JP2004306443A - 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 - Google Patents
液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004306443A JP2004306443A JP2003103572A JP2003103572A JP2004306443A JP 2004306443 A JP2004306443 A JP 2004306443A JP 2003103572 A JP2003103572 A JP 2003103572A JP 2003103572 A JP2003103572 A JP 2003103572A JP 2004306443 A JP2004306443 A JP 2004306443A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- droplet discharge
- discharge head
- electrode
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 221
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000002493 microarray Methods 0.000 title claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 82
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 16
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 79
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 46
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 24
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 14
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 12
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 5
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 3
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091093037 Peptide nucleic acid Proteins 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000347 anisotropic wet etching Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010018 discharge printing Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229920002477 rna polymer Polymers 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- KPSZQYZCNSCYGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B] Chemical compound [B].[B] KPSZQYZCNSCYGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- -1 poly (p-phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】シリコン基板とガラス基板とを陽極接合する場合の振動板と電極との間の等電位を有効に確保する方法等を得る。
【解決手段】ウェハ等の基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する液滴吐出ヘッド製造方法において、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成されるキャビティプレート1となるシリコン基板と、部材を加圧して吐出液体を吐出させる1又は複数の電極12をはじめとする電極部が形成されたガラス基板2とを陽極接合する前に、ガラス基板2に形成された電極部とキャビティプレート1となるシリコン基板とを直接接触させるための等電位接点24を、シリコン基板とガラス基板2との間に設ける工程を少なくとも有する。
【選択図】 図1
【解決手段】ウェハ等の基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する液滴吐出ヘッド製造方法において、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成されるキャビティプレート1となるシリコン基板と、部材を加圧して吐出液体を吐出させる1又は複数の電極12をはじめとする電極部が形成されたガラス基板2とを陽極接合する前に、ガラス基板2に形成された電極部とキャビティプレート1となるシリコン基板とを直接接触させるための等電位接点24を、シリコン基板とガラス基板2との間に設ける工程を少なくとも有する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば液滴吐出ヘッド、その製造方法等に関するものである。特にガラス基板との接合後に液滴吐出に必要な各部材をシリコン(珪素)に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法等に適用されるものである。そして、そのようにして製造した液滴吐出ヘッドを用いたカラーフィルタやOEL表示基板(パネル)等の製造方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液滴吐出方式(代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェット方式がある)の装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。工業における様々な用途にも利用されつつある。液滴吐出方式では、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液体を吐出するものである。特に最近、液晶(Liquid Crystal)を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機電界発光(Organic ElectroLuminescence :以下、OELという)素子を用いた表示基板、DNA等、生体分子のマイクロアレイ等の製造に利用されている。
【0003】
ここで、液滴を吐出させるための方法が少なくとも2つある。1つは、吐出する液体(以下、吐出液体という)を加熱し、気体(バブル)を発生させ、その圧力によって、ヘッドの各ノズルから液滴を吐出させる方法である。もう1つは、吐出液体を溜めておく吐出室の少なくとも一面の壁(ここでは、底壁とする。この壁は他の壁とも一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする)が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、ノズルから液滴を吐出させる方法である。
【0004】
ここでは後者の方法について考える。後者の方法を実現するための液滴吐出ヘッドの部材を製造するため、ガラス基板、シリコン基板を加工する。ガラスには、例えば凹部を形成し、その中に振動板を撓ませる駆動を行わせるための電極を形成する。また、ウェットエッチング等によりシリコンを加工し、吐出室等の部材を形成する。そして、振動板の電位と電極の電位とを等電位にした上で、ウェハ状のシリコン基板とガラス基板とを陽極接合する。陽極接合とは、例えばシリコン基板とガラス基板とを摂氏360℃に加熱した後、ガラス基板を負極側と接続し、シリコン基板を正極側と接続して、800Vの電圧を印加することで行う接合である。各電極と接続され、電極ガラス上に設けた共通取り出し電極とシリコン基板とをリード線等により電気的に接続し、振動板の電位と電極の電位とを等電位にする(例えば特許文献1参照)。陽極接合によって、シリコン基板とガラス基板とが原子レベルで接合される。
【0005】
ここで、液滴吐出ヘッドにおいて、シリコンをできるだけ薄くし、吐出室の側壁を低くする(約140μm以下で構成する)傾向がある(例えば特許文献2参照)。というのは、各ノズルの各吐出室は側壁で仕切られているが、ノズル間の間隔が狭くなると側壁も薄くなる。したがって、側壁を高くすると吐出室内の吐出液体に加わる圧力により側壁も撓んでしまう。そのため、隣接する吐出室の吐出液体にも圧力が加えられ、本来液体を吐出するべきではないノズルからも吐出されてしまう、いわゆるクロストークが発生する。とはいえ、シリコンを薄くすると加工時に割れやすくなってしまう。
【0006】
そこで、割れない程度の厚さのシリコン基板を、加工したガラス基板と接合した後に、シリコン基板を所望の厚さまでエッチングし、その後、部材形成加工する方法が提案されている(例えば特許文献3参照)。通常、液滴吐出ヘッドにおけるガラス基板の厚さはシリコン基板の厚さの約10倍あるので、安定な状態でシリコン基板に対して部材形成加工が行え、歩留まりを高くすることができる。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−283579号公報
【特許文献2】
特開平11−993号公報
【特許文献3】
特開2001−63072号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ここで液滴吐出ヘッド製造時にシリコン基板とガラス基板とを陽極接合した後に部材を形成加工する場合に、振動板の電位と電極の電位とを共通取り出し電極で等電位にする方法を適用すると、部材形成加工時に、共通取り出し電極部分からウェットエッチングを行うためのエッチャント(エッチング溶液)が侵入してしまうおそれがある。この溶液が各液滴吐出ヘッドの電極部分まで達すると、結局、液滴吐出ヘッドが駆動不能となってしまう。しかも、接触不良等が原因で振動板の電位と電極の電位との等電位状態を確保しないまま陽極接合を行うと、放電を起こしてしまってヘッドチップ(液滴吐出ヘッド)が壊れてしまう。しかも、ウェハの総ての液滴吐出ヘッドが壊れることになる。
【0009】
そこで、本発明はこのような状況を解決するため、第1の基板となるシリコン基板と第2の基板となるガラス基板とを陽極接合する場合における、振動板と電極との間の等電位を確保する方法を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、重ね合わせた基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する液滴吐出ヘッド製造方法において、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第1の基板と部材を加圧して吐出液体を吐出させる1又は複数の電極が形成された第2の基板とを陽極接合する前に、第2の基板に形成された電極と第1の基板とを電気的に接続させるための接点を、第1の基板と第2の基板との間に設ける工程を少なくとも有するものである。本発明においては、ウェハ等の基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する場合に、シリコンを材料とする第1の基板とガラスを材料とする第2の基板とを陽極接合する際、電極と第1の基板とを直接接触させるための接点を、第1の基板と第2の基板との間に設け、第2の基板に形成された電極とシリコンを材料とする第1の基板との間で放電を起こさないようにするため等電位にする。したがって、外部からの溝を設けて電気的に接続しなくても等電位にできるようになり、放電を生じず、そして、陽極接合後でもウェットエッチングを行うことができる。そのため、陽極接合後に部材加工を行うことができ、歩留まりを高くすることができる。また、クロストークを起こさない液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、大口径の基板(ウェハ)を用いることができ、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やせるので生産性を向上させることができる。
【0011】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、液滴吐出ヘッド毎に接点を設ける。
本発明においては基板上の液滴吐出ヘッド毎に接点を設けて独立にする。したがって、例えばある液滴吐出ヘッドの接点が接触不良により、放電してしまってヘッド壊れたとしても、基板上の他の液滴吐出ヘッドには影響しない。そのため、歩留まりを高くすることができる。
【0012】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、接点となる位置に対応して、第1の基板表面に成膜される絶縁膜に窓を設けて第1の基板を露出させる。
本発明においては、シリコン基板と電極との等電位をより確実にするため、第1の基板に成膜される絶縁膜に窓を設けて第1の基板(シリコン基板)を露出させた上で、電極と接触させる。窓は、パターニングを行った上で成膜をしてもよいし、全体に成膜した後に窓となる部分を取り除くようにしてもよい。したがって、より確実に等電位にすることにより、放電によってヘッドが壊れる割合を少なくすることができ、歩留まりを高くすることができる。
【0013】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、基板に形成した複数の液滴吐出ヘッドを分離する際に、各電極と接点との間の電気的接続も断つ。
本発明においては、陽極接合後は電極と第1の基板とを等電位にする必要はなく、駆動のためには、電位差を有する必要があるため、各ヘッドに分離する際に電気的な接続を断つ。ここで、電気的接続を断つ上で、製造される液滴吐出ヘッドに接点部分が残っていてもよいし、残っていなくてもよい。
【0014】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、各接点の面積を15μm2 以上にする。
本発明においては、第1の基板と電極との間で放電を起こさないように接触させるために各接点の面積を15μm2 以上にする。もちろん、面積が大きすぎても基板当たりに形成できる液滴吐出ヘッドの数も少なくなる可能性があるので、上限は製造効率等を考慮して決める必要がある。
