JPH1178029A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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- JPH1178029A JPH1178029A JP9239526A JP23952697A JPH1178029A JP H1178029 A JPH1178029 A JP H1178029A JP 9239526 A JP9239526 A JP 9239526A JP 23952697 A JP23952697 A JP 23952697A JP H1178029 A JPH1178029 A JP H1178029A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- substrate
- supply port
- ink supply
- anisotropic etching
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/03—Specific materials used
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓiの異方性エッチングにより、インク供給
口形成のための歩留りが向上し、インク供給口幅のバラ
ッキが低減し、インクの吐出周波数が向上し、サイドシ
ューター型ＩＪヘッドのインク供給口が精度良く、且つ
容易に得られる方法の提供。 【解決手段】 面方位＜１００＞を有するＳi基板上
に、インク吐出圧力発生素子、インク液滴吐出のための
ノズル、およびインク供給のためのＳi異方性エッチン
グにより形成された貫通口、を少なくとも有するインク
ジェット記録ヘッドにおいて、前記面方位＜１００＞を
有するＳi基板の酸素濃度が、１.３Ｅ１８（atoms／ｃ
ｍ3）以下であることを特徴とするインクジェット記録
ヘッド。
口形成のための歩留りが向上し、インク供給口幅のバラ
ッキが低減し、インクの吐出周波数が向上し、サイドシ
ューター型ＩＪヘッドのインク供給口が精度良く、且つ
容易に得られる方法の提供。 【解決手段】 面方位＜１００＞を有するＳi基板上
に、インク吐出圧力発生素子、インク液滴吐出のための
ノズル、およびインク供給のためのＳi異方性エッチン
グにより形成された貫通口、を少なくとも有するインク
ジェット記録ヘッドにおいて、前記面方位＜１００＞を
有するＳi基板の酸素濃度が、１.３Ｅ１８（atoms／ｃ
ｍ3）以下であることを特徴とするインクジェット記録
ヘッド。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録に用いるインク液滴を発生するためのインクジェット
記録ヘッドに関する。より詳しくは、インク供給のため
のＳi異方性エッチングによる貫通口を安定的に形成す
る方法により得られるインクジェット記録ヘッド関す
る。
録に用いるインク液滴を発生するためのインクジェット
記録ヘッドに関する。より詳しくは、インク供給のため
のＳi異方性エッチングによる貫通口を安定的に形成す
る方法により得られるインクジェット記録ヘッド関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、インク吐出圧力発生素子が形
成された基板面に対して垂直方向にインク液滴を吐出さ
せる、いわゆるサイドシューター型のインクジェット
（以下、ＩＪと略記）ヘッドにおいては、インク供給の
ための貫通口を基板に設けることが一般的である。
成された基板面に対して垂直方向にインク液滴を吐出さ
せる、いわゆるサイドシューター型のインクジェット
（以下、ＩＪと略記）ヘッドにおいては、インク供給の
ための貫通口を基板に設けることが一般的である。
【０００３】その方法として、サンドブラストによる機
械的な基板の加工方法、Ｓiのケミカルエッチングによ
る方法が公知である。特に、インク供給のための貫通口
をＳiの異方性エッチングによって形成する方法は、貫
通口を精度良く形成可能なため最適である。
械的な基板の加工方法、Ｓiのケミカルエッチングによ
る方法が公知である。特に、インク供給のための貫通口
をＳiの異方性エッチングによって形成する方法は、貫
通口を精度良く形成可能なため最適である。
【０００４】インク供給口が精度良く形成されると、イ
ンク供給口からインク吐出圧力発生素子までの距離を短
くすることができ、インクの吐出周波数を飛躍的に向上
させることができる（ＵＳＰ４７８９４２５,ＥＰ０６
０９９１１Ａ２参照）。
ンク供給口からインク吐出圧力発生素子までの距離を短
くすることができ、インクの吐出周波数を飛躍的に向上
