JPH07156399A

JPH07156399A - インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07156399A
Application number: JP34131093A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Naka; 隆廣中; Kazumi Kamoi; 和美鴨井; Katsuharu Arakawa; 克治荒川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-20
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP3657284B2

Abstract

(57)【要約】【目的】シリコン単結晶基板の異方性エッチングによ
りスペーサを形成するに際して、エッチング工程と接合
工程の簡素化を図ること。【構成】シリコン単結晶の異方性エッチングに使用す
るエッチング液に耐久性を有し、振動板８の薄肉部３７
を形成する耐エッチング層が一方の面に形成された結晶
方位（１１０）を有し、スペーサ６の本体となるシリコ
ン単結晶基板を、異方性エッチングして圧力発生室１
２、１３、インク供給口１７、１８、及びリザーバとな
る通孔を形成する。異方性エッチング量は、耐エッチン
グ層で管理されるから安定する。また振動板８とスペー
サ６が接着剤レスで、しかもノズルプレート１を接合す
るだけで流路構成部材を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン単結晶基板を
使用したインクジェット式記録ヘッド、及びこれの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズル開口が形成されたノズルプレート
と振動板をスペーサを挟んで接着して圧力室を形成し、
振動板を圧電振動子により変形させる形式のインクジェ
ット式記録ヘッドは、インク滴を飛翔させるための駆動
源として熱エネルギを使用しないから、熱によるインク
の変質がなく、しかも高密度印字が可能なため、簡易的
なカラー印刷に最適な記録ヘッドである。一方、インク
ジェット式記録ヘッドを用いてより品質の高いカラー印
刷を行おうとすると、一層高い解像度が要求されるた
め、圧電振動子や、スペーサ部材の隔壁等のサイズが必
然的に小さくなって、部材の加工や、部材の組立に高い
精度が要求される。

【０００３】このため、比較的簡単な手法で微細な形状
を高い精度で加工できる結晶軸（１１０）を結晶面とす
るシリコン単結晶基板の異方性エッチングを用いたパー
ツ製作技術、いわゆるマイクロマシニング技術を適用し
てインクジェット式記録ヘッドを構成する部材を加工す
ることが検討され、種々な技術や手法が提案されている
（例えば、特開平3-187755号公報、特開平3-187756号公
報、特開平3-187757号公報、特開平4-2790号公報、特開
平4-129745号公報、特開平5-62964号公報）。

【０００４】これらの技術は、圧電振動子が理想的な機
械的エネルギ、つまりインクを飛翔させるに足る程度に
圧力板を変形できることを前提としていたり、またシリ
コン単結晶基板のエッチングによる加工特性を積極的に
利用するに当たっての手法を開示しているだけで、高い
高解像度でドットを安定して印刷できる記録ヘッドを大
量生産するための製造プロセスの簡素化や、安定した品
質が実現できる製造技術を提案するには至ってない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろはシリコン単結晶基板のエッチングプロセスの簡素化
と、組み立ての容易さを実現することができる新規なイ
ンクジェット式記録ヘッドを提供することである。本発
明の他の目的は上記インクジェット式記録ヘッドの製造
方法を提案することである。

【０００６】

【課題を解消するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、シリコン単結晶の異方性エ
ッチングに使用するエッチング液に耐久性を有する耐エ
ッチング層が一方の面に形成された結晶方位（１１０）
を有するシリコン単結晶基板を、異方性エッチングによ
り圧力発生室、インク供給口、及びリザーバとなる通孔
を形成した流路形成部材と、前記圧力発生室に一致した
ピッチでノズル開口が穿設されたノズルプレートとを接
合するとともに、前記圧力発生室を膨張収縮させる圧電
振動子を備え、隣接する前記圧力発生室、インク供給口
を区画する領域の前記シリコン単結晶基板は、前記ノズ
ル開口側で連続し、また前記リザーバが自由端となるよ
うに切り離されており、前記耐エッチング層は、前記圧
力発生室に対向する領域に厚肉部からなるアイランド部
が形成されて振動板として機能させるようにした。

