JP2010143106A - Nozzle substrate, liquid droplet delivery head, liquid droplet delivery device, and method of manufacturing those - Google Patents

Nozzle substrate, liquid droplet delivery head, liquid droplet delivery device, and method of manufacturing those Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle substrate, a liquid droplet delivery head, and a liquid droplet delivery device, restraining a liquid droplet protection film formed on a liquid droplet delivery face of the nozzle substrate from being separated or damaged, and enhancing durability of the nozzle substrate against a liquid droplet, and a method of manufacturing those. <P>SOLUTION: This nozzle substrate 1 is formed with a nozzle hole 11 for delivering the liquid droplet while penetrating a silicon substrate 100, and includes the second liquid droplet protection film 14 formed on a liquid droplet delivery face 100a of the silicon substrate 100, and a conductive terminal 13 formed in a liquid droplet delivery face 100a side, and having a withstand voltage lower than that of the second liquid droplet protection film 14. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a nozzle substrate having a nozzle hole for discharging a droplet, a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a method for manufacturing the same.

例えば液滴吐出方式のプリンタのような液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)は、一般に、インク滴を吐出するためのノズル孔が形成されたノズル基板を備え、このノズル基板に吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板(流路基板とも呼ばれる)を接合し、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用する方式等がある。このような液滴吐出方式の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドを被印刷物(紙等)との間で相対移動させ、被印刷物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等をするものである。   For example, a droplet discharge head (inkjet head) mounted on a droplet discharge apparatus such as a droplet discharge type printer generally includes a nozzle substrate on which nozzle holes for discharging ink droplets are formed. A cavity substrate (also referred to as a flow channel substrate) in which ink flow paths such as a discharge chamber and a reservoir are formed is bonded to the substrate, and ink droplets are discharged from selected nozzle holes by applying pressure to the discharge chamber by the drive unit. It is configured as follows. As the driving means, there are a method using an electrostatic force, a piezoelectric method using a piezoelectric element, a method using a heating element, and the like. In such a droplet discharge type droplet discharge apparatus, printing is performed by moving a droplet discharge head relative to a printing material (paper or the like) and discharging the droplet to a predetermined position of the printing material. Is.

近年、インクジェットヘッドに対して、印刷速度の高速化及びカラー化を目的としてノズル列を複数有する構造が求められており、さらに加えて、ノズルは高密度化するとともに長尺化(1列あたりのノズル数が増加)しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数は益々増加している。このような背景から、ノズルの高精度加工と高耐久性に優れたインクジェットヘッドが要求され、従来より様々な工夫、提案がなされている。このうち、ノズル基板の液滴の吐出面やノズル孔の内面及びその反対側の液流路に接する面(接合面)に対する被覆処理として、以下のような従来技術がある。   In recent years, there has been a demand for an inkjet head having a structure having a plurality of nozzle rows for the purpose of increasing the printing speed and color, and in addition, the nozzles have a higher density and a longer length (per one row). The number of nozzles is increasing), and the number of actuators in the inkjet head is increasing. From such a background, an inkjet head excellent in high-precision processing and high durability of a nozzle is required, and various devices and proposals have been made conventionally. Among these, there are the following conventional techniques for covering the droplet discharge surface of the nozzle substrate, the inner surface of the nozzle hole, and the surface (bonding surface) in contact with the liquid flow path on the opposite side.

例えば、特許文献1には、チャンネルウェハとヒータウェハとから構成されるノズル孔の内面からノズル面(吐出面)にかけて疎水性被膜を連続して形成し、さらにノズル孔の内面にのみその疎水性被膜上に親水性被膜を形成するのもが提案されている。   For example, in Patent Document 1, a hydrophobic coating is continuously formed from the inner surface of a nozzle hole composed of a channel wafer and a heater wafer to the nozzle surface (discharge surface), and the hydrophobic coating is formed only on the inner surface of the nozzle hole. It has also been proposed to form a hydrophilic coating thereon.

特開平5−124200号公報JP-A-5-124200

上述したように、液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッドは、被印刷物(紙等)との間で相対移動される。このため、液滴吐出ヘッドのノズル基板と被印刷物とが摺動して静電気が帯電し、ノズル基板と被印刷物との間に静電気放電が発生する。
このような静電気放電により、ノズル基板の吐出面に形成された液滴保護膜(被覆処理)が剥離又は破損する、という問題点があった。
As described above, the droplet discharge head mounted on the droplet discharge device is relatively moved with respect to the substrate (paper or the like). For this reason, the nozzle substrate of the droplet discharge head and the substrate to be printed slide to generate static electricity, and electrostatic discharge occurs between the nozzle substrate and the substrate to be printed.
Due to such electrostatic discharge, there is a problem that the droplet protective film (coating treatment) formed on the ejection surface of the nozzle substrate is peeled off or damaged.

特に、シリコンからなるノズル基板の場合、液滴保護膜(シリコン酸化膜等)が剥離又は破損すると、例えばアルカリ性のインク等の液滴(吐出液)によりシリコンが浸食され、液滴に対する耐久性が低下する、という問題点があった。   In particular, in the case of a nozzle substrate made of silicon, when a droplet protective film (silicon oxide film or the like) is peeled off or broken, silicon is eroded by, for example, alkaline ink droplets (discharge liquid), and the durability against the droplets is increased. There was a problem that it decreased.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができるノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにこれらの製造方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film formed on the droplet discharge surface of the nozzle substrate. It is an object of the present invention to obtain a nozzle substrate, a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a manufacturing method thereof that can improve the durability of the nozzle substrate.

本発明に係るノズル基板は、シリコン基板を貫通させて、液滴を吐出するためのノズル孔を形成したノズル基板であって、前記シリコン基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜と、液滴吐出面側に形成され、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部とを備えたものである。
本発明によれば、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を備えたので、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。このため、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
A nozzle substrate according to the present invention is a nozzle substrate in which a nozzle hole for ejecting droplets is formed by penetrating a silicon substrate, and a droplet protective film formed on a droplet ejection surface of the silicon substrate; And a terminal portion formed on the droplet discharge surface side and having a dielectric strength lower than that of the droplet protective film.
According to the present invention, since the terminal portion having a lower withstand voltage than the droplet protective film is provided, the static electricity charged on the printed material can be discharged to the terminal portion. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film formed on the droplet discharge surface of the nozzle substrate.
Further, by suppressing the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film, the silicon substrate can be prevented from being eroded by the droplets, and the durability of the nozzle substrate against the droplets can be improved.

また、本発明に係るノズル基板においては、前記端子部は、前記ノズル孔と当該ノズル基板の端部との間に形成されたものである。
本発明によれば、端子部はノズル孔とノズル基板の端部との間に形成されるので、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
In the nozzle substrate according to the present invention, the terminal portion is formed between the nozzle hole and an end portion of the nozzle substrate.
According to the present invention, since the terminal portion is formed between the nozzle hole and the end portion of the nozzle substrate, it is possible to suppress the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film formed in the vicinity of the nozzle hole and the nozzle hole. Can do.

また、本発明に係るノズル基板においては、前記ノズル孔を複数配列したノズル孔列が形成され、前記端子部は、前記ノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるものである。
本発明によれば、端子部はノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるので、ノズル孔列を構成する各ノズル孔及びその近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
In the nozzle substrate according to the present invention, a nozzle hole array in which a plurality of the nozzle holes are arranged is formed, and the terminal portion is formed wide in the width direction of the nozzle hole array.
According to the present invention, since the terminal portion is formed wide in the width direction of the nozzle hole row, each nozzle hole constituting the nozzle hole row and the droplet protective film formed in the vicinity thereof are not peeled off or damaged. Can be suppressed.

また、本発明に係るノズル基板においては、前記端子部は、前記シリコン基板とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、前記シリコン基板と電気的に接続されたものである。
本発明によれば、被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、端子部に放電した静電気をシリコン基板に流すことができる。
In the nozzle substrate according to the present invention, the terminal portion is formed of a material capable of ohmic contact with the silicon substrate, and is electrically connected to the silicon substrate.
According to the present invention, the static electricity discharged to the terminal portion can be caused to flow to the silicon substrate regardless of whether the electrostatic charge charged on the substrate has a positive or negative charge polarity.

また、本発明に係るノズル基板においては、前記端子部は、高融点金属のシリサイド膜、又はITO膜を主成分とするものである。
本発明によれば、端子部は高融点金属のシリサイド膜を主成分とするので、端子部とシリコン基板との密着性を向上させることができる。
また、ITO膜は電極の材料として汎用的であるため、製造コスト等の低減を図ることができる。
In the nozzle substrate according to the present invention, the terminal portion is mainly composed of a refractory metal silicide film or ITO film.
According to the present invention, since the terminal part is mainly composed of a refractory metal silicide film, the adhesion between the terminal part and the silicon substrate can be improved.
In addition, since the ITO film is general-purpose as an electrode material, the manufacturing cost and the like can be reduced.

また、本発明に係るノズル基板においては、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とするものである。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部とするので、端子部を形成するための製造工程を省略することができ、端子部を容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
In the nozzle substrate according to the present invention, a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the droplet protective film is not formed is used as the terminal portion.
According to the present invention, since the portion where the droplet protective film is not formed on the droplet discharge surface of the silicon substrate is used as the terminal portion, the manufacturing process for forming the terminal portion can be omitted, and the terminal portion can be easily formed. It is possible to reduce the manufacturing cost and the like.

また、本発明に係るノズル基板においては、少なくとも前記端子部の表面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有するものである。
本発明によれば、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができ、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。
In the nozzle substrate according to the present invention, at least the surface of the terminal portion has a coating film having a dielectric strength lower than that of the droplet protective film.
According to the present invention, since the coating film having a lower withstand voltage than the droplet protective film is provided, the durability of the nozzle substrate against droplets can be further improved, and static electricity charged on the printed material is discharged to the terminal portion. be able to.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のノズル基板を備えたものである。
本発明によれば、上記のノズル基板を備えているので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
In addition, a droplet discharge head according to the present invention includes the nozzle substrate described above.
According to the present invention, since the nozzle substrate is provided, it is possible to suppress the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film formed on the droplet discharge surface of the nozzle substrate, and the nozzle substrate against the droplets. A droplet discharge head capable of improving durability can be obtained.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、前記端子部は、当該液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されるものである。
本発明によれば、端子部は液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されるので、端子部に放電された電荷を筐体に逃がすことができる。
In the liquid droplet ejection head according to the present invention, the terminal portion is grounded to a housing in which the liquid droplet ejection head is accommodated.
According to the present invention, since the terminal portion is grounded to the casing in which the droplet discharge head is accommodated, the electric charge discharged to the terminal portion can be released to the casing.

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドを搭載しているので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
A droplet discharge device according to the present invention is equipped with the above-described droplet discharge head.
According to the present invention, since the above-described droplet discharge head is mounted, it is possible to suppress the occurrence of peeling or damage of the droplet protective film formed on the droplet discharge surface of the nozzle substrate. A droplet discharge head that can improve the durability of the nozzle substrate can be obtained.

