JP2001301170A - インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法Info
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
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- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/13—Heads having an integrated circuit
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノズルプレートとアクチュエータチップとの
接合を、低コストで且つ高精度にて行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 （１００）面方位のシリコン単結晶基板
を所定形状にカットして形成されたアクチュエータチッ
プ３０がノズルプレート２０に接合されている。アクチ
ュエータチップ３０は、シリコン単結晶基板に形成され
た圧力発生室１２と、圧力発生室１２を区画する内壁面
の一部を構成する振動板５０と、振動板５０を変形させ
て圧力発生室１２内のインクの圧力を変化させる圧力発
生素子３００と、を有する。アクチュエータチップ３０
は、シリコン単結晶基板に対して所定形状のパターンに
て異方性のウェットエッチングを施すことにより形成さ
れたカッティングラインに沿ってカットされたものであ
り、アクチュエータチップ３０の側端面の少なくとも一
部１０ａは異方性のウェットエッチングにより露出した
シリコン単結晶基板の（１１１）面で形成されている。
接合を、低コストで且つ高精度にて行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 （１００）面方位のシリコン単結晶基板
を所定形状にカットして形成されたアクチュエータチッ
プ３０がノズルプレート２０に接合されている。アクチ
ュエータチップ３０は、シリコン単結晶基板に形成され
た圧力発生室１２と、圧力発生室１２を区画する内壁面
の一部を構成する振動板５０と、振動板５０を変形させ
て圧力発生室１２内のインクの圧力を変化させる圧力発
生素子３００と、を有する。アクチュエータチップ３０
は、シリコン単結晶基板に対して所定形状のパターンに
て異方性のウェットエッチングを施すことにより形成さ
れたカッティングラインに沿ってカットされたものであ
り、アクチュエータチップ３０の側端面の少なくとも一
部１０ａは異方性のウェットエッチングにより露出した
シリコン単結晶基板の（１１１）面で形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力発生素子によ
って圧力発生室内のインクを加圧してノズルプレートの
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッド及びその製造方法に関する。
って圧力発生室内のインクを加圧してノズルプレートの
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、圧力発生素子によって圧力発生
室内のインクを加圧してノズルプレートのノズル開口か
らインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドと
して、軸方向に伸縮する縦振動モードの圧電振動子を圧
力発生素子として利用するものと、たわみ振動モードの
圧電振動子を圧力発生素子として利用するものとがあ
る。
室内のインクを加圧してノズルプレートのノズル開口か
らインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドと
して、軸方向に伸縮する縦振動モードの圧電振動子を圧
力発生素子として利用するものと、たわみ振動モードの
圧電振動子を圧力発生素子として利用するものとがあ
る。
【０００３】後者のたわみ振動モードのインクジェット
式記録ヘッドの一例が特開平５−２８６１３１号公報に
記載されており、この公報では、振動板の表面全体にわ
たって成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この
圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応す
る形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧
力発生素子を形成したものが提案されている。
式記録ヘッドの一例が特開平５−２８６１３１号公報に
記載されており、この公報では、振動板の表面全体にわ
たって成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この
圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応す
る形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧
力発生素子を形成したものが提案されている。
【０００４】これによれば、圧力発生素子を振動板に貼
り付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精
密で、かつ簡便な手法で圧力発生素子を作りつけること
ができるばかりでなく、圧力発生素子の厚みを薄くでき
て高速駆動が可能になるという利点がある。また、この
ようなインクジェット式記録ヘッドでは、基板の圧力発
