JPH10315461A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドおよびその製造方法Info
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- JPH10315461A JPH10315461A JP12457297A JP12457297A JPH10315461A JP H10315461 A JPH10315461 A JP H10315461A JP 12457297 A JP12457297 A JP 12457297A JP 12457297 A JP12457297 A JP 12457297A JP H10315461 A JPH10315461 A JP H10315461A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン単結晶基板をエッチングすることに
より、インク吐出特性に優れた円筒状ノズル部分および
テーパ状ノズル部分を備えたインクノズルを形成するこ
とのできるインクジェットヘッドの製造方法を提案する
こと。 【解決手段】 インクジェットヘッド１のノズルプレー
ト２を製造するためのシリコン単結晶基板２００の表面
２００ａに対して、異方性ウエットエッチングを施して
インクノズルのテーパ状ノズル部分２１ｂを形成する。
また、シリコン単結晶基板２００の反対側の表面２００
ｂに形成した凹部表面から異方性ドライエッチングを施
してインクノズルの円筒状ノズル部分２１ａを形成す
る。インクノズルの一定断面の円筒状ノズル部分２１ａ
を精度良く形成でき、当該円筒状ノズル部分２１ａに滑
らかに連続したテーパ状ノズル部分２１ｂを形成でき
る。従って、インク吐出特性に優れたインクノズルを形
成でき、各インクノズル間のインク吐出特性のばらつき
も抑制できる。
より、インク吐出特性に優れた円筒状ノズル部分および
テーパ状ノズル部分を備えたインクノズルを形成するこ
とのできるインクジェットヘッドの製造方法を提案する
こと。 【解決手段】 インクジェットヘッド１のノズルプレー
ト２を製造するためのシリコン単結晶基板２００の表面
２００ａに対して、異方性ウエットエッチングを施して
インクノズルのテーパ状ノズル部分２１ｂを形成する。
また、シリコン単結晶基板２００の反対側の表面２００
ｂに形成した凹部表面から異方性ドライエッチングを施
してインクノズルの円筒状ノズル部分２１ａを形成す
る。インクノズルの一定断面の円筒状ノズル部分２１ａ
を精度良く形成でき、当該円筒状ノズル部分２１ａに滑
らかに連続したテーパ状ノズル部分２１ｂを形成でき
る。従って、インク吐出特性に優れたインクノズルを形
成でき、各インクノズル間のインク吐出特性のばらつき
も抑制できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタのインクジェットヘッドおよびその製造方法に関
するものである。さらに詳しくは、本発明は、シリコン
単結晶基板にエッチングを施して、一定断面の円筒状ノ
ズル部分と、後側に向けて断面が漸増するテーパ状ノズ
ル部分とを備えた断面形状のインクノズルを有するイン
クジェットヘッドおよびその製造方法に関するものであ
る。
リンタのインクジェットヘッドおよびその製造方法に関
するものである。さらに詳しくは、本発明は、シリコン
単結晶基板にエッチングを施して、一定断面の円筒状ノ
ズル部分と、後側に向けて断面が漸増するテーパ状ノズ
ル部分とを備えた断面形状のインクノズルを有するイン
クジェットヘッドおよびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタのインクジェッ
トヘッドは、一般に、インク滴を外部に吐出する複数の
インクノズルと、これらのインクノズルに連通したイン
ク供給路とが半導体基板上に作り込まれた構造となって
いる。近年、インクジェットヘッドに対しては、高精細
文字を印字可能にするために、より精密でより微細な加
工が要求されている。このために、様々なインクジェッ
トヘッドの製造方法が開発されている。
トヘッドは、一般に、インク滴を外部に吐出する複数の
インクノズルと、これらのインクノズルに連通したイン
ク供給路とが半導体基板上に作り込まれた構造となって
いる。近年、インクジェットヘッドに対しては、高精細
文字を印字可能にするために、より精密でより微細な加
工が要求されている。このために、様々なインクジェッ
トヘッドの製造方法が開発されている。
【０００３】例えば、本願人による特開平５−５０６０
１号公報には、静電駆動方式のインクジェットヘッドに
おいて、シリコン単結晶基板にホトリソグラフィー技術
および湿式結晶異方性エッチングを適用することによっ
て、インクノズルおよびインク供給路を高精度に形成す
るためのインクジェットヘッドの製造方法が開示されて
いる。
１号公報には、静電駆動方式のインクジェットヘッドに
おいて、シリコン単結晶基板にホトリソグラフィー技術
および湿式結晶異方性エッチングを適用することによっ
て、インクノズルおよびインク供給路を高精度に形成す
るためのインクジェットヘッドの製造方法が開示されて
いる。
【０００４】この公開公報に開示されているインクジェ
ットヘッドは、複数個のインクノズルと、各インクノズ
ルに連通したインクキャビティと、インクキャビティに
インクを供給する共通のインクリザーバとを備えた構成
となっている。外部のインク供給源からインクジェット
ヘッドのインクリザーバに供給されたインクは、インク
リザーバから各インク供給口を経由して対応するインク
キャビティに供給される。各インクキャビティの底面は
振動板として機能し、当該振動板を静電気力によって振
動させることにより変動するインクキャビティの容積変
動を利用して、インクキャビティに連通したインクノズ
