JP2008207493A - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの高密度化を可能にし、かつクロストーク防止に十分なリザーバ体積の確保を可能としながらも、製造コストの低減が可能な液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】複数のノズル孔と、ノズル孔の各々に連通し、内部に圧力を発生させて各ノズル孔より液滴を吐出するキャビティ１２となる複数のキャビティ用凹部１２ａと、キャビティ用凹部１２ａと同一面側に形成され、キャビティ用凹部１２ａに供給する液滴を溜めるリザーバ１３となるリザーバ用凹部１３ａと、各キャビティ１２と前記リザーバ１３とを連通する複数のオリフィスとが形成された流路基板１と、流路基板１に接合され、流路基板１のキャビティ１２内に圧力を発生させる振動板２１を有する振動板基板２と、振動板２１を変形させてキャビティ１２内に圧力変化を与えるアクチュエータとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置に関するものである。

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で、上記ノズル孔に連通する圧力室（キャビティ）、リザーバ等のインク流路が形成された流路基板とを備え、キャビティの底面に形成された振動板を駆動手段により変位させ、キャビティに圧力を加えることにより、インク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用する方式等がある。

近年、インクジェットヘッドは、高速印字に対応するため多ノズル化が進んでおり、また高解像度化の要求から微小な駆動機構（アクチュエータ）が求められている。駆動機構が小型化され、高密度化されると、インクを吐出するノズルごとに設けられたキャビティの隔壁が薄くなり、隔壁の剛性が低くなるため、１つのキャビティのインクが吐出されたときに隣接するキャビティが影響を受けるという、いわゆるクロストークの問題があった。このようなクロストークの問題は、キャビティの圧力がリザーバを介して他のキャビティに加わることによっても発生する。このようなクロストークを防止するために、従来のインクジェットヘッドでは、リザーバを、キャビティが形成される流路基板とは別に独立して設け、リザーバの体積を大きく確保することで対応していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１０３１６７号公報（図１）

