JP2607308B2 - Ink jet printer head and method of manufacturing the same - Google Patents

Ink jet printer head and method of manufacturing the same

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JP2607308B2 JP33190890A JP33190890A JP2607308B2 JP 2607308 B2 JP2607308 B2 JP 2607308B2 JP 33190890 A JP33190890 A JP 33190890A JP 33190890 A JP33190890 A JP 33190890A JP 2607308 B2 JP2607308 B2 JP 2607308B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、インク室の容積を変化させて、ノズルより
インクを吐出するインクジェットプリンタヘッドの構造
及びその製造方法に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an ink jet printer head that discharges ink from nozzles by changing the volume of an ink chamber, and a method of manufacturing the same.

<従来の技術> インクジェットプリンタは、低騒音で普通紙に記録で
きて、カラー化も容易である事などから、最近注目され
ている。インクジェット記録方式には大別してコンティ
ニアス方式とオンデマンド方式があり、インク回収が不
要で、装置の小型化と低価格化に適したオンデマンド方
式が主流になりつつある。このオンデマンド方式には、
主としてサーマル式と圧電式があり、両者はインクの吐
出方式で異なっている。サーマル式は発熱によるインク
の沸騰を利用し、圧電式は圧電素子の振動によるインク
室の体積変化を利用している。圧電式はサーマル式に比
べて、インクの物性に関する制約が少なく、印加電圧に
よりインク滴の大きさを制御することができるという利
点を備えている。しかしながら、周波数応答性が低い、
圧電素子の配列ピッチを狭くできないという欠点も有し
ている。
<Related Art> Ink jet printers have recently been receiving attention because they can record on plain paper with low noise and are easy to colorize. The inkjet recording system is roughly classified into a continuous system and an on-demand system. The on-demand system which does not require ink collection and is suitable for miniaturization and cost reduction of the apparatus is becoming mainstream. This on-demand method includes:
There are mainly a thermal method and a piezoelectric method, and both are different depending on the ink ejection method. The thermal method utilizes the boiling of the ink due to heat generation, and the piezoelectric method utilizes the volume change of the ink chamber due to the vibration of the piezoelectric element. The piezoelectric type has the advantage that the physical properties of the ink are less restricted than the thermal type and the size of the ink droplet can be controlled by the applied voltage. However, low frequency response,
There is also a disadvantage that the arrangement pitch of the piezoelectric elements cannot be reduced.

ところで、これらのインク吐出に用いられるインクジ
ェットノズルの加工精度はインクジェットプリンタの印
字品質に直接影響する重要な要因であり、特にノズルを
複数個形成するマルチノズルの場合には、各ノズルの大
きさにより文字の印字ドット径が変化するため、各ノズ
ルの大きさのバラツキにより、均一な印字ができなくな
るという問題が発生する。
By the way, the processing accuracy of the ink jet nozzles used for discharging these inks is an important factor that directly affects the print quality of the ink jet printer. Particularly, in the case of a multi-nozzle having a plurality of nozzles, depending on the size of each nozzle, Since the print dot diameter of the character changes, a problem arises in that uniform printing cannot be performed due to variations in the size of each nozzle.

