン形成などに適用されている。
【０００３】
最近、インクジェットを用いた技術が次第に発展しており、電子産業においては液晶ディスプレイのカラーフィルタ（color filter）、印刷回路基板（printed circuit board：ＰＣＢ）などの製造工程にインクジェットを利用しようとする方法が広く研究されている。ＯＡ用インクジェットとは異なって、産業用としてインクジェット方法を用いるためにはインクジェットヘッドに１２８個、または２５６個など多数に形成されたノズルの全てが作動しなくてはならない。
【０００４】
一般的インクジェットヘッドの構造は、インクを収容して体積変化に応じてインクを加圧する圧力チャンバ、圧力チャンバの一部に連結されるノズル、圧力チャンバの他の一部に連結され、圧力チャンバに供給されるインクを貯蔵するマニホールド、及びマニホールドにインクを供給するインク流入口（インレット）を備える。
【０００５】
インク流入口から供給されるインクは、マニホールドを経て圧力チャンバに流入され、圧力チャンバで加圧されたインクはノズルを通して外に吐出される。一方、圧力チャンバには圧電体などのアクチュエータが結合され、圧力チャンバの体積を変化させることにより圧力チャンバ内に収容されたインクが加圧できるようにする。
【０００６】
一方、多数の圧力チャンバは、一つのマニホールドに連通されており、それぞれの圧力チャンバの体積が減少するとノズルを通してインクが吐出されると同時にマニホールドの方にインクが逆流される。このようなインクの逆流によりマニホールド内部の圧力が不均一に増加する。また、圧力チャンバの体積が元の状態に戻るとマニホールドから圧力チャンバにインクが再流入され、マニホールド内部の圧力が不均一に減少することになる。このように多数のノズルを通してインクが吐出されると、マニホールド内部の圧力が急激に不均一に増加したり減少するので隣接した圧力チャンバに影響を及ぼす、いわゆる、クロストークが起こる。このようなクロストークはノズルから吐出するインク液滴の吐出速度や体積を変化させるため、均一な印刷品質を得ることができない。
【０００７】
図１は、従来技術によるインクジェットヘッドを示す断面図である。インクジェットヘッドにインクを供給するリザーバー（reservoir）からインク流入口であるインレット１０２を通してインクがマニホールド１０４に流入され、マニホールド１０４に流入されたインクは圧力チャンバ１０６に供給される。
【０００８】
一つのマニホールド１０４は多数の圧力チャンバ１０６に連通されており、圧力チャンバ１０６の上部の圧電体１１２の振動により圧力チャンバ１０６内部の体積が減少すると、圧力チャンバ１０６内のインクがインク流路１０８を経てノズル１１０を通して吐出される。それと同時にインクはマニホールド１０４に逆流し流入される。また、圧力チャンバ１０６が元の状態に戻るとマニホールド１０４内のインクが圧力チャンバ１０６に流出され圧力チャンバ１０６を満たすことになる。このようなマニホールド１０４内のインクの流入と流出による不均一な圧力のため、圧力チャンバ１０６の間にはクロストークが発生して、均一な印刷品質を得ることができないという問題点があった。
【０００９】
このようなクロストークを防止するために、従来には、マニホールド１０４の上部に弾性膜１１４を接合し、膜１１４の上部に圧力吸収空間１１６を設けてマニホールド１０４内のインクの流入と流出による圧力を吸収してクロストークを防止した。
【００１０】
しかし、従来技術によるインクジェットヘッドは、マニホールド１０４の上部に圧力吸収空間１１６を設けたので、圧力チャンバ１０６から逆流するインクによる圧力変化を効果的に吸収できないという問題点があった。
【００１１】
また、圧力吸収空間１１６を形成する方法において、先ず、マニホールド１０４を形成し、その上部に弾性膜１１４を接合した後、弾性膜１１４の上部にまた溝を形成して圧力吸収空間１１６を設けるなど、その製作工程が複雑であるという問題点があった。
【００１２】
