JPH09248914A - インクジェットヘッドおよびその製造方法並びにそのヘッドを用いたプリンタ - Google Patents
インクジェットヘッドおよびその製造方法並びにそのヘッドを用いたプリンタInfo
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- JPH09248914A JPH09248914A JP5793796A JP5793796A JPH09248914A JP H09248914 A JPH09248914 A JP H09248914A JP 5793796 A JP5793796 A JP 5793796A JP 5793796 A JP5793796 A JP 5793796A JP H09248914 A JPH09248914 A JP H09248914A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 （１１０）面方位単結晶Ｓｉ基板１表面
に対し、ＴＭ法のドライエッチングにより垂直に加工し
たインクキャビティ３と、インクリザーバ５とを連通す
る供給路４を形成したＳｉ基板１と、インクキャビティ
３に対応してインク吐出用のノズル６を形成したノズル
プレート２とを接合してインクジェットヘッドを得る。 【効果】 隣合うインクキャビティ間の壁部の面積が小
さく、したがって、剛性の高いインクキャビティを加工
でき、応答周波数が高く、高速で安定した微小インク吐
出ができる、すなわち高印字品質のインクジェット記録
装置を安価に提供できる。
に対し、ＴＭ法のドライエッチングにより垂直に加工し
たインクキャビティ３と、インクリザーバ５とを連通す
る供給路４を形成したＳｉ基板１と、インクキャビティ
３に対応してインク吐出用のノズル６を形成したノズル
プレート２とを接合してインクジェットヘッドを得る。 【効果】 隣合うインクキャビティ間の壁部の面積が小
さく、したがって、剛性の高いインクキャビティを加工
でき、応答周波数が高く、高速で安定した微小インク吐
出ができる、すなわち高印字品質のインクジェット記録
装置を安価に提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を紙等に
吐出し印字するインクジェット記録装置に用いられるイ
ンクジェットヘッドおよびその製造方法、更にはそのイ
ンクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに
関する。
吐出し印字するインクジェット記録装置に用いられるイ
ンクジェットヘッドおよびその製造方法、更にはそのイ
ンクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、インクジェット記録装置には、ま
すます高解像度で高速な印刷が要求されている。この要
求に応えるために、たとえば、特開平７−９６６０５号
公報で開示されているようなインクジェット記録装置が
提案されている。このインクジェット記録装置では、イ
ンクを加圧・吐出するための圧力室を形成するために、
（１１０）面方位の単結晶Ｓｉ基板の両面からアルカリ
液による湿式異方性エッチングにより貫通部を形成し、
このＳｉ基板をスペーサとして使用している。Ｓｉ基板
をエッチングにより加工して得られる３次元形状は高精
度であり、したがって、高精細な印刷が得られるインク
ジェット記録装置を得ることができた。
すます高解像度で高速な印刷が要求されている。この要
求に応えるために、たとえば、特開平７−９６６０５号
公報で開示されているようなインクジェット記録装置が
提案されている。このインクジェット記録装置では、イ
ンクを加圧・吐出するための圧力室を形成するために、
（１１０）面方位の単結晶Ｓｉ基板の両面からアルカリ
液による湿式異方性エッチングにより貫通部を形成し、
このＳｉ基板をスペーサとして使用している。Ｓｉ基板
をエッチングにより加工して得られる３次元形状は高精
度であり、したがって、高精細な印刷が得られるインク
ジェット記録装置を得ることができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術によるアルカリ液による湿式異方性エッチングによ
り貫通部を形成する方法では、必然的に隣合う圧力室間
の壁部は、用いたＳｉ基板の厚みと同一の幅を有する板
状のＳｉであり、インクを吐出するために前記貫通部か
らなる圧力室中のインクに圧力を加えた場合に前記壁部
が剛性不足により変形し、高周波駆動におけるインク吐
出が安定しなくなるおそれがある。さらなる高精細化、
高速印刷化の要求に対し圧力室の幅を小さくしてノズル
密度を向上する場合は、前記壁部の厚みも小さくしなけ
ればならず、すなわち、インクジェット記録装置の高精
細・高速化に伴い、前記壁部の剛性が低下し、かえっ
て、微小インク滴を吐出する場合の高速吐出特性が悪化
するという矛盾を抱えていた。
技術によるアルカリ液による湿式異方性エッチングによ
り貫通部を形成する方法では、必然的に隣合う圧力室間
の壁部は、用いたＳｉ基板の厚みと同一の幅を有する板
状のＳｉであり、インクを吐出するために前記貫通部か
らなる圧力室中のインクに圧力を加えた場合に前記壁部
が剛性不足により変形し、高周波駆動におけるインク吐
出が安定しなくなるおそれがある。さらなる高精細化、
高速印刷化の要求に対し圧力室の幅を小さくしてノズル
密度を向上する場合は、前記壁部の厚みも小さくしなけ
ればならず、すなわち、インクジェット記録装置の高精
細・高速化に伴い、前記壁部の剛性が低下し、かえっ
て、微小インク滴を吐出する場合の高速吐出特性が悪化
するという矛盾を抱えていた。