【0015】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、基板間に流れる電流が10mAを越えないように制御して陽極接合を行う。
本発明においては、第1の基板と電極との間で放電を起こさないようにするため、陽極接合をする際に、電流が10mAを越えないように制御し、一気に昇圧しないようにする。したがって、陽極接合時の電極と第1の基板間での放電を防ぎ、歩留まりを高くすることができる。
【0016】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、電極をITOを材料として形成する。
本発明においては、透明電極となるITOを材料とする。したがって、例えば陽極接合後に、放電したかどうかを確認しやすい。また、例えばスパッタ法を用いて電極と同様に接点をITOで一体化して形成することもできる。
【0017】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第1の基板と電力供給により部材を加圧して吐出液体を吐出させる1又は複数の電極とを電気的に接続させる接点部分を残した上で、第2の基板に凹部を形成し、1又は複数の電極を該凹部内に、電極と電気的に接続される接点を残した部分に形成する工程と、接点部分以外の部分を絶縁膜で成膜した第1の基板と第2の基板とを陽極接合する工程と、各部材を形成するための形状パターンでレジストを施してウェットエッチングを行う工程とを少なくとも有するものである。
本発明においては、第2の基板において、第1の基板と電極との接点となる部分を残して凹部を形成し、その凹部内に電極を形成すると共に、その電極と電気的に接続する接点を残した部分に形成する。そして、第1の基板と第2の基板とを陽極接合した後にウェットエッチングを行って部材を形成し、液滴吐出ヘッドを製造する。したがって、外部からに溝を設けることで電気的に接続しなくても等電位にできるようになり、放電を生じず、そして、陽極接合後でもウェットエッチングを行うことができる。そのため、陽極接合後に部材加工を行うことができ、歩留まりを高くすることができる。また、クロストークを起こさない液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、大口径の基板(ウェハ)を用いることができ、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やせるので生産性を向上させることができる。
【0018】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、外部の力により少なくとも一部分が形状変化して、連通するノズルから吐出液体を吐出させる1又は複数の吐出室が少なくとも形成される第1の基板と、第1の基板と接合し、電力が供給されると、選択された又は総ての吐出室に力を加えて形状変化させる1又は複数の電極を有する第2の基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドにおいて、陽極接合時に電極と第1の基板とを等電位にするための接点を、第1の基板と第2の基板との間に設けたものである。
本発明においては、第1の基板と第2の基板とを陽極接合するまえに、第1の基板と第2の基板との間に、電極と第1の基板との接点を設ける。したがって、外部から電気的に接続しなくてもよく、そのための外部に溝を設けることもないので、陽極接合後でもウェットエッチングを行うことができる。そのため、陽極接合後に部材加工を行うことができ、歩留まりを高くすることができる。また、クロストークを起こさない液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、大口径の基板を用いることができ、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やせるので生産性を向上させることができる。
【0019】
また、本発明に係る液滴吐出記録装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらに、液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、ヘッド位置制御信号に基づいて液滴吐出ヘッドを移動させる走査駆動手段と、記録対象となる記録部材と液滴吐出ヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらにその液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段、ヘッドを異動させる走査駆動手段、記録対象とヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命の液滴吐出記録装置を得ることができる。
【0020】
また、本発明に係る電界発光基板製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらに、液滴吐出ヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段と、位置制御信号に基づいてインクノズルから電界発光基板に向けての溶液の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらにそのヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段、ヘッドの溶液吐出を制御する制御手段を少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命の電界発光基板製造装置を得ることができる。
【0021】
また、本発明に係る電界発光基板製造装置において、発光材料は有機化合物である。
本発明においては、有機化合物を発光材料とする。したがって、発光の反応がよい電界発光基板を得ることができる。
【0022】
また、本発明に係るマイクロアレイ製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段と、液滴吐出ヘッドが有するノズルからマイクロアレイ群に向けての生体分子を含む液体の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段、生体分子を含む溶液をヘッドが吐出する際の制御をする制御手段を少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命のマイクロアレイ製造装置を得ることができる。
【0023】
また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段と、位置制御信号に基づいてインクノズルからカラーフィルタ基板に向けての溶液の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段、溶液の吐出を制御する制御手段を少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命のカラーフィルタ製造装置を得ることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図1はフェイス型の液滴吐出ヘッドを表している。図1において、第1の基板であるキャビティプレート1は例えば厚さ約140μmの(110)面方位のシリコン単結晶基板(このシリコン基板を含め、以下、単にシリコン基板という)で構成されている。シリコン基板に異方性ウェットエッチングをし、キャビティプレート1の各部材である、底壁が振動板4となる吐出室5、各ノズル共通に吐出する液体を貯めておくためのリザーバ9等となる凹部6、10等を形成する。また、ギャップ封止剤を流入させるための封止溝23を形成する。ここで、キャビティプレート1の下面(ガラス基板2と対向する面)には、絶縁膜となるTEOS(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル)膜0.1μmをプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition )法により成膜している。これは、液滴吐出ヘッドを駆動させた時の絶縁破壊及び短絡を防止するためである。また、図4において、キャビティプレート1に形成される吐出室5、リザーバ9となる凹部6、10を長方形で簡略して記載しているが、実際には、(110)面方位の異方性ウェットエッチングを行って形成するため、鋸歯形状をしている。
【0025】
第2の基板となるガラス基板2は厚さ約1mmであり、図1で見るとキャビティプレート1の下面に接合される。ここでガラス基板2となるガラスにはホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いることにする。ガラス基板2には、キャビティプレート1に形成される各吐出室5に合わせ、エッチングにより深さ約0.3μmの凹部13が設けられる。その内部に電極12、リード部14及び端子部15(以下、これらを合わせて電極部という)を設けるので、その凹部13のパターン形状は電極部形状よりも少し大きめに作製する。本実施の形態では、凹部13内部に設ける電極部の材料として、酸化錫を不純物としてドープした透明のITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を用い、凹部13内に例えば0.1μmの厚さにスパッタ法を用いて成膜する。その際、ダミーITOパターン24も同時に成膜する。したがって、振動板4と電極12との間で形成されるギャップ(空隙)は、この凹部13の深さ、電極12及び振動板4(TEOS膜)の厚さにより決まることになる。このギャップは吐出特性に大きく影響する。ここで、電極部の材料はITOに限定するものではなく、クロム等の金属等を材料に用いてもよいが、本実施の形態では、後述するように等電位接点24も同時に成膜できる、透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由でITOを用いることとする。また、ガラス基板2には、リザーバ9となる凹部10と連通するインク供給口17及びギャップ部分を封止するための封止ギャップ剤を供給する封止材供給口22を設ける。
【0026】
第3の基板となるノズルプレート3は例えば厚さ約100μmのシリコン基板である。ガラス基板2とは反対の面(図1の場合には上面)でキャビティプレート1と接合している。ノズルプレート3上面には、吐出室5となる凹部6と連通するノズル孔16が形成される。下面にはオリフィス7となる細溝8を設け、吐出室5となる凹部6とリザーバ9となる凹部10とを連通させる。ここではノズル孔16を有するノズルプレート3を上面とし、ガラス基板2を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズルプレート3の方がガラス基板2よりも下面となることが多い。
【0027】
図2は液滴吐出ヘッドの断面図である。図2(a)は全体の断面図、図2(b)は等電位接点24部分を拡大した断面図を表している。図2において、吐出室5は、ノズル孔16から吐出させる吐出液体を溜めておく。吐出室5の底壁である振動板4を撓ませることにより、吐出室5内の圧力を高め、ノズル孔16から液滴を吐出させる。本実施の形態では、振動板4は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。所望の厚さの振動板4を形成するために、同じだけの厚さのボロンドープ層を形成する。これはアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには高濃度(約5×1019atoms・cm−3以上)の領域で極端にエッチングレートが小さくなる。したがって、本実施の形態では吐出室5、リザーバ9を異方性ウェットエッチングで形成する場合に、ボロンドープ層が露出するとエッチングレートが極端に小さくなることを利用した、いわゆるエッチングストップ技術を用いて、振動板4の厚さ、吐出室5の容積を高精度で形成する。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。9はリザーバである。リザーバ9はインクタンク(図示せず)からインク供給口17を介して供給されるインクを貯めておく。細溝8はいわばオリフィス7の役割をする。
【0028】
18は、ワイヤ21を介して端子部15と接続され、電極12に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。発振回路18は例えば24kHzで発振し、電極12に0Vと30Vのパルス電位を印加して電荷供給を行う。この発振回路18が駆動し、電極12に電荷を供給して正に帯電させると、振動板4は負に帯電し、静電気力により電極12に引き寄せられて撓む。これにより吐出室5の容積は広がる。そして、電極12への電荷供給を止めると振動板5は元に戻るが、そのときの吐出室の容積も元に戻るから、その圧力により差分のインク滴19が吐出し、例えば記録対象となる記録紙20に着弾することによって記録が行われる。なお、このような方法は引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いてインク液滴を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。なお、キャビティプレート1と発振回路18とについてもワイヤで接続されるが、ドライエッチングにより基板の一部に開けた酸化膜の窓(図示せず)にワイヤを差し込み、接続する。また、端子部15とワイヤ21とは電極取り出し口を介して接続されている。
【0029】
図3は等電位を確保する方法を説明するための図である。図3(a)はウェハと等電位接点24の関係を表す図である。また、図3(b)は従来におけるウェハと等電位の関係を参考に示したものである。従来は等電位配線用溝を介して、総てのヘッドチップ(液滴吐出ヘッド)が共通電極と接続されており、この共通電極とインクキャビティ1となるシリコン基板とを接続し、等電位を確保していた。
【0030】
図4はガラス基板2を上面から見た図である。図4(a)はあるヘッドチップ(液滴吐出ヘッド)のガラス基板2を表している。図4(b)は参考として従来のガラス基板を示している。等電位接点24は各ヘッドチップに独立して設けられており、陽極接合時にキャビティプレート1と電極部との間を等電位にする。等電位接点24となる部分については、ガラス基板2の凹部13を形成する際にエッチングせずにポストとして残しておく。そして、その上に、電極部の形成とともに導電性であるITO0.1μmを成膜する。したがって、等電位接点24全体としてはガラス基板2よりも0.1μm突出している。キャビティプレート1において、この部分のTEOS膜(0.1μm)11を取り除いて窓を形成し、キャビティプレート1の主たる材料であるシリコンと接触させることで電極部との等電位を確保する。ダイシングライン25は、ウェハに一体形成された複数の液滴吐出ヘッドを切り離す際のラインである。したがって、図3においてダイシングライン25よりも右側にある部分は、完成された液滴吐出ヘッドには残らない。なお、図4の液滴吐出ヘッドでは、電極部等の部材を5つしか記載していないが、実際には1つの液滴吐出ヘッドには多くのノズル孔16が存在し、その数に応じた電極部が形成されている。
