JPH06218932A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法Info
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- JPH06218932A JPH06218932A JP877993A JP877993A JPH06218932A JP H06218932 A JPH06218932 A JP H06218932A JP 877993 A JP877993 A JP 877993A JP 877993 A JP877993 A JP 877993A JP H06218932 A JPH06218932 A JP H06218932A
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Abstract
型で構造が簡単で、かつ、信頼性が高く、加工精度を高
くすることができる製造方法を提供する。 【構成】 インクを噴射するノズル7と、ノズル7から
インクの粒子を噴出させる圧力を発生する圧力室10
と、圧力室10にインクを供給するインク供給路を有す
るインクジェットヘッドの製造方法において、ノズルを
形成する材料としてシリコン単結晶基板2とガラス基板
1を接合した接合基板4を用い、シリコン単結晶基板2
とガラス基板1の選択エッチングを用いる。この際、シ
リコン単結晶基板2として(100)または(110)
面を有するシリコン単結晶基板を用い、シリコン単結晶
基板2とガラス基板1の接合に静電接合法を用い、シリ
コン単結晶基板2を異方性エッチングしてノズルを形成
し、シリコン単結晶基板2とガラス基板1を相互にエッ
チング停止層にすることができる。
Description
リ等に用いられるインクジェットヘッドの製造方法に関
する。
画像記録装置に用いられる印字装置の一つとしてインク
ジェットプリンタが知られている。
視図である。この図において、21はノズル、22はイ
ンク供給路、23は圧力室、24は圧電素子、25は振
動板、26はインク粒子である。
示されているように、インクを噴出する多数のノズル2
1と、このノズル21に連通し、インク供給路22によ
ってインクの供給を受ける圧力室23と、この圧力室2
3の一部を構成する肉薄壁である振動板25を押圧する
圧電素子24を具えており、図示されていないがキャリ
アに搭載され、キャリアとともに制御されて一直線上で
移動されるようになっている。
トヘッドを移動させながら、多数のノズル21に連通さ
れた圧力室23に付属する圧電素子24に選択的に電圧
を印加して駆動し、圧力室23の一部を構成する肉薄壁
である振動板25を押圧することによって、圧力室23
の圧力を衝撃的に上昇して、所定のノズル21からイン
ク粒子26を噴出し、このインク粒子26によって紙等
の印字媒体上に所定の文字等を印字する。
ドの製造工程説明図であり、(A)〜(G)は各工程を
示している。この図において、31は第1のシリコン単
結晶基板、32は圧力室、33は第2のシリコン単結晶
基板、34は逆台形の凹部、35は逆台形の溝、36は
ノズル、37は振動板である。この製造工程説明図によ
って従来のインクジェットヘッドの製造方法を説明す
る。
(B)はその断面を示している。なお、図6(A)には
図面を簡略にするために第1のシリコン単結晶基板31
には8個、2列の圧力室32を有する4個のインクジェ
ットヘッドを形成するように描かれているが、実際には
この第1のシリコン単結晶基板31に、その大きさに応
じてもっと多数のインクジェットヘッドが形成される。
1の断面を示しているが、この第1のシリコン単結晶基
板31の表面の結晶方位は(100)面で、この表面に
圧力室32に相当する開口を有するSiO2 膜等のエッ
チングマスクを形成し、KOH水溶液等のアルカリ系水
溶液によって異方性エッチングを行って断面が逆台形の
圧力室32が形成されている。図示されていないが、こ
の圧力室32とともに、この圧力室32にインクを供給
するインク供給路も形成される。
あるシリコン単結晶基板の異方性エッチングについて説
明する。図8は、シリコン単結晶基板の異方性エッチン
グ説明図であり、その(A)は平面を示し、(B)は断
面を示している。この図において41はシリコン単結晶
基板、42はマスクパターン、43は凹部である。
基板の異方性エッチングを簡単に説明する。シリコン単
結晶を水酸化カリウム(KOH)水溶液等のアルカリ系
水溶液である異方性エッチング液によってエッチングす
ると、シリコン単結晶の(111)面のエッチングレー
トは他の面、例えば(100)面、(110)面のエッ
チングレートより極めて遅くなる。
リコン単結晶基板41の上に一辺が<110>方向をも
つ長方形または正方形の開口を有するマスクパターン4
2を設けて異方性エッチングを行うと、シリコン単結晶
基板の表面に対して約55°の角度の傾斜壁をもつ逆台
形の凹部43のエッチングが行われる。この時、逆台形
の凹部43の底面は(100)面で、その壁面には(1
11)面が表れる。
照) 図6(C)は第2のシリコン単結晶基板の上面を、図6
(D)はその下面を、図6(E)は断面を示している。
図6(C)には、第2のシリコン単結晶基板33の、第
