JP7172398B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
シリコン基板に対し、深掘り反応性イオンエッチング技術によりインク流路を形成する孔部形成工程、
前記インク流路の壁面を熱酸化させて当該壁面にシリコン酸化物層を形成する熱酸化工程、
前記壁面の前記シリコン酸化物層に対して等方性エッチングを行う平滑化工程、
前記等方性エッチングの後に、前記壁面を被覆する保護膜を形成する被覆工程、
を含み、
前記孔部形成工程では、前記インク流路の少なくとも一部にスキャロップと、10nm以上1μm以下の径かつ当該径の2~5倍の高さを有する柱状の突起が形成され、
前記等方性エッチングは、前記スキャロップの少なくとも一部が残る範囲で行われ、
前記被覆工程では、前記保護膜の厚みを5nm以上100nm以下とする
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
シリコン基板に対し、深掘り反応性イオンエッチング技術によりインク流路を形成する孔部形成工程、
前記インク流路の壁面をなすシリコンに対して等方性エッチングを行う平滑化工程、
前記等方性エッチングの後に、前記壁面を被覆する保護膜を形成する被覆工程、
を含み、
前記孔部形成工程では、前記インク流路の少なくとも一部にスキャロップと、10nm以上1μm以下の径かつ当該径の2~5倍の高さを有する柱状の突起が形成され、
前記等方性エッチングは、前記スキャロップの少なくとも一部が残る範囲で行われ、
前記被覆工程では、前記保護膜の厚みを5nm以上100nm以下とする
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
前記等方性エッチングは、ウェットエッチングにより行われることを特徴とする。
前記等方性エッチングでは、前記壁面を10nm以上の厚さで除去することを特徴とする。
前記インク流路には、ノズルが含まれることを特徴とする。
前記ノズルは、前記シリコン基板の一の面から逆テーパー形状で形成されることを特徴とする。
前記保護膜は、原子層堆積技術により形成されることを特徴とする。
前記インク流路をアルカリ溶液に浸漬させて、当該インク流路における前記保護膜の剥離箇所を腐食させることで、剥離箇所の有無を検出する検査工程を含むことを特徴とする。
保持部102は、ヘッドチップ101の上面(ノズル面側とは反対側。+Z側)に接合されており、また、共通インク室103を支持している。
上述のように、インクジェットヘッド100は、ノズル基板21、中間基板22、アクチュエーター基板23(振動基板)及び保護基板24が積層されたヘッドチップ101及び共通インク室103が保持部102により固定されている。これらの基板は、各々別個に形成されて接合されればよい。
ノズル基板21は、上述のように、Si層のノズル層21a及びノズル支持層21cの間に酸化膜層21bを挟んだSOI基板(Silicon on Insulator)(シリコン基板)である。なお、ノズル層21aの表面には、当初0.1μm程度の熱酸化膜が設けられていてもよく、この場合には、はじめにこの熱酸化膜がRIEによりエッチングされる。
図5及び図6は、ヘッドチップ101のノズル基板21の加工手順の変形例1を示す図である。
図7及び図8は、ヘッドチップ101のノズル基板21の加工手順の変形例2を示す図である。
図9及び図10は、ヘッドチップ101のノズル基板21の加工手順の変形例3を示す図である。変形例3の加工手順は、図3に示した実施形態の加工手順と(a)から(g)まで(すなわち、図9(a)~(g))同一である。
0.8=λ^0×(1-e)^(-λ)/0! … (1)
よって、λ≒0.22314、すなわち、残存する突起が4589本に1箇所以下となる。
このように、インクジェットヘッド100では、製造途中で突起が折れることによる剥離の発生頻度を十分に小さくすることができるので、十分な歩留まりで得られ、かつインクへの安定した耐性と、安定した高精度のインク吐出性能を長期間維持することができる。
このように、インクジェットヘッド100では、製造途中で突起が折れることによる剥離の発生頻度を十分に小さくし、当該剥離箇所からのインクの侵入によるシリコン基板の腐食を抑制することができる。よって、このインクジェットヘッド100は、十分な歩留まりで得られ、かつインクへの安定した耐性と、安定した高精度のインク吐出性能を長期間維持することができる。
例えば、壁面の等方性エッチングにより除去される厚みは、インク流路の孔部形成方法や孔部の形状などに応じて適宜調整されてよい。深掘りRIEによる逆テーパー形状の孔部の形成時など、突起が目立つ場合には、厚めに除去され、他の方法が用いられる場合や、垂直な壁面が設けられる場合などには、薄めであってもよい。
21a ノズル層
21b 酸化膜層
21c ノズル支持層
211 ノズル
212、213 貫通孔
22 中間基板
221 貫通孔
23 アクチュエーター基板
23a 圧力室層
23b 振動層
231 圧力室
232 貫通孔
24 保護基板
241 貫通孔
31 加圧部
311 下部電極
312 圧電体層
313 上部電極
35 接続部
36 信号配線
40 駆動IC
41 レジスト膜
42 保護膜
43 熱酸化膜
43a 保護膜
44 レジスト膜
45 保護膜
46 熱酸化膜
47 保護膜
92 供給用サブタンク
100 インクジェットヘッド
101 ヘッドチップ
102 保持部
103 共通インク室
1031 供給口
1032 排出口
N ノズル開口
Claims (8)
- シリコン基板に対し、深掘り反応性イオンエッチング技術によりインク流路を形成する孔部形成工程、
前記インク流路の壁面を熱酸化させて当該壁面にシリコン酸化物層を形成する熱酸化工程、
前記壁面の前記シリコン酸化物層に対して等方性エッチングを行う平滑化工程、
前記等方性エッチングの後に、前記壁面を被覆する保護膜を形成する被覆工程
を含み、
前記孔部形成工程では、前記インク流路の少なくとも一部にスキャロップと、10nm以上1μm以下の径かつ当該径の2~5倍の高さを有する柱状の突起とが形成され、
前記等方性エッチングは、前記スキャロップの少なくとも一部が残る範囲で行われ、
前記被覆工程では、前記保護膜の厚みを5nm以上100nm以下とする
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - シリコン基板に対し、深掘り反応性イオンエッチング技術によりインク流路を形成する孔部形成工程、
前記インク流路の壁面をなすシリコンに対して等方性エッチングを行う平滑化工程、
前記等方性エッチングの後に、前記壁面を被覆する保護膜を形成する被覆工程
を含み、
前記孔部形成工程では、前記インク流路の少なくとも一部にスキャロップと、10nm以上1μm以下の径かつ当該径の2~5倍の高さを有する柱状の突起が形成され、
前記等方性エッチングは、前記スキャロップの少なくとも一部が残る範囲で行われ、
前記被覆工程では、前記保護膜の厚みを5nm以上100nm以下とする
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記等方性エッチングは、ウェットエッチングにより行われること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。
- 前記等方性エッチングでは、前記壁面を10nm以上の厚さで除去することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク流路には、ノズルが含まれることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ノズルは、前記シリコン基板の一の面から逆テーパー形状で形成されることを特徴とする請求項5記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記保護膜は、原子層堆積技術により形成されることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク流路をアルカリ溶液に浸漬させて、当該インク流路における前記保護膜の剥離箇所を腐食させることで、剥離箇所の有無を検出する検査工程を含むことを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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