CN101157299A - 液滴喷头、液滴喷出装置、液滴喷头的制造方法以及液滴喷出装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可实现喷嘴的高密度化且能防止喷嘴间的压力干涉的液滴喷头、液滴喷头的制造方法等。液滴喷头(10)至少具有：喷嘴基板(1)、具有喷出室(31)的腔室基板(3)、具有成为存液器(23)的存液器凹部(23a)的存液器基板(2)，在存液器凹部(23a)的内表面整体、和在存液器凹部(23a)的开口的周围形成有深度比存液器凹部(23a)浅的浅凹部(23c)的底面上，具有通过成膜形成的树脂薄膜(111)，成膜在浅凹部(23c)的底面上的树脂薄膜(111)，被切断成包围存液器凹部(23a)的环绕状，成膜在存液器凹部(23a)的底面上的树脂薄膜(111)的一部分成为缓冲压力变动的隔膜部(100)。
Description
技术领域
本发明涉及一种液滴喷头、液滴喷出装置、液滴喷头的制造方法以及液滴喷出装置的制造方法。
背景技术
作为用于喷出液滴的液滴喷头，例如公知有搭载在喷墨记录装置上的喷墨头。喷墨头一般如下构成：具有喷嘴基板和腔室基板，所述喷嘴基板形成有用于喷出墨滴的多个喷嘴孔，所述腔室基板接合于该喷嘴基板，且在与喷嘴基板之间形成有与上述喷嘴孔连通的喷出室、存液器(reservoir)等墨液流路，通过由驱动部对喷出室施加压力，从选择的喷嘴孔喷出墨滴。作为驱动机构，有利用静电力的方式、基于压电元件的压电方式、利用发热元件的方式等。
在像这样的喷墨头中，以印刷速度的高速化以及颜色化作为目的，要求具有多个喷嘴列的构造的喷墨头。并且，在近年来喷嘴密度高密度化的同时，还在长条化(每1列的喷嘴数的增加)，喷墨头内的促动器数，越来越增加。
在喷墨头中，设置有与各个喷出室共同连通的存液器，因此伴随着喷嘴密度的高密度化，喷出室的压力也传递到存液器上，该压力的影响也波及其他的喷出室和与其连通的喷嘴孔。例如，通过驱动促动器，若对存液器施加正压，则从本来应该喷出墨滴的喷嘴孔(驱动喷嘴)以外的非驱动喷嘴也漏出墨滴，相反地若对存液器施加负压，则应该从驱动喷嘴喷出的墨滴的喷出量减少，印字品质劣化。
为了防止像这样的喷嘴间的压力干涉，存在将具有隔膜部的被称为墨分配板的单元安装在形成有喷嘴的部件上的技术(例如，参照专利文献1)。
但是，在专利文献1所述的技术中，由于将墨分配板另外组装在形成有喷嘴的部件上，因此难以使喷墨头小型化、薄型化。
因此，存在将用于缓冲存液器的压力变动的隔膜部设置在喷嘴基板上的喷墨头(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特公平2-59769号公报(第1页、第1图-第2图)
专利文献2：日本特开平11-115179号公报(第2页、图1-图2)
在专利文献2所述的喷墨头中，由于存液器和喷出室形成在同一的基板(腔室基板)上，所以从确保存液器的体积的观点看，难以将隔膜部和存液器设置在同一基板上。因此，虽然隔膜部形成在喷嘴基板上，但是如果是该构造，则由于强度低的部位露出在外部，所以使隔膜部变薄也有界限，另外需要另外设置保护盖等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实现喷嘴的高密度化、且能防止喷嘴间的压力干涉的液滴喷头、液滴喷出装置、液滴喷头的制造方法以及液滴喷出装置的制造方法。
与本发明相关的液滴喷头是，至少具备：喷嘴基板，其具有多个喷嘴孔；腔室基板，其具有与各喷嘴孔连通、由喷嘴孔喷出液滴的多个独立的喷出室；存液器基板，其具有成为相对于喷出室共同连通的存液器的存液器凹部，且设置在喷嘴基板和腔室基板之间，其中，在存液器凹部的内表面整体、和形成在存液器凹部的开口周围且深度比存液器凹部浅的第二凹部的底面，具有通过成膜形成的树脂薄膜，在第二凹部的底面成膜的树脂薄膜，被切断成包围存液器凹部的环绕状，在存液器凹部的底面成膜的树脂薄膜的一部分成为缓冲压力变动的隔膜部。
由于隔膜部和喷出室设置在不同的基板(存液器基板和腔室基板)上，所以能确保存液器的体积，并且能在存液器的内部设置隔膜部。由此，可实现喷嘴的高密度化，并且降低存液器的顺从性抑制在存液器内的压力变动，通过防止在喷墨时发生的喷嘴间的压力干涉，能获得良好的喷出特性。
并且，通过使存液器的底部整面为隔膜部，能增大隔膜部的面积，能增大隔膜部的压力缓冲效果。
另外，树脂薄膜由于不形成在存液器基板的与喷嘴基板或腔室基板粘接的各个粘接面，所以可以防止因在其粘接面上夹有树脂薄膜而引起的与喷嘴基板或腔室基板的粘接强度的下降。
