インクジェットヘッド及びその製造方法
【構成】 マイクロマシニング技術により、第１のＳｉ基板にノズル・キャビティ等を形成し、第２のＳｉ基板を前記第１のＳｉ基板に接合し、該第２のＳｉ基板を研磨等で薄くすることにより振動板とする。
【効果】 ノズル密度が高く、又、印字品質が優れたインクジェットヘッドを提供する。
【効果】 ノズル密度が高く、又、印字品質が優れたインクジェットヘッドを提供する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシニング技術を応用して作製した小型高密度のインクジェット記録装置の主要部であるインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒音がきわめて小さく、又、高速印字が可能であり、安価な普通紙にも印字が可能であるなど多くの利点を有しているが、中でも記録に必要な時にのみインク滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、特公平２−５１７３４号公報に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、インクを加熱し気泡を発生させることによる圧力でインクを吐出する方式がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題があった。
【０００５】前者の圧電素子を用いる方式においては、圧力室に圧力を生じさせるためのそれぞれの振動板に圧電素子のチップを貼り付ける工程が煩雑で、特に、最近のインクジェット記録装置による印字には、高速・高印字品質が求められてきており、これを達成するためのマルチノズル化・ノズルの高密度化において、圧電素子を微細に加工し各々の振動板に接着することはきわめて煩雑である。又、高密度化においては、圧電素子を幅数１０〜１００数十ミクロンで加工する必要が生じてきているが、従来の機械加工における寸法・形状精度では、印字品質のバラツキが大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】又、後者のインクを加熱する方式においては、駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、上記のような課題は存在しなかったが、駆動手段の急速な加熱・冷却の繰り返しや、気泡消滅時の衝撃により抵抗加熱体がダメージを受けることにより、インクジェットヘッドの寿命が短いという課題があった。
【０００７】これらの課題を解決するものとして本出願人は、駆動手段として圧力室に圧力を生じさせる振動板を、静電気力で変形させる方式のインクジェットヘッドについて特許出願（特願平３−２３４５３７号）を行っているが、この方式は小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点を有している。
【０００８】これまで本出願人が提示してきた本方式のインクジェットヘッドの構成は、インクを加圧するための圧力室となるべき前記凹部（以下キャビティと称する）及び前記振動板は、同一のＳｉ基板中にアルカリ異方性エッチングにより形成されるものであった。本構成は、１枚の基板に上記構造（凹部及び振動板）が形成できるため、製造プロセスが単純で、製造コストも低いという利点を有しているが、図１２に示すように、前記キャビティと前記振動板を同一基板上に形成する場合、振動板７の幅Ｗ4 や厚みｔ等の寸法値は、Ｓｉ基板４４の板厚Ｔとキャビティ５の幅Ｗ5 の寸法により一義的に決定され、設計に自由度がなかった。特に、キャビティの高密度化、すなわち、ノズルの高密度化を考えたとき、キャビティ間の間隔を狭めると、振動板７の幅Ｗ4 の寸法が極めて小さくなり、本構成のインクジェットヘッドが成立しなかった。
【０００９】本発明の目的は、静電気力を駆動源とするインクジェットヘッドにおいて、ノズルが高密度化されたインクジェットヘッドを提供することにある。又、前記振動板の厚み精度を向上し、印字品質の高いインクジェットヘッドを提供することにある。
【００１０】
【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、インク滴を吐出するための単一又は複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室からなるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル及び前記圧力室となるべきキャビティが形成された第１のＳｉ基板と、前記振動板となる第２のＳｉ基板とを構成部材とし、又、前記振動板は前記第１の基板に接合された前記第２のＳｉ基板をエッチング又は研磨により薄くすることにより形成されることを特徴とする。
【００１１】Ｓｉ単結晶は、アルカリ液を用いてエッチングする際、その結晶面方位によりエッチング速度が大きく異なるいわゆる異方性エッチングが可能であり、このことを利用して様々な立体形状を精度良く加工することができる。さらに、これまでＩＣ製造技術において培われてきた、フォトリソグラフィ・薄膜形成・エッチング等の各技術を利用しての加工を組み合わせることによる微小なデバイスを形成する、いわゆる“マイクロマシニング技術”が現在注目を浴びているが、本発明はマイクロマシニング技術によりＳｉ単結晶に高精度な加工を施し、高性能なインクジェットヘッドを提供するものである。
【００１２】本発明におけるインクジェットヘッドでは、前記振動板の幅及び厚み等の寸法値は、インク吐出特性と密接な関係にある。本発明のインクジェットヘッドの構成によれば、前記のように、キャビティと振動板が一体で形成されるものでなく、各々別体として形成されるので、振動板の寸法設計に自由度がある。特に、図１１１１に示すように、圧力室３の広い側に振動板７を形成する場合、振動板７の幅Ｗ6 の寸法値は大きな値をとることができ、ノズルの高密度化に有利である。
【００１３】又、前記振動板は、前記第２の基板上に形成された高濃度ｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層からなることを特徴とし、前記高濃度ｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層は、所望振動板厚と同一に形成し、前記高濃度ｐ型Ｓｉ層の場合は、アルカリ異方性エッチングにおいて選択的に残留せしめ、又、前記ｎ型Ｓｉ層の場合は、電気化学的エッチングにおいて選択的に残留せしめ、かつ、不要部分をエッチング除去することにより正確な厚みの振動板とするものである。