しかしながら、上記従来のインクジェットヘッドでは、リザーバ基板を設けることによりリザーバ体積を確保できる利点があるものの、部品点数が多くなるため、部材費と組立コストの増加を招くという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、ノズルの高密度化を可能にし、かつクロストーク防止に十分なリザーバ体積の確保を可能としながらも、製造コストの低減が可能な液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置を得ることを目的とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔と、ノズル孔の各々に連通し、内部に圧力を発生させて各ノズル孔より液滴を吐出するキャビティとなる複数のキャビティ用凹部と、キャビティ用凹部と同一面側に形成され、キャビティ用凹部に供給する液滴を溜めるリザーバとなるリザーバ用凹部と、各キャビティとリザーバとを連通する複数のオリフィスとが形成された流路基板と、流路基板に接合され、流路基板のキャビティ内に圧力を発生させる振動板を有する振動板基板と、振動板を変形させてキャビティ内に圧力変化を与えるアクチュエータとを備えたものである。
このように、ノズル孔とキャビティとリザーバとを１枚の流路基板に形成するようにしたので、部材費と組立コストを低減することが可能となる。
また、キャビティと振動板とを別々の基板で形成した構造であるので、キャビティの底面を振動板とした従来構造のように、キャビティの深さと振動板の厚み寸法に制約されることなく、キャビティを形成する基板、すなわち流路基板の厚みを自由に選択することができる。このため、十分な厚さの基板を流路基板として選択することで、吐出に最適なキャビティの深さを確保しながら、クロストーク防止に十分なリザーバ体積も確保することが可能となる。その結果、ノズルの高密度化が可能で、且つインク吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好なインクジェットヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、アクチュエータを、振動板の流路基板とは反対側の面に形成した圧電素子に電圧を印加して、圧電素子の変形により振動板を変形させる圧電アクチュエータとしたものである。
これにより、高精度なインク滴制御と高出力な吐出エネルギーを併せ持つインクジェットヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、アクチュエータを、振動板と振動板に一定距離を隔てた電極との間に電圧を印加して静電気力を発生させ、その静電気力を利用して振動板を変形させる静電アクチュエータとしたものである。
これにより、高密度で多数のノズルを有する安価なインクジェットヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル孔が、流路基板の振動板基板との接合面から反対側の面に向かって段階的または徐々に小さくなるように形成されているものである。
これにより、ノズル長が長くなることによる流路抵抗の増加を抑制することが可能となる。また、吐出方向に向かってノズル径が小さくなるので、整流作用によりインク吐出方向の直進性を高める効果もある。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ用凹部の深さが、キャビティ用凹部の深さよりも深いものである。
これにより、リザーバの体積を十分に確保することができ、駆動による圧力変動を効率良く吸収することが可能となる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、オリフィスの深さがキャビティ用凹部の深さと同じであり、オリフィスの幅がキャビティ用凹部の幅よりも小さいものである。
これにより、キャビティを形成する工程でオリフィスも同時に加工することができ、工程数を削減することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、ノズル孔とキャビティとリザーバとオリフィスとを流路基板基材に形成する際には、それぞれに対応した開口パターンの全てが形成された一つのマスク部材を用いて、流路基板基材を片面側からドライエッチングすることにより形成するものである。
これにより、各部位（ノズル孔、キャビティ、オリフィス及びリザーバ）の位置合わせ精度および形状精度を向上させることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、ノズル孔とキャビティとリザーバの一部とオリフィスとを流路基板基材に形成する際には、それぞれに対応した開口パターンの全てが形成された一つのマスク部材を用いて、流路基板基材を片面側からドライエッチングすることにより形成し、その後、前記と同一の片面側からマスク部材とは別のマスク部材を用いたウェットエッチングによりリザーバの残部を形成するものである。
このように、エッチング量の多いリザーバを形成するに際し、ドライエッチングとウェットエッチングとを併用して形成するようにしたので、高スループットでリザーバを形成することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、流路基板基材にエッチングを行う際に用いるマスク部材を熱酸化膜としたものである。
このように、マスク部材として熱酸化膜を用いるようにしたため、緻密で均一性の良好なマスクを良好なスループットで形成できる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、流路基板基材にリザーバの残部をウェットエッチングにより形成する際に用いるマスク部材が、リザーバに対応する部分に開口が形成されたものであり、その開口を形成する際には、ノズル孔とキャビティとリザーバの一部とオリフィスを形成した流路基板基材の全面に熱酸化膜を形成した後、リザーバに対応する部分が開口したマスク基板を流路基板基材のリザーバ形成面側に密着させ、熱酸化膜をドライエッチングすることにより形成するものである。
これにより、流路基板基材全体に形成された熱酸化膜のうち、リザーバが途中まで形成されて凹状となった部分の底面部分の熱酸化膜から、リザーバに対応する部分だけを的確に除去することが可能である。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、熱酸化膜のドライエッチングにＲＩＥを用いるものである。
このＲＩＥの良好な直進性により、マスク基板から一定の距離がある凹部底面の熱酸化膜を正確に開口することができる。

本発明に係る液滴吐出装置は、上記の何れかの液滴吐出ヘッドを搭載するものである。
これにより、液滴吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることができる。

以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの実施の形態について説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型のインクジェットヘッドについて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、図１及び図２には、アクチュエータ（駆動手段）が圧電駆動方式のインクジェットヘッドを示しているが、圧電駆動方式に限られず、静電駆動方式等、その他の駆動方式であってもよい。

図１、図２において、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、流路基板１と、振動板基板２とで構成されている。以下、各基板の構成について詳述する。

流路基板１は、例えば厚さ３００μｍ、面方位（１００）の単結晶シリコン基板で構成されている。流路基板１には、複数のノズル孔１１が所定のピッチで垂直に貫通形成されている。また、ノズル列１１は複数列とすることもある。各ノズル孔１１は、振動板基板２との接合面から反対側の面に向かって段階的または徐々に小さくなるように形成されている。本例では、段階的に小さくなるように形成されており、径の小さい孔から順に、第１ノズル孔１１ａ、第２ノズル孔１１ｂ、第３ノズル孔１１ｃの３段構成となっている。このように構成することで、ノズル長が長くなることによる流路抵抗の増加を抑制する効果がある。また、吐出口に向かってノズル径が小さくなるので、整流作用によりインク吐出方向の直進性を高める効果もある。