また、本発明に係る液滴吐出装置においては、前記液滴吐出ヘッドは、前記端子部が、前記ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるように搭載されるものである。
本発明によれば、端子部が、ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるので、被印刷物がノズル近傍に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。このため、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
In the liquid droplet ejection apparatus according to the present invention, the liquid droplet ejection head is mounted such that the terminal portion is disposed upstream of the nozzle hole in the conveyance direction of the printed material.
According to the present invention, since the terminal portion is arranged on the upstream side in the conveyance direction of the printing material from the nozzle hole, the static electricity charged on the printing material is discharged to the terminal portion before the printing material is conveyed to the vicinity of the nozzle. be able to. For this reason, peeling or breakage of the droplet protective film formed near the nozzle hole and the nozzle hole can be suppressed.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第1のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、前記第1のマスク部材を除去する工程と、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記端子部を形成する部分以外を第2のマスク部材で覆い、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を形成する工程と、第2のマスク部材を除去する工程とを有するものである。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面上に液滴保護膜及び端子部を形成することができる。このため、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができ、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
また、第1のマスク部材及び第2のマスク部材を用いて端子部を形成するので、フォトリソグラフィ法などを用いる場合と比較して、製造工程の簡易化や製造コスト等の低減を図ることができる。
The method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention includes a step of forming a nozzle hole by penetrating a silicon substrate, and a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where a terminal portion is to be formed is a first mask member. A step of forming a droplet protective film on the droplet discharge surface, a step of removing the first mask member, and a portion other than a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the terminal portion is formed. Are covered with a second mask member, and a step of forming a terminal portion having a dielectric strength lower than that of the droplet protective film and a step of removing the second mask member are included.
According to the present invention, the droplet protective film and the terminal portion can be formed on the droplet discharge surface of the silicon substrate. For this reason, static electricity charged on the substrate can be discharged to the terminal portion, and peeling or damage of the droplet protective film can be suppressed. Further, by suppressing the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film, the silicon substrate can be prevented from being eroded by the droplets, and the durability of the nozzle substrate against the droplets can be improved.
In addition, since the terminal portion is formed using the first mask member and the second mask member, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the photolithography method is used. it can.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記液滴吐出面の前記液滴保護膜上及び前記端子部上に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成する工程をさらに有するものである。
本発明によれば、液滴吐出面の液滴保護膜上及び端子部上に被覆膜を形成するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができる。また、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成するので、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができる。
Further, the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention includes a step of forming a coating film having a lower withstand voltage than the droplet protective film on the droplet protective film and the terminal portion on the droplet discharge surface. In addition.
According to the present invention, since the coating film is formed on the droplet protective film and the terminal portion on the droplet discharge surface, it is possible to further improve the durability of the nozzle substrate against the droplet. In addition, since the coating film having a lower withstand voltage than the droplet protective film is formed, static electricity charged on the printed material can be discharged to the terminal portion.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記端子部をスパッタにより形成するものである。
本発明によれば、端子部をスパッタにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、端子部を形成することができる。これにより、ノズル基板の製造の際、ノズル基板に樹脂等の支持基板を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
In the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the terminal portion is formed by sputtering.
According to the present invention, since the terminal portion is formed by sputtering, the terminal portion can be formed at a relatively low temperature step in the film forming step. As a result, when the nozzle substrate is manufactured, a film can be formed in a state where a support substrate such as a resin is adhered to the nozzle substrate, handling properties and processing efficiency are improved, and costs can be reduced.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第1のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、前記第1のマスク部材を除去する工程と、前記液滴吐出面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成し、前記液滴吐出面のうち前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とする工程とを有するものである。
本発明によれば、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部としている。このため、被印刷物に帯電した静電気を端子部に放電させることができ、液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
また、液滴吐出面に、液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成するので、液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分の、液滴によるシリコン基板の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる。
さらに、シリコン基板の液滴吐出面のうち液滴保護膜が形成されない部分を端子部とするので、端子部を形成するための製造工程を省略することができ、端子部を容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。
The method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention includes a step of forming a nozzle hole by penetrating a silicon substrate, and a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where a terminal portion is to be formed is a first mask member. Forming a droplet protective film on the droplet discharge surface, removing the first mask member, and covering the droplet discharge surface with a lower withstand voltage than the droplet protective film. Forming a film, and using the portion of the droplet discharge surface where the droplet protective film is not formed as the terminal portion.
According to the present invention, the portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the droplet protective film is not formed is used as the terminal portion. For this reason, static electricity charged on the substrate can be discharged to the terminal portion, and peeling or damage of the droplet protective film can be suppressed.
In addition, since a coating film with a lower withstand voltage than the droplet protective film is formed on the droplet discharge surface, the portion of the droplet discharge surface where the droplet protective film is not formed is prevented from eroding the silicon substrate by the droplet. And the durability of the nozzle substrate against droplets can be improved.
Further, since the portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the droplet protective film is not formed is used as the terminal portion, the manufacturing process for forming the terminal portion can be omitted, and the terminal portion can be easily formed. Thus, the manufacturing cost can be reduced.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記液滴保護膜をプラズマCVDにより形成するものである。
本発明によれば、液滴保護膜をプラズマCVDにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、液滴保護膜を形成することができる。これにより、ノズル基板の製造の際、ノズル基板に樹脂等の支持基板を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。
In the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the droplet protective film is formed by plasma CVD.
According to the present invention, since the droplet protective film is formed by plasma CVD, the droplet protective film can be formed at a relatively low temperature step in the film forming step. As a result, when the nozzle substrate is manufactured, a film can be formed in a state where a support substrate such as a resin is adhered to the nozzle substrate, handling properties and processing efficiency are improved, and costs can be reduced.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
本発明によれば、上記のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出ヘッドを製造することができる。
Further, a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head by applying the above-described method for manufacturing a nozzle substrate.
According to the present invention, since the droplet discharge head is manufactured by applying the nozzle substrate manufacturing method described above, the occurrence of peeling or breakage of the droplet protective film formed on the droplet discharge surface of the nozzle substrate is suppressed. Thus, a droplet discharge head that can improve the durability of the nozzle substrate against droplets can be manufactured.

また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するので、ノズル基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板の耐久性を向上させることができる液滴吐出装置を製造することができる。
In addition, a method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge device by applying the method for manufacturing a droplet discharge head described above.
According to the present invention, since the droplet discharge device is manufactured by applying the method for manufacturing the droplet discharge head, the droplet protective film formed on the droplet discharge surface of the nozzle substrate is peeled off or broken. It is possible to manufacture a droplet discharge device that can suppress the durability of the nozzle substrate against droplets.

実施の形態1.
以下、本発明に係るノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドについて図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて、図1〜図4を用いて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a droplet discharge head including a nozzle substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, as an example of a droplet discharge head, an electrostatic drive type inkjet head will be described with reference to FIGS. The present invention is not limited to the structure and shape shown in the following drawings, and the driving method can also be applied to a droplet discharge head that discharges droplets by other different driving methods. .

なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではない。また、以下の図面では、見やすくするため、各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する。
また、静電アクチュエータの一例として、フェース吐出型の液滴吐出ヘッドを示すが、これに限らずエッジ吐出型にも適用することができる。さらには、液滴吐出のためのエネルギーを与える駆動方式についても静電駆動方式以外の他の異なる駆動方式(例えば、圧電素子や発熱素子を用いたもの)の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用することができる。
The present invention is not limited to the structure and shape shown in the following figures. Moreover, in the following drawings, in order to make it easy to see, the relationship of the size of each component may be different from the actual one. Further, description will be made with the upper side of the figure as the upper side and the lower side as the lower side.
Further, as an example of the electrostatic actuator, a face discharge type liquid droplet discharge head is shown, but the present invention is not limited to this and can be applied to an edge discharge type. Further, a droplet discharge head and a droplet discharge device of a different drive method (for example, using a piezoelectric element or a heating element) other than the electrostatic drive method as a drive method for supplying energy for droplet discharge It can also be applied to.

まず、インクジェットヘッドの構成を図1〜図4に示す。
図1は本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図2は組立状態における図1の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの部分断面図である。図3は図2のノズル孔部分の拡大断面図である。図4は図1のノズル基板の上面図である。
First, the structure of an inkjet head is shown in FIGS.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet head according to Embodiment 1 of the present invention, and a part thereof is shown in cross section. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the inkjet head showing a schematic configuration of the right half of FIG. 1 in the assembled state. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle hole portion of FIG. FIG. 4 is a top view of the nozzle substrate of FIG.

本実施の形態に係るインクジェットヘッド10は、図1〜図4に示すように、所定のピッチで形成された複数のノズル孔11及び端子部としての導電性端子13が設けられたノズル基板1と、各ノズル孔11に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板2と、キャビティ基板2の振動板22に対峙して個別電極31が配設された電極基板3とを貼り合わせることにより構成されている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the inkjet head 10 according to the present embodiment includes a nozzle substrate 1 provided with a plurality of nozzle holes 11 formed at a predetermined pitch and conductive terminals 13 as terminal portions. The cavity substrate 2 provided with the ink supply path independently for each nozzle hole 11 and the electrode substrate 3 provided with the individual electrodes 31 facing the vibration plate 22 of the cavity substrate 2 are bonded together. It is configured.

ノズル基板1は、シリコン基板100から作製される。例えば単結晶シリコン基板が用いられる。なお、多結晶シリコン(ポリシリコン)基板を用いてもよい。このノズル基板1の製造方法については後で詳しく説明する。   The nozzle substrate 1 is made from a silicon substrate 100. For example, a single crystal silicon substrate is used. A polycrystalline silicon (polysilicon) substrate may be used. A method for manufacturing the nozzle substrate 1 will be described in detail later.

図3に詳述するように、ノズル基板1には、シリコン基板100を貫通させて、インク滴等の液滴を吐出するためのノズル孔11が開口されている。ノズル孔11は、液滴を吐出する第1ノズル孔11aと、液滴を導入する第2ノズル孔11bとから構成されている。
第1ノズル孔11aは、ノズル基板1の表面(液滴吐出面)100aに対して垂直に、小径(約20〜30μm)の円筒状に形成されている。第2ノズル孔11bは、第1ノズル孔11aと同軸上に設けられ、第1ノズル孔11aよりも断面積が大きく、断面形状が円筒状に形成されている。このようにノズル孔11を2段の垂直孔を持つ構造とすることにより、インク液滴の吐出方向をノズル孔11の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク液滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク液滴の飛び散りがなく、インク液滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度の高密度化も可能になる。なお、ここでは、ノズル孔11を、2段の孔を持つ構造とした例を示したが、さらに段階的に複数段としてもよく、また、ノズル孔の断面積が吐出方向に向かって連続的に減少する形状としてもよい。また、第1ノズル孔11aと第2ノズル孔11bとの段差部をテーパ状に形成してもよい。
As will be described in detail with reference to FIG. 3, the nozzle substrate 1 is provided with nozzle holes 11 for penetrating the silicon substrate 100 and discharging liquid droplets such as ink droplets. The nozzle hole 11 includes a first nozzle hole 11a that discharges droplets and a second nozzle hole 11b that introduces droplets.
The first nozzle hole 11a is formed in a cylindrical shape with a small diameter (about 20 to 30 μm) perpendicular to the surface (droplet ejection surface) 100a of the nozzle substrate 1. The second nozzle hole 11b is provided coaxially with the first nozzle hole 11a, has a larger cross-sectional area than the first nozzle hole 11a, and has a cylindrical cross-sectional shape. Thus, by making the nozzle hole 11 have a two-stage vertical hole, the ink droplet discharge direction can be aligned with the central axis direction of the nozzle hole 11, and stable ink discharge characteristics can be exhibited. it can. That is, there is no variation in the flying direction of the ink droplets, there is no scattering of the ink droplets, and variations in the ejection amount of the ink droplets can be suppressed. In addition, the nozzle density can be increased. Here, an example in which the nozzle hole 11 has a structure having two stages of holes is shown, but a plurality of stages may be formed in stages, and the cross-sectional area of the nozzle holes is continuous toward the discharge direction. It is good also as the shape which decreases to. Further, the step portion between the first nozzle hole 11a and the second nozzle hole 11b may be formed in a tapered shape.

ここで、ノズル基板1のキャビティ基板2との接合面100b(液滴吐出面100aの反対面)及びノズル孔11の内壁には、図3に示すように、例えばSiO2からなる第1の液滴保護膜12が連続して形成されている。従って、ノズル孔11の内面は親水性を有するものとなる。 Here, as shown in FIG. 3, a first liquid made of, for example, SiO 2 is formed on the bonding surface 100b of the nozzle substrate 1 with the cavity substrate 2 (the surface opposite to the droplet discharge surface 100a) and the inner wall of the nozzle hole 11. The droplet protective film 12 is continuously formed. Therefore, the inner surface of the nozzle hole 11 has hydrophilicity.