【0031】
図5は第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図5に基づいて本発明における0.8μmの振動板12を有する液滴吐出ヘッド製造工程について説明する。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部材を同時形成するが、図5ではその一部分だけを示している。
【0032】
まず、図5(a)に示すように、約1mmのガラス基板2に対し、電極部の形状パターンに合わせて0.3μmの深さの凹部13を形成する。等電位接点24のポストとなる部分については、エッチングを行わずに残しておく。ここで、ポストの形状については、電極部とシリコン基板とを接触させて等電位にすることができればその形状は問わない。凹部及び等電位接点24のポスト形成後、例えばスパッタ法を用いて0.1μmの厚さの電極部を形成する。その際には、等電位接点24となる部分にも同様にITOを形成する。ここで、等電位接点24部分に形成されたITOとTEOS膜11とがそれぞれ厳密に0.1μmの厚さに形成されていなくても、通常、スパッタ法による成膜で起こる程度の厚みの誤差範囲であれば、陽極接合により強電界が発生するため、接触していなくても電極部とシリコン基板との間では電気的な接続が確保され、等電位にすることができるので特に問題は生じない。なお、工程が増えることになるが、等電位接点24の部分に金属片等を付けてもよい。さらに、ドリル等を用いて、ギャップ封止剤を流入させるための封止剤供給口22となる孔及びインク供給口17となる孔を作製する。ここで、この工程で封止剤供給口22となる孔及びインク供給口17を貫通させてしまうと、ウェットエッチング時にエッチャントとなる溶液がギャップに流入してしまうので、この工程においては貫通させず、後の工程において外部から容易に貫通させることができる程度の孔に留めておく。
【0033】
次に図5(b)について説明する。キャビティプレート1となるシリコン基板(この時点では、通常ウェハ状である)の両面を研磨し、例えば厚さを525μmにする。そして、シリコン基板に付着した微小パーティクル(粒子等、大気中の浮遊物、人体からの発塵等)を洗浄するためのSC−1洗浄(アンモニア水と過酸化水素水の混合液による洗浄)及びシリコン基板に付着した金属を洗浄するためのSC−2洗浄(塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄)のコンビネーション洗浄を行う。これは、酸化膜成膜の障害にならないように、また、成膜時の熱処理によりシリコン基板が表面に付着した金属を取り込まないように、異物をあらかじめ除去しておくものである。なお、特にパーティクルや金属を除去できるのであれば、洗浄方法はSC−1洗浄やSC−2洗浄に特に限る必要はない。
【0034】
洗浄後、キャビティプレート1の下面となる面ををB2 O3 を主成分とする固体の拡散源に対向させ、石英ボードにセットする。そして、縦型炉にその石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度を摂氏1050℃に上昇させて6時間保持し、ボロン(硼素)をシリコン基板中に拡散させ、ボロンドープ層41を形成する。ここで、ボロンドープ層の成層処理を施す際、シリコン基板を炉内に投入し、取出しするタイミングは、炉内の温度が摂氏800℃(又はそれ以上)の時に行う。これにより、シリコン基板内部で酸素欠陥発生速度が速くなる温度領域(約600℃〜800℃)を通過する時間を短縮し、酸素欠陥発生を抑えることができる。ボロンドープ層41のシリコン基板表面にはボロン化合物が形成される。これを酸素及び水蒸気雰囲気中、例えば摂氏600℃の条件で1時間30分酸化させ、B2 O3 +SiO2 に化学変化させた後、例えばバッファードフッ酸(BHF)等のフッ酸水溶液でのエッチングを行って除去する。
【0035】
そして、プラズマCVD法により、ボロンドープ層41の表面にTEOS膜を1μm成膜する。このTEOS膜に封止溝23となる溝を形成するためのレジストパターニングを施した後、フッ酸水溶液でウェットエッチングを行い、TEOSエッチングマスクをパターニングする。パターニングには例えばSiO2 のような熱酸化膜も考えられるが、摂氏1000℃以上の高温で処理を行うため、ボロンドープ層41中のボロンをますますより内部に拡散させてしまう可能性がある。また、ガラス基板2と接合後のパターニングに熱酸化膜を成膜しようとすると、ガラス基板2を溶かす場合がある。そこで、本実施の形態では低温での成膜が可能なTEOS膜をエッチングマスクとして用いる。TEOSによるパターニング後、シリコン基板を3重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に例えば50分間浸してウェットエッチングし、深さ100μmの封止溝23を形成する。その後、TEOSエッチングマスクを剥離する。
【0036】
次に再度プラズマCVD法により、成膜時の処理温度が摂氏360℃、高周波出力が250W、圧力が66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量がTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件で、ボロンドープ層41表面にTEOS膜11を0.1μm成膜する。ここで、本実施の形態ではTEOS膜11成膜処理前に、処理温度が摂氏360℃、高周波出力が250W、圧力が66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量がTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件で、O2 プラズマ処理を1分間行い、シリコン基板(ボロンドープ層41)表面をクリーニングする。これにより、TEOS膜11の絶縁耐圧の均一性が向上する。場合によっては、TEOS膜11上にアニール処理を施し、膜の緻密性を向上させ、絶縁耐圧をさらに向上させる。そして本実施の形態ではさらに、キャビティプレート1(シリコン基板)と電極部とを直接接触させるため、TEOS膜11における等電位接点24の部分を取り除き、シリコン基板を露出させた窓を形成する。
【0037】
図5(c)に示すように、シリコン基板とガラス基板2とを摂氏360℃に加熱した後、ガラス基板2を負極側と接続し、シリコン基板を正極側と接続した上で、800Vの電圧を印加して陽極接合を行う。陽極接合によって、ガラス基板3とシリコン基板とは原子レベルで接合される。ウェハの各ヘッドチップに等電位接点24が独立して設けられているので、万が一、あるヘッドチップの等電位接点に接点不良があり、ヘッドチップが壊れたとしても、他のヘッドチップに影響を与えず、製造不良を最小限に留めることができる。この時点では、ガラス基板3上の加工を施した部分(電極部を形成した部分)は、シリコン基板が蓋となって被さっており、しかも電極12に通じる孔も貫通していないので、ウェットエッチングを行ってもギャップにエッチャントが流入しない。また、電極部と等電位接点24とをつなげているITOにより、陽極接合を行ってもこの部分は接合されない。そのため、電極取り出し口の開口処理を容易に行うことができる。
【0038】
陽極接合後、図5(d)に示すように、接合した基板を38重量パーセントの濃度の水酸化カリウム(KOH)水溶液に164分浸し、さらに32重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に10分浸してシリコン基板を385μmエッチングする(つまり、シリコン基板は140μm残ることになる)。濃度の高いKOHに浸すことで、ある程度の厚さまではエッチング速度を優先し、その後、濃度の低いKOHに浸すことにより、シリコン基板の表面荒れを抑え、かつ、エッチング面上にできる極小突起の発生率も抑えるように仕上げることができる。シリコン基板の全面エッチングを行う方法としては、グラインドした後に、フッ酸・硝酸混合液を用いて加工変質層を取り除く方法も有効である(グラインドにより375μm、フッ酸・硝酸混合液により10μmの計385μmエッチングを行う)。
【0039】
次に図5(e)について説明する。プラズマCVD法により、成膜時の処理温度が摂氏360℃、高周波出力が700W、圧力が33.3Pa(0.25Torr)、ガス流量がTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件でエッチングを施した面に対してTEOS膜を1.5μm成膜する。そして、吐出室5、リザーバ9等、キャビティプレート1の部材を形成するためのレジストパターニングをTEOS膜に施し、フッ酸水溶液でエッチングしてTEOSエッチングマスクをパターニングする。
【0040】
ここで、電極取り出し口となる部分のパターニングについては、この部分のボロンドープ層41を壊さないようにするため、剛性を保てるだけのシリコンを残し、かつギャップ封止剤で封止後の工程で残したシリコンを取り除きやすくするために、電極取り出し口の周縁部分だけをエッチングで取り除くようなマスクパターンを形成する。
【0041】
パターニング形成後、基板全体を35重量パーセントの濃度の水酸化カリウム(KOH)水溶液に浸し、パターニングしていない部分のシリコン基板の厚さが約10μmになるまでウェットエッチングを行う。その後、さらにシリコン基板を3重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、前述したエッチングストップとみなすことができるまでウェットエッチングを行う。これにより、ボロンドープ層41が振動板4となり、またリザーバ9の底壁面となる。このように2種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、振動板4の面荒れを抑制することができる。本実施の形態では、このようなエッチングを施すことにより、厚み精度を0.8±0.05μm以下にすることができ、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる。
【0042】
次に図5(f)に示すように、フッ酸水溶液でTEOSエッチングマスクを除いた後、以前の工程で途中まで開けておいたインク供給口17となる孔及び封止剤供給口22となる孔にレーザ加工を施し、貫通させる。そして、ギャップ封止剤して例えばエポキシ樹脂を封止材供給口22から流入させ、封止溝23を伝わせて、ノズル毎に設けられているギャップを封止する。電極取り出し口を開口前に封止することにより、ギャップに異物、ガス等の流入を防ぎ、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【0043】
図5(g)は電極取り出し口の開口工程を示している。ここでは、RIEドライエッチング法を利用して開口を行う。RFパワーが200W、圧力が40Pa(0.3Torr)、CF4 流量が30cm3 /min(30sccm)の条件で、シリコンマスクを用いて60分間エッチングする。
【0044】
次に図5(h)について説明する。この時点でインク供給口17は貫通しているが、キャビティプレート1に形成したリザーバ9と連通させなければならない。そこで、機械加工、レーザ加工等により、リザーバ9の一部を開口し、インク供給口17と連通させる。次にノズルプレート3であるが、ノズルプレート3となる100μmのシリコン基板にノズル孔16を開ける。また、ウェットエッチング等を用いて細溝8を形成する。そして、さらに電極取り出し口に合わせた貫通穴(図示せず)を形成する。そして、例えばエポキシ樹脂等の接着剤を用いてキャビティプレート1上に接着する。
【0045】
最後に、図5(i)に示すように、ダイシングライン25に沿ってダイシングを行い、ウェハに一体形成されている複数の液滴吐出ヘッドを個々に切り離して完成する。ここでは、等電位接点24をヘッドチップ内部に形成したので、等電位接点24が残ったままである。ただし、ダイシングにより電極部とは切り離されているので、駆動時には影響を及ぼさない。
【0046】
以上のように第1の実施の形態によれば、また、ヘッド製造の工程において、ウェハ上の各液滴吐出ヘッド(チップ)に、それぞれ等電位接点24を設け、電極12をはじめとする電極部とシリコン基板とを直接接触させた上で陽極接合を行うようにしたので、シリコン基板と共通電極とを外部のリード線等で接続しなくてもよく、さらにその共通電極と各電極部とを接続するための溝を形成しなくてもよいので、接合後にウェットエッチングを行う場合でも、共通電極の部分から溝を介して電極部にエッチャントが入り込んでしまうことがない。したがって、キャビティプレート1となるシリコン基板を、厚みのある、安定したガラス基板2に接合してから各部材を形成でき、キャビティプレートを薄く構成することができるので、クロストーク等を防ぐことができる。そのため、シリコン基板の割れを防ぎ、歩留まりを高くすることができる。しかも、大口径のウェハを用いることができるので、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やすことができ、生産性を向上させることができる。
【0047】
実施の形態2.
図6は陽極接合方法を表す図である。図6(a)は上述した第1の実施の形態における陽極接合方法を示す図である。また、図6(b)は参考として従来の陽極接合方法を示す図である。第1の実施の形態で説明したように、陽極接合はキャビティプレート1となるシリコン基板とガラス基板2とをアライメントした後、シリコン基板に接する金属プレート及び電極ガラス基板に接する金属プレートにより2つの基板を挟んで押さえつける。そして、シリコン基板に接する金属プレートには正極をつなぎ、ガラス基板に接する金属プレートには負極をつないで800Vの電圧を印加する。図6(b)のように、従来は電極部とシリコン基板を等電位にするため、シリコン基板の金属プレートから出ているリード線を共通電極と接続することで等電位を確保していた。第1の実施の形態では、図6(a)のように、金属プレートを直接シリコン基板に接触させ、等電位接点24で、各ヘッドチップの電極部とシリコン基板を接触させることで、シリコン基板とITO電極の等電位を確保している。
【0048】
図7は等電位接点24の面積と昇圧方法との関係を表す図である。ここで等電位接点24を単にシリコン基板に接触させるだけでは、陽極接合時に電極部とシリコン基板との間で放電が発生する場合があることがわかった。そこで、等電位接点24の面積と昇圧方法との関係を調べると、図7のようになった。図7に示すように、等電位接点24の面積を15μm2 以上にし、陽極接合時に流す電流を10mAを越さないようにして昇圧すれば、放電は発生せず、電極部にはダメージを加わえずに接合を行うことができる。これにより、陽極接合時における液滴吐出ヘッドの破壊を防ぐことができる。
【0049】
実施の形態3.
