JPH0655733A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッド及びその製造方法Info
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- JPH0655733A JPH0655733A JP21042392A JP21042392A JPH0655733A JP H0655733 A JPH0655733 A JP H0655733A JP 21042392 A JP21042392 A JP 21042392A JP 21042392 A JP21042392 A JP 21042392A JP H0655733 A JPH0655733 A JP H0655733A
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- JP
- Japan
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- ink
- wafer
- pressurizing chamber
- plane
- ink pressurizing
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精細な印字品質を要求されるインクジェッ
トプリンターの印字ヘッドの構造及びその製造方法を提
供する。 【構成】 （１１０）面方位のＳｉウェハーの両面に貫
通溝のインク加圧室となるべきマスクパターンを形成
し、湿式結晶異方性エッチングを行うことにより、ウェ
ハー表面に対して垂直に出現する（１１１）結晶面で囲
まれた貫通溝のインク加圧室を形成する。 【効果】 ウェハー表面に対して垂直に出現する（１１
１）結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室を簡単に精
度良く形成する事ができ、この貫通溝のインク加圧室を
用いたインクノズル間ピッチが非常に狭い高密度マルチ
ノズルインクジェットヘッドを容易に製造する事が出来
る。
トプリンターの印字ヘッドの構造及びその製造方法を提
供する。 【構成】 （１１０）面方位のＳｉウェハーの両面に貫
通溝のインク加圧室となるべきマスクパターンを形成
し、湿式結晶異方性エッチングを行うことにより、ウェ
ハー表面に対して垂直に出現する（１１１）結晶面で囲
まれた貫通溝のインク加圧室を形成する。 【効果】 ウェハー表面に対して垂直に出現する（１１
１）結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室を簡単に精
度良く形成する事ができ、この貫通溝のインク加圧室を
用いたインクノズル間ピッチが非常に狭い高密度マルチ
ノズルインクジェットヘッドを容易に製造する事が出来
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
ー用印字ヘッドの製造に関する。
ー用印字ヘッドの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、インクジェットプリンター用印字
ヘッドは高精細印字の要求により、精密微細加工と複雑
な所望形状が要求されるようになり、様々な製造方法が
開発されている。
ヘッドは高精細印字の要求により、精密微細加工と複雑
な所望形状が要求されるようになり、様々な製造方法が
開発されている。
【０００３】そこで、特開平２−２９７４４５号公報に
記されるように（１１０）面方位のＳｉウェハーを用い
たインクジェットヘッドの製造が提案されている。これ
は（１１０）面方位のＳｉウェハーは結晶軸が＜２１１
＞軸に沿って直線のパターンを形成し、湿式結晶異方性
エッチングを行うとウェハー表面に対して直角に（１１
１）結晶面が出現するために、非常に高いアスペクト比
のインクノズルおよびインク圧力室等の溝が形成できる
ため、ノズル間ピッチを容易に狭められ、高いインクド
ット密度のインクジェットヘッドの製造ができるという
発想に基づいている。
記されるように（１１０）面方位のＳｉウェハーを用い
たインクジェットヘッドの製造が提案されている。これ
は（１１０）面方位のＳｉウェハーは結晶軸が＜２１１
＞軸に沿って直線のパターンを形成し、湿式結晶異方性
エッチングを行うとウェハー表面に対して直角に（１１
１）結晶面が出現するために、非常に高いアスペクト比
のインクノズルおよびインク圧力室等の溝が形成できる
ため、ノズル間ピッチを容易に狭められ、高いインクド
ット密度のインクジェットヘッドの製造ができるという
発想に基づいている。
【０００４】ところが、（１１０）面方位のＳｉウェハ
ーには、２つの＜２１１＞軸に沿った直線パターンの交
点からウェハー表面に対して３５度の角度で（１１１）
面が出現し、その面が出現するとこれ以上エッチングが
進まない。そのために、貫通溝のインク加圧室下部に位
置する振動板の面積が小さくなり、インクを吐出させる
場合の駆動電圧が高くなったり、インク加圧室内に必要
な液量を満たせない等の要因になっている。
ーには、２つの＜２１１＞軸に沿った直線パターンの交
点からウェハー表面に対して３５度の角度で（１１１）
面が出現し、その面が出現するとこれ以上エッチングが
進まない。そのために、貫通溝のインク加圧室下部に位
置する振動板の面積が小さくなり、インクを吐出させる
場合の駆動電圧が高くなったり、インク加圧室内に必要
な液量を満たせない等の要因になっている。
【０００５】そのため、インクジェットヘッドの設計
上、大きな制約を受ける事になるために、実際に（１１
０）面方位のＳｉウェハーを用いたインクジェットヘッ
ドは実用化されていない。
上、大きな制約を受ける事になるために、実際に（１１
０）面方位のＳｉウェハーを用いたインクジェットヘッ
ドは実用化されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】（１１０）面方位のＳ
ｉウェハーには、２つの＜２１１＞軸に沿った直線パタ
ーンの交点からウェハー表面に対して３５度の角度で
（１１１）面が出現し、その面が出現すると、これ以上
エッチングが進まない。そのために、自由に形状をつく
る事ができず、そのため、ウェハー表面に対して垂直な
（１１１）結晶面のみで構成されたインク圧力室や流路
等を製造する事ができないという課題を有していたため
に、実際に（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いたイ
ンクジェットヘッドは実用化されていない。
ｉウェハーには、２つの＜２１１＞軸に沿った直線パタ
ーンの交点からウェハー表面に対して３５度の角度で
