JP2005289073A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ボロンドープ層46が形成され、酸化膜42がパターニングさているSi基板41を40wt%水酸化カリウム水溶液で、ボロンドープ層46に達する直前までエッチングし、5wt%水酸化カリウム水溶液でエッチングを継続してエッチングストップさせ、さらにエッチングを継続し、所定の振動板厚みになるまでエッチングする。この方法により、隔壁部55と振動板54の接続部に微小な角度を持った斜面56を形成することができ、この斜面56により隔壁部55と振動板54の接続部にかかる応力を低減することができ、インクジェットヘッドの信頼性が向上する。
【選択図】図5
Description
インク液滴を吐出する単一または複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連結する吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段とを備え、該駆動手段が該振動板を静電気力に変形させる電極からなり、該振動板が形成される基板がSi基板であるインクジェットヘッドにおいて、該吐出室を構成する隔壁部と該振動板の接続部に斜面部を設けたことを特徴とする。
図1は、本発明の第1の実施例に関わるインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示してある。本実施例はインク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるフェイスインクジェットヘッドの例を示すものである。図2は組み立てられた全体装置の側面の断面図、図3は図2のA−A‘線矢視図である。本実施例のインクジェットヘッドは、下記に詳記する構造を持つ3枚の基板1・2・3を重ねて接合した積層構造となっている。
ピンコーティングし、クリーンオーブン中で摂氏140度の温度で30分間ベークする(図4(d))。このとき拡散剤45の厚みは1.2ミクロンとなる。
2ミクロンの酸化膜48を形成する(図4(g))。
ム水溶液で、Si基板41のエッチングを継続してエッチングストップさせる(図5(c))。しかし、5wt%水酸化カリウム水溶液のような低濃度のエッチング液においては、キャビティ底部52に斜面53を形成しない性質があり、所定厚みの振動板54になるまでエッチングを継続すると、斜面53は消失していき斜面53のテーパー角は小さくなっていく。
本発明第2の実施例である複数の厚みでパターニングされた酸化膜をエッチングマスクとして斜面部を形成する方法について図6のエッチング工程図において説明する。
した振動板となる部分62の厚みが3ミクロン程度になるように水酸化カリウム水溶液によるエッチングを継続する。この時、酸化膜42を除去した部分もエッチングされていき、角64が徐々にエッチングされて(図6(e))、最終的には大きなテーパー形状の斜面65となる(図6(f))。次に高濃度ボロンドープ層46でのエッチングストップ性が高い5wt%水酸化カリウム水溶液で、Si基板41のエッチングを継続して所定の厚みの振動板66を形成する(図6(g))。高濃度エッチング終了後の斜面65のテーパーが大きいため最終的に残るテーパー形状も大きくできた。このことにより、隔壁部と振動板の接続部の強度が増し、振動板の耐久性がさらに向上した。
本発明第3の実施例である高濃度水酸化カリウム水溶液と低濃度水酸化カリウム水溶液の濃度について、エッチング液濃度と斜面幅の関係を示した図7、及びエッチング液濃度とエッチングストップ選択比(ボロンドープされたSiのエッチングレートに対するドープされていないSiのエッチングレートの比)の関係を示した図8、さらにエッチングの状況をシュミレーションして示した図9において説明する。
グストップを目的とした低濃度水酸化カリウム水溶液の最適な濃度は0.5〜10wt%である。
S×a<hのとき、
x=h−(S×a)+a
S×a=hのとき、
x=a
S×a>hのとき、
斜面部上部94が高濃度ボロンドープ層に達するまでに高濃度ボロンドープ層がエッチングされる量をa1 とし、斜面部上部94が高濃度ボロンドープ層に達してからのエッチング量をa2 とすると、
S×a1 =d、 a=a1 +a2
a1 =h/S
x=a−a2
=a1
=h/S
ここで、高濃度ボロンドープ層95の厚みは3ミクロンであり、振動板96の目標厚みは2ミクロンであるため、高濃度ボロンドープ層95のエッチング量はa=1ミクロンとなる。例えば、高濃度エッチング液の濃度を40wt%、低濃度エッチング液の濃度を5wt%とすると、図7及び図8のグラフより、
h=18ミクロン、S=22であり、
S×a=22>h=18となるため、
xは、
x=h/S=18/22=0.82
したがって、この場合、エッチング終了後の斜面部高さは0.82ミクロンとなる。
2 第2の基板
3 第3の基板
5 振動板
6 吐出室
7 凹部
8 オリフィス
9 細溝
10 インクキャビティ
11 凹部
12 ノズル孔
13 インク供給口
14 凹部
15 電極
16 リード部
17 端子
18 隔壁部
19 接続部
20 斜面
21 インク液滴
22 記録紙
23 発信回路
41 Si基板
42 酸化膜
43 ボロンドープ層を形成する面
44 反対の面
45 拡散剤
46 ボロンドープ層
47 ボロン化合物
48 酸化膜
51 キャビティとなる部分
52 キャビティ底部
53 斜面
54 振動板
55 隔壁部
56 斜面
61 キャビティとなる部分
62 振動板となる部分
63 薄くした酸化膜部分
64 角
65 斜面
66 振動板
91 隔壁部
92 振動板部
93 斜面
94 斜面上部
95 ボロンドープ層
Claims (2)
- インク液滴を吐出する単一または複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連結する吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段とを備え、該駆動手段が該振動板を静電気力に変形させる電極からなり、該振動板が形成される基板がSi基板であるインクジェットヘッドにおいて、
前記基板の前記振動板側はp型不純物層が形成され、
各々の前記吐出室を隔てる隔壁部と前記振動板の接続部は異なる傾斜角からなる2つの斜面により構成され、
前記2つの斜面は前記基板の前記p型不純物層の境界部にて接していることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項1記載の前記基板は面方位は(110)面の基板であることを特徴とするインクジェットヘッド。
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