JPH05309835A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッド及びその製造方法Info
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- JPH05309835A JPH05309835A JP11584192A JP11584192A JPH05309835A JP H05309835 A JPH05309835 A JP H05309835A JP 11584192 A JP11584192 A JP 11584192A JP 11584192 A JP11584192 A JP 11584192A JP H05309835 A JPH05309835 A JP H05309835A
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- wafer
- etching
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非常に高密度で高精度なインクジェットヘッ
ドをシリコン基板を用いて簡単に大量に製造する方法を
提供する。 【構成】 （１１０）面方位のシリコンウェハー上にパ
ターニングし、その特定の位置に孔明け加工を施して、
その後に湿式結晶異方性エッチングを行う事によりウェ
ハー表面に対して直角な（１１１）面で構成されたイン
クノズル孔とインク圧力室を一体成形で形成されたイン
クジェットヘッド。 【効果】 非常に高密度かつ高精度なインクジェットヘ
ッドが大量にかつ容易に製造できる。
ドをシリコン基板を用いて簡単に大量に製造する方法を
提供する。 【構成】 （１１０）面方位のシリコンウェハー上にパ
ターニングし、その特定の位置に孔明け加工を施して、
その後に湿式結晶異方性エッチングを行う事によりウェ
ハー表面に対して直角な（１１１）面で構成されたイン
クノズル孔とインク圧力室を一体成形で形成されたイン
クジェットヘッド。 【効果】 非常に高密度かつ高精度なインクジェットヘ
ッドが大量にかつ容易に製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
及びその微細加工に関する。
及びその微細加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、インクジェットプリンター用記録
印字ヘッド等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。
印字ヘッド等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。
【０００３】その中で、特公昭５８−４０５０９号公報
等、半導体製造技術を応用した（１００）面方位のシリ
コンウェハーの印字ヘッドの製造技術開発が急速に進め
られている。その理由としては、フォトリソグラフィ技
術及び湿式結晶異方性エッチングを応用して、高精度な
インクジェットヘッドを容易にかつ大量に製造できるか
らである。しかし、（１００）面方位のシリコンウェハ
ーは、湿式結晶異方性エッチングにより出現する極端に
エッチング速度が遅い（１１１）面がウェハー表面に対
し５５度の角度で出現するため、インクノズル間ピッチ
を狭める事が出来ず、高いインクドット密度のインクジ
ェットヘッドの製造はできないと言う欠点がある。
等、半導体製造技術を応用した（１００）面方位のシリ
コンウェハーの印字ヘッドの製造技術開発が急速に進め
られている。その理由としては、フォトリソグラフィ技
術及び湿式結晶異方性エッチングを応用して、高精度な
インクジェットヘッドを容易にかつ大量に製造できるか
らである。しかし、（１００）面方位のシリコンウェハ
ーは、湿式結晶異方性エッチングにより出現する極端に
エッチング速度が遅い（１１１）面がウェハー表面に対
し５５度の角度で出現するため、インクノズル間ピッチ
を狭める事が出来ず、高いインクドット密度のインクジ
ェットヘッドの製造はできないと言う欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記課題を解決するた
めに、（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いた加工を
考えた。これは（１１０）面方位のＳｉウェハーは結晶
軸が＜２１１＞軸に沿って直線のパターンを形成し、水
酸化カリウム等のアルカリ水溶液で湿式結晶異方性エッ
チングするとウェハー表面に対して直角に（１１１）結
晶面が出現するために、非常に高いアスペクト比の溝等
の構造物を形成することが容易であり、この溝をインク
ノズル等に利用するとインクノズル間ピッチが極めて容
易に狭める事が出来、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極めて容易に行う事が出来る等の
理由が挙げられる。
めに、（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いた加工を
考えた。これは（１１０）面方位のＳｉウェハーは結晶
軸が＜２１１＞軸に沿って直線のパターンを形成し、水
酸化カリウム等のアルカリ水溶液で湿式結晶異方性エッ
チングするとウェハー表面に対して直角に（１１１）結
晶面が出現するために、非常に高いアスペクト比の溝等
の構造物を形成することが容易であり、この溝をインク
ノズル等に利用するとインクノズル間ピッチが極めて容
易に狭める事が出来、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極めて容易に行う事が出来る等の
理由が挙げられる。
【０００５】しかし（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）面が
出現し、その面が出現するとこれ以上深い孔を湿式異方
性エッチングにより形成する事はできないため、ウェハ