（１１１）面が出現し、その面が出現すると、これ以上
エッチングが進まない。そのために、自由に形状をつく
る事ができず、そのため、ウェハー表面に対して垂直な
（１１１）結晶面のみで構成されたインク圧力室や流路
等を製造する事ができないという課題を有していたため
に、実際に（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いたイ
ンクジェットヘッドは実用化されていない。
【０００７】さらに、フォトリソグラフィ工程におい
て、両面のアライメント精度は露光機の機械誤差が少な
くとも５ミクロン程度あり、この誤差が結晶異方性エッ
チングによりさらに大きくなり、大きな寸法ばらつきを
引き起こす。その寸法ばらつきにより、多数のノズルを
持つインクジェットヘッドの各ノズルごとに吐出特性に
ばらつきを生じ、近年の高密度高精細インクジェットヘ
ッドの作製には課題となっている。
て、両面のアライメント精度は露光機の機械誤差が少な
くとも５ミクロン程度あり、この誤差が結晶異方性エッ
チングによりさらに大きくなり、大きな寸法ばらつきを
引き起こす。その寸法ばらつきにより、多数のノズルを
持つインクジェットヘッドの各ノズルごとに吐出特性に
ばらつきを生じ、近年の高密度高精細インクジェットヘ
ッドの作製には課題となっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いてインクジェ
ットヘッドを製造する方法において、（１１０）面方位
のＳｉウェハー全面に耐エッチングマスク材を付与し、
前記（１１０）面方位のＳｉウェハーの両面に貫通させ
て形成する貫通溝インク加圧室となるべきレジストマス
クパターンをフォトリソグラフィを用いて形成した後、
耐エッチングマスク材をエッチングして貫通溝のインク
加圧室となるべきマスクパターンを形成した後、レジス
トを除去し、前記（１１０）面方位のＳｉウェハーを湿
式結晶異方性エッチングによりＳｉウェハーを貫通させ
るまでエッチングし、さらにエッチング時間を所定量だ
け延長して、ウェハー表面に対して垂直に出現する（１
１１）結晶面で囲まれた貫通溝のインク圧力室を形成す
る事を特徴としたインクジェットヘッドの製造方法を提
供する。そして、貫通溝のインク加圧室を構成する結晶
面の少なくとも３面以上がウェハー表面に対して垂直に
出現する（１１１）結晶面で構成されている事を特徴と
する高密度で高精細印字可能なインクジェットヘッドを
容易に製造できる。
に（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いてインクジェ
ットヘッドを製造する方法において、（１１０）面方位
のＳｉウェハー全面に耐エッチングマスク材を付与し、
前記（１１０）面方位のＳｉウェハーの両面に貫通させ
て形成する貫通溝インク加圧室となるべきレジストマス
クパターンをフォトリソグラフィを用いて形成した後、
耐エッチングマスク材をエッチングして貫通溝のインク
加圧室となるべきマスクパターンを形成した後、レジス
トを除去し、前記（１１０）面方位のＳｉウェハーを湿
式結晶異方性エッチングによりＳｉウェハーを貫通させ
るまでエッチングし、さらにエッチング時間を所定量だ
け延長して、ウェハー表面に対して垂直に出現する（１
１１）結晶面で囲まれた貫通溝のインク圧力室を形成す
る事を特徴としたインクジェットヘッドの製造方法を提
供する。そして、貫通溝のインク加圧室を構成する結晶
面の少なくとも３面以上がウェハー表面に対して垂直に
出現する（１１１）結晶面で構成されている事を特徴と
する高密度で高精細印字可能なインクジェットヘッドを
容易に製造できる。
【０００９】ウェハー表面に施した貫通溝のインク加圧
室の開口部マスクパターンにおいてウェハーの一方の面
の開口部寸法がもう一方の面の開口部寸法に比べて、あ
る特定の値だけ小さい寸法のマスクパターンを形成する
事により、形成される貫通溝のインク加圧室の寸法ばら
つきを非常に小さくできる。
室の開口部マスクパターンにおいてウェハーの一方の面
の開口部寸法がもう一方の面の開口部寸法に比べて、あ
る特定の値だけ小さい寸法のマスクパターンを形成する
事により、形成される貫通溝のインク加圧室の寸法ばら
つきを非常に小さくできる。
【００１０】
【作用】本発明の作用について説明する。図２は本発明
の１実施例によるウェハー表面に対して垂直の（１１
１）結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室１４を形成
する原理を模式的に示した図である。
の１実施例によるウェハー表面に対して垂直の（１１
１）結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室１４を形成
する原理を模式的に示した図である。
【００１１】（１１０）面方位のウェハーの両面に、フ
ォトリソグラフィにより＜２１１＞方向に沿って図２
（ａ）に示すような貫通溝のインク加圧室のマスクパタ
ーンを形成し、湿式結晶異方性エッチングによりＳｉウ
ェハーを貫通するまでエッチングする。図２（ｂ）は湿
式結晶異方性エッチングによる貫通直後のＳｉウェハー
の断面図で、（ａ）においてＡ−Ａ線において切断した
切断面で表示している。貫通直後では、ウェハー表面に
対して３５度の傾きで現れる（１１１）結晶面６０が張
り出しているために貫通部は狭くなっている。
ォトリソグラフィにより＜２１１＞方向に沿って図２
（ａ）に示すような貫通溝のインク加圧室のマスクパタ
ーンを形成し、湿式結晶異方性エッチングによりＳｉウ
ェハーを貫通するまでエッチングする。図２（ｂ）は湿
式結晶異方性エッチングによる貫通直後のＳｉウェハー
の断面図で、（ａ）においてＡ−Ａ線において切断した
切断面で表示している。貫通直後では、ウェハー表面に
対して３５度の傾きで現れる（１１１）結晶面６０が張
り出しているために貫通部は狭くなっている。
【００１２】そこで、さらにエッチングを継続するとそ
の張り出し部は図２（ｃ）のようにアンダーカット６１
されどんどん消滅して行く。そして、図２（ｄ）のよう
に垂直の（１１１）結晶面６２に突き当たったところで
アンダーカットは停止する。以上のように、アンダーカ
ット現象をうまく利用する事によって垂直の（１１１）
結晶面で囲まれた貫通溝のインク圧力室１４を容易に形
成できるのである。１インチ当たり３６０ドットの印字
密度を有するインクジェットヘッドを製造するために
は、幅５０ミクロン、長さ３．５ミリ、深さ５００ミク
ロンのインク加圧室が必要となり、本発明によると、従
来技術により３５度の傾斜した（１１１）結晶面を持っ
たインク加圧室を形成した場合と比べてインク液量では
