喷墨打印头和制造喷墨打印头的方法技术

本发明专利技术提供具有满足所期望的目的的流路形状的喷墨打印头、以及制造喷墨打印头的方法。在用于制造喷墨打印头的方法中，制备ＳＯＩ基板，该ＳＯＩ基板具有第一硅层、第二硅层、以及绝缘层。在第一单晶硅层上形成牺牲层。在牺牲层的上方形成蚀刻停止层。在ＳＯＩ基板的表面上形成能量生成元件。对第二硅层和绝缘层执行蚀刻以形成墨供给口。通过蚀刻形成该供给口。蚀刻第一硅层以形成液体流路。除去蚀刻停止层的一部分以形成喷射口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及喷墨打印头和用于制造喷墨打印头的方法。
技术介绍
用于喷墨打印方法(液体喷射打印方法)的喷墨打印头一般包括 形成在喷孔板中的多个微细喷射口和多个微细液体流路，以及各自设 置在相应液体流路的 一部分中的多个液体喷射压力生成部。喷墨打印 头通常还包括形成在头基板中、与所述液体流路连通并且充当通孔的 供给口。这种喷墨打印头在与相应的喷射口连通的各个流路中具有生热部(加热器)；所述生热部、流路、以及喷射口构成打印元件。对应 于打印信号的电能被选择性地施加到适当加热器中的发热电阻器上。 所得到的能量被用于在热作用表面上快速加热墨。这导致膜沸腾以生 成气泡，从而气泡的压力使墨从相应的喷射口喷射出。作为具有如上所述的加热器的打印头，例如美国专利第6019457 号公开了一种后溜(back chute)类型的喷墨打印头(此后称为后溜 类型打印头)，其在喷孔板的液体流路表面上包括液体喷射压力生成 部。对于后溜类型的打印头，可以使用通用的半导体制造方法来连续 地形成喷孔板或者其一部分、以及布置在基板表面上的液体喷射压力 生成部和驱动电路。后溜类型打印头的基板例如通过绝缘硅(SOI)技术制造。通过 SOI技术由绝缘体上的单晶硅半导体层形成的基板使得该基板与在其 上制造有普通硅集成电路的体硅(bulksilicon)基板相比具有各种优 势。在美国专利第6979076号中公开了具有此SOI基板的后溜类型打 印头。用于制造后溜类型打印头的方法如下所述。Bl.制备其中具有绝缘层903的SOI基板901的步骤，B2.在基板的相对于绝缘层903的前表面中，与要形成液体流路 壁的位置对准地形成达到绝缘层903的沟的步骤，B3.在基板的前表面上和沟的表面上形成第一蚀刻停止层920 的步骤(图8A)，B4.在基板表面上的第一蚀刻停止层920上形成能量生成元件 906和用于该能量生成元件906的驱动电路的步骤，B5.形成从SOI基板的相对于绝缘层903的后表面延伸到绝缘 层903的供给口 908的步骤，B6.在供给口 908的内表面上形成第二蚀刻停止层921的步骤，B7.选择性地除去蚀刻停止层921的与绝缘层903相接触的部分 的步骤(图8B)，B8.除去绝缘层903的暴露在供给口卯8中的部分的步骤，B9.通过各向同性蚀刻技术，经由供给口 908除去基板中由绝缘 层903和第一蚀刻停止层920所围绕的部分的步骤，以及B10.蚀刻第一蚀刻停止层920以形成喷射口 910的步骤(图 8C)。在通过步骤Bl到B10制造的喷墨打印头中，通过蚀刻技术除去 由第一蚀刻停止层920和绝缘层903所围绕的部分，以形成流路909。此外，通过上述制造方法制造的喷墨打印头必须在形成为液体流 路壁的区域中形成第一蚀刻停止层920。这通常需要光刻步骤、基于 RIE的蚀刻步骤、以及在内壁上执行的膜形成步骤。这使整个处理复 杂。此外，在步骤B4中，形成能量生成元件和用于该能量生成元件 的驱动电路。因而，所形成的沟必须用第一蚀刻停止层920填充，并 且沟的宽度必须充分小，例如大约为2fim。另一方面，液体流路垂直于基板表面的尺寸、即液体流路的深度 优选地至少为10nm。所形成的沟需要具有高的长宽比。在这种情况下，沟的形成需要更长的时间，并且可能不具有高的生产率。
技术实现思路