另外，由于树脂薄膜形成在存液器凹部的内表面整体，所以能充分确保树脂薄膜和存液器基板的接触面积，能确保足够的密接性。
另外，与本发明相关的液滴喷头，在存液器基板上构成存液器凹部底面的树脂薄膜部分的与存液器凹部的相反一侧，为从存液器凹部的形成面相反侧的表面挖入到隔膜部而形成的空间部。
由于隔膜部是设置在存液器基板内的构造，所以隔膜部夹在喷嘴基板和腔室基板之间而存在，外力不会直接施加。据此，能使隔膜部变薄，且不需要保护罩等那样的特别的保护部件，可以提高头单元相对于外力的强度。
由于隔膜部的两面成为空间部，所以在该空间部内隔膜部可以振动变位。
另外，由于不需要将隔膜部变形用的空间部加工在腔室基板或喷嘴基板上，因此可以消除对于腔室基板或者喷嘴基板的设计及加工的影响。
另外，与本发明有关的液滴喷头，第二凹部具有比树脂薄膜的厚度更深的深度。
由此，树脂薄膜的表面不会从第二凹部的表面突出，可以防止因树脂薄膜与喷嘴基板接触而引起的粘接强度降低。
另外，与本发明有关的液滴喷头，是树脂薄膜由聚对亚苯基二甲基(parylene)构成的喷头。
由此，无微小缺陷且被覆性优良，另外，能构成耐热性、耐药品性及耐透湿性高的树脂薄膜。另外，由于例如与硅薄膜相比柔软性高，所以能发挥高的压力吸收效果。
另外，与本发明有关的液滴喷头，空间部设置在存液器基板的与腔室基板粘接的粘接面侧。
由于将隔膜部变形用的空间部设置在与腔室基板的粘接面侧，因此存液器基板的存液器凹部位于喷嘴基板侧，使所述存液器与腔室基板的喷出室立体地交迭，能使头面积小型化。
另外，与本发明有关的液滴喷出装置，具有上述的任一种液滴喷头。
能得到具有防止在液滴喷出时发生的喷嘴间的压力干涉且喷出特性良好的液滴喷头的液滴喷出装置。
另外，与本发明相关的液滴喷头的制造方法，液滴喷头至少具备：喷嘴基板，其具有多个喷嘴孔；腔室基板，其具有与各喷嘴孔连通、在室内产生压力而从喷嘴孔喷出液滴的多个独立的喷出室；存液器基板，其具有相对于喷出室共同连通的存液器，且设置在喷嘴基板和腔室基板之间，而且液滴喷头在存液器的底面上设有具备缓冲压力变动的树脂薄膜的隔膜部，液滴喷头的制造方法具有：从成为存液器基板的硅基材的一面，形成成为存液器的存液器凹部，和形成在该存液器凹部的开口的周围且深度比存液器凹部浅的第二凹部的工序；分别用掩模部件覆盖硅基材的一面中、存液器凹部的开口部及第二凹部的开口部以外的表面和一方的面相反侧的面，形成树脂薄膜的工序；将树脂薄膜切断成在第二凹部的底面部分包围存液器凹部的环绕状的工序；除去硅基材两面的掩模部件的工序；以及通过干式蚀刻除去硅基材直到树脂薄膜从相反侧的面露出，形成隔膜部的工序。
基于该方法，在形成隔膜部时，由于将在存液器基板的表面成膜的树脂薄膜的一部分作为隔膜部而原样利用，因此制造工序简单。
另外，树脂薄膜，由于只形成在存液器凹部的内表面及第二凹部的底面，没有形成在存液器基板的与喷嘴基板或腔室基板粘接的各个粘接面上，所以可以防止因在其粘接面上夹有树脂薄膜而引起的粘接强度的降低。
另外，由第二凹部切断树脂薄膜的一部分，由于除去掩模部件时树脂薄膜的不需要部分也一起被剥下，制造工序简单。
另外，与本发明有关的液滴喷头的制造方法，形成树脂薄膜的工序是蒸镀聚对亚苯基二甲基的工序。
由此，能够以良好的覆盖性在所希望的部分可靠地形成无微小缺陷、耐热性、耐药品性及耐透湿性高的树脂薄膜。另外，由于例如与硅薄膜相比柔软性高，所以能制造具有高压力吸收效果的液滴喷头。
另外，与本发明有关的液滴喷头的制造方法，切断树脂薄膜的工序是利用激光进行切断的工序。
由此，可以在所希望的线上切断树脂薄膜。
另外，与本发明相关的液滴喷头的制造方法，覆盖硅基材的一面侧的掩模部件，只在与存液器凹部的开口部相对的位置具有开口，该开口大于存液器凹部的开口部。
由此，即使掩模部件相对于存液器基板的校正性产生偏移，也可以在第二凹部上可靠地形成树脂薄膜，能确保树脂薄膜的切断区域。
另外，与本发明有关的液滴喷头的制造方法，对聚对亚苯基二甲基薄膜的表面用氧等离子体进行亲水化处理。
由此，能容易确保液滴流路的亲水性。
另外，与本发明有关的液滴喷头的制造方法，在形成隔膜部时的硅的干式蚀刻中利用SF6等离子体。
由此，能将对树脂薄膜造成的损伤抑制在最小限来进行硅的干式蚀刻。
另外，与本发明有关的液滴喷出装置的装置方法，适用上述的任一种的液滴喷头的制造方法来制造液滴喷出装置。
能获得具有喷出特性良好的液滴喷头的液滴喷出装置。
附图说明
图1是表示与实施方式相关的喷墨头的概略构成的分解立体图；
图2是表示图1的喷墨头的组装状态的截面图；