ー表面に対して垂直なＳｉ（１１１）面で囲まれた深い
穴、貫通孔及びインク圧力室等の複雑な形状を要求され
る高密度のインクジェットヘッドの製造はできなかっ
た。
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深い孔を湿式異方
性エッチングにより形成する事はできないため、ウェハ
ー表面に対して垂直なＳｉ（１１１）面で囲まれた深い
穴、貫通孔及びインク圧力室等の複雑な形状を要求され
る高密度のインクジェットヘッドの製造はできなかっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いて
インクジェットプリンター用印字ヘッドを製造する方法
において、Ｓｉウェハー上に耐エッチングマスク膜を形
成し、一方のウェハー面にフォトリソグラフィ工程によ
りインク圧力室及びインクだまりとなるべき耐エッチン
グマスクパターンを形成し、もう一方のウェハー面にイ
ンクノズル孔となるべき前記耐エッチングマスクパター
ンを形成し、そのインクノズル孔マスクパターンの中に
穴明け加工を施して貫通穴を明けて、湿式結晶異方性エ
ッチングによりインク圧力室を所定深さだけエッチング
し、フォトリソグラフィ工程により前記Ｓｉウェハー表
面にインク流路の耐エッチングマスクパターンを形成し
て湿式エッチングにより所定深さだけエッチングする事
によりインク流路を形成して、インクノズル、インク圧
力室等を形成する結晶面の少なくとも３面以上のＳｉ
（１１１）面がウェハー表面に対して直角で構成されて
いることを特徴としたインクジェットプリンター用印字
ヘッド及びその製造方法を提供する事を目的とする。
に、本発明は（１１０）面方位のＳｉウェハーを用いて
インクジェットプリンター用印字ヘッドを製造する方法
において、Ｓｉウェハー上に耐エッチングマスク膜を形
成し、一方のウェハー面にフォトリソグラフィ工程によ
りインク圧力室及びインクだまりとなるべき耐エッチン
グマスクパターンを形成し、もう一方のウェハー面にイ
ンクノズル孔となるべき前記耐エッチングマスクパター
ンを形成し、そのインクノズル孔マスクパターンの中に
穴明け加工を施して貫通穴を明けて、湿式結晶異方性エ
ッチングによりインク圧力室を所定深さだけエッチング
し、フォトリソグラフィ工程により前記Ｓｉウェハー表
面にインク流路の耐エッチングマスクパターンを形成し
て湿式エッチングにより所定深さだけエッチングする事
によりインク流路を形成して、インクノズル、インク圧
力室等を形成する結晶面の少なくとも３面以上のＳｉ
（１１１）面がウェハー表面に対して直角で構成されて
いることを特徴としたインクジェットプリンター用印字
ヘッド及びその製造方法を提供する事を目的とする。
【０００７】
【作用】本発明の作用について以下に説明する。図３
（ｂ）は、本発明の構造によるインクジェットヘッドを
示す１例の斜視図である。この中でインクノズル孔を構
成するＳｉ結晶面は（１１１）面で、ウェハー表面に対
して直角であり、＜２１１＞軸の交点からウェハー表面
に対して３５度で形成される（１１１）面は存在してい
ないのが特徴であり、このために、インクノズル間ピッ
チを極端に詰める事が可能で、高密度なインクジェット
ヘッドの設計及び製造が非常に簡単に出来る。
（ｂ）は、本発明の構造によるインクジェットヘッドを
示す１例の斜視図である。この中でインクノズル孔を構
成するＳｉ結晶面は（１１１）面で、ウェハー表面に対
して直角であり、＜２１１＞軸の交点からウェハー表面
に対して３５度で形成される（１１１）面は存在してい
ないのが特徴であり、このために、インクノズル間ピッ
チを極端に詰める事が可能で、高密度なインクジェット
ヘッドの設計及び製造が非常に簡単に出来る。
【０００８】図２（ａ）は、図２（ｅ）の構造を製造す
るためのマスクパターンであり、このパターンの四辺＜
２１１＞軸に沿って形成されている。
るためのマスクパターンであり、このパターンの四辺＜
２１１＞軸に沿って形成されている。
【０００９】このパターンに図２（ｂ）の様にマスクパ
ターン１３の内角が７０度の角から０．１mmの所に貫通
穴をあける。そして、湿式結晶異方性エッチングを行う
と、＜２１１＞軸の交点からウェハー表面に対し３５度
で出現するＳｉ（１１１）面は、それが出現する場所に
Ｓｉが存在しないので出現しない。さらに、エッチング
により、ウェハー表面に対し直角で出現するＳｉ（１１
１）面により構成された図３（ａ）の様なインクノズル
穴を有したインクジェットヘッドが製造できる。
ターン１３の内角が７０度の角から０．１mmの所に貫通
穴をあける。そして、湿式結晶異方性エッチングを行う
と、＜２１１＞軸の交点からウェハー表面に対し３５度
で出現するＳｉ（１１１）面は、それが出現する場所に
Ｓｉが存在しないので出現しない。さらに、エッチング
により、ウェハー表面に対し直角で出現するＳｉ（１１
１）面により構成された図３（ａ）の様なインクノズル
穴を有したインクジェットヘッドが製造できる。
【００１０】
【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。
を説明する。
【００１１】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
を、インクジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程
を例にして断面図で工程順に示している。この工程図に
従って本発明の実施例１を説明する。
を、インクジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程
を例にして断面図で工程順に示している。この工程図に
従って本発明の実施例１を説明する。
【００１２】まず、図１（ａ）の様に、厚さが５００ミ
クロンであり、面方位が（１１０）面方位のシリコンウ
ェハー１０の上に耐Ｓｉエッチング膜となる酸化シリコ