生素子とは反対側からエッチングすることなどにより厚
さ方向に貫通して圧力発生室を形成しているため、寸法
精度の高い圧力発生室を比較的容易且つ高密度に配設す
ることができる。
り付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精
密で、かつ簡便な手法で圧力発生素子を作りつけること
ができるばかりでなく、圧力発生素子の厚みを薄くでき
て高速駆動が可能になるという利点がある。また、この
ようなインクジェット式記録ヘッドでは、基板の圧力発
生素子とは反対側からエッチングすることなどにより厚
さ方向に貫通して圧力発生室を形成しているため、寸法
精度の高い圧力発生室を比較的容易且つ高密度に配設す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
ト式記録ヘッドを製造する際には、成膜やエッチング等
の所定の処理を施した基板をカットして複数のアクチュ
エータチップを形成し、各アクチュエータチップに対し
て、ノズル開口を有するノズルプレートを位置合わせし
て接合する。ここで、アクチュエータチップとノズルプ
レートとを接合する際の位置合わせ方法としては、アク
チュエータチップ側の所定位置に形成した溝と、ノズル
プレート側の所定位置に形成した凸部とを嵌合させる方
法が考えられる。
ト式記録ヘッドを製造する際には、成膜やエッチング等
の所定の処理を施した基板をカットして複数のアクチュ
エータチップを形成し、各アクチュエータチップに対し
て、ノズル開口を有するノズルプレートを位置合わせし
て接合する。ここで、アクチュエータチップとノズルプ
レートとを接合する際の位置合わせ方法としては、アク
チュエータチップ側の所定位置に形成した溝と、ノズル
プレート側の所定位置に形成した凸部とを嵌合させる方
法が考えられる。
【０００６】しかしながら、ノズルプレート側に凸部を
精度よく加工することは一般に困難であり、ノズルプレ
ートとアクチュエータチップとの位置合わせ精度を十分
に確保することができないという問題があり、また、所
望の位置合わせ精度を出そうとすれば、ノズルプレート
に対して高コストの加工を施す必要がある。
精度よく加工することは一般に困難であり、ノズルプレ
ートとアクチュエータチップとの位置合わせ精度を十分
に確保することができないという問題があり、また、所
望の位置合わせ精度を出そうとすれば、ノズルプレート
に対して高コストの加工を施す必要がある。
【０００７】本発明は上述した事情を考慮してなされた
ものであって、その目的とするところは、ノズルプレー
トとアクチュエータチップとの接合を、低コストで且つ
高精度にて行うことができるインクジェット式記録ヘッ
ド及びその製造方法を提供することにある。
ものであって、その目的とするところは、ノズルプレー
トとアクチュエータチップとの接合を、低コストで且つ
高精度にて行うことができるインクジェット式記録ヘッ
ド及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によるインクジェット式記録ヘッドは、イン
ク滴を吐出するためのノズル開口を有するノズルプレー
トと、（１００）面方位のシリコン単結晶基板を所定形
状にカットして形成され、前記ノズルプレートに対して
位置合わせして接合されたアクチュエータチップであっ
て、前記シリコン単結晶基板に形成され、前記ノズル開
口から吐出されるインクを収容する圧力発生室と、前記
圧力発生室を区画する内壁面の一部を構成する振動板
と、前記振動板を変形させて前記圧力発生室内のインク
の圧力を変化させる圧力発生素子と、を有するアクチュ
エータチップと、を備え、前記アクチュエータチップ
は、前記シリコン単結晶基板に対して前記所定形状に対
応するパターンにて異方性のウェットエッチングを施す
ことにより形成されたカッティングラインに沿ってカッ
トされたものであり、前記アクチュエータチップの側端
面の少なくとも一部は、前記異方性のウェットエッチン
グにより露出した前記シリコン単結晶基板の（１１１）
面によって形成されていることを特徴とする。
に、本発明によるインクジェット式記録ヘッドは、イン
ク滴を吐出するためのノズル開口を有するノズルプレー
トと、（１００）面方位のシリコン単結晶基板を所定形
状にカットして形成され、前記ノズルプレートに対して
位置合わせして接合されたアクチュエータチップであっ
て、前記シリコン単結晶基板に形成され、前記ノズル開
口から吐出されるインクを収容する圧力発生室と、前記
圧力発生室を区画する内壁面の一部を構成する振動板
と、前記振動板を変形させて前記圧力発生室内のインク
の圧力を変化させる圧力発生素子と、を有するアクチュ
エータチップと、を備え、前記アクチュエータチップ
は、前記シリコン単結晶基板に対して前記所定形状に対
応するパターンにて異方性のウェットエッチングを施す
ことにより形成されたカッティングラインに沿ってカッ
トされたものであり、前記アクチュエータチップの側端
面の少なくとも一部は、前記異方性のウェットエッチン
グにより露出した前記シリコン単結晶基板の（１１１）
面によって形成されていることを特徴とする。
【０００９】また、好ましくは、前記アクチュエータチ
ップの側端面の少なくとも一部を形成する（１１１）面
に対応する傾斜角度を持つ位置合わせ用傾斜面を有する
位置合わせ治具を用いて、前記アクチュエータチップと
前記ノズルプレートとを位置合わせして接合する。
ップの側端面の少なくとも一部を形成する（１１１）面
に対応する傾斜角度を持つ位置合わせ用傾斜面を有する
位置合わせ治具を用いて、前記アクチュエータチップと