ルからインク滴を外部に向けて吐出することが可能とな
っている。
ットヘッドは、複数個のインクノズルと、各インクノズ
ルに連通したインクキャビティと、インクキャビティに
インクを供給する共通のインクリザーバとを備えた構成
となっている。外部のインク供給源からインクジェット
ヘッドのインクリザーバに供給されたインクは、インク
リザーバから各インク供給口を経由して対応するインク
キャビティに供給される。各インクキャビティの底面は
振動板として機能し、当該振動板を静電気力によって振
動させることにより変動するインクキャビティの容積変
動を利用して、インクキャビティに連通したインクノズ
ルからインク滴を外部に向けて吐出することが可能とな
っている。
【０００５】インクジェットヘッドの各インクノズルの
インク吐出特性を改善するためには、インクノズルとし
て、先端側に一定断面の細いノズル孔部分が形成され、
その後側に円錐状あるいは角錐状に広がったノズル孔部
分が形成された断面形状のものを使用することが望まし
い。例えば、特開昭５６−１３５０７５号公報に開示さ
れているように、インクノズルを、先端側を一定断面の
円筒状ノズル部分にし、後ろ側を内周面が角錐状に広が
ったテーパ状ノズル部分にすれば、全体として円筒形状
をしたインクノズルを使用する場合に比べて、インクキ
ャビティの側からインクノズルに加わるインク圧力の方
向をノズル軸線方向に揃えることができ、安定したイン
ク吐出特性を得ることができる。すなわち、インク滴の
飛翔方向のばらつきを無くし、インク滴の飛び散りを無
くし、インク滴の量のばらつきを抑制することができ
る。また、インク吐出の応答性が向上するのでインク吐
出用の駆動周波数を上げることもできる。
インク吐出特性を改善するためには、インクノズルとし
て、先端側に一定断面の細いノズル孔部分が形成され、
その後側に円錐状あるいは角錐状に広がったノズル孔部
分が形成された断面形状のものを使用することが望まし
い。例えば、特開昭５６−１３５０７５号公報に開示さ
れているように、インクノズルを、先端側を一定断面の
円筒状ノズル部分にし、後ろ側を内周面が角錐状に広が
ったテーパ状ノズル部分にすれば、全体として円筒形状
をしたインクノズルを使用する場合に比べて、インクキ
ャビティの側からインクノズルに加わるインク圧力の方
向をノズル軸線方向に揃えることができ、安定したイン
ク吐出特性を得ることができる。すなわち、インク滴の
飛翔方向のばらつきを無くし、インク滴の飛び散りを無
くし、インク滴の量のばらつきを抑制することができ
る。また、インク吐出の応答性が向上するのでインク吐
出用の駆動周波数を上げることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような円筒状ノ
ズル部分およびテーパ状ノズル部分を備えたインクノズ
ルは、上記の公開公報にも開示されているように、シリ
コン単結晶基板にエッチングを施すことにより形成され
る。
ズル部分およびテーパ状ノズル部分を備えたインクノズ
ルは、上記の公開公報にも開示されているように、シリ
コン単結晶基板にエッチングを施すことにより形成され
る。
【０００７】ここで、ドライエッチングを採用してイン
クノズルを形成する場合には、一般に、円筒状ノズル部
分とテーパ状ノズル部分の間に段差が付いてしまうおそ
れが高い。インクノズルに段差部分が付くと、それが原
因となって渦等の非定常インク流がインクノズルの近傍
に発生してしまい、安定したインク吐出特性を確保する
ことが困難となる。例えば、インク滴の飛翔方向が各イ
ンクノズル間でばらついたり、インク滴の飛び散りが発
生してしまい、結果として高い印字品位を得ることがで
きなくなってしまう。
クノズルを形成する場合には、一般に、円筒状ノズル部
分とテーパ状ノズル部分の間に段差が付いてしまうおそ
れが高い。インクノズルに段差部分が付くと、それが原
因となって渦等の非定常インク流がインクノズルの近傍
に発生してしまい、安定したインク吐出特性を確保する
ことが困難となる。例えば、インク滴の飛翔方向が各イ
ンクノズル間でばらついたり、インク滴の飛び散りが発
生してしまい、結果として高い印字品位を得ることがで
きなくなってしまう。
【０００８】また、ドライエッチングは、ウエットエッ
チングに比べてエッチングに時間が掛かるので、大量生
産には向かないという問題点もある。
チングに比べてエッチングに時間が掛かるので、大量生
産には向かないという問題点もある。
【０００９】一方、ウエットエッチングを採用する場合
には、一般的に、インクノズルの一定断面の円筒状ノズ
ル部分を正確に形成することが困難であり、開口形状が
真円にならず、また、全体として円錐状になる可能性が
高い。この円筒状ノズル部分を精度良く形成できない
と、インク吐出の応答性が低下し、インク吐出用の駆動
周波数を上げることができない。換言すると、印刷速度
を上げることができない。
には、一般的に、インクノズルの一定断面の円筒状ノズ
ル部分を正確に形成することが困難であり、開口形状が
真円にならず、また、全体として円錐状になる可能性が
高い。この円筒状ノズル部分を精度良く形成できない
と、インク吐出の応答性が低下し、インク吐出用の駆動
周波数を上げることができない。換言すると、印刷速度
を上げることができない。
【００１０】また、ウエットエッチングを採用する場合
には、シリコン単結晶基板の結晶方位によっては、形成
されたインクノズルのテーパ状ノズル部分の開口縁形状
と、これに接するインクキャビティの開口縁形状が一致
せずに、これらの境界部分にインクの淀み部分ができる
おそれがある。インクノズルのテーパ状ノズル部分に連
通する部分にこのような淀み部分ができると、インクキ
ャビティ内で発生した気泡の排出性が低下してしまう。
には、シリコン単結晶基板の結晶方位によっては、形成
されたインクノズルのテーパ状ノズル部分の開口縁形状
