JP3168713B2 - Inkjet head and manufacturing method thereof - Google Patents

Inkjet head and manufacturing method thereof

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JP3168713B2
JP3168713B2 JP21042392A JP21042392A JP3168713B2 JP 3168713 B2 JP3168713 B2 JP 3168713B2 JP 21042392 A JP21042392 A JP 21042392A JP 21042392 A JP21042392 A JP 21042392A JP 3168713 B2 JP3168713 B2 JP 3168713B2
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真一 四谷
周史 小枝
真一 紙透
光朗 跡部
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セイコーエプソン株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンター用印字ヘッドの製造に関する。 The present invention relates to a production of the printing head for ink jet printers.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、インクジェットプリンター用印字ヘッドは高精細印字の要求により、精密微細加工と複雑な所望形状が要求されるようになり、様々な製造方法が開発されている。 In recent years, the printing head for inkjet printers by demand for higher resolution printing, become precision microfabrication and complex desired shape is required, and various manufacturing methods have been developed.

【0003】そこで、特開平2−297445号公報に記されるように(110)面方位のSiウェハーを用いたインクジェットヘッドの製造が提案されている。 [0003] Therefore, production of the inkjet head using a Si wafer (110) plane orientation as described in JP-A-2-297445 has been proposed. これは(110)面方位のSiウェハーは結晶軸が<211 This (110) plane orientation of the Si wafer is a crystal axis <211
>軸に沿って直線のパターンを形成し、湿式結晶異方性エッチングを行うとウェハー表面に対して直角に(11 > Along the axis to form a straight line pattern, at right angles to the wafer surface is performed wet crystal anisotropic etching (11
1)結晶面が出現するために、非常に高いアスペクト比のインクノズルおよびインク圧力室等の溝が形成できるため、ノズル間ピッチを容易に狭められ、高いインクドット密度のインクジェットヘッドの製造ができるという発想に基づいている。 For 1) crystal face appears, since it very ink nozzles and ink channels in the pressure chamber or the like of a high aspect ratio formed easily narrowed pitch between the nozzles can manufacture the ink jet head with high density of ink dots It is based on the idea.

【0004】ところが、(110)面方位のSiウェハーには、2つの<211>軸に沿った直線パターンの交点からウェハー表面に対して35度の角度で(111) [0004] However, (110) to the Si wafer surface orientation, two <211> at an angle of 35 degrees with respect to the wafer surface from the intersection of the straight line patterns along the axis (111)
面が出現し、その面が出現するとこれ以上エッチングが進まない。 Surface appeared, more etching does not proceed when the surface appears. そのために、貫通溝のインク加圧室下部に位置する振動板の面積が小さくなり、インクを吐出させる場合の駆動電圧が高くなったり、インク加圧室内に必要な液量を満たせない等の要因になっている。 Therefore, the area of ​​the vibration plate positioned in the ink pressure chamber the lower part of the through groove is reduced, or the driving voltage becomes high when ejecting ink, such as can not be met liquid volume required in the ink pressurizing chamber factor It has become.

【0005】そのため、インクジェットヘッドの設計上、大きな制約を受ける事になるために、実際に(11 [0005] Therefore, on the ink-jet head design, in order to be in it to receive a major constraint, actually (11
0)面方位のSiウェハーを用いたインクジェットヘッドは実用化されていない。 Inkjet head using a Si wafer of 0) surface orientation has not been put into practical use.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】(110)面方位のS THE INVENTION Problems to be Solved] (110) orientation of the S
iウェハーには、2つの<211>軸に沿った直線パターンの交点からウェハー表面に対して35度の角度で(111)面が出現し、その面が出現すると、これ以上エッチングが進まない。 The i wafer angle (111) plane of 35 degrees with respect to the two <211> wafer surface from the intersection of the straight line pattern along the axis appeared and the surface appears, more etching does not proceed. そのために、自由に形状をつくる事ができず、そのため、ウェハー表面に対して垂直な(111)結晶面のみで構成されたインク圧力室や流路等を製造する事ができないという課題を有していたために、実際に(110)面方位のSiウェハーを用いたインクジェットヘッドは実用化されていない。 Therefore, it is impossible to make free shape, therefore, a problem that can not be manufactured perpendicular (111) ink pressure chamber consisting only of the crystal surface and the flow channel or the like to the surface of the wafer to have inkjet head using actually the Si wafer (110) surface orientation has not been put into practical use.