ン膜１１を熱酸化法により膜の厚さを１ミクロンだけ形
成した。
クロンであり、面方位が（１１０）面方位のシリコンウ
ェハー１０の上に耐Ｓｉエッチング膜となる酸化シリコ
ン膜１１を熱酸化法により膜の厚さを１ミクロンだけ形
成した。
【００１３】もちろん、酸化シリコン膜だけでなく、窒
化シリコン膜または金属膜等、Ｓｉエッチング液に対し
て耐食性を示す膜であれば何でも良い。
化シリコン膜または金属膜等、Ｓｉエッチング液に対し
て耐食性を示す膜であれば何でも良い。
【００１４】次に、酸化シリコン膜１１の付与されたシ
リコンウェハー１０の上にレジストをスピンコート法に
よって塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてインク
圧力室及びインクだまりを形成するためのレジストパタ
ーンを形成する。
リコンウェハー１０の上にレジストをスピンコート法に
よって塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてインク
圧力室及びインクだまりを形成するためのレジストパタ
ーンを形成する。
【００１５】この後、緩衝フッ酸溶液を用いてレジスト
パターンを酸化シリコン膜に転写し、不要になったレジ
ストを剥離液として硫酸と過酸化水素水溶液の混合溶液
により剥離し、図１（ｂ）の酸化シリコン膜のインク圧
力室のマスクパターン１３及びインクだまりのマスクパ
ターン１２を形成する。
パターンを酸化シリコン膜に転写し、不要になったレジ
ストを剥離液として硫酸と過酸化水素水溶液の混合溶液
により剥離し、図１（ｂ）の酸化シリコン膜のインク圧
力室のマスクパターン１３及びインクだまりのマスクパ
ターン１２を形成する。
【００１６】次に、図２（ａ）のインク圧力室のマスク
パターン１３の特定の位置に孔明け加工を行なう。その
孔明け位置は図２（ｂ）に示されるように＜２１１＞方
向に沿って形成された細長い平行四辺形のインク圧力室
の中に行う。本実施例では、孔明け加工はＹＡＧレーザ
ーを用いて行った。もちろん、孔明け加工はＹＡＧレー
ザーだけでなく、ドリルを用いても良いし、放電加工に
よる孔明けでも、シリコンウェハーに孔明け加工出来る
物なら何でも良い。
パターン１３の特定の位置に孔明け加工を行なう。その
孔明け位置は図２（ｂ）に示されるように＜２１１＞方
向に沿って形成された細長い平行四辺形のインク圧力室
の中に行う。本実施例では、孔明け加工はＹＡＧレーザ
ーを用いて行った。もちろん、孔明け加工はＹＡＧレー
ザーだけでなく、ドリルを用いても良いし、放電加工に
よる孔明けでも、シリコンウェハーに孔明け加工出来る
物なら何でも良い。
【００１７】さらに、前記シリコンウェハーを、摂氏８
０度に加熱した２０重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳｉ
湿式結晶異方性エッチングを行い、３００ミクロンエッ
チングし、インク圧力室１６、インクだまり１７及びイ
ンクノズル孔１５を、図１（ｄ）に示すように形成し
た。
０度に加熱した２０重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳｉ
湿式結晶異方性エッチングを行い、３００ミクロンエッ
チングし、インク圧力室１６、インクだまり１７及びイ
ンクノズル孔１５を、図１（ｄ）に示すように形成し
た。
【００１８】本実施例において、Ｓｉ湿式結晶異方性エ
ッチングに使用するエッチング液はＫＯＨ水溶液を用い
たが、この濃度はその状況に応じて変更しても良いし、
また、その組成もＫＯＨ水溶液に限定されるものでもな
い。特に、本実施例のインクジェットヘッドはＳｉ基板
を用いているので、インクジェットヘッドの駆動回路を
同一基板上に形成する事も出来る。しかしこの場合、カ
リウムまたはナトリウム等のアルカリ金属を含んだエッ
チング液では、回路を破壊する恐れがあるため、アルカ
リ金属を含まないアンモニア水溶液または有機アミン系
アルカリ水溶液が適している。
ッチングに使用するエッチング液はＫＯＨ水溶液を用い
たが、この濃度はその状況に応じて変更しても良いし、
また、その組成もＫＯＨ水溶液に限定されるものでもな
い。特に、本実施例のインクジェットヘッドはＳｉ基板
を用いているので、インクジェットヘッドの駆動回路を
同一基板上に形成する事も出来る。しかしこの場合、カ
リウムまたはナトリウム等のアルカリ金属を含んだエッ
チング液では、回路を破壊する恐れがあるため、アルカ
リ金属を含まないアンモニア水溶液または有機アミン系
アルカリ水溶液が適している。
【００１９】この時、インクだまり１７はウェハー表面
に対し３５度の角度で出現するＳｉ（１１１）面３０に
より形成されることになる。
に対し３５度の角度で出現するＳｉ（１１１）面３０に
より形成されることになる。
【００２０】次に、前記シリコンウェハーのインクだま
り１７とインク圧力室１６の間にインク流路となるべき
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
する。そして、このシリコンウェハーをさらに異方性エ
ッチングにより、５０ミクロン程エッチングしてインク
流路１９を形成し、図１（ｅ）に示すような形状にな
る。この時、インク流路はフッ酸と硝酸の混合液等によ
る等方性エッチングで形成しても良い。
り１７とインク圧力室１６の間にインク流路となるべき
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
する。そして、このシリコンウェハーをさらに異方性エ
ッチングにより、５０ミクロン程エッチングしてインク
流路１９を形成し、図１（ｅ）に示すような形状にな
る。この時、インク流路はフッ酸と硝酸の混合液等によ
る等方性エッチングで形成しても良い。
【００２１】その後、ウェハーに付与されている酸化シ
リコン膜を全て緩衝フッ酸溶液に浸漬する事により除去
した後、シリコンウェハーのインク濡れ性を向上させる
ために、熱酸化工程によりウェハー表面に０．２ミクロ
