JPH0957981A - インクジェットヘッド用ノズルプレート及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッド用ノズルプレート及びその製造方法Info
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- JPH0957981A JPH0957981A JP21382995A JP21382995A JPH0957981A JP H0957981 A JPH0957981 A JP H0957981A JP 21382995 A JP21382995 A JP 21382995A JP 21382995 A JP21382995 A JP 21382995A JP H0957981 A JPH0957981 A JP H0957981A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板を用いたインクジェットヘッド
用ノズルプレートにおいて、ノズルピッチの高密度化、
印字特性の向上を実現する。 【解決手段】 シリコン基板１１の一方の面１２にノズ
ル１８に相当するノズルパターン１６を、他方の面１３
にインク入り口穴１９に相当するパターン１７を形成
し、一方の面１２には異方性ドライエッチングを施して
ノズル１８を形成し、他方の面１３にはある程度の異方
性を兼ね備えた等方性エッチングを施してインク入り口
穴１９を形成し、エッチングマスクを除去した後、熱酸
化膜１１０を形成する。
用ノズルプレートにおいて、ノズルピッチの高密度化、
印字特性の向上を実現する。 【解決手段】 シリコン基板１１の一方の面１２にノズ
ル１８に相当するノズルパターン１６を、他方の面１３
にインク入り口穴１９に相当するパターン１７を形成
し、一方の面１２には異方性ドライエッチングを施して
ノズル１８を形成し、他方の面１３にはある程度の異方
性を兼ね備えた等方性エッチングを施してインク入り口
穴１９を形成し、エッチングマスクを除去した後、熱酸
化膜１１０を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンターに用いるインクジェットヘッド用ノズルプレー
ト及びその製造方法に関する。
リンターに用いるインクジェットヘッド用ノズルプレー
ト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットヘッド用ノズルプレート
としては、これまで種々の材質及び形状のものが考案・
製造されている。その中で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ誌、第３１巻、２号、１９７７
年、１３５〜１３７頁に記されている、（１００）Ｓｉ
基板にアルカリ異方性エッチングを施して得られる、４
つの（１１１）面に囲まれた逆ピラミッド型のノズル
は、その製造工程の単純さと、異方性エッチングによる
良好な寸法精度において、インクジェットヘッド用ノズ
ルプレートの製造方法としては最適なものである。
としては、これまで種々の材質及び形状のものが考案・
製造されている。その中で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ誌、第３１巻、２号、１９７７
年、１３５〜１３７頁に記されている、（１００）Ｓｉ
基板にアルカリ異方性エッチングを施して得られる、４
つの（１１１）面に囲まれた逆ピラミッド型のノズル
は、その製造工程の単純さと、異方性エッチングによる
良好な寸法精度において、インクジェットヘッド用ノズ
ルプレートの製造方法としては最適なものである。
【０００３】実際の製造方法として、この方法を応用し
た特開平４−３１２８５３号公報の実施例１に記載され
ているインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法が挙げられる。この製造方法の特徴は、まず両面研磨
した（１００）面方位のシリコン基板の一方の面にパタ
ーニングした熱酸化膜をエッチングマスクとするアルカ
リ水溶液を用いた異方性エッチングを施してピラミッド
型のノズルを形成し、その後反対側の面にアルカリ水溶
液を用いた異方性エッチングを施し基板厚みを薄くする
ことによってノズルを貫通させるというものであった。
た特開平４−３１２８５３号公報の実施例１に記載され
ているインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法が挙げられる。この製造方法の特徴は、まず両面研磨
