JP2002187284A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
液体噴射ヘッドの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面が〈１１０〉面のシリコンウエハに異方
性エッチングを施して断面矩形状の液吐出用ノズルを形
成し、ノズルの高密度化および長尺化に好適な液体噴射
ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 表面が〈１１０〉面のシリコンウエハで
構成したノズル部材１に対し、ノズル形成面と反対側の
面から異方性エッチングを施して貫通孔（液流路）２と
なる孔を形成し、ノズル形成面からさらに異方性エッチ
ングを施して複数のノズル３を形成するとともに孔を貫
通させてノズル３と貫通孔２を連通させる。ノズル３お
よび貫通孔２は断面矩形形状に形成され、ノズルの高密
度化が可能となる。ノズル部材１を複数のヒーター６を
配設したシリコン製のヒーターボード５に接合すること
により、両者間に熱による歪みが生じることがなく両者
間の密着性が保たれ、液体噴射ヘッドの長尺化を図るこ
とができる。
性エッチングを施して断面矩形状の液吐出用ノズルを形
成し、ノズルの高密度化および長尺化に好適な液体噴射
ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 表面が〈１１０〉面のシリコンウエハで
構成したノズル部材１に対し、ノズル形成面と反対側の
面から異方性エッチングを施して貫通孔（液流路）２と
なる孔を形成し、ノズル形成面からさらに異方性エッチ
ングを施して複数のノズル３を形成するとともに孔を貫
通させてノズル３と貫通孔２を連通させる。ノズル３お
よび貫通孔２は断面矩形形状に形成され、ノズルの高密
度化が可能となる。ノズル部材１を複数のヒーター６を
配設したシリコン製のヒーターボード５に接合すること
により、両者間に熱による歪みが生じることがなく両者
間の密着性が保たれ、液体噴射ヘッドの長尺化を図るこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液吐出用ノズルか
ら液体を液滴として吐出する液体噴射方式に用いられる
液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
ら液体を液滴として吐出する液体噴射方式に用いられる
液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液体噴射方式（インクジェット方式）に
使用される液体噴射ヘッドは、インク等の液体を吐出す
る複数の液吐出用ノズル、各液吐出用ノズルに連通した
液流路および各液吐出用ノズル内に位置付けられた吐出
エネルギー発生素子（例えば、電気熱変換素子）を備
え、吐出エネルギー発生素子に吐出情報に対応した駆動
信号を印加し、吐出エネルギー発生素子の位置する液吐
出用ノズル内の液体に吐出エネルギーを付与することに
よって、液体を微細な液吐出用ノズルの吐出口から飛翔
液滴として吐出させて記録を行なうように構成されてい
る。
使用される液体噴射ヘッドは、インク等の液体を吐出す
る複数の液吐出用ノズル、各液吐出用ノズルに連通した
液流路および各液吐出用ノズル内に位置付けられた吐出
エネルギー発生素子（例えば、電気熱変換素子）を備
え、吐出エネルギー発生素子に吐出情報に対応した駆動
信号を印加し、吐出エネルギー発生素子の位置する液吐
出用ノズル内の液体に吐出エネルギーを付与することに
よって、液体を微細な液吐出用ノズルの吐出口から飛翔
液滴として吐出させて記録を行なうように構成されてい
る。
【０００３】この種の液体噴射ヘッドや液体噴射ヘッド
用のノズル部材としては様々な形態のものが提案され、
その製造方法も様々の方式が提案されている。そこで、
従来の液体噴射ヘッドおよびそのノズル部材の一例を図
１１および図１２を用いて説明する。図１１は例えば特
開平６−３１９１８号公報等に記載されている液体噴射
ヘッドおよびノズル部材を図示するものであり、ノズル
部材１０１は、表面が結晶の〈１００〉面になるように
切断され研磨されたシリコンウエハで形成され、１０２
は液体供給用の貫通孔、１０３は液吐出用のノズルであ
り、１０５は、吐出エネルギー発生素子としての電気熱
変換素子（以下、ヒーターという。）１０６が多数配設
されたシリコンチップからなるヒーターボード（素子基
板）である。ノズル部材１０１とヒーターボード１０５
は、ノズル１０３とヒーター１０６が相対向するように
接合あるいは接着され、ノズル１０３とヒーターボード
１０５の表面で断面形状が三角形状の細いノズルを構成
し、そして各ノズル１０３内にヒーター１０５を含んだ
形態となっている。
用のノズル部材としては様々な形態のものが提案され、
その製造方法も様々の方式が提案されている。そこで、
従来の液体噴射ヘッドおよびそのノズル部材の一例を図
１１および図１２を用いて説明する。図１１は例えば特
開平６−３１９１８号公報等に記載されている液体噴射
ヘッドおよびノズル部材を図示するものであり、ノズル
部材１０１は、表面が結晶の〈１００〉面になるように
切断され研磨されたシリコンウエハで形成され、１０２
は液体供給用の貫通孔、１０３は液吐出用のノズルであ
り、１０５は、吐出エネルギー発生素子としての電気熱
変換素子（以下、ヒーターという。）１０６が多数配設
されたシリコンチップからなるヒーターボード（素子基
板）である。ノズル部材１０１とヒーターボード１０５
は、ノズル１０３とヒーター１０６が相対向するように
接合あるいは接着され、ノズル１０３とヒーターボード
１０５の表面で断面形状が三角形状の細いノズルを構成
し、そして各ノズル１０３内にヒーター１０５を含んだ
形態となっている。
【０００４】ところで、このノズル部材１０１は次のよ
うに作製されている。すなわち、ノズル部材１０１を構
成するシリコンウエハの表面に熱酸化やＣＶＤ等の成膜
法により二酸化珪素などの無機膜を形成し、またスピン
コート法等により有機膜のレジスト材をノズル面側に形
成した後、ノズル１０３および貫通孔１０２の形状に応
じたパターニングを行ない、その後、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ
等のエッチング液に浸して異方性ウェットエッチングを
行なう。すると、シリコンの〈１１１〉面に沿った形で
エッチングが進み、表面が〈１００〉面のシリコンウエ
ハを用いた場合、〈１１１〉面は表面に対して５４．７
°傾いた向きになっているので、ノズル１０３および貫
通孔１０２は、図１１および図１２に図示する形状に形
成される。
うに作製されている。すなわち、ノズル部材１０１を構
成するシリコンウエハの表面に熱酸化やＣＶＤ等の成膜
法により二酸化珪素などの無機膜を形成し、またスピン
コート法等により有機膜のレジスト材をノズル面側に形
成した後、ノズル１０３および貫通孔１０２の形状に応
じたパターニングを行ない、その後、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ
等のエッチング液に浸して異方性ウェットエッチングを
行なう。すると、シリコンの〈１１１〉面に沿った形で
エッチングが進み、表面が〈１００〉面のシリコンウエ
ハを用いた場合、〈１１１〉面は表面に対して５４．７
°傾いた向きになっているので、ノズル１０３および貫
通孔１０２は、図１１および図１２に図示する形状に形
成される。
【０００５】このように作製されたノズル部材１０１と
ヒーターボード１０５を接合あるいは接着して液体噴射
ヘッドを構成する際に、ノズル部材１０１においてノズ
ル１０３と貫通孔１０２の間に壁部１１０が残っている
ために液体の流路を確保することができないため、図１
２に図示するように、ヒーターボード１０５側にポリイ
ミド等の材料をパターニングすることで流路壁１０７を
形成して矢印１０８で示すような液流路を確保してい
る。
ヒーターボード１０５を接合あるいは接着して液体噴射
ヘッドを構成する際に、ノズル部材１０１においてノズ
ル１０３と貫通孔１０２の間に壁部１１０が残っている
ために液体の流路を確保することができないため、図１
２に図示するように、ヒーターボード１０５側にポリイ
ミド等の材料をパターニングすることで流路壁１０７を
形成して矢印１０８で示すような液流路を確保してい
る。
【０００６】そして、図１１および図１２に図示する液
体噴射ヘッドにおいて、インク等の液体とは図示しない
液体タンクから供給されて液流路である貫通孔１０２に
導かれ、液流路を介して、ノズル１０３内に達する。ヒ
ーターボード１０５上に配設された多数のヒーター１０
６は図示しない制御回路によって制御され、記録情報に
応じて個々のヒーター１０６に通電する。記録情報に応
じて通電されたヒーター１０６は発熱してそのノズル１