ノズル精度を向上させるために、シリコンの異方性エ
ッチング技術を用いて、シリコン基板に溝加工をする方
法が特開昭54−146633及び特開昭55−94660に開示され
ている。これらの公開特許公報に開示されているインク
ジェットプリンタヘッドを第7図に示す。同図(a)は
上面図、同図(b)はA−A′における断面図である。
図に示すとおり、従来のインクジェットプリンタヘッド
は、ノズル部71、インク室72、圧力室73の溝を形成した
第1のシリコン基板70と、溝加工を施さない第2の薄い
基板74とで構成されており、第2の薄い基板74に圧電体
75が張り付けられた構造になっている。この従来のイン
クジェットプリンタヘッドは、以下のようにして作製さ
れる。まず、(100)の面を有する第1のシリコン基板7
0にエッチングマスクによりノズルパターンを形成した
後、ノズル溝を異方性エッチングにより形成することに
より、ノズル溝が(111)の面により両側面が形成され
る深さ30〜100μmのV字溝になるように作製される。
同時にインク室72、圧力室73の溝をエッチングにより形
成させる。この時、圧力室及びインク室の溝の深さは約
150〜300μmに形成される。このように、上記方法で
は、深さの異なる、ノズル溝と圧力室及びインク室の溝
とを形成する際、ノズル溝の両側面を形成する(111)
の面のエッチング速度が遅いことを利用してノズル溝の
寸法精度が保たれるようにしている。
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 54-146633 and 55-94660 disclose a method of forming a groove in a silicon substrate by using a silicon anisotropic etching technique in order to improve nozzle accuracy. FIG. 7 shows an ink jet printer head disclosed in these publications. FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is a cross-sectional view along AA '.
As shown in the figure, the conventional ink jet printer head includes a first silicon substrate 70 in which a groove of a nozzle portion 71, an ink chamber 72, and a pressure chamber 73 is formed, and a second thin substrate 74 in which no groove is formed. The piezoelectric body is formed on the second thin substrate 74.
75 is attached. This conventional ink jet printer head is manufactured as follows. First, a first silicon substrate 7 having a (100) plane
After a nozzle pattern is formed with an etching mask at 0, the nozzle groove is formed by anisotropic etching, so that the nozzle groove is formed into a V-shaped groove having a depth of 30 to 100 μm in which both sides are formed by the (111) surface. It is manufactured to become.
At the same time, the grooves of the ink chamber 72 and the pressure chamber 73 are formed by etching. At this time, the depth of the groove of the pressure chamber and the ink chamber is about
It is formed to 150 to 300 μm. As described above, in the above method, when forming the nozzle groove and the grooves of the pressure chamber and the ink chamber having different depths, both side surfaces of the nozzle groove are formed (111).
The dimensional accuracy of the nozzle groove is maintained by utilizing the low etching rate of the surface.

また、特開昭58−51162では、ノズル部と圧力室及び
インク室を別々に作製した後、結合する方法が開示され
ている。
JP-A-58-51162 discloses a method in which a nozzle section, a pressure chamber, and an ink chamber are separately formed and then joined.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上記特開昭54−146633及び、特開昭55
−94660では、同一シリコン基板内にノズル溝、インク
室及び圧力室用溝を形成しているので、ノズル溝がオー
バーエッチングされ、寸法精度が悪くなってしまうとい
う問題が発生していた。即ち、(100)面のシリコン基
板に異方性エッチングを施すと、理想的には(111)面
で囲まれたV字溝の部分は、形成が完了した時点で自動
的にエッチングが停止するはずであるが、実際には(11
1)面も、ごくゆっくりであるがエッチングが進行し、
設計値からずれが生じることになる。印字ドット径は、
ノズルの大きさにより変化するため、ノズル部の寸法精
度が悪くなると、印字濃度が均一にならなかったり、マ
ルチノズルの場合は印字むらが発生する等の問題が発生
していた。
<Problems to be Solved by the Invention> However, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Sho 54-146633 and 55
In -94660, since the nozzle groove, the ink chamber, and the pressure chamber groove are formed in the same silicon substrate, the nozzle groove is over-etched, and the dimensional accuracy is deteriorated. That is, when anisotropic etching is performed on the (100) plane silicon substrate, the etching of the V-shaped groove surrounded by the (111) plane is automatically stopped when the formation is completed. It should be, but actually (11
1) On the surface, the etching proceeds very slowly,
A deviation from the design value will occur. The print dot diameter is
Since the size varies depending on the size of the nozzle, if the dimensional accuracy of the nozzle portion is deteriorated, there have been problems in that the print density is not uniform, and in the case of a multi-nozzle, print unevenness occurs.

また、ノズルの方向は<110>結晶軸の方向に正確に
一対しているのが好ましいが、実際には完全な一致は不
可能である。第6図はシリコン基板の結晶の方位角とマ
スクパターンとのずれ角度とノズル幅の関係を示した図
であり、横軸は基板の結晶に対する方位角に対するマス
クパターンのずれ角度、縦軸はエッチング後のノズル幅
である。同図に示すように、方位角とマスクパターンの
ずれ角度が大きいほどノズル幅も増大し、寸法精度も悪
くなる。
Further, it is preferable that the direction of the nozzle is exactly paired with the direction of the <110> crystal axis, but in fact, perfect coincidence is impossible. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the azimuth angle of the crystal of the silicon substrate, the misalignment angle between the mask pattern and the nozzle width, the horizontal axis represents the misalignment angle of the mask pattern with respect to the azimuth angle of the substrate crystal, and the vertical axis represents the etching. This is the nozzle width after. As shown in the figure, as the misalignment angle between the azimuth and the mask pattern increases, the nozzle width increases and the dimensional accuracy also deteriorates.

