JP2002067327A - Liquid drop jet recording apparatus and manufacturing method for its structure - Google Patents

Liquid drop jet recording apparatus and manufacturing method for its structure

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JP2002067327A
JP2002067327A JP2000254533A JP2000254533A JP2002067327A JP 2002067327 A JP2002067327 A JP 2002067327A JP 2000254533 A JP2000254533 A JP 2000254533A JP 2000254533 A JP2000254533 A JP 2000254533A JP 2002067327 A JP2002067327 A JP 2002067327A
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JP
Japan
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liquid
etching
individual flow
flow path
depth
Prior art date
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Application number
JP2000254533A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michiaki Murata
道昭 村田
Atsushi Fukukawa
敦 福川
Takayuki Takeuchi
孝行 竹内
Yoshihisa Ueda
吉久 植田
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid drop jet apparatus equipped with liquid discharge openings having different depths in the same tip. SOLUTION: In an ink-jet recording head 10, a rectangular big ink discharge opening 20 and a rectangular small ink discharge opening 22 which have different depths on a laminated edge face 18 are formed. When individual channels including these ink discharge openings is manufactured, the shallow small ink discharge opening 22 is protected by a etching protective film, while RIE operation is applied only to the big ink discharge 20. After this operation, the etching protective film is removed, and RIE operation is applied to both the big ink discharge opening and the small ink discharge opening. Thus, the ink discharge openings having different depths are formed with high precision. The ink discharge openings of the different depths provided like these enables printing with the big ink drop by priority of speed and printing with the small ink drop by priority of image quality.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体流路内に保持され
た液体にエネルギーを印加してノズルから噴射させる液
滴噴射記録装置およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid droplet ejection recording apparatus for applying energy to a liquid held in a liquid flow path and ejecting the liquid from a nozzle, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からシリコン基板をエッチングする
ことによって所望の形状に形成し、シリコン基板を積層
することによって、液滴噴射記録ヘッドを作製する方法
が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a method of manufacturing a droplet jet recording head by forming a silicon substrate into a desired shape by etching and stacking the silicon substrates.

【0003】例えば、特開平11−227208号公報
(以下、従来例という)には、バブル発生領域の前後に
作製精度の良い絞り形状を有するプリントヘッドチップ
を作製することができ、噴射エネルギー効率が高く高解
像度化に対応可能な液滴噴射記録装置を製造することが
できることが開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-227208 (hereinafter referred to as a conventional example) discloses that a print head chip having an aperture shape with good manufacturing accuracy can be manufactured before and after a bubble generation region, and the ejection energy efficiency can be improved. It is disclosed that it is possible to manufacture a droplet jet recording apparatus capable of coping with high resolution.

【0004】この従来例について、図19〜図24を用
いて説明する。
[0004] This conventional example will be described with reference to FIGS. 19 to 24.

【0005】ヘッドチップ100は、図19に示すよう
に、発熱素子基板102と流路基板104が積層される
ことによって形成されるものであり、図20に示すよう
に、流路基板104の上部に形成されたインク供給口1
06から供給されるインクが段差部107を有する共通
液室108を介して個別流路110に進入し、発熱素子
112によって加熱され、インク吐出口114からイン
ク滴として吐出される構成である。なお、個別流路11
0には、発熱素子112による加熱によってエネルギ効
率良くインク滴が吐出されるように、前方絞り116と
後方絞り118および凹部132が形成されている。
The head chip 100 is formed by laminating a heating element substrate 102 and a flow path substrate 104 as shown in FIG. 19, and as shown in FIG. Ink supply port 1 formed in
The ink supplied from 06 enters the individual flow channel 110 via the common liquid chamber 108 having the step 107, is heated by the heating element 112, and is discharged from the ink discharge port 114 as an ink droplet. The individual flow path 11
At 0, a front stop 116, a rear stop 118, and a recess 132 are formed so that ink droplets are ejected with high energy efficiency by heating by the heating element 112.

【0006】このヘッドチップ100を構成する流路基
板104の作製方法について図21〜図24を参照して
説明する。
A method of manufacturing the flow path substrate 104 constituting the head chip 100 will be described with reference to FIGS.

【0007】流路基板104となるSi基板120(図
21(A)参照)に対して、熱酸化法により第1の耐エ
ッチング性マスキング層としてSiO2膜122を形成
し(図21(B)参照)、SiO2膜122のノズルを
含む個別流路110となる部分および共通液室108と
なる部分をホトリソグラフィー法とドライエッチングと
を用いてパターニングする(図21(C)参照)。Si
2膜122によるマスクパターンは、図22(A)に
示すように、共通液室108および段差部107となる
部分と個別流路110となる部分は連結していると共
に、個別流路110の前方絞り116となる前方絞り形
状124と後方絞り118となる後方絞り形状126を
設けている。続いて、減圧CVD(Chemical vapor D
eposition)法により第2の耐エッチング性マスキング
層としてSiN膜128を形成する(図21(D)参
照)。このSiN膜128に対して、共通液室108お
よび段差部107となる部分と、個別流路110中に設
ける凹部132となる部分をホトリソグラフイー法とド
ライエッチング法を用いてパターニングする(図21
(E)参照)。このSiN膜128は、個別流路110
中に凹部132となる深さ方向の形状を形成するための
予備加工を行うためのマスクとなるものであり、凹部パ
ターン130の部分のSiN膜128を除去しておく
(図22(B)参照)。またこの例では、凹部132と
ともに段差部107を形成するので、共通液室108お
よび段差部107となる部分のSiN膜128が除去さ
れている。
An SiO 2 film 122 is formed as a first etching resistant masking layer on a Si substrate 120 (see FIG. 21A) serving as a flow path substrate 104 by a thermal oxidation method (FIG. 21B). Then, the portions of the SiO 2 film 122 serving as the individual flow channels 110 including the nozzles and the portions serving as the common liquid chambers 108 are patterned using photolithography and dry etching (see FIG. 21C). Si
As shown in FIG. 22A, the mask pattern formed by the O 2 film 122 is such that the common liquid chamber 108 and the portion that becomes the step portion 107 and the portion that becomes the individual flow channel 110 are connected to each other. A front stop shape 124 serving as a front stop 116 and a rear stop shape 126 serving as a rear stop 118 are provided. Subsequently, low pressure CVD (Chemical vapor D)
An SiN film 128 is formed as a second etching-resistant masking layer by an eposition method (see FIG. 21D). This SiN film 128 is patterned by photolithography and dry etching on a portion serving as the common liquid chamber 108 and the step portion 107 and a portion serving as the concave portion 132 provided in the individual flow channel 110 (FIG. 21).
(E)). The SiN film 128 is formed on the individual channel 110
This serves as a mask for performing preliminary processing for forming a shape in the depth direction to become the concave portion 132 therein, and the SiN film 128 in the portion of the concave portion pattern 130 is removed (see FIG. 22B). ). Further, in this example, since the step 107 is formed together with the concave portion 132, the common liquid chamber 108 and the portion of the SiN film 128 serving as the step 107 are removed.

【0008】続いて、減圧CVD法により耐リン酸エッ
チング保護膜(第3の耐エッチング性マスキング層)と
なるSiO2膜134を形成する(図21(F)参
照)。このSiO2膜134に対して、ホトリソグラフ
ィー法とドライエッチング法を用いてパターニングする
(図21(G)参照)。このSiO2膜134はSiN膜
128を覆う程度に形成する。
Subsequently, an SiO 2 film 134 serving as a phosphoric acid etching protection protective film (third etching resistance masking layer) is formed by a low pressure CVD method (see FIG. 21F). The SiO 2 film 134 is patterned using photolithography and dry etching (see FIG. 21G). This SiO 2 film 134 is formed to cover the SiN film 128.

【0009】続いて、減圧CVD法により第4の耐エッ
チング性マスキング層となる第2のSiN膜136を形
成する(図21(H)参照)。このSiN膜136に対
して共通液室108となる領域をホトリソグラフィー法
とドライエッチング法を用いてパターニングする(図2
1(I)参照)。このSiN膜136は、図22(C)
に示すように、共通液室108となる部分のみが除去さ
れ、共通液室パターン138が形成される。
Subsequently, a second SiN film 136 to be a fourth etching resistant masking layer is formed by a low pressure CVD method (see FIG. 21H). A region to be the common liquid chamber 108 is patterned on the SiN film 136 by using a photolithography method and a dry etching method (FIG. 2).
1 (I)). This SiN film 136 is formed as shown in FIG.
As shown in (1), only the portion that becomes the common liquid chamber 108 is removed, and the common liquid chamber pattern 138 is formed.

【0010】ここで、このSiN膜136をエッチング
マスクとしてSi基板120に対してKOH水溶液によ
るエッチングを実施する(図21(J)参照)。このエ
ッチングは、Si基板120を貫通するまで行い、この
貫通孔がインク供給口106となる。この加工は従来と
同様の湿式異方性エッチングの特性から側壁は所定の角
度を有した斜面として形成される。なお、Si基板12
0の結晶方位は<100>面である。ここではSi基板
120の一方の面から加工を行っているので、インク供
給口106へ向かって断面積が小さくなる貫通孔が形成
される。
Here, the Si substrate 120 is etched with a KOH aqueous solution using the SiN film 136 as an etching mask (see FIG. 21 (J)). This etching is performed until the silicon substrate 120 penetrates, and this through hole becomes the ink supply port 106. In this processing, the side wall is formed as a slope having a predetermined angle from the characteristic of wet anisotropic etching similar to the conventional one. The Si substrate 12
The crystal orientation of 0 is the <100> plane. Here, since the processing is performed from one surface of the Si substrate 120, a through hole having a smaller cross-sectional area toward the ink supply port 106 is formed.

【0011】続いて、SiN膜136をリン酸水溶液に
より選択的にエッチング除去する(図21(K)参
照)。この時、耐リン酸エッチング保護膜となるSiO
2膜134があるため、その下のSiN膜128は浸食
されない。
Subsequently, the SiN film 136 is selectively removed by etching with a phosphoric acid aqueous solution (see FIG. 21K). At this time, SiO 2 serving as a phosphoric acid etching protection protective film
Since there are two films 134, the SiN film 128 thereunder is not eroded.

