JPH11227208A - 液体噴射記録装置およびその製造方法 - Google Patents
液体噴射記録装置およびその製造方法Info
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- JPH11227208A JPH11227208A JP10312703A JP31270398A JPH11227208A JP H11227208 A JPH11227208 A JP H11227208A JP 10312703 A JP10312703 A JP 10312703A JP 31270398 A JP31270398 A JP 31270398A JP H11227208 A JPH11227208 A JP H11227208A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高解像度化に対応できるとともに、液体噴射
効率を向上させ、高速記録を可能とした液体噴射記録装
置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 液体流路基板１には、湿式異方性エッチ
ングによって共通液室５となる貫通孔が形成され、その
開口が液体供給口４となる。その後、反応性イオンエッ
チングにより、液体流路７となる矩形状の溝が形成され
る。この液体流路７は、ノズル９近傍に前方絞り４１
を、また共通液室５との接続部近傍に後方絞り４２を有
している。共通液室５と液体流路７は直線的に連通して
おり、また、液体流路７の前方絞り４１と後方絞り４２
の間は広くとれる。これによって、流路抵抗を低減で
き、液体噴射効率を向上させるとともに、液体の再供給
を高速に行うことができる。
効率を向上させ、高速記録を可能とした液体噴射記録装
置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 液体流路基板１には、湿式異方性エッチ
ングによって共通液室５となる貫通孔が形成され、その
開口が液体供給口４となる。その後、反応性イオンエッ
チングにより、液体流路７となる矩形状の溝が形成され
る。この液体流路７は、ノズル９近傍に前方絞り４１
を、また共通液室５との接続部近傍に後方絞り４２を有
している。共通液室５と液体流路７は直線的に連通して
おり、また、液体流路７の前方絞り４１と後方絞り４２
の間は広くとれる。これによって、流路抵抗を低減で
き、液体噴射効率を向上させるとともに、液体の再供給
を高速に行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体流路内に保持
された液体にエネルギーを印加してこれをノズルから噴
射する液体噴射記録装置およびその製造方法に関するも
のである。
された液体にエネルギーを印加してこれをノズルから噴
射する液体噴射記録装置およびその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１９は、従来の液体噴射記録装置の一
例を示す斜視図、図２０は、同じくＡ断面図である。図
中、１は液体流路基板、２は素子基板、３は厚膜層、４
は液体供給口、５は共通液室、６はバイパス流路、７は
液体流路、８は発熱抵抗体、９はノズル、１０は段差部
である。この例では、液体噴射記録装置の一例として、
エネルギー変換素子として電気エネルギーを熱エネルギ
ーに変換する発熱抵抗体８を用いたサーマル型の液体噴
射記録装置を示している。このような構成は、例えば特
開平６−１８３００２号公報等に記載されている。この
ほか、エネルギー変換素子として圧電素子を用いたもの
など、いくつかの方式がある。
例を示す斜視図、図２０は、同じくＡ断面図である。図
中、１は液体流路基板、２は素子基板、３は厚膜層、４
は液体供給口、５は共通液室、６はバイパス流路、７は
液体流路、８は発熱抵抗体、９はノズル、１０は段差部
である。この例では、液体噴射記録装置の一例として、
エネルギー変換素子として電気エネルギーを熱エネルギ
ーに変換する発熱抵抗体８を用いたサーマル型の液体噴
射記録装置を示している。このような構成は、例えば特
開平６−１８３００２号公報等に記載されている。この
ほか、エネルギー変換素子として圧電素子を用いたもの
など、いくつかの方式がある。
【０００３】液体流路基板１は、例えばＳｉによって形
成される。液体流路基板１には、多数の液体流路７とな
る溝と、共通液室５となる貫通孔が異方性エッチングに
よって形成されており、貫通した開口が液体供給口４と
なる。また共通液室５は２段階の異方性エッチングによ
って形成することにより段差部１０を設けている。一
方、素子基板２も例えばＳｉによって形成される。素子
基板２には、各液体流路７に対応して発熱抵抗体８が設
けられ、また発熱抵抗体８に電気エネルギーを供給する
ための配線や駆動回路などが形成されている。さらにこ
れらの上に例えばポリイミドからなる厚膜層３が設けら
れている。厚膜層３は、液体流路基板１に形成された液
体流路７と共通液室５とを結ぶバイパス流路６の部分
と、発熱抵抗体８上の部分が除去されている。この厚膜
層３は、このようにバイパス流路６を形成するために必
要であり、また素子基板２の表面に形成された配線や駆
動回路などが液体に浸食されるのを防ぐために設けられ
た保護層としての役割を果たす。このような液体流路基
板１と素子基板２とを位置合わせして接合し、液体噴射
記録装置が作成される。
成される。液体流路基板１には、多数の液体流路７とな
る溝と、共通液室５となる貫通孔が異方性エッチングに
よって形成されており、貫通した開口が液体供給口４と
なる。また共通液室５は２段階の異方性エッチングによ
って形成することにより段差部１０を設けている。一
方、素子基板２も例えばＳｉによって形成される。素子
基板２には、各液体流路７に対応して発熱抵抗体８が設
けられ、また発熱抵抗体８に電気エネルギーを供給する
ための配線や駆動回路などが形成されている。さらにこ
れらの上に例えばポリイミドからなる厚膜層３が設けら
れている。厚膜層３は、液体流路基板１に形成された液
体流路７と共通液室５とを結ぶバイパス流路６の部分
と、発熱抵抗体８上の部分が除去されている。この厚膜
層３は、このようにバイパス流路６を形成するために必
要であり、また素子基板２の表面に形成された配線や駆
動回路などが液体に浸食されるのを防ぐために設けられ
た保護層としての役割を果たす。このような液体流路基
板１と素子基板２とを位置合わせして接合し、液体噴射
記録装置が作成される。
【０００４】図２１は、マニホールドが装着された液体
噴射記録装置の一例を示す断面図である。図中、１１は
マニホールド、１２は接着剤である。例えば図１９に示
すような液体噴射記録装置が作製された後、液体供給口
４側に液体タンクからの液体を液体噴射記録装置に供給
するためのマニホールド１１が装着される。このとき、
液体噴射記録装置の液体供給口４の周囲に接着剤１２が
塗布され、この接着剤１２によってマニホールド１１が
接着されるとともに、液体の漏れがないようにシールさ
れる。
噴射記録装置の一例を示す断面図である。図中、１１は
マニホールド、１２は接着剤である。例えば図１９に示
すような液体噴射記録装置が作製された後、液体供給口
４側に液体タンクからの液体を液体噴射記録装置に供給
するためのマニホールド１１が装着される。このとき、
液体噴射記録装置の液体供給口４の周囲に接着剤１２が
塗布され、この接着剤１２によってマニホールド１１が
接着されるとともに、液体の漏れがないようにシールさ
れる。
【０００５】一般に液体噴射記録装置では、液体流路７
の断面積が同じであれば流路長が液体の噴射性能を左右
する。例えば液体流路７の流路長が長くなれば流路抵抗
が増大し、必要とされるエネルギー量が増加し、あるい
は吐出される液滴量が減少する。すなわち、高効率の液
体噴射記録装置を構成するためには、なるべく液体流路
７の流路長を短くする方がよい。
の断面積が同じであれば流路長が液体の噴射性能を左右
する。例えば液体流路７の流路長が長くなれば流路抵抗
が増大し、必要とされるエネルギー量が増加し、あるい
は吐出される液滴量が減少する。すなわち、高効率の液
体噴射記録装置を構成するためには、なるべく液体流路
７の流路長を短くする方がよい。
【０００６】しかし、液体流路７の流路長（図２１にお
ける長さａ）を短くすると、共通液室５がノズル９側に
寄り、ノズル９が配列されている面から液体供給口４ま
での距離、すなわち図２１における長さｂが短くなる。
上述のように、液体供給口４の周囲に接着剤１２を塗布
してマニホールド１１を接着する。このとき、ノズル９
が配列されている面から液体供給口４までの距離ｂが短
いと、塗布された接着剤１２が液体供給口４から中に侵
入し、内部で液体の詰まり等を起こし、印字不良を引き
起こす場合がある。そのため、液体流路７の流路長ａを
短くするとともに、ノズル９が配列されている面から液
体供給口４までの距離ｂをある程度確保することが要求
される。上述の図２０および図２１に示した構成では、
共通液室５に段差部１０を設けることによって、この要
求を満たし、製造時の歩留まりを向上させている。
ける長さａ）を短くすると、共通液室５がノズル９側に
寄り、ノズル９が配列されている面から液体供給口４ま
での距離、すなわち図２１における長さｂが短くなる。
上述のように、液体供給口４の周囲に接着剤１２を塗布
してマニホールド１１を接着する。このとき、ノズル９
が配列されている面から液体供給口４までの距離ｂが短
いと、塗布された接着剤１２が液体供給口４から中に侵
入し、内部で液体の詰まり等を起こし、印字不良を引き
起こす場合がある。そのため、液体流路７の流路長ａを
短くするとともに、ノズル９が配列されている面から液
体供給口４までの距離ｂをある程度確保することが要求
される。上述の図２０および図２１に示した構成では、
共通液室５に段差部１０を設けることによって、この要
求を満たし、製造時の歩留まりを向上させている。
【０００７】図２０に矢線で示すように、記録に用いら
れる液体は、液体供給口４から供給される。液体供給口
４から供給された液体は、共通液室５から厚膜層３を除
去して形成したバイパス流路６を通って液体流路７へと
供給される。
れる液体は、液体供給口４から供給される。液体供給口
４から供給された液体は、共通液室５から厚膜層３を除
去して形成したバイパス流路６を通って液体流路７へと
供給される。
【０００８】上述の例では、液体流路基板１としてＳｉ
基板を用いている。Ｓｉ基板に対して上述のように液体
流路７となる溝や、共通液室５となる貫通孔を形成する
方法として、例えば特開平５−２９９４０９号公報（米
国特許第５２７７７５５号）に開示されているように、
ＫＯＨなどの薬液を使用した湿式異方性エッチング方式
による加工が知られている。
基板を用いている。Ｓｉ基板に対して上述のように液体
流路７となる溝や、共通液室５となる貫通孔を形成する
方法として、例えば特開平５−２９９４０９号公報（米
国特許第５２７７７５５号）に開示されているように、
ＫＯＨなどの薬液を使用した湿式異方性エッチング方式
による加工が知られている。
【０００９】図２２は、従来の液体噴射記録装置におけ
る液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。
図中、３１はＳｉ基板、３２はＳｉＯ2 膜、３３はＳｉ
Ｎ膜である。図２２（Ａ）に示す液体流路基板１となる
Ｓｉ基板３１に対して、図２２（Ｂ）において熱酸化に
よりＳｉＯ2 膜３２を形成し、図２２（Ｃ）においてノ
ズルを含む液体流路７となる部分および共通液室５とな
る部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を
用いてパターニングする。用いるＳｉ基板３１の結晶方
位は＜１００＞面である。
る液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図である。
図中、３１はＳｉ基板、３２はＳｉＯ2 膜、３３はＳｉ
Ｎ膜である。図２２（Ａ）に示す液体流路基板１となる
Ｓｉ基板３１に対して、図２２（Ｂ）において熱酸化に
よりＳｉＯ2 膜３２を形成し、図２２（Ｃ）においてノ
ズルを含む液体流路７となる部分および共通液室５とな
る部分をホトリソグラフィー法とドライエッチング法を
用いてパターニングする。用いるＳｉ基板３１の結晶方
位は＜１００＞面である。
【００１０】続いて図２２（Ｄ）に示すように、減圧Ｃ
ＶＤ法によりＳｉＮ膜３３を形成し、図２２（Ｅ）に示
すように共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法
とドライエッチング法を用いてパターニングする。
ＶＤ法によりＳｉＮ膜３３を形成し、図２２（Ｅ）に示
すように共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法
とドライエッチング法を用いてパターニングする。
【００１１】続いてこのＳｉＮ膜３３をエッチングマス
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施する。このエッチングは、図２２（Ｆ）に
示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は
液体供給口４となる。
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施する。このエッチングは、図２２（Ｆ）に
示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は
液体供給口４となる。
【００１２】続いて図２２（Ｇ）に示すようにＳｉＮ膜
３３を除去し、今度はＳｉＯ2 膜３２をエッチングマス
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施し、図２２（Ｈ）に示すように液体流路７
となる溝を形成する。このとき、共通液室５の部分もエ
ッチングされ、段差部１０が形成される。最後にＳｉＯ
2 膜３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去
し、図２２（Ｉ）に示すように液体流路基板１となるＳ
ｉ基板３１の加工を完了する。
３３を除去し、今度はＳｉＯ2 膜３２をエッチングマス
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施し、図２２（Ｈ）に示すように液体流路７
となる溝を形成する。このとき、共通液室５の部分もエ
ッチングされ、段差部１０が形成される。最後にＳｉＯ
2 膜３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去
し、図２２（Ｉ）に示すように液体流路基板１となるＳ
ｉ基板３１の加工を完了する。
【００１３】図２３は、従来の液体噴射記録装置におけ
る液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図
である。図２２に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基
板３１には、多数の液体流路基板に対応する液体流路７
となる溝や共通液室５および液体供給口４となる貫通孔
が形成されている。このＳｉ基板３１は、別途形成され
る多数の素子基板２が形成されたＳｉ基板と接合された
後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離