また、特開昭58−51162のように、ノズル部と他のイ
ンク流路である圧力室及びインク室とを別々に作製して
から結合させると、余分な部品や組み立て工程が必要と
なり、生産性が悪くなる。
Also, as in JP-A-58-51162, if the nozzle section and the pressure chamber and the ink chamber, which are the other ink flow paths, are separately formed and then combined, extra parts and an assembling process are required, and production Worse.

本発明は、ノズル部の寸法精度が高く、かつノズル部
とインク室及び圧力室とを一体形成させることが可能な
インクジェットプリンタヘッドを提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ink jet printer head in which the dimensional accuracy of a nozzle portion is high and the nozzle portion can be integrally formed with an ink chamber and a pressure chamber.

<課題を解決するための手段> 前記目的を達成するするために本発明のインクジェッ
トプリンタヘッドは、シリコン基板に溝加工を施すこと
によりインク流路を形成するインクジェットプリンタヘ
ッドにおいて、 ノズル溝を形成した第1のシリコン基板と、上記ノズ
ル溝より後方に、インク流路用溝を形成する第2の基板
からなり、上記ノズル溝とインク流路用溝が連続するよ
うに第1のシリコン基板の基板表面と第2のシリコン基
板の基板表面とを重ね合わせて構成する。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, an ink jet printer head according to the present invention is characterized in that a nozzle groove is formed in an ink jet printer head in which an ink flow path is formed by subjecting a silicon substrate to groove processing. A substrate of the first silicon substrate, comprising a first silicon substrate and a second substrate forming an ink flow channel groove behind the nozzle groove, wherein the nozzle groove and the ink flow channel groove are continuous. The surface and the substrate surface of the second silicon substrate are overlapped.

そして、本発明のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法では、第1のシリコン基板として(100)結晶面
のシリコン基板を用い、この第1のシリコン基板にV字
型のノズル溝を異方性エッチングにより形成させる工程
と、 第2のシリコン基板にインク流路用溝を形成する工程
と、 たがいに溝を内側に重ね合わせて結合する工程によっ
てインクジェットプリンタヘッドを製造する。
In the method of manufacturing an ink jet printer head according to the present invention, a (100) crystal silicon substrate is used as the first silicon substrate, and a V-shaped nozzle groove is formed in the first silicon substrate by anisotropic etching. An ink jet printer head is manufactured by a step of forming, a step of forming an ink flow path groove in the second silicon substrate, and a step of overlapping and connecting the grooves inside each other.

尚、上記ノズル溝のノズル方向は第1のシリコン基板
の<110>結晶方向に一致させるのが好ましい。
It is preferable that the nozzle direction of the nozzle groove coincides with the <110> crystal direction of the first silicon substrate.

<作用> 本発明のインクジェットプリンタヘッドでは、ノズル
溝を形成させた第1の基板と圧力室、インク室用溝が形
成された第2の基板とで構成しているため、ノズル溝を
高い寸法精度で形成させることが可能となる。
<Operation> In the ink jet printer head of the present invention, since the first substrate having the nozzle grooves formed therein and the second substrate having the pressure chambers and the ink chamber grooves are formed, the nozzle grooves have high dimensions. It is possible to form with high precision.

さらに、本発明の製造方法では、上記第1の基板とし
て、(100)結晶面のシリコン基板を使用するため、ノ
ズル部を異方性エッチングで形成すると、V字溝が形成
される。そして、このV字溝の両側面を形成する、(11
1)結晶面がエッチング停止の役割を果すため寸法精度
の高いノズル溝を形成することができる。
Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, since a silicon substrate having a (100) crystal plane is used as the first substrate, a V-shaped groove is formed when the nozzle portion is formed by anisotropic etching. Then, both side surfaces of the V-shaped groove are formed.
1) Since the crystal plane plays a role of stopping etching, a nozzle groove with high dimensional accuracy can be formed.

また、ノズル溝を第1の基板に形成させ、ノズル溝よ
りも深い圧力室およびインク室用溝を形成させた後、互
いに溝を内側に重ね合わせて、第1の基板と第2の基板
とを結合しているため、これらのインク流路を一体形成
させることができる。
Further, after forming a nozzle groove in the first substrate and forming a pressure chamber and an ink chamber groove deeper than the nozzle groove, the grooves are overlapped on the inner side with each other to form the first substrate and the second substrate. These ink channels can be integrally formed.