上述した実施の形態では、フェイス吐出型の液滴吐出ヘッドについて説明した。本発明ではこれに限定するものでなく、液滴吐出ヘッドの側面からの吐出を行う、いわゆるエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
【0050】
実施の形態4.
図8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方式(インクジェット方式)の印刷装置の主要な構成手段を表す図である。この液滴吐出印刷装置はいわゆるシリアル型の装置である。図8において、被印刷物であるプリント紙110が支持されるドラム111と、プリント紙110にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド112とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド112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110は、ドラム111の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ113により、ドラム111に圧着して保持される。そして、送りネジ114がドラム111の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド112が保持されている。送りネジ114が回転することによってに液滴吐出ヘッド112がドラム111の軸方向に移動するようになっている。
【0051】
一方、ドラム111は、ベルト115等を介してモータ116により回転駆動される。また、プリント制御手段117は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ114、モータ116を駆動させ、また、ここでは図示していないが、液滴吐出ヘッド112にある発振回路40を駆動させて振動板4を振動させ、制御をしながら印刷を行わせる。
【0052】
以上のように第4の実施の形態によれば、液滴吐出ヘッドを製造する工程において、封止剤を封入し、長寿命化を図った液滴吐出ヘッドを用いるようにしたので、同様に長寿命の印刷装置を得ることができる。しかも、上述の製造方法はキャビティプレート1を薄く加工することができるので、振動板4をさらに薄く形成することができ、ノズル、吐出室等の間隔を狭くすることができ、さらに高解像度の印刷をすることができる。
【0053】
実施の形態5.
図9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OELを用いた表示パネル(以下、OEL基板という)の製造装置を表す図である。図9において、120は上述の実施の形態で説明したものと同様の液滴吐出ヘッドである。ここで、液滴吐出ヘッド120は3次元的に回転できるものとする。また、液滴吐出ヘッド120は第1の実施の形態で説明した液滴吐出ヘッドを複数つなぎ合わせたものであってもよい。
【0054】
Y方向駆動軸122にはY方向駆動モータ123が接続されている。Y方向駆動モータ123は、例えばステッピングモータ等である。制御手段128からY軸方向の駆動信号が供給されると、Y方向駆動軸122を回転させる。Y方向駆動軸122が回転させられると、液滴吐出ヘッド120はY方向駆動軸122の方向に沿って移動する。X方向ガイド軸124は、基台127に対して動かないように固定されている。
【0055】
設置台121は、製造すべきOEL用基板130を設置させるものである。設置台121には、OEL用基板130を基準位置に固定するための機構が備えられている。設置台121には設置台駆動モータ125が備えられている。設置台駆動モータ125も、例えばステッピングモータ等である。制御手段128からX軸方向の駆動信号が供給されると、設置台121をX軸方向に移動させる。すなわち、設置台121をX軸方向に駆動し、液滴吐出ヘッド120をY軸方向に駆動させることで、液滴吐出ヘッド120をOEL用基板130上のいずれの場所にも自在に移動させることができる。また、OEL用基板130に対する液滴吐出ヘッド120の相対速度も、各軸方向の駆動機構によって駆動する設置台121と液滴吐出ヘッド120の速度によって定まる。
【0056】
制御手段128は、液滴吐出ヘッド120の発振回路(図示せず)を発振させるための液滴吐出用の電圧を印加し、インク吐出の制御を行う。また、Y方向駆動モータ123には、液滴吐出ヘッド120のY軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。設置台駆動モータ125には設置台121のX軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。
【0057】
クリーニング機構部126は、液滴吐出ヘッド120を清掃する清掃用布を備えている。特に図示していないが、クリーニング機構部126にもX方向駆動モータが備えられている。そして、このX方向駆動モータを駆動することにより、クリーニング機構126は、X方向ガイド軸124に沿って移動する。このクリーニング機構126の移動も制御手段128によって制御される。ヒータ129は、照明の照射によりOEL用基板130を加熱し、インクの蒸発、乾燥等を行う。このヒータ129の照明の照射に関する制御も制御手段128が行う。
【0058】
なお、本実施の形態では、液滴吐出ヘッド120はY軸方向にしか移動せず、X軸方向については設置台121が移動するようにした。これを逆にしてもよいし、また、液滴吐出ヘッド120又は設置台121のどちらか一方又は双方がX軸方向及びY軸方向の双方に移動できるようにしてもよい。
【0059】
次に、本発明に係る部分のOEL基板の製造について説明する。OELに発光層等を形成する方法として、例えば発光材料を蒸着させる方法も採ることができる。ただ、液滴吐出方式でOEL基板の製造を行うと、電界発光素子となる高分子有機化合物の塗布とパターニングとが一度で行える。また目的の位置に直接吐出するので、電界発光素子となる有機化合物を無駄にせず必要最小限の量を吐出するだけですむ。
【0060】
そこで本実施の形態では、例えばガラス等の透明基板上にITO電極、正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、例えば、赤、緑、青に発光する発光材料を溶媒に溶かした溶液を液滴吐出ヘッド120から基板上に吐出し、塗布する。そして、その溶液の溶媒を蒸発させて発光層を形成するようにする(通常は、加法原色の3色である赤、緑、青の発光材料を用いるので、以下はこれらの発光材料を念頭に説明するが、これに限定されるものではない)。ここで赤の発光層となる部分には、ローダミンBをドープしたPPV(ポリ(p・フェニレンビニレン))のキシレン溶液を用いる。また緑の発光層となる部分にはMEH・PPVのキシレン溶液を用いる。さらに青の発光層となる部分にはクマリンをドープしたPPVのキシレン溶液を用いる。ここで、赤、青又は緑の発光層に用いる有機化合物及び溶液はさまざまあるので、特に上記に示したものでなくてもよい。また、中間色を発色するような材料を用いてもよい。
【0061】
そして、電子注入層として例えばPPVを溶媒に溶かして塗布した後にコーティング乾燥する。その後、例えばアルミニウムリチウム合金の陰極電極をパターニングして、OEL基板を作製する。
【0062】
以上のように第5の実施の形態によれば、液滴吐出方式のOEL基板製造装置を構成したので、真空蒸着等の高度の技術を用いなくても容易に基板を製造することができる。また、液滴吐出ヘッドを製造する工程において、封止剤を封入し、長寿命化を図った液滴吐出ヘッドを用いるようにしたので、同様に長寿命のOEL基板製造装置を得ることができる。しかも、上述の製造方法はキャビティプレート1を薄く加工することができるので、振動板4をさらに薄く形成することができ、ノズル、吐出室等の間隔を狭くすることができ、さらに高解像度のOEL基板を製造することができる。
【0063】
実施の形態6.
上述の第5の実施の形態では、第1の実施の形態のような液滴吐出ヘッドをOEL基板の製造装置に利用することについて説明した。ただ、本発明はこれに限定されるものではない。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)等、他のバイオ、ウィルス等の生体化学に関する分子(生体分子)のマイクロアレイ、物質検査のマイクロアレイ等を製造、検査等をするスポッタ等の装置にも利用することもできる。また、カラーフィルタを形成するための化合物を含む溶液、染料の吐出等、他のあらゆる工業用途、家庭用途に、上述の実施の形態のように製造した液滴吐出ヘッドを用いた印刷装置、記録装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図2】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図3】等電位を確保する方法を説明するための図である。
【図4】ガラス基板2を上面から見た図である。
【図5】電極取り出し口のマスクパターン形状例を表す図である。
【図6】陽極接合方法を表す図である。
【図7】等電位接点24の面積と昇圧方法との関係を表す図である。
【図8】液滴吐出印刷装置の主要な構成手段を表す図である。
【図9】液滴吐出ヘッドを用いた装置の例を表す図である。
【符号の説明】
1 キャビティプレート、2 ガラス基板、3 ノズルプレート、4 振動板、5 吐出室、6、10、13 凹部、7 オリフィス、8 細溝、9 リザーバ、11 TEOS膜、12 電極、14 リード部、15 端子部、16 ノズル孔、17 インク供給口、18 発振回路、19 インク滴、20 記録紙、21 ワイヤ、22 封止材供給口、23、封止溝、24 等電位接点、25ダイシングライン、41 ボロンドープ層、110 プリント紙、111 ドラム、112 液滴吐出ヘッド、113 紙圧着ローラ、114 送りネジ、115 ベルト、116 モータ、117 プリント制御手段、120 液滴吐出ヘッド、121 設置台、122 Y方向駆動軸、123 Y方向駆動モータ、124 X方向ガイド軸、125 設置台駆動モータ、126 クリーニング機構部、127 基台、128 制御手段、129 ヒータ、130 OEL用基板
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば液滴吐出ヘッド、その製造方法等に関するものである。特にガラス基板との接合後に液滴吐出に必要な各部材をシリコン(珪素)に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法等に適用されるものである。そして、そのようにして製造した液滴吐出ヘッドを用いたカラーフィルタやOEL表示基板(パネル)等の製造方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液滴吐出方式(代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェット方式がある)の装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。工業における様々な用途にも利用されつつある。液滴吐出方式では、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液体を吐出するものである。特に最近、液晶(Liquid Crystal)を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機電界発光(Organic ElectroLuminescence :以下、OELという)素子を用いた表示基板、DNA等、生体分子のマイクロアレイ等の製造に利用されている。
【0003】
ここで、液滴を吐出させるための方法が少なくとも2つある。1つは、吐出する液体(以下、吐出液体という)を加熱し、気体(バブル)を発生させ、その圧力によって、ヘッドの各ノズルから液滴を吐出させる方法である。もう1つは、吐出液体を溜めておく吐出室の少なくとも一面の壁(ここでは、底壁とする。この壁は他の壁とも一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする)が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、ノズルから液滴を吐出させる方法である。
【0004】
ここでは後者の方法について考える。後者の方法を実現するための液滴吐出ヘッドの部材を製造するため、ガラス基板、シリコン基板を加工する。ガラスには、例えば凹部を形成し、その中に振動板を撓ませる駆動を行わせるための電極を形成する。また、ウェットエッチング等によりシリコンを加工し、吐出室等の部材を形成する。そして、振動板の電位と電極の電位とを等電位にした上で、ウェハ状のシリコン基板とガラス基板とを陽極接合する。陽極接合とは、例えばシリコン基板とガラス基板とを摂氏360℃に加熱した後、ガラス基板を負極側と接続し、シリコン基板を正極側と接続して、800Vの電圧を印加することで行う接合である。各電極と接続され、電極ガラス上に設けた共通取り出し電極とシリコン基板とをリード線等により電気的に接続し、振動板の電位と電極の電位とを等電位にする(例えば特許文献1参照)。陽極接合によって、シリコン基板とガラス基板とが原子レベルで接合される。