【0012】次に、HF溶液でSiO2膜134を選択
的にエッチング除去する(図21(L)参照)。続い
て、SiN膜128をエッチングマスクとしてSi基板
120に対してKOH水溶液による湿式異方性エッチン
グを実施する(図21(M)参照)。この湿式異方はエ
ッチングでは、貫通させずに所望の深さだけの加工を行
う。図22(B)に示したように、SiN膜128は、
共通液室108および段差部107となる部分が除去さ
れているので、共通液室108の側壁部分に所定の深さ
の段差部を形成することができる。また、SiN膜12
8の個別流路110中の凹部132となる部分が除去さ
れているので、凹部132となる部分もエッチングされ
る。図22(B)に示したように、凹部パターン130
は長方形状のパターンとして形成しておくことができ
る。このようなパターンが形成されたSiN膜128を
エッチングマスクとして湿式異方性エッチングを行うこ
とにより、図23に示すような立体形状の凹部132が
形成される。
Next, the SiO 2 film 134 is selectively removed by etching with an HF solution (see FIG. 21 (L)). Subsequently, wet anisotropic etching using a KOH aqueous solution is performed on the Si substrate 120 using the SiN film 128 as an etching mask (see FIG. 21M). In this wet anisotropic etching, processing is performed to a desired depth without penetrating. As shown in FIG. 22B, the SiN film 128
Since the portions serving as the common liquid chamber 108 and the step 107 are removed, a step having a predetermined depth can be formed on the side wall of the common liquid chamber 108. Also, the SiN film 12
Since the portion to be the concave portion 132 in the individual channel 110 of No. 8 has been removed, the portion to be the concave portion 132 is also etched. As shown in FIG.
Can be formed as a rectangular pattern. By performing wet anisotropic etching using the SiN film 128 having such a pattern formed thereon as an etching mask, a three-dimensional concave portion 132 as shown in FIG. 23 is formed.

【0013】続いてSiN膜128をリン酸溶液により
選択的にエッチング除去する(図21(N)参照)。続
いて、SiO2膜122をエッチングマスクとしてSi
基板120のRIE(Reactive Ion Etching)加工を
実施する(図21(O)参照)。このRIE加工では、
上述のようにSiの結晶方位に依存せず、マスクされて
いる部分以外を均等に厚き方向にエッチングすることが
できる。すなわち図22(A)に示したマスクパターン
形状に従って個別流路110となる断面が略矩形状の溝
を形成するとともに、それまでの工程で形成されている
形状もそのまま加工深さだけエッチングされる。このた
め、図21(M)の工程で個別流路110中となる位置
に形成した凹部はほぼそのまま個別流路110となる溝
の底部に凹部132の形状をほぼ維持して形成される。
Subsequently, the SiN film 128 is selectively removed by etching with a phosphoric acid solution (see FIG. 21N). Subsequently, using the SiO 2 film 122 as an etching mask,
RIE (Reactive Ion Etching) processing of the substrate 120 is performed (see FIG. 21O). In this RIE processing,
As described above, the portion other than the masked portion can be uniformly etched in the thickness direction without depending on the crystal orientation of Si. In other words, according to the mask pattern shape shown in FIG. 22A, the cross section to become the individual flow path 110 forms a substantially rectangular groove, and the shape formed in the steps up to that point is etched as it is to the processing depth. . For this reason, the concave portion formed at a position in the individual flow channel 110 in the step of FIG. 21M is formed almost as it is at the bottom of the groove to be the individual flow channel 110 while substantially maintaining the shape of the concave portion 132.

【0014】最後に、SiO2膜122をフッ酸溶液に
より選択的にエッチング除去して流路基板104となる
Si基板120の加工を完了する(図21(P)参
照)。図24は本方法によって作製された流路基板とな
るSi基板120の一例を示す平面図である。なお、ダ
イシングラインに沿ってSi基板120をダイシングす
ることによって、個別流路110の端部が開口してイン
ク吐出口114となる。
Finally, the SiO 2 film 122 is selectively removed by etching with a hydrofluoric acid solution to complete the processing of the Si substrate 120 to be the flow path substrate 104 (see FIG. 21 (P)). FIG. 24 is a plan view showing an example of a Si substrate 120 serving as a flow path substrate manufactured by this method. By dicing the Si substrate 120 along the dicing line, the ends of the individual flow paths 110 are opened to form the ink discharge ports 114.

【0015】このように、本製造方法の特徴は、湿式異
方性エッチングと異なりRIE法を用いることによっ
て、図24に示すように前方絞り116、後方絞り11
8等を含む平面的に複雑な形状の個別流路110を精度
良く加工でき、所望の噴射特性を確保することができ
る。
As described above, the feature of the present manufacturing method is that, unlike the wet anisotropic etching, by using the RIE method, as shown in FIG.
The individual flow channel 110 having a complicated shape in a plane including 8 and the like can be processed with high accuracy, and desired injection characteristics can be secured.

【0016】なお、RIE加工により形成された溝はチ
ップ全面にわたって同じ深さになる。したがって、イン
ク吐出口114は同じ深さの矩形形状となる(図19参
照)。
The groove formed by the RIE process has the same depth over the entire surface of the chip. Therefore, the ink ejection port 114 has a rectangular shape with the same depth (see FIG. 19).

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】近年、同一プリントヘ
ッドから体積の異なるインク滴を噴射する機能が、プリ
ンターに対して求められている。これは、例えば、「白
黒文字印字するときは大インク滴を噴射することで濃度
の濃い文字を印字し、カラー印字する時は小インク滴を
噴射することで高画質印字をする」といった使い方や
「高速ドラフト印字したいときには大インク滴による間
引き印字をし、高画質印字をする時は小インク滴を用い
る」といった使い方をするためである。
In recent years, printers have been required to have a function of ejecting ink droplets having different volumes from the same print head. This includes, for example, how to print high-density characters by ejecting large ink droplets when printing black-and-white characters, and ejecting small ink droplets when ejecting color printing. This is because a method such as “use thinned-out printing with large ink droplets when performing high-speed draft printing, and use small ink droplets when performing high-quality printing” is used.

【0018】これらの要望を達成するためには、それぞ
れのインク滴体積に応じて形成されたヘッドチップを組
み合わせてプリントヘッドを形成すれば良いが、プリン
トヘッドが大きくなり、コストも高くなってしまう。
To meet these demands, a print head may be formed by combining head chips formed according to the volume of each ink droplet. However, the size of the print head increases and the cost increases. .

【0019】また、サーマルタイプのインクジェット方
式ではバブルを発生させる発熱抵抗体の設計寸法やノズ
ルの幅を調整することで若干のインク滴体積差をつけら
れるが、十分大きな差をつけることはできない。
Further, in the thermal type ink jet system, a slight difference in ink droplet volume can be obtained by adjusting the design dimensions of the heating resistor for generating bubbles and the width of the nozzle, but a sufficiently large difference cannot be obtained.

【0020】これに対して、特開平10−138483
号公報には、発熱抵抗体に印加する駆動電圧とパルス幅
を変化させることによリインク温度上昇スピードを変
え、発泡に寄与するインク量を変化させてインクの吐出
量を変える構成が開示されている。この方法の場合、発
熱抵抗体に複数の駆動電圧を印加するため、コストが高
くなると共に、インク滴体積の変動幅も小さい。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-138483
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,086 discloses a configuration in which a drive voltage and a pulse width applied to a heating resistor are changed to change a re-ink temperature rising speed, and to change an ink amount contributing to foaming to change an ink ejection amount. I have. In this method, since a plurality of drive voltages are applied to the heating resistor, the cost is increased and the fluctuation range of the ink droplet volume is small.

【0021】また、特開平11−99637号公報に
は、同一流路内に複数の発熱抵抗体を設け、インク滴体
積を制御するための発熱抵抗体の駆動方式が提案されて
いる。さらに、特開平10−16221号公報には、同
一流路内に複数の発熱抵抗体を設け、大容量ドロップの
場合は2つの発熱抵抗体を、小容量ドロップの場合はど
ちらか片方を駆動させる方法が提案されている。これら
の方法もインク体積差をつけることは可能であるが、変
動幅が小さい。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-99637 proposes a method of driving a heating resistor for controlling the volume of ink droplets by providing a plurality of heating resistors in the same flow path. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-16221 discloses that a plurality of heating resistors are provided in the same channel, and two heating resistors are driven in the case of a large capacity drop, and one of them is driven in the case of a small capacity drop. A method has been proposed. These methods can also provide an ink volume difference, but have a small fluctuation range.

【0022】また、従来例では、複雑な形状の個別流路
(インク吐出口)をRIEによって精度良く所定の深さ
の断面形状とすることができるが、一定の深さに形成す
ることしかできず、同一チップから吐出されるインク滴
体積を変動させることができない。
Further, in the conventional example, the individual flow path (ink ejection port) having a complicated shape can be accurately formed into a cross-sectional shape having a predetermined depth by RIE, but can be formed only at a certain depth. Therefore, the volume of ink droplets ejected from the same chip cannot be changed.

【0023】なお、湿式異方性エッチングを用いてシリ
コン基板に個別流路(インク吐出口)を形成する場合に
は、マスク開口部の幅を変更することによって断面積
(深さ)の異なる断面三角形の個別流路を形成すること
ができるが、断面積の大きなインク吐出口は、幅も大き
くなってインク吐出口を密に配列することができなくな
るという不都合がある。また、個別流路を絞り形状等の
ような複雑な形状に精度良く形成することが困難である
と共に、噴射エネルギー効率も十分に大きくできない。
When an individual flow path (ink ejection port) is formed in a silicon substrate using wet anisotropic etching, the cross-section (depth) of a different cross-sectional area (depth) is changed by changing the width of the mask opening. Although a triangular individual flow path can be formed, an ink discharge port having a large cross-sectional area has a disadvantage that the ink discharge ports cannot be densely arranged due to a large width. In addition, it is difficult to accurately form the individual flow path into a complicated shape such as a throttle shape, and the injection energy efficiency cannot be sufficiently increased.