０３内の液体を加熱し、加熱された液体はある臨界温度
を越えると沸騰して気泡を形成する。この気泡形成によ
る体積の増加により液体の一部がノズル１０３の吐出口
から勢いよく押し出され、例えば紙等の記録媒体の上に
着弾する。これを繰り返すことにより記録画像が完成す
る。
体噴射ヘッドにおいて、インク等の液体とは図示しない
液体タンクから供給されて液流路である貫通孔１０２に
導かれ、液流路を介して、ノズル１０３内に達する。ヒ
ーターボード１０５上に配設された多数のヒーター１０
６は図示しない制御回路によって制御され、記録情報に
応じて個々のヒーター１０６に通電する。記録情報に応
じて通電されたヒーター１０６は発熱してそのノズル１
０３内の液体を加熱し、加熱された液体はある臨界温度
を越えると沸騰して気泡を形成する。この気泡形成によ
る体積の増加により液体の一部がノズル１０３の吐出口
から勢いよく押し出され、例えば紙等の記録媒体の上に
着弾する。これを繰り返すことにより記録画像が完成す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて、ノズル部材として表面が〈１００〉面のシリコン
ウエハを用いることにより、エッチングが斜めに進むの
でパターニングの形状によって深さを調整することがで
き、ノズルと貫通孔を一度のエッチングで形成すること
ができるという利点があるけれども、図１２に図示する
ようにノズル１０３と貫通孔１０２の間に壁部１１０が
残ってしまうため、ヒーターボード１０５側にポリイミ
ド等の材料をパターニングすることで流路壁１０７を形
成し、図１２において矢印１０８で示すような液流路を
作らなければならず、ヒーターボードの製造工程が複雑
化するという問題点があった。
いて、ノズル部材として表面が〈１００〉面のシリコン
ウエハを用いることにより、エッチングが斜めに進むの
でパターニングの形状によって深さを調整することがで
き、ノズルと貫通孔を一度のエッチングで形成すること
ができるという利点があるけれども、図１２に図示する
ようにノズル１０３と貫通孔１０２の間に壁部１１０が
残ってしまうため、ヒーターボード１０５側にポリイミ
ド等の材料をパターニングすることで流路壁１０７を形
成し、図１２において矢印１０８で示すような液流路を
作らなければならず、ヒーターボードの製造工程が複雑
化するという問題点があった。
【０００８】また、ノズル１０３の形状が図１１に示す
ように断面三角形状になってしまうために、ノズル１０
３間の壁が厚くなってしまい、ノズル形成の効率が悪
く、ノズルの高密度化に対して不利であるという問題点
があった。
ように断面三角形状になってしまうために、ノズル１０
３間の壁が厚くなってしまい、ノズル形成の効率が悪
く、ノズルの高密度化に対して不利であるという問題点
があった。
【０００９】さらに、吐出エネルギー発生素子としてヒ
ーターを用いる液体噴射ヘッドにおいて、液体を吐出さ
せるための気泡の力が貫通孔側にも逃げてしまうという
課題に対し、図１３に図示するように、ヒーター１０６
の上部に弁１０９を設けて液吐出の効率化を図る方法が
提案されている。すなわち、弁１０９は、ヒーター１０
６の発熱により気泡が生じたときに、気泡の力で上に動
くと同時に気泡が貫通孔０１２側に逃げるのを防ぐ作用
をしている。ところが、ノズル１０３の断面形状が三角
形状である場合、弁１０９が上方へ動いたときにノズル
１０３の壁面に接触しやすくなり、また、弁１０９がノ
ズル壁面に接触しないようにするためには必要以上にノ
ズル幅を広くする必要が生じ、さらに、ノズルの高密度
化に対して不利となっていた。
ーターを用いる液体噴射ヘッドにおいて、液体を吐出さ
せるための気泡の力が貫通孔側にも逃げてしまうという
課題に対し、図１３に図示するように、ヒーター１０６
の上部に弁１０９を設けて液吐出の効率化を図る方法が
提案されている。すなわち、弁１０９は、ヒーター１０
６の発熱により気泡が生じたときに、気泡の力で上に動
くと同時に気泡が貫通孔０１２側に逃げるのを防ぐ作用
をしている。ところが、ノズル１０３の断面形状が三角
形状である場合、弁１０９が上方へ動いたときにノズル
１０３の壁面に接触しやすくなり、また、弁１０９がノ
ズル壁面に接触しないようにするためには必要以上にノ
ズル幅を広くする必要が生じ、さらに、ノズルの高密度
化に対して不利となっていた。
【００１０】また、シリコン以外の材料を加工してノズ
ルを形成する方法も提案されており、このような方法に
よれば、樹脂などを用いてノズルを自由な形状に加工す
ることができる利点があるけれども、ノズルの数を増や
して記録ヘッドを長尺化した場合には、ヒーターボード
との熱膨張率の違いなどにより、ヒーターボードとの密
着性に問題があり、液体噴射ヘッドの長尺化に限界があ
った。
ルを形成する方法も提案されており、このような方法に
よれば、樹脂などを用いてノズルを自由な形状に加工す
ることができる利点があるけれども、ノズルの数を増や
して記録ヘッドを長尺化した場合には、ヒーターボード
との熱膨張率の違いなどにより、ヒーターボードとの密
着性に問題があり、液体噴射ヘッドの長尺化に限界があ
った。
【００１１】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、液吐出
用ノズルを形成する部材に異方性エッチングを施すこと
によって断面矩形状の複数のノズルを形成し、ノズルの
高密度化および長尺化に好適な液体噴射ヘッドを製造す
ることができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、液吐出
用ノズルを形成する部材に異方性エッチングを施すこと
によって断面矩形状の複数のノズルを形成し、ノズルの
高密度化および長尺化に好適な液体噴射ヘッドを製造す
ることができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体に吐出
エネルギーを付与する複数の吐出エネルギー発生素子を
備えた素子基板と液吐出用の複数のノズル溝を備えたノ
ズル部材を組み合わせて液体噴射ヘッドを製造する液体
噴射ヘッドの製造方法において、前記素子基板と前記ノ
ズル部材を少なくとも一つの共通する材料を用いて構成
し、前記ノズル部材に対し前記ノズル溝を形成する溝形
成面と反対側の面から異方性エッチングを施して前記ノ
ズル溝に液体を供給するための液流路を形成し、その
後、前記溝形成面からさらに異方性エッチングを施して
前記ノズル溝を形成し、前記液流路および前記ノズル溝
の壁面を前記ノズル部材が前記素子基板と接する面に対
して略垂直に形成することを特徴とする。
に、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体に吐出
エネルギーを付与する複数の吐出エネルギー発生素子を
備えた素子基板と液吐出用の複数のノズル溝を備えたノ
ズル部材を組み合わせて液体噴射ヘッドを製造する液体
噴射ヘッドの製造方法において、前記素子基板と前記ノ
ズル部材を少なくとも一つの共通する材料を用いて構成
し、前記ノズル部材に対し前記ノズル溝を形成する溝形
成面と反対側の面から異方性エッチングを施して前記ノ
ズル溝に液体を供給するための液流路を形成し、その
後、前記溝形成面からさらに異方性エッチングを施して
前記ノズル溝を形成し、前記液流路および前記ノズル溝
の壁面を前記ノズル部材が前記素子基板と接する面に対
して略垂直に形成することを特徴とする。
【００１２】さらに、本発明の液体噴射ヘッドの製造方
法は、液体に吐出エネルギーを付与する複数の吐出エネ
ルギー発生素子を備えた素子基板と液吐出用の複数のノ
ズル溝を備えたノズル部材を組み合わせて液体噴射ヘッ
ドを製造する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記
素子基板と前記ノズル部材を少なくとも一つの共通する
材料を用いて構成し、前記ノズル部材に対し前記ノズル
溝を形成する溝形成面と反対側の面から異方性エッチン
グを施して前記ノズル溝に液体を供給するための液流路
を形成し、その後、前記溝形成面からさらに異方性エッ
チングを施して前記ノズル溝および該ノズル溝に連通し
て液体を蓄えておく液室を同時に形成し、前記液流路、
前記ノズル溝および前記液室の壁面を前記ノズル部材が
前記素子基板と接する面に対して略垂直に形成すること
を特徴とする。
法は、液体に吐出エネルギーを付与する複数の吐出エネ
ルギー発生素子を備えた素子基板と液吐出用の複数のノ
ズル溝を備えたノズル部材を組み合わせて液体噴射ヘッ
ドを製造する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記
素子基板と前記ノズル部材を少なくとも一つの共通する
材料を用いて構成し、前記ノズル部材に対し前記ノズル
溝を形成する溝形成面と反対側の面から異方性エッチン
グを施して前記ノズル溝に液体を供給するための液流路
