JPH0280252A - インクジェットヘッド - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はインクジェットヘッドに関し、特にそのヘッド
を構成する基板と振動板とを陽（※接合してなるインク
ジ■ツ１〜ヘッドに関する。
を構成する基板と振動板とを陽（※接合してなるインク
ジ■ツ１〜ヘッドに関する。
１従来の技術］
第２図に既に提案されているオンデマント型ヘッドの一
例の構造断面図を示す。
例の構造断面図を示す。
図示したように基板１には、ノズル５、圧力室４、イン
ク供給路７、インク溜まり６に相当する溝か形成されて
おり、（辰動仮２を基板１に接合することによりそれぞ
れの機能を有する流路となる。
ク供給路７、インク溜まり６に相当する溝か形成されて
おり、（辰動仮２を基板１に接合することによりそれぞ
れの機能を有する流路となる。
また、゛振動板２の圧力室４に該当する部分には電気は
械変換素子３か接合されている。インク溜まり６は、外
部のインク供給系（図示Ｕず）に連通されている。
械変換素子３か接合されている。インク溜まり６は、外
部のインク供給系（図示Ｕず）に連通されている。
このようなインクジェットヘッドの動作原理を簡単に説
明すると、電気機械変換素子３に駆動信号を加えると電
気機械変換素子３は横方向に変形しようとするが、（辰
動板に拘束されているため圧力室４側に変形し、圧力室
４に圧力を発生させる。
明すると、電気機械変換素子３に駆動信号を加えると電
気機械変換素子３は横方向に変形しようとするが、（辰
動板に拘束されているため圧力室４側に変形し、圧力室
４に圧力を発生させる。
この圧力によりインクはノズル５より押し出されインク
滴８となって飛翔する。この時電気機械変換素子３は駆
動信号が切られており、元の状態に復帰し圧力室４は一
時的に負圧となって、インク溜まり６よりインク供給路
７を介してインクが圧力室４に流入し初期状態に戻る。
滴８となって飛翔する。この時電気機械変換素子３は駆
動信号が切られており、元の状態に復帰し圧力室４は一
時的に負圧となって、インク溜まり６よりインク供給路
７を介してインクが圧力室４に流入し初期状態に戻る。
この一連の動作を適宜行うことによりインク滴を飛翔さ
り、紙に転移させることによって印刷を行う。
り、紙に転移させることによって印刷を行う。
このようなインクジェットヘッドにおいては、直径５０
ｕｍから１００μｍの非常に小さなインク滴を飛翔させ
る必要があるため、ノズル５は幅５０μｍから１００μ
ｍ、深さ５０μｍの微細な溝とする必要があり、かつノ
ズル５に連通ずる圧力室４やインク供給路７、インク溜
まり６も精密な加工が要求される。通常は基板１は、ガ
ラスまたはシリコンを用い、７４１〜エツチングにより
前記流路を精密に形成する。また、振動板２を基板１に
接合する場合も、前記微細流路を形成するためにはみだ
しの出る可能性のある接着剤などは使用することができ
ず、拡散接合や陽極接合といつた直接接合法か用いられ
る。
ｕｍから１００μｍの非常に小さなインク滴を飛翔させ
る必要があるため、ノズル５は幅５０μｍから１００μ
ｍ、深さ５０μｍの微細な溝とする必要があり、かつノ
ズル５に連通ずる圧力室４やインク供給路７、インク溜
まり６も精密な加工が要求される。通常は基板１は、ガ
ラスまたはシリコンを用い、７４１〜エツチングにより
前記流路を精密に形成する。また、振動板２を基板１に
接合する場合も、前記微細流路を形成するためにはみだ
しの出る可能性のある接着剤などは使用することができ
ず、拡散接合や陽極接合といつた直接接合法か用いられ
る。
ここで、これら一連の流路形成方法について図を用いて
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第２図は、基板に流路を形成する一連の工程を示したも
のである。まず、第３図（ａ）のごとく、シリコン基板
１ａにエツチングマスクとなるシリコン窒化膜１０ａを
熱窒化もしくはＣＶＤで被着さける。次に、第３図（ｂ
）のようにフォトエツチングによって流路となるべき部
分のシリコン窒化膜を除去し、１１ａを形成する。次に
、第３図（Ｃ）のように第３図（ｂ）の工程で残したシ
リコン窒化膜１０ａをマスクとして、シリコン基板１ａ
をエツチングし流路５ａを形成する。
のである。まず、第３図（ａ）のごとく、シリコン基板
１ａにエツチングマスクとなるシリコン窒化膜１０ａを
熱窒化もしくはＣＶＤで被着さける。次に、第３図（ｂ
）のようにフォトエツチングによって流路となるべき部
分のシリコン窒化膜を除去し、１１ａを形成する。次に
、第３図（Ｃ）のように第３図（ｂ）の工程で残したシ
リコン窒化膜１０ａをマスクとして、シリコン基板１ａ
をエツチングし流路５ａを形成する。
次に、第３図（ｄ＞に示１ように前述のごとく形成され
