JP2006224596A - Inkjet recording head and method for manufacturing inkjet recording head - Google Patents

Inkjet recording head and method for manufacturing inkjet recording head Download PDF

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Hiroyuki Tokunaga
博之 徳永
Takayuki Yagi
隆行 八木
Ryoji Kanri
亮二 柬理
Hirokazu Komuro
博和 小室
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the mechanical strength from decreasing caused by making an ink feeding hole long and large in a BJ head by a large-sized CP manufacturing method, and to realize a printing with a high yield and a high quality. <P>SOLUTION: A beam is provided on the ink feeding hole by using a vertical etching method of (100)Si substrate. In order to raise accuracy of the dimension of the beam by vertical etching, a guiding hole for etching is opened by a laser or the like. In this case, to raise the accuracy of the dimension of the beam, a relational equation for restricting the position of the guiding hole is introduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to an inkjet recording head that discharges a desired liquid by applying energy to the liquid from the outside, and a method for manufacturing the inkjet recording head.

この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特開昭54−51837に記載されているインクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。   With respect to this type of ink jet recording head, for example, the ink jet recording method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-51837 is another ink jet recording method in that heat energy is applied to a liquid to obtain a driving force for droplet discharge. It has different characteristics.

即ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。   That is, in the recording method disclosed in the above-mentioned publication, the liquid subjected to the action of thermal energy is heated up to generate bubbles, and droplets are discharged from the orifice at the tip of the recording head by the action force based on the generation of bubbles. It is characterized in that information is recorded by forming the droplets on the recording member.

この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。ところで、高密度、高精度のノズル及び吐出口を形成する方法として特開平5−330066及び特開平6−286149に示されている方法が提案されている。   A recording head applied to this recording method generally includes an orifice provided for discharging a liquid, and a heat acting portion that is a portion where heat energy for discharging a droplet communicated with the orifice acts on the liquid. A liquid discharge portion having a liquid flow path having a liquid crystal structure as a part, a heat generation resistance layer as a heat conversion body which is a means for generating thermal energy, an upper protective layer for protecting it from ink, and a lower layer for storing heat It has. By the way, as a method for forming high-density and high-precision nozzles and discharge ports, methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-330066 and 6-286149 have been proposed.

また、特開平10−146979に前記のノズル製法においてインク供給口部上部のオリフィスプレートにリブ構造を設けることが提案されている。
特開平6−286149 特開平10−146979
Japanese Patent Laid-Open No. 10-146979 proposes that a rib structure is provided on the orifice plate above the ink supply port in the nozzle manufacturing method.
JP-A-6-286149 JP-A-10-146979

特開平6−286149の製法において、印字速度を上げる為に一度に印刷できる幅を大きくすることが提案されている。一度に印刷できる幅を大きくする為にはインクの吐出口を長く配列する必要がある。吐出口を長く配列するとインク供給口を長くする必要がある。インク供給口を長く開けると下記のような問題点があった。   In the manufacturing method of Japanese Patent Laid-Open No. 6-286149, it has been proposed to increase the width that can be printed at once in order to increase the printing speed. In order to increase the width that can be printed at one time, it is necessary to arrange the ink ejection ports long. If the ejection ports are arranged long, it is necessary to lengthen the ink supply port. Opening the ink supply port for a long time has the following problems.

1.インク供給口を長く開けること自体での基板の歪み
特にコストの面から基板の大きさを小さくするため、基板の印刷幅と垂直の寸法を小さくする必要があり、図6のように基板が縦長になりその縦方向にインク供給口を形成することから基板にインク供給口を加工すると基板自体に歪みが発生し、図7のように吐出口の平面性が保てなくなりよれが発生する。
1. Distortion of substrate due to long opening of ink supply port Especially in order to reduce the size of the substrate from the viewpoint of cost, it is necessary to reduce the size perpendicular to the printed width of the substrate, and the substrate is vertically long as shown in FIG. Since the ink supply port is formed in the vertical direction, if the ink supply port is processed on the substrate, the substrate itself is distorted, and the flatness of the discharge port cannot be maintained as shown in FIG.

2.チップハンドリング時に於ける基板の割れの発生
ウエハ等で一括形成した後、吐出エレメントに分割して流路部材に貼り工程で流動するわけであるが、吐出エレメントに分割すると細長い基板となる。その細長い基板の中心にスリット状のインク供給口が形成されていると、基板をつかむ時に基板に応力が掛かり基板が割れることがある。特に、印刷幅が大きいと吐出エレメントの長さが長くなり、またインク供給口も長くなる為、応力の掛かりが大きくなる。
2. Occurrence of substrate cracks during chip handling After being formed in a lump on a wafer or the like, it is divided into discharge elements and flows in a flow path member in a sticking process, but when divided into discharge elements, it becomes an elongated substrate. If a slit-like ink supply port is formed at the center of the elongated substrate, stress may be applied to the substrate when the substrate is gripped, and the substrate may be broken. In particular, when the printing width is large, the length of the discharge element becomes long and the ink supply port becomes long, so that the stress is increased.

3.流路部材接合時の基板の変形による割れ及び基板の変形によるオリフィスプレートの割れ、変形
吐出エレメントを流路部材に接合する接着材として耐インク性を要求されている為熱硬化性接着材が採用されている。また、流路部材は加工の容易さ値段の低さから樹脂が採用されている。吐出エレメントを流路部材に接合する時熱硬化性接着材を使用して貼り合わせるので、吐出エレメントと流路部材の熱膨張率の差から常温時に戻ったとき、吐出エレメント中に残留応力が発生する。そして、吐出エレメントを形成している基板が割れたり基板が変形し、その上に形成されているオリフィスプレートが変形を起こし、吐出方向が曲がってしまい印字が不良になることがあった。
3. Cracking due to deformation of the substrate when the flow path member is joined and cracking or deformation of the orifice plate due to deformation of the substrate Adhesion resistance is required as an adhesive that joins the discharge element to the flow path member, so a thermosetting adhesive is used. Has been. In addition, a resin is adopted for the flow path member because of its ease of processing and low cost. When the discharge element is bonded to the flow path member, it is bonded using a thermosetting adhesive. Therefore, when the discharge element and the flow path member return to normal temperature due to the difference in coefficient of thermal expansion, residual stress is generated in the discharge element. To do. Then, the substrate on which the ejection element is formed is broken or the substrate is deformed, and the orifice plate formed thereon is deformed, the ejection direction is bent, and printing may be defective.