と、これに接するインクキャビティの開口縁形状が一致
せずに、これらの境界部分にインクの淀み部分ができる
おそれがある。インクノズルのテーパ状ノズル部分に連
通する部分にこのような淀み部分ができると、インクキ
ャビティ内で発生した気泡の排出性が低下してしまう。
【００１１】本発明の課題は、このような弊害を伴うこ
となく、シリコン単結晶基板をエッチングすることによ
り、円筒状ノズル部分およびテーパ状ノズル部分を備え
たインクノズルを形成することのできるインクジェット
ヘッドの製造方法を提案することにある。
となく、シリコン単結晶基板をエッチングすることによ
り、円筒状ノズル部分およびテーパ状ノズル部分を備え
たインクノズルを形成することのできるインクジェット
ヘッドの製造方法を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、シリコン単結晶基板をエッチングする
ことにより、一定断面の円筒状ノズル部分と、当該円筒
状ノズル孔部分から後側に向けてノズル断面積が漸増し
ているテーパ状ノズル部分とを備えたインクノズルが形
成されているインクジェットヘッドの製造方法におい
て、前記シリコン単結晶基板の表面に異方性ドライエッ
チングを施して前記円筒状ノズル部分を形成し、前記シ
リコン単結晶基板の裏面に異方性ウエットエッチングを
施して前記テーパ状ノズル部分を形成するようにしてい
る。
めに、本発明は、シリコン単結晶基板をエッチングする
ことにより、一定断面の円筒状ノズル部分と、当該円筒
状ノズル孔部分から後側に向けてノズル断面積が漸増し
ているテーパ状ノズル部分とを備えたインクノズルが形
成されているインクジェットヘッドの製造方法におい
て、前記シリコン単結晶基板の表面に異方性ドライエッ
チングを施して前記円筒状ノズル部分を形成し、前記シ
リコン単結晶基板の裏面に異方性ウエットエッチングを
施して前記テーパ状ノズル部分を形成するようにしてい
る。
【００１３】前記異方性ドライエッチングとしては、Ｉ
ＣＰ（誘導結合プラズマ）放電による異方性ドライエッ
チングを採用することができる。
ＣＰ（誘導結合プラズマ）放電による異方性ドライエッ
チングを採用することができる。
【００１４】本発明の方法においては、異方性ドライエ
ッチングによって、インクノズルの一定断面の円筒状ノ
ズル部分を精度良く形成でき、異方性ウエットエッチン
グによって、当該円筒状ノズル部分に滑らかに連続した
テーパ状ノズル部分を形成することができる。従って、
インク吐出特性に優れたインクノズルを形成でき、各イ
ンクノズル間のインク吐出特性のばらつきも抑制でき
る。これに加えて、ドライエッチングのみによってイン
クノズルを形成する場合に比べてエッチング処理時間を
短縮できる。また、ウエットエッチングのみによってイ
ンクノズルを形成する場合に比べて、インクの淀み部分
の発生を抑制できる。
ッチングによって、インクノズルの一定断面の円筒状ノ
ズル部分を精度良く形成でき、異方性ウエットエッチン
グによって、当該円筒状ノズル部分に滑らかに連続した
テーパ状ノズル部分を形成することができる。従って、
インク吐出特性に優れたインクノズルを形成でき、各イ
ンクノズル間のインク吐出特性のばらつきも抑制でき
る。これに加えて、ドライエッチングのみによってイン
クノズルを形成する場合に比べてエッチング処理時間を
短縮できる。また、ウエットエッチングのみによってイ
ンクノズルを形成する場合に比べて、インクの淀み部分
の発生を抑制できる。
【００１５】ここで、典型的なインクジェットヘッド
は、複数の前記インクノズルと、各インクノズルに連通
したインクキャビティと、各インクキャビティにインク
を供給する共通のインクリザーバと、各インクキャビテ
ィを前記インクリザーバに連通させている複数のインク
供給口と、前記の各インクキャビティの底面を規定して
いる振動板とを有している。
は、複数の前記インクノズルと、各インクノズルに連通
したインクキャビティと、各インクキャビティにインク
を供給する共通のインクリザーバと、各インクキャビテ
ィを前記インクリザーバに連通させている複数のインク
供給口と、前記の各インクキャビティの底面を規定して
いる振動板とを有している。
【００１６】この場合には、第１のシリコン単結晶基板
に、前記インクノズルを形成すると共に、前記インク供
給口を形成するための溝をエッチングにより形成し、第
２のシリコン単結晶基板に異方性ウエットエッチングを
施して、前記インクキャビティを形成するための溝と、
前記インクリザーバを形成するための溝を形成し、しか
る後に、前記第１および第２のシリコン単結晶基板の溝
形成側の基板表面を相互に貼り合わせることにより、当
該第１および第２のシリコン単結晶基板の間に、前記イ
ンクノズルに連通した前記インクキャビティ、前記イン
クリザーバ、および前記インクキャビティのそれぞれと
前記インクリザーバを連通する前記インク供給口を区画
形成する方法を採用することができる。
に、前記インクノズルを形成すると共に、前記インク供
給口を形成するための溝をエッチングにより形成し、第
２のシリコン単結晶基板に異方性ウエットエッチングを
施して、前記インクキャビティを形成するための溝と、
前記インクリザーバを形成するための溝を形成し、しか
る後に、前記第１および第２のシリコン単結晶基板の溝
形成側の基板表面を相互に貼り合わせることにより、当
該第１および第２のシリコン単結晶基板の間に、前記イ
ンクノズルに連通した前記インクキャビティ、前記イン
クリザーバ、および前記インクキャビティのそれぞれと
前記インクリザーバを連通する前記インク供給口を区画
形成する方法を採用することができる。
【００１７】このように、二枚のシリコン単結晶基板の
それぞれに異なるエッチング条件により寸法の異なる複
数の溝を形成し、しかる後に、これらのシリコン単結晶