ンの酸化シリコン膜を形成する。
リコン膜を全て緩衝フッ酸溶液に浸漬する事により除去
した後、シリコンウェハーのインク濡れ性を向上させる
ために、熱酸化工程によりウェハー表面に０．２ミクロ
ンの酸化シリコン膜を形成する。
【００２２】そして、前記シリコンウェハーのインク圧
力室を形成してある側に、あらかじめインク供給用孔２
７を明けたガラス振動板２８を陽極接合することにより
図１（ｆ）のように張り合わせる。最後に、ガラス振動
板２８上のインク圧力室１６の位置に圧電素子２９を接
着した。ここでは、圧電素子２９は接着剤でガラス振動
板２８に接着されているが、スパッタ装置等を用いて、
乾式薄膜形成法により圧電素子２９を形成しても良い。
それから、ダイシングにより前記シリコンウェハーを所
望形状に切断し、ガラス振動板２８の孔２７にインク供
給用のパイプを接着して図１（ｇ）に示すようなインク
ジェットヘッドが完成する。
力室を形成してある側に、あらかじめインク供給用孔２
７を明けたガラス振動板２８を陽極接合することにより
図１（ｆ）のように張り合わせる。最後に、ガラス振動
板２８上のインク圧力室１６の位置に圧電素子２９を接
着した。ここでは、圧電素子２９は接着剤でガラス振動
板２８に接着されているが、スパッタ装置等を用いて、
乾式薄膜形成法により圧電素子２９を形成しても良い。
それから、ダイシングにより前記シリコンウェハーを所
望形状に切断し、ガラス振動板２８の孔２７にインク供
給用のパイプを接着して図１（ｇ）に示すようなインク
ジェットヘッドが完成する。
【００２３】このインクジェットヘッドのインクノズル
孔の寸法は、孔明け加工の時の孔径寸法とほぼ同じであ
り非常に寸法精度が良く、ほぼ所望の寸法が得られた。
孔の寸法は、孔明け加工の時の孔径寸法とほぼ同じであ
り非常に寸法精度が良く、ほぼ所望の寸法が得られた。
【００２４】完成したインクジェットヘッドを実際にプ
リンター装置に組み込み、インクをいれて印字すると、
非常に細密な印字が得られた。今回試作したインクジェ
ットヘッドはノズル間ピッチが７０ミクロンと非常に近
接してしており、１インチ当たり３６０ドットの印字密
度が得られた。
リンター装置に組み込み、インクをいれて印字すると、
非常に細密な印字が得られた。今回試作したインクジェ
ットヘッドはノズル間ピッチが７０ミクロンと非常に近
接してしており、１インチ当たり３６０ドットの印字密
度が得られた。
【００２５】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
を、インクジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程
を例にして断面図で示した工程図である。この工程図に
従って本発明の実施例２を説明する。
を、インクジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程
を例にして断面図で示した工程図である。この工程図に
従って本発明の実施例２を説明する。
【００２６】まず、図４（ａ）の様に、厚さが５００ミ
クロンであり、面方位が（１１０）面方位のシリコンウ
ェハー１０の上に耐Ｓｉエッチング膜となる酸化シリコ
ン膜１１を熱酸化法により膜の厚さを１ミクロンだけ形
成した。
クロンであり、面方位が（１１０）面方位のシリコンウ
ェハー１０の上に耐Ｓｉエッチング膜となる酸化シリコ
ン膜１１を熱酸化法により膜の厚さを１ミクロンだけ形
成した。
【００２７】次に、酸化シリコン膜１１の付与されたシ
リコンウェハー１０の上にレジストをスピンコート法に
よって塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてインク
圧力室及びインクだまりを形成するためのレジストパタ
ーンを形成する。さらに、インク圧力室等を形成した側
と反対の面にフォトリソグラフィ技術を用いて、インク
ノズル孔を形成するためのレジストマスクパターンを形
成する。この後、緩衝フッ酸溶液を用いてレジストパタ
ーンを酸化シリコン膜に転写し、不要になったレジスト
をレジスト剥離液により剥離し、図４（ｂ）の酸化シリ
コン膜のインク圧力室のマスクパターン１３、インクだ
まりのマスクパターン１２及びインクノズル孔のマスク
パターン７０を形成した。これらのマスクパターンを斜
め上から見た図が図５（ａ）である。なお、インクノズ
ル孔のマスクパターン７０はウェハーの裏側にあり、破
線で示してある。
リコンウェハー１０の上にレジストをスピンコート法に
よって塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてインク
圧力室及びインクだまりを形成するためのレジストパタ
ーンを形成する。さらに、インク圧力室等を形成した側
と反対の面にフォトリソグラフィ技術を用いて、インク
ノズル孔を形成するためのレジストマスクパターンを形
成する。この後、緩衝フッ酸溶液を用いてレジストパタ
ーンを酸化シリコン膜に転写し、不要になったレジスト
をレジスト剥離液により剥離し、図４（ｂ）の酸化シリ
コン膜のインク圧力室のマスクパターン１３、インクだ
まりのマスクパターン１２及びインクノズル孔のマスク
パターン７０を形成した。これらのマスクパターンを斜
め上から見た図が図５（ａ）である。なお、インクノズ
ル孔のマスクパターン７０はウェハーの裏側にあり、破
線で示してある。
【００２８】次に、図４（ｃ）の様にインク圧力室のマ
スクパターン１３の特定の位置に孔１４を明ける加工を
行なう。その孔明け位置は図５（ｂ）及び（ｃ）に示さ
れるように＜２１１＞方向に沿って形成された細長い平
行四辺形のインクノズル孔のマスクパターン７０の中に
行なう。本実施例では、孔明け加工はＹＡＧレーザーを
用いて行った。もちろん、孔明け加工はＹＡＧレーザー
だけでなく、ドリルを用いても良いし、放電加工による
孔明けでも、シリコンウェハーに孔明け加工出来る物な
ら何でも良い。また、インクノズル孔の孔径寸法精度は