また、流路基板１において、振動板基板２との接合面には、各ノズル孔１１に独立して連通し、内部に圧力を発生させて各ノズル孔１１よりインクを吐出するキャビティ１２となるキャビティ用凹部１２ａと、各キャビティ１２に供給するインクを溜めるリザーバ１３となるリザーバ用凹部１３ａと、各キャビティ１２とリザーバ１３とを連通する複数のオリフィス１４とが形成されている。なお、オリフィス１４の幅は、流路抵抗を調整するため、キャビティ用凹部１２ａの幅よりも小さく形成されている。

振動板基板２は、例えば厚さ３０μｍのステンレスで構成されている。振動板基板２においてキャビティ１２と対向する部分が振動板２１となっており、振動板２１のキャビティ１２と反対側の面には圧電素子２２が形成されている。圧電素子２２は、例えばピエゾ素子などからなる圧電体膜（ＰＺＴ）２３の両面に、上電極膜２４及び下電極膜２５が形成された構成を有している。本実施形態では、下電極膜２５を圧電素子２２の共通電極とし、上電極膜２４を圧電素子２２の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子２２と当該圧電素子２２の駆動により変位が生じる振動板２１とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

また、振動板基板２には、外部のインクカートリッジ（図示せず）内のインクを流路基板１のリザーバ１３に供給するためのインク供給孔２６が貫通形成されている。

ここで、上記のように構成されたインクジェットヘッド１０の動作について説明する。
インクジェットヘッド１０には、外部のインクカートリッジ（図示せず）内のインクがインク供給孔２６を通じてリザーバ１３内に供給され、さらにインクは個々のオリフィス１４からそれぞれのキャビティ１２を経て、ノズル孔１１の先端まで満たされている。なお、このインクジェットヘッド１０の動作を制御するためのドライバＩＣ等の駆動制御回路（図示せず）が、圧電素子２２の各個別電極となる上電極膜２４と共通電極となる下電極膜２５との間に接続されている。

したがって、この駆動制御回路により圧電素子２２に駆動信号（パルス電圧）を印加すると、下電極膜２５、圧電体膜及び振動板２１がたわみ変形し、キャビティ１２内の圧力が高まり、ノズル孔１１からインク滴が吐出する。

本実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０によれば、ノズル孔１１とキャビティ１２とリザーバ１３とを１枚の流路基板１に形成するようにしたので、部材費と組立コストを低減することが可能となる。

また、キャビティ１２と振動板２１とを別々の基板で形成した構造であるので、キャビティ１２の底面を振動板２１とした従来構造のように、キャビティ１２の深さと振動板２１の厚み寸法に制約されることなく、キャビティ１２を形成する基板、すなわち流路基板１の厚みを自由に選択することができる。このため、十分な厚さの基板を流路基板１として選択することで、吐出に最適なキャビティ１２の深さを確保しながら、クロストーク防止に十分なリザーバ体積も確保することが可能となる。その結果、ノズルの高密度化が可能で、且つインク吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好なインクジェットヘッドを得ることができる。

また、十分なリザーバ体積を確保するにあたり、本実施の形態１では上述したようにキャビティ１２と振動板２１とを別々の基板で形成したヘッド構造としたことに加え、リザーバ用凹部１３ａの深さを、キャビティ用凹部１２ａの深さよりも深く形成するようにしたため、駆動による圧力変動を効率良く吸収することが可能となっている。

また、実施の形態１のインクジェットヘッド１０では、圧電駆動式を採用したので、高精度なインク滴制御と高出力な吐出エネルギーを併せ持つインクジェットヘッドを得ることができる。

また、ノズル孔１１を、吐出方向の先端に向かうにしたがって段階的に又は徐々に小さくなるように形成し、ノズル孔１１に対するインクの入口径を出口径よりも大きく形成したため、ノズル長が長くなることによる流路抵抗の増加を抑制することが可能となる。また、吐出方向に向かってノズル径が小さくなるので、整流作用によりインク吐出方向の直進性を高める効果もある。

次に、実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０の製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。なお、以下において示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値はあくまでも一例を示すものであり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。ここでは、流路基板１の製造方法について説明し、圧電素子２２を有する振動板基板２の製造方法については従来公知の方法を用いることができるため、ここではその説明を省略する。

