JPH06316069A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH06316069A JPH06316069A JP10693193A JP10693193A JPH06316069A JP H06316069 A JPH06316069 A JP H06316069A JP 10693193 A JP10693193 A JP 10693193A JP 10693193 A JP10693193 A JP 10693193A JP H06316069 A JPH06316069 A JP H06316069A
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- Japan
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- ink
- crystal
- pressure chamber
- jet head
- orifice
- Prior art date
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精細な印字品質を要求されるインクジェッ
トプリンターの印字ヘッド提供する。 【構成】 （１１０）面方位のＳｉウェハーに、３５度
の傾きを持った（１１１）結晶面１１１からなる２つの
側壁で構成されたＶ字形溝か、もしくは４５度の傾きを
持った（１００）結晶面からなる２つの側壁で構成され
たＶ字形溝のインクノズル１０あるいはオリフィス３０
と、垂直な（１１１）結晶面１１１で形成されているイ
ンク圧力室２０を持つ。 【効果】 Ｖ溝形状のインクノズル及びオリフィスを簡
単に精度良く形成する事ができ、またインク圧力室の間
隔を狭める事ができるために、非常に高密度なインクジ
ェットヘッドを容易に歩留まり良く製造できる。
トプリンターの印字ヘッド提供する。 【構成】 （１１０）面方位のＳｉウェハーに、３５度
の傾きを持った（１１１）結晶面１１１からなる２つの
側壁で構成されたＶ字形溝か、もしくは４５度の傾きを
持った（１００）結晶面からなる２つの側壁で構成され
たＶ字形溝のインクノズル１０あるいはオリフィス３０
と、垂直な（１１１）結晶面１１１で形成されているイ
ンク圧力室２０を持つ。 【効果】 Ｖ溝形状のインクノズル及びオリフィスを簡
単に精度良く形成する事ができ、またインク圧力室の間
隔を狭める事ができるために、非常に高密度なインクジ
ェットヘッドを容易に歩留まり良く製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
ー用印字ヘッドの製造に関する。
ー用印字ヘッドの製造に関する。
【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。
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。
【０００３】そこで、KURT E.PETERSEN らがIEEE-Tran
s.Elect.Dev.,Vol.ED-26,No.12,Deceーmber,1979,PP.191
8ー1920 にて、記しているように（１１０）面方位のＳ
ｉ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。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、湿式結晶異方性エッチングを行うとウェハー表面に
対して垂直に（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。
s.Elect.Dev.,Vol.ED-26,No.12,Deceーmber,1979,PP.191
8ー1920 にて、記しているように（１１０）面方位のＳ
ｉ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。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、湿式結晶異方性エッチングを行うとウェハー表面に
対して垂直に（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。
【０００４】さらに、この提案ではインクノズルあるい
はオリフィスはＳｉ等方性エッチング技術により形成す
る事をも提案している。
はオリフィスはＳｉ等方性エッチング技術により形成す
る事をも提案している。
【０００５】この提案は、（１１０）面方位のＳｉウェ
ハーの湿式結晶異方性エッチングでは、エッチング底面
の凹凸が非常に大きく、インクノズルあるいはオリフィ
スの寸法精度は低下させ、また気泡が停滞する原因とな
り、インクが飛ばなくなるなどの問題点を解決するため
に提出されたものであり、この提案により高密度なイン
クジェットヘッドを製造できる。
ハーの湿式結晶異方性エッチングでは、エッチング底面
の凹凸が非常に大きく、インクノズルあるいはオリフィ
スの寸法精度は低下させ、また気泡が停滞する原因とな
り、インクが飛ばなくなるなどの問題点を解決するため
に提出されたものであり、この提案により高密度なイン
クジェットヘッドを製造できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、湿
式等方性エッチングによりインクノズル及びオリフィス
を形成するために、複数のインクノズル及びオリフィス
を形成しようとすると寸法に大きなばらつきが生じ、非
常に歩留まりが悪い。
式等方性エッチングによりインクノズル及びオリフィス
を形成するために、複数のインクノズル及びオリフィス
を形成しようとすると寸法に大きなばらつきが生じ、非
常に歩留まりが悪い。
【０００７】また、Ｓｉの等方性エッチング液は揮発性
の高いふっ酸と硝酸を主成分としているためにエッチン
グ液の組成が変動しやすく、そのことによるエッチング
諸特性も変動するために、エッチング形状も大きくばら
つく事が多かった。
の高いふっ酸と硝酸を主成分としているためにエッチン
グ液の組成が変動しやすく、そのことによるエッチング
諸特性も変動するために、エッチング形状も大きくばら