また、液滴吐出面100a上には、例えばSiO2からなる第2の液滴保護膜14が膜厚約0.2〜2μmで形成されている。そして、液滴吐出面100a上の一部には、導電性を有する導電性端子13が膜厚約0.2〜2μmで形成されている。すなわち、導電性を有する導電性端子13は、第2の液滴保護膜14より静電気に対する絶縁耐圧が低いものである。このように静電気に対する絶縁耐圧が低い導電性端子13を形成することにより、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電し易くすることができ、第2の液滴保護膜14への放電を抑制することが可能となる。 On the droplet discharge surface 100a, a second droplet protective film 14 made of, for example, SiO 2 is formed with a film thickness of about 0.2 to 2 μm. A conductive terminal 13 having conductivity is formed on a part of the droplet discharge surface 100a with a film thickness of about 0.2 to 2 μm. That is, the conductive terminal 13 having conductivity has a lower withstand voltage against static electricity than the second droplet protective film 14. By forming the conductive terminal 13 having a low withstand voltage against static electricity in this way, it is possible to easily discharge the static electricity charged on the printed material to the conductive terminal 13, and discharge to the second droplet protective film 14. Can be suppressed.

この導電性端子13は、シリコン基板100とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、シリコン基板100と電気的に接続されている。このため被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、導電性端子13に放電された静電気による電荷は、シリコン基板100に流入することとなる。この導電性端子13の材料としては、例えばシリコンとの親和性が良好である高融点金属のシリサイド膜を用いる。これにより導電性端子13とシリコン基板100との密着性を向上させることができる。また例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)膜を用いる用にしてもよい。ITO膜は電極の材料として汎用的であるため、製造コスト等の低減を図ることができる。   The conductive terminal 13 is formed of a material capable of ohmic contact with the silicon substrate 100 and is electrically connected to the silicon substrate 100. For this reason, the static charge discharged to the conductive terminal 13 flows into the silicon substrate 100 regardless of whether the electrostatic charge charged on the printing material has a positive or negative charge polarity. As the material of the conductive terminal 13, for example, a refractory metal silicide film having good affinity with silicon is used. Thereby, the adhesiveness between the conductive terminal 13 and the silicon substrate 100 can be improved. For example, an ITO (Indium Tin Oxide) film may be used. Since the ITO film is general-purpose as an electrode material, the manufacturing cost and the like can be reduced.

また、導電性端子13は、図4に示すように、ノズル孔11とノズル基板1の基板端部との間に形成されている。例えばノズル孔11近傍から離れた位置に形成される。ノズル孔11の近傍に導電性端子13を形成する場合、ノズル孔11端部の保護膜の形成と、導電性端子13の形成とを高精度に行う必要があり、製造コスト等が増加するため、ノズル孔11近傍以外に形成するのが望ましい。
また、導電性端子13は、複数のノズル孔11からなるノズル孔列の幅方向に幅広に形成される。例えば縦幅(ノズル孔列の幅方向の幅)が少なくともノズル孔列の幅より長く形成され、横幅が約20〜40μmで形成される。なお、導電性端子13の形状はこれに限るものではなく、導電性端子13が、各ノズル孔11より被印刷物の搬送方向上流側に位置するものであればよい。例えば導電性端子13を複数本に分割して設けてもよい。
The conductive terminal 13 is formed between the nozzle hole 11 and the substrate end of the nozzle substrate 1 as shown in FIG. For example, it is formed at a position away from the vicinity of the nozzle hole 11. When the conductive terminal 13 is formed in the vicinity of the nozzle hole 11, it is necessary to form the protective film at the end of the nozzle hole 11 and the conductive terminal 13 with high accuracy, which increases manufacturing costs and the like. It is desirable to form it outside the vicinity of the nozzle hole 11.
In addition, the conductive terminal 13 is formed wide in the width direction of the nozzle hole row composed of the plurality of nozzle holes 11. For example, the vertical width (width in the width direction of the nozzle hole row) is formed to be longer than at least the width of the nozzle hole row, and the horizontal width is formed to be about 20 to 40 μm. Note that the shape of the conductive terminal 13 is not limited to this, and any shape may be used as long as the conductive terminal 13 is located upstream of each nozzle hole 11 in the conveyance direction of the substrate. For example, the conductive terminal 13 may be divided into a plurality of pieces.

さらに、導電性端子13は、シリコン基板100を介して、当該インクジェットヘッド10が収納される筐体(図示せず)に接地されている。例えば、図2に示すように、ノズル基板1の基板端部の接地箇所28と筐体とを当接させることにより、シリコン基板100と筐体とを電気的に接続する。これにより導電性端子13からシリコン基板100に流入した静電気による電荷を筐体に逃がすことができる。なお、筐体の接続はこれに限らず、導電性端子13と筐体とが電気的に接続するものであればよく、例えば共通電極27に筐体アースを取り、シリコン基板100と共通電極27とを電気的に接続するようにしてもよい。また、導電性端子13と筐体とを直接接続するようにしてもよい。   Further, the conductive terminal 13 is grounded via a silicon substrate 100 to a casing (not shown) in which the inkjet head 10 is accommodated. For example, as shown in FIG. 2, the silicon substrate 100 and the housing are electrically connected by bringing the grounding portion 28 at the substrate end of the nozzle substrate 1 into contact with the housing. As a result, the charge due to static electricity flowing into the silicon substrate 100 from the conductive terminal 13 can be released to the housing. The connection of the housing is not limited to this, and any connection is possible as long as the conductive terminal 13 and the housing are electrically connected. For example, the common electrode 27 is grounded and the silicon substrate 100 and the common electrode 27 are connected. May be electrically connected. Further, the conductive terminal 13 and the housing may be directly connected.

そしてさらに、液滴吐出面100a側での撥水性を向上させるために、第2の液滴保護膜14上及び導電性端子13上には、被覆膜となる撥水膜15が形成されている。この撥水膜15は、第2の液滴保護膜14より静電気に対する絶縁耐圧が低くなるように形成されている。すなわち、液滴吐出面100a上のうち、撥水膜15と第2の液滴保護膜14とが形成された部分より、撥水膜15と導電性端子13とが形成された部分が、静電気に対する絶縁耐圧が低くなることになる。
この撥水膜15はフッ素含有有機ケイ素化合物を主成分とするものが望ましい。その理由は、第2の液滴保護膜14表面のヒドロキシル基がフッ素含有有機ケイ素化合物のメトキシ基等の加水分解基と強固に結合するため、第2の液滴保護膜14とその表面上に形成される撥水膜15との密着性が向上するからである。
Further, in order to improve water repellency on the droplet discharge surface 100a side, a water repellent film 15 serving as a coating film is formed on the second droplet protective film 14 and the conductive terminal 13. Yes. The water repellent film 15 is formed so as to have a lower withstand voltage against static electricity than the second droplet protective film 14. That is, on the droplet discharge surface 100a, the portion where the water repellent film 15 and the conductive terminal 13 are formed is more static than the portion where the water repellent film 15 and the second droplet protective film 14 are formed. Therefore, the withstand voltage against is reduced.
The water repellent film 15 is preferably composed mainly of a fluorine-containing organosilicon compound. The reason is that the hydroxyl group on the surface of the second droplet protective film 14 is firmly bonded to a hydrolyzing group such as a methoxy group of the fluorine-containing organosilicon compound, so that the second droplet protective film 14 and the surface thereof are bonded. This is because the adhesion to the formed water-repellent film 15 is improved.

キャビティ基板2は、上記のように構成されたノズル基板1が接着接合される。このキャビティ基板2は、シリコン基板から作製される。例えば単結晶シリコン基板が用いられる。キャビティ基板2には、ノズル孔11の各々に連通するインク流路溝が異方性ウェットエッチングにより形成される。このインク流路溝には、底壁を振動板22とし吐出室21となる吐出凹部210と、共通のインク室であるリザーバ23となるリザーバ凹部230と、このリザーバ凹部230と各吐出凹部210とを連通するオリフィス24となるオリフィス凹部240が形成される。なお、振動板22はボロン拡散層で形成することにより厚み精度を高精度に形成することができる。また、オリフィス24はノズル基板1側に設けることもでき、この場合は接合面100bにリザーバ凹部230と各吐出凹部210とを連通する細溝状の凹部として形成される。   The cavity substrate 2 is bonded and bonded to the nozzle substrate 1 configured as described above. The cavity substrate 2 is made from a silicon substrate. For example, a single crystal silicon substrate is used. In the cavity substrate 2, ink channel grooves communicating with each of the nozzle holes 11 are formed by anisotropic wet etching. The ink channel groove includes a discharge recess 210 serving as the discharge chamber 21 with the diaphragm 22 serving as a bottom wall, a reservoir recess 230 serving as the reservoir 23 serving as a common ink chamber, and the reservoir recess 230 and each discharge recess 210. An orifice recess 240 is formed to be an orifice 24 that communicates with each other. The diaphragm 22 can be formed with a high accuracy by forming it with a boron diffusion layer. The orifice 24 can also be provided on the nozzle substrate 1 side. In this case, the orifice 24 is formed as a narrow groove-like recess communicating with the reservoir recess 230 and each discharge recess 210 on the joint surface 100b.

また、キャビティ基板2には、電極基板3との接合面全面に短絡や絶縁破壊等を防止するための絶縁膜25が形成される。絶縁膜25としてはSiO2やSiN、あるいはAl23やHfO2等のいわゆるHigh−k材などが目的に応じて用いられる。特に、High−k材を用いると比誘電率がSiO2よりも大きいため、アクチュエータ発生圧力を高めることができ、更なる高密度化を図ることが可能となる。なお、絶縁膜25は必要に応じて個別電極31の対向面上に形成してもよい。また、インク流路溝側のキャビティ基板2全面には親水膜としてSiO2からなる耐インク保護膜26が熱酸化法やスパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等で形成され、さらにPt等の金属膜からなる共通電極27がキャビティ基板2上に形成される。 In addition, an insulating film 25 for preventing a short circuit, a dielectric breakdown, or the like is formed on the cavity substrate 2 over the entire bonding surface with the electrode substrate 3. As the insulating film 25, SiO 2 or SiN, or a so-called High-k material such as Al 2 O 3 or HfO 2 is used according to the purpose. In particular, when a high-k material is used, the relative dielectric constant is larger than that of SiO 2 , so that the pressure generated by the actuator can be increased, and the density can be further increased. The insulating film 25 may be formed on the opposing surface of the individual electrode 31 as necessary. Furthermore, the cavity substrate 2 over the entire surface of the ink flow channel side is ink-resistant protective film 26 is a thermal oxidation method, a sputtering method of SiO 2 as the hydrophilic film is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like, such as Pt A common electrode 27 made of a metal film is formed on the cavity substrate 2.

電極基板3は、上記のキャビティ基板2と陽極接合される。この電極基板3は、例えばホウ珪酸系のガラス基板から作製される。このガラス基板の振動板22と対向する位置には、それぞれ凹部32がエッチングにより形成され、さらに各凹部32の底面に一般にITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)からなる個別電極31がスパッタ法により形成される。個別電極31は、リード部31aと、フレキシブル配線基板(図示せず)に接続される端子部31bとを有する。これらの端子部31bは、図2に示すように、配線のためにキャビティ基板2の末端部が開口された電極取り出し部36内に露出している。また、電極基板3には、インクを供給するためにリザーバ23と連通するインク供給口33がサンドブラスト法等により形成される。インク供給口33は図示しないインクタンクに接続される。   The electrode substrate 3 is anodic bonded to the cavity substrate 2 described above. The electrode substrate 3 is made of, for example, a borosilicate glass substrate. A concave portion 32 is formed by etching at a position facing the diaphragm 22 of the glass substrate, and an individual electrode 31 generally made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed on the bottom surface of each concave portion 32 by sputtering. It is formed by. The individual electrode 31 has a lead part 31a and a terminal part 31b connected to a flexible wiring board (not shown). As shown in FIG. 2, these terminal portions 31b are exposed in an electrode extraction portion 36 in which the end portion of the cavity substrate 2 is opened for wiring. Further, an ink supply port 33 communicating with the reservoir 23 for supplying ink is formed on the electrode substrate 3 by a sandblast method or the like. The ink supply port 33 is connected to an ink tank (not shown).