（ａ）厚さ３００μｍ、面方位（１００）の単結晶シリコン基板から構成される流路基板基材１００を用意し、この流路基板基材１００の外面に厚さ２．８μｍの熱酸化膜１０１を形成する。そして、振動板基板２と接着する側の面Ａの熱酸化膜１０１に、第１ノズル孔１１ａ、第２ノズル孔１１ｂ、第３ノズル孔１１ｃ、キャビティ１２、オリフィス１４、リザーバ１３になるそれぞれの部分１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１２、１１４、１１３を、フォトリソグラフィー法により開口する。このとき、Ａ面における各部分１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１２、１１４、１１３の熱酸化膜１０１の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
第１ノズル孔１１ａになる部分１１１ａ＝０＜第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂ＜第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃ＝リザーバ１３になる部分１１３＜キャビティ１２になる部分１１２＝オリフィス１４になる部分１１４

（ｂ）次に、Ａ面の第１ノズル孔１１ａになる部分１１１ａを、ＩＣＰで１００μｍ程、ドライエッチングする。
（ｃ）次に、熱酸化膜１０１を適量エッチング除去して、第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂを開口させ、ＩＣＰを用いたドライエッチングで第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂを５０μｍ程エッチングする。

（ｄ）次に、熱酸化膜１０１を適量エッチング除去して、第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃ及びリザーバ１３になる部分１１３を開口させ、ＩＣＰを用いたドライエッチングで第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃ及びリザーバ１３になる部分１１３を１７０μｍ程エッチングする。
（ｅ）そして、熱酸化膜１０１を適量エッチング除去して、キャビティ１２になる部分１１２及びオリフィス１４になる部分１１４を開口させ、ＩＣＰを用いたドライエッチングでキャビティ１２になる部分１１２及びオリフィス１４になる部分１１４を８０μｍ程エッチングする。このとき、リザーバ１３になる部分１１３も同様にエッチングされ、キャビティ用凹部１２ａ、オリフィス１４及びリザーバ用凹部１３ａがそれぞれ所望の深さに形成される。また、第１ノズル孔１１ａになる部分１１１ａ、第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂ及び第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃも同様にドライエッチングされ、流路基板基材１００を貫通してノズル孔１１が形成される。
（ｆ）そして、熱酸化膜１０１を除去した後に、再度、厚さ０．１μｍの熱酸化膜１２０をインク保護膜として形成する。
以上により流路基板１が作製される。

このように作製された流路基板１に、圧電素子２２及びインク供給孔２６が形成された振動板基板２を接着剤により接着し、インクジェットヘッド１０が作製される。

以上のように、実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０の製造方法では、ノズル孔１１、キャビティ１２、オリフィス１４及びリザーバ１３を振動板基板２との接合面側に設け、流路基板１の全ての加工を前記接合面側からの片面加工で完了させることができるため、歩留まりと生産性を向上することができる。

また、流路基板基材１００に各部位（ノズル孔１１、キャビティ１２、オリフィス１４及びリザーバ１３）を形成する際には、その各部位（ノズル孔１１、キャビティ１２、オリフィス１４及びリザーバ１３）のそれぞれに対応した開口パターンの全てが形成された一つのマスク部材（熱酸化膜１０１）を用いた片面ドライエッチングで形成するようにしたので、各部位を形成する度に、その部位に対応したマスク部材を形成し直す方法に比べて、各部位の位置合わせ精度および形状精度を向上させることができる。

また、流路基板１の各部位の全てをドライエッチングで形成するため、各部位を高精度に形成できる。

また、流路基板基材１００に各部位を形成する際に用いるマスク部材として熱酸化膜１０１を用いるようにしたため、緻密で均一性の良好なマスクを良好なスループットで形成できる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図６は、図５に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。なお、実施の形態１と同一部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態２に係るインクジェットヘッド２００は、アクチュエータ（駆動手段）を静電駆動方式とするとともに、流路基板１のリザーバ１３部分の製造を、実施の形態１ではドライエッチングのみで形成していたのに代えて、実施の形態２ではドライエッチングとウェットエッチングの両方を用いて形成するようにしたものである。