た流路５ａは、シリコンが露出しているためアルカリ性
のインクによって腐蝕されたり、シリコンそのものは、
はつ水性であるためインクの流動か悪くなったり気泡を
かみやすくなったりするので、表面に保護膜を付ける必
要かあり基板１ａを熱酸化すると、シリコンの露出して
いる流路面のみにシリコン酸化膜１１ａが形成され前述
の保護膜となる。
た流路５ａは、シリコンが露出しているためアルカリ性
のインクによって腐蝕されたり、シリコンそのものは、
はつ水性であるためインクの流動か悪くなったり気泡を
かみやすくなったりするので、表面に保護膜を付ける必
要かあり基板１ａを熱酸化すると、シリコンの露出して
いる流路面のみにシリコン酸化膜１１ａが形成され前述
の保護膜となる。
第３図（ｅ）の工程では、最終的にガラスの振動板２を
陽極接合するとぎに、障害となるシリコン窒化膜１０ａ
を熱ｍ１ｌＱて除去する。この旧シリコン酸化膜１１ａ
は、熱燐酸では除去できないので、このまま流路５ａ内
壁に残る。最後に第３図（ｆ）に示すように、シリコン
基板１ａと振動板２８陽極接合法により接合して一体化
する。陽）※接合の具体的な方法としては、基板１ａと
振動板２を重ねた状態で４５０°Ｃに加熱し、このまま
の状態でシリコン基板１ａを陽極に、振動板２を陰（〜
として６００Ｖの電圧を加えると数分の間に接合が完了
する。この方法は、精密かつ微細な溝を有するインクジ
ェットヘッドのごときものには、接合面か強固なことと
接着剤を使用しないこと、精密な接合が簡単にできるこ
とで極めて有効な方法であるか、接合できる材質同志の
組み合わせがあり、−殻内には、無機の絶縁物に対して
もう一方の部材は金属あるいは半導体が用いられる。
陽極接合するとぎに、障害となるシリコン窒化膜１０ａ
を熱ｍ１ｌＱて除去する。この旧シリコン酸化膜１１ａ
は、熱燐酸では除去できないので、このまま流路５ａ内
壁に残る。最後に第３図（ｆ）に示すように、シリコン
基板１ａと振動板２８陽極接合法により接合して一体化
する。陽）※接合の具体的な方法としては、基板１ａと
振動板２を重ねた状態で４５０°Ｃに加熱し、このまま
の状態でシリコン基板１ａを陽極に、振動板２を陰（〜
として６００Ｖの電圧を加えると数分の間に接合が完了
する。この方法は、精密かつ微細な溝を有するインクジ
ェットヘッドのごときものには、接合面か強固なことと
接着剤を使用しないこと、精密な接合が簡単にできるこ
とで極めて有効な方法であるか、接合できる材質同志の
組み合わせがあり、−殻内には、無機の絶縁物に対して
もう一方の部材は金属あるいは半導体が用いられる。
１５テ明が解決しようとする問題点１
しかしながら、このため加工のしやすいシリコンを基板
として使用しても、マスク材として使用したシリコン窒
化膜を除去しなければならず、工程が煩雑であった。ざ
らにシリコンが流路に露出しているとアルカリ性インク
よりシリコンが腐蝕されたり、シリコンははつ水性であ
るためインクの流動に支障をきたし、このため基板に流
路をＩ）（１工した後で酸化皮膜等を付ける工程を入れ
る必要があり、ざらに工程が複雑化した。このような不
都合を回避する手段として、基板側をガラスとし、振動
板側をシリコンとしたものもあるか、振動板側の流路に
相当する部分には同様な酸化皮膜処理が必要であり、工
程の煩雑さについては同様であった。
として使用しても、マスク材として使用したシリコン窒
化膜を除去しなければならず、工程が煩雑であった。ざ
らにシリコンが流路に露出しているとアルカリ性インク
よりシリコンが腐蝕されたり、シリコンははつ水性であ
るためインクの流動に支障をきたし、このため基板に流
路をＩ）（１工した後で酸化皮膜等を付ける工程を入れ
る必要があり、ざらに工程が複雑化した。このような不
都合を回避する手段として、基板側をガラスとし、振動
板側をシリコンとしたものもあるか、振動板側の流路に
相当する部分には同様な酸化皮膜処理が必要であり、工
程の煩雑さについては同様であった。
本発明の目的は、上述の問題を解消し簡単な工程であり
ながら接合方法でもつと効果的な陽極接合を効果的に用
い、精密かつインクに対して良好な特性を有するインク
ジェットヘッドを提供することにある。
ながら接合方法でもつと効果的な陽極接合を効果的に用
い、精密かつインクに対して良好な特性を有するインク
ジェットヘッドを提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上述の目的を達成するためになされたちのて、
基板にインクの濡れ性のいい材料を用い、かつ基板ある
いは振動板に流路に相当する溝をエツチング加工する際
のマスクが、振動板あるいは基板と陽（水接合可能な材
料からなるようにしたことを特徴にするものである。
基板にインクの濡れ性のいい材料を用い、かつ基板ある