【００１４】
【作用】本発明における静電気力を駆動源とするインクジェットヘッドの動作原理は、前記電極又は前記振動板にパルス電圧を印加し、正又は負の電荷を前記電極又は前記振動板に与えることにより、前記振動板を静電的吸引又は反発により変形させ、前記圧力室内のインクをノズルより吐出させるものである。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に基づき詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図であり、一部断面を示してある。図１に示すように、本実施例のインクジェットヘッドは、ノズル４・キャビティ５・インク供給路９等が、アルカリ異方性エッチングにより形成されたＳｉ基板１とＳｉ基板６から形成される振動板７と電極１１、ギャップ部を形成するための溝１２等が形成されたガラス基板２とを積層・接合してなる構造を有する。
【００１７】Ｓｉ基板１は、結晶面方位が（１００）である単結晶Ｓｉ基板であって、該Ｓｉ基板１の表側の面（図１では上側の面）には、複数のノズル４と、各々のノズル４に連通するキャビティ５と、各々のキャビティ５においてノズル４と反対側の端部に形成されるインク供給路９と、各々のインク供給路９にインクを供給するための共通のインク室８とが形成されている。振動板７は、Ｓｉ基板６をエッチング及び研磨により該Ｓｉ基板６の厚みを薄くして形成されたものである。又、ガラス基板２には、Ｓｉ基板１上に形成されたキャビティ５の各々に、前記振動板７を挟んで対向して配置される電極１１と、前記振動板７と前記電極１１との対向間隔（ギャップ）を保持するための溝１２が形成されている。
【００１８】図１に示したＳｉ基板１の製造工程を図２に示す。
【００１９】まず、（１００）面方位のウェハの表側（図２では上側）の面を鏡面研磨し、厚み２８０ミクロンのＳｉ基板１を形成し、該Ｓｉ基板１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間の熱処理を施し、該Ｓｉ基板１の両面に厚さ１ミクロンのＳｉＯ2 膜１５ａ及び１５ｂを形成する（図２（ａ））。
【００２０】次いで、前記ＳｉＯ2 膜１５ａの上に、ノズル４・キャビティ５等の形状に相当するフォトレジストパターン１６（図示しない）を形成し、フッ酸系エッチング液にて前記ＳｉＯ2 膜１５ａの露出部分をエッチング除去し、フォトレジストパターン１６を除去する（図２（ｂ））。
【００２１】フォトレジストパターン１６の元となるフォトマスクパターン１７（図示しない）の各部設計寸法値は、以下の通りに決定された。
【００２２】本構成のインクジェットヘッドに要求されるインク吐出特性から、各構成部位の設計寸法値が決定される。本実施例では、振動板７の幅Ｗ1 を１００ミクロン、厚みｔを３．５ミクロンとし、又、キャビティ間の間隔を４１ミクロンとし、ノズルピッチとしては１４１ミクロン、すなわち１８０ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）とした。本構成のインクジェットヘッドにおいては、キャビティ５の幅は前記振動板７の幅Ｗ1 と同一である。フォトマスクパターン１７のキャビティに対応するパターンの幅の値は、エッチングにおけるアンダーカット分を補正して９８ミクロンとした。次に、アルカリ液によるエッチングを行う。エッチング液としては、イソプロピルアルコールを含む水酸化カリウム水溶液を用いて、所定量である１００ミクロンのエッチングを施した（図２（ｃ））。
【００２３】Ｓｉ単結晶においては、周知のごとくアルカリ液でエッチングする場合、結晶面によるエッチング速度の差が大きいため、異方性エッチングが可能となる。具体的には、（１１１）結晶面のエッチング速度が最も小さいため、エッチングの進行と共に（１１１）面が平滑面として残留する構造が得られる。図３に示すように、（１１１）面１８は（１００）面１９に対し、約５５度の角度を持って交わっているため、エッチングの進行と共に（１１１）面１８が発現し、エッチングマスクパターン２０の幅Ｗが小さい箇所２１では、最終的に両側の（１１１）面が全て現われ、それ以上のエッチングはほとんど進行しなくなる。又、前記エッチングマスクパターン２０の幅Ｗが大きい箇所２２では、両側に（１１１）面が発現し、底部には（１００）面が残留するような構造が得られる。
【００２４】図２において、キャビティ５に相当するエッチングマスクパターンの幅Ｗ1 は９８ミクロン、ノズル４に相当するエッチングマスクパターンの幅Ｗ2 は４０ミクロン、インク室８に相当するエッチングマスクパターンの幅Ｗ3 は３ｍｍであるため、前記キャビティ５及びノズル４では、断面形状は三角形となり、それ以上のエッチングはほとんど進行しないようになっているのに対し、前記インク室８では、底部が（１００）面からなる形状となっている。本発明のインクジェットヘッドの構造においては、インク吐出特性上、キャビティ及びノズルは、その体積や形状における精度が要求されるため、上記構造においてキャビティ及びノズルの形状がエッチングマスクパターンにより一義的に決定されることは非常に望ましい。又、インク室８の体積・形状には多少の誤差が許されるので、エッチング量の管理はあまり厳しくしなくてもよいという利点がある。
【００２５】最後に、エッチングマスクであるＳｉＯ2 膜１５ａ及び１５ｂをフッ酸系エッチング液により除去し、図１に示すＳｉ基板１が完成する（図２（ｄ））。
【００２６】図１に示す振動板７の製造工程を図４に示す。
【００２７】まず、厚み２８０ミクロン程度のＳｉ基板６の片側の面２３を鏡面研磨し、図２で示した工程により形成したＳｉ基板１と、前記Ｓｉ基板６の一方の面２３との接合を行う。接合は、Ｓｉ−Ｓｉ直接接合により下記の通り行った。Ｓｉ基板１及び６を硫酸と過酸化水素水の混合液（摂氏１００度）にて洗浄し、乾燥後前記Ｓｉ基板１と６とを重ね合わせて室温にて接合した後、Ｓｉ基板１及び６の接合体２５をＮ2 雰囲気中、摂氏１１００度、１時間の熱処理により強固に接合した接合体２５を得る（図４（ａ））。次に、Ｓｉ基板６の他方の面２４に対し、エッチング及び研磨を併用して行うことにより、Ｓｉ基板６の厚みを３．５ミクロンまで薄くして振動板７とし（図４（ｂ））、最後に所定位置にインク供給用の穴１３ａ（図示しない）を放電加工等により形成する。