【０００７】

【作用】耐エッチング層までシリコン単結晶基板をエッ
チングするため、エッチングプロセスの管理が簡単とな
るとともに、流路の寸法精度が高く、また振動板とスペ
ーサが接着剤を使用することなく一体に製作されている
ため、ノズルプレートを接合するだけで流路構成部材を
構成でき、製造工程の簡素化と、接着剤の通孔への流れ
込みによる寸法精度の低下が防止される。

【０００８】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す
組み立て斜視図であり、また図２は構造を簡素化するた
めにノズル開口列を２列とした場合の断面図であって、
図中符号１はノズルプレートで、所定のピッチ、例えば
１８０ＤＰＩとなるようにノズル開口２、２、２‥‥、
３、３、３‥‥を穿設したノズル開口列４、５‥‥が対
向するように形成されている。

【０００９】６は、後述する振動板８と一体に製造され
たスペーサで、構造を簡素化して示すためにノズル開口
列を２列の場合に例を採って説明すると、図３に示した
ようにノズル開口列２、３に対応するように圧力発生室
１２、１３、リザーバ１４、１５、及びこれらを接続す
るインク供給口１７、１８を形成する通孔２２、２２、
２２‥‥、２３、２３、２３‥‥、通孔２４、２５、及
び通孔２７、２７、２７‥‥、２８、２８、２８‥‥が
形成されている。

【００１０】８は前述の振動板で、スペーサ６と一体に
構成されており、ノズルプレート１と対向して圧力発生
室１２、１３、リザーバ１４、１５、インク供給口１
７、１８を形成するもので、図４に示したように圧電振
動子ユニット３１、３１、３１‥‥の圧電振動子３３、
３３、３３の先端に当接してこれの変位を圧力発生室１
２、１３の広い面積に伝達するように剛性を備えたアイ
ランド部３５、３５と、その周縁領域の薄肉部３７、３
７とで構成されている。

【００１１】３３、３３、３３‥‥は、圧電振動子で、
圧電振動材料４０、セグメント電極４２、４２、及び共
通電極４４、４４とを交互にサンドイッチ状に積層して
構成され、ノズル開口２、３の配列ピッチに一致させて
固定板４６に固定されてユニット３１、３１、３１に纏
められている。これら振動子ユニット３１は、ヘッドの
基台５０の圧電振動子収容穴５２、５２に収容されて、
固定板４６を介して基台５０に固着されている。セグメ
ント電極４２、４２、４２‥‥は、フレキシブルケーブ
ル５４、５４により回路基板５６に接続され、外部装置
から印刷データに対応して信号を受けるようになってい
る。

【００１２】振動子ユニット３１、３１、３１は、圧電
振動子３３、３３、３３‥‥の自由端側が露出するよう
にユニット収容穴４３、４３、４３‥‥に収容されて、
表面に振動板８とスペーサ６とが一体となった部材とノ
ズルプレート１を位置決めして静電シールドを兼ねる枠
体５８により基台５０に固定して記録ヘッド本体として
まとめ上げている。なお、図中符号６０は、プリンタの
キャリッジに固定するための固定基板を、また６１は、
図示しないインクタンクに連通してリザーバ１４、１５
にインクを供給するインク供給口を示す。

【００１３】これによりスペーサ６の通孔２２、２２、
２２‥‥、２３、２３、２３‥‥は、その開口部がノズ
ルプレート１と振動板８により封鎖されて圧力発生室１
２、１２、１２‥‥、１３、１３、１３‥‥を、通孔２
４、２５はリザーバ１４、１５を、さらに通孔２７、２
７、２７‥‥、２８２８、２８‥‥は、インク供給口１
７、１７、１７‥‥、１８、１８、１８‥‥を構成する
ことになる。そして圧力発生室１２、１３は、圧電振動
子３３、３３の伸縮をアイランド部３５、３５、３５で
受ける振動板１０の変形により収縮され、ここに存在す
るインクを圧縮して、ノズル開口２、３からインク滴と
して吐出することになる。