特開平10−146979にオリフィスプレートの変形防止の為、リブを立てる構造が提案されているが、これはオリフィスプレートの膨潤時のオリフィスプレートの変形防止であり、基板が変形することはその応力の大きさから変形を押さえることは出来ない。   Japanese Patent Laid-Open No. 10-1461979 proposes a structure in which ribs are set up to prevent the deformation of the orifice plate. This is to prevent the deformation of the orifice plate when the orifice plate swells. Deformation cannot be suppressed from the size.

また、基板のインク供給口に図8のように梁を形成する方法が考えられる。特開平6−286149に述べられている製法でインク供給口を先に形成し、その後ノズルを形成する型材を塗布する工程はノズルを形成する型材を塗布工程にドライフィルムのラミネートやラミネート時の型材の変形等制約が多い。   Further, a method of forming a beam as shown in FIG. 8 at the ink supply port of the substrate can be considered. In the process of forming the ink supply port first by the manufacturing method described in JP-A-6-286149, and then applying the mold material for forming the nozzle, the mold material for forming the nozzle is used in the application process for laminating a dry film or a mold material at the time of lamination. There are many restrictions such as deformation.

したがって、ノズルを形成する型材を塗布しノズル材を塗布する工程の後にインク供給口を異方性エッチングによって形成する方式がとられている。インク供給口を異方性エッチで形成する場合、シリコン基板として(100)基板を使用するのが一般的である。しかしながら、(100)基板を使用し梁を形成することは下記のような問題があった。   Therefore, a method is adopted in which the ink supply port is formed by anisotropic etching after the step of applying the mold material for forming the nozzle and applying the nozzle material. When the ink supply port is formed by anisotropic etching, a (100) substrate is generally used as the silicon substrate. However, forming a beam using a (100) substrate has the following problems.

まず、基板表面に梁を設ける為に裏面に梁の形状になるようなマスクを使用すると梁の幅は50μとしても基板の厚さを一般的な625μとすると表面では950μとなる。梁の幅が950μとなると吐出口からインク供給口まで400μ以上のノズルが発生し、ノズルのリフィルが遅くなり周波数特性が大幅に悪くなる。基板を薄くしようとすると強度等の問題で工程流動が難しくなる。   First, in order to provide a beam on the substrate surface, if a mask having a beam shape is used on the back surface, even if the beam width is 50 μ, if the thickness of the substrate is 625 μ, the surface is 950 μ. When the beam width is 950 μm, nozzles of 400 μm or more are generated from the ejection port to the ink supply port, the nozzle refill is slowed down, and the frequency characteristics are greatly deteriorated. If the substrate is made thin, the process flow becomes difficult due to problems such as strength.

これに対し、特開平10−138478では、基板に(110)のシリコンを用いて、これに垂直エッチを行うことで、ハリを形成する方法が開示されている。これに開示されている方法で、Si(110)基板に垂直な貫通口を異方性エッチング法を使って開けようとすると、貫通口の両端に図9に示したように、基板面に垂直な(111)面以外に、基板面と34.7度をなす(111)面201が出現する。このため、すでにインク吐出口を形成した反対の面からエッチングを進めた場合、インク吐出口側ではハリの部分は図5のように幅広になってしまい、インクのリフィルに重大な障害をもたらすこととなる。   On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-138478 discloses a method for forming a tension by using (110) silicon as a substrate and performing vertical etching on the substrate. When a through hole perpendicular to the Si (110) substrate is opened using an anisotropic etching method by the method disclosed therein, as shown in FIG. 9 at both ends of the through hole, the through hole is perpendicular to the substrate surface. In addition to the (111) plane, a (111) plane 201 that forms 34.7 degrees with the substrate surface appears. For this reason, when etching is started from the opposite surface where the ink discharge port has already been formed, the sharpened portion becomes wider as shown in FIG. 5 on the ink discharge port side, causing a serious obstacle to ink refilling. It becomes.

一方、Si(110)基板の垂直エッチング時に発生する、ななめの(111)面を抑えて貫通口を形成する方法として、特開平10−166600では、エッチングの先導孔として、エッチング前にYAGレーザーによる加工を行う技術が開示されている。これは、基板の一方の面から非貫通の先導孔を開け、基板の両側から垂直エッチングを行い、開口部に比べて深さの深いアスペクト比の高い貫通口を加工する方法である。しかし、この開示では長大なインク供給口にハリを設けた場合のリフィルに問題のない幅のハリ構造や、それを作るための先導孔の深さや位置についての記述はなかった。   On the other hand, as a method for forming a through-hole while suppressing a slick (111) surface generated during vertical etching of a Si (110) substrate, Japanese Patent Laid-Open No. 10-166600 uses a YAG laser as a leading hole for etching before etching. Techniques for processing are disclosed. In this method, a non-through lead hole is formed from one surface of the substrate, vertical etching is performed from both sides of the substrate, and a through hole having a deeper aspect ratio than the opening is processed. However, in this disclosure, there is no description of a width structure that does not cause a problem in refilling when a large ink supply port is provided with a depth, and a depth and position of a leading hole for making the structure.

前述したような課題は、本発明による、基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドで、ハリによってインク供給口が長手方向に複数に分割されているインクジェット記録ヘッドであって、前記供給口の長手方向の長さが50mm以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドによって解決される。   The above-described problem is that the ink discharge pressure generating element is provided on the substrate according to the present invention, and the discharge port is disposed on the plate side facing the ink discharge pressure generating element, thereby generating bubbles in the ink and discharging the discharge. An ink jet recording head that ejects ink perpendicularly to an outlet substrate, wherein an ink supply port is divided into a plurality of lengths in the longitudinal direction due to the tension, and the length of the supply port in the longitudinal direction is 50 mm or less This is solved by the ink jet recording head.

また、前記供給口間のハリの幅が40μm以上であることを特徴としている。   Further, the width of the gap between the supply ports is 40 μm or more.