【００２８】次に、図１に示すガラス基板２の製造工程を図５に示す。ホウケイ酸系ガラス基板２の一方の面２６上にＣｒ（クロム）２８及びＡｕ（金）２７の薄膜を順次成膜し、２層薄膜よりなるエッチングマスク２９を形成し（図５（ａ））、次に、図１に示した溝１２に相当するフォトレジストパターン３０をＡｕ２７上に形成し、Ａｕ２７及びＣｒ２８の露出部分をエッチングにより除去した（図５（ｂ））。Ａｕのエッチングには、ヨウ素−ヨウ化カリウム溶液を用い、又、Ｃｒのエッチングには、硝酸第二セリウムアンモニウム−硝酸溶液を用いた。
【００２９】次に、フッ酸系エッチング液によりガラス基板２の露出部分をエッチングする。エッチング量は、振動板７と電極１１との対向間隔の寸法値より決定される。インク吐出特性より、上記寸法値は０．５ミクロンと決定されており、又、電極１１となるＡｕ／Ｃｒ２層膜の厚みは０．２ミクロン（Ａｕは０．１５ミクロン、Ｃｒは０．０５ミクロン）とするため、上記エッチング量は０．７ミクロンとなるよう調節した（図５（ｃ））。次に、フォトレジストパターン３０、Ａｕ２７、Ｃｒ２８を全て除去し、改めてガラス基板２上にＡｕ／Ｃｒ２層膜（Ａｕ３１は０．１５ミクロン、Ｃｒ３２は０．０５ミクロン）を形成し、電極１１に相当するフォトレジストパターン３３（図示しない）を該Ａｕ／Ｃｒ２層膜上に形成し、Ａｕ３１及びＣｒ３２の不要部分を同様にエッチング除去し、フォトレジストパターン３３を除去し、インク供給用の穴１３（図示しない）を明けて、図１に示したガラス基板２を得る（図５（ｄ））。
【００３０】振動板７が形成されたＳｉ基板１とガラス基板２との接合は、陽極接合法により行った。Ｓｉ基板１上に形成された各々のキャビティ５と、ガラス基板２上に形成された各々の電極１１とが対向するように位置合わせを行い、振動板７とガラス基板２とを突き合わせ、ホットプレート上にて摂氏３００度に保ち、振動板７を正側、ガラス基板２を負側として、直流電圧５００Ｖを１０分間印加し陽極接合を行った。
【００３１】最後に、得られた接合体の所定箇所をダイシングにより切断・分離し、インク供給用パイプを穴１３に取り付けてインクジェットヘッドが完成する。
【００３２】上記したように、本実施例によれば、ノズルピッチが１４１ミクロン、すなわち、１８０ｄｐｉの高密度インクジェットヘッドが得られた。又、上記したように、キャビティ５及びノズル４は、所望形状に対し精度良く形成できるため、各ノズル４からのインク吐出特性もバラツキが少ない高品質なインクジェットヘッドが得られた。実際の印字においては、各々のキャビティ５に対応する電極１１に接続される発振回路１４により、振動板７の各々のキャビティ５に対向する部分を振動させ、各々のキャビティ５内のインクを加圧し、各々のノズル４よりインク滴を吐出させる。
【００３３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例に基づき詳細に説明する。
【００３４】本実施例におけるインクジェットヘッドの断面図を図６に示す。ノズル４ａ・キャビティ５ａ等が形成されるＳｉ基板１ａ及び電極１１ａ等が形成されるガラス基板２ａは、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上同一であるので説明は省略する。本実施例における振動板７ａは、ドーパントがＢ（ホウ素）である高濃度のｐ型Ｓｉ層からなる。アルカリによるＳｉエッチングにおけるエッチングレートはドーパント濃度依存性を有するが、ドーパントがＢの場合は、高濃度（約５×１０19ｃｍ-3以上）領域においてエッチングレートが非常に小さくなることが知られている。本実施例ではこのことを利用し、振動板となるＳｉ基板３４の一方の面に所望振動板厚と同一の厚みの高濃度ｐ型Ｓｉ層３６を形成し、アルカリ異方性エッチングにより、該高濃度ｐ型Ｓｉ層以外のＳｉ部分をエッチング除去し、厚み精度が高い振動板を形成するものである。
【００３５】図６に示したインクジェットヘッドの製造工程を図７に示す。厚み２８０ミクロンのＳｉ基板３４の両面に、熱酸化処理により厚み１ミクロンのＳｉＯ2 膜３５ａ及び３５ｂを形成する（図７（ａ））。次に、前記ＳｉＯ2 膜３５ｂをフォトレジスト膜で保護し、前記ＳｉＯ2 膜３５ａのみをフッ酸系エッチング液にて除去する（図７（ｂ））。次に、Ｓｉ基板３４のＳｉが露出した面３７にＢドーピングを行う。処理方法は以下の通りである。前記Ｓｉ基板３４を石英管中に石英ホルダーにて固定し、Ｎ2 をキャリアとしてＢＢｒ3 をバブリングした蒸気をＯ2 と共に該石英管中に導入する。摂氏１１００度にて所定時間処理を行った後、前記Ｓｉ基板３４をフッ酸系エッチング液にてライトエッチングし、次いで、Ｏ2 中でドライブインを行い、前記露出したＳｉ面３７にｐ型Ｓｉ層３６を形成した（図７（ｃ））。振動板７ａの厚みの設計値は、本発明の第１の実施例の場合と同様３．５ミクロンであるが、前記Ｂドープ処理において、前記Ｓｉ面３７の表面から３．５ミクロンの深さにおいて、Ｂの濃度が５×１０19ｃｍ-3となるよう図７（ｃ）工程が行われた。すなわち、高濃度Ｂドープ（ｐ型Ｓｉ）層３６は、その全体においてＢ濃度が５×１０19ｃｍ-3以上になっている。
【００３６】次に、前記Ｓｉ基板３４と図６に示すＳｉ基板１ａ（前記のごとく、本発明の第１の実施例と同一の方法によりすでに形成されている。ただし、Ｓｉ基板１ａの裏面（ノズル４ａ等が形成されている面と反対側の面）には、後の工程で行われるアルカリエッチングにおいて、Ｓｉ基板がエッチングされないように、ＳｉＯ2 膜１５ｃを残留させておく。）との接合を行う。該接合は、Ｓｉ−Ｓｉ直接接合法により以下の通り行った。
【００３７】まず、Ｓｉ基板１ａ及び３４を硫酸と過酸化水素水の混合液（摂氏１００度）にて洗浄し、乾燥後、Ｓｉ基板１ａのノズル４ａ・キャビティ５ａ等が形成されている面と、Ｓｉ基板３４の面３７とを密着させ、その後、Ｓｉ基板１ａ及び３４が一体化して形成された接合体３８をＮ2 雰囲気中で摂氏１１００度、１時間の熱処理を行い、強固な接合状態を得る（図７（ｄ））。
【００３８】次に、Ｓｉ基板３４上のＳｉＯ2 膜３５ｂをフッ酸系エッチング液で除去し、次いで、接合体３８にアルカリエッチングを施し、Ｓｉ基板３４のうち高濃度Ｂドープ（ｐ型Ｓｉ）層３６のみを選択的に残留せしめ、これを振動板７ａとし、ＳｉＯ2 膜１５ｃをフッ酸系エッチング液にて除去した（図７（ｅ））。次に、図６R>６に示した本発明の第１の実施例における方法と同一の方法で形成されたガラス基板２ａと接合体３８とをキャビティ５ａと電極１１ａとの位置合わせを行った後、陽極接合法により接合した（図７（ｆ））。
【００３９】この後、本発明の第１の実施例同様、ダイシングにより所定位置を切断し、インクジェットヘッドを得た。