また、インクジェットヘッドのメンテナンスの際に、高い圧力により多量のインクを除去或いは清掃（パージング：purging）することになり、パージングの際の高い圧力のため、弾性膜１１４が裂けるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は前述した従来の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、インクジェットヘッドの製造のための基板加工時、圧力吸収室の膜を一体に形成することにより製造工程を短縮することができ、マニホールドの一側壁方向に圧力吸収室を備えることによりマニホールドの圧力変化を容易に吸収できるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、インクジェットヘッドのメンテナンスの際に高い圧力による膜の反りを防止して膜が破損されないようにするインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、第１基板に、第１基板を貫通し、インクが流入されるインク流入口（インレット）及び第１基板の一面に陥入される圧力チャンバを形成する段階と、第２基板に、インレットと連通するマニホールド、マニホールドに隣接し、膜により区画される圧力吸収室、及び圧力チャンバと連通し、第２基板を貫通するインク流路を形成する段階と、第３基板に、インク流路と連通するノズルを形成する段階と、第１基板、第２基板、第３基板を順次積層し接合する段階と、を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
【００１６】
接合する段階以後に、第１基板の圧力チャンバの上部に圧電体を接合する段階をさらに含むことができる。また、圧力吸収室の膜に対向する面には突部が形成されることができる。
【００１７】
第２基板を貫通するようにインク流路を形成する段階は、第２基板の一面に第１フォトレジストを塗布する段階と、マニホールド、圧力吸収室、及びインク流路が形成される位置に対応して第１フォトレジストを選択的に除去する段階と、第２基板をエッチングして第２基板を貫通するマニホールド、圧力吸収室、及びインク流路を形成する段階と、第２基板に残留する第１フォトレジストを除去する段階と、を含むことができる。
【００１８】
一方、第２基板には圧力チャンバとマニホールドとを連通し、インクを供給する流路であるリストリクタをさらに形成することができ、第２基板を貫通するようにインク流路を形成する段階は、第２基板の他面に第２フォトレジストを塗布する段階と、リストリクタが形成される位置に対応して第２フォトレジストを選択的に除去する段階と、リストリクタが形成される位置に対応して第２基板の一部をエッチングする段階と、第２基板に残留する第２フォトレジストを除去する段階と、をさらに含むことができる。
【００１９】
また、第１基板、第２基板、第３基板は、シリコン基板を加工して形成することができ、接合する段階はシリコンダイレクトボンディングにより行われることができる。
【００２０】
また、本発明の他の実施形態によれば、第１基板、第２基板、第３基板を順次積層して形成されるインクジェットヘッドであって、第１基板を貫通し、インクが流入されるインレットと、第１基板の、第２基板と対向する面に陥入される圧力チャンバと、第２基板を貫通し、インレットと連通するマニホールドと、第２基板を貫通しマニホールドに隣接して形成される圧力吸収室と、第３基板に形成され、圧力チャンバと連通し、インクを吐出するノズルと、を備えるインクジェットヘッドが提供される。
【００２１】
一方、本発明に係るインクジェットヘッドは、第２基板に形成され、圧力チャンバの一端部とマニホールドとを連通するリストリクタ、及び第２基板を貫通し、圧力チャンバの他端部とノズルとを連通するインク流路をさらに備えることができる。また、圧力チャンバの一面に結合され、圧力チャンバの体積を変化させる圧電体をさらに備えることができる。また、圧力吸収室の膜に対向する面に形成される突部をさらに備えることができる。
【００２２】
マニホールドの一側壁は膜からなり、マニホールドと圧力吸収室とは膜により区画されることができる。
【００２３】
また、本発明のさらに他の実施形態によれば、インク液滴が吐出されるノズルと、ノズルと連通する圧力チャンバと、圧力チャンバと連通し、圧力チャンバにインクを供給するマニホールドと、マニホールドの一側壁に隣接して形成され、マニホールドの圧力変化を吸収する圧力吸収室と、を備えるインクジェットヘッドが提供される。
【００２４】
一方、本発明によるインクジェットヘッドは、ノズルと圧力チャンバとを連通するインク流路と、圧力チャンバとマニホールドとを連通し、インクを供給する流路を形成するリストリクタと、をさらに備えることができる。また、圧力吸収室の膜に対向する面に形成される突部をさらに備えることができる。また、圧力チャンバの一面に結合され、圧力チャンバの体積を変化させる圧電体をさらに備えることができる。
【００２５】
マニホールドの一側壁は膜からなり、マニホールドと圧力吸収室とは膜により区画されることができる。
【００２６】