される。このとき、液体流路７の配列されている部分で
は、図２３に破線で示すノズルダイシング位置において
ダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開
放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノ
ズル９となる。
る液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図
である。図２２に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基
板３１には、多数の液体流路基板に対応する液体流路７
となる溝や共通液室５および液体供給口４となる貫通孔
が形成されている。このＳｉ基板３１は、別途形成され
る多数の素子基板２が形成されたＳｉ基板と接合された
後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離
される。このとき、液体流路７の配列されている部分で
は、図２３に破線で示すノズルダイシング位置において
ダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開
放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノ
ズル９となる。
【００１４】このような従来の液体噴射記録装置の製造
方法では、液体流路基板１の加工にＫＯＨ水溶液を用い
た湿式の異方性エッチング法を用いている。この湿式異
方性エッチングは、平面的な形状が四角形であれば精度
よく加工できるとともに、例えば共通液室５のような大
きく深い加工を行うためには比較的高速に加工できると
いう利点を有している。このとき、断面方向の形状はＳ
ｉ基板３１の結晶方向＜１００＞によって決定され、台
形若しくは三角形となる。そのため、このような湿式異
方性エッチング法によって形成された液体流路７の断面
およびノズル９の開口形状は三角形状となる。
方法では、液体流路基板１の加工にＫＯＨ水溶液を用い
た湿式の異方性エッチング法を用いている。この湿式異
方性エッチングは、平面的な形状が四角形であれば精度
よく加工できるとともに、例えば共通液室５のような大
きく深い加工を行うためには比較的高速に加工できると
いう利点を有している。このとき、断面方向の形状はＳ
ｉ基板３１の結晶方向＜１００＞によって決定され、台
形若しくは三角形となる。そのため、このような湿式異
方性エッチング法によって形成された液体流路７の断面
およびノズル９の開口形状は三角形状となる。
【００１５】近年の高解像度化にともない、ノズル９の
配列間隔が狭くなってきている。上述のような従来の液
体噴射記録装置では、液体流路７の断面およびノズル９
の開口形状は均一な三角形状となるので、ノズル９の開
口寸法を小さくすると、液体流路７の断面寸法も小さ
く、液体流路７における流路抵抗が増大する。また、例
えば、図２０に示すように液体の流路の一部がバイパス
部のように狭くまた屈曲しているため流路抵抗が増大す
る。
配列間隔が狭くなってきている。上述のような従来の液
体噴射記録装置では、液体流路７の断面およびノズル９
の開口形状は均一な三角形状となるので、ノズル９の開
口寸法を小さくすると、液体流路７の断面寸法も小さ
く、液体流路７における流路抵抗が増大する。また、例
えば、図２０に示すように液体の流路の一部がバイパス
部のように狭くまた屈曲しているため流路抵抗が増大す
る。
【００１６】流路抵抗が増大すると次のような問題があ
る。このような液体噴射記録装置では、発熱抵抗体を瞬
間的に加熱し、液体中に気泡を発生させ、この気泡が成
長するときのエネルギーを利用して液体をノズルから噴
射させるが、発熱抵抗体からノズルまでの流路抵抗が増
大すると気泡が成長するときの圧力が効率よくノズルに
向かわないため、噴射ごとに発熱抵抗体に印加すべき電
気エネルギーが増大する。共通液室からノズルまでの流
路抵抗が増大すると、液体が噴射されても液体がノズル
へ向かって再供給されるまでの時間がかかるため記録速
度が低下する。さらに、噴射の安定化などのためノズル
から液体を吸引する必要があるが、吸引のために大きな
ポンプが必要となり記録装置が大型化する。
る。このような液体噴射記録装置では、発熱抵抗体を瞬
間的に加熱し、液体中に気泡を発生させ、この気泡が成
長するときのエネルギーを利用して液体をノズルから噴
射させるが、発熱抵抗体からノズルまでの流路抵抗が増
大すると気泡が成長するときの圧力が効率よくノズルに
向かわないため、噴射ごとに発熱抵抗体に印加すべき電
気エネルギーが増大する。共通液室からノズルまでの流
路抵抗が増大すると、液体が噴射されても液体がノズル
へ向かって再供給されるまでの時間がかかるため記録速
度が低下する。さらに、噴射の安定化などのためノズル
から液体を吸引する必要があるが、吸引のために大きな
ポンプが必要となり記録装置が大型化する。
【００１７】そこで、液体流路の断面積を大きくすると
ともにノズル部分では断面積を小さくする、いわゆる絞
り構造が試みられてきた。特開平７−１７２９号公報に
よれば、断面積７０×４９μｍ流路の前後を断面積６０
×４２μｍに絞ったサーマルインクジェットプリントヘ
ッドが示されている。しかしこのヘッドでは液体流路か
ら共通液室への連通構造については記載されておらず、
また製造方法の詳細も明らかではない。
ともにノズル部分では断面積を小さくする、いわゆる絞
り構造が試みられてきた。特開平７−１７２９号公報に
よれば、断面積７０×４９μｍ流路の前後を断面積６０
×４２μｍに絞ったサーマルインクジェットプリントヘ
ッドが示されている。しかしこのヘッドでは液体流路か
ら共通液室への連通構造については記載されておらず、
また製造方法の詳細も明らかではない。
【００１８】特開平７−１５６４１５号公報（米国特許
第５３８５６３５号）によれば、耐エッチングマスクの
開口形状が、異方性エッチングしたときに流路の中間部
分で太くなるようにしている。しかしこのヘッドでも液
体の流路の一部がバイパス部のように狭くまた屈曲して
いるため流路抵抗が増大する。
第５３８５６３５号）によれば、耐エッチングマスクの
開口形状が、異方性エッチングしたときに流路の中間部
分で太くなるようにしている。しかしこのヘッドでも液
体の流路の一部がバイパス部のように狭くまた屈曲して
いるため流路抵抗が増大する。
【００１９】特開平４−２９６５６４号公報（米国特許
第５１３２７０７号）によれば、流路全体を厚膜材料で
構成しノズル部分を平面的に絞り込んでいる。しかし、
流路全体を厚膜材料を用いて高精度に製造することは困
難である。
第５１３２７０７号）によれば、流路全体を厚膜材料で
構成しノズル部分を平面的に絞り込んでいる。しかし、
流路全体を厚膜材料を用いて高精度に製造することは困
難である。
【００２０】特公平６−８４０７５号公報によれば、熱
エネルギー作用部近傍の天井に気泡が発生しても流路を
遮断しない程度のくぼみを設け、記録液の補給を行って
いる。しかし、このように熱エネルギー作用部近傍の天
井のみをくぼませただけでは、上述したような流路抵抗
増大による問題を解決できない。
エネルギー作用部近傍の天井に気泡が発生しても流路を
遮断しない程度のくぼみを設け、記録液の補給を行って
いる。しかし、このように熱エネルギー作用部近傍の天
井のみをくぼませただけでは、上述したような流路抵抗
増大による問題を解決できない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、高解像度化に対応できると
ともに、液体噴射効率を向上させ、高速記録を可能とし
た液体噴射記録装置、および、そのような液体噴射記録
装置を歩留まりよく製造できる製造方法を提供すること
を目的とするものである。
情に鑑みてなされたもので、高解像度化に対応できると
ともに、液体噴射効率を向上させ、高速記録を可能とし
た液体噴射記録装置、および、そのような液体噴射記録
装置を歩留まりよく製造できる製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｉからなる
液体流路基板に液体流路となる溝を形成する際に、反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏ
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、以下ＲＩＥと略す）法を用いて形
成する。この方法ではエッチングレートのＳｉ結晶方位
依存性がないため、平面的には任意の形状を精度よく得
ることができ、例えば平面的に狭めた絞り部などを容易
に形成することができる。これによって、液体を効率よ
くノズルへと向かわせ、しかも液体の再供給を高速に行
うことができる液体流路を形成することができ、エネル
ギー効率がよく、しかも高速記録を可能にすることがで
きる。なお、ＲＩＥについては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍ
ａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａ
ｔｉｏｎ ＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ
ｌｕｍｅ ２６３９，１９９５，Ｓｏｃｉｅｔｙｏｆ
Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａ
ｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＳＰＩＥ），米国，
Ｊ．Ｋ．Ｂｈａｒｄｗａｊ，Ｈ．Ａｓｈｒａｆ，“Ａｄ
ｖａｎｃｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ ｕｓ
ｉｎｇ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｌａｓｍａ
ｓ”，ｐｐ．２２４−２３２等を参照されたい。
液体流路基板に液体流路となる溝を形成する際に、反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏ
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、以下ＲＩＥと略す）法を用いて形
成する。この方法ではエッチングレートのＳｉ結晶方位
依存性がないため、平面的には任意の形状を精度よく得
ることができ、例えば平面的に狭めた絞り部などを容易
に形成することができる。これによって、液体を効率よ
くノズルへと向かわせ、しかも液体の再供給を高速に行
うことができる液体流路を形成することができ、エネル
ギー効率がよく、しかも高速記録を可能にすることがで
きる。なお、ＲＩＥについては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍ
ａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａ
ｔｉｏｎ ＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ
ｌｕｍｅ ２６３９，１９９５，Ｓｏｃｉｅｔｙｏｆ
Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａ
ｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＳＰＩＥ），米国，
Ｊ．Ｋ．Ｂｈａｒｄｗａｊ，Ｈ．Ａｓｈｒａｆ，“Ａｄ
ｖａｎｃｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ ｕｓ
ｉｎｇ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｌａｓｍａ
ｓ”，ｐｐ．２２４−２３２等を参照されたい。
【００２３】また、Ｓｉ基板の表面に対して垂直な溝を
形成できるため、液体流路およびその開放端であるノズ
ルの形状を矩形にすることができる。さらにエッチング
深さを任意に設定することができる。そのため、高密度
化して配列方向の幅が小さくなっても高さ方向を大きく
して断面積を確保することが可能であり、所望の液滴の
体積を得ることができる。このように、本発明では高解
像度化にも対応することができる。
形成できるため、液体流路およびその開放端であるノズ
ルの形状を矩形にすることができる。さらにエッチング
深さを任意に設定することができる。そのため、高密度
化して配列方向の幅が小さくなっても高さ方向を大きく
して断面積を確保することが可能であり、所望の液滴の
体積を得ることができる。このように、本発明では高解
像度化にも対応することができる。
【００２４】さらに本発明では、上述のようにして形成
された断面が略矩形状の溝の底部に、液体流路の方向に
延在する凹部を形成することができる。この凹部によっ
て、液体流路の断面積を増加させ、液体流路部分におけ
る流路抵抗をさらに低減することができる。なお、この
凹部は、例えば異方性エッチングによって形成すること
ができ、この場合の凹部の断面は略三角形状あるいは略
台形状となる。液体流路全体としては、断面は５角形以
上の多角形状となる。
された断面が略矩形状の溝の底部に、液体流路の方向に
延在する凹部を形成することができる。この凹部によっ
て、液体流路の断面積を増加させ、液体流路部分におけ
る流路抵抗をさらに低減することができる。なお、この
凹部は、例えば異方性エッチングによって形成すること
ができ、この場合の凹部の断面は略三角形状あるいは略
台形状となる。液体流路全体としては、断面は５角形以
上の多角形状となる。
【００２５】この凹部をノズルの近傍まで設けておくこ
とによって、液体流路基板の厚さ方向の絞りとして機能
させることができる。さらに上述のように、ＲＩＥによ
る断面が略矩形の部分について、平面的に絞ることによ
って、凹部とともに３方から絞ることができ、ノズルか
らの液体の噴射力を向上させることができる。
とによって、液体流路基板の厚さ方向の絞りとして機能
させることができる。さらに上述のように、ＲＩＥによ
る断面が略矩形の部分について、平面的に絞ることによ
って、凹部とともに３方から絞ることができ、ノズルか
らの液体の噴射力を向上させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の液体噴射記録装
置の第１の実施の形態を示す斜視図、図２は、同じくＡ
断面図、図３は、同じく液体流路基板の一例の平面図で
ある。図中、図１９、図２０と同様の部分には同じ符号
を付してある。４１は前方絞り、４２は後方絞りであ
る。この例では、液体噴射記録装置の一例として、エネ
ルギー変換素子として電気エネルギーを熱エネルギーに
変換する発熱抵抗体８を用いたサーマル型の液体噴射記
録装置を示している。もちろん、エネルギー変換素子と
して圧電素子など、他の方式を用いてもよい。
置の第１の実施の形態を示す斜視図、図２は、同じくＡ
断面図、図３は、同じく液体流路基板の一例の平面図で
ある。図中、図１９、図２０と同様の部分には同じ符号
を付してある。４１は前方絞り、４２は後方絞りであ
る。この例では、液体噴射記録装置の一例として、エネ
ルギー変換素子として電気エネルギーを熱エネルギーに
変換する発熱抵抗体８を用いたサーマル型の液体噴射記
録装置を示している。もちろん、エネルギー変換素子と
して圧電素子など、他の方式を用いてもよい。
【００２７】液体流路基板１は、例えばＳｉによって形