前記ノズルプレートとを位置合わせして接合する。
【００１０】また、好ましくは、前記位置合わせ用傾斜
面は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板に対して
異方性のウェットエッチングを施すことによって形成さ
れたものである。
面は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板に対して
異方性のウェットエッチングを施すことによって形成さ
れたものである。
【００１１】本発明によるインクジェット式記録ヘッド
の製造方法は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板
に、少なくとも、圧力発生室と、前記圧力発生室を区画
する内壁面の一部を構成する振動板と、前記振動板を変
形させて前記圧力発生室内のインクの圧力を変化させる
圧力発生素子と、を形成するアクチュエータ形成工程
と、前記アクチュエータ形成工程の後、前記シリコン単
結晶基板に所定のパターンにて異方性のウェットエッチ
ングを施すことによって、前記シリコン単結晶基板を所
定形状のアクチュエータチップにカットするためのカッ
ティングラインを形成し、前記カッティングラインに沿
って前記シリコン単結晶基板を前記所定形状のアクチュ
エータにカットするカッティング工程であって、前記ア
クチュエータチップの側端面の少なくとも一部は、前記
異方性のウェットエッチングにより露出した前記シリコ
ン単結晶基板の（１１１）面によって形成されているカ
ッティング工程と、を備えたことを特徴とする。
の製造方法は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板
に、少なくとも、圧力発生室と、前記圧力発生室を区画
する内壁面の一部を構成する振動板と、前記振動板を変
形させて前記圧力発生室内のインクの圧力を変化させる
圧力発生素子と、を形成するアクチュエータ形成工程
と、前記アクチュエータ形成工程の後、前記シリコン単
結晶基板に所定のパターンにて異方性のウェットエッチ
ングを施すことによって、前記シリコン単結晶基板を所
定形状のアクチュエータチップにカットするためのカッ
ティングラインを形成し、前記カッティングラインに沿
って前記シリコン単結晶基板を前記所定形状のアクチュ
エータにカットするカッティング工程であって、前記ア
クチュエータチップの側端面の少なくとも一部は、前記
異方性のウェットエッチングにより露出した前記シリコ
ン単結晶基板の（１１１）面によって形成されているカ
ッティング工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】また、好ましくは、前記カッティング工程
の後、前記アクチュエータチップの側端面の少なくとも
一部を形成する（１１１）面に対応する傾斜角度を持つ
位置合わせ用傾斜面を有する位置合わせ治具を用いて、
前記アクチュエータチップとノズルプレートとを位置合
わせして接合する接合工程をさらに備えている。
の後、前記アクチュエータチップの側端面の少なくとも
一部を形成する（１１１）面に対応する傾斜角度を持つ
位置合わせ用傾斜面を有する位置合わせ治具を用いて、
前記アクチュエータチップとノズルプレートとを位置合
わせして接合する接合工程をさらに備えている。
【００１３】また、好ましくは、前記カッティング工程
において、前記シリコン単結晶基板上に形成されたシリ
コン酸化膜に対して前記所定のパターンにてエッチング
窓が形成され、前記エッチング窓にエッチング液を供給
して前記カッティングラインを形成する。
において、前記シリコン単結晶基板上に形成されたシリ
コン酸化膜に対して前記所定のパターンにてエッチング
窓が形成され、前記エッチング窓にエッチング液を供給
して前記カッティングラインを形成する。
【００１４】また、好ましくは、前記位置合わせ用傾斜
面は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板に対して
異方性のウェットエッチングを施すことによって形成さ
れたものである。
面は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板に対して
異方性のウェットエッチングを施すことによって形成さ
れたものである。
【００１５】また、好ましくは、前記カッティング工程
において、前記ウェットエッチングによって前記シリコ
ン単結晶基板上に前記カッティングラインを形成する際
に、前記圧力発生室に供給されるインクを貯留するため
のリザーバが形成される。
において、前記ウェットエッチングによって前記シリコ
ン単結晶基板上に前記カッティングラインを形成する際
に、前記圧力発生室に供給されるインクを貯留するため
のリザーバが形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法について
図面を参照して説明する。
インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法について
図面を参照して説明する。
【００１７】図１は、本実施形態によるインクジェット
式記録ヘッドを示した分解斜視図であり、図２は、図１
に示した記録ヘッドの１つの圧力発生室の長手方向にお
ける断面構造を示した断面図であり、図３は、図１に示
した記録ヘッドの平面図である。
式記録ヘッドを示した分解斜視図であり、図２は、図１
に示した記録ヘッドの１つの圧力発生室の長手方向にお
ける断面構造を示した断面図であり、図３は、図１に示
した記録ヘッドの平面図である。