つく事が多かった。
【０００８】そのため、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量産実用化さ
れていない。
ウェハーを用いたインクジェットヘッドは量産実用化さ
れていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のインクジェットヘッドは、複数ノズルと、
該ノズル孔の各々に連通する複数の独立のインク加圧室
と、該インク加圧室と連通してインクを供給するオリフ
ィスと、該オリフィスに連通するインクだめを有するイ
ンクジェットヘッドにおいて、（１１０）面方位のＳｉ
基板上に存在する該ノズルまたは該オリフィスが、基板
表面に対して３５度の傾きを持った（１１１）結晶面か
らなる２つの側壁で構成されたＶ字形溝である事を特徴
とする。
に、本発明のインクジェットヘッドは、複数ノズルと、
該ノズル孔の各々に連通する複数の独立のインク加圧室
と、該インク加圧室と連通してインクを供給するオリフ
ィスと、該オリフィスに連通するインクだめを有するイ
ンクジェットヘッドにおいて、（１１０）面方位のＳｉ
基板上に存在する該ノズルまたは該オリフィスが、基板
表面に対して３５度の傾きを持った（１１１）結晶面か
らなる２つの側壁で構成されたＶ字形溝である事を特徴
とする。
【００１０】また、（１１０）面方位のＳｉ基板上に存
在する該ノズルまたは該オリフィスが、基板表面に対し
て４５度の傾きを持った（１００）結晶面からなる２つ
の側壁で構成されたＶ字形溝である事を特徴とする。
在する該ノズルまたは該オリフィスが、基板表面に対し
て４５度の傾きを持った（１００）結晶面からなる２つ
の側壁で構成されたＶ字形溝である事を特徴とする。
【００１１】さらにインク圧力室を構成する壁の少なく
とも２面が、基板表面に対して垂直な（１１１）結晶面
で形成することを特徴とする。
とも２面が、基板表面に対して垂直な（１１１）結晶面
で形成することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の作用について説明する。図３は本発明
の一実施例によるウェハー表面に対して３５度の傾きを
持った（１１１）結晶面からなる２つの側壁で構成され
たインクノズルを形成する原理を模式的に示した図であ
る。
の一実施例によるウェハー表面に対して３５度の傾きを
持った（１１１）結晶面からなる２つの側壁で構成され
たインクノズルを形成する原理を模式的に示した図であ
る。
【００１３】（１１０）面方位のウェハーに、フォトリ
ソグラフィにより＜１１０＞方向に沿って図３（ａ）に
示すような細い溝のインクノズルのマスクパターン１１
を形成し、湿式結晶異方性エッチングする。
ソグラフィにより＜１１０＞方向に沿って図３（ａ）に
示すような細い溝のインクノズルのマスクパターン１１
を形成し、湿式結晶異方性エッチングする。
【００１４】すると図３（ｂ）のように３５度の傾きを
持った（１１１）結晶面１１１がマスクパターンから出
現し、Ｖ溝を形成した後はエッチングによる形状変形は
ほとんど進まず、寸法もほとんど変化しない。
持った（１１１）結晶面１１１がマスクパターンから出
現し、Ｖ溝を形成した後はエッチングによる形状変形は
ほとんど進まず、寸法もほとんど変化しない。
【００１５】図３（ｃ）は湿式結晶異方性エッチング後
のインクノズルの断面図で、（ｂ）図においてＡ−Ａ線
において切断した切断面で表示している。このＶ溝形状
の溝の深さはインクノズルマスクパターンの幅により決
定する。
のインクノズルの断面図で、（ｂ）図においてＡ−Ａ線
において切断した切断面で表示している。このＶ溝形状
の溝の深さはインクノズルマスクパターンの幅により決
定する。
【００１６】また、Ｓｉの湿式結晶異方性エッチングの
基礎的な研究により、（１００）結晶面もまたエッチン
グにより出現する事が知られており、この（１００）結
晶面はウェハー表面に対し４５度の傾きで現れる。
基礎的な研究により、（１００）結晶面もまたエッチン
グにより出現する事が知られており、この（１００）結
晶面はウェハー表面に対し４５度の傾きで現れる。
【００１７】この結晶面を利用して（１００）結晶面で
構成されたＶ溝形状を形成する方法の原理を図４に示
す。
構成されたＶ溝形状を形成する方法の原理を図４に示
す。
【００１８】まず、（ａ）図のように＜１００＞結晶方
向に沿って細い溝のインクノズルマスクパターン１１を
形成し、湿式異方性エッチングを行う。
向に沿って細い溝のインクノズルマスクパターン１１を
形成し、湿式異方性エッチングを行う。
【００１９】すると（ｂ）図のように４５度の傾きを持
った（１００）結晶面１００がマスクパターンから出現
し、Ｖ溝を形成することができる。
った（１００）結晶面１００がマスクパターンから出現
し、Ｖ溝を形成することができる。
【００２０】図４（ｃ）は（ｂ）図においてＡ−Ａ線に
おいて切断したインクノズルの断面図である。このＶ溝
形状の溝の深さはインクノズルマスクパターンの幅と
（１００）結晶面のアンダーカットにより決定する。
おいて切断したインクノズルの断面図である。このＶ溝
形状の溝の深さはインクノズルマスクパターンの幅と
（１００）結晶面のアンダーカットにより決定する。
【００２１】ここで（１００）結晶面のアンダーカット
は比較的小さく、一定の値でアンダーカットして行くの
で寸法の予想が極めて正確に出来る。
は比較的小さく、一定の値でアンダーカットして行くの
で寸法の予想が極めて正確に出来る。
【００２２】このことより、寸法精度の高いＶ溝形状を
作り出す事が出来る。
作り出す事が出来る。
【００２３】以上の原理により、非常に高い寸法精度で
インクノズルおよびオリフィスを容易に大量に製造する
事が出来る。
インクノズルおよびオリフィスを容易に大量に製造する
事が出来る。
【００２４】
【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。
【００２５】（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断面斜視図であ
る。この図に従って、本実施例のインクジェットヘッド
の構造を説明する。