いは振動板に流路に相当する溝をエツチング加工する際
のマスクが、振動板あるいは基板と陽（水接合可能な材
料からなるようにしたことを特徴にするものである。
［作 用］
上述の手段は以下のように作用する。基板にガラス等の
インクに対して濡れ性のいい材料を用いた場合、基板に
流路を形成しても濡れ性は良好なままである。また、こ
のように濡れ性のいい材料は一般に無殿の絶縁物である
が、このような材質を流路形成のために数十ミクロンの
深さまでエツチングづるためには、有機物系のレジスト
マスクではエツチング液に耐えられないため、基板のエ
ツチング液に耐えられる耐蝕皮膜を基板に被着ざぜ、流
路に相当する部分の皮膜を蝕刻して取り去り、マスクを
形成した上で基板のエツチングを行えばよい。
インクに対して濡れ性のいい材料を用いた場合、基板に
流路を形成しても濡れ性は良好なままである。また、こ
のように濡れ性のいい材料は一般に無殿の絶縁物である
が、このような材質を流路形成のために数十ミクロンの
深さまでエツチングづるためには、有機物系のレジスト
マスクではエツチング液に耐えられないため、基板のエ
ツチング液に耐えられる耐蝕皮膜を基板に被着ざぜ、流
路に相当する部分の皮膜を蝕刻して取り去り、マスクを
形成した上で基板のエツチングを行えばよい。
このときマスクとなるべき耐蝕皮膜を振動板の材オ′ミ
１と陽（へ接合可能な材質にしておけば、エツチング■
４に用いたマスクかそのまま今度はｍ’ＩｆＡ接合材と
して作用し、簡単に振動板との接合が可能となる。
１と陽（へ接合可能な材質にしておけば、エツチング■
４に用いたマスクかそのまま今度はｍ’ＩｆＡ接合材と
して作用し、簡単に振動板との接合が可能となる。
［実施例］
第１図を用いてその実施例を示す。第１図（ａ＞におい
て、流路溝が形成される基板１ｂに耐蝕皮ｊ模１０ｂを
被着さぜる。基板１の材料としては、硼珪酸ガラスを用
いる。耐蝕皮膜としては、多結晶シリコン、またはア［
シフ１スシリ］ンか適当であり、油化は低圧ＣＶＤ、後
者はプラズマＣＶＤを用いて被着ざぜることかできる。
て、流路溝が形成される基板１ｂに耐蝕皮ｊ模１０ｂを
被着さぜる。基板１の材料としては、硼珪酸ガラスを用
いる。耐蝕皮膜としては、多結晶シリコン、またはア［
シフ１スシリ］ンか適当であり、油化は低圧ＣＶＤ、後
者はプラズマＣＶＤを用いて被着ざぜることかできる。
尚、耐蝕皮膜の厚さは０．３μから１μかｊ箇当である
。
。
この耐蝕皮１１Ｓｌ！１０ｂに対してフォ１〜レジスト
法を用い、流路に相当する部分以外を７４１〜レジスト
でマスキングし、プラズマエツチングて流路相当部１１
ｂの耐蝕皮膜１０ｂを除去する。次に、第１図（Ｃ）に
示すように流路５ｂを形成すへく基板１ｂのエツチング
を行う。基板の材質は、硼珪酸ガラスであるからエツチ
ング液としては、沸化水累酸が適当である。沸化水素酸
単独では、多結晶シリコンやアモルファスシリコンをほ
とんど浸さないため、耐蝕皮膜に覆われない流路相当部
１１ｂのみがエツチングされて、流路５ｂが形成される
。最後に第４図のごとく、硼珪酸ガラスの（辰動仮２を
耐蝕皮膜１０ｂが被着されたままの基板１ｂの上に重ね
て、４５０’Ｃに加熱し基板１を陽極、振動板２を陰極
として６００Ｖがら１０００ｖの直流電圧を加えると数
分で陽極接合が完了する。
法を用い、流路に相当する部分以外を７４１〜レジスト
でマスキングし、プラズマエツチングて流路相当部１１
ｂの耐蝕皮膜１０ｂを除去する。次に、第１図（Ｃ）に
示すように流路５ｂを形成すへく基板１ｂのエツチング
を行う。基板の材質は、硼珪酸ガラスであるからエツチ
ング液としては、沸化水累酸が適当である。沸化水素酸
単独では、多結晶シリコンやアモルファスシリコンをほ
とんど浸さないため、耐蝕皮膜に覆われない流路相当部
１１ｂのみがエツチングされて、流路５ｂが形成される
。最後に第４図のごとく、硼珪酸ガラスの（辰動仮２を
耐蝕皮膜１０ｂが被着されたままの基板１ｂの上に重ね
て、４５０’Ｃに加熱し基板１を陽極、振動板２を陰極
として６００Ｖがら１０００ｖの直流電圧を加えると数
分で陽極接合が完了する。
ここまで終了すると、インクジェットヘッドの流路はす
べて形成されたことになるので、この状態で振動板上の
圧力室に当たる部分に電極を形成し、その上に電気機械
変換素子を接着することによってインクジェットヘッド
が完成する。
べて形成されたことになるので、この状態で振動板上の
圧力室に当たる部分に電極を形成し、その上に電気機械
変換素子を接着することによってインクジェットヘッド
が完成する。
このような方法で作成したインクジェットヘッドは、流
路内面がすべて親水性のガラス面で構成されているので
インクの流動性がよく、流路内に気泡を抱き込むことが
少なく、流路の精度が極めＣよく保たれるので、烏好な
噴射特性か得られる。
路内面がすべて親水性のガラス面で構成されているので