１．３倍、振動板面積においては１．７倍も大きい事を
見いだした。
の張り出し部は図２（ｃ）のようにアンダーカット６１
されどんどん消滅して行く。そして、図２（ｄ）のよう
に垂直の（１１１）結晶面６２に突き当たったところで
アンダーカットは停止する。以上のように、アンダーカ
ット現象をうまく利用する事によって垂直の（１１１）
結晶面で囲まれた貫通溝のインク圧力室１４を容易に形
成できるのである。１インチ当たり３６０ドットの印字
密度を有するインクジェットヘッドを製造するために
は、幅５０ミクロン、長さ３．５ミリ、深さ５００ミク
ロンのインク加圧室が必要となり、本発明によると、従
来技術により３５度の傾斜した（１１１）結晶面を持っ
たインク加圧室を形成した場合と比べてインク液量では
１．３倍、振動板面積においては１．７倍も大きい事を
見いだした。
【００１３】本発明により、従来よりさらにインク吐出
特性が良好で、かつ駆動電圧の低いインクジェットヘッ
ドがいっそう製造しやすくなり、また高精細で印字密度
の高いインクジェットヘッドの製造も容易になったので
ある。
特性が良好で、かつ駆動電圧の低いインクジェットヘッ
ドがいっそう製造しやすくなり、また高精細で印字密度
の高いインクジェットヘッドの製造も容易になったので
ある。
【００１４】また、貫通溝のインク加圧室１４のマスク
パターンの開口部寸法を両面同じ寸法にせず、どちらか
一方のパターン寸法を他方のパターン寸法よりも特定の
値だけ、小さくすることにより、結晶異方性エッチング
後の所望寸法精度が飛躍的に向上する。
パターンの開口部寸法を両面同じ寸法にせず、どちらか
一方のパターン寸法を他方のパターン寸法よりも特定の
値だけ、小さくすることにより、結晶異方性エッチング
後の所望寸法精度が飛躍的に向上する。
【００１５】この原理について詳しく説明する。図３は
本発明の１実施例により原理を説明した図である。
本発明の１実施例により原理を説明した図である。
【００１６】Ｓｉウェハー両面にパターニングする時、
ウェハーの裏と表のアライメントに必ず誤差が生じる。
そこで図３（ａ）のように、ウェハーの裏側の貫通溝の
インク加圧室１４の開口部のマスク寸法を表側の開口部
マスク寸法より特定の値だけ小さくする。図３（ａ）で
はインク加圧室の表側のマスクパターン１７を実線で、
インク加圧室の裏側のマスクパターン１３を破線で表示
している。図３（ｂ）は図３（ａ）においてＢ−Ｂ線で
切断した時の断面図を示している。
ウェハーの裏と表のアライメントに必ず誤差が生じる。
そこで図３（ａ）のように、ウェハーの裏側の貫通溝の
インク加圧室１４の開口部のマスク寸法を表側の開口部
マスク寸法より特定の値だけ小さくする。図３（ａ）で
はインク加圧室の表側のマスクパターン１７を実線で、
インク加圧室の裏側のマスクパターン１３を破線で表示
している。図３（ｂ）は図３（ａ）においてＢ−Ｂ線で
切断した時の断面図を示している。
【００１７】次に、そのＳｉウェハーを湿式結晶異方性
エッチングすると、図３（ｃ）のように表裏それぞれの
パターンに沿って垂直の（１１１）結晶面６２が現れ
る。ここで表裏のパターンに沿って形成された（１１
１）結晶面６２の位置がずれているために段差６３にな
っている。
エッチングすると、図３（ｃ）のように表裏それぞれの
パターンに沿って垂直の（１１１）結晶面６２が現れ
る。ここで表裏のパターンに沿って形成された（１１
１）結晶面６２の位置がずれているために段差６３にな
っている。
【００１８】さらにエッチングを継続するとアンダーカ
ット現象によって、図３（ｄ）のように段差部がならさ
れ、開口部寸法の大きい表側マスク寸法に合わせた貫通
溝のインク加圧室１４を形成する事が出来る。
ット現象によって、図３（ｄ）のように段差部がならさ
れ、開口部寸法の大きい表側マスク寸法に合わせた貫通
溝のインク加圧室１４を形成する事が出来る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明について、実施例に基づき詳細
を説明する。
を説明する。
【００２０】（実施例１）図１は本発明における第１の
実施例を示すインクジェットヘッドの斜視図である。こ
の図に従って、このインクジェットヘッドの構造を説明
する。
実施例を示すインクジェットヘッドの斜視図である。こ
の図に従って、このインクジェットヘッドの構造を説明
する。
【００２１】（１１０）面方位のＳｉウェハー１０には
ウェハー表面に対して垂直な（１１１）結晶面で囲まれ
た貫通溝のインク加圧室１４があり、オリフィス１６と
呼ばれる浅い溝によってインクだめに連通している。イ
ンクだめ１５はウェハー表面に対して３５の傾きを持っ
た（１１１）結晶面によって構成されている。
ウェハー表面に対して垂直な（１１１）結晶面で囲まれ
た貫通溝のインク加圧室１４があり、オリフィス１６と
呼ばれる浅い溝によってインクだめに連通している。イ
ンクだめ１５はウェハー表面に対して３５の傾きを持っ
た（１１１）結晶面によって構成されている。
【００２２】また、貫通溝のインク加圧室１４の開口部
の片側にノズルプレート２０を接合してインク吐出口２
１と貫通溝のインク加圧室１４とを連通させている。さ
らに、貫通溝のインク加圧室１４のもう一方の開口部に
は、薄い振動板３００が接合され、その振動板３００に
は圧電素子１００が接着されている。この圧電素子１０
０に信号電流を与えて、印字を行う。
の片側にノズルプレート２０を接合してインク吐出口２
１と貫通溝のインク加圧室１４とを連通させている。さ
らに、貫通溝のインク加圧室１４のもう一方の開口部に
は、薄い振動板３００が接合され、その振動板３００に
は圧電素子１００が接着されている。この圧電素子１０
０に信号電流を与えて、印字を行う。
【００２３】図４は、図１で示されたインクジェットヘ
ッドの製造工程を示したものである。 この図に従って
インクジェットヘッドの製造方法を説明する。
ッドの製造工程を示したものである。 この図に従って
インクジェットヘッドの製造方法を説明する。
【００２４】まず、（１１０）面方位のＳｉウェハー１
０を熱酸化し、図４（ａ）のごとくウェハー表面に耐エ
ッチングマスク材とする酸化シリコン膜１１を形成す
る。本実施例では耐エッチングマスク材には酸化シリコ
ン膜を使用するが、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、
金属膜等、Ｓｉアルカリエッチング液等に耐えられる膜
なら何でも良く、酸化シリコン膜に限定されるものでは
ない。
０を熱酸化し、図４（ａ）のごとくウェハー表面に耐エ
ッチングマスク材とする酸化シリコン膜１１を形成す
る。本実施例では耐エッチングマスク材には酸化シリコ