を形成し、その後、前記溝形成面からさらに異方性エッ
チングを施して前記ノズル溝および該ノズル溝に連通し
て液体を蓄えておく液室を同時に形成し、前記液流路、
前記ノズル溝および前記液室の壁面を前記ノズル部材が
前記素子基板と接する面に対して略垂直に形成すること
を特徴とする。
【００１３】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におい
ては、ノズル部材の材料として表面が〈１１０〉面であ
るシリコンウエハを用いることが好ましい。
ては、ノズル部材の材料として表面が〈１１０〉面であ
るシリコンウエハを用いることが好ましい。
【００１４】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におい
ては、液流路を形成するための異方性エッチングのエッ
チング量ｔは、ノズル部材（シリコンウエハ）の厚さを
ｔｗ、ノズル溝の深さをｔｎとすると、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ
−ｔｎの関係式を満たすものであることが好ましく、ま
た、ノズル溝と液室を同時に異方性エッチングにより形
成する製造工程においては、液流路を形成するための異
方性エッチングのエッチング量ｔが、ノズル部材（シリ
コンウエハ）の厚さをｔｗ、ノズル溝の深さをｔｎとす
ると、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ−２×ｔｎの関係式を満たすもの
であることが好ましい。
ては、液流路を形成するための異方性エッチングのエッ
チング量ｔは、ノズル部材（シリコンウエハ）の厚さを
ｔｗ、ノズル溝の深さをｔｎとすると、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ
−ｔｎの関係式を満たすものであることが好ましく、ま
た、ノズル溝と液室を同時に異方性エッチングにより形
成する製造工程においては、液流路を形成するための異
方性エッチングのエッチング量ｔが、ノズル部材（シリ
コンウエハ）の厚さをｔｗ、ノズル溝の深さをｔｎとす
ると、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ−２×ｔｎの関係式を満たすもの
であることが好ましい。
【００１５】
【作用】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、
素子基板（ヒーターボード）とノズル部材を少なくとも
一つの共通する材料を用いて構成し、表面が〈１１０〉
面のシリコンウエハからなるノズル部材に対し溝形成面
と反対側の面から異方性エッチングを施して液流路とし
ての貫通孔を形成し、その後、溝形成面からさらに異方
性エッチングを施してノズル溝を形成して、液流路およ
びノズル溝の壁面をノズル部材が素子基板と接する面に
対して略垂直となすことにより、ノズルの高密度化が可
能となり、さらに長尺の液体噴射ヘッドを容易に製造す
ることが可能になる。
素子基板（ヒーターボード）とノズル部材を少なくとも
一つの共通する材料を用いて構成し、表面が〈１１０〉
面のシリコンウエハからなるノズル部材に対し溝形成面
と反対側の面から異方性エッチングを施して液流路とし
ての貫通孔を形成し、その後、溝形成面からさらに異方
性エッチングを施してノズル溝を形成して、液流路およ
びノズル溝の壁面をノズル部材が素子基板と接する面に
対して略垂直となすことにより、ノズルの高密度化が可
能となり、さらに長尺の液体噴射ヘッドを容易に製造す
ることが可能になる。
【００１６】さらに、ノズル部材に対し溝形成面と反対
側の面から異方性エッチングを施して液流路としての貫
通孔を形成した後に、溝形成面からさらに異方性エッチ
ングを施してノズル溝およびノズル溝に連通する液体を
蓄えておく液室を同時に形成することにより、パターニ
ングのアライメント精度を高めることなく、高密度でか
つ長尺の液体噴射ヘッドを安定して製造することができ
る。
側の面から異方性エッチングを施して液流路としての貫
通孔を形成した後に、溝形成面からさらに異方性エッチ
ングを施してノズル溝およびノズル溝に連通する液体を
蓄えておく液室を同時に形成することにより、パターニ
ングのアライメント精度を高めることなく、高密度でか
つ長尺の液体噴射ヘッドを安定して製造することができ
る。
【００１７】また、ノズル部材をヒーターボードと同じ
シリコンを用いて作製することにより、ノズル部材とヒ
ーターボードの間に熱による歪みが生じることがなくノ
ズル部材とヒーターボードとの密着性が保たれ、液体噴
射ヘッドの長尺化を図ることができる。
シリコンを用いて作製することにより、ノズル部材とヒ
ーターボードの間に熱による歪みが生じることがなくノ
ズル部材とヒーターボードとの密着性が保たれ、液体噴
射ヘッドの長尺化を図ることができる。
【００１８】本発明の実施の形態を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１９】図１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方
法の第１実施例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの
模式的な斜視図であり、図２は、同じく液体噴射ヘッド
を構成するノズル部材を示し、（ａ）はノズル部材のノ
ズル形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル部材の側面
図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断
面図である。
法の第１実施例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの
模式的な斜視図であり、図２は、同じく液体噴射ヘッド
を構成するノズル部材を示し、（ａ）はノズル部材のノ
ズル形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル部材の側面
図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断
面図である。
【００２０】図１および図２において、１は表面が〈１
１０〉面のシリコンウエハで作製されたノズル部材であ
り、ノズル部材１は、液供給用の液流路としての貫通孔
２および液吐出用の複数のノズル（またはノズル溝）３
が形成されており、吐出エネルギー発生素子としてのヒ
ーター６が多数配設された素子基板（以下、ヒーターボ
ードという）５に接合されあるいは接着される。
１０〉面のシリコンウエハで作製されたノズル部材であ
り、ノズル部材１は、液供給用の液流路としての貫通孔
２および液吐出用の複数のノズル（またはノズル溝）３
が形成されており、吐出エネルギー発生素子としてのヒ
ーター６が多数配設された素子基板（以下、ヒーターボ
ードという）５に接合されあるいは接着される。
【００２１】貫通孔２およびノズル３は、ノズル部材１
の材料として表面が〈１１０〉面のシリコンウエハを用
いて、異方性エッチングを施すことによって、断面矩形
状に形成されており、従来例における断面三角形状ある
いは台形のノズルや貫通孔と異なっている。このように
ノズル３の断面形状を矩形状とするノズル部材１を用い
ることにより、ノズル３間の壁厚を薄くすることができ
るので、ノズル３の高密度化が容易に行なうことがで
き、さらに、ノズル３と貫通孔２がノズル部材１の内部
で接続されるので、ヒーターボード５上に壁を形成する
などして液流路を確保する必要がない。すなわち、従来
例のようにポリイミドのような特別な流路部材を持たな
いヒーターボード５上にノズル部材１を密着させ、図示
しない液体タンクから貫通孔２に液体を供給してやる
と、毛管現象によりノズル３内に液体が満たされ、さら
に、図示しない制御回路により制御してヒーターボード
５上のヒーター６に通電すると、液体が発泡しノズル３
の先端の吐出口から液体が吐出する。
の材料として表面が〈１１０〉面のシリコンウエハを用
いて、異方性エッチングを施すことによって、断面矩形
状に形成されており、従来例における断面三角形状ある
いは台形のノズルや貫通孔と異なっている。このように
ノズル３の断面形状を矩形状とするノズル部材１を用い
ることにより、ノズル３間の壁厚を薄くすることができ
るので、ノズル３の高密度化が容易に行なうことがで
き、さらに、ノズル３と貫通孔２がノズル部材１の内部
で接続されるので、ヒーターボード５上に壁を形成する
などして液流路を確保する必要がない。すなわち、従来
例のようにポリイミドのような特別な流路部材を持たな
いヒーターボード５上にノズル部材１を密着させ、図示
しない液体タンクから貫通孔２に液体を供給してやる
と、毛管現象によりノズル３内に液体が満たされ、さら
に、図示しない制御回路により制御してヒーターボード