【0007】さらに、フォトリソグラフィ工程において、両面のアライメント精度は露光機の機械誤差が少なくとも5ミクロン程度あり、この誤差が結晶異方性エッチングによりさらに大きくなり、大きな寸法ばらつきを引き起こす。 Furthermore, in the photolithography process, both sides of the alignment accuracy is at least about 5 microns mechanical error of the exposure machine, the error is further increased by crystal anisotropic etching, causing significant dimensional variations. その寸法ばらつきにより、多数のノズルを持つインクジェットヘッドの各ノズルごとに吐出特性にばらつきを生じ、近年の高密度高精細インクジェットヘッドの作製には課題となっている。 By its dimensional variations, rise to variations in ejection characteristics for each nozzle of the inkjet head with multiple nozzles, it has become a problem for the production of recent high-density high definition inkjet head.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットヘッドは、Si基板からなり、インクだめと、オリフィスを介して前記インクだめに連通してなる複数のインク加圧室とが形成されてなる第1基板と、前記第1基板の一方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数の圧電素子が形成されてなる第2基板と、前記第1基板の他方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数のインク吐出口が形成されてなる第3基板と、を有するインクジェットヘッドであって、前記複数のインク加圧室の側面が(111)結晶面であることを特徴とする。 Means for Solving the Problems] The ink jet head of the present invention consists of Si substrate, an ink reservoir, a plurality of ink pressurizing chambers made through the ink sump communicates through an orifice is formed and first substrate, the first is arranged on one side of the substrate, a second substrate having a plurality of piezoelectric elements, which are formed corresponding to the plurality of ink pressurizing chambers, the other surface of said first substrate arranged on the side, a jet head having a third substrate having a plurality of ink discharge ports, which are formed corresponding to said plurality of ink pressurizing chambers, the side of said plurality of ink pressurizing chambers ( 111) characterized in that it is a crystal plane. また、(110)面方位を有するS Further, S having a (110) orientation
i基板に、インクだめと、オリフィスを介して前記インクだめに連通してなる複数のインク加圧室とが形成されてなる第1基板と、前記第1基板の一方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数の圧電素子が形成されてなる第2基板と、前記第1基板の他方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数のインク吐出口が形成されてなる第3基板と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記第1基板の表裏面に前記インク加圧室を形成するためのマスクパターンを形成した後、エッチングを行い前記インク加圧室を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 The i substrate, an ink reservoir, a first substrate and a plurality of ink pressurizing chambers is formed comprising communicating the ink sump through an orifice, disposed on one surface side of the first substrate, a second substrate having a plurality of piezoelectric elements, which are formed corresponding to the plurality of ink pressurizing chambers, disposed on the other surface side of the first substrate, a plurality corresponding to the plurality of ink pressurizing chambers a third method of manufacturing an ink jet head having a substrate, a ink discharge port of is formed, after forming a mask pattern for forming the ink pressure chamber on the front and back surfaces of the first substrate, a method of manufacturing an ink jet head, characterized by forming the ink pressure chamber by etching. また、好ましくは前記第1基板の表裏面のうち一方の表面に形成するマスクパターンの開口部を、 Further, preferably the opening of the mask pattern formed on one surface of the front and back surfaces of the first substrate,
他方の表面に形成するマスクパターンの開口部より小さくしたことを特徴とする。 Characterized by being smaller than the opening of the mask pattern formed on the other surface.

【0009】ウェハー表面に施した貫通溝のインク加圧室の開口部マスクパターンにおいてウェハーの一方の面の開口部寸法がもう一方の面の開口部寸法に比べて、ある特定の値だけ小さい寸法のマスクパターンを形成する事により、形成される貫通溝のインク加圧室の寸法ばらつきを非常に小さくできる。 [0009] opening size of one surface of the wafer in the opening mask pattern of the ink pressure chamber of the through groove which has been subjected to the wafer surface than the opening size of the other side, smaller by a certain value dimensions by forming the mask pattern, the dimensional variation of the ink pressure chamber of the through groove formed it can be made very small.

【0010】 [0010]

【作用】本発明の作用について説明する。 [Action] for the operation of the present invention will be described. 図2は本発明の1実施例によるウェハー表面に対して垂直の(11 Figure 2 is perpendicular to the wafer surface according to one embodiment of the present invention (11
1)結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室14を形成する原理を模式的に示した図である。 1) it is a diagram schematically showing the principle of forming the ink pressurizing chamber 14 through grooves surrounded by crystal faces.

【0011】(110)面方位のウェハーの両面に、フォトリソグラフィにより<211>方向に沿って図2 [0011] (110) on both sides of a plane orientation of the wafer, along the <211> direction by photolithography 2
(a)に示すような貫通溝のインク加圧室のマスクパターンを形成し、湿式結晶異方性エッチングによりSiウェハーを貫通するまでエッチングする。 Forming a mask pattern of the ink pressure chamber of the through grooves (a), the etching until through the Si wafer by a wet crystal anisotropic etching. 図2(b)は湿式結晶異方性エッチングによる貫通直後のSiウェハーの断面図で、(a)においてA−A線において切断した切断面で表示している。 2 (b) is a sectional view of a Si wafer immediately after penetration by wet crystal anisotropic etching, it is displayed in the cut surface taken along a line A-A in (a). 貫通直後では、ウェハー表面に対して35度の傾きで現れる(111)結晶面60が張り出しているために貫通部は狭くなっている。 Immediately after penetration appears at 35 ° inclination with respect to the wafer surface (111) penetrating portion to the crystal face 60 overhangs is narrower.