実施例を示すインクジェットヘッドの断面斜視図であ
る。この図に従って、本実施例のインクジェットヘッド
の構造を説明する。
【００２６】インクノズル１０は３５度の傾きを持った
平滑な（１１１）結晶面１１１で構成されたＶ溝形状を
有しているため、気泡の排出性も良く、インクの淀みな
ども生じない。
平滑な（１１１）結晶面１１１で構成されたＶ溝形状を
有しているため、気泡の排出性も良く、インクの淀みな
ども生じない。
【００２７】インク圧力室２０はインクノズル１０に連
通している。ただし、インク圧力室２０はウェハー表面
に対して垂直な（１１１）面１１１で構成されているた
め、インクノズル１０及びオリフィス３０に対して５
４．７度曲がってとりつけられている。
通している。ただし、インク圧力室２０はウェハー表面
に対して垂直な（１１１）面１１１で構成されているた
め、インクノズル１０及びオリフィス３０に対して５
４．７度曲がってとりつけられている。
【００２８】図２（ａ）は図１の本実施例のインクジェ
ットヘッドから振動板１５０、圧電素子２００、インク
チューブ３００を取り去り、Ｓｉ基板のみにした状態
で、上から見た図である。また図２（ｂ）は（ａ）図の
Ａ−Ｂ線に沿って、切りとった断面図を示している。
ットヘッドから振動板１５０、圧電素子２００、インク
チューブ３００を取り去り、Ｓｉ基板のみにした状態
で、上から見た図である。また図２（ｂ）は（ａ）図の
Ａ−Ｂ線に沿って、切りとった断面図を示している。
【００２９】図２（ａ）ではインクノズル１０とインク
圧力室２０とオリフィス３０とが互いにクランクのよう
な形状で配置されている。
圧力室２０とオリフィス３０とが互いにクランクのよう
な形状で配置されている。
【００３０】しかし、このような形状をしたインクジェ
ットヘッドでも流路抵抗を決定する各部分の寸法精度が
非常に良く、また、滑らかな結晶面で構成されているた
め、通常のインクノズル１０、インク圧力室２０、オリ
フィス３０が一直線上に連通し配置されているインクジ
ェットヘッドと比べインク吐出特性になんら問題はな
い。それよりも、図２（ｂ）に示されるようにインク圧
力室２０はウェハー表面に対して垂直な（１１１）結晶
面１１１によって、となり合うインク圧力室２０を仕切
る事が出来るためにインク圧力室２０の間隔を非常に狭
める事が出来る。このことは、本実施例によりインクジ
ェットヘッドの高密度化を非常に簡単に行える事を示し
ている。すなわち、（１１１）結晶面は他の結晶面に比
べてエッチング速度が極端に遅いためにインク圧力室を
仕切る壁を（１１１）結晶面にすると、例えば壁の幅５
ミクロン、壁の高さ３００ミクロンといった非常に高い
アスペクト比の壁を高い寸法精度で形成する事が出来、
インク圧力室２０の間隔を極端に狭める事が出来るた
め、結果的にインクノズルの間隔も同様に狭める事がで
きるからである。
ットヘッドでも流路抵抗を決定する各部分の寸法精度が
非常に良く、また、滑らかな結晶面で構成されているた
め、通常のインクノズル１０、インク圧力室２０、オリ
フィス３０が一直線上に連通し配置されているインクジ
ェットヘッドと比べインク吐出特性になんら問題はな
い。それよりも、図２（ｂ）に示されるようにインク圧
力室２０はウェハー表面に対して垂直な（１１１）結晶
面１１１によって、となり合うインク圧力室２０を仕切
る事が出来るためにインク圧力室２０の間隔を非常に狭
める事が出来る。このことは、本実施例によりインクジ
ェットヘッドの高密度化を非常に簡単に行える事を示し
ている。すなわち、（１１１）結晶面は他の結晶面に比
べてエッチング速度が極端に遅いためにインク圧力室を
仕切る壁を（１１１）結晶面にすると、例えば壁の幅５
ミクロン、壁の高さ３００ミクロンといった非常に高い
アスペクト比の壁を高い寸法精度で形成する事が出来、
インク圧力室２０の間隔を極端に狭める事が出来るた
め、結果的にインクノズルの間隔も同様に狭める事がで
きるからである。
【００３１】また、インク圧力室２０とインクノズル１
０は３５度の傾きを持った（１１１）結晶面１１１によ
って連通しているため、気泡の排出性も良い。このこと
はインク圧力室２０とのオリフィス３０の接続部も同様
である。
０は３５度の傾きを持った（１１１）結晶面１１１によ
って連通しているため、気泡の排出性も良い。このこと
はインク圧力室２０とのオリフィス３０の接続部も同様
である。
【００３２】オリフィス３０はインクだまり４０に連通
している。インクだまりは、その周囲をウェハー表面に
対して４５度の傾きを持った（１００）結晶面１００と
３５度の傾きを持った（１１１）面１１１によって形成
されている。
している。インクだまりは、その周囲をウェハー表面に
対して４５度の傾きを持った（１００）結晶面１００と
３５度の傾きを持った（１１１）面１１１によって形成
されている。
【００３３】そのため、非常に平滑で、気泡のよどみや
引っかかりがなく気泡の排出性も良くなる。
引っかかりがなく気泡の排出性も良くなる。
【００３４】このような構造を持ったインクジェットヘ
ッドは、図１に示すようにほう珪酸ガラスの振動板１５
０を陽極接合法により接着剤を使わずに接合されてい
る。
ッドは、図１に示すようにほう珪酸ガラスの振動板１５
０を陽極接合法により接着剤を使わずに接合されてい
る。
【００３５】その振動板１５０の上のインク圧力室の位
置に圧電素子２００が接着されている。
置に圧電素子２００が接着されている。
【００３６】その圧電素子２００は駆動するために、図
１には記載されていないが配線されている。
１には記載されていないが配線されている。
【００３７】また、インクチューブ３００をインクジェ
ットへッドに接続し、そこからインクを供給する。
ットへッドに接続し、そこからインクを供給する。
【００３８】以上、本実施例のインクジェットヘッドの
構造について説明してきたが、実際に製造し印字してみ
ると、ドット抜けのない非常にきれいな文字を印刷する
事が出来た。さらに、気泡の排出性についても調べたが
良好であった。
構造について説明してきたが、実際に製造し印字してみ
ると、ドット抜けのない非常にきれいな文字を印刷する
事が出来た。さらに、気泡の排出性についても調べたが
良好であった。