基板を重ね合わせる方法を採用すれば、異なるシリコン
単結晶基板に対するエッチング条件を別個に制御すれば
よい。よって、単一のシリコン単結晶基板上に複数の溝
をエッチングする場合に比べて、エッチング条件の管理
が容易となり、また、溝を精度良く作り込むことが可能
になる。
それぞれに異なるエッチング条件により寸法の異なる複
数の溝を形成し、しかる後に、これらのシリコン単結晶
基板を重ね合わせる方法を採用すれば、異なるシリコン
単結晶基板に対するエッチング条件を別個に制御すれば
よい。よって、単一のシリコン単結晶基板上に複数の溝
をエッチングする場合に比べて、エッチング条件の管理
が容易となり、また、溝を精度良く作り込むことが可能
になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
インクジェットヘッドの製造方法について説明する。
インクジェットヘッドの製造方法について説明する。
【００１９】図１には本発明の方法を適用可能なインク
ジェットヘッドの概略断面を示してある。なお、本発明
の方法は、図１に示すインクジェットヘッドとは異なる
形状、構造のインクジェットヘッドにも適用できる。さ
らには、異なる駆動方式によりインク滴の吐出を行うイ
ンクジェットヘッドにも適用できる。
ジェットヘッドの概略断面を示してある。なお、本発明
の方法は、図１に示すインクジェットヘッドとは異なる
形状、構造のインクジェットヘッドにも適用できる。さ
らには、異なる駆動方式によりインク滴の吐出を行うイ
ンクジェットヘッドにも適用できる。
【００２０】図１を参照して説明すると、本例のインク
ジェットヘッド１は、本願人による特開平５−５０６０
１号公報に開示されているインクジェットヘッドと同様
の静電駆動方式のインクジェットヘッドであり、シリコ
ン単結晶基板からなるノズルプレート２と、同じくシリ
コン単結晶基板からなるキャビティプレート３と、ガラ
ス基板４とを貼り合わせることにより構成されている。
ジェットヘッド１は、本願人による特開平５−５０６０
１号公報に開示されているインクジェットヘッドと同様
の静電駆動方式のインクジェットヘッドであり、シリコ
ン単結晶基板からなるノズルプレート２と、同じくシリ
コン単結晶基板からなるキャビティプレート３と、ガラ
ス基板４とを貼り合わせることにより構成されている。
【００２１】キャビティプレート３には、複数のインク
キャビティ３１と、各インクキャビティ３１にインクを
供給する共通のインクリザーバ３２が形成されている。
ノズルプレート２の側には、各インクキャビティ３１に
連通した複数のインクノズル２１と、各インクキャビテ
ィ３１を共通のインクリザーバ３２に連通しているイン
ク供給口２２が形成されている。
キャビティ３１と、各インクキャビティ３１にインクを
供給する共通のインクリザーバ３２が形成されている。
ノズルプレート２の側には、各インクキャビティ３１に
連通した複数のインクノズル２１と、各インクキャビテ
ィ３１を共通のインクリザーバ３２に連通しているイン
ク供給口２２が形成されている。
【００２２】キャビティプレート３の裏面に貼り付けた
ガラス基板４において、キャビティ３１の底面を規定し
ている振動板３３に対峙する部分には、凹部４１が形成
され、当該凹部の底面には、振動板３３に対峙した個別
電極４２が形成されている。また、インクリザーバ３２
には、不図示のインク供給路を介して外部のインク供給
源からインクが供給可能となっている。
ガラス基板４において、キャビティ３１の底面を規定し
ている振動板３３に対峙する部分には、凹部４１が形成
され、当該凹部の底面には、振動板３３に対峙した個別
電極４２が形成されている。また、インクリザーバ３２
には、不図示のインク供給路を介して外部のインク供給
源からインクが供給可能となっている。
【００２３】キャビティプレート３に形成した各キャビ
ティ３１の底面を規定している振動板３３は共通電極と
して機能し、このキャビティプレート３と、各振動板３
３に対峙している個別電極４２との間に電力供給制御手
段５によって電圧を印加すると、電圧が印加された個別
電極４２に対峙している振動板３３が静電気力によって
振動し、これに伴ってキャビティ３１の容積変化が起こ
り、インクノズル２１からインク滴の吐出が行われる。
ティ３１の底面を規定している振動板３３は共通電極と
して機能し、このキャビティプレート３と、各振動板３
３に対峙している個別電極４２との間に電力供給制御手
段５によって電圧を印加すると、電圧が印加された個別
電極４２に対峙している振動板３３が静電気力によって
振動し、これに伴ってキャビティ３１の容積変化が起こ
り、インクノズル２１からインク滴の吐出が行われる。
【００２４】ここで、インクノズル２１は円筒状ノズル
部分とテーパ状ノズル部分を備えた断面形状をしてい
る。すなわち、インクノズル２１は、インク滴吐出方向
の前側には円形をした一定断面の円筒状ノズル部分２１
ａが形成され、後側には後方に向けて断面が漸増してい
るテーパ状ノズル部分２１ｂが形成されている。テーパ
状ノズル部分２１ｂは円筒状ノズル部分２１ａの後端に
滑らかに連続しており、段差等は付いていない。このテ
ーパ状ノズル部分２１ｂは例えばピラミット状に形成さ
れている。なお、インクノズル２１の先端開口２１ｃ
は、ノズルプレート２の表面２ａに形成した凹部２４の
底面２４ａに開口している。
部分とテーパ状ノズル部分を備えた断面形状をしてい
る。すなわち、インクノズル２１は、インク滴吐出方向
の前側には円形をした一定断面の円筒状ノズル部分２１
ａが形成され、後側には後方に向けて断面が漸増してい
るテーパ状ノズル部分２１ｂが形成されている。テーパ
状ノズル部分２１ｂは円筒状ノズル部分２１ａの後端に
滑らかに連続しており、段差等は付いていない。このテ
ーパ状ノズル部分２１ｂは例えばピラミット状に形成さ
れている。なお、インクノズル２１の先端開口２１ｃ