【0012】そこで、さらにエッチングを継続するとその張り出し部は図2(c)のようにアンダーカット61 [0012] Therefore, further continuing the etching thereof overhang undercut as shown in FIG. 2 (c) 61
されどんどん消滅して行く。 It is going to rapidly disappear. そして、図2(d)のように垂直の(111)結晶面62に突き当たったところでアンダーカットは停止する。 The undercut at that hits the vertical (111) crystal face 62 as shown in FIG. 2 (d) it stops. 以上のように、アンダーカット現象をうまく利用する事によって垂直の(111) As described above, the vertical by to take advantage of the undercut phenomenon (111)
結晶面で囲まれた貫通溝のインク圧力室14を容易に形成できるのである。 The ink pressure chamber 14 surrounded by the through grooves in the crystal surface is able easily formed. 1インチ当たり360ドットの印字密度を有するインクジェットヘッドを製造するためには、幅50ミクロン、長さ3.5ミリ、深さ500ミクロンのインク加圧室が必要となり、本発明によると、従来技術により35度の傾斜した(111)結晶面を持ったインク加圧室を形成した場合と比べてインク液量では1.3倍、振動板面積においては1.7倍も大きい事を見いだした。 To produce an inkjet head having a printing density of 360 dots per inch, a width 50 microns and a length of 3.5 millimeters, the ink pressure chamber depth 500 microns is required, according to the present invention, the prior art 1.3 times in a tilted (111) ink liquid amount in comparison with the case of forming the ink pressure chambers having a crystal plane of 35 degrees by, in the diaphragm area found that greater 1.7 times.

【0013】本発明により、従来よりさらにインク吐出特性が良好で、かつ駆動電圧の低いインクジェットヘッドがいっそう製造しやすくなり、また高精細で印字密度の高いインクジェットヘッドの製造も容易になったのである。 [0013] The present invention further ink discharge characteristics conventionally good, and low driving voltage inkjet head is more easy to manufacture, also than that becomes easy production of high printing density ink jet head at high definition .

【0014】また、貫通溝のインク加圧室14のマスクパターンの開口部寸法を両面同じ寸法にせず、どちらか一方のパターン寸法を他方のパターン寸法よりも特定の値だけ、小さくすることにより、結晶異方性エッチング後の所望寸法精度が飛躍的に向上する。 Further, an opening dimension of the mask pattern of the ink pressure chamber 14 of the through-grooves without duplex same size, only the specific value than the other pattern dimension either pattern size, by reducing, desired dimensional accuracy after crystal anisotropic etching is remarkably improved.

【0015】この原理について詳しく説明する。 [0015] describes this principle in more detail. 図3は本発明の1実施例により原理を説明した図である。 Figure 3 is a view for explaining a principle by an embodiment of the present invention.

【0016】Siウェハー両面にパターニングする時、 [0016] When patterning the Si wafer both sides,
ウェハーの裏と表のアライメントに必ず誤差が生じる。 Always an error occurs in the alignment of the front and back of the wafer.
そこで図3(a)のように、ウェハーの裏側の貫通溝のインク加圧室14の開口部のマスク寸法を表側の開口部マスク寸法より特定の値だけ小さくする。 Therefore as shown in FIG. 3 (a), to reduce the mask size of the opening of the ink pressurizing chamber 14 of the rear side of the through groove of the wafer by a certain value than the opening mask dimension of the front. 図3(a)ではインク加圧室の表側のマスクパターン17を実線で、 The front side of the mask pattern 17 shown in FIG. 3 (a) In the ink pressure chamber by a solid line,
インク加圧室の裏側のマスクパターン13を破線で表示している。 The mask pattern 13 on the back of the ink pressurizing chamber is displayed by a broken line. 図3(b)は図3(a)においてB−B線で切断した時の断面図を示している。 Figure 3 (b) shows a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a).

【0017】次に、そのSiウェハーを湿式結晶異方性エッチングすると、図3(c)のように表裏それぞれのパターンに沿って垂直の(111)結晶面62が現れる。 Next, the wet crystal anisotropic etching the Si wafer, vertical (111) along the front and back each pattern as shown in FIG. 3 (c) crystal plane 62 appears. ここで表裏のパターンに沿って形成された(11 Formed here along the sides of the pattern (11
1)結晶面62の位置がずれているために段差63になっている。 1) it has a stepped 63 to the position of the crystal planes 62 are shifted.

【0018】さらにエッチングを継続するとアンダーカット現象によって、図3(d)のように段差部がならされ、開口部寸法の大きい表側マスク寸法に合わせた貫通溝のインク加圧室14を形成する事が出来る。 Furthermore the undercut when continuing the etching, is not a step portion as shown in FIG. 3 (d), the fact of forming the ink pressurizing chamber 14 through grooves that accommodate the larger front mask dimension of the opening size It can be.

【0019】 [0019]

【実施例】以下、本発明について、実施例に基づき詳細を説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.