【００１４】図５は、前述したスペーサ４の一実施例を
圧力発生室を構成する通孔１２、１３の近傍を拡大して
示すものであって、スペーサとして必要な厚み、例えば
２２０μｍを備えた結晶方位（１１０）を表面に持つシ
リコン単結晶基板を一方の面から異方性エッチングを行
って製造されているため、ノズル開口に対向する面がシ
リコン単結晶基板の表面に対して開放側に拡開する結晶
方位（１１１）の斜面６ｂ、６ｂとして形成され、また
他の面６ｄはシリコン単結晶基板の表面に垂直な結晶方
位（１１１）の面として形成されている。

【００１５】このように圧力発生室の断面形状が台形状
になることを積極的に利用すると、図７に示したように
ノズルプレート１の対向するノズル開口列４、５のノズ
ル開口２、３を斜面６ｂ、６ｂに覆われる位置に配置す
ることにより、ノズル開口列間の距離ΔＬを可及的に小
さく配置することが可能となる。このように対向するノ
ズル開口列４、５の間隔ΔＬが小さくなるほど、記録ヘ
ッド全体の傾きによるドット形成位置の狂いが小さくな
るため、印字品質の向上を図ることができる。

【００１６】そして、振動板８は、圧電振動子３３に当
接する領域以外に、ノズル開口２、３の近傍で基台５０
に支持される領域にも厚肉部３５ａを形成するととも
に、これの端部３５ｂ、３５ｂが、ノズル開口列を区分
しているスペーサの開口側の端部６ｃ、６ｃよりも圧力
発生室１２、１３に突出するように構成することによ
り、振動板８の薄肉部３７、３７が不用意にスペーサ６
ａの端部６ｃ、６ｃに接触して応力が集中するのを防止
することができる。

【００１７】次に、上述した圧力発生室、インク供給
口、及びリザーバとなる通孔を備えたスペーサ６と、ア
イランド部及び薄肉部を備えた振動板８とを一体に構成
するための製造方法について説明する。図８において符
号１００は、結晶方位（１１０）を表面に有し、圧力発
生室の厚みを確保するに必要な厚み、例えば２２０μｍ
のシリコン単結晶基板で、少なくとも異方性エッチング
を行う側の面全体には、水蒸気を含む酸素雰囲気下で、
1000℃で４時間程度加熱する、いわゆる熱酸化法などに
より二酸化珪素膜（ＳiＯ₂）１０２が、後述するエッチ
ング工程における保護膜として機能する程度の厚み、例
えば１μｍで形成されている（図８（ａ））。振動板が
形成される面とは反対の面にフォトレジスト膜を形成す
るとともに、これに圧力発生室等の流路に対応したパタ
ーンを露光、現像してレジスト層１０４を形成する（図
８（ｂ））。

【００１８】この基板を酸化シリコンエッチング液、例
えば緩衝フッ酸溶液によりエッチング処理してレジスト
層１０４以外の領域の二酸化珪素膜１０２を除去する。
これにより基板１００の一方の面には流路を規定する領
域のパターンに一致した二酸化珪素膜１０６が残り、異
方性エッチング用、例えば幅１００μｍの窓１０８が形
成される（図８（ｃ））。なお、二酸化珪素膜１０６の
形成後は、フォトレジスト層１０４が不要となるからこ
れを除去しておく。

【００１９】異方性エッチング用の窓１０８が形成され
ている面と反対の面には、ニッケル、クロム等の異方性
エッチング液に耐久性を持つ金属材料を蒸着や、スパッ
タリング、イオンプレーテンク等の膜形成手段によりイ
ンクジェット式記録ヘッドの振動板の薄肉部として機能
できる程度の厚み、例えば２μｍの金属層１１０を形成
する。密着強度、及び耐インク性の観点から先ずクロム
の層を形成し、ついでニッケルの層を形成するのが望ま
しい。この金属層１１０は、エッチング時には異方性エ
ッチングに対する保護膜として機能し、また記録ヘッド
として組み立てられたときには振動板８の薄肉部３７と
して機能する（図８（ｄ））。

