JPH10119294A - インクジェット式記録ヘッドの流路基板の製造方法 - Google Patents

インクジェット式記録ヘッドの流路基板の製造方法

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JPH10119294A
JPH10119294A JP29783696A JP29783696A JPH10119294A JP H10119294 A JPH10119294 A JP H10119294A JP 29783696 A JP29783696 A JP 29783696A JP 29783696 A JP29783696 A JP 29783696A JP H10119294 A JPH10119294 A JP H10119294A
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JP
Japan
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etching
etching pattern
pattern
supply port
ink supply
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Application number
JP29783696A
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English (en)
Inventor
Yutaka Furuhata
豊 古畑
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Priority to DE69710411T priority patent/DE69710411T2/de
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い精度の流路抵抗のインク供給口をシリコ
ン単結晶基板に形成すること。 【解決手段】 圧力発生室となる第1のエッチングパタ
ーンP1と、インク供給口を挟んで形成される第2のエ
ッチングパターンP2とを、第2のエッチングパターン
P2が、その幅が第1のエッチングパターンの幅よりも
狭くW1−ΔW0、かつ第1のエッチングパターンP1
の境界線S,Sよりも内側に位置するようにシリコン単
結晶基板に形成する。第2のエッチングパターンP2が
第1のエッチングパターンP1の境界線よりも内側に位
置しているため、インク供給口となる領域のエッチング
が第1のエッチングパターンP1の幅W1で停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ノズル開口に連通
する圧力発生室とリザーバとこれらを接続するインク供
給口を備えた流路形成基板をシリコン単結晶基板により
製造するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、図4に
示したように外部からインクの供給を受けるリザーバA
と、圧力発生手段Bにより加圧されてノズル開口Cから
インク滴を吐出させる圧力発生室Dと、リザーバAのイ
ンクを圧力発生室Dに供給するインク供給口E、通孔J
とを形成する流路形成基板Fと、これの一方の面を封止
する弾性板Gと、他方の面を封止するノズルプレートH
を積層して構成されている。そして流路形成基板Fは、
比較的簡単に精密加工を行うことができるシリコン単結
晶基板を異方性エッチングする方法により製造されてい
る。
【0003】このように、シリコン単結晶基板の異方性
エッチングにより流路基板を形成する場合には、インク
吐出性能に大きく関与するインク供給口をいかに精密に
加工することが課題となる。すなわち、インク供給口
は、リザーバのインクを圧力発生室にスムーズに供給す
る一方、圧力発生室が加圧された場合には圧力を逃がす
ことなくノズル開口からインク滴として吐出させる機能
が必要となり、インクジェット式記録ヘッドの印刷品質
を左右する大きな要素である。
【0004】このインク供給口を圧力発生室と同程度の
幅wとする一方、その深さを浅くしてノズル開口と同程
度の流路抵抗を持たせる方法が採られていた。これによ
れば、可及的に幅の広いエッチングパターンを使用する
ことができるため、パターンの精度を確保でき、また深
さΔdについてはエッチング時間を管理することにより
精密に管理することができる長所がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このインク供給口E
は、図5(イ)に示したように圧力発生室Dとインク供
給口Eを挟む通孔Jとを同一幅W1パターンP3、P4
を形成して片面から他方の面までエッチングし、次いで
これらパターンP3、P4で挟まれた領域をハーフエッ
チングすることにより、幅W1の凹部として形成されて
いる。
【0006】しかしながら、異方性エッチングの特性
上、一方のエッチングパターン、例えば通孔Jを形成す
るパターンP3が他方のエッチングパターンP1に対し