本発明は、シリコン基板に耐エッチング性を有するパッシベーション層を形成する工程、インク吐出圧力発生素子を設ける工程、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口を形成する工程を備え、吐出口と反対側の基板裏面部に一部にハリを残すように分離されたエッチングマスク開口部を設ける工程、該開口部に基板反対面に到達しない深さのエッチング先導孔を形成する工程と、開口部のシリコンを異方性エッチングにより除去し、前記パッシベーション層まで貫通するスルーホールを形成する工程、さらに前記パッシベーション層を除去しインク供給口を形成する工程を有することを特徴とした、インクジェット記録ヘッド基板の製造方法によって実現される。   The present invention includes a step of forming a passivation layer having etching resistance on a silicon substrate, a step of providing an ink discharge pressure generating element, and a step of forming a discharge port on a plate side facing the ink discharge pressure generating element. A step of providing an etching mask opening separated so as to leave a part of the back side of the substrate on the opposite side of the substrate, a step of forming an etching lead hole having a depth that does not reach the surface opposite to the substrate in the opening, and an opening An ink jet recording head comprising: removing a portion of silicon by anisotropic etching to form a through hole penetrating to the passivation layer; and further removing the passivation layer to form an ink supply port This is realized by a substrate manufacturing method.

さらに、前述した課題は、Si(110)基板表面にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを作製する工程であって、裏面にエッチングマスクパターンを形成し表面に向かってインク供給口を異方性エッチングする際に、次の関係式
80μm≧X+Z/tan54.5°
を満たすX,Yを用いて、マスクパターンの狭角からの距離をXの位置に、ノズルの形成されている表面からの深さYのエッチング先導孔を開ける工程を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法によって解決される。
Further, the above-described problem is that an ink discharge pressure generating element is provided on the surface of the Si (110) substrate, and a discharge port is disposed on the plate side facing the ink discharge pressure generating element to generate bubbles in the ink. In the process of manufacturing an ink jet recording head that discharges ink perpendicularly to the discharge port substrate, when the etching mask pattern is formed on the back surface and the ink supply port is anisotropically etched toward the front surface, the following relational expression 80 μm ≧ X + Z / tan54.5 °
An ink jet process including a step of opening an etching lead hole having a depth Y from the surface on which the nozzle is formed at a position X from the narrow angle of the mask pattern using X and Y satisfying This is solved by the method of manufacturing the recording head.

(作用)
エッチング先導孔により、インク供給口のハリの幅を微細に制御性良く加工することができる。また、先導孔が非貫通であることとエッチングパッシベーション層によって、すでに形成済みのインク吐出口などの部材が腐蝕性のエッチング液から保護される。さらに先導孔の位置および深さを制御することにより、吐出口側のハリの寸法の増大を防ぎ、インク供給の際の流抵抗を低く抑えることが可能になる。本発明の手法によりインク供給口の中に設けた微細なハリが、基板の機械的強度を増加させ、基板上に樹脂等で形成したノズルの変形を防ぎ、プロセス上のハンドリングによって基板が破損するのを防止する。
(Function)
By using the etching leading hole, the width of the ink supply port can be finely processed with good controllability. Moreover, the already formed member such as the ink discharge port is protected from the corrosive etching solution by the non-penetration of the leading hole and the etching passivation layer. Further, by controlling the position and depth of the leading hole, it is possible to prevent an increase in the size of the spout on the ejection port side and to keep the flow resistance during ink supply low. The fine elasticity provided in the ink supply port by the method of the present invention increases the mechanical strength of the substrate, prevents the deformation of the nozzle formed of resin or the like on the substrate, and damages the substrate due to handling in the process. To prevent.

以上述べたように本発明によれば、インク供給口にハリを設けることで、インクジェット記録ヘッドの幅を広くした場合においても、機械強度が十分に確保され、高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。また、本発明による製造方法によって、複数に分割されたインク供給口を持ったインクジェット記録ヘッドのハリの幅を精密に制御できるようにてり、高い周波数で高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドが実現できた。   As described above, according to the present invention, even if the width of the ink jet recording head is widened by providing the ink supply port with the tension, sufficient mechanical strength is ensured, and ink jet recording capable of high-quality printing. A head can be provided. In addition, the manufacturing method according to the present invention makes it possible to precisely control the width of the ink jet recording head having a plurality of divided ink supply ports, and enables high-quality printing at a high frequency. Was realized.

Figure 2006224596
Figure 2006224596

〔実験1〕
図1は本発明にいたる実験に用いたインクジェット記録ノズルのベース基板(ノズル部を省略)の概略を示したものである。図2はB−B’断面を示したものである。インク供給口からノズル下部に位置する吐出圧発生素子(ヒーター)までの距離CHは30μmとした。
[Experiment 1]
FIG. 1 shows an outline of a base substrate (nozzle portion omitted) of an ink jet recording nozzle used in an experiment leading to the present invention. FIG. 2 shows a BB ′ cross section. The distance CH from the ink supply port to the ejection pressure generating element (heater) located below the nozzle was 30 μm.

図3は実験に用いたインクジェット記録ノズルのベース基板(ノズル部を省略)の平面図を示したものである。ここで用いたSiウエハの厚さは600μmである。インク供給口の短辺の長さは100μm、長辺方向のトータルの長さは100〜200mmで、ハリの幅は100μmとし、ハリのピッチLを5,10,15,20,25,30,40,100mm、ハリ無しと変化させた基板を作製した。   FIG. 3 is a plan view of the base substrate (nozzle portion omitted) of the ink jet recording nozzle used in the experiment. The thickness of the Si wafer used here is 600 μm. The length of the short side of the ink supply port is 100 μm, the total length in the long side direction is 100 to 200 mm, the width of the tension is 100 μm, and the pitch L of the tension is 5, 10, 15, 20, 25, 30, The substrate was changed to 40,100 mm and no elasticity.

この基板上にヒーターやノズルを形成してインクジェット記録ヘッドを作製したところ、ハリを設けなかったものは、一部にノズル部の樹脂にゆがみが発生し吐出方向にバラツキが発生したものがあった。   When an ink jet recording head was prepared by forming a heater or nozzle on this substrate, some of the nozzles that did not have elasticity were distorted in the resin of the nozzle part and varied in the ejection direction. .

また、機械的強度を測定するため衝撃試験機で50Gを掛けたところ、ハリを設けなかったものは、基板が供給口周辺から割れてしまった。   Further, when 50G was applied with an impact tester in order to measure the mechanical strength, the substrate without cracking was broken from the vicinity of the supply port.

〔実験2〕
実験1と同様のベース基板を作製し、インク供給口の長辺方向のトータルの長さは200mm、ハリのピッチは20mm、パラメーターとしてハリの幅M=10,20,30,40,50,100,150,200μmとした。
[Experiment 2]
A base substrate similar to that in Experiment 1 was prepared, the total length in the long side direction of the ink supply port was 200 mm, the pitch of the tense was 20 mm, and the tense width M = 10, 20, 30, 40, 50, 100 as parameters. 150, 200 μm.