【００３９】次に、本実施例のインクジェットヘッドの
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
【００４０】図５は本実施例におけるインクジェットヘ
ッドの製造工程を説明する断面図である。この断面図は
一対の連通するインクノズル１０、インク圧力室２０、
オリフィス３０、インクだまりに沿って切断された断面
図である事をあらかじめ断っておく。
ッドの製造工程を説明する断面図である。この断面図は
一対の連通するインクノズル１０、インク圧力室２０、
オリフィス３０、インクだまりに沿って切断された断面
図である事をあらかじめ断っておく。
【００４１】まず、図５（ａ）のように（１１０）面方
位のＳｉウェハー５０を熱酸化し、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５１を形成す
る。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、
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。
位のＳｉウェハー５０を熱酸化し、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５１を形成す
る。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、
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。
【００４２】次に、前記Ｓｉウェハー５０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
所にインクノズル１０あるいはオリフィス３０になるべ
きレジストマスクパターンを＜１１０＞結晶方向に沿っ
て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、レジ
ストを除去すると、図５（ｂ）のようにインクノズルマ
スクパターン１１及びオリフィスマスクパターン３１が
形成される。
スピンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場
所にインクノズル１０あるいはオリフィス３０になるべ
きレジストマスクパターンを＜１１０＞結晶方向に沿っ
て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、レジ
ストを除去すると、図５（ｂ）のようにインクノズルマ
スクパターン１１及びオリフィスマスクパターン３１が
形成される。
【００４３】この後、Ｓｉ湿式結晶異方性エッチング液
により３５度の斜面の（１１１）結晶面でＶ溝形状のイ
ンクノズル１０及びオリフィス３０を図５（ｃ）に示す
ように形成する。
により３５度の斜面の（１１１）結晶面でＶ溝形状のイ
ンクノズル１０及びオリフィス３０を図５（ｃ）に示す
ように形成する。
【００４４】この時、（１１１）結晶面は他の結晶面に
比べて極端にエッチング速度が遅いために（１１１）結
晶面で構成されたＶ溝形状が形成された後、ほとんど形
状や寸法の変化が起こらない。従ってエッチングは厳密
な条件管理をしなくとも良好な寸法精度が実現できるた
め、Ｖ溝形状が形成でき次第この工程を終了すれば良
い。
比べて極端にエッチング速度が遅いために（１１１）結
晶面で構成されたＶ溝形状が形成された後、ほとんど形
状や寸法の変化が起こらない。従ってエッチングは厳密
な条件管理をしなくとも良好な寸法精度が実現できるた
め、Ｖ溝形状が形成でき次第この工程を終了すれば良
い。
【００４５】次に、前記Ｓｉウェハーにレジストをスピ
ンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場所に
インク圧力室２０あるいはインクだまり４０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
いて形成する。
ンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場所に
インク圧力室２０あるいはインクだまり４０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
いて形成する。
【００４６】この時、インク圧力室２０のレジストマス
クパターンは＜２１１＞結晶方向と＜１１０＞結晶方向
に沿った平行四辺形である。
クパターンは＜２１１＞結晶方向と＜１１０＞結晶方向
に沿った平行四辺形である。
【００４７】また、インクだまりのレジストマスクパタ
ーンは＜１１０＞結晶方向と＜１００＞結晶方向に沿っ
た長方形にした。
ーンは＜１１０＞結晶方向と＜１００＞結晶方向に沿っ
た長方形にした。
【００４８】さらに、緩衝フッ酸溶液により、酸化シリ
コン膜をエッチングし、レジストを除去すると、図５
（ｄ）のようにインク圧力室マスクパターン２１及びイ
ンクだまりマスクパターン４１が形成される。
コン膜をエッチングし、レジストを除去すると、図５
（ｄ）のようにインク圧力室マスクパターン２１及びイ
ンクだまりマスクパターン４１が形成される。
【００４９】そして、Ｓｉ湿式結晶異方性エッチング液
により所定深さまでエッチングしてインクキャビテイ２
０及びインクだまり４０を図５（ｅ）に示すように形成
する。
により所定深さまでエッチングしてインクキャビテイ２
０及びインクだまり４０を図５（ｅ）に示すように形成
する。
【００５０】それから、振動板１５０となるべきほう珪
酸ガラスを陽極接合し、ダイシングにより切断する。
酸ガラスを陽極接合し、ダイシングにより切断する。
【００５１】最後に、図５（ｆ）のように圧電素子２０
０を所定の部分に接着し配線を施し、インクを供給する
ためのインクチューブ３００を接続してインクジェット
ヘッドが完成する。
０を所定の部分に接着し配線を施し、インクを供給する
ためのインクチューブ３００を接続してインクジェット
ヘッドが完成する。
【００５２】さて、図５（ｆ）において完成したインク