图3是表示隔膜部的比较例的图；
图4是与实施方式相关的喷墨头的存液器基板的制造工序截面图；
图5是继续图4的存液器基板的制造工序的截面图；
图6是继续图5的存液器基板的制造工序的截面图；
图7是电极基板和腔室基板的制造工序的截面图；
图8是继续图7的制造工序的截面图；
图9是继续图8的制造工序的截面图；
图10是继续图9的制造工序的截面图；
图11是表示与本发明有关的喷墨打印机的立体图。
图中，1-喷嘴基板；2-存液器基板；3-腔室基板；4-电极基板；10-喷墨头；11-喷嘴孔；21-喷嘴连通孔；22-供给口；23-存液器；23a-存液器凹部；23b-存液器的底壁；23c-浅凹部(第二凹部)27、35、45-墨供给孔；28-第二凹部；31-喷出室；32-振动板；33-第一凹部；41-个别电极；42-凹部；100-隔膜部；110-空间部；111-树脂薄膜；200-存液器基材；203、204-保护薄膜；204a-开口；C-与腔室基板的粘接面(C面)；N-与喷嘴基板的粘接面(N面)。
具体实施方式
以下，关于适用本发明的液滴喷头的实施方式进行说明。在这里，作为液滴喷头的一例，对于从设置在喷嘴基板的表面上的喷嘴孔喷出墨滴的面喷出(face-discharge)型的喷墨头进行说明。还有，本发明不仅限于以下的图所示的构造、形状，对于从设置在基板的端部上的喷嘴孔喷出墨滴的边缘喷出(edge-discharge)型的液滴喷头也能同样适用。另外，促动器以静电驱动方式表示，也可以是其他的驱动方式。
实施方式1
图1是表示与本发明的实施方式1有关的喷墨头的概略构成的分解立体图，图2是表示图1所示的喷墨头的组装状态的纵截面图。还有，在图1及图2中，与通常使用的状态表示上下相反。
在图1、图2中，喷墨头(液滴喷头的一例)10构成为，不是如现有的一般的静电驱动方式的喷墨头那样粘接了喷嘴基板、腔室基板、电极基板这三个基板的三层构造，而是顺次粘接了喷嘴基板1、存液器基板2、腔室基板3、电极基板4这四个基板的四层构造。即，喷出室和存液器设置在不同的基板上。以下，关于各基板的构成进行详述。
喷嘴基板1例如由厚约50μm的硅材制作。在喷嘴基板1上以规定的间距设置有多个喷嘴孔11。但是，在图1中为了简明，表示了一列五个喷嘴孔11。另外，喷嘴列也有多列的情况。
各喷嘴孔11由相对于基板面垂直且同轴上的小孔的喷射口部分11a和直径比喷射口部分11a的直径大的导入口部分11b构成。
存液器基板2例如厚度约为180μm，由面方位(100)的硅材制作。在该存液器基板2上设有垂直贯通存液器基板2、且独立于各喷嘴孔11连通的稍大直径(与导入口部分11b的直径相同或者比其大的直径)的喷嘴连通孔21。另外，对于各喷嘴连通孔21及各喷嘴孔11，形成有成为经由各供给口22连通的共用的存液器(共用墨室)23的存液器凹部23a。
该存液器凹部23a在与喷嘴基板1的粘接面(以下，称N面)侧直径扩大而打开的截面形成为近似倒梯形。而且存液器凹部23a的底壁23b的腔室基板3一侧，形成贯通到存液器基板2和腔室基板3的粘接面(以下，也称C面)的空间部110。
另外，在存液器基板2上在存液器凹部23a的开口部的周边形成有深度比存液器凹部23a浅的凹部(第二凹部)23c。另外，除去与腔室基板3的粘接面和喷嘴连通孔21的内周之后的存液器基板2的存液器凹部形成侧的表面整体(存液器凹部23a的内表面整体及浅凹部23c的底面部分)形成有树脂薄膜111。还有，浅凹部23c形成得比后述的树脂薄膜111的厚度深，在该浅的凹部23c内形成的树脂薄膜111的表面不从存液器基板2的表面突出。
树脂薄膜111内与空间部110相对置的树脂薄膜部分，构成存液器凹部23a的底面的一部分，成为压力变动缓冲部即隔膜部100。即，与空间部110相对置的部分的树脂薄膜111，在空间部110和存液器凹部23a之间处于浮在空中的状态，由该空间部110容许树脂薄膜111的弯曲。
还有，该树脂薄膜111是在存液器基板2的制造过程中通过成膜形成的，例如利用聚对亚苯基二甲基形成。
在存液器凹部23a的底壁23b上，在避开隔膜部100的位置贯通形成有上述的供给口22和用于从外部向存液器23供给墨液的墨供给孔27。
另外，在存液器基板2的C面上，形成有构成喷出室31的一部分的细槽状的第二凹部28。设置第二凹部28是为了通过使腔室基板3变薄来防止在喷出室31的流路阻力的增加，但是第二凹部28也可以省略。
贯通存液器基板2的喷嘴连通孔21，由于与喷嘴基板1的喷嘴孔11同轴上设置，因此可获得墨滴的喷出的直进性，因此喷出特性格外提高。尤其，由于能够使微小的墨滴瞄准通过而喷落，所以能够在不产生彩色边纹的情况下忠实地再现微妙的灰度变化，能实现更加鲜明且高质量的画质。