成される。液体流路基板１には、従来と同様に、共通液
室５となる貫通孔が異方性エッチングによって形成され
ており、貫通した開口が液体供給口４となる。また、液
体流路基板１には多数の液体流路７となる溝が形成され
ているが、この溝はＲＩＥによって断面が略矩形状に形
成されている。図２に示すように共通液室５と液体流路
７は直結されており、液体流路７には前方絞り４１と後
方絞り４２が設けられている。
成される。液体流路基板１には、従来と同様に、共通液
室５となる貫通孔が異方性エッチングによって形成され
ており、貫通した開口が液体供給口４となる。また、液
体流路基板１には多数の液体流路７となる溝が形成され
ているが、この溝はＲＩＥによって断面が略矩形状に形
成されている。図２に示すように共通液室５と液体流路
７は直結されており、液体流路７には前方絞り４１と後
方絞り４２が設けられている。
【００２８】後方絞り４２は、図３にも示したように、
共通液室５側ではノズル９へ向けて徐々に絞るような構
造としている。これによって、液体が共通液室５から発
熱抵抗体８上へ流れ込む際の抵抗を小さくして、液体の
供給性能を低下させないようにしている。またノズル９
側では、液体の流れ方向に対してほぼ直交する方向に突
出した構造とし、発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長
時の圧力が共通液室５側へ伝播するのをなるべく阻止
し、ノズル９側へ向くようにしている。これによって、
気泡成長時の圧力を効率よく利用し、エネルギー効率を
向上させている。また、他の液体流路へ及ぼす影響、例
えばクロストーク等を低減している。
共通液室５側ではノズル９へ向けて徐々に絞るような構
造としている。これによって、液体が共通液室５から発
熱抵抗体８上へ流れ込む際の抵抗を小さくして、液体の
供給性能を低下させないようにしている。またノズル９
側では、液体の流れ方向に対してほぼ直交する方向に突
出した構造とし、発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長
時の圧力が共通液室５側へ伝播するのをなるべく阻止
し、ノズル９側へ向くようにしている。これによって、
気泡成長時の圧力を効率よく利用し、エネルギー効率を
向上させている。また、他の液体流路へ及ぼす影響、例
えばクロストーク等を低減している。
【００２９】前方絞り４１は、ノズル９へ向けて平面的
に絞った構造としている。これによって、発熱抵抗体８
上に発生する気泡成長時の圧力をノズル９に集中させる
ことができる。これによってエネルギー効率を向上さ
せ、さらにノズル９から吐出される液滴の飛翔速度を増
加させて安定した記録を可能にし、高画質を維持するこ
とができる。
に絞った構造としている。これによって、発熱抵抗体８
上に発生する気泡成長時の圧力をノズル９に集中させる
ことができる。これによってエネルギー効率を向上さ
せ、さらにノズル９から吐出される液滴の飛翔速度を増
加させて安定した記録を可能にし、高画質を維持するこ
とができる。
【００３０】なお、前方絞り４１および後方絞り４２の
形状は、図示した形状に限られるものではなく、任意に
設定することが可能である。また、必要がなければ前方
絞り４１および後方絞り４２の一方および両方を設けず
に構成してもよい。
形状は、図示した形状に限られるものではなく、任意に
設定することが可能である。また、必要がなければ前方
絞り４１および後方絞り４２の一方および両方を設けず
に構成してもよい。
【００３１】このような構成の液体噴射記録装置におい
て、液体供給口４から供給された液体は、共通液室５か
ら液体流路７へと供給される。このとき後方絞り４２を
通過して発熱抵抗体８上へと供給される。そして発熱抵
抗体８の発熱によって液体が加熱され、液体中に気泡が
発生する。この発生した気泡の成長時の圧力によって、
前方絞り４１で絞られたノズル９から液体が吐出され
る。
て、液体供給口４から供給された液体は、共通液室５か
ら液体流路７へと供給される。このとき後方絞り４２を
通過して発熱抵抗体８上へと供給される。そして発熱抵
抗体８の発熱によって液体が加熱され、液体中に気泡が
発生する。この発生した気泡の成長時の圧力によって、
前方絞り４１で絞られたノズル９から液体が吐出され
る。
【００３２】図２に示す構成では、液体流路７が共通液
室５に直結している構造であるので、従来のように液体
流路７と共通液室５とを結ぶバイパス流路を設ける必要
はなく、この例においても設けていない。そのため、厚
膜層３は液体の流路を確保するだけの厚さは必要なく、
素子基板２の表面に形成された半導体集積回路が液体に
浸食されるのを防げればよい。このため従来より十分膜
厚を薄くすることができる。また他の材料や層で保護膜
の役割を果たせるなら厚膜層３を設けないで構成するこ
とが可能である。
室５に直結している構造であるので、従来のように液体
流路７と共通液室５とを結ぶバイパス流路を設ける必要
はなく、この例においても設けていない。そのため、厚
膜層３は液体の流路を確保するだけの厚さは必要なく、
素子基板２の表面に形成された半導体集積回路が液体に
浸食されるのを防げればよい。このため従来より十分膜
厚を薄くすることができる。また他の材料や層で保護膜
の役割を果たせるなら厚膜層３を設けないで構成するこ
とが可能である。
【００３３】また、このように液体流路７が共通液室５
に直結している構造では、液体は従来のように断面積の
非常に小さいバイパス流路を通過しないので、流路抵抗
を小さくすることができる。そのため、液体流路７への
液体の供給性能を向上させ、次の液滴が噴射可能となる
までの時間間隔を短縮して高速な記録が可能となる。
に直結している構造では、液体は従来のように断面積の
非常に小さいバイパス流路を通過しないので、流路抵抗
を小さくすることができる。そのため、液体流路７への
液体の供給性能を向上させ、次の液滴が噴射可能となる
までの時間間隔を短縮して高速な記録が可能となる。
【００３４】さらに、液体流路７およびノズル９はＲＩ
Ｅによってその断面が矩形状に形成されている。高解像
度化を図るために液体流路７およびノズル９の配置密度
を高くしなければならないが、この場合でも適当な液滴
量を確保する必要がある。従来の湿式異方性エッチング
によって液体流路７を形成していた場合には、液体流路
７の幅を小さくするとその２乗に比例して断面積も小さ
くなり、噴射される液滴量が極端に減少してしまう。本
発明では、液体流路７およびノズル９の配置密度を高く
する場合には、液体流路７およびノズル９高さ（深さ）
を大きくすることによって液滴量を確保することが可能
である。そのため、本発明の液体噴射記録装置は、高解
像度化に対応することが可能である。また、液体流路７
の断面積を大きくすることによって、液体流路７の流路
抵抗を小さくすることができ、エネルギー効率を向上さ
せることができる。
Ｅによってその断面が矩形状に形成されている。高解像
度化を図るために液体流路７およびノズル９の配置密度
を高くしなければならないが、この場合でも適当な液滴
量を確保する必要がある。従来の湿式異方性エッチング
によって液体流路７を形成していた場合には、液体流路
７の幅を小さくするとその２乗に比例して断面積も小さ
くなり、噴射される液滴量が極端に減少してしまう。本
発明では、液体流路７およびノズル９の配置密度を高く
する場合には、液体流路７およびノズル９高さ（深さ）
を大きくすることによって液滴量を確保することが可能
である。そのため、本発明の液体噴射記録装置は、高解
像度化に対応することが可能である。また、液体流路７
の断面積を大きくすることによって、液体流路７の流路
抵抗を小さくすることができ、エネルギー効率を向上さ
せることができる。
【００３５】さらに、図１に示したように個々の液体噴
射記録装置が切り出された後、ノズル９が開口している
面（ノズル面）に対して表面処理を施すことがある。例
えば表面処理液中に液体噴射記録装置のノズル面を浸漬
して、ノズル面に表面処理液を付着させる。このとき、
従来のようにノズル９の形状が三角形である場合より
も、本発明のようにノズル９が矩形状である方が、ノズ
ル９の周囲に均一な表面処理液の膜を形成することがで
きるという利点もある。
射記録装置が切り出された後、ノズル９が開口している
面（ノズル面）に対して表面処理を施すことがある。例
えば表面処理液中に液体噴射記録装置のノズル面を浸漬
して、ノズル面に表面処理液を付着させる。このとき、
従来のようにノズル９の形状が三角形である場合より
も、本発明のようにノズル９が矩形状である方が、ノズ
ル９の周囲に均一な表面処理液の膜を形成することがで
きるという利点もある。
【００３６】このような液体流路構造を有する本発明の
液体噴射記録装置を用いて液体の噴射実験を行ったとこ
ろ、従来の液体噴射記録装置に比べ、液滴の飛翔速度の
増加および投入エネルギーの低減といった大幅な噴射効
率の改善を確認することができた。
液体噴射記録装置を用いて液体の噴射実験を行ったとこ
ろ、従来の液体噴射記録装置に比べ、液滴の飛翔速度の
増加および投入エネルギーの低減といった大幅な噴射効
率の改善を確認することができた。
【００３７】図４は、本発明の液体噴射記録装置の第１
の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を
示す工程図である。図中の記号は図２２と同様である。
図４（Ａ）に示す液体流路基板１となるＳｉ基板３１に
対して、図４（Ｂ）において熱酸化法によりＳｉＯ2 膜
３２を形成する。ＳｉＯ2 膜３２の厚さは、例えば１μ
ｍ程度とすることができる。図４（Ｃ）において、Ｓｉ
Ｏ2 膜３２のノズルを含む液体流路７となる部分および
共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライ
エッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ基
板３１の結晶方位は＜１００＞面である。図５は、Ｓｉ
Ｏ2 膜のパターンの一例を示す平面図である。本発明で
は、液体流路基板１に図３で示したような液体流路７を
形成する。そのためのＳｉＯ2 膜３２によるマスクパタ
ーンとして、図５に示すように、開口部は全体として櫛
状であって、柄の部分が共通液室５に、歯の部分が液体
流路７にそれぞれ対応し、互いに連結して櫛形状を構成
する。また、共通液室５と液体流路７の接続部分付近に
後方絞り４２となる形状を、またノズル９となる部分の
手前付近に前方絞り４１を設け、ノズル９となる位置の
液体流路７を狭めたパターンとしている。前方絞り４
１、後方絞り４２は適宜いずれか一方のみを設けてもよ
い。
の実施の形態における液体流路基板の製造方法の一例を
示す工程図である。図中の記号は図２２と同様である。
図４（Ａ）に示す液体流路基板１となるＳｉ基板３１に
対して、図４（Ｂ）において熱酸化法によりＳｉＯ2 膜
３２を形成する。ＳｉＯ2 膜３２の厚さは、例えば１μ
ｍ程度とすることができる。図４（Ｃ）において、Ｓｉ
Ｏ2 膜３２のノズルを含む液体流路７となる部分および
共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドライ
エッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ基
板３１の結晶方位は＜１００＞面である。図５は、Ｓｉ
Ｏ2 膜のパターンの一例を示す平面図である。本発明で
は、液体流路基板１に図３で示したような液体流路７を
形成する。そのためのＳｉＯ2 膜３２によるマスクパタ
ーンとして、図５に示すように、開口部は全体として櫛
状であって、柄の部分が共通液室５に、歯の部分が液体
流路７にそれぞれ対応し、互いに連結して櫛形状を構成
する。また、共通液室５と液体流路７の接続部分付近に
後方絞り４２となる形状を、またノズル９となる部分の
手前付近に前方絞り４１を設け、ノズル９となる位置の
液体流路７を狭めたパターンとしている。前方絞り４
１、後方絞り４２は適宜いずれか一方のみを設けてもよ
い。
【００３８】続いて図４（Ｄ）に示すように、減圧ＣＶ
Ｄ法によりＳｉＮ膜３３を形成する。このとき形成する
ＳｉＮ膜３３の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とするこ
とができる。このＳｉＮ膜３３に対して、図４（Ｅ）に
示すように共通液室５となる部分をホトリソグラフィー
法とドライエッチング法を用いてパターニングする。こ
のとき、ＳｉＮ膜３３を除去する領域は、実際の共通液
室５の寸法よりも所定量だけ小さく設定しておくとよ
い。
Ｄ法によりＳｉＮ膜３３を形成する。このとき形成する
ＳｉＮ膜３３の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とするこ
とができる。このＳｉＮ膜３３に対して、図４（Ｅ）に
示すように共通液室５となる部分をホトリソグラフィー
法とドライエッチング法を用いてパターニングする。こ
のとき、ＳｉＮ膜３３を除去する領域は、実際の共通液
室５の寸法よりも所定量だけ小さく設定しておくとよ
い。
【００３９】続いてこのＳｉＮ膜３３をエッチングマス
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施する。このエッチングは、図４（Ｆ）に示
すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は液
体供給口４となる。この加工は従来と同様の湿式の異方
性エッチングである。上述のように、ＳｉＮ膜３３の寸
法を所定量だけ小さく設けているので、ここで形成され
る共通液室５は、所定量だけ小さく形成される。また、
加工された貫通孔は、側壁は所定の角度を有した斜面と
して形成される。ここではＳｉ基板３１の一方の面から
加工を行っているので、液体供給口４へ向かって断面積
が小さくなる貫通孔が形成される。ここで用いる湿式異
方性エッチングは、ＲＩＥに比べて加工速度が速く、Ｓ
ｉ基板３１を貫通させるような加工深さの深い加工には
適している。
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施する。このエッチングは、図４（Ｆ）に示
すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は液
体供給口４となる。この加工は従来と同様の湿式の異方
性エッチングである。上述のように、ＳｉＮ膜３３の寸
法を所定量だけ小さく設けているので、ここで形成され
る共通液室５は、所定量だけ小さく形成される。また、
加工された貫通孔は、側壁は所定の角度を有した斜面と
して形成される。ここではＳｉ基板３１の一方の面から
加工を行っているので、液体供給口４へ向かって断面積
が小さくなる貫通孔が形成される。ここで用いる湿式異
方性エッチングは、ＲＩＥに比べて加工速度が速く、Ｓ
ｉ基板３１を貫通させるような加工深さの深い加工には
適している。
【００４０】続いて図４（Ｇ）に示すようにＳｉＮ膜３
３を燐酸水溶液により選択的にエッチング除去する。続
いて図４（Ｈ）において、ＳｉＯ2 膜３２をエッチング
マスクとしてＳｉ基板３１のＲＩＥを実施し、液体流路
７となる溝を形成する。このＲＩＥでは、上述のように
Ｓｉの結晶方向に依存せず、マスクされている部分以外
を均等に厚さ方向にエッチングすることができる。図６
は、ＲＩＥ実施時のＳｉ基板における液体流路７付近の
破断斜視図である。図５に示したようなＳｉＯ 2 膜３２