５上のヒーター６に通電すると、液体が発泡しノズル３
の先端の吐出口から液体が吐出する。
【００２２】次に、このノズル部材の製造方法について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２３】一般にＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのエッチング
液を用いてシリコンをウェットエッチングすると、〈１
１１〉結晶面に沿ってエッチングされる異方性エッチン
グの現象が知られている。これを表面が〈１００〉面の
シリコンウエハに対し施すと、〈１１１〉面は〈１０
０〉面に対して５４．７°傾いているので、従来例にお
いて説明したような形状にエッチングされてしまうけれ
ども、表面が〈１１０〉面のシリコンウエハの場合、
〈１１１〉面は表面に対して垂直な面であるので、図１
および図２に示すような垂直な壁のノズルを形成するこ
とが可能になる。
液を用いてシリコンをウェットエッチングすると、〈１
１１〉結晶面に沿ってエッチングされる異方性エッチン
グの現象が知られている。これを表面が〈１００〉面の
シリコンウエハに対し施すと、〈１１１〉面は〈１０
０〉面に対して５４．７°傾いているので、従来例にお
いて説明したような形状にエッチングされてしまうけれ
ども、表面が〈１１０〉面のシリコンウエハの場合、
〈１１１〉面は表面に対して垂直な面であるので、図１
および図２に示すような垂直な壁のノズルを形成するこ
とが可能になる。
【００２４】しかしながら、この場合、エッチング時間
が長ければ長いほど溝の深さが深くなっていき、最後は
貫通した孔になってしまうので、従来例のようにマスク
形状によって溝深さを制御することができない。すなわ
ち、ノズルと貫通孔を一度のエッチング工程で形成する
ことができず、２度に分けてマスクのパターニングおよ
びシリコンのエッチングを行わねばならない。そして、
ノズル深さは、ノズルの密度によって異なるけれども、
一般的に１０μｍ〜数百μｍであるので、例えば、ノズ
ルを先に形成した場合、貫通孔を開ける際にノズルにレ
ジストを塗布して保護すべきであるが、ノズルに均一な
レジストを塗布することが難しく、ノズルの保護の面で
問題になる。また、逆に貫通孔を先に開けてしまうと、
ノズル面のパターニングが非常に困難になる。
が長ければ長いほど溝の深さが深くなっていき、最後は
貫通した孔になってしまうので、従来例のようにマスク
形状によって溝深さを制御することができない。すなわ
ち、ノズルと貫通孔を一度のエッチング工程で形成する
ことができず、２度に分けてマスクのパターニングおよ
びシリコンのエッチングを行わねばならない。そして、
ノズル深さは、ノズルの密度によって異なるけれども、
一般的に１０μｍ〜数百μｍであるので、例えば、ノズ
ルを先に形成した場合、貫通孔を開ける際にノズルにレ
ジストを塗布して保護すべきであるが、ノズルに均一な
レジストを塗布することが難しく、ノズルの保護の面で
問題になる。また、逆に貫通孔を先に開けてしまうと、
ノズル面のパターニングが非常に困難になる。
【００２５】そこで、本実施例におけるノズル部材の製
造工程を図３に従って説明する。
造工程を図３に従って説明する。
【００２６】図３の（ａ）において、１０はノズル部材
の材料となるシリコン（Ｓｉ）ウエハで、表面が〈１１
０〉面のものである。このシリコンウエハ１０の両面を
熱酸化あるいはＣＶＤなどの成膜方法によって、図３の
（ｂ）に示すように二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の薄膜１１
および１２を形成する。なお、二酸化珪素はシリコンの
異方性エッチングの際のマスク層として機能するもので
ある。次に、図３の（ｃ）に示すように、ノズル形成面
と反対側の二酸化珪素薄膜１１に通常のフォトリソグラ
フィ技術に従って貫通孔形状のパターニングを行なう。
そして、これをＴＭＡＨ等のエッチング液に浸して異方
性ウェットエッチングを行なう。パターニングした部分
からエッチングが進み、図３の（ｄ）に示すように、深
い孔２ａが形成される。このとき、エッチング条件を制
御して孔２ａを貫通させないことが重要である。つま
り、孔２ａが貫通してしまい、ノズル形成面側の薄い二
酸化珪素薄膜１２のみが残っている状態では、ノズル形
成面側のウエハ面を平坦に維持することができなくな
り、次のノズル形成の際のレジスト塗布や露光が困難と
なる。そのために、ノズルの深さより僅かに薄い程度に
シリコンを残しておくことが重要である。すなわち、異
方性エッチングのエッチング量ｔは、シリコンウエハ
（ノズル部材）１０の厚さをｔｗ、ノズル３の深さをｔ
ｎとするとき、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ−ｔｎの関係式を満たす
範囲の値とする。
の材料となるシリコン（Ｓｉ）ウエハで、表面が〈１１
０〉面のものである。このシリコンウエハ１０の両面を
熱酸化あるいはＣＶＤなどの成膜方法によって、図３の
（ｂ）に示すように二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の薄膜１１
および１２を形成する。なお、二酸化珪素はシリコンの
異方性エッチングの際のマスク層として機能するもので
ある。次に、図３の（ｃ）に示すように、ノズル形成面
と反対側の二酸化珪素薄膜１１に通常のフォトリソグラ
フィ技術に従って貫通孔形状のパターニングを行なう。
そして、これをＴＭＡＨ等のエッチング液に浸して異方
性ウェットエッチングを行なう。パターニングした部分
からエッチングが進み、図３の（ｄ）に示すように、深
い孔２ａが形成される。このとき、エッチング条件を制
御して孔２ａを貫通させないことが重要である。つま
り、孔２ａが貫通してしまい、ノズル形成面側の薄い二
酸化珪素薄膜１２のみが残っている状態では、ノズル形
成面側のウエハ面を平坦に維持することができなくな
り、次のノズル形成の際のレジスト塗布や露光が困難と
なる。そのために、ノズルの深さより僅かに薄い程度に
シリコンを残しておくことが重要である。すなわち、異
方性エッチングのエッチング量ｔは、シリコンウエハ
（ノズル部材）１０の厚さをｔｗ、ノズル３の深さをｔ
ｎとするとき、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ−ｔｎの関係式を満たす
範囲の値とする。
【００２７】次に、ノズル形成面側の二酸化珪素薄膜１
２に図示しないレジスト材を塗布し、ドライエッチング
によりノズル形状にパターニングする（図３の
（ｅ））。このとき、前述したように、ノズル形成面側
が平坦に保たれているので、レジスト材の塗布およびノ
ズル形状のパターニングを容易に行なうことができる。
そして、これを再び異方性エッチング液に浸すことによ
り、ノズル部分がエッチングされると同時に、反対側か
ら孔２ａのエッチングが引き続き行なわれ、ノズル３が
形成される頃には孔２ａがノズル形成面側に達して貫通
した貫通孔２となり、ノズル３と連通する（図３の
（ｆ））。最後に、シリコンウエハ１０の両面に残って
いる二酸化珪素薄膜１１、１２を取り除くことにより、
図３の（ｇ）に示すようにノズル３と貫通孔２を備えた
ノズル部材が完成する。
２に図示しないレジスト材を塗布し、ドライエッチング
によりノズル形状にパターニングする（図３の
（ｅ））。このとき、前述したように、ノズル形成面側
が平坦に保たれているので、レジスト材の塗布およびノ
ズル形状のパターニングを容易に行なうことができる。
そして、これを再び異方性エッチング液に浸すことによ
り、ノズル部分がエッチングされると同時に、反対側か
ら孔２ａのエッチングが引き続き行なわれ、ノズル３が
形成される頃には孔２ａがノズル形成面側に達して貫通
した貫通孔２となり、ノズル３と連通する（図３の
（ｆ））。最後に、シリコンウエハ１０の両面に残って
いる二酸化珪素薄膜１１、１２を取り除くことにより、
図３の（ｇ）に示すようにノズル３と貫通孔２を備えた
ノズル部材が完成する。
【００２８】また、本実施例におけるノズル部材の製造
工程の変形例について図４を参照して説明する。本変形
例において、図４の（ａ）〜（ｄ）の工程は、前述した
図３の（ａ）〜（ｄ）の工程と同じであるが、前述した
図３の（ｅ）の製造工程において二酸化珪素薄膜１２の
パターニングの際にドライエッチングを行なっているの
に対し、本変形例は、図４の（ｅ）においてウェットエ
ッチングを行なう点で相違している。すなわち、図３の
（ｅ）ではノズル形成面の反対側の面に二酸化珪素薄膜
１１が残っているけれども、図４の（ｅ）では除去され
ている。これは、ノズル形成面と反対側の二酸化珪素薄
膜１１は貫通孔形成のために一度パターニングしている
ためにレジスト塗布が難しく保護されていない状態であ
るので、ノズル形成面側の二酸化珪素薄膜１２をパター
