JP3120463B2 - インクジェットプリンタのノズル列の形成方法 - Google Patents
インクジェットプリンタのノズル列の形成方法Info
- Publication number
- JP3120463B2 JP3120463B2 JP7922491A JP7922491A JP3120463B2 JP 3120463 B2 JP3120463 B2 JP 3120463B2 JP 7922491 A JP7922491 A JP 7922491A JP 7922491 A JP7922491 A JP 7922491A JP 3120463 B2 JP3120463 B2 JP 3120463B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon substrate
- etching
- forming
- mask pattern
- surface side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インク液滴を紙等に噴
射し印字するインクジェットプリンタのインクジェット
ヘッドに用いられ、インク液滴の噴射口となるノズルが
多数配列されたインクジェットプリンタのノズル列の形
成方法に関する。
射し印字するインクジェットプリンタのインクジェット
ヘッドに用いられ、インク液滴の噴射口となるノズルが
多数配列されたインクジェットプリンタのノズル列の形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記インクジェットノズル列として、こ
れまで種々の材質及び形状のものが考案・製造されてい
る。その中で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ誌、第３１巻、２号、１９７７年、１３５−
１３７頁において述べられている（１００）シリコン基
板にアルカリ異方性エッチングにより形成されるそれぞ
れのノズルが、４つの（１１１）面に囲まれた逆ピラミ
ッド形状であるインクジェットノズル列は、その製造工
程の単純さと異方性エッチングによる良好な形状精度に
おいて、高精細な印字が求められているインクジェット
プリンタヘッドに最適なものである。前述のインクジェ
ットノズル列の製造工程を図５に示す。（１００）シリ
コン基板５１の一方の面５２にインクジェットノズル列
に相当する耐エッチング材（通常はシリコン酸化膜）の
マスクパターンを形成し、他方の面５３には全面に耐エ
ッチング材を形成し、シリコン基板５１に所定量のエッ
チング（ここでは各ノズルが貫通するまで）を施すこと
によりインクジェットノズル列を形成していた。
れまで種々の材質及び形状のものが考案・製造されてい
る。その中で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ誌、第３１巻、２号、１９７７年、１３５−
１３７頁において述べられている（１００）シリコン基
板にアルカリ異方性エッチングにより形成されるそれぞ
れのノズルが、４つの（１１１）面に囲まれた逆ピラミ
ッド形状であるインクジェットノズル列は、その製造工
程の単純さと異方性エッチングによる良好な形状精度に
おいて、高精細な印字が求められているインクジェット
プリンタヘッドに最適なものである。前述のインクジェ
ットノズル列の製造工程を図５に示す。（１００）シリ
コン基板５１の一方の面５２にインクジェットノズル列
に相当する耐エッチング材（通常はシリコン酸化膜）の
マスクパターンを形成し、他方の面５３には全面に耐エ
ッチング材を形成し、シリコン基板５１に所定量のエッ
チング（ここでは各ノズルが貫通するまで）を施すこと
によりインクジェットノズル列を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したような（１０
０）シリコン基板を用いたインクジェットノズル列にお
いて、ノズル壁を構成する（１１１）面６９とシリコン
基板の表面である（１００）面６３とのなす角は図６に
示すように５４．７゜である。即ち、インク吐出口６１
１の開口幅をＷ1 、インク供給口６１４の開口幅をＷ
2 、シリコン基板の板厚をｔとすると、これらの関係は
次式によって表される。
０）シリコン基板を用いたインクジェットノズル列にお
いて、ノズル壁を構成する（１１１）面６９とシリコン
基板の表面である（１００）面６３とのなす角は図６に
示すように５４．７゜である。即ち、インク吐出口６１
１の開口幅をＷ1 、インク供給口６１４の開口幅をＷ
2 、シリコン基板の板厚をｔとすると、これらの関係は
次式によって表される。
【０００４】
【数１】 Ｗ1 ＝ Ｗ2−√2 ｔ ・・・・・（１） ここでノズルがあるピッチ幅で並ぶ場合、そのピッチ幅
の設計値はＷ2 以上でなければノズルは隣接するノズル
と重なり、エッチングによる形成は不可能となる。言い
換えると、上述した式より、ノズル開口幅Ｗ1 を一定と
する場合に、ノズルピッチ幅を小さくする、即ち、ノズ
ル列を高密度化するためにはシリコン基板の板厚ｔを小
さくしなければならないという課題があった。しかし、
シリコン基板の板厚を薄くすることには限界があり、
又、薄くなるとシリコン基板は割れ易くなり、ハンドリ
ング上の問題や歩留り低下という問題があった。
の設計値はＷ2 以上でなければノズルは隣接するノズル
と重なり、エッチングによる形成は不可能となる。言い