をエッチングマスクとして用いることによって、図５に
示すように平面的に複雑な構造の液体流路７であって
も、深さ方向にエッチングすることができ、図６に示す
ように一様な深さの溝として液体流路７を形成すること
ができる。
３を燐酸水溶液により選択的にエッチング除去する。続
いて図４（Ｈ）において、ＳｉＯ2 膜３２をエッチング
マスクとしてＳｉ基板３１のＲＩＥを実施し、液体流路
７となる溝を形成する。このＲＩＥでは、上述のように
Ｓｉの結晶方向に依存せず、マスクされている部分以外
を均等に厚さ方向にエッチングすることができる。図６
は、ＲＩＥ実施時のＳｉ基板における液体流路７付近の
破断斜視図である。図５に示したようなＳｉＯ 2 膜３２
をエッチングマスクとして用いることによって、図５に
示すように平面的に複雑な構造の液体流路７であって
も、深さ方向にエッチングすることができ、図６に示す
ように一様な深さの溝として液体流路７を形成すること
ができる。
【００４１】特に液体流路７の加工精度は、液体の噴射
特性に大きく影響する。湿式異方性エッチングでは、平
面的に矩形状のパターンについては精度よく加工できる
ものの、図５に示すように平面的に複雑なパターンでは
精度よく加工できない。本発明で用いるＲＩＥは、複雑
なパターンであっても精度よく加工でき、所望の噴射特
性を有する液体流路７を精度よく形成することができ
る。また、湿式異方性エッチングのように、平面的な大
きさによって加工深さが制限されることはなく、任意の
加工深さを得ることができる。
特性に大きく影響する。湿式異方性エッチングでは、平
面的に矩形状のパターンについては精度よく加工できる
ものの、図５に示すように平面的に複雑なパターンでは
精度よく加工できない。本発明で用いるＲＩＥは、複雑
なパターンであっても精度よく加工でき、所望の噴射特
性を有する液体流路７を精度よく形成することができ
る。また、湿式異方性エッチングのように、平面的な大
きさによって加工深さが制限されることはなく、任意の
加工深さを得ることができる。
【００４２】このＲＩＥによる加工によって、共通液室
５の部分も液体流路７と同じ深さだけＳｉ基板３１の厚
さ方向にエッチングされる。図４（Ｆ）における加工時
に共通液室５を小さく形成しておいたので、このＲＩＥ
によって所定の大きさとなる。
５の部分も液体流路７と同じ深さだけＳｉ基板３１の厚
さ方向にエッチングされる。図４（Ｆ）における加工時
に共通液室５を小さく形成しておいたので、このＲＩＥ
によって所定の大きさとなる。
【００４３】最後に図４（Ｉ）において、ＳｉＯ2 膜３
２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去して液体
流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。図７
は、本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態にお
ける液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面
図である。図４に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基
板３１には、多数の液体流路基板に対応して、前方絞り
４１、後方絞り４２を有する液体流路７となる溝や、共
通液室５および液体供給口４となる貫通孔が形成されて
いる。
２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去して液体
流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。図７
は、本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形態にお
ける液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面
図である。図４に示したような製造過程を経て、Ｓｉ基
板３１には、多数の液体流路基板に対応して、前方絞り
４１、後方絞り４２を有する液体流路７となる溝や、共
通液室５および液体供給口４となる貫通孔が形成されて
いる。
【００４４】一方、別の工程によって素子基板２が多数
形成された別のＳｉ基板が形成される。素子基板２に
は、各液体流路７に対応したエネルギー変換素子と、そ
のエネルギー変換素子に電気エネルギーを供給するため
の配線と、必要に応じて駆動回路などが形成されてい
る。エネルギー変換素子として、ここでは発熱抵抗体を
用いることとするが、これに限られるものではない。ま
た、これらの保護層として、例えばポリイミド等からな
る厚膜層３が形成される。厚膜層３は、発熱抵抗体上の
部分は除去される。なお、発熱抵抗体上には別途保護膜
などが形成されている。
形成された別のＳｉ基板が形成される。素子基板２に
は、各液体流路７に対応したエネルギー変換素子と、そ
のエネルギー変換素子に電気エネルギーを供給するため
の配線と、必要に応じて駆動回路などが形成されてい
る。エネルギー変換素子として、ここでは発熱抵抗体を
用いることとするが、これに限られるものではない。ま
た、これらの保護層として、例えばポリイミド等からな
る厚膜層３が形成される。厚膜層３は、発熱抵抗体上の
部分は除去される。なお、発熱抵抗体上には別途保護膜
などが形成されている。
【００４５】上述のようにして多数の液体流路基板１が
形成されたＳｉ基板３１と、別途多数の素子基板２が形
成された別のＳｉ基板とを位置合わせして接合する。こ
の接合によって液体流路基板１と素子基板２上の厚膜層
３によって液体流路７が形成される。２枚の基板を接合
後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離
される。このとき、液体流路７の配列されている部分で
は、図７に破線で示すノズルダイシング位置においてダ
イシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開放
されるように加工する。この液体流路７の開放端がノズ
ル９となる。ノズル９は、Ｓｉ基板３１のＲＩＥ加工に
より液体流路７となる溝を形成しているので、上述のよ
うに矩形状となる。
形成されたＳｉ基板３１と、別途多数の素子基板２が形
成された別のＳｉ基板とを位置合わせして接合する。こ
の接合によって液体流路基板１と素子基板２上の厚膜層
３によって液体流路７が形成される。２枚の基板を接合
後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離
される。このとき、液体流路７の配列されている部分で
は、図７に破線で示すノズルダイシング位置においてダ
イシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開放
されるように加工する。この液体流路７の開放端がノズ
ル９となる。ノズル９は、Ｓｉ基板３１のＲＩＥ加工に
より液体流路７となる溝を形成しているので、上述のよ
うに矩形状となる。
【００４６】図８は、本発明の液体噴射記録装置の第２
の実施の形態を示す斜視図、図９は、同じくＡ断面図で
ある。図中、図１ないし図３、図１９、図２０と同様の
部分には同じ符号を付して説明を省略する。４３は凹部
である。この第２の実施の形態では、液体流路７の断面
積をさらに大きくして流路抵抗を低減した例を示してい
る。また、その際に共通液室５の液体流路７側に段差部
１０を形成している。
の実施の形態を示す斜視図、図９は、同じくＡ断面図で
ある。図中、図１ないし図３、図１９、図２０と同様の
部分には同じ符号を付して説明を省略する。４３は凹部
である。この第２の実施の形態では、液体流路７の断面
積をさらに大きくして流路抵抗を低減した例を示してい
る。また、その際に共通液室５の液体流路７側に段差部
１０を形成している。
【００４７】凹部４３は、液体流路７として形成された
断面が略矩形状の溝の底部に、液体流路の方向に延在す
るように形成されている。＜１００＞面を有するＳｉ基
板に湿式異方性エッチングにて形状を形成した後、ＲＩ
Ｅ加工を行うと、加工された溝内に湿式異方性エッチン
グにて形成した形状がそのまま残る。これを利用し、液
体流路基板１となるＳｉ基板に湿式異方性エッチングに
て液体流路７を形成する位置に凹部４３の形状を形成し
た後、ＲＩＥ加工を行うことにより、液体流路７の底部
に凹部４３の形状を形成している。
断面が略矩形状の溝の底部に、液体流路の方向に延在す
るように形成されている。＜１００＞面を有するＳｉ基
板に湿式異方性エッチングにて形状を形成した後、ＲＩ
Ｅ加工を行うと、加工された溝内に湿式異方性エッチン
グにて形成した形状がそのまま残る。これを利用し、液
体流路基板１となるＳｉ基板に湿式異方性エッチングに
て液体流路７を形成する位置に凹部４３の形状を形成し
た後、ＲＩＥ加工を行うことにより、液体流路７の底部
に凹部４３の形状を形成している。
【００４８】この凹部４３は、液体流路７内の体積を大
きくしている。これによって、発熱抵抗体８上に発生す
る気泡の成長する空間を広げ、気泡がノズル９側あるい
は共通液室５側にはみ出すのを抑制でき、液滴の噴射特
性を安定させることができる。また、液体流路７の断面
積を大きくしており、流路抵抗を低減することができ
る。これによって、液体の再供給特性を向上させるとと
もに、エネルギー効率を改善することができる。
きくしている。これによって、発熱抵抗体８上に発生す
る気泡の成長する空間を広げ、気泡がノズル９側あるい
は共通液室５側にはみ出すのを抑制でき、液滴の噴射特
性を安定させることができる。また、液体流路７の断面
積を大きくしており、流路抵抗を低減することができ
る。これによって、液体の再供給特性を向上させるとと
もに、エネルギー効率を改善することができる。
【００４９】特に高解像度化を図る場合、上述の第１の
実施の形態でも説明したように、液体流路７をＲＩＥ加
工によって形成することにより、任意の深さの断面が矩
形状の溝として形成することができる。しかし、１回の
ＲＩＥ加工によって液体流路７内の体積を大きくする
と、ノズル９の開口面積も大きくなってしまう。そのた
め、別工程によって凹部４３となる形状を先に形成して
おくことによって、ＲＩＥ加工で液体流路７の底部に凹
部４３を形成することができる。これにより、ノズル９
の開口面積を変更せずに液体流路内の体積を大きくし、
吐出させるべき液滴量を十分確保することができる。そ
のため、本発明の液体噴射記録装置は、高解像度化に対
応することが可能である。
実施の形態でも説明したように、液体流路７をＲＩＥ加
工によって形成することにより、任意の深さの断面が矩
形状の溝として形成することができる。しかし、１回の
ＲＩＥ加工によって液体流路７内の体積を大きくする
と、ノズル９の開口面積も大きくなってしまう。そのた
め、別工程によって凹部４３となる形状を先に形成して
おくことによって、ＲＩＥ加工で液体流路７の底部に凹
部４３を形成することができる。これにより、ノズル９
の開口面積を変更せずに液体流路内の体積を大きくし、
吐出させるべき液滴量を十分確保することができる。そ
のため、本発明の液体噴射記録装置は、高解像度化に対
応することが可能である。
【００５０】この凹部４３は、湿式の異方性エッチング
によって形成することができる。この場合、断面形状が
略三角形あるいは略台形の溝状に形成される。この場
合、端部は斜面として形成される。ノズル９へ向けた斜
面は、図９からもわかるようにノズル９に向かって図中
の上下方向に先絞り構造を提供することができる。これ
によって、前方絞り４１とともに、気泡成長時の圧力を
ノズル９に集中させることができる。また後方絞り４２
とともに、液体流路７の共通液室５側でも図９中の上下
方向に絞る構造を提供している。これによって、発熱抵
抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液室５側
へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向くよう
にして、エネルギー効率を向上させている。また、他の
液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等を低減し
ている。
によって形成することができる。この場合、断面形状が
略三角形あるいは略台形の溝状に形成される。この場
合、端部は斜面として形成される。ノズル９へ向けた斜
面は、図９からもわかるようにノズル９に向かって図中
の上下方向に先絞り構造を提供することができる。これ
によって、前方絞り４１とともに、気泡成長時の圧力を
ノズル９に集中させることができる。また後方絞り４２
とともに、液体流路７の共通液室５側でも図９中の上下
方向に絞る構造を提供している。これによって、発熱抵
抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液室５側
へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向くよう
にして、エネルギー効率を向上させている。また、他の
液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等を低減し
ている。
【００５１】図２１において説明したように、マニホー
ルド１１を接着剤１２によって液体流路基板１に接着す
る工程において、ノズル９が開口している面（ノズル
面）から液体供給口４間での距離ｂが小さいと接着剤１
２が液体供給口４から内部に侵入し、場合によっては吐
出不良を引き起こすことがある。そのため、距離ｂは所
定以上の長さを確保する必要がある。共通液室５の側面
の角度はＳｉ基板の結晶方向と湿式異方性エッチングを
用いることによって決定されており、ノズル９から共通
液室５間での距離も決まってしまう。
ルド１１を接着剤１２によって液体流路基板１に接着す
る工程において、ノズル９が開口している面（ノズル
面）から液体供給口４間での距離ｂが小さいと接着剤１
２が液体供給口４から内部に侵入し、場合によっては吐
出不良を引き起こすことがある。そのため、距離ｂは所
定以上の長さを確保する必要がある。共通液室５の側面
の角度はＳｉ基板の結晶方向と湿式異方性エッチングを
用いることによって決定されており、ノズル９から共通
液室５間での距離も決まってしまう。
【００５２】上述の第１の実施の形態で示した例では、
湿式の異方性エッチングによって形成された共通液室５
から個別の液体流路７に直接接続されているため、液体
流路７の流路長は長くなりがちである。そのため、液体
流路７における流路抵抗が増大し、液体の再供給特性が
悪化して印字周波数（印字速度）が低下したり、エネル
ギー効率が低下する懸念がある。
湿式の異方性エッチングによって形成された共通液室５
から個別の液体流路７に直接接続されているため、液体
流路７の流路長は長くなりがちである。そのため、液体
流路７における流路抵抗が増大し、液体の再供給特性が
悪化して印字周波数（印字速度）が低下したり、エネル
ギー効率が低下する懸念がある。
【００５３】液体流路７における流路抵抗を下げるため
にはエッチング深さを深くするか、あるいは距離を短く
することが考えられる。まずエッチング深さを深くする
場合、上述のように１回のＲＩＥ加工によって形成でき
る深さは一定であるため、噴射特性に大きな影響を及ぼ
すノズル９の形状（面積）を変えることとなり、大きな
制約を受ける。この制約の範囲内では深さ方向の変更で