【０００４】そこで本発明は、上記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高精細かつ高速
印刷のインクジェット記録装置に必要とされるインク流
路の剛性が高く、微小インク滴の高周波吐出が可能であ
るインクジェットヘッドを提供するところにある。ま
た、本発明のその他の目的は、微小インク滴の高周波吐
出が可能であるインクジェットヘッドを安価に提供する
ことである。
決するもので、その目的とするところは高精細かつ高速
印刷のインクジェット記録装置に必要とされるインク流
路の剛性が高く、微小インク滴の高周波吐出が可能であ
るインクジェットヘッドを提供するところにある。ま
た、本発明のその他の目的は、微小インク滴の高周波吐
出が可能であるインクジェットヘッドを安価に提供する
ことである。
【０００５】
【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、インクジェット記録装置に用いられ、インク
キャビティと、インクリザーバと、インクキャビティと
インクリザーバとを連結する供給路が形成されたＳｉ基
板を構成部材とするインクジェットヘッドにおいて、前
記インクキャビティは前記Ｓｉ基板にドライエッチング
により穿孔されたものであることを特徴とし、また、前
記Ｓｉ基板とインク吐出用のノズルが形成されたノズル
プレートが接合された構造を有することを特徴とする。
ヘッドは、インクジェット記録装置に用いられ、インク
キャビティと、インクリザーバと、インクキャビティと
インクリザーバとを連結する供給路が形成されたＳｉ基
板を構成部材とするインクジェットヘッドにおいて、前
記インクキャビティは前記Ｓｉ基板にドライエッチング
により穿孔されたものであることを特徴とし、また、前
記Ｓｉ基板とインク吐出用のノズルが形成されたノズル
プレートが接合された構造を有することを特徴とする。
【０００６】また、インクキャビティと、インクリザー
バと、インクキャビティとインクリザーバとを連結する
供給路と、インク吐出用のノズルが形成されたＳｉ基板
を構成部材とするインクジェットヘッドにおいて、前記
インクキャビティが前記Ｓｉ基板の一方の面から所定の
深さまでドライエッチングにより加工されたものであ
り、インク吐出用のノズルが前記Ｓｉ基板の他方の面か
ら前記インクキャビティに対応した位置に加工され、か
つ前記インクキャビティと前記ノズルとは連通している
ことを特徴とし、また、前記ノズルはドライエッチング
により加工されてなることを特徴とする。
バと、インクキャビティとインクリザーバとを連結する
供給路と、インク吐出用のノズルが形成されたＳｉ基板
を構成部材とするインクジェットヘッドにおいて、前記
インクキャビティが前記Ｓｉ基板の一方の面から所定の
深さまでドライエッチングにより加工されたものであ
り、インク吐出用のノズルが前記Ｓｉ基板の他方の面か
ら前記インクキャビティに対応した位置に加工され、か
つ前記インクキャビティと前記ノズルとは連通している
ことを特徴とし、また、前記ノズルはドライエッチング
により加工されてなることを特徴とする。
【０００７】また、前記Ｓｉ基板が（１１０）面方位の
単結晶Ｓｉであることを特徴とする。
単結晶Ｓｉであることを特徴とする。
【０００８】本発明のインクジェットヘッドの製造方法
は、インクキャビティまたはインクキャビティおよびノ
ズルのドライエッチング方法がＴＭ法であることを特徴
とする。
は、インクキャビティまたはインクキャビティおよびノ
ズルのドライエッチング方法がＴＭ法であることを特徴
とする。
【０００９】また、前述のインクジェットヘッドを有す
ることを特徴とするインクジェットプリンタであること
を特徴とする。
ることを特徴とするインクジェットプリンタであること
を特徴とする。
【００１０】なお、ＴＭ法（タイムモジュレイティド
法）とは、ドライエッチングにおいて、高アスペクト比
の構造を得るための方法であり、エッチングの最中にエ
ッチングにより加工された凹部の側壁を保護するために
エッチング反応を生じさせる化学種（ラジカル、イオン
等）を発生させるサイクルと、側壁を保護するための保
護膜を堆積させるサイクルとを交互に行うエッチングの
ことである（産業図書株式会社「半導体ドライエッチン
グ技術」３３６ページ参照）。このＴＭ法を用いること
により、インクキャビティおよびノズルの側壁をＳｉ基
板表面に対し垂直に加工できるため、インク吐出特性に
関して最適な形状を形成できる。また、本発明のインク
ジェットヘッドの製造方法は、前記インクキャビティを
前記Ｓｉ基板の一方の面から所定の深さまでＴＭ法を用
いたドライエッチングにより加工したのちに前記Ｓｉ基
板をアルカリエッチング液で処理することを特徴とす
る。
法）とは、ドライエッチングにおいて、高アスペクト比
の構造を得るための方法であり、エッチングの最中にエ
ッチングにより加工された凹部の側壁を保護するために
エッチング反応を生じさせる化学種（ラジカル、イオン
等）を発生させるサイクルと、側壁を保護するための保
護膜を堆積させるサイクルとを交互に行うエッチングの
ことである（産業図書株式会社「半導体ドライエッチン
グ技術」３３６ページ参照）。このＴＭ法を用いること
により、インクキャビティおよびノズルの側壁をＳｉ基
板表面に対し垂直に加工できるため、インク吐出特性に
関して最適な形状を形成できる。また、本発明のインク
ジェットヘッドの製造方法は、前記インクキャビティを
前記Ｓｉ基板の一方の面から所定の深さまでＴＭ法を用
いたドライエッチングにより加工したのちに前記Ｓｉ基
板をアルカリエッチング液で処理することを特徴とす
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例（第１の
実施例）について、詳細に説明する。
実施例）について、詳細に説明する。