この電極基板3と上記のキャビティ基板2とは、個別電極31と振動板22とが所定(例えば、0.1μm)のギャップ34を介して対向配置するように陽極接合される。これにより、ギャップ34を介して対峙する個別電極31と絶縁膜25を有する振動板22とで吐出室21に所要の圧力を加えることができる静電アクチュエータ4が構成される。なお、ギャップ34の開放端部は内部に水分や塵埃などが入らないようにエポキシ樹脂やスパッタ法による無機酸化物等の封止材35で気密に封止する。これにより、静電アクチュエータ4の駆動耐久性、信頼性が向上する。
そして、図2に簡略化して示すように、静電アクチュエータ4を駆動するために、ドライバIC等の駆動手段5を搭載したFPC(Flexible Print Circuit)を、電極取り出し部36において、導電性接着剤により、各個別電極31の端子部31bと、キャビティ基板2上に設けられた金属製の共通電極27に配線接続する。以上のようにしてインクジェットヘッド10が完成する。
The electrode substrate 3 and the cavity substrate 2 are anodically bonded so that the individual electrode 31 and the diaphragm 22 are disposed to face each other with a predetermined (for example, 0.1 μm) gap 34. Thus, the electrostatic actuator 4 that can apply a required pressure to the discharge chamber 21 is configured by the individual electrode 31 and the diaphragm 22 having the insulating film 25 facing each other via the gap 34. Note that the open end of the gap 34 is hermetically sealed with a sealing material 35 such as an epoxy resin or an inorganic oxide by a sputtering method so that moisture or dust does not enter inside. Thereby, the drive durability and reliability of the electrostatic actuator 4 are improved.
Then, as shown in a simplified manner in FIG. 2, in order to drive the electrostatic actuator 4, an FPC (Flexible Print Circuit) on which a driving means 5 such as a driver IC is mounted is connected to a conductive adhesive at an electrode extraction portion 36. Thus, wiring connection is made between the terminal portion 31 b of each individual electrode 31 and the metal common electrode 27 provided on the cavity substrate 2. The inkjet head 10 is completed as described above.

ここで、インクジェットヘッド10の動作について説明する。任意のノズル孔11よりインク滴を吐出させるためには、そのノズル孔11に対応する静電アクチュエータ4を以下のように駆動する。
駆動手段5により当該個別電極31と共通電極である振動板22間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加によって発生する静電気力により振動板22が個別電極31側に引き寄せられて当接し、吐出室21内に負圧を発生させ、リザーバ23内のインクを吸引し、インクの振動(メニスカス振動)を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板22は個別電極31から離脱して、その時の振動板22の復元力によりインクを当該ノズル孔11から押出し、インク滴を吐出する。
Here, the operation of the inkjet head 10 will be described. In order to eject ink droplets from an arbitrary nozzle hole 11, the electrostatic actuator 4 corresponding to the nozzle hole 11 is driven as follows.
A pulse voltage is applied between the individual electrode 31 and the diaphragm 22 which is a common electrode by the driving means 5. The diaphragm 22 is attracted and brought into contact with the individual electrode 31 side by the electrostatic force generated by the application of the pulse voltage, generates a negative pressure in the discharge chamber 21, sucks the ink in the reservoir 23, and vibrates the ink (meniscus). Vibration). When the voltage is released when the vibration of the ink becomes substantially maximum, the vibration plate 22 is detached from the individual electrode 31, and the ink is pushed out from the nozzle hole 11 by the restoring force of the vibration plate 22 at that time. Is discharged.

本実施形態に係るインクジェットヘッド10によれば、ノズル基板1の液滴吐出面100a上に導電性端子13を備えたので、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電させることができる。このため、ノズル基板1の液滴吐出面100aに形成された第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板100の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板1の耐久性を向上させることができる。さらに、液滴に対するノズル基板1の耐久性が向上するので、シリコンに腐食性のある液滴材料であっても、シリコン酸化膜からなる第2の液滴保護膜14に対する耐性がある液滴材料であれば使用することができ、液滴材料の選択範囲を広くすることが可能となる。   According to the inkjet head 10 according to the present embodiment, since the conductive terminal 13 is provided on the droplet discharge surface 100a of the nozzle substrate 1, the static electricity charged on the printed material can be discharged to the conductive terminal 13. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of peeling or breakage of the second droplet protective film 14 formed on the droplet discharge surface 100a of the nozzle substrate 1. Further, by suppressing the occurrence of peeling or breakage of the second droplet protective film 14, it is possible to prevent the silicon substrate 100 from being eroded by the droplets, and to improve the durability of the nozzle substrate 1 against the droplets. Can do. Further, since the durability of the nozzle substrate 1 against droplets is improved, even if the droplet material is corrosive to silicon, the droplet material is resistant to the second droplet protective film 14 made of a silicon oxide film. Can be used, and the selection range of the droplet material can be widened.

また、導電性端子13はノズル孔11とノズル基板1の端部との間に形成されるので、被印刷物がノズル孔11に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電することができ、ノズル孔11及びノズル孔11近傍に形成された第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することができる。   Further, since the conductive terminal 13 is formed between the nozzle hole 11 and the end portion of the nozzle substrate 1, static electricity charged on the printed material is transferred to the conductive terminal 13 before the printed material is conveyed to the nozzle hole 11. It is possible to prevent the peeling or breakage of the second droplet protective film 14 formed in the vicinity of the nozzle hole 11 and the nozzle hole 11.

また、導電性端子13はノズル孔列の幅方向に幅広に形成されるので、ノズル孔列を構成する各ノズル孔及びその近傍に形成された第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することができる。   Further, since the conductive terminal 13 is formed wide in the width direction of the nozzle hole row, each nozzle hole constituting the nozzle hole row and the second droplet protective film 14 formed in the vicinity thereof are peeled off or damaged. Occurrence can be suppressed.

また、導電性端子13は、シリコン基板100とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、シリコン基板100と電気的に接続されるので、被印刷物に帯電した静電気の電荷がプラス又はマイナスの何れの電荷極性であっても、導電性端子13に放電した静電気をシリコン基板100に流すことができる。   Further, since the conductive terminal 13 is formed of a material capable of making ohmic contact with the silicon substrate 100 and is electrically connected to the silicon substrate 100, the electrostatic charge charged on the printed material has a positive or negative charge polarity. Even so, the static electricity discharged to the conductive terminal 13 can flow to the silicon substrate 100.

また、第2の液滴保護膜14上及び導電性端子13上に撥水膜15を形成するので、液滴に対するノズル基板の耐久性をさらに向上させることができるとともに、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電させることができる。   In addition, since the water-repellent film 15 is formed on the second droplet protective film 14 and the conductive terminal 13, the durability of the nozzle substrate against the droplets can be further improved, and static electricity charged on the printed material can be obtained. Can be discharged to the conductive terminal 13.

また、導電性端子13は、インクジェットヘッド10が収納される筐体に、シリコン基板100を介して接地されるので、導電性端子13に放電された静電気による電荷を筐体に逃がすことができる。   Further, since the conductive terminal 13 is grounded to the casing in which the inkjet head 10 is accommodated via the silicon substrate 100, the charge due to static electricity discharged to the conductive terminal 13 can be released to the casing.

また、導電性端子13は、第2の液滴保護膜14と略同じ膜厚で液滴吐出面100a上に形成されるので、被印刷物の搬送に邪魔になることがなく、且つ被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電させることができる。   In addition, since the conductive terminal 13 is formed on the droplet discharge surface 100a with substantially the same film thickness as the second droplet protective film 14, the conductive terminal 13 does not interfere with the conveyance of the printed material and is not formed on the printed material. The charged static electricity can be discharged to the conductive terminal 13.

次に、上記のように構成されたインクジェットヘッド10の製造方法について、図5〜図13を用いて説明する。   Next, the manufacturing method of the inkjet head 10 comprised as mentioned above is demonstrated using FIGS.

図5〜図11は実施の形態1のノズル基板1の製造工程を示す部分断面図である。
まず、図5〜図11に基づいて、実施の形態におけるノズル基板1の作製方法の手順について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドのノズル基板1を同時形成するが、図5〜図11ではその一部分となるノズル孔11を形成する部分だけを示すものとする。ここで、以下では具体的な数値を挙げて説明するが、これらの数値は一例を表すものであり、これらの値に限定するものではない。
5 to 11 are partial cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the nozzle substrate 1 of the first embodiment.
First, based on FIGS. 5-11, the procedure of the manufacturing method of the nozzle substrate 1 in embodiment is demonstrated. Actually, a plurality of nozzle substrates 1 of droplet discharge heads are simultaneously formed from a silicon wafer. However, FIGS. 5 to 11 show only a portion for forming a nozzle hole 11 as a part thereof. . Here, the following description will be made with specific numerical values. However, these numerical values represent an example and are not limited to these values.

(a)まず、厚さ約725μmのシリコン基板100に、エッチングを行う際、シリコン基板100を保護するための膜(レジスト)となるシリコン酸化膜101を例えば約0.5μm全面成膜する(図5(a))。
成膜方法については特に限定しないが、ここでは、例えば、高温(約1075℃)で酸素及び水蒸気雰囲気中にシリコン基板100を晒して成膜する熱酸化法を用いる。
(A) First, a silicon oxide film 101 serving as a film (resist) for protecting the silicon substrate 100 when etching is performed on the silicon substrate 100 having a thickness of about 725 μm, for example, is formed on the entire surface by about 0.5 μm (see FIG. 5 (a)).
The film forming method is not particularly limited, but here, for example, a thermal oxidation method is used in which the silicon substrate 100 is exposed to an oxygen and water vapor atmosphere at a high temperature (about 1075 ° C.).

(b)次に、シリコン酸化膜101を選択的にエッチングしてパターニングを行うため、シリコン基板100の接合面(キャビティ基板2と接合される面をいう)100bに、フォトリソグラフィ法を用い、フォトレジスト膜102となる感光剤を塗布する。そして、露光、現像により、第2ノズル孔11bとなる部分のフォトレジスト膜102を除去し、パターン形成(パターニング)を行う(図5(b))。 (B) Next, in order to perform patterning by selectively etching the silicon oxide film 101, a photolithographic method is used for a bonding surface (referred to as a surface bonded to the cavity substrate 2) 100 b of the silicon substrate 100. A photosensitive agent to be the resist film 102 is applied. Then, a portion of the photoresist film 102 that becomes the second nozzle hole 11b is removed by exposure and development, and pattern formation (patterning) is performed (FIG. 5B).

(c)そして、シリコン酸化膜101を例えばドライエッチング若しくはウエットエッチング(BHF:例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを1:6で混合した液体)によりエッチングし、第2ノズル孔11bとなる部分のシリコン酸化膜101を除去する(図5(c))。 (C) Then, the silicon oxide film 101 is etched by, for example, dry etching or wet etching (BHF: for example, a liquid in which a hydrofluoric acid aqueous solution and an ammonium fluoride aqueous solution are mixed at a ratio of 1: 6) to form the second nozzle hole 11b. The silicon oxide film 101 is removed (FIG. 5C).

(d)硫酸洗浄等によりフォトレジスト膜102を除去する(図5(d))。 (D) The photoresist film 102 is removed by washing with sulfuric acid or the like (FIG. 5D).

(e)そして、シリコン基板100の接合面100bに、フォトレジスト膜110aを成膜し、第1ノズル孔11aとなる部分のフォトレジスト膜110aを除去し、パターン形成(パターニング)を行う(図6(e))。 (E) Then, a photoresist film 110a is formed on the bonding surface 100b of the silicon substrate 100, a portion of the photoresist film 110a that becomes the first nozzle hole 11a is removed, and pattern formation (patterning) is performed (FIG. 6). (E)).

(f)そして、第1ノズル孔11aの部分のシリコン基板100を所定の量ドライエッチングによりエッチングする。 (F) Then, the silicon substrate 100 in the portion of the first nozzle hole 11a is etched by a predetermined amount by dry etching.

