JP2007136875A - Substrate for inkjet recording head - Google Patents

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Masataka Kato
雅隆 加藤
Kanki Sato
環樹 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording-head substrate which enables a passage mold material to be prevented from being collected on the edge where a hollow side and a hollow bottom face are associated at eluting the mold material and the material to be easily eliminated while enabling the coverage nature of an etching protective film on the dug edge at forming a supply port to be improved and the etching gas to be prevented from invading through the dug edge. <P>SOLUTION: The hollow side and the hollow bottom face are associated with the angle larger than the one that is formed by the extension of the hollow side and the extension of the hollow bottom face. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクなどの液体を液滴として吐出し、それを紙などの被記録材に付着させて記録を行うインクジェット記録ヘッド用基体に関する。   The present invention relates to a substrate for an ink jet recording head that performs recording by discharging a liquid such as ink as droplets and attaching it to a recording material such as paper.

インクジェット記録方式(液体噴射記録方式)に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に、微細な吐出口(オリフィス)、それに通じる液流路、および該液流路の一部に設けられた、吐出圧力発生素子を備える吐出圧力発生部を複数備えている。吐出圧力発生素子としては、例えば、電気熱変換素子が用いられ、このインクジェット記録ヘッドにおいては、電気熱変換素子に駆動信号が印加され、それによって、電気熱変換素子はインクの核沸騰を越える急激な温度上昇を生じてインク内に気泡を生じさせ、この際に生じる圧力によって、インクの液滴が吐出される。各電気熱変換素子には、記録情報に応じて駆動信号が印加され、それによってインクは各吐出口から選択に吐出される。   An ink jet recording head applied to an ink jet recording method (liquid jet recording method) is generally a fine discharge port (orifice), a liquid flow path leading to it, and a discharge pressure generation provided in a part of the liquid flow path. A plurality of discharge pressure generation units including elements are provided. As the discharge pressure generating element, for example, an electrothermal conversion element is used, and in this ink jet recording head, a drive signal is applied to the electrothermal conversion element, whereby the electrothermal conversion element suddenly exceeds the nucleate boiling of the ink. A temperature rises to cause bubbles in the ink, and ink droplets are ejected by the pressure generated at this time. A drive signal is applied to each electrothermal conversion element in accordance with recording information, whereby ink is selectively ejected from each ejection port.

このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、高精細で高品位の画像を得られるようにすることが望まれている。このためには、吐出口から小さな液滴を吐出できるようにし、また、液滴をそれぞれの吐出口から常に同じ体積、吐出速度で吐出できるようにすることが望ましい。   In such an ink jet recording head, it is desired to obtain a high-definition and high-quality image. For this purpose, it is desirable that small droplets can be discharged from the discharge ports, and that the droplets can always be discharged from each discharge port at the same volume and discharge speed.

これを達成する方法として、特許文献1、特許文献2、特許文献3には、電気熱変換素子によって生成された気泡を外気と連通させて液滴を吐出させる方法が開示されている。この方法によれば、吐出される液滴の大きさは、吐出口の大きさ、および電気熱変換素子とオリフィスとの距離(以下、「OH距離」と称す)によって決まり、常にほぼ一定の大きさの小さな液滴を吐出させることができる。   As a method for achieving this, Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 disclose a method in which bubbles generated by an electrothermal conversion element are made to communicate with outside air to discharge droplets. According to this method, the size of the discharged droplet is determined by the size of the discharge port and the distance between the electrothermal transducer and the orifice (hereinafter referred to as “OH distance”), and is always a substantially constant size. Small droplets can be ejected.

このような方法によって液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、より小さな液滴を吐出させて、より高精彩な画像を形成できるようにするためには、OH距離を短くすることが好ましい。また、吐出される液滴の大きさを所望の大きさにするために、OH距離を正確に、また再現性良く設定できることが必要である。   In an ink jet recording head that ejects droplets by such a method, it is preferable to shorten the OH distance in order to eject smaller droplets and form a higher-definition image. Moreover, in order to make the size of the ejected droplets a desired size, it is necessary to be able to set the OH distance accurately and with good reproducibility.