ン膜を使用するが、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、
金属膜等、Ｓｉアルカリエッチング液等に耐えられる膜
なら何でも良く、酸化シリコン膜に限定されるものでは
ない。
【００２５】次に、このＳｉウェハー１０にレジストを
スピンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場
所にオリフィス１６になるべきレジストマスクパターン
をフォトリソグラフィ技術を用いて形成した後、緩衝フ
ッ酸溶液により、酸化シリコン膜をエッチングし、図４
（ｂ）のようにオリフィスマスクパターン１２を形成す
る。そして、不要になったレジストは、レジスト剥離液
により除去される。
スピンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場
所にオリフィス１６になるべきレジストマスクパターン
をフォトリソグラフィ技術を用いて形成した後、緩衝フ
ッ酸溶液により、酸化シリコン膜をエッチングし、図４
（ｂ）のようにオリフィスマスクパターン１２を形成す
る。そして、不要になったレジストは、レジスト剥離液
により除去される。
【００２６】それから、フッ酸と硝酸を主成分とするＳ
ｉ等方性エッチング液に所定時間浸漬し、オリフィス１
６を図４（ｃ）のように形成する。
ｉ等方性エッチング液に所定時間浸漬し、オリフィス１
６を図４（ｃ）のように形成する。
【００２７】オリフィスが形成されたＳｉウェハーは１
度フッ酸に浸漬することにより、表面の酸化シリコン膜
を除去し、再び熱酸化により図４（ｄ）のようにＳｉウ
ェハー全面に厚さ１ミクロンの酸化シリコン膜を付与す
る。
度フッ酸に浸漬することにより、表面の酸化シリコン膜
を除去し、再び熱酸化により図４（ｄ）のようにＳｉウ
ェハー全面に厚さ１ミクロンの酸化シリコン膜を付与す
る。
【００２８】続いて、再びこのＳｉウェハー１０にレジ
ストをスピンコート法により塗布し、オリフィスを形成
されたウェハー表面に貫通溝のインク加圧室１４及びイ
ンクだめ１５になるべきレジストマスクパターンを、ウ
ェハー裏面に貫通溝のインク加圧室１４になるべきレジ
ストマスクパターンをフォトリソグラフィ技術を用いて
形成した後、緩衝フッ酸溶液により、酸化シリコン膜を
エッチングし、図４（ｅ）のように表面のインク加圧室
マスクパターン１７、インクだめマスクパターン１８及
び裏面のインク加圧室マスクパターン１３を形成する。
そして、不要になったレジストは、レジスト剥離液によ
り除去される。
ストをスピンコート法により塗布し、オリフィスを形成
されたウェハー表面に貫通溝のインク加圧室１４及びイ
ンクだめ１５になるべきレジストマスクパターンを、ウ
ェハー裏面に貫通溝のインク加圧室１４になるべきレジ
ストマスクパターンをフォトリソグラフィ技術を用いて
形成した後、緩衝フッ酸溶液により、酸化シリコン膜を
エッチングし、図４（ｅ）のように表面のインク加圧室
マスクパターン１７、インクだめマスクパターン１８及
び裏面のインク加圧室マスクパターン１３を形成する。
そして、不要になったレジストは、レジスト剥離液によ
り除去される。
【００２９】この後、２０重量％のＫＯＨ水溶液を摂氏
８０度に加熱し、前記Ｓｉウェハー１０を浸漬し、イン
ク加圧室を貫通させ、なおかつインク加圧室内部に３５
度の傾きを持った（１１１）結晶面が消滅するまでエッ
チングを行い、貫通溝のインク加圧室１４及びインクだ
め１５を図４（ｆ）のように形成する。
８０度に加熱し、前記Ｓｉウェハー１０を浸漬し、イン
ク加圧室を貫通させ、なおかつインク加圧室内部に３５
度の傾きを持った（１１１）結晶面が消滅するまでエッ
チングを行い、貫通溝のインク加圧室１４及びインクだ
め１５を図４（ｆ）のように形成する。
【００３０】貫通溝のインク加圧室１４、オリフィス１
６、そしてインクだめ１５が形成されたＳｉウェハーは
１度フッ酸に浸漬することにより、表面の酸化シリコン
膜を除去し、インクの濡れ性を向上させるために再び熱
酸化によりＳｉウェハー全面に０．１ミクロンの薄い酸
化シリコン膜を付与する。
６、そしてインクだめ１５が形成されたＳｉウェハーは
１度フッ酸に浸漬することにより、表面の酸化シリコン
膜を除去し、インクの濡れ性を向上させるために再び熱
酸化によりＳｉウェハー全面に０．１ミクロンの薄い酸
化シリコン膜を付与する。
【００３１】この後、ノズルプレート２０とこのＳｉウ
ェハー１０を貼り合わせた。
ェハー１０を貼り合わせた。
【００３２】ここで、ノズルプレート２０は総合電子出
版社の”エレクトロニクスの精密微細加工”（樽岡 清
威著）の８６ページに記されているように、（１００）
面方位Ｓｉウェハーにフォトリソグラフィ及び湿式結晶
異方性エッチングを行うことにより作製した。
版社の”エレクトロニクスの精密微細加工”（樽岡 清
威著）の８６ページに記されているように、（１００）
面方位Ｓｉウェハーにフォトリソグラフィ及び湿式結晶
異方性エッチングを行うことにより作製した。
【００３３】しかし、このノズルプレート２０はステン
レス薄板にＹＡＧレーザー等で穴明け加工を行なったも
のを用いても良いし、特開平３−１４６６５２号公報に
記されているような電鋳加工法で作製しても良く、本実
施例に限定されるものではない。
レス薄板にＹＡＧレーザー等で穴明け加工を行なったも
のを用いても良いし、特開平３−１４６６５２号公報に
記されているような電鋳加工法で作製しても良く、本実
施例に限定されるものではない。
【００３４】次に、振動板３００となるべきホウケイ酸
ガラスをＳｉウェハー１０に静電接合し、その振動板３
００の貫通溝のインク加圧室１４上に圧電素子１００を
図４（ｇ）のように接着する。最後にそれぞれの圧電素
子に配線を施し、インクチューブ２００を所定の位置に
接続してインクジェットヘッドが完成する。
ガラスをＳｉウェハー１０に静電接合し、その振動板３
００の貫通溝のインク加圧室１４上に圧電素子１００を
図４（ｇ）のように接着する。最後にそれぞれの圧電素
子に配線を施し、インクチューブ２００を所定の位置に
接続してインクジェットヘッドが完成する。
【００３５】さて、完成したインクジェットヘッドの圧
電素子１００に実際に７キロヘルツの駆動周波数の印字
信号を与えて、印字してみると、非常に精細な印字を行
うことができた。なお、本実施例で製造したインクジェ
ットヘッドのインクノズル間ピッチは７０ミクロンであ
り、これは、１インチ当たり３６０ドットの印字密度で
印字することができる。
電素子１００に実際に７キロヘルツの駆動周波数の印字
信号を与えて、印字してみると、非常に精細な印字を行
うことができた。なお、本実施例で製造したインクジェ
