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JPH04312853A - How to form nozzle rows in inkjet printers - Google Patents

How to form nozzle rows in inkjet printers

Info

Publication number
JPH04312853A
JPH04312853A JP7922491A JP7922491A JPH04312853A JP H04312853 A JPH04312853 A JP H04312853A JP 7922491 A JP7922491 A JP 7922491A JP 7922491 A JP7922491 A JP 7922491A JP H04312853 A JPH04312853 A JP H04312853A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
silicon substrate
inkjet nozzle
nozzle array
microns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7922491A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3120463B2 (en
Inventor
Shinichi Kamisuke
真一 紙透
Shinichi Yotsuya
真一 四谷
Yoshio Maeda
佳男 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP7922491A priority Critical patent/JP3120463B2/en
Publication of JPH04312853A publication Critical patent/JPH04312853A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3120463B2 publication Critical patent/JP3120463B2/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、インク液滴を紙等に噴
射し印字するインクジェットプリンタのヘッド部におい
て用いられる、インク液滴の噴射口となるノズルが多数
配設されたインクジェットノズル列の製造方法に関する
[Industrial Application Field] The present invention relates to an inkjet nozzle array, which is used in the head section of an inkjet printer that prints by jetting ink droplets onto paper, etc. Regarding the manufacturing method.

【0002】0002

【従来の技術】前記インクジェットノズル列として、こ
れまで種々の材質及び形状のものが考案・製造されてい
る。その中で、Applied  Physics  
Letters誌、第31巻、2号、1977年、13
5−137頁において述べられている(100)シリコ
ン基板にアルカリ異方性エッチングにより形成されるそ
れぞれのノズルが、4つの(111)面に囲まれた逆ピ
ラミッド形状であるインクジェットノズル列は、その製
造工程の単純さと異方性エッチングによる良好な形状精
度において、高精細な印字が求められているインクジェ
ットプリンタヘッドに最適なものである。前述のインク
ジェットノズル列の製造工程を図5に示す。(100)
シリコン基板51の一方の面52にインクジェットノズ
ル列に相当する耐エッチング材(通常はシリコン酸化膜
)のマスクパターンを形成し、他方の面53には全面に
耐エッチング材を形成し、シリコン基板51に所定量の
エッチング(ここでは各ノズルが貫通するまで)を施す
ことによりインクジェットノズル列を形成していた。
2. Description of the Related Art Up to now, ink jet nozzle arrays of various materials and shapes have been devised and manufactured. Among them, Applied Physics
Letters magazine, Volume 31, No. 2, 1977, 13
The inkjet nozzle array, in which each nozzle is formed in an inverted pyramid shape surrounded by four (111) planes, is formed by alkali anisotropic etching on a (100) silicon substrate, as described on page 5-137. It is ideal for inkjet printer heads that require high-definition printing due to its simple manufacturing process and good shape accuracy due to anisotropic etching. FIG. 5 shows the manufacturing process of the above-mentioned inkjet nozzle array. (100)
A mask pattern of an etching-resistant material (usually a silicon oxide film) corresponding to the inkjet nozzle array is formed on one surface 52 of the silicon substrate 51, and an etching-resistant material is formed on the entire surface of the other surface 53. An inkjet nozzle array was formed by etching a predetermined amount (here, until each nozzle penetrated).

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】上述したような(10
0)シリコン基板を用いたインクジェットノズル列にお
いて、ノズル壁を構成する(111)面69とシリコン
基板の表面である(100)面63とのなす角は図6に
示すように54.7゜である。即ち、インク吐出口61
1の開口幅をW1 、インク供給口614の開口幅をW
2 、シリコン基板の板厚をtとすると、これらの関係
は次式によって表される。
[Problem to be solved by the invention] As mentioned above (10
0) In an inkjet nozzle array using a silicon substrate, the angle formed by the (111) plane 69 forming the nozzle wall and the (100) plane 63 which is the surface of the silicon substrate is 54.7° as shown in FIG. be. That is, the ink discharge port 61
The opening width of the ink supply port 614 is W1, and the opening width of the ink supply port 614 is W1.
2. If the thickness of the silicon substrate is t, these relationships are expressed by the following equation.

【0004】0004

【数1】 W1  =  W2−√2 t  ・・・・・(1)こ
こでノズルがあるピッチ幅で並ぶ場合、そのピッチ幅の
設計値はW2 以上でなければノズルは隣接するノズル
と重なり、エッチングによる形成は不可能となる。言い
換えると、上述した式より、ノズル開口幅W1 を一定
とする場合に、ノズルピッチ幅を小さくする、即ち、ノ
ズル列を高密度化するためにはシリコン基板の板厚tを
小さくしなければならないという課題があった。しかし
、シリコン基板の板厚を薄くすることには限界があり、
又、薄くなるとシリコン基板は割れ易くなり、ハンドリ
ング上の問題や歩留り低下という問題があった。
[Equation 1] W1 = W2-√2 t...(1) Here, when the nozzles are lined up with a certain pitch width, unless the design value of the pitch width is greater than or equal to W2, the nozzle will overlap with the adjacent nozzle, Formation by etching becomes impossible. In other words, from the above equation, when the nozzle opening width W1 is constant, the thickness t of the silicon substrate must be reduced in order to reduce the nozzle pitch width, that is, to increase the density of the nozzle array. There was a problem. However, there are limits to reducing the thickness of the silicon substrate.
Furthermore, as the silicon substrate becomes thinner, it becomes more likely to break, resulting in handling problems and lower yields.

【0005】そこで本発明は、上述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、(100)シリ
コン基板を用いた高密度のインクジェットノズル列を提
供するところにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a high-density inkjet nozzle array using a (100) silicon substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ノズル列の製造方法は、(100)シリコン基板を構成
部材とするインクジェットノズル列の製造工程において
、(100)シリコン基板11の一方の面12に前記イ
ンクジェットノズル列をエッチングにより形成するため
の耐エッチング材のマスクパターンを形成し、前記シリ
コン基板11の一方の面12に所定量のエッチングを施
し、次いで前記シリコン基板11の一方の面12に改め
て耐エッチング材を形成し、前記シリコン基板11の他
方の面13の少なくとも前記インクジェットノズル列が
形成される部分に相当する箇所には耐エッチング材を形
成せず、次いで前記シリコン基板の他方の面13に所定
量のエッチングを施すことを特徴とする。又は、前記イ
ンクジェットノズル列の製造工程において、(100)
シリコン基板21の一方の面22に前記インクジェット
ノズル列をエッチングにより形成するための耐エッチン
グマスク材のマスクパターンを形成し、前記シリコン基
板21の他方の面23の少なくとも前記インクジェット
ノズル列が形成される部分に相当する箇所には耐エッチ
ング材を形成せず、次いで前記シリコン基板21の両面
に所定量のエッチングを施すことを特徴とする。 又、エッチングがアルカリ液を用いた異方性エッチング
であることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing an inkjet nozzle array of the present invention includes a process for manufacturing an inkjet nozzle array using a (100) silicon substrate as a constituent member. A mask pattern of an etching-resistant material for forming the inkjet nozzle array by etching is formed, one surface 12 of the silicon substrate 11 is etched by a predetermined amount, and then one surface 12 of the silicon substrate 11 is etched again. An etching-resistant material is formed on the other surface 13 of the silicon substrate 11, at least at a portion corresponding to a portion where the inkjet nozzle array is formed, and then an etching-resistant material is not formed on the other surface 13 of the silicon substrate 11. It is characterized by applying a predetermined amount of etching to the area. Or, in the manufacturing process of the inkjet nozzle row, (100)
A mask pattern of an etching-resistant mask material for forming the inkjet nozzle rows by etching is formed on one surface 22 of the silicon substrate 21, and at least the inkjet nozzle rows are formed on the other surface 23 of the silicon substrate 21. It is characterized in that no etching-resistant material is formed on the corresponding portions, and then a predetermined amount of etching is performed on both sides of the silicon substrate 21. Further, the method is characterized in that the etching is anisotropic etching using an alkaline solution.

【0007】[0007]

【実施例】実施例1;以下に本発明の実施例に基づき詳
細に説明する。図1は本発明におけるインクジェットノ
ズル列の製造工程図である。まず(100)面方位のシ
リコンウェハの両面を鏡面研磨し、厚み280ミクロン
のシリコン基板11を形成し(図1(a))、該基板1
1にO2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏1100度、4時
間の熱処理を施し、該シリコン基板11の両面に厚さ1
ミクロンのSiO2 膜14及び15を形成した(図1
(b))。前記SiO2 膜は、耐エッチング材として
使用するものである。シリコン基板11の一方の面12
上に形成されたSiO2 膜14上に、図2に示すよう
なフォトマスクパターン26を転写したフォトレジスト
パターン16を形成した。図2の図形寸法は、インクジ
ェットノズルに相当する正方形26は一辺が80ミクロ
ンで、隣合う正方形の中心間距離、即ちノズルピッチは
84.7ミクロンである。84.7ミクロンは、300
dpi(ドットパーインチ)に相当する。他方の面13
上に形成されたSiO2 膜15の全面にフォトレジス
トを塗布した後、シリコン基板11をフッ酸系エッチン
グ液に浸漬し、一方の面12上のSiO2 膜14のみ
を部分的にエッチング、パターン加工する(図1(c)
)。次いで、アルカリ液を用いて一方の面12のみシリ
コンのエッチングを行った。アルカリ液として、摂氏7
0度の20重量%KOH水溶液を用い、この場合のシリ
コンの(100)面のエッチングレートは毎分0.8ミ
クロンである。エッチング時間を37分30秒とし、エ
ッチング深さ30ミクロンにて一旦エッチングを終了す
る(図1(d))。次いで、シリコン基板11をO2及
び水蒸気雰囲気下で摂氏1100度、4時間の熱処理を
行い、エッチング凹部110を形成する面に1ミクロン
のSiO2 膜を形成した。エッチング凹部110を形
成する面以外の面にはもともとSiO2 膜が形成され
ており、これらの部分には総計で1ミクロン以上のSi
O2 膜が形成される(図1(e))。次に、シリコン
基板11の他方の面13上に形成されたSiO2 膜1
5に、シリコン基板11の面12及び13に対し、垂直
方向から見て一方の面12上のエッチングにより形成さ
れたインクジェットノズルとなる凹部110全体を包含
する部分が抜けているようなフォトレジストパターン1
7を図2のフォトマスクパターン27の転写により形成
し、一方の面12上のSiO2 膜はフォトレジストを
用いて保護し、他方の面13の側だけにSiO2 膜の
フッ酸系エッチング液によるエッチング加工を施した(
図1(f))。次いで、前述のアルカリエッチング液を
用いてシリコン基板11の他方の面13のシリコンエッ
チングを5時間24分行い、259ミクロンのエッチン
グ量にてシリコンのエッチングを終了し、最後にフッ酸
系エッチング液によりエッチングマスクであるSiO2
 膜14および15を除去した(図1(g))。本実施
例では、インクジェットノズルの穴径の設計値を50ミ
クロン角としている。 (1)式より穴径を50ミクロン角とするためには、板
厚tは下式より、
[Example] Example 1: The present invention will be explained in detail below based on an example. FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an inkjet nozzle array according to the present invention. First, both sides of a (100)-oriented silicon wafer are mirror-polished to form a silicon substrate 11 with a thickness of 280 microns (FIG. 1(a)).
1 was subjected to heat treatment at 1100 degrees Celsius for 4 hours in an O2 and water vapor atmosphere, and a thickness of 1 was formed on both sides of the silicon substrate 11.
Micron SiO2 films 14 and 15 were formed (Fig. 1
(b)). The SiO2 film is used as an etching resistant material. One side 12 of silicon substrate 11
A photoresist pattern 16 having a photomask pattern 26 as shown in FIG. 2 transferred thereon was formed on the SiO2 film 14 formed above. As for the dimensions of the figure in FIG. 2, the square 26 corresponding to the inkjet nozzle has a side of 80 microns, and the distance between the centers of adjacent squares, that is, the nozzle pitch, is 84.7 microns. 84.7 microns is 300
Corresponds to dpi (dots per inch). other side 13
After applying a photoresist to the entire surface of the SiO2 film 15 formed thereon, the silicon substrate 11 is immersed in a hydrofluoric acid etching solution, and only the SiO2 film 14 on one side 12 is partially etched and patterned. (Figure 1(c)
). Next, silicon was etched only on one surface 12 using an alkaline solution. As an alkaline solution, 7 degrees Celsius
A 20% by weight KOH aqueous solution at 0 degrees Celsius is used, and the etching rate of the (100) plane of silicon is 0.8 microns per minute. The etching time was set to 37 minutes and 30 seconds, and the etching was once terminated at an etching depth of 30 microns (FIG. 1(d)). Next, the silicon substrate 11 was heat-treated at 1100 degrees Celsius for 4 hours in an O 2 and water vapor atmosphere to form a 1 micron SiO 2 film on the surface where the etching recesses 110 were to be formed. A SiO2 film is originally formed on the surface other than the surface where the etching recess 110 is formed, and a total of 1 micron or more of Si is formed on these parts.
An O2 film is formed (FIG. 1(e)). Next, a SiO2 film 1 is formed on the other surface 13 of the silicon substrate 11.
5, a photoresist pattern in which a portion encompassing the entire concave portion 110 that will become an inkjet nozzle is formed by etching on one surface 12 when viewed from the vertical direction with respect to surfaces 12 and 13 of the silicon substrate 11; 1
7 is formed by transferring the photomask pattern 27 shown in FIG. Processed (
Figure 1(f)). Next, silicon etching was performed on the other side 13 of the silicon substrate 11 for 5 hours and 24 minutes using the above-mentioned alkaline etching solution, and silicon etching was completed at an etching amount of 259 microns, and finally, silicon etching was performed using a hydrofluoric acid etching solution. SiO2 as an etching mask
Films 14 and 15 were removed (FIG. 1(g)). In this embodiment, the design value of the hole diameter of the inkjet nozzle is 50 microns square. From formula (1), in order to make the hole diameter 50 microns square, the plate thickness t is calculated from the formula below:

【0008】[0008]

【数2】 t=(80−50)/ √2 =21  ・・・・・(
2)21ミクロンである。即ち、他方の面13のエッチ
ング量d1 をd1 =280−21=259(ミクロ
ン)とすれば、穴径50ミクロンのインクジェットノズ
ルが形成できる。本実施例で得られたインクジェットノ
ズル列形成部のシリコンの厚みは21ミクロンであるが
、シリコン基板11のそれ以外の部分は当初の280ミ
クロンの厚みが残っており、この部分により前記インク
ジェットノズル列は支えられている。
[Math. 2] t=(80-50)/√2=21 ・・・・・・(
2) It is 21 microns. That is, if the etching amount d1 of the other surface 13 is set to d1 = 280-21 = 259 (microns), an inkjet nozzle with a hole diameter of 50 microns can be formed. The thickness of the silicon in the inkjet nozzle array forming part obtained in this example is 21 microns, but the original thickness of 280 microns remains in other parts of the silicon substrate 11, and this part allows the inkjet nozzle array to be formed. is supported.

【0009】前述の他方の面13のエッチング工程では
、259ミクロンのエッチングを行っているが、途中の
240ミクロンまでエッチングした段階で他方の面13
のエッチング面は、エッチング凹部110の底面112
に到達し貫通穴111が形成されるが、さらにエッチン
グを行い、259ミクロンまでエッチングすることによ
り、(2)式より計算されるように、50ミクロン角の
インクジェットノズルを形成することができる。完成し
たインクジェットノズル列の48コのノズルについて穴
径寸法を測定したところ、48.3から51.5ミクロ
ンに分布しており、その平均値は50.1ミクロンであ
った。即ち、本実施例において、ノズルピッチが300
dpiであるノズル径50ミクロンのインクジェットノ
ズル列を得ることができた。このインクジェットノズル
列をインクジェットヘッドに組み込み印字試験を行った
ところ、良好な印字が得られた。
In the etching process for the other surface 13 described above, etching is performed to 259 microns, but when the etching reaches 240 microns midway, the other surface 13 is etched.
The etched surface is the bottom surface 112 of the etched recess 110.
When the through hole 111 is reached, a through hole 111 is formed, but by further etching to 259 microns, it is possible to form an inkjet nozzle with a square size of 50 microns, as calculated from equation (2). When the hole diameter dimensions of 48 nozzles in the completed inkjet nozzle row were measured, they were distributed from 48.3 to 51.5 microns, and the average value was 50.1 microns. That is, in this example, the nozzle pitch is 300
An inkjet nozzle array with a nozzle diameter of 50 microns dpi could be obtained. When this inkjet nozzle array was incorporated into an inkjet head and a printing test was conducted, good printing was obtained.

【0010】実施例2;以下に本発明の第2の実施例に
基づき詳細に説明する。図3は本発明におけるインクジ
ェットノズル列の製造工程図である。まず(100)面
方位のシリコンウェハの両面を鏡面研磨し、厚み280
ミクロンのシリコン基板31を形成(図3(a))した
後に、該基板31にO2 及び水蒸気雰囲気中で摂氏1
100度、4時間の熱処理を施し、シリコン基板31の
両面に1ミクロンのSiO2 膜34及び35を形成し
た(図3(b))。実施例1と同様にシリコン基板31
の一方の面32上に形成されたSiO2 膜34上に図
2に示すようなフォトマスクパターン26を転写したフ
ォトレジストパターン36を形成した。パターン寸法は
、実施例1の場合と同一である。次いで、シリコン基板
31の他方の面33上のSiO2 膜35に、シリコン
基板31の面32及び33に対し垂直方向から見てSi
O2 膜34に形成されたフォトレジストパターン36
全体を包含する部分が抜けているようなフォトレジスト
パターン37を、図2のフォトマスクパターン27の転
写により形成し(図3(c))、次いでシリコン基板3
1全体をフッ酸系エッチング液に浸漬、インクジェット
ノズル列に相当する部分のSiO2 膜を除去した(図
3(d))。
Embodiment 2: The second embodiment of the present invention will be explained in detail below. FIG. 3 is a manufacturing process diagram of an inkjet nozzle array according to the present invention. First, both sides of a (100)-oriented silicon wafer were mirror-polished to a thickness of 280 mm.
After forming a micron silicon substrate 31 (FIG. 3(a)), the substrate 31 is heated at 1 Celsius in an O2 and water vapor atmosphere.
Heat treatment was performed at 100 degrees for 4 hours to form 1 micron SiO2 films 34 and 35 on both sides of the silicon substrate 31 (FIG. 3(b)). As in Example 1, a silicon substrate 31
A photoresist pattern 36 having a photomask pattern 26 as shown in FIG. 2 transferred thereon was formed on the SiO2 film 34 formed on one surface 32 of the substrate. The pattern dimensions are the same as in Example 1. Next, a SiO2 film 35 on the other surface 33 of the silicon substrate 31 is coated with Si when viewed from a direction perpendicular to the surfaces 32 and 33 of the silicon substrate 31.
Photoresist pattern 36 formed on O2 film 34
A photoresist pattern 37 in which a portion encompassing the entire portion is missing is formed by transferring the photomask pattern 27 of FIG. 2 (FIG. 3(c)), and then the silicon substrate 3
1 was immersed in a hydrofluoric acid etching solution to remove the SiO2 film in the portion corresponding to the inkjet nozzle array (FIG. 3(d)).

【0011】次に、アルカリ液によるシリコンの異方性
エッチングを行った。実施例1と同様にアルカリ液とし
て、摂氏70度の20重量%KOH水溶液を用いた。シ
リコン基板31を前記アルカリ液に浸漬すると、両面共
にエッチングが進行する。
Next, silicon was anisotropically etched using an alkaline solution. As in Example 1, a 20% by weight KOH aqueous solution at 70 degrees Celsius was used as the alkaline solution. When the silicon substrate 31 is immersed in the alkaline solution, etching progresses on both sides.

【0012】図4はシリコン基板31の一方の面32の
エッチング30分経過後の様子を示す図であり、図4(
a)は断面図、図4(b)は上面図である。一方の面3
2のエッチングが途中の段階では、図4(a)に示すよ
うにエッチングレートの極端に遅い(111)面49が
出現しながら(100)面48の面積が次第に小さくな
ってくるが、本実施例においては(100)面48が消
失するのはエッチング深さが57ミクロンとなったとき
である。図4の段階では、エッチング深さd2はd2 
=30×0.8=24(ミクロン)であり、(100)
面48は一辺
FIG. 4 is a diagram showing the state of one surface 32 of the silicon substrate 31 after 30 minutes of etching.
a) is a cross-sectional view, and FIG. 4(b) is a top view. One side 3
In the middle of the etching step 2, as shown in FIG. 4(a), a (111) plane 49 with an extremely slow etching rate appears and the area of the (100) plane 48 gradually becomes smaller. In the example, the (100) plane 48 disappears when the etching depth reaches 57 microns. At the stage of FIG. 4, the etching depth d2 is d2
= 30 x 0.8 = 24 (microns), (100)
Surface 48 is one side

【0013】[0013]

【数3】80−24√2=46.2(μm)の正方形で
ある。又、図3(e)もシリコンエッチングの30分経
過後を示している。このとき、シリコン基板31の他方
の面33も同様に24ミクロン深さにエッチングされて
いる。さらに連続してエッチングを行い、総エッチング
時間5時間24分にてシリコンのエッチングを終了し、
最後にフッ酸系エッチング液によりエッチングマスクで
あるSiO2 膜34および35を除去した(図3(f
))。5時間24分のエッチングでシリコンは259ミ
クロンエッチングされ、シリコン基板31のインクジェ
ットノズル列部分の厚みは21ミクロンとなっているが
、シリコン基板31の他の部分は280ミクロンの厚み
を残しており、インクジェットノズル列はこの部分によ
り支えられている。シリコン基板31の一方の面32の
エッチングは、エッチング深さ57ミクロンとなったと
ころで停止するが、他方の面33では、さらにエッチン
グが進行して一方の面32に形成されたインクジェット
ノズル列となるエッチング凹部310に到達し、さらに
エッチングが進行するとエッチング凹部310の底に貫
通穴311が生じ、貫通穴311の大きさは他方の面3
3のエッチングの進行と共に大きくなる。本実施例では
、ノズル孔の大きさとして50ミクロン角を設計値とし
ており、実施例1と同一の前述した時間のエッチングを
行ったが、完成したインクジェット列のノズル吐出口の
寸法は、48コのノズルを測定して51.3から53.
8ミクロンの間に分布し、その平均値は52.5ミクロ
ンであった。即ち、本実施例において、ノズルピッチが
300dpiであるノズル径52.5ミクロンのインク
ジェットノズル列を得ることができた。設計値が50ミ
クロンであるのに対し穴径寸法が2.5ミクロン大きく
なっているが、これは貫通穴311の端部313がエッ
チングの進行と共に徐々にエッチングされ、穴径が拡大
されたからである。即ち、本実施例によれば、
[Equation 3] It is a square of 80-24√2=46.2 (μm). Further, FIG. 3(e) also shows the state after 30 minutes of silicon etching. At this time, the other surface 33 of the silicon substrate 31 is also etched to a depth of 24 microns. Further etching was performed continuously, and silicon etching was completed in a total etching time of 5 hours and 24 minutes.
Finally, the SiO2 films 34 and 35, which serve as etching masks, were removed using a hydrofluoric acid etching solution (Fig. 3(f)
)). After 5 hours and 24 minutes of etching, the silicon was etched by 259 microns, and the thickness of the inkjet nozzle array part of the silicon substrate 31 was 21 microns, but the thickness of the other parts of the silicon substrate 31 remained 280 microns. The inkjet nozzle row is supported by this part. Etching on one side 32 of the silicon substrate 31 stops when the etching depth reaches 57 microns, but etching progresses further on the other side 33, resulting in an inkjet nozzle array formed on one side 32. When the etching recess 310 is reached and the etching progresses further, a through hole 311 is formed at the bottom of the etching recess 310, and the size of the through hole 311 is the same as that of the other surface 3.
It becomes larger as the etching progresses in step 3. In this example, the design value of the nozzle hole size was 50 microns square, and etching was performed for the same time as in Example 1, but the nozzle ejection opening size of the completed inkjet array was 48 microns square. The nozzle was measured from 51.3 to 53.
It was distributed between 8 microns and the average value was 52.5 microns. That is, in this example, it was possible to obtain an inkjet nozzle array with a nozzle pitch of 300 dpi and a nozzle diameter of 52.5 microns. The hole diameter is 2.5 microns larger than the design value of 50 microns, but this is because the end 313 of the through hole 311 was gradually etched as the etching progressed, and the hole diameter was enlarged. be. That is, according to this embodiment,

【0014】[0014]

【数4】 W1  =  W2−√2 t  ・・・・・(1)で
規定されるより大きい穴径が得られる。もし、50ミク
ロン角のノズルを所望する場合には、図2におけるイン
クジェットノズルに相当する正方形26の寸法80ミク
ロンを2.5ミクロン小さく補正し、77.5ミクロン
とすることで50ミクロン角の穴径のノズルを得ること
ができる。前述したように、(100)シリコン基板を
用いたインクジェットノズルでは、ノズル穴径を一定と
する場合には板厚を薄くできないという制限から、ノズ
ルの高密度化には限界があった。しかし、本実施例では
、一定のノズル穴径を得るためにインクジェットノズル
に相当するパターンを小さくすることができるため、そ
の分だけ狭ピッチ化することが可能である。穴径につい
ては、エッチングの条件によりある程度任意に得ること
ができる。又、このインクジェットノズル列をインクジ
ェットヘッドに組み込んで印字試験を行ったところ、良
好な印字が得られた。
[Formula 4] W1 = W2-√2 t...A hole diameter larger than that defined by (1) can be obtained. If a 50 micron square nozzle is desired, the 80 micron dimension of the square 26 corresponding to the inkjet nozzle in FIG. The diameter of the nozzle can be obtained. As mentioned above, in inkjet nozzles using (100) silicon substrates, there is a limit to increasing the density of the nozzles due to the limitation that the plate thickness cannot be made thinner when the nozzle hole diameter is constant. However, in this embodiment, since the pattern corresponding to the inkjet nozzle can be made smaller in order to obtain a constant nozzle hole diameter, the pitch can be made narrower by that amount. The hole diameter can be arbitrarily determined to some extent depending on the etching conditions. Further, when this inkjet nozzle array was incorporated into an inkjet head and a printing test was conducted, good printing was obtained.

【0015】実施例1及び2で述べたインクジェットノ
ズル列の製造工程には、プロセス技術上困難な点が皆無
で、極めて単純な工程であり、従って前述のような高精
度のインクジェットノズル列が高歩留りで得られる。
The manufacturing process of the inkjet nozzle array described in Examples 1 and 2 is an extremely simple process without any difficulties in terms of process technology. Obtained by yield.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、(1
00)シリコン基板を用いた高密度のインクジェットノ
ズル列を得ることができ、このようなインクジェットノ
ズル列を用いたインクジェットヘッドにより、高精細な
印字が可能になるという効果を有する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, (1
00) It is possible to obtain a high-density inkjet nozzle array using a silicon substrate, and an inkjet head using such an inkjet nozzle array has the effect of enabling high-definition printing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明のインクジェットノズル列の製造工程図
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an inkjet nozzle array of the present invention.

【図2】インクジェットノズル列をエッチングにより形
成するためのマスクパターン図。
FIG. 2 is a mask pattern diagram for forming inkjet nozzle rows by etching.

【図3】本発明のインクジェットノズル列の製造工程図
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the inkjet nozzle array of the present invention.

【図4】本発明のインクジェットノズル列の製造工程に
おける、インクジェットノズル列の断面図及び上面図。
FIG. 4 is a sectional view and a top view of an inkjet nozzle array in a manufacturing process of the inkjet nozzle array of the present invention.

【図5】従来のインクジェットノズル列の製造工程図。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a conventional inkjet nozzle array.

【図6】(100)シリコン基板におけるインクジェッ
トノズル列の寸法関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the dimensional relationship of inkjet nozzle arrays on a (100) silicon substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  (100)シリコン基板を構成部材と
するインクジェットノズル列の製造工程において、(1
00)シリコン基板11の一方の面12に前記インクジ
ェットノズル列をエッチングにより形成するための耐エ
ッチング材のマスクパターンを形成し、前記シリコン基
板11の一方の面12に所定量のエッチングを施し、次
いで前記シリコン基板11の一方の面12に改めて耐エ
ッチング材を形成し、前記シリコン基板11の他方の面
13の少なくとも前記インクジェットノズル列が形成さ
れる部分に相当する箇所には耐エッチング材を形成せず
、次いで前記シリコン基板11の他方の面13に所定量
のエッチングを施すことを特徴とするインクジェットノ
ズル列の製造方法。
Claim 1: (100) In the manufacturing process of an inkjet nozzle array having a silicon substrate as a component, (100)
00) A mask pattern of an etching-resistant material for forming the inkjet nozzle array by etching is formed on one surface 12 of the silicon substrate 11, and a predetermined amount of etching is performed on the one surface 12 of the silicon substrate 11, and then An etching-resistant material is again formed on one surface 12 of the silicon substrate 11, and an etching-resistant material is formed on at least a portion of the other surface 13 of the silicon substrate 11 corresponding to a portion where the inkjet nozzle array is formed. First, a method for manufacturing an inkjet nozzle array, which comprises etching the other surface 13 of the silicon substrate 11 by a predetermined amount.
【請求項2】  前記インクジェットノズル列の製造工
程において、(100)シリコン基板21の一方の面2
2に前記インクジェットノズル列をエッチングにより形
成するための耐エッチング材のマスクパターンを形成し
、前記シリコン基板21の他方の面23の少なくとも前
記インクジェットノズル列が形成される部分に相当する
箇所には耐エッチング材を形成せず、次いで前記シリコ
ン基板21の両面に所定量のエッチングを施すことを特
徴とするインクジェットノズル列の製造方法。
2. In the manufacturing process of the inkjet nozzle array, one surface 2 of the (100) silicon substrate 21
2, a mask pattern of an etching-resistant material for forming the inkjet nozzle array by etching is formed, and at least a portion of the other surface 23 of the silicon substrate 21 corresponding to the portion where the inkjet nozzle array is formed is coated with an etching-resistant material. A method for manufacturing an inkjet nozzle array, characterized in that no etching material is formed, and then a predetermined amount of etching is performed on both sides of the silicon substrate 21.
【請求項3】  エッチングがアルカリ液を用いる異方
性エッチングであることを特徴とする請求項1及び2記
載のインクジェットノズル列の製造方法。
3. The method of manufacturing an inkjet nozzle array according to claim 1, wherein the etching is anisotropic etching using an alkaline solution.
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