JPH0597455A - 感光性ガラスの加工方法とそれに使用するフオトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 傾斜面を有する溝や孔などを、１回のエッチ
ングによって容易に加工し、しかも全体がなだらかに連
続するように加工する感光性ガラスの加工方法とそれに
使用するフォトマスクを提供する。 【構成】 Ａ工程では、インクジェットヘッドの流路基
板の素材である感光性ガラス板２ａの上に、感光性ガラ
スの露光量を変化させる１つの手段として、溝１０の形
状に対応して透光量に変化を持たせたパターンが形成し
てあるフォトマスク９を配置して露光する。これにより
感光性ガラス板２ａの内部に、パターンに対応する露光
量の露光部２ｂが形成される。Ｂ工程では、フォトマス
ク９を取り外して熱処理を行い、露光部２ｂを結晶化し
て傾斜面の傾斜角度に対応して深度が変化した結晶部２
ｃを形成する。最後にＣ工程で結晶部２ｃをエッチング
すると、浅い溝１０ａ，深い溝１０ｂ，傾斜面１０ｃ〜
１０ｇを有する複雑な形状の溝１０が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光性ガラス板の表面
に傾斜面を有する溝又は孔を形成する加工方法とそれに
使用するフォトマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】感光性ガラス板に溝又は孔を形成する加
工方法としては、マスキング材を利用する方法と、露
光，熱処理，エッチング処理をそれぞれ２回行う方法
（例えば特開昭６１−６１４３号）などがある。この従
来の方法について、感光性ガラス板の表面に深さを異に
する溝を形成する場合を例にとって、以下に説明する。

【０００３】図８には、マスキング材を利用する方法に
係る加工工程が示されており、まずＡ工程では、素材で
ある感光性ガラス板１００ａの表面に、所定のパターン
を形成したフォトマスク１０２を載せて紫外線を照射
し、露光部１００ｂを形成する。Ｂ工程では、フォトマ
スク１０２を外して熱処理し、露光部を結晶化して結晶
部１００ｃとし、次いでＣ工程では、浅い溝を設けるべ
き部分にマスク部を形成したマスキング材１０３を載
せ、Ｄ工程でエッチング処理すると、深い溝１０１ａが
エッチングされると同時に、その周囲にエッチング液が
回り込んで傾斜面１０１ｂがエッチングされる。最後に
Ｅ工程では、マスキング材１０３を取り外してエッチン
グすることにより、結晶部１００ｃの上面が全体的にエ
ッチングされ、浅い溝１０１ｃが形成される。これによ
って深い溝１０１ａと、浅い溝１０１ｃと、両者の連続
部分に傾斜面１０１ｂとを有する溝が形成される。

【０００４】図９には、露光，熱処理，エッチング処理
をそれぞれ２回行う方法に係る加工工程が示されてお
り、まずＡ工程では、素材である感光性ガラス板２００
ａの表面に、深い溝のパターンを形成したフォトマスク
２０２を載せて紫外線を照射し、深い溝の露光部２００
ｂを形成する。Ｂ工程では、フォトマスク２０２を外し
て熱処理し、深い溝の露光部を結晶化して結晶部２００
ｃとする。次いでＣ工程では、これをエッチング処理す
ると深い溝２０１ａがエッチングされる。次いでＤ工程
では、全体の溝のパターンを形成したフォトマスク２０
３を載せて紫外線を照射し、浅い溝の露光部２００ｂを
形成する。Ｅ工程では、フォトマスク２０３を外して熱
処理し、浅い溝の露光部を結晶化して結晶部２００ｃと
する。Ｆ工程でエッチング処理すると、結晶部２００ｃ
の上面が全体的にエッチングされ、浅い溝２０１ｃが形
成される。これによって深い溝２０１ａと、浅い溝２０
１ｃとを有する溝が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来より、例えばイン
クジェットヘッドのように、深い溝と浅い溝とを有する
溝を形成する場合の加工方法では、深さの制御の精度が
良いこと、流路抵抗やインクに混入した気泡の除去の点
などから浅い溝と深い溝とがなだらかに連続すること、
加工が容易で再現性が良いことなどが要求される。

