喷嘴基板、液滴喷头及其制造方法、以及液滴喷出装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可以实现排出特性提高、喷嘴密度高密度化的喷嘴基板、液滴喷头以及喷嘴基板、液滴喷头的制造方法和液滴喷出装置。其中，用于排出液滴的喷嘴孔（１１）包括：形成为与硅基板表面垂直的第一喷嘴部（１１ａ）；第二喷嘴部（１１ｂ），与第一喷嘴部同轴设置，其剖面面积大于第一喷嘴部的剖面面积；以及倾斜部（１１ｃ），其剖面面积从第一喷嘴部朝向第二喷嘴部递增。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种墨水喷头等所使用的喷嘴基板、液滴喷头及喷 嘴基板和液滴喷头的制造方法以及液滴喷出装置。
技术介绍
喷墨式记录装置中所安装的墨水喷头一^:包括喷嘴基板，形 成有用于排出墨水滴的多个喷嘴孔；以及形成有排出室、贮液器等 墨水流路的空腔基板，其中，该排出室与该喷嘴基板接合，并在与 喷嘴基板之间与所述喷嘴孔连通，并且，该墨水喷头由驱动部向排 出室施加压力，从而从所选择的喷嘴孔排出墨水滴。作为驱动单元， 有利用静电的方式、基于压电元件的压电方式、利用发热元件的方 式等。近年来，对于墨水喷头，要求印字、画质等的高品质化的呼声 不断高涨，因此，通过设置多列喷嘴列、增加每一列的喷嘴数量， 实现多喷嘴、使喷嘴列加长等，以期实现喷嘴密度的高密度化以及 排出性能的提高。基于这样的背景，关于墨水喷头的喷嘴部， 一直 以来，提出了各种方法、提案。例如，在专利文件1中，公开了在表面取向(100)的硅基板 上，通过各向异性湿式蚀刻贯穿形成四角锥状喷嘴的技术。了通过交替反复进行各向同性干式蚀刻 和各向异性干式蚀刻，在硅基板上形成锥状喷嘴的纟支术。在专利文件3中，公开了以下技术在表面取向(100)的硅 基板上，通过各向异性湿式蚀刻形成未贯穿的锥状喷嘴部，从该硅 基板的另一面侧通过各向异性干式蚀刻贯穿形成圓筒状的垂直喷 嘴部。在专利文件4中，公开了以下技术在表面取向(100)的硅 基板上，通过各向异性湿式蚀刻形成蚀刻槽，将该石圭基才反浸入电解 质;容液中，在施加相反偏压的状态下进4于各向异性湿式蚀刻，乂人而 形成喷嘴。在专利文件5中，/>开了以下技术在表面取向(100)的硅 基板上，通过各向异性干式蚀刻分两级形成小径圆筒状的第 一喷嘴 部以及大径圓筒状的第二喷嘴部。日本专利文件1:特开昭56 - 135075号7>报(图2 )曰本专利文件2:特开2006 - 45656号公报(图4、图16 )日本专利文件3:特开平10 - 315461号7>才艮(图1、图2)曰本专矛J文4牛4:净争开2000 - 203030号乂^净艮(图1 )曰本专利文件5:特开平11 - 28820号公报(图3、图4 )但是，在日本上述专利文件1~5中记载的技术中，存在以下 的问题。在专利文件1中，由于通过各向异性湿式蚀刻形成喷嘴，所以， 喷嘴锥部的倾斜角度依赖于硅单晶基板的表面取向，限制提高喷嘴的密度。而且，喷嘴前端形状由于石圭的表面取向而形成为四角形， 难以^f呆持液滴的直向性。而且，由于喷嘴排出口上没有垂直部，所 以难以稳定地维持弯液面。在专利文件2中，喷嘴侧壁的才艮切(undercut)因各向同性干 式蚀刻而进展，因此，难以控制喷嘴直径。此外，由于喷嘴排出口 没有垂直部，所以难以稳定地维持弯液面。在专利文件3中，通过各向异性湿式蚀刻形成喷嘴锥部，因此， 喷嘴锥部的倾斜角度依赖于硅单晶基板的表面取向，提高喷嘴密度 存在限制。此外，需要喷嘴锥部和垂直部的两面定位，因此，和从 一面进4于定位并加工的情况相比，其4青度下降。在专利文件4中，通过各向异性湿式蚀刻形成喷嘴锥部，因此， 喷嘴锥部的倾斜角度依赖于硅单晶基板的表面取向，提高喷嘴密度 存在限制。此外，喷嘴锥部和垂直部的界线不明确，难以进4于喷嘴 的流路阻力的调整，即难以调整喷嘴长度。在专利文件5中，在第一喷嘴部和第二喷嘴部之间有圆环状的 阶梯部，在该阶梯部产生墨水流的沉淀，因此，存在产生流动的紊 流或流^各阻力增加等的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可以实现排出 特性提高和喷嘴密度高密度化的喷嘴基板、液滴喷头及其制造方 法、液滴喷出装置。