【0005】
ここで、液滴吐出ヘッドにおいて、シリコンをできるだけ薄くし、吐出室の側壁を低くする(約140μm以下で構成する)傾向がある(例えば特許文献2参照)。というのは、各ノズルの各吐出室は側壁で仕切られているが、ノズル間の間隔が狭くなると側壁も薄くなる。したがって、側壁を高くすると吐出室内の吐出液体に加わる圧力により側壁も撓んでしまう。そのため、隣接する吐出室の吐出液体にも圧力が加えられ、本来液体を吐出するべきではないノズルからも吐出されてしまう、いわゆるクロストークが発生する。とはいえ、シリコンを薄くすると加工時に割れやすくなってしまう。
【0006】
そこで、割れない程度の厚さのシリコン基板を、加工したガラス基板と接合した後に、シリコン基板を所望の厚さまでエッチングし、その後、部材形成加工する方法が提案されている(例えば特許文献3参照)。通常、液滴吐出ヘッドにおけるガラス基板の厚さはシリコン基板の厚さの約10倍あるので、安定な状態でシリコン基板に対して部材形成加工が行え、歩留まりを高くすることができる。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−283579号公報
【特許文献2】
特開平11−993号公報
【特許文献3】
特開2001−63072号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ここで液滴吐出ヘッド製造時にシリコン基板とガラス基板とを陽極接合した後に部材を形成加工する場合に、振動板の電位と電極の電位とを共通取り出し電極で等電位にする方法を適用すると、部材形成加工時に、共通取り出し電極部分からウェットエッチングを行うためのエッチャント(エッチング溶液)が侵入してしまうおそれがある。この溶液が各液滴吐出ヘッドの電極部分まで達すると、結局、液滴吐出ヘッドが駆動不能となってしまう。しかも、接触不良等が原因で振動板の電位と電極の電位との等電位状態を確保しないまま陽極接合を行うと、放電を起こしてしまってヘッドチップ(液滴吐出ヘッド)が壊れてしまう。しかも、ウェハの総ての液滴吐出ヘッドが壊れることになる。
【0009】
そこで、本発明はこのような状況を解決するため、第1の基板となるシリコン基板と第2の基板となるガラス基板とを陽極接合する場合における、振動板と電極との間の等電位を確保する方法を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、重ね合わせた基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する液滴吐出ヘッド製造方法において、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第1の基板と部材を加圧して吐出液体を吐出させる1又は複数の電極が形成された第2の基板とを陽極接合する前に、第2の基板に形成された電極と第1の基板とを電気的に接続させるための接点を、第1の基板と第2の基板との間に設ける工程を少なくとも有するものである。本発明においては、ウェハ等の基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する場合に、シリコンを材料とする第1の基板とガラスを材料とする第2の基板とを陽極接合する際、電極と第1の基板とを直接接触させるための接点を、第1の基板と第2の基板との間に設け、第2の基板に形成された電極とシリコンを材料とする第1の基板との間で放電を起こさないようにするため等電位にする。したがって、外部からの溝を設けて電気的に接続しなくても等電位にできるようになり、放電を生じず、そして、陽極接合後でもウェットエッチングを行うことができる。そのため、陽極接合後に部材加工を行うことができ、歩留まりを高くすることができる。また、クロストークを起こさない液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、大口径の基板(ウェハ)を用いることができ、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やせるので生産性を向上させることができる。
【0011】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、液滴吐出ヘッド毎に接点を設ける。
本発明においては基板上の液滴吐出ヘッド毎に接点を設けて独立にする。したがって、例えばある液滴吐出ヘッドの接点が接触不良により、放電してしまってヘッド壊れたとしても、基板上の他の液滴吐出ヘッドには影響しない。そのため、歩留まりを高くすることができる。
【0012】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、接点となる位置に対応して、第1の基板表面に成膜される絶縁膜に窓を設けて第1の基板を露出させる。
本発明においては、シリコン基板と電極との等電位をより確実にするため、第1の基板に成膜される絶縁膜に窓を設けて第1の基板(シリコン基板)を露出させた上で、電極と接触させる。窓は、パターニングを行った上で成膜をしてもよいし、全体に成膜した後に窓となる部分を取り除くようにしてもよい。したがって、より確実に等電位にすることにより、放電によってヘッドが壊れる割合を少なくすることができ、歩留まりを高くすることができる。
【0013】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、基板に形成した複数の液滴吐出ヘッドを分離する際に、各電極と接点との間の電気的接続も断つ。
本発明においては、陽極接合後は電極と第1の基板とを等電位にする必要はなく、駆動のためには、電位差を有する必要があるため、各ヘッドに分離する際に電気的な接続を断つ。ここで、電気的接続を断つ上で、製造される液滴吐出ヘッドに接点部分が残っていてもよいし、残っていなくてもよい。
【0014】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、各接点の面積を15μm2 以上にする。
本発明においては、第1の基板と電極との間で放電を起こさないように接触させるために各接点の面積を15μm2 以上にする。もちろん、面積が大きすぎても基板当たりに形成できる液滴吐出ヘッドの数も少なくなる可能性があるので、上限は製造効率等を考慮して決める必要がある。
【0015】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、基板間に流れる電流が10mAを越えないように制御して陽極接合を行う。
本発明においては、第1の基板と電極との間で放電を起こさないようにするため、陽極接合をする際に、電流が10mAを越えないように制御し、一気に昇圧しないようにする。したがって、陽極接合時の電極と第1の基板間での放電を防ぎ、歩留まりを高くすることができる。
【0016】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、電極をITOを材料として形成する。
本発明においては、透明電極となるITOを材料とする。したがって、例えば陽極接合後に、放電したかどうかを確認しやすい。また、例えばスパッタ法を用いて電極と同様に接点をITOで一体化して形成することもできる。
【0017】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッド製造方法は、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第1の基板と電力供給により部材を加圧して吐出液体を吐出させる1又は複数の電極とを電気的に接続させる接点部分を残した上で、第2の基板に凹部を形成し、1又は複数の電極を該凹部内に、電極と電気的に接続される接点を残した部分に形成する工程と、接点部分以外の部分を絶縁膜で成膜した第1の基板と第2の基板とを陽極接合する工程と、各部材を形成するための形状パターンでレジストを施してウェットエッチングを行う工程とを少なくとも有するものである。
本発明においては、第2の基板において、第1の基板と電極との接点となる部分を残して凹部を形成し、その凹部内に電極を形成すると共に、その電極と電気的に接続する接点を残した部分に形成する。そして、第1の基板と第2の基板とを陽極接合した後にウェットエッチングを行って部材を形成し、液滴吐出ヘッドを製造する。したがって、外部からに溝を設けることで電気的に接続しなくても等電位にできるようになり、放電を生じず、そして、陽極接合後でもウェットエッチングを行うことができる。そのため、陽極接合後に部材加工を行うことができ、歩留まりを高くすることができる。また、クロストークを起こさない液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、大口径の基板(ウェハ)を用いることができ、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やせるので生産性を向上させることができる。
【0018】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、外部の力により少なくとも一部分が形状変化して、連通するノズルから吐出液体を吐出させる1又は複数の吐出室が少なくとも形成される第1の基板と、第1の基板と接合し、電力が供給されると、選択された又は総ての吐出室に力を加えて形状変化させる1又は複数の電極を有する第2の基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドにおいて、陽極接合時に電極と第1の基板とを等電位にするための接点を、第1の基板と第2の基板との間に設けたものである。
本発明においては、第1の基板と第2の基板とを陽極接合するまえに、第1の基板と第2の基板との間に、電極と第1の基板との接点を設ける。したがって、外部から電気的に接続しなくてもよく、そのための外部に溝を設けることもないので、陽極接合後でもウェットエッチングを行うことができる。そのため、陽極接合後に部材加工を行うことができ、歩留まりを高くすることができる。また、クロストークを起こさない液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、大口径の基板を用いることができ、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やせるので生産性を向上させることができる。
【0019】
また、本発明に係る液滴吐出記録装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらに、液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、ヘッド位置制御信号に基づいて液滴吐出ヘッドを移動させる走査駆動手段と、記録対象となる記録部材と液滴吐出ヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらにその液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段、ヘッドを異動させる走査駆動手段、記録対象とヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命の液滴吐出記録装置を得ることができる。
【0020】
また、本発明に係る電界発光基板製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらに、液滴吐出ヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段と、位置制御信号に基づいてインクノズルから電界発光基板に向けての溶液の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、さらにそのヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段、ヘッドの溶液吐出を制御する制御手段を少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命の電界発光基板製造装置を得ることができる。
【0021】
また、本発明に係る電界発光基板製造装置において、発光材料は有機化合物である。
本発明においては、有機化合物を発光材料とする。したがって、発光の反応がよい電界発光基板を得ることができる。
【0022】
また、本発明に係るマイクロアレイ製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段と、液滴吐出ヘッドが有するノズルからマイクロアレイ群に向けての生体分子を含む液体の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段、生体分子を含む溶液をヘッドが吐出する際の制御をする制御手段を少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命のマイクロアレイ製造装置を得ることができる。