換えると、上述した式より、ノズル開口幅Ｗ1 を一定と
する場合に、ノズルピッチ幅を小さくする、即ち、ノズ
ル列を高密度化するためにはシリコン基板の板厚ｔを小
さくしなければならないという課題があった。しかし、
シリコン基板の板厚を薄くすることには限界があり、
又、薄くなるとシリコン基板は割れ易くなり、ハンドリ
ング上の問題や歩留り低下という問題があった。
【０００５】そこで本発明は、上述したような課題を解
決するものでその目的とするところは、（１００）シリ
コン基板を用いた高密度のインクジェットノズル列を提
供するところにある。
決するものでその目的とするところは、（１００）シリ
コン基板を用いた高密度のインクジェットノズル列を提
供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリンタのノズル列の形成方法は、シリコン基板にイン
クジェットプリンタのノズル列を形成する方法におい
て、前記シリコン基板に耐エッチング膜を形成し、前記
シリコン基板の一方の面側に形成された耐エッチング膜
のうち、当該耐エッチング膜の各ノズルが形成される部
分を取り除くことにより、前記シリコン基板の一方の面
側に第１のマスクパターンを形成し、前記シリコン基板
の他方の面側に形成された耐エッチング膜のうち、一方
の面側に形成されるノズルの全てを含む部分以上の箇所
の耐エッチング膜を取り除くことにより、前記シリコン
基板の他方の面側に第２のマスクパターンを形成し、前
記シリコン基板にエッチングを施し、前記第１のマスク
パターンによりシリコン基板の一方の面に前記各ノズル
の一部をとなる深さ方向に沿って断面積が小さくなる複
数の凹部を形成し、前記第２のマスクパターンにより他
方の面側に形成される凹部を、前記第１のマスクパター
ンにより形成された各凹部に貫通させて、他方の面側に
形成された凹部によって貫通された側の開口の大きさ
が、一方の面側に形成された開口よりも小さいノズルを
複数備えたノズル列を形成することを特徴とする。ま
た、本発明の他のインクジェットプリンタのノズル列の
形成方法は、シリコン基板にインクジェットプリンタの
ノズル列を形成する方法において、前記シリコン基板に
耐エッチング膜を形成し、当該耐エッチング膜の各ノズ
ルが形成される部分を取り除くことにより前記シリコン
基板の一方の面側に第１のマスクパターンを形成し、当
該第１のマスクパターンを用いて、前記シリコン基板に
エッチングを施し、シリコン基板の一方の面に前記各ノ
ズルの一部をとなる深さ方向に沿って断面積が小さくな
る複数の凹部を形成し、再び、前記シリコン基板に耐エ
ッチング膜を形成し、前記シリコン基板の他方の面側に
形成された耐エッチング膜のうち、前記シリコン基板の
一方の面側に形成された複数の凹部の全てを含む部分以
上の前記耐エッチング膜を取り除くことにより、前記シ
リコン基板の他方の面側に第２のマスクパターンを形成
し、当該第２のマスクパターンを用いて前記シリコン基
板にエッチングを施すことにより、前記シリコン基板の
他方の面側に形成される凹部を、前記第１のマスクパタ
ーンを用いて形成された各凹部に貫通させて、他方の面
側に形成された凹部によって貫通された側の開口の大き
さが、一方の面側に形成された開口よりも小さいノズル
を複数備えたノズル列を形成することを特徴とする。ま
た、前記シリコン基板の一方の面の結晶方位が（１０
０）面であり、前記エッチングが異方性エッチングであ
ることを特徴とする。
プリンタのノズル列の形成方法は、シリコン基板にイン
クジェットプリンタのノズル列を形成する方法におい
て、前記シリコン基板に耐エッチング膜を形成し、前記
シリコン基板の一方の面側に形成された耐エッチング膜
のうち、当該耐エッチング膜の各ノズルが形成される部
分を取り除くことにより、前記シリコン基板の一方の面
側に第１のマスクパターンを形成し、前記シリコン基板
の他方の面側に形成された耐エッチング膜のうち、一方
の面側に形成されるノズルの全てを含む部分以上の箇所
の耐エッチング膜を取り除くことにより、前記シリコン
基板の他方の面側に第２のマスクパターンを形成し、前
記シリコン基板にエッチングを施し、前記第１のマスク
パターンによりシリコン基板の一方の面に前記各ノズル
の一部をとなる深さ方向に沿って断面積が小さくなる複
数の凹部を形成し、前記第２のマスクパターンにより他
方の面側に形成される凹部を、前記第１のマスクパター
ンにより形成された各凹部に貫通させて、他方の面側に
形成された凹部によって貫通された側の開口の大きさ
が、一方の面側に形成された開口よりも小さいノズルを
複数備えたノズル列を形成することを特徴とする。ま
た、本発明の他のインクジェットプリンタのノズル列の
形成方法は、シリコン基板にインクジェットプリンタの
ノズル列を形成する方法において、前記シリコン基板に
耐エッチング膜を形成し、当該耐エッチング膜の各ノズ
ルが形成される部分を取り除くことにより前記シリコン
基板の一方の面側に第１のマスクパターンを形成し、当
該第１のマスクパターンを用いて、前記シリコン基板に
エッチングを施し、シリコン基板の一方の面に前記各ノ
ズルの一部をとなる深さ方向に沿って断面積が小さくな
る複数の凹部を形成し、再び、前記シリコン基板に耐エ
ッチング膜を形成し、前記シリコン基板の他方の面側に
形成された耐エッチング膜のうち、前記シリコン基板の
一方の面側に形成された複数の凹部の全てを含む部分以
上の前記耐エッチング膜を取り除くことにより、前記シ
リコン基板の他方の面側に第２のマスクパターンを形成