流路抵抗を格段に下げることはできない。また、液体流
路７の距離を短くする場合、共通液室５をノズル９側に
移動させることになり、上述のようにノズル面から液体
供給口４間での距離ｂが短くなって、マニホールド１１
の接着工程において接着剤１２による流路の閉塞が問題
となる。
にはエッチング深さを深くするか、あるいは距離を短く
することが考えられる。まずエッチング深さを深くする
場合、上述のように１回のＲＩＥ加工によって形成でき
る深さは一定であるため、噴射特性に大きな影響を及ぼ
すノズル９の形状（面積）を変えることとなり、大きな
制約を受ける。この制約の範囲内では深さ方向の変更で
流路抵抗を格段に下げることはできない。また、液体流
路７の距離を短くする場合、共通液室５をノズル９側に
移動させることになり、上述のようにノズル面から液体
供給口４間での距離ｂが短くなって、マニホールド１１
の接着工程において接着剤１２による流路の閉塞が問題
となる。
【００５４】この第２の実施の形態では、例えば２回の
湿式異方性エッチングを行い、２回目の湿式異方性エッ
チングによって上述のように液体流路７内に凹部４３を
形成することができる。このとき、凹部４３とともに、
液体流路７と共通液室５をエッチング深さの深い段差部
１０を介して連通させている。そのため、個別の液体流
路７の共通液室側の端部から共通液室５に至る流路を広
くすることができ、この段差部１０による流路抵抗を小
さく抑えることができる。これによって、液体供給口４
とノズル面との距離ｂを確保し、図２１に示すようにマ
ニホールド１１を接着剤１２により接着する接着工程に
おいて、接着剤１２が液体供給口４から内部へ侵入し、
それに起因する吐出不良を回避することができる。その
ため、製造時の歩留まりを向上することができる。ま
た、液体流路７の流路長ａを短くし、液体流路７間での
流路抵抗を小さくすることができるので、液体の再供給
特性を向上させ、印字速度を高めることが可能となる。
湿式異方性エッチングを行い、２回目の湿式異方性エッ
チングによって上述のように液体流路７内に凹部４３を
形成することができる。このとき、凹部４３とともに、
液体流路７と共通液室５をエッチング深さの深い段差部
１０を介して連通させている。そのため、個別の液体流
路７の共通液室側の端部から共通液室５に至る流路を広
くすることができ、この段差部１０による流路抵抗を小
さく抑えることができる。これによって、液体供給口４
とノズル面との距離ｂを確保し、図２１に示すようにマ
ニホールド１１を接着剤１２により接着する接着工程に
おいて、接着剤１２が液体供給口４から内部へ侵入し、
それに起因する吐出不良を回避することができる。その
ため、製造時の歩留まりを向上することができる。ま
た、液体流路７の流路長ａを短くし、液体流路７間での
流路抵抗を小さくすることができるので、液体の再供給
特性を向上させ、印字速度を高めることが可能となる。
【００５５】ここでは、凹部４３を段差部１０の形成と
同時に第２の湿式異方性エッチングで形成し、ノズル９
へ向けた斜面を形成している。しかしこれに限らず、凹
部４３と段差部１０とを別工程で形成してもよい。エッ
チング方法も任意であって、液体流路７とは別のＲＩＥ
加工により形成することも可能である。
同時に第２の湿式異方性エッチングで形成し、ノズル９
へ向けた斜面を形成している。しかしこれに限らず、凹
部４３と段差部１０とを別工程で形成してもよい。エッ
チング方法も任意であって、液体流路７とは別のＲＩＥ
加工により形成することも可能である。
【００５６】この第２の実施の形態における液体噴射記
録装置では、図９に示すように液体流路７は段差部１０
を介して共通液室５と連通する。このときの液体の流路
は直線的である。また、液体流路７には前方絞り４１と
後方絞り４２が設けられている。さらに、発熱抵抗体８
上の空間は凹部４３によって図中の上下方向に広げられ
ており、相対的に前方絞り４１および後方絞り４２の部
分では図中の上下方向にも絞られた構造となっている。
録装置では、図９に示すように液体流路７は段差部１０
を介して共通液室５と連通する。このときの液体の流路
は直線的である。また、液体流路７には前方絞り４１と
後方絞り４２が設けられている。さらに、発熱抵抗体８
上の空間は凹部４３によって図中の上下方向に広げられ
ており、相対的に前方絞り４１および後方絞り４２の部
分では図中の上下方向にも絞られた構造となっている。
【００５７】なお、前方絞り４１および後方絞り４２の
構成は、上述の第１の実施の形態と同様である。すなわ
ち、後方絞り４２は、共通液室５側ではノズル９へ向け
て徐々に絞るような構造としている。これによって、液
体が共通液室５から段差部１０を介して発熱抵抗体８上
へ流れ込む際の抵抗を小さくし、液体の供給性能を低下
させないようにしている。また、ノズル９側は液体の流
れ方向に対してほぼ直交する方向に突出した構造とし、
発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液
室５側へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向
くようにしている。これによって、気泡成長時の圧力を
効率よく利用し、エネルギー効率を向上させている。ま
た、他の液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等
を低減している。これらの機能は、凹部４３の共通液室
５側の端部の斜面によってさらに改善される。
構成は、上述の第１の実施の形態と同様である。すなわ
ち、後方絞り４２は、共通液室５側ではノズル９へ向け
て徐々に絞るような構造としている。これによって、液
体が共通液室５から段差部１０を介して発熱抵抗体８上
へ流れ込む際の抵抗を小さくし、液体の供給性能を低下
させないようにしている。また、ノズル９側は液体の流
れ方向に対してほぼ直交する方向に突出した構造とし、
発熱抵抗体８上に発生する気泡の成長時の圧力が共通液
室５側へ伝播するのをなるべく阻止し、ノズル９側へ向
くようにしている。これによって、気泡成長時の圧力を
効率よく利用し、エネルギー効率を向上させている。ま
た、他の液体流路へ及ぼす影響、例えばクロストーク等
を低減している。これらの機能は、凹部４３の共通液室
５側の端部の斜面によってさらに改善される。
【００５８】また前方絞り４１は、ノズル９へ向けて絞
った構造としている。これによって、発熱抵抗体８上に
発生する気泡成長時の圧力をノズル９に集中させること
ができる。これによってエネルギー効率を向上させ、さ
らにノズル９から吐出される液滴の飛翔速度を増加させ
て安定した記録を可能にし、高画質を維持することがで
きる。これらの機能は、凹部４３のノズル９側の端部の
斜面によってさらに改善される。
った構造としている。これによって、発熱抵抗体８上に
発生する気泡成長時の圧力をノズル９に集中させること
ができる。これによってエネルギー効率を向上させ、さ
らにノズル９から吐出される液滴の飛翔速度を増加させ
て安定した記録を可能にし、高画質を維持することがで
きる。これらの機能は、凹部４３のノズル９側の端部の
斜面によってさらに改善される。
【００５９】なおこの実施の形態においても、前方絞り
４１および後方絞り４２の形状は図示した形状に限られ
るものではなく、任意に設定することが可能である。ま
た、必要がなければ前方絞り４１および後方絞り４２の
一方および両方を設けずに構成してもよい。
４１および後方絞り４２の形状は図示した形状に限られ
るものではなく、任意に設定することが可能である。ま
た、必要がなければ前方絞り４１および後方絞り４２の
一方および両方を設けずに構成してもよい。
【００６０】ノズル９は、Ｓｉ基板３１のＲＩＥ加工に
より液体流路７となる溝を形成しているので、図８に示
すように矩形状となる。図８に示したように個々の液体
噴射記録装置が切り出された後、ノズル９が開口してい
る面（ノズル面）に対して表面処理を施すことがある。
例えば表面処理液中に液体噴射記録装置のノズル面を浸
漬して、ノズル面に表面処理液を付着させる。このと
き、従来のようにノズル９の形状が三角形である場合よ
りも、本発明のようにノズル９が矩形状である方が、ノ
ズル９の周囲に均一な表面処理液の膜を形成することが
できるという利点もある。
より液体流路７となる溝を形成しているので、図８に示
すように矩形状となる。図８に示したように個々の液体
噴射記録装置が切り出された後、ノズル９が開口してい
る面（ノズル面）に対して表面処理を施すことがある。
例えば表面処理液中に液体噴射記録装置のノズル面を浸
漬して、ノズル面に表面処理液を付着させる。このと
き、従来のようにノズル９の形状が三角形である場合よ
りも、本発明のようにノズル９が矩形状である方が、ノ
ズル９の周囲に均一な表面処理液の膜を形成することが
できるという利点もある。
【００６１】このような構成の液体噴射記録装置におい
て、液体供給口４から供給された液体は、共通液室５か
ら段差部１０を介して液体流路７へと供給される。この
とき、凹部４３の共通液室５側の斜面と後方絞り４２に
よる絞り部を通過して発熱抵抗体８上へと供給される。
そして発熱抵抗体８の発熱によって液体が加熱され、液
体中に気泡が発生する。この発生した気泡の成長時の圧
力によって、凹部４３のノズル９側の斜面と前方絞り４
１で３方から絞られたノズル９から液体が吐出される。
て、液体供給口４から供給された液体は、共通液室５か
ら段差部１０を介して液体流路７へと供給される。この
とき、凹部４３の共通液室５側の斜面と後方絞り４２に
よる絞り部を通過して発熱抵抗体８上へと供給される。
そして発熱抵抗体８の発熱によって液体が加熱され、液
体中に気泡が発生する。この発生した気泡の成長時の圧
力によって、凹部４３のノズル９側の斜面と前方絞り４
１で３方から絞られたノズル９から液体が吐出される。
【００６２】図１０は、本発明の液体噴射記録装置の第
２の実施の形態における具体的な流路構造の説明図であ
る。図１０（Ａ）は液体流路基板１に形成した１本分の
液体流路７の平面図、図１０（Ｂ）は１本分の液体流路
７の断面図、図１０（Ｃ）はノズル９の正面図、図１０
（Ｄ）は図１０（Ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図である。
２の実施の形態における具体的な流路構造の説明図であ
る。図１０（Ａ）は液体流路基板１に形成した１本分の
液体流路７の平面図、図１０（Ｂ）は１本分の液体流路
７の断面図、図１０（Ｃ）はノズル９の正面図、図１０
（Ｄ）は図１０（Ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図である。
【００６３】液体流路７は、ＲＩＥによって高さｈ＝１
５μｍの溝として形成され、幅ｉ＝２６μｍの区間が長
さｃ＝１５０μｍだけ設けられ、その前後に前方絞り４
１および後方絞り４２が形成されている。ノズル９側の
前方絞り４１は、長さｂ＝８μｍの間に幅を徐々に狭
め、ｇ＝１４μｍまで絞っている。そして絞った幅のま
ま、長さａ＝１８μｍだけの流路を形成し、そのまま開
放してノズル９としている。ノズル９の開口寸法は、ｇ
＝１４μｍ、ｈ＝１５μｍである。後方絞り４２は、ま
ずノズル９側において、長さｄ＝５μｍの間に幅をｊ＝
５μｍだけ狭め、流路幅ｋ＝１６μｍとしている。この
幅の流路を長さｅ＝１０μｍだけ形成した後、後方絞り
４２の共通液室５側の絞りとして、長さｆ＝１０μｍで
幅を５μｍずつ広げ、液体流路７の共通液室５側の開口
幅をｌ＝２６μｍとしている。なお、この後方約ｍ＝５
μｍの位置から湿式異方性エッチングによる段差部１０
の斜面が形成されている。
５μｍの溝として形成され、幅ｉ＝２６μｍの区間が長
さｃ＝１５０μｍだけ設けられ、その前後に前方絞り４
１および後方絞り４２が形成されている。ノズル９側の
前方絞り４１は、長さｂ＝８μｍの間に幅を徐々に狭
め、ｇ＝１４μｍまで絞っている。そして絞った幅のま
ま、長さａ＝１８μｍだけの流路を形成し、そのまま開
放してノズル９としている。ノズル９の開口寸法は、ｇ
＝１４μｍ、ｈ＝１５μｍである。後方絞り４２は、ま
ずノズル９側において、長さｄ＝５μｍの間に幅をｊ＝
５μｍだけ狭め、流路幅ｋ＝１６μｍとしている。この
幅の流路を長さｅ＝１０μｍだけ形成した後、後方絞り
４２の共通液室５側の絞りとして、長さｆ＝１０μｍで
幅を５μｍずつ広げ、液体流路７の共通液室５側の開口
幅をｌ＝２６μｍとしている。なお、この後方約ｍ＝５
μｍの位置から湿式異方性エッチングによる段差部１０
の斜面が形成されている。
【００６４】液体流路７に設けられた凹部４３は、液体
流路７の幅ｉ＝２６μｍで形成された部分に設けられて
おり、前方絞り４１の共通液室５側にｎ＝５μｍの位置
から、後方絞り４２のノズル９側にｒ＝１０μｍの位置
まで設けられている。その幅はｓ＝２２μｍであり、液
体流路７の側壁からそれぞれｚ＝２μｍの位置に形成さ
れている。この凹部４３は湿式異方性エッチングの特性
によって決定される角度５４．７゜の斜面により構成さ
れ、高さｔ≒１５．５μｍである。この凹部４３のノズ
ル９側の斜面が前方絞り４１と協働してノズル９へ向け
て流路を絞っている。また、共通液室５側の斜面が後方
絞り４２と協働して液体流路７内に発生する圧力が共通
液室５へ伝播しないようにしている。
流路７の幅ｉ＝２６μｍで形成された部分に設けられて
おり、前方絞り４１の共通液室５側にｎ＝５μｍの位置
から、後方絞り４２のノズル９側にｒ＝１０μｍの位置
まで設けられている。その幅はｓ＝２２μｍであり、液
体流路７の側壁からそれぞれｚ＝２μｍの位置に形成さ
れている。この凹部４３は湿式異方性エッチングの特性
によって決定される角度５４．７゜の斜面により構成さ
れ、高さｔ≒１５．５μｍである。この凹部４３のノズ
ル９側の斜面が前方絞り４１と協働してノズル９へ向け
て流路を絞っている。また、共通液室５側の斜面が後方
絞り４２と協働して液体流路７内に発生する圧力が共通
液室５へ伝播しないようにしている。
【００６５】素子基板２側に形成される発熱抵抗体８の
発熱部分は、この例では凹部４３のノズル９側の端部か
らｏ＝３０μｍ、共通液室５側の端部からｑ＝２５μｍ
の位置に形成されている。発熱抵抗体８の発熱部分の大
きさは、長さｐ＝８０μｍ、幅ｖ＝１６μｍである。ま
た、素子基板２上に形成する厚膜層３の厚さはｙ＝８μ
ｍとした。この厚膜層３は、発熱抵抗体８の発熱部分よ
りも流路方向でノズル９側にｕ＝３μｍ、共通液室５側
にｗ＝３μｍ大きく、幅も２μｍずつ大きいｘ＝２０μ
ｍの部分だけ除去した。なお、この厚膜層３の除去部分
は、発熱抵抗体８で発生する熱を液体に効率よく伝達す
るためと、発熱抵抗体８上で形成される気泡の形状を整
形するためのものである。
発熱部分は、この例では凹部４３のノズル９側の端部か
らｏ＝３０μｍ、共通液室５側の端部からｑ＝２５μｍ
の位置に形成されている。発熱抵抗体８の発熱部分の大
きさは、長さｐ＝８０μｍ、幅ｖ＝１６μｍである。ま
た、素子基板２上に形成する厚膜層３の厚さはｙ＝８μ
ｍとした。この厚膜層３は、発熱抵抗体８の発熱部分よ
りも流路方向でノズル９側にｕ＝３μｍ、共通液室５側
にｗ＝３μｍ大きく、幅も２μｍずつ大きいｘ＝２０μ
ｍの部分だけ除去した。なお、この厚膜層３の除去部分
は、発熱抵抗体８で発生する熱を液体に効率よく伝達す
るためと、発熱抵抗体８上で形成される気泡の形状を整
形するためのものである。
【００６６】このような形状の液体流路７の断面は、発
熱抵抗体８の発熱部分の上部で、図１０（Ｄ）に示すよ
うな形状となる。