した（１００）面方位のシリコン基板の一方の面にパタ
ーニングした熱酸化膜をエッチングマスクとするアルカ
リ水溶液を用いた異方性エッチングを施してピラミッド
型のノズルを形成し、その後反対側の面にアルカリ水溶
液を用いた異方性エッチングを施し基板厚みを薄くする
ことによってノズルを貫通させるというものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平４
−３１２８５３号公報の製造方法によってノズルプレー
トを形成する場合、ノズル密度を上げるためには、ノズ
ルプレートの厚みを非常に薄くする必要があるが、Ｓｉ
基板の板厚を薄くするのには限界があり、また薄くする
と非常に割れ易くなり、ハンドリング上の問題や歩留ま
り低下という課題があった。
−３１２８５３号公報の製造方法によってノズルプレー
トを形成する場合、ノズル密度を上げるためには、ノズ
ルプレートの厚みを非常に薄くする必要があるが、Ｓｉ
基板の板厚を薄くするのには限界があり、また薄くする
と非常に割れ易くなり、ハンドリング上の問題や歩留ま
り低下という課題があった。
【０００５】そこで本発明は、上記したような課題を解
決するもので、その目的とするところは、Ｓｉ基板を用
いた高密度インクジェットヘッド用ノズルプレートを提
供することにある。
決するもので、その目的とするところは、Ｓｉ基板を用
いた高密度インクジェットヘッド用ノズルプレートを提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッド用ノズルプレートは、（１００）又は（１１０）
面方位のＳｉ基板を構成部材とし、ノズルのインク吐出
側が基板表面に対して垂直な壁面を有する穴で、インク
入り口側が漏斗状又は釣り鐘状の穴であることを特徴と
する。
ヘッド用ノズルプレートは、（１００）又は（１１０）
面方位のＳｉ基板を構成部材とし、ノズルのインク吐出
側が基板表面に対して垂直な壁面を有する穴で、インク
入り口側が漏斗状又は釣り鐘状の穴であることを特徴と
する。
【０００７】また、本発明のインクジェットヘッド用ノ
ズルプレートの製造方法は、（１００）又は（１１０）
面方位のＳｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッ
ド用ノズルプレートにおいて、Ｓｉ基板の一方の面と他
方の面のそれぞれ対応する位置にプラズマエッチングを
施し、Ｓｉ基板内部にてノズルを貫通させることを特徴
とする。また、前記Ｓｉ基板の一方の面に湿式の異方性
エッチングを施した後に、プラズマエッチングを施すこ
とを特徴とする。
ズルプレートの製造方法は、（１００）又は（１１０）
面方位のＳｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッ
ド用ノズルプレートにおいて、Ｓｉ基板の一方の面と他
方の面のそれぞれ対応する位置にプラズマエッチングを
施し、Ｓｉ基板内部にてノズルを貫通させることを特徴
とする。また、前記Ｓｉ基板の一方の面に湿式の異方性
エッチングを施した後に、プラズマエッチングを施すこ
とを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【０００９】（実施例１）図１は、本発明における一実
施例のインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法を示す断面図である。まず（１１０）面方位のＳｉ基
板の両面を鏡面研磨し、厚み１００μｍのＳｉ基板１１
を形成し（図１（ａ））、Ｓｉ基板１１に酸素及び水蒸
気雰囲気中で１１００℃、４時間の熱処理を施し、Ｓｉ
基板１１の両面に厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜１４及び１５
を形成した（図１（ｂ））。ＳｉＯ2 膜１４・１５は耐
エッチング材として使用するものである。次に、Ｓｉ基
板１１の一方の面１２上に形成されたＳｉＯ2 膜１４に
ノズルパターン１６、他方の面１３上に形成されたＳｉ
Ｏ2 膜１５にインク入り口パターン１７を、フォトレジ
スト及びフッ酸系のエッチング液を用いたフォトエッチ
ングによって形成する（図１（ｃ））。このようにして
ＳｉＯ2 膜１４にパターンを形成したＳｉ基板１１の一
方の面１２に、Ｓｉの異方性ドライエッチングを施し深
さ３０μｍのノズル１８を形成した（図１（ｄ））。次