【００２０】金属層１１０の表面全体に前述したのと同
様のフォレジスト層１１２を形成して（図８（e））、
アイランド部３５やその他肉厚が必要な領域に対応す
る、例えば幅３０μｍの窓１１４を区画するレジスト層
１１６を設ける（図９（ａ））。金属層１１０を一方の
マイナス極としてニッケル等のメッキを、アイランド部
として必要な厚み、例えば２０μｍに成長するまで実
行、いわゆる電鋳を行うと、アイランド部３５となる厚
肉部１１８が形成されることになる（図９（ｂ））。ア
イランド部形成後、フォトレジスト膜１１６は不要とな
るから除去しておく。

【００２１】ついで、基板全体を濃度２５ｗｔ％程度で
温度８０℃に維持されたＫＯＨの水溶液に浸漬する。こ
れにより二酸化珪素膜１０６で形成された窓１０８から
異方性エッチングが開始される。いうまでもなく金属層
１１０は、ＫＯＨの水溶液に対しては耐久性を有してい
るので、窓１０８が形成されている一方の面からだけエ
ッチングが進行する（図９（ｃ））。このようにしてエ
ッチングが金属層１１０まで進行した時点で、シリコン
単結晶基板をエッチング液から引き上げ、二酸化珪素膜
１０６を緩衝フッ酸溶液により除去すると、圧力発生室
等のノズルプレートと振動板との間に形成すべき空間に
対応する例えば幅１００μｍ、深さ２２０μｍの通孔１
２０、１２０と、これら通孔１２０、１２０との間に例
えば４１μｍ厚の壁を備えたスペーサと振動板との一体
物が完成する（図９（ｄ））。

【００２２】このようにして製作されたスペーサと振動
板との一体物の開口側、つまりスペーサの表面に接着剤
を塗布してノズルプレート１を接合することにより、流
路構成部材が完成する。この発明においては、スペーサ
と振動板とは接着剤を用いることなく一体に構成されて
いて、ただノズルプレートとの接合に接着剤を使用する
だけであるから、圧力発生室やインク供給口への接着剤
の流れ込みを可及的に少なくすることができて、信頼性
の向上と組み立て工程の簡素化を図ることができる。

【００２３】ところで、異方性エッチングにより製造さ
れたスペーサだけを単独で見ると、ノズル開口側でシリ
コン単結晶基板１００の本体と一体に接続されているも
のの、リザーバ１４、２４、２５側が切り離された、例
えば厚さ４１μｍ、長さ２ｍｍの細長い、いわゆる片持
梁状の多数のシリコン片１９、１９‥‥として形成され
ることになるが（図３、図６）、振動板の一部として機
能する金属層１１０と一体となってエッチングが行われ
ているため、ノズルプレート１を接合する際に片持ち梁
状のシリコン片１９、１９が曲がる等の変形に起因する
位置ずれを起こすことなく、エッチングパターン通りの
正確な位置でもってノズルプレート１に接合されること
になる。また、剛性を有するシリコン単結晶基板上に直
接、薄肉部と厚肉部を持つ振動板を形成するため、振動
板を単独で形成する場合に比較して破れや、反り等を激
減せることができて、極めて品質の高い振動板を形成す
ることができる。

【００２４】なお、上述の実施例においてはアイランド
部となる厚肉部１１８を形成してからシリコン単結晶基
板１００を異方性エッチングするようにしているが、前
述の図８（ａ）乃至（ｅ）、図９（a）の工程が終了し
た段階で（図１０（ａ））、異方性エッチングを実行し
て圧力発生室等を区画する通孔１２２を形成し、それか
ら厚肉部を形成することもできる。