【０００６】そこで上記の従来のマスキング材を利用す
る方法では、マスキング材の形成、加工、除去などの工
程が多いこと、マスキング材を密着させた状態でフッ酸
水溶液等のエッチング液によりエッチングするので、感
光性ガラスとの密着性、耐フッ酸性を満足しなければな
らず、これに適したものが限られること、また微細加工
性を考えると、フォトリソグラフィを使ったものが望ま
しいが、感光性ガラスの結晶部での乱反射が悪影響を及
ぼす場合があるなどの問題がある。

【０００７】また露光，熱処理を２回行う方法では、熱
処理に非常に時間がかかり、しかも深い溝と浅い溝との
連続部がなだらかに連続し難く、傾斜面となっても４５
°よりも急な傾斜面になるという問題がある。

【０００８】そこで本発明の目的は、傾斜面を有する溝
や深い溝や浅い溝、又は孔などの複雑な形状を、１回の
エッチング処理によって容易に加工できるようにし、し
かも変化部分がなだらかに連続するように加工できる加
工方法と、それに使用するフォトマスクを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の感光性ガラスの加工方法は、感光性ガラス
板の表面に傾斜面を有する溝又は孔をエッチングにより
形成する加工方法であって、形成すべき傾斜面の傾斜角
度に応じて露光量を変化させる手段を介して感光性ガラ
ス板に露光部を形成し、露光部を熱処理して傾斜面の傾
斜角度に対応して深度が変化した結晶部を形成し、結晶
部をエッチングすることを特徴としている。

【００１０】上記の露光量を変化させる手段としては、
フォトマスクや、液晶シャッタが用いられる。

【００１１】また上記の感光性ガラスの加工方法に使用
する本発明のフォトマスクは、透光量に変化を持たせた
パターンを形成したものである。

【００１２】

【作用】感光性ガラスの表面を露光する際に、露光量を
変化させる手段を介して露光して傾斜面の傾斜角度に対
応して深度が変化した結晶部を形成し、これをエッチン
グすると、１回のエッチングにより傾斜面を有する溝な
どの複雑な形状の溝又は孔が形成できる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係る感光性ガラスの加工方
法の一実施例の工程を示し、図２はそれに使用される本
発明に係るフォトマスク９を示している。そして図３乃
至図５は、この実施例により形成されたインクジェット
ヘッド１を示している。

【００１４】図３乃至図５に示すように、インクジェッ
トヘッド１は、流路基板２の上面にインク射出口３，加
圧室４、インク溜り５及びインク供給口６からなる溝１
０を形成し、この流路基板２の上面に平板状の振動板７
を接合し、振動板７の上面の加圧室４に対向する位置
に、圧電素子８を接着して構成したものである。圧電素
子８によって加圧室４を加圧し、加圧室内のインクをイ
ンク射出口３から噴出できるようにしている。この流路
基板２が、感光性ガラス板を素材として溝１０を加工し
て形成されたものである。溝１０はその部分毎に深さや
傾斜の状態を異にしている。即ち、インク射出口３，イ
ンク供給口６，及び加圧室４とインク溜り５との連結部
は浅い溝１０ａで、加圧室４とインク溜り５の中心部は
深い溝１０ｂである。インク射出口３から加圧室４の中
心部に至る部分は緩い傾斜面１０ｃで、加圧室４の中心
部からインク溜り５との連結部に至る部分は、これより
やや急な傾斜面１０ｄで、加圧室４の両側壁も急な傾斜
面１０ｅである。加圧室４との連結部からインク溜り５
の中心部に至る部分は、やや緩い傾斜面１０ｆで、イン
ク溜り５の中心部からインク供給口６に至る部分はやや
急な傾斜面１０ｇである。