ジェットヘッドの圧電素子２００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。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１４０ミクロンであり、これは、１インチ当たり１８
０ドットの印字密度で印字することができる。
ジェットヘッドの圧電素子２００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。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１４０ミクロンであり、これは、１インチ当たり１８
０ドットの印字密度で印字することができる。
【００５３】また、インクノズルの寸法のばらつきはレ
ンジで１．５ミクロンであり、インクノズル１０寸法ば
らつきによるインク吐出ばらつきもほとんどなかった。
ンジで１．５ミクロンであり、インクノズル１０寸法ば
らつきによるインク吐出ばらつきもほとんどなかった。
【００５４】このように、本実施例のインクジェットヘ
ッドは厳密かつ特殊な生産管理技術を必要としなくても
容易に、寸法精度が高く、また歩留まりが良く製造する
事が出来る。
ッドは厳密かつ特殊な生産管理技術を必要としなくても
容易に、寸法精度が高く、また歩留まりが良く製造する
事が出来る。
【００５５】（実施例２）実施例２では、インクノズル
１０とオリフィス３０がウェハー表面に対して４５度の
傾きを持った（１００）結晶面で構成されたＶ溝で形成
されている本発明のインクジェットヘッドについて詳し
く説明する。
１０とオリフィス３０がウェハー表面に対して４５度の
傾きを持った（１００）結晶面で構成されたＶ溝で形成
されている本発明のインクジェットヘッドについて詳し
く説明する。
【００５６】図６は本実施例におけるインクジェットヘ
ッドの断面斜視図である。この図に従って、本実施例の
インクジェットヘッドの構造を説明する。
ッドの断面斜視図である。この図に従って、本実施例の
インクジェットヘッドの構造を説明する。
【００５７】インクノズル１０は４５度の傾きを持った
平滑な（１００）結晶面１００で構成されたＶ溝形状を
有しているため、気泡の排出性も良く、インクの淀みな
ども生じない。
平滑な（１００）結晶面１００で構成されたＶ溝形状を
有しているため、気泡の排出性も良く、インクの淀みな
ども生じない。
【００５８】インク圧力室２０はインクノズル１０に連
通している。ただし、インク圧力室２０はウェハー表面
に対して垂直な（１１１）面１１１で構成されているた
め、インクノズル１０及びオリフィス３０に対して３
５．３度曲がってとりつけられている。
通している。ただし、インク圧力室２０はウェハー表面
に対して垂直な（１１１）面１１１で構成されているた
め、インクノズル１０及びオリフィス３０に対して３
５．３度曲がってとりつけられている。
【００５９】図７（ａ）は図６のインクジェットヘッド
から振動板１５０、圧電素子２００、インクチューブ３
００を取り去り、Ｓｉ基板のみにした状態で、上から見
た図である。また図７（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ｂ線に沿
って、切りとった断面を示している。
から振動板１５０、圧電素子２００、インクチューブ３
００を取り去り、Ｓｉ基板のみにした状態で、上から見
た図である。また図７（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ｂ線に沿
って、切りとった断面を示している。
【００６０】図７（ａ）ではインクノズル１０とインク
圧力室２０とオリフィス３０とが互いにクランクのよう
な形状で配置されている。
圧力室２０とオリフィス３０とが互いにクランクのよう
な形状で配置されている。
【００６１】しかし、このような形状をしたインクジェ
ットヘッドでも流路抵抗を決定する各部分の寸法精度が
非常に良く、また、滑らかな結晶面で構成されているた
め、通常のインクノズル１０、インク圧力室２０、オリ
フィス３０が一直線上に連通し配置されているインクジ
ェットヘッドと比べインク吐出特性になんら問題はな
い。それよりも、図７（ｂ）に示されるようにインク圧
力室２０はウェハー表面に対して垂直な（１１１）結晶
面１１１によって、となり合うインク圧力室２０を仕切
る事が出来るためにインク圧力室２０の間隔を非常に狭
める事が出来る。このことは、本実施例によりインクジ
ェットヘッドの高密度化を非常に簡単に行える事を示し
ている。すなわち、（１１１）結晶面１１１は他の結晶
面に比べてエッチング速度が極端に遅いためにインク圧
力室を仕切る壁を（１１１）結晶面１１１にすると、例
えば壁の幅５ミクロン、壁の高さ３００ミクロンといっ
た非常に高いアスペクト比の壁を高い寸法精度で形成す
る事が出来、インク圧力室２０の間隔を極端に狭める事
が出来るため、結果的にインクノズルの間隔も同様に狭
める事ができるからである。
ットヘッドでも流路抵抗を決定する各部分の寸法精度が
非常に良く、また、滑らかな結晶面で構成されているた
め、通常のインクノズル１０、インク圧力室２０、オリ
フィス３０が一直線上に連通し配置されているインクジ
ェットヘッドと比べインク吐出特性になんら問題はな
い。それよりも、図７（ｂ）に示されるようにインク圧
力室２０はウェハー表面に対して垂直な（１１１）結晶
面１１１によって、となり合うインク圧力室２０を仕切
る事が出来るためにインク圧力室２０の間隔を非常に狭
める事が出来る。このことは、本実施例によりインクジ
ェットヘッドの高密度化を非常に簡単に行える事を示し
ている。すなわち、（１１１）結晶面１１１は他の結晶
面に比べてエッチング速度が極端に遅いためにインク圧
力室を仕切る壁を（１１１）結晶面１１１にすると、例
えば壁の幅５ミクロン、壁の高さ３００ミクロンといっ
た非常に高いアスペクト比の壁を高い寸法精度で形成す
る事が出来、インク圧力室２０の間隔を極端に狭める事
が出来るため、結果的にインクノズルの間隔も同様に狭
める事ができるからである。
【００６２】また、インク圧力室２０とインクノズル１
０は平滑な（１１１）結晶面１１１と平滑な（１００）
結晶面１００によって連通しているため、気泡の排出性
も良い。このことはインク圧力室２０とのオリフィス３
０の接続部も同様である。