【００１８】図１及び図２に示したようにこの記録ヘッ
ドは、インク滴を吐出するための複数のノズル開口２１
を有するノズルプレート２０と、このノズルプレート２
０に対して位置合わせして接合されたアクチュエータチ
ップ３０とを備えており、アクチュエータチップ３０
は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板を異方性エ
ッチングにより所定形状にカットして形成された流路形
成基板１０を含んでいる。方形の流路形成基板１０の４
つの側端面１０ａは、シリコン単結晶基板の（１１１）
面によって形成されている。
ドは、インク滴を吐出するための複数のノズル開口２１
を有するノズルプレート２０と、このノズルプレート２
０に対して位置合わせして接合されたアクチュエータチ
ップ３０とを備えており、アクチュエータチップ３０
は、（１００）面方位のシリコン単結晶基板を異方性エ
ッチングにより所定形状にカットして形成された流路形
成基板１０を含んでいる。方形の流路形成基板１０の４
つの側端面１０ａは、シリコン単結晶基板の（１１１）
面によって形成されている。
【００１９】流路形成基板１０の表面側の表層部分に
は、異方性エッチングによって複数の隔壁１１及びそれ
らの隔壁により区画された複数の圧力発生室１２が形成
されている。圧力発生室１２にはノズル開口２１から吐
出されるインクが収容される。
は、異方性エッチングによって複数の隔壁１１及びそれ
らの隔壁により区画された複数の圧力発生室１２が形成
されている。圧力発生室１２にはノズル開口２１から吐
出されるインクが収容される。
【００２０】また、流路形成基板１０の裏面側には、各
圧力発生室１２に供給されるインクを貯留するためのリ
ザーバ１５が形成されている。各圧力発生室１２の長手
方向一端部には、リザーバ１５と圧力発生室１２とを接
続するためのインク連通部１３が連通されている。ま
た、圧力発生室１２は異方性エッチングによって形成さ
れている。
圧力発生室１２に供給されるインクを貯留するためのリ
ザーバ１５が形成されている。各圧力発生室１２の長手
方向一端部には、リザーバ１５と圧力発生室１２とを接
続するためのインク連通部１３が連通されている。ま
た、圧力発生室１２は異方性エッチングによって形成さ
れている。
【００２１】前記の異方性エッチングは、ウェットエッ
チングを用い、（１１１）面に囲まれた状態までエッチ
ングを行う。
チングを用い、（１１１）面に囲まれた状態までエッチ
ングを行う。
【００２２】リザーバ１５は、流路形成基板１０の裏面
側から、所定のマスクを用いた異方性のウェットエッチ
ングによって形成されている。リザーバ１５は、流路形
成基板１０の裏面に向かって開口面積が大きくなるテー
パ形状を有しており、インクを供給するすべての圧力発
生室１２の容積に対して、それよりも十分に大きい容積
を有している。
側から、所定のマスクを用いた異方性のウェットエッチ
ングによって形成されている。リザーバ１５は、流路形
成基板１０の裏面に向かって開口面積が大きくなるテー
パ形状を有しており、インクを供給するすべての圧力発
生室１２の容積に対して、それよりも十分に大きい容積
を有している。
【００２３】また、流路形成基板１０の一側端部近傍に
は、圧力発生素子を構成する圧電振動子３００を駆動す
るための駆動ＩＣ１６が、圧力発生室１２の並設方向に
わたって一体的に形成されている。
は、圧力発生素子を構成する圧電振動子３００を駆動す
るための駆動ＩＣ１６が、圧力発生室１２の並設方向に
わたって一体的に形成されている。
【００２４】ノズルプレート２０の圧電振動子３００に
対向する領域には、圧電振動子３００の運動を阻害しな
い程度の空間を形成する圧電振動子保持部２２が形成さ
れており、図２に示したように圧電振動子３００は圧電
振動子保持部２２内に密封されている。
対向する領域には、圧電振動子３００の運動を阻害しな
い程度の空間を形成する圧電振動子保持部２２が形成さ
れており、図２に示したように圧電振動子３００は圧電
振動子保持部２２内に密封されている。
【００２５】流路形成基板１０の表面上には、例えば酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の絶縁層からなる弾性膜
５０が形成されている。弾性膜５０は、圧力発生室１２
を区画する内壁面の一部を構成すると共に、圧電振動子
３００により変形されて圧力発生室１２内のインクの圧
力を変化させる振動板として機能する。
化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の絶縁層からなる弾性膜
５０が形成されている。弾性膜５０は、圧力発生室１２
を区画する内壁面の一部を構成すると共に、圧電振動子
３００により変形されて圧力発生室１２内のインクの圧
力を変化させる振動板として機能する。
【００２６】弾性膜５０の上の各圧力発生室１２に相対
向する領域には、下電極膜６０と、圧電体層７０と、上
電極膜８０とが所定のプロセスで積層形成されて、圧電
振動子３００が構成されている。圧電振動子３００のい
ずれか一方の電極が共通電極とされ、他方の電極及び圧
電体層７０が各圧力発生室１２毎にパターニングされ
る。
向する領域には、下電極膜６０と、圧電体層７０と、上
電極膜８０とが所定のプロセスで積層形成されて、圧電
振動子３００が構成されている。圧電振動子３００のい
ずれか一方の電極が共通電極とされ、他方の電極及び圧
電体層７０が各圧力発生室１２毎にパターニングされ
る。
【００２７】ここでは、パターニングされたいずれか一
方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電
圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部と
呼ぶことにする。また、ここでは、圧電振動子３００と
この圧電振動子３００の駆動により変位が生じる弾性膜
５０とを合わせて圧電アクチュエータと呼ぶことにす
る。
方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電
圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部と
呼ぶことにする。また、ここでは、圧電振動子３００と
この圧電振動子３００の駆動により変位が生じる弾性膜
５０とを合わせて圧電アクチュエータと呼ぶことにす
る。
【００２８】なお、本実施形態では下電極膜６０を圧電
振動子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電振動
子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都
合でこれを逆にしても差し支えない。いずれの場合にお
いても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成され
ていることになる。
振動子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電振動
子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都
合でこれを逆にしても差し支えない。いずれの場合にお
いても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成され
ていることになる。
【００２９】また、各圧電振動子３００の上電極膜８０
と流路形成基板１０に一体的に設けられた駆動ＩＣ１６
との間には、それぞれリード電極９０が弾性膜５０上に
延設されており、各リード電極９０と駆動ＩＣ１６と
は、弾性膜５０の駆動ＩＣ１６に対向する領域に設けら
れた接続孔５１を介して、それぞれ電気的に接続されて
いる。
と流路形成基板１０に一体的に設けられた駆動ＩＣ１６
との間には、それぞれリード電極９０が弾性膜５０上に
延設されており、各リード電極９０と駆動ＩＣ１６と
は、弾性膜５０の駆動ＩＣ１６に対向する領域に設けら
れた接続孔５１を介して、それぞれ電気的に接続されて
いる。
【００３０】さらに、圧力発生室１２の長手方向のイン
ク連通部１３とは反対側の端部近傍には、弾性膜５０及
び下電極膜６０を一部除去することにより、ノズル開口
２１に連通するノズル連通孔５２が形成されている。こ
のノズル連通孔５２は、図１及び図３に示したように複
数の圧力発生室１２にわたって連続的に設けられてい
る。なお、このノズル連通孔５２は、各圧力発生室１２
毎に設けられていてもよい。
ク連通部１３とは反対側の端部近傍には、弾性膜５０及
び下電極膜６０を一部除去することにより、ノズル開口
２１に連通するノズル連通孔５２が形成されている。こ
のノズル連通孔５２は、図１及び図３に示したように複
数の圧力発生室１２にわたって連続的に設けられてい
る。なお、このノズル連通孔５２は、各圧力発生室１２
毎に設けられていてもよい。
【００３１】図１及び図２において符号５５はリザーバ
１５を形成する際のマスクとなる保護膜であり、この保
護膜５５にはパターニングにて所定パターンの開口部５
６が形成されている。そして、開口部５６にエッチング
液を供給して異方性のウェットエッチングを行うことに
よりリザーバ１５を形成する。
１５を形成する際のマスクとなる保護膜であり、この保
護膜５５にはパターニングにて所定パターンの開口部５
６が形成されている。そして、開口部５６にエッチング
液を供給して異方性のウェットエッチングを行うことに
よりリザーバ１５を形成する。
【００３２】次に、本実施形態によるインクジェット式
記録ヘッドの製造方法について説明する。
記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００３３】まず、アクチュエータ形成工程において、
（１００）面方位のシリコン単結晶基板に、少なくと
も、圧力発生室１２と、圧力発生室１２を区画する内壁
面の一部を構成する振動板としての弾性膜５０と、この
弾性膜５０を変形させて圧力発生室１２内のインクの圧
力を変化させる圧電振動子３００と、を形成する。
（１００）面方位のシリコン単結晶基板に、少なくと
も、圧力発生室１２と、圧力発生室１２を区画する内壁
面の一部を構成する振動板としての弾性膜５０と、この
弾性膜５０を変形させて圧力発生室１２内のインクの圧
力を変化させる圧電振動子３００と、を形成する。
【００３４】アクチュエータ形成工程の後、カッティン
グ工程において、シリコン単結晶基板に所定のパターン
にて異方性のウェットエッチングを施すことによって、
図４に示したようにシリコン単結晶基板１００を所定形
状の複数のアクチュエータチップ３０にカットするため
のカッティングライン１０１を形成する。
グ工程において、シリコン単結晶基板に所定のパターン
にて異方性のウェットエッチングを施すことによって、
図４に示したようにシリコン単結晶基板１００を所定形
状の複数のアクチュエータチップ３０にカットするため
のカッティングライン１０１を形成する。
【００３５】カッティングライン１０１は、シリコン単
結晶基板上に形成された保護膜５５に対して所定のパタ
ーンにて形成されたエッチング窓にエッチング液を供給
することによって形成することができる。カッティング