インクの流動性がよく、流路内に気泡を抱き込むことが
少なく、流路の精度が極めＣよく保たれるので、烏好な
噴射特性か得られる。
尚、本実施例く−は振動板と基板に硼王Ｅ酸）ｊラスを
使用し、耐蝕皮膜に多結晶シリコンもしくはアモルファ
スシリコンを使用したが、本発明に利用できる材質の組
み合わけは種々あり、基板か親水袖て、基板のエツチン
グの際の耐蝕皮膜か、振動板材質と陽極接合可能な祠貿
であれば、本実施例に限定しないことは言うまでもない
。
使用し、耐蝕皮膜に多結晶シリコンもしくはアモルファ
スシリコンを使用したが、本発明に利用できる材質の組
み合わけは種々あり、基板か親水袖て、基板のエツチン
グの際の耐蝕皮膜か、振動板材質と陽極接合可能な祠貿
であれば、本実施例に限定しないことは言うまでもない
。
［発明の効果１
以上説明してさたように本発明ては、インクジェットヘ
ッドの製造工程の一部゛Ｃあろ基板の溝加工と、接合工
程を簡略化しなからも、精密微細な流路を構成すると共
に、インクの流動を妨げない）＼ット構造を実現し信頼
すノ［の高いヘットを提供Ｃさるという効果かある。
ッドの製造工程の一部゛Ｃあろ基板の溝加工と、接合工
程を簡略化しなからも、精密微細な流路を構成すると共
に、インクの流動を妨げない）＼ット構造を実現し信頼
すノ［の高いヘットを提供Ｃさるという効果かある。
第１図は本発明のインクジェットヘッドの流路製造工程
を示す断面図、第２図はオンデマンド型インクジェット
ヘッドの戦略を示す構成断面図、第３図は従来のインク
ジェットヘッドの流路Ｎ）ｂ工程を示す断面図である。 １．ｌａ、Ｉｂ・・・基板 ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・振動板
５ａ、５ｂ・・・・・・・・・流路 １０ａ、１０ｂ・・・耐蝕皮膜
を示す断面図、第２図はオンデマンド型インクジェット
ヘッドの戦略を示す構成断面図、第３図は従来のインク
ジェットヘッドの流路Ｎ）ｂ工程を示す断面図である。 １．ｌａ、Ｉｂ・・・基板 ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・振動板
５ａ、５ｂ・・・・・・・・・流路 １０ａ、１０ｂ・・・耐蝕皮膜
Claims (2)
- （１）流路溝を有する基板と、この基板に被さって前記
流路溝をノズルとインク供給路と圧力室とに形成する振
動板とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記基
板に前記流路溝を形成するためのエッチングマスクであ
り、かつ前記振動板と陽極接合可能な薄膜部材を被着し
たことを特徴とするインクジェットヘッド。 - （２）流路溝が形成された基板と、この基板に被さって
前記流路溝をノズルとインク供給路と圧力室とに形成す
る振動板とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前
記振動板に流路溝を形成するためのエッチングマスクで
あり、かつ前記基板と陽極接合可能な薄膜部材を被着し
たことを特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23199888A JPH0784058B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23199888A JPH0784058B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280252A true JPH0280252A (ja) | 1990-03-20 |
| JPH0784058B2 JPH0784058B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=16932342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23199888A Expired - Lifetime JPH0784058B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784058B2 (ja) |
Cited By (14)
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-
1988
- 1988-09-16 JP JP23199888A patent/JPH0784058B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0784058B2 (ja) | 1995-09-13 |
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