<実施例1> 以下、本発明の実施例を第1図〜第2図に従って詳細
に説明する。
Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

第1図は本発明のインクジェットプリンタヘッドの構
造図であり、同図(a)は平面図、同図(b)はA−
A′断面図、同図(c)はB−B′断面図、同図(d)
はC−C′断面図であり、1は(100)結晶面を有する
第1のシリコン基板であり、2は第2のシリコン基板、
3は圧電体、4はノズル部、5は圧力室、6はインク
室、10は熱酸化膜、13は圧電体用貫通孔である。
FIG. 1 is a structural view of an ink jet printer head according to the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a plan view and FIG.
A 'sectional view, FIG. (C) is BB ′ sectional view, and FIG.
Is a CC ′ cross-sectional view, 1 is a first silicon substrate having a (100) crystal plane, 2 is a second silicon substrate,
Reference numeral 3 denotes a piezoelectric body, 4 denotes a nozzle portion, 5 denotes a pressure chamber, 6 denotes an ink chamber, 10 denotes a thermal oxide film, and 13 denotes a through hole for a piezoelectric body.

第2図(a)乃至(j)は、第1のインクジェットプ
リンタヘッドの製造工程を示す工程図である。
FIGS. 2 (a) to 2 (j) are process diagrams showing a manufacturing process of the first ink jet printer head.

まず、第1図(b)に示したノズル部4を以下の方法
で第1のシリコン基板上に形成した。
First, the nozzle portion 4 shown in FIG. 1B was formed on a first silicon substrate by the following method.

第2図(a)において、(100)結晶面の第1のシリ
コン基板1の両面に熱酸化膜7を形成し、その上にフォ
トレジスト8を用いてノズルパターンを形成した。次
に、第2図(b)において、HF:NH4F=1:6のフッ酸緩衝
液でエッチングすることにより熱酸化膜7をノズルパタ
ーン状に除去した。この際、ノズル方向は溝の寸法精度
を高くするために、第1のシリコン基板の<100>方向
と一致させておくことが望ましい。次に、第2図(c)
において、25wt%のKOH水溶液で異方性エッチングを行
うことで第1のシリコン基板1上にノズル部4の溝を形
成した。異方性エッチングはV字溝が形成された時点で
これを停止した。ノズル溝の深さはエッチングマスクパ
ターン幅に応じて制御され、通常20〜60μmの間で選択
されるが、本実施例ではマスクパターン幅55μmで深さ
39μmのノズル溝を形成させた。その後、第2図(d)
において、一度フッ酸で熱酸化膜7を除去した後、再度
保護膜として熱酸化膜7を全面に形成した。
In FIG. 2A, a thermal oxide film 7 was formed on both surfaces of the first silicon substrate 1 having a (100) crystal plane, and a nozzle pattern was formed thereon using a photoresist 8. Next, in FIG. 2 (b), the thermal oxide film 7 was removed in a nozzle pattern by etching with a hydrofluoric acid buffer solution of HF: NH 4 F = 1: 6. At this time, it is desirable that the direction of the nozzle coincides with the <100> direction of the first silicon substrate in order to increase the dimensional accuracy of the groove. Next, FIG. 2 (c)
In the above, a groove of the nozzle portion 4 was formed on the first silicon substrate 1 by performing anisotropic etching with a 25 wt% KOH aqueous solution. The anisotropic etching was stopped when the V-shaped groove was formed. The depth of the nozzle groove is controlled in accordance with the etching mask pattern width, and is usually selected from 20 to 60 μm.
A 39 μm nozzle groove was formed. Then, FIG. 2 (d)
In the above, after the thermal oxide film 7 was once removed with hydrofluoric acid, the thermal oxide film 7 was formed again as a protective film on the entire surface.

次に、第1図(b)に示した、圧力室5、インク室
6、圧電体用貫通孔13を以下の方法で第2の基板2上に
形成した。
Next, the pressure chamber 5, the ink chamber 6, and the through hole 13 for the piezoelectric body shown in FIG. 1B were formed on the second substrate 2 by the following method.