このようにOH距離を正確に再現性良く所定の距離に設定することができる、インクジェット記録ヘッドの製造方法としては、特許文献4に開示された方法がある。この製造方法では、吐出圧力発生素子が形成された基板上に溶解可能な樹脂にて液流路の型を形成する。その後、常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む被覆樹脂を溶媒に溶解して、これを溶解可能な樹脂層上にソルベントコートして、各液流路間を仕切る流路壁などを構成する被覆樹脂層を形成する。その後、被覆樹脂層に吐出口を開口する。最後に、溶解可能な樹脂層を溶出させて除去する。   As a method for manufacturing an ink jet recording head that can set the OH distance to a predetermined distance accurately and with good reproducibility, there is a method disclosed in Patent Document 4. In this manufacturing method, the liquid flow path mold is formed of a soluble resin on the substrate on which the discharge pressure generating element is formed. Thereafter, a coating resin containing an epoxy resin that is solid at room temperature is dissolved in a solvent, and this is solvent-coated on a resin layer that can be dissolved to form a coating that forms a channel wall that partitions each liquid channel A resin layer is formed. Thereafter, a discharge port is opened in the coating resin layer. Finally, the soluble resin layer is eluted and removed.

また、このようなインクジェット記録ヘッドでは、画像の高精細化、高品位化が求められる一方で、高スループット化も望まれている。このためには、吐出周波数(駆動周波数)を高くできるようにするために、液滴吐出後に流路内にインクを再充填する、すなわちリフィルするのを速くする必要がある。リフィルを速くするには、供給口から吐出口までの間の、インクの供給経路の流抵抗を小さくすることが望まれる。   In addition, such an ink jet recording head is required to have high definition and high quality of the image, while high throughput is also desired. For this purpose, in order to increase the ejection frequency (driving frequency), it is necessary to refill the ink in the flow path after droplet ejection, that is, to refill the ink quickly. In order to speed up the refill, it is desired to reduce the flow resistance of the ink supply path between the supply port and the discharge port.

このように、インクの供給経路の流抵抗を小さくする構成として、特許文献5および特許文献6には、供給口近傍の流路高さが吐出圧力発生素子近傍の流路高さより高いことを特徴とするインクジェット記録ヘッドとその製造方法が提案されている。これらの公報に記載された製造方法では、基板の、供給口近傍から吐出圧力発生素子近傍までの間に相当する部分を掘り込むことによって、供給口近傍の流路高さを高くしている。これによって、インクの供給経路の断面積が大きくなり、したがって、その流抵抗が低減される。このように、これらの公報に記載された製造方法は、高スループット化を実現する上で有効な手法である。
特開平4−10940号公報 特開平4−10941号公報 特開平4−10942号公報 特許第3143307号公報 特開平10−095119号公報 特開平10−034928号公報
As described above, Patent Document 5 and Patent Document 6 are characterized in that the flow path height near the supply port is higher than the flow path height near the discharge pressure generating element as a configuration for reducing the flow resistance of the ink supply path. Inkjet recording heads and methods for manufacturing the same have been proposed. In the manufacturing methods described in these publications, the height of the flow path in the vicinity of the supply port is increased by digging a corresponding portion of the substrate between the vicinity of the supply port and the vicinity of the discharge pressure generating element. This increases the cross-sectional area of the ink supply path, thus reducing its flow resistance. As described above, the manufacturing methods described in these publications are effective techniques for realizing high throughput.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-10940 JP-A-4-10941 JP-A-4-10942 Japanese Patent No. 3143307 JP-A-10-095119 Japanese Patent Laid-Open No. 10-034928

しかしながら、供給口近傍を彫り込んで液流路となる部分を形成した後、液流路の形成パターンに相当するパターンで、溶出可能な樹脂から流路型材を形成し、該流路型材に、前記オリフィスプレートとなる樹脂を被覆し、その後、前記流路型材を溶出させることによって形成する製造方法においては、前記流路型材を溶出させる際に、窪み部側面と窪み部底面が付き合わされた角部に前記流路型材が溜まってしまい、完全に取り除くことが困難になるという問題が生じる(図3(i)参照)。   However, after engraving the vicinity of the supply port to form a portion that becomes a liquid flow path, a flow path mold material is formed from a resin that can be eluted in a pattern corresponding to the formation pattern of the liquid flow path. In the manufacturing method in which the resin used as the orifice plate is coated and then formed by eluting the flow path mold material, when the flow path mold material is eluted, the corner portion where the hollow portion side surface and the hollow portion bottom surface are attached to each other This causes a problem that the flow path mold material accumulates and it is difficult to completely remove the flow path mold material (see FIG. 3I).