腔室基板3例如由厚度约30μm的硅材制作。在该腔室基板3上设置有成为与各个喷嘴连通孔21独立连通的喷出室31的第一凹部33。而且，由该第一凹部33和上述第二凹部28划分形成各喷出室31。另外，喷出室31(第一凹部33)的底壁构成振动板32。振动板32可以由通过向硅扩散高浓度的硼而形成的硼扩散层构成。通过使振动板32为硼扩散层，能使在湿式蚀刻中的蚀刻停顿(etching stop)充分作用，因此能精度很好地调整振动板32的厚度及表面粗糙度。
在腔室基板3的至少下表面，形成有例如以TEOS(Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane：四乙氧基硅烷、四乙氧基甲硅烷)作为原料的基于等离子CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相成长法)形成的SiO2膜构成的绝缘膜，其厚度例如是0.1μm(未图示)。设置该绝缘膜是为了防止在喷墨头10的驱动时的绝缘破坏或短路。在腔室基板3的上面形成有与存液器基板2同样的墨保护膜(未图示)。另外，在腔室基板3上设置有与存液器基板2的墨供给孔27连通的墨供给孔35。
电极基板4由例如厚度约1mm的玻璃材料制作。内部也是适合采用热膨胀系数与腔室基板3的硅材接近的硼硅酸系的耐热硬质玻璃。通过采用硼硅酸系的耐热硬质玻璃，在对电极基板4和腔室基板3进行阳极接合时，由于两基板的热膨胀系数接近，所以能降低在电极基板4和腔室基板3之间产生的应力，其结果是，不会产生剥离等的问题，能牢固地接合电极基板4和腔室基板3。
在电极基板4上，在与腔室基板3的各振动板32相对置的表面的位置上，分别设置有凹部42。各凹部42通过蚀刻形成为约0.3μm的深度。而且，在各凹部42的底面上，一般通过溅射形成有例如厚度是0.1μm的由ITO(Indium Tin Oxide：銦锡氧化物)构成的个别电极41。因此，在振动板32和个别电极41之间形成的空气间隙G(空隙)，由该凹部42的深度、覆盖个别电极41及振动板32的绝缘膜的厚度决定。该空气间隙G对喷墨头10的喷出特性影响大。在本实施方式的情况下，空气间隙G为0.2μm。该空气间隙G的开放端部，被由环氧粘接剂等构成的密封材43气密地密封。由此，能防止异物或湿气等侵入空气间隙G，能保持喷墨头10的高可靠性。
还有，个别电极41的材料不限定于ITO，也可以利用IZO(Indium ZincOxide)或者金、铜等金属。但是，因为ITO是透明的，所以从容易进行振动板的抵接情形的确认等理由出发，一般采用ITO。
另外，个别电极41的端子部41a，露出于存液器基板2及腔室基板3的端部开口的电极取出部44，在电极取出部44，装载有例如驱动IC等驱动控制电路5的挠性配线基板(未图示)，与各个别电极41的端子部41a和设置在腔室基板3的端部的共用电极36连接。
在电极基板4上，设置有与墨盒(未图示)连接的墨供给孔45。墨供给孔45通过设置在腔室基板3上的墨供给孔35及设置在存液器基板2上的墨供给孔27，与存液器23连通。
这里，对于像上述那样构成了的喷墨头10的动作进行说明。
在喷墨头10，外部的墨盒(未图示)内的墨通过墨供给孔45、35、27被供给向存液器23，并且墨从各个供给口22分别经过喷出室31、喷嘴连通孔21，在喷嘴孔11的前端充满。另外，用于控制该喷墨头10的动作的驱动IC等驱动控制电路5，连接在各个别电极41和设置在腔室基板3上的共用电极36之间。
因此，如果由该驱动控制电路5向个别电极41供给驱动信号(脉冲电压)，则从驱动控制电路5对个别电极41施加脉冲电压，使个别电极41带正电，另一方面，与其对应的振动板32带负电。此时，由于在个别电极41和振动板32间产生静电力(库仑力)，在该静电力的作用下，振动板32被拉引靠近向个别电极41侧而弯曲。由此，喷出室3 1的容积增大。接着，若关闭脉冲电压，则上述静电力消失，振动板32在其弹性力的作用下返回原状，此时，由于喷出室31的容积急剧减少，利用此时的压力，喷出室31内的墨的一部分通过喷嘴连通孔21，成为墨滴从喷嘴孔11喷出。然后，再次施加脉冲电压，通过振动板32弯曲向个别电极41侧，墨从存液器23通过供给口22向喷出室31内补给。