【0020】(実施例1)図1は本発明における第1の実施例を示すインクジェットヘッドの斜視図である。 [0020] (Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view of an ink jet head of a first embodiment of the present invention. この図に従って、このインクジェットヘッドの構造を説明する。 According to this Figure, the structure of the ink jet head.

【0021】(110)面方位のSiウェハー10にはウェハー表面に対して垂直な(111)結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室14があり、オリフィス16と呼ばれる浅い溝によってインクだめに連通している。 [0021] (110) plane in the Si wafer 10 in the orientation has the ink pressurizing chamber 14 through grooves surrounded by vertical (111) crystal plane with respect to the wafer surface, the ink reservoir by a shallow groove called orifice 16 and it communicates with. インクだめ15はウェハー表面に対して35の傾きを持った(111)結晶面によって構成されている。 The ink reservoir 15 is constituted by having a 35 inclination with respect to the wafer surface (111) crystal face.

【0022】また、貫通溝のインク加圧室14の開口部の片側にノズルプレート20を接合してインク吐出口2 Further, by joining the nozzle plate 20 on one side of the opening of the ink pressurizing chamber 14 through grooves in the ink discharge port 2
1と貫通溝のインク加圧室14とを連通させている。 1 that communicates with the ink pressure chamber 14 of the through groove. さらに、貫通溝のインク加圧室14のもう一方の開口部には、薄い振動板300が接合され、その振動板300には圧電素子100が接着されている。 Furthermore, the other opening of the ink pressurizing chamber 14 of the through groove, a thin diaphragm 300 is bonded, the piezoelectric element 100 is bonded to the vibration plate 300. この圧電素子10 The piezoelectric element 10
0に信号電流を与えて、印字を行う。 0 to give a signal current, to print.

【0023】図4は、図1で示されたインクジェットヘッドの製造工程を示したものである。 [0023] Figure 4 illustrates a manufacturing process of the ink jet head shown in FIG. この図に従ってインクジェットヘッドの製造方法を説明する。 Illustrating a method of producing an ink jet head in accordance with FIG.

【0024】まず、(110)面方位のSiウェハー1 [0024] First, Si wafer 1 (110) orientation
0を熱酸化し、図4(a)のごとくウェハー表面に耐エッチングマスク材とする酸化シリコン膜11を形成する。 0 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 11, etching resistant mask material wafer surface as in FIG. 4 (a). 本実施例では耐エッチングマスク材には酸化シリコン膜を使用するが、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、 Although the anti-etching mask material using a silicon oxide film in this embodiment, a silicon nitride film, silicon carbide film,
金属膜等、Siアルカリエッチング液等に耐えられる膜なら何でも良く、酸化シリコン膜に限定されるものではない。 Metal film or the like, whatever film withstand Si alkali etching solution or the like may, but is not limited to a silicon oxide film.

【0025】次に、このSiウェハー10にレジストをスピンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場所にオリフィス16になるべきレジストマスクパターンをフォトリソグラフィ技術を用いて形成した後、緩衝フッ酸溶液により、酸化シリコン膜をエッチングし、図4 Next, after the resist to Si wafer 10 by spin coating, the resist mask pattern to become the orifice 16 in place of the wafer surface is formed by a photolithography technique, a buffered hydrofluoric acid solution Accordingly, a silicon oxide film is etched, FIG. 4
(b)のようにオリフィスマスクパターン12を形成する。 To form the orifice mask pattern 12 as (b). そして、不要になったレジストは、レジスト剥離液により除去される。 Then, the resist which has become unnecessary is removed by the resist stripper.

【0026】それから、フッ酸と硝酸を主成分とするS [0026] Then, S composed mainly of hydrofluoric acid and nitric acid
i等方性エッチング液に所定時間浸漬し、オリフィス1 Immersed predetermined time i isotropic etchant, the orifice 1
6を図4(c)のように形成する。 6 is formed as shown in FIG. 4 (c).

【0027】オリフィスが形成されたSiウェハーは1 [0027] Si wafer orifice is formed in 1
度フッ酸に浸漬することにより、表面の酸化シリコン膜を除去し、再び熱酸化により図4(d)のようにSiウェハー全面に厚さ1ミクロンの酸化シリコン膜を付与する。 By immersion in hydrofluoric acid to remove the silicon oxide film on the surface, to impart thickness of 1 micron of the silicon oxide film on the Si wafer the entire surface as shown in FIG. 4 (d) again by thermal oxidation.

【0028】続いて、再びこのSiウェハー10にレジストをスピンコート法により塗布し、オリフィスを形成されたウェハー表面に貫通溝のインク加圧室14及びインクだめ15になるべきレジストマスクパターンを、ウェハー裏面に貫通溝のインク加圧室14になるべきレジストマスクパターンをフォトリソグラフィ技術を用いて形成した後、緩衝フッ酸溶液により、酸化シリコン膜をエッチングし、図4(e)のように表面のインク加圧室マスクパターン17、インクだめマスクパターン18及び裏面のインク加圧室マスクパターン13を形成する。 [0028] Subsequently, a resist mask pattern to this Si wafer 10 resist by spin coating, the ink pressure chambers 14 and the ink reservoir 15 of the through grooves in the wafer surface which is formed an orifice again wafer after the resist mask pattern to become the ink pressurizing chamber 14 through grooves in the back surface is formed by a photolithography technique, the buffered hydrofluoric acid solution, the silicon oxide film is etched, FIG. 4 of the surface as in (e) ink pressure chamber mask pattern 17 to form an ink reservoir mask pattern 18 and the back surface of the ink pressure chamber mask pattern 13.
そして、不要になったレジストは、レジスト剥離液により除去される。 Then, the resist which has become unnecessary is removed by the resist stripper.