熱抵抗体８の発熱部分の上部で、図１０（Ｄ）に示すよ
うな形状となる。
【００６７】図１１は、本発明の液体噴射記録装置の第
２の実施の形態における別の具体的な流路構造の説明図
である。図１１（Ａ）は液体流路基板１に形成した１本
分の液体流路７の平面図、図１１（Ｂ）は１本分の液体
流路７の断面図、図１１（Ｃ）はノズル９の正面図、図
１１（Ｄ）は図１１（Ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図であ
る。上述のように、前方絞り４１および後方絞り４２
は、その一方および両方を形成しない構成も可能であ
る。この具体例では、前方絞り４１を形成しない構成例
を示した。各部の寸法は、ノズル９付近を除き、図１０
に示した例と同様である。
２の実施の形態における別の具体的な流路構造の説明図
である。図１１（Ａ）は液体流路基板１に形成した１本
分の液体流路７の平面図、図１１（Ｂ）は１本分の液体
流路７の断面図、図１１（Ｃ）はノズル９の正面図、図
１１（Ｄ）は図１１（Ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図であ
る。上述のように、前方絞り４１および後方絞り４２
は、その一方および両方を形成しない構成も可能であ
る。この具体例では、前方絞り４１を形成しない構成例
を示した。各部の寸法は、ノズル９付近を除き、図１０
に示した例と同様である。
【００６８】この例では、液体流路７の幅ｉ＝２６μｍ
の区間がノズル９から後方絞り４２まで、ｃ＝１６０μ
ｍ設けられ、そのままノズル９として開口している。ノ
ズル９の開口寸法は、ｉ＝２６μｍ、ｈ＝１５μｍであ
る。凹部４３は、ノズル９からｎ＝１５μｍの位置から
設けられており、その大きさおよび形状は図１０と同様
である。なお、発熱抵抗体８および発熱抵抗体８上の厚
膜層３の除去部分は、凹部４３に対して図１０と同じ位
置関係となるように形成している。
の区間がノズル９から後方絞り４２まで、ｃ＝１６０μ
ｍ設けられ、そのままノズル９として開口している。ノ
ズル９の開口寸法は、ｉ＝２６μｍ、ｈ＝１５μｍであ
る。凹部４３は、ノズル９からｎ＝１５μｍの位置から
設けられており、その大きさおよび形状は図１０と同様
である。なお、発熱抵抗体８および発熱抵抗体８上の厚
膜層３の除去部分は、凹部４３に対して図１０と同じ位
置関係となるように形成している。
【００６９】この例では前方絞り４１を設けていない。
しかし、凹部４３のノズル９側の斜面が前方絞り４１と
同様の機能を果たし、液滴の飛翔特性を向上させること
ができる。
しかし、凹部４３のノズル９側の斜面が前方絞り４１と
同様の機能を果たし、液滴の飛翔特性を向上させること
ができる。
【００７０】なお、上述の具体例における各寸法は、適
宜変更されうるものである。また、上述のように厚膜層
３は、素子基板２の表面に形成された半導体集積回路が
液体に浸食されるのを防げればよいので、膜厚を薄く
し、さらには厚膜層３を設けないで構成することが可能
である。この場合、発熱抵抗体８の発熱部分に設けた厚
膜層３の除去による凹部は、ほとんどないかあるいは存
在しない場合もある。
宜変更されうるものである。また、上述のように厚膜層
３は、素子基板２の表面に形成された半導体集積回路が
液体に浸食されるのを防げればよいので、膜厚を薄く
し、さらには厚膜層３を設けないで構成することが可能
である。この場合、発熱抵抗体８の発熱部分に設けた厚
膜層３の除去による凹部は、ほとんどないかあるいは存
在しない場合もある。
【００７１】図１２、図１３は、本発明の液体噴射記録
装置の第２の実施の形態における液体流路基板の製造方
法の一例を示す工程図である。図中、図２２と同様の部
分には同じ符号を付している。３４はＳｉＯ2 膜、３５
はＳｉＮ膜である。図１２（Ａ）に示す液体流路基板１
となるＳｉ基板３１に対して、図１２（Ｂ）において熱
酸化法により第１の耐エッチング性マスキング層として
ＳｉＯ2 膜３２を形成する。図１２（Ｃ）において、Ｓ
ｉＯ2 膜３２のノズルを含む液体流路７となる部分およ
び共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドラ
イエッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ
基板３１の結晶方位は＜１００＞面である。図１４は、
ＳｉＯ2 膜３２のパターンの一例を示す平面図である。
図中、５１は前方絞り形状、５２は後方絞り形状であ
る。この第２の実施の形態では、ＳｉＯ2 膜３２による
マスクパターンとして、図１４に示すように、共通液室
５および段差部１０となる部分と液体流路７となる部分
は連結しており、液体流路７の段差部１０との接続部分
付近に後方絞り形状５２を、またノズル９となる部分の
手前付近に前方絞り形状５１を設け、ノズル９となる位
置の液体流路７を狭めたパターンとしている。
装置の第２の実施の形態における液体流路基板の製造方
法の一例を示す工程図である。図中、図２２と同様の部
分には同じ符号を付している。３４はＳｉＯ2 膜、３５
はＳｉＮ膜である。図１２（Ａ）に示す液体流路基板１
となるＳｉ基板３１に対して、図１２（Ｂ）において熱
酸化法により第１の耐エッチング性マスキング層として
ＳｉＯ2 膜３２を形成する。図１２（Ｃ）において、Ｓ
ｉＯ2 膜３２のノズルを含む液体流路７となる部分およ
び共通液室５となる部分をホトリソグラフィー法とドラ
イエッチング法を用いてパターニングする。用いるＳｉ
基板３１の結晶方位は＜１００＞面である。図１４は、
ＳｉＯ2 膜３２のパターンの一例を示す平面図である。
図中、５１は前方絞り形状、５２は後方絞り形状であ
る。この第２の実施の形態では、ＳｉＯ2 膜３２による
マスクパターンとして、図１４に示すように、共通液室
５および段差部１０となる部分と液体流路７となる部分
は連結しており、液体流路７の段差部１０との接続部分
付近に後方絞り形状５２を、またノズル９となる部分の
手前付近に前方絞り形状５１を設け、ノズル９となる位
置の液体流路７を狭めたパターンとしている。
【００７２】続いて図１２（Ｄ）に示すように、減圧Ｃ
ＶＤ法により第２の耐エッチング性マスキング層として
ＳｉＮ膜３３を形成する。このとき形成するＳｉＮ膜３
３の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができ
る。このＳｉＮ膜３３に対して、図１２（Ｅ）におい
て、共通液室５および段差部１０となる部分と、液体流
路７中に設ける凹部となる部分をホトリソグラフィー法
とドライエッチング法を用いてパターニングする。図１
５は、ＳｉＮ膜３３のパターンの一例を示す平面図であ
る。図中、５３は凹部パターンである。このＳｉＮ膜３
３は、液体流路７中に凹部４３となる深さ方向の形状を
形成するための予備加工を行うためのマスクとなるもの
であり、凹部パターン５３の部分のＳｉＮ膜３３を除去
しておく。またこの例では、凹部４３とともに段差部１
０を形成するので、共通液室５および段差部１０となる
部分が除去されている。
ＶＤ法により第２の耐エッチング性マスキング層として
ＳｉＮ膜３３を形成する。このとき形成するＳｉＮ膜３
３の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができ
る。このＳｉＮ膜３３に対して、図１２（Ｅ）におい
て、共通液室５および段差部１０となる部分と、液体流
路７中に設ける凹部となる部分をホトリソグラフィー法
とドライエッチング法を用いてパターニングする。図１
５は、ＳｉＮ膜３３のパターンの一例を示す平面図であ
る。図中、５３は凹部パターンである。このＳｉＮ膜３
３は、液体流路７中に凹部４３となる深さ方向の形状を
形成するための予備加工を行うためのマスクとなるもの
であり、凹部パターン５３の部分のＳｉＮ膜３３を除去
しておく。またこの例では、凹部４３とともに段差部１
０を形成するので、共通液室５および段差部１０となる
部分が除去されている。
【００７３】続いて図１２（Ｆ）に示すように、減圧Ｃ
ＶＤ法により耐Ｈ3 ＰＯ4 エッチング保護膜（第３の耐
エッチング性マスキング層）となるＳｉＯ2 膜３４を形
成する。このとき形成するＳｉＯ2 膜３４の厚さは、例
えば５００ｎｍ程度とすることができる。このＳｉＯ2
膜３４に対して、図１２（Ｇ）において、ホトリソグラ
フィー法とドライエッチング法を用いてパターニングす
る。このＳｉＯ2 膜３４は、ＳｉＮ膜３３を覆う程度に
形成する。
ＶＤ法により耐Ｈ3 ＰＯ4 エッチング保護膜（第３の耐
エッチング性マスキング層）となるＳｉＯ2 膜３４を形
成する。このとき形成するＳｉＯ2 膜３４の厚さは、例
えば５００ｎｍ程度とすることができる。このＳｉＯ2
膜３４に対して、図１２（Ｇ）において、ホトリソグラ
フィー法とドライエッチング法を用いてパターニングす
る。このＳｉＯ2 膜３４は、ＳｉＮ膜３３を覆う程度に
形成する。
【００７４】続いて図１２（Ｈ）に示すように、減圧Ｃ
ＶＤ法により第４の耐エッチング性マスキング層となる
第２のＳｉＮ膜３５を形成する。このとき形成するＳｉ
Ｎ膜３５の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることが
できる。このＳｉＮ膜３５に対して、図１３（Ａ）にお
いて、共通液室５となる領域をホトリソグラフィー法と
ドライエッチング法を用いてパターニングする。図１６
は、ＳｉＮ膜３５のパターンの一例を示す平面図であ
る。図中、５４は共通液室パターンである。このＳｉＮ
膜３５は、共通液室５となる部分のみが除去され、共通
液室パターン５４が形成される。このとき、ＳｉＮ膜３
５を除去する領域は、実際の共通液室５の寸法よりも所
定量だけ小さく設定しておくとよい。
ＶＤ法により第４の耐エッチング性マスキング層となる
第２のＳｉＮ膜３５を形成する。このとき形成するＳｉ
Ｎ膜３５の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることが
できる。このＳｉＮ膜３５に対して、図１３（Ａ）にお
いて、共通液室５となる領域をホトリソグラフィー法と
ドライエッチング法を用いてパターニングする。図１６
は、ＳｉＮ膜３５のパターンの一例を示す平面図であ
る。図中、５４は共通液室パターンである。このＳｉＮ
膜３５は、共通液室５となる部分のみが除去され、共通
液室パターン５４が形成される。このとき、ＳｉＮ膜３
５を除去する領域は、実際の共通液室５の寸法よりも所
定量だけ小さく設定しておくとよい。
【００７５】続いてこのＳｉＮ膜３５をエッチングマス
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施する。このエッチングは、図１３（Ｂ）に
示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は
液体供給口４となる。この加工は従来と同様の湿式の異
方性エッチングである。上述のように、ＳｉＮ膜３５の
寸法を所定量だけ小さく設けているので、ここで形成さ
れる共通液室５は、所定量だけ小さく形成される。ま
た、加工された貫通孔は、湿式異方性エッチングの特性
から側壁は所定の角度を有した斜面として形成される。
ここではＳｉ基板３１の一方の面から加工を行っている
ので、液体供給口４へ向かって断面積が小さくなる貫通
孔が形成される。ここで用いる湿式異方性エッチング
は、ＲＩＥに比べて加工速度が速く、Ｓｉ基板３１を貫
通させるような加工深さの深い加工には適している。
クとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液によるエッ
チングを実施する。このエッチングは、図１３（Ｂ）に
示すようにＳｉ基板３１を貫通するまで行い、貫通孔は
液体供給口４となる。この加工は従来と同様の湿式の異
方性エッチングである。上述のように、ＳｉＮ膜３５の
寸法を所定量だけ小さく設けているので、ここで形成さ
れる共通液室５は、所定量だけ小さく形成される。ま
た、加工された貫通孔は、湿式異方性エッチングの特性
から側壁は所定の角度を有した斜面として形成される。
ここではＳｉ基板３１の一方の面から加工を行っている
ので、液体供給口４へ向かって断面積が小さくなる貫通
孔が形成される。ここで用いる湿式異方性エッチング
は、ＲＩＥに比べて加工速度が速く、Ｓｉ基板３１を貫
通させるような加工深さの深い加工には適している。
【００７６】続いて図１３（Ｃ）に示すようにＳｉＮ膜
３５を燐酸水溶液により選択的にエッチング除去する。
このとき、耐Ｈ3 ＰＯ4 エッチング保護膜となるＳｉＯ
2 膜３４があるため、その下のＳｉＮ膜３３は浸食され
ない。
３５を燐酸水溶液により選択的にエッチング除去する。
このとき、耐Ｈ3 ＰＯ4 エッチング保護膜となるＳｉＯ
2 膜３４があるため、その下のＳｉＮ膜３３は浸食され
ない。
【００７７】次に図１３（Ｄ）に示すように、ＨＦ溶液
でＳｉＯ2 膜３４を選択的にエッチング除去する。続い
て図１３（Ｅ）において、ＳｉＮ膜３３をエッチングマ
スクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液による湿
式異方性エッチングを実施する。この湿式異方性エッチ
ングでは、貫通させずに所望の深さだけの加工を行う。
加工深さは例えば２００μｍ程度とすることができる。
ただし、仕上がり深さよりは浅く設定しておく。図１５
に示したように、ＳｉＮ膜３３は、共通液室５および段
差部１０となる部分が除去されているので、共通液室５
の側壁部分に所定の深さの段差部１０を形成することが
できる。また、ＳｉＮ膜３３の液体流路７中の凹部とな
る部分が除去されているので、液体流路７中に設ける凹
部４３となる部分もエッチングされて、液体流路７の深
さ方向の形状が形成される。図１７は、２回目の湿式異
方性エッチング実施時のＳｉ基板における液体流路７と
なる部分付近の破断斜視図である。ただし、図１７では
耐エッチング性マスキング層は省略している。図１５に
示したように、凹部パターン５３は長方形状のパターン
として形成しておくことができる。このようなパターン
が形成されたＳｉＮ膜３３をエッチングマスクとして用
いて湿式異方性エッチングを行うことにより、図１７に
示すような立体形状の凹部４３が形成される。
でＳｉＯ2 膜３４を選択的にエッチング除去する。続い
て図１３（Ｅ）において、ＳｉＮ膜３３をエッチングマ
スクとしてＳｉ基板３１に対してＫＯＨ水溶液による湿
式異方性エッチングを実施する。この湿式異方性エッチ
ングでは、貫通させずに所望の深さだけの加工を行う。
加工深さは例えば２００μｍ程度とすることができる。
ただし、仕上がり深さよりは浅く設定しておく。図１５
に示したように、ＳｉＮ膜３３は、共通液室５および段
差部１０となる部分が除去されているので、共通液室５
の側壁部分に所定の深さの段差部１０を形成することが
できる。また、ＳｉＮ膜３３の液体流路７中の凹部とな
る部分が除去されているので、液体流路７中に設ける凹
部４３となる部分もエッチングされて、液体流路７の深
さ方向の形状が形成される。図１７は、２回目の湿式異
方性エッチング実施時のＳｉ基板における液体流路７と
なる部分付近の破断斜視図である。ただし、図１７では
耐エッチング性マスキング層は省略している。図１５に
示したように、凹部パターン５３は長方形状のパターン
として形成しておくことができる。このようなパターン
が形成されたＳｉＮ膜３３をエッチングマスクとして用
いて湿式異方性エッチングを行うことにより、図１７に
示すような立体形状の凹部４３が形成される。