孔明け加工時の孔径寸法精度によらず、インクノズル孔
マスクパターン７０のパターン精度によるために、孔明
け時の孔形状も真円でなくても良い。インクノズル孔の
マスクパターン７０を破壊しないならば、インクノズル
孔のマスクパターンの何処に明けても良い。そのために
比較的孔径精度の低い孔明け加工方法も使用でき、高価
な高精度孔明け加工機械を必要としなくとも非常に高精
度なインクノズル孔が確保できる。
スクパターン１３の特定の位置に孔１４を明ける加工を
行なう。その孔明け位置は図５（ｂ）及び（ｃ）に示さ
れるように＜２１１＞方向に沿って形成された細長い平
行四辺形のインクノズル孔のマスクパターン７０の中に
行なう。本実施例では、孔明け加工はＹＡＧレーザーを
用いて行った。もちろん、孔明け加工はＹＡＧレーザー
だけでなく、ドリルを用いても良いし、放電加工による
孔明けでも、シリコンウェハーに孔明け加工出来る物な
ら何でも良い。また、インクノズル孔の孔径寸法精度は
孔明け加工時の孔径寸法精度によらず、インクノズル孔
マスクパターン７０のパターン精度によるために、孔明
け時の孔形状も真円でなくても良い。インクノズル孔の
マスクパターン７０を破壊しないならば、インクノズル
孔のマスクパターンの何処に明けても良い。そのために
比較的孔径精度の低い孔明け加工方法も使用でき、高価
な高精度孔明け加工機械を必要としなくとも非常に高精
度なインクノズル孔が確保できる。
【００２９】さらに、前記シリコンウェハーを、摂氏８
０度に加熱した２０重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳｉ
湿式結晶異方性エッチングを行い、３００ミクロンエッ
チングし、インク圧力室１６、インクだまり１７及びイ
ンクノズル孔１５を、図４（ｄ）に示すように形成し
た。
０度に加熱した２０重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳｉ
湿式結晶異方性エッチングを行い、３００ミクロンエッ
チングし、インク圧力室１６、インクだまり１７及びイ
ンクノズル孔１５を、図４（ｄ）に示すように形成し
た。
【００３０】形成されたインクノズル孔１５は、図６
（ａ）に示すようにウェハー表面に対して直角に出現す
る（１１１）面３１により構成されているため、ノズル
孔内部は非常に平滑であり、インクの流れ及び気泡の排
出性が良い。
（ａ）に示すようにウェハー表面に対して直角に出現す
る（１１１）面３１により構成されているため、ノズル
孔内部は非常に平滑であり、インクの流れ及び気泡の排
出性が良い。
【００３１】また、ノズルの寸法はウェハーの厚みやイ
ンクノズル間ピッチ等の影響を受けないので、ウェハー
の厚みの厳密な管理は必要なく非常に精度の良いインク
ノズル寸法が確保できる。
ンクノズル間ピッチ等の影響を受けないので、ウェハー
の厚みの厳密な管理は必要なく非常に精度の良いインク
ノズル寸法が確保できる。
【００３２】次に、前記シリコンウェハーのインクだま
り１７とインク圧力室１６の間にインク流路となるべき
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
する。
り１７とインク圧力室１６の間にインク流路となるべき
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
する。
【００３３】そして、このシリコンウェハーをさらに異
方性エッチングにより、５０ミクロン程エッチングして
インク流路１９を形成し、図４（ｅ）または斜視図で示
した図５（ｅ）に示すような形状になる。この時、イン
ク流路はフッ酸と硝酸の混合液等による等方性エッチン
グで形成しても良い。
方性エッチングにより、５０ミクロン程エッチングして
インク流路１９を形成し、図４（ｅ）または斜視図で示
した図５（ｅ）に示すような形状になる。この時、イン
ク流路はフッ酸と硝酸の混合液等による等方性エッチン
グで形成しても良い。
【００３４】その後、前記シリコンウェハーに付与され
ている酸化シリコン膜を全て緩衝フッ酸溶液に浸漬する
事により除去した後、シリコンウェハーのインク濡れ性
を向上させるために、熱酸化工程によりウェハー表面に
０．２ミクロンの酸化シリコン膜を形成する。
ている酸化シリコン膜を全て緩衝フッ酸溶液に浸漬する
事により除去した後、シリコンウェハーのインク濡れ性
を向上させるために、熱酸化工程によりウェハー表面に
０．２ミクロンの酸化シリコン膜を形成する。
【００３５】そして、前記シリコンウェハーのインク圧
力室を形成してある側に、あらかじめインクを供給する
ための孔２７を明けたガラス振動板２８を陽極接合する
ことにより図４（ｆ）のように張り合わせを行う。最後
に、ダイシングにより前記シリコンウェハーを所望形状
に切断し、ガラス振動板２８上のインク圧力室１６の位
置に圧電素子２９を接着した。ここでは、圧電素子２９
は接着剤でガラス振動板２８に接着されているが、スパ
ッタ装置等を用いて、乾式薄膜形成法により圧電素子２
９を形成しても良い。それから、ガラス振動板２８の孔
２７にインク供給用のチューブ２６を接着してインクジ
ェットヘッドが完成する。
力室を形成してある側に、あらかじめインクを供給する
ための孔２７を明けたガラス振動板２８を陽極接合する
ことにより図４（ｆ）のように張り合わせを行う。最後
に、ダイシングにより前記シリコンウェハーを所望形状
に切断し、ガラス振動板２８上のインク圧力室１６の位
置に圧電素子２９を接着した。ここでは、圧電素子２９
は接着剤でガラス振動板２８に接着されているが、スパ
ッタ装置等を用いて、乾式薄膜形成法により圧電素子２
９を形成しても良い。それから、ガラス振動板２８の孔
２７にインク供給用のチューブ２６を接着してインクジ
ェットヘッドが完成する。
【００３６】このインクジェットヘッドのインクノズル
孔の寸法は、フォトマスクの精度とほぼ同じであり、非
常に寸法精度と孔形状が良く、ほぼ所望の寸法が得られ