この基板上にヒーターやノズルを形成して、図2と同様にインクジェット記録ヘッドを作製したところ、M=1〜30μmのものは、一部にプロセス中に割れが発生し、ノズル部の樹脂にゆがみが生じて吐出方向にバラツキが発生したものがあった。   A heater or nozzle was formed on this substrate, and an ink jet recording head was prepared in the same manner as in FIG. 2. When M = 1-30 μm, cracks occurred in the process, and the resin in the nozzle part Some were distorted and varied in the discharge direction.

実験1と2のパラメーターLとMを変化させて、ノズル形成プロセスに耐えられる機械的強度を得られる組み合わせを調べた。図10は、ハリ幅Mとインク供給口長さLと強度の関係を示したもので、○が形成されたノズルに問題の生じなかったもの、×がノズル形状や基板に強度的な問題の発生したものを表している。   By changing the parameters L and M in Experiments 1 and 2, combinations that can obtain mechanical strength that can withstand the nozzle forming process were investigated. FIG. 10 shows the relationship between the tension width M, the ink supply port length L, and the strength, where no problem occurred in the nozzle formed with ◯, and × indicates the strength problem in the nozzle shape or the substrate. It represents what occurred.

〔実験3〕
図11,12は、本発明に用いた、エッチング先導孔の形状を示したものである。図13は、この基板を異方性エッチングした後の断面形状を示した模式図である。基板は、Si(110)ウエハを用いた。供給口のエッチングマスクの狭角から先導孔までの距離X、先導孔の先端から基板反対側の面までをZとし、基板面に対して54.7度で出現する(111)面のためにハリがマスク寸法より太くなる加工誤差Yとすると、X,Y,Zには、概ね次の関係が成り立つ。
[Experiment 3]
11 and 12 show the shape of the etching leading hole used in the present invention. FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape after anisotropic etching of the substrate. The substrate was a Si (110) wafer. Because the distance X from the narrow angle of the etching mask at the supply port to the leading hole and Z from the leading end of the leading hole to the surface opposite to the substrate are Z, and the (111) surface appears at 54.7 degrees with respect to the substrate surface. Assuming that the processing error Y is greater than the mask size, the following relationship is generally established for X, Y, and Z.

Y=X+Z/tan54.5°
つまり吐出口に隣接する供給口に、設計値より2Yだけ幅広のハリが形成されることになる。Yが大きくなると幅広のハリによって、インクのリフィルが阻害され、高い周波数での吐出印字が困難になる。
Y = X + Z / tan54.5 °
In other words, a tension wider than the design value by 2Y is formed at the supply port adjacent to the discharge port. When Y is increased, the refilling of ink is hindered by the wide elasticity, and it becomes difficult to perform ejection printing at a high frequency.

一方、本発明によるインクジェット記録ヘッドを周波数5KHzで駆動したとき、ハリの幅が200μm以上になるとリフィルの問題で、印字に乱れが生じることが判った。強度的に見たハリの最小幅は実験1〜2から40μmだとすると、Yの最大値は80μmとなり、次の関係が成り立つ。   On the other hand, when the ink jet recording head according to the present invention was driven at a frequency of 5 KHz, it was found that when the width of the tension was 200 μm or more, the printing was disturbed due to the problem of refilling. If the minimum width of the elasticity in terms of strength is 40 μm from Experiments 1 and 2, the maximum value of Y is 80 μm, and the following relationship is established.

80μm≧X+Z/tan54.5°
〔実施態様例〕
図1は本発明による実施態様例を示すインクジェット記録ヘッドのベース基板の模式図(ノズル部省略)である。基板としてはSiウエハが用いられる。基板102の中心部にインクを裏面から供給するための貫通穴101が開けられている。インクジェット記録ヘッドノズルの幅が広くなると、この供給口が基板中心を縦断しているために、基板の強度が低下して、変形や破損が起きる可能性が増える。そこで、供給口を複数に分割して、内部にハリ104を設けて強度増加をはかる。
80 μm ≧ X + Z / tan54.5 °
[Example Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view (nozzle part omitted) of a base substrate of an ink jet recording head showing an embodiment according to the present invention. A Si wafer is used as the substrate. A through hole 101 for supplying ink from the back surface is formed in the center of the substrate 102. When the width of the ink jet recording head nozzle is increased, the supply port cuts through the center of the substrate, so that the strength of the substrate is reduced, and the possibility of deformation or breakage increases. In view of this, the supply port is divided into a plurality of portions, and a tension 104 is provided inside to increase the strength.

図2は、AA’断面を示したものである。供給口の幅は一般には50〜300μm、望ましくは80〜200μm、最適には100〜200μmである。供給口の長さは一般には2〜50mm、望ましくは5〜30mm、最適には10〜20mmである。ハリの幅Mは一般には20〜400μm、望ましくは40〜300μm、最適には100〜200μmである。   FIG. 2 shows an AA 'cross section. The width of the supply port is generally 50 to 300 μm, desirably 80 to 200 μm, and optimally 100 to 200 μm. The length of the supply port is generally 2 to 50 mm, desirably 5 to 30 mm, and optimally 10 to 20 mm. The tension width M is generally 20 to 400 μm, preferably 40 to 300 μm, and most preferably 100 to 200 μm.

図2は樹脂等でインクジェット記録ノズルを形成したものの、BB’断面部の構造を示したものである。下部のインク供給口106方向から供給されたインクがヒーター103で加熱され発泡しノズル107から吐出する。   FIG. 2 shows the structure of the BB ′ cross section although the ink jet recording nozzle is formed of resin or the like. Ink supplied from the direction of the lower ink supply port 106 is heated by the heater 103, foamed, and discharged from the nozzle 107.

次に、本発明によるインクジェット記録ノズルのプロセスを図14〜29を使って順を追って説明する。基板として(110)のSi基板を用いる。   Next, the process of the ink jet recording nozzle according to the present invention will be described step by step with reference to FIGS. A (110) Si substrate is used as the substrate.