ニングするためにエッチング液に浸たすと、ノズル形成
面と反対側の二酸化珪素薄膜１１も同時にエッチングさ
れてしまうためである。したがって、ノズル形成時の異
方性エッチング（図４の（ｆ））において、ノズルの形
成と同時にその反対側表面のシリコンもエッチングされ
てしまう。しかし、この面は吐出特性には直接関係せ
ず、図示しない液体タンクから液体が漏れることなく供
給されることが重要であるので、全体的にノズル部材が
薄くなったとしても機能的に問題はない。このように本
変形例においては、二酸化珪素のパターニングとしてウ
ェットエッチングを行ない、生産性をさらに上げること
が可能となる。
工程の変形例について図４を参照して説明する。本変形
例において、図４の（ａ）〜（ｄ）の工程は、前述した
図３の（ａ）〜（ｄ）の工程と同じであるが、前述した
図３の（ｅ）の製造工程において二酸化珪素薄膜１２の
パターニングの際にドライエッチングを行なっているの
に対し、本変形例は、図４の（ｅ）においてウェットエ
ッチングを行なう点で相違している。すなわち、図３の
（ｅ）ではノズル形成面の反対側の面に二酸化珪素薄膜
１１が残っているけれども、図４の（ｅ）では除去され
ている。これは、ノズル形成面と反対側の二酸化珪素薄
膜１１は貫通孔形成のために一度パターニングしている
ためにレジスト塗布が難しく保護されていない状態であ
るので、ノズル形成面側の二酸化珪素薄膜１２をパター
ニングするためにエッチング液に浸たすと、ノズル形成
面と反対側の二酸化珪素薄膜１１も同時にエッチングさ
れてしまうためである。したがって、ノズル形成時の異
方性エッチング（図４の（ｆ））において、ノズルの形
成と同時にその反対側表面のシリコンもエッチングされ
てしまう。しかし、この面は吐出特性には直接関係せ
ず、図示しない液体タンクから液体が漏れることなく供
給されることが重要であるので、全体的にノズル部材が
薄くなったとしても機能的に問題はない。このように本
変形例においては、二酸化珪素のパターニングとしてウ
ェットエッチングを行ない、生産性をさらに上げること
が可能となる。
【００２９】また、本発明の第１実施例およびその変形
例においては、ノズル部材の材料として、ヒーターボー
ドと同じシリコンを用いることにより、ノズル数を増や
して液体噴射ヘッドを長尺化した場合においても、ノズ
ル部材とヒーターボードの密着性が保たれ、熱による歪
みが生じないという利点を有している。
例においては、ノズル部材の材料として、ヒーターボー
ドと同じシリコンを用いることにより、ノズル数を増や
して液体噴射ヘッドを長尺化した場合においても、ノズ
ル部材とヒーターボードの密着性が保たれ、熱による歪
みが生じないという利点を有している。
【００３０】さらに、本発明の第１実施例およびその変
形例におけるノズル部材は、吐出の効率化のためにノズ
ル内に弁を設けた場合にも有効である。すなわち、図５
に図示するように、ヒーター５の上方に弁９を設けると
き、ノズル３の断面形状が矩形であるために、弁９が上
方へ移動するときノズル３の壁面に接触することがな
く、ノズル３の幅を弁９の幅よりも僅かに広くしておく
だけで良いので、高い吐出効率を確保したままノズルの
高密度化が可能となる。
形例におけるノズル部材は、吐出の効率化のためにノズ
ル内に弁を設けた場合にも有効である。すなわち、図５
に図示するように、ヒーター５の上方に弁９を設けると
き、ノズル３の断面形状が矩形であるために、弁９が上
方へ移動するときノズル３の壁面に接触することがな
く、ノズル３の幅を弁９の幅よりも僅かに広くしておく
だけで良いので、高い吐出効率を確保したままノズルの
高密度化が可能となる。
【００３１】次に、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法
の第２実施例について、図６ないし図１０を参照して説
明する。図６は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の
第２実施例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの模式
的な斜視図であり、図７は、同じく液体噴射ヘッドを構
成するノズル部材を示し、（ａ）はノズル部材のノズル
形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル部材の側面図で
あり、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図
である。
の第２実施例について、図６ないし図１０を参照して説
明する。図６は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の
第２実施例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの模式
的な斜視図であり、図７は、同じく液体噴射ヘッドを構
成するノズル部材を示し、（ａ）はノズル部材のノズル
形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル部材の側面図で
あり、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図
である。
【００３２】図６および図７において、２１は表面が
〈１１０〉面のシリコンウエハで作製されたノズル部材
であり、ノズル部材２１は、液供給用の液流路としての
貫通孔２２および液吐出用の複数のノズル（またはノズ
ル溝）２３、さらに液体をノズル２３に安定して供給し
うるように液体を溜めておくための液室２４（図７参
照）が形成されており、吐出エネルギー発生素子として
のヒーター２６が多数配設されたヒーターボード２５に
接合されあるいは接着される。
〈１１０〉面のシリコンウエハで作製されたノズル部材
であり、ノズル部材２１は、液供給用の液流路としての
貫通孔２２および液吐出用の複数のノズル（またはノズ
ル溝）２３、さらに液体をノズル２３に安定して供給し
うるように液体を溜めておくための液室２４（図７参
照）が形成されており、吐出エネルギー発生素子として
のヒーター２６が多数配設されたヒーターボード２５に
接合されあるいは接着される。
【００３３】貫通孔２２、ノズル２３および液室２４
は、ノズル部材２１の材料として表面が〈１１０〉面の
シリコンウエハを用いて異方性エッチングを施すことに
よって、断面矩形状に形成される。一般に、表面が〈１
１０〉面のシリコンをＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのエッチン
グ液を用いてウェットエッチングすると、〈１１１〉結
晶面に沿ってエッチングされ、この〈１１１〉面は〈１
１０〉面に対して垂直な面であるので、図６および図７
に示すような垂直な壁のノズルを形成することが可能に
なる。また、液室２４は、ノズル２３と同時に異方性エ
ッチングにより形成することによって、その深さは、ノ
ズル２３とほぼ同じであるけれども、ノズル２３のよう
な壁がない分だけエッチングされやすいので、若干ノズ
ルよりも深くなる。
は、ノズル部材２１の材料として表面が〈１１０〉面の
シリコンウエハを用いて異方性エッチングを施すことに
よって、断面矩形状に形成される。一般に、表面が〈１
１０〉面のシリコンをＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのエッチン
グ液を用いてウェットエッチングすると、〈１１１〉結
晶面に沿ってエッチングされ、この〈１１１〉面は〈１
１０〉面に対して垂直な面であるので、図６および図７
に示すような垂直な壁のノズルを形成することが可能に
なる。また、液室２４は、ノズル２３と同時に異方性エ
ッチングにより形成することによって、その深さは、ノ
ズル２３とほぼ同じであるけれども、ノズル２３のよう
な壁がない分だけエッチングされやすいので、若干ノズ
ルよりも深くなる。
【００３４】次に、本実施例におけるノズル部材の製造
工程を図８に従って説明する。
工程を図８に従って説明する。
【００３５】図８の（ａ）において、３０はノズル部材
の材料となるシリコン（Ｓｉ）ウエハで、表面が〈１１
０〉面のものである。このシリコンウエハ３０の両面を
熱酸化あるいはＣＶＤなどの成膜方法によって、図８の
（ｂ）に示すように二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の薄膜３１
および３２を形成する。次に、図８の（ｃ）に示すよう
に、ノズル形成面と反対側の二酸化珪素薄膜３１に通常
のフォトリソグラフィ技術に従って貫通孔形状のパター
ニングを行なう。そして、これをＴＭＡＨ等のエッチン
グ液に浸して異方性ウェットエッチングを行なう。パタ
ーニングした部分からエッチングが進み、図８の（ｄ）
に示すように、深い孔２２ａが形成される。このとき、
エッチング条件を制御して孔２２ａを貫通させないこと