【００１２】図１は、本発明の第１の実施例におけるイ
ンクジェットヘッドの主要部分の斜視図であり、一部断
面を示してある。本実施例におけるインクジェットヘッ
ドは、Ｓｉ基板１表面に対し垂直に加工されたインクキ
ャビティ３と、インクリザーバ５と、インクキャビティ
３とインクリザーバ５とを連通する供給路４が形成され
たＳｉ基板１と、ノズル６が形成されたノズルプレート
２とを接合してなる構造であり、Ｓｉ基板１は、（１１
０）面方位単結晶Ｓｉである。
ンクジェットヘッドの主要部分の斜視図であり、一部断
面を示してある。本実施例におけるインクジェットヘッ
ドは、Ｓｉ基板１表面に対し垂直に加工されたインクキ
ャビティ３と、インクリザーバ５と、インクキャビティ
３とインクリザーバ５とを連通する供給路４が形成され
たＳｉ基板１と、ノズル６が形成されたノズルプレート
２とを接合してなる構造であり、Ｓｉ基板１は、（１１
０）面方位単結晶Ｓｉである。
【００１３】また、図１に示したインクジェットヘッド
の製造工程図を図２に示す。板厚１５０ミクロンのＳｉ
基板１を摂氏１１００度、水蒸気を含む雰囲気下で、４
時間の熱処理を行い、Ｓｉ基板１の両面に熱酸化膜７・
８を形成し（図２（ａ））、ついで、熱酸化膜７にフォ
トエッチングによりインクキャビティ３および供給路４
およびインクリザーバ５に対応するパターンを形成す
る。その際、インクキャビティ３およびインクリザーバ
５に対応するパターンでは熱酸化膜７をすべて除去する
のに対し、供給路４に対応するパターンでは熱酸化膜７
の総厚１．５ミクロンのうち、１ミクロンを残すように
エッチングを行い熱酸化膜７ａとする（図２（ｂ））
が、その方法は、本出願人が特開平５−６２９６４号公
報により開示した方法による。次に、Ｓｉ基板１の熱酸
化膜７の側に対し、ＴＭ法によるドライエッチングを施
し、Ｓｉ基板１を貫通するまでのエッチングにより、イ
ンクキャビティ３およびインクリザーバ５が形成される
（図２（ｃ））。ＴＭ法におけるエッチングガスとして
は６フッ化イオウを、側壁保護膜の堆積用ガスとしては
４塩化炭素を用い、これらのガスを交互にドライエッチ
ング装置に供給することによって、Ｓｉ基板１に深い垂
直穴を形成できる。上記のドライエッチングにおいて
は、Ｓｉ基板１と熱酸化膜７とのエッチングレート比
（選択比）は、約２００程度であり、上記のドライエッ
チングが終了した時点での熱酸化膜７の厚みは約０．７
５ミクロン、また、供給路４に対応するパターンの熱酸
化膜７ａの厚みは約０．２５ミクロンとなっている。次
に、Ｓｉ基板１を熱酸化膜７ａが丁度除去できるような
条件により、フッ酸系エッチング液による処理を行い
（図２（ｄ））、ついで、Ｓｉ基板１の熱酸化膜７の側
に対し、さらにＴＭ法によるドライエッチングを施し、
深さ５０ミクロンの供給路４を形成する（図２
（ｅ））。最後に、Ｓｉ基板１にフッ酸系エッチング液
による処理を行い、熱酸化膜７および７ａおよび８をす
べて除去し（図２（ｆ））、Ｓｉ基板１とインクキャビ
ティ３に対応して、インク吐出用のノズル６が形成され
たノズルプレート２とを接合、アクチュエータ等の部品
（図示しない）とともに組み立て、インクジェットヘッ
ドが完成する。本実施例においては、Ｓｉ基板１にＴＭ
法によるドライエッチングを施すことで、従来のインク
ジェットヘッドに比較して隣合う圧力室間の壁部の面積
を激減させた小さなインクキャビティ３を形成すること
ができ、したがってインク流路剛性の高いインクジェッ
トヘッドを提供することができた。インク流路剛性が高
いことで、アクチュエータからの入力によるインク流路
の変形が小さく、すなわち、応答周波数が高く、高速で
インク吐出ができるインクジェットヘッドを提供するこ
とができた。本実施例におけるインクジェットヘッドで
は、１０ｋＨｚまでの周波数でインク吐出の各特性（イ
ンク滴重量、インク吐出速度等）が安定していた。ま
た、本実施例では、Ｓｉ基板として、（１１０）面方位
の単結晶Ｓｉを用いたが、他の面方位、たとえば（１０
０）や（１１１）面方位の単結晶Ｓｉを用いても、得ら
れる効果は全く同一である。
の製造工程図を図２に示す。板厚１５０ミクロンのＳｉ
基板１を摂氏１１００度、水蒸気を含む雰囲気下で、４
時間の熱処理を行い、Ｓｉ基板１の両面に熱酸化膜７・
８を形成し（図２（ａ））、ついで、熱酸化膜７にフォ
トエッチングによりインクキャビティ３および供給路４
およびインクリザーバ５に対応するパターンを形成す
る。その際、インクキャビティ３およびインクリザーバ
５に対応するパターンでは熱酸化膜７をすべて除去する
のに対し、供給路４に対応するパターンでは熱酸化膜７
の総厚１．５ミクロンのうち、１ミクロンを残すように
エッチングを行い熱酸化膜７ａとする（図２（ｂ））
が、その方法は、本出願人が特開平５−６２９６４号公
報により開示した方法による。次に、Ｓｉ基板１の熱酸
化膜７の側に対し、ＴＭ法によるドライエッチングを施
し、Ｓｉ基板１を貫通するまでのエッチングにより、イ
ンクキャビティ３およびインクリザーバ５が形成される
（図２（ｃ））。ＴＭ法におけるエッチングガスとして
は６フッ化イオウを、側壁保護膜の堆積用ガスとしては
４塩化炭素を用い、これらのガスを交互にドライエッチ
ング装置に供給することによって、Ｓｉ基板１に深い垂
直穴を形成できる。上記のドライエッチングにおいて
は、Ｓｉ基板１と熱酸化膜７とのエッチングレート比
（選択比）は、約２００程度であり、上記のドライエッ
チングが終了した時点での熱酸化膜７の厚みは約０．７
５ミクロン、また、供給路４に対応するパターンの熱酸
化膜７ａの厚みは約０．２５ミクロンとなっている。次
に、Ｓｉ基板１を熱酸化膜７ａが丁度除去できるような
条件により、フッ酸系エッチング液による処理を行い