させることができる（ＵＳＰ４７８９４２５,ＥＰ０６
０９９１１Ａ２参照）。
【０００５】しかしながら、異方性エッチングによる貫
通口の形成においては、Ｓiの結晶欠陥に起因するエッ
チング異常（結晶欠陥を起点として＜１００＞面以外の
面がエッチングされ、結果的に貫通口の形成幅が大きく
ばらつく）を生じることがあり、歩留り低下の一因であ
った。
通口の形成においては、Ｓiの結晶欠陥に起因するエッ
チング異常（結晶欠陥を起点として＜１００＞面以外の
面がエッチングされ、結果的に貫通口の形成幅が大きく
ばらつく）を生じることがあり、歩留り低下の一因であ
った。
【０００６】さらに、Ｓiの異方性エッチングに際して
は、エッチング開始面の状態、およびエッチング条件
（エッチング液濃度／温度等）により微妙にエッチング
開始の時間がばらつくことがあるため、インク供給口を
確実に貫通させようとするとオーバーエッチをかける必
要がある。
は、エッチング開始面の状態、およびエッチング条件
（エッチング液濃度／温度等）により微妙にエッチング
開始の時間がばらつくことがあるため、インク供給口を
確実に貫通させようとするとオーバーエッチをかける必
要がある。
【０００７】しかしながら、オーバーエッチをかけるこ
とによりＳiウエハーの水平方向にサイドエッチが生
じ、結果的に貫通口幅が微妙に異なる（インク供給口か
らインク吐出圧力発生素子までの距離がばらつく）とい
う不具合があった。
とによりＳiウエハーの水平方向にサイドエッチが生
じ、結果的に貫通口幅が微妙に異なる（インク供給口か
らインク吐出圧力発生素子までの距離がばらつく）とい
う不具合があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
なされたものであって、その目的とするところはＳiの
異方性エッチングにより、インク供給口形成のための歩
留りが向上し、インク供給口幅のバラッキを低減させる
ことが可能で、インクの吐出周波数を向上させることが
でき、サイドシューター型ＩＪヘッドのインク供給口を
精度良く、且つ容易に達成できる方法を提供することに
ある。
なされたものであって、その目的とするところはＳiの
異方性エッチングにより、インク供給口形成のための歩
留りが向上し、インク供給口幅のバラッキを低減させる
ことが可能で、インクの吐出周波数を向上させることが
でき、サイドシューター型ＩＪヘッドのインク供給口を
精度良く、且つ容易に達成できる方法を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下に示
す本発明によって達成される。すなわち本発明は、面方
位＜１００＞を有するＳi基板上に、インク吐出圧力発
生素子、インク液滴吐出のためのノズル、およびインク
供給のためのＳi異方性エッチングにより形成された貫
通口、を少なくとも有するＩＪヘッドにおいて、前記面
方位＜１００＞を有するＳi基板の酸素濃度が、１.３Ｅ
１８（atoms／ｃｍ3）以下であることを特徴とするＩＪ
ヘッドを開示するものである。
す本発明によって達成される。すなわち本発明は、面方
位＜１００＞を有するＳi基板上に、インク吐出圧力発
生素子、インク液滴吐出のためのノズル、およびインク
供給のためのＳi異方性エッチングにより形成された貫
通口、を少なくとも有するＩＪヘッドにおいて、前記面
方位＜１００＞を有するＳi基板の酸素濃度が、１.３Ｅ
１８（atoms／ｃｍ3）以下であることを特徴とするＩＪ
ヘッドを開示するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を具体的
に説明する。以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説
明する。図１は、インク供給口をＳiの異方性エッチン
グにより形成したＩＪヘッドを示す断面図であり、面方
位＜１００＞のＳi基板１を用いインク供給のための貫
通口２を異方性エッチングにより形成し、インク吐出圧
力発生素子３によりインク液滴４がノズル５を介して矢
印の方向に吐出される。なお、ノズル５は、インク供給
口をはさんで両側に半ピッチずらしで配置されている。
に説明する。以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説
明する。図１は、インク供給口をＳiの異方性エッチン
グにより形成したＩＪヘッドを示す断面図であり、面方
位＜１００＞のＳi基板１を用いインク供給のための貫
通口２を異方性エッチングにより形成し、インク吐出圧
力発生素子３によりインク液滴４がノズル５を介して矢
印の方向に吐出される。なお、ノズル５は、インク供給
口をはさんで両側に半ピッチずらしで配置されている。