た。
孔の寸法は、フォトマスクの精度とほぼ同じであり、非
常に寸法精度と孔形状が良く、ほぼ所望の寸法が得られ
た。
【００３７】完成したインクジェットヘッドを実際にプ
リンター装置に組み込み、インクをいれて印字すると非
常に、細密な印字が得られた。今回試作したインクジェ
ットヘッドはノズル間ピッチが７０ミクロンと非常に近
接してしており、１インチ当たり３６０ドットの印字密
度が容易に得られた。
リンター装置に組み込み、インクをいれて印字すると非
常に、細密な印字が得られた。今回試作したインクジェ
ットヘッドはノズル間ピッチが７０ミクロンと非常に近
接してしており、１インチ当たり３６０ドットの印字密
度が容易に得られた。
【００３８】また、圧電素子２９を１０ＫＨｚで駆動さ
せ、最大１７０ＣＰＳの印字速度を実現できた。
せ、最大１７０ＣＰＳの印字速度を実現できた。
【００３９】本実施例では、圧電素子２９の駆動による
インク吐出について述べてきたが、静電引力及び反発力
による振動板の振動を駆動源としたインクジェットヘッ
ドも同様の効果得られるし、薄膜発熱体をインク圧力室
に形成し、その発熱体を通電加熱する事によりインクを
発泡させる事によりインクを吐出させる方式でも同等の
効果があった。
インク吐出について述べてきたが、静電引力及び反発力
による振動板の振動を駆動源としたインクジェットヘッ
ドも同様の効果得られるし、薄膜発熱体をインク圧力室
に形成し、その発熱体を通電加熱する事によりインクを
発泡させる事によりインクを吐出させる方式でも同等の
効果があった。
【００４０】（実施例３）実施例２で作製したインクジ
ェットヘッドのインクノズル孔１５は＜２１１＞軸に沿
って孔が形成されているため開口部が平行四辺形であ
る。
ェットヘッドのインクノズル孔１５は＜２１１＞軸に沿
って孔が形成されているため開口部が平行四辺形であ
る。
【００４１】ＯＨＰシート等インクの浸透力の弱い印字
用紙には、インク滴を細かくし多数のインク滴で１つの
ドットを形成することによりインク表面積を大きくし速
乾性を得る必要がある。そのためにもインク滴をさらに
細かくするためにもノズル孔を小さく丸くする方が有利
である。ノズル孔を丸くするには電鋳加工等によってノ
ズル孔を丸い形状に作られたノズルプレート８０を実施
例２で試作したインクジェットヘッドのインクノズル孔
１５に接着することにより実現できた。図７に本実施例
の、インクジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程
を例にした断面構成図を示す。
用紙には、インク滴を細かくし多数のインク滴で１つの
ドットを形成することによりインク表面積を大きくし速
乾性を得る必要がある。そのためにもインク滴をさらに
細かくするためにもノズル孔を小さく丸くする方が有利
である。ノズル孔を丸くするには電鋳加工等によってノ
ズル孔を丸い形状に作られたノズルプレート８０を実施
例２で試作したインクジェットヘッドのインクノズル孔
１５に接着することにより実現できた。図７に本実施例
の、インクジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程
を例にした断面構成図を示す。
【００４２】本実施例により試作したインクジェットヘ
ッドを実際にインク吐出を行って見ると非常に細かいイ
ンク滴が安定して吐出していた。そのインク滴の重さ
は、実施例２で製造したインクジェットヘッドで吐出し
たインク滴の重さの約１／１０であった。このインクジ
ェットヘッドを使用してＯＨＰシートに印字してみると
非常にきれいに印字でき、インクの乾き方も非常に早
く、ＯＨＰシートがこすれても印字がにじんだり、汚れ
たりする事はなかった。
ッドを実際にインク吐出を行って見ると非常に細かいイ
ンク滴が安定して吐出していた。そのインク滴の重さ
は、実施例２で製造したインクジェットヘッドで吐出し
たインク滴の重さの約１／１０であった。このインクジ
ェットヘッドを使用してＯＨＰシートに印字してみると
非常にきれいに印字でき、インクの乾き方も非常に早
く、ＯＨＰシートがこすれても印字がにじんだり、汚れ
たりする事はなかった。
【００４３】本実施例では、ノズルプレートは電鋳加工
により作製したが、勿論ステンレス薄板にレーザーによ
る孔明け加工により製作しても良く、本実施例に限定さ
れる物ではない。
により作製したが、勿論ステンレス薄板にレーザーによ
る孔明け加工により製作しても良く、本実施例に限定さ
れる物ではない。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、
（１１０）面方位のＳｉウェハーのマスクパターン上に
何らかの孔明け加工を施し、その後に湿式結晶異方性エ
ッチングを行う事により垂直なインクノズル孔を有する
高精度かつ高密度なインクジェットヘッドを容易に、し
かも大量に製造する事が出来る。
（１１０）面方位のＳｉウェハーのマスクパターン上に
何らかの孔明け加工を施し、その後に湿式結晶異方性エ
ッチングを行う事により垂直なインクノズル孔を有する
高精度かつ高密度なインクジェットヘッドを容易に、し
かも大量に製造する事が出来る。
【図１】 本発明の第１の実施例におけるインクジェッ
ト記録ヘッドの製造工程を示す図である。
ト記録ヘッドの製造工程を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施例における各工程ごとの
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
【図３】 本発明の第１の実施例における各工程ごとの
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
【図４】 本発明の第２の実施例におけるインクジェッ
ト記録ヘッドの製造工程を示す図である。
ト記録ヘッドの製造工程を示す図である。
【図５】 本発明の第２の実施例における各工程ごとの