本実施の形態２のインクジェットヘッド２００は、上述したように静電駆動方式のもので、実施の形態１において振動板基板２に設けられていた圧電素子２２は削除されている。また、振動板基板２の少なくとも電極基板３側の面には、例えばＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）を原料としたプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法)によるＳｉＯ₂膜からなる絶縁膜が、例えば０．１μｍの厚さで形成されている（図示せず）。この絶縁膜は、インクジェットヘッド１０の駆動時における絶縁破壊や短絡を防止するために設けられている。

また、振動板基板２の流路基板１と反対側の面には、電極基板３が接合されている。電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス材から作製されている。電極基板３には、振動板基板２の各振動板２１に対向する表面の位置に、それぞれ電極用凹部３１が設けられている。各電極用凹部３１は、エッチングにより約０．３μｍの深さで形成されている。そして、各電極用凹部３１の底面には、一般に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３２が、例えば０．１μｍの厚さでスパッタにより形成されている。したがって、振動板２１と個別電極３２との間に形成されるギャップＧ（空隙）は、この電極用凹部３１の深さ、個別電極３２および振動板２１を覆う絶縁膜の厚さにより決まることになる。このギャップＧは、インクジェットヘッド２００の吐出特性に大きく影響する。本実施の形態２の場合、ギャップＧは、０．２μｍとなっている。このギャップＧの開放端部は、エポキシ接着剤等からなる封止材３３により気密に封止されている。これにより、異物や湿気等がギャップＧに侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド２００の信頼性を高く保持することができる。
なお、個別電極３２の材料はＩＴＯに限定するものではなく、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）あるいは金、銅等の金属を用いてもよい。しかし、ＩＴＯは透明であるので振動板２１の当接具合の確認が行いやすいことなどの理由から、一般にはＩＴＯが用いられている。
また、ここでは、振動板２１と、振動板２１に一定距離（ギャップＧ）を隔てて対向配置された個別電極３２とで静電アクチュエータが構成されており、振動板２１と個別電極３２との間に電圧を印加することにより発生する静電気力によって振動板２１を変位させるようにしている。

また、電極基板３には、インクカートリッジ（図示せず）に接続されるインク供給孔３４が設けられている。インク供給孔３４は、振動板基板２に設けられたインク供給孔２６を通じてリザーバ１３に連通している。

ここで、上記のように構成されたインクジェットヘッド２００の動作について説明する。
インクジェットヘッド２００には、外部のインクカートリッジ（図示せず）内のインクがインク供給孔３４、２６を通じてリザーバ１３内に供給され、さらにインクは個々のオリフィス１４からそれぞれのキャビティ１２を経て、ノズル孔１１の先端まで満たされている。なお、このインクジェットヘッド１０の動作を制御するためのドライバＩＣ等の駆動制御回路（図示せず）が、各個別電極３２と振動板基板２に設けられた共通電極（図示せず）との間に接続されている。

したがって、この駆動制御回路により個別電極３２に駆動信号（パルス電圧）を供給すると、個別電極３２には駆動制御回路からパルス電圧が印加され、個別電極３２をプラスに帯電させ、一方、これに対応する振動板２１はマイナスに帯電する。このとき、個別電極３２と振動板２１間に静電気力（クーロン力）が発生するため、この静電気力により振動板２１は個別電極３２側に引き寄せられて撓む。これによって、キャビティ１２の容積が増大する。次に、パルス電圧をオフにすると、上記静電気力がなくなり、振動板２１はその弾性力により元に戻り、その際、キャビティ１２の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により、キャビティ１２内のインクの一部がインク滴となってノズル孔１１から吐出される。

本実施の形態２に係るインクジェットヘッド２００によれば、上記実施の形態１と略同様の作用効果が得られるとともに、アクチュエータを静電アクチュエータとしたため、圧電アクチュエータを用いた場合に比べて微細化が容易で構造が単純などの点から、高密度で多数のノズルを有する安価なインクジェットヘッドを得ることができる。

次に、実施の形態２に係るインクジェットヘッド１０の製造方法について、図７及び図８を用いて説明する。なお、以下において示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値はあくまでも一例を示すものであり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。ここでは、流路基板１の製造方法について説明し、振動板基板２及び電極基板３の製造方法については従来公知の方法を用いることができるため、ここではその説明を省略する。