【００２５】すなわち、異方性エッチングにより金属層
１１０が露出した段階で（図１０（ｂ））、これの表面
に前述したのと同様にアイランド部やその他肉厚が必要
な領域に対応する窓１２６を区画するレジスト層１２８
を設ける（図１０（ｃ））。金属層１１０を一方のマイ
ナス極としてニッケル等のメッキを、アイランド部とし
て必要な厚みに成長するまで実行してアイランド部とな
る厚肉部１３０を形成すればよい（図１０（ｄ））。

【００２６】図１１は本発明の第２の製造方法を示すも
のであって、図において符号１００は、結晶方位（１１
０）有し、圧力発生室の厚みを確保するに必要な厚み、
例えば２２０μｍのシリコン単結晶基板で、少なくとも
異方性エッチングを行う側の面全体には、水蒸気を含む
酸素雰囲気下で、1000℃で４時間程度加熱する、いわゆ
る熱酸化法などにより二酸化珪素膜１３２が、後述する
エッチング工程における保護膜として機能する程度の厚
み、例えば１μｍで形成されている（図１１（ａ））。

【００２７】ドープを行わない側の二酸化珪素膜１３２
上に保護膜を形成して緩衝フッ酸溶液によりエッチング
を実行し、その後保護膜を除去する（図１１（ｂ））。
このエッチングにより露出した結晶面に酸化ボロンと有
機バインダからなるボロンドープ剤１３６を所定の厚さ
コーテングする。コーテングが終了した段階で、６００
℃の酸素雰囲気中で１時間程度焼成して有機バインダを
酸化して除去する。ついで温度１１００℃の窒素等の不
活性ガス雰囲気中で４時間程度焼成してボロンをシリコ
ン単結晶基板１００に拡散させる。（図１１（ｃ））。

【００２８】これにより振動板として機能できる程度の
厚みまでボロンが拡散する（図１１（ｄ））。ついでボ
ロン拡散による後始末、つまり二酸化珪素膜の表面に再
びレジストコート層を形成して除去剤で表面に残ってい
る酸化ボロン層１４０を除去し、また不要となったレジ
ストコート層を除去すると、一方の面にボロン拡散層１
３８とホウ化シリコン層１３９が、また他方に二酸化珪
素膜１３２を有する基板ができあがる（図１１
（ｅ））。

【００２９】この基板を温度６００℃の水蒸気を含む酸
素雰囲気中で１時間程度焼成してホウ化シリコン層１３
９を酸化してボロン拡散層１３８の表面に二酸化珪素と
酸化ボロンの膜１４２を形成する（図１２（ａ））。次
に二酸化珪素膜１３２の表面に前述したのと同様に流路
を形成する通孔をエッチングするための窓１４４を区画
するフォトレジスト層１４６を形成する（図１２
（ｂ））。そして二酸化珪素エッチング液によりエッチ
ングを実行すると、流路となる通孔を形成するための窓
１４８を区画する二酸化珪素膜１５０のパターンが形成
され、また同時に他面のボロン拡散層１３８の表面の二
酸化珪素と酸化ボロンの膜１４２が除去される（図１２
（ｃ））。そして不要となったレジストコート膜１４６
を除去する。ボロン拡散層１３８の表面に電極となるニ
ッケルやクロム等の金属層１５２を蒸着やスパッタリン
グ、イオンプレーテイング等の膜形成手段により厚さ１
００ｎｍで形成する（図１２（ｄ））。

【００３０】この金属層１５２の表面にアイランド部等
厚肉部を形成するためのパターンを備えたフォトレジス
ト層１５４を形成する（図１３（ａ））。金属層１５２
をマイナス極としてニッケル等のメッキを、アイランド
部として必要な厚みに成長するまで実行すると、アイラ
ンド部となる厚肉部１５６が形成されることになる（図
１３（ｂ））。