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
【図６】 本発明の第２の実施例における各工程ごとの
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
詳細を説明するためのインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
【図７】 本発明の第３の実施例におけるインクジェッ
トヘッドの構造を説明するための断面図である。
トヘッドの構造を説明するための断面図である。
１０ シリコンウェハー １１ 酸化シリコン膜 １２ インクだまりマスパターン １３ インク圧力室マスクパターン １４ 貫通孔 １５ インクノズル孔 １６ インク圧力室 １７ インクだまり １９ インク流路 ２６ インク供給用チューブ ２７ インク供給用孔 ２８ ガラス振動板 ２９ 圧電素子 ３０ ウェハー表面に対して３５度の傾斜で出現す
る（１１１）面 ３１ ウェハー表面に対して直角に出現する（１１
１）面 ７０ インクノズル孔マスクパターン ８０ ノズルプレート
る（１１１）面 ３１ ウェハー表面に対して直角に出現する（１１
１）面 ７０ インクノズル孔マスクパターン ８０ ノズルプレート
Claims (6)
- 【請求項１】 インクを噴射するインクノズル孔と該イ
ンクノズル孔に連通するインク圧力室と該インク圧力室
の外側及び内側に配置された駆動素子を備えたインクジ
ェットヘッドにおいて、表面が（１１０）面方位である
Ｓｉ単結晶基板で３つ以上の側壁の結晶面がウェハー表
面に対して直角に出現する（１１１）面であり、残り１
面の側壁の結晶面がウェハー表面に対して３５度の傾斜
を持って出現する（１１１）面により構成されているこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 （１１０）面方位のＳｉ基板を用いてイ
ンクジェットヘッドを製造する方法において、（ａ）Ｓ
ｉ基板上に耐エッチングマスク膜を形成し、（ｂ）前記
Ｓｉ基板にフォトリソグラフィを用いてウェハーの上面
にインク圧力室及びインクだまりとなるべき耐エッチン
グマスクパターンを形成し、（ｃ）前記インク圧力室と
なるべき耐エッチングマスクパターンの中に、穴明け加
工を施して貫通穴を明けて、（ｄ）湿式結晶異方性エッ
チングにより所定深さだけエッチングする事によりイン
ク圧力室及びインクノズル孔を一体成形で製造すること
を特徴としたインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のＳｉウェハーの穴明け方
法がＹＡＧレーザーまたは放電加工である事を特徴とす
る請求項２記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の（ｂ）の工程において、
Ｓｉウェハーの下面にインクノズル孔となるべき耐エッ
チングマスクパターンを開け、インク圧力室及びインク
ノズル孔を一体成形で製造することを特徴とした請求項
２記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載のＳｉ基板の穴明け位置が
ウェハーのもう一方の面に開けられたインクノズル孔の
マスクパターンの中である事を特徴としたインクジェッ
トヘッドの製造方法。 - 【請求項６】 請求項１記載のインクジェットヘッドに
おいてインクノズル部にノズルプレートを取り付けた構
造を特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11584192A JP3108954B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11584192A JP3108954B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05309835A true JPH05309835A (ja) | 1993-11-22 |
| JP3108954B2 JP3108954B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=14672452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11584192A Expired - Lifetime JP3108954B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108954B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998022288A1 (fr) | 1996-11-18 | 1998-05-28 | Seiko Epson Corporation | Tete d'ecriture a jet d'encre |
| JP2000343714A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-12-12 | Seiko Epson Corp | 水晶穴加工方法およびインクジェット式記録ヘッドの製造方法 |
| US6789319B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-09-14 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet print head |
| JP2006501090A (ja) * | 2002-09-30 | 2006-01-12 | スペクトラ インコーポレイテッド | 液滴吐出装置 |
| JP2006247622A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Seiko Epson Corp | 液滴吐出装置 |