は、ノズルプレート２の表面２ａに形成した凹部２４の
底面２４ａに開口している。
【００２５】このように構成したインクジェットヘッド
１は、ノズルプレート２、キャビティプレート３および
ガラス基板４を個別に製造し、しかる後に、これらを貼
り合わせることにより製造される。キャビティプレート
３およびガラス基板４は、本願人による特開平５−５０
６０１号公報に記載されている公知の方法によって製造
できる。従って、本明細書においては、インクノズル２
１のエッチング方法を中心にノズルプレート２の製造方
法を説明する。
１は、ノズルプレート２、キャビティプレート３および
ガラス基板４を個別に製造し、しかる後に、これらを貼
り合わせることにより製造される。キャビティプレート
３およびガラス基板４は、本願人による特開平５−５０
６０１号公報に記載されている公知の方法によって製造
できる。従って、本明細書においては、インクノズル２
１のエッチング方法を中心にノズルプレート２の製造方
法を説明する。
【００２６】（第１の熱酸化膜形成・パターニング工
程）先ず、厚さが１８０ミクロンのシリコンウエハ２０
０を用意し、当該シリコンウエハ２００を熱酸化させ
て、その全周囲にレジスト膜としての厚さが１．２ミク
ロン以上のＳｉＯ2 膜２１０を形成する。
程）先ず、厚さが１８０ミクロンのシリコンウエハ２０
０を用意し、当該シリコンウエハ２００を熱酸化させ
て、その全周囲にレジスト膜としての厚さが１．２ミク
ロン以上のＳｉＯ2 膜２１０を形成する。
【００２７】次に、図２（Ａ）に示すように、シリコン
ウエハ２００の一方の側の表面２００ａを覆っているＳ
ｉＯ2 膜２１０の部分をエッチングして、インクノズル
２１のテーパ状ノズル部分２１ｂおよびインク供給口２
２を形成するためのパターン２０１ｂおよび２０２ｂを
形成する。エッチング液としては、フッ化アンモニウム
（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６１０ｍｌ）を使用
することができる。
ウエハ２００の一方の側の表面２００ａを覆っているＳ
ｉＯ2 膜２１０の部分をエッチングして、インクノズル
２１のテーパ状ノズル部分２１ｂおよびインク供給口２
２を形成するためのパターン２０１ｂおよび２０２ｂを
形成する。エッチング液としては、フッ化アンモニウム
（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６１０ｍｌ）を使用
することができる。
【００２８】（第１のウエットエッチング工程）次に、
図２（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ２００をエッ
チング液に漬けてシリコンウエハ２００の露出部分（パ
ターン２０１ｂ、２０２ｂの部分）に対して異方性ウエ
ットエッチングを施し、テーパ状ノズル部分２１ｂに対
応するピラミット状の溝２２１、およびインク供給口２
２に対応する三角形断面の溝２２２を形成する。この場
合に使用するエッチング液としては、水酸化カリウム水
溶液であって、濃度が２ｗｔパーセントで液温８０℃の
ものを使用できる。エッチング終了後は、ＳｉＯ2 膜２
１０をフッ酸水溶液で全て剥離する。
図２（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ２００をエッ
チング液に漬けてシリコンウエハ２００の露出部分（パ
ターン２０１ｂ、２０２ｂの部分）に対して異方性ウエ
ットエッチングを施し、テーパ状ノズル部分２１ｂに対
応するピラミット状の溝２２１、およびインク供給口２
２に対応する三角形断面の溝２２２を形成する。この場
合に使用するエッチング液としては、水酸化カリウム水
溶液であって、濃度が２ｗｔパーセントで液温８０℃の
ものを使用できる。エッチング終了後は、ＳｉＯ2 膜２
１０をフッ酸水溶液で全て剥離する。
【００２９】（第２の熱酸化膜形成・パターニング工
程）この後は、再度、シリコンウエハ２００の全周囲を
熱酸化して、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜２４０を形
成する。この場合においても、ＳｉＯ2 膜２４０の厚み
は１．２ミクロンにすればよい。
程）この後は、再度、シリコンウエハ２００の全周囲を
熱酸化して、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜２４０を形
成する。この場合においても、ＳｉＯ2 膜２４０の厚み
は１．２ミクロンにすればよい。
【００３０】次に、図２（Ｃ）に示すように、シリコン
ウエハ２００の反対側の表面２００ｂを覆っているＳｉ
Ｏ2 膜２４０の部分をエッチングして、インクノズル２
１が開口している凹部２４に対応したパターン２０４を
形成する。エッチング液としては、フッ化アンモニウム
（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６１０ｍｌ）を使用
することができる。
ウエハ２００の反対側の表面２００ｂを覆っているＳｉ
Ｏ2 膜２４０の部分をエッチングして、インクノズル２
１が開口している凹部２４に対応したパターン２０４を
形成する。エッチング液としては、フッ化アンモニウム
（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６１０ｍｌ）を使用
することができる。
【００３１】（第２のウエットエッチング工程）次に、
図２（Ｄ）に示すように、シリコンウエハ２００をエッ
チング液に漬けてシリコンウエハ２００の露出部分に対
して異方性ウエットエッチングを施し、凹部２４に対応
した溝２４４を形成する。この場合に使用するエッチン
グ液は、水酸化カリウム水溶液であり、その濃度は２ｗ
ｔパーセントで液温８０℃のものを使用できる。エッチ