(1)基板面方位(110)のシリコン基板301の片面に例えばプラズマCVDで図14のようにポリシリコンやアモルファスシリコンなどを堆積してフォトリソ技術によって図15(平面図 図27)のようにインク供給口として所望のパターン303を形成する。これはエッチング犠牲層と呼ばれ、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとSiウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。この時のパターンは基板に対して垂直にエッチング穴があくように、図27のように狭角が70.5度をなす平行四辺形とし、平行四辺形の長辺および短辺は(111)と等価の面に平行になるように配置する。また、インク供給口に対応した犠牲層は、周期的にハリ306を残すように形成する。   (1) Polysilicon, amorphous silicon, or the like is deposited on one surface of a silicon substrate 301 having a substrate surface orientation (110) of, for example, plasma CVD as shown in FIG. 14, and ink is used as shown in FIG. 15 (plan view FIG. 27) by photolithography. A desired pattern 303 is formed as a supply port. This is called an etching sacrificial layer. When etching proceeds from the back and the etchant reaches the sacrificial layer, the etching rate is much faster than that of the Si wafer, so that etching is performed in a short time, and an opening corresponding to the sacrificial layer pattern is opened. It is something that can be done. The pattern at this time is a parallelogram having a narrow angle of 70.5 degrees as shown in FIG. 27 so that an etching hole is perpendicular to the substrate. The long side and the short side of the parallelogram are (111) To be parallel to the equivalent plane. The sacrificial layer corresponding to the ink supply port is formed so as to leave the tension 306 periodically.

このエッチング犠牲層は、Siウエハに比べてエッチング速度が速ければ良く、上述したように膜を堆積する方法以外に、犠牲層にしたい部分をイオンインプラや陽極化成法で加工しても良い。また、ハリの幅や供給口寸法を精密に制御しなくても良いような、低周波数で駆動する設計のインクジェット記録ヘッドでは、犠牲層を省略することもできる。   The etching sacrificial layer only needs to have a higher etching rate than that of the Si wafer. In addition to the method of depositing a film as described above, a portion desired to be a sacrificial layer may be processed by ion implantation or anodization. In addition, the sacrificial layer can be omitted in an ink jet recording head designed to be driven at a low frequency so that the width of the tension and the size of the supply port do not need to be precisely controlled.

(2)さらに、その上にエッチングストップ層304としてSiNやSiO2などを堆積し、同じくフォトリソ技術を使って裏面のインク供給口のパターン部分305を除去しウエハ面を露出させる。この時、裏面のパターン(図28)にも周期的にハリ307部分を残すように形成する。 (2) Further, SiN, SiO 2 or the like is deposited thereon as an etching stop layer 304, and the pattern portion 305 of the ink supply port on the back surface is removed using the photolithography technique to expose the wafer surface. At this time, the back surface pattern (FIG. 28) is also formed so as to leave a periodicity 307 portion periodically.

(3)インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部308を形成する。ヒーター材料としては、Ta,TaN,TaNSi等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の電極309としてAl,Mo,Ni等の金属膜を同様にして形成する。なお特に図示してはいないが、ヒーターには耐久性の向上を目的として保護膜を付けても良い。   (3) A heater unit 308 is formed as an ink discharge pressure generating element in accordance with the ink supply port. As the heater material, a metal film such as Ta, TaN, TaNSi or the like is deposited and patterned by sputtering, vacuum evaporation or the like. Further, a metal film made of Al, Mo, Ni or the like is formed in the same manner as the electrode 309 for supplying power. Although not specifically shown, the heater may be provided with a protective film for the purpose of improving durability.

(4)インク流路確保のために、強アルカリや有機溶剤等で溶解可能な樹脂でパターン310を形成する。このパターンは、印刷法や感光性樹脂によるパターニング等で形成する。   (4) In order to secure the ink flow path, the pattern 310 is formed of a resin that can be dissolved in a strong alkali or an organic solvent. This pattern is formed by a printing method or patterning with a photosensitive resin.

(5)インク流路のパターンの上に、被覆樹脂層311を形成する。この被覆樹脂層は微細パターンを形成するので感光性レジストが望ましく、さらに流路を形成した樹脂層310を除去する際のアルカリや溶剤等によって変形変質しない性質が必要である。   (5) A coating resin layer 311 is formed on the ink flow path pattern. Since this coating resin layer forms a fine pattern, a photosensitive resist is desirable, and further, the coating resin layer needs to have a property of not being deformed and altered by an alkali, a solvent, or the like when the resin layer 310 having the flow path is removed.

(6)次に流路の被覆樹脂層311をパターニングして、ヒーター部308に対応したインク吐出口312と電極の外部接続部313を形成する。この後、被覆樹脂層を光や熱等によって硬化する。   (6) Next, the coating resin layer 311 of the flow path is patterned to form the ink discharge port 312 corresponding to the heater portion 308 and the external connection portion 313 of the electrode. Thereafter, the coating resin layer is cured by light or heat.

(7)この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜314を形成する。   (7) A protective film 314 is formed with a resist to protect the nozzle forming surface side of the substrate.

(8)裏面のインク供給口のパターンに図29のように吐出口形成面側に貫通しない深さの非貫通口315をレーザー、ブラスト加工や放電加工によって形成する。この時の非貫通口の深さの到達点と反対側基板表面の距離Z、非貫通口の平面的な位置の供給口マスクの平行四辺形狭角からのもっとも近い部分の距離Xとすると、
80μm≧X+Z/tan54.5°
の関係を満たし、Xは一般には60μm以内、望ましくは40μm以内、最適には20μm以内である。
(8) A non-through port 315 having a depth not penetrating to the ejection port forming surface side is formed in the pattern of the ink supply port on the back surface by laser, blast processing or electric discharge processing as shown in FIG. At this time, when the distance Z between the depth of the non-through hole and the opposite substrate surface, and the distance X of the closest part from the parallelogram narrow angle of the supply port mask at the planar position of the non-through hole,
80 μm ≧ X + Z / tan54.5 °
X is generally within 60 μm, desirably within 40 μm, and optimally within 20 μm.

(9)この基板をアルカリ系エッチャント(KOH,TMAH,ヒドラジン等)に浸け、(111)面が出るように異方性エッチングすると、図23のように平面形状が平行四辺形の貫通穴が形成される。   (9) When this substrate is immersed in an alkali-based etchant (KOH, TMAH, hydrazine, etc.) and anisotropic etching is performed so that the (111) plane appears, through holes having a parallelogram shape as shown in FIG. 23 are formed. Is done.

(10)エッチングストップ層304のSiN等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口316を開口する。最後にインク流路形成材310を除去し、インクの流路317を確保する。   (10) The ink supply port 316 is opened by partially removing the SiN film or the like of the etching stop layer 304 with a chemical solution such as hydrofluoric acid or dry etching. Finally, the ink flow path forming material 310 is removed to secure the ink flow path 317.