1工程で第1のシリコン単結晶基板31に形成した圧力
室32に対応する位置に形成されたノズル36が示さ
れ、図6(D)にはノズル36とノズル外側の逆台形の
溝35が示されている。
3の断面を示しているが、この第2のシリコン単結晶基
板33の表面の結晶方位は(100)面であり、その下
面のノズル36を形成する領域に開口を有するSiO2
膜等のエッチングマスクを形成し、KOH水溶液等のア
ルカリ系水溶液によって異方性エッチングを行って断面
が逆台形の溝35を形成する。そして、その上面にノズ
ル36に相当する開口を有するSiO2 膜等のエッチン
グマスクを形成し、KOH水溶液等のアルカリ系水溶液
によって異方性エッチングを行って断面が逆台形の凹部
34を形成し、その先端の貫通孔によってノズル36が
形成されている。
円で囲まれたノズルの一つを拡大して示している。この
工程においては、第1工程と第2工程によって形成し
た、圧力室32を有する第1のシリコン単結晶基板31
と、ノズル36を有する第2のシリコン単結晶基板33
を、圧力室32とノズル36の位置を合わせて接合し、
次いで、第1のシリコン単結晶基板31の背面を研磨し
て薄い振動板37を形成してインクジェットヘッドを完
成する。
ェットヘッドの製造方法によると、完熟した半導体製造
技術をそのまま用いることができるため、能率的にイン
クジェットヘッドを製造することができた。
の製造方法においては、下記の問題が生じることがわか
った。異方性エッチングによってシリコン単結晶基板を
深くエッチングする場合、エッチング時間が長くなるた
め深さのばらつきが大きくなる。また、両面エッチング
によりノズルを貫通させる方法を採ると、逆台形の凹部
と逆台形の溝が重なる深さによってノズルの口径が決定
されるため、ノズルの口径にエッチングされる深さのば
らつきが大きく影響する。
通させる方法を採ると、固定した平面と逆台形の凹部が
重なる深さによってノズルの口径が決定されるため、エ
ッチングされる深さのばらつきによるノズルの口径の影
響は少なくなる。しかし、インクジェットヘッドのノズ
ルの深さとしては、インク粒子を噴射した後の空気の吸
い込みによる圧力室内の気泡の発生を少なくするために
100μm程度が望ましいと考えられ、このようなノズ
ルを形成するには、シリコン単結晶基板の厚さを100
μm程度に薄くする必要がある。
した場合、この厚さで製造工程を加えることはきわめて
困難である。本発明は、小型で構造が単純で、かつ、信
頼性が高く、加工精度を高くすることができるインクジ
ェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
め、本発明にかかるインクを噴射するノズルと、該ノズ
ルからインク粒子を噴射させるための圧力を発生する圧
力室と、該圧力室にインクを供給するインク供給路を含
むインクジェットヘッドの製造方法においては、ノズル
を形成する材料としてシリコン単結晶基板とガラス基板
を接合した接合基板を用い、相互にシリコン単結晶基板
とガラス基板の選択エッチングを用いる工程を採用し
た。
板を接合する方法として、接着剤を用いることなく静電
接合法を用いることができ、所定の形状の圧力室、ノズ
ル等を実現するために、接合基板を構成するシリコン単
結晶基板とガラス基板のいずれか一方または双方を所定
の厚さに研磨した後にエッチングを行うことができ、ま
た、再現性よく凹部、溝等の形状を決定するために、シ
リコン単結晶基板のエッチング方法として異方性エッチ
ングを用いることができる。
結晶基板のエッチングに際してエッチング停止層とし、
シリコン単結晶基板を、ガラス基板のエッチングに際し
てエッチング停止層とすることができる。
コン(100)単結晶基板、またはシリコン単結晶基板
がシリコン(110)単結晶基板を用い(111)面と
のエッチングレートの差を用いることができる。
トヘッドの説明図である。この図において、1はガラス
基板、2はシリコン(100)単結晶基板、4は接合基
板、7はノズル、8は溝、9はシリコン(100)単結
晶基板、10は圧力室、11は振動板である。なお、こ
れらの符号は、第1実施例において使用する符号を用い
たため一部に欠番がある。この説明図によって本発明の
インクジェットヘッドの製造方法の概略を説明する。
基板1を接合し、この2枚の基板1と2を所定の厚さま
で研磨して接合基板4を形成し、シリコン(100)単
結晶基板2を選択に異方性エッチングしてノズル7用の
凹部を形成し、ガラス基板1のノズル7に対応する領域
に溝8を形成してノズル7を貫通させる。このようにノ
ズル7を形成した接合基板4のシリコン(100)単結
晶基板2側に、圧力室10とインク供給路(図示されて
いない)が形成された別のシリコン(100)単結晶基
板9を接合し、このシリコン(100)単結晶基板9の
表面を所定の厚さまで研磨して薄い振動板11を形成し
てインクジェットヘッドの製造工程を終了する。
0)単結晶基板からなる接合基板を用いると、両材料の
エッチングレートの差による選択エッチングを用いるこ
とができ、高精度の深いエッチングを制御性よく行うこ
とができ、ノズルの加工精度が高くなる。また、インク
ジェットヘッド材料の一部にガラス基板を用いるためヘ
ッドの価格を低減することができる。