【0024】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、RIEによる微細加工の利点(噴射エネル
ギー効率が高く高解像度化に対応可能)を有したまま、
同一チップ内に深さの異なるインク吐出口を形成した液
滴噴射装置および構造体の製造方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and has the advantages of fine processing by RIE (high injection energy efficiency and can respond to high resolution).
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a droplet ejecting apparatus and a structure in which ink ejection ports having different depths are formed in the same chip.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数のシリコン基板を積層してなり、液体供給口から供
給された液体が複数の個別流路に到達し、各個別流路の
先端に形成された液体吐出口から液滴として噴射される
液滴噴射記録装置であって、前記シリコン基板の積層端
面に、矩形形状の積層方向深さが異なる複数の液体吐出
口を有することを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
A liquid droplet which is formed by laminating a plurality of silicon substrates, a liquid supplied from a liquid supply port reaches a plurality of individual flow paths, and is ejected as a liquid droplet from a liquid discharge port formed at the tip of each individual flow path. An ejection recording apparatus, characterized in that the silicon substrate has a plurality of liquid ejection ports having different depths in a lamination direction in a lamination end face of the silicon substrate.

【0026】請求項1記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the first aspect of the present invention will be described.

【0027】液滴噴射記録装置には、積層されたシリコ
ン基板の積層端面に積層深さの異なる矩形形状の少なく
とも2種類の液体吐出口が形成されている。したがっ
て、液体にインクを使用して画像形成する場合には、液
体吐出口を選択してインク滴を吐出することによって、
画像形成を画質優先あるいは速度優先に切り換えること
ができる。すなわち、積層深さ(断面積)の小さい液体
吐出口からインク滴を吐出させることによって高画質な
画像形成を行なうことができ、積層深さ(断面積)の大
きい液体吐出口からインク滴を吐出させることによっ
て、迅速に画像形成をすることができる。
In the droplet jet recording apparatus, at least two types of rectangular liquid ejection ports having different stacking depths are formed on the stacking end surface of the stacked silicon substrates. Therefore, when an image is formed using ink as a liquid, by selecting a liquid ejection port and ejecting ink droplets,
Image formation can be switched to image quality priority or speed priority. That is, high-quality image formation can be performed by discharging ink droplets from the liquid discharge ports having a small lamination depth (cross-sectional area), and ink droplets can be discharged from the liquid discharge ports having a large lamination depth (cross-sectional area). By doing so, an image can be formed quickly.

【0028】なお、液体吐出口が矩形形状であるため、
液体吐出口の断面積を積層方向深さによって調整するこ
とができる。したがって、液体吐出口を積層端面に高密
度に配列でき、解像度の高い液滴噴射装置にできる。
Since the liquid discharge port has a rectangular shape,
The cross-sectional area of the liquid discharge port can be adjusted by the depth in the stacking direction. Therefore, the liquid ejection ports can be arranged at a high density on the lamination end face, and a high-resolution droplet ejecting apparatus can be obtained.

【0029】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記積層端面には、前記積層方向深さが第
1深さである液体吐出口が配列された第1領域と前記積
層方向深さが第1深さよりも深い第2深さである液体吐
出口が配列された第2領域とがあることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first end area in which the liquid discharge ports having the first depth in the stacking direction are arranged on the end face of the stack. There is a second region in which liquid ejection ports having a second depth greater than the first depth in the direction are arranged.

【0030】請求項2記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the second aspect of the present invention will be described.

【0031】このように構成することによって第1領域
の液体吐出口から相対的に体積の小さい液滴が吐出さ
れ、第2領域の液体吐出口から相対的に体積の大きい液
滴が吐出される。そこで、液体にインクを使用する場合
には、第2領域に配列された液体吐出口から相対的に体
積の大きなインク滴を吐出することによって、濃度の濃
い黒文字印字ができる。一方、第1領域に配列された液
体吐出口にカラーインクを使用して相対的に体積の小さ
なインク滴を吐出することによって、高画質なカラー印
字が可能となる。
With this configuration, a relatively small volume droplet is ejected from the liquid ejection port in the first area, and a relatively large volume droplet is ejected from the liquid ejection port in the second area. . Therefore, when ink is used for the liquid, a relatively large-volume ink droplet is ejected from the liquid ejection ports arranged in the second area, so that black character printing with a high density can be performed. On the other hand, high-quality color printing can be performed by discharging relatively small-volume ink droplets using the color ink to the liquid discharge ports arranged in the first area.

【0032】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記積層方向深さが第1深さである第1液
体吐出口と前記積層方向深さが第1深さよりも深い第2
深さである第2液体吐出口が積層端面に交互に配列され
たことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first liquid discharge port having the first depth in the stacking direction and the first liquid discharge port having the first depth in the stacking direction are deeper than the first depth. 2
The second liquid discharge ports having a depth are alternately arranged on the laminated end face.

【0033】請求項3記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the third aspect of the present invention will be described.

【0034】このように構成することによって第1液体
吐出口から相対的に体積の小さい液滴が吐出され、第2
液体吐出口から相対的に体積の大きい液滴が吐出され
る。
With this configuration, a relatively small volume droplet is discharged from the first liquid discharge port, and the second liquid discharge port is discharged.
Droplets having a relatively large volume are discharged from the liquid discharge ports.

【0035】液体にインクを使用する場合には、第2液
体吐出口から吐出されるインク滴の体積が大きいため、
重ね打ちしなくても十分な印字濃度を達成できる。ま
た、第1液体吐出口から相対的に体積が小さいインク滴
による印字をすれば高画質な印字を達成することができ
る。
When ink is used as the liquid, the volume of the ink droplet ejected from the second liquid ejection port is large.
Sufficient print density can be achieved without overprinting. Further, if printing is performed using ink droplets having a relatively small volume from the first liquid ejection port, high-quality printing can be achieved.

【0036】請求項4記載の発明は、複数のシリコン基
板を積層してなり、液体供給口から供給された液体が複
数の個別流路に到達し、各個別流路の先端に形成された
液体吐出口から液滴として噴射される液滴噴射記録装置
であって、前記個別流路は矩形断面を有し、前記液体吐
出口から液滴を噴射するために液体に圧力を作用させる
圧力発生領域と、前記圧力発生領域に対して液体供給側
に設けられ個別流路の断面積を減少させる第1絞り部
と、前記圧力発生領域に対して液体吐出口側に設けられ
個別流路の断面積を減少させる第2絞り部とを備え、前
記第1絞り部よりも前記第2絞り部の前記積層方向深さ
が浅いことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of silicon substrates are stacked, and the liquid supplied from the liquid supply port reaches the plurality of individual flow paths, and the liquid formed at the tip of each individual flow path. A droplet ejection recording device ejected as droplets from a discharge port, wherein the individual flow path has a rectangular cross section, and a pressure generating area for applying pressure to a liquid in order to eject a droplet from the liquid discharge port A first throttle portion provided on the liquid supply side with respect to the pressure generation region to reduce the cross-sectional area of the individual flow channel; and a cross-sectional area of the individual flow channel provided on the liquid discharge port side with respect to the pressure generation region. And a second constricted portion that reduces the depth of the second constricted portion in the stacking direction is smaller than the first constricted portion.

【0037】請求項4記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the fourth aspect of the present invention will be described.

【0038】個別流路において圧力発生領域に対する液
体供給側と液体吐出口側にそれぞれ第1絞り部と第2絞
り部を設けることによって、圧力発生領域で圧力が液体
に効率的に作用して液体吐出口から液滴が吐出される。
この際、第1絞り部よりも第2絞り部の積層方向深さが
浅いため、第2絞り部の流路抵抗が第1絞り部の流路抵
抗よりも高くなる。この結果、個別流路(圧力発生領
域)に対する液体のリフィル速度が向上し、液滴吐出周
波数を向上させることができる。
By providing the first throttle portion and the second throttle portion on the liquid supply side and the liquid discharge port side with respect to the pressure generation region in the individual flow path, respectively, the pressure efficiently acts on the liquid in the pressure generation region, and Droplets are discharged from the discharge ports.
At this time, since the depth of the second throttle portion in the stacking direction is smaller than that of the first throttle portion, the flow resistance of the second throttle portion is higher than the flow resistance of the first throttle portion. As a result, the refill speed of the liquid with respect to the individual flow path (the pressure generation region) is improved, and the droplet discharge frequency can be improved.

【0039】請求項5記載の発明は、複数のシリコン基
板を積層してなり、液体供給口から供給された液体が複
数の個別流路に到達し、各個別流路の先端に形成された
液体吐出口から液滴として噴射される液滴噴射記録装置
であって、前記個別流路は矩形断面を有し、前記液体吐
出口から液滴を噴射するために液体に圧力を作用させる
圧力発生領域と、前記圧力発生領域に対して液体供給側
に設けられ個別流路の断面積を減少させる第1絞り部
と、前記圧力発生領域に対して液体吐出口側に設けられ
個別流路の断面積を減少させる第2絞り部とを備え、前
記第1絞り部よりも前記第2絞り部の前記積層方向深さ
が深いことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of silicon substrates are stacked, and the liquid supplied from the liquid supply port reaches the plurality of individual flow paths, and the liquid formed at the tip of each individual flow path. A droplet ejection recording device ejected as droplets from a discharge port, wherein the individual flow path has a rectangular cross section, and a pressure generating area for applying pressure to a liquid in order to eject a droplet from the liquid discharge port A first throttle portion provided on the liquid supply side with respect to the pressure generation region to reduce the cross-sectional area of the individual flow channel; and a cross-sectional area of the individual flow channel provided on the liquid discharge port side with respect to the pressure generation region. And a second constricted portion that reduces the depth of the second constricted portion in the stacking direction is greater than the first constricted portion.

【0040】請求項5記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the invention will be described.

【0041】個別流路において圧力発生領域に対する液
体供給側と液体吐出口側にそれぞれ第1絞り部と第2絞
り部を設けることによって、圧力発生領域で圧力が液体
に効率的に作用して液体吐出口から液滴が吐出される。
この際、第1絞り部よりも第2絞り部の積層方向深さが
深いため、第1絞り部の流路抵抗が第2絞り部の流路抵
抗よりも高くなる。この結果、液体吐出口から吐出する
液滴の飛翔速度を一層高くできる。
By providing the first throttle portion and the second throttle portion on the liquid supply side and the liquid discharge port side with respect to the pressure generation region in the individual flow path, respectively, the pressure efficiently acts on the liquid in the pressure generation region, and Droplets are discharged from the discharge ports.
At this time, since the depth of the second throttle portion in the stacking direction is deeper than that of the first throttle portion, the flow resistance of the first throttle portion is higher than the flow resistance of the second throttle portion. As a result, the flying speed of the droplet discharged from the liquid discharge port can be further increased.