いで、Ｓｉ基板１１の他方の面１３に、ある程度の異方
性を兼ね備えた等方性ドライエッチングを施し、深さ７
０μｍの釣り鐘型のインク入り口１９を形成した（図１
（ｅ））。その後、Ｓｉ基板１１の両面に形成したＳｉ
Ｏ2 膜１４及び１５を、フッ酸系エッチング液によって
除去した（図１（ｆ））。最後に、酸素雰囲気中で１１
００℃、３０分間の熱処理を施し、Ｓｉ基板１１の全面
に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2 膜１１０を形成した（図１
（ｇ））。
施例のインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法を示す断面図である。まず（１１０）面方位のＳｉ基
板の両面を鏡面研磨し、厚み１００μｍのＳｉ基板１１
を形成し（図１（ａ））、Ｓｉ基板１１に酸素及び水蒸
気雰囲気中で１１００℃、４時間の熱処理を施し、Ｓｉ
基板１１の両面に厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜１４及び１５
を形成した（図１（ｂ））。ＳｉＯ2 膜１４・１５は耐
エッチング材として使用するものである。次に、Ｓｉ基
板１１の一方の面１２上に形成されたＳｉＯ2 膜１４に
ノズルパターン１６、他方の面１３上に形成されたＳｉ
Ｏ2 膜１５にインク入り口パターン１７を、フォトレジ
スト及びフッ酸系のエッチング液を用いたフォトエッチ
ングによって形成する（図１（ｃ））。このようにして
ＳｉＯ2 膜１４にパターンを形成したＳｉ基板１１の一
方の面１２に、Ｓｉの異方性ドライエッチングを施し深
さ３０μｍのノズル１８を形成した（図１（ｄ））。次
いで、Ｓｉ基板１１の他方の面１３に、ある程度の異方
性を兼ね備えた等方性ドライエッチングを施し、深さ７
０μｍの釣り鐘型のインク入り口１９を形成した（図１
（ｅ））。その後、Ｓｉ基板１１の両面に形成したＳｉ
Ｏ2 膜１４及び１５を、フッ酸系エッチング液によって
除去した（図１（ｆ））。最後に、酸素雰囲気中で１１
００℃、３０分間の熱処理を施し、Ｓｉ基板１１の全面
に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2 膜１１０を形成した（図１
（ｇ））。
【００１０】本実施例では、ノズル１８の直径は３５・
４５・５５μｍの３種類、インク入り口１９の直径は１
００μｍであった。また、形成されたノズルとノズルの
ピッチ間隔は１４０μｍで、１８０ドット／インチ（ｄ
ｐｉ）である。このノズルプレートを実際のインクジェ
ットヘッドに組み込んで印字させたところ、従来のノズ
ルプレートを用いた場合よりも高速で高品位印字が可能
であった。また、空気を引き込むことによる気泡残りは
発生せず、印字特性が低下する事も全く無かった。
４５・５５μｍの３種類、インク入り口１９の直径は１
００μｍであった。また、形成されたノズルとノズルの
ピッチ間隔は１４０μｍで、１８０ドット／インチ（ｄ
ｐｉ）である。このノズルプレートを実際のインクジェ
ットヘッドに組み込んで印字させたところ、従来のノズ
ルプレートを用いた場合よりも高速で高品位印字が可能
であった。また、空気を引き込むことによる気泡残りは
発生せず、印字特性が低下する事も全く無かった。
【００１１】（実施例２）図２は、本発明における一実
施例のインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法を示す断面図である。まず（１００）面方位のＳｉ基
板の両面を鏡面研磨し、厚み１００μｍのＳｉ基板２１
を形成し（図２（ａ））、Ｓｉ基板２１に酸素及び水蒸
気雰囲気中で１１００℃、４時間の熱処理を施しＳｉ基
板２１の両面に厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜２４及び２５を
形成した（図２（ｂ））。ＳｉＯ2膜２４・２５は耐エ
ッチング材として使用するものである。このようにして
ＳｉＯ2 膜を形成したＳｉ基板２１の、一方の面２２上
に形成されたＳｉＯ2 膜２４に、フォトレジスト及びフ
ッ酸系のエッチング液を用いたフォトエッチングによっ
て、円形のインク入り口パターン２６を形成した。この
時、Ｓｉ基板２１の他方の面２３上に形成されたＳｉＯ
2 膜２５は、エッチング液に侵されないように保護する
（図２（ｃ））。Ｓｉ基板２１にＫＯＨ水溶液を用いた
異方性エッチングを施し、インク入り口の基礎穴２７を