【００１５】そこで図１を参照してこの様な溝１０を形
成する加工工程について詳述する。本発明の加工方法
は、感光性ガラス板の露光量を変化させて熱処理するこ
とによって、傾斜面の傾斜角度に対応して深度が変化し
た結晶部を形成し、この結晶部をエッチングすることに
よって、１回のエッチング処理によって深さや傾斜状態
等の複雑な溝を形成しようとするものである。

【００１６】まずＡ工程において、流路基板２の素材で
ある感光性ガラス板２ａの上に、フォトマスク９を配置
する。このフォトマスク９は感光性ガラス板２ａの露光
量を変化させる１つの手段であって、図２に示すよう
に、溝１０に対応するパターンを線の密度変化により透
光量に変化を持たせた形状に形成してある。即ち浅い溝
１０ａに対応すべき位置は最少の透光量のパターン９ａ
で、深い溝１０ｂに対応すべき位置は最大の透光量のパ
ターン９ｂとなっている。傾斜面１０ｃ，１０ｄ，１０
ｅに対応すべき位置は透光量が最少から最大に徐々に変
化するような濃淡のパターン９ｃ，９ｄ，９ｅで、傾斜
面１０ｆ，１０ｇに対応すべき位置は透光量が最少から
最大に徐々に変化するような濃淡のパターン９ｆ，９ｇ
となっている。パターンの外周部は遮光マスク部９ｈで
ある。

【００１７】Ａ工程において上記のようなフォトマスク
９を感光性ガラス板２ａの上に配置した後で、紫外線を
照射する。これによって感光性ガラス板２ａの内部に、
フォトマスク９のパターンに対応する露光量の露光部２
ｂが形成される。即ち透光量の最少の位置では深度の浅
い露光部，透光量の最大の位置では深度の深い露光部，
透光量が順次変化する位置では深度が変化した露光部な
ど、パターンに応じた露光部２ｂが形成される。Ｂ工程
において、フォトマスク９を取り外し、適切な熱処理を
行って露光部２ｂを結晶化して結晶部２ｃを形成する。
結晶部２ｃも露光量の相違から深度が変化した結晶部と
なっている。なお、遮光部９ｈに対向する部分や、露光
が及ばなかった深い部分などの未露光部２ａは結晶化さ
れず、結晶部２ｃと明らかに区別される。最後にＣ工程
において、フッ酸水溶液などのエッチング液を用いてエ
ッチング処理すると、結晶部２ｃが溶解除去され、上に
説明したような浅い溝１０ａ，深い溝１０ｂ，傾斜面１
０ｃ〜１０ｇなどを有する複雑な形状の溝１０が形成さ
れる。

【００１８】このようにして形成した流路基板２によっ
て、図３に示したインクジェットヘッド１を構成する
と、図示しないインクタンクから、インクがインク供給
口６を介してインク溜り５へ供給され、更に加圧室４か
らインク射出口３までインクが充填される。インク供給
口６からインク射出口３に至るインク流路は、なだらか
に連続し、かつこのインクの流れ方向に沿う傾斜面１０
ｆ，１０ｃの傾斜角度は小さいので流路抵抗が小さく、
インクはスムーズに流入し、しかも混入した気泡などが
途中で止まることなくインク射出口３から流出するので
ヘッドの初期化が容易となる。圧電素子８の駆動によっ
て加圧室４を加圧し、加圧室内のインクにエネルギーが
与えられると、加圧室４の後壁の傾斜面１０ｄによっ
て、インクは効率良くインク射出口３方向に送り出され
て噴出される。そして迅速にインク溜り５からインクが
加圧室４に補給される。

【００１９】なお、上記実施例では、フォトマスク９に
おいて溝１０に対応するパターンを線の密度変化により
透光量に変化を持たせるようにしたが、線の太さの変化
により透光量に変化を持たせるようにしてもよい。ま
た、図６に示されるようにドットの密度変化により透光
量に変化を持たせるようにしてもよく、あるいはドット
の大きさの変化により透光量に変化を持たせるようにし
てもよい。