| JP2007098812A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
| US7226150B2 (en) | 2003-07-14 | 2007-06-05 | Hitachi, Ltd. | Inkjet head and a method of manufacturing the same |
| US7431445B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-10-07 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejection apparatus |
| JP2015168143A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 貫通孔の形成方法、部材、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドユニットおよびインクジェット式記録装置 |
| US11535033B2 (en) | 2019-12-26 | 2022-12-27 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head having a common flow channel and a plurality of individual flow channels, and liquid discharge device having the liquid discharge head |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP11584192A patent/JP3108954B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7153442B2 (en) | 1996-10-18 | 2006-12-26 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet print head |
| US6789319B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-09-14 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet print head |
| US6213594B1 (en) | 1996-11-18 | 2001-04-10 | Eiko Epson Corporation | Ink-jet printing head for preventing crosstalk |
| WO1998022288A1 (fr) | 1996-11-18 | 1998-05-28 | Seiko Epson Corporation | Tete d'ecriture a jet d'encre |
| JP2000343714A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-12-12 | Seiko Epson Corp | 水晶穴加工方法およびインクジェット式記録ヘッドの製造方法 |
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| US7226150B2 (en) | 2003-07-14 | 2007-06-05 | Hitachi, Ltd. | Inkjet head and a method of manufacturing the same |
| JP2006247622A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Seiko Epson Corp | 液滴吐出装置 |
| JP4534811B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2010-09-01 | セイコーエプソン株式会社 | 液滴吐出装置 |
| CN100425446C (zh) * | 2005-03-28 | 2008-10-15 | 精工爱普生株式会社 | 液滴喷出装置 |
| US7431445B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-10-07 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejection apparatus |
| JP2007098812A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
| JP2015168143A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 貫通孔の形成方法、部材、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドユニットおよびインクジェット式記録装置 |
| US11535033B2 (en) | 2019-12-26 | 2022-12-27 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head having a common flow channel and a plurality of individual flow channels, and liquid discharge device having the liquid discharge head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3108954B2 (ja) | 2000-11-13 |
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