また、前記供給口を形成する際に、エッチングの種類によっても異なるが、例えば結晶異方性エッチングを行う場合には、結晶異方性エッチングのエッチャントがノズル部へ進入するのを防ぐため、掘り込み部表面に保護膜を形成する。保護膜としては、プラズマCVDによって形成したSiN、SiOなどを用いることができる。前記供給口を形成した後、ドライエッチングを用いてこの保護膜を除去する際に、保護膜のカバレッジ性が掘り込み角部で悪くなるためエッチングガスが掘り込み角部から侵入し、前記流路型材および前記オリフィスプレートまでエッチングされてしまうという問題が生じる(図3(f)(g)参照)。   In addition, when forming the supply port, although depending on the type of etching, for example, when performing crystal anisotropic etching, in order to prevent the etchant of crystal anisotropic etching from entering the nozzle portion, digging is performed. A protective film is formed on the surface of the recessed portion. As the protective film, SiN, SiO, or the like formed by plasma CVD can be used. After forming the supply port, when removing the protective film using dry etching, the coverage of the protective film deteriorates at the digging corner, so that the etching gas enters from the digging corner, and the flow path There arises a problem that the mold material and the orifice plate are etched (see FIGS. 3F and 3G).

前記流路型材がエッチングされるだけならば、後に溶出されるためあまり問題にはならないが、オリフィスプレートまでエッチングされてしまった場合、液流路の形状が変化してしまい、安定した吐出が出来なくなるおそれがある。   If the flow path mold is only etched, there will be no problem because it will be eluted later, but if the orifice plate is etched, the shape of the liquid flow path will change and stable discharge will be possible. There is a risk of disappearing.

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、流路型材を溶出させる際に、窪み部側面と窪み部底面が付き合わされた角部に前記流路型材が溜まってしまうということがなく、容易に取り除くことができ、また、供給口形成時のエッチング保護膜の掘り込み角部でのカバレッジ性も良くなり、エッチングガスが掘り込み角部から侵入することも無くなるインクジェット記録ヘッド用基体を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above points, and when the flow path mold material is eluted, the flow path mold material is accumulated at the corner portion where the side surface of the recess and the bottom surface of the recess are attached to each other. For ink jet recording heads, which can be easily removed, and the coverage at the digging corner of the etching protective film when forming the supply port is improved, and the etching gas does not enter from the digging corner. An object is to provide a substrate.

上記の問題を解決するため、本発明のインクジェット記録ヘッド用基体は、外部から液体が供給される供給口と、液体を吐出する吐出口と、吐出口に連通し、供給口から供給された液体を前記吐出口へと導く液流路と、液流路の一部に設けられた、液体を吐出するための圧力を発生する吐出圧力発生部とを有し、供給口が、吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基体に貫通口として形成され、前記基体は、前記吐出圧力発生素子が形成された面の前記吐出圧力発生素子の近傍部分が掘り込まれ、その一部に前記貫通口が形成される窪み部を有しているインクジェット記録ヘッドの製造に用いるインクジェット記録ヘッド用基体であって、前記窪み部の側面の延長線と前記窪み部の底面の延長線から成る角度よりも大きい角度で前記側面と前記底面がつながっていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an ink jet recording head substrate according to the present invention includes a supply port to which a liquid is supplied from the outside, a discharge port for discharging the liquid, and a liquid supplied from the supply port. A liquid passage that guides the liquid to the discharge port, and a discharge pressure generation unit that is provided in a part of the liquid flow channel and generates a pressure for discharging the liquid. Formed as a through-hole in the base on which the discharge pressure generating element is formed, and a portion of the base in the vicinity of the discharge pressure generating element is dug on the surface on which the discharge pressure generating element is formed. An ink jet recording head substrate used in the manufacture of an ink jet recording head having a recess portion in which the through-hole is formed, comprising an extension line on the side surface of the recess portion and an extension line on the bottom surface of the recess portion. Angle larger than angle In wherein the side surface and the bottom surface are connected.

この掘り込み部は、ケミカルドライエッチング、リアクティブイオンエッチングなどのドライエッチング、結晶異方性エッチングなどのウエットエッチング、レーザ加工などの物理的方法、または、ドリル加工、エンドミル加工などの機械加工によって形成することができる。   This digging part is formed by physical methods such as dry etching such as chemical dry etching and reactive ion etching, wet etching such as crystal anisotropic etching, laser processing, or mechanical processing such as drilling and end milling. can do.