【００２０】また、図７に示されるように透光量に変化
を持たせるパターン９ａ〜９ｇを遮光マスク部９ｈの形
成側と反対側の面に形成し、パターン９ａ〜９ｇを上に
してフォトマスク９を感光性ガラス板２ａの上に載置す
るようにすれば、感光性ガラス板２ａとパターン９ａ〜
９ｇとの間に隙間が確保されて感光性ガラス板２ａの照
射部がボケることとなり、このボケによって溝１０の内
壁を確実に平滑に形成できる。また、この場合には、パ
ターン９ａ〜９ｇの外周輪郭を溝１０の平面形状に対応
して複雑に形成する必要がなく、パターン９ａ〜９ｇの
形成が容易となる。例えば、パターン９ａ〜９ｇの外周
輪郭を溝１０の平面形状にかかわらず矩形状に形成でき
る。

【００２１】また、上記実施例では、インクジェットヘ
ッドの流路基板を加工した例を説明したが、マイクロマ
シーンの極微小部品の加工その他、種々の感光性ガラス
板の加工に適用が可能である。

【００２２】また、上記の実施例では、複雑な形状の溝
を形成する場合について説明したが、溝に限らずテーパ
付孔を形成する場合にも勿論適用が可能であり、この場
合には、孔を形成すべき位置のパターンを、最大の透光
量に設定してフォトマスクを作成すれば良い。

【００２３】更に、感光性ガラス板の露光量を変化させ
る手段は、上記実施例のようにフォトマスクに限られる
ものでなく、機械的なシャッタ或いは液晶シャッタを用
いる手段も適用が可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の感光性
ガラスの加工方法では、露光量を変化させる手段を介し
て感光性ガラスを露光することにより、露光量の異なる
露光部を形成でき、かつ傾斜面の傾斜角度に対応して深
度が変化した結晶部が形成できるので、１回のエッチン
グ処理によって、浅い溝や深い溝や傾斜面や孔など、所
望の種々の複雑な加工が可能であり、加工が簡単にな
り、加工時間が短縮でき、コストの低減が達成できる。
また深さの異なる溝をなだらかな傾斜面で連続させて加
工できるので、インクジェットヘッドの流路基板の加工
に適用すれば、インクの流路抵抗を低減でき、ヘッドの
初期化がやり易く、信頼性を高めることが可能である。
また露光量を変化させる手段として、透光量に変化を持
たせたパターンを形成したフォトマスクは、その形成が
容易で、確実に所望の結晶部を形成でき、しかも安価に
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加工方法の加工工程を示す断面図
である。

【図２】同上の加工方法に使用する本発明に係るフォト
マスクの平面図である。

【図３】同上の加工方法が適用されたインクジェットヘ
ッドの要部の断面図である。

【図４】図３の平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線端面図である。

【図６】他の実施例を示すフォトマスクの要部拡大平面
図である。

【図７】その他の実施例を示す要部拡大断面図である。

【図８】従来の加工方法の加工工程を示す断面図であ
る。

【図９】従来の他の加工方法の加工工程を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２ａ 感光性ガラス板 ２ｂ 露光部 ２ｃ 結晶部 ９ 露光量を変化させる手段（フォ
トマスク） ９ａ〜９ｇ 透光量に変化を持たせたパター
ン １０，１０ａ〜１０ｇ 傾斜面を有する溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光性ガラス板の表面に傾斜面を有する
   溝又は孔をエッチングにより形成する加工方法であっ
   て、 形成すべき上記傾斜面の傾斜角度に応じて露光量を変化
   させる手段を介して上記感光性ガラス板に露光部を形成
   し、 上記露光部を熱処理して上記傾斜面の傾斜角度に対応し
   て深度が変化した結晶部を形成し、 上記結晶部をエッチングすることを特徴とする感光性ガ
   ラスの加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記露光量を変化さ
   せる手段はフォトマスクであることを特徴とする感光性
   ガラスの加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記露光量を変化さ
   せる手段は液晶シャッタであることを特徴とする感光性
   ガラスの加工方法。
4. 【請求項４】 透光量に変化を持たせたパターンが形成
   してある請求項２の感光性ガラスの加工方法に使用する
   フォトマスク。