(g)そして、硫酸洗浄等によりフォトレジスト膜110aを除去する(図6(g))。 (G) Then, the photoresist film 110a is removed by washing with sulfuric acid or the like (FIG. 6G).

(h)次に、ドライエッチングを行い、第2ノズル孔11b以外に形成されているシリコン酸化膜101をマスクにして、深さ約40μmの凹部(孔)を形成する(図7(h))。ドライエッチングの種類等については特に限定しないが、例えばICP(Inductively Coupled Plasma)放電によるドライエッチングを行うようにしてもよい。この場合、エッチングに用いるガスとして、例えばフッ素系のC4 8 (オクタフルオロシクロブタン)で側壁面の保護を行いつつ、SF6 (6フッ化硫黄)で深さ方向へのエッチングを交互に繰り返し、ドライエッチングを行う。 (H) Next, dry etching is performed to form a recess (hole) having a depth of about 40 μm using the silicon oxide film 101 formed other than the second nozzle hole 11b as a mask (FIG. 7 (h)). . The type of dry etching or the like is not particularly limited. For example, dry etching by ICP (Inductively Coupled Plasma) discharge may be performed. In this case, the etching is alternately repeated in the depth direction with SF 6 (sulfur hexafluoride) while protecting the side wall surface with, for example, fluorine-based C 4 F 8 (octafluorocyclobutane) as a gas used for etching. Then, dry etching is performed.

(i)次にフッ酸水溶液等で全面をウェットエッチングすることで残されていた全体のシリコン酸化膜101を除去する(図7(i))。 (I) Next, the entire silicon oxide film 101 left by wet etching of the entire surface with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like is removed (FIG. 7I).

(k)そして、シリコン基板100の接合面100b及びインク吐出側の面となる液滴吐出面100aと、第1ノズル孔11a及び第2ノズル孔11bの内壁に、シリコン酸化膜(SiO2)からなる第1の液滴保護膜12を成膜する(図7(k))。ここでは、例えば、約1000℃の酸素雰囲気中にシリコン基板100を2時間晒して成膜するドライ熱酸化法を用いて0.1μmの膜を全面に成膜する。 (K) A silicon oxide film (SiO 2 ) is applied to the bonding surface 100b of the silicon substrate 100 and the droplet discharge surface 100a serving as the ink discharge side surface and the inner walls of the first nozzle hole 11a and the second nozzle hole 11b. A first droplet protective film 12 is formed (FIG. 7 (k)). Here, for example, a 0.1 μm film is formed on the entire surface by using a dry thermal oxidation method in which the silicon substrate 100 is exposed to an oxygen atmosphere of about 1000 ° C. for 2 hours.

(l)次に、シリコン基板100の接合面100bと支持基板120とを例えば両面テープ50で接着して固定する(図8(l))。なお、図8(l)より図9(r)に至るまでは図7(k)の上下を逆転した図を示す。
この両面テープ50については特に限定するものでないが、例えば、熱、紫外線等により接着強度(粘着強度)が低下し、自己剥離層を有するテープとしてもよい。本実施の形態では、例えば、紫外線照射により接着強度が弱まるUV硬化型接着層51を両面に備えた両面テープ50を用いる。ここで、接着界面に気泡が含まれると、研磨時に板厚がばらつく可能性があるため、支持基板120に貼り合わせた両面テープ50のUV硬化型接着層51と支持基板120とを向かい合わせて真空中で貼り合わせ、接着界面に気泡が残らないようにしてきれいな接着を行うようにする。
(L) Next, the bonding surface 100b of the silicon substrate 100 and the support substrate 120 are bonded and fixed with, for example, a double-sided tape 50 (FIG. 8L). From FIG. 8 (l) to FIG. 9 (r), FIG. 7 (k) is shown upside down.
The double-sided tape 50 is not particularly limited. For example, the adhesive strength (adhesive strength) may be reduced by heat, ultraviolet rays, or the like, and the tape may have a self-peeling layer. In the present embodiment, for example, a double-sided tape 50 having UV curable adhesive layers 51 whose adhesive strength is weakened by ultraviolet irradiation is provided on both sides. Here, if bubbles are included in the adhesive interface, the plate thickness may vary during polishing. Therefore, the UV curable adhesive layer 51 of the double-sided tape 50 bonded to the support substrate 120 and the support substrate 120 face each other. Bonding is performed in a vacuum so that bubbles are not left at the bonding interface so that clean bonding is performed.

(m)シリコン基板100の液滴吐出面100aから、所望の板厚より若干広い厚さになるまで、バックグラインダ(図示せず)によりシリコン基板100を研削する。ここでは、所定の板厚になるまで研削するものとする。そして、さらにポリッシャー、CMP(Chemichal Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)装置により所望の板厚まで研磨を行う(図8(m))。これにより、第1ノズル孔11aの先端が開口する。すなわち、シリコン基板100を貫通するノズル孔11が形成される。 (M) The silicon substrate 100 is ground by a back grinder (not shown) from the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 until the thickness becomes slightly larger than a desired plate thickness. Here, grinding is performed until a predetermined plate thickness is obtained. Further, polishing is performed to a desired plate thickness by a polisher and a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus (FIG. 8 (m)). Thereby, the tip of the first nozzle hole 11a is opened. That is, the nozzle hole 11 penetrating the silicon substrate 100 is formed.

(n)薄板化されたシリコン基板100の液滴吐出面100aのうち、導電性端子13を形成する部分に、金属製もしくはシリコン製の第1のマスク部材150を載置する。そして、シロキサン原料のプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により、第2の液滴保護膜14となるシリコン重合膜を膜厚0.2〜2μm成膜する。さらに、空気中でUV光を照射して、シリコン重合膜を脱水縮合させ、第2の液滴保護膜14表面をSiO2化する。ここでは、撥水膜15との結合状態を担保するため、シロキサン原料のプラズマCVDによりシリコン重合膜を成膜しているが、これに限るものではなく、第2の液滴保護膜14(SiO2膜)を成膜できるものであればよい。例えば、TEOS(Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル)を原料としたプラズマCVDによりSiO2 膜を形成してもよい。 (N) A metal or silicon first mask member 150 is placed on a portion of the droplet discharge surface 100a of the thinned silicon substrate 100 where the conductive terminal 13 is to be formed. Then, a silicon polymer film serving as the second droplet protective film 14 is formed to a thickness of 0.2 to 2 μm by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) of a siloxane raw material. Further, the silicon polymer film is dehydrated and condensed by irradiating UV light in the air, and the surface of the second droplet protective film 14 is changed to SiO 2 . Here, in order to secure the bonding state with the water repellent film 15, a silicon polymer film is formed by plasma CVD of a siloxane raw material, but the present invention is not limited to this, and the second droplet protective film 14 (SiO Any film can be used as long as it can form two films. For example, the SiO 2 film may be formed by plasma CVD using TEOS (Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane) as a raw material.

(o)図9(o)に示すように、第1のマスク部材150を除去すると、第1のマスク部材150を載置した部分には、第2の液滴保護膜14(SiO2膜)が成膜されず、シリコン基板100が開口して露出することとなる。 (O) as shown in FIG. 9 (o), when removing the first mask member 150, portions mounted with the first mask member 150, a second droplet protective film 14 (SiO 2 film) As a result, the silicon substrate 100 is opened and exposed.

(p)次に、導電性端子13を形成する部分が開口した第2のマスク部材151をシリコン基板100の液滴吐出面100a側に載置して、液滴吐出面100aのうち、シリコン基板100が開口した部分に、導電性の導電性端子13を成膜する。本実施の形態では、スパッタ法により0.2μmの厚さの導電性端子13を成膜する(図9(p))。ここでは、スパッタ法により導電性端子13(高融点金属のシリサイド膜)を成膜しているが、UV硬化型接着層51が劣化せず、シリコン基板100との密着性を確保できるような温度(100℃程度)以下で成膜できるのであればスパッタ法に限るものではない。また、例えば、ITO膜等も導電性端子13の材料とすることができる。 (P) Next, the second mask member 151 having an opening in which the conductive terminal 13 is formed is placed on the droplet discharge surface 100a side of the silicon substrate 100, and the silicon substrate of the droplet discharge surface 100a is placed on the silicon substrate. A conductive terminal 13 is formed in a portion where 100 is opened. In the present embodiment, the conductive terminal 13 having a thickness of 0.2 μm is formed by sputtering (FIG. 9P). Here, although the conductive terminal 13 (a refractory metal silicide film) is formed by sputtering, the temperature at which the UV curable adhesive layer 51 is not deteriorated and the adhesion to the silicon substrate 100 can be secured. The sputtering method is not limited as long as the film can be formed at a temperature of about 100 ° C. or less. Further, for example, an ITO film or the like can be used as the material of the conductive terminal 13.

(q)図9(q)に示すように、第2のマスク部材151を除去すると、第2のマスク部材150の開口部分(シリコン基板100の開口部分)には、導電性端子13が成膜されることとなる。このように、シリコン基板100の液滴吐出面100a上には、略同じ膜厚で第2の液滴保護膜14と導電性端子13とが形成される。 (Q) As shown in FIG. 9 (q), when the second mask member 151 is removed, the conductive terminal 13 is formed in the opening portion of the second mask member 150 (the opening portion of the silicon substrate 100). Will be. Thus, on the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100, the second droplet protective film 14 and the conductive terminal 13 are formed with substantially the same film thickness.

(r)次に、導電性端子13及び第2の液滴保護膜14を形成した液滴吐出面100aの表面に撥水処理を施す。この撥水処理により形成される撥水膜15としては、第2の液滴保護膜14より絶縁耐圧が低くなるようにする。本実施の形態では、例えばフッ素(F)原子を含む撥水材料(例えばシランカップリング材)を、液滴吐出面100aにディップコート又は蒸着により塗布し、撥水膜15を形成する(図9(r))。この撥水処理により、本来、形成しなくてもよいノズル孔11の内壁にも撥水膜15が形成されることになる。 (R) Next, a water repellent treatment is performed on the surface of the droplet discharge surface 100a on which the conductive terminal 13 and the second droplet protective film 14 are formed. The water repellent film 15 formed by this water repellent treatment has a lower withstand voltage than the second droplet protective film 14. In the present embodiment, for example, a water repellent material containing fluorine (F) atoms (for example, a silane coupling material) is applied to the droplet discharge surface 100a by dip coating or vapor deposition to form the water repellent film 15 (FIG. 9). (R)). By this water repellent treatment, the water repellent film 15 is also formed on the inner wall of the nozzle hole 11 which does not need to be formed.

(s)シリコン基板100の液滴吐出面100aに、保護フィルム60を貼り付ける(図10(s))。なお、図10(s)より(v)に至るまでは図9(r)の上下を逆転した図を示す。 (S) A protective film 60 is affixed to the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 (FIG. 10 (s)). From FIG. 10 (s) to (v), FIG. 9 (r) is shown upside down.

(t)次に、支持基板120側から紫外線光を照射する(図10(t))。 (T) Next, ultraviolet light is irradiated from the support substrate 120 side (FIG. 10 (t)).

(u)そして、両面テープ50のUV硬化型接着層51を硬化させ、支持基板120とシリコン基板100とを分離させる(図10(u))。 (U) Then, the UV curable adhesive layer 51 of the double-sided tape 50 is cured to separate the support substrate 120 and the silicon substrate 100 (FIG. 10 (u)).

(v)Arプラズマ処理又は02 プラズマ処理によって、シリコン基板100の接合面100b側から、ノズル孔11の内壁に余分に形成された撥水膜15を除去、もしくは撥水機能を有しない膜にする。すなわち、撥水膜15のフッ素原子を消失させることによって親水化する。本実施の形態では、Arプラズマ処理を行うものとする(図10(v))。 (V) by Ar plasma treatment or 0 2 plasma treatment, the bonding surface 100b of the silicon substrate 100, a water-repellent film 15 which is extra formed on the inner wall of the nozzle hole 11 is removed, or the no membrane water repellent To do. That is, the water repellent film 15 is made hydrophilic by eliminating the fluorine atoms. In this embodiment, Ar plasma treatment is performed (FIG. 10 (v)).