ング終了後は、ＳｉＯ2 膜２４０をフッ酸水溶液で全て
剥離する。
図２（Ｄ）に示すように、シリコンウエハ２００をエッ
チング液に漬けてシリコンウエハ２００の露出部分に対
して異方性ウエットエッチングを施し、凹部２４に対応
した溝２４４を形成する。この場合に使用するエッチン
グ液は、水酸化カリウム水溶液であり、その濃度は２ｗ
ｔパーセントで液温８０℃のものを使用できる。エッチ
ング終了後は、ＳｉＯ2 膜２４０をフッ酸水溶液で全て
剥離する。
【００３２】（第３の熱酸化膜形成・パターニング工
程）この後は、再び、ＳｉＯ2 膜２１０の表面を熱酸化
して、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜２５０を形成す
る。この場合においても、ＳｉＯ2 膜２４０の厚みは
１．２ミクロンにすればよい。
程）この後は、再び、ＳｉＯ2 膜２１０の表面を熱酸化
して、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜２５０を形成す
る。この場合においても、ＳｉＯ2 膜２４０の厚みは
１．２ミクロンにすればよい。
【００３３】次に、図２（Ｅ）に示すように、インクノ
ズル２１が開口している凹部２４に対応した溝２４４の
表面を覆っているＳｉＯ2 膜２４０の部分をエッチング
して、インクノズル２１の円筒状ノズル部分２１ａに対
応したパターン２０１ａを形成する。エッチング液とし
ては、フッ化アンモニウム（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍ
ｌ：５６１０ｍｌ）を使用することができる。
ズル２１が開口している凹部２４に対応した溝２４４の
表面を覆っているＳｉＯ2 膜２４０の部分をエッチング
して、インクノズル２１の円筒状ノズル部分２１ａに対
応したパターン２０１ａを形成する。エッチング液とし
ては、フッ化アンモニウム（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍ
ｌ：５６１０ｍｌ）を使用することができる。
【００３４】ここで、ＳｉＯ2 膜を部分エッチングする
ためのレジスト膜には感光性の樹脂レジスト膜が用いら
れる。図２（Ａ）、（Ｃ）のパターン２０１ｂ、２０２
ｂ、２０４を形成するための樹脂レジスト膜は、スピン
コートによって形成される。しかしながら、図２（Ｅ）
のパターン２０１ａを形成するための樹脂レジスト膜
を、溝２４４の表面に均一に形成することは、スピンコ
ートを用いては困難である。故に、この部分の樹脂レジ
スト膜は、均一な厚さになるようにスプレーを用いて塗
布することにより形成される。塗布後の樹脂レジスト膜
は、加熱することにより半硬化状態となり、露光現像
後、さらに加熱することにより完全に硬化する。その
後、前述したようにＳｉＯ2 膜をエッチングし、シリコ
ンエッチング用のレジスト膜を形成する。
ためのレジスト膜には感光性の樹脂レジスト膜が用いら
れる。図２（Ａ）、（Ｃ）のパターン２０１ｂ、２０２
ｂ、２０４を形成するための樹脂レジスト膜は、スピン
コートによって形成される。しかしながら、図２（Ｅ）
のパターン２０１ａを形成するための樹脂レジスト膜
を、溝２４４の表面に均一に形成することは、スピンコ
ートを用いては困難である。故に、この部分の樹脂レジ
スト膜は、均一な厚さになるようにスプレーを用いて塗
布することにより形成される。塗布後の樹脂レジスト膜
は、加熱することにより半硬化状態となり、露光現像
後、さらに加熱することにより完全に硬化する。その
後、前述したようにＳｉＯ2 膜をエッチングし、シリコ
ンエッチング用のレジスト膜を形成する。
【００３５】（ドライエッチング工程）次に、図２
（Ｆ）に示すように、ＩＣＰ放電による異方性ドライエ
ッチングをシリコンウエハ２００に施す。これにより、
パターン２０１ａに対応した形状で、シリコンウエハ２
００の表面が垂直にエッチングされて、凹部２４に対応
する溝２４４の底面から反対側のインクノズル２１のテ
ーパ状ノズル部分２１ｂに対応するピラミット状の溝２
２１に貫通する貫通孔２３１が形成される。この貫通孔
２３１は、インクノズル２１の円筒状ノズル部分２１ａ
に対応する部分である。
（Ｆ）に示すように、ＩＣＰ放電による異方性ドライエ
ッチングをシリコンウエハ２００に施す。これにより、
パターン２０１ａに対応した形状で、シリコンウエハ２
００の表面が垂直にエッチングされて、凹部２４に対応
する溝２４４の底面から反対側のインクノズル２１のテ
ーパ状ノズル部分２１ｂに対応するピラミット状の溝２
２１に貫通する貫通孔２３１が形成される。この貫通孔
２３１は、インクノズル２１の円筒状ノズル部分２１ａ
に対応する部分である。
【００３６】この場合のエッチングガスとしては、例え
ば、ＣＦ４、ＳＦ６を使用し、これらのエッチングガス
を交互に使用すればよい。ここで、ＣＦ４は形成される
溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護
するために使用し、ＳＦ６はシリコンウエハの垂直方向
のエッチングを促進させるために使用する。
ば、ＣＦ４、ＳＦ６を使用し、これらのエッチングガス
を交互に使用すればよい。ここで、ＣＦ４は形成される
溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護
するために使用し、ＳＦ６はシリコンウエハの垂直方向
のエッチングを促進させるために使用する。
【００３７】この後は、ＳｉＯ2 膜２４０をフッ酸水溶
液（例えば、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：５ｖｏｌ，２５℃）で
全て剥離する。
液（例えば、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：５ｖｏｌ，２５℃）で
