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Info
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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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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
）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。
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
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)
- 【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・
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21528181A JPS58112755A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21528181A JPS58112755A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112755A true JPS58112755A (ja) | 1983-07-05 |
Family
ID=16669713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21528181A Pending JPS58112755A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58112755A (ja) |
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1981
- 1981-12-25 JP JP21528181A patent/JPS58112755A/ja active Pending
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