【００４０】本実施例においては、高濃度Ｂドープ層を形成し、アルカリエッチングによりこれを選択的に残留せしめることにより、振動板７ａの厚みとしては、目標厚み３．５ミクロンに対し、±０．２ミクロンの精度で形成することができた。従って、インク吐出特性としてバラツキの小さい高品質なインクジェットヘッドが形成できた。
【００４１】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例に基づき詳細に説明する。
【００４２】本実施例におけるインクジェットヘッドの断面図を図８に示す。ノズル４ｂ・キャビティ５ｂ等が形成されるＳｉ基板１ｂ及び電極１１ｂ等が形成されるガラス基板２ｂは、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００４３】本実施例における振動板７ｂは、ｎ型Ｓｉ層からなる。ｐ型Ｓｉ基板上に形成されたｎ型層は、該ｎ型Ｓｉ層に正の電圧を印加しながらアルカリ液中でエッチングを行う場合、選択的に残留させることができ、本実施例はこのことを利用して厚み精度の高い振動板を形成するものである。
【００４４】図８に示したインクジェットヘッドの製造工程を図９に示す。（１００）面方位のｐ型Ｓｉウェハの両面を鏡面研磨し、厚み２８０ミクロンのＳｉ基板３９を形成し、該Ｓｉ基板３９の一方の面４０上にｎ型Ｓｉ層４１を３．５ミクロンの厚みでエピタキシャル成長により形成する（図９（ａ））。
【００４５】次に、本発明の第２の実施例の場合と同様の工程を経て、Ｓｉ基板１ｂ（前記のごとく、本発明の第１の実施例と同一の方法により既に形成されている。ただし、該Ｓｉ基板１ｂの裏面（ノズル４ｂ等が形成されている面と反対側の面）には、後に行われるアルカリエッチングにおいて、該Ｓｉ基板１ｂがエッチングされないようにＳｉＯ2 膜１５ｄを残留させておく。）と前記ｎ型Ｓｉ層４１とを接合し、接合体４２とする（図９（ｂ））。
【００４６】次に、図１０に示す方法で前記接合体４２に電気化学的エッチングを施す。図１０において、前記ｎ型Ｓｉ層４１を正、白金板４３を負として、０．６Ｖの直流電圧を印加した状態で、イソプロピルアルコールを含むＫＯＨ水溶液（摂氏７０度）中に前記接合体４２を浸漬し、エッチングを行った。
【００４７】前記ｐ型Ｓｉ基板３９が完全にエッチング除去されたところで、前記ｎ型Ｓｉ層４１は正の直流電圧により不活性化されるため、エッチングは進行せず、この時点でエッチングを終了し、エッチングマスクであるＳｉＯ2 膜１５ｄを除去し、図９（ｃ）の状態の接合体４２を得る。
【００４８】次に、本発明の第２の実施例と同様、電極１１ｂ等が形成されたガラス基板２ｂと前記接合体４２とを接合し（図９（ｄ））、ダイシングにより所定位置を切断し、インクジェットヘッドを得た。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は以下の効果を有する。
【００５０】ノズル・キャビティ等が形成された第１のＳｉ基板に接着された第２のＳｉ基板を、研磨又はエッチング等により薄くすることによって振動板を形成することにより、ノズルが高密度化されたインクジェットヘッドが得られ、又、該振動板が高濃度ｐ型Ｓｉ層又は、ｎ型Ｓｉ層とすることにより、振動板の厚み精度が向上し、高い印字品質のインクジェットヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図３】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの各部断面形状を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図８】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図１０】本発明の第３の実施例における電気化学的エッチングの方法を示す図である。
【図１１】本発明の第１及び第２及び第３の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図１２】従来のインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，６ Ｓｉ基板
２ ガラス基板
３ 圧力室
４ ノズル
５ キャビティ
７ 振動板
８ インク室
９ インク供給路
１１ 電極
１２ 溝
１３，１３ａ インク供給用の穴
１４ 発振回路
１５ａ，１５ｂ ＳｉＯ2 膜
１６ フォトレジストパターン
１７ フォトマスクパターン
１８ （１１１）面
１９ （１００）面
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシニング技術を応用して作製した小型高密度のインクジェット記録装置の主要部であるインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒音がきわめて小さく、又、高速印字が可能であり、安価な普通紙にも印字が可能であるなど多くの利点を有しているが、中でも記録に必要な時にのみインク滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、特公平２−５１７３４号公報に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、インクを加熱し気泡を発生させることによる圧力でインクを吐出する方式がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題があった。
【０００５】前者の圧電素子を用いる方式においては、圧力室に圧力を生じさせるためのそれぞれの振動板に圧電素子のチップを貼り付ける工程が煩雑で、特に、最近のインクジェット記録装置による印字には、高速・高印字品質が求められてきており、これを達成するためのマルチノズル化・ノズルの高密度化において、圧電素子を微細に加工し各々の振動板に接着することはきわめて煩雑である。又、高密度化においては、圧電素子を幅数１０〜１００数十ミクロンで加工する必要が生じてきているが、従来の機械加工における寸法・形状精度では、印字品質のバラツキが大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】又、後者のインクを加熱する方式においては、駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、上記のような課題は存在しなかったが、駆動手段の急速な加熱・冷却の繰り返しや、気泡消滅時の衝撃により抵抗加熱体がダメージを受けることにより、インクジェットヘッドの寿命が短いという課題があった。