【0042】請求項6記載の発明は、深さの異なる第1
凹部と第2凹部を有する構造体の製造方法であって、シ
リコン基板上に形成された耐エッチング保護膜のうち、
第1凹部が形成される領域のシリコン基板上に位置する
耐エッチング保護膜を第1マスクを用いたエッチングに
よって除去する第1工程と、第1マスクと異なる第2マ
スクを用いてエッチングすることによって、前記第2凹
部が形成される領域のシリコン基板上に形成された前記
耐エッチング保護膜の厚さを途中まで減ずる第2工程
と、第1工程によって露出された第1凹部が形成される
領域のシリコン基板をエッチングする第3工程と、シリ
コン基板全面について前記耐エッチング保護膜のエッチ
ングを行ない、第2工程において厚さが減じられた前記
耐エッチング保護膜を除去する第4工程と、第1工程と
第4工程で露出されたシリコン基板をエッチングする第
5工程と、を備えることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the first type having different depths.
A method for manufacturing a structure having a concave portion and a second concave portion, wherein the etching-resistant protective film formed on a silicon substrate includes:
A first step of removing the etching-resistant protective film located on the silicon substrate in a region where the first concave portion is formed by etching using the first mask, and by etching using a second mask different from the first mask A second step of reducing the thickness of the etching-resistant protective film formed on the silicon substrate in a region where the second concave portion is formed, and a region where the first concave portion exposed in the first step is formed; A third step of etching the silicon substrate, a fourth step of etching the etching-resistant protective film over the entire surface of the silicon substrate, and removing the etching-resistant protective film having a reduced thickness in the second step; And a fifth step of etching the silicon substrate exposed in the fourth step.

【0043】請求項6記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the invention according to claim 6 will be described.

【0044】第3工程において、第1凹部が形成される
領域のみ耐エッチング保護膜(例えばシリコン酸化膜)
を除去した状態でシリコン基板がエッチングされ、その
後(第4〜第5工程)で第2凹部が形成される領域の耐
エッチング保護膜をさらに除去してシリコン基板におい
て第1凹部と第2凹部が形成される領域がエッチングさ
れる。すなわち、第1凹部が形成される領域は第3工程
と第5工程でエッチングされ、第2凹部が形成される領
域は第5工程のみでエッチングされるため、シリコン基
板に異なる深さの凹部が形成される。
In the third step, an etching-resistant protective film (for example, a silicon oxide film) is formed only in a region where the first concave portion is formed.
The silicon substrate is etched in a state in which the first concave portion and the second concave portion are formed in the silicon substrate after the second concave portion is formed. The region to be formed is etched. That is, the region where the first concave portion is formed is etched in the third and fifth steps, and the region where the second concave portion is formed is etched only in the fifth step. It is formed.

【0045】なお、第2工程において第2凹部が形成さ
れる領域のシリコン基板上に位置する耐エッチング保護
膜の厚さを途中まで減じておくため、第4工程で第2凹
部が形成される領域の耐エッチング保護膜のみを除去す
るために耐エッチング保護膜のエッチングを行なっても
耐エッチング保護膜の他の部分が除去されることなく残
存する。
The second recess is formed in the fourth step in order to reduce the thickness of the etching-resistant protective film located on the silicon substrate in the region where the second recess is formed in the second step. Even if the etching protection film is etched to remove only the etching protection film in the region, other portions of the etching protection film remain without being removed.

【0046】請求項8記載の発明は、請求項1記載の発
明において、請求項6または7記載の製造方法で形成さ
れたシリコン基板を用いて積層方向深さが異なる複数の
前記液体吐出口を形成したことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a plurality of the liquid discharge ports having different depths in the stacking direction are formed using the silicon substrate formed by the manufacturing method of the sixth or seventh aspect. It is characterized by having been formed.

【0047】請求項8記載の発明の作用について説明す
る。
The operation of the eighth aspect of the present invention will be described.

【0048】このように形成することによって、基板に
深さの異なる液体吐出口を精度良く作製することができ
る。
By forming in this manner, liquid discharge ports having different depths can be formed on the substrate with high accuracy.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態に係るイン
クジェット記録ヘッド(液滴噴射装置)を図1〜図3を
参照して説明する。図1はインクジェット記録ヘッドの
斜視図であり、図2および図3はそれぞれ図1のA−A
線断面図、B−B線断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ink jet recording head (droplet ejection device) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording head, and FIGS. 2 and 3 are AA in FIG.
It is a line sectional view and a BB line sectional view.

【0050】図1に示すように、インクジェット記録ヘ
ッド10は、発熱素子基板12と流路基板14が保護膜
16を介して積層され、積層端面18に積層方向深さの
異なる2種類の矩形状の大インク吐出口20、小インク
吐出口22が交互に形成されている。
As shown in FIG. 1, the ink jet recording head 10 has a heating element substrate 12 and a flow path substrate 14 laminated with a protective film 16 interposed therebetween. Large ink ejection ports 20 and small ink ejection ports 22 are formed alternately.

【0051】流路基板14の上面にはインク供給口24
が形成されており、内部に形成された段差部26を有す
る共通液室28に連通している(図2、図3参照)。共
通液室28は、大インク吐出口20に連通する個別流路
30および小インク吐出口22に連通する個別流路31
と連通している。個別流路30、31には、それぞれ発
熱素子32が配置されると共に凹部34が形成された幅
広の圧力発生領域35と、圧力発生領域35に対して幅
が減少するインク吐出口20、22側の前方絞り36と
共通液室28側の後方絞り38とを備える(図12参
照)。
The ink supply port 24 is provided on the upper surface of the flow path substrate 14.
And communicates with a common liquid chamber 28 having a step 26 formed therein (see FIGS. 2 and 3). The common liquid chamber 28 has an individual flow path 30 communicating with the large ink ejection port 20 and an individual flow path 31 communicating with the small ink ejection port 22.
Is in communication with Each of the individual flow paths 30 and 31 has a wide pressure generating region 35 in which a heating element 32 is disposed and a concave portion 34 is formed, and the ink discharge ports 20 and 22 whose widths are reduced with respect to the pressure generating region 35. And a rear throttle 38 on the common liquid chamber 28 side (see FIG. 12).

【0052】したがって、インク供給口24からインク
ジェット記録ヘッド10の内部に供給されたインクは、
共通液室28を介して個別流路30、31に流入し、発
熱素子32の加熱によって圧力発生領域35においてバ
ブルを発生させて大インク吐出口20あるいは小インク
吐出口22から体積の異なるインク滴を吐出する構成で
ある。
Therefore, the ink supplied from the ink supply port 24 into the ink jet recording head 10 is:
The ink flows into the individual flow paths 30 and 31 via the common liquid chamber 28, generates bubbles in the pressure generation area 35 by heating the heating element 32, and ink droplets having different volumes from the large ink ejection port 20 or the small ink ejection port 22. Is discharged.

【0053】このように、インクジェット記録ヘッド1
0は、小インク吐出口22と大インク吐出口20が交互
に配列されているため、高速ドラフト印字をするときに
は個別流路30の発熱素子32に相当するアドレスの信
号を選択することにより、大インク吐出口20から体積
の大きいインク滴を吐出させて印字すれば良い。インク
滴の体積が大きいため、重ね打ちしなくても十分な印字
濃度を達成できるためである。一方、個別流路31の発
熱素子32に相当するアドレスの信号を選択することに
より、小インク吐出口22から体積が小さいインク滴を
吐出させて印字すれば高画質な印字を行なうことができ
る。
As described above, the ink jet recording head 1
0 indicates that the small ink ejection ports 22 and the large ink ejection ports 20 are alternately arranged. Therefore, when high-speed draft printing is performed, the signal of the address corresponding to the heating element 32 of the individual flow path 30 is selected, so that the large ink ejection port 22 is selected. What is necessary is just to print by discharging a large volume ink droplet from the ink discharge port 20. This is because a sufficient print density can be achieved without overprinting because the volume of the ink droplet is large. On the other hand, by selecting a signal of an address corresponding to the heating element 32 of the individual flow path 31 and printing by discharging a small volume ink droplet from the small ink discharge port 22, high quality printing can be performed.

【0054】次に、インクジェット記録ヘッド10の製
造方法について図4〜図13を参照して説明する。図4
は流路基板14の製造工程について積層端面18(ダイ
シング)位置断面を見たものであり、図5〜図7は流路
基板14の製造工程についてA−A断面を見たものであ
り、図8〜図10は流路基板14の製造工程についてB
−B断面を見たものである。なお、図4〜図10に付さ
れている(A)〜(S)が同一のものは同一製造工程を
示すものである。
Next, a method of manufacturing the ink jet recording head 10 will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a position of the lamination end face 18 (dicing) in the manufacturing process of the flow path substrate 14, and FIGS. 8 to 10 show the steps of manufacturing the flow path substrate 14 as B
-It is what looked at the B cross section. 4A to 10 show the same manufacturing steps.

【0055】具体的には図4(S)に示すような深さd
3の大溝62と深さd2の小溝64が交互に並んでいる
Si基板(流路基板14)を作製する工程について説明
する。なお、Si基板40の結晶方位は<100>面で
ある。
Specifically, the depth d as shown in FIG.
A process of manufacturing a Si substrate (flow path substrate 14) in which three large grooves 62 and small grooves 64 having a depth d2 are alternately arranged will be described. The crystal orientation of the Si substrate 40 is the <100> plane.

【0056】先ず、流路基板14となるSi基板40
(図4(A)参照)に対して、熱酸化法により第1の耐
エッチング性マスキング層としてSiO2膜42を膜厚
t1だけ形成する(図4、図5、図8各(B)参照)。
First, a Si substrate 40 serving as the flow path substrate 14
Against (see FIG. 4 (A) refer), the SiO 2 film 42 is formed by a thickness t1 as a first etch resistant masking layer by thermal oxidation (Fig. 4, 5, 8 see each (B) ).