【００７８】続いて図１３（Ｆ）において、ＳｉＮ膜３
３を燐酸溶液により選択的にエッチング除去する。続い
て図１３（Ｇ）において、ＳｉＯ2 膜３２をエッチング
マスクとしてＳｉ基板のＲＩＥ加工を実施する。このと
きの加工深さは、例えば２０μｍ程度とすることができ
る。このＲＩＥ加工では、上述のようにＳｉの結晶方向
に依存せず、マスクされている部分以外を均等に厚さ方
向にエッチングすることができる。すなわち、図１４に
示したマスクパターン形状に従って液体流路７となる断
面が略矩形状の溝を形成するとともに、それまでの工程
で形成されている形状もそのまま加工深さだけエッチン
グされる。そのため、図１３（Ｅ）の工程で液体流路７
中となる位置に形成した凹部はほぼそのまま液体流路７
となる溝の底部に凹部４３の形状をほぼ維持して形成さ
れる。
３を燐酸溶液により選択的にエッチング除去する。続い
て図１３（Ｇ）において、ＳｉＯ2 膜３２をエッチング
マスクとしてＳｉ基板のＲＩＥ加工を実施する。このと
きの加工深さは、例えば２０μｍ程度とすることができ
る。このＲＩＥ加工では、上述のようにＳｉの結晶方向
に依存せず、マスクされている部分以外を均等に厚さ方
向にエッチングすることができる。すなわち、図１４に
示したマスクパターン形状に従って液体流路７となる断
面が略矩形状の溝を形成するとともに、それまでの工程
で形成されている形状もそのまま加工深さだけエッチン
グされる。そのため、図１３（Ｅ）の工程で液体流路７
中となる位置に形成した凹部はほぼそのまま液体流路７
となる溝の底部に凹部４３の形状をほぼ維持して形成さ
れる。
【００７９】液体流路７の加工精度は、液体の噴射特性
に大きく影響する。湿式異方性エッチングでは、平面的
に矩形状のパターンについては精度よく加工できるもの
の、図１４に示すように平面的に複雑なパターンでは精
度よく加工できない。本発明で用いるＲＩＥは、複雑な
パターンであっても精度よく加工でき、所望の噴射特性
を有する液体流路７を精度よく形成することができる。
また、湿式異方性エッチングのように、平面的な大きさ
によって加工深さが制限されることはなく、任意の加工
深さを得ることができる。逆に、ＲＩＥでは深さ方向に
は任意の形状に加工できない。そのため、深く形成する
部分については前工程において例えば図１７に示すよう
に精確に凹部４３を形成しておくことによって、深さ方
向についても所定のパターンを精確に形成することがで
きる。このようにして、３次元的な構造を有する液体流
路７を形成することが可能となる。
に大きく影響する。湿式異方性エッチングでは、平面的
に矩形状のパターンについては精度よく加工できるもの
の、図１４に示すように平面的に複雑なパターンでは精
度よく加工できない。本発明で用いるＲＩＥは、複雑な
パターンであっても精度よく加工でき、所望の噴射特性
を有する液体流路７を精度よく形成することができる。
また、湿式異方性エッチングのように、平面的な大きさ
によって加工深さが制限されることはなく、任意の加工
深さを得ることができる。逆に、ＲＩＥでは深さ方向に
は任意の形状に加工できない。そのため、深く形成する
部分については前工程において例えば図１７に示すよう
に精確に凹部４３を形成しておくことによって、深さ方
向についても所定のパターンを精確に形成することがで
きる。このようにして、３次元的な構造を有する液体流
路７を形成することが可能となる。
【００８０】また、このＲＩＥによる加工によって、段
差部１０もエッチングされてさらに深い段差となり、共
通液室５の部分も容量が増加する。図１３（Ｂ）や図１
３（Ｅ）における加工時に共通液室５を小さく、また段
差部１０を浅く形成しておけば、このＲＩＥによって所
定の大きさとなる。
差部１０もエッチングされてさらに深い段差となり、共
通液室５の部分も容量が増加する。図１３（Ｂ）や図１
３（Ｅ）における加工時に共通液室５を小さく、また段
差部１０を浅く形成しておけば、このＲＩＥによって所
定の大きさとなる。
【００８１】最後に図１３（Ｈ）において、ＳｉＯ2 膜
３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去して液
体流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。図
１８は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態
における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す
平面図である。図１２、図１３に示したような製造過程
を経て、Ｓｉ基板３１には、多数の液体流路基板に対応
して、前方絞り４１、後方絞り４２、凹部４３を有する
液体流路７となる溝や、共通液室５および液体供給口４
となる貫通孔、液体流路７と共通液室５との接続部とな
る段差部１０などが形成されている。このように、ＲＩ
Ｅ加工によって平面的に複雑な構造の液体流路７であっ
ても形成することができ、また湿式異方性エッチングと
ＲＩＥ加工を組み合わせることによって深さ方向に凹凸
を有する構造であっても形成することができる。
３２をフッ酸溶液により選択的にエッチング除去して液
体流路基板１となるＳｉ基板３１の加工を完了する。図
１８は、本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形態
における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示す
平面図である。図１２、図１３に示したような製造過程
を経て、Ｓｉ基板３１には、多数の液体流路基板に対応
して、前方絞り４１、後方絞り４２、凹部４３を有する
液体流路７となる溝や、共通液室５および液体供給口４
となる貫通孔、液体流路７と共通液室５との接続部とな
る段差部１０などが形成されている。このように、ＲＩ
Ｅ加工によって平面的に複雑な構造の液体流路７であっ
ても形成することができ、また湿式異方性エッチングと
ＲＩＥ加工を組み合わせることによって深さ方向に凹凸
を有する構造であっても形成することができる。
【００８２】一方、別の工程によって素子基板２が多数
形成された別のＳｉ基板が形成される。素子基板２に
は、各液体流路７に対応したエネルギー変換素子と、そ
のエネルギー変換素子に電気エネルギーを供給するため
の配線と、必要に応じて駆動回路などが形成されてい
る。エネルギー変換素子として、ここでは発熱抵抗体を
用いることとするが、これに限られるものではない。ま
た、これらの保護層として、例えばポリイミド等からな
る厚膜層が形成される。厚膜層は、発熱抵抗体上の部分
は除去される。なお、発熱抵抗体上には別途保護膜など
が形成されている。
形成された別のＳｉ基板が形成される。素子基板２に
は、各液体流路７に対応したエネルギー変換素子と、そ
のエネルギー変換素子に電気エネルギーを供給するため
の配線と、必要に応じて駆動回路などが形成されてい
る。エネルギー変換素子として、ここでは発熱抵抗体を
用いることとするが、これに限られるものではない。ま
た、これらの保護層として、例えばポリイミド等からな
る厚膜層が形成される。厚膜層は、発熱抵抗体上の部分
は除去される。なお、発熱抵抗体上には別途保護膜など
が形成されている。
【００８３】上述のようにして多数の液体流路基板１が
形成されたＳｉ基板３１と、別途多数の素子基板２が形
成された別のＳｉ基板とを位置合わせして接合する。こ
の接合によって液体流路基板１と素子基板２上の厚膜層
３によって液体流路７が形成される。２枚の基板を接合
後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離
される。このとき、液体流路７の配列されている部分で
は、図１８に破線で示すノズルダイシング位置において
ダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開
放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノ
ズル９となる。
形成されたＳｉ基板３１と、別途多数の素子基板２が形
成された別のＳｉ基板とを位置合わせして接合する。こ
の接合によって液体流路基板１と素子基板２上の厚膜層
３によって液体流路７が形成される。２枚の基板を接合
後、ダイシングによって個別の液体噴射記録装置に分離
される。このとき、液体流路７の配列されている部分で
は、図１８に破線で示すノズルダイシング位置において
ダイシングによる切断を行い、切断面に液体流路７が開
放されるように加工する。この液体流路７の開放端がノ
ズル９となる。
【００８４】その後、個別に分離された液体噴射記録装
置は、ヒートシンクなどの各種の部品が装着される。そ
の一つとして、図２１にも示したように、マニホールド
１１が装着される。このとき、上述のように段差部１０
を形成して液体流路７を長くせずにノズル９の面から液
体供給口４までの距離を確保しているので、流路抵抗を
増大させずにマニホールド１１の接着面積を確保し、製
造時の歩留まりを向上させることができる。
置は、ヒートシンクなどの各種の部品が装着される。そ
の一つとして、図２１にも示したように、マニホールド
１１が装着される。このとき、上述のように段差部１０
を形成して液体流路７を長くせずにノズル９の面から液
体供給口４までの距離を確保しているので、流路抵抗を
増大させずにマニホールド１１の接着面積を確保し、製
造時の歩留まりを向上させることができる。
【００８５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、Ｓｉからなる液体流路基板を用い、噴射効率
が高く、また高解像度化に対応可能な液体噴射記録装置
を提供することが可能となるという効果がある。また、
このような液体噴射記録装置を、歩留まりよく製造する
ことができる製造方法を提供することができるという効
果もある。
によれば、Ｓｉからなる液体流路基板を用い、噴射効率
が高く、また高解像度化に対応可能な液体噴射記録装置
を提供することが可能となるという効果がある。また、
このような液体噴射記録装置を、歩留まりよく製造する
ことができる製造方法を提供することができるという効
果もある。
【図１】 本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図２】 本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形
態におけるＡ断面図である。
態におけるＡ断面図である。
【図３】 本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形
態における液体流路基板の一例の平面図である。
態における液体流路基板の一例の平面図である。
【図４】 本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形
態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図
である。
態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程図
である。
【図５】 本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形
態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＯ2 膜
のパターンの一例を示す平面図である。
態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＯ2 膜
のパターンの一例を示す平面図である。
【図６】 ＲＩＥ実施時のＳｉ基板における液体流路７
付近の破断斜視図である。
付近の破断斜視図である。
【図７】 本発明の液体噴射記録装置の第１の実施の形
態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示
す平面図である。
態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を示
す平面図である。
【図８】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図９】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の形
態におけるＡ断面図である。
態におけるＡ断面図である。
【図１０】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態における具体的な流路構造の説明図である。
形態における具体的な流路構造の説明図である。
【図１１】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態における別の具体的な流路構造の説明図である。
形態における別の具体的な流路構造の説明図である。
【図１２】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程
図である。
形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程
図である。
【図１３】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程
図（続き）である。
形態における液体流路基板の製造方法の一例を示す工程
図（続き）である。
【図１４】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＯ2
膜３２のパターンの一例を示す平面図である。
形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＯ2
膜３２のパターンの一例を示す平面図である。
【図１５】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＮ膜
３３のパターンの一例を示す平面図である。
形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＮ膜
３３のパターンの一例を示す平面図である。
【図１６】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＮ膜
３５のパターンの一例を示す平面図である。
形態の液体流路基板の製造方法の一例におけるＳｉＮ膜
３５のパターンの一例を示す平面図である。
【図１７】 ２回目の湿式異方性エッチング実施時のＳ
ｉ基板における液体流路７となる部分付近の破断斜視図
である。
ｉ基板における液体流路７となる部分付近の破断斜視図
である。
【図１８】 本発明の液体噴射記録装置の第２の実施の
形態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を
示す平面図である。
形態における液体流路基板となるＳｉ基板３１の一例を
示す平面図である。
【図１９】 従来の液体噴射記録装置の一例を示す斜視
図である。
図である。
【図２０】 従来の液体噴射記録装置の一例におけるＡ
断面図である。
断面図である。
【図２１】 マニホールドが装着された液体噴射記録装
置の一例を示す断面図である。
置の一例を示す断面図である。
【図２２】 従来の液体噴射記録装置における液体流路
基板の製造方法の一例を示す工程図である。