根据与本实施方式有关的喷墨头10，在驱动时，喷出室31的压力也向存液器23传递。此时，在存液器23的底壁23b上，由于设置有具有树脂薄膜111的隔膜部100，因此若存液器23成为正压，则树脂薄膜111向空间部110的下方弯曲，相反，若存液器23成为负压，则树脂薄膜111向空间部110的上方弯曲，由此能缓冲存液器23内的压力变动，能防止喷嘴孔11间的压力干涉。因此，可以消除墨从驱动喷嘴以外的非驱动喷嘴漏出，或从驱动喷嘴喷出的必要的喷出量减少的问题。
另外，由于树脂薄膜111设置在存液器23的底壁23b上，所以能使隔膜部100的面积变大，可以增大压力缓冲效果。
另外，树脂薄膜111形成在存液器凹部23a的内表面整体及浅凹部23c的底面部分，成为隔膜部100的树脂薄膜111部分，由于相对于存液器23的底壁23b的表面和供给口22的周壁的一部分和墨供给孔27的周壁的一部分一样成膜，例如，与如图3所示形成在空间部110的侧面110a那样的情况相比，与存液器基板2的接触面积增加并能确保足够的密合性。
并且，隔膜部100设置在存液器基板2内，C面侧由腔室基板3覆盖，不露出在外部，因此可以可靠地保护具有树脂薄膜111的隔膜部100不受外力，且完全不需要保护罩等特别的保护部件。
还有，由于隔膜部100具有上述那样的宽广面积，因此即使在空间部110内也能使其可靠变位(振动)。另外根据需要，也可以将从外部与空间部110连通的小通气孔(未图示)设置在腔室基板3或电极基板4上。
接着，对于与本实施方式相关的喷墨头10的制造方法，利用图4乃至图10进行说明。还有，以下所示的基板的厚度或蚀刻深度、温度、压力等值到底也只表示一例，本发明不由这些值限定。
首先，对于存液器基板2的制造方法参照图4乃至图6进行说明。
(a)、如图4(a)所示那样，准备由面方位(100)、厚度180μm的硅材构成的存液器基材200，在该存液器基材200的两面上涂敷抗蚀剂，通过光刻法在喷嘴基板粘接面(以下，称为N面)上，对成为浅凹部23c的部分200b印刻图案。
(b)、接着，通过干式蚀刻在N面形成深度1μm的浅凹部23c。(c)、然后，在剥离抗蚀剂200a后，在存液器基材200上形成1.5μm的热氧化膜201，通过形成光刻法，在与腔室基板3粘接一侧的面(C面)上，对成为喷嘴连通孔21、第二凹部28、供给口22、隔膜部100、墨供给孔27的部分的外缘的各个21a、28a、22a、100a、27a进行印刻图案。此时，对在C面上的各部分21a、28a、22a、100a、27a的热氧化膜201的残留膜厚进行蚀刻以使其成为下面的关系。
成为喷嘴连通孔21的部分的外缘21a＝0＜成为供给口22的部分22a＝成为墨供给孔27的部分27a＜成为第二凹部28的部分28a＝成为隔膜部100的部分100a。
(d)、接着，如图4(d)所示，通过ICP将成为C面的喷嘴连通孔21的部分21a，干式蚀刻到150μm左右。
(e)、接着，如图4(e)所示，对热氧化膜201进行适量蚀刻，使成为供给口22的部分22a、成为墨供给孔27的部分的外缘27a开口，之后，通过ICP干式蚀刻到15μm左右。
(f)、接着，如图4(f)所示，对热氧化膜201进行适量蚀刻，使成为第二凹部28的部分28a及成为隔膜部100的部分100a开口，之后通过ICP干式蚀刻到25μm左右。此时，成为喷嘴连通孔21的部分21a也被干式蚀刻，贯通到N面。
(g)、然后，在除去热氧化膜201之后，如图5(g)所示，再次形成1.0μm的热氧化膜201，在与喷嘴基板1粘接一侧的面(N面)上，通过光刻法使成为存液器凹部23a的部分230开口。
(h)、接着，如图5(h)所示，利用KOH湿式蚀刻150μm左右，形成存液器凹部23a。这里，成为墨供给孔27的部分的硅部件200c在外缘27a的作用下处于从硅基材(存液器基材)200分离的状态。
(i)、在除去热氧化膜201后，如图5(i)所示，再次形成0.2μm的热氧化膜201a。
(j)、在C面上，覆盖只是成为隔膜部100的部分100a开口了的金属制或者硅制的掩模202进行干式蚀刻，除去成为隔膜部100的部分100a的热氧化膜201a。
(k)、然后，用保护薄膜203保护存液器基材200的C面整体，并且用具有比存液器凹部23a的开口部大的开口204a的保护薄膜(掩模部件)204保护存液器基材200的N面。这里，利用具有比存液器凹部23a的开口部大的开口204a的保护薄膜204，是为了在下一工序中，在浅凹部23c的底面也成膜树脂薄膜111。(1)、将存液器基材200在被保护薄膜203、204保护的状态下放置在真空室内，在表面整体成膜1.0μm的由聚对亚苯基二甲基构成的树脂薄膜111。这里，该聚对亚苯基二甲基，通过使二对亚二甲苯基(二聚体)(pyrolyzing diparaxylylene(dimer))升华并热分解而成膜。另外，聚对亚苯基二甲基由于与硅薄膜相比具有柔软的性质，所以与例如由硅薄膜形成该部分的情况相比，能发挥100倍到1000倍的压力吸收效果。