ノズルは複数個であってもよく、複数のノズルとそれぞれ連通する複数のインク流路と、複数のインク流路とそれぞれ連通する複数の圧力チャンバと、複数の圧力チャンバとそれぞれ連通する複数のリストリクタと、複数のリストリクタを通して複数の圧力チャンバにインクを供給する一つのマニホールドと、を備え、複数のリストリクタは一方向にリストリクタ列を形成し、リストリクタ列に対向して膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、インクジェットヘッドの製造のために基板を加工する際に、圧力吸収室の膜を一体に形成して製造工程を短縮することができ、マニホールドの側壁方向に圧力吸収室を備えることによりマニホールドの圧力変化を容易に吸収して、圧力チャンバの間のクロストークを防止し、優れた印刷品質を得ることができる。
【００２８】
さらに、インクジェットヘッドのメンテナンスの際に、高い圧力においても膜の反り変形を防止してインクジェットヘッドの信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、多様に変更することができ、多くの実施例を有することができることは明らかであり、以下、特定の実施例を図面に例示し詳しく説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用するが、前記構成要素は前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的のみに利用する。
【００３１】
本願から使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用したものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を表示しない限り、複数の表現も含む。本願において“含む”または“有する”などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合いしたものが存在することを指定するものであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。
【００３２】
以下、本発明によるインクジェットヘッド及びその製造方法の実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付与し、これに対して重複される説明は省略する。
【００３３】
図２は本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示すフローチャートである。図３乃至図８は本発明の第１実施例による第２基板の製造方法を示す工程図である。図９乃至図１１は本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００３４】
図３乃至図１１を参照すると、本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドの製造方法によって使用される、第２基板１２、第１基板１３、フォトレジスト１４ａ、１４ｂ、第３基板１５、マニホールド１６、膜１８、圧力吸収室２０、インク流路２２、リストリクタ２４、インレット２６、圧力チャンバ２８、ノズル３０、圧電体３２が示されている。
【００３５】
本実施例によるインクジェットヘッドを製造する方法は、図２に示すように、第１基板１３に、第１基板１３を貫通し、インクが流入されるインク流入口であるインレット２６、第１基板１３の一面に陥入される圧力チャンバ２８を形成する段階（Ｓ１００）と、第２基板１２に、インレット２６と連通するマニホールド１６、マニホールド１６に隣接し、膜１８により区画される圧力吸収室２０、及び圧力チャンバ２８と連通し、第２基板１２を貫通するインク流路２２を形成する段階（Ｓ２００）と、第３基板１５にインク流路２２と連通するノズル３０を形成する段階（Ｓ３００）と、第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５を順次積層し接合する段階（Ｓ４００）と、を含む。
【００３６】
このインクジェットヘッドを製造する方法は、インクジェットヘッドの製造のための基板加工の際に、圧力吸収室２０の膜１８を一体に形成することにより製造工程を短縮することができ、マニホールド１６の側壁方向に圧力吸収室２０を備えることによりマニホールド１６の圧力を容易に吸収することができる。
【００３７】
本実施例によれば、三つの基板を順次積層し接合してインクジェットヘッドを製造するが、先ず、段階Ｓ１００で、図９の上端に示すように、第１基板１３に、第１基板１３を貫通し、インクが流入されるインレット２６と、第１基板１３の一面に陥入される圧力チャンバ２８と、を形成する。