本発明の、インクジェット記録ヘッドの製造方法において、基板の裏側の面から行うエッチングは、硝酸やその他の混酸などによる等方エッチング、あるいはKOH、TMAH水溶液などのアルカリ溶液による結晶異方性エッチング、その他化学的作用によるエッチングであってよい。   In the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, etching performed from the back side of the substrate is isotropic etching with nitric acid or other mixed acid, crystal anisotropic etching with an alkaline solution such as KOH or TMAH aqueous solution, or the like. Etching by chemical action may be used.

本発明によれば、窪み部の側面と前記窪み部の底面がつき合わせされた角部が角取りされていることによって、流路型材を溶出させる際に、窪み部側面と窪み部底面が付き合わされた角部に前記流路型材が溜まってしまうということがなく、容易に取り除くことが可能となる。   According to the present invention, the side surface of the recess and the bottom surface of the recess are rounded so that the side surface of the recess and the bottom surface of the recess are associated with each other when the flow path mold material is eluted. The flow path mold material does not collect in the corners thus formed, and can be easily removed.

また、本発明によって、供給口形成時のエッチング保護膜の掘り込み角部でのカバレッジ性も良くなり、エッチングガスが掘り込み角部から侵入することも無くなる。   Further, according to the present invention, the coverage at the digging corner of the etching protective film at the time of forming the supply port is improved, and the etching gas does not enter from the digging corner.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1実施例]
図1(a)〜(i)を参照して、本発明の第1の実施例、インクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。
[First embodiment]
With reference to FIGS. 1A to 1I, a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing an ink jet recording head will be described.

本実施形態において製造するインクジェット記録ヘッドは、図1(a)に示すように、インク(液体)を吐出させる圧力を発生する複数の吐出圧力発生素子101が形成された基板102を有している。   As shown in FIG. 1A, the ink jet recording head manufactured in this embodiment has a substrate 102 on which a plurality of ejection pressure generating elements 101 that generate pressure for ejecting ink (liquid) are formed. .

吐出圧力発生素子101は、掘り込み部103の長手方向に沿ってその両側にそれぞれ一列に並んで所定のピッチで配置されており、両側の列における吐出圧力発生素子101の並びは、半ピッチだけずれている。基板102には、吐出圧力発生素子101を駆動するためのトランジスタなどを含む半導体回路や、記録ヘッドを記録装置本体側と電気的に接続するのための電極パッドが形成されているが、図面を分かりやすくするため、各図においては図示を省略している。   The discharge pressure generating elements 101 are arranged in a line on each side along the longitudinal direction of the digging portion 103 and arranged at a predetermined pitch, and the discharge pressure generating elements 101 in the lines on both sides are arranged at a half pitch. It is off. The substrate 102 is formed with a semiconductor circuit including a transistor for driving the ejection pressure generating element 101 and an electrode pad for electrically connecting the recording head to the recording apparatus main body side. For ease of understanding, illustration is omitted in each figure.

図1(b)にはICPドライエッチング装置を用いて、基板のシリコンをドライエッチングし、掘り込み部103を形成した様子を示す。ドライエッチング時のマスクとしては、ノボラック系の一般的なポジレジストを使用することが出来る。基板102の表側の面にレジストを所定のパターンに形成する。そして、供給口110を形成する部分と、この位置から吐出圧力発生素子101の手前までの部分を掘り込むようにリアクティブイオンエッチング法によって形成する。   FIG. 1B shows a state in which the digging portion 103 is formed by dry etching the silicon of the substrate using an ICP dry etching apparatus. A novolak-based general positive resist can be used as a mask for dry etching. A resist is formed in a predetermined pattern on the front surface of the substrate 102. Then, a portion where the supply port 110 is formed and a portion from this position to the front of the discharge pressure generating element 101 are formed by reactive ion etching.

このエッチングはコーティングとエッチングを交互に行うこと(すなわち堆積/エッチングプロセス)によって基板に窪み部が形成される。エッチャントはドライエッチングまたはウエットエッチングで用いられるものである。特定の実施形態では、反応性エッチングガスがSFからフッ素ラジカルと荷電粒子を作り出し、揮発性のSiFxを形成する。このラジカルが化学的にまたは物理的に基板をエッチングして、基板材料を物理的に除去する。 In this etching, depressions are formed in the substrate by alternately coating and etching (ie, a deposition / etching process). The etchant is used in dry etching or wet etching. In certain embodiments, a reactive etching gas creates fluorine radicals and charged particles from SF 6 to form volatile SiFx. This radical chemically or physically etches the substrate and physically removes the substrate material.