(w)次に、シリコン基板100の接合面100b側を吸着治具70に吸着固定し、液滴吐出面100aに貼り付けた保護フィルム60を剥す(図11(w))。なお、図11(w)及び(x)は図10(v)の上下を逆転した図を示す。
そして、吸着治具70の吸着固定を解除し、カッター等を用いて切断(ダイシング)等を行うことにより、シリコン基板100から各ノズル基板1に分割して個片(チップ)化する。
(W) Next, the bonding surface 100b side of the silicon substrate 100 is suction-fixed to the suction jig 70, and the protective film 60 attached to the droplet discharge surface 100a is peeled off (FIG. 11 (w)). FIGS. 11 (w) and 11 (x) are diagrams in which the top and bottom of FIG. 10 (v) are reversed.
Then, the suction fixing of the suction jig 70 is released, and cutting (dicing) or the like is performed using a cutter or the like, so that the nozzle substrate 1 is divided into individual pieces (chips).

こうして、液滴吐出面100a側に、第2の液滴保護膜14より静電気に対する絶縁耐圧が低い導電性端子13が形成されたノズル基板が作製される(図11(x))。
以上の工程を経ることにより、シリコン基板100よりノズル基板1が作製される。
In this way, a nozzle substrate is produced in which the conductive terminal 13 having a lower withstand voltage against static electricity than the second droplet protective film 14 is formed on the droplet discharge surface 100a side (FIG. 11 (x)).
Through the above steps, the nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon substrate 100.

本実施形態に係るノズル基板1の製造方法によれば、シリコン基板100の液滴吐出面100a上に第2の液滴保護膜14及び導電性端子13を形成することができる。このため、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電させることができ、第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することができる。また、第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することにより、液滴によるシリコン基板100の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板1の耐久性を向上させることができる。
また、第1のマスク部材150及び第2のマスク部材151を用いて導電性端子13を形成するので、フォトリソグラフィ法などを用いる場合と比較して、製造工程の簡易化や製造コスト等の低減を図ることができる。
According to the method for manufacturing the nozzle substrate 1 according to the present embodiment, the second droplet protective film 14 and the conductive terminal 13 can be formed on the droplet discharge surface 100 a of the silicon substrate 100. For this reason, static electricity charged on the substrate can be discharged to the conductive terminal 13, and the occurrence of peeling or breakage of the second droplet protective film 14 can be suppressed. Further, by suppressing the occurrence of peeling or breakage of the second droplet protective film 14, it is possible to prevent the silicon substrate 100 from being eroded by the droplets, and to improve the durability of the nozzle substrate 1 against the droplets. Can do.
In addition, since the conductive terminal 13 is formed using the first mask member 150 and the second mask member 151, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced as compared with the case where the photolithography method is used. Can be achieved.

また、第2の液滴保護膜14上及び導電性端子13上に撥水膜15を形成するので、液滴に対するノズル基板1の耐久性をさらに向上させることができる。また、第2の液滴保護膜より絶縁耐圧が低い撥水膜15を形成するので、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13に放電させることができる。   Further, since the water-repellent film 15 is formed on the second droplet protective film 14 and the conductive terminal 13, the durability of the nozzle substrate 1 against the droplets can be further improved. Further, since the water repellent film 15 having a lower withstand voltage than the second droplet protective film is formed, static electricity charged on the printed material can be discharged to the conductive terminal 13.

また、導電性端子13をスパッタにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、導電性端子13を形成することができる。これにより、ノズル基板1の製造の際、ノズル基板1に樹脂等の支持基板120を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。   Further, since the conductive terminal 13 is formed by sputtering, the conductive terminal 13 can be formed at a relatively low temperature step in the film forming step. Accordingly, when the nozzle substrate 1 is manufactured, a film can be formed in a state where the support substrate 120 such as a resin is adhered to the nozzle substrate 1, handling property and processing efficiency are improved, and cost can be reduced.

また、第2の液滴保護膜14をプラズマCVDにより形成するので、成膜工程の中でも比較的低温の工程で、第2の液滴保護膜14を形成することができる。これにより、ノズル基板1の製造の際、ノズル基板1に樹脂等の支持基板120を接着した状態で成膜でき、ハンドリング性や処理効率が向上し、コスト低減が可能になる。   Further, since the second droplet protective film 14 is formed by plasma CVD, the second droplet protective film 14 can be formed at a relatively low temperature step in the film forming step. Accordingly, when the nozzle substrate 1 is manufactured, a film can be formed in a state where the support substrate 120 such as a resin is adhered to the nozzle substrate 1, handling property and processing efficiency are improved, and cost can be reduced.

また、接合面100bに、両面テープ50を介して支持基板120を貼り合わせ、シリコン基板100を液滴吐出面100aより薄板化してノズル孔11を開口するようにしたので、ノズル孔11の製造工程において、シリコン基板100が割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易で、歩留まりが向上する。   Further, since the support substrate 120 is bonded to the bonding surface 100b via the double-sided tape 50, the silicon substrate 100 is made thinner than the droplet discharge surface 100a and the nozzle hole 11 is opened. The silicon substrate 100 is not cracked or chipped, handling is easy, and the yield is improved.

次に、キャビティ基板2及び電極基板3の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described.

図12及び図13は液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。
ここでは、電極基板3に単結晶シリコン基板(以下、シリコン基板という)200を接合した後、そのシリコン基板200からキャビティ基板2を製造する方法について、図12、図13を用いて説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図12及び図13ではその一部分だけを示している。
12 and 13 are views showing a manufacturing process of the droplet discharge head.
Here, a method of manufacturing the cavity substrate 2 from the silicon substrate 200 after bonding a single crystal silicon substrate (hereinafter referred to as a silicon substrate) 200 to the electrode substrate 3 will be described with reference to FIGS. In practice, a plurality of droplet discharge head members are simultaneously formed from a silicon wafer, but only a part thereof is shown in FIGS.

(a)まず、硼珪酸ガラス等からなるガラス基板300に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより、凹部32を形成する。なお、この凹部32は個別電極31の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極31ごとに複数形成される。そして、凹部32の内部に、例えばスパッタによりITO(Indium Tin Oxide)からなる個別電極31を形成する。その後、ドリル等によってインク供給口33となる孔部33aを形成することにより、電極基板3を作製する(図12(a))。 (A) First, a recess 32 is formed in a glass substrate 300 made of borosilicate glass by etching with hydrofluoric acid using, for example, a gold / chromium etching mask. Note that the recess 32 has a groove shape slightly larger than the shape of the individual electrode 31, and a plurality of the recesses 32 are formed for each individual electrode 31. Then, an individual electrode 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed inside the recess 32 by sputtering, for example. Thereafter, a hole 33a to be the ink supply port 33 is formed by a drill or the like, thereby producing the electrode substrate 3 (FIG. 12A).

(b)シリコン基板200の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板200の片面に、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって、TEOSからなるシリコン酸化膜(絶縁膜)25を形成する(図12(b))。なお、シリコン基板200を形成する前に、エッチングストップ技術を用いて、振動板22の厚みを高精度に形成するためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。エッチングストップとは、エッチング面から発生する気泡が停止した状態と定義し、実際のウェットエッチングにおいては、気泡の発生の停止をもってエッチングがストップしたものと判断する。 (B) After both surfaces of the silicon substrate 200 are mirror-polished, a silicon oxide film (insulating film) 25 made of TEOS is formed on one surface of the silicon substrate 200 by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) (FIG. 12B). ). In addition, before forming the silicon substrate 200, a boron doped layer for forming the thickness of the diaphragm 22 with high accuracy may be formed by using an etching stop technique. Etching stop is defined as a state in which bubbles generated from the etching surface are stopped, and in actual wet etching, it is determined that the etching is stopped when the generation of bubbles is stopped.

(c)このシリコン基板200と、図12(a)のようにして作製された電極基板3とを例えば360℃に加熱し、シリコン基板200を陽極に、電極基板3を陰極に接続して800V程度の電圧を印加して、800V程度の電圧を印加して陽極接合により接合する(図12(c))。 (C) The silicon substrate 200 and the electrode substrate 3 manufactured as shown in FIG. 12A are heated to, for example, 360 ° C., and the silicon substrate 200 is connected to the anode, and the electrode substrate 3 is connected to the cathode. A voltage of about 800 V is applied, and a voltage of about 800 V is applied to join by anodic bonding (FIG. 12C).

(d)シリコン基板200と電極基板3を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で接合状態のシリコン基板200をエッチングし、シリコン基板200を薄板化する(図12(d))。 (D) After the silicon substrate 200 and the electrode substrate 3 are anodically bonded, the bonded silicon substrate 200 is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like to thin the silicon substrate 200 (FIG. 12D).

(e)シリコン基板200の上面(電極基板3が接合されている面と反対側の面)の全面に、プラズマCVDによって、TEOS膜260を形成する。そして、このTEOS膜260に、吐出室21となる吐出凹部210、オリフィス24となるオリフィス凹部240及びリザーバ23となるリザーバ凹部230を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のTEOS膜260をエッチング除去する。
その後、シリコン基板200を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室21となる吐出凹部210、オリフィス24となるオリフィス凹部240及びリザーバ23となるリザーバ凹部230を形成する(図13(e))。このとき、配線のための電極取り出し部36となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、ウェットエッチングの工程では、例えば初めに35重量%の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後、3重量%の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板22の面荒れを抑制することができる。
(E) A TEOS film 260 is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 200 (the surface opposite to the surface to which the electrode substrate 3 is bonded) by plasma CVD. The TEOS film 260 is patterned with a resist for forming a discharge recess 210 to be the discharge chamber 21, an orifice recess 240 to be the orifice 24, and a reservoir recess 230 to be the reservoir 23. Etch away.
Thereafter, the silicon substrate 200 is etched with a potassium hydroxide aqueous solution or the like to form a discharge recess 210 serving as the discharge chamber 21, an orifice recess 240 serving as the orifice 24, and a reservoir recess 230 serving as the reservoir 23 (FIG. 13E). ). At this time, the portion that becomes the electrode lead-out portion 36 for wiring is also etched and thinned. In the wet etching step, for example, a 35% by weight potassium hydroxide aqueous solution can be used first, and then a 3% by weight potassium hydroxide aqueous solution can be used. Thereby, surface roughness of the diaphragm 22 can be suppressed.

(f)シリコン基板200のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングし、図13(f)に示すように、シリコン基板200の上面に形成されているTEOS膜260を除去する(図13(f))。 (F) After the etching of the silicon substrate 200 is completed, etching is performed with a hydrofluoric acid aqueous solution, and the TEOS film 260 formed on the upper surface of the silicon substrate 200 is removed as shown in FIG. f)).

(g)シリコン基板200の吐出室21となる吐出凹部210等が形成された面に、プラズマCVDによりTEOS膜(絶縁膜)26を形成する(図13(g))。 (G) A TEOS film (insulating film) 26 is formed by plasma CVD on the surface of the silicon substrate 200 on which the discharge recesses 210 and the like that will become the discharge chambers 21 are formed (FIG. 13G).

(h)RIE(Reactive Ion Etching)等によって、電極取り出し部36を開放する。また、電極基板3のインク供給口33となる孔部にレーザ加工を施して、シリコン基板200のリザーバ23となるリザーバ凹部230の底部を貫通させ、インク供給口33を形成する。また、振動板22と個別電極31の間のギャップ34の開放端部にエポキシ樹脂等の封止材35を充填して封止する。さらに、共通電極27をスパッタにより、シリコン基板200の端部に形成する(図13(h))。 (H) The electrode extraction unit 36 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. Further, laser processing is performed on the hole portion that becomes the ink supply port 33 of the electrode substrate 3 to penetrate the bottom of the reservoir recess 230 that becomes the reservoir 23 of the silicon substrate 200, thereby forming the ink supply port 33. Further, the open end portion of the gap 34 between the diaphragm 22 and the individual electrode 31 is filled with a sealing material 35 such as epoxy resin and sealed. Further, the common electrode 27 is formed on the end portion of the silicon substrate 200 by sputtering (FIG. 13H).