【0023】
また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置は、上記の液滴吐出ヘッドを有し、液滴吐出ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段と、位置制御信号に基づいてインクノズルからカラーフィルタ基板に向けての溶液の吐出を制御する制御手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、上記の液滴吐出ヘッドを有し、ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段、溶液の吐出を制御する制御手段を少なくとも備え、長寿命化を図っている。したがって、長寿命のカラーフィルタ製造装置を得ることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図1はフェイス型の液滴吐出ヘッドを表している。図1において、第1の基板であるキャビティプレート1は例えば厚さ約140μmの(110)面方位のシリコン単結晶基板(このシリコン基板を含め、以下、単にシリコン基板という)で構成されている。シリコン基板に異方性ウェットエッチングをし、キャビティプレート1の各部材である、底壁が振動板4となる吐出室5、各ノズル共通に吐出する液体を貯めておくためのリザーバ9等となる凹部6、10等を形成する。また、ギャップ封止剤を流入させるための封止溝23を形成する。ここで、キャビティプレート1の下面(ガラス基板2と対向する面)には、絶縁膜となるTEOS(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル)膜0.1μmをプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition )法により成膜している。これは、液滴吐出ヘッドを駆動させた時の絶縁破壊及び短絡を防止するためである。また、図4において、キャビティプレート1に形成される吐出室5、リザーバ9となる凹部6、10を長方形で簡略して記載しているが、実際には、(110)面方位の異方性ウェットエッチングを行って形成するため、鋸歯形状をしている。
【0025】
第2の基板となるガラス基板2は厚さ約1mmであり、図1で見るとキャビティプレート1の下面に接合される。ここでガラス基板2となるガラスにはホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いることにする。ガラス基板2には、キャビティプレート1に形成される各吐出室5に合わせ、エッチングにより深さ約0.3μmの凹部13が設けられる。その内部に電極12、リード部14及び端子部15(以下、これらを合わせて電極部という)を設けるので、その凹部13のパターン形状は電極部形状よりも少し大きめに作製する。本実施の形態では、凹部13内部に設ける電極部の材料として、酸化錫を不純物としてドープした透明のITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を用い、凹部13内に例えば0.1μmの厚さにスパッタ法を用いて成膜する。その際、ダミーITOパターン24も同時に成膜する。したがって、振動板4と電極12との間で形成されるギャップ(空隙)は、この凹部13の深さ、電極12及び振動板4(TEOS膜)の厚さにより決まることになる。このギャップは吐出特性に大きく影響する。ここで、電極部の材料はITOに限定するものではなく、クロム等の金属等を材料に用いてもよいが、本実施の形態では、後述するように等電位接点24も同時に成膜できる、透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由でITOを用いることとする。また、ガラス基板2には、リザーバ9となる凹部10と連通するインク供給口17及びギャップ部分を封止するための封止ギャップ剤を供給する封止材供給口22を設ける。
【0026】
第3の基板となるノズルプレート3は例えば厚さ約100μmのシリコン基板である。ガラス基板2とは反対の面(図1の場合には上面)でキャビティプレート1と接合している。ノズルプレート3上面には、吐出室5となる凹部6と連通するノズル孔16が形成される。下面にはオリフィス7となる細溝8を設け、吐出室5となる凹部6とリザーバ9となる凹部10とを連通させる。ここではノズル孔16を有するノズルプレート3を上面とし、ガラス基板2を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズルプレート3の方がガラス基板2よりも下面となることが多い。
【0027】
図2は液滴吐出ヘッドの断面図である。図2(a)は全体の断面図、図2(b)は等電位接点24部分を拡大した断面図を表している。図2において、吐出室5は、ノズル孔16から吐出させる吐出液体を溜めておく。吐出室5の底壁である振動板4を撓ませることにより、吐出室5内の圧力を高め、ノズル孔16から液滴を吐出させる。本実施の形態では、振動板4は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。所望の厚さの振動板4を形成するために、同じだけの厚さのボロンドープ層を形成する。これはアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには高濃度(約5×1019atoms・cm−3以上)の領域で極端にエッチングレートが小さくなる。したがって、本実施の形態では吐出室5、リザーバ9を異方性ウェットエッチングで形成する場合に、ボロンドープ層が露出するとエッチングレートが極端に小さくなることを利用した、いわゆるエッチングストップ技術を用いて、振動板4の厚さ、吐出室5の容積を高精度で形成する。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。9はリザーバである。リザーバ9はインクタンク(図示せず)からインク供給口17を介して供給されるインクを貯めておく。細溝8はいわばオリフィス7の役割をする。
【0028】
18は、ワイヤ21を介して端子部15と接続され、電極12に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。発振回路18は例えば24kHzで発振し、電極12に0Vと30Vのパルス電位を印加して電荷供給を行う。この発振回路18が駆動し、電極12に電荷を供給して正に帯電させると、振動板4は負に帯電し、静電気力により電極12に引き寄せられて撓む。これにより吐出室5の容積は広がる。そして、電極12への電荷供給を止めると振動板5は元に戻るが、そのときの吐出室の容積も元に戻るから、その圧力により差分のインク滴19が吐出し、例えば記録対象となる記録紙20に着弾することによって記録が行われる。なお、このような方法は引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いてインク液滴を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。なお、キャビティプレート1と発振回路18とについてもワイヤで接続されるが、ドライエッチングにより基板の一部に開けた酸化膜の窓(図示せず)にワイヤを差し込み、接続する。また、端子部15とワイヤ21とは電極取り出し口を介して接続されている。
【0029】
図3は等電位を確保する方法を説明するための図である。図3(a)はウェハと等電位接点24の関係を表す図である。また、図3(b)は従来におけるウェハと等電位の関係を参考に示したものである。従来は等電位配線用溝を介して、総てのヘッドチップ(液滴吐出ヘッド)が共通電極と接続されており、この共通電極とインクキャビティ1となるシリコン基板とを接続し、等電位を確保していた。
【0030】
図4はガラス基板2を上面から見た図である。図4(a)はあるヘッドチップ(液滴吐出ヘッド)のガラス基板2を表している。図4(b)は参考として従来のガラス基板を示している。等電位接点24は各ヘッドチップに独立して設けられており、陽極接合時にキャビティプレート1と電極部との間を等電位にする。等電位接点24となる部分については、ガラス基板2の凹部13を形成する際にエッチングせずにポストとして残しておく。そして、その上に、電極部の形成とともに導電性であるITO0.1μmを成膜する。したがって、等電位接点24全体としてはガラス基板2よりも0.1μm突出している。キャビティプレート1において、この部分のTEOS膜(0.1μm)11を取り除いて窓を形成し、キャビティプレート1の主たる材料であるシリコンと接触させることで電極部との等電位を確保する。ダイシングライン25は、ウェハに一体形成された複数の液滴吐出ヘッドを切り離す際のラインである。したがって、図3においてダイシングライン25よりも右側にある部分は、完成された液滴吐出ヘッドには残らない。なお、図4の液滴吐出ヘッドでは、電極部等の部材を5つしか記載していないが、実際には1つの液滴吐出ヘッドには多くのノズル孔16が存在し、その数に応じた電極部が形成されている。
【0031】
図5は第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図5に基づいて本発明における0.8μmの振動板12を有する液滴吐出ヘッド製造工程について説明する。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部材を同時形成するが、図5ではその一部分だけを示している。
【0032】
まず、図5(a)に示すように、約1mmのガラス基板2に対し、電極部の形状パターンに合わせて0.3μmの深さの凹部13を形成する。等電位接点24のポストとなる部分については、エッチングを行わずに残しておく。ここで、ポストの形状については、電極部とシリコン基板とを接触させて等電位にすることができればその形状は問わない。凹部及び等電位接点24のポスト形成後、例えばスパッタ法を用いて0.1μmの厚さの電極部を形成する。その際には、等電位接点24となる部分にも同様にITOを形成する。ここで、等電位接点24部分に形成されたITOとTEOS膜11とがそれぞれ厳密に0.1μmの厚さに形成されていなくても、通常、スパッタ法による成膜で起こる程度の厚みの誤差範囲であれば、陽極接合により強電界が発生するため、接触していなくても電極部とシリコン基板との間では電気的な接続が確保され、等電位にすることができるので特に問題は生じない。なお、工程が増えることになるが、等電位接点24の部分に金属片等を付けてもよい。さらに、ドリル等を用いて、ギャップ封止剤を流入させるための封止剤供給口22となる孔及びインク供給口17となる孔を作製する。ここで、この工程で封止剤供給口22となる孔及びインク供給口17を貫通させてしまうと、ウェットエッチング時にエッチャントとなる溶液がギャップに流入してしまうので、この工程においては貫通させず、後の工程において外部から容易に貫通させることができる程度の孔に留めておく。
【0033】
次に図5(b)について説明する。キャビティプレート1となるシリコン基板(この時点では、通常ウェハ状である)の両面を研磨し、例えば厚さを525μmにする。そして、シリコン基板に付着した微小パーティクル(粒子等、大気中の浮遊物、人体からの発塵等)を洗浄するためのSC−1洗浄(アンモニア水と過酸化水素水の混合液による洗浄)及びシリコン基板に付着した金属を洗浄するためのSC−2洗浄(塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄)のコンビネーション洗浄を行う。これは、酸化膜成膜の障害にならないように、また、成膜時の熱処理によりシリコン基板が表面に付着した金属を取り込まないように、異物をあらかじめ除去しておくものである。なお、特にパーティクルや金属を除去できるのであれば、洗浄方法はSC−1洗浄やSC−2洗浄に特に限る必要はない。
【0034】
洗浄後、キャビティプレート1の下面となる面ををB2 O3 を主成分とする固体の拡散源に対向させ、石英ボードにセットする。そして、縦型炉にその石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度を摂氏1050℃に上昇させて6時間保持し、ボロン(硼素)をシリコン基板中に拡散させ、ボロンドープ層41を形成する。ここで、ボロンドープ層の成層処理を施す際、シリコン基板を炉内に投入し、取出しするタイミングは、炉内の温度が摂氏800℃(又はそれ以上)の時に行う。これにより、シリコン基板内部で酸素欠陥発生速度が速くなる温度領域(約600℃〜800℃)を通過する時間を短縮し、酸素欠陥発生を抑えることができる。ボロンドープ層41のシリコン基板表面にはボロン化合物が形成される。これを酸素及び水蒸気雰囲気中、例えば摂氏600℃の条件で1時間30分酸化させ、B2 O3 +SiO2 に化学変化させた後、例えばバッファードフッ酸(BHF)等のフッ酸水溶液でのエッチングを行って除去する。
【0035】