て点線で示したように位置ズレΔLしている場合には、
図5(ロ)に示したようにインク供給口Eが圧力発生室
Dの第1のエッチングパターンP3と第2のエッチング
パターンP4との線が接する位置まで拡大してエッチン
グを受けるため、インク供給口Eが所期の幅W1よりも
若干量ΔW拡大してしまい、インク供給口Eの流路抵抗
が変動してインク吐出能力にバラつきが生じ、印字品質
の低下を招くという問題がある。
【0007】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、エッチングパ
ターンの位置ズレに関わりなくインク供給口の拡幅を防
止して高い精度の流路抵抗を備えたインクジェット式記
録ヘッドの流路形成基板の製造方法を提案することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、圧力発生室となる第1のエ
ッチングパターンと、インク供給口を挟んで形成される
第2のエッチングパターンとを、第2のエッチングパタ
ーンが、その幅が第1のエッチングパターンの幅よりも
狭く、かつ第1のエッチングパターンの境界線よりも内
側に位置するようにシリコン単結晶基板に形成する第1
の工程と、第1、第2のエッチングパターンが形成され
た面から他方の面に到達するまで異方性エッチングする
第2の工程と、第1のエッチングパターンと第2のエッ
チングパターンにより挟まれた領域をインク供給口に適
した深さまで異方性エッチングする第3の工程とを備え
るようにした。
【0009】
【作用】第2のエッチングパターンが第1のエッチング
パターンの境界線よりも内側に位置しているため、イン
ク供給口となる領域は、各パターンによる最外側の線、
つまり第1のエッチングパターンの幅でエッチングが停
止する。
【0010】
【発明の実施の形態】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
施例を示すものであって、表面が結晶方位(110)と
なるように切り出されたシリコン単結晶基板1を熱酸化
し、全表面に1μm程度のSiO2層2、3を形成した母
材4を用意する。このSiO2層2、3、シリコン単結晶
基板1はエッチングする際のエッチング保護膜としても
機能する(I)。
【0011】圧力発生室Dの並び方向が結晶方位(11
2)となるようにフオトレジスト5を形成して図2、図
3に示したように圧力発生室Dとなる幅W1を有する第
1のエッチングパターンP1と、インク供給口Eとなる
領域を挟む通孔Jとなる第2のエッチングパターンP2
とを形成する。このとき第2のエッチングパターンP2
を、第1のエッチングパターンP1の幅W1よりも狭い
幅W2とするとともに、第1のエッチングパターンP1
の幅方向の境界線S,Sよりも内側に位置するように形
成する(II)。
【0012】ついで、弗化水素酸と塩化アンモニウムを
1:6の割合で混合した緩衝弗酸液を用いてSiO2層2
を除去して、上述のエッチングパターンP1、P2に一
致した異方性エッチング用の窓パターンP1’、P2’
を形成する(III)。
【0013】インク供給口E、及びリザーバAを形成す
る領域のフォトレジスト5を再除去して5分程度前述の
緩衝弗酸液によりこの領域のSiO2層6、7を厚さ約
0.5μm程度にまで薄くする(IV)。
【0014】フォトレジスト5を除去した後、母材4を
80°C程度に加熱した10%の水酸化カリウム溶液に
浸漬して異方性エッチングを実行する。エッチングが他
方のSiO2層3まで進行すると、圧力発生室D及び通孔
JとなるパターンP1’及びパターンP2’に対応した
凹部が形成される。
【0015】同時に保護膜として機能したSiO2層2、
6、7も約0.4μm程度がエッチングを受けて無くな
り、結局インク供給口E、及びリザーバAを形成する領
域のSiO2層6、7が0.1μm程度に、またSiO2層
2が0.6μm程度の厚さで残る(V)。
【0016】前述の母材4を緩衝弗酸液に0.1μmの
SiO2層を除去できる程度の時間、例えば1分程度浸潰
して、インク供給口E及びリザーバAが形成される領域
のSiO2層6、7を除去する。又、他の領域のSiO2膜
2については厚さ0.5μm程度の層2’が残る(V
I)。
【0017】母材4を約40%の水酸化カリウム溶液に
再び侵潰して異方性エッチングを行なってインク供給口
E、及びリザーバAの領域を選択的に再度エッチングす
る(VII)。
【0018】このとき、第2のエッチングパターンP
2’が前述したように第1のエッチングパターンP1’
の境界線S,Sよりも内側に位置しているため、インク
供給口Eとなる領域は、各パターンによる最外側の線、
つまり第1のエッチングパターンP1’の幅W1でエッ
チングが停止する。
【0019】これにより、第1のエッチングパターンP
1と第2のエッチングパターンP2との間での位置ズレ
が、第2のエッチングパターンP2が第1のエッチング
パターンP1の境界線S,Sの範囲内に収まっていれ
ば、図3に示したようにインク供給口Eの幅が圧力発生
室Dと同一の幅W1として形成されることになる。