が重要である。つまり、孔２２ａが貫通してしまうと、
あるいはノズル形成面側の薄い二酸化珪素薄膜３２のみ
が残っている状態では、ノズル形成面側のウエハ面を平
坦に維持することができなくなり、次のノズル形成の際
のレジスト塗布や露光が困難となる。そのために、ノズ
ル形成面側のウエハ面を平坦に維持しうる程度のシリコ
ン層、すなわち後述するようにノズル深さのほぼ２倍以
下のシリコン層を残しておく。
の材料となるシリコン（Ｓｉ）ウエハで、表面が〈１１
０〉面のものである。このシリコンウエハ３０の両面を
熱酸化あるいはＣＶＤなどの成膜方法によって、図８の
（ｂ）に示すように二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の薄膜３１
および３２を形成する。次に、図８の（ｃ）に示すよう
に、ノズル形成面と反対側の二酸化珪素薄膜３１に通常
のフォトリソグラフィ技術に従って貫通孔形状のパター
ニングを行なう。そして、これをＴＭＡＨ等のエッチン
グ液に浸して異方性ウェットエッチングを行なう。パタ
ーニングした部分からエッチングが進み、図８の（ｄ）
に示すように、深い孔２２ａが形成される。このとき、
エッチング条件を制御して孔２２ａを貫通させないこと
が重要である。つまり、孔２２ａが貫通してしまうと、
あるいはノズル形成面側の薄い二酸化珪素薄膜３２のみ
が残っている状態では、ノズル形成面側のウエハ面を平
坦に維持することができなくなり、次のノズル形成の際
のレジスト塗布や露光が困難となる。そのために、ノズ
ル形成面側のウエハ面を平坦に維持しうる程度のシリコ
ン層、すなわち後述するようにノズル深さのほぼ２倍以
下のシリコン層を残しておく。
【００３６】次に、ノズル形成面側の二酸化珪素薄膜３
２に図示しないレジスト材を塗布し、ドライエッチング
によりノズル２３と液室２４を合わせた形状にパターニ
ングする（図８の（ｅ））。このとき、ノズル形成面側
が平坦に保たれているので、レジスト材の塗布およびノ
ズルと液室を合わせた形状のパターニングを容易に行な
うことができる。そして、これを再び異方性エッチング
液に浸すことにより、ノズル部分と液室部分がエッチン
グされると同時に、反対面側から孔２２ａのエッチング
が引き続き行なわれ、ノズル２３が形成される頃には孔
２２ａがノズル面側に達して貫通し、液室２４を介し
て、ノズル２３と連通する（図８の（ｆ））。このと
き、液室部分はノズルに比べて壁がないぶんエッチング
速度が速く、ノズルよりも若干深めになる。ここで、液
室２４に対する貫通孔２２の相対位置は、液室２４と貫
通孔２２が連通されていることだけが重要であるので、
液室２４の大きさに対して貫通孔２２を充分に小さくし
ておけばアライメント精度はそれ程厳しくする必要がな
い。そして、ノズル２３と液室２４を同時に形成するこ
とで、ノズル２３の長さを確保することができ、そして
貫通孔２２は液室２４に確実に連通する位置とすること
ができる。また、貫通孔２２と液室２４が連通する部分
では両面からエッチングが進むので、図８の（ｄ）にお
ける異方性エッチング工程で孔２２ａが貫通しないよう
に残す部分の厚さは、ノズル深さのほぼ２倍以下とする
ことができる。すなわち、異方性エッチングのエッチン
グ量ｔは、シリコンウエハ（ノズル部材）３０の厚さを
ｔｗ、ノズル２３の深さをｔｎとするとき、ｔｗ＞ｔ＞
ｔｗ−２×ｔｎの関係式を満たすものであればよい。
２に図示しないレジスト材を塗布し、ドライエッチング
によりノズル２３と液室２４を合わせた形状にパターニ
ングする（図８の（ｅ））。このとき、ノズル形成面側
が平坦に保たれているので、レジスト材の塗布およびノ
ズルと液室を合わせた形状のパターニングを容易に行な
うことができる。そして、これを再び異方性エッチング
液に浸すことにより、ノズル部分と液室部分がエッチン
グされると同時に、反対面側から孔２２ａのエッチング
が引き続き行なわれ、ノズル２３が形成される頃には孔
２２ａがノズル面側に達して貫通し、液室２４を介し
て、ノズル２３と連通する（図８の（ｆ））。このと
き、液室部分はノズルに比べて壁がないぶんエッチング
速度が速く、ノズルよりも若干深めになる。ここで、液
室２４に対する貫通孔２２の相対位置は、液室２４と貫
通孔２２が連通されていることだけが重要であるので、
液室２４の大きさに対して貫通孔２２を充分に小さくし
ておけばアライメント精度はそれ程厳しくする必要がな
い。そして、ノズル２３と液室２４を同時に形成するこ
とで、ノズル２３の長さを確保することができ、そして
貫通孔２２は液室２４に確実に連通する位置とすること
ができる。また、貫通孔２２と液室２４が連通する部分
では両面からエッチングが進むので、図８の（ｄ）にお
ける異方性エッチング工程で孔２２ａが貫通しないよう
に残す部分の厚さは、ノズル深さのほぼ２倍以下とする
ことができる。すなわち、異方性エッチングのエッチン
グ量ｔは、シリコンウエハ（ノズル部材）３０の厚さを
ｔｗ、ノズル２３の深さをｔｎとするとき、ｔｗ＞ｔ＞
ｔｗ−２×ｔｎの関係式を満たすものであればよい。
【００３７】このように、本実施例においては、ノズル
２３と貫通孔２２をそれぞれ形成するためのシリコンウ
エハの両面のパターニングの際のアライメントのずれに
よってノズルと貫通孔が連通しない場合が生じるという
問題点や、オーバーラップが大きすぎてノズル長さが短
くなるというような問題点を解消することができる。
２３と貫通孔２２をそれぞれ形成するためのシリコンウ
エハの両面のパターニングの際のアライメントのずれに
よってノズルと貫通孔が連通しない場合が生じるという
問題点や、オーバーラップが大きすぎてノズル長さが短
くなるというような問題点を解消することができる。
【００３８】このようにしてノズル２３や液室２４およ
び貫通孔２２を形成した後に、シリコンウエハ１０の両
面に残っている二酸化珪素薄膜３１、３２を取り除くこ
とにより、図８の（ｇ）に示すようなノズル部材が完成
する。
び貫通孔２２を形成した後に、シリコンウエハ１０の両
面に残っている二酸化珪素薄膜３１、３２を取り除くこ
とにより、図８の（ｇ）に示すようなノズル部材が完成
する。
【００３９】本実施例にしたがって作製したノズル部材
を用いれば、ノズル間の壁厚を薄くすることができるの
で、ノズルの高密度化が容易に行なえ、また、ノズルと
貫通孔がノズル部材の中で連通されているのでヒーター
ボード上に壁を形成して液流路を確保する必要がない。
すなわち、図６に図示するようにポリイミドのような特
別な流路部材を持たないヒーターボード２５上にノズル
部材２１を密着させ、図示しない液体タンクから貫通孔
２２に液体を供給してやると、液室２４を介して、毛管
現象によりノズル２３内に液体が満たされる。また、両
面パターニングのアライメント精度を高めることなく正
確なノズル長が確保できるので、常に安定した液体の吐
出を行なうことができる。なお、図８の（ｆ）のノズル
形成工程においてドライエッチングによって矩形溝を掘
ることもできるけれども、生産性の面からウェットエッ
チングが望ましい。次に、本実施例におけるノズル部材
の製造工程の変形例について図９を参照して説明する。
本変形例において、図９の（ａ）〜（ｄ）の工程は、前
述した図８の（ａ）〜（ｄ）の工程と同じであるが、前
述した図８の（ｅ）の製造工程において二酸化珪素薄膜
３２のパターニングの際にドライエッチングを行なって
いるのに対し、本変形例は、図９の（ｅ）においてウェ
ットエッチングを行なう点で相違している。すなわち、
図８の（ｅ）ではノズル形成面の反対側の面に二酸化珪
素薄膜３１が残っているけれども、図９の（ｅ）では除
去されている。これは、ノズル形成面と反対側の二酸化
珪素薄膜３１は貫通孔形成のために一度パターニングし
ているためにレジスト塗布が難しく保護されていない状
態であるので、ノズル形成面側の二酸化珪素薄膜３２を
パターニングするためにエッチング液に浸たすと、ノズ
ル形成面と反対側の二酸化珪素薄膜３１も同時にエッチ
ングされてしまうためである。したがって、ノズル形成
時の異方性エッチング（図９の（ｆ））において、ノズ
ルの形成と同時にその反対側のシリコンもエッチングさ
れてしまう。しかし、この面は吐出特性には直接関係せ
ず、図示しない液体タンクから液体が漏れることなく供
給されることが重要であるので、全体的にノズル部材が
薄くなったとしても機能的に問題はない。このように本
変形例においては、二酸化珪素のパターニングとしてウ
ェットエッチングを行ない、生産性をさらに上げること
が可能となる。
を用いれば、ノズル間の壁厚を薄くすることができるの
で、ノズルの高密度化が容易に行なえ、また、ノズルと
貫通孔がノズル部材の中で連通されているのでヒーター
ボード上に壁を形成して液流路を確保する必要がない。
すなわち、図６に図示するようにポリイミドのような特
別な流路部材を持たないヒーターボード２５上にノズル
部材２１を密着させ、図示しない液体タンクから貫通孔