明する。図2、図3、図4は、本発明の一実施例のイン
クジェットヘッドの製造工程説明図であり、その(A)
〜(H)は各工程を示している。この図において、1は
ガラス基板、2はシリコン(100)単結晶基板、3は
SiO2 膜、4は接合基板、5はレジスト膜、6は開
口、7はノズル、8は溝、9はシリコン(100)単結
晶基板、10は圧力室、11は振動板である。この工程
説明図によってこの実施例のインクジェットヘッドの製
造方法を説明する。
00)単結晶基板2と、例えばパイレックス7740
(コーニング)等のガラス基板1を静電接合法により接
合を行った後、この2枚の基板1と2を設定した厚さま
で研磨して接合基板4を形成する。この実施例ではシリ
コン(100)単結晶基板2を106μm、ガラス基板
1を400μmの厚さになるまで研磨する。
SiO2 膜3で覆われたシリコン(100)単結晶基板
2の上に露光用レジスト膜5を形成しノズルに対応する
開口6を有するエッチングパターンの露光および現像を
行う。エッチングパターンの開口6の形状は異方性エッ
チングを考慮して、一辺が<110>方向をもつ正方形
(200μm×200μm)にした。
り除いた部分のSiO2 膜3をエッチング除去して、シ
リコン(100)単結晶基板2の表面を露出する。この
状態にある接合基板4を水酸化カリウム(KOH)水溶
液を用いて異方性エッチングする。
グされないため、露出した部分のシリコン(100)単
結晶基板2の表面のみがエッチングされるが、(11
1)面のエッチング速度は(100)面および(11
0)面のエッチング速度の0.3〜0.4%とはるかに
遅いため、前記露出部はシリコン(100)単結晶基板
2の表面に対して約55°の角度をもつ(111)面を
表してエッチングが進行して、エッチングされる凹部の
形状は逆四角錐形になる。
エッチングされないから、エッチングを続行すると、エ
ッチング底面はガラス基板1に達した所で止まる。ま
た、エッチング側面は(111)面であるため、(10
0)面方向のエッチングが進行しないかぎり、エッチン
グは進行しない。つまり、エッチング面がガラス基板1
に達した後は、どの方向にもエッチングは進行せず、一
様な形状のノズル7用の凹部を形成する。
照) 図3(D)は上面を、図3(E)は下面を、図3(F)
は断面をそれぞれ示している。第2工程におけるノズル
7を形成するためのエッチング面がガラス基板1の表面
に達した後、ガラス基板1のノズル7に対応する領域に
開口を有するエッチングレジストを形成し、ガラス基板
1の背面をフッ酸で等方性エッチングを行い、ノズル7
に対応する領域に溝8を形成する。
0)単結晶基板2はエッチングされずガラス基板1のみ
が選択的にエッチングされる。ガラス基板1のエッチン
グ底面がシリコン(100)単結晶基板2に達するまで
エッチングを行うことによりノズル7を貫通させる。こ
の時、ノズル7の径は(50μm×50μm)にした。
している。第3工程によってノズル7を形成した接合基
板4のシリコン(100)単結晶基板2側と、圧力室1
0とインク供給路(図示されていない)が形成された別
のシリコン(100)単結晶基板9とを静電接合法によ
り接合する。その後、シリコン(100)単結晶基板9
の表面を所定の厚さまで研磨して薄い振動板11を形成
してインクジェットヘッドの製造工程を終了する。
ェットヘッドの製造方法においては、ガラス基板とシリ
コン(100)単結晶基板からなる接合基板を用いるこ
とにより、両材料のエッチングレートの差による選択エ
ッチングを用いることが可能になり、高精度の深いエッ
チングを制御性よくできるようになる。そのため、ノズ
ルの加工精度が高くなり、高品質印字が可能なインクジ
ェットヘッドを提供することができ、インクジェットヘ
ッド材料の一部にガラス基板を用いるためヘッドの価格
を低減できる効果も有し、高品質の印字の実現と普及に
寄与するところが大きい。
の説明図である。
造工程説明図(1)であり、その(A)〜(C)は各工
程を示している。
造工程説明図(2)であり、その(D)〜(F)は各工
程を示している。
造工程説明図(3)であり、その(G),(H)は各工
程を示している。
(1)であり、(A)〜(E)は各工程を示している。
(2)であり、(F),(G)は各工程を示している。
であり、その(A)は平面を示し、(B)は断面を示し
ている。
Claims (8)
- 【請求項1】 インクを噴射するノズルと、該ノズルか
らインク粒子を噴射させるための圧力を発生する圧力室
と、該圧力室にインクを供給するインク供給路を含むイ
ンクジェットヘッドの製造方法において、 ノズルを形成する材料としてシリコン単結晶基板とガラ
ス基板を接合した接合基板を用い、シリコン単結晶基板
とガラス基板の選択エッチングを用いることを特徴とす
るインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項2】 シリコン単結晶基板とガラス基板を接合
する方法として、静電接合法を用いることを特徴とする
請求項1に記載されたインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項3】 接合基板を構成するシリコン単結晶基板
とガラス基板のいずれか一方または双方を所定の厚さに