【００３１】ついで、全体を濃度２５ｗｔ％程度で温度
８０℃に維持されたＫＯＨの水溶液に浸漬する。これに
より二酸化珪素膜１５０で区画された窓１５８からシリ
コン単結晶基板１００が異方性エッチングを受ける。ボ
ロンが拡散された層は、ＫＯＨの水溶液に対しては耐久
性を有しているので、窓１５８が形成されている一方の
面からだけエッチングが進行する（図１３（ｃ））。

【００３２】このようにしてエッチングがボロン拡散層
１３８の境界領域まで進行した時点で、エッチング液か
ら引き上げ、二酸化珪素膜１５０を緩衝フッ酸溶液によ
り除去すると、ボロン拡散層１３８と金属層１５２によ
り構成された薄肉部、及び電鋳により形成された厚肉部
１５６を有する振動板と、流路を構成する通孔１６０が
形成されたスペーサとの一体物が完成する（図１３
（ｄ））。この実施例によればスペーサと同一の材料で
振動板の薄肉部が形成されているため、密着力不足や熱
膨張率の差に起因するスペーサと振動板との剥離等がな
く、耐久性の高いインクジェット式記録ヘッドを実現す
ることができる。

【００３３】なお、上述の実施例においてはボロン拡散
層１３８を実質的に振動板の薄肉部として使用している
が、ボロン拡散層を薄くする場合には、補強のために樹
脂層を形成するようにしてもよい。すなわち、前述の工
程（図１２（ｃ））により所定厚、例えば０．１乃至
０．５μｍ程度のボロン拡散層１６２の形成が終了した
段階で、化学的気相成長法やコーテング法により、厚さ
３μｍ程度の樹脂膜、例えばポリイミド膜１６４を形成
する（図１４（ａ））。

【００３４】この樹脂膜１６４の表面に金属層１６６を
形成し、また流路となる通孔の窓１５８を区画する二酸
化珪素膜１５０を形成する（図１４（ｂ））。そして金
属層１６６の表面にアイランド部等厚肉部を形成するた
めのパターンをフォトレジスト層１６７により形成する
（図１４（ｃ））。金属層１６６を一方のマイナス極と
してニッケル等のメッキを、アイランド部として必要な
厚みに成長するまで実行すると、アイランド部となる厚
肉部１６８が形成される。そして二酸化珪素のパターン
１５０を用いて異方性エッチングを実行し、エッチング
がボロン拡散層１６２まで進行した時点で、エッチング
液から引き上げ、二酸化珪素膜１５０を緩衝フッ酸溶液
により除去すると、ボロン拡散層１６２、樹脂膜１６４
と金属層１６６により構成された薄肉部と厚肉部１６８
を有する振動板と、流路を構成する通孔１６０が形成さ
れたスペーサとの一体物が完成する（図１４（ｄ））。

【００３５】この実施例によれば、振動板の薄肉部をス
ペーサと同一の材料に加えて樹脂を複合化しているた
め、振動板としての柔軟性を向上できる一方、ボロン拡
散シリコン層により樹脂が吸液して膨潤するのを防止す
ることができる。

【００３６】なお、上述の実施例では厚肉部を形成する
ための電極として機能する金属層１５２、１６６をも振
動板として機能させるようにしているが、必要に応じて
この膜だけをエッチングにより選択的に除去してもよ
い。これら金属層１５２、１６６は厚さ１００ｎｍと極
めて薄いため、これを除去するためのエッチングを実施
してもアイランド部等他の金属部のサイズは実質的に変
化することがない。

【００３７】また、上述の実施例においてはアイランド
部を形成してからシリコン単結晶基板の異方性エッチン
グを実行するようにしていたが、異方性エッチングによ
りシリコン単結晶基板に通孔を形成してからアイランド
部を形成するようにしてもよい。また、ボロン拡散シリ
コン層に代えて、熱酸化による二酸化珪素膜と樹脂との
２層の複合振動板、または薄いボロン拡散層や二酸化珪
素膜を最終的にエッチング除去した樹脂材だけの振動板
とすることも可能である。