形成した（図２（ｄ））。インク入り口の基礎穴２７
は、４つの（１１１）面に囲まれたピラミッド型の穴で
ある。その後、Ｓｉ基板２１の一方の面２２に、ある程
度の異方性を兼ね備えた等方性ドライエッチングを施
し、最終的な深さ７０μｍのインク入り口２８を形成し
た（図２（ｅ））。次に、Ｓｉ基板２１の他方の面２３
上に形成されたＳｉＯ2 膜２５にノズルパターン２９
を、フォトレジスト及びフッ酸系のエッチング液を用い
たフォトエッチングによって形成した。Ｓｉ基板２１の
一方の面２２上に形成されたＳｉＯ2 膜２４は残す必要
はなく、同時にエッチング除去される（図２（ｆ））。
Ｓｉ基板２１の他方の面２３には、Ｓｉの異方性ドライ
エッチングを施し深さ３０μｍのノズル２１０を形成し
た（図２（ｇ））。その後、Ｓｉ基板２１の他方の面２
３上に形成したＳｉＯ2 膜２５を、フッ酸系エッチング
液によって除去した（図２（ｈ））。最後に、酸素雰囲
気中で１１００℃、３０分間の熱処理を施し、Ｓｉ基板
２１の全面に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2 膜２１１を形成
した（図２（ｉ））。
施例のインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法を示す断面図である。まず（１００）面方位のＳｉ基
板の両面を鏡面研磨し、厚み１００μｍのＳｉ基板２１
を形成し（図２（ａ））、Ｓｉ基板２１に酸素及び水蒸
気雰囲気中で１１００℃、４時間の熱処理を施しＳｉ基
板２１の両面に厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜２４及び２５を
形成した（図２（ｂ））。ＳｉＯ2膜２４・２５は耐エ
ッチング材として使用するものである。このようにして
ＳｉＯ2 膜を形成したＳｉ基板２１の、一方の面２２上
に形成されたＳｉＯ2 膜２４に、フォトレジスト及びフ
ッ酸系のエッチング液を用いたフォトエッチングによっ
て、円形のインク入り口パターン２６を形成した。この
時、Ｓｉ基板２１の他方の面２３上に形成されたＳｉＯ
2 膜２５は、エッチング液に侵されないように保護する
（図２（ｃ））。Ｓｉ基板２１にＫＯＨ水溶液を用いた
異方性エッチングを施し、インク入り口の基礎穴２７を
形成した（図２（ｄ））。インク入り口の基礎穴２７
は、４つの（１１１）面に囲まれたピラミッド型の穴で
ある。その後、Ｓｉ基板２１の一方の面２２に、ある程
度の異方性を兼ね備えた等方性ドライエッチングを施
し、最終的な深さ７０μｍのインク入り口２８を形成し
た（図２（ｅ））。次に、Ｓｉ基板２１の他方の面２３
上に形成されたＳｉＯ2 膜２５にノズルパターン２９
を、フォトレジスト及びフッ酸系のエッチング液を用い
たフォトエッチングによって形成した。Ｓｉ基板２１の
一方の面２２上に形成されたＳｉＯ2 膜２４は残す必要
はなく、同時にエッチング除去される（図２（ｆ））。
Ｓｉ基板２１の他方の面２３には、Ｓｉの異方性ドライ
エッチングを施し深さ３０μｍのノズル２１０を形成し
た（図２（ｇ））。その後、Ｓｉ基板２１の他方の面２
３上に形成したＳｉＯ2 膜２５を、フッ酸系エッチング
液によって除去した（図２（ｈ））。最後に、酸素雰囲
気中で１１００℃、３０分間の熱処理を施し、Ｓｉ基板
２１の全面に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2 膜２１１を形成
した（図２（ｉ））。
【００１２】本実施例では、ノズル２１０の直径は２０
μｍである。また、インク入り口２８は図３に示すよう
にｌ1 が２０μｍ、Ｒ1 が４０μｍの円形に近い形状で
ある。また、形成されたノズルとノズルのピッチ間隔は
１４０μｍで、１８０ドット／インチ（ｄｐｉ）であ
る。このノズルプレートを実際のインクジェットヘッド
に組み込んで印字させたところ、従来のノズルプレート
を用いた場合よりも高速高品位印字が可能であった。ま
た、空気を引き込むことによる気泡残りは発生せず、印
字特性が低下する事も全く無かった。
μｍである。また、インク入り口２８は図３に示すよう
にｌ1 が２０μｍ、Ｒ1 が４０μｍの円形に近い形状で
ある。また、形成されたノズルとノズルのピッチ間隔は
１４０μｍで、１８０ドット／インチ（ｄｐｉ）であ
る。このノズルプレートを実際のインクジェットヘッド
に組み込んで印字させたところ、従来のノズルプレート
を用いた場合よりも高速高品位印字が可能であった。ま