し、当該第２のマスクパターンを用いて前記シリコン基
板にエッチングを施すことにより、前記シリコン基板の
他方の面側に形成される凹部を、前記第１のマスクパタ
ーンを用いて形成された各凹部に貫通させて、他方の面
側に形成された凹部によって貫通された側の開口の大き
さが、一方の面側に形成された開口よりも小さいノズル
を複数備えたノズル列を形成することを特徴とする。ま
た、前記シリコン基板の一方の面の結晶方位が（１０
０）面であり、前記エッチングが異方性エッチングであ
ることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】実施例１；以下に本発明の実施例に基づき詳
細に説明する。図１は本発明におけるインクジェットノ
ズル列の製造工程図である。まず（１００）面方位のシ
リコンウェハの両面を鏡面研磨し、厚み２８０ミクロン
のシリコン基板１１を形成し（図１（ａ））、該基板１
１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間
の熱処理を施し、該シリコン基板１１の両面に厚さ１ミ
クロンのＳｉＯ2 膜１４及び１５を形成した（図１
（ｂ））。前記ＳｉＯ2 膜は、耐エッチング材として使
用するものである。シリコン基板１１の一方の面１２上
に形成されたＳｉＯ2 膜１４上に、図２に示すようなフ
ォトマスクパターン２６を転写したフォトレジストパタ
ーン１６を形成した。図２の図形寸法は、インクジェッ
トノズルに相当する正方形２６は一辺が８０ミクロン
で、隣合う正方形の中心間距離、即ちノズルピッチは８
４．７ミクロンである。８４．７ミクロンは、３００ｄ
ｐｉ（ドットパーインチ）に相当する。他方の面１３上
に形成されたＳｉＯ2 膜１５の全面にフォトレジストを
塗布した後、シリコン基板１１をフッ酸系エッチング液
に浸漬し、一方の面１２上のＳｉＯ2 膜１４のみを部分
的にエッチング、パターン加工する（図１（ｃ））。次
いで、アルカリ液を用いて一方の面１２のみシリコンの
エッチングを行った。アルカリ液として、摂氏７０度の
２０重量％ＫＯＨ水溶液を用い、この場合のシリコンの
（１００）面のエッチングレートは毎分０．８ミクロン
である。エッチング時間を３７分３０秒とし、エッチン
グ深さ３０ミクロンにて一旦エッチングを終了する（図
１（ｄ））。次いで、シリコン基板１１をＯ2及び水蒸
気雰囲気下で摂氏１１００度、４時間の熱処理を行い、
エッチング凹部１１０を形成する面に１ミクロンのＳｉ
Ｏ2 膜を形成した。エッチング凹部１１０を形成する面
以外の面にはもともとＳｉＯ2 膜が形成されており、こ
れらの部分には総計で１ミクロン以上のＳｉＯ2 膜が形
成される（図１（ｅ））。次に、シリコン基板１１の他
方の面１３上に形成されたＳｉＯ2 膜１５に、シリコン
基板１１の面１２及び１３に対し、垂直方向から見て一
方の面１２上のエッチングにより形成されたインクジェ
ットノズルとなる凹部１１０全体を包含する部分が抜け
ているようなフォトレジストパターン１７を図２のフォ
トマスクパターン２７の転写により形成し、一方の面１
２上のＳｉＯ2 膜はフォトレジストを用いて保護し、他
方の面１３の側だけにＳｉＯ2 膜のフッ酸系エッチング
液によるエッチング加工を施した（図１（ｆ））。次い
で、前述のアルカリエッチング液を用いてシリコン基板
１１の他方の面１３のシリコンエッチングを５時間２４
分行い、２５９ミクロンのエッチング量にてシリコンの
エッチングを終了し、最後にフッ酸系エッチング液によ
りエッチングマスクであるＳｉＯ2 膜１４および１５を
除去した（図１（ｇ））。本実施例では、インクジェッ
トノズルの穴径の設計値を５０ミクロン角としている。
（１）式より穴径を５０ミクロン角とするためには、板
厚ｔは下式より、
細に説明する。図１は本発明におけるインクジェットノ
ズル列の製造工程図である。まず（１００）面方位のシ
リコンウェハの両面を鏡面研磨し、厚み２８０ミクロン
のシリコン基板１１を形成し（図１（ａ））、該基板１
１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１００度、４時間
の熱処理を施し、該シリコン基板１１の両面に厚さ１ミ
クロンのＳｉＯ2 膜１４及び１５を形成した（図１
（ｂ））。前記ＳｉＯ2 膜は、耐エッチング材として使
用するものである。シリコン基板１１の一方の面１２上
に形成されたＳｉＯ2 膜１４上に、図２に示すようなフ
ォトマスクパターン２６を転写したフォトレジストパタ
ーン１６を形成した。図２の図形寸法は、インクジェッ
トノズルに相当する正方形２６は一辺が８０ミクロン
で、隣合う正方形の中心間距離、即ちノズルピッチは８
４．７ミクロンである。８４．７ミクロンは、３００ｄ
ｐｉ（ドットパーインチ）に相当する。他方の面１３上
に形成されたＳｉＯ2 膜１５の全面にフォトレジストを
塗布した後、シリコン基板１１をフッ酸系エッチング液
に浸漬し、一方の面１２上のＳｉＯ2 膜１４のみを部分
的にエッチング、パターン加工する（図１（ｃ））。次
いで、アルカリ液を用いて一方の面１２のみシリコンの
エッチングを行った。アルカリ液として、摂氏７０度の
２０重量％ＫＯＨ水溶液を用い、この場合のシリコンの
（１００）面のエッチングレートは毎分０．８ミクロン
である。エッチング時間を３７分３０秒とし、エッチン
グ深さ３０ミクロンにて一旦エッチングを終了する（図
１（ｄ））。次いで、シリコン基板１１をＯ2及び水蒸