【００３８】図１５は、本発明の第３の実施例を示すも
のであって、図において符号１００は、結晶方位（１１
０）有し、圧力発生室の厚みを確保するに必要な厚み、
例えば２２０μｍのシリコン単結晶基板で、少なくとも
異方性エッチングを行う側の面全体には、水蒸気を含む
酸素雰囲気下で、1000℃で４時間程度加熱する、いわゆ
る熱酸化法などによりシリコンの酸化膜（ＳiＯ₂）１７
０が、後述するシリコンエッチング工程における保護膜
として機能する程度の厚み、例えば１μｍに形成されて
いる（図１５（ａ））。

【００３９】窒素の化学的気相成長法により窒化を行わ
ない側に二酸化珪素１７２により異方性エッチングの保
護パターンを形成する（図１５（ｂ））。この基板を窒
素雰囲気によりプラズマ化学的気相成長法により振動板
の薄肉部として機能できる程度の厚みを備えた窒化珪素
（Ｓｉ₃Ｎ₂）の層１７４を形成する（図１５（ｃ））。
ついで前述したのと同様の工程により異方性エッチング
を実行すると、異方性エッチングは窒化珪素層１７４で
停止するので、流路となる通孔１７６が形成される（図
１５（ｄ））。

【００４０】異方性エッチングが終了した段階で、窒化
珪素層１７４の表面に、アイランド部として機能する程
度の厚み、例えば２０μｍの感光性樹脂１７８を塗布し
て（図１６（ａ））、アイランド部等厚肉部とすべき領
域に一致するパターンを露光する。これにより、露光を
受けた領域、つまり厚肉部１７８となる領域の感光性樹
脂が硬化（図１６（ｂ））する。これを現像処理するこ
とにより未露光領域が除去され、アイランド部１８０が
形成される（図１６（ｃ））。なお、必要に応じて硬化
処理を行う。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
シリコン単結晶の異方性エッチングに使用するエッチン
グ液に耐久性を有する耐エッチング層が一方の面に形成
された結晶方位（１１０）を有するシリコン単結晶基板
を、異方性エッチングにより圧力発生室、インク供給
口、及びリザーバとなる通孔を形成した流路形成部材
と、圧力発生室に一致したピッチでノズル開口が穿設さ
れたノズルプレートとを接合し、隣接する前記圧力発生
室、インク供給口を区画する領域のシリコン単結晶基板
は、ノズル開口側で連続し、またリザーバが自由端とな
るように切り離されており、耐エッチング層は、前記圧
力発生室に対向する領域に厚肉部からなるアイランド部
が形成されて振動板として機能させるようにしたので、
耐エッチング層によりエッチング量を機械的に管理でき
て、エッチングプロセスの管理が簡素化できるばかりで
なく。流路の寸法精度が高く、また振動板とスペーサが
接着剤レスで、しかもノズルプレートを接合するだけで
流路構成部材を構成できるため、製造工程の簡素化と、
接着剤の流路への流れ込みを少なくできて、印字品質の
高い記録ヘッドを実現することができる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるインクジェット式記録ヘッ
ドの一実施例を示す組み立て分解図である。