上記プロセスにおいて、基板の加工手順は特に限定されるものではなく、任意に選ぶことができる。   In the above process, the substrate processing procedure is not particularly limited, and can be arbitrarily selected.

以下に、本発明の実施例を説明する。   Examples of the present invention will be described below.

図1は、本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の構造を示した模式図である。(110)の面方位を持った厚さ500μmのSiウエハ102に、平面構造において長辺が(111)面に平行で、幅100μm、長さ20mm、短辺と長辺のなす角が70.5度である。基板に対して、垂直エッチされたインク供給口101が、幅100μmのハリ304を挟んで4個縦列に配置されている。図3は、インク供給口を基板裏面から見た平面の模式図である。貫通穴は長辺が(111)面に平行で、幅100μm、長さ20mm、短辺と長辺のなす角が70.5度で基板に対して垂直に開けられている。インク供給口の両側に、厚さ200Å、40μm□のTaNヒーター103が、80μm間隔で配置されている。各ヒーターには、厚さ3000ÅのAl配線104が接続され、個々に電気信号が供給できるようになっている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a base substrate of an ink jet recording head according to the present invention. In a Si wafer 102 having a (110) plane orientation and a thickness of 500 μm, in the planar structure, the long side is parallel to the (111) plane, the width is 100 μm, the length is 20 mm, and the angle between the short side and the long side is 70. 5 degrees. Four ink supply ports 101 that are vertically etched with respect to the substrate are arranged in a row with a pinion 304 having a width of 100 μm interposed therebetween. FIG. 3 is a schematic plan view of the ink supply port viewed from the back side of the substrate. The through hole has a long side parallel to the (111) plane, a width of 100 μm, a length of 20 mm, and an angle formed by the short side and the long side is 70.5 degrees and is perpendicular to the substrate. On both sides of the ink supply port, TaN heaters 103 having a thickness of 200 mm and 40 μm □ are arranged at intervals of 80 μm. Each heater is connected to an Al wiring 104 having a thickness of 3000 mm so that an electric signal can be supplied individually.

図2は、ノズル形成樹脂まで作製したインクジェット記録ヘッドの断面の模式図である。各ヒーターの直上にはノズル形成樹脂105に開口部107が設けられ、この部分よりインクを吐出するようになっている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an ink jet recording head manufactured up to the nozzle forming resin. An opening 107 is provided in the nozzle forming resin 105 immediately above each heater, and ink is ejected from this portion.

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数5KHzで印字テストを行ったが、80mm幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。   Using this ink jet recording head, a printing test was conducted at an ejection frequency of 5 KHz. A high-quality printed matter free from printing blur, density unevenness, and non-ejection of ink was obtained over the entire 80 mm width.

〔比較例1〕
以下に、本発明の比較例を説明する。
[Comparative Example 1]
Below, the comparative example of this invention is demonstrated.

基板表面のヒーター、電極、ノズル等の構成は実施例1と同じ構造で、インク供給口の幅80mmに対してハリは設けなかった。   The structure of the heater, electrodes, nozzles and the like on the substrate surface was the same as that of Example 1, and no tension was provided for the 80 mm width of the ink supply port.

基板上面のヒーター、電極、ノズル形成樹脂等の構造は、実施例1と同様にした。   The structure of the heater, electrode, nozzle forming resin, etc. on the upper surface of the substrate was the same as in Example 1.

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数50KHzで印字テストを行ったが、ノズル部を形成する樹脂の応力で吐出口にゆがみが発生して吐出が乱れ、印字の濃度ムラが見られる部分があった。   Using this ink jet recording head, a print test was conducted at a discharge frequency of 50 KHz. However, there was a portion where the discharge port was distorted due to the stress of the resin forming the nozzle portion and the discharge was disturbed, resulting in uneven print density. It was.

以下に、本発明の他の実施例を説明する。   In the following, another embodiment of the present invention will be described.

Si基板の基本的な構成は実施例1と同様で、ハリの幅と供給口の長さを変化させた。ハリの幅は500μm、インク供給口の幅は200μm、長さは40mm、供給口は3個縦列に配置しノズルのトータルの長さは120mmとした。   The basic configuration of the Si substrate was the same as that in Example 1, and the width of the sprout and the length of the supply port were changed. The width of the splint was 500 μm, the width of the ink supply port was 200 μm, the length was 40 mm, three supply ports were arranged in a column, and the total length of the nozzles was 120 mm.

インク供給口の両側のヒーターのサイズや配置、ノズル形成樹脂の断面構成は実施例1と同様にした。   The size and arrangement of the heaters on both sides of the ink supply port and the cross-sectional configuration of the nozzle forming resin were the same as in Example 1.

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数1KHzで印字テストを行ったが、120mm幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。   Using this ink jet recording head, a printing test was conducted at an ejection frequency of 1 KHz. A high-quality printed matter free from printing blur, density unevenness, and non-ejection of ink was obtained over the entire width of 120 mm.

以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの作製方法について、順を追って説明する。   Hereinafter, a method for producing an ink jet recording head according to the present invention will be described step by step.

図14のように、厚さ600Å(110)面のSiウエハ301の上に、プラズマCVDでポリシリコン膜302を2000Å堆積した。フォトリソ技術によって図15,27のようにパターニングして犠牲層303を形成した。犠牲層の形状は、実施態様で述べたのと同様の平行四辺形とした。犠牲層の幅は150μm、長辺方向は20mmで6個並べた。   As shown in FIG. 14, on the Si wafer 301 having a thickness of 600 mm (110), 2000 mm of polysilicon film 302 was deposited by plasma CVD. A sacrificial layer 303 was formed by patterning as shown in FIGS. The shape of the sacrificial layer was a parallelogram similar to that described in the embodiment. Six sacrificial layers were arranged with a width of 150 μm and a long side direction of 20 mm.

エッチングストップ層として、図16のようにLPCVDでSiN304を3000Å堆積した。さらにフォトリソ技術を使い、図17,28のようにインク供給口パターニング305をドライエッチで形成した。インク供給口の形は、犠牲層と鏡像関係になる平行四辺形で、幅は150μm、長辺は20mmで供給口間のハリ307の部分は70μmとした。   As an etching stop layer, 3000 liters of SiN304 was deposited by LPCVD as shown in FIG. Further, using an photolithography technique, the ink supply port patterning 305 was formed by dry etching as shown in FIGS. The shape of the ink supply port was a parallelogram having a mirror image relationship with the sacrificial layer, the width was 150 μm, the long side was 20 mm, and the ridge portion 307 between the supply ports was 70 μm.