２２に液体を供給してやると、液室２４を介して、毛管
現象によりノズル２３内に液体が満たされる。また、両
面パターニングのアライメント精度を高めることなく正
確なノズル長が確保できるので、常に安定した液体の吐
出を行なうことができる。なお、図８の（ｆ）のノズル
形成工程においてドライエッチングによって矩形溝を掘
ることもできるけれども、生産性の面からウェットエッ
チングが望ましい。次に、本実施例におけるノズル部材
の製造工程の変形例について図９を参照して説明する。
本変形例において、図９の（ａ）〜（ｄ）の工程は、前
述した図８の（ａ）〜（ｄ）の工程と同じであるが、前
述した図８の（ｅ）の製造工程において二酸化珪素薄膜
３２のパターニングの際にドライエッチングを行なって
いるのに対し、本変形例は、図９の（ｅ）においてウェ
ットエッチングを行なう点で相違している。すなわち、
図８の（ｅ）ではノズル形成面の反対側の面に二酸化珪
素薄膜３１が残っているけれども、図９の（ｅ）では除
去されている。これは、ノズル形成面と反対側の二酸化
珪素薄膜３１は貫通孔形成のために一度パターニングし
ているためにレジスト塗布が難しく保護されていない状
態であるので、ノズル形成面側の二酸化珪素薄膜３２を
パターニングするためにエッチング液に浸たすと、ノズ
ル形成面と反対側の二酸化珪素薄膜３１も同時にエッチ
ングされてしまうためである。したがって、ノズル形成
時の異方性エッチング（図９の（ｆ））において、ノズ
ルの形成と同時にその反対側のシリコンもエッチングさ
れてしまう。しかし、この面は吐出特性には直接関係せ
ず、図示しない液体タンクから液体が漏れることなく供
給されることが重要であるので、全体的にノズル部材が
薄くなったとしても機能的に問題はない。このように本
変形例においては、二酸化珪素のパターニングとしてウ
ェットエッチングを行ない、生産性をさらに上げること
が可能となる。
【００４０】以上のように、本発明の第２実施例および
その変形例においても、ノズルの高密度が可能であり、
さらに、ノズル部材の材料として、ヒーターボードと同
じシリコンを用いることにより、ノズル数を増やして液
体噴射ヘッドを長尺化した場合においても、ノズル部材
とヒーターボードの密着性が保たれ、熱による歪みが生
じないという利点を有している。
その変形例においても、ノズルの高密度が可能であり、
さらに、ノズル部材の材料として、ヒーターボードと同
じシリコンを用いることにより、ノズル数を増やして液
体噴射ヘッドを長尺化した場合においても、ノズル部材
とヒーターボードの密着性が保たれ、熱による歪みが生
じないという利点を有している。
【００４１】また、本発明の第２実施例およびその変形
例におけるノズル部材は、吐出の効率化のためにノズル
内に弁を設けた場合にも有効である。すなわち、図１０
に図示するように、ヒーター２６の上方に弁２９を設け
るとき、ノズル２３の断面形状が矩形であるために、弁
２９が上方へ移動するときノズル２３の壁面に接触する
ことがなく、ノズル２３の幅を弁２９の幅よりも僅かに
広くしておくだけで良いので、高い吐出効率を確保した
ままノズルの高密度化が可能となる。
例におけるノズル部材は、吐出の効率化のためにノズル
内に弁を設けた場合にも有効である。すなわち、図１０
に図示するように、ヒーター２６の上方に弁２９を設け
るとき、ノズル２３の断面形状が矩形であるために、弁
２９が上方へ移動するときノズル２３の壁面に接触する
ことがなく、ノズル２３の幅を弁２９の幅よりも僅かに
広くしておくだけで良いので、高い吐出効率を確保した
ままノズルの高密度化が可能となる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射ヘッドのノズル部材としてシリコンを用いて、
ノズル壁を垂直に形成することができるので、高密度で
かつ長尺の液体噴射ヘッドを容易に作製することが可能
になる。
液体噴射ヘッドのノズル部材としてシリコンを用いて、
ノズル壁を垂直に形成することができるので、高密度で
かつ長尺の液体噴射ヘッドを容易に作製することが可能
になる。
【００４３】さらに、ノズル部材をヒーターボードと同
じシリコンを用いて作製することにより、ノズル部材と
ヒーターボードの間に熱による歪みが生じることがなく
ノズル部材とヒーターボードとの密着性が保たれ、液体
噴射ヘッドの長尺化を図ることができる。
じシリコンを用いて作製することにより、ノズル部材と
ヒーターボードの間に熱による歪みが生じることがなく
ノズル部材とヒーターボードとの密着性が保たれ、液体
噴射ヘッドの長尺化を図ることができる。
【図１】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第１実施
例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの模式的な斜視
図である。
例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの模式的な斜視
図である。
【図２】本発明の第１実施例に基づいて作製された液体
噴射ヘッドを構成するノズル部材を示し、（ａ）はノズ
ル部材のノズル形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル
部材の側面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線
に沿った断面図である。
噴射ヘッドを構成するノズル部材を示し、（ａ）はノズ
ル部材のノズル形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル
部材の側面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線
に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１実施例に基づくノズル部材の製造
工程図である。
工程図である。
【図４】本発明の第１実施例の変形例に基づくノズル部
材の製造工程図である。
材の製造工程図である。
【図５】本発明の第１実施例に基づいて作製された液体
噴射ヘッドに吐出効率改善のための弁を付設した液体噴
射ヘッドの断面図である。
噴射ヘッドに吐出効率改善のための弁を付設した液体噴
射ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第２実施
例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの模式的な斜視
図である。
例に基づいて作製された液体噴射ヘッドの模式的な斜視
図である。
【図７】本発明の第２実施例に基づいて作製された液体
噴射ヘッドを構成するノズル部材を示し、（ａ）はノズ
ル部材のノズル形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル
部材の側面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線
に沿った断面図である。
噴射ヘッドを構成するノズル部材を示し、（ａ）はノズ
ル部材のノズル形成面から見た平面図、（ｂ）はノズル
部材の側面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線
に沿った断面図である。
【図８】本発明の第２実施例に基づくノズル部材の製造
工程図である。
工程図である。
【図９】本発明の第２実施例の変形例に基づくノズル部
材の製造工程図である。
材の製造工程図である。
【図１０】本発明の第２実施例に基づいて作製された液
体噴射ヘッドに吐出効率改善のための弁を付設した液体
噴射ヘッドの断面図である。
体噴射ヘッドに吐出効率改善のための弁を付設した液体
噴射ヘッドの断面図である。
【図１１】従来の液体噴射ヘッドの模式的な斜視図であ
る。
る。
【図１２】図１１に図示する液体噴射ヘッドの模式的な
断面図である。
断面図である。
【図１３】図１１に図示する液体噴射ヘッドに吐出効率
改善のための弁を付設した液体噴射ヘッドの模式的な断
面図である。
改善のための弁を付設した液体噴射ヘッドの模式的な断
面図である。
１、２１ ノズル部材 ２、２２ 貫通孔 ３、２３ ノズル ２４ 液室 ５、２５ ヒーターボード（素子基板） ６、２６ ヒーター（吐出エネルギー発生素子） ９、２９ 弁 １０、３０ シリコンウエハ １１、１２、３１、３２ 二酸化珪素薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小川 正彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 望月 無我 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AG05 AG29 AG46 AP32 AP33 AP34 AP56 AQ02 BA03 BA13