ットヘッドのインクノズル間ピッチは７０ミクロンであ
り、これは、１インチ当たり３６０ドットの印字密度で
印字することができる。
【００３６】（実施例２）１０枚の（１１０）面方位の
Ｓｉウェハーを熱酸化して、Ｓｉウェハー表面に酸化シ
リコン膜を形成する。本実施例では耐エッチングマスク
材には酸化シリコン膜を使用するが、窒化シリコン膜、
炭化シリコン膜、金属膜等、Ｓｉアルカリエッチング液
等に耐えられる膜なら何でも良く、酸化シリコン膜に限
定されるものではない。
Ｓｉウェハーを熱酸化して、Ｓｉウェハー表面に酸化シ
リコン膜を形成する。本実施例では耐エッチングマスク
材には酸化シリコン膜を使用するが、窒化シリコン膜、
炭化シリコン膜、金属膜等、Ｓｉアルカリエッチング液
等に耐えられる膜なら何でも良く、酸化シリコン膜に限
定されるものではない。
【００３７】前記Ｓｉウェハーに１枚当たり２０個の貫
通溝のインク加圧室のインク加圧室１４を形成するため
にウェハー両面に貫通溝のインク加圧室マスクパターン
１３、１７を形成する。図５（ａ）はその貫通溝のイン
ク加圧室マスクパターンの一部を示した図である。この
図では表側のマスクパターン１７を実線で裏側のマスク
パターン１３を破線で示している。
通溝のインク加圧室のインク加圧室１４を形成するため
にウェハー両面に貫通溝のインク加圧室マスクパターン
１３、１７を形成する。図５（ａ）はその貫通溝のイン
ク加圧室マスクパターンの一部を示した図である。この
図では表側のマスクパターン１７を実線で裏側のマスク
パターン１３を破線で示している。
【００３８】図５の（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ切断線にお
いて切断した断面図を示している。ここで、ウェハー表
面のマスクパターンの開口部寸法をｘ１、ウェハー裏面
の開口部寸法をｘ２とする。
いて切断した断面図を示している。ここで、ウェハー表
面のマスクパターンの開口部寸法をｘ１、ウェハー裏面
の開口部寸法をｘ２とする。
【００３９】そして、湿式結晶異方性エッチングをおこ
ない、図５（ｃ）に示した貫通溝のインク加圧室１４の
幅ｘ３を測定する。ｘ２の値を小さくした時のこのｘ３
の寸法ばらつきへの影響を調べた結果を表１に示す。
ない、図５（ｃ）に示した貫通溝のインク加圧室１４の
幅ｘ３を測定する。ｘ２の値を小さくした時のこのｘ３
の寸法ばらつきへの影響を調べた結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】尚、フォトリソグラフィによる酸化シリコ
ン膜のパターニングの寸法精度は、プラスマイナス０．
２ミクロンであった。
ン膜のパターニングの寸法精度は、プラスマイナス０．
２ミクロンであった。
【００４２】表１によると寸法ｘ２が小さくなるほど、
寸法ばらつきを示す標準偏差は小さくなり、ｘ２が４７
ミクロン以下では一定の０．８の値を示している。
寸法ばらつきを示す標準偏差は小さくなり、ｘ２が４７
ミクロン以下では一定の０．８の値を示している。
【００４３】ｘ１−ｘ２の値をどのくらいにするかは、
アライナーのアライメント精度によって異なることが考
えられるが、実際にはそれよりも大きい方が良い。
アライナーのアライメント精度によって異なることが考
えられるが、実際にはそれよりも大きい方が良い。
【００４４】一般的なアライナーの場合、ｘ１−ｘ２の
値は、２ミクロンから１００ミクロンの範囲が望まし
い。
値は、２ミクロンから１００ミクロンの範囲が望まし
い。
【００４５】この範囲を越えた場合、例えば、ｘ１−ｘ
２の値が２ミクロンより小さい場合、は本実施例で狙っ
た効果が得られず、寸法ばらつきは改善されない。ま
た、ｘ１−ｘ２の値が１００ミクロンより大きい場合
は、そのマスク寸法が極端に異なるので湿式結晶異方性
エッチングの際に生じる段差部が大きくなり、これが消
滅するのに要する時間が長くなりすぎるので、製造上好
ましくない。
２の値が２ミクロンより小さい場合、は本実施例で狙っ
た効果が得られず、寸法ばらつきは改善されない。ま
た、ｘ１−ｘ２の値が１００ミクロンより大きい場合
は、そのマスク寸法が極端に異なるので湿式結晶異方性
エッチングの際に生じる段差部が大きくなり、これが消
滅するのに要する時間が長くなりすぎるので、製造上好
ましくない。
【００４６】本実施例で用いたアライナーのアライメン
ト精度はプラスマイナス２ミクロンであり、この値以上
に寸法ｘ２を小さくしてやることにより、貫通溝のイン
ク加圧室の幅のばらつきを飛躍的に小さくすることがで
きた。
ト精度はプラスマイナス２ミクロンであり、この値以上
に寸法ｘ２を小さくしてやることにより、貫通溝のイン
ク加圧室の幅のばらつきを飛躍的に小さくすることがで
きた。
【００４７】そこで、ｘ１＝５０ミクロン、ｘ２＝４７
ミクロンのフォトマスク寸法で形成したインクジェット
ヘッドを実施例１に従って製造し、実際に印字してみる
と、非常にきれいな印字が得られた。
ミクロンのフォトマスク寸法で形成したインクジェット
ヘッドを実施例１に従って製造し、実際に印字してみる
と、非常にきれいな印字が得られた。
【００４８】また、複数のインクノズルの個々のインク
吐出特性のばらつきが改善され、印字ムラのない高い印
字品質を容易に得る事が出来るようになった。このこと
は、従来の技術では、複数のインクノズルの個々のイン
ク吐出特性のばらつきを、個々のインクノズル毎に駆動
電圧を調整する事により補正していたが、この極めて時
間と手間のかかる調整作業が省け、さらにその調整用の
電子回路も不要となるために、いっそうインクジェット
プリンターの製造が容易になった。
吐出特性のばらつきが改善され、印字ムラのない高い印
字品質を容易に得る事が出来るようになった。このこと
は、従来の技術では、複数のインクノズルの個々のイン
ク吐出特性のばらつきを、個々のインクノズル毎に駆動
電圧を調整する事により補正していたが、この極めて時
間と手間のかかる調整作業が省け、さらにその調整用の
電子回路も不要となるために、いっそうインクジェット
プリンターの製造が容易になった。
【００４９】一方、比較例で示しているｘ１＝ｘ２＝５
０ミクロンの場合は、貫通溝のインク加圧室１４の幅の
平均ｘ３もアンダーカット現象により大きくなるために
６０ミクロンとかなり大きく広がってしまい、その標準
偏差も８．０と極めて大きい値となり、ばらつきが大き
いことを示している。従って１インチ当たり３６０ドッ
トのインクドット密度で、複数のノズルを有した高密度
インクジェットヘッドは、貫通溝のインク加圧室１４の
幅のばらつきは公差でプラスマイナス２ミクロン以上の
精度が必要であり、比較例の様に表裏同一寸法で貫通溝