ライン１０１を形成する際に、圧力発生室１２に供給さ
れるインクを貯留するためのリザーバ１５を同時に形成
することが好ましく、この場合には、保護膜５５に対し
て、リザーバ１５に対応する開口部５６のみならず、カ
ッティングライン１０１に対応する開口部もパターニン
グにて形成する。保護膜５５には、酸化シリコン、窒化
シリコン等が使用できる。
結晶基板上に形成された保護膜５５に対して所定のパタ
ーンにて形成されたエッチング窓にエッチング液を供給
することによって形成することができる。カッティング
ライン１０１を形成する際に、圧力発生室１２に供給さ
れるインクを貯留するためのリザーバ１５を同時に形成
することが好ましく、この場合には、保護膜５５に対し
て、リザーバ１５に対応する開口部５６のみならず、カ
ッティングライン１０１に対応する開口部もパターニン
グにて形成する。保護膜５５には、酸化シリコン、窒化
シリコン等が使用できる。
【００３６】また、好ましくは、図５に示したようにカ
ッティングライン１０１はその底部においてシリコン単
結晶基板１００の厚さ方向に貫通しており、カッティン
グライン１０１同士の接続部において未貫通部分が残っ
ていることが望ましい。そして、未貫通部分を切断する
ことにより、カッティングライン１０１に沿ってシリコ
ン単結晶基板１００を複数のアクチュエータ３０にカッ
トする。
ッティングライン１０１はその底部においてシリコン単
結晶基板１００の厚さ方向に貫通しており、カッティン
グライン１０１同士の接続部において未貫通部分が残っ
ていることが望ましい。そして、未貫通部分を切断する
ことにより、カッティングライン１０１に沿ってシリコ
ン単結晶基板１００を複数のアクチュエータ３０にカッ
トする。
【００３７】カッティング工程にてカットされたアクチ
ュエータチップ３０の側端面３０ａは、シリコン単結晶
基板の（１１１）面によって形成されており、図６に示
したようにシリコン単結晶基板の表面３０ｂと側端面３
０ａとがなす角度は５４．７４度である。
ュエータチップ３０の側端面３０ａは、シリコン単結晶
基板の（１１１）面によって形成されており、図６に示
したようにシリコン単結晶基板の表面３０ｂと側端面３
０ａとがなす角度は５４．７４度である。
【００３８】カッティング工程の後、接合工程におい
て、図７に示したように位置合わせ治具２００を用いて
アクチュエータチップ３０とノズルプレート２０とを位
置合わせして両者を接合する。
て、図７に示したように位置合わせ治具２００を用いて
アクチュエータチップ３０とノズルプレート２０とを位
置合わせして両者を接合する。
【００３９】位置合わせ治具２００は、アクチュエータ
チップ３０の側端面３０ａを形成する（１１１）面に対
応する傾斜角度を持つ位置合わせ用傾斜面２００ａを有
しており、この位置合わせ用傾斜面２００ａとアクチュ
エータチップ３０の側端面３０ａとを係合させることに
よって、位置合わせ治具２００に対するアクチュエータ
チップ３０の位置合わせが行われる。ここで、位置合わ
せ用傾斜面２００ａは、（１００）面方位のシリコン単
結晶基板に対して異方性のウェットエッチングを施すこ
とによって精度よく形成することができる。
チップ３０の側端面３０ａを形成する（１１１）面に対
応する傾斜角度を持つ位置合わせ用傾斜面２００ａを有
しており、この位置合わせ用傾斜面２００ａとアクチュ
エータチップ３０の側端面３０ａとを係合させることに
よって、位置合わせ治具２００に対するアクチュエータ
チップ３０の位置合わせが行われる。ここで、位置合わ
せ用傾斜面２００ａは、（１００）面方位のシリコン単
結晶基板に対して異方性のウェットエッチングを施すこ
とによって精度よく形成することができる。
【００４０】さらに、位置合わせ治具２００は位置決め
用凸部２０１を所定位置に有している。この凸部２０１
は、例えば、位置合わせ治具２００に形成した位置合わ
せ用孔２０２にピン部材２０３を差し込んで形成するこ
とができる。一方、ノズルプレート２０には位置決め用
孔２３が所定位置に形成されており、位置決め用孔２３
に位置決め用凸部２０１を挿入することによって、位置
合わせ治具２００に対するノズルプレート２０の位置合
わせが行われる。
用凸部２０１を所定位置に有している。この凸部２０１
は、例えば、位置合わせ治具２００に形成した位置合わ
せ用孔２０２にピン部材２０３を差し込んで形成するこ
とができる。一方、ノズルプレート２０には位置決め用
孔２３が所定位置に形成されており、位置決め用孔２３
に位置決め用凸部２０１を挿入することによって、位置
合わせ治具２００に対するノズルプレート２０の位置合
わせが行われる。
【００４１】これにより、ノズルプレート２０とアクチ
ュエータチップ３０との位置合わせが完了し、ノズルプ
レート２０とアクチュエータ３０とを高い位置精度の下
で互いに接合することができる。
ュエータチップ３０との位置合わせが完了し、ノズルプ
レート２０とアクチュエータ３０とを高い位置精度の下
で互いに接合することができる。
【００４２】以上述べたように本実施形態によれば、所
定パターンのウェットエッチングによりシリコン単結晶
基板１００をカットしてアクチュエータチップ３０を形
成するようにしたので、アクチュエータチップ３０とノ
ズルプレート２０とを接合する際には、アクチュエータ
チップ３０の側端面３０ａに形成された（１１１）面を
利用して高精度の位置合わせを行うことができる。
定パターンのウェットエッチングによりシリコン単結晶
基板１００をカットしてアクチュエータチップ３０を形
成するようにしたので、アクチュエータチップ３０とノ
ズルプレート２０とを接合する際には、アクチュエータ