気雰囲気下で摂氏１１００度、４時間の熱処理を行い、
エッチング凹部１１０を形成する面に１ミクロンのＳｉ
Ｏ2 膜を形成した。エッチング凹部１１０を形成する面
以外の面にはもともとＳｉＯ2 膜が形成されており、こ
れらの部分には総計で１ミクロン以上のＳｉＯ2 膜が形
成される（図１（ｅ））。次に、シリコン基板１１の他
方の面１３上に形成されたＳｉＯ2 膜１５に、シリコン
基板１１の面１２及び１３に対し、垂直方向から見て一
方の面１２上のエッチングにより形成されたインクジェ
ットノズルとなる凹部１１０全体を包含する部分が抜け
ているようなフォトレジストパターン１７を図２のフォ
トマスクパターン２７の転写により形成し、一方の面１
２上のＳｉＯ2 膜はフォトレジストを用いて保護し、他
方の面１３の側だけにＳｉＯ2 膜のフッ酸系エッチング
液によるエッチング加工を施した（図１（ｆ））。次い
で、前述のアルカリエッチング液を用いてシリコン基板
１１の他方の面１３のシリコンエッチングを５時間２４
分行い、２５９ミクロンのエッチング量にてシリコンの
エッチングを終了し、最後にフッ酸系エッチング液によ
りエッチングマスクであるＳｉＯ2 膜１４および１５を
除去した（図１（ｇ））。本実施例では、インクジェッ
トノズルの穴径の設計値を５０ミクロン角としている。
（１）式より穴径を５０ミクロン角とするためには、板
厚ｔは下式より、
【０００８】
【数２】 ｔ＝（８０−５０）／ √2 ＝２１ ・・・・・（２） ２１ミクロンである。即ち、他方の面１３のエッチング
量ｄ1 をｄ1 ＝２８０−２１＝２５９（ミクロン）とす
れば、穴径５０ミクロンのインクジェットノズルが形成
できる。本実施例で得られたインクジェットノズル列形
成部のシリコンの厚みは２１ミクロンであるが、シリコ
ン基板１１のそれ以外の部分は当初の２８０ミクロンの
厚みが残っており、この部分により前記インクジェット
ノズル列は支えられている。
量ｄ1 をｄ1 ＝２８０−２１＝２５９（ミクロン）とす
れば、穴径５０ミクロンのインクジェットノズルが形成
できる。本実施例で得られたインクジェットノズル列形
成部のシリコンの厚みは２１ミクロンであるが、シリコ
ン基板１１のそれ以外の部分は当初の２８０ミクロンの
厚みが残っており、この部分により前記インクジェット
ノズル列は支えられている。
【０００９】前述の他方の面１３のエッチング工程で
は、２５９ミクロンのエッチングを行っているが、途中
の２４０ミクロンまでエッチングした段階で他方の面１
３のエッチング面は、エッチング凹部１１０の底面１１
２に到達し貫通穴１１１が形成されるが、さらにエッチ
ングを行い、２５９ミクロンまでエッチングすることに
より、（２）式より計算されるように、５０ミクロン角
のインクジェットノズルを形成することができる。完成
したインクジェットノズル列の４８コのノズルについて
穴径寸法を測定したところ、４８．３から５１．５ミク
ロンに分布しており、その平均値は５０．１ミクロンで
あった。即ち、本実施例において、ノズルピッチが３０
０ｄｐｉであるノズル径５０ミクロンのインクジェット
ノズル列を得ることができた。このインクジェットノズ
ル列をインクジェットヘッドに組み込み印字試験を行っ
たところ、良好な印字が得られた。
は、２５９ミクロンのエッチングを行っているが、途中
の２４０ミクロンまでエッチングした段階で他方の面１
３のエッチング面は、エッチング凹部１１０の底面１１
２に到達し貫通穴１１１が形成されるが、さらにエッチ
ングを行い、２５９ミクロンまでエッチングすることに
より、（２）式より計算されるように、５０ミクロン角
のインクジェットノズルを形成することができる。完成
したインクジェットノズル列の４８コのノズルについて
穴径寸法を測定したところ、４８．３から５１．５ミク
ロンに分布しており、その平均値は５０．１ミクロンで
あった。即ち、本実施例において、ノズルピッチが３０
０ｄｐｉであるノズル径５０ミクロンのインクジェット
ノズル列を得ることができた。このインクジェットノズ
ル列をインクジェットヘッドに組み込み印字試験を行っ
たところ、良好な印字が得られた。
【００１０】実施例２；以下に本発明の第２の実施例に
基づき詳細に説明する。図３は本発明におけるインクジ
ェットノズル列の製造工程図である。まず（１００）面
方位のシリコンウェハの両面を鏡面研磨し、厚み２８０
ミクロンのシリコン基板３１を形成（図３（ａ））した
後に、該基板３１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１
００度、４時間の熱処理を施し、シリコン基板３１の両
面に１ミクロンのＳｉＯ2 膜３４及び３５を形成した
（図３（ｂ））。実施例１と同様にシリコン基板３１の
一方の面３２上に形成されたＳｉＯ2 膜３４上に図２に
示すようなフォトマスクパターン２６を転写したフォト
レジストパターン３６を形成した。パターン寸法は、実
施例１の場合と同一である。次いで、シリコン基板３１
の他方の面３３上のＳｉＯ2 膜３５に、シリコン基板３
１の面３２及び３３に対し垂直方向から見てＳｉＯ2 膜
３４に形成されたフォトレジストパターン３６全体を包
含する部分が抜けているようなフォトレジストパターン
３７を、図２のフォトマスクパターン２７の転写により
形成し（図３（ｃ））、次いでシリコン基板３１全体を
フッ酸系エッチング液に浸漬、インクジェットノズル列
に相当する部分のＳｉＯ2 膜を除去した（図３
（ｄ））。