【図２】同上装置における対向するノズル開口列近傍の
構造を示す断面図である。

【図３】同上装置におけるスペーサの構造をノズル開口
列が２列の場合に例を採って示す上面図である。

【図４】同上装置のおける振動板の構造をノズル開口列
が２列の場合に例を採って示す斜視図である。

【図５】圧力室を形成するスペーサの通孔の構造を示す
図である。

【図６】ノズルプレートの一部を除去して流路の構成を
示す図である。

【図７】ノズル開口列を２列対向させて配置した場合の
ノズル開口近傍の構造を示す断面図である。

【図８】上述した振動板とスペーサの一体物の製造方法
の第１実施例の前半の工程を示す説明図である。

【図９】第１実施例の後半の工程を示す説明図である。

【図１０】本発明の製造方法の第１実施例の工程を入れ
替えた変形例を示す説明図である。

【図１１】上述した振動板とスペーサの一体物の製造方
法の第２実施例の前半の工程を示す説明図である。

【図１２】第２実施例の中盤の工程を示す説明図であ
る。

【図１３】第２実施例の後半の工程を示す説明図であ
る。

【図１４】第２実施例の工程を変えた変形例を示す図で
ある。

【図１５】第３実施例の前半の工程を示す図である。

【図１６】第３実施例の後半の工程を示す図である。

【符号の説明】

１ノズルプレート２、３ノズル開口４、５ノズル開口列６スペーサ８振動板１２、１３圧力発生室１７、１８インク供給口３１圧電振動子ユニット３３圧電振動子５０基台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン単結晶の異方性エッチングに使
用するエッチング液に耐久性を有する耐エッチング層が
一方の面に形成された結晶方位（１１０）を有するシリ
コン単結晶基板を、異方性エッチングにより圧力発生
室、インク供給口、及びリザーバとなる通孔を形成した
流路形成部材と、前記圧力発生室に一致したピッチでノ
ズル開口が穿設されたノズルプレートとを接合するとと
もに、前記圧力発生室を膨張収縮させる圧電振動子を備
え、隣接する前記圧力発生室、インク供給口を区画する領域
の前記シリコン単結晶基板は、前記ノズル開口側で連続
し、また前記リザーバが自由端となるように切り離され
ており、前記耐エッチング層は、前記圧力発生室に対向する領域
に厚肉部からなるアイランド部が形成されて振動板とし
て機能するインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】前記耐エッチング層は、前記シリコン単
結晶基板の一方の面に形成された金属層である請求項１
のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】前記耐エッチング層は、樹脂膜である請
求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】前記耐エッチング層は、前記シリコン単
結晶基板の一方の面にボロンをドープして形成されたボ
ロンドープ層である請求項１のインクジェット式記録ヘ
ッド。
【請求項５】前記耐エッチング層は、ボロンドープ層
と樹脂層の複合層である請求項１のインクジェット式記
録ヘッド。
【請求項６】前記耐エッチング層は、窒素のプラズマ
化学的気相成長法により形成された窒化珪素である請求
項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】前記圧力発生室を形成する通孔は、前記
シリコン単結晶基板の表面に対して垂直な結晶方位（１
１１）の面と、ノズルプレート側に開く結晶方位（１１
１）の斜面とで区画されており、前記斜面に覆われる領
域に前記ノズルプレートのノズル開口が存在するように
位置が設定されている請求項１のインクジェット式記録
ヘッド。
【請求項８】前記振動板は、前記ノズル開口が対向す
る前記斜面に当接する領域が、前記アイランド部と同一
の厚みを有する厚肉部を有し、前記斜面よりも圧力発生
室側に突出している請求項７のインクジェット式記録ヘ
ッド。
【請求項９】前記厚肉部は、メッキ法により形成され
ている請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】前記厚肉部は、感光性樹脂により形成
されている請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１１】圧力発生室として必要な厚みを有し、
結晶方位（１１０）を有するシリコン単結晶基板の一方
の面に耐エッチング層を、また他方の面に二酸化珪素に
より流路パターンを形成する工程と前記シリコン単結晶
基板を異方性エッチングする工程と、前記耐エッチング層の表面に圧力発生室に一致してアイ
ランド部を形成する工程と前記エッチングにより形成さ
れた通孔の開口側にノズルプレートを接合する工程と、とからなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】圧力発生室として必要な厚みを有し、
結晶方位（１１０）を有するシリコン単結晶基板の一方
の面に耐エッチング層を、また他方の面に二酸化珪素に
より流路パターンを形成する工程と前記耐エッチング層
の表面に圧力発生室に一致してアイランド部を形成する
工程と前記シリコン単結晶基板を異方性エッチングする
工程と、前記エッチングにより形成された通孔の開口側にノズル
プレートを接合する工程と、とからなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。