インクジェットヘッドおよびその製造方法

【課題】シリコンウエハを用いたインクジェットヘッド製造方法において、歩留まりの高い製造方法を提供する。
【解決手段】ノズルを形成したシリコンウエハ１の貼り合わせ面に、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏ及び水からなる珪酸ナトリウム水溶液を希釈し、スピンコートを用いて、珪酸ナトリウム層７を形成する。形成後直ちにシリコンウエハ１と振動板を形成したシリコンウエハ２を貼り合わせ、貼り合わせ面の反対側より、荷重をかけ、摂氏８０度以上２００度以下の大気中で加熱を行い、接合ウエハ８を得る。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を紙等に吐出し印字するインクジェット記録装置に用いられる印字ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタ用ヘッドは、近年その普及とともに急速に低価格化が進んでいる。この中で、ヘッドのコスト削減の要求が高まっている。
【０００３】従来用いられている振動板形成基板としては、特開平６−８４４９号公報の実施例３に示されるような２枚のシリコン基板を貼り合わせた方法が挙げられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような従来技術では、直接接合プロセスを用いているために、安定して接合できず、製造歩留まりが低いという課題があった。
【０００５】そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、その目的とするところは、珪酸ナトリウム層を用いて接合を行うことで、歩留まりの高いインクジェットヘッドの製造方法を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形をおこすようになっている振動板と、該振動板を駆動する駆動手段と、該複数の吐出室にインクを供給する共通のインクキャビティを有し、該駆動手段に電気パルスを印加することにより、該駆動手段に対応する該振動板を該吐出室の圧力が上昇する方向に変形させ、該ノズル孔よりインク滴を記録紙に向け吐出するインクジェットヘッドにおいて、振動板を形成した基板と、ノズルを形成した基板とが、珪酸ナトリウム層を介して貼り合わされていることを特徴とする。
【０００７】また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形をおこすようになっている振動板と、該振動板を駆動する駆動手段と、該複数の吐出室にインクを供給する共通のインクキャビティを有し、該駆動手段に電気パルスを印加することにより、該駆動手段に対応する該振動板を該吐出室の圧力が上昇する方向に変形させ、該ノズル孔よりインク滴を記録紙に向け吐出するインクジェットヘッドの製造方法において、振動板が形成された基板、あるいはノズルが形成された基板に、珪酸ナトリウム層を塗布し、珪酸ナトリウム層ともう一方の基板とを貼り合わせ、加熱して接合することを特徴とする。また、前記振動板を形成した基板が、２枚のシリコン基板を貼り合わせて形成されており、その貼り合わせ方法が、どちらかのシリコン基板に珪酸ナトリウム層を塗布し、珪酸ナトリウム層ともう一方の基板とを貼り合わせ、加熱して接合することも特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】図１に、本発明の一実施例におけるインクジェットヘッドの断面図を示す。本実施例のインクジェットヘッドは、ノズルが形成された第１の基板、振動板が形成された第２の基板、及び電極の形成された第３の基板を積層してなる構造を有する。第１の基板は、厚み２２０ミクロン、面方位が（１１０）である単結晶シリコンウエハ１であって、複数のノズル５を有している。第２の基板は、面方位が（１１０）である単結晶シリコンウエハ２であって、ノズル５に対応した複数のキャビティ６を有している。第３の基板は、厚み５００μｍの電極ガラス基板３であり、ＩＴＯ電極薄膜４が形成されている。本図は断面図で有るためノズル５とキャビティ６はそれぞれひとつずつ記載されている。本実施例ではシリコンウエハ１及びシリコンウエハ２として、両面ポリッシュウエハを用いているが、片面ポリッシュウエハ及び、両面ブライトエッチウエハのいずれのウエハを用いた組み合わせでも可能である。
【００１０】次に、シリコンウエハ１とシリコンウエハ２の接合方法を説明する。図２は、接合方法を示すインクジェットヘッドの断面図である。まず、シリコンウエハ１とシリコンウエハ２を硝酸９８％水溶液、１００℃により１０分間洗浄する。次に、シリコンウエハ１、シリコンウエハ２を超純水により１５メガオーム・センチメートルの純度まで水洗し、さらに、防爆型スピンドライヤーにより乾燥する。次に、シリコンウエハ１の貼り合わせ面側に、珪酸ナトリウム層７を塗布する。珪酸ナトリウム層７は、３５％から３８％のＳｉＯ２と１７％から１９％のＮａ２Ｏ及び水からなる珪酸ナトリウム水溶液を、０．１から０．５％のＳｉＯ２濃度に希釈し、スピンコートを用いて、回転数５０００ｒｐｍから７０００ｒｐｍにより形成している。珪酸ナトリウム層７の厚みは１３ｎｍから５０ｎｍである。珪酸ナトリウム層７を形成後、直ちにシリコンウエハ１とシリコンシリコンウエハ２を貼り合わせ、貼り合わせ面の反対側より、１から１０Ｋｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、摂氏８０度以上２００度以下の大気中で、３０分から２時間加熱を行い接合ウエハ８を得る。ここで、接合温度が摂氏８０度以下では、充分な接合強度が得られず、また接合温度が摂氏２００度以上では、珪酸ナトリウム層７が膨張し接合が困難となる。
【００１１】この後、電極を形成したガラス基板３と接合ウエハ８を接合する。本実施例では第３の基板はホウケイ酸ガラスを用いており、接合ウエハ８と電極ガラス基板３との接合は陽極接合を用いて行なっている。本実施例では、シリコンウエハ１とシリコンウエハ２を接合した後に、接合ウエハ８と電極ガラス基板３を接合しているが、シリコンウエハ２と電極ガラス基板３を陽極接合した後に、シリコンウエハ１と珪酸ナトリウム層７を介して接合することも可能である。本実施例に用いられている数値は最も好適な例でありこれ以外の条件でも可能である。
【００１２】図３は、本発明の第２の実施例におけるシリコン製造工程の説明図である。まず厚さ２２０ミクロン、（１１０）面方位のシリコンウエハ２１、シリコンウエハ３１を熱酸化炉にて摂氏１１００度でウエット酸化を行い、厚さ１．２ミクロンの熱酸化膜２２、３２を形成する（図３（ａ）、（ｂ））。次に、シリコンウエハ２１、３１を硫酸９５℃により１０分間洗浄し、超純水により１５メガオーム・センチメートルの純度まで水洗する。さらに、防爆型スピンドライヤーにより乾燥する。次に、シリコンウエハ３１の片面に、珪酸ナトリウム層３３を塗布する（図３（ｃ））。珪酸ナトリウム層３３は、３５％から３８％のＳｉＯ２と１７％から１９％のＮａ２Ｏ及び水からなる珪酸ナトリウム水溶液を、０．１から０．５％のＳｉＯ２濃度に希釈し、スピンコートを用いて、回転数５０００ｒｐｍから７０００ｒｐｍにより形成している。珪酸ナトリウム層３３の厚みは１３ｎｍから５０ｎｍである。珪酸ナトリウム層３３を形成後、直ちにシリコンウエハ２１とシリコンウエハ３１を珪酸ナトリウム層３３をはさんで貼り合わせ、貼り合わせ面の反対側より、１以上１０Ｋｇ／ｃｍ２以下の荷重をかけ、摂氏８０度以上、２００度以下の大気中で、３０分以上２時間以下加熱を行い接合ウエハ２３を得る（図３（ｄ））。
【００１３】次に、図４に、図３のシリコン製造工程の接合後の工程図を示す。接合ウエハ２３のシリコンウエハ３１側にレジストを塗布し、パターニングを行ない、フッ酸によりエッチングを行ない、熱酸化膜３２に開口部３４を形成する（図４（ａ））。次に、接合ウエハ２３をシリコンウエハ２１側より研磨を行ない、貼り合わせ界面より５ミクロンの厚さとする（図４（ｂ））。次に、接合ウエハ２３をアルカリ異方性エッチングし、振動板３５を形成する（図４（Ｃ））。本実施例ではエッチング液として、水酸化カリウム水溶液３５％摂氏７０度を用いている。
【００１４】
【発明の効果】以上記したように、本発明によれば、振動板を形成した基板とノズルを形成した基板を珪酸ナトリウムを用いて貼り合わせることにより、珪酸ナトリウム層を用いて接合を行うことで、歩留まりの高いインクジェットヘッドの製造方法を提供できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施例のインクジェットヘッドの断面図。
【図２】本発明における一実施例の製造工程を説明する断面図。
【図３】本発明における第２の実施例のインクジェットヘッド製造工程断面図。
【図４】本発明における第２の実施例のインクジェットヘッド製造工程断面図。
【符号の説明】
１シリコンウエハ
２シリコンウエハ
３電極ガラス基板
４ＩＴＯ電極薄膜
５ノズル
６キャビティ
７珪酸ナトリウム層
８接合ウエハ
２１（１１０）シリコンウエハ
２２熱酸化膜
２３接合ウエハ
３１（１１０）シリコンウエハ
３２熱酸化膜
３３珪酸ナトリウム層
３４開口部
３５振動板