【００３８】
インレット２６は、インクジェットヘッドにインクを供給するリザーバ（図示せず）と連通し、インクジェットヘッドにインクを供給する流路である。圧力チャンバ２８は、第１基板１３の一面に陥入された形態であり、第１基板１３と第２基板１２とを接合すると、第２基板１２が圧力チャンバ２８の一部を覆って空間部を形成することになる。圧力チャンバ２８の上部は薄い膜の形態であり、後の工程で接合される圧電体３２により圧力チャンバ２８の内部の体積を変化させることができる。
【００３９】
圧力チャンバ２８とインレット２６とを形成するためには、第１基板１３の一面にフォトレジストを塗布した後、圧力チャンバ２８とインレット２６とが形成される位置に対応してフォトレジストを除去する。そして、インレット２６の形成位置に対応して第１基板１３を貫通するようにエッチングし、圧力チャンバ２８の形成位置に対応して第１基板１３の一部をエッチングし第１基板１３に残留するフォトレジストを除去すればよい。
【００４０】
第１基板１３は、シリコン基板であってもよく、直進性エッチング工程を適用してエッチングされる方向に一定した深みだけ基板をエッチングすることによりインレット２６と圧力チャンバ２８とを形成することができる。代表的な直進性エッチング工程としては、誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング（inductive coupled plasma reactive ion etching：ＩＣＰ−ＲＩＥ）を挙げられるが、本発明がこれに限定されるものではない。
【００４１】
次に、段階Ｓ２００で、図３乃至図８に示すように、第２基板１２にインレット２６と連通するマニホールド１６と、マニホールド１６と隣接して膜１８により区画される圧力吸収室２０と、圧力チャンバ２８と連通し、第２基板１２を貫通するインク流路２２と、を形成する。このような第２基板１２には、圧力チャンバ２８とマニホールド１６とを連通し、インクを供給する流路であるリストリクタ２４がさらに形成されることができる。
【００４２】
第２基板１２にマニホールド１６、圧力吸収室２０及びインク流路２２を形成する方法を詳しく説明する。先ず、段階Ｓ２０１で、図３に示すように、第２基板１２の一面にフォトレジスト１４ａを塗布する。そして、段階Ｓ２０２で、図４に示すように、マニホールド、圧力吸収室、インク流路が形成される位置に対応してフォトレジスト１４ａを選択的に除去する。この場合、マニホールドと圧力吸収室とは膜により区画されるように、マニホールド１６及び圧力吸収室２０の間には所望する膜１８の厚さに対応するフォトレジスト１４ａを残留させる。従って、第２基板１２の材質と同じ材質の膜を第２基板１２と一体に形成できるので製造工程を短縮することができる。膜はマニホールド１６の圧力変化に対応して弾性的に挙動できるように薄く形成する。
【００４３】
次に、図５に示すように、段階Ｓ２０３で、第２基板１２をエッチングして第２基板１２を貫通するマニホールド１６、圧力吸収室２０、及びインク流路２２を形成し、段階Ｓ２０４で、第２基板１２に残留するフォトレジストを除去する。この場合、前述した‘ＩＣＰ−ＲＩＥ’のような直進性がある乾式エッチング（dry etching）を採用することにより薄い膜１８を形成することができる。
【００４４】
一方、圧力吸収室２０の膜１８に対向する面に突部を形成することができる（図１４参照）。このような突部はインクジェットヘッドのメンテナンスの際に、高い圧力で多量のインクをパージング(purging)することになり、パージングの際の高い圧力による膜１８の反り変形による破損を防止する。すなわち、膜１８から突部を所定間隔で離隔させ、膜１８の反り変形の際に膜１８が突部に接することになり、過度な反り変形が起こらないようにして膜１８の破損を防止することである。
【００４５】
このような突部を第２基板１２のエッチング工程で形成するために、圧力吸収室２０の膜１８に対向する面から突出される突部に対応する位置にフォトレジストを残し、後のエッチング工程により突部を一体に形成することができる。
【００４６】
一方、第２基板１２に、圧力チャンバ２８とマニホールド１６とを連通し、インクを供給する流路であるリストリクタ２４を形成するためには、図６に示すように、段階Ｓ２０５で、第２基板１２の他面にフォトレジスト１４ｂを塗布し、段階Ｓ２０６で、リストリクタ２４が形成される位置に対応してフォトレジスト１４ｂを選択的に除去する。そして、図７に示すように、段階Ｓ２０７で、リストリクタ２４が形成される位置に対応して第２基板１２の一部をエッチングしてリストリクタ２４を形成し、段階Ｓ２０８で、図８に示すように、第２基板１２に残留するフォトレジスト１４ｂを除去する。