そして、プラズマCVD法により、ボロンドープ層41の表面にTEOS膜を1μm成膜する。このTEOS膜に封止溝23となる溝を形成するためのレジストパターニングを施した後、フッ酸水溶液でウェットエッチングを行い、TEOSエッチングマスクをパターニングする。パターニングには例えばSiO2 のような熱酸化膜も考えられるが、摂氏1000℃以上の高温で処理を行うため、ボロンドープ層41中のボロンをますますより内部に拡散させてしまう可能性がある。また、ガラス基板2と接合後のパターニングに熱酸化膜を成膜しようとすると、ガラス基板2を溶かす場合がある。そこで、本実施の形態では低温での成膜が可能なTEOS膜をエッチングマスクとして用いる。TEOSによるパターニング後、シリコン基板を3重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に例えば50分間浸してウェットエッチングし、深さ100μmの封止溝23を形成する。その後、TEOSエッチングマスクを剥離する。
【0036】
次に再度プラズマCVD法により、成膜時の処理温度が摂氏360℃、高周波出力が250W、圧力が66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量がTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件で、ボロンドープ層41表面にTEOS膜11を0.1μm成膜する。ここで、本実施の形態ではTEOS膜11成膜処理前に、処理温度が摂氏360℃、高周波出力が250W、圧力が66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量がTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件で、O2 プラズマ処理を1分間行い、シリコン基板(ボロンドープ層41)表面をクリーニングする。これにより、TEOS膜11の絶縁耐圧の均一性が向上する。場合によっては、TEOS膜11上にアニール処理を施し、膜の緻密性を向上させ、絶縁耐圧をさらに向上させる。そして本実施の形態ではさらに、キャビティプレート1(シリコン基板)と電極部とを直接接触させるため、TEOS膜11における等電位接点24の部分を取り除き、シリコン基板を露出させた窓を形成する。
【0037】
図5(c)に示すように、シリコン基板とガラス基板2とを摂氏360℃に加熱した後、ガラス基板2を負極側と接続し、シリコン基板を正極側と接続した上で、800Vの電圧を印加して陽極接合を行う。陽極接合によって、ガラス基板3とシリコン基板とは原子レベルで接合される。ウェハの各ヘッドチップに等電位接点24が独立して設けられているので、万が一、あるヘッドチップの等電位接点に接点不良があり、ヘッドチップが壊れたとしても、他のヘッドチップに影響を与えず、製造不良を最小限に留めることができる。この時点では、ガラス基板3上の加工を施した部分(電極部を形成した部分)は、シリコン基板が蓋となって被さっており、しかも電極12に通じる孔も貫通していないので、ウェットエッチングを行ってもギャップにエッチャントが流入しない。また、電極部と等電位接点24とをつなげているITOにより、陽極接合を行ってもこの部分は接合されない。そのため、電極取り出し口の開口処理を容易に行うことができる。
【0038】
陽極接合後、図5(d)に示すように、接合した基板を38重量パーセントの濃度の水酸化カリウム(KOH)水溶液に164分浸し、さらに32重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に10分浸してシリコン基板を385μmエッチングする(つまり、シリコン基板は140μm残ることになる)。濃度の高いKOHに浸すことで、ある程度の厚さまではエッチング速度を優先し、その後、濃度の低いKOHに浸すことにより、シリコン基板の表面荒れを抑え、かつ、エッチング面上にできる極小突起の発生率も抑えるように仕上げることができる。シリコン基板の全面エッチングを行う方法としては、グラインドした後に、フッ酸・硝酸混合液を用いて加工変質層を取り除く方法も有効である(グラインドにより375μm、フッ酸・硝酸混合液により10μmの計385μmエッチングを行う)。
【0039】
次に図5(e)について説明する。プラズマCVD法により、成膜時の処理温度が摂氏360℃、高周波出力が700W、圧力が33.3Pa(0.25Torr)、ガス流量がTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件でエッチングを施した面に対してTEOS膜を1.5μm成膜する。そして、吐出室5、リザーバ9等、キャビティプレート1の部材を形成するためのレジストパターニングをTEOS膜に施し、フッ酸水溶液でエッチングしてTEOSエッチングマスクをパターニングする。
【0040】
ここで、電極取り出し口となる部分のパターニングについては、この部分のボロンドープ層41を壊さないようにするため、剛性を保てるだけのシリコンを残し、かつギャップ封止剤で封止後の工程で残したシリコンを取り除きやすくするために、電極取り出し口の周縁部分だけをエッチングで取り除くようなマスクパターンを形成する。
【0041】
パターニング形成後、基板全体を35重量パーセントの濃度の水酸化カリウム(KOH)水溶液に浸し、パターニングしていない部分のシリコン基板の厚さが約10μmになるまでウェットエッチングを行う。その後、さらにシリコン基板を3重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、前述したエッチングストップとみなすことができるまでウェットエッチングを行う。これにより、ボロンドープ層41が振動板4となり、またリザーバ9の底壁面となる。このように2種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、振動板4の面荒れを抑制することができる。本実施の形態では、このようなエッチングを施すことにより、厚み精度を0.8±0.05μm以下にすることができ、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる。
【0042】
次に図5(f)に示すように、フッ酸水溶液でTEOSエッチングマスクを除いた後、以前の工程で途中まで開けておいたインク供給口17となる孔及び封止剤供給口22となる孔にレーザ加工を施し、貫通させる。そして、ギャップ封止剤して例えばエポキシ樹脂を封止材供給口22から流入させ、封止溝23を伝わせて、ノズル毎に設けられているギャップを封止する。電極取り出し口を開口前に封止することにより、ギャップに異物、ガス等の流入を防ぎ、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【0043】
図5(g)は電極取り出し口の開口工程を示している。ここでは、RIEドライエッチング法を利用して開口を行う。RFパワーが200W、圧力が40Pa(0.3Torr)、CF4 流量が30cm3 /min(30sccm)の条件で、シリコンマスクを用いて60分間エッチングする。
【0044】
次に図5(h)について説明する。この時点でインク供給口17は貫通しているが、キャビティプレート1に形成したリザーバ9と連通させなければならない。そこで、機械加工、レーザ加工等により、リザーバ9の一部を開口し、インク供給口17と連通させる。次にノズルプレート3であるが、ノズルプレート3となる100μmのシリコン基板にノズル孔16を開ける。また、ウェットエッチング等を用いて細溝8を形成する。そして、さらに電極取り出し口に合わせた貫通穴(図示せず)を形成する。そして、例えばエポキシ樹脂等の接着剤を用いてキャビティプレート1上に接着する。
【0045】
最後に、図5(i)に示すように、ダイシングライン25に沿ってダイシングを行い、ウェハに一体形成されている複数の液滴吐出ヘッドを個々に切り離して完成する。ここでは、等電位接点24をヘッドチップ内部に形成したので、等電位接点24が残ったままである。ただし、ダイシングにより電極部とは切り離されているので、駆動時には影響を及ぼさない。
【0046】
以上のように第1の実施の形態によれば、また、ヘッド製造の工程において、ウェハ上の各液滴吐出ヘッド(チップ)に、それぞれ等電位接点24を設け、電極12をはじめとする電極部とシリコン基板とを直接接触させた上で陽極接合を行うようにしたので、シリコン基板と共通電極とを外部のリード線等で接続しなくてもよく、さらにその共通電極と各電極部とを接続するための溝を形成しなくてもよいので、接合後にウェットエッチングを行う場合でも、共通電極の部分から溝を介して電極部にエッチャントが入り込んでしまうことがない。したがって、キャビティプレート1となるシリコン基板を、厚みのある、安定したガラス基板2に接合してから各部材を形成でき、キャビティプレートを薄く構成することができるので、クロストーク等を防ぐことができる。そのため、シリコン基板の割れを防ぎ、歩留まりを高くすることができる。しかも、大口径のウェハを用いることができるので、一度に製造できる液滴吐出ヘッドの数を増やすことができ、生産性を向上させることができる。
【0047】
実施の形態2.
図6は陽極接合方法を表す図である。図6(a)は上述した第1の実施の形態における陽極接合方法を示す図である。また、図6(b)は参考として従来の陽極接合方法を示す図である。第1の実施の形態で説明したように、陽極接合はキャビティプレート1となるシリコン基板とガラス基板2とをアライメントした後、シリコン基板に接する金属プレート及び電極ガラス基板に接する金属プレートにより2つの基板を挟んで押さえつける。そして、シリコン基板に接する金属プレートには正極をつなぎ、ガラス基板に接する金属プレートには負極をつないで800Vの電圧を印加する。図6(b)のように、従来は電極部とシリコン基板を等電位にするため、シリコン基板の金属プレートから出ているリード線を共通電極と接続することで等電位を確保していた。第1の実施の形態では、図6(a)のように、金属プレートを直接シリコン基板に接触させ、等電位接点24で、各ヘッドチップの電極部とシリコン基板を接触させることで、シリコン基板とITO電極の等電位を確保している。
【0048】
図7は等電位接点24の面積と昇圧方法との関係を表す図である。ここで等電位接点24を単にシリコン基板に接触させるだけでは、陽極接合時に電極部とシリコン基板との間で放電が発生する場合があることがわかった。そこで、等電位接点24の面積と昇圧方法との関係を調べると、図7のようになった。図7に示すように、等電位接点24の面積を15μm2 以上にし、陽極接合時に流す電流を10mAを越さないようにして昇圧すれば、放電は発生せず、電極部にはダメージを加わえずに接合を行うことができる。これにより、陽極接合時における液滴吐出ヘッドの破壊を防ぐことができる。
【0049】
実施の形態3.
上述した実施の形態では、フェイス吐出型の液滴吐出ヘッドについて説明した。本発明ではこれに限定するものでなく、液滴吐出ヘッドの側面からの吐出を行う、いわゆるエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。
【0050】
実施の形態4.
図8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方式(インクジェット方式)の印刷装置の主要な構成手段を表す図である。この液滴吐出印刷装置はいわゆるシリアル型の装置である。図8において、被印刷物であるプリント紙110が支持されるドラム111と、プリント紙110にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド112とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド112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110は、ドラム111の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ113により、ドラム111に圧着して保持される。そして、送りネジ114がドラム111の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド112が保持されている。送りネジ114が回転することによってに液滴吐出ヘッド112がドラム111の軸方向に移動するようになっている。
【0051】
一方、ドラム111は、ベルト115等を介してモータ116により回転駆動される。また、プリント制御手段117は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ114、モータ116を駆動させ、また、ここでは図示していないが、液滴吐出ヘッド112にある発振回路40を駆動させて振動板4を振動させ、制御をしながら印刷を行わせる。
【0052】
以上のように第4の実施の形態によれば、液滴吐出ヘッドを製造する工程において、封止剤を封入し、長寿命化を図った液滴吐出ヘッドを用いるようにしたので、同様に長寿命の印刷装置を得ることができる。しかも、上述の製造方法はキャビティプレート1を薄く加工することができるので、振動板4をさらに薄く形成することができ、ノズル、吐出室等の間隔を狭くすることができ、さらに高解像度の印刷をすることができる。
【0053】
実施の形態5.