【0029】この後、20重量%のKOH水溶液を摂氏80度に加熱し、前記Siウェハー10を浸漬し、インク加圧室を貫通させ、なおかつインク加圧室内部に35 [0029] 35 Then, the 20 weight percent KOH solution was heated to 80 degrees Celsius, and immersing the Si wafer 10, is passed through the ink pressurizing chamber, yet within the ink pressure chamber
度の傾きを持った(111)結晶面が消滅するまでエッチングを行い、貫通溝のインク加圧室14及びインクだめ15を図4(f)のように形成する。 Etched until having a slope of degree (111) crystal plane to disappear, ink pressurizing chamber 14 and the ink reservoir 15 of the through groove formed as in FIG. 4 (f).

【0030】貫通溝のインク加圧室14、オリフィス1 The through groove of the ink pressurizing chamber 14, the orifice 1
6、そしてインクだめ15が形成されたSiウェハーは1度フッ酸に浸漬することにより、表面の酸化シリコン膜を除去し、インクの濡れ性を向上させるために再び熱酸化によりSiウェハー全面に0.1ミクロンの薄い酸化シリコン膜を付与する。 6 and by immersing the Si wafer once hydrofluoric acid ink reservoir 15 is formed, and removing the silicon oxide film on the surface, 0 to Si wafer the entire surface again by thermal oxidation in order to improve the wettability of the ink, imparting thin silicon oxide film of .1 microns.

【0031】この後、ノズルプレート20とこのSiウェハー10を貼り合わせた。 [0031] After this, bonding the Si wafer 10 of the nozzle plate 20 Toko.

【0032】ここで、ノズルプレート20は総合電子出版社の”エレクトロニクスの精密微細加工”(樽岡 清威著)の86ページに記されているように、(100) [0032] Here, as the nozzle plate 20 are described in page 86 of "precision microfabrication of electronics" comprehensive electronic publisher of (Taruoka SeiTakeshi Author), (100)
面方位Siウェハーにフォトリソグラフィ及び湿式結晶異方性エッチングを行うことにより作製した。 It was prepared by performing the photolithography and wet crystal anisotropic etching on the surface orientation Si wafers.

【0033】しかし、このノズルプレート20はステンレス薄板にYAGレーザー等で穴明け加工を行なったものを用いても良いし、特開平3−146652号公報に記されているような電鋳加工法で作製しても良く、本実施例に限定されるものではない。 [0033] However, the nozzle plate 20 may be used after subjected to drilling by a YAG laser or the like to a stainless thin plate, in electroforming methods, such as those described in JP-A-3-146652 It may be prepared, but is not limited to this embodiment.

【0034】次に、振動板300となるべきホウケイ酸ガラスをSiウェハー10に静電接合し、その振動板3 Next, borosilicate glass to the vibrating plate 300 is bonded electrostatically to the Si wafer 10, the vibration plate 3
00の貫通溝のインク加圧室14上に圧電素子100を図4(g)のように接着する。 00 piezoelectric elements 100 on the ink pressure chamber 14 through grooves in the bonding as shown in FIG. 4 (g). 最後にそれぞれの圧電素子に配線を施し、インクチューブ200を所定の位置に接続してインクジェットヘッドが完成する。 Finally the wire subjected to each of the piezoelectric elements, ink jet head is completed by connecting the ink tube 200 in place.

【0035】さて、完成したインクジェットヘッドの圧電素子100に実際に7キロヘルツの駆動周波数の印字信号を与えて、印字してみると、非常に精細な印字を行うことができた。 [0035] Now, given a print signal of the drive frequency of the actually 7 kHz in the piezoelectric element 100 of the finished ink jet head, and try to print, it was possible to perform very fine printing. なお、本実施例で製造したインクジェットヘッドのインクノズル間ピッチは70ミクロンであり、これは、1インチ当たり360ドットの印字密度で印字することができる。 The ink nozzle pitch of the ink jet head manufactured in this embodiment is 70 microns, which can be printed by the print resolution is 360 dots per inch.