【００４７】
段階Ｓ３００で、図９の下端に示すように、第３基板１５に、インク流路２２と連通するノズル３０を形成する。ノズル３０は圧力チャンバ２８の体積の減少に応じてインクが吐出される所であり、コーン部と吐出口を有する漏斗形態で製造することができる。ノズル３０のインク吐出口は断面の形状、直径などその形状における精密度及び正確性が重要な構造であるため、直進性を有する乾式エッチングにより形成することがよく、コーン部は湿式エッチング工程を適用することがよい。
【００４８】
次に、段階Ｓ４００で、図９及び図１０に示すように、前述した工程により加工された第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５を順次積層し接合する。第１基板１３のインレット２６と第２基板１２のマニホールド１６とが互いに連通され、第１基板１３の圧力チャンバ２８の一端部と第２基板１２のマニホールド１６またはリストリクタ２４とが互いに連通され、第１基板１３の圧力チャンバ２８の他端部と第２基板１２のインク流路２２とが連通されるように第１基板１３と第２基板１２を積層する。そして、第２基板１２のインク流路２２と第３基板１５のノズル３０とが互いに連通されるように第２基板１２と第３基板１５とを積層する。
【００４９】
第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５はシリコン基板を前述した方法により加工して形成することができる。
【００５０】
第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５がシリコン基板を加工して形成された場合には、これらを接合するために別途のボンディング剤を使用せずに、高温で加圧して接合する方式であるシリコンダイレクトボンディングにより各基板を接合することができる。
【００５１】
次に、段階Ｓ５００で、図１１に示すように、第１基板１３の圧力チャンバ２８の上部に圧電体３２を接合する。以上に説明したように、第１基板１３、第２基板１２、及び第３基板１５をそれぞれ製作した後に、これらを順次積層して接合し、第１基板１３の圧力チャンバ２８の上部表面に圧電体３２を接合して圧電式インクジェットヘッドを製造することができる。
【００５２】
図１２は、本発明の第２実施例によるインクジェットヘッドの断面図であり、図１３は図１２のＡ−Ａ’線による断面図である。図１２及び図１３を参照すると、第２基板１２、第１基板１３、第３基板１５、マニホールド１６、膜１８、圧力吸収室２０、インク流路２２、リストリクタ２４、インレット２６、圧力チャンバ２８、ノズル３０、圧電体３２が示されている。
【００５３】
本実施例は第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５を順次積層して形成されるインクジェットヘッドであって、第１基板１３を貫通しインクが流入されるインレット２６と、第１基板１３の第２基板１２に対向する面に陥入される圧力チャンバ２８と、第２基板１２を貫通し、インレット２６と連通するマニホールド１６と、第２基板１２を貫通し、マニホールド１６に隣接して形成される圧力吸収室２０と、第３基板１５に形成され、圧力チャンバ２８と連通し、インクを吐出するノズル３０と、を構成要素とする。このインクジェットヘッドを製造する際には、インクジェットヘッドを製造するための基板加工の際に、圧力吸収室２０の膜１８を一体に形成することにより製造工程を短縮することができる。また、このインクジェットヘッドでは、マニホールド１６の一側壁方向に圧力吸収室２０を備えることによりマニホールド１６の圧力を容易に吸収することができる。
【００５４】
ここで、圧力吸収質２０を考慮しないとする。インクの吐出のために、インクジェットヘッドの圧力チャンバ２８の内部の体積が減少すると、圧力チャンバ２８内のインクがノズル３０を通して吐出されると同時に圧力チャンバ２８内のインクがマニホールド１６に逆流し流入され、圧力チャンバ２８が元の状態に戻るとマニホールド１６内のインクが圧力チャンバ２８に流出され圧力チャンバ２８を満たす。このようなマニホールド１６内のインクの流入と流出による不均一な圧力により、圧力チャンバ２８の間にはクロストークが発生して均一な印刷品質を得ることができないという問題点が発生する。
【００５５】