【0057】次に、SiO2膜42の大インク吐出口2
0を含む個別流路30と共通液室28となる部分をホト
リツグラフィー法とドライエッチング法を用いてパター
ニングする(図4、図5、図8各(C)参照)。このパ
ターニングによって形成されたマスク形状を図11
(A)に実線で示す。すなわち、共通液室28と個別流
路30に対応する部分と個別流路31の凹部34に対応
する部分のSi基板40が露出する。
Next, the large ink discharge port 2 of the SiO 2 film 42
The portions that become the individual flow paths 30 including the “0” and the common liquid chamber 28 are patterned using the photolithography method and the dry etching method (see FIGS. 4, 5, and 8C). The mask shape formed by this patterning is shown in FIG.
(A) shows a solid line. That is, the portions of the Si substrate 40 corresponding to the common liquid chamber 28 and the individual flow channel 30 and the portion corresponding to the concave portion 34 of the individual flow channel 31 are exposed.

【0058】続いて、SiO2膜42の小インク吐出口
22を含む個別流路31をホトリソグラフィー法とドラ
イエッチング法を用いてパターエングする(図4、図8
各(D)参照)。ただし、この時SiO2膜42を全て
エッチング除去するのではなく膜厚t2だけ残す。
Subsequently, the individual channels 31 including the small ink discharge ports 22 of the SiO 2 film 42 are patterned by photolithography and dry etching (FIGS. 4 and 8).
Each (D)). However, at this time, the SiO 2 film 42 is not entirely removed by etching, but is left by the film thickness t2.

【0059】このパターニングを図11(A)に破線で
示す。この結果、凹部34を除く個別流路31に対応す
る部分のSiO2膜42(図11(A)破線内部のクロ
スハッチング部分)の膜厚がt2とされることになる。
以下、この膜厚がt2とされた部分を薄膜部42Aとい
う。
This patterning is shown by a broken line in FIG. As a result, the thickness of the portion of the SiO 2 film 42 (the cross-hatched portion inside the broken line in FIG. 11A) corresponding to the individual flow channel 31 excluding the concave portion 34 is set to t2.
Hereinafter, the portion having the thickness t2 is referred to as a thin film portion 42A.

【0060】なお、図11(A)に示すように、SiO
2膜42によるマスクパターンは、共通液室28となる
部分と個別流路30となる部分は連結しており個別流路
30の共通液室28側接続部に後方絞り形状46を、イ
ンク吐出口となる部分の手前付近に前方絞り形状44を
設け、インク吐出口となる位置の個別流路30を狭めた
パターンとしている。個別流路31に対応する薄膜部4
2Aの形状も同様である 続いて、減圧CVD(Chemical vapor Deposition)法
により第2の耐エッチング性マスキング層としてSiN
膜48を形成する(図5、図8各(E)参照)。このと
き形成するSiN膜48の厚さは、例えば300mm程
度とすることができる。
Note that, as shown in FIG.
In the mask pattern formed by the two films 42, the portion serving as the common liquid chamber 28 and the portion serving as the individual flow path 30 are connected to each other. A front throttle shape 44 is provided in the vicinity of a portion to be formed, and the individual flow path 30 at a position to be an ink discharge port is formed in a narrowed pattern. Thin film section 4 corresponding to individual flow path 31
The same applies to the shape of 2A. Subsequently, SiN is used as a second etching resistant masking layer by a low pressure CVD (Chemical vapor Deposition) method.
A film 48 is formed (see FIGS. 5 and 8E). The thickness of the SiN film 48 formed at this time can be, for example, about 300 mm.

【0061】このSiN膜48に対して、共通液室28
および段差部26となる部分と、個別流路30、31に
おいて凹部34となる部分をホトリソグラフイー法とド
ライエッチング法を用いてパターニングする(図5、図
8各(F)参照)。SiN膜48のパターンの一例を図
11(B)に示す。このSiN膜48に形成された凹部
パターン50は、個別流路30、31の凹部34となる
深さ方向の形状を形成するための予備加工を行うための
マスクとなるものである。この凹部パターン50によっ
て当該部分のSiO2膜42を完全に除去しておかない
と図6(N)、図9(N)の工程でSi基板40を異方
性エッチングできなくなる。またこの例では、凹部パタ
ーン50と共に共通液室パターン51を形成するので、
共通液室28および段差部26となる部分が除去されて
いる。
The common liquid chamber 28 is
In addition, the portions that become the step portions 26 and the portions that become the concave portions 34 in the individual flow paths 30 and 31 are patterned using photolithography and dry etching (see FIGS. 5 and 8 (F)). An example of the pattern of the SiN film 48 is shown in FIG. The recess pattern 50 formed in the SiN film 48 serves as a mask for performing preliminary processing for forming a shape in the depth direction to be the recess 34 of the individual flow paths 30 and 31. Unless the SiO 2 film 42 in this portion is completely removed by the concave pattern 50, the Si substrate 40 cannot be anisotropically etched in the steps of FIGS. 6 (N) and 9 (N). In this example, since the common liquid chamber pattern 51 is formed together with the concave pattern 50,
The portion serving as the common liquid chamber 28 and the step 26 is removed.

【0062】続いて、減圧CVD法により耐リン酸エッ
チング保護膜(第3の耐エッチング性マスキング層)と
なるSiO2膜52を形成する(図5、図8各(G)参
照)。この時形成するSiO2膜52の厚さは、例えば
500nm程度とすることができる。
Subsequently, an SiO 2 film 52 serving as a phosphoric acid-resistant etching protective film (third etching-resistant masking layer) is formed by a low pressure CVD method (see FIGS. 5 and 8 (G)). The thickness of the SiO 2 film 52 formed at this time can be, for example, about 500 nm.

【0063】このSiO2膜52に対してホトリソグラ
フィー法とドライエッチング法を用いてパターニングす
る。このSiO2膜52はSiN膜48を覆う程度に形
成する(図5、図8各(H)参照)。
The SiO 2 film 52 is patterned using photolithography and dry etching. The SiO 2 film 52 is formed to cover the SiN film 48 (see FIGS. 5 and 8 (H)).

【0064】続いて、減圧CVD法により第4の耐エッ
チング性マスキング層となる第2のSiN膜54を形成
する。このとき形成するSiN膜54の厚さは、例えば
300nm程度とすることができる(図6、図9各
(I)参照)。
Subsequently, a second SiN film 54 to be a fourth etching resistant masking layer is formed by a low pressure CVD method. The thickness of the SiN film 54 formed at this time can be, for example, about 300 nm (see FIGS. 6 and 9 (I)).

【0065】このSiN膜54に対して、共通液室28
となる領域をホトリソグラフィー法とドライエッチング
法を用いてパターニングする(図6、図9各(J)参
照)。SiN膜54のパターンの一例を図11(C)に
示す。このSiN膜54は、共通液室28となる部分の
みが除去された共通液室パターン56が形成されてい
る。この時、SiN膜54を除去する領域は、実際の共
通液室28の寸法よりも所定量だけ小さく設定しておく
とよい。
With respect to the SiN film 54, the common liquid chamber 28
Is patterned by using photolithography and dry etching (see FIGS. 6 and 9 (J)). An example of the pattern of the SiN film 54 is shown in FIG. In the SiN film 54, a common liquid chamber pattern 56 is formed in which only a portion serving as the common liquid chamber 28 is removed. At this time, the area where the SiN film 54 is to be removed is preferably set to be smaller than the actual size of the common liquid chamber 28 by a predetermined amount.

【0066】続いて、このSiN膜54をエッチングマ
スクとしてSi基板40に対してKOH水溶液によるエ
ッチングを実施する(図6、図9各(K)参照)。この
エッチングはSi基板40を貫通するまで行い、貫通孔
がインク供給口24となる。この加工は湿式異方性エッ
チングの特性から側壁は所定の角度を有した斜面として
形成される。ここではSi基板40の一方の面から加工
を行っているので、インク供給口24へ向かって断面積
が小さくなる貫通孔が形成される。ここで用いる湿式異
方性エッチングは、RIE(Reactive lon Etching)に
比べて加工速度が速く、Si基板40を貫通させるよう
な加工深さの深い加工には適している。
Subsequently, the Si substrate 40 is etched with a KOH aqueous solution using the SiN film 54 as an etching mask (see FIGS. 6 and 9 (K)). This etching is performed until the silicon substrate 40 penetrates, and the through hole becomes the ink supply port 24. In this process, the side wall is formed as a slope having a predetermined angle due to the characteristics of wet anisotropic etching. Here, since the processing is performed from one surface of the Si substrate 40, a through hole having a smaller sectional area toward the ink supply port 24 is formed. The wet anisotropic etching used here has a higher processing speed than RIE (Reactive lon Etching) and is suitable for processing with a deep processing depth such as to penetrate the Si substrate 40.

【0067】続いて、SiN膜54をリン酸水溶液によ
り選択的にエッチング除去する(図6、図9各(L)参
照)。この時、耐リン酸エッチング保護膜となるSiO
2膜52があるため、その下のSiN膜48は浸食され
ない。
Subsequently, the SiN film 54 is selectively removed by etching with a phosphoric acid aqueous solution (see FIGS. 6 and 9 (L)). At this time, SiO 2 serving as a phosphoric acid etching protection protective film
Since there are two films 52, the underlying SiN film 48 is not eroded.

【0068】次に、HF溶液でSiO2膜52を選択的
にエッチング除去する(図6、図9各(M)参照)。
Next, the SiO 2 film 52 is selectively removed by etching with an HF solution (see FIGS. 6 and 9 (M)).

【0069】続いて、SiN膜48(図11(B)参
照)をエッチングマスクとしてSi基板40に対してK
OH水溶液による湿式異方性エッチングを実施する(図
6、図9各(N)参照)。この湿式異方エッチングで
は、貫通させずに所望の深さだけの加工を行う。加工深
さは例えば200μm程度とすることができる。ただ
し、仕上り深さよりは浅く設定しておく。図11(B)
に示したように、SiN膜48は共通液室28および段
差部26となる部分が除去された共通液室パターン51
を有するため、共通液室28の側壁部分に所定の深さの
段差部を形成することができる。
Subsequently, K is applied to Si substrate 40 using SiN film 48 (see FIG. 11B) as an etching mask.
A wet anisotropic etching using an OH aqueous solution is performed (see FIGS. 6 and 9 (N)). In this wet anisotropic etching, processing is performed to a desired depth without penetrating. The processing depth can be, for example, about 200 μm. However, it shall be set shallower than the finishing depth. FIG. 11 (B)
As shown in FIG. 7, the SiN film 48 has a common liquid chamber pattern 51 in which portions that become the common liquid chamber 28 and the step 26 are removed.
Therefore, a step having a predetermined depth can be formed on the side wall of the common liquid chamber 28.