のインク加圧室を形成しても、精度が得られず、それぞ
れのノズルのインク吐出特性にばらつきが生じ、良好な
印字品質が得られなかった。
０ミクロンの場合は、貫通溝のインク加圧室１４の幅の
平均ｘ３もアンダーカット現象により大きくなるために
６０ミクロンとかなり大きく広がってしまい、その標準
偏差も８．０と極めて大きい値となり、ばらつきが大き
いことを示している。従って１インチ当たり３６０ドッ
トのインクドット密度で、複数のノズルを有した高密度
インクジェットヘッドは、貫通溝のインク加圧室１４の
幅のばらつきは公差でプラスマイナス２ミクロン以上の
精度が必要であり、比較例の様に表裏同一寸法で貫通溝
のインク加圧室を形成しても、精度が得られず、それぞ
れのノズルのインク吐出特性にばらつきが生じ、良好な
印字品質が得られなかった。
【００５０】以上の実施例は、圧電素子を用いてインク
を吐出させる方法を用いて説明してきたが、本発明はこ
れに限定されるものではない。従って、特願平３−２３
４５３７号公報のように静電引力及び反発力で貫通溝の
インク加圧室１４を変形させてインクを吐出させても、
貫通溝のインク加圧室１４内部にヒーターを形成し、こ
れでインクを直接加熱してインクを沸騰させてインクを
吐出させても良い。
を吐出させる方法を用いて説明してきたが、本発明はこ
れに限定されるものではない。従って、特願平３−２３
４５３７号公報のように静電引力及び反発力で貫通溝の
インク加圧室１４を変形させてインクを吐出させても、
貫通溝のインク加圧室１４内部にヒーターを形成し、こ
れでインクを直接加熱してインクを沸騰させてインクを
吐出させても良い。
【００５１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明は次のよう
な効果を有する。
な効果を有する。
【００５２】１）（１１０）面方位のＳｉウェハーの両
面にインク加圧室となるべきマスクパターンを形成し、
湿式結晶異方性エッチングを行う事によりにより、ウェ
ハー表面に対して垂直に出現する（１１１）結晶面で囲
まれた貫通溝のインク加圧室を非常に簡単に形成する事
ができ、この貫通溝のインク加圧室を用いた高密度マル
チノズルインクジェットヘッドを容易に製造する事が出
来た。
面にインク加圧室となるべきマスクパターンを形成し、
湿式結晶異方性エッチングを行う事によりにより、ウェ
ハー表面に対して垂直に出現する（１１１）結晶面で囲
まれた貫通溝のインク加圧室を非常に簡単に形成する事
ができ、この貫通溝のインク加圧室を用いた高密度マル
チノズルインクジェットヘッドを容易に製造する事が出
来た。
【００５３】２）貫通溝のインク加圧室の開口部マスク
パターンにおいてウェハーの一方の面の開口部寸法がも
う一方の面の開口部寸法に比べて、ある特定の値だけ小
さい寸法のマスクパターンを形成する事によりインクジ
ェットヘッドの貫通溝のインク加圧室の寸法精度が非常
に向上し、複数のインクノズルの個々のインク吐出特性
のばらつきが改善され、印字ムラのない高い印字品質を
容易に得る事が出来るようになった。
パターンにおいてウェハーの一方の面の開口部寸法がも
う一方の面の開口部寸法に比べて、ある特定の値だけ小
さい寸法のマスクパターンを形成する事によりインクジ
ェットヘッドの貫通溝のインク加圧室の寸法精度が非常
に向上し、複数のインクノズルの個々のインク吐出特性
のばらつきが改善され、印字ムラのない高い印字品質を
容易に得る事が出来るようになった。
【図１】本発明の実施例１におけるインクジェットヘッ
ドの構造を示す斜視図である。
ドの構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１におけるインクジェットヘッ
ドの製造方法の原理を示す図である。
ドの製造方法の原理を示す図である。
【図３】本発明の実施例１におけるインクジェットヘッ
ドの製造工程を示す図である。
ドの製造工程を示す図である。
【図４】本発明の実施例２におけるインクジェットヘッ
ドの製造方法の原理を示す図である。
ドの製造方法の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の表１においてインクジェッ
トヘッドの寸法位置を説明するための図である。
トヘッドの寸法位置を説明するための図である。
１０ （１１０）面方位シリコンウェハー １１ 酸化シリコン膜 １２ オリフィスマスクパターン １３ 裏面インク加圧室マスクパターン １４ 貫通溝のインク加圧室 １５ インクだめ １６ オリフィス １７ 表面インク加圧室マスクパターン １８ インクだめマスクパターン ２０ ノズルプレート ２１ インク吐出口 ６０ 表面に対して３５度の角度で出現する（１
１１）結晶面 ６１ アンダーカット面 ６２ 表面に対して垂直に出現する（１１１）結
晶面 ６３ 段差部 １００ 圧電素子 ２００ インクチューブ ３００ 振動板
１１）結晶面 ６１ アンダーカット面 ６２ 表面に対して垂直に出現する（１１１）結
晶面 ６３ 段差部 １００ 圧電素子 ２００ インクチューブ ３００ 振動板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小枝 周史 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 複数ノズルと、該ノズル孔の各々に連通
する複数の独立のインク加圧室と、該インク加圧室と連
通してインクを供給するオリフィスと、該オリフィスに
連通するインクだめを有するインクジェットヘッドにお
いて、 （１１０）面方位のＳｉウェハーを用いて、該インク加
圧室の側面が表面に対して垂直に出現する（１１１）結
晶面で囲まれた事を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 前記インクジェットヘッドが少なくとも
３枚の基板を重ねて接合した積層構造を有し、中間層に
（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いて前記インク加
圧室を形成するための貫通溝を明けた事を特徴とする請
求項１記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 （１１０）面方位のＳｉウェハーを中間
に積層し、該（１１０）面方位のＳｉウェハーの表裏面
のどちらか一方に接合された基板がインク吐出用貫通孔
を有するノズルプレートである事を特徴とする請求項２
記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項４】 （１１０）面方位のＳｉウェハーの表裏