全て剥離する。
【００３８】（最終熱酸化工程）最後に、シリコンウエ
ハの耐インク性とノズル面の撥水処理の密着性を確保す
るために、再度シリコンウエハを熱酸化して、ＳｉＯ2
膜を形成する。以上により、ノズルプレート２が得られ
る。
ハの耐インク性とノズル面の撥水処理の密着性を確保す
るために、再度シリコンウエハを熱酸化して、ＳｉＯ2
膜を形成する。以上により、ノズルプレート２が得られ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイン
クジェットヘッドの製造方法においては、異方性ドライ
エッチングによりインクノズルの円筒状ノズル部分を形
成し、異方性ウエットエッチングによりインクノズルの
テーパ状ノズル部分を形成している。従って、インクノ
ズルの一定断面の円筒状ノズル部分を精度良く形成でき
ると共に、当該円筒状ノズル部分に滑らかに連続したテ
ーパ状ノズル部分を形成することができる。よって、イ
ンク吐出特性に優れたインクノズルを形成でき、各イン
クノズル間のインク吐出特性のばらつきも抑制できる。
これに加えて、ドライエッチングのみによってインクノ
ズルを形成する場合に比べてエッチング処理時間を短縮
でき、ウエットエッチングのみによってインクノズルを
形成する場合に比べて、インクの淀み部分が発生するお
それが少なくなる。
クジェットヘッドの製造方法においては、異方性ドライ
エッチングによりインクノズルの円筒状ノズル部分を形
成し、異方性ウエットエッチングによりインクノズルの
テーパ状ノズル部分を形成している。従って、インクノ
ズルの一定断面の円筒状ノズル部分を精度良く形成でき
ると共に、当該円筒状ノズル部分に滑らかに連続したテ
ーパ状ノズル部分を形成することができる。よって、イ
ンク吐出特性に優れたインクノズルを形成でき、各イン
クノズル間のインク吐出特性のばらつきも抑制できる。
これに加えて、ドライエッチングのみによってインクノ
ズルを形成する場合に比べてエッチング処理時間を短縮
でき、ウエットエッチングのみによってインクノズルを
形成する場合に比べて、インクの淀み部分が発生するお
それが少なくなる。
【図１】本発明の方法を適用可能な静電駆動方式のイン
クジェットヘッドの概略断面図である。
クジェットヘッドの概略断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のインクジェットヘッドのノズル
プレートの製造工程における第１の熱酸化膜形成・パタ
ーニング工程を示す説明図、（Ｂ）はウエットエッチン
グ工程を示す説明図、（Ｃ）は第２の熱酸化膜形成・パ
ターニング工程を示す説明図、（Ｄ）は第２のウエット
エッチング工程を示す説明図、（Ｅ）は第３の熱酸化膜
形成・パターニング工程を示す説明図、（Ｆ）はドライ
エッチング工程を示す説明図である。
プレートの製造工程における第１の熱酸化膜形成・パタ
ーニング工程を示す説明図、（Ｂ）はウエットエッチン
グ工程を示す説明図、（Ｃ）は第２の熱酸化膜形成・パ
ターニング工程を示す説明図、（Ｄ）は第２のウエット
エッチング工程を示す説明図、（Ｅ）は第３の熱酸化膜
形成・パターニング工程を示す説明図、（Ｆ）はドライ
エッチング工程を示す説明図である。
１ インクジェットヘッド ２ ノズルプレート ２１ インクノズル ２１ａ 円筒状ノズル部分 ２１ｂ テーパ状ノズル部分 ２１ｃ ノズル開口 ２２ インク供給口 ２４ 凹部 ３ キャビティプレート ３１ キャビティ ３２ インクリザーバ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン単結晶基板をエッチングするこ
とにより、一定断面の円筒状ノズル部分と、当該円筒状
ノズル孔部分から後側に向けてノズル断面積が漸増して
いるテーパ状ノズル部分とを備えたインクノズルが形成
されているインクジェットヘッドの製造方法において、 前記シリコン単結晶基板の一方の表面に異方性ドライエ
ッチングを施して前記円筒状ノズル部分を形成し、前記
シリコン単結晶基板の他方の面に異方性ウエットエッチ
ングを施して前記テーパ状ノズル部分を形成することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記異方性ドライエ
ッチングはＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングで
あ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３】 請求項１または２において、 前記インクジェットヘッドは、複数の前記インクノズル
と、各インクノズルに連通したインクキャビティと、各
インクキャビティにインクを供給する共通のインクリザ
ーバと、各インクキャビティを前記インクリザーバに連
通させている複数のインク供給口と、前記の各インクキ
ャビティの底面を規定している振動板とを有しており、 第１のシリコン単結晶基板に、前記インクノズルを形成
すると共に、前記インク供給口を形成するための溝をエ
ッチングにより形成し、 第２のシリコン単結晶基板に異方性ウエットエッチング
を施して、前記インクキャビティを形成するための溝
と、前記インクリザーバを形成するための溝を形成し、 前記第１および第２のシリコン単結晶基板の溝形成側の
基板表面を相互に貼り合わせることにより、当該第１お
よび第２のシリコン単結晶基板の間に、前記インクノズ
ルに連通した前記インクキャビティ、前記インクリザー
バ、および前記インクキャビティのそれぞれと前記イン
クリザーバを連通する前記インク供給口を区画形成する
ことを特徴とするインクジェトヘッドの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のうちの何れかの項に