【０００７】これらの課題を解決するものとして本出願人は、駆動手段として圧力室に圧力を生じさせる振動板を、静電気力で変形させる方式のインクジェットヘッドについて特許出願（特願平３−２３４５３７号）を行っているが、この方式は小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点を有している。
【０００８】これまで本出願人が提示してきた本方式のインクジェットヘッドの構成は、インクを加圧するための圧力室となるべき前記凹部（以下キャビティと称する）及び前記振動板は、同一のＳｉ基板中にアルカリ異方性エッチングにより形成されるものであった。本構成は、１枚の基板に上記構造（凹部及び振動板）が形成できるため、製造プロセスが単純で、製造コストも低いという利点を有しているが、図１２に示すように、前記キャビティと前記振動板を同一基板上に形成する場合、振動板７の幅Ｗ4 や厚みｔ等の寸法値は、Ｓｉ基板４４の板厚Ｔとキャビティ５の幅Ｗ5 の寸法により一義的に決定され、設計に自由度がなかった。特に、キャビティの高密度化、すなわち、ノズルの高密度化を考えたとき、キャビティ間の間隔を狭めると、振動板７の幅Ｗ4 の寸法が極めて小さくなり、本構成のインクジェットヘッドが成立しなかった。
【０００９】本発明の目的は、静電気力を駆動源とするインクジェットヘッドにおいて、ノズルが高密度化されたインクジェットヘッドを提供することにある。又、前記振動板の厚み精度を向上し、印字品質の高いインクジェットヘッドを提供することにある。
【００１０】
【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、インク滴を吐出するための単一又は複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室からなるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル及び前記圧力室となるべきキャビティが形成された第１のＳｉ基板と、前記振動板となる第２のＳｉ基板とを構成部材とし、又、前記振動板は前記第１の基板に接合された前記第２のＳｉ基板をエッチング又は研磨により薄くすることにより形成されることを特徴とする。
【００１１】Ｓｉ単結晶は、アルカリ液を用いてエッチングする際、その結晶面方位によりエッチング速度が大きく異なるいわゆる異方性エッチングが可能であり、このことを利用して様々な立体形状を精度良く加工することができる。さらに、これまでＩＣ製造技術において培われてきた、フォトリソグラフィ・薄膜形成・エッチング等の各技術を利用しての加工を組み合わせることによる微小なデバイスを形成する、いわゆる“マイクロマシニング技術”が現在注目を浴びているが、本発明はマイクロマシニング技術によりＳｉ単結晶に高精度な加工を施し、高性能なインクジェットヘッドを提供するものである。
【００１２】本発明におけるインクジェットヘッドでは、前記振動板の幅及び厚み等の寸法値は、インク吐出特性と密接な関係にある。本発明のインクジェットヘッドの構成によれば、前記のように、キャビティと振動板が一体で形成されるものでなく、各々別体として形成されるので、振動板の寸法設計に自由度がある。特に、図１１１１に示すように、圧力室３の広い側に振動板７を形成する場合、振動板７の幅Ｗ6 の寸法値は大きな値をとることができ、ノズルの高密度化に有利である。
【００１３】又、前記振動板は、前記第２の基板上に形成された高濃度ｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層からなることを特徴とし、前記高濃度ｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層は、所望振動板厚と同一に形成し、前記高濃度ｐ型Ｓｉ層の場合は、アルカリ異方性エッチングにおいて選択的に残留せしめ、又、前記ｎ型Ｓｉ層の場合は、電気化学的エッチングにおいて選択的に残留せしめ、かつ、不要部分をエッチング除去することにより正確な厚みの振動板とするものである。
【００１４】
【作用】本発明における静電気力を駆動源とするインクジェットヘッドの動作原理は、前記電極又は前記振動板にパルス電圧を印加し、正又は負の電荷を前記電極又は前記振動板に与えることにより、前記振動板を静電的吸引又は反発により変形させ、前記圧力室内のインクをノズルより吐出させるものである。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に基づき詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図であり、一部断面を示してある。図１に示すように、本実施例のインクジェットヘッドは、ノズル４・キャビティ５・インク供給路９等が、アルカリ異方性エッチングにより形成されたＳｉ基板１とＳｉ基板６から形成される振動板７と電極１１、ギャップ部を形成するための溝１２等が形成されたガラス基板２とを積層・接合してなる構造を有する。
【００１７】Ｓｉ基板１は、結晶面方位が（１００）である単結晶Ｓｉ基板であって、該Ｓｉ基板１の表側の面（図１では上側の面）には、複数のノズル４と、各々のノズル４に連通するキャビティ５と、各々のキャビティ５においてノズル４と反対側の端部に形成されるインク供給路９と、各々のインク供給路９にインクを供給するための共通のインク室８とが形成されている。振動板７は、Ｓｉ基板６をエッチング及び研磨により該Ｓｉ基板６の厚みを薄くして形成されたものである。又、ガラス基板２には、Ｓｉ基板１上に形成されたキャビティ５の各々に、前記振動板７を挟んで対向して配置される電極１１と、前記振動板７と前記電極１１との対向間隔（ギャップ）を保持するための溝１２が形成されている。
【００１８】図１に示したＳｉ基板１の製造工程を図２に示す。
【００１９】まず、（１００）面方位のウェハの表側（図２では上側）の面を鏡面研磨し、厚み２８０ミクロンのＳｉ基板１を形成し、該Ｓｉ基板１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間の熱処理を施し、該Ｓｉ基板１の両面に厚さ１ミクロンのＳｉＯ2 膜１５ａ及び１５ｂを形成する（図２（ａ））。
【００２０】次いで、前記ＳｉＯ2 膜１５ａの上に、ノズル４・キャビティ５等の形状に相当するフォトレジストパターン１６（図示しない）を形成し、フッ酸系エッチング液にて前記ＳｉＯ2 膜１５ａの露出部分をエッチング除去し、フォトレジストパターン１６を除去する（図２（ｂ））。