基づき詳細に説明する。図３は本発明におけるインクジ
ェットノズル列の製造工程図である。まず（１００）面
方位のシリコンウェハの両面を鏡面研磨し、厚み２８０
ミクロンのシリコン基板３１を形成（図３（ａ））した
後に、該基板３１にＯ2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏１１
００度、４時間の熱処理を施し、シリコン基板３１の両
面に１ミクロンのＳｉＯ2 膜３４及び３５を形成した
（図３（ｂ））。実施例１と同様にシリコン基板３１の
一方の面３２上に形成されたＳｉＯ2 膜３４上に図２に
示すようなフォトマスクパターン２６を転写したフォト
レジストパターン３６を形成した。パターン寸法は、実
施例１の場合と同一である。次いで、シリコン基板３１
の他方の面３３上のＳｉＯ2 膜３５に、シリコン基板３
１の面３２及び３３に対し垂直方向から見てＳｉＯ2 膜
３４に形成されたフォトレジストパターン３６全体を包
含する部分が抜けているようなフォトレジストパターン
３７を、図２のフォトマスクパターン２７の転写により
形成し（図３（ｃ））、次いでシリコン基板３１全体を
フッ酸系エッチング液に浸漬、インクジェットノズル列
に相当する部分のＳｉＯ2 膜を除去した（図３
（ｄ））。
【００１１】次に、アルカリ液によるシリコンの異方性
エッチングを行った。実施例１と同様にアルカリ液とし
て、摂氏７０度の２０重量％ＫＯＨ水溶液を用いた。シ
リコン基板３１を前記アルカリ液に浸漬すると、両面共
にエッチングが進行する。
エッチングを行った。実施例１と同様にアルカリ液とし
て、摂氏７０度の２０重量％ＫＯＨ水溶液を用いた。シ
リコン基板３１を前記アルカリ液に浸漬すると、両面共
にエッチングが進行する。
【００１２】図４はシリコン基板３１の一方の面３２の
エッチング３０分経過後の様子を示す図であり、図４
（ａ）は断面図、図４（ｂ）は上面図である。一方の面
３２のエッチングが途中の段階では、図４（ａ）に示す
ようにエッチングレートの極端に遅い（１１１）面４９
が出現しながら（１００）面４８の面積が次第に小さく
なってくるが、本実施例においては（１００）面４８が
消失するのはエッチング深さが５７ミクロンとなったと
きである。図４の段階では、エッチング深さｄ2はｄ2
＝３０×０．８＝２４（ミクロン）であり、（１００）
面４８は一辺
エッチング３０分経過後の様子を示す図であり、図４
（ａ）は断面図、図４（ｂ）は上面図である。一方の面
３２のエッチングが途中の段階では、図４（ａ）に示す
ようにエッチングレートの極端に遅い（１１１）面４９
が出現しながら（１００）面４８の面積が次第に小さく
なってくるが、本実施例においては（１００）面４８が
消失するのはエッチング深さが５７ミクロンとなったと
きである。図４の段階では、エッチング深さｄ2はｄ2
＝３０×０．８＝２４（ミクロン）であり、（１００）
面４８は一辺
【００１３】
【数３】８０−２４√2＝４６．２（μｍ） の正方形である。又、図３（ｅ）もシリコンエッチング
の３０分経過後を示している。このとき、シリコン基板
３１の他方の面３３も同様に２４ミクロン深さにエッチ
ングされている。さらに連続してエッチングを行い、総
エッチング時間５時間２４分にてシリコンのエッチング
を終了し、最後にフッ酸系エッチング液によりエッチン
グマスクであるＳｉＯ2 膜３４および３５を除去した
（図３（ｆ））。５時間２４分のエッチングでシリコン
は２５９ミクロンエッチングされ、シリコン基板３１の
インクジェットノズル列部分の厚みは２１ミクロンとな
っているが、シリコン基板３１の他の部分は２８０ミク
ロンの厚みを残しており、インクジェットノズル列はこ
の部分により支えられている。シリコン基板３１の一方
の面３２のエッチングは、エッチング深さ５７ミクロン
となったところで停止するが、他方の面３３では、さら
にエッチングが進行して一方の面３２に形成されたイン
クジェットノズル列となるエッチング凹部３１０に到達
し、さらにエッチングが進行するとエッチング凹部３１
０の底に貫通穴３１１が生じ、貫通穴３１１の大きさは
他方の面３３のエッチングの進行と共に大きくなる。本
実施例では、ノズル孔の大きさとして５０ミクロン角を
設計値としており、実施例１と同一の前述した時間のエ
ッチングを行ったが、完成したインクジェット列のノズ
ル吐出口の寸法は、４８コのノズルを測定して５１．３
から５３．８ミクロンの間に分布し、その平均値は５
２．５ミクロンであった。即ち、本実施例において、ノ
ズルピッチが３００ｄｐｉであるノズル径５２．５ミク
ロンのインクジェットノズル列を得ることができた。設
計値が５０ミクロンであるのに対し穴径寸法が２．５ミ
クロン大きくなっているが、これは貫通穴３１１の端部
３１３がエッチングの進行と共に徐々にエッチングさ
れ、穴径が拡大されたからである。即ち、本実施例によ
れば、
の３０分経過後を示している。このとき、シリコン基板
３１の他方の面３３も同様に２４ミクロン深さにエッチ
ングされている。さらに連続してエッチングを行い、総
エッチング時間５時間２４分にてシリコンのエッチング
を終了し、最後にフッ酸系エッチング液によりエッチン
グマスクであるＳｉＯ2 膜３４および３５を除去した
（図３（ｆ））。５時間２４分のエッチングでシリコン
は２５９ミクロンエッチングされ、シリコン基板３１の
インクジェットノズル列部分の厚みは２１ミクロンとな
っているが、シリコン基板３１の他の部分は２８０ミク