如此，树脂薄膜111在存液器基板2的制造过程中通过成膜形成。
(m)、向存液器凹部23a的周边的浅凹部23c照射激光，除去(切断)树脂薄膜111的一部分。具体地说，环绕状切断以围绕存液器凹部23a。如此，浅凹部23c发挥作为树脂薄膜111的切断区域的作用。
(n)、然后，剥离N面及C面的保护薄膜203、204。此时，和保护薄膜204一起，将树脂薄膜111的不需要部分(切断线外侧的部分)一起剥落。然后，通过C面侧用氧等离子体除去供给口22及墨供给孔27的树脂薄膜111，从N面侧用氧等离子体对表面进行亲水化处理到不除去聚对亚苯基二甲基的程度。
(o)、从C面用SF6等离子体除去成为空间部110部分的硅。其结果是，露出树脂薄膜111，完成隔膜部100。
通过以上制作存液器基板2。
接着，参照图7乃至图9对于电极基板4和腔室基板3的制造工序进行说明，参照图10对于到喷墨头完成的制造工序进行说明。
首先，电极基板4如下制造。
(a)、如图7(a)所示，在由硼硅酸玻璃等构成的厚度约1mm的玻璃基材400上，通过使用金·铬的蚀刻掩模由氟酸进行蚀刻，形成凹部42。还有，该凹部42形成为比个别电极41的形状稍大一点的槽状，在每个个别电极41上形成多个该凹部42。
然后，在凹部42的内部，通过溅射和印刻图案，形成由ITO(IndiumTin Oxide)构成的个别电极41。
之后，通过喷砂(blast)等形成成为墨供给孔45的部分45a，制作电极基板4。
(b)、接着，如图7(b)所示，准备厚度约220μm、在与电极基板4接合的E面上形成所需厚度的硼涂层(未图示)的硅材构成的腔室基材300，在该腔室基材300的E面上，通过例如以TEOS为原料的等离子CVD(Chemical Vapor Deposition)，成膜厚度为0.1μm的氧化膜构成的绝缘膜34。绝缘膜34的成膜，例如在温度360℃、高频输出250W、压力66.7Pa(0.5Torr)、气体流量为TEOS流量100cm3/min(100sccm)、氧流量1000cm3/min(1000sccm)的条件下进行。另外，腔室基材300优选利用具有所需厚度的硼涂层(未图示)的材料。
(c)、接着，如图7(c)所示，将腔室基材300(图7(b))和制作了个别电极41的电极基板4(图7(a))经由绝缘膜34进行阳极接合。阳极接合，在将腔室基材300和电极基板4加热到360℃后，电极基板4连接负极，腔室基材300连接正极，施加800V的电压进行阳极接合。
(d)、接着，如图7(d)所示，通过背磨床(back-grinder)或抛光机对阳极接合后的上述腔室基材300的表面进行研磨加工，进一步用氢氧化钾水溶液对表面进行10～20μm蚀刻除去加工变质层，厚度变薄到30μm。
(e)、接着，如图8(e)所示，在被薄板化了的腔室基材300的表面上，通过等离子体CVD成膜厚度约1.0μm的成为蚀刻掩模的TEOS氧化膜301。
(f)、然后，在TEOS氧化膜301的表面上涂敷抗蚀剂(未图示)，通过光刻法对抗蚀剂刻图案，通过蚀刻TEOS氧化膜301，如图8(f)所示，使喷出室31的第一凹部33、墨供给孔35、及成为电极取出部44的部分33a、35a、44a开口。然后在开口后剥离抗蚀剂。
(g)、接着，如图8(g)所示，通过用氢氧化钾水溶液蚀刻该阳极接合完成的基材，在薄板化后的腔室基材300上，形成成为喷出室31的第一凹部33的部分33a和成为墨供给孔35的贯通孔35a。此时，由于成为电极取出部44的部分44a形成硼涂层，所以残留的厚度与成为振动板32的部分32a的厚度相同。另外，在贯通孔35a上也形成有硼涂层，但是由于其还暴露在从墨供给孔45侵入的氢氧化钾水溶液中，所以在蚀刻中消失。
还有，在该蚀刻工序中，最初，利用浓度35wt％的氢氧化钾水溶液，进行蚀刻直到腔室基材300的残留厚度例如成为5μm为止，接着，替换为浓度3wt％的氢氧化钾水溶液进行蚀刻。由此，由于蚀刻停顿(etching stop)充分作用，所以能预防成为振动板32的部分32a的表面粗糙，且能使其厚度形成为0.80±0.05μm这样高精度的厚度。所谓蚀刻停顿，定义为从蚀刻面产生的气泡停止了的状态，在实际的湿式蚀刻中，由停止产生气泡来判断蚀刻停止。
(h)、在腔室基材300的蚀刻完成后，如图8(h)所示，通过用氟酸水溶液进行蚀刻，除去在腔室基材300的上面形成的TEOS氧化膜301。