第2図(e)において、第2のシリコン基板2の両面
に熱酸化膜7を形成し、その上にフォトレジスト8を用
いて圧力室5、インク室6、圧電体用貫通孔13用のパタ
ーンを形成した。次に、第2図(f)においてHF:NH4F
=1:6のフッ酸緩衝液でエッチングすることにより、圧
力室5、インク室6、圧電体用貫通孔13のパターン状に
熱酸化膜7を除去する。次に、第2図(g)において、
25wt%のKOH水溶液で異方性エッチングを行うことによ
り第2のシリコン基板上に圧力室5及びインク室6の
溝、圧電体用貫通孔13を形成した。尚、エッチングは圧
電体用貫通孔が形成された時点でこれを停止した。この
時、圧力室5及びインク室6の溝の深さはウエハー厚さ
300μmの半分の150μmであった。その後、第2図
(h)において、一度フッ酸で熱酸化膜7を除去した
後、再度保護膜として熱酸化膜10を形成した。
In FIG. 2 (e), a thermal oxide film 7 is formed on both surfaces of the second silicon substrate 2, and a photoresist 8 is used thereon to form a pressure chamber 5, an ink chamber 6, and a through hole 13 for a piezoelectric body. A pattern was formed. Next, in FIG. 2 (f), HF: NH 4 F
The thermal oxide film 7 is removed in a pattern of the pressure chamber 5, the ink chamber 6, and the through hole 13 for the piezoelectric body by etching with a hydrofluoric acid buffer solution of = 1: 6. Next, in FIG. 2 (g),
The grooves of the pressure chambers 5 and the ink chambers 6 and the piezoelectric through holes 13 were formed on the second silicon substrate by performing anisotropic etching with a 25 wt% KOH aqueous solution. The etching was stopped when the piezoelectric through-hole was formed. At this time, the depth of the grooves of the pressure chamber 5 and the ink chamber 6 is the thickness of the wafer.
It was 150 μm, which is half of 300 μm. Thereafter, in FIG. 2H, the thermal oxide film 7 was once removed with hydrofluoric acid, and then the thermal oxide film 10 was formed again as a protective film.

次に、第2図(i)において、上記のようにしてノズ
ル部4を形成した第1の基板1と、圧力室5、インク室
6、圧電体用貫通孔13を形成した第2の基板2を低融点
ガラスを介した熱融着法や静電接合法等の方法によって
接合した後、ノズル長さが30〜200μmとなるようにノ
ズル部4を切断する。
Next, in FIG. 2 (i), the first substrate 1 on which the nozzle portion 4 is formed as described above, and the second substrate on which the pressure chamber 5, the ink chamber 6, and the through hole 13 for the piezoelectric body are formed. 2 is bonded by a method such as a heat fusion method or an electrostatic bonding method via a low-melting glass, and then the nozzle portion 4 is cut so that the nozzle length becomes 30 to 200 μm.

その後、第2図(i)の圧電体用貫通孔13にくし歯状
のPZT圧電体3を挿入して第1図に示したインクジェッ
トプリンタヘッドを得た。
Thereafter, the comb-shaped PZT piezoelectric body 3 was inserted into the piezoelectric through hole 13 in FIG. 2 (i) to obtain the ink jet printer head shown in FIG.

<実施例2> 本発明をダイアフラム型インクジェットプリンタヘッ
ドに適用した第2の実施例について説明する。第3図は
本発明の第2の実施例のインクジェットプリンタヘッド
を示す構造図であり、同図(a)は平面図、同図(b)
はA−A′断面図、同図(c)はB−B′断面図、同図
(d)はC−C′断面図である。
Embodiment 2 A second embodiment in which the present invention is applied to a diaphragm type ink jet printer head will be described. FIG. 3 is a structural view showing an ink jet printer head according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a plan view and FIG. 3 (b).
Is a sectional view taken along the line AA ', FIG. 4C is a sectional view taken along the line BB', and FIG. 4D is a sectional view taken along the line CC '.

同図(b)に示したように、本実施例では圧力室34を
実施例1よりもさらに深くエッチングして、ごく薄いシ
リコンダイアフラム39を形成し、その上に、圧電体40を
接着した。
As shown in FIG. 3B, in this embodiment, the pressure chamber 34 is etched deeper than in the first embodiment to form a very thin silicon diaphragm 39, on which a piezoelectric body 40 is bonded.