堆積/エッチングプロセスでは、形成している窪みの側壁および底面を含む内面上に層またはコーティングが堆積される。特定の実施形態では、コーティング物は、ポリマー、アルミニウム等の金属、酸化物、金属酸化物、及び窒化アルミニウム等の窒化金属のうちの少なくとも一つである。   In the deposition / etching process, a layer or coating is deposited on the inner surface including the sidewalls and bottom surface of the recess that is being formed. In certain embodiments, the coating is at least one of a polymer, a metal such as aluminum, an oxide, a metal oxide, and a metal nitride such as aluminum nitride.

特定の一実施形態では、堆積物はフッ素炭素ガスを用いて、形成する窪みの内面上にポリマーを形成することによって形成される。   In one particular embodiment, the deposit is formed by using fluorocarbon gas to form a polymer on the inner surface of the recess to be formed.

堆積とエッチングを交互に行う特定の実施形態では、エッチャントであるSFから窪みの面内上でコーティングを形成するガスと交互になり、エッチャントのイオンは窪みの底面に向けられ、底面に沿ってコーティング並びにその下にある基板材料をも物理的に及び化学的に除去する。 In a specific embodiment of alternating deposition and etching, the etchant SF 6 alternates with a gas that forms a coating on the surface of the recess, and the ions of the etchant are directed to the bottom surface of the recess and along the bottom surface. The coating and underlying substrate material are also physically and chemically removed.

特定の実施形態では、コーティングの堆積量に応じて、イオンは数秒以内で底面上のコーティングを破る。しかし、エッチングの間側壁に沿ったコーティングはほとんど損傷を受けない。一般に、側壁にコーティングされている堆積物は、直接当たる底面上の堆積物よりもエッチング速度が遅い。この方法によって基板の窪み部の側壁はほぼ垂直になる。   In certain embodiments, depending on the amount of coating deposited, the ions break the coating on the bottom surface within a few seconds. However, the coating along the sidewalls is hardly damaged during etching. In general, the deposit coated on the sidewalls has a slower etch rate than the deposit on the bottom surface that directly hits it. By this method, the side wall of the recess portion of the substrate becomes substantially vertical.

特定の一実施形態では、ある程度窪み部が形成されるまでエッチングステップと堆積ステップを繰り返し交互に行われる。各エッチングステップ及び堆積ステップの継続時間は約1秒〜15秒の範囲である。本実施例において、窪み部の深さが1μm〜20μmになるまでエッチングステップと堆積ステップを繰り返した後、堆積ステップの時間をより長くすることで、窪み部側壁により多く堆積物が堆積され、側壁へのエッチングを低減し、底面中央部を積極的にエッチングすることで、前記窪み部の側面の延長線と前記窪み部の底面の延長線から成る角度よりも大きい角度で前記側面と前記底面がつながっている形状を有する窪み部が形成される。   In one particular embodiment, the etching and deposition steps are repeated alternately until some depression is formed. The duration of each etching step and deposition step ranges from about 1 second to 15 seconds. In this embodiment, after repeating the etching step and the deposition step until the depth of the recess becomes 1 μm to 20 μm, the deposition step is made longer so that more deposit is deposited on the sidewall of the recess. The side surface and the bottom surface are formed at an angle larger than an angle formed by an extension line of the side surface of the recess portion and an extension line of the bottom surface of the recess portion. A recess having a connected shape is formed.

次に、基板102の表側の面にプラズマCVD法により窪み部保護膜108としてSiNを成膜し、所定の領域を覆うようにパターニングする。以上の工程によって、本実施形態の特徴的な構成を備えるインクジェット記録ヘッド用基体が完成する。   Next, SiN is deposited on the front side surface of the substrate 102 as a recess protection film 108 by plasma CVD, and patterned to cover a predetermined region. Through the above steps, an ink jet recording head substrate having the characteristic configuration of this embodiment is completed.

次に、基板102の表側の面上に、後の工程で溶出させることができるUVレジストであるポリメチルイソプロペニルケトンをスピンコート法によりソルベントコートする。このレジストをUV光によって露光し、現像して流路型材105を形成する。   Next, a polymethylisopropenyl ketone, which is a UV resist that can be eluted in a later step, is solvent-coated on the front surface of the substrate 102 by spin coating. The resist is exposed to UV light and developed to form the flow path mold 105.