図9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OELを用いた表示パネル(以下、OEL基板という)の製造装置を表す図である。図9において、120は上述の実施の形態で説明したものと同様の液滴吐出ヘッドである。ここで、液滴吐出ヘッド120は3次元的に回転できるものとする。また、液滴吐出ヘッド120は第1の実施の形態で説明した液滴吐出ヘッドを複数つなぎ合わせたものであってもよい。
【0054】
Y方向駆動軸122にはY方向駆動モータ123が接続されている。Y方向駆動モータ123は、例えばステッピングモータ等である。制御手段128からY軸方向の駆動信号が供給されると、Y方向駆動軸122を回転させる。Y方向駆動軸122が回転させられると、液滴吐出ヘッド120はY方向駆動軸122の方向に沿って移動する。X方向ガイド軸124は、基台127に対して動かないように固定されている。
【0055】
設置台121は、製造すべきOEL用基板130を設置させるものである。設置台121には、OEL用基板130を基準位置に固定するための機構が備えられている。設置台121には設置台駆動モータ125が備えられている。設置台駆動モータ125も、例えばステッピングモータ等である。制御手段128からX軸方向の駆動信号が供給されると、設置台121をX軸方向に移動させる。すなわち、設置台121をX軸方向に駆動し、液滴吐出ヘッド120をY軸方向に駆動させることで、液滴吐出ヘッド120をOEL用基板130上のいずれの場所にも自在に移動させることができる。また、OEL用基板130に対する液滴吐出ヘッド120の相対速度も、各軸方向の駆動機構によって駆動する設置台121と液滴吐出ヘッド120の速度によって定まる。
【0056】
制御手段128は、液滴吐出ヘッド120の発振回路(図示せず)を発振させるための液滴吐出用の電圧を印加し、インク吐出の制御を行う。また、Y方向駆動モータ123には、液滴吐出ヘッド120のY軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。設置台駆動モータ125には設置台121のX軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。
【0057】
クリーニング機構部126は、液滴吐出ヘッド120を清掃する清掃用布を備えている。特に図示していないが、クリーニング機構部126にもX方向駆動モータが備えられている。そして、このX方向駆動モータを駆動することにより、クリーニング機構126は、X方向ガイド軸124に沿って移動する。このクリーニング機構126の移動も制御手段128によって制御される。ヒータ129は、照明の照射によりOEL用基板130を加熱し、インクの蒸発、乾燥等を行う。このヒータ129の照明の照射に関する制御も制御手段128が行う。
【0058】
なお、本実施の形態では、液滴吐出ヘッド120はY軸方向にしか移動せず、X軸方向については設置台121が移動するようにした。これを逆にしてもよいし、また、液滴吐出ヘッド120又は設置台121のどちらか一方又は双方がX軸方向及びY軸方向の双方に移動できるようにしてもよい。
【0059】
次に、本発明に係る部分のOEL基板の製造について説明する。OELに発光層等を形成する方法として、例えば発光材料を蒸着させる方法も採ることができる。ただ、液滴吐出方式でOEL基板の製造を行うと、電界発光素子となる高分子有機化合物の塗布とパターニングとが一度で行える。また目的の位置に直接吐出するので、電界発光素子となる有機化合物を無駄にせず必要最小限の量を吐出するだけですむ。
【0060】
そこで本実施の形態では、例えばガラス等の透明基板上にITO電極、正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、例えば、赤、緑、青に発光する発光材料を溶媒に溶かした溶液を液滴吐出ヘッド120から基板上に吐出し、塗布する。そして、その溶液の溶媒を蒸発させて発光層を形成するようにする(通常は、加法原色の3色である赤、緑、青の発光材料を用いるので、以下はこれらの発光材料を念頭に説明するが、これに限定されるものではない)。ここで赤の発光層となる部分には、ローダミンBをドープしたPPV(ポリ(p・フェニレンビニレン))のキシレン溶液を用いる。また緑の発光層となる部分にはMEH・PPVのキシレン溶液を用いる。さらに青の発光層となる部分にはクマリンをドープしたPPVのキシレン溶液を用いる。ここで、赤、青又は緑の発光層に用いる有機化合物及び溶液はさまざまあるので、特に上記に示したものでなくてもよい。また、中間色を発色するような材料を用いてもよい。
【0061】
そして、電子注入層として例えばPPVを溶媒に溶かして塗布した後にコーティング乾燥する。その後、例えばアルミニウムリチウム合金の陰極電極をパターニングして、OEL基板を作製する。
【0062】
以上のように第5の実施の形態によれば、液滴吐出方式のOEL基板製造装置を構成したので、真空蒸着等の高度の技術を用いなくても容易に基板を製造することができる。また、液滴吐出ヘッドを製造する工程において、封止剤を封入し、長寿命化を図った液滴吐出ヘッドを用いるようにしたので、同様に長寿命のOEL基板製造装置を得ることができる。しかも、上述の製造方法はキャビティプレート1を薄く加工することができるので、振動板4をさらに薄く形成することができ、ノズル、吐出室等の間隔を狭くすることができ、さらに高解像度のOEL基板を製造することができる。
【0063】
実施の形態6.
上述の第5の実施の形態では、第1の実施の形態のような液滴吐出ヘッドをOEL基板の製造装置に利用することについて説明した。ただ、本発明はこれに限定されるものではない。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)等、他のバイオ、ウィルス等の生体化学に関する分子(生体分子)のマイクロアレイ、物質検査のマイクロアレイ等を製造、検査等をするスポッタ等の装置にも利用することもできる。また、カラーフィルタを形成するための化合物を含む溶液、染料の吐出等、他のあらゆる工業用途、家庭用途に、上述の実施の形態のように製造した液滴吐出ヘッドを用いた印刷装置、記録装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図2】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図3】等電位を確保する方法を説明するための図である。
【図4】ガラス基板2を上面から見た図である。
【図5】電極取り出し口のマスクパターン形状例を表す図である。
【図6】陽極接合方法を表す図である。
【図7】等電位接点24の面積と昇圧方法との関係を表す図である。
【図8】液滴吐出印刷装置の主要な構成手段を表す図である。
【図9】液滴吐出ヘッドを用いた装置の例を表す図である。
【符号の説明】
1 キャビティプレート、2 ガラス基板、3 ノズルプレート、4 振動板、5 吐出室、6、10、13 凹部、7 オリフィス、8 細溝、9 リザーバ、11 TEOS膜、12 電極、14 リード部、15 端子部、16 ノズル孔、17 インク供給口、18 発振回路、19 インク滴、20 記録紙、21 ワイヤ、22 封止材供給口、23、封止溝、24 等電位接点、25ダイシングライン、41 ボロンドープ層、110 プリント紙、111 ドラム、112 液滴吐出ヘッド、113 紙圧着ローラ、114 送りネジ、115 ベルト、116 モータ、117 プリント制御手段、120 液滴吐出ヘッド、121 設置台、122 Y方向駆動軸、123 Y方向駆動モータ、124 X方向ガイド軸、125 設置台駆動モータ、126 クリーニング機構部、127 基台、128 制御手段、129 ヒータ、130 OEL用基板
Claims (14)
- 重ね合わせた基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する液滴吐出ヘッド製造方法において、
シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第1の基板と前記部材を加圧して前記吐出液体を吐出させる1又は複数の電極が形成された第2の基板とを陽極接合する前に、
前記第2の基板に形成された電極と前記第1の基板とを電気的に接続させるための接点を、前記第1の基板と前記第2の基板との間に設ける工程を少なくとも有することを特徴とする液滴吐出ヘッド製造方法。 - 前記液滴吐出ヘッド毎に前記接点を設けることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
- 前記接点となる位置に対応して、前記第1の基板表面に成膜される絶縁膜に窓を設けて前記第1の基板を露出させることを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
- 前記基板に形成した複数の液滴吐出ヘッドを分離する際に、前記各電極と前記接点との間の電気的接続も断つことを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
- 前記各接点の面積を15μm2 以上にすることを特徴とする請求項2記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
- 前記基板間に流れる電流が10mAを越えないように制御して前記陽極接合を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
- 前記電極をITOを材料として形成することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
- シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第1の基板と電力供給により前記部材を加圧して前記吐出液体を吐出させる1又は複数の電極とを電気的に接続させる接点部分を残した上で、第2の基板に凹部を形成し、1又は複数の電極を該凹部内に、該電極と電気的に接続される接点を前記残した部分に形成する工程と、
前記接点部分以外の部分を絶縁膜で成膜した前記第1の基板と前記第2の基板とを陽極接合する工程と、
前記各部材を形成するための形状パターンでレジストを施してウェットエッチングを行う工程と
を少なくとも有することを特徴とする液滴吐出ヘッド製造方法。 - 外部の力により少なくとも一部分が形状変化して、連通するノズルから吐出液体を吐出させる1又は複数の吐出室が少なくとも形成される第1の基板と、該第1の基板と陽極接合し、電力が供給されると、選択された又は総ての前記吐出室に力を加えて形状変化させる1又は複数の電極を有する第2の基板とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
陽極接合時に前記電極と前記第1の基板とを等電位にするための接点を、前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項9記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、
ヘッド位置制御信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドを移動させる走査駆動手段と、
記録対象となる記録部材と前記液滴吐出ヘッドとの相対位置を変化させる位置制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする液滴吐出記録装置。 - 請求項9記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドに発光材料を含む溶液を供給する材料供給手段と、
位置制御信号に基づいてインクノズルから電界発光基板に向けての前記溶液の吐出を制御する制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする電界発光基板製造装置。 - 前記発光材料は、有機化合物であることを特徴とする請求項11記載の電界発光基板製造装置。
- 請求項9記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板とを相対的に移動させる駆動手段と、前記液滴吐出ヘッドが有するノズルからマイクロアレイ群に向けての生体分子を含む液体の吐出を制御する制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とするマイクロアレイ製造装置。 - 請求項9記載の液滴吐出ヘッドを有し、
該液滴吐出ヘッドにカラーフィルタを形成させる溶液を供給する材料供給手段と、
位置制御信号に基づいてインクノズルからカラーフィルタ基板に向けての前記溶液の吐出を制御する制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003103572A JP2004306443A (ja) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003103572A JP2004306443A (ja) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004306443A true JP2004306443A (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=33466626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003103572A Withdrawn JP2004306443A (ja) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004306443A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007152621A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Seiko Epson Corp | 液滴吐出ヘッド及びその製造方法 |
CN103918350A (zh) * | 2011-11-07 | 2014-07-09 | 株式会社爱发科 | 喷墨式喷涂装置以及喷墨式喷涂方法 |
JP2015018968A (ja) * | 2013-07-11 | 2015-01-29 | 株式会社リコー | 電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び電気機械変換素子の製造装置 |
-
2003
- 2003-04-08 JP JP2003103572A patent/JP2004306443A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007152621A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Seiko Epson Corp | 液滴吐出ヘッド及びその製造方法 |
CN103918350A (zh) * | 2011-11-07 | 2014-07-09 | 株式会社爱发科 | 喷墨式喷涂装置以及喷墨式喷涂方法 |
JP2015018968A (ja) * | 2013-07-11 | 2015-01-29 | 株式会社リコー | 電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び電気機械変換素子の製造装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4259554B2 (ja) | 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法 | |
JP2004306443A (ja) | 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 | |
JP5612819B2 (ja) | ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法 | |
JP2007112075A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置並びに静電デバイスの各製造方法 | |
JP2008114319A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電デバイスの製造方法 | |
JP2004306444A (ja) | 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 | |
JP2006088611A (ja) | 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置並びに液滴吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2007318870A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電デバイス並びにそれらの製造方法 | |
JP2007182009A (ja) | ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法 | |
JP2007143342A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにそれらの製造方法 | |
JP2005246635A (ja) | 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出記録装置、電界発光基板製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 | |
JP2008279707A (ja) | ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法 | |
JP2007059564A (ja) | 陽極接合装置及び陽極接合方法並びに液滴吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2010120169A (ja) | ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法並びに液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 | |
JP2007326195A (ja) | 電極基板、静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電駆動デバイス並びにそれらの製造方法 | |
JP2006198820A (ja) | アクチュエータ、静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド並びに静電アクチュエータの製造方法 | |
JP4479206B2 (ja) | アクチュエータの製造方法 | |
JP2009119699A (ja) | マスク基板及びその製造方法並びに液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法 | |
JP4701935B2 (ja) | 液滴吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2006198821A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、デバイス、静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法及びデバイスの製造方法 | |
JP3969055B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッド製造方法及び製造装置並びにインクジェット記録装置、カラーフィルタ製造装置並びに電界発光基板製造装置 | |
JP2009143199A (ja) | 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法 | |
JP2007277592A (ja) | 成膜装置及びそれを利用した静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッドの各製造方法並びに液滴吐出装置 | |
JP2008093941A (ja) | ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法並びに液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 | |
JP2005125681A (ja) | 液滴吐出ヘッド製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出装置、電界発光表示パネル製造装置、マイクロアレイ製造装置及びカラーフィルタ製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050715 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070122 |