【0036】(実施例2)10枚の(110)面方位のSiウェハーを熱酸化して、Siウェハー表面に酸化シリコン膜を形成する。 [0036] (Example 2) ten (110) the Si wafer surface orientation is thermally oxidized to form a silicon oxide film on the Si wafer surface. 本実施例では耐エッチングマスク材には酸化シリコン膜を使用するが、窒化シリコン膜、 Although the anti-etching mask material using a silicon oxide film in this embodiment, a silicon nitride film,
炭化シリコン膜、金属膜等、Siアルカリエッチング液等に耐えられる膜なら何でも良く、酸化シリコン膜に限定されるものではない。 Silicon carbide film, a metal film or the like, whatever may if film withstand Si alkali etching solution or the like, but is not limited to a silicon oxide film.

【0037】前記Siウェハーに1枚当たり20個の貫通溝のインク加圧室のインク加圧室14を形成するためにウェハー両面に貫通溝のインク加圧室マスクパターン13、17を形成する。 [0037] forming the ink pressurizing chamber mask pattern 13 and 17 of the through groove in the wafer both sides in order to form an ink pressurizing chamber 14 of the ink pressurizing chamber 20 through grooves per sheet to the Si wafer. 図5(a)はその貫通溝のインク加圧室マスクパターンの一部を示した図である。 5 (a) is a diagram showing a part of the ink pressurizing chamber mask pattern of the through groove. この図では表側のマスクパターン17を実線で裏側のマスクパターン13を破線で示している。 This figure shows the front side of the mask pattern 17 in solid lines the back of the mask pattern 13 with a broken line.

【0038】図5の(b)は(a)のC−C切断線において切断した断面図を示している。 [0038] (b) in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a C-C cutting line of (a). ここで、ウェハー表面のマスクパターンの開口部寸法をx1、ウェハー裏面の開口部寸法をx2とする。 Here, the opening dimension of the mask pattern of the wafer surface x1, the opening size of the wafer back surface and x2.

【0039】そして、湿式結晶異方性エッチングをおこない、図5(c)に示した貫通溝のインク加圧室14の幅x3を測定する。 [0039] Then, a wet crystal anisotropic etching to measure the width x3 of the ink pressurizing chamber 14 through grooves shown in FIG. 5 (c). x2の値を小さくした時のこのx3 This x3 when you reduce the value of x2
の寸法ばらつきへの影響を調べた結果を表1に示す。 Results of examining the influence of the dimensional variation is shown in Table 1.

【0040】 [0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】尚、フォトリソグラフィによる酸化シリコン膜のパターニングの寸法精度は、プラスマイナス0. [0041] Incidentally, the dimensional accuracy of patterning of the silicon oxide film by photolithography, ± 0.
2ミクロンであった。 It was 2 microns.

【0042】表1によると寸法x2が小さくなるほど、 [0042] According to Table 1 as the size x2 is small,
寸法ばらつきを示す標準偏差は小さくなり、x2が47 Standard deviation decreases indicating the dimensional variations, x2 47
ミクロン以下では一定の0.8の値を示している。 Microns The following shows the value of the constant 0.8.

【0043】x1−x2の値をどのくらいにするかは、 [0043] Whether to how much the value of x1-x2,
アライナーのアライメント精度によって異なることが考えられるが、実際にはそれよりも大きい方が良い。 It is conceivable to vary depending alignment accuracy of the aligner, actually better greater than that.

【0044】一般的なアライナーの場合、x1−x2の値は、2ミクロンから100ミクロンの範囲が望ましい。 [0044] For a typical aligner, the value of x1-x2 is in the range of 2 microns to 100 microns is desirable.

【0045】この範囲を越えた場合、例えば、x1−x [0045] If the value exceeds the range, for example, x1-x
2の値が2ミクロンより小さい場合、は本実施例で狙った効果が得られず、寸法ばらつきは改善されない。 If the second value is less than 2 microns, can not be obtained the effect aimed in the present embodiment, it does not improve the dimensional variations. また、x1−x2の値が100ミクロンより大きい場合は、そのマスク寸法が極端に異なるので湿式結晶異方性エッチングの際に生じる段差部が大きくなり、これが消滅するのに要する時間が長くなりすぎるので、製造上好ましくない。 Also, if the value is greater than 100 microns x1-x2, the so mask dimension is extremely different step portion increases occurring during the wet crystal anisotropic etching, which is too long time required for disappearance since, on the production it is not preferable.

【0046】本実施例で用いたアライナーのアライメント精度はプラスマイナス2ミクロンであり、この値以上に寸法x2を小さくしてやることにより、貫通溝のインク加圧室の幅のばらつきを飛躍的に小さくすることができた。 The aligner alignment accuracy used in this embodiment is a plus or minus 2 microns, by I'll make small dimensions x2 than this value, dramatically reduce the variation in the width of the ink pressurizing chamber of the through groove it could be.

【0047】そこで、x1=50ミクロン、x2=47 [0047] Therefore, x1 = 50 microns, x2 = 47
ミクロンのフォトマスク寸法で形成したインクジェットヘッドを実施例1に従って製造し、実際に印字してみると、非常にきれいな印字が得られた。 Micron inkjet head formed by the photomask dimensions produced according to example 1, when we actually printing, very clean printing was obtained.