（ａ）厚さ３００μｍ、面方位（１００）の単結晶シリコン基板から構成される流路基板基材１００を用意し、この流路基板基材１００の外面に厚さ２．８μｍの熱酸化膜１０１を形成する。そして、振動板基板２と接着する側の面Ａの熱酸化膜１０１に、第１ノズル孔１１ａ、第２ノズル孔１１ｂ、第３ノズル孔１１ｃ、キャビティ１２、オリフィス１４、リザーバ１３になるそれぞれの部分１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１２、１１４、１１３を、フォトリソグラフィー法により開口する。このとき、Ａ面における各部分１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１２、１１４、１１３の熱酸化膜１０１の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
第１ノズル孔１１ａになる部分１１１ａ＝０＜第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂ＜第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃ＜キャビティ１２になる部分１１２＝オリフィス１４になる部分１１４＝リザーバ１３になる部分１１３

（ｂ）次に、Ａ面の第１ノズル孔１１ａになる部分１１１ａを、ＩＣＰで１００μｍ程、ドライエッチングする。
（ｃ）次に、熱酸化膜１０１を適量エッチング除去して、第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂを開口させ、ＩＣＰを用いたドライエッチングで第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂを５０μｍ程エッチングする。

（ｄ）次に、熱酸化膜１０１を適量エッチング除去して、第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃを開口させ、ＩＣＰを用いたドライエッチングで第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃを１７０μｍ程エッチングする。
（ｅ）そして、熱酸化膜１０１を適量エッチング除去して、キャビティ１２になる部分１１２、オリフィス１４になる部分１１４及びリザーバ１３になる部分１１３をそれぞれ開口させ、ＩＣＰを用いたドライエッチングで８０μｍ程エッチングする。これにより、キャビティ用凹部１２ａ及びオリフィス１４が所望の深さに形成される。リザーバ１３になる部分１１３については、まだ製造途中であり、ここではキャビティ１２及びオリフィス１４と同じ深さまで形成される。また、このとき、第１ノズル孔１１ａになる部分１１１ａ、第２ノズル孔１１ｂになる部分１１１ｂ及び第３ノズル孔１１ｃになる部分１１１ｃも同様にドライエッチングされ、流路基板基材１００を貫通してノズル孔１１が形成される。
（ｆ）そして、熱酸化膜１０１を除去した後に、再度、厚さ１．１μｍの熱酸化膜１２０を形成する。この熱酸化膜１２０は、次の（ｇ）の工程で、リザーバ１３の残部をウェットエッチングにより形成する際のマスク部材として用いられるものである。

（ｇ）次に、開口１３１が形成されたシリコン製のマスク基板１３０を流路基板基材１００のＡ面側に密着させ、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により熱酸化膜１２０をドライエッチングし、リザーバ１３に対応する部分に開口１４０を形成する。ここでのエッチングとしてドライエッチングを用いることにより、流路基板基材１００全体に形成された熱酸化膜１２０のうち、リザーバ１３が途中まで形成されて凹状となった部分の底面部分の熱酸化膜１２０から、リザーバ１３に対応する部分だけを的確に除去することが可能である。
（ｈ）次に、流路基板基材１００を２５％のＫＯＨ溶液によるウェットエッチングに浸漬し、リザーバ１３となる部分を１７０μｍ程度エッチングしてリザーバ１３となるリザーバ凹部１３ａを形成する。
（ｉ）そして、熱酸化膜１２０を除去した後に、再度、厚さ０．１μｍの熱酸化膜１４０をインク保護膜として形成する。
以上により流路基板１が作製される。

このように作製された流路基板１に、振動板基板２と電極基板３とが接合された接合基板を接着剤により接着することにより、インクジェットヘッド２００が作製される。

以上のように、実施の形態２に係るインクジェットヘッド１０の製造方法では、上記実施の形態１とほぼ同様の作用効果が得られるとともに、エッチング量の多いリザーバ１３を形成するに際し、キャビティ１２の深さまではキャビティ１２を製造する工程と同時にドライエッチングで形成し、リザーバ１３の残部についてはウェットエッチングで形成するようにしたので、実施の形態１に比べて効率良く高スループットでリザーバ１３を形成できる。