【００２１】フォトレジストパターン１６の元となるフォトマスクパターン１７（図示しない）の各部設計寸法値は、以下の通りに決定された。
【００２２】本構成のインクジェットヘッドに要求されるインク吐出特性から、各構成部位の設計寸法値が決定される。本実施例では、振動板７の幅Ｗ1 を１００ミクロン、厚みｔを３．５ミクロンとし、又、キャビティ間の間隔を４１ミクロンとし、ノズルピッチとしては１４１ミクロン、すなわち１８０ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）とした。本構成のインクジェットヘッドにおいては、キャビティ５の幅は前記振動板７の幅Ｗ1 と同一である。フォトマスクパターン１７のキャビティに対応するパターンの幅の値は、エッチングにおけるアンダーカット分を補正して９８ミクロンとした。次に、アルカリ液によるエッチングを行う。エッチング液としては、イソプロピルアルコールを含む水酸化カリウム水溶液を用いて、所定量である１００ミクロンのエッチングを施した（図２（ｃ））。
【００２３】Ｓｉ単結晶においては、周知のごとくアルカリ液でエッチングする場合、結晶面によるエッチング速度の差が大きいため、異方性エッチングが可能となる。具体的には、（１１１）結晶面のエッチング速度が最も小さいため、エッチングの進行と共に（１１１）面が平滑面として残留する構造が得られる。図３に示すように、（１１１）面１８は（１００）面１９に対し、約５５度の角度を持って交わっているため、エッチングの進行と共に（１１１）面１８が発現し、エッチングマスクパターン２０の幅Ｗが小さい箇所２１では、最終的に両側の（１１１）面が全て現われ、それ以上のエッチングはほとんど進行しなくなる。又、前記エッチングマスクパターン２０の幅Ｗが大きい箇所２２では、両側に（１１１）面が発現し、底部には（１００）面が残留するような構造が得られる。
【００２４】図２において、キャビティ５に相当するエッチングマスクパターンの幅Ｗ1 は９８ミクロン、ノズル４に相当するエッチングマスクパターンの幅Ｗ2 は４０ミクロン、インク室８に相当するエッチングマスクパターンの幅Ｗ3 は３ｍｍであるため、前記キャビティ５及びノズル４では、断面形状は三角形となり、それ以上のエッチングはほとんど進行しないようになっているのに対し、前記インク室８では、底部が（１００）面からなる形状となっている。本発明のインクジェットヘッドの構造においては、インク吐出特性上、キャビティ及びノズルは、その体積や形状における精度が要求されるため、上記構造においてキャビティ及びノズルの形状がエッチングマスクパターンにより一義的に決定されることは非常に望ましい。又、インク室８の体積・形状には多少の誤差が許されるので、エッチング量の管理はあまり厳しくしなくてもよいという利点がある。
【００２５】最後に、エッチングマスクであるＳｉＯ2 膜１５ａ及び１５ｂをフッ酸系エッチング液により除去し、図１に示すＳｉ基板１が完成する（図２（ｄ））。
【００２６】図１に示す振動板７の製造工程を図４に示す。
【００２７】まず、厚み２８０ミクロン程度のＳｉ基板６の片側の面２３を鏡面研磨し、図２で示した工程により形成したＳｉ基板１と、前記Ｓｉ基板６の一方の面２３との接合を行う。接合は、Ｓｉ−Ｓｉ直接接合により下記の通り行った。Ｓｉ基板１及び６を硫酸と過酸化水素水の混合液（摂氏１００度）にて洗浄し、乾燥後前記Ｓｉ基板１と６とを重ね合わせて室温にて接合した後、Ｓｉ基板１及び６の接合体２５をＮ2 雰囲気中、摂氏１１００度、１時間の熱処理により強固に接合した接合体２５を得る（図４（ａ））。次に、Ｓｉ基板６の他方の面２４に対し、エッチング及び研磨を併用して行うことにより、Ｓｉ基板６の厚みを３．５ミクロンまで薄くして振動板７とし（図４（ｂ））、最後に所定位置にインク供給用の穴１３ａ（図示しない）を放電加工等により形成する。
【００２８】次に、図１に示すガラス基板２の製造工程を図５に示す。ホウケイ酸系ガラス基板２の一方の面２６上にＣｒ（クロム）２８及びＡｕ（金）２７の薄膜を順次成膜し、２層薄膜よりなるエッチングマスク２９を形成し（図５（ａ））、次に、図１に示した溝１２に相当するフォトレジストパターン３０をＡｕ２７上に形成し、Ａｕ２７及びＣｒ２８の露出部分をエッチングにより除去した（図５（ｂ））。Ａｕのエッチングには、ヨウ素−ヨウ化カリウム溶液を用い、又、Ｃｒのエッチングには、硝酸第二セリウムアンモニウム−硝酸溶液を用いた。
【００２９】次に、フッ酸系エッチング液によりガラス基板２の露出部分をエッチングする。エッチング量は、振動板７と電極１１との対向間隔の寸法値より決定される。インク吐出特性より、上記寸法値は０．５ミクロンと決定されており、又、電極１１となるＡｕ／Ｃｒ２層膜の厚みは０．２ミクロン（Ａｕは０．１５ミクロン、Ｃｒは０．０５ミクロン）とするため、上記エッチング量は０．７ミクロンとなるよう調節した（図５（ｃ））。次に、フォトレジストパターン３０、Ａｕ２７、Ｃｒ２８を全て除去し、改めてガラス基板２上にＡｕ／Ｃｒ２層膜（Ａｕ３１は０．１５ミクロン、Ｃｒ３２は０．０５ミクロン）を形成し、電極１１に相当するフォトレジストパターン３３（図示しない）を該Ａｕ／Ｃｒ２層膜上に形成し、Ａｕ３１及びＣｒ３２の不要部分を同様にエッチング除去し、フォトレジストパターン３３を除去し、インク供給用の穴１３（図示しない）を明けて、図１に示したガラス基板２を得る（図５（ｄ））。
【００３０】振動板７が形成されたＳｉ基板１とガラス基板２との接合は、陽極接合法により行った。Ｓｉ基板１上に形成された各々のキャビティ５と、ガラス基板２上に形成された各々の電極１１とが対向するように位置合わせを行い、振動板７とガラス基板２とを突き合わせ、ホットプレート上にて摂氏３００度に保ち、振動板７を正側、ガラス基板２を負側として、直流電圧５００Ｖを１０分間印加し陽極接合を行った。
【００３１】最後に、得られた接合体の所定箇所をダイシングにより切断・分離し、インク供給用パイプを穴１３に取り付けてインクジェットヘッドが完成する。
【００３２】上記したように、本実施例によれば、ノズルピッチが１４１ミクロン、すなわち、１８０ｄｐｉの高密度インクジェットヘッドが得られた。又、上記したように、キャビティ５及びノズル４は、所望形状に対し精度良く形成できるため、各ノズル４からのインク吐出特性もバラツキが少ない高品質なインクジェットヘッドが得られた。実際の印字においては、各々のキャビティ５に対応する電極１１に接続される発振回路１４により、振動板７の各々のキャビティ５に対向する部分を振動させ、各々のキャビティ５内のインクを加圧し、各々のノズル４よりインク滴を吐出させる。