０は平滑な（１１１）結晶面１１１と平滑な（１００）
結晶面１００によって連通しているため、気泡の排出性
も良い。このことはインク圧力室２０とのオリフィス３
０の接続部も同様である。
【００６３】オリフィス３０はインクだまり４０に連通
している。インクだまりは、その周囲をウェハー表面に
対して４５度の傾きを持った（１００）結晶面１００と
３５度の傾きを持った（１１１）面１１１によって形成
されている。
している。インクだまりは、その周囲をウェハー表面に
対して４５度の傾きを持った（１００）結晶面１００と
３５度の傾きを持った（１１１）面１１１によって形成
されている。
【００６４】そのため、非常に平滑で、気泡のよどみや
引っかかりがなく気泡の排出性も良くなる。
引っかかりがなく気泡の排出性も良くなる。
【００６５】図６に示すこのような構造を持ったインク
ジェットヘッドは、ほう珪酸ガラスの振動板１５０を陽
極接合法により接着剤を使わずに接合されている。
ジェットヘッドは、ほう珪酸ガラスの振動板１５０を陽
極接合法により接着剤を使わずに接合されている。
【００６６】その振動板１５０の上のインク圧力室の位
置に圧電素子２００が接着されている。
置に圧電素子２００が接着されている。
【００６７】その圧電素子２００は駆動するために、図
６には記載されていないが配線されている。
６には記載されていないが配線されている。
【００６８】また、インクチューブ３００をインクジェ
ットへッドに接続し、そこからインクを供給する。
ットへッドに接続し、そこからインクを供給する。
【００６９】以上、本実施例のインクジェットヘッドの
構造について説明してきたが、実際に製造し、印字して
みるとドット抜けのない非常にきれいな文字を印刷する
事が出来た。さらに、気泡の排出性についても調べたが
良好であった。
構造について説明してきたが、実際に製造し、印字して
みるとドット抜けのない非常にきれいな文字を印刷する
事が出来た。さらに、気泡の排出性についても調べたが
良好であった。
【００７０】次に本実施例のインクジェットヘッドの製
造方法ついて詳しく説明する。
造方法ついて詳しく説明する。
【００７１】図８は本実施例におけるインクジェットヘ
ッドの製造工程を説明する断面図である。この断面図は
一対の連通するインクノズル１０、インク圧力室２０、
オリフィス３０、インクだまりに沿って切断された断面
図である事をあらかじめ断っておく。
ッドの製造工程を説明する断面図である。この断面図は
一対の連通するインクノズル１０、インク圧力室２０、
オリフィス３０、インクだまりに沿って切断された断面
図である事をあらかじめ断っておく。
【００７２】まず、図８（ａ）のように（１１０）面方
位のＳｉウェハー５０を熱酸化し、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５１を形成す
る。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、
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。
位のＳｉウェハー５０を熱酸化し、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５１を形成す
る。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、
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。
【００７３】次に、前記Ｓｉウェハー５０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
所にインクノズル１０あるいはオリフィス３０になるべ
きレジストマスクパターンを＜１１０＞結晶方向に沿っ
て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、レジ
ストを除去すると、図８（ｂ）のようにインクノズルマ
スクパターン１１及びオリフィスマスクパターン３１が
形成される。
スピンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場
所にインクノズル１０あるいはオリフィス３０になるべ
きレジストマスクパターンを＜１１０＞結晶方向に沿っ
て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、レジ
ストを除去すると、図８（ｂ）のようにインクノズルマ
スクパターン１１及びオリフィスマスクパターン３１が
形成される。
【００７４】この後、Ｓｉ湿式結晶異方性エッチング液
により４５度の斜面の（１００）結晶面でＶ溝形状のイ
ンクノズル１０及びオリフィス３０を図８（ｃ）に示す
ように形成する。
により４５度の斜面の（１００）結晶面でＶ溝形状のイ
ンクノズル１０及びオリフィス３０を図８（ｃ）に示す
ように形成する。
【００７５】そして、一度このＳｉウェハーの酸化シリ
コン膜を緩衝ふっ酸溶液で除去した後、熱酸化により酸
化シリコン膜を図８（ｄ）のように形成する。
コン膜を緩衝ふっ酸溶液で除去した後、熱酸化により酸
化シリコン膜を図８（ｄ）のように形成する。
【００７６】次に、前記Ｓｉウェハーにレジストをスピ
ンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場所に
インク圧力室２０あるいはインクだまり４０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
いて形成する。
ンコート法により塗布し、ウェハー表面の所定の場所に
インク圧力室２０あるいはインクだまり４０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
いて形成する。
【００７７】この時、インク圧力室２０のレジストマス
クパターンは＜２１１＞結晶方向と＜１１０＞結晶方向
に沿った平行四辺形である。
クパターンは＜２１１＞結晶方向と＜１１０＞結晶方向
に沿った平行四辺形である。
【００７８】また、インクだまりのレジストマスクパタ
ーンは＜１１０＞結晶方向と＜１００＞結晶方向に沿っ
