JPS58112755A - インクズエツト記録ヘツド用ノズルおよびその製造方法 - Google Patents

インクズエツト記録ヘツド用ノズルおよびその製造方法

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JPS58112755A
JPS58112755A JP21528181A JP21528181A JPS58112755A JP S58112755 A JPS58112755 A JP S58112755A JP 21528181 A JP21528181 A JP 21528181A JP 21528181 A JP21528181 A JP 21528181A JP S58112755 A JPS58112755 A JP S58112755A
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nozzle
crystal substrate
etching
substrate
silicon single
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Michihisa Suga
菅 通久
Mitsuo Tsuzuki
都築 光雄
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 こO発明はインクジェット記録へラドに適したインク噴
射用ノズルに関し、411にシリコン単結晶基板を用い
たノズルとそのIl造方法に関する。
インタジェッ技術録技衝では、一般にインク噴射用Oノ
ズルの構造や加工槽fが、噴射特性に大きな影響t&ぼ
丁ため従来種々のノズルが提案されてきた。シリコン単
結晶基板に異方性エツチングの技術を用いてインクジェ
ット用のノズルを形成することも1例えば特公昭54−
27286等によって広(知られている奄Oである。こ
\で、異方性エツチング技術そO%Oについてはジャー
ナルオプ ザ エレクトロ ケミカル ソサエティ誌(
Journal of the lleetroche
mical 5ocietys)4114巻% 196
7年、9965頁に配電された論文によって既に知られ
ているaころである。
前記異方性エツチングによって製造されたノズルは、4
I公昭44−4517によって最初に開示されターワめ
るコンテイヌアス型インクジェット記録技術に対しては
十分清足のいく41oであった。しかし、例えば特公l
11g!1−39495あるいは特公昭53−1213
11に開示さfしたいわゆるドロップオンディマント薯
インクジェット記録技術に対しテハ次Ox5な問題点が
明らかとなった、丁なわちドロップオンディマント型で
は噴射エネルギー全コンテイヌアス1iatr:高(す
ることが困難なため、イ/り噴射の状態メトノズル・オ
リフィス周囲のわずかな状11の変化1例えばごみやイ
ンクの付着等によって大きく影響てれ、高品質記録を常
に維持することが困難であったー この発明の目的は、前記問題点を解決したインク噴射用
ノズルおよびその製造方法を提倶することにある・ この発明によれば、インクを記録媒体に向けて噴射し記
録を行ラインクジエツト記fiヘッドにおけるインク噴
射用ノズルであって、(1,00)面を有するシリコン
単結晶基板糺形成されかつ内11か(1111面で構成
された四角篭形状i有するインタ噴射用ノズルにおいて
、少なくとも前記ノズルの先端部が(l’xxj面で構
成された四角錐形状の外壁t−有することt4%徽とし
たインク噴射用ノズルが得られる。
更にこの発明によれば、(ton)面を有しかり(1(
1G)方向に所定の厚みt有するシリコン単結晶基板の
表面に所定の厚みのシリコン醸化膜で形成する工1t、
前記シリコン単結晶基板の片面の酸化膜を所5po寸法
形状にエツチング除去り、て窓hW4成する工穆亡、前
記窓tろして前記シリコン単結晶基板を異方性エツチン
グで行ない反対面υ酸化FIKに至る迄の微細孔を形成
する工程と、前記反対面の酸化膜の前記微細孔およびそ
の周囲を除iた部分tエツチング除去する工程と、前記
反対面の陵化膜!エツチング除去した後のシダコン単結
晶基板1所定osi−gに異方性エツチングする工程上
、前記シ呼コン単結晶基板表面の酸化膜を除去する工程
とからなることt+%黴とするインクジェットヘッド用
ノズルO製造方法が得られる。
以下にこの発明について図mt−参照しながら詳IIK
説゛明する畠 第1図−)、(転)にこの発明によるノズルの一実施例
の概略図および断N因を示す、このノズルは(XOO)
面を有するシダコン単結晶基板101に異方性エツチン
グ技術tm−て形成されたものであり、ノズルの内壁1
02およびノズル先端部を形成TA外壁xo3ahff
tも[xxJ面で形成さnて鱒る。この穴めノズル形状
は内壁、外壁と1四角錐形状となって−る。こO実施例
に示しtように1ノズル先端ND@M104は、外壁1
03によって薄く形成されてシg、そO結果いわゆるオ
ンディwyr型インクジェット技術にとうて最適ノノズ
ルが得られる・丁なわち%第2@に示すよ5K。
従来ノズル端面261は外部からのホコリやノズル内部
からOインタ等によって汚れやすく、このような汚れ部
分202に框常にインクが溜る工すになる。その結果噴
射エネルギーがあまり高くできないオノデイマンド型イ
ンクジェット技術においてインクWRw噴射する場合、
第3図telに示すように噴射方向−$203が汚fL
202の方向に曲げられたり、第3図(blに示すよつ
にインク滴204がノズルXり分離する際に尾205が
汚れ202の方向に引きずられ、結局飛糖万同203が
汚れの方向に曲げられる等0間[があった、このような
ノズル端面の汚れによる影響は噴射エネルギーが縄くな
るに従って小さくなV%いわゆるコンテイヌアス型イン
クジェット技vavcおいては、実用1殆んどノズル端
面の汚fLによる影響は無くなるのである。
−万%s1図(at、 (blに示したこの発明による
実施例では、ノズル端面104t!外壁103によって
限定されてお15%ノズル端面O汚れの影響は小さく押
えることが可能である。4$に、ノズル端面104の巾
をノズルオリフィス0対角長のV器以下に丁ることによ
や、ノズル端面の汚れの影響はオンディマント型インク
ジェット技術に対して本実用上無くなるこtが実験的に
見出された。この場合。
外@103の長泗はノズル端面104の巾と同橿度以上
にとnば十分で娶ったの 次に第4図(al 〜(i) k参照すると第1図(a
l、(blにて示したこの発明によるノズルは次のよう
な製造プロセスによって作られる。K4図(1に示すよ
うにノズルを形成するためのシリコン基板101は(1
00)結晶面に沿って鏡面研磨さnた千面會有し、十分
洗滌嘔れて−る。このシリコン基板101はI!4図(
blに示すように上下両面に約1ooorの厚さの8 
i02膜105 t−形成するために1000℃の水蒸
気中で酸化される0次虻第4図telに示すエラにシリ
コン基板101の上下両面tフォトレジスト材106で
被覆すると共にノズルのベース孔のパターン107が下
部フォトレジスト層108に露光現象さルて形成される
0次に第4図+d)に示すように開口107内の8i0
.層が緩衝液中の弗化水素陵内でエツチング除去される
。さらに第4図(el Ic示すようK111口107
に露出したシリコン基板101を異方性エツチング液、
例えばエチレンジアミン、ピロカテコール及び水會含む
溶液を用いて、110℃〜12G’Cにおいて異方性エ
ツチング液行う、エツチングは孔かシリコン基板を貫通
し上部旧ot層105に達する迄行なわれ、その結果、
(111)面で構成さfまたノズルυ内壁が形成される
・次に第4図(flK示すように、上部フォトレジスト
層106にノズル端面の外部形状を決めるパターン10
8が露光・現儂されて、ノズル先端の開口形状と相似形
の部分109t−除込て他の部分のフォトレジスト層は
除去される0次に第4図−)に示すLうにパターン10
8内に露出した8壷02層105が、第4図(di(J
場合と同様にエツチング除去さnる・続いて第4図伽)
(示すようにパターン108内に露出したシリコン基板
1O1tIX第4図←)の場合と同様に異方性エツチン
グされる。エツチングが所定V深さ迄実施された時点で
エツチングを停止し、最終にfa 4 図(DIC示f
 X 5 K vジス)層10648i0,74m10
1S’l除去することにょ91ノズルが形成される。
以上ノプロセスにおいて、異方性エツチングは(1xi
)面のエツチング速度は(100)面のそnよりも十分
遅φので(111)面のエツチングを近似的に無視して
考えるξ、ノズル端面104の巾WNは纒4図(c)K
おりる一ロパターン107の寸法WR,a ! 4 図
(f)のレジストパターン1090寸法WR7とシリコ
ン率結晶基鈑の厚みtslから次式より決定さnるー WピwR,−w□+、/”it、i 以上019に%シリコン単結晶基板Q異方性エツチング
o技術を用−ることにより、オンディマント型インクジ
ェット技術に最適なノズルを容易に形灰することが可能
である。
【図面の簡単な説明】
第111(t)、 1b)riこの発明にするノズルの
一実施例を示す概略図および断面図、I!2図は従来技
術11Ckケる/Xx端?iio問題点電説明するため
の概略図1M3図−、(ms)H従来技術におけるイン
ク噴射時の問題点を説明するための概略断面図、第4囚
(a)〜(i3はこの発明によるノズルの製造プロセス
の一実施例’tpQ明するための概略図で8す、それぞ
3,101・・・・・・シリコン単結晶基板、102・
・・・・ツズル内壁、10B・・・・・・ノズル外壁、
104・・・・・・ノズル端面。 105・・・・・・5i02 MX・、106・・・・
・・フォトレジスト材、107・−・・・開ロバターン
、108−・・−ノズル端面の外部形状を決ゆるパター
ン、109・・・・・・レジスト層残部パターン、20
1・・・・・ノズル端面、2o2・・・−・汚n部分、
203−・・・噴射方向、204・・・・・・インク滴
、205・・・・・・インク滴の尾、を示している。 藁1図 (α) <b) 第2−目 卒3図 (の) Cb) 第し/−図 (α) (9−) (ん) (、J/ン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 インクを記録媒体に向け゛て噴射し記録を行うイ
    ンクジェット記録ヘッドにおけるインク噴射用ノズルで
    あって、  (100)面を有するシリコン単結晶基板
    に形成さ1かつ内壁が(111)面で構成され九四角錐
    形状を有するインク噴射用ノズルにシいて、少なくと1
    前記ノズルの先端部が(n11面で構成さfL九四角錐
    形状の外壁t″有すること【特許としたインク噴射用ノ
    ズル7 z、、  (xuo)面を有しかつ(100)方向に所
    定の厚みt有するシリコン単結晶基板の表面に所定の厚
    みのクリプン酸化膜〒形成する工程と、前記シリコン単
    結晶基板の片面の酸化膜を所定の寸法形状にエツチング
    除去して窓を形成する工程と、前記窓會通して前記シリ
    コン単結晶基板を異方性エツチングを行ない反対百の酸
    化膜に至る迄の微細孔を形成する工1mと、前記反対面
    の酸化膜e*Ie黴馴孔シよびそeast’除−九部分
    をエツチング除去する工程と、前記反対面の酸化III
    をエツチング除去した後0Vij:lン単結晶基板を所
    冗0@さに異方性エツチングする1薯と、前記シリコン
    単結晶基板表面の酸化膜を除去する工程とからなること
    を特徴亡するインタジェットヘッド用ノズph−0$1
    造方法・
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