以下、第4図(a)乃至(g)に基づいて、本発明の
第2の実施例のインクジェットプリンタヘッドの製造方
法を説明する。まず、第4図(a)において、第1の実
施例に記載した方法でノズル部33の溝を形成させた第1
のシリコン基板31を作製した。尚、同図において、38は
熱酸化膜である。
Hereinafter, a method for manufacturing the ink jet printer head according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (g). First, in FIG. 4 (a), a first grooved portion of the nozzle portion 33 is formed by the method described in the first embodiment.
The silicon substrate 31 was manufactured. In the figure, reference numeral 38 denotes a thermal oxide film.

次に、ダイアフラム部39、圧力室34及びインク室35の
溝を以下の方法で第2の基板32上に形成させた。
Next, grooves of the diaphragm portion 39, the pressure chamber 34, and the ink chamber 35 were formed on the second substrate 32 by the following method.

まず、第4図(b)において、(110)結晶面の第2
のシリコン基板32の両面に、熱酸化膜36を形成し、その
上にフォトレジスト37を用いて、圧力室34及びインク室
35のパターンを形成し、第4図(c)において、 HF:NH4F=1:6のフッ酸緩衝液でエッチングすることによ
り、圧力室34及びインク室35のパターン状に熱酸化膜36
を除去した。次に第4図(d)において、25wt%のKOH
溶液でエッチングを行うことにより圧力室34及びインク
室35の溝を形成すると共にダイアフラム部39の厚さを40
μmに形成した。その後、第4図(e)において、一度
フッ酸で熱酸化膜36を除去した後、再度保護膜として熱
酸化膜38を形成した。
First, in FIG. 4 (b), the second (110) crystal plane
A thermal oxide film 36 is formed on both surfaces of a silicon substrate 32, and a photoresist 37 is used thereon to form a pressure chamber 34 and an ink chamber.
In FIG. 4C, a pattern of the thermal oxide film 36 is formed in a pattern of the pressure chamber 34 and the ink chamber 35 by etching with a hydrofluoric acid buffer solution of HF: NH 4 F = 1: 6.
Was removed. Next, in FIG. 4 (d), 25 wt% KOH
By performing etching with the solution, grooves of the pressure chamber 34 and the ink chamber 35 are formed, and the thickness of the diaphragm 39 is reduced by 40.
It was formed to a thickness of μm. Thereafter, in FIG. 4E, after the thermal oxide film 36 was once removed with hydrofluoric acid, a thermal oxide film 38 was formed again as a protective film.

次に、第4図(f)において、上記のようにしてノズ
ル部33を形成した第1の基板31と、圧力室34及びインク
室35の溝とダイアフラム39を形成した第2の基板32とを
接合した後、ノズル部の長さが30〜200μmとなるよう
にノズル部を切断する。接合には、低融点ガラスを介し
た熱融着、静電接合法等を用いる。
Next, in FIG. 4 (f), the first substrate 31 on which the nozzle portion 33 is formed as described above, and the second substrate 32 on which the grooves of the pressure chamber 34 and the ink chamber 35 and the diaphragm 39 are formed, After joining, the nozzle part is cut so that the length of the nozzle part becomes 30 to 200 μm. For the bonding, thermal fusion via low-melting glass, an electrostatic bonding method, or the like is used.

その後、ダイアフラム39の上に圧電体40を接着させ
て、第3図に示したダイアフラム型インクジェットプリ
ンタヘッドを得た。
Thereafter, the piezoelectric body 40 was bonded onto the diaphragm 39 to obtain the diaphragm type ink jet printer head shown in FIG.

本実施例によれば、上記のように基板にダイアフラム
を形成させるような長時間のエッチングにおいても、ノ
ズル部を他の基板に形成しているため、従来のような一
つの基板にすべてのインク流路部を形成する場合に発生
していたノズル部のオーバーエッチングを防ぐことがで
きる。
According to this embodiment, even in the long-time etching for forming the diaphragm on the substrate as described above, since the nozzle portion is formed on the other substrate, all the inks are provided on one substrate as in the related art. It is possible to prevent over-etching of the nozzle portion, which has occurred when forming the flow path portion.

<実施例3> 第5図は本発明の第3の実施例のインクジェットプリ
ンタヘッドを示す構造図である。同図(a)は平面図、
同図(b)はA−A′断面図、同図(c)はのB−B′
断面図、同図(d)は同図(a)のC−C′断面図であ
る。第5図において、51は(100)結晶面を有する第1
のシリコン基板、52は第2のシリコン基板、53はノズル
部、54はインクフィルタ、55は圧力室、56はインク室、
57は圧電体用貫通孔、58は圧電体である。
Third Embodiment FIG. 5 is a structural view showing an ink jet printer head according to a third embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view,
FIG. 3B is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. 3C is a sectional view taken along line BB ′.
FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. In FIG. 5, 51 is the first having a (100) crystal plane.
A silicon substrate, 52 is a second silicon substrate, 53 is a nozzle portion, 54 is an ink filter, 55 is a pressure chamber, 56 is an ink chamber,
57 is a through hole for a piezoelectric body, and 58 is a piezoelectric body.