面に前記インク加圧室に対応する湿式結晶異方性エッチ
ング用マスクパターンを形成する場合において、表裏面
のどちらか一方のマスクパターン開口部が他方のマスク
パターン開口部よりも特定の値だけ小さい事を特徴とす
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５】 前記特定の値の範囲が１ミクロンから１
００ミクロンである事を特徴とする請求項４記載のイン
クジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21042392A JP3168713B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21042392A JP3168713B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0655733A true JPH0655733A (ja) | 1994-03-01 |
| JP3168713B2 JP3168713B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16589071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21042392A Expired - Lifetime JP3168713B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3168713B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2736303A1 (fr) * | 1995-07-03 | 1997-01-10 | Seiko Epson Corp | Tete a jets d'encre et son procede de fabrication |
| EP0738599A3 (en) * | 1995-04-19 | 1997-09-10 | Seiko Epson Corp | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
| WO1997034769A1 (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Seiko Epson Corporation | Ink jet head and method of manufacturing same |
| EP0799700A3 (en) * | 1996-04-05 | 1998-12-23 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head, its fabricating method and ink jet recording apparatus |
| US5992974A (en) * | 1995-07-03 | 1999-11-30 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet head having nozzle openings with a constant width and manufacturing method thereof |
| EP0980759A3 (en) * | 1993-11-05 | 2000-12-06 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
| US6460981B1 (en) | 1995-09-05 | 2002-10-08 | Seiko Epson Corp | Ink jet recording head having spacer with etched pressurizing chambers and ink supply ports |
| US6729002B1 (en) | 1995-09-05 | 2004-05-04 | Seiko Epson Corporation | Method of producing an ink jet recording head |
| US6789319B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-09-14 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet print head |
| KR100464307B1 (ko) * | 1998-10-16 | 2005-02-28 | 삼성전자주식회사 | 압전효과를이용한잉크젯프린터헤드및그제조방법 |
| US6878298B2 (en) | 1999-03-25 | 2005-04-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet recording head and method for manufacturing the same |
| KR100474827B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2005-04-14 | 삼성전자주식회사 | 압전효과를이용한잉크젯프린터헤드및그제조방법 |
| US7226150B2 (en) | 2003-07-14 | 2007-06-05 | Hitachi, Ltd. | Inkjet head and a method of manufacturing the same |
| US7651197B2 (en) | 2004-12-24 | 2010-01-26 | Ricoh Printing Systems, Ltd. | Method of manufacturing an inkjet head through the anodic bonding of silicon members |
| JP2022025999A (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-10 | キヤノン株式会社 | 基板、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、及び基板の製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3998254B2 (ja) | 2003-02-07 | 2007-10-24 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッドの製造方法 |