【００３３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例に基づき詳細に説明する。
【００３４】本実施例におけるインクジェットヘッドの断面図を図６に示す。ノズル４ａ・キャビティ５ａ等が形成されるＳｉ基板１ａ及び電極１１ａ等が形成されるガラス基板２ａは、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上同一であるので説明は省略する。本実施例における振動板７ａは、ドーパントがＢ（ホウ素）である高濃度のｐ型Ｓｉ層からなる。アルカリによるＳｉエッチングにおけるエッチングレートはドーパント濃度依存性を有するが、ドーパントがＢの場合は、高濃度（約５×１０19ｃｍ-3以上）領域においてエッチングレートが非常に小さくなることが知られている。本実施例ではこのことを利用し、振動板となるＳｉ基板３４の一方の面に所望振動板厚と同一の厚みの高濃度ｐ型Ｓｉ層３６を形成し、アルカリ異方性エッチングにより、該高濃度ｐ型Ｓｉ層以外のＳｉ部分をエッチング除去し、厚み精度が高い振動板を形成するものである。
【００３５】図６に示したインクジェットヘッドの製造工程を図７に示す。厚み２８０ミクロンのＳｉ基板３４の両面に、熱酸化処理により厚み１ミクロンのＳｉＯ2 膜３５ａ及び３５ｂを形成する（図７（ａ））。次に、前記ＳｉＯ2 膜３５ｂをフォトレジスト膜で保護し、前記ＳｉＯ2 膜３５ａのみをフッ酸系エッチング液にて除去する（図７（ｂ））。次に、Ｓｉ基板３４のＳｉが露出した面３７にＢドーピングを行う。処理方法は以下の通りである。前記Ｓｉ基板３４を石英管中に石英ホルダーにて固定し、Ｎ2 をキャリアとしてＢＢｒ3 をバブリングした蒸気をＯ2 と共に該石英管中に導入する。摂氏１１００度にて所定時間処理を行った後、前記Ｓｉ基板３４をフッ酸系エッチング液にてライトエッチングし、次いで、Ｏ2 中でドライブインを行い、前記露出したＳｉ面３７にｐ型Ｓｉ層３６を形成した（図７（ｃ））。振動板７ａの厚みの設計値は、本発明の第１の実施例の場合と同様３．５ミクロンであるが、前記Ｂドープ処理において、前記Ｓｉ面３７の表面から３．５ミクロンの深さにおいて、Ｂの濃度が５×１０19ｃｍ-3となるよう図７（ｃ）工程が行われた。すなわち、高濃度Ｂドープ（ｐ型Ｓｉ）層３６は、その全体においてＢ濃度が５×１０19ｃｍ-3以上になっている。
【００３６】次に、前記Ｓｉ基板３４と図６に示すＳｉ基板１ａ（前記のごとく、本発明の第１の実施例と同一の方法によりすでに形成されている。ただし、Ｓｉ基板１ａの裏面（ノズル４ａ等が形成されている面と反対側の面）には、後の工程で行われるアルカリエッチングにおいて、Ｓｉ基板がエッチングされないように、ＳｉＯ2 膜１５ｃを残留させておく。）との接合を行う。該接合は、Ｓｉ−Ｓｉ直接接合法により以下の通り行った。
【００３７】まず、Ｓｉ基板１ａ及び３４を硫酸と過酸化水素水の混合液（摂氏１００度）にて洗浄し、乾燥後、Ｓｉ基板１ａのノズル４ａ・キャビティ５ａ等が形成されている面と、Ｓｉ基板３４の面３７とを密着させ、その後、Ｓｉ基板１ａ及び３４が一体化して形成された接合体３８をＮ2 雰囲気中で摂氏１１００度、１時間の熱処理を行い、強固な接合状態を得る（図７（ｄ））。
【００３８】次に、Ｓｉ基板３４上のＳｉＯ2 膜３５ｂをフッ酸系エッチング液で除去し、次いで、接合体３８にアルカリエッチングを施し、Ｓｉ基板３４のうち高濃度Ｂドープ（ｐ型Ｓｉ）層３６のみを選択的に残留せしめ、これを振動板７ａとし、ＳｉＯ2 膜１５ｃをフッ酸系エッチング液にて除去した（図７（ｅ））。次に、図６R>６に示した本発明の第１の実施例における方法と同一の方法で形成されたガラス基板２ａと接合体３８とをキャビティ５ａと電極１１ａとの位置合わせを行った後、陽極接合法により接合した（図７（ｆ））。
【００３９】この後、本発明の第１の実施例同様、ダイシングにより所定位置を切断し、インクジェットヘッドを得た。
【００４０】本実施例においては、高濃度Ｂドープ層を形成し、アルカリエッチングによりこれを選択的に残留せしめることにより、振動板７ａの厚みとしては、目標厚み３．５ミクロンに対し、±０．２ミクロンの精度で形成することができた。従って、インク吐出特性としてバラツキの小さい高品質なインクジェットヘッドが形成できた。
【００４１】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例に基づき詳細に説明する。
【００４２】本実施例におけるインクジェットヘッドの断面図を図８に示す。ノズル４ｂ・キャビティ５ｂ等が形成されるＳｉ基板１ｂ及び電極１１ｂ等が形成されるガラス基板２ｂは、本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドと構造上同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００４３】本実施例における振動板７ｂは、ｎ型Ｓｉ層からなる。ｐ型Ｓｉ基板上に形成されたｎ型層は、該ｎ型Ｓｉ層に正の電圧を印加しながらアルカリ液中でエッチングを行う場合、選択的に残留させることができ、本実施例はこのことを利用して厚み精度の高い振動板を形成するものである。
【００４４】図８に示したインクジェットヘッドの製造工程を図９に示す。（１００）面方位のｐ型Ｓｉウェハの両面を鏡面研磨し、厚み２８０ミクロンのＳｉ基板３９を形成し、該Ｓｉ基板３９の一方の面４０上にｎ型Ｓｉ層４１を３．５ミクロンの厚みでエピタキシャル成長により形成する（図９（ａ））。
【００４５】次に、本発明の第２の実施例の場合と同様の工程を経て、Ｓｉ基板１ｂ（前記のごとく、本発明の第１の実施例と同一の方法により既に形成されている。ただし、該Ｓｉ基板１ｂの裏面（ノズル４ｂ等が形成されている面と反対側の面）には、後に行われるアルカリエッチングにおいて、該Ｓｉ基板１ｂがエッチングされないようにＳｉＯ2 膜１５ｄを残留させておく。）と前記ｎ型Ｓｉ層４１とを接合し、接合体４２とする（図９（ｂ））。
【００４６】次に、図１０に示す方法で前記接合体４２に電気化学的エッチングを施す。図１０において、前記ｎ型Ｓｉ層４１を正、白金板４３を負として、０．６Ｖの直流電圧を印加した状態で、イソプロピルアルコールを含むＫＯＨ水溶液（摂氏７０度）中に前記接合体４２を浸漬し、エッチングを行った。
【００４７】前記ｐ型Ｓｉ基板３９が完全にエッチング除去されたところで、前記ｎ型Ｓｉ層４１は正の直流電圧により不活性化されるため、エッチングは進行せず、この時点でエッチングを終了し、エッチングマスクであるＳｉＯ2 膜１５ｄを除去し、図９（ｃ）の状態の接合体４２を得る。