同図に示すとおり本実施例は実施例1の第1の基板上
にノズル部53の他にインクフィルタ54を形成した構造に
なっている。本実施例によればインクフィルタ54を形成
することにより、印字時におけるインクの目詰まりを効
果的に防止することができる。
As shown in the drawing, this embodiment has a structure in which an ink filter 54 is formed in addition to the nozzle portion 53 on the first substrate of the first embodiment. According to this embodiment, by forming the ink filter 54, clogging of the ink during printing can be effectively prevented.

以下に本実施例のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法につて説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the ink jet printer head according to the present embodiment will be described.

ノズル部53を形成させると同時に第5図(b)及び
(c)に示したインクフィルタ54の溝をノズル部53の溝
と同じ方法で形成させる以外は第1の実施例に記載した
方法と同様にしてインクフィルタ54及びノズル部53の溝
を形成させた第1の基板51を作製する。
The method described in the first embodiment is the same as the method described in the first embodiment except that the groove of the ink filter 54 shown in FIGS. 5B and 5C is formed in the same manner as the groove of the nozzle part 53 at the same time when the nozzle part 53 is formed. In the same manner, the first substrate 51 on which the grooves of the ink filter 54 and the nozzle 53 are formed is manufactured.

上記インクフィルタ54の形状は、ノズル部53とほぼ同
じであるため、ノズル溝と同時に第1の基板上に形成す
るのが効率的である。この場合インクフィルタ54とノズ
ル部53のエッチング深さは、同程度であるのでノズル部
53の寸法精度は保たれる。
Since the shape of the ink filter 54 is substantially the same as that of the nozzle portion 53, it is efficient to form the ink filter 54 on the first substrate simultaneously with the nozzle groove. In this case, the etching depths of the ink filter 54 and the nozzle portion 53 are almost the same, and
53 dimensional accuracy is maintained.

次に、第1の実施例に記載した方法と同様にして、圧
力室55及びインク室56の溝と圧電体用貫通孔57を形成さ
せた第2の基板52を作製する。
Next, similarly to the method described in the first embodiment, a second substrate 52 in which the grooves of the pressure chamber 55 and the ink chamber 56 and the through hole 57 for the piezoelectric body are formed is manufactured.

上記第1の基板51と第2の基板52とを低融点ガラスを
介した熱融着、静電接合法等により接合した後、ノズル
の長さが30〜200μmとなるようにノズル部53を切断す
る。
After joining the first substrate 51 and the second substrate 52 by heat fusion via low-melting glass, electrostatic joining, or the like, the nozzle portion 53 is adjusted so that the length of the nozzle is 30 to 200 μm. Disconnect.

その後第1の実施例同様第5図(b)において、圧電
体用貫通孔57にくし歯状のPZT圧電体58を挿入して第5
図に示したインクジェットプリンタヘッドを得た。
Then, as in the first embodiment, in FIG. 5B, a comb-shaped PZT piezoelectric body 58 is inserted into the through hole 57 for the piezoelectric body,
The ink jet printer head shown in the figure was obtained.

シリコン表面はインクをはじくので、インクの漏れ性
を良くするために本発明の実施例ではいずれも熱酸化膜
をシリコン表面に形成させた。
Since the silicon surface repels the ink, a thermal oxide film was formed on the silicon surface in any of the embodiments of the present invention in order to improve ink leakage.