【0020】したがって、第2回目に行うハーフエッチ
ングのエッチング量、通常はエッチング時間を管理する
ことにより所望の流路抵抗を備えたインク供給口Eを形
成することができる。なお、インク供給口Eとリザーバ
Aとの間に位置する通孔Jの幅が若干狭くなっていると
しても、インク供給口Eよりも深いため、インク滴吐出
性能を左右する程の流路抵抗の変化を引き起こすことは
ない。
【0021】最後に残存しているSiO2層2’、3を緩
衝弗酸液により除去すると、流路形成基板が完成する
(VIII)。
【0022】なお、エッチングパターンP1をエッチン
グパターンP2の幅よりも狭くしてパターンP2内に位
置させるようにしても、インク供給口の幅を所望の幅に
規制できるが、エッチングパターンP1により形成すべ
き圧力発生室の形状が変化するため、コンプライアンス
等のインク吐出性能に関る、インク供給口の流路抵抗よ
りも大きなファクタが変化してしまうので、好ましくな
い。
【0023】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、圧力発生室となる第1のエッチングパターンと、イ
ンク供給口を挟んで形成される第2のエッチングパター
ンとを、第2のエッチングパターンが、その幅が第1の
エッチングパターンの幅よりも狭く、かつ第1のエッチ
ングパターンの境界線よりも内側に位置するようにシリ
コン単結晶基板に形成する第1の工程と、第1、第2の
エッチングパターンが形成された面から他方の面に到達
するまで異方性エッチングする第2の工程と、第1のエ
ッチングパターンと第2のエッチングパターンにより挟
まれた領域をインク供給口に適した深さまで異方性エッ
チングする第3の工程とを備えたので、第2のエッチン
グパターンが第1のエッチングパターンの境界線よりも
内側に位置することになり、インク供給口となる領域の
エッチングを第1のエッチングパターンの幅で停止させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図(I)乃至(VIII)は、それぞれ本発明の流
路形成基板の製造工程を示す図である。
【図2】シリコン単結晶基板を用いて流路形成基板を構
成するための、エッチングパターンの一実施例を示す図
である。
【図3】同上パターンにより異方性エッチングを行なっ
た結果を示す図である。
【図4】シリコン単結晶基板を異方性エッチングにより
構成された流路形成基板を用いたインクジェット式記録
ヘッドの一例を、1つの圧力発生室の断面で示す図であ
る。
【図5】図(イ)、(ロ)は、それぞれ従来の流路形成
基板を形成する際のエッチングパターンと、エッチング
により形成されたインク供給口を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン単結晶基板 2、3 SiO2 4 母材 5 フォトレジスト 6、7 SiO2 P1、P1’ 第1のエッチングパターン P2、P2’ 第2のエッチングパターン A リザーバ B 圧力発生手段 C ノズル開口 D 圧力発生室 E インク供給口 F 流路形成基板 G 弾性板 H ノズルプレート J 通孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力発生室となる第1のエッチングパタ
    ーンと、インク供給口を挟んで形成される第2のエッチ
    ングパターンとを、第2のエッチングパターンが、その
    幅が第1のエッチングパターンの幅よりも狭く、かつ第
    1のエッチングパターンの境界線よりも内側に位置する
    ようにシリコン単結晶基板に形成する第1の工程と、 第1、第2のエッチングパターンが形成された面から他
    方の面に到達するまで異方性エッチングする第2の工程
    と、 第1のエッチングパターンと第2のエッチングパターン
    により挟まれた領域をインク供給口に適した深さまで異
    方性エッチングする第3の工程と、 を備えたインクジェット式記録ヘッドの流路基板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記第3の工程においてリザーバを同時
    に形成する請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッ
    ドの流路基板の製造方法。
JP29783696A 1996-10-18 1996-10-21 インクジェット式記録ヘッドの流路基板の製造方法 Pending JPH10119294A (ja)

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EP97118151A EP0839654B1 (en) 1996-10-18 1997-10-20 Ink-jet printing head and method of manufacturing the same
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Effective date: 20031008