考虑到上述问题而做出了本专利技术。本专利技术的一个目的是提供一种 喷墨打印头，其所具有的液体流路形状满足所期望的目的，以及提供 一种用于制造喷墨打印头的方法。因而，本专利技术提供一种用于制造喷墨打印头的方法，该喷墨打印头包括墨喷射口；能量生成元件，其生成用来从喷射口喷射墨的能 量；墨流路，其与喷射口连通；以及墨供给口，其与所述流路连通以 供给墨，该方法包括制备SOI基板的步骤，该SOI基板具有第一 硅层、第二硅层、以及设置在第一硅层和第二硅层之间的绝缘层；使 用能够相对于硅被选择性蚀刻的材料，以在第一硅层上形成牺牲层的 步骤；在牺牲层的上方形成蚀刻停止层的步骤；在SOI基板的表面上 形成能量生成元件的步骤；对第二硅层和绝缘层的一部分进行除去以 形成墨供给口的步骤；在第一硅层上执行蚀刻以形成流路的步骤；以 及除去蚀刻停止层的一部分以形成喷射口的步骤。根据本专利技术的喷墨打印头使得液体流路能够沿着绝缘层而形成。 这使得能够准确地制造供给口和液体流路之间的连通部分，使得能够 提供稳定的基板。此外，可以获得具有满足所期望的目的的液体流路 形状的喷墨打印头。从以下对示例性实施例的描述(参照附图)中，本专利技术的其他特 征将变得明显。附图说明图l是示出根据本专利技术第一实施例的喷墨打印头的图； 图2A到2F是示出制造根据本专利技术第一实施例的喷墨打印头的 处理的图3A到3F是示出制造根据本专利技术第二实施例的喷墨打印头的 处理的图4A到4B是示出根据本专利技术第二实施例的喷墨打印头的图； 图5A到5F是示出制造根据本专利技术第三实施例的喷墨打印头的 处理的图；图6A到6B是示出根据本专利技术第三实施例的啧墨打印头的图； 图7A到7B是示出根据本专利技术第四实施例的喷墨打印头的图； 图8A到8C是示出制造喷墨打印头的常规方法的图。具体实施方式以下将参照附图详细描述本专利技术的实施例。 (第一实施例)图l是示出了根据本实施例的喷墨打印头的部分分解透视图。喷 墨打印头l具有多个喷射口 2、液体流路3、多个加热器4、以及墨供 给口 5，它们均形成在珪基板6上。墨从墨供给口 5被馈送到液体流 路3，并且利用设置在各个液体流路3中、并且充当能量生成元件的 加热器4的热能而从喷射口 2喷射出。能量生成元件4不限于加热器， 还可以是压电元件等。在本实施例中，每个喷射口 2被设置在由各能 量生成元件4围绕、或者被夹在各能量生成元件4之间的相应区域中。 然而，本专利技术不限于此。每个喷射口的位置可以邻近相应能量生成元 件4的一侧。喷墨打印头可以被安装在诸如打印机、复印机、具有通信系统的 传真机、具有打印机部的文字处理器、以及复合地组合有处理设备的 工业打印设备之类的设备中。该液体喷射头使得能够打印各种打印介 质，诸如纸张、纱、纤维、布料、皮革、金属、塑料、玻璃、木材、 以及陶资。此处所用的术语"打印，，意味着不仅将有意义的图像诸如字 符或图形、而且将无意义的图像诸如图案施加到打印介质上。术语"墨"或"液体"应该被宽泛地解释，并且其指施加到打印介质 上以形成图像和图案等、加工打印介质、或者对墨或打印介质进行处 理的液体。在此，对墨或打印介质的处理例如意味着通过使施加到打 印介质上的墨中的颜色材料固化或不溶而改善定影能力、改善打印品 质或显色特性、或者改善图像持久度。图2A到2F是示出了用于制造根据本专利技术第一实施例的喷墨打 印头的方法的、沿图1的线IIF-IIF所取的截面视图。首先，如图2A所示，制备直径为150mm的SOI基板215，其 具有第一单晶硅层201、绝缘层203、以及第二单晶硅层202。在本实 施例中，第一单晶硅层201的主表面213为{100}面，并且厚度为25nm。 绝缘层203是厚度为0.3jim的氧化硅层。笫二单晶硅层202的主表面 214为{100}面，并且厚度为600jim。图2A是示出由第一单晶硅层201、绝缘层203、和第二单晶硅 层20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造喷墨打印头的方法，该喷墨打印头包括：墨喷射口；能量生成元件，其生成用来从喷射口喷射墨的能量；墨流路，其与喷射口连通；以及墨供给口，其与所述流路连通以供给墨，该方法包括：制备ＳＯＩ基板的步骤，该ＳＯＩ基板具有第一硅层、第二硅层、以及设置在第一硅层和第二硅层之间的绝缘层；使用能够相对于硅被选择性蚀刻的材料，以在所述第一硅层上形成牺牲层的步骤；在所述牺牲层的上方形成蚀刻停止层的步骤；在所述ＳＯＩ基板的表面上形成能量生成元件的步骤；对所述第二硅层和所述绝缘层的一部分进行除去以形成所述墨供给口的步骤；在所述第一硅层上执行蚀刻以形成所述流路的步骤；以及除去所述蚀刻停止层的一部分以形成所述喷射口的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：早川和宏，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]