【００１１】ここで、＜１００＞の面方位を有するＳi
基板１の異方性エッチングにおいては、＜１００＞面
（つまり基板裏面）に対して５４.７゜の角度をもって
インク供給口壁面６（面方位＜１１１＞）が形成され
る。そのため異方性エッチングの裏面開口部を距離Ｘ2
で設定すると、基板表画側開口部Ｘ1は、下記一般式 Ｘ1＝Ｘ2−２ｔ／ｔａｎ５４.７゜（ｔ＝ウエハー厚
み） で規定される。
基板１の異方性エッチングにおいては、＜１００＞面
（つまり基板裏面）に対して５４.７゜の角度をもって
インク供給口壁面６（面方位＜１１１＞）が形成され
る。そのため異方性エッチングの裏面開口部を距離Ｘ2
で設定すると、基板表画側開口部Ｘ1は、下記一般式 Ｘ1＝Ｘ2−２ｔ／ｔａｎ５４.７゜（ｔ＝ウエハー厚
み） で規定される。
【００１２】Ｓi基板に結晶欠陥がない場合は、図２
（ヘッド上面図、ノズル部は不図示）に示すような貫通
口がＸ1の幅を持って形成され、インク吐出圧力発生素
子との距離を正確に規定することが可能である。しかし
ながら、Ｓi基板に結晶欠陥が存在する場合、図３に示
すように貫通口が部分的に大きく設計から外れる（エッ
チング異常）ことがあり（図中７）、歩留り低下の大き
な要因となる。
（ヘッド上面図、ノズル部は不図示）に示すような貫通
口がＸ1の幅を持って形成され、インク吐出圧力発生素
子との距離を正確に規定することが可能である。しかし
ながら、Ｓi基板に結晶欠陥が存在する場合、図３に示
すように貫通口が部分的に大きく設計から外れる（エッ
チング異常）ことがあり（図中７）、歩留り低下の大き
な要因となる。
【００１３】Ｓi基板の結晶欠陥は、様々な要因に起因
するものであるが、本発明者らは鋭意検討の結果Ｓi基
板中の酸素濃度が、異方性エッチングによる＜１１１＞
面の形成に大きく影響していることを見出し本発明を完
成するに到った。
するものであるが、本発明者らは鋭意検討の結果Ｓi基
板中の酸素濃度が、異方性エッチングによる＜１１１＞
面の形成に大きく影響していることを見出し本発明を完
成するに到った。
【００１４】すなわち、Ｓi基板中の酸素濃度が１.４Ｅ
１８（atoms／ｃｍ3）以下の基板を用いた場合、前述の
エッチング異常が激減することが判明した。さらに本発
明者らは、前記Ｓi基板中の酸素濃度が１.３Ｅ１８（at
oms／ｃｍ3）以下である場合には、オーバーエッチング
によるサイドエッチが極めて少ないことを見出した。
１８（atoms／ｃｍ3）以下の基板を用いた場合、前述の
エッチング異常が激減することが判明した。さらに本発
明者らは、前記Ｓi基板中の酸素濃度が１.３Ｅ１８（at
oms／ｃｍ3）以下である場合には、オーバーエッチング
によるサイドエッチが極めて少ないことを見出した。
【００１５】すなわち、図４に示すようにインク供給口
が貫通した後にオーバーエッチをかけると「→方向」に
生じるサイドエッチＸ3が前記基板を用いた場合には極
めて小さくすることができる。
が貫通した後にオーバーエッチをかけると「→方向」に
生じるサイドエッチＸ3が前記基板を用いた場合には極
めて小さくすることができる。
【００１６】前述の如く、Ｓiの異方性エッチングにお
いては、エッチング開始面の状態、およびエッチング条
件（エッチング液濃度／温度等）により微妙にエッチン
グ開始の時間がばらつくこと（ｗａｆ内／ｗａｆ間にバ
ラツキが存在する）があるためインク供給口を確実に貫
通させるにはオーバーエッチが必須となる。
いては、エッチング開始面の状態、およびエッチング条
件（エッチング液濃度／温度等）により微妙にエッチン
グ開始の時間がばらつくこと（ｗａｆ内／ｗａｆ間にバ
ラツキが存在する）があるためインク供給口を確実に貫
通させるにはオーバーエッチが必須となる。
【００１７】ここで、最終的に形成されるインク供給口
幅はＸ1＋２Ｘ3でありＸ3の値を小さくすることができ
れば、結果的にインク供給口からインク吐出圧力発生素
子３までの距離を短く設定することができ、インクの吐
出周波数を向上させることができる。
幅はＸ1＋２Ｘ3でありＸ3の値を小さくすることができ
れば、結果的にインク供給口からインク吐出圧力発生素
子３までの距離を短く設定することができ、インクの吐
出周波数を向上させることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の詳細を図面に基づいて実施例
により説明するが、本発明がこれらの実施例のみに限定
されるものではなく、本発明の目的が達成され得るもの
であればよい。
により説明するが、本発明がこれらの実施例のみに限定
されるものではなく、本発明の目的が達成され得るもの
であればよい。
【００１９】［実施例１］本実施例においては、図１に
示す構成のＩＪヘッドを作成する。まず、酸素濃度１.