【0070】また、SiN膜48の個別流路30、31
中の凹部となる部分が除去された凹部パターン50を有
しているので、個別流路30、31に設ける凹部34と
なる部分もエッチングされて、個別流路30の深さ方向
の形状が形成される。
The individual flow paths 30, 31 of the SiN film 48
Since the concave portion pattern 50 in which the concave portion is removed is formed, the concave portion 34 provided in the individual flow channels 30 and 31 is also etched to form the individual flow channel 30 in the depth direction. Is done.

【0071】続いて、SiN膜48をリン酸溶液により
選択的にエッチング除去する(図4、図7、図10各
(O)参照)。
Subsequently, the SiN film 48 is selectively removed by etching with a phosphoric acid solution (see FIGS. 4, 7, and 10 (O)).

【0072】次に、大インク吐出口20を含む個別流路
30になる部分および個別流路31の凹部34になる部
分のSi基板40をSiO2膜42をエッチングマスク
としてRIE法により深さd1だけエッチングする(図
4、図7、図10各(P)参照)。加工深さは、例えば
20μm程度とすることができる。このRIE加工では
Siの結晶方位に依存せず、マスクされている部分以外
を均等に厚き方向にエッチングすることができる。すな
わち図11(A)に示したマスクパターン形状(実線
部)に沿って個別流路30となる断面が略矩形状の溝を
形成するとともに、それまでの工程で形成されている形
状もそのまま加工深さだけエッチングされる。
Next, a portion of the Si substrate 40 which becomes the individual flow channel 30 including the large ink discharge port 20 and a portion which becomes the concave portion 34 of the individual flow channel 31 is subjected to RIE using the SiO 2 film 42 as an etching mask to a depth d1. (See FIGS. 4, 7, and 10 (P)). The processing depth can be, for example, about 20 μm. In this RIE processing, the portions other than the masked portions can be uniformly etched in the thicker direction without depending on the crystal orientation of Si. That is, along the mask pattern shape (solid line portion) shown in FIG. 11A, the cross section to be the individual flow path 30 forms a substantially rectangular groove, and the shape formed in the previous steps is also processed as it is. It is etched to the depth.

【0073】この時、小ノズル22を含む個別流路31
(凹部34を除く)になる部分のSi基板40は、図1
0(P)、図11(A)に示すように、薄膜部42A
(SiO2膜42)に覆われているためエッチングされ
ない。ただし、図4(P)に示すように、SiO2膜4
2も若干エッチングされるため膜厚が減少し、膜厚t1
のところがt1’になり、膜厚t2のところがt2’に
なる。
At this time, the individual flow path 31 including the small nozzle 22
The portion of the Si substrate 40 (excluding the concave portion 34) is shown in FIG.
0 (P), as shown in FIG.
It is not etched because it is covered by the (SiO 2 film 42). However, as shown in FIG. 4 (P), SiO 2 film 4
2 is also slightly etched, the film thickness decreases, and the film thickness t1
Is t1 ', and the thickness t2 is t2'.

【0074】続いて、SiO2膜42をRIE法により
エッチングし、小インク吐出口22を含む個別流路31
になる部分のSiO2膜42(薄膜部42A)を完全に
除去する(図4、図10各(Q)参照)。ただし、Si
2膜42のその他の部分(膜厚tl’の部分)につい
ては膜厚tl”だけ残るようにする。すなわち、図11
(A)に示すマスクパターンにおいて、薄膜部42Aが
除去された形となってSi基板40が露出することにな
る。
Subsequently, the SiO 2 film 42 is etched by RIE, and the individual channels 31 including the small ink discharge ports 22 are etched.
The portion of the SiO 2 film 42 (thin film portion 42A) which is to be removed is completely removed (see FIGS. 4 and 10 (Q)). Where Si
The remaining portion of the O 2 film 42 (the portion having the thickness tl ′) is left by the thickness tl ″, that is, FIG.
In the mask pattern shown in (A), the Si substrate 40 is exposed in a form in which the thin film portion 42A has been removed.

【0075】また、このとき大インク吐出口20を含む
個別流路30となる部分のSi基板40はほとんどエッ
チングされないような条件に設定するため、この部分の
深さはd1のままである。
At this time, the depth of this portion remains d1 in order to set a condition such that the portion of the Si substrate 40 which becomes the individual flow path 30 including the large ink discharge port 20 is hardly etched.

【0076】さらに、Si基板40をRIE法により深
さd2だけエッチングする(図4、図7、図10各
(R)参照)。この時点で小インク吐出口22を含む個
別流路31になる部分の深さはd2となり、大インク吐
出口20を含む個別流路30となる部分の深さはd3
(=dl+d2)となる。この結果、Si基板40に深
さの異なる矩形状の大溝62と小溝64が形成されるこ
とになる。
Further, the Si substrate 40 is etched to a depth d2 by the RIE method (see FIGS. 4, 7, and 10 (R)). At this time, the depth of the part that becomes the individual flow path 31 including the small ink discharge ports 22 is d2, and the depth of the part that becomes the individual flow path 30 that includes the large ink discharge ports 20 is d3.
(= Dl + d2). As a result, rectangular large grooves 62 and small grooves 64 having different depths are formed in the Si substrate 40.

【0077】最後に、SiO2膜42をフッ酸溶液によ
り選択的にエッチング除去して流路基板14となるSi
基板40の加工を完了する(図4(S)参照)。
Finally, the SiO 2 film 42 is selectively etched and removed with a hydrofluoric acid solution to remove the Si 2 serving as the flow path substrate 14.
The processing of the substrate 40 is completed (see FIG. 4 (S)).

【0078】このようにして大溝62と小溝64が形成
されたSi基板40を、図12に示すダイシングライン
に沿ってダイシングすることによって、深さの異なる大
溝62と小溝64が端面に開口し、流路基板14が形成
される(図13(A)(B)参照)。なお、図12にお
いて、個別流路31において黒色に塗布された部分が大
溝62よりも浅く形成された小溝64の部分(凹部34
を除く)に該当する。
By dicing the Si substrate 40 having the large grooves 62 and the small grooves 64 formed in this manner along the dicing lines shown in FIG. 12, the large grooves 62 and the small grooves 64 having different depths are opened at the end faces. The flow path substrate 14 is formed (see FIGS. 13A and 13B). In FIG. 12, in the individual flow channel 31, the portion of the small channel 64 (the concave portion 34) where the portion applied in black is formed shallower than the large groove 62.
Except).

【0079】この流路基板14と発熱素子基板12を保
護層16を介して積層することによって、大溝62、小
溝64がそれぞれ個別流路30、31になり、積層端面
18における開口部がインク吐出口20、22となる。
By laminating the flow path substrate 14 and the heat generating element substrate 12 with the protective layer 16 interposed therebetween, the large grooves 62 and the small grooves 64 become the individual flow paths 30 and 31, respectively, and the opening in the lamination end face 18 becomes the ink discharge port. Exits 20 and 22 are provided.

【0080】このように、本実施形態では、先ず大溝6
2となる領域(図11(A)実線部参照)のSi基板4
0上のSiO2膜42を除去し、次に小溝64となる領
域(図11(A)破線部参照)のSi基板40上のSi
2膜42の厚さを減じて薄膜部42Aとしている。こ
れによって、先ず、Si基板40の大溝62となる領域
のみをRIE加工によってエッチングできる。次に、S
iO2膜42を所定深さエッチングすることによって、
薄膜部42Aのみを除去することができる。この状態で
再びSi基板40をRIE加工によってエッチングする
ことによって既にエッチングされていた大溝62を一層
深く、小溝64を浅く形成することができる。
As described above, in this embodiment, first, the large groove 6
Si substrate 4 in a region 2 (see the solid line in FIG. 11A)
Then, the SiO 2 film 42 on the Si substrate 40 is removed.
The thickness of the O 2 film 42 is reduced to form a thin film portion 42A. Thereby, first, only the region to be the large groove 62 of the Si substrate 40 can be etched by RIE. Next, S
By etching the iO 2 film 42 to a predetermined depth,
Only the thin film portion 42A can be removed. By etching the Si substrate 40 again by RIE in this state, the large groove 62 already etched can be formed deeper and the small groove 64 can be formed shallower.

【0081】したがって、前方絞り36や後方絞り38
を含む複雑な形状の個別流路30、31を精度良く形成
できると共に、深さの異なる矩形状の溝(大溝62、小
溝64)をシリコン基板40に形成することができる。
Therefore, the front stop 36 and the rear stop 38
In addition, the individual channels 30 and 31 having complicated shapes can be formed with high accuracy, and rectangular grooves (large grooves 62 and small grooves 64) having different depths can be formed in the silicon substrate 40.

【0082】本実施形態の製造方法の他の利点として
は、Si基板40の耐エッチングマスクとなる材料
(SiO2膜42)の形成が一度だけで良い、大溝6
2を深くするためにSi基板40を2度エッチングする
が耐エッチングマスク(SiO2膜42)が同じである
ためアライメントずれによる形状不良が発生しない、等
をあげることができる。 (第2実施形態)次に、本発明の第2実施形態に係るイ
ンクジェット記録ヘッドについて図14を参照して説明
する。第1実施形態と同様の構成要素には同一の参照符
号を付し、その詳細な説明を省略する。第1実施形態と
異なる点が流路基板14の個別流路の配置のみなので該
当部分のみ説明する。
Another advantage of the manufacturing method according to the present embodiment is that the material (SiO 2 film 42) serving as an etching resistant mask of the Si substrate 40 only needs to be formed once, and the large groove 6 is used.
In order to increase the depth, the Si substrate 40 is etched twice, but the same etching resistant mask (SiO 2 film 42) is used, so that a shape defect due to misalignment does not occur. (Second Embodiment) Next, an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The only difference from the first embodiment is the arrangement of the individual flow channels of the flow channel substrate 14, and only the relevant portions will be described.

【0083】図14に示すように、インクジェット記録
ヘッド60では、積層端面18において、小インク吐出
口22が配列された第1領域A1と、大インク吐出口2
0が配列された第2領域A2に分かれている。
As shown in FIG. 14, in the ink jet recording head 60, a first area A 1 in which the small ink discharge ports 22 are arranged and a large ink discharge port 2
0 is divided into a second region A2 in which the 0s are arranged.