（図２（ｄ））、ついで、Ｓｉ基板１の熱酸化膜７の側
に対し、さらにＴＭ法によるドライエッチングを施し、
深さ５０ミクロンの供給路４を形成する（図２
（ｅ））。最後に、Ｓｉ基板１にフッ酸系エッチング液
による処理を行い、熱酸化膜７および７ａおよび８をす
べて除去し（図２（ｆ））、Ｓｉ基板１とインクキャビ
ティ３に対応して、インク吐出用のノズル６が形成され
たノズルプレート２とを接合、アクチュエータ等の部品
（図示しない）とともに組み立て、インクジェットヘッ
ドが完成する。本実施例においては、Ｓｉ基板１にＴＭ
法によるドライエッチングを施すことで、従来のインク
ジェットヘッドに比較して隣合う圧力室間の壁部の面積
を激減させた小さなインクキャビティ３を形成すること
ができ、したがってインク流路剛性の高いインクジェッ
トヘッドを提供することができた。インク流路剛性が高
いことで、アクチュエータからの入力によるインク流路
の変形が小さく、すなわち、応答周波数が高く、高速で
インク吐出ができるインクジェットヘッドを提供するこ
とができた。本実施例におけるインクジェットヘッドで
は、１０ｋＨｚまでの周波数でインク吐出の各特性（イ
ンク滴重量、インク吐出速度等）が安定していた。ま
た、本実施例では、Ｓｉ基板として、（１１０）面方位
の単結晶Ｓｉを用いたが、他の面方位、たとえば（１０
０）や（１１１）面方位の単結晶Ｓｉを用いても、得ら
れる効果は全く同一である。
【００１４】次に、本発明の別の実施例（第２の実施
例）について詳細に説明する。
例）について詳細に説明する。
【００１５】図３は、本発明の第２の実施例におけるイ
ンクジェットヘッドの主要部分の斜視図であり、一部断
面を示してある。図３に示したように、本実施例におけ
るインクジェットヘッドは、Ｓｉ基板１ｂ表面に対し垂
直に加工されたインクキャビティ３ｂと、インクリザー
バ５ｂと、インクキャビティ３ｂとインクリザーバ５ｂ
とを連通する供給路４ｂと、各インクキャビティ３ｂに
対応したインク吐出用のノズル６ｂが形成されたＳｉ基
板１ｂと、アクチュエータ等の部品（図示しない）とを
組み立ててなる構造であり、Ｓｉ基板１ｂは、（１１
０）面方位単結晶Ｓｉである。図３に示したインクジェ
ットヘッドの製造工程を図４に示す。本発明の第１の実
施例の場合と同様に、板厚１５０ミクロンのＳｉ基板１
ｂの両面に熱酸化膜７ｂおよび８ｂを形成し（図４
（ａ））、ついで熱酸化膜７ｂにインクキャビティ３ｂ
および供給路４ｂおよびインクリザーバ５ｂに対応する
パターンを、また熱酸化膜８ｂにはノズル６ｂに対応す
るパターンを形成する（図４（ｂ））。その際、インク
キャビティ３ｂおよび供給路４ｂおよびインクリザーバ
５ｂに対応するパターンの形成は、上記の本発明の第１
の実施例の場合と全く同一の工程で行い、すなわち、イ
ンクキャビティ３ｂおよびインクリザーバ５ｂに対応す
るパターンでは熱酸化膜７ｂのすべてを除去するのに対
し、供給路４ｂに対応するパターンでは熱酸化膜７ｂの
総厚１．５ミクロンのうち、１ミクロンを残すようにエ
ッチングを行い、熱酸化膜７ｃとする（図４（ｂ））。
次に、Ｓｉ基板１ｂの熱酸化膜８ｂの側に本発明の第１
の実施例の場合と同様にＴＭ法によるドライエッチング
を施し、ノズル６ｂとなるべき深さ２０ミクロンの凹部
を形成する（図４（ｃ））。次に、Ｓｉ基板１ｂの熱酸
化膜７ｂ側のドライエッチング処理およびフッ酸系エッ
チング液処理を、本発明の第１の実施例と同様に行うこ
とにより、インクキャビティ３ｂおよび供給路４ｂおよ
びインクリザーバ５ｂを形成するが、インクキャビティ
３ｂおよびインクリザーバ５ｂの深さは１３５ミクロン
とする（図４（ｄ））。その結果、インクキャビティ３
ｂを形成する際に、すでに形成されているノズル６ｂと
なるべき凹部の底面が貫通し、インクキャビティ３ｂと
ノズル６ｂとが連通する。最後に、Ｓｉ基板１ｂ全体を
フッ酸系エッチング液に浸漬し、熱酸化膜７ｂおよび７
ｃおよび８ｂを除去し（図４（ｅ））、Ｓｉ基板１ｂと
アクチュエータ等の部品（図示しない）とを組み立て、
インクジェットヘッドが完成する。本実施例において
は、Ｓｉ基板１ｂの両面にＴＭ法によるドライエッチン
グを施すことで、同一のＳｉ基板１ｂに従来のインクジ
ェットヘッドに比較して隣合う圧力室間の壁部の面積を
激減させた小さなインクキャビティ３ｂとインクキャビ
ティ３ｂに対応するノズル６ｂとを形成することがで
き、したがってインク流路剛性の高いインクジェットヘ
ッドを提供することができた。インク流路剛性が高いこ
とで、アクチュエータからの入力によるインク流路の変
形が小さく、すなわち、応答周波数が高く、高速で安定
したインク吐出ができるインクジェットヘッドを提供す
ることができた。実際には、本実施例におけるインクジ
ェットヘッドでは、１０ｋＨｚまでの周波数でインク吐
出の各特性（インク滴重量、インク吐出速度等）が安定
していた。また、本実施例ではノズル６ｂが形成された
別の部品を用いることなく、さらには、個々のインクキ
ャビティ３ｂとそれに対応するノズル６ｂとの位置合わ
せをフォト工程にて行うことができたため、通常の治具
を用いた組み立て工程に比較して簡単に高精度の位置合
わせが実現でき、かつ、部品点数の削減と、組み立て工
程の削減が実現でき、すなわち、安価に高品質のインク
ジェットヘッドを提供することができた。また、本実施
例では、Ｓｉ基板として、（１１０）面方位の単結晶Ｓ
ｉを用いたが、他の面方位、たとえば（１００）や（１
１１）面方位の単結晶Ｓｉを用いても、得られる効果は
全く同一である。
ンクジェットヘッドの主要部分の斜視図であり、一部断
面を示してある。図３に示したように、本実施例におけ
るインクジェットヘッドは、Ｓｉ基板１ｂ表面に対し垂
直に加工されたインクキャビティ３ｂと、インクリザー