研磨した後にエッチングを行うことを特徴とする請求項
2に記載されたインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項4】 シリコン単結晶基板のエッチング方法と
して異方性エッチングを用いることを特徴とする請求項
3に記載されたインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項5】 ガラス基板を、シリコン単結晶基板のエ
ッチングに際してエッチング停止層とすることを特徴と
する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載さ
れたインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 シリコン単結晶基板を、ガラス基板のエ
ッチングに際してエッチング停止層とすることを特徴と
する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載さ
れたインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項7】 シリコン単結晶基板がシリコン(10
0)単結晶基板であることを特徴とする請求項1から請
求項6までのいずれか1項に記載されたインクジェット
ヘッドの製造方法。 - 【請求項8】 シリコン単結晶基板がシリコン(11
0)単結晶基板であることを特徴とする請求項1から請
求項6までのいずれか1項に記載されたインクジェット
ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP877993A JP3316597B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP877993A JP3316597B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06218932A true JPH06218932A (ja) | 1994-08-09 |
JP3316597B2 JP3316597B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=11702370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP877993A Expired - Lifetime JP3316597B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3316597B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002248759A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-03 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 |
US6502921B2 (en) | 2000-03-21 | 2003-01-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet head having a plurality of units and its manufacturing method |
KR100436760B1 (ko) * | 2001-12-20 | 2004-06-23 | 삼성전자주식회사 | 잉크젯 프린터의 헤드 및 그 제조방법 |
-
1993
- 1993-01-22 JP JP877993A patent/JP3316597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6502921B2 (en) | 2000-03-21 | 2003-01-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet head having a plurality of units and its manufacturing method |
JP2002248759A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-03 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 |
JP4639492B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2011-02-23 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 |
KR100436760B1 (ko) * | 2001-12-20 | 2004-06-23 | 삼성전자주식회사 | 잉크젯 프린터의 헤드 및 그 제조방법 |
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JP3316597B2 (ja) | 2002-08-19 |
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