本专利技术所涉及的喷嘴基板包括硅基板；以及用于喷出液滴的 喷嘴孔，其中，该喷嘴孔包括第一喷嘴部，形成为与硅基板表面 垂直；第二喷嘴部，与第一喷嘴部同轴设置，剖面面积形成为大于6第一喷p觜部；以及倾杀牛部，倾4+部的剖面面积/人第一喷P觜部朝向第 二喷卩紫部递增。根据上述喷嘴形状、构造，第一喷嘴部和第二喷嘴部之间部通 过阶梯部而是以倾斜部连接，因此，可以抑制墨水流的紊乱，可以使墨水流聚集在喷嘴孔的中心轴方向进行排出。因此，可以提高排 出特性。而且，第二喷嘴部以及倾杀牛部的剖面形状优选正方形或长方形。因为第二喷嘴部以及倾斜部的剖面形状为不纟皮石圭结晶方位所 束缚的形状，所以，可以使喷嘴密度实现高密度化。上通过各向异性干式蚀刻形成喷嘴孔的步骤，其中，喷嘴孔包括 与硅基板表面垂直的第一喷嘴部；以及第二喷嘴部，与第一喷嘴部 同轴，剖面面积大于第一喷嘴部，并且该剖面形状为多角形；在喷嘴孔的内壁整个表面上形成保护膜的步骤；选择性地除去在第一喷 嘴部和第二喷嘴部之间的阶梯部上形成的保护膜的步骤；以及通过各向异性湿式蚀刻形成倾^f部的步骤，其中，倾4牛部的剖面面积,人 第二喷嘴部朝向第 一喷嘴部递减。在本专利技术的喷嘴基板的制造方法中，在通过各向异性干式蚀刻 形成包括第一喷嘴部以及剖面形状为多角形的第二喷嘴部的喷嘴 孔之后，在喷嘴孔的内壁整个表面上形成保护膜，在选择性地-f义除去第 一喷嘴部和第二喷嘴部之间的阶梯部上形成的保护膜之后，通 过各向异性湿式蚀刻^f吏阶梯部形成为倾斜状。由此，可以^(氐成本地制造能够实现排出特性提高以及喷嘴密度高密度化的喷嘴基板。这时，通过各向异性干式蚀刻实施除去阶梯部上形成的保护 膜。此外，优选在喷嘴孔的内壁上形成的保护膜为热氧化膜。而且， 为了通过各向异性干式蚀刻使阶梯部形成为倾斜状，优选使用以与面(111)正交的方式表现的表面取向(100)的单晶硅基板，该面(111)与构成倾杀牛部的剖面形一犬的边中的至少四条边平4亍。本专利技术所涉及的液滴喷头包括上述4壬一项喷嘴基才反，可以实现 排出特性提高以及喷嘴密度高密度化。本专利技术所涉及的液滴喷头的制造方法是一种应用上述任一种 喷嘴基一反的制造方法来制造液滴喷头的方法，可以制造能够实现排 出特性提高以及喷嘴密度高密度化的液滴喷头。本专利技术所涉及的液滴喷出装置安装有上述液滴喷头，可以获得 能够实现排出特性提高以及喷嘴密度高密度化的液滴喷出装置。附图说明图1是本实施方式所涉及的表示墨水喷头的概略构成的分解立体图；图2是表示装配状态的图1右半部分概略构成的墨水喷头的局 部剖面图；图3是图2的墨水喷头的俯一见图；图4是表示喷嘴形状的一个例子的放大图，图4 (a)是从下面 观察喷嘴基板时的背视图，图4 ( b )是图4(a)图的A-A剖面图；图5是表示喷嘴形状的其他例子的放大图；图6是表示喷嘴基板的制造步骤的局部剖面图；图7是表示图6之后的制造步骤的局部剖面图；图8是表示图7之后的制造步骤的局部剖面图；图9是表示图8之后的制造步骤的局部剖面图；图IO是表示图9之后的制造步骤的局部剖面图；图11是表示图8(1)、图8 (m)步骤中的喷嘴形状的说明图；图12是表示在现有的喷嘴形状中适用本专利技术的加工法的情况 以及本专利技术的喷嘴形状的说明图；图13是表示使用了本专利技术的一实施方式所涉及的墨水喷头的 喷墨式打印才几的立体图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的包括喷嘴基板的液滴喷头的一个 实施方式进行说明。这里，作为液滴喷头的一个例子，参照图1~ 图4,对静电驱动方式的墨水喷头进4亍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷嘴基板，其特征在于，包括：　硅基板；以及　用于喷出液滴的喷嘴孔，　其中，所述喷嘴孔包括：　第一喷嘴部，形成为与所述硅基板的表面垂直；　第二喷嘴部，与所述第一喷嘴部同轴设置，剖面面积形成为大于所述第一喷嘴部；以及　倾斜部，所述倾斜部的剖面面积从所述第一喷嘴部朝向所述第二喷嘴部递增。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大谷和史，荒川克治，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]