【0084】したがって、体積が大きいインク滴を噴射
するときは第2領域A2のみを用いて印字し、体積が小
さいインク滴を噴射するときは第1領域A1を用いて印
字する。
Therefore, printing is performed using only the second area A2 when ejecting a large volume ink drop, and printing is performed using the first area A1 when ejecting a small volume ink drop.

【0085】例えば、第1領域A1の大インク吐出口2
0から黒インクを吐出することで濃度の濃い黒文字印字
ができ、第2領域A2にカラーインクを使用することで
高画質カラー印字が可能となる。
For example, the large ink ejection port 2 in the first area A1
By discharging black ink from 0, black character printing with high density can be performed, and high quality color printing can be performed by using color ink in the second area A2.

【0086】第1、第2実施形態では2種類の深さを有
するインク吐出口を有するインクジェット記録ヘッドに
ついて説明したが、同様の考え方で3種類以上の深さを
有するインク吐出口を形成することもできる。 (第3実施形態)次に、本発明の第2実施形態に係るイ
ンクジェット記録ヘッドについて図15を参照して説明
する。第1実施形態と同様の構成要素には同一の参照符
号を付し、その詳細な説明を省略する。第1実施形態と
異なる点が流路基板14の個別流路形状のみなので該当
部分のみ説明する。
In the first and second embodiments, the ink jet recording head having the ink discharge ports having two kinds of depths has been described. However, it is possible to form the ink discharge ports having three or more kinds of depths in the same way. Can also. (Third Embodiment) Next, an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The only difference from the first embodiment is the individual flow channel shape of the flow channel substrate 14, and only the relevant portions will be described.

【0087】第1の実施形態と異なる点は個別流路31
において浅い溝の領域が小インク吐出口22側のみとな
っていることである(図15(A)(D)参照)。Si
2膜42のマスクパターンが、図15(B)に示すよ
うに、薄膜部42Aを前方絞り側のみに形成することに
よって、作製することができる。
The difference from the first embodiment is that the individual channels 31
Is that the shallow groove region is only on the small ink ejection port 22 side (see FIGS. 15A and 15D). Si
The mask pattern of the O 2 film 42 can be manufactured by forming the thin film portion 42A only on the front stop side as shown in FIG.

【0088】このようにして形成されたSi基板40
(流路基板14)を用いてインクジェット記録ヘッドを
作製することによって、個別流路31における後方絞り
38の流路抵抗を低下させてインクリフィル速度を向上
させて印字周波数を向上させることができる。
The Si substrate 40 thus formed
By manufacturing the ink jet recording head using the (flow path substrate 14), the flow resistance of the rear stop 38 in the individual flow path 31 can be reduced, the ink refill speed can be improved, and the printing frequency can be improved.

【0089】反対に、個別流路31において浅い溝の流
域が後方絞り38側のみとすることもできる。この場合
には、個別流路31におけるインク吐出口は、大インク
吐出口20と同様になる。このように形成することによ
って、前方絞り36側の流路抵抗が高まり、インク吐出
口から吐出されるインク滴の飛翔速度を向上させること
ができる。
On the other hand, the shallow groove basin in the individual flow path 31 may be provided only on the rear throttle 38 side. In this case, the ink discharge ports in the individual flow paths 31 are the same as the large ink discharge ports 20. By forming in this manner, the flow path resistance on the front throttle 36 side is increased, and the flying speed of the ink droplet ejected from the ink ejection port can be improved.

【0090】このように、個別流路31において前方絞
り36側あるいは後方絞り38側のいずれか一方を浅く
することによって、所望のインク飛翔特性(インク体積
・インク飛翔速度・周波数特性等)を確保することがで
きる。
As described above, by making either the front stop 36 side or the rear stop 38 side shallow in the individual flow path 31, desired ink flying characteristics (ink volume, ink flying speed, frequency characteristics, etc.) are secured. can do.

【0091】これら2つの実施形態では大インク吐出口
20(個別流路30)、小インク吐出口22(個別流路
31)が混在する場合について説明したが、これら流路
(圧力発生領域)前後の流路抵抗調整という点からみる
と同一深さの個別流路を有する場合にも適用可能であ
る。
In these two embodiments, the case where the large ink discharge ports 20 (individual flow paths 30) and the small ink discharge ports 22 (individual flow paths 31) coexist has been described. In view of the flow path resistance adjustment, the present invention can be applied to a case where individual flow paths having the same depth are provided.

【0092】例えば、図16に示すように、個別流路の
全てを個別流路31(小溝64)として形成することに
よって、共通液室28の容積に対して個別流路31の断
面積を相対的に小さくすることができる。また、図17
に示すように、個別流路72の全てを前方絞り36側の
み浅くすることによって、インクリフィル速度を向上さ
せて印字周波数の向上させたインクジェット記録ヘッド
を形成することができる。さらに、相対的に前方絞り3
6側の流路抵抗を十分に下げたいような場合には、図1
8に示すように、個別流路74の後方絞り38側のみに
浅い溝にする構成とすることができる。
For example, as shown in FIG. 16, by forming all of the individual flow paths as individual flow paths 31 (small grooves 64), the sectional area of the individual flow path 31 can be made relative to the volume of the common liquid chamber 28. Can be made smaller. FIG.
As shown in (1), by making all the individual flow paths 72 shallower only on the front throttle 36 side, it is possible to form an ink jet recording head having an improved ink refill speed and an improved printing frequency. Further, the front throttle 3 is relatively high.
When it is desired to sufficiently reduce the flow path resistance on the 6 side, FIG.
As shown in FIG. 8, a shallow groove can be formed only on the rear throttle 38 side of the individual flow path 74.

【0093】[0093]

【発明の効果】同一チップ内に深さの異なるインク吐出
口を形成することで、体積の大きく異なるインク滴を噴
射できるようになると共に、インク吐出口を高密度に配
列できるため、高速印字と高画質印字を安価に両立でき
る液滴噴射記録装置を提供できる。また、相対的に深い
(断面積の大きい)インク吐出口に黒インクを、浅い
(断面積の小さい)インク吐出口にカラーインクを割り
付けることにより、単一ヘッドで高速・高画質印字が可
能なフルカラー液滴噴射記録装置を提供できる。さら
に、個別流路における圧力発生領域前後の流路抵抗を溝
の深さにより調整することによって、より噴射効率が高
く、周波数応答性の良好な液滴噴射装置を作製すること
が可能となる。
According to the present invention, by forming ink discharge ports having different depths in the same chip, it is possible to eject ink droplets having greatly different volumes, and the ink discharge ports can be arranged at a high density. It is possible to provide a droplet jet recording apparatus capable of achieving high quality printing at low cost. High-speed, high-quality printing is possible with a single head by allocating black ink to relatively deep (large sectional area) ink discharge ports and color ink to shallow (small sectional area) ink discharge ports. A full-color droplet ejection recording apparatus can be provided. Further, by adjusting the flow path resistance before and after the pressure generation region in the individual flow path by the depth of the groove, it is possible to manufacture a droplet jetting apparatus having higher jetting efficiency and good frequency response.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記
録ヘッド(ヘッドチップ)の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording head (head chip) according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1のB−B線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;

【図4】シリコン基板の積層端面位置における作製工程
図である。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process at a position of a stacked end surface of a silicon substrate.

【図5】図1のA−A線断面位置における流路基板の作
製工程図である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the flow path substrate at a cross-sectional position along the line AA in FIG. 1;

【図6】図1のA−A線断面位置における流路基板の作
製工程図である。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the flow path substrate at a cross-sectional position along the line AA in FIG. 1;

【図7】図1のA−A線断面位置における流路基板の作
製工程図である。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of the flow path substrate at a cross-sectional position along the line AA in FIG. 1;

【図8】図1のB−B線断面位置における流路基板の作
製工程図である。
FIG. 8 is a manufacturing process diagram of the flow channel substrate at a cross-sectional position along line BB of FIG. 1;

【図9】図1のB−B線断面位置における流路基板の作
製工程図である。
FIG. 9 is a manufacturing process diagram of the flow path substrate at a cross-sectional position along the line BB of FIG. 1;

【図10】図1のB−B線断面位置における流路基板の
作製工程図である。
FIG. 10 is a manufacturing process diagram of the flow path substrate at a cross-sectional position along line BB of FIG. 1;

【図11】(A)はSiO2膜42のマスクパターン、
(B)はSiN膜48のマスクパターン、(C)はSi
N膜54のマスクパターンである。
FIG. 11A shows a mask pattern of a SiO 2 film 42,
(B) is a mask pattern of the SiN film 48, and (C) is Si
6 is a mask pattern of the N film 54.

【図12】大溝と小溝の形成されたSi基板の平面図で
ある。
FIG. 12 is a plan view of an Si substrate in which a large groove and a small groove are formed.

【図13】(A)は図12におけるC−C線断面図であ
り、(B)は図12におけるD−D線断面図である。
13A is a sectional view taken along line CC in FIG. 12, and FIG. 13B is a sectional view taken along line DD in FIG.

【図14】本発明の第2実施形態に係るインクジェット
記録ヘッドの斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.

【図15】(A)は、本発明の第3実施形態に係るイン
クジェット記録ヘッドを構成する流路基板の平面図あ
り、(B)は流路基板製造に用いられるマスクパターン
図であり、(C)は(A)におけるE−E線断面図であ
り、(D)は(A)におけるF−F線断面図である。
FIG. 15A is a plan view of a flow path substrate constituting an inkjet recording head according to a third embodiment of the present invention, FIG. 15B is a mask pattern diagram used for manufacturing a flow path substrate, (C) is a sectional view taken along line EE in (A), and (D) is a sectional view taken along line FF in (A).

【図16】他の例に係るインクジェット記録ヘッドを構
成する流路基板の平面図である。
FIG. 16 is a plan view of a flow path substrate constituting an ink jet recording head according to another example.

【図17】他の例に係るインクジェット記録ヘッドを構
成する流路基板の平面図である。
FIG. 17 is a plan view of a flow path substrate constituting an inkjet recording head according to another example.