【0048】また、複数のインクノズルの個々のインク吐出特性のばらつきが改善され、印字ムラのない高い印字品質を容易に得る事が出来るようになった。 [0048] In addition, variations in the individual ink ejection characteristics of the plurality of ink nozzles is improved, it is now possible to easily obtain a high printing quality without uneven printing. このことは、従来の技術では、複数のインクノズルの個々のインク吐出特性のばらつきを、個々のインクノズル毎に駆動電圧を調整する事により補正していたが、この極めて時間と手間のかかる調整作業が省け、さらにその調整用の電子回路も不要となるために、いっそうインクジェットプリンターの製造が容易になった。 This means that in the prior art, the variation in the individual ink ejection characteristics of the plurality of ink nozzles, had been corrected by adjusting the driving voltage for each individual ink nozzles, consuming this very time and labor adjustment work saves, in order to be more even electronic circuit for the adjustment unnecessary, it has facilitated the production of more ink jet printer.

【0049】一方、比較例で示しているx1=x2=5 [0049] On the other hand, it is shown in Comparative Example x1 = x2 = 5
0ミクロンの場合は、貫通溝のインク加圧室14の幅の平均x3もアンダーカット現象により大きくなるために60ミクロンとかなり大きく広がってしまい、その標準偏差も8.0と極めて大きい値となり、ばらつきが大きいことを示している。 If 0 microns, average width of the ink pressurizing chamber 14 through grooves x3 also will spread considerably large as 60 microns in order to increase the undercut phenomenon becomes a very large value as 8.0 also their standard deviation, It indicates that a large variation. 従って1インチ当たり360ドットのインクドット密度で、複数のノズルを有した高密度インクジェットヘッドは、貫通溝のインク加圧室14の幅のばらつきは公差でプラスマイナス2ミクロン以上の精度が必要であり、比較例の様に表裏同一寸法で貫通溝のインク加圧室を形成しても、精度が得られず、それぞれのノズルのインク吐出特性にばらつきが生じ、良好な印字品質が得られなかった。 Accordingly ink dot density of 360 dots per inch, high density ink jet head having a plurality of nozzles, variations in the width of the ink pressurizing chamber 14 through the grooves is required ± 2 microns or more precision tolerances , be formed ink pressure chamber of the through groove in the front and back the same size as in the comparative example, the accuracy can not be obtained, variations occur, good print quality can not be obtained in the ink discharge characteristics of each nozzle .

【0050】以上の実施例は、圧電素子を用いてインクを吐出させる方法を用いて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。 The above example has been described with reference to a method of ejecting ink using the piezoelectric element, the present invention is not limited thereto. 従って、特願平3−23 Therefore, Japanese Patent Application No. 3-23
4537号公報のように静電引力及び反発力で貫通溝のインク加圧室14を変形させてインクを吐出させても、 4537 No. deforming the ink pressurizing chamber 14 through grooves in the electrostatic attraction and repulsion as publication also by ejecting ink, the
貫通溝のインク加圧室14内部にヒーターを形成し、これでインクを直接加熱してインクを沸騰させてインクを吐出させても良い。 Forming a heater on the inside of the ink pressurizing chamber 14 through grooves, which ink may be directly heated to boiling ink eject ink with.

【0051】 [0051]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明は次のような効果を有する。 As described above, according to the present invention, the present invention has the following effects.

【0052】1)(110)面方位のSiウェハーの両面にインク加圧室となるべきマスクパターンを形成し、 [0052] 1) (110) plane on both sides of the Si wafer orientation to form a mask pattern to be the ink pressurizing chamber,
湿式結晶異方性エッチングを行う事によりにより、ウェハー表面に対して垂直に出現する(111)結晶面で囲まれた貫通溝のインク加圧室を非常に簡単に形成する事ができ、この貫通溝のインク加圧室を用いた高密度マルチノズルインクジェットヘッドを容易に製造する事が出来た。 The by performing wet crystal anisotropic etching, it emerges perpendicular to the wafer surface (111) can be very easily form an ink pressurizing chamber through grooves surrounded by the crystal faces, this through it could be easily produced a high-density multi-nozzle ink jet head using the ink pressure chamber of the groove.

【0053】2)貫通溝のインク加圧室の開口部マスクパターンにおいてウェハーの一方の面の開口部寸法がもう一方の面の開口部寸法に比べて、ある特定の値だけ小さい寸法のマスクパターンを形成する事によりインクジェットヘッドの貫通溝のインク加圧室の寸法精度が非常に向上し、複数のインクノズルの個々のインク吐出特性のばらつきが改善され、印字ムラのない高い印字品質を容易に得る事が出来るようになった。 [0053] 2) by opening the dimensions of one face of the wafer at the opening mask pattern of the ink pressure chamber of the through groove than the opening size of the other side, there mask pattern of a particular value by small dimensions dimensional accuracy of the ink pressure chamber of the through groove of the ink jet head is greatly enhanced by forming a dispersion of the individual ink discharge characteristics of a plurality of ink nozzles is improved, easily high print quality without uneven printing it was to be able to obtain.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施例1におけるインクジェットヘッドの構造を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing the structure of the ink-jet head according to the first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1におけるインクジェットヘッドの製造方法の原理を示す図である。 Is a diagram showing the principle of a method for producing an ink jet head according to the first embodiment of the present invention; FIG.