【００４８】次に、本発明の第２の実施例と同様、電極１１ｂ等が形成されたガラス基板２ｂと前記接合体４２とを接合し（図９（ｄ））、ダイシングにより所定位置を切断し、インクジェットヘッドを得た。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は以下の効果を有する。
【００５０】ノズル・キャビティ等が形成された第１のＳｉ基板に接着された第２のＳｉ基板を、研磨又はエッチング等により薄くすることによって振動板を形成することにより、ノズルが高密度化されたインクジェットヘッドが得られ、又、該振動板が高濃度ｐ型Ｓｉ層又は、ｎ型Ｓｉ層とすることにより、振動板の厚み精度が向上し、高い印字品質のインクジェットヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図３】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの各部断面形状を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図８】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施例におけるインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図１０】本発明の第３の実施例における電気化学的エッチングの方法を示す図である。
【図１１】本発明の第１及び第２及び第３の実施例におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図１２】従来のインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，６ Ｓｉ基板
２ ガラス基板
３ 圧力室
４ ノズル
５ キャビティ
７ 振動板
８ インク室
９ インク供給路
１１ 電極
１２ 溝
１３，１３ａ インク供給用の穴
１４ 発振回路
１５ａ，１５ｂ ＳｉＯ2 膜
１６ フォトレジストパターン
１７ フォトマスクパターン
１８ （１１１）面
１９ （１００）面
【特許請求の範囲】
【請求項１】 インク滴を吐出するための単一又は複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室からなるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル及び前記圧力室となるべき凹部が形成された第１のＳｉ基板と、前記振動板となる第２のＳｉ基板とを構成部材とすることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】 前記振動板は、前記第２のＳｉ基板が前記第１のＳｉ基板に接合され、エッチング又は研磨により該第２のＳｉ基板を薄くすることにより形成す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】 前記振動板は、前記第２のＳｉ基板上に形成された高濃度ｐ型Ｓｉ層からな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。
【請求項４】 前記振動板は、前記第２のＳｉ基板上に形成されたｎ型Ｓｉ層からな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。
【請求項５】 前記駆動手段が、前記振動板を静電気力により変形させる電極からなることを特徴とする請求項１又は請求項３又は請求項４記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】 インク滴を吐出するための単一又は複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する圧力室と、該圧力室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段と、該圧力室にインクを供給する共通のインク室からなるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル及び前記圧力室となるべき凹部が形成された第１のＳｉ基板と、前記振動板となる第２のＳｉ基板とを構成部材とすることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】 前記振動板は、前記第２のＳｉ基板が前記第１のＳｉ基板に接合され、エッチング又は研磨により該第２のＳｉ基板を薄くすることにより形成す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】 前記振動板は、前記第２のＳｉ基板上に形成された高濃度ｐ型Ｓｉ層からな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。
【請求項４】 前記振動板は、前記第２のＳｉ基板上に形成されたｎ型Ｓｉ層からな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。
【請求項５】 前記駆動手段が、前記振動板を静電気力により変形させる電極からなることを特徴とする請求項１又は請求項３又は請求項４記載のインクジェットヘッド。
【図３】
【図４】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【図１０】
【図１２】
【図４】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【図１０】
【図１２】
【公開番号】特開平６−２３９８６
【公開日】平成６年（１９９４）２月１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１８１２３９
【出願日】平成４年（１９９２）７月８日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成６年（１９９４）２月１日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）７月８日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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