次にTaNをリアクティブスパッター法で1000Å堆積し、40μm口にパターニングして図18のようにヒーター308を基板上部のインク供給口(犠牲層パターン)の横に形成した。同様にスパッター法でAlを3000Å堆積しパターニングして電極309を形成した。   Next, 1000 N of TaN was deposited by reactive sputtering and patterned into a 40 μm opening, and a heater 308 was formed beside the ink supply opening (sacrificial layer pattern) on the top of the substrate as shown in FIG. Similarly, 3000 liters of Al was deposited by sputtering and patterned to form an electrode 309.

感光性樹脂としてポリメチルイソプロペニルケトン(東京応化ODUR−1010)を20μm塗布してパターニングして、図19のようにインク流路310を形成した。さらに表1に示した感光性樹脂311を10μm塗布しパターニングして、図21のようにインク吐出口312を形成した。   19 μm of polymethyl isopropenyl ketone (Tokyo Ohka ODUR-1010) as a photosensitive resin was applied and patterned to form an ink flow path 310 as shown in FIG. Furthermore, 10 μm of photosensitive resin 311 shown in Table 1 was applied and patterned to form ink discharge ports 312 as shown in FIG.

この基板の上面(インク吐出口側)を図22のように非感光性ゴム系レジスト(OBC 東京応化製)314で保護した。   The upper surface (ink discharge port side) of this substrate was protected with a non-photosensitive rubber-based resist (OBC Tokyo Ohka Kogyo) 314 as shown in FIG.

次に図29のように、裏面のインク供給口パターン部の各狭角の頂点からX方向に60μm、Y方向に60μm離れた位置を中心に、YAGレーザーの第三高調波(THG)を使ってスポット径40μm、深さ500μmのエッチング先導孔を開けた。   Next, as shown in FIG. 29, the third harmonic (THG) of the YAG laser is used centering on a position 60 μm away in the X direction and 60 μm away in the Y direction from each narrow-angle apex of the ink supply port pattern portion on the back surface. Then, an etching leading hole having a spot diameter of 40 μm and a depth of 500 μm was formed.

この基板を20%のTMAH水溶液に浸漬して図23のように異方性エッチングした。エッチャント温度は83℃、エッチング時間は10時間とした。   This substrate was immersed in a 20% TMAH aqueous solution and anisotropically etched as shown in FIG. The etchant temperature was 83 ° C. and the etching time was 10 hours.

次に、図24のように基板上部のインク供給口のSiNをCDE法によって除去した。図25のようにキシレンで保護膜を除去した後、最後にメチルイソブチルケトン中で超音波を掛け樹脂310を除去して、図26のようにインク流路317を形成した。   Next, as shown in FIG. 24, the SiN in the ink supply port on the upper part of the substrate was removed by the CDE method. After removing the protective film with xylene as shown in FIG. 25, the resin 310 was finally removed by applying ultrasonic waves in methyl isobutyl ketone to form the ink flow path 317 as shown in FIG.

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数2KHzで印字テストを行ったが、120mm幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。   Using this ink jet recording head, a printing test was conducted at an ejection frequency of 2 KHz. A high-quality printed matter free from printing blur, density unevenness, and non-ejection of ink was obtained over the entire width of 120 mm.

以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの作製方法の他の実施例について説明する。   In the following, another embodiment of the method for producing an ink jet recording head according to the present invention will be described.

図31のように、厚さ630μm(110)面のP型Siウエハ401の上に、LPCVD法でSiN402を2000Å堆積し、パターニングして犠牲層にあたる部分に開口部1003を形成した。犠牲層部の形状は実施例3と同様にした。また、裏面部のSiNは全てドライエッチにより除去した。   As shown in FIG. 31, 2000 nm of SiN 402 was deposited on a P-type Si wafer 401 having a thickness of 630 μm (110) by LPCVD and patterned to form an opening 1003 in a portion corresponding to a sacrificial layer. The shape of the sacrificial layer was the same as in Example 3. Further, all SiN on the back surface was removed by dry etching.

次に図33のように陽極化成法により開口部から深さ3μmを多孔質Siにして犠牲層404とした。この時の陽極化成の条件は、印加は2.5V、電流密度は30mA/cm2、溶液はHF:H2O:C25OH=1:1:1、反応時間6分であった。 Next, as shown in FIG. 33, a sacrificial layer 404 was formed by porous Si having a depth of 3 μm from the opening by anodization. The conditions for anodizing at this time were 2.5 V for application, 30 mA / cm 2 for the current density, HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1, and a reaction time of 6 minutes. .

表裏面にプラズマCVDによってSiN405を5000Å堆積し、実施例3と同様に、表面と鏡像関係になる位置に供給口パターンを形成した。   5000 N of SiN405 was deposited on the front and back surfaces by plasma CVD, and a supply port pattern was formed at a position having a mirror image relationship with the front surface in the same manner as in Example 3.

次に、表面のSiNをエッチングストップ層として、以下は実施例3と同様の工程で、ヒーター及びノズル部を形成した。   Next, using the SiN on the surface as an etching stop layer, a heater and a nozzle part were formed in the same process as in Example 3 below.

この基板の上面(インク吐出口側)を図22のように非感光性ゴム系レジスト(OBC 東京応化製)314で保護した。   The upper surface (ink discharge port side) of this substrate was protected with a non-photosensitive rubber-based resist (OBC Tokyo Ohka Kogyo) 314 as shown in FIG.

次に図30のように、裏面のインク供給口パターン部のエッジから30μmの所まで感光性ドラムフィルム316を使って、深さ550μmのエッチング先導孔を開けた。   Next, as shown in FIG. 30, an etching lead hole having a depth of 550 μm was formed using a photosensitive drum film 316 from the edge of the ink supply port pattern portion on the back surface to a position of 30 μm.

以下実施例3と同様の工程を経て、インクジェット記録ヘッドを作製した。   The ink jet recording head was manufactured through the same process as in Example 3 below.

このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数3KHzで印字テストを行ったが、120mm幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。   Using this ink jet recording head, a printing test was performed at an ejection frequency of 3 KHz. A high-quality printed matter free from printing blur, density unevenness, and non-ejection of ink was obtained over the entire width of 120 mm.