(i)、接着，在腔室基材300的成为第一凹部33的部分33a的表面，如图9(i)所示，通过等离子体CVD形成由TEOS膜构成的墨保护膜37，墨保护膜37厚度为0.1μm。
(j)、之后，如图9(j)所示，通过RIE(Reactive Ion Etching)等使成为电极取出部44的部分44a开口。另外，将振动板32和个别电极41之间的空气间隙G的开放端部用环氧树脂等密封材料43气密地密封。另外，通过溅射在腔室基材300的表面的端部形成由Pt(白金)等金属电极构成的共用电极36。
通过以上，由与电极基板4接合了的状态的腔室基材300制作腔室基板3。
(k)、然后，如图10(k)所示，在该腔室基板3上由粘接剂粘接如前所述那样制作了喷嘴连通孔21、供给口22、存液器凹部23a、隔膜部100等的存液器基板2。
(1)、最后，如图10(1)所示，利用粘接剂将预先形成有喷嘴孔11的喷嘴基板1粘接到存液器基板2上。
(m)、然后，如图10(m)所示，如果通过切割分离成各个头，则制作出如图2所示的喷墨头10的本体部。
如以上那样，与实施方式相关的喷墨头，由于隔膜部100和喷出室31设置在不同的基板(存液器基板2和腔室基板3)上，因此能确保存液器23的体积。因此，可实现喷嘴11的高密度性，并且可以降低存液器23的顺从性(compliance)并抑制在存液器23内的压力变动。因此，能够防止在喷墨时发生的喷嘴间的压力干涉，能获得良好的喷出特性。
另外，由于形成的构造是在存液器基板2的内部设置隔膜部100且隔膜部100被内抱于磁头工作间隙(head chip)，所以外力不会直接施加，能使隔膜部100变薄，且不需要像保护罩等那样的特别的保护部件，能够提高头单元相对于外力的强度。
另外，由于存液器基板2的隔膜部100位于存液器23的底面，因此通过使存液器23的底部整面为隔膜，从而能够增大隔膜部100的面积，能够增大隔膜部100的压力缓冲效果。
另外，由于隔膜部100通过成膜树脂薄膜111而形成，因此在晶片上能一并形成隔膜部100，生产率高。
另外，通过蚀刻挖入存液器23的形成面相反一侧的面，从而形成隔膜部100变形用的空间部110，因此在设置空间部110时，没有必要对腔室基板3或者喷嘴基板1进行加工，不会对腔室基板3或者喷嘴基板1的设计及加工带来影响。
另外，由于浅凹部23c具有比树脂薄膜111的厚度更深的深度，因此树脂薄膜111的表面不会从浅凹部23c的表面突出，能够防止因树脂薄膜111与喷嘴基板1接触而引起的粘接强度下降。
另外，树脂薄膜111，因为只形成在存液器23的内表面及浅凹部23c的底面，没有形成在存液器基板2的与喷嘴基板1或腔室基板3粘接的各个粘接面上，所以可以防止因在该粘接面上夹有树脂薄膜111而引起的粘接强度的下降。
另外，由浅凹部23c切断树脂薄膜111的一部分，在除去保护薄膜204时由于树脂薄膜111的不需要部分也一起被剥下，所以制造工序简单。
另外，由于树脂薄膜111采用聚对亚苯基二甲基，因此无微小缺陷，被覆性好，另外，能构成耐热性、耐药品性及耐透湿性高的树脂薄膜。另外，与例如由硅薄膜形成隔膜部100的薄膜部分的情况相比，能发挥100倍到1000倍的压力吸收效果。
另外，由于在切断树脂薄膜111时利用激光，因此可以在所期望的线上切断。
另外，由于在成膜树脂薄膜111时保护N面的保护薄膜204的开口204a比存液器凹部23a的开口部大，因此即使假设保护薄膜204相对于存液器基板2的校直性产生偏移，也可以在浅凹部23c上可靠地形成树脂薄膜111，能确保树脂薄膜111的切断区域。
另外，由于存液器基板2的C侧面也同样由保护薄膜203保护，因此能够可靠地防止在存液器基板2的与腔室基板3的粘接面上成膜树脂薄膜111，可以可靠地防止因在粘接面上夹有树脂薄膜111而引起的存液器基板2与腔室基板3粘接的粘接强度的下降。
另外，由于用氧等离子体对树脂薄膜111的表面进行了亲水化处理，因此能容易地确保液滴流路的亲水性。
另外，由于形成隔膜部100时的硅的干式蚀刻采用SF6等离子体，因此能最小限度地抑制给树脂薄膜111造成的损坏，可以进行硅的干式蚀刻。
另外，由于将空间部110形成为设置在存液器基板2的与腔室基板3的粘接面一侧的构造，因此换言之，由于形成为喷出室31和存液器23在存液器基板2形成在相互相反一侧的面上的构造，因此使存液器23与腔室基板3的喷出室31立体交迭，能使头面积小型化。
还有，在上述实施方式中，表示了作为树脂薄膜111采用聚对亚苯基二甲基的例子，但是此外例如也可以采用Cytop(Asahi Glass公司产品)。