た長方形にした。
ーンは＜１１０＞結晶方向と＜１００＞結晶方向に沿っ
た長方形にした。
【００７９】さらに、緩衝フッ酸溶液により、酸化シリ
コン膜をエッチングし、レジストを除去すると、図８
（ｅ）のようにインク圧力室マスクパターン２１及びイ
ンクだまりマスクパターン４１が形成される。
コン膜をエッチングし、レジストを除去すると、図８
（ｅ）のようにインク圧力室マスクパターン２１及びイ
ンクだまりマスクパターン４１が形成される。
【００８０】そして、Ｓｉ湿式結晶異方性エッチング液
により所定深さまでエッチングしてインクキャビテイ２
０及びインクだまり４０を図８（ｆ）のように形成す
る。
により所定深さまでエッチングしてインクキャビテイ２
０及びインクだまり４０を図８（ｆ）のように形成す
る。
【００８１】それから、振動板１５０となるべきほう珪
酸ガラスを陽極接合し、ダイシングにより切断する。
酸ガラスを陽極接合し、ダイシングにより切断する。
【００８２】最後に、図８（ｇ）に示すように圧電素子
２００を所定の部分に接着し配線を施し、インクを供給
するためのインクチューブ３００を接続してインクジェ
ットヘッドが完成する。
２００を所定の部分に接着し配線を施し、インクを供給
するためのインクチューブ３００を接続してインクジェ
ットヘッドが完成する。
【００８３】さて、完成したインクジェットヘッドの圧
電素子２００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。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。
電素子２００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。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。
【００８４】また、インクノズルの寸法のばらつきはレ
ンジで２．５ミクロンであり、インクノズル１０寸法ば
らつきによるインク吐出ばらつきもほとんどなかった。
ンジで２．５ミクロンであり、インクノズル１０寸法ば
らつきによるインク吐出ばらつきもほとんどなかった。
【００８５】このように、本実施例のインクジェットヘ
ッドは厳密かつ特殊な生産管理技術を必要としなくても
容易に、寸法精度が高く、歩留まり良く製造する事が出
来る。
ッドは厳密かつ特殊な生産管理技術を必要としなくても
容易に、寸法精度が高く、歩留まり良く製造する事が出
来る。
【００８６】以上の実施例では、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。従って、静電引力およ
び反発力でインク圧力室２０の一部を変形させてインク
を吐出させても、インク圧力室２０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
急激な体積変化を生じさせてインクを吐出させても良
い。
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。従って、静電引力およ
び反発力でインク圧力室２０の一部を変形させてインク
を吐出させても、インク圧力室２０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
急激な体積変化を生じさせてインクを吐出させても良
い。
【００８７】
【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。
な効果を有する。
【００８８】（１）本発明のインクジェットヘッドは厳
密かつ特殊な生産管理技術を必要としなくても容易製造
できる。また各部の寸法ばらつきがほとんどないのでイ
ンクノズルごとにインク吐出のばらつきが生じる事もな
いため、歩留まりが良く製造する事が出来る。
密かつ特殊な生産管理技術を必要としなくても容易製造
できる。また各部の寸法ばらつきがほとんどないのでイ
ンクノズルごとにインク吐出のばらつきが生じる事もな
いため、歩留まりが良く製造する事が出来る。
【００８９】（２）本発明のインクジェットヘッドは容
易に３６０ＤＰＩの印字密度を寸法精度および歩留まり
良く製造する事が出来る。
易に３６０ＤＰＩの印字密度を寸法精度および歩留まり
良く製造する事が出来る。
【図１】本発明の実施例１におけるインクジェットヘッ
ドの構造を示す断面斜視図である。
ドの構造を示す断面斜視図である。
【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Ｓｉ基板部を説明する上面図および断面図である。
ドのＳｉ基板部を説明する上面図および断面図である。
【図３】本発明の実施例１におけるインクジェットヘッ
ドのインクノズルの製造原理を示す斜視図および断面図
である。
ドのインクノズルの製造原理を示す斜視図および断面図
である。
【図４】本発明の実施例２におけるインクジェットヘッ
ドのインクノズルの製造原理を示す斜視図および断面図
である。
ドのインクノズルの製造原理を示す斜視図および断面図
である。
【図５】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断面図である。
ドの製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２におけるインクジェットヘッ
ドの構造を示す断面斜視図である。
ドの構造を示す断面斜視図である。
【図７】本発明の実施例２におけるインクジェットヘッ
ドのＳｉ基板部を説明する上面図および断面図である。
ドのＳｉ基板部を説明する上面図および断面図である。
【図８】本発明の実施例２におけるインクジェットヘッ
ドの製造工程を示す断面図である。
ドの製造工程を示す断面図である。
１０ インクノズル １１ インクノズルマスクパターン ２０ インク圧力室 ２１ インク圧力室マスクパターン ３０ オリフィス ３１ オリフィスマスクパターン ４０ インクだまり ４１ インクだまりマスクパターン ５０ Ｓｉウェハー ５１ 酸化シリコン膜 １００ （１００）結晶面 １１１ （１１１）結晶面 １５０ 振動板 ２００ 圧電素子 ３００ インクチューブ