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形をおこすようになっている振動板と、該振動板を駆動する駆動手段と、該複数の吐出室にインクを供給する共通のインクキャビティを有し、該駆動手段に電気パルスを印加することにより、該駆動手段に対応する該振動板を該吐出室の圧力が上昇する方向に変形させ、該ノズル孔よりインク滴を記録紙に向け吐出するインクジェットヘッドにおいて、振動板を形成した基板と、ノズルを形成した基板とが、珪酸ナトリウム層を介して貼り合わされていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁の一部が機械的に変形をおこすようになっている振動板と、該振動板を駆動する駆動手段と、該複数の吐出室にインクを供給する共通のインクキャビティを有し、該駆動手段に電気パルスを印加することにより、該駆動手段に対応する該振動板を該吐出室の圧力が上昇する方向に変形させ、該ノズル孔よりインク滴を記録紙に向け吐出するインクジェットヘッドの製造方法において、振動板が形成された基板、あるいはノズルが形成された基板に、珪酸ナトリウム層を塗布し、珪酸ナトリウム層ともう一方の基板とを貼り合わせ、加熱して接合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３】前記振動板を形成した基板が、２枚のシリコン基板を貼り合わせて形成されており、その貼り合わせ方法が、どちらかのシリコン基板に珪酸ナトリウム層を塗布し、珪酸ナトリウム層ともう一方の基板とを貼り合わせ、加熱して接合することを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの製造方法。

【図１】