次に、さらにこの上に、ネガレジストであるカチオン重合型エポキシ樹脂を塗布して、インクの流路の天井と各流路間を仕切る流路壁を構成するオリフィスプレート107を形成する。このネガレジストに対して、所定のパターンのフォトマスクを用いて露光、現像を行い、吐出口111と電極パットの部分のネガレジストを除去する。   Next, a cation polymerization type epoxy resin, which is a negative resist, is further applied thereon to form an orifice plate 107 that constitutes a flow path wall that partitions the flow path ceiling and each flow path. The negative resist is exposed and developed using a photomask having a predetermined pattern, and the negative resist at the discharge port 111 and the electrode pad is removed.

次に、基体の表側の面のノズル部を保護するように環化ゴムを含むノズル保護用樹脂106をコーティングする。そして、基板102の裏面にポリエーテルアミドからなるマスク層を設け、その膜上にレジストを形成し、基板102の表側の面の掘り込み部103の中央部の反対側に相当する所定の領域に開口を有する所定のパターンにパターニングする。そして、レジストをマスクとして、ドライエッチングにより基板裏面のポリエーテルアミドを除去し、その後、レジストを除去する。これによって、供給口110の形成開始位置に開口を有するようにパターニングされた裏面マスク層109が形成される。   Next, a nozzle protection resin 106 containing a cyclized rubber is coated so as to protect the nozzle portion on the front side surface of the substrate. Then, a mask layer made of polyetheramide is provided on the back surface of the substrate 102, a resist is formed on the film, and a predetermined region corresponding to the opposite side of the central portion of the digging portion 103 on the front surface of the substrate 102 is formed. Patterning into a predetermined pattern having openings. Then, using the resist as a mask, the polyetheramide on the back surface of the substrate is removed by dry etching, and then the resist is removed. Thereby, the back surface mask layer 109 patterned so as to have an opening at the formation start position of the supply port 110 is formed.

次に、基板102の裏面を硝酸、フッ化水素酸、酢酸の混酸に浸漬して裏面マスク層109の開口部から結晶異方性エッチングを行う。そして、結晶異方性エッチングを基板102の表側の面の窪み部103まで進行させて供給口110を形成する(図1(g))。   Next, the back surface of the substrate 102 is immersed in a mixed acid of nitric acid, hydrofluoric acid, and acetic acid, and crystal anisotropic etching is performed from the opening of the back surface mask layer 109. Then, the crystal anisotropic etching is advanced to the depression 103 on the surface on the front side of the substrate 102 to form the supply port 110 (FIG. 1G).

次に、ケミカルドライエッチングにより、窪み部保護膜108の、供給口110によって露出された部分を除去する。次に、キシレンにより基体の表側の面に形成されたノズル保護用樹脂106を除去する。その後、基体を乳酸メチルに浸漬し、超音波を付与することによって流路型材105を構成するUVレジストを溶出、除去する(図1(i))。   Next, the portion of the recess protection film 108 exposed by the supply port 110 is removed by chemical dry etching. Next, the nozzle protecting resin 106 formed on the front side surface of the substrate is removed with xylene. Thereafter, the substrate is immersed in methyl lactate, and the UV resist constituting the flow path mold member 105 is eluted and removed by applying ultrasonic waves (FIG. 1 (i)).

図には示していないが、このような基体は、基板102を構成するシリコンウエハ上に複数同時に形成することができ、最後に、ダイシングによりウエハから切り分けて、インクジェット記録ヘッドが完成する。   Although not shown in the drawing, a plurality of such substrates can be simultaneously formed on the silicon wafer constituting the substrate 102. Finally, the substrate is cut out from the wafer by dicing to complete the ink jet recording head.

[第2実施例]
図2(a)〜(k)を参照して、本発明の第2の実施例、インクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。本実施例が第1実施例と異なる点は、掘り込み部103を、供給口が開口する部分の側から、吐出圧力発生素子が形成された部分へと、個別に延びているように形成する点である。
[Second Embodiment]
With reference to FIGS. 2A to 2K, a second embodiment of the present invention, a method for manufacturing an ink jet recording head, will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the digging portion 103 is formed so as to individually extend from the side where the supply port is opened to the portion where the discharge pressure generating element is formed. Is a point.

その後の工程は、第1の実施形態と同様に実施することができる。   Subsequent steps can be performed in the same manner as in the first embodiment.