| US7634855B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-12-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing ink jet recording head |
| JP6103209B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-03-29 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
-
1992
- 1992-08-06 JP JP21042392A patent/JP3168713B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US5922218A (en) * | 1995-04-19 | 1999-07-13 | Seiko Epson Corporation | Method of producing ink jet recording head |
| GB2302842A (en) * | 1995-07-03 | 1997-02-05 | Seiko Epson Corp | Nozzle plate, ink jet head and manufacturing method thereof |
| FR2736303A1 (fr) * | 1995-07-03 | 1997-01-10 | Seiko Epson Corp | Tete a jets d'encre et son procede de fabrication |
| US6238585B1 (en) * | 1995-07-03 | 2001-05-29 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing an ink-jet head having nozzle openings with a constant width |
| GB2302842B (en) * | 1995-07-03 | 1998-12-30 | Seiko Epson Corp | A nozzle plate, ink-jet head and manufacturing method thereof |
| US5992974A (en) * | 1995-07-03 | 1999-11-30 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet head having nozzle openings with a constant width and manufacturing method thereof |
| US6561633B2 (en) | 1995-09-05 | 2003-05-13 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head having spacer with etched pressurizing chambers and ink supply ports |
| US7028377B2 (en) | 1995-09-05 | 2006-04-18 | Seiko Epson Corporation | Method of producing an ink jet recording head |
| US6460981B1 (en) | 1995-09-05 | 2002-10-08 | Seiko Epson Corp | Ink jet recording head having spacer with etched pressurizing chambers and ink supply ports |
| US6729002B1 (en) | 1995-09-05 | 2004-05-04 | Seiko Epson Corporation | Method of producing an ink jet recording head |
| WO1997034769A1 (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Seiko Epson Corporation | Ink jet head and method of manufacturing same |
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| KR100464307B1 (ko) * | 1998-10-16 | 2005-02-28 | 삼성전자주식회사 | 압전효과를이용한잉크젯프린터헤드및그제조방법 |
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| US6878298B2 (en) | 1999-03-25 | 2005-04-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet recording head and method for manufacturing the same |
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| US7651197B2 (en) | 2004-12-24 | 2010-01-26 | Ricoh Printing Systems, Ltd. | Method of manufacturing an inkjet head through the anodic bonding of silicon members |
| US7745307B2 (en) | 2004-12-24 | 2010-06-29 | Ricoh Printing Systems, Ltd. | Method of manufacturing an inkjet head through the anodic bonding of silicon members |
| JP2022025999A (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-10 | キヤノン株式会社 | 基板、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、及び基板の製造方法 |
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|---|---|
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