ロンの厚みを残しており、インクジェットノズル列はこ
の部分により支えられている。シリコン基板３１の一方
の面３２のエッチングは、エッチング深さ５７ミクロン
となったところで停止するが、他方の面３３では、さら
にエッチングが進行して一方の面３２に形成されたイン
クジェットノズル列となるエッチング凹部３１０に到達
し、さらにエッチングが進行するとエッチング凹部３１
０の底に貫通穴３１１が生じ、貫通穴３１１の大きさは
他方の面３３のエッチングの進行と共に大きくなる。本
実施例では、ノズル孔の大きさとして５０ミクロン角を
設計値としており、実施例１と同一の前述した時間のエ
ッチングを行ったが、完成したインクジェット列のノズ
ル吐出口の寸法は、４８コのノズルを測定して５１．３
から５３．８ミクロンの間に分布し、その平均値は５
２．５ミクロンであった。即ち、本実施例において、ノ
ズルピッチが３００ｄｐｉであるノズル径５２．５ミク
ロンのインクジェットノズル列を得ることができた。設
計値が５０ミクロンであるのに対し穴径寸法が２．５ミ
クロン大きくなっているが、これは貫通穴３１１の端部
３１３がエッチングの進行と共に徐々にエッチングさ
れ、穴径が拡大されたからである。即ち、本実施例によ
れば、
【００１４】
【数４】 Ｗ1 ＝ Ｗ2−√2 ｔ ・・・・・（１） で規定されるより大きい穴径が得られる。もし、５０ミ
クロン角のノズルを所望する場合には、図２におけるイ
ンクジェットノズルに相当する正方形２６の寸法８０ミ
クロンを２．５ミクロン小さく補正し、７７．５ミクロ
ンとすることで５０ミクロン角の穴径のノズルを得るこ
とができる。前述したように、（１００）シリコン基板
を用いたインクジェットノズルでは、ノズル穴径を一定
とする場合には板厚を薄くできないという制限から、ノ
ズルの高密度化には限界があった。しかし、本実施例で
は、一定のノズル穴径を得るためにインクジェットノズ
ルに相当するパターンを小さくすることができるため、
その分だけ狭ピッチ化することが可能である。穴径につ
いては、エッチングの条件によりある程度任意に得るこ
とができる。又、このインクジェットノズル列をインク
ジェットヘッドに組み込んで印字試験を行ったところ、
良好な印字が得られた。
クロン角のノズルを所望する場合には、図２におけるイ
ンクジェットノズルに相当する正方形２６の寸法８０ミ
クロンを２．５ミクロン小さく補正し、７７．５ミクロ
ンとすることで５０ミクロン角の穴径のノズルを得るこ
とができる。前述したように、（１００）シリコン基板
を用いたインクジェットノズルでは、ノズル穴径を一定
とする場合には板厚を薄くできないという制限から、ノ
ズルの高密度化には限界があった。しかし、本実施例で
は、一定のノズル穴径を得るためにインクジェットノズ
ルに相当するパターンを小さくすることができるため、
その分だけ狭ピッチ化することが可能である。穴径につ
いては、エッチングの条件によりある程度任意に得るこ
とができる。又、このインクジェットノズル列をインク
ジェットヘッドに組み込んで印字試験を行ったところ、
良好な印字が得られた。
【００１５】実施例１及び２で述べたインクジェットノ
ズル列の製造工程には、プロセス技術上困難な点が皆無
で、極めて単純な工程であり、従って前述のような高精
度のインクジェットノズル列が高歩留りで得られる。
ズル列の製造工程には、プロセス技術上困難な点が皆無
で、極めて単純な工程であり、従って前述のような高精
度のインクジェットノズル列が高歩留りで得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、シ
リコン基板に高密度のノズル列を形成することができ、
このようなノズル列が形成されたインクジェットヘッド
を採用することにより高精細な印字が可能なインクジェ
ットプリンタを提供できるという効果を奏する。
リコン基板に高密度のノズル列を形成することができ、
このようなノズル列が形成されたインクジェットヘッド
を採用することにより高精細な印字が可能なインクジェ
ットプリンタを提供できるという効果を奏する。
【図１】本発明のインクジェットノズル列の製造工程
図。
図。
【図２】インクジェットノズル列をエッチングにより形
成するためのマスクパターン図。
成するためのマスクパターン図。
【図３】本発明のインクジェットノズル列の製造工程
図。
図。
【図４】本発明のインクジェットノズル列の製造工程に
おける、インクジェットノズル列の断面図及び上面図。
おける、インクジェットノズル列の断面図及び上面図。
【図５】従来のインクジェットノズル列の製造工程図。
【図６】（１００）シリコン基板におけるインクジェッ
トノズル列の寸法関係を示す図。
トノズル列の寸法関係を示す図。
１１，３１，５１ シリコン基板 １２，３２，５２ シリコン基板の一方の面 １３，３３，５３，６３ シリコン基板の他方の面 １４，１５，３４ ＳｉＯ2 膜 ３５，５４，５５ ＳｉＯ2 膜 ２６，２７ フォトマスクパターン ３６，３７ フォトレジストパターン ４８ （１００）面 ４９，６９ （１１１）面 １１０，３１０ エッチング凹部 １１１，３１１ 貫通穴 １１２ エッチング凹部の底面 ３１３ 貫通穴の端部 ６１１ インク吐出口 ６１４ インク供給口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−126460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−49275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−182449（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−151248（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/135