本実施形態によれば、今まで問題であった図3(f)(g)に示したように、窪み部保護膜108のカバレッジ性が掘り込み角部で悪くなるためエッチングガスが掘り込み角部から侵入し、前記流路型材および前記オリフィスプレートまでエッチングされてしまうという問題が生じず、また、掘り込み部を吐出圧力発生素子101のすぐ近くまで伸ばし、それによってインクの供給経路の流抵抗を効果的に低減することができる。   According to the present embodiment, as shown in FIGS. 3F and 3G, which has been a problem until now, the coverage of the depression protective film 108 is deteriorated at the digging corner, so that the etching gas is digging angle. The problem that the material penetrates from the portion and is etched to the flow path mold material and the orifice plate does not occur, and the digging portion is extended to the immediate vicinity of the discharge pressure generating element 101, thereby the flow resistance of the ink supply path Can be effectively reduced.

比較例Comparative example

比較例の工程を図3(a)〜(i)に示す。   The steps of the comparative example are shown in FIGS.

基本的な工程は実施例と同一であるが、窪み部の側面と窪み部底面から成る角部が鋭角であることが本実施例と異なる。   Although the basic process is the same as that of the embodiment, the corner portion formed by the side surface of the recess and the bottom surface of the recess is an acute angle.

その結果、図3(f)(g)に示すように、窪み部保護膜108を除去する際に、カバレッジ性が角部で悪いため、エッチングガスが掘り込み角部から侵入し、オリフィスプレートまでエッチングされてしまうといった問題や、流路型材が角部に溜まってしまい、完全に取り除くことが困難となった(図3(i)参照)。   As a result, as shown in FIGS. 3 (f) and 3 (g), when removing the depression protective film 108, the coverage is poor at the corners, so that the etching gas enters from the dug corners and reaches the orifice plate. The problem of being etched, and the flow path mold material accumulated in the corners, making it difficult to remove completely (see FIG. 3 (i)).

本発明の第1実施形態の製造工程における基体の断面図Sectional drawing of the base | substrate in the manufacturing process of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の製造工程における基体の平面図The top view of the base | substrate in the manufacturing process of 1st Embodiment of this invention. 図1(b)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.1 (b) 本発明の第1実施形態の製造工程における基体の平面図The top view of the base | substrate in the manufacturing process of 1st Embodiment of this invention. 図1(d)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.1 (d) 本発明の第1実施形態の工程毎の断面図Sectional drawing for every process of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の工程毎の断面図Sectional drawing for every process of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の製造工程における基体の平面図The top view of the base | substrate in the manufacturing process of 1st Embodiment of this invention. 図1(h)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.1 (h) 本発明の第2実施形態の基体の断面図Sectional drawing of the base | substrate of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の基体の平面図The top view of the base | substrate of 2nd Embodiment of this invention. 図2(b)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.2 (b) 本発明の第2実施形態の基体の平面図The top view of the base | substrate of 2nd Embodiment of this invention. 図2(d)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.2 (d) 本発明の第2実施形態の工程毎の断面図Sectional drawing for every process of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の工程毎の断面図Sectional drawing for every process of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の基体の平面図The top view of the base | substrate of 2nd Embodiment of this invention. 図2(h)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.2 (h) 図2(i)の拡大図Enlarged view of Fig. 2 (i) 図2(j)のB−B’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the B-B 'line | wire of FIG.2 (j) 従来例のインクジェット記録ヘッドの基体の断面図Sectional view of the substrate of a conventional inkjet recording head 従来例のインクジェット記録ヘッドの基体の平面図Plan view of substrate of conventional inkjet recording head 図3(b)のA−A’線に沿って切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG.3 (b) 従来例の工程毎の断面図Cross-sectional view of each process in the conventional example 従来例の工程毎の断面図Cross-sectional view of each process in the conventional example 図3(e)の拡大図Enlarged view of Fig. 3 (e) 図3(e)の拡大図Enlarged view of Fig. 3 (e) 従来例のインクジェット記録ヘッドの基体の断面図Sectional view of the substrate of a conventional inkjet recording head 図3(h)の拡大図Enlarged view of Fig. 3 (h)