バ５ｂと、インクキャビティ３ｂとインクリザーバ５ｂ
とを連通する供給路４ｂと、各インクキャビティ３ｂに
対応したインク吐出用のノズル６ｂが形成されたＳｉ基
板１ｂと、アクチュエータ等の部品（図示しない）とを
組み立ててなる構造であり、Ｓｉ基板１ｂは、（１１
０）面方位単結晶Ｓｉである。図３に示したインクジェ
ットヘッドの製造工程を図４に示す。本発明の第１の実
施例の場合と同様に、板厚１５０ミクロンのＳｉ基板１
ｂの両面に熱酸化膜７ｂおよび８ｂを形成し（図４
（ａ））、ついで熱酸化膜７ｂにインクキャビティ３ｂ
および供給路４ｂおよびインクリザーバ５ｂに対応する
パターンを、また熱酸化膜８ｂにはノズル６ｂに対応す
るパターンを形成する（図４（ｂ））。その際、インク
キャビティ３ｂおよび供給路４ｂおよびインクリザーバ
５ｂに対応するパターンの形成は、上記の本発明の第１
の実施例の場合と全く同一の工程で行い、すなわち、イ
ンクキャビティ３ｂおよびインクリザーバ５ｂに対応す
るパターンでは熱酸化膜７ｂのすべてを除去するのに対
し、供給路４ｂに対応するパターンでは熱酸化膜７ｂの
総厚１．５ミクロンのうち、１ミクロンを残すようにエ
ッチングを行い、熱酸化膜７ｃとする（図４（ｂ））。
次に、Ｓｉ基板１ｂの熱酸化膜８ｂの側に本発明の第１
の実施例の場合と同様にＴＭ法によるドライエッチング
を施し、ノズル６ｂとなるべき深さ２０ミクロンの凹部
を形成する（図４（ｃ））。次に、Ｓｉ基板１ｂの熱酸
化膜７ｂ側のドライエッチング処理およびフッ酸系エッ
チング液処理を、本発明の第１の実施例と同様に行うこ
とにより、インクキャビティ３ｂおよび供給路４ｂおよ
びインクリザーバ５ｂを形成するが、インクキャビティ
３ｂおよびインクリザーバ５ｂの深さは１３５ミクロン
とする（図４（ｄ））。その結果、インクキャビティ３
ｂを形成する際に、すでに形成されているノズル６ｂと
なるべき凹部の底面が貫通し、インクキャビティ３ｂと
ノズル６ｂとが連通する。最後に、Ｓｉ基板１ｂ全体を
フッ酸系エッチング液に浸漬し、熱酸化膜７ｂおよび７
ｃおよび８ｂを除去し（図４（ｅ））、Ｓｉ基板１ｂと
アクチュエータ等の部品（図示しない）とを組み立て、
インクジェットヘッドが完成する。本実施例において
は、Ｓｉ基板１ｂの両面にＴＭ法によるドライエッチン
グを施すことで、同一のＳｉ基板１ｂに従来のインクジ
ェットヘッドに比較して隣合う圧力室間の壁部の面積を
激減させた小さなインクキャビティ３ｂとインクキャビ
ティ３ｂに対応するノズル６ｂとを形成することがで
き、したがってインク流路剛性の高いインクジェットヘ
ッドを提供することができた。インク流路剛性が高いこ
とで、アクチュエータからの入力によるインク流路の変
形が小さく、すなわち、応答周波数が高く、高速で安定
したインク吐出ができるインクジェットヘッドを提供す
ることができた。実際には、本実施例におけるインクジ
ェットヘッドでは、１０ｋＨｚまでの周波数でインク吐
出の各特性（インク滴重量、インク吐出速度等）が安定
していた。また、本実施例ではノズル６ｂが形成された
別の部品を用いることなく、さらには、個々のインクキ
ャビティ３ｂとそれに対応するノズル６ｂとの位置合わ
せをフォト工程にて行うことができたため、通常の治具
を用いた組み立て工程に比較して簡単に高精度の位置合
わせが実現でき、かつ、部品点数の削減と、組み立て工
程の削減が実現でき、すなわち、安価に高品質のインク
ジェットヘッドを提供することができた。また、本実施
例では、Ｓｉ基板として、（１１０）面方位の単結晶Ｓ
ｉを用いたが、他の面方位、たとえば（１００）や（１
１１）面方位の単結晶Ｓｉを用いても、得られる効果は
全く同一である。
【００１６】次に、本発明のさらに別の実施例（第３の
実施例）について詳細に説明する。
実施例）について詳細に説明する。
【００１７】図５は、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主要部分の斜視図であり、一部断
面を示してある。図５に示したように、本実施例におけ
るインクジェットヘッドは、Ｓｉ基板１ｄ表面に対し垂
直に加工されたインクキャビティ３ｄと、インクリザー
バ５ｄと、インクキャビティ３ｄとインクリザーバ５ｄ
とを連通する供給路４ｄと、各インクキャビティ３ｄに
対応したインク吐出用のノズル６ｄが形成されたＳｉ基
板１ｄと、アクチュエータ等の部品（図示しない）とを
組み立ててなる構造であり、Ｓｉ基板１ｄは、（１１
０）面方位単結晶Ｓｉである。図５に示したインクジェ
ットヘッドの製造工程を図６に示す。本発明の第１の実
施例の場合と同様に、板厚１５０ミクロンのＳｉ基板１
ｄの両面に熱酸化膜７ｄおよび８ｄを形成し（図６
（ａ））、ついで熱酸化膜７ｄにインクキャビティ３ｄ
および供給路４ｄおよびインクリザーバ５ｄに対応する
パターンを、また熱酸化膜８ｄにはノズル６ｄに対応す
るパターンを形成する。その際、インクキャビティ３ｄ
および供給路４ｄおよびインクリザーバ５ｄに対応する
パターンの形成は上記の本発明の第１の実施例の場合と
全く同一の工程で行い、すなわち、インクキャビティ３
ｄおよびインクリザーバ５ｄに対応するパターンでは熱
酸化膜７ｄのすべてを除去するのに対し、供給路４ｄに
対応するパターンでは熱酸化膜７ｄの総厚１．５ミクロ
ンのうち、１ミクロンを残すようにエッチングを行い、
熱酸化膜７ｅとする。また、同様に熱酸化膜８ｄに形成
するノズル６ｄに対応するパターンでも熱酸化膜８ｄの
総厚１．５ミクロンのうち、１ミクロンを残すようにエ
ッチングを行い、熱酸化膜８ｅとする（図６（ｂ））。
次に、Ｓｉ基板１ｄの熱酸化膜８ｄの側に本発明の第１
の実施例の場合と同様にＴＭ法によるドライエッチング
を施し、インクキャビティ３ｄおよびリザーバ５ｄとな