<発明の効果> 本発明によると、ノズル溝を形成させた第1のシリコ
ン基板と圧力室及びインク室用溝を形成させた第2のシ
リコン基板とで構成させることにより、高い寸法精度を
有するノズル部を形成させることができるため、印字ド
ット径の均一なインクジェットプリンタヘッドを得るこ
とができる。また、本発明の製造方法を用いると、ノズ
ル部よりも深い溝を有する圧力室及びインク室とを一体
形成できるため、高性能のインクジェットプリンタヘッ
ドを生産性よく、低コストで製造することができる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, the first silicon substrate having the nozzle grooves formed therein and the second silicon substrate having the pressure chamber and ink chamber grooves formed therein have high dimensional accuracy. Since the nozzle portion can be formed, an ink jet printer head having a uniform print dot diameter can be obtained. Further, when the manufacturing method of the present invention is used, the pressure chamber and the ink chamber having a groove deeper than the nozzle portion can be integrally formed, so that a high-performance inkjet printer head can be manufactured with high productivity and at low cost. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)乃至(d)は本発明の第1の実施例のイン
クジェットプリンタヘッドの構造図、第2図(a)乃至
(j)は第1の実施例の製造工程図、第3図(a)乃至
(d)は本発明の第2の実施例のインクジェットプリン
タヘッドの構造図、第4図(a)乃至(g)は本発明の
第2の実施例のインクジェットプリンタヘッドの製造工
程図、第5図(a)乃至(d)は本発明の第3の実施例
の構造図、第6図はシリコン基板の結晶の方位角とマス
クパターンとのずれ角度とノズル幅との関係を示した説
明図、第7図は従来のインクジェットプリンタヘッドの
構造図である。 1……第1のシリコン基板 2……第2のシリコン基板 3……圧電体 4……ノズル部 5……圧力室 6……インク室 10……熱酸化膜 13……圧電体用貫通孔
1A to 1D are structural views of an ink jet printer head according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2A to 2J are manufacturing process diagrams of the first embodiment, and FIGS. 4A to 4D are structural views of an ink jet printer head according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4G are diagrams illustrating the manufacture of the ink jet printer head according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 5 (a) to 5 (d) are structural views of a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a relation between the azimuth angle of the crystal of the silicon substrate, the deviation angle from the mask pattern, and the nozzle width. FIG. 7 is a structural view of a conventional ink jet printer head. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st silicon substrate 2 ... 2nd silicon substrate 3 ... Piezoelectric body 4 ... Nozzle part 5 ... Pressure chamber 6 ... Ink chamber 10 ... Thermal oxide film 13 ... Through-hole for piezoelectric body

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン基板に溝加工することによってイ
ンク流路を形成するインクジェットプリンタヘッドにお
いて、 ノズル溝を形成した第1のシリコン基板と、上記ノズル
溝より後方に、インク流路用溝を形成する第2のシリコ
ン基板からなり、上記ノズル溝とインク流路用溝が連続
するように第1のシリコン基板の基板表面と第2のシリ
コン基板の基板表面とを重ね合わせて、構成されている
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
1. An ink jet printer head for forming an ink flow path by forming a groove in a silicon substrate, wherein a first silicon substrate having a nozzle groove formed therein and an ink flow path groove formed behind the nozzle groove. And a substrate surface of the first silicon substrate and a substrate surface of the second silicon substrate are overlapped such that the nozzle groove and the ink flow channel groove are continuous. An ink-jet printer head, characterized in that:
【請求項2】第1のシリコン基板にノズル溝とこのノズ
ル溝と同程度の深さのインクフィルタ溝を形成した事を
特徴とする請求項1記載のインクジェットプリンタヘッ
ド。
2. The ink jet printer head according to claim 1, wherein a nozzle groove and an ink filter groove having a depth substantially equal to the nozzle groove are formed in the first silicon substrate.
【請求項3】(110)結晶面を有するシリコン基板を第
2のシリコン基板とし、この第2のシリコン基板を深く
エッチングすることにより、圧力室および振動板となる
ダイアフラムを形成したことを特徴とする請求項1記載
のインクジェットプリンタヘッド。
3. The method according to claim 1, wherein a silicon substrate having a (110) crystal plane is used as a second silicon substrate, and the second silicon substrate is deeply etched to form a diaphragm serving as a pressure chamber and a diaphragm. The ink-jet printer head according to claim 1.
【請求項4】第1のシリコン基板として(100)結晶面
のシリコン基板を用い、この第1のシリコン基板にV字
型のノズル溝を形成する工程と、 第2のシリコン基板にインク流路用溝を形成する工程
と、 互いに溝を内側に重ね合わせて接合する工程からなるイ
ンクジェットプリンタヘッドの製造方法。
4. A step of using a silicon substrate having a (100) crystal plane as a first silicon substrate, forming a V-shaped nozzle groove in the first silicon substrate, and forming an ink flow path in a second silicon substrate. A method for manufacturing an ink jet printer head, comprising the steps of: forming a groove for use;
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