符号の説明Explanation of symbols

101 吐出圧力発生素子
102 基板
103 掘り込み部
104 掘り込み角部
105 流路型材
106 ノズル保護用樹脂
107 液流路形成部材(オリフィスプレート)
108 窪み部保護膜
109 裏面マスク
110 供給口
111 吐出口
301 エッチングされたオリフィスプレート
302 メンブレン除去用エッチングガス
303 流路型材残り
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Discharge pressure generating element 102 Substrate 103 Excavation part 104 Excavation corner part 105 Channel type material 106 Nozzle protection resin 107 Liquid channel formation member (orifice plate)
108 Recessed part protective film 109 Back mask 110 Supply port 111 Discharge port 301 Etched orifice plate 302 Etching gas for membrane removal 303 Flow path mold material remaining

Claims (4)

外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く液流路と、該液流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成され、前記基体は、前記吐出圧力発生素子が形成された面の前記吐出圧力発生素子の近傍部分が掘り込まれ、その一部に前記貫通口が形成される窪み部を有しているインクジェット記録ヘッドの製造に用いるインクジェット記録ヘッド用基体であって、前記窪み部の側面の延長線と前記窪み部の底面の延長線から成る角度よりも大きい角度で前記側面と前記底面がつながっていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。   A supply port through which liquid is supplied from the outside, a discharge port through which the liquid is discharged, a liquid flow path that communicates with the discharge port and guides the liquid supplied from the supply port to the discharge port, and the liquid A discharge pressure generating unit that is provided in a part of the flow path and generates a pressure for discharging the liquid, and the supply port forms a discharge pressure generating element that constitutes the discharge pressure generating unit. The substrate is formed as a through-hole, and the base has a recessed portion in which a portion of the surface on which the discharge pressure generating element is formed is dug in the vicinity of the discharge pressure generating element, and the through hole is formed in a part thereof An ink jet recording head substrate for use in manufacturing an ink jet recording head comprising: the side surface and the side surface at an angle larger than an angle formed by an extension line of the side surface of the recess portion and an extension line of the bottom surface of the recess portion. The bottom is connected An ink jet recording head substrate according to claim. 前記窪み部は前記吐出圧力発生素子が形成された面の、形成される前記供給口が開口する部分の側から、前記吐出圧力発生素子が形成された部分へと、流路毎に延びている部分を有しているインクジェット記録ヘッドの製造に用いるインクジェット記録ヘッド用基体であって、前記窪み部の側面、特に液流路方向に対して平行して存在する側面の延長線と前記窪み部の底面の延長線から成る角度よりも大きい角度で前記側面と前記底面がつながっていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。   The recess extends from the side of the surface where the discharge pressure generating element is formed to the portion where the supply port is formed to the portion where the discharge pressure generating element is formed for each flow path. An ink jet recording head substrate used in the manufacture of an ink jet recording head having a portion, wherein an extension line of a side surface of the recess portion, particularly a side surface existing in parallel with the liquid flow path direction, and the recess portion A base for an ink jet recording head, wherein the side surface and the bottom surface are connected at an angle larger than an angle formed by an extension line of the bottom surface. 前記窪み部を形成するエッチング方法であって、
1.前記基板の表面上の露出した部分をエッチングし、前記基板のエッチングされた部分をコーティングし、前記エッチングと前記コーティングを交互に繰り返すことを含む方法
2.前記窪み部を1μm〜50μmまで掘り込んだ後に、前記コーティングの時間を前記1で行った時間よりも長くすることを含む方法
3.前記窪み部を1μm〜50μmまで掘り込んだ後に、前記コーティングに使用するガス流量もしくは圧力を前記1で行った値よりも高くしてコーティングすることを含む方法
4.前記2もしくは前記3を行った後に前記エッチングを行うことを繰り返すことを含む方法
以上の方法で形成することを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
An etching method for forming the recess,
1. 1. Etching exposed portions on the surface of the substrate, coating the etched portions of the substrate, and repeating the etching and coating alternately. 2. A method comprising making the time of coating longer than the time performed in 1 after digging the recess to 1 μm to 50 μm. 3. A method comprising coating after digging the depression to 1 μm to 50 μm, and then increasing the gas flow rate or pressure used for the coating to a value higher than that performed in 1 above. 3. A method comprising repeating the etching after performing the step 2 or 3. The substrate for an ink jet recording head according to claim 1, wherein the substrate is formed by the above method.
前記窪み部は、ドライエッチング、ウエットエッチング、レーザ加工、機械加工のいずれかによって形成することを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。   3. The ink jet recording head substrate according to claim 1, wherein the recess is formed by any one of dry etching, wet etching, laser processing, and machining.
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