Claims (5)
- 【請求項１】 液体に吐出エネルギーを付与する複数の
吐出エネルギー発生素子を備えた素子基板と液吐出用の
複数のノズル溝を備えたノズル部材を組み合わせて液体
噴射ヘッドを製造する液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、 前記素子基板と前記ノズル部材を少なくとも一つの共通
する材料を用いて構成し、前記ノズル部材に対し前記ノ
ズル溝を形成する溝形成面と反対側の面から異方性エッ
チングを施して前記ノズル溝に液体を供給するための液
流路を形成し、その後、前記溝形成面からさらに異方性
エッチングを施して前記ノズル溝を形成し、前記液流路
および前記ノズル溝の壁面を前記ノズル部材が前記素子
基板と接する面に対して略垂直に形成することを特徴と
する液体噴射ヘッドの製造方法。 - 【請求項２】 液流路を形成するための異方性エッチン
グのエッチング量ｔは、ノズル部材の厚さをｔｗ、ノズ
ル溝の深さをｔｎとすると、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ−ｔｎの関
係式を満たすものであることを特徴とする請求項１記載
の液体噴射ヘッドの製造方法。 - 【請求項３】 液体に吐出エネルギーを付与する複数の
吐出エネルギー発生素子を備えた素子基板と液吐出用の
複数のノズル溝を備えたノズル部材を組み合わせて液体
噴射ヘッドを製造する液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、 前記素子基板と前記ノズル部材を少なくとも一つの共通
する材料を用いて構成し、前記ノズル部材に対し前記ノ
ズル溝を形成する溝形成面と反対側の面から異方性エッ
チングを施して前記ノズル溝に液体を供給するための液
流路を形成し、その後、前記溝形成面からさらに異方性
エッチングを施して前記ノズル溝および該ノズル溝に連
通して液体を蓄えておく液室を同時に形成し、前記液流
路、前記ノズル溝および前記液室の壁面を前記ノズル部
材が前記素子基板と接する面に対して略垂直に形成する
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 - 【請求項４】 液流路を形成するための異方性エッチン
グのエッチング量ｔは、ノズル部材の厚さをｔｗ、ノズ
ル溝の深さをｔｎとすると、ｔｗ＞ｔ＞ｔｗ−２×ｔｎ
の関係式を満たすものであることを特徴とする請求項３
記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 - 【請求項５】 ノズル部材の材料として表面が〈１１
０〉面であるシリコンウエハを用いることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれか１項記載の液体噴射ヘッド
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389712A JP2002187284A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
| US10/023,665 US6863834B2 (en) | 2000-12-22 | 2001-12-21 | Method for manufacturing liquid ejecting head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389712A JP2002187284A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002187284A true JP2002187284A (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=18856205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000389712A Pending JP2002187284A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6863834B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002187284A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015112803A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | シリコン基板の加工方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3970119B2 (ja) * | 2002-07-19 | 2007-09-05 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録ヘッドを用いた記録装置 |
| US20060284931A1 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Blair Dustin W | Print head having extended surface elements |
| US8206998B2 (en) * | 2009-06-17 | 2012-06-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing liquid discharge head |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4601777A (en) * | 1985-04-03 | 1986-07-22 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printhead and process therefor |
| US4638328A (en) * | 1986-05-01 | 1987-01-20 | Xerox Corporation | Printhead for an ink jet printer |
| US5278585A (en) | 1992-05-28 | 1994-01-11 | Xerox Corporation | Ink jet printhead with ink flow directing valves |
| JPH06171089A (ja) * | 1992-12-03 | 1994-06-21 | Seiko Instr Inc | インクジェットプリントヘッドおよびその製法 |
| JP3402865B2 (ja) * | 1995-08-09 | 2003-05-06 | キヤノン株式会社 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
| US5870123A (en) * | 1996-07-15 | 1999-02-09 | Xerox Corporation | Ink jet printhead with channels formed in silicon with a (110) surface orientation |
| KR100514711B1 (ko) * | 1997-05-14 | 2005-09-15 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 분사 장치의 노즐 형성 방법 및 잉크 젯 헤드의 제조 방법 |
| JP2000079693A (ja) | 1998-06-26 | 2000-03-21 | Canon Inc | インクジエットプリントヘッド及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000389712A patent/JP2002187284A/ja active Pending
-
2001
- 2001-12-21 US US10/023,665 patent/US6863834B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015112803A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | シリコン基板の加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6863834B2 (en) | 2005-03-08 |
| US20020084245A1 (en) | 2002-07-04 |
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