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン基板にインクジェットプリンタ
のノズル列を形成する方法において、 前記シリコン基板に耐エッチング膜を形成し、 前記シリコン基板の一方の面側に形成された耐エッチン
グ膜のうち、当該耐エッチング膜の各ノズルが形成され
る部分を取り除くことにより、前記シリコン基板の一方
の面側に第１のマスクパターンを形成し、 前記シリコン基板の他方の面側に形成された耐エッチン
グ膜のうち、一方の面側に形成されるノズルの全てを含
む部分以上の箇所の耐エッチング膜を取り除くことによ
り、前記シリコン基板の他方の面側に第２のマスクパタ
ーンを形成し、 前記シリコン基板にエッチングを施し、前記第１のマス
クパターンによりシリコン基板の一方の面に、深さ方向
に沿って断面積が小さくなる複数の凹部を形成し、前記
第２のマスクパターンにより他方の面側に形成される凹
部を、前記第１のマスクパターンにより形成された各凹
部に貫通させて、他方の面側に形成された凹部によって貫通された側の開
口の大きさが、一方の面側に形成された開口よりも小さ
いノズルを複数備えた ノズル列を形成することを特徴と
するインクジェットプリンタのノズル列の形成方法。 - 【請求項２】 シリコン基板にインクジェットプリンタ
のノズル列を形成する方法において、 前記シリコン基板に耐エッチング膜を形成し、 当該耐エッチング膜の各ノズルが形成される部分を取り
除くことにより前記シリコン基板の一方の面側に第１の
マスクパターンを形成し、 当該第１のマスクパターンを用いて、前記シリコン基板
にエッチングを施し、シリコン基板の一方の面に前記各
ノズルの一部をとなる深さ方向に沿って断面積が小さく
なる複数の凹部を形成し、 再び、前記シリコン基板に耐エッチング膜を形成し、 前記シリコン基板の他方の面側に形成された耐エッチン
グ膜のうち、前記シリコン基板の一方の面側に形成され
た複数の凹部の全てを含む部分以上の箇所の耐エッチン
グ膜を取り除くことにより、前記シリコン基板の他方の
面側に第２のマスクパターンを形成し、 当該第２のマスクパターンを用いて前記シリコン基板に
エッチングを施すことにより、前記シリコン基板の他方
の面側に形成される凹部を、前記第１のマスクパターン
を用いて形成された各凹部に貫通させて、他方の面側に形成された凹部によって貫通された側の開
口の大きさが、一方の面側に形成された開口よりも小さ
いノズルを複数備えた ノズル列を形成することを特徴と
するインクジェットプリンタのノズル列の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２記載のインク
ジェットプリンタのノズル列の形成方法において、前記
シリコン基板の一方の面の結晶方位が（１００）面であ
ることを特徴とするインクジェットプリンタのノズル列
の形成方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のインクジェットプリンタのノズル列の形成方法におい
て、前記エッチングが異方性エッチングであることを特
徴とするインクジェットプリンタのノズル列の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7922491A JP3120463B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | インクジェットプリンタのノズル列の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7922491A JP3120463B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | インクジェットプリンタのノズル列の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312853A JPH04312853A (ja) | 1992-11-04 |
| JP3120463B2 true JP3120463B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=13683946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7922491A Expired - Fee Related JP3120463B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | インクジェットプリンタのノズル列の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3120463B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1314246A (zh) | 2000-03-21 | 2001-09-26 | 日本电气株式会社 | 喷墨头及其制造方法 |