本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板を示す概略図Schematic showing a substrate of an inkjet recording head according to the present invention 図1のA−A’断面を示す図The figure which shows the A-A 'cross section of FIG. 本発明によるインクジェット記録ヘッド用基板を示す概略図Schematic showing a substrate for an ink jet recording head according to the present invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板用断面を示す概略図Schematic showing a cross section for a substrate of an ink jet recording head according to the present invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板用断面を示す概略図Schematic showing a cross section for a substrate of an ink jet recording head according to the present invention. 従来の技術によるインクジェット記録ヘッド基板を示す概略図Schematic showing a conventional inkjet recording head substrate 従来のインクジェット記録ヘッド基板の断面を示す概略図Schematic showing a cross section of a conventional inkjet recording head substrate 従来のインクジェット記録ヘッド基板の断面を示す概略図Schematic showing a cross section of a conventional inkjet recording head substrate Si(110)基板の異方性エッチングにより出現する面方位を示す図The figure which shows the surface orientation which appears by anisotropic etching of Si (110) substrate 本発明に至る実験による、ハリ寸法とインク供給口長さと基板強度の関係を示す実験結果Experimental results showing the relationship between the tension dimension, the ink supply port length, and the substrate strength by the experiment leading to the present invention 本発明に至る実験で用いた基板のエッチング先導孔の位置関係を示す図The figure which shows the positional relationship of the etching leading hole of the board | substrate used in the experiment leading to this invention 本発明に至る実験で用いた基板のエッチング先導孔の位置関係を示す図The figure which shows the positional relationship of the etching leading hole of the board | substrate used in the experiment leading to this invention 本発明に至る実験で用いた基板のエッチング先導孔による効果を示す図The figure which shows the effect by the etching leading hole of the board | substrate used in the experiment leading to this invention 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図The figure which shows the process flow of the inkjet recording head by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 インク供給口
102 基板
103 ヒーター
104 ハリ
105 ノズル形成樹脂
106 インク供給口
107 インク吐出口
201 Si(111)面
301 基板
302 犠牲層膜
303 犠牲層
304 エッチングストップ層
305 インク供給口パターン
306 ハリ
307 ハリ
308 ヒーター
309 電極
310 インク流路形成部材
311 ノズル形成樹脂
312 吐出口
313 電極取り出し部
314 レジスト
315 エッチング先導孔
316 インク供給口
317 インク流路
401 P型Si基板
402 SiN膜
403 インク供給口パターン
404 多孔質Si層
405 SiN膜
406 インク供給口開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Ink supply port 102 Substrate 103 Heater 104 Harm 105 Nozzle formation resin 106 Ink supply port 107 Ink discharge port 201 Si (111) surface 301 Substrate 302 Sacrificial layer film 303 Sacrificial layer 304 Etching stop layer 305 Ink supply port pattern 306 Hari 307 Hari 308 Heater 309 Electrode 310 Ink flow path forming member 311 Nozzle forming resin 312 Ejection port 313 Electrode extraction part 314 Resist 315 Etching leading hole 316 Ink supply port 317 Ink flow path 401 P-type Si substrate 402 SiN film 403 Ink supply port pattern 404 Porous Si layer 405 SiN film 406 Ink supply port opening

Claims (7)

基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドで、ハリによってインク供給口が長手方向に複数に分割されているインクジェット記録ヘッドであって、前記供給口の長手方向の長さが50mm以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。   Inkjet recording in which an ink discharge pressure generating element is provided on a substrate, an ejection port is disposed on a plate side facing the ink ejection pressure generating element, bubbles are generated in the ink, and ink is ejected perpendicularly to the ejection port substrate An ink jet recording head, wherein an ink supply port is divided into a plurality of lengths in the longitudinal direction by a tension, and the length of the supply port in the longitudinal direction is 50 mm or less. 前記供給口間のハリの幅が40μm以上であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘッド。   2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein the width of the gap between the supply ports is 40 [mu] m or more. 前記基板が単結晶Siであることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘッド。   2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the substrate is single crystal Si. シリコン基板に耐エッチング性を有するパッシベーション層を形成する工程、インク吐出圧力発生素子を設ける工程、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口を形成する工程を備え、吐出口と反対側の基板裏面部に一部にハリを残すように分離されたエッチングマスク開口部を設ける工程、該開口部に基板反対面に到達しない深さのエッチング先導孔を形成する工程と、開口部のシリコンを異方性エッチングにより除去し、前記パッシベーション層まで貫通するスルーホールを形成する工程、さらに前記パッシベーション層を除去しインク供給口を形成する工程を有することを特徴とした、インクジェット記録ヘッド基板の製造方法。   A step of forming a passivation layer having etching resistance on a silicon substrate, a step of providing an ink discharge pressure generating element, and a step of forming a discharge port on the plate side facing the ink discharge pressure generating element; A step of providing an etching mask opening separated so as to leave a part of the back surface of the substrate, a step of forming an etching leading hole having a depth that does not reach the opposite surface of the substrate in the opening, and silicon in the opening A method of manufacturing an ink jet recording head substrate, comprising: a step of forming a through hole that is removed by anisotropic etching and penetrating to the passivation layer; and a step of removing the passivation layer and forming an ink supply port. . Si(110)基板表面にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを作製する工程であって、裏面にエッチングマスクパターンを形成し表面に向かってインク供給口を異方性エッチングする際に、次の関係式
80μm≧X+Z/tan54.5°
を満たすX,Yを用いて、マスクパターンの狭角からの距離をXの位置に、ノズルの形成されている表面からの深さYのエッチング先導孔を開ける工程を含むことを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
An ink discharge pressure generating element is provided on the surface of the Si (110) substrate, and a discharge port is disposed on the plate side facing the ink discharge pressure generating element, thereby generating bubbles in the ink and causing the ink to be perpendicular to the discharge port substrate. The following relational expression 80 μm ≧ X + Z / tan 54.5 ° is obtained when an etching mask pattern is formed on the back surface and the ink supply port is anisotropically etched toward the front surface.
And a step of opening an etching leading hole having a depth Y from the surface where the nozzle is formed at a position X from the narrow angle of the mask pattern using X and Y satisfying Item 5. A method for producing an ink jet recording head according to Item 4.
前記エッチング先導孔の加工法がレーザー加工であることを特徴とする請求項5記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   6. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 5, wherein the etching leading hole is processed by laser processing. 前記エッチング先導孔の加工法がブラスト法であることを特徴とする請求項5記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   6. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 5, wherein the etching leading hole is processed by a blast method.
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