本実施例のインクジェットヘッドは、第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５の三つの基板を順次積層して形成されるものであって、第２基板１２のマニホールド１６に隣接し、マニホールド１６の圧力変化を吸収する圧力吸収室２０を備えることにより、マニホールド１６内の不均一な圧力を吸収して均一な印刷品質を得ることができる。すなわち、圧力吸収室２０をマニホールド１６の一側壁方向に隣接して形成して、マニホールド１６に流入されるインクによる圧力及びマニホールド１６から流出されるインクによる圧力を直接吸収することによりクロストークを防止する。好ましくは、図１３に示すように、圧力チャンバ２８とマニホールド１６とを連通する流路（例えば、リストリクタの入口）に対向する位置に圧力吸収室２０を備えて、圧力チャンバ２８へのインクの流入及び流出による圧力変化を圧力吸収室２０が直接吸収するようにする。
【００５６】
一方、マニホールド１６の一側壁を膜１８の形態にし、膜１８でマニホールド１６と圧力吸収室２０とを区画して、マニホールド１６の圧力変化により膜１８が反り変形を起こし、膜１８の反り変形による圧力変化を圧力吸収室２０が吸収するようにできる。
【００５７】
一方、圧力吸収室２０の膜１８に対向する面には膜１８の過度な反り変形を防止する突部を形成してインクジェットヘッドのメンテナンスの際に、パージングによる高い圧力のために膜１８が裂けることを防止することができる（図１４参照）。
【００５８】
第２基板１２には、圧力チャンバ２８の一端部とマニホールド１６とを連通するリストリクタ２４と、第２基板１２を貫通し、圧力チャンバ２８の他端部とノズル３０とを連通するインク流路２２と、をさらに備えることができる。
【００５９】
また、第１基板１３の圧力チャンバ２８の一面に圧力チャンバ２８の体積を変化させる圧電体３２を接合することができる。
【００６０】
第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５を順次積層し接合すると、第１基板１３のインレット２６と第２基板１２のマニホールド１６とが互いに連通され、第１基板１３の圧力チャンバ２８の一端部と第２基板１２のマニホールド１６またはリストリクタ２４とが互いに連通され、さらに第１基板１３の圧力チャンバ２８の他端部と第２基板１２のインク流路２２とが連通される。また、第２基板１２のインク流路２２と第３基板１５のノズル３０とが互いに連通し、インレット２６からノズル３０までインクが移動する一つの流路が形成される。
【００６１】
インレット２６は、インクジェットヘッドにインクを供給するリザーバ（図示せず）と連通し、インクジェットヘッドにインクを供給する流路である。マニホールド１６はインレット２６を通してリザーバからインクの供給を受け、これを圧力チャンバ２８に供給する。圧力チャンバ２８の上部を薄い膜形態にし、薄い膜の上面に圧電体３２を接合して、圧電体３２に電気的振動を加えて圧力チャンバ２８の体積を変化させることによりインクをノズル３０から吐出させる。
【００６２】
圧力チャンバ２８とノズル３０とを連通させるインク流路２２はインクの流れを安定化するダンパの役割を果たす。
【００６３】
前述したように、各構成要素が形成された第１基板１３、第２基板１２、第３基板１５を積層して接合すると、一つのインクジェットヘッドが製作される。
【００６４】
図１４は、本発明の第３実施例によるインクジェットヘッドの断面図である。図１４を参照すると、マニホールド１６、膜１８、圧力吸収室２０、インク流路２２、リストリクタ２４、インレット２６、突部２７、圧力チャンバ２８、ノズル３０が示されている。
【００６５】
インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの使用中に、インクジェットヘッドのノズル３０に残留するインク残留物などの不純物を除去するために、インクジェットヘッドのメンテナンスの際に高い圧力で多量のインクをパージングすることになり、パージングする際の高い圧力によりマニホールド１６と圧力吸収室２０とを区画する膜１８が反り変形を起こし破損されるおそれがある。従って、本実施例では、圧力吸収室２０の膜１８に対向する面に突部２７を形成することにより膜１８の過度な反り変形を防止して、膜１８の破損を防止できるようにした。
【００６６】
前述したように第３実施例は、圧力吸収室２０の膜１８に対向する面に、柱形態で突部２７を形成する場合を提示する。このように、柱形態で突部２７を形成すると、前述したエッチング方法により、容易に圧力吸収室２０に柱形態の突部２７を形成することができる。本実施例以外に、膜１８の過度な反り変形を防止するための多様な形態の突部２７が形成できることは勿論である。この第３実施例にあって、これら以外の他の構成要素は前述した第１実施例と同様であるのでここではその説明を省略する。