基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２３】 従来の液体噴射記録装置における液体流路
基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。
基板となるＳｉ基板３１の一例を示す平面図である。
１…液体流路基板、２…素子基板、３…厚膜層、４…液
体供給口、５…共通液室、６…バイパス流路、７…液体
流路、８…発熱抵抗体、９…ノズル、１０…段差部、１
１…マニホールド、３１…Ｓｉ基板、３２…ＳｉＯ
2 膜、３３…ＳｉＮ膜、３４…ＳｉＯ2 膜、３５…Ｓｉ
Ｎ膜、４１…前方絞り、４２…後方絞り、４３…凹部、
５１…前方絞り形状、５２…後方絞り形状、５３…凹部
パターン、５４…共通液室パターン。
体供給口、５…共通液室、６…バイパス流路、７…液体
流路、８…発熱抵抗体、９…ノズル、１０…段差部、１
１…マニホールド、３１…Ｓｉ基板、３２…ＳｉＯ
2 膜、３３…ＳｉＮ膜、３４…ＳｉＯ2 膜、３５…Ｓｉ
Ｎ膜、４１…前方絞り、４２…後方絞り、４３…凹部、
５１…前方絞り形状、５２…後方絞り形状、５３…凹部
パターン、５４…共通液室パターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 雅彦 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 液体を噴射する液体噴射記録装置におい
て、一端をノズルとし底部に発熱抵抗体を設けた流路
と、該流路に直線的に連通して配置され該流路に液体を
流入させる共通液室とを設け、前記流路の前記ノズル付
近および液体流入部において天井の壁面が上下方向に絞
り込まれていることを特徴とする液体噴射記録装置。 - 【請求項２】 前記流路の前記液体流入部から前記ノズ
ルへ向かう領域における天井の断面がほぼ三角形である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録装置。 - 【請求項３】 前記流路の前記液体流入部から前記ノズ
ルへ向かう領域における全体の断面が上下方向に非対称
な形状であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴
射記録装置。 - 【請求項４】 前記流路の前記液体流入部および前記ノ
ズル付近の少なくとも一方が平面的に絞り込まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録装置。 - 【請求項５】 液体流路基板と素子基板とを接合してな
る液体噴射記録装置において、一端をノズルとする複数
の流路と該流路に連通する共通液室が設けられてなり、
前記素子基板には発熱抵抗体が設けられ、前記液体流路
基板には複数の溝と該複数の溝に連通する貫通孔が形成
されるとともに前記溝は先端に絞りが形成され、前記液
体流路基板と前記素子基板とを接合したときに、前記溝
が前記流路となり、前記貫通孔が前記共通液室となるこ
とを特徴とする液体噴射記録装置。 - 【請求項６】 前記流路の開口部の断面形状が矩形であ
ることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射記録装
置。 - 【請求項７】 前記絞りが平面状であることを特徴とす
る請求項５に記載の液体噴射記録装置。 - 【請求項８】 前記流路に前記発熱抵抗体が設けられて
いることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射記録装
置。 - 【請求項９】 前記液体流路基板はシリコンからなるこ
とを特徴とする請求項５に記載の液体噴射記録装置。 - 【請求項１０】 液体流路基板と素子基板を接合してな
る液体噴射記録装置の製造方法において、一端をノズル
とする複数の流路と該流路に連通する共通液室が設けら
れた液体噴射記録装置であって、前記液体流路基板がシ
リコン基板からなり、該シリコン基板に櫛状の開口を有
する第１のエッチングマスクを形成し、前記第１のエッ
チングマスクを覆うとともに前記櫛状の柄部分に対応す
る開口を有する第２のエッチングマスクを形成し、前記
第２のエッチングマスクの開口から前記シリコン基板を
エッチングして貫通孔を形成し、前記第２のエッチング
マスクを除去し、前記第１のエッチングマスクの開口か
ら前記シリコン基板をエッチングして第１の複数の溝を
形成し、前記液体流路基板と前記素子基板とを接合した
ときに、前記溝が流路となり、前記貫通孔が前記共通液
室となることを特徴とする液体噴射記録装置の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記第２のエッチングマスクを形成す
るのに先立ち第３のエッチングマスクを形成し、該第３
のエッチングマスクには前記櫛状の歯部分に対応すると
ともに前記柄部分とは離間して配置された開口が形成さ
れ、前記第１のエッチングマスクの開口からエッチング
するのに先立ち、前記第３のエッチングマスクの開口か
ら前記シリコン基板をエッチングして第２の複数の溝を
形成することを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射
記録装置の製造方法。 - 【請求項１２】 液体流路基板と素子基板を接合してな
る液体噴射記録装置の製造方法において、一端をノズル
とする流路が設けられた液体噴射記録装置であって、前
記液体流路基板がシリコン基板からなり、該シリコン基
板に第１の開口を有する第１のエッチングマスクを形成
し、前記第１のエッチングマスクを覆うとともに第２の
開口を有する第２のエッチングマスクを形成し、前記第
２の開口のすべての辺は前記第１の開口の内側に対応す
るように配置され、前記第２の開口から前記シリコン基
板をエッチングして第３の溝を形成し、前記第２のエッ
チングマスクを除去し、前記第１の開口からシリコン基
板をエッチングして前記第３の溝に重なる第４の溝を形
成することを特徴とする液体噴射記録装置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記第３の溝を異方性エッチングで形
成することを特徴とする請求項１２に記載の液体噴射記
録装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記第４の溝を反応性イオンエッチン
グで形成することを特徴とする請求項１２に記載の液体
噴射記録装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31270398A JP3659303B2 (ja) | 1997-12-11 | 1998-11-04 | 液体噴射記録装置の製造方法 |
| US09/200,456 US6254222B1 (en) | 1997-12-11 | 1998-11-27 | Liquid jet recording apparatus with flow channels for jetting liquid and a method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34165997 | 1997-12-11 | ||
| JP34165897 | 1997-12-11 | ||
| JP9-341659 | 1997-12-11 | ||
| JP9-341658 | 1997-12-11 | ||
| JP31270398A JP3659303B2 (ja) | 1997-12-11 | 1998-11-04 | 液体噴射記録装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11227208A true JPH11227208A (ja) | 1999-08-24 |
| JP3659303B2 JP3659303B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=27339264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31270398A Expired - Fee Related JP3659303B2 (ja) | 1997-12-11 | 1998-11-04 | 液体噴射記録装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6254222B1 (ja) |
| JP (1) | JP3659303B2 (ja) |
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| US6378994B1 (en) | 2000-03-08 | 2002-04-30 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Liquid jet printing head and method for manufacturing the same |
| KR20020066972A (ko) * | 2001-02-14 | 2002-08-21 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | 액적 분사 기록 장치 및 실리콘 구조체의 제조 방법 |
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| JP2005125653A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、インクジェットヘッド洗浄装置及び洗浄方法 |
| US7047642B2 (en) | 2001-04-05 | 2006-05-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Process for producing ink jet recording head |
| JP2007320307A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-12-13 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド |
| WO2016042722A1 (ja) * | 2014-09-17 | 2016-03-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | インクジェットヘッドおよびインクジェット装置 |
| JP2016049672A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE10104323A1 (de) * | 2001-01-24 | 2002-08-01 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen einer Rille mit einer Engstelle in der Oberfläche eines Bauteils und Bauteil |
| US6669336B1 (en) * | 2002-07-30 | 2003-12-30 | Xerox Corporation | Ink jet printhead having an integral internal filter |
| US20080061471A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-13 | Spin Master Ltd. | Decorative moulding toy |
| US7651204B2 (en) * | 2006-09-14 | 2010-01-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid ejection device |
| US7914125B2 (en) | 2006-09-14 | 2011-03-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid ejection device with deflective flexible membrane |
| US8042913B2 (en) * | 2006-09-14 | 2011-10-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid ejection device with deflective flexible membrane |
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|---|---|---|---|---|
| US4774530A (en) | 1987-11-02 | 1988-09-27 | Xerox Corporation | Ink jet printhead |
| JPH071729A (ja) | 1990-12-20 | 1995-01-06 | Xerox Corp | サーマル・インク・ジェット・プリントヘッド |
| US5132707A (en) | 1990-12-24 | 1992-07-21 | Xerox Corporation | Ink jet printhead |
| ATE179655T1 (de) * | 1991-01-17 | 1999-05-15 | Canon Kk | Tintenstrahlkopf |
| US5277755A (en) | 1991-12-09 | 1994-01-11 | Xerox Corporation | Fabrication of three dimensional silicon devices by single side, two-step etching process |
| JPH0684075A (ja) | 1992-08-28 | 1994-03-25 | Matsushita Electric Works Ltd | 差動式熱感知器 |
| JPH06183002A (ja) | 1992-12-19 | 1994-07-05 | Fuji Xerox Co Ltd | インクジェット記録ヘッド |
| US5385635A (en) | 1993-11-01 | 1995-01-31 | Xerox Corporation | Process for fabricating silicon channel structures with variable cross-sectional areas |
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| US5971527A (en) * | 1996-10-29 | 1999-10-26 | Xerox Corporation | Ink jet channel wafer for a thermal ink jet printhead |
-
1998
- 1998-11-04 JP JP31270398A patent/JP3659303B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-27 US US09/200,456 patent/US6254222B1/en not_active Expired - Fee Related
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