フロントページの続き (72)発明者 紙透 真一 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 (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
Claims (3)
- 【請求項１】 複数のインクノズルと、該インクノズル
に連通する複数の独立のインク圧力室と、該インク圧力
室と連通してインクを供給するオリフィスと、該オリフ
ィスに連通するインクだめを有するインクジェットヘッ
ドにおいて、 （１１０）面方位のＳｉ基板上に存在する該インクノズ
ルまたは該オリフィスが、基板表面に対して３５度の傾
きを持った（１１１）結晶面からなる壁で構成されたＶ
字形溝である事を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 複数のインクノズルと、該インクノズル
に連通する複数の独立のインク圧力室と、該インク圧力
室と連通してインクを供給するオリフィスと、該オリフ
ィスに連通するインクだめを有するインクジェットヘッ
ドにおいて、 （１１０）面方位のＳｉ基板上に存在する該インクノズ
ルまたは該オリフィスが、基板表面に対して４５度の傾
きを持った（１００）結晶面からなる壁で構成されたＶ
字形溝である事を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 前記インクジェットヘッドのインク圧力
室を構成する壁の少なくとも２面が、基板表面に対して
垂直な（１１１）結晶面である事を特徴とする請求項１
または請求項２記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10693193A JPH06316069A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10693193A JPH06316069A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06316069A true JPH06316069A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14446153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10693193A Pending JPH06316069A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06316069A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1138492A1 (en) * | 2000-03-21 | 2001-10-04 | Nec Corporation | Ink jet head and fabrication method of the same |
| KR100339732B1 (ko) * | 1994-01-04 | 2002-11-29 | 엑스에이에이알 리미티드 | 잉크젯프린트헤드제조 |
| JP2008105418A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-05-08 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
| JP2018011080A (ja) * | 2017-09-26 | 2018-01-18 | 日亜化学工業株式会社 | 光学部材の製造方法、半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置 |
| US10122147B2 (en) | 2015-07-29 | 2018-11-06 | Nichia Corporation | Method for manufacturing optical member and method for manufacturing semiconductor laser device |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP10693193A patent/JPH06316069A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100339732B1 (ko) * | 1994-01-04 | 2002-11-29 | 엑스에이에이알 리미티드 | 잉크젯프린트헤드제조 |
| EP1138492A1 (en) * | 2000-03-21 | 2001-10-04 | Nec Corporation | Ink jet head and fabrication method of the same |
| JP2008105418A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-05-08 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
| US10122147B2 (en) | 2015-07-29 | 2018-11-06 | Nichia Corporation | Method for manufacturing optical member and method for manufacturing semiconductor laser device |
| US10581219B2 (en) | 2015-07-29 | 2020-03-03 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device |
| JP2018011080A (ja) * | 2017-09-26 | 2018-01-18 | 日亜化学工業株式会社 | 光学部材の製造方法、半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置 |
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