２〜１.３Ｅ１８（atoms／ｃｍ3）、面方位＜１００〉
を有する５インチＳi基板１（厚さ６２５μｍ）にイン
ク吐出圧力発生素子３、ノズル５および異方性エッチン
グによるインク供給口２を有するｔｉｐが適宜形成され
る。ここで、５インチ基板中２５０ｔｉｐ取りである。
示す構成のＩＪヘッドを作成する。まず、酸素濃度１.
２〜１.３Ｅ１８（atoms／ｃｍ3）、面方位＜１００〉
を有する５インチＳi基板１（厚さ６２５μｍ）にイン
ク吐出圧力発生素子３、ノズル５および異方性エッチン
グによるインク供給口２を有するｔｉｐが適宜形成され
る。ここで、５インチ基板中２５０ｔｉｐ取りである。
【００２０】なお、インク供給口の異方性エッチング
は、窒化シリコン（Ｓi3Ｎ4）をマスクとし、エッチン
グ液としてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニュウムハイ
ドロオキサイド）２２ｗｔ％水溶液を８０℃で用いた。
は、窒化シリコン（Ｓi3Ｎ4）をマスクとし、エッチン
グ液としてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニュウムハイ
ドロオキサイド）２２ｗｔ％水溶液を８０℃で用いた。
【００２１】前記条件におけるＳiのエッチングレート
は、０.５０μｍ／ｍｉｎであり、６２５μｍ厚の基板
をｊｕｓｔで貫通するには、２０.８時間必要である
が、前述の理由により２４時間（１５％オーバーエッ
チ）エッチングを行った。
は、０.５０μｍ／ｍｉｎであり、６２５μｍ厚の基板
をｊｕｓｔで貫通するには、２０.８時間必要である
が、前述の理由により２４時間（１５％オーバーエッ
チ）エッチングを行った。
【００２２】異方性エッチング終了後に、結晶欠陥によ
るエッチング異常をカウントした結果を表１に示す。併
せて、酸素濃度が、１.４５〜１.４７Ｅ１８（atoms／
ｃｍ3）のＳi基板を用いた場合（比較例、基板No.６〜
７）の結果を示す。
るエッチング異常をカウントした結果を表１に示す。併
せて、酸素濃度が、１.４５〜１.４７Ｅ１８（atoms／
ｃｍ3）のＳi基板を用いた場合（比較例、基板No.６〜
７）の結果を示す。
【００２３】
【表１】 表１より明らかなように、酸素濃度が１.３Ｅ１８以下
の場合（基板No.１〜５）に不良率が激減することが理
解できる。
の場合（基板No.１〜５）に不良率が激減することが理
解できる。
【００２４】次いで、前記基板のインク供給口幅を測定
した結果を表２に示す。
した結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】 表２から明らかなように、酸素濃度が１.４Ｅ１８以下
の基板を用いた場合、形成されたインク供給口幅のバラ
ツキが極めて小さくできることが理解される。さらに、
前記基板No.１とNo.６について、特定ｔｉｐに着目しｊ
ｕｓｔで貫通してからのサイドエッチ量を測定したとこ
ろ、基板No.１は、２〜３μｍ／Ｈｒ、基板No.６につい
ては１９μｍ／Ｈｒであった。すなわち、サイドエッチ
量の差が供給口幅バラツキの支配的な要因であることが
わかる。
の基板を用いた場合、形成されたインク供給口幅のバラ
ツキが極めて小さくできることが理解される。さらに、
前記基板No.１とNo.６について、特定ｔｉｐに着目しｊ
ｕｓｔで貫通してからのサイドエッチ量を測定したとこ
ろ、基板No.１は、２〜３μｍ／Ｈｒ、基板No.６につい
ては１９μｍ／Ｈｒであった。すなわち、サイドエッチ
量の差が供給口幅バラツキの支配的な要因であることが
わかる。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、Ｓiの異方性エッチング
によるインク供給口形成のための歩留りを向上させるこ
とができる。またＳiの異方性エッチングによるインク
供給口幅のバラッキを低減させることが可能で、インク
の吐出周波数を向上させることができる。
によるインク供給口形成のための歩留りを向上させるこ
とができる。またＳiの異方性エッチングによるインク
供給口幅のバラッキを低減させることが可能で、インク
の吐出周波数を向上させることができる。
【図１】本発明の基本的態様（インク供給口をＳiの異
方性エッチングにより形成したＩＪヘッドを示す）模式
断面図。
方性エッチングにより形成したＩＪヘッドを示す）模式
断面図。
【図２】本発明の基本的態様（ヘッド上面図、ノズル部
は不図示）を示す模式平面図。
は不図示）を示す模式平面図。
【図３】本発明の基本的態様（エッチング異常）を示す
模式平面図。
模式平面図。
【図４】本発明の基本的態様（インク供給口が貫通した
後にオーバーエッチをかけると「→方向」に生じるサイ
ドエッチＸ3が基板を用いた場合には極めて小さくな
る）を示す模式断面図。
後にオーバーエッチをかけると「→方向」に生じるサイ
ドエッチＸ3が基板を用いた場合には極めて小さくな
る）を示す模式断面図。
１ Ｓi基板 ２ インク供給口 ３ インク吐出圧力発生素子 ４ インク液滴 ５ ノズル ６ インク供給口壁面 ７ エッチング異常部
Claims (1)
- 【請求項１】 面方位＜１００＞を有するＳi基板上
に、インク吐出圧力発生素子、インク液滴吐出のための
ノズル、およびインク供給のためのＳi異方性エッチン
グにより形成された貫通口、を少なくとも有するインク
ジェット記録ヘッドにおいて、前記面方位＜１００＞を
有するＳi基板の酸素濃度が、１.３Ｅ１８（atoms／ｃ
ｍ3）以下であることを特徴とするインクジェット記録
ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9239526A JPH1178029A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | インクジェット記録ヘッド |
| US09/146,338 US6113222A (en) | 1997-09-04 | 1998-09-02 | Ink jet recording head and a method for manufacturing such ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9239526A JPH1178029A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1178029A true JPH1178029A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=17046120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9239526A Pending JPH1178029A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6113222A (ja) |
| JP (1) | JPH1178029A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1284188A3 (en) * | 2001-08-10 | 2003-05-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing liquid discharge head, substrate for liquid discharge head and method for working substrate |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6450621B1 (en) | 1998-09-17 | 2002-09-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having inkjet recording capability and method for manufacturing the same, inkjet head using semiconductor device, recording apparatus, and information-processing system |
| JP2003300323A (ja) | 2002-04-11 | 2003-10-21 | Canon Inc | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
| JP4217434B2 (ja) * | 2002-07-04 | 2009-02-04 | キヤノン株式会社 | スルーホールの形成方法及びこれを用いたインクジェットヘッド |
| JP4027281B2 (ja) * | 2002-07-10 | 2007-12-26 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
| US7758158B2 (en) * | 2003-07-22 | 2010-07-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head and its manufacture method |
| US7429335B2 (en) * | 2004-04-29 | 2008-09-30 | Shen Buswell | Substrate passage formation |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4789425A (en) * | 1987-08-06 | 1988-12-06 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printhead fabricating process |
| CA1331429C (en) * | 1988-06-03 | 1994-08-16 | Hiroshi Nomura | Zoom lens barrel and camera incorporating such barrel |
| JP3278186B2 (ja) * | 1991-03-08 | 2002-04-30 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP9239526A patent/JPH1178029A/ja active Pending
-
1998
- 1998-09-02 US US09/146,338 patent/US6113222A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1284188A3 (en) * | 2001-08-10 | 2003-05-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing liquid discharge head, substrate for liquid discharge head and method for working substrate |
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