チップ３０の側端面３０ａに形成された（１１１）面を
利用して高精度の位置合わせを行うことができる。
【００４３】また、アクチュエータチップ３０とノズル
プレート２０との位置合わせを行うためにいずれかの部
材に係合用の凸部を形成する必要がないので、製造コス
トの低減を図ることができる。なお、位置合わせ治具２
００は何度でも使用することができるので、位置合わせ
治具２００の製造コストは、インクジェット式記録ヘッ
ドの全製造コストに対してほとんど影響しない。
プレート２０との位置合わせを行うためにいずれかの部
材に係合用の凸部を形成する必要がないので、製造コス
トの低減を図ることができる。なお、位置合わせ治具２
００は何度でも使用することができるので、位置合わせ
治具２００の製造コストは、インクジェット式記録ヘッ
ドの全製造コストに対してほとんど影響しない。
【００４４】さらに、ウェットエッチングによるリザー
バ１５の形成と同時にカッティングライン１０１を形成
することにより、製造工程の簡略化を図ることができ
る。
バ１５の形成と同時にカッティングライン１０１を形成
することにより、製造工程の簡略化を図ることができ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、所定
パターンのウェットエッチングによりシリコン単結晶基
板をカットしてアクチュエータチップを形成するように
したので、アクチュエータチップとノズルプレートとを
接合する際には、アクチュエータチップの側端面に形成
された（１１１）面を利用して高精度の位置合わせを行
うことができる。
パターンのウェットエッチングによりシリコン単結晶基
板をカットしてアクチュエータチップを形成するように
したので、アクチュエータチップとノズルプレートとを
接合する際には、アクチュエータチップの側端面に形成
された（１１１）面を利用して高精度の位置合わせを行
うことができる。
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット式記
録ヘッドを示した分解斜視図。
録ヘッドを示した分解斜視図。
【図２】図１に示した記録ヘッドの１つの圧力発生室の
長手方向における断面構造を示した断面図。
長手方向における断面構造を示した断面図。
【図３】図１に示した記録ヘッドの平面図。
【図４】シリコン単結晶基板に形成されたカッティング
ラインのパターンを示した図。
ラインのパターンを示した図。
【図５】図４のＡ部を拡大して示した図。
【図６】アクチュエータチップの側端部を拡大して示し
た図。
た図。
【図７】位置合わせ治具を用いてアクチュエータチップ
とノズルプレートとを位置合わせして接合する状態を示
した図。
とノズルプレートとを位置合わせして接合する状態を示
した図。
１０ 流路形成基板 １０ａ 流路形成基板の側端面 １１ 隔壁 １２ 圧力発生室 １３ インク連通部 １４ 狭隘部 １５ リザーバ １６ 駆動ＩＣ ２０ ノズルプレート ２１ ノズル開口 ３０ アクチュエータチップ ３０ａ アクチュエータチップの側端面 ５０ 弾性膜（振動板） ５１ 接続孔 ５５ 保護膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 ９０ リード電極 １００ シリコン単結晶基板 １０１ カッティングライン ２００ 位置合わせ治具 ２００ａ 位置合わせ用傾斜面 ２０１ 位置合わせ用凸部 ２０２ 位置合わせ用孔 ２０３ ピン部材 ３００ 圧電振動子（圧力発生素子）
Claims (8)
- 【請求項１】インク滴を吐出するためのノズル開口を有
するノズルプレートと、 （１００）面方位のシリコン単結晶基板を所定形状にカ
ットして形成され、前記ノズルプレートに対して位置合
わせして接合されたアクチュエータチップであって、前
記シリコン単結晶基板に形成され、前記ノズル開口から
吐出されるインクを収容する圧力発生室と、前記圧力発
生室を区画する内壁面の一部を構成する振動板と、前記
振動板を変形させて前記圧力発生室内のインクの圧力を
変化させる圧力発生素子と、を有するアクチュエータチ
ップと、を備え、 前記アクチュエータチップは、前記シリコン単結晶基板
に対して前記所定形状に対応するパターンにて異方性の
ウェットエッチングを施すことにより形成されたカッテ
ィングラインに沿ってカットされたものであり、前記ア
クチュエータチップの側端面の少なくとも一部は、前記
異方性のウェットエッチングにより露出した前記シリコ
ン単結晶基板の（１１１）面によって形成されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】前記アクチュエータチップの側端面の少な
くとも一部を形成する（１１１）面に対応する傾斜角度
を持つ位置合わせ用傾斜面を有する位置合わせ治具を用
いて、前記アクチュエータチップと前記ノズルプレート
とを位置合わせして接合したことを特徴とする請求項１
記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】前記位置合わせ用傾斜面は、（１００）面
方位のシリコン単結晶基板に対して異方性のウェットエ
ッチングを施すことによって形成されたものであること
を特徴とする請求項２記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項４】（１００）面方位のシリコン単結晶基板
に、少なくとも、圧力発生室と、前記圧力発生室を区画
する内壁面の一部を構成する振動板と、前記振動板を変
形させて前記圧力発生室内のインクの圧力を変化させる
圧力発生素子と、を形成するアクチュエータ形成工程