また、リザーバ１３の残部をウェットエッチングにより形成する際のマスク部材として熱酸化膜１２０を用いるようにしたため、緻密で均一性の良好なマスクを良好なスループットで形成できる。

上記の各実施の形態に係るインクジェットヘッド１０，２００は、図９に示されるインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、プリント配線基板製造装置にて製造する配線基板の配線部分の形成、生体液体の吐出（プロテインチップやＤＮＡチップの製造）など、様々な用途の液滴吐出装置に適用することができる。また、上記実施の形態１及び２のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）を備えた液滴吐出装置は、液滴吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置とすることができる。

実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。 図１のインクジェットヘッドの組立状態を示す断面図。 図１の流路基板の製造工程の断面図。 図３に続く流路基板の製造工程の断面図。 実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。 図５のインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図。 図５の流路基板の製造工程の断面図。 図７に続く流路基板の製造工程の断面図。 本発明に係るインクジェットプリンタを示す斜視図。

符号の説明

１ 流路基板、２ 振動板基板、１０ インクジェットヘッド、１１ ノズル孔、１２ キャビティ、１２ａ キャビティ用凹部、１３ リザーバ、１３ａ リザーバ用凹部、１４ オリフィス、２１ 振動板、２２ 圧電素子、３２ 個別電極、１００ 流路基板基材、１０１ 熱酸化膜、１２０ 熱酸化膜、１３１ 開口、２００ インクジェットヘッド。

Claims (12)

1. 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通し、内部に圧力を発生させて各ノズル孔より液滴を吐出するキャビティとなる複数のキャビティ用凹部と、該キャビティ用凹部と同一面側に形成され、キャビティ用凹部に供給する液滴を溜めるリザーバとなるリザーバ用凹部と、前記各キャビティと前記リザーバとを連通する複数のオリフィスとが形成された流路基板と、
   該流路基板に接合され、前記流路基板のキャビティ内に圧力を発生させる振動板を有する振動板基板と、
   前記振動板を変形させて前記キャビティ内に圧力変化を与えるアクチュエータと
   を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記アクチュエータは、前記振動板の前記流路基板とは反対側の面に形成した圧電素子に電圧を印加して、該圧電素子の変形により前記振動板を変形させる圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記アクチュエータは、前記振動板と該振動板に一定距離を隔てた電極との間に電圧を印加して静電気力を発生させ、その静電気力を利用して前記振動板を変形させる静電アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記ノズル孔は、前記流路基板の前記振動板基板との接合面から反対側の面に向かって段階的または徐々に小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記リザーバ用凹部の深さは、前記キャビティ用凹部の深さよりも深いことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記オリフィスの深さは、前記キャビティ用凹部と同じであり、前記オリフィスの幅は前記キャビティ用凹部よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記ノズル孔と前記キャビティと前記リザーバと前記オリフィスとを流路基板基材に形成する際には、それぞれに対応した開口パターンの全てが形成された一つのマスク部材を用いて、前記流路基板基材を片面側からドライエッチングすることにより形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記ノズル孔と前記キャビティと前記リザーバの一部と前記オリフィスとを流路基板基材に形成する際には、それぞれに対応した開口パターンの全てが形成された一つのマスク部材を用いて、前記流路基板基材を片面側からドライエッチングすることにより形成し、その後、前記と同一の片面側から前記マスク部材とは別のマスク部材を用いたウェットエッチングにより前記リザーバの残部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記流路基板基材にエッチングを行う際に用いるマスク部材が熱酸化膜であることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記流路基板基材に前記リザーバの残部をウェットエッチングにより形成する際に用いるマスク部材は、リザーバに対応する部分に開口が形成されたものであり、該開口を形成する際には、リザーバの一部を形成後の前記流路基板基材の全面に熱酸化膜を形成した後、リザーバに対応する部分が開口したマスク基板を前記流路基板基材のリザーバ形成面側に密着させ、前記熱酸化膜をドライエッチングすることにより形成することを特徴とする請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記熱酸化膜のドライエッチングにＲＩＥを用いることを特徴とする請求項１０記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載することを特徴とする液滴吐出装置。

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