記載の製造方法によって製造されたことを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12457297A JPH10315461A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12457297A JPH10315461A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10315461A true JPH10315461A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14888809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12457297A Withdrawn JPH10315461A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10315461A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001002122A1 (de) * | 1999-07-06 | 2001-01-11 | Ekra Eduard Kraft Gmbh | Druckchip für einen nach dem tintendruckprinzip arbeitenden druckkopf |
| EP1138499A3 (en) * | 2000-03-21 | 2002-01-30 | Nec Corporation | Nozzle plate structure for ink-jet printing head and method of manufacturing nozzle plate |
| US20100225004A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-09 | Olympus Corporation | Semiconductor apparatus and method of manufacturing semiconductor apparatus |
| US8377319B2 (en) | 2004-08-05 | 2013-02-19 | Fujifilm Dimatix, Inc. | Print head nozzle formation |
| US8485640B2 (en) | 2007-06-18 | 2013-07-16 | Seiko Epson Corporation | Nozzle plate, droplet discharge head, method for manufacturing the same and droplet discharge device |
-
1997
- 1997-05-14 JP JP12457297A patent/JPH10315461A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001002122A1 (de) * | 1999-07-06 | 2001-01-11 | Ekra Eduard Kraft Gmbh | Druckchip für einen nach dem tintendruckprinzip arbeitenden druckkopf |
| US6773084B1 (en) | 1999-07-06 | 2004-08-10 | Ekra Edward Kraft Gmbh | Printing chip for a printing head working according to the ink-jet printing principle |
| EP1138499A3 (en) * | 2000-03-21 | 2002-01-30 | Nec Corporation | Nozzle plate structure for ink-jet printing head and method of manufacturing nozzle plate |
| US8377319B2 (en) | 2004-08-05 | 2013-02-19 | Fujifilm Dimatix, Inc. | Print head nozzle formation |
| CN105109207A (zh) * | 2004-08-05 | 2015-12-02 | 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 | 打印头喷嘴形成 |
| US8485640B2 (en) | 2007-06-18 | 2013-07-16 | Seiko Epson Corporation | Nozzle plate, droplet discharge head, method for manufacturing the same and droplet discharge device |
| US20100225004A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-09 | Olympus Corporation | Semiconductor apparatus and method of manufacturing semiconductor apparatus |
| US8890322B2 (en) * | 2009-03-03 | 2014-11-18 | Olympus Corporation | Semiconductor apparatus and method of manufacturing semiconductor apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040803 |