と、 前記アクチュエータ形成工程の後、前記シリコン単結晶
基板に所定のパターンにて異方性のウェットエッチング
を施すことによって、前記シリコン単結晶基板を所定形
状のアクチュエータチップにカットするためのカッティ
ングラインを形成し、前記カッティングラインに沿って
前記シリコン単結晶基板を前記所定形状のアクチュエー
タにカットするカッティング工程であって、前記アクチ
ュエータチップの側端面の少なくとも一部は、前記異方
性のウェットエッチングにより露出した前記シリコン単
結晶基板の（１１１）面によって形成されているカッテ
ィング工程と、を備えたことを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項５】前記カッティング工程の後、前記アクチュ
エータチップの側端面の少なくとも一部を形成する（１
１１）面に対応する傾斜角度を持つ位置合わせ用傾斜面
を有する位置合わせ治具を用いて、前記アクチュエータ
チップとノズルプレートとを位置合わせして接合する接
合工程をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の
インクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項６】前記カッティング工程において、前記シリ
コン単結晶基板上に形成されたシリコン酸化膜に対して
前記所定のパターンにてエッチング窓が形成され、前記
エッチング窓にエッチング液を供給して前記カッティン
グラインを形成することを特徴とする請求項４又は５に
記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項７】前記位置合わせ用傾斜面は、（１００）面
方位のシリコン単結晶基板に対して異方性のウェットエ
ッチングを施すことによって形成されたものであること
を特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項８】前記カッティング工程において、前記ウェ
ットエッチングによって前記シリコン単結晶基板上に前
記カッティングラインを形成する際に、前記圧力発生室
に供給されるインクを貯留するためのリザーバが形成さ
れることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に
記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000124024A JP2001301170A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000124024A JP2001301170A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001301170A true JP2001301170A (ja) | 2001-10-30 |
Family
ID=18634220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000124024A Withdrawn JP2001301170A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001301170A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010162874A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-29 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド、記録素子基板、インクジェット記録ヘッドの製造方法、および記録素子基板の製造方法 |
| JP2012510384A (ja) * | 2008-12-02 | 2012-05-10 | オセ−テクノロジーズ ビーブイ | インクジェットプリントヘッドの製造方法 |
| JP6171051B1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-07-26 | 株式会社東芝 | インクジェット式記録ヘッド |
-
2000
- 2000-04-25 JP JP2000124024A patent/JP2001301170A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012510384A (ja) * | 2008-12-02 | 2012-05-10 | オセ−テクノロジーズ ビーブイ | インクジェットプリントヘッドの製造方法 |
| JP2010162874A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-29 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド、記録素子基板、インクジェット記録ヘッドの製造方法、および記録素子基板の製造方法 |
| JP6171051B1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-07-26 | 株式会社東芝 | インクジェット式記録ヘッド |
| JP2017209890A (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 株式会社東芝 | インクジェット式記録ヘッド |
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