【００６７】
図１５は、本発明の第４実施例によるインクジェットヘッドの断面図の一部である。図１５を参照すると、マニホールド１６、膜１８、圧力吸収室２０、インク流路２２、リストリクタ２４、圧力チャンバ２８、ノズル３０が示されている。
【００６８】
本実施例は、一つのマニホールド１６で複数の圧力チャンバ２８にインクを供給する場合であって、複数のノズル３０と、複数のノズル３０とそれぞれ連通する複数のインク流路２２と、複数のインク流路２２とそれぞれ連通する複数の圧力チャンバ２８と、複数の圧力チャンバ２８とそれぞれ連通する複数のリストリクタ２４と、複数のリストリクタ２４を通して複数の圧力チャンバ２８にインクを供給する一つのマニホールド１６と、マニホールド１６に隣接し、膜１８により区画される圧力吸収室２０と、を備え、複数のリストリクタ２４は一方向にリストリクタ２４列を形成し、リストリクタ２４列に対向して膜１８が形成される場合である。
【００６９】
すなわち、圧力吸収室２０をマニホールド１６の一側壁方向に隣接して形成することで、マニホールド１６に流入されるインクによる圧力及びマニホールド１６から流出されるインクによる圧力を直接吸収するようにし、複数の圧力チャンバ２８の間のクロストークを防止する。
【００７０】
圧力チャンバ２８とマニホールド１６とを連通させる流路であるリストリクタ２４に対向する位置に、膜１８を備え、圧力チャンバ２８へのインクの流入及び流出による圧力変化を圧力吸収室２０が直接吸収するようにした。
【００７１】
一方、本実施例には提示されていないが、圧力吸収室２０の膜１８に対向する面には膜１８の過度な反り変形を防止する突部を形成し、インクジェットヘッドのメンテナンスの際に、パージングによる高い圧力のため膜１８が裂けることを防止することができる。この第４実施例にあって、これら以外の構成要素は前述した第１実施例と同様であるのでここではその説明を省略する。
【００７２】
以上では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を持った者であれば、本発明の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来技術によるインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施例に係る第２基板の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る第２基板の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る第２基板の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の第１実施例に係る第２基板の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の第１実施例に係る第２基板の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第１実施例に係る第２基板の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の第１実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第１実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の第１実施例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ’線による断面図である。
【図１４】本発明の第３実施例に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図１５】本発明の第４実施例に係るインクジェットヘッドの断面図の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１２、１３、１５  基板
１４ａ、１４ｂ  フォトレジスト
１６  マニホールド
１８  膜
２０  圧力吸収室
２２  インク流路
２４  リストリクタ
２６  インレット
２８  圧力チャンバ
３０  ノズル
３２  圧電体
２７  突部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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