るべき深さ１３５ミクロンの凹部を形成し（図６
（ｃ））、次に、Ｓｉ基板１ｄをフッ酸系エッチング液
に浸漬し、供給路４ｄに対応する熱酸化膜７ｅが丁度除
去できるだけのエッチングを施す（図６（ｄ））。次
に、アルカリエッチング液によるエッチングを施し、深
さ５０ミクロンの供給路４ｄを形成するが、このとき同
時にインクキャビティ３ｄとなるべき凹部の底部もエッ
チングされ、（１１１）結晶面からなりＳｉ基板１ｄ表
面に対し３５度の角度をなす２つの斜面９が形成される
（図６（ｅ））。次に、Ｓｉ基板１ｄをフッ酸系エッチ
ング液に浸漬し、ノズル６ｄに対応する熱酸化膜８ｅが
丁度除去できるだけのエッチングを施す（図６
（ｆ））。次に、Ｓｉ基板１ｄの熱酸化膜８ｄが形成さ
れている面にノズル６ｂとなるべき凹部が貫通するまで
ドライエッチングを施す（図６（ｇ））。最後に、Ｓｉ
基板１ｄ全体をフッ酸系エッチング液に浸漬し、熱酸化
膜７ｄおよび７ｅおよび８ｄを除去し（図６（ｈ））、
Ｓｉ基板１ｄとアクチュエータ等の部品（図示しない）
とを組み立て、インクジェットヘッドが完成する。本実
施例においては、Ｓｉ基板１ｄの両面にＴＭ法によるド
ライエッチングを施すことで、同一Ｓｉ基板１ｄ上に、
従来のインクジェットヘッドに比較して隣合う圧力室間
の壁部の面積を激減させた小さなインクキャビティ３ｄ
と前記インクキャビティ３ｄに対応するノズル６ｄを形
成することができ、したがってインク流路剛性の高いイ
ンクジェットヘッドを提供することができた。インク流
路剛性が高いことで、アクチュエータからの入力による
インク流路の変形が小さく、すなわち、応答周波数が高
く、高速で安定したインク吐出ができるインクジェット
ヘッドを提供することができた。実際には、本実施例に
おけるインクジェットヘッドでは、１０ｋＨｚまでの周
波数でインク吐出の各特性（インク滴重量、インク吐出
速度等）が安定していた。また、本実施例ではノズル６
ｄが形成された別の部品を用いることなく、さらには、
それぞれのインクキャビティ３ｄとそれに対応するノズ
ル６ｄとの位置合わせをフォト工程にて行うことができ
たため、部品点数の削減と、組み立て工程の削減が実現
でき、すなわち、安価に高品質のインクジェットヘッド
を提供することができた。さらには、インクキャビティ
３ｄの底面を斜面９とすることにより、インク中に発生
した気泡の排出性を向上することができた。
ンクジェットヘッドの主要部分の斜視図であり、一部断
面を示してある。図５に示したように、本実施例におけ
るインクジェットヘッドは、Ｓｉ基板１ｄ表面に対し垂
直に加工されたインクキャビティ３ｄと、インクリザー
バ５ｄと、インクキャビティ３ｄとインクリザーバ５ｄ
とを連通する供給路４ｄと、各インクキャビティ３ｄに
対応したインク吐出用のノズル６ｄが形成されたＳｉ基
板１ｄと、アクチュエータ等の部品（図示しない）とを
組み立ててなる構造であり、Ｓｉ基板１ｄは、（１１
０）面方位単結晶Ｓｉである。図５に示したインクジェ
ットヘッドの製造工程を図６に示す。本発明の第１の実
施例の場合と同様に、板厚１５０ミクロンのＳｉ基板１
ｄの両面に熱酸化膜７ｄおよび８ｄを形成し（図６
（ａ））、ついで熱酸化膜７ｄにインクキャビティ３ｄ
および供給路４ｄおよびインクリザーバ５ｄに対応する
パターンを、また熱酸化膜８ｄにはノズル６ｄに対応す
るパターンを形成する。その際、インクキャビティ３ｄ
および供給路４ｄおよびインクリザーバ５ｄに対応する
パターンの形成は上記の本発明の第１の実施例の場合と
全く同一の工程で行い、すなわち、インクキャビティ３
ｄおよびインクリザーバ５ｄに対応するパターンでは熱
酸化膜７ｄのすべてを除去するのに対し、供給路４ｄに
対応するパターンでは熱酸化膜７ｄの総厚１．５ミクロ
ンのうち、１ミクロンを残すようにエッチングを行い、
熱酸化膜７ｅとする。また、同様に熱酸化膜８ｄに形成
するノズル６ｄに対応するパターンでも熱酸化膜８ｄの
総厚１．５ミクロンのうち、１ミクロンを残すようにエ
ッチングを行い、熱酸化膜８ｅとする（図６（ｂ））。
次に、Ｓｉ基板１ｄの熱酸化膜８ｄの側に本発明の第１
の実施例の場合と同様にＴＭ法によるドライエッチング
を施し、インクキャビティ３ｄおよびリザーバ５ｄとな
るべき深さ１３５ミクロンの凹部を形成し（図６
（ｃ））、次に、Ｓｉ基板１ｄをフッ酸系エッチング液
に浸漬し、供給路４ｄに対応する熱酸化膜７ｅが丁度除
去できるだけのエッチングを施す（図６（ｄ））。次
に、アルカリエッチング液によるエッチングを施し、深
さ５０ミクロンの供給路４ｄを形成するが、このとき同
時にインクキャビティ３ｄとなるべき凹部の底部もエッ
チングされ、（１１１）結晶面からなりＳｉ基板１ｄ表
面に対し３５度の角度をなす２つの斜面９が形成される
（図６（ｅ））。次に、Ｓｉ基板１ｄをフッ酸系エッチ
ング液に浸漬し、ノズル６ｄに対応する熱酸化膜８ｅが
丁度除去できるだけのエッチングを施す（図６
（ｆ））。次に、Ｓｉ基板１ｄの熱酸化膜８ｄが形成さ
れている面にノズル６ｂとなるべき凹部が貫通するまで
ドライエッチングを施す（図６（ｇ））。最後に、Ｓｉ
基板１ｄ全体をフッ酸系エッチング液に浸漬し、熱酸化
膜７ｄおよび７ｅおよび８ｄを除去し（図６（ｈ））、
Ｓｉ基板１ｄとアクチュエータ等の部品（図示しない）
とを組み立て、インクジェットヘッドが完成する。本実
施例においては、Ｓｉ基板１ｄの両面にＴＭ法によるド
ライエッチングを施すことで、同一Ｓｉ基板１ｄ上に、
従来のインクジェットヘッドに比較して隣合う圧力室間
の壁部の面積を激減させた小さなインクキャビティ３ｄ
と前記インクキャビティ３ｄに対応するノズル６ｄを形
成することができ、したがってインク流路剛性の高いイ
ンクジェットヘッドを提供することができた。インク流