| US7105097B2 (en) * | 2002-01-31 | 2006-09-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Substrate and method of forming substrate for fluid ejection device |
| JP5900742B2 (ja) * | 2012-04-02 | 2016-04-06 | 三菱電機株式会社 | 液体噴出装置とその製造方法およびノズルプレートの製造方法 |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP7922491A patent/JP3120463B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04312853A (ja) | 1992-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100397604B1 (ko) | 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조방법 | |
| US5385635A (en) | Process for fabricating silicon channel structures with variable cross-sectional areas | |
| US4875968A (en) | Method of fabricating ink jet printheads | |
| US5160577A (en) | Method of fabricating an aperture plate for a roof-shooter type printhead | |
| US7380915B2 (en) | Ink jet recording head and producing method therefor | |
| US5277755A (en) | Fabrication of three dimensional silicon devices by single side, two-step etching process | |
| JP3962713B2 (ja) | アライメントマークの形成方法、およびデバイスが構成される基板 | |
| US8287747B2 (en) | Method of processing silicon substrate and method of manufacturing substrate for liquid discharge head | |
| JPH0529638B2 (ja) | ||
| KR100374788B1 (ko) | 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드, 그 제조방법 및잉크 토출방법 | |
| JPH0655733A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JP3120463B2 (ja) | インクジェットプリンタのノズル列の形成方法 | |
| JPH09216368A (ja) | インクジェットノズルプレートおよびその製造方法 | |
| JPH0957981A (ja) | インクジェットヘッド用ノズルプレート及びその製造方法 | |
| US7008552B2 (en) | Method for making through-hole and ink-jet printer head fabricated using the method | |
| JPH09207341A (ja) | インクジェットヘッド用ノズルプレートおよびその製造方法 | |
| JP2003053700A (ja) | シリコン結晶異方性エッチング方法、インク流路板製造方法、インク流路板、インクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリンタ | |
| US7871531B2 (en) | Method of manufacturing liquid ejection head | |
| JP2002321356A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 | |
| US6958125B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet recording head | |
| US8070265B2 (en) | Heater stack in a micro-fluid ejection device and method for forming floating electrical heater element in the heater stack | |
| JP3185845B2 (ja) | インクジェット式印字ヘッド | |
| JP2607308B2 (ja) | インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 | |
| JP3219867B2 (ja) | ジェットノズル及びその製造方法 | |
| JPH0364310B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |