JPH0516353A - インクジエツトヘツド - Google Patents
インクジエツトヘツドInfo
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- JPH0516353A JPH0516353A JP20126191A JP20126191A JPH0516353A JP H0516353 A JPH0516353 A JP H0516353A JP 20126191 A JP20126191 A JP 20126191A JP 20126191 A JP20126191 A JP 20126191A JP H0516353 A JPH0516353 A JP H0516353A
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- JP
- Japan
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- substrate
- flow path
- ink
- jet head
- ink jet
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インクジェットヘッドの製造工程の一部であ
る基板の溝加工を簡略かしながらも精密微細な流路を安
定して製造できるようにする。 【構成】 硼珪酸ガラスの基板１の上に、シリコン窒化
膜９ａ、シリコンカーバイド９ｂ、アモルファスシリコ
ン９ｃの３層構造からなる耐蝕被膜９をプラズマＣＶＤ
を用いて被着させる。
る基板の溝加工を簡略かしながらも精密微細な流路を安
定して製造できるようにする。 【構成】 硼珪酸ガラスの基板１の上に、シリコン窒化
膜９ａ、シリコンカーバイド９ｂ、アモルファスシリコ
ン９ｃの３層構造からなる耐蝕被膜９をプラズマＣＶＤ
を用いて被着させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッドに
関し、特にそのヘッドを構成する基板と振動板とを陽極
接合してなるインクジェットヘッドに関する。
関し、特にそのヘッドを構成する基板と振動板とを陽極
接合してなるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に既に提案されているオンデマンド
型ヘッドの一例の構造断面図を示す。図示したように基
板１には、ノズル１１、圧力室４、インク供給路７、イ
ンク溜まり６に相当する溝が形成されており、振動板２
を基板１に接合することによりそれぞれの機能を有する
流路となる。また、振動板２の圧力室４に該当する部分
には電気機械変換素子３が接合されている。インク溜ま
り６は、外部のインク供給系（図示せず）に連通されて
いる。次にオンデマンド型ヘッドを用いたインクジェッ
トヘッドの動作原理を簡単に説明すると電気機械変換素
子３に駆動信号を加えると電気機械変換素子３は横方向
に変形しようとするが、振動板２に拘束されているため
圧力室４に圧力を発生させる。この圧力によりインクは
ノズル１１より押し出されインク滴８となって飛翔す
る。駆動信号の通電が終わると、電気機械変換素子３は
元の状態に復帰し圧力室４は一時的に負圧となって、イ
ンク溜まり６よりインク供給路７を介してインクが圧力
室４に流入し初期状態に戻る。この一連の動作を適宜行
なうことによりインク滴８を飛翔させ、紙に転移させる
ことによって印刷を行なう。
型ヘッドの一例の構造断面図を示す。図示したように基
板１には、ノズル１１、圧力室４、インク供給路７、イ
ンク溜まり６に相当する溝が形成されており、振動板２
を基板１に接合することによりそれぞれの機能を有する
流路となる。また、振動板２の圧力室４に該当する部分
には電気機械変換素子３が接合されている。インク溜ま
り６は、外部のインク供給系（図示せず）に連通されて
いる。次にオンデマンド型ヘッドを用いたインクジェッ
トヘッドの動作原理を簡単に説明すると電気機械変換素
子３に駆動信号を加えると電気機械変換素子３は横方向
に変形しようとするが、振動板２に拘束されているため
圧力室４に圧力を発生させる。この圧力によりインクは
ノズル１１より押し出されインク滴８となって飛翔す
る。駆動信号の通電が終わると、電気機械変換素子３は
元の状態に復帰し圧力室４は一時的に負圧となって、イ
ンク溜まり６よりインク供給路７を介してインクが圧力
室４に流入し初期状態に戻る。この一連の動作を適宜行
なうことによりインク滴８を飛翔させ、紙に転移させる
ことによって印刷を行なう。
【０００３】このようなインクジェットヘッドにおいて
は、直径５０μｍ〜１００μｍの非常に小さなインク滴
を飛翔させる必要があるため、ノズル１１は幅５０μｍ
〜１００μｍ、深さ５０μｍの微細な溝とする必要があ
り、かつノズル１１に連通する圧力室４やインク供給路
７、インク溜まり６も精密な加工が要求される。通常は
基板１は、ガラスまたはシリコンを用い、フォトエッチ
ングにより前記微細流路を形成するために、はみだしの
出る可能性のある接着剤などは使用することができず拡
散接合や陽極接合といった直接接合が用いられる。ここ
で、これらの流路形成方法について詳しく説明する。図
４は基板１に流路５を形成する従来方法の一連の工程を
示したものである。図４（ａ）のごとく流路溝が形成さ
れる基板１に耐蝕被膜９を被着させる。基板１の材料と
しては一般に硼珪酸ガラスが用いられている。耐蝕被膜
９としては一般に多結晶シリコンまたはアモルファスシ
リコンが用いられており、前者は低圧ＣＶＤ、後者はプ
ラズマＣＶＤを用いて被着される。尚、耐蝕被膜９の厚
さは一般に０．３μｍ〜１μｍである。
は、直径５０μｍ〜１００μｍの非常に小さなインク滴
を飛翔させる必要があるため、ノズル１１は幅５０μｍ
〜１００μｍ、深さ５０μｍの微細な溝とする必要があ
り、かつノズル１１に連通する圧力室４やインク供給路
７、インク溜まり６も精密な加工が要求される。通常は
基板１は、ガラスまたはシリコンを用い、フォトエッチ
ングにより前記微細流路を形成するために、はみだしの
出る可能性のある接着剤などは使用することができず拡
散接合や陽極接合といった直接接合が用いられる。ここ
で、これらの流路形成方法について詳しく説明する。図
４は基板１に流路５を形成する従来方法の一連の工程を
示したものである。図４（ａ）のごとく流路溝が形成さ
れる基板１に耐蝕被膜９を被着させる。基板１の材料と
しては一般に硼珪酸ガラスが用いられている。耐蝕被膜
９としては一般に多結晶シリコンまたはアモルファスシ
リコンが用いられており、前者は低圧ＣＶＤ、後者はプ
ラズマＣＶＤを用いて被着される。尚、耐蝕被膜９の厚
さは一般に０．３μｍ〜１μｍである。
【０００４】この耐蝕被膜９に対してフォトレジスト法
を用い流路５に相当する部分以外をフォトレジストでマ
スキングしプラズマエッチングで流路相当部１０の耐蝕
被膜９を除去する。次に図４（ｃ）に示すように流路溝
５ａを形成するべく基板１のエッチングを行なう。基板
１の材質は硼珪酸ガラスであるからエッチング液として
は沸化水素酸が適当である。沸化水素酸単独では多結晶
シリコンやアモルファスシリコンをほとんど侵さないた
め、耐蝕被膜９に覆われない流路相当部１０のみがエッ
チングされて流路溝５ａが形成される。最後に図４
（ｄ）のごとく硼珪酸ガラスの振動板２を耐蝕被膜９が
被着されたまま基板１の上に重ねて４５０゜Ｃに加熱し
基板１を陽極、振動板２を陰極として６００Ｖ〜１００
０Ｖの直流電圧を加えると数分で陽極接合が完了する。
ここまで終了するとインクジェットヘッドの流路５はす
べて形成されたことになるのでこの状態で振動板２上の
圧力室４に当たる部分に電極を形成し、その上に電気変
換素子３を接着することによってインクジェットヘッド
が完成する。
を用い流路５に相当する部分以外をフォトレジストでマ
スキングしプラズマエッチングで流路相当部１０の耐蝕
被膜９を除去する。次に図４（ｃ）に示すように流路溝
５ａを形成するべく基板１のエッチングを行なう。基板
１の材質は硼珪酸ガラスであるからエッチング液として
は沸化水素酸が適当である。沸化水素酸単独では多結晶
シリコンやアモルファスシリコンをほとんど侵さないた
め、耐蝕被膜９に覆われない流路相当部１０のみがエッ
チングされて流路溝５ａが形成される。最後に図４
（ｄ）のごとく硼珪酸ガラスの振動板２を耐蝕被膜９が
被着されたまま基板１の上に重ねて４５０゜Ｃに加熱し
基板１を陽極、振動板２を陰極として６００Ｖ〜１００
０Ｖの直流電圧を加えると数分で陽極接合が完了する。
ここまで終了するとインクジェットヘッドの流路５はす
べて形成されたことになるのでこの状態で振動板２上の
圧力室４に当たる部分に電極を形成し、その上に電気変
換素子３を接着することによってインクジェットヘッド
が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし陽極接合に最も
適した材料である多結晶シリコンやアモルファスシリコ
ン等の耐蝕被膜は、一般に基板との密着性に欠けるため
等方性エッチングの形状がばらつきやすく、一定形状の
流路溝を造るのが困難となっていた。
適した材料である多結晶シリコンやアモルファスシリコ
ン等の耐蝕被膜は、一般に基板との密着性に欠けるため
等方性エッチングの形状がばらつきやすく、一定形状の
流路溝を造るのが困難となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のインクジェットヘッドは、基板に流路溝を
形成するためのエッチングマスクとして用いられ、かつ
振動板と陽極接合される薄膜部材を、基板との密着力を
高める耐蝕被膜を最下層に持つ多層構造にして、基板に
被着し、この薄膜部材の上に振動板を陽極接合したこと
を特徴とする。
め、本発明のインクジェットヘッドは、基板に流路溝を
形成するためのエッチングマスクとして用いられ、かつ
振動板と陽極接合される薄膜部材を、基板との密着力を
高める耐蝕被膜を最下層に持つ多層構造にして、基板に
被着し、この薄膜部材の上に振動板を陽極接合したこと
を特徴とする。
【０００７】
【作用】基板にガラス等のインクに対して濡れ性のいい
材料を用いた場合、基板に形成される流路も良好な濡れ
性を有することとなる。また、このように濡れ性のいい
材料は一般に無機の絶縁物であるが、このような材料を
流路形成のために数十ミクロンの深さまでエッチングし
ようとすると、有機物系のレジストマスクではエッチン
グ液に耐えられないため、基板のエッチング液に耐え得
る耐蝕被膜を基板に被着させ、流路に相当する部分の被
膜を蝕刻して取り去り、マスクを形成した上で基板のエ
ッチングを行なえば良い。そこで流路溝を形成するため
のエッチングマスクとして用いられ、かつ振動板と陽極
接合される薄膜部材を、基板との密着力を高める耐蝕被
膜を最下層に持つ多層構造にしておけば、簡単に振動板
との接合が可能となり、さらに薄膜部材と基板との密着
性が良くなり安定したエッチング形状を得ることが出き
る。
材料を用いた場合、基板に形成される流路も良好な濡れ
性を有することとなる。また、このように濡れ性のいい
材料は一般に無機の絶縁物であるが、このような材料を
流路形成のために数十ミクロンの深さまでエッチングし
ようとすると、有機物系のレジストマスクではエッチン
グ液に耐えられないため、基板のエッチング液に耐え得
る耐蝕被膜を基板に被着させ、流路に相当する部分の被
膜を蝕刻して取り去り、マスクを形成した上で基板のエ
ッチングを行なえば良い。そこで流路溝を形成するため
のエッチングマスクとして用いられ、かつ振動板と陽極
接合される薄膜部材を、基板との密着力を高める耐蝕被
膜を最下層に持つ多層構造にしておけば、簡単に振動板
との接合が可能となり、さらに薄膜部材と基板との密着
性が良くなり安定したエッチング形状を得ることが出き
る。
【０００８】
【実施例】図１は本発明に係るインクジェットヘッドの
一実施例を示したものであり、図２はその製造工程説明
図である。これらの図において、図３に示す従来例と同
一の構成要素には同一の参照符号が付してある。はじめ
に図２を参照して製造方法を説明すると、図２（ａ）に
示すようにインクとの濡れ性が良好な材料で例えば硼珪
酸ガラスからなる基板１の上に、基板１との密着性に優
れたシリコン窒化膜９ａと、シリコンカーバイド９ｂ
と、アモルファスシリコン９ｃの３層構造からなる耐蝕
被膜９をプラズマＣＶＤを用いて被着させる。尚この耐
蝕被膜９は、エッチングマスクとして機能する為に必要
な厚さを有するが膜が厚くなりすぎると、熱膨張の違い
により、後に振動板を接合する時の加熱で膜が割れたり
剥離したりするため必要以上に厚くできない。そのため
耐蝕被膜９の厚さはシリコン窒化膜９ａが０．５μｍ、
シリコンカーバイド９ｂが０．３μｍ〜３μｍ、アモル
ファスシリコン９ｃが０．１μｍ〜１μｍが適当であ
る。次に図２（ｂ）のように耐蝕被膜９に対してフォト
レジストでマスキングし、プラズマエッチングで流路相
当部１０の耐蝕被膜９を除去する。次に図２（ｃ）に示
すように流路５を形成すべく基板１のエッチングを行な
う。基板１の材質は硼珪酸ガラスであるからエッチング
液としては沸化水素酸が適当である。沸化水素酸単独で
はアモルファスシリコンやシリコンカーバイドをほとん
ど侵さないため耐蝕被膜９に覆われない流路相当部１０
のみがエッチングされて流路溝５ａが形成される。その
後、図２（ｄ）に示すように硼珪酸ガラスの振動板２を
耐蝕被膜９が被着されたままの基板１の上に重ねて３０
０℃〜４５０℃に加熱し基板１を陽極、振動板２を陰極
として６００Ｖ〜１０００Ｖの直流電圧を加えると数分
で陽極接合が完了する。ここまで終了するとインクジェ
ットヘッドの流路５はすべて形成されたことになるの
で、図２（ｄ）に示すように振動板２上の圧力室４に当
たる部分に電極を形成し、その上に電気機械変換素子３
を接着することによってインクジェットヘッドが完成す
る。このような方法で製造したインクジェットヘッド
は、基板１の流路溝５ａの内面がすべて親水性のガラス
面で構成されているのでインクの流動性が良く、流路内
に気泡を抱き込むことが少なく、流路５の精度が極めて
良く保たれるので、良好な噴射特性が得られる。
一実施例を示したものであり、図２はその製造工程説明
図である。これらの図において、図３に示す従来例と同
一の構成要素には同一の参照符号が付してある。はじめ
に図２を参照して製造方法を説明すると、図２（ａ）に
示すようにインクとの濡れ性が良好な材料で例えば硼珪
酸ガラスからなる基板１の上に、基板１との密着性に優
れたシリコン窒化膜９ａと、シリコンカーバイド９ｂ
と、アモルファスシリコン９ｃの３層構造からなる耐蝕
被膜９をプラズマＣＶＤを用いて被着させる。尚この耐
蝕被膜９は、エッチングマスクとして機能する為に必要
な厚さを有するが膜が厚くなりすぎると、熱膨張の違い
により、後に振動板を接合する時の加熱で膜が割れたり
剥離したりするため必要以上に厚くできない。そのため
耐蝕被膜９の厚さはシリコン窒化膜９ａが０．５μｍ、
シリコンカーバイド９ｂが０．３μｍ〜３μｍ、アモル
ファスシリコン９ｃが０．１μｍ〜１μｍが適当であ
る。次に図２（ｂ）のように耐蝕被膜９に対してフォト
レジストでマスキングし、プラズマエッチングで流路相
当部１０の耐蝕被膜９を除去する。次に図２（ｃ）に示
すように流路５を形成すべく基板１のエッチングを行な
う。基板１の材質は硼珪酸ガラスであるからエッチング
液としては沸化水素酸が適当である。沸化水素酸単独で
はアモルファスシリコンやシリコンカーバイドをほとん
ど侵さないため耐蝕被膜９に覆われない流路相当部１０
のみがエッチングされて流路溝５ａが形成される。その
後、図２（ｄ）に示すように硼珪酸ガラスの振動板２を
耐蝕被膜９が被着されたままの基板１の上に重ねて３０
０℃〜４５０℃に加熱し基板１を陽極、振動板２を陰極
として６００Ｖ〜１０００Ｖの直流電圧を加えると数分
で陽極接合が完了する。ここまで終了するとインクジェ
ットヘッドの流路５はすべて形成されたことになるの
で、図２（ｄ）に示すように振動板２上の圧力室４に当
たる部分に電極を形成し、その上に電気機械変換素子３
を接着することによってインクジェットヘッドが完成す
る。このような方法で製造したインクジェットヘッド
は、基板１の流路溝５ａの内面がすべて親水性のガラス
面で構成されているのでインクの流動性が良く、流路内
に気泡を抱き込むことが少なく、流路５の精度が極めて
良く保たれるので、良好な噴射特性が得られる。
【０００９】なお本実施例では基板１に硼珪酸ガラスを
使用し、耐蝕被膜９をシリコン窒化膜９ａ、シリコンカ
ーバイド９ｂ、アモルファスシリコン９ｃの３層構造と
したが場合によっては２層構造、４層構造等の多層構造
としても良い。本発明に利用できる材質は種々あり、基
板１及び振動板２の材質としては接合時の加熱による熱
膨張を考慮し耐蝕被膜９との熱膨張を合わせることによ
って、ナトリウムガラス等の使用も可能である。また耐
蝕被膜９の下層部にはエッチング液に侵されず耐蝕皮膜
９の上層部より基板１との密着力の高い陽極接合部材で
あれば使用可能であり、例えば五酸化タンタル、サイア
ロン等を用いることができる。また上層部にはクロム、
ゲルマニウム等の使用が可能である。
使用し、耐蝕被膜９をシリコン窒化膜９ａ、シリコンカ
ーバイド９ｂ、アモルファスシリコン９ｃの３層構造と
したが場合によっては２層構造、４層構造等の多層構造
としても良い。本発明に利用できる材質は種々あり、基
板１及び振動板２の材質としては接合時の加熱による熱
膨張を考慮し耐蝕被膜９との熱膨張を合わせることによ
って、ナトリウムガラス等の使用も可能である。また耐
蝕被膜９の下層部にはエッチング液に侵されず耐蝕皮膜
９の上層部より基板１との密着力の高い陽極接合部材で
あれば使用可能であり、例えば五酸化タンタル、サイア
ロン等を用いることができる。また上層部にはクロム、
ゲルマニウム等の使用が可能である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明では、基
板上に流路溝を形成するためのエッチングマスクとして
用いられ、かつ振動板と陽極接合可能な薄膜部材を、基
板との密着力を高める耐蝕皮膜を最下層に持つ多層構造
にして基板に被着し、この薄膜部材上に振動板を陽極接
合するのでインクジェットヘッドの製造工程の一部であ
る基板の溝加工と接合工程を簡略化しながらも精密微細
な流路を構成すると共に、インクの流動を妨げないヘッ
ド構造を実現し、信頼性の高いヘッドを提供することが
できる。
板上に流路溝を形成するためのエッチングマスクとして
用いられ、かつ振動板と陽極接合可能な薄膜部材を、基
板との密着力を高める耐蝕皮膜を最下層に持つ多層構造
にして基板に被着し、この薄膜部材上に振動板を陽極接
合するのでインクジェットヘッドの製造工程の一部であ
る基板の溝加工と接合工程を簡略化しながらも精密微細
な流路を構成すると共に、インクの流動を妨げないヘッ
ド構造を実現し、信頼性の高いヘッドを提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施例を示すインクジェットヘッド
の構成断面図である。
の構成断面図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの流路製造工程
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【図３】オンデマンド型インクジェットヘッドの概略を
示した構成断面図である。
示した構成断面図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドの流路製造工程を
示した断面図である。
示した断面図である。
１ 基板 ２ 振動板 ３ 電気機械変換素子 ４ 圧力室 ５ 流路 ５ａ 流路溝 ６ インク溜まり ７ インク供給路 ８ インク滴 ９ 耐蝕被膜 ９ａ シリコン窒化膜 ９ｂ シリコンカーバイド ９ｃ アモルファスシリコン １０ 流路相当部 １１ ノズル
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 流路溝を有する基板と、該基板に被さっ
て前記流路溝をノズルとインク供給路と圧力室とに形成
する振動板とを備えたインクジェットヘッドにおいて、
前記流路溝を形成するためのエッチングマスクとして用
いられ、かつ前記振動板と陽極接合させる薄膜部材を、
前記基板との密着力を高める耐蝕被膜を最下層に持つ多
層構造にして、前記基板に被着し前記薄膜部材上に前記
振動板を陽極接合したことを特徴とするインクジェット
ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20126191A JP2843176B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20126191A JP2843176B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516353A true JPH0516353A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2843176B2 JP2843176B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=16438016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20126191A Expired - Lifetime JP2843176B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2843176B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0790127A2 (en) * | 1995-08-28 | 1997-08-20 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printer and ink for ink jet recording |
| JP2007230234A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-09-13 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッドの製造方法 |
| KR100887221B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2009-03-06 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | 액적 토출 헤드 및 그 제조 방법, 액적 토출 장치 |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP20126191A patent/JP2843176B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0790127A2 (en) * | 1995-08-28 | 1997-08-20 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printer and ink for ink jet recording |
| EP0790127A3 (en) * | 1995-08-28 | 1998-11-25 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printer and ink for ink jet recording |
| KR100887221B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2009-03-06 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | 액적 토출 헤드 및 그 제조 방법, 액적 토출 장치 |
| US7607761B2 (en) | 2005-12-27 | 2009-10-27 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Droplet discharging head and manufacturing method for the same, and droplet discharging device |
| US8141250B2 (en) | 2005-12-27 | 2012-03-27 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Method of manufacturing a droplet discharging head |
| JP2007230234A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-09-13 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッドの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2843176B2 (ja) | 1999-01-06 |
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