以上により、電極基板3に接合した状態のシリコン基板200からキャビティ基板2が作製される。
そして最後に、キャビティ基板2に、前述のようにして作製されたノズル基板1を接着等により接合することにより、図2に示したインクジェットヘッド10が完成する。
As described above, the cavity substrate 2 is manufactured from the silicon substrate 200 bonded to the electrode substrate 3.
Finally, the ink jet head 10 shown in FIG. 2 is completed by bonding the nozzle substrate 1 manufactured as described above to the cavity substrate 2 by bonding or the like.

本実施形態に係るインクジェットヘッド10の製造方法によれば、キャビティ基板2を、予め作製された電極基板3に接合した状態のシリコン基板200から作製するので、その電極基板3によりシリコン基板200を支持した状態となり、シリコン基板200を薄板化しても割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。従って、キャビティ基板2を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。   According to the method for manufacturing the inkjet head 10 according to the present embodiment, the cavity substrate 2 is produced from the silicon substrate 200 bonded to the electrode substrate 3 produced in advance, so that the silicon substrate 200 is supported by the electrode substrate 3. Thus, even if the silicon substrate 200 is thinned, it is not cracked or chipped, and handling becomes easy. Accordingly, the yield is improved as compared with the case where the cavity substrate 2 is manufactured alone.

実施の形態2.
上記実施の形態1では、導電性の材料からなる導電性端子13をシリコン基板100の液滴吐出面100a上に形成する場合を説明したが、本実施の形態においては、シリコン基板100の液滴吐出面100aのうち第2の液滴保護膜14が形成されない部分を端子部とする形態について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the conductive terminal 13 made of a conductive material is formed on the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 has been described. However, in the present embodiment, the droplet of the silicon substrate 100 is formed. A mode in which a portion of the ejection surface 100a where the second droplet protective film 14 is not formed is used as a terminal portion will be described.

図14は本発明の実施の形態2に係るノズル基板の拡大断面図である。
以下、本実施の形態2におけるノズル基板1の構成について説明する。なお、上記実施の形態1と同一の構成については同一の符号を付する。
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a nozzle substrate according to Embodiment 2 of the present invention.
Hereinafter, the configuration of the nozzle substrate 1 in the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure same as the said Embodiment 1. FIG.

本実施の形態2に係るノズル基板1においては、シリコン基板100の液滴吐出面100a上の一部を除いて、例えばSiO2からなる第2の液滴保護膜14が膜厚約0.2〜2μmで形成されている。そして、液滴吐出面100a側全面には、上記実施の形態1と同様に、第2の液滴保護膜14より絶縁耐圧が低い撥水膜15が形成されている。つまり、上記実施の形態1で説明した金属材料からなる導電性端子13を形成しない構成とする。
そして、シリコン基板100の液滴吐出面100aのうち、第2の液滴保護膜14が形成されない部分を端子部13bとする。すなわち、撥水膜15は第2の液滴保護膜14より絶縁耐圧が低いので、液滴吐出面100a上のうち、第2の液滴保護膜14を形成しない部分となる端子部13bの絶縁耐圧は、第2の液滴保護膜14を形成した部分より低くなる。
In the nozzle substrate 1 according to the second embodiment, the second droplet protective film 14 made of, for example, SiO 2 has a film thickness of about 0.2 except for a part on the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100. It is formed with ˜2 μm. A water repellent film 15 having a lower withstand voltage than that of the second droplet protective film 14 is formed on the entire surface of the droplet discharge surface 100a as in the first embodiment. That is, the conductive terminal 13 made of the metal material described in the first embodiment is not formed.
A portion of the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 where the second droplet protective film 14 is not formed is defined as a terminal portion 13b. That is, since the water-repellent film 15 has a lower withstand voltage than the second droplet protective film 14, the insulation of the terminal portion 13b, which is a portion on the droplet discharge surface 100a where the second droplet protective film 14 is not formed. The breakdown voltage is lower than the portion where the second droplet protective film 14 is formed.

このような構成としても、上記実施の形態1と同様に、端子部13bとした部分に、被印刷物に帯電した静電気を放電し易くすることができ、第2の液滴保護膜14への放電を抑制することが可能となる。   Even in such a configuration, similarly to the first embodiment, it is possible to easily discharge the static electricity charged on the printed material in the terminal portion 13b, and discharge to the second droplet protective film 14 is possible. Can be suppressed.

また、液滴吐出面100aには撥水膜15を形成するので、液滴吐出面100aのうち第2の液滴保護膜が形成されない部分の、液滴によるシリコン基板100の浸食を防止することができ、液滴に対するノズル基板1の耐久性を向上させることができる。   Further, since the water-repellent film 15 is formed on the droplet discharge surface 100a, the portion of the droplet discharge surface 100a where the second droplet protective film is not formed is prevented from being eroded by the droplets of the silicon substrate 100. And the durability of the nozzle substrate 1 against droplets can be improved.

次に、上記のように構成された本実施の形態におけるノズル基板1の製造方法について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、キャビティ基板2及び電極基板3の製造方法については上記実施の形態1と同様である。   Next, a method for manufacturing the nozzle substrate 1 in the present embodiment configured as described above will be described focusing on differences from the first embodiment. The manufacturing method of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that in the first embodiment.

上記実施の形態1と同様に製造工程(a)〜(o)を行い、シリコン基板100の液滴吐出面100aの一部を除いて第2の液滴保護膜14を形成し、端子部13bとなる部分のシリコン基板100を露出した状態とする。そして、製造工程(o)の後、本実施の形態2においては、製造工程(r)を行い、液滴吐出面100a側の全面に撥水膜15を形成する。以降、上記実施の形態1と同様に製造工程(s)〜(x)を行いノズル基板1を作成する。すなわち、本実施の形態2においては、製造工程(p)及び(q)を省略することとなる。   The manufacturing steps (a) to (o) are performed in the same manner as in the first embodiment, the second droplet protective film 14 is formed except for a part of the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100, and the terminal portion 13b. The part of the silicon substrate 100 to be exposed is exposed. Then, in the second embodiment, after the manufacturing process (o), the manufacturing process (r) is performed to form the water repellent film 15 on the entire surface on the droplet discharge surface 100a side. Thereafter, the manufacturing steps (s) to (x) are performed in the same manner as in the first embodiment to create the nozzle substrate 1. That is, in the second embodiment, the manufacturing steps (p) and (q) are omitted.

以上のように本実施形態に係るノズル基板1の製造方法によれば、シリコン基板100の液滴吐出面100aのうち第2の液滴保護膜14が形成されない部分を端子部13bとするので、導電性端子13を形成するための製造工程を省略することができ、端子部13bを容易に形成することができ、製造コスト等の低減を図ることができる。   As described above, according to the method of manufacturing the nozzle substrate 1 according to the present embodiment, the portion of the droplet discharge surface 100a of the silicon substrate 100 where the second droplet protective film 14 is not formed is the terminal portion 13b. The manufacturing process for forming the conductive terminal 13 can be omitted, the terminal portion 13b can be easily formed, and the manufacturing cost and the like can be reduced.

実施の形態3.
図15本発明の実施の形態3に係るノズル基板の上面図である。
上記実施の形態1(図4)では、導電性端子13がノズル孔列の一方側(右側)にのみ設けた場合を示したが、これに限らず、導電性端子13又は端子部13bを、例えば図15(a)に示すように、被印刷物の搬送方向に応じて、他方側(左側)にさらに設けるようにしてもよい。また、例えば図15(b)に示すように、ノズル孔列を囲むように設けるようにしてもよい。
Embodiment 3 FIG.
15 is a top view of the nozzle substrate according to the third embodiment of the present invention.
In the first embodiment (FIG. 4), the case where the conductive terminal 13 is provided only on one side (right side) of the nozzle hole row is shown, but not limited thereto, the conductive terminal 13 or the terminal portion 13b is For example, as shown in FIG. 15A, it may be further provided on the other side (left side) according to the conveyance direction of the substrate. Further, for example, as shown in FIG. 15B, it may be provided so as to surround the nozzle hole row.

このような構成により、被印刷物がノズル近傍に搬送される前に、被印刷物に帯電した静電気を導電性端子13又は端子部13bに放電させることができる。このため、ノズル孔及びノズル孔近傍に形成された液滴保護膜の剥離又は破損の発生を抑制することができる。   With such a configuration, static electricity charged on the printed material can be discharged to the conductive terminal 13 or the terminal portion 13b before the printed material is conveyed to the vicinity of the nozzle. For this reason, peeling or breakage of the droplet protective film formed near the nozzle hole and the nozzle hole can be suppressed.

実施の形態4.
図16は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。また、図17は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
図16及び図17の液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置400は、実施の形態1〜3の何れかのインクジェットヘッド10を搭載するインクジェット方式のプリンタである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 16 is an external view of a droplet discharge apparatus using the droplet discharge head manufactured in the above embodiment. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of main constituent means of the droplet discharge device.
An ink jet recording apparatus 400 as a liquid droplet ejection apparatus in FIGS. 16 and 17 is an ink jet printer on which the ink jet head 10 according to any one of the first to third embodiments is mounted.

図17において、インクジェット記録装置400は、被印刷物であるプリント紙410が支持されるドラム401と、プリント紙410にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド10とで主に構成される。また、図示していないが、インクジェットヘッド10にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙410は、ドラム401の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ403により、ドラム401に圧着して保持される。そして、送りネジ404がドラム401の軸方向に平行に設けられ、インクジェットヘッド10が保持されている。送りネジ404が回転することによってインクジェットヘッド10がドラム401の軸方向に移動するようになっている。また、インクジェットヘッド10は、ノズル基板1の導電性端子13が、ノズル孔11よりプリント紙410の搬送方向(移動方向)上流側に配置されるように搭載される。   In FIG. 17, an ink jet recording apparatus 400 is mainly composed of a drum 401 on which a print paper 410 as a printing object is supported, and an ink jet head 10 as a liquid droplet discharge head for discharging ink onto the print paper 410 and performing recording. Composed. Although not shown, there is an ink supply unit for supplying ink to the inkjet head 10. The print paper 410 is held by being pressed against the drum 401 by a paper press roller 403 provided parallel to the axial direction of the drum 401. A feed screw 404 is provided parallel to the axial direction of the drum 401, and the inkjet head 10 is held. The inkjet head 10 is moved in the axial direction of the drum 401 by the rotation of the feed screw 404. In addition, the inkjet head 10 is mounted such that the conductive terminals 13 of the nozzle substrate 1 are arranged on the upstream side in the conveyance direction (movement direction) of the print paper 410 from the nozzle holes 11.

一方、ドラム401は、ベルト405等を介してモータ406により回転駆動される。また、プリント制御手段407は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ404、モータ406を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板22を振動させ、制御をしながらプリント紙410に印刷を行わせる。   On the other hand, the drum 401 is rotationally driven by a motor 406 via a belt 405 or the like. Further, the print control unit 407 drives the feed screw 404 and the motor 406 based on the print data and the control signal, and although not shown here, drives the oscillation drive circuit to vibrate the diaphragm 22, Printing is performed on the print paper 410 while controlling.