【図18】(A)は、他の例に係るインクジェット記録
ヘッドを構成する流路基板の平面図あり、(B)は流路
基板製造に用いられるマスクパターン図であり、(C)
は(A)におけるG−G線断面図である。
FIG. 18A is a plan view of a flow channel substrate constituting an ink jet recording head according to another example, FIG. 18B is a mask pattern diagram used for manufacturing a flow channel substrate, and FIG.
FIG. 2 is a sectional view taken along line GG in FIG.

【図19】従来例に係るインクジェット記録ヘッド(ヘ
ッドチップ)の斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view of an ink jet recording head (head chip) according to a conventional example.

【図20】図19におけるH−H線断面図である。20 is a sectional view taken along line HH in FIG. 19;

【図21】図19のH−H線断面位置における流路基板
の作製工程図である。
21 is a process drawing of a flow path substrate at a cross-sectional position taken along the line HH in FIG. 19;

【図22】(A)はSiO2膜122のマスクパター
ン、(B)はSiN膜128のマスクパターン、(C)
はSiN膜136のマスクパターンである。
22A is a mask pattern of a SiO 2 film 122, FIG. 22B is a mask pattern of a SiN film 128, and FIG.
Denotes a mask pattern of the SiN film 136.

【図23】2回目の湿式異方性エッチングを実施したと
きのSi基板における個別流路110となる部分付近の
破断斜視図である。
FIG. 23 is a cutaway perspective view of the vicinity of a portion serving as an individual flow channel 110 in the Si substrate when the second wet anisotropic etching is performed.

【図24】従来例に係るインクジェット記録ヘッドを構
成する流路基板の平面図である。
FIG. 24 is a plan view of a flow path substrate constituting an ink jet recording head according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…インクジェット記録ヘッド(液滴噴射装置) 12…発熱素子基板 14…流路基板 20…大インク吐出口 22…小インク吐出口 24…インク供給口(液体供給口) 28…共通液室 30、31…個別流路 35…圧力発生領域 36…前方絞り(第2絞り部) 38…後方絞り(第1絞り部) 40…Si基板 42…SiO2膜(耐エッチング保護膜)DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ink-jet recording head (droplet ejection device) 12 ... Heat generating element substrate 14 ... Flow path substrate 20 ... Large ink discharge port 22 ... Small ink discharge port 24 ... Ink supply port (liquid supply port) 28 ... Common liquid chamber 30, 31 ... individual channel 35 ... pressure generating area 36 ... front aperture (second aperture portion) 38 ... rear stop (first diaphragm portion) 40 ... Si substrate 42 ... SiO 2 film (anti-etching protective film)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 孝行 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 植田 吉久 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Fターム(参考) 2C057 AF01 AF06 AF21 AF51 AF93 AG08 AG13 AG30 AG46 AP02 AP34 AP35 AP53 AP56 BA13 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Takayuki Takeuchi 2274 Hongo, Ebina-shi, Kanagawa Fuji Xerox Co., Ltd. On-site F-term (reference) 2C057 AF01 AF06 AF21 AF51 AF93 AG08 AG13 AG30 AG46 AP02 AP34 AP35 AP53 AP56 BA13

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のシリコン基板を積層してなり、液
体供給口から供給された液体が複数の個別流路に到達
し、各個別流路の先端に形成された液体吐出口から液滴
として噴射される液滴噴射記録装置であって、 前記シリコン基板の積層端面に、矩形形状の積層方向深
さが異なる複数の液体吐出口を有することを特徴とする
液滴噴射記録装置。
A liquid supplied from a liquid supply port reaches a plurality of individual flow paths, and is formed as liquid droplets from a liquid discharge port formed at the tip of each individual flow path. A droplet ejection recording apparatus for ejecting, comprising: a plurality of liquid ejection ports having a rectangular shape having different depths in a lamination direction, on a laminated end surface of the silicon substrate.
【請求項2】 前記積層端面には、前記積層方向深さが
第1深さである液体吐出口が配列された第1領域と前記
積層方向深さが第1深さよりも深い第2深さである液体
吐出口が配列された第2領域とがあることを特徴とする
請求項1記載の液滴噴射記録装置。
2. A first region in which liquid ejection ports having the first depth in the stacking direction are arranged, and a second depth in which the stacking direction depth is greater than the first depth. 2. The droplet ejection recording apparatus according to claim 1, wherein there is a second area in which the liquid ejection ports are arranged.
【請求項3】 前記積層方向深さが第1深さである第1
液体吐出口と前記積層方向深さが第1深さよりも深い第
2深さである第2液体吐出口が積層端面に交互に配列さ
れたことを特徴とする請求項1記載の液滴噴射記録装
置。
3. The method according to claim 1, wherein the depth in the stacking direction is a first depth.
2. The droplet jet recording according to claim 1, wherein the liquid discharge ports and the second liquid discharge ports having the second depth whose depth in the lamination direction is greater than the first depth are alternately arranged on the lamination end surface. apparatus.
【請求項4】 複数のシリコン基板を積層してなり、液
体供給口から供給された液体が複数の個別流路に到達
し、各個別流路の先端に形成された液体吐出口から液滴
として噴射される液滴噴射記録装置であって、 前記個別流路は矩形断面を有し、前記液体吐出口から液
滴を噴射するために液体に圧力を作用させる圧力発生領
域と、前記圧力発生領域に対して液体供給側に設けられ
個別流路の断面積を減少させる第1絞り部と、前記圧力
発生領域に対して液体吐出口側に設けられ個別流路の断
面積を減少させる第2絞り部とを備え、 前記第1絞り部よりも前記第2絞り部の前記積層方向深
さが浅いことを特徴とする液滴噴射記録装置。
4. A plurality of silicon substrates are stacked, and a liquid supplied from a liquid supply port reaches a plurality of individual flow paths, and forms liquid droplets from a liquid discharge port formed at the tip of each individual flow path. A droplet ejection recording apparatus that is ejected, wherein the individual flow path has a rectangular cross section, and a pressure generation area for applying pressure to a liquid to eject liquid droplets from the liquid ejection port; and the pressure generation area. A first restrictor provided on the liquid supply side to reduce the cross-sectional area of the individual flow path, and a second restrictor provided on the liquid discharge port side with respect to the pressure generation region to reduce the cross-sectional area of the individual flow path And a depth of the second narrowed portion in the stacking direction is smaller than that of the first narrowed portion.
【請求項5】 複数のシリコン基板を積層してなり、液
体供給口から供給された液体が複数の個別流路に到達
し、各個別流路の先端に形成された液体吐出口から液滴
として噴射される液滴噴射記録装置であって、 前記個別流路は矩形断面を有し、前記液体吐出口から液
滴を噴射するために液体に圧力を作用させる圧力発生領
域と、前記圧力発生領域に対して液体供給側に設けられ
個別流路の断面積を減少させる第1絞り部と、前記圧力
発生領域に対して液体吐出口側に設けられ個別流路の断
面積を減少させる第2絞り部とを備え、 前記第1絞り部よりも前記第2絞り部の前記積層方向深
さが深いことを特徴とする液滴噴射記録装置。
5. A plurality of silicon substrates are stacked, and a liquid supplied from a liquid supply port reaches a plurality of individual flow paths, and forms a liquid droplet from a liquid discharge port formed at the tip of each individual flow path. A droplet ejection recording apparatus that is ejected, wherein the individual flow path has a rectangular cross section, and a pressure generation area for applying pressure to a liquid to eject liquid droplets from the liquid ejection port; and the pressure generation area. A first restrictor provided on the liquid supply side to reduce the cross-sectional area of the individual flow path, and a second restrictor provided on the liquid discharge port side with respect to the pressure generation region to reduce the cross-sectional area of the individual flow path A liquid ejecting recording apparatus, comprising: a second constricted portion having a greater depth in the stacking direction than the first constricted portion.
【請求項6】 深さの異なる第1凹部と第2凹部を有す
る構造体の製造方法であって、 シリコン基板上に形成された耐エッチング保護膜のう
ち、第1凹部が形成される領域のシリコン基板上に位置
する耐エッチング保護膜を第1マスクを用いたエッチン
グによって除去する第1工程と、 第1マスクと異なる第2マスクを用いてエッチングする
ことによって、前記第2凹部が形成される領域のシリコ
ン基板上に形成された前記耐エッチング保護膜の厚さを
途中まで減ずる第2工程と、 第1工程によって露出された第1凹部が形成される領域
のシリコン基板をエッチングする第3工程と、 シリコン基板全面について前記耐エッチング保護膜のエ
ッチングを行ない、第2工程において厚さが減じられた
前記耐エッチング保護膜を除去する第4工程と、 第1工程と第4工程で露出されたシリコン基板をエッチ
ングする第5工程と、 を備えることを特徴とする構造体の製造方法。
6. A method of manufacturing a structure having a first concave portion and a second concave portion having different depths, the method comprising: forming a region of the etching-resistant protective film formed on a silicon substrate where the first concave portion is formed. A first step of removing the etching-resistant protective film located on the silicon substrate by etching using the first mask; and etching using a second mask different from the first mask, thereby forming the second concave portion. A second step of reducing the thickness of the etching-resistant protective film formed on the silicon substrate in the region halfway, and a third step of etching the silicon substrate in the region where the first concave portion exposed in the first step is formed A fourth step of performing etching of the etching-resistant protective film on the entire surface of the silicon substrate and removing the etching-resistant protective film having a reduced thickness in the second step; The method of the structure, characterized in that it comprises a fifth step of etching the silicon substrate exposed in the first step and the fourth step.
【請求項7】 前記耐エッチング保護膜はシリコン酸化
膜であることを特徴とする請求項6記載の構造体の製造
方法。
7. The method according to claim 6, wherein the etching-resistant protective film is a silicon oxide film.
【請求項8】 請求項6または7記載の製造方法で形成
されたシリコン基板を用いて積層方向深さが異なる複数
の前記液体吐出口を形成したことを特徴とする請求項1
記載の液滴噴射記録装置。
8. A plurality of liquid discharge ports having different depths in a stacking direction are formed using a silicon substrate formed by the manufacturing method according to claim 6. Description:
The droplet ejection recording apparatus according to the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020066972A (en) * 2001-02-14 2002-08-21 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 Ink jet recording device and method of manufacturing silicon structure
WO2020058667A1 (en) * 2018-09-20 2020-03-26 Billericay Farm Services Limited Microdroplet nozzle

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US11938492B2 (en) 2018-09-20 2024-03-26 Billericay Farm Services Limited Microdroplet nozzle

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