【図3】本発明の実施例1におけるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。 Is a diagram showing a manufacturing process of the ink jet head in Example 1 of the present invention; FIG.

【図4】本発明の実施例2におけるインクジェットヘッドの製造方法の原理を示す図である。 Is a diagram showing the principle of a method for producing an ink jet head in the second embodiment of the present invention; FIG.

【図5】本発明の実施例2の表1においてインクジェットヘッドの寸法位置を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a dimension position of the inkjet head in Figure 5 Table 1 of Example 2 of the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 (110)面方位シリコンウェハー 11 酸化シリコン膜 12 オリフィスマスクパターン 13 裏面インク加圧室マスクパターン 14 貫通溝のインク加圧室 15 インクだめ 16 オリフィス 17 表面インク加圧室マスクパターン 18 インクだめマスクパターン 20 ノズルプレート 21 インク吐出口 60 表面に対して35度の角度で出現する(1 10 (110) surface orientation silicon wafer 11 a silicon oxide film 12 orifice mask pattern 13 backside ink pressurizing chamber mask pattern 14 ink pressure chamber 15 ink reservoir 16 orifices 17 surface ink pressurizing chamber mask pattern 18 ink reservoir mask pattern through grooves appearing at an angle of 35 degrees with respect to 20 nozzle plate 21 ink discharge ports 60 surface (1
11)結晶面 61 アンダーカット面 62 表面に対して垂直に出現する(111)結晶面 63 段差部 100 圧電素子 200 インクチューブ 300 振動板 11) emerging perpendicularly to the crystal face 61 undercut surface 62 the surface (111) crystal face 63 stepped portion 100 piezoelectric element 200 ink tube 300 vibrating plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小枝 周史 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−253346(JP,A) 特開 昭54−150127(JP,A) 特開 平4−125159(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor twigs week history Suwa City, Nagano Prefecture Yamato 3-chome No. 3 No. 5 Seiko Epson Co., Ltd. in the (56) reference Patent flat 3-253346 (JP, a) JP Akira 54-150127 (JP, a) JP flat 4-125159 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 Si基板からなり、インクだめと、オリフィスを介して前記インクだめに連通してなる複数のインク加圧室とが形成されてなる第1基板と、前記第1基板の一方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数の圧電素子が形成されてなる第2基板と、 前記第1基板の他方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数のインク吐出口が形成されてなる第3基板と、を有するインクジェットヘッドであって、 前記複数のインク加圧室の側面が(111)結晶面であることを特徴とするインクジェットヘッド。 1. A made of Si substrate, an ink reservoir, a first substrate and a plurality of ink pressurizing chambers made through the ink sump communicates through an orifice is formed, one of the first substrate is arranged on the side, and a second substrate having a plurality of piezoelectric elements, which are formed corresponding to the plurality of ink pressurizing chambers, disposed on the other surface side of the first substrate, wherein the plurality of ink pressure a third substrate having a plurality of ink discharge ports, which are formed corresponding to the chamber, an ink jet head having a side surface of said plurality of ink pressurizing chamber, characterized in that (111) crystal plane the ink-jet head.
  2. 【請求項2】 (110)面方位を有するSi基板に、 To 2. A (110) plane Si substrate having orientation,
    インクだめと、オリフィスを介して前記インクだめに連通してなる複数のインク加圧室とが形成されてなる第1 An ink reservoir, a plurality of ink pressurizing chambers made through the ink sump communicates through an orifice is formed 1
    基板と、 前記第1基板の一方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数の圧電素子が形成されてなる第2基板と、 前記第1基板の他方の面側に配置され、前記複数のインク加圧室に対応して複数のインク吐出口が形成されてなる第3基板と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、 前記第1基板の表裏面に前記インク加圧室を形成するためのマスクパターンを形成した後、エッチングを行い前記インク加圧室を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 A substrate, disposed on one surface side of the first substrate, a second substrate having a plurality of piezoelectric elements, which are formed corresponding to the plurality of ink pressurizing chambers, the other surface side of the first substrate disposed, a method for producing an ink jet head having a third substrate having a plurality of ink discharge ports, which are formed corresponding to said plurality of ink pressurizing chambers, wherein the front and back surfaces of the first substrate after forming a mask pattern for forming the ink pressure chambers, ink jet head manufacturing method, which comprises forming the ink pressure chamber by etching.
  3. 【請求項3】 前記第1基板の表裏面のうち一方の表面に形成するマスクパターンの開口部を、他方の表面に形成するマスクパターンの開口部より小さくしたことを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The method according to claim 3, wherein the openings of the mask pattern formed on one surface of the front and back surfaces of the first substrate, to claim 2, characterized in that it has less than the opening of the mask pattern formed on the other surface process for manufacturing an ink jet head according.
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