以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態1〜3の何れかのインクジェットヘッド10を搭載しているので、プリント紙410に帯電した静電気を、ノズル基板1に形成された導電性端子13に放電することが可能となり、ノズル基板1の第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することができ、液滴に対するノズル基板1の耐久性を向上させた液滴吐出装置を得ることができる。
また、ノズルヘッド10は、導電性端子13が、ノズル孔11よりプリント紙410の搬送方向上流側に配置されるので、プリント紙410がノズル孔11近傍に搬送される前に、プリント紙410に帯電した静電気を導電性端子13に放電させることができる。このため、ノズル孔11及びノズル孔11近傍に形成された第2の液滴保護膜14の剥離又は破損の発生を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, since the inkjet head 10 according to any of the first to third embodiments is mounted, the static electricity charged on the print paper 410 is converted into the conductivity formed on the nozzle substrate 1. It is possible to discharge to the terminal 13, and it is possible to suppress the occurrence of peeling or breakage of the second droplet protective film 14 of the nozzle substrate 1 and to improve the durability of the nozzle substrate 1 against the droplet. A discharge device can be obtained.
In the nozzle head 10, since the conductive terminal 13 is arranged on the upstream side in the transport direction of the print paper 410 from the nozzle hole 11, before the print paper 410 is transported to the vicinity of the nozzle hole 11, The charged static electricity can be discharged to the conductive terminal 13. For this reason, generation | occurrence | production of peeling or damage of the 2nd droplet protective film 14 formed in the nozzle hole 11 and the nozzle hole 11 vicinity can be suppressed.

なお、本実施の形態4では、液滴をインクとしてプリント紙410に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、OLED等の表示基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、DNA(Deoxyribo Nucleic Acids :デオキシリボ核酸)、他の核酸(例えば、Ribo Nucleic Acid:リボ核酸、Peptide Nucleic Acids:ペプチド核酸等)タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。特に、静電気が帯電し易い、毛、化学繊維などへの捺染処理のための液滴吐出装置に用いることが有効である。   In the fourth embodiment, droplets are ejected as ink onto the print paper 410, but the liquid ejected from the droplet ejection head is not limited to ink. For example, in an application to be discharged onto a substrate to be a color filter, a liquid containing a pigment for a color filter, an application to be discharged to a display substrate such as an OLED, an application to be wired on a substrate, a liquid containing a compound to be a light emitting element In this case, for example, a liquid containing a conductive metal may be discharged from a droplet discharge head provided in each device. In addition, when the droplet discharge head is used as a dispenser and used for discharging onto a substrate that is a microarray of biomolecules, DNA (Deoxyribo Nucleic Acids: deoxyribonucleic acid), other nucleic acids (for example, Ribo Nucleic Acid: ribonucleic acid, Peptide (Nucleic Acids: peptide nucleic acids, etc.) A liquid containing a probe such as a protein may be discharged. In addition, it can also be used for discharging dyes such as cloth. In particular, it is effective to be used for a droplet discharge device for printing on hair, chemical fiber, etc., which is easily charged with static electricity.

本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a droplet discharge head according to Embodiment 1 of the present invention. 組立状態における図1の右半分の概略構成を示す液滴吐出ヘッドの部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a droplet discharge head showing a schematic configuration of a right half of FIG. 1 in an assembled state. 図2のノズル孔部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the nozzle hole part of FIG. 図1のノズル基板の上面図である。It is a top view of the nozzle substrate of FIG. ノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a manufacturing process of a nozzle substrate. 図5に続くノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a nozzle substrate manufacturing process following FIG. 5. 図6に続くノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a nozzle substrate manufacturing process following FIG. 6. 図7に続くノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating a nozzle substrate manufacturing process following FIG. 7. 図8に続くノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the nozzle substrate manufacturing process following FIG. 8. 図9に続くノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating the nozzle substrate manufacturing process following FIG. 9. 図10に続くノズル基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating a nozzle substrate manufacturing process following FIG. 10. 電極基板の製造と電極基板上に接合したシリコン基板からキャビティ基板を製造する工程を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the process of manufacturing a cavity substrate from the manufacture of an electrode substrate, and the silicon substrate joined on the electrode substrate. 図12に続くキャビティ基板の製造工程を示す部分断面図である。FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing a manufacturing step of the cavity substrate that follows FIG. 12. 本発明の実施の形態2に係るノズル基板の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the nozzle substrate which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るノズル基板の上面図である。It is a top view of the nozzle substrate which concerns on Embodiment 3 of this invention. 液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。It is an external view of a droplet discharge device using a droplet discharge head. 液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the main structural means of a droplet discharge apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル基板、1a 液滴吐出面、1b 接合面、2 キャビティ基板、3 電極基板、4 静電アクチュエータ、5 駆動手段、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、11a 第1ノズル孔、11b 第2ノズル孔、12 第1の液滴保護膜、13 導電性端子、13b 端子部、14 第2の液滴保護膜、15 撥水膜、21 吐出室、22 振動板、23 リザーバ、24 オリフィス、25 絶縁膜、26 耐インク保護膜、27 共通電極、28 接地箇所、31 個別電極、31a リード部、31b 端子部、32 凹部、33 インク供給口、33a 孔部、34 ギャップ、35 封止材、36 電極取り出し部、50 両面テープ、51 硬化型接着層、60 保護フィルム、70 吸着治具、100 シリコン基板、100a 液滴吐出面、100b 接合面、101 シリコン酸化膜、102 フォトレジスト膜、110a フォトレジスト膜、120 支持基板、150 第1のマスク部材、151 第2のマスク部材、200 シリコン基板、210 吐出凹部、230 リザーバ凹部、240 オリフィス凹部、260 TEOS膜、300 ガラス基板、400 インクジェット記録装置、401 ドラム、403 紙圧着ローラ、404 ネジ、405 ベルト、406 モータ、407 プリント制御手段、410 プリント紙。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle substrate, 1a Droplet discharge surface, 1b Bonding surface, 2 Cavity substrate, 3 Electrode substrate, 4 Electrostatic actuator, 5 Driving means, 10 Inkjet head, 11 Nozzle hole, 11a 1st nozzle hole, 11b 2nd nozzle hole , 12 First droplet protective film, 13 Conductive terminal, 13b Terminal portion, 14 Second droplet protective film, 15 Water repellent film, 21 Discharge chamber, 22 Vibration plate, 23 Reservoir, 24 Orifice, 25 Insulating film , 26 Ink-resistant protective film, 27 Common electrode, 28 Grounding location, 31 Individual electrode, 31a Lead portion, 31b Terminal portion, 32 Recessed portion, 33 Ink supply port, 33a Hole portion, 34 Gap, 35 Sealing material, 36 Extraction of electrode Part, 50 double-sided tape, 51 curable adhesive layer, 60 protective film, 70 suction jig, 100 silicon substrate, 100a droplet Exit surface, 100b bonding surface, 101 silicon oxide film, 102 photoresist film, 110a photoresist film, 120 support substrate, 150 first mask member, 151 second mask member, 200 silicon substrate, 210 discharge recess, 230 reservoir recess , 240 orifice recess, 260 TEOS film, 300 glass substrate, 400 inkjet recording device, 401 drum, 403 paper pressure roller, 404 screw, 405 belt, 406 motor, 407 print control means, 410 print paper.

Claims (18)

シリコン基板を貫通させて、液滴を吐出するためのノズル孔を形成したノズル基板であって、
前記シリコン基板の液滴吐出面に形成された液滴保護膜と、
液滴吐出面側に形成され、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部と
を備えたことを特徴とするノズル基板。
A nozzle substrate having a nozzle hole for discharging a droplet through a silicon substrate,
A droplet protective film formed on the droplet ejection surface of the silicon substrate;
A nozzle substrate comprising: a terminal portion formed on a droplet discharge surface side and having a lower withstand voltage than the droplet protective film.
前記端子部は、前記ノズル孔と当該ノズル基板の端部との間に形成されたことを特徴とする請求項1記載のノズル基板。   The nozzle substrate according to claim 1, wherein the terminal portion is formed between the nozzle hole and an end portion of the nozzle substrate. 前記ノズル孔を複数配列したノズル孔列が形成され、
前記端子部は、前記ノズル孔列の幅方向に幅広に形成されることを特徴とする請求項1又は2記載のノズル基板。
A nozzle hole row in which a plurality of the nozzle holes are arranged is formed,
The nozzle substrate according to claim 1, wherein the terminal portion is formed wide in the width direction of the nozzle hole row.
前記端子部は、前記シリコン基板とオーミックコンタクト可能な材料により形成され、前記シリコン基板と電気的に接続されたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のノズル基板。   4. The nozzle substrate according to claim 1, wherein the terminal portion is made of a material capable of ohmic contact with the silicon substrate and is electrically connected to the silicon substrate. 前記端子部は、高融点金属のシリサイド膜、又はITO膜を主成分とすることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のノズル基板。   5. The nozzle substrate according to claim 1, wherein the terminal portion includes a refractory metal silicide film or an ITO film as a main component. 前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とすることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のノズル基板。   The nozzle substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the droplet protective film is not formed is used as the terminal portion. 少なくとも前記端子部の表面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を有することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のノズル基板。   The nozzle substrate according to claim 1, further comprising a coating film having a dielectric strength lower than that of the droplet protective film on at least a surface of the terminal portion. 請求項1〜7の何れかに記載のノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A liquid droplet ejection head comprising the nozzle substrate according to claim 1. 前記端子部は、当該液滴吐出ヘッドが収納される筐体に接地されることを特徴とする請求項8記載の液滴吐出ヘッド。   9. The droplet discharge head according to claim 8, wherein the terminal portion is grounded to a casing in which the droplet discharge head is stored. 請求項8又は9記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。   10. A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 8 or 9. 前記液滴吐出ヘッドは、前記端子部が、前記ノズル孔より被印刷物の搬送方向上流側に配置されるように搭載されることを特徴とする請求項10記載の液滴吐出装置。   11. The droplet discharge device according to claim 10, wherein the droplet discharge head is mounted such that the terminal portion is disposed upstream of the nozzle hole in the conveyance direction of the substrate. シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、
前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第1のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、
前記第1のマスク部材を除去する工程と、
前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、前記端子部を形成する部分以外を第2のマスク部材で覆い、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い端子部を形成する工程と、
第2のマスク部材を除去する工程と
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
Forming a nozzle hole through the silicon substrate;
A step of covering a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the terminal portion is formed with a first mask member, and forming a droplet protective film on the droplet discharge surface;
Removing the first mask member;
A step of covering a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate other than a portion for forming the terminal portion with a second mask member, and forming a terminal portion having a lower withstand voltage than the droplet protective film;
And a step of removing the second mask member.
前記液滴吐出面の前記液滴保護膜上及び前記端子部上に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項12記載のノズル基板の製造方法。   13. The nozzle according to claim 12, further comprising a step of forming a coating film having a lower withstand voltage than the droplet protective film on the droplet protective film and the terminal portion on the droplet discharge surface. A method for manufacturing a substrate. 前記端子部をスパッタにより形成することを特徴とする請求項12又は13記載のノズル基板の製造方法。   14. The method of manufacturing a nozzle substrate according to claim 12, wherein the terminal portion is formed by sputtering. シリコン基板を貫通させてノズル孔を形成する工程と、
前記シリコン基板の液滴吐出面のうち、端子部を形成する部分を第1のマスク部材で覆い、前記液滴吐出面に液滴保護膜を形成する工程と、
前記第1のマスク部材を除去する工程と、
前記液滴吐出面に、前記液滴保護膜より絶縁耐圧が低い被覆膜を形成し、前記液滴吐出面のうち前記液滴保護膜が形成されない部分を前記端子部とする工程と
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
Forming a nozzle hole through the silicon substrate;
A step of covering a portion of the droplet discharge surface of the silicon substrate where the terminal portion is formed with a first mask member, and forming a droplet protective film on the droplet discharge surface;
Removing the first mask member;
Forming a coating film having a lower withstand voltage than the droplet protective film on the droplet discharge surface, and using the portion of the droplet discharge surface where the droplet protective film is not formed as the terminal portion. A method for manufacturing a nozzle substrate.
前記液滴保護膜をプラズマCVDにより形成することを特徴とする請求項12〜15の何れかに記載のノズル基板の製造方法。   The method of manufacturing a nozzle substrate according to claim 12, wherein the droplet protective film is formed by plasma CVD. 請求項12〜16の何れかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。   A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein the method for manufacturing a nozzle substrate according to any one of claims 12 to 16 is applied to manufacture a droplet discharge head. 請求項17記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。   A method for manufacturing a droplet discharge device, wherein the droplet discharge device is manufactured by applying the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 17.
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