在上述的实施方式中，叙述了静电驱动方式的喷墨头及其制造方法，但是本发明不限定于上述的实施方式，在本发明的技术思想的范围内能进行各种变更。例如，对于基于静电驱动方式以外的驱动方式的喷墨头也能适用本发明。在压电方式的情况下，也可以代替电极基板，将压电元件粘接在各喷出室的底部即可，在起泡(bubble)方式的情况下在各喷出室的内部设置发热元件即可。另外，与上述实施方式相关的喷墨头10，除了图11所示的喷墨打印机以外，通过对液滴进行各种变更，还可以适用于液晶显示器的滤色器的制造、有机EL显示装置的发光部分的形成、由打印机配线基板制造装置制造的配线基板的配线部分的形成、生物体液体的喷出(蛋白质片或DNA片的制造)等各种用途的液滴喷出装置。另外，具有上述实施方式的喷墨头(液滴喷头)的液滴喷出装置，能作为防止在液滴喷出时发生的喷嘴间的压力干涉并具有喷出特性良好的液滴喷头的液滴喷出装置。
Claims (13)
1.一种液滴喷头，至少具备：喷嘴基板，其具有多个喷嘴孔；腔室基板，其具有与所述各喷嘴孔连通、由所述喷嘴孔喷出液滴的多个独立的喷出室；存液器基板，其具有成为相对于所述喷出室共同连通的存液器的存液器凹部，且设置在所述喷嘴基板和所述腔室基板之间，
所述液滴喷头的特征在于，
在所述存液器凹部的内表面整体、和形成在所述存液器凹部的开口周围且深度比所述存液器凹部浅的第二凹部的底面，具有通过成膜形成的树脂薄膜，在所述第二凹部的底面成膜的所述树脂薄膜，被切断成包围所述存液器凹部的环绕状，在所述存液器凹部的底面成膜的所述树脂薄膜的一部分成为缓冲压力变动的隔膜部。
2.如权利要求1所述的液滴喷头，其特征在于，
在所述存液器基板上构成所述存液器凹部底面的所述树脂薄膜部分的与所述存液器凹部的相反一侧，为从所述存液器凹部的形成面相反侧的表面挖入到隔膜部而形成的空间部。
3.如权利要求1或权利要求2所述的液滴喷头，其特征在于，
所述第二凹部具有比所述树脂薄膜的厚度深的深度。
4.如权利要求1至权利要求3中的任一项所述的液滴喷头，其特征在于，
所述树脂薄膜由聚对亚苯基二甲基构成。
5.如权利要求2至权利要求4中的任一项所述的液滴喷头，其特征在于，
所述空间部设置在所述存液器基板的与所述腔室基板粘接的粘接面侧。
6.一种液滴喷出装置，其特征在于，
具有权利要求1至权利要求5中的任一项所述的液滴喷头。
7.一种液滴喷头的制造方法，所述液滴喷头至少具备：喷嘴基板，其具有多个喷嘴孔；腔室基板，其具有与所述各喷嘴孔连通、在室内产生压力而从所述喷嘴孔喷出液滴的多个独立的喷出室；存液器基板，其具有相对于所述喷出室共同连通的存液器，且设置在所述喷嘴基板和所述腔室基板之间，而且所述液滴喷头在所述存液器的底面上设有具备缓冲压力变动的树脂薄膜的隔膜部，
所述液滴喷头的制造方法的特征在于，具有：
从成为所述存液器基板的硅基材的一面，形成成为所述存液器的存液器凹部，和形成在该存液器凹部的开口的周围且深度比所述存液器凹部浅的第二凹部的工序；
分别用掩模部件覆盖所述硅基材的所述一面中、所述存液器凹部的开口部及所述第二凹部的开口部以外的表面和所述一方的面相反侧的面，形成树脂薄膜的工序；
将所述树脂薄膜切断成在所述第二凹部的底面部分包围所述存液器凹部的环绕状的工序；
除去所述硅基材两面的所述掩模部件的工序；以及
通过干式蚀刻除去所述硅基材直到所述树脂薄膜从所述相反侧的面露出，形成所述隔膜部的工序。
8.如权利要求7所述的液滴喷头的制造方法，其特征在于，
形成所述树脂薄膜的工序是蒸镀聚对亚苯基二甲基的工序。
9.如权利要求7或权利要求8所述的液滴喷头的制造方法，其特征在于，
切断所述树脂薄膜的工序是利用激光进行切断的工序。
10.如权利要求7至权利要求9中的任一项所述的液滴喷头的制造方法，其特征在于，
覆盖所述硅基材的所述一面侧的掩模部件，只在与所述存液器凹部的开口部相对的位置具有开口，该开口大于所述存液器凹部的开口部。
11.如权利要求8至权利要求10中的任一项所述的液滴喷头的制造方法，其特征在于，
对所述聚对亚苯基二甲基薄膜的表面用氧等离子体进行亲水化处理。
12.如权利要求7至权利要求11中的任一项所述的液滴喷头的制造方法，其特征在于，
在形成所述隔膜部时的所述干式蚀刻中利用SF5等离子体。
13.一种液滴喷出装置的制造方法，其特征在于，
适用权利要求7至权利要求12中的任一项所述的液滴喷头的制造方法制造液滴喷出装置。
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