た、空気を引き込むことによる気泡残りは発生せず、印
字特性が低下する事も全く無かった。
【００１３】
【発明の効果】以上記したように、本発明によればＳｉ
基板を用いた高密度インクジェットヘッド用ノズルプレ
ートを得ることができ、このようなインクジェットヘッ
ド用ノズルプレートを用いたインクジェットヘッドによ
って、高精細な印字が可能になるという効果を有する。
基板を用いた高密度インクジェットヘッド用ノズルプレ
ートを得ることができ、このようなインクジェットヘッ
ド用ノズルプレートを用いたインクジェットヘッドによ
って、高精細な印字が可能になるという効果を有する。
【００１４】また、ノズルをストレート穴形状としたこ
とによって、インク吐出後のインク液面の振動がきわめ
て短時間のうちに抑えられ、これによってより安定した
印字品質が、より高速に得られるという効果を有する。
とによって、インク吐出後のインク液面の振動がきわめ
て短時間のうちに抑えられ、これによってより安定した
印字品質が、より高速に得られるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ド用ノズルプレート製造工程の断面図。
ド用ノズルプレート製造工程の断面図。
【図２】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ド用ノズルプレート製造工程の断面図。
ド用ノズルプレート製造工程の断面図。
【図３】本発明の一実施例のインクジェットヘッド用ノ
ズルプレートの製造工程によって形成されたインク入り
口穴の平面図。
ズルプレートの製造工程によって形成されたインク入り
口穴の平面図。
１１，２１ シリコン基板 １２，２２ シリコン基板の一方の面 １３，２３ シリコン基板の他方の面 １４，１５，２４，２５ ＳｉＯ2 膜 １６，２９ ノズルパターン １７，２６ インク入り口パターン １８，２１０ ノズル １９，２８ インク入り口 ２７ インク入り口の基礎穴 １１０，２１１ ＳｉＯ2 膜
Claims (3)
- 【請求項１】 （１００）又は（１１０）面方位のＳｉ
基板を構成部材とするインクジェットヘッド用ノズルプ
レートにおいて、ノズルのインク吐出側が基板表面に対
して垂直な壁面を有する穴で、インク入り口側が漏斗状
又は釣り鐘状の穴であることを特徴とするインクジェッ
トヘッド用ノズルプレート。 - 【請求項２】 （１００）又は（１１０）面方位のＳｉ
基板を構成部材とするインクジェットヘッド用ノズルプ
レートの製造方法において、Ｓｉ基板の一方の面と他方
の面のそれぞれ対応する位置にプラズマエッチングを施
し、Ｓｉ基板内部にてノズルを貫通させることを特徴と
するインクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方
法。 - 【請求項３】 前記Ｓｉ基板の一方の面に湿式の異方性
エッチングを施した後に、プラズマエッチングを施すこ
とを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド用
ノズルプレートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21382995A JPH0957981A (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | インクジェットヘッド用ノズルプレート及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21382995A JPH0957981A (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | インクジェットヘッド用ノズルプレート及びその製造方法 |
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ID=16645724
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| JP (1) | JPH0957981A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-08-22 JP JP21382995A patent/JPH0957981A/ja active Pending
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