路剛性が高いことで、アクチュエータからの入力による
インク流路の変形が小さく、すなわち、応答周波数が高
く、高速で安定したインク吐出ができるインクジェット
ヘッドを提供することができた。実際には、本実施例に
おけるインクジェットヘッドでは、１０ｋＨｚまでの周
波数でインク吐出の各特性（インク滴重量、インク吐出
速度等）が安定していた。また、本実施例ではノズル６
ｄが形成された別の部品を用いることなく、さらには、
それぞれのインクキャビティ３ｄとそれに対応するノズ
ル６ｄとの位置合わせをフォト工程にて行うことができ
たため、部品点数の削減と、組み立て工程の削減が実現
でき、すなわち、安価に高品質のインクジェットヘッド
を提供することができた。さらには、インクキャビティ
３ｄの底面を斜面９とすることにより、インク中に発生
した気泡の排出性を向上することができた。
【００１８】
【発明の効果】以上に記したように、本発明によれば、
インクキャビティと、インクリザーバと、インクキャビ
ティとインクリザーバとを連結する供給路が形成された
Ｓｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッドにおい
て、前記インクキャビティは前記Ｓｉ基板にドライエッ
チングにより穿孔されたものとすることで、従来のイン
クジェットヘッドに比較して隣合う圧力室間の壁部の面
積を激減させた剛性の高いインクキャビティが加工で
き、したがって、応答周波数が高く、高速で安定した微
小インク吐出ができる、すなわち高印字品質のインクジ
ェットヘッド及びインクジェットプリンタを提供するこ
とができる。
インクキャビティと、インクリザーバと、インクキャビ
ティとインクリザーバとを連結する供給路が形成された
Ｓｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッドにおい
て、前記インクキャビティは前記Ｓｉ基板にドライエッ
チングにより穿孔されたものとすることで、従来のイン
クジェットヘッドに比較して隣合う圧力室間の壁部の面
積を激減させた剛性の高いインクキャビティが加工で
き、したがって、応答周波数が高く、高速で安定した微
小インク吐出ができる、すなわち高印字品質のインクジ
ェットヘッド及びインクジェットプリンタを提供するこ
とができる。
【００１９】また、本発明によれば、前記インクキャビ
ティに対応した位置にフォト工程による位置合わせ精度
で高精度なノズルを形成することにより、高印字品質の
インクジェットヘッドを提供することができる。
ティに対応した位置にフォト工程による位置合わせ精度
で高精度なノズルを形成することにより、高印字品質の
インクジェットヘッドを提供することができる。
【００２０】また、本発明によれば、（１１０）面方位
Ｓｉ基板を用いて、ドライエッチングおよびアルカリ液
を用いた異方性エッチングにより、前記インクキャビテ
ィとインクキャビティの底面に斜面を形成したことで気
泡排出性に優れた高印字品質のインクジェットヘッドを
提供することができる。
Ｓｉ基板を用いて、ドライエッチングおよびアルカリ液
を用いた異方性エッチングにより、前記インクキャビテ
ィとインクキャビティの底面に斜面を形成したことで気
泡排出性に優れた高印字品質のインクジェットヘッドを
提供することができる。
【図１】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの一部断面を示す斜視図である。
ドの一部断面を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの製造工程図である。
ドの製造工程図である。
【図３】本発明の別の一実施例におけるインクジェット
ヘッドの一部断面を示す斜視図である。
ヘッドの一部断面を示す斜視図である。
【図４】本発明の別の一実施例におけるインクジェット
ヘッドの製造工程図である。
ヘッドの製造工程図である。
【図５】本発明の別の一実施例におけるインクジェット
ヘッドの一部断面を示す斜視図である。
ヘッドの一部断面を示す斜視図である。
【図６】本発明の別の一実施例におけるインクジェット
ヘッドの製造工程図である。
ヘッドの製造工程図である。
１、１ｂ、１ｄ Ｓｉ基板 ２ ノズルプレート ３、３ｂ、３ｄ インクキャビティ ４、４ｂ、４ｄ 供給路 ５、５ｂ、５ｄ インクリザーバ ６、６ｂ、６ｄ ノズル ７、７ａ、７ｂ 熱酸化膜 ７ｃ、７ｄ、７ｅ 熱酸化膜 ８、８ｂ、８ｄ、８ｅ 熱酸化膜 ９ 斜面
Claims (9)
- 【請求項１】 インクジェット記録装置に用いられ、イ
ンクキャビティと、インクリザーバと、インクキャビテ
ィとインクリザーバとを連結する供給路が形成されたＳ
ｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッドにおい
て、前記インクキャビティは前記Ｓｉ基板にドライエッ
チングにより穿孔されたものであることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。 - 【請求項２】 前記インクキャビティがドライエッチン
グにより穿孔されたＳｉ基板と、インク吐出用のノズル
が形成されたノズルプレートとが接合されてなる構造を
有することを特徴とする請求項１記載のインクジェット
ヘッド。 - 【請求項３】 インクジェット記録装置に用いられ、イ
ンクキャビティと、インクリザーバと、インクキャビテ
ィとインクリザーバとを連結する供給路と、インク吐出
用のノズルが形成されたＳｉ基板を構成部材とするイン
クジェットヘッドにおいて、前記インクキャビティが前
記Ｓｉ基板の一方の面から所定の深さまでドライエッチ
ングにより加工されたものであり、インク吐出用のノズ
ルが前記Ｓｉ基板の他方の面から前記インクキャビティ
に対応した位置に加工され、かつ前記インクキャビティ
と前記ノズルとは連通していることを特徴とするインク
ジェットヘッド。 - 【請求項４】 前記ノズルがドライエッチングにより加
工されてなることを特徴とする請求項３記載のインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項５】 前記Ｓｉ基板が、（１１０）面方位の単
結晶Ｓｉであることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれか記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項６】 インクジェット記録装置に用いられ、イ
ンクキャビティと、インクリザーバと、インクキャビテ
ィとインクリザーバとを連結する供給路が形成されたＳ
ｉ基板を構成部材とするインクジェットヘッドの製造方
法において、前記Ｓｉ基板にＴＭ法のドライエッチング
によって穿孔させてインクキャビティを形成することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項７】 インクジェット記録装置に用いられ、イ
ンクキャビティと、インクリザーバと、インクキャビテ
ィとインクリザーバとを連結する供給路と、インク吐出
用のノズルが形成されたＳｉ基板を構成部材とするイン
クジェットヘッドの製造方法において、前記Ｓｉ基板の
一方の面から所定の深さまでＴＭ法のドライエッチング
により加工してインクキャビティを形成し、前記Ｓｉ基
板の他方の面から前記インクキャビティに対応した位置
に、ＴＭ法のドライエッチングでインク吐出用のノズル
を形成し、前記インクキャビティと前記ノズルとを連通
させることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項８】 前記インクキャビティを前記Ｓｉ基板の
一方の面から所定の深さまでＴＭ法を用いたドライエッ
チングにより加工したのちに、前記Ｓｉ基板をアルカリ
エッチング液で処理することを特徴とする請求項６また
は請求項７記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のうちいずれか記載のイ
ンクジェットを有するインクジェットプリンタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5793796A JP3564853B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | インクジェットヘッドの製造方法およびそのヘッドを用いたプリンタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5793796A JP3564853B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | インクジェットヘッドの製造方法およびそのヘッドを用いたプリンタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09248914A true JPH09248914A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3564853B2 JP3564853B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=13069947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5793796A Expired - Lifetime JP3564853B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | インクジェットヘッドの製造方法およびそのヘッドを用いたプリンタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3564853B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009234097A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Brother Ind Ltd | 液滴吐出ヘッド |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP5793796A patent/JP3564853B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009234097A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Brother Ind Ltd | 液滴吐出ヘッド |
| JP4582172B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2010-11-17 | ブラザー工業株式会社 | 液滴吐出ヘッド |
| US8061821B2 (en) | 2008-03-27 | 2011-11-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid-Droplet ejection